KR20190013997A - 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 벨트 건조기 배치 및 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 방법 - Google Patents

수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 벨트 건조기 배치 및 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

하기를 갖는, 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 벨트 건조기 배치:
- 수성 중합체 겔을 건조시키기 위한 건조기 셋업,
- 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한, 건조기 셋업의 생성물 흐름 방향의 다운스트림에의 분쇄 배치.
본 발명에 있어서, 적어도 하나의 제 1 분쇄기 및 제 2 분쇄기를 갖고, 각각이 기능성 도구를 갖는 회전성 샤프트를 갖고, 제 2 분쇄기가 생성물 흐름 방향에서 제 1 분쇄기의 다운스트림에 배치되는 분쇄 배치가 고안된다.

Description

수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 벨트 건조기 배치 및 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 방법
본 발명은 청구항 1 의 전문에 따른 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 벨트 건조기 배치에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 청구항 20 의 전문에 따른 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.
물-흡수성 또는 초흡수성 (superabsorbent) 중합체 (SAP, 초흡수제로 약칭됨) 는 소위 액체, 예를 들어 물 또는 유사한 유체의 건조 상태에서 이의 질량의 몇 배 (때때로 1000배 초과) 를 흡수할 수 있는 가교결합 친수성 중합체이다.
초흡수제의 주요 사용 분야는 위생 부문이며, 또한 상처 드레싱 및 깁스의 의료 부문에서 중요한 역할을 한다. 또한, 초흡수제의 중요한 사용 분야는 농업 및 원예이고, 여기서 초흡수제는 수분을 저장하는 토양의 능력을 개선시키기 위해 사용된다.
초흡수제에 대한 요구는 특정 사용 분야에 의존하고, 그런 이유로 초흡수제의 특성 (예를 들어, 팽윤도 및 팽윤율) 은 이에 따라 조정되어야 한다. 이러한 목적을 위한 중요한 사항은 흡수될 액체의 흡수가 압력 하에 및/또는 비교적 높은 온도에서 수행되는지 아닌지 여부이고, 이는 실금 제품에서 초흡수제의 사용에 특히 중요하다. 초흡수제의 팽윤도가 팽윤제의 염 함량에 의해 크게 영향을 받기 때문에, 기타 중요한 주요 사항은 흡수될 액체의 성질 및 조성이다.
물-흡수성 중합체는 특히 (공)중합 친수성 단량체로부터 형성된 중합체, 적합한 그래프트 베이스, 가교결합 셀룰로오스 또는 전분 에테르에서 하나 이상의 친수성 단량체의 그래프트 공중합체, 가교결합 카르복시메틸셀룰로오스, 부분 가교결합 폴리알킬렌 옥시드, 또는 예를 들어 구아 유도체와 같은 수성 액체에서 팽윤가능한 천연 제품이다. 이러한 유형의 물-흡수성 중합체는 기저귀, 탐폰 및 생리대를 제조하는데 사용될 뿐 아니라, 시판용 원예 (market gardening) 에서 물-보유제로서 사용된다.
물-흡수성 중합체 입자의 제조 방법은 하기 단계를 갖는다: 중합체 겔을 제조하기 위해 수성 단량체 용액 또는 단량체 현탁액을 중합하는 단계; 운반 벨트를 갖는 벨트 건조기에서 수성 중합체 겔을 건조시키고 (이는 운반 벨트에서 수성 중합체 겔을 받는 것을 수반함), 운반 벨트에서 중합체 겔을 운반 방향으로 운반하는 단계; 중합체 입자를 제공하기 위해 건조 중합체 겔을 크러싱 (crushing) 및/또는 그라인딩 (grinding) 하는 단계.
물-흡수성 중합체의 제조는 예를 들어 논문 F.L. Buchholz 및 A.T. Graham, Wiley-VCH 의 "Modern Super Absorbent Polymer Technology", 1998 또는 Ullmann's "Encyclopedia of Industrial Chemistry", 6th edition, volume 35, 페이지 73 내지 103 에 기재되어 있다.
건조를 위해, 보다 특히 주로 운반 벨트를 포함하는 건조기 셋업 및 공기 재순환을 위해 건조기 셋업의 다운스트림에 공기 재순환 도관을 갖는, 순환된 공기를 가이드하기 위한 공기 순환 벨트 건조기로서 구성된 벨트 건조기가 형성된다. 본원에서, 재순환된 공기는 건조기 셋업으로부터 회수되고, 공기 재순환 도관을 통해 건조기 셋업으로 다시 공급된다. 공기 재순환 도관은 건조기 셋업에서 공기 흐름 방향에 대한 업스트림 흡입 섹션, 및 공기 재순환 도관에서 공기 흐름 방향에 대한 다운스트림 배출 섹션 사이에 형성된 공기 회수 도관을 갖는다.
수성 중합체 겔 상태의 초흡수성 중합체는 습윤 상태로 간주되므로 일반적인 용어로 습윤 물질로서 또한 지칭될 수 있고; 즉, 수성 중합체 겔은 특히 이하 기재된 바와 같이 건조 전 여전히 상당 비율의 물을 갖는다. 수성 중합체 겔은 단량체 용액 또는 현탁액을 중합함으로써 수득된다. 여전히-수성인 중합체 입자의 수성 중합체 겔은 바람직하게는 예를 들어 40-60% 의 고체 함량으로 과립 형태로 벨트 건조기에 도입된다. 이러한 상태에서, 중합체 겔은 기본적으로 이미 바람직한 가교결합도를 갖는 가교결합 형태, 특히 처음에 균질하게 가교결합된 형태, 특히 비교적 낮은 가교결합도를 갖는 형태, 특히 하기 추가 기재된 바와 같이 처음에 거의 표면 가교결합되지 않는 형태이다.
물-흡수성 중합체 입자 상태의 초흡수성 중합체는 건조 후 상태인 것으로 간주되고; 즉, 이는 특히 하기 기재된 바와 같이 수성 중합체 겔의 건조 후 중합체 입자의 낮은 잔류 수분 함량을 갖고; 따라서, 초흡수성 중합체는 바람직하게는 건조된 중합체 겔, 특히 이에 따라 건조된 중합체 입자 형태이다. 이러한 상태에서, 물-흡수성 중합체 입자는 바람직하게는 후가교결합될 수 있고, 특히 표면 가교결합될 수 있고, 이러한 경우에 표면 가교결합도는 바람직하게는 상기 언급된 비교적 낮은 초기의 균질한 가교결합도를 초과한다. 바람직하게는, 중합 후, 물-흡수성 중합체의 수성 중합체 겔이 수득되고, 이는 건조된다. 물-흡수성, 특히 건조된, 중합체 입자를 포함한 물-흡수성 중합체를 제공하기 위해 수성 중합체 겔을 건조하는 원리는 마찬가지로 논문 F. L. Buchholz 및 A. T. Graham, Wiley-VCH 의 "Modern Super Absorbent Technology", 1998, 페이지 87 내지 93 에 기재되어 있다.
벨트 건조기에서, 수성 중합체 겔은 부분 건조된 중합체 겔을 제공하기 위해서 건조되고, 이에 따라 건조 케이크 (dry cake) 의 형태를 취한다. 건조 케이크는 바람직하게는 벨트 건조기의 건조기 셋업을 통해 연장되는 벨트 건조기의 벨트에서 부분 건조된 중합체 겔의 스트랜드 (strand), 즉 부분 건조된 중합체 스트랜드의 형태를 취한다.
벨트 건조기의 말단에서, 즉 건조기 셋업에서 나갈 때의 건조 케이크는 건조 중합체 겔의 실질적으로 건조된 스트랜드 형태, 예를 들어 슬랩 (slab) 또는 시트유사 스트랜드, 즉 건조 중합체 스트랜드의 형태이다. 건조 케이크의 건조 중합체 겔 및 부분 건조된 중합체 겔은 이하 때때로 용어 "건조 중합체 입자" 로 이미 언급되고; 두 경우 모두 "수성 중합체 겔" 과 대조적으로 용어 "초흡수성 또는 물-흡수성 중합체 겔" 또는 "건조 중합체 겔" 에 포괄된다.
벨트 건조기의 흡입 모듈은 수성 중합체 입자 형태로 초흡수성 중합체를 도입하는 역할을 한다. 실제로, 건조 조건이 선택되고, 이는 건조기 용량의 완전한 이용 및 물-흡수성 중합체 입자의 가공 품질 사이의 절충을 나타낸다. 다른 디자인의 건조기에 비해, 벨트 건조기는 수성 중합체 겔 또는 물-흡수성 중합체 입자가 운반 벨트 상에서 고정되어 있지 않기 때문에 생성물을 손상시키는 유의한 기계적 응력이 존재하지 않는 (중력과는 별도로) 이점을 갖는다. 원칙적으로, 벨트 건조기는 하나 이상의 건조기 영역을 통해 하나 이상의 제어 영역의 구조를 구성하는 옵션을 제공한다.
벨트 건조기는 예를 들어 중합체의 흡입을 위한 생성물 피드 (feed) 모듈, 하나 이상의 건조기 영역을 형성하기 위한 다수의 건조기 모듈, 및 중합체 배출을 위한 배출 모듈을 포함한다. 배출 모듈은 초흡수성 중합체를 물-흡수성 중합체 입자 형태로 배출시키는 역할을 하고; 보다 특히, 운반 벨트는 배출 모듈에서 종료되거나 이에 전환점 (turning point) 을 갖는다. 배출 모듈에서, 벨트 건조기의 종료점에서, 초흡수성 중합체는 크러셔 (crusher) 또는 유사한 분쇄기 상으로 낙하할 수 있거나, 상기 크러셔 또는 분쇄기로 공급될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 건조 케이크는 분쇄기로 전체가 공급될 수 있거나 크러싱된 건조 케이크 물질 또는 건조 케이크의 기타 굵은 청크 (chunk) 형태로 공급될 수 있다. 이후, 건조되었지만 아직 분쇄되지 않은 중합체 입자는 일부가 예를 들어 비교적 굵은 청크 형태의 크러싱된 건조 중합체 겔로서 존재하고, 일부는 건조 중합체 겔을 갖는 불가피한 크러시 잔류물 형태로 존재한다.
분쇄기에서의 분쇄는 이후 건조 중합체 겔의 건조 중합체 입자를 지속적으로 제조한다. 건조 중합체 겔의 크러시 잔류물 및 특히 분쇄로부터 유도된 잔류물은 미세 입자 및 초미세 입자를 포함하는 중합체 입자의 미세한 분말 조각을 포함한다. 분쇄에 이어, 건조 및 분쇄 중합체 입자는 바람직하게는 공압 운반 설비로 도입되고, 그라인딩 작업으로 공급되고; 즉, 이는 이후 그라인딩된 건조 중합체 입자를 제공하기 위해 추가 가공된다.
WO 2015/163512 A1 은 중합체 겔의 건조를 수반하는 물-흡수성 중합체 입자의 제조 방법을 기재한다. 건조 후, 건조 중합체 겔은 제 1 그라인딩 설비의 제 1 그라인딩 단계, 이후 체류 설비, 및 그 다음 제 2 그라인딩 설비의 제 2 그라인딩 단계에 공급된다. 제 1 및 제 2 그라인딩 설비에서 체류 시간은 대략 3 분이고, 체류 설비에서 체류 시간은 30 분 이상이며, 항상 그라인딩 설비의 체류 시간을 아주 초과한다. 체류 설비는 추가의 운반 설비에 진입하는 럼프된 (lumped) 물질을 방지한다. 입자 크기에 관해, 그라인딩은 150 ㎛ 로 수행된다.
그라인딩된 건조 중합체 입자는 특히 체질 작업으로 보내질 수 있다. 중간 크기 분획은 이미 바람직한 목적된 입자 크기를 가질 수 있고, 이러한 초기 단계에서 분리될 수 있다. 매우 크기가 큰 분획 또는 미세 분획은 임의로 그라인딩, 체질 또는 다시 한 번 가공될 수 있고, 중간 크기 분획에 첨가될 수 있다. 중간 크기 분획의 건조, 그라인딩, 체질된 중합체 입자는 표면 재가공될 수 있다. 건조, 그라인딩, 및 체질되고, 표면 재가공된 중합체 입자는 세이프가드 체질 (safeguard sieving) 에 적용될 수 있다.
건조 방법에서, 연속 대류 벨트 건조기를 사용할 수 있고; 이는 이하 서두에 명시된 유형의 벨트 건조기, 특히 공기 순환 벨트 건조기에 관한 것이다. 서두에 명시된 벨트 건조기는, 조각 형태의 특히 수성 중합체 겔, 특히 제한된 유동성의 변형가능한 페이스티 (pasty) 생성물의 형성을 위해 구성된다. 연속 벨트 건조기에서, 천공된 운반 벨트에서 공기가 흐를 수 있는 응집물 형태로 적용된, 수성 중합체 겔의 생성물 층은, 먼저 방법에서 건조 공간을 통해 수송되고, 건조되어 부분 건조 중합체 겔을 제공하고, 최종적으로 건조 중합체 겔을 제공하고; 이후, 후자는 상기 언급된 건조 중합체 입자를 물-흡수성 중합체 입자로서 제공하기 위해 추가 가공된다.
부분 건조 중합체 겔 및 이후 건조된 중합체 겔의 건조 케이크의 생성물 층을 통해 흐르는 건조 기체는, 열을 건조될 수성 중합체 겔 또는 부분 건조 물-흡수성 중합체 입자로 도입하고, 증발 수분을 수송하는 역할을 한다. 사용된 건조 기체는 바람직하게는 건조 공기로서의 공기이다. 공기 순환 벨트 건조기에서, 생성물 층을 통해 흐르는 건조 공기는 부가적으로 순환 공기로서 행동된다.
컨베이어 벨트 (conveyor belt) 를 갖는 벨트 건조기는 벨트 반응기와 상이하다. 벨트 반응기는 이의 구성성분으로부터 수성 중합체 겔을 제조하기 위해 사용되는 반면, 벨트 건조기는 수성 중합체 겔로부터, 바람직하게는 처음에 목적하는 가교결합도로 균질하게 가교결합되고, 임의로 또한 표면-가교결합된 수성 중합체 겔로부터 물-흡수성 중합체 입자를 제조하기 위해, 특히 언급된 물-흡수성 중합체 입자를 제조하기 위해 사용된다.
WO2015/074966A1 은 분쇄기를 갖는 초흡수성 중합체 (SAP, 초흡수제로 약칭됨) 를 위한 플레이트-형 벨트 건조기를 기재한다. 크로스-베인 (cross-vane) 분쇄기 형태의 이러한 유형의 분쇄기가 원칙적으로 알려져 있고, 이는 SAP 를 분쇄하기 위해 이용되며, 시판된다. 예는, 예를 들어 Grenzebach 사의 대표 인터넷https://www.yumpu.com/de/document/view/6323642/thermische-verfahrenstechnik-grenzebach-maschinenbau-gmbh 로부터 확인할 수 있다.
본 출원인으로부터의 크로스-베인 분쇄기는 원칙적으로 WO2013/072419 에서 SAP 제조에 관하여 기재되어 있고, 도 1 에서 개략적으로 재현된다. 이러한 크로스-베인 분쇄기는 다수의 바 (bar) 를 수용하는 샤프트 (shaft) 를 포함한다. 샤프트에 배치된 바와 함께, 크로스-베인 분쇄기는 샤프트에 배치된 바의 간극이 맞물려 있는 고정 장착 바 (fixedly mounted bar) 를 포함한다. 분쇄기로 공급되는 폴리(메트)아크릴레이트 청크는 고정 장착 바 상으로 낙하하며, 여기서 이들은 남겨진다. 바는 샤프트와 공회전하므로 청크를 분해한다.
WO2014/044780A1 은 부가적으로 일부 SAP 청크의 분쇄를 유도하는, 그리드 (grid) 형태의 조정가능한 가이딩 (guiding) 수단과 함께 크러셔의 일반적 개시를 제공한다.
벨트 건조기의 운반 벨트의 종료점에서 건조 케이크의 건조 중합체 스트랜드로부터, 굵은 크러시 물질 및/또는 굵은 청크의 건조 중합체 입자의 개선된 분쇄에 대한 요구가 존재한다. 이에 대한 본질적인 이유는 한편으로는 경도 및 점조도에 대한 건조 중합체 겔의 크러시 물질 또는 청크의 특성이 가변적일 수 있고, 이에 따라 분쇄기의 분쇄 능력이 상이하게 나타나는 것이다. 한편, 공압 운반 및/또는 그라인딩의 경우, 이미 잘 분쇄된 중합체 입자의 대부분 균질화된 생성물 흐름이 건조 중합체 겔의 건조 케이크, 굵은 크러시 물질 또는 청크로부터 제공되고, 특히 비교적 일정한 파라미터로 공압 운반으로 도입될 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 목적은 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 개선된 장치 및 개선된 방법을 구체화하는 것이다. 보다 특히, 목적은 중합체 스트랜드 형태의 건조 중합체 겔, 보다 특히 건조 케이크, 건조 케이크의 크러시 물질 또는 청크가 분쇄되어, 벨트 건조기의 다운스트림에서 및/또는 건조 후 개선된 방식으로 건조 중합체 입자를 제공해야 한다는 것이다. 보다 특히, 중합체 스트랜드 형태의 건조 중합체 겔의 개선된 분쇄 방법의 일부로서, 건조 중합체 입자, 보다 특히 건조 케이크, 건조 케이크의 크러시 물질 또는 청크는 후속 공압 운반 및/또는 그라인딩에 대해 결정된 입자 크기로 분쇄되어야 한다.
장치에 관련하여, 목적은 제 1 항에 따라, 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하는 벨트 건조기 배치로 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명은 하기를 포함하는, 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 벨트 건조기 배치에 관한 것이다:
- 수성 중합체 겔을 건조시키기 위한 건조기 셋업,
- 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한, 생성물 흐름 방향에 대해 건조기 셋업의, 특히 바로 다운스트림에의 분쇄 배치.
본 발명에 있어서,
- 분쇄 배치는 적어도 제 1 분쇄기 및 제 2 분쇄기를 포함하고, 분쇄기 각각은 기능성 도구를 갖는 회전성 샤프트 (rotatable shaft) 를 갖고, 제 2 분쇄기는 생성물 흐름 방향에 대해 제 1 분쇄기의, 특히 바로 다운스트림에 배치된다.
방법에 관련하여, 목적은 제 20 항에 따른 방법으로 본 발명에 의해 달성된다.
방법에 관련하여, 본 발명의 기초는 특히 건조기 셋업 바로 이후의 분쇄 배치에 의해, 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하는 방법이다. 본 발명에 있어서, 분쇄 배치는 적어도 제 1 분쇄기 및 제 2 분쇄기를 포함하고, 각각의 경우 이는 기능성 도구를 갖는 회전성 샤프트를 갖고, 제 2 분쇄기는 생성물 흐름 방향에 대해 제 1 분쇄기의 다운스트림, 보다 특히 바로 다운스트림에 배치된다.
분쇄 배치는 바람직하게는 운반 벨트 (벨트 건조기 벨트) 의 종료점에서 건조 케이크의 건조 중합체 스트랜드로부터의 직접 건조 중합체 입자의 개선된 분쇄 또는 벨트 건조기의 운반 벨트 (벨트 건조기 벨트) 의 종료점에서 건조 케이크의 건조 중합체 스트랜드로부터의 굵은 청크 및/또는 건조 케이크의 굵은 크러시 물질의 개선된 분쇄를 위해 고안된다. 분쇄 배치는 이에 따라 바람직하게는 생성물 흐름 방향에 대해 건조기 셋업의 바로 다운스트림에 배치되거나, 상기 건조기 셋업 위에 고정된다.
분쇄 배치는 유리하게는 생성물 흐름 방향에 대해 운반 섹션의 업스트림에 배치되어 있고, 보다 특히 생성물 흐름 방향에 대해 운반 섹션으로의 흡입 바로 업스트림에 배치되어 있다.
본 발명의 기초는 운반 벨트의 종료점에서 건조 케이크의 건조 중합체 스트랜드로부터의 직접 건조 중합체 입자의 개선된 분쇄 또는 벨트 건조기의 운반 벨트의 종료점에서 건조 케이크의 건조 중합체 스트랜드의 굵은 청크 및/또는 건조 케이크의 굵은 크러시 물질의 개선된 분쇄가 문제를 갖고, 단일 분쇄기로 거의 달성될 수 없다는 의견이다.
이러한 의견으로부터 시작하여, 본 발명은 보다 특히 벨트 건조기의 운반 벨트의 종료점 이후 중합체 배출, 및 공압 운반 설비 이전 사이에서, 각각 회전 샤프트를 갖는 적어도 제 1 분쇄기 및 제 2 분쇄기를 갖는 분쇄 배치의 이용이 유리하다는 것을 인식하였다.
따라서, 제 1 분쇄기는 굵은 청크로부터 제 2 분쇄기로 도입될 수 있는 굵게 분쇄된 건조 중합체 입자의 생성물 흐름을 이미 제공할 수 있다. 이후, 이러한 제 2 분쇄기는 잘 분쇄된, 보다 특히 미분된, 건조 중합체 입자의 생성물 흐름을 제공한다. 나아가, 이러한 생성물 흐름은 유리하게는 이미 상당히 균질화되어 있다. 후자는 어느 정도까지는 이미 제 1 및 제 2 분쇄기를 차례대로 배치하고, 이에 따라 생성물 흐름의 특정한 균질화를 달성한 결과이다.
본 발명의 유리한 연구는 종속항에서 확인할 수 있고, 보다 상세하게, 이는 논의된 문제의 맥락에서 설명된 개념을 실현하기 위한 유리한 가능성, 및 또한 추가의 이점에 관하여 제시한다.
본 출원의 문맥상 분쇄기는 일반적으로 적어도 하나의 회전 롤 (로터, rotor) 을 갖는 수단; 보다 특히 회전 롤 그 자체를 갖는 수단 (예를 들어, 밀링 분쇄기, 밀링 절단기, 또는 절단 밀 (cutting mill) 의 경우와 같음) 또는 고정 부분과 조합된 회전 롤을 갖는 수단 (예를 들어, 크러셔, 보다 특히 크로스-베인 분쇄기의 경우와 같음), 아니면 하나 또는 둘 이상의 회전 롤과 조합된 회전 롤을 갖는 수단 (예를 들어, 롤 크러셔의 경우와 같음) 을 지칭하도록 의도된다. 이는 또한 주로 운반 목적을 제공하지만, 또한 확실히 분쇄 기능을 취하는 운반 스크류 형태의 분쇄기를 포함할 수 있다. 따라서, 분쇄기는 적어도 모든 유형의 절단기, 크러셔 및 분쇄 스크류를 포함하지만, 그리드 또는 유사한 가이딩 수단은 포함하지 않는데, 이는 후자가 건조 중합체 입자를 제공하기 위해 대부분 건조된 중합체 스트랜드 형태의 건조 중합체 겔을 분쇄하도록 활발히 작용하는 회전 롤을 갖지 않기 때문이다.
분쇄기는 1 분 이하, 보다 바람직하게 유의하게는 1 분 미만, 보다 특히 30 sec 미만의 분쇄 배치에서의 체류 시간으로 중합체 입자를 제공한다. 분쇄기는 중합체 입자를 분쇄하여, 분쇄기 다운스트림에서 1 ㎜ 이상, 보다 바람직하게는 1 ㎜ 훨씬 초과의 질량-평균 입자 직경을 제공한다.
본 맥락에서 생성물 흐름 방향에 대해 제 1 분쇄기의 바로 다운스트림에의 제 2 분쇄기의 배치는, 제 2 분쇄기가 제 1 분쇄기를 따르는 것을 의미하며, 이는 인터널 (internal) 이 없거나, 단지 가이딩 수단, 예컨대 생성물 흐름-방향 편향 수단 (product flow-directing deflecting mean), 또는 운반 스크류 등과 같은 생성물 흐름-어셈블링 운반 수단 (product flow-assembling conveying mean) 의 인터포지션 (interposition) 만을 갖는다.
제 2 분쇄기는 유리하게는 제 1 분쇄기의 바로 근처에 배치된다. 특히, 제 1 및 제 2 분쇄기 사이의 중합체 입자의 체류 시간은 제 1 또는 제 2 분쇄기에서의 중합체 입자의 체류 시간보다 훨씬 더 적다. 여기서, 운반 스크류는, 그 자체가 분쇄기로서 작동하지 않고 단지 생성물 흐름-컨버징 운반 수단 (product flow-converging conveying mean) 으로만 작용한다는 점에서 예외를 형성할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 분쇄기 사이의 체류 시간은 대략 5 sec 미만, 가능하게는 심지어 1 sec 미만이다. 이는 특히 제 2 분쇄기가 인터널을 갖지 않는 방식으로 제 1 분쇄기를 바로 뒤따르는 경우이고; 즉, 제 1 분쇄기로부터 자유-낙하하는, 예비분쇄, 건조된 중합체 입자를 수용하기 위해, 제 1 분쇄기의 바로 아래에 위치하는 경우이다.
제 1 분쇄기 및 제 2 분쇄기에서의 체류 시간은 보다 특히 수 초에서 최대 10 sec 이하, 보다 특히 1 sec 내지 5 sec 범위이다.
운반 스크류에서의 체류 시간은 일반적으로 60 sec 미만이다. 분쇄 배치에서의 체류 시간은 1.5 분 훨씬 미만이다.
그라인딩 후 질량-평균 입자 직경은 1 ㎜ 훨씬 미만 범위에 있는 경향이 있는 반면, 분쇄 후 입자 직경은 1 ㎜ 훨씬 초과 범위에 있는 경향이 있다. 따라서, 분쇄기는 그라인딩 도구 또는 그라인딩 밀이 아니다.
따라서, 본 출원에서, 기능 및 결과에 기초하여, 분쇄 및 그라인딩 사이의 명확한 구분이 존재한다. 특히, 분쇄기는 그라인딩 밀이 아니다.
분쇄 배치는 바람직하게는 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위해 생성물 흐름 방향에 대해 건조기 셋업의 바로 다운스트림에 배치되고/되거나 생성물 흐름 방향에 대해 운반 섹션의 바로 업스트림, 보다 특히 운반 섹션, 바람직하게는 공압 운반 설비로의 흡입의 바로 업스트림에 배치된다.
분쇄 배치는 보다 특히 생성물 흐름 방향에 대해 그라인딩 설비의 업스트림에 배치된다. 바람직하게는, 중합체 입자는 운반 설비, 보다 특히 공압 운반 설비의 수단을 이용하여, 생성물 흐름 방향에 대한 분쇄 배치의 다운스트림에서 그라인딩 설비로 수송되고; 이에 따라, 운반 섹션은 유리하게는 분쇄 배치 및 그라인딩 설비 사이에 위치한다.
본 문맥에서 생성물 흐름 방향에 대해 건조기 셋업의 바로 다운스트림에의 제 1 분쇄기의 배치는, 제 1 분쇄기가 건조기 셋업을 따르며, 바람직하게는 인터널이 없거나, 단지 가이딩 수단, 예컨대 생성물 흐름-방향 편향 수단, 또는 운반 스크류 등과 같은 생성물 흐름-컨버징 운반 수단의 인터포지션만을 갖는 방식으로 연결되는 것을 의미한다.
따라서, 분쇄 배치는 건조 케이크에서 직접 작동하고/하거나, 벨트 건조기의 운반 벨트의 종료점에서 건조 케이크의 건조 중합체 스트랜드로부터의 굵은 청크 및/또는 굵은 크러시 물질을 받고, 분쇄하도록 고안된다. 따라서, 편향 플레이트를 제외하고, 분쇄 배치는 건조 케이크의 이러한 건조 중합체 스트랜드의 직접적인 제 1 분쇄의 역할을 한다.
또한 본원에서는 그라인딩 밀에 대한 유의한 차이점이 존재한다. 분쇄기는 중합체 입자의 초기 분쇄되고, 수송가능하고 그라인드가능한 생성물 흐름을 제조하기 위한 - 생성물 흐름의 보다 초기 부분 - 역할을 하도록 의도된 반면, 그라인딩 밀은 이미 가공될 수 있는 중합체 입자 분말을 제조하기 위한 - 생성물 흐름의 보다 후기 부분 - 역할을 하도록 의도된다. 그라인딩 밀에서 그라인딩 중 발생하는 미세한 먼지는 중합체 입자의 이동성에 유해할 수 있기 때문에, 분쇄기의 경우 회피되어야 하는 것이다.
추가로, 분쇄 배치 외부로의 건조 중합체 입자의 굵은 크러시 물질 또는 굵은 청크의 드로핑 (dropping) 이 크게 감소된다. 이의 원인은 제 1 분쇄기가 최적화되어 - 불가피한 예외를 제외하고 - 직접 건조 케이크, 건조 케이크의 굵은 크러시 물질 또는 굵은 청크를 또한 분쇄할 수 있기 때문이다. 제 1 분쇄기는 먼저 상기 언급된 굵게 분쇄된 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 분쇄를 수행한다. 제 2 분쇄기는 이러한 입자를 차례로 분쇄하여, 상기 언급된 잘 분쇄되거나 미분된 중합체 입자를 제공한다. 이의 평균 입자 크기 분포는 공압 운반 및/또는 그라인딩 설비의 요건에 맞추어진다.
건조기 셋업은 유리하게는 운반 벨트 상으로 수성 중합체 겔을 받고, 건조기 셋업을 통해 운반 방향으로 운반 벨트 상에서 중합체 겔을 운반하기 위한 운반 벨트를 갖고, 중합체 겔 흡입 및 중합체 겔 배출을 갖는다. 특히, 건조기 셋업은 수성 중합체 겔의 건조를 위한 유입 공기 및 유출 공기의 운반을 위한, 건조기 셋업에 연결된 공기 가이딩 설비를 갖는다.
분쇄 배치는 유리하게는 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위해, 생성물 흐름 방향에 대해 중합체 겔 배출의 다운스트림에 배치되고; 직접 건조 케이크 또는 중합체 겔의 건조 케이크의 건조 중합체 스트랜드로부터의 굵은 크러시 물질 또는 굵은 청크 형태의 건조 중합체 겔은 건조 중합체 입자를 제공하기 위해 분쇄 배치에 공급되고, 분쇄된다.
분쇄 배치는 유리하게는 생성물 흐름 방향에 대해 공압 운반 설비의 업스트림 및/또는 그라인딩 설비의 업스트림에 배치된다. 이는 0.5 - 10 ㎜, 바람직하게는 1 - 9 ㎜, 매우 바람직하게는 1 - 5 ㎜ 의 질량-평균 입자 직경으로 중합체 입자를 분쇄하도록 고안된 분쇄에 관한 것일 수 있다. 분쇄 후 질량-평균 입자 직경은 EDANA 시험 방법 No. WSP 220.2-05 "입자 크기 분포 (Particle Size Distribution)" 에 따라 측정된다. 그러나, 입자 크기 분포의 측정을 위해, 메쉬 크기가 0.6 / 1 / 2 / 3.15 / 4 / 5 / 6.3 / 8 / 10 / 14 / 20 ㎜ 인 체가 사용된다. 체 분획의 질량부는 누적 플롯팅되고, 질량-평균 입자 직경은 그래프로 결정된다. 이러한 맥락에서 질량-평균 입자 직경은 누적 50 wt% 에 대해 수득된 메쉬 크기 값이다 (도 7A 참조).
분쇄는 바람직하게는 유리하게는 운반가능하고, 이후 그라인드가능한 중합체 입자의 생성물 스트림을 공급한다.
분쇄 설비에 의해 분쇄되고, 추가로 그라인딩 설비에 의해 그라인딩된 중합체 입자의 질량-평균 입자 직경은 바람직하게는 적어도 200 ㎛, 보다 바람직하게는 250 내지 700 ㎛, 매우 바람직하게는 300 내지 600 ㎛ 이다. 그라인딩 후 질량-평균 입자 직경은 분쇄 후 질량-평균 입자 직경에 대한 방식과 유사하게 결정된다. 그러나, 그라인딩 후 입자 크기 분포의 측정의 경우, 메쉬 크기가 45 / 150 / 212 / 300 / 425 / 500 / 600 / 710 / 850 ㎛ 인 체가 사용된다 (도 7B 참조).
150 ㎛ 초과의 평균 입자 크기를 갖는 중합체 입자의 비율은 바람직하게는 적어도 90 wt%, 보다 바람직하게는 적어도 95 wt%, 매우 바람직하게는 적어도 98 wt% 이다.
나아가, 본 연구는 특히 제 2 분쇄기와 제 1 분쇄기의 조합이 한편으로는 운반 벨트의 바로 다운스트림의 굵은 크러시 물질의 분포에 보다 효과적으로 맞추어질 수 있고, 다른 한편으로는, 잘 분쇄되거나, 미분된 건조 중합체 입자의 개시 물질이 이와 독립적으로 공압 운반 및/또는 그라인딩의 요건에 맞추어질 수 있다는 것을 인식하였다.
추가로, 본 연구는 분쇄 배치가 바람직하게는 운반 벨트의 종료점에서 중합체 배출 바로 이후 및 공압 운반 설비 이전의 바로 다운스트림에 배치된다는 이점을 이용하도록 한다. 이러한 방식으로, 분쇄 배치는 벨트 건조기 및 공압 운반 설비 사이에서 공간-절약 방식으로 수용된다. 그럼에도 불구하고, 이는 벨트 건조기와 독립적으로, 특히, 건조 중합체 스트랜드로부터 분해된 건조 중합체 입자의 굵은 크러시 물질 - 예를 들어, 굵은 청크 - 의 특성과 대부분 독립적으로 작동할 수 있다.
제 2 분쇄기는 바람직하게는 예비분쇄 건조 중합체 입자를 받기 위해 제 1 분쇄기 옆 또는 그 아래에 위치한다. 하나의 특히 바람직한 연구에서, 본 발명은 위치의 관점에서 제 2 분쇄기가 제 1 분쇄기 바로 아래에 위치한다는 것을 인식하였다. 그 결과, 제 1 분쇄기로부터 낙하하는 굵게 분쇄되고, 건조된 중합체 입자가 제 2 분쇄기로 중력을 이용하여 바로 낙하할 수 있다. 따라서, 공압 수단 또는 기계적 수단과 같은 운반 수단을 활발히 이용하는 설비에 의해, 굵게 분쇄된 중합체 입자가 제 2 분쇄기로 운반되도록 하는 것에 대한 요구가 존재하지 않는다. 특히, 제 2 분쇄기는 제 1 분쇄기로부터의 자유-낙하 건조 중합체 입자를 받기 위해 제 1 분쇄기 바로 아래에 위치한다.
특히 유리하게는, 분쇄 배치는 편향 수단을 포함하고, 분쇄 배치의 제 1 분쇄기는 생성물 흐름 방향에 대해 편향 수단의 다운스트림에 배치된다. 편향 수단은 유리하게는 건조 중합체 스트랜드의 편향을 위해 이용될 수 있고, 심지어 이러한 단계에서, 건조 케이크의 중합체 스트랜드로부터의 굵은 청크의 제어된 분해를 위해 이용될 수 있다. 이는 수득된 굵은 청크를 균질화하고, 또한 굵은 청크 또는 이의 부분이 분쇄 배치를 통과하는 것을 방지한다. 특히, 제 1 분쇄기에 대해 굵은 청크의 방향-특이적 배향을 달성할 수 있다. 바람직하게는, 제 1 분쇄기는 편향 수단 아래에 위치하고/하거나 건조 중합체 입자의 건조 중합체 스트랜드의 크러시 물질을 받기 위해, 편향 수단은 건조 중합체 스트랜드의 크러시 물질이 제 1 분쇄기로 낙하하는 방식으로 제 1 분쇄기에 대해 나란하게 조정된다.
물-흡수성 중합체 입자의 제조를 위한 제조 방법은 유리하게는 하기 단계를 제공한다:
- 수성 중합체 겔을 제조하기 위한 수성 단량체 용액 또는 단량체 현탁액을 중합하는 단계,
- 벨트 건조기 배치로 수성 중합체 겔을 운반하는 단계,
- 운반 벨트 상에 수성 중합체 겔을 수용하고, 운반 벨트 상에서 운반 방향으로 운반 중합체 겔을 운반함으로써, 운반 벨트 (벨트 건조기 벨트) 를 갖는 벨트 건조기 배치에서 수성 중합체 겔을 건조시키는 단계,
- 물-흡수성 중합체 입자를 제공하기 위해, 건조 중합체 겔을 분쇄하고 그라인딩하는 단계, 여기서
- 분쇄의 경우, 생성물 흐름 방향의 중합체 배출의 다운스트림의 중합체 배출에서, 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 건조 중합체 겔의 건조 케이크를 분쇄하기 위한 분쇄 배치가 존재하고, 여기서
- 분쇄 배치가 적어도 제 1 분쇄기 및 제 2 분쇄기를 포함하고, 분쇄기 각각은 회전 롤을 갖고, 제 2 분쇄기는 생성물 흐름 방향에 대해 제 1 분쇄기의 바로 다운스트림, 및 제 1 분쇄기 아래, 및 생성물 흐름 방향에 대해 공압 운반 설비의 업스트림 및/또는 그라인딩 설비의 업스트림에 배치됨.
바람직하게는, 분쇄 배치는 - 특히 바람직하게는 - 1 ㎜ 내지 9 ㎜, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 5 ㎜ 의 중합체 입자의 입자 크기 분포의 평균 입자 크기, 특히 질량-평균 입자 직경을 갖는 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 건조 중합체 겔의 건조 케이크를 분쇄하도록 구성된다.
방법 및 분쇄 배치 및/또는 그라인딩 설비를 갖는 벨트 건조기는 바람직하게는 온도 변동에 대해 견고하다. 벨트 건조기 및 방법은 바람직하게는 40℃ 에서 또는 40℃ 초과의 온도에서 굵은 청크의 중합체 입자를 분쇄하고/하거나 그라인드하도록 구성된다. 중합체 입자는 보다 특히 40℃ 내지 140℃, 매우 특히 60℃ 내지 120℃ 의 온도에서 분쇄되어야 한다.
특히, 제 1 분쇄기는 밀링 분쇄기, 보다 특히 서포트 테이블 (support table) 을 갖는 밀링 분쇄기로서 구성된다. 특히, 나아가, 제 2 분쇄기는 크러셔, 보다 특히 크로스-베인 분쇄기로서 구성될 수 있다. 밀링 분쇄기 또는 기타 밀링 절단기는 임의의 속도에서 건조 중합체 스트랜드의 최적으로 확립된 조건으로, 심지어 이러한 단계에서도, 비교적 랜덤하게, 미분된 중합체 입자를 제조할 수 있다는 이점을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 밀링 분쇄기는 최적의 조건 하에서 작동되어야 한다.
분쇄 배치의 제 1 분쇄기는 바람직하게는 크러셔, 보다 특히 크로스-베인 분쇄기로서 구성된다. 특히, 나아가, 제 2 분쇄기가 밀링 절단기로서 구성되는 경우가 가능할 수 있다. 예를 들어, 크러셔는 크로스-베인 분쇄기 또는 또 다른 크러셔의 형태를 취할 수 있고, 본원에서 심지어 꽤 굵은 청크가 임의의 속도에서 굵은 건조 중합체 입자를 제공하도록 충분히 분쇄될 수 있다는 사실로 주목된다. 제 1 분쇄기로서, 크러셔는 상당히 견고하게 작동할 수 있으며, 최적의 조건에 반드시 의존하지 않는다. 이러한 연구의 하나의 단지 예시적인 구현예가 도 2A 에 나타나 있다.
특히, 한 변형예에서, 제 2 분쇄기는 크러셔로서 구성될 수 있고, 바람직하게는 제 1 및 제 2 분쇄기는 크러셔로서 구성될 수 있다. 크러셔는 예를 들어 크로스-베인 분쇄기 또는 또 다른 크러셔의 형태를 취할 수 있다. 제 2 분쇄기로서의 크러셔는 제 1 분쇄기의 꽤 견고하게 작동하는 크러셔보다 더 정교하게 작동할 수 있다. 예를 들어, 제 1 분쇄기는 크로스-베인 분쇄기 형태의 크러셔를 포함할 수 있고, 제 2 분쇄기는 롤 크러셔 형태의 크러셔를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 분쇄기 (본 연구의 예시적 구현예, 도 2E 참조) 사이 또는 제 2 분쇄기 이후, 운반 섹션이 존재할 수 있다 (본 연구의 예시적 구현예, 도 2A, 도 2B 참조).
제 2 또는 제 3 분쇄기는 바람직하게는 롤 크러셔 또는 운반 스크류로서 구성된다. 제 2 분쇄기는 바람직하게는 롤 크러셔로서, 특히 제 1 분쇄기 이후 밀링 절단기 형태로 구성된다. 본 연구의 예시적 구현예가 도 2C 에 나타나 있다. 원칙적으로, 제 2 분쇄기는 또한 밀링 절단기 형태를 취할 수 있다.
또한, 제 1 분쇄기가 크러셔로서 구성되고, 제 2 분쇄기가 밀링 절단기로서 구성되는 것이 유리하다고 입증되었다. 이러한 제 1 변형예는 제 1 분쇄기로서 비교적 견고하게 작동하는 크러셔 이후 효과적으로 밀링 분쇄기가 이어질 수 있고,이에 따라 미분, 건조된 중합체 입자를 제공한다는 이점을 이용하도록 한다. 본 연구의 예시적 구현예가 도 2A 에 나타나 있다.
한 변형예에서, 제 1 분쇄기가 밀링 분쇄기로서 구성되고, 제 2 분쇄기가 크러셔, 보다 특히 크로스-베인 분쇄기, 롤 크러셔, 또는 분쇄 운반 스크류로서 구성되는 것이 유리하다고 입증되었다. 후자의 변형예는 이미 대부분 작게 분쇄된 중합체 입자의 제조에 있어서 밀링 분쇄기의 이점을 이용하도록 한다. 본 연구의 하나의 단지 예시적인 구현예가 도 2B, 도 2C 및, 도 2D 에 나타나 있다. 특히 유리하게는, 분쇄 배치의 제 2 분쇄기는 생성물 흐름 방향에 대해 공압 운반 설비의 바로 업스트림 및/또는 그라인딩 설비의 업스트림에 배치된다.
분쇄 배치는 유리하게는 제 3 분쇄기로서, 아니면 경우에 따라, 제 2 분쇄기로서 (예를 들어, 도 2D 에서와 같음), - 바람직하게는 분쇄 - 운반 스크류를 포함한다. 본 연구의 하나의 단지 예시적인 구현예가 도 2A 및 도 2B 및 도 2E 에 나타나 있다.
운반 스크류는 유리하게는 생성물 흐름 방향에 대해 제 1 분쇄기의 바로 다운스트림 또는 제 2 분쇄기의 바로 다운스트림에서 제 2 또는 3 분쇄기로서 유리하게는 기능한다. 운반 스크류는 유리하게는 자유-낙하 건조 중합체 입자를 받기 위해, 제 2 분쇄기 바로 아래에 배치된다 (예를 들어, 도 2A, 도 2B 에서와 같음). 부가적으로 또는 대안적으로, 운반 스크류는 유리하게는 자유-낙하 건조 중합체 입자를 받기 위해 제 1 분쇄기 바로 아래에 배치된다 (예를 들어, 도 2E 에서와 같음). 제 2 분쇄기로부터 낙하하는 미분된 중합체 입자는 제 3 분쇄기로 바로 낙하할 수 있다.
운반 스크류의 주요 기능은 생성물 가이드이며, 이는 2차원 배치로부터 - 예컨대 분쇄기 이후 - 1차원 생성물 스트림으로 생성물 스트림을 컨버징할 수 있고; 이에 따라, 운반 스크류는 유리하게는 초기에 중합체 입자의 생성물 스트림을 추가의 유닛, 예컨대 운반 섹션, 또는 추가의 분쇄기의 흡입으로 도입하기에 적합하다.
유리하게는, 기능성 로드를 갖는 회전성 샤프트 및 샤프트 바로 반대편에 배치된 고정식 로드 그리드를 갖는 크로스-베인 분쇄기가 제공된다. 특히, 회전성 샤프트의 회전가능 기능성 로드는 로드 그리드의 고정식 크러싱 로드 사이의 간극에 맞물려, 건조 중합체 겔의 건조 케이크를 분쇄할 수 있다. 기능성 로드 및 크러싱 로드 사이의 축방향 갭은 유리하게는 기능성 로드의 축방향 폭보다 2배 미만이고/이거나 크러싱 로드의 축방향 폭보다 2배 미만이고/이거나 축방향 갭은 20 ㎜ 미만이고, 보다 특히 이는 8 ㎜ 내지 12 ㎜ 이다.
크러싱 로드는 유리하게는 기능성 로드의 경우의 두께의 5배 이하, 보다 특히 기능성 로드의 두께의 4배 이하 또는 3배의 축방향 간격을 갖는다.
부가적으로 또는 대안적으로, 기능성 로드 및/또는 크러싱 로드는 샤프트의 직경의 2배 이하의 길이를 가질 수 있다. 특히, 기능성 로드 및/또는 크러싱 로드는 샤프트의 직경의 2배 이하, 보다 특히 1배의 길이를 갖는다.
기능성 로드 및 크러싱 로드 사이의 축방향 갭은 유리하게는 기능성 로드 및/또는 크러싱 로드의 축방향 폭보다 2배 미만이고/미만이거나 기능성 로드 및 크러싱 로드는 두께가 동일할 수 있다. 이는 샤프트에 따른 힘의 분포에서 이점을 갖는다. 워킹 라인 (working line) 은 유리하게는 샤프트를 따라 나선형이고; 이는 샤프트에 따른 힘의 분포에 대해 유리한 것으로 입증되었다.
유리하게는
- 분쇄기는 50 rpm 초과 및 250 rpm 미만의 회전 속도로 샤프트를 회전시키도록 구성되고/되거나
- 크러셔는 50 rpm 초과의 회전 속도로 샤프트를 회전시키도록 구성되고/되거나
- 밀링 절단기는 50 rpm 초과의 회전 속도로 샤프트를 회전시키도록 구성된다.
밀링 절단기는 바람직하게는 건조 케이크 및/또는 건조 케이크의 건조 중합체 스트랜드의 중합체 스트랜드로부터의 직접 건조 중합체 입자를 밀링하도록 구성되는 적어도 하나의 기능성 요소를 갖는 회전성 샤프트로서 구성되고; 보다 특히, 기능성 요소는 나선을 따르는 워킹 에지 (working edge) 로 구성되고, 보다 특히 기능성 요소는 베인 단부면 (vane end face) 의 나선형 시퀀스 또는 톱니형 노치 (jagged notch) 를 갖는 나선형 웹으로 구성된다. 나선은 바람직하게는 단일 플라이트 (flight) 또는 둘 이상의 역-방향 플라이트를 갖는다.
바람직하게는, 밀링 절단기는 적어도 하나의 기능성 로드 또는 건조 케이크로부터의 직접 건조 중합체 입자를 밀링하도록 구성되는 다른 기능성 도구를 갖는 회전성 샤프트를 갖는다. 다수의 기능성 로드 또는 다른 기능성 도구는 바람직하게는 나선을 따르는 워킹 에지를 따라 배치된다. 나선은 보다 특히 횡단면에 대한 피치각 (pitch angle) 이 20°내지 70°일 수 있다.
바람직하게는, 제 1 분쇄기는 상부 워킹 에지가 장착되어 있다. 보다 특히, 크러셔의 경우에 상부 워킹 에지는 건조 케이크의 배출물을 받기 위한 운반 벨트의 리시빙 표면 (receiving surface) 의 높이에서 또는 이의 높이 미만에서 배치될 수 있다.
대안적으로, 제 1 분쇄기는 밀링 절단기로서 구성되고, 밀링 절단기의 상부 워킹 에지는 건조 케이크를 밀링하고 건조 케이크의 하향 배출물을 지지하기 위해, 운반 벨트의 리시빙 표면의 높이에서 또는 이의 높이 초과에서 배치된다.
이제, 본 발명의 작업예가 도면을 참조로 하기에 기재되어 있다. 이러한 도면은 반드시 실제의 작업예를 나타내고자 하는 것이 아니며; 대신, 설명에 유용한 도면이 도식화 및/또는 약간 왜곡된 형태로 만들어진다. 도면에서 직접적으로 명백한 교시에 대한 보충으로, 관련 선행 기술이 참조된다. 본원에서, 구현예의 형태 및 세부사항에 관한 다양한 변형 및 변경은 본 발명의 일반적인 견해 및 개념을 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있음이 고려되어야 한다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 개시되는 본 발명의 특징은 개별적으로 및 임의의 목적하는 조합으로, 본 발명의 연구에 필수적일 수 있다. 나아가, 본 발명의 범위는 상세한 설명, 도면 및/또는 청구범위에 개시된 특징의 둘 이상의 모든 조합을 포함한다. 본 발명의 일반적인 견해 및 개념은 하기 제시되고 기재된 바람직한 구현예의 세부사항 또는 정확한 형태로 제한되지 않거나, 청구범위에 청구된 청구물에 비해 한정될 수 있는 청구물로 제한되지 않는다. 규모의 범위가 제시되는 경우, 언급된 한계치 내의 임의의 값은 또한 한계 값으로서 개시되어야 하고, 목적한 대로 사용가능 및 청구가능해야 한다. 본 발명의 추가의 이점, 특징 및 세부사항은 이하의 설명, 바람직한 작업예, 및 도면으로부터 명백할 것이다.
특히, 도면은 하기와 같다:
도 1 벨트 건조기로부터 생성물 흐름 방향으로 및 생성물 흐름 방향에 대한 공압 운반 설비의 업스트림 및 그라인딩 설비의 업스트림으로의, 건조 중합체 겔의 건조 케이크를 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한, 벨트 건조기 및 벨트 건조기의 다운스트림에 분쇄 배치를 포함하는, 물-흡수성 중합체 입자를 제조하기 위한 제조 배치의 개략도;
도 2A, 도 2B, 도 2C,
도 2D, 도 2E 하기와 같은, 도 1 의 분쇄 배치의 변형예의 개략도:
- 분쇄 배치에 3 개의 분쇄기를 가짐:
2A 에서: 크로스-베인 분쇄기, 절단 밀, 운반 스크류
2B 에서: 건조 케이크를 위한 테이블을 갖는 밀링 분쇄기, 크로스-베인 분쇄기, 운반 스크류;
- 분쇄 배치에 2 개의 분쇄기를 가짐:
2C 에서: 건조 케이크를 위한 테이블을 갖는 밀링 분쇄기, 롤 크러셔,
2D 에서: 건조 케이크를 위한 테이블을 갖는 밀링 분쇄기, 운반 스크류;
- 분쇄 배치에 3 개의 분쇄기를 가짐:
2E 에서: 크로스-베인 분쇄기, 운반 스크류, 롤 크러셔;
도 3A, 도 3B 기능성 로드를 갖는 회전성 샤프트를 갖는 크로스-베인 분쇄기 형태의 크러셔의 구조
3A 에서: 간격 값을 나타낸 평면도, 및
3B 에서: 투시도에서, 서로 회전하는 로드 또는 바의 배치를 개략적으로 나타낸 샤프트;
도 4A, 도 4B 크러셔의 두 변형예로서, 각각의 경우, 크러셔의 기능성 로드를 갖는 회전성 샤프트를 갖는 크로스-베인 분쇄기 형태임
4A 에서: 고체 로드의 연속 로드 격자가 샤프트의 각 사이드에 고정되어 있음, 특히
- 제 1 변형의 뷰 (A1), 제 2 변형의 뷰 (A2), 제 2 변형에 대한 상면도의 뷰 (A3), 프레임을 갖는 로드 격자의 뷰 (A4);
4B 에서: 고체 로드의 중단 로드 격자가 샤프트의 한 사이드에 고정되어 있음, 특히
- 제 1 변형의 뷰 (A1), 제 1 변형에 대한 상면도의 뷰 (A2);
도 5A, 도 5B 5A 에서: 3 개의 변형 (A1), (A2) 및 (A3) 의, 크로스-베인 분쇄기 형태의 크러셔의 기능성 로드를 갖는 회전성 샤프트의 세부사항;
5B 에서: 2 개의 변형 (B1), (B2) 의, 크로스-베인 분쇄기의 경우 고정식 크러싱 로드를 갖는 도 4A 또는 도 4B 의 로드 격자의 세부사항;
도 6A, 도 6B 바 형태의 기능성 로드를 갖는 회전성 샤프트의 세부사항; 이러한 로드는 건조 케이크로부터의 직접 건조 중합체 입자를 밀링하기 위한 밀링 절단기로서 구성될 수 있음,
6A 에서: 투시도;
6B 에서: 확대된 기능성 로드의 측면도;
도 7A, 도 7B 3 개의 예를 기준으로 한, (도 7A) 분쇄 및 (도 7B) 그라인딩 후 질량-평균 입자 직경을 그래프로 결정하기 위한, 특히 그라인딩 후 질량-평균 입자 직경을 측정하는 유사한 절차를 설명하기 위한 체 분획의 질량 비율의 누적 플롯.
도면에서, 간략화를 위해, 동일하거나 유사한 부분 또는 동일하거나 유사한 기능을 갖는 부분에 대해 동일한 참조 기호가 이용되었다.
SAP 의 제조 방법은 예를 들어 하기 단계를 포함한다:
- 단량체 용액 또는 현탁액을 중합 처리하여 수성 중합체 겔을 제공하는 단계,
- 벨트 건조기에서 수성 중합체 겔을 건조시키는 단계, 여기서
벨트 건조기는 순환하는 컨베이어 벨트를 갖고, 수성 중합체 겔은 컨베이어 벨트 상에서 운반된다.
본원에서, 하기가 바람직하다:
- 컨베이어 벨트는 연접식 (articulated) 구조의 연접식 라인에서 분리되는 다수의 벨트 플레이트를 갖는 플레이트 컨베이어 벨트 형태를 취하고, 여기서 각각의 벨트 플레이트는 수성 중합체 겔을 받기 위한 표면을 가짐.
이러한 제조 방법은 보다 특히 하기를 포함할 수 있다: 단량체 용액 또는 현탁액을 중합 처리하여, 가교결합된 수성 중합체 겔을 제공하는 단계.
하나의 특히 바람직한 연구의 맥락에서, 본 발명의 개념 또는 이의 연구 중 하나의 개념이 초흡수제의 특정 제조 방법, 특히 초흡수제용 중합체 겔의 특정 제조 방법에 유리하다고 인식되어 왔고, 이는 이하에서 몇몇 연구에 기재되고, 또한 일부가 WO2011/104152 및 WO2006/100300 A1 에서 설명되어 있으며, 이의 개시 내용은 본 출원의 개시 내용에 참조로 인용된다.
보다 특히, 이는 하기를 포함하는 단량체 용액 또는 단량체 현탁액의 중합에 의한 물-흡수성 중합체 입자를 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다:
a) 산 기를 갖고, 적어도 부분적으로 중화되었을 수 있는 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 단량체,
b) 적어도 하나의 가교결합제,
c) 적어도 하나의 개시제,
d) 임의로 a) 에 언급된 단량체와 공중합가능한 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체, 및
임의로 하나 이상의 수용성 중합체.
물-흡수성 중합체 입자는 단량체 용액 또는 현탁액의 중합에 의해 제조되고, 수불용성이다.
이후, 수성 중합체 겔은 목적하는, 바람직하게는 낮은 물 함량이 확립될 때까지, 특히 EDANA 권장 시험 방법 No. WSP 230.2-05 "가열시 질량 손실 (Mass Loss Upon Heating)" 에 의해 측정되는 잔류 수분 함량이 바람직하게는 0.5 중량% 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 1 중량% 내지 10 중량%, 매우 바람직하게는 2 중량% 내지 8 중량% 인 한에 있어서, 벨트 건조기에 의해 바람직하게는 건조된다. 잔류 수분 함량이 매우 높은 경우, 건조 중합체 겔의 유리 전이 온도 Tg 는 매우 낮고, 겔은 어렵게 추가 가공될 수 있다. 매우 낮은 잔류 수분 함량의 경우, 건조 중합체 겔은 매우 취성이고, 이후의 분쇄 단계에서, 과도하게 낮은 입자 크기를 갖는 바람직하지 않은 다량의 중합체 입자 ("미세물 (fine)") 가 수득된다. 건조 전 겔의 고체 함량은 바람직하게는 25 중량% 내지 90 중량%, 보다 바람직하게는 35 내지 70 중량%, 매우 바람직하게는 40 내지 60 중량% 이다. 그러나, 유동층 건조기 또는 패들 건조기가 또한 대안적으로 건조 목적을 위해 사용될 수 있다.
건조 중합체 겔은 공압적으로 운반되고, 그라인딩되며, 분류된다. 그라인딩은 단일-단계 또는 다단계 롤 밀, 바람직하게는 2- 또는 3-단계 롤 밀, 핀 밀, 해머 밀 또는 진동 밀을 사용하여 수행될 수 있다.
도 1 은 폴리(메트)아크릴레이트, 즉 일반적으로 SAP 의 제조 방법의 개략도를 나타낸다. 도 1 의 개략도는 폴리(메트)아크릴레이트의 건조 중합체 입자의 포인트까지의 제조 방법의 과정을 나타낸다.
폴리(메트)아크릴레이트의 제조를 위한 반응물 (31) 은 예를 들어 혼합-컴파운더, 벨트 반응기 또는 기타 반응기 (30) 로 도입된다. 혼합-컴파운더는 예를 들어 2 개의 축방향으로 평행한 회전 샤프트를 포함하고, 이의 표면은 이의 주변에 배치된 혼련 바를 갖는 디스크 (disk) 영역을 수용한다. 중합 반응에서, 폴리(메트)아크릴레이트 생성물이 발생하고, 이는 겔유사 점조도의 럼프 (33) 형태로 반응기 (30) 를 떠난다. 럼프 (33) 는 겔 벙커 (32) 로 도입되고, 이로부터 피봇 벨트 (pivot belt) 또는 유사한 운반 수단 (34) 을 사용하여, 럼프가 벨트 건조기 (36) 의 운반 벨트 (나타나지 않음) 로 적용되고 - 이는 따라서 여전히-수성인 중합체 겔 입자 (33) 의 수성 중합체 겔 상태의 초흡수성 중합체의 형태로 적용된다. 벨트 건조기 (36) 는 200℃ 이하의 온도에서 운반 벨트 상에서 수성 중합체 겔 입자로부터 액체를 제거하여, 부분 건조된, 즉 여전히 수분이 있는 중합체 겔 입자 형태로 운반 벨트 상에서 벨트 건조기를 통해 운반된다.
건조된 폴리(메트)아크릴레이트 청크는 벨트 건조기의 출구에서 보드유사 (boardlike), 고체 건조 케이크 (35) 의 건조 중합체 겔 입자의 형태로 도입된다. 이후, 건조 케이크 (35) 는 분쇄 배치 (38) 로 도입된다. 일반적으로, 건조 케이크 (35) 는 운반 벨트의 종료점에서 분해되고, 이후 굵은 단편 또는 청크 (37) 가 이어서 분쇄 배치 (38) 를 통과한다. 건조 케이크 (35) 가 분해 없이 (즉, 여전히 전체), 분쇄 배치 (38) 의 밀링 절단기에 도달하려는 경우, 분쇄 중합체 입자는 건조 케이크 (35) 로부터 직접 밀링된다. 그러나, 원칙적으로, 건조 케이크 (35) 또는 기타 큰 청크 (37) 의 단편이 또한 밀링 절단기에 의해 파괴적으로 밀링되어 분쇄된 중합체 입자를 제공할 수 있다.
분쇄 배치 대신에, WO2013/072419 에 따라, 예를 들어 크로스-베인 분쇄기 형태로 공급된 단 하나의 분쇄기가 제공된다.
크로스-베인 분쇄기는 예를 들어 샤프트 (10) 를 포함하고, 이는 다수의 기능성 로드 (14) 를 수용한다. 기능성 로드 (14) 는 샤프트 (10) 에 대해 용접된다.
샤프트 (10) 에 배치된 기능성 로드 (14) 이외에, 크로스-베인 분쇄기는 다수의 고정 장착 바를 포함하고, 이는 샤프트 상에 배치된 기능성 로드 (14) 의 간극과 맞물린다. 분쇄기로 도입되는 건조 케이크의 건조 중합체 입자의 폴리(메트)아크릴레이트 청크는 고정 장착 바 상으로 낙하하며, 여기서 이들은 남겨진다. 청크는 기능성 로드 (14) 에 의해 분해되고, 이는 샤프트 (10) 와 함께 회전한다. 크로스-베인 분쇄기를 통과한 후, 굵게 분쇄된 건조 중합체 입자는 예를 들어 그라인딩 밀을 갖는 그라인딩 설비 등으로 공압 수송 시스템을 통해 공급된다. 여기서, 폴리(메트)아크릴레이트 입자는 생성물이 분말 형태로 수득될 때까지 파괴적으로 추가로 밀링된다.
그러나, 이러한 형태의 플랜트가 갖는 문제는, 이것이 비교적 간단하고 효율적인 디자인임에도 불구하고, 단 하나의 크로스-베인 분쇄기를 이용하여, 단일 크로스-베인 분쇄기를 통해 케이크 (35) 및/또는 단편 (37) 의 미분이 불충분할 수 있다는 점이다. 실제로, 건조될 생성물 및 벨트 건조기의 건조 조건 및 처리량에 따라, 건조 케이크 (35) 는 경도가 아주 상이할 수 있다. 따라서, 선택된 규모에 따라, 단일 크로스-베인 분쇄기는 가능하게는 미분된 단편을 제공하기에 불충분할 수 있다. 이러한 단편은 예를 들어, 선택된 간격 범위가 매우 큰 경우, 크로스-베인 분쇄기의 바 사이에 낙하할 수 있거나, 단순히 분쇄기에서 남아 있을 수 있다. 두 경우 모두가 플랜트의 작업에 대해 유리하지 않은 것으로 입증되었다.
특히, 과도하게 굵은 청크가 공압 수송 시스템에 도입되는 경우, 이는 수송 문제를 야기할 수 있다. 특히, 과도하게 굵은 청크는 추가의 운반 영역에 제공된 그라인딩 설비에 의해, 유리하게는 가공될 수 없거나, 전혀 가공될 수 없다.
따라서, 도 1 의 분쇄 배치 (38) - 적어도 하나의 제 1 및 하나의 제 2 분쇄기 (38.1), (38.2) 를 가짐 - 는 제 1 분쇄기로부터의 초기에 굵게 분쇄된 청크가 제 2 분쇄기에서 충분히 미분되어, 공압 수송 시스템에 의해 운반가능하고, 그라인딩 밀에 의해 쉽게 그라인딩가능하도록 하는 것을 보장한다. 도 1 의 분쇄 배치 (38) 의 세부사항은 추가로 도 2 내지 도 6 과 관련하여 상세히 다시 설명된다.
본 경우에, 건조 중합체 입자 - 즉, 공압 운반 및 그라인딩 절차를 위해 충분히 분쇄된 청크, 및 또한 불가피한 크러시 잔류물 (이는 본원에서 참조 기호 (39) 로 총괄하여 제공됨) - 는 임의로 운반 및/또는 균질화 수단, 임의로 제 3 분쇄기 (40) 로 공급되고, 이는 바람직하게는 생성물의 메인 스트림을 균질화하고; 이러한 수단은 예를 들어 운반 스크류 FS 등일 수 있다.
따라서, 잘 분쇄되고, 잘 균질화된 메인 스트림 (41) 의 건조 중합체 입자는 이후 공압 운반 설비 (42) 에 공급되고, 이러한 공압 운반 설비의 균질화된 생성물 스트림의 충분히 분쇄된 중합체 입자는 참조 기호 (43) 으로 확인된다. 이러한 건조 중합체 입자 (43) 는 이후 그라인딩 작업을 위한 그라인딩 밀을 갖는 그라인딩 설비 (44) 로 공급되고, 여기서 이들은 그라인딩되고, 이들은 그라인딩, 건조된 중합체 입자 (45) 로서 체질 장치 (46) 에 도입된다. 체질 장치 (46) 이후, 목적하는 입자 크기 분포를 갖는 생성물 분획을 갖는 체질되고, 그라인딩된, 건조 중합체 입자 (47) 는 체질 장치를 떠나고, 이러한 체질, 그라인딩, 및 건조된 중합체 입자 (47) 는 임의로 추가의 처리, 예컨대 표면 후가교결합, 및 또한 후속 건조 작업 또는 기타 열 처리 방법을 위해 통과되고, 세이프가드 체질 이후, 이들은 생성물로서 이용가능해진다. 체질 장치 (46) 이후, 매우 크기가 큰 임의의 분획은, 이들이 목적하는 생성물-분획 입자 크기 분포를 가질 때까지, 그라인딩 밀에서 그라인딩 (44) 을 위해 다시 공급될 수 있다.
150 ㎛ 초과의 입자 크기를 갖는 중합체 입자의 분획은 바람직하게는 적어도 90 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 95 중량%, 매우 바람직하게는 적어도 98 중량% 이다.
매우 작은 입자 크기를 갖는 중합체 입자는, 중합체 입자 사이의 유체 투과성의 측정치로서의 투과성 (SFC 값에 해당) 을 보다 낮추며; 측정 방법에 대해서는, 예를 들어, EP 0 752 892 B1 pp. 33-36 [0224]-[0251] 을 참조한다. 매우 작은 중합체 입자의 분획 ("미세물") 은 이에 따라 낮아야 한다.
따라서, 매우 작은 중합체 입자는 분리되고, 제조 방법으로 재순환된다. 재순환은 바람직하게는 중합 전, 중합 동안 또는 중합 직후, 즉 중합체 겔의 건조 전에 발생한다. 재순환 전 또는 재순환 동안, 매우 작은 중합체 입자는 물 및/또는 수성 계면활성제에 의해 수분 공급될 수 있다.
후기 제조 방법 단계에서, 예를 들어 표면 후가교결합 또는 또 다른 코팅 단계 후, 과도하게 작은 중합체 입자를 또한 제거할 수 있다. 이러한 경우, 재순환된 과도하게 작은 중합체 입자는 표면 후가교결합되거나 또 다른 방식으로, 예를 들어 흄드 실리카에 의해 코팅된다.
혼련 반응기가 중합을 위해 사용되는 경우, 과도하게 작은 중합체 입자는 바람직하게는 혼련 반응기의 마지막 세번째에서 첨가된다.
과도하게 작은 중합체 입자가 매우 초기 단계에서, 예를 들어 실제로 단량체 용액에 첨가되는 경우, 이는 수득된 물-흡수성 중합체 입자의 물 흡수 용량의 측정치 (측정은 ISO 17109-6:2001 와 유사함) 로서의 원심분리 보유 용량 (centrifuge retention capacity) (CRC 값에 해당) 을 보다 낮춘다. 그러나, 이는 예를 들어 사용된 가교결합제 b) 의 양을 조정함으로써 보완될 수 있다. 과도하게 작은 중합체 입자는 또한 후기 단계에서 첨가될 수 있지만, 이때는 가능하게는 단지 부적절하게 혼입될 수 있다.
그러나, 부적절하게 혼입된, 과도하게 작은 중합체 입자는 그라인딩 중 건조 중합체 겔로부터 다시 분리되고, 이에 따라 분류 과정에서 다시 제거되고, 재순환될 과도하게 작은 중합체 입자의 양을 증가시킨다.
최대 850 ㎛ 의 입자 크기를 갖는 입자의 비율은 바람직하게는 적어도 90 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 95 중량%, 매우 바람직하게는 적어도 98 중량% 이다. 대안적으로, 최대 600 ㎛ 의 입자 크기를 갖는 입자의 비율은 바람직하게는 적어도 90 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 95 중량%, 매우 바람직하게는 적어도 98 중량% 이다. 매우 큰 입자 크기를 갖는 중합체 입자는 팽윤율을 보다 낮춘다. 따라서, 과도하게 큰 중합체 입자의 비율은 마찬가지로 낮아야 한다. 따라서, 과도하게 큰 중합체 입자는 제거되고, 건조 중합체 겔의 그라인딩으로 재순환된다.
본 발명의 개념에 있어서, 상기 기재된 도 1 에 관해, 바람직한 분쇄 배치가 하기 도 2 를 참조로 기재되어 있고, 이러한 배치는 건조 이후 또는 벨트 건조기 이후, 개선된 방식으로 중합체 스트랜드로서의 건조 중합체 겔을 분쇄시켜 건조 중합체 입자를 제공하고, 이러한 분쇄는 임의의 속도에서 1 ㎜ 훨씬 초과의 질량-평균 입자 직경으로 발생한다. 중합체 스트랜드로서의 건조 중합체 겔을 위한 개선된 분쇄 방법 내에서, 특히 후속 공압 운반 및/또는 그라인딩에 적합하거나, 이에 의도된 입자 크기를 갖는 건조 중합체 입자를 분쇄하는 것이 목적된다.
도 2 (뷰 (A) 내지 (E)) 는 제 1 분쇄기 (38.1) 및 제 2 분쇄기 (38.2) 의 분쇄 배치 (38) 및 또한, 임의로, 운반 스크류 FS 또는 또 다른 운반 및/또는 균질화 수단 (이는 임의로 또한 생성물 흐름의 추가의 분쇄 및 균질화를 위한 제 3 분쇄기로서 작용함) 의 조합의 바람직한 구현예를 나타낸다.
도 2A 및 도 2B 및 도 2E 는, 이에 따라 먼저 제 1 분쇄기 (38.1), 제 2 분쇄기 (38.2) 및 운반으로서 운반 스크류 FS 및/또는 균질화 수단 (40) 을 갖는 분쇄 배치 (38) 를 나타낸다. 현재의 분쇄 배치는 임의로, 기본적으로 3 개의 분쇄기를 포함하고, 이는 여기에서 운반 스크류 FS 가 균질화뿐 아니라 부가적으로 건조 중합체 입자의 추가의 분쇄를 수행하기 위해 고안되는 경우이다.
도 2C 는 단지 제 1 분쇄기 (38.1) 및 제 2 분쇄기 (38.2) 를 갖는 분쇄 배치 (38), 즉 여기에서, 특히 운반 스크류를 갖지 않는, 분쇄 배치 (38) 를 나타낸다.
도 2D 는 단지 제 1 분쇄기 (38.1) 및 운반으로서 운반 스크류 FS 및/또는 균질화 수단 (40) 을 갖는 분쇄 배치 (38) 를 나타내고, 이러한 스크류는 나아가 제 1 분쇄기로부터의 건조 중합체 입자의 추가 분쇄를 위한 것이고, 이에 따라 제 2 분쇄기 (38.2) 로서 고안된다.
먼저 도 2A 를 참조하여, 이러한 도면은, 분쇄 배치 (38) 의 일부로서 - 결과적으로 건조 중합체 입자의 건조 케이크 (35) 의 크러시 물질 (37) 의 3-단계 분쇄의 경우 - 편향 수단 U 를 갖는 크로스-베인 분쇄기 (또한, 핀키커 (pinkicker) 또는 로드 크러셔 또는 기타 크러싱 그라인딩 밀 또는 스파이크 롤 (spiked roll) 로 지칭됨) 형태의 제 1 분쇄기 (38.1) 를 나타낸다. 부가적으로 분쇄 배치 (38) 는 밀링 절단기 SF 형태의 제 2 분쇄기 (38.2) 를 갖는다. 나아가, 분쇄 배치 (38) 는 추가 분쇄를 위해 고안되고, 운반 및/또는 균질화 수단 (40) 으로서, 또한 생성물 흐름을 균질화하는 역할을 하는 운반 스크류 FS 를 갖는다.
도 2A 의 구현예에서, 건조 케이크 (35) 의 건조 중합체 스트랜드의 건조 중합체 입자 (37) 는 제 1 분쇄기 (38.1) 상에서 크러시 물질로서 통과하며, 이는 건조 중합체 입자의 굵게 분쇄된 청크 (39.1) 형태로 떠난다. 건조 중합체 입자의 굵은 청크 (39.1) 는 제 2 분쇄기 (38.2) 로서의 밀링 절단기 SF 에 도입되고, 여기서 이들은 보다 미세한 청크 (39.2) 를 제공하기 위해 추가로 분쇄된다. 건조 중합체 입자의 보다 미세한 청크 (39.2) 는 최종적으로 운반으로서 운반 스크류 FS 및/또는 균질화 수단 (40) 으로 낙하하고, 운반 작동에 의해 운반되어 미분 중합체 입자 (41) 의 균질화된 흐름을 형성한다. 이러한 미분 및 충분히 균질화된 건조 중합체 입자 (41) 는 이후 공압 운반 설비 내로 생성물 흐름 (43) 형태로 통과한다.
도 2B 는 밀링 절단기, 밀링 롤 또는 기타 밀링 분쇄기 ZF 형태의 제 1 분쇄기 (38.1) 를 갖는 분쇄 배치 (38) 의 추가의 구현예를 나타낸다. 건조 케이크 (35) 가 분해 없이 (즉, 전체로서), 분쇄 배치 (38) 의 밀링 분쇄기 ZF 에 도달하는 경우, 분쇄 중합체 입자는 건조 케이크 (35) 로부터 직접 밀링된다. 그러나, 원칙적으로, 또한 건조 케이크 (35) 의 단편 또는 기타 굵은 청크 (37) 가 밀링 분쇄기 ZF 에 의해 밀링되어 분쇄 중합체 입자를 제공할 수 있다. 따라서, 건조 케이크 (35) 및/또는 굵은 청크 (37) 는 제 1 분쇄기 (38.1) 의 밀링 분쇄기 ZF 에서 분쇄 중합체 입자로 밀링되어, 이미 매우 미분되어 있고, 분쇄, 건조된 중합체 입자 (39.1) 형태로 밀링 분쇄기 ZF 를 떠난다. 가능한 건조 케이크 (35) 가 분해 없이 (즉, 전체로서), 분쇄 배치 (38) 의 밀링 분쇄기 ZF 에 도달할 수 있게 하기 위해, 테이블 T 또는 기타 지지체가 현재 제공되고, 이는 운반 벨트의 개념적 연장에서 건조 케이크 (35) 를 지지하고, 이러한 케이크를 분해 없이 밀링 분쇄기 ZF 로 가이드한다.
그럼에도 불구하고, 심지어 이러한 유형의 밀링 분쇄기 ZF 를 이용하여도, 건조 케이크 (35) 의 성질에 따라, 또한 밀링 분쇄기 ZF 주변으로의 굵은 청크의 도입을 배제하거나, 건조 케이크 (35) 의 경도 및 이에 따른 건조 케이크 (35) 또는 굵은 청크 (37) 의 점조도에 따라, 밀링 분쇄기에 의한 구별된 분쇄를 배제하는 것은 원칙적으로 불가능하다.
중합체 입자 (39.1), 밀링되고 이에 따라 이미 상당히 미분된 중합체 입자의 생성물 스트림에서, 또한 부적절하게 분쇄된 중합체 입자가 존재할 수 있다. 이러한 입자는 제 2 분쇄기 (38.2) 에서 중합체 입자 (39.1) 의 임시로 분쇄된 생성물 흐름으로서 함께 도착할 수 있다. 여기서, 제 2 분쇄기 (38.2) 는 크로스-베인 분쇄기 (대안적으로 핀키커, 로드 크러셔 또는 스파이크 롤) 형태로 공급된다. 따라서, 미분된 중합체 입자 (39.2) 는 제 2 분쇄기 (38.2) 의 도입에서 이미 존재하는 보다 작은 중합체 입자 및 또한 총괄적으로 (39.1) 로 확인된 여전히 비교적 굵은 중합체 입자로부터 발생한다.
따라서, 미분된 건조 중합체 입자 (39.2) 는 이후 운반 스크류 FS 를 통과하고; 운반으로서 운반 스크류 FS, 및/또는 균질화 수단 (40) 은 부가적으로 건조 중합체 입자 (39.2) 의 분쇄뿐 아니라 균질화를 위해 고안된다. 따라서, 운반 스크류 FS 의 종료점에서, 충분히 미분되고 균질화된 건조 중합체 입자 (41) 의 생성물 흐름이 존재하고, 이러한 이와 같은 생성물 흐름은 이후 충분히 분쇄되고 균질화된 중합체 입자 (43) 로서 공압 운반 설비로 전달된다.
도 2C 는 단지 밀링 분쇄기 ZF 형태의 제 1 분쇄기 (38.1), 및 롤 크러셔 WB 형태의 제 2 분쇄기 (38.2) 를 갖는 분쇄 배치 (38) 의 제 3 구현예를 나타낸다. 건조 케이크 (35) 가 분해 없이 (즉, 전체로서), 분쇄 배치 (38) 의 밀링 분쇄기 ZF 에 도달하는 경우, 분쇄된 중합체 입자는 건조 케이크 (35) 로부터 직접 밀링된다. 그러나, 원칙적으로, 또한 건조 케이크 (35) 또는 기타 굵은 청크 (37) 의 단편이 밀링 분쇄기 ZF 에 의해 밀링되어 분쇄된 중합체 입자를 제공할 수 있다. 따라서, 건조 케이크 (35) 및/또는 굵은 청크 (37) 는 제 1 분쇄기 (38.1) 의 밀링 분쇄기 ZF 에서 분쇄된 중합체 입자로 밀링되어, 이미 매우 미분되어 있고, 분쇄, 건조된 중합체 입자 (39.1) 형태로 밀링 분쇄기 ZF 를 떠난다.
가능한 건조 케이크 (35) 가 분해 없이 (즉, 전체로서), 분쇄 배치 (38) 의 밀링 분쇄기 ZF 에 도달할 수 있게 하기 위해, 테이블 T 또는 기타 지지체가 현재 또한 여기에 제공되고, 이는 운반 벨트의 관념적 연장에서 건조 케이크 (35) 를 지지하고, 이러한 케이크를 분해 없이 밀링 분쇄기 ZF 로 가이드한다.
따라서, 전체로서 건조 케이크 (35) 및/또는, 임의로, 건조 케이크 (35) 의 건조 중합체 스트랜드의 굵은 청크 (37) 는 먼저 밀링 분쇄기 ZF 에 도입되고, 이는 분쇄 중합체 입자 (39.1) 형태로 떠난다. 이러한 초기 분쇄된 중합체 입자 (39.1) 는 롤 크러셔 WB 를 통과하고, 이는 미분된 중합체 입자 (39.2) 형태로 떠난다.
임의로, 여기에서 또한, 운반으로서 운반 스크류 FS 및/또는 균질화 수단 (40) 은 제 3 분쇄기로서 작용할 수 있다. 임의의 속도에서, 미분된 중합체 입자 (39.2) 의 생성물 흐름이 균질화되고, 이에 따라 미분 및 균질화된 건조 중합체 입자 (41) 의 생성물 흐름은 운반 스크류 FS 를 떠나고, 분쇄, 건조된 중합체 입자 (43) 로서 공압 운반 설비 (42) 로 공급된다.
이러한 롤 크러셔 WB 의 사용으로, 미분 중합체 입자 (39.2) 의 생성물 흐름이 이미 충분히 균질화된다는 것이 확인된다. 유리하게는, 이러한 충분히 균질화되고, 미분된, 건조 중합체 입자 (39.2) 의 입자 흐름은 그 자체로 공압 운반 설비 (42) 로, 즉 운반 스크류 없이 도입될 수 있다. 제 1 분쇄기로서 밀링 분쇄기와 제 2 분쇄기로서 롤 크러셔의 조합은, 공압 운반 (42) 및 후속 그라인딩 (44) 을 위한 건조 중합체 입자 (41) 의 충분히 미분되고 균질화된 생성물 흐름을 위한 2 개의 분쇄기를 갖는 분쇄 배치 (38) 를 유도한다.
도 2D 는 제 1 분쇄기 (38.1) 로서 밀링 분쇄기 ZF 를 갖는 분쇄 배치 (38) 의 제 4 구현예 - 여기에서, 예를 들어 이미 상당히 잘 분쇄된 건조 중합체 입자 (39.1) 의 수득된 생성물 흐름에 대한 도 2C 의 구현예와 유사함 - 를 나타낸다. 이러한 입자는 운반 및/또는 균질화 수단 (40) 으로서 분쇄 효과를 갖는 운반 스크류 FS 에 도입되고, 여기서 이는 추가로 재분쇄되고, 생성물 스트림은 또한 운반 스크류 (40) 에서 균질화된다. 따라서, 분쇄 배치에서 다시 떠나는 것은, 공압 운반 설비 (42) 및 후속 그라인딩 설비 (44) 에 도입되는 충분히 미분, 건조된 중합체 입자 (41) 의 충분히 균질화된 생성물 흐름이다. 공압 운반 설비 (42) 에서, 중합체 입자의 생성물 흐름은 (43) 으로 확인된다. 구조가 비교적 간단한 이러한 분쇄 배치는 운반 스크류가 균질화 수단일 뿐 아니라 나아가 또한 분쇄 수단으로서 작용한다는 사실을 유리하게 사용한다.
도 2E 를 참조하여, 이러한 도면은, 분쇄 배치 (38) 의 일부로서 - 결과적으로 건조 중합체 입자의 건조 케이크 (35) 의 크러시 물질 (37) 의 3-단계 분쇄의 경우 - 편향 수단 U 를 갖는 크로스-베인 분쇄기 (또한, 핀키커 또는 로드 크러셔 또는 기타 크러싱 그라인딩 밀 또는 스파이크 롤로 지칭됨) 형태의 제 1 분쇄기 (38.1) 을 보여준다. 분쇄 배치 (38) 는 또한 운반 및/또는 균질화 수단 (40) 으로서, 임의로 또한 추가의 분쇄기로서 작용하지만, 임의의 속도에서 중합체 입자의 생성물 흐름 (39.1) 을 균질화하고, 이를 중합체 입자의 생성물 흐름 (39.2) 로서 제공하는 운반 스크류 FS 를 갖는다. 이미 충분히 균질화된 생성물 흐름 (39.2) 은 롤 크러셔 WB 형태의 제 2 분쇄기 (38.2) 가 받는다. 롤 크러셔 WB 이후 미분된 중합체 입자의 생성물 스트림 (41) 은 이제 분명히 충분하게 균질화된다. 이는 유리하게는 충분히 균질화, 미분, 건조된 중합체 입자의 입자 흐름 (43) 형태로 공압 운반 설비 (42) 를 통해 그라인딩 설비 (44) 로 도입될 수 있다.
도 1 내지 도 2E 의 상기 기재된 구현예는 모두, 심지어 건조 케이크 (35) 의 건조 중합체 스트랜드의 일부에 대해 변화가능한 특성의 경우에서도, 및 심지어 크러셔 또는 밀링 분쇄기 ZF 의 기하구조가 최적화되지 않은 경우에서도, 공압 운반 (42) 및 그라인딩 (44) 을 위한 건조 중합체 입자 (39) 또는 (39.2) 의 충분히 미분된 흐름이 존재하고, 이것이 건조 중합체 입자 (43) 의 균질화, 미분된 흐름으로서 이에 공급될 수 있다고 예측한다.
이러한 목적을 위해 예측된 제 1 및 제 2 분쇄기 (38.1), (38.2) 의 상대적인 배치는 원칙적으로 다양한 방식으로 인식될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 분쇄 배치가 적어도 제 1 분쇄기 및 제 2 분쇄기를 포함하고, 분쇄기 각각이 회전 롤 (각각의 경우, 크러셔, 밀링 절단기 또는 운반 스크류 아니면, 두 회전 롤의 경우, 특히 롤 크러셔를 포함함) 을 갖는 것이 유리하다고 제시되었다.
기하구조 배치의 관점에서, 제 2 분쇄기가, 생성물 흐름에 관하여, 생성물 흐름 방향에 대해 제 1 분쇄기의 바로 다운스트림에 배치되는 것이 유리하다고 입증되었고; 즉, 제 1 분쇄기로부터 도착한 굵게 분쇄된 중합체 입자 (39.1) 는 직접 제 2 분쇄기를 통과한다. 원칙적으로, 이미 굵게 분쇄, 건조된 중합체 입자 (39.1) 는 예를 들어 공압 또는 기계적 수단에 의해 이러한 지점으로 운반될 수 있다. 그러나, 제 2 분쇄기가 제 1 분쇄기 아래에 위치하는 경우의 콤팩트한 구조가 특히 유리하고 효과적인 것으로 입증되었다. 나아가, 제 2 분쇄기는 임의로 제 3 분쇄 설비의 인터포지션과 함께, 생성물 흐름 방향으로 공압 운반 설비의 업스트림에 배치된다. 따라서, 일반적으로 공압 운반 설비의 다운스트림에 위치하는 그라인딩 설비는, 건조 중합체 입자의 충분히 미분되고 균질화된 생성물 흐름의 공급을 충분히 보장하고 (심지어 건조 케이크 (35) 의 건조 중합체 스트랜드의 가변적인 특성의 경우에도), 결과적으로, 굵은 청크 (37) 는 벨트 건조기 (36) 의 다운스트림 및 분쇄 배치 (38) 의 업스트림이다. 제 1 분쇄기 바로 아래의 제 2 분쇄기의 위치는 중력의 사용을 유리하게 하여, 굵게 분쇄된 중합체 입자 (39.1) 가 제 2 분쇄기 (38.2) 로 바로 낙하할 수 있다.
따라서, 도 2E 의 구현예는 이러한 원리의 변형을 나타내는데, 이는 운반 스크류 FS 가 중합체 입자의 생성물 흐름 (39.1) 을 받고, 제 2 분쇄기 (38.2) 가 예비분쇄된 건조 중합체 입자를 받기 위해 제 1 분쇄기 (38.1) 옆에 위치하도록 이러한 흐름을 옆으로 옮기기 때문이다.
추가로, 또한 분쇄 배치 (38) 에서 임의적 사용을 위해 크러셔, 보다 특히 제 1 분쇄기로서의 크러셔에 대해 특히 유리한 규모를 제공하는 것이 유리하다고 입증되었다. 크러셔, 예를 들어, 분쇄 배치 (38) 의 제 1 분쇄기 (38.1) 로서의 크로스-베인 분쇄기의 역할이 특히 중요하다고 확인되는데, 이는 이것이 건조 중합체 스트랜드 (35) 의 굵은 청크 (37) 의 첫번째 도착 지점이기 때문이다. 따라서, 제 1 분쇄기 (38.1) 의 크로스-베인 분쇄기 또는 기타 크러셔는, 회전 롤 및/또는 고정식 격자 그리드 상의 기능성 로드 및 크러싱 로드 사이의 간격 및 이의 크기에 관하여, 가능한 심지어 매우 큰 굵은 청크 (37) 가 이러한 장치에 의해 분쇄되고, 여기서 남아 있지 않도록 하는 규모를 가져야 한다. 한편, 임의의 속도에서의 굵게 분쇄되고 건조된 중합체 입자 (39.1) 로의 굵은 청크의 분쇄가 이들을 해머 그라인딩 밀 또는 기타 그라인딩 밀 또는 롤 크러셔, 또는 심지어 운반 스크류로 공급하는 것을 허용하기에 이미 충분하도록 간격은 충분히 작아야 한다. 나아가, 크러셔의 경우, 샤프트 상의 기능성 로드 또는 기타 기능성 도구에 대해 작용하거나, 샤프트 또는 이의 샤프트 드라이브 (drive) 에 대해 작용하는 기계적 힘이 매우 커지는 것을 허용하지 않기 위해 간격은 매우 작지 않아야 한다.
이러한 목적을 위해, 도 3A 및 도 3B 는 격자 그리드의 바 (16) 또는 고정식 로드에 대한, 바 또는 기능성 로드 형태의, 샤프트와 회전하고 이에 배치된 기능성 도구 (14) 를 갖는 샤프트 (10) 를 개략적으로 나타낸다.
샤프트와 회전하는 기능성 로드 (14) 는 샤프트 (10) 로부터 수직으로 돌출되고, 길이 LF 가 100 내지 300 ㎜, 바람직하게는 100 내지 200 ㎜, 보다 특히 100 내지 150 ㎜ 이다. 격자 그리드의 고정식 격자 로드는 두께 DB (도 5B 에 나타난 루프 (roof) D 를 가짐) 가 8 내지 20 ㎜, 바람직하게는 9 내지 15 ㎜, 보다 특히 10 내지 12 ㎜ 이고, 또한 높이가 40 내지 100 ㎜, 바람직하게는 50 내지 90 ㎜, 보다 특히 50 내지 70 ㎜ 이다.
기능성 로드 (14) 및 바 (16) 사이의 뚜렷한 간격 Δ - 여기에서 8 내지 20 ㎜, 바람직하게는 9 내지 15 ㎜, 보다 특히 10 내지 12 ㎜ - 는 유리하게는 바 (16) 의 두께 DB 또는 기능성 로드 (14) 의 두께 DF 의 2배 미만이다. 본 경우에, 뚜렷한 간격 Δ 는 대략 기능성 로드 (14) 의 두께 DF 주변이다. 바 (16) 사이의 뚜렷한 간격은 전형적으로 바 (16) 의 두께 DB 또는 기능성 로드 (14) 의 두께 DF 의 5배 미만이다. 기능성 로드 (14) 사이의 뚜렷한 간격 DS 는 고정식 로드 격자의 격자 로드 또는 바 (16) 에 의해 서로 맞물린다. 기능성 로드 (14) 또는 바 (16) 의 길이에 관하여, 크로스-베인 분쇄기에 대한 LB 는 대략 LF 주변이고, 밀링 절단기에 대한 LB 는 LF 보다 훨씬 더욱더 작을 것이다.
도 3B 의 샤프트 (10) 는 나선형 배치로 기능성 로드 (14) 를 갖고, 이때 나선의 피치 (pitch) 는 대략 20°내지 70°, 바람직하게는 대략 45°이고, 주변 배치에 대한 기능성 로드의 수는 6 내지 10, 바람직하게는 7 내지 9 이고, 본 경우는 8 이다.
크로스-베인 분쇄기의 축에 따른 단면도, 보다 특히 분쇄 배치 (38) 의 제 1 분쇄기 (38.1) 로서의 배치에 대한 도 4A 는 고정식 크러싱 로드 형태의 바 또는 로드의 격자의 다양한 구현예를 보여준다.
도 4A 의 뷰 A1 의 구현예의 경우, 연속적 격자 및 양면으로 고정된 크러싱 로드 (16) 는 크러싱 로드 (16) 에 대해 보다 큰 안정성을 제공한다. 도 4A 의 뷰 A1 에서 나타난 측면도 및 평면도에 있어서, 크러싱 로드의 격자는 직선으로 연장될 수 있고, 연속적일 수 있다. 이러한 목적을 위해, 크러싱 로드 (16) 의 격자는 샤프트 (10) 아래에 배치될 수 있다.
크러싱 로드 (16) 의 격자는 또한 도 4B 에 나타난 바와 같이 샤프트 (10) 의 축의 레벨에 배치될 수 있고, 각각의 경우 갭 s 을 남겨 여기에서 간격을 가지면서, 샤프트 바디 (10) 바로 전에 종료되는, 샤프트의 양 사이드에서 한쪽에 치우치게 배치된 크러싱 로드 (16) 를 가질 수 있다.
도 4A 의 뷰 A2 에서 나타난 바와 같이, 격자는 또한 샤프트 바디 (10) 의 축 레벨에서 샤프트 바디의 외부에 배치될 수 있고, 샤프트 바디 (10) 의 주변 및 그 아래를 둘러쌀 수 있고; 특히, 도 4A 의 뷰 A2 에 의해 나타난 바와 같이, 대략 기능성 로드 (14) 의 중앙 내지 말단의 외주 반경에 대략 상응하는 외주 반경에서 둘러쌀 수 있다. 이의 유리한 결과는, 건조 케이크 (35) 의 건조 중합체 스트랜드의 굵은 청크 (37) 가 격자 (16) 에 의해 고정되어 있으면서, 이의 전체 외주 회전 이동을 따르는 기능성 로드 (14) 가 최대 레버 암 (lever arm) 으로 이러한 청크에 부딪힐 수 있는 것이다.
이는 각각의 경우 도 4B 의 구현예의 크러싱 로드 (16) 의 2-부분 공급에서 한쪽에 치우치게 고정된 격자의 경우 단지 조건적으로 해당하며 - 나아가, 샤프트 바디 (10) 및 크러싱 로드 (16) 의 종료점 사이의 갭 s 은 아직 갭 s 을 통과하여 분쇄되지 않고 그 안에 갇히게 된 임의의 매우 굵은 청크 (37), 또는 불충분하게 분쇄된 굵은 청크가 낙하한다는 것을 의미한다.
이는 도 4A 의 구현예 A1 의 경우에 회피되는 한편, 연속 격자 및 양쪽으로 고정된 크러싱 로드 (16) 에 의해, 샤프트 C 상의 기능성 로드 (14) 가 청크 (37) 상에 작용되는 경우, 가능하게는 최대 크러싱 효과를 나타내지 않는데, 이는 스트라이킹 각 (striking angle) 이 180°내지 90°사이 어딘가이기 때문이고; 여기에서, 이후 기능성 로드 (14) 의 레버 암은 최적으로 이용되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 모든 3 가지 구현예는 분쇄 배치 (38) 의 제 1 분쇄기 (38.1) 대신, 크로스-베인 분쇄기 또는 기타 크러셔의 최적화에 비교적 바람직한 것으로 이미 입증된다.
도 4A 의 뷰 A4 는 크러싱 로드 (16) 또는 바의 상부 사이드에서 유리한 기하구조 G 를 갖는 프레임 R 의 크러싱 로드 (16) 의 격자의 카세트 모델 (cassette model) 을 보여준다.
도 5A 는 샤프트 (10) 상의 기능성 로드 (14) 의 장착의 추가 강화를 나타낸다. 뷰 A1 의 구현예에 있어서, 기능성 로드 (14) 는 샤프트 (10) 에 대해 용접되어 홀더 (12) 를 형성할 수 있다. 기능성 로드 (14) 의 기타 홀더 (12), 슬리브 (sleeve), 소켓 (socket), 또는 칼라 (collar) 의 바람직한 구현예는 도 5A 의 뷰 A2 에 의해 나타난다. 기능성 로드 (14) 에 대한 홀더 (12) 는 예를 들어 이러한 홀더 (12) 에서 용접될 수 있다. 기능성 로드 (14) 는 또한 도 5A 의 뷰 A3 에 따라 형성될 수 있고, 예를 들어 기능성 로드 (14) 가 샤프트 (10) 를 관통하는 직경에 따른 통로를 통과하고, 예를 들어 이러한 방식으로 형성된 홀더 (12) 에서 용접됨으로써 형성될 수 있다.
도 4A 의 뷰 A4 에 따른 격자의 경우, 즉 크러싱 로드 (16) 의 격자의 카세트 모델의 경우, 도 5B 의 뷰 B1 및 B2 는 크러싱 로드 (16) 또는 바의 상부 사이드에 대한 기하구조 G 의 유리한 구현예를 나타낸다. 이미 웹 형태이므로 비교적 안정적으로 공급되는 로드 또는 바 (16) 는, 직선의 뾰족한 에지를 갖고, 그 밖에 바람직하게는 입방형 (cuboidal) 크러싱 로드 바디의 상부 사이드의 축에 대해 대략 중앙으로 바람직하게는 이어진다. 포인트는 루프각 (roof angle) 이 60°내지 90°도이다. 60°내지 90°의 루프각은 원칙적으로 꼭대기 (apex) 에서 뾰족하게 또는 둥글게 만들어질 수 있다. 두 경우 모두에서, 결과는 청크 (37) 에 대한 보다 큰 가압 힘인데, 이는 이러한 유형의 바 또는 로드 (16) 에 대한 접촉 영역이 비교적 작기 때문이다. 각이 보다 뾰족할수록, 각도 (angle in degrees) 가 보다 뾰족하고, 로드 (16) 의 크러싱 효과가 더 클 것이다. 원칙적으로, 로드 (16) 는 도 5B 의 뷰 B2 에 나타난 바와 같이, 노출된 할로우 루프를 갖는 입방체의 형태이거나 어느 정도로 견고하게 공급될 수 있다.
도 6B 의 세부사항을 참조로, 도 6A 는, 샤프트 (10) 의 축에 따라 기능성 로드 또는 바를 갖는 샤프트 (10) 의 하나의 특히 바람직한 구현예를 나타내고, 이의 총 개수는 벨트 건조기 벨트의 폭 또는 샤프트의 폭에 의존한다. 본 경우에, 바람직하게는 5 내지 15 개의 기능성 로드가 주변부에 제공된다. 도 6A 의 뷰 A 는 전체 샤프트 (10) 를 나타내고, 뷰 B 는 하나의 샤프트 (10) 에서 확대된 세부사항을 나타낸다. 도 6B 는 일체형으로 형성된 환형 바디 (14.2) 를 갖는 기능성 로드 (14) 의 세부사항을 나타낸다. 기능성 로드 (14) 는 일체형으로 형성된 환형 바디와, 일부로서, 이에 인접한 바 바디 (14.1) 로 이루어진다. 이와 같이 형성된 로드 바디 (14) 는 나선의 위치에서 정확한 각으로 정렬된, 이의 환 (14.2) 에 의해 샤프트 (10) 상으로 가압될 수 있고, 나선형 라인이 형성되는 방식으로 - 도 6A 에 나타난 바와 같이 - 고정되거나 통합적으로 연결된다. 샤프트 (10) 상의 환형 바디 (14.2) 는, 도 5A 의 부착과 대조적으로, 샤프트 (10) 로의 힘의 도입 및 보다 더 큰 강도를 유도하여, 스트라이킹 암 (14.1) 의 수명을 연장하는 전반적인 효과를 갖는다. 원칙적으로, 도 6B 에 나타난 이러한 유형의 기능성 로드는 또한 비교적 높은 샤프트 (10) 의 회전 속도에서 이용될 수 있다. 샤프트 (10) 는 원칙적으로 이의 축에 따라 2 내지 6 m 의 길이를 가질 수 있다. 심지어 이러한 길이에서도, 상기에서 이미 확인된 기능성 로드 및 크러싱 로드 사이에 갭 규모 (gap dimension) 를 갖는 크로스-베인 분쇄기가 유리한 것으로 입증된다.
도 7A 는 분쇄 후 질량-평균 입자 직경을 그래프로 결정하기 위한 체 분획의 질량 비율의 누적 플롯을 보여준다.
측정의 결과는 하기 표 (표 1) 에서, 체 크기와 플롯팅되고; 값은 도 7A 에서 재현된다. 분쇄 후 생성물 흐름 (41) 에 대한 질량-평균 입자 직경은 도 7A 의 플롯 및 50 중량% 값에 대한 입자의 질량-평균 입자 직경의 할당으로부터 명백한 것처럼 대략 3.7 ㎜ 이다. 분쇄 후 질량-평균 입자 직경은 EDANA 시험 방법 No. WSP 220.2-05 "입자 크기 분포 (Particle Size Distribution)" 에 따라 측정된다. 그러나, 분쇄 후 생성물 흐름 (41) 에 대한 입자 크기 분포의 측정의 경우, 메쉬 크기가 0.6 / 1 / 2 / 3.15 / 4 / 5 / 6.3 / 8 / 10 / 14 / 20 ㎜ 인 체가 사용된다 (하기 분획 참조). 이러한 경우, 질량-평균 입자 직경은 도 7A 에 나타난 누적 50 중량% 에 대해 유도된 "메쉬 크기" 값이다.
표 1
Figure pct00001
그라인딩 및 체질 후 질량-평균 입자 직경은 분쇄 후 질량-평균 입자 직경과 유사하게 생성물 흐름 (47) 에서 측정되고, 이는 도 7B 에 나타나 있다. 그러나, 분포의 입자 크기 분포 측정을 위해, 메쉬 크기가 45 / 150 / 212 / 300 / 425 / 500 / 600 / 710 / 850 ㎛ 인 체가 사용된다 (하기 분획 참조). 특정 크기 분포 측정이 생성물의 생성물 흐름 (47) 에서 그라인딩 및 체질 후 수행되었고, 이는 150 내지 850 ㎛, 100 내지 700 ㎛, 100 내지 600 ㎛ 에서 체질되었다.
측정의 각각의 결과는 하기 표에서, 체 크기와 플롯팅되고; 값은 도 7B 에서 재현된다. 그라인딩 및 체질 후 질량-평균 입자 직경은 150 내지 850 ㎛ 생성물 체에서 570 ㎛ (표 2A), 100 내지 700 ㎛ 생성물 체에서 425 ㎛ (표 2B), 100 내지 600 ㎛ 생성물 체에서 348 ㎛ (표 2C) 로 제조된다.
표 2A
생성물 체
150 내지 850 ㎛:
Figure pct00002
표 2B
생성물 체
100 내지 700 ㎛:
Figure pct00003
표 2C
생성물 체
100 내지 600 ㎛:
10 샤프트
14 기능성 로드
16 바
14.1 기능성 로드 바디
14.2 환형 바디
31 반응물
30 반응기
32 버퍼 용기 (buffer vessel)/겔 벙커 (gel bunker)
33 겔유사 점조도를 갖는 럼프
34 운반 수단
35 건조 케이크
36 벨트 건조기
37 건조 케이크 또는 다른 굵은 청크의 단편
38 분쇄 배치
38.1, 38.2 제 1 분쇄기, 제 2 분쇄기
39, 39.1, 39.2 건조 중합체 입자, 굵게 분쇄된 청크, 보다 미세한 청크
40 운반/균질화 수단, 임의로 제 3 분쇄기
41 균질화된 건조 메인-흐름 중합체 입자
42 공압 운반
43 공압 운반에서의 건조 중합체 입자
44 그라인딩
45 그라인딩된 건조 중합체 입자
46 체질 장치
47 체질, 그라인딩 및 건조된 중합체 입자
U 편향 수단
ZF 밀링 분쇄기
SF 밀링 절단기
KFZ 크로스-베인 분쇄기
WB 롤 크러셔
FS 운반 스크류

Claims (23)

  1. 하기를 포함하는, 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한 벨트 건조기 배치:
    - 수성 중합체 겔을 건조시키기 위한 건조기 셋업,
    - 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한, 생성물 흐름 방향에 대해 건조기 셋업의 다운스트림에의 분쇄 배치로서,
    - 분쇄 배치가 적어도 제 1 분쇄기 및 제 2 분쇄기를 포함하고, 분쇄기 각각이 기능성 도구를 갖는 회전성 샤프트 (rotatable shaft) 를 갖고, 제 2 분쇄기가 생성물 흐름 방향에 대해 제 1 분쇄기의 다운스트림에 배치되는 분쇄 배치.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 2 분쇄기가 예비분쇄된 건조 중합체 입자를 받기 위해, 특히 운반 스크류 (conveying screw) (FS) 이후 제 1 분쇄기 옆에 위치하거나, 특히 운반 스크류 (FS) 없이 제 1 분쇄기 아래에 위치하는 벨트 건조기 배치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    - 제 1 분쇄기가, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하도록 건조기 셋업 바로 이후에 위치하고/하거나,
    - 제 1 분쇄기로부터 자유-낙하하는 예비분쇄된 건조 중합체 입자를 받기 위한 제 2 분쇄기가, 제 1 분쇄기 바로 아래에 위치하는 벨트 건조기 배치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 분쇄 배치, 보다 특히 제 2 분쇄기가, 예비분쇄된 건조 중합체 입자를 분쇄하여 0.5 ㎜ 내지 10 ㎜, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 9 ㎜, 보다 특히 1 ㎜ 내지 5 ㎜ 의 질량-평균 입자 직경의 미분 건조 중합체 입자를 제공하도록 구성되고/되거나,
    - 분쇄 배치가 분쇄 배치에서 중합체 입자 체류 시간이 90 sec 미만이도록 구성되는 벨트 건조기 배치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분쇄 배치가 편향 수단을 포함하고, 분쇄 배치의 제 1 분쇄기가 생성물 흐름 방향에 대해 편향 수단의 다운스트림에 배치되는 벨트 건조기 배치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 1 분쇄기가 편향 수단에 대해 건조 중합체 입자의 건조 중합체 스트랜드 (strand) 의 크러시 물질 (crushed material) 을 받도록 위치하고, 건조 중합체 스트랜드의 크러시 물질이 제 1 분쇄기로 낙하하도록 편향 수단이 제 1 분쇄기에 대해 배향되고, 보다 특히 제 1 분쇄기가 편향 수단 아래에 위치하는 벨트 건조기 배치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분쇄 배치가 40℃ 내지 140℃, 보다 특히 60℃ 내지 120℃ 의 온도에서 중합체 입자를 분쇄하도록 구성되는 벨트 건조기 배치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분쇄기가 밀링 분쇄기, 보다 특히 서포트 테이블 (support table) 을 갖는 밀링 분쇄기로서 구성되는 벨트 건조기 배치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분쇄기가 크러셔 (crusher), 보다 특히 크로스-베인 (cross-vane) 분쇄기로서 구성되는 벨트 건조기 배치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 분쇄기가 크러셔, 보다 특히 크로스-베인 분쇄기로서 구성되는 벨트 건조기 배치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 또는 제 3 분쇄기가 롤 크러셔 (roll crusher) 또는 운반 스크류로서 구성되는 벨트 건조기 배치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분쇄 배치가, 제 2 또는 제 3 분쇄기로서, 운반 스크류를 포함하고, 분쇄 배치의 추가의 분쇄기, 보다 특히 제 1 또는 제 2 분쇄기가 생성물 흐름 방향에 대해 운반 스크류의 바로 업스트림에 배치되는 벨트 건조기 배치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    - 운반 스크류가 분쇄기로부터 자유-낙하하는 건조 중합체 입자를 받도록 분쇄기 아래에 배치되거나,
    - 운반 스크류가 분쇄기로부터의 편향된 건조 중합체 입자를 받도록 분쇄기에 대해 오프셋 (offset) 에서 배치되는 벨트 건조기 배치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 크러셔가, 기능성 로드 (functional rod) 를 갖는 회전성 샤프트, 및 샤프트 바로 반대편에 배치된 고정식 로드 그리드 (rod grid) 를 포함하고, 회전가능 기능성 로드가 로드 그리드의 고정식 크러싱 로드 (crushing rod) 사이의 간극에 맞물려 건조 중합체 겔의 건조 케이크 (dry cake) 를 분쇄하고,
    - 크러싱 로드가 기능성 로드의 두께의 5배 이하, 보다 특히 4배 이하 또는 3배의 축방향 간격을 갖고/갖거나,
    - 기능성 로드 및/또는 크러싱 로드가 샤프트의 직경의 2배 이하, 보다 특히 1배의 길이를 갖는 벨트 건조기 배치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 기능성 로드 및 크러싱 로드 사이의 축방향 갭이 기능성 로드의 축방향 폭의 2배 미만 및/또는 크러싱 로드의 축방향 폭의 2배 미만이고/이거나, 축방향 갭이 20 ㎜ 미만, 바람직하게는 15 ㎜ 미만, 보다 특히 8 ㎜ 내지 12 ㎜ 인 벨트 건조기 배치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 분쇄기가 50 rpm 초과 및 250 rpm 미만의 회전 속도로 샤프트를 회전시키도록 구성되는 벨트 건조기 배치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 밀링 절단기가 (예비분쇄되지 않은) 건조 케이크로부터의 직접 건조 중합체 입자를 밀링하도록 구성된 적어도 하나의 기능성 로드를 갖는 회전성 샤프트를 포함하고/하거나, 다수의 기능성 도구가 나선형을 따르는 워킹 에지 (working edge) 에 따라 배치되고, 나선형이 보다 특히 20°내지 70°의 나선각을 갖는 벨트 건조기 배치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 크러셔의 경우 제 1 분쇄기가, 건조 케이크의 배출물을 받도록 운반 벨트의 리시빙 표면 (receiving surface) 의 레벨에서 또는 이의 레벨 아래에 배치되는 상부 워킹 에지를 갖거나,
    - 밀링 절단기의 경우 제 1 분쇄기가, 건조 케이크를 밀링하고, 건조 케이크의 하향 배출물을 지지하도록, 운반 벨트의 리시빙 표면의 레벨에서 또는 이의 레벨 위에 워킹 에지를 갖는 벨트 건조기 배치.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 그라인딩 설비가, 적어도 200 ㎛, 보다 바람직하게는 250 내지 700 ㎛, 매우 바람직하게는 300 내지 600 ㎛ 의 질량-평균 입자 직경을 갖는 건조, 분쇄 및 그라인딩된 중합체 입자를 제공하기 위해, 분쇄 배치로부터 분쇄된 건조 중합체 입자를 그라인딩하도록 구성되는 벨트 건조기 배치.
  20. 하기를 포함하는 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 벨트 건조기 배치를 이용하여, 수성 중합체 겔을 건조시키고, 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하는 방법:
    - 수성 중합체 겔을 건조시키기 위한 건조기 셋업,
    - 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위한, 생성물 흐름 방향에 대해 건조기 셋업의 다운스트림에의 분쇄 배치로서,
    - 분쇄 배치가 적어도 제 1 분쇄기 및 제 2 분쇄기를 포함하고, 분쇄기 각각이 기능성 도구를 갖는 회전성 샤프트를 갖고, 제 2 분쇄기가 생성물 흐름 방향에 대해 제 1 분쇄기의 다운스트림에 배치되는 분쇄 배치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    - 제 1 분쇄기가 건조 중합체 겔을 분쇄하여 건조 중합체 입자를 제공하기 위해 건조기 셋업 바로 이후에 위치하고/하거나,
    - 제 1 분쇄기로부터 자유-낙하하는 예비분쇄된 건조 중합체 입자를 받기 위한 제 2 분쇄기가 제 1 분쇄기 바로 아래에 위치하는 방법.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    - 분쇄 배치, 보다 특히 제 2 분쇄기가, 예비분쇄된 건조 중합체 입자를 분쇄하여 0.5 ㎜ 내지 10 ㎜, 바람직하게는 1 ㎜ 내지 9 ㎜, 보다 특히 1 ㎜ 내지 5 ㎜ 의 질량-평균 입자 직경의 미분 건조 중합체 입자를 제공하도록 구성되고/되거나,
    - 분쇄 배치가 분쇄 배치에서 중합체 입자 체류 시간이 90 sec 미만이도록 구성되는 방법.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 그라인딩 설비가, 적어도 200 ㎛, 보다 바람직하게는 250 내지 500 ㎛, 매우 바람직하게는 300 내지 700 ㎛ 의 질량-평균 입자 직경을 갖는 건조, 분쇄 및 그라인딩된 중합체 입자를 제공하기 위해, 분쇄 배치로부터 분쇄된 건조 중합체 입자를 그라인딩하도록 구성되는 방법.
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