BR112014017054B1

BR112014017054B1 - Processo para o preparo de partículas poliméricas absorvedoras de água

Info

Publication number: BR112014017054B1
Application number: BR112014017054-1A
Authority: BR
Inventors: Harald Plöchinger; Daniel Fricker; Richard Walther; Marc Hager
Original assignee: Evonik Degussa Gmbh
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2019-06-04
Also published as: KR20140119103A; US9255190B2; CN104039363A; EP2614841A1; RU2014132921A; CN104039363B; BR112014017054A2; JP5903170B2; EP2614841B1; WO2013104484A1; KR101606308B1; BR112014017054A8; JP2015511247A; US20140323663A1

Abstract

processo para o preparo de partículas poliméricas absorvedoras de água a invenção é referente genericamente a um processo para a preparação de partículas poliméricas absorvedoras de água, compreendendo as etapas de processo de: (i) preparo de uma solução aquosa de monômero compreendendo monômeros pelo menos parcialmente neutralizados insaturados monoetilenicamente portando grupos ácidos (a1) e pelo menos um agente de reticulação (a3); (ii) adição opcional de partículas finas de um polímero absorvedor de água ou soluções aquosas salinas à solução aquosa de monômero; (iii) adição de um iniciador de polimerização ou de pelo menos um componente de um sistema de iniciação de polimerização que compreende dois ou mais componentes à solução aquosa de monômero; (iv) diminuição do teor de oxigênio da solução aquosa de monômero; (v) alimentação da solução aquosa de monômero em um reator de polimerização; (vi) polimerização dos monômeros na solução aquosa de monômero em um reator de polimerização; (vii) descarga da chapa de gel polimérico para fora do reator de polimerização e opcionalmente a fragmentação do material obtendo então partículas de gel polimérico; (viii) secagem das partículas de gel polimérico; (ix) moagem das partículas de gel polimérico seco obtendo então partículas moídas de polímero absorvedor de água; (x) classificação por tamanho das partículas moídas de polímero absorvedor de água; e (xi) reticulação da superfície das partículas de polímero absorvedor de água moídas e classificadas; onde a etapa do processo (xi) compreende as etapas de: (xia) mistura das partículas com solução aquosa de agente de reticulação; e (xib) tratamento térmico da mistura obtida na etapa do processo (xia) em um equipamento de mistura horizontalmente operado; onde o equipamento de mistura horizontalmente operado é acionado hidraulicamente.

Description

PROCESSO PARA O PREPARO DE PARTÍCULAS POLIMÉRICAS ABSORVEDORAS DE ÁGUA [001] A invenção se refere a um processo para preparação de partículas poliméricas absorvedoras de água, a partículas poliméricas absorvedoras de água que podem ser obtidas por tal processo, a um material compósito, a um processo para a preparação de um material compósito, ao material compósito que pode ser obtido por tal processo, a produtos químicos e ao uso de partículas de polímero absorvedor de água ou de um material compósito.

[002] Superabsorvedores são polímeros reticulados insolúveis em água capazes de absorver grandes quantidades de fluidos aquosos, especialmente fluidos corpóreos, mais especificamente urina ou sangue, com inchamento e formação de hidrogeis, e também capazes de reter tais fluidos submetidos a certa pressão. Em virtude dessas propriedades características, tais polímeros são majoritariamente utilizados para incorporação em artigos sanitários tais como, por exemplo, fraldas infantis, produtos de incontinência ou papeis toalha.

[003] A preparação de superabsorvedores geralmente é conduzida com polimerização por radicais livres de monômeros com grupamentos laterais ácidos na presença de agentes de reticulação, sendo possível a preparação de polímeros com propriedades absorventes diferentes de acordo com a escolha da

Petição 870190025874, de 18/03/2019, pág. 9/14

2/45 composição do monômero, dos agentes de reticulação, das condições de polimerização e das condições do processamento para o hidrogel obtido após a polimerização (para detalhes veja, por exemplo, Modem Superabsorbent Polymer Technology, FL Buchholz, GT Graham, Wiley-VCH, 1998}.

[004] Os monômeros com grupamentos laterais ácidos podem ser polimerizados na presença de agentes de reticulação em processo batelada ou contínuo. Um exemplo de processo contínuo para o preparo de superabsorventes está descrito na Patente Americana US 4.857.610. De acordo com este processo, uma solução aquosa de monômero, contendo ácido acrílico e agentes de reticulação, é continuamente alimentada na forma de uma camada com pelo menos um centímetro de espessura em uma esteira transportadora onde ocorre a polimerização. O gel obtido é continuamente descarregado da esteira e subsequentemente fragmentado, seco, moldo e opcionalmente submetido a tratamento superficial.

[005] O tratamento superficial das partículas poliméricas absorvedoras de água usualmente compreende uma etapa de cura superficial, onde as partículas do polímero primeiramente são misturadas com uma solução aquosa compreendendo o agente de reticulação superficial e onde a mistura obtida é submetida a um tratamento térmico em um equipamento de mistura posterior, preferencialmente um equipamento de mistura horizontalmente operado como um misturador NARA acionado eletricamente. Porém, de maneira a obter partículas poliméricas absorvedoras de água com propriedades absorventes previsíveis e reprodutíveis é

3/45 muito importante o controle do tempo de residência das partículas poliméricas no misturador NARA. A desvantagem dos processos da arte anterior, porém, pode ser observada no fato de que se o misturador NARA tiver de ser parado, por exemplo, devido a uma certa sobrecarga de insumos ou outros motivos, torna-se muito difícil reiniciar o misturador no estado completamente carregado, especialmente se a fluidez do pó polimérico úmido estiver diminuída devido à presença de aditivos como sais de alumínio. No caso de um misturador NARA acionado eletricamente o torque máximo não pode ser alcançado logo no reinicio do misturador, resultando na mistura não suficiente das partículas poliméricas na fase inicial do reinicio. Estes problemas para reiniciar um misturador NARA resultam em uma extensão imprevisível do tempo de residência das partículas consequentemente produto acabado.

poliméricas no misturador NARA e propriedades de absorção imprevisíveis do

Como as superfícies internas do misturador

NARA são aquecidas, as partículas poliméricas podem até inflamar caso permaneçam por muito tempo em contato com elas.

[006] Um objetivo da invenção é superar pelo menos parte das desvantagens acima mencionadas da arte anterior. Um objetivo adicional é prover um processo para preparo de partículas de polímero absorvedor de água de maneira eficiente referente a tempo e recursos. Um objetivo adicional da invenção é executar sob condições mais reprodutíveis o processo de tratamento superficial das partículas poliméricas absorvedoras de água, especialmente o processo de reticulação da superfície das partículas poliméricas absorvedoras de água.

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Outro objetivo é prover um processo continuo para tratamento superficial das partículas poliméricas absorvedoras de água, especialmente para o processo de reticulação da superfície das partículas poliméricas absorvedoras de água, que pode ser executado mais eficientemente, por exemplo, sendo parado e reiniciado mais facilmente. 0 processo deve permitir também a mistura homogênea de aditivos, que usualmente tem impacto negativo na fluidez da mistura, com partículas poliméricas absorvedoras de água.

[007] Uma contribuição para a solução destes objetivos é feita por um processo para a preparação de partículas poliméricas absorvedoras de água, compreendendo as etapas de:

(i) Preparo de uma solução aquosa de monômero compreendendo monômeros pelo menos parcialmente neutralizados insaturados monoetilenicamente portando grupos ácidos (al) e pelo menos um agente de reticulação (a3);

(ii) Adição opcional de partículas finas de um polímero absorvedor de água ou soluções aquosas salinas à solução aquosa de monômero;

(iii) Adição de um iniciador de polimerização ou de pelo menos um componente de um sistema de iniciação de polimerização que compreende dois ou mais componentes à solução aquosa de monômero;

(iv) Diminuição do teor de oxigênio da solução aquosa de monômero;

(v) Alimentação da solução aquosa de monômero em um reator de polimerização;

5/45 (vi) Polimerização dos monômeros na solução aquosa de monômero em um reator de polimerização;

(vii) Descarga da chapa de gel polimérico para fora do reator de polimerização e opcionalmente a fragmentação do material obtendo então partículas de gel polimérico;

(viii) Secagem das partículas de gel polimérico;

(ix) Moagem das partículas de gel polimérico seco obtendo então partículas moldas de polímero absorvedor de água;

(x) Classificação por tamanho das partículas moldas de polímero absorvedor de água; e (xi) Reticulação da superfície das partículas de polímero absorvedor de água moldas e classificadas;

onde a etapa do processo (xi) compreende as etapas de:

(xia) Mistura das partículas com solução aquosa de agente de reticulação; e (xib) Tratamento térmico da mistura obtida na etapa do processo (xia) em um equipamento de mistura horizontalmente operado;

onde o equipamento de mistura horizontalmente operado é acionado hidraulicamente;

[008] O processo de acordo com a presente invenção é preferencialmente um processo contínuo onde a solução aquosa de monômero é continuamente provida e continuamente alimentada no reator de polimerização. O hidrogel obtido é continuamente descarregado do reator de polimerização e continuamente fragmentado, seco, moído e classificado nas etapas subsequentes do processo. Este processo contínuo pode, porém, ser interrompido de maneira a, por exemplo:

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- substituir certas partes do equipamento do processo, como um componente da esteira transportadora se uma desta é usada no reator de polimerização;

limpar certas partes do equipamento do processo, especialmente para propósito de remover depósitos poliméricos nos tanques ou tubos; ou dar partida em um novo processo quando partículas poliméricas absorvedoras de água com outras características de absorção necessitam ser preparadas.

[009] As partículas poliméricas absorvedoras de água que são preferenciais de acordo com a invenção possuem tamanho médio de partícula de acordo com WSP 220.2 (método de teste da World Strategic Partners EDANA e INDA) no intervalo de 10 a 3000 pm, preferencialmente de 20 a 2000 pm e particularmente preferencialmente de 150 a 850 pm. Neste contexto é particularmente preferencial que o teor de partículas poliméricas com tamanho de partícula no intervalo de 300 a 600 pm seja pelo menos de 30% em massa, particularmente preferencialmente de 40% em massa e mais preferencialmente pelo menos de 50% em massa, baseado na massa total das partículas poliméricas absorvedoras de água.

[0010] Na etapa (i) do processo de acordo com a presente invenção é preparada uma solução aquosa de monômero contendo monômeros parcialmente neutralizados insaturados monoetilenicamente portando grupos ácidos (al) e pelo menos um agente de reticulação (a3).

[0011] Os monômeros preferenciais insaturados monoetilenicamente portando grupos ácidos (al) são os citados na DE 102 23 060 Al como monômeros preferenciais (al), onde o ácido acrílico é particularmente preferido.

[0012] Prefere-se de acordo com a presente invenção que o polímero absorvedor de água produzido pelo processo de acordo com a invenção compreenda monômeros portadores de grupos ácidos carboxílicos em pelo menos 50% em massa, preferencialmente pelo menos 70% em massa e ainda preferencialmente pelo menos 90% em massa baseado na massa seca. É particularmente preferencial de acordo com a invenção que o polímero absorvedor de água produzido pelo processo de acordo com a invenção seja formado de pelo menos 50% em massa, preferencialmente pelo menos 70% em massa de ácido acrílico, que está preferencialmente neutralizado em 20% molar, particularmente preferencialmente em pelo menos 50% molar. A concentração dos monômeros insaturados monoetilenicamente portadores de grupos ácidos (al) na solução aquosa de monômero que é provida na etapa de processo (i) está preferencialmente no intervalo entre 10-60% em massa, preferencialmente de 20 a 50% em massa, e mais preferencialmente entre 30 e 40% em massa, baseado na massa total da solução aquosa de monômero.

[0013] A solução aquosa de monômero pode também compreender monômeros monoetilenicamente insaturados (a2) que são copolimerizáveis com (al). Os monômeros preferenciais (a2) são aqueles citados na DE 102 23 060 Al como monômeros

8/45 preferenciais (α2), onde a acrilamida é particularmente preferencial.

[0014] Os agentes de reticulação preferenciais (a3) de acordo com a presente invenção são compostos que possuem pelo menos dois grupos etilenicamente insaturados em uma molécula (agente de reticulação de classe I), compostos que possuem pelo menos dois grupos funcionais que podem reagir com os grupos funcionais dos monômeros (al) ou (a2) com reação de condensação (= agente de reticulação de condensação), com reação de adição ou de abertura de anel (agente de reticulação de classe II), compostos que têm pelo menos um grupo etilenicamente insaturado e um grupo funcional que pode reagir com os grupos funcionais dos monômeros (al) ou (a2) com reação de condensação, reação de adição ou de abertura de anel (agente de reticulação de classe III), ou cátions metálicos polivalentes (agente de reticulação de classe IV) . Assim, com os compostos da classe I de agentes de reticulação uma cura do polímero é alcançada pela polimerização radicalar dos grupos etilenicamente insaturados das moléculas do agente de reticulação com os monômeros monoetilenicamente insaturados (al) ou (a2), enquanto que com os compostos da classe II de agentes de reticulação e com os cátions metálicos polivalentes da classe IV a reticulação do polímero é alcançada respectivamente com reação de condensação dos grupos funcionais (classe II) ou via interação eletrostática do cátion metálico polivalente (classe IV) com os grupos funcionais do monômero (al) ou (a2). Com os compostos da classe III de agentes de reticulação a cura dos polímeros é

9/45 alcançada correspondentemente por polimerização radicalar dos grupos etilenicamente insaturados bem como por reação de condensação entre os grupos funcionais dos agentes de cura e dos monômeros (al) ou (a2).

[0015] Os agentes de reticulação preferenciais (oí3) são todos os compostos citados na DE 102 23 060 Al como agentes de reticulação (oí3) das classes I, II, III, IV, onde:

- Como compostos de classe I são particularmente preferenciais N,N'-metilenobisacrilamida, polietilenoglicol di(meta)acrilatos, cloreto de trialilmetilamônio, cloreto de tetraalilamônio e acrilato de alilnonaetileneglicol produzido com 9 mol de óxido de etileno por mol de ácido acrílico, e

Como compostos de classe IV, são particularmente preferenciais o A1₂(SO₄)3 e seus hidratos.

[0016] Os polímeros absorvedores de água preferenciais produzidos pelo processo de acordo com a invenção são polímeros que são reticulados por agentes de reticulação das seguintes classes ou por combinações das mesmas: I, II, III, IV, I II, I III, I IV, I II III, I II IV, I III IV, II III IV, II IV ou III IV.

[0017] São polímeros absorvedores de água adicionalmente preferenciais produzidos pelo processo de acordo com a invenção os que são reticulados por qualquer um dos agentes de reticulação descritos na DE 102 23 060 Al como de classe I, onde N,N'-metilenobisacrilamida, polietilenoglicol

10/45 di(meta)acrilatos, cloreto de trialilmetilamônio, cloreto de tetraalilamônio e acrilato de alilnonaetileneglicol produzido com 9 mol de óxido de etileno por mol de ácido acrílico são os agentes de reticulação da classe I preferenciais.

[0018] A solução aquosa de monômero pode adicionalmente compreender polímeros hidrossolúveis (a4) . Os polímeros hidrossolúveis preferenciais (oí4) incluem poliálcool vinílico parcialmente ou completamente saponifiçado, polivinilpirrolidona, amido ou derivados de amido, poliglicois ou poliácido acrílico. A massa molar destes polímeros não é crítica, desde que eles sejam hidrossolúveis. Os polímeros solúveis em água preferenciais (oí4) são amido ou derivados de amido, ou poliálcool vinílico. Os polímeros hidrossolúveis (oí4) , preferencialmente sintéticos como o poliálcool vinílico, podem não servir somente como pontos de enxerto para os monômeros a serem polimerizados. Também é concebível que estes polímeros hidrossolúveis sejam misturados ao hidrogel ou ao polímero absorvedor de água já seco.

[0019] A solução aquosa de monômero pode adicionalmente compreender substancias auxiliares (a5), tais substâncias incluindo, em particular, agentes de complexação como o EDTA, por exemplo.

[0020] teor relativo de monômeros (al) e («2) e dos agentes de reticulação (oí3) e polímeros hidrossolúveis (ot4) substâncias auxiliares (a5) na solução aquosa de monômero preferencialmente escolhido de tal forma que a estrutura do

11/45 polímero absorvedor de água obtida na etapa (x) do processo após secagem esteja baseada:

dentro da extensão de 20-99,999% em massa, preferencialmente dentro da extensão de 55-98,99% em massa e particularmente preferencialmente dentro da extensão de 7098,79% em massa de monômeros (al) ;

dentro da extensão de 0-80% em massa, preferencialmente dentro da extensão de 0-44,99% em massa e particularmente preferencialmente dentro da extensão de 0,1-44,89% em massa de monômeros (a2);

dentro da extensão de 0-5% em massa, preferencialmente dentro da extensão de 0,001-3% em massa e particularmente preferencialmente dentro da extensão de 0,01-2,5% em massa agentes de reticulação (a3);

dentro da extensão de 0-30% em massa, preferencialmente dentro da extensão de 0-5% em massa e particularmente preferencialmente dentro da extensão de 0,1-5% em massa de polímeros hidrossolúveis (a4);

dentro da extensão de 0-20% em massa, preferencialmente dentro da extensão de 0-10% em massa e particularmente preferencialmente dentro da extensão de 0,1-8% em massa de substâncias auxiliares (a5), e dentro da extensão de 0,5-25% em massa, preferencialmente dentro da extensão de 1-10% em massa e particularmente preferencialmente dentro da extensão de 3-7% em massa de água (a6) ;

com a soma das quantidades por massa de (al) a (a6) sendo

100% .

12/45 [0021] Os valores ótimos para a concentração em particular dos monômeros, agentes de reticulação e polímeros hidrossolúveis na solução de monômero podem ser determinados por experimentos preliminares simples ou através da arte anterior, particularmente das publicações US 4.286.082, DE 27 06 135 Al, US 4.076.663, DE 35 03 458 Al, DE 40 20 780 Cl, DE 42 44 548 Al, DE 43 33 056 Al e DE 44 18 818 Al.

[0022] Na etapa do processo (ii) partículas finas de polímero absorvedor de água ou soluções salinas aquosas podem ser adicionalmente acrescentadas à solução aquosa do monômero.

[0023] As partículas finas absorvedoras de água são preferencialmente as partículas poliméricas absorvedoras de água com composição que corresponde às partículas poliméricas absorvedoras de água acima descritas, onde é preferencial que pelo menos 90% em massa das partículas finas absorvedoras de água, preferencialmente pelo menos 95% em massa e mais preferencialmente pelo menos 99% em massa das partículas poliméricas possuam tamanho de partícula menor que 200 pm, preferencialmente menor que 150 pm e particularmente preferencialmente menor que 100 pm. As partículas finas absorvedoras de água podem também compreender sais metálicos, particularmente sais de alumínio.

[0024] Em uma modalidade preferencial do processo de acordo com a presente invenção as partículas finas absorvedoras de água que podem opcionalmente ser adicionadas à solução aquosa

13/45 de monômero na etapa do processo (ii) são partículas finas que são obtidas na etapa de processo (x) de acordo com a presente invenção e que são então recicladas.

[0025] As partículas finas podem ser adicionadas à solução aquosa monomérica por meio de qualquer equipamento de mistura que a pessoa versada na arte considere como apropriado para este propósito. Em uma modalidade preferencial da presente invenção, que é especialmente útil se o processo é conduzido continuamente como descrito acima, as partículas finas e uma segunda corrente de solução aquosa monomérica são direcionadas continuamente, mas com direções diferentes, em um dispositivo de mistura rotante. Tal tipo de configuração de mistura pode ser realizado em um chamado Misturador de Rotor/Estator que compreende na sua área de mistura um estator não rotante de forma cilíndrica, no centro do qual um rotor preferencialmente cilíndrico está girando. As paredes do rotor bem como as paredes do estator estão usualmente providas com entalhes, por exemplo, na forma de lacunas, através dos quais a mistura de partículas finas e a solução aquosa de monômero podem ser sugadas e então sujeitas a altas forças de cisalhamento.

[0026] Neste contexto é particularmente preferencial que a primeira corrente de partículas finas e a segunda corrente de solução aquosa de monômero formem um ângulo δ no intervalo de 60° a 120°, mais preferencialmente no intervalo entre 75° e 105°, ainda mais preferencialmente no intervalo entre 85° e 95°, e mais preferencialmente de em torno de 90°. Também é preferencial que a corrente da mistura de partículas finas e

14/45 solução aquosa de monômero que deixa o misturador e a primeira corrente de partículas finas que entra no misturador formem um ângulo ε no intervalo entre 60° a 120°, preferencialmente no intervalo entre 75° e 105°, ainda mais preferencialmente no intervalo entre 85° e 95° e mais preferencialmente de em torno de 90°.

[0027] Tal tipo de configuração de mistura pode, por exemplo, ser realizado por meio de equipamentos de mistura que são descritos na DE-A-25 20 788 e DE-A-26 17 612, conteúdo incorporado aqui para referência. Podem ser usados exemplos concretos de equipamentos de mistura para adicionar as partículas finas à solução aquosa de monômero na etapa de processo (ii) da presente invenção tais como equipamentos de mistura que podem ser obtidos pela IKA® Werke GmbH & Co. KG, Staufen, Alemanha, com as especificações MHD 2000/4, MHD 2000/05, MHD 2000/10, MHD 2000/20, MHD 2000/30 e MHD 2000/50, onde o equipamento de mistura MHD 2000/20 é particularmente preferencial. Podem ser usados equipamentos de mistura adicionais oferecidos pela ystral GmbH, Ballrechten-Dottingen, Alemanha, por exemplo com especificação Conti TDS, ou pela Kinematika AG, Luttau, Suíça, por exemplo com a marca registrada Megatron®.

[0028] A quantidade de partículas finas que podem ser adicionadas na solução aquosa de monômero na etapa do processo (ii) está preferencialmente no intervalo entre 0,1 a 15% em massa, ainda mais preferencialmente no intervalo de 0,5 a 10%

15/45 em massa e mais preferencialmenLe nu Intervalo entre 3 e 8% em massa, baseado na massa de solução aquosa de monômero.

[0029] Como solução salina aquosa que pode ser adicionada na solução aquosa de monômero na etapa do processo (ii) pode ser usada uma solução aquosa contendo sais carbonatados. Tais soluções podem ser obtidas como uma chamada água depuradora, como descrito na Patente Americana US 2011/0245436 Al.

[0030]	Na	etapa do processo	(üi)	de acordo com a presente
invenção	é	adicionado à	solução	aquosa	de monômero um
iniciador	de	polimerização	ou	pelo	menos um	componente de um

sistema de iniciação de polimerização que compreende dois ou mais componentes.

[0031]

Como iniciadores para a iniciação da polimerização podem ser usados todos os que formem radicais livres nas condições de polimerização, que são usualmente empregados na produção de superabsorvedores. Entre estes estão os catalisadores térmicos, catalisadores redox os fotoiniciadores, cuja ativação ocorre pela irradiação energética. Os iniciadores de polimerização podem ser dissolvidos ou dispersos na solução aquosa de monômero. O uso de catalisadores hidrossolúveis é preferencial.

[0032] Como iniciadores térmicos podem ser usados todos os compostos conhecidos à pessoa versada na arte que se decompõem por efeito da temperatura para formar radicais livres. São particularmente preferenciais iniciadores térmicos de

16/45 polimerização com uma meia vida de menos de 10 segundos, mais preferencialmente menos de 5 segundos a menos de 180°C, mais preferencialmente a menos de 140°C. São particularmente preferenciais peróxidos, hidroperóxidos, peróxido de hidrogênio, persulfatos e compostos azo como iniciadores de polimerização térmicos. Dentre tais misturas as que consistem de peróxido de hidrogênio e peroxodissulfato de sódio ou potássio são preferenciais, podendo ser usadas em qualquer razão quantitativa desejada. São preferencialmente adequados os peróxidos orgânicos peróxido de acetilacetona, peróxido de metil etil cetona, peróxido de benzoila, peróxido de lauroila, peróxido de acetila, peróxido de caprila, peroxidicarbonato de isopropila, peroxidicarbonato de 2-etilexila, hidroperóxido de t-butila, hidroperóxido de cumeno, perpivalate de t-butila, perneohexonato isobutirato de t-butila, per-2-etilexenoato perisononanoato de t-butila, perbenzoato de t-butila, 3,5,5-trimetilexanoato perneodecanoato de amila. Adicionalmente, permaleato

d de	t-amila,
de	t-butila,
de	t-butila,
de	t-butila,
de t	-butila e
os	seguintes

preferenciais:

iniciadores de polimerização térmicos são compostos azo tais como azo-bis-isobutironitrol, azo-bisdimetilvaleronitril, dihidrocloreto de

2,2-azobis-(2amidinopropano) , dihidrocloreto de azo-bis-ami-dinopropano, dihidrocloreto de 2,2'-azobis-(N,N-dimetileno)isobutiramidina,

2-(carbamoilazo)isobutironitrila e 4,4'-azobis-(ácido 4-ciano valérico). Os compostos acima mencionados são usados em quantidades convencionais, preferencialmente no intervalo entre 0,01 e 5% molar, mais preferencialmente entre 0,1 e 2%

17/45 molar respectivamente baseado na quantidade de monômeros a polimerizar.

[0033]

Os catalisadores do tipo redox compreendem dois ou mais componentes, usualmente um ou mais dos peroxocompostos listados acima, pelo menos um agente redutor, preferencialmente ácido ascórbico, glicose, sorbose, manose, hidrogenossulfito, sulfato, tiossulfato, hipossulfito ou sulfeto de amônio ou de metal alcalino, sais de metais como ions ferro II ou de prata ou hidroximetilsulfoxilato de sódio. O ácido ascórbico ou o pirossulfito de sódio são usados preferencialmente como agente redutor do catalisador redox.

São	usados	de 1	x 10’⁵ a 1% molar de	agente redutor	e de	1 x
10“⁵	a 5%	molar	de agente oxidante	do catalisador	redox,	em
cada	caso	referente à quantidade	de monômeros	usada	na

polimerização. No lugar de um agente oxidante do catalisador redox, ou como um complemento, um ou mais compostos azo preferencialmente hidrossolúveis podem ser usados.

[0034] Se a polimerização for iniciada por radiação energética, os chamados fotoiniciadores são utilizados. Estes podem compreender, por exemplo, os chamados a-splitters, sistemas de abstração de hidrogênio ou também azidas. São exemplos de tais iniciadores os derivados de benzofenona como a cetona Michlers, derivados de fenantreno, derivados de flúor, derivados de antraquinona, derivados de tioxantona, derivados de cumarina, benzoinoeteres e derivados, compostos azo como os formadores de radicais acima mencionados, hexarilbisimidazois substituídos ou óxidos de acilfosfina. São

18/45 exemplos de azidas: 2-(N,N-dimetilamino)etil-4-azidocinamato,

2-(N,N-dimetilamino)etil-4-azidonaftilcetona, 2-(N,N-dimetilamino) etil-4-azidobenzoato, 5-azido-l-naftil-2'-(N,Ndimetilamino)etilsulfona, N-(4-sulfonilazidofenil)maleinimida, N-acetil-4-sulfonil-azidoanilina, 4-sulfonilazidoanilina, 4azidoanilina, brometo de 4-azidofenacila, ácido pazidobenzoico, 2,6-bis(p-azidobenzilideno)ciclohexanona e 2,6bis(p-azidobenzilideno)-4-metilcicloexanona. Os fotoiniciadores, quando usados, são geralmente empregados em quantidades de 0,01 a 5% em massa baseado nos monômeros a serem polimerizados.

[0035] Um sistema redox particularmente preferencial que é usado no processo de acordo com a presente invenção é o

sistema	redox	compreendendo	peróxido	de	hidrogênio,
peroxodissulfato	de sódio e ácido	ascórbico.
[0036]	Neste	contexto também	deve ser	observado que o

iniciador de polimerização pode ser adicionado antes, durante ou depois da etapa do processo (iv), isto é, após a diminuição do teor de oxigênio na solução aquosa de monômero. Se um sistema de iniciação de polimerização usado compreende dois ou mais componentes, como o sistema preferencial que compreende peróxido de hidrogênio, peroxodissulfato de sódio e ácido ascórbico, que é ativo somente se todos os componentes estiverem adicionados, um ou mais dos componentes de tal sistema de iniciação podem, por exemplo, ser adicionados antes da etapa de processo (iv), onde os componentes remanescentes que são necessários para completar a atividade do sistema de

19/45 iniciação de polimerização são adicionados após a etapa de processo (iv) ou talvez até após a etapa de processo (v).

[0037] Na etapa de processo (iv) de acordo com a presente invenção o teor de oxigênio da solução aquosa de monômero é reduzido, onde deve ser mencionado que esta etapa (iv) pode ser executada antes, durante ou após a etapa de processo (ii). Preferencialmente, o teor de oxigênio da solução aquosa de monômero é reduzido após a adição das partículas finas na etapa de processo (ii).

[0038] O teor de oxigênio na solução aquosa de monômero é reduzido através do contato da solução com um gás inerte, como nitrogênio. A fase de gás inerte em contato é livre de oxigênio sendo caracterizada por uma pressão parcial de oxigênio muito baixa. Como consequência o oxigênio migra da solução aquosa de monômero para a fase de gás inerte até que as pressões parciais de oxigênio nas duas fases sejam iguais. É possível o contato da solução aquosa de monômero com a fase de gás inerte, por exemplo, com borbulhamento do gás inerte na solução aquosa de monômero em cocorrente, contracorrente, ou com ângulo intermediário de entrada. Uma boa mistura pode ser alcançada, por exemplo, com bicos, misturadores estáticos ou dinâmicos ou colunas de borbulhamento. O teor de oxigênio da solução aquosa de monômero antes da polimerização é preferencialmente reduzido a menos que 1 ppm em massa, mais preferencialmente menos que 0,5 ppm em massa.

20/45 [0039] Na etapa de processo (v) de acordo com a presente invenção a solução aquosa de monômero é administrada no reator de polimerização, preferencialmente em uma esteira transportadora, especialmente preferencialmente a montante da esteira transportadora e na etapa de processo (vi) os monômeros na solução aquosa de monômero são polimerizados no reator de polimerização, obtendo então um gel polimérico. Se a polimerização é conduzida em uma esteira de polimerização atuando como um reator é obtida uma chapa de gel polimérico a jusante da esteira transportadora, que após secagem é preferencialmente fragmentada de maneira a obter partículas de gel.

[0040] Podem ser usados como reator de polimerização quaisquer reatores que a pessoa versada na arte considerar apropriados para a polimerização continua ou em batelada de monômeros como ácido acrílico em soluções aquosas. Um exemplo de reator de polimerização adequado é um reator de mistura intensiva. Em um reator deste tipo o gel polimérico formado na polimerização da solução aquosa de monômero é continuamente fragmentado por, por exemplo, eixos misturadores contrarrotatórios, como descrito na patente WO 2001/38402.

[0041] Outro exemplo de reator de polimerização preferencial é a esteira transportadora. Pode ser usada qualquer esteira transportadora, útil para o processo de acordo com a presente invenção, que a pessoa versada na arte considere útil como material de suporte onde a solução aquosa de monômero acima descrita pode ser alimentada e subsequentemente polimerizada

21/45 para formar um hidrogel. São descritos exemplos de esteiras transportadoras que podem ser usadas no processo de acordo com a presente invenção na DE-A-35 44 770, EP-A-0 955 086 e EP-A-1 683 813, descrição que aqui é incorporada como referência.

[0042] A esteira transportadora usualmente compreende uma esteira sem fim móvel passando sobre elementos de suporte e pelo menos dois rolos guia, onde pelo menos um é acionado e um está configurado para ser ajustável. Opcionalmente, é provido um sistema de alimentação e bobinamento para uma lâmina de liberação que pode ser usada em seções na superfície superior da esteira transportadora. O sistema inclui um sistema de fornecimento e dosagem para os componentes da reação, com meio opcional de irradiação arranjado na direção do movimento da esteira transportadora após o sistema de fornecimento e dosagem, em conjunto com dispositivos de aquecimento e refrigeração, e um sistema de remoção para a chapa de gel polimérico arranjado nas proximidades do rolo guia para a corrida de retorno da esteira. De maneira a prover a finalização da polimerização com o maior tempo de residência possível, de acordo com a presente invenção, nas proximidades da corrida superior da esteira transportadora em ambos os lados dos elementos de suporte horizontais, a partir da área dos sistemas de fornecimento e dosagem, estão presentes elementos de suporte que se estendem para cima, cujos eixos longitudinais interceptam um ponto por baixo da corrida superior, e que deformam a esteira transportadora apoiada por eles para se tornar adequadamente em forma de calha. Assim, de acordo com a presente invenção a esteira transportadora está

22/45 apoiada nas proximidades do sistema de fornecimento para os componentes da reação em uma pluralidade de elementos de apoio em forma de calha que formam uma profunda configuração em calha para os elementos da reação que são introduzidos. A forma desejada em calha é determinada pela forma e disposição dos elementos de suporte ao longo do comprimento da trajetória da corrida superior. Na área onde os elementos da reação são introduzidos, os elementos de suporte devem estar relativamente próximos uns dos outros, enquanto na área subsequente, após o inicio da polimerização, os elementos de suporte podem estar dispostos de alguma maneira posteriormente separados. Tanto o ângulo de inclinação dos elementos de suporte quanto a seção transversal deles podem ser variados de maneira a achatar a calha profunda inicial até o fim da seção de polimerização e novamente trazê-la a um estado estendido. Em uma modalidade adicional da invenção cada elemento de suporte é preferencialmente formado por um rolo cilíndrico ou esférico que gira em torno de seu eixo longitudinal. Ao variar tanto a seção transversal do rolo bem como a sua configuração é fácil alcançar a forma transversal desejada da calha. De maneira a garantir a formação adequada da calha pela esteira transportadora, tanto na transição de forma chata para forma de calha quanto na transição de retorno da forma de calha para a forma chata, é preferencial uma esteira flexível tanto na direção longitudinal quanto na transversal.

[0043] Na etapa de processo (vii) de acordo com a presente invenção o gel particulado de polímero obtido no reator de mistura intensiva ou a chapa de gel polimérico obtida na parte

23/45 a jusante da esteira transportadora são descarregados do reator e são, especialmente no caso da chapa, adicionalmente fragmentados, obtendo-se então partículas de gel polimérico. Preferencialmente o gel polimérico resultante é removido da esteira transportadora como uma chapa contínua de consistência macia semissólida e então passado para um processo posterior de fragmentação.

[0044] A fragmentação do gel polimérico em chapa é preferencialmente executada em pelo menos três etapas:

Em uma primeira etapa, uma unidade de corte, preferencialmente uma faca, por exemplo, uma faca como descrita na WO-A-96/36464, é usada para cortar o gel polimérico em chapa em tiras chatas de gel, preferencialmente com comprimento no intervalo de 5 a 500 mm, preferencialmente de a 300 mm e particularmente preferencialmente de 100 a

200 mm, com altura preferencialmente de preferencialmente de no a

intervalo	de
a	25	mm	e
20	mm,	bem	como

particularmente com largura no a 30 mm, intervalo de 1

500 mm, preferencialmente de 5 a 250 mm e particularmente preferencialmente de 10 a 200 mm;

em uma segunda etapa, uma unidade trituradora, preferencialmente um triturador, é usado para retalhar as tiras de gel em pedaços de gel, preferencialmente com comprimento no intervalo de 2,5 a 25 mm, preferencialmente de 1 a 12,5 mm, com altura no intervalo de 0,5 a 15 mm, preferencialmente de 0,25 a 7,5 mm, bem como com largura no intervalo de 0,5 a 20 mm, preferencialmente de 0,25 a 10 mm, e

24/45 em uma terceira etapa uma unidade de esmerilhamento, preferencialmente uma esmerilhadeira, preferencialmente possuindo um parafuso e um disco perfurado, onde a transmissão do parafuso contra o disco perfurado é usada para moer e esmagar os pedaços de gel em partículas de gel polimérico que são preferencialmente menores que os pedaços de gel.

[0045] Uma razão ótima de área superficial por volume é alcançada aqui, com efeito vantajoso no comportamento de secagem na etapa de processo (viii) . Um gel que foi fragmentado desta maneira é particularmente adequado para secagem em secador esteira. A fragmentação em três etapas oferece uma melhor aerabilidade em virtude dos canais de ar localizados entre os núcleos granulados.

[0046] Na etapa de processo (viii) de acordo com a presente invenção as partículas de gel polimérico são secas.

[0047] A secagem das partículas de gel polimérico pode ser efetuada em qualquer secador ou forno que a pessoa versada na arte considerar apropriado. Fornos de tubos rotatórios, secadores de leito fluidizado, secadores de pratos, secadores de pás e secadores de lâmpadas infravermelhas podem ser citados como exemplos.

[0048] Os secadores esteiras são especialmente preferenciais. Um secador esteira é um sistema de secagem convectiva, para o tratamento delicado de produtos aeráveis. O produto a ser seco é disposto em uma esteira infinita

25/45 permeável a fluxo gasoso, sujeita ao fluxo de gás aquecido, preferencialmente ar. 0 gás de secagem é recirculado de maneira a se tornar altamente saturado no curso de repetidas passagens através da camada de produto. Uma certa fração de gás de secagem, preferencialmente não menor que 10%, mais preferencialmente não menor que 15%, e mais preferencialmente não menor que 20% e preferencialmente até 50%, mais preferencialmente até 40% e ainda mais preferencialmente menor que 30% da quantidade de gás por passe, deixa o secador como um vapor altamente saturado e carrega a quantidade de água evaporada do produto. A temperatura da corrente gasosa é preferencialmente não menor que 50°C, mais preferencialmente não menor que 100°C e ainda mais preferencialmente não menor que 150°C e preferencialmente até 250°C, mais preferencialmente até 220°C e ainda mais preferencialmente até 200°C.

[0049] O tamanho e o projeto dos secadores dependem do produto a ser processado, da capacidade de produção e da rotina de secagem. Um secador esteira pode consistir de sistemas de esteira simples, esteiras múltiplas, estágios múltiplos ou compartimentos múltiplos. A presente invenção preferencialmente é praticada usando um secador esteira com pelo menos uma esteira. Secadores esteira de esteira única são muito particularmente preferenciais. Para garantir desempenho ótimo da operação de secagem em esteira as propriedades de secagem dos polímeros absorvedores de água são individualmente determinadas como função dos parâmetros operacionais escolhidos. O tamanho dos orifícios da esteira é conformado ao

26/45 produto. Similarmente, certos aprimoramentos de superfície, como eletropolimento ou teflonização são possíveis.

[0050] As partículas de gel polimérico a serem secas são preferencialmente aplicadas à esteira do secador por meio de uma esteira suporte giratória. A altura de alimentação, isto é, a distância vertical entre a esteira suporte giratória e a esteira do secador, é preferencialmente maior que 10 cm, mais preferencialmente maior que 20 cm, ainda mais preferencialmente maior que 30 cm e preferencialmente até 200 cm, mais preferencialmente até 120 cm e ainda mais preferencialmente até 40 cm. A espessura das partículas de gel polimérico no secador esteira a serem secas é preferencialmente maior que 2 cm, mais preferencialmente maior que 5 cm, ainda mais preferencialmente maior que 8 cm e preferencialmente menor que 20 cm, mais preferencialmente menor que 15 cm e ainda mais preferencialmente menor que 12 cm. A velocidade da esteira do secador preferencialmente é maior que 0,005 m/s, mais preferencialmente maior que 0,01 m/s, ainda mais preferencialmente maior que 0,015 m/s e preferencialmente até 0,05 m/s, mais preferencialmente até 0,03 m/s, mais preferencialmente até 0,03 m/s e ainda mais preferencialmente até 0,025 m/s.

[0051] Adicionalmente, é preferencial de acordo com a invenção que as partículas de gel polimérico sejam secas a um teor de água de 0,5-25% em massa, preferencialmente de 1-10% em massa e particularmente preferencialmente de 3-7% em massa.

27/45 [0052] Na etapa de processo (ix) de acordo com a presente invenção as partículas de gel polimérico secas são moldas obtendo-se partículas poliméricas absorvedoras de água moídas.

[0053] Para a moagem das partículas de gel poliméricas secas qualquer equipamento que a pessoa versada na arte considere apropriado pode ser usado. Como exemplo de equipamento apropriado podem ser mencionados um moinho de rolos de estágio único ou de múltiplos estágios, preferencialmente um moinho de rolos de dois ou três estágios, um moinho de martelos, um moinho vibratório ou um moinho de pinos.

[0054] Na etapa de processo (x) de acordo com a presente invenção as partículas poliméricas absorvedoras de água moídas são classificadas por tamanho, preferencialmente com uso de peneiras apropriadas. Neste contexto é particularmente preferencial que após a classificação das partículas poliméricas absorvedoras de água o teor de polímero com tamanho de partícula menor que 150 pm seja menor que 10% em massa, preferencialmente menor que 8% em massa, particularmente menor que 6% em massa e que o teor de polímero com tamanho de partícula maior que 8 50 pm seja também menor que 10% em massa, preferencialmente menor que 8% em massa e particularmente menor que 6% em massa. Também é preferencial que após a classificação pelo menos 30% em massa, mais preferencialmente 40% em massa, e ainda mais preferencialmente 50% em massa das partículas poliméricas absorvedoras de água, baseado na massa total, possuam tamanho de partícula no intervalo de 300 a 600 pm.

28/45 [0055] invenção

Na etapa de processo (xi) de acordo com a presente a superfície das partículas poliméricas absorvedoras de água moldas é reticulada.

Podem ser usadas quaisquer medidas consideradas adequadas pela pessoa versada na arte para reticular a superfície das partículas poliméricas absorvedoras de água.

Preferencialmente, os componentes usados para tratar a superfície das partículas poliméricas (agente de reticulação, sais hidrossolúveis) são adicionados na forma de soluções aquosas às partículas poliméricas absorvedoras de água. Após mistura das partículas com as soluções aquosas, elas são aquecidas a uma temperatura no intervalo de 150°C a

230°C, preferencialmente de 160°C

200°C de maneira a promover a reação superficial de cura.

[0056] O processo caracterizado na etapa (xi) de acordo com a presente invenção compreende as etapas de:

onde o equipamento de mistura horizontalmente operado é acionado hidraulicamente.

[0057] A expressão equipamento de mistura horizontalmente operado como usada aqui descreve um equipamento de mistura onde o eixo rotacional (isto é, o eixo de rotação das partes móveis do equipamento de mistura) é substancialmente paralelo

29/45 ao chão e onde a mistura é transportada no misturador em uma direção paralela ao eixo de rotação. Porém, o eixo pode também estar inclinado em um ângulo de até ± 10 graus, preferencialmente ± 5 graus com relação ao chão.

[0058] De maneira a reticular as partículas poliméricas absorvedoras de água após moagem e classificação por tamanho elas são misturadas com uma solução aquosa de agente de reticulação. A solução aquosa de agente de reticulação compreende, além de água como solvente, um agente de reticulação superficial, por exemplo, um carbonato de alquila como o carbonato de etileno, um poliol como o glicerol, ou um epóxido como o etilenoglicol diglicidil éter, e opcionalmente aditivos adicionais, como sais de alumínio, em particular sulfato de alumínio e/ou lactato de alumínio. Neste contexto é preferencial que o teor de água usado na etapa de processo (xia) não seja maior que 16% em massa, preferencialmente menor que 12% em massa e ainda mais preferencialmente menor que 8% em massa, baseado na massa das partículas poliméricas absorvedoras de água. Uma mistura apropriada é alcançada quando pelo menos 50% em volume, preferencialmente pelo menos 70% em volume, mais preferencialmente pelo menos 90% em volume de partículas poliméricas absorvedoras de água entram em contato com a solução aquosa de agente de reticulação durante a mistura na etapa de processo (xia).

[0059] A mistura de partículas poliméricas absorvedoras de água com a solução de agente de reticulação pode ser executada em um equipamento de mistura diferente do equipamento de

30/45 mistura horizontalmente operado usado na etapa de processo (xib) ou então em um equipamento igual ao da etapa de processo (xib). Porém, é preferencial usar um equipamento de mistura diferente do equipamento de mistura horizontalmente operado usado na etapa de processo (xib). Um exemplo de primeiro equipamento de mistura adequado é o chamado misturador Schugi.

[0060] primeiro equipamento de mistura, bem como o equipamento de mistura horizontalmente operado, podem operar continuamente, o que significa que ambos os misturadores possuem uma entrada de produto onde continuamente são alimentadas partículas poliméricas absorvedoras de água (no caso do primeiro equipamento de mistura) e a mistura obtida na etapa de processo (xia) (no caso do equipamento de mistura horizontalmente operado), e uma saída de produto onde a mistura obtida na etapa de processo (xia) (no caso do primeiro equipamento de mistura) ou as partículas poliméricas absorvedoras de água tratadas termicamente (no caso do equipamento de mistura horizontalmente operado) deixam o equipamento de mistura.

[0061] O equipamento de mistura horizontalmente operado pode ser parte do primeiro equipamento de mistura. Por exemplo, o equipamento de mistura horizontalmente operado pode estar conectado diretamente ou indiretamente com o primeiro equipamento de mistura. Uma conexão pode ser estabelecida por meios que são parte do primeiro equipamento de mistura ou do equipamento de mistura horizontalmente operado, por exemplo,

31/45 uma esteira que se expande pelo menos do primeiro equipamento de mistura ao equipamento de mistura horizontalmente operado.

Obviamente, também é possível (e também preferencial) localizar o primeiro equipamento de mistura em uma posição acima do equipamento de mistura horizontalmente operado de forma que a mistura obtida no primeiro equipamento de mistura possa escoar na entrada de produto do equipamento de mistura horizontalmente operado conduzida somente pela gravidade. Neste caso, uma haste de queda pode ser usada para conduzir a mistura no equipamento de mistura horizontalmente operado. Além do mais, é possível usar tubos por meio dos quais a mistura obtida no primeiro equipamento de mistura possa ser transferida para o equipamento de mistura horizontalmente operado. Os tubos conectam a saída de produto do primeiro equipamento de mistura e a entrada de produto do equipamento de mistura horizontalmente operado.

[0062] Como a mistura deve ser aquecida no equipamento de mistura horizontalmente operado para a reticulação da superfície das partículas poliméricas absorvedoras de água, pode também ser vantajoso preaquecer a mistura em um preaquecedor adicional localizado entre o primeiro equipamento de mistura e o equipamento de mistura horizontalmente operado. No preaquecedor a mistura pode ser preaquecida de uma temperatura no intervalo de 20°C a 100°C, preferencialmente de 40°C a 60°C a uma temperatura no intervalo de 100°C a 160°C, preferencialmente de 120°C a 140°C.

32/45 [0063] Além do mais, pode também ser vantajoso permitir que a solução aquosa de agente de reticulação suficientemente penetre na área superficial das partículas poliméricas absorvedoras de água ao introduzir a mistura em um misturador adicional de tempo de imersão que também pode estar localizado entre o primeiro equipamento de mistura e o equipamento de mistura horizontalmente operado.

[0064] Pelo menos o equipamento de mistura horizontalmente operado provê meios de tratar termicamente a mistura obtida na etapa de processo (xia) . Ele pode ter a mesma geometria que o primeiro equipamento de mistura ou pode ser de geometria diferente. O equipamento de mistura pode ser de qualquer forma e dimensão para alcançar a mistura apropriada dos polímeros. A geometria da seção transversal do equipamento de mistura horizontalmente operado pode ser circular, oval, cilíndrica ou retangular. Os equipamentos de mistura provêm pelo menos uma superfície para entrar em contato com o composto durante o processo de aquecimento. Esta superfície é chamada de superfície de contato. 0 equipamento de mistura horizontalmente operado pode ser de qualquer volume. Preferencialmente o volume de preenchimento deste equipamento está no intervalo de 1 a 250000 L, mais preferencialmente de 100 a 100000 L, e ainda mais preferencialmente de 1000 a 30000 L. Preferencialmente, em torno de 4 a 10 toneladas por hora, ainda mais preferencialmente de 6 a 8,5 toneladas por hora de mistura são introduzidas no equipamento de mistura horizontalmente operado.

33/45

L0065] É preferencial alcançar um alto grau de mistura das partículas poliméricas e do agente de reticulação. Para este propósito pelo menos uma parte do primeiro equipamento de mistura ou do equipamento de mistura horizontalmente operado ou de ambos os equipamentos de mistura pode ser movida em pelo menos uma direção, preferencialmente em duas direções, mais preferencialmente em mais de duas direções. 0 movimento pode ser horizontal ou vertical. 0 movimento de pelo menos uma parte do primeiro ou segundo equipamento de mistura é preferencialmente uma virada ou rotação de partes móveis como um eixo que possui pás (no caso do segundo equipamento de mistura horizontalmente operado é a rotação de pá(s) de eixo(s)). A virada ou rotação de pelo menos uma parte do primeiro ou segundo equipamento de mistura pode ser estabelecida horizontalmente ou verticalmente ou ambos (no caso do segundo equipamento de mistura é uma rotação horizontal da(s) pá(s) do(s) eixo (s) ) . 0 giro de pelo menos partes do primeiro equipamento de mistura pode ser estabelecido em mais de uma direção simultaneamente ou consecutivamente.

[0066] De acordo com uma modalidade preferencial do processo de acordo com a presente invenção o equipamento de mistura horizontalmente operado é chamado de secador de pás. Um secador de pás pertence ao grupo de secadores de aquecimento indireto que, sem o uso de qualquer gás ou meio de aquecimento, aquece materiais pulverizados por contato direto com aquecedores ocos cuneiformes rotatórios (pás que são montadas em um ou mais eixos girando em torno de um eixo em

34/45 uma direção horizontal). Toda ou quase toda a capacidade térmica necessária para a secagem é entregue por transferência de calor por contato direto das pás e da camisa de aquecimento. A área de transferência de calor de pás secadoras preferenciais é preferencialmente entre 80 e 200 m². A razão da superfície do eixo e das pás com a superfície da camisa (área superficial eixo + pás / área superficial camisa de aquecimento) é preferencialmente menor que 1. São exemplos de secadores de pás adequados os modelos NPD-1.6W ou NPD-14W da Nara Machinery Co., Ltd., Frechen, Alemanha. Equipamentos de mistura adicionais que são adequados para o propósito são os secadores de pás disponíveis da Komline-Sanderson, Peapack, EUA ou os secadores de pás da Royal GMF-Gouda, Waddinxveen, Holanda.

[0067] De acordo com uma modalidade preferencial do processo de acordo com a invenção o equipamento de mistura horizontalmente operado atua pelo menos em parte continuamente. Isto é realizado, por exemplo, com a introdução de partículas poliméricas absorvedoras de água que foram misturadas com a solução aquosa de agente de reticulação no primeiro equipamento de mistura através da entrada na região topo frontal do equipamento de mistura horizontalmente operado, com o fluxo através do equipamento de mistura horizontalmente operado e então, permanência, com a saída do após certo tempo de equipamento de mistura horizontalmente operado através da saída na região topo traseira. Neste contexto o tempo médio de permanência da partícula polimérica absorvedora de água depende dentre outros

35/45 fatores da quantidade de misLura alimentada por unidade de tempo através da entrada, do volume do equipamento de mistura horizontalmente operado e da quantidade de mistura tratada termicamente que sai através da saída por unidade de tempo. A regulagem do tempo de permanência pode ser possível em particular por um dispositivo ajustável de saída, adicionalmente ao dispositivo ajustável de entrada. Este dispositivo de saída preferencialmente possui uma ou mais aberturas de saída ajustáveis. São dispositivos possíveis de saída uma represa, preferencialmente uma represa ajustável verticalmente, bem como rodas com compartimentos, parafusos de descarga, que podem ser regulados particularmente em frequência, ou pelo menos dois destes.

[0068] O equipamento de mistura horizontalmente operado é acionado hidraulicamente. Isto pode ser executado por sistema hidráulico ou máquina hidráulica que incorpora um motor hidráulico. Motores hidráulicos convertem energia hidráulica em energia mecânica. Em sistemas hidráulicos industriais bombas e motores tipicamente são usados em conjunto com válvulas e tubulações adequadas para formar uma transmissão impulsionada hidraulicamente. Usualmente uma bomba é conectada com uma linha de condução a um motor, que consome o fluido de um reservatório e o força para dentro do motor. 0 fluido força os componentes móveis do motor a movimentarem, o que gira o eixo anexado. O eixo, mecanicamente ligado à carga de trabalho, provê movimento mecânico rotacional. Finalmente o fluido é ejetado com baixa pressão e transferido de volta para a bomba. Podem ser usados como fluidos diferentes óleos bem

36/45 como água. A vantagem da máquina hidráulica sobre os motores elétricos para acionar o equipamento de mistura horizontalmente operado é que a máquina hidráulica pode converter uma grande quantidade de energia para o equipamento de mistura sem o risco de ultrapassagem ou derrapagem. Isto possui a vantagem de que mesmo após uma parada do processo contínuo onde o composto permanece no equipamento de mistura seja possível estabelecer um reinicio facilmente. Para o reinicio, grandes quantidades de energia frequentemente devem ser aplicadas, já que o composto frequentemente gruda sobre si mesmo e não pode ser misturado de maneira regular.

[0069]

Em uma modalidade preferencial do processo a mistura é tratada termicamente em uma temperatura no intervalo de

150°C a 250°C, mais preferencialmente no intervalo de 160°C

240°C e ainda mais preferencialmente no intervalo de 170°C

230°C no equipamento de mistura horizontalmente operado.

mistura também pode ser tratada termicamente no primeiro equipamento de mistura, que também pode ser acionado hidraulicamente.

O aquecimento da mistura em um dos equipamentos de mistura pode ser estabelecido ao aquecer a superfície de contato do equipamento de mistura ou ao bombear gás gente no composto.

Por esta razão o equipamento de mistura pode prover aberturas pelo menos em partes da superfície de contato.

[0070]

No processo de acordo com a presente invenção equipamento de mistura horizontalmente operado compreende um ou mais eixos rotatórios, preferencialmente um ou mais eixos

37/45 de pás rotatórias, particularmente preferencialmente dois eixos rotatórios girando em direções opostas, e um motor hidráulico que converte pressão hidráulica e escoamento em torque e deslocamento angular, forçando então o eixo com pá a girar horizontalmente. A translação de energia de pressão hidráulica a movimento de eixo é preferencialmente alcançada sem muitas partes transformacionais. Desta maneira a energia hidráulica pode ser convertida sem muitas perdas energéticas para o eixo. Mesmo que o composto esteja grudado no equipamento de mistura em virtude de paralisação do processo o equipamento de mistura pode facilmente ser reiniciado pela energia do motor hidráulico.

[0071] É preferencial que estejam providas pás no eixo rotatório. As pás podem ser de qualquer geometria e tamanho desde que elas suportem o processo de mistura. É preferencial que as pás tenham forma alongada. As pás podem preferencialmente estar orientadas em uma direção angular da superfície de contato, preferencialmente com um ângulo no intervalo de 10° a 90°, preferencialmente no intervalo de 30° a 70°, mais preferencialmente no intervalo de 40° a 60°. As pás podem compreender qualquer material adequado para contato com o composto. As pás preferenciais compreendem um metal, plástico, madeira ou cerâmica ou uma mistura de pelo menos dois destes. Preferencialmente as pás compreendem um metal escolhido do grupo consistindo de ferro, particularmente aço de alta graduação, titânio, prata, ouro, cromo, cobalto ou mais de um destes. Opcionalmente as pás podem ser revestidas com polímeros adequados, por exemplo, com polipropileno ou

38/45 politetrafluoretileno. 0 número de pás está preferencialmente no intervalo de 1 a 75, mais preferencialmente no intervalo de 10 a 50 e ainda mais preferencialmente no intervalo de 15 a 30. Na modalidade preferencial, onde o equipamento de mistura horizontalmente operado compreende dois eixos com pás rotatórias, o número de pás em cada eixo pode diferir em uma, duas ou três pás, preferencialmente em uma pá. Ademais é preferencial que tanto o eixo rotatório onde as pás estão montadas quanto as pás possuam uma estrutura oca tal que um meio de aquecimento possa fluir por estas partes do misturador bem como através da carcaça de dupla parede do misturador. De acordo, tanto a superfície interna da carcaça do equipamento de mistura horizontalmente operado quanto as superfícies externas das pás e do eixo servem como superfícies de contato usadas para aquecer o produto.

[0072] É adicionalmente preferencial que um óleo seja usado como líquido hidráulico no motor hidráulico. Qualquer óleo hidráulico que não tenha alteração de volume quando pressurizado pode ser usado. O óleo pode ser qualquer um que seja fluido no intervalo de temperatura de 10°C a 300°C, preferencialmente no intervalo de 50°C a 270°C, ainda mais preferenciaimente no intervalo de 100°C a 250°C.

[0073] O sistema hidráulico ou máquina hidráulica pode acionar o eixo de pás direta ou indiretamente. Um acionamento direto pode ser estabelecido por conexão direta, por exemplo, um braço hidráulico ao eixo de pás do equipamento de mistura horizontalmente operado. Porém, é preferencial acoplar o eixo

39/45 de pás do equipamento de mistura horizontalmente operado ao motor hidráulico através de uma ou mais engrenagens. Estas engrenagens podem estar localizadas em um tanque preenchido com óleo lubrificante. De forma a evitar a decomposição do óleo lubrificante nas temperaturas do equipamento de mistura horizontalmente operado é vantajoso cobrir a superfície do óleo lubrificante no tanque com uma atmosfera de nitrogênio, prevenindo então o contato do óleo lubrificante quente com oxigênio (o que poderia levar à decomposição do óleo lubrificante).

[0074]

Adicionalmente um processo é preferencial onde o tempo de residência médio da partícula no equipamento de mistura horizontalmente operado está no intervalo de 5 a 500 minutos, mais preferencialmente de 10 a 250 minutos, ainda mais preferencialmente de 20 a 180 minutos. Durante este tempo de permanência as partículas poliméricas que foram misturadas com o agente de reticulação reagem com ele em suas superfícies tal que partículas poliméricas superficialmente reticuladas são obtidas.

[0075] Uma modalidade preferencial é quando a velocidade de rotação do eixo no equipamento de mistura horizontalmente operado está no intervalo de 5 a 25 rpm, mais preferencialmente de 7,5 a 22,5 rpm e ainda mais preferencialmente de 10 a 20 rpm.

[0076] Uma contribuição para a solução dos objetos mencionados no começo também é feita por partículas

40/45 poliméricas absorvedoras de água que podem ser obtidas por tal processo. Preferencialmente, estas partículas poliméricas absorvedoras de água são caracterizadas por um teor de monômero residual de menos que 500 ppm, preferencialmente menos que 450 ppm e ainda mais preferencialmente menos que 400 ppm, determinado de acordo com o método de teste WSP 210.2.

[0077] Uma contribuição adicional para alcançar os objetivos descritos no começo é feita por um material compósito compreendendo as partículas poliméricas absorvedoras de água que podem ser obtidas pelo processo de acordo com a presente invenção e um substrato. Neste contexto, é preferencial que as partículas poliméricas absorvedoras de água e o substrato estejam firmemente ligados entre si. Os substratos preferenciais são filmes poliméricos tais como, por exemplo, polietileno, polipropileno ou poliamida, metais, restos de tecido, felpa, papel de seda, tecido, fibras naturais ou sintéticas, ou outras espumas. De acordo com a invenção é adicionalmente preferencial que o material compósito inclua pelo menos uma região que compreenda as partículas poliméricas absorvedoras de água em uma quantidade no intervalo de em torno de 15% a 100% em massa, preferencialmente em torno de 30% a 100% em massa, particularmente preferencialmente em torno de 50% a 99, 99% em massa, adicionalmente preferencialmente em torno de 60% a 99, 99% em massa, e ainda mais preferencialmente em torno de 70% a 99% em massa, em cada caso baseado na massa total de região de material compósito em questão, esta região preferencialmente tendo um tamanho de

41/45 pelo menos 0,01 cm³, preferencialmente pelo menos 0,1 cm³ e ainda mais preferencialmente pelo menos 0,5 cm³.

[0078] Em uma modalidade particularmente preferencial do material compósito de acordo com a invenção, ele é um material compósito planar tal como descrito como material absorvente na WO 02/056812A1. O conteúdo descrito da WO 02/056812A1 é introduzido aqui como referência, em particular com respeito à estrutura precisa do material compósito, à massa por unidade de área de seus constituintes e a sua espessura, e representa uma parte da descrição da presente invenção.

[0079] Uma contribuição adicional para alcançar os objetivos mencionados no começo é feita por um processo de produção de um material compósito, onde as partículas poliméricas absorvedoras de água que podem ser obtidas pelo processo de acordo com a presente invenção, um substrato e opcionalmente um aditivo são misturados. Os substratos que são empregados são preferencialmente os que já foram mencionados acima em conexão com o material compósito de acordo com a invenção.

[0080] Uma contribuição para alcançar os objetivos mencionados no começo também é feita por um material compósito que pode ser obtido pelo processo descrito acima, este material compósito preferencialmente tendo as mesmas propriedades que o material compósito de acordo com a invenção acima descrito.

42/45 [0081] Uma contribuição adicional para alcançar os objetivos mencionados no começo é feita por produtos químicos compreendendo partículas poliméricas absorvedoras de água que podem ser obtidas pelo processo de acordo com a presente invenção ou um material compósito de acordo com a invenção. Os produtos químicos preferenciais são, em particular, espumas, artigos conformados, fibras, lâminas, filmes, cabos, materiais de lacre, artigos de higiene absorvedores de líquidos, em particular fraldas e toalhas sanitárias, carregadores para agentes reguladores de crescimento vegetal e micótico, embalagens, aditivos de solos ou aditivos de materiais de construção.

[0082] O uso de partículas poliméricas absorvedoras de água que podem ser obtidas pelo processo de acordo com a presente invenção ou do material compósito de acordo com a presente invenção em produtos químicos, preferencialmente nos produtos acima mencionados, em particular em artigos de higiene tais como fraldas ou toalhas sanitárias, e o uso de partículas superabsorvedoras como carregadores para agentes de regulação de crescimento vegetal ou micótico ou como compostos ativos de proteção vegetal também contribuem para alcançar os objetivos acima mencionados. No uso como um carregador para agentes de regulação de crescimento vegetal ou micótico ou como compostos ativos de proteção vegetal é preferencial que os agentes de regulação de crescimento vegetal ou micótico ou que os compostos ativos de proteção vegetal sejam capazes de serem liberados durante um período de tempo controlado pelo carregador.

43/45 [0083] A invenção agora será ilustrada por figuras.

[0084] A Figura 1 é uma vista em seção transversal de um equipamento de mistura horizontalmente operado adequado no processo de acordo com a presente invenção.

[0085] A Figura 2 é uma vista em seção transversal adicional de um equipamento de mistura horizontalmente operado adequado para o processo de acordo com a presente invenção [0086] A Figura 3 é uma vista em seção transversal de um equipamento de mistura horizontalmente operado onde eixos de pás são acionados indiretamente pela força hidráulica através de engrenagens.

[0087] A Figura 4 é um fluxograma do processo de acordo com a presente invenção.

[0088] A Figura 1 mostra uma vista em seção transversal do equipamento de mistura horizontalmente operado 1 adequado no processo de acordo com a presente invenção. 0 equipamento de mistura 1 compreende eixos rotatórios 2 que são providos com uma pluralidade de pás misturadoras 3. Como mostrado na Figura 2, o nível de preenchimento 4 no equipamento de mistura horizontalmente operado 1 e então o tempo de permanência das partículas poliméricas absorvedoras de água no equipamento 1 podem ser controlados por um dispositivo de saída ajustável. Este dispositivo de saída preferencialmente possui aberturas

44/45 de saída ajustáveis 5 na forma de represas verticalmente aj ustáveis.

[0089] A Figura 3 é uma vista em seção transversal de um equipamento de mistura horizontalmente operado 1 onde os eixos de pás 2 são acionados indiretamente pela força hidráulica através de engrenagens 6. Por meio de uma engrenagem hidraulicamente acionada 7 que está diretamente acoplada a um motor hidráulico a força é transmitida para os eixos de pás 2 através de várias engrenagens 6 todas localizadas em um tanque 8. O tanque 8 está preenchido com um óleo lubrificante, onde o óleo está preferencialmente em uma atmosfera de nitrogênio.

[0090] A Figura 4 mostra uma modalidade particular do equipamento de acordo com a invenção para a produção de superabsorvedores. Na região de polimerização 9 um gel polimérico é formado por polimerização radicalar a partir de uma solução aquosa de monômero compreendendo ácido acrílico parcialmente neutralizado, pelo menos um agente de reticulação e iniciadores, e então é seco, opcionalmente após a fragmentação do gel, em uma região de secagem 10, preferencialmente para um teor de água menor que 10% em massa. O precursor absorvedor de água obtido desta maneira é então tratado em uma seção posterior de moagem e peneiramento 11 para obter uma fração particular de tamanho de partícula.

[0091] As partículas poliméricas absorvedoras de água obtidas são transferidas então para uma seção de reticulação superficial 12 que compreende um primeiro equipamento de

45/45 mistura 13 (que pode ser um misturador Schugi®), e um equipamento de mistura horizontalmente operado 1 que é hidraulicamente acionado. 0 equipamento de mistura horizontalmente operado pode, por exemplo, ser um misturador Nara®.

LISTA DE REFERÊNCIAS

Equipamento de mistura horizontalmente operado

Eixo

Pá

Nível de preenchimento

Represa ajustável

Engrenagem

Engrenagem diretamente hidraulicamente acionada

8	Tanque
9	Região de polimerização
10	Região de secagem
11	Região de moagem e peneiramento

Seção de reticulação superficial

Primeiro equipamento de mistura

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para o preparo de partículas poliméricas absorvedoras de água, caracterizado por compreender as etapas de processo de:

(i) preparo de uma solução aquosa de monômero compreendendo monômeros pelo menos parcialmente neutralizados insaturados monoetilenicamente portando grupos ácidos carboxílicos (α1) e pelo menos um agente de reticulação (α3);

(ii) adição opcional de partículas finas de um polímero absorvedor de água ou soluções aquosas salinas à solução aquosa de monômero;

(iii) adição de um iniciador de polimerização ou de pelo menos um componente de um sistema de iniciação de polimerização que compreende dois ou mais componentes à solução aquosa de monômero;

(iv) diminuição do teor de oxigênio da solução aquosa de monômero;

(v) alimentação da solução aquosa de monômero em um reator de polimerização;

(vi) polimerização dos monômeros na solução aquosa de monômero em um reator de polimerização;

(vii) descarga da chapa de gel polimérico para fora do reator de polimerização e opcionalmente a fragmentação do material obtendo então partículas de gel polimérico;

(viii) secagem das partículas de gel polimérico;

(ix) moagem das partículas de gel polimérico seco obtendo então partículas moídas de polímero absorvedor de água;

(x) classificação por tamanho das partículas moídas de polímero absorvedor de água; e

Petição 870190025874, de 18/03/2019, pág. 10/14
2/3 (xi) reticulação da superfície das partículas de polímero absorvedor de água moídas e classificadas;

onde a etapa do processo (xi) compreende as etapas de:

(xia) mistura das partículas com solução aquosa de agente de reticulação; e (xib) tratamento térmico da mistura obtida na etapa do processo (xia) em um equipamento de mistura horizontalmente operado;

onde o equipamento de mistura horizontalmente operado é acionado hidraulicamente e onde a mistura é tratada termicamente a uma temperatura no intervalo de 150°C a 250°C no equipamento de mistura horizontalmente operado.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o equipamento de mistura horizontalmente operado compreende pelo menos um eixo rotatório e um motor hidráulico que converte pressão hidráulica e escoamento fluido em torque e deslocamento angular, forçando então a rotação do eixo.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que são providas pás nos eixos rotatórios.
4. Processo de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que é usado óleo como líquido hidráulico no motor hidráulico.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o tempo médio de residência de uma partícula no equipamento de mistura horizontalmente operado está no intervalo de 5 a 500 minutos.

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3/3
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações

2 a 5, caracterizado pelo fato de que a velocidade de rotação eixo no equipamento de mistura horizontalmente operado está intervalo de 5 a 25 rpm.

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