WO2008037672A1 - Verfahren zum klassieren wasserabsorbierender polymerpartikel - Google Patents

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WO2008037672A1
WO2008037672A1 PCT/EP2007/060072 EP2007060072W WO2008037672A1 WO 2008037672 A1 WO2008037672 A1 WO 2008037672A1 EP 2007060072 W EP2007060072 W EP 2007060072W WO 2008037672 A1 WO2008037672 A1 WO 2008037672A1
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polymer particles
sieve
screen
water
guide device
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PCT/EP2007/060072
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Stueven
Rüdiger Funk
Matthias Weismantel
Meinhard Nitschke
Filip Mees
Leo Van Miert
Original Assignee
Basf Se
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Priority to US12/438,481 priority patent/US9751110B2/en
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Priority to EP07820479A priority patent/EP2076337A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/28—Moving screens not otherwise provided for, e.g. swinging, reciprocating, rocking, tilting or wobbling screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B13/00—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices
    • B07B13/14—Details or accessories
    • B07B13/16—Feed or discharge arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a method for continuously classifying water-absorbing polymer particles by means of at least one sieve, wherein at least one sieve on the sieve surface has at least one guide device.
  • Water-absorbing polymers are used as aqueous solution-absorbing products for the production of diapers, tampons, sanitary napkins and other non-sanitary, but also as water-retaining agents in agricultural horticulture.
  • the properties of the water-absorbing polymers can be adjusted via the degree of crosslinking. As the degree of cross-linking increases, the gel strength increases and the centrifuge retention capacity (CRC) decreases.
  • CRC centrifuge retention capacity
  • the water-absorbing polymers are used as pulverulent, granular product, preferably in the hygiene sector.
  • particle sizes between 200 and 850 .mu.m are used here, and the particulate polymer material is already classified to these particle sizes during the production process.
  • continuous sieving machines with two sieves are used, whereby sieves with the mesh sizes of 200 and 850 ⁇ m are used. Particles with a grain size of up to 200 ⁇ m fall through both screens and are collected at the bottom of the screening machine as undersize. Particles with a particle size of greater than 850 microns remain as oversize on the top sieve and are discharged.
  • the product fraction with a particle size greater than 200 to 850 ⁇ m is used as middle grain between the two taken from the sieves of the screening machine.
  • each particle size fraction still contains a proportion of particles with the wrong particle size as a so-called faulty discharge.
  • the oversize fraction may still contain a proportion of particles with a particle size of 850 microns or less.
  • undersize Extracted undersize and oversize is usually attributed to production.
  • the undersize can be added to the polymerization, for example.
  • the oversize grain is usually crushed, which inevitably leads to a forced attack of further undersize.
  • a higher screening quality is usually achieved by adding to the product substances which serve to increase the flowability and / or the mechanical stability of the polymer powder.
  • a free-flowing product is achieved by adding to the polymer powder, usually after drying and / or as part of the post-crosslinking auxiliaries, for example surfactants, which prevent mutual sticking of the individual particles.
  • the post-crosslinking auxiliaries for example surfactants, which prevent mutual sticking of the individual particles.
  • screening aids such as screen balls, PVC friction rings, Teflon friction rings or rubber cube
  • amorphous polymer material such as water-absorbing polymer particles, this can lead to increased abrasion.
  • EP 855 232 A2 describes a classification method for water-absorbing polymers. By using heated or thermally insulated sieves, agglomerates below the sieve are avoided, especially with small grain sizes.
  • JP 2003/320308 A describes a method in which agglomerates are avoided by flowing the bottom of the sieve with warm air.
  • WO 92/18171 A1 describes the addition of inorganic powders as screen assistants.
  • the object of the present invention was to provide an improved classification method for producing water-absorbing polymer particles.
  • the object was achieved by a method for continuously classifying water-absorbing polymer particles by means of at least one sieve, characterized in that at least one sieve on the sieve surface has at least one guide device.
  • the water-absorbing polymer particles moving on the screen are at least partially deflected from their original direction of movement.
  • the guide devices according to the invention improve the selectivity in classifying water-absorbing polymer particles.
  • the guiding devices according to the invention are, of course, different from the lateral sieve restriction, which prevents unwanted dropping of the polymer particles beyond the lateral edge of the sieve.
  • the number of sieves in the process according to the invention is preferably at least 2, particularly preferably at least 3, very particularly preferably at least 4.
  • the number of guide devices per screen in the process according to the invention is preferably at least 2, particularly preferably at least 3, very particularly preferably at least 4.
  • the guide devices preferably have a height of from 1 to 10 cm, particularly preferably from 3 to 8 cm, very particularly preferably from 3 to 8 cm in relation to the sieve surface 4 to 6 cm, on. If the height is too low, the efficiency of the guiding devices will decrease because they can be overcome by some of the water-absorbing polymer particles. On the other hand, an excessive height unnecessarily increases the mechanical stress on the screen by the guide device itself.
  • At least one guide device terminates flush with the edge of the screen.
  • screening device for carrying out the following process according to the invention is not restricted further. Any screening device known to those skilled in the art can be used. To achieve a higher selectivity from the outset, tumble screening devices are preferably used.
  • the tumble screening machines suitable for the classification method according to the invention are not subject to any restriction.
  • the screening device is typically shaken to aid classification. This is preferably done so that the material to be classified is spirally guided over the sieve.
  • This forced vibration typically has an amplitude of from 0.7 to 40 mm, preferably from 1.5 to 25 mm, and a frequency of from 1 to 100 Hz, preferably from 5 to 10 Hz.
  • the tumble screening machines which can be used in the process according to the invention preferably have at least 2, more preferably at least 3, very preferably at least 4, sieves.
  • the polymer particles falling down from the upper sieve are deflected in the direction of the center of the sieve by a preferably funnel-shaped device.
  • the guide devices according to the invention preferably direct the water-absorbing polymer particles in the direction of the middle of the sieve or in a spiral shape to the discharge opening of the sieve.
  • the sieves in the process according to the invention have guide devices of both types.
  • the discharge opening of the sieve is located on Siebrand. About the discharge the polymer particles are removed, which do not pass through the mesh of the screen.
  • the figure shows an example of a sieve according to the invention with guide devices.
  • the reference numerals have the following meanings:
  • the guide devices which direct the polymer particles in the direction of the screen center are preferably 1 to 20%, more preferably 3 to 15%, most preferably 5 to 10%, in each case based on the sieve radius in the direction of the screen center, the value calculated from the difference of maximum to minimum distance of the guide device to the screen center.
  • the directors that direct the polymer particles toward the center of the screen are preferably straight.
  • the guide devices which direct the polymer particles in the direction of the center of the sieve have a length of preferably 5 to 40%, particularly preferably 10 to 30%, very particularly preferably 15 to 25%, based on the sieve radius.
  • the guide devices which guide the polymer particles in a spiral to the discharge opening of the screen, preferably contain a concentric circular segment lying around the screen center point of 180 to 330 °.
  • the circle segment is particularly preferably 270 to 300 °.
  • the diameter of the circular segment is preferably 50 to 85%, particularly preferably 60 to 75%, very particularly preferably 65 to 70%, based on the sieve diameter.
  • Thermoplastics such as, for example, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) and polystyrene (PS), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polyacetal (POM), polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT ), Polyethersulfone (PES), polycarbonate (PC), polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyetheretherketone (PEEK), polyimide (PI) or polyvinyl chloride (PVC).
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PS polystyrene
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • POM polyacetal
  • PA polyamide
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PES Polyethersulfone
  • Thermosets such as bakelite, synthetic resins, epoxy resins.
  • Thermosets are usually hard and brittle.
  • - Elastomers such as crosslinked rubber.
  • the crosslinking takes place, for example, by vulcanization with sulfur by means of peroxides, metal oxides or irradiation.
  • elastomers are natural rubber (NR), acrylonitrile butadiene Rubber (NBR), styrene-butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), silicone elastomers (silicone rubber) and silicone rubber.
  • silicones are used, such as silicone rubber, silicone rubber and silicone resin.
  • silicone rubbers and silicone rubber have a density of 1, 1 to 1, 3 g / cm 3 and are from -60 0 C to 200 0 C (special types from -90 0 C to 250 0 C) elastic.
  • Silicone rubbers are rubber-elasticizable compositions containing polydiorganosiloxanes which have groups accessible to crosslinking reactions. As such, predominantly hydrogen atoms, hydroxyl groups and vinyl groups come into question, which are located at the chain ends, but can also be incorporated into the chain. In this system fillers are incorporated as an amplifier whose type and amount significantly affect the mechanical and chemical behavior of the vulcanizates.
  • Silicone rubber and silicone rubber can be colored by inorganic pigments.
  • a distinction is made between hot and cold vulcanizing silicone rubbers (high / room temperature vulcanizing HTV / RTV).
  • the HTV silicone rubbers are usually plastically deformable, just still flowable materials containing highly dispersed silicic acid and crosslinking catalysts organic peroxides and after vulcanization at temperatures greater than 100 0 C heat-resistant, between -100 0 C and +250 0 C elastic
  • Silicone elastomers (silicone rubber) give the z. B. as sealing, damping, electrical roisoliermaterialien, cable sheathing and the like. Silicone resins are crosslinked polymethylsiloxanes or polymethylphenylsiloxanes whose elasticity and heat resistance increase with the content of phenyl groups. Pure methyl silicone resins are relatively brittle and moderately heat resistant.
  • the processing and manufacture of the guide means made of plastic materials is not further limited. All processing methods known to those skilled in the art can be used. Examples include extrusion, injection molding, calendering, foaming, bonding with and without solvents, vulcanization.
  • Screening systems in combination with the guide devices according to the invention provide the highest quality screening in the fine and ultra-fine screen area. For sensitive products no grain destruction is observed.
  • the guide devices Through the use of the guide devices, a higher specific Siebbeladung is possible compared to conventional vibrating sieves.
  • the guide allows a stable Siebzi under full load. By controlling the tumbling movement, the particle residence time on the screen can be changed and the performance and quality of the screen matched.
  • the sieves are cleaned using product-specific sieve cleaning systems.
  • a simple access enables a quick change of the sieve inserts with guide obligations.
  • the mesh size of the sieves is preferably in the range from 100 to 1000 .mu.m, particularly preferably in the range from 125 to 900 .mu.m, very particularly preferably in the range from 150 to 850 .mu.m.
  • the water-absorbing polymer particles preferably have a temperature of from 40 to 120 ° C., more preferably from 45 to 100 ° C., very preferably from 50 to 80 ° C., during the classification.
  • the product is classified under reduced pressure.
  • the pressure is preferably 100 mbar less than the ambient pressure.
  • the classification method according to the invention is carried out continuously.
  • the throughput of water-absorbing polymer is usually at least 100 kg / m 2 h, preferably at least 150 kg / m 2 h, preferably at least 200 kg / m 2 h, more preferably at least 250 kg / m 2 h, very particularly preferably at least 300 kg / m 2 h.
  • the water-absorbing resin is overflowed during the classifying with a gas stream, more preferably air.
  • the amount of gas is typically from 0.1 to 10 m 3 / h per m 2 of screen area, preferably from 0.5 to 5 m 3 / h per m 2 screen area, particularly preferably from 1 to 3 m 3 / h per m 2 Sieve surface, wherein the gas volume is measured under standard conditions (25 0 C and 1 bar).
  • the gas stream is heated before entering the sieve, typically at a temperature of 40 to 120 0 C, preferably at a temperature of 50 to 1 10 0 C, preferably at a temperature of 60 to 100 0 C, more preferably a temperature of 65 to 90 ° C., very particularly preferably to a temperature of 70 to 80 ° C.
  • the water content of the gas stream is typically less than 5 g / kg, preferably less than 4.5 g / kg, preferably less than 4 g / kg, more preferably less than 3.5 g / kg, most preferably less than 3 g / kg.
  • a gas stream with a low water content can be generated, for example, by condensing a corresponding amount of water from the gas stream having a higher water content by cooling.
  • the screening machines are usually electrically grounded.
  • the water-absorbing polymer particles to be used in the process according to the invention can be prepared by polymerization of monomer solutions comprising at least one ethylenically unsaturated monomer a), optionally at least one crosslinker b), at least one initiator c) and water d).
  • the monomers a) are preferably water-soluble, ie the solubility in water at 23 ° C. is typically at least 1 g / 100 g of water, preferably at least 5 g / 100 g of water, more preferably at least 25 g / 100 g of water, most preferably at least 50 g / 100 g of water, and preferably have at least one acid group each.
  • Suitable monomers a) are, for example, ethylenically unsaturated carboxylic acids, such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid. Particularly preferred monomers are acrylic acid and methacrylic acid. Especially preferred is acrylic acid.
  • the preferred monomers a) have at least one acid group, wherein the acid groups are preferably at least partially neutralized.
  • the proportion of acrylic acid and / or salts thereof in the total amount of monomers a) is preferably at least 50 mol%, particularly preferably at least 90 mol%, very particularly preferably at least 95 mol%.
  • Preferred hydroquinone half ethers are hydroquinone monomethyl ether (MEHQ) and / or tocopherols.
  • Tocopherol is understood as meaning compounds of the following formula
  • R 1 is hydrogen or methyl
  • R 2 is hydrogen or methyl
  • R 3 is hydrogen or methyl
  • R 4 is hydrogen or an acid radical having 1 to 20 carbon atoms.
  • Preferred radicals for R 4 are acetyl, ascorbyl, succinyl, nicotinyl and other physiologically acceptable carboxylic acids.
  • the carboxylic acids can be mono-, di- or tricarboxylic acids.
  • R 1 is more preferably hydrogen or acetyl. Especially preferred is RRR-alpha-tocopherol.
  • the monomer solution preferably contains at most 130 ppm by weight, more preferably at most 70 ppm by weight, preferably at least 10 ppm by weight, more preferably at least 30 ppm by weight, in particular by 50 ppm by weight, hydroquinone, in each case based on Acrylic acid, wherein acrylic acid salts are taken into account as acrylic acid.
  • an acrylic acid having a corresponding content of hydroquinone half-ether can be used.
  • Crosslinkers b) are compounds having at least two polymerizable groups which can be radically copolymerized into the polymer network.
  • Suitable crosslinkers b) are, for example, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, allyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, triallylamine, tetraallyloxyethane, as described in EP 530 438 A1, di- and triacrylates, as in EP 547 847 A1, EP 559 476 A1, EP 632 068 A1, WO 93/21237 A1, WO 2003/104299 A1, WO 2003/104300 A1, WO 2003/104301 A1 and DE 103 31 450 A1, mixed acrylates which, in addition to acrylate groups, contain further ethylenically unsaturated groups, as in DE 103 31 456 A1 and DE 103 55 401 A1, or crosslinker mixtures, as described, for example, in DE 195 43 368 A1, DE
  • Suitable crosslinkers b) are, in particular, N, N'-methylenebisacrylamide and N, N'-methylenebismethacrylamide, esters of unsaturated monocarboxylic or polycarboxylic acids of polyols, such as diacrylate or triacrylate, for example butanediol or ethylene glycol diacrylate or methacrylate, and trimethylolpropane triacrylate and Allyl compounds, such as allyl (meth) acrylate, triallyl cyanurate, maleic acid diallyl esters, polyallyl esters, tetraallyloxyethane, triallylamine, tetraallylethylenediamine, allyl esters of phosphoric acid and vinylphosphonic acid derivatives, as described, for example, in EP 343 427 A2.
  • crosslinkers b) are pentaerythritol di-, pentaerythritol tri- and pentaerythritol tetraallyl ethers, polyethylene glycol diallyl ether, ethylene glycol diallyl ether, glycerol di- and glycerol triallyl ether, polyallyl ethers based on sorbitol, and ethoxylated variants thereof.
  • Useful in the process according to the invention are di (meth) acrylates of polyethylene glycols, where the polyethylene glycol used has a molecular weight between 100 and 1000.
  • crosslinkers b) are di- and triacrylates of 3 to 20 times ethoxylated glycerol, 3 to 20 times ethoxylated trimethylolpropane, 3 to 20 times ethoxylated trimethylolethane, in particular di- and triacrylates of 2 to 6-times ethoxylated glycerol or trimethylolpropane, the 3-fold propoxylated glycerol or trimethylolpropane, and the 3-fold mixed ethoxylated or propoxylated glycerol or trimethylolpropane, the 15-fold ethoxylated glycerol or trimethylolpropane, as well as at least 40-times ethoxylated glycerol, trimethylolethane or trimethylolpropane.
  • Very particularly preferred crosslinkers b) are the polyethoxylated and / or propoxylated glycerols esterified with acrylic acid or methacrylic acid to form di- or triacrylates, as described, for example, in WO 2003/104301 A1. Particularly advantageous are di- and / or triacrylates of 3- to 10-fold ethoxylated glycerol. Very particular preference is given to diacrylates or triacrylates of 1 to 5 times ethoxylated and / or propoxylated glycerol. Most preferred are the triacrylates of 3 to 5 times ethoxylated and / or propoxylated glycerin.
  • the amount of crosslinker b) is preferably 0.01 to 5 wt .-%, particularly preferably 0.05 to 2 wt .-%, most preferably 0.1 to 1 wt .-%, each based on the monomer solution ,
  • initiators c) it is possible to use all compounds which form radically under the polymerization conditions, for example peroxides, hydroperoxides, hydrogen peroxide, persulfates, azo compounds and the so-called redox initiators.
  • the use of water-soluble initiators is preferred.
  • mixtures of different initiators for example mixtures of hydrogen peroxide and sodium or potassium peroxodisulfate. Mixtures of hydrogen peroxide and sodium peroxodisulfate can be used in any proportion.
  • Particularly preferred initiators c) are azo initiators, such as 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride and 2,2'-azobis [2- (5-methyl-2-imidazoline-2 - yl) propane] dihydrochloride, and photoinitiators, such as 2-hydroxy-2-methylpropiophenone and 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, redox initiato such as sodium persulfate / hydroxymethylsulfinic acid, ammonium peroxodisulfate / hydroxymethylsulfinic acid, hydrogen peroxide / hydroxymethylsulfinic acid, sodium persulfate / ascorbic acid, ammonium peroxodisulfate / ascorbic acid and hydrogen peroxide / ascorbic acid, photoinitiators, such as 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phen
  • the initiators are used in customary amounts, for example in amounts of 0.001 to 5 wt .-%, preferably 0.01 to 1 wt .-%, based on the monomers a).
  • the preferred polymerization inhibitors require dissolved oxygen for optimum performance. Therefore, the monomer solution can be freed of dissolved oxygen prior to the polymerization by inertization, ie by flowing through with an inert gas, preferably nitrogen.
  • the oxygen content of the monomer solution before the polymerization to less than 1 ppm by weight, more preferably to less than 0.5 ppm by weight, lowered.
  • Suitable reactors are kneading reactors or belt reactors.
  • the polymer gel formed during the polymerization of an aqueous monomer solution is comminuted continuously by, for example, counter-rotating stirring shafts, as in
  • the hydrogel After leaving the polymerization reactor, the hydrogel is advantageously still stored at elevated temperature, preferably at least 50 ° C., more preferably at least 70 ° C., very preferably at least 80 ° C., and preferably less than 100 ° C., for example in isolated containers.
  • elevated temperature preferably at least 50 ° C., more preferably at least 70 ° C., very preferably at least 80 ° C., and preferably less than 100 ° C., for example in isolated containers.
  • the monomer conversion is further increased.
  • the storage can also be significantly shortened or omitted storage.
  • the acid groups of the hydrogels obtained are usually partially neutralized, preferably from 25 to 95 mol%, preferably from 50 to 80 mol%, particularly preferably from 60 to 75 mol%, the usual neutralizing agents can be used, preferably alkali metal hydroxides, alkali metal oxides , Alkali metal carbonates or alkali metal hydrogencarbonates and mixtures thereof.
  • the usual neutralizing agents can be used, preferably alkali metal hydroxides, alkali metal oxides , Alkali metal carbonates or alkali metal hydrogencarbonates and mixtures thereof.
  • alkali metal salts it is also possible to use ammonium salts.
  • Sodium and potassium are particularly preferred as alkali metals, but most preferred are sodium hydroxide, sodium carbonate or sodium bicarbonate and mixtures thereof.
  • the neutralization is preferably carried out at the stage of the monomers. This is usually done by mixing the neutralizing agent as an aqueous solution, as a melt, or preferably as a solid.
  • the neutralizing agent for example, sodium hydroxide with a water content well below 50 wt .-% may be present as a waxy mass having a melting point above 23 0 C. In this case, a dosage as general cargo or melt at elevated temperature is possible.
  • the hydrogel stage it is also possible to carry out the neutralization after the polymerization at the hydrogel stage. Furthermore, it is possible up to 40 mol%, preferably 10 to neutralize 30 to 25 mol%, particularly preferably 15 to 25 mol%, of the acid groups before the polymerization by adding a part of the neutralizing agent already to the monomer solution and setting the desired final degree of neutralization only after the polymerization at the hydrogel stage. If the hydrogel is at least partially neutralized after the polymerization, the hydrogel is preferably comminuted mechanically, for example by means of a meat grinder, wherein the neutralizing agent can be sprayed, sprinkled or poured on and then thoroughly mixed in. For this purpose, the gel mass obtained can be further gewolfft for homogenization.
  • the hydrogel is then preferably dried with a belt dryer until the residual moisture content is preferably below 15% by weight, in particular below 10% by weight, the water content being determined in accordance with the test method No. 430.2- recommended by EDANA (European Disposables and Nonwovens Association). 02 "Moisture content" is determined.
  • a fluidized bed dryer or a heated ploughshare mixer can be used for drying.
  • the dryer temperature must be optimized, the air supply and removal must be controlled, and it is in any case to ensure adequate ventilation. Naturally, drying is all the easier and the product is whiter when the solids content of the gel is as high as possible.
  • the solids content of the gel before drying is therefore preferably between 30 and 80% by weight.
  • Particularly advantageous is the ventilation of the dryer with nitrogen or other non-oxidizing inert gas.
  • the dried hydrogel is thereafter ground and classified, wherein for grinding usually one- or multi-stage roller mills, preferably two- or three-stage roller mills, pin mills, hammer mills or vibratory mills can be used.
  • the mean particle size of the polymer fraction separated as a product fraction is preferably at least 200 ⁇ m, more preferably from 250 to 600 ⁇ m, very particularly from 300 to 500 ⁇ m.
  • the mean particle size of the product fraction can be determined by means of the test method No. 420.2-02 "particle size distribution" recommended by the EDANA (European Disposables and Nonwovens Association), in which the mass fractions of the sieve fractions are cumulatively applied and the average particle size is determined graphically.
  • the mean particle size here is the value of the mesh size, which results for accumulated 50 wt .-%.
  • the polymer particles can be postcrosslinked to further improve the properties.
  • Suitable postcrosslinkers are compounds containing at least two groups which can form covalent bonds with the carboxylate groups of the hydrogel.
  • Suitable compounds are, for example, alkoxysilyl compounds, polyaziridines, polyamines, polyamidoamines, di- or polyepoxides, as described in EP 83 022 A2, EP 543 303 A1 and EP 937 736 A2, di- or polyfunctional alcohols, as described in DE 33 14 019 A1 DE 35 23 617 A1 and EP 450 922 A2, or ⁇ -hydroxyalkylamides, as described in DE 102 04 938 A1 and US Pat. No. 6,239,230.
  • the amount of postcrosslinker is preferably 0.01 to 1 wt .-%, particularly preferably 0.05 to 0.5 wt .-%, most preferably 0.1 to 0.2 wt .-%, each based on the polymer ,
  • polyvalent cations are applied to the particle surface in addition to the postcrosslinkers.
  • the polyvalent cations which can be used in the process according to the invention are, for example, divalent cations, such as the cations of zinc, magnesium, calcium and strontium, trivalent cations, such as the cations of aluminum, iron, chromium, rare earths and manganese, tetravalent cations, such as the cations of Titanium and zirconium.
  • divalent cations such as the cations of zinc, magnesium, calcium and strontium
  • trivalent cations such as the cations of aluminum, iron, chromium, rare earths and manganese
  • tetravalent cations such as the cations of Titanium and zirconium.
  • chloride, bromide, sulfate, hydrogen sulfate, carbonate, bicarbonate, nitrate, phosphate, hydrogen phosphate, dihydrogen phosphate and carboxylate, such as acetate and lactate are possible.
  • Aluminum sulfate is preferred.
  • the amount of polyvalent cation used is, for example, 0.001 to 0.5% by weight, preferably 0.005 to 0.2% by weight, particularly preferably 0.02 to 0.1% by weight. in each case based on the polymer.
  • the postcrosslinking is usually carried out by spraying a solution of the postcrosslinker onto the hydrogel or the dry polymer particles. Subsequent to the spraying, it is thermally dried, whereby the postcrosslinking reaction can take place both before and during the drying.
  • the spraying of a solution of the crosslinker is preferably carried out in mixers with agitated mixing tools, such as screw mixers, paddle mixers, disk mixers, plowshare mixers and paddle mixers.
  • agitated mixing tools such as screw mixers, paddle mixers, disk mixers, plowshare mixers and paddle mixers.
  • Vertical mixers are particularly preferred, plowshare mixers and display mixers are very particularly preferred.
  • suitable mixers are Lödige mixers, Bepex mixers, Nauta mixers, Processall mixers and Schugi mixers.
  • the thermal drying is preferably carried out in contact dryers, more preferably paddle dryers, very particularly preferably disk dryers.
  • Suitable dryers include Bepex-T rockner and Nara-T rockner.
  • fluidized bed dryers can also be used.
  • the drying can take place in the mixer itself, by heating the jacket or blowing hot air.
  • a downstream dryer such as a hopper dryer, a rotary kiln or a heatable screw. Particularly advantageous is mixed and dried in a fluidized bed dryer.
  • Preferred drying temperatures are in the range 100 to 250 ° C., preferably 120 to 220 ° C., and more preferably 130 to 210 ° C.
  • the preferred residence time at this temperature in the reaction mixer or dryer is preferably at least 10 minutes, more preferably at least 20 minutes, completely more preferably at least 30 minutes.
  • the postcrosslinked polymer can be re-classified.
  • the average diameter of the polymer fraction separated as a product fraction is preferably at least 200 ⁇ m, more preferably from 250 to 600 ⁇ m, very particularly from 300 to 500 ⁇ m.
  • 90% of the polymer particles have a diameter of preferably 100 to 800 .mu.m, more preferably from 150 to 700 .mu.m, most preferably from 200 to 600 .mu.m.
  • the water-absorbing polymer particles have a centrifuge retention capacity (CRC) of typically at least 15 g / g, preferably at least 20 g / g, preferably at least 25 g / g, more preferably at least 30 g / g, most preferably at least 35 g / g, on.
  • the centrifuge retention capacity (CRC) of the water-absorbing polymer particles is usually less than 60 g / g, the centrifuge retention capacity (CRC) being determined according to the method described by EDANA (European Dispo). Sables and Nonwovens Association). The recommended test method no. 441.2-02 "centrifuge retention capacity" is determined.
  • Polyethylene glycol 400 diacrylate (diacrylate of a polyethylene glycol having an average molecular weight of 400 g / mol) is used as the polyethylenically unsaturated crosslinker.
  • the amount used was 2 kg per ton of monomer solution.
  • the throughput of the monomer solution was 20 t / h.
  • the monomer solution was rendered inert with nitrogen.
  • the reaction solution had at the inlet, a temperature of 23.5 0 C.
  • the reactor was operated at a rotational speed of the shafts of 38 rpm.
  • the residence time of the reaction mixture in the reactor was 15 minutes.
  • After polymerization and gel comminution, the aqueous polymer gel was applied to a belt dryer.
  • the residence time on the dryer belt was about 37 minutes.
  • the dried hydrogel was ground and sieved.
  • the fraction with the particle size 150 to 850 microns was postcrosslinked.
  • the postcrosslinker solution was sprayed onto the polymer particles in a Schugi mixer (Fa, Hosokawa-Micron B.V., Doetichem, NL).
  • the postcrosslinker solution was a 2.7% by weight solution of ethylene glycol diglycidyl ether in propylene glycol / water weight ratio 1: 3).
  • the postcrosslinked polymer particles were cooled in a NARA paddle dryer (Fa. GMF Gouda, Waddinxveen, NL) at 60 0 C.
  • the cooled polymer particles were continuously sieved in a tumble sieve machine (Allgaier Werke GmbH, Uhingen, DE) with three sieve decks.
  • the sieves had a diameter of 260 cm and had, from bottom to top, a mesh size of 150 microns, 500 microns and 850 microns on.
  • the two sieve fractions in the range from 150 to 850 ⁇ m were combined and analyzed.
  • the particle size distribution was determined photo-optically using a PartAn Particle Analyzer (AnaTec, Duisburg, DE). The measurement results are summarized in the table.
  • the bottom sieve had guides as shown in Figure 1.
  • the three linear guides at the edge of the sieve were 30 cm long and the maximum distance from the edge of the sieve was 10 cm.
  • the circular portion of the spiral guide was a circle segment of about 300 ° and had a radius of about 175 cm.
  • the height of the guide devices was 5 cm.
  • Example 1 The procedure was as in Example 1. All sieves of the tumble screening machine had guide devices such as the bottom sieve in Example 1.

Landscapes

  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
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Abstract

Verfahren zum kontinuierlichen Klassieren wasserabsorbierender Polymerpartikel mittels mindestens eines Siebes, wobei mindestens ein Sieb auf der Sieboberfläche mindestens eine Leitvorrichtung aufweist.

Description

Verfahren zum Klassieren wasserabsorbierender Polymerpartikel
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Klassieren wasserabsorbierender Polymerpartikel mittels mindestens eines Siebes, wobei mindestens ein Sieb auf der Sieboberfläche mindestens eine Leitvorrichtung aufweist.
Die Herstellung wasserabsorbierender Polymerpartikel wird in der Monographie "Mo- dem Superabsorbent Polymer Technology", F. L. Buchholz und AT. Graham, Wiley- VCH, 1998, Seiten 71 bis 103, beschrieben.
Wasserabsorbierende Polymere werden als wässrige Lösungen absorbierende Produkte zur Herstellung von Windeln, Tampons, Damenbinden und anderen Hygienearti- kein, aber auch als wasserzurückhaltende Mittel im landwirtschaftlichen Gartenbau verwendet.
Die Eigenschaften der wasserabsorbierenden Polymere können über den Vernetzungsgrad eingestellt werden. Mit steigendem Vernetzungsgrad steigt die Gelfestigkeit und sinkt die Zentrifugenretentionskapazität (CRC).
Zur Verbesserung der Anwendungseigenschaften, wie beispielsweise Flüssigkeitsweiterleitung im gequollenen Gelbett (SFC) in der Windel und Absorption unter Druck (AUL), werden wasserabsorbierende Polymerpartikel im allgemeinen nachvernetzt. Dadurch steigt nur der Vernetzungsgrad der Partikeloberfläche, wodurch die Absorption unter Druck (AUL) und die Zentrifugenretentionskapazität (CRC) zumindest teilweise entkoppelt werden können. Diese Nachvernetzung kann in wässriger Gelphase durchgeführt werden. Vorzugsweise werden aber getrocknete, gemahlene und abgesiebte Polymerpartikel (Grundpolymer) an der Oberfläche mit einem Nachvernetzer beschichtet, thermisch nachvernetzt und getrocknet. Dazu geeignete Vernetzer sind Verbindungen, die mindestens zwei Gruppen enthalten, die mit den Carboxylatgruppen des hydrophilen Polymeren kovalente Bindungen bilden können.
Die wasserabsorbierenden Polymere gelangen als pulverförmiges, körniges Produkt bevorzugt im Hygienesektor zum Einsatz. Hier werden beispielsweise Teilchengrößen zwischen 200 und 850 μm eingesetzt und das partikuläre Polymermaterial wird bereits beim Herstellungsprozess auf diese Korngrößen klassiert. Hierbei werden kontinuierlich arbeitende Siebmaschinen mit zwei Sieben eingesetzt, wobei Siebe mit den Maschenweiten von 200 und 850 μm verwendet werden. Partikel mit einer Korngröße von bis zu 200 μm fallen dabei durch beide Siebe und werden am Boden der Siebmaschine als Unterkorn gesammelt. Partikel mit einer Korngröße von größer 850 μm verbleiben als Überkorn auf dem obersten Sieb und werden ausgeschleust. Die Produktfraktion mit einer Korngröße von größer 200 bis 850 μm wird als Mittelkorn zwischen den bei- den Sieben der Siebmaschine entnommen. Abhängig von der Siebgüte enthält dabei jede Korngrößenfraktion noch einen Anteil an Partikeln mit der falschen Korngröße als sogenannten Fehlaustrag. So kann beispielsweise die Überkornfraktion noch einen Anteil an Partikeln mit einer Korngröße von 850 μm oder weniger enthalten.
Ausgeschleustes Unter- und Überkorn wird üblicherweise in die Herstellung zurückgeführt. Das Unterkorn kann beispielsweise der Polymerisation zugesetzt werden. Das Überkorn wird üblicherweise zerkleinert, was zwangsläufig auch zu einem Zwangsanfall von weiterem Unterkorn führt.
Bei den herkömmlichen Klassiervorgängen treten unterschiedliche Probleme auf, wenn teilchenförmige Polymere klassiert werden. Häufigstes Problem ist die Verstopfung der Sieboberfläche sowie die Verschlechterung der Klassifizierungseffizienz und der Klassierfähigkeit. Ein weiteres Problem ist die Verbackungsneigung des Produkts, die vor, nach und während der Siebung zu unerwünschte Agglomeraten führt. Der Verfahrensschritt der Siebung kann daher nicht frei von Störungen, oft begleitet von ungewollten Stillständen bei der Polymerherstellung, durchgeführt werden. Besonders problematisch erweisen sich derartige Störungen im kontinuierlichen Herstellungsverfahren. Insgesamt resultiert daraus jedoch eine unzureichende Trennschärfe bei der Siebung. Diese Problematik ist vor allem bei der Klassierung von nachvernetztem Produkt zu beobachten.
Eine höhere Siebgüte wird üblicherweise dadurch erzielt, indem man dem Produkt Substanzen zusetzt, die dazu dienen, die Rieselfähigkeit und/oder die mechanische Stabilität des Polymerpulvers zu erhöhen. In aller Regel wird ein rieselfähiges Produkt erreicht, wenn man dem Polymerpulver, meist nach der Trocknung und/oder im Rahmen der Nachvernetzung Hilfsstoffe, beispielsweise Tenside, zusetzt, die ein gegenseitiges Verkleben der einzelnen Partikel verhindern. In anderen Fällen versucht man durch verfahrenstechnische Maßnahmen Einfluss auf die Verbackungstendenzen zu nehmen.
Um ohne weitere Produktzusätze höhere Trennschärfen zu erreichen, wurden Verbesserungen durch alternative Siebanlagen vorgeschlagen. So werden höhere Trennschärfen erreicht, wenn Sieböffnungsflächen spiralförmig angetrieben werden. Dies ist beispielsweise der Fall bei Taumelsiebmaschinen. Wird jedoch der Durchsatz derartiger Siebvorrichtungen erhöht, so werden obige Probleme verstärkt, und es wird immer weniger möglich, das hohe Klassiervermögen aufrechtzuerhalten.
Auch der Zusatz von Siebhilfen, wie Siebbälle, PVC-Reibringe, Teflon-Reibringe oder Gummiwürfel, auf die Sieboberfläche, hilft nur unwesentlich die Trennschärfe zu steigern. Besonders bei amorphem Polymermaterial, wie wasserabsorbierenden Polymerpartikeln, kann es dadurch zu verstärktem Abrieb kommen. Ein allgemeine Übersicht zur Klassierung ist beispielsweise in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 2, Seiten 43 bis 56, Verlag Chemie, Weinheim, 1972, zu finden.
EP 855 232 A2 beschreibt ein Klassierverfahren für wasserabsorbierende Polymere. Durch Verwendung beheizter oder thermisch isolierter Siebe werden insbesondere bei kleinen Korngrößen Agglomerate unterhalb des Siebes vermieden.
DE 10 2005 001 789 A1 beschreibt ein Klassierverfahren, das bei vermindertem Druck durchgeführt wird.
JP 2003/320308 A beschreibt ein Verfahren, bei dem Agglomerate vermieden werden, indem die Siebunterseite mit warmer Luft angeströmt wird.
WO 92/18171 A1 beschreibt den Zusatz anorganischer Pulver als Siebhilfsmittel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung eines verbesserten Klassierverfahrens zur Herstellung wasserabsorbierender Polymerpartikel.
Gelöst wurde die Aufgabe durch ein Verfahren zum kontinuierlichen Klassieren wasserabsorbierender Polymerpartikel mittels mindestens eines Siebes, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sieb auf der Sieboberfläche mindestens eine Leitvorrichtung aufweist.
Durch die erfindungsgemäße Leitvorrichtung werden die sich auf den Sieb bewegenden wasserabsorbierenden Polymerpartikel zumindest teilweise von ihrer ursprünglichen Bewegungsrichtung abgelenkt. Die erfindungsgemäßen Leitvorrichtungen verbessern die Trennschärfe beim Klassieren wasserabsorbierender Polymerpartikel.
Die erfindungsgemäßen Leitvorrichtungen sind selbstverständlich verschieden von der seitlichen Siebbegrenzung, die ein unerwünschtes Herabfallen der Polymerpartikel über den seitlichen Rand des Siebes verhindert.
Die Anzahl der Siebe im erfindungsgemäßen Verfahren beträgt vorzugsweise mindes- ten 2, besonders bevorzugt mindestens 3, ganz besonders bevorzugt mindestens 4.
Die Anzahl der Leitvorrichtungen pro Sieb im erfindungsgemäßen Verfahren beträgt vorzugsweise mindesten 2, besonders bevorzugt mindestens 3, ganz besonders bevorzugt mindestens 4.
Die Leitvorrichtungen weisen gegenüber der Sieboberfläche vorzugsweise eine Höhe von 1 bis 10 cm, besonders bevorzugt von 3 bis 8 cm, ganz besonders bevorzugt von 4 bis 6 cm, auf. Bei einer zu geringen Höhe sinkt die Effizienz der Leitvorrichtungen, da sie von einem Teil der wasserabsorbierenden Polymerpartikel überwunden werden können. Eine zu große Höhe erhöht dagegen unnötig die mechanische Beanspruchung des Siebes durch die Leitvorrichtung selber.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt mindestens eine Leitvorrichtung bündig mit dem Rand des Siebes ab.
Die Art der Siebvorrichtung zur Durchführung des folgenden erfindungsgemäßen Ver- fahrens ist nicht weiter eingeschränkt. Es kann jede, dem Fachmann bekannte, Siebvorrichtung eingesetzt werden. Um von vornherein eine höhere Trennschärfe zu erzielen, werden bevorzugt Taumelsiebvorrichtungen verwendet.
Die für das erfindungsgemäße Klassierverfahren geeigneten Taumelsiebmaschinen unterliegen keiner Beschränkung. Die Siebvorrichtung wird zur Unterstützung der Klassierung typischerweise gerüttelt. Dies geschieht vorzugsweise so, dass das zu klassierende Gut spiralförmig über das Sieb geführt wird. Diese erzwungene Vibration hat typischerweise eine Amplitude von 0,7 bis 40 mm, vorzugsweise von 1 ,5 bis 25 mm, und eine Frequenz von 1 bis 100 Hz, vorzugsweise von 5 bis 10 Hz.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Taumelsiebmaschinen weisen vorzugsweise mindestens 2, besonders bevorzugt mindestens 3, ganz besonders bevorzugt mindestens 4, Siebe auf. Vorteilhaft werden dabei die vom oberen Sieb herabfallenden Polymerpartikel durch eine, vorzugsweise trichterförmige, Vorrichtung in Rich- tung Siebmitte des unteren Siebes abgelenkt.
Die erfindungsgemäßen Leitvorrichtungen lenken die wasserabsorbierenden Polymerpartikel vorzugsweise in Richtung Siebmitte oder spiralförmig zur Austragsöffnung des Siebes. Vorteilhaft weisen die Siebe im erfindungsgemäßen Verfahren Leitvorrichtun- gen beider Typen auf. Die Austragsöffnung des Siebes befindet sich am Siebrand. Über die Austragsöffnung werden die Polymerpartikel entnommen, die nicht durch die Maschen des Siebes hindurchtreten.
Die Abbildung zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Sieb mit Leitvorrichtungen. Hierbei haben die Bezugszeichen die folgenden Bedeutungen:
A: Rand des Siebes
B: Leitvorrichtung, die die Polymerpartikel in Richtung Siebmitte lenkt
C: Leitvorrichtung, die die Polymerpartikel spiralförmig zur Austragsöffnung lenkt D: Austragsöffnung am Rand des Siebes Die Leitvorrichtungen, die die Polymerpartikel in Richtung Siebmitte lenken, sind vorzugsweise um 1 bis 20 %, besonders bevorzugt um 3 bis 15 %, ganz besonders bevorzugt um 5 bis 10 %, jeweils bezogen auf den Siebradius in Richtung Siebmitte gerichtet, wobei sich der Wert aus der Differenz von maximalem zu minimalem Abstand der Leitvorrichtung zum Siebmittelpunkt berechnet.
Die Leitvorrichtungen, die die Polymerpartikel in Richtung Siebmitte lenken, sind vorzugsweise gerade.
Die Leitvorrichtungen, die die Polymerpartikel in Richtung Siebmitte lenken, weisen eine Länge von vorzugsweise 5 bis 40 %, besonders bevorzugt 10 bis 30 %, ganz besonders bevorzugt 15 bis 25 %, bezogen auf den Siebradius auf.
Die Leitvorrichtungen, die die Polymerpartikel spiralförmig zur Austragsöffnung des Siebes lenken, enthalten vorzugsweise ein konzentrisches um den Siebmittelpunkt liegendes Kreissegment von 180 bis 330°. Das Kreissegment beträgt besonders bevorzugt 270 bis 300°.
Der Durchmesser des Kreissegments beträgt vorzugsweise 50 bis 85 %, besonders bevorzugt 60 bis 75 %, ganz besonders bevorzugt 65 bis 70 %, bezogen auf den Siebdurchmesser.
Struktur und Material der Leitvorrichtungen ist nicht weiter eingeschränkt. Es können alle dem Fachmann bekannten Werkstoffe zum Einsatz gelangen. Bevorzugt werden Kunststoffe eingesetzt. Beispiele hierfür sind:
Thermoplaste, wie beispielsweise Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polye- thylenterephthalat (PET) und Polystyrol (PS), Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer (ABS), Polyacetal (POM), Polyamid (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethersulfon (PES), Polycarbonat (PC), Polyphenylensulfid (PPS), Po- lytetrafluorethylen (PTFE), Polyetheretherketon (PEEK), Polyimid (PI) oder Polyvinylchlorid (PVC). Diese können als solche verwendet werden; in der Regel werden sie allerdings mit Zusatzstoffen in den Eigenschaften (hart oder weich) modifiziert. Um neue, bisher noch nicht vorhandene Eigenschaften zu erzeugen, können auch zwei oder mehrere Thermoplaste vermischt werden.
Duroplaste, wie beispielsweise Bakelit, Kunstharze, Epoxidharze. Duroplaste sind meistens hart und spröde.
- Elastomere, wie vernetzter Kautschuk. Die Vernetzung erfolgt beispielsweise durch Vulkanisation mit Schwefel mittels Peroxiden, Metalloxiden oder Bestrahlung. Beispiele für Elastomere sind Naturkautschuk (NR), Acrylnitril-Butadien- Kautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Butadien-Kautschuk (BR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Silikonelastomere (Silicongummi) und Silikonkautschuk.
Besonders bevorzugt werden Silikone verwendet, wie Silikonkautschuk, Silikongummi und Silikonharz. Allgemein weisen Silikonkautschuke und Silikongummi eine Dichte von 1 ,1 bis 1 ,3 g/cm3 auf und sind von -60 0C bis 200 0C (Spezialtypen von -90 0C bis 250 0C) elastisch. Silikonkautschuke sind in den gummielastischen Zustand überführbare Massen, welche Polydiorganosiloxane enthalten, die Vernetzungs-Reaktionen zugängliche Gruppen aufweisen. Als solche kommen vorwiegend Wasserstoffatome, Hydroxylgruppen und Vinylgruppen in Frage, die sich an den Kettenenden befinden, aber auch in die Kette eingebaut sein können. In dieses System sind Füllstoffe als Verstärker eingearbeitet, deren Art und Menge das mechanische und chemische Verhalten der Vulkanisate deutlich beeinflussen. Silikonkautschuk und Silikongummi können durch anorganische Pigmente gefärbt werden. Man unterscheidet zwischen heiß- und kaltvulkanisierenden Silikonkautschuken (engl.: high/room temperature vulcanizing = HTV/RTV). Die HTV-Silikon-Kautschuke stellen meist plastisch verformbare, eben noch fließfähige Materialien dar, welche hochdisperse Kieselsäure sowie als Vernetzungskatalysatoren organische Peroxide enthalten und nach Vulkanisation bei Tempe- raturen größer 100 0C wärmebeständige, zwischen -100 0C und +250 0C elastische
Silikonelastomere (Silikongummi) ergeben, die z. B. als Dichtungs-, Dämpfungs-, Elekt- roisoliermaterialien, Kabelummantelungen und dergleichen verwendet werden. Silikonharze sind vernetzte Polymethylsiloxane oder Polymethylphenylsiloxane, deren Elastizität und Wärmebeständigkeit mit dem Gehalt an Phenylgruppen steigt. Reine Methyl- Silikonharze sind relativ spröde und mäßig wärmebeständig.
Die Verarbeitung und Herstellung der Leitvorrichtungen aus Kunststoffmaterialien ist nicht weiter eingeschränkt. Es können alle dem Fachmann bekannten Verarbeitungsmethoden zum Einsatz gelangen. Beispiele hierfür sind Extrudieren, Spritzgießen, Ka- landrieren, Schäumen, Verkleben mit und ohne Lösungsmittel, Vulkanisieren.
Siebanlagen in Kombination mit der erfindungsgemäßen Leitvorrichtungen liefern die höchste Siebgüte im Fein- und Feinstsiebbereich. Bei empfindlichen Produkten wird keinerlei Kornzerstörung beobachtet. Durch den Einsatz der Leitvorrichtungen ist eine höhere spezifische Siebbeladung möglich im Vergleich zu herkömmlichen Vibrationssieben. Darüber hinaus ermöglicht die Leitvorrichtung eine stabile Siebbewegung unter Volllast. Durch Regelung der Taumelbewegung lässt sich die Partikelverweilzeit auf dem Sieb verändern und Leistung und Siebgüte aufeinander abstimmen.
Die Reinigung der Siebe erfolgt über produktspezifische Siebreinigungssysteme. Ein einfacher Zugang ermöglicht einen schnellen Wechsel der Siebeinsätze mit Leitvorrich- tungen. Durch große Durchsätze, einfache Wartung und niedrige Betriebskosten wird beim Einsatz der erfindungsgemäßen Siebe eine optimale Wirtschaftlichkeit erzielt.
Die Maschenweite der Siebe liegt vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1.000 μm, be- sonders bevorzugt im Bereich von 125 bis 900 μm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 150 bis 850 μm.
Die wasserabsorbierenden Polymerpartikel weisen während des Klassierens vorzugsweise eine Temperatur von 40 bis 120 0C, besonders bevorzugt von 45 bis 100 0C, ganz besonders bevorzugt von 50 bis 80 0C, auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei vermindertem Druck klassiert. Der Druck beträgt dabei vorzugsweise 100 mbar weniger als der Umgebungsdruck.
Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Klassierverfahren kontinuierlich durchgeführt. Der Durchsatz an wasserabsorbierendem Polymer beträgt dabei üblicherweise mindestens 100 kg/m2 h, vorzugsweise mindestens 150 kg/m2 h, bevorzugt mindestens 200 kg/m2 h, besonders bevorzugt mindestens 250 kg/m2 h, ganz beson- ders bevorzugt mindestens 300 kg/m2 h.
Vorzugsweise wird das wasserabsorbierende Harz während des Klassierens mit einem Gasstrom, besonders bevorzugt Luft, überströmt. Die Gasmenge beträgt typischerweise von 0,1 bis 10 m3/h pro m2 Siebfläche, vorzugsweise von 0,5 bis 5 m3/h pro m2 Sieb- fläche, besonders bevorzugt von 1 bis 3 m3/h pro m2 Siebfläche, wobei das Gasvolumen unter Standardbedingungen gemessen wird (25 0C und 1 bar). Besonders bevorzugt wird der Gasstrom vor dem Eintritt in die Siebvorrichtung angewärmt, typischerweise auf eine Temperatur von 40 bis 120 0C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 50 bis 1 10 0C, bevorzugt auf eine Temperatur von 60 bis 100 0C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur von 65 bis 90 0C, ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur von 70 bis 80 0C. Der Wassergehalt des Gasstroms beträgt typischerweise weniger 5 g/kg, vorzugsweise weniger als 4,5 g/kg, bevorzugt weniger als 4 g/kg, besonders bevorzugt weniger als 3,5 g/kg, ganz besonders bevorzugt weniger als 3 g/kg. Ein Gasstrom mit geringem Wassergehalt kann beispielsweise erzeugt werden, indem aus einem Gasstrom mit höherem Wassergehalt eine entsprechende Wassermenge durch Abkühlung auskondensiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden mehrere Siebmaschinen parallel betrieben.
Die Siebmaschinen werden üblicherweise elektrisch geerdet. Die im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden wasserabsorbierenden Polymerpartikel können durch Polymerisation von Monomerlösungen, enthaltend mindestens ein ethylenisch ungesättigtes Monomer a), wahlweise mindestens einen Vernetzer b), mindestens einen Initiator c) und Wasser d), hergestellt werden.
Die Monomeren a) sind vorzugsweise wasserlöslich, d.h. die Löslichkeit in Wasser bei 23 0C beträgt typischerweise mindestens 1 g/100 g Wasser, vorzugsweise mindestens 5 g/100 g Wasser, besonders bevorzugt mindestens 25 g/100 g Wasser, ganz besonders bevorzugt mindestens 50 g/100 g Wasser, und haben vorzugsweise mindestens je eine Säuregruppe.
Geeignete Monomere a) sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure. Besonders bevorzugte Monomere sind Acrylsäure und Methacrylsäure. Ganz besonders bevor- zugt ist Acrylsäure.
Die bevorzugten Monomere a) haben mindestens eine Säuregruppe, wobei die Säuregruppen vorzugsweise zumindest teilweise neutralisiert sind.
Der Anteil an Acrylsäure und/oder deren Salzen an der Gesamtmenge der Monomeren a) beträgt vorzugsweise mindestens 50 mol-%, besonders bevorzugt mindestens 90 mol-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 mol-%.
Die Monomere a), insbesondere Acrylsäure, enthalten vorzugsweise bis zu 0,025 Gew.-% eines Hydrochinonhalbethers. Bevorzugte Hydrochinonhalbether sind Hydro- chinonmonomethylether (MEHQ) und/oder Tocopherole.
Unter Tocopherol werden Verbindungen der folgenden Formel verstanden
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wobei R1 Wasserstoff oder Methyl, R2 Wasserstoff oder Methyl, R3 Wasserstoff oder Methyl und R4 Wasserstoff oder ein Säurerest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet. Bevorzugte Reste für R4 sind Acetyl, Ascorbyl, Succinyl, Nicotinyl und andere physiologisch verträgliche Carbonsäuren. Die Carbonsäuren können Mono-, Di- oder Tricar- bonsäuren sein. Bevorzugt ist alpha-Tocopherol mit R1 = R2 = R3 = Methyl, insbesondere racemisches alpha-Tocopherol. R1 ist besonders bevorzugt Wasserstoff oder Acetyl. Insbesondere bevorzugt ist RRR-alpha-Tocopherol.
Die Monomerlösung enthält bevorzugt höchstens 130 Gew.-ppm, besonders bevorzugt höchstens 70 Gew.-ppm, bevorzugt mindesten 10 Gew.-ppm, besonders bevorzugt mindesten 30 Gew.-ppm, insbesondere um 50 Gew.-ppm, Hydrochinonhalbether, jeweils bezogen auf Acrylsäure, wobei Acrylsäuresalze als Acrylsäure mit berücksichtigt werden. Beispielsweise kann zur Herstellung der Monomerlösung eine Acrylsäure mit einem entsprechenden Gehalt an Hydrochinonhalbether verwendet werden.
Vernetzer b) sind Verbindungen mit mindestens zwei polymerisierbaren Gruppen, die in das Polymernetzwerk radikalisch einpolymerisiert werden können. Geeignete Vernetzer b) sind beispielsweise Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, Al- lylmethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Triallylamin, Tetraallyloxyethan, wie in EP 530 438 A1 beschrieben, Di- und Triacrylate, wie in EP 547 847 A1 , EP 559 476 A1 , EP 632 068 A1 , WO 93/21237 A1 , WO 2003/104299 A1 , WO 2003/104300 A1 , WO 2003/104301 A1 und DE 103 31 450 A1 beschrieben, gemischte Acrylate, die neben Acrylatgruppen weitere ethylenisch ungesättigte Gruppen enthalten, wie in DE 103 31 456 A1 und DE 103 55 401 A1 beschrieben, oder Vernetzermischungen, wie beispielsweise in DE 195 43 368 A1 , DE 196 46 484 A1 , WO 90/15830 A1 und WO 2002/32962 A2 beschrieben.
Geeignete Vernetzer b) sind insbesondere N,N'-Methylenbisacrylamid und N, N'- Methylenbismethacrylamid, Ester ungesättigter Mono- oder Polycarbonsäuren von Po- lyolen, wie Diacrylat oder Triacrylat, beispielsweise Butandiol- oder Ethylenglykoldiac- rylat bzw. -methacrylat sowie Trimethylolpropantriacrylat und Allylverbindungen, wie Allyl(meth)acrylat, Triallylcyanurat, Maleinsäurediallylester, Polyallylester, Tetraallyloxyethan, Triallylamin, Tetraallylethylendiamin, Allylester der Phosphorsäure sowie Vi- nylphosphonsäurederivate, wie sie beispielsweise in EP 343 427 A2 beschrieben sind. Weiterhin geeignete Vernetzer b) sind Pentaerythritoldi-, Pentaerythritoltri- und Pentae- rythritoltetraallylether, Polyethylenglykoldiallylether, Ethylenglykoldiallylether, Glyzerin- di- und Glyzerintriallylether, Polyallylether auf Basis Sorbitol, sowie ethoxylierte Varianten davon. Im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar sind Di(meth)acrylate von Po- lyethylenglykolen, wobei das eingesetzte Polyethylenglykol ein Molekulargewicht zwischen 100 und 1000 aufweist.
Besonders vorteilhafte Vernetzer b) sind jedoch Di- und Triacrylate des 3- bis 20-fach ethoxylierten Glyzerins, des 3- bis 20-fach ethoxylierten Trimethylolpropans, des 3- bis 20-fach ethoxylierten Trimethylolethans, insbesondere Di- und Triacrylate des 2- bis 6-fach ethoxylierten Glyzerins oder Trimethylolpropans, des 3-fach propoxylierten Glyzerins oder Trimethylolpropans, sowie des 3-fach gemischt ethoxylierten oder propoxy- lierten Glyzerins oder Trimethylolpropans, des 15-fach ethoxylierten Glyzerins oder Trimethylolpropans, sowie des mindestens 40-fach ethoxylierten Glyzerins, Trimethylo- lethans oder Trimethylolpropans.
Ganz besonders bevorzugte Vernetzer b) sind die mit Acrylsäure oder Methacrylsäure zu Di- oder Triacrylaten veresterten mehrfach ethoxylierten und/oder propoxylierten Glyzerine, wie sie beispielsweise in WO 2003/104301 A1 beschrieben sind. Besonders vorteilhaft sind Di- und/oder Triacrylate des 3- bis 10-fach ethoxylierten Glyzerins. Ganz besonders bevorzugt sind Di- oder Triacrylate des 1- bis 5-fach ethoxylierten und/oder propoxylierten Glyzerins. Am meisten bevorzugt sind die Triacrylate des 3- bis 5-fach ethoxylierten und/oder propoxylierten Glyzerins.
Die Menge an Vernetzer b) beträgt vorzugsweise 0,01 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-%, jeweils bezo- gen auf die Monomerlösung.
Als Initiatoren c) können sämtliche unter den Polymerisationsbedingungen radikalbildende Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise Peroxide, Hydroperoxide, Wasserstoffperoxid, Persulfate, Azoverbindungen und die sogenannten Redoxinitiato- ren. Bevorzugt ist der Einsatz von wasserlöslichen Initiatoren. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, Mischungen verschiedener Initiatoren zu verwenden, beispielsweise Mischungen aus Wasserstoffperoxid und Natrium- oder Kaliumperoxodisulfat. Mischungen aus Wasserstoffperoxid und Natriumperoxodisulfat können in jedem beliebigen Verhältnis verwendet werden.
Besonders bevorzugte Initiatoren c) sind Azoinitiatoren, wie 2,2'-Azobis[2-(2- imidazolin-2-yl)propan]dihydrochlorid und 2,2'-Azobis[2-(5-methyl-2-imidazolin-2- yl)propan]dihydrochlorid, und Photoinitiatoren, wie 2-Hydroxy-2-methylpropiophenon und 1 -[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1 -propan-1 -on, Redoxinitiato- ren, wie Natriumpersulfat/ Hydroxymethylsulfinsäure, Ammoniumperoxodisul- fat/Hydroxymethylsulfinsäure, Wasserstoffperoxid/Hydroxymethylsulfinsäure, Natrium- persulfat/Ascorbinsäure, Ammoniumperoxodisulfat/Ascorbinsäure und Wasserstoffpe- roxid/Ascorbinsäure, Photoinitiatoren, wie 1-[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2- methyl-1-propan-1-on, sowie deren Mischungen.
Die Initiatoren werden in üblichen Mengen eingesetzt, beispielsweise in Mengen von 0,001 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Monomeren a). Die bevorzugten Polymerisationsinhibitoren benötigen für eine optimale Wirkung gelösten Sauerstoff. Daher kann die Monomerlösung vor der Polymerisation durch Inertisie- rung, d. h. Durchströmen mit einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff, von gelöstem Sauerstoff befreit werden. Vorzugsweise wird der Sauerstoffgehalt der Monomerlösung vor der Polymerisation auf weniger als 1 Gew.-ppm, besonders bevorzugt auf weniger als 0,5 Gew.-ppm, gesenkt.
Die Herstellung eines geeigneten Polymers sowie weitere geeignete hydrophile ethyle- nisch ungesättigte Monomere a) werden in DE 199 41 423 A1 , EP 686 650 A1 , WO 2001/45758 A1 und WO 2003/104300 A1 beschrieben.
Geeignete Reaktoren sind Knetreaktoren oder Bandreaktoren. Im Kneter wird das bei der Polymerisation einer wässrigen Monomerlösung entstehende Polymergel durch beispielsweise gegenläufige Rührwellen kontinuierlich zerkleinert, wie in
WO 2001/38402 A1 beschrieben. Die Polymerisation auf dem Band wird beispielsweise in DE 38 25 366 A1 und US 6,241 ,928 beschrieben. Bei der Polymerisation in einem Bandreaktor entsteht ein Polymergel, das in einem weiteren Verfahrensschritt zerkleinert werden muss, beispielsweise in einem Fleischwolf, Extruder oder Kneter.
Vorteilhaft wird das Hydrogel nach dem Verlassen des Polymerisationsreaktors noch bei höherer Temperatur, vorzugsweise mindestens 50 0C, besonders bevorzugt mindestes 70 0C, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 0C, sowie vorzugsweise weniger als 100 0C, gelagert, beispielsweise in isolierten Behältern. Durch die Lagerung, üblicherweise 2 bis 12 Stunden, wird der Monomerumsatz weiter erhöht.
Bei höheren Monomerumsätzen im Polymerisationsreaktor kann die Lagerung auch deutlich verkürzt bzw. auf eine Lagerung verzichtet werden.
Die Säuregruppen der erhaltenen Hydrogele sind üblicherweise teilweise neutralisiert, vorzugsweise zu 25 bis 95 mol-%, bevorzugt zu 50 bis 80 mol-%, besonders bevorzugt zu 60 bis 75 mol-%, wobei die üblichen Neutralisationsmittel verwendet werden können, vorzugsweise Alkalimetallhydroxide, Alkalimetalloxide, Alkalimetallcarbonate oder Alkalimetallhydrogencarbonate sowie deren Mischungen. Statt Alkalimetallsalzen kön- nen auch Ammoniumsalze verwendet werden. Natrium und Kalium sind als Alkalimetalle besonders bevorzugt, ganz besonders bevorzugt sind jedoch Natriumhydroxid, Natriumcarbonat oder Natriumhydrogencarbonat sowie deren Mischungen.
Die Neutralisation wird vorzugsweise auf der Stufe der Monomeren durchgeführt. Dies geschieht üblicherweise durch Einmischung des Neutralisationsmittels als wässrige Lösung, als Schmelze, oder bevorzugt auch als Feststoff. Beispielsweise kann Natriumhydroxid mit einem Wasseranteil deutlich unter 50 Gew.-% als wachsartige Masse mit einem Schmelzpunkt oberhalb 23 0C vorliegen. In diesem Fall ist eine Dosierung als Stückgut oder Schmelze bei erhöhter Temperatur möglich.
Es ist aber auch möglich die Neutralisation nach der Polymerisation auf der Stufe des Hydrogels durchzuführen. Weiterhin ist es möglich bis zu 40 mol-%, vorzugsweise 10 bis 30 mol-%, besonders bevorzugt 15 bis 25 mol-%, der Säuregruppen vor der Polymerisation zu neutralisieren indem ein Teil des Neutralisationsmittels bereits der Monomerlösung zugesetzt und der gewünschte Endneutralisationsgrad erst nach der Polymerisation auf der Stufe des Hydrogels eingestellt wird. Wird das Hydrogel zumindest teilweise nach der Polymerisation neutralisiert, so wird das Hydrogel vorzugsweise mechanisch zerkleinert, beispielsweise mittels eines Fleischwolfes, wobei das Neutralisationsmittel aufgesprüht, übergestreut oder aufgegossen und dann sorgfältig untergemischt werden kann. Dazu kann die erhaltene Gelmasse noch mehrmals zur Homogenisierung gewolft werden.
Das Hydrogel wird dann vorzugsweise mit einem Bandtrockner getrocknet bis der Restfeuchtegehalt vorzugsweise unter 15 Gew.-%, insbesondere unter 10 Gew.-% liegt, wobei der Wassergehalt gemäß der von der EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) empfohlenen Testmethode Nr. 430.2-02 "Moisture content" bestimmt wird. Wahlweise kann zur Trocknung aber auch ein Wirbelbetttrockner oder ein beheizter Pflugscharmischer verwendet werden. Um besonders weiße Produkte zu erhalten, ist es vorteilhaft bei der Trocknung dieses Gels einen schnellen Abtransport des verdampfenden Wassers sicherzustellen. Dazu ist die Trocknertemperatur zu optimieren, die Luftzu- und -abführung muss kontrolliert erfolgen, und es ist in jedem Fall auf ausreichende Belüftung zu achten. Die Trocknung ist naturgemäß um so einfacher und das Produkt um so weißer, wenn der Feststoffgehalt des Gels möglichst hoch ist. Bevorzugt liegt der Feststoffgehalt des Gels vor der Trocknung daher zwischen 30 und 80 Gew.-%. Besonders vorteilhaft ist die Belüftung des Trockners mit Stickstoff oder einem anderen nicht-oxidierenden Inertgas. Wahlweise kann aber auch einfach nur der Partialdruck des Sauerstoffs während der Trocknung abgesenkt werden, um oxidative Vergilbungsvorgänge zu verhindern.
Das getrocknete Hydrogel wird hiernach gemahlen und klassiert, wobei zur Mahlung üblicherweise ein- oder mehrstufige Walzenstühle, bevorzugt zwei- oder dreistufige Walzenstühle, Stiftmühlen, Hammermühlen oder Schwingmühlen eingesetzt werden können.
Die mittlere Partikelgröße der als Produktfraktion abgetrennten Polymerpartikel beträgt vorzugsweise mindestens 200 μm, besonders bevorzugt von 250 bis 600 μm, ganz besonders von 300 bis 500 μm. Die mittlere Partikelgröße der Produktfraktion kann mittels der von der EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) empfohlenen Testmethode Nr. 420.2-02 "Partikel size distribution" ermittelt werden, wobei die Massenanteile der Siebfraktionen kumuliert aufgetragen werden und die mittlere Partikelgröße graphisch bestimmt wird. Die mittlere Partikelgröße ist hierbei der Wert der Maschenweite, der sich für kumulierte 50 Gew.-% ergibt. Die Polymerpartikel können zur weiteren Verbesserung der Eigenschaften nachvernetzt werden. Geeignete Nachvernetzer sind Verbindungen, die mindestens zwei Gruppen enthalten, die mit den Carboxylatgruppen des Hydrogels kovalente Bindungen bilden können. Geeignete Verbindungen sind beispielsweise Alkoxysiliylverbin- düngen, Polyaziridine, Polyamine, Polyamidoamine, Di- oder Polyepoxide, wie in EP 83 022 A2, EP 543 303 A1 und EP 937 736 A2 beschrieben, di- oder polyfunktionelle Alkohole, wie in DE 33 14 019 A1 , DE 35 23 617 A1 und EP 450 922 A2 beschrieben, oder ß-Hydroxyalkylamide, wie in DE 102 04 938 A1 und US 6,239,230 beschrieben.
Des weiteren sind in DE 40 20 780 C1 zyklische Karbonate, in DE 198 07 502 A1 2- Oxazolidon und dessen Derivate, wie 2-Hydroxyethyl-2-oxazolidon, in DE 198 07 992 C1 Bis- und Poly-2-oxazolidinone, in DE 198 54 573 A1 2-Oxotetrahydro-1 ,3-oxazin und dessen Derivate, in DE 198 54 574 A1 N-Acyl-2-Oxazolidone, in DE 102 04 937 A1 zyklische Harnstoffe, in DE 103 34 584 A1 bizyklische Amidacetale, in EP 1 199 327 A2 Oxetane und zyklische Harnstoffe und in WO 2003/31482 A1 Morpholin-2,3- dion und dessen Derivate als geeignete Nachvernetzer beschrieben.
Weiterhin können auch Nachvernetzer eingesetzt werden, die zusätzliche polymeri- sierbare ethylenisch ungesättigte Gruppen enthalten, wie in DE 37 13 601 A1 be- schrieben
Die Menge an Nachvernetzer beträgt vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Polymer.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich zu den Nachvernetzern polyvalente Kationen auf die Partikeloberfläche aufgebracht.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren polyvalenten Kationen sind bei- spielsweise zweiwertige Kationen, wie die Kationen von Zink, Magnesium, Kalzium und Strontium, dreiwertige Kationen, wie die Kationen von Aluminium, Eisen, Chrom, Seltenerden und Mangan, vierwertige Kationen, wie die Kationen von Titan und Zirkonium. Als Gegenion sind Chlorid, Bromid, Sulfat, Hydrogensulfat, Carbonat, Hydrogencarbo- nat, Nitrat, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat und Carboxylat, wie Acetat und Lactat, möglich. Aluminiumsulfat ist bevorzugt. Außer Metallsalzen können auch Polyamine als polyvalente Kationen eingesetzt werden.
Die Einsatzmenge an polyvalentem Kation beträgt beispielsweise 0,001 bis 0,5 Gew.- %, vorzugsweise 0,005 bis 0,2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,1 Gew.-%. jeweils bezogen auf das Polymer. Die Nachvernetzung wird üblicherweise so durchgeführt, dass eine Lösung des Nach- vernetzers auf das Hydrogel oder die trockenen Polymerpartikel aufgesprüht wird. Im Anschluss an das Aufsprühen wird thermisch getrocknet, wobei die Nachvernetzungsreaktion sowohl vor als auch während der Trocknung stattfinden kann.
Das Aufsprühen einer Lösung des Vernetzers wird vorzugsweise in Mischern mit bewegten Mischwerkzeugen, wie Schneckenmischer, Paddelmischer, Scheibenmischer, Pflugscharmischer und Schaufelmischer, durchgeführt werden. Besonders bevorzugt sind Vertikalmischer, ganz besonders bevorzugt sind Pflugscharmischer und Schau- feimischer. Geeignete Mischer sind beispielsweise Lödige-Mischer, Bepex-Mischer, Nauta-Mischer, Processall-Mischer und Schugi-Mischer.
Die thermische Trocknung wird vorzugsweise in Kontakttrocknern, besonders bevorzugt Schaufeltrocknern, ganz besonders bevorzugt Scheibentrocknern, durchgeführt. Geeignete Trockner sind beispielsweise Bepex-T rockner und Nara-T rockner. Überdies können auch Wirbelschichttrockner eingesetzt werden.
Die Trocknung kann im Mischer selbst erfolgen, durch Beheizung des Mantels oder Einblasen von Warmluft. Ebenso geeignet ist ein nachgeschalteter Trockner, wie bei- spielsweise ein Hordentrockner, ein Drehrohrofen oder eine beheizbare Schnecke. Besonders vorteilhaft wird in einem Wirbelschichttrockner gemischt und getrocknet.
Bevorzugte Trocknungstemperaturen liegen im Bereich 100 bis 250 0C, bevorzugt 120 bis 220 0C, und besonders bevorzugt 130 bis 210 0C. Die bevorzugte Verweilzeit bei dieser Temperatur im Reaktionsmischer oder Trockner beträgt vorzugsweise mindestens 10 Minuten, besonders bevorzugt mindestens 20 Minuten, ganz besonders bevorzugt mindestens 30 Minuten.
Anschließend kann das nachvernetzte Polymer erneut klassiert werden.
Der mittlere Durchmesser der als Produktfraktion abgetrennten Polymerpartikel beträgt vorzugsweise mindestens 200 μm, besonders bevorzugt von 250 bis 600 μm, ganz besonders von 300 bis 500 μm. 90 % der Polymerpartikel weisen einen Durchmesser von vorzugsweise 100 bis 800 μm, besonders bevorzugt von 150 bis 700 μm, ganz besonders bevorzugt von 200 bis 600 μm, auf.
Die wasserabsorbierenden Polymerpartikel weisen eine Zentrifugenretentionskapazität (CRC) von typischerweise mindestens 15 g/g, vorzugsweise mindestens 20 g/g, bevorzugt mindestens 25 g/g, besonders bevorzugt mindestens 30 g/g, ganz besonders be- vorzugt mindestens 35 g/g, auf. Die Zentrifugenretentionskapazität (CRC) der wasserabsorbierenden Polymerpartikel beträgt üblicherweise weniger als 60 g/g, wobei die Zentrifugenretentionskapazität (CRC) gemäß der von der EDANA (European Dispo- sables and Nonwovens Association) empfohlenen Testmethode Nr. 441.2-02 "Centri- fuge retention capacity" bestimmt wird.
Beispiele
Vergleichsbeispiel:
Durch kontinuierliches Mischen von Wasser, 50 gew.-%iger Natronlauge und Acrylsäu- re wurde eine 38,8 gew.-%ige Acrylsäure/Natriumacrylatlösung hergestellt, so dass der Neutralisationsgrad 71 ,3 mol-% betrug. Die Monomerlösung wurde nach dem Mischen der Komponenten durch einen Wärmetauscher kontinuierlich abgekühlt.
Als mehrfach ethylenisch ungesättigter Vernetzer wird Polyethylenglykol-400-diacrylat (Diacrylat eines Polyethylenglykols mit einem mittleren Molgewicht von 400 g/mol) verwendet. Die Einsatzmenge betrug 2 kg pro t Monomerlösung.
Zur Initiierung der radikalischen Polymerisation wurden folgende Komponenten eingesetzt: Wasserstoffperoxid (1 ,03 kg (0,25 gew.-%ig) pro t Monomerlösung), Natriumpe- roxodisulfat (3,10 kg (15 gew.-%ig) pro t Monomerlösung), sowie Ascorbinsäure (1 ,05 kg (1 gew.-%ig) pro t Monomerlösung).
Der Durchsatz der Monomerlösung betrug 20 t/h.
Die einzelnen Komponenten werden kontinuierlich in einen List Contikneter mit 6.3m3 Volumen (Fa. List, Arisdorf, Schweiz) in folgenden Mengen eindosiert:
20 t/h Monomerlösung
40 kg/h Polyethylenglycol-400-diacrylat
82,6 kg/h Wasserstoffperoxidlösung/Natriumperoxodisulfat-Lösung 21 kg/h Ascorbinsäurelösung
Zwischen den Zugabepunkten für Vernetzer und Initiatoren wurde die Monomerlösung mit Stickstoff inertisiert.
Am Ende des Reaktors wurden zusätzlich 1.000 kg/h abgetrenntes Unterkorn mit einer Partikelgröße kleiner 150 μm zudosiert.
Die Reaktionslösung hatte am Zulauf eine Temperatur von 23,5 0C. Der Reaktor wurde mit einer Drehzahl der Wellen von 38rpm betrieben. Die Verweilzeit der Reaktionsmi- schung im Reaktor betrug 15 Minuten. Nach Polymerisation und Gelzerkleinerung wurde das wässrige Polymergel auf einen Bandtrockner aufgegeben. Die Verweilzeit auf dem Trocknerband betrug ca. 37 Minuten.
Das getrocknete Hydrogel wurde gemahlen und gesiebt. Die Fraktion mit der Partikelgröße 150 bis 850 μm wurde nachvernetzt.
Die Nachvernetzerlösung wurde in einem Schugi-Mischer (Fa, Hosokawa-Micron B.V., Doetichem, NL) auf die Polymerpartikel aufgesprüht. Die Nachvernetzerlösung war eine 2,7 gew.-%ige Lösung von Ethylenglykoldiglycidylether in Propylenglykol/Wasser Gewichtsverhältnis 1 :3).
Es wurden die folgenden Mengen dosiert:
7,5 t/h wasserabsorbierende Polymerpartikel (Grundpolymer)
308,25 kg/h Nachvernetzerlösung
Anschließend wurde 60 Minuten bei 150 0C in einem NARA-Paddle-Dryer (Fa. GMF Gouda, Waddinxveen, NL) getrocknet und nachvernetzt.
Die nachvernetzten Polymerpartikel wurden in einem NARA-Paddle-Dryer (Fa. GMF Gouda, Waddinxveen, NL) auf 60 0C abgekühlt.
Die abgekühlten Polymerpartikel wurden in einer Taumelsiebmaschine (Allgaier Werke GmbH, Uhingen, DE) mit drei Siebdecks kontinuierlich gesiebt. Die Siebe hatten einen Durchmesser von jeweils 260 cm und wiesen, von unten nach oben, eine Maschenweite von 150 μm, 500 μm und 850 μm auf.
Die beiden Siebfraktionen im Bereich von 150 bis 850 μm wurden vereinigt und analy- siert. Die Partikelgrößenverteilung wurde photooptisch mit einem PartAn Particle Ana- lyzer (Fa. AnaTec, Duisburg, DE) bestimmt. Die Messergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst.
Beispiel 1 :
Es wurde verfahren wie im Vergleichsbeispiel.
Das unterste Sieb hatte Leitvorrichtungen gemäß Abbildung 1. Die drei linearen Leitvorrichtungen am Rand des Siebes waren 30 cm lang und der maximale Abstand vom Rand des Siebes betrug 10 cm. Der kreisförmige Abschnitt der spiralförmigen Leitvorrichtung war ein Kreissegment von ca. 300° und hatte einen Radius von ca. 175 cm. Die Höhe der Leitvorrichtungen betrug 5 cm. Beispiel 2
Es wurde verfahren wie im Beispiel 1. Alle Siebe der Taumelsiebmaschine hatten Leitvorrichtungen wie das unterste Sieb in Beispiel 1.
Tab.: Partikelgrößenverteilung
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Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum kontinuierlichen Klassieren wasserabsorbierender Polymerpartikel mittels mindestens eines Siebes, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sieb auf der Sieboberfläche mindestens eine Leitvorrichtung aufweist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitvorrichtung gegenüber der Sieboberfläche eine Höhe von 1 bis 10 cm aufweist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leitvorrichtung an einem Ende bündig mit dem Rand des Siebes abschließt.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Taumelsiebmaschine verwendet wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelsiebmaschine mindestens zwei Siebe aufweist.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelsieb- maschine zwischen mindestens zwei Sieben eine Vorrichtung zur Ablenkung der vom oberen Sieb herabfallenden Polymerpartikel in Richtung Siebmitte des unteren Siebes aufweist.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leitvorrichtung zur Siebmitte gerichtet ist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Siebmitte gerichtete Leitvorrichtung um mindestens 1 %, bezogen auf den Siebradius, zur Siebmitte gerichtet ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Siebmitte gerichtete Leitvorrichtung gerade ist.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Siebmitte gerichtete Leitvorrichtung eine Länge von 5 bis 20 %, bezogen auf den Siebradius, aufweist.
1 1. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leitvorrichtung die Polymerpartikel spiralförmig zur Austragsöff- nung des Siebes lenkt.
12. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die die Polymerpartikel spiralförmig zur Austragsöffnung des Siebes lenkende Leitvorrichtung ein konzentrisch um den Siebmittelpunkt liegendes Kreissegment von mindestens 180 " enthält.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das konzentrisch um den Siebmittelpunkt liegendes Kreissegment einen Durchmesser von mindestens 50 %, bezogen auf den Siebdurchmesser, aufweist.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle Siebe mindestens eine Leitvorrichtung aufweisen.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sieb eine Maschenweite im Bereich von 100 bis 1.000 μm auf- weist.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserabsorbierenden Polymerpartikel während des Klassierens eine Temperatur von mindestens 40 °C aufweisen.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei vermindertem Druck klassiert wird.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der stündliche Durchsatz an wasserabsorbierenden Polymerpartikeln beim Klassieren mindestens 100 kg pro m2 Siebfläche beträgt.
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserabsorbierenden Polymerpartikel während des Klassierens von einem Gasstrom überströmt werden.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom eine Temperatur von 40 bis 120 0C aufweist.
21. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom einen Wasserdampfgehalt von weniger als 5 g/kg aufweist.
22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die wasserabsorbierenden Polymerpartikel zu mindestens 50 mol-% zumindest teilweise neutralisierte polymerisierter Acrylsäure enthalten.
23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserabsorbierenden Polymerpartikel eine Zentrifugenretentionskapazität von mindestens 15 g/g aufweisen.
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