(57)【要約】【課題】  高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置及び製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明の一観点によれば、高分子ラテックスと凝集剤がそれぞれ供給される第１凝集槽を含み、第１凝集槽には回転軸及び回転軸に装着された１つ以上のインペラを含む撹拌部及び排出ラインがそれぞれ用意され、第１凝集槽は撹拌部作動時に閉鎖系(closed system)で作動するように用意された、高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置を提供する。
2021501065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子ラテックスと凝集剤がそれぞれ供給される第１凝集槽を含み、
第１凝集槽には、回転軸及び回転軸に装着された１つ以上のインペラを含む撹拌部及び排出ラインがそれぞれ用意され、
排出ラインは第１凝集槽の上端領域に連結され、
第１凝集槽は、撹拌部作動時に閉鎖系(closed system)で作動するように用意され、
排出ラインは、第１凝集槽に接線方向に沿って連結され、撹拌部の回転軸を基準に所定角度で傾くように第１凝集槽に連結されたことを特徴とする高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項２】
第１凝集槽には、高分子ラテックス及び凝集剤がそれぞれ供給される第１及び第２供給ラインが連結され、
第１及び第２供給ラインは、第１凝集槽の下端領域にそれぞれ連結され、インペラの終端部側に高分子ラテックス及び凝集剤がそれぞれ供給されるように用意されたことを特徴とする請求項１に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項３】
前記角度は４５゜であることを特徴とする請求項１に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項４】
第１凝集槽から排出された高分子スラリーが流入される第２凝集槽をさらに含み、
排出ラインは、第２凝集槽のスラリーレベル(level)よりも低い高さに連結されることを特徴とする請求項１に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項５】
排出ラインは、第１凝集槽と連結された第１領域及び第２凝集槽と連結された第２領域を含み、
第１領域と第２領域が所定角度で連結されることを特徴とする請求項４に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項６】
第１領域及び第２領域の境界部は、第１凝集槽の最上端よりも上部に位置することを特徴とする請求項５に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項７】
撹拌部作動時に第１凝集槽及び排出ラインは高分子スラリーで充満された状態であることを特徴とする請求項４に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置及び製造方法(Apparatus and method for preparing of polymer latex)に関するものである。
【０００２】
本出願は、2017年11月8日の韓国特許出願第10-2017-01479394号及び2018年10月26日の韓国特許出願第10-2018-0128632号に基づいた優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【背景技術】
【０００３】
一般的に乳化重合工程において、高分子ラテックスを粉体に製造するための方法としてスロー凝集(Slow Coagulation)が用いられ、この方法は無機塩(salt)及び酸(acid)などの凝集剤水溶液を少量ずつ分割投入して乳化剤の安定性を崩すことで、ラテックス内の高分子を結合させる。
【０００４】
スロー凝集方法は、ラピッド凝集(Rapid Coagulation)方法に比べて粒子大きさの調節が可能である。ラテックスの高分子粒子が結合することを凝集(coagulation)といい、高分子粒子が結合したことをスラリー(slurry)といっており、これらは物理的に弱く結合されている状態なので、撹拌機（例えば、インペラ）による剪断力(shear)により容易に破砕される(break-up)現象を表す。
【０００５】
また、１次的に凝集したスラリーは、熟成(aging)過程を経ることになる。このように生成したスラリーは脱水及び乾燥過程を経て最終的に粉体状として得られる。
【０００６】
通常、高分子ラテックス樹脂粉体の中で、平均粒径が約７５μｍ以下の微細な粒子を「ファイン(Fine)」といい、平均粒径が約８００μｍ以上の大きい粒子をコース(Coarse)という。前記ファインはラテックス樹脂粉体の脱水機及び乾燥機の性能を低下させ、空気中に砒酸しやすいので工程中に粉体の移送と梱包にも多くの問題点を発生させる原因となっており、コース(Coarse)は移送及び貯蔵上の問題点があって、他の高分子樹脂との相溶性が良くないという短所がある。
【０００７】
図１は、従来の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置１０を示す概念図である。
【０００８】
図１に示すように、前記製造装置１０は、凝集槽１１と、凝集槽に高分子ラテックス、凝集剤及び水などを供給するための複数個の供給ライン１２と、凝集槽１１内に設けられた撹拌部２０及び排出ライン１３を含む。ここで前記凝集槽１１は開放系(open system)で作動するように用意される。より詳しくは、凝集槽１１は所定スラリーレベル(level)で維持され、凝集槽１１の上部には空気層１４が形成される。
【０００９】
このように、開放系で撹拌部２０が作動する場合、撹拌部２０周辺にボルテックスＶ(Vortex)生成によりコース粒子が生成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ファインとコース粒子を減少させることができる高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置及び製造方法を提供することを、解決しようとする課題とする。
【００１１】
また、本発明は、均一な剪断力を加えることができる高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置及び製造方法を提供することを、解決しようとする課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明の一観点によれば、高分子ラテックスと凝集剤がそれぞれ供給される第１凝集槽を含み、第１凝集槽には、回転軸及び回転軸に装着された１つ以上のインペラを含む撹拌部及び排出ラインがそれぞれ用意され、第１凝集槽は、撹拌部作動時に閉鎖系(closed system)で作動するように用意された、高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置が提供される。
【００１３】
排出ラインは、第１凝集槽の上端領域に連結され、これにより、第１凝集槽は撹拌部作動時に閉鎖系(closed system)で作動するように用意される。
【００１４】
また、排出ラインは、第１凝集槽に接線方向に沿って連結される。
【００１５】
また、排出ラインは、撹拌部の回転軸を基準に所定角度で傾くように第１凝集槽に連結される。また、前記角度は４５゜であってもよい。
【００１６】
また、第１凝集槽には高分子ラテックス及び凝集剤がそれぞれ供給される第１及び第２供給ラインが連結されていてもよい。
【００１７】
また、第１及び第２供給ラインは、第１凝集槽の下端領域にそれぞれ連結され、インペラの終端部側に高分子ラテックス及び凝集剤がそれぞれ供給されるように用いられる。
【００１８】
また、高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置は、第１凝集槽から排出された高分子スラリーが流入される第２凝集槽をさらに含んでいてもよい。
【００１９】
このとき、排出ラインは、第２凝集槽のスラリーレベル(level)よりも低い高さで、第２凝集槽に連結されていてもよい。
【００２０】
また、排出ラインは、第１凝集槽と連結された第１領域及び第２凝集槽と連結された第２領域を含んでいてもよい。
【００２１】
また、第１領域及び第２領域の境界部は第１凝集槽の最上端よりも上部に位置することができる。
【００２２】
また、排出ラインの第１領域と第２領域は、所定角度で連結されていてもよい。
【００２３】
また、撹拌部作動時に第１凝集槽及び排出ラインはそれぞれ高分子スラリーで全部満たされた状態であることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の他の観点によれば、高分子ラテックスと凝集剤を第１凝集槽にそれぞれ供給する段階と、閉鎖系(closed system)で第１凝集槽内の高分子ラテックスと凝集剤を撹拌させる段階と、第１凝集槽内の高分子スラリーを第２凝集槽に供給する段階と、を含む高分子ラテックス樹脂粉体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明の少なくとも一実施形態に係る高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置及び製造方法は次のような効果を有する。
【００２６】
高分子スラリーを撹拌する際に、凝集槽が閉鎖系(closed system)で作動するように用意することで、ファインとコース粒子を減少させることができ、撹拌部を持って高分子スラリーに均一な剪断力を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置を示す概念図である。
【図３】排出ラインの連結構造を説明するための図である。
【図４】図３のＡ領域の解釈結果である。
【図５】本発明がまた他の実施形態に係る高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置を示す概念図である。
【図６】剪断速度(shear rate)の分布割合を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態による高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置及び製造方法を添付の図面を参考して詳しく説明する。
【００２９】
また、図面符号に関係なく同一であるか、対応される構成要素は同一または類似の参照番号を付与してこれに対する重複説明を省略するものとし、説明の便宜上に図示した各構成部材の大きさ及び形状は誇張または縮小され得る。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に係る高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置１００（以下、「製造装置」とする）を示す概念図である。
【００３１】
また、図３は、排出ラインの連結構造を説明するための図であり、図４は、図３のＡ領域の解釈結果である。
【００３２】
前記製造装置１００は、第１凝集槽１１０と複数個の供給ライン１１１、１１２と撹拌部１２０及び排出ライン１３０を含む。
【００３３】
より詳しくは、前記製造装置１００は、高分子ラテックスと凝集剤がそれぞれ供給される第１凝集槽１１０を含む。また、前記第１凝集槽１１０には回転軸１２１及び回転軸１２１に装着された１つ以上のインペラ１２２を含む撹拌部１２０及び排出ライン１３０がそれぞれ用意される。また、第１凝集槽１１０は、撹拌部１２０が作動時に閉鎖系(closed system)で作動するように用意される。前記第１凝集槽１１０は、閉鎖系（closed system)で作動する凝集タンクで構成されることができる。非説明の符号Ｃは第１凝集槽１１０の中心軸を示す。
【００３４】
本明細書において、第１凝集槽１１０が閉鎖系(closed system)で作動するということは、撹拌部１２０作動時に第１凝集槽１１０及び排出ライン１３０が高分子スラリーで充満された状態であることを意味する。例えば、第１凝集槽１１０が閉鎖系(closed system)で作動するということは、第１凝集槽１１０の体積の９０％以上が高分子スラリーで満たされた状態を意味するものであってもよく、好ましくは、第１凝集槽１１０の体積の９５％以上が高分子スラリーで満たされた状態を意味するものであってもよく、最も好ましくは、第１凝集槽１１０の体積の１００％が高分子スラリーで満たされた状態を意味するものであってもよい。
【００３５】
また、第１凝集槽１１０には、下端領域に供給部１０２が用いられる。より詳しくは、第１凝集槽１１０には、下端領域に高分子ラテックス及び凝集剤がそれぞれ供給される第１及び第２供給ライン１１１、１１２が連結されていてもよい。それぞれの供給ライン１１１、１１２は１つ以上の供給源１０１と連結されていてもよい。前記供給源は、例えば、ラテックスタンクを含んでいてもよい。また、第１凝集槽１１０には水などがさらに供給されることができる。
【００３６】
一方、前記第１及び第２供給ライン１１１、１１２は第１凝集槽１１０の下端領域にそれぞれ連結されていてもよい。また、前記第１及び第２供給ライン１１１、１１２は、第１凝集槽１１０の下端領域に、回転軸１２１の軸方向に平行にそれぞれ連結されていてもよい。また、第１及び第２供給ライン１１１、１１２は、インペラ１２２（第１凝集槽の下端領域に位置したインペラ）の終端部側に高分子ラテックス及び凝集剤がそれぞれ供給されるように用いられる。
【００３７】
前記排出ライン１３０は第１凝集槽１１０の上端領域に連結される。前記排出ライン１３０が第１凝集槽１１０の上端領域に連結されることで、第１凝集槽１１０が容易に閉鎖系(closed system)で作動することができる。
【００３８】
また、前記第１凝集槽１１０の排出ライン１３０は、第１凝集槽１１０と連結された第１領域１３１及び第２凝集槽２００と連結された第２領域１３２を含んでいてもよい。このとき、第１領域１３１と第２領域１３２は所定角度で連結されていてもよい。
【００３９】
また、第１領域及び第２領域の境界部（連結部）１３３は、第１凝集槽１１０の最上端Ｔよりも上部に位置する。本明細書において、第１領域及び第２領域の境界部１３３は、第１凝集槽の中心軸Ｃ方向（ｙ軸ｒ方向）を基準に、第１凝集槽１１０の最上端Ｔよりも上部に位置する。このような構造において、排出ライン１３０の第１領域１３１が高分子スラリーで充満された状態である際、第１凝集槽１１０の体積の９０％以上が高分子スラリーで満たされた状態であってもよく、好ましくは、第１凝集槽１１０の体積の９５％以上が高分子スラリーで満たされた状態であってもよく、最も好ましくは、第１凝集槽１１０の１００％が高分子スラリーで満たされた状態であってもよい。
【００４０】
図３によれば、前記排出ライン１３０は、第１凝集槽１１０に接線方向に沿って連結される。第１凝集槽１１０は、円筒状シリンダ形態であってもよい。第１凝集槽１１０は、図２においてｘ軸方向と平行な断面形状が円形状であってもよい。このような構造において、第１領域１３１は第１凝集槽１１０に接線方向に沿って連結される。前記接線方向とは、第１凝集槽１１０の中心軸Ｃを基準として第１凝集槽１１０の接線方向に連結されることを意味する。
【００４１】
また、前記排出ライン１３０は、撹拌部１２０の回転軸１２１または第１凝集槽の中心軸を基準に所定角度で傾くように第１凝集槽１１０に連結される。
【００４２】
より詳しくは、第１領域１３１は、撹拌部１２０の回転軸１２１または第１凝集槽の中心軸を基準に所定角度で傾くように第１凝集槽１１０に連結される。
【００４３】
また、高分子スラリーが排出ライン１３０を充満した状態で高分子スラリーの流動が行われるように、前記角度θは約４５゜であることが好ましい。また、上述のように、所定角度で傾いた状態で排出ライン１３０を第１凝集槽１１０に連結すると、排出流動速度(outlet flow rate)を一定に維持させることができる。
【００４４】
また、前記製造装置１００は、第１凝集槽１１０から排出された高分子スラリーが流入される第２凝集槽２００をさらに含んでいてもよい。
このとき、第２凝集槽２００は、図１で説明の一般的な凝集槽の構造を有していてもよい。例えば、前記第２凝集槽２００は、撹拌空間を提供するハウジング２１０と、ハウジング２１０内に用意された撹拌部２２０及び前記ハウジング２１０と連結された排出ライン２１３を含んでいてもよい。また、第２凝集槽２００は、開放系(open system)で作動するように用いられる。
【００４５】
一方、第１凝集槽１１０の排出ライン１３０は、第２凝集槽２００のスラリーレベルＬ(level)よりも低い高さに連結されていてもよい。
【００４６】
このような構造において、撹拌部１２０作動時に第１凝集槽１１０及び排出ライン１３０が高分子スラリーで充満された状態であってもよい。
【００４７】
図５は、本発明がまた他の実施形態に係る高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置を示す概念図である。
【００４８】
図５に示すように、高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置は複数個の第１凝集槽１１０、１１０’を含んでいてもよい。また、隣接する２個の第１凝集槽１１０、１１０’は、共に閉鎖系を形成するように連結されていてもよい。
【００４９】
例えば、供給源１０１と連結された第１凝集槽１１０の排出ライン１３０は、隣接る第１凝集槽１１０’の供給部１０２’と連結される。このとき、供給源１０１と連結された第１凝集槽１００の排出ライン１３０は、第１領域１３１が第１凝集槽１１０の上端領域から引出され、第２領域１３２が隣接する第１凝集槽１１０’の下端領域の供給部１０２’と連結される。
上記のような構造を有する製造装置１００を用いた高分子ラテックス樹脂粉体の製造方法（以下、「製造方法」とする）をより詳しく説明する。
【００５０】
前記製造方法は、高分子ラテックスと凝集剤を第１凝集槽１１０にそれぞれ供給する段階と、閉鎖系(closed system)で第１凝集槽１１０内の高分子ラテックスと凝集剤を撹拌させる段階、及び第１凝集槽内の高分子スラリーを第２凝集槽２００に供給する段階を含む。
【００５１】
また、第１凝集槽１１０内の高分子スラリーは、第２凝集槽２００のスラリーレベルＬよりも低い高さで供給することが好ましい。
【００５２】
また、撹拌時に、第１凝集槽１１０は高分子スラリーで充満された状態であることが好ましい。
図６は、剪断速度(shear rate)の分布割合を示すグラフである。
図６に示すように、符号Ｅ１は、従来の凝集を示し、符号Ｅ２は新規の凝集を示す。ここで、「従来凝集」は図１で説明した開放系(open system)で作動する凝集槽での剪断速度の分布割合を示し、「新規凝集」は本発明に係る製造装置を用いた結果として閉鎖系(closed system)で作動する凝集槽での剪断速度の分布割合を示し、閉鎖系で作動させた場合に剪断速度の分布割合が均等に形成されることを確認することができる。
【００５３】
上述した本発明の好ましい実施形態は、例示の目的のために開示されたものであって、本発明に対する通常の知識を有する当業者であれば本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加が可能であり、このような修正、変更及び付加は下記の特許請求の範囲に属するものと理解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の少なくとも一実施形態に係る高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置及び製造方法によれば、高分子スラリー撹拌時に凝集槽が閉鎖系(closed system)で作動するように用意することで、ファインとコース粒子を減少させることができ、撹拌部を持って高分子スラリーに均一な剪断力を加えることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０、１００    製造装置
１１            凝集槽
１２            複数個の供給ライン
１４            空気層
１３、１３０，２１３  排出ライン
２０、１２０，２２０  撹拌部
１０１          供給源
１０２、１０２’  供給部
１１０、１１０’  第１凝集槽
１１１，１１２    供給ライン
１２１            回転軸
１２２            インペラ
１３１            第１領域
１３２            第２領域
１３３            境界部（連結部）
２００            第２凝集槽
【図１】
2021501065.tif 000003
【図２】
2021501065.tif 000004
【図３】
2021501065.tif 000005
【図４】
2021501065.tif 000006
【図５】
2021501065.tif 000007
【図６】
2021501065.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月7日(2020.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子ラテックスと凝集剤がそれぞれ供給される第１凝集槽を含み、
第１凝集槽には、回転軸及び回転軸に装着された１つ以上のインペラを含む撹拌部及び排出ラインがそれぞれ用意され、
排出ラインは第１凝集槽の上端領域に連結され、
第１凝集槽は、撹拌部作動時に閉鎖系(closed system)で作動するように用意され、
排出ラインは、第１凝集槽に接線方向に沿って連結され、撹拌部の回転軸を基準に所定角度で傾くように第１凝集槽に連結されたことを特徴とする高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項２】
第１凝集槽には、高分子ラテックス及び凝集剤がそれぞれ供給される第１及び第２供給ラインが連結され、
第１及び第２供給ラインは、第１凝集槽の下端領域にそれぞれ連結され、インペラの終端部側に高分子ラテックス及び凝集剤がそれぞれ供給されるように用意されたことを特徴とする請求項１に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項３】
前記角度は４５゜であることを特徴とする請求項１または２に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項４】
第１凝集槽から排出された高分子スラリーが流入される第２凝集槽をさらに含み、
排出ラインは、第２凝集槽のスラリーレベル(level)よりも低い高さに連結されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項５】
排出ラインは、第１凝集槽と連結された第１領域及び第２凝集槽と連結された第２領域を含み、
第１領域と第２領域が所定角度で連結されることを特徴とする請求項４に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項６】
第１領域及び第２領域の境界部は、第１凝集槽の最上端よりも上部に位置することを特徴とする請求項５または６に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【請求項７】
撹拌部作動時に第１凝集槽及び排出ラインは高分子スラリーで充満された状態であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の高分子ラテックス樹脂粉体の製造装置。
【国際調査報告】
2021501065.tif 000009
2021501065.tif 000010
2021501065.tif 000011
2021501065.tif 000012