DE202016008629U1 - Superabsorberharz - Google Patents

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Abstract

Superabsorberpolymer mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm, wobei ein Gel, das durch Quellen von 1 g des Superabsorberpolymers in 20 g 0,9 gew.-%iger wässriger Natriumchloridlösung über einen Zeitraum von 10 Minuten erhalten wird, eine durchschnittliche Teilchengröße von 600 µm bis 1000 µm aufweist.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen:
  • Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 1. Juni 2015 bzw. 31. Mai 2016 eingereichten koreanischen Patentanmeldungen Nr. 10-2015-0077534 und 10-2016-0067426 , auf deren Offenbarung hiermit in vollem Umfang ausdrücklich Bezug genommen wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Superabsorberpolymer mit einem bemerkenswert verbesserten Antiwiederbefeuchtungseffekt.
  • [Allgemeiner Stand der Technik]
  • Ein Superabsorberpolymer (SAP) ist ein synthetisches Polymermaterial, das das 500- bis 1000-fache seines Eigengewichts an Feuchtigkeit absorbieren kann. Es wurde von verschiedenen Herstellern mit unterschiedlichen Namen belegt, wie SAM (Super Absorbency Material), AGM (Absorbent Gel Material) usw. Da derartige Superabsorberpolymere zunächst praktische Anwendung in Sanitärprodukten fanden, haben sie nun breite Anwendung nicht nur für Hygieneprodukte wie Wegwerfwindeln für Kinder, Damenbinden usw., sondern auch für Wasser zurückhaltende Bodenprodukte für den Gartenbau, Wasserstoppmaterialien für Tief- und Hochbau, Folien zum Heranziehen von Setzlingen, Frischhaltemittel für die Lebensmittelverteilung, Materialien für Breiumschläge usw. gefunden.
  • In den meisten Fällen haben diese Superabsorberpolymere auf dem Gebiet der Hygienematerialien wie Windeln, Damenbinden usw. breite Anwendung gefunden. Für diese Anwendungen müssen superabsorbierende Polymere eine hohe Absorption hinsichtlich Feuchtigkeit usw. aufweisen, dürfen absorbiertes Wasser selbst unter externem Druck nicht abgeben und außerdem ihre Form unter Volumenausdehnung (Quellung) infolge von Wasserabsorption beibehalten, um eine hervorragende Durchlässigkeit zu zeigen.
  • Berichten zufolge ist es schwierig, die Zentrifugenretentionskapazität (CRC), bei der es sich um eine grundlegende physikalische Eigenschaft des Zeigens von Wasserabsorptions- und - retentionskapazitäten des Superabsorberpolymers handelt, und die Absorption unter Last (AUL), bei der es sich um eine Eigenschaft des Zurückhaltens von absorbiertem Wasser selbst unter externem Druck handelt, gleichzeitig zu verbessern. Wenn nämlich die Gesamtvernetzungsdichte des Superabsorberpolymers so gesteuert wird, dass sie gering ist, wird die Zentrifugenretentionskapazität relativ hoch, aber die Vernetzungsstruktur wird lose und die Gelfestigkeit wird gering, was zu einer Verringerung der Absorption unter Last führt. Dagegen wird dann, wenn die Vernetzungsdichte so gesteuert wird, dass sie hoch ist und somit die Absorption unter Last verbessert wird, Wasser zwischen kompakten Vernetzungsstrukturen kaum absorbiert, was zu einer Verringerung der grundlegenden Zentrifugenretentionskapazität führt. Aus den oben beschriebenen Gründen gab es Beschränkungen bei der Bereitstellung von Superabsorberpolymeren, bei denen die Zentrifugenretentionskapazität und die Absorption unter Last gleichzeitig verbessert sind.
  • Da Sanitärmaterialien wie Windeln, Damenbinden usw. in letzter Zeit dünn geworden sind, müssen Superabsorberpolymere höhere Absorptionsleistungen aufweisen.Hiervon kristallisieren sich die gleichzeitige Erhöhung der Zentrifugenretentionskapazität und Absorption unter Last, bei denen es sich um inkompatible physikalische Eigenschaften handelt, und die Verbesserung der Flüssigkeitsdurchlässigkeit als wichtige Punkte heraus.
  • Ferner kann durch das Gewicht eines Anwenders ein Druck auf Sanitärmaterialien wie Windeln, Damenbinden usw. ausgeübt werden. Insbesondere kann dann, wenn durch das in Sanitärmaterialien wie Windeln, Damenbinden usw. verwendete Superabsorberpolymer Flüssigkeit absorbiert wird und dann durch das Gewicht eines Anwenders ein Druck darauf ausgeübt wird, ein Wiederbefeuchtungsphänomen auftreten, wobei das Wiederbefeuchtungsphänomen dazu führt, dass das Superabsorberpolymer einen Teil der absorbierten Flüssigkeit wieder abgibt. Daher sind zur Vermeidung dieses Wiederbefeuchtungsphänomens zahlreiche Versuche unternommen worden, die Absorption unter Last, Flüssigkeitsdurchlässigkeit usw. zu verbessern. Ein spezifisches Verfahren, mit dem das Wiederbefeuchtungsphänomen effektiv vermieden werden kann, ist jedoch noch nicht vorgeschlagen worden.
  • [Offenbarung]
  • [Technisches Problem]
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Superabsorberpolymer bereit, das ein Wiederbefeuchtungsphänomen effektiv vermeiden kann und gleichzeitig hervorragende Absorptionseigenschaften aufweist.
  • [Technische Lösung]
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die folgende Konstitution:
    1. (1) ein Superabsorberpolymer mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm, wobei ein Gel, das durch Quellen von 1 g des Superabsorberpolymers in 20 g 0,9 gew.-%iger wässriger Natriumchloridlösung über einen Zeitraum von 10 Minuten erhalten wird, eine durchschnittliche Teilchengröße von 600 µm bis 1000 µm aufweist.
    2. (2) das Superabsorberpolymer gemäß (1), wobei ein Teilchen mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm 45 Gew.-% bis 85 Gew.-% ausmacht.
    3. (3) das Superabsorberpolymer gemäß (1) oder (2), wobei ein Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 300 µm oder weniger 15 Gew.-% bis 25 Gew.-% ausmacht.
    4. (4) das Superabsorberpolymer gemäß einem der Punkte (1) bis (3), wobei eine Fraktion des Gels mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 600 µm oder weniger 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% ausmacht.
    5. (5) das Superabsorberpolymer gemäß einem der Punkte (1) bis (4), wobei Zentrifugenretentionskapazität (CRC) in physiologischer Kochsalzlösung 28 g/g bis 35 g/g beträgt, Absorption unter Last (AUL) von 0,9 psi in physiologischer Kochsalzlösung 14 g/g bis 22 g/g beträgt, Freiquellgelpermeabilität (GBP) in physiologischer Kochsalzlösung 40 Darcy bis 100 Darcy beträgt und Vortex-Zeit 20 Sekunden bis 60 Sekunden beträgt. Offenbart wird auch:
    6. (6) Ein Herstellungsverfahren mit den folgenden Schritten: Durchführen einer vernetzenden Polymerisation einer Monomermischung in Gegenwart eines internen Vernetzungsmittels zur Bildung eines wasserhaltigen Gelpolymers, wobei die Monomermischung wasserlösliche Ethylen-basierte ungesättigten Monomere mit sauren Gruppen, die mindestens teilweise neutralisiert sind, ein Schäumungsmittel, einen Schaumpromotor und ein Tensid enthält; Trocknen, Pulverisieren und Klassieren des wasserhaltigen Gelpolymers zur Bildung eines Grundpolymerpulvers und zusätzliches Vernetzen der Oberfläche des Grundpolymerpulvers in Gegenwart eines Oberflächenvernetzungsmittels zur Bildung einer oberflächenvernetzten Schicht.
    7. (7) Das Herstellungsverfahren gemäß (6), wobei als Schäumungsmittel eine oder mehrere Substanzen aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat und Kaliumcarbonat verwendet werden.
    8. (8) Das Herstellungsverfahren gemäß (6) oder (7), wobei als Tensid Polysiloxan mit Polyether-Seitenketten verwendet wird.
    9. (9) Das Herstellungsverfahren gemäß einem der Punkte (6) bis (8), wobei als Schaumpromotor ein Aluminiumssalz einer anorganischen Säure und/oder ein Aluminiumssalz einer organischen Säure verwendet wird/werden.
    10. (10) Das Herstellungsverfahren gemäß einem der Punkte (6) bis (9), wobei das Schäumungsmittel in einer Menge von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomermischung, verwendet wird, der Schaumpromotor in einer Menge von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomermischung, verwendet wird und das Tensid in einer Menge von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomerenmischung, verwendet wird.
  • [Effekt der Erfindung]
  • Ein Superabsorberpolymer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine hohe Absorptionsrate und hohe Gelfestigkeit selbst in teilweise gequollenem Zustand aufweisen, da eine Größe von teilweise gequollenen Gelteilchen optimiert ist. Demgemäß kann das Superabsorberpolymer zur effektiven Vermeidung eines Wiederbefeuchtungsphänomens verwendet werden.
  • [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
  • Die 1 bis 3 sind schematische Ansichten einer beispielhaften Apparatur zur Messung der Gelbettpermeabilität und von Komponenten, die in der Apparatur bereitgestellt werden.
  • [Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen]
  • Im Folgenden wird ein Superabsorberpolymer gemäß einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Superabsorberpolymer mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm bereitgestellt, wobei ein Gel, das durch Quellen von 1 g des Superabsorberpolymers in 20 g 0,9 gew.-%iger wässriger Natriumchloridlösung über einen Zeitraum von 10 Minuten erhalten wird, eine durchschnittliche Teilchengröße von 600 µm bis 1000 µm aufweist.
  • Experimentelle Ergebnisse eigener Untersuchungen bestätigten, dass dann, wenn das Gel, das durch teilweises Quellen des Superabsorberpolymers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm unter den obigen Bedingungen erhalten wird, eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 600 µm bis 1000 µm aufweist, das Superabsorberpolymer eine optimierte Porengröße, Porosität usw. aufweisen kann, um eine hohe Absorptionsrate und eine hervorragende Flüssigkeitsdurchlässigkeit zu zeigen. Es wurde auch bestätigt, dass das Superabsorberpolymer aufgrund dieser Eigenschaften eine hohe Absorptionsrate, eine hervorragende Absorption unter Last und Flüssigkeitsdurchlässigkeit selbst in teilweise gequollenem Zustand zeigen kann, wodurch ein Wiederbefeuchtungsphänomen effektiv vermieden wird, wobei das Wiederbefeuchtungsphänomen dazu führt, dass die durch das Superabsorberpolymer absorbierte Flüssigkeit unter dem Einfluss von externem Druck wieder ausfließt, wodurch die vorliegende Erfindung vervollständigt wurde.
  • Demgemäß ist es möglich, ein Superabsorberpolymer bereitzustellen, bei dem das Wiederbefeuchtungsphänomen effektiv unterdrückt ist, so lange eine durchschnittliche Teilchengröße eines Gels, das durch teilweises Quellen jeglicher Art von Superabsorberpolymer unter den oben beschriebenen Bedingungen erhalten wird, den oben beschriebenen Bereich erfüllt.
  • Insbesondere kann das durch teilweises Quellen des Superabsorberpolymers unter den obigen Bedingungen erhaltene Gel eine durchschnittliche Teilchengröße von 600 µm bis 1000 µm, 650 µm bis 950 µm oder 700 µm bis 900 µm aufweisen. Dieses Superabsorberpolymer kann eine optimierte Porengröße, Porosität usw. aufweisen, um eine hohe Absorptionsrate und hervorragende Flüssigkeitsdurchlässigkeit zu zeigen, und dadurch einen hervorragenderen Antiwiederbefeuchtungseffekt zeigen.
  • Die durchschnittliche Teilchengröße des durch teilweises Quellen erhaltenen Gels kann an dem durch teilweises Quellen des Superabsorberpolymers unter den oben beschriebenen Bedingungen erhaltenen Gels nach verschiedenen Verfahren gemessen werden, die auf dem Fachgebiet der vorliegenden Erfindung bekannt sind.
  • Im Einzelnen wird 1 g des Superabsorberpolymers in einen Kunststoffbeutel gegeben und das Superabsorberpolymer durch Zugabe von 20 g 0,9 gew.-%iger physiologischer Kochsalzlösung 10 Minuten gequollen, wodurch das Gel erhalten wird. Bei dem Kunststoffbeutel kann es sich um einen beliebigen Kunststoffbeutel handeln, so lange er aus einem Material besteht, das die physiologische Kochsalzlösung nicht absorbiert. Ein nicht einschränkendes Beispiel hierfür kann ein Kunststoffbeutel aus PE (Polyethylen) sein.
  • Zu dem so erhaltenen Gel kann Siliciumdioxid gegeben werden, um die durchschnittliche Teilchengröße des Gels leicht messen zu können. Siliciumdioxid kann ein Phänomen verhindern, bei dem die Gele während eines Prozesses des Klassierens der Gele wegen ihrer feuchten Oberfläche aneinander kleben. Da durch die Zugabe von Siliciumdioxid die Teilchengrößenverteilung des Gels nicht verändert wird, kann ein beliebiges hydrophobes oder hydrophiles Siliciumdioxid verwendet werden, solange es in der Lage ist, das Verklebungsphänomen des Gels während des Klassierungsprozesses zu verhindern. Ferner wird die Teilchengrößenverteilung des Gels durch die Zugabemenge von Siliciumdioxid nicht beeinflusst, und daher kann Siliciumdioxid in einer geeigneten Menge verwendet werden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann man zum Erhalt der gleichen Teilchengrößenverteilung mit Reproduzierbarkeit Siliciumdioxid in ausreichendem Maße auf die Oberfläche der Gele aufbringen und die Teilchengrößen der Gele messen.
  • Die durchschnittliche Teilchengröße des Gels kann gemäß verschiedenen Verfahren gemessen werden, die auf dem Fachgebiet der vorliegenden Erfindung bekannt sind. Beispielsweise kann die durchschnittliche Teilchengröße des Gels gemäß dem Verfahren der Norm WSP 220.2 der European Disposables and Nonwovens Association (EDANA) gemessen werden.
  • Unterdessen bezieht sich die Raumtemperatur im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf eine natürliche Temperatur ohne Erhitzen oder Abkühlen, etwa 1 °Celsius bis etwa 30 °C, etwa 5 °C bis etwa 30 °C oder etwa 15 °C bis etwa 25 °C.
  • Da die durchschnittliche Teilchengröße des durch teilweises Quellen unter den obigen Bedingungen erhaltenen Gels gemäß einer Ausführungsform den oben beschriebenen Bereich erfüllt, kann das Superabsorberpolymer eine einheitliche Teilchengrößenverteilung aufweisen.
  • Beispielsweise kann das Superabsorberpolymer einer Ausführungsform ein Teilchen mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm in einer Menge von 45 Gew.-% bis 85 Gew.-% enthalten. Demgemäß kann das Superabsorberpolymer eine hohe Absorptionsrate und hervorragende Gelfestigkeit selbst nach teilweisem Quellen aufweisen.
  • Für ein anderes Beispiel kann das Superabsorberpolymer einer Ausführungsform ein Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 300 µm oder weniger in einer Menge von 15 Gew.-% bis 25 Gew.-% enthalten.
  • Da das Superabsorberpolymer teilweise gequollen ist, um leicht Gele mit einer einheitlichen Teilchengrößenverteilung zu bilden, können Gelteilchen mit einer kleinen Teilchengröße aus dem Superabsorberpolymer mit einer kleinen Teilchengröße bereitgestellt werden. Demgemäß kann das Superabsorberpolymer mit der Teilchengrößenverteilung einen stärker verbesserten Antiwiederbefeuchtungseffekt aufweisen.
  • Ferner kann das Superabsorberpolymer ein Teilchen mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm in einer Menge von 45 Gew.-% bis 85 Gew.-% und ein Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 300 µm oder weniger in einer Menge von 15 Gew.-% bis 25 Gew.-% enthalten. In diesem Fall kann das Superabsorberpolymer ein Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 600 µm in einer Restmenge enthalten. Das Superabsorberpolymer mit der obigen Teilchengrößenverteilung kann eine stärker verbesserte Absorptionsrate und Gelfestigkeit in teilweise gequollenem Zustand aufweisen.
  • Ferner kann bezüglich des Superabsorberpolymers gemäß einer Ausführungsform eine Fraktion eines Gels mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 600 µm oder weniger 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% oder 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% betragen. Das Gel wird durch teilweises Quellen des Superabsorberpolymers unter den oben beschriebenen Bedingungen erhalten.
  • Dieses Superabsorberpolymer kann eine höhere Absorptionsrate und eine höhere Gelfestigkeit selbst in teilweise gequollenem Zustand aufweisen, da die Gelteilchen eine kleine Teilchengröße haben. Demgemäß kann das Superabsorberpolymer einen bemerkenswert verbesserten Antiwiederbefeuchtungseffekt aufweisen.
  • Insbesondere kann dann, wenn das Superabsorberpolymer die oben beschriebene Teilchengrößenverteilung aufweist, eine Fraktion des Gels mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 600 µm oder weniger den oben beschriebenen Bereich erfüllen.
  • Unterdessen kann das Superabsorberpolymer gemäß einer Ausführungsform, wobei die durchschnittliche Teilchengröße des durch teilweises Quellen des Superabsorberpolymers unter den Bedingungen erhaltenen Gels den oben beschriebenen Bereich erfüllt, eine optimierte Porengröße, Porosität usw. aufweisen, um eine hervorragende Absorptionsleistung zu zeigen.
  • Im Einzelnen kann das Superabsorberpolymer gemäß einer Ausführungsform solche Eigenschaften aufweisen, dass die Zentrifugenretentionskapazität (CRC) in physiologischer Kochsalzlösung 28 g/g bis 35 g/g, 28,5 g/g bis 34 g/g oder 29 g/g bis 33 g/g, eine Absorption unter Last (AUL) von 0,9 psi in der physiologischen Kochsalzlösung 14 g/g bis 22 g/g, 15 g/g bis 21 g/g, 16 g/g bis 20 g/g oder 18 g/g bis 20 g/g beträgt, die Gelbettpermeabilität (GBP) ohne Druckbelastung in physiologischer Kochsalzlösung 40 Darcy bis 100 Darcy, 45 Darcy bis 90 Darcy oder 50 Darcy bis 80 Darcy beträgt und die Vortex-Zeit 20 Sekunden bis 60 Sekunden, 25 Sekunden bis 55 Sekunden oder 30 Sekunden bis 50 Sekunden beträgt.
  • Das Superabsorberpolymer mit diesen Eigenschaften gemäß einer Ausführungsform kann nicht nur eine hervorragende grundlegende Absorptionsleistung aufweisen, sondern auch einen bemerkenswert verbesserten Antiwiederbefeuchtungseffekt und kann daher auf verschiedene Hygieneprodukte wie Windeln usw. angewendet werden, die dadurch sehr hervorragende physikalische Gesamteigenschaften aufweisen.
  • Insbesondere kann dann, wenn das Superabsorberpolymer mit diesen Eigenschaften gemäß einer Ausführungsform ein Teilchen mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm in einer Menge von 45 Gew.-% bis 85 Gew.-% oder ein Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 300 µm oder weniger in einer Menge von 15 Gew.-% bis 25 Gew.-% enthält oder eine Fraktion eines Gels mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 600 µm oder weniger in einer Menge von 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% aufweist oder zwei oder mehr dieser Bedingungen erfüllt, das Superabsorberpolymer nicht nur eine hervorragende grundlegende Absorptionsleistung aufweisen, sondern auch eine hervorragende Absorptionsrate und Gelfestigkeit selbst in teilweise gequollenem Zustand, und dadurch einen bemerkenswert verbesserten Antiwiederbefeuchtungseffekt und eine hohe Trocknungseffizienz aufweisen.
  • Unterdessen kann die Zentrifugenretentionskapazität (CRC) in physiologischer Kochsalzlösung gemäß dem EDANA-Verfahren WSP 241.2 gemessen werden. Spezieller kann die Zentrifugenretentionskapazität anhand der folgenden Berechnungsformel 1 nach Klassieren des Superabsorberpolymers zur Herstellung eines Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm und Absorbierenlassen der physiologischen Kochsalzlösung durch das Superabsorberpolymer über einen Zeitraum von 30 Minuten berechnet werden : CRC ( g/g ) = { [ W 2 ( g ) W 1 ( g ) ] / W 0 ( g ) } 1
    Figure DE202016008629U1_0001
    wobei W0(g) das Aufangsgewicht (g) des Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm ist, W1(g) das Gewicht der Apparatur ist, das nach Ablassen von Wasser bei 250 G über einen Zeitraum von 3 Minuten unter Verwendung einer Zentrifuge ohne das Superabsorberpolymer gemessen wird, und W2(g) das Gewicht der Apparatur mit dem Superabsorberpolymer ist, das nach Eintauchen des Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm in 0,9 gew.-%ige physiologische Kochsalzlösung bei Raumtemperatur über einen Zeitraum von 30 Minuten und Ablassen von Wasser bei 250 G über einen Zeitraum von 3 min unter Verwendung einer Zentrifuge gemessen wird.
  • Ferner kann die Absorption unter Last (AUL) von 0,9 psi gemäß dem EDANA-Verfahren WSP 242.2 gemessen werden. Spezieller kann die Absorption unter Last anhand der folgenden Berechnungsformel 2 nach Absorbierenlassen der physiologischen Kochsalzlösung durch das Superabsorberpolymer unter einer Last von etwa 0,9 psi über einen Zeitraum von 1 Stunde berechnet werden: AUL ( g / g ) = [ W 4 ( g ) W 3 ( g ) ] / W 0 ( g )
    Figure DE202016008629U1_0002
    wobei W0(g) das Anfangsgewicht (g) des Superabsorberpolymers ist, W3(g) die Summe des Gewichts des Superabsorberpolymers und des Gewichts der zur Bereitstellung einer Last für das Superabsorberpolymer befähigten Apparatur ist und W4(g) die Summe des Gewichts des Superabsorberpolymers nach Absorbierenlassen der physiologischen Kochsalzlösung durch das Superabsorberpolymer unter einer Last (0,9 psi) über einen Zeitraum von 1 Stunde und dem Gewicht der zur Bereitstellung einer Last für das Superabsorberpolymer befähigten Apparatur ist.
  • W0(g) gemäß den Berechnungsformeln 1 und 2 entspricht dem Anfangsgewicht vor dem Absorbieren der physiologischen Kochsalzlösung in das Superabsorberpolymer und kann gleich oder voneinander verschieden sein.
  • Die Gelbettpermeabilität (GBP) in physiologischer Kochsalzlösung kann in der Einheit Darcy oder cm2 gemäß dem folgenden Verfahren, das in der Patentanmeldung Nr. 2014-7018005 beschrieben ist, gemessen werden. 1 Darcy bedeutet, dass ein Fluid mit einer Viskosität von 1 cp 1mm pro s durch 1 cm2 unter einem Druckgradienten von 1 atm pro 1 cm fließt. Die Gelbettpermeabilität hat die gleichen Einheiten wie eine Fläche, und 1 Darcy ist gleich 0,98692 × 10-12 m2 oder 0,98692 × 10-8 cm2.
  • Spezieller bedeutet GBP im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Penetrationsgrad (oder Permeabilitätsgrad) einer gequollenen Gelschicht (oder eines gequollenen Gelbetts) unter dem, was gemeinhin als Zustand ohne Druckbelastung von 0 psi bezeichnet wird (Test der Gelbettpermeabilität (GBP) unter einem Quellungsdruck von 0 psi) und kann durch Verwendung einer in den 1 bis 3 gezeigten Apparatur gemessen werden.
  • Bezugnehmend auf die 1 bis 3 enthält in einer Apparatur 500 zur Messung der GBP eine Testapparaturanordnung 528 einen Probenbehälter 530 und einen Stempel 536. Der Stempel umfasst einen Schaft 538 mit einem entlang der Längsachse gebohrten Zylinderloch und einen Kopf 550, der sich am unteren Ende des Schafts befindet. Das Schaftloch 562 hat einen Durchmesser von etwa 16 mm. Der Stempelkopf ist an dem Schaft befestigt, beispielsweise mit einem Klebstoff. In die radiale Achse des Schafts sind zwölf Löcher 544 gebohrt, je drei alle 90 Grad mit Durchmessern von etwa 6,4 mm. Der Schaft 538 ist aus einem LEXAN-Stab oder äquivalenten Material maschinell gefertigt und hat einen Außendurchmesser von etwa 2,2 cm und einen Innendurchmesser von etwa 16 mm. Der Stempelkopf 550 weist einen konzentrischen inneren Ring von sieben Löchern 560 und einen äußeren Ring von 14 Löchern 554 auf, wobei alle Löcher einen Durchmesser von etwa 8,8 mm aufweisen, sowie ein Loch von etwa 16 mm, das auf den Schaft ausgerichtet ist. Der Stempelkopf 550 ist aus einem LEXAN-Stab oder äquivalenten Material maschinell gefertigt und hat eine Höhe von etwa 16 mm und einen Durchmesser, der so bemessen ist, dass er mit minimalem Wandabstand in den Zylinder 534 passt, aber immer noch frei gleitet. Die Gesamtlänge des Stempelkopfs 550 und Schafts 538 beträgt etwa 8,25 cm, kann aber am oberen Ende des Schafts maschinell bearbeitet sein, um die gewünschte Masse des Stempels 536 zu erhalten. Der Stempel 536 umfasst ein 100-mesh-Edelstahltuchsieb 564, das biaxial straff gestreckt ist und am unteren Ende des Stempels 536 befestigt ist. Das Sieb ist an dem Stempelkopf 550 befestigt, und zwar unter Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels, das bewirkt, dass das Sieb auf dem Stempelkopf 550 fest haftet. Es ist darauf zu achten, dass kein überschüssiges Lösungsmittel in die offenen Teile des Siebs wandert und die offene Fläche für den Flüssigkeitsstrom verringert. Geeigneterweise kann Acryl-Lösungsmittel Weld-on 4 von IPS Corporation (mit Geschäftssitz in Gardena, Kalifornien, USA) verwendet werden. Der Probenbehälter 530 umfasst einen Zylinder 534 und ein 400-mesh-Edelstahltuchsieb 566, das biaxial straff gestreckt ist und am unteren Ende des Zylinders 534 befestigt ist. Das Sieb ist an dem Zylinder befestigt, und zwar unter Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels, das bewirkt, dass das Sieb auf dem Zylinder fest haftet. Es ist darauf zu achten, dass kein überschüssiges Lösungsmittel in die offenen Teile des Siebs wandert und die offene Fläche für den Flüssigkeitsstrom verringert. Geeigneterweise kann Acryl-Lösungsmittel Weld-on 4 von IPS Corporation (mit Geschäftssitz in Gardena, Kalifornien, USA) verwendet werden. Eine Gelteilchenprobe (gequollenes Superabsorberpolymer), die in 2 als 568 angegeben ist, wird während der Tests auf dem Sieb 566 in den Zylinder 534 getragen.
  • Der Zylinder 534 kann aus einem transparenten LEXAN-Stab oder äquivalenten Material gebohrt oder aus einem LEXAN-Rohr oder äquivalenten Material geschnitten sein und hat einen Innendurchmesser von etwa 6 cm (z. B. eine Querschnittfläche von etwa 28,27 cm2), eine Wanddicke von etwa 0,5 cm und eine Höhe von etwa 7,95 cm. In den Außendurchmesser des Zylinders 534 ist eine Stufe maschinell so eingearbeitet, dass ein Bereich 534a mit einem Außendurchmesser von 66 mm für die unteren 31 mm des Zylinders 534 existiert. Am oberen Ende der Stufe kann ein O-Ring 540 angeordnet sein, der dem Durchmesser des Bereichs 534a entspricht.
  • Ein ringförmiges Gewicht 548 hat ein gegengebohrtes Loch mit einem Durchmesser von etwa 2,2 cm und einer Tiefe von 1,3 cm, so dass es frei auf den Schaft 538 gleitet. Das ringförmige Gewicht hat auch eine Durchbohrung 548a von etwa 16 mm. Das ringförmige Gewicht 548 kann aus Edelstahl oder aus anderen geeigneten Materialien, die gegenüber Korrosion durch 0,9 gew.-%ige physiologische Kochsalzlösung (wässriger Natriumchloridlösung) beständig sind, bestehen. Das kombinierte Gewicht des Stempels 536 und des ringförmigen Gewichts 548 beträgt etwa 596 g, was einem auf die Probe 568 ausgeübten Druck von etwa 0,3 psi oder etwa 20,7 dyne/cm2 (2,07 kPa) über eine Probenfläche von etwa 28,27 cm2 entspricht.
  • Wenn eine Testlösung während der GBP-Tests durch die Testapparatur fließt, ruht der Probenbehälter 530 im Allgemeinen auf einem Wehr 600. Das Wehr dient dazu, am oberen Ende des Probenbehälters 530 überlaufende Flüssigkeit abzuleiten, und leitet die Überlaufflüssigkeit zu einer separaten Sammelvorrichtung 601 ab. Das Wehr kann über einer Waage 602 mit einem darauf ruhenden Becherglas 603 zum Auffangen von durch die gequollene Probe 568 hindurchgehender physiologischer Kochsalzlösung angeordnet sein.
  • Zur Durchführung des Gelbettpermeabilitätstests ohne Druckbelastung wird der Stempel 536 mit dem darauf ruhenden Gewicht 548 in einen leeren Probenbehälter 530 eingebracht und die Höhe von der Oberseite des Gewichts 548 bis zum Boden des Probenbehälters 530 wird mit einer geeigneten Lehre mit einer Genauigkeit von 0,01 mm gemessen. Die während der Messung von der Dickenlehre ausgeübte Kraft sollte möglichst gering sein, vorzugsweise weniger als etwa 0,74 N. Bei Verwendung einer Multitestapparatur ist es wichtig, jeden leeren Probenbehälter 530 zu messen und sich zu notieren, welcher Stempel 536 und welches Gewicht 548 verwendet werden.
  • Ferner ist es wünschenswert, dass eine Unterlage, auf die der Probenbehälter 530 gestellt wird, eben ist und die Oberseite des Gewichts 548 zur Unterseite des Probenbehälters 530 parallel ist. Aus einem bezüglich GBP zu testenden Superabsorberpolymer wird eine Testprobe hergestellt. Beispielsweise wird als Testprobe ein Superabsorberpolymer mit einer Teilchengröße von etwa 300 µm bis etwa 600 µm, das über ein standardmäßiges US-30-mesh-Sieb vorgesiebt und auf einem standardmäßigen US-50-mesh-Sieb zurückgehalten wird, hergestellt. Etwa 2,0 g der Probe werden in den Probenbehälter 530 eingebracht und gleichmäßig auf dem Boden des Probenbehälters verteilt. Der Behälter mit 2,0 g Probe darin ohne Stempel 536 und Gewicht 548 darin wird dann etwa 60 Minuten in 0,9 gew.-%ige physiologische Kochsalzlösung eingetaucht, damit die Probe ohne jegliche einschränkende Last frei quellen kann. Zu diesem Zeitpunkt wird der Probenbehälter 530 auf ein in einem Flüssigkeitsreservoir angeordnetes Netz gestellt, so dass der Probenbehälter 530 etwas über dem Boden des Flüssigkeitsreservoirs angehoben ist. Durch das Netz wird der Fluss der physiologischen Kochsalzlösung in den Probenbehälter 530 nicht inhibiert. Ein geeignetes Netz ist als Teilnummer 7308 von Eagle Supply and Plastic (mit Geschäftssitz in Appleton, Wisconsin, USA) erhältlich. Während der Sättigung kann die Tiefe der physiologischen Kochsalzlösung so gesteuert werden, dass die Oberfläche im Probenbehälter einzig und allein durch die Probe und nicht durch die physiologische Kochsalzlösung definiert wird.
  • Am Ende dieses Zeitraums wird die Anordnung aus Stempel 530 und Gewicht 548 auf die gesättigte Probe 568 im Probenbehälter 530 gesetzt, wonach der Probenbehälter 530, der Stempel 536, das Gewicht 548 und die Probe 568 aus der Lösung genommen werden. Dann werden der Probenbehälter 530, der Stempel 536, das Gewicht 548 und die Probe 568 vor der GBP-Messung etwa 30 Sekunden auf einer großmaschigen, nicht verformbaren Platte einheitlicher Dicke ruhen gelassen. Die Platte wird verhindern, dass Flüssigkeit im Probenbehälter aufgrund von Oberflächenspannung auf eine flache Oberfläche abgegeben wird. Die Platte hat eine Gesamtabmessung von 7,6 cm × 7,6 cm, und jede Masche hat eine Größenabmessung von 1,59 cm lang × 1,59 cm breit × 1,12 cm tief. Ein für die Platte geeignetes Material ist eine parabolische Diffuserplatte, Katalognummer 1624K27, von McMaster Carr Supply Company (mit Geschäftssitz in Chicago, Illinois, USA), die dann auf die richtigen Abmessungen zugeschnitten werden kann.
  • Die Höhe von der Unterseite des Gewichts 548 zur Oberseite des Probenbehälters 530 wird erneut unter Verwendung der gleichen Dickenlehre wie oben gemessen, vorausgesetzt, dass der Nullpunkt gegenüber der anfänglichen Höhenmessung unverändert ist. Die Höhenmessung sollte so bald wie möglich nach dem Anlegen der Dickenlehre vorgenommen werden. Die Höhenmessung der leeren Anordnung, wobei der Stempel 536 und das Gewicht 548 in den leeren Probenbehälter 530 eingebracht werden, wird von der nach der Sättigung der Probe 568 erhaltenen Höhenmessung subtrahiert. Der erhaltene Wert ist die Dicke oder Höhe „H“ der gesättigten Probe 568. Ferner muss dann, wenn die Platte in der die gesättigte Probe 568 enthaltenden Anordnung enthalten ist, diese Platte auch bei der Messung der Höhe der leeren Anordnung vorhanden sein.
  • Die GBP-Messung wird durch Zuführen eines Stroms von 0,9 gew.-%iger physiologischer Kochsalzlösung in den Probenbehälter 530 mit der gesättigten Probe 568, dem Stempel 536 und dem Gewicht 548 darin gestartet. Die Strömungsrate der physiologischen Kochsalzlösung in den Behälter wird so eingestellt, dass die physiologische Kochsalzlösung über der Oberseite des Zylinders 534 überläuft, was zu einem gleich bleibenden Kopfdruck führt, der der Höhe des Probenbehälters 530 entspricht. Die physiologische Kochsalzlösung kann durch ein beliebiges geeignetes Mittel zugegeben werden, das zur Gewährleistung einer kleinen, aber gleich bleibenden Menge an Überlauf über die Oberseite des Zylinders ausreicht, wie mit einer Dosierpumpe 604. Die Überlaufflüssigkeit wird in ein separates Sammelgefäß 601 umgeleitet. Die durch die Probe 568 hindurchgehende Lösungsmenge wird in Abhängigkeit von der Zeit unter Verwendung einer Waage 602 und eines Becherglases 603 gravimetrisch gemessen. Datenpunkte von der Waage 602 werden über einen Zeitraum von mindestens 60 Sekunden nach Beginn des Überlaufens jede Sekunde gesammelt. Die Datensammlung kann manuell oder mit einer Datensammlungssoftware vorgenommen werden. Die Strömungsrate Q durch die gequollene Probe 568 mit den Einheiten von g/s wird durch eine lineare Kurvenanpassung mit der Methode der kleinsten Quadrate für das durch die Probe 568 hindurchgehende Fluid (g) gegen die Zeit (s) bestimmt.
  • Die GBP (cm2) kann aus den erhaltenen Daten gemäß der folgenden Berechnungsformel 3 berechnet werden, um die Gelbettpermeabilität zu bestätigen: K= [ Q*H* μ ] / [ A* ρ *P ]
    Figure DE202016008629U1_0003
    wobei K für die Gelbettpermeabilität (cm2) steht,
    • Q für eine Strömungsrate (g/s) steht,
    • H für eine Höhe der gequollenen Probe (cm) steht,
    • µ für die Flüssigkeitsviskosität (p) steht (die Viskosität der bei diesem Test zu verwendenden Testlösung beträgt etwa 1 cp),
    • A für eine Querschnittsfläche für den Flüssigkeitsstrom steht (28,27 cm2 für den bei diesem Test verwendeten Probenbehälter),
    • ρ für eine Flüssigkeitsdichte (g/cm3) steht (etwa 1 g/cm3 für die bei diesem Test verwendete Testlösung), und
    • P für einen hydrostatischen Druck (dyne/cm2) steht (normalerweise etwa 7.797 dyne/cm2).
  • Der hydrostatische Druck wird aus P = ρ * g * h berechnet, wobei ρ für eine Flüssigkeitsdichte (g/cm3) steht, g für die Gravitationsbeschleunigung (nominell 981 cm/sec2) steht und h für eine Flüssigkeitshöhe (z. B. 7,95 cm für den hier beschriebenen GBP-Test) steht.
  • Unterdessen kann die Vortex-Zeit in Sekunden gemäß einem in der internationalen Patentanmeldung Nr. 1987-003208 beschriebenen Verfahren gemessen werden. Spezieller kann die Vortex-Zeit durch Messen einer Zeit berechnet werden, die nach Zugabe von 2 g des Superabsorberpolymers zu 50 ml physiologischer Kochsalzlösung und anschließendem Rühren bei 600 U/min erforderlich ist, bis der Vortex verschwindet.
  • Das Superabsorberpolymer einer Ausführungsform, wobei die Teilchengröße des durch teilweises Quellen unter den obigen Bedingungen erhaltenen Gels in dem obigen Bereich liegt, kann durch sachgemäße Steuerung der Strukturen oder physikalischen Eigenschaften verschiedener Arten von Superabsorberpolymeren, die auf dem Fachgebiet der vorliegenden Erfindung bekannt sind, bereitgestellt werden. Spezieller kann das Superabsorberpolymer einer Ausführungsform wie die früheren existierenden Superabsorberpolymere im Grunde ein vernetztes Polymer als Grundpolymerpulver enthalten, wobei das vernetzte Polymer durch vernetzende Polymerisation von wasserlöslichen Ethylen-basierten ungesättigten Monomeren erhalten wird, und eine auf dem Grundpolymerpulver gebildete oberflächenvernetzte Schicht enthalten. Außerdem kann das Superabsorberpolymer einer Ausführungsform eine solche Struktur oder zusätzliche Komponente enthalten, dass das durch teilweises Quellen unter den obigen Bedingungen erhaltene Gel eine durchschnittliche Teilchengröße in dem obigen Bereich aufweist.
  • Beispielsweise kann das Superabsorberpolymer einer Ausführungsform eine erhöhte Absorptionsfläche im Vergleich zu dem bestehenden Superabsorberpolymer aufweisen und daher das durch teilweises Quellen unter den obigen Bedingungen erhaltene Gel eine durchschnittliche Teilchengröße in dem obigen Bereich aufweisen. Im Einzelnen können während der Polymerisation des Grundpolymerpulvers ein Schäumungsmittel, das zur Erzeugung von Blasen befähigt ist, ein Schaumpromotor zur Förderung der Blasenbildung und ein Tensid zur Bildung stabiler Blasen verwendet werden, wodurch das Superabsorberpolymer, in dem das durch teilweises Quellen unter den obigen Bedingungen erhaltene Gel eine durchschnittliche Teilchengröße in dem obigen Bereich aufweist, bereitgestellt wird.
  • Spezieller kann das Superabsorberpolymer einer Ausführungsform durch ein Herstellungsverfahren mit den folgenden Schritten hergestellt werden: Durchführen einer vernetzenden Polymerisation einer Monomermischung in Gegenwart eines internen Vernetzungsmittels zur Bildung eines wasserhaltigen Gelpolymers, wobei die Monomermischung wasserlösliche Ethylen-basierte ungesättigte Monomere mit sauren Gruppen, die mindestens teilweise neutralisiert sind, ein Schäumungsmittel, einen Schaumpromotor und ein Tensid enthält; Trocknen, Pulverisieren und Klassieren des wasserhaltigen Gelpolymers zur Bildung eines Grundpolymerpulvers und zusätzliches Vernetzen der Oberfläche des Grundpolymerpulvers in Gegenwart eines Oberflächenvernetzungsmittels zur Bildung einer oberflächenvernetzten Schicht.
  • Bei dem Herstellungsverfahren kann man als wasserlösliches Ethylen-basiertes ungesättigtes Monomer ein oder mehrere Monomere aus der Gruppe bestehend aus einem anionischen Monomer wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, 2-Acryloylethansulfonsäure, 2-Methacryloylethansulfonsäure, 2-(Meth)acryloylpropansulfonsäure oder 2-(Meth)acrylamid-2-methylpropansulfonsäure und Salzen davon; einem nichtionischen hydrophilen Monomer wie (Meth)acrylamid, N-substituiertem (Meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat oder Polyethylenglykol(meth)acrylat; und einem aminogruppenhaltigen ungesättigten Monomer wie (N,N)-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat oder (N,N)-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid und eine quaternäre Verbindung davon verwenden. Darunter können Acrylsäure oder Salze davon, beispielsweise Acrylsäure, die zumindest teilweise neutralisiert ist, und/oder Alkalimetallsalze davon wie Natriumsalze davon verwendet werden, und durch Verwendung dieser Monomere ist es möglich, ein Superabsorberpolymer mit überlegenen physikalischen Eigenschaften herzustellen. Bei Verwendung des Alkalimetallsalzes von Acrylsäure als Monomer kann Acrylsäure nach Neutralisation mit einer basischen Verbindung wie Ätznatron (NaOH) verwendet werden. In dieser Hinsicht kann ein Neutralisationsgrad des wasserlöslichen Ethylen-basierten ungesättigten Monomers im Bereich von etwa 50 % bis etwa 95 % oder etwa 70 % bis etwa 85 % eingestellt werden. Bei Neutralisation des wasserlöslichen Ethylen-basierten ungesättigten Monomers innerhalb des obigen Bereichs ist es möglich, ein Superabsorberpolymer mit hervorragender Zentrifugenretentionskapazität ohne Bedenken bezüglich Ausfällung bereitzustellen.
  • In der Monomermischung, die die wasserlöslichen Ethylen-basierten ungesättigten Monomere enthält, kann die Konzentration des wasserlöslichen Ethylen-basierten ungesättigten Monomers etwa 20 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% oder etwa 40 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomermischung einschließlich nachstehend beschriebener Ausgangsstoffe und eines Lösungsmittels, betragen, und die Konzentration kann unter Berücksichtigung von Polymerisationszeit und Reaktionsbedingungen sachgemäß eingestellt werden. Wenn die Monomerkonzentration jedoch zu niedrig ist, kann die Ausbeute des Superabsorberpolymers gering werden und ein wirtschaftliches Problem auftreten. Wenn die Konzentration dagegen zu hoch ist, gibt es insofern ein Prozessproblem, als ein Teil der Monomere ausfällt oder die Pulverisierungseffizienz bei der Pulverisierung des polymerisierten wasserhaltigen Gelpolymers herabgesetzt wird, und die physikalischen Eigenschaften des Superabsorberpolymers können sich verschlechtern.
  • Als das zur Bildung einer Vielzahl von Poren in dem Grundpolymerpulver verwendete Schäumungsmittel kann Carbonat verwendet werden, dessen Blasenbildung durch den Schaumpromotor gefördert werden kann und das durch das Tensid die Bildung stabiler Blasen ermöglicht.
  • Spezifischere Beispiele für das Carbonat können eine oder mehrere Substanzen aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat und Kaliumcarbonat einschließen.
  • Als Schaumpromotor für die Förderung der Blasenbildung des Schäumungsmittels kann ein Aluminiumsalz einer anorganischen Säure wie Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorid usw., oder ein Aluminiumsalz einer organischen Säure, wie Aluminiumlactat, Aluminiumoxalat, Aluminiumcitrat, Aluminiumurat usw., verwendet werden.
  • Wenn das wasserhaltige Gelpolymer nur durch Verwendung des Schäumungsmittels und des Tensids ohne den Schaumpromotor gebildet wird, wird möglicherweise keine optimierte Porosität und Porenstruktur erreicht, und somit fällt die durchschnittliche Teilchengröße des unter den obigen Bedingungen teilweise gequollenen Gels gemäß einer Ausführungsform aus dem obigen Bereich heraus.
  • Als Tensid zur Induzierung der Bildung stabiler Blasen durch das Schäumungsmittel und den Schaumpromotor können Silikon-basierte Tenside verwendet werden. Die Silikon-basierten Tenside können einen großen Beitrag zur Bereitstellung eines Superabsorberpolymers mit einer geeigneten Porosität für eine hervorragende Zentrifugenretentionskapazität und Absorption unter Last sowie mit einer geeigneten Dichte für eine leichte Handhabung während der Verarbeitung wie Klassierung usw. leisten.
  • Als Silikon-basierte Tenside können Polysiloxane mit Polyether-Seitenketten usw. verwendet werden. Darunter können ein Silikon-basiertes Tensid mit einer Struktur einer Polydimethylsiloxan-Hauptkette mit Polyether-Seitenketten wie Poly(ethylenoxid) oder Poly(propylenoxid) verwendet werden. Beispiele für das Tensid können OFX-0190 Fluid (PEG/PPG-18/18-Dimethicon), OFX-0193 Fluid (PEG-12-Dimethicon), OFX-5220 Fluid (PEG/PPG-17/18-Dimethicon), OFX-5324 Fluid (PEG-12-Dimethicon) von Xiameter(R) usw. einschließen.
  • In der Monomermischung, die die wasserlöslichen Ethylen-basierten ungesättigten Monomere usw. enthält, kann eine Konzentration des Schäumungsmittels etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-% oder etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Monomermischung, betragen, eine Konzentration des Schaumpromotors etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% oder etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Monomermischung, betragen und eine Konzentration des Tensids etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% oder etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Monomermischung, betragen.
  • Bei Verwendung des Schäumungsmittels, des Schaumpromotors und des Tensids innerhalb der obigen Bereiche können die Porengröße, Porosität usw. des Superabsorberpolymers optimiert werden, um die Absorptionsoberfläche bemerkenswert zu verbessern, wodurch die Absorptionsrate und der Wiederbefeuchtungseffekt verbessert werden.
  • Unterdessen kann bei dem Schritt der Bildung des wasserhaltigen Gelpolymers eine hydroxylgruppenhaltige Verbindung verwendet werden, um zu ermöglichen, dass das wasserhaltige Gelpolymer eine große Menge von durch das Schäumungsmittel, den Schaumpromotor und das Tensid erzeugten Blasen enthalten kann, und um eine Vielzahl von in dem wasserhaltigen Gelpolymer enthaltenen Poren im nachfolgenden Prozess stabil aufrechtzuerhalten.
  • Spezieller kann bei Verwendung der hydroxylgruppenhaltigen Verbindung bei dem Schritt der Bildung des wasserhaltigen Gelpolymers die Viskosität einer Polymerisationslösung verbessert werden, um eine Gelierungszeit zum Zeitpunkt der Durchführung der vernetzenden Polymerisation der Monomermischung, die die wasserlöslichen Ethylen-basierten ungesättigten Monomere usw. enthält, zu verkürzen. Daher kann das Entweichen einer großen Menge von durch das Schäumungsmittel usw. erzeugten Blasen aus der Polymerisationslösung effektiv verhindert werden und eine große Menge von Blasen in dem wasserhaltigen Gelpolymer eingearbeitet werden. Ferner kann die hydroxylgruppenhaltige Verbindung in ein letztendlich hergestelltes Superabsorberpolymer eingearbeitet werden, um die Benetzbarkeit des Superabsorberpolymers zu verbessern. Demgemäß kann das Superabsorberpolymer eine verbesserte Absorptionsrate ohne oder mit Druckbelastung aufweisen.
  • Als hydroxylgruppenhaltige Verbindung kann Polyvinylalkohol oder Polyalkylenglykol wie Polyethylenglykol verwendet werden. Eine Konzentration der hydroxylgruppenhaltigen Verbindung kann etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Monomermischung, betragen. Innerhalb dieses Bereichs können die Absorptionsfläche und Benetzbarkeit des Superabsorberpolymers effektiv erhöht werden.
  • Als internes Vernetzungsmittel zur Einführung einer grundlegenden vernetzten Struktur in das Grundpolymerpulver kann ein beliebiges internes Vernetzungsmittel mit einer vernetzbaren funktionellen Gruppe, das allgemein bei der Herstellung des Superabsorberpolymers verwendet worden ist, ohne Einschränkung verwendet werden. Zur weiteren Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Superabsorberpolymers durch Einführung einer sachgemäßen vernetzten Struktur in das Grundpolymerpulver kann jedoch als internes Vernetzungsmittel eine multifunktionelle Acrylat-basierte Verbindung mit mehreren Ethylenoxidgruppen verwendet werden. Spezifischere Beispiele für das interne Vernetzungsmittel können eines oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykoldiacrylat (PEGDA), Glycerindiacrylat, Glycerintriacrylat, unmodifiziertem oder ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA), Hexandioldiacrylat und Triethylenglykoldiacrylat einschließen. Das interne Vernetzungsmittel kann in einer Menge von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Monomermischung, enthalten sein, wodurch das polymerisierte Polymer vernetzt wird.
  • Außerdem kann die Monomermischung ferner einen Polymerisationsinitiator enthalten, der allgemein bei der Herstellung des Superabsorberpolymers verwendet wird.
  • Im Einzelnen kann es sich bei dem Polymerisationsinitiator je nach dem Polymerisationsverfahren um einen Initiator für die thermische Polymerisation oder einen Photopolymerisationsinitiator durch UV-Bestrahlung handeln. Selbst bei Durchführung der Photopolymerisation kann jedoch eine bestimmte Wärmemenge durch UV-Bestrahlung oder dergleichen sowie durch die exotherme Polymerisationsreaktion erzeugt werden. Daher kann ferner der Initiator für die thermische Polymerisation enthalten sein.
  • Als Photopolymerisationsinitiator kann ohne Einschränkungen bezüglich der Konstitution eine Verbindung verwendet werden, die zur Bildung von Radikalen durch ein Licht wie UV befähigt ist.
  • Als Photopolymerisationsinitiator kann beispielsweise einer oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus Benzoinether, Dialkylacetophenon, Hydroxylalkylketon, Phenylglyoxylat, Benzyldimethylketal, Acylphosphin und α-Aminoketon verwendet werden. Unterdessen kann als spezifisches Beispiel für das Acylphosphin im Handel erhältliches Lucirin TPO, nämlich 2,4,6-Trimethylbenzoyltrimethylphosphinoxid, verwendet werden. Weitere verschiedene Photopolymerisationsinitiatoren sind in „UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application (Elsevier, 2007)“ von Reinhold Schwalm, S115, gut offenbart, aber nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt.
  • Der Photopolymerisationsinitiator kann in einer Menge von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Monomermischung, enthalten sein. Wenn die Konzentration des Photopolymerisationsinitiators zu niedrig ist, kann die Polymerisationsgeschwindigkeit gering werden. Wenn die Konzentration des Photopolymerisationsinitiators zu hoch ist, wird möglicherweise ein Molekulargewicht des Superabsorberpolymers zu gering und sind dessen physikalische Eigenschaften möglicherweise nicht einheitlich.
  • Ferner kann man als Initiator für die thermische Polymerisation einen oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus Initiatoren auf Persulfat-Basis, Initiatoren auf Azo-Basis, Wasserstoffperoxid und Ascorbinsäure verwenden. Spezifische Beispiele für die Initiatoren auf Persulfat-Basis können Natriumpersulfat (Na2S2O8), Kaliumpersulfat (K2S2O8), Ammoniumpersulfat ((NH4)2S2O8) usw. einschließen. Beispiele für Initiatoren auf Azo-Basis können 2,2-Azobis(2-amidinopropan)-dihydrochlorid, 2,2-Azobis-(N,N-dimethylen)isobutyramidin-dihydrochlorid, 2-(Carbamoylazo)isobutyronitril, 2,2-Azobis(2-[2-imidazolin-2-yl]propan)-dihydrochlorid, 4,4-Azobis-(4-cyanovaleriansäure) usw. einschließen. Weitere verschiedene Initiatoren für die thermische Polymerisation sind in „Principle of Polymerization (Wiley, 1981)“ von Odian, S. 203, gut offenbart, aber nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt.
  • Der Initiator für die thermische Polymerisation kann in einer Menge von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Monomermischung, enthalten sein. Wenn die Konzentration des Initiators für die thermische Polymerisation zu gering ist, findet eine zusätzliche thermische Polymerisation kaum statt, und somit wird möglicherweise der Effekt der Zugabe des Initiators für die thermische Polymerisation nicht in ausreichendem Maße erhalten. Wenn die Konzentration des Initiators für die thermische Polymerisation zu hoch ist, wird möglicherweise das Molekulargewicht des Superabsorberpolymers zu gering und sind dessen physikalische Eigenschaften möglicherweise nicht einheitlich.
  • Die Monomermischung kann bei Bedarf ferner ein Additiv wie ein Verdickungsmittel, einen Weichmacher, einen Konservierungsstabilisator, ein Antioxidans usw. enthalten.
  • Die Ausgangsstoffe wie das oben beschriebene wasserlösliche Ethylen-basierte ungesättigte Monomer, das Schäumungsmittel, der Schaumpromotor, das Tensid, der Photopolymerisationsinitiator, der Initiator für die thermische Polymerisation, das interne Vernetzungsmittel und das Additiv können in Form einer Monomermischlösung hergestellt werden, die in einem Lösungsmittel gelöst ist.
  • Hierbei kann als Lösungsmittel ohne Einschränkungen bezüglich der Konstitution ein beliebiges Lösungsmittel verwendet werden, so lange es in der Lage ist, die obigen Bestandteile zu lösen, und es können beispielsweise eines oder mehrere, die aus Wasser, Ethanol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,4-Butandiol, Propylenglykol, Ethylenglykolmonobutylether, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonomethyletheracetat, Methylethylketon, Aceton, Methylamylketon, Cyclohexanon, Cyclopentanon, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolethylether, Toluol, Xylol, Butyrolacton, Carbitol, Methylcellosolveacetat und N,N-Dimethylacetamid ausgewählt sind, in Kombination verwendet werden.
  • Das Lösungsmittel kann in einer Restmenge unter Ausschluss der oben beschriebenen Komponenten aus dem Gesamtgewicht der Monomermischung enthalten sein.
  • Unterdessen kann das Verfahren zur Bildung des wasserhaltigen Gelpolymers durch thermische Polymerisation oder Photopolymerisation der Monomermischung in einem Reaktor wie einem Kneter mit Rührspindeln durchgeführt werden, um die Blasenbildung zu fördern.
  • Wie oben beschrieben, kann das wasserhaltige Gelpolymer, das durch Ausstattung des Reaktors wie einem Kneter mit den Rührspindeln mit einer Polymerisationsenergiequelle wie Wärme oder Licht aus dem Auslass des Reaktors ausgetragen wird, je nach dem Typ der Rührspindeln im Reaktor eine Größe von Zentimetern oder Millimetern aufweisen. Im Einzelnen kann das wasserhaltige Gelpolymer je nach der Konzentration der zugeführten Monomermischung, der Zuführungsgeschwindigkeit usw. in verschiedenen Formen erhalten werden. Im Allgemeinen kann das wasserhaltige Gelpolymer mit einer gewichtsmittleren Teilchengröße von etwa 2 mm bis etwa 50 mm erhalten werden.
  • Hierbei kann das so durch das Verfahren erhaltene wasserhaltige Gelpolymer im Allgemeinen einen Wassergehalt von etwa 40 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% aufweisen. Unterdessen bedeutet der Begriff „Wassergehalt“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Wassergehalt im Gesamtgewicht des wasserhaltigen Gelpolymers, der durch Subtrahieren des Gewichts des trockenen Polymers vom Gewicht des wasserhaltigen Gelpolymers erhalten wird. Im Einzelnen ist der Wassergehalt definiert als ein durch Messung des Gewichtsverlusts gemäß Verdampfung von Wasser in dem Polymer während des Trocknungsprozesses der Erhöhung der Temperatur des Polymers mit Infraroterhitzen berechneter Wert. Dabei wird der Wassergehalt unter den Trocknungsbedingungen gemessen, die folgendermaßen bestimmt sind; die Temperatur wird von Raumtemperatur auf etwa 180 °C erhöht, wonach die Temperatur bei 180 °C gehalten wird, und die Gesamttrocknungszeit ist auf 20 Minuten eingestellt, einschließlich 5 Minuten für den Temperaturerhöhungsschritt.
  • Nach der vernetzenden Polymerisationen der Monomere können Trocknungs-, Pulverisierungs- und Klassierungsprozesse durchgeführt werden, um das Grundpolymerpulver zu erhalten. Durch die Pulverisierungs- und Klassierungsprozesse werden das Grundpolymerpulver und das daraus erhaltene Superabsorberpolymer geeigneterweise hergestellt und so bereitgestellt, dass sie eine Teilchengröße von etwa 150 µm bis etwa 850 µm aufweisen. Spezieller können mindestens etwa 95 Gew.-% des Grundpolymerpulvers und des daraus erhaltenen Superabsorberpolymers eine Teilchengröße von etwa 150 µm bis etwa 850 µm aufweisen, und der Feingutanteil mit einer Teilchengröße von weniger als etwa 150 µm kann weniger als etwa 3 Gew.-% betragen.
  • Daher kann dann, wenn die Teilchengrößenverteilungen des Grundpolymerpulvers und des Superabsorberpolymers innerhalb des bevorzugten Bereichs eingestellt werden, das letztendlich hergestellte Superabsorberpolymer hervorragende Absorptionseigenschaften aufweisen.
  • Unterdessen werden die Verfahren zur Durchführung der Trocknung, Pulverisierung und Klassierung wie folgt näher beschrieben.
  • Zunächst kann beim Trocknen des wasserhaltigen Gelpolymers bei Bedarf ferner vor dem Trocknen ein Grobpulverisierungsprozess durchgeführt werden, um die Effizienz des Trocknungsprozesses zu erhöhen.
  • Bezüglich der Konstitution einer zu verwendenden Mahlvorrichtung bestehen keinerlei Einschränkungen. Im Einzelnen kann eine beliebige Vorrichtung aus der Gruppe bestehend aus einer vertikalen Pulverisierungsvorrichtung, einem Turboschneider, einem Turbozerkleinerer, einer Drehschneidmühle, einer Schneidmühle, einer Scheibenmühle, einem Schredderbrechwerk, einem Brechwerk, einem Zerhacker und einem Scheibenschneidwerk verwendet werden, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Hierbei kann die Grobpulverisierung so durchgeführt werden, dass das wasserhaltige Gelpolymer eine Teilchengröße von etwa 2 mm bis etwa 10 mm aufweist.
  • Aufgrund des hohen Wassergehalts ist es technisch nicht einfach, das wasserhaltige Gelpolymer bis zu einer Teilchengröße von weniger als 2 mm zu pulverisieren, und es kann ein Phänomen der Agglomeration zwischen den pulverisierten Teilchen auftreten. Unterdessen kann dann, wenn die Teilchengröße mehr als 10 mm beträgt, der Effekt der Erhöhung der Effizienz im nachfolgenden Trocknungsschritt unbefriedigend sein.
  • Das wie oben grob pulverisierte wasserhaltige Gelpolymer oder das wasserhaltige Gelpolymer unmittelbar nach der Polymerisation ohne den Grobpulverisierungsschritt wird getrocknet. In diesem Fall kann die Trocknungstemperatur des Trocknungsschritts etwa 50 °C bis etwa 250 °C betragen.
  • Wenn die Trocknungstemperatur weniger als 50 °C beträgt, ist es wahrscheinlich, dass die Trocknungszeit zu lang wird oder die physikalischen Eigenschaften des schließlich gebildeten Superabsorberpolymers verschlechtert sind, und wenn die Trocknungstemperatur höher als 250 °C ist, wird nur die Oberfläche des Polymers getrocknet, und daher ist es wharscheinlich, dass während des nachfolgenden Pulverisierungsschritts feines Pulver gebildet wird und die physikalischen Eigenschaften des schließlich gebildeten Superabsorberpolymers verschlechtert sind.
  • Unterdessen kann die Trocknungszeit in Anbetracht der Prozesseffizienz usw. etwa 20 Minuten oder etwa 15 Stunden betragen, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Das Trocknungsverfahren des Trocknungsschritts kann auch ohne irgendwelche Einschränkungen bezüglich der Konstitution gewählt und verwendet werden, so lange es sich um ein Verfahren handelt, das allgemein zum Trocknen des wasserhaltigen Gelpolymers verwendet wird. Im Einzelnen kann der Trocknungsschritt durch ein Verfahren wie Heißluftzufuhr, Infrarotbestrahlung, Mikrowellenbestrahlung oder Ultraviolettbestrahlung durchgeführt werden. Nach Abschluss des Trocknungsschritts wie oben kann der Wassergehalt des Polymers etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% betragen.
  • Anschließend wird das durch den Trocknungsschritt erhaltene getrocknete Polymer einem Pulverisierungsschritt unterworfen.
  • Das durch den Pulverisierungsschritt erhaltene Polymerpulver kann eine Teilchengröße von etwa 150 µm bis etwa 850 µm aufweisen. Spezifische Beispiele für eine Mahlvorrichtung, die zur Erzielung der obigen Teilchengröße verwendet werden kann, können eine Stiftmühle, eine Hammermühle, eine Schraubenmühle, eine Walzenmühle, eine Scheibenmühle, eine Rüttelmühle usw. einschließen, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Außerdem kann zur Einstellung der physikalischen Eigenschaften des nach dem Pulverisierungsschritt letztendlich auf den Markt gebrachten Superabsorberpolymerpulvers je nach der Teilchengröße ein separater Prozess des Klassierens des nach der Pulverisierung erhaltenen Polymerpulvers durchgeführt werden. Vorzugsweise wird ein Polymer mit einer Teilchengröße von etwa 150 µm bis etwa 850 µm klassiert und nur das Polymerpulver mit einer derartigen Teilchengröße der Oberflächenvernetzungsreaktion unterworfen und schließlich auf den Markt gebracht. Da eine Teilchengrößenverteilung des durch diesen Prozess erhaltenen Grundpolymerpulvers oben beschrieben worden ist, wird auf eine spezifische Beschreibung davon verzichtet.
  • Unterdessen kann nach dem Prozess der Bildung des oben beschriebenen Grundpolymerpulvers die Oberfläche des Grundpolymerpulvers ferner in Gegenwart des Oberflächenvernetzungsmittels vernetzt werden, um die oberflächenvernetzte Schicht zu bilden, wodurch das Superabsorberpolymer hergestellt wird.
  • Die oberflächenvernetzte Schicht kann durch Verwendung eines Oberflächenvernetzungsmittels, das bei der Herstellung des Superabsorberpolymers verwendet worden ist, gebildet werden. Als Oberflächenvernetzungsmittel kann ohne Einschränkung ein beliebiges Oberflächenvernetzungsmittel verwendet werden, das auf dem Fachgebiet der vorliegenden Erfindung bekannt ist. Spezifischere Beispiele dafür können ein oder mehrere Mittel aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,2-Hexandiol, 1,3-Hexandiol, 2-Methyl-1,3-propandiol, 2,5-Hexandiol, 2-Methyl-1,3-pentandiol, 2-Methyl-2,4-pentandiol, Tripropylenglykol, Glycerin, Ethylencarbonat und Propylencarbonat einschließen. Ein derartiges Oberflächenvernetzungsmittel kann in einer Menge von etwa 0,01 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Grundpolymerpulvers, verwendet werden.
  • Bei dem Oberflächenvernetzungsprozess kann der Oberflächenvernetzungsprozess durch weitere Zugabe eines oder mehrerer anorganischer Materialien aus der Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid, Ton, Aluminiumoxid, einem Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Verbundwerkstoff, Titandioxid, Zinkoxid und Aluminiumsulfat zusätzlich zu dem Oberflächenvernetzungsmittel durchgeführt werden. Diese anorganischen Substanzen können in Pulverform oder in flüssiger Form verwendet werden, und insbesondere kann Aluminiumoxidpulver, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Pulver, Titandioxidpulver oder eine Nanosiliciumdioxid-Lösung verwendet werden. Ferner kann die anorganische Substanz in einer Menge von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Grundpolymerpulvers, verwendet werden.
  • Ferner kann bei dem Oberflächenvernetzungsprozess dann, wenn die Oberflächenvernetzung durch Zugabe eines mehrwertigen Metallkations anstelle der anorganischen Substanz oder zusammen mit der anorganischen Substanz durchgeführt wird, die oberflächenvernetzte Struktur des Superabsorberpolymers weiter optimiert werden. Dies kann daran liegen, dass das Metallkation mit einer Carboxylgruppe (COOH) des Superabsorberpolymers ein Chelat bildet, wodurch ein Vernetzungsabstand weiter verringert wird.
  • Bezüglich des Verfahrens der Zugabe des Oberflächenvernetzungsmittels, gegebenenfalls der anorganischen Substanz und/oder des mehrwertigen Metallkations zu dem Grundpolymerpulver bestehen keinerlei Einschränkungen. In Betracht kommt beispielsweise ein Verfahren des Zugebens und Mischens des Oberflächenvernetzungsmittels mit dem Grundpolymerpulver in einem Reaktor, ein Verfahren des Aufsprühens des Oberflächenvernetzungsmittels auf das Grundpolymerpulver und ein Verfahren des kontinuierlichen Mischens des Grundpolymerpulvers und des Oberflächenvernetzungsmittels unter Zuführung zu einem kontinuierlich betriebenen Mischer.
  • Bei der Zugabe des Oberflächenvernetzungsmittels können ferner Wasser und Methanol beigemischt werden. Bei Zugabe von Wasser und Methanol besteht der Vorteil, dass das Oberflächenvernetzungsmittel gleichmäßig in dem Grundpolymerpulver dispergiert werden kann. Hierbei können die zuzugebenden Mengen von Wasser und Methanol für die Zwecke der Induzierung einer einheitlichen Dispergierung des Oberflächenvernetzungsmittels, der Verhinderung eines Agglomerationsphänomens des Grundpolymerpulvers und der Optimierung einer Oberflächenpenetrationstiefe des Oberflächenvernetzungsmittels reguliert werden.
  • Die Oberflächenvernetzungsreaktion kann durch Erhitzen des Grundpolyermpulvers, auf das das Oberflächenvernetzungsmittel aufgebracht wird, auf etwa 100°C oder mehr über einen Zeitraum on etwa 20 Minuten oder mehr durchgeführt werden. Insbesondere können zur Herstellung des Superabsorberpolymers, das die physikalischen Eigenschaften gemäß einer Ausführungsform besser erfüllen kann, die Oberflächenvernetzungsprozessbedingungen so gesteuert werden, dass eine maximale Reaktionstemperatur etwa 100 °C bis etwa 250 °C beträgt. Die maximale Reaktionstemperatur kann etwa 20 Minuten oder mehr oder etwa 20 Minuten und 1 Stunde oder weniger beibehalten werden. Des Weiteren kann die Aufheizzeit von der Reaktionsinitiierungstemperatur, beispielsweise etwa 100 °C oder mehr, auf die maximale Reaktionstemperatur so gesteuert werden, dass sie etwa 10 Minuten oder mehr oder etwa 10 Minuten oder mehr und 1 Stunde oder weniger beträgt.
  • Ein Mittel zur Erhöhung der Temperatur für die Oberflächenvernetzungsreaktion unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Das Erhitzen kann durch Bereitstellung eines Heizmediums oder direkte Bereitstellung einer Wärmequelle durchgeführt werden. Hierbei kann es sich bei dem anwendbaren Heizmedium um ein heißes Fluid wie Wasserdampf, Heißluft, heißes Öl usw. handeln, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Temperatur des bereitgestellten Heizmediums kann unter Berücksichtigung der Mittel des Heizmediums, der Aufheizgeschwindigkeit und der Zieltemperatur der Erhitzens sachgemäß gewählt werden. Unterdessen kann als direkt bereitgestellte Wärmequelle ein elektrischer Erhitzer oder ein Gaserhitzer verwendet werden, aber die Wärmequelle ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • Das durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren erhaltene Superabsorberpolymer kann unter den oben beschriebenen Bedingungen teilweise gequollen werden, um leicht ein Gel mit einer einheitlichen Teilchengrößenverteilung zu bilden, und daher kann das teilweise gequollene Gel eine durchschnittliche Teilchengröße innerhalb des oben beschriebenen Bereichs aufweisen. Das heißt, das durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren erhaltene Superabsorberpolymer kann eine hervorragende Absorptionsrate und hohe Gelfestigkeit selbst in teilweise gequollenem Zustand aufweisen, da seine Porengröße, Porosität usw. aufgrund der Verwendung des Schäumungsmittels, Schaumpromotors und Tensids optimiert ist. Demgemäß kann ein Wiederbefeuchtungsphänomen effektiv verhindert werden.
  • Im Folgenden werden die Handlungen und Effekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben. Diese Beispiele dienen jedoch lediglich zur Veranschaulichung und sollen den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränken.
  • Beispiel 1: Herstellung von Superabsorberpolymer
  • 11 g (110 ppm, bezogen auf eine Monomerzusammensetzung) von 0,5%igem IRGACURE-819-Initiator, verdünnt mit Acrylsäure, und 26 g 5%iges Polyethylenglykoldiacrylat (PEGDA, Molekulargewicht 400), verdünnt mit Acrylsäure, wurden zur Herstellung einer Lösung (Lösung A) gemischt.
  • 5%iges Trimethylolpropantriacrylat mit 9 Mol-% Ethylenoxid (Ethoxylated-TMPTA, TMP(EO)9TA, M-3190 Miwon Specialty Chemical Co., Ltd.), verdünnt mit Acrylsäure, wurde als Lösung B hergestellt.
  • In einem Glasreaktor mit einem Volumen von 2 l, der von einem Mantel umgeben war, in dem ein auf 25 °C vorgekühltes Heizmedium umlief, wurden 37 g der Lösung A und 14 g der Lösung B gegeben. In den Glasreaktor wurden 2,8 g 1%ige Lösung von OFX-0193 (XIAMETER(R)), verdünnt mit Acrylsäure, als Tensid gegeben und gemischt, wonach 800 g 24%ige Ätznatronlösung (Lösung C) langsam zugetropft und gemischt wurde. Nach Bestätigung des Anstiegs der Temperatur der gemischten Lösung auf etwa 72 °C oder mehr durch die Neutralisationswärme beim Zutropfen der Lösung C wurde die gemischte Lösung stehen gelassen, bis sie abgekühlt war. Der Neutralisationsgrad von Acrylsäure in der so erhaltenen gemischten Lösung betrug etwa 70 Mol-%.
  • Unterdessen wurde eine 5%ige Natriumhydrogencarbonatlösung, verdünnt mit Wasser, als Lösung D hergestellt, und 1,6 g Aluminiumsulfat wurden in 28 g 4%iger Natriumpersulfatlösung, verdünnt mit Wasser, gelöst, was eine Lösung E-1 ergab.
  • Als die Temperatur der gemischten Lösung auf etwa 45 °C abgekühlt war, wurden 34 g der zuvor hergestellten Lösung D zu der gemischten Lösung gegeben und gemischt, wobei gleichzeitig die Lösung E-1 zugegeben wurde.
  • Anschließend wurde die oben hergestellte gemischte Lösung in ein Tablett vom Vat-Typ (15 cm Breite × 15 cm Länge) gegeben, das in einem auf 80 °C vorerhitzten quadratischen Polymerisator mit einer oben angebrachten Lichtbestrahlungsvorrichtung installiert wurde, wonach die gemischte Lösung Lichtbestrahlung unterworfen wurde. Es wurde bestätigt, dass etwa 25 Sekunden nach der Lichtbestrahlung von der Oberfläche Gel erzeugt wurde und etwa 30 Sekunden nach der Lichtbestrahlung Schaumbildung und Polymerisation gleichzeitig erfolgten. Dann wurde die Reaktion noch 2 Minuten weiter laufen gelassen, wonach die polymerisierte Platte entnommen und eine Größe von 3 cm × 3 cm geschnitten und dann einem Hackprozess unter Verwendung eines Fleischwolfs unterworfen wurde, um die geschnittene Platte in Krümelform zu bringen.
  • Anschließend wurden die Krümel in einem Ofen getrocknet, in dem ein Luftstrom nach oben oder nach unten geleitet werden konnte. Die Krümel wurden durch Leiten von Heißluft bei 180 °C von unten nach oben über einen Zeitraum von 15 Minuten und von oben nach unten über einen Zeitraum von 15 Minuten getrocknet, so dass die getrockneten Krümel einen Wassergehalt von etwa 2 % oder weniger aufwiesen.
  • Die getrockneten Krümel wurden unter Verwendung einer Pulverisierungsvorrichtung pulverisiert und klassiert, was ein Grundpolymer mit einer Größe von etwa 150 µm bis etwa 850 µm ergab. Die Zentrifugenretentionskapazität des so erhaltenen Grundpolymers betrug 36,5 g/g, und ein Gehalt der wasserlöslichen Komponente betrug 14,2 Gew.-%. Die Zentrifugenretentionskapazität wurde gemäß EDANA-Verfahren WSP 241.2 gemessen, und der Gehalt der wasserlöslichen Komponente wurde gemäß EDANA-Verfahren WSP 270.2 gemessen.
  • Danach wurden 100 g des Grundpolymers mit einer Vernetzungsmittellösung, die durch Mischen von 3 g Wasser, 3 g Methanol, 0,4 g Ethylencarbonat und 0,5 g Aerosil 200 (EVONIK) hergestellt wurde, gemischt, wonach die Oberflächenvernetzungsreaktion 30 Minuten bei 190 °C ablaufen gelassen wurde. Das erhaltene Produkt wurde pulverisiert und durch ein Sieb geführt, was ein oberflächenvernetztes Superabsorberpolymer mit einer Teilchengröße von 150 µm bis 850 µm ergab.
  • Beispiel 2: Herstellung von Superabsorberpolymer
  • Ein Grundpolymer wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass 15 g der Lösung D anstelle von 34 g in Beispiel 1 verwendet wurden. Die Zentrifugenretentionskapazität des hergestellten Grundpolymers betrug 35,2 g/g, und ein Gehalt der wasserlöslichen Komponente betrug 13,9 Gew.-%. Das hergestellte Grundpolymer wurde zum Erhalt eines oberflächenvernetzten Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 150 µm bis 850 µm auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 verwendet.
  • Beispiel 3: Herstellung von Superabsorberpolymer
  • 100 g des in Beispiel 1 hergestellten oberflächenvernetzten Superabsorberpolymers wurden mit 0,1 g Aerosil 200 (EVONIK) versetzt und dann trocken gemischt, was ein Superabsorberpolymer ergab.
  • Beispiel 4: Herstellung von Superabsorberpolymer
  • Ein Grundpolymer wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass eine durch Lösen von 0,8 g Aluminiumsulfat in 28 g 4%iger Natriumpersulfatlösung, verdünnt mit Wasser, hergestellte Lösung (Lösung E-2) anstelle der Lösung E-1 in Beispiel 1 verwendet wurde. Die Zentrifugenretentionskapazität des hergestellten Grundpolymers betrug 37,4 g/g, und ein Gehalt der wasserlöslichen Komponente betrug 15,1 Gew.-%. Das hergestellte Grundpolymer wurde zum Erhalt eines oberflächenvernetzten Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 150 µm bis 850 µm auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 verwendet.
  • Beispiel 5: Herstellung von Superabsorberpolymer
  • 11 g (110 ppm, bezogen auf eine Monomerzusammensetzung) von 0,5%igem IRGACURE-819-Initiator, verdünnt mit Acrylsäure, und 26 g 5%iges Polyethylenglykoldiacrylat (PEGDA, Molekulargewicht 400), verdünnt mit Acrylsäure, wurden zur Herstellung einer Lösung (Lösung A) gemischt.
  • 5%iges Trimethylolpropantriacrylat mit 9 Mol-% Ethylenoxid (Ethoxylated-TMPTA, TMP(EO)9TA, M-3190 Miwon Specialty Chemical Co., Ltd.), verdünnt mit Acrylsäure, wurde als Lösung B hergestellt.
  • In einem Glasreaktor mit einem Volumen von 2 l, der von einem Mantel umgeben war, in dem ein auf 25 °C vorgekühltes Heizmedium umlief, wurden 37 g der Lösung A und 14 g der Lösung B gegeben. In den Glasreaktor wurden langsam 800 g 24%ige Ätznatronlösung (Lösung C) getropft und gemischt. Nach Bestätigung des Anstiegs der Temperatur der gemischten Lösung auf etwa 72 °C oder mehr durch die Neutralisationswärme beim Zutropfen der Lösung C wurde die gemischte Lösung stehen gelassen, bis sie abgekühlt war. Der Neutralisationsgrad von Acrylsäure in der so erhaltenen gemischten Lösung betrug etwa 70 Mol-%.
  • Unterdessen wurde 5%ige Natriumhydrogencarbonatlösung, verdünnt mit Wasser, als Lösung D hergestellt, und es wurden 0,8 g Aluminiumsulfat in 28 g 4%iger Natriumpersulfatlösung, verdünnt mit Wasser, zur Herstellung einer Lösung E-2 gelöst, und eine 1%ige Lösung von OFX-0193 (XIAMETER(R)), verdünnt mit Wasser, wurde als Lösung F hergestellt. 34 g der Lösung D und 2,8 g der Lösung F wurden gemischt.
  • Als die Temperatur der gemischten Lösung auf etwa 45 °C abgekühlt war, wurden die zuvor hergestellten Lösungen D und F zu der gemischten Lösung gegeben und gemischt, wobei gleichzeitig die Lösung E-2 zugegeben wurde.
  • Anschließend wurde die oben hergestellte gemischte Lösung in ein Tablett vom Vat-Typ (15 cm Breite × 15 cm Länge) gegeben, das in einem auf 80 °C vorerhitzten quadratischen Polymerisator mit einer oben angebrachten Lichtbestrahlungsvorrichtung installiert wurde, wonach die gemischte Lösung Lichtbestrahlung unterworfen wurde. Es wurde bestätigt, dass etwa 20 Sekunden nach der Lichtbestrahlung von der Oberfläche Gel erzeugt wurde und etwa 30 Sekunden nach der Lichtbestrahlung Schaumbildung und Polymerisation gleichzeitig erfolgten. Dann wurde die Reaktion noch 2 Minuten weiter laufen gelassen, wonach die polymerisierte Platte entnommen und eine Größe von 3 cm × 3 cm geschnitten und dann einem Hackprozess unter Verwendung eines Fleischwolfs unterworfen wurde, um die geschnittene Platte in Krümelform zu bringen.
  • Anschließend wurden die Krümel in einem Ofen getrocknet, in dem ein Luftstrom nach oben oder nach unten geleitet werden konnte. Die Krümel wurden durch Leiten von Heißluft bei 180 °C von unten nach oben über einen Zeitraum von 15 Minuten und von oben nach unten über einen Zeitraum von 15 Minuten getrocknet, so dass die getrockneten Krümel einen Wassergehalt von etwa 2 % oder weniger aufwiesen.
  • Die getrockneten Krümel wurden unter Verwendung einer Pulverisierungsvorrichtung pulverisiert und klassiert, was ein Grundpolymer mit einer Größe von etwa 150 µm bis etwa 850 µm ergab. Die Zentrifugenretentionskapazität des so erhaltenen Grundpolymers betrug 35,8 g/g, und ein Gehalt der wasserlöslichen Komponente betrug 13,7 Gew.-%.
  • Danach wurden 100 g des Grundpolymers mit einer Vernetzungsmittellösung, die durch Mischen von 3 g Wasser, 3 g Methanol, 0,4 g Ethylencarbonat und 0,5 g Aerosil 200 (EVONIK) hergestellt wurde, gemischt, wonach die Oberflächenvernetzungsreaktion 30 Minuten bei 190 °C ablaufen gelassen wurde. Das erhaltene Produkt wurde pulverisiert und durch ein Sieb geführt, was ein oberflächenvernetztes Superabsorberpolymer mit einer Teilchengröße von 150 µm bis 850 µm ergab.
  • Vergleichsbeispiel 1: Herstellung von Superabsorberpolymer
  • Ein Grundpolymer wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 5 hergestellt, außer dass 28 g 4%ige Natriumpersulfatlösung(Lösung E-0), verdünnt mit Wasser, anstelle der Mischung der Lösungen D und F und der Lösung E-2 zu der gemischten Lösung in Beispiel 5 gegeben wurde. Die Zentrifugenretentionskapazität des hergestellten Grundpolymers betrug 39,3 g/g, und ein Gehalt der wasserlöslichen Komponente betrug 19,3 Gew.-%. Das hergestellte Grundpolymer wurde zum Erhalt eines oberflächenvernetzten Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 150 µm bis 850 µm auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 verwendet.
  • Vergleichsbeispiel 2: Herstellung von Superabsorberpolymer
  • Ein Grundpolymer wurde auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass ferner vor der Zugabe der Lösung E-0 zu der gemischten Lösung in Vergleichsbeispiel 1 34 g 5%ige Natriumhydrogencarbonatlösung (Lösung D), verdünnt mit Wasser, zugegeben wurden. Die Zentrifugenretentionskapazität des hergestellten Grundpolymers betrug 34,2 g/g, und ein Gehalt der wasserlöslichen Komponente betrug 13,1 Gew.-%. Das hergestellte Grundpolymer wurde zum Erhalt eines oberflächenvernetzten Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 150 µm bis 850 µm auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 verwendet.
  • Vergleichsbeispiel 3: Herstellung von Superabsorberpolymer
  • Ein Grundpolymer oder auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass eine 1%ige Lösung von OFX-0193 (XIAMETER(R)), verdünnt mit Acrylsäure, als Tensid in Beispiel 1 nicht zugegeben wurde. Die Zentrifugenretentionskapazität des hergestellten Grundpolymers betrug 35,22 g/g. Das hergestellte Grundpolymer wurde zum Erhalt eines oberflächenvernetzten Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 150 µm bis 850 µm auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 verwendet.
  • Vergleichsbeispiel 4: Herstellung von Superabsorberpolymer
  • Ein Grundpolymer wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass 28 g 4%ige Natriumpersulfatlösung (Lösung E-0), verdünnt mit Wasser, anstelle der durch Lösen von 1,6 g Aluminiumsulfat in 28 g 4%iger Natriumpersulfatlösung, verdünnt mit Wasser, hergestellten Lösung (Lösung E-1) zu der gemischten Lösung in Beispiel 1 gegeben wurde. Die Zentrifugenretentionskapazität des hergestellten Grundpolymers betrug 33,8 g/g. Das hergestellte Grundpolymer wurde zum Erhalt eines oberflächenvernetzten Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 150 µm bis 850 µm auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 verwendet.
  • Experimentelles Beispiel: Beurteilung von Superabsorberpolymer
  • Die Eigenschaften der in den Beispielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 hergestellten Superabsorberpolymere wurden wie folgt beurteilt und sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
  • Durchschnittliche Teilchengröße von Superabsorberpolymer
  • Die durchschnittlichen Teilchengrößen der in den Beispielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 hergestellten Superabsorberpolymere wurden gemäß der Norm EDANA WSP 220.2 der European Disposables and Nonwovens Association gemessen.
  • Durchschnittliche Teilchengröße von durch teilweises Quellen von Superabsorberpolymer erhaltenem Gel
  • Die in den Beispielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 hergestellten Superabsorberpolymere wurden folgendermaßen teilweise gequollen.
  • 1 g des Superabsorberpolymers wurde in einen Kunststoffbeutel aus PE gegeben, wonach 20 g 0,9 gew.-%ige physiologische Kochsalzlösung zugegeben wurden und das Superabsorberpolymer 10 Minuten gequollen wurde. Danach wurden 0,1 g hydrophobes Siliciumdioxid (Handelsname: DM-30S, Hersteller: Tokuyama) zu dem erhaltenen Gel (teilweise gequollenem Superabsorberpolymer) gegeben, wonach der Kunststoffbeutel geschüttelt wurde, um das Siliciumdioxid einheitlich auf das gequollene Superabsorberpolymer aufzubringen.
  • Das hydrophobe Siliciumdioxid wurde zur Verhinderung eines Phänomens zugegeben, bei dem die Gele während der Messung der durchschnittlichen Teilchengröße davon aneinander kleben. Die Ergebnisse zahlreicher Experimente bestätigten, dass die Teilchengrößen der Gele durch die Zugabe und die Zugabemenge des hydrophoben Siliciumdioxids nicht verändert wurden.
  • Die erhaltenen durchschnittlichen Teilchengrößen des Gels wurden gemäß der Norm WSP 220.2 der European Disposables and Nonwovens Association (EDANA) gemessen.
  • Zentrifugenretentionskapazität (CRC)
  • Die Zentrifugenretentionskapazität (CRC) in physiologischer Kochsalzlösung wurde für die Superabsorberpolymere der Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 gemäß EDANA-Verfahren WSP 241.2 gemessen.
  • Im Einzelnen wurden unter den hinsichtlich Zentrifugenretentionskapazität zu testenden Superabsorberpolymeren Superabsorberpolymere mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm hergestellt, die durch ein standardmäßiges US-30-mesh-Sieb hindurchgingen und auf einem standardmäßigen US-50-mesh-Sieb zurückgehalten wurden.
  • Das Superabsorberpolymer W0 (g, etwa 0,2 g) mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm wurde einheitlich in einen Beutel aus Vliesstoff eingebracht und dann verschlossen. Dann wurde der Beutel bei Raumtemperatur in 0,9 gew.-%ige physiologische Kochsalzlösung eingetaucht. 30 Minuten später wurde der Beutel mit einer Zentrifuge bei 250 G 3 Minuten entwässert, wonach das Gewicht W2(g) des Beutels gemessen wurde. Unterdessen wurde die gleiche Verfahrensweise mit einem leeren Beutel ohne Superabsorberpolymer durchgeführt und das resultierende Gewicht W1(g) gemessen.
  • Jedes der so erhaltenen Gewichte wurde zur Bestätigung der Zentrifugenretentionskapazität gemäß der folgenden Gleichung 1 verwendet: CRC ( g / g ) = { [ W 2 ( g ) W 1 ( g ) ] / W 0 ( g ) } 1
    Figure DE202016008629U1_0004
    • wobei W0(g) ein Anfangsgewicht (g) des Superabsorberpolymers mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm ist,
    • W1(g) ein Gewicht einer Apparatur ist, das nach Ablassen von Wasser bei 250 G über einen Zeitraum von 3 Minuten mit einer Zentrifuge ohne Verwendung des Superabsorberpolymers gemessen wird, und
    • W2(g) das Gewicht der Apparatur mit dem Superabsorberpolymer ist, das nach Eintauchen des Superabsorberpolymers in 0,9 gew.-%ige physiologische Kochsalzlösung bei Raumtemperatur über einen Zeitraum von 30 Minuten und Ablassen von Wasser bei 250 G über einen Zeitraum von 3 Minuten mit einer Zentrifuge erhalten wird.
  • Absorption unter Last (AUL)
  • Die Absorption unter Last (AUL) von 0,9 psi in physiologischer Kochsalzlösung wurde für die Superabsorberpolymere der Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 gemäß EDANA-Verfahren WSP 242.2 gemessen.
  • Im Einzelnen wurde ein 400-mesh-Edelstahlnetz im Boden eines Kunststoffzylinders mit einem Innendurchmesser von 25 mm installiert. Das auf Absorption unter Last zu testende Superabsorberpolymer W0 (g, 0,16 g) wurde bei Raumtemperatur und einer Feuchtigkeit von 50 % einheitlich auf das Sieb gestreut. Anschließend wurde ein Kolben, der eine Last von 6,3 kPa (0,9 psi) einheitlich bereitstellen kann, darauf aufgesetzt, wobei ein Außendurchmesser des Kolbens etwas kleiner als 25 mm war, es keine Lücke zwischen der Innenwand des Zylinders und dem Kolben gab und die Auf- und Abbewegung des Zylinders nicht unterbrochen wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Gewicht W3(g) der Vorrichtung gemessen.
  • Nach Einbringen eines Glasfilters mit einem Durchmesser von 90 mm und einer Dicke von 5 mm in eine Petrischale mit einem Durchmesser von 150 mm wurde 0,9 gew.-%ige physiologische Kochsalzlösung in die Schale gegossen, bis das Oberflächenniveau der physiologischen Kochsalzlösung der oberen Oberfläche des Glasfilters entsprach. Auf das Glasfilter wurde ein Blatt Filterpapier mit einem Durchmesser von 90 mm gelegt.
  • Anschließend wurde die vorbereitete Apparatur auf das Filterpapier gestellt und das Superabsorberpolymer in der Apparatur unter einer Last mit der physiologischen Lösung quellen gelassen. Nach 1 h wurde das Gewicht W4(g) der Apparatur, die das gequollene Superabsorberpolymer enthielt, gemessen.
  • Die so erhaltenen Gewichte wurden zur Berechnung der Absorption unter Last gemäß der folgenden Gleichung 2 verwendet: AUL ( g / g ) = [ W 4 ( g ) W 3 ( g ) ] / W 0 ( g )
    Figure DE202016008629U1_0005
    wobei W0(g) ein Anfangsgewicht (g) des Superabsorberpolymers ist, W3(g) die Summe des Gewichts des Superabsorberpolymers und des Gewichts der zur Bereitstellung einer Last für das Superabsorberpolymer befähigten Apparatur ist und W4(g) die Summe des Gewichts des Superabsorberpolymers nach Absorbierenlassen durch das Superabsorberpolymer der physiologischen Kochsalzlösung unter einer Last (0,9 psi) über einen Zeitraum von 1 Stunde und dem Gewicht der zur Bereitstellung einer Last für das Superabsorberpolymer befähigten Apparatur ist.
  • Gelbettpermeabilität (GBP)
  • Die Gelbettpermeabilität (GBP) ohne Druckbelastung in physiologischer Kochsalzlösung wurde für die Superabsorberpolymere der Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 gemäß dem folgenden Verfahren, das in der Patentanmeldung Nr. 2014-7018005 beschrieben ist, gemessen.
  • Im Einzelnen wurde zur Durchführung eines GBP-Tests ohne Druckbelastung die in den 1 bis 3 veranschaulichte Apparatur verwendet. Zunächst wurde ein Stempel 536 mit einem darauf ruhenden Gewicht 548 in einen leeren Probenbehälter 530 eingebracht und die Höhe von der Oberseite des Gewichts 548 bis zum Boden des Probenbehälters 530 mit einer geeigneten Lehre mit einer Genauigkeit von 0,01 mm gemessen. Die während der Messung von der Dickenlehre ausgeübte Kraft wurde so gesteuert, dass sie weniger als etwa 0,74 N betrug.
  • Unterdessen wurden unter den auf GBP zu testenden Superabsorberpolymeren Superabsorberpolymere, die durch ein standardmäßiges US-30-mesh-Sieb hindurchgingen und auf einem standardmäßigen US-50-mesh-Sieb zurückgehalten wurden, gewählt, um das Superabsorberpolymer mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm zu erhalten.
  • Etwa 2,0 g des klassierten Superabsorberpolymers wurden in den Probenbehälter 530 eingebracht und gleichmäßig auf dem Boden des Probenbehälters verteilt. Der Behälter ohne Stempel 536 und Gewicht 548 darin wurde dann etwa 60 Minuten in 0,9 gew.-%ige physiologische Kochsalzlösung eingetaucht, damit das Superabsorberpolymer ohne jegliche einschränkende Last frei quellen konnte. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Probenbehälter 530 auf ein in einem Flüssigkeitsreservoir angeordnetes Netz gestellt, so dass der Probenbehälter 530 etwas über dem Boden des Flüssigkeitsreservoirs angehoben war. Durch das Netz wurde der Fluss der physiologischen Kochsalzlösung in den Probenbehälter 530 nicht inhibiert. Während der Sättigung wurde die Tiefe der physiologischen Kochsalzlösung so gesteuert , dass die Oberfläche im Probenbehälter einzig und allein durch das gequollene Superabsorberpolymer und nicht durch die physiologische Kochsalzlösung definiert wurde.
  • Am Ende dieses Zeitraums wurde die Anordnung aus Stempel 536 und Gewicht 548 auf das gequollene Superabsorberpolymer 568 im Probenbehälter 530 gesetzt, wonach der Probenbehälter 530, der Stempel 536, das Gewicht 548 und das gequollene Superabsorberpolymer 568 aus der Lösung genommen wurden. Dann wurden der Probenbehälter 530, der Stempel 536, das Gewicht 548 und das gequollene Superabsorberpolymer 568 vor der GBP-Messung etwa 30 Sekunden auf einer großmaschigen, nicht verformbaren Platte einheitlicher Dicke ruhen gelassen. Die Höhe von der Oberseite des Gewichts 548 zur Unterseite des Probenbehälters 530 wurde erneut unter Verwendung der gleichen Dickenlehre wie oben gemessen. Die Höhenmessung der Apparatur, wobei der Stempel 536 und das Gewicht 548 in den leeren Probenbehälter 530 eingebracht wurden, wurde von der Höhenmessung der Apparatur, die das gequollene Superabsorberpolymer 568 enthielt, subtrahiert, um die Dicke oder Höhe „H“ des gequollenen Superabsorberpolymers zu erhalten.
  • Für die GBP-Messung wurde dem Probenbehälter 530 mit dem gequollenen Superabsorberpolymer 568, dem Stempel 536 und dem Gewicht 548 darin ein Strom von 0,9 %iger physiologischer Kochsalzlösung zugeführt. Die Strömungsrate der physiologischen Kochsalzlösung in den Probenbehälter 530 wurde so eingestellt, dass die physiologische Kochsalzlösung über der Oberseite des Zylinders 534 überlief, was zu einem gleich bleibenden Kopfdruck führte, der der Höhe des Probenbehälters 530 entsprach. Die durch das gequollene Superabsorberpolymer 568 hindurchgehende Lösungsmenge wurde in Abhängigkeit von der Zeit unter Verwendung einer Waage 602 und eines Becherglases 603 gravimetrisch gemessen. Datenpunkte von der Waage 602 wurden über einen Zeitraum von mindestens 60 Sekunden nach Beginn des Überlaufens jede Sekunde gesammelt. Die Strömungsrate Q durch das gequollene Superabsorberpolymer 568 mit den Einheiten von g/s wurde durch eine lineare Kurvenanpassung mit der Methode der kleinsten Quadrate für das durch das gequollene Superabsorberpolymer 568 hindurchgehende Fluid (g) gegen die Zeit (s) bestimmt.
  • Die GBP (cm2) wurde aus den erhaltenen Daten gemäß der folgenden Berechnungsformel 3 berechnet: K= [ Q * H* μ ] / [ A* ρ *P ]
    Figure DE202016008629U1_0006
    wobei K für die Gelbettpermeabilität (cm2) steht,
    • Q für eine Strömungsrate (g/s) steht,
    • H für eine Höhe der gequollenen Probe (cm) steht,
    • µ für die Flüssigkeitsviskosität (P) steht (die Viskosität der bei diesem Test verwendeten physiologischen Kochsalzlösung betrug etwa 1 cp),
    • A für eine Querschnittsfläche für den Flüssigkeitsstrom steht (28,27 cm2 für den bei diesem Test verwendeten Probenbehälter),
    • ρ für eine Flüssigkeitsdichte (g/cm3) steht (etwa 1 g/cm3 für die bei diesem Test verwendete physiologische Kochsazlösung), und
    • P für einen hydrostatischen Druck (dyne/cm2) steht (normalerweise etwa 7.797 dyne/cm2).
  • Der hydrostatische Druck wird aus P = ρ * g * h berechnet, wobei ρ für eine Flüssigkeitsdichte (g/cm3) steht, g für die Gravitationsbeschleunigung (nominell 981 cm/s2) steht und h für eine Flüssigkeitshöhe (z. B. 7,95 cm für den hier beschriebenen GBP-Test) steht.
  • Es wurden mindestens zwei Proben getestet, wonach ein Mittelwert der Ergebnisse als GBP ohne Druckbelastung des Superabsorberpolymers bestimmt wurde und die Einheit in Darcy (1 Darcy = 0,98692 × 10-8 cm2) umgerechnet und in Tabelle 1 gezeigt wurde.
  • Absorptionsrate (Vortex-Zeit) von Superabsorberpolymer
  • Die Absorptionsraten der Superabsorberpolymere der Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden in Sekunden gemäß einem in der internationalen Patentanmeldung Nr. 1987-003208 beschriebenen Verfahren gemessen.
  • Im Einzelnen wurde die Absorptionsrate (oder Vortex-Zeit) durch Messen einer Zeit berechnet, die nach Zugabe von 2 g des Superabsorberpolymers zu 50 ml physiologischer Kochsalzlösung und anschließendem Rühren bei 600 U/min erforderlich war, bis der Vortex verschwand.
  • Wiederbefeuchtungseigenschaft von Superabsorberpolymer
  • Die Wiederbefeuchtungseigenschaften der Superabsorberpolymere der Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden durch Abwandlung des vorher bekannten Verfahrens der Messung der Absorption unter Last beurteilt.
  • Zunächst wurden unter den hinsichtlich Wiederbefeuchtungseigenschaft zu testenden Superabsorberpolymeren Superabsorberpolymere mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm hergestellt, die durch ein standardmäßiges US-30-mesh-Sieb hindurchgingen und auf einem standardmäßigen US-50-mesh-Sieb zurückgehalten wurden.
  • Unterdessen wurde ein 400-mesh-Edelstahlnetz im Boden eines Kunststoffzylinders mit einem Innendurchmesser von 25 mm installiert. Das vorher hergestellte Superabsorberpolymer W0 (g, 0,16 g) wurde bei Raumtemperatur und einer Feuchtigkeit von 50 % einheitlich auf das Sieb gestreut.
  • Anschließend wurde ein erstes Filterpapier mit einem Durchmesser von 25 mm in eine PE-Schale mit einem Durchmesser von 80 mm gelegt und die Testanordnung darauf gestellt. Danach wurden 4 g 0,9 gew.-%ige physiologische Kochsalzlösung um die Testanordnung herum zugegeben und ohne Last von dem Superabsorberpolymer absorbieren gelassen. Nach Absorption der gesamten physiologischen Kochsalzlösung durch das Superabsorberpolymer wurde das Superabsorberpolymer 10 Minuten stehen gelassen, um ausreichend zu quellen.
  • Unterdessen wurden 10 Filterpapiere mit einem Durchmesser von 30 mm oder mehr, bei denen es sich um Filterpapiere Whatman Nr. 4 handelte, zur Herstellung eines zweiten Filterpapiers überlappt. Das Gewicht W5(g) des zweiten Filterpapiers wurde gemessen.
  • Nach der Trennung der Testanordnung von dem ersten Filterpapier wurde ein Kolben, der eine Last von 5,1 kPa (0,7 psi) für das gequollene Superabsorberpolymer einheitlich bereitstellen kann, darauf aufgesetzt, wobei ein Außendurchmesser des Kolbens etwas kleiner als 25 mm war, es keine Lücke zwischen der Innenwand des Zylinders und dem Kolben gab und die Auf- und Abbewegung des Zylinders nicht unterbrochen wurde.
  • Die Testanordnung mit dem darauf aufgesetzten Kolben wurde auf das vorher hergestellte zweite Filterpapier gestellt. 2 Minuten danach wurde nach Abheben und Abtrennen der Testanordnung mit dem darauf aufgesetzten Kolben das Gewicht W6(g) des zweiten Filterpapiers erneut gemessen.
  • Jedes der so erhaltenen Gewichte wurde zur Berechnung der Wiederbefeuchtungsmenge (g/g) gemäß der folgenden Berechnungsformel 4 verwendet: Wiederbefeuchtungsmenge  ( g / g ) = [ W 6 ( g ) W 5 ( g ) ] / W 0 ( g )
    Figure DE202016008629U1_0007
    wobei W0(g) ein Anfangsgewicht (g) des Superabsorberpolymers ist, W5(g) ein Anfangsgewicht (g) des zweiten Filterpapiers ist und W6(g) das Gewicht des zweiten Filterpapiers ist, das nach Absorbierenlassen des 25-fachen Volumens der physiologischer Kochsalzlösung durch das Superabsorberpolymer ohne Last über einen ausreichenden Zeitraum aus dem gequollenen Superabsorberpolymer unter einer Last (0,7 psi) über einen Zeitraum von 2 Minuten auslaufende Flüssigkeit absorbierte. [Tabelle 1]
    Durchschnittliche Teilchengröße von Superabsorberpolymer [µm] Durchschnitt - liche Teilchengröße von Gel [µm] CRC [g/g] AUL [g/g] GBP [Darcy] Vortex-Zeit [s] Wiederbefeuchtungsmenge [g/g]
    Beispiel 1 424 870 30,7 19,7 57 35 0,4
    Beispiel 2 458 835 30,1 19,4 53 37 0,6
    Beispiel 3 428 943 30,4 19,1 75 32 0,5
    Beispiel 4 380 840 30,8 19,5 62 40 0,7
    Beispiel 5 375 825 30,3 19,9 63 39 0,7
    Vergleichsbeispiel 1 476 1237 31,1 18,7 60 85 1,8
    Vergleichsbeispiel 2 384 546 30,1 17,3 56 45 1,5
    Vergleichsbeispiel 3 460 1120 31,8 16,5 53 92 2,2
    Vergleichsbeispiel 4 472 1180 29,5 18,3 48 74 1,6
  • Teilchengrößenverteilung von Gel
  • Das in Beispiel 1 hergestellte Superabsorberpolymer wurde auf die gleiche Weise wie bei dem Verfahren von (2) teilweise gequollen, wobei das Superabsorberpolymer zur Messung der durchschnittlichen Teilchengrößen der Gele teilweise gequollen und eine gleiche Menge des gleichen Siliciumdioxids zu den erhaltenen Gelen gegeben wurde.
  • Die wie oben erhaltenen Gele wurden mit verschiedenen Netzen (Mesh Nr. 14, Mesh Nr. 18, Mesh Nr. 20 und Mesh Nr. 30) klassiert. Zunächst wurden die Gele mit Mesh Nr. 14 in Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 1400 µm und Teilchen mit einer Größe von 1400 µm oder weniger klassiert. Die Teilchen mit einer Teilchengröße von 1400 µm oder weniger wurden mit Mesh Nr. 18 in Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 1000 µm und 1400 µm oder weniger und Teilchen mit einer Teilchengröße von 1000 µm oder weniger klassiert. Die Teilchen mit einer Teilchengröße von 1000 µm oder weniger wurden mit Mesh Nr. 20 in Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 850 µm und 1000 µm oder weniger und Teilchen mit einer Teilchengröße von 850 µm oder weniger klassiert. Schließlich wurden die Teilchen mit einer Teilchengröße von 850 µm oder weniger mit Mesh Nr. 30 in Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 600 µm und 800 µm oder weniger und Teilchen mit einer Teilchengröße von 600 µm oder weniger klassiert. Hierbei wurden die Klassierungsbedingungen auf 1,0 AMP und 2 Minuten eingestellt.
  • Die Gele wurden wie oben klassiert, wobei die Gewichte und Fraktionen der Gele, die zu dem Teilchengrößenbereich in Tabelle 2 gehörten, erhalten wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]
    Teilchengröße [µm] Mehr als 1400 Mehr als 1000 und 1400 oder weniger Mehr als 850 und 1000 oder weniger Mehr als 600 und 850 oder weniger 600 oder weniger
    Beispiel 1 Gewicht [g] 3,1 7,6 4,1 3,6 3,9
    Fraktion [Gew.-%] 13,9 34,1 18,4 16,1 17,5
  • Bezugszeichenliste
  • 500:
    GBP-Messapparatur
    528:
    Testapparaturanordnung
    530:
    Probenbehälter
    534:
    Zylinder
    534a:
    Bereich mit einem Außendurchmesser von 66 mm
    536:
    Stempel
    538:
    Schaft
    540:
    O-Ring
    544, 554, 560:
    Löcher
    548:
    Ringförmiges Gewicht
    548a:
    Durchbohrung
    550:
    Stempelkopf
    562:
    Schaftloch
    564:
    100-mesh-Edelstahltuchsieb
    566:
    400-mesh-Edelstahltuchsieb
    568:
    Probe
    600:
    Wehr
    601:
    Sammelvorrichtung
    602:
    Waage
    603:
    Becherglas
    604:
    Dosierpumpe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (5)

  1. Superabsorberpolymer mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm, wobei ein Gel, das durch Quellen von 1 g des Superabsorberpolymers in 20 g 0,9 gew.-%iger wässriger Natriumchloridlösung über einen Zeitraum von 10 Minuten erhalten wird, eine durchschnittliche Teilchengröße von 600 µm bis 1000 µm aufweist.
  2. Superabsorberpolymer nach Anspruch 1, wobei ein Teilchen mit einer Teilchengröße von 300 µm bis 600 µm 45 Gew.-% bis 85 Gew.-% ausmacht.
  3. Superabsorberpolymer nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Teilchen mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 300 µm oder weniger 15 Gew.-% bis 25 Gew.-% ausmacht.
  4. Superabsorberpolymer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Fraktion eines Gels mit einer Teilchengröße von mehr als 0 µm und 600 µm oder weniger 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% ausmacht.
  5. Superabsorberpolymer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Zentrifugenretentionskapazität (CRC) in physiologischer Kochsalzlösung 28 g/g bis 35 g/g beträgt, Absorption unter Last (AUL) von 0,9 psi in physiologischer Kochsalzlösung 14 g/g bis 22 g/g beträgt, Freiquellgelbettpermeabilität (GBP) in physiologischer Kochsalzlösung 40 Darcy bis 100 Darcy beträgt und Vortex-Zeit 20 Sekunden bis 60 Sekunden beträgt.
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