KR890000744B1 - 합성수지성 고체 라텍스 회수방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

합성수지성 고체 라텍스 회수방법

제1도는 본 발명에 따른 방법을 도시한 도식도이다.

제2도는 제1도에 사용된 바와 같은 증기 패이스트 혼합장치를 나타낸다.

제3도는 제2도에 도시된 장치의 증기 패이스트 혼합 유입구의 단면도이다.

본 발명은 라텍스로부터 합성수지성 열가소성 고체 라텍스를 회수하는 방법에 관한 것이다.

합성수지성 물질들은 벌크중합법, 현탁중합법, 용액중합법 및 유화 중화법 등과 같은 여러 방법들에 의해 제조된다. 많은 수지성 물질들은 요구되는 입자크기, 분자량 또는 그라프트 반응들이 다른 중합방법보다는 유화중합법을 사용함으로써 용이하게 수득될 수 있다는 점에서 유화 중합법을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다.

고체 라텍스는, 통상적으로 가열 및 교반하면서 라텍스에 전해액을 첨가하여 라텍스 입자들을 용이하게 여과, 세척 및 건조시킬 수 있는 대형 입자로 응집시키는 방법을 통해 가장 빈번히 회수하여 왔다. 그의 대표적인 방법들은 미합중국 특허 제 3,248,455호, 제 3,345,430호, 및 제 3,438,923호에 기술되어 있다. 소정의 목적을 위해, 응고공정에 전해액을 사용하는 것은 유화 중합공정에 사용되는 유화제를 잔류시키게 하며 종종 응고전해액의 적어도 일부를 잔류시키게 하는 바람직하지 못한 결과를 가져온다. 그러한 전해액의 잔류문제를 극복하기 위해, 니트릴 중합체 라텍스를 전단식 응고방법에 의해 응고시켜 왔다. 이러한 공정에 있어서, 라텍스는 라텍스 입자의 적어도 대부분이 응집될 때까지 기계적은 전단력을 받게 된다. 고체 라텍스 함량이 약 20 내지 30중량% 이므로, 전단식 응고된 생성물은 다소 입자형인 패이스트이다. 요구되는 에너지 및 물과 증기의 양을 최소화시킬 수 있는 개선된 고체 라텍스 회수방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 잇점들은 본 발명에 따라, 약 10 내지 50중량%의 고체를 함유하는 합성수지성 열가소성 중합체의 라텍스를 제공하고, 라텍스에 충분한 기계적 전단력을 가하여 라텍스를 패이스트-유사 물질로 변형시키고, 패이스트-유사 물질을 압력하에 증기와 혼합시켜 상기 패이스트-유사 물질과 증기의 혼합에 의해 제공된 기계적 전단력에 의해서 패이스트-유사 물질을 중합체의 연화점 이상으로 가열시키며 90중량% 이상이 80메쉬의 미합중국 시브(U.S. Sieve) 규격 스크린을 통과하지 않는 다수의 대형 입자를 형성시킨 후, 상기 대형 입자를 기계적으로 가공하여 그로부터 적어도 대부분의 물을 압출 탈수시킴을 특징으로 하여, 라텍스로부터 합성수지성 열가소성 고체 라텍스를 회수하는 방법에 의해 성취된다.

본 발명의 방법에는 고체 함량이 약 10 내지 약 50중량%인 모든 합성수지성 열가소성 라텍스가 적용될 수 있다. 통상적으로, 본 발명의 방법에 유용한 라텍스로는 스티렌-부타디엔 라텍스, 비닐클로라이드-비닐아세테이트 공중합체, 비닐리덴 클로라이드-비닐클로라이드 라텍스, 폴리메틸메타크릴레이트 라텍스-폴리메틸아크릴레이트 라텍스 등과 같은 각종 공중합체 라텍스들 뿐만 아니라, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐클로라이드의 라텍스들이 있다. 본 발명에 특히 유용한 라텍스로는 스티렌-아크릴로니트릴-고무 라텍스로서, 이 라텍스에 있어서 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 폴리부타디엔과 같은 디엔 고무기질에 그라프트되어 있다.

라텍스 이외의 요구되는 유일한 성분은 처리 증기로서, 일반적으로 약 25 내지 400Lb/in²gauge(170-2760KPa) 압력하의 시판용 순도의 증기를 사용할 수 있다. 전단식 응고에 의해 제조되는 패이스트-유사물질의 가열중에, 요구되는 응집이 일어나도록 고체의 온도를 중합체의 연화점 이상으로 상승시켜야 한다. 그러므로,특정 라텍스에 대한 증기압력은 중합체를 그의 연화점까지 상승시킬 수 있도록 충분히 높아야만 한다. 더욱 유동성인 경점성을 갖는 패이스트를 제공하도록 전단식 응고에 앞서 라텍스를 희석하는 것이 바람직한 경우에는 물이 사용된다. 통상적으로, 바람직한 최종 생성물의 열적 안정성에 영향을 끼칠 수 있는 물질의 유입을 최소화시키도록 이러한 물을 탈이온화시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 잇점 및 특징은 도면을 참조한 이후의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

제1도에는 본 발명의 방법을 실시하는데 적합한 장치(10)가 도식적으로 도시되어 있다. 장치(10)에는 작동적으로 연결된 전단식 응고기(11)가 포함되어 있다. 전단식 응고기(11)에는 라텍스 이송관(12)이 연결되어 있어 합성수지성 열가소성 라텍스를 응고기(11)로 배출시킨다. 관(12)에는 증기 공급관(13)이 연결되어 있어 증기를 관( 12)내의 라텍스에 공급하여 온도를 예를들어, 40 내지 90℃와 같은 바람직한 응고 온도까지 상승시킨다. 전단식 응고기(12)는 패이스트-유사 물질 스트림(14)을 혼합 이송장치(16)로 배출시킨다. 혼합 이송장치(16)는 유익하게는, 샤프트에 부착된 블레이드를 가지며 이송활동을 제공할 수 있도록 블레이드가 샤프트에 경사지게 부착된 회전식 혼합기일 수 있다. 혼합기(16)는 유입구(17)와 배출구(18)를 갖는다. 혼합기(16)의 배출구(18)는 펌프(19)와 연결된다. 펌프(19)는 유익하게는, 모이노(Moyno)란 상품명으로 시판되는 것과 같은 나사형 펌프이다. 펌프(19)는 상기 혼합 이송장치(16)의 배출구(18)와 작동적으로 연결되는 유입구와, 증기 혼합 전단장치(22)와 작동적으로연결되는 배출관(21)을 갖는다. 혼합 전단장치(22)는 증기 유입구(23) 및 배출구 (24)를 갖는다.

혼합 전단장치(22)는 펌프(19)로부터 공급되는 패이스트-유사 물질을 습한 입자형 물질로 변형시킨다. 습한 입자형 물질은 배출구(24)를 통해, 배출구(24)와 연결된 유입구를 갖는 기계적 탈수장치(26)로 이송된다. 기계적 탈수장치(26)는 제1배출라인 또는 고체 배출라인(27)과 액체 방출라인(28)을 갖는다. 액체 방출라인(28)은 필터 또는 스크린 조립체(29)와 연결된다. 필터 조립체(29)는 액체 배출구(31)와 고체 배출구(32)를 갖는다. 고체 배출구(32)는 혼합 이송장치(16)의 유입구(17)로 향한다. 고체 배출관(27)은 분쇄기(33)와 연결되어, 고체물질이 기계적 탈수장치(26)로부터 분쇄기(33)로 이송된다. 분쇄기(33)에서 입자화된 고체는 분쇄기로부터 관(35)을 통해, 냉각수 유입구(37) 및 냉각수 배출구(38)를 갖는 회전 냉각기(35)와 같은 냉각기로 이송된다. 입자물질은 냉각기(36)로부터 라인(39)을 통해 저장호퍼(40)로 배출되며, 후속적으로 선적 및 최종 사용을 위해 호퍼(40)로부터 라인(41)을 통해 이송된다.

제2도에는 증기-패이스트 혼합장치(50)가 도식적으로 도시되어 있다. 장치(5 0)는 일반적으로 제1도에 도시된 혼합기(22)와 대등한 것이다. 혼합기(50)는 증기 유입구(53)와 배출부(54)를 갖는 증기밸브(52)를 포함하는 유입구 혼합 조립체(51)를 포함한다. 밸브(52)의 배출부(54)는패이스트 유입구(56)와 고전단부(57)를 갖는 패이스트 유입구 혼합 전단 조립체(55)와 연결된다. 축소기(61)의 배출구는 역압밸브 (62)와 연결된다. 유익하게는, 밸브(62)는 유체작동식 핀치밸브(pinch valve)이다.

유체작동식 핀치밸브는 하우징을 가지고 있으며, 하우징 내에는 가요성 튜부가 위치되어 이를 통해 유체를 통과시키도록 구성된 밸브를 의미한다. 튜브와 하우징 사이의 공간은 가압 유체 공급원과 연결되어 있어, 상기 공간에 선택적으로 가압유체를 공급하여 가요성 튜브를 접히게 해 밸브를 폐쇄시키거나 또는 가압유체의 적어도 일부를 제거시켜 밸브를 개방시키게 한다. 밸브(62)는 축소기(61)로부터 멀리 떨어진 곳에서 관(63)과 연결된다. 관(63)은 밸브(62)로부터 멀리 떨어진 곳에서 비 보유 챔버(64)와 연결된다. 비 보유 챔버(64)는 증기를 방출시키는 상측출구(65)와, 습한 고체입자 생성물을 방출시키는 하측 배출구구(66)을 갖는다.

제3도에는 제2도에 도시된 증기 패이스트 혼합 부위(51)의 단면도가 도시되어 있다. 고전단부(57)내에는 튜브(68)가 위치한다. 튜브(68)는 제1유입구 말단(69)와 제2 또는 배출구 말단(71)을 갖는다. 튜브(68)는 혼합 부위내에서 그의 유입구 말단( 69)의 위치가 밸브(52)에 가깝게 또는 그로부터 멀리 떨어지게 축방향으로 위치될 수 있게끔 혼합 부위내에 조정가능하게 장착되어, 유입구(56)로부터 제공되는 패이스트-유사 라텍스 물질에 가해지는 증기의 전단 및 교반효과를 변화시킬 수 있다.

도면에 참조된 본 발명 방법의 실시에 있어서, 라텍스는 관(12)을 통해 이송되어 그곳에서 관(13)으로부터 유입되는 증기에 의해 가열된다. 전단식 응고기(11)는 바람직한 패이스트-유사 형태가 수득될 때까지 조정된다. 예를들면, 적합한 전단식 응고기는 드럼 축 주위를 회전하며 드럼으로부터의 간격이 약 1/8in(3.2mm)인 내부 블레이드를 갖는 수평 실린더 형의 블레이드 내장형 원통 혼합기이다. 유입 라텍스는 온도 및 전단식 응고기(11)의 회전속도가 바람직한 패이스트-유사 유출액을 제공하도록 조정될 경우, 패이스트 유사 혼합물은 혼합기(16)의 유입구(17)로 이송된다. 혼합기(16)는 패이스트를 펌프(19)로 이송시킬 뿐 아니라 라인(32)을 통해 귀환되는 어떠한 고체도 패이스트내로 혼합시키는 이중기능을 제공한다. 패이스트경점성이 목적한 것보다 농밀할 경우, 혼합기(16)는 패이스트를 물로 임의로 희석시키는데 사용되어 보다 유동성인 스트림을 제공한다. 펌프(19)는 유익하게는 라인(21)을 통해 패이스트를 증기 혼합 전단 장치(22)로 이송한다. 이러한 혼합 전단 장치는 제2도 및 제3도에 도시하였다. 패이스트가 예를들어, 유입구(56)를 통해 유동하기 시작할 경우, 증기는 입구(53)를 통해 도입되어 밸브(52)에 의해 조절된다. 관 부위(59)내의 압력은 요구되는 크럼(crumb)이 수득될 때까지 부분적으로, 밸브(62)의 적합한 개폐 및 튜브(69)의 조정에 의해 제어된다. 이러한 크럼은 90중량% 이상이 시브 구멍이 0.177mm이고 와이어 직경이 0.0119mm 이며 34메쉬/cm인 80메쉬의 미합중국 시브 규격 스크린을 통과하지 않는 다수의 대형 입자를 포함한다.

생성된 슬러리는 바람직하게는 라텍스 중합체의 연화온도 이하의 온도에서 혼합기(50)로부터 출구(66)를 통해 장치(26)와 같은 기계적 탈수 장치로 이송된다. 적합한 탈수장치는 소위 압출탈수기(expeller) 또는 압축장치로서, 기본적으로 물 또는 그와 유사한 액체는 통과시키나 고체는 통과시키지 않을 정도의 폭을 갖는 길이 방향 홈이 이의 배럴에 형성되어 있는 나사형 압출기이다. 로울러 밀 및 그와 유사한 압축장치가 또한 적합한데, 그것은 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있을 것이다. 압출탈수기로부터 방출되는 고체물질은 바랍직한 크기로 분쇄되며, 그후 경우에 따라 수집기(36)와 같은 수집기에 의해 수집되어, 추후의 사용을 위해 저장된다.

상기 고체물질의 여러 적용에 있어서, 고체로부터 모든 물에 제거될 필요는 없다. 통상적으로, 장치(26)와 같은 기계적 탈수장치로부터 나오는 물질의 물 함량은 약 10 내지 20중량%이다. 또한, 라텍스의 배치 충진물은, 통상적으로 각 배치에 대해 장치의 개별적 조정이 필요하므로 가능한한 크게 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명을 추가로 예시하기 위해, 편리하게는, 시간당 라텍스 2,000Lb(908kg)의 과량으로 완만하게 배출시키기 위하여 제2도에 도시한 것과 같은 혼합기를 파이프(59) 3in(7.6cm) 직경 스테인레스 스틸 스케쥴(40) 파이프로서 사용한다. 튜브(69)와 같은 튜브는 직경이 약 1in(2.54cm)이다. 관(61)은 3in(7.6cm)내지 2in(5.1cm)의 스테인레스 스틸 축소기 파이프이다. 밸브(62)는 공칭 2in(5.1cm) 파이프 크기이며 비보유 챔버(64)는 직경이 약 18in(45.7cm)이며 대략 대기압에서 작동된다.

[실시예 1]

라텍스 고체를 기준으로 하여 41중량%의 스티렌, 20중량%의 아크릴로니트릴 및 39중량%의 부타디엔을 함유하는 다수의 라텍스 배치를 제조한다. 라텍스 입자 크기는 직경이 약 1600Å(0.16μ)이고, 라텍스는 약 31중량%의 고체를 함유한다.

전단식 응고기의 작동 조건범위 및 약 50개의 라텍스 배치에 대한 평균치가 표 1에 기재되어 있다.

[표 1]

[실시예 2]

부타디엔 라텍스를 제조하고 그 위에 스티렌-아크릴로니트릴을 그라프트시켜 46중량%의 부타디엔, 17중량%의 아크릴로니트릴 및 37중량%의 스티렌을 함유하는 또 다른 일련의 라텍스를 준비하여 약 37중량%의 고체를 가지며 약 1400Å(0.14μ)의 입자크기를 갖는 라텍스를 제공한다. 라텍스는 37% 고체함량에서 응고되며 혼합 이송장치에서 고체를 약 26 내지 32% 함유하도록 희석하여 더욱 유동성인 패이스트를 제공한다.

작동조건의 범위 및 평균치는 표 2에 기재되어 있다.

[표 2]

* 응고된 패이스트는 혼합 및 하이드로셋팅하기 전에 약 26 내지 32%중량의 고체를 함유하도록 희석시킨다.

상기한 바와 유사한 방식으로, 다른 합성수지성 열가소성 라텍스가 용이하게 응고 및 탈수된다.

Claims (6)

1. 약 10 내지 50중량%의 고체를 함유하는 합성수지성 열가소성 중합체의 라텍스를 제공하고, 이 라텍스에 충분한 기계적 전단력을 가하여 라텍스를 패이스트-유사 물질로 변형시키고, 패이스트-유사 물질을 170 내지 2760KPa의 압력하에 증기와 혼합시켜 상기 패이스트-유사 물질과 증기의 혼합에 의해 제공된 기계적 전단력에 의해서 패이스트-유사 물질을 중합체의 연화점 이상으로 가열시키며 90중량% 이상이 80메쉬의 미합중국 시브 규격 스크린을 통과하지 않는 다수의 대형 입자를 형성시킨 후, 상기 대형 입자들을 기계적으로 가공하여 그로부터 적어도 대부분의 물을 압출탈수시킴을 특징으로 하여, 라텍스로부터 합성수지성 열가소성 고체 라텍스를 회수하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 라텍스가 중합된 스티렌, 아크릴로니트릴 및 고무를 함유하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 40 내지 90℃의 온도에서 라텍스에 충분한 기계적 전단력을 가하여 라텍스를 패이스트-유사 물질로 형성시키는 방법.
4. 제3항에 있어서, 블레이드 내장형 원통 혼합기에서 라텍스에 기계적 전단력을 가하는 방법.
5. 제1 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 다수의 대형입자들을 기계적으로 가공하기 전에 유체작동식 핀치 밸브에 통과시키는 방법.
6. 10 내지 50중량%의 고체를 함유하는 라텍스를 제공하고, 블레이드 내장형 원통 혼합기에 의해 제공되며 라텍스를 패이스트-유사 물질로 변형시키기에 충분한 기계적 전단력을, 40 내지 90℃의 온도에서 라텍스에 가하고, 패이스트-유사 물질을 약 170 내지 2780KPa의 압력하에 증기와 혼합시켜 상기 패이스트-유사 물질과 증기의 혼합에 의해 제공된 부가적인 기계적 전단력에 의해서 패이스트-유사 물질을 스티렌-아크릴로니트릴-고무 중합체의 연화점 이상으로 가열시키며 90중량% 이상이 80메쉬의 미합중국 시브 규격스크린을 통과하지 않는 다수의 대형 입자들을 형성시킨 다음, 대형 입자들을 유체 작동식 핀치 밸브를 통과시킨후, 상기 대형 입자들을 기계적으로 가공하여 그로부터 적어도 대부분의 물을 압출탈수시킴을 특징으로 하여, 고무 존재하에 스티렌 및 아크릴로니트릴을 중합시켜 제조한 라텍스로부터 합성수지성 열가소성 고체 라텍스를 회수하는 방법.

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