WO2014196707A1 - 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법 - Google Patents

고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2014196707A1
WO2014196707A1 PCT/KR2013/012119 KR2013012119W WO2014196707A1 WO 2014196707 A1 WO2014196707 A1 WO 2014196707A1 KR 2013012119 W KR2013012119 W KR 2013012119W WO 2014196707 A1 WO2014196707 A1 WO 2014196707A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resin powder
polymer resin
polymer
latex
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2013/012119
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김창술
주민철
이형섭
정회인
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020130159970A external-priority patent/KR101594652B1/ko
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Priority to CN201380003868.0A priority Critical patent/CN104540854B/zh
Priority to JP2015521562A priority patent/JP5905994B2/ja
Priority to US14/367,557 priority patent/US9504972B2/en
Publication of WO2014196707A1 publication Critical patent/WO2014196707A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F279/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00
    • C08F279/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00 on to polymers of conjugated dienes
    • C08F279/04—Vinyl aromatic monomers and nitriles as the only monomers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/0066—Stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/20—Stationary reactors having moving elements inside in the form of helices, e.g. screw reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/01—Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761—Details of the reactor
    • B01J2219/00763—Baffles
    • B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
    • B01J2219/00768—Baffles attached to the reactor wall vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761—Details of the reactor
    • B01J2219/00763—Baffles
    • B01J2219/00779—Baffles attached to the stirring means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/182—Details relating to the spatial orientation of the reactor horizontal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading

Definitions

  • the present invention relates to a device for producing a polymer latex resin powder and a method for producing a polymer latex resin powder using the same, and more particularly, a device for producing a polymer latex resin powder comprising a latex tank, agglomeration tank, a aging tank, a dehydrator and a dryer.
  • the polymer material formed by emulsion polymerization is preferably processed into powder for reducing the volume, various applications and ease of handling. In order to obtain the polymer material formed by emulsion polymerization in powder, it is required to aggregate, dehydrate and dry the latex formed by emulsion polymerization.
  • Agglomeration of the emulsion polymerized polymer latex may be performed by breaking the stability of the latex particles stabilized by the emulsifier applied during the emulsion polymerization by a chemical method using various flocculants or by a mechanical method using a mechanical force by applying a strong shearing force. .
  • the chemical method breaks the stability by using a different flocculant depending on the type of emulsifier used to secure the stability of the latex, and in the case of breaking the stability using the mechanical method, the repulsive force between the emulsifiers is applied by applying a strong shear force to the latex. Overcome and let the latex particles and particles stick together.
  • Rapid coagulation has been proposed as a method for preparing polymer latex into powder.
  • an excessive amount of flocculant aqueous solution such as an inorganic salt and an acid is added to break the stability of the emulsifier, thereby rapidly agglomerating the polymer in the latex.
  • the agglomeration of the polymer particles of latex is called coagulation, and the agglomeration of the polymer particles is called a slurry, and since they are physically weakly bound, they are easily crushed by an external shear force by an agitator. break-up phenomenon. Therefore, the first aggregated slurry is subjected to an aging process, which is a process of increasing the binding force by mutual penetration between chains by raising the temperature. The slurry thus produced is finally dehydrated and dried to obtain a powder form.
  • the latex stability is broken very quickly, so that the process of gluing the polymer latex particles occurs very quickly and disorderly. Due to such disordered aggregation, the apparent specific gravity is lowered, and the particle size distribution of the final particles is very wide.
  • the apparatus comprises a latex storage tank (1), agglomeration tank (2), aging tank (3), a dehydrator (4) and a dryer (5).
  • the polymer latex stored in the latex storage tank (1) is introduced into the coagulation tank (2) through the polymer latex inlet line (11), and then the flocculant aqueous solution through the coagulant inlet line (12), and the water supply line (13) Water to adjust the solid content concentration is added to the polymer latex in the flocculation tank (2).
  • the added solution of the flocculant serves to break the electrostatic stabilization by the emulsifier to agglomerate the polymer particles in the latex, and through this agglomeration process to obtain a polymer slurry.
  • the agglomerated polymer slurry is transferred to the aging tank (3) and subjected to the process of aging by maintaining for 40 to 90 minutes under high temperature.
  • the finally obtained slurry is dehydrated in the dehydrator (4) and then dried in the dryer (5), the final polymer powder is discharged through the polymer powder discharge line (15).
  • the flocculant added in the dehydrator 4 is discharged through the flocculant discharge line (14).
  • the apparatus as described above is difficult to stir the slurry having a high viscosity, and also has a problem in that the efficiency of processing into a powder is inferior because the slurry is not smooth, the slurry having a high solid content in order to increase the dehydration and / or drying efficiency It is difficult to use, and therefore has a limitation that it can be operated only for slurries having a low solids content, and thus there is a problem that a lot of time, effort and energy are consumed in subsequent dehydration and drying.
  • a slow coagulation process has been proposed to improve the powder characteristics of the final particles produced by controlling the coagulation rate through split dosing of coagulant. Since aggregation occurs in the secondary well region in which the energy barrier is present, the aggregation rate is slow and there is a possibility of rearrangement of the particles, so that spherical particles can be produced by regular filling.
  • the overall amount of flocculant used is similar to that of rapid flocculation, and is merely a method of flocculation by performing split injection.
  • the flowability of the polymer latex slurry produced after aggregation is influenced by the solid content, the particle size distribution of the slurry, and the inclusion water content of the slurry, and is particularly affected by the solid content.
  • the solids content of the slurry is more than a certain degree, the flowability of the slurry rapidly deteriorates and becomes a lump, thus making operation impossible. Therefore, in order to facilitate the flow of the slurry, an additional amount of water must be added during the flocculation process. The addition of excess water raises the energy costs incurred when the slurry is raised to the flocculation and maturation temperatures, and also generates excess wastewater during the dehydration process, thereby raising the post-treatment cost. In addition, the efficiency is lowered by not using steam directly, condensing in water as a medium to transfer energy to the slurry.
  • Another method of recovering the powder from the emulsion-polymerized latex is to recover the powder of the polymer latex by means of a gas-phase spray system.
  • This method is a method in which a polymer latex is agglomerated and recovered into a spherical powder by spraying a polymer latex having a high solid content on the side through which an excessive flocculant flows using an atomizer.
  • rapid flocculation is achieved at the moment of contact with the flocculant, thereby enabling spherical powder recovery that can be obtained in a high apparent specific gravity and a slow flocculation process.
  • it is necessary to use an excessive flocculant to prevent unreacted so that it is not possible to prevent the generation of excess wastewater, the clogging of the atomizer frequently occurs, it can be said to be disadvantageous in terms of process stability.
  • shear coagulation which produces a slurry by applying shear force with strong mechanical force to agglomerate particles of latex. It applies a shear stress due to high speed rotation of 4,000 rpm or more without using a flocculant to prepare a polymer latex slurry.
  • a residual emulsifier remains in the recovered powder, which has a disadvantage of adversely affecting thermal stability and color during processing.
  • the apparatus for producing a polymer latex resin powder capable of producing a polymer latex resin powder having excellent color and powder characteristics by reducing the water content of the slurry to increase the drying efficiency and reducing the amount of flocculant used, and the polymer latex resin powder using the same Development of the manufacturing method is still required.
  • An object of the present invention is to introduce a non-continuous screw into the reactor to perform agglomeration and maturation to increase the mixing efficiency of steam, latex and flocculant, to lower the water content of the slurry to increase the drying efficiency, reducing the amount of flocculant used It is to provide an apparatus for producing a polymer latex resin powder capable of producing a polymer latex resin powder excellent in color and powder properties, and a method for producing a polymer latex resin powder using the same.
  • the present invention is a device for producing a polymer resin powder
  • a reactor for agglomeration of polymer latex the reactor is a reaction tube of the hollow tube through which the latex passes, and the reaction from the inner wall of the reaction tube
  • At least one barrel pin protruding inwardly of the tube, a rotating shaft extending along the central axis in the longitudinal direction of the reaction tube, and at least one agitator protruding from the outer surface of the rotating shaft toward the inner wall of the reaction tube
  • the at least one stirrer provides a polymer resin powder manufacturing apparatus comprising a discontinuous screw.
  • the apparatus for producing the polymer resin powder may include, for example, a dehydrator, a dryer, or both.
  • the stirrer may be 1 to 20, for example.
  • the discontinuous screw may include, for example, one or more openings.
  • the total area of the opening may be, for example, within the range of 0.05 to 1 relative to the total area of the rotary blade.
  • the discontinuous screw may have an inclination angle ⁇ of the rotary blade from an axis perpendicular to the rotation axis within a range of 0.1 to 10 °.
  • the reaction tube of the reactor may include, for example, one or more barrel pins extending from the outside of the reaction tube into the reaction tube.
  • the reactor may include, for example, a polymer latex input line, a flocculant input line, and a steam input line.
  • the reactor may be, for example, an integrated reactor for agglomeration and ripening of the polymer latex.
  • the present invention provides a method for producing a polymer resin powder, characterized in that for using the polymer resin powder production apparatus.
  • the polymer resin powder may have a water content of 25% or less.
  • the method for preparing the polymer resin powder may be, for example, 0.5 to 30 minutes of the polymer slurry in the aggregation and aging step.
  • the polymer resin may be, for example, a vinyl cyan compound-conjugated diene compound-aromatic vinyl compound graft copolymer.
  • the present invention also provides a polymer resin powder produced by the above method.
  • the present invention by introducing a non-continuous screw which prevents the flow of uncondensed steam and latex fluid in the reactor to perform agglomeration and maturation to induce turbulent flow of the latex to increase the mixing efficiency of the latex and flocculant, and
  • the water content is improved by simplifying post-processing such as dehydration and drying, increasing energy saving effects, and improving the color of the polymer powder obtained by reducing the amount of flocculant required for the flocculation process.
  • the powder characteristics (coarse particle removal and apparent specific gravity increase due to the increase in the number of impact of the slurry )
  • the logistics costs such as energy savings, packaging costs, transportation costs.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a process for producing a polymer latex resin powder according to the prior art.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a reactor for preparing a polymer latex resin powder according to an embodiment of the present invention and performing agglomeration and aging.
  • FIG. 3 is a front view according to one embodiment of a discontinuous screw introduced into the reactor of FIG.
  • FIG. 4 is a side view according to one embodiment of the discontinuous screw of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a front view of other embodiments of a discontinuous screw introduced into the reactor of FIG.
  • the inventors of the present invention while studying a method for efficiently preparing polymer latex resin powder from emulsion polymerization latex, unlike the conventional process of individually flocculating and aging process, discontinuous screw in the reactor (100) made of both coagulation and aging
  • discontinuous screw in the reactor (100) made of both coagulation and aging
  • the present invention for achieving the above object, as shown in Figure 2, in the apparatus for producing a polymer latex resin powder comprising a latex tank, a reactor for coagulation and maturation of latex, a dehydrator and a dryer, A hollow reaction tube 160 through which latex passes, at least one barrel pin protruding inward from the inner wall of the reaction tube 160, and a center in the longitudinal direction of the reaction tube A polymer latex comprising a rotating shaft extending along an axis and at least one stirrer protruding from the outer surface of the rotating shaft toward the inner wall of the reaction tube, wherein the at least one stirrer is a discontinuous screw 210.
  • An apparatus for producing a resin powder is provided.
  • the present invention induces turbulent flow of latex by replacing at least one or more of the plurality of agitators 150 in the reactor for coagulation and maturation as described above with a discontinuous screw 210, thereby causing latex and flocculant
  • a discontinuous screw 210 to increase the mixing efficiency of the slurry, to reduce the water content of the slurry, to simplify the post-processing and energy saving effect such as dehydration and drying, and to reduce the color of the polymer powder obtained by reducing the amount of flocculant required for the flocculation process. It is characterized by providing quality improvement effect.
  • the cross section of the reaction tube 160 may be any polygon or circle, preferably may be circular.
  • the stirrer may be, for example, a continuous rotary blade or a continuous screw.
  • the reactor 100 is designed to perform agglomeration and aging together, and the hollow reaction tube 160 through which latex passes and protrudes inwardly of the reaction tube 160 from an inner wall of the reaction tube 160.
  • At least one or more barrel pins 140, a rotating shaft 170 extending along the longitudinal central axis of the reaction tube 160, and from the outer surface of the rotating shaft 170 toward the inner wall of the reaction tube 160 It comprises at least one stirrer 150 protruding, the reaction tube 160 is connected to the latex input line 110, the flocculant input line 120 and the steam input line 130 is connected to the reaction tube ( 160) to supply latex and flocculant and steam.
  • the discontinuous screw 210 may be provided with 1 to 20, preferably 4 to 16, most preferably 8 to 12 in the reactor 100, When in the above range, there is an effect of increasing the mixing efficiency of steam, latex, and flocculant by hindering the flow of fluid (non-condensed steam and latex) and inducing turbulent flow of latex, but the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that the discontinuous screw 210 may be arranged in an appropriate number depending on the length L of the reactor 100. In addition, the discontinuous screw 210 may be a biaxial screw, and the discontinuous screw 210 used in the present invention is illustrated in more detail in FIGS. 3 and 4.
  • the discontinuous screw 210 used in the present invention is a rotary blade 212 protruding radially from the outer surface of the screw shaft 211 around the central screw shaft 211. At least a portion of the) is characterized in that it comprises at least one or more openings 214 are formed discontinuously.
  • the opening 214 is a direction in which latex is conveyed by rotation in the direction of rotation of the discontinuous screw 210 (in the direction of rotation in FIG. 2, counterclockwise around the screw shaft 211). (Conveying direction in Fig. 2), that is, a portion of the rotary blade 212 is not formed with respect to the direction extending along the longitudinal axis of the screw shaft 211.
  • the openings 214 may be at least one, for example one (FIG. 5A), three (FIG. 5B) or four (FIG. 5C), as shown in FIG. 5, as shown in FIG. 3.
  • the number may be two, but the present invention is not limited thereto, and a larger number of openings 214 may be formed. That is, the openings 214 may be 1 to 6, preferably 1 to 5, and most preferably 2 to 4, to hinder the flow of fluid (non-condensed steam and latex) within this range Induces turbulent flow of latex to increase the mixing efficiency of steam, latex, and flocculant is excellent.
  • the openings 214 may be formed evenly (2, 4, 6, 8) rather than oddly (1, 3, 5, 7), and are formed evenly, compared to the odd number. In this case, less noise or vibration is generated.
  • reference numeral 213 indicates a side surface corresponding to the blade tip of the rotary blade 212.
  • the area ratio of the opening 214 in the discontinuous screw 210 is 0.05 to 1, preferably 0.1 to 0.4, most Preferably it can be within the range of 0.2 to 0.3, within this range while maintaining the proper moving speed of the latex, while interfering with the flow of fluid (non-condensed steam and latex) and induce a turbulent flow of the latex, steam and latex, The effect of increasing the mixing efficiency of the flocculant is excellent.
  • the area of the rotary blade may mean the area of one surface 212 of the rotary blade, the area of the opening may mean the area of one surface 214 of the opening.
  • the opening may mean an empty space in which some sections of the rotary blade are omitted.
  • the degree of inclination is too small, it will not be transported and will accumulate. Therefore, it is important to design by selecting an appropriate inclination, and this degree of inclination, i.e., the inclination angle ⁇ , is within the range of 0.1 to 10 degrees, preferably 0.2 to 4 degrees, and most preferably 0.4 to 2 degrees.
  • a barrel pin 140 extending from the outside of the reaction tube 160 to the inside is fixed, and the agitator 150 and / or the discontinuous inside the reaction tube 160.
  • the screw 210 is rotatably fixed.
  • the reaction tube 160 of the reactor 100 includes one or more barrel pins 140 extending from the outside of the reaction tube 160 into the reaction tube 160. Accordingly, the reaction tube 160 rotates between the stirrer 150 and / or the discontinuous screw 210 between the barrel pins 140 fixed to the reaction tube 160. 2) As the latex is introduced into the conveying direction of FIG. 2 as a result, the latex is in contact with the rotary blades of the stirrer 150 and / or the discontinuous screw 210 and receives mechanical force therefrom.
  • the barrel pins 140 are subjected to a strong mechanical force, that is, a shear force, and the latex stabilized by the emulsifier added during the emulsion polymerization is stabilized by a mechanical method is broken, thereby agglomerated accordingly And, it is aged in the second half of the reaction tube (160).
  • a strong mechanical force that is, a shear force
  • the barrel pin 140 may have any shape such as a circle, a triangle, an inclination, an ellipse, a diamond, a rectangle, and the like, and is not particularly limited.
  • the stirrer 150 anything such as a paddle, a screw, a biaxial screw, a pin, etc. Can be used
  • the reactor 100 comprising the discontinuous screw 210 is machined into a latex obtained by emulsion polymerization under the action of the barrel pin 140 and the internal stirrer 150 and / or the discontinuous screw 210. It is possible to control the viscosity of the polymer slurry by applying a force, and to make a slurry of high viscosity to control the moisture content using a mechanical force.
  • the reactor 100 includes a polymer latex input line 110, a flocculant input line 120, and a steam input line 130, and agglomeration reaction is performed at a portion close to a position where the polymer latex, flocculant, and steam are introduced. Occurs, and a aging reaction occurs in the second half of the reactor so that coagulation and aging can be performed simultaneously in substantially the same reactor.
  • the present invention provides a method for producing a polymer latex resin powder using the apparatus for producing a polymer latex resin powder as described above.
  • the polymer latex used in the present invention is an emulsion polymerized polymer latex having a solid content of 10 to 90% by weight, and may be a vinyl cyan compound-conjugated diene compound-aromatic vinyl compound graft copolymer.
  • the graft copolymer is prepared by polymerizing a monomer mixture of an aromatic vinyl compound and a vinyl cyan compound on a conjugated diene-based compound.
  • the conjugated diene compound is butadiene rubber, ethylene-propylene-diene monomer rubber (EPDM), ethylene propylene rubber (EPR), halobutyl rubber, butyl rubber, styrene-isoprene-styrene (SIS) and styrene-butadiene rubber (SBR It may be selected from the group consisting of), specifically butadiene-based rubber is used.
  • the vinyl cyan compound may be acrylonitrile, methacrylonitrile, ethacrylonitrile or derivatives thereof, specifically acrylonitrile is used.
  • the aromatic vinyl compound may be styrene, alpha methyl styrene, alpha ethyl styrene, paramethyl styrene, vinyl toluene or a derivative thereof. Specifically, styrene is used.
  • the flocculant may be an inorganic salt such as a water-soluble inorganic acid or sulfate, such as sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid.
  • the flocculant is added to the theoretical value required for aggregation, and in the present invention, 0.5 to 5 parts by weight, specifically 0.5 to 3.0 parts by weight, most specifically 0.5 to 2.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer latex. . That is, in the present invention, only a very small amount of flocculant can effectively flocculate the polymer latex. Thus, the effect of improving the color and increasing the thermal stability can be obtained by reducing the content of the flocculant.
  • the polymer resin powder may have, for example, a water content within 25%, or 10% to 20%.
  • the residence time of the polymer slurry in the reactor in the aggregation and aging step may be 0.5 minutes to 30 minutes, for example 0.5 minutes to 10 minutes, or 0.5 minutes to 5 minutes.
  • the residence time was not secured due to the low steam condensation efficiency, but after the introduction of the discontinuous screw, the residence time can be secured.
  • the aggregation and aging temperature may be 60 to 100 °C or 65 to 85 °C, within this range the coagulation and ripening effect is large.
  • the residence time of the polymer slurry in the flocculation and aging process may be reacted to exceed 30 minutes, but in this case, the size of the device is not economical.
  • the solids content of the polymer latex slurry of the present invention prepared by the above process depends on the solids content of the polymer latex, but is generally 25 to 60% by weight. If the solid content is less than 25% by weight, there may be a problem in that the flowability of the slurry is too high to secure the residence time of the slurry, and in the case of more than 60% by weight, the slurry has a poor transport force and the slurry may There may be a problem that the operation is impossible to prevent.
  • the polymer slurry in which the agglomeration and aging proceeds is taken out of the reactor and transferred to the slurry storage tank.
  • the flocculated and aged slurry is recovered in powder through a conventional dehydration and drying process.
  • 1.0 part by weight of diluted sulfuric acid (H 2 SO 4 ) was used based on 100 parts by weight of the total polymer.
  • H 2 SO 4 diluted sulfuric acid
  • the liquid water was added to the solids content of the slurry and mixed with sulfuric acid to adjust the solids content of the polymer latex slurry to 30% by weight.
  • the residence time of the reactor was 1.5 minutes on average, and the aggregation and aging temperatures were 75 ° C.
  • the ripening section begins as soon as the agglomeration is complete and continues until the slurry is discharged out.
  • the aggregated slurry is drawn out through the stirrer and moved to the slurry storage tank.
  • the aggregated and aged slurry was recovered to polymer resin powder through a dehydration and drying process.
  • a polymer resin powder was prepared in the same manner as in Example 1, except that the solid content of the polymer latex slurry in Example 1 was 35% by weight.
  • a polymer resin powder was prepared in the same manner as in Example 1, except that the solid content of the polymer latex slurry was 44 wt% in Example 1.
  • a polymer resin powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the flocculant used in Example 1 was 0.7 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
  • a polymer resin powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the flocculant used in Example 1 was 0.6 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
  • the reactor having a configuration which does not include the non-continuous screw reactor, 12kg / hr flow rate introduced into the, and as a flocculating agent is a sulfuric acid (H 2 SO 4) was diluted as shown in Figure 2. Total 1.0 weight part was used with respect to 100 weight part of polymer contents. While directly steaming, the liquid water was added to the solids content of the slurry and mixed with sulfuric acid to adjust the solids content of the polymer latex slurry to 30% by weight.
  • the residence time of the reactor was 1.5 minutes on average, and the aggregation and aging temperatures were 75 ° C.
  • the ripening section begins as soon as the agglomeration is complete and continues until the slurry is discharged out.
  • the aggregated slurry is drawn out through the stirrer and moved to the slurry storage tank.
  • the aggregated and aged slurry was recovered to polymer resin powder through a dehydration and drying process.
  • a polymer resin powder was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the solid content of the polymer latex slurry was 35 wt% in Comparative Example 1.
  • a polymer resin powder was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the solid content of the polymer latex slurry was 44 wt% in Comparative Example 1.
  • a polymer resin powder was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of the flocculant used in Comparative Example 1 was 0.7 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
  • a polymer resin powder was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of the flocculant used in Comparative Example 1 was 0.6 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
  • the water content, apparent specific gravity, particle size distribution, and whiteness of the polymer latex resin powders prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were measured by the following method, and the results are shown in Table 1 below.
  • Moisture Content The water content was measured until the water sample evaporated at 150 ° C. and the sample weight was no longer changed (less than 0.5% by weight of residual water) using a moisture meter (METTLER / TOLEDO HR83-P). .
  • Particle size distribution The particle size was measured using a standard network, and the content of large particles (cos, coarse) was measured to 1400 ⁇ m or more.
  • b value was measured using a colorimeter (Color Quest II, Hunter Lab Co.).
  • the b value may have a positive value and a negative value with respect to 0, which means that the value is yellow when the value is larger than 0, and the color is blue when the value is smaller than 0.
  • Example 1 Solid content (% by weight) Coagulant (parts by weight) Moisture content (% by weight) Apparent specific gravity (g / ml) Course content (%) Color (b)
  • Example 1 30 1.0 18.32 0.38 8.9 1.78
  • Example 2 35 1.0 17.93 0.42 9.2 1.64
  • Example 3 44 1.0 16.33 0.44 9.9 1.61
  • Example 4 30 0.7 19.22 0.37 6.3 1.42
  • Example 5 30 0.6 22.21 0.35 5.4 1.51 Comparative Example 1 30 1.0 26.10 0.32 16.3 2.35 Comparative Example 2 35 1.0 24.85 0.34 17.2 2.24 Comparative Example 3 44 1.0 21.23 0.37 18.4 2.13 Comparative Example 4 30 0.7 34.91 0.30 15.6 2.05 Comparative Example 5 30 0.6 40.33 0.28 12.77 3.11
  • the polymer latex resin powder prepared using the production apparatus according to the present invention has improved water content and color (b value) compared to the comparative example, the apparent specific gravity is increased and the average particle diameter is about 1400 ⁇ m Coarse content of the larger particles (coarse) was significantly reduced, and the amount of flocculant used was reduced, thereby confirming that the color was improved.
  • Tonality b was measured using water content, apparent specific gravity, course content, and colorimeter (Color Quest II, Hunter Lab Co.) through different experiments (total area of (212)), and the results are shown in Table 2 below.
  • the inclination angle ⁇ of the rotary blade from the axis perpendicular to the screw axis was 3.6 °.
  • the area ratio occupied by the opening is within the range of 0.05 to 1, preferably 0.1 to 0.4, most preferably 0.2 to 0.3. It was confirmed that the effect of increasing the mixing efficiency of steam, latex, and flocculant by interfering the flow of the fluid (non-condensed steam and latex) and inducing turbulent flow of the latex while maintaining the proper moving speed of the latex at.
  • the inclination angle ⁇ of the rotary blade from the axis perpendicular to the screw axis of the discontinuous screw is 0.1 to 10 °, preferably 0.2 to 4 °, most preferably Excellent effect of increasing the mixing efficiency of steam, latex and flocculant by interfering the flow of fluids (non-condensed steam and latex) and inducing turbulent flow of latex while maintaining the proper moving speed of latex within 0.4 to 2 ° It could be confirmed that it appears.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

본 발명은 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치의 응집과 숙성을 수행하는 반응기에 비연속식 스크류를 도입함으로써 스팀, 라텍스 및 응집제의 혼합 효율을 높이는 것에 의하여, 슬러리의 함수율을 낮추어 건조효율을 높일 수 있고, 응집제의 사용량을 감소시켜 색상 및 분체 특성이 우수한 고분자 라텍스 수지 분체를 제조할 수 있는 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법에 관한 것이다.

Description

고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법
본 발명은 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라텍스 탱크, 응집조, 숙성조, 탈수기 및 건조기를 포함하는 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치에 있어서, 응집과 숙성을 수행하는 반응기에 비연속식 스크류를 도입하는 것에 의하여 스팀, 라텍스 및 응집제의 혼합 효율을 높이는 것에 의하여, 슬러리의 함수율을 낮추어 건조효율을 높일 수 있고, 응집제의 사용량을 감소시켜 색상 및 분체 특성이 우수한 고분자 라텍스 수지 분체를 제조할 수 있는 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법에 관한 것이다.
유화중합에 의해 형성되는 고분자 물질은 부피의 감소, 다양한 활용성 및 취급의 용이화를 위하여 분체로 가공되는 것이 바람직하다. 유화중합에 의해 형성되는 고분자 물질을 분체로 수득하기 위해서는, 유화중합에 의해 형성된 라텍스를 응집, 탈수 및 건조시키는 것이 요구된다.
유화중합 고분자 라텍스의 응집은 유화중합 동안에 가해진 유화제에 의해 안정화된 라텍스 입자들을 다양한 응집제를 이용하는 화학적인 방법 혹은 강한 전단력을 가하여 기계적인 힘을 이용하는 기계적인 방법으로 그 안정성을 깨뜨리는 것에 의하여 수행될 수 있다. 상기 화학적인 방법은 라텍스의 안정성을 확보하기 위해 사용한 유화제의 종류에 따라 다른 응집제를 사용하여 안정성을 깨뜨리며, 상기 기계적인 방법을 이용하여 안정성을 깨뜨리는 경우에는 라텍스에 강한 전단력을 가하여 유화제 간의 반발력을 이겨내고 라텍스 입자와 입자가 뭉치도록 한다.
고분자 라텍스를 분체로 제조하기 위한 방법으로서 래피드 응집(rapid coagulation)이 제안되었다. 이 방법은 무기염(inorganic salt) 및 산(acid) 등의 응집제 수용액을 과량 투입하여 유화제의 안정성을 깨뜨림으로써 라텍스 내의 고분자를 빠르게 뭉치게 한다. 이렇게 라텍스의 고분자 입자들이 뭉치는 것을 응집(coagulation)이라 하고, 고분자 입자들이 뭉친 것을 슬러리(slurry)라고 하며, 이들은 물리적으로 약하게 결합되어 있는 상태이므로 교반기 등에 의한 외부의 전단력(shear)에 의해 쉽게 파쇄(break-up)되는 현상을 보인다. 따라서 1차적으로 응집된 슬러리는 승온시켜 사슬 간 상호 침투에 의해 결합력이 강화되도록 하는 과정인 숙성(aging) 과정을 거치게 된다. 이렇게 생성된 슬러리는 탈수 및 건조 과정을 거쳐 최종적으로 분체상으로 얻어지게 된다.
상기와 같이 과량의 응집제를 사용하여 응집시키는 래피드 응집의 경우, 라텍스의 안정성을 매우 빠르게 깨뜨리므로 고분자 라텍스 입자들이 엉켜 붙는 과정이 매우 빠르고 무질서하게 일어난다. 이러한 무질서한 응집으로 인해 겉보기 비중이 낮아지고, 최종 입자의 입도 분포가 매우 넓어지게 되는 문제가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치를 모식적으로 도시한 도면이다. 상기 장치는 라텍스 저장탱크(1), 응집조(2), 숙성조(3), 탈수기(4) 및 건조기(5)를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
먼저, 라텍스 저장탱크(1)에 저장된 고분자 라텍스를 고분자 라텍스 투입 라인(11)을 통하여 응집조(2)에 투입한 다음, 응집제 투입라인(12)을 통하여 응집제 수용액을, 그리고 물 공급라인(13)을 통하여 고형분 농도를 조절하기 위한 물을 상기 응집조(2) 내의 상기 고분자 라텍스에 첨가한다. 상기 첨가된 응집제 수용액은 유화제에 의한 정전기적 안정화를 깨뜨리는 기능을 하여 라텍스 내의 고분자 입자들을 뭉치게 만들고, 이러한 응집 과정을 거쳐 고분자 슬러리를 얻게 된다. 상기 응집된 고분자 슬러리는 숙성조(3)로 이송되어 높은 온도 하에서 40 내지 90분 동안 체류시켜 숙성시키는 과정을 거친다. 최종적으로 얻어진 슬러리는 탈수기(4)에서 탈수과정을 거쳐 건조기(5)에서 건조된 후, 최종 고분자 분체가 고분자 분체 배출라인(15)을 통하여 배출되게 된다. 상기 탈수기(4)에서 첨가된 응집제는 응집제 배출라인(14)를 거쳐 배출되게 된다.
그러나 상기한 바와 같은 장치는 점도가 높은 슬러리를 교반시키기 어려울 뿐만 아니라 이송도 원활하지 않아 분체로 가공하는 효율이 떨어지는 문제점이 있기 때문에, 탈수 및/또는 건조 효율을 높이기 위하여 높은 고형분 함량을 가지는 슬러리를 사용하기 어려우며, 따라서 낮은 고형분 함량을 가지는 슬러리에 대해서만 운전이 가능하다는 제한점이 있으며, 그에 따라 후속하는 탈수 및 건조에서 많은 시간과 노력 및 에너지가 소모되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서 다단 연속 응집 및 숙성 공정이 제안되었다. 이 공정은 낮은 고형분 함량을 가지는 고분자 슬러리를 효과적으로 숙성할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 높은 고형분 함량을 가지는 슬러리에는 적용할 수 없으며, 여러 단계를 거쳐야 하기 때문에 공정의 효율성 측면에서도 다소 떨어지는 문제가 있다.
또한 응집제의 분할 투입을 통하여 응집 속도를 조절함으로써 생성되는 최종 입자의 분체 특성을 개선시키는 완속 응집(slow coagulation) 공정이 제안되었다. 이는 에너지 장벽이 존재하는 2차 웰 영역에서 응집이 일어나므로 응집속도가 느리고, 입자의 재배열이 이루어질 여지가 있어, 규칙적인 충진에 의한 구형 입자의 제조가 가능하다. 하지만 전체적인 응집제의 사용량은 래피드 응집과 비슷하며, 단지 분할 투입을 실시하여 응집시키는 방법일 뿐이다. 따라서 과량의 응집제에 의한 폐수 발생을 막을 수 없으며, 1차 응집조의 경우, 래피드 응집 대비 소량의 응집제를 투입하므로 슬러리의 점도가 상승하여 흐름성 확보를 위하여 래피드 응집 대비 물을 더 첨가해야 하는 단점을 가지고 있으며, 래피드 응집에 비해 높은 함수율을 갖는 단점도 있다.
위의 두 가지 방법 모두 응집 후, 만들어지는 고분자 라텍스 슬러리의 흐름성은 고형분 함량, 슬러리의 입도 분포 및 슬러리의 내포수 함량 등에 영향을 받는데, 특히 고형분 함량에 많은 영향을 받는다. 슬러리의 고형분 함량이 어느 정도 이상이 되면 슬러리의 흐름성이 급격히 악화되어 한 덩어리가 되므로, 운전이 불가능하게 된다. 따라서 슬러리의 흐름성을 원활하게 하기 위해 응집 과정 시 추가적으로 과량의 물을 첨가해야 한다. 과량의 물의 첨가는 슬러리를 응집 온도 및 숙성 온도로 승온시킬 때 발생하는 에너지 비용을 상승시키며, 탈수 과정에도 과량의 폐수를 발생시켜 후처리 비용을 상승시킨다. 또한 직접 스팀을 이용하지 못하고, 매질인 물에 응축시켜 슬러리에 에너지를 전달함으로써 그 효율이 떨어진다.
유화중합 라텍스로부터 분체를 회수하는 또 다른 방법으로는 가스상 분무 시스템(gas-phase spray system)에 의하여 고분자 라텍스의 분체를 회수하는 방법이다. 이 방법은 높은 고형분 함량의 고분자 라텍스를 분무기(atomizer)를 이용하여 과량의 응집제가 흐르는 면에 분사하는 것에 의하여 고분자 라텍스를 응집시켜 구형의 분체로 회수하는 방법이다. 이 경우, 고분자 라텍스는 높은 고형분을 유지하면서 응집제와 접촉하므로 응집제와의 접촉 순간에 빠른 응집이 이루어지게 되어 높은 겉보기 비중과 완속 응집 공정에서 얻어질 수 있는 구형의 분체 회수가 가능하다. 하지만 미반응을 막기 위해 과량의 응집제를 사용해야 하므로 과량의 폐수 발생을 막을 수 없고, 분무기의 막힘 현상이 자주 발생하여, 공정 안정성 측면에서도 불리하다고 할 수 있다.
또한 유기 용매 존재 하에서 분체의 입자 크기를 조절하고, 겉보기 비중을 개선시킨 연구들도 있으나, 이러한 경우 과량의 유기 용매를 사용해야만 상기와 같은 분체 특성을 확보할 수 있다는 단점을 가지고 있다.
또 다른 방법으로는 강한 기계적인 힘으로 전단력을 가하여 라텍스의 입자들이 뭉치게 하여 슬러리를 제조하는 전단 응집(shear coagulation)이 있다. 이는 응집제를 사용하지 않고 4,000rpm 이상의 고속 회전에 의한 전단력(shear stress)을 가하여 고분자 라텍스 슬러리를 제조한다. 하지만 유화제가 사용되어 안정성을 확보한 유화중합 고분자 라텍스의 경우, 회수한 분체 내에 잔류 유화제가 남아 가공 시, 열안정성 및 색상에 악영향을 미치게 되는 단점을 가지고 있다.
따라서, 슬러리의 함수율을 낮추어 건조효율을 높일 수 있고, 응집제의 사용량을 감소시켜 색상 및 분체 특성이 우수한 고분자 라텍스 수지 분체를 제조할 수 있는 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법에 대한 개발이 여전히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 응집과 숙성을 수행하는 반응기에 비연속식 스크류를 도입하여 스팀, 라텍스 및 응집제의 혼합 효율을 높이는 것에 의하여, 슬러리의 함수율을 낮추어 건조효율을 높일 수 있고, 응집제의 사용량을 감소시켜 색상 및 분체 특성이 우수한 고분자 라텍스 수지 분체를 제조할 수 있는 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성 될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고분자 라텍스의 응집을 위한 반응기를 포함하는 고분자 수지 분체의 제조장치에 있어서, 상기 반응기가 라텍스가 통과하는 중공의 반응관과, 상기 반응관의 내벽으로부터 상기 반응관의 내측방향으로 돌출되는 적어도 1개 이상의 배럴핀과, 상기 반응관의 길이방향의 중심축을 따라 연장되는 회전축과, 상기 회전축의 외면으로부터 상기 반응관의 내벽 쪽으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 교반기를 포함하되, 상기 적어도 하나 이상의 교반기가 비연속식 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치를 제공한다.
상기 고분자 수지 분체의 제조장치는 일례로 탈수기, 건조기 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
상기 교반기는 일례로 1 내지 20개일 수 있다.
상기 비연속식 스크류는 일례로 하나 이상의 개구부를 포함할 수 있다.
상기 개구부의 총 면적은 일례로 회전날개의 총 면적 대비 0.05 내지 1의 범위 이내일 수 있다.
상기 비연속식 스크류는 일례로 상기 회전축에 대한 수직방향의 축으로부터의 회전날개의 경사각(α)이 0.1 내지 10°의 범위 이내일 수 있다.
상기 반응기의 반응관은 일례로 반응관 외부로부터 반응관 내부로 연장되는 1종 이상의 배럴핀을 포함할 수 있다.
상기 반응기는 일례로 고분자 라텍스 투입라인, 응집제 투입라인 및 스팀 투입라인을 포함할 수 있다.
상기 반응기는 일례로 고분자 라텍스의 응집과 숙성을 위한 일체형 반응기일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 수지 분체의 제조장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법을 제공한다.
상기 고분자 수지 분체는 일례로 함수율이 25% 이내일 수 있다.
상기 고분자 수지 분체의 제조방법은 일례로 응집과 숙성단계에서 고분자 슬러리가 체류하는 시간이 0.5분 내지 30분일 수 있다.
상기 고분자 수지는 일례로 비닐시안 화합물-공액디엔계 화합물-방향족 비닐화합물 그라프트 공중합체일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 고분자 수지 분체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 응집과 숙성을 수행하는 반응기 내에 미응축 스팀 및 라텍스 유체의 흐름을 방해하는 비연속식 스크류를 도입하여 라텍스의 난류 유동을 유도함으로써 라텍스와 응집제의 혼합효율을 증대시키고, 슬러리의 함수율을 감소시켜 탈수 및 건조 등과 같은 후공정의 단순화 및 에너지 절감 효과를 높이고, 응집 과정에 소요되는 응집제의 양을 감량시키는 것에 의하여 수득되는 고분자 분체의 색상을 개선시켜 품질 개선 효과가 제공된다.
또한, 미응축 스팀의 응축 효율을 증대시켜 스팀 부피 감소 및 압력 감소에 따른 장치 내 슬러리의 체류 시간을 확보하고, 슬러리의 충돌 수 증대로 인하여 분체 특성(코스입자(coarse particle) 제거 및 겉보기 비중 증가)을 우수하게 하여 후공정의 공정안정성 증대 및 에너지 절감 효과, 포장비, 운송비 등의 물류비용을 감소 시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래기술에 따른 고분자 라텍스 수지 분체의 제조 공정을 모식적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치를 구성하며, 응집과 숙성을 수행하는 반응기의 구성을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 반응기에 도입되는 비연속식 스크류의 하나의 구체예에 따른 정면도이다.
도 4는 도 3의 비연속식 스크류의 하나의 구체예에 따른 측면도이다.
도 5는 도 2의 반응기에 도입되는 비연속식 스크류의 다른 구체예들의 정면도이다.
〔부호의 설명〕
100: 반응기 110, 11: 고분자 라텍스 투입라인
120, 12: 응집제 투입라인 130: 스팀 투입라인
140: 배럴핀 150: 교반기
210: 비연속식 스크류
1: 라텍스 저장탱크 2: 응집조
3: 숙성조 4: 탈수기
5: 건조기 13: 물 공급라인
14: 응집제 배출 15: 최종 고분자 분체
본 발명자들은 유화중합 라텍스로부터 고분자 라텍스 수지 분체를 효율적으로 제조하는 방법을 연구하던 중, 개별적으로 응집 및 숙성 과정을 거치는 기존의 공정과 달리 응집과 숙성이 함께 이루어지는 반응기(100)에 비연속식 스크류를 도입함으로써 스팀, 라텍스 및 응집제의 혼합 효율을 높이는 것에 의하여, 슬러리의 함수율을 낮추어 건조효율을 높일 수 있고, 응집제의 사용량을 감소시켜 색상 및 분체 특성이 우수한 고분자 라텍스 수지 분체를 제조할 수 있음을 확인하였다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 라텍스 탱크, 라텍스의 응집과 숙성을 위한 반응기, 탈수기 및 건조기를 포함하는 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치에 있어서, 상기 반응기는 라텍스가 통과하는 중공의 반응관(160)과, 상기 반응관(160)의 내벽으로부터 상기 반응관(160)의 내측방향으로 돌출되는 적어도 1개 이상의 배럴핀과, 상기 반응관의 길이방향의 중심축을 따라 연장되는 회전축과, 상기 회전축의 외면으로부터 상기 반응관의 내벽 쪽으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 교반기를 포함하여 이루어지되, 상기 적어도 하나 이상의 교반기가 비연속식 스크류(210)인 것을 특징으로 하는 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치를 제공한다. 즉, 본 발명은 상기한 바의 응집과 숙성을 위한 반응기 내의 다수의 교반기(150)들 중의 적어도 하나 이상을 비연속식 스크류(210)로 대체하는 것에 의하여 라텍스의 난류 유동을 유도함으로써 라텍스와 응집제의 혼합효율을 증대시키고, 슬러리의 함수율을 감소시켜 탈수 및 건조 등과 같은 후공정의 단순화 및 에너지 절감 효과를 높이고, 응집 과정에 소요되는 응집제의 양을 감량시키는 것에 의하여 수득되는 고분자 분체의 색상을 개선시켜 품질 개선 효과를 제공한다는 점에 특징이 있는 것이다. 상기 반응관(160)의 단면은 임의의 다각형 또는 원형이 될 수 있으며, 바람직하게는 원형이 될 수 있다.
상기 교반기는 일례로 연속식 회전날개 또는 연속식 스크류일 수 있다.
상기 반응기(100)는 응집과 숙성을 함께 수행하도록 고안된 것으로서, 라텍스가 통과하는 중공의 반응관(160)과, 상기 반응관(160)의 내벽으로부터 상기 반응관(160)의 내측방향으로 돌출되는 적어도 1개 이상의 배럴핀(140)들과, 상기 반응관(160)의 길이방향의 중심축을 따라 연장되는 회전축(170)과, 상기 회전축(170)의 외면으로부터 상기 반응관(160)의 내벽 쪽으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 교반기(150)를 포함하여 이루어지며, 상기 반응관(160)에는 라텍스 투입라인(110)과, 응집제 투입라인(120) 및 스팀 투입라인(130)들이 연결되어 상기 반응관(160) 내로 라텍스와 응집제 및 스팀을 공급하도록 구성된다.
본 발명의 하나의 구체예에 있어서 상기 비연속식 스크류(210)는 상기 반응기(100) 내에 1 내지 20개, 바람직하게는 4 내지 16개, 가장 바람직하게는 8 내지 12개가 구비될 수 있으며, 상기 범위일 때, 유체(미응축 스팀 및 라텍스)의 흐름을 방해하고 라텍스의 난류 유동을 유도하여 스팀과 라텍스, 응집제의 혼합 효율을 증대시키는 효과가 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 비연속식 스크류(210)는 상기 반응기(100)의 길이(L)에 따라 적절한 수로 배치될 수 있음은 당해 기술분야에 속하는 자에게는 이해될 수 있는 것이다. 또한, 상기 비연속식 스크류(210)는 이축 스크류일 수 있으며, 본 발명에서 사용되는 비연속식 스크류(210)을 도 3 및 도 4에 보다 상세하게 도시하였다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 상기 비연속식 스크류(210)는 중심의 스크류축(211)을 중심으로 상기 스크류축(211)의 외면으로부터 돌출되어 방사상으로 연장되는 회전날개(212)의 적어도 일부가 불연속화되어 형성되는 적어도 하나 이상의 개구부(214)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 상기 개구부(214)는 상기 비연속식 스크류(210)의 회전방향(도 2에서의 회전방향으로, 상기 스크류축(211)을 중심으로 반시계방향)으로의 회전에 의하여 이송되는 라텍스의 진행방향(도 2에서의 이송방향), 즉 상기 스크류축(211)의 길이방향의 축을 따라 연장되는 방향에 대하여 상기 회전날개(212)의 일부가 형성되지 않는 구조로 이루어진다. 상기 개구부(214)는 적어도 하나 이상, 예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같이, 1개(도 5a), 3개(도 5b) 또는 4개(도 5c)가 될 수 있으며, 도 3에 나타낸 바와 같이 2개가 될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 더 많은 수의 개구부(214)들이 형성될 수도 있다. 즉, 상기 개구부(214)는 1 내지 6개, 바람직하게는 1 내지 5개, 가장 바람직하게는 2 내지 4개가 될 수 있으며, 이 범위 이내에서 유체(미응축 스팀 및 라텍스)의 흐름을 방해하고 라텍스의 난류 유동을 유도하여 스팀과 라텍스, 응집제의 혼합 효율을 증대시키는 효과가 우수하게 나타난다. 상기 개구부(214)는 홀수(1, 3, 5, 7개)로 형성되기 보다는 짝수(2, 4, 6, 8개)로 형성되는 것이 바람직하며, 홀수로 형성되는 경우에 비해 짝수로 형성되는 경우에 소음이나 진동 등이 덜 발생하는 장점이 있다. 도 4에서 참조번호 213은 상기 회전날개(212)의 날개 끝부분에 해당하는 측면을 나타내고 있다.
상기 비연속식 스크류(210)에서 상기 개구부(214)가 차지하는 면적비(즉, 상기 개구부(214)의 총면적/상기 회전날개(212)의 총면적)는 0.05 내지 1, 바람직하게는 0.1 내지 0.4, 가장 바람직하게는 0.2 내지 0.3의 범위 이내가 될 수 있으며, 이 범위 이내에서 라텍스의 이동속도를 적절히 유지하면서도 유체(미응축 스팀 및 라텍스)의 흐름을 방해하고 라텍스의 난류 유동을 유도하여 스팀과 라텍스, 응집제의 혼합 효율을 증대시키는 효과가 우수하게 나타난다.
상기 회전날개의 면적은 회전날개 한쪽 표면(212)의 면적을 의미할 수 있고, 상기 개구부의 면적은 개구부의 한쪽 표면(214)의 면적을 의미할 수 있다.
상기 개구부는 회전날개의 일부 구간이 생략된 빈 공간을 의미할 수 있다.
상기 비연속식 스크류(210)에서 상기 스크류축에 대하여 수직방향의 축으로부터의 회전날개의 경사각(α)이 적을수록, 즉 스크류축에 대하여 스크류가 수직일수록, 이송방향에 반대하는 백압(Back pressure)이 커지며, 이로 인하여 난류 유동을 유도하여 스팀과 라텍스, 응집제의 혼합효율을 증대시키고, 체류시간을 확보하는 효과가 발생한다. 반면, 기울어진 정도가 너무 작을 경우 이송이 안되고 적체되는 현상이 발생된다. 따라서 적절한 기울기를 선택하여 설계하는 것이 중요하며, 이 기울어진 정도, 즉 경사각(α)은 0.1 내지 10°, 바람직하게는 0.2 내지 4°, 가장 바람직하게는 0.4 내지 2°의 범위 이내이다.
본 발명에 따른 상기 반응기(100)에는 반응관(160) 외부에서 내부까지 연장되는 배럴핀(140)이 고정되어 있고, 상기 반응관(160)의 내부에는 교반기(150) 및/또는 상기 비연속식 스크류(210)가 회전가능하게 고정된다. 구체적으로는 상기 반응기(100)의 반응관(160)은 반응관(160) 외부로부터 반응관(160) 내부로 연장되는 1종 이상의 배럴핀(140)을 포함한다. 따라서, 상기 반응관(160)에는 반응관(160)에 고정된 상기 배럴핀(140)들 사이에서 상기 교반기(150) 및/또는 상기 비연속식 스크류(210)들이 회전하면서 상기 반응관(160) 내로 유입되는 라텍스를 도 2의 이송방향으로 이송시키면서 결과적으로 상기 라텍스는 상기 교반기(150) 및/또는 상기 비연속식 스크류(210)의 회전날개들과 접촉하여 그로부터 기계적인 힘을 받아 이송하면서 상기 배럴핀(140)들에 부딪쳐서 강한 기계적인 힘, 즉 전단력을 받게 되며, 유화중합 시에 첨가된 유화제에 의해 안정화된 라텍스들이 기계적인 방법에 의하여 안정화된 상태가 깨어지고, 그에 따라 응집되게 되며, 상기 반응관(160)의 후반에서 숙성되게 된다.
상기 배럴핀(140)의 형태는 원형, 삼각형, 경사형, 타원형, 마름모형, 사각형 등 어떠한 것도 가능하며, 특별히 한정되지 않으며, 교반기(150)의 경우 패들, 스크류, 이축 스크류, 핀 등 어떠한 것도 사용 가능하다.
상기 비연속식 스크류(210)를 포함하는 상기 반응기(100)는 배럴핀(140)과 내부 교반기(150) 및/또는 비연속식 스크류(210)의 작용으로 유화중합에 의해 수득되는 라텍스에 기계적인 힘을 가하는 것에 의하여 고분자 슬러리의 점도를 조절할 수 있으며, 높은 점도의 슬러리를 만들어 기계적인 힘을 이용하여 함수율을 조절할 수 있다.
상기 반응기(100)는 고분자 라텍스 투입라인(110), 응집제 투입라인(120) 및 스팀 투입라인(130)을 포함하여 이루어지며, 고분자 라텍스, 응집제 및 스팀이 투입되는 위치에 가까운 부분에서 응집 반응이 일어나고, 상기 반응기의 후반부에서 숙성 반응이 일어나게 되어 실질적으로 동일한 반응기 내에서 응집과 숙성이 동시에 수행될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치를 이용하여 고분자 라텍스 수지 분체를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 사용되는 고분자 라텍스는 고형분 함량이 10 내지 90중량%인 유화중합시킨 고분자 라텍스로서, 비닐시안 화합물-공액디엔계 화합물-방향족 비닐화합물 그라프트 공중합체일 수 있다. 상기 그라프트 공중합체는 공액디엔계 화합물에 방향족 비닐 화합물과 비닐시안 화합물의 단량체 혼합물을 중합시켜 제조한다.
상기 공액디엔계 화합물은 부타디엔계 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체 고무(EPDM), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR), 할로부틸 고무, 부틸고무, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 및 스티렌-부타디엔 고무(SBR)로 이루어진 군으로부터 1종 선택될 수 있으며, 구체적으로는 부타디엔계 고무를 사용한다.
상기 비닐시안 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴 또는 이들의 유도체일 수 있으며, 구체적으로는 아크릴로니트릴을 사용한다.
상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, 알파메틸스티렌, 알파에틸스티렌, 파라메틸스티렌, 비닐톨루엔 또는 이들의 유도체일 수 있으며, 구체적으로는 스티렌을 사용한다.
상기 응집제는 황산, 인산, 염산 등의 수용성 무기산 또는 황산염 등의 무기염을 사용할 수 있다. 일반적으로 응집제는 응집에 필요한 이론치 이상 투입하며, 본 발명에서는 상기 고분자 라텍스 100중량부에 대하여 0.5 내지 5중량부, 구체적으로는 0.5 내지 3.0중량부, 가장 구체적으로는 0.5 내지 2.0중량부로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 아주 미량의 응집제 만으로도 효과적으로 고분자 라텍스를 응집시킬 수 있다. 그리하여 응집제의 함량을 감소시킴으로써 색상을 개선시키고 열안정성을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
상기 고분자 수지 분체는 함수율이 일례로 25% 이내, 혹은 10% 내지 20%일 수 있다.
상기 응집과 숙성단계에서 고분자 슬러리가 반응기 내에서 체류하는 시간은 0.5분 내지 30분, 일례로 0.5분 내지 10분, 혹은 0.5분 내지 5분일 수 있다. 기존 장치에서는 스팀의 응축효율이 낮아서 체류시간이 확보되지 않았으나 비연속식 스크류를 도입 후 체류시간을 확보할 수 있다.
상기 응집 및 숙성 온도는 60 내지 100 ℃ 또는 65 내지 85 ℃일 수 있고, 이 범위 내에서 응집 및 숙성 효과가 크다.
이는 응집과 숙성 공정을 별도로 진행하는 종래 장치를 사용하는 경우에는 30분에서 1시간 정도의 긴 체류시간이 필요한 것과는 달리, 본 발명에서는 비연속식 스크류를 도입함으로써 스팀의 응축 효율을 증대시켜 압력차 감소에 따라 아주 짧은 체류시간 만으로도 우수한 분체 특성을 가지는 슬러리를 제조할 수 있다. 상기 체류시간 중에서 응집 구간은 실질적으로 수초 내지 1분 이내에 완료되며, 상기 시간 동안 응집이 끝나자마자 숙성이 진행되어 상기 고분자 슬러리가 밖으로 배출되기 전까지 계속 진행된다.
본 발명에서는 상기 응집과 숙성 공정에서 고분자 슬러리의 체류시간을 30분을 초과하도록 반응시킬 수도 있으나, 이러한 경우 장치 사이즈가 커져 경제적이지 못하다.
상기와 같은 과정으로 제조된 본 발명의 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량은 상기 고분자 라텍스의 고형분 함량에 따라 달라지나, 일반적으로 25 내지 60중량%이다. 고형분 함량이 25중량% 미만인 경우에는 슬러리의 흐름성이 너무 높아 슬러리의 체류시간을 확보하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 60중량%를 초과하는 경우에는 슬러리의 이송력이 떨어져 슬러리가 장치 내부를 막아 운전이 불가능하게 되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 응집과 숙성이 진행된 고분자 슬러리는 반응기 밖으로 빠져 나오게 되고, 슬러리 저장탱크로 이송되게 된다. 상기 응집 및 숙성된 슬러리는 종래 탈수 및 건조 공정을 거쳐 분체로 회수된다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1
비닐시안 화합물-공액디엔계 화합물-방향족 비닐 화합물로 이루어진 그라프트 공중합체 라텍스는 아크릴로니트릴(AN)-부타디엔(BD)-스티렌(SM) 공중합체 라텍스로서 AN/BD/SM=13/60/27이고, 고형분 함량은 44%이었다.
상기 라텍스를, 도 2에 나타낸 바와 같은 반응기에 8개의 비연속식 스크류(A2/A1=0.33, α=3.60°)를 포함하는 구성을 갖는 반응기에, 12㎏/hr의 유량으로 투입하고, 응집제로는 희석된 황산(H2SO4)을 전체 고분자 함량 100중량부에 대하여 1.0중량부를 사용하였다. 직접 스팀을 가하면서, 추가적으로 액체 상태의 물을 슬러리의 고형분 함량에 맞추어 황산과 혼합하여 투입하여, 상기 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량을 30중량%로 맞추었다.
반응기의 체류시간은 평균 1.5분, 응집 및 숙성 온도는 75℃로 하였다. 숙성 구간은 응집이 끝나자 마자 시작되어 슬러리가 밖으로 배출되기 전까지 계속 진행된다. 상기 응집된 슬러리는 교반기를 통하여 밖으로 빠져 나오게 되고, 슬러리 저장탱크로 이동하게 된다. 상기 응집 및 숙성된 슬러리는 탈수 및 건조 공정을 거쳐 고분자 수지 분체로 회수하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량을 35중량%로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 고분자 수지 분체를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량을 44중량%로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 고분자 수지 분체를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 응집제의 투입량을 고분자 100중량부에 대하여 0.7중량부로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 고분자 수지 분체를 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 응집제의 투입량을 고분자 100중량부에 대하여 0.6중량부로 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 고분자 수지 분체를 제조하였다.
비교예 1
비닐시안 화합물-공액디엔계 화합물-방향족 비닐 화합물로 이루어진 그라프트 공중합체 라텍스는 아크릴로니트릴(AN)-부타디엔(BD)-스티렌(SM) 공중합체 라텍스로서 AN/BD/SM=13/60/27이고, 고형분 함량은 44%이었다.
상기 라텍스를, 도 2에 나타낸 바와 같은 반응기에 비연속식 스크류를 포함하지 않는 구성을 갖는 반응기에, 12㎏/hr의 유량으로 투입하고, 응집제로는 희석된 황산(H2SO4)을 전체 고분자 함량 100중량부에 대하여 1.0중량부를 사용하였다. 직접 스팀을 가하면서, 추가적으로 액체 상태의 물을 슬러리의 고형분 함량에 맞추어 황산과 혼합하여 투입하여 상기 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량을 30중량%로 맞추었다.
반응기의 체류시간은 평균 1.5분, 응집 및 숙성 온도는 75℃로 하였다. 숙성 구간은 응집이 끝나자 마자 시작되어 슬러리가 밖으로 배출되기 전까지 계속 진행된다. 상기 응집된 슬러리는 교반기를 통하여 밖으로 빠져 나오게 되고, 슬러리 저장탱크로 이동하게 된다. 상기 응집 및 숙성된 슬러리는 탈수 및 건조 공정을 거쳐 고분자 수지 분체로 회수하였다.
비교예 2
상기 비교예 1에서 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량을 35중량%로 하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여 고분자 수지 분체를 제조하였다.
비교예 3
상기 비교예 1에서 고분자 라텍스 슬러리의 고형분 함량을 44중량%로 하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여 고분자 수지 분체를 제조하였다.
비교예 4
상기 비교예 1에서 응집제의 투입량을 고분자 함량 100중량부에 대하여 0.7중량부로 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여 고분자 수지 분체를 제조하였다.
비교예 5
상기 비교예 1에서 응집제의 투입량을 고분자 함량 100중량부에 대하여 0.6중량부로 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하여 고분자 수지 분체를 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 고분자 라텍스 수지 분체의 함수율, 겉보기 비중 및 입도 분포 그리고 백색도를 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
* 함수율: 수분 측정기(METTLER/TOLEDO HR83-P)를 사용하여 150℃에서 물이 모두 증발하여 샘플의 무게가 더 이상 변화가 없을 때(잔류 수분함량 0.5 중량% 이하)까지의 무게변화를 측정하였다.
* 겉보기 비중: ASTM D1985에 의거하여 측정하였다.
* 입도 분포: 표준 망체를 사용하여 입경을 측정하고, 1400㎛ 이상으로 큰 입자(코스, coarse)의 함량을 측정하였다.
* 분말의 백색도: 색도계(Color Quest II, Hunter Lab Co.)를 이용하여 b값을 측정하였다. b값은 0을 기준으로 양수와 음수를 가질 수 있는데, 0보다 커질수록 노란 색을 띠는 것을 의미하고, 0보다 작아질수록 푸른 색을 띠는 것을 의미한다.
표 1
고형분(중량%) 응집제(중량부) 함수율(중량%) 겉보기비중(g/㎖) 코스함량(%) 색상(b)
실시예 1 30 1.0 18.32 0.38 8.9 1.78
실시예 2 35 1.0 17.93 0.42 9.2 1.64
실시예 3 44 1.0 16.33 0.44 9.9 1.61
실시예 4 30 0.7 19.22 0.37 6.3 1.42
실시예 5 30 0.6 22.21 0.35 5.4 1.51
비교예 1 30 1.0 26.10 0.32 16.3 2.35
비교예 2 35 1.0 24.85 0.34 17.2 2.24
비교예 3 44 1.0 21.23 0.37 18.4 2.13
비교예 4 30 0.7 34.91 0.30 15.6 2.05
비교예 5 30 0.6 40.33 0.28 12.77 3.11
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 제조장치를 이용하여 제조된 고분자 라텍스 수지 분체는 비교예에 비하여 함수율 및 색상(b값)이 개선되었으며, 겉보기 비중은 증가하였으며 평균입경이 약 1400㎛ 이상의 큰 입자를 의미하는 코스(coarse)의 함량이 크게 줄어들었으며, 응집제의 사용량이 줄어드는 것이 가능하게 되어 이에 따라 색상이 개선되었음을 확인할 수 있었다.
실시예 6
본 발명에 따라 도입되는 비연속식 스크류의 구성에서의 특징을 살펴보기 위하여 도 2에 나타낸 비연속식 스크류의 상기 개구부(214)가 차지하는 면적비(즉, 상기 개구부(214)의 총면적/상기 회전날개(212)의 총면적)를 달리하는 실험을 통하여 함수율, 겉보기비중, 코스함량 및 색도계(Color Quest II, Hunter Lab Co.)를 이용하여 색조 b를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 여기에서 상기 스크류축에 대하여 수직방향의 축으로부터의 회전날개의 경사각 (α)은 3.6°로 하였다.
표 2
　A2/A1 함수율 겉보기비중 코스함량 색상(b)
(중량%) (g/ml) (%)
1 19.63 0.37 12.51 1.85
0.5 18.98 0.37 10.1 1.82
0.33 18.32 0.38 8.9 1.78
0.2 17.56 0.4 6.5 1.71
0.09 18.55 0.38 7.2 1.82
상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 개구부가 차지하는 면적비(즉, 상기 개구부의 총면적/상기 회전날개의 총면적)는 0.05 내지 1, 바람직하게는 0.1 내지 0.4, 가장 바람직하게는 0.2 내지 0.3의 범위 이내에서 라텍스의 이동속도를 적절히 유지하면서도 유체(미응축 스팀 및 라텍스)의 흐름을 방해하고 라텍스의 난류 유동을 유도하여 스팀과 라텍스, 응집제의 혼합 효율을 증대시키는 효과가 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다.
실시예 7
본 발명에 따라 도입되는 비연속식 스크류의 구성에서의 특징을 살펴보기 위하여 도 2에 나타낸 비연속식 스크류의 스크류축에 대하여 수직방향의 축으로부터의 회전날개의 경사각(α)을 달리하는 실험을 통하여 함수율, 겉보기비중, 코스함량 및 색도계(Color Quest II, Hunter Lab Co.)를 이용하여 색조 b를 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 여기에서 비연속식 스크류의 상기 개구부(214)가 차지하는 면적비는 0.33으로 하였다.
표 3
α 함수율 겉보기비중 코스함량 색상(b)
(중량%) (g/㎖) (%)
7.2 20.78 0.36 13.44 2.01
3.6 18.32 0.38 8.9 1.78
2 16.12 0.44 5.3 1.21
0.15 17.73 0.38 6.6 1.81
상기 표 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 비연속식 스크류의 스크류축에 대하여 수직방향의 축으로부터의 회전날개의 경사각(α)이 0.1 내지 10°, 바람직하게는 0.2 내지 4°, 가장 바람직하게는 0.4 내지 2°의 범위 이내에서 라텍스의 이동속도를 적절히 유지하면서도 유체(미응축 스팀 및 라텍스)의 흐름을 방해하고 라텍스의 난류 유동을 유도하여 스팀과 라텍스, 응집제의 혼합 효율을 증대시키는 효과가 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다. 특히, 상기 경사각(α)이 적을수록, 즉 스크류축에 대하여 스크류가 수직일수록, 이송방향에 반대하는 백압(Back pressure)이 커지며, 이로 인하여 난류 유동을 유도하여 스팀과 라텍스, 응집제의 혼합효율을 증대시키고, 체류시간을 확보하는 효과가 발생함을 확인할 수 있었다. 따라서 적절한 기울기를 선택하여 설계하는 것이 중요하다.

Claims (14)

  1. 고분자 라텍스의 응집을 위한 반응기를 포함하는 고분자 수지 분체의 제조장치에 있어서, 상기 반응기가 라텍스가 통과하는 중공의 반응관과, 상기 반응관의 내벽으로부터 상기 반응관의 내측방향으로 돌출되는 적어도 1개 이상의 배럴핀과, 상기 반응관의 길이방향의 중심축을 따라 연장되는 회전축과, 상기 회전축의 외면으로부터 상기 반응관의 내벽 쪽으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 교반기를 포함하되, 상기 적어도 하나 이상의 교반기가 비연속식 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 수지 분체의 제조장치는 탈수기, 건조기 또는 이들 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 교반기가 1 내지 20개 포함되는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 비연속식 스크류는 하나 이상의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 개구부의 총 면적은 회전날개의 총 면적 대비 0.05 내지 1의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 비연속식 스크류는 상기 회전축에 대한 수직방향의 축으로부터의 회전날개의 경사각(α)이 0.1 내지 10°의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 반응기의 반응관이 반응관 외부로부터 반응관 내부로 연장되는 1종 이상의 배럴핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 반응기가 고분자 라텍스 투입라인, 응집제 투입라인 및 스팀 투입라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 반응기는 고분자 라텍스의 응집과 숙성을 위한 일체형 반응기인 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중의 어느 한 항의 고분자 수지 분체의 제조장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 고분자 수지 분체는 함수율이 25% 이내인 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 고분자 수지 분체의 제조방법은 응집과 숙성단계에서 고분자 슬러리가 체류하는 시간이 0.5분 내지 30분인 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 고분자 수지가 비닐시안 화합물-공액디엔계 화합물-방향족 비닐화합물 그라프트 공중합체인 것을 특징으로 하는 고분자 수지 분체의 제조방법.
  14. 제 10항에 따른 방법으로 제조된 고분자 수지 분체.
PCT/KR2013/012119 2013-06-03 2013-12-24 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법 Ceased WO2014196707A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380003868.0A CN104540854B (zh) 2013-06-03 2013-12-24 用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置以及使用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法
JP2015521562A JP5905994B2 (ja) 2013-06-03 2013-12-24 高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置、及びそれを用いた高分子ラテックス樹脂粉体の製造方法
US14/367,557 US9504972B2 (en) 2013-06-03 2013-12-24 Apparatus for preparing polymer latex resin powder and method of preparing polymer latex resin powder using the same

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0063364 2013-06-03
KR20130063364 2013-06-03
KR10-2013-0159970 2013-12-20
KR1020130159970A KR101594652B1 (ko) 2013-06-03 2013-12-20 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014196707A1 true WO2014196707A1 (ko) 2014-12-11

Family

ID=52008318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2013/012119 Ceased WO2014196707A1 (ko) 2013-06-03 2013-12-24 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014196707A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4890929A (en) * 1987-04-21 1990-01-02 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Method and apparatus for manufacturing coagulated grains from polymer latex
KR20030023389A (ko) * 2001-09-13 2003-03-19 주식회사 엘지화학 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법
KR20090084332A (ko) * 2008-02-01 2009-08-05 주식회사 엘지화학 높은 고형분을 가지는 고분자 슬러리의 제조장치 및 이를이용한 제조방법
KR20110015074A (ko) * 2009-08-07 2011-02-15 주식회사 엘지화학 고분자 라텍스 수지 분체의 제조 장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조 방법
WO2011138438A1 (de) * 2010-05-07 2011-11-10 Otc Gmbh Emulgiereinrichtung zur kontinuierlichen herstellung von emulsionen und/oder dispersionen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4890929A (en) * 1987-04-21 1990-01-02 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Method and apparatus for manufacturing coagulated grains from polymer latex
KR20030023389A (ko) * 2001-09-13 2003-03-19 주식회사 엘지화학 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법
KR20090084332A (ko) * 2008-02-01 2009-08-05 주식회사 엘지화학 높은 고형분을 가지는 고분자 슬러리의 제조장치 및 이를이용한 제조방법
KR20110015074A (ko) * 2009-08-07 2011-02-15 주식회사 엘지화학 고분자 라텍스 수지 분체의 제조 장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조 방법
WO2011138438A1 (de) * 2010-05-07 2011-11-10 Otc Gmbh Emulgiereinrichtung zur kontinuierlichen herstellung von emulsionen und/oder dispersionen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011016625A2 (ko) 고분자 라텍스 수지 분체의 제조 장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조 방법
CN103203810B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶与橡胶制品
CN103113597B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
CN103600434B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
WO2016036095A1 (ko) 수지 분체의 제조방법 및 이를 위한 일체형 응집기
CN103600435A (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
CN103224659B (zh) 一种填料、合成橡胶、湿法混炼胶一体化生产方法
KR101157299B1 (ko) 높은 고형분을 가지는 고분자 슬러리의 제조장치 및 이를이용한 제조방법
CN103419291A (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
CN104387599B (zh) 一种连续式制备的橡胶母炼胶在轿车胎胎侧胶中的应用
US10428187B2 (en) Method for producing mixture
KR101594652B1 (ko) 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법
CN103419292B (zh) 橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
WO2014196707A1 (ko) 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법
CN108250453A (zh) 橡胶湿法母炼胶的制造方法
CN105602047A (zh) 一种橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
CN1168770C (zh) 炭黑填充型粉末橡胶的制备方法
CN104327315B (zh) 一种连续式制备的橡胶母炼胶在轿车胎基部胶中的应用
CN104311929A (zh) 一种连续式制备的橡胶母炼胶在轿车胎胎面胶中的应用
CN112277179A (zh) 一种丁苯胶乳天然胶乳并用生胶湿法混炼方法
CN105131307A (zh) 一种橡胶母炼胶的连续式制造方法及该方法制备的橡胶母炼胶
KR101638219B1 (ko) 직렬 스팀 투입에 의한 유화 중합 라텍스의 응집 방법 및 응집 장치
CN104341623A (zh) 一种连续式制备的橡胶母炼胶在冬季胎胎面胶中的应用
KR101554825B1 (ko) 고분자 라텍스 수지 분체의 제조장치 및 이를 이용한 고분자 라텍스 수지 분체의 제조방법
CN107236137A (zh) 一种后端辅助雾化橡胶湿法混炼方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14367557

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015521562

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13886287

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13886287

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1