(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー状懸濁液中の固形分を分離した後、溶媒を添加して、固形分を再度スラリー化、溶解若しくは分散する方法において、
前記スラリー状懸濁液を得る操作を行ったものと同一の槽の槽底または槽底に直結するノズルフランジに設置した多孔板により固形分を分離し、
前記多孔板は、基板に対して突起状の構造を有し、そのスラリー状懸濁液側に面する開孔面が、当該突起状構造において固形分の分離中および分離後に固形分の自重がかかる方向に対して直角でない方向に空いており、且つ、開孔部が半円出窓型またはブリッジ型で構成されていることを特徴とする、懸濁液、溶解液若しくは分散液の製造方法。
【請求項２】
スラリー状懸濁液が、溶液中に微粒子として懸濁または分散している粒子を凝集肥大化させて得られることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記多孔板のスラリー状懸濁液側に面する開孔面が、固形分の分離中および分離後に固形分の自重がかかる方向に対して同方向に空いていることを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリー状懸濁液から固形分を分離し、さらに溶媒を添加して再度スラリー化、溶解、分散するに際し、スラリー状懸濁液を槽外に搬出することなく、槽内または槽近傍ノズルフランジ内で分離する、懸濁液、溶解液若しくは分散液の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スラリー状懸濁液中の固形分を濾過し、その後、洗浄や溶解その他の目的で、当該固形分を溶媒に再度スラリー化（以下、リスラリーともいう。）、溶解若しくは分散する場合、一旦、スラリー状懸濁液を槽外に搬出して、槽外に設置した連続式または回分式の濾過装置を使用して固液分離し、その後分離した固形分を別の槽に搬送した上で溶媒を導入し、リスラリー、溶解若しくは分散する方法や槽外に設置した回分式の濾過装置を使用して濾過、リスラリー（さらには必要により溶解や分散も実施する）を行う方法が広く採用されており、例えば、下記に示す特許文献１でも重合後の処理でスラリーとなった重合体を一旦払い出して濾過を行い重合体を分離後、別容器で水による洗浄を行い、さらに濾過して得られた重合体を別の容器に移して最終的に水に再分散を行っている。また、下記に示すような濾過からリスラリーして洗浄や溶解、分散を行う加圧水平型濾過器も広く採用されている。
日本化学機械製造株式会社製「ＳＮ型自動ケーキ掻取式加圧濾過機 」
日本ガイシ株式会社製「多機能加圧濾過器」
通常このような濾過装置は、開孔部を有する濾布、濾網、濾板などを備えており、連続方式の濾過装置ではこのような濾過媒体を連続的に使用するために機器自体が小さくできる利点がある。しかしながら、多くの駆動部分が必要となりメンテナンス部分が多く、また機器コスト自体が高価になりやすいこと、機器自体が開放形となり溶剤を使用する場合は環境面に問題があることなど課題が多い。【０００３】
一方、回分方式の濾過装置では、一度に処理する量に限度があるので、処理量を増大させようとすると機器自体が大きくなる傾向にある。また、スラリー状懸濁液の吸引や濾液の排出のため、連続式、回分式ともに減圧、加圧条件下のもとに操作する型式が多く見られる。さらに固液分離後の固形分を次の槽に移送するための粉体用搬送装置が必要となる。このように槽内のスラリー状懸濁液を槽外の濾過装置を使用して濾過後、再度別槽に移してリスラリー、溶解若しくは分散する方法は、複雑な工程や建設費用面での負担増などを伴う問題がある。
【特許文献１】特開２０００−２１９７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、槽内のスラリー状懸濁液中の固形分を濾過し、その後リスラリー、溶解、分散するに際して、スラリー状懸濁液を槽外の濾過装置を用いて濾過するのではなく、スラリー状懸濁液を槽内及び/または槽近傍に配置したフランジ内で濾過する効率的な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、スラリー状懸濁液中の固形分を分離した後、溶媒を添加して、固形分を再度スラリー化、溶解若しくは分散する方法において、前記スラリー状懸濁液を得る操作を行ったものと同一の槽内および／または同一の槽に直結するフランジの内部において、前記固形分の分離が行われることを特徴とする、懸濁液、溶解液若しくは分散液の製造方法に関する。【０００６】
好ましい実施態様は、スラリー状懸濁液が、溶液中に微粒子として懸濁または分散している粒子を凝集肥大化させて得られることを特徴とする、前記の製造方法に関する。【０００７】
好ましい実施態様は、槽底または槽底に直結するノズルフランジに設置した多孔板により固形分を分離することを特徴とする、前記いずれかに記載の製造方法に関する。【０００８】
好ましい実施態様は、前記多孔板のスラリー状懸濁液側に面する開孔面が、固形分の分離中および分離後に固形分の自重がかかる方向に対して直角でない方向に空いていることを特徴とする、前記の製造方法に関する。【０００９】
好ましい実施態様は、前記多孔板のスラリー状懸濁液側に面する開孔面が、固形分の分離中および分離後に固形分の自重がかかる方向に対して同方向に空いていることを特徴とする、前記の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法を用いることにより、槽内のスラリー状懸濁液中の固形分を分離する操作およびその後固形分をリスラリー、溶解若しくは分散する操作を槽外の連続式または回分式の濾過装置を使用せずに同一槽内で簡単に効率よく、かつ安価な建設コストで実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】基本とする濾板に対し開孔部がブリッジ型となって構成されている多孔板
【図２】基本とする濾板に対して開孔部が半円出窓型となって構成されている多孔板
【図３】基本とする濾板に対して開孔部が三角出窓型となって構成されている多孔板
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、スラリー状懸濁液中の固形分を分離した後、溶媒を添加して固形分を再度スラリー化、溶解若しくは分散することにより、懸濁液、溶解液若しくは分散液を製造する方法に関し、更に詳しくは、前記固形分の分離は、スラリー状懸濁液を得る操作を行ったものと同一の槽内および／または同一の槽に直結するフランジの内部において行われる製造方法に関するものである。【００１３】
本発明に用いることができるスラリー状懸濁液は、高分子重合体粒子、結晶化粒子、金属粒子などの懸濁液が例示されうる。中でも、固形分が堅牢でない点、固形分同士が密着性のない点から、溶液中に微粒子として懸濁または分散している粒子を凝集肥大化させて得られるスラリー状懸濁液であることが好ましい。固形分が硬いとごく僅かではあるものの濾過を通り抜けた粒子がバルブ部分に滞留するなどして開閉操作でバルブを痛める恐れがあり、また固形分同士に密着性があると粒子が造粒して濾過面を塞いでしまうなどの恐れがあるためである。例として、水を溶媒として、各種のモノマー、乳化剤、触媒を用いて重合体のラテックスを得て、その後塩化カルシウムや塩酸といった凝固剤により、凝集肥大化した重合体粒子を含むスラリー懸濁液などがあげられる。また重合体粒子のラテックスに極性の高い、例えばメタノールなどの溶剤を添加して不純物の少ない重合体を含むスラリー懸濁液が上げられる。【００１４】
また本発明において、スラリー状懸濁液中から固形分を分離するとは、固形分のみが分離される場合だけでなく、一部の液相を含む固形分が分離される場合も含みうる。特に、固形分を分離した後、溶媒を添加して、固形分を再度スラリー化、溶解若しくは分散することを考慮すると、スラリー状懸濁液から分離される固形分は、むしろ一部の液相を含む方が好ましく、具体的には、固形分中に液相を８５〜４０重量％、更には７０〜５０重量％含む方がより好ましい。【００１５】
本発明においては、前記スラリー状懸濁液を調製する槽底または槽底に直結するノズルフランジに設置した多孔板を用いて、スラリー状懸濁液から前記固形分を分離することが好ましい。【００１６】
本発明で用いることのできる多孔板とは、金属、セラミック、フッ素系樹脂などを躯体に、加工による複数の孔を有する板であることが好ましく、中でも加工が容易で強度の高い金属製の板であることが望ましい。【００１７】
加工を含めた多孔板の孔の形状については、丸形、角形、角形を延長した形のスリット形など概ねどのような形のものでも使用することができる。スラリー状懸濁液側に面する開孔面が固形分の分離中および分離後に固形分の自重がかかる方向に対して直角でない方向に空いている（すなわち、基板に対して突起状の構造を持つ）多孔板が好ましく、さらにはスラリー状懸濁液側に面する開孔面が分離中および分離後に固形分の自重がかかる方向に対して同方向に空いている多孔板がより好ましい（図１〜３参照）。すなわち、基本となる濾板が平板で突起がなく孔が空いている一般的な多孔板では、取り扱うスラリー状懸濁液の固形分量が多くなると、分離途中で固形分の自重によって多孔板開孔部より固形分が押し出される。また、開孔部が完全に塞がれることとなり、濾液が排出できない。これに対して、基本となる濾板に対して突起状の構造を持つ多孔板を用いた場合、固形分の自重がかかる方向に対して直角でない方向に、より好ましくは同方向に開孔部を設けることができるため、多孔板開孔部より固形分が押し出されることを防止でき、かつ濾液も円滑に流出できる。【００１８】
前記多孔板の孔の大きさについては、スラリー状懸濁液側に面する開孔面における孔１ヶ所あたりの開孔面積は、好ましくは０．００２〜３ｃｍ2、より好ましくは０．０１〜１．２ｃｍ2である。上記孔１ヶ所あたりの開孔面積が０．００２ｃｍ2未満である場合は、分離速度が顕著に遅くなり、逆に３ｃｍ2より広くなると固形分のロスが急激に増加する傾向にあるためである。【００１９】
スラリー状懸濁液中の固形分の粒径については、数平均粒径で、好ましくは０．０５ｍｍ以上、より好ましくは０．２ｍｍ以上である。前記固形分の粒径が０．０５ｍｍ未満であると、粒径が小さすぎるので粒子間の隙間が狭くなり、その結果、排出すべき濾液が通過しにくくなって、濾過分離に長時間を要する傾向がある。一方、前記固形分の粒径の上限については１０ｍｍであることが好ましい。１０ｍｍを超えるような粒子になると、濾過時の粒子間距離が開きすぎ、微細な粒子を多く含む懸濁液の場合、粒子間を通りかつ多孔板開孔部を通り、濾液中に流出してしまうことが多くなるためである。なお、平均粒径については、例えば、一般的に用いられている電気抵抗法を用いたコールターカウンタ（ベックマンコールター社製、Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒなど）により測定することができる。【００２０】
本発明で用いる多孔板は、槽底の払出口部あるいは槽底払出口部に続くノズルのフランジ部に設置するのが好ましい。前記多孔板をスラリー状懸濁液を調製する槽底の払出口部に設置する場合は、当該払出口部を覆うように多孔板を溶接することができる。一方、槽底払出口部に続くノズルのフランジ部に設置する場合は、多孔板に孔を空けない縁の部分を設けてこの縁の部分を該フランジ部に挟む形で設置することができる。この場合、該フランジ部は槽底払出口部に近い方が好ましいが、該フランジ部が槽底払出口部より離れて存在する場合は、フランジより挿入する形で多孔板を槽底に近づけることが好ましい。これは、槽底払出口部と多孔板の距離が長くなると、続くリスラリーなどの操作の際、その配管部分がデッドスペースとなり、固形分が残る可能性が高いためである。【００２１】
例えば、凝集操作を行った直後のスラリー状懸濁液は、攪拌操作下にあっては、概ね均一なスラリー濃度となっているため、濾過による分離操作に移る前に攪拌操作を停止させて一定の静置時間をおき、固形分粒子の浮上または沈降を待ち、濾過操作を実施することができる。濾過操作における濾液の排出速度については、特に制限はないが、濾過操作直後や濾過操作中に浮上性粒子が着底し始める際は、多孔板を通して比較的固形分が濾液に同伴排出され易いので、濾液の排出速度を通常の数分の一程度に減速させる方が望ましい。また、このように多孔板を通して固形分が濾液に同伴排出され易い場合には、排出濾液を再び濾過操作中の槽に戻すことができる。こういった一連の操作を界面検知センサーや制御シーケンスと組み合わせ濾過操作を行うことで、スラリー状懸濁液中の固形分の流出を防止することができる。【００２２】
このような方法で濾過されたスラリー状懸濁液中の固形分は槽内に留まっており、引き続きリスラリー、溶解、若しくは分散などの操作を実施できる。これらリスラリー、溶解、若しくは分散などの操作は、水や溶剤などの溶媒を槽内に導入して、一定時間攪拌操作を行うといった一般的な方法で実施できる。溶媒としては、上記のように洗浄を目的に水やメタノール、ヘキサン、溶解や分散を目的にアセトンやメチルエチルエトンなどが例示できる。【００２３】
本発明の方法により、槽内のスラリー状懸濁液を槽外に搬出することなく、また槽外の濾過装置を使用することなく、固形分を分離することができ、同じ槽を用いて次工程であるリスラリー、溶解、若しくは分散などの処理を実施することが可能となる。このような方法により、製造工程を簡易化するとともに建設費用を低減し、また溶剤を使用する系では環境への溶剤排出が著しく抑制されうる。【００２４】
本発明の製造方法は、例えば、
（１）水性ラテックスより合成樹脂粉体製品を得る場合、途中の含水樹脂の状態で水を導入して洗浄、濾過を繰り返す操作に際して、凝固操作に使用した槽をそのまま用いて本発明の製造方法を適用し、得られた樹脂スラリーを最終的に濾過器を用いて濾過し、さらに乾燥工程を経て粉体製品を得る。
（２）同じく水性重合体ラテックスと溶剤を混合した混合溶液に多量の水を添加して重合体の凝集体を得たのち、本発明の製造方法を適用して固形分を分離し、さらに溶剤を導入して重合体粒子を溶剤に分散させた溶液を得る。さらにこの溶液に溶液重合により得られた成分の異なる重合体溶液を混合することにより、成分の異なる重合体をブレンドした分散液を得る。
といった製造方法や用途に適用することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００２６】
（実施例１）
ブタジエンとスチレンの共重合体ラテックスの存在下にアクリロニトリル、スチレン、メチルメタアクリレートの樹脂成分モノマーを乳化させグラフト重合させたグラフト共重合体ラテックスを１０Ｌ攪拌槽（内径２００ｍｍ、翼径１００ｍｍの４枚平パドル翼を軸方向に２段設置した攪拌機）に仕込んだ後、攪拌下に塩化カルシウムを投入して浮上性を有する凝集体からなるスラリー懸濁液２５００ｇを得た。この凝集体の固形分は７５０ｇ、数平均粒径は０．２２ｍｍであった。【００２７】
攪拌を停止後、５分間静置し、分離時間を設けた。この後、攪拌槽の底部払い出し口（配管径２５Ａ）を溶接にて覆う形で設置された多孔板（布引製作所製、製品名：半円出窓スクリーン、製品型番ＳＤ２、開口部高さ１．２ｍｍ、図２参照）により、スラリー懸濁液を濾過した。スラリー懸濁液の水相は重力にて排出した。多孔板の詰まりは見られず、濾過により一部の水相を含む凝集体１９２０ｇを残し、水相５８０ｇを排出させた。水相には固形分で約２．３ｇの凝集体の流出（流出率は０．３１重量％：流出した凝集体固形分／スラリー懸濁液中の凝集体固形分×１００）があったが、スラリー懸濁液中の凝集体固形分の９９．６９重量％を回収できた。【００２８】
さらに当該槽内にアセトン３０００ｇを加え、攪拌を３５０ｒｐｍで４０分間行い、槽内に残る凝集体をアセトンに分散させ、アセトンにグラフト重合体粒子が分散した溶液を得た。【００２９】
（実施例２）
実施例１で用いたものと同じグラフト共重合体ラテックスを１０００Ｌ攪拌槽（内径１０００ｍｍ、翼径５００ｍｍの４枚平パドル翼を軸方向に２段設置した攪拌機）に仕込んだ後、攪拌下に塩化カルシウムを投入して浮上性を有する凝集体からなるスラリー懸濁液２５０ｋｇを得た。この凝集体の固形分は７５ｋｇ、数平均粒径は０．２５ｍｍであった。【００３０】
攪拌を停止後、１０分間の静置分離時間をおいた後、この攪拌槽の底部払い出し口に直結する配管に設置された配管口径１００Ａフランジ（底部払い出し口より１０ｃｍ下に位置する）に夾むように設置された多孔板（布引製作所製、製品名：ブリッジスクリーン、製品型番ＳＣ２、開口部高さ１．２ｍｍ、同長さ１０ｍｍ、図１参照）により、スラリー懸濁液を濾過した。スラリー懸濁液の水相は重力にて排出した。多孔板の詰まりは見られず、濾過により一部の水相を含む凝集体１８５ｋｇを残し、水相６５ｋｇを排出させた。水相には固形分で約４３０ｇの凝集体の流出（流出率は０．５７重量％：流出した凝集体固形分／スラリー懸濁液中の凝集体固形分×１００）があったが、スラリー懸濁液中の凝集体固形分の９９．４３重量％を回収できた。【００３１】
さらに当該槽内にアセトン３００ｋｇを加え、攪拌を１２０ｒｐｍで６０分間行い、槽内に残る凝集体をアセトンに分散させ、アセトンにグラフト重合体粒子が分散した溶液を得た。【００３２】
（比較例１）
実施例１で用いたものと同じグラフト共重合体ラテックスを実施例１と同様に１０Ｌ攪拌槽（内径２００ｍｍ、翼径１００ｍｍの４枚平パドル翼を軸方向に２段設置した攪拌機）に仕込んだ後、攪拌下に塩化カルシウムを投入して浮上性を有する凝集体からなるスラリー懸濁液２５００ｇを得た。この凝集体の固形分は７５０ｇ、数平均粒径は０．２２ｍｍであった。【００３３】
得られたスラリー懸濁液を攪拌しながら、底部払い出し口（配管径２５Ａ）よりスラリー懸濁状態で一旦取手付きの５Ｌスレンレス容器に排出した。次に、このステンレス容器より、吸引濾過瓶付きのヌッチェ式濾過器（濾紙による濾過、水流式吸引装置により濾過瓶内を減圧にする方式の濾過器）に移して一部の水相を含む凝集体１８２０ｇを得た。排出した水相は６８０ｇであった。【００３４】
さらに、ヌッチェ式濾過器に残る一部の水相を含む凝集体をステンレス匙により掻き出して、前記の１０Ｌ容器へ移した後、アセトン３０００ｇを加え、攪拌を３５０ｒｐｍで４０分間行い、槽内に残る凝集体をアセトンに分散させ、アセトンにグラフト重合体粒子が分散した溶液を得た。【００３５】
（比較例２）
実施例１で用いたものと同じグラフト共重合体ラテックスを実施例２と同様に１０００Ｌ攪拌槽（内径１０００ｍｍ、翼径５００ｍｍの４枚平パドル翼を軸方向に２段設置した攪拌機）に仕込んだ後、攪拌下に塩化カルシウムを投入して浮上性を有する凝集体からなるスラリー懸濁液２５０ｋｇを得た。この凝集体の固形分は７５ｋｇ、数平均粒径は０．２５ｍｍであった。【００３６】
得られたスラリー懸濁液を攪拌しながら、スラリー用ポンプを使用して底部払い出し口（配管径１００Ａ）よりスラリー懸濁状態で次工程である濾過工程に移送した。濾過工程には、真空式連続濾過装置（回転するドラムに濾布を貼り、ドラムの内側を減圧状態としてスラリー懸濁液の固形分を連続的にドラムに吸引付着させ掻き取る方式）を用いて連続的に処理した。【００３７】
真空式連続濾過装置より掻き取られた一部の水相を含む凝集体を、ベルトコンベアにより前記槽（スラリー懸濁状態で使用している）とは異なる１０００Ｌ槽へ搬送し、さらに槽内にアセトン３００ｋｇを加え、攪拌を１２０ｒｐｍで６０分間行い、槽内に残る凝集体をアセトンに分散させ、アセトンにグラフト重合体粒子が分散した溶液を得た。【００３８】
このように、本発明による製造方法を用いることにより、濾過装置や濾過後の固形分を搬送する装置などを用いることなく目的の懸濁液、溶液等を得ることができる。
【図１】
0005108306.tif 000002
【図２】
0005108306.tif 000003
【図３】
0005108306.tif 000004