TWI542461B - 製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置及使用彼以製備聚合物乳膠樹脂粉末的方法 - Google Patents

製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置及使用彼以製備聚合物乳膠樹脂粉末的方法 Download PDF

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Description

製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置及使用彼以製備聚合物乳膠樹脂粉末的方法
本發明係關於一種製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置及使用該裝置以製備聚合物乳膠樹脂粉末的方法，且更特別係關於一種製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置，其包括乳膠槽、凝聚浴、老化浴、脫水機、及乾燥機，其中藉由將非連續式螺桿導入至進行凝聚及老化的反應器，增加蒸氣、乳膠、及凝聚劑的混合效率，且因而降低漿料的水分含量，且於是可增強乾燥效率，及藉由使用該裝置可使用減量的凝聚劑而製備具有優異顏色及粉末特性的聚合物乳膠樹脂粉末，及使用該裝置以製備聚合物乳膠樹脂粉末的方法。
藉由乳化聚合所形成的聚合物物質可處理成粉末以降低體積、有多種應用、及容易操作。為使藉由乳化聚合所形成的聚合物物質成為粉末，藉由乳化聚合所形成的乳膠 需要凝聚、脫水、及乾燥。
藉由使用多種凝聚劑的化學方法或藉由透過施用強剪力應力的使用機械力之機械方法，將乳化聚合期間因添加的乳化劑所穩定化的乳膠顆粒之穩定性破壞，而可進行經乳化聚合的聚合物乳膠之凝聚。在化學方法中，係根據確保乳膠穩定性所使用的乳化劑種類而使用不同的凝聚劑，以破壞穩定性。在機械方法中，對乳膠施用強剪力應力，藉由克服乳化劑之間的排斥力以使乳膠顆粒彼此團聚。
就製備聚合物乳膠粉末的方法而言，建議用快速凝聚。快速凝聚為透過添加過量凝聚劑(例如無機鹽、酸、或類似者)的水溶液而破壞乳化劑的穩定性，藉以使乳膠中的聚合物顆粒快速地彼此團聚之方法。此種乳膠聚合物顆粒的團聚稱為凝聚，且這些經團聚的聚合物顆粒之懸浮液稱為漿料。聚合物顆粒係物理性微弱地彼此結合，且因此藉由使用攪拌器或類似者之外部剪力應力而容易破壞。因此，使主要經凝聚的漿料進行老化，藉以透過溫度增加的鏈交聯而增強結合容量。將所得的漿料進行脫水及乾燥，藉以完成粉末類型聚合物乳膠的製備。
在使用過量凝聚劑進行凝聚之快速凝聚中，極快速地破壞乳膠的穩定性且因此很快又不規則地發生聚合物乳膠顆粒的凝聚。因為此種不規則的凝聚，視比重降低且最終獲得的顆粒之粒度分佈很寬。
圖1為說明製備聚合物乳膠樹脂粉末的習用裝置之圖。該裝置包括乳膠貯存槽1、凝聚浴2、老化浴3、脫 水機4、及乾燥機5。
首先，將貯存於乳膠貯存槽1中的聚合物乳膠經由聚合物乳膠導入管線11導入至凝聚浴2，及分別經由凝聚劑導入管線12與供水管線13將凝聚劑水溶液與用於調整固體含量濃度的水添加至凝聚浴2中的聚合物乳膠。添加的凝聚劑水溶液用以破壞藉由乳化劑所獲得之靜電穩定性，且因此使乳膠中的聚合物顆粒彼此團聚，藉以獲得聚合物漿料。將經凝聚的聚合物漿料轉移至老化浴3，且然後於高溫下進行老化達40至90分鐘的滯留時間。將最終所獲得的漿料於脫水機4中進行脫水並於乾燥機5中乾燥以獲得聚合物粉末，且由聚合物粉末排放管線15將該聚合物粉末排放。經由凝聚劑排放管線14將添加至脫水機4的凝聚劑排放。
然而，當使用該裝置時，難以攪拌及轉移具有高黏度的漿料，且因此使得處理成為粉末的效率變差。因此，為了增加脫水及/或乾燥效率而使用具有高固體含量的漿料會有困難，且因此在該裝置中僅能使用具有低固體含量的漿料，且於是隨後的脫水與乾燥方法皆耗時且需要更多工作量與能源。
針對前述問題，建議多步驟連續凝聚及老化方法。此方法是有利的，因為具有低固體含量的聚合物漿料可有效地老化。然而，此方法無法施用至具有高固體含量的漿料且需要數個步驟，導致製造效率有些低。
此外，建議緩慢的凝聚，藉由凝聚劑的分次導入而調 整凝聚速率，使增強最終所獲得的顆粒之粉末特性。在此方法中，在具有能量障礙的二級井區域中發生凝聚，且因此凝聚速率低並有顆粒重組的空間，且結果可能得到規律填充之球形顆粒量。然而，所使用的凝聚劑總量與快速凝聚中所使用的量類似，且在慢凝聚與快凝聚之間僅有的差異為慢凝聚係經由凝聚劑的分次導入而進行。因此，因為過多的凝聚劑而產生廢水是無可避免，且將比快凝聚中所使用者更少量的凝聚劑導入至一級凝聚浴中，且因此增加漿料的黏度，且於是需要添加比快凝聚中所用者多的水以確保流動性。此外，慢凝聚需要比快凝聚更高的水分含量。
在快凝聚與慢凝聚二者中，在凝聚後經製備的聚合物乳膠漿料的流動性受固體含量、漿料的粒度分佈、漿料的包藏水量、及類似者所影響，且特別是大幅受到固體含量所影響。當漿料的固體含量為特定程度或更高時，漿料的流動性會劇烈惡化且因此漿料形成團塊，且於是裝置的操作便不可能。因此，為達到漿料的滑順流動性，在凝聚中需要進一步添加過多的水。過量地添加水增加在漿料提升至凝聚溫度與老化溫度時所產生的能源成本，且即使在脫水方法中亦導致過多廢水的產生，導致增加後處理的成本。此外，不可能直接使用蒸汽，且蒸汽凝結成水而作為將能量傳送至漿料的介質，其導致效率降低。
至於自經乳化聚合的乳膠回收粉末的另一方法，係使用利用氣相噴霧系統回收聚合物乳膠粉末的方法。此方法 為使用霧化器將具有高固體含量的聚合物乳膠噴霧在一有過量的凝聚劑在其上流動的表面上以凝聚該聚合物乳膠，且將經凝聚的聚合物乳膠以粉末回收。在此情況中，聚合物乳膠與凝聚劑接觸同時維持高固體含量，且因此當與凝聚劑接觸時便快速凝聚，且於是獲得高的視比重，並可回收可於慢凝聚中獲得之球形粉末。然而，為了完全反應，必須使用過多的凝聚劑，且因此無可避免地產生過多量的廢水，並常發生霧化器的阻塞，其導致製造方法的低穩定性。
此外，已進行針對在含有有機溶劑下之粉末粒度的調整及增進的視比重之研究，但如前述之該粉末特性僅在當使用過多有機溶劑時才能獲得。
至於另一方法，係藉由施用剪力應力作為強機械力使乳膠中的顆粒團聚而製備漿料之剪力凝聚。此方法不需要凝聚劑，且在剪力凝聚中，藉由施用4,000rpm或更高的高速旋轉之剪力應力而製備聚合物乳膠漿料。然而，在因為使用乳化劑以確保穩定性之經乳化聚合的聚合物乳膠中，乳化劑殘留在回收的粉末中，其不利地影響處理時的熱穩定性及顏色。
所以，仍然需要發展用於製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置，其中藉由降低漿料的水分含量可增強乾燥效率，及藉由減少凝聚劑的量而可製備具有優異顏色及粉末特性的聚合物乳膠樹脂粉末，及發展使用該裝置以製備聚合物乳膠樹脂粉末的方法。
所以，已針對上述問題而進行本發明，且本發明的目標為提供用於製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置，其中藉由將非連續式螺桿導入至進行凝聚及老化的反應器，以增加蒸氣、乳膠、及凝聚劑的混合效率，且因而降低漿料的水分含量，且於是可增強乾燥效率，且使用減量的凝聚劑而可製備具有優異顏色及粉末特性的聚合物乳膠樹脂粉末，及提供使用前述裝置以製備聚合物乳膠樹脂粉末的方法。
藉由下述本發明的具體實例，可達到本發明的目標。
根據本發明的觀點，藉由提供用於製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置可完成前述及其他目標，該裝置包括聚合物乳膠凝聚用的反應器，其中該反應器包括乳膠經由其通過的中空反應管、由該反應管的內壁突出至該反應管的內側之至少一個桶梢、沿著該反應管之縱向的中心軸延伸之旋轉軸、及自該旋轉軸的外表面往該反應管的內壁突出之一個或多個攪拌器，其中該一個或多個攪拌器包括非連續式螺桿。
該裝置可包括脫水機及乾燥機中之至少一者。
該一個或多個攪拌器的數目可為1至20。
該非連續式螺桿可包括一個或多個開口。
該一個或多個開口的總面積相對於旋轉翼的總面積可 在0.05至1的範圍內。
在該非連續式螺桿中，旋轉翼相對於與旋轉軸垂直的軸之傾斜角度α為0.1°至10°。
該反應器的反應管可包括至少一個自該反應管的外部延伸至該反應管的內部之桶梢。
該反應器可包括聚合物乳膠導入管線、凝聚劑導入管線、及蒸氣導入管線。
該反應器可為用於聚合物乳膠的凝聚及老化的整合反應器。
根據本發明的另一觀點，提供一種製備聚合物乳膠樹脂粉末之方法，其係使用前述之裝置。
該聚合物乳膠樹脂粉末的水分含量可為25%或更低。
聚合物漿料在凝聚及老化時的滯留時間可為0.5分鐘至30分鐘。
該聚合物樹脂可為氰乙烯化合物-以共軛二烯為底質之化合物-芳族乙烯基化合物的接枝共聚物。
根據本發明進一步的觀點，提供一種聚合物乳膠樹脂粉末，其係使用前述之方法加以製備。
根據本發明，藉由將非連續式螺桿導入至進行凝聚及老化的反應器中而干擾未凝結蒸汽與乳膠流體之流體以產生乳膠的紊流，而增強乳膠與凝聚劑的混合效率，藉由降低漿料的水分含量，將例如脫水、乾燥等的後處理方法簡 化，且因此提升能量降低的功效，且藉由在凝聚中使用減量的凝聚劑而增強所獲得聚合物粉末的顏色，因而導致增強的品質效應。
此外，藉由增加蒸汽的凝結效率而降低未凝結蒸汽的體積及壓力，確保漿料在製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置中之滯留時間，且藉由增加漿料的碰撞數目可增強粉末特性(粗顆粒的移除及視比重的增加)，及因此增強後處理的製造穩定性，獲得能量降低效應，及獲得降低例如包裝成本、運輸成本等之物流成本的效應。
1‧‧‧乳膠貯存槽
2‧‧‧凝聚浴
3‧‧‧老化浴
4‧‧‧脫水機
5‧‧‧乾燥機
11‧‧‧聚合物乳膠導入管線
12‧‧‧凝聚劑導入管線
13‧‧‧供水管線
14‧‧‧凝聚劑的排放
15‧‧‧最終聚合物粉末
100‧‧‧反應器
110‧‧‧聚合物乳膠導入管線
120‧‧‧凝聚劑導入管線
130‧‧‧蒸汽導入管線
140‧‧‧桶梢
150‧‧‧攪拌器
160‧‧‧中空反應管
170‧‧‧旋轉軸
210‧‧‧非連續式螺桿
211‧‧‧螺桿軸
212‧‧‧旋轉翼
213‧‧‧側表面
214‧‧‧開口
圖1為說明製備聚合物乳膠樹脂粉末的習用裝置之結構圖。
圖2為根據本發明的具體實例之製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置之剖面圖，其包括進行凝聚及老化的反應器。
圖3為說明將非連續式螺桿導入至圖2的反應器之實例的前視圖。
圖4為圖3的非連續式螺桿的側視圖。
圖5說明示意將非連續式螺桿導入至圖2的反應器之其他實例的前視圖。
[最佳模式]
本發明的發明者研究以經乳化聚合的乳膠有效地製備 聚合物乳膠樹脂粉末的方法，且確認藉由將非連續式螺桿導入至進行凝聚及老化的反應器(不同於目前現有之獨立地進行凝聚及老化的方法)以增加蒸氣、乳膠、及凝聚劑的混合效率，且於是可降低漿料的水分含量，其導致增加乾燥效率，且使用減量的凝聚劑可製備具有優異顏色及粉末特性的聚合物乳膠樹脂粉末。
為達到前述的目標，如圖2中所說明，本發明提供一用於製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置，其包括乳膠槽、乳膠的凝聚及老化之反應器100、脫水機、及乾燥機，其中該反應器100包括乳膠經由其通過的中空反應管160、由該中空反應管160的內壁突出至該中空反應管160的內側之至少一個桶梢140、沿著該中空反應管160之縱向的中心軸延伸之旋轉軸170、及自該旋轉軸170的外表面往該中空反應管160的內壁突出之至少一個攪拌器150，其中該攪拌器150為非連續式螺桿210。亦即，本發明的特徵在於藉由以非連續式螺桿210取代用於乳膠的凝聚及老化的反應器100中之多個攪拌器150之至少一者，而引起乳膠的紊流，且因此增強乳膠與凝聚劑的混合效率，使用降低水分含量的漿料以獲得例如脫水、乾燥等的後處理方法的簡化及能量降低效應的增強，且使用減量之用於凝聚中的凝聚劑，增進所獲得的聚合物粉末的顏色，且因此獲得品質增強的效應。中空反應管160可具有多邊形剖面或圓形剖面，較佳為圓形剖面。
攪拌器可例如為連續式旋轉翼或連續式螺桿。
反應器100係配置成一起執行凝聚及老化，且包括乳膠經由其通過的中空反應管160、由該中空反應管160的內壁突出至該中空反應管160的內側之桶梢140、沿著該中空反應管160之縱向的中心軸延伸之旋轉軸170、及自該旋轉軸170的外表面往該中空反應管160的內壁突出之攪拌器150。聚合物乳膠導入管線110、凝聚劑導入管線120、及蒸汽導入管線130係連接至中空反應管160，以使對中空反應管160提供乳膠、凝聚劑、及蒸汽。
在一特別的具體實例中，包括在反應器100中的非連續式螺桿210的數目可為1至20，較佳為4至16，最佳為8至12。當非連續式螺桿210的數目在前述的範圍內時，流體(未凝結的蒸汽及乳膠)的流動受到阻礙且引起乳膠的紊流，且於是獲得蒸汽、乳膠、及凝聚劑的混合效率之增加效應，但本發明的具體實例不受其所限制。亦即，對熟悉本技藝者很明顯的是可依據反應器100的長度L安排非連續式螺桿210的適當數目。此外，非連續式螺桿210可為雙螺桿，且圖3及圖4中更詳細地說明使用於本發明中的非連續式螺桿210。
如圖3中所說明，非連續式螺桿210具有至少一開口214，其藉由自螺桿軸211的外表面突出且基於螺桿軸211螺旋地延伸之至少一部份的旋轉翼212的非連續性所形成。在開口214的結構中，旋轉翼212部份地未在利用旋轉而轉移的乳膠之前進的方向中形成，而該旋轉的旋轉方向係為非連續式螺桿210的旋轉方向(旋轉方向說明如 圖2，亦即以螺桿軸211為基礎之逆時針方向)，亦即在沿著螺桿軸211的縱向中之軸延伸的方向。可形成一個或多個開口214。例如，如圖5中所說明，可形成單一開口214(參見圖5a)、三個開口214(參見圖5b)、或四個開口214(參見圖5c)，且如圖3中所說明，可形成二個開口214，但本發明的具體實例不受其所限制。亦即，可形成更大數目的開口214。開口214的數目可為1至6，較佳為1至5，最佳為2至4。當開口214的數目在前述的範圍內時，流體(未凝結的蒸汽及乳膠)的流動受到阻礙且引起乳膠的紊流，且於是獲得蒸汽、乳膠、及凝聚劑的混合效率之優異增加效應。可以偶數(例如2、4、6、或8)而非奇數(例如1、3、5、或7)形成開口214，且在此情況中，較少噪音或振動發生。圖4中，參考數字213指示相當於旋轉翼212的末端部份之側表面。
開口214對非連續式螺桿210的面積比例(亦即開口214的總面積/旋轉翼212的總面積)可為0.05至1，較佳為0.1至0.4，最佳為0.2至0.3。乳膠的流量適當地維持在前述範圍內，流體(未凝結的蒸汽及乳膠)的流動受到阻礙且引起乳膠的紊流，且於是獲得蒸汽、乳膠、及凝聚劑的混合效率之優異增加效應。
旋轉翼212的面積可意指在旋轉翼212的一側表面的面積，且開口214的面積可意指在開口214的一側表面的面積。
開口214可意指旋轉翼212部份未形成處之空的空 間。
在非連續式螺桿210中，旋轉翼212相對於與螺桿軸211垂直的軸之傾斜角度α降低，亦即當傾斜角度α相對於螺桿軸211趨近90度時，與轉移方向相反的背壓增加且因此引起紊流，且於是增強蒸汽、乳膠、及凝聚劑的混合效率，並確保滯留時間。另一方面，當傾斜角度α太小時，難以將乳膠轉移並發生累積。因此，重要的是藉由選擇適當的坡度以設計該旋轉翼212。傾斜的度數，亦即傾斜角度α，可為0.1°至10°，較佳為0.2°至4°，最佳為0.4°至2°。
由該中空反應管160的外部往內部延伸之桶梢140係固定在反應器100，且攪拌器150及/或非連續式螺桿210係旋轉地固定在中空反應管160中。特別是，反應器100的中空反應管160包括一個或多個由該中空反應管160的外部往內部延伸之桶梢140。因此，在中空反應管160中，當攪拌器150及/或非連續式螺桿210在固定於中空反應管160之桶梢140之間旋轉時，導入至中空反應管160的乳膠以圖2的轉移方向轉移，且結果乳膠與攪拌器150及/或非連續式螺桿210的旋轉翼212接觸並自其接受機械力，且接受乳膠轉移時撞擊桶梢140所產生的強機械力，亦即剪力應力，且藉由機械方法將乳化聚合期間因添加的乳化劑所穩定化的乳膠穩定性破壞且因此凝聚，接著在中空反應管160的後端部位處老化。
桶梢140可具有任何形狀，例如圓形、三角形、傾斜 的形狀、橢圓形、菱形、四角形、或類似者，且攪拌器150可為槳式攪拌器、螺旋攪拌器、雙螺旋攪拌器、梢攪拌器(pin stirrer)、或類似者。
藉由施用桶梢140與攪拌器150及/或非連續式螺桿210對乳化聚合所獲得之乳膠的作用所產生的機械力，包括非連續式螺桿210的反應器100可調整聚合物漿料的黏度，且使用由製備高黏度漿料的機械力可調整水分含量。
反應器100包括聚合物乳膠導入管線110、凝聚劑導入管線120、及蒸汽導入管線130，凝聚係發生在反應器100接近聚合物乳膠、凝聚劑、及蒸汽的導入處位置之部位，且老化係在反應器100的後端部份進行。因此，在相同的反應器中可實質地同時進行凝聚及老化。
本發明也提供藉由使用前述的裝置以製備聚合物乳膠樹脂粉末的方法。
使用於本發明的聚合物乳膠為10重量%至90重量%的固體含量之經乳化聚合的聚合物乳膠，且可為氰乙烯化合物-以共軛二烯為底質之化合物-芳族乙烯基化合物的接枝共聚物。該接枝共聚物係將以共軛二烯為底質之化合物與芳族乙烯基化合物和氰乙烯化合物的單體混合物聚合加以製備。
該以共軛二烯為底質之化合物可為選自由以丁二烯為底質之橡膠、乙烯-丙烯-二烯單體(EPDM)橡膠、乙烯丙烯橡膠(EPR)、鹵丁基橡膠、丁基橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、及苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)所組成的群組中 之一者。特別是，使用以丁二烯為底質之橡膠。
氰乙烯化合物可為丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈、或其衍生物，特別是丙烯腈。
芳族乙烯基化合物可為苯乙烯、α甲基苯乙烯、α乙基苯乙烯、對-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、或其衍生物，特別是苯乙烯。
至於凝聚劑，可使用例如硫酸、磷酸、氫氯酸或類似者之水溶性無機酸，或例如硫酸鹽或類似者之無機鹽。通常，以用於凝聚的理論需要量或更多地添加凝聚劑。在本發明中，凝聚劑的量可為以聚合物乳膠的100重量份計之0.5至5重量份，特別是0.5至3.0重量份，最特別為0.5至2.0重量份。亦即，僅使用很少量的凝聚劑便可有效地使聚合物乳膠凝聚。因此，使用減量的凝聚劑可獲得顏色增強效應及熱穩定性增強效應。
聚合物乳膠樹脂粉末的水分含量可為例如25%或更低，特別是10%至20%。
在凝聚及老化的方法中，聚合物漿料在反應器100中的滯留時間可為0.5分鐘至30分鐘，例如0.5至10分鐘，例如0.5至5分鐘。在目前現有的裝置中，蒸汽的凝結效率太低而無法確保滯留時間。然而，在本發明中，藉由導入非連續式螺桿210可確保滯留時間。
凝聚及老化的溫度可為60℃至100℃，例如65℃至85℃。當凝聚及老化的溫度在前述的範圍內時，凝聚及老化的效應會很明顯。
習用之獨立地進行凝聚及老化的裝置需要約30分鐘至約1小時的長滯留時間，而根據本發明的裝置包括非連續式螺桿且因此增加蒸汽的凝結效率，且於是根據僅極短的滯留時間之壓力差異的降低便可製備具有優異粉末特性的漿料。在該滯留時間中，凝聚期程實質上係在數秒鐘至1分鐘內完成，且隨即在該凝聚方法之後進行的老化係在前述的時間期程內完成並在將聚合物漿料排放至外部之前繼續進行。
在本發明中，凝聚及老化的方法可進行達多於30分鐘的聚合物漿料之滯留時間。然而，在此情況下，裝置的尺寸增加，其為不經濟。
使用前述方法所製備的聚合物乳膠漿料之固體含量根據聚合物乳膠的固體含量而變，但通常為25重量%至60重量%。當聚合物乳膠漿料的固體含量低於25重量%時，漿料的流動性太高且因此無法確保漿料的滯留時間。另一方面，當聚合物乳膠樹脂漿料的固體含量超過60重量%時，漿料的轉移困難且因此該裝置會受漿料阻塞，其會停止裝置的操作。
將已經凝聚及老化的聚合物漿料排放至反應器100的外部並轉移至漿料貯存槽。經由習用的脫水及乾燥方法將經凝聚及老化的漿料以粉末回收。
以下，將參考以下實例敘述本發明的示範具體實例。然而，這些實例僅提供用於示意目的，且其對熟悉本技藝者很明顯的是在不偏離本發明的精神及範疇且在所附之申 請專利範圍之範疇內可進行多種改變及修飾。
[實例] 實例1
就由氰乙烯化合物、以共軛二烯為底質之化合物、及芳族乙烯基化合物所組成的接枝共聚物乳膠而言，使用具有13：60：27(AN：BD：SM)的比例及44%的固體含量之丙烯腈(AN)-丁二烯(BD)-苯乙烯(SM)共聚物乳膠。
將乳膠導入至如圖2所說明的反應器中，其包括8個非連續式螺桿(A2/A1=0.33，α=3.60°)，流量為12kg/hr，且以100重量份聚合物計使用1.0重量份之稀硫酸(H2SO4)作為凝聚劑。當對乳膠直接添加蒸汽時，將與水混合至相當於該漿料的固體含量之液體狀態的硫酸進一步添加至乳膠，藉以將聚合物乳膠漿料的固體含量固定至30重量%。
反應器的滯留時間為1.5分鐘(平均)，且凝聚及老化的溫度為75℃。在凝聚之後隨即開始老化期程，並在將漿料排放至外部之前繼續進行。經由攪拌器將經凝聚的漿料排放至外部並轉移至漿料貯存槽。將經凝聚及老化的漿料進行脫水及乾燥，藉以完成漿料以聚合物樹脂粉末的回收。
實例2
除了聚合物乳膠漿料的固體含量為35重量%以外， 以與實例1相同的方式製備聚合物樹脂粉末。
實例3
除了聚合物乳膠漿料的固體含量為44重量%以外，以與實例1相同的方式製備聚合物樹脂粉末。
實例4
除了以100重量份聚合物計添加0.7重量份的凝聚劑以外，以與實例1相同的方式製備聚合物樹脂粉末。
實例5
除了以100重量份聚合物計添加0.6重量份的凝聚劑以外，以與實例1相同的方式製備聚合物樹脂粉末。
比較例1
就由氰乙烯化合物、以共軛二烯為底質之化合物、及芳族乙烯基化合物所組成的接枝共聚物乳膠而言，使用具有13：60：27(AN：BD：SM)的比例及44%的固體含量之AN-BD-SM共聚物乳膠。
將乳膠導入至如圖2所說明的反應器中，其不包括非連續式螺桿，流量為12kg/hr，且以100重量份聚合物計使用1.0重量份之稀硫酸(H2SO4)作為凝聚劑。當對乳膠直接添加蒸汽時，將與水混合至相當於該漿料的固體含量之液體狀態的硫酸進一步添加至乳膠，藉以將聚合物乳膠漿 料的固體含量固定至30重量%。
反應器的滯留時間為1.5分鐘(平均)，且凝聚及老化的溫度為75℃。在凝聚之後隨即開始老化期程，並在將漿料排放至外部之前繼續進行。經由攪拌器將經凝聚的漿料排放至外部並轉移至漿料貯存槽。將經凝聚及老化的漿料進行脫水及乾燥，藉以完成漿料以聚合物樹脂粉末的回收。
比較例2
除了聚合物乳膠漿料的固體含量為35%以外，以與比較例1相同的方式製備聚合物樹脂粉末。
比較例3
除了聚合物乳膠漿料的固體含量為44%以外，以與比較例1相同的方式製備聚合物樹脂粉末。
比較例4
除了以100重量份聚合物計添加0.7重量份的凝聚劑以外，以與比較例1相同的方式製備聚合物樹脂粉末。
比較例5
除了以100重量份聚合物計添加0.6重量份的凝聚劑以外，以與比較例1相同的方式製備聚合物樹脂粉末。
[實驗實例]
使用以下方法，測量根據實例1至5及比較例1至5所製備的聚合物乳膠樹脂粉之水分含量、視比重、粒度分佈、及白度，且測量結果如下表1所示。
*水分含量：使用METTLER/TOLEDO HR83-P作為水分測定器測量重量的改變，直到樣本的重量因為水的完全蒸發而無改變(殘留的水分含量：0.5重量%或更低)。
*視比重：根據ASTM D1985進行測量。
*粒度分佈：使用標準篩測量每一樣本的粒徑，且測量尺寸為1400μm或更大顆粒(粗顆粒)的量。
*粉末的白度：使用色度計(由Hunter Lab Co.所製造的Color Quest II)測量聚合物乳膠樹脂粉末的b值。該b值可具有以0為基礎之正數或負數。在此考量中，大於0的b值意為黃色，且小於0的b值意為藍色。
如表1中所示，可確認的是當與比較例1至5的聚合物乳膠樹脂粉末相比時，使用根據本發明的裝置所製備之實例1至5的聚合物乳膠樹脂粉末具有增強的水分含量及顏色(b值)、增加的視比重、及明顯降低的粗顆粒量(其為平均粒徑約1400μm或更大之顆粒)，且可以使用減量的凝聚劑而製備，且於是增強顏色的特性。
實例6
為檢測根據本發明的非連續式螺桿之結構特性，藉由變化圖2中所說明之開口214對非連續式螺桿的面積比例(例如開口214的總面積/旋轉翼212的總面積)，測量水分含量、視比重、粗顆粒的量、及顏色(b值)，且測量結果如下表2所示。在此考量中，使用色度計(由Hunter Lab Co.所製造的Color Quest II)測量b值。在此實驗中，旋轉翼相對於與螺桿軸垂直的軸之傾斜角度α為3.6°。
如表2中所示，可以確認的是：藉由將乳膠的移動速率適當地維持在一範圍內，其開口214對非連續式螺桿的面積比例(亦即開口214的總面積/旋轉翼的總面積)在0.05至1，較佳為0.1至0.4，最佳為0.2至0.3，及阻礙流體(例如未凝結的蒸汽及乳膠)的流動及引起乳膠的紊流，可以得到優異之增加蒸汽、乳膠、及凝聚劑的混合效率之效應。
實例7
為檢測根據本發明的非連續式螺桿之結構特性，藉由變化圖2中所說明之旋轉翼相對於與非連續式螺桿的螺桿軸垂直的軸之傾斜角度α，測量水分含量、視比重、粗顆粒的量、及顏色(b值)，且測量結果如下表3所示。在此考量中，使用色度計(由Hunter Lab Co.所製造的Color Quest II)測量b值。在此實驗中，開口214對非連續式螺桿的面積比例為0.33。
如表3中所示，可以確認的是：藉由將乳膠的移動速率適當地維持在一範圍內，其旋轉翼相對於與非連續式螺桿的螺桿軸垂直的軸之傾斜角度α為0.1°至10°，較佳為0.2°至4°，最佳為0.4°至2°，及阻礙流體(例如未凝結的蒸汽及乳膠)的流動且引起乳膠的紊流，可得到優異之增加蒸汽、乳膠、及凝聚劑的混合效率的效應。特別是，可確認當傾斜角度α降低時，亦即當傾斜角度α相對於螺桿軸211趨近90度時，與轉移方向相反的背壓增加且因此 引起紊流，且於是增強蒸汽、乳膠、及凝聚劑的混合效率，並確保滯留時間。因此，重要的是藉由選擇適當的坡度以設計該旋轉翼。
100‧‧‧反應器
110‧‧‧聚合物乳膠導入管線
120‧‧‧凝聚劑導入管線
130‧‧‧蒸汽導入管線
140‧‧‧桶梢
150‧‧‧攪拌器
160‧‧‧中空反應管
170‧‧‧旋轉軸
210‧‧‧非連續式螺桿

Claims (13)

  1. 一種製備聚合物乳膠樹脂粉末的裝置，其包含聚合物乳膠凝聚用的反應器，其中該反應器包含乳膠經由其通過的中空反應管、由該反應管的內壁突出至該反應管的內側之至少一個桶梢、沿著該反應管之縱向的中心軸延伸之旋轉軸、及自該旋轉軸的外表面往該反應管的內壁突出之一個或多個攪拌器，其中該一個或多個攪拌器包含非連續式螺桿，及其中，在該非連續式螺桿中，旋轉翼相對於與旋轉軸垂直的軸之傾斜角度α為0.1°至10°。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該裝置包含脫水機及乾燥機中之至少一者。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該一個或多個攪拌器的數目為1至20。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該非連續式螺桿包含一個或多個開口。
  5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該一個或多個開口的總面積相對於旋轉翼的總面積在0.05至1的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該反應器的反應管包含至少一個自該反應管的外部延伸至該反應管的內部之桶梢。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該反應器包含聚合物乳膠導入管線、凝聚劑導入管線、及蒸氣導入管 線。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該反應器為用於聚合物乳膠的凝聚及老化的整合反應器。
  9. 一種製備聚合物乳膠樹脂粉末之方法，其係使用如申請專利範圍第1至8項中任一項之裝置。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該聚合物乳膠樹脂粉末的水分含量為25%或更低。
  11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中聚合物漿料在凝聚及老化時的滯留時間為0.5分鐘至30分鐘。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該聚合物樹脂為氰乙烯化合物-以共軛二烯為底質之化合物-芳族乙烯基化合物的接枝共聚物。
  13. 一種聚合物乳膠樹脂粉末，其係使用如申請專利範圍第9項之方法加以製備。
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