用于生產(chǎn)可分散性粉末的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通過噴霧干燥聚合物水分散體并且加入防粘劑來生產(chǎn)可分散性粉末的方法，其特征在于，通過運(yùn)輸氣體將以團(tuán)聚形式存在并且具有10μm至250μm的顆粒尺寸或者在以擠出物形式的團(tuán)聚體的情況下具有5mm至5cm的顆粒尺寸的防粘劑完全或部分進(jìn)料到噴霧干燥裝置中并且粉碎成0.01μm至5μm的顆粒尺寸；或者，在擠出物的情況下，粉碎成2μm至60μm的顆粒尺寸。
【專利說明】用于生產(chǎn)可分散性粉末的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于通過噴霧干燥聚合物水分散體(含水聚合物分散體)并且加入防粘劑來生產(chǎn)分散體粉末(分散粉末)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分散體粉末是通過噴霧干燥相應(yīng)的聚合物水分散體獲得的聚合物粉末。在此，在可再分散在水中的分散體粉末和不具有這種性質(zhì)的那些分散體粉末之間加以區(qū)別。通常，在干燥助劑(通常為保護(hù)膠體)和防粘劑的存在下，通過干燥相應(yīng)的聚合物水分散體獲得水可再分散聚合物粉末。由于保護(hù)膠體的含量，使得由于聚合物顆粒被水溶性保護(hù)膠體顆粒包覆，從而使得在干燥操作期間首先阻止了聚合物顆粒的不可逆粘附。其次，當(dāng)將聚合物粉末分散在水中時(shí)再溶解的該保護(hù)膠體基質(zhì)具有使具有初始分散體的的顆粒尺寸的聚合物顆粒再次存在于水再分散體中的效果。
[0003]尤其在基于具有<25°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物的分散體粉末的情況下，為了最小化粉末阻塞，并且為了改善自由流動(dòng)和流動(dòng)性，在生產(chǎn)它們的過程中將防粘劑(抗結(jié)齊IJ)加入至分散體粉末。
[0004]防粘劑(ABA)起確保噴霧干燥之后獲得的聚合物粉末(分散體粉末)的自由流動(dòng)和儲(chǔ)存穩(wěn)定性的作用。特別地，當(dāng)預(yù)期由于聚合物的低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或高吸濕性使得粉末阻塞或在干燥器壁上結(jié)塊時(shí)，防粘劑是分散體粉末的主要組分。更具體地，由于相對(duì)低的團(tuán)聚體形成，使得具有防粘劑的顆粒表面的粉化還降低了粗顆粒的比例，這使得在整體干燥操作以及粉末的性能(例如，自由流動(dòng)和儲(chǔ)存穩(wěn)定性)上具有非常有利的影響。
[0005]這種分散體粉末用于許多種應(yīng)用中，包括用于涂敷組合物以及用于各種不同基板的粘合劑。一個(gè)實(shí)例是用作用于顆粒狀天然材料的結(jié)合粉末(來自瓦克化學(xué)(WackerChemie AG)的VinnexK粉末)。在用于建筑的化學(xué)制品中,普遍、頻繁結(jié)合無機(jī)粘合劑使用它們(來自瓦克化學(xué)(Wacker Chemie AG)的VinnapasK粉末)。它們的實(shí)例是建筑粘合劑，尤其是瓷磚粘合劑、底灰和砂漿化合物、涂漆、油灰化合物、絕熱復(fù)合體系和接縫砂漿。水可再分散性分散體粉末的優(yōu)點(diǎn)尤其在于在預(yù)加工、可儲(chǔ)存的干混物中可選地與無機(jī)粘合劑如水泥一起選擇使用它們，并且在于選擇使它們僅在使用之前通過加入水便可隨時(shí)立即使用。相比于漿料形式的體系，這種干混物可以更容易地運(yùn)輸(沒有水含量(內(nèi)容物))并且提供儲(chǔ)存方面的優(yōu)點(diǎn)，例如不敏感于霜凍并且抵抗微生物的侵?jǐn)_。
[0006]DE-A2214410建議將防粘劑以干燥形式與聚合物水分散體同時(shí)但分別地計(jì)量到噴霧塔中。由于防粘劑越細(xì)所使用的量越小，因此建議具有0.01 μ m至0.5 μ m的平均粒徑的防粘劑。DE3101413C2建議具有IOnm至50nm的顆粒尺寸的疏水的二氧化硅作為防粘劑。在噴霧干燥過程中，以與干燥氣體的混合物的形式完成加入。在EP690278A1中，用在圓盤霧化干燥器的霧化器圓盤以下的干燥氣體引入防粘劑。在來自EP1000113B1的方法中，在聚合物分散體的霧化過程中，將疏水和吸水防粘劑的混合物以干燥形式吹入。
[0007]實(shí)際上，防粘劑經(jīng)常處于團(tuán)聚形式。例如，在沉淀或煅制二氧化硅的情況下，這可以由生產(chǎn)過程引起或可以作為物質(zhì)性能存在。在其他情況下，例如，在使用高嶺土的情況下，在通過噴霧干燥防粘劑的水懸浮液的生產(chǎn)過程中故意地生產(chǎn)了團(tuán)聚體(聚集體)形式。這給予可以在不存在任何問題的情況下被輸送并且沒有顯示出任何阻塞或在儲(chǔ)料倉中橋接的任何傾向的防粘劑良好的自由流動(dòng)性能，這導(dǎo)致過程運(yùn)行中的顯著的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)可以是團(tuán)聚防粘劑的在物流段中尤其有利的較高的本體密度。這種團(tuán)聚體例如高嶺土，通常具有10 μ m至250 μ m的顆粒尺寸，而一次顆粒在尺寸方面為約0.01 μ m至5 μ m(是指通過激光粒度測(cè)量或掃描電子顯微鏡技術(shù)SEM測(cè)定的顆?；驁F(tuán)聚體的直徑)。還通過擠壓過程，例如通過擠壓防粘劑顆粒的高濃度水懸浮液并且隨后干燥來生產(chǎn)團(tuán)聚體形式的防粘齊U。在這種情況下，團(tuán)聚體通常具有5mm可達(dá)5cm的顆粒尺寸(意指團(tuán)聚體直徑)。
[0008]從方法角度而言，如所提及的，優(yōu)選使用團(tuán)聚形式的防粘劑。然而，這種形式的缺點(diǎn)在于:相比于一次顆粒，減小了團(tuán)聚防粘劑的表面積。這是不考慮團(tuán)聚形式是否是防粘劑的本征性質(zhì)或已經(jīng)是由制造商故意產(chǎn)生的情況。因此，較少的防粘劑顆?？捎糜诰酆衔锓勰┑姆刍?，這使得防粘劑效率較低。一種選擇將是通過固體粉碎機(jī)將防粘劑粉碎，然后將其引入干燥過程。在此，缺點(diǎn)在于:結(jié)合已經(jīng)在所述過程中提及的缺點(diǎn)，磨碎的防粘劑的流動(dòng)性再次較差。
[0009]因此，解決的問題在于提供用其可以提供具有細(xì)碎的防粘劑而不必在儲(chǔ)存它們的過程中以及搬運(yùn)和處理它們的過程中丟失團(tuán)聚形式的防粘劑的優(yōu)點(diǎn)的分散體粉末的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供了用于通過噴霧干燥聚合物水分散體并且加入防粘劑來生產(chǎn)分散體粉末的方法，其特征在于，通過輸送氣體將以團(tuán)聚形式存在并且具有從10 μ m至250 μ m的顆粒尺寸或者在以擠出物的形式的團(tuán)聚體(聚集體)的情況下具有5_至5cm的顆粒尺寸的防粘劑完全或部分供應(yīng)至噴霧干燥并且粉碎成0.01 μ m至5 μ m的顆粒尺寸，或者在擠出物的情況下粉碎成2 μ m至60 μ m的顆粒尺寸。
[0011]將用于分散體粉末的基礎(chǔ)聚合物以其聚合物水分散體的形式引入從而用于噴霧干燥。用于分散體粉末的合適的基礎(chǔ)聚合物是基于選自包括具有I至15個(gè)碳原子的羧酸的乙烯基酯、具有含有I至15個(gè)碳原子的無支鏈或支鏈醇的羧酸的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯、烯烴或二烯、乙烯基芳烴或鹵乙烯(乙烯基鹵化物)的組的一種或多種烯屬不飽和單體的那些。
[0012]優(yōu)選的乙烯基酯是乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、2-乙基己酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、乙酸-1-甲基乙烯基酯、新戊酸乙烯酯、以及具有5至13個(gè)碳原子的α -支化的單羧酸的乙烯基酯，例如VeoVa9K或VeoValOK (Momentive的商品名稱)。特別優(yōu)選的是乙酸乙烯酯。
[0013]優(yōu)選的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯是具有I至15個(gè)碳原子的無支鏈或支鏈醇的酯如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己基酯、丙烯酸降冰片酯。特別優(yōu)選的是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯以及丙烯酸-2-乙基己基酯。
[0014]優(yōu)選的烯烴或二烯是乙烯、丙烯以及1，3- 丁二烯。優(yōu)選的乙烯基芳烴是苯乙烯和乙烯基甲苯。優(yōu)選的鹵乙烯是氯乙烯。[0015]可選地，基于基礎(chǔ)聚合物的總重量，還可以共聚按重量計(jì)0.05%至50%，優(yōu)選按重量計(jì)1%至10%的輔助單體。輔助單體的實(shí)例是烯屬不飽和單羧酸和二羧酸；烯屬不飽和甲酰胺；烯屬不飽和磺酸或其鹽；預(yù)交聯(lián)的共聚單體如多烯屬不飽和共聚單體；后交聯(lián)的共聚單體如N-羥甲基丙烯酰胺、環(huán)氧官能化的共聚單體、硅官能化的共聚單體。
[0016]合適的均聚物和共聚物的實(shí)例是乙酸乙烯酯均聚物、乙酸乙烯酯與乙烯的共聚物、乙酸乙烯酯與乙烯以及一種或多種另外的乙烯基酯的共聚物、乙酸乙烯酯與一種或多種另外的乙烯基酯的共聚物、乙酸乙烯酯與乙烯以及丙烯酸酯的共聚物、乙酸乙烯酯與乙烯以及氯乙烯的共聚物、氯乙烯和乙烯以及可選的一種或多種另外的乙烯基酯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-1，3- 丁二烯共聚物。 [0017]優(yōu)選的是乙酸乙烯酯均聚物；乙酸乙烯酯與按重量計(jì)1%至50%的來自在羧酸基團(tuán)中具有I至12個(gè)碳原子的乙烯基酯如丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯，具有5至13個(gè)碳原子的α -支鏈羧酸的乙烯基酯如VeoVa9K、VeoValOE, VeoValIe的組的一種或多種另外的共聚單體的共聚物；乙酸乙烯酯與按重量計(jì)1%至40%的乙烯的共聚物；乙酸乙烯酯與按重量計(jì)1%至40%的乙烯與按重量計(jì)1%至40%的乙烯以及按重量計(jì)1%至50%的來自在羧酸基團(tuán)中具有I至12個(gè)碳原子的乙烯基酯如丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯，具有5至13個(gè)碳原子的α -支鏈羧酸的乙烯基酯如VeoVa9K、VeoValOE, VeoValIe的組的一種或多種另外的共聚單體的共聚物；乙酸乙烯酯、按重量計(jì)1%至40%的乙烯以及優(yōu)選地按重量計(jì)1%至60%的具有I至15個(gè)碳原子的無支鏈或支鏈醇的(甲基)丙烯酸酯，尤其是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸-2-乙基己基酯的共聚物；以及具有按重量計(jì)30%至75%的乙酸乙烯酯、按重量計(jì)1%至30%的月桂酸乙烯酯或具有5至13個(gè)碳原子的α -支鏈羧酸的乙烯基酯、以及按重量計(jì)1%至30%的具有I至15個(gè)碳原子的無支鏈或支鏈醇的(甲基)丙烯酸酯，尤其是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸-2-乙基己基酯的共聚物，所述共聚物還可以包括按重量計(jì)1%至40%的乙烯；具有在羧基基團(tuán)中具有I至12個(gè)碳原子的一種或多種乙烯基酯(如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯)，具有5至13個(gè)碳原子的α -支鏈羧酸的乙烯基酯(如VeoVa9K、VeoValOK、VeoVallK)、按重量計(jì)1%至40%的乙烯以及按重量計(jì)1%至60%的氯乙烯的共聚物；其中，所述聚合物還可以以各自以提及的量包括所提及的輔助單體，并且在所有情況下按重量計(jì)％的數(shù)字共計(jì)為按重量計(jì)100%。
[0018]還優(yōu)選的是(甲基)丙烯酸酯聚合物，如丙烯酸正丁酯或丙烯酸-2-乙基己基酯的共聚物、或甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸-2-乙基己基酯以及可選的乙烯的共聚物；具有來自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、以及丙烯酸-2-乙基己基酯的組的一種或多種單體的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物；苯乙烯-1，3- 丁二烯共聚物；其中，所述聚合物還可以以提及的量包括所提及的輔助單體，并且在所有情況下按重量計(jì)％的數(shù)字總計(jì)為按重量計(jì)100%。
[0019]通常，進(jìn)行共聚單體的單體選擇以及按重量計(jì)的比例的選擇從而產(chǎn)生_50°C至+50°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。能夠以已知方式通過差示掃描量熱法(DSC)來測(cè)定聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。還可以通過Fox方程式預(yù)先計(jì)算Tg作為近似值。根據(jù)Fox T.G.,Bull.Am.Physics Soc.1, 3,第 I^SH(IgSe)JZTg=X1ZTgAX2ZTg2+...+xn/Tgn，其中，xn 是單體 η 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(由wt./100的％)，并且Tgn是以開爾文計(jì)的單體η的均聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。均聚物的 Tg 值列于聚合物手冊(cè)(Polymer Handbook)第二版,J.ffiley&Sons, New York(1975)中。
[0020]優(yōu)選地，通過乳液聚合方法來制備基礎(chǔ)聚合物。聚合溫度優(yōu)選在40°C到100°C之間，更優(yōu)選在60°C到90°C之間。在氣態(tài)共聚單體如乙烯、1，3- 丁二烯或氯乙烯的共聚合中，通常還可以在5巴到100巴之間的壓力下操作。
[0021]優(yōu)選地，用水溶性引發(fā)劑或常用于乳液聚合的氧化還原引發(fā)劑組合物來引發(fā)聚合。
[0022]在保護(hù)膠體和/或乳化劑的存在下完成聚合。用于聚合的合適的保護(hù)膠體是聚乙烯醇；聚乙烯醇縮醛；聚乙烯吡咯烷酮；水溶形式的多糖，如淀粉(直鏈淀粉和支鏈淀粉)，纖維素以及它們的羧甲基、甲基、羥乙基、羥丙基衍生物，糊精和環(huán)糊精；蛋白質(zhì)，如酪蛋白或酪蛋白酸鹽、大豆蛋白質(zhì)、明膠；木素磺酸鹽；合成聚合物，如聚(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯與羧基官能化的共聚單體單元的共聚物、聚(甲基)丙烯酰胺、聚乙烯基磺酸以及它們的水溶性共聚物；三聚氰胺-甲醛磺酸鹽、萘-甲醛磺酸鹽、苯乙烯-馬來酸共聚物和乙烯基醚-馬來酸共聚物。優(yōu)選的是使用具有80mol%至100mol%的水解水平的部分水解或完全水解的聚乙烯醇，尤其是具有80mol%至95mol%的水解水平并且在4%水溶液中具有ImPas至30mPas的Hdppler粘度(在20°C下Η?ρρ丨er方法，DIN53015)的部分水解的聚乙烯醇。
[0023]如果在乳化劑的存在下完成聚合，則基于單體的量，乳化劑的量為按重量計(jì)1%至5%。合適的乳化劑是陰離子、陽離子或非離子乳化劑，例如陰離子型表面活性劑，如具有8至18個(gè)碳原子的鏈長(zhǎng)的烷基硫酸鹽；在疏水基團(tuán)中具有8至18個(gè)碳原子并且具有至多40個(gè)環(huán)氧乙燒或環(huán)氧丙烷單兀的烷基或烷基芳基釀硫酸鹽；具有8至18個(gè)碳原子的烷基或燒基芳基磺酸鹽；磺基琥珀酸與一元醇或烷基酚的酯和單酯；或非離子型表面活性劑，如具有8至40個(gè)環(huán)氧乙烷單元的烷基聚乙二醇醚或烷基芳基聚乙二醇醚。
[0024]在完成聚合時(shí)，可以通過使用已知方法的后聚合(通常通過氧化還原催化劑引發(fā)的后聚合)除去殘余單體。還可以優(yōu)選在減壓下通過蒸餾除去揮發(fā)性的殘余單體，并且可選地，在使惰性夾帶氣體如空氣、氮?dú)饣蛩羝ㄟ^或在其上方通過時(shí)除去。
[0025]由此可獲得的聚合物水分散體具有按重量計(jì)30%至75%，優(yōu)選按重量計(jì)50%至60%的固體含量。
[0026]例如，在EP1916275A1中描述了用于聚合物分散體的生產(chǎn)方法，EP1916275A1在這方面的細(xì)節(jié)構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分(通過引用合并于此)。
[0027]為了生產(chǎn)分散體粉末，在防粘劑的存在下，可選地在加入保護(hù)膠體作為聚合物分散體的干燥助劑之后通過噴霧干燥來干燥水分散體。一般而言，基于分散體的聚合組分，以按重量計(jì)0.5%至30%的總量使用干燥助劑(保護(hù)膠體)。合適的干燥助劑是以上作為保護(hù)膠體列舉的物質(zhì)。可以加入到聚合物分散體中的分散體粉末的進(jìn)一步的組分是另外的添加劑，例如消泡劑、疏水化劑和流變添加劑。用保護(hù)膠體和可選的另外的添加劑改性的聚合物分散體，即待干燥的聚合物分散體、保護(hù)膠體以及可選的另外的添加劑的混合物在技術(shù)術(shù)語里還被稱作“進(jìn)料(給料)”。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員已知合適的防粘劑(抗結(jié)劑)，例如，硅酸鋁如高嶺土，膨潤(rùn)土，可以可選地疏水化的煅制二氧化硅或沉淀的二氧化硅，滑石，粘土，硫酸鈣，碳酸鹽如碳酸鈣、碳酸鎂和Ca/Mg碳酸鹽，硫酸鋇。還可以使用防粘劑的混合物。在所有情況下，基于待霧化的聚合物分散體的聚合組分的總重量，通常以按重量計(jì)0.1%至30%，優(yōu)選按重量計(jì)2%至30%,更優(yōu)選按重量計(jì)7%至30%的量使用防粘劑。基于待霧化的聚合物分散體的聚合組分，在煅制二氧化硅或沉淀的二氧化硅的情況下，優(yōu)選以按重量計(jì)0.1%至2%使用。在待霧化的聚合物分散體中的聚合組分的比例由聚合物分散體的基礎(chǔ)聚合物和保護(hù)膠體組分組成。
[0029]通過擠出生產(chǎn)的防粘劑團(tuán)聚體通常以5mm至5cm的顆粒尺寸存在，而非擠出防粘劑通常作為具有10 μ m至250 μ m的顆粒尺寸的團(tuán)聚體進(jìn)行交易。可以通過直尺或計(jì)算尺測(cè)定擠出物的長(zhǎng)度作為顆粒尺寸來測(cè)定在通常具有5mm至5cm的顆粒尺寸的擠出物的情況下的顆粒尺寸。可以通過激光粒度測(cè)量來測(cè)定在Pm范圍內(nèi)的團(tuán)聚體的顆粒尺寸，并且顆粒尺寸被報(bào)道為平均團(tuán)聚體直徑?？梢酝ㄟ^Beckman Coulter LS130激光粒子分析器中的散射光測(cè)量，用干燥團(tuán)聚體來測(cè)定平均團(tuán)聚體直徑。如已經(jīng)提及的，團(tuán)聚體形式的優(yōu)點(diǎn)在于:更好的可輸送性和自由流動(dòng)、料倉中較少的橋結(jié)和阻塞，并且，在某些情況下，在于防粘劑的較高的本體密度。
[0030]在常用的噴霧干燥系統(tǒng)(霧化干燥器)中實(shí)現(xiàn)噴霧干燥,其中，用于水相汽化的能量通過熱傳導(dǎo)由干燥氣體轉(zhuǎn)移至待干燥的聚合物分散體(進(jìn)料)。干燥通過對(duì)用干燥氣體噴霧的聚合物分散體進(jìn)行均勻混合來實(shí)現(xiàn)。使用的干燥氣體通常是空氣。
[0031]為了加速干燥，優(yōu)選將干燥氣體預(yù)加熱至130°C至210°C的入口溫度(熱空氣)。優(yōu)選地，通常還將待干燥的聚合物分散體(進(jìn)料)預(yù)加熱至50°C至98°C的進(jìn)料溫度。噴霧干燥通過順流原理或逆流原理的影響來實(shí)現(xiàn)。在優(yōu)選的逆流原理中，通常，聚合物分散體(進(jìn)料)在通常25巴至100巴的壓力下通過單相噴嘴在干燥器的上端被霧化，或通過兩相噴嘴或多相噴嘴與壓縮空氣(壓力為2巴至10巴)一起被霧化，或通過霧化器圓盤(旋轉(zhuǎn)霧化器)被霧化。聚合物分散體和干燥氣體在通常為具有高達(dá)幾百立方米的體積的圓柱形塔(干燥塔)的噴霧干燥器的上端進(jìn)入。在下端，用干燥氣體將干燥的聚合物粉末排出，并且通過過濾沉淀器和/或旋風(fēng)沉淀器將其分離。根據(jù)系統(tǒng)、樹脂的Tg以及期望的干燥程度，干燥氣體的出口溫度為約45°C至120°C。
[0032]將防粘劑連續(xù)并且同時(shí)與待霧化的聚合物分散體(進(jìn)料)空間上單獨(dú)地加入。為了該目的，通過通常為空氣(輸送氣體)的輸送氣體，在輸送管線中將全部或一些防粘劑輸送至干燥塔。輸送氣體的速度通常為20m/s至50m/s,優(yōu)選30m/s至50m/s。可替換地,可以通過提及的輸送管線將全部或一些防粘劑加入至提供用于熱空氣通道中的干燥的熱空氣。一般而言，將以團(tuán)聚形式存在的防粘劑按重量計(jì)50%至100%的比例，優(yōu)選按重量計(jì)80%至100%的比例，最優(yōu)選按重量計(jì)約100%的比例供應(yīng)至噴霧干燥。隨后,可以將未供應(yīng)至噴霧干燥的比例的防粘劑加入到干燥的分散體粉末中。
[0033]通過沖擊式粉碎機(jī)(旋風(fēng)粉碎機(jī))在輸送管線中來實(shí)現(xiàn)防粘劑的粉碎，在這樣的情況下，用輸送氣體輸送的防粘劑的磨碎步驟在輸送管線中在線實(shí)現(xiàn)。例如，這種沖擊式粉碎機(jī)可商購自Grenzebach Maschinenbau GmbH0例如，當(dāng)用于輸送防粘劑的輸送氣體以相對(duì)低的輸送氣體速度，優(yōu)選〈20m/s,更優(yōu)選<15m/s引入(例如通過通風(fēng)機(jī)輸送)時(shí)，尤其優(yōu)選使用沖擊式粉碎機(jī)。
[0034]可替換地，防粘劑的解團(tuán)聚作用可以通過將防粘劑引至一個(gè)或多個(gè)沖擊板上來實(shí)現(xiàn)?？梢詫_擊板安裝在防粘劑輸送管線和/或用于提供干燥氣體的熱空氣通道和/或干燥塔中。這些沖擊板的幾何形狀與干燥器和霧化過程匹配。沖擊板可以具有例如矩形、圓形或環(huán)狀的幾何形狀。它們可以是平坦的或是彎曲的。通常由金屬(鋼)制造沖擊板。選擇尺寸使得提供的防粘劑/氣流基本上完全碰撞沖擊板。優(yōu)選的是流向一個(gè)或多個(gè)垂直圓形沖擊板。由此產(chǎn)生的動(dòng)量破壞了防粘劑團(tuán)聚體并且細(xì)碎防粘劑，所述防粘劑僅在立即與噴霧(進(jìn)料小液滴)接觸之前是一次顆粒的形式。同時(shí)，這導(dǎo)致了解團(tuán)聚的防粘劑的良好的可輸送性和高表面積的優(yōu)點(diǎn)，這是有效覆蓋粉末顆粒所必需的。
[0035]對(duì)于防粘劑的解團(tuán)聚作用的另外的備選方案是在防粘劑的輸送管線中的文丘里噴嘴，其中，通過高空氣速度，以剪切力的形式產(chǎn)生解團(tuán)聚作用所需要的能量。為了該目的，輸送氣體(輸送空氣)進(jìn)入文丘里噴嘴并且防粘劑同時(shí)進(jìn)入文丘里噴嘴。
[0036]提及的用于解團(tuán)聚作用的過程變量還可以彼此以任何期望的方式結(jié)合。
[0037]優(yōu)選地,在解團(tuán)聚作用步驟之后，防粘劑的顆粒尺寸為0.01 μ m至5 μ m,更優(yōu)選0.05μπι至I μ m，在所有情況下都是指平均粒徑。在擠出物的情況下，優(yōu)選的是解團(tuán)聚(粉碎)成2 μ m至60 μ m的顆粒尺寸。在解團(tuán)聚作用步驟之后，可以通過激光粒度測(cè)量來測(cè)定防粘劑的顆粒尺寸并且將其報(bào)道為平均粒徑?？梢酝ㄟ^Beckman Coulter LS230激光粒子分析器中的散射光測(cè)量，用懸浮在水中的防粘劑顆粒來測(cè)定平均粒徑。還可以通過掃描電子顯微鏡技術(shù)(SEM)來評(píng)價(jià)顆粒尺寸。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的方法的目的是將團(tuán)聚體以最大比例解團(tuán)聚。應(yīng)該解團(tuán)聚按重量計(jì)至少50%、優(yōu)選按重量計(jì)80%至100%、最優(yōu)選按重量計(jì)約100%的團(tuán)聚體。
[0039]在干燥相應(yīng)的聚合物水分散體中的程序還可以使得一種或多種團(tuán)聚體形式的防粘劑與一種或多種非團(tuán)聚的防粘劑一起提供給噴霧干燥。在一些情況下，例如，當(dāng)使用沖擊板時(shí)，這種措施可以促進(jìn)解團(tuán)聚作用。
[0040]在噴霧干燥之后，還可以將非團(tuán)聚形式的防粘劑加入到干燥的聚合物粉末中。例如，可以在粉末從干燥空氣分離(例如，過濾沉淀和/或旋風(fēng)沉淀)之后進(jìn)行這種添加。
[0041]在具有旋轉(zhuǎn)霧化器的干燥器(旋轉(zhuǎn)霧化干燥器，圓盤干燥器)的情況下，優(yōu)選將防粘劑引入到干燥空氣(熱空氣)中。由于在高負(fù)載的干燥器下通過計(jì)量裝置防粘劑難以在干燥器壁下或在干燥器壁頂均勻分布，因此這尤其適用于具有非常高的處理量的噴霧干燥器。
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下實(shí)施例用來進(jìn)一步說明本發(fā)明:
[0043]實(shí)施例1:
[0044]在具有含有多孔圓盤(霧化器圓盤)的安裝的旋轉(zhuǎn)霧化器(旋轉(zhuǎn)霧化干燥器)且類似于圖1的商用噴霧干燥塔(噴霧干燥塔的體積為約500m3，進(jìn)料速率為約4200kg/h，霧化器圓盤的圓周速度為約140m/s，干燥空氣速率為約50000m3/h，對(duì)于ABA輸送氣體速度為40m/s，干燥空氣進(jìn)口溫度為約160°C，干燥空氣出口溫度為約80°C )中，在加入基于共聚物按重量計(jì)10%的具有4mPas的Hdppler粘度(在4%的水溶液中，在20°c下IKppler方法，DIN53015)以及88mol%的水解程度的聚乙烯醇水溶液之后，將乙酸乙烯酯/乙烯的水分散體(按重量計(jì)80%的乙酸乙烯酯和按重量計(jì)20%的乙烯的聚合物組合物，分散體的固體含量為按重量計(jì)52%)進(jìn)行噴霧干燥。在該期間，通過稀釋水將進(jìn)料粘度調(diào)節(jié)至400mPas至500mPas (在20°C下,通過旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)以20rpm測(cè)定)。將進(jìn)料預(yù)加熱至95°C。在干燥器的熱空氣通道中，在整個(gè)噴霧干燥操作期間，基于共聚物和聚乙烯醇，以按重量計(jì)10%的總量量入高嶺土(Burgess N0.-20_SDR)和碳酸鈣(OmyacarbR5GU)的1:1的混合物，以這樣的方式將這種混合物引至存在于熱空氣通道中的沖擊板(具有15cm的直徑的圓形鋼板)(參見圖1)上。在此，高嶺土以具有100 μ m的平均團(tuán)聚體尺寸(通過激光粒度測(cè)量測(cè)定)的噴霧干燥的團(tuán)聚體形式存在。碳酸鈣為具有5 μ m的平均粒徑的非團(tuán)聚形式。
[0045]噴霧干燥在2天之內(nèi)在沒有任何問題的情況下實(shí)現(xiàn)并且產(chǎn)生自由流動(dòng)的、阻塞穩(wěn)定的粉末。在干燥器壁上沒有觀察到結(jié)塊?；诰酆衔锓勰┑目偖a(chǎn)率，定義為大于1000 μ m的粉末顆粒的篩上料(oversize)(通過具有1000 μ m的篩目尺寸的篩子保留下來的那些)的量為按重量計(jì)0.5%。通過掃描電子顯微鏡，可以驗(yàn)證高嶺土有效地覆蓋了聚合物粉末的顆粒表面。高嶺土是具有約0.5 μ m至I μ m的顆粒尺寸的一次顆粒的形式(從SEM圖像評(píng)估)。
[0046]比較例1:
[0047]除了卸掉存在于熱空氣通道中的沖擊板之外，程序與實(shí)施例1中的相同。
[0048]在2天的時(shí)間段內(nèi)，仍然可以不間斷地進(jìn)行噴霧干燥，但是篩上料(大于1000 μ m的粉末顆粒)的量為按重量計(jì)3.1%。此外，在干燥結(jié)束之后，檢查干燥器顯示出明顯的壁覆
至JHL ο
[0049]掃描電子顯微鏡示出了更差的具有防粘劑的聚合物粉末的顆粒表面的覆蓋。存在許多具有至少20 μ m的顆粒尺寸的高嶺土團(tuán)聚體(從SEM圖像評(píng)估)。
[0050]比較例2:
[0051]除了已經(jīng)以粉碎形式使用高嶺土并且卸掉沖擊板之外，程序與實(shí)施例1中的相同。
[0052]干燥在2天之內(nèi)在沒有任何問題的情況下運(yùn)行并且產(chǎn)生自由流動(dòng)的、阻塞穩(wěn)定的粉末?；诰酆衔锓勰┑目偖a(chǎn)率，篩上料(大于1000 μ m的粉末顆粒)的量為按重量計(jì)0.7%。
[0053]所發(fā)現(xiàn)的該步驟的缺點(diǎn)是在儲(chǔ)料倉中的磨碎的高嶺土中的需要頻繁機(jī)械解團(tuán)聚的顯著的橋結(jié)形成。另外，發(fā)現(xiàn)通過螺桿計(jì)量的高嶺土的可輸送性是困難的，這導(dǎo)致較低的恒定的計(jì)量率以及因此較高的監(jiān)測(cè)強(qiáng)度。
[0054]實(shí)施例2:
[0055]除了在噴霧干燥過程中加入細(xì)碎的二氧化硅(HDKk H20)和碳酸鈣(0myacarbK5OT)之外，程序與實(shí)施例1中的相同。在此，二氧化硅是具有10ym至250μπι的平均團(tuán)聚體尺寸的團(tuán)聚體的形式。碳酸鈣是具有5μπ?的平均粒徑的非團(tuán)聚形式。在所有情況下，都是通過激光粒度測(cè)量測(cè)定的。
[0056]在來自實(shí)施例1的具有安裝的旋轉(zhuǎn)霧化器(旋轉(zhuǎn)霧化干燥器)的噴霧干燥塔中實(shí)現(xiàn)噴霧干燥。與實(shí)施例1相比，省去了在干燥空氣通道中沖擊板的安裝。壓縮空氣(輸送氣體)通過文丘里噴嘴而供入，二氧化硅也從上面供入其中(參見圖2)。二氧化硅在防粘劑輸送管線中解團(tuán)聚并且通過環(huán)形間隙被引入噴霧干燥器，所述環(huán)形間隙被設(shè)置在霧化器圓盤之上并且具有自霧化器圓盤的40cm的垂直距離以及4cm的間隙寬度(參見圖2)。環(huán)形間隙由設(shè)置在氣缸中完全圍繞霧化器殼體的鋼板形成。如在實(shí)施例1中，通過熱空氣通道將碳酸鈣量入干燥器。基于共聚物和聚乙烯醇，以使得按重量計(jì)10%的量的細(xì)碎二氧化硅和碳酸鈣的1:20的混合物存在于最終產(chǎn)物中的方式來實(shí)現(xiàn)細(xì)碎硅和碳酸鈣的計(jì)量加入。[0057]噴霧干燥在2天之內(nèi)在沒有任何問題的情況下實(shí)現(xiàn)并且產(chǎn)生自由流動(dòng)的、阻塞穩(wěn)定的粉末。即使有的話，在干燥壁上也僅觀察到非常小的結(jié)塊?；诰酆衔锓勰┑目偖a(chǎn)率，定義為大于1000 μ m的粉末顆粒的篩上料的量為按重量計(jì)0.1%。
[0058]通過掃描電子顯微鏡，可以驗(yàn)證二氧化硅有效地覆蓋了顆粒表面。二氧化硅是具有約200nm的顆粒尺寸的一次顆粒的形式(從SEM圖像評(píng)估)。
[0059]比較例3:
[0060]除了卸掉文丘里噴嘴之外，程序與實(shí)施例2中的相同。
[0061]還可以不間斷地進(jìn)行噴霧干燥2天，但是篩上料(大于1000 μ m的粉末顆粒)的量為按重量計(jì)2.5%。此外，在干燥結(jié)束之后，檢查干燥器顯示出比實(shí)施例2更嚴(yán)重的壁覆蓋。
[0062]掃描電子顯微鏡示出了更差并且較不均勻的具有防粘劑的聚合物粉末的顆粒表面的覆蓋。存在許多具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過20 μ m的直徑的二氧化硅的團(tuán)聚體(從SEM圖像評(píng)估)。
[0063]所有這些實(shí)施例表明有效破壞防粘劑團(tuán)聚體對(duì)于干燥處理的無中斷運(yùn)行以及令人滿意地粉末質(zhì)量而言是必要的。
【權(quán)利要求】
1.一種通過噴霧干燥聚合物水分散體并且加入防粘劑來生產(chǎn)分散體粉末的方法，其特征在于，通過輸送氣體將以團(tuán)聚形式存在并且具有10 μ m至250 μ m的顆粒尺寸或者在以擠出物形式的團(tuán)聚體的情況下具有5mm至5cm的顆粒尺寸的防粘劑完全或部分供應(yīng)至所述噴霧干燥并且粉碎成0.01 μ m至5 μ m的顆粒尺寸，或者在擠出物的情況下粉碎成2 μ m至60 μ m的顆粒尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過安裝在輸送管線中的沖擊式粉碎機(jī)來實(shí)現(xiàn)所述防粘劑的粉碎。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過將裝載有防粘劑的所述輸送氣體引導(dǎo)至一個(gè)或多個(gè)沖擊板上來實(shí)現(xiàn)所述防粘劑的粉碎。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述沖擊板被安裝在防粘劑輸送管線中、熱空氣通道中和/或干燥塔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在文丘里噴嘴中實(shí)現(xiàn)所述防粘劑的粉碎。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以任意組合來進(jìn)行根據(jù)權(quán)利要求2至5中限定的粉碎方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的方法，其特征在于，在輸送管線中將所有或一些所述防粘劑輸送到干燥塔中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的方法，其特征在于，通過輸送管線將所有或一些所述防粘劑加入至在熱空氣通道中提供用于干燥的熱空氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的方法，其特征在于，將以團(tuán)聚體形式存在的一種或多種防粘劑以與一種或多種非團(tuán)聚防粘劑的混合物供應(yīng)至所述噴霧干燥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的方法，其特征在于，在所述噴霧干燥之后，將以非團(tuán)聚形式存在的一種或多種防粘劑加入至干燥聚合物粉末。
【文檔編號(hào)】B01J2/04GK103648630SQ201280035204
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月1日
【發(fā)明者】邁克爾·赫伯特, 約亨·林, 斯特凡·基拉特, 貝恩德·格斯滕貝格爾 申請(qǐng)人:瓦克化學(xué)股份公司