DE102004026934A1

DE102004026934A1 - Verfahren zur Herstellung von Wasser absorbierendem Harz und pflugförmige Mischanlage

Info

Publication number: DE102004026934A1
Application number: DE102004026934A
Authority: DE
Inventors: Kozo Kakogawa Nogi; Masazumi Kakogawa Sasabe; Kenji Kakogawa Kadonaga; Yoshio Himeji Irie; Shigeru Himeji Sakamoto; Koji Miyake
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: JP4266710B2; US7288601B2; DE102004026934B4; CN100448919C; CN1572820A; BE1016024A5; US20040240316A1; JP2004352940A

Abstract

Ein Verfahren zum Mischen eines Wasser absorbierenden Harzes und einer, ein Oberflächenvernetzungsmittel enthaltenden, wässrigen Lösung, um Aggregate zu unterdrücken, wird ausgerüstet. Das Wasser absorbierende Harz und die Lösung, die das oberflächenvernetzende Agens enthält, werden mit einer pflugförmigen Mischeinrichtung gemischt, die mit einer Innenwand, gebildet aus einem Material, das einen Grenzflächenkontaktwinkel von nicht weniger als 60 DEG mit Wasser offenbart, und eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt von nicht weniger als 70 DEG C, besitzt, einer oder mehreren pflugförmigen Rührschaufeln und einer oder mehreren desintegrierenden Schaufel(n) ausgestattet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Modifizierung eines Wasser absorbierenden Harzes, bei dem man ein Wasser absorbierendes Harz und eine wässrige Lösung mischt, und ein Verfahren zur Herstellung eines Wasser absorbierenden Harzes. Speziell bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zur Modifizierung eines Wasser absorbierenden Harzes, das den Schritt aufweist, bei dem man, unter Verwendung einer speziell konstruierten Mischanlage, ein Wasser absorbierendes Harz und eine wässrige Lösung gleichförmig mischt oder durch Zugabe der wässrigen Lösung in einem bestimmten Bereich zu dem Wasser absorbierenden Harz und eine Mischanlage, die optimal für dieses Verfahren geeignet ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Das Wasser absorbierende Harz besitzt eine charakteristische Eigenschaft zum Absorbieren von großen Mengen an Wasser und wird zur Herstellung von Sanitärartikeln, wie Wegwerfwindeln, Damenbinden und Inkontinentskissen, Wasserrückhaltemittel für Böden und Tropflaken für Nahrungsprodukte, verwendet. Speziell bei der Anwendungen auf Hygieneprodukte, wie Wegwerfwindeln, ist eine hohe Absorptionskapazität unter Druck erwünscht, wobei man versucht, diesen Produkten eine verringerte Dicke zu verleihen. Ein solches Wasser absorbierendes Harz wir im allgemeinen hergestellt, indem man ein hydratisiertes Gel-Polymer herstellt, dieses trocknet, pulverisiert und klassifiziert. Zum Zweck der Verleihung weiterer, erhöhter Absorptionseigenschaften wird das Harz häufig durch die Zugabe von verschiedenen, wasserlöslichen Substanzen modifiziert. Die Vernetzung der Oberfläche des Wasser absorbierenden Harzes ist ein möglicher Ansatz zur Modifizierung und bedingt einen Schritt, bei dem man ein Pulver eines Wasser absorbierenden Harzes und eine wässrige Lösung, die ein oberflächenvernetzendes Agens aufweist, mischt (JP-A-1992-214734).
Das Fest-Flüssig System wird gerührt und vermischt um die festen Partikel zu suspendieren und die flüssige Phase gleichmäßig zu diffundieren, damit die festen Partikel umschlossen werden. Ist der Feststoff ein Wasser absorbierendes Harz, können der Feststoff und die Flüssigkeit nicht einfach gleichförmig gemischt werden und neigen zur Aggregatbildung, da das Wasser absorbierende Harz nach der Zugabe der wässrigen Lösung sofort die Flüssigkeit absorbiert.
Im Hinblick auf eine befriedigende Verbesserung des Mischvorgangs schlägt JP-A-1992-214734 die Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsrührers mit einer Innenfläche, die im wesentlichen aus einem Material gebildet ist, das einen Grenzflächenkontaktwinkel von nicht weniger als 60 ° mit Wasser offenbart, und das eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt, von nicht weniger als 70 °C besitzt. Als konkrete Beispiele solcher Hochgeschwindigkeitsrührmischer dienen Mischer, die mit rotierende Schaufeln an der Innenseite des Bodenteils ausgestattet sind, wie Henschelmischer, „New Speed"-Mischer und „Hochleistungs-Matrix" und Mischer der Art, die an deren Innenseite davon mit einem zylindrischen Behälter ausgestattet sind und die so eingestellt sind, dass diese das kontinuierliche Mischen von zwei oder mehr Arten von Pulvern oder einer Flüssigkeit und einem Pulver durch Hochgeschwindigkeitsrotation eines Rotors, der mit einer Mehrzahl an Schaufeln ausgestattet ist, bewirken, wobei „Turburizer" und „Sand Turbo" zitiert werden können. Die vorliegende Veröffentlichung führt an, dass ein kontinuierlicher Mischer eine hohe Produktivität aufweist.
Des weiteren wird als Mittel zur Bildung der kovalenten Oberflächenvernetzung an getrockneten und fein getrennten Hydrogelpartikeln ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Produkt durch Einführen eines Hydroxy-Gelpulvers und einer Lösung aus Ethylenglykoldiglycidylether,Wasser und 1,2.Propandiol unter Mischen im Zeitraum von 5 bis 10 Minuten in eine pflugförmige Mischanlage und anschließendes Heizen und Kühlen der erhaltenen Mischung erhalten wird (Beispiel 7 aus JP-A-2002-527547). Aus der Ausführungsform des Beispiels, speziell daraus, dass der Mischvorgang über einen Zeitraum von zumindest 5 Minuten erfolgt, und daraus, dass das Produkt mit Hilfe von Sieben klassifiziert wurde um Partikel mit einem Durchmesser von 120 bis 850 μm zu entfernen, wird geschlossen, dass im Rahmen dieses Beispiels Aggregate gebildet werden.
In einem bekannten Verfahren zur Mischung von Wasser absorbierenden Harzteilchen und Flüssigkeitstropfen unter Verwendung einer Mischanlage, ausgestattet mit einer Rührachse, die mit einer Mehrzahl an Rührschaufeln ausgestattet ist, betreibt man diese Anlage bei linearer Geschwindigkeit der führenden Endstände der Rührschaufel im Bereich von 250 bis 3000 m/min (JP-A-1999-349625). In einem Ausführungsbeispiel, das in dieser Veröffentlichung genannt wird, wird eine, ein Oberflächenvernetzungsmittel enthaltende Lösung durch Sprühen mit dem Wasser absorbierenden Harz gemischt, indem man eine Hochgeschwindigkeits- Rühr-Mischanlage, wie „Turburizer", mit einer Rotationsfrequenz des „Turburizers" von 2160 Umdrehungen pro Minute verwendet. Die Mischanlage, wie diese in der Beschreibung beschrieben ist, ist an der Innenfläche mit Teflon beschichtet und an der Peripherie der Schaufeln mit Vorsprüngen ausgestattet, die so angeordnet sind, dass diese Turbulenzen hervorrufen und demzufolge die Mischeigenschaften der Anordnung verbessern.
Ein Verfahren wurde beschrieben, bei dem man ein Wasser absorbierendes Mittel herstellt, das die vorher beschriebenen Eigenschaften aufweist, indem man ein, eine Carboxylgruppe enthaltendes, Wasser absorbierendes Harz und eine wässrige Lösung mischt, wobei man eine kontinuierliche Extrusionsmischanlage verwendet, die um einen rotierenden Schaft im inneren Teil eines stationären Zylinders, der mit zumindest einem Rührhilfsmittel ausgestattet ist, um Extrusionsschubkraft auf das Wasser absorbierende Harz anzustrengen, angeordnet ist (JP-A-1997-235378). Da in dieser Mischanlage das Rührmittel so angeordnet ist, dass es den Mischbereich an der Auslassseite des Diffusionsbereichs sichert, erfolgt die Mischung des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung in zwei oder mehr Stufen, nämlich Dispergierung und Zumischung.
Ein Verfahren wurde offenbart, bei dem man, zum Zweck der Ermöglichung einer gleichförmigen Mischung eines Wasser absorbierenden Harzes und einer flüssigen Substanz, um während einer langen Zeit einfach und stabil verfahren zu können, ein Wasser absorbierendes Harz und die flüssige Substanz, die gemischt werden soll, unter Verwendung einer Mischanlage, die mit einer Sprühdüse ausgestattet ist, mischt (JP-A-2002-201290). Bei diesem Verfahren sprüht man vermutlich ein Wasser absorbierendes Harz in Form eines leeren Kegels durch eine Sprühdüse, was zu einem kreisförmigen Sprühmuster führt, oder in Form eines elliptischen Kegels, was zu einem bikonvexen Sprühmuster führt, das Sprühprodukt trocknet, das trockene, Wasser absorbierende Harz pulverisiert, und dann und das trockene, Wasser absorbierende Harz in einer Atmosphäre mit einem Taupunkt von nicht mehr als 60 °C und einer Temperatur von nicht mehr als 90 °C wärmebehandelt. Als Mischanlagen, die für dieses Verfahren erhältlich sind, können eine zylindrische Mischanlage, eine Doppelwand konische Mischanlage, eine V-förmige Mischanlage, eine Bandmischanlage, eine schraubenartige Mischanlage, eine Wirbelofendrehscheibenmischanlage, eine Luftstrommischanlage, eine innere Mischanlage, ein Pulverisierkneter, eine Rotiermischanlage und eine Schraubenextruderanlage können genannt werden. In den Beispielen wurde ein „Turburizer" als Hochgeschwindigkeits- Rühr-Mischanlage verwendet.
Zur Modifizierung der Oberfläche des Wasser absorbierenden Harzes ist das Mischen des Wasser absorbierenden Harzes und einer wässrigen Lösung, die ein oberflächenmodifizierendes Agens enthält, in der Tat ein unverzichtbares Erfordernis. Da das Wasser absorbierende Harz bei Kontakt mit der wässrigen Lösung die wässrige Lösung sofort absorbiert und anschwillt oder klebrig wird, kann die wässrige Lösung mit dem Wasser absorbierenden Harz nur unter Schwierigkeiten gemischt werden. Auch die oben angegebenen Verfahren leiden daher am Auftreten von Aggregaten.
Da des weiteren das Wasser absorbierende Harz anschwillt und die Klebrigkeit behält, haftet es an der Innenseite der Anlage. Die Aggregate treten auch als Folge der resultierenden, wachsenden Ablagerungen auf. Des weiteren führt das Auftreten der Ablagerungen dazu, dass das kontinuierliche Betreiben der Anlage schwierig wird. Diese Erfindung zielt daher darauf ab, ein Mischverfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem eine gleichförmige Mischung eines Wasser absorbierenden Harzes und einer wässrigen Lösung wirksam durchgeführt wird.
Dabei ist es allgemein bevorzugt, dass das Wasser absorbierende Harz Dispersionsteilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 150 μm in der geringst möglichen Menge enthält. Diese Dispersionsteilchen verklumpen in Wasser absorbierenden Produkten, wie Wegwerfwindeln, und bilden einen Faktor, der die Fähigkeit des Produkts eine Flüssigkeit passieren zu lassen, herabsetzt. Selbst wenn die Dispersionsteilchen mit einem oberflächenvernetzenden Agens behandelt werden, führt diese Behandlung nicht einfach zur Verbesserung von unterschiedlichen Feststoffeigenschaften, wie die Absorptionskapazität unter Druck, führt aber zu Problemen, wie erhöhtem Verlust durch Ablagerungen von nutzlosem Abfall, und führt daher zu einer Erniedrigung der Ausbeute und zur Erhöhung der Kosten für die Abfallentsorgung. Diese Erfindung bezieht sich auf das zur Verfügung stellen eines Verfahrens zur Herstellung eines Wasser absorbierenden Harzes, das nicht nennenswert Dispersionsteilchen enthält.
Zusammenfassung der Erfindung
Nach sorgfältiger Studie bezüglich dem Auftreten von feinem Pulver, haben die gegenwärtigen Erfinder gefunden, dass das Verfahren zum Mischen eines Wasser absorbierenden Harzes und einer wässrigen Lösung, die ein oberflächenmodifizierendes Agens enthält, unter dem Auftreten von Aggregaten leidet, wenn diese nicht gleichförmig gemischt werden, und dass das Vermahlen dieser Aggregate nach der Oberflächenmodifizierung zu feinem Pulver führt. Des weiteren wurde gefunden, dass das Auftreten von feinem Pulver unterdrückt werden kann, indem man bewirkt, dass die Mischung im Mischverfahren gleichförmig erfolgt, da eine gleichförmige Mischung das Auftreten von Aggregaten ausschließt, und dass selbst für den Fall, dass dennoch Aggregate auftreten, das Verfahren der Pulverisierung dieser Aggregate durch deren Auflösung in der Mischanlage vermieden werden kann. Als Ergebnis wurde diese Erfindung vollendet.
Speziell besteht diese Erfindung im Schaffen einheitlicher Mischungen eines Wasser absorbierenden Harzes und einer wässrigen Lösung, indem man bewirkt, dass dadurch, dass die Teilchen des Wasser absorbierenden Harzes wirksam in einem suspendieren und verflüssigten Zustand gehalten werden, indem man eine pflugförmige Mischanlage verwendet, bei der eine Vielzahl von pflugförmigen Rührschaufeln an einem rotierenden Schaft angebracht sind, und die wässrige Lösung zugibt und mischt. Ist die Anlage des weiteren mit desintegrierenden Rührschaufeln ausgestattet, können die dennoch auftretenden Aggregate in nassem Zustand aufgelöst werden. Ist die Anlage mit einer Innenwand aus einem Material, wie Polytetrafluorethylen, ausgestattet, das sich in einem Grenzflächenkontaktwinkel von nicht weniger als 60 ° offenbart, und eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt, von nicht weniger als 70 °C besitzt, haften die Mischung des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung und die Aggregate nur schwer an der Innenwand und die Mischung kann kontinuierlich aus der Mischanlage abgeführt werden.
Während der Mischung des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung, die eine oberflächenvernetzendes Agens enthält, kann man das Auftreten von Aggregaten durch Einstellen des Zugabeverhältnisses der wässrigen Lösung unterdrücken, indem das Verhältnis vom Volumen des Wasser absorbierenden Harz (D), vor der Zugabe der wässrigen Lösung, zu dem Volumen des Wasser absorbierenden Harzes nach Zugabe der wässrigen Lösung und Mischen (W), (W/D), in den Bereich von 1,2 bis 2,5 fallen möge.
Unter Verwendung einer pflugförmigen Mischanlage mit bestimmter Konstruktion, die im Rahmen dieser Erfindung eingehend beschrieben wird, ist es möglich, dass ein Wasser absorbierendes Harz und eine, ein oberflächenvernetzendes Agens enthaltende, wässrige Lösung, gleichförmig gemischt werden und demzufolge das Auftreten von Aggregaten unterdrückt wird.
Die erwähnte Anlage wird hergestellt, indem man eine gewöhnliche, pflugförmige Mischanlage mit einer Innenwand, gebildet aus einem speziellen Material, ausstattet, die Innenwand ebenso mit Vertiefungsformteilen ausstattet und des weiteren die Mischanlage mit desintegrierenden Schaufeln ausstattet. Die Anlage selbst ist leicht herzustellen. Diese Erfindung ermöglicht es, indem man eine Anlage dieser Bauart verwendet, eine gleichförmiges, Wasser absorbierendes Harz zu erhalten, das nur in geringen Mengen Aggregate aufweist, obwohl die Anlage eine geringere Rotationsgeschwindigkeit und eine geringere Verweilzeit aufweist, als die herkömmliche Anlage.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt den Querschnitt durch eine derartige Bauform und stellt ein Beispiel einer pflugförmigen Mischanlage dar, die für das Verfahren der Modifizierung, das im Rahmen dieser Erfindung betrachtet wird, verwendet werden kann.
2 stellt eine pflugförmige Rührschaufel dar, die in einer pflugförmigen Mischanlage verwendet wird.
3 zeigt den Querschnitt durch eine derartige Bauform und stellt den Abstand eines Vertiefungsformteils zwischen der pflugförmiger Rührschaufel und der Innenwand dar.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Der erste Aspekt dieser Erfindung ist auf ein Verfahren zur Modifizierung von Wasser absorbierendem Harz gerichtet, bei dem man ein Wasser absorbierendes Harz, das eine Carboxylgruppe aufweist, und eine wässrige Lösung, die ein oberflächenvernetzendes Agens enthält, mischt, wobei das Wasser absorbierende Harz und die wässrige Lösung mit einer Mischanlage gemischt werden, die mit einer oder mehreren pflugförmigen Rührschaufeln und einer oder mehreren desintegrierenden Schaufeln ausgestattet sind, wobei die Innenwand dieser Anlage aus einem Material besteht, das einem Kontaktwinkel zu Wasser von nicht weniger als 60 ° offenbart, und eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt, von nicht weniger als 70 °C besitzt.
Während mehrere Mischanlagen zum Rühren von Fest-Flüsig-Systemen erhältlich sind, benutzt diese Erfindung eine Mischanlage, die an einem rotierenden Schaft in deren Innern mit mehreren, pflugförmigen Rührschaufeln ausgestattet ist (im Folgenden teilweise einfach als „pflugförmige Mischanlage" bezeichnet). Der Ausdruck „pflugförmig", wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, bezieht sich auf die Form einer Schaufel, die an einer rotierenden Achse angeordnet ist, und die zwei Schaufeln aufweist, die, relativ zur Rotationsrichtung der Schaufel rückwärts stoßen. 2 stellt eine der pflugförmigen Rührschaufeln dar, soll aber nicht limitierend sein. Die Hochgeschwindigkeitsmischanlagen, die gewöhnlich verwendet wurden, arbeiteten bei einer Geschwindigkeit von mehr als 500 Umdrehungen pro Minute und vorzugsweise von nicht weniger als 1000 Umdrehungen pro Minute, wobei die Verweilzeit des Wasser absorbierenden Harzes in der Mischanlage allgemein weniger als 5 Sekunden betrug. Im Gegensatz dazu wird die pflugförmige Mischanlage, die im Rahmen dieser Erfindung verwendet wird, zu der Kategorie mit geringer Rühr- und Mischgeschwindigkeit gezählt. Allgemein bedingt eine Mischanlage mit geringer Rührgeschwindigkeit eine lange Verweilzeit und wird in dieser Hinsicht verwendet, um das Auftreten von Aggregaten zu fördern. Die pflugförmige Mischanlage diffundiert das Wasser absorbierende Harz zentrifugal und hält es dann mit Hilfe der pflugförmigen Rührschaufeln in einem suspendierten und aufgewirbelten Zustand, mit dem Ergebnis, dass das Wasser absorbierende Harz gleichförmig mit der wässrigen Lösung gemischt wird, und dass Aggregate nur schwer entstehen.
Selbst wenn dennoch Aggregate auftreten sollten, können diese mit den desintegrierenden Schaufeln zerteilt werden. Da die oben erwähnte Mischung aus der Mischanlage entnommen werden kann, ohne dass das Mischen zu feinem Pulver führt, eignet sich die Mischanlage zur Verkörperung der kontinuierlichen Produktion von Wasser absorbierendem Harz in kommerziellem Maßstab. Des weiteren trägt die Tatsache, dass die Innenwand der Anlage aus einem Material, wie Polytetrafluorethylen, besteht, wodurch sich ein Kontaktwinkel von nicht weniger als 60 ° mit Wasser offenbart, und das eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt, von nicht weniger als 70 °C besitzt, dazu bei, dass die kontinuierliche Produktion durchgeführt werden kann, da Anhaften der Mischung aus Wasser absorbierendem Harz und wässriger Lösung, sowie von Aggregaten daraus, an der Innenwand nicht ermöglicht wird.
Die pflugförmige Mischanlage, wie in 1 dargestellt, die im Rahmen dieser Erfindung ausgiebig verwendet wird, muss aus einer Antriebseinheit 10, einer horizontalen Trommel 20, einem Rohstoffeinlass 30, einer Düse zur Zugabe von wässriger Lösung 40 und einem Auslasskanal 50 bestehen, wobei die Trommel mit einer Innenwand 60, gebildet aus einem Material, das einen Kontaktwinkel von nicht weniger als 60 ° mit Wasser offenbart und eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt, von nicht weniger als 70 °C besitzt, und einem rotierenden Schaft 70, der durch die Antriebseinheit 10 angetrieben wird, und der pflugförmige Rührschaufeln 73 und desintegrierenden Schaufeln 61 aufweist, die daran angeordnet sind, ausgestattet ist.
Das Wasser absorbierende Harz wird durch den Rohstoffeinlass 30 zugegeben und durch die pflugförmigen Rührschaufeln 73, die in Übereinstimmung mit der Antriebseinheit 10 rotiert werden, suspendiert, und dann mit der wässrigen Lösung, die durch die Düse 40 gesprüht wird, gerührt und vermischt werden. Das Wasser absorbierende Harz, das durch die Zentrifugalkraft der pflugförmigen Rührschaufeln 73 suspendiert und gerührt wird, und das mit der wässrigen Lösung benetzt wird, wird durch die Zentrifugalkraft in Richtung der Innenwand 60 der Anlage dispergiert. Da das Material, das die Innenwand bildet, einen Kontaktwinkel von nicht weniger als 60 ° mit Wasser offenbart, haftet das Wasser absorbierende Material nicht an der Innenwand, selbst wenn es dennoch daran haftet, fallt die Ablagerung herunter und wächst nicht. Das Wasser absorbierende Harz und die wässrige Lösung, die kontinuierlich zugegeben werden, werden durch die Rotation der pflugförmigen Rührschaufeln 73 gemischt und wird ebenso durch den leeren Raum, der durch die Innenwand 60 umschlossen wird, in Richtung Auslasskanal 50 bewegt, und gegebenenfalls durch diesen entladen. Gegebenenfalls kann die Innenwand 60 an der Unterseite der Anlage mit desintegrierenden Schaufeln 61 ausgestattet sein. Bildet das Wasser absorbierende Harz Aggregate, werden diese Aggregate durch die Gravitationskraft im Unterteil der Anlage gesammelt und durch die desintegrierenden Schaufeln 61 zerteilt und anschließend ausgeladen.
Im Rahmen dieser Erfindung sind die desintegrierenden Schaufeln 61 unentbehrlich. Bei Rühr- und Mischanlagen, die bei geringer Geschwindigkeit arbeiten, wie der pflugförmigen Mischanlage, treten Aggregate verbindlich auf, selbst wenn die Mischung gleichförmig durchgeführt wird. Daher ist die Anlage mit desintegrierenden Schaufeln 61 ausgestattet, um die Aggregate zu desintegrieren und dadurch eine kontinuierliche Produktion zu sichern. Somit ist die Stelle, an der die desintegrierenden Schaufeln 61 angebracht werden, nicht speziell eingeschränkt, diese befinden sich aber bevorzugt in Nachbarschaft zu den pflugförmigen Rührschaufeln 73 am Boden der Anlage, da die Zentrifugalkraft der Rührschaufeln 73 und die Rotation der desintegrierenden Schaufeln 61 zusammenwirken, um das Zerteilen zu erleichtern. Somit kann die Rotationsfrequenz der desintegrierenden Schaufeln 61 genau gewählt sein, um zur Rotationsfrequenz der pflugförmigen Rührschaufeln 73 zu passen und liegt bevorzugt im Bereich von 1.000 bis 6.000 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt im Bereich von 1.500 bis 4.000 Umdrehungen pro Minute. Falls diese Rotationsgeschwindigkeit unter 1 000 Umdrehungen pro Minute liegt, führt dies dazu, dass die Fähigkeit zu zerteilen nachlässt. Im Gegensatz dazu führt eine Rotationsgeschwindigkeit von mehr als 6 000 Umdrehungen pro Minute dazu, dass das Wasser absorbierende Harz beginnt mechanisch zu zerbrechen.
Als Material für die Innenfläche 60 der Trommel, nämlich das Material, das einen Kontaktwinkel von nicht weniger als 60 ° offenbart und das eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt, von nicht weniger als 70 °C besitzt, stehen synthetische Harze, wie, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyamide, Fluorharze, Polyvinylchlorid, Epoxyharze und Siliconharze, anorganische Füllstoffe, wie Glas, Graphit, Bronze und Molybdendisulfid, und synthetische Harze, die mit einem Verbundstoff verstärkt sind, hergestellt aus einem organische Füllstoff, wie Polyimid, zur Verfügung. Bei den gerade genannten Substanzen sind Fluorharze, wie Polytetrafluorethylen, Polytrifluorethylen Polytrifluorchlorethylen, Ethylen-Tetrafluorethylen- Copolymer, Ethylen-Trifluorchlorethylen-Copolymer, Pentafluorpropylen-Tetrafluorethylene-Copolymer, Perfluoralkylvinylether-Tetrafluorethylen-Copolymer und Polyvinylfluoride besonders günstig. Wenn die Temperatur der Hitzeverformung 70 °C unterschreitet, führt dies dazu, dass die Innenwand der Hitze, die im Verlauf der Mischung gebildet wird, nicht leicht widerstehen kann. Wenn der Grenzflächenkontaktwinkel des Materials der Innenwand zu Wasser 60 ° unterschreitet führt dies möglicherweise zu einer starken Bildung von Ablagerungen des Wasser absorbierenden Harzes an der Innenwand, wodurch eine gleichförmige Mischung des Wasser absorbierenden Harzes mit der wässrigen Lösung schwer wird, und als Konsequenz die Absorptionseigenschaften des Wasser absorbierenden Harzes vermindert werden.
Die Dicke der Innenwand 60 (angezeigt durch I₁ in 1) ist richtigerweise nicht geringer als 2 mm und liegt besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 30 mm. Unterschreitet die Dicke der Innenwand 2 mm, führt diese Unterschreitung dazu, dass das Material, das die Innenwand bildet, unzureichend haltbar ist.
Im Rahmen dieser Erfindung wird bevorzugt, wenn die Innenwand 60 mit Vertiefungsformteilen 65 ausgestattet ist, so dass die kürzeste Entfernung zwischen den pflugförmigen Rührschaufeln und der Innenwand 60 im Bereich von 1 bis 30 mm liegen kann, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 20 mm. Das Vertiefungsformteil 65 ist bevorzugt ringförmig oder spiralförmig in der Innenwand 60 gebildet, und soll speziell am Rotationsumfang der Rührschaufeln 73 an der Innenwand 60 gebildet sein. Diese Vertiefungsformteile 65 sind bevorzugt jeweils für jede der pflugförmigen Rührschaufel 73 gebildet, da die so gebildeten Vertiefungsformteile 65 das so genannten Abkürzen vermeiden, das heißt die Entladung des Wasser absorbierenden Harzes in einem Zustand, in dem es noch nicht wirklich mit der wässrigen Lösung gemischt ist, und ermöglicht, dass das Wasser absorbierende Harz mit der wässrigen Lösung gemischt wird, ohne, dass es zwischen den Rückseiten der pflugförmigen Rührschaufeln 73 und der Innenwand 60 der Trommel zermahlen wird. Wenn die Anlage mit Einspeisefedern 75 (feeding feathers) ausgestattet ist können aus dem gleichen Anlass Vertiefungsformteile 65 am Umfang der Einspeisefedern 75 gebildet sein, so dass die kürzeste Distanz der rotierenden Einspeisefedern 75 und der Innenwand 60 in den Bereich von 1 bis 30 mm fallen kann. Diese Einspeisefedern 75 sind bevorzugt in einer runden oder spiralförmigen, stromlinienförmigen Form, sollten zumindest sie eine Drift des Wasser absorbierenden Harzes verursachen.
Die Form einer solchen pflugförmigen Rührschaufel 73 ist in 2 dargestellt und das Verhältnis von den Vertiefungsformteilen 65, die zwischen den pflugförmigen Rührschaufeln 73 und der Innenwand 60 gebildet ist. Wie in 3 dargestellt, stellen die Vertiefungsformteile 65 in dieser Erfindung die kürzeste Entfernung I₃ zwischen den pflugförmigen Rührschaufeln 73 und der Innenwand 60 dar, und diese Entfernung I₃ muss nur in den Bereich von 1 bis 30 mm fallen. Die größte Entfernung I₄ kann größer sein als der oben angegebene Bereich.
Die Anlage kann an der Innenwand 60 der Trommel mit Wehren 63, zusätzlich zu den Einspeisungsfedern 75, ausgestattet sein. Obwohl diese Wehre genau ausgewählt sein können, damit diese zum Innendurchmesser die Trommel, der Größe der pflugförmigen Rührschaufeln, der Dicke der Innenwand und der Zielaufenthaltszeit passen, ist es bevorzugt, dass deren Dicke im Bereich von 5 bis 10 mm liegt, deren Höhe 50 % des Durchmessers des Rotationsumfangs nicht übersteigt und eine Gesamtöffnung von mehr als 10 % des Querschnitts des Rotationsumfangs besteht. Die Wehre können Kerben oder Spalten sein. Die Trommel kann in ihrem Innern mit nicht weniger als einem solchen Wehr, oder mit zwei mehr solcher Wehre ausgestattet sein, da die so angeordneten Wehre das Abkürzen des Wasser absorbierenden Harzes verhindern, die Verweilzeit verlängern und folglich die Mischeigenschaften der Anlage erhöhen.
Wenn Wehre eingebaut sind, ist es vorteilhaft, dass pflugförmige Rührschaufeln oder Einspeisungsfedern jeweils einmal vor und einmal hinter den Wehren angeordnet sind, da diese dem Zweck dienen, eine Blockade der Öffnungsteile mit Wasser absorbierendem Harz, das mit der wässrigen Lösung gemischt ist, sowie das Anhaften des Wasser absorbierenden Harzes an den Oberflächen der Wehre zu verhindern.
Die Wehre 63 können gegebenenfalls zwischen benachbarten pflugförmigen Rührschaufeln 73 oder zwischen den desintegrierenden Schaufeln 61 und den pflugförmigen Rührschaufeln 73 angeordnet sein. Der Grund für diese Zwischenschaltung ist, dass das Wasser absorbierende Harz davor bewahrt werden soll, in einem Zustand, in dem es noch nicht komplett mit der wässrigen Lösung gemischt ist, ausgeladen zu werden.
Das Wasser absorbierende Harz ist ein Mehrzweckharz, das für einen großen Bereich an Produkten von Nutzen ist, und zur Massenproduktion geeignet ist. Es ist daher erforderlich, dass es in einer kurzen Zeit gleichförmig gemischt wird und in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt wird. Im Rahmen dieser Erfindung kann die gleichförmige Mischung durch Festlegen der Rührgeschwindigkeit auf 100 bis 500 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise auf 100 bis 300 Umdrehungen pro Minute erhalten werden. Unterschreitet die Rührgeschwindigkeit 100 Umdrehungen pro Minute, führt die dazu, dass das Wasser absorbierende Harz in der Mischanlage nicht ausreichend dispergiert werden kann, was demzufolge dazu führt, dass eine gleichförmige Mischung schwierig wird. Überschreitet im Gegensatz dazu die Rührgeschwindigkeit 500 Umdrehungen pro Minute, führt dieses Überschreiten möglicherweise dazu, dass das Einstellen einer Verweilzeit, die zu einem gegenseitigen Kontakt des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung nötig ist, behindert wird, wodurch die Mischung nicht gleichförmig ist. Dann liegt die ausreichende Verweilzeit in der Anlage im Bereich von 10 Sekunden bis 3 Minuten und vorzugsweise zwischen 10 Sekunden und zwei Minuten. Falls die Verweilzeit 10 Sekunden unterschreitet, führt dieses Unterschreiten dazu, dass der gegenseitige Kontakt des Wasser absorbierenden Harzes und den Flüssigkeitströpfchen schwierig wird, was dazu führen kann, dass die gleichförmige Mischung unterbrochen wird. Sind im Gegensatz dazu die Verweilzeiten länger als 3 Minuten, kann dies zum Auftreten von Aggregaten und zur Bildung von Ablagerungen im Innern der Mischanlage führen. Im Rahmen dieser Erfindung ist die Produktivität auf Grund der Verwendung der pflugförmigen Mischanlage hoch, da die gleichförmige Mischung trotz einer geringeren Rührgeschwindigkeit in einer kürzeren Zeitspanne erreicht werden kann. Ferner, da das Wasser absorbierende Harz und die wässrige Lösung gleichförmig in einer kurzen Zeitspanne gemischt werden können, kann das Auftreten von Aggregaten unterdrückt werden und als Ergebnis ist das Wasser absorbierende Harz überragend in den Absorptionseigenschaften und das Auftreten von winzigem Pulver kann bei der Herstellung unterdrückt werden.
Der Füllfaktor des Wasser absorbierenden Harzes in der Anlage muss nicht speziell eingeschränkt werden, liegt aber richtigerweise im Bereich von 0,1 bis 0,6 kg/L und besonders bevorzugt im Bereich von 0,18 bis 0,36 kg/L, basierend auf dem Gewicht des Wasser absorbierenden Harzes während dem Einfüllen in die Mischanlage. Unterschreitet der Füllfaktor 0,1 kg/L führt dies möglicherweise dazu, dass der gegenseitige Kontakt des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung schwierig wird, was dazu führt, dass die gleichförmige Mischung unterbrochen wird. Ist im Gegensatz dazu der Füllfaktor größer als 0,6 kg/L führt dieser Überschuss zum Anschwellen des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung in einem solchen Ausmaß, dass die Akquirierung des leeren Raums für den gegenseitigen Kontakt versperrt wird, was zur Unterbrechung der gleichförmigen Mischung einschließlich dem Auftreten von Ablagerungen und von Aggregaten im Innern der Mischanlage führt, wodurch das kontinuierliche Mischen schwierig wird.
Die Menge des Wasser absorbierenden Harzes, die zugegeben wird, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 200 mL und mehr, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 100 mL. Das Wasser absorbierende Harz schwillt tatsächlich, wie oben beschrieben an, wenn Wasser absorbiert wird. Wenn die Menge der Zugabe im oben angegebenen Bereich liegt, kann der leere Raum, der für die Mischung nötig ist, selbst nach Zugabe der wässrigen Lösung gesichert werden, und Aggregate erscheinen nicht merklich. Die Menge des oberflächenvernetzenden Agens, die für das Wasser absorbierende Harz nötig ist, kann, in Abhängigkeit von der Anzahl der Carboxylgruppen, die das Wasser absorbierende Harz besitzt, im optimalen Bereich eingerichtet werden. Daher kann, wenn das oberflächenvernetzende Agens in der nötigen Menge zuvor in der wässrigen Lösung gelöst wurde, wobei die Menge in den zuvor beschriebenen Bereich fällt, die Abstimmung des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung leicht erreicht werden.
Das Verfahren zur Zugabe der wässrigen Lösung muss nicht notwendigerweise beschränkt werden. Um bei der Zugabe gleichförmig vorzugehen, ist es empfehlenswert die wässrige Lösung durch eine Düse (40) zu sprühen. Der Sprühdruck, der Durchmesser der Auslassdüse, die Sprühfläche, der Durchmesser der Sprühdüse, etc. können genau gewählt werden, um dies der Viskosität der wässrigen Lösung und der Menge an wässriger Lösung, die pro Zeiteinheit versprüht werden soll, anzupassen.
Der zweite Aspekt dieser Erfindung ist auf ein Verfahren zum modifizieren eines Wasser absorbierenden Harzes gerichtet, bei dem man ein Wasser absorbierendes Harz, das Carboxylgruppen aufweist, und eine wässrige Lösung, die ein oberflächenvernetzendes Agens enthält, mischt, wobei das Wasser absorbierende Harz und die wässrige Lösung, die das oberflächenvernetzende Agens enthält, mit einer Rotationsmischanlage gemischt werden, die an der Innenwand davon mit Wehren und/oder am Rotationsumfang der Rührschaufeln an der Innenwand mit Vertiefungsformteilen ausgestattet ist, die so gebildet sind, dass ein Abstand zwischen 1 und 30 mm zwischen der Innenwand und den Rührschaufeln ausgebildet ist. Es wurde gefunden, dass die Mischbarkeit des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung von dem Grad, mit dem das Wasser absorbierende Harz mit sich selbst in der Rotationsmischanlage gemischt wird, und der Kontaktzeit zwischen Wasser absorbierendem Harz und der wässrigen Lösung abhängig ist. Dieses Verhältnis ist nicht durch die Art der Rührschaufeln beeinflusst. Die Rührschaufeln können jede bekannt Form annehmen, wie beispielsweise Pflug-, Blatt-, Fächer und Stabform. Das Material, aus dem die Innenwand gebildet ist, ist irrelevant. Währenddessen liegt der kürzeste Abstand der Rührschaufeln von der Innenwand im Bereich von 0,5 bis 30 mm, vorzugsweise 1 bis 20 mm und besonders bevorzugt 3 bis 10 mm. Der kürzeste Abstand zwischen den Rührschaufeln und der Innenwand ist der gleiche, wie im Fall in Verbindung mit den Vertiefungsformteilen 65, die zwischen den Rührschaufeln 73, die in diesem Fall pflugförmige Rührschaufeln 73 sind, und der Innenwand 60 gebildet ist. Die Vertiefungsformteile 65, die im Rahmen dieser Erfindung betrachtet werden, sind so, dass der kürzeste Abstand zwischen Rührschaufeln (pflugförmige Rührschaufeln 73) und der Innenwand I₃ ist. Dieser Abstand I₃ muss in den Bereich zwischen 0,5 und 30 mm fallen. Der größte Abstand, I₄, kann größer sein als der oben beschriebene Bereich. Falls der Abstand geringer als 0,5 mm ist, kann dies dazu führen, dass das Wasser absorbierende Harz dazu gedrängt wird, sich mit sich selbst zu mischten was infolgedessen das Auftreten von Aggregaten induziert, was dazu führt, dass das Wasser absorbierende Harz an der Innenwand anhaftet und ebenso dazu führt, dass diese Ablagerungen wachsen bis sich Aggregate bilden. Im Gegensatz dazu kann ein Überschreiten des maximalen Abstands dazu führen, dass die Bildung einer ausreichend gleichförmigen Mischung schwierig wird. Ein Verringern des Abstandes zwischen Rührschaufel und Innenwand kann ausreichen, das Abkürzen zu verhindern. Diese Verringerung hat jedoch die Folge, dass der Spalt zwischen den Schaufeln und der Innenwand mit Wasser absorbierendem Harz blockiert werden kann. Durch das Ausstatten der Rührschaufeln mit Vertiefungsformteilen an ihrem Rotationsumfang wird es möglich, dass das Blockieren des Spalts mit Wasser absorbierendem Harz verhindert wird, womit der Zweck einer gleichförmigen Mischung ebenfalls erreicht wird.
Im Rahmen dieser Erfindung fällt die Mischzeit des Wasser absorbierenden Harzes, genauer die Verweilzeit in der Anlage, in den Bereich von 0,1 Sekunden bis 3 Minuten. Daher muss die Höhe der Wehre so eingestellt werden, dass die Verweilzeit in den oben angegebenen Bereich fallen kann. Die Anzahl der Wehre muss nicht auf eins begrenzt sein. Die Stellen, an denen solche Wehre angebracht werden können liegen vorzugsweise in der Nachbarschaft vom Auslasskanal, da dadurch eine einfache Kontrolle der Aufenthaltszeit ermöglicht wird. Wenn die Wehre zwischen den Rührschaufeln und den Rührfedern angeordnet sind, ist es möglich, die Gleichförmigkeit der Mischung auszuweiten und ebenso dem Blockieren der Wehre durch das Wasser absorbierende Harz vorzubeugen.
Die Rotationsfrequenz der Schaufeln fällt vorzugsweise in den Bereich von 100 bis 5000 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt in den Bereich zwischen 150 und 3000 Umdrehungen pro Minute, und kann genau eingestellt werden, damit diese an die Verweilzeit und das Vorliegen oder nicht Vorliegen von Aggregaten angepasst ist. Dadurch, dass die Vertiefungen und Wehre im Innern der Mischanlage angeordnet sind, ist es möglich, zu verhindern, dass das zugegebene Wasser absorbierende Harz abkürzt. Dann, da das Auftreten von Harz, das nicht mit der wässrigen Lösung benetzt wurde, und das Auftreten von Harz, zu dem die wässrige Lösung in einem Überschuss gegeben wurde, infolge dessen unterdrückt wird, weist das wärmebehandelte Wasser absorbierende Harz überragende Eigenschaften auf, und das Auftreten von Aggregaten wird unterdrückt. Des weiteren kann die Aufenthaltszeit in der Mischanlage geregelt werden, womit verhindert werden kann, dass diese unangemessenerweise verlängert oder verkürzt wird.
Die Vertiefungsteile sind vorzugsweise an Rotationsumfang der Rührfedern angeordnet, da die so angeordneten Vertiefungsteile dem Zweck dienen, zu verhindern, dass das Wasser absorbierende Harz, das durch die Rührfedern zufällig verstreut wird, dem Phänomen des Abkürzens und demzufolge dem Driften zum Auslasskanal unterliegt.
Die Wehre sind vorzugsweise in der Nähe des Auslasskanals oder zwischen benachbarten desintegrierenden Schaufeln angeordnet. Wenn diese in der Nachbarschaft des Auslasskanals angeordnet sind, ist es empfehlenswert, Einspeisefedern vor und hinter jedem Wehr anzuordnen. Die so angeordneten Einspeisefedern sind in der Lage, das blockieren der Wehre durch Wasser absorbierendes Harz zu verhindern.
Im Rahmen dieser Erfindung ist es des weiteren vorteilhaft, wenn die Innenwand der horizontalen schaufelartigen Mischanlage aus einem Material gebildet ist, das einen Kontaktwinkel zu Wasser von nicht weniger als 60 ° offenbart und eine Temperatur aufweist, bei der Wärmeverformung eintritt, die nicht niedriger als 70 °C ist. Die Innenwand, die diesen Maßgaben entspricht, kann das Anhaften des Wasser absorbierenden Harzes verhindern und ermöglicht eine wirksame Verhinderung des Auftretens von Aggregaten. Das hierbei verwendete Material kann das gleiche sein, wie im ersten Aspekt der Erfindung beschrieben.
Der Füllfaktor des Wasser absorbierenden Harzes, die Zugabemenge des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung und das Verfahren der Zugabe des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung können gleich sein, wie im ersten Aspekt der Erfindung beschrieben.
Der dritte Aspekt der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Modifizieren eines Wasser absorbierenden Harzes gerichtet, bei dem man ein Wasser absorbierendes Harz, das Carboxylgruppen aufweist, und eine wässrige Lösung, die ein oberflächenvernetzendes Agens enthält, mischt, wobei die wässrige Lösung so gemischt wird, dass ein Verhältnis W/D des Volumens (D), des Wasser absorbierenden Harzes vor der Zugabe der wässrigen Lösung dazu, zu dem Volumen (W), des Wasser absorbierenden Harzes nach der Zugabe, in den Bereich von 1,2 bis 2,5 fällt.
Im Rahmen dieser Erfindung ist durch Untersuchungen bezüglich des Verhältnisses W/D in der Anlage gefunden worden, dass, falls das Verhältnis W/D vorzugsweise in den Bereich von 1,2 bis 2,5, besonders bevorzugt in den Bereich von 1,3 bis 1,7 fällt, das Wasser absorbierende Harz und die wässrige Lösung hervorragend in der Mischbarkeit sind, ohne auf unterschiedliche Arten von Wasser absorbierendem Harz und oberflächenvernetzendem Agens, die verwendet werden, die Mengen der Zugabe und die Art und Größe der Mischanlage Bezug zu nehmen. Wenn das Wasser absorbierende Harz und die wässrige Lösung gemischt werden, während diese gerührt werden, schließen diese die Umgebungsluft ein, und vergrößern ihr scheinbares Volumen als Folge der Zunahme des Volumens des Wasser absorbierenden Harzes. Um genau zu sein, falls das Verhältnis W/D geringer ist als 1,2 führt dies dazu, dass das Wasser absorbierende Harz unzureichend gerührt wird, wodurch eine gleichförmige Mischung schwierig wird. Im Gegensatz dazu, führt ein Überschreiten des Verhältnisses von W/D über 2,5 dazu, dass der Kontakt zwischen Wasser absorbierendem Harz und wässriger Lösung erschwert wird, was wiederum dazu führt, dass eine gleichförmige Mischung nur schwer erhalten wird und die Leistung des modifizeirten Wasser absorbierenden Harzes nach der Wärmebehandlung verringert ist.
Im Rahmen dieser Erfindung ist gefunden worden, dass das Auftreten von Aggregaten durch spezifizieren des Verhältnisses W/D unterdrückt werden kann. Ist diese Bedingung erfüllt, sind keine Beschränkungen hinsichtlich der Art der Mischanlage, der Mischgeschwindigkeit, er Verweilzeit und des Füllfaktors des Wasser absorbierenden Harzes, der Menge der wässrigen Lösung, die zugegeben wird, und dem Verfahren der Zugabe nötig. Inzwischen ist es ratsam, zum Zweck des Mischens des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung in einer kurzen Zeitspanne mit hoher Produktivität, während das Auftreten von Aggregaten unterdrückt wird, eine rotationsartige Mischanlage, die mit Rührschaufeln ausgestattet ist, zu verwenden. Dabei können die Rührschaufeln jede bekannte Form, wie Pflug, Blatt, Fächer oder Stab, annehmen. Es ist angebracht, pflugförmige Rührschaufeln zu verwenden, da diese hervorragend beim Mischen von Wasser absorbierendem Harz sind. Die Rotationsfrequenz der Rührschaufeln fällt vorzugsweise in den Bereich von 100 bis 5000 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt von 200 bis 4000 Umdrehungen pro Minute. Ist die Rotationsfrequenz geringer als 100 Umdrehungen pro Minute führt dies möglicherweise dazu, dass sich Defizite in der Rührkraft zeigen, wodurch eine gleichförmige Mischung schwer wird. Im Gegensatz dazu führt ein Überschreiten der Rotationsfrequenz von 5000 Umdrehungen pro Minute zum Auftreten von mechanischem Bruch des Wasser absorbierenden Harzes.
Im Rahmen dieser Erfindung fällt der Füllfaktor des Wasser absorbierenden Harzes in den Bereich von 0,1 bis 0,7 kg/L, vorzugsweise von 0,2 bis 0,7 kg/L, besonders bevorzugt von 0,2 bis 0,6 kg/L und insbesondere von 0,2 bis 0,4 kg/L. Ist der Füllfaktor geringer als 0,1 kg/L führt dies möglicherweise dazu, dass der Anteil freien Raums in der Mischanlage übermäßig vergrößert ist, wodurch der Kontakt zwischen Wasser absorbierendem Harz und wässriger Lösung erschwert und die Einstellung einer gleichförmigen Mischbarkeit inaktiviert wird. Im Gegensatz dazu führt das Überschreiten des Füllfaktors über den Wert von 0,7 kg/L dazu, dass die Beweglichkeit des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung eingeschränkt wird, was die Mischbarkeit ebenfalls einschränkt. Im Rahmen dieser Erfindung kann das Verhältnis W/D in einem speziellen Bereich eingestellt werden, indem man die Art der Mischanlage, die Art und Anzahl der Rührschaufeln, den Füllfaktor des Wasser absorbierenden Harzes, die Form, den Teilchendurchmesser und die Teilchendichte des Wasser absorbierenden Harzes, die Menge der wässrigen Lösung, die zugegeben wird, und die Größe der Flüssigkeitstropfen richtig einstellt.
Der vierte Aspekt der Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung von Wasser absorbierendem Harz gerichtet, bei dem man das oben genannte modifiziert.
Durch gleichförmiges Mischen des Wasser absorbierenden Harzes und der, oberflächenvernetzendes Agens enthaltenden, wässrigen Lösung in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren und Wärmebehandeln der erhaltenen Mischung ist es ermöglicht worden, ein Wasser absorbierendes Harz mit einer vernetzten Oberfläche herzustellen, dessen Absorptionsfähigkeit unter Druck erhöht ist. Diese Wärmebehandlung und das darauf folgende Abkühlen kann durch irgend eines der bekannten Verfahren erfolgen.
Im folgenden werden die Verfahren nach dem ersten, dem zweiten, und dem dritten Aspekt dieser Erfindung zur Modifizierung und das Verfahren nach dem vierten Aspekt dieser Erfindung zur Herstellung des Wasser absorbierenden Harzes detailliert beschrieben.
Als Wasser absorbierendes Harz, das vor der Behandlung mit Oberflächenvernetzer Carboxylgruppen enthält, kann ein hydrophiles, vernetztes Polymer verwendet werden, das in der Lage ist mit Wasser zu schwellen und das unlöslich in Wasser ist, beispielsweise kann ein Polymer, das durch polymerisieren eines hydrophilen, ungesättigten Monomers, das Acrylsäure und/oder eines ihrer Salze als Hauptbestandteil aufweist, und das, wenn es in entionisiertes Wasser gegeben wird, das 50 bis 1000-Fache seines Eigengewichts an Wasser absorbiert, genannt werden.
Das hydrophile, vernetzte Polymer weist vorzugsweise von 30 Mol % bis 100 Mol %, besonders bevorzugt von 50 Mol % bis 100 Mol % und insbesondere genau 60 Mol % bis 80 Mol % der sauren Gruppen im vernetzten Polymer auf, die mit einem Alkalimetallsalz, einem Ammoniaksalz oder einem Aminsalz neutralisiert sind. Das „Wasser absorbierende Harz, das Carboxylgruppen aufweist", das im Rahmen dieser Erfindung betrachtet wird, wird daher als „ein Wasser absorbierendes Harz, das Carboxylgruppen aufweist und/oder ein Salz davon" interpretiert. Die Neutralisation der Säuregruppen kann während des Herstellens des hydrophilen, ungesättigten Monomers vor der Herstellung des vernetzten Polymers, das heißt, vor dem Start der Polymerisationsreaktion, erfolgen. Es kann auch während der Polymerisation erfolgen. Andernfalls kann die Säuregruppe des vernetzten Polymers, das nach Vollendung der Polymerisationsreaktion erhalten wird, neutralisiert werden. Gegebenenfalls können diese Prozeduren kombiniert werden. Das oben erwähnte, hydrophile, ungesättigte Monomer kann, wenn nötig, ein ungesättigtes Monomer enthalten, das nicht Acrylsäure oder ein Salz davon ist. Als konkrete Beispiele für solche anderen Monomere können anionische, ungesättigte Monomere und Salze davon, wie Methacrysäure, Maleinsäure Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, 2-(Meth)acrylamide-2-methylpropanesulfonsäure, 2-(Meth)acryloylethansulfonsäure und 2-(Meth)acryloylpropansulfonsäure; Monomere, die nichtionische hydrophie Gruppen enthalten, wie Acrylamid, Methacrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N-n-Propyl(meth)acrylamid, N-Isopropyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Methoxypolyethylenglycol(meth)acrylat, Polyethylenglycolmono(meth)acrylat, Vinylpyridin, N-Vinylpyrrolidon, N-Acryloylpiperidin, und N-Acryloylpyrroridin; und kationische, ungesättigte Monomere wie N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Diethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylat, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid, und quaternäre Salze davon, genannt werden, allerdings sollen diese nicht limitierend wirken. Die Menge von solchem anderen Monomer, das zusätzlich verwendet werden kann, ist vorzugsweise nicht größer als 30 Mol % und besonders bevorzugt nicht größer als 10 Mol %, basierend auf der Gesamtmenge an hydrophilem, ungesättigtem Monomer.
Während dem Herstellungsverfahren des Wasser absorbierenden Harzes ist es bevorzugt unter Verwendung eines inneren Vernetzungsagens eine Vernetzungsstelle einzubauen. Das innere Vernetzungsmittel, das oben erwähnt ist, muss nicht speziell beschränkt sein, aber es muss eine Verbindung sein, die in ihrer molekularen Einheit mehrere reaktive Gruppen enthält, die die Fähigkeit besitzen, mit der polymerisierbaren, ungesättigten Gruppe und/oder einer Carboxylgruppe zu reagieren. Das heißt, das innere Vernetzungsagens muss eine Verbindung sein, die in ihrer molekularen Einheit eine Vielzahl von Substituentengruppen enthält, die mit dem hydrophilen, ungesättigten Monomer copolymerisiert werden können und/oder mit der Carboxylgruppe reagieren können. Das hydrophile, ungesättigte Monomer kann eine Verbindung von selbstvernetzenden Typ sein, die eine Vernetzung bildet, ohne zusätzliche Verwendung von Vernetzungsagens.
Als konkrete Beispiele für ein solches inneres Vernetzungsmittel können N,N'-Methylenbis(meth)acrylamid, (Poly)ethylenglycoldi(meth)acrylat, (Poly)propylenglycoldi(meth)acrylat, Trimethylolproplantri(meth)acrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat, Glycerintri(meth)acrylat, Glycerinacrylat, Methacrylat, Ethylenoxide modifiziertes Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Pentaerythritoltetra(meth)acrylat, Dipentaerythritolhexa(meth)acrylat, Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triallylphosphat, Triallylamin, Poly(meth)allyloxyalkane, (Poly)ethylenglycoldiglycidylether, Glyceroldiglycidylether, Ethylenglycol, Polyethylenglycol, Propylenglycol, Glycerin, Pentaerythritol, Ethylendiamin, Polyethylenimin, und Glycidyl(meth)acrylate genannt werden, sollen aber nicht limitierend wirken. Diese intervernetzenden Agenzien können alleine oder in Form von Mischungen von zwei oder mehreren Mitgliedern verwendet werden. Durch die Verwendung von inneren Vernetzungsmitteln, die eine Vielzahl von polymerisierbaren ungesättigten Gruppen in einer molekularen Einheit aufweisen, unter anderen, inneren Vernetzungsagenzien, die oben aufgeführt sind, ist es möglich die Absorptionseigenschaften des hergestellten Wasser absorbierenden Harzes weiter zu verbessern.
Die Menge des inneren Vernetzungsmittels, die vorzugsweise verwendet wird, liegt im Bereich von 0,0001 bis 3 Mol %, basierend auf der Menge des hydrophilen, ungesättigten Monomers. Während der Herstellung des Wasser absorbierenden Harzes durch Polymerisierung des hydrophilen, ungesättigten Monomers, kann zu dem Reaktionssystem ein hydrophiles Hochpolymer, wie Stärke, Stärkederivate, Cellulose, ein Cellulosederivat, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure (Salz) oder vernetztes) Polyacrylsäure (Salz) oder wasserlösliche oder wasserdispergierbare oberflächenaktive Substanzen zugegeben werden.
Das Verfahren der Polymerisation des hydrophilen, ungesättigten Monomers muss nicht speziell beschränkt sein. Solche bekannten Verfahren, wie Polymerisation in wässriger Lösung, Umkehrphasensuspensionspolymerisation, Polymerisation in Substanz und Fällungspolymerisation stehen zur Verfügung. Die Reaktionsbedingungen, wie die Reaktionstemperatur und die Reaktionszeit, müssen nicht speziell beschränkt sein, können aber genau gewählt werden, um beispielsweise zu der Zusammensetzung der Monomermischung zu passen.
Während der Polymerisation des hydrophilen, ungesättigten Monomers ist es erlaubt, einen radikalischen Polymerisationsinitiator, wie Kaliumpersulfat, Natriumpersulfat, Ammoniumpersulfat, t-Butylhydroperoxid, Wasserstoffperoxid oder 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid; ein Radikalphotopolymerisationsinitiator, wie 2-Hydrxy-2-methyl-1-pentyl-propan-1-on; und hochenergetische Strahlung, wie ultraviolettes Licht oder einen Elektronenstrahl zu verwenden. Wenn ein oxidierender, radikalischer Polymerisationsinitiator verwendet wird, kann zusätzlich ein reduzierendes Agens, wie Natriumsulfat, Eisensulfat oder 1-Ascorbinsäure verwendet werden, um Redoxpolymerisation hervorzurufen. Die Menge an einem solchen Polymerisationsinitiator, die verwendet werden kann, liegt bevorzugt im Bereich von 0,001 Mol % bis 2 Mol % und besonders bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,5 Mol %.
Das mit diesem Verfahren der Polymerisation, wie oben beschrieben, erhaltene Hydrogelpolymer kann nach Trocknen als Feststoff erhalten werden. Um das Hydrogelpolymer zu trocknen, kann eine gewöhnliche Anlage oder ein Heizofen verwendet werden. Beispielsweise kann eine dünne Rühr- und Trockenanlage, eine Rotationstrockenanlage, eine Scheibentrockenanlage, eine Fliessbetttrockenanlage, eine Luftstromtrockenvorrichtung, eine Infrarottrockenanlage etc. verwendet werden. Das Produkt, das nach dem Trocknen erhalten wird, hat einen Feststoffanteil, der im allgemeinen in den Bereich von 85 bis 100 % fällt (Wassergehalt im Bereich von 15 bis 0 %) und vorzugsweise in den Bereich von 90 bis 98 % (Wassergehalt im Bereich von 10 bis 2 %). Übrigens kann im allgemeinen der Feststoffanteil durch Bestimmen des Gewichtsverlusts während dem Trocknen über 3 Stunden bei 180 °C bestimmt werden.
Das trockene Produkt, das beim oben beschriebenen Trocknen erhaltenen wird, kann in seiner nicht modifizierten Form als Wasser absorbierendes Harz verwendet werden. Wahlweise kann es weiter pulverisiert und klassifiziert werden, mit dem Ergebnis, dass das Produkt als Wasser absorbierende Harzdispersionsteilchen mit vorbeschriebenen Teilchengrößen verwendet werden kann. In diesem Fall ist die Teilchengröße nicht größer als 2 mm und vorzugsweise nicht größer als 850 μm. Der gewichtsgemittelte Teilchendurchmesser kann, obwohl dieser vom Verwendungszweck abhängig ist, im Bereich von 100 μm bis 1000 μm, vorzugsweise im Bereich von 150 μm bis 800 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 300 μ m bis 600 μm liegen. Der Anteil der Teilchen, die ein Sieb mit Öffnungen von 150 μm passieren, liegt vorzugsweise bei nicht mehr als 15 Gew.%, besonders bevorzugt bei nicht mehr als 10 Gew.% und insbesondere bei nicht mehr als 5 Gew.%.
Das Wasser absorbierende Harz, das wie oben beschrieben erhalten wird, kann in irgend einer von verschiedenen Formen, wie beispielsweise Kugeln, Schuppen, amorphen, gemahlenen Fragmenten, Fasern, Granulat, Stäben, annähernd kugelförmigen Gebilden und flachen Stücken vorliegen.
Als konkrete Beispiele des Wasser absorbierenden Harzes, das die Beschreibung oben erfüllt, können die hydrolysate von Stärke- Acrylnitril-Pfropfcopolymer (JP- B-1974-43395), das neutralisierte Stärke-Acrylisäurepfropfpolymer (JP-A-1976-125468), das verseifte Vinylacetat-Acrylester-Copolymer (JP-A-1977-14689), das Hydrolysat von einem Acrylnitrilcopolymer oder Acrylamidcopolymer (JP-B-1978-15959), die vernetzten Derivate davon, die vernetzten, teilweise neutralisierten Polyacrylsäuren (JP-A-1980-84304) und ähnliche vernetzte Polyacrylsäuren (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, internationale, nicht geprüfte Patentveröffentlichung JP-2002-527547, und JP-A-2002-212204), genannt werden.
Im Rahmen dieser Erfindung wird die wässrige Lösung durch Düsen 40 zu dem oben genannten, Wasser absorbierenden Harz gegeben. Die Pulvertemperatur des Wasser absorbierenden Harzes vor der Zugabe der wässrigen Lösung ist vorzugsweise auf 80 bis 35 °C, besonders bevorzugt auf 70 bis 35 °C und insbesondere auf 50 bis 35 °C eingestellt. Das Wasser absorbierende Harz, das auf diese Temperatur eingestellt ist, wird mit der wässrigen Lösung gemischt. Ist die Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes vor der Zugabe der wässrigen Lösung dazu übermäßig hoch, führt diese erhöhte Temperatur dazu, dass die Mischung mit der wässrigen Lösung ungleichförmig wird. Ist die Temperatur auf einen Wert eingestellt, der unter 35 °C liegt, besteht der Nachteil darin, dass eine übermäßig lange Zeit zum Abkühlen oder Abkühlen lassen benötigt wird, wobei das Pulver, das durch spontanes Kühlen erhalten wird, ein erkennbares Anzeichen an Aggregation offenbart und zusätzlich Energie zum Wiederaufheizen benötigt.
Das oberflächenvernetzende Agens, das im Rahmen dieser Erfindung verwendet wird, muss nicht speziell beschränkt werden, aber es muss eine Verbindung sein, die in einer molekularen Einheit mehrere funktionale Gruppen aufweist, die in der Lage sind, mit den zwei oder mehr Carboxylgruppen, die die wässrige Lösung aufweist zu reagieren, und die in der Lage ist eine kovalente Bindung durch eine Vernetzungsreaktion zu bilden. Als konkrete Beispiele für ein Oberflächenvernetzungsmittel können Polyole, wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Glycerin, Pentaerythritol, Sorbitol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Dipropylenglycol, Tripropylenglycol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,3-Pentandiol, 1,4-Pentandiol, 1,5-Pentandiol, 2,4-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 2,5-Hexandiol, und Trimethylolpropane, Polyaminverbindungen, wie Diethanolamin, Triethanolamin, Ethylendiamin, Diethylentriamin und Triethylentetramin, Polyglycidylverbindungen, wie Ethylenglycoldiglycidylether, Polyethylenglycoldiglycidylether, Glycerolpolyglicidylether, Diglycerolpolyglicidylether, Polyglycerolpolyglicidylether, Propylenglycoldiglicidylether und Polypropylenglycolglicidylether, und polyvalente Aziridinverbindungen, wie 2,4-Trilendiisocyanate, Ethylencarbonat (1,3-Dioxolan-2-on), Propylencarbonat (4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on), 4,5-Dimethyl-1,3-dioxolan-2-on, (Polydi- oder mono)2-oxazolidinon, Epichlorhydrin, Epibromhydrin, Diglycolsilicat, und 2,2-Bishydroxymethylbutanol-tris[3-(1-aziridinyl)propionat] genannt werden, obwohl dies nicht limitierend sein soll. Dies oberflächenvernetzenden Agenzien können entweder alleine oder in Form von Mischungen mit zwei oder mehr Mitgliedern verwendet werden. Unter diesen oben aufgezählten oberflächenvernetzenden Agenzien ist es bevorzugt, wenn zumindest ein Mitglied der Mischung ausgewählt ist aus Polyolen, Polyglycidylverbindungen, 1,3-Dioxolan-2-on, Poly-2-oxazolidinon, Bis-2-oxazolidinon und Mono-2-oxazolidinone. Es ist bevorzugt, wenn zumindest ein oberflächenvernetzendes Agens ein Polyol aufweist. Dies Erfindung ermöglicht auch die Verwendung eines Metallsalzes, wie Aluminumsulfat, (Poly)aluminumchlorid, (Poly)aluminumhydroxid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Zirconiumcarbonat, Kaliumalaun, oder Ammoniumalaun, das in der Lage ist, mit der Carboxylgruppe als oberflächenvernetzendes Agens zu reagieren.
Die Menge an oberflächenvernetzendem Agens, das verwendet werden kann, liegt, obwohl diese variabel ist und von den verwendeten Substanzen und ihrer Kombination abhängt, vorzugsweise im Bereich von 0,001 bis 5 Gewichtsteile und besonders bevorzugt im Bereich von 0,005 bis 2 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Feststoffgehalts des Wasser absorbierenden Harzes. Wenn die Menge an oberflächenvernetzendem Agens den oben angegebenen Bereich übersteigt, ist der Überschuss nicht nur unökonomisch, sondern führt auch zu einem Überschuss an oberflächenvernetzendem Agens bei der Bildung der optimalen Vernetzung des Wasser absorbierenden Harzes. Ist im Gegensatz dazu die Menge geringer als das untere Limit, führt dies möglicherweise dazu, dass es schwierig ist, ein oberflächenvernetztes, Wasser absorbierendes Harz, das eine hohe Absorptionskapazität unter Druck besitzt, zu erhalten.
Zum Lösen des oberflächenvernetzenden Agens ist es empfehlenswert, Wasser als Lösemittel zu verwenden. Die Konzentration des oberflächenvernetzenden Agens in der wässrigen Lösung ist im oben beschriebenen, ersten, zweiten und dritten Aspekt dieser Erfindung so auf ein optimales Ausmaß eingestellt, dass sich die wässrige Lösung als vorteilhaft für das Wasser absorbierende Harz zeigt. Die Menge an Wasser, die verwendet werden soll, ist, obwohl diese variabel ist und von dem verwendeten Wasser absorbierenden Harz und den Teilchendurchmessern abhängig ist, bevorzugt größer als 0 und nicht größer als 20 Gewichtsteile und fällt besonders bevorzugt in den Bereich von 0,5 bis 10 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Feststoffgehalts des Wasser absorbierenden Harzes.
Während dem Mischen des Wasser absorbierenden Harzes und dem oberflächenvernetzenden Agens ist es erlaubt, wenn nötig, ein hydrophiles, organisches Lösemittel zu verwenden. Als konkrete Beispiele des hydrophilen organischen Lösemittels können niedere Akohole, wie Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, Isobutylalkohol und t-Buylalkohol, Ketone, wie Aceton; Ether, wie Dioxan, Tetrahydrofuran und Alkoxypolyethylenglycohol, Amide, so wie N,N-Dimethyl formamid, und Sulfoxide, wie Dimethylsulfoxid, genannt werden. Die Menge des hydrophilen, organischen Lösemittels die verwendet werden soll ist, obwohl diese variabel ist und abhängig ist vom verwendeten Wasser absorbierenden Harz und dem Teichendurchmesser davon vorzugsweise nicht größer als 20 Gewichtsteile und fällt besonders bevorzugt in den Bereich von 0 bis 10 Gewichtsteile, insbesondere in den Bereich von 0 bis 5 Gewichtsteile und ganz besonders bevorzugt in den Bereich von 0 bis 1 Gewichtsteil, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Feststoffgehalts des Wasser absorbierenden Harzes. Da im Rahmen dieser Erfindung excellente Mischbarkeit vorliegt, kann eine gleichförmige Mischung hergestellt werden, ohne, dass die Verwendung eines hydrophilen Lösemittels benötigt wird.
Die Flüssigkeitstemperatur der wässrigen Lösung ist vorzugsweise geringer als die Pulvertemperatur des Wasser absorbierenden Harzes. Diese ist vorzugsweise nicht weniger als 10 °C, besonders bevorzugt nicht weniger als 20 °C und insbesondere nicht weniger als 30 °C unterhalb der Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes. Im Übrigen sollte, da die wässrige Lösung durch Düsen 40 gesprüht wird, kann die Flüssigkeitstemperatur davon größer sein als die Verfestigungstemperatur. Ist die Flüssigkeitstemperatur der wässrigen Lösung übermäßig hoch führt dies dazu, dass dadurch die Geschwindigkeit, mit der das Wasser absorbierende Harz die wässrige Lösung absorbiert, erhöht wird, wodurch eine gleichförmige Mischung behindert wird.
Die Flüssigkeitstropfen der wässrigen Lösung haben vorzugsweise mittlere Teilchendurchmesser, die geringer sind als die mittleren Teilchendurchmesser des Wasser absorbierenden Harzes. Es ist besonders bevorzugt, dass dieser nicht größer als 300 μm und insbesondere nicht größer als 250 μm, sind. Der maximale Sprühwinkel durch die Düse 40 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 50 °. Es ist bevorzugt, die wässrige Lösung in Form eines leeren Kegels durch die Düse 40 zu sprühen, wobei ein kreisförmiges Sprühmuster gebildet wird, oder die Lösung in Form eines elliptischen Kegels durch die Düse 40 zu sprühen, wobei ein Sprühmuster in Form von bikonvexen Linsen gebildet wird, wie in JP-A-2002-201290 beschrieben. Bei diesem Verfahren ist der bevorzugte, maximale Sprühwinkel nicht geringer als 50 °. Ist der Sprühwinkel geringer als 50 ° führt dies eventuell beim Diffusionszustand der wässrigen Lösung, die in die Mischanlage gesprüht wird, dazu, dass in einem Teil die Lösung übermäßig vorhanden ist und in einem Teil die Dichte der wässrigen Lösung zu gering ist, und demzufolge zu einem systematischen Fehler im Mischzustand des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung. Der maximale Sprühwinkel ist nicht größer als 180 ° mit Hinblick auf die Konstruktion der Düse 40.
Des weiteren, wenn die wässrige Lösung durch die Düse 40 gesprüht wird und damit den zuvor beschriebenen Winkel bildet, ist die Fläche, die gebildet wird, wenn der Diffusionszustand des Sprays der wässrigen Lösung auf den Querschnitt, der senkrecht zur Richtung der Achse der Mischanlage liegt, und der den Sprühpunkt der Düse 40 einschließt, projiziert wird, vorzugsweise nicht geringer als 70 % und nicht größer als 100 %, besonders bevorzugt nicht geringer als 80 % und nicht mehr als 100 % und insbesondere nicht geringer als 90 % und nicht mehr als 100 % des Querschnitts, der senkrecht zur Richtung der Achse der Mischanlage liegt. Ist der Querschnitt geringer als 70 %, führt dies im negativen Fall zu einer Verzerrung des Mischstatus der Mischung aus Wasser absorbierendem Harz und wässriger Lösung.
Die Mischanlage kann mit nur einer Düse 40 oder mit mehreren Düsen 40 ausgestattet sein, je nachdem, wie es die Gegebenheit verlangt. Zum Zweck der Vergrößerung der Fläche, die durch die Projektion des Beschaffenheit der Diffusion des Sprays auf den Querschnitt der Mischanlage, die, wie oben angegeben, den Punkt einschließt, an dem aus der Düse 40 gesprüht wird, erweisen sich zwei oder mehr Düsen als vorteilhaft. Die Mischanlage, die zur Mischung des Wasser absorbierenden Harzes und der wässrigen Lösung verwendet wird, ist vorzugsweise ausgestattet mit einer großen Mischkraft, mit dem Zweck, die beiden Komponenten gleichförmig und unfehlbar zu mischen. Es ist bevorzugt, das Wasser absorbierende Harz stetig zu rühren und im Luftstrom aufgewirbelt zu halten.
Die oben erwähnte Mischanlage ist im Fall des ersten Aspekts der Erfindung eine pflugförmige Mischanlage, im Fall des zweiten Aspekts der Erfindung eine Mischanlage vom Typ einer horizontalen Schaufel-Rotationsmischanlage, einschließlich „Turburizer", oder eine pflugförmige Mischanlage und im Fall des dritten Aspekts dieser Erfindung eine zylinderartige Mischanlage, eine doppelwandige, konischen Mischanlage, eine V-förmige Mischanlage, eine Wirbelmischanlage, eine Schraubenmischanlage eine Wirbelbettofenrotationsscheibenmischanlage, eine Verflüssigungsmischanlage, ein Doppelarmkneter, eine innere Mischanlage, ein Pulverisierungskneter, eine Rotationsmischanlage oder eine Doppelschraubenextruderanlage. Dann ist die Hochgeschschwindigkeitsmischanlage, die mit einer Rührachse, die mit einer Vielzahl an Schaufeln ausgestattet ist, vorzugsweise eine pflugförmige Mischanlage oder eine Mischanlage vom Schaufel-Typ. Der hierin Verwendete Ausdruck „Hochgeschschwindigkeitsmischanlage" bezieht sich auf eine Mischanlage, die durch Rotation der mit mehreren Schaufeln ausgestatteten Rührachse mit einer Rotationsfrequenz, die im Allgemeinen in einen Bereich von 100 bis 5000 Umdrehungen pro Minute fällt, vorzugsweise in den Bereich von 200 bis 4000 Umdrehungen pro Minute und besonders bevorzugt in einen Bereich von 500 bis 3000 Umdrehungen pro Minute, eine Mischkraft generiert.
Im bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung ist die Innenwand der Mischanlage vorzugsweise aus einem Material gebildet, das einen Kontaktwinkel zu Wasser von nicht weniger als 60 ° offenbart, und das eine Temperatur, ab der Hitzeverformung auftritt, von nicht weniger als 70 °C besitzt, mit dem Ziel, die Mischung aus Wasser absorbierendem Harz und wässriger Lösung davor zu bewahren, an der Innenwand anzuhaften und demzufolge Aggregate zu bilden. Aus dem selben Anlass kann die Anlage , die im zweiten und dritten Aspekt dieser Erfindung verwendet wird, ebenfalls mit einer solchen Innenwand ausgestattet sein.
Die Innenwand der Mischanlage hat vorzugsweise eine Temperatur, die Raumtemperatur übersteigt. Die Temperatur der Innenwand der Mischanlage übersteigt vorzugsweise 40 °C und fällt besonders bevorzugt in den Bereich von 50 °C bis 100 °C. Des weiteren ist die Temperatur der Innenwand der Mischanlage höher als die Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes. Speziell beträgt die Temperaturdifferenz vorzugsweise nicht mehr als 40 °C und besonders bevorzugt nicht mehr als 20 °C. Liegt die Innentemperatur der Mischanlage zu nah an der Raumtemperatur, führt dies möglicherweise dazu, dass die Mischung, die während der Mischung von Wasser absorbierendem Harz und wässriger Lösung gebildet wird, an der Innenwand anhaftet und demzufolge Aggregate bildet.
Im Rahmen dieser Erfindung kann mit der wässrigen Lösung des weiteren eine oberflächenaktive Substanz als Dispergiermittel, Dispersionsteilchen (Partikel) zum Erhöhen des Effekts der Mischung, einen Metallkomplex als Denaturierungsagens, einem Antipilzmittel, Deodorant, Parfüm, Nahrungszusätze, Oxidationsmittel, Reduktionsmittel, Chelatbildner, Antioxidantien, Radikalinhibitoren und Pigmente und andere Additive zugegeben werden, wenn nötig, in der Form einer wässrigen Lösung, die in einem Lösemittel neben dem oberflächenvernetzenden Mittel gelöst oder dispergiert sind, durch eine separate Düse.
Als oberflächenaktive Substanz, die als getrenntes Agens verwendet werden kann, kann eine nichtionische, anionische, kationische oder amphotere, oberflächenaktive Verbindung mit einem HLB-Wert, der nicht kleiner als 3 ist, wie in der ungeprüften, internationalen Patentpublikation JP-A-2002-527547 offenbart, in einer Menge im Bereich von 0 bis 5 Gew.%, basierend auf der Menge an Wasser absorbierendem Harz, verwendet werden. Als Dispersionsteilchen, wie oben angegeben, können anorganische Dispersionsteilchen, wie Ruß, was in JP-A-1992-214734 beschrieben ist, in Mengen von 0 bis 10 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Wasser absorbierenden Harzes, verwendet werden. Dann, als Metallkomplex, der als denaturierendes Agens verwendet werden kann, kann eine Lösung eines divalenten oder polyvalenten Metallsalzes, wie in JP-A-2002-527547 beschrieben, verwendet werden.
Das oben angegebene, antibakterielle Mittel ist als antibakterielles Mittel bekannt und besitzt die Fähigkeit Bakterien zu widerstehen und muss nicht speziell eingeschränkt werden. Als konkrete Beispiele können die in JP-A-1999-267500 erwähnten Agenzien genannt werden. Das oben angegebene Deodorant ist als Deodorant bekannt, das in der Lage ist, solch stark riechende Substanzen des menschlichen Urin, wie Mercaptan, Schwefelwasserstoff und Ammoniak, zu deodorieren und muss nicht speziell eingeschränkt werden. Die Extrakte der Pflanzen der Familie Camelliaceae, die Flavanole und Flavonole als deodorierende Komponenten aufweisen, können als Beispiele genannt werden. Obwohl die Menge der Additive, die zugegeben werden, um dem Wasser absorbierenden Harz eine zusätzliche Funktion zu verleihen, richtigerweise variiert werden kann, um dies dem Zweck der Zugabe und der An des Additivs anzupassen, fällt die Zugabe vorzugsweise in einen Bereich von 0,001 bis 10 Gewichtsteile, besonders bevorzugt in den Bereich von 0,01 bis 5 Gewichtsteile und insbesondere in den Bereich von 0,05 bis 1 Gewichtsteil, basierend auf 100 Gewichtsteile des Wasser absorbierenden Harzes.
Im Rahmen dieser Erfindung werden das Wasser absorbierende Harz und die wässrige Lösung in eine Mischanlage gegeben und unter Bedingungen gemischt, die oben im ersten, zweiten und dritten Aspekt der Erfindung beschrieben werden.
Wenn die demzufolge erhaltene Mischung anschließend in eine Wärmebehandlungsanlage gegeben wird und darin aufgeheizt wird, wird die beabsichtigte Oberflächenvernetzung initialisiert. Bei dieser Wärmebehandlung wird die Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes vorzugsweise im Bereich von 60 bis 250 °C gehalten, besonders bevorzugt im Bereich von 80 bis 250 °C, noch bevorzugter im Bereich von 100 bis 230 °C und insbesondere im Bereich von 150 bis 210 °C, obwohl diese mit der An des oberflächenvernetzenden Agens, das verwendet wird, variiert. Ist die Temperatur der Wärmebehandlung geringer als 60 °C stellt dies einen Nachteil dar und hemmt die Bildung eines gleichförmig vernetzten Wasser absorbierenden Harzes mit einer hohen Absorptionsfähigkeit unter Druck. Des weiteren benötigt diese Wärmebehandlung eine übermäßig lange Zeit und führt zu einem Abbau der Produktivität. Übersteigt die Temperatur bei der Wärmebehandlung 250 °C, führt dies zu einem Nachteil, da die Schädigung des Wasser absorbierenden Harzes einsetzt, was zur Folge hat, dass die Leistung des vernetzten, Wasser absorbierenden Harzes verschlechtert wird.
Als Heizanlage zur Behandlung des Pulvers des Wasser absorbierenden Harzes unter den genannten Bedingungen, kann eine bekannte Trockenanlage oder ein bekannter Heizofen verwendet werden, die mit einer Gaseinspeisungsanlage oder einem Gasauslass ausgestattet ist, um die beschriebene Atmosphäre einzustellen. Als Gas, das in den erwähnten Anlage verwendet werden kann, stehen Dampf, Luft und Stickstoff zur Verfügung. Die Menge des eingespeisten Gases kann genau gewählt werden. Obwohl das Gas zum Einstellen der Temperatur und des Taupunkts richtig dekomprimiert oder komprimiert oder richtig geheizt oder gekühlt werden kann, ist es allgemein richtig, dass Luft, in der Nähe der Raumtemperatur (0 bis 50 °C) und im wesentlichen unter Normaldruck (1023 × 10⁵ Pa (eine Atmosphäre) ± 10 %, vorzugsweise ± 5 %, besonders bevorzugt ± 1 %) eingespeist wird. Beispielsweise haben sich Trockenanlagen vom elektrisch leitenden Wärmeleitertyp, vom strahlenden Wärmeleitertyp, vom heiße Luft-Leitertyp und Wärmeinduktionsleitertyp oder Heizöfen, die mit einer Gaseinspeisungsanlage oder einem Gasauslass ausgestattet sind, als geeignet erwiesen. Als konkrete Beispiele können bandartige, rinnenrührartige, schraubenartige, rotationsartige, scheibenartige, kollerartige, wirbelbettartige, infrarotartige und elektronenstrahlartige Trockenanlagen oder Heizöfen, ausgestattet mit einer Anlage zum einspeisen von Luft und/oder einem gemischten Gas mit einem inerten Gas, genannt werden. Unter den oben aufgezählten Arten der Wärmebehandlung erweist sich die Art der Wärmebehandlung als besonders vorteilhaft, die auf elektrisch leitende Wärmeleitung oder Leitung heißer Luft oder das Rühren oder Verwirbeln bei gleichzeitigem Heizen des Wasser absorbierenden Harzes und zusätzlichem Kontrollieren der Atmosphäre im oberen, leeren Raum der Wärmebehandlungsanlage, die der Aufmerksamkeit entgangen ist, mit Hilfe von elektrisch leitender Wärmeleitung, zurückgreift. Wenn das Wasser absorbierende Harz durch elektrisch leitende Wärmeleitung erwärmt wird, ist es empfehlenswert, das Wasser absorbierende Harz durch Wärmetransfer einer Oberfläche, die mit einem thermischen Material geheizt ist, zu heizen (wie beispielsweise der Wandoberfläche oder der Oberfläche der Rührschaufeln von schaufelartigen Trockenanlagen) und gleichzeitig die Temperatur und den Taupunkts des leeren Raums, der nicht der wärmetransferierenden Oberfläche ausgesetzt ist und der auf dem Bett des Wasser absorbierenden Harzes gebildet ist, auf die angegebene Temperatur und den angegebenen Taupunkt zu regeln. Selbst wenn die kontinuierliche Wärmebehandlung einen Umsatz von 10 kg/Stunde, weiter 100 kg/Stunde, weiter 1000 kg/Stunde weiter 2000 kg/Stunde und weiter 3000 kg/Stunde annimmt, soll die Wärmbehandlung richtig durchgeführt werden, ohne dass diese durch die Größe der Anlage beeinflusst wird.
Diese Erfindung kann durchgeführt werden, indem man entweder die wässrige Lösung nur sprüht und mischt oder nur wärmebehandelt, oder indem man beides tut.
Der fünfte Aspekt der Erfindung ist auf eine pflugförmige Mischanlage gerichtet, die mit pflugförmigen Rührschaufeln ausgestattet ist und mit desintegrierenden Schaufeln ausgerüstet ist, die mit einer Innenwand ausgestattet ist, die aus einem Material gebildet ist, das einen Grenzflächenkontaktwinkel zu Wasser von nicht weniger als 60 ° offenbart und eine Hitzeverformungstemperatur von nicht tiefer als 70 °C besitzt, wobei die Innenwand am Rotationsumfang der pflugförmigen Rührschaufeln mit Vertiefungsformteilen ausgestattet ist, die einen Spalt im Bereich von 1 bis 30 mm von der Innenwand herstellen. Die Vorrichtung kann des weiteren in deren Innern mit Wehren und/oder Einspeisefedern ausgestattet sein. Die Anlage kann vorzugsweise zu einem Verfahren zur Modifizierung eines Wasser absorbierenden Harzes gemäß des ersten, zweiten und dritten Aspekts dieser Erfindung verwendet werden und kann vorteilhafterweise für ein Verfahren zur Herstellung des Wasser absorbierenden Harzes einschließlich dem oben angegebenen Verfahren zur Modifizierung verwendet werden.
Die pflugförmige Mischanlage gemäß dieser Erfindung setzt sich, wie in 1 dargestellt, aus einer Antriebseinheit 10, einer horizontalen Trommel 20, einem Rohmaterial-Einlass 30, einer Düse 40 zum Einspeisen einer wässrigen Lösung, einem Auslasskanal 50 und desintegrierenden Schaufeln 61 zusammen, wobei die Trommel mit einer Innenwand ausgestattet ist, die aus einem Material gebildet ist, das einen Grenzflächenkontaktwinkel zu Wasser von nicht weniger als 60 ° offenbart und eine Hitzeverformungstemperatur von nicht tiefer als 70 °C besitzt, wobei die Innenwand mit Vertiefungsformteilen 65 ausgestattet ist, die so gebildet sind, dass dadurch einen Abstand von 1 bis 30 mm zwischen die pflugförmigen Rührschaufeln und die Innenwand eingefügt wird. Die pflugförmige Mischanlage ist bekannt und die Betriebsart, gegebenenfalls die Anlage mit desintegrierenden Schaufeln 61 zu betreiben ist ebenfalls bekannt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mit einer Innenwand ausgestattet ist, die aus einem speziellen Material gebildet ist und mit oben angegebenen Vertiefungsformteilen ausgestattet ist. Durch die Anlage, die mit einem speziellen Material ausgestattet ist, wurde es möglich, das Anhaften des Wasser absorbierenden Harzes zu unterdrücken, und das daraus folgende Wachsen von Ablagerungen und des weiteren das Auftreten von Aggregaten zu unterdrücken. Unterdessen rotieren in der pflugförmigen Mischanlage die pflugförmigen Rührschaufeln, die um die Rotationsachse angeordnet sind. Die Innenwand, die neu eingerichtet wird, verengt das Innere der Trommel. Hat die Innenwand 60 eine gleichmäßige Dicke, verengt sich der Spalt zwischen der Innenwand 60 und den Rührschaufeln 73 am Umfang der Rotation der Rührschaufeln 73, und das Wasser absorbierende Harz wird geknetet und davor bewahrt, ungleichförmig gemischt zu werden. Ein Versuch zur Ermittlung des Abstands zwischen der Innenwand 60 und den Rührschaufeln 73, bei dem Aggregate unterdrückt werden und eine gleichförmige Mischung erhalten wird, hat offenbart, dass die gleichförmige Mischung erhalten wird und das Auftreten von Aggregaten eliminiert wird, wenn der Abstand I₃, dargestellt in 3, im Bereich von 1 bis 30 mm ist. Im Rahmen dieser Erfindung kann der größte Abstand I₄ zwischen den Rührschaufeln 73 und der Innenwand 60 größer als die obere Schranke dieses oben angegebenen Bereichs sein.
Die pflugförmige Mischanlage dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Innenwand ausgestattet ist, die aus einem speziellen Material gebildet ist, und dadurch, dass die Innenwand, Gegensatz zu bekannten Gegenparts, auf ihrer Oberfläche mit Vertiefungsformteilen mit spezieller Tiefe im ausgestattet ist. Während andere Faktoren dieser Anlage identisch mit solchen bekannter Anlagen sein können, ist es immer noch bevorzugt, dass diese, in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung, in die oben beschriebenen Bereiche fallen. Der Abstand der Anordnung der pflugförmigen Rührschaufeln 73, die Anzahl dieser Schaufeln, die angeordnet werden, die Stellen, an denen die desintegrierenden Schaufeln 61 angeordnet sind, die Stellen, an denen die Wehre 63 und die Einspeisungsfedern 75 angeordnet sind und die Anzahl davon kann daher in einer oder mehreren Ausführungsformen enthalten sein, bei denen diese zufällig in der pflugförmigen Mischanlage angeordnet werden. Im Übrigen ist die pflugförmige Mischanlage nur eine Art einer horizontalen Schaufelrotationsmischanlage und die pflugförmigen Rührschaufeln sind nur eine Form der Schaufeln.
Das oben angegebene Material zum Bilden der Innenwand, speziell die An von Material, die einen Grenzflächenkontaktwinkel zu Wasser von nicht weniger als 60 ° offenbart und eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt von nicht weniger als 70 °C besitzt, kann aus dem im ersten Aspekt der Erfindung spezifizierten Bereich ausgewählt werden.
Die Trommel der pflugförmigen Mischanlage ist im allgemeinen aus einem metallischen Material hergestellt. Die Innenwand aus dem oben angegebenen Material kann durch beschichten des metallischen Materials, das die Innenwand der Trommel bildet, mit diesem Material gebildet werden. Andererseits kann die Innenwand durch Einsetzen eines zylindrischen Teils aus diesem Material in die Innenwand der Trommel gebildet werden.
Die Vertiefungsformteile können im Innern der Anlage auf der Innenwand gebildet werden, nachdem die Innenwand gebildet wurde, oder diese können auf der Innenwand gebildet werden, und die Innenwand kann im Anschluss in das Innere der Anlage eingesetzt werden. Die Bildung der Vertiefungsformteile in der Innenwand, die bereits in das Innere der Anlage eingesetzt wurde, kann beispielsweise durch das Anbringen von Rührschaufeln an die Endteile der pflugförmigen Rührschaufeln, die ausschließlich dazu gemacht sind, Vertiefungen zu bilden, und Rotation des Rotationsschafts und dadurch anbringen der Vertiefungsformteile in die Innenwand, oder durch Heizen der Rührschaufeln auf eine Temperatur, die die Temperatur der Hitzeverformung des Material übersteigt und die Innenwand schmilzt und die Vertiefungen in die thermisch erweichte Innenwand formt.
Die desintegrierenden Schaufeln können angebracht werden, indem diese von der Außenfläche der Trommel eingeführt und über die Dichtung der Achse in Richtung der Normalen vorgeschoben werden. Die Stelle, an der die desintegrierenden Schaufeln angeordnet werden, muss nicht speziell auf den Umfang der Trommel beschränkt sein. Zum Zweck des Förderns des Auflösens des Wasser absorbierenden Harzes, das sich an der Bodenfläche im Innern der Trommel angesammelt hat, ist es empfehlenswert, die Federn in der unteren Hälfte des in zwei vertikal aufgeteilte Halbkreise aufgeteilten Umfangs anzubringen. Obwohl das Verfahren zum Betreiben der desintegrierenden Schaufeln nicht speziell beschränkt werden muss, können diese unter Verwendung eines elektrischen oder pneumatischen Motors betrieben werden. Die Verwendung eines Elektromotors hat sich als vorteilhaft erwiesen, da dieser einfacher zu steuern ist. Während die Form der desintegrierenden Schaufeln nicht speziell beschränkt sein muss, haben sich Federn, die gekrümmten Schaufeln einer Turbine ähneln als vorteilhaft erwiesen, aufgrund deren desintegrierender Wirkung und geringen Antriebskraft.
Das Verfahren zum Anbringen der Wehre an die Innenwand muss nicht speziell beschränkt werden. Die Wehre können, wie erwartet, beispielweise durch das Errichten von Rippen am Umfang der Innenwand der Trommel und Befestigen der Wehre an den Rippen mit Hilfe von Bolzen oder Schrauben oder durch Schweißen eines Metalls oder Schmelzen eines Harzes direkt an den Umfang, gebildet werden. Im Rahmen dieser Erfindung ist das Verfahren bevorzugt, bei dem Rippen an der Innenoberfläche der Trommel gebildet werden, und bei dem man die Wehre an den Rippen mit Hilfe von Bolzen oder Schrauben befestigt, da so die Höhe/Öffnung der Wehre leicht geregelt werden kann.
Das Wasser absorbierende Harz, das im Rahmen dieser Erfindung hergestellt wird, besitzt eine Absorptionskapazität, bestimmt durch ein Verfahren, das im folgenden in den Beispielen angewendet wird, die im Bereich von 10 bis 60 g/g, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 55 g/g und besonders bevorzugt im Bereich von 25 bis 50 g/g liegt. Des weiteren besitzt das Harz eine Absorptionskapazität unter Druck, bestimmt durch ein Verfahren, das im folgenden in den Beispielen angewendet wird, das im Bereich von nicht weniger als 10 g/g, vorzugsweise von nicht weniger als 15 g/g und besonders bevorzugt von nicht weniger als 20 g/g, liegt. Daher kann das Wasser absorbierende Harz, das im Rahmen dieser Erfindung erhalten wird, als absorbierendes Agens verwendet werden.
Beispiele
Jetzt soll die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele im folgenden genauer beschrieben werden.
Beispiel 1
In einem Rührwerk, ausgestattet mit zwei sigmaförmigen Schaufeln, wurde eine wässrige Monomerlösung, die ein Monomer enthält, gebildet aus Natriumacrylat, Acrylsäure und Wasser, bei einer Monomerkonzentration von 35 Gew.%, wobei die Monomeren zu 70 % neutralisiert sind, hergestellt, und Polyethylenglycoldiacrylat (mit durchschnittlich 9 Ethylenglycoleinheiten) wurde darin als innerer Vernetzer bis zu einer Konzentration von 0,004 Mol % (relativ zum Monomer) gelöst. Anschließend wurde Stickstoff in die wässrige Monomerlösung geblasen, um die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der wässrigen Monomerlösung zu verringern und den gesamten Inhalt des Reaktionsgefäßes mit Stickstoff zu füllen. Anschließend wurde Natriumpersulfat bis zu einer Konzentration von 0,12 g/Mol (relativ zum Monomer) und L-Ascorbinsäure bis zu einer Konzentration von 0,005 g/Mol (relativ zum Monomer) zuzugegeben. Die Temperatur der wässrigen Lösung betrug zu diesem Zeitpunkt 15 °C. Als die Polymerisationsreaktion in der wässrigen Lösung einsetzte, wurde das Rührwerk angehalten und die Polymerisation wurde fortgesetzt, während sich das System in Ruhe befand. Als die Polymerisationstemperatur 50 °C erreichte, wurden die Rührrotoren erneut gestartet, um die Polymerisation in gerührtem Zustand im Rührwerk fortzusetzen. Etwa 50 Minuten danach wurde ein Hydrogel mit einem Teilchendurchmesser von etwa 2 mm erhalten.
Das so erhaltene Hydrogelpolymer wurde dann mit heißer Luft in einer Trocknungsanlage bei 170 °C über einen Zeitraum von etwa 60 Minuten getrocknet. Dann wurde das getrocknete Polymer in einer Rollmühle zerpulvert und mit einem Sieb mit Öffnungen von 850 μm und einem Sieb mit Öffnungen von 105 μm klassifiziert, um ein Wasser absorbierendes Harz (1) mit einem Wassergehalt von 4 % und einem Teilchendurchmesser von 380 μm zu erhalten.
Zu einer pflugförmigen Mischanlage aus rostfreiem Stahl, die in deren Innern mit einer Innenwand aus Polytetrafluorethylen ausgestattet ist, und die am Umfang der Rotation der pflugförmigen Rührschaufeln, dargestellt in 1, mit Vertiefungsformteilen, die eine Breite im Bereich von 20 bis 30 mm und eine Tiefe im Bereich von 10 bis 15 mm aufweisen, und desintegrierenden Schaufeln ausgestattet ist, werden 100 Gewichtsteile des Wasser absorbierenden Harzes (1) und 3,5 Gewichtsteile einer ein oberflächenvernetzendes Agens enthaltenden wässrigen Lösung, enthaltend 1,4 Butandiol : Propylenglycol : Wasser = 0,3 : 0,5 2,7, kontinuierlich zugegeben und gemischt. Der Spalt zwischen der Innenwand und den Rührschaufeln in Abwesenheit der Vertiefungsformteile betrug etwa 2 mm.
Der Packfaktor betrug 0,35 kg/L, die durchschnittliche Verweilzeit war 60 Sekunden, die Rotationsfrequenz der pflugförmigen Rührschaufeln betrug 285 Umdrehungen pro Minute, die Rotationsfrequenz der desintegrierenden Schaufeln, die aus rostfreiem Stahl gebildet sind, betrug 1800 Umdrehungen pro Minute und das Verhältnis W/D war 1,42.
Bei der Berechnung des Verhältnisses W/D wurde das Volumen (D) des Wasser absorbierenden Harzes vor der Zugabe der wässrigen Lösung bestimmt, indem eine vorbestimmte Menge des Wasser absorbierende Harzes in die Rührmischanlage gegeben wurde. Das Volumen (W) des Wasser absorbierenden Harzes nach dem Mischen mit der wässrigen Lösung wurde durch Bestimmen des Volumens des nassen Wasser absorbierenden Harzes nach Abschluss der Mischoperation erhalten.
Das nasse Wasser absorbierende Harz war gut mischbar. Durch sieben des nassen, Wasser absorbierende Harzes durch ein 10 mm Sieb, wurden die Aggregate von dem Sieb gestoppt , woraus ein Aggregatanteil von 0,1 % bestimmt wurde. Nach Beendigung des Vorgangs zeigt das Innere der Rühranlage kein erkennbares Zeichen von Ablagerungen fremder Art.
Durch Wärmebehandlung des Wasser absorbierenden Harzes mit einem Doppelschaufeltrockner bei einer Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes von 205 °C und bei einer mittleren Aufenthaltsdauer von 50 Minuten wurde ein modifiziertes, Wasser absorbierendes Harz (1) erhalten.
Das modifizierte, Wasser absorbierende Harz (1) zeigte eine Absorptionskapazität von 35 (g/g) und eine Absorptionskapazität unter Druck von 25 (g/g).
Die Absorptionskapazität wurde bestimmt, indem eine Probe während 30 Minuten ohne Druck in einer 0,9 %-igen, wässrigen, physiologischen Kochsalzlösung gehalten wurde und anschließend die Absorptionskapazität berechnet wurde, und die Absorptionskapazität unter Druck wurde bestimmt, indem eine Probe während 60 Minuten unter einem Druck von 4,83 kPa in einer 0,9 %-igen, wässrigen, physiologischen Kochsalzlösung gehalten wurde und anschließend die Absorptionskapazität unter Druck berechnet wurde.
Die Bestimmung erfolgte folgendermaßen. (1) Absorptionskapazität: Unter Bedingungen von Raumtemperatur (20 bis 25 °C) und einer Feuchte von 50 % relativer Feuchte wurde ein Sack aus Gewebe (60 mm × 60 mm, hergestellt von Nagoku Zellstoff Kogyo K. K. und vertrieben unter der Handelsbezeichnung „Heatron Paper GSP22") gleichförmig mit 0,2 g eines gegebenen, Wasser absorbierenden Harzpulver gefüllt dann und versiegelt und in einen großen Überschuss (Beispielsweise nicht weniger als 100 g) der wässrigen, 0,9 %-igen, physiologischen Kochsalzlösung untergetaucht. Nach 30 Minuten wurde der Sack aus dem Bad genommen, unter Verwendung eines Zentrifugalseparators hergestellt durch Kokusansha K. K. und verkauft unter dem Produktcode „H-122") bei 250 g während drei Minuten ablaufen lassen und anschließend gewogen, um das Gewicht W₁ (g) zu bestimmen. Das gleiche Verfahren wird mit einem Sack durchgeführt, der weder das Wasser absorbierende Harz noch ein Absorberagens enthält, um das Gewicht W₀ (g) zu bestimmen. Die Absorptionskapazität (g/g) wurde in Übereinstimmung mit der folgenden Formel unter Verwendung von W₁ und W₀ bestimmt. Absorptionskapazität (g/g) = (W1(g) – W0(g))/Gewicht des Wasser absorbierenden Harzes (g)
Wenn statt dem Wasser absorbierenden Harz ein Absorptionsagens verwendet wird, das ein Wasser absorbierendes Harz als Hauptkomponente enthält, ist die Absorptionskapazität unter Verwendung des Gewichts des Wasser absorbierenden Agens statt des Gewichts des Wasser absorbierenden Harzes berechnet.
(2) Absorptionskapazität unter Druck: Ein 400-Maschen Drahtnetz, hergestellt aus rostfreiem Stahl (mit einer Maschengröße von 38 μm) wurde in den Boden eines Plastikträgerzylinders mit einem Durchmesser von 60 mm eingeschmolzen. Unter Bedingungen von Raumtemperatur (20 bis 25 °C) und einer Feuchte von 50 % relativer Feuchte wurde 0,9 g Wasser absorbierendes Harz gleichförmig auf den Drahtnetz verteilt, ein Kolben justiert, um eine Last von 4,83 kPa (0,7 psi) auf das absorbierende Agens auszuüben, wobei der Kolben einen äußeren Durchmesser von etwas weniger als 60 mm aufweist, um zu verhindern, dass sich ein Spalt zwischen Kolben und Zylinder bildet, und eine uneingeschränkte vertikale Bewegung zuzulassen, und die Last wurde auf das Wasser absorbierende Harz in der angegebenen Reihenfolge befestigt. Das Gewicht Wa (g) des gesamten Systems der Messeinrichtung wurde gemessen.
Ein Glasfilter mit einem Durchmesser von 90 mm (Porendurchmesser 100 bis 120 μm; hergestellt von Sougo Rikagaku Glass K. K.) wurde in einer Petrischale mit einem Durchmesser von 150 mm platziert und ein wässrige, 0,9 %-ige, physiologischen Salzlösung (20 bis 25 °C) wurde in die Petrischale gegeben; bis ein Niveau bündig mit der Oberseite des Glasfilters erreicht wurde. Ein Filterpapier mit 90 mm Durchmesser (Mit einer Dicke von 0.26mm, das Teilchen mit einem Durchmesser von 5 μm zurückhält; hergestellt von Advanteco Tokyo K. Kund verkauft unter dem Produktcode „JIS P 3801, No. 2) wurde darauf platziert, wobei die gesamte Oberfläche davon durch überschüssige Flüssigkeit zu befeuchten.
Das gesamte System der oben angegebenen Messeinrichtung wurde auf dem nassen Filterpapier platziert und es wurde zugelassen, dass die Flüssigkeit unter Last absorbiert wird. Nachdem eine Stunde vergangen war, wurde das gesamte System der Messeinrichtung herausgenommen und das Gewicht Wb (g) wurde gemessen. Die Absorptionskapazität unter Druck (g/g) wurde in Übereinstimmung mit der folgenden Formel unter Verwendung von Wa und Wb berechnet. Absorptionskapazität unter Druck (g/g) =(Wa(g) – Wb(g))/Gewicht des Wasser absorbierenden Harzes (0,9 g)
Wenn das Wasser absorbierende Harz ein Absorptionsagens bedeutet, das ein Wasser absorbierendes Harz als Hauptkomponente enthält, ist die Absorptionskapazität unter Druck unter Verwendung des Gewichts des Wasser absorbierenden Agens statt des Gewichts des Wasser absorbierenden Harzes berechnet.
Beispiel 2
Ein Wasser absorbierendes Harz und eine, ein Oberflächenvernetzungsmittel enthaltende wässrige Lösung wurden gemischt, wobei der Ablauf aus Beispiel 1 eingehalten wurde, wobei die desintegrierenden Schaufeln während der Dauer des Arbeitsgangs gestoppt waren.
Durch sieben des nassen, Wasser absorbierende Harzes, das folglich erhalten wurde, durch ein 10 mm Sieb wurden die Aggregate von dem Sieb gestoppt, woraus ein Aggregatanteil von 0,10 % bestimmt wurde.
Das nasse Wasser absorbierende Harz, das durch das Sieb gesiebt wurde, wurde in einem Doppelschaufeltrockner bei einer Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes von 205 °C bei einer durchschnittlichen Aufenthaltszeit von 50 Minuten wärmebehandelt, um ein modifiziertes, Wasser absorbierendes Harz (2) zu erhalten.
Das so erhaltene Wasser absorbierende Harz (2) besitzt eine Absorptionskapazität von 35 (g/g) und eine Absorptionskapazität unter Druck von 24 (g/g).
Beispiel 3
Ein Wasser absorbierendes Harz und eine, ein Oberflächenvernetzungsmittel enthaltende wässrige Lösung wurden gemischt, wobei der Ablauf aus Beispiel 1 eingehalten wurde, wobei eine Mischanlage verwendet wurde, die nicht mit einem Zylinder aus Polytetrafluorethylen ausgestattet ist.
Das nasse Wasser absorbierende Harz, das folglich erhalten wurde, zeigte Anzeichen unvollständiger Mischung. Als dieses nasse, Wasser absorbierende Harz durch ein 10 mm Sieb gesiebt wurde, wobei die Aggregate im Sieb zurückgehalten wurden, ergab sich ein Aggregatanteil von etwa 40 %. Die Innenseite der Trommel der Mischanlage und das Umfeld des Rührschafts zeigten Anzeichen von Verklebungen des nassen Wasser absorbierenden Harzes.
Das nasse Wasser absorbierende Harz, das durch das Sieb gesiebt wurde, wurde in einem Doppelschaufeltrockner bei einer Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes von 205 °C bei einer durchschnittlichen Aufenthaltszeit von 50 Minuten wärmebehandelt, um ein modifiziertes Wasser absorbierendes Harz (3) zu erhalten.
Das so erhaltene Wasser absorbierende Harz (3) besitzt eine Absorptionskapazität von 32 (g/g) und eine Absorptionskapazität unter Druck von 18 (g/g).
Beispiel 4
Eine kontinuierliche Mischung wurde ausgeführt, wobei der Ablauf aus Beispiel 1 eingehalten wurde, wobei der Füllfaktor auf 0,5 kg/L, die durchschnittliche Aufenthaltszeit auf 90 Sekunden, die Rotationsfrequenz der Rührschaufeln auf 285 Umdrehungen pro Minute und W/D auf 1,52 geändert wurde.
Das nasse, Wasser absorbierende Harz, das folglich erhalten wurde, war gut mischbar. Als das Wasser absorbierende Harz durch ein 10 mm Sieb gesiebt wurde, wurden die Aggregate von dem Sieb gestoppt und ergaben einen Anteil von 0,2 %. Nach Beendigung des Vorgangs zeigt das Innere der Rühranlage kein erkennbares Zeichen von Ablagerungen fremder Art.
Das nasse, Wasser absorbierenden Harzes wurde mit einem Doppelschaufeltrockner bei einer Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes von 205 °C und bei einer mittleren Aufenthaltsdauer von 50 Minuten wärmebehandelt, um ein modifiziertes, Wasser absorbierendes Harz (4) zu erhalten.
Das so erhaltene modifizierte, Wasser absorbierende Harz (4) zeigte eine Absorptionskapazität von 36 (g/g) und eine Absorptionskapazität unter Druck von 24 (g/g).
Beispiel 5
Eine kontinuierliche Mischung wurde ausgeführt, wobei der Ablauf aus Beispiel 1 eingehalten wurde, wobei der Füllfaktor auf 0,1 kg/L, die durchschnittliche Aufenthaltszeit auf 60 Sekunden, die Rotationsfrequenz der Rührschaufeln auf 285 Umdrehungen pro Minute und W/D auf 2,62 geändert wurde.
Das nasse Wasser absorbierende Harz, das folglich erhalten wurde zeigte Anzeichen von unvollständiger Mischung. Als das Wasser absorbierende Harz durch ein 10 mm Sieb gesiebt wurde, wurden die Aggregate von dem Sieb gestoppt und ergaben Einen Anteil von etwa 20 %. Nach Beendigung des Vorgangs zeigt das Innere der Rühranlage ein erkennbares Zeichen von Ablagerungen fremder Art.
Das nasse, Wasser absorbierende Harz, das dadurch das Sieb passiert hat, wurde mit einem Doppelschaufeltrockner bei einer Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes von 205 °C und bei einer mittleren Aufenthaltsdauer von 50 Minuten wärmebehandelt, um ein Wasser absorbierendes Harz (5) zu erhalten.
Das so erhaltene modifizierte, Wasser absorbierende Harz (5) zeigte eine Absorptionskapazität von 32 (g/g) und eine Absorptionskapazität unter Druck von 22 (g/g).
Beispiel 6
Eine kontinuierliche Mischung wurde ausgeführt, wobei der Ablauf aus Beispiel 1 eingehalten wurde, wobei der Füllfaktor auf 0,75 kg/L, die durchschnittliche Aufenthaltszeit auf 60 Sekunden, die Rotationsfrequenz der Rührschaufeln auf 285 Umdrehungen pro Minute und W/D auf 1,15 geändert wurde.
Das nasse, Wasser absorbierende Harz, das folglich erhalten wurde, zeigte Anzeichen von unvollständiger Mischung. Als das Wasser absorbierende Harz durch ein 10 mm Sieb gesiebt wurde, wurden die Aggregate von dem Sieb gestoppt und ergaben Einen Anteil von etwa 10 %.
Nach Beendigung des Vorgangs zeigt das Innere der Rühranlage ein erkennbares Zeichen von Ablagerungen fremder An.
Das nasse, Wasser absorbierende Harz, welche das Sieb passiert hat, wurde mit einem Doppelschaufeltrockner bei einer Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes von 205 °C und bei einer mittleren Aufenthaltsdauer von 50 Minuten wärmebehandelt, um ein Wasser absorbierendes Harz (6) zu erhalten.
Das so erhaltene modifizierte, Wasser absorbierende Harz (6) zeigte eine Absorptionskapazität von 34 (g/g) und eine Absorptionskapazität unter Druck von 15 (g/g).
Beispiel 7
Ein diskontinuierlicher Vorgang wurde anstelle des kontinuierlichen Vorgangs aus Beispiel 1 durchgeführt, wobei die Aufenthaltszeit auf 10 Minuten festgesetzt wurde. Das Verhältnis W/D betrug 1,15.
Als das nasse, Wasser absorbierende Harz durch ein 10 mm Sieb gesiebt wurde, wurden die Aggregate von dem Sieb gestoppt und ergaben Einen Anteil von 15 %.
Die Rührschaufeln im Inneren der Rühranlage zeigten ein erkennbares Zeichen von Ablagerungen fremder Art.
Das nasse, Wasser absorbierende Harz, das dadurch das Sieb passiert hat, wurde mit einem Doppelschaufeltrockner bei einer Temperatur des Wasser absorbierenden Harzes von 205 °C und bei einer mittleren Aufenthaltsdauer von 50 Minuten wärmebehandelt, um ein Wasser absorbierendes Harz (7) zu erhalten.
Das so erhaltene, modifizierte, Wasser absorbierende Harz (6) zeigte eine Absorptionskapazität von 32 (g/g) und eine Absorptionskapazität unter Druck von 24 (g/g).
Vergleichsbeispiel 1
Ein Wasser absorbierendes Harz und eine, ein Oberflächenvernetzungsmittel enthaltende, wässrige Lösung wurden gemischt, wobei der Ablauf aus Beispiel 3 eingehalten wurde, wobei der Füllfaktor auf 0,75 kg/L, die durchschnittliche Aufenthaltszeit auf 60 Sekunden, die Rotationsfrequenz der Rührschaufeln auf 285 Umdrehungen pro Minute und W/D auf 1,15 geändert wurde.
Da die Last des Motors der Mischanlage während des Ablaufs der Mischung anstieg, wurde die Mischung abgebrochen.
Es wurde gefunden, dass eine nasse Masse deutlich an der Umgebung des Rührschafts der Mischanlage anhaftete, und dass das Wasser absorbierende Harz teilweise den Spalt zwischen den Rührschaufeln und der Trommel blockierte.

Claims

Verfahren zum modifizieren eines Wasser absorbierenden Harzes, das einen Schritt aufweist, bei dem man ein Wasser absorbierende Harz, das Carboxylgruppen aufweist, und eine wässrige Lösung, die ein oberflächenvernetzendes Agens enthält, mischt, wobei das Wasser absorbierende Harz und die wässrige Lösung mit einer Mischanlage gemischt werden, die mit einer oder mehreren pflugförmigen Mischschaufeln und einer oder mehreren desintegrierenden Schaufeln ausgestattet ist, wobei die Innenwand dieser Anlage aus einem Material gebildet ist, das einen Grenzflächenkontaktwinkel von nicht weniger als 60 ° mit Wasser offenbart und eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt, von nicht weniger als 70 °C besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der pflugförmigen Rührschaufeln in der Anlage im Bereich von 100 bis 500 Umdrehungen pro Minute und die Aufenthaltszeit einer Mischung aus dem Wasser absorbierenden Harz und der wässrigen Lösung in der Anlage im Bereich von 10 Sekunden bis 3 Minuten liegt.
Verfahren zum modifizieren eines Wasser absorbierenden Harzes, das einen Schritt aufweist, bei dem man ein Wasser absorbierende Harz, das Carboxylgruppen aufweist, und eine wässrige Lösung, die ein oberflächenvernetzendes Agens enthält, mischt, wobei das Wasser absorbierende Harz und die wässrige Lösung mit einer Rotationsmischanlage gemischt werden, die an der Innenwand davon mit einem oder mehreren Wehren ausgestattet ist und/oder am Rotationsumfang der einen oder der mehreren Rührschaufeln an der Innenwand mit einem oder mehreren Vertiefungsformteilen ausgestattet ist, die so gebildet sind, dass dadurch zwischen der Innenwand und der Rührschaufel ein Abstand im Bereich von 1 bis 30 mm eingeführt wird.
Verfahren zum modifizieren eines Wasser absorbierenden Harzes, das einen Schritt aufweist, bei dem man ein Wasser absorbierende Harz, das Carboxylgruppen aufweist, und eine wässrige Lösung, die ein oberflächenvernetzendes Agens enthält, mischt, wobei die wässrige Lösung so gemischt wird, dass ein Verhältnis W/D des Volumens (D) des Wasser absorbierenden Harzes vor der Zugabe der wässrigen Lösung dazu, zu dem Volumen (W) des Wasser absorbierenden Harzes nach Zugabe, in einen Bereich von 1,2 bis 2,5 fällt.
Verfahren zum Herstellen eines Wasser absorbierenden Harzes, das die in den Ansprüchen 1 bis 4 dargelegten Schritte zur Modifizierung aufweist.
Pflugförmige Mischanlage, ausgestattet mit einer oder mehreren pflugförmigen Rührschaufeln, ausgerüstet mit einer oder mehreren desintegrierenden Schaufeln, die mit einer Innenwand versehen ist, die aus einem Material gebildet ist, das einen Grenzflächenkontaktwinkel von nicht weniger als 60 ° mit Wasser offenbart und eine Temperatur, bei der Hitzeverformung auftritt, von nicht weniger als 70 °C besitzt, und wobei die Innenwand am Rotationsumfang der einen oder mehreren pflugförmigen Rührschaufeln mit einem oder mehreren Vertiefungsformteilen ausgestattet ist, die einen Spalt im Bereich von 1 bis 30 mm von der Innenwand bewirken.
Pflugförmige Mischanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese des weiteren ein oder mehrere Wehre und/oder eine oder mehrere Einspeisungsfedern aufweist.