JP7035008B2 - 水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するためのベルト乾燥装置、ならびに水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するための方法 - Google Patents

水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するためのベルト乾燥装置、ならびに水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するための方法 Download PDF

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Description

本発明は、請求項1の上位概念部に記載された、水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するためのベルト乾燥装置に関する。本発明はさらに、請求項19の上位概念部に記載された、水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するための方法、ならびに請求項20記載の製造方法に関する。
乾燥状態におけるその質量の数倍(部分的に千倍を超える)の液体、例えば水またはこれに類した液体を吸収することができる、架橋された親水性ポリマーを、吸水性もしくは超吸水性ポリマー(SAP、超吸水体の略)と呼ぶ。
超吸水体の主使用分野は、衛生分野であり、かつ医薬分野においても傷被覆体および絆創膏において重要な働きをする。超吸水体のための他の重要な使用分野は、農業および園芸であり、このような分野では超吸水体は、液体を貯えるための土壌の性能を改善する目的で使用される。
超吸水体に対する要求は、それぞれの使用分野に依存しているので、超吸水体の特性(例えば膨張率および膨張速度)は、相応に適合されねばならない。そのためには、吸収すべき液体の吸収が比較的高い温度でかつ/または圧力下で行われることが望ましいか否かが重要であり、このことは特に、失禁製品における超吸水体の使用のために重要である。また吸収すべき液体の形式および組成にも大きな意味がある。それというのは、超吸水体の膨張率は、膨張剤の塩分濃度によって強く影響されるからである。
吸水性ポリマーは、特に、(共)重合された親水性モノマーから成るポリマー、適宜なグラフトベース上における1つまたは複数の親水性モノマーのグラフト共重合体、架橋されたセルロースまたは澱粉エーテル、架橋されたカルボキシメチルセルロース、部分的に架橋されたポリアルキレンオキシド、または例えばグアー誘導体(Guarderivate)のような、水性の液体において膨張可能な天然産物である。このような吸水性ポリマーは、おむつ、タンポンおよび生理用ナプキンのために、しかしながらまた農業の園芸における水分除去剤としても使用される。
吸水性ポリマー粒子のための製造方法は、下記のステップ、すなわち、水性モノマー溶液または水性モノマー懸濁液を重合させてポリマーゲルを製造するステップと、水性ポリマーゲルをコンベヤベルト上において支持しかつコンベヤベルト上においてポリマーゲルを搬送方向に搬送させながら、コンベヤベルトを備えたベルト乾燥器において水性ポリマーゲルを乾燥させるステップ、および乾燥したポリマーゲルをポリマー粒子に破砕し、かつ/または粉砕するステップ、を有している。
吸水性ポリマーの製造は、例えば専攻論文「現代の超吸収ポリマー技術」F. L. Buchholz およびA. T. Graham 著、Wiley-VCH、1998年、またはUllmann の「工業化学のエンサイクロペディア」、6版、35巻、73~103頁に記載されている。
乾燥のために、ベルト乾燥器は、特に循環空気を案内するための循環空気式ベルト乾燥器として、コンベヤベルトを十分に取り囲む乾燥器構造体を備えて構成されており、かつ乾燥器構造体に空気を戻すように接続している空気戻し路を備えて形成されている。このとき戻し空気は、乾燥器構造体から取り出され、かつ空気戻し路を介して乾燥器構造体に再び供給される。空気戻し路は、空気取出しガイドを有しており、この空気取出しガイドは、乾燥器構造体における空気流上流側の流入部分と、空気戻し路における空気流下流側の流出部分との間に形成されている。
水性ポリマーゲルの状態における超吸水性ポリマーは、湿潤状態にあると見なされ、かつその限りにおいては一般的に湿潤品と呼ぶことができ、すなわち水性ポリマーゲルは、特に以下において記載するように、乾燥前において今なおかなりの水分を有している。水性ポリマーゲルは、モノマー溶液またはモノマー懸濁液の重合によって得られる。なお水性ポリマー粒子の水性ポリマーゲルは、好ましくは、例えば40~60%の固形分を有する粉粒体として、ベルト乾燥器内にもたらされる。この状態においてポリマーゲルは、基本的には既に、所望の架橋率で架橋されており、特に最初は特に比較的低い架橋率で均等に架橋されており、特に最初はなおほとんど表面架橋されていない。
吸水性ポリマー粒子の状態における超吸水性ポリマーは、乾燥後の状態にあるように見え、すなわちこの超吸水性ポリマーは、特に以下において記載するように、水性ポリマーゲルの乾燥後に僅かに残っている水分含有量を有しており、つまり超吸水性ポリマーは、好ましくは乾燥したポリマーゲルとして、特に乾燥したポリマー粒子として存在している。この状態において吸水性ポリマー粒子は、好ましくは後架橋されること、特に表面架橋されることができ、このとき表面架橋率は、好ましくは、上に述べた比較的低い、最初に均一な架橋率を上回っている。好ましくは、重合の後で吸水性ポリマーの、乾燥される水性ポリマーゲルが得られる。吸水性の、特に乾燥したポリマー粒子を備えた吸水性ポリマーへの、水性ポリマーゲルの乾燥の基本は、同様に、専攻論文「現代の超吸収ポリマー技術」F. L. Buchholz およびA. T. Graham 著、Wiley-VCH、1998年の87~93頁に記載されている。
ベルト乾燥器において、水性ポリマーゲルは、部分乾燥したポリマーゲルに乾燥させられ、かつその限りにおいては乾燥ケーキとして存在する。乾燥ケーキは、好ましくは、部分乾燥したポリマーゲルのストランドとして、つまり部分乾燥したポリマーストランドとして、ベルト乾燥器のベルト上に存在しており、ポリマーストランドはその限りにおいてはベルト乾燥器の乾燥器構造体を貫いて延びている。
乾燥ケーキは、ベルト乾燥器の終端部において、つまり乾燥器構造体からの離脱時に、乾燥したポリマーゲルのほぼ乾燥したストランドとして、例えばプレートまたは板状のストランドの形態で、つまり乾燥したポリマーストランドとして存在している。したがって、部分的に、乾燥ケーキの部分乾燥したポリマーゲルおよび乾燥したポリマーゲルに、既に「乾燥したポリマー粒子」という概念が関係させられ、両方の場合は、「超吸水性または吸水性ポリマーゲル」または「乾燥したポリマーゲル」という概念で、「水性ポリマーゲル」とは区別して把捉される。
ベルト乾燥器の導入モジュールは、水性ポリマー粒子の形態の超吸水性ポリマーを導入するために働く。実地においては次いで乾燥条件が選択され、これらの乾燥条件は、乾燥機容量の使用と、吸水性ポリマー粒子の作業能力との間における妥協案である。ベルト乾燥器は、他の乾燥器構造形式との比較において、(重力を除いて)機械的な荷重が生成物をほとんど損なわないという利点を有している。それというのは、水性ポリマーゲルもしくは吸水性ポリマー粒子は、単にコンベヤベルト上に載置されているだけだからである。原則的にベルト乾燥器は、1つまたは複数のコントロールゾーンを1つまたは複数の乾燥器ゾーンを用いて構造的に可能にするという可能性を提供する。
ベルト乾燥器は、例えばポリマー供給のための生成物供給モジュール、1つまたは複数の乾燥器ゾーンを形成するための複数の乾燥器モジュール、およびポリマー排出のための排出モジュールを含んでいる。排出モジュールは、吸水性ポリマー粒子の形態の超吸水性ポリマーを排出するために働き、特にコンベヤベルトは、排出モジュールにおいて終端している、もしくはそこに変向点を有している。超吸水性ポリマーは、ベルト乾燥器の終端部における排出モジュールにおいて、クラッシャまたはこれに類した破砕体に向かって落下するか、またはこのような破砕体に供給されることができる。そのために乾燥ケーキは、全体として破砕体に供給されるか、または乾燥ケーキの破片として、または乾燥ケーキのその他の大きなブロックとして供給されることができる。そして乾燥しているがなお破砕されていないポリマー粒子は、一部が、乾燥したポリマーゲルの破片として、例えば比較的大きなブロックとして、かつ一部が、乾燥したポリマーゲルの回避不能な破片残留物として存在している。
その後で乾燥したポリマーゲルの、完全に破砕された乾燥したポリマー粒子が、破砕体における破砕によって生ぜしめられる。特に、破砕の結果生じる、乾燥したポリマーゲルの破片残留物および残留物は、ポリマー粒子の微細なパーティクルパウダを含んでおり、このようなパーティクルパウダは、微細粒子および超微細粒子を含んでいる。乾燥しかつ破砕されたポリマー粒子は、破砕後に、好ましくは空気力式の搬送装置内にもたらされ、粉砕工程に供給され、つまりその後で、粉砕された乾燥したポリマー粒子へとさらに処理される。
国際公開第2015/163512号(WO 2015/163512 A1)には、ポリマーゲルが乾燥させられる、吸水性ポリマー粒子のための製造方法が開示されている。乾燥の後で、乾燥したポリマーゲルは、第1の粉砕装置における第1の粉砕ステップに供給され、次いで滞留装置に供給され、かつその後で第2の粉砕装置における第2の粉砕ステップに供給される。第1および第2の粉砕装置における滞在時間は、3分の範囲内であり、かつ滞留装置における滞在時間は、30分以上であり、常に1つの粉砕装置における滞在時間を上回っている。滞留装置によって、凝固した材料がさらなる搬送装置内に達することが回避される。粉砕は、150μmの粒子サイズに関して行われる。
特に粉砕された乾燥したポリマー粒子は、次いで篩分け工程に供給されることができる。優良粒フラクション(Gutkornfraktion)は、このとき既に好適な所望の粒子サイズを有しており、かつ既に分離することができる。オーバ粒フラクションまたは微細粒フラクションは、場合によっては再度粉砕、篩分け、または加工されて、優良粒フラクションに追加することができる。優良粒フラクションの、乾燥させられ、粉砕され、かつ篩分けされたポリマー粒子は、表面後処理することができる。乾燥させられ、粉砕され、かつ篩分けされて、表面後処理されたポリマー粒子は、保護篩に供給することができる。
乾燥方法では、連続的に作動する対流ベルト乾燥器を使用することができ、以下においてこれは、冒頭において述べた形式のベルト乾燥器、特に循環空気式ベルト乾燥器に関する。冒頭に述べたベルト乾燥器は、水性ポリマーゲルのために、特に制限されて流動可能な粒を含む生成物を形成するために、特に構成されている。連続的に作動するベルト乾燥器では、水性ポリマーゲルの、通気可能な集合体として載置された生成物層が、穿孔されたコンベヤベルト上におけるポリマーストランドとして、乾燥室を通して搬送され、かつこのとき最初は部分乾燥したポリマーゲルに、かつ最後は乾燥ケーキの乾燥したポリマーゲルに乾燥させられ、この乾燥ケーキは、次いで、吸水性ポリマー粒子としての、上に述べた乾燥したポリマー粒子へとさらに処理される。
部分乾燥したポリマーゲルおよび次いで生じる乾燥したポリマーゲルの乾燥ケーキの生成物層を貫流する乾燥ガスは、乾燥すべき水性ポリマーゲル内へのもしくは部分乾燥した吸水性ポリマー粒子への入熱のため、および蒸発する湿分の搬出のために働く。乾燥ガスとしては、好ましくは乾燥空気である空気が使用される。循環空気式ベルト乾燥器では、生成物層を貫流する乾燥空気はさらに循環空気として案内される。
コンベヤベルトを備えたベルト乾燥器は、ベルトリアクタとは区別することができる。ベルトリアクタが、水性ポリマーゲルをその製造物質から製造するために使用されるのに対して、ベルト乾燥器は、吸水性ポリマー粒子を水性ポリマーゲルから製造するために、特に好ましくは所望の架橋率で最初に均一に架橋された、場合によって表面架橋された水性ポリマーゲルから、上に述べた吸水性ポリマー粒子を製造するために使用される。
国際公開第2015/074966号(WO 2015/074966 A1)には、超吸水性ポリマー(SAP、超吸水体の略)用の、破砕体を備えたプレート式ベルト乾燥器が記載されている。十字翼破砕機として形成されたこのような破砕体は、基本的には公知であり、かつSAPを破砕するために使用され、かつ商業的に入手することができる。1つの例は、例えばGrenzebach社のインターネット表示から見ることができる、
https://www.yumpu.com/de/document/view/6323642/thermische-verfahrenstechnik-grenzebach-maschinenbau-gmbh。
出願人の十字翼破砕機は、基本的には国際公開第2013/072419号(WO 2013/072419)SAP-Produktionに関連して記載されている。この十字翼破砕機は、軸を含んでおり、この軸には複数のバーが支持されている。軸に配置されたバーの他に、十字翼破砕機は、不動に取り付けられた複数のバーを含んでおり、これらのバーは、軸に配置されたバーの中間室内に係合している。破砕機に装入されたポリ(メタ)アクリレート・ブロックは、不動に取り付けられたバーの上に落下し、これらのバー上に留まる。軸と一緒に回転するバーによって、ブロックは破砕される。
国際公開第2014/044780号(WO 2014/044780 A1)には、格子として形成された調節可能な案内手段と組み合わせられたクラッシャが開示されており、案内手段は、追加的にSAPブロックをある程度破砕する。
好ましくは、乾燥したポリマーストランド、つまり乾燥ケーキまたは乾燥ケーキの大きな破片の改善された破砕は、ベルト乾燥器のコンベヤベルトの終端部において乾燥したポリマー粒子へと行われる。このことは主として次のことに起因する。すなわちこの場合一方では、乾燥したポリマーゲルの、硬度および粘稠度に関する特性は、変化することがあり、ひいては破砕機の破砕能力は種々異なった効果を発揮する。他方において、空気力式の搬送装置のためには、特に中間ステップとして内部に存在する粉砕装置および/または篩装置を備えた空気力式の搬送装置のためには、乾燥したポリマーゲル製の既に良好に破砕されたポリマー粒子の十分に均一な生成物流を使用することが、特に比較的一定のパラメータで空気力式の搬送装置に装入できることが、好適である。
本発明の課題は、水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するための、改善された装置および改善された方法を提供することである。特に、乾燥ケーキとしての乾燥したポリマーゲルを、乾燥後にもしくはベルト乾燥器の下流で、改善された形式で乾燥したポリマー粒子に破砕することが望ましい。特に乾燥したポリマー粒子は、ポリマーストランド、つまり乾燥ケーキの乾燥したポリマーゲルのための改善された破砕方法の枠内において、次いで行われる空気力式の搬送および/または粉砕のために最適な/適した粒子サイズ分布で破砕されることが望ましい。本発明の課題はまた、吸水性ポリマー粒子を製造するための改善された製造方法を提供することでもある。
装置に関しては、課題は、請求項1に記載された、水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するためのベルト乾燥装置を備えた発明によって解決される。
本発明は、水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するためのベルト乾燥装置であって、ベルト乾燥装置は、
- 乾燥器構造体およびコンベヤベルトを、コンベヤベルトの支持面上において水性ポリマーゲルを支持するためおよび水性ポリマーゲルを乾燥ケーキに乾燥させるために備えているベルト乾燥器と、
- 生成物流れ方向において乾燥器構造体の下流に、乾燥ケーキまたは場合によっては乾燥ケーキの破片の乾燥したポリマーゲルを乾燥した破砕されたポリマー粒子に破砕するために配置されている破砕機と、
を有している、ベルト乾燥装置を出発点とする。
本発明によれば、
- 破砕機は、フライスローラとして形成された破砕体を有しており、フライスローラは、
- フライスローラの作業縁部の上側の作業ラインが、コンベヤベルトの支持面上かまたは該支持面の上方に、乾燥ケーキまたは場合によっては破片をフライス加工するために配置されており、このときフライスローラは、乾燥ケーキまたは破片の破砕された乾燥したポリマー粒子を下方に向かって投下するように構成されている
ことが提案されている。
方法に関しては、課題は、請求項19の方法による本発明によって解決される。
本発明は、水性ポリマーゲルを乾燥させ、かつ破砕機を用いて乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕する方法を出発点とする。そのためにベルト乾燥装置が設けられており、このベルト乾燥装置は、
- 乾燥器構造体およびコンベヤベルトを、コンベヤベルトの支持面上において水性ポリマーゲルを支持するためおよび水性ポリマーゲルを乾燥ケーキに乾燥させるために備えているベルト乾燥器と、
- 生成物流れ方向において乾燥器構造体の下流に、乾燥ケーキまたは場合によっては乾燥ケーキの破片の乾燥したポリマーゲルを乾燥した破砕されたポリマー粒子に破砕するために配置されている破砕機と、を有している。
本発明によれば、
- 破砕機は、フライスローラとして形成された破砕体を含んでおり、このとき方法においては:
- 乾燥ケーキの乾燥したポリマーゲルを、乾燥した破砕されたポリマー粒子に破砕し、このとき
- フライスローラの作業縁部の上側の作業ラインで、コンベヤベルトの支持面上または該支持面の上方において、乾燥ケーキまたは乾燥ケーキの破片をフライス加工し、かつフライスローラは、乾燥ケーキまたは破片の破砕された乾燥したポリマー粒子を下方に向かって投下する
ことが提案されている。
フライスローラの作業縁部の作業ラインというのは、フライスローラの作業縁部の上側の頂点における接線を意味している。相応にフライスローラの下側の作業ラインというのは、フライスローラの作業縁部の下側の頂点における接線を意味している。作業縁部というのは、フライスローラの、乾燥ケーキにおいて作業する外縁部を意味しており、つまり特に、機能エレメントを包絡する円形の縁部であり、かつその半径がフライスローラの機能エレメントの外端部によって設定されている縁部を意味している。
つまり本発明のコンセプトによれば、簡単に言えば、フライスローラは、コンベヤベルトの高さにおいてまたはコンベヤベルトの高さの上において、乾燥ケーキをフライス加工するように、かつ乾燥ケーキの削り取られた乾燥したポリマー粒子を、下方に向かって投下するように配置されている。
本発明は、コンベヤベルト上における、乾燥したポリマーストランドの乾燥したポリマー粒子、特に乾燥ケーキのまたは場合によっては乾燥ケーキの破片の乾燥したポリマー粒子の改善された破砕は、ベルト乾燥器のコンベヤベルトの終端部において、ただ1つの十字翼破砕機によっては困難を伴ってしか、もしくはほとんど達成され得ないという考えから出発している。
この考えを出発点として本発明は、コンベヤベルトの直ぐ下流において、乾燥ケーキおよび乾燥ケーキの破片におけるポリマー粒子の分布により良好に適合させることができ、かつ他方では、良好にもしくは微細に破砕された乾燥したポリマー粒子の生成物は、それとは無関係に、空気力式の搬送装置および/または粉砕機の要求に適合させることができると認識した。
本発明はまた、請求項20に記載の製造方法にも関する。
吸水性ポリマー粒子を製造するための製造方法は、本発明によれば下記のステップ、すなわち、
- モノマー溶液またはモノマー懸濁液を水性ポリマーゲルの吸水性ポリマー粒子に重合させるステップであって、このとき溶液が、
a)少なくとも部分的に中和されていてよい、エチレン不飽和の酸基を有する少なくとも1つのモノマー、
b)少なくとも1つの架橋体、
c)少なくとも1つの開始剤、
d)任意選択的に、a)に記載したモノマーと共重合可能なエチレン不飽和の1つまたは複数のモノマー、および任意選択的に、1つまたは複数の水溶性ポリマーを含んでいる、ステップと、
- 水性ポリマーゲルをベルト乾燥装置に搬送するステップと、
を有している。
本発明によればさらに、
- 本発明は、請求項1から18までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置を用いて、水性ポリマーゲルを乾燥させるステップ、および乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するステップを有しており、ベルト乾燥装置は、
- 乾燥器構造体およびコンベヤベルトを、コンベヤベルトの支持面上において水性ポリマーゲルを支持するためおよび水性ポリマーゲルを乾燥ケーキまたは破片に乾燥させるために備えているベルト乾燥器と、
- 生成物流れ方向において乾燥器構造体の下流に、乾燥ケーキまたは破片を乾燥したポリマーゲルを乾燥した破砕されたポリマー粒子に破砕するために配置されている破砕機と、を有しており、
- 破砕機は、フライスローラとして形成された破砕体を有しており、かつ方法においては:
- 乾燥ケーキの乾燥したポリマーゲルを、乾燥した破砕されたポリマー粒子に破砕し、このとき
- フライスローラの作業縁部の上側の作業ラインで、コンベヤベルトの支持面上または該支持面の上方において、乾燥ケーキまたは破片をフライス加工し、かつフライスローラは、乾燥ケーキまたは破片の破砕された乾燥したポリマー粒子を下方に向かって投下し、
- 任意選択的に、乾燥した破砕されたポリマー粒子を粉砕し、かつ/または分級する
ことを特徴とすることが提案されている。
本発明の別の好適な発展形態は、従属請求項に記載されており、かつ上に述べたコンセプトを課題設定の枠内においてかつさらなる利点に関して実現するという個々の好適な可能性を提供する。
好ましくは、乾燥器構造体は、コンベヤベルト上において水性ポリマーゲルを支持するため、およびコンベヤベルト上のポリマーゲルを搬送方向において乾燥器構造体を通して搬送するためのコンベヤベルト、ならびにポリマーゲル搬入部およびポリマーゲル搬出部を有している。特に乾燥器構造体は、水性ポリマーゲルを乾燥させるために給気および排気を搬送するための、乾燥器構造体に接続された空気案内装置を有している。
破砕機は、好ましくは乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するために、生成物流れ方向においてポリマーゲル搬出部の下流に配置されており、このとき乾燥したポリマーゲルは、乾燥したポリマーゲルから成る乾燥ケーキまたは乾燥ケーキの破片として、破砕機に供給され、かつ乾燥したポリマー粒子に破砕される。
好ましくは、フライスローラは、機能エレメントを備えた回転可能な軸を有しており、かつコンベヤベルトは、変向ローラを有しており、このとき回転可能な軸は、変向ローラの回転方向とは逆向きの回転方向で回転するように構成されている。このように好適な逆向きの回転方向は、乾燥ケーキまたは破片の破砕された乾燥したポリマー粒子の下方への投下を促進する。
好ましくは、フライスローラの半径が、乾燥ケーキまたは破片の厚さよりも大きいかまたは該厚さと同じであり、かつ/またはフライスローラの下側の作業ラインが、コンベヤベルトの支持面の下に位置している。このような構成は、乾燥ケーキまたは破片が事実上完全に直接フライスローラへと案内され、かつフライスローラによって完全に捕捉されることを促進する。このような構成は、個々にまたは単独で、特に、乾燥ケーキまたは破片が完全にまたは部分的にフライスローラのそばを通過して案内されるおそれを減じる。
好ましくは、フライスローラの上側の作業ラインは、乾燥ケーキの上縁部の上に位置しているか、または破片の上縁部の上に位置している。このような構成は、乾燥ケーキまたは破片の粉砕された乾燥したポリマー粒子を下方に向かって投下することを促進する。
好ましくは、フライスローラの上側の作業ラインは、コンベヤベルトの支持面に対して上側の間隔を有しており、かつコンベヤベルトの支持面の高さの上における上側の間隔は、少なくとも5cm、好ましくは少なくとも8cm、好ましくは少なくとも10cmの値を有している。このような構成は、フライスローラが乾燥ケーキまたは破片において効果的に直接作業できることを促進する。これによって、フライスローラが程度の差こそあれ上から乾燥ケーキまたは破片に打撃を加えることが保証されている。
好ましくは、コンベヤベルトとフライスローラとの間において、コンベヤベルトの延長線上に、乾燥ケーキのためまたは破片のための支持体が配置されている。このような構成は、乾燥ケーキまたは破片の一部が、フライスローラとコンベヤベルトの終端部の間を、破砕されずに通過することを回避する。さらにフライスローラの打撃力は、支持体によって受け止められ、つまりコンベヤベルトおよび/または後ろ側の変向ローラがこのような打撃力を受け止めなくてはならないことが回避される。
好ましくは、支持体は、閉鎖された支持面を備えた支持テーブルとして形成されており、このとき支持テーブルの後縁部とフライスローラの前側の作業縁部との間に、後ろ側の間隔が残されている。支持テーブルは、特に良好な支持特性を有しており、かつその閉鎖された支持面で、乾燥ケーキまたは破片の一部がコンベヤベルトの終端部の下流において破砕されずに落下することを効果的に回避する。支持テーブルの後縁部とフライスローラの前側の作業縁部との間において残されている間隔は、相応に好適に調節することができる。
好ましくは、支持体は、支持格子として形成されており、該支持格子は、側方に中間室を介して間隔をおいて配置された支持エレメントを、特にロッド、バー、ポールまたはこれに類したものを有している。支持格子は、比較的簡単に実現可能である。さらに支持格子は、乾燥ケーキまたは破片が支持格子の間隔をおいて配置された支持エレメントにおいて破壊される場合に、フライスローラの破砕作用を促進することができる。
特に好ましくは、支持体の前側部分が、閉鎖された支持面を備えた支持テーブルとして形成されており、かつ支持体の後ろ側部分が、支持格子として形成されていて、該支持格子は、側方に中間室を介して間隔をおいて配置された支持エレメントを、特にロッド、バー、ポールまたはこれに類したものを有している。この好適な発展形態は、上に述べた支持テーブルの利点と上に述べた支持格子の利点とを組み合わせる。
好ましくは、支持格子の互いに間隔をおいて配置された支持エレメントの中間室内に、フライスローラの機能エレメントは係合することができる。このような構成には、フライスローラの機能エレメントが乾燥ケーキまたは破片を打撃し、これによって乾燥ケーキまたは破片が、支持格子の互いに間隔をおいて配置された支持エレメントにおいて破壊されるという利点がある。側方に中間室を介して互いに間隔をおいて配置された支持エレメントの間隔は、相応に好適に調節することができる。
フライスローラが、破砕機のただ1つの破砕体を形成することができるが、しかしながらこのような構成は不可欠ではない。1つの発展形態では、破砕機は、フライスローラおよび任意選択的なコンベヤスクリュに加えて、別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメントを、特に別の破砕体および/または変向手段を有していることが提案されてよい。
本出願において別の破砕体というのは、一般的に、少なくとも1つの回転するローラ(ロータ)を有する手段であると理解すべきであり、すなわち回転するローラ単独(フライス、切断ミル)、または位置固定の部材と組み合わせられた、回転するローラ、特に針付きローラ(クラッシャ、特に十字翼破砕機)、または1つまたは複数の回転するローラと組み合わせられた回転するローラ(ミル)であると理解すべきである。このような手段は、確かに第1に搬送目的のために働くが、しかしながら破砕機能をも引き受けることができるコンベヤスクリュとして形成された、破砕体をも含む。つまり破砕体は、少なくともすべての種類のフライス、クラッシャ、ミルおよびウォームを含むが、しかしながら格子またはこれに類した案内手段を含まない。それというのは、このような案内手段は、乾燥ケーキの乾燥したポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子へとアクティブに破砕するために働く回転するローラを有していないからである。
好ましくは、破砕機はコンベヤスクリュを含んでおり、このとき破砕機のフライスローラは、生成物流れ方向においてコンベヤスクリュの直ぐ上流に配置されており、かつ/またはコンベヤスクリュは、別の破砕体として機能する。
好ましくは、コンベヤスクリュは、フライスローラのそばまたは下に配置されており、かつ/またはフライスローラから自由落下する乾燥したポリマー粒子を収容するように配置されていることが提案されている。
さらに、この実施形態は、破砕機が、好ましくはコンベヤベルトの終端部におけるポリマー搬出部の直ぐ下流で、かつ空気力式の搬送装置の直ぐ上流に配置されているという利点を利用している。このように構成されていると、破砕機は、スペースを節減して、ベルト乾燥器と空気力式の搬送装置との間に収容される。しかしながら空気力式の搬送装置は、ベルト乾燥器とは無関係に作動することができ、特に、乾燥したポリマー粒子の、乾燥した乾燥ケーキから破断された大きな破片の特性とは無関係に作動することができる。
好ましくは、フライスローラは、乾燥ケーキを、予め設定されたサイズ分布を有する乾燥したポリマー粒子に破砕するように構成されていることが提案されており、このように構成されていると、乾燥したポリマー粒子を、少なくとも1つの、特に機械式または空気力式の搬送ユニット、特にコンベヤスクリュによって直接さらに搬送することができる。好ましくは破砕機、特にフライスローラは、乾燥ケーキを乾燥したポリマー粒子に破砕するように形成されており、このとき破砕された乾燥したポリマー粒子は、0.5mm~10mm、好ましくは1mm~9mm、特に1~5mmの質量平均粒子直径を有している。破砕後における質量平均粒子直径は、EDANAの検査法Nr.WSP220.2-05「粒子サイズ分布」にしたがって求められる。
好ましくは、破砕機は、該破砕機におけるポリマー粒子の滞在時間が90秒未満になるように構成されている。フライスローラにおけるポリマー粒子のこの滞在時間は、明らかに上に述べた値を下回っている。
好ましくは、破砕機および/または粉砕機を用いた方法およびベルト乾燥器は、温度変化に対して頑丈である。破砕機は、特に、ポリマー粒子を40℃~140℃、特に60℃~120℃、好ましくは80℃~120℃の温度において破砕するように構成されている。このような構成には、ポリマー粒子の破砕および搬送に関して利点がある。これによって、破砕作用および破砕されたポリマー粒子のサイズ分布に、好適な影響を及ぼすことができる。
好適な発展形態の枠内において、フライスローラは、50rpmを上回りかつ250rpm未満の回転速度で軸を回転させるように構成されている。これによって、破砕作用および破砕されたポリマー粒子のサイズ分布に、好適な影響を及ぼすことができる。
好ましくは、フライスローラの複数の機能エレメントは、複数のロッド、歯、バー、羽根面、または歯付ウェブ、ジグザグウェブまたはローレット付ウェブ、または歯付縁部、ジグザグ縁部またはローレット付縁部として、特に歯付螺旋体またはローレット付ボルトとして形成されている。これらの機能エレメントは、乾燥ケーキまたは乾燥ケーキの破片の破砕時に好適であることが判明している。
好ましくは、フライスローラは、複数の機能エレメントを有しており、該機能エレメントは、螺旋の基本形状に沿って1つの作業縁部を形成しながら配置されている。特に螺旋は、20°~70°のねじ山角度を備えたねじ山を有している。これによって好適な破砕が実施され、かつ/または、フライスローラのための、特にフライスローラの駆動装置のための、かつ/または上に述べた支持体のための、時間に関して一様の負荷分布が提供される。
好ましくは、螺旋は、ただ1つのねじ山を有しているか、または螺旋は、同方向のまたは逆方向の複数の、特に別体のまたは互いに係合するねじ山を有していることができる。このような螺旋は、粉砕された乾燥したポリマー粒子の生成物流を、搬送方向に対して横方向に、特に中心に向かって方向付けるという可能性を提供する。
好ましくは、破砕機は、生成物流れ方向において、空気力式の搬送装置および/または粉砕機の上流に配置されている。
好ましくは、粉砕機が、破砕機からの破砕された乾燥したポリマー粒子を、乾燥した破砕されかつ粉砕されたポリマー粒子に粉砕するように構成されていることが提案されており、このとき乾燥した破砕されかつ粉砕されたポリマー粒子の質量平均粒子直径は、好ましくは少なくとも200μm、特に好ましくは250~500μm、極めて特に300~700μmである。粉砕および篩分け後における質量平均粒子直径は、生成物流において、破砕後における質量平均粒子直径と同様に、EDANAの検査法Nr.WSP220.2-05「粒子サイズ分布」によって、測定される。
次に図面を参照しながら本発明の実施形態について記載する。図面は、実施形態を必ずしも寸法通りに示しているものではなく、むしろ図面は、説明のために機能するように、概略的に、かつ/または幾分ゆがめられた形で記載されている。図面から直接的に認識できる教示の補足に関しては、関連した従来技術が参照される。このとき、一般的な思想および本発明のコンセプトを逸脱することなしに、1つの実施形態の形状および詳細に関して様々な変化形態および変更を行うことができるということが考慮されねばならない。明細書、図面および請求項において開示された本発明の特徴は、個々におよび任意の組合せにおいても、本発明の発展形態のために重要であるということが言える。さらに本発明の枠内には、明細書、図面および/または請求項において開示された少なくとも2つの特徴から成るすべての組合せが含まれる。一般的な思想および本発明のコンセプトは、以下において示されかつ記載された好適な実施形態の正確な形態または詳細に制限されるものではなく、または請求項において請求された対象との比較において制限されるような対象に制限されるものではない。また記載された寸法範囲において、挙げられた制限範囲内において任意の値が、限界値として開示され、かつ任意に使用可能であり、かつ請求可能であるべきである。本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、以下の記載、好適な実施形態、および図面に開示されている。
ベルト乾燥器と、生成物流れ方向においてベルト乾燥器の下流側で、かつ生成物流れ方向において空気力式の搬送装置の上流に配置された、乾燥したポリマーゲルの乾燥ケーキを乾燥したポリマー粒子に破砕する破砕機とを用いて、吸水性ポリマー粒子を製造するための製造装置を概略的に示す図である。 生成物流れ方向においてベルト乾燥器の下流でかつ後続の空気力式の搬送装置の上流において、全体として乾燥したポリマーゲルの乾燥ケーキを乾燥したポリマー粒子に破砕するために、フライスローラとコンベヤスクリュとを備えた、図1に示された破砕機の好適な実施形態を概略的に示す図である。 1つの乾燥ケーキに対して相対的に複数の機能エレメントを備えたフライスローラの回転可能な軸の配置形態を示す図であって、このとき乾燥ケーキは、全体としてかつほぼ破壊されずに水平な支持体によって支持されていて、かつこのときフライスローラが、乾燥したポリマー粒子を乾燥ケーキから直接削り取るように構成されている配置形態を示す図である。 1つの乾燥ケーキに対して相対的に複数の機能エレメントを備えたフライスローラの回転可能な軸の変化形態による配置形態を示す図であって、このとき乾燥ケーキは、全体としてかつほぼ破壊されずに、または部分的に折られた破片として、屈曲された支持体によって支持されており、これによってフライスローラが、乾燥したポリマー粒子を乾燥ケーキから直接削り取るように、または乾燥ケーキの、ここに例示されている破片から直接削り取るように構成されている配置形態を示す図である。 乾燥したポリマー粒子を乾燥ケーキまたは乾燥ケーキの破片から削り取るように構成された、ここでは打撃バーとして形成された複数の機能エレメントを備えたフライスローラの回転可能な軸を詳細に示す図である。 その縁部とフライスローラの作業縁部との間に間隔が残されている、コンベヤベルトの延長線上に、閉鎖された面状の支持テーブルとして形成された支持体を示す図である。 中間室を介して間隔をおいて配置されたロッドまたはバーまたはこれに類した不動の支持エレメントを備えていて、少なくとも部分的に、ほぼフライスローラに向けられた側において開放している支持格子として形成された支持体であって、中間室内にフライスローラの機能エレメントが係合していて、つまり支持格子がフライスローラの作業縁部とオーバラップして配置されている、支持体を示す図である。 図A、図Bおよび図Cにおいて、フライスローラの作業縁部の、螺旋形に延びる種々異なる基本形状を示す図である。 特に、3つの例によって粉砕後における質量平均粒子直径を特定するための同様な処置を説明するための、破砕後(図7A)および粉砕後(図7B)の質量平均粒子直径をグラフで特定するように篩分けフラクションの質量配分を累積されたプロットで示す図である。
図面において、同じまたは類似の部材、または同じまたは類似の機能を有する部材に対しては、簡単化するために同じ参照符号が使用される。
製造方法は、例えば下記のステップ、すなわち、
- モノマー溶液またはモノマー懸濁液を重合させて水性ポリマーゲルに処理するステップ、
- ベルト乾燥器において水性ポリマーゲルを乾燥させるステップであって、このときベルト乾燥器は循環するコンベヤベルトを有しており、かつ水性ポリマーゲルがコンベヤベルト上において搬送される、ステップと、を有している。
このとき好ましくは、
- コンベヤベルトは、プレートコンベヤベルトとして形成されていて、ジョイント構造体のジョイントラインにおいて分割されている複数のベルトプレートを有しており、かつこのときそれぞれのベルトプレートは、水性ポリマーゲルを支持するための表面を有している。
特にこの製造方法は、モノマー溶液またはモノマー懸濁液を架橋された水性ポリマーゲルに処理するステップを含むことができる。
特に好適な発展形態の枠内において、本発明または本発明の発展形態のコンセプトは、超吸水体(Superabsorber)のための特殊な製造プロセスのために、特に、超吸水体用のポリマーゲルのための特殊な製造プロセスのために、特に有利である。このような製造プロセスは、以下において幾つかの実施形態を用いて記載され、かつ部分的に国際公開第2011/104152号(WO 2011/104152)および国際公開第2006/100300号(WO 2006/100300 A1)においても詳しく述べられており、これらの明細書の開示内容はこれにより引用によって本出願の開示内容に含まれている。
特に、これは、モノマー溶液またはモノマー懸濁液の重合によって吸水性ポリマー粒子を製造するための製造方法であって、
a)少なくとも部分的に中和されていてよい、エチレン不飽和の酸基を有する少なくとも1つのモノマー、
b)少なくとも1つの架橋体、
c)少なくとも1つの開始剤、
d)任意選択的に、a)に記載したモノマーと共重合可能なエチレン不飽和の1つまたは複数のモノマー、および任意選択的に、1つまたは複数の水溶性ポリマーを含んでいる。
吸水性ポリマー粒子は、モノマー溶液またはモノマー懸濁液の重合によって製造され、かつ水不溶性である。
水性ポリマーゲルは、次いでベルト乾燥器によって、特に残留湿分含有量が好ましくは0.5~15重量%、特に好ましくは1~10重量%、極めて特に好ましくは2~8重量%であるような、所望の、好ましくは低い水分含有量が得られるまで、乾燥させられ、このとき残留湿分含有量は、EDANAによって推奨されている検査法Nr.WSP230.2-05「加熱による質量損失」を用いて測定される。過度に高い残留湿分の場合には、乾燥したポリマーゲルは、過度に低いガラス転移温度Tgを有しており、かつ困難を伴ってしかさらに処理することができない。過度に低い残留湿分の場合には、乾燥したポリマーゲルは、過度に脆く、次いで行われる破砕ステップにおいて、過度に小さな粒子サイズを有する、不所望に多量のポリマー粒子(微粉(fines))を発生させる。ゲルの固体含有量の値は、乾燥前において、好ましくは25~90重量%、特に好ましくは35~70重量%、極めて特に好ましくは40~60重量%である。しかしながらまた選択的に、乾燥のために流動床乾燥器またはブレード乾燥器を使用することも可能である。
乾燥したポリマーゲルは、その後で粉砕されかつ分級され、このとき粉砕のためには、単段または多段のローラミル(Walzenstuhl)、好ましくは2段または3段のローラミル、ピンミル、ハンマミルまたは揺動ミルを使用することができる。
図1には、ポリ(メタ)アクリレート、すなわち一般的にSAP用の製造プロセスが概略的に示されている。図1の概略的な図示からは、乾燥したポリマー粒子に至るまでのポリ(メタ)アクリレートのための製造方法の過程を知ることができる。
ポリ(メタ)アクリレートを製造するための前駆物質31は、例えば混合混練機、ベルトリアクタまたはその他のリアクタ30内に装入される。混合混練機が、例えば軸平行の回転する2つの軸を含んでおり、両軸の表面には、その周囲に配置された混練バー(Knetbarre)を備えた円板面が収容されている。重合反応において、生成物としてポリ(メタ)アクリレートが生ぜしめられ、このポリ(メタ)アクリレートは、ゲル状の粘稠性を備えた塊33の形態でリアクタ30から進出する。塊33は、ゲルバンカ32内に達し、このゲルバンカ32から塊は、旋回ベルトまたはこれに類した搬送手段34によって、ベルト乾燥器36の、図2に示されたコンベヤベルト36F上に塗布され、すなわち塊33は、超吸水性ポリマーとして、なお水性ポリマーゲル粒子の水性ポリマーゲルの形態で塗布される。ベルト乾燥器36によって、水性ポリマーゲル粒子からはコンベヤベルト36F上において200℃に至るまでの温度で液体が分離され、これによって部分乾燥した、すなわちなお湿っているポリマーゲル粒子は、コンベヤベルト上においてベルト乾燥器を通して搬送される。乾燥したポリ(メタ)アクリレート・ブロックは、板状の固い乾燥ケーキ35の乾燥したポリマーゲル粒子としてベルト乾燥器の出口に達する。次いで乾燥ケーキ35は、破砕機38内に達する。
乾燥ケーキ35は、コンベヤベルトの終端部において破壊されずに破砕機38内に達してもよいし(図3Aに示されているように)、または乾燥ケーキ35は、破壊されてまたは折られて破片37として存在していてもよく(図3Bに示されているように)、後者の場合には破片37、つまり大きな破片部分またはブロックは、次いで破砕機38内に達する。
乾燥ケーキ35が、破壊されることなしに、すなわち全体として、既に第1の変化実施形態(図3A)に示されているように、破砕機38のフライスに達する場合には、破砕されるポリマー粒子が、乾燥ケーキ35から直接削り取られる。しかしながら基本的にはまた、第2の変化実施形態(図3B)に示されているように、乾燥ケーキ35の破片37か、またはその他の大きなブロックを、フライスによって破砕されたポリマー粒子に切削することができる。
従来技術による破砕機の一部として、例えば国際公開第2013/072419号(WO 2013/072419)には、単に1つの十字翼破砕機として形成された破砕機だけが設けられている。従来技術による十字翼破砕機は、例えば、複数の機能ロッドが収容されている軸を含んでいる。これらの機能ロッドは、軸10に溶接されている。軸に配置された機能ロッドの他に、十字翼破砕機は、不動に取り付けられた複数のバーを含んでおり、これらのバーは、軸に配置された機能ロッド14の中間室内に係合する。乾燥ケーキの乾燥したポリマー粒子から成る、破砕体内に装入されたポリ(メタ)アクリレート・ブロックは、通常、コンベヤベルトから、不動に取り付けられたバーの上に落下して、その上に留まる。軸と一緒に回転する機能ロッドによって、ブロックは打ち砕かれる。十字翼破砕機の通過後に、大まかに破砕された乾燥したポリマー粒子は、空気力式の搬送システムを介して、例えばミルを備えた粉砕機またはこれに類したものに供給される。そこでポリ(メタ)アクリレート粒子はさらに、粉末の形態の生成物が得られるまで粉砕される。
単に1つの十字翼破砕機を備えた従来技術の設備形態は、確かに比較的単純でかつ効果的に設計されているが、しかしながらこの従来技術の設備形態には、ただ1つの十字翼破砕機を用いて、破片を十分に細かく破砕することができないという問題がある。すなわちどの程度に破砕されるかは、乾燥すべき生成物(モノマー溶液の固形分含有量、中和率、架橋率等)、乾燥条件、およびベルト乾燥器の処理量に関連して、完全に、乾燥ケーキ35の場合によっては種々異なる硬度を前提とすることになる。したがってサイズ設定に応じて、1つだけ設けられた十字翼破砕機は場合によっては、細かく破砕された破片を提供するのに不十分なことがある。破片は、例えば十字翼破砕機のバーの間における過度に大きくサイズ設定された間隔領域を通って落下することがあり、または破片は、十字翼破砕機の上に位置したままになることもあり得る。両方の場合が設備の作動のために不都合であることが判明している。特に、過度に大きなブロックが空気力式の搬送システム内に達するような場合には、これによって搬送に問題が生じることがある。特に過度に大きなブロックが、さらなる搬送領域に設けられたミルによって不都合にしか処理され得ないこと、またはまったく引き込まれ得ないことが生じ得る。
このとき本発明は、図2以降に好適な実施形態として示されたフライスローラ38.1が複数の観点において優良であるという認識を有している。フライスローラ38.1は、第1の変化実施形態(図3A)によれば乾燥ケーキ35に対して直接働くか、または第2の変形実施形態(図3B)によれば乾燥ケーキ35の破片37に対して直接働き、すなわちフライスローラ38.1は、程度の差こそあれ水平方向でベルト乾燥器36のコンベヤベルト36Fによって引き受けられた破壊されていない乾燥したポリマーストランドを、すなわち乾燥ケーキ35の破壊されていないポリマーストランドを、または破壊されたポリマーストランド、すなわち乾燥ケーキ35の破片37を、直接切削する。
したがって図1の破砕機38のためには、フライスローラ38.1として形成された破砕体が設けられており、すなわちフライスローラ38.1は、ベルト乾燥器36のコンベヤベルト36Fから程度の差こそあれ水平方向で直接フライスローラ38.1に向かって移動させられる、乾燥ケーキ35または乾燥ケーキ35の破片37を、破砕された乾燥したポリマー粒子39に切削する。
任意選択的にフライスローラ38.1は、破砕機38の別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント38.2と組み合わせられており、この破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント38.2は、フライスローラ38.1の下流に配置されている。破砕機38の別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント38.2は、別の破砕体であってよい。破砕機38の別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント38.2は、ホッパまたはこれに類したもののような変向手段であってもよい。
フライスローラ38.1は、本発明のコンセプトによれば、簡単に表現すると、乾燥ケーキをフライス加工するためおよび乾燥ケーキの削り取られた乾燥したポリマー粒子を下方に向かって投下するために、コンベヤベルトの収容面の高さにまたは該高さより上に配置されている。
具体的には、図2以降に示されているように、フライスローラ38.1の作業縁部38.1Rの上側の作業ラインHは、乾燥ケーキ35または乾燥ケーキ35の破片37をフライス加工するために、コンベヤベルト36Fの支持面Fにまたは該支持面Fの上方に配置されており、このときフライスローラ38.1は、乾燥ケーキ35の破砕された乾燥したポリマー粒子39を下方に向かって投下するように構成されている。
乾燥ケーキ35の破砕された乾燥したポリマー粒子39の、下方に向かっての投下は、重力によって行われ、かつ好ましくはフライスローラ38.1の回転方向によって促進される。フライスローラ38.1の作業縁部38.1Rの作業ラインHというのは、フライスローラ38.1の作業縁部38.1Rの上側の頂点における接線を意味している。相応に、フライスローラ38.1の下側の作業ラインhというのは、フライスローラ38.1の作業縁部38.1Rの下側の頂点における接線を意味している。作業縁部38.1Rは、円であると理解すべきであり、この円の半径は、フライスローラの機能エレメントZF2の端部によって設定されており、つまり特に、乾燥ケーキ35または乾燥ケーキ35の破片37に対して働く、フライスローラ38.1の外縁部によって設定されている。
これによって、フライスローラによって破砕されたポリマー粒子を、空気力式の搬送システムによって搬送できるように、かつ好ましくはミルによって良好に粉砕できるように、十分に細かく破砕することが保証される。図1の破砕機38の詳細については、さらなる図2~図6を参照しながら述べる。
さらに図1を参照して述べると、破砕機38は、フライスローラ38.1および任意選択的な別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント38.2に加えて、任意選択的にコンベヤスクリュ40をも有しており、このコンベヤスクリュ40については図2に示されており、後でさらに述べる。破砕機38のフライスローラ38.1は、任意選択的な別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント38.2が設けられていない場合には、生成物流れ方向においてコンベヤスクリュ40の直ぐ上流に配置されている。コンベヤスクリュ40は、図1において生成物流れ方向においてフライスローラ38.1もしくは任意選択的な別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント38.2の直ぐ下流に配置されている。破砕機38のフライスローラ38.1は、任意選択的な別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント38.2が設けられている場合には、つまり生成物流れ方向において別の粉砕エレメントおよび/またはガイドエレメント38.2の直ぐ上流に、かつコンベヤスクリュ40から少し離れた上流に配置されている。
本実施形態では、乾燥したポリマー粒子(より正確にはポリ(メタ)アクリレート粒子)が、すなわち空気力式の搬送のためおよび粉砕工程のために十分に破砕された、ここでは一緒に符号39が付されているポリマー粒子が、コンベヤスクリュ40に供給される。コンベヤスクリュ40は、好ましくは製品生成物(Gutprodukt)の主流を均一にする。
主流41の、このようにして良好に破砕されかつ均一化された乾燥したポリマー粒子は、次いで空気力式の搬送装置42に供給され、かつ空気力式の搬送装置における、十分に破砕されたこれらポリマー粒子の均一化された生成物流には、符号43が付されている。次いでこの乾燥したポリマー粒子43は、粉砕工程のためのミルを備えた粉砕機44に供給され、この粉砕機44において粉砕されかつ粉砕された乾燥したポリマー粒子45として、篩装置46内に達する。篩装置46の下流側で、篩分けされ粉砕された乾燥したポリマー粒子47は、製品フラクション(Gutfraktion)の所望の粒子サイズ分布をもって、篩装置から進出し、かつ篩分けされ粉砕された乾燥したこれらのポリマー粒子47は、場合によってはさらなる処理に、例えば表面後架橋工程、および後続の乾燥工程またはその他の熱処理工程に供給され、かつ保護篩分け工程の後で生成物として提供される。篩装置46の下流側において場合によっては生じる過大粒を有するフラクションは、再度、粉砕機44のミルに供給され、この供給動作は、製品フラクションの所望の粒子サイズ分布が得られるまで続く。
粉砕されたポリマー粒子として分離された超吸水性ポリマー粒子の平均粒子サイズは、好ましくは少なくとも200μm、特に好ましくは250~600μm、極めて特に300~500μmである。ポリマー粒子の平均粒子サイズは、EDANAによって推奨されている検査法Nr.WSP220.2-05「粒子サイズ分布」を用いて求めることができ、このとき篩分けフラクション(Siebfraktion)の質量配分は、累積されてプロットされ、かつ平均粒子サイズは、グラフを用いて求められる。このとき平均粒子サイズは、累積された50重量%を生ぜしめるような、メッシュ幅の値である。
150μmを上回る粒子サイズを有するポリマー粒子の割合は、好ましくは少なくとも90重量%、特に好ましくは少なくとも95重量%、極めて特に好ましくは少なくとも98重量%である。
過度に小さな粒子サイズを有するポリマー粒子は、浸透性を低下させる(例えば欧州特許第0752892号明細書の第33~36頁段落0224~0251に記載の測定法である、ポリマー粒子間における液体の浸透性のための基準としてのSFC値に相当)。したがって過度に小さなポリマー粒子(「微粒」)の割合は、小さいことが望ましい。
したがって過度に小さなポリマー粒子は、分離されて、製造工程にフィードバックされる。フィードバックは、好ましくは重合前、重合中、または重合直後に行われ、つまりポリマーゲルの乾燥前に行われる。過度に小さなポリマー粒子は、フィードバック前またはフィードバック中に、水および/または水性界面活性剤を用いて湿潤させることができる。
また後の製造方法ステップにおいて、例えば表面後架橋または他の被覆ステップの後で、過度に小さなポリマー粒子を分離することも可能である。この場合には、フィードバックされた過度に小さなポリマー粒子は、例えば発熱性のケイ酸によって表面後架橋もしくは他の方法で被覆されている。
重合のために混練リアクタが使用される場合には、過度に小さなポリマー粒子は、好ましくは混練リアクタの最後の1/3において添加される。
過度に小さなポリマー粒子が極めて早期に、例えば既にモノマー溶液に対して添加されると、これによって含有された吸水性ポリマー粒子の遠心保持能力(CRC)が低下される。このことは、確かに例えば架橋剤b)の使用量の適合によって補償することができる。過度に小さなポリマー粒子は、また後で添加することも可能であるが、しかしながらこの場合には、場合によっては不十分にしか組み込まれないことがある。
不十分に組み込まれた過度に小さなポリマー粒子は、しかしながら粉砕中に再び、乾燥したポリマーゲルから離れるので、分級時に新たに分離され、かつフィードバックすべき過度に小さなポリマー粒子の量を高めることになる。
最大で850μmの粒子サイズを有する粒子の割合は、好ましくは少なくとも90重量%、特に好ましくは少なくとも95重量%、極めて特に好ましくは98重量%である。最高で600μmの粒子サイズを有する粒子の割合は、好ましくは少なくとも90重量%、特に好ましくは少なくとも95重量%、極めて特に好ましくは98重量%である。過度に大きな粒子サイズを有するポリマー粒子は、膨張速度(Anquellgeschwindigkeit)を低下させる。したがって過度に大きなポリマー粒子の割合も同様に低いことが望ましい。したがって過度に大きなポリマー粒子は、分離されて、乾燥したポリマーゲルの粉砕機にフィードバックされる。
本発明のコンセプトによれば、上において記載された図1のために以下に図2以降を用いて好適な破砕機38が記載され、このような破砕機38は、ポリマーゲルから成る乾燥したポリマーストランドを、すなわち乾燥ケーキ35をまたは乾燥ケーキ35の破片37を、乾燥後もしくはベルト乾燥器36の下流で、改善された形式で、乾燥したポリマー粒子39に破砕し、いずれにせよ明らかに0.5mmを上回る質量平均粒子直径を備えたポリマー粒子39に破砕する。特に乾燥したポリマー粒子は、乾燥ケーキ35の乾燥したポリマーゲルまたは乾燥ケーキ35の破片37のための、改善された破砕方法の枠内において、後続の空気力式の搬送装置および/または粉砕機によって、適宜なもしくは規定の粒子サイズに粉砕されることが望ましい。
そのために図2には、破砕フライスZFとしても示されているフライスローラ38.1として形成された第1の破砕体を備えた破砕機38が示されている。破砕機38は、コンベヤスクリュ40をも有している。コンベヤスクリュ40は、図2においては簡単化のために90°回転させられて示されている。しかしながらコンベヤスクリュ40は、実際にはその軸線がフライスローラ38.1の軸線に対して平行に方向付けられている(つまり実際には図2との比較において90°回転させられている)。これによってコンベヤスクリュ40は、ポリマー粒子39を側方に、つまり軸線に沿って搬送するように、かつ/または(コンベヤスクリュ40の螺旋の構成に応じて)ポリマー粒子を引き寄せるように、すなわち好ましくはこの軸線の中心に向かって搬送するように構成されている。コンベヤスクリュ40は、ここでは好ましくは、既に破砕されかつ乾燥したポリマー粒子39を均一化するためにも働く。追加的にコンベヤスクリュ40は、好ましくは乾燥したポリマー粒子39をさらに破砕するように設計されていてもよい。したがってコンベヤスクリュ40は、既に破砕されたポリマー粒子の別の破砕体としても働き、かつポリマー粒子の均一化された流れ41を発生させるために働く。破砕されかつ十分に均一化された乾燥したこれらのポリマー粒子41は、次いで生成物流43として空気力式の搬送装置42内に達する。
このような配置形態において好ましくは、フライスローラ38.1は乾燥ケーキ35を、すなわち、事実上水平でフライスローラ38.1内に直接達する破壊されていない乾燥ケーキ35(図3A)または程度の差こそあれ水平にフライスローラ38.1内に直接達する、乾燥ケーキ35の破片37(図3B)を、乾燥したポリマー粒子39へと破砕し、これらのポリマー粒子39は、空気力式の搬送装置42によって直接搬送することができるような、予め確定されたサイズ分布を有している。
したがって図2に示されたコンベヤスクリュ40は、任意選択的である。コンベヤスクリュ40は、またポリマー粒子39を搬送および均一化するためにだけ設けられてもよい。しかしながらまたコンベヤスクリュ40は、好ましくはポリマー粒子39のための第2の破砕体として機能することもできる。ポリマー粒子41およびまた均一化されたポリマー粒子は、本実施形態では、0.5mm~10mm、好ましくは1mm~9mm、特に1~5mmの質量平均粒子直径を有している。
破砕機38全体は、好ましくは約40℃以上で最高140℃、好ましくは60~120℃、特に好ましくは80~120℃の温度で作動し、このことは、特に、破砕機38の領域における乾燥ケーキ35の比較的一定の硬度を保証し、かつ湿分の凝縮および焼付きを阻止する。
乾燥器構造体36Aにおける乾燥ケーキ35(図3A)もしくは乾燥ケーキ35の破片37(図3B)に対するフライスローラ38.1の対応配置形態は、図3Aもしくは図3Bに詳しく示されており、このときそのために構造体36Aのコンベヤベルト36Fは、乾燥ケーキ35と共に示されている。例えば1つのフライスローラ38.1が図4に示されている。
乾燥ケーキ35は、図3Aに示されているように、破壊されずに、ここでは1つの変化形態において支持テーブル36Tとして示されている支持体を介して案内し、かつフライスローラによって加工することができる。しかしながらまた乾燥ケーキ35は、図3Bに示されているように、コンベヤベルト36Fの終端部において破壊されてもよい。その後で乾燥ケーキ35の乾燥したポリマー粒子の破片37は、ここでは1つの変化形態において支持テーブル36Tとして示されている支持体を介して、ここでは重要な破砕体として設けられているフライスローラ38.1の方向に滑動もしくは移動させられる。図示のように、好ましくは、フライスローラ38.1は、乾燥したポリマー粒子を削り取るために、乾燥ケーキに直接接して配置されている、もしくは乾燥ケーキまたは場合によっては乾燥ケーキの破片37は、フライスローラ38.1へと直接導かれる。
破砕フライスZFとして形成されたフライスローラ38.1は、そのために、複数の機能エレメントZF2を備えた回転可能な軸ZF1を有しており、これらの機能エレメントZF2は、乾燥ケーキ35もしくは乾燥ケーキ35の破片もしくはブロック37から乾燥したポリマー粒子を直接削り取るように構成されている。フライスローラ38.1の作業縁部38.1Rは、フライスローラの、乾燥ケーキに接して作業する外縁部であると理解することができ、つまり特に、フライスローラの機能エレメントの端部によって設定されている半径を有する周囲円であると理解することができる。
さらに図3Aおよび図3Bから分かるように、ここに図示された実施形態では、フライスローラ38.1は、支持体の端部から0.5~5cmの間隔Dをおいて配置されている。
乾燥ケーキ35または乾燥ケーキ35の破片37のための支持体は、コンベヤベルト36Fとフライスローラ38.1との間において支持面Fの延長線上に配置されていて、かつ事実上コンベヤベルト36Fもしくは搬送方向Cに対して平行に方向付けられているか、またはしかしながら水平もしくは搬送方向Cに対して角度δを成して、すなわち好ましくは相対的に下方に向かって、しかしながら場合によっては上方に向かっても傾けられている。
図3Aの実施形態では、角度δは、ほぼ0°であるか、または0°の付近にあり、すなわち支持テーブル36Tとして形成された支持体は、事実上、コンベヤベルト36Fもしくは搬送方向Cに対して平行に方向付けられている。
図3Bの実施形態では、角度δは、水平方向もしくは搬送方向Cに対して下方に向かって0°よりも幾分大きく、すなわち支持テーブル36Tは、幾分傾けられており、つまり本実施形態では1°~5°の角度δを成して下方に向かって傾けられている。しかしながら場合によっては、1つの変化形態では角度δは、10°まで、または場合によっては15°までの値を有することができる。
ここには図示されていない変化形態では、角度δ’は、水平方向もしくは搬送方向Cに対して択一的に、上方に向かって方向付けられていてもよい。このような場合例えば支持テーブル36Tは、事実上コンベヤベルト36Fに対して平行に、または択一的に幾分上方に向かって傾けられていてよく、これによって乾燥ケーキ35または乾燥ケーキの破片37は、上方に向かっての支持テーブル36Tの傾きに基づいて、幾分上方に向かって移動する。水平方向もしくは搬送方向Cに対して相対的に上方に向かうこのような角度δ’は、例えば1°~5°または場合によっては10°までまたは場合によっては15°までの角度δ’であってよい。基本的には角度δ,δ’は、下方または上方に向かって理論的にはいずれにせよ30°までの値が考えられる。
乾燥したポリマー粒子への乾燥ケーキ35または破片37の可能な限り均一でかつ十分な破砕を達成するために、コンベヤベルト36Fに対するフライスローラ38.1の相対的な高さが調節されている。すなわちフライスローラ38.1の上側の作業ラインHは、乾燥ケーキ35もしくは破片37をフライス加工するために、図3Aおよび図3Bにおいて認識できるように、少なくともコンベヤベルト36Fの支持面の高さに、または支持面よりも幾分上に位置している。このように構成されていると、フライスローラは既に、乾燥ケーキの削り取られた乾燥したポリマー粒子39を下方に向かって放出するように配置されている。さらにフライスローラ38.1は、機能エレメントZF2を備えた回転可能な軸ZF1を有していて、かつコンベヤベルト36Fは、変向ローラ36Uを有しており、このとき回転可能な軸ZF1は、変向ローラ36Uの回転方向R1とは逆向きの回転方向R2で回転するように構成されている。このこともまた、乾燥ケーキの削り取られた乾燥したポリマー粒子39を下方に向かって放出することを促進する。
乾燥ケーキ35および破片37に対するフライスローラ38.1の相対的な方向付けは、上に記載したように、作業ラインHによって知ることができる。本実施形態では、フライスローラ38.1の作業縁部38.1Rの作業ラインHは、コンベヤベルト36Fの支持面Fの高さかまたは支持面Fの上に位置している。このことは、コンベヤベルト36Fの支持面Fに対して相対的な作業ラインHのレベリングから分かる。図3Aおよび図3Bに示されているように破壊されていない乾燥ケーキ35では、特に好ましくは、フライスローラ38.1の上側の作業ラインHは、乾燥ケーキの上縁部35Cの上に、もしくは乾燥ケーキ35の上縁部35Cに対して相対的にもしくは破片37の上縁部37Cに対して相対的に上に位置している。
他方において、本発明のコンセプトにしたがって本実施形態では、フライスローラ38.1が十分に大きな直径を有することが保証されている。そのために、フライスローラ38.1の軸38.1Aがコンベヤベルト36Fの支持面Fの高さにまたはこの高さの下に取り付けられていることが保証されている。具体的に本実施形態では、フライスローラ38.1の半径rが、乾燥ケーキ35または破片37の厚さ35D,37Dよりも大きいかまたはこの厚さに等しく、かつフライスローラ38.1の下側の作業ラインがコンベヤベルト36Fの支持面Fの下に位置していることが保証されている。
乾燥ケーキ35または破片37に対するフライスローラ38.1の相対的な方向付けの枠内において、かつ破砕機38における上に述べた回転速度および温度条件の選択されたパラメータにおいて、既に、破砕されたポリマー粒子39の、驚くほど均一かつ良好に破砕された投下物(Abwurf)が生じる。このことについては、さらに図7Aおよび図7Bを参照しながら述べる。
図4には、このようなフライスローラ38.1の特に好適な実施形態が、破片37もしくは乾燥ケーキ35をフライス削りするための作業縁部38.1Rを形成する打撃バー(Schlagbarre)として形成された、上に述べた機能エレメントZF2を備えた破砕フライスZFの形態で示されている。認識できるように作業縁部38.1Rは、螺旋の形状にしたがって形成されており、すなわちここではねじ山状の形状を備えた螺旋であり、このときねじ山は、40°~50°のねじ山角度を形成している。
フライスローラは、設定された粒子サイズを得るために、50rpmを上回りかつ250rpm未満の回転数、好ましくは100rpmの範囲における回転数で、フライスローラの作業縁部38.1Rの実際の直径に関連して回転する。基本的には、フライスローラが設定された粒子サイズを得るために、傾向的にフライスローラの作業縁部38.1Rの直径が小さければ小さいほどより高くなる回転数で回転することが、好適であるということが判明している。本実施形態ではこのことは、好ましくは、破砕機38の領域における40°~140℃の周囲温度、好ましくは60~120℃、特に好ましくは80~120℃の周囲温度において言える。
図5Aおよび図5Bにはそれぞれ側面図「1」と平面図「2」で、図3Aおよび図3Bを参照して例として述べた支持体、つまり、乾燥ケーキ35、または乾燥ケーキ35を折ることが望ましい場合には乾燥ケーキ35の破片37を、直接フライスローラ38.1に向かって、支持作用をもって案内するための、支持テーブル36Tおよび支持格子36Gの相対的な配置形態が示されている。そのために図5Aおよび図5Bにはそれぞれ、軸ZF1における相応の機能エレメントZF2と、これによって形成された作業縁部38.1Rとを備えたフライスローラ38.1が示されている。
図5Aの実施形態によれば、支持体は、閉鎖された、つまり連続した支持面を備えた支持テーブル36Tとして形成されており、このとき支持テーブル36Tの縁部とフライスローラ38.1の作業縁部38.1Rとの間には間隔Dが残されている。この間隔Dは、完全に0.5cm~20cmの範囲にあり、好ましくは10cm未満、特に好ましくは2cm未満であってよい。
図5Bの実施形態によれば、支持体とフライスローラ38.1との間にこのような間隔は存在しない。この場合支持体は、少なくとも部分的に支持格子36Gとして形成されており、この支持格子36Gは、側方に中間室を介して間隔をおいて配置されたロッドまたはバーまたはこれに類した支持エレメント36Bを備えており、これらの支持エレメント36Bは、フライスローラ38.1の機能エレメントZF2の間における中間室内に係合している。
両実施形態において、間隔Dは、可能な限り小さく保たれている(図5A)か、または回避されており(図5B)、これによって、乾燥ケーキ35または破片37の、場合によっては存在する比較的小さな破片部分が、支持体(例えば支持テーブル36Tまたは支持格子36G)とフライスローラ38.1との間において通過(バイパス)することが回避されている。支持テーブル36Tであるかまたは支持格子36Gである支持体には、さらに、フライスローラ38.1の機能エレメントZF2の衝撃圧が支持体によって受け止められるという利点がある。
図6には、作業縁部38.1Rの基本的な形状の可能性が(作業縁部のための包絡限界線の形で)概略的に示されており、このとき例えばフライスローラ38.1の、図4または図5A、図5Bに例示された軸ZF1に対応する形態は、(A)に示されている。
作業縁部38.1Rは、(A)では、螺旋形の基本形状にしたがっており、この形状は、左から右に向かって見て時計回り方向に回転している。
図6の(B)には、作業縁部38.1Rの類似の螺旋形の形状が示されており、このときこの場合には螺旋は、左から右に向かって見て反時計回り方向に回転している。これによってまたフライスローラ38.1の回転方向に応じて、側方へのフライス削りされたポリマー粒子の生成物流の相応の搬送が生じる。
図6の(C)に示された別の実施形態では、フライスローラ38.1の回転方向に応じて、フライス削りされたポリマー粒子の生成物流が、中心に向かって搬送される。それというのは、作業縁部38.1Rのための螺旋形の形状は、左側もしくは右側においてフライスローラ38.1の中心Mから逆向きに形成されているからである。互いに係合する平行に延びる螺旋形の作業ライン等のような、別の実施形態も考えられる。
図7Aには、破砕後における質量平均粒子直径をグラフで規定するための、篩分けフラクションの質量配分の累積されたプロットが示されている。測定の結果は、以下の表1において、篩サイズと共にプロットされており、すなわち値は図7Aにおいて再現されている。破砕後における生成物流41における質量平均粒子直径は、約3.0mmであり、このことは、図7Aにおける50重量%値に対する、粒子の質量平均粒子直径のプロットおよび対応から認識することができる。破砕後における質量平均粒子直径は、EDANAの検査法 Nr. WSP220.2-05「粒子サイズの分布」にしたがって求められる。いずれにせよ、破砕後における生成物流41における粒子サイズ分布特定のためには、メッシュ幅0.6/1/2/3.15/4/5/6.3/8/10/14/20mmを備えた篩が使用される(下記のフラクション参照)。このとき質量平均粒子直径は、図7Aに示された累積された50重量%のために生じる「メッシュ幅」の値である。
表1
SAP フラクション SAP
フラクションサイズ 総重量(%) (mm) 累積重量%
0~600μm 3.62 0.6 3.6
600μm~1mm 6.55 1 10.2
1mm~2mm 21.38 2 31.6
2mm~3.15mm 21.52 3.15 53.1
3.15mm~4mm 7.91 4 61.0
4mm~5mm 8.40 5 69.4
5mm~6.3mm 6.49 6.3 75.9
6.3mm~8mm 7.10 8 83.0
8mm~10mm 4.95 10 87.9
10mm~14mm 5.39 14 93.3
14mm~20mm 1.92 20 95.2
>20mm 4.75 100.0
粉砕および篩分け後における質量平均粒子直径は、生成物流47において破砕後における質量平均粒子直径と同様に測定され、かつ図7Bに示されている。分布の粒子サイズ分布測定のためには、いずれにせよ45/150/212/300/425/500/600/710/850μmのメッシュ幅を備えた篩が使用される(下記のフラクション参照)。粉砕および篩分け後における粒子サイズ分布測定は、150~850μm、100~700μm、および100~600μmで篩分けされた生成物の生成物流47において実施された。
測定のそれぞれの結果は、以下の表において篩サイズでプロットされており、すなわち値は図7Bにおいて再現されている。粉砕および篩分け後における質量平均粒子直径は、150および850μmの生成物篩分けでは570μmの粒子直径が生ぜしめられ(表2A)、100および700μmの生成物篩分けでは425μmの粒子直径が生ぜしめられ(表2B)、かつ100および600μmの生成物篩分けでは348μmの粒子直径が生ぜしめられる(表2C)。
表2A
生成物篩分け
150および850μm:
SAP(%) 粗累積
フラクションサイズ 粗 フラクション 重量%
0~45μm 0.1 45μm 0.1
45μm~150μm 1.6 150μm 1.7
150μm~212μm 4.0 212μm 5.7
212μm~300μm 7.6 300μm 13.3
300μm~425μm 14.1 425μm 27.4
425μm~500μm 11.0 500μm 38.4
500μm~600μm 16.9 600μm 55.3
600μm~710μm 26.9 710μm 82.2
710μm~850μm 17.7 850μm 99.9
>850μm 0.1 100.0
表2B
生成物篩分け
100および700μm:
平均累積
フラクションサイズ SAP(%) フラクション 重量%
0~45μm 0.0 45μm 0.0
45μm~150μm 5.5 150μm 5.5
150μm~212μm 7.2 212μm 12.7
212μm~300μm 12.6 300μm 25.3
300μm~425μm 25.1 425μm 50.4
425μm~500μm 18.8 500μm 69.2
500μm~600μm 20.0 600μm 89.2
600μm~710μm 9.6 710μm 98.8
710μm~850μm 1.2 850μm 100.0
>850μm 0.0 100.0
表2C
生成物篩分け
100および600μm:
精密累積
フラクションサイズ SAP(%) フラクション 重量%
0~45μm 0.0 45μm 0.0
45μm~150μm 2.8 150μm 2.8
150μm~212μm 11.4 212μm 14.2
212μm~300μm 21.5 300μm 35.7
300μm~425μm 38.0 425μm 73.7
425μm~500μm 16.2 500μm 89.9
500μm~600μm 8.6 600μm 98.5
600μm~710μm 1.4 710μm 99.9
710μm~850μm 0.1 850μm 100.0
>850μm 0.0 100.0
31 前駆物質
30 リアクタ
33 塊
32 ゲルバンカ
34 搬送手段
35 乾燥ケーキ
35C 上縁部
35D 乾燥ケーキ35の厚さ
36 ベルト乾燥器
36A 乾燥器構造体
36F コンベヤベルト
36U 変向ローラ
37 乾燥ケーキ35の破片
37C 上縁部
37D 破片37の厚さ
F 支持面
36T 支持テーブル
36G 支持格子
36B 側方に中間室を介して間隔をおいて位置する、支持格子36Gのロッドまたはバーまたはこれに類した支持エレメント
38 破砕機
38.1 フライスローラ
38.1R 作業縁部
38.1A 軸
38.2 破砕機の別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント
H 上側の作業ライン
h 下側の作業ライン
R1 変向ローラ36Uの回転方向
R2 回転可能な軸ZF1の回転方向
R フライスローラ38.1の半径
D 支持体の端部からのフライスローラ38.1の間隔
40 コンベヤスクリュ
41 主流におけるポリマー粒子
42 空気力式の搬送装置
43 空気力式の搬送装置における生成物流
39,45,47 破砕されたポリマー粒子(39)、粉末状に粉砕されたポリマー粒子(45)、および篩分けされたポリマー粒子(47)
44 粉砕機
46 篩装置
ZF 破砕フライス
ZF1 破砕フライスの回転可能な軸
ZF2 破砕フライスの機能エレメント

Claims (22)

  1. 水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥した前記ポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するためのベルト乾燥装置であって、
    - 乾燥器構造体(36A)およびコンベヤベルト(36F)を、前記コンベヤベルト(36F)の支持面(F)上において前記水性ポリマーゲルを支持するためおよび前記水性ポリマーゲルを乾燥させて乾燥ケーキ(35)または破片(37)にするために備えているベルト乾燥器(36)と、
    - 生成物流れ方向において前記乾燥器構造体の下流に、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)の乾燥した前記ポリマーゲルを乾燥した破砕されたポリマー粒子(39)に破砕するために配置されている破砕機(38)と、
    を有しているベルト乾燥装置において、
    - 前記破砕機(38)は、フライスローラ(38.1)として形成された破砕体を有しており
    - 前記フライスローラ(38.1)は、前記フライスローラ(38.1)の作業縁部(38.1R)の上側の作業ライン(H)が、前記コンベヤベルト(36F)の前記支持面(F)の高さかまたは該支持面(F)の上に、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)をフライス加工するために配置されており、前記フライスローラ(38.1)は、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)の、削り取られかつ破砕された前記乾燥したポリマー粒子(39)を下方に向かって投下するように構成されており、前記フライスローラ(38.1)の軸(38.1A)が、前記コンベヤベルト(36F)の前記支持面(F)の高さに、または該支持面(F)の高さの下に取り付けられている
    ことを特徴とする、ベルト乾燥装置。
  2. 前記フライスローラ(38.1)は、機能エレメント(ZF2)を備えた回転可能な軸(ZF1)を有しており、かつ前記コンベヤベルト(36F)は、変向ローラ(36U)を有しており、前記回転可能な軸(ZF1)は、前記変向ローラ(36U)の回転方向(R1)とは逆向きの回転方向(R2)で回転するように構成されている、
    請求項1記載のベルト乾燥装置。
  3. 前記フライスローラ(38.1)の半径(r)が、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)の厚さ(35D,37D)よりも大きいかまたは該厚さ(35D,37D)と同じである
    請求項1または2記載のベルト乾燥装置。
  4. 前記フライスローラ(38.1)の下側の作業ライン(h)が、前記コンベヤベルト(36F)の前記支持面(F)の下に位置している、
    請求項1から3までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  5. 前記フライスローラ(38.1)の前記上側の作業ライン(H)は、前記乾燥ケーキの上縁部(35C)の上に位置しているか、または前記破片(37)の上縁部(37C)の上に位置している、
    請求項1からまでのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  6. 前記フライスローラ(38.1)の前記上側の作業ライン(H)は、前記コンベヤベルトの前記支持面(F)に対して上側の間隔を有しており、かつ前記コンベヤベルトの前記支持面(F)の高さの上における前記上側の間隔は、少なくとも5cm、好ましくは少なくとも8cm、好ましくは少なくとも10cmの値を有している、
    請求項1からまでのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  7. 前記コンベヤベルト(36F)と前記フライスローラ(38.1)との間において、前記コンベヤベルトの延長線上に、前記乾燥ケーキ(35)のためまたは前記破片(37)のための支持体が配置されている、
    請求項1からまでのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  8. 前記支持体は、前記支持体の前縁部と前記コンベヤベルトの後端部との間に前側の間隔が残されるように配置されている、
    請求項7記載のベルト乾燥装置。
  9. 前記支持体は、閉鎖された支持面を備えた支持テーブル(36T)として形成されており、前記支持テーブル(36T)の後縁部と前記フライスローラ(38.1)の前側の作業縁部(38.1R)との間に、後ろ側の間隔(D)が残されている、
    請求項記載のベルト乾燥装置。
  10. 前記支持体は、支持格子(36G)として形成されており、該支持格子(36G)は、側方に中間室を介して間隔をおいて配置された支持エレメント(36B)を、特にロッド、バー、ポールまたはこれに類したものを有している、
    請求項記載のベルト乾燥装置。
  11. 前記支持体の前側部分が、閉鎖された支持面を備えた支持テーブルとして形成されており、かつ前記支持体の後ろ側部分が、支持格子として形成されていて、該支持格子は、側方に中間室を介して間隔をおいて配置された支持エレメントを、特にロッド、バー、ポールまたはこれに類したものを有している、
    請求項から10までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  12. 持格子(36G)の支持エレメント(36B)の間の前記中間室内に、前記フライスローラ(38.1)の機能エレメント(ZF2)は係合することができる、
    請求項10または11記載のベルト乾燥装置。
  13. 前記破砕機は、前記フライスローラ(38.1)および任意選択的なコンベヤスクリュ(40)に加えて、別の破砕エレメントおよび/またはガイドエレメント(38.2)を、特に別の破砕体および/または変向手段を有している、
    請求項1から12までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  14. 前記破砕機(38)、特に前記フライスローラは、前記乾燥ケーキを前記乾燥したポリマー粒子に破砕するように形成されており、破砕された前記乾燥したポリマー粒子は、0.5mm~10mm、好ましくは1mm~9mm、特に1mm~5mmの質量平均粒子直径を有している、
    請求項1から13までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  15. 前記破砕機(38)は、該破砕機における前記ポリマー粒子の滞在時間が90秒未満になるように構成されている、
    請求項1から14までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  16. 前記破砕機は、前記ポリマー粒子を40℃~140℃、特に60℃~120℃、好ましくは80℃~120℃の温度において破砕するように構成されている、
    請求項1から15までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  17. 前記フライスローラ(38.1)は、50rpmを上回りかつ250rpm未満の回転速度で前記軸(ZF1)を回転(R2)させるように構成されている、
    請求項1から16までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  18. 前記フライスローラ(38.1)は、複数の機能エレメント(ZF2)を有しており、該機能エレメント(ZF2)は、複数のロッド、歯、バー、羽根面、または歯付ウェブ、ジグザグウェブまたはローレット付ウェブ、または歯付縁部、ジグザグ縁部またはローレット付縁部として、特に歯付螺旋体またはローレット付ボルトとして形成されている、
    請求項1から17までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置。
  19. 前記フライスローラ(38.1)は、複数の機能エレメント(ZF2)を有しており、該機能エレメント(ZF2)は、螺旋の基本形状に沿って1つの作業縁部(38.1R)を形成しながら配置されており、特に前記作業縁部(38.1R)は、20°~70°のねじ山角度を備えたねじ山状に形成されている
    請求項18記載のベルト乾燥装置。
  20. 前記作業縁部(38.1R)は、ただ1つのねじ山状に形成されているか、または前記作業縁部(38.1R)は、同方向のまたは逆方向の複数のねじ山状に形成されている、
    請求項19記載のベルト乾燥装置。
  21. 請求項1から20までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置を用いて、水性ポリマーゲルを乾燥させるため、および乾燥した前記ポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するための方法であって、前記ベルト乾燥装置は、
    - 乾燥器構造体(36A)およびコンベヤベルト(36F)を、前記コンベヤベルト(36F)の支持面(F)上において前記水性ポリマーゲルを支持するためおよび前記水性ポリマーゲルを乾燥させて乾燥ケーキ(35)または破片(37)にするために備えているベルト乾燥器(36)と、
    - 生成物流れ方向において前記乾燥器構造体の下流に、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)の乾燥した前記ポリマーゲルを乾燥した破砕されたポリマー粒子(39)に破砕するために配置されている破砕機(38)と、を有している、当該方法において、
    - 前記破砕機(38)は、フライスローラ(38.1)として形成された破砕体を有しており、かつ当該方法においては:
    - 前記乾燥ケーキ(35)の前記乾燥したポリマーゲルを、前記乾燥した破砕されたポリマー粒子(39)に破砕し、該破砕に際して、
    - 前記フライスローラ(38.1)の作業縁部(38.1R)の上側の作業ライン(H)を前記コンベヤベルト(36F)の前記支持面(F)上または該支持面(F)の上方に位置させて、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)をフライス加工し、かつ前記フライスローラ(38.1)は、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)の、削り取られた前記破砕された乾燥したポリマー粒子(39)を下方に向かって投下し、かつ前記フライスローラ(38.1)の軸(38.1A)を、前記コンベヤベルト(36F)の前記支持面(F)の高さに、または該支持面(F)の高さの下に取り付け
    ことを特徴とする方法。
  22. 吸水性ポリマー粒子を製造するための製造方法であって、下記のステップ、すなわち、
    - モノマー溶液またはモノマー懸濁液を水性ポリマーゲルの前記吸水性ポリマー粒子に重合させるステップであって、前記溶液が、
    a)少なくとも部分的に中和されていてよい、エチレン不飽和の酸基を有する少なくとも1つのモノマー、
    b)少なくとも1つの架橋体、
    c)少なくとも1つの開始剤、
    d)任意選択的に、a)に記載したモノマーと共重合可能なエチレン不飽和の1つまたは複数のモノマー、および任意選択的に、1つまたは複数の水溶性ポリマーを含んでいる、ステップと、
    - 前記水性ポリマーゲルをベルト乾燥装置に搬送するステップと、
    - 請求項1から20までのいずれか1項記載のベルト乾燥装置を用いて、前記水性ポリマーゲルを乾燥させるステップ、および乾燥した前記ポリマーゲルを乾燥したポリマー粒子に破砕するステップを有しており、前記ベルト乾燥装置は、
    - 乾燥器構造体(36A)およびコンベヤベルト(36F)を、前記コンベヤベルト(36F)の支持面(F)上において前記水性ポリマーゲルを支持するためおよび前記水性ポリマーゲルを乾燥ケーキ(35)または破片(37)に乾燥させるために備えているベルト乾燥器(36)と、
    - 生成物流れ方向において前記乾燥器構造体の下流に、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)の乾燥した前記ポリマーゲルを乾燥した破砕されたポリマー粒子(39)に破砕するために配置されている破砕機(38)と、を有している、製造方法において、
    前記破砕機(38)は、フライスローラ(38.1)として形成された破砕体を有しており、かつ当該方法においては:
    - 前記乾燥ケーキ(35)の前記乾燥したポリマーゲルを、乾燥した破砕された前記ポリマー粒子(39)に破砕し、
    - 前記フライスローラ(38.1)の作業縁部(38.1R)の上側の作業ライン(H)を前記コンベヤベルト(36F)の前記支持面(F)上または該支持面(F)の上方に位置させて、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)をフライス加工し、かつ前記フライスローラ(38.1)は、前記乾燥ケーキ(35)または前記破片(37)の、削り取られた前記破砕された乾燥したポリマー粒子(39)を下方に向かって投下し、かつ前記フライスローラ(38.1)の軸(38.1A)を、前記コンベヤベルト(36F)の前記支持面(F)の高さに、または該支持面(F)の高さの下に取り付け
    - 任意選択的に、前記乾燥した破砕されたポリマー粒子を粉砕し、かつ/または分級する
    ことを特徴とする、製造方法。
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