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Procédé de production d'une résine absorbant l'eau et dispositif de mélange en forme de soc.
Arrière-plan de l'invention.
Domaine de l'invention.
La présente invention concerne un procédé de modification d'une résine absorbant l'eau, comprenant une étape de mélange d'une résine absorbant l'eau et d'une solution aqueuse et un procédé de production d'une résine absorbant l'eau modifiée. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de modification d'une résine absorbant l'eau, comprenant une étape de mélange uniforme d'une résine absorbant l'eau et d'une solution aqueuse en utilisant un dispositif de mélange d'une structure spécifique, ou en ajoutant la solution aqueuse dans une plage spécifique à la résine absorbant l'eau, et un dispositif de mélange convenant de façon optimale au procédé.
Description de la technique apparentée.
La résine absorbant l'eau possède une propriété caractéristique d'absorption d'un grand volume d'eau et est utilisée pour des matériaux formant des articles hygiéniques, tels que des couches jetables, des serviettes hygiéniques et des serviettes pour incontinents, des agents de rétention d'eau pour le sol et des feuilles d'égouttement pour substances alimentaires. En particulier pour une application à des articles hygiéniques tels que des couches jetables, il a été émis le souhait de mettre au point une résine absorbant l'eau ayant une capacité d'absorption élevée sous pression dans le but de réduire les épaisseurs de
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ces produits. La résine absorbant l'eau de ce type est généralement produite en suivant des étapes telles que la formation d'un gel polymère hydraté, un séchage, une pulvérisation et une classification.
Dans le but de conférer des propriétés d'absorption encore plus grandes, la résine absorbant l'eau est modifiée fréquemment par addition de divers composés solubles dans l'eau. La réticulation en surface de la résine absorbant l'eau est une approche concevable de la modification et nécessite une étape de mélange d'une poudre de résine absorbant l'eau et d'une solution aqueuse contenant un agent de réticulation en surface (JP-A-1992-214734).
Le système solide-liquide est agité et mélangé afin de mettre en suspension des particules solides et de diffuser uniformément la phase liquide entourant les particules solides. Lorsque le solide est une résine absorbant l'eau, le solide et le liquide ne sont pas aisément mélangés uniformément et sont susceptibles de former des agrégats du fait que la résine absorbant l'eau, après l'addition de la solution aqueuse, absorbe immédiatement le liquide.
Pour effectuer le mélange de manière satisfaisante, le document JP-A-1992-214734 indique l'utilisation d'un mélangeur du type à agitation à vitesse élevée, ayant une surface intérieure formée sensiblement d'un matériau présentant un angle de contact interfacial avec l'eau qui n'est pas inférieur à environ 60 et possédant une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à environ 70 C.
Comme exemples concrets du mélangeur du type à agitation
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à vitesse élevée, on peut citer des mélangeurs du type ayant des pales rotatives montées sur la surface intérieure de la partie de fond d'un réservoir d'agitation, notamment un mélangeur de Henschel, un mélangeur New Speed Mixer et un mélangeur Heavy Duty Matrix, et des mélangeurs du type équipé, sur leur côté intérieur, d'un récipient cylindrique et permettant d'effectuer un mélange en continu de deux sortes de poudre ou plus ou d'un liquide et d'une poudre par rotation à vitesse élevée d'un' rotor muni d'une pluralité de palettes, tel qu'un Turburizer et un Sand Turbo. Cette publication mentionne le fait qu'un mélangeur en continu possède une productivité élevée.
Ensuite, comme moyen d'effectuer une réticulation en surface du type à liaison covalente sur des particules d'hydrogel séchées et finement divisées, on décrit (exemple 7 du document JP-A-2002-527547) un procédé qui fournit un produit en introduisant une poudre de gel hydroxylé et une solution de diglycidyléther d'éthylèneglycol, d'eau et de 1,2propane diol, maintenus mélangés, dans un dispositif de mélange en forme de soc sur une période de 5 à 10 minutes, en chauffant ensuite et en refroidissant le mélange obtenu. Il ressort de la forme de réalisation donnée dans cet exemple que l'opération de mélange est effectuée pendant une période d'au moins cinq minutes et que le produit est classé avec des tamis pour éliminer les particules mesurant 120 à 850 um de diamètre, ce qui induit à conclure que des agrégats sont générés dans cet exemple.
On connaît un procédé qui, lors du mélange de
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particules de résine absorbant l'eau et de gouttes de liquide en utilisant un dispositif de mélange équipé d'un axe d'agitation muni d'une pluralité de palettes, fait fonctionner le dispositif à la vitesse linéaire des extrémités d'attaque de palettes réglée sur une plage de 250 à 3000 m/min (JP-A-1999-349625). Dans un exemple de travail cité dans cette publication, une solution contenant un agent de réticulation en surface est mélangée par pulvérisation à une résine absorbant l'eau en utilisant un dispositif- de mélange à agitation à vitesse élevée, tel qu'un Turburizer, la fréquence de rotation du Turburizer étant réglée sur 2160 tr/min.
Le dispositif de mélange, tel que décrit dans la spécification, était muni d'une surface interne recouverte de Teflon et équipé, sur les circonférences des palettes (pales), de saillies disposées de manière à induire de la turbulence et, par suite, renforçait la propriété de mélange du dispositif.
On a décrit un procédé qui produit un agent absorbant l'eau témoignant des propriétés prescrites en mélangeant une résine absorbant l'eau contenant un groupement carboxyle et une solution aqueuse au moyen d'un dispositif de mélange de type à extrusion continue sous agitation équipé autour d'un arbre rotatif, dans la partie intérieure d'un cylindre immobile, d'au moins un élément d'agitation qui est à même d'exercer une force de poussée sur la résine absorbant l'eau (JP-A-1997- 235378). Du fait que ce dispositif de mélange a l'élément de mélange disposé de manière à établir une région de mélange du côté de décharge d'une région de diffusion, le mélange de la résine absorbant l'eau et de
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la solution aqueuse procède de deux états d'agitation ou plus, à savoir une dispersion et un mélange.
On a décrit un procédé qui, dans le but de permettre à un mélange uniforme d'une résine absorbant l' eau et d'une substance liquide de se faire de manière très aisée et stable pendant un longue période de temps, amène la résine absorbant l'eau et la substance liquide à se mélanger en utilisant un dispositif de mélange équipé d'une buse de pulvérisation (JP-A-2002-201290).
Ce procédé est censé comprendre la' pulvérisation d'une résine absorbant l'eau à travers une buse de pulvérisation qui a la forme d'un cône vide décrivant un motif de pulvérisation annulaire ou qui a la forme d'un cône elliptique décrivant un motif de pulvérisation en lentille biconvexe, le séchage du produit de pulvérisation, la pulvérisation de la résine absorbant l'eau sèche et le traitement thermique de la résine absorbant l'eau pulvérisée dans une atmosphère ayant un point de rosée qui n'est pas supérieur à 60 C et une température qui n'est pas inférieure à 90 C.
Comme dispositifs de mélange qui sont disponibles pour ce procédé, on peut citer un dispositif de mélange cylindrique, un dispositif de mélange conique à double paroi, un dispositif de mélange en forme de V, un dispositif de mélange du type à ruban, un dispositif de mélange du type à vis, un dispositif de mélange du type à disque rotatif à four du type fluidisé, un dispositif de mélange du type à flux d'air, un dispositif de mélange interne, un malaxeur du type pulvérisateur, un dispositif de mélange du type rotatif et un dispositif d'extrusion du type à vis. Dans les exemples de travail,
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un Turburizer est utilisé comme dispositif continu de mélange et d'agitation à vitesse élevée.
Pour modifier la surface d'une résine absorbant l'eau, l'étape de mélange de la résine absorbant l'eau et d'une solution aqueuse contenant un agent modificateur de surface est en fait une exigence indispensable. Du fait que la résine absorbant l'eau, lorsqu'elle entre en contact avec une solution aqueuse, absorbe immédiatement la solution aqueuse et gonfle ou exerce une certaine adhérence, la solution aqueuse n'est mélangée uniformément avec la résine absorbant l'eau qu'avec difficulté. Même le procédé précité, par suite, souffre de l'apparition d'agrégats.
En outre, du fait que la résine absorbant l'eau gonfle et conserve son adhérence, elle adhère à l'intérieur du dispositif. Les agrégats se forment également à la suite de la croissance du dépôt obtenu.
En outre, la formation du dépôt rend éventuellement difficile le fonctionnement continu du dispositif.
L'invention a, par suite, pour but d'offrir un procédé de mélange qui permet efficacement d'obtenir un mélange uniforme d'une résine absorbant l'eau et d'une solution aqueuse.
On préfère généralement que la résine absorbant l'eau contienne des matériaux particulaires de diamètres particulaires non supérieurs à 150 um en quantité la plus faible possible. Ces matériaux particulaires dans un produit absorbant l'eau tel qu'une couche jetable font obstruction dans le produit et constituent un facteur de dégradation de la capacité du produit de laisser passer du liquide. Même lorsque les
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matériaux particulaires sont traités avec un agent de réticulation en surface, le traitement ne permet pas aisément un renforcement des diverses propriétés à l'état solide, telles qu'une capacité d'absorption sous pression, mais implique des problèmes, tels que des pertes dues à la décharge de déchets inutiles et, par suite, une dégradation du rendement et une augmentation du coût de décharge des déchets.
L'invention vise un procédé de production d'une résine absorbant l'eau qui ne contient pas de manière appréciable de matériaux particulaires.
Résumé de l'invention.
Après une étude minutieuse sur l'apparition d'une fine poudre, le présent inventeur a découvert que le procédé de mélange d'une résine absorbant l'eau et d'une solution aqueuse contenant un agent modificateur de surface souffrait de l'apparition d'agrégats lorsqu'elles ne sont pas mélangées uniformément et que la pulvérisation de ces agrégats après modification de la surface formait une fine poudre. Il s'est par ailleurs avéré que l'apparition d'une fine poudre pouvait être réduite en effectuant le mélange dans le procédé de mélange uniformément du fait que le mélange uniforme empêchait l'apparition d'agrégats et que, même lorsque des agrégats se formaient malgré tout, le procédé de pulvérisation de ces agrégats pouvait être évité en les désintégrant dans un dispositif de mélange.
L'invention a été effectuée en conséquence.
Spécifiquement, l'invention consiste à effectuer un mélange uniforme d'une résine absorbant l'eau et d'une solution aqueuse en amenant les
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particules de la résine absorbant l'eau à être efficacement conservées à l'état suspendu et fluidisé par utilisation d'un dispositif de mélange en forme de soc ayant une pluralité de pales d'agitation en forme de soc fixées à un arbre rotatif, en y ajoutant la solution aqueuse et en mélangeant le tout. Lorsque le dispositif est équipé intérieurement de ces lames de désintégration, les agrégats se formant néanmoins peuvent être désintégrés à l'état humide.
Lorsque le dispositif est équipé d'une paroi intérieure formée d'un matériau tel que du poly(tétrafluorure d'éthylène) qui présente un angle de contact interfacial non inférieur à 60 C et possède une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C, le mélange de résine absorbant l'eau et de solution aqueuse et les agrégats n'adhèrent pas aisément à la face intérieure et le mélange peut être déchargé en continu du dispositif de mélange.
Au cours du mélange de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse contenant un agent de réticulation en surface, l'apparition d'agrégats peut être réduite en ajustant le rapport d'addition de la solution aqueuse de sorte que le rapport du volume de la résine absorbant l'eau (D) avant addition de la solution aqueuse au volume de la résine absorbant l'eau (W) après addition et mélange de la solution aqueuse (W/D) puisse se situer dans la plage de 1,2 à 2,5.
En utilisant un dispositif de mélange en forme de soc de structure spécifique visée dans l'invention, il est possible de mélanger uniformément une résine absorbant l'eau et une solution aqueuse contenant un
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agent de réticulation en surface et, par suite, de réduire l'apparition d'agrégats.
Le dispositif mentionné ci-dessus est produit en équipant un dispositif de mélange classique en forme de soc équipé d'une paroi intérieure formée d'un matériau spécifique, en équipant la paroi intérieure également de parties rainurées et en équipant également le dispositif de mélange de lames de désintégration. Ce dispositif lui-même est aisé à fabriquer. L'invention, en utilisant un dispositif- de cette structure, permet d'obtenir une résine absorbant l'eau uniforme contenant des agrégats uniquement en faible quantité, bien que le dispositif ait une vitesse de rotation inférieure et un temps de séjour plus court que le dispositif classique.
Brève description des dessins.
La Fig. 1 est une section type illustrant un exemple d'un dispositif de mélange en forme de soc qui s'utilise de préférence pour le procédé de modification visé par l'invention, la Fig. 2 est un schéma illustrant une pale d'agitation en forme de soc à utiliser dans le dispositif de mélange en forme de soc, et la Fig. 3 est une section type illustrant l'intervalle d'une partie rainurée entre la pale d'agitation en forme de soc et la paroi intérieure.
Description de la forme de réalisation préférée.
Le premier aspect de l'invention vise un procédé de modification d'une résine absorbant l'eau comprenant une étape de mélange d'une résine absorbant l'eau possédant un groupement carboxyle et d'une solution aqueuse contenant un agent de réticulation en
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surface, dans lequel procédé ladite résine absorbant l'eau et ladite solution aqueuse sont mélangées avec un dispositif de mélange équipé d'une pale d'agitation en forme de soc et d'une lame de désintégration, une paroi intérieure dudit dispositif étant formée d'un matériau présentant un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 C avec l'eau et possédant une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C.
Si divers dispositifs'de mélange sont disponibles pour agiter et mélanger un système solideliquide, l'invention comporte un dispositif de mélange qui est équipé, sur un arbre rotatif, à l'intérieur, d'une pluralité de pales d'agitation en forme de soc (ci-dessous désignées occasionnellement simplement par "dispositif de mélange en forme de soc"). L'expression "en forme de soc", telle qu'elle est utilisée dans la spécification, a trait à la forme d'une pelle disposée sur un axe rotatif et ayant deux pales pressées en arrière par rapport au sens de rotation de la pelle. La Fig. 2 illustre une forme de la pale d'agitation en forme de soc, bien que de manière non limitative.
Le dispositif de mélange par agitation à vitesse élevée qui a été utilisé de manière classique est actionné à une vitesse d'agitation de plus de 500 tr/min et, de préférence, non inférieure à 1000 tr/min, le temps de séjour de la résine absorbant l'eau dans le dispositif de mélange étant généralement réglé en dessous de 5 secondes. Par contre, le dispositif de mélange en forme de soc utilisé dans l'invention est classé dans la catégorie des dispositifs à faible vitesse d'agitation
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et de mélange. Généralement, un dispositif de mélange qui a une faible vitesse d'agitation est réputé utiliser un long temps de séjour et, à cet effet, est censé encourager l'apparition d'agrégats.
Le dispositif de mélange en forme de soc diffuse la résine absorbant l'eau par centrifugation et la conserve ensuite à l'état suspendu et fluidisé au moyen de pales d'agitation en forme de soc, avec le résultat que la résine absorbant l'eau sera mélangée uniformément à la solution aqueuse et que des agrégats ne se formeront pas aisément. Même lorsqu'il arrive que les agrégats se forment malgré tout, ils peuvent être désintégrés par les lames de désintégration. Du fait que le mélange précité est déchargé du dispositif de mélange sans créer une fine poudre, le dispositif de mélange se prête à la matérialisation d'une production continue de la résine absorbant l'eau à l'échelle commerciale.
En outre, le fait que la paroi intérieure du dispositif est formée d'un matériau tel que le poly(tétrafluorure d'éthylène) qui présente un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 C avec l'eau et possède une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C, contribue également au fonctionnement continu en annihilant l'adhérence du mélange de résine absorbant l'eau et de solution aqueuse et leurs agrégats sur la paroi intérieure.
Le dispositif de mélange en forme de soc à utiliser extensivement dans l'invention doit se composer, comme illustré sur la Fig. 1, d'une unité d'entraînement 10, d'un tambour horizontal 20, d'un orifice d'alimentation en matière première 30, d'une
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buse d'alimentation en solution aqueuse 40 et d'un orifice d'échappement 50, le tambour étant équipé intérieurement d'une paroi intérieure 60 formée d'un matériau présentant un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 C avec l'eau et possédant une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C, et un arbre rotatif 70 soumis à rotation par l'unité d'entraînement 10 et sur lequel sont montées des pales d'agitation en forme de soc 73 et des lames de désintégration 61.
La résine absorbant l'eau délivrée par l'orifice d'alimentation en matière première 30 est mise en suspension par les pales d'agitation en forme de soc 73 qui tournent de concert avec la rotation de l'unité d'entraînement 10 et est ensuite agitée et mélangée à la solution aqueuse pulvérisée à travers la buse 40. La résine absorbant l' eau mise en suspension et agitée par la force centrifuge des pales d'agitation en forme de soc 73 et mouillée par la solution aqueuse est dispersée par la force centrifuge dans le sens de la paroi intérieure 60 du dispositif.
Du fait que le matériau formant la paroi intérieure présente un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 C avec l'eau, la résine absorbant l'eau n'adhère pas à la paroi intérieure et, même si elle y adhère malgré tout, le dépôt se détache aisément et ne grossit pas. La résine absorbant l'eau et la solution aqueuse qui sont acheminées en continu sont mélangées par la rotation des pales d'agitation en forme de soc 73, déplacées également à travers l'espace vide enserré par la paroi intérieure 60 vers l'orifice d'échappement 50 et ensuite
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déchargées à travers celui-ci. Incidemment, la paroi intérieure 60 de la partie du fond du dispositif est équipée des lames de désintégration 61.
Lorsque la résine absorbant l'eau forme des agrégats, ces agrégats s'accumulent sous l'effet de l'attraction gravitationnelle sur la partie du fond du dispositif et sont désintégrés par les lames de désintégration 61 et ensuite déchargés.
Pour l'invention, les lames de désintégration 61 sont indispensables. Le dispositif d'agitation et de malaxage, tel que le dispositif de mélange en forme de soc qui fonctionne à faible vitesse, des agrégats sont à même de se former même lorsque le mélange est effectué uniformément. Le dispositif est donc équipé des lames de désintégration 61 dans le but de désintégrer les agrégats en assurant ainsi une production continue. Si les positions pour régler les lames de désintégration 61 ne doivent pas être particulièrement limitées, on préfère qu'elles se trouvent au voisinage des pales d'agitation en forme de soc 73 sur le fond du dispositif du fait que la force de centrifugation des pales d'agitation 73 et la rotation des lames de désintégration 61 coopèrent pour faciliter la désintégration.
Bien que la fréquence de rotation des lames de désintégration 61 puisse être choisie correctement pour s'adapter à la fréquence de rotation des pales d'agitation en forme de soc 73, elle se situera de préférence dans la plage de 1000 à 6000 tr/min, mieux encore de 1500 à 4000 tr/min. Si cette fréquence de rotation n'atteint pas 1000 tr/min, le manque sera une perte de l'action de désintégration.
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A l'inverse, si elle dépasse 6000 tr/min, l'excédent induira une rupture mécanique de la résine absorbant l'eau.
Comme matériau pour former la paroi intérieure 60 du tambour, c'est-à-dire le matériau présentant un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 C avec l'eau et possédant une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C, on dispose de résines synthétiques telles que le polyéthylène, le polypropylène, les polyesters, les polyamides, une résine fluorée, le poly(chlorure de vinyle), une résine époxy et une résine de silicone, des charges inorganiques telles que le verre, le graphite, le bronze et le disulfure de molybdène ainsi que de résines synthétiques renforcées par un composite formé d'une charge organique telle qu'un polyimide.
Dans les substances qui viennent d'être citées, les résines fluorées telles que le poly(tétrafluorure d'éthylène), le poly(trifluorure d'éthylène), le trifluorure de polyéthylène, le poly(trifluorochlorure d'éthylène), un copolymère de tétrafluorure d' éthylène et d' éthylène, un copolymère de trifluorochlorure d'éthylène et d'éthylène, un copolymère de pentafluorure de propylène et d'éthylène, un copolymère de perfluoroalkylvinyléther et de tétrafluorure d'éthylène et le poly(fluorure de vinyle) s'avèrent être particulièrement favorables. Si la température de déformation à la chaleur n'atteint pas 70 C, le manque empêchera la paroi intérieure de résister aisément à la chaleur générée au cours du mélange.
Si l'angle de contact interfacial du matériau de la paroi intérieure par rapport à l'eau n'atteint pas
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60 , ce manque aura éventuellement pour résultat d'induire une forte adhérence de la résine absorbant l'eau sur la paroi intérieure, rendant le mélange uniforme de la résine absorbant l'eau avec la solution aqueuse difficile et dégradant par suite les propriétés d'absorption de la résine absorbant l'eau.
L'épaisseur de la paroi intérieure 60 (indiquée par Il sur la Fig. 1) n'est commodément pas inférieure à 2 mm et se situera particulièrement de préférence dans la plage de 5 à 30 mm. Si l'épaisseur de la paroi intérieure n'atteint pas 2 mm, le manque rendra le matériau formant la paroi intérieure déficiente au plan de la durabilité.
On préfère selon l'invention que la paroi intérieure 60 soit équipée d'une partie rainurée 65 de sorte que la distance la plus courte entre les pales d'agitation en forme de soc et la paroi intérieure 60 puisse se situer dans la plage de 1 à 30 mm, de préférence de 2 à 20 mm. La partie rainurée 65 est formée de préférence en anneau ou en spirale dans la paroi intérieure 60 et est formée en particulier sur les circonférences de rotation des pales d'agitation 73 sur la paroi intérieure 60.
Ces parties rainurées 65 sont formées de préférence à raison d'une partie pour chacune des pales d'agitation en forme de soc 73 du fait que les parties rainurées 65 ainsi formées empêchent ce qu'on appelle un court passage, c'est-à-dire la décharge de la résine absorbant l'eau dans un état non encore mélangé à fond à la solution aqueuse, et permettent à la résine absorbant l'eau de se mélanger à la solution aqueuse sans être broyée entre les surfaces arrière des pales
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d'agitation en forme de soc 73 et la paroi intérieure 60 du tambour.
De même, lorsque le dispositif est équipé de languettes d'alimentation 75, les partie rainurées 65 peuvent être formées sur les circonférences de rotation des languettes d'alimentation 75 de sorte que la distance la plus courte entre les languettes d'alimentation 75 et la paroi intérieure 60 puisse se situer dans la plage de 1 à 30 mm. Ces languettes d'alimentation 75 sont de préférence de forme profilée annulaire ou spiralée de crainte qu'elles n'induisent un déplacement de la résine absorbant l'eau.
La forme de cette pale d'agitation en forme de soc 73 est illustrée sur la Fig. 2 ainsi que la relation des parties rainurées 65 formées entre les pales d'agitation en forme de soc 73 et la paroi intérieure 60. Comme illustré sur la Fig. 3, les parties rainurées 65 de l'invention constituent la distance la plus courte 13 entre les pales d' agitation en forme de soc 73 et la paroi intérieure 60 et cette distance I3 doit uniquement se situer dans la plage de 1 à 30 mm. La distance la plus grande 14, par suite, peut être supérieure à la plage précitée.
Le dispositif peut être équipé, sur la paroi intérieure 60 du tambour, de déversoirs 63 en plus des languettes d'alimentation 75. Bien que ces déversoirs puissent être choisis de manière appropriée pour s'adapter au diamètre intérieur du tambour, à la taille des dispositifs d'agitation en forme de soc 73, à l'épaisseur de la paroi intérieure et au temps de séjour cible, ils ont de préférence une largeur dans la plage de 5 à 10 mm, une hauteur qui ne dépasse pas 50%
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du diamètre de la circonférence de rotation et une ouverture globale dépassant 10% de la section transversale de la circonférence de rotation. Les déversoirs peuvent être des encoches ou des intervalles.
Le tambour peut être équipé, à l'intérieur, d'au moins un de ces déversoirs ou de deux déversoirs supplémentaires du fait que les déversoirs disposés de la sorte empêchent un court passage de la résine absorbant l'eau, prolongent le temps de séjour et, par suite, renforcent la propriété de mélange du dispositif.
Lorsque les déversoirs sont installés, il est préférable que les pales d'agitation en forme de soc ou les languettes d'alimentation soient disposées à raison d'une avant et après les déversoirs du fait qu'elles servent à empêcher le blocage des parties d'ouverture par la résine absorbant l'eau mélangée à la solution aqueuse et l'adhérence de la résine absorbant l' eau aux surfaces des déversoirs.
Les déversoirs 63 peuvent être éventuellement intercalés entre des pales d'agitation en forme de soc adjacentes 73 ou entre les lames de désintégration 61 et les pales d'agitation en forme de soc 73. La raison de cette interposition est de pouvoir empêcher la décharge de la résine absorbant l'eau dans un état non encore mélangé à fond à la solution aqueuse.
La résine absorbant l'eau est une résine universelle qui s'avère utile dans une large variété de produits et qui convient à la production industrielle.
Elle doit par suite être mélangée uniformément sur une courte période de temps et fabriquée par une opération en continu. Selon l'invention, le mélange uniforme peut
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être obtenu en fixant la vitesse d'agitation du dispositif dans la plage de 100 à 500 tr/min, en particulier de 100 à 300 tr/min. Si la vitesse d'agitation n'atteint pas 100 tr/min, le manque aura pour résultat d'empêcher une dispersion satisfaisante de la résine absorbant l'eau dans le dispositif de mélange et, par suite, de rendre difficile un mélange uniforme.
A l'inverse, si la vitesse d'agitation dépasse 500 tr/min, l'excès aura éventuellement pour résultat de faire obstacle à l'acquisition d'un temps de séjour nécessaire au contact mutuel de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse et, par suite, rendra le mélange non uniforme. Le temps de séjour suffisant dans le dispositif de mélange se situera alors dans la plage de 10 secondes à trois minutes, de préférence dans la plage de 30 secondes à deux minutes. Si le temps de séjour n'atteint pas 10 secondes, le manque rendra difficile le contact mutuel de la résine absorbant l'eau et des gouttes de liquide et aura tendance à en perturber le mélange uniforme. A l'inverse, si le temps de séjour dépasse trois minutes, l'excès aura tendance à induire l'apparition d'agrégats et la formation d'un dépôt à l'intérieur du dispositif de mélange.
Dans l'invention, en raison de l'utilisation du dispositif de mélange en forme de soc, la productivité est élevée du fait que le mélange uniforme peut être atteint en une courte période de temps en dépit d'une faible vitesse d'agitation. En outre, du fait que la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse peuvent être uniformément mélangées en une courte période de temps, la formation d'agrégats peut
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être réduite et, par suite, on pourra fabriquer une résine absorbant l'eau dotée d'excellentes propriétés d'absorption d'eau et de formation réduite de poudre fine.
Le facteur de remplissage de la résine absorbant l'eau dans le dispositif ne doit pas être particulièrement limité, mais se situera commodément dans la plage de 0,1 à 0,6 kg/1 et, en particulier, se situera de préférence dans la plage de 0,18 à 0,36 kg/1 par rapport au poids de la résine' absorbant l'eau au cours de son introduction dans le dispositif de mélange.
Si le facteur de remplissage n'atteint pas 0,1 kg/1, le manque rendra éventuellement difficile le contact mutuel de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse et perturbera le mélange uniforme. A l'inverse, si ce facteur de remplissage dépasse 0,6 kg/L, l'excédent entraînera le gonflement de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse au point de faire obstacle à l'acquisition d'un espace vide pour leur contact mutuel, perturbant le mélange uniforme, induisant la formation de dépôts et d'agrégats dans le dispositif de mélange et rendant le mélange continu difficile.
La quantité de résine absorbant l'eau à ajouter se situe de préférence dans la plage de 0,01 à 200 ml, mieux encore dans la plage de 0,5 à 100 ml. La résine absorbant l'eau gonfle en fait par absorption d'eau, comme décrit ci-dessus. Lorsque la quantité d'addition se situe dans la plage précitée, l'espace vide nécessaire pour le mélange peut être établi dans le dispositif même après addition de la solution aqueuse et des agrégats ne se forment pas de manière notable. La
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quantité d'agent de réticulation en surface nécessaire pour que la résine absorbant l'eau puisse être réglée dans la plage optimale est fonction du nombre de groupements carboxyle que possède la résine absorbant l'eau.
Ainsi, en faisant dissoudre préalablement l'agent de réticulation en surface dans la quantité nécessaire dans la solution aqueuse dans la quantité située dans la plage précitée, on peut aisément ajuster la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse.
Le procédé d'addition de 'la solution aqueuse ne doit pas être particulièrement limité. Pour que cette addition puisse se faire uniformément, il est recommandé de pulvériser la solution aqueuse à travers la buse 40.
La pression de pulvérisation, le diamètre de la buse de pulvérisation, la surface de pulvérisation, le diamètre de la buse de pulvérisation, etc. peuvent être choisis de manière appropriée pour correspondre à la viscosité de la solution aqueuse et à la quantité d'addition de solution aqueuse par unité de temps.
Le deuxième aspect de l'invention vise un procédé de modification d'une résine absorbant l'eau, comprenant une étape de mélange d'une résine absorbant l'eau possédant un groupement carboxyle et d'une solution aqueuse contenant un agent de réticulation en surface, dans lequel ladite résine absorbant l'eau et ladite solution aqueuse sont mélangées avec un dispositif de mélange du type rotatif équipé, sur sa paroi intérieure, d'un déversoir et/ou équipé, sur la circonférence de rotation d'une pale d'agitation, sur ladite paroi intérieure, d'une partie rainurée formée de manière à introduire une distance dans la plage de 1 à
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30 mm entre ladite paroi intérieure et ladite pale d'agitation.
On a découvert que la capacité de mélange de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse dépend du degré de mélange de la résine absorbant l'eau avec elle-même dans le dispositif de mélange rotatif et du temps de contact entre la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse. Cette relation n'est pas affectée par le type des pales d'agitation. Les pales d'agitation peuvent avoir une quelconque des formes connues, telles que, par exemple, un soc, une lamé, un ventilateur et une poutre. Le matériau de la paroi intérieure est quelconque. Dans l'intervalle, la distance la plus courte entre les pales d'agitation et la paroi intérieure se situe dans la plage de 0,5 à 30 mm, de préférence de 1 à 20 mm et, tout particulièrement, de 3 à 10 mm.
Lorsque les rainures ne sont pas aménagées, la distance entre la paroi intérieure et les pales d'agitation se situe généralement dans la plage de 0,5 à 10 mm. La distance la plus courte entre les pales d'agitation et la paroi intérieure est identique à celle dans le cas de la relation des rainures 65 qui sont formées entre les pales d'agitation 73 qui peuvent être des pales d'agitation en forme de soc 73 et la paroi intérieure 60. Les rainures 65 visées par l'invention sont telles que la distance la plus courte entre les pales d'agitation (pales d'agitation en forme de soc 73) et la paroi intérieure 60 soit de T3. Cette distance, 13, doit se situer dans la plage de 0,5 à 30 mm. La distance la plus grande, 14, par suite, peut être supérieure à la plage précitée.
Si la distance n'atteint pas 0,5 mm, le manque aura tendance à presser la résine absorbant l'eau
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à se mélanger avec elle-même et, par suite, induira l'apparition d'agrégats et provoquera l'adhérence de la résine absorbant l'eau à la paroi intérieure tout en favorisant également la croissance du dépôt obtenu jusqu'à ce qu'il forme des agrégats. A l'inverse, si la distance la plus grande dépasse 30 mm, l'excédent rendra éventuellement difficile le mélange uniforme. Une diminution de l'espace libre entre les pales d'agitation et la paroi intérieure peut suffire pour empêcher un court passage. Cette réduction ' a cependant la possibilité de bloquer l'intervalle entre les pales et la paroi intérieure avec la résine absorbant l'eau.
En équipant de rainures les pales d'agitation sur leurs circonférences, il est possible d'empêcher la résine absorbant l'eau de bloquer l'intervalle et d'assurer un mélange uniforme également.
Selon l'invention, le temps de mélange de la résine absorbant l'eau, à savoir le temps de séjour dans le dispositif, se situe dans la plage de 0,1 seconde à 3 minutes, de préférence dans la plage de 0,5 seconde à 1 minute. La hauteur des déversoirs doit donc être ajustée de sorte que le temps de séjour puisse se situer dans la plage précitée. Le nombre de déversoirs ne doit pas être limité à un seul. Les positions d'installation de ces déversoirs se situent de préférence au voisinage de l'orifice de sortie du fait qu'elles permettent le réglage aisé du temps de séjour. En disposant leurs déversoirs chacun entre les pales d'agitation et les languettes d'agitation, il est possible de renforcer l'uniformité du mélange et d'empêcher la résine absorbant l'eau de bloquer les déversoirs également.
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La fréquence de rotation des palettes se situe de préférence dans la plage de 100 à 5000 tr/min et, mieux encore, dans la plage de 150 à 3000 tr/min et peut être choisie commodément pour s'adapter au temps de séjour et à la présence ou l'absence d'agrégats. En disposant les rainures ou les déversoirs à l'intérieur du dispositif de mélange, il est possible d'empêcher la résine absorbant l'eau acheminée d'effectuer un court passage. Ensuite, du fait que la formation de résine non recouverte de solution aqueuse et la formation de résine à laquelle la solution aqueuse a été ajoutée en excès sont ainsi réduites, la résine absorbant l'eau traitée à chaud acquiert des propriétés renforcées et l'apparition d'agrégats est réduite.
En outre, le temps de séjour dans le dispositif de mélange peut être réglé et on peut l'empêcher de s'allonger ou de se raccourcir exagérément.
On préfère que les rainures soient ménagées sur les circonférences de rotation des languettes d'agitation du fait que les rainures ainsi ménagées servent à empêcher la résine absorbant l'eau d'être dispersée au hasard par les languettes d'agitation en subissant le phénomène de court passage et en dérivant par suite vers l'orifice d'échappement.
Les déversoirs sont disposés de préférence au voisinage de l'orifice d'échappement ou entre les lames de désintégration adjacentes. Lorsqu'ils sont disposés au voisinage de l'orifice d'échappement, il est recommandé que les languettes d'alimentation soient disposées chacune devant et derrière les déversoirs. Les languettes d'alimentation ainsi disposées sont à même
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d'empêcher les déversoirs d'être bloqués par la résine absorbant l'eau.
Selon l'invention, il est également préférable que la paroi intérieure du dispositif de mélange du type rotatif à palettes horizontales soit formée d'un matériau présentant un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 par rapport à l'eau et possédant une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C. La paroi intérieure répondant à cette description peut 'empêcher l'adhérence de la résine absorbant l'eau et permettre la prévention efficace de la formation d'agrégats. Le matériau utilisé dans la demande peut être le même que celui décrit dans le premier aspect de l'invention.
Le facteur de remplissage de la résine absorbant l'eau, les quantités d'addition de résine absorbant l'eau et de solution aqueuse, et le procédé d'addition de la résine absorbant l'eau peuvent être identiques à ceux décrits dans le premier aspect de l'invention.
Le troisième aspect de l'invention vise un procédé de modification d'une résine absorbant l'eau, comprenant une étape de mélange d'une résine absorbant l'eau possédant un groupement carboxyle et d'une solution aqueuse contenant un agent de réticulation en surface, dans lequel ladite solution aqueuse est mélangée de sorte que le rapport W/D du volume (D) de la résine absorbant l'eau avant addition à celle-ci de la solution aqueuse au volume (W) de la résine absorbant l'eau après addition se situe dans la plage de 1,2 à 2,5.
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Selon l'invention, il s'est avéré dans une étude portant sur le rapport W/D dans le dispositif que, lorsque le rapport W/D se situe de préférence dans la plage de 1, 2 à 2, 5, mieux encore dans la plage de 1,3 à 1,7, la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse ont une excellente capacité de mélange sans se référer aux types de résine absorbant l'eau et d'agent de réticulation en surface à utiliser, à leurs quantités d'addition et au type et aux dimensions du dispositif de mélange. Lorsque la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse sont mélangées tout en étant maintenues à l'état agité, elles absorbent de l'air ambiant et augmentent leurs volumes apparents à la suite de l'augmentation du volume de la résine absorbant l'eau.
Pour être spécifique, si le rapport W/D n'atteint pas 1,2, le manque entraînera une agitation de la résine absorbant l'eau insuffisante et rendra difficile le mélange uniforme. A l'inverse, si le rapport W/D dépasse 2,5, l'excédent aura éventuellement pour résultat de ne pas permettre un contact aisé entre la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse, ce qui rend difficile un mélange uniforme et dégrade les performances de la résine absorbant l'eau modifiée après chauffage.
Selon l'invention, on a découvert que l'apparition d'agrégats pouvait être réduite en spécifiant le rapport W/D. Lorsque cette condition est remplie, il n'est pas nécessaire d'imposer de restriction au type de dispositif de mélange, à la vitesse de mélange, au temps de séjour et au facteur de remplissage de la résine absorbant l'eau, à la quantité de la solution aqueuse à ajouter et au procédé
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d'addition. Dans l'intervalle, dans le but de mélanger la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse sur une courte période de temps avec une productivité élevée tout en réduisant l'apparition d'agrégats, il est à conseiller d'utiliser un dispositif de mélange du type rotatif qui est équipé de pales d'agitation.
Si les pales d'agitation peuvent avoir une quelconque des formes connues, telles que, par exemple, un soc, une lame, un ventilateur et une poutre, il est cependant à recommander d'utiliser des pales d'agitation en forme de soc du fait qu'elles présentent une excellente capacité de mise en suspension de la résine absorbant l'eau. La fréquence de rotation des pales d'agitation se situe de préférence dans la plage de 100 à 5000 tr/min, mieux encore dans la plage de 200 à 4000 tr/min. Si la fréquence de rotation n'atteint pas 100 tr/min, le manque aura éventuellement pour conséquence de révéler une déficience de la force d'agitation et de rendre difficile le mélange uniforme. A l'inverse, si la fréquence de rotation dépasse 5000 tr/min, l'excédent induira une fracture mécanique de la résine absorbant l'eau.
Selon l'invention, le facteur de remplissage de la résine absorbant l'eau dans le dispositif de mélange se situe dans la plage de 0,1 à 0,7 kg/1, de préférence dans la plage de 0,2 à 0,7 kg/1, mieux encore de 0, 2 à 0, 6 kg/1, bien mieux encore de 0, 2 à 0,4 kg/1.
Si le facteur de remplissage n'atteint pas 0,1 kg/1, le manque aura éventuellement pour résultat d'augmenter exagérément la partie d'espace vide dans le dispositif de mélange, ce qui ne permet pas un contact aisé entre
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la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse et fait obstacle à l'acquisition d'une capacité de mélange uniforme. A l'inverse, si le facteur de remplissage dépasse 0,7 kg/1, l'excédent aura pour conséquence d'inhiber la mobilité de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse et de dégrader la capacité de mélange également. Selon l'invention, le mélange de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse peut adopter les facteurs du premier aspect de l'invention, à l'exception des spécifications ' précitées.
Selon l'invention, le rapport W/D peut être ajusté dans la plage spécifique en réglant de manière appropriée le genre du dispositif de mélange, la forme et le nombre de pales d'agitation, le facteur de remplissage de la résine absorbant l'eau, la forme, le diamètre particulaire et la gravité spécifique apparente de la résine absorbant l'eau, la quantité de solution aqueuse à ajouter et la taille des gouttes de liquide.
Le quatrième aspect de l'invention vise un procédé de production de la résine absorbant l'eau qui comprend une étape de modification mentionnée ci-dessus.
En mélangeant uniformément la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse contenant l'agent de réticulation en surface selon le procédé décrit cidessus et en chauffant le mélange obtenu, il est possible de produire une résine absorbant l'eau ayant une surface réticulée et une capacité d'absorption renforcée sous pression. Ce traitement à chaud et le refroidissement ultérieur peuvent être effectués par l'un quelconque des procédés connus.
On décrira à présent en détail ci-après les
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procédés de modification selon le premier, le deuxième et le troisième aspect de l'invention et le procédé de production de la résine absorbant l'eau selon le quatrième aspect de l'invention.
Comme résine absorbant l'eau qui possède un groupement carboxyle avant un traitement de réticulation en surface, on peut citer un polymère hydrophile réticulé capable de gonfler avec de l'eau et incapable de se dissoudre dans l'eau, qui est obtenu, par exemple, en polymérisant un monomère.hydrophile insaturé ayant un acide acrylique et/ou un sel de celui-ci comme composant principal et qui, lorsqu'il est placé dans de l'eau désionisée, absorbe 50 à 1000 fois son propre poids d'eau.
Le polymère hydrophile réticulé a de préférence 30% en mole à 100% en mole, mieux encore 50% en mole à 90% en mole, mieux encore 60% en mole à 80% en mole du groupement acide dans le polymère réticulé neutralisé avec un sel de métal alcalin, un sel d'ammoniac ou un sel d'amine. La "résine absorbant l'eau possédant un groupement carboxyle" visée par l'invention est par suite considérée comme englobant une "résine absorbant l'eau possédant un groupement carboxyle et/ou un sel de celui-ci". La neutralisation du groupement acide peut être effectuée au cours de la préparation du monomère hydrophile insaturé avant la production du polymère réticulé, c'est-à-dire avant le début de la réaction de polymérisation. Elle peut être effectuée pendant la polymérisation.
Autrement, le groupement acide du polymère réticulé obtenu après achèvement de la réaction de polymérisation peut être neutralisé.
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Eventuellement, ces procédures peuvent être utilisées en combinaison. Le monomère hydrophile insaturé précité peut, lorsque cela s'avère nécessaire, contenir un monomère insaturé autre que l'acide acrylique ou un sel de celui-ci.
Comme exemples concrets de cet autre monomère, on peut citer, mais sans limitation, des monomères anioniques insaturés et leurs sels, tels que l'acide méthacrylique, l'acide maléique, l'acide vinyl sulfonique, l'acide styrènesulfonique, l'acide 2- (méth)acrylamide-2-methylpropanesulfbnique, l'acide 2- (méth)acryloyléthanesulfonique et l'acide 2- (méth)acryloylpropanesulfonique;
des monomères insaturés contenant des groupements hydrophiles non ioniques, tels que l'acrylamide, le méthacrylamide, le N-éthyl(méth)acrylamide, le N-n-propyl(méth)acrylamide, le Nisopropyl(méth)acrylamide, le N,N-diméthyl(méth)acrylamide, le (méth)acrylate de 2-hydroxyéthyle, le (méth)acrylate de 2-hydroxypropyle, le (méth)acrylate de méthoxypolyéthylèneglycol, le mono(méth)acrylate de polyéthylèneglycol, la vinylpyridine, la Nvinylpyrrolidone, la N-acryloylpipéridine et le Nacryloylpyrroridine; et des monomères cationiques insaturés, tels que le (méth)acrylate de N,N-diméthylaminoéthyle, le (méth)acrylate de N,N-diéthylamino- éthyle, le (méth)acrylate de N,N-diméthylaminopropyl, le N,N-diméthylaminopropyl(méth)acrylamide, et leurs sels quaternaires.
La quantité de cet autre monomère à utiliser en plus n'est de préférence pas supérieure à 30% en mole, mieux encore non supérieure à 10% en mole, par rapport au monomère hydrophile insaturé.
Au cours de la production de la résine
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absorbant l'eau, on préfère y incorporer une réticulation en utilisant un agent de réticulation interne. L'agent de réticulation interne précité ne doit pas nécessairement être particulièrement limité, mais doit seulement être un composé contenant, dans son unité moléculaire, une pluralité de groupements réactifs capables de réagir avec le groupement insaturé polymérisable et/ou un groupement carboxyle. En fait, l'agent de réticulation interne doit être un composé possédant, dans son unité moléculaire, une pluralité de groupements substituants capables de copolymériser avec le monomère hydrophile insaturé et/ou de réagir avec l'acide carboxylique.
Le monomère hydrophile insaturé peut être formé d'un composé du type à auto-réticulation qui forme une réticulation sans utiliser l'agent de réticulation interne.
Comme exemples concrets de l'agent de réticulation interne, on peut citer, mais sans limitation, le N-N'-méthylènebis(méth)acrylamide, le di(méth)acrylate de poly(éthylèneglycol), le di(méth)acrylate de poly(propylèneglycol), le tri(méth)acrylate de triméthylolpropane, le di(méth)acrylate de triméthylolpropane, le tri(méth)acrylate de glycérine, l'acrylate de glycérine, le méthacrylate, le tri(méth)acrylate de triméthylolpropane modifié par un oxyde, le tétra(méth)acrylate de pentaérythritol, l'hexa(méth)acrylate de dipentaérythritol, le cyanurate de triallyle, l'isocyanurate de triallyle, le phosphate de triallyle, la triallylamine, les poly(méth)allyloxyalcanes, le diglycidyléther de
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poly(éthylèneglycol), le diglycidyléther de glycérol, l'éthylèneglycol, le polyéthylèneglycol, le propylène glycol, la glycérine,
le pentaérythritol, l'éthylène diamine, la polyéthylèneimine et le (méth)acrylate de glycidyle. Ces agents de réticulation interne peuvent être utilisés seuls ou sous la forme d'une combinaison de deux éléments ou plus. En utilisant l'agent de réticulation interne possédant une pluralité de groupements insaturés polymérisables dans l'unité moléculaire parmi d'autres agents de réticulation interne énumérés ci-dessus, il est possible de renforcer davantage les propriétés d'absorption de la résine absorbant l'eau produite.
La quantité d'agent de réticulation interne à utiliser se situe de préférence dans la plage de 0,0001 à 3% en mole par rapport à la quantité du monomère hydrophile insaturé. Au cours de la production de la résine absorbant l'eau par polymérisation du monomère hydrophile insaturé, le système réactionnel peut y ajouter un polymère hydrophile de poids moléculaire élevé, tel que l'amidon, un dérivé d'amidon, la cellulose, un dérivé de cellulose, l'alcool polyvinylique, l'acide (sel) polyacrylique ou un acide (sel) polyacrylique réticulé ; agent de transfert de chaîne, tel que l'acide (sel) hypophosphoreux ; un agent tensioactif soluble dans l'eau ou dispersable dans l'eau.
Le procédé de polymérisation du monomère hydrophile insaturé ne doit pas nécessairement être particulièrement restreint. Des procédés connus de ce type, tels que la polymérisation en solution aqueuse, la
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polymérisation en suspension à phases inversées, la polymérisation en vrac et la polymérisation par précipitation sont disponibles. Les conditions réactionnelles, telles que la température réactionnelle et le temps de réaction, ne doivent pas particulièrement être limitées, mais être fixées de manière appropriée pour s'adapter à la composition des composants monomères, par exemple.
Au cours de la polymérisation du monomère hydrophile insaturé, il 'est admis d'utiliser un initiateur de polymérisation à radicaux, tel que le persulfate de potassium, le persulfate de sodium, le persulfate d'ammonium, l'hydroperoxyde de t-butyle, le peroxyde d'hydrogène ou le dichlorhydrate de 2,2'azobis(2-amidinopropane); un initiateur de photopolymérisation par radicaux, tel que la 2-hydroxy- 2-méthyl-1-phényl-propane-1-one; et un rayonnement énergétique actif, tel que de la lumière ultraviolette ou un faisceau d'électrons. Lorsqu'on utilise un initiateur de polymérisation par radicaux oxydant, un agent réducteur, tel que le sulfite de sodium, l'hydrogénosulfite de sodium, le sulfate ferreux ou l'acide 1-ascorbique, peuvent être également utilisés pour effectuer une polymérisation redox.
La quantité de cet initiateur de polymérisation à utiliser se situe de préférence dans la plage de 0,001% en mole à 2% en mole, mieux encore dans la plage de 0,01% en mole à 0,5% en mole.
Le polymère d'hydrogel obtenu par le procédé de polymérisation décrit ci-dessus a une teneur en solides ajustée par séchage. Pour sécher le polymère
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d'hydrogel, on peut utiliser un dispositif de séchage ordinaire ou un four chauffant. Par exemple, un dispositif d'agitation et de séchage mince, un dispositif de séchage rotatif, un dispositif de séchage à disque, un dispositif de séchage à lit fluidisé, un dispositif de séchage par courant d'air, un dispositif de séchage à infrarouge, etc. sont disponibles. Le produit du séchage obtenu ensuite a une teneur en solides qui se situe en général dans la plage de 85 à 100% en poids (la teneur -en eau 'est de 15 à 0% en poids), de préférence dans la plage de 90 à 98% en poids (la teneur en eau est de 10 à 2% en poids).
Incidemment, la teneur en solides est obtenue par perte pondérale lors du séchage à 180 C x 3 heures en général.
Le produit sec obtenu par le séchage précité peut être utilisé sous sa forme non modifiée comme résine absorbant l'eau. Eventuellement, il peut être également pulvérisé et classifié avec le résultat que le produit sera utilisé comme résine absorbant l'eau particulaire ayant une taille particulaire prescrite.
Dans ce cas, la taille particulaire n'est pas supérieure à 2 mm, de préférence pas supérieure à 850 m. Le diamètre particulaire moyen en poids, bien que variable aux fins d'utilisation, se situe en général dans la plage de 100 à 1000 m, de préférence dans la plage de 150 à 800 m, mieux encore dans la plage de 300 à 600 m. La proportion de particules passant à travers un tamis d'une ouverture de maille de 150 m n'est de préférence pas supérieure à 15% en poids, mieux encore pas supérieure à 10% en poids, et bien mieux encore pas supérieure à 5% en poids.
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La résine absorbant l'eau qui est obtenue de la manière décrite ci-dessus peut avoir l'une quelconque de diverses formes telles que des sphères, des paillettes, des fragments broyés amorphes, des fibres, des granulés, des lobes, des sphères approximatives et des pièces plates.
Comme exemples concrets de la résine absorbant l'eau qui répond à la description donnée ci-dessus, on peut citer l'hydrolysat d'un polymère greffé d'amidon et d'acrylonitrile (JP-B-1974-43395), 'le polymère greffé d'amidon et d'acide acrylique neutralisé (JP-B-1976- 125468), le copolymère d'acétate de vinyle et d'ester acrylique saponifié (JP-A-1977-14689), l'hydrolysat d'un copolymère d'acrylonitrile ou d'un copolymère d'acrylamide (JP-B-1978-15959), leurs dérivés réticulés, l'acide polyacrylique partiellement neutralisé réticulé (JP-A-1980-84304) et l'acide polyacrylique réticulé similaire (JP-A-1987-156102, JP-A-1993-112654, JP-A- 1999-71424, JP-A-1992-214734, JP-A-1997-235378, JP-A- 1999-349625, JP-A-2002-201290, la publication de brevet non examinée internationale JP-2002-527547, et le document JP-A-2002-212204).
Selon l'invention, la solution aqueuse est ajoutée par la buse 40 à la résine absorbant l'eau précitée. La température de la poudre de résine absorbant l'eau avant addition à celle-ci de la solution aqueuse est ajustée de préférence dans la plage de 80 à 35 C, mieux encore dans la plage de 70 à 35 C, bien mieux encore dans la plage de 50 à 35 C. La résine absorbant l'eau qui a subi cet ajustement de température est mélangée à la solution aqueuse. Si la température de
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la résine absorbant l'eau, avant que n'y soit ajoutée la solution aqueuse, est excessivement élevée, l'excès de température aura pour résultat de rendre non uniforme le mélange de la solution aqueuse.
Si la température est ajustée à un niveau n'atteignant pas 35 C, le manque sera au détriment de la nécessité d'un temps excessivement long pour un refroidissement forcé ou un refroidissement spontané, la poudre résultant du refroidissement spontané montrant un signe perceptible d'agrégation et il faudra ajouter de l'énergie pour le réchauffage.
L'agent de réticulation en surface à utiliser dans l'invention ne doit pas nécessairement être particulièrement limité, mais doit seulement être un composé qui possède, dans son unité moléculaire, une pluralité de groupements fonctionnels capables de réagir avec les deux groupements carboxyle ou plus que possède la solution aqueuse et qui peut former une liaison covalente par réaction de réticulation.
Comme exemples concrets de l'agent de réticulation en surface, on peut citer, mais sans limitation, un polyol tel que l'éthylèneglycol, le propylèneglycol, la glycérine, le pentaérythritol, le sorbitol, le diéthylèneglycol, le triéthylèneglycol, le tétraéthylèneglycol, le dipropylèneglycol, le tripropylèneglycol, le 1,3-butane diol, le 1,4-butanediol, le 1,3-pentanediol, le 1,4pentanediol, le 1,5-pentanediol, le 2,4-pentanediol, le 1,6-hexanediol, le 2,5-hexanediol et le triméthylolpropane, des composés de polyamines, tels que la diéthanolamine, la triéthanolamine, l'éthylène diamine, la diéthylènetriamine et la triéthylène tétramine, des
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composés polyglycidiques, tels que le diglycidyléther d'éthylèneglycol, le diglycidyléther de polyéthylèneglycol, le polyglycidyléther de glycérol,
le polyglycidyléther de diglycérol, le polyglycidyléther de polyglycérol, le diglycidyléther de propylèneglycol et le glycidyléther de polypropylèneglycol, et des composés d'aziridine polyvalents, tels que le diisocyanate de 2,4-trilène, le carbonate d'éthylène (1,3-dioxolan-2one), le carbonate de propylène (4-méthyl-1,3-dioxolan- 2-one), la 4,5-diméthyl-1,3-dioxolan-2-one, la (poly-, di- ou mono)-2-oxazolidinone, l'épichlorhydrine, l'épibromhydrine, le silicate de diglycol et le tris[3- (1-aziridinyl)propionate] de 2,2-bishydroxyméthylbutanol). Ces agents de réticulation en surface peuvent être utilisés seuls ou sous la forme d'une combinaison avec deux éléments ou plus.
Parmi ces agents de réticulation en surface énumérés ci-dessus, au moins un élément de la combinaison sera choisi de préférence parmi le polyol, les composés de polyglycidyle, la 1,3dioxolan-2-one, la poly-2-oxazolidinone, la bis-2oxazolidinone et la mono-2-oxazolidinone. Au moins un agent de réticulation en surface contient de préférence un polyol. L'invention permet l'utilisation d'un sel métallique, tel que le sulfate d'aluminium, le poly(chlorure d'aluminium), le poly(hydroxyde d'aluminium), le chlorure de magnésium, le chlorure de calcium, le carbonate de zirconium, l'alun de potassium ou l'alun d'ammonium, qui est à même de réagir avec le groupement carboxyle comme agent de réticulation en surface.
La quantité d'agent de réticulation en surface
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à utiliser, bien que variable avec les composés à utiliser et leur combinaison, se situe de préférence dans la plage de 0,001 à 5 parties en poids, mieux encore dans la plage de 0, 005 à 2 parties en poids, par rapport à 100 parties en poids de la teneur en solides de la résine absorbant l' eau. Si la quantité d'agent de réticulation en surface dépasse la plage précitée, l'excédent non seulement s'avérera non économique, mais générera également un surplus d'agent de réticulation en surface lors de la formation de la réticulation optimale dans la résine absorbant l'eau.
A l'inverse, si cette quantité n'atteint pas la limite inférieure de la plage précitée, le manque aura éventuellement pour résultat de rendre difficile l'acquisition d'une résine absorbant l'eau réticulée en surface possédant une capacité d'absorption élevée sous pression.
Pour dissoudre l'agent de réticulation en surface, il est à conseiller d'utiliser de l'eau comme solvant. La concentration d'agent de réticulation en surface dans la solution aqueuse est ajustée, dans le premier, le deuxième et le troisième aspect de l'invention décrits ci-dessus, à la grandeur optimale de sorte que la solution aqueuse puisse s'avérer favorable pour la résine absorbant l'eau. La quantité d'eau à utiliser, bien que variable avec la sorte de résine absorbant l'eau et son diamètre particulaire, dépasse de préférence 0 et ne dépasse pas 20 parties en poids et, mieux encore, se situe dans la plage de 0,5 à 10 parties en poids par rapport à 100 parties en poids de la teneur en solides de la résine absorbant l'eau.
Au cours du mélange de la résine absorbant
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l'eau et de l'agent de réticulation en surface, il est permis d'utiliser un solvant organique hydrophile lorsque cela est nécessaire. Comme exemples concrets du solvant organique hydrophile, on peut citer les alcools inférieurs tels que l'alcool méthylique, l'alcool éthylique, l'alcool n-propylique, l'alcool isopropylique, l'alcool n-butylique, l'alcool isobutylique et l'alcool t-butylique ; cétones telles que l'acétone ; éthers tels que le dioxane, le tétrahydrofurane et l'alcoxypolyéthylèneglycol; les amides tels que le N,N-diméthylformamide; et les sulfoxydes tels que le sulfoxyde de diméthyle.
La quantité du solvant organique hydrophile à utiliser, bien que variable avec la sorte de résine absorbant l'eau et le diamètre particulaire de celle-ci, ne dépasse de préférence pas 20 parties en poids et, mieux encore, se situe dans la plage de 0 à 10 parties en poids, bien mieux encore de 0 à 5 parties en poids et, bien mieux encore, dans la plage de 0 à 1 partie en poids, par rapport à 100 parties en poids de la teneur en solides de la résine absorbant l'eau. Du fait que l'invention jouit d'une excellente capacité de mélange, elle peut être mélangée uniformément sans nécessiter particulièrement l'utilisation d'un solvant hydrophile.
La température à l'état liquide de la solution aqueuse sera de préférence inférieure à la température en poudre de la résine absorbant l'eau. Elle n'est de préférence pas inférieure à 10 C, mieux encore pas inférieure à 20 C, bien mieux encore pas inférieure à 30 C à la température de la résine absorbant l'eau en poudre. Incidemment, du fait que la solution aqueuse est
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pulvérisée par la buse 40, sa température à l'état liquide sera supérieure à la température de solidification. Si la température à l'état liquide de la solution aqueuse est excessivement élevée, l'excès sera au détriment de l' élévation de la vitesse à laquelle la résine absorbant l'eau absorbe un liquide et de l'obstruction du mélange uniforme.
La goutte de liquide de la solution aqueuse a de préférence un diamètre particulaire moyen inférieur au diamètre particulaire moyen de 'la résine absorbant l'eau. Spécifiquement, on préfère que le diamètre ne soit pas supérieur à 300 um, mieux encore, pas supérieur à 250 um. L'angle de pulvérisation maximal par la buse 40 n'est de préférence pas inférieur à 50 . La solution aqueuse sera de préférence pulvérisée par la buse 40 sous la forme d'un cône vide pour former un motif de pulvérisation annulaire ou pulvérisé par la buse 40 sous la forme d'un cône elliptique formant un motif de pulvérisation en lentille biconvexe, comme décrit dans le document JP-A-2002-201290. Dans ce procédé, l'angle de pulvérisation maximal préféré n'est pas inférieur à 50 .
Si l'angle n'atteint pas 50 , le manque aura éventuellement pour conséquence de générer, à l'état de diffusion de la solution aqueuse pulvérisée dans le dispositif de mélange, une partie dans laquelle la solution aqueuse est dispersée excessivement et une partie dans laquelle la solution aqueuse est dispersée en faible densité et, par suite, il se produira un cumul dans l'état de mélange de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse. L'angle de pulvérisation maximal n'est pas supérieur à 180 en raison de la structure de
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la buse 40.
En outre, lorsque la solution aqueuse est pulvérisée par la buse 40 de manière à former l'angle prescrit précité, la superficie formée en projetant l'état de diffusion du jet pulvérisé de solution aqueuse sur la section transversale qui est perpendiculaire à la direction de l'axe du dispositif de mélange et comprenant la pointe de pulvérisation de la buse 40, n'est de préférence pas inférieure à 70% et pas supérieure à 100%, mieux encore pas' inférieure à 90% et pas supérieure à 100%, bien mieux encore pas inférieure à 90% et pas supérieure à 100% de la section transversale qui est perpendiculaire à la direction de l'axe du dispositif de mélange. Si la section transversale n'atteint pas 70%, le manque sera au détriment de la formation d'un cumul dans l'état de mélange de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse.
Le dispositif de mélange peut être équipé seulement d'une buse 40 ou de deux buses 40 ou plus en fonction de la demande. Dans le but d'agrandir la superficie formée en projetant l'état de diffusion du jet pulvérisé sur la section transversale du dispositif de mélange comprenant la pointe de pulvérisation de la buse 40 précitée, deux buses 40 ou plus s'avèrent avantageuses. Le dispositif de mélange à utiliser pendant le malaxage de la résine absorbant l'eau et de la solution aqueuse sera doté de préférence d'une puissance de mélange élevée dans le but de permettre aux deux composants de se mélanger uniformément et de manière infaillible. On préfère maintenir la résine
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absorbant l'eau agitée ou fluidisée avec un courant d'air.
Le dispositif de mélange précité est un dispositif de mélange en forme de soc dans le cas du premier aspect de l'invention, un dispositif de mélange du type à rotation à palettes horizontales comprenant un Turburizer ou un dispositif de mélange en forme de soc dans le cas du deuxième aspect de l'invention, et un dispositif de mélange du type cylindrique, un dispositif de mélange du type conique à double'paroi, un dispositif de mélange en forme de V, un dispositif de mélange du type à ruban, un dispositif de mélange du type à vis, un four du type à lit fluidisé, un dispositif de mélange du type à disque rotatif à four de type fluidisé, un dispositif de mélange du type fluidisé, un malaxeur du type à bras jumelés, un dispositif de mélange interne, un malaxeur du type à pulvérisation,
un dispositif de mélange du type rotatif ou un dispositif d'extrusion du type à vis dans le cas du troisième aspect de l'invention. Ensuite, le dispositif de mélange du type à agitation à vitesse élevée équipé d'un axe d'agitation muni d'une pluralité de palettes est, de préférence, un dispositif de mélange en forme de soc ou un dispositif de mélange du type à lames. L'expression "dispositif de mélange à agitation à vitesse élevée", telle qu'elle est utilisée dans la demande, désigne un dispositif de mélange qui génère une force de mélange par rotation de l'axe de rotation muni d'une pluralité de palettes à une fréquence de rotation qui se situe généralement dans la plage de 100 à 5000 tr/min, de préférence dans la plage de 200 à 4000 tr/min, et mieux encore dans la plage de
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500 à 3000 tr/min.
Dans le premier aspect de l'invention, la paroi intérieure du dispositif de mélange est formée de préférence d'un matériau présentant un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 par rapport à l'eau et possédant une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C avec l'objectif d'empêcher le mélange de résine absorbant l'eau et de solution aqueuse d'adhérer à la paroi intérieure et de former, par suite, des - agrégats. De même, les dispositifs utilisés dans le deuxième et le troisième aspect de l'invention peuvent être équipés d'une telle paroi intérieure.
La paroi intérieure du dispositif de mélange a de préférence une température dépassant la température ambiante. La température de la paroi intérieure du dispositif de mélange dépasse de préférence 40 C et, mieux encore, se situe dans la plage de 50 à 100 C. Par ailleurs, la température de la paroi intérieure du dispositif de mélange est de préférence supérieure à la température de la résine absorbant l'eau.
Spécifiquement, la différence de température n'est de préférence pas supérieure à 40 C et, mieux encore, pas supérieure à 20 C. Si la température de la paroi intérieure du dispositif de mélange n'atteint pas la température ambiante, le manque aura éventuellement pour résultat que le mélange formé pendant le mélange de la solution aqueuse et de la résine absorbant l'eau adhérera à la paroi intérieure et formera, par suite, des agrégats.
Selon l'invention, la solution aqueuse peut en
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outre recevoir un agent tensioactif comme agent dispersant, des matériaux particulaires pour renforcer l'effet du mélange, un complexe métallique comme agent dénaturant et un agent fongicide, un déodorant, un parfum, un additif alimentaire, un agent oxydant, un agent réducteur, un agent chélatant, un antioxydant, un inhibiteur de radicaux et un pigment comme autres additifs, si nécessaire, sous la forme d'une solution aqueuse dissoute ou dispersée dans un solvant outre l'agent de réticulation en surface, par une buse séparée.
Comme agent tensioactif utilisable comme agent de séparation, un agent tensioactif non ionique, anionique, cationique ou amphotère ayant une valeur HLB qui n'est pas inférieure à 3 et qui est décrit dans la publication de brevet internationale non examinée JP-2002-527547 peut être utilisé en quantité dans la plage de 0 à 5% en poids, par rapport à la quantité de résine absorbant l'eau. Comme matériaux particulaires précités, des matériaux particulaires inorganiques, tels que le noir de carbone, qui sont décrites dans le document JP-A-1992-214734 peuvent être utilisées en quantité dans la plage de 0 à 10 parties en poids par rapport à 100 parties en poids de la résine absorbant l'eau.
Ensuite, comme complexe métallique à utiliser comme agent dénaturant, on peut utiliser une solution de sel métallique divalent ou polyvalent décrite dans le document JP-2002-527547.
L'agent anti-bactérien précité est un agent anti-bactérien connu possédant la faculté de résister aux bactéries et ne doit pas être particulièrement
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limité. Les agents anti-bactériens énumérés dans le document JP-A-1999-267600 peuvent être cités comme exemples concrets. Le déodorant précité est un déodorant connu qui est capable de désodoriser des composants à odeurs agressives de l'urine humaine, tels que le mercaptan, le sulfure d'hydrogène et l'ammoniac, et ne doit pas être particulièrement limité. Les extraits de plantes de la famille des Camelliaceae qui contiennent des flavanols et des flavonols comme composants déodorisants peuvent être cités comme exemples concrets.
Bien que la quantité d'additif à ajouter dans le but de conférer une fonction supplémentaire à la résine absorbant l'eau puisse être modifiée de manière appropriée pour s'adapter au but de l'addition et au type d'additif, elle se situe de préférence dans la plage de 0,001 à 10 parties en poids, mieux encore dans la plage de 0,01 à 5 parties en poids, bien mieux encore dans la plage de 0,05 à 1 partie en poids, par rapport à 100 parties en poids de la résine absorbant l'eau.
Selon l'invention, la résine absorbant l'eau et la solution aqueuse sont introduites dans le dispositif de mélange et y sont mélangées dans les conditions décrites ci-dessus dans le premier, le deuxième et le troisième aspects de l'invention.
Lorsque le mélange obtenu en conséquence est ultérieurement introduit dans le dispositif de traitement à chaud et y est chauffé, la réticulation en surface visée est initiée. Dans ce traitement à chaud, la température de la résine absorbant l'eau est maintenue de préférence dans la plage de 60 à 250 C, mieux encore dans la plage de 80 à 250 C, bien mieux
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encore dans la plage de 80 à 250 C, bien mieux encore dans la plage de 100 à 230 C, et particulièrement dans la plage de 150 à 210 C, bien qu'elle soit variable avec le type d'agent de réticulation en surface à utiliser.
Si cette température de traitement à chaud n'atteint pas 60 C, le manque sera au détriment de l'obstruction de la formation d'une réticulation uniforme et, par suite, fera obstacle à la production d'une résine absorbant l'eau réticulée en surface ayant une capacité d'absorption élevée sous pression. En outre, ce traitement à chaud prend un temps excessivement long et induit une dégradation de la productivité. Si la température du traitement à chaud dépasse 250 C, l'excès sera au détriment de l'induction d'une détérioration de la résine absorbant l'eau et, par suite, d'une dégradation des performances de la résine absorbant l'eau réticulée en surface.
Comme dispositif de chauffage pour traiter la poudre de résine absorbant l'eau dans ces conditions, le dispositif de séchage connu ou un four chauffant qui est équipé d'un dispositif d'alimentation en gaz ou d'un dispositif d'échappement de gaz capable d'établir l'atmosphère spécifiée peut être utilisé. Comme gaz utilisé dans le dispositif précité, on peut citer la vapeur d'eau, l'air et l'azote. La quantité d'alimentation de ce gaz peut être décidée de manière appropriée.
Bien que le gaz permettant d'ajuster la température et le point de rosée puisse être décomprimé ou comprimé correctement ou être chauffé ou refroidi de manière appropriée, il est généralement commode d'acheminer l'air au voisinage de la température
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ambiante (par exemple, 0 à 50 C), sous pression sensiblement normale (1,013 x 105 Pa (1 atmosphère) +/- 10%, de préférence +/- 5%, mieux encore +/- 1%). Par exemple, des dispositifs de séchage ou des fours chauffants du type thermoconducteur électroconducteur, du type thermoconducteur par rayonnement, du type conducteur à air chaud et du type thermoconducteur à induction qui sont munis d'un dispositif d'alimentation en gaz ou d'un dispositif d'échappement de gaz s'avèrent appropriés.
Comme exemples concrets', on peut citer des dispositifs de séchage ou des fours chauffants du type à courroie, du type à agitation par rainures, du type à vis, du type rotatif, du type à disque, du type utilisé pour la chauffe avec des épices, du type à lit fluidisé, du type à courant d'air, du type infrarouge et du type à rayonnement électronique, munis d'un dispositif pour acheminer de l'air et/ou un gaz mélangé à un gaz inerte.
Parmi ces types de traitements à chaud énumérés cidessus, le type de traitement à chaud qui a recours à la conduction de chaleur électroconductrice ou à la conduction à air chaud ou même qui agite ou fluidisé et en même temps chauffe la résine absorbant l'eau et règle également l'atmosphère dans l'espace vide supérieur du dispositif de traitement à chaud qui a échappé à l'attention ainsi qu'au moyen d'une thermoconduction électroconductrice s'avère particulièrement avantageux.
Lorsque la résine absorbant l'eau est chauffée par thermoconduction électroconductrice, il est à conseiller de chauffer la résine absorbant l' eau par la surface de transfert de chaleur chauffée avec un matériau thermique (telle que, par exemple, la surface de la paroi et les
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pales d'agitation du dispositif de séchage du type à palettes) et, en même temps, de régler l'espace vide non exposé à la surface de transfert de chaleur et formé sur le lit de la résine absorbant l'eau à la température spécifiée et au point de rosée spécifié.
Même dans le traitement à chaud en continu ayant un volume de traitement de 10 kg/h ou de 100 kg/h ou de 1000 kg/h ou de 2000 kg/h ou encore de 3000 kg/h, le traitement à chaud peut être commodément utilisé sans être affecté par les dimensions (facteur d'échelle) du dispositif.
L'invention peut être réalisée dans un mode utilisant les deux étapes ou dans mode utilisant l'une ou l' autre des étapes de pulvérisation et de mélange de la solution aqueuse et de traitement à chaud de celleci.
Le cinquième aspect de l'invention vise un dispositif de mélange en forme de soc équipé d'une pale d'agitation en forme de soc, muni d'une lame de désintégration, qui est équipée d'une paroi intérieure formée d'un matériau présentant un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 par rapport à l'eu et possédant une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C, ladite paroi intérieure étant équipée, sur la circonférence de rotation de ladite pale d'agitation en forme de soc, d'une partie rainurée produisant un intervalle dans la plage de 1 à 30 mm à partir de ladite paroi intérieure.
Le dispositif peut être également équipé intérieurement de déversoirs et/ou de languettes d'alimentation. Le dispositif peut être avantageusement utilisé pour les procédés de modification de résine absorbant l'eau dans
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le premier, le deuxième et le troisième aspect de l'invention et peut être utilisé avantageusement pour le procédé de production de résine absorbant l'eau comprenant le procédé de modification précité.
Le dispositif de mélange en forme de soc de l'invention se compose, comme illustré dans la Fig. 1, d'une unité d'entraînement 10, d'un tambour horizontal 20, d'un orifice d'alimentation en matière première 30, d'une buse d'alimentation en solution aqueuse 40, d'un orifice d'échappement 50 et- de lamés de désintégration 61, le tambour étant muni à l'intérieur d'une paroi intérieure 60 formée d'un matériau présentant un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 par rapport à l'eau et possédant une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C, et la paroi intérieure étant munie de parties rainurées 65 de manière à introduire une distance dans la plage de 1 à 30 mm entre les pales d'agitation en forme de soc et la paroi intérieure.
Le dispositif de mélange en forme de soc a existé et le mode consistant à disposer éventuellement des lames de désintégration 61 a existé. L'invention est caractérisée en ce que le dispositif est équipé d'une paroi intérieure formée du matériau spécifique et munie des parties rainurées spécifiques précitées. Le dispositif étant équipé de la paroi intérieure formée du matériau spécifique, il est possible de réduire l'adhérence de la résine absorbant l'eau et la croissance consécutive du dépôt tout en réduisant également la formation d'agrégats. En outre, dans le dispositif de mélange en forme de soc, la pluralité de pales d'agitation en forme de soc disposées
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autour de l'axe de rotation est soumise à une rotation. La paroi intérieure mise à nouveau en place rétrécit l'intérieur du tambour.
Si la paroi intérieure 60 a une épaisseur uniforme, l'espace libre entre la paroi intérieure 60 et les pales d'agitation 73 diminuera sur la circonférence de rotation des pales d'agitation 73 et la résine absorbant l'eau sera malaxée et ne pourra être mélangée uniformément. Un essai effectué pour rechercher la distance entre la paroi intérieure et les pales d'agitation 73 qui supprime- la formation d'agrégats et permet un mélange uniforme a révélé qu'un mélange uniforme est atteint et la formation d'agrégats éliminée lorsque la distance la plus courte, 13, illustrée dans la Fig. 3 se situe dans la plage de 1 à 30 mm. Selon l'invention, la distance la plus grande, 14, entre les pales d'agitation 73 et la paroi intérieure 60 peut être supérieure à la limite supérieure de la plage précitée.
Le dispositif de mélange en forme de soc de l'invention est caractérisé en ce qu'il est équipé de la paroi intérieure formée d'un matériau spécifique et en ce que la paroi intérieure est munie de parties rainurées d'une profondeur spécifique en comparaison du contretype connu. Si les autres facteurs de ce dispositif peuvent être identiques à ceux du dispositif de mélange connu, ils doivent de préférence se situer dans les plages décrites ci-dessus en se rapportant au premier aspect de l'invention.
L'espace libre où se trouvent les pales d'agitation en forme de soc 73, le nombre de ces pales qui doivent être mises en place, les emplacements pour le positionnement des lames de désintégration 61, les emplacements pour le
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positionnement des déversoirs 63 et des languettes d'alimentation 75 et leurs nombres peuvent, par suite, être incorporés à un ou plusieurs modes ajoutés arbitrairement au dispositif de mélange en forme de soc. Incidemment, le dispositif de mélange en forme de soc est un dispositif de mélange du type à rotation à palettes horizontales et les pales d'agitation en forme de soc opèrent en mode de palettes.
Le matériau pour former la paroi intérieure précitée, spécifiquement le-type de' matériau présentant un angle de contact interfacial qui n'est pas inférieur à 60 par rapport à l'eau et possédant une température de déformation à la chaleur qui n'est pas inférieure à 70 C peut être choisi dans la plage spécifiée dans le premier aspect de l'invention.
Le tambour du dispositif de mélange en forme de soc est généralement constitué d'un matériau métallique. La paroi intérieure de matériau précité peut être formée en revêtant le matériau métallique formant la paroi intérieure du tambour de ce matériau.
Autrement, la paroi intérieure peut être formée en insérant un élément cylindrique formé du matériau dans la paroi intérieure du tambour.
Les parties rainurées peuvent être formées sur la paroi intérieure après que la paroi intérieure a été formée à l'intérieur du dispositif ou elles peuvent être formées à l'avance dans la paroi intérieure et la paroi intérieure peut être alors insérée à l'intérieur du dispositif.
La formation des parties rainurées dans la paroi intérieure qui a été déjà insérée à l'intérieur du dispositif peut être réalisée, par exemple, en fixant
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des pales d'agitation destinées exclusivement à la formation des rainures aux parties terminales d'attaque des pales d'agitation en forme de soc et en faisant tourner l'arbre rotatif, ce qui délimite les rainures dans la paroi intérieure, ou en chauffant les pales d'agitation à une température dépassant la température de déformation à la chaleur du matériau et en faisant fondre la paroi intérieure pour former les rainures dans la paroi intérieure ramollie thermiquement.
Les lames de désintégration peuvent être installées en les insérant par la surface extérieure du tambour et en les faisant avancer dans la direction de la normale via un joint d'étanchéité de l'axe. Les positions pour mettre en place les lames de désintégration ne doivent pas être limitées à la circonférence du tambour. Dans le but de promouvoir la désintégration de la résine absorbant l'eau accumulée sur la surface du fond de l'intérieur du tambour, il est à conseiller de disposer les languettes dans la moitié inférieure de la circonférence divisée en deux cercles divisés en deux verticalement. Bien que le procédé d'entraînement des lames de désintégration ne doive pas être particulièrement limité, l'entraînement peut se faire en utilisant un moteur électrique ou un moteur pneumatique.
L'utilisation d'un moteur électrique s'avère préférable pour des raisons de facilité de commande. Si la forme des lames de désintégration ne doit pas être particulièrement limitée, les languettes ressemblant aux aubes incurvées d'une turbine s'avèrent avantageuses du fait que l'action de désintégration et la force d'entraînement sont petites.
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Le procédé de fixation des déversoirs à la paroi intérieure ne doit pas être particulièrement limité. Les déversoirs peuvent être formés comme prévu, par exemple, en élevant des nervures de la circonférence de la paroi intérieure du tambour et en fixant les déversoirs aux nervures au moyen de boulons et de vis ou en soudant un métal ou en fusionnant une résine directement sur la circonférence. L'invention préfère le procédé qui comprend l'élévation de nervures de la surface intérieure des tambours et la fixation des déversoirs aux nervures au moyen de boulons et de vis parce que le rapport hauteur/ouverture des déversoirs peut être aisément réglé.
La résine absorbant l'eau produite selon l'invention présente une capacité d'absorption déterminée par le procédé adopté dans les exemples de travail cités ci-dessous dans la plage de 10 à 60 g/g, de préférence dans la plage de 20 à 55 g/g, mieux encore dans la plage de 25 à 50 g/g. En outre, cette résine présente une capacité d'absorption sous pression déterminée par le procédé adopté dans les exemples de travail cités ci-dessous à un niveau qui n'est pas inférieur à 10 g/g, de préférence pas inférieur à 15 g/g, mieux encore pas inférieur à 20 g/g. Par suite, la résine absorbant l'eau obtenue selon l'invention peut être utilisée comme agent absorbant également.
EXEMPLES.-
L'invention sera à présent décrite plus spécifiquement en se référant à des exemples de travail et à un exemple comparatif.
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EXEMPLE n 1.-
Dans un malaxeur équipé de deux lames de type sigma, une solution aqueuse de monomère contenant un monomère composé d'acrylate de sodium, d'acide acrylique et d'eau en concentration en monomère de 35% en poids et ayant un rapport de neutralisation de 70% en mole est préparée et du diacrylate de polyéthylèneglycol (nombre moyen d'unités d'éthylèneglycol : 9) y est dissout comme agent de réticulation interne jusqu'à une concentration de 0,04% en mole (par rapport au monomère). Ensuite, de l'azote gazeux est soufflé dans la solution aqueuse de monomère pour abaisser la concentration en oxygène dissous dans la solution aqueuse de monomère et déplacer tout l'intérieur du récipient réactionnel avec de l'azote.
Ensuite, on ajoute du persulfate de sodium jusqu'à 0,12 g/mole (par rapport au monomère) et de l'acide L-ascorbique jusqu'à 0,005 g/mole (par rapport au monomère) comme initiateurs de polymérisation. La température de la solution aqueuse de monomère est de 15 C. Lorsque la solution aqueuse de monomère entame sa polymérisation, l'agitation est interrompue et la polymérisation se poursuit tandis que le système réactionnel est maintenu au repos. Lorsque la température de polymérisation atteint 50 C, les lames sont de nouveau mises en rotation pour continuer la polymérisation à l'état agité dans le malaxeur. Environ 50 minutes après, un polymère d'hydrogel ayant un diamètre particulaire moyen d'environ 2 mm est obtenu.
Le polymère d'hydrogel ainsi obtenu est séché avec un dispositif de séchage à air chaud à 170 C pendant environ 60 minutes. Ensuite, le polymère séché
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est pulvérisé avec un dispositif de pulvérisation à laminoir et classifié avec un tamis ayant une ouverture de 850 m et un tamis ayant une ouverture de 105 um pour obtenir une résine absorbant l'eau (1) ayant une teneur en eau de 4% et un diamètre particulaire de 380 um.
100 parties en poids de la résine absorbant l'eau (1) et 3,5 parties en poids d'une solution aqueuse contenant un agent de réticulation en surface présentant un rapport 1,4-butanediol:propylèneglycol:eau = 0,3 :0,5:2,7 sont acheminées et mélangées en continu dans un dispositif de mélange en forme de soc constitué d'acier inoxydable et équipé intérieurement d'une paroi intérieure formée de poly(tétrafluorure d'éthylène) et munie, sur la circonférence de rotation, de pales d'agitation en forme de soc illustrées dans la Fig. 1 avec des parties rainurées d'une largeur dans la plage de 20 à 30 mm et d'une profondeur dans la plage de 10 à 15 mm et des lames de désintégration. L'intervalle entre les pales d'agitation et la paroi intérieure en l'absence de rainures est d'environ 2 mm.
Le facteur de remplissage est de 0,35 kg/1, le temps de séjour moyen est de 60 secondes, la fréquence de rotation des pales d'agitation en forme de soc est de 285 tr/min, la fréquence de rotation des lames de désintégration constituées d'acier inoxydable est de 1800 tr/min et le rapport W/D est de 1,42.
Dans le calcul du rapport W/D, le volume (D) de la résine absorbant l'eau avant addition de la solution aqueuse est déterminé en plaçant la résine absorbant l'eau en quantité prescrite dans le dispositif de mélange à agitation. Le volume (W) de la résine
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absorbant l'eau après le mélange de la solution aqueuse est trouvé à partir du volume de la résine absorbant l'eau qui a été mouillée après achèvement de l'opération.
La résine absorbant l'eau humidifiée présente une capacité de mélange appropriée. Lorsque la résine absorbant l'eau humidifiée est tamisée à travers un tamis de 10 mm, les agrégats arrêtés par le tamis représentent une proportion de 0,1%. Lorsque l'opération est terminée, l'intérieur du dispositif de mélange ne présente virtuellement pas de signe perceptible d'adhérence de matière étrangère.
En traitant à chaud la résine absorbant l'eau humidifiée avec un séchoir à palettes jumelées à une température de la résine absorbant l'eau de 205 C sur un temps de séjour moyen de 50 minutes, on obtient une résine absorbant l'eau modifiée (1).
La résine absorbant l'eau modifiée (1) s'avère avoir une capacité d'absorption de 35 (g/g) et une capacité d'absorption sous pression de 25 (g/g).
La capacité d'absorption est déterminée en amenant un échantillon à reposer dans une solution saline physiologique aqueuse à 0,90% en poids sans pression pendant 30 minutes et en calculant la capacité d'absorption et la capacité d'absorption sous pression est déterminée en amenant un échantillon à reposer dans une solution saline physiologique aqueuse à 0,90% en poids sous une pression de 4,83 kPa pendant 60 minutes et en calculant la capacité d'absorption sous pression.
Leurs déterminations sont effectuées de la manière suivante.
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(1) Capacité d'absorption . dans les conditions de température ambiante (20 à 25 C) et d'humidité relative RH de 50%, un sac constitué d'un textile non tissé (60 mm x 60 mm, fabriqué par Nangoku Pulp Kogyo K. K. et vendu sous la dénomination commerciale "Heatron Paper GSP22") est rempli uniformément de 0,20 g d'une poudre donnée de résine absorbant l'eau et ensuite scellé et maintenu immergé dans un excès important (par exemple, non inférieur à 100 g) de la solution saline physiologique aqueuse à 0,9% en poids. Après expiration de 30 minutes, le sac est retiré du bain, égoutté en utilisant un séparateur centrifuge (fabriqué par Kokusansha K. K. et vendu sous le code de produit "H-122") à 250 G pendant trois minutes et pesé pour trouver le poids W1 (g) .
La même procédure est répétée sur un sac ne contenant ni la résine absorbant l'eau ni un agent absorbant pour trouver le poids Wo (g). La capacité d'absorption (g/g) est calculée selon la formule suivante en utilisant W1 et Wo : Capacité d'absorption (g/g) = (Wi(g) - Wo(g))/poids de résine absorbant l'eau (g).
Lorsque la résine absorbant l'eau signifie un agent absorbant comprenant la résine absorbant l'eau comme composant principal, la capacité d'absorption est calculée en utilisant le poids de l'agent absorbant au lieu du poids de la résine absorbant l'eau.
(2) Capacité d'absorption sous pression : une gaze métallique de 400 mesh constituée d'acier inoxydable (ayant une taille de maille de 38 um) est
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fusionnée avec le fond d'un cylindre de support en matériau synthétique d'un diamètre intérieur de 60 mm.
Dans les conditions de température ambiante (20 à 25 C) et d'humidité relative RH de 50%, on répartit uniformément 0,90 g d'une résine absorbant l'eau sur la gaze métallique, un piston ajusté pour qu'il exerce une charge de 4,83 kPa (0,7 psi) sur l'agent absorbant, ledit piston ayant un diamètre extérieur légèrement inférieur à 60 mm de manière à éviter la formation d'un intervalle entre lui-même et le cylindre de support et produire un mouvement vertical sans entrave, et une charge sont montés sur la résine absorbant l'eau en séquence dans l'ordre mentionné. Le poids Wa (g) de l'ensemble du système de ce dispositif de mesure est mesuré.
Un filtre de verre ayant un diamètre de 90 mm (diamètre de pores : 100 à 120 um; fabriqué par Sougo Rikagaku Glass K. K.) est placé à l'intérieur d'une boîte de Pétri ayant un diamètre de 150 mm et une solution saline physiologique aqueuse à 0,90% en poids (20 à 25 C) est ajoutée à la boîte de Pétri pour se trouver de niveau avec la surface supérieure du filtre de verre. Un papier filtre de 90 mm de diamètre (ayant une épaisseur de 0,26 mm et un diamètre particulaire de retenue de 5 um, fabriqué par Advantec Toyo K. K. et vendu sous le code de produit "JIS P 3801, n 2) est placé par-dessus pour en mouiller toute la surface avec l'excès de liquide éliminé de la surface.
L'ensemble du système du dispositif de mesure précité est placé sur le papier filtre mouillé et on le laisse absorber le liquide sous la charge. Après
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expiration d'une heure, l'ensemble du système du dispositif de mesure est tiré vers le haut et son poids Wb (g) est mesuré. La capacité d'absorption sous pression (g/g) est calculée selon la formule suivante en utilisant Wa et Wb : Capacité d'absorption sous pression (g/g) = (Wa (g) - Wb (g))/poids de résine absorbant l'eau (0,9 g).
Lorsque la résine-absorbant l'eau signifie un agent absorbant comprenant la résine absorbant l'eau comme composant principal, la capacité d'absorption sous pression est calculée en utilisant le poids de l'agent absorbant au lieu du poids de la résine absorbant l'eau.
EXEMPLE n 2. -
Une résine absorbant l'eau et une solution aqueuse contenant un agent de réticulation en surface sont mélangées en continu en suivant la procédure de l'exemple 1 tout en maintenant les lames de désintégration à l'état immobile pendant le déroulement de l'opération.
Lorsque la résine absorbant l'eau humidifiée obtenue en conséquence est tamisée à travers un tamis de 10 mm, les agrégats arrêtés sur le tamis représentent une proportion de 10%.
La résine absorbant l'eau humidifiée qui a traversé le tamis est traitée à chaud avec un sécheur à palettes jumelées à une température de la résine absorbant l'eau de 205 C pendant un temps de séjour moyen de 50 minutes pour donner une résine absorbant l'eau modifiée (2) .
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La résine absorbant l'eau (2) ainsi obtenue s'avère avoir la capacité d'absorption de 35 (g/g) et la capacité d'absorption sous pression de 24 (g/g).
EXEMPLE n 3. -
Une résine absorbant l'eau et une solution aqueuse contenant un agent de réticulation en surface sont mélangées en continu en suivant la procédure de l'exemple 1, mais en utilisant un dispositif de mélange qui n'est pas équipé d'un cylindre constitué de poly(tétrafluorure d'éthylène).
La résine absorbant l'eau humidifiée ainsi obtenue ne présente pas de signe de mélange non uniforme. Lorsque cette résine absorbant l'eau humidifiée est tamisée à travers un tamis de 10 mm, les agrégats arrêtés sur le tamis représentent une proportion d'environ 40%. L'intérieur du cylindre du dispositif de mélange et la périphérie de l'arbre d'agitation présentent un signe d'adhérence de la résine absorbant l'eau humidifiée.
La résine absorbant l'eau humidifiée qui a traversé le tamis est traitée à chaud avec un sécheur à palettes jumelées à une température de la résine absorbant l'eau de 205 C pendant un temps de séjour moyen de 50 minutes pour donner une résine absorbant l'eau (3) .
La résine absorbant l'eau (3) s'avère avoir la capacité d'absorption de 32 (g/g) et la capacité d'absorption sous pression de 18 (g/g).
EXEMPLE n 4. -
Un mélange continu est effectué en suivant la procédure de l'exemple 1, mais en faisant passer le
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facteur de remplissage à 0,5 kg/1, le temps de séjour moyen à 90 secondes, la fréquence de rotation des pales d'agitation à 285 tr/min et le rapport W/D à 1,52.
La résine absorbant l'eau humidifiée ainsi obtenue présente une capacité de mélange appropriée.
Lorsque la résine absorbant l'eau humidifiée est tamisée à travers un tamis de 10 mm, les agrégats arrêtés sur le tamis représentent une proportion de 0,2%. Après achèvement de l'opération, l'intérieur du dispositif ne présente sensiblement pas- de signe d'adhérence de matière étrangère.
La résine absorbant l'eau humidifiée est traitée à chaud avec un sécheur à palettes jumelées à une température de la résine absorbant l'eau de 205 C pendant un temps de séjour moyen de 50 minutes pour donner une résine absorbant l'eau modifiée (4).
La résine absorbant l'eau modifiée (4) ainsi obtenue s'avère avoir une capacité d'absorption de 36 (g/g) et une capacité d'absorption sous pression de 24 (g/g).
EXEMPLE n 5. -
Un mélange continu est effectué en suivant la procédure de l'exemple 1, mais en faisant passer le facteur de remplissage à 0,1 kg/1, le temps de séjour moyen à 60 secondes, la fréquence de rotation des pales d'agitation à 285 tr/min et le rapport W/D à 2,62.
La résine absorbant l'eau humidifiée ainsi obtenue présente un signe de mélange non uniforme.
Lorsque la résine absorbant l'eau humidifiée est tamisée à travers un tamis de 10 mm, les agrégats arrêtés sur le tamis représentent une proportion d'environ 10%.
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Après achèvement de l'opération, les pales d'agitation du dispositif de mélange présentent un signe d'adhérence de matière étrangère.
La résine absorbant l'eau humidifiée qui a traversé le tamis est traitée à chaud avec un sécheur à palettes jumelées à une température de la résine absorbante de 205 C pendant un temps de séjour moyen de 50 minutes pour donner une résine absorbant l'eau (5).
La résine absorbant l'eau (5) s'avère avoir une capacité d'absorption de 32 (g/g) et une capacité d'absorption sous pression de 22 (g/g).
EXEMPLE n 6. -
Un mélange continu est effectué en suivant la procédure de l'exemple 1, mais en faisant passer le facteur de remplissage à 0,75 kg/1, le temps de séjour moyen à 60 secondes, la fréquence de rotation des pales d'agitation à 285 tr/min et le rapport W/D à 1,15.
La résine absorbant l'eau humidifiée ainsi obtenue présente un signe de mélange non uniforme.
Lorsque la résine absorbant l'eau humidifiée est tamisée à travers un tamis de 10 mm, les agrégats arrêtés sur le tamis représentent une proportion d'environ 20%. Après achèvement de l'opération, les pales d'agitation à l'intérieur du dispositif de mélange présentent un signe d'adhérence de matière étrangère.
La résine absorbant l'eau humidifiée qui a traversé le tamis est traitée à chaud avec un sécheur à palettes jumelées à une température de la résine absorbant l'eau de 205 C pendant le temps de séjour moyen de 50 minutes pour donner une résine absorbant l'eau (6) .
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La résine absorbant l'eau (6) s'avère avoir une capacité d'absorption de 34 (g/g) et une capacité d'absorption sous pression de 15 (g/g).
EXEMPLE n 7. -
Une opération discontinue est effectuée à la place de l'opération continue de l'exemple 1, en fixant le temps de séjour à 10 minutes. Le rapport W/D est de 1,15.
Lorsque la résine absorbant l'eau humidifiée ainsi obtenue est tamisée à- travers' un tamis de 10 mm, les agrégats arrêtés sur le tamis représentent une proportion de 15%.
Les pales d'agitation du dispositif de mélange présentent un signe d'adhérence de matière étrangère.
La résine absorbant l'eau humidifiée qui a traversé le tamis est traitée à chaud avec un sécheur à palettes jumelées à une température de la résine absorbant l'eau de 205 C pendant un temps de séjour moyen de 50 minutes pour donner une résine absorbant l'eau (7).
La résine absorbant l'eau s'avère avoir une capacité d'absorption de 32 (g/g) et une capacité d'absorption sous pression de 24 (g/g).
EXEMPLE COMPARATIF n 1.-
Une résine absorbant l'eau et une solution aqueuse contenant un agent de réticulation en surface sont mélangées en continu en suivant la procédure de l'exemple 3, mais en faisant passer le facteur de remplissage à 0,75 kg/1, le temps de séjour moyen à 60 secondes, la fréquence de rotation des pales d'agitation à 285 tr/min et le rapport W/D à 1,15.
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Du fait que la charge du moteur du dispositif de mélange s'élève pendant le déroulement du mélange, celui-ci est interrompu.
Un matériau humidifié s'avère adhérer fortement à la périphérie de l'arbre d'agitation du dispositif de mélange et la résine absorbant l'eau s'avère obstruer partiellement l'intervalle entre les pales d'agitation et le cylindre.