JPH1066929A

JPH1066929A - ポリマー分散液の配合方法

Info

Publication number: JPH1066929A
Application number: JP9110552A
Authority: JP
Inventors: Gerd Dr Rehmer; レーマーゲルト; Walter Holtrup; ホルトループヴァルター; Karlheinz Schwarz; シュヴァルツカールハインツ
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1996-04-29
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 1998-03-10
Also published as: AU1908497A; EP0805174A1; DE19617183A1; US5856381A; CA2203929A1

Abstract

(57)【要約】【課題】配合材料とポリマー分散液の十分な混合度を
達成しかつ装置への比較的低い出費で実施することがで
きる、ポリマー分散液の配合方法を提供すること。【解決手段】ポリマー分散液を撹拌装置（６）を備え
た容器（７）から、混合装置（２）を備えた導管（３）
を通して、該導管に配置されたポンプ（４）によって循
環させ、かつ混合装置（２）への循環ポリマー分散液の
進入前に、少なくとも１つの配合材料の少なくとも１つ
の溶液もしくは分散液を少なくとも１つの貯蔵容器
（５）から供給管（９）を経由して循環ポリマー中に計
量導入する。【効果】配合中の凝塊発生が顕著に少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマー分散液の
配合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】分散系は、連続相（分散媒体）及び少な
くとも１つの不連続相（分散相）からなる。分散媒体
は、常に流体であり、かつ液体であってもよいし、気体
であってもよい。分散相は、常に凝縮されており；こ
の分散相は、固体又は液体である。

【０００３】ポリマー分散液の場合には分散相は、常に
ポリマーであり、かつ分散媒体は、常に液体、多くの場
合、水である。

【０００４】ポリマー分散液は、２つの別の方法によっ
て得られる。殆どの場合には、モノマーは、分散助剤の
添加を伴った、乳化重合、分散重合もしくは懸濁重合に
よって重合される。さらに、他の方法で調製されたポリ
マーは、引き続き、分散される。

【０００５】種々の使用のためにポリマー分散液は、配
合される。このようにして、例えば微生物もしくはカビ
の侵入から分散液を保護するために、防腐剤（殺微生物
剤として知られた）は、分散液に添加される。他の場合
には、皮膜形成助剤又はレベリング剤は、塗料への分散
液の使用のために分散液に添加することができる。他の
配合材料は、消泡剤であり、この消泡剤は、加工作業中
の発泡を回避するために添加される。他の配合材料の例
は、種々の使用分野を拡大するために触圧接着剤分散液
に添加される天然樹脂もしくは合成樹脂のエマルジョン
もしくは溶液、特に粘着付与する樹脂のエマルジョン
（粘着付与剤）である。

【０００６】多くの場合には、分散液中への上記のよう
な配合材料の導入は、凝集塊の形成を引き起こし、この
凝集塊は、凝塊、ゲルスペックもしくはおり(bittines
s)とも呼称される。これらアグロメレーションは、高い
出費において、分散液から蒸留によって除去されなけれ
ばならない。

【０００７】配合材料を添加するための常法は、分散液
を撹拌しかつ直接容器に配合材料を計量導入することに
よる。このような方法は、凝集塊がしばしば形成される
か、さもなければ得られた混合物が十分に安定ではな
く、この場合、分散液中にクリーミングが発生するとい
う欠点を有している。しかしながら、塗料系への分散液
の使用もしくは積層フィルムのための結合剤としての分
散液の使用は、凝塊及び／又はゲルスペックが僅かであ
る分散液を要求する。

【０００８】上記の常用の混合技術の経済的欠点は、高
い濾過の費用ばかりにあるのではなく、凝集の経過にお
いて配合材料が、部分的に取り囲まれかつ従って配合材
料の完全な活性を発揮することができないことにもあ
る。多くのこのような場合には、付加的な配合材料を添
加することが必要であり、そしてその場合には同じ問題
が発生する。

【０００９】これまで、上記の欠点を配合材料の希釈又
はより長い時間にわたるより細かい計量によって回避す
る多くの試みがなされてきた。このような試みは、配合
容器が配合の結果として不相応に長い時間占有されると
いう欠点を有する。容器の減少された使用可能性は、方
法の採算性を低下させる。

【００１０】上記の問題を克服するための方法、殊に、
配合過程の結果としての容器の長い占有時間を排除する
ための方法の１つは、貫流式混合（インライン分散）と
して公知である技術である。この技術は、２つもしくは
それ以上の相が１つの別の相と接触する連続的な方法で
ある。この方法は、なかでも、シュトライフ(S. Streif
f)によってMaschinenmarkt 83 (1977) 17、２８９〜２
９５頁に記載されており；この方法を実施するための相
応する装置は、ズルツァー・ヒェムテック社(SULZER CH
EMTECH AG)によって数年前から流通かつ販売されててい
る。

【００１１】上記方法の場合には、ポリマー分散液は、
容器から、ポンプ及び混合装置が組み込まれた導管を経
由して第二の容器に移送される。ポンプと混合装置の間
には供給管が存在し、この供給管を通して配合材料が貯
蔵容器から連続的に供給される。この方法は、この方法
を実施するために、ポリマー分散液と配合材料の混合を
調節するために第二の容器が必要であることが不利であ
る。連続混合機が混合装置として使用される場合には、
この方法は、配合材料とポリマー分散液の混合度がしば
しば不十分であるという欠点も有する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、第一に配合材料とポリマー分散液との十分な混合度
を達成することを可能にし、かつ第二に装置への比較的
低い出費で実施することができる、ポリマー分散液の配
合方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】意外にも上記課題は、下
記の方法によるポリマー分散液の配合によって解決され
ることが見いだされ、かつ従来技術の欠点は、同方法に
よって克服される、即ち、新規の方法によって、顕著に
少ない凝塊、濾過費用の減少、かつひいては採算性の全
般的な改善のためにのより短い配合時間が得られること
が見いだされた。

【００１４】従って、本発明は、ポリマー分散液を撹拌
装置（６）を備えた容器（７）から、混合装置（２）を
備えた導管（３）を通して、該導管に配置されたポンプ
（４）によって循環させ、かつ混合装置（２）への循環
ポリマー分散液の進入前に、少なくとも１つの配合材料
の少なくとも１つの溶液もしくは分散液を少なくとも１
つの貯蔵容器（５）から供給管（９）を経由して循環ポ
リマー中に計量導入することによる方法を提供する。

【００１５】ポンプ［（１）／（４）］として、常用の
化学ポンプ、例えばペリスタポンプ、圧縮空気膜ポン
プ、偏心スクリューポンプ、有利に周波数制御された駆
動装置を備えた偏心スクリューポンプ、及び歯車ポンプ
を使用することは可能である。

【００１６】容器（７）中の撹拌装置（６）及び／又は
貯蔵容器（５）中の撹拌装置（１１）として、常用の撹
拌装置、例えば錨形プロペラ(anchor propeller)、ＭＩ
Ｇ撹拌機、櫂形撹拌機を使用することは可能である。

【００１７】混合装置［（２）、（８）］として、動的
混合装置もしくは静止混合装置（動的混合装置は次の文
献に記載されている： E. Wullenweber, Chemie-Anlag
en und -Verfahren, Issue 4/1970, Konradin-Verlag,
Stuttgart）を使用することは可能である。静止混合装
置は、その丈夫さ及び低い保全費のために有利である。
この文脈で言及されうる例は、ズルツァー・ヒェムテッ
ク社(SULZER CHEMTECHAG)の静止混合機である。この静
止混合機のなかで、使用分野に応じて、主として乱流範
囲内の低粘性液体の混合に使用されるＳＭＶ型のズルツ
ァー混合機(Sulzer mixers)；粘稠液体用もしくは粘
度が著しく異なる液体用のＳＭＸ型のズルツァー混合
機；主として熱に敏感な生成物の加熱もしくは冷却過
程中での熱伝達の増強に関連して使用されるか又は著し
く小さな圧力降下を伴った長い混合領域内の混合に使用
することができるＳＭＸＬ型のズルツァー混合機を使用
することは可能である。

【００１８】低粘性の液体が使用される場合には、該液
体は、通常、乱流を呈しかつ、上述のとおり、ＳＭＶ型
のズルツァー混合機で混合することができる。この場合
には生成物の流れは、開放された交差する混合部材の通
路によってそれぞれの流れに分けられる。これらの流れ
は、明確な交差流を呈する。さらにそれぞれの交差点で
流れの一部は、剪断分離されて隣接する通路に入る。従
って不均質な状態は、自ずと混合部材の羽根の間で均質
化される。その結果、一様な均質化が全体的な流れの断
面にわたって達成され、混合部材は、もう一方の混合部
材に対して相互に９０度をなしている。

【００１９】既述のとおり、ＳＭＸ型のズルツァー混合
機は、層流を示す粘稠液体又は粘度における大きな相違
を有する液体の混合に使用される。管の軸に対して横断
して配置されたプレートの結果として、成分は、連続的
に層に分解され、かつ管の横断面全体に拡げられる。層
の数は、混合エレメントの数が上昇するにつれて急速に
増加する。

【００２０】上記混合機に関する更なる詳細は、Andre
Gather, Kontakt erwuensht, Maschinenmarkt, Wuerzb
urg 98(1992) 27,１８〜２３頁の概説が参照される。

【００２１】当然のことながら、他社の同様の設計の混
合装置を使用することも可能である。

【００２２】全ての常用のポリマー分散液は、新規の方
法によって配合することができる。言及されうる例は、
米国特許第２７５４２８０号明細書及び同第２７５９５
６４号明細書、欧州特許第００３７９２３号明細書及び
同第００６５２５３号明細書並びにドイツ国特許出願公
開第３５４３３６１号明細書もしくは同第３７１２８６
０号明細書に記載されたエマルジョン（コ）ポリマーで
ある。

【００２３】新規の方法の経過において取り扱われるポ
リマー分散液は、有利に水性ポリマー分散液である。

【００２４】特に、新規の方法は、塗料及び接着剤のポ
リマー分散液の配合に使用される。

【００２５】配合材料として、本明細書で論じられてい
る方法の状況下で全ての常用の配合材料を使用すること
は、同様に可能である。例は、防腐剤（殺微生物剤）、
皮膜形成助剤、増粘剤、レベリング剤、消泡剤、天然樹
脂もしくは合成樹脂エマルジョン又は他の粘着剤溶液、
或いは１つもしくはそれ以上の配合材料の混合物であ
る。

【００２６】配合材料は、希釈されていないかもしくは
希釈された形で、連続してかもしくは、２つもしくはそ
れ以上の配合材料が使用されている場合には、混合物と
して、計量することができる。計量される添加は、更な
るポンプ（１）を用いてか供給管（９）を介した圧力に
よって行なうことができる。配合材料の混合物が使用さ
れる場合には、配合材料の混合物が、分散液の流れへの
進入前に付加的な混合装置（８）を通過する場合は、有
利である。配合材料の混合物は、例えば皮膜形成助剤及
び消泡剤からなる。

【００２７】従って同様に本発明は、更なる混合装置
（８）を少なくとも１つの配合材料のための供給管
（９）に取り付けるか、貯蔵容器（５）を撹拌装置（１
１）と共に用意するか、又は混合装置（８）を供給管
（９）に取り付けかつ貯蔵容器（５）を撹拌装置（１
１）と共に用意することによる方法をも提供する。

【００２８】この種の付加的な混合装置（８）は、本発
明の状況下で混合不可能な配合材料が混合物の形で計量
される場合には、必ず必要である。このような場合に
は、貯蔵容器（５）及び撹拌装置（１１）を用意するこ
とが必要であり、この撹拌装置は、撹拌装置（６）と同
じものであってもよいし、異なっていてもよい。

【００２９】本発明による方法の状況下で、配合材料
は、供給管（９）を通じて、変換度９９％もしくはそれ
以上を有するポリマー分散液又は変換度約８０％〜９９
％未満を有するポリマー分散液中に計量導入することが
できる。さらに、上記の新規の方法の実施される場合に
は、最小の貫流は、導管中で、上記方法の実施中は、維
持されなければならない。貫流が過度に減少される場合
には、結果的に凝塊の形成が増大し、その結果、もはや
分散液中の凝塊の比率を目標水準の０．１％もしくはそ
れ以下、有利に０．０１％もしくはそれ以下で維持する
ことが不可能となる。

【００３０】配合材料の添加中に、分散液が導管（３）
を通過する際に付加的なアグロメレーションが発生しな
いために、この溶液は、配合材料の添加中に導管中で一
度も停滞してはならない。

【００３１】最小の貫流は、配合材料の関数として決定
されなければならない。それぞれの場合に、最小の貫流
は、当業者に公知の方法で、分散液中の凝塊の比率から
決定される。凝塊の比率が過度に高い場合にはポンプ
（４）のポンピング作動力が増大されるが、しかしなが
ら、この増大には上限があり、それというのも剪断の結
果として凝塊が発生するかもしれないからである。

【００３２】配合の経過中の発泡を回避するために、容
器（７）中を支配している圧力が周囲圧力に比較して減
少されることは、しばしば有利である。

【００３３】容器（７）中で発生する凝塊もしくは元来
分散液中の凝塊、及び凝集塊もしくはスペックの形での
凝塊のいかに小さな量でも、固体粒子もしくはゲル状粒
子を除去するための付加的な濾過装置（１０）を用いる
ことによって除去することができ、この濾過装置は、導
管（３）内で、ポンプ（４）の加圧側もしくは取込側に
取り付けられる。この濾過装置は、有利に導管（３）内
で、ポンプ（４）と供給管の入口の間に、即ち加圧側に
配置される。必要に応じて、当然のことながらこのよう
な濾過装置に配合材料の供給管（９）内に取り付けるこ
とも可能であり、この場合、上記の付加的な濾過装置
は、ポンプ（１）の上流にか、ポンプ（１）と混合装置
（８）の間にかもしくは、供給管（９）が導管（３）中
に開口している位置の直前までの混合装置（８）の下流
に配置される。

【００３４】かなり大量の上記のような凝塊が分散液中
に存在する場合には、場合によってはさらに配合材料を
添加しなければならないかもしれず、それというのも該
配合材料が部分的に取り囲まれた形で上記凝塊と共に濾
過によって除去され；このことによって配合材料に対
する分散液の比率において好ましくない変化が生じるか
らである。個々の使用に依存して配合材料は、それぞれ
の場合のポリマー分散液に対して、通常約２０重量％ま
での比率で使用することができ、特別な場合には５０重
量％までのより高い比率でさえも使用することができ
る。

【００３５】このような配合材料の例は、水とプロピレ
ングリコールの混合物中の１，２−ベンゾイソチアゾリ
ン−３−オンナトリウム塩の組成物、例えばＩＣＩ社
のプロキセルＸＬ２(Proxel XL2)、殺生物性の（クロ
ロ）イソチアゾロンの組成物、例えばトール・ヒェミー
社(THOR CHEMIE GmbH)のアクティツィドＬＡ(Aktizid L
A)、及びローム・アンド・ハース社(ROHM & HAAS)のカ
トンＬＸプラス(Kathon LX plus)である。

【００３６】更なる配合材料の例は、ジオール、例えば
ブチルグリコール、ブチルジグリコール、ジエチレング
リコール、アルコール、例えばエタノール、イソプロパ
ノール及び１−オクタデカノール、溶剤、例えばルソル
バンＦＢＨ(Lusolvan FBH)（BASF AG）、例えばエチレ
ンジアミンテトラ酢酸を基礎とする複合体形成剤、例え
ばトリロンＢフリュッシヒ(Trilon B Fluessig)（BASF
AG）、合成樹脂溶液、例えばポリビニルメチルエーテル
の水溶液、例えばルトナールＭ４０(Lutonal M40)（BAS
F AG）、ポリアクリル酸アンモニウムの溶液、例えばコ
ラクラルＰ(Collacral P)（BASF AG）、可塑剤、例えば
フタル酸ジブチル、例えばパラチノールＣ(Palatinol
C)（BASF AG）、モンタンエステルワックスのアニオン
分散液、例えばグライトミッテルディスペルジオーン８
６４５(Gleitmitteldispersion 8645)（BASF AG）、化
合物、例えば尿素及びエチレン尿素、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、アンモニア、水酸化カルシウム、
硝酸亜鉛、酸化亜鉛、乳化剤、例えばアルキルフェノー
ルエトキシレート、例えばエマルゲーター８２５(Emulg
ator 825)（BASF AG）、酸化プロピレンと酸化エチレン
を基礎とするブロックコポリマー、消泡剤、例えばクラ
ーン・ヒェミー社(KRAHN CHEMIE GmbH)のダプロＤＦ９
００(Dapro DF 900)及びビーク・ヒェミー社(BYK CHEMI
E GmbH, Wesel)のビーク−０３３(Byk-033)、ヘンケル
社(HENKEL KGaA)のノプコ８０３４Ｅ／Ｄ(Nopco 8034 E
/D)、コンパウンド、例えばベンゾフェノン、溶剤、例
えばホワイトスピリット及びアセトン、ポリビニルアル
コール等、改質ロジン、例えばアライアンス・テクニカ
ル・プロダクツ(ALLIANCE TECHNICAL PRODUCTS)（ＡＴ
Ｐ）のタコリン３１７９(Tacolyn 3179)、及びアクゾ・
ノベル社(AKZO NOBEL)のスノータック・グレーヅ(Snowt
ac grades)である。

【００３７】さらに、本発明による方法の状況下で分散
液のｐＨを測定するための装置及び／又は分散液の粘度
を測定するための装置を上記の新規の混合循環路内で、
導管（３）もしくは供給管（９）にか、又は導管（３）
及び供給管（９）の両方に取り付けることも可能であ
る。

【００３８】図１及び２は、上記新規の方法を詳説する
ことを目的とした混合循環路を示しており、これら図の
場合には、図１の混合循環路は、付加的に濾過装置（１
０）を有しており、かつ図２の混合循環路は、付加的に
混合装置（８）を配合材料の供給のための供給管（９）
に有している。

【００３９】次に、本発明を例につき詳説する。

【００４０】

【実施例】下記の例に示された篩別残留物をＤＩＮ５３
７８６に従って、次のとおり測定した。

【００４１】ＤＩＮ５３７８６から離れて、それぞれの
場合には例に従って配合された分散液１ｋｇをメッシュ
幅０．１２５ｍｍの篩によって濾過した。この残留物を
脱イオン水で洗浄しかつ乾燥させた。さらにこの篩別残
留物を重量測定した。結果を、それぞれの場合の分散液
の全体重量に対する重量％で出した。

【００４２】比較例１ＭＩＧ撹拌機を備えた撹拌容器中で、ブチルジグリコー
ル１００ｋｇを、ｎ−ブチルアクリレート４９．２重量
％、スチレン４５．４重量％、アクリルアミド２．９重
量％及びアクリル酸２．５重量％からなる塗料の目的の
ためのポリマー分散液１０ｔ中に１時間にわたって計量
導入し、かつさらに３０分間撹拌を続行した。さらに篩
別混合物を測定した。凝塊の比率は、０．１３２％であ
った。

【００４３】例１図１に示された混合循環路を備えた撹拌容器中で、ブチ
ルジグリコール１００ｋｇを、比較例１の場合と同じポ
リマー分散液１０ｔ中に３０分間にわたって計量導入
し、かつポンプによる循環を撹拌下に５分間維持し、引
き続き、計量添加を行なった。さらに篩別混合物を再度
測定した。凝塊の比率は、０．００８％であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるポリマー分散液の配合方法を実施
するための装置の流れ図である。

【図２】本発明によるポリマー分散液の配合方法を実施
するための別の装置の流れ図である。

【符号の説明】

２混合装置、３導管、４ポンプ、５貯蔵
容器、６撹拌装置、７容器、９供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者カールハインツシュヴァルツドイツ連邦共和国ルートヴィヒスハーフェンヒンターガッセ 13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリマー分散液に配合する方法におい
て、ポリマー分散液を撹拌装置（６）を備えた容器
（７）から、混合装置（２）を備えた導管（３）を通し
て、該導管に配置されたポンプ（４）によって循環さ
せ、かつ混合装置（２）への循環ポリマー分散液の進入
前に、少なくとも１つの配合材料の少なくとも１つの溶
液もしくは分散液を少なくとも１つの貯蔵容器（５）か
ら供給管（９）を経由して循環ポリマー中に計量導入す
ることを特徴とする、ポリマー分散液の配合方法。