DE69828756T2

DE69828756T2 - Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes

Info

Publication number: DE69828756T2
Application number: DE69828756T
Authority: DE
Inventors: Takumi Takasago-shi Hatsuda; Takashi Suita-shi Namba; Yoshihiro Himeji-shi Motono
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: DE69828756D1; CN1224024A; ID21443A; EP0922717B1; CN1136233C; KR19990062939A; US6174978B1; KR100348149B1; TW473485B; EP0922717A1

Description

A. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren eines wasserabsorbierenden Harzes insbesondere ein Herstellungsverfahren eines wasserabsorbierenden Harzes durch statische Polymerisation einer ein hydrophiles Monomer umfassenden wässrigen Lösung.
B. Hintergrund der Technik
In den vergangenen Jahren wurde auf den Gebieten der Hygienematerialien usw., beispielsweise Papierdiaper, physiologische Windeln und sogenannte Inkontinenzeinlagen, weit verbreitet ein wasserabsorbierendes Harz mit dem Ziel, Körperflüssigkeiten zu absorbieren, verwendet.
In Bezug auf das wasserabsorbierende Harz sind beispielsweise die folgenden Materialien bekannt: vernetzte Produkte einer teilweise neutralisierten Polyacrylsäure, Hydrolyseprodukte eines Stärkeacrylnitrilpfropfpolymers, neutralisierte Produkte eines Stärkeacrylsäurepfropfpolymers, Verseifungsprodukte eines Vinylacetatacrylsäureestercopolymers, Hydrolyseprodukte eines Acrylonitrilcopolymers oder Acrylamidcopolymers oder deren vernetzte Produkte, vernetzte Produkte eines kationischen Monomers.
Als Herstellungsverfahren dieser wasserabsorbierenden Harze wird allgemein ein Verfahren der Durchführung einer Polymerisation einer wässrigen Lösung, wobei eine wässrige Lösung, die ein hydrophiles Monomer, dessen Hauptkomponente Acryl säure oder dessen Salz ist, umfasst, gerührt wird, angewendet:
In Bezug auf die Polymerisation unter Rühren ist, da die Polymerisation durchgeführt werden kann, während ein Hydrogelpolymer, das im Verlauf der Polymerisation gebildet wurde, in kleine Stücke geschnitten wird, dies hervorragend, da die Polymerisation, bei der die Polymerisationspeaktemperatur zu einem gewissen Ausmaß gesteuert wird, durch Entfernen der Polymerisationswärme mit einer relativ kompakten Vorrichtung durchgeführt werden kann. Da jedoch die Molekülketten aufgrund der Scherkräfte beim Rühren zerschnitten werden, bestehen darin Probleme, dass das Molekulargewicht sich kaum erhöht und das Netz der vernetzten Struktur dazu neigt, in Unordnung zu verfallen. Im Vergleich zu diesem Verfahren wird bei einem Verfahren der statischen Polymerisation einer Lösung eines wässrigen Monomers ohne Rühren, wie es in JP-A-62-156102, JP-A-01-126310, JP-A-03-174414, JP-A-04-175319, JP-A-04-236203 usw. vorgeschlagen wird, das wasserabsorbierende Harz ohne die oben genannten Probleme erhalten.
Da jedoch bei der herkömmlichen statischen Polymerisation einer wässrigen Lösung die Polymerisationstemperatur nicht gesteuert werden kann, übersteigt die maximal erreichte Temperatur des Polymerisationssystems 110 °C. Daher wird der wasserlösliche Gehalt, der für das wasserabsorbierende Harz unerwünscht ist, vergrößert, so dass nur das wasserabsorbierende Harz mit niederen physikalischen Eigenschaften erhalten werden kann. Oder es ist notwendig zur Steuerung der maximal erreichten Temperatur, die Konzentration der wässrigen Monomerlösung zu senken oder die wässrige Monomerlösung zu verdünnen, so dass es unvermeidbar ist Herstellungsverfahren einer niedrigen Produktivität einzusetzen.
Zusammenfassung der Erfindung
A. Aufgabe der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Probleme zu lösen und ein Herstellungsverfahren bereitzustellen, durch das die Polymerisationstemperatur bei der statischen Polymerisation einer wässrigen Lösung gesteuert werden kann und ein wasserabsorbierendes Harz von hervorragender Qualität mit hoher Produktivität erhalten werden kann.
B. Offenbarung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten mit eigener Unterstützung und großen Bemühungen den Grund, warum die Polymerisationstemperatur bei der statischen Polymerisation einer wässrigen Lösung nicht gesteuert werden kann, wenn man bedenkt, dass bei der gerührten Polymerisation ein solches Problem nicht auftritt. Als Ergebnis wurde ermittelt, dass bei der gerührten Polymerisation, da die Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes aufgrund des Rührens groß wird, viel Polymerisationswärme durch latente Verdampfungswärme weggenommen wird, so dass die Polymerisationstemperatur auf natürliche Weise gesteuert wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung dachten dann, dass auf ähnliche Weise bei der statischen Polymerisation die Entfernung der Polymerisationswärme in ausreichendem Maße unter Verwendung von Kühlen aufgrund der Wärmeleitungsübertragung einer Kontaktfläche mit dem Polymerisationssystem zusammen mit dem Kühlen aufgrund der latenten Verdampfungswärme, die durch die Verdampfung eines Lösemittels aus dem Polymerisationssystem bewirkt wird, durchgeführt werden kann. Daher erzielten die Erfinder die vorliegende Erfindung.
Zur Lösung der obigen Probleme besitzt die vorliegende Erfindung den folgenden Aufbau.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes, das die Stufe der statischen Polymerisation einer ein hydrophiles Monomer umfassenden wässrigen Lösung umfasst, wobei die maximal erreichte Temperatur des Polymerisationssystems auf dem Wege der Entfernung der Polymerisationswärme durch Verwendung von sowohl eines Kühlens aufgrund von Wärmeleitungsübertragung als auch eines Kühlens aufgrund der latenten Verdampfungswärme auf den Bereich von 60 – 95 °C gesteuert wird; die Polymerisation in einer Polymerisationsvorrichtung mit einem oberen Leerraum durchgeführt wird; und ein Inertgas in den oberen Leerraum der Polymerisationsvorrichtung eingeführt wird, wobei die ein hydrophiles Monomer umfassende wässrige Lösung eine Dicke von 10 – 50 mm aufweist und das Entfernen der Polymerisationswärme durch Verwendung eines Kühlens aufgrund der latenten Verdampfungswärme erreicht wird, durch: Einführen eines Inertgases in einer Menge von 30 cm/min oder mehr in den oberen Leeraum der Polymerisationsvorrichtung mit dem oberen Leerraum; und anschließendes Austragen von Wasserdampf einschließlich verdampfter Lösemittel und hydrophilem Monomer aus dem Polymerisationssystem zusammen mit dem in den oberen Leerraum eingeführten Inertgas; wobei das Verfahren ferner die Stufen des Trocknens des gebildeten Hydrogelpolymers des wasserabsorbierenden Harzes zum Erhöhen von dessen Feststoffgehalt und des anschließenden Pulverisierens des getrockneten Polymers und des anschließenden Klassierens des pulverisierten Polymers zur Gewinnung eines teilchenförmigen wasserabsorbierenden Harzes umfasst.
Diese und andere Aufgaben und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Offenbarung in größerem Umfang offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Flusses eines Herstellungsverfahrens zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Harzes in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Das hydrophile Monomer, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht beschränkt, vorausgesetzt, dass es ein wasserabsorbierendes Harz aufgrund der Polymerisation werden kann, jedoch umfassen Beispiele hiervon: anionisch ungesättigte Monomere und deren Salze, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, 2-(Meth)acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 2-(Meth)acryloylethansulfonsäure und 2-(Meth)acryloylpropansulfonsäure; nichtionische ungesättigte Monomere, die eine hydrophile Gruppe umfassen, wie Acrylamid, Methacrylamid, N-ethyl(meth)acrylamid, N-n-propyl(meth)acrylamid, N-isopropyl(meth)acrylamid, N,N-dimethyl(meth)acrylamid, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat, Polyethylenglykolmono(meth)acrylat, Vinylpyridin, N-Vinylpyrrolidon, N-acryloylpiperidin und N-acryloylpyrrolidin; und kationische ungesättigte Monomere, wie N,N-Dimethylaminoethyl(meth)-acrylat, N-Diethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylat, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)-acrylamid und deren quaternäre Salze. Eine Art oder zwei Arten oder mehrere von diesen können verwendet werden.
Von diesen ist es zu bevorzugen, dass Acrylsäure oder dessen Salz als Hauptkomponente verwendet wird und die verwendete Menge an Monomeren, die von Acrylsäure oder dessen Salz verschieden sind, ist gewöhnlicherweise zweckmäßigerweise im Bereich von 0 – 50 Mol-% (jedoch ohne 50 Mol-% einzuschließen), vorzugsweise 0 – 30 Mol-% der ganzen Monomere.
Die Konzentration der wässrigen Lösung des hydrophilen Monomers ist allgemein über einen großen Bereich variabel, liegt jedoch nützlicherweise im Bereich von 10 bis 60 Gew.-%, zweckmäßigerweise 20 bis 50 Gew.-% und vorzugsweise 20 bis 45 Gew.-%. Wenn die Konzentration geringer als 10 Gew.-% ist, ist die Produktivität schlecht und die Umwandlung kaum erhöht und Monomere, die nicht umgesetzt sind, vermehrt. Wenn die Konzentration 60 Gew.-% überschreitet, ist es schwierig die Polymerisationstemperatur in der statischen Polymerisation zu steuern und das entstandene wasserabsorbierende Harz ist hinsichtlich der Absorptionskapazität und/oder des wasserlöslichen Gehalts minderwertig.
Wenn die Polymerisation durchgeführt wird, können die folgenden Materialien hinzugegeben werden: hydrophile Polymere wie Stärke-Cellulose, Derivate von Stärke-Cellulose, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure(salz) und vernetzte Produkte von Polyacrylsäure(salz); und Kettenübertragungsmittel, wie unterphosphorige Säure(salz).
Bei der vorliegenden Erfindung ist es zu bevorzugen, dass das wasserabsorbierende Harz eine vernetzte Struktur besitzt. Dessen Beispiele sind wie folgt: selbstvernetzende Arten ohne Verwendung von vernetzenden Mitteln; und copolymerisierte oder umgesetzte Arten von intern vernetzenden Mitteln, die zwei oder mehrere polymerisierbare ungesättigte Gruppen oder zwei oder mehrere reaktive Gruppen aufweisen. Eines, das zu bevorzugen ist, ist ein wasserabsorbierendes Harz, das eine vernetzte Struktur, die durch Copolymerisierung oder Umsetzen des intern vernetzenden Mittels mit einem hydrophilen ungesättigten Monomer gebildet wurde, aufweist.
Konkrete Beispiele dieser intern vernetzenden Mittel umfassen: N,N'-Methylenbis(meth)acrylamid, (Poly)ethylenglykoldi(meth)acrylat, (Poly)propylenglykoldi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat, Glycerintri(meth)acrylat, Glyerinacrylatmethacrylat, Ethylenoxid-denaturiertes-Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat, Dipentaerythrithexa(meth)acrylat, Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triallylphosphat, Triallylamin, Poly(meth)-allyloxyalkan, (Poly)ethylenglykoldiglycidylether, Glycerindiglycidylether, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Pentaerythrit, Ethylendiamin, Polyethylenimin und Glycidyl(meth)acrylat. Auch können diese intern vernetzenden Mittel entweder alleine oder in Kombinationen miteinander verwendet werden.
Die verwendete Menge des intern vernetzenden Mittels liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 0,005 – 3 Mol-%, vorzugsweise 0,01 – 1,5 Mol-% der obigen Monomerkomponente. Wenn die Menge des intern vernetzenden Mittels zu gering ist, neigt die Absorptionsgeschwindigkeit dazu, zu sinken. Umgekehrt neigt die Absorptionskapazität, wenn die Menge des intern vernetzenden Mittels zu groß ist, dazu zu sinken.
Wenn die Polymerisation durchgeführt wird, können auch die folgenden Materialien verwendet werden: Initiatoren einer Radikalpolymerisation, wie Kaliumpersulfat, Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, tert-Butylhydroperoxid, Wasserstoffperoxid und 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid; und Aktivierungsenergiestrahlen, wie ultraviolette oder Elektronenstrahlen. Zudem kann, wenn der Initiator der oxidierbaren Radikalpolymerisation verwendet wird, eine Redoxpolymerisation durch gemeinsame Verwendung mit Reduktionsmitteln, wie Natriumsulfit, Natriumhydrogensulfit, Ferrosulfat und L-Ascorbinsäure durchgeführt werden. Die verwendete Menge dieser Polymerisationsinitiatoren liegt gewöhnlicherweise im Bereich von 0,001 – 2 Mol-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Mol%. Diese Polymerisationsinitiatoren und Aktivierungsenergiestrahlen können gemeinsam verwendet werden.
Insbesondere kann ein wasserabsorbierendes Harz mit hervorragender Absorptionsfähigkeit durch die gemeinsame Verwendung der folgenden vier Arten von Polymerisationsinitiatoren erhalten werden: einer Azoverbindung, einem anorganischen Peroxid, einem Reduktionsmittel und Wasserstoffperoxid. In diesem Fall ist das Wasserstoffperoxid nicht von dem anorganischen Peroxid umfasst. Da die Azoverbindung ein Polymerisationsinitiator des thermischen Crack-Typs ist, wirkt es, nachdem die Temperatur des Polymerisationssystems auf eine bestimmte Temperatur oder höher gestiegen ist. Da das anorganische Peroxid und das Wasserstoffperoxid beide oxidierbare Polymerisationsinitiatoren sind, wirken sie in Kombination mit dem Reduktionsmittel als ein Redoxinitiator oder alleine als Initiator des thermischen Crack-Typs. Der Redoxinitiator wirkt hauptsächlich im Bereich einer niedrigen Temperatur im Anfangsstadium der Polymerisation. Wenn das anorganische Peroxid verwendet wird, kann die Menge des nach der Polymerisation verbleibenden Monomers verringert werden.
Beispiele der obigen Azoverbindung umfassen 2,2'-Azobis(N,N'-dimethylenisobutylamid)dihydrochlorid, 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid, 2,2'-Azobis(N,N'-dimethylenisobutylamid), 4,4'-Azobis(4-cyanopentansäure) und Azobisisobutyronitril. Beispiele des obigen anorganischen Peroxids umfassen Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat und Ammoniumpersulfat. Beispiele des obigen Reduktionsmittels umfassen Alkalimetallsulfite, Alkalimetallbisulfite, Ammoniumsulfit, Ammoniumbisulfit, Ascorbinsäure und Erythorbinsäure. Die Kombination von 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)-dihydrochlorid, Natriumpersulfat, L-Ascorbinsäure und Wasserstoffperoxid ist zu bevorzugen.
Die verwendete Menge des obigen Polymerisationsinitiators liegt vorzugsweise im Bereich von 0,001 bis 0,1 Mol-% für die Azoverbindung, 0,001 bis 0,1 Mol-% für das anorganische Peroxid, 0,0001 bis 0,01 Mol-% für das Reduktionsmittel und 0,001 bis 0,01 Mol-% für das Wasserstoffperoxid in Bezug auf die obige Monomerkomponente. Um die Menge des verbleibenden Monomers nach der Polymerisation zu verringern, ist es zu bevorzugen, dass die Gesamtmenge des anorganischen Peroxids und Wasserstoffperoxids größer als die Menge des Reduktionsmittels ist.
Die Reihenfolge der Zugabe der obigen vier Arten an Polymerisationsinitiatoren ist vorzugsweise derart, dass die Zugabe von Wasserstoffperoxid zuletzt stattfindet. Wenn das Wasserstoffperoxid vor den anderen Polymerisationsinitiatoren zugegeben wird, wird nicht nur die Polymerisation instabil, sondern es können auch die physikalischen Eigenschaften des Produkts nicht erhalten werden, so dass das sich ergebende wasserabsorbierende Harz nur eine geringe Funktionsfähigkeit aufweist.
Die Polymerisationsinitiationstemperatur kann geeignet ausgewählt werden und liegt gewöhnlicherweise im Bereich von 0 bis 50 °C, zweckmäßigerweise 10 bis 40 °C und vorzugsweise 15 bis 30 °C.
Die maximal erreichte Temperatur des Polymerisationssystems liegt im Bereich von 60 – 95 °C, zweckmäßigerweise 70 – 90 °C und vorzugsweise 75 – 90 °C. Wenn die Temperatur geringer als 60 °C ist, wird die Absorptionskapazität des erhaltenen wasserabsorbierenden Harzes gering oder die Menge des nicht umgesetzten Monomers wird groß. Andererseits wird, wenn die Temperatur 95 °C überschreitet, der wasserlösliche Gehalt des erhaltenen wasserabsorbierenden Harzes groß und dies ist nicht zu bevorzugen.
Der Temperaturunterschied des Polymerisationssystems (hauptsächlich der Temperaturunterschied in den Richtungen der Dicke, insbesondere der Temperaturunterschied in einem Be reich in der Nähe der maximal erreichten Temperatur) liegt zweckmäßigerweise innerhalb 30 °C und vorzugsweise innerhalb 25 °C. Wenn der Temperaturunterschied in dem Polymerisationssystem zu groß ist, sind die Qualitäten des entstandenen wasserabsorbierenden Harzes an verschiedenen Stellen unterschiedlich, so dass nicht nur die physikalischen Eigenschaften instabil sind, sondern auch die Qualität der Gesamtheit schlecht wird.
Die sich durch die Polymerisation entwickelnde Polymerisationswärme wird unter der gemeinsamen Verwendung von Kühlen aufgrund der Wärmeleitungsübertragung von einer Kontaktfläche des Polymerisationssystems und dem Kühlen aufgrund der latenten Verdampfungswärme, die durch Verdampfung eines Lösemittels, hauptsächlich beispielsweise Wasser aus dem Polymerisationssystem entsteht, entfernt. Bei der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, das Kühlen aufgrund der latenten Verdampfungswärme und das Kühlen aufgrund der Wärmeleitungsübertragung gemeinsam zu verwenden, und durch diese gemeinsame Verwendung kann die Polymerisationstemperatur gesteuert werden, während die Polarisierung der Temperatur zwischen Positionen in dem Polymerisationssystem minimiert wird. Demzufolge kann das wasserabsorbierende Harz mit hoher Absorptionskapazität und geringem wasserlöslichem Gehalt stabil erhalten werden.
Das Kühlen aufgrund der latenten Verdampfungswärme ist zur Entfernung von Wärme aus dem Polymerisationssystem hauptsächlich durch Verdampfen von Wasser aus dem Polymerisationssystem (wässrige Monomerlösung und/oder entstandenes Hydrogelpolymer). Die Verdampfungsmenge des Wassers liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 0,5 – 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% der wässrigen Monomerlösung. Wenn die Verdampfungsmenge des Wassers geringer als 0,5 Gew.-% ist, kann die Temperatursteuerung des Polymerisationssystems nicht ausreichend durchgeführt werden und die maximal erreichte Temperatur wird hoch und der wasserlösliche Gehalt vergrößert sich. Andererseits neigt wenn die Verdampfungsmenge des Wassers 10 Gew.-% übersteigt, die Absorptionskapazität des erhaltenen wasserabsorbierenden Harzes dazu, gering zu werden.
Die Verdampfungsmenge von beispielsweise Wasser, Monomer, aus der wässrigen Monomerlösung und/oder dem entstandenen Hydrogelpolymer wird hier als ein Anteil der Gesamtmenge des Wasserdampfes und Monomers, die aus dem Polymerisationssystem seit die Polymerisation begonnen wurde bis das Polymerisationssystem als das entstandene Hydrogelpolymer, nachdem es die maximal erreichte Temperatur durchgemacht hat, getrennt wurde, bestimmt, (Y kg) zu der Menge der beschickten wässrigen Monomerlösung (X kg), d. h. 100Y/X (Gew.-%), bestimmt. Im Falle der kontinuierlichen Polymerisation können die jeweiligen Mengen pro Zeiteinheit bestimmt werden.
Andererseits besteht ein Zuwachs des Feststoffgehalts in der Menge, die proportional zu der obigen Verdampfungsmenge ist. In der vorliegenden Erfindung wird der Zuwachs des Feststoffgehalts wie folgt bestimmt:

(1) Nachdem das Polymerisationssystem die maximal erreichte Temperatur erreicht hat, wird der Feststoffgehalt des entstandenen Hydrogelpolymers (A Gew.-%) bestimmt. Dieser Feststoffgehalt kann durch Pulverisieren des Hydrogelpolymers zu einer Teilchengröße von 2 mm oder geringer und dann Platzieren von 2 – 3 g (W 0 g) des pulverisierten Polymers in eine Aluminiumschale (W 1 g) mit einem Durchmesser von 5 cm und dann Halten der Schale in einer Trockenmaschine ohne Wind bei 180 °C für 5 Stunden und dann Messen des Gewichts der Schale (W 2 g) bestimmt werden. Das heißt, A = 100 (W2-W1)/W0.
(2) Als Nächstes wird die Differenz zwischen der hydrophilen Monomerkonzentration in der wässrigen Lösung des hydrophilen Monomers und des oben bestimmten A (Gew.-%) bestimmt. Das heißt, A-B (Gew.-%) ist der Zuwachs an Feststoffgehalt. Der Zuwachs an Feststoffgehalt in der vorliegenden Erfindung, der das Kühlen aufgrund der latenten Wärmeverdampfung wirksam verwendet, ist nützlicherweise im Bereich von 0,2 bis 10 Gew.-%, zweckmäßigerweise 0,3 bis bis 5 Gew.-% und vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%. Wenn der Zuwachs an Feststoffgehalt geringer als 0,2 Gew.-% ist, kann die Temperatur des Polymerisationssystems nicht ausreichend gesteuert werden und die maximal erreichte Temperatur wird hoch und der wasserlösliche Gehalt wird groß. Andererseits wenn der Zuwachs an Feststoffgehalt mehr als 10 Gew.-% beträgt, besteht die Tendenz, dass die Absorptionskapazität des entstandenen wasserabsorbierenden Harzes gering ist.

Die statische Polymerisation der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise unter Verwendung einer Polymerisationsvorrichtung durchgeführt, die das Polymerisationssystem luftdicht machen kann. Die Polymerisation kann unter erhöhtem oder vermindertem Druck in einer vorbestimmten Gasatmosphäre in einem Zustand, wobei Luft unter Verwendung der obigen Vorrichtung ausgeschieden wird, durchgeführt werden. In einem solchen Fall wie der Vorgehensweise des Herausnehmens der latenten Verdampfungswärme ist es zu bevorzugen, 30 cm/min oder mehr eines Inertgases der oberen Seite des Polymerisationssystems zuzuführen. Der Bereich von 30 – 6000 cm/min ist zweckmäßig und der Bereich von 50 bis 3000 cm/min ist zu bevorzugen. Die Zufuhrmenge von geringer als 30 cm/min ergibt eine unausreichende Kühlwirkung und erhöht den wasserlöslichen Gehalt des erhaltenen wasserabsorbierenden Harzes. Zufälligerweise wird auch in herkömmlichen Verfahren die Polymerisation unter Stickstoffstrom durchgeführt. Deren Ziel ist jedoch die Erhöhung der Menge an gelöstem Sauerstoff in dem Monomer zu verhindern, daher ist die Zufuhrmenge höchstens etwa 20 cm/min. Im Vergleich hierzu ist eine Flussrate, die diese bei weitem überschreitet, notwendig zur positiven Durchführung der Temperatursteuerung des Polymerisationssystems aufgrund der latenten Verdampfungswärme. Die Feuchtigkeit des Inertgases, das dem oberen Teil des Polymerisati onssystems zufließt, ist zweckmäßigerweise 80% oder geringer und vorzugsweise 50% oder geringer. Beispiele des Inertgases umfassen: Stickstoffgas, Argon, Helium, Kohlensäuregas und Heißdampf. Da die Polymerisationswärme allgemein nicht in großem Umfang erzeugt wird, bis die Temperatur des Polymerisationssystems 40 °C oder höher erreicht, muss das Inertgas zur Entfernung der Polymerisationswärme unter Verwendung der latenten Wärmeverdampfung nicht fließen, bis die Temperatur des Polymerisationssystems 40 °C oder höher erreicht. Dies schließt jedoch nicht aus, dass das Inertgas zum Zweck der Senkung der Menge an gelöstem Sauerstoff in dem Polymerisationssystem unter dieser Temperatur zugeführt wird.
Bei einer weiteren Vorgehensweise, um die latente Wärmeverdampfung herauszunehmen, wird vorzugsweise Wasserdampf in einem Umgebungsgas, das das Polymerisationssystem kontaktiert, tauen gelassen. Dies ist möglich, indem eine Kontaktfläche mit dem Umgebungsgas gekühlt wird. Die Kontaktfläche einer Polymerisationsreaktionsvorrichtung mit dem Umgebungsgas kann gekühlt sein, oder das Umgebungsgas kann angesaugt werden, und das Gas, aus dem das kondensierte Wasser, indem es durch einen Kühlturm geleitet wird, entfernt wurde, kann der Polymerisationsvorrichtung wieder zugeführt werden, um es mit frischem Gas zu mischen, und dann das gebildete Gemisch dem Kreislauf zurückzuführen. Zusätzlich da das kondensierte Wasser eine wässrige Lösung des hydrophilen Monomers ist, welche nicht nur Wasser, sondern auch das hydrophile Monomer enthält, kann mindestens ein Teil (beispielsweise 5 Gew.-% oder mehr) des kondensierten Wassers einer wässrigen Ausgangslösung, die das hydrophile Monomer umfasst, zurückgeführt werden. Die latente Verdampfungswärme kann durch Dekomprimieren des Polymerisationssystems (auf 760 mmHg oder darunter) auch herausgenommen werden.
Um das Kühlen aufgrund der Wärmeleitungsübertragung effizient durchzuführen, ist es zu bevorzugen, die Temperatur der Kontaktfläche mit dem Polymerisationssystem auf 0 bis 30 °C festzulegen. Wenn die Temperatur unter 0 °C liegt, ist ein spezielles Mittel notwendig, um die Temperatur zu erreichen und dieses ist nicht praktisch. Wenn die obige Temperatur höher als 30 °C ist, kann die Entfernung der Polymerisationswärme aufgrund der Wärmeleitungsübertragung nicht ausreichend durchgeführt werden.
Das Verhältnis zwischen dem Kühlen aufgrund der Wärmeleitungsübertragung und dem Kühlen aufgrund der latenten Verdampfungswärme ist nicht besonders beschränkt. Es ist jedoch vorzuziehen, dass 20 bis 60% der Polymerisationswärme durch latente Verdampfungswärme entfernt wird.
Die Dicke des Polymerisationssystems (eine Flüssigkeitshöhe der wässrigen hydrophilen Monomerlösung) liegt im Bereich von 10 – 50 mm und zweckmäßigerweise im Bereich von 10 bis 40 mm und vorzugsweise im Bereich von 15 – 35 mm. Wenn die Dicke des Polymerisationssystems geringer als 10 mm ist, ist die Produktivität gering. Auch ist es möglich bei Dicken wie dieser die Temperatur des Polymerisationssystems in dem erwünschten Bereich nur durch Kühlen aufgrund der Wärmeleitungsübertragung, sogar ohne Verwendung der latenten Verdampfungswärme zu steuern. Andererseits, wenn die Dicke des Polymerisationssystems 50 mm überschreitet, ist es schwierig, die Temperatur des Polymerisationssystems zu steuern, und die maximale erreichte Temperatur überschreitet 95 °C und der wasserlösliche Gehalt des erhaltenen wasserabsorbierenden Harzes wird erhöht.
In der vorliegenden Erfindung wird die Polymerisation durch eine statische Polymerisation durchgeführt. Die statische Polymerisation ist eine Polymerisation, die im Wesentlichen ohne Rühren von dem Beginn der Polymerisation an bis das Polymerisationssystem die maximale erreichte Temperatur aufgrund der Polymerisationswärme erreicht, durchgeführt wird.
Eine bei der statischen Polymerisation verwendete Polymerisationsvorrichtung ist nicht besonders beschränkt, vorausgesetzt sie kann ein Wärmen und/oder Kühlen der Kontaktflächen mit dem Polymerisationssystem durchführen und besitzt einen Leerraum, in dem das Lösemittel aus dem Polymerisationssystem verdampfen kann. Beispiele solcher Polymerisationsvorrichtungen umfassen: eine Polymerisationsvorrichtung des Förderbandtyps zum Durchführen von Erwärmen und/oder Kühlen von der unteren einen Seite des Förderbands; eine Polymerisationsvorrichtung des Wärmeaustauschplattentyps zum Durchführen von Erwärmen und/oder Kühlen von einer Seite der Platte; eine Polymerisationsvorrichtung des Zentrifugendünnfilmtyps zum Durchführen eines Erwärmens und/oder Kühlens von den umgebenden Wänden.
Beispiele der Materialien der Polymerisationsvorrichtung umfassen rostfreien Stahl, synthetisches Harz und Keramik, sind jedoch nicht besonders beschränkt. Der rostfreie Stahl ist jedoch darin bevorzugt, dass er hervorragend hinsichtlich der Beständigkeit und der Wärmeübertragungsfähigkeit ist.
In der vorliegenden Erfindung kann falls notwendig eine Reifungsstufe, in der, nachdem das Polymerisationssystem die maximal erreichte Temperatur erreicht hat, die Temperatur der Wärmeübertragungsfläche auf 50 °C oder höher erhöht wird, und das Hydrogelpolymer wärmeisoliert und/oder erwärmt wird, bereitgestellt werden. Die Reifungsstufe kann bereitgestellt werden, indem das Hydrogelpolymer für 10 Minuten – 10 Stunden im Bereich von 30 – 95 °C, vorzugsweise für 20 Minuten – 5 Stunden im Bereich von 40 – 90 °C gehalten wird. Durch Bereitstellen der obigen Reifungsstufe kann die Menge an nicht umgesetzten Monomeren verringert werden.
Das durch die oben genannte Polymerisation erhaltene Hydrogelpolymer kann um es zu trocknen pulverisiert werden, wodurch ein teilchenförmiges Hydrogelpolymer (pulverisiertes Gel) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von etwa 1 bis etwa 10 mm erhalten wird.
Die Vorrichtung, die zur Pulverisierung des Gels auf die obige Weise verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt, vorausgesetzt, dass es ein Block- oder lagenförmiges Hydrogelpolymer zu einer vorbestimmten Größe pulverisieren kann, Beispiele davon umfassen: Fleischzerhacker (hergestellt von Hiraga Kosakusho & Co., Ltd. usw.), Knetmaschinen, Pulverisierungsmaschinen (wie Schneidemaschinen und Hammermühlen) und Längsschneider, die Schneidekanten besitzen.
Zum Trocknen des obigen pulverisierten Gels können herkömmliche Trocknungsmaschinen und Heizöfen verwendet werden. Die folgenden werden beispielsweise verwendet: Rührtrocknungsmaschinen des dünnen Typs, Rotationstrocknungsmaschinen, Scheibentrocknungsmaschinen, Wirbelbetttrocknungsmaschinen, Luftströmungstrocknungsmaschinen und Infrarottrocknungsmaschinen. Bei dieser Gelegenheit liegt die Trocknungstemperatur üblicherweise im Bereich von 40 bis 250 °C, zweckmäßigerweise 90 bis 200 °C und vorzugsweise 120 bis 180 °C. Die Trocknungsdauer ist gewöhnlicherweise zweckmäßigerweise im Bereich von 1 bis 180 Minuten und vorzugsweise im Bereich von 10 bis 120 Minuten. Das auf diese Weise erhaltene getrocknete Produkt besitzt gewöhnlicherweise einen Feststoffgehalt von 70 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 80 bis 98 Gew.-%, was auf die gleiche Weise wie die Bestimmung des Feststoffgehalts des obigen Hydrogelpolymers bestimmt wird.
Das getrocknete Produkt selbst, das durch das obige Trocknen erhalten wurde, kann als ein wasserabsorbierendes Harz verwendet werden, wird jedoch weiter pulverisiert und klassiert, um als ein teilchenförmiges wasserabsorbierendes Harz einer vorbestimmten Größe verwendet zu werden. Bei dieser Gelegenheit liegt die Teilchengröße gewöhnlicherweise im Bereich von 10 μm bis 5 mm und vorzugsweise im Bereich von 100 μm bis 1 mm. In Abhängigkeit von der Verwendung liegt der durchschnittliche Teilchendurchmesser gewöhnlicherweise im Bereich von 100 bis 1000 μm und vorzugsweise im Bereich von 150 bis 800 μm.
Die Nachbarschaft der Oberfläche des obigen teilchenförmigen wasserabsorbierenden Harzes kann des Weiteren einer Vernetzungsbehandlung unterzogen werden und durch diese Behandlung kann ein wasserabsorbierendes Harz, welches eine hohe Absorptionskapazität unter einer Last besitzt, erhalten werden. Für die Oberflächenvernetzungsbehandlung kann ein Vernetzungsmittel, das mit den funktionellen Gruppen, die das wasserabsorbierende Harz aufweist, beispielsweise einer Carboxylgruppe reagieren kann, verwendet werden und die herkömmlichen Vernetzungsmittel, die gewöhnlicherweise bei dieser Verwendung verwendet werden, sind als Beispiele angegeben.
Als Oberflächenvernetzungsmittel werden beispielsweise die folgenden Materialien aufgezählt: Verbindungen von mehrwertigem Alkohol, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Propan-1,3-diol, Dipropylenglykol, 2,2,4-Trimethyl-pentan-1,3-diol, Polypropylenglykol, Glycerin, Polyglycerin, 2-Buten-1,4-diol, Butan-1,4-diol, Pentan-1,5-diol, Hexan-1,6-diol, 1,2-Cyclohexandimethanol, 1,2-Cyclohexanol, Trimethylolpropan, Diethanolamin, Triethanolamin, Polyoxypropylen, Oxyethylen-Oxypropylen-Blockcopolymer, Pentaerythrit und Sorbit; mehrwertige Epoxyverbindungen, wie Ethylenglykoldiglycidylether, Polyethylendiglycidylether, Glycerinpolyglycidylether, Diglycerinpolyglycidylether, Polyglycerinpolyglycidylether, Propylenglykoldiglycidylether, Polypropylenglykoldiglycidylether und Glycidol; mehrwertige Aminverbindungen und deren anorganische Salze und organische Salze (beispielsweise Azetidiniumsalze), wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetraamin, Tetraethylenpentaamin, Pentaethylenhexaamin und Polyethylenimin; mehrwertige Isocyanatverbindungen, wie 2,4- Tolylendiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat; mehrwertige Oxazolinverbindungen, wie 1,2-Ethylenbisoxazolin; Alkylencarbonatverbindungen, wie 1,3-Dioxolan-2-on, 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on, 4,5-Dimethyl-1,3-dioxolan-2-on, 4,4-Dimethyl-1,3-dioxolan-2-on, 4-Ethyl-1,3-dioxolan-2-on; 4-Hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-on, 1,3-Dioxan-2-on, 4-Methyl-1,3-dioxan-2-on, 4,6-Dimethyl-1,3-dioxan-2-on und 1,3-Dioxopan-2-on; Halogenepoxyverbindungen und deren mehrwertige Aminaddukte (beispielsweise Kymene, hergestellt von Hercules: registrierter Handelsname), wie Epichlorhydrin, Epibromhydrin und α-Methylepichlorhydrin; mehrwertige metallische Verbindungen, wie Hydroxide und Chloride von Zink, Calcium, Magnesium, Aluminium, Eisen und Zirconium. Von diesen sind die Verbindungen mehrwertiger Alkohole, mehrwertiger Epoxyverbindungen und mehrwertiger Aminverbindungen und deren Salze und Alkylencarbonatverbindungen zu bevorzugen. Diese Oberflächenvernetzungsmittel können entweder alleine oder in Kombinationen miteinander verwendet werden.
Die Menge des Oberflächenvernetzungsmittels liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 0,01 – 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des wasserabsorbierenden Harzes.
Damit die Wärmebehandlung das Oberflächenvernetzungsmittel und das wasserabsorbierende Harz reagieren lässt, können herkömmliche Trocknungsmaschinen und Heizöfen verwendet werden. Die folgenden werden beispielsweise verwendet: Rührtrocknungsmaschinen des dünnen Typs, Rotationstrocknungsmaschinen, Scheibentrocknungsmaschinen, Wirbelstromtrocknungsmaschinen, Luftströmungstrocknungsmaschinen und Infrarottrocknungsmaschinen. Für diesen Fall liegt die Temperatur der Wärmebehandlung nützlicherweise im Bereich von 40 – 250 °C, zweckmäßigerweise 90 bis 230 °C und vorzugsweise 120 – 220 °C. Die Dauer der Wärmebehandlung liegt gewöhnlicherweise zweckmäßigerweise im Bereich von 1 bis 120 Minuten und vorzugsweise 10 bis 60 Minuten.
Die 1 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Flusses des Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Das Ausgangsmaterial (wässrige Lösung, die ein hydrophiles Monomer umfasst) wird in einem Reaktor statisch polymerisiert, wobei ein Hydrogelpolymer gebildet wird. Bei einem derartigen Verfahren ist es zu bevorzugen, dass ein Inertgas eingebracht wird, um die latente Verdampfungswärme herauszubringen und dass das kondensierte Wasser, das die verdampften Lösemittel (wie Wasser) und das hydrophile Monomer umfasst, von dem abgeschiedenen Gas getrennt wird und dann dem Ausgangsmaterial zurückgeführt wird und dass der Rest des Gases als das Inertgas zurückgeführt wird. Das gebildete Hydrogelpolymer wird pulverisiert, um ein pulverisiertes Gel zu bilden, und dann mit einer Trocknungsmaschine getrocknet (und dann weiter pulverisiert, falls notwendig) und dann klassiert, wodurch ein teilchenförmiges wasserabsorbierendes Harz (Produkt) gebildet wird.
(Wirkungen und Vorteile der Erfindung):
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein wasserabsorbierendes Harz durch statische Polymerisation einer wässrigen Lösung hergestellt werden, während die maximal erreichte Temperatur des Polymerisationssystems gesteuert wird. Dementsprechend kann die Erfindung ein wasserabsorbierendes Harz bereitstellen, dessen Absorptionskapazität hoch ist und dessen wasserlöslicher Gehalt gering ist. Zudem sind, da die Polymerisationswärme aufgrund der latenten Verdampfungswärme entfernt wird, die Energiekosten gering, was ökonomisch ist.
Aufgrund der obigen Wirkungen ist das durch die vorliegende Erfindung erhaltene wasserabsorbierende Harz für die folgenden verschiedenen industriellen Verwendungen, die Wasserabsorption, Wasserkonservierung, Feuchtigkeit, Quellen und Gelbildung benötigen, verwendbar: Verwendungen, die mit dem menschlichen Körper in Kontakt treten, beispielsweise Hygienematerialien (beispielsweise Papierwindeln für Kinder und Erwachsene, physiologische Servietten, Inkontinzenzeinlagen); Materialien zur Trennung von Wasser von Öl; andere Dehydrierungs- oder Trocknungsmittel; Wasser konservierende Materialien für Pflanzen und Erde; Verfestigungsmittel für schlammiges Sediment; Mittel zur Verhinderung der Bildung von Tau; Materialien für elektrische Drähte oder optische Fasern zur Abtrennung von Wasser; Materialien für Bauarbeiten und Gebäudebau zur Abtrennung von Wasser.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung durch die folgenden Beispiele einiger bevorzugter Ausführungsformen im Vergleich mit nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispielen genauer dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die im Folgenden genannten Beispiele beschränkt.
In den Beispielen wird die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt durch die unten angegebenen Verfahren bestimmt. Des Weiteren beziehen sich die im Folgenden angegebenen Einheiten "%" und "Teil(e)" auf das Gewicht, falls es nicht anders angegeben ist.
[Absorptionskapazität]
Etwa 0,2 g eines wasserabsorbierenden Harzes wurde gleichförmig in einen aus nicht gewirktem Stoff hergestellten Beutel (60 mm × 60 mm) platziert und dann in künstliches Urin (welches Natriumsulfat 0,200%, Kaliumchlorid 0,200%, Magnesiumchloridhexahydrat 0,050%, Calciumchloriddihydrat 0,025%, Ammoniumdihydrogenphosphat 0,085%, Diammoniumhydrogenphosphat 0,015% und entionisiertes Wasser 99,425 umfasste) getaucht. Nach 60 Minuten wurde der Beutel herausgezogen und das Abstreifen von Wasser wurde bei 250 G 3 Mi nuten unter Verwendung einer Zentrifuge durchgeführt und das Gewicht W1 (g) des Beutels wurde gemessen. Die gleiche Vorgehensweise wurde ohne Verwendung des wasserabsorbierenden Harzes durchgeführt und das Gewicht W0 (g) des Beutels wurde diesmal gemessen. Gemäß der folgenden Formel wurde die Absorptionskapazität (g/g) aus W1 und W0 berechnet. Absorptionskapazität (g/g) – (W1 (g) – W0 (g)/Gewicht des wasserabsorbierenden Harzes (g)
[Wassererlöslicher Gehalt]
Zuerst werden 0,5 g wasserabsorbierendes Harz in 1000 g entionisiertem Wasser dispergiert und nach 3-stündigem Rühren mit Filterpapier filtriert. Als Nächstes wurden 50 g des gewonnenen (Harz) in ein 100-ml-Becherglas platziert und dann wurden 1 ml 0,1 N wässrige Natriumhydroxidlösung, 10 ml einer N/200 wässrigen Methylglykolchitosanlösung und 4 Tropfen einer 0,1 %igen wässrigen Toluidinblaulösung zu dem Filtrat hinzugegeben. Danach wurde eine kolloidale Titration der Menge der wasserlöslichen Polymerverbindung (wasserlöslicher Gehalt) in dem Becherglas durchgeführt unter Verwendung einer N/400 wässrigen Kaliumpolyvinylsulfatlösung. Der Zeitpunkt, zu dem sich die Farbe der Lösung von blau zu violettrot änderte wurde als das Ende der Titration angesehen, und die Titrationsmenge A (ml) wurde gemessen. Die gleiche Vorgehensweise wurde auch unter Verwendung von 50 g entionisiertem Wasser anstelle von 50 g des Filtrats durchgeführt und die titrierte Menge B (ml) wurde als Leerwert gemessen. Dann wurde gemäß der folgenden Formel der wasserlösliche Gehalt aus den titrierten Mengen A, B und dem durchschnittlichen Molekulargewicht C der das wasserabsorbierende Harz bildenden Monomere gemessen. Wasserlöslicher Gehalt (Gew.-%) = (B – A) × 0,01 × C
Beispiel 1
Zu allererst wurden 173 g Acrylsäure und 1424 g einer 37 %igen wässrigen Natriumacrylatlösung als Monomere, 1,33 g Polyethylenglykoldiacrylat (durchschnittliches Molekulargewicht 478) als ein Vernetzungsmittel und 388 g Wasser in ausreichendem Maße gemischt, um eine wässrige Flüssigkeit herzustellen. Die erhaltene wässrige Flüssigkeit wurde in einem nicht-rostenden Gefäß platziert, welches eine Größe einer Länge von 320 mm × Breite von 220 mm × Höhe von 50 mm besaß und dessen innere Oberfläche mit Teflon beschichtet war. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Dicke der wässrigen Flüssigkeit 25 mm. Das rostfreie Gefäß wurde an dessen oberer Seite durch einen Polyethylenfilm, der einen Stickstoffeinführungszugang, einen Abgasausgang und einen Polymerisationsinitiatorinjektionszugang besaß, versiegelt, und dann wurde das Gefäß in ein Wasserbad von 30 °C getaucht. Gelöster Sauerstoff wurde aus der wässrigen Flüssigkeit durch Einführen eines Stickstoffgas in die wässrige Flüssigkeit entfernt, während die Temperatur der wässrigen Flüssigkeit auf 30 °C eingestellt wurde. Danach wurde das Stickstoffgas mit 6 1 pro Minute (108 cm/Minute) in der Längsrichtung des Gefäßes eingeführt, während die Abgase auf der gegenüberliegenden Seite weiter entfernt wurden. Dann wurden 0,02 g/(Monomer Mol) V-50 (Polymerisationsinitiator auf Azobasis, hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0,0018 g/(Monomer Mol) L-Ascorbinsäure und 0,0014 g/(Monomer Mol) Wasserstoffperoxid, die entsprechend in 5 g entlüftetem Wasser gelöst waren, als Polymerisationsinitiatoren injiziert und ausreichend mit einem magnetischen Rührer gemischt (Monomerkonzentration: 35,0%). Da die Polymerisation 1 Minute nach der Injektion der Polymerisationsinitiatoren begonnen hat, wurde das rostfreie Gefäß in ein Wasserbad von 10 °C in einer Tiefe von 10 mm von dem Boden des Gefäßes aus gesehen, getaucht und der obere Teil des Polyethylenfilms wurde mit einer Wärmeisoliervorrichtung bedeckt. Nach 13 Minuten wurde die Polymerisationspeaktemperatur von 80 °C aufgezeigt. Der Wasserdampf, der während dieser Polymerisationszeitspanne von 12 Minuten aus dem Abgasausgang herauskam, wurde eingefangen und als 55 g ermittelt. Nach dem Polymerisationspeak wurde das rostfreie Gefäß in einem Wasserbad von 80 °C bis auf eine Tiefe von 10 mm in Bezug auf den Boden des Gefäßes getaucht und 60 Minuten gehalten.
Das erhaltene Polymerhydrogel wurde mit einem Fleischhacker (Hacker des Typs Nr. 32, hergestellt von Hiraga Kosakusho & Co., Ltd.) mit einer perforierten Platte (Würfel), die Löcher eines Durchmessers von 9,5 mm enthielt, pulverisiert und dann bei 160 °C 65 Minuten getrocknet. Andererseits wurde der Reststoffgehalt des pulverisierten Gels, das sich aus der obigen Pulverisierung des Polymerhydrogels durch den Fleischhacker ergab, durch das Verfahren, wie es in der vorliegenden Spezifizierung beschrieben ist, das Messen des Feststoffgehalts des Polymerhydrogels, gemessen und ergab als Ergebnis einen Wert von 36% und der Zuwachs an Feststoffgehalt betrug 1%. Das getrocknete Produkt wurde pulverisiert und klassiert, wodurch ein wasserabsorbierendes Harz (1) von 500 – 106 μm erhalten wurde.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserabsorbierenden Harzes (1), wie durch das oben genannte Verfahren gemessen wurde, betrug 68 g/g bzw. 4%.
Beispiel 2
Zu allererst wurden 43,7 kg Acrylsäure und 286 kg 37 %ige wässrige Natriumacrylatlösung als Monomere, 337 g Polyethylenglykoldiacrylat (durchschnittliches Molekulargewicht 478) als Vernetzungsmittel und 86,3 kg Wasser in ausreichendem Maße gemischt, um eine wässrige Flüssigkeit herzustellen. Die erhaltene wässrige Flüssigkeit wurde mit 71,2 kg/h einer aus nicht-rostendem Stahl hergestellten Polymerisationsbandmaschine mit einer Breite von 30 cm und einer Bewegungsgeschwindigkeit von 14 cm/min zugeführt. Die wässrige Flüssigkeit wurde in die Bandpolymerisationsmaschine mit einem Damm von 50 mm Höhe auf eine Höhe von 25 mm gefüllt. Die wässrige Flüssigkeit wurde in einer Zufuhrleitung erwärmt, so dass die Temperatur der wässrigen Flüssigkeit am Zufuhreingang der Bandpolymerisationsmaschine 22 °C betrug. Auch wurde schrittweise ein Stickstoffgas in die Zufuhrleitung eingeführt und gelöster Sauerstoff wurde auf 0,5 ppm oder darunter verringert. Der wässrigen Flüssigkeit, deren gelöster Sauerstoffspiegel auf diese Weise verringert war, wurde eine wässrige Flüssigkeit der unten genannten Polymerisationsinitiatoren schrittweise injiziert und in ausreichendem Maße in der Zufuhrleitung gemischt, so dass V-50 0,02 g/(Monomer Mol) beträgt, L-Ascorbinsäure 0,0018 g/(Monomer Mol) beträgt, und Wasserstoffperoxid 0,0014 g/(Monomer Mol) beträgt (Monomerkonzentration: 35,7%). Die erste Hälfte der Bandpolymerisationsmaschine wurde von der unteren Seite des Bands mit Kühlwasser von 12 °C gekühlt. 12 Minuten später zeigte dann die wässrige Flüssigkeit, die der Bandpolymerisationsmaschine zugeführt wurde die Polymerisationspeaktemperatur von 85 °C. Das Stickstoffgas wurde mit 3 m³/h (670 cm/Minute) aus der gleichen Position heraus wie der Zufuhrzugang der wässrigen Flüssigkeit, eingebracht. Die obere Seite des Damms der Bandpolymerisationsmaschine wurde mit einem Polyethylenfilm bedeckt. Es trat jedoch auf der inneren Fläche des Films viel Taubildung auf. Die zweite Hälfte der Bandpolymerisationsmaschine wurde 12 Minuten von der unteren Fläche des Bands mit heißem Wasser von 90 °C erwärmt.
Der Feststoffgehalt des erhaltenen Polymerhydrogels betrug 36,2% und der Zuwachs des Feststoffgehalts betrug 0,5%. Das Polymerhydrogel wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gelpulverisiert und dann bei 160 °C 65 Minuten getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde pulverisiert und klassiert, wobei ein wasserabsorbierendes Harz (2) von 500 bis 106 μm erhalten wurde.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserabsorbierenden Harzes (2), die nach dem oben genannten Verfahren gemessen wurden, betrugen 70 g/g bzw. 4%.
Beispiel 3 (Vergleich)
Ein wasserabsorbierendes Harz (3) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, abgesehen davon dass die Zufuhrmenge des Stickstoffgases während der Polymerisation 1 l/Minute (18 cm/Minute) betrug. Die Polymerisationspeaktemperatur von 95 °C zeigte sich 12 Minuten nach Injektion der Polymerisationsinitiatoren. Der Zuwachs an Feststoffgehalt betrug 0,2%.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserabsorbierenden Harzes (3), die durch das oben genannte Verfahren gemessen wurden, betrugen 68 g/g bzw. 8%.
Beispiel 4
Ein wasserabsorbierendes Harz (4) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten, abgesehen davon dass nur 800 g der hergestellten wässrigen Flüssigkeit in das nichtrostende Gefäß injiziert wurden, wobei die Dicke der wässrigen Flüssigkeit auf 10 mm festgelegt wurde. Die Polymerisationspeaktemperatur von 60 °C zeigte sich 15 Minuten nach der Injektion der Polymerisationsinitiatoren. Der Zuwachs an Feststoffgehalt betrug 0,2%.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserabsorbierenden Harzes (4), die durch das oben genannte Verfahren gemessen wurden, betrugen 55 g/g bzw. 3%.
Beispiel 5
Zu allererst wurden 170 g Acrylsäure und 1808 g einer 37 %igen wässrigen Natriumacrylatlösung als Monomere, 1,36 g Polyethylenglykoldiacrylat (durchschnittliches Molekulargewicht 478) als ein Vernetzungsmittel und 407 g Wasser in ausreichendem Maße gemischt, um eine wässrige Flüssigkeit herzustellen. Die erhaltene wässrige Flüssigkeit wurde in ein nicht-rostendes Gefäß platziert, welches eine Größe einer Länge von 320 mm × Breite von 220 mm × Höhe von 50 mm besaß und dessen innere Oberfläche mit Teflon beschichtet war. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Dicke der wässrigen Flüssigkeit 30 mm. Das rostfreie Gefäß wurde an dessen oberer Seite durch einen Polyethylenfilm, der einen Stickstoffeinführungszugang, einen Abgasausgang und einen Polymerisationsinitiatorinjektionszugang besaß, versiegelt, und dann wurde das Gefäß in ein Wasserbad von 30 °C getaucht. Gelöster Sauerstoff wurde aus der wässrigen Flüssigkeit durch Einführen eines Stickstoffgas in die wässrige Flüssigkeit entfernt, während die Temperatur der wässrigen Flüssigkeit auf 30 °C eingestellt wurde. Danach wurde das Stickstoffgas mit 10 1 pro Minute (180 cm/Minute) in der Längsrichtung des Gefäßes eingeführt, während die Abgase auf der gegenüberliegenden Seite weiter entfernt wurden. Dann wurden 0,02 g/(Monomer-Mol) V-50, 0,0018 g/(Monomer Mol) L-Ascorbinsäure und 0,0014 g/(Monomer Mol) Wasserstoffperoxid, die entsprechend in 5 g entlüftetem Wasser gelöst waren, als Polymerisationsinitiatoren injiziert und ausreichend mit einem magnetischen Rührer gemischt (Monomerenkonzentration: 35,0%). Da die Polymerisation 1 Minute nach der Injektion der Polymerisationsinitiatoren begonnen hat, wurde das rostfreie Gefäß in ein Wasserbad von 10 °C in einer Tiefe von 10 mm vom Boden des Gefäßes aus gesehen, getaucht und der obere Teil des Polyethylenfilms wurde mit einer Wärmeisoliervorrichtung bedeckt. Nach 13 Minuten wurde die Polymerisationspeaktemperatur von 84 °C aufgezeigt. Der Wasserdampf, der während dieser Polymerisationszeitspanne von 12 Minuten aus dem Abgasausgang herauskam, wurde eingefangen und als 102 g ermittelt. Nach dem Polymerisationspeak wurde das rostfreie Gefäß in einem Wasserbad von 84 °C bis auf eine Tiefe von 10 mm in Bezug auf den Boden des Gefäßes getaucht und 60 Minuten gehalten.
Das erhaltene Polymerhydrogel wurde mit einem Fleischhacker (Hacker des Typs Nr. 32, hergestellt von Hiraga Kosakusho & Co., Ltd.) mit einer perforierten Platte (Würfel), die Löcher eines Durchmessers von 9,5 mm enthielt, pulverisiert und dann bei 160 °C 65 Minuten getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde pulverisiert und klassiert, wodurch ein wasserabsorbierendes Harz (5) von 500 – 106 μm erhalten wurde. Der Feststoffgehalt des pulverisierten Gels betrug 36,5 und die Zunahme des Feststoffgehalts betrug 1,5%.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserlöslichen Harzes (5), wie durch das oben genannte Verfahren gemessen, betrug 70 g/g bzw. 5%.
Beispiel 6
Zu allererst wurden 204 g Acrylsäure, und 1339 g einer 37 %igen wässrigen Natriumacrylatlösung, 1,58 g Polyethylenglykoldiacrylat (durchschnittliches Molekulargewicht 478) und 442 g entionisiertes Wasser in ausreichender Weise gemischt, um eine wässrige Flüssigkeit herzustellen. Die erhaltene wässrige Flüssigkeit wurde einem Reaktor zugeführt, welcher umfasste: einen Deckel, der mit einem Thermometer, einem Gaszufuhrrohr an der Einlassseite in Längsrichtung und einen Abgasausgang an der Ausgangsseite in Längsrichtung, der mit einer wärmeisolierenden Vorrichtung bedeckt war, ausgestattet war; und ein Gefäß mit einer Bodenfläche von 320 mm × 220 mm und einer Tiefe von 60 mm, und dieser Reaktor wurde in ein Wasserbad von 20 °C eingetaucht. Ein Stickstoffgas wurde in die wässrige Flüssigkeit eingeführt, um die Menge des gelösten Sauerstoffs auf etwa 0,3 ppm zu verringern. Dann wurde dieses Einbringen von Stickstoffgas in den Reaktor mit 8 l/Minute (103 cm/Minute) fortgeführt. Als Nächstes wurden 3,24 g einer 5 %igen wässrigen Lösung von V- 50 (Polymerisationsinitiator auf Azobasis, hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 3,24 g einer 5 %igen wässrigen Natriumpersulfatlösung und 2,92 g einer 1 %igen wässrigen L-Ascorbinsäurelösung hinzugegeben und gemischt und dann wurden 3,34 g einer 0,35 %igen wässrigen Wasserstoffperoxidlösung hinzugegeben und gemischt. Die Monomerkonzentration betrug 35% und die Dicke der wässrigen Flüssigkeit betrug 25 mm. Die Polymerisation begann 1 Minute nach der Zugabe von Wasserstoffperoxid. Nach dem Initiieren der Polymerisation wurde der Reaktor in einem Wasserbad von 10 °C in einer Tiefe von 10 mm in Bezug auf den Boden eingetaucht. Nach 12 Minuten erreichte der mittlere Teil des Polymerisationssystems (Polymer + nichtumgesetztes Monomer) in der Dickerichtung die maximale Temperatur von 80 °C (Polymerisationspeaktemperatur), wenn die Temperatur des Polymerisationssystems an der Bodenseite des Reaktors 62 °C betrug und die Temperatur des Polymerisationssystems an der oberen Seite 66 °C betrug. Nach dem Polymerisationspeak wurde die Temperatur des Wasserbads auf 60 °C geändert und bei dieser Temperatur 60 Minuten gehalten, wodurch ein Polymerhydrogel erhalten wurde. Dieses Polymerhydrogel wurde mit einem Fleischhacker pulverisiert und das entstandene pulverisierte Gel wurde durch heiße Luft von 160 °C 65 Minuten getrocknet. Der Feststoffgehalt des pulverisierten Gels betrug 35,8 und der Zuwachs an Feststoffgehalt betrug 0,8%. Das sich gebildete getrocknete Produkt wurde pulverisiert und klassiert, wodurch ein wasserabsorbierendes Harz (6) von 500 – 106 μm erhalten wurde.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserabsorbierenden Harzes (6), die durch das oben genannte Verfahren gemessen wurden, betrug 65 g/g bzw. 3%.
100 Teile des wasserabsorbierenden Harzes (6), 0,1 Teile Ethylenglykoldiglycidylether, 4 Teile Wasser und 1 Teil Isopropylalkohol wurden gleichmäßig gemischt und das sich ergebende Gemisch wurde auf 195 °C 40 Minuten lang erhitzt, wobei ein wasserabsorbierendes Mittel erhalten wurde. Mit diesem wasserabsorbierenden Mittel wurde die Absorptionskapazität gemäß dem oben genannten Verfahren gemessen und des Weiteren wurde die Absorptionskapazität unter hoher Last und die Absorptionsgeschwindigkeit nach einem Verfahren gemäß der Offenbarung in JP-A-09-235378 gemessen. Im Ergebnis betrug die Absorptionskapazität 50 g/g, die Absorptionskapazität unter hoher Last betrug 28 g/g und die Absorptionsgeschwindigkeit betrug 20 Sekunden.
Beispiel 7
Zu allererst wurden 100 Teile Acrylsäure, 656,4 Teile einer 37 %igen wässrigen Natriumacrylatlösung, 0,77 Teile Polyethylenglykoldiacrylat (durchschnittliches Molekulargewicht 478) und 216,7 Teile entionisiertes Wasser in ausreichendem Maße gemischt, um eine wässrige Monomerflüssigkeit herzustellen. Die erhaltene wässrige Monomerflüssigkeit wurde mit 71,2 kg/h einer aus Stahl hergestellten Bandpolymerisationsmaschine mit einer Breite von 30 cm und einer Bewegungsgeschwindigkeit von 14 cm/min zugeführt. Die wässrige Monomerflüssigkeit wurde aus einem Tank durch Rohrleitungen einer Bandpolymerisationsmaschine unter Verwendung einer Dosierpumpe zugeführt und ein Stickstoffgas wurde kontinuierlich auf dem Wege der Rohrleitungen zugeführt, wobei die Menge des gelösten Sauerstoffs auf 0,5 ppm oder darunter verringert wurde. Des Weiteren wurde eine 10 %ige wässrige Lösung von V-50 (Polymerisationsinitiator auf Azobasis, hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), eine 10 %ige wässrigen Natriumpersulfatlösung und eine wässrige L-Ascorbinsäurelösung der wässrigen Monomerflüssigkeit zugeführt und in der Leitung so gemischt, dass V-50 0,02 g/(Monomer Mol) betrug, Natriumpersulfat 0,02 g/(Monomer Mol) betrug, und L-Ascorbinsäure 0,0018 g/(Monomer Mol) betrug. Zuletzt wurde in der Leitung eine 0,35 %ige wässrige Wasserstoffperoxidlösung der wässrigen Monomerflüssigkeit zugeführt und mit dieser gemischt, so dass Wasserstoffperoxid 0,00144 g/(Monomer Mol) betrug und wurde so der Bandpolymerisationsmaschine zugeführt. Die Temperatur der wässrigen Flüssigkeit, die die obige wässrige Monomerflüssigkeit und die obigen Polymerisationsinitiatoren umfasst, wurde in der Zufuhrleitung so gesteuert, dass sie 20 °C betrug. Die obige wässrige Flüssigkeit wurde in die Bandpolymerisationsmaschine mit einem Damm von 50 mm Höhe auf eine Höhe von 25 mm gefüllt. Die obere Seite der Bandpolymerisationsmaschine wurde mit einer rostfreien Folie bedeckt und die Polymerisation wurde unter luftdichten Bedingungen durchgeführt. Die erste Hälfte mit einer Dauer von 12 Minuten der Bandpolymerisationsmaschine wurde von der unteren Fläche des Bands durch Kühlwasser von 12 °C gekühlt. 8 Minuten später zeigte die wässrige Flüssigkeit, die der Bandpolymerisationsmaschine zugeführt wurde dann die Polymerisationspeaktemperatur von 86 °C. Das Stickstoffgas wurde mit 70 cm/Minute von der Zufuhrseite der wässrigen Flüssigkeit dem oberen Teil der Bandpolymerisationsmaschine zugeführt. Das Umgebungsgas wurde stromabwärts von dem wässrige-Flüssigkeitszufuhrzugang mit 1,4 m ausgebracht und mit einem Kondensator von 12 °C kontaktieren gelassen, wobei der Wassergehalt in dem Gas kondensiert wurde. Das Umgebungsgas, aus dem das kondensierte Wasser entfernt wurde, wurde mit frischem Stickstoffgas in der Nähe des wässrigen Flüssigkeitszufuhrzugangs kombiniert und dann der Polymerisationsmaschine zurückgeführt. Andererseits umfasste die Acrylsäure etwa 3% des kondensierten Wassers. Daher wurde das kondensierte Wasser der wässrigen Ausgangsflüssigkeit zurückgeführt, wenn die Konzentration der wässrigen Monomerflüssigkeit bei 35,1% durch Hinzufügen des Ausgangsmaterials gehalten wurde. Die zweite Hälfte der Bandpolymerisationsmaschine wurde 12 Minuten lang von der unteren Fläche des Bands mit warmem Wasser von 60 °C erwärmt.
Der Feststoffgehalt des entstandenen Polymerhydrogels betrug 35,9% und der Zuwachs an Feststoffgehalt betrug 0,8%. Das Polymerhydrogel wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gelpulverisiert und dann bei 160 °C 65 Minuten getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde pulverisiert und klassiert, wobei ein wasserabsorbierendes Harz (7) von 500 – 106 μm erhalten wurde.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserabsorbierenden Harzes (7), die durch das oben genannte Verfahren gemessen wurden, betrugen 66 g/g bzw. 3%.
Vergleichsbeispiel 1
In Beispiel 1 wurde die wässrige Flüssigkeit, deren gelöster Sauerstoffspiegel verringert war und in die Polymerisationsinitiatoren injiziert wurden, vollständig in einen Polyethylenbeutel gefüllt, so dass kein Leerraumbereich vorhanden war, und der Beutel wurde dann in das gleiche Gefäß, das in Beispiel 1 verwendet wurde, platziert. Die anschließende Vorgehensweise wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Infolgedessen zeigte sich 13 Minuten nach der Injektion der Polymerisationsinitiatoren die Polymerisationspeaktemperatur von 104 °C.
Das erhaltene Polymerhydrogel wurde mit einem Fleischhacker (Hacker des Typs Nr. 32, hergestellt von Hiraga Kosakusho & Co., Ltd.) mit einer perforierten Scheibe (Würfel) die Löcher eines Durchmessers von 9,5 mm enthielt, pulverisiert und dann bei 160 °C 65 Minuten getrocknet. Der Feststoffgehalt des pulverisierten Gels betrug 35,0% und der Zuwachs an Feststoffgehalt betrug 0%. Das getrocknete Produkt wurde pulverisiert und klassiert, wobei ein wasserabsorbierendes Harz (1), zum Vergleich, von 500 – 106 μm erhalten wurde.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserabsorbierenden Harzes (1) zum Vergleich, die durch das oben genannte Verfahren gemessen wurden, betrugen 70 g/g bzw. 12%.
Vergleichsbeispiel 2
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, abgesehen davon, dass das Gefäß zum Kühlen nicht in ein Wasserbad getaucht wurde, sondern während dem Zeitraum von der Initiation der Polymerisation bis zum Aufzeigen der Polymerisationspeaktemperatur an der Luft gelassen wurde. 10 Minuten nach Injektion der Polymerisationsinitiatoren trat Kochen bei 110 °C oder darüber auf.
Das erhaltene Polymerhydrogel wurde mit einem Fleischhacker (Hacker des Typs Nr. 32, hergestellt von Hiraga Kosakusho & Co., Ltd.) mit einer perforierten Scheibe (Würfel) die Löcher mit einem Durchmesser von 9,5 mm enthielt, pulverisiert und dann bei 160 °C 65 Minuten lang getrocknet. Der Feststoffgehalt des pulverisierten Gels betrug 38,5% und der Zuwachs an Feststoffgehalt betrug 3,5%. Das getrocknete Produkt wurde pulverisiert und klassiert, wodurch ein wasserabsorbierendes Harz (2), zum Vergleich, von 500 – 106 μm erhalten wurde.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserabsorbierenden Harzes (2) zum Vergleich, die durch das oben genannte Verfahren gemessen wurden, betrugen 71 g/g bzw. 15%.
Vergleichsbeispiel 3
Eine wässrige Flüssigkeit wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die Menge an Wasser von 388 g auf 14,3 g verändert wurde. Dann wurden 564 g der erhaltenen wässrigen Flüssigkeit in das gleiche Gefäß, das in Beispiel 1 verwendet wurde, injiziert, wobei die Dicke 7 mm betrug (Monomerkonzentration: 43,0%). Danach wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, um die Polymerisation zu initiieren. Nach der Initiation der Polymerisation wurde das Gefäß aus dem Wasserbad herausge nommen und die Polyethylenfolie wurde von dem oberen Bereich des Gefäßes heruntergenommen und das Gefäß wurde an der Luft gelassen. 4 Minuten nach der Initiation der Polymerisation kochte die wässrige Flüssigkeit mit 110 °C oder höher. Danach wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei ein wasserabsorbierendes Harz (3), zum Vergleich, erhalten wurde. Der Zuwachs an Feststoffgehalt betrug 11,2%.
Die Absorptionskapazität und der wasserlösliche Gehalt des wasserabsorbierenden Harzes (3) zum Vergleich, die durch das oben genannte Verfahren gemessen wurden, betrugen 45 g/g bzw. 10%.
Für die wasserabsorbierenden Harze (1) – (7) und die wasserabsorbierenden Harze (1) – (3) zum Vergleich, die jeweils aus den Beispielen 1 – 7 und Vergleichsbeispielen 1 – 3 erhalten wurden, sind die Absorptionskapazitäten und die wasserlöslichen Gehalte in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1

Claims

Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes, das die Stufe der statischen Polymerisation einer ein hydrophiles Monomer umfassenden wässrigen Lösung umfasst, wobei die maximal erreichte Temperatur des Polymerisationssystems auf dem Wege der Entfernung der Polymerisationswärme durch Verwendung von sowohl einer Abkühlung aufgrund von Wärmeleitungsübertragung als auch einer Abkühlung aufgrund der latenten Verdampfungswärme auf den Bereich von 60 – 95 °C gesteuert wird; die Polymerisation in einer Polymerisationsvorrichtung mit einem oberen Leerraum durchgeführt wird; und ein Inertgas in den oberen Leerraum der Polymerisationsvorrichtung eingeführt wird, wobei die ein hydrophiles Monomer umfassende wässrige Lösung eine Dicke von 10 – 50 mm aufweist und das Entfernen der Polymerisationswärme durch Verwendung einer Abkühlung aufgrund der latenten Verdampfungswärme erreicht wird durch: Einführen eines Inertgases in einer Menge von 30 cm/min oder mehr in den oberen Leeraum der Polymerisationsvorrichtung mit dem oberen Leerraum; und anschließendes Austragen von Wasserdampf einschließlich verdampfter Lösemittel und hydrophilem Monomer aus dem Polymerisationssystem zusammen mit dem in den oberen Leerraum eingeführten Inertgas; wobei das Verfahren ferner die Stufen des Trocknens des gebildeten Hydrogelpolymers des wasserabsorbierenden Harzes zum Erhöhen von dessen Feststoffgehalt und des anschließenden Pulverisierens des getrockneten Polymers und des anschließenden Klassierens des pulverisierten Polymers zur Gewinnung eines teilchenförmigen wasserabsorbierenden Harzes umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes gemäß Anspruch 1, wobei das Erhöhen des Feststoffgehalts von der das hydrophile Monomer umfassenden wässrigen Lösung zu einem Hydrogelpolymer, das sich nach dem Durchlaufen der maximal erreichten Temperatur des Polymerisationssystems bildet, auf dem Wege der Entfernung der Polymerisationswärme durch Verwendung von sowohl einer Abkühlung aufgrund von Wärmeleitungsübertragung als auch einer Abkühlung aufgrund der latenten Verdampfungswärme auf den Bereich von 0,2 bis 10 Gew.-% gesteuert wird.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Entfernung von Wärme aus dem Polymerisationssystem aufgrund der latenten Verdampfungswärme durch Kühlen einer mit dem Umgebungsgas in Kontakt stehenden Fläche einer Polymerisationsreaktionsvorrichtung gefördert wird.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Entfernung von Wärme aus dem Polymerisationssystem aufgrund der latenten Verdampfungswärme durch Ansaugen von Umgebungsgas und anschließendes Durchleiten des angesaugten Umgebungsgases durch einen Kühlturm zur Entfernung des kondensierten Wassers aus dem Umgebungsgas gefördert wird.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens ein Teil einer das hydrophile Monomer umfassenden wässrigen Lösung, die verdampft wird, durch die Abkühlung aufgrund der latenten Verdampfungswärme zu einer das hydrophile Monomer umfassenden wässrigen Ausgangslösung zurückgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner die Stufe des Durchführens einer Vernetzungsbehandlung in der Nachbarschaft der Oberfläche des gebildeten teilchenförmigen wasserabsorbierenden Harzes umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner die Stufen: Austragen des Inertgases aus dem Reaktor, wobei das ausgetragene Inertgas Dampf einer das hydrophile Monomer umfassenden wässrigen Lösung enthält; Entfernen des Dampfs aus dem ausgetragenen Inertgas; und Rückführen von verbliebenem Inertgas als Inertgas, das in einen Reaktor zum Ausbringen der latenten Verdampfungswärme eingeführt wird, umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass, wenn ein Polymerisationsinitiator zu der das hydrophile Monomer umfassenden wässrigen Lösung gegeben wird, die Temperatur dieser wässrigen Lösung (Polymerisationsinitiierungstemperatur) im Bereich von 10 bis 40 °C liegt.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass 20 bis 60% der Polymerisationswärme aufgrund der latenten Verdampfungswärme entfernt werden.