JPH043415B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、熱可塑性樹脂の製造装置に関し、更
に詳しくは、重合体ラテツクス吐出ノズルが閉塞
することがなく、粉体特性が優れた重合体粉末を
製造することが可能な熱可塑性樹脂の製造装置に
関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 重合反応により樹脂・塗料・接着剤等を製造す
る高分子化学工業において乳化重合法は優れた機
能を有する樹脂の製造方法として、近年、高付加
価値樹脂の重合工程に盛んに利用されている。

乳化重合法における製造工程は、通常、塗料や
接着剤等の如く最終製品をラテツクス状で使用す
る場合を除き、重合工程、凝固工程、洗浄・脱水
工程、乾燥工程及び後加工工程よりなつている。

樹脂のフアイン化、機能化が強く要求される現
状では重合工程の重要性はいうまでもなく、同時
に、凝固工程における乳化重合体ラテツクスの凝
固手段は、それが得られる重合体の粉末の性状を
大きく左右するため、品質面及び操作性・経済性
からも重要視されている。

凝固工程は、重合で得られたラテツクス状の重
合体が凝固剤により凝固反応を経て凝固物となる
工程であるが、その手法によつて得られる重合体
の形状、つまり粉体性状が異なるため、粒径が均
一で、嵩比重が大きく、脱水性が良く、流動性が
良いなどの特性を有する粉体を得ることは、製造
工程における操作性、作業性、工程安定性、エネ
ルギーコスト、省力化及び安全性の点から大きな
メリツトとなる。

従つて、乳化重合工程と共に、凝固工程の技術
の確立は重要である。しかし、従来通りの凝固法
ないし凝固装置では満足すべき粉体性状を有する
凝固物は得られず、したがつて凝固技術或いは凝
固装置の開発が待たれるところであつた。以下
に、従来技術の欠点を詳細に説明する。

従来の技術による樹脂粉体は、形態的には不安
定で粒度分布の巾が広く、微粉状の粉末と粗大粒
子が混在していたため、取扱い上多くの問題があ
つた。このため、粉末の飛散、配管内及び貯槽出
口での詰り、粉地爆発の危険性等の作業性、作業
環境、安全性を改善すべく、新しい凝固法の検討
が種々加えられ、樹脂粉末の粉体特性を向上する
ための手法がいくつか提案されている。その代表
的な例として、噴霧乾燥法及び噴霧凝固法が挙げ
られる。

これらの手法は、重合体ラテツクスを霧状にし
て直接乾燥又は凝固雰囲気中で凝固体を製造する
ものであるが、何れも気相を利用し霧滴の形状を
固定する技術であるため、多大なエネルギーコス
ト或いは高価な装置の建設コストを要する手法で
ある。又、得られら粉体特性は従来の凝固物に比
してより球形に近い状態である、が粒径は小さく
微粉に類似した特性を有している。

以上のように気相を利用した凝固或いは乾燥手
法では霧径のコントロールに限度があつて、自と
粒径の最大値が決まつてしまい、粉体形状からも
改善の余地が残されていた。

これに加えて、襲来型の凝固法ないしは凝固装
置を改善することは、建設費、運転コストの面で
有利であり、前述の優れた粉体特性を有する粉体
を製造する方法の開発検討には重要な意義があ
る。

［発明の目的］ 本発明は、重合体ラテツクス吐出ノズルが閉塞
することがなく、粉体特性が優れた重合体粉末を
製造することが可能な熱可塑性樹脂の製造装置を
提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明者らは上述の目的に添つて幾つかの提案
を行なつてきたが、特願昭56−73115号に提案し
た液相凝固法を基礎として鋭意研究を行つた結
果、本発明の装置を完成するに至つた。

即ち、本発明者らが開発した液相凝固法によれ
ば、前述の噴霧乾燥法や噴霧凝固法の如く気相領
域を必要とせず、任意の粒径を有する粉体特性が
優れた樹脂粉末を製造することができる。つま
り、この液相凝固法によれば、重合体ラテツクス
の吐出ノズルを構成する細管の内径を変更させる
ことによつて、数十μｍから数mmの範囲の粒径を
有する粉粒体が得られる。かくして得られる粉粒
体の粒径分布はその巾が狭く、かつ数十μｍ以下
の微粉が少ないため流動性が優れている。さらに
また、得られた粉流体は顆粒状を呈し、嵩比重が
大きく、湿粉時の脱水性が良いなど、良好な特性
を有し、従来の湿式凝固法では得られない特徴を
備えている。

この液相凝固法によれば、凝固液中に乳化重合
体ラテツクスを細管で構成されたノズルから吐出
すれば該ラテツクスは凝固液と接触し凝固反応を
伴なつて凝固し、糸状に賦形されて凝固液の流れ
と同伴して溢粒口から排出される。賦形した凝固
液は、柔かい状態で容易に粉砕されて粒状となつ
てその散液となるため、吐出ノズル周辺の凝固液
の流れが操作安全性及び液体物性に重要な影響を
もたらす。本発明者らは凝固液の流れと操作安全
性に関して多くの検討を加えた結果、多数の細管
を有する吐出ノズルより吐出する重合体ラテツク
スと均一に凝固液が接触する流れをつくり、賦形
した凝固物が蓄積することなく排出が可能な凝固
法を見出した。つまり、吐出ノズル周辺で凝固液
の流れが渦巻状の乱流を起すと、凝固物が吐出ノ
ズルの先端に溜つて凝固物が団子状となり、長時
間の運転が不可能になる。したがつて、吐出ノズ
ル周辺の流れを遅くするとノズル付近の凝固物の
輸送状態を良くすることになる。しかしながら、
凝固物は時間の経過と共に比重が大きくなり、沈
降し易くなる特質を持つ。これは重合体の真比重
が凝固液よりも大きいためであるが、このような
性質を有する重合体を凝固槽より滞留なく排出す
るためには、凝固槽の出口に向つて凝固液の流速
が増大するようにしてやれば良い。かくして、本
発明者らは、以下の装置を完成するに至つた。

即ち、本発明の熱可塑性樹脂の製造装置は、 凝固槽；該凝固槽内に設置された重合体ラテツ
クス吐出ノズル；該凝固槽内に凝固液を供給する
手段；及び該重合体ラテツクスの凝固物を取り出
すために該凝固槽に設けられた溢流口からなる熱
可塑性樹脂の製造装置であつて、 該吐出ノズルから吐出される重合体ラテツクス
と同一方向に凝固液を供給する凝固液供給手段及
び該吐出ノズルから吐出される重合体ラテツクス
の垂直上方方向に凝固液を供給する凝固液供給手
段を該凝固槽に設置してなることを特徴とする。

本発明の装置を、図面に基づき、更に詳細に説
明する。

第１図は、本発明装置の好ましい実施態様を示
したものであり、図中、１は凝固槽、２は凝固槽
１内に配置された重合体ラテツクス吐出ノズル、
３は吐出ノズル２から吐出される重合体ラテツク
スと同一方向に凝固液を供給する凝固液供給手
段、４は吐出ノズル２から吐出される該重合体ラ
テツクスの垂直上方方向に凝固液を供給する凝固
液供給手段、５は重合体ラテツクスの凝固物を取
り出すために該凝固槽１に設けられた溢流口、６
は凝固槽１の底面を表す。

凝固槽１及び溢流口５はいかなる構造を有して
いてもよいが、図示したように、凝固槽の底面６
は前記吐出ノズル２の設置部位から溢流口５の方
向へ、上方に、水平面から１〜45度の角度で傾斜
していることが本発明の効果を奏する上で好まし
く、さらにこの場合は、凝固液の量を減らしたと
きでも凝固物の排出が容易であるという利点も生
じる。また、凝固槽の底面６を間仕切板にしても
よく、この場合は間仕切板により底面６の傾斜角
に任意を変えることができる（図示せず）。一方、
吐出ノズル２は、従来から用いられているもので
あればいかなるものでもよいが、通常、微細な口
径を有する細管を円板に数十本から数百本埋め込
んだものが用いられる。

凝固液供給手段３は、通常、溢流口５から、吐
出ノズル１をはさんで相対向する位置であつて、
凝固槽１の側壁に設けられるが、吐出ノズル２か
ら叶出される重合体ラテツクスと同一方向に凝固
液を供給することができるのであれば、その設置
位置は格別限定されない。また、凝固液供給手段
４は、通常凝固槽の底面６であつて、吐出ノズル
２の下方に設けられるが、吐出ノズル２から吐出
される該重合体ラテツクスの垂直上方方向（吐出
ノズルに対し垂直上方方向）に凝固液を供給する
ことができるのであれば、この設置位置は格別限
定されない。なお、図では、凝固液供給手段３及
び４として凝固液の供給管を示したが、本発明に
おいては、凝固槽に凝固液を供給し得る手段であ
ればいかなるものであつてもよい。また、その手
段の数も一つに限らず、二つ以上用いてもよい。
さらに、本発明においては、必要であれば、凝固
液供給手段４のやや上方に適宜感覚のスリツトを
有する多孔板を設け、底部吹き出し口７を介して
底面６から上方に凝固液を均一に供給してもよい
（第２図参照）。

次に、第２図に基づき、本発明装置の操作法に
ついて説明する。凝固液を凝固液供給手段３及び
４から凝固槽１に供給して該槽内に充填し、この
中に供給管８を介して重合体ラテツクスを吐出ノ
ズル２から供給せしめる。該重合体ラテツクスは
凝固液と接触して凝固せしめられ、精製した凝固
物は溢流口５から排出され、固化槽９に移送され
る。

［発明の効果］ 本発明の装置を使用すれば、吐出ノズルから吐
出される重合体ラテツクスと同一方向及び垂直上
方方向に凝固液を供給することができるため、叶
出ノズルの周辺、時にその中心における凝固液の
流れが阻止されることはない。したがつて、吐出
ノズルしたラテツクスが糸状になつて凝固物同志
が会合し合うことはないため、吐出ノズルの周辺
に凝固物が蓄積し、凝固物が団子状となつてその
先端部を閉塞するという不都合な事態は回避され
る。この効果は、多数の細管を有する吐出ノズル
を使用して処理量を増大させた場合に、一層顕著
となる。このため、凝固処理の長時間駆動が可能
となり得る。さらには、本発明の装置を用いて得
られた樹脂粉体は良好な粉体特性を有しているた
め、本発明装置は工業上、多大な利益をもたらす
ものと言える。

［発明の実施例］ 実施例 １ ラテツクスの吐出方向と同一方向及び垂直上方
方向にそれぞれ凝固液を供給する凝固液供給手段
並びに10mmのスリツトを有する100mm巾の多孔板
を底部に設けた、巾300mm、深さ400mm、流さが
1500mm、底面の傾斜が15度である第１図の如き凝
固槽を使用して凝固操作を実施した。運転中の凝
固液としては0.5％の硫酸水溶液を使用し、これ
を250／minの割合で前記凝固槽に供給した。
なお、このうち吐出されるラテツクスに対して垂
直上方方向への凝固液の供給量は50／minであ
つた。

吐出ノズルは外径180mmの円板に外径３mm、内
径0.8mm、流さ70mmの細管450本を埋め込んだもの
を、吐出されるラテツクスに対して水平方向の凝
固液の流れと重合体ラテツクスの吐出方向とが一
致するように前記凝固槽に設置した。次いで、該
ノズルに単量体成分として、ブタジエン30部、ア
クリロニトリル21部、スチレン49部から得られた
重合体ラテツクスを5.5／minの割合で流した。
吐出ノズルより吐出した重合体ラテツクスは凝固
液と接触しながら凝固した。凝固した重合体ラテ
ツクスは凝固液の流れに同伴して溢流口より排出
された。吐出した重合体は溜ることなく移動し、
長時間運転しても凝固物が吐出ノズルに蓄積する
ことはなかつた。

次いで、これを内温90℃に保たれた固化槽へ移
し重合体を加熱固化した後に遠心脱水し、さら
に、箱型乾燥器により十分乾燥して顆粒状の熱可
塑性樹脂の粉体を得た。

該粉内の特性値は平均粒子径が0.84mm、嵩比重
が0.48、流動性指数が93であつた。250メツシユ
標準篩の通過量は全体量の0.21％であり、微粉の
極めて少ない粉末が得られた。

比較例 １ 容量50のバツフル付撹拌槽に１％硫酸水溶液
を10入れ、これを撹拌し65℃に昇温しながら実
施例１と同一の重合体ラテツクス15を徐々に滴
下しラテツクスを凝固させた。滴下が終了したら
撹拌槽の温度を95℃に昇温し重合体を固化した
後、遠心脱水機により重合体の湿粉を得た。この
方法は従来より行なわれている重合体ラテツクス
の一般的な回分式凝固法である。次いで、得られ
た湿粉を乾燥器で十分乾燥して乾燥粉末とし、該
粉末の粉体特性を評価した。

その結果、平均粒子径は0.33mm、嵩比重が
0.37、250メツシユ標準篩の通過量は全体の3.5％
であり、流動指数が74で、実施例１よりも微粉が
多く流動性の悪い粉末であることがわかつた。

実施例 ２ 実施例１と同一形状の凝固槽を使用して凝固操
作を行なつた。単量体成分としてブタジエン70
部、メタクリル酸メチル10部及びスチレン20部を
用いて得られた熱可塑性樹脂ラテツクスを用い
た。凝固液としては、0.3％の硫酸水溶液を用い、
これを前記凝固槽に300／minの流速で流し、
そのうち吐出されるラテツクスに対して垂直上方
方向への凝固液の供給量は100／minであつた。

吐出ノズルとしては、180mmの円板に外径３mm、
内径１mm、流さ90mmの細管を7500本埋め込んだも
のを使用し、吐出されるラテツクスに対して水平
方向の凝固液の流れと重合体ラテツクスの吐出方
向とが一致するように凝固槽内に配置し、該ノズ
ルに重合体ラテツクスを９／minの割合で流し
た。その結果吐出ノズルより吐出したラテツクス
は凝固液と接触しながら凝固した。凝固した重合
体は凝固液の流れに乗つて、凝固槽より排出され
た。このときノズルより吐出された重合体は溜る
ことなくスムーズに排出され、ラテツクスの吐出
状態は非常に安定していた。

この重合体を内温が88℃に保たれた固化槽へ移
し、加熱固化した後遠心脱水し、さらに、箱型乾
燥器によつて十分乾燥して顆粒状の熱可塑性樹脂
の粉体を得た。

該粉体の特性値を測定したところ平均粒子径は
0.96mm、嵩比重は0.52、流動性指数は94であつ
た。250メツシユ標準篩通過量は全体量の0.15％
であり、微粉が極めて少なく流動性のよい粉末で
あることがわかつた。

比較例 ２ 吐出されるラテツクスに対して垂直上方方向に
は凝固液を供給しなかつたことを除き、実施例２
と同様に凝固操作を行なつた。

その結果、吐出ノズルから吐出したラテツクス
のうち、凝固液と十分に接触する部分は糸状を呈
していたが、凝固液の流れが少ない部分はラテツ
クスが塊状となつており、このため凝固物の排出
がスムーズに行われなくなつて次第に吐出ノズル
の閉塞を起こし運転が不可能な状態となつた。吐
出ノズルを凝固液から取り出して観察したとこ
ろ、ノズル円板の中心部に埋め込んだノズル先端
部に未凝固のラテツクスが付着していた。これ
は、ラテツクスが凝固液と十分に接触できなかつ
たために生じた現象であると考えられる。

実施例 ３ ラテツクスの吐出方向と同一方向及び垂直上方
方向にそれぞれ凝固液を供給する凝固液供給手段
並びに５mmの多孔板を底部に設けた、巾150mm、
深さ200mm、流さが1000mm、底面の傾斜が10度で
ある第１図の如き凝固槽を使用して凝固操作を実
施した。運転中の凝固液としては0.5％の硫酸マ
グネシウム水溶液を使用し、これを32／minの
割合で前記凝固槽に供給した。なお、このうち吐
出されるラテツクスに対して垂直上方方向への凝
固液の供給量は10／minであつた。

吐出ノズルは外径90mmの円板に外径３mm、内径
1.2mm、長さ100mmの細管95本を埋め込んだものを
叶出されるラテツクスに対して水平方向の凝固液
の流れと重合体ラテツクスの吐出方向とが一致す
るように前記凝固槽に設置した。次いで、該ノズ
ルに単量体成分として、アクリル酸ブチル12部、
アクリル酸エチル８部、メタクリル酸60部及びス
チレン20部から得られた重合体ラテツクスを1.2
／minの割合で流した。吐出ノズルより吐出し
た重合体ラテツクスは凝固液と接触しながら凝固
した。凝固した重合体は凝固液の流れに同伴して
溢流口より排出された。吐出した重合体は溜るこ
となく移動し、長時間運転しても凝固物が吐出ノ
ズルに蓄積することはなかつた。

次いで、これを内温85℃に保たれた固化槽へ移
し重合体を加熱固化した後に遠心脱水し、さら
に、箱型乾燥器により十分乾燥して顆粒状の熱可
塑性樹脂の粉体を得た。

該粉内の特性値は平均粒子径が1.15mm、嵩比重
が0.54、流動性指数が95であつた。250メツシユ
標準篩の通過量は全体量の0.10％であり、微粉の
極めて少ない粉末が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す斜視図、第
２図は本発明装置を用いた凝固操作中の物質の流
れを示す概略図である。 １……凝固槽、２……重合体ラテツクス吐出ノ
ズル、３……吐出ノズルから吐出される重合体ラ
テツクスと同一方向に凝固液を供給する凝固液供
給手段、４……吐出ノズルから吐出される重合体
ラテツクスの垂直上方方向に凝固液を供給する凝
固液供給手段、５……溢流口、６……凝固槽の底
面、７……底部吹き出し口、８……供給管、９…
…固化槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凝固槽；該凝固槽内に設置された重合体ラテ
   ツクス吐出ノズル；該凝固槽内に凝固液を供給す
   る手段；及び該重合体ラテツクスの凝固物を取り
   出すために該凝固槽に設けられた溢流口からなる
   熱可塑性樹脂の製造装置であつて、 該吐出ノズルから吐出される重合体ラテツクス
   と同一方向に凝固液を供給する凝固液供給手段及
   び該吐出ノズルから吐出される重合体ラテツクス
   の垂直上方方向に凝固液を供給する凝固液供給手
   段を該凝固槽に設置してなることを特徴とする熱
   可塑性樹脂の製造装置。 ２ 凝固槽の底面が、吐出ノズル設置部位から溢
   流口の方向に上方へ、水平面から１〜45度傾斜し
   ている特許請求の範囲第１項記載の熱可塑性樹脂
   の製造装置。