專利名稱：聚合物膠乳的噴霧干燥裝置及粉末的回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可對聚合物膠乳進(jìn)行噴霧干燥的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置及粉末的回收方法。
背景技術(shù)：
作為聚合物膠乳的干燥方法之一，公知的有將聚合物膠乳直接噴霧到加熱到一定溫度的干燥用氣體(熱風(fēng))中進(jìn)行干燥的噴霧干燥法。采用這種噴霧干燥法，由于可由聚合物膠乳立即得到干燥了的聚合物顆粒，可以實(shí)現(xiàn)聚合物顆粒的制造工藝的簡化及制造成本的降低，因而很適用。
現(xiàn)在作為可用于對聚合物膠乳進(jìn)行噴霧干燥的噴霧干燥裝置，公知的有圖5所示的總體構(gòu)造的噴霧干燥裝置。
圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)的噴霧干燥裝置以干燥機(jī)100為主體構(gòu)成，該干燥機(jī)在噴霧聚合物膠乳的同時(shí)，通過供給干燥氣體，可干燥聚合物膠乳。在該干燥機(jī)100的頭部，在干燥機(jī)100內(nèi)設(shè)置噴霧聚合物膠乳的噴霧裝置110和供給干燥用氣體的氣體供給口(圖示略)。另外，在干燥機(jī)100的底部形成粉末排出口120，在干燥機(jī)的側(cè)壁裝置有從干燥機(jī)內(nèi)部到外部貫通干燥機(jī)100的側(cè)壁的氣體排出管130。另外，在氣體排出管130上連接著由旋風(fēng)分離器210和袋濾器220構(gòu)成的、收集干燥用氣體中的粉末的收集裝置200。
圖5所示的現(xiàn)有的噴霧干燥裝置的總體結(jié)構(gòu)如上，通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，在從形成在干燥機(jī)100的底部的粉末排出口120回收干燥聚合物膠乳得到的粉末(聚合物顆粒)的大部分的同時(shí)，從粉末排出口120未回收的少量粉末與干燥用氣體一起由氣體排出管130排出，可由收集裝置200收集。
另外，如圖6所示，公知的還有如下所述的噴霧干燥裝置，即，在干燥器的底部設(shè)置同時(shí)排出干燥聚合物膠乳得到的所有粉末和干燥用氣體的粉末·氣體排出口150，通過管道160將收集裝置200(旋風(fēng)分離器210和袋濾器220同該粉末·氣體排出口150連接，用收集裝置200回收粉末。
然而，在具有設(shè)置了粉末排出口和氣體排出管兩者的干燥機(jī)的噴霧干燥裝置中(參照圖5)，由于在干燥機(jī)內(nèi)部設(shè)置著氣體排出管，在粉末排出口和氣體排出管之間容易形成難于供給干燥用氣體的空間(死空間)，流入該空間的粉末的流動(dòng)性降低，存在粉末容易附著于干燥機(jī)內(nèi)壁之類的問題。另外，當(dāng)干燥機(jī)內(nèi)壁上附著大量粉末時(shí)，粉末排出口被粉末堵塞，因而存在不能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的危險(xiǎn)，同時(shí)回收率也降低，因而效果不理想。
另外，為了在聚合物顆粒中添加粉末特性改進(jìn)劑，在干燥機(jī)的頭部還設(shè)置用于添加粉末特性改進(jìn)劑的粉末添加口，以便一邊往聚合物膠乳中添加粉末特性改進(jìn)劑，一邊進(jìn)行噴霧干燥。然而，當(dāng)這樣添加粉末特性改進(jìn)劑時(shí)，重量輕的粉末特性改進(jìn)劑的大部分從與粉末排出口相比更靠頭部的氣體排出管排出，因而存在的問題是，在由粉末排出口回收的粉末中，難以添加所要求濃度的粉末特性改進(jìn)劑。
另一方面，在具有設(shè)置了同時(shí)排出干燥聚合物膠乳得到的所有粉末和干燥用氣體的粉末·氣體排出口的干燥機(jī)的噴霧干燥裝置中(參照圖6)，由于從干燥機(jī)排出的干燥用氣體中的粉末濃度高，存在配置于粉末·氣體排出口和收集裝置之間的管道及收集裝置容易被粉末堵塞這樣的問題。
對于以上這些問題，可參考非專利文獻(xiàn)《噴霧干燥手冊》(“SprayDrying Handbook”，Keith Masters著，第5版，P353-P362)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種聚合物膠乳的噴霧干燥裝置，該裝置可防止粉末附著于干燥機(jī)內(nèi)壁的同時(shí)，尤其是在往聚合物膠乳中添加粉末特性改進(jìn)劑等粉末時(shí)，可使聚合物膠乳與粉末一邊均勻地混合，一邊進(jìn)行噴霧干燥。另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種聚合物膠乳的噴霧干燥裝置及粉末的回收方法，該裝置可防止與干燥機(jī)連接的管道等被粉末堵塞。
本發(fā)明的發(fā)明人為解決上述問題進(jìn)行深入研究的結(jié)果，發(fā)明了以下聚合物膠乳的噴霧干燥裝置及粉末的回收方法。
即，本發(fā)明的噴霧干燥裝置是具有在噴霧聚合物膠乳的同時(shí)，通過供給干燥用氣體，使上述聚合物膠乳干燥的干燥機(jī)的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置，其特征是，在上述干燥機(jī)中，形成排出干燥上述聚合物膠乳得到的粉末和上述干燥用氣體的粉末·氣體排出口，并且將分級機(jī)與上述粉末·氣體排出口直接連接。
這樣，在本發(fā)明中，由于其結(jié)構(gòu)是未在干燥機(jī)內(nèi)形成氣體排出管，而設(shè)置了排出干燥聚合物膠乳得到的所有粉末和干燥用氣體的粉末·氣體排出口，因而在干燥機(jī)內(nèi)可沒有不供給干燥用氣體的空間，可防止粉末附著于干燥機(jī)內(nèi)壁上。其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，還可得到高的回收率。
另外，由于是將所有的粉末和干燥用氣體由同一個(gè)粉末·氣體排出口排出的結(jié)構(gòu)，即使在聚合物膠乳中添加粉末特性改進(jìn)劑等比聚合物膠乳重量更輕的粉末時(shí)，這些重量較輕的粉末也不會(huì)未充分地填加到聚合物膠乳中而被原樣排出，可以一邊往聚合物膠乳中均勻地添加所要求濃度的粉末，一邊進(jìn)行噴霧干燥。
再有，本發(fā)明做成將分級機(jī)與干燥機(jī)的粉末·氣體排出口直接連接的結(jié)構(gòu)。此處，分級機(jī)可以將由粉末·氣體排出口與干燥用氣體一起排出的粉末按其顆粒直徑高速的分級，可由分級機(jī)的底部回收顆粒直徑大的粉末。因此，采用本發(fā)明，在由粉末·氣體排出口排出的粉末中，至少可立即回收顆粒直徑大的粉末，由于可使干燥用氣體中的粉末濃度降低，因而可防止分級機(jī)及與分級機(jī)連接的管道等被粉末堵塞。
另外，在本發(fā)明的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置中，上述粉末·氣體排出口優(yōu)選形成于上述干燥機(jī)的底部，由于采用這樣的結(jié)構(gòu)，可利用干燥用氣體的風(fēng)力和重力兩種力的作用有效地將干燥聚合物膠乳得到的粉末導(dǎo)入粉末·氣體排出口，因而是很適用的。
然而，雖然用分級機(jī)可回收大部分粉末，但由于微小的粉末顆粒不能用分級機(jī)回收，因而優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是將收集未被該分級機(jī)回收的粉末的收集裝置與上述分級機(jī)相連接。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，可提高干燥聚合物膠乳得到的粉末的回收率的同時(shí)，還可將由噴霧干燥裝置排出的干燥用氣體的至少一部分再利用于聚合物膠乳的干燥，因而是有利的。
另外，作為裝置于本發(fā)明的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置中適用的分級機(jī)，可以列舉從粉末·氣體排出口延伸到下方的直管和由該直管的中部向斜上方分支的支管或者羅維型分級機(jī)。
另外，本發(fā)明的粉末回收方法的特征在于將聚合物膠乳噴霧到干燥聚合物膠乳的干燥機(jī)內(nèi)的同時(shí)，通過供給干燥用氣體，使其干燥而制得粉末，經(jīng)設(shè)置在干燥機(jī)的粉末·氣體排出口，將粉末導(dǎo)入分級機(jī)進(jìn)行分級。
而且，在噴霧干燥裝置內(nèi)優(yōu)選添加粉末特性改進(jìn)劑。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置的總體構(gòu)造的示意圖。
圖2是放大表示本發(fā)明實(shí)施例的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置具有的Y字型分級機(jī)的示意圖。
圖3是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的聚合物的噴霧干燥裝置的總體構(gòu)造的示意圖。
圖4是放大表示本發(fā)明實(shí)施例的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置具有的羅維型分級機(jī)的示意圖。
圖5是表示現(xiàn)有的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置的總體構(gòu)造的一個(gè)實(shí)例的示意圖。
圖6是表示現(xiàn)有的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置的總體構(gòu)造的另一實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。
根據(jù)圖1-圖4，對本發(fā)明實(shí)施例的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置(下面簡稱為“噴霧干燥裝置”)進(jìn)行說明。此處，圖1是表示本實(shí)施例的噴霧干燥裝置的總體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是放大表示本實(shí)施例的噴霧干燥裝置具有的Y字型分級機(jī)的示意圖。圖3是表示使用了羅維型分級機(jī)的本實(shí)施例的噴霧裝置的總體構(gòu)造的示意圖，圖4是放大表示本發(fā)明實(shí)施例的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置具有的羅維型分級機(jī)的示意圖。另外，在本實(shí)施例的噴霧干燥裝置中，最大的特征是設(shè)置了將于后述的Y字型分級機(jī)或羅維型分級機(jī)。
如圖1所示，本實(shí)施例的噴霧干燥裝置以干燥機(jī)10作為主體構(gòu)成，該干燥機(jī)在噴霧聚合物膠乳的同時(shí)，通過供給干燥用氣體，可干燥聚合物膠乳。在該干燥機(jī)的頭頂部上設(shè)置將聚合物膠乳噴霧到干燥機(jī)10中的噴霧裝置11的同時(shí)，在作為干燥機(jī)10的頭部的噴霧裝置11的附近，形成氣體供給口(圖示略)用以向干燥機(jī)10中供給使其加熱到一定溫度的干燥用氣體(熱風(fēng))。而且，在干燥機(jī)10的底部形成粉末·氣體排出口用以排出干燥聚合膠乳得到的所有粉末和干燥氣體。
該干燥機(jī)10的結(jié)構(gòu)是，其頭部側(cè)為內(nèi)徑相等的直筒部15，與此不同，其底部側(cè)隨著靠近底部內(nèi)徑變小而成倒圓錐狀的錐體部14，從而使底部的面積比頭部的面積更小。
該干燥機(jī)10通過由設(shè)置在噴霧裝置11附近的氣體供給口供給的干燥用氣體的風(fēng)力和重力兩方面的力的作用，一邊將從設(shè)置在干燥機(jī)頭頂部的噴霧裝置11噴霧的聚合物膠乳導(dǎo)入底部，一邊進(jìn)行干燥，可將得到的粉末和干燥用氣體一起從設(shè)置在底部的粉末·氣體排出口12排出。
作為噴霧裝置11可使用用于噴霧干燥的公知的噴霧裝置，如，旋轉(zhuǎn)盤、雙流體噴嘴、加壓噴嘴、加壓雙流體噴嘴等。
另外，適用于聚合物膠乳噴霧干燥的干燥用氣體沒有特別限定，可列舉空氣、氮?dú)狻⒍細(xì)獾?。而且，可使用含有水蒸汽的氣體，但是，當(dāng)使用含有水蒸汽的氣體時(shí)，必要條件是在本實(shí)施例的噴霧干燥裝置內(nèi)不產(chǎn)生結(jié)露，必須使干燥用氣體的蒸汽壓低于噴霧干燥裝置內(nèi)的飽和蒸汽壓。
另外，在干燥機(jī)10的直筒部的頭部附近，還可設(shè)置用于添加粉末特性改進(jìn)劑等粉末的粉末添加口13，根據(jù)需要，可在聚合物膠乳中添加粉末特性改進(jìn)劑等粉末，一邊混合一邊干燥。
此處，所謂粉末特性改進(jìn)劑是指添加用于提高所得到的聚合物粉末的抗粘連性、松裝比重等粉末特性的粉末，例如，可列舉二氧化硅、滑石、碳酸鈣等無機(jī)材料充填劑以及聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等。另外，作為由粉末添加口13供給粉末的方法，沒有特別限定，可以列舉使用加料器等供給的方法。
在如上所述構(gòu)成的干燥機(jī)10的粉末·氣體排出口12的正下方直接連接著Y字型分級機(jī)。
該Y字型分級機(jī)20如圖2的放大圖所示，其簡要結(jié)構(gòu)是具有直管21和支管22，直管21的上下開口，上端的流入口25與干燥機(jī)10的粉末·氣體排出口12直接連接，該支管22的分支位于該直管21的中央附近的斜上方，其終端開口。
而且，從干燥機(jī)10的粉末·氣體排出口12排出的粉末與干燥用氣體一起從與粉末·氣體排出口12直接連接的Y字型分級機(jī)的流入口25流入Y字型分級機(jī)20內(nèi)，依次通過上下開口的直管21的中央附近向斜上方分支的支管22后，使其由排出口26排出。另外，在直管21下方開口部23優(yōu)選設(shè)置旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)閥。
另外，Y字型分級機(jī)20的支管22向上傾斜，由于其排出口26設(shè)置在與直管21的分支部分相比的更上方，使得粒徑大的、重的粉末可由直管21的下方開口部23預(yù)先回收，而粒徑小的、輕的粉末流入支管22，由排出口26排出。
即，Y字型分級機(jī)20的結(jié)構(gòu)使其將流入Y字型分級機(jī)20的粉末分級為粒徑大的第一組和粒徑小的第二組，將屬于第一組的粉末由直管21的下方開口部23回收，而將屬于第二組的粉末原樣由排出口26排出。
Y字型分級機(jī)20的大小由處理量等決定，例如，若以流入口25的內(nèi)徑D為基準(zhǔn)，優(yōu)選其高度為3D-6D，直管21的內(nèi)徑為1.0D，支管22的內(nèi)徑為0.6D-1.0D。
支管22由直管21分支的位置沒有特別限定，但優(yōu)選從下方開口部23到支管22和直管21的連接部分的下端的高度為0.3D-1.0D。高度h若比0.3D小時(shí)，有不能充分地分級的可能性；而高度h比1.0D大時(shí)，有在粉末排出口附近產(chǎn)生堵塞的危險(xiǎn)，因而是不可取的。
另外，支管22與鉛直方向的傾斜角沒有特別的限定，但從防止粉末附著及在排出口附近被粉末堵塞的觀點(diǎn)來看，以50-70為宜。
再有，Y字型分級機(jī)若其內(nèi)表面經(jīng)拋光或者聚四氟乙烯涂層等表面處理，降低摩擦系數(shù)，可更好地防止在分級機(jī)內(nèi)的附著。
另外，如圖3所示，也可以在干燥機(jī)10的粉末·氣體排出口12的正下方直接連接羅維型分級機(jī)代替Y字型分級機(jī)。羅維型分級機(jī)90如圖4的放大圖所示，其簡要結(jié)構(gòu)是具有相對地面在水平方向并排設(shè)置的第一粉末回收室91和第二粉末回收室92。而且，由于干燥機(jī)10的粉末·氣體排出口12排出的粉末與干燥用氣體一起從與粉末·氣體排出口12直接連接的羅維型分級機(jī)90的流入口96流入羅維型分級機(jī)內(nèi)，在依次通過第一粉末回收室91和第二粉末回收室92后，再從排出口97排出。
此處，在第一粉末回收室91和第二粉末回收室92的交界部分設(shè)置著多個(gè)固定葉片93，這些多個(gè)固定葉片93的各個(gè)都在傾斜方向設(shè)置，使其從第一粉末回收室91側(cè)向第二粉末回收室92側(cè)其高度增高。而且，其結(jié)構(gòu)使得流入第一粉末回收室91的粉末與干燥用氣體一起通過相鄰的固定葉片93之間流入到第二粉末回收室92。這時(shí)，粒徑大的粉末撞擊固定葉片93，沿著固定葉片93的表面回到第一粉末回收室91側(cè)，由設(shè)置在第一粉末回收室91的底部的粉末回收口94回收。
另外，羅維型分級機(jī)90的排出口97由于設(shè)置在第二粉末回收室92的上方，流入第二粉末回收室92的粉末中，粒徑小而輕的粉末由排出口97排出，與其相比粒徑大而重的粉末則由設(shè)置在第二粉末回收室92底部的粉末回收口回收。
即，羅維型分級機(jī)90的結(jié)構(gòu)使其將流入羅維型分級機(jī)90的粉末分級為粒徑大的第一組，粒徑居中的第二組和粒徑小的第三組，屬于第一組的粉末和屬于第二組的粉末分別由第一粉末回收室91和第二粉末回收室92回收，而屬于第三組的粉末則原樣排出。另外，羅維型分級機(jī)90的各粉末回收室的大小也由處理量等決定，例如，以流入口96的內(nèi)徑D為基準(zhǔn)，優(yōu)選高度H為2D-5D，寬度W為2D-3D，深度(與紙面垂直方向的寬度)為1.5D-2D。
另外，作為固定葉片93沒有特定限定，可以使用平板葉片以及Joukowski葉片等變形型葉片等。另外，根據(jù)處理量的不同，從防止分級性能降低及固定葉片之間堵塞方面考慮，以流入口96的內(nèi)徑D為基準(zhǔn)，優(yōu)選設(shè)定固定葉片93的片數(shù)使得固定葉片93的間隔為0.4D-0.7D。
另外，固定葉片93的傾斜角沒有特別限定，從防止分級性能的降低及固定葉片之間的堵塞方面考慮，優(yōu)選50-70。
在本實(shí)施例中，未被分級機(jī)回收的粒徑小的粉末再用與分級機(jī)連接的收集裝置50全部收集。此處，所謂收集裝置50是指由干燥用氣體中分離·收集從分級機(jī)排出的粉末的裝置，可以將旋風(fēng)分離器，袋濾器、洗滌器一種或幾種組合構(gòu)成。在本實(shí)施例中，將收集裝置50由旋風(fēng)分離器30和袋濾器40構(gòu)成的情況作為例子進(jìn)行說明。
將旋風(fēng)分離器30通過管道60與分級機(jī)的排出口連接，未被分級機(jī)回收的粒徑小的粉末與干燥用氣體一起流入旋風(fēng)分離器30，比較大的粒子由設(shè)置在旋風(fēng)分離器30的底部的粉末回收口31回收，而使粒徑較小的剩余粉末與干燥用氣體一起從設(shè)置在旋風(fēng)分離器30的頭部處的排出口32排出。
另外，袋濾器40通過管道70與旋風(fēng)分離器30的排出口32連接，未被旋風(fēng)分離器30回收的粒徑小的粉末與干燥用氣體一起流入袋濾器40，使其收集剩余的所有粉末，而只有干燥用氣體從與袋濾器40連接的排出管80排出。
由于在由排出管80排出的干燥用氣體中不含有粉末，可將該干燥用氣體的一部分或全部再加熱，作為供給干燥機(jī)10的干燥用氣體再利用。另外，在使干燥用氣體的至少一部分循環(huán)再利用的情況下，根據(jù)需要優(yōu)選進(jìn)行冷凝處理等對氣體的蒸汽壓進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
本實(shí)施例的噴霧干燥裝置采用如上的結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)是不在干燥機(jī)10內(nèi)形成氣體排出管，而是在干燥機(jī)中設(shè)置將干燥聚合物膠乳得到的全部粉末和干燥用氣體一起排出的粉末·氣體排出口12，可以使干燥機(jī)內(nèi)不存在未供給干燥用氣體的空間，可防止粉末附著在干燥機(jī)壁上。其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，可得到高的回收率。
另外，由于其結(jié)構(gòu)是使所有的粉末和干燥用氣體都從同一粉末·氣體排出口12排出，即使在聚合物膠乳中添加粉末特性改進(jìn)劑等比聚合物膠乳重量更輕的粉末時(shí)，重量輕的粉末也不會(huì)未被充分添加到聚合物膠乳中而原樣排出，可在聚合物膠乳中均勻地添加所要求濃度的粉末的同時(shí)實(shí)現(xiàn)噴霧干燥。
另外，由于其結(jié)構(gòu)是將粉末·氣體排出口12設(shè)置在干燥機(jī)10的底部，由于能由干燥用氣體的風(fēng)力和重力兩種力的作用將干燥聚合物膠乳得到的粉末高效率地導(dǎo)入粉末·氣體排出口12，因而是很適用的。
在本實(shí)施例中，其結(jié)構(gòu)為將Y字型分級機(jī)直接與干燥機(jī)10的粉末·氣體排出口12相連接，采用本實(shí)施例，就可立即由Y字型分級機(jī)20的直管21的下方開口部23回收由粉末·氣體排出口12排出的粉末中粒徑較大的粉末，可降低干燥用氣體中的粉末濃度，可防止Y字型分級機(jī)20及與Y字型分級機(jī)20連接的管道被粉末堵塞。此處，由于Y字型分級機(jī)20的支管22從直管21的中部向斜上方延伸，從粉末·氣體排出口12排出的粒徑大而重的粉末由于重力的作用不會(huì)流到支管22側(cè)，而向直管21的下方開口部23落下，干燥用氣體和粒徑小而輕的粉末則由支管22排出。
在本實(shí)施例的另一個(gè)例子中，其結(jié)構(gòu)為將羅維型分級機(jī)90與干燥機(jī)10的粉末·氣體排出口12相連接。若采用本實(shí)施例，由于可用羅維型分級機(jī)90立即回收從粉末·氣體排出口12排出的粉末中粒徑較大的粉末，可降低干燥用氣體中的粉末濃度，因而可防止羅維型分級機(jī)90及與羅維型分級機(jī)90連接的管道60等被粉末堵塞。
另外，在本實(shí)施例中，僅對具有二個(gè)粉末回收室91、92的羅維型分級機(jī)90進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限定于此，也可以使用具有三個(gè)以上的粉末回收室的羅維型分級機(jī)。另外，在本實(shí)施例中，其結(jié)構(gòu)為在第一粉末回收室91和第二粉末回收室92之間設(shè)置固定葉片93，但本發(fā)明不限定于此，其結(jié)構(gòu)也可以用旋轉(zhuǎn)葉片代替固定葉片93。
再有，在本實(shí)施例中，由于其結(jié)構(gòu)是將收集裝置50與分級機(jī)連接，用收集裝置50收集未被分級機(jī)回收的粉末，因而可提高干燥聚合物膠乳得到的粉末的回收率，同時(shí)可將被排出的干燥用氣體的至少一部分再利用，因而是適用的。
另外，裝置于本發(fā)明的噴霧干燥裝置中的干燥機(jī)只要是在噴霧聚合物膠乳的同時(shí)，通過供給干燥用氣體，可干燥上述聚合物膠乳者均可，對其形狀等不限定于圖中所示的形狀結(jié)構(gòu)。
另外，干燥機(jī)10的噴霧裝置11的設(shè)置位置也不限定于干燥機(jī)10的頭頂部，只要是在干燥機(jī)10的頭部及直筒部15的頭部附近，也可以設(shè)置任何位置。
另外，通過從粉末添加口添加粉末特性改進(jìn)劑，可改進(jìn)得到的粉末的粉末特性。關(guān)于干燥機(jī)10的粉末添加口13的設(shè)置位置，不限定于圖示位置，只要是在干燥機(jī)的頭部等，能將粉末添加到從噴霧裝置11噴霧的聚合物膠乳中即可，可以設(shè)置在任何位置。
另外，Y字型分級機(jī)20的直管21，可以從粉末氣體排出口12向下方沿鉛直方向延伸，由于可以用重力將從粉末·氣體排出口12排出的粉末中粒徑大的粉末分級，因而也可在與鉛直方向傾斜45以下的范圍。
采用本實(shí)施例的噴霧干燥裝置，可以適用于噴霧干燥各種聚合物膠乳。作為可用本實(shí)施例的噴霧干燥裝置噴霧干燥的聚合物膠乳沒有特別限定，可列舉將芳香族乙烯系單體、乙烯基腈系單體、乙烯系不飽和羧酸系單體、不飽和羧酸烷基酯系單體、鹵化乙烯系單體、蘋菓酸亞胺系單體單獨(dú)聚合時(shí)得到的聚合物膠乳，或者將從中選擇的兩種以上單體共聚時(shí)得到的聚合物膠乳，或者將得到的單聚物或共聚物再進(jìn)行接種聚合或接枝聚合時(shí)得到的聚合物膠乳等。
另外，在將不飽和腈單體，(甲基)丙烯酸酯單體、芳香族乙烯系單體，或者這些單體和可與這些單體共聚的單體等與二烯系共聚物以及丙烯系橡膠狀聚合物等的橡膠狀共聚物進(jìn)行接枝共聚時(shí)得到的聚合物膠乳(例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物等膠乳)進(jìn)行噴霧干燥時(shí)，由于可大幅度地降低干燥機(jī)錐體部的附著而特別適用。
另外，作為這些聚合物膠乳的聚合方法沒有特別限定，可使用公知的乳化聚合法等。此處，作為聚合引發(fā)劑，沒有特別的限定，可使用含有過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨等水溶性過硫酸鹽，過氧化氫二異丙苯、萜烷過氧化氫、異丙苯化過氧氫、過氧化氫叔丁基等有機(jī)過氧化物的氧化還原系引發(fā)劑。而且，還可同時(shí)使用二乙烯苯、1，3-二甲基丙烯酸丁烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、縮水甘油基甲基丙烯酸酯等交聯(lián)劑，硫醇類、云香烯類等鏈轉(zhuǎn)移劑。
而且，本實(shí)施例的噴霧干燥裝置除了可以噴霧干燥一種聚合物膠乳外，還可以噴霧干燥將兩種以上聚合物膠乳混合的膠乳。
實(shí)施例以下，對本發(fā)明的實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例進(jìn)行說明。
在各實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例中，合成聚合物膠乳(A)，用不同的噴霧干燥裝置進(jìn)行噴霧干燥。下面，對聚合物膠乳(A)的合成方法，在各實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例中使用的噴霧干燥裝置和噴霧干燥條件，評價(jià)項(xiàng)目和評價(jià)方法進(jìn)行說明。
首先，說明聚合物膠乳(A)的合成。
將25質(zhì)量份苯乙烯，0.3質(zhì)量份萜烷過氧化氫、0.15質(zhì)量份無水焦磷酸鈉、0.18質(zhì)量份牛脂脂肪酸鉀、140份去離子水(下面，簡稱為“水”)加入到70升的高壓釜中(實(shí)際耐壓0.6MpaG)，進(jìn)行氮?dú)庵脫Q后，再加入1，3-丁二烯75質(zhì)量份。其后，一邊攪拌一邊升溫，在達(dá)到45℃的時(shí)刻，再往反應(yīng)器中加入0.003份硫酸亞鐵七水合鹽，0.2質(zhì)量份含水結(jié)晶葡萄糖，10質(zhì)量份水的混合物，原樣升溫到60℃。在聚合轉(zhuǎn)化率達(dá)到97％的時(shí)刻終止聚合，得到聚合物膠乳(B)(丁二烯橡膠聚合物膠乳)。得到的聚合物(B)的固形成分為40％。
隨后，將如上所述得到的聚合物膠乳(B)583質(zhì)量份(作為固形成分為233質(zhì)量份)，水85質(zhì)量份、牛脂脂肪酸鉀5質(zhì)量份加入到反應(yīng)器中，氮?dú)庵脫Q后，再加入0.3質(zhì)量份甲醛化次硫酸鈉二水合物，升溫到70℃。其后，用30分鐘連續(xù)添加28質(zhì)量份甲基丙烯酸甲酯，7質(zhì)量份丙烯酸乙酯、0.15質(zhì)量份的異丙苯化過氧氫的混合物，保持100分鐘。其后，用100分鐘連續(xù)添加55質(zhì)量份苯乙烯和0.2質(zhì)量份異丙苯化過氧氫的混合物，保持120分鐘。其后，用30分鐘連續(xù)添加10質(zhì)量份甲基丙烯酸甲酯和0.05質(zhì)量份異丙苯化過氧氫的混合物，保持120分鐘后終止聚合，得到聚合物膠乳(A)。
實(shí)施例1將如上所述得到的聚合物膠乳(A)用圖1所示構(gòu)造的本發(fā)明的噴霧干燥裝置進(jìn)行干燥。另外，作為干燥機(jī)使用直筒部內(nèi)徑為3.5米，直筒部高度為4米，錐體部高度為2.8米，粉末·氣體排出口內(nèi)徑為0.27米的干燥機(jī)，作為噴霧裝置使用的雙流體壓力噴嘴。另外，作為干燥用氣體使用加熱器將溫度為25℃、相對濕度為60％的空氣加熱，并通過將干燥機(jī)出口溫度控制到70℃來控制干燥機(jī)入口的溫度。
用干燥用氣體充滿干燥機(jī)內(nèi)后，將聚合物膠乳(A)從設(shè)置在干燥機(jī)的頭頂部的噴霧裝置噴霧到干燥機(jī)內(nèi)，進(jìn)行聚合物膠乳(A)的噴霧干燥。這時(shí)，從設(shè)置在距干燥機(jī)直筒部頭頂部下1米處的粉末添加口，使用螺旋送料器一邊添加作為粉末特性改進(jìn)劑的二氧化硅微粉(日本アエロヅル(株)制，商品名エアロヅル200FAD)，一邊進(jìn)行聚合物膠乳(A)的噴霧干燥。
此處，關(guān)于聚合物膠乳的供給量，干燥機(jī)入口溫度、干燥機(jī)出口溫度、總風(fēng)量均取表1所示條件。此外，粉末特性改進(jìn)劑的供給量為93克/小時(shí)。在本說明書中，“干燥機(jī)入口”是指“干燥機(jī)的氣體供給口”。而“干燥機(jī)出口”是指“設(shè)置在干燥機(jī)底部，排出粉末的出口”。
通過噴霧干燥得到的粉末由Y字型分級機(jī)的粉末回收口和旋風(fēng)分離器的粉末回收口回收。回收的粉末的回收率匯總記載于表1。另外，未能被旋風(fēng)分離器回收的粉末用袋濾器收集。
實(shí)施例2除了用羅維型分級機(jī)作為分級機(jī)以外，其余與實(shí)施例1相同。
現(xiàn)有技術(shù)例1除了使用圖5所示構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)噴霧干燥裝置以外，其余與實(shí)施例1同樣地將如上所述得到的聚合物(A)進(jìn)行噴霧干燥。另外，除了設(shè)置氣體排出管而外，使用同實(shí)施例1相同的干燥機(jī)。而且，關(guān)于聚合物膠乳的供給量、干燥機(jī)入口溫度、干燥機(jī)出口溫度、總風(fēng)量，取表1所示的條件。而且，通過噴霧干燥得到的粉末由干燥機(jī)的粉末排出口和旋風(fēng)分離器的粉末回收口回收?；厥章嗜绫?所示。
現(xiàn)有技術(shù)例2除了使用圖6所示構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)的噴霧干燥裝置以外，其余與實(shí)施例1同樣地將如上所述得到的聚合物膠乳(A)進(jìn)行噴霧干燥。而且，使用同實(shí)施例1相同的干燥機(jī)。關(guān)于聚合物膠乳的供給量、干燥機(jī)入口溫度、干燥機(jī)出口溫度、總風(fēng)量，取表1所示條件。另外，通過噴霧干燥得到的粉末，由旋風(fēng)分離器的粉末回收口回收，回收率如表1所示。
下面，說明評價(jià)項(xiàng)目和評價(jià)方法。
各實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)例的評價(jià)項(xiàng)目和評價(jià)方法如下。
〈粉末對干燥機(jī)的附著〉噴霧干燥結(jié)束后，用目測法觀察干燥機(jī)內(nèi)，依據(jù)下述判斷基準(zhǔn)就粉末對錐體部的附著進(jìn)行評價(jià)。
判斷基準(zhǔn)○粉末完全不附著，或者雖有少量粉末附著，但其程度為即使連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)也完全沒有問題。
△雖有多量的粉末附著，但其程度未到使干燥機(jī)出口堵塞，仍能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
×極大量的粉末附著，達(dá)到使干燥機(jī)出口堵塞，不能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的程度。
〈抗粘連性〉將回收的粉末20克裝入圓筒容器中，在50℃、17.5Kpa的壓力下加壓5小時(shí)得到粉塊。用微型電磁振動(dòng)篩分儀(日本簡井理化制)施加振動(dòng)，測定粉塊60％破碎的時(shí)間作為抗粘連性。該時(shí)間越短，意味著抗粘連性越好。另外，所謂抗粘連性良好是指粉末特性改進(jìn)劑以所要求的濃度均勻地添加。
〈連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性〉
進(jìn)行最長為5天的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，評價(jià)可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的天數(shù)。
將各實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)例所得到的評價(jià)結(jié)果示于表1。
在使用本發(fā)明的噴霧干燥裝置進(jìn)行噴霧干燥的實(shí)施例中，雖見到了少量粉末附著于干燥機(jī)的錐體部，但其程度為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)完全不成問題。而且，由于附著干燥機(jī)的粉末量極少，可得到98.6％這樣高的回收率。另外，對得到的粉末的抗粘連性進(jìn)行評價(jià)的結(jié)果，粉塊60％破碎的時(shí)間短到34秒，表明抗粘連性優(yōu)良，粉末特性改進(jìn)劑充分地添加到所得到的粉末中。另外，在5天連貫運(yùn)轉(zhuǎn)后的分級機(jī)內(nèi)面幾乎未見到粉末的附著，即使再連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)也完全不成問題。
另外，在使用羅維型分級機(jī)作為分級機(jī)的實(shí)施例2中，雖見到了少量粉末附著于干燥機(jī)的錐體部，但其程度為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)完全不成問題。另外，由于附著于干燥機(jī)的粉末量極少，可得到97.8％這樣高的回收率。另外，對得到的粉末的抗粘連性進(jìn)行評價(jià)的結(jié)果，粉塊60％破碎的時(shí)間短達(dá)50秒，表明抗粘連性優(yōu)良，粉末特性改進(jìn)劑充分地添加到得到的粉末中。另外，在5天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后的分級機(jī)內(nèi)面雖見到一點(diǎn)粉末附著，但其程度為即使再連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)也完全不成問題。
與此相反，在使用具有裝置了粉末排出口和氣體排出管的干燥機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)的噴霧干燥裝置(參照圖5)進(jìn)行噴霧干燥的現(xiàn)有技術(shù)例1中，與仍可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)施例比較，粉末顯著地附著于干燥機(jī)的錐體部，與實(shí)施例比較其回收率也變低。而且，對得到的粉末的抗粘連性進(jìn)行評價(jià)的結(jié)果，粉塊60％破碎的時(shí)間長達(dá)460秒，表明抗粘連性極差，粉末特性改進(jìn)劑未能充分地添加到得到的粉末中。另外，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于附著于錐體部的粉末與實(shí)施例比較更多，在大約4天的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中干燥機(jī)下的粉末回收口基本上堵塞，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)變得困難。
另外，在使用具有裝置了同時(shí)排出干燥聚合物膠乳得到的所有粉末和干燥用氣體的粉末·氣體排出口的干燥機(jī)，在該粉末·氣體排出口未連接分級機(jī)，而用管道將粉末·氣體排出口和旋風(fēng)分離器之間予以連接的噴霧干燥裝置(參照圖6)進(jìn)行噴霧干燥的現(xiàn)有技術(shù)例2中，雖沒有粉末附著于干燥機(jī)的錐體部那樣的問題，但粉末·氣體排出口完全堵塞而不能進(jìn)行連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，粉末的回收中斷，回收率為實(shí)施例的一半左右的低值。但是，對現(xiàn)有技術(shù)例2中得到的粉末的抗粘連性進(jìn)行評價(jià)的結(jié)果，粉塊60％破碎的時(shí)間為72秒，與實(shí)施例比較雖較長，但表明其抗粘連性仍良好，仍可充分地添加粉末特性改進(jìn)劑。另外，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，在2.5天時(shí)干燥機(jī)下的粉末·氣體排出口則完全堵塞而不能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
根據(jù)以上的結(jié)果表明使用本發(fā)明的噴霧干燥裝置對聚合物膠乳進(jìn)行噴霧干燥，可防止粉末對干燥機(jī)的附著，可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，可得到高的回收率。另外還表明，一邊將粉末特性改進(jìn)劑添加到聚合物膠乳中，一邊進(jìn)行噴霧干燥時(shí)，可將所要求濃度的粉末特性改進(jìn)劑均勻地添加到聚合物膠乳中。
表1

如上所述，本發(fā)明提供一種聚合物膠乳的噴霧干燥裝置，由于采用的結(jié)構(gòu)是在干燥機(jī)中設(shè)置排出干燥聚合物膠乳得到的所有粉末和干燥用氣體的粉末·氣體排出口的同時(shí)，將分級機(jī)與干燥機(jī)的粉末·氣體排出口直接連接，因而可防止粉末附著于干燥機(jī)內(nèi)壁的同時(shí)，還可在往聚合物膠乳中添加粉末特性改進(jìn)劑等粉末時(shí)，能將聚合物膠乳和粉末一邊均勻混合，一邊噴霧干燥。而且，可提供能夠防止與干燥機(jī)連接的管道等被粉末堵塞的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置。
權(quán)利要求
1.一種聚合物膠乳的噴霧干燥裝置，該裝置具有在噴霧聚合物膠乳的同時(shí)，通過供給干燥用氣體干燥上述聚合物膠乳的干燥機(jī)，其特征在于在上述干燥機(jī)中設(shè)置排出干燥上述聚合物膠乳得到的粉末和上述干燥用氣體的粉末·氣體排出口，將分級機(jī)與上述粉末·氣體排出口直接連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置，其特征在于在噴霧干燥裝置內(nèi)設(shè)置添加粉末特性改進(jìn)劑的粉末添加口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置，其特征在于上述粉末·氣體排出口形成于上述干燥機(jī)的底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置，其特征在于將收集未被該分級機(jī)回收的粉末的收集裝置與上述分級機(jī)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置，其特征在于上述分級機(jī)是從粉末·氣體排出口向下方延伸的直管和從該直管的中部向斜上方分支的支管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置，其特征在于上述分級機(jī)是羅維型分級機(jī)。
7.一種粉末回收方法，其特征在于將聚合物膠乳噴霧到干燥聚合物膠乳的干燥機(jī)內(nèi)的同時(shí)，通過供給干燥用氣體將其干燥而制得粉末，經(jīng)設(shè)置在干燥機(jī)中的粉末·氣體排出口，將粉末導(dǎo)入分級機(jī)對其進(jìn)行分級。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粉末回收方法，其特征在于將粉末特性改進(jìn)劑添加到噴霧干燥裝置內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及可防止粉末附著于干燥機(jī)內(nèi)壁的同時(shí)，可添加粉末特性改進(jìn)劑的聚合物膠乳的噴霧干燥裝置及粉末的回收方法。該裝置具有在噴霧聚合物膠乳的同時(shí)，通過供給干燥用氣體干燥上述聚合物膠乳的干燥機(jī)，其特征是在上述干燥機(jī)中設(shè)置排出干燥上述聚合物膠乳得到的粉末和上述干燥用氣體的粉末·氣體排出口，將分級機(jī)與上述粉末·氣體排出口直接連接，并在噴霧干燥裝置內(nèi)設(shè)置添加粉末特性改進(jìn)劑的粉末添加口。
文檔編號(hào)B01D1/16GK1490346SQ0215310
公開日2004年4月21日 申請日期2002年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
發(fā)明者面手昌樹, 鳥谷明弘, 弘 申請人:三菱麗陽株式會(huì)社