KR102403560B1 - Classifying fines in the production of water-absorbent polymer particles - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 일반적으로, (i) 카르복시산 기 (α1)를 가진 하나 이상의 부분 중화된 모노에틸렌계 불포화 모노머와 하나 이상의 가교제 (α3)를 포함하는, 모노머 수용액을 제조하는 단계; (ii) 선택적으로, 모노머 수용액에 흡수성 폴리머 미세 입자를 첨가하는 단계; (iii) 모노머 수용액에 중합 개시제 또는 중합 개시 시스템의 하나 이상의 구성 성분을 첨가하는 단계; (iv) 선택적으로, 모노머 수용액의 산소 함량을 낮추는 단계; (v) 중합 반응기에 모노머 수용액을 충진하는 단계; (vi) 중합 반응기에서 모노머 수용액 중에서 모노머를 중합하는 단계; (vii) 폴리머 겔을 중합 반응기에서 배출시키고, 선택적으로 폴리머 겔을 파쇄하는 단계; (viii) 폴리머 겔을 건조하는 단계; (ix) 건조된 폴리머 겔을 분쇄하여 흡수성 폴리머 입자를 수득하는 단계; (x) 분쇄된 흡수성 폴리머 입자를 스크린을 포함하는 분급 장치에 의해 분급하는 단계; 및 (xi) 선택적으로 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자의 표면을 처리하는 단계를 포함하며, 상기 단계 (x)에서 스크린은 제1 진동수로 진동하고; 상기 스크린은 제1 진동수 보다 낮은 추가의 진동수로 진동하거나, 또는 수평면에 대해 5 내지 25° 범위의 각도로 경사져 있거나, 또는 이 둘다인, 흡수성 폴리머 입자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention generally provides a method for preparing an aqueous monomer solution comprising: (i) at least one partially neutralized monoethylenically unsaturated monomer having a carboxylic acid group (α1) and at least one crosslinking agent (α3); (ii) optionally adding absorbent polymer microparticles to the aqueous monomer solution; (iii) adding a polymerization initiator or one or more constituents of a polymerization initiation system to the aqueous monomer solution; (iv) optionally lowering the oxygen content of the aqueous monomer solution; (v) filling the polymerization reactor with an aqueous monomer solution; (vi) polymerizing a monomer in an aqueous monomer solution in a polymerization reactor; (vii) discharging the polymer gel from the polymerization reactor and optionally breaking the polymer gel; (viii) drying the polymer gel; (ix) grinding the dried polymer gel to obtain absorbent polymer particles; (x) classifying the pulverized absorbent polymer particles by a classifier including a screen; and (xi) optionally treating the surface of the pulverized and classified absorbent polymer particles, wherein in step (x) the screen vibrates at a first frequency; wherein the screen vibrates at a further frequency lower than the first frequency, or is inclined at an angle in the range of 5 to 25° with respect to the horizontal plane, or both.
Description
본 발명은 흡수성 폴리머 입자의 제조 방법; 이러한 방법에 의해 수득가능한 흡수성 폴리머 입자; 이러한 흡수성 폴리머 입자를 포함하는 복합 재료; 복합 재료의 제조 방법; 이러한 방법에 의해 수득가능한 복합 재료; 흡수성 폴리머 입자의 용도; 흡수성 폴리머 입자를 제조하기 위한 장치; 이러한 장치를 이용한 흡수성 폴리머 입자의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for preparing absorbent polymer particles; absorbent polymer particles obtainable by this method; composite materials comprising such absorbent polymer particles; a method of manufacturing a composite material; composite materials obtainable by this method; use of absorbent polymer particles; apparatus for making absorbent polymer particles; It relates to a method for producing absorbent polymer particles using such an apparatus.
고흡수제 (superabsorber)는, 팽윤 및 하이드로겔의 형성을 통해, 수성 유체, 특히 체액, 보다 구체적으로는 뇨 또는 혈액을 다량 흡수할 수 있으며, 소정의 가압 하에도 이들 유체를 보유할 수 있는, 수 불용성의 가교된 폴리머이다. 이들 폴리머는, 고유 특성으로 인해, 예를 들어 유아용 기저귀, 요실금용 제품 또는 생리대와 같은, 위생 용품들에 주로 사용되고 있다.Superabsorbers are capable of absorbing large amounts of aqueous fluids, particularly body fluids, more specifically urine or blood, through swelling and formation of hydrogels, and are capable of retaining these fluids even under certain pressure. It is an insoluble crosslinked polymer. Because of their unique properties, these polymers are mainly used in hygiene products, such as, for example, baby diapers, incontinence products or sanitary napkins.
고흡수제의 제조는, 일반적으로, 가교제의 존재 하에 산성 기를 가진 모노머들의 유리 라디칼 중합에 의해 수행되므로, 모노머 조성, 가교제 및 중합 조건과 중합 후 수득되는 하이드로겔의 가공 조건의 선택에 따라, 다양한 흡수 특성을 가진 폴리머들을 제조하는 것이 가능하다 (구체적인 내용은, 예를 들어, Modern Superabsorbent Polymer Technology, FL Buchholz, GT Graham, Wiley-VCH, 1998을 참조함).Since the preparation of the superabsorbent is generally carried out by free radical polymerization of monomers having an acidic group in the presence of a crosslinking agent, various absorption It is possible to prepare polymers with properties (see, eg, Modern Superabsorbent Polymer Technology, FL Buchholz, GT Graham, Wiley-VCH, 1998).
하이드로겔이라고도 지칭되는, 중합한 후 수득되는 폴리머 겔은, 규정된 입자 크기 분포를 가진 미립자 고흡수제를 수득하기 위해, 통상적으로, 파쇄, 건조 및 분류 과정을 거친다. 추가적인 공정 단계에서, 흡수 거동을 향상시키기 위해 이들 고흡수제 입자에 흔히 표면 가교가 수행된다. 이를 위해, 입자를, 표면 가교제 및 선택적으로 추가적인 첨가제가 함유된 수용액과 혼합하고, 가교 반응을 촉진하기 위해 이 혼합물을 열 처리한다.The polymer gel obtained after polymerization, also referred to as a hydrogel, is usually subjected to crushing, drying and classification processes in order to obtain a particulate superabsorbent having a defined particle size distribution. In a further process step, these superabsorbent particles are often subjected to surface crosslinking in order to improve their absorption behavior. To this end, the particles are mixed with an aqueous solution containing a surface crosslinking agent and optionally further additives, and this mixture is heat treated to promote the crosslinking reaction.
산성 기를 가진 모노머는 배치 공정 또는 연속 공정으로 가교제의 존재 하에 중합시킬 수 있다. 연속식 중합 및 배치식 중합에서는, 부분적으로 중화된 아크릴산이 전형적으로 모노머로서 사용된다. 적절한 중화 방법은, 예를 들어, EP 0 372 706 A2, EP 0 574 260 A1, WO 2003/051415 A1, EP 1 470 905 A1, WO 2007/028751 A1, WO 2007/028746 A1 및 WO 2007/028747 A1에 기술되어 있다.Monomers with acidic groups can be polymerized in the presence of a crosslinking agent in a batch process or a continuous process. In continuous polymerization and batch polymerization, partially neutralized acrylic acid is typically used as the monomer. Suitable neutralization methods are, for example, EP 0 372 706 A2, EP 0 574 574 260 A1, WO 2003/051415 A1, EP 1 1 470 470 0 5 14 15 A1, WO 2007/0128 A1, 2007/012 2007/02875 is described in
전술한 바와 같이, 흡수성 폴리머 입자의 제조에서, 잘 규정된 입자 크기 분포를 가진 생성물을 수득하는 것이 중요하다. 선행 기술에서는, 특히, 고흡수제 생성물내 미세 입자의 비율을 낮추는 것이 생성물의 품질에, 예를 들어 보유 용량 (retention capacity) 또는 겔 블록킹 (gel blocking) 측면에서 유익한 것으로 알려져 있다. 그래서, 흡수성 폴리머 입자는 제조 공정에서 분류될 필요가 있으며, 미세 입자는 입자 직경이 보다 큰 흡수성 폴리머 입자들로부터 분리되어야 한다. 이러한 분류 및 분리는 선행 기술에서는 체 (sieve)를 이용해 수행된다. 체는 다공성 스크린 (screen with pores)을 포함한다. 특히, 미세 입자는 구멍을 막는 경향이 있다. 그 결과, 각 작동 기간이 끝난 후 체의 사용을 중단하여야 하며, 구멍을 예를 들어 브러쉬로 수동으로 깨끗하게 청소하여야 한다. 선행 기술에 공지된 다른 막힘 방지 수단 (anticlogging mean)은 스크린에 대고 튕기는 고무 볼을 포함한다. 이런 방식은 체의 작동 기간을 선행 기술에서 증가시킬 수 있었다. 그러나, 고무 볼의 바운싱으로 인해, 스크린이 마모되므로, 따라서 스크린의 수명이 단축된다.As mentioned above, in the production of absorbent polymer particles, it is important to obtain a product with a well-defined particle size distribution. In the prior art, in particular, it is known that lowering the proportion of fine particles in the superabsorbent product is beneficial to the quality of the product, for example, in terms of retention capacity or gel blocking. Thus, the absorbent polymer particles need to be sorted in the manufacturing process, and the fine particles must be separated from the absorbent polymer particles with larger particle diameters. This sorting and separation is performed using a sieve in the prior art. The sieve includes a screen with pores. In particular, the fine particles tend to clog the pores. As a result, the sieve must be stopped from use after each operating period and the holes must be cleaned manually, for example with a brush. Another anti-clogging means known in the prior art comprises a rubber ball bouncing against a screen. In this way, the operating period of the sieve could be increased in the prior art. However, due to the bouncing of the rubber ball, the screen is worn, thus shortening the life of the screen.
일반적으로, 본 발명의 과제는, 흡수성 폴리머 입자의 제조와 관련하여 선행 기술 분야에서 발생되는 문제를 적어도 일부 해결하는 것이다.In general, it is an object of the present invention to solve at least in part the problems encountered in the prior art with respect to the production of absorbent polymer particles.
또 다른 과제는, 체의 스크린 구멍을 가능한 막지 않는, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 체의 스크린 구멍을 가능한 막지 않으면서도 스크린의 마모가 억제되는, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 흡수성 폴리머 입자들에서 미세 입자의 분리가 보다 효율적인, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 흡수성 폴리머 입자의 품질이, 바람직하게는 보유 용량 또는 겔 블록킹 또는 이 둘다의 측면이 개선된, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 제조시 미세 입자의 비율이 감소된, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 체의 유지 업무량이 절감된, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 체의 작동 기간이 연장된, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 체의 유지가 추가로 자동화된, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 체의 스크린 수명이 연장된, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 체의 작동 기간 증가, 체의 스크린 수명 증가 및 흡수성 폴리머 입자의 보유 용량 증가가 균형적으로 조합된, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 전술한 이점들 중 2가지 이상이 균형적으로 조합된, 흡수성 폴리머의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또 다른 과제는 비싸지 않은 공정에 의해 제조된 흡수성 폴리머 입자를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는 전술한 한가지 이상의 이점을 가진 방법에 의해 흡수성 폴리머 입자를 제조하기 위한 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는 전술한 한가지 이상의 이점을 가진 방법에 의해 제조되는 흡수성 폴리머 입자를 포함하는 것으로서 품질 저하가 없는 복합 재료를 제공하는 것이다.Another object is to provide a method for producing an absorbent polymer which does not block the screen holes of the sieve as much as possible. Another object of the present invention is to provide a method for producing an absorbent polymer in which abrasion of the screen is suppressed without clogging the screen hole of the sieve as much as possible. Another object of the present invention is to provide a method for preparing an absorbent polymer in which the separation of fine particles from the absorbent polymer particles is more efficient. Another object of the present invention is to provide a process for preparing an absorbent polymer wherein the quality of the absorbent polymer particles is improved, preferably in terms of retention capacity or gel blocking or both. Another object of the present invention is to provide a method for producing an absorbent polymer, wherein the proportion of fine particles during production is reduced. Another object of the present invention is to provide a method for producing a water-absorbent polymer in which the amount of maintenance work for a sieve is reduced. Another object of the present invention is to provide a method for producing an absorbent polymer, wherein the operating period of the sieve is extended. Another object of the present invention is to provide a method for producing an absorbent polymer, wherein the maintenance of the sieve is further automated. Another object of the present invention is to provide a method for producing an absorbent polymer, in which the screen life of the sieve is extended. Another object of the present invention is to provide a method for producing an absorbent polymer in which an increase in the operating period of a sieve, an increase in the screen life of the sieve, and an increase in the retention capacity of the absorbent polymer particles are combined in a balanced way. Another object of the present invention is to provide a method for producing an absorbent polymer, wherein two or more of the above-mentioned advantages are combined in a balanced way. Another challenge is to provide absorbent polymer particles made by an inexpensive process. Another object of the present invention is to provide an apparatus for producing absorbent polymer particles by a method having one or more of the advantages described above. Another object of the present invention is to provide a composite material comprising absorbent polymer particles produced by a method having one or more of the above-mentioned advantages, without deterioration in quality.
전술한 과제들 중 한가지 이상의 해법은 독립항으로 제시된다. 종속항들은 본 발명에 대한 바람직한 구현예를 제시하며, 또한 전술한 과제들 중 한가지 이상을 해결하기 위해 제시된다.Solutions to one or more of the above problems are presented in independent claims. The dependent claims present preferred embodiments of the invention and are also presented for solving one or more of the aforementioned problems.
본 발명은 흡수성 폴리머 입자의 제조와 관련된 선행 기술에서의 문제들을 적어도 일부 해결하기 위한 해법을 제공한다.The present invention provides a solution for solving at least some of the problems in the prior art related to the production of absorbent polymer particles.
도면에서,
도 1은 본 발명에 따른 방법의 제조 단계들을 나타낸 순서도이고;
도 2는 본 발명에 따른 다른 방법의 제조 단계들을 나타낸 순서도이고;
도 3은 본 발명에 따른 다른 방법의 제조 단계들을 나타낸 순서도이고;
도 4는 본 발명에 따른 분급 장치에 대한 개략도이고;
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 분급 장치에 대한 개략도이고;
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 분급 장치에 대한 개략도이고;
도 7은 본 발명에 따른 또 다른 분급 장치에 대한 개략도이고;
도 8은 본 발명에 따른 흡수성 폴리머 입자의 제조 장치에 대한 블록도이다.In the drawing,
1 is a flow chart showing the manufacturing steps of the method according to the invention;
Fig. 2 is a flow chart showing the manufacturing steps of another method according to the present invention;
3 is a flow chart showing the manufacturing steps of another method according to the present invention;
4 is a schematic diagram of a classifying device according to the present invention;
5 is a schematic diagram of another classifier according to the present invention;
6 is a schematic diagram of another classifier according to the present invention;
7 is a schematic diagram of another classifying apparatus according to the present invention;
8 is a block diagram of an apparatus for producing absorbent polymer particles according to the present invention.
본 발명의 한가지 이상의 과제는 흡수성 폴리머 입자의 제조 방법에 의해 달성되며, 제조 방법은One or more objects of the present invention are achieved by a method for preparing absorbent polymer particles, the method comprising:
(i) 카르복시산 기 (α1)를 가진 하나 이상의 부분 중화된 모노에틸렌계 불포화 모노머 (at least one partially neutralized, monoethylenically unsaturated monomer bearing carboxylic acid group)와 하나 이상의 가교제 (α3)를 포함하는, 모노머 수용액을 제조하는 단계;(i) one or more partially neutralized monoethylenically unsaturated monomers having a carboxylic acid group (α1) (at least one partially neutralized, monoethylenically unsaturated monomer bearing carboxylic acid group) and one or more crosslinking agents (α3), to prepare an aqueous monomer solution to do;
(ii) 선택적으로, 모노머 수용액에 흡수성 폴리머의 미세 입자를 첨가하는 단계;(ii) optionally adding fine particles of an absorbent polymer to the aqueous monomer solution;
(iii) 모노머 수용액에 중합 개시제 또는 2 이상의 구성 성분들을 포함하는 중합 개시 시스템의 하나 이상의 구성 성분을 첨가하는 단계;(iii) adding a polymerization initiator or one or more components of a polymerization initiation system comprising two or more components to the aqueous monomer solution;
(iv) 선택적으로, 모노머 수용액의 산소 함량을 낮추는 단계;(iv) optionally lowering the oxygen content of the aqueous monomer solution;
(v) 중합 반응기에 모노머 수용액을 충진하는 단계;(v) filling the polymerization reactor with an aqueous monomer solution;
(vi) 중합 반응기에서 모노머 수용액 중에서 모노머를 중합하는 단계;(vi) polymerizing a monomer in an aqueous monomer solution in a polymerization reactor;
(vii) 폴리머 겔을 중합 반응기에서 배출시키고, 선택적으로 폴리머 겔을 파쇄하는 단계;(vii) discharging the polymer gel from the polymerization reactor and optionally breaking the polymer gel;
(viii) 폴리머 겔을 건조시키는 단계;(viii) drying the polymer gel;
(ix) 건조된 폴리머 겔을 분쇄하여, 흡수성 폴리머 입자를 수득하는 단계;(ix) grinding the dried polymer gel to obtain absorbent polymer particles;
(x) 분쇄된 흡수성 폴리머 입자를 스크린을 포함하는 분급 장치로 분급하는 단계; 및(x) classifying the pulverized absorbent polymer particles with a classifier including a screen; and
(xi) 선택적으로, 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자의 표면을 처리하는 단계를 포함하며,(xi) optionally treating the surface of the pulverized and classified absorbent polymer particles;
상기 단계 (x)에서, 스크린은 제1 진동수로 진동하고; 제1 진동수는 16 kHz 내지 10 MHz, 바람직하게는 17 kHz 내지 5 MHz, 더 바람직하게는 18 kHz 내지 1 MHz, 더 바람직하게는 19 내지 800 kHz, 더 바람직하게는 20 내지 600 kHz, 더 바람직하게는 21 내지 400 kHz, 더 바람직하게는 22 내지 200 kHz, 더 바람직하게는 23 내지 150 kHz, 더 바람직하게는 24 내지 100 kHz, 더 바람직하게는 25 내지 80 kHz, 더 바람직하게는 26 내지 60 kHz, 더 바람직하게는 27 내지 50 kHz, 더 바람직하게는 28 내지 45 kHz, 더 바람직하게는 29 내지 44 kHz, 더 바람직하게는 30 내지 42 kHz, 더 바람직하게는 31 내지 41 kHz, 더 바람직하게는 32 내지 40 kHz, 더 바람직하게는 33 내지 39 kHz, 더 바람직하게는 34 내지 38 kHz, 가장 바람직하게는 35 내지 37 kHz의 범위이며; 스크린은 in step (x), the screen vibrates at a first frequency; The first frequency is 16 kHz to 10 MHz, preferably 17 kHz to 5 MHz, more preferably 18 kHz to 1 MHz, more preferably 19 to 800 kHz, more preferably 20 to 600 kHz, more preferably is from 21 to 400 kHz, more preferably from 22 to 200 kHz, more preferably from 23 to 150 kHz, more preferably from 24 to 100 kHz, more preferably from 25 to 80 kHz, more preferably from 26 to 60 kHz , more preferably 27 to 50 kHz, more preferably 28 to 45 kHz, more preferably 29 to 44 kHz, more preferably 30 to 42 kHz, still more preferably 31 to 41 kHz, more preferably 32 to 40 kHz, more preferably 33 to 39 kHz, more preferably 34 to 38 kHz, most preferably 35 to 37 kHz; the screen
a) 제1 진동수 보다 낮은 추가의 진동수로 진동하거나, 또는 a) vibrate at a further frequency lower than the first frequency; or
b) 수평면 (horizontal plane)에 대해 5 내지 25°, 바람직하게는 5 내지 23°, 더 바람직하게는 5 내지 20°, 더 바람직하게는 6 내지 18°, 더 바람직하게는 7 내지 16°, 더 바람직하게는 7 내지 14°, 가장 바람직하게는 8 내지 13° 범위의 각도로 경사져 있거나, 또는 b) from 5 to 25°, preferably from 5 to 23°, more preferably from 5 to 20°, more preferably from 6 to 18°, more preferably from 7 to 16°, more with respect to the horizontal plane preferably inclined at an angle ranging from 7 to 14°, most preferably from 8 to 13°, or
c) 상기 a) 및 b) 둘다이다.c) both a) and b) above.
바람직하게는, 스크린은 선형 진동 (linear oscillation), 또는 2 이상의 선형 진동의 중첩, 원형 진동 (circular oscillation), 타원형 진동 (elliptic oscillation), 장동 (nutation) 및 텀블링 운동 (tumbling motion)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 이들 2 이상의 조합 형태로, 추가의 진동수에서 진동한다. 본 명세서 전체에서 사용되는 경우, 장동은 진동으로서 이해되며, 이때 진동 주기는 세차 (precession) 주기이다. 그래서, 장동의 진동수는 장동에 포함된 세차의 진동수이다. 본 명세서 전체에서 사용되는 경우, 텀블링 운동은 진동으로서 이해되며, 여기서 텀블링 운동 주기는 텀블링 운동의 수평 요소 (horizontal component)의 주기이다. 그래서, 텀블링 운동의 진동수는 텀블링 운동에 포함된 수평 진동의 진동수이다. 바람직하게는, 스크린은 선형 진동 형태로 또는 2 이상의 선형 진동이 중첩된 형태로 제1 진동수로 진동한다. 바람직한 선형 진동은 수평 진동 또는 수직 진동이다. 제1 진동수는 바람직하게는 초음파 진동수이다. 추가의 진동수는 바람직하게는 서브-초음파 진동수 (sub-ultrasonic frequency)이다. 바람직한 서브-초음파 진동수는 16 kHz 미만, 바람직하게는 16 kHz 미만에서 1 Hz 이상의 진동수이다. 바람직한 분급 장치는 체 (sieve) 또는 시프터 (sifter) 또는 이들 둘다이다.Preferably, the screen is selected from the group consisting of linear oscillation, or superposition of two or more linear oscillations, circular oscillation, elliptic oscillation, nutation and tumbling motion. vibrating at a further frequency in the form of one selected or a combination of two or more thereof. As used throughout this specification, pulsation is understood as vibration, where the period of oscillation is a period of precession. So, the frequency of the long motion is the frequency of the precession included in the long motion. As used throughout this specification, tumbling motion is understood as vibration, wherein the tumbling motion period is the period of the horizontal component of the tumbling motion. So, the frequency of the tumbling motion is the frequency of the horizontal vibration included in the tumbling motion. Preferably, the screen vibrates at a first frequency in the form of a linear vibration or in the form of two or more linear vibrations superimposed. Preferred linear vibrations are horizontal vibrations or vertical vibrations. The first frequency is preferably an ultrasonic frequency. The further frequency is preferably a sub-ultrasonic frequency. Preferred sub-ultrasonic frequencies are frequencies below 16 kHz, preferably below 16 kHz and above 1 Hz. A preferred classifying device is a sieve or a sifter or both.
본원에서, 본 발명에 따른 제조 방법의 후속 단계들은 동시에 수행되거나 또는 시간적으로 중복될 수 있거나, 또는 이 둘다일 수 있다. 이는, 특히 단계 (i) - (iv)에 해당되며, 보다 구체적으로는 단계 (iii) 및 단계 (iv)에 해당된다.Herein, the subsequent steps of the manufacturing method according to the invention may be performed simultaneously or overlapped in time, or both. This applies in particular to steps (i) - (iv) and more specifically to steps (iii) and (iv).
본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 모노머 수용액이 연속적으로 공급되고 중합 반응기로 연속적으로 투입되는, 연속 공정이다. 수득되는 폴리머 겔은 중합 반응기로부터 연속적으로 배출되며, 선택적으로 후속적인 제조 단계에서 연이어 파쇄, 건조, 분쇄 및 분급된다. 그러나, 이러한 연속적인 공정은 예를 들어 다음과 같은 경우에는 중단될 수도 있다.The process according to the invention is preferably a continuous process, in which the aqueous monomer solution is continuously fed and continuously fed into the polymerization reactor. The resulting polymer gel is continuously withdrawn from the polymerization reactor and optionally subsequently crushed, dried, crushed and classified in a subsequent production step. However, this continuous process may be interrupted in the following cases, for example.
- 제조 장치의 일부 부품, 컨베이어 벨트가 중합 반응기로서 사용되는 경우에는, 컨베이어 벨트의 벨트 재료 등을, 교체하기 위한 경우,- for replacing some parts of the manufacturing equipment, the belt material of the conveyor belt, etc., when the conveyor belt is used as a polymerization reactor;
- 제조 장치의 일부 부품, 특히 탱크 또는 파이프내 폴리머 침전물을 제거하기 위해, 세척하는 경우, 또는- when cleaning, to remove polymer deposits from some parts of the manufacturing equipment, in particular in tanks or pipes; or
- 다른 흡수 특징을 가진 흡수성 폴리머 입자를 제조하여야 하는 경우, 새로운 제조 단계를 개시하기 위한 경우.- when it is necessary to produce absorbent polymer particles with different absorption characteristics, to initiate a new manufacturing step.
본 발명에 따른 바람직한 흡수성 폴리머 입자는, WSP 220.2 ("Word Strategic Partners" EDANA 및 INDA의 시험 방법)에 준하여, 10 내지 3,000 ㎛, 바람직하게는 20 내지 2,000 ㎛, 특히 바람직하게는 150 내지 850 ㎛ 범위의 평균 입자 크기를 가지는 입자이다. 본원에서, 흡수성 폴리머에서 입자 크기가 300 내지 600 ㎛ 범위인 입자의 함량은, 흡수성 폴리머 입자의 총 중량을 기준으로 적어도 30 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 40 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 50 중량%인 것이 특히 바람직하다.Preferred absorbent polymer particles according to the present invention are in the range of from 10 to 3,000 μm, preferably from 20 to 2,000 μm, particularly preferably from 150 to 850 μm, according to WSP 220.2 (test method of “Word Strategic Partners” EDANA and INDA). is a particle with an average particle size of Herein, the content of particles having a particle size in the range of 300 to 600 μm in the absorbent polymer is at least 30% by weight, particularly preferably at least 40% by weight, most preferably at least 50% by weight, based on the total weight of the absorbent polymer particles. % is particularly preferred.
본 발명에 따른 방법의 제조 단계 (i)에서, 카르복시산 기 (α1)를 가진 하나 이상의 부분적으로 중화된 모노에틸렌계 불포화 모노머와 하나 이상의 가교제 (α3)를 포함하는 모노머 수용액이 제조된다.In the preparation step (i) of the process according to the invention, an aqueous monomer solution is prepared comprising at least one partially neutralized monoethylenically unsaturated monomer having a carboxylic acid group (α1) and at least one crosslinking agent (α3).
카르복시산 기 (α1)를 가진 바람직한 모노에틸렌계 불포화 모노머는 DE 102 23 060 A1에 바람직한 모노머 (α1)로서 언급되어 있으며, 아크릴산이 특히 바람직하다.Preferred monoethylenically unsaturated monomers having a carboxylic acid group (α1) are mentioned in
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 흡수성 폴리머는 건조 중량을 기준으로 카르복시산 기를 가진 모노머를 적어도 50 중량%, 바람직하게는, 적어도 70 중량%, 더 바람직하게는, 적어도 90 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 흡수성 폴리머는 50 중량% 이상, 바람직하게는 70 중량% 이상의 아크릴산으로 제조되고, 바람직하게는 중화도는 20 mol-% 이상, 특히 바람직하게는 50 mol-% 이상인 것이, 특히 바람직하다. 제조 단계 (i)에서 제공되는 모노머 수용액내 카르복시산 기 (α1)를 가진 부분적으로 중화된 모노에틸렌계 불포화 모노머의 농도는, 바람직하게는, 모노머 수용액의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 30 내지 55 중량%, 가장 바람직하게는 40 내지 50 중량%의 범위이다.According to the invention, the absorbent polymer produced by the process according to the invention contains, on a dry weight basis, at least 50% by weight, preferably, at least 70%, more preferably, at least 90% by weight of a monomer having carboxylic acid groups. It is preferable to include According to the invention, the absorbent polymer produced by the process according to the invention is made of at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight of acrylic acid, preferably the degree of neutralization is at least 20 mol-%, particularly preferably It is especially preferable that it is 50 mol-% or more. The concentration of the partially neutralized monoethylenically unsaturated monomer having a carboxylic acid group (α1) in the aqueous monomer solution provided in the preparation step (i) is preferably from 10 to 60% by weight, based on the total weight of the aqueous monomer solution, Preferably in the range of 30 to 55% by weight, most preferably in the range of 40 to 50% by weight.
또한, 모노머 수용액은 (α1)과 공중합가능한 모노에틸렌계 불포화 모노머 (α2)를 포함할 수 있다. 바람직한 모노머 (α2)는, DE 102 23 060 A1에서 바람직한 모노머 (α2)로서 언급된 모노머이며, 아크릴아미드가 특히 바람직하다.In addition, the aqueous monomer solution may contain a monoethylenically unsaturated monomer copolymerizable with (α1) (α2). Preferred monomers (α2) are those mentioned as preferred monomers (α2) in
본 발명에 따른 바람직한 가교제 (α3)는 하나의 분자에 에틸렌계 불포화 기를 2개 이상 가진 화합물 (클래스 I 가교제), 축합 반응 (= 축합 가교제), 첨가 반응 또는 개환 반응에서 모노머 (α1) 또는 (α2)의 관능기와 반응할 수 있는 관능기 2개 이상을 가진 화합물 (클래스 II 가교제), 축합 반응, 첨가 반응 또는 개환 반응에서 모노머 (α1) 또는 (α2)의 관능기와 반응할 수 있는 하나 이상의 관능기 및 하나 이상의 에틸렌계 불포화 기를 가진 화합물 (클래스 III 가교제), 또는 다가 금속 양이온 (클래스 IV 가교제)이다. 따라서, 클래스 I 가교제 화합물을 사용하는 경우, 폴리머의 가교는 모노에틸렌계 불포화 모노머 (α1) 또는 (α2)와 가교제 분자의 에틸렌계 불포화 기의 라디칼 중합에 의해 달성되며, 클래스 II 가교제 화합물과 클래스 IV 가교제의 다가 금속 양이온을 이용하는 경우, 폴리머의 가교는, 모노머 (α1) 또는 (α2)의 관능기와 관능기 (클래스 II 가교제)의 축합 반응을 통해 또는 다가 금속 양이온 (클래스 IV 가교제)의 정전기적 상호작용을 통해, 달성된다. 클래스 III 가교제 화합물을 이용하는 경우, 폴리머의 가교는, 에틸렌계 불포화 기의 라디칼 중합 뿐만 아니라 가교제의 관능기와 모노머 (α1) 또는 (α2)의 관능기 간의 축합 반응에 의해 달성된다.A preferred crosslinking agent (α3) according to the present invention is a compound having two or more ethylenically unsaturated groups in one molecule (class I crosslinking agent), a monomer (α1) or (α2) in a condensation reaction (= condensation crosslinking agent), addition reaction or ring opening reaction ) compounds having at least two functional groups capable of reacting with the functional groups of (Class II crosslinking agents), at least one functional group capable of reacting with the functional groups of the monomer (α1) or (α2) in a condensation reaction, addition reaction or ring-opening reaction, and one compounds having at least one ethylenically unsaturated group (class III crosslinkers), or polyvalent metal cations (class IV crosslinkers). Thus, when class I crosslinker compounds are used, crosslinking of the polymer is achieved by radical polymerization of monoethylenically unsaturated monomers (α1) or (α2) with the ethylenically unsaturated groups of the crosslinker molecule, and class II crosslinker compounds with class IV When a polyvalent metal cation of a crosslinking agent is used, the crosslinking of the polymer is via a condensation reaction of a functional group with a functional group of the monomer (α1) or (α2) (class II crosslinking agent) or electrostatic interaction of a polyvalent metal cation (class IV crosslinking agent) is achieved through When class III crosslinking agent compounds are used, crosslinking of the polymer is achieved not only by radical polymerization of ethylenically unsaturated groups, but also by condensation reactions between the functional groups of the crosslinking agent and the functional groups of the monomers (α1) or (α2).
바람직한 가교제 (α3)는, DE 102 23 060 A1에, 클래스 I, II, III 및 IV의 가교제 (α3)로서 언급된 모든 화합물이되,Preferred crosslinking agents (α3) are all compounds mentioned in
- 클래스 I 가교제 화합물로서, N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트리알릴메틸암모늄 클로라이드, 테트라알릴암모늄 클로라이드, 및 아크릴 1 mol 당 에틸렌 옥사이드 9 mol을 사용해 제조되는 알릴노나에틸렌글리콜 아크릴레이트가 특히 바람직하며, N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드가 특히 더 바람직하며,- Class I crosslinker compound, prepared using N,N'-methylene bisacrylamide, polyethyleneglycol di(meth)acrylate, triallylmethylammonium chloride, tetraallylammonium chloride, and 9 moles of ethylene oxide per mole of acrylic Allylnonaethylene glycol acrylate is particularly preferred, N,N′-methylene bisacrylamide is particularly preferred,
- 클래스 IV 가교제 화합물로서, Al2(SO4)3 및 이의 수화물이 특히 바람직하다.- As class IV crosslinker compounds, Al 2 (SO 4 ) 3 and hydrates thereof are particularly preferred.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 바람직한 흡수성 폴리머는 각각 하기 클래스의 가교제에 의해 또는 하기 조합의 가교제들에 의해 가교된, 폴리머이다: I, II, III, IV, I II, I III, I IV, I II III, I II IV, I III IV, II III IV, II IV 또는 III IV.Preferred absorbent polymers prepared by the process according to the invention are polymers, each crosslinked by the following class of crosslinking agents or by the following combinations of crosslinking agents: I, II, III, IV, I II, I III, I IV , I II III, I II IV, I III IV, II III IV, II IV or III IV.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 바람직한 다른 흡수성 폴리머는, DE 102 23 060 A1에 클래스 I 가교제로서 언급된 임의의 가교제들에 의해 가교된, 폴리머이며, 여기서 N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트리알릴-메틸암모늄 클로라이드, 테트라알릴암모늄 클로라이드, 및 아크릴산 1 mol 당 에틸렌 옥사이드 9 mol로 제조되는 알릴노나에틸렌-글리콜 아크릴레이트가 클래스 I의 가교제로서 더욱 바람직하고, N,N'-메틸렌 비스아크릴아미드가 보다 더 바람직하다.Another preferred absorbent polymer prepared by the process according to the invention is a polymer, crosslinked by any of the crosslinkers mentioned as class I crosslinkers in
모노머 수용액은 수용성 폴리머 (α4)를 더 포함할 수 있다. 바람직한 수용성 폴리머 (α4)는 부분적으로 또는 완전히 비누화된 폴리비닐 알코올 (saponified polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈, 스타치 또는 스타치 유도체, 폴리글리콜 또는 폴리아크릴산이다. 이들 폴리머의 분자량은, 폴리머가 수용성인 한, 중요하지 않다. 바람직한 수용성 폴리머 (α4)는 스타치 또는 스타치 유도체 또는 폴리비닐 알코올이다. 수용성 폴리머 (α4), 바람직하게는 합성 폴리머, 예를 들어 폴리비닐 알코올은 중합시킬 모노머에 대한 그라프트 베이스 (graft base)로서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 이들 수용성 폴리머는 폴리머 겔 또는 이미 건조된 흡수성 폴리머와의 혼합도 가능하다.The aqueous monomer solution may further contain a water-soluble polymer (α4). Preferred water-soluble polymers (α4) are partially or fully saponified polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, starch or starch derivatives, polyglycols or polyacrylic acid. The molecular weight of these polymers is not critical as long as the polymer is water soluble. Preferred water-soluble polymers (α4) are starch or starch derivatives or polyvinyl alcohol. A water-soluble polymer (α4), preferably a synthetic polymer, for example polyvinyl alcohol, can be used as a graft base for the monomer to be polymerized, as well as these water-soluble polymers in combination with a polymer gel or an already dried absorbent polymer. It is also possible to mix
모노머 수용액은, 또한, 보조 물질 (α5), 특히 착화제 (complexing agent), 예를 들어 EDTA 등을 포함할 수 있다.The aqueous monomer solution may also contain auxiliary substances (α5), in particular complexing agents, for example EDTA and the like.
모노머 수용액에서, 모노머 (α1) 및 (α2), 가교제 (α3), 수용성 폴리머 (α4) 및 보조 물질 (α5)의 상대적인 함량은, 바람직하게는, 선택적으로 파쇄된 폴리머 겔을 건조한 후 수득되는 흡수성 폴리머 구조가, 하기와 같이 구성되도록, 선택된다:In the aqueous monomer solution, the relative contents of the monomers (α1) and (α2), the crosslinking agent (α3), the water-soluble polymer (α4) and the auxiliary substance (α5) are preferably, optionally, the absorbency obtained after drying the crushed polymer gel The polymer structure is chosen so that it consists of:
- 모노머 (α1) 20 내지 99.999 중량%, 바람직하게는, 55 내지 98.99 중량%, 특히 바람직하게는, 70 내지 98.79 중량%,- 20 to 99.999% by weight of monomer (α1), preferably 55 to 98.99% by weight, particularly preferably 70 to 98.79% by weight,
- 모노머 (α2) 0 내지 80 중량%, 바람직하게는, 0 내지 44.99 중량%, 특히 바람직하게는, 0.1 내지 44.89 중량%,- 0 to 80% by weight of monomer (α2), preferably 0 to 44.99% by weight, particularly preferably 0.1 to 44.89% by weight,
- 가교제 (α3) 0 내지 5 중량%, 바람직하게는, 0.001 내지 3 중량%, 특히 바람직하게는, 0.01 내지 2.5 중량%,- 0 to 5% by weight of crosslinking agent (α3), preferably 0.001 to 3% by weight, particularly preferably 0.01 to 2.5% by weight,
- 수용성 폴리머 (α4) 0 내지 30 중량%, 바람직하게는, 0 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는, 0.1 내지 5 중량%,- 0 to 30% by weight of water-soluble polymer (α4), preferably 0 to 5% by weight, particularly preferably 0.1 to 5% by weight,
- 보조 물질 (α5) 0 내지 20 중량%, 바람직하게는, 0 내지 10 중량%, 특히 바람직하게는, 0.1 내지 8 중량%, 및- 0 to 20% by weight of auxiliary substances (α5), preferably 0 to 10% by weight, particularly preferably 0.1 to 8% by weight, and
- 물 (α6) 0.5 내지 25 중량%, 바람직하게는, 1 내지 10 중량%, 특히 바람직하게는, 3 내지 7 중량%,- 0.5 to 25% by weight of water (α6), preferably 1 to 10% by weight, particularly preferably 3 to 7% by weight,
(α1) 내지 (α6)를 합한 총 중량은 100 중량%임.The total weight of (α1) to (α6) is 100% by weight.
모노머 용액에서 모노머, 가교제 및 수용성 폴리머의 최적 농도 값은 간단한 예비 실험을 통해 또는 종래 기술로부터, 특히 공개문헌 US 4,286,082, DE 27 06 135 A1, US 4,076,663, DE 35 03 458 A1, DE 40 20 780 C1, DE 42 44 548 A1, DE 43 33 056 A1 및 DE 44 18 818 A1에 따라 결정될 수 있다.The optimal concentration values of monomers, crosslinkers and water-soluble polymers in the monomer solution are determined through simple preliminary experiments or from the prior art, in particular publications US 4,286,082, DE 27 06 135 A1, US 4,076,663, DE 35 03 458 A1, DE 40 20 780 C1 , DE 42 44 548 A1, DE 43 33 056 A1 and DE 44 18 818 A1.
제조 단계 (ii)에서, 선택적으로 흡수성 폴리머의 미세 입자가 모노머 수용액에 첨가될 수 있다. 선택 단계 (ii)과는 독립적으로, 흡수성 폴리머의 미세 입자는, 단계 (iii) 후, 단계 (iv) 후 및 단계 (v) 이전으로 이루어진 군으로부터 선택되는 시기 중 한 시기에, 또는 이들 2 이상의 시기에 모노머 수용액에 첨가될 수 있다.In the preparation step (ii), optionally fine particles of an absorbent polymer may be added to the aqueous monomer solution. Independently of the selection step (ii), the fine particles of the absorbent polymer are selected from the group consisting of after step (iii), after step (iv) and before step (v), or at least two of these may be added to the aqueous monomer solution at any time.
본원 전체에서 미세 입자 또는 미분이라고도 하는 흡수성 미세 입자는 바람직하게는 그 조성이 전술한 흡수성 폴리머 입자의 조성과 상응하는, 흡수성 폴리머 입자이며, 바람직하게는, 적어도 90 중량%, 더 바람직하게는 적어도 95 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 99 중량%의 흡수성 미세 입자가 200 ㎛ 미만, 바람직하게는 150 ㎛ 미만, 특히 바람직하게는 100 ㎛ 미만의 입자 크기를 가진다.Absorbent fine particles, also referred to as fine particles or fine particles throughout this application, are preferably absorbent polymer particles whose composition corresponds to that of the aforementioned absorbent polymer particles, preferably at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight. % by weight, most preferably at least 99% by weight of the absorbent fine particles, have a particle size of less than 200 μm, preferably less than 150 μm, particularly preferably less than 100 μm.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예에서, 선택적으로, 제조 단계 (ii)에서 모노머 수용액에 첨가될 수 있는 흡수성 미세 입자는, 본 발명에 따른 방법의 제조 단계 (x)에서 수득되는 흡수성 미세 입자이며, 즉, 재활용된다.In a preferred embodiment of the process according to the invention, optionally, the absorbent microparticles which may be added to the aqueous monomer solution in the production step (ii) are the absorbent microparticles obtained in the production step (x) of the process according to the invention, , that is, recycled.
미세 입자는, 당해 기술 분야의 당업자가 이런 목적에 적절한 것으로 간주하는 임의의 혼합 장치를 이용해 모노머 수용액에 첨가될 수 있다. 본 방법이 전술한 바와 같이 연속적으로 수행되는 것이 특히 유용한 본 발명의 바람직한 구현예에서, 미세 입자는 혼합 장치에서 모노머 수용액에 첨가되며, 미세 입자인 제1 스트림과 모노머 수용액인 제2 스트림은 연속으로, 그러나 서로 다른 방향으로부터, 회전하는 혼합 장치 상으로 인가된다. 이러한 유형의 혼합 설정은, 혼합 구역에 바람직하게는 실린더 형상의 비-회전성 고정자 (non-rotating stator)를 포함하고, 그 중심에는 마찬가지로 바람직하게는, 실린더 형상의 로터가 회전하는, 이른바 "로터 스테이터 믹서 (Rotor Stator Mixer)"에서 구현될 수 있다. 로터의 벽부와 고정자의 벽부에는, 통상적으로 노치가 구비되는데, 예를 들어, 미세 입자와 모노머 수용액의 혼합물을 흡입 통과시켜 고전단력을 가할 수 있는, 슬롯 형태의 노치가 구비된다.The fine particles may be added to the aqueous monomer solution using any mixing apparatus deemed suitable for this purpose by one of ordinary skill in the art. In a preferred embodiment of the invention in which it is particularly useful for the process to be carried out continuously as described above, the fine particles are added to the aqueous monomer solution in a mixing device, wherein the first stream of fine particles and the second stream of aqueous monomer solution are continuously conducted , but from different directions, are applied onto the rotating mixing device. A mixing setup of this type comprises in the mixing zone a preferably cylindrical non-rotating stator, at the center of which likewise preferably a cylindrical rotor rotating, a so-called "rotor" It can be implemented in "Rotor Stator Mixer". The walls of the rotor and the walls of the stator are typically provided with notches, for example, slot-shaped notches through which a mixture of fine particles and aqueous monomer solution can be sucked through to apply a high shear force.
이런 맥락에서, 미세 입자인 제1 스트림과 모노머 수용액인 제2 스트림은 60 - 120° 범위, 바람직하게는 75 - 105° 범위, 더 바람직하게는 85 - 95°범위, 가장 바람직하게는 약 90°의 각도 δ를 이루는 것이, 특히 바람직하다. 또한, 믹서에서 배출되는 미세 입자와 모노머 수용액의 혼합물 스트림과, 믹서로 유입되는 미세 입자 제1 스트림은, 60 - 120° 범위, 바람직하게는 75 - 105° 범위, 더 바람직하게는 85 - 95° 범위, 가장 바람직하게는 약 90°의 각도 ε를 이루는 것이 바람직하다.In this context, the first stream of fine particles and the second stream of aqueous monomer solution are in the range of 60-120°, preferably in the range of 75-105°, more preferably in the range of 85-95°, most preferably about 90°. It is particularly preferable to form an angle δ of Further, the mixture stream of the fine particles and the aqueous monomer solution exiting the mixer and the fine particle first stream entering the mixer are in the range of 60-120°, preferably in the range of 75-105°, more preferably in the range of 85-95° It is preferred to achieve an angle ε in the range, most preferably about 90°.
이러한 유형의 혼합 설정은, 예를 들어, DE-A-25 20 788 및 DE-A-26 17 612에 개시된 혼합 장치를 이용해 구현할 수 있으며, 이들 문헌의 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 본 발명의 제조 단계 (ii)에서 모노머 수용액에 미세 입자를 첨가하기 위해 사용될 수 있는 혼합 장치에 대한 구체적인 예는, 독일 슈타우펜 KG IKA® Werke GmbH & Co. 사의 상품명 MHD 2000/4, MHD 2000/05, MHD 2000/10, MDH 2000/20, MHD 2000/30 및 MHD 2000/50으로 구입가능한, 혼합 장치이며, 특히 혼합 장치 MHD 2000/20이 바람직하다. 사용가능한 또 다른 혼합 장치로는 독일 발렌히텐 도팅겐에 소재한 ystral GmbH 사로부터 예를 들어 상품명 "Conti TDS", 또는 스위스 루타우에 소재한 Kinematika AG 사로부터 예를 들어 상품명 Megatron®으로 제공되는 장치도 있다.Mixing setups of this type can be implemented, for example, using the mixing devices disclosed in DE-A-25 20 788 and DE-A-26 17 612, the contents of which are incorporated herein by reference. A specific example of a mixing device that can be used for adding fine particles to the aqueous monomer solution in the preparation step (ii) of the present invention is KG IKA ® Werke GmbH & Co. Staupen, Germany. mixing devices available under the trade names MHD 2000/4, MHD 2000/05, MHD 2000/10, MDH 2000/20, MHD 2000/30 and MHD 2000/50 from the company, in particular the mixing device MHD 2000/20 is preferred. Further mixing devices that can be used are those provided for example from the company ystral GmbH, Dottingen, Valenchten, Germany, under the trade name "Conti TDS", or from the company Kinematika AG, Rutau, Switzerland, for example, under the trade name Megatron ® .
제조 단계 (ii)에서 모노머 수용액에 첨가될 수 있는 미세 입자의 양은, 바람직하게는, 모노머 수용액의 중량을 기준으로, 0.1 내지 15 중량% 범위, 보다 더 바람직하게는 0.5 내지 10 중량% 범위, 가장 바람직하게는 3 내지 8 중량% 범위이다.The amount of fine particles that can be added to the aqueous monomer solution in the preparation step (ii) is preferably in the range of 0.1 to 15% by weight, even more preferably in the range of 0.5 to 10% by weight, based on the weight of the aqueous monomer solution, most Preferably, it is in the range of 3 to 8% by weight.
본 발명에 따른 방법의 제조 단계 (iii)에서, 모노머 수용액에, 중합 개시제, 또는 2 이상의 구성 성분으로 구성된 중합 개시제 시스템의 하나 이상의 구성 성분이 첨가된다.In the preparation step (iii) of the process according to the invention, to the aqueous monomer solution is added a polymerization initiator or one or more constituents of a polymerization initiator system composed of two or more constituents.
중합 개시를 위한 중합 개시제로서는, 통상적으로 고흡수제의 제조에 통상적으로 사용되는, 중합 조건 하에 라디칼을 형성하는 모든 개시제들이 사용될 수 있다. 그 중에서도, 열 촉매, 레독스 촉매 및 광-개시제는 에너지 조사 (energetic irradiation)에 의해 활성화된다. 중합 개시제는 모노머 수용액에 용해 또는 분산될 수 있다. 수용성 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. As the polymerization initiator for initiating polymerization, all initiators that form radicals under polymerization conditions, which are usually used for the production of super absorbents, may be used. Among them, thermal catalysts, redox catalysts and photo-initiators are activated by energetic irradiation. The polymerization initiator may be dissolved or dispersed in the aqueous monomer solution. Preference is given to using water-soluble catalysts.
열 개시제 (thermal initiator)로서는, 승온된 조건에서 분해되어 라디칼을 형성하는, 당해 기술 분야의 당업자가 인지하고 있는 모든 화합물들을 이용할 수 있다. 180℃ 보다 낮은 온도에서, 더 바람직하게는 140℃ 보다 낮은 온도에서 반감기가 10초 보다 짧은, 바람직하게는 5초 보다 짧은 열 중합 개시제가 특히 바람직하다. 퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드, 과산화수소, 퍼설페이트 및 아조 화합물들이 특히 바람직한 열 중합 개시제이다. 일부 경우, 다양한 열 중합 개시제들의 혼합물을 사용하는 것이 유익하다. 이들 혼합물들 중에서도, 과산화수소와 과황산칼륨 또는 과황산나트륨으로 이루어진 혼합물이 바람직하며, 이들은 임의의 바람직한 정량적인 비율로 사용될 수 있다. 적합한 유기 퍼옥사이드로는, 바람직하게는, 아세틸아세톤 퍼옥사이드, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 카프릴 퍼옥사이드, 이소프로필 퍼옥시다이카보네이트, 2-에틸헥실 퍼옥시다이카보네이트, tert.-부틸 하이드로퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 및 tert.-아밀 퍼피발레이트, tert.-부틸 퍼피발레이트 (tert.-butyl perpivalate), tert.-부틸 퍼네오헥사노에이트 (perneohexonate), tert.-부틸 이소부티레이트, tert.-부틸 per-2-에틸헥세노에이트, tert.-부틸 퍼이소노나노에이트, tert.-부틸 퍼말리에이트, tert.-부틸 퍼벤조에이트, tert.-부틸-3,5,5-트리메틸헥사노에이트 및 아밀 퍼네오데카노에이트의 퍼옥사이드가 있다. 아울러, 다음과 같은 열 중합 개시제가 바람직하다: 아조 화합물들, 예를 들어, 아조-비스-이소부티로니트릴, 아조-비스-다이메틸발레로니트릴, 아조-비스-아미-다이노프로판 다이하이드로클로라이드 (azo-bis-ami-dinopropane dihydrochloride), 2,2'-아조비스-(N,N-다이메틸렌)이소부티르아미딘 다이-하이드로클로라이드, 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴 및 4,4'-아조비스-(4-시아노-발레르산). 전술한 화합물들은 통상적인 양으로, 바람직하게는, 중합될 모노머의 중량을 기준으로, 각각 0.01 내지 5 mol-% 범위, 더 바람직하게는 0.1 내지 2 mol-% 범위로 사용된다.As the thermal initiator, all compounds recognized by those skilled in the art that decompose under elevated temperature to form radicals may be used. Particular preference is given to thermal polymerization initiators having a half-life shorter than 10 seconds, preferably shorter than 5 seconds, at temperatures lower than 180°C, more preferably lower than 140°C. Peroxides, hydroperoxides, hydrogen peroxide, persulfates and azo compounds are particularly preferred thermal polymerization initiators. In some cases, it is beneficial to use mixtures of various thermal polymerization initiators. Among these mixtures, a mixture consisting of hydrogen peroxide and potassium persulfate or sodium persulfate is preferable, and these may be used in any desired quantitative ratio. Suitable organic peroxides are, preferably, acetylacetone peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetyl peroxide, capryl peroxide, isopropyl peroxydicarbonate, 2- Ethylhexyl peroxydicarbonate, tert.-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, and tert.-amyl perpivalate, tert.-butyl perpivalate, tert.-butyl perpivalate Hexanoate, tert.-butyl isobutyrate, tert.-butyl per-2-ethylhexenoate, tert.-butyl perisononanoate, tert.-butyl permaleate, tert.-butyl perbenzoate ate, peroxides of tert.-butyl-3,5,5-trimethylhexanoate and amyl perneodecanoate. In addition, the following thermal polymerization initiators are preferred: azo compounds, for example azo-bis-isobutyronitrile, azo-bis-dimethylvaleronitrile, azo-bis-ami-dinopropane dihydrochloride (azo-bis-ami-dinopropane dihydrochloride), 2,2'-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine di-hydrochloride, 2-(carbamoylazo)isobutyronitrile and 4, 4'-Azobis-(4-cyano-valeric acid). The above-mentioned compounds are used in customary amounts, preferably in the range from 0.01 to 5 mol-%, more preferably in the range from 0.1 to 2 mol-%, respectively, based on the weight of the monomer to be polymerized.
레독스 촉매는 2종 이상의 구성 성분, 통상적으로 전술한 퍼옥소 화합물 (peroxo compound)들 중 하나 이상과 하나 이상의 환원 물질 성분 (reducing component), 바람직하게는, 아스코르브산, 글루코스, 소르보스 (sorbose), 만노스, 암모늄 또는 알칼리 금속 하이드로겐 설파이트, 설페이트, 티오설페이트, 하이퍼설파이트 또는 설파이드, 금속 염, 예를 들어, 철 II 이온 또는 은 염, 또는 소듐 하이드록시메틸 설폭실레이트를 포함한다. 바람직하게는, 아스코르브산 또는 소듐 피로설파이트 (pyrosulfite)가 레독스 촉매의 환원 물질 성분으로 사용된다. 중합에 사용되는 모노머 양을 기준으로, 1 x 10-5 내지 1 mol-%의 레독스 촉매의 환원 물질 성분과 1 x 10-5 내지 5 mol-%의 레독스 촉매의 산화 물질 성분이 사용된다. 레독스 촉매의 산화 물질 성분 대신 또는 그 보완제 (complement)로서, 하나 이상의, 바람직하게는, 수용성의 아조 화합물이 사용될 수 있다.The redox catalyst comprises at least two components, typically at least one of the aforementioned peroxo compounds and at least one reducing component, preferably ascorbic acid, glucose, sorbose. , mannose, ammonium or alkali metal hydrogen sulfites, sulfates, thiosulfates, hypersulfites or sulfides, metal salts such as iron II ions or silver salts, or sodium hydroxymethyl sulfoxylate. Preferably, ascorbic acid or sodium pyrosulfite is used as the reducing material component of the redox catalyst. Based on the amount of monomer used for polymerization, 1 x 10 -5 to 1 mol-% of the reducing material component of the redox catalyst and 1 x 10 -5 to An oxidizing substance component of 5 mol-% of the redox catalyst is used. Instead of or as a complement to the oxidizing substance component of the redox catalyst, one or more, preferably water-soluble, azo compounds may be used.
중합은, 바람직하게는, 에너지 조사 작용에 의해 개시되며, 이른바 광-개시제가 일반적으로 개시제로서 사용된다. 이러한 광-개시제로는, 예를 들어, 소위 α-스플리터 (splitter), H-추출 시스템 (abstracting system)을 포함하거나 또는 아지도를 포함할 수도 있다. 이러한 개시제에 대한 예로는, 벤조페놀 유도체, 예를 들어, 미힐러 케톤, 페난트렌 유도체, 불소 유도체, 안트라퀴논 유도체, 티옥산톤 유도체, 쿠마린 유도체, 벤조인에테르 및 이들의 유도체, 아조 화합물, 예를 들어, 전술한 라디칼 형성 화합물 (radical former), 치환된 헥사아릴비스이미다졸 또는 아실포스핀 옥사이드가 있다. 아지드의 예로는 2-(N,N-다이메틸아미노)에틸-4-아지도신나메이트, 2-(N,N-다이메틸아미노)에틸-4-아지도나프틸케톤, 2-(N,N-다이-메틸아미노)에틸-4-아지도벤조에이트, 5-아지도-1-나프틸-2'-(N,N-다이메틸아미노)에틸설폰, N-(4-설포닐아지도페닐)말레인이미드, N-아세틸-4-설포닐-아지도아닐린, 4-설포닐아지도아닐린, 4-아지도아닐린, 4-아지도펜아실 브로마이드, p-아지도벤조산, 2,6-비스(p-아지도벤질리덴)사이클로헥사논 및 2,6-비스(p-아지도벤질리덴)-4-메틸사이클로헥사논이 있다. 광-개시제에 대한 또 다른 그룹으로는 다이-알콕시 케탈, 예를 들어, 2,2-다이메톡시-1,2-다이페닐에탄-1-온이 있다. 광-개시제는, 사용하는 경우, 일반적으로 중합될 모노머를 기준으로 0.0001 내지 5 중량%의 함량으로 사용된다.Polymerization is preferably initiated by the action of energy irradiation, so-called photo-initiators are generally used as initiators. Such photo-initiators include, for example, so-called α-splitters, H-abstracting systems, or may include azido. Examples of such initiators include benzophenol derivatives such as Michler ketones, phenanthrene derivatives, fluorine derivatives, anthraquinone derivatives, thioxanthone derivatives, coumarin derivatives, benzoinethers and their derivatives, azo compounds, such as Examples are the aforementioned radical formers, substituted hexaarylbisimidazoles or acylphosphine oxides. Examples of azides include 2-(N,N-dimethylamino)ethyl-4-azidocinnamate, 2-(N,N-dimethylamino)ethyl-4-azidonaphthylketone, 2-(N ,N-di-methylamino)ethyl-4-azidobenzoate, 5-azido-1-naphthyl-2'-(N,N-dimethylamino)ethylsulfone, N-(4-sulfonylazido Phenyl) maleinimide, N-acetyl-4-sulfonyl-azidoaniline, 4-sulfonylazidoaniline, 4-azidoaniline, 4-azidophenacyl bromide, p-azidobenzoic acid, 2,6 -bis(p-azidobenzylidene)cyclohexanone and 2,6-bis(p-azidobenzylidene)-4-methylcyclohexanone. Another group for photo-initiators include di-alkoxy ketals, for example 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one. Photo-initiators, if used, are generally used in a content of 0.0001 to 5% by weight, based on the monomer to be polymerized.
본 발명에 따른 방법에 대한 다른 구현예에 있어서, 제조 단계 (iii)에서, 개시제는 하기 성분들,According to another embodiment of the method according to the invention, in the preparation step (iii), the initiator comprises the following components:
iiia. 퍼옥소다이설페이트; 및iiia. peroxodisulfate; and
iiib. 3개 이상의 산소 원자 또는 3개 이상의 질소 원자를 포함하는 유기 개시제 분자를 포함하며,iiib. organic initiator molecules comprising at least 3 oxygen atoms or at least 3 nitrogen atoms;
퍼옥소다이설페이트와 유기 개시제 분자를 20:1 내지 50:1 범위의 몰 비로 포함하는 것이, 바람직하다. 이러한 구현예에 대한 일 측면에서, 개시제 성분 iiia의 농도는 중합될 모노머의 중량을 기준으로 0.05 내지 2 중량%의 범위인 것이 바람직하다. 이러한 구현예에 대한 다른 측면에서, 유기 개시제 분자는 2,2-다이메톡시-1,2-다이페닐에탄-1-온, 2,2-아조비스-(2-아미디노프로판)다이하이드로클로라이드, 2,2-아조비스-(시아노 발레르산) 또는 이들 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 이러한 구현예에 대한 또 다른 측면에서, 퍼옥소다이설페이트는 일반식 M2S2O8의 화합물이고, 여기서 M은 NH4, Li, Na, Ka 또는 이들 2종 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 전술한 성분들은, 특히 본 발명의 방법의 중합 단계 (vi)에서 중합을 UV로 개시하는데, 적합하다. 이러한 조성물을 사용하면, 본 발명에 따른 방법으로 수득가능한 흡수성 폴리머 입자의 모노머 잔류량 감소 및 황변 저하가 추가로 달성된다.It is preferred to include the peroxodisulfate and the organic initiator molecule in a molar ratio ranging from 20:1 to 50:1. In one aspect of this embodiment, it is preferred that the concentration of initiator component iiia is in the range of 0.05 to 2% by weight based on the weight of the monomer to be polymerized. In another aspect of this embodiment, the organic initiator molecule is 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, 2,2-azobis-(2-amidinopropane)dihydrochloride , 2,2-azobis-(cyano valeric acid), or a combination of two or more thereof is preferably selected. In another aspect of this embodiment, the peroxodisulfate is a compound of the general formula M 2 S 2 O 8 , wherein M is selected from the group consisting of NH 4 , Li, Na, Ka, or a combination of two or more thereof. it is preferable The components described above are suitable for initiating the polymerization with UV, in particular in the polymerization step (vi) of the process of the invention. By using such a composition, a reduction in the residual amount of monomers and a reduction in yellowing of the absorbent polymer particles obtainable by the process according to the invention are further achieved.
이러한 맥락에서, 또한, 중합 개시제를 첨가하는 단계 (iii)는, 단계 (iv) 이전에, 단계 (iv)와 동시에 또는 단계 (iv)와 시기적으로 중복되게, 즉, 모노머 수용액의 산소 함량이 감소되었을 때, 수행할 수 있음을 유념하여야 한다. 2종 이상의 구성 성분을 포함하는 중합 개시제 시스템을 사용하는 경우에는, 이들 중합 개시제 시스템의 하나 이상의 구성 성분은, 예를 들어, 제조 단계 (iv) 이전에 첨가되는 반면, 중합 개시제 시스템의 활성을 구현하는데 필요한 나머지 구성 성분 또는 나머지 구성 성분들은 단계 (iv) 이후, 아마도 심지어 제조 단계 (v) 이후에 첨가된다. 선택 단계 (iv)와는 독립적으로, 모노머 수용액의 산소 함량 저하는 또한 본 발명에 따른 제조 단계 (iii) 이전에 수행될 수 있다.In this context, also, the step (iii) of adding the polymerization initiator is performed before step (iv), simultaneously with step (iv) or overlapping in time with step (iv), ie the oxygen content of the aqueous monomer solution is reduced. It should be noted that when it is done, it can be carried out. When a polymerization initiator system comprising two or more constituents is used, one or more constituents of these polymerization initiator systems are, for example, added prior to the preparation step (iv) while implementing the activity of the polymerization initiator system. The remaining ingredients or the remaining ingredients necessary for this are added after step (iv), possibly even after the preparation step (v). Independently of the selection step (iv), the lowering of the oxygen content of the aqueous monomer solution can also be carried out prior to the preparation step (iii) according to the invention.
본 발명에 따른 방법의 제조 단계 (iv)에서, 선택적으로 모노머 수용액의 산소 함량의 감소가 수행된다. 선택 단계 (iv)와는 독립적으로, 즉 모노머 수용액의 산소 함량을 낮추는 단계는, 또한 본 발명에 따른 제조 단계 (ii) 이전에, 그 도중에 또는 이후에 수행될 수 있다. 바람직하게는, 제조 단계 (ii)에서 미세 입자를 첨가한 후, 모노머 수용액의 산소 함량의 감소가 수행된다.In step (iv) of the preparation of the process according to the invention, optionally a reduction in the oxygen content of the aqueous monomer solution is carried out. Independently of the optional step (iv), ie lowering the oxygen content of the aqueous monomer solution, can also be carried out before, during or after the preparation step (ii) according to the invention. Preferably, after adding the fine particles in the preparation step (ii), a reduction in the oxygen content of the aqueous monomer solution is carried out.
모노머 수용액의 산소 함량 저하는 모노머 수용액을 질소와 같은 불활성 기체와 접촉시킴으로써 달성할 수 있다. 모노머 수용액과 접촉되는 불활성 기체 상 (phase)에는 산소가 없으며, 따라서 매우 낮은 산소 분압을 특징으로 한다. 그 결과, 불활성 기체 상의 산소 분압과 모노머 수용액의 산소 분압이 동일해질 때까지, 산소는 모노머 수용액으로부터 불활성 기체 상으로 전환된다. 모노머 수 상과 불활성 기체 상의 접촉은, 예를 들어, 모노머 용액에 모노머 공급 방향과 동일한 방향으로, 또는 역 방향으로 또는 그 중간 각도로 불활성 기체의 기포를 유입시킴으로써, 달성될 수 있다. 예를 들어, 노즐, 스테틱 믹서 (static mixer), 다이나믹 믹서 (dynamic mixer) 또는 버블 컬럼을 이용해 혼합이 양호하게 이루어질 수 있다. 중합 반응 전에, 모노머 용액의 산소 함량을, 바람직하게는 모노머 용액을 기준으로 1 ppmw (ppm by weight) 미만, 더 바람직하게는 0.5 ppmw 미만으로 떨어뜨린다.Lowering the oxygen content of the aqueous monomer solution can be achieved by contacting the aqueous monomer solution with an inert gas such as nitrogen. The inert gas phase in contact with the aqueous monomer solution is free of oxygen and is therefore characterized by a very low oxygen partial pressure. As a result, oxygen is converted from the aqueous monomer solution to the inert gas phase until the partial pressure of oxygen in the inert gas phase and the oxygen partial pressure in the aqueous monomer solution become equal. Contacting the aqueous monomer phase with the inert gas phase can be achieved, for example, by introducing bubbles of the inert gas into the monomer solution in the same direction as the monomer feed direction, in the opposite direction, or at an angle intermediate thereto. Good mixing can be achieved, for example, using a nozzle, a static mixer, a dynamic mixer or a bubble column. Before the polymerization reaction, the oxygen content of the monomer solution is preferably dropped to less than 1 ppmw (ppm by weight), more preferably less than 0.5 ppmw, based on the monomer solution.
본 발명에 따른 방법의 제조 단계 (v)에서, 모노머 수용액은 중합 반응기, 바람직하게는 컨베이어 벨트, 특히 바람직하게는 컨베이어 벨트의 상류 위치에서 공급되며, 제조 단계 (vi)에서, 모노머 수용액내 모노머가 중합 반응기에서 중합되어, 폴리머 겔로 제조된다. 중합 반응기로서 컨베이어 벨트 상에서 중합이 수행되는 경우, 컨베이어 벨트의 하류 구역에서 폴리머 겔 시트가 수득되며, 이는 건조 전 바람직하게는 폴리머 겔 입자로 파쇄된다.In the preparation step (v) of the process according to the invention, the aqueous monomer solution is fed at a position upstream of the polymerization reactor, preferably on a conveyor belt, particularly preferably on a conveyor belt, and in preparation step (vi), the monomers in the aqueous monomer solution are It is polymerized in a polymerization reactor to produce a polymer gel. When polymerization is carried out on a conveyor belt as a polymerization reactor, a polymer gel sheet is obtained in the downstream section of the conveyor belt, which is preferably crushed into polymer gel particles before drying.
중합 반응기로서는, 당해 기술 분야의 당업자가 수용액에서 아크릴 산과 같은 모노머의 연속 또는 배치식 중합에 적절한 것으로 생각하는 모든 반응기들을 사용할 수 있다. 적합한 중합 반응기의 예로는 니딩 반응기 (kneading reactor)가 있다. 모노머 수용액의 중합에 의해 형성된 폴리머 겔은, 니더에서, 예를 들어, WO 2001/38402에 기술된 바와 같이 상반회전식 교반기 샤프트 (contrarotatory stirrer shaft)에 의해 연속적으로 파쇄된다. 그래서, 폴리머 겔의 파쇄는 중합 반응기로부터 폴리머 겔을 배출시키기 전에 수행될 수 있다.As the polymerization reactor, any reactor that a person skilled in the art considers suitable for continuous or batch polymerization of a monomer such as acrylic acid in aqueous solution can be used. An example of a suitable polymerization reactor is a kneading reactor. The polymer gel formed by polymerization of the aqueous monomer solution is continuously crushed in a kneader, for example by means of a contrarotatory stirrer shaft as described in WO 2001/38402. Thus, crushing of the polymer gel can be performed before discharging the polymer gel from the polymerization reactor.
바람직한 중합 반응기에 대한 다른 예는 컨베이어 벨트 (conveyor belt)이다. 본 발명에 따른 방법에 이용가능한 컨베이어 벨트로서는, 당해 기술 분야의 당업자가, 전술한 모노머 수용액이 그 위로 적재된 다음 중합에 의해 하이드로 겔을 형성하기에 적합한 지지 물질로서 유용한 것으로 생각하는 임의의 컨베이어 벨트를 사용할 수 있다.Another example for a preferred polymerization reactor is a conveyor belt. As a conveyor belt usable in the process according to the invention, any conveyor belt that the person skilled in the art considers useful as a support material suitable for forming a hydrogel by polymerization after loading thereon the aqueous monomer solution described above. can be used
컨베이어 벨트는 일반적으로 지지 부재 위를 지나가는 무한이동 컨베이어 벨트 (endless moving conveyor belt)와 2개 이상의 가이드 롤러 (guide roller)를 포함하며, 롤러 중 적어도 1개는 벨트를 구동하고, 다른 1개는 조정가능하게 구성된다. 선택적으로, 컨베이어 벨트의 상부면 상에 섹션형으로 사용될 수 있는 이형 시트 (release sheet)를 위한 와인딩 앤 피드 장치 (winding and feed system)가 제공된다. 이 장치는 반응 구성 성분들에 대한 공급 및 계측 시스템과, 공급 및 계측 시스템 다음에, 냉각 및 가열 장치와 더불어, 컨베이어 벨트의 이동 방향으로 배치되는 선택적인 광 조사 수단 (irradiating mean), 및 컨베이어 벨트의 리턴 운행용 가이드 롤러의 근처에 배치되는 폴리머 겔 스트랜드의 회수 시스템 (removal system)을 포함한다. 본 발명에 따르면, 가능한 최대 공간-시간 수율로 중합을 완료하기 위해, 컨베이어 벨트의 상위 런 (upper run) 근처에 수평 지지 부재의 양측 상에, 공급 및 계측 시스템 구역에서 시작하여, 상방으로 연장되는 지지 부재가 존재하는데, 이 상방으로 연장되는 지지 부재는, 그 종축이 상위 런 아래에 있는 포인트에서 서로 교차하며, 컨베이어 벨트가 적절한 트로프-형태 (trough-shaped)가 되도록 컨베이어 벨트를 지지한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 컨베이어 벨트는, 반응 성분들의 공급 시스템 근처에서, 유입되는 반응 성분들을 위해 딥 트로프-유사 또는 디쉬-유사 구조를 형성하는 복수의 트로프-형태의 지지 및 베어링 (bearing) 부재들에 의해, 지지된다. 바람직한 트로프-유사 형태는 상위 런의 경로의 길이를 따라 배치되는 지지 부재들의 형태와 배치에 의해 결정된다. 지지 부재들은, 반응 성분들이 유입되는 구역에서는 서로 상대적으로 인접하여야 하지만, 그 이후 구역에서는, 중합이 개시된 후, 지지 부재들이 서로 다소 이격되어 배치될 수 있다. 지지 부재의 경사 각도와 지지 부재의 단면 (cross-section)은, 처음의 딥 트로프를 중합 구역의 종료 지점으로 갈수록 점차 평평하게 하고 이를 다시 확장된 상태로 만들도록, 달라질 수 있다. 본 발명에 대한 추가적인 구현예에서, 각각의 지지 부재는 바람직하게는 종축을 중심으로 회전가능한 실린더형 또는 구형 롤러에 의해 형성된다. 롤러의 구조 뿐만 아니라 롤러의 단면을 변화시킴으로써, 트로프의 바람직한 단면 형태가 쉽게 달성된다. 벨트가 평평한 형태에서 트로프-형 형상으로 이행되는 경우와 다시 평평한 형태로 복구되는 경우에, 컨베이어 벨트에 의한 트로프의 적절한 형태 형성이 확실하게 이루어지도록, 종 방향 및 횡 방향으로 모두 가요성인 컨베이어 벨트가 바람직하다.A conveyor belt generally includes an endless moving conveyor belt passing over a support member and two or more guide rollers, at least one of the rollers driving the belt and the other adjusting configured to be possible. Optionally, a winding and feed system is provided for a release sheet that can be used in section on the upper surface of the conveyor belt. The device comprises a feeding and metering system for the reaction components and, after the feeding and metering system, an optional irradiating mean arranged in the direction of movement of the conveyor belt, together with a cooling and heating device, and the conveyor belt and a removal system for polymer gel strands disposed in the vicinity of guide rollers for return operation of According to the invention, in order to complete polymerization in the greatest possible space-time yield, starting in the feeding and metering system zone, on both sides of the horizontal support member near the upper run of the conveyor belt, it extends upwards. There is a support member, which upwardly extending support member supports the conveyor belt such that its longitudinal axes intersect each other at a point below the upper run and the conveyor belt is suitably trough-shaped. Thus, according to the present invention, the conveyor belt comprises a plurality of trough-shaped support and bearing members forming a deep trough-like or dish-like structure for the incoming reaction components, near the supply system of the reaction components. supported by them The desired trough-like shape is determined by the shape and placement of the support members disposed along the length of the path of the upper run. The support members should be relatively adjacent to each other in the zone where the reaction components are introduced, but in a later zone, after polymerization has started, the support members may be arranged somewhat spaced apart from each other. The angle of inclination of the support member and the cross-section of the support member can be varied to gradually flatten the initial deep trough towards the end of the polymerization zone and bring it back to an expanded state. In a further embodiment of the invention, each support member is preferably formed by a cylindrical or spherical roller rotatable about a longitudinal axis. By changing the cross-section of the roller as well as the structure of the roller, the desired cross-sectional shape of the trough is easily achieved. Conveyor belts flexible in both the longitudinal and transverse directions are provided to ensure proper shaping of the trough by the conveyor belt when the belt is transitioned from a flat shape to a trough-like shape and is restored to a flat shape again. desirable.
벨트는 다양한 물질들로 제조될 수 있지만, 바람직하게는 이들 물질은 양호한 인장 강도 및 가요성, 반복적인 굽힘 응력에 대한 우수한 피로 강도, 우수한 변형능 (deformability) 및 중합 조건 하의 각 반응 성분에 대한 화학적 내성과 같은 요건들을 충족하여야 한다. 이러한 요건들은 통상적으로 한가지 물질로는 충족되지 않는다. 따라서, 다층 물질이 본 발명의 방법의 벨트로서 통상적으로 사용된다. 기계적 요건도 예를 들어, 천연 섬유 및/또는 합성 섬유 또는 유리 섬유 또는 스틸 코드 (steel cord)의 패브릭 인서트 (fabric insert)와 같은 카카스 (carcass)에 의해 충족될 수 있다. 화학적 내성은, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐 클로라이드 또는 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 할로겐화 폴리올레핀, 폴리아미드, 천연 또는 합성 고무, 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지로 된 커버에 의해 달성될 수 있다. 바람직한 커버 물질은 실리콘 고무이다.The belt can be made of a variety of materials, but preferably these materials have good tensile strength and flexibility, good fatigue strength against cyclic bending stresses, good deformability and chemical resistance to each reactive component under polymerization conditions. The following requirements must be met. These requirements are usually not met with one material. Accordingly, multilayer materials are commonly used as belts in the process of the present invention. Mechanical requirements can also be met by means of a carcass, for example a fabric insert of natural and/or synthetic fibers or glass fibers or steel cord. Chemical resistance is, for example, on a cover made of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride or halogenated polyolefins such as polytetrafluoroethylene, polyamide, natural or synthetic rubber, polyester resin or epoxy resin. can be achieved by A preferred cover material is silicone rubber.
본 발명에 따른 방법의 단계 (vii)에서, 중합 반응기에서 수득되는 폴리머 겔은 선택적으로 파쇄되고, 따라서 폴리머 겔 입자가 수득된다. 바람직한 폴리머 겔 입자는 폴리머 겔 스트랜드 (polymer gel strand), 폴리머 겔 플레이크 (polymer gel flake) 및 폴리머 겔 너겟 (polymer gel nugget)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 이들 2 이상의 조합이다. 파쇄 장치는 중합 반응기 또는 중합 반응기의 일부이거나, 또는 별개 장치 또는 이들 둘다일 수 있다. 그래서, 폴리머 겔의 파쇄는 중합 반응기로부터 폴리머 겔을 배출시키기 전, 도중 또는 이후에 수행될 수 있다. 파쇄 장치인 바람직한 중합 반응기는 니딩 반응기이다. 파쇄 단계가 중합 반응기에서 수행된다면, 수득되는 폴리머 겔 입자는 바람직하게는 중합 반응기에서 배출된 후 추가로 파쇄된다. 중합 반응기가 컨베이어 벨트이라면, 파쇄 단계는 바람직하게는 파쇄 장치의 컨베이어 벨트에서 폴리머 겔을 폴리머 겔 시트로서 배출시킨 후 수행되는데, 이때 파쇄 장치는 별개의 장치이다. 바람직하게는, 폴리머 겔 시트는 소프트한 반-고체 농도의 연속 시트로서 컨베이어 벨트로부터 회수된 후, 파쇄와 같은 추가적인 가공 처리를 위해 이송된다.In step (vii) of the process according to the invention, the polymer gel obtained in the polymerization reactor is optionally crushed, thus obtaining polymer gel particles. Preferred polymer gel particles are one or a combination of two or more selected from the group consisting of polymer gel strands, polymer gel flakes and polymer gel nuggets. The crushing device may be a polymerization reactor or part of a polymerization reactor, or it may be a separate device or both. Thus, fracturing of the polymer gel can be performed before, during or after discharging the polymer gel from the polymerization reactor. A preferred polymerization reactor that is a crushing device is a kneading reactor. If the crushing step is carried out in the polymerization reactor, the polymer gel particles obtained are preferably further crushed after being discharged from the polymerization reactor. If the polymerization reactor is a conveyor belt, the crushing step is preferably carried out after discharging the polymer gel as polymer gel sheets from the conveyor belt of the crushing device, wherein the crushing device is a separate device. Preferably, the polymer gel sheet is recovered from the conveyor belt as a continuous sheet of soft semi-solid consistency and then transferred for further processing such as crushing.
폴리머 겔의 파쇄는 바람직하게는 적어도 3 단계로 수행된다:Fracturing of the polymer gel is preferably carried out in at least three steps:
- 제1 단계에서는, 절단 유닛, 바람직하게는 나이프, 예를 들어, WO-A-96/36464에 언급된 나이프를 사용해, 폴리머 겔이 납작한 겔 스트립으로, 바람직하게는 길이가 5 내지 500 mm, 바람직하게는 10 내지 300 mm, 특히 바람직하게는 100 내지 200 mm 범위이고, 높이가 1 내지 30 mm, 바람직하게는 5 내지 25 mm, 특히 바람직하게는 10 내지 20 mm 범위이며, 폭이 1 내지 500 mm, 바람직하게는 5 내지 250 mm, 특히 바람직하게는 10 내지 200 mm 범위인, 납작한 겔 스트립으로 절단된다;- in the first step, using a cutting unit, preferably a knife, for example a knife as mentioned in WO-A-96/36464, the polymer gel into a flat gel strip, preferably 5 to 500 mm in length, Preferably it is in the range of 10 to 300 mm, particularly preferably in the range of 100 to 200 mm, the height is in the range of 1 to 30 mm, preferably in the range of 5 to 25 mm, particularly preferably in the range of 10 to 20 mm, and the width is in the range of 1 to 500 mm, preferably in the range from 5 to 250 mm, particularly preferably in the range from 10 to 200 mm;
- 제2 단계에서는, 종절 유닛 (shredding unit), 바람직하게는 브레이커 (breaker)를 사용해, 겔 스트립이 겔 조각으로, 바람직하게는 길이가 3 내지 100 mm, 바람직하게는 5 내지 50 mm 범위이고, 높이가 1 내지 25 mm, 바람직하게는 3 내지 20 mm 범위이며, 폭이 1 내지 100 mm, 바람직하게는 3 내지 20 mm 범위인, 겔 조각으로 파쇄된다;- in the second step, using a shredding unit, preferably a breaker, the gel strip is turned into gel pieces, preferably in the range from 3 to 100 mm in length, preferably in the range from 5 to 50 mm, crushed into pieces of gel having a height ranging from 1 to 25 mm, preferably from 3 to 20 mm, and a width ranging from 1 to 100 mm, preferably from 3 to 20 mm;
- 제3 단계에서는, "울프 (wolf, 분쇄)" 유닛, 바람직하게는 민서 (mincer), 바람직하게는 스크류가 유공판 (hole plate) 쪽으로 움직이는 스크류와 유공판을 구비한 민서를 이용해, 겔 조각을 바람직하게는 겔 조각 보다 더 작은 폴리머 겔 입자로 갈고 으깬다.- in the third stage, using a "wolf" unit, preferably a mincer, preferably a mincer with a perforated plate and a screw in which the screw is moved towards a hole plate, the gel pieces is preferably ground into polymer gel particles that are smaller than the gel pieces.
이로써 최적의 표면적 용적비 (surface-volume ratio)가 달성되며, 이는 제조 단계 (viii)의 건조 거동 (drying behaviour)에 유리하다. 이런 방식으로 파쇄된 폴리머 겔은 특히 벨트 건조에 적합하다. 3단계로 이루어지는 파쇄는 과립 커널 (granulate kernel) 사이에 존재하는 공기 채널로 인해 더 양호한 "에어러빌러티 (airability)"를 부여한다.An optimum surface-volume ratio is thereby achieved, which is advantageous for the drying behavior of the production step (viii). Polymer gels crushed in this way are particularly suitable for belt drying. Fracturing in three stages gives better "airability" due to the air channels present between the granulate kernels.
본 발명에 따른 방법의 단계 (viii)에서, 폴리머 겔 입자는 건조된다.In step (viii) of the method according to the invention, the polymer gel particles are dried.
폴리머 겔 입자의 건조는 당해 기술 분야의 당업자가 전술한 폴리머 겔 입자를 건조하는데 적절한 것으로 생각하는 임의의 건조기 또는 오븐에서 수행될 수 있다. 로터리 튜브 퍼니스 (Rotary tube furnace), 유동층 건조기 (fluidised bed dryer), 플레이트 건조기 (plate dryer), 패들 건조기 (paddle dryer) 및 적외선 건조기 (infrared dryer)가 예로 언급될 수 있다.Drying of the polymer gel particles may be carried out in any dryer or oven considered by those skilled in the art to be suitable for drying the polymer gel particles described above. Rotary tube furnaces, fluidised bed dryers, plate dryers, paddle dryers and infrared dryers may be mentioned as examples.
특히 벨트 건조기가 바람직하다. 벨트 건조기는 특히 스루-에어러블 (through-airable) 제품의 가혹하지 않은 처리를 위한 대류 건조 시스템 (convective system of drying)이다. 건조시킬 제품을 기체를 통과시키는 무한 컨베이어 벨트 위에 놓고, 가열된 기체 스트림, 바람직하게는 공기의 흐름에 노출시킨다. 건조 기체는 제품 층을 반복적으로 통과하는 동안에 극히 고도로 포화될 수 있도록 재순환된다. 건조 기체 중 소정의 분획, 바람직하게는 1회 통과 시 기체 함량의 10 % 이상, 더 바람직하게는 15 % 이상, 가장 바람직하게는 20 % 이상, 바람직하게는 최대 50 %, 더 바람직하게는 최대 40 %, 가장 바람직하게는 최대 30 %가 고도로 포화된 증기로서 건조기에서 배출되어, 제품으로부터 증발된 소정의 수분을 제거한다. 가열된 기체 스트림의 온도는 바람직하게는 50℃ 이상, 더 바람직하게는 100℃ 이상, 가장 바람직하게는 150℃ 이상, 바람직하게는 최대 250℃, 더 바람직하게는 최대 220℃, 가장 바람직하게는 최대 200℃이다. A belt dryer is particularly preferred. Belt dryers are particularly convective systems of drying for the mild treatment of through-airable products. The product to be dried is placed on an endless conveyor belt through which the gas is passed and exposed to a stream of heated gas, preferably air. The drying gas is recycled to become extremely highly saturated during repeated passes through the product bed. A predetermined fraction of the dry gas, preferably at least 10%, more preferably at least 15%, most preferably at least 20%, preferably at most 50%, more preferably at most 40% of the gas content in one pass %, most preferably up to 30%, exits the dryer as highly saturated vapor, removing any moisture evaporated from the product. The temperature of the heated gas stream is preferably at least 50°C, more preferably at least 100°C, most preferably at least 150°C, preferably at most 250°C, more preferably at most 220°C, most preferably at most It is 200 °C.
건조기의 크기와 디자인은 처리할 제품, 제조 용량 및 건조 용량 (drying duty)에 따라 결정된다. 벨트 건조기는 싱글-벨트, 멀티-벨트, 다단 (multi-stage) 또는 다층 (multistory system) 시스템으로서 구현될 수 있다. 본 발명은 바람직하게는 하나 이상의 벨트를 구비한 벨트 건조기를 이용해 실시된다. 1-벨트 건조기가 특히 바람직하다. 벨트-건조 작업의 최적 성능을 확보하기 위해, 흡수성 폴리머의 건조 특성은 선택된 가공 파라미터에 따라 각각 결정된다. 벨트의 홀 크기와 메쉬 크기는 제품에 맞게 설정된다. 마찬가지로, 전해 연마 (electropolishing) 또는 테플론 처리 (teflonizing)와 같은 소정의 표면 강화도 가능하다.The size and design of the dryer depends on the product to be processed, the manufacturing capacity and the drying duty. The belt dryer can be implemented as a single-belt, multi-belt, multi-stage or multistory system. The invention is preferably practiced using a belt dryer equipped with one or more belts. One-belt dryers are particularly preferred. In order to ensure optimum performance of the belt-drying operation, the drying properties of the absorbent polymer are each determined according to the selected processing parameters. The hole size and mesh size of the belt are set according to the product. Likewise, certain surface hardening, such as electropolishing or teflonizing, is possible.
건조시킬 폴리머 겔 입자는 바람직하게는 스위블 벨트 (swivel belt)를 이용해 벨트 건조기의 벨트로 인가된다. 공급 높이, 즉 스위블 벨트와 벨트 건조기의 벨트 간의 수직 거리는, 바람직하게는 10 cm 이상, 더 바람직하게는 20 cm 이상, 가장 바람직하게는 30 cm 이상이며, 바람직하게는 200 cm 이하, 더 바람직하게는 120 cm 이하, 가장 바람직하게는 40 cm 이하이다. 벨트 건조기 상의 건조시킬 폴리머 겔 입자의 두께는 바람직하게는 2 cm 이상, 더 바람직하게는 5 cm 이상, 가장 바람직하게는 8 cm 이상이며, 바람직하게는 20 cm 이하, 더 바람직하게는 15 cm 이하, 가장 바람직하게는 12 cm 이하이다. 벨트 건조기의 벨트 속도는 바람직하게는 0.005 m/s 이상, 더 바람직하게는 0.01 m/s 이상, 가장 바람직하게는 0.015 m/s 이상이며, 바람직하게는 0.05 m/s 이하, 더 바람직하게는 0.03 m/s 이하, 가장 바람직하게는 0.025 m/s 이하이다.The polymer gel particles to be dried are applied to the belt of the belt dryer, preferably using a swivel belt. The feed height, ie the vertical distance between the swivel belt and the belt of the belt dryer, is preferably at least 10 cm, more preferably at least 20 cm, most preferably at least 30 cm, preferably at most 200 cm, more preferably 120 cm or less, and most preferably 40 cm or less. The thickness of the polymer gel particles to be dried on the belt dryer is preferably 2 cm or more, more preferably 5 cm or more, most preferably 8 cm or more, preferably 20 cm or less, more preferably 15 cm or less, Most preferably, it is 12 cm or less. The belt speed of the belt dryer is preferably 0.005 m/s or more, more preferably 0.01 m/s or more, most preferably 0.015 m/s or more, preferably 0.05 m/s or less, more preferably 0.03 m/s or less, most preferably 0.025 m/s or less.
아울러, 본 발명에 따르면, 폴리머 겔은 건조된 폴리머 겔 입자를 기준으로 0.5 내지 25 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 7 중량% 범위의 수분 함량을 포함하도록 건조되는 것이 바람직하다.Furthermore, according to the present invention, the polymer gel is dried to contain a moisture content in the range of 0.5 to 25 wt %, preferably 1 to 10 wt %, particularly preferably 3 to 7 wt %, based on the dried polymer gel particles. It is preferable to be
본 발명에 따른 방법의 제조 단계 (ix)에서는, 건조된 폴리머 겔 입자를 분쇄하여, 미립자 (particulate)로 된 흡수성 폴리머 입자를 수득한다.In the preparation step (ix) of the process according to the invention, the dried polymer gel particles are pulverized to obtain particulate absorbent polymer particles.
건조된 폴리머 겔 입자의 분쇄에서, 당해 기술 분야의 당업자가 전술한 건조된 폴리머 겔 입자를 분쇄하기에 적절한 것으로 생각하는, 임의의 장치가 사용될 수 있다. 적절한 분쇄 장치에 대한 예로서, 1단- 또는 다단 롤 밀, 바람직하게는 2- 또는 3-단 롤 밀, 핀 밀, 해머 밀 또는 진동 밀 (vibratory mill)이 언급될 수 있다.In the grinding of the dried polymer gel particles, any apparatus that a person skilled in the art considers suitable for grinding the dried polymer gel particles described above can be used. As examples for suitable grinding devices, mention may be made of single- or multi-stage roll mills, preferably two- or three-stage roll mills, pin mills, hammer mills or vibratory mills.
본 발명에 따른 방법의 제조 단계 (x)에서는, 분쇄된 흡수성 폴리머 입자를 바람직하게는 적절한 체 (sieve)를 사용해 분급한다. 여기에서, 흡수성 폴리머 입자의 분급 후, 흡수성 폴리머 입자의 총 중량을 기준으로, 입자 크기가 150 ㎛ 미만인 폴리머 입자의 비율은 10 중량% 미만, 바람직하게는 8 중량% 미만, 특히 바람직하게는 6 중량% 미만이고, 입자 크기가 850 ㎛ 보다 큰 폴리머 입자의 비율은 10 중량% 미만, 바람직하게는 8 중량% 미만, 특히 바람직하게는 6 중량% 미만인 것이, 특히 바람직하다. 또한, 흡수성 폴리머 입자의 분급 후, 흡수성 폴리머 입자의 30 중량% 이상, 바람직하게는 40 중량% 이상, 더 바람직하게는 50 중량% 이상이 300 내지 600 ㎛ 범위의 입자 크기를 가지는 것이, 바람직하다.In the preparation step (x) of the method according to the present invention, the pulverized absorbent polymer particles are preferably classified using an appropriate sieve. Here, after classification of the absorbent polymer particles, the proportion of the polymer particles having a particle size of less than 150 μm based on the total weight of the absorbent polymer particles is less than 10 wt %, preferably less than 8 wt %, particularly preferably 6 wt % %, it is particularly preferred that the proportion of polymer particles having a particle size greater than 850 μm is less than 10% by weight, preferably less than 8% by weight, particularly preferably less than 6% by weight. In addition, after classification of the absorbent polymer particles, 30 wt% or more, preferably 40 wt% or more, and more preferably 50 wt% or more of the absorbent polymer particles have a particle size in the range of 300 to 600 µm. It is preferable.
본 발명에 따른 방법의 제조 단계 (xi)에서, 추가로 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자의 표면에 대해 선택적으로 가공 처리가 수행된다. 흡수성 폴리머 입자의 표면을 가공 처리하기 위한 수단으로서는, 당해 기술 분야의 당업자가 이러한 목적에 적합한 것으로 생각하는 모든 수단들을 사용할 수 있다. 표면 처리의 예로는, 예를 들어, 표면 가공, 알루미늄 설페이트 또는 알루미늄 락테이트와 같은 수용성 염을 이용한 표면 처리, 이산화규소와 같은 무기 입자를 이용한 표면 처리 등을 포함한다. 바람직하게는, 폴리머 입자 (가교제, 수용성 염)의 표면 처리에 사용되는 성분은, 수용액 형태로, 흡수성 폴리머 입자에 첨가된다. 입자를 이 수용액과 혼합한 후, 표면 가교 반응을 촉진하기 위해, 150 내지 230℃, 바람직하게는 160 내지 200℃의 범위로 가열한다.In the preparation step (xi) of the method according to the present invention, a processing treatment is selectively performed on the surface of the additionally pulverized and classified absorbent polymer particles. As the means for processing the surface of the absorbent polymer particles, any means which a person skilled in the art considers suitable for this purpose can be used. Examples of the surface treatment include, for example, surface treatment, surface treatment using a water-soluble salt such as aluminum sulfate or aluminum lactate, surface treatment using inorganic particles such as silicon dioxide, and the like. Preferably, the component used for surface treatment of the polymer particles (crosslinking agent, water-soluble salt) is added to the water absorbent polymer particles in the form of an aqueous solution. After mixing the particles with this aqueous solution, heating is performed in the range of 150 to 230°C, preferably 160 to 200°C, in order to promote the surface crosslinking reaction.
본 발명의 일 구현예에서, 추가의 진동수는, 제1 진동수 보다, 적어도 15 kHz 내지 9.9 MHz, 바람직하게는 적어도 15 kHz 내지 5 MHz, 더 바람직하게는 적어도 15 kHz 내지 1 MHz, 더 바람직하게는 적어도 16 내지 800 KHz, 더 바람직하게는 적어도 17 내지 600 kHz, 더 바람직하게는 적어도 18 내지 400 kHz, 더 바람직하게는 적어도 19 내지 200 kHz, 더 바람직하게는 적어도 20 내지 150 kHz, 더 바람직하게는 적어도 21 내지 100 kHz, 더 바람직하게는 적어도 22 내지 80 kHz, 더 바람직하게는 적어도 23 내지 60 kHz, 더 바람직하게는 적어도 24 내지 40 kHz, 더 바람직하게는 적어도 25 내지 39 kHz, 더 바람직하게는 적어도 26 내지 38 kHz, 더 바람직하게는 적어도 27 내지 37 kHz, 더 바람직하게는 적어도 28 내지 36 kHz, 더 바람직하게는 적어도 29 내지 36 kHz, 더 바람직하게는 적어도 30 내지 36 kHz, 더 바람직하게는 적어도 31 내지 36 kHz, 더 바람직하게는 적어도 32 내지 36 kHz, 더 바람직하게는 적어도 33 내지 36 kHz, 더 바람직하게는 적어도 33 내지 36 kHz, 더 바람직하게는 적어도 34 내지 36 kHz 낮다.In one embodiment of the invention, the additional frequency is at least 15 kHz to 9.9 MHz, preferably at least 15 kHz to 5 MHz, more preferably at least 15 kHz to 1 MHz, more preferably than the first frequency At least 16 to 800 KHz, more preferably at least 17 to 600 kHz, more preferably at least 18 to 400 kHz, more preferably at least 19 to 200 kHz, more preferably at least 20 to 150 kHz, even more preferably At least 21 to 100 kHz, more preferably at least 22 to 80 kHz, more preferably at least 23 to 60 kHz, more preferably at least 24 to 40 kHz, more preferably at least 25 to 39 kHz, even more preferably at least 26 to 38 kHz, more preferably at least 27 to 37 kHz, more preferably at least 28 to 36 kHz, more preferably at least 29 to 36 kHz, more preferably at least 30 to 36 kHz, even more preferably at least 31 to 36 kHz, more preferably at least 32 to 36 kHz, more preferably at least 33 to 36 kHz, more preferably at least 33 to 36 kHz, even more preferably at least 34 to 36 kHz lower.
본 발명의 일 구현예에서, 스크린은 사각형, 둥근형 (round) 또는 이 둘다이다. 바람직한 둥근형 스크린은 원형 (circular)이다. 다른 바람직한 둥근형 스크린은 평면이다. 특히 바람직한 스크린은 원형의 평면이다. 다른 바람직한 스크린은 0.1 내지 10 ㎡, 바람직하게는 0.2 내지 9.5 ㎡, 더 바람직하게는 0.3 내지 9 ㎡, 더 바람직하게는 0.4 내지 8.5 ㎡, 더 바람직하게는 0.5 내지 8 ㎡, 더 바람직하게는 1 내지 7.5 ㎡, 더 바람직하게는 2 내지 7 ㎡, 더 바람직하게는 2.5 내지 6.5 ㎡, 더 바람직하게는 3 내지 6 ㎡, 더 바람직하게는 3.5 내지 6 ㎡, 더 바람직하게는 4 내지 6 ㎡, 더 바람직하게는 4.5 내지 6 ㎡, 더 바람직하게는 4.8 내지 5.8 ㎡, 가장 바람직하게는 5 내지 5.6 ㎡ 범위의 스크리닝 표면으로 특정된다. 바람직하게는, 스크리닝 표면은 스크린의 면적이며, 스크린의 구멍들이 면적 전체에 분산되어 있으며, 바람직하게는 균일하게 분산되어 있다. 바람직한 둥근 스크린은 본 발명의 방법에 대한 전술한 구현예에 따른 항목 a)를 충족시킨다. 바람직한 사각형 스크린은 본 발명의 방법에 대한 전술한 구현예에 따른 항목 b)를 충족시킨다.In one embodiment of the invention, the screen is square, round, or both. Preferred round screens are circular. Another preferred round screen is planar. A particularly preferred screen is a circular flat screen. Other preferred screens are 0.1 to 10 m, preferably 0.2 to 9.5 m, more preferably 0.3 to 9 m, more preferably 0.4 to 8.5 m, more preferably 0.5 to 8 m, more preferably 1 to 7.5 m 2 , more preferably 2 to 7 m 2 , more preferably 2.5 to 6.5 m 2 , more preferably 3 to 6 m 2 , more preferably 3.5 to 6 m 2 , even more preferably 4 to 6 m 2 , even more preferably preferably in the range of 4.5 to 6 m 2 , more preferably 4.8 to 5.8 m 2 , most preferably 5 to 5.6 m 2 . Preferably, the screening surface is the area of the screen, and the pores of the screen are distributed throughout the area, preferably uniformly. Preferred round screens satisfy item a) according to the above-described embodiments of the method of the invention. Preferred rectangular screens satisfy item b) according to the above-described embodiment of the method of the invention.
본 발명의 일 구현예에서, 분급 장치는 원심분리 체 (centrifugal sieve), 텀블러 체 (tumbler sieve) 또는 이 둘다이다. 바람직한 분급 장치는 텀블러 체이다. 매우 특히 바람직한 분급 장치는 하나 이상의 원형의 평면 스크린을 포함하는 텀블러 체이다.In one embodiment of the present invention, the classifying device is a centrifugal sieve, a tumbler sieve, or both. A preferred classifying device is a tumbler sieve. A very particularly preferred classifying device is a tumbler sieve comprising at least one circular flat screen.
본 발명의 일 구현예에서, 스크린의 메쉬 크기는 5 - 400 mesh, 바람직하게는 10 - 200 mesh, 더 바람직하게는 20 - 170 mesh, 더 바람직하게는 20 - 140 mesh, 더 바람직하게는 20 - 120 mesh, 더 바람직하게는 20 - 100 mesh, 가장 바람직하게는 100 mesh의 범위이다. 바람직한 메쉬는 U.S. mesh이다. 스크린의 바람직한 구멍은 와이어 (wire) 또는 섬유 (fibre)로 제조되거나 또는 이 둘다로 형성된다. 바람직한 와이어는 철, 바람직하게는 스테인레스 스틸로 제조된다. 바람직한 섬유는 합성 섬유이다. 또 다른 바람직한 구멍은 스크린의 천공 (perforation)이다.In one embodiment of the present invention, the mesh size of the screen is 5 - 400 mesh, preferably 10 - 200 mesh, more preferably 20 - 170 mesh, more preferably 20 - 140 mesh, more preferably 20 - 120 mesh, more preferably 20 - 100 mesh, and most preferably 100 mesh. A preferred mesh is the U.S. is mesh. Preferred apertures in the screen are made of wire or fiber, or both. Preferred wires are made of iron, preferably stainless steel. Preferred fibers are synthetic fibers. Another preferred aperture is perforation of the screen.
본 발명의 일 구현예에서, 분급 장치는 추가의 스크린 1개 이상, 바람직하게는 추가의 스크린 2개 이상, 더 바람직하게는 추가의 스크린 3개 이상, 더 바람직하게는 추가의 스크린 4개 이상, 가장 바람직하게는 추가의 스크린 5개 이상을 더 포함한다. 스크린 및 추가 스크린은 바람직하게는 서로 상방 데크 (deck)로서 배치된다. 바람직한 추가 스크린은 스크린에 대한 전술한 기술적인 사양들 중 하나 이상, 바람직하게는 2 이상, 더 바람직하게는 이들 전체로 특정된다. 보다 특히 바람직한 분급 장치는, 서로 상방 데크로서 배치된 원형의 평면 스크린 6개를 포함하는, 텀블러 체이다.In one embodiment of the present invention, the classifying device comprises at least one additional screen, preferably at least two additional screens, more preferably at least three additional screens, even more preferably at least four additional screens, Most preferably it further comprises at least five additional screens. The screen and the further screen are preferably arranged as a deck above each other. Preferred additional screens are specified by one or more, preferably two or more, more preferably all of these technical specifications for the screen. A more particularly preferable classification apparatus is a tumbler sieve comprising six circular flat screens arranged as decks above each other.
본 발명의 일 구현예에서, 제조 단계 (vii)에서 배출되는 폴리머 겔은 폴리머 겔을 기준으로 40 내지 60 중량%, 바람직하게는 50 내지 60 중량%, 더 바람직하게는 53 내지 56 중량%의 범위로 수분을 포함한다.In one embodiment of the present invention, the polymer gel discharged in the preparation step (vii) ranges from 40 to 60% by weight, preferably from 50 to 60% by weight, more preferably from 53 to 56% by weight, based on the polymer gel. contains moisture.
본 발명의 일 구현예에서, 제조 단계 (vii)에서 배출되는 폴리머 겔은, 10 내지 200 mm, 바람직하게는 10 내지 100 mm, 더 바람직하게는 15 내지 75 mm, 가장 바람직하게는 15 내지 50 mm 범위의 두께를 특징으로 하는, 폴리머 겔 시트이다.In one embodiment of the present invention, the polymer gel discharged in the preparation step (vii) is 10 to 200 mm, preferably 10 to 100 mm, more preferably 15 to 75 mm, most preferably 15 to 50 mm It is a polymer gel sheet, characterized by a range of thicknesses.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 제조 단계 (vii)에서 배출되는 폴리머 겔은, 30 내지 300 cm, 바람직하게는 50 내지 250 cm, 더 바람직하게는 60 내지 200 cm, 가장 바람직하게는 80 내지 100 cm 범위의 너비를 특징으로 하는, 폴리머 겔 시트이다.In a preferred embodiment of the present invention, the polymer gel discharged in the preparation step (vii) is 30 to 300 cm, preferably 50 to 250 cm, more preferably 60 to 200 cm, most preferably 80 to 100 cm It is a sheet of polymer gel, characterized by the width of the range.
본 발명의 일 구현예에서, 단계 (vi)에서 중합은 발포제의 존재 하에 수행된다. 발포제는 단계 (i), 단계 (ii), 단계 (iii), 단계 (iv), 단계 (v) 및 단계 (vi)로 이루어진 군으로부터 선택되는 한가지 단계 또는 이들 2 이상의 조합에서 모노머 수용액에 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 발포제는 단계 (i)에서 모노머 용액에 첨가된다. 발포제는 단계 (vi)의 중합 개시 전에, 또는 그 직후에 첨가되어야 한다. 특히 바람직하게는, 발포제는 개시제 또는 개시제 시스템의 성분을 첨가한 후 또는 첨가와 동시에 모노머 용액에 첨가된다. 바람직하게는, 발포제는, 모노머 용액의 총 중량을 기준으로, 500 내지 4000 ppmw, 바람직하게는 1000 내지 3500 ppmw, 더 바람직하게는 1500 내지 3200 ppmw, 가장 바람직하게는 2000 내지 3000 ppmw 범위의 함량으로 모노머 용액에 첨가된다.In one embodiment of the present invention, the polymerization in step (vi) is carried out in the presence of a blowing agent. The blowing agent may be added to the aqueous monomer solution in one step selected from the group consisting of step (i), step (ii), step (iii), step (iv), step (v) and step (vi) or a combination of two or more thereof. can Preferably, the blowing agent is added to the monomer solution in step (i). The blowing agent should be added before or immediately after initiation of the polymerization in step (vi). Particularly preferably, the blowing agent is added to the monomer solution after or simultaneously with the addition of the initiator or components of the initiator system. Preferably, the blowing agent is present in an amount ranging from 500 to 4000 ppmw, preferably from 1000 to 3500 ppmw, more preferably from 1500 to 3200 ppmw and most preferably from 2000 to 3000 ppmw, based on the total weight of the monomer solution. added to the monomer solution.
발포제는 모노머 중합 공정 중에 발포 과정을 통해 셀 구조 (cellular structure) 또는 포어 또는 이 둘다를 형성시킬 수 있는 물질이다. 발포 과정은 바람직하게는 흡열성이다. 바람직한 흡열 발포 과정은 발열 중합, 가교 반응 또는 이들 2가지 반응으로부터 유래된 열에 의해 개시된다. 바람직한 발포제는 물리적 발포제 또는 화학적 발포제 또는 이 둘다이다. 바람직한 물리적 발포제는 CFC, HCFC, 탄화수소 및 CO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 이들 2종 이상의 조합물이다. 바람직한 CO2는 액체 CO2이다. 바람직한 탄화수소는 펜탄, 이소펜탄 및 사이클로펜탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 이들 2 이상의 조합이다. 바람직한 화학적 발포제는 카보네이트 발포제, 아질산염, 퍼옥사이드, 소성 소다 (calcined soda), 옥살산 유도체, 방향족 아조 화합물, 하이드라진, 아지드, N,N'-다이니트로소아미드 및 유기 발포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나, 또는 이들 2 이상의 조합물이다.A blowing agent is a substance capable of forming a cellular structure or pores or both through a foaming process during a monomer polymerization process. The foaming process is preferably endothermic. A preferred endothermic foaming process is initiated by exothermic polymerization, a crosslinking reaction, or heat derived from both reactions. Preferred blowing agents are physical blowing agents or chemical blowing agents or both. Preferred physical blowing agents are one or a combination of two or more selected from the group consisting of CFCs, HCFCs, hydrocarbons and CO 2 . Preferred CO 2 is liquid CO 2 . Preferred hydrocarbons are one or a combination of two or more selected from the group consisting of pentane, isopentane and cyclopentane. Preferred chemical blowing agents are one selected from the group consisting of carbonate blowing agents, nitrites, peroxides, calcined soda, oxalic acid derivatives, aromatic azo compounds, hydrazine, azide, N,N'-dinitrosoamide and organic blowing agents. , or a combination of two or more thereof.
특히 바람직한 발포제는 카보네이트 발포제이다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 카보네이트 발포제는 US 5,118,719A에 기술되어 있으며, 이 문헌은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 바람직한 카보네이트 발포제는 염 함유 카보네이트 또는 염 함유 바이카보네이트 또는 이 둘다이다. 다른 바람직한 카보네이트 발포제는 CO2 기체, CO2 고체, 에틸렌 카보네이트, 소듐 카보네이트, 포타슘 카보네이트, 암모늄 카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 또는 마그네슘 하이드록시 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 바륨 카보네이트, 바이카보네이트, 이들의 수화물, 기타 양이온 및 천연 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나, 또는 이들 2 이상의 조합물을 포함한다. 바람직한 천연 카보네이트는 돌로마이트 (dolomite)이다. 전술한 카보네이트 발포제는, 모노머 용액에 용해 또는 분산되었을 때 가열시 CO2를 방출한다. 특히 바람직한 카보네이트 발포제는 MgCO3이며, 이 화합물은 식 (MgCO3)4·Mg(OH)2·5-H2O로 표시될 수 있다. 다른 바람직한 카보네이트 발포제로는 (NH4)2CO3가 있다. MgCO3 및 (NH4)2CO3는 혼합물로도 사용될 수 있다. 바람직한 카보네이트 발포제는 Mg, Ca, Zn 등의 다가 양이온의 카보네이트 염이다. 이러한 카보네이트 발포제에 대한 예로는 Na2CO3, K2CO3, (NH4)2CO3, MgCO3, CaCO3, NaHCO3, KHCO3, NH4HCO3, Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2, ZnCO3 및 BaCO3가 있다. 소정의 다가 전이 금속 양이온들도 사용될 수 있지만, 제2철 양이온 (ferric cation)과 같은 일부 양이온은 변색 (color staining)을 유발할 수 있으며, 수중 환원 산화 반응 또는 가수분해 평형을 거칠 수 있다. 이로 인해 최종 폴리머 제품의 품질 조절이 어려워질 수 있다. 또한, Ni, Ba, Cd, Hg와 같은 다른 다가 양이온들 역시 잠재적인 독성 또는 피부 과민 효과로 인해 허용불가할 것이다.A particularly preferred blowing agent is a carbonate blowing agent. Carbonate blowing agents which can be used according to the invention are described in US 5,118,719A, which is incorporated herein by reference. Preferred carbonate blowing agents are salt-containing carbonates or salt-containing bicarbonates, or both. Other preferred carbonate blowing agents include CO 2 gas, CO 2 solid, ethylene carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, magnesium carbonate, or magnesium hydroxy carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, bicarbonate, hydrates thereof, other cations and one selected from the group consisting of natural carbonates, or a combination of two or more thereof. A preferred natural carbonate is dolomite. The aforementioned carbonate blowing agents, when dissolved or dispersed in a monomer solution, release CO 2 upon heating. A particularly preferred carbonate blowing agent is MgCO 3 , which compound can be represented by the formula (MgCO 3 ) 4 ·Mg(OH) 2 ·5-H 2 O. Another preferred carbonate blowing agent is (NH 4 ) 2 CO 3 . MgCO 3 and (NH 4 ) 2 CO 3 can also be used as mixtures. Preferred carbonate blowing agents are carbonate salts of polyvalent cations such as Mg, Ca, Zn. Examples of such carbonate blowing agents include Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 , MgCO 3 , CaCO 3 , NaHCO 3 , KHCO 3 , NH 4 HCO 3 , Mg(HCO 3 ) 2 , Ca(HCO 3 ) 2 , ZnCO 3 and BaCO 3 . Certain polyvalent transition metal cations may also be used, although some cations, such as ferric cations, may cause color staining and may undergo reduction oxidation or hydrolysis equilibrium in water. This can make it difficult to control the quality of the final polymer product. In addition, other polyvalent cations such as Ni, Ba, Cd, Hg would also be unacceptable due to their potential toxic or skin sensitization effects.
바람직한 아질산염은 아질산암모늄이다. 바람직한 퍼옥사이드는 과산화수소이다. 바람직한 방향족 아조 화합물은 트리아젠 (triazene), 아릴아조설폰, 아릴아조트리아릴메탄, 하이드라조 화합물, 다이아조에테르 및 다이아조아미노벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나, 또는 이들 2 이상의 조합물이다. 바람직한 하이드라진은 페닐하이드라진이다. 바람직한 아지드는 카르보닐 아지드 또는 설포닐 아지드이거나, 또는 이 둘다이다. 바람직한 N,N'-다이니트로소아미드는 N,N'-다이메틸-N,N'-다이니트로소테레프탈아미드이다.A preferred nitrite is ammonium nitrite. A preferred peroxide is hydrogen peroxide. Preferred aromatic azo compounds are one selected from the group consisting of triazene, arylazosulfone, arylazotriarylmethane, hydrazo compound, diazoether and diazoaminobenzene, or a combination of two or more thereof. A preferred hydrazine is phenylhydrazine. Preferred azides are carbonyl azide or sulfonyl azide, or both. A preferred N,N'-dinitrosoamide is N,N'-dimethyl-N,N'-dinitrosoterephthalamide.
전술한 과제 중 적어도 하나에 대한 해법은 공정 스트림으로 흡수성 폴리머 입자를 제조하기 위한 장치에 의해 제공되는데, 이 장치는 하기 장치를 포함하며:A solution to at least one of the above problems is provided by an apparatus for producing absorbent polymer particles in a process stream, the apparatus comprising:
a) 카르복시산 기 (α1)를 가진 하나 이상의 부분적으로 중화된 모노에틸렌계 불포화 모노머를 포함하는, 모노머 수용액을 수용하도록 설계된, 제1 용기;a) a first container designed to contain an aqueous solution of monomers comprising at least one partially neutralized monoethylenically unsaturated monomer having a carboxylic acid group (α1);
b) 하나 이상의 가교제 (α3)를 수용하도록 설계된, 추가의 용기;b) an additional container designed to contain one or more crosslinking agents (α3);
c) 혼합 장치: c) mixing device:
상기 혼합 장치는The mixing device is
i) 제1 용기와 추가의 용기에 대해 하류에 위치하며,i) located downstream of the first vessel and the further vessel;
ii) 모노머 용액과 하나 이상의 가교제 (α3)를 혼합하도록 설계됨;ii) designed to mix the monomer solution with one or more crosslinking agents (α3);
d) 중합 반응기: d) polymerization reactor:
상기 중합 반응기는 The polymerization reactor
i) 제1 용기와 추가의 용기에 대해 하류에 위치하며,i) located downstream of the first vessel and the further vessel;
ii) 모노머 수용액에서 모노머를 중합하는 동안에, 모노머 수용액과 하나 이상의 가교제 (α3)를 수용하여, 폴리머 겔을 수득하도록 설계됨;ii) designed to receive an aqueous monomer solution and at least one crosslinking agent (α3) during polymerization of the monomers in an aqueous monomer solution to obtain a polymer gel;
e) 파쇄 장치: e) Shredder:
상기 파쇄 장치는The crushing device is
i) 제1 용기와 추가의 용기에 대해 하류에 위치하며,i) located downstream of the first vessel and the further vessel;
ii) 폴리머 겔을 파쇄하여, 폴리머 겔 입자를 수득하도록 설계됨,ii) designed to break the polymer gel to obtain polymer gel particles,
f) 벨트 건조기: f) Belt dryer:
상기 벨트 건조기는The belt dryer
i) 파쇄 장치에 대해 하류에 위치하며,i) located downstream of the shredding device;
ii) 폴리머 겔 입자를 건조시키도록 설계됨,ii) designed to dry polymer gel particles;
g) 분쇄 장치: g) grinding device:
상기 분쇄 장치는 The crushing device is
i) 벨트 건조기에 대해 하류에 위치하며,i) located downstream of the belt dryer;
ii) 건조된 폴리머 겔 입자를 분쇄하여, 흡수성 폴리머 입자가 수득되게 설계됨;ii) designed to grind the dried polymer gel particles to obtain absorbent polymer particles;
h) 분급 장치:h) Classifier:
상기 분급 장치는The classifier is
i) 분쇄 장치에 대해 하류에 위치하며,i) located downstream of the crushing unit;
ii) 스크린을 포함하며,ii) a screen;
iii) 분쇄된 흡수성 폴리머 입자를 분급하도록 설계되며,iii) designed to classify pulverized absorbent polymer particles,
iv) 스크린에서 진동이 이루어지도록 설계됨;iv) designed to vibrate the screen;
상기 진동은 제1 진동수를 포함하며; 제1 진동수는 16 kHz 내지 10 MHz, 바람직하게는 17 kHz 내지 5 MHz, 더 바람직하게는 18 kHz 내지 1 MHz, 더 바람직하게는 19 내지 800 kHz, 더 바람직하게는 20 내지 600 kHz, 더 바람직하게는 21 내지 400 kHz, 더 바람직하게는 22 내지 200 kHz, 더 바람직하게는 23 내지 150 kHz, 더 바람직하게는 24 내지 100 kHz, 더 바람직하게는 25 내지 80 kHz, 더 바람직하게는 26 내지 60 kHz, 더 바람직하게는 27 내지 50 kHz, 더 바람직하게는 28 내지 45 kHz, 더 바람직하게는 29 내지 44 kHz, 더 바람직하게는 30 내지 42 kHz, 더 바람직하게는 31 내지 41 kHz, 더 바람직하게는 32 내지 40 kHz, 더 바람직하게는 33 내지 39 kHz, 더 바람직하게는 34 내지 38 kHz, 가장 바람직하게는 35 내지 37 kHz 범위이며; 스크린은 the vibration comprises a first frequency; The first frequency is 16 kHz to 10 MHz, preferably 17 kHz to 5 MHz, more preferably 18 kHz to 1 MHz, more preferably 19 to 800 kHz, more preferably 20 to 600 kHz, more preferably is from 21 to 400 kHz, more preferably from 22 to 200 kHz, more preferably from 23 to 150 kHz, more preferably from 24 to 100 kHz, more preferably from 25 to 80 kHz, more preferably from 26 to 60 kHz , more preferably 27 to 50 kHz, more preferably 28 to 45 kHz, more preferably 29 to 44 kHz, more preferably 30 to 42 kHz, still more preferably 31 to 41 kHz, more preferably 32 to 40 kHz, more preferably 33 to 39 kHz, more preferably 34 to 38 kHz, most preferably 35 to 37 kHz; the screen
a) 제1 진동수 보다 낮은 추가의 진동수로 진동하거나, 또는 a) vibrate at a further frequency lower than the first frequency; or
b) 수평면 (horizontal plane)에 대해 5 내지 25°, 바람직하게는 5 내지 23°, 더 바람직하게는 5 내지 20°, 더 바람직하게는 6 내지 18°, 더 바람직하게는 7 내지 16°, 더 바람직하게는 7 내지 14°, 가장 바람직하게는 8 내지 13° 범위로 경사져 있거나, 또는 b) from 5 to 25°, preferably from 5 to 23°, more preferably from 5 to 20°, more preferably from 6 to 18°, more preferably from 7 to 16°, more with respect to the horizontal plane preferably in the range of 7 to 14°, most preferably in the range of 8 to 13°, or
c) 상기 a) 및 b) 둘다이다.c) both a) and b) above.
여기에서, 혼합 장치는 중합 반응기와 동일할 수 있다. 아울러, 중합 반응기는 파쇄 장치와 동일할 수 있다. 그래서, 혼합 장치, 중합 반응기 및 파쇄 장치가 동일할 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 바람직한 요소들 또는 장치들 또는 이 둘다는 본 발명의 방법에 따라 설계된다. 바람직한 제1 진동수는 본 발명의 방법에 따른 제1 진동수이다. 바람직한 추가의 진동수는 본 발명의 방법에 따른 추가의 진동수이다. 바람직한 분급 장치는 본 발명의 방법에 따른 분급 장치이다. 바람직한 스크린은 본 발명의 방법에 따른 스크린이다. 바람직한 진동은 본 발명의 방법에 따른 진동이다.Here, the mixing device may be the same as the polymerization reactor. In addition, the polymerization reactor may be the same as the crushing device. Thus, the mixing device, polymerization reactor and crushing device may be the same. Preferred elements or devices or both of the device according to the invention are designed according to the method of the invention. A preferred first frequency is the first frequency according to the method of the invention. A preferred further frequency is a further frequency according to the process of the invention. A preferred classifying device is a classifying device according to the method of the present invention. A preferred screen is a screen according to the method of the invention. Preferred vibrations are vibrations according to the method of the invention.
전술한 과제들 중 적어도 하나에 대한 해법은 본 발명에 따른 장치에서의 흡수성 폴리머 입자의 제조 방법에 의해 제공된다. 바람직하게는 본 방법은 본 발명에 따른 제조 단계 (i)에서 (xi)을 포함한다.A solution to at least one of the above-mentioned problems is provided by a method for producing absorbent polymer particles in a device according to the invention. Preferably the process comprises (xi) in step (i) of the preparation according to the invention.
전술한 과제들 중 적어도 하나에 대한 해법은 본 발명에 따른 방법에 의해 수득가능한 흡수성 폴리머 입자에 의해 제공된다. 본 발명의 다른 측면은, 복수의 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자의 중량을 기준으로 각각 하기 a)에서 c)를 포함하는 복수의 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자 (plurality of surface-crosslinked water-absorbent polymer particles)에 관한 것이다:A solution to at least one of the above-mentioned problems is provided by absorbent polymer particles obtainable by the process according to the invention. Another aspect of the present invention provides a plurality of surface-crosslinked water-absorbent polymer particles comprising a) to c) below, respectively, based on the weight of the plurality of surface-crosslinked water-absorbent polymer particles. particles) is about:
a) 500 내지 3,000 ppmw, 바람직하게는 1,000 내지 2,000 ppmw 함량 범위의, 킬레이트제, 특히 EDTA;a) chelating agents, in particular EDTA, in a content ranging from 500 to 3,000 ppmw, preferably from 1,000 to 2,000 ppmw;
b) 500 내지 3,000 ppmw, 바람직하게는 1,000 내지 2,000 ppmw 함량 범위의, 폴리알킬렌 글리콜, 특히 폴리에틸렌 글리콜; 및b) polyalkylene glycols, in particular polyethylene glycols, in a content ranging from 500 to 3,000 ppmw, preferably from 1,000 to 2,000 ppmw; and
c) 500 내지 3,000 ppmw, 바람직하게는 1,000 내지 2,000 ppmw 함량 범위의, SiO2.c) SiO 2 in a content ranging from 500 to 3,000 ppmw, preferably from 1,000 to 2,000 ppmw.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자는, 복수의 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자의 총 중량을 기준으로, Ag-제올라이트를, 바람직하게는 0.0001 내지 1 중량부 (wt._part), 더 바람직하게는 0.001 내지 0.5 중량부, 가장 바람직하게는 0.002 내지 0.01 중량부의 함량 범위로 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, the plurality of surface-crosslinked absorbent polymer particles comprises, based on the total weight of the plurality of surface-crosslinked absorbent polymer particles, an Ag-zeolite, preferably from 0.0001 to 1 part by weight ( wt._part), more preferably 0.001 to 0.5 parts by weight, and most preferably 0.002 to 0.01 parts by weight.
전술한 과제들 중 적어도 하나에 대한 해법은 본 발명에 따른 흡수성 폴리머 입자를 포함하는 복합 재료에 의해 제공된다.A solution to at least one of the above-mentioned problems is provided by a composite material comprising the absorbent polymer particles according to the present invention.
본 발명의 일 구현예에서, 본 발명에 따른 복합 재료는 폼 (foam), 형상화된 물품 (shaped article), 섬유 (fibre), 호일 (foil), 필름 (film), 케이블 (cable), 봉지재 (sealing material), 액체 흡수성 위생 용품 (liquid-absorbing hygiene article), 식물 및 진균 성장-조절제용 담체, 포장재 (packaging material), 토양 첨가제 (soil additive) 및 건축 자재 (building material)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나, 또는 이들 2 이상의 조합을 포함한다. 바람직한 케이블은 청수 케이블 (blue water cable)이다. 바람직한 액체-흡수성 위생 용품은 기저귀, 탐폰 및 생리대로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나이거나, 또는 이들 2 이상의 조합이다. 바람직한 기저귀는 유아용 기저귀 또는 요실금 성인용 기저귀이거나, 또는 이 둘다이다.In one embodiment of the present invention, the composite material according to the present invention is a foam, a shaped article, a fiber, a foil, a film, a cable, an encapsulant selected from the group consisting of sealing material, liquid-absorbing hygiene article, carrier for plant and fungal growth-regulating agent, packaging material, soil additive and building material one, or a combination of two or more thereof. A preferred cable is a blue water cable. Preferred liquid-absorbent hygiene products are one selected from the group consisting of diapers, tampons and sanitary napkins, or a combination of two or more thereof. Preferred diapers are infant diapers or incontinence adult diapers, or both.
전술한 과제들 중 적어도 하나에 대한 해법은, 본 발명에 따른 흡수성 폴리머 입자 및 기재 (substrate), 그리고 선택적으로 보조 물질을 서로 접촉시키는, 복합 재료의 제조 방법에 의해 제공된다.A solution to at least one of the above problems is provided by a method for producing a composite material, wherein the absorbent polymer particles according to the invention and a substrate and optionally an auxiliary material are brought into contact with each other.
전술한 과제들 중 적어도 하나에 대한 해법은 본 발명에 따른 방법에 의해 수득가능한 복합 재료에 의해 제공된다.A solution to at least one of the above-mentioned problems is provided by a composite material obtainable by the method according to the invention.
전술한 과제들 중 적어도 하나에 대한 해법은 폼 (foam), 형상화된 물품 (shaped article), 섬유 (fibre), 호일 (foil), 필름 (film), 케이블 (cable), 봉지재 (sealing material), 액체 흡수성 위생 용품 (liquid-absorbing hygiene article), 식물 및 진균 성장-조절제용 담체, 포장재 (packaging material), 토양 첨가제 (soil additive), 활성 화합물의 조절 방출을 위한 또는 건축 자재에 사용되는 본 발명에 따른 흡수성 폴리머 입자의 용도에 의해 제공된다.A solution to at least one of the above problems is a foam, a shaped article, a fiber, a foil, a film, a cable, a sealing material , liquid-absorbing hygiene articles, carriers for plant and fungal growth-regulating agents, packaging materials, soil additives, for controlled release of active compounds or for use in building materials It is provided by the use of the absorbent polymer particles according to the present invention.
테스트 방법 test method
아래 테스트 방법들이 본 발명에 이용된다. 테스트 방법이 생략된 경우, 측정할 특징에 대해서는 본 발명의 최초 출원일로부터 가장 가까운 날짜에 공개된 ISO 테스트 방법을 적용한다. ISO 테스트 방법이 불가할 경우, 본 발명의 최초 출원일로부터 가장 가까운 날짜에 공개된 EDANA 테스트 방법을 적용한다. 명확한 측정 조건이 없는 경우에는, 표준 주변 온도 및 압력 (SATP)으로서, 온도 298.15 K (25℃, 77℉) 및 절대 압력 100 kPa (14.504 psi, 0.986 atm)을 적용한다.The following test methods are used in the present invention. If the test method is omitted, the ISO test method published on the closest date from the original filing date of the present invention is applied for the characteristics to be measured. If the ISO test method is not available, the EDANA test method published on the date closest to the original filing date of the present invention is applied. In the absence of clear measurement conditions, as standard ambient temperature and pressure (SATP), a temperature of 298.15 K (25° C., 77° F.) and an absolute pressure of 100 kPa (14.504 psi, 0.986 atm) apply.
수분 함량moisture content
흡수성 폴리머 입자의 수분 함량은 건조 후 칼 피셔 방법에 따라 측정한다.The moisture content of the absorbent polymer particles is determined according to the Karl Fischer method after drying.
보유능holding capacity
흡수성 폴리머 입자의 보유능은 EDANA에 의해 규정된 표준 고흡수제 테스트 방법에 따라 측정한다. 이 테스트 방법은 EDANA, Harmonized Test Methods Nonwovens and Related Industries, 2012 Edition에, 방법 번호 WSP 241.2.R3 (12) "원심분리 후, 식염수내 유체 보유능"으로서 기술되어 있다.The retention capacity of the absorbent polymer particles is measured according to the standard superabsorbent test method stipulated by EDANA. This test method is described in EDANA, Harmonized Test Methods Nonwovens and Related Industries, 2012 Edition, Method No. WSP 241.2.R3 (12) “Fluid Retention in Saline After Centrifugation”.
실시예 Example
이제 본 발명은 예로서 제시된 실시예들과 도면을 참조하여 보다 상세하게 기술되지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.The invention is now described in more detail with reference to, but not limited to, embodiments and drawings, presented by way of example.
A) 부분 중화된 아크릴산 모노머 용액의 제조 A) Preparation of partially neutralized acrylic acid monomer solution
물 0.4299 중량부 (wt.-part)를, 적절한 용기내에서, 아크릴산 0.27 중량부 및 모노 메틸 에테르 하이드로퀴논 (MEHQ) 0.0001 중량부와 혼합한다. 이 혼합물에 48 중량% 수산화나트륨 수용액을 0.2 중량부로 첨가한다. 중화 비율이 70 mol-%인 소듐-아크릴레이트 모노머 용액이 제조된다.0.4299 parts by weight (wt.-part) of water are mixed in a suitable container with 0.27 parts by weight of acrylic acid and 0.0001 parts by weight of mono methyl ether hydroquinone (MEHQ). To this mixture, a 48% by weight aqueous sodium hydroxide solution is added in an amount of 0.2 parts by weight. A sodium-acrylate monomer solution having a neutralization ratio of 70 mol-% was prepared.
선택적으로, 소듐-아크릴레이트 모노머 용액을 질소로 탈기한다.Optionally, the sodium-acrylate monomer solution is degassed with nitrogen.
B) 모노머 용액의 중합 B) Polymerization of the monomer solution
용기내에서, 단계 A)에서 제조된 모노머 용액 1 중량부를, 가교제로서 트리메틸롤 프로판 트리아크릴레이트 0.001 중량부, 1차 개시제 성분으로서 소듐 퍼옥소다이설페이트 0.001 중량부, 2차 개시제 성분으로서 2,2-다이메톡시-1,2-다이페닐에탄-1-온 (Ciba® Irgacure® 651, Ciba Specialty Chemicals Inc., Basel, Switzerland) 0.000034 중량부 및 아크릴산 입자 (입자 크기 150 ㎛ 미만) 최대 0.1 중량부와 혼합하여, 혼합 용액을 수득한다. 하기 표 1에 따라 발포제가 첨가되는 경우, 소듐 카보네이트를 혼합 용액의 총량을 기준으로 0.1 중량부로 혼합 용액에 첨가한다.In a container, 1 part by weight of the monomer solution prepared in step A), 0.001 parts by weight of trimethylol propane triacrylate as a crosslinking agent, 0.001 parts by weight of sodium peroxodisulfate as a primary initiator component, 2,2 as a secondary initiator component -dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one (Ciba ® Irgacure ® 651, Ciba Specialty Chemicals Inc., Basel, Switzerland) 0.000034 parts by weight and acrylic acid particles (particle size less than 150 μm) up to 0.1 parts by weight and to obtain a mixed solution. When the foaming agent is added according to Table 1 below, sodium carbonate is added to the mixed solution in an amount of 0.1 parts by weight based on the total amount of the mixed solution.
폴리머 겔, 추가의 후속 산물인 흡수성 폴리머 입자, 추가의 후속 산물인 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자 및 후처리된 추가의 후속 산물인 흡수성 산물을 제조하기 위해, 충분량의 혼합 용액에 대해 추가 가공 처리를 수행한다. 추가 가공 처리에 대한 상세 내용은 아래에 제공된다.A sufficient amount of the mixed solution is subjected to further processing to produce a polymer gel, a further subsequent product, absorbent polymer particles, an additional subsequent product, surface-crosslinked absorbent polymer particles, and a post-treated, additional follow-up product, an absorbent product. carry out Further processing details are provided below.
그런 후, 혼합 용액을 컨베이어 벨트 반응기의 벨트 위에 적재하고, UV 조사에 의해 중합을 개시한다. 컨베이어 벨트는 20 m 이상의 길이 및 0.8 mm 너비를 가진다. 컨베이어 벨트는 중합 전 및 중합 중에 벨트 상에 용액을 수용하기 위해 트로프 형태를 취한다. 컨베이어 벨트의 크기와 컨베이어 벨트의 이송 속도는, 폴리-아크릴산 겔이 벨트의 하류 단부에서 생성되도록 하는 방식으로 선택된다. 이 공정이 끝나면, 흡수성 폴리머 겔이 제조된다. 이 폴리머 겔은 함수율이 폴리머 겔 총 중량을 기준으로 약 52 중량%이다.Then, the mixed solution is loaded onto the belt of the conveyor belt reactor, and polymerization is initiated by UV irradiation. The conveyor belt has a length of at least 20 m and a width of 0.8 mm. The conveyor belt takes the form of a trough to receive the solution on the belt before and during polymerization. The size of the conveyor belt and the conveying speed of the conveyor belt are selected in such a way that a poly-acrylic acid gel is produced at the downstream end of the belt. At the end of this process, an absorbent polymer gel is prepared. This polymer gel has a water content of about 52 % by weight based on the total weight of the polymer gel.
C) 폴리머 겔의 파쇄 및 건조 C) crushing and drying of the polymer gel
폴리머 겔은 폴리머 겔 스트랜드로 생성되며, 이를 컨베이어 벨트에서 배출시켜, 3단계로 파쇄한다:Polymer gels are produced as polymer gel strands, which are discharged from a conveyor belt and crushed in three steps:
- 폴리-아크릴산 고무 겔을 나이프를 사용해 납작한 겔 스트립으로 자른다. 겔 스트립은 10 - 20 cm 길이, 10 - 20 mm 높이 및 10 - 200 mm 너비를 가진다. 그런 후,- Cut the poly-acrylic acid rubber gel into flat gel strips using a knife. The gel strip has a length of 10 - 20 cm, a height of 10 - 20 mm and a width of 10 - 200 mm. After that,
- 브레이커 (breaker)를 사용해, 스크립을 길이 5 - 50 mm, 높이 3 - 20 mm 및 너비 3 - 20 mm 범위의 겔 조각으로 자르고,- using a breaker, cut the strips into pieces of gel ranging from 5 - 50 mm long, 3 - 20 mm high and 3 - 20 mm wide,
- 이들 겔 조각은 분쇄기가 구비된 믹서를 통해 압출시켜 겔 조각을 갈아, 길이 3 - 20 mm, 높이 3 - 20 mm 및 너비 3 - > 20 mm 범위의 겔 조각을 수득한다.- These gel pieces are extruded through a mixer equipped with a grinder to grind the gel pieces to obtain gel pieces ranging in length 3 - 20 mm, height 3 - 20 mm and width 3 -> 20 mm.
파쇄된 겔은, 벨트 건조기에서 180℃에서, 건조된 폴리머 겔을 기준으로 함수율 5 중량%로 건조시킨다. 벨트 건조기의 벨트에는 오리피스가 구비되어 있어, 뜨거운 공기가 노즐을 통해 폴리머 겔로 투입된다. 부가적으로, 뜨거운 공기는 벨트 위에서 겔쪽으로 흐른다.The crushed gel is dried at 180° C. in a belt dryer to a moisture content of 5% by weight based on the dried polymer gel. The belt of the belt dryer is equipped with an orifice, so that hot air is fed into the polymer gel through a nozzle. Additionally, hot air flows over the belt towards the gel.
D) 밀링 및 분급 D) Milling and classification
건조된 폴리머 겔을 3단계로 분쇄한다. 일차로, 건조된 폴리머 겔을 Herbold Granulator HGM 60/145 (HERBOLD Meckesheim GmbH)에 투입하고, 크기가 7 mm 미만인 건조된 폴리머 겔 조각들을 수득한 다음 용기 안에 2.5시간 두어 폴리머 겔 조각들의 함습량이 동일해지게 한다. 그런 후, 건조된 폴리머 겔 조각들을 Bauermeister Type 350.1 x 1800 (3-stage crusher) (Bauermeister Zerkleinerungstechnik GmbH)의 롤러 밀에서 분쇄하여, 입자 크기가 1 mm 미만인 흡수성 폴리머 입자를 수득한다.The dried polymer gel is pulverized in three steps. First, the dried polymer gel was put into Herbold Granulator HGM 60/145 (HERBOLD Meckesheim GmbH), dried polymer gel pieces with a size of less than 7 mm were obtained, and then placed in a container for 2.5 hours, so that the polymer gel pieces had the same moisture content. make it happen The dried polymer gel pieces are then crushed in a roller mill of a Bauermeister Type 350.1 x 1800 (3-stage crusher) (Bauermeister Zerkleinerungstechnik GmbH) to obtain absorbent polymer particles having a particle size of less than 1 mm.
흡수성 폴리머 입자들을 5개의 데크 스크린이 장착된 체, 독일 Walbstadt에 위치한 GKM Siebtechnik 사의 Tumbler Screener KTS 2600/5를 사용해 체질한다. 스크린들의 메쉬 크기는 20, 30, 40, 50, 60에서 100 U.S.-mesh까지 다양하다. 수득한 흡수성 폴리머 입자들 중 50 중량% 이상은 입자 크기가 300 내지 600 ㎛ 범위이다. 본 발명에 따른 실시예의 흡수성 폴리머 입자들 중 5 중량% 미만이 150 ㎛ 미만의 입자 크기를 가지며, 본 발명에 따른 실시예의 흡수성 폴리머 입자들 중 5 중량% 미만은 850 ㎛ 보다 큰 입자 크기를 가진다. 수득한 흡수성 폴리머 입자를 전구체 I이라 칭한다. 하기 표 1에 따르면, 이 단계에서 미세한 흡수성 폴리머 입자들이 분리되거나 또는 분리되지 않는다. 미분이 분리되지 않으면, 상기한 분급 단계는 대응되는 비교예에서 수행하지 않는다. 미세한 흡수성 폴리머 입자는 150 ㎛ 미만의 입자 크기를 가진다. 아울러, 아래 표 1은 분급에 사용된 스크린의 구멍이 막히지 않도록 하는 조처도 나타낸다.The absorbent polymer particles are sieved using a sieve equipped with a five-deck screen, using a Tumbler Screener KTS 2600/5 from GKM Siebtechnik, Walbstadt, Germany. The mesh sizes of the screens vary from 20, 30, 40, 50, 60 to 100 U.S.-mesh. At least 50% by weight of the obtained absorbent polymer particles have a particle size in the range of 300 to 600 μm. Less than 5% by weight of the absorbent polymer particles of the embodiment according to the present invention has a particle size of less than 150 μm, and less than 5% by weight of the absorbent polymer particles of the embodiment according to the present invention has a particle size greater than 850 μm. The obtained absorbent polymer particles are referred to as precursor I. According to Table 1 below, in this step, the fine absorbent polymer particles are separated or not. If the fine powder is not separated, the above-described classification step is not performed in the corresponding comparative example. The fine absorbent polymer particles have a particle size of less than 150 μm. In addition, Table 1 below also shows measures to prevent clogging of the holes in the screen used for classification.
E) 이산화규소 처리 E) silicon dioxide treatment
처리 단계에서, 전구체 I을, 디스크 믹서에서, 전구체 I + SiO2의 총 중량을 기준으로, 이산화규소 (SiO2) 약 0.01 중량부 (± 10 %)와 혼합한다. 이산화규소는 독일 에센에 위치한 에보닉 인더스트리즈 AG 사로부터 구입가능한 Sipernat® 22 형태로 사용한다. 전구체 I을 SiO2와 혼합할 때, 전구체는 여전히 80℃ - 100℃의 온도, 바람직하게는 100℃의 온도를 유지한다. 전구체 II를 수득한다.In the treatment step, precursor I is mixed in a disc mixer with about 0.01 parts by weight (± 10 %) of silicon dioxide (SiO 2 ), based on the total weight of precursor I + SiO 2 . Silicon dioxide is used in the form of Sipernat ® 22 available from Evonik Industries AG, Essen, Germany. When mixing the precursor I with SiO 2 , the precursor still maintains a temperature of 80°C - 100°C, preferably a temperature of 100°C. Precursor II is obtained.
F) 표면 가교 F) surface crosslinking
추가 단계로서, 전구체 II 1 중량부를, 전구체 II와 가교제 혼합물을 합한 총 중량을 기준으로, 표면 가교제 0.003 중량부 (+-10 %)와 혼합한다. 표면 가교제는, 가교제 총 중량을 기준으로, 각각 물 19 중량%, 에틸렌 글리콜 다이글리시딜 에테르 40 중량%, Na2SO3 1 중량%, 분자량 400 g/mol의 폴리 에틸렌 글리콜 40 중량%로 구성된다. 가교제의 구성 성분들은 관내 고정식 혼합기 (line static mixer)에서 혼합한다. 가교제는, 전구체 II와 링레이어 혼합기 (ringlayer mixer)인 CoriMix® CM 350 (Gebruder Lodige Mascheninenbau GmbH, Paderborn, Germany)에서 혼합한다. 혼합물을 130 - 160℃ 범위의 온도로 가열한다. 그런 후, 혼합물을 오스트리아 그라츠에 위치한 안드리츠 AG 사의 패들 건조기인 Andritz Gouda Paddle Dryer, 바람직하게는 GPWD12W120 타입의 건조기에서, 45분간 130 - 160℃ 범위의 온도에서 건조시킨다. 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자를 수득한다.As a further step, 1 part by weight of precursor II is mixed with 0.003 parts by weight (+-10%) of the surface crosslinking agent based on the total weight of the combined precursor II and crosslinking agent mixture. The surface crosslinking agent consists of water 19% by weight, ethylene glycol diglycidyl ether 40% by weight, Na 2 SO 3 1% by weight, and polyethylene glycol 40% by weight with a molecular weight of 400 g/mol, respectively, based on the total weight of the crosslinking agent do. The components of the crosslinking agent are mixed in a line static mixer. The crosslinking agent is mixed with precursor II in a ringlayer mixer, CoriMix ® CM 350 (Gebruder Lodige Mascheninenbau GmbH, Paderborn, Germany). The mixture is heated to a temperature in the range of 130 - 160 °C. Thereafter, the mixture is dried in a paddle dryer of Andritz Gouda Paddle Dryer of Andritz AG located in Graz, Austria, preferably a GPWD12W120 type dryer, at a temperature in the range of 130-160° C. for 45 minutes. Surface-crosslinked absorbent polymer particles are obtained.
유동층 형태의 냉각 장치에서, 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자의 온도를 60℃ 아래로 냉각시켜, 냉각된 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자를 수득하고, 이를 전구체 III라 한다.In the cooling device of the fluidized bed type, the temperature of the surface-crosslinked absorbent polymer particles is cooled to below 60° C. to obtain the cooled surface-crosslinked absorbent polymer particles, which is referred to as precursor III.
G) 후처리 G) post-processing
전구체 III 1 중량부를 Ag-제올라이트 0.005 중량부와 혼합한다. 그런 후, 이 혼합물을 체질한다. 체는 입자 크기가 850 ㎛ 보다 큰, 냉각된 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자의 응집체를 분리하도록 선택된다. 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자들 중 50 중량% 이상은 300 내지 600 ㎛ 범위의 입자 크기를 가진다. 본 발명에 따른 실시예의 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자들 중 5 중량% 미만은 150 ㎛ 미만의 입자 크기를 가지며, 본 발명에 따른 실시예의 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자들 중 5 중량% 미만은 850 ㎛ 보다 큰 입자 크기를 가진다. 후처리된 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자를 수득한다.1 part by weight of precursor III is mixed with 0.005 parts by weight of Ag-zeolite. Then, this mixture is sieved. The sieve is selected to separate agglomerates of cooled surface-crosslinked absorbent polymer particles having a particle size greater than 850 μm. At least 50% by weight of the surface-crosslinked absorbent polymer particles have a particle size in the range of 300 to 600 μm. Less than 5 wt% of the surface-crosslinked absorbent polymer particles of the embodiment according to the present invention has a particle size of less than 150 μm, and less than 5 wt% of the surface-crosslinked absorbent polymer particles of the embodiment according to the present invention is 850 It has a particle size greater than μm. Post-treated surface-crosslinked absorbent polymer particles are obtained.
다음과 같은 척도를 사용해, 실시예 및 비교예들에 대해 표 1에 제시된 파라미터 측정 결과를 비교한다. 아래 나타낸 기호의 순서에서, 측정 결과는 좌에서 우로 갈수록 양호한 결과이다: --, -, +, ++, +++.The parameter measurement results presented in Table 1 for Examples and Comparative Examples are compared using the following scale. In the order of the symbols shown below, the measurement results are better from left to right: --, -, +, ++, +++.
표 1: 다양한 실시예들에 따라 제조된 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자에 대한, 체의 작동 기간, 체의 스크린 수명 및 보유능.Table 1: Duration of operation of sieves, screen life and retention capacity of sieves for surface-crosslinked absorbent polymer particles prepared according to various embodiments.
비교예 1에서는 미세한 흡수성 폴리머 입자가 분리되지 않는다. 따라서, 이들 미분은 제조 공정의 생성물 - 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자에 남아 있게 된다. 미분을 분리하기 위해 사용되는 체는 사용하지 않는다. 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자의 보유능은 부적절하게 낮다. 비교예 2의 경우, 발포제가 사용되며, 이로 인해 보유능이 증가된다. 비교예 3의 경우, 전술한 바와 같은 분급에 의해 미분을 분리한다. 발포제는 사용되지 않는다. 보유능이 추가로 증가된다. 체의 스크린은 주기적으로 수동 청소하여, 막히지 않게 한다. 이를 위해 브러쉬를 사용한다. 스크린을 청소하지 않을 경우, 스크린의 구멍이 막히게 되어, 체질이 효과적이지 않거나 또는 체질을 중단하여야 할 것이다. 스크린을 브러쉬로 청소하기 위해 체질이 주기적으로 중단되므로, 체의 작동 기간은 오히려 짧다. 아울러, 수동 브러쉬 청소는 세밀한 스크린 구조에 상당히 약하다. 이는 스크린의 합리적인 수명을 결정한다. 비교예 4는, 발포제를 사용하는 것만 제외하고는, 비교예 3과 동일하다. 발포제는 보유능만 추가로 증가시킨다. 비교예 5는, 스크린으로 고무볼을 아래에서 튕김으로써 스크린을 계속 청소하는 것만 제외하고는, 비교예 3과 동일하다. 이러한 청소 방법은 비교예 3 및 4와 비교해 체의 작동 기간을 연장시킨다. 그러나, 반복적인 고무볼 튕김은 세밀한 스크린 구조에 손상을 야기한다. 그 결과, 볼 청소로 인해 스크린의 수명은 줄어든다. 보유능은 비교예 3과 동일한 수준이다. 비교예 6은, 다시, 발포제의 사용이 제조되는 표면-가교된 흡수성 폴리머 입자의 보유능을 증가시킨다는 것을 보여준다. 본 발명에 따른 실시예 1에서는, 체에 의해 미분이 분리되며, 체의 스크린에 초음파 발생기에 의해 진동수 20 kHz의 진동이 인가된다. 그래서, 스크린 청소를 위해 체질을 중단할 필요가 없으며, 초음파 진동은 스크린에 손상을 주지 않는다. 스크린의 긴 수명, 긴 작동 기간 및 높은 보유능이 관찰된다. 실시예 2에서는, 청소를 위해 사용되는 초음파 진동수를 36 kHz로 높인다. 이는 막힘을 보다 효과적으로 방지하여, 체의 작동 기간을 증가시킨다. 실시예 3에서 최상의 결과가 나타난다. 실시예 2에 추가로 발포제를 사용하면 보유능이 증가된다.In Comparative Example 1, fine absorbent polymer particles were not separated. Accordingly, these fines remain in the product of the manufacturing process - the surface-crosslinked absorbent polymer particles. A sieve used to separate fines is not used. The retention capacity of the surface-crosslinked absorbent polymer particles is inadequately low. In the case of Comparative Example 2, a blowing agent is used, thereby increasing the holding capacity. In the case of Comparative Example 3, the fine powder was separated by the classification as described above. No blowing agent is used. The holding capacity is further increased. The screen of the sieve should be manually cleaned periodically to avoid clogging. Use a brush for this. If the screen is not cleaned, the holes in the screen will become clogged and the sieving will not be effective or the sieving will have to be stopped. Since the sieving is periodically interrupted to clean the screen with a brush, the operating period of the sieve is rather short. In addition, manual brush cleaning is quite weak against the fine screen structure. This determines the reasonable lifespan of the screen. Comparative Example 4 was the same as Comparative Example 3 except that a foaming agent was used. The blowing agent only further increases the retention capacity. Comparative Example 5 is the same as Comparative Example 3, except that the screen is continuously cleaned by bouncing a rubber ball from below with the screen. This cleaning method extends the operating period of the sieve compared to Comparative Examples 3 and 4. However, repeated bouncing of the rubber ball causes damage to the detailed screen structure. As a result, the life of the screen is reduced due to the ball cleaning. The retention capacity is at the same level as that of Comparative Example 3. Comparative Example 6, again, shows that the use of a blowing agent increases the retention capacity of the surface-crosslinked absorbent polymer particles produced. In Example 1 according to the present invention, the fine powder is separated by a sieve, and a vibration of a frequency of 20 kHz is applied to the screen of the sieve by an ultrasonic generator. So, there is no need to stop sieving for screen cleaning, and ultrasonic vibration does not damage the screen. Long service life, long operating period and high holding capacity of the screen are observed. In Example 2, the ultrasonic frequency used for cleaning is raised to 36 kHz. This prevents clogging more effectively, increasing the working period of the sieve. Example 3 shows the best results. The use of a blowing agent in addition to Example 2 increases the holding capacity.
도 1은, 본 발명에 따른 흡수성 폴리머 입자를 제조하기 위한 방법 (100)의 단계들 (101에서 111)을 도시한 순서도이다. 제1 단계 (101)에서, 카르복시산 기 (α1)를 가진 하나 이상의 부분적으로 중화된 모노에틸렌계 불포화 모노머 및 하나 이상의 가교제 (α3)를 포함하는 모노머 수용액이 제공된다. 바람직하게는, 모노머 수용액은 부분 중화된 아크릴산의 수용액이며, 추가로 가교제를 포함한다. 제2 단계 (102)에서, 흡수성 폴리머의 미세 입자가 모노머 수용액에 첨가될 수 있다. 제3 단계 (103)에서, 중합 개시제 또는 2종 이상의 성분을 포함하는 중합 개시제 시스템의 하나 이상의 성분이 모노머 수용액에 첨가된다. 제4 단계 (104)에서, 모노머 수용액의 산소 함량이, 모노머 수용액으로의 질소 버블링에 의해 감소된다. 제5 단계 (105)에서, 모노머 용액이 중합 반응기 (804)로서 중합 벨트 반응기의 벨트 위에 충진된다. 벨트는 무한 컨베이어 벨트이다. 제6 단계 (106)에서, 모노머 수용액이 폴리머 겔로 중합된다. 제7 단계 (107)에서, 폴리머 겔이 벨트에서 배출된다. 이후, 폴리머 겔은 파쇄되어, 폴리머 겔 입자가 수득된다. 제8 단계 (108)에서, 폴리머 겔 입자는 벨트 건조기 (106)의 벨트 상에 충진된 다음, 약 120 - 150℃의 온도에서 건조된다. 건조된 폴리머 겔 입자 (401)는 벨트 건조기에서 배출된 다음 제9 단계 (109)에서 분쇄되며, 흡수성 폴리머 입자가 수득된다. 제10 단계 (110)에서, 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)는 스크린 (402)을 포함하는 분급 장치 (400)에 의해 분급되어, 잘 확립된 입자 크기 분포를 가진 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자 (403)가 수득된다. 분급 장치 (400)는 텀블러 체이다. 여기서, 스크린 (402)은 제1 진동수 및 추가의 진동수로 진동한다. 제1 진동수는 36 kHz이며, 초음파 발생기에 의해 발생된다. 추가의 진동수는 1 Hz이다. 추가의 진동수에서의 진동은 텀블러 체의 텀블링 운동이다. 제11 단계 (111)에서, 흡수성 폴리머 입자의 표면은 표면 가교 측면에서 가공 처리된다.1 is a flow
도 2는 본 발명에 따른 흡수성 폴리머 입자를 제조하기 위한 방법 (100)의 단계들 (101에서 111)을 도시한 순서도이다. 도 2에 나타낸 방법 (100)은 도 1의 방법 (100)과 동일하지만, 제3 단계 (103)와 제4 단계 (104)가 시기적으로 겹친다. 중합 개시제를 모노머 수용액에 투입하면서, 산소 함유율을 낮추기 위해 모노머 수용액에 질소 버블링을 수행한다.2 is a flow
도 3은 본 발명에 따른 흡수성 폴리머 입자를 제조하기 위한 방법 (100)의 단계들 (101, 103, 105 - 110)을 도시한 순서도이다. 도 3에 나타낸 방법 (100)은 도 1의 방법 (100)과 동일하지만, 선택적인 제2 단계 (102), 제4 단계 (104) 및 제11 단계 (111)는 도 3의 방법 (100)에 포함되지 않는다.3 is a flow
도 4는 본 발명에 따른 분급 장치 (400)에 대한 개략도이다. 여기서, 분급 장치 (400)는 도면에 나타내지 않은 구성 요소들을 포함할 수 있다. 분급 장치 (400)는 진동 체이다. 분급을 위해, 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)는 분급 장치 (400)내 스크린 (402)의 스크리닝 표면 상으로 투입된다. 스크린 (402)은 평평한 원형의 스크린이다. 스크린 (402)은 구멍 (406)들을 포함한다. 스크린 (402)의 메쉬 크기는 100 U.S. mesh이다. 구멍 (406)은 스테인레스 스틸 와이어로 형성된다. 스크린 (402)은 제1 진동수 및 추가의 진동수로 진동한다. 스크린 (402)은 중첩되는 2개의 선형 진동 (404)으로 추가의 진동수로 진동한다. 이때, 선형 진동 하나 (404)는 수직 진동이고, 다른 선형 진동 (404)은 수평 진동이다. 스크린 (402)은 제1 진동수에서 선형 수직 진동 (405)으로 진동한다. 제1 진동수는 35 kHz이고, 추가의 진동수는 3 Hz이다. 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)는 분급 장치 (400)에서 분급되어, 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자 (403)가 수득된다.4 is a schematic diagram of a
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 분급 장치 (400)에 대한 개략도이다. 여기서, 분급 장치 (400)는 도면에 나타내지 않은 구성 요소들을 포함할 수 있다. 분급 장치 (400)는 장동 체이다. 분급을 위해, 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)는 분급 장치 (400)내 스크린 (402)의 스크리닝 표면 상으로 투입된다. 스크린 (402)은 평평한 원형의 스크린이다. 스크린 (402)은 구멍 (406)들을 포함한다. 스크린 (402)의 메쉬 크기는 100 U.S. mesh이다. 구멍 (406)은 합성 섬유로 형성된다. 스크린 (402)은 제1 진동수 및 추가의 진동수로 진동한다. 스크린 (402)은 장동을 수행한다. 장동은 세차 운동 (501)과 회전 (502)이 중첩된 것이다. 세차 운동 (501)은 추가의 진동수로 수행된다. 그래서, 본 발명에 따르면, 장동은, 추가의 진동수에서의 진동이다. 스크린 (402)은 제1 진동수에서 선형 수직 진동 (405)으로 진동한다. 제1 진동수는 40 kHz이고, 추가의 진동수는 2 Hz이다. 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)는 분급 장치 (400)에서 분급되어, 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자 (403)가 수득된다.5 is a schematic diagram of another
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 분급 장치 (400)에 대한 개략도이다. 여기서, 분급 장치 (400)는 도면에 나타내지 않은 구성 요소들을 포함할 수 있다. 분급 장치 (400)는 체이다. 분급을 위해, 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)는 분급 장치 (400)내 스크린 (601)의 스크리닝 표면 상으로 투입된다. 스크린 (601)은 평평한 사각형 스크린이다. 스크린 (601)은 구멍 (406)들을 포함한다. 스크린 (601)의 메쉬 크기는 100 U.S. mesh이다. 구멍 (406)은 스테인레스 스틸 와이어로 형성된다. 스크린 (601)은 기울여져 있는데, 수평면 (603)에 대해 10°의 각도 (602)로 기울어 있다. 경사로 인해, 스크린 (601)을 통과하지 못한 입자들은 스크린 (601)에서 활강하여 경사면으로서 작용한다. 스크린 (601)은 제1 진동수에서 진동한다. 스크린 (601)은 제1 진동수에서 선형 수직 진동 (405)으로 진동한다. 제1 진동수는 25 kHz이고, 초음파 발생기에 의해 발생된다. 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)는 분급 장치 (400)에서 분급되어, 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자 (403)가 수득된다.6 is a schematic diagram of another
도 7은 본 발명에 따른 분급 장치 (400)의 개략도이다. 도면에서, 분급 장치 (400)는 도면에 도시되지 않은 구성 요소들을 포함할 수 있다. 분급 장치 (400)는 체이다. 분급을 위해, 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)는 분급 장치 (400)내 스크린 (402)의 스크리닝 표면 상으로 투입된다. 스크린 (402)은 평평한 원형 스크린이다. 스크린 (402)은 구멍 (406)들을 포함한다. 스크린 (402)의 메쉬 크기는 20 U.S. mesh이다. 구멍 (406)은 스테인레스 스틸 와이어로 형성된다. 스크린 (402)은 제1 진동수 및 추가의 진동수로 진동한다. 스크린 (402)은 추가의 진동수에서 2개의 중첩된 선형 진동 (404)으로 진동한다. 이때, 선형 진동 하나 (404)는 수직 진동이고, 다른 선형 진동 (404)은 수평 진동이다. 스크린 (402)은 제1 진동수에서 선형 수직 진동 (405)으로 진동한다. 제1 진동수는 35 kHz이고, 추가의 진동수는 3 Hz이다. 분급 장치 (400)는 추가 스크린 (701) 4개를 더 포함한다. 각각의 추가 스크린 (701)은 구멍이 있는 평평한 원형 스크린이다. 각각의 추가 스크린 (701)은 제1 진동수 및 추가의 진동수로 진동한다. 스크린 (402)과 추가 스크린 (701)은 서로 수직으로 겹치게 놓인다. 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)는 분급 장치 (400)에서 분급되어, 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자 (403)가 수득된다.7 is a schematic diagram of a
도 8은 본 발명에 따른 흡수성 폴리머 입자를 제조하기 위한 장치 (800)에 대한 블록도이다. 화살 표시는 흡수성 폴리머 입자의 제조 스트림 (808)의 방향을 나타낸다. 장치 (800)는, 본 발명에 따라, 각각 제1 용기 (801), 추가 용기 (802), 하류에 위치한 혼합 장치 (803), 하류에 위치한 중합 반응기 (804)로서 중합 벨트 반응기, 하류에 위치한 파쇄 장치 (805), 하류에 위치한 벨트 건조기 (806), 하류에 위치한 분쇄 장치 (807) 및 하류에 위치한 분급 장치 (400)를 포함한다.8 is a block diagram of an
본 발명은 현재 실무적인 예시적 구현예들로 간주되는 바를 들어 기술되어 있지만, 본 발명이 기술된 구현예들로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 하지만, 이와는 반대로 첨부된 청구항의 사상 및 범위내에 다양한 수정 및 등가의 배치를 포괄하는 것으로 의도된다.While the present invention has been described with reference to what are presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the described embodiments, but on the contrary, various modifications may be made within the spirit and scope of the appended claims. It is intended to encompass equivalent arrangements.
100 본 발명에 따른 방법
101 단계 (i)
102 단계 (ii)
103 단계 (iii)
104 단계 (iv)
105 단계 (v)
106 단계 (vi)
107 단계 (vii)
108 단계 (viii)
109 단계 (ix)
110 단계 (x)
400 분급 장치
401 분쇄된 흡수성 폴리머 입자
402 원형 스크린
403 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자
404 추가의 진동수에서의 선형 진동
405 제1 진동수에서의 진동
406 구멍
501 추가의 진동수로의 세차 운동
502 회전
601 사각형 스크린
602 각도
603 수평면
701 추가 스크린
800 흡수성 폴리머 입자의 제조 장치
801 제1 용기
802 추가의 용기
803 혼합 장치
804 중합 반응기
805 파쇄 장치
806 벨트 건조기
807 분쇄 장치
808 제조 스트림 100 Method according to the invention
Step 101 (i)
step 102 (ii)
Step 103 (iii)
Step 104 (iv)
Step 105 (v)
Step 106 (vi)
Step 107 (vii)
Step 108 (viii)
Step 109 (ix)
Step 110 (x)
400 classifier
401 Ground Absorbent Polymer Particles
402 round screen
403 Pulverized and Classified Absorbent Polymer Particles
404 Linear Vibration at Additional Frequency
405 Vibration at the first frequency
406 hole
501 Precession to additional frequencies
502 rotation
601 square screen
602 angle
603 horizontal plane
701 additional screen
800 Absorbent Polymer Particle Manufacturing Equipment
801 first vessel
802 Additional containers
803 mixing device
804 polymerization reactor
805 Shredder
806 Belt Dryer
807 crusher
808 Manufacturing Stream
Claims (18)
(i) 카르복시산 기 (α1)를 가진 하나 이상의 부분 중화된 모노에틸렌계 불포화 모노머 (at least one partially neutralized, monoethylenically unsaturated monomer bearing carboxylic acid group)와 하나 이상의 가교제 (α3)를 포함하는, 모노머 수용액을 제조하는 단계;
(ii) 선택적으로, 상기 모노머 수용액에 흡수성 폴리머의 미세 입자를 첨가하는 단계;
(iii) 상기 모노머 수용액에 중합 개시제 또는 2 이상의 구성 성분들을 포함하는 중합 개시 시스템의 하나 이상의 구성 성분을 첨가하는 단계;
(iv) 선택적으로, 상기 모노머 수용액의 산소 함량을 낮추는 단계;
(v) 중합 반응기 (804)에 상기 모노머 수용액을 충진하는 단계;
(vi) 상기 중합 반응기 (804)의 상기 모노머 수용액 중에서 모노머를 중합하는 단계;
(vii) 상기 중합 반응기 (804)로부터 폴리머 겔을 배출시키고, 선택적으로 상기 폴리머 겔을 파쇄 (comminuting)하는 단계;
(viii) 상기 폴리머 겔을 건조시키는 단계;
(ix) 건조된 폴리머 겔을 분쇄하여, 흡수성 폴리머 입자를 수득하는 단계;
(x) 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)를, 스크린 (402, 601)을 포함하는 분급 장치 (400)에 의해 분급 (sizing)하는 단계; 및
(xi) 선택적으로, 분쇄 및 분급된 흡수성 폴리머 입자 (403)의 표면을 처리하는 단계를 포함하며,
상기 단계 (x)에서, 상기 스크린 (402, 601)은 제1 진동수로 진동하고;
상기 제1 진동수가 16 kHz 내지 10 MHz의 범위이고;
상기 스크린이
a) 상기 제1 진동수 보다 낮은 추가의 진동수로 진동하거나, 또는
b) 수평면 (horizontal plane, 603)에 대해 5 내지 25° 범위의 각도 (602)로 경사져 있거나, 또는
c) 상기 a) 및 b) 둘다인, 제조 방법 (100).A method (100) for preparing water-absorbent polymer particles, comprising:
(i) one or more partially neutralized monoethylenically unsaturated monomers having a carboxylic acid group (α1) (at least one partially neutralized, monoethylenically unsaturated monomer bearing carboxylic acid group) and one or more crosslinking agents (α3), to prepare an aqueous monomer solution to do;
(ii) optionally adding fine particles of an absorbent polymer to the aqueous monomer solution;
(iii) adding a polymerization initiator or one or more constituents of a polymerization initiation system comprising two or more constituents to the aqueous monomer solution;
(iv) optionally lowering the oxygen content of the aqueous monomer solution;
(v) filling the polymerization reactor 804 with the aqueous monomer solution;
(vi) polymerizing a monomer in the aqueous monomer solution in the polymerization reactor (804);
(vii) discharging the polymer gel from the polymerization reactor (804) and optionally comminuting the polymer gel;
(viii) drying the polymer gel;
(ix) grinding the dried polymer gel to obtain absorbent polymer particles;
(x) sizing the pulverized absorbent polymer particles 401 by a classifier 400 including screens 402 and 601; and
(xi) optionally, treating the surface of the pulverized and classified absorbent polymer particles (403);
in step (x), the screens 402, 601 vibrate at a first frequency;
the first frequency is in the range of 16 kHz to 10 MHz;
the screen
a) vibrate at a further frequency lower than the first frequency; or
b) inclined at an angle 602 in the range of 5 to 25° with respect to a horizontal plane 603, or
c) A process (100) of manufacture, which is both a) and b) above.
상기 추가의 진동수가 상기 제1 진동수 보다 적어도 15 kHz 내지 9.9 MHz 낮은, 제조 방법 (100).According to claim 1,
and the additional frequency is at least 15 kHz to 9.9 MHz lower than the first frequency.
상기 스크린이 사각형 (601) 또는 둥근형 (402)이거나 또는 이 둘다인, 제조 방법 (100).According to claim 1,
The method (100) of claim 1, wherein the screen is square (601) or round (402) or both.
상기 분급 장치 (400)가 원심분리 체 (centrifugal sieve) 또는 텀블러 체 (tumbler sieve)이거나, 또는 이 둘다인, 제조 방법 (100).According to claim 1,
A manufacturing method (100), wherein the classifying device (400) is a centrifugal sieve or a tumbler sieve, or both.
상기 스크린 (402, 601)의 메쉬 크기가 5 내지 400 mesh 범위인, 제조 방법 (100).According to claim 1,
The method (100) of claim 1, wherein the mesh size of the screens (402, 601) ranges from 5 to 400 mesh.
상기 분급 장치 (400)가 하나 이상의 추가 스크린 (701)을 더 포함하는, 제조 방법 (100).According to claim 1,
Method (100) of manufacture (100), wherein the classifying device (400) further comprises one or more additional screens (701).
상기 단계 (vii)에서 배출되는 상기 폴리머 겔이, 폴리머 겔을 기준으로, 40 - 60 중량% 범위로 수분을 포함하는, 제조 방법 (100).According to claim 1,
The manufacturing method (100), wherein the polymer gel discharged in step (vii) contains moisture in the range of 40 - 60 wt%, based on the polymer gel.
상기 단계 (vii)에서 배출되는 상기 폴리머 겔이 폴리머 겔 시트 (polymer gel sheet)이고;
상기 폴리머 겔 시트가 10 내지 200 mm 범위의 두께를 가지는, 제조 방법 (100).According to claim 1,
the polymer gel discharged in step (vii) is a polymer gel sheet;
The method (100) of claim 1, wherein the polymer gel sheet has a thickness in the range of 10 to 200 mm.
상기 단계 (vii)에서 배출되는 상기 폴리머 겔이 폴리머 겔 시트이고;
상기 폴리머 겔 시트가 30 내지 300 cm 범위의 너비를 가지는, 제조 방법 (100).According to claim 1,
the polymer gel discharged in step (vii) is a polymer gel sheet;
The method (100) of claim 1, wherein the polymer gel sheet has a width in the range of 30 to 300 cm.
상기 단계 (vi)에서의 중합이 발포제의 존재 하에 수행되는, 제조 방법 (100).10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Process (100), wherein the polymerization in step (vi) is carried out in the presence of a blowing agent.
a) 카르복시산 기 (α1)를 가진 하나 이상의 부분적으로 중화된 모노에틸렌계 불포화 모노머를 포함하는, 모노머 수용액을 수용하도록 설계된, 제1 용기 (801);
b) 하나 이상의 가교제 (α3)를 수용하도록 설계된, 추가의 용기 (802);
c) 혼합 장치 (803):
상기 혼합 장치 (803)는
i) 제1 용기 (801)와 추가의 용기 (802)에 대해 하류에 위치하며,
ii) 모노머 용액과 하나 이상의 가교제 (α3)를 혼합하도록 설계됨;
d) 중합 반응기 (804):
상기 중합 반응기 (804)는
i) 제1 용기 (801)와 추가의 용기 (802)에 대해 하류에 위치하며,
ii) 모노머 수용액 중에서 모노머를 중합하는 동안에, 모노머 수용액과 하나 이상의 가교제 (α3)를 수용하여, 폴리머 겔을 수득하도록 설계됨;
e) 파쇄 장치 (805):
상기 파쇄 장치 (805)는
i) 제1 용기 (801)와 추가의 용기 (802)에 대해 하류에 위치하며,
ii) 폴리머 겔을 파쇄하여, 폴리머 겔 입자를 수득하도록 설계됨,
f) 벨트 건조기 (806):
상기 벨트 건조기 (806)는
i) 파쇄 장치 (805)에 대해 하류에 위치하며,
ii) 폴리머 겔 입자를 건조시키도록 설계됨,
g) 분쇄 장치 (807):
상기 분쇄 장치 (807)는
i) 벨트 건조기 (806)에 대해 하류에 위치하며,
ii) 건조된 폴리머 겔 입자를 분쇄하여, 흡수성 폴리머 입자를 수득하도록 설계됨;
h) 분급 장치 (400)를 포함하며:
상기 분급 장치 (400)는
i) 분쇄 장치 (807)에 대해 하류에 위치하며,
ii) 스크린 (402, 601)을 포함하며,
iii) 분쇄된 흡수성 폴리머 입자 (401)를 분급하도록 설계되며,
iv) 스크린 (402, 601)을 진동 (404, 405, 501)시키도록 설계됨,
상기 진동 (404, 405, 501)은 제1 진동수를 포함하고;
상기 제1 진동수가 16 kHz 내지 10 MHz의 범위이고;
상기 스크린이
a) 제1 진동수 보다 낮은 추가의 진동수로 진동하거나, 또는
b) 수평면 (horizontal plane, 603)에 대해 5 - 25° 범위의 각도 (602)로 경사져 있거나, 또는
c) 상기 a) 및 b) 둘다인, 장치 (800). An apparatus (800) for making absorbent polymer particles in a production stream (808), comprising:
a) a first vessel 801, designed to contain an aqueous solution of monomers comprising at least one partially neutralized monoethylenically unsaturated monomer having a carboxylic acid group (α1);
b) a further container 802, designed to contain one or more crosslinking agents (α3);
c) mixing device 803:
The mixing device 803 is
i) located downstream of the first vessel (801) and the further vessel (802);
ii) designed to mix the monomer solution with one or more crosslinking agents (α3);
d) polymerization reactor 804:
The polymerization reactor 804 is
i) located downstream of the first vessel (801) and the further vessel (802);
ii) designed to receive an aqueous monomer solution and at least one crosslinking agent (α3) during polymerization of the monomer in aqueous monomer solution to obtain a polymer gel;
e) crushing device (805):
The crushing device 805 is
i) located downstream of the first vessel (801) and the further vessel (802);
ii) designed to break the polymer gel to obtain polymer gel particles,
f) Belt dryer (806):
The belt dryer 806 is
i) located downstream of the crushing device (805);
ii) designed to dry polymer gel particles;
g) grinding device 807:
The crushing device 807 is
i) located downstream of the belt dryer 806;
ii) designed to grind the dried polymer gel particles to obtain absorbent polymer particles;
h) a classifier (400) comprising:
The classifier 400 is
i) located downstream of the crushing device 807;
ii) a screen (402, 601);
iii) designed to classify the pulverized absorbent polymer particles 401,
iv) designed to vibrate (404, 405, 501) screens (402, 601);
the vibration (404, 405, 501) comprises a first frequency;
the first frequency is in the range of 16 kHz to 10 MHz;
the screen
a) vibrate at a further frequency lower than the first frequency; or
b) inclined at an angle (602) in the range of 5 - 25° with respect to the horizontal plane (603); or
c) an apparatus ( 800 ) of both a) and b) above.
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