WO2018011018A1 - Bandtrockneranordnung zum trocknen eines wässrigen polymergels und zum zerkleinern des getrockneten polymergels zu getrockneten polymerpartikeln und verfahren zum trocknen eines wässrigen polymergels und zum zerkleinern des getrockneten polymergels zu getrockneten polymerpartikeln - Google Patents

Bandtrockneranordnung zum trocknen eines wässrigen polymergels und zum zerkleinern des getrockneten polymergels zu getrockneten polymerpartikeln und verfahren zum trocknen eines wässrigen polymergels und zum zerkleinern des getrockneten polymergels zu getrockneten polymerpartikeln Download PDF

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dried
polymer gel
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Definitions

  • a belt dryer assembly for drying an aqueous polymer gel and comminuting the dried polymer gel to dried polymer particles and methods of drying an aqueous polymer gel and crushing the dried polymer gel to dried polymer particles
  • the invention relates to a belt dryer arrangement for drying an aqueous polymer gel and for comminuting the dried polymer gel to dried polymer particles according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a process for drying an aqueous polymer gel and comminuting the dried polymer gel to dried polymer particles according to the preamble of Claim 19 and a manufacturing method according to claim 20.
  • SAP water-absorbing or superabsorbent polymers
  • crosslinked hydrophilic polymers many times their mass in the dry state (sometimes over a thousand times) of liquids such. Water or the like can absorb liquids.
  • superabsorbents The main field of application of superabsorbents is in the hygiene sector and also plays an important role in the medical field in wound dressings and plasters. Other important uses for superabsorbents are agriculture and horticulture, where superabsorbents are used to enhance the ability of soil to store moisture.
  • the requirements for a superabsorber depend on the respective field of application, which is why the properties of the superabsorbers (for example the degree of swelling and the degree of swelling) Swelling rate) must be adjusted accordingly. It is important for this whether the absorption of the liquid to be absorbed should take place at a higher temperature and / or under pressure, which is particularly important for the use of superabsorbents in incontinence products. Of great importance are also the nature and composition of the liquid to be absorbed, since the degree of swelling of a superabsorber is strongly influenced by the salt content of the swelling agent.
  • the water-absorbing polymers are, in particular, polymers of (co) polymerized hydrophilic monomers, graft copolymers of one or more hydrophilic monomers on a suitable graft base, crosslinked cellulose or starch ethers, crosslinked carboxymethylcellulose, partially crosslinked polyalkylene oxide or natural products swellable in aqueous liquids, such as guar derivatives , Such water-absorbing polymers are used for the production of diapers, tampons and sanitary napkins, but also as water-retaining agents in agricultural horticulture.
  • a production process for water-absorbent polymer particles comprises the steps of: polymerizing an aqueous monomer solution or suspension to produce a polymer gel; Drying the aqueous polymer gel in a belt dryer with a conveyor belt while receiving the aqueous polymer gel on the conveyor belt and conveying the polymer gel on the conveyor belt in a conveying direction; Breaking and / or milling the dried polymer gel into polymer particles.
  • a belt dryer in particular as a circulating-air belt dryer for guiding circulating air, is formed with a dryer construction which substantially comprises the conveyor belt and is formed with an air return leading back to the dryer structure.
  • return air is removed from the dryer structure and fed back to the dryer structure via the air return.
  • the air return includes an air removal guide formed between an upstream air intake portion on the dryer assembly and an air downstream discharge portion in the air return.
  • a superabsorbent polymer in the state of an aqueous polymer gel is considered to be in a wet state, and thus may be more generically Wet goods are called; that is, the aqueous polymer gel still has a significant amount of water before drying; in particular as described below.
  • the aqueous polymer gel is recovered by polymerizing a monomer solution or suspension.
  • the aqueous polymer gel of still aqueous polymer particles is preferably introduced into the belt dryer as granules, for example with a solids content of 40-60%. In this state, the polymer gel is in principle already crosslinked with a desired degree of crosslinking, especially initially homogeneously crosslinked, in particular with a comparatively low degree of crosslinking, in particular initially hardly crosslinked on the surface.
  • a superabsorbent polymer in the state of a water-absorbent polymer particle is considered to be in a state after drying; i.e. it has a low residual water content of the polymer particles after drying the aqueous polymer gel, in particular as described below;
  • the superabsorbent polymer is preferably present as a dried polymer gel, in particular dried polymer particles.
  • the water-absorbing polymer particles can preferably be post-crosslinked, in particular surface-crosslinked, the degree of surface crosslinking then preferably being above the abovementioned comparatively low initially homogeneous degree of crosslinking.
  • an aqueous polymer gel of the water-absorbing polymer is obtained, which is dried.
  • the aqueous polymer gel is dried to a partially dried polymer gel and thus is present as a dry cake.
  • the dry cake is preferably present as a strand of partially dried polymer gel, ie as a partially dried polymer strand, on the belt of the belt dryer, which extends in this respect through the dryer structure of the belt dryer.
  • the dry cake is at the end of the belt dryer, ie when leaving the dryer structure, as a largely dried strand of dried polymer gel, such as in the form of a plate or a board-like strand, before - ie as a dried polymer strand.
  • the partially dried polymer gel and the dried polymer gel of the dry cake are already partially referred to by the term "dried polymer particles", both of which are referred to by the terms “superabsorbent polymer particles”. sorbing or water-absorbing polymer gel "or” dried polymer gel "as distinguished from” aqueous polymer gel ".
  • An entry module of the belt dryer serves to introduce the superabsorbent polymer in the form of the aqueous polymer particles.
  • the drying conditions are selected which represent a compromise between utilization of the dryer capacity and the processability of the water-absorbing polymer particles.
  • the belt dryer has the advantage over other types of dryer that (apart from gravity) no substantial mechanical stress adversely affects the product since the aqueous polymer gel or the water-absorbing polymer particles rest loosely on a conveyor belt.
  • a belt dryer offers the possibility of structurally designing one or more control zones by means of one or more dryer zones.
  • a belt dryer comprises, for example, a product feed module for a polymer feed, a number of dryer modules for forming one or more dryer zones and a discharge module for a polymer discharge.
  • a discharge module serves to discharge the superabsorbent polymer in the form of the water-absorbing polymer particles;
  • the conveyor belt ends in the discharge module or has a reversal point there.
  • the superabsorbent polymer can fall in the discharge module at the end of the belt dryer on a crusher od.
  • Crusher can be supplied to this.
  • the dry cake can be fed as a whole to the crusher or as a breach of the dry cake or other coarse chunks of dry cake.
  • the dried and not yet comminuted polymer particles are then partly as a break of dried polymer gel, e.g. comparatively coarse chunks, and partly as an inevitable fraction of dried polymer gel.
  • the residual fractions of dried polymer gel and residues due to comminution include fine powder pieces of polymer particles comprising fine and very fine particles.
  • the dried and comminuted polymer particles are preferably introduced after crushing in a pneumatic conveying and fed to a grinding process; then further processed to ground dried polymer particles.
  • WO2015 / 163512 A1 describes a production process for water-absorbing polymer particles in which a polymer gel is dried. After drying, the dried polymer gel is subjected to a first milling step in a first milling device, then a dwell device and then fed to a second grinding step in a second grinding device.
  • the residence times in the first and second milling device are in the range of 3 minutes and the residence time in the residence device at 30 minutes or more, always well above a residence time in a grinding device.
  • the dwell device it is avoided that lumpy material gets into the further delivery.
  • the grinding takes place in view of particle sizes at 150 ⁇ .
  • ground dried polymer particles can then be fed to a sieving process.
  • a good grain fraction then has an already preferred desired particle size and can already be separated.
  • an oversize or fine grain fraction can be ground again, sieved or processed and added to the Gutkornf noise.
  • the dried, ground and sieved polymer particles of the Gutkornfrtress can be surface-processed.
  • the dried, ground and sieved and surface-treated polymer particles can be subjected to a protective sieving.
  • continuous convection belt dryers can be used;
  • this relates to a belt dryer, of the type mentioned, in particular a circulating air dryer.
  • the belt dryer mentioned in the introduction is particularly suitable for an aqueous polymer gel, in particular for the formation of a finely flowable, lumpy product.
  • the product layer of an aqueous polymer gel applied as a breathable stock is transported as a polymer strand through the drying space on a perforated conveyor belt and dried first to give partially dried polymer gel and finally dried polymer gel of a dry cake; this is then further processed to the abovementioned dried polymer particles as water-absorbing polymer particles.
  • the drying gas flowing through the product layer of the dry cake of partially dried polymer gel and then dried polymer gel serves both to introduce heat into the aqueous polymer gel to be dried or into the partially dried water-absorbing polymer particles and to remove evaporating moisture.
  • air is preferably used as the drying air.
  • the drying air flowing through the product layer is also conducted as circulating air.
  • Belt dryers with conveyor belts are to be distinguished from belt reactors. While a belt reactor is used to prepare aqueous polymer gel from its A belt dryer is used to produce water-absorbing polymer particles from an aqueous polymer gel, in particular in order preferably to produce said water-absorbing polymer particles from a crosslinking step which is initially homogeneously crosslinked, optionally also surface-crosslinked.
  • WO2015 / 074966A1 describes a slab belt dryer for superabsorbent polymers (SAP, superabsorbent for short) with a crusher.
  • SAP superabsorbent polymers
  • Such a shredder in the form of a cross-wing shredder is basically known and is used for the comminution of SAP and is commercially available.
  • An example is e.g. can be seen from the internet presentation of neamebach, https://www.vumpu.com/en/document/view/6323642/thermische-vonstechnik- qrenzebach-maschinenbau-qmbh.
  • Applicant's cross-blade shredder is basically described with respect to SAP production in WO2013 / 072419.
  • This cross-blade shredder comprises a shaft on which a plurality of ingots are received.
  • the funnelerielzerkleinerer includes a variety of fixed mounted ingot, which engage in intermediate spaces of the arranged on the shaft ingot.
  • the poly (meth) acrylate chunks entered into the shredder fall onto the fixed bars and remain on these. The chunks are smashed by the ingots rotating along with the shaft.
  • WO2014 / 044780A1 discloses in general a crusher in combination with an adjustable guiding means in the form of a grid, which additionally causes some shredding of SAP chunks.
  • Desirable is an improved crushing of the dried polymer strand, so the dry cake or coarse fragments of the dry cake, at the end of a conveyor belt of a belt dryer in dried polymer particles.
  • This is essentially due to the fact that on the one hand the properties of the dried polymer gel can vary with regard to hardness and consistency, and thus the comminution capability of a crusher comes to different effects.
  • An object of the invention is to provide an improved apparatus and method for drying an aqueous polymer gel and for comminuting the dried polymer gel to dried polymer particles.
  • the dried polymer gel is to be comminuted as a dry cake after drying or after a belt dryer in an improved manner to dried polymer particles.
  • the dried polymer particles are to be comminuted within the scope of the improved comminution method for the dried polymer gel of the polymer strand, ie the dry cake, with an optimum / suitable particle size distribution for subsequent pneumatic conveying and / or grinding.
  • the object of the invention is also to specify an improved production process for producing water-absorbing polymer particles.
  • the object is achieved by the invention with a belt dryer arrangement for drying an aqueous polymer gel and for comminuting the dried polymer gel to dried polymer particles according to claim 1.
  • the belt dryer arrangement for drying an aqueous polymer gel and for comminuting the dried polymer gel into dried polymer particles, the invention assumes that the belt dryer arrangement comprises:
  • a belt dryer with a dryer structure and a conveyor belt for receiving and drying the aqueous polymer gel to form a dry cake on a receiving surface of the conveyor belt
  • a comminution arrangement which is arranged in the direction of product flow downstream of the dryer structure for comminuting the dried polymer gel of the dry cake or possibly breaking it to dried comminuted polymer particles.
  • the crushing arrangement comprises a crusher, which is formed as a milling drum, the
  • the invention relates to a method in which an aqueous polymer gel is dried and the dried polymer gel is comminuted into dried polymer particles with a comminution assembly.
  • a belt dryer arrangement is provided, which has:
  • a belt dryer with a dryer structure and a conveyor belt for receiving and drying the aqueous polymer gel to form a dry cake on a receiving surface of the conveyor belt
  • a comminution arrangement which is arranged in the direction of product flow downstream of the dryer structure for comminuting the dried polymer gel of the dry cake or possibly breaking it to dried comminuted polymer particles.
  • the comminution assembly comprises a comminutor, which is designed as a milling drum, wherein in the method:
  • a working line of a working edge of the milling drum is the tangent at the upper vertex of the working edge of the milling drum to understand. Accordingly, a lower working line of the milling drum is understood to mean a tangent at the lower vertex of the working edge of the milling drum.
  • the working edge is to be understood as the outer edge of the milling drum, which works on the dry cake; that is, in particular the circular edge, which envelops the functional elements and whose radius is predetermined by the outer end of functional elements of the milling drum.
  • a milling drum is arranged at the level of or above the height of a conveyor belt for milling of the dry cake and discharge of milled dried polymer particles of the dry cake downwards.
  • the invention is based on the consideration that an improved comminution of dried polymer particles of the dried polymer strand, in particular the dry cake or possibly breakage of the dry cake, on the conveyor belt at the end of a conveyor belt of a belt dryer with only one funnelerielzerkleinerer is problematic or hardly can be reached.
  • the invention also leads to a production method according to claim 20.
  • the production process for producing water-absorbing polymer particles comprises the steps:
  • the invention further provides:
  • a belt dryer with a dryer structure and a conveyor belt for receiving and drying the aqueous polymer gel to form a dry cake or break on a receiving surface of the conveyor belt
  • a comminution arrangement downstream of the dryer structure in the product flow direction for comminuting the dried polymer cake of the dry cake or breakage arranged dried comminuted polymer particles characterized in that
  • the comminution arrangement comprises a comminutor, which is formed as a milling drum, and in the method:
  • the dryer structure advantageously has a conveyor belt for receiving the aqueous polymer gel on the conveyor belt and for conveying the polymer gel on the conveyor belt in a conveying direction through the dryer structure and a polymer gel feed and a polymer gel discharge.
  • the dryer structure has an air duct connected to the dryer structure for conveying supply air and exhaust air for drying the aqueous polymer gel.
  • the crushing arrangement is advantageously downstream of a
  • Polymergelaustrags arranged for crushing the dried Polymergeis to dried polymer particles, wherein the dried polymer gel is supplied as a dry cake or fragments of dry cake from dried polymer gel of the crushing arrangement and comminuted to dried polymer particles.
  • the milling drum preferably has a rotatable shaft with functional elements and the conveyor belt has a deflection roller, wherein the rotatable shaft is designed to rotate with a direction of rotation counter to a direction of rotation of the deflection roller.
  • the so preferred opposite directions of rotation support the discharge of crushed dried polymer particles of the dry cake or the break down.
  • a radius of the milling drum is greater than or equal to the thickness of the dry cake or the break and / or a lower working line of the milling drum is below a receiving surface of a conveyor belt.
  • the upper working line of the milling drum is above an upper edge of the dry cake or above an upper edge of the fracture. This helps to shed crushed dried polymer particles of the dry cake or break down.
  • the upper working line of the milling drum has an upper distance to the receiving surface of the conveyor belt and the upper distance above the height of the receiving surface of the conveyor belt is at least 5cm, preferably at least 8cm, preferably at least 10cm. This helps that the milling drum can work efficiently directly on the dry cake or breakage. It is ensured that the milling drum beats more or less from above on the dry cake or breakage.
  • a support for the dry cake or for the break is arranged in the extension of the conveyor belt between the conveyor belt and the milling drum. This avoids that parts of the dry cake and the break between the milling drum and the end of the conveyor belt fall through uncrushed. In addition, impact forces of the milling drum are absorbed by the support; It is avoided that the conveyor belt and / or a rear pulley must absorb such impact forces.
  • a front part of the support is designed as a support table with a closed support surface and a rear part of the support is formed as a support grid which has laterally spaced support elements, in particular rods, bar rods or the like.
  • Support grid Intervene functional elements of the milling drum. This has the advantage that strike the functional elements of the milling drum on the dry cake or break, so that it breaks at the spaced support elements of the support grid. The distance between the laterally spaced-apart support elements can be adjusted accordingly advantageous.
  • a milling drum may, but need not, be the sole shredder of a crushing arrangement.
  • the comminution arrangement in addition to the milling drum and an optional conveyor screw, has a further comminuting and / or guiding element, in particular a further comminutor and / or a deflecting means.
  • the comminution arrangement comprises a conveyor screw, wherein the milling roller comminution arrangement immediately product flow. is arranged in front of the screw conveyor and / or the screw conveyor acts as a further shredder.
  • the conveyor screw is arranged next to or below the milling roller and / or for receiving freely falling dried
  • Polymer particles from the milling drum is arranged.
  • the development uses the advantage that the crushing arrangement-preferably immediately after the polymer discharge at the end of the conveyor belt and immediately downstream of the pneumatic conveying is arranged.
  • the crushing arrangement is accommodated in a space-saving manner between the belt dryer and the pneumatic conveyor. Nevertheless, this can be operated independently of the belt dryer, in particular largely independent of the properties of the dried dry cake broken off by the gross breakage of dried polymer particles.
  • the milling drum is designed to comminute the dry cake into dried polymer particles which have a predefined size distribution in order to be conveyed further directly by at least one, in particular mechanical or pneumatic, conveying unit, in particular conveying screw.
  • the comminution arrangement in particular the milling drum, is designed for comminuting the dry cake into dried polymer particles, the comminuted dried polymer particles having a mass average particle diameter between 0.5 mm and 10 mm, preferably between 1 mm and 9 mm, in particular between 1 and 5 mm.
  • the mass average particle diameter after comminution is determined according to EDANA Test Method No. WSP 220.2-05 "Particle Size Distribution".
  • the comminuting arrangement is advantageous for a residence time of polymer particles below 90 seconds. formed in the crushing arrangement.
  • the residence time of the polymer particles in the milling drum is significantly lower.
  • the method and the belt dryer with the crushing arrangement and / or grinding is robust against temperature fluctuations.
  • the comminution order is in particular designed to comminute the polymer particles at a temperature between 40 ° C. and 140 ° C., in particular between 60 ° C. and 120 ° C., preferably between 80 ° C. and 120 ° C. This has advantages in terms of crushing and promotion the polymer particle. As a result, the comminution effect and size distribution of the comminuted polymer particles can be advantageously influenced.
  • the milling drum is designed to rotate the shaft at a rotational speed of more than 50 rpm and less than 250 rpm.
  • a number of functional elements of the milling drum are formed as a number of rods, teeth, bars, blade surfaces or tooth, serrated or knurled webs or edges, in particular toothed spirals or knurled screws.
  • These functional elements have proven to be advantageous in the comminution of the dry cake or breakage of the same.
  • the milling drum on a number of functional elements, which are arranged to form a working edge along a basic course of a spiral.
  • the spiral has a thread with a pitch angle between 20 ° to 70 °. This leads to a preferred comminution and / or provides a time uniformized load distribution for the milling drum, in particular for the drive, and / or for the aforementioned support.
  • the spiral may have a single thread or the spiral have several rectified or opposite, in particular separate or intermeshing, threads. This offers the possibility of directing the product stream of comminuted dried polymer particles transversely to the conveying direction, in particular to the middle.
  • the crushing arrangement is downstream of a pneumatic conveying and / or grinding arranged downstream.
  • a grinding for grinding comminuted dried polymer particles from the comminution arrangement to dried, comminuted and ground polymer particles is formed, with a mass average particle diameter of at least 200 ⁇ , more preferably from 250 to 500 ⁇ , most particularly from 300 to 700 ⁇ ,
  • the mass average particle diameter after grinding and sieving is determined on the product stream according to EDANA Test Method No. WSP 220.2-05 "Particle Size Distribution" analogously to the mass average particle diameter after comminution.
  • 1 is a schematic representation of a manufacturing arrangement for producing water-absorbing polymer particles with a belt dryer and in the product flow direction after the belt dryer with a crushing arrangement for crushing a dry cake of dried polymer gel to dried polymer particles, which is also arranged in the product flow direction before a pneumatic conveying;
  • FIG. 2 shows a schematically illustrated preferred embodiment of the comminution arrangement of FIG. 1 with a milling drum and a conveyor screw;
  • FIG. namely overall for comminuting a dry cake of dried polymer gel to dried polymer particles downstream of a belt dryer and before a subsequent pneumatic conveying; an arrangement of a rotatable shaft of a milling drum with a number of functional elements relative to a dry cake, the dry cake is supported as a whole and substantially unbroken by a horizontal support and wherein the milling drum for milling dried polymer particles is formed directly from the dry cake; a modified arrangement of a rotatable shaft of a milling drum with a number of functional elements relative to a dry cake, wherein the dry cake is supported as a whole and substantially unbroken or partially broken or broken fracture of an angled support so that the milling drum for milling dried polymer particles directly is formed by the dry cake or directly from a break example of the dry cake exemplified here; a detail of a rota
  • FIG. 7A shows a cumulative plot of mass fractions of the sieve fractions for the graphic determination of the mass average particle diameter after comminution (FIG. 7A) and refining (FIG. 7B), in particular for explaining an analogous procedure for determining the mass average particle diameter after grinding based on three examples.
  • a manufacturing process includes the steps of:
  • the belt dryer has a circulating transport belt and the aqueous polymer gel is conveyed on the conveyor belt.
  • the conveyor belt is formed as a plate conveyor belt, comprising a number of belt plates which are separated at a hinge line of a hinge construction and wherein each belt plate has a surface for receiving the aqueous polymer Geis.
  • this method of preparation may comprise: processing a monomer solution or suspension under polymerization to form a crosslinked aqueous polymer gel.
  • this relates to a production process for producing water-absorbing polymer particles with polymerization of a monomer solution or suspension containing a) at least one ethylenically unsaturated, acid group-carrying monomer which may be at least partially neutralized,
  • the water-absorbing polymer particles are prepared by polymerization of a monomer solution or suspension and are water-insoluble.
  • the aqueous polymer gel is then dried with a belt dryer until a desired, preferably low water content is established, in particular a residual moisture content of preferably 0.5 to 15% by weight, particularly preferably 1 to 10% by weight, very particularly preferably 2 to 8 Wt .-%, wherein the residual moisture content according to the EDANA recommended test method no. WSP 230.2-05 "Mass Loss Upon Heating" is determined. If the residual moisture content is too high, the dried polymer gel has too low a glass transition temperature Tg and is difficult to process further. If the residual moisture content is too low, the dried polymer gel is too brittle and in the subsequent comminution steps undesirably large quantities of polymer particles with too small particle size ("fines") are produced.
  • the solids content of the gel before drying is preferably from 25 to 90% by weight, more preferably from 35 to 70% by weight, most preferably from 40 to 60% by weight.
  • a fluidized bed dryer or a paddle dryer can be used for drying.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a production process for poly (meth) acrylates; FIG. ie generally SAP.
  • the schematic representation in FIG. 1 shows the sequence of a production process for poly (meth) acrylates up to dried polymer particles.
  • the educts 31 for the preparation of the poly (meth) acrylates are introduced, for example, into a mixing kneader, belt reactor or other reactor 30.
  • the mixing kneader comprises, for example, two axially parallel rotating shafts, on the surface of which disc surfaces are received with kneading bars arranged on their circumference.
  • a polymerization reaction is produced as the product poly (meth) acrylate, which leaves the reactor 30 in the form of lumps 33 with gel-like consistency.
  • the lumps 33 pass into a yellow bin 32, from which the lumps are applied by means of a swivel belt or similar conveying means 34 to a conveyor belt 36F of a belt dryer 36 shown in FIG. 2, ie the lumps 33 as superabsorbent polymer in the state of an aqueous polymer gel aqueous polymer gel particles.
  • liquid is withdrawn from the aqueous polymer gel particles on the conveyor belt 36F at a temperature of up to 200 ° C. so that they are conveyed on the conveyor belt through the belt dryer as partially dried, ie still moist polymer gel particles.
  • the dried poly (meth) acrylate blends arrive at the outlet of the belt dryer as dried polymer gel particles of a board-type solid dry cake 35.
  • the dry cake 35 then passes into a crushing arrangement 38.
  • the dry cake 35 can reach unbroken at the end of the conveyor belt in the crushing 38 (as shown in Fig.3A see) or it can be broken or broken as Bruch 37 present (as in Fig.3B to see); then the breakage 37, ie coarse debris or chunks, then enters the crushing arrangement 38.
  • a cutter of a crushing arrangement 38 according to a first modified embodiment (Fig.3A) shredded polymer particles are milled directly from the dry cake 35.
  • a break 37 of the dry cake 35 or other coarse chunks can be milled from the milling cutter to comminuted polymer particles.
  • a prior art cross-blade shredder includes, for example, a shaft to which a plurality of functional rods are received.
  • the functional rods are welded to the shaft 10.
  • a thorougherielzerkleinerer a plurality of fixedly mounted bars which engage in intermediate spaces of the arranged on the shaft functional rods 14.
  • the drying conditions and the throughput of the belt dryer may well be based on possibly different hardness of the dry cake 35.
  • the dimensions of a provided alone may not be sufficient to provide finely shredded fragments available. These could, for example, fall due to a too large distance between the bars of the Bucherielzerkleinerers or they could simply remain lying on this. Both cases prove to be unfavorable for the operation of the plant.
  • this could lead to transport problems.
  • coarse chunks of the mill provided in the further conveying area could only be processed unfavorably or not be collected at all.
  • a milling drum 38.1 shown in Fig. 2 ff as a preferred embodiment has proven itself in several respects.
  • the milling drum 38.1 operates directly on the dry cake 35 (FIG. 3A) according to a first modification or directly on the break 37 of the dry cake 35 according to a second modification (FIG. the milling drum 38.1 mills directly on a more or less horizontal unbroken dried polymer strand taken from the conveyor belt 36F of the belt dryer 36, i. a dry cake 35, or a broken polymer strand, i. a break 37 of the dry cake 35.
  • a crusher which is designed as a milling drum 38.1, i. the milling drum 38.1 mills the dry cake 35 or the break 37 of the dry cake, which is pushed more or less horizontally against the milling drum by the conveyor belt 36F of the belt dryer 36, to shredded dried polymer particles 39.
  • the milling drum 38.1 is combined in combination with another comminuting and / or guiding element 38.2 of the comminuting device 38, which is arranged downstream of the milling drum 38.1.
  • the further crushing and / or guiding Element 38.2 of the comminution device 38 may be another comminutor.
  • the further comminuting and / or guiding element 38.2 of the comminuting device 38 can also be a deflecting means, such as a funnel or the like.
  • the milling drum 38.1 is in accordance with the concept of the invention in simple terms at or above the height of a receiving surface of a conveyor belt for milling of the dry cake and discharge of milled dried
  • Polymer particles of the dry cake arranged down. Specifically, it is provided that -as shown in Figure 2 ff an upper working line H of a working edge 38.1 R of the milling drum 38.1 is arranged on or above a receiving surface F of a conveyor belt 36F for milling processing of the dry cake 35 or the break 37 thereof the milling drum 38.1 is designed to eject shredded dried polymer particles 39 of the dry cake 35 downwards.
  • a working line H of the working edge 38.1 R of the milling roller 38.1 is to be understood as the tangent at the upper vertex at the working edge 38.1 R of the milling drum 38.1. Accordingly, a lower working line h of the milling drum is a tangent at the lower vertex of the working edge 38.1 R of the milling drum 38.1 to understand.
  • the working edge 38.1 R is to be understood as the circle whose radius is predetermined by the end of the functional elements ZF2 of the milling drum; So especially the one outer edge of the milling drum 38.1, the same works on the dry cake 35 or breakage 37.
  • the comminuting arrangement 38 for the milling drum 38.1 and the optional further comminution and / or guide element 38.2 optionally also has a feed screw 40, which is shown in FIG. 2 and explained further.
  • the milling drum 38.1 of the comminuting arrangement 38 is arranged immediately upstream of the feed screw 40 in the event that an optional further comminuting and / or guiding element 38.2 is not provided.
  • the screw conveyor 40 is arranged in Fig.1 in the product flow direction immediately after the milling drum 38.1 and an optional further crushing and / or guide element 38.2.
  • dried polymer particles (more specifically, poly (meth) acrylate particles) i. sufficient for the pneumatic conveying and grinding a comminuted polymer particles, which are provided here together with the reference numeral 39, the screw conveyor 40 supplied.
  • the screw conveyor 40 preferably provides equalization of the main flow of a good product.
  • the well-comminuted and uniformed dried polymer particles of the main stream 41 are then fed to a pneumatic conveying 42, and these sufficiently comminuted polymer particles in the uniform product flow of the pneumatic conveying are designated by the reference numeral 43.
  • These dried polymer particles 43 are then fed to a grinding mill 44 for grinding and milled there to pass as milled, dried polymer particles 45 into a sifter 46.
  • the sieved, milled, and dried polymer particles 47 leave with a desired particle size distribution the material fraction, the screening device, and these sieved, ground, dried polymer particles 47 are optionally supplied to a further treatment, such as a surface post-crosslinking and a subsequent drying process or other thermal treatment process and made available as a product after a protective screening. Any fractions with oversize particles after the screening device 46 can be fed again to a grinding 44 in the mill until they have a desired particle size distribution of the good fraction.
  • the mean particle size of the superabsorbent polymer particles separated as ground polymer particles is preferably at least 200 ⁇ m, particularly preferably from 250 to 600 ⁇ m, very particularly from 300 to 500 ⁇ m.
  • the average particle size of the polymer particles can be determined by means of the EDANA-recommended test method No. WSP 220.2-05 "Particle Size Distribution", in which the mass fractions of the sieve fractions are applied cumulatively 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 proportion of polymer particles having a particle size of greater than 150 ⁇ is preferably at least 90 wt .-%, more preferably at least 95 wt .-%, most preferably at least 98 wt .-%.
  • Too small polymer particles are therefore separated and recycled to the production process, preferably before, during or immediately after the polymerization, ie before the drying of the polymer gel Recycle with water and / or aqueous surfactant are moistened.
  • the recycled too small polymer particles are surface postcrosslinked or otherwise coated, for example with fumed silica.
  • the polymer particles which are too small are preferably added in the last third of the kneading reactor. If the polymer particles which are too small are added very early, for example already to the monomer solution, this lowers the centrifuge retention capacity (CRC) of the water-absorbing polymer particles obtained. Although this can be compensated for example by adjusting the amount of crosslinker b). The too small polymer particles can also be added later, but then, if necessary, could only be incorporated inadequately.
  • CRC centrifuge retention capacity
  • Polymer particles with too large particle size reduce the swelling rate. Therefore, the proportion of polymer particles too large should also be low. Too large polymer particles are therefore separated and recycled to the grinding of the dried Polymergeis.
  • Figs. 2 ff. which describe the dried polymer strand of polymer gel, i. because dry cake 35 or fragments 37 of the dry cake 35 after drying or after a belt dryer 36 in an improved manner to dried polymer particles 39 - at least with a mass average particle diameters well above 0.5mm.
  • the dried polymer particles are to be comminuted within the scope of the improved comminution process for the dried polymer gel of the dry cake 35 or fragments 37 of the dry cake 35 with a particle size suitable or intended for subsequent pneumatic conveying and / or grinding.
  • FIG. 2 shows a comminution arrangement 38 with a first comminutor in the form of a milling drum 38.1, which is also designated as a comminution milling machine ZF.
  • the crushing arrangement 38 also has a screw conveyor 40.
  • the screw conveyor 40 is shown in Fig. 2 for the sake of simplicity rotated by 90 °. However, it is realistically aligned with its axis parallel to the axis of the milling drum 38.1 (ie in reality rotated by 90 ° in comparison to FIG. 2). Thus, the screw conveyor 40 is formed, the polymer particles 39 laterally, ie along the axis to transport and / or (depending on the design of the spiral of the screw conveyor 40) to pull together; d. H.
  • the screw conveyor 40 advantageously also serves to equalize the already comminuted and dried polymer particles 39. In addition, this can advantageously be designed for further comminution of the dried polymer particles 39. In this respect, the screw conveyor 40 can also serve as a further comminutor of already comminuted polymer particles and production of a uniformized stream 41 thereof. These comminuted and sufficiently uniformed dried polymer particles 41 then pass as product stream 43 into the pneumatic conveying 42.
  • the screw conveyor 40 shown in Fig. 2 is optional. It can also be provided exclusively for the transport and homogenization of the polymer particles 39. Advantageously, however, it can also function as a second crusher for the polymer particles 39.
  • the polymer particles 41 and also the uniformed polymer particles have one here
  • a mass average particle diameter between 0.5 mm and 10 mm, preferably between 1 mm and 9 mm, in particular between 1 and 5 mm.
  • the entire comminution arrangement 38 preferably operates at a temperature above about 40 ° C. to a maximum of 140 ° C., preferably 60-120 ° C., particularly preferably 80-120 ° C. - this represents in a particular manner comparatively constant degrees of hardness of the dry kiln 35 in the range the crushing 38 and prevents condensation of moisture and caking.
  • FIG. 3A The relative arrangement of the milling drum 38.1 with respect to the dry cake 35 in the dryer structure 36 (FIG. 3A) or the break 37 thereof (FIG. 3B) will now be shown in more detail in FIG. 3A or FIG. 3B, to which the conveyor belt 36F of FIG Structure 36 with the dry cake 35 is shown.
  • a milling drum 38.1 is shown in FIG.
  • the dry cake 35 can be fed unbroken over a support, which is shown here in a variant as a support table 36T, are processed by the milling drum according to Figure 3A.
  • a support which is shown here in a variant as a support table 36T
  • the drying cake 35 may break.
  • the breakage 37 of dried polymer particles of the dry cake 35 via a support here shown in a variant as a support table 36T
  • slips or slides in the direction of the milling drum 38.1 which is provided here as an authoritative crusher. It has been shown that it is advantageous to place the milling drum 38.1 for milling dried polymer particles directly on the dry cake, or to direct the dry cake or possibly the break 37 thereof directly onto the milling drum 38.1.
  • the milling drum 38.1 designed as a comminution milling cutter ZF has a rotatable shaft ZF1 with a number of functional elements ZF2, which are designed for milling dried polymer particles directly from the dry cake 35 or the break or chunk 37 thereof.
  • the working edge 38.1 R of the milling drum 38.1 is closed understand as the outer edge of the milling drum working on the dry cake; that is, in particular, the circumferential circle whose radius is predetermined by the end of functional elements of the milling drum.
  • the milling drum 38.1 is arranged at a distance D of 0.5 to 5 cm from the end of the support.
  • a support for the dry cake 35 or the break 37 thereof is arranged between the conveyor belt 36F and the milling drum 38.1 in extension of the receiving surface F and aligned substantially parallel to the conveyor belt 36F or to the transport direction C or at an angle ⁇ to the horizontal or to the transport direction C, ie preferably downwards alternatively but possibly also inclined upwards.
  • the angle ⁇ is nearly or in the range of 0 °; i.e. the support in the form of a support table 36T is aligned substantially parallel to the conveyor belt 36F or to the transport direction C.
  • the angle ⁇ to the horizontal or to the transport direction C downwards is slightly greater than 0 °, ie. the support table 36T is slightly inclined, namely in the present case at an angle ⁇ of 1 ° to 5 ° downwards. If necessary. may be in a modified embodiment, the angle ⁇ but up to 10 ° or optionally. Up to 15 °.
  • an angle ⁇ 'to the horizontal or to the transport direction C may alternatively also be directed upward.
  • the support table 36T may be inclined practically parallel to the conveyor belt 36F or alternatively slightly upwardly, so that the dry cake 35 or pieces 37 of the dry cake are made slightly upwards due to the inclination of the support table 36T upward.
  • Such an angle ⁇ 'upward relative to the horizontal or to the transport direction C may for example be an angle ⁇ ' of 1 ° to 5 ° or optionally. Up to 10 ° or optionally. To 15 °. Basically, angles ⁇ , ⁇ 'downwards or upwards theoretically up to 30 ° are conceivable.
  • the relative height of the milling drum 38.1 is set with respect to the conveyor belt 36F. That is to say, the upper working line H of the milling drum 38.1 is at least level with or slightly above the receiving surface of the conveyor belt 36F for milling the dry cake 35 or the break 37, as can be seen in FIGS. 3A and 3B. This is the Milling roller already arranged for the discharge of milled dried polymer particles 39 of the dry cake down.
  • the milling drum 38.1 has a rotatable shaft ZF1 with functional elements ZF2 and the conveyor belt 36F has a deflection roller 36U, wherein the rotatable shaft ZF1 is designed to rotate with a rotational direction R2 against a direction of rotation R1 of the deflection roller 36U. This also supports the discharge of milled dried polymer particles 39 of the dry cake down.
  • the relative orientation of the milling drum 38.1 to the dry cake 35 and break 37 is indicated by the working line H in the manner described above.
  • the working line H of the working edge 38.1 R of the milling drum 38.1 is mounted at or above the receiving surface F of the conveyor belt 36F. This can be seen from the leveling of the working line H relative to the receiving surface F of the conveyor belt 36F.
  • the upper working line H of the milling drum 38.1 is particularly preferably above an upper edge 35C of the dry cake or relative to the upper edge 35C of the dry cake 35 or the upper edge 37C of the break 37.
  • the milling drum 38.1 has a sufficiently large diameter.
  • the axis 38.1A of the milling drum 38.1 is mounted at or below the height of the receiving surface F of the conveyor belt 36F.
  • a radius r of the milling drum 38.1 is greater than or equal to the thickness 35D, 37D of the dry cake 35 or the break 37) and a lower working line of the milling drum 38.1 lies below a receiving surface F of a conveyor belt 36F.
  • FIG. 4 shows a particularly preferred embodiment of such a milling drum 38.1 in the form of a comminution milling cutter ZF with said functional elements ZF2 in the form of impact bars, which form a working edge 38.1 R for milling the break 37 or dry cake 35.
  • the working edge 38.1 R is recognizable formed following the course of a spiral; Here is a spiral with a thread-like course, the thread forms a transition angle between 40 ° to 50 °.
  • the milling drum rotates to reach the predetermined particle size at a speed of more than 50 revolutions per minute and less than 250 revolutions per minute, preferably in the range of 100 revolutions per minute, depending on the actual diameter of the working edge 38.1 R of the milling drum.
  • the milling drum it has proved to be advantageous for the milling drum to rotate in order to reach the predetermined particle size at a rotational speed which is in principle the higher the smaller the diameter of the working edge 38.1 R of the milling drum.
  • this preferably applies at an ambient temperature of 40 ° -140 ° C., preferably 60-120 ° C., particularly preferably 80-120 ° C. in the area of the comminuting arrangement 38.
  • FIGS. 5A and 5B show a side view "1" and in a plan view "2", the relative arrangement of a support exemplified with reference to Figures 3A and 3B; namely, once a support table 36T and once a support grid 36G for supporting guidance of the dry cake 35 or in the event that this should cancel the break 37 of the dry cake 35 directly to the milling drum 38.1.
  • the milling drum 38.1 with corresponding functional elements ZF2 on a shaft ZF1 and with the working edge 38.1 R formed thereby is shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the support is designed as a support table 36T with a closed support surface, a distance D being left between an edge of the support table 36T and a working edge 38.1R of the milling drum 38.1.
  • the distance D may well be in the range between 0.5 cm and 20 cm, preferably below 10 cm, particularly preferably below 2 cm.
  • the support is at least partially formed in the form of a support grid 36G with laterally spaced bars or bars or the like supporting elements 36B, which engage in the intermediate spaces functional elements ZF2 of the milling drum 38.1.
  • the distance D is kept as low as possible (Fig.5A) or avoided (Fig.5B), so that a passage (bypass) of any present smaller fragments of the dry cake 35 or the break 37 between support (for example, a support table 36T or a support grid 36G) and milling drum 38.1 is avoided.
  • the support whether as a support table 36T or support grid 36G, also has the advantage that the impact pressure of the functional elements ZF2 of the milling drum 38.1 is received by the support.
  • 6 shows schematically possibilities of a fundamental course of a working edge 38.1 R (in the sense of an enveloping boundary line for the working edge); For example, in view A for a in Fig.4 or Fig.5A, Fig.5B example shown WelleZFI the milling drum 38.1.
  • the working edge 38.1 R follows at view A a spiral-shaped basic course, which turns clockwise from left to right.
  • the view B of Figure 6 shows a similar spiraling of the working edge 38.1 R, in which case the spiral rotates from left to right counterclockwise. Depending on the direction of rotation of the milling drum 38.1 R is thus accompanied by a corresponding promotion of a product flow of milled polymer particles to the side.
  • FIG. 6 shows a further embodiment in which, depending on the direction of rotation of the milling drum 38.1 R, a product stream of milled polymer particles is conveyed towards the center, since the spiral paths for a working edge 38.1 R on a left side and on a right side, respectively Side of the center M of the milling drum 38.1 R are executed in opposite directions.
  • Conceivable are other embodiments such as interlocking parallel spiral working lines, etc.
  • Fig. 7A shows a cumulative plot of mass fractions of screen fractions for graphical determination of mass average particle diameter after comminution.
  • the result of the measurement is plotted in the following table Tab.1 with the screen sizes; the values are shown in Fig. 7A.
  • the mass average particle diameter at the product stream 41 after comminution is about 3.0 mm, which can be seen from the plot and assignment of a mass average particle diameter of particles for a 50% by weight value in FIG.
  • the mass average particle diameter after comminution is determined according to EDANA Test Method No. WSP 220.2-05 "Particle Size Distribution".
  • the mass average particle diameter after grinding and sieving is determined on the product stream 47 as well as the mass average particle diameter after comminution and is shown in FIG.
  • sieves with the mesh sizes 45/150/212/300/425/500/600/710/850 ⁇ be used (see below fraction).
  • a particle size distribution determination was carried out after grinding and screening on the product stream 47 on products which were sieved between 150 and 850 ⁇ m, between 100 and 700 ⁇ m and between 100 and 600 ⁇ m.
  • the respective result of the measurement is plotted in the following tables with the sieve sizes; the values are shown in Fig. 7B.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bandtrockneranordnung zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln, aufweisend: - einen Bandtrockner (36) mit einem Trockneraufbau (36A) und einem Förderband (36F) zur Aufnahme und zum Trocknen des wässrigen Polymergeis zu einem Trockenkuchen (35) oder Bruch (37) auf einer Aufnahmefläche (F) des Förderbandes (36F), - eine Zerkleinerungsanordnung (38), die in Produktstromrichtung nach dem Trockner- aufbau zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis des Trockenkuchens (35) oder Bruchs (37) zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln (39) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass - die Zerkleinerungsanordnung (38) einen Zerkleinerer aufweist, der als eine Fräswalze (38.1) gebildet ist, die - mit einer oberen Arbeitslinie (H) eines Arbeitsrandes (38.1R) der Fräswalze (38.1) auf Höhe oder oberhalb einer Aufnahmefläche(F) eines Förderbandes (36F), zur fräsenden Bearbeitung des Trockenkuchens (35) oder des Bruchs (37), angeordnet ist, wobei die Fräswalze (38.1) zum Abwurf von zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln (39) des Trockenkuchens (35) oder des Bruchs (37) nach unten ausgebildet ist.

Description

Bandtrockneranordnung zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln und Verfahren zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln
Die Erfindung betrifft eine Bandtrockneranordnung zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19 und ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 20.
Als wasserabsorbierende bzw. superabsorbierende Polymere (SAP, kurz Superabsorber genannt) bezeichnet man vernetzte hydrophile Polymere, die ein Vielfaches ihrer Masse im trockenen Zustand (teilweise über das Tausendfache) an Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser oder dergleichen Flüssigkeiten absorbieren können.
Das Haupteinsatzgebiet von Superabsorbern liegt im Hygienebereich und spielt auch im medizinischen Bereich in Wundauflagen und Pflastern eine bedeutende Rolle. Weitere wichtige Einsatzgebiete für Superabsorber stellen Landwirtschaft und Gartenbau dar, wo Superabsorber eingesetzt werden, um die Fähigkeit von Erde zur Speicherung von Feuchtigkeit zu verbessern.
Die Anforderungen an einen Superabsorber hängen von dem jeweiligen Anwendungsge- biet ab, weshalb die Eigenschaften der Superabsorber (z. B. der Quellungsgrad und die Quellungsgeschwindigkeit) entsprechend angepasst werden müssen. Dafür ist es von Bedeutung, ob die Aufnahme der zu absorbierenden Flüssigkeit bei höherer Temperatur und/oder unter Druck erfolgen soll, was insbesondere für den Einsatz von Superabsor- bern in Inkontinenzprodukten wichtig ist. Von großer Bedeutung sind auch Art und Zu- sammensetzung der zu absorbierenden Flüssigkeit, da der Quellungsgrad eines Super- absorbers stark vom Salzgehalt des Quellungsmittels beeinflusst wird.
Die wasserabsorbierenden Polymere sind insbesondere Polymere aus (co-) polymerisier- ten hydrophilen Monomeren, Pfropfcopolymere von einem oder mehreren hydrophilen Monomeren auf einer geeigneten Pfropfgrundlage, vernetzte Cellulose oder Stärkeether, vernetzte Carboxymethylcellulose, teilweise vernetztes Polyalkylenoxid oder in wässrigen Flüssigkeiten quellbare Naturprodukte, wie beispielsweise Guarderivate. Solche wasserabsorbierende Polymere werden zur Herstellung von Windeln, Tampons und Damenbinden, aber auch als wasserzurückhaltende Mittel im landwirtschaftlichen Gartenbau ver- wendet.
Ein Herstellungsverfahren für wasserabsorbierende Polymerpartikel weist die Schritte auf: Polymerisieren einer wässrigen Monomer-Lösung oder -Suspension zur Herstellung eines Polymergeis; Trocknen des wässrigen Polymergeis in einem Bandtrockner mit einem Förderband unter Aufnahme des wässrigen Polymergeis auf dem Förderband und Fördern des Polymergeis auf dem Förderband in eine Förderrichtung; Brechen und/oder Mahlen des getrockneten Polymergeis zu Polymerpartikeln.
Die Herstellung der wasserabsorbierenden Polymere wird beispielsweise in der Mono- graphie "Modern Super Absorbent Polymer Technology", von F. L. Buchholz und A. T. Graham, Wiley-VCH, 1998 oder in Ullmanns "Encyklopedia of Industrial Chemistry", 6. Auflage, Band 35, Seite 73 bis 103 beschrieben.
Zum Trocknen ist ein Bandtrockner, insbesondere als ein Umluftbandtrockner zur Füh- rung von Umluft, mit einem das Förderband weitgehend umfassenden Trockneraufbau ausgebildet und mit einer am Trockneraufbau luftrückführend anschließenden Luftrückführung gebildet. Dabei wird Rückführluft aus dem Trockneraufbau entnommen und über die Luftrückführung dem Trockneraufbau wieder zugeführt. Die Luftrückführung weist eine Luftentnahmeführung auf, die zwischen einem luftstromaufwärtigen Eintrags- Abschnitt am Trockneraufbau und einem luftstromabwärtigen Austrags-Abschnitt in der Luftrückführung ausgebildet ist.
Ein superabsorbierendes Polymer im Zustand eines wässrigen Polymergeis wird als ein in einem nassen Zustand befindlich angesehen und kann insofern auch allgemeiner als Nassgut bezeichnet werden; d.h. das wässrige Polymergel hat immer noch einen beträchtlichen Wasseranteil vor dem Trocknen; insbesondere wie unten beschrieben. Das wässrige Polymergel wird durch Polymerisieren einer Monomer-Lösung oder - Suspension gewonnen. Das wässrige Polymergel von noch wässrigen Polymerpartikeln wird bevorzugt als Granulat, z.B. mit einem Feststoffanteil von 40-60%, in den Bandtrockner eingebracht. In diesem Zustand ist das Polymergel grundsätzlich bereits vernetzt mit einem gewünschten Vernetzungsgrad, insbesondere zunächst homogen vernetzt, insbesondere mit einem vergleichsweise niedrigen Vernetzungsgrad insbesondere zunächst noch kaum oberflächenvernetzt.
Ein superabsorbierendes Polymer im Zustand eines wasserabsorbierenden Polymer- Partikels ist als in einem Zustand nach dem Trocknen befindlich anzusehen; d.h. es hat einen geringen restlichen Wassergehalt der Polymerpartikel nach dem Trocknen des wässrigen Polymergeis, insbesondere wie unten beschrieben; also liegt das superabsor- bierende Polymer bevorzugt als getrocknetes Polymergel, insbesondere getrocknete Polymerpartikel vor. In diesem Zustand können die wasserabsorbierenden Polymerpartikel bevorzugt nachvernetzt werden, insbesondere oberflächenvernetzt werden, wobei der Oberflächenvernetzungsgrad dann bevorzugt über dem obengenannten vergleichsweise niedrigen zunächst homogenen Vernetzungsgrad liegt. Vorzugswei- se wird nach der Polymerisation ein wässriges Polymergel der wasserabsorbierenden Polymere erhalten, das getrocknet wird. Die Grundsätze einer Trocknung des wässrigen Polymergeis zu einem wasserabsorbierenden Polymer mit wasserabsorbierenden, insbesondere getrockneten, Polymerpartikeln wird ebenfalls in der Monographie "Modern Super Absorbent Polymer Technology", von F. L. Buchholz und A. T. Graham, Wiley- VCH, 1998, in den Seiten 87 bis 93 beschrieben.
Im Bandtrockner wird das wässrige Polymergel zu einem teilgetrockneten Polymergel getrocknet und liegt insofern als ein Trockenkuchen vor. Der Trockenkuchen liegt bevorzugt als ein Strang von teilgetrockneten Polymergel, also als teilgetrockneter Polymerstrang, auf dem Band des Bandtrockners vor, der sich insofern durch den Trockneraufbau des Bandtrockners erstreckt.
Der Trockenkuchen liegt am Ende des Bandtrockners, d.h. beim Verlassen des Trockneraufbaus, als weitgehend getrockneter Strang von getrocknetem Polymergel, etwa in Form einer Platte oder einem brettartigen Strang, vor - also als getrockneter Polymerstrang. Im Folgenden wird teilweise auf das teilgetrocknete Polymergel und auf das getrocknete Polymergel des Trockenkuchens bereits mit der Begrifflichkeit„getrocknete Polymerpartikel" Bezug genommen; beide Fälle werden mit den Begriffen„superab- sorbierendes oder wasserabsorbierendes Polymergel" oder„getrocknetes Polymergel" im Unterschied zu„wässrigem Polymergel" erfasst.
Ein Eintragsmodul des Bandtrockners dient zum Eintragen des superabsorbierenden Polymers in Form der wässrigen Polymerpartikel. In der Praxis werden dann die Trocknungsbedingungen gewählt, die einen Kompromiss zwischen Ausnutzung der Trocknerkapazität und der Verarbeitbarkeit der wasserabsorbierenden Polymerpartikel darstellen. Der Bandtrockner hat im Vergleich zu anderen Trocknerbauarten den Vorteil, dass (bis auf die Schwerkraft) keine wesentliche mechanische Beanspruchung das Produkt beein- trächtigt, da das wässrige Polymergel bzw. die wasserabsorbierenden Polymerpartikel lose auf einem Förderband aufliegen. Prinzipiell bietet ein Bandtrockner die Möglichkeit, eine oder mehrere Kontrollzonen mittels einer oder mehreren Trocknerzonen baulich zu gestalten. Ein Bandtrockner umfasst beispielsweise ein Produktaufgabemodul für einen Polymereintrag, eine Anzahl von Trocknermodulen zur Bildung einer oder mehrerer Trocknerzonen und ein Austragsmodul für einen Polymeraustrag. Ein Austragsmodul dient zum Austragen des superabsorbierenden Polymers in Form der wasserabsorbierenden Polymerpartikel; insbesondere endet das Förderband im Austragsmodul bzw. hat dort einen Umkehrpunkt. Das superabsorbierende Polymer kann im Austragsmodul am Ende des Bandtrockners auf einen Brecher od. dgl. Zerkleinerer fallen oder kann diesem zugeführt werden. Dazu kann der Trockenkuchen als Ganzes dem Zerkleinerer zugeführt werden oder als Bruch des Trocken kuchens oder als sonstige grobe Brocken des Trockenkuchens. Die getrockneten und noch nicht zerkleinerten Polymerpartikel liegen dann teils als Bruch von getrocknetem Polymergel, z.B. vergleichsweise grobe Brocken, und teils als unvermeidlicher Bruchrest von getrocknetem Polymergel, vor.
Es entstehen danach durchweg zerkleinerte getrocknete Polymerpartikel von getrocknetem Polymergel durch das Zerkleinern im Zerkleinerer. Insbesondere der Bruchrest von getrocknetem Polymergel und Reste infolge des Zerkleinerns umfasst feine Pulverstücke von Polymerpartikeln umfassend Fein- und Feinstpartikel. Die getrockneten und zerkleinerten Polymerpartikel werden nach dem Zerkleinern bevorzugt in eine pneumatische Förderung eingebracht und einem Mahlvorgang zugeführt; also danach zu gemahlenen getrockneten Polymerpartikel weiterverarbeitet.
WO2015/163512 A1 erläutert ein Herstellungsverfahren für Wasser-absorbierende Polymerpartikel, bei dem ein Polymergel getrocknet wird. Nach dem Trocknen wird das getrocknete Polymergel einem ersten Mahlschritt in einer ersten Mahlvorrichtung, dann einer Verweilvorrichtung und dann einem zweiten Mahlschritt in einer zweiten Mahlvorrichtung zugeführt. Die Verweilzeiten in der ersten und zweiten Mahlvorrichtung liegen im Bereich von 3 Minuten und die Verweilzeit in der Verweilvorrichtung bei 30min oder mehr, immer deutlich über einer Verweilzeit in einer Mahlvorrichtung. Durch die Verweilvorrich- tung wird vermieden, dass geklumptes Material in die weitere Förderung gelangt. Die Mahlung erfolgt im Hinblick auf Partikelgrößen bei 150μιη.
Insbesondere gemahlene getrocknete Polymerpartikel können dann einem Siebvorgang zugeführt werden. Eine Gutkornfraktion hat dann eine schon bevorzugte gewünschte Partikelgröße und kann bereits abgetrennt werden. Eine Überkorn- oder Feinkorn- Fraktion kann ggfs. nochmals gemahlen, gesiebt oder bearbeitet werden und zur Gutkornfaktion hinzugefügt werden. Die getrockneten, gemahlenen und gesiebten Polymerpartikel der Gutkornfraktion können oberflächennachbearbeitet werden. Die getrockneten, gemahlenen und gesiebten und oberflächennachbearbeiteten Polymerpartikel können einer Schutzsiebung zugeführt werden.
Beim Trocknungsverfahren können kontinuierlich arbeitende Konvektionsbandtrockner verwendet werden; im Folgenden betrifft dies einen Bandtrockner, der eingangs genannten Art, insbesondere einen Umluftbandtrockner. Der eingangs genannte Bandtrockner ist für ein wässriges Polymergel, insbesondere zur Bildung eines begrenzt rieselfähigen, stückigen Produkts, besonders ausgebildet. Bei einem kontinuierlich arbeitenden Bandtrockner wird die als durchlüftbares Haufwerk aufgelegte Produktschicht eines wässrigen Polymergeis als Polymerstrang auf einem perforierten Förderband durch den Trocknungsraum transportiert und dabei zunächst zu teilgetrocknetem Polymergel und schließ- lieh zu getrocknetem Polymergel eines Trockenkuchens getrocknet; dieses wird dann zu den oben genannten getrockneten Polymerpartikeln als wasserabsorbierende Polymerpartikel weiterverarbeitet.
Das die Produktschicht des Trockenkuchens von teilgetrocknetem Polymergel und dann getrocknetem Polymergel durchströmende Trocknungsgas dient sowohl zum Wärmeeintrag in das zu trocknende wässrige Polymergel bzw. in die teilweise getrockneten wasserabsorbierenden Polymerpartikel als auch zum Abtransport von verdampfender Feuchte. Als Trocknungsgas wird bevorzugt Luft als Trocknungsluft verwendet. Bei einem Umluftbandtrockner wird die die Produktschicht durchströmende Trocknungsluft zudem als Umluft geführt.
Bandtrockner mit Transportbändern sind zu unterscheiden von Bandreaktoren. Während ein Bandreaktor verwendet wird, um wässriges Polymergel aus seinen Herstellungsstof- fen zu produzieren wird ein Bandtrockner verwendet, um wasserabsorbierende Polymerpartikel aus einem wässrigen Polymergel zu produzieren, insbesondere um bevorzugt aus einem mit gewünschtem Vernetzungsgrad zunächst homogen vernetzten, ggfs. auch oberflächenvernetzten-wässrigen Polymergel die genannten wasserabsorbie- renden Polymerpartikel zu produzieren.
WO2015/074966A1 beschreibt einen Plattenbandtrockner für superabsorbierende Polymere (SAP, kurz Superabsorber genannt) mit einem Zerkleinerer. Solch ein Zerkleinerer in Form eines Kreuzflügelzerkleinerers ist grundsätzlich bekannt und wird zur Zerkleine- rung von SAP eingesetzt und ist kommerziell erhältlich. Ein Beispiel ist z.B. aus der Internetdarstellung der Firma Grenzebach ersichtlich, https://www.vumpu.com/de/document/view/6323642/thermische-verfahrenstechnik- qrenzebach-maschinenbau-qmbh . Ein Kreuzflügelzerkleinerer der Anmelderin ist grundsätzlich in Bezug auf eine SAP- Produktion in WO2013/072419 beschrieben .Dieser Kreuzflügelzerkleinerer umfasst eine Welle, an der eine Vielzahl von Barren aufgenommen sind. Neben den auf der Welle angeordneten Barren umfasst der Kreuzflügelzerkleinerer eine Vielzahl fest montierter Barren, die in Zwischenräume der auf der Welle angeordneten Barren eingreifen. Die in den Zerkleinerer eingegebenen Poly(meth)acrylat-Brocken fallen auf die fest montierten Barren und bleiben auf diesen liegen. Durch die sich mit der Welle mitdrehenden Barren werden die Brocken zerschlagen.
In WO2014/044780A1 ist allgemein ein Brecher in Kombination mit einem einstellbaren Leitmittel in Form eines Gitters offenbart, das zusätzlich eine gewisse Zerkleinerung von SAP-Brocken bewirkt.
Wünschenswert ist eine verbesserte Zerkleinerung des getrockneten Polymerstrangs, also des Trocken kuchens oder der groben Bruchstücke des Trockenkuchens, am Ende eines Förderbandes eines Bandtrockners in getrocknete Polymerpartikel. Begründet liegt dies im Wesentlichen darin, dass zum einen die Eigenschaften des getrockneten Polymergeis hinsichtlich Härte und Konsistenz variieren können und damit die Zerkleinerungsfähigkeit eines Zerkleinerers unterschiedlich zum Tragen kommt. Andererseits ist es für eine pneumatische Förderung -insbesondere für eine pneumatische Förderung mit einer als Zwischenschritt darin untergebrachten Mahlung und/oder Siebung- vorteilhaft, dass ein weitgehend vergleichmäßigter Produktstrom von bereits gut zerkleinerten Polymerpartikeln aus dem getrockneten Polymergel zur Verfügung gestellt wird, insbe- sondere mit vergleichsweise konstanten Parametern in die pneumatische Förderung einbringbar ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln anzugeben. Insbesondere soll das getrocknete Polymergel als Trockenkuchen nach der Trocknung bzw. nach einem Bandtrockner in verbesserter Weise zu getrockneten Polymerpartikeln zerkleinert werden. Insbesondere sollen die getrockneten Polymerpartikel im Rahmen des verbesserten Zerkleinerungsverfahrens für das getrocknete Polymergel des Polymerstrangs, also des Trockenkuchens, mit einer für eine anschließende pneumatische Förderung und/oder Mahlung optimalen/geeigneten Partikelgrößenverteilung zerkleinert werden. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein verbessertes Herstellungsverfahren zur Herstellung wasserabsorbierender Polymerpartikel anzugeben.
Betreffend die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einer Bandtrockneranordnung zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung geht betreffend die Bandtrockneranordnung zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln davon aus, dass die Bandtrockneranordnung aufweist:
- einen Bandtrockner mit einem Trockneraufbau und einem Förderband zur Aufnahme und zum Trocknen des wässrigen Polymergeis zu einem Trockenkuchen auf einer Aufnahmefläche des Förderbandes,
- eine Zerkleinerungsanordnung, die in Produktstromrichtung nach dem Trockneraufbau zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis des Trockenkuchens oder ggf. Bruchs desselben zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
- die Zerkleinerungsanordnung einen Zerkleinerer aufweist, der als eine Fräswalze gebildet ist, die
- mit einer oberen Arbeitslinie eines Arbeitsrandes der Fräswalze auf oder oberhalb einer Aufnahmefläche eines Förderbandes zur fräsenden Bearbeitung des Trockenkuchens oder ggf. des Bruchs angeordnet ist, wobei die Fräswalze zum Abwurf von zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln des Trockenkuchens oder Bruchs nach unten ausgebildet ist. Betreffend das Verfahren wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einem Verfahren des Anspruchs 19 gelöst. Die Erfindung geht betreffend das Verfahren von einem Verfahren aus, bei dem ein wässriges Polymergel getrocknet und das getrocknete Polymergel zu getrockneten Polymerpartikeln mit einer Zerkleinerungsanordnung zerkleinert wird. Dazu ist eine Bandtrockneranordnung vorgesehen, die aufweist:
- einen Bandtrockner mit einem Trockneraufbau und einem Förderband zur Aufnahme und zum Trocknen des wässrigen Polymergeis zu einem Trockenkuchen auf einer Aufnahmefläche des Förderbandes,
- eine Zerkleinerungsanordnung, die in Produktstromrichtung nach dem Trockneraufbau zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis des Trockenkuchens oder ggf. Bruchs desselben zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
- die Zerkleinerungsanordnung einen Zerkleinerer umfasst, der als eine Fräswalze ausgebildet ist, wobei in dem Verfahren:
- das getrocknete Polymergel des Trocken kuchens zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln zerkleinert wird, wobei
- mit einer oberen Arbeitslinie eines Arbeitsrandes der Fräswalze auf oder oberhalb einer Aufnahmefläche eines Förderbandes der Trockenkuchen oder ggf. Bruch desselben fräsend bearbeitet wird und die Fräswalze die zerkleinerten getrockneten
Polymerpartikeln des Trockenkuchens oder Bruchs nach unten abwirft.
Unter einer Arbeitslinie eines Arbeitsrandes der Fräswalze ist die Tangente am oberen Scheitelpunkt des Arbeitsrandes der Fräswalze zu verstehen. Entsprechend ist unter einer unteren Arbeitslinie der Fräswalze eine Tangente am unteren Scheitelpunkt des Arbeitsrandes der Fräswalze zu verstehen. Der Arbeitsrand ist zu verstehen als derjenige äußere Rand der Fräswalze, der am Trockenkuchen arbeitet; also insbesondere der kreisförmige Rand, welcher die Funktionselemente einhüllt und dessen Radius durch das äußere Ende von Funktionselementen der Fräswalze vorgegebene ist.
Gemäß dem Konzept der Erfindung ist also vereinfacht gesagt eine Fräswalze auf Höhe oder oberhalb der Höhe eines Förderbandes zur fräsenden Bearbeitung des Trockenkuchens und Abwurf von abgefrästen getrockneten Polymerpartikel des Trockenkuchens nach unten angeordnet. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine verbesserte Zerkleinerung von getrockneten Polymerpartikeln des getrockneten Polymerstrangs, insbesondere des Trockenkuchens oder ggf. Bruchs des Trockenkuchens, auf dem Förderband, am Ende eines Förderbandes eines Bandtrockners mit nur einem Kreuzflügelzerkleinerer proble- matisch ist bzw. kaum zu erreichen ist.
Ausgehend von dieser Überlegung hat die Erfindung erkannt, dass die Fräswalze besser auf eine Verteilung von Polymerpartikeln im Trockenkuchen und Bruch des Trockenkuchens unmittelbar nach dem Förderband einerseits abgestimmt werden kann und ande- rerseits das Produkt von gut bzw. fein zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln unabhängig davon hinsichtlich der Bedürfnisse der pneumatischen Förderung und/oder einer Mahlung abgestimmt werden kann.
Die Erfindung führt auch auf ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 20.
Das Herstellungsverfahrens zur Herstellung wasserabsorbierender Polymerpartikel, weist gemäß der Erfindung die Schritte auf:
- Polymerisation einer Monomer-Lösung oder -Suspension zu wasserabsorbierenden Polymerpartikeln eines wässrigen Polymergeis, wobei die Lösung enthält a) mindestens ein ethylenisch ungesättigtes, säuregruppentragendes Monomer, das zumindest teilweise neutralisiert sein kann,
b) mindestens einen Vernetzer,
c) mindestens einen Initiator,
d) optional ein oder mehrere mit den unter a) genannten Monomeren copolymerisierbare ethylenisch ungesättigte Monomere und
optional ein oder mehrere wasserlösliche Polymere,
- Fördern des wässrigen Polymergeis zu einer Bandtrockneranordnung. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen:
- Trocknen des wässrigen Polymergeis und Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln mit einer Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, aufweisend:
- einen Bandtrockner mit einem Trockneraufbau und einem Förderband zur Aufnahme und zum Trocknen des wässrigen Polymergeis zu einem Trockenkuchen oder Bruch auf einer Aufnahmefläche des Förderbandes ,
- eine Zerkleinerungsanordnung, die in Produktstromrichtung nach dem Trockneraufbau zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis des Trockenkuchens oder Bruchs zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zerkleinerungsanordnung einen Zerkleinerer aufweist, der als eine Fräswalze gebildet ist, und in dem Verfahren:
- das getrocknete Polymergel des Trockenkuchens zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln zerkleinert wird, wobei
- mit einer oberen Arbeitslinie eines Arbeitsrandes der Fräswalze auf oder oberhalb einer Aufnahmefläche eines Förderbandes der Trockenkuchen oder der Bruch fräsend bearbeitet wird und die Fräswalze die zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln (39) des Trockenkuchens oder Bruchs nach unten abwirft,
- optional Mahlen und/oder Klassieren der getrockneten und zerkleinerten
Polymerpartikel.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu ent- nehmen und geben im einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Vorteilhaft weist der Trockneraufbau ein Förderband zur Aufnahme des wässrigen Polymergeis auf dem Förderband und zum Fördern des Polymergeis auf dem Förder- band in eine Förderrichtung durch den Trockneraufbau auf und einen Polymergeleintrag und einen Polymergelaustrag. Insbesondere weist der Trockneraufbau eine am Trockneraufbau angeschlossene Luftführung zum Fördern von Zuluft und Abluft zum Trocknen des wässrigen Polymergeis auf. Die Zerkleinerungsanordnung ist vorteilhaft produktstromabwärtig eines
Polymergelaustrags zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln angeordnet, wobei das getrocknete Polymergel als Trockenkuchen oder Bruchstücke des Trockenkuchens aus getrocknetem Polymergel der Zerkleinerungsanordnung zugeführt und zu getrockneten Polymerpartikeln zerkleinert wird.
Vorzugsweise weist die Fräswalze eine rotierbare Welle mit Funktionselementen auf und das Förderband eine Umlenkrolle auf, wobei die rotierbare Welle zum Rotieren mit einer Drehrichtung entgegen eine Drehrichtung der Umlenkrolle ausgebildet ist. Die derart bevorzugten gegenläufigen Drehrichtungen unterstützen den Abwurf von zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln des Trockenkuchens oder des Bruchs nach unten.
Vorzugsweise ist ein Radius der Fräswalze größer oder gleich der Dicke des Trockenkuchens oder des Bruchs und/oder eine untere Arbeitslinie der Fräswalze liegt unterhalb einer Aufnahmefläche eines Förderbandes. Diese Maßgaben unterstützen, dass der Trockenkuchen oder Bruch praktisch vollständig direkt auf die Fräswalze geführt und von dieser voll erfasst wird. Diese Maßgaben mindern einzeln oder allein insbesondere die Gefahr, dass der Trockenkuchen oder Bruch ganz oder teilweise an der Fräswalze vorbei geführt wird.
Vorzugsweise liegt die obere Arbeitslinie der Fräswalze oberhalb einer Oberkante des Trockenkuchens oder oberhalb einer Oberkante des Bruchs. Dies unterstützt den Abwurf von zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln des Trockenkuchens oder des Bruchs nach unten.
Vorzugsweise hat die obere Arbeitslinie der Fräswalze einen oberen Abstand zur Aufnahmefläche des Förderbandes und der obere Abstand oberhalb der Höhe der Aufnahmefläche des Förderbandes beträgt wenigstens 5cm, vorzugsweise wenigstens 8cm, vorzugsweise wenigstens 10cm. Dies unterstützt, dass die Fräswalze effizient direkt am Trockenkuchen oder Bruch arbeiten kann. Es ist gewährleistet, dass die Fräswalze mehr oder weniger von oberhalb auf den Trockenkuchen oder Bruch schlägt.
Vorzugsweise ist zwischen dem Förderband und der Fräswalze, in Verlängerung des Förderbandes eine Stütze für den Trockenkuchen oder für den Bruch angeordnet. Dies vermeidet, dass Teile des Trockenkuchens und des Bruchs zwischen die Fräswalze und dem Ende des Förderbandes unzerkleinert durchfallen. Zudem werden Schlagkräfte der Fräswalze von der Stütze aufgenommen; es wird vermieden, dass das Förderband und/oder eine hintere Umlenkrolle solche Schlagkräfte aufnehmen muss.
Vorzugsweise ist die Stütze als ein Stütztisch mit einer geschlossenen Stützfläche ausgebildet ist, wobei ein hinterer Abstand zwischen einer hinteren Kante des Stütztisches und einem vorderen Arbeitsrand der Fräswalze belassen ist. Ein Stütztisch hat besonders gute Stützeigenschaften und vermeidet mit seiner geschlossenen Stützfläche effizient, dass Teile des Trockenkuchens und des Bruchs hinter dem Ende des Förderbandes unzerkleinert durchfallen. Der belassene Abstand zwischen einer hinteren Kante des Stütztisches und einem vorderen Arbeitsrand der Fräswalze kann dementsprechend vorteilhaft eingestellt werden.
Vorteilhaft ist die Stütze als ein Stützgitter gebildet, das seitlich, über Zwischenräume beabstandete Stützelemente, insbesondere Stäbe, Barren Stangen oder dergleichen, aufweist. Ein Stützgitter ist relativ einfach realisierbar. Ein Stützgitter kann zudem die Zerkleinerungswirkung der Fräswalze unterstützen, wenn der Trockenkuchen oder der Bruch an den beabstandeten Stützelementen des Stützgitters bricht.
Besonders vorteilhaft ist ein vorderer Teil der Stütze als ein Stütztisch mit einer geschlos- senen Stützfläche ausgebildet und ein hinterer Teil der Stütze als ein Stützgitter gebildet, das seitlich, über Zwischenräume beabstandete Stützelemente, insbesondere Stäbe, Barren Stangen oder dergleichen, aufweist. Diese bevorzugte Weiterbildung kombiniert die Vorteile eines zuvor erläuterten Stütztisches und eines zuvor erläuterten Stützgitters. Vorteilhaft können in die Zwischenräume von beabstandeten Stützelementen eines
Stützgitters Funktionselemente der Fräswalze eingreifen. Dies hat den Vorteil, dass die Funktionselemente der Fräswalze auf den Trockenkuchen oder Bruch schlagen, sodass dieser an den beabstandeten Stützelementen des Stützgitters bricht. Der Abstand der seitlich über Zwischenräume beabstandeten Stützelemente kann dementsprechend vorteilhaft eingestellt werden.
Eine Fräswalze kann, muss aber nicht, den einzigen Zerkleinerer einer Zerkleinerungsanordnung bilden. In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Zerkleinerungsanordnung, zusätzliche zur Fräswalze und einer optionalen Förderschnecke, ein weiteres Zerkleinerungs- und/oder Führungs-Element, insbesondere einen weiteren Zerkleinerer und/oder ein Umlenkmittel, aufweist.
Unter einem weiteren Zerkleinerer im Sinne der vorliegenden Anmeldung soll allgemein ein Mittel verstanden werden, das wenigstens eine rotierende Walze (Rotor) aufweist; d.h. eine rotierende Walze allein (Fräse, Schneidmühle) oder eine rotierende Walze, insbesondere Stachelwalze, in Kombination mit einem stehenden Teil (Brecher, insbesondere Kreuzflügelzerkleinerer), oder auch eine rotierende Walze in Kombination mit einer oder mehreren rotierenden Walzen (Mühle). Dies umfasst auch einen Zerkleinerer in Form einer Förderschnecke, die zwar primär einem Förderzweck dient, jedoch auch eine Zerkleinerungsfunktion wahrnehmen kann. Ein Zerkleinerer umfasst also wenigstens alle Arten von Fräsen, Brechern, Mühlen und Schnecken, nicht jedoch Gitter oder dergleichen Leitmittel, da letztere keine rotierende Walze aufweisen, die aktiv der Zerkleinerung von getrocknetem Polymergel des Trockenkuchens zu getrockneten Polymerpartikeln dient.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Zerkleinerungsanordnung eine Förderschnecke umfasst, wobei die Fräswalze Zerkleinerungsanordnung unmittelbar produktstromauf- wärtig vor der Förderschnecke angeordnet ist und/oder die Förderschnecke als weiterer Zerkleinerer fungiert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Förderschnecke neben oder unterhalb der Fräs- walze angeordnet ist und/oder zur Aufnahme von frei fallenden getrockneten
Polymerpartikeln aus der Fräswalze angeordnet ist.
Darüber hinaus nutzt die Weiterbildung den Vorteil, dass die Zerkleinerungsanordnung -vorzugsweise unmittelbar nach dem Polymeraustrag am Ende des Förderbandes und unmittelbar stromabwärtig vor der pneumatischen Förderung- angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Zerkleinerungsanordnung platzsparend zwischen dem Bandtrockner und der pneumatischen Förderung untergebracht. Dennoch kann diese unabhängig vom Bandtrockner betrieben werden, insbesondere weitgehend unabhängig von den Eigenschaften des vom getrockneten Trockenkuchen abgebrochenen groben Bruchs von getrockneten Polymerpartikeln.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Fräswalze ausgebildet ist, den Trockenkuchen zu getrockneten Polymerpartikeln zu zerkleinern, die eine vordefinierte Größenverteilung haben, um direkt von wenigstens einer, insbesondere mechanischen oder pneumati- sehen, Fördereinheit, insbesondere Förderschnecke, weiter befördert zu werden. Vorzugsweise ist die Zerkleinerungsanordnung, insbesondere die Fräswalze, zur Zerkleinerung des Trockenkuchens zu getrockneten Polymerpartikeln ausgebildet ist, wobei die zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln einen Massenmittel Teilchendurchmesser zwischen 0.5mm und 10mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 9mm, insbesondere zwi- sehen 1 und 5mm aufweisen. Der Massenmittel Teilchendurchmesser nach Zerkleinerung wird nach EDANA Testmethode Nr. WSP 220.2-05 "Partikel Size Distribution" ermittelt.
Vorteilhaft ist die Zerkleinerungsanordnung für eine Verweilzeit von Polymerpartikeln unterhalb von 90sec. in der Zerkleinerungsanordnung ausgebildet. Die Verweilzeit der Polymerpartikel in der Fräswalze liegt jedoch deutlich darunter.
Vorzugsweise ist das Verfahren und der Bandtrockner mit der Zerkleinerungsanordnung und/oder Mahlung robust gegenüber Temperaturschwankungen. Die Zerkleinerungsan- Ordnung ist insbesondere ausgebildet, die Polymerpartikel bei einer Temperatur zwischen 40°C und 140°C, insbesondere zwischen 60°C und 120°C, vorzugsweise zwischen 80°C und 120°C, zu zerkleinern. Dies hat Vorteile hinsichtlich der Zerkleinerung und Förderung der Polymerpartikel. Dadurch lassen sich die Zerkleinerungswirkung und Größenverteilung der zerkleinerten Polymerpartikel vorteilhaft beeinflussen.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist die Fräswalze zum Rotieren der Welle mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von mehr als 50U/min und weniger als 250U/min ausgebildet. Dadurch lassen sich die Zerkleinerungswirkung und Größenverteilung der zerkleinerten Polymerpartikel vorteilhaft beeinflussen.
Vorteilhaft ist eine Anzahl von Funktionselemente der Fräswalze als eine Anzahl von Stäbe, Zähne, Barren, Schaufelflächen oder Zahn- , Zacken- oder Rändel-Stegen oder - Rändern, insbesondere Zahnspiralen oder Rändelschrauben, gebildet. Diese Funktionselemente haben sich als vorteilhaft erwiesen bei der Zerkleinerung des Trockenkuchens oder Bruchs desselben. Vorteilhaft weist die Fräswalze eine Anzahl von Funktionselemente auf, die unter Bildung eines Arbeitsrandes entlang einem grundsätzlichen Verlauf einer Spirale angeordnet sind. Insbesondere weist die Spirale einen Gewindegang mit einem Gangwinkel zwischen 20° bis 70° auf. Dies führt zu einer bevorzugten Zerkleinerung und/oder bietet eine zeitlich vergleichmäßigte Belastungsverteilung für die Fräswalze, insbesondere für deren Antrieb, und/oder für die vorgenannte Stütze.
Vorteilhaft kann die Spirale einen einzigen Gewindegang haben oder die Spirale mehrere gleichgerichtete oder gegenläufige, insbesondere separate oder ineinandergreifende, Gewindegänge haben. Diese bietet die Möglichkeit, den Produktstrom von zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln quer zur Förderrichtung, insbesondere zur Mitte zu richten.
Vorteilhaft ist die Zerkleinerungsanordnung produktstromabwärtig vor einer pneumatischen Förderung und/oder Mahlung angeordnet.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass eine Mahlung zum Mahlen von zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln aus der Zerkleinerungsanordnung zu getrockneten, zerkleinerten und gemahlenen Polymerpartikeln ausgebildet ist, mit einem Massenmittel Teilchendurchmesser von mindestens 200 μιτι, besonders bevorzugt von 250 bis 500 μιτι, ganz besonders von 300 bis 700 μιτι. Der Massenmittel Teilchendurchmesser nach Mahlung und Siebung wird am Produktstrom nach EDANA Testmethode Nr. WSP 220.2-05 "Partikel Size Distribution" analog dem Massenmittel Teilchendurchmesser nach Zerkleinerung bestimmt. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee und dem Konzept der Erfindung abzu- weichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee und das Konzept der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, die beschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen beliebige Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:
FIG.1 eine schematische Darstellung einer Herstellungsanordnung zur Herstellung wasserabsorbierender Polymerpartikel mit einem Bandtrockner und in Produktstromrichtung nach dem Bandtrockner mit einer Zerkleinerungsanordnung zur Zerkleinerung eines Trocken kuchens von getrocknetem Polymergel zu getrockneten Polymerpartikeln, die zudem in Produktstromrichtung vor einer pneumatischen Förderung angeordnet ist;
FIG.2 eine schematisch dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Zerkleinerungsanordnung der Fig .1 mit einer Fräswalze und einer Förderschnecke; nämlich insgesamt zur Zerkleinerung eines Trockenkuchens von getrocknetem Polymergel zu getrockneten Polymerpartikeln produktstromabwärtig aus einem Bandtrockner und vor einer folgenden pneumatischen Förderung; eine Anordnung einer rotierbaren Welle einer Fräswalze mit einer Anzahl von Funktionselementen relativ zu einem Trockenkuchen, wobei der Trockenkuchen als Ganzes und im wesentlichen ungebrochen von einer horizontalen Stütze unterstützt ist und wobei die Fräswalze zum Abfräsen von getrockneten Polymerpartikeln direkt vom Trockenkuchen ausgebildet ist; eine abgewandelte Anordnung einer rotierbaren Welle einer Fräswalze mit einer Anzahl von Funktionselementen relativ zu einem Trockenkuchen, wobei der Trockenkuchen als Ganzes und im wesentlichen ungebrochen oder teilweise an- oder abgebrochener Bruch von einer abgewinkelten Stütze unterstützt ist so dass die Fräswalze zum Abfräsen von getrockneten Polymerpartikeln direkt vom Trockenkuchen oder direkt von einem hier beispielhaft dargestellten Bruch des Trockenkuchens ausgebildet ist; ein Detail einer rotierbaren Welle einer Fräswalze mit der Anzahl von Funktionselementen, hier in Form von Schlagbarren, die zum Abfräsen von getrockneten Polymerpartikeln vom Trockenkuchen oder einem Bruch desselben ausgebildet sind, eine Stütze in Form eines geschlossenen flächigen Stütztisches in Verlängerung des Förderbandes, bei dem ein Abstand zwischen dessen Kante und einem Arbeitsrand der Fräswalze belassen ist; eine Stütze in Form eines, mindestens teilweise, im Wesentlichen auf der der Fräswalze zugewandten Seite, offenen Stützgitters mit über Zwischenräume beabstandeten Stäben oder Barren oder dergleichen festen Stützelementen; in diese Zwischenräume greifen Funktionselemente der Fräswalze ein, es ist also das Stützgitter in Überlappung mit dem Arbeitsrand der Fräswalze angeordnet; in Ansichten A, B und C drei unterschiedliche spiralförmig verlaufende grundsätzliche Verläufe von Arbeitsrändern einer Fräswalze; FIG.7A, FIG.7B eine kumulierte Auftragung von Massenanteilen der Siebfraktionen zur graphischen Bestimmung des Massenmittel Teilchendurchmessers nach Zerkleinerung (Fig.7A) und Mahlung (Fig.7B), insbesondere zur Erläuterung eines analogen Vorgehens zur Bestimmung der Mas- senmittel Teilchendurchmesser nach Mahlung anhand von drei Beispielen.
In der Zeichnung sind für gleiche oder ähnliche Teile oder Teile gleicher oder ähnlicher Funktion der Einfachheit halber gleiche Bezugszeichen benutzt.
Ein Herstellungsverfahren weist beispielsweise die Schritte auf:
- Prozessieren einer Monomer-Lösung oder -Suspension unter Polymerisation zu einem wässrigen Polymergel,
- Trocknen des wässrigen Polymergeis in einem Bandtrockner, wobei
der Bandtrockner ein zirkulierendes Transportband hat und das wässrige Polymergel auf dem Transportband gefördert wird.
Bevorzugt ist dabei, dass
- das Transportband als ein Plattentransportband gebildet ist, aufweisend eine Anzahl von Bandplatten die an einer Gelenklinie einer Gelenkkonstruktion getrennt sind und wobei jede Bandplatte eine Oberfläche zur Aufnahme des wässrigen Polymergeis hat.
Insbesondere kann dieses Herstellungsverfahren umfassen: Prozessieren einer Monomer-Lösung oder -Suspension unter Polymerisation zu einem vernetzten wässrigen Polymergel.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung wurde erkannt, dass das Konzept der Erfindung oder einer seiner Weiterbildungen von besonderem Vorteil ist für einen speziellen Herstellungsprozess für Superabsorber, insbesondere für einen speziellen Herstellungsprozess für ein Polymergel für Superabsorber, der im folgenden mit einigen Weiterbildungen beschrieben wird und zum Teil auch in WO201 1/104152 und WO2006/100300 A1 näher erläutert ist, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Zitat in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen ist.
Insbesondere betrifft dies ein Herstellungsverfahren zur Herstellung wasserabsorbieren- der Polymerpartikel mit Polymerisation einer Monomer-Lösung oder -Suspension, enthaltend a) mindestens ein ethylenisch ungesättigtes, säuregruppentragendes Monomer, das zumindest teilweise neutralisiert sein kann,
b) mindestens einen Vernetzer,
c) mindestens einen Initiator,
d) optional ein oder mehrere mit den unter a) genannten Monomeren copolymerisierbare ethylenisch ungesättigte Monomere und
optional ein oder mehrere wasserlösliche Polymere.
Die wasserabsorbierenden Polymerpartikel werden mit Polymerisation einer Monomer- Lösung oder -Suspension hergestellt und sind wasserunlöslich.
Das wässrige Polymergel wird dann mit einem Bandtrockner getrocknet bis sich ein gewünschter, bevorzugt niedriger Wassergehalt einstellt, insofern insbesondere ein Restfeuchtegehalt vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.- %, ganz besonders bevorzugt 2 bis 8 Gew.-%, beträgt, wobei der Restfeuchte-gehalt gemäß der von der EDANA empfohlenen Testmethode Nr. WSP 230.2-05 "Mass Loss Upon Heating" bestimmt wird. Bei einer zu hohen Restfeuchte weist das getrocknete Polymergel eine zu niedrige Glasübergangstemperatur Tg auf und ist nur schwierig weiter zu verarbeiten. Bei einer zu niedrigen Restfeuchte ist das getrocknete Polymergel zu spröde und in den anschließenden Zerkleinerungsschritten fallen unerwünscht große Mengen an Polymerpartikeln mit zu niedriger Partikelgröße ("fines") an. Der Feststoffgehalt des Gels beträgt vor der Trocknung vorzugsweise von 25 und 90 Gew.-%, besonders bevorzugt von 35 bis 70 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 40 bis 60 Gew.-%. Wahlweise kann zur Trocknung aber auch ein Wirbelbetttrockner oder ein Schaufeltrockner verwendet werden.
Das getrocknete Polymergel wird hiernach gemahlen und klassiert, wobei zur Mahlung ein- oder mehrstufige Walzenstühle, bevorzugt zwei- oder dreistufige Walzenstühle, Stiftmühlen, Hammermühlen oder Schwingmühlen, eingesetzt werden können. FIG.1 zeigt eine schematische Darstellung eines Herstellungsprozesses für Poly(meth)acrylate; d.h. allgemein SAP. Der schematischen Darstellung in FIG.1 kann der Ablauf eines Herstellungsverfahrens für Poly(meth)acrylate bis zu getrockneten Polymerpartikeln entnommen werden. Die Edukte 31 zur Herstellung der Poly(meth)acrylate werden beispielsweise in einen Mischkneter, Bandreaktor oder sonstigen Reaktor 30 eingegeben. Der Mischkneter umfasst beispielsweise zwei achsparallele, rotierenden Wellen, auf deren Oberflächen- Scheibenflächen mit an ihrem Umfang angeordneten Knetbarren aufgenommen sind. In einer Polymerisierungsreaktion wird als Produkt Poly(meth)acrylat erzeugt, welches den Reaktor 30 in Form von Klumpen 33 mit gelartiger Konsistenz verlässt. Die Klumpen 33 gelangen in einen Gelbunker 32, von dem aus die Klumpen mit einem Schwenkband oder dergleichen Fördermittel 34 auf ein in Fig.2 dargestelltes Förderband 36F eines Bandtrockners 36 aufgetragen werden, d.h. die Klumpen 33 als superabsorbierendes Polymer im Zustand eines wässrigen Polymergeis von noch wässrigen Polymergelpartikeln. Durch den Bandtrockner 36 wird den wässrigen Polymergelpartikeln auf dem Förderband 36F bei einer Temperatur von bis zu 200°C Flüssigkeit entzogen, sodass diese als teilgetrocknete, d.h. noch feuchte Polymergelpartikel, auf dem Förder- band durch den Bandtrockner gefördert werden. Die getrockneten Poly(meth)acrylatBrocken gelangen als getrocknete Polymergelpartikel eines brettartigen festen Trockenkuchens 35 an den Ausgang des Bandtrockners. Der Trockenkuchen 35 gelangt anschließend in eine Zerkleinerungsanordnung 38. Der Trockenkuchen 35 kann am Ende des Förderbandes ungebrochen in die Zerkleinerungsanordnung 38 gelangen (wie in Fig.3A zu sehen) oder er kann gebrochen oder angebrochen als Bruch 37 vorliegen (wie in Fig.3B zu sehen); dann gelangt der Bruch 37, also grobe Bruchstücke oder Brocken, anschließend in die Zerkleinerungsanordnung 38. Soweit der Trockenkuchen 35 ohne zu brechen, d.h. im Ganzen, bereits gemäß einer ersten abgewandelten Ausführungsform (Fig.3A) an eine Fräse einer Zerkleinerungsanordnung 38 gelangt, werden zerkleinerte Polymerpartikel direkt vom Trockenkuchen 35 abgefräst. Es kann aber grundsätzlich auch gemäß einer zweiten abgewandelten Ausführungsform (Fig.3B) ein Bruch 37 des Trockenkuchens 35 oder sonstige grobe Brocken von der Fräse zu zerkleinerten Polymerpartikeln zerfräst werden.
Als Teil einer Zerkleinerungsanordnung gemäß dem Stand der Technik ist beispielsweise gemäß WO2013/072419 nur ein als Kreuzflügelzerkleinerer ausgeführter Zerkleinerer vorgesehen. Ein Kreuzflügelzerkleinerer gemäß dem Stand der Technik umfasst bei- spielsweise eine Welle, an der eine Vielzahl von Funktionsstäben aufgenommen sind. Die Funktionsstäbe sind mit der Welle 10 verschweißt. Neben den auf der Welle angeordneten Funktionsstäben, umfasst ein Kreuzflügelzerkleinerer eine Vielzahl fest montierter Barren die in Zwischenräume der auf der Welle angeordneten Funktionsstäbe 14 eingreifen. Die in den Zerkleinerer eingegebenen Poly(meth)acrylat-Brocken aus ge- trockneten Polymerpartikeln des Trockenkuchens fallen üblicherweise vom Förderband auf die fest montierten Barren und bleiben auf diesen liegen. Durch die sich mit der Welle mitdrehenden Funktionsstäbe werden die Brocken zerschlagen. Nach dem Passieren des Kreuzflügelzerkleinerers werden die grob zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln über ein pneumatisches Transportsystem z.B. einer Mahlung oder dergleichen mit einer Mühle zugeführt. Dort werden die Poly(meth)acrylat-Partikel weiter zermahlen bis das Produkt in Form eines Pulvers entsteht. Problematisch bei dieser zwar vergleichsweise einfach und effizient ausgelegten Anlagenform des Standes der Technik mit lediglich einem Kreuzflügelzerkleinerer ist jedoch, dass es an einer ausreichend feinen Zerkleinerung von Bruchstücken mittels dem lediglich einem Kreuzflügelzerkleinerer mangeln kann. Es ist nämlich abhängig von dem zu trocknenden Produkt (Feststoffgehalt Monomer Lösung, Neutralisationsgrad, Vernet- zungsgrad, etc.), den Trocknungsbedingungen und dem Durchsatz des Bandtrockners durchaus von ggf. unterschiedlicher Härte des Trockenkuchens 35 auszugehen. So kann je nach Dimensionierung ein allein vorgesehener Kreuzflügelzerkleinerer ggf. nicht ausreichend sein, fein zerkleinerte Bruchstücke zur Verfügung zu stellen. Diese könnten beispielsweise durch einen zu groß dimensionierten Abstandsbereich zwischen den Barren des Kreuzflügelzerkleinerers fallen oder sie könnten einfach auf diesem liegenbleiben. Beide Fälle erweisen sich als unvorteilhaft für den Betrieb der Anlage. Insbesondere für den Fall, dass zu grobe Brocken in das pneumatische Transportsystem gelangen, könnte dies zu Transportproblemen führen. Insbesondere könnten zu grobe Brocken von der im weiteren Förderbereich vorgesehenen Mühle nur unvorteilhaft verarbeitet werden oder gar nicht eingezogen werden.
Im vorliegenden Fall hat die Erfindung erkannt, dass sich eine in Fig.2 ff als bevorzugte Ausführungsform gezeigte Fräswalze 38.1 in mehrerer Hinsicht bewährt hat. Die Fräswalze 38.1 arbeitet direkt am Trockenkuchen 35 (Fig.3A) gemäß einer ersten Abwand- lung oder direkt am Bruch 37 des Trockenkuchens 35 gemäß einer zweiten Abwandlung (Fig.3B) - d.h. die Fräswalze 38.1 fräst direkt an einem mehr oder weniger horizontal vom Förderband 36F des Bandtrockners 36 übernommenen ungebrochenen getrockneten Polymerstrang, d.h. eines Trockenkuchens 35, oder eines gebrochenen Polymerstrangs, d.h. eines Bruchs 37 des Trockenkuchens 35.
Es ist deshalb für die Zerkleinerungsanordnung 38 der FIG.1 ein Zerkleinerer vorgesehen, der als eine Fräswalze 38.1 ausgebildet ist, d.h. die Fräswalze 38.1 zerfräst den Trockenkuchen 35 oder den Bruch 37 des Trockenkuchens, der vom Förderband 36F des Bandtrockners 36 direkt mehr oder weniger horizontal gegen die Fräswalze geschoben wird, zu zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln 39.
Optional ist die Fräswalze 38.1 in Kombination mit einem weiteren Zerkleinerungsund/oder Führungs-Element 38.2 der Zerkleinerungsvorrichtung 38 kombiniert, das der Fräswalze 38.1 nachgeordnet ist. Das weitere Zerkleinerungs- und/oder Führungs- Element 38.2 der Zerkleinerungsvorrichtung 38 kann ein weiterer Zerkleinerer sein. Das weitere Zerkleinerungs- und/oder Führungs-Element 38.2 der Zerkleinerungsvorrichtung 38 kann auch ein Umlenkmittel, wie ein Trichter oder dergleichen sein. Die Fräswalze 38.1 ist gemäß dem Konzept der Erfindung vereinfacht ausgedrückt auf Höhe oder oberhalb der Höhe einer Aufnahmefläche eines Förderbandes zur fräsenden Bearbeitung des Trockenkuchens und Abwurf von abgefrästen getrockneten
Polymerpartikel des Trocken kuchens nach unten angeordnet. Konkret ist dazu vorgesehen, dass -wie in Fig.2 ff ersichtlich- eine obere Arbeitslinie H eines Arbeitsrandes 38.1 R der Fräswalze 38.1 auf oder oberhalb einer Aufnahmefläche F eines Förderbandes 36F zur fräsenden Bearbeitung des Trockenkuchens 35 oder des Bruchs 37 desselben angeordnet ist, wobei die Fräswalze 38.1 zum Abwurf von zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln 39 des Trockenkuchens 35 nach unten ausgebildet ist.
Der Abwurf von zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln 39 des Trockenkuchens 35 nach unten folgt der Schwerkraft und wird vorzugsweise durch die Drehrichtung der Fräswalze 38.1 unterstützt. Unter einer Arbeitslinie H des Arbeitsrandes 38.1 R der Fräs- walze 38.1 ist die Tangente am oberen Scheitelpunkt am Arbeitsrand 38.1 R der Fräswalze 38.1 zu verstehen. Entsprechend ist unter einer unteren Arbeitslinie h der Fräswalze eine Tangente am unteren Scheitelpunkt des Arbeitsrandes 38.1 R der Fräswalze 38.1 zu verstehen. Der Arbeitsrand 38.1 R ist zu verstehen als der Kreis, dessen Radius durch das Ende der Funktionselemente ZF2 der Fräswalze vorgegeben ist; also vor allem derjenige äußere Rand der Fräswalze 38.1 , der am Trockenkuchen 35 oder Bruch 37 desselben arbeitet.
Es ist dadurch sichergestellt, dass die zerkleinerten Polymerpartikel aus der Fräswalze ausreichend fein zerkleinert werden, um für das pneumatische Transportsystem förderbar und vorzugsweise von einer Mühle gut mahlbar zu sein. Die Details einer Zerkleinerungsanordnung 38 der FIG.1 werden in Bezug auf die weiteren FIG.2 bis FIG.6 erläutert.
Weiter Bezug nehmend auf Fig.1 , weist die Zerkleinerungsanordnung 38 zur Fräswalze 38.1 und dem optionalen weiteren Zerkleinerungs- und/oder Führungs-Element 38.2 optional auch eine Förderschnecke 40 auf, die in Fig. 2 gezeigt und weiter erläutert ist. Die Fräswalze 38.1 der Zerkleinerungsanordnung 38 ist für den Fall, dass ein optionales weiteres Zerkleinerungs- und/oder Führungs-Element 38.2 nicht vorgesehen ist unmittelbar produktstromaufwärtig vor der Förderschnecke 40 angeordnet. Die Förderschnecke 40 ist in Fig.1 in Produktstromrichtung unmittelbar nach der Fräswalze 38.1 bzw. einem optionalen weiteren Zerkleinerungs- und/oder Führungs-Element 38.2 angeordnet. Die Fräswalze 38.1 der Zerkleinerungsanordnung 38 ist—für den Fall, dass ein optionales weiteres Zerkleinerungs- und/oder Führungs-Element 38.2 vorgesehen ist— also unmit- telbar produktstromaufwärtig vor dem weiteren Zerkleinerungs- und/oder Führungs- Element 38.2 und mittelbar vor der Förderschnecke 40 angeordnet.
Vorliegend werden getrocknete Polymerpartikel (genauer Poly(meth)acrylat Partikel) d.h. ausreichend für die pneumatische Förderung und für einen Mahlvorgang zerkleinerte Polymerpartikel, die hier zusammen mit dem Bezugszeichen 39 versehen sind, der Förderschnecke 40 zugeführt. Die Förderschnecke 40 sieht bevorzugt eine Vergleichmäßigung des Hauptstroms eines Gutprodukts vor.
Die insofern gut zerkleinerten und vergleichmäßigten getrockneten Polymerpartikel des Hauptstroms 41 werden dann einer pneumatischen Förderung 42 zugeführt, und diese ausreichend zerkleinerten Polymerpartikel im vergleichmäßigten Produktstrom der pneumatischen Förderung werden mit dem Bezugszeichen 43 bezeichnet. Diese getrockneten Polymerpartikel 43 werden dann einer Mahlung 44 mit einer Mühle für einen Mahlvorgang zugeführt und dort gemahlen und gelangen als gemahlene, getrocknete Polymerpartikel 45 in eine Siebvorrichtung 46. Nach der Siebvorrichtung 46 verlassen die gesiebten, gemahlenen, und getrockneten Polymerpartikel 47 mit einer gewünschten Partikelgrößenverteilung der Gutfraktion die Siebvorrichtung, und diese gesiebten, gemahlenen, getrockneten Polymerpartikel 47 werden ggf. einer weiteren Behandlung, etwa einer Oberflächennachvernetzung sowie einem anschließenden Trocknungsvorgang oder sonstigem thermischen Behandlungsvorgang zugeführt und nach einer Schutzsiebung als Produkt zur Verfügung gestellt. Etwaige Fraktionen mit Überkorn nach der Siebvorrichtung 46 können nochmals einer Mahlung 44 in der Mühle zugeführt werden, bis sie eine gewünschte Partikelgrößenverteilung der Gutfraktion aufweisen. Die mittlere Partikelgröße der als gemahlene Polymerpartikel abgetrennten superabsorbierenden Polymerpartikel beträgt vorzugsweise mindestens 200 μιτι, besonders bevorzugt von 250 bis 600 μιτι, ganz besonders von 300 bis 500 μιτι. Die mittlere Partikelgröße der Polymerpartikel kann mittels der von der EDANA empfohlenen Testmethode Nr. WSP 220.2-05 "Partikel Size Distribution" ermittelt werden, wobei die Massenanteile der Sieb- fraktionen 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. Der Anteil an Polymerpartikeln mit einer Partikelgröße von größer 150 μιτι beträgt vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindesten 95 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 98 Gew.-%. Polymerpartikel mit zu niedriger Partikelgröße senken die Permeabilität (entspricht einem SFC-Wert als Maß für die Permeabilität von Flüssigkeit zwischen Polymerpartikeln; Messmethode z.B. EP 0 752 892 B1 S.33-36 [0224]-[0251 ]. Daher sollte der Anteil zu kleiner Polymerpartikel ("fines") niedrig sein. Zu kleine Polymerpartikel werden daher abgetrennt und in das Herstellungsverfahren rückgeführt. Die Rückführung erfolgt vorzugsweise vor, während oder unmittelbar nach der Polymerisation, d.h. vor der Trocknung des Polymergeis. Die zu kleinen Polymerpartikel können vor oder während der Rückführung mit Wasser und/oder wässri- gem Tensid angefeuchtet werden.
Es ist auch möglich in späteren Herstellungsverfahrensschritten zu kleine Polymerpartikel abzutrennen, beispielsweise nach der Oberflächennachvernetzung oder einem anderen Beschichtungsschritt. In diesem Fall sind die rückgeführten zu kleinen Polymerpartikel oberflächennachvernetzt bzw. anderweitig beschichtet, beispielsweise mit pyrogener Kieselsäure.
Wird zur Polymerisation ein Knetreaktor verwendet, so werden die zu kleinen Polymerpartikel vorzugsweise im letzten Drittel des Knetreaktors zugesetzt. Werden die zu kleinen Polymerpartikel sehr früh zugesetzt, beispielsweise bereits zur Monomer-Lösung, so wird dadurch die Zentrifugenretentionskapazität (CRC) der erhaltenen wasserabsorbierenden Polymerpartikel gesenkt. Dies kann zwar beispielsweise durch Anpassung der Einsatzmenge an Vernetzer b) kompensiert werden. Die zu kleinen Polymerpartikel können auch später zugesetzt werden, könnten dann aber ggfs. nur unzureichend eingearbeitet werden.
Unzureichend eingearbeitete zu kleine Polymerpartikel lösen sich aber während der Mahlung wieder von dem getrockneten Polymergel, werden beim Klassieren daher erneut abgetrennt und erhöhen die Menge rückzuführender zu kleiner Polymerpartikel.
Der Anteil an Partikeln mit einer Partikelgröße von höchstens 850 μιτι, beträgt vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindesten 95 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 98 Gew.-%. Der Anteil an Partikeln mit einer Partikelgröße von höchstens 600 μητι, beträgt vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindesten 95 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 98 Gew.-%. Polymerpartikel mit zu großer Partikelgröße senken die Anquellgeschwindigkeit. Daher sollte der Anteil zu großer Polymerpartikel ebenfalls niedrig sein. Zu große Polymerpartikel werden daher abgetrennt und in die Mahlung des getrockneten Polymergeis rückgeführt.
Gemäß dem Konzept der Erfindung werden zur oben beschriebenen Fig .1 im folgenden anhand von Fig.2 ff. bevorzugte Zerkleinerungsanordnungen 38 beschrieben, welche den getrockneten Polymerstrang aus Polymergel, d.h. denn Trockenkuchen 35 oder Bruchstücke 37 des Trockenkuchens 35 nach der Trocknung bzw. nach einem Bandtrockner 36 in verbesserter Weise zu getrockneten Polymerpartikeln 39 zerkleinern - jedenfalls mit einem Massenmittel Teilchendurchmessern deutlich oberhalb 0.5mm. Insbesondere sollen die getrockneten Polymerpartikel im Rahmen des verbesserten Zerkleinerungsver- fahrens für das getrocknete Polymergel des Trockenkuchens 35 oder Bruchstücke 37 des Trockenkuchens 35 mit einer für eine anschließende pneumatische Förderung und/oder Mahlung geeigneten bzw. bestimmten Partikelgröße zerkleinert werden.
Dazu zeigt Fig.2 eine Zerkleinerungsanordnung 38 mit einem ersten Zerkleinerer in Form einer Fräswalze 38.1 , die auch als Zerkleinerungsfräse ZF bezeichnet ist. Die Zerkleinerungsanordnung 38 weist auch eine Förderschnecke 40 auf. Die Förderschnecke 40 ist in Fig. 2 der Einfachheit halber um 90° gedreht gezeigt. Sie ist aber realistisch mit ihrer Achse parallel zur Achse der Fräswalze 38.1 ausgerichtet (also in Wirklichkeit um 90° gedreht im Vergleich zu Fig. 2). Damit ist die Förderschnecke 40 ausgebildet, die Polymerpartikel 39 seitlich, also entlang der Achse, zu transportieren und/oder (je nach Ausbildung der Spirale der Förderschnecke 40) zusammen zu ziehen; d. h. bevorzugt zur Mitte dieser Achse hin zu transportieren. Die Förderschnecke 40 dient hier vorteilhaft auch zur Vergleichmäßigung der bereits zerkleinerten und getrockneten Polymerpartikel 39. Zusätzlich kann diese vorteilhaft zur weiteren Zerkleinerung der getrockneten Polymerpartikel 39 ausgelegt sein. Insofern kann die Förderschnecke 40 auch als weiterer Zerkleinerer von bereits zerkleinerten Polymerpartikeln und Erzeugung eines vergleichmäßigten Stroms 41 derselben dienen. Diese zerkleinerten und ausreichend vergleichmäßigten getrockneten Polymerpartikel 41 gelangen dann als Produktstrom 43 in die pneumatische Förderung 42.
Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist, dass die Fräswalze 38.1 den Trockenkuchen 35,— das heißt der direkt, praktisch horizontal, in die Fräswalze 38.1 gelangende ungebrochene Trockenkuchen 35 (Fig.3A) oder der mehr oder weniger horizontal direkt in die Fräs- walze 38.1 gelangende Bruch 37 vom Trockenkuchen 35 (Fig.3B)- zu getrockneten Polymerpartikeln 39 zu zerkleinern, die eine vordefinierte Größenverteilung haben, um direkt von der pneumatischen Förderung 42 befördert werden zu können.
Die in Fig.2 gezeigte Förderschnecke 40 ist insofern optional. Sie kann auch ausschließ- lieh zum Transport und Vergleichmäßigung der Polymerpartikel 39 vorgesehen werden. Vorteilhaft kann sie jedoch auch als zweiter Zerkleinerer für die Polymerpartikel 39 fungieren. Die Polymerpartikel 41 und auch die vergleichmäßigten Polymerpartikel haben vorliegend eine
einen Massenmittel Teilchendurchmesser zwischen 0.5mm und 10mm, bevorzugt zwi- sehen 1 mm und 9mm, insbesondere zwischen 1 und 5mm.
Die gesamte Zerkleinerungsanordnung 38 arbeitet bevorzugt bei einer Temperatur oberhalb etwa 40° C bis maximal 140°C, bevorzugt 60-120°C, besonders bevorzugt 80-120°C - dies stellt in besonderer Weise vergleichsweise konstante Härtegrade des Trockenku- chens 35 im Bereich der Zerkleinerungsanordnung 38 sicher und verhindert Kondensation von Feuchte und Anbackungen.
Die relative Anordnung der Fräswalze 38.1 in Bezug auf den Trockenkuchen 35 im Trockneraufbau 36 (Fig.3A) beziehungsweise den Bruch 37 desselben (Fig.3B) wird nun näher in Fig.3A bzw. Fig.3B gezeigt, wobei dazu das Förderband 36F des Aufbaus 36 mit dem Trockenkuchen 35 dargestellt ist. Beispielsweise ist eine Fräswalze 38.1 in Fig. 4 gezeigt.
Der Trockenkuchen 35 kann ungebrochen über eine Stütze geführt, die hier in einer Variante als Stütztisch 36T gezeigt ist, von der Fräswalze bearbeitet werden gemäß Fig.3A. Es kann jedoch auch gemäß Fig.3B am Ende des Förderbandes 36F der Tro- ckenkuchen 35 brechen. Dann wird der Bruch 37 von getrockneten Polymerpartikeln des Trockenkuchens 35 über eine Stütze , die hier in einer Variante als Stütztisch 36T gezeigt ist, in Richtung der Fräswalze 38.1 rutschen bzw. geschoben, die hier als maßgeblicher Zerkleinerer vorgesehen ist. Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Fräswalze 38.1 zum Abfräsen von getrockneten Polymerpartikeln direkt am Trockenkuchen zu platzieren, beziehungsweise den Trockenkuchen oder ggf. den Bruch 37 desselben direkt auf die Fräswalze 38.1 zu leiten.
Die als Zerkleinerungsfräse ZF ausgebildete Fräswalze 38.1 weist dazu eine rotierbare Welle ZF1 mit einer Anzahl von Funktionselementen ZF2 auf, welche zum Abfräsen von getrockneten Polymerpartikeln direkt vom Trockenkuchen 35 bzw. dem Bruch oder Brocken 37 desselben ausgebildet sind. Der Arbeitsrand 38.1 R der Fräswalze 38.1 ist zu verstehen als derjenige äußere Rand der Fräswalze, der am Trockenkuchen arbeitet; also insbesondere, der Umfangskreis, dessen Radius durch das Ende von Funktionselementen der Fräswalze vorgegeben ist. Weiter Bezug nehmend auf Fig.3A und Fig.3B ist bei der hier dargestellten Ausführungsform vorgesehen, dass die Fräswalze 38.1 in einem Abstand D von 0,5 bis 5 cm vom Ende der Stütze angeordnet ist.
Eine Stütze für den Trockenkuchen 35 oder den Bruch 37 desselben ist zwischen dem Förderband 36F und der Fräswalze 38.1 in Verlängerung der Aufnahmefläche F ange- ordnet und praktisch parallel zum Förderband 36F bzw. zur Transportrichtung C ausgerichtet oder aber in einem Winkel δ zur Horizontalen bzw. zur Transportrichtung C, d.h. bevorzugt nach unten alternativ aber ggfs. auch nach oben geneigt.
Bei der Ausführungsform der Fig.3A ist der Winkel δ nahezu oder im Bereich von 0°; d.h. die Stütze in Form eines Stütztisches 36T ist praktisch parallel zum Förderband 36F bzw. zur Transportrichtung C ausgerichtet.
Bei der Ausführungsform der Fig.3B ist der Winkel δ zur Horizontalen bzw. zur Transportrichtung C nach unten etwas größer als 0°, d.h. der Stütztisch 36T ist leicht geneigt, nämlich vorliegend mit einem Winkel δ von 1 ° bis 5° nach unten. Ggfs. kann in einer abgewandelten Ausführungsform der Winkel δ aber bis zu 10° oder ggfs. bis zu 15° betragen.
In einer variierten Ausführungsform, die hier nicht gezeigt ist, kann ein Winkel δ' zur Horizontalen bzw. zur Transportrichtung C alternativ auch nach oben gerichtet sein. So kann z.B. der Stütztisches 36T praktisch parallel zum Förderband 36F oder alternativ leicht nach oben geneigt sein, sodass der Trockenkuchen 35 oder Bruchstücke 37 des Trockenkuchens, aufgrund der Neigung des Stütztisches 36T nach oben, leicht nach oben angestellt werden. Ein solcher Winkel δ' nach oben relativ zur Horizontalen bzw. zur Transportrichtung C kann beispielsweise ein Winkel δ' von 1 ° bis 5° oder ggfs. bis 10°oder ggfs. bis 15° sein. Grundsätzlich sind Winkel δ, δ' nach unten oder oben theoretisch jedenfalls bis zu 30° denkbar. Um eine möglichst gleichmäßige und hinreichende Zerkleinerung des Trockenkuchens 35 oder des Bruchs 37 zu getrockneten Polymerpartikeln zu erreichen, ist die relative Höhe der Fräswalze 38.1 in Bezug auf das Förderband 36F eingestellt. D.h. die obere Arbeitslinie H der Fräswalze 38.1 liegt zur fräsenden Bearbeitung des Trockenkuchens 35 beziehungsweise des Bruchs 37 mindestens auf Höhe oder leicht oberhalb der Auf- nahmefläche des Förderbandes 36F, wie in Fig.3A und Fig.3B erkennbar. Damit ist die Fräswalze bereits zum Abwurf von abgefrästen getrockneten Polymerpartikeln 39 des Trockenkuchens nach unten angeordnet. Zudem weist die Fräswalze 38.1 eine rotierbare Welle ZF1 mit Funktionselementen ZF2 auf und das Förderband 36F eine Umlenkrolle 36U, wobei die rotierbare Welle ZF1 zum Rotieren mit einer Drehrichtung R2 gegen eine Drehrichtung R1 der Umlenkrolle 36U ausgebildet ist. Auch dies unterstützt den Abwurf von abgefrästen getrockneten Polymerpartikeln 39 des Trockenkuchens nach unten.
Die relative Ausrichtung von Fräswalze 38.1 zum Trockenkuchen 35 und Bruch 37 ist in der vorbeschriebenen Weise durch die Arbeitslinie H kenntlich gemacht. Vorliegend ist die Arbeitslinie H des Arbeitsrandes 38.1 R der Fräswalze 38.1 auf Höhe oder oberhalb der Aufnahmefläche F des Förderbandes 36F angebracht. Dies ist ersichtlich aus der Nivellierung der Arbeitslinie H relativ zur Aufnahmefläche F des Förderbandes 36F.
Gemäß Fig.3A und 3B bei einem ungebrochenen Trockenkuchen 35 liegt besonders bevorzugt die obere Arbeitslinie H der Fräswalze 38.1 oberhalb einer Oberkante 35C des Trockenkuchens beziehungsweise relativ zur Oberkante 35C des Trockenkuchens 35 bzw. der Oberkante 37C des Bruchs 37.
Andererseits ist dem Konzept der Erfindung folgend vorliegend sichergestellt, dass die Fräswalze 38.1 einen ausreichend großen Durchmesser aufweist. Dazu ist sichergestellt, dass die Achse 38.1A der Fräswalze 38.1 auf Höhe oder unterhalb der Höhe der Aufnahmefläche F des Förderbandes 36F angebracht ist. Konkret ist vorliegend sichergestellt, dass ein Radius r der Fräswalze 38.1 größer oder gleich der Dicke 35D, 37D des Trockenkuchens 35 oder des Bruchs 37) ist und eine untere Arbeitslinie der Fräswalze 38.1 unterhalb einer Aufnahmefläche F eines Förderbandes 36F liegt.
Im Rahmen dieser relativen Ausrichtung der Fräswalze 38.1 zum Trockenkuchen 35 oder Bruch 37 und bei den gewählten Parametern der vorgenannten Umdrehungsgeschwindigkeit und Temperaturbedingungen beim Zerkleinerer 38 ergibt sich bereits ein überraschend gleichmäßiger und gut zerkleinerter Abwurf von zerkleinerten Polymerpartikeln 39. Dazu wird weiter in Bezug auf Fig.7A und Fig.7B eingegangen.
Fig.4 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer solchen Fräswalze 38.1 in Form einer Zerkleinerungsfräse ZF mit den genannten Funktionselementen ZF2 in Form von Schlagbarren, die einen Arbeitsrand 38.1 R zum Fräsen des Bruchs 37 beziehungsweise Trockenkuchens 35 bilden. Der Arbeitsrand 38.1 R ist erkennbar dem Verlauf einer Spirale folgend ausgebildet; hier eine Spirale mit einem gewindeartigen Verlauf, wobei das Gewinde einen Gangwinkel zwischen 40° bis 50° bildet. Die Fräswalze rotiert zum Erreichen der vorbestimmten Partikelgröße mit einer Drehzahl von mehr als 50 Umdrehungen pro Minute und weniger als 250 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt im Bereich von 100 Umdrehungen pro Minute, abhängig vom tatsächlichen Durchmesser des Arbeitsrandes 38.1 R der Fräswalze. Grundsätzlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Fräswalze rotiert zum Erreichen der vorbestimmten Partikelgröße mit einer Drehzahl, die in der Tendenz umso höher ist je geringer der Durchmesser des Arbeitsrandes 38.1 R der Fräswalze ist. Vorliegend gilt dies vorzugsweise bei einer Umgebungstemperatur von 40°-140°C Celsius, bevorzugt 60-120°C, besonders bevorzugt 80-120°C im Bereich der Zerkleinerungsanordnung 38. Fig.5A und 5B zeigt jeweils in einer Seitenansicht„1 " und in einer Draufsicht„2" die relative Anordnung einer in Bezug auf Fig.3A und Fig.3B beispielhaft erläuterten Stütze; nämlich einmal einen Stütztisch 36T und einmal ein Stützgitter 36G zur unterstützenden Führung des Trocken kuchens 35 oder—für den Fall, dass dieser abbrechen sollte- des Bruchs 37 des Trockenkuchens 35 direkt zur Fräswalze 38.1. Dazu ist in Fig.5A und Fig.5B jeweils die Fräswalze 38.1 mit entsprechenden Funktionselementen ZF2 an einer Welle ZF1 und mit dem dadurch gebildeten Arbeitsrand 38.1 R gezeigt.
Gemäß der Ausführungsform der Fig.5A ist die Stütze als ein Stütztisch 36T mit einer geschlossenen Stützfläche ausgebildet, wobei ein Abstand D zwischen einer Kante des Stütztisches 36T und einem Arbeitsrand 38.1 R der Fräswalze 38.1 belassen ist. Der Abstand D kann durchaus im Bereich zwischen 0,5 cm und 20 cm liegen, vorzugsweise unterhalb von 10 cm, besonders vorzugsweise unterhalb von 2 cm.
Gemäß der Ausführungsform der Fig.5B besteht ein solcher Abstand nicht zwischen der Stütze und der Fräswalze 38.1. In diesem Fall ist die Stütze mindestens teilweise in Form eines Stützgitters 36G mit seitlich über Zwischenräume beabstandeten Stäben oder Barren oder dergleichen Stützelemente 36B gebildet, die in die Zwischenräume Funktionselemente ZF2 der Fräswalze 38.1 eingreifen. Bei beiden Ausführungsformen ist entweder der Abstand D möglichst gering gehalten (Fig.5A) oder aber vermieden (Fig.5B), sodass ein Durchlassen (Bypass) von etwaig vorliegenden kleineren Bruchstücken des Trocken kuchens 35 oder des Bruchs 37 zwischen Stütze (beispielsweise ein Stütztisch 36T oder ein Stützgitter 36G) und Fräswalze 38.1 vermieden ist. Die Stütze, sei es als Stütztisch 36T oder Stützgitter 36G, hat außer- dem den Vorteil, dass der Schlagdruck der Funktionselemente ZF2 der Fräswalze 38.1 von der Stütze aufgenommen wird. Fig.6 zeigt schematisch Möglichkeiten eines grundsätzlichen Verlaufs eines Arbeitsrandes 38.1 R (im Sinne einer einhüllenden Begrenzungslinie für den Arbeitsrand); beispielsweise in Ansicht A für eine in Fig.4 oder Fig.5A, Fig.5B beispielhaft gezeigte WelleZFI der Fräswalze 38.1.
Der Arbeitsrand 38.1 R folgt bei Ansicht A einem spiralförmigen grundsätzlichen Verlauf, welcher von links nach rechts gesehen im Uhrzeigersinn dreht.
Die Ansicht B der Fig.6 zeigt einen ähnlichen spiralförmigen Verlauf des Arbeitsrandes 38.1 R, wobei in diesem Fall die Spirale von links nach rechts gegen den Uhrzeigersinn dreht. Je nach Drehrichtung der Fräswalze 38.1 R geht damit auch eine entsprechende Förderung eines Produktstroms von abgefrästen Polymerpartikeln zur Seite einher.
Die Ansicht C der Fig.6 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher je nach Drehrichtung der Fräswalze 38.1 R ein Produktstrom von abgefrästen Polymerpartikeln zur Mitte hin gefördert wird, da die spiralförmigen Verläufe für einen Arbeitsrand 38.1 R auf einer linken Seite bzw. auf einer rechten Seite von der Mitte M der Fräswalze 38.1 R gegenläufig ausgeführt sind. Denkbar sind weitere Ausführungsformen wie ineinandergreifende parallel verlaufende spiralförmige Arbeitslinien etc. .
Fig.7A zeigt eine kumulierte Auftragung von Massenanteilen der Siebfraktionen zur graphischen Bestimmung des Massenmittel Teilchendurchmessers nach Zerkleinerung. Das Ergebnis der Messung ist in der folgenden Tabelle Tab.1 mit den Siebgrößen aufgetragen; die Werte sind in Fig.7A wiedergegeben. Der Massenmittel Teilchendurchmesser am Produktstrom 41 nach Zerkleinerung liegt bei etwa 3.0mm, was aus der Auftragung und Zuordnung eines Massenmittel Teilchendurchmessers von Partikeln für einen 50Gew.%-Wert in der Fig.7A erkennbar ist. Der Massenmittel Teilchendurchmesser nach Zerkleinerung wird nach EDANA Testmethode Nr. WSP 220.2-05 "Partikel Size Distribution" ermittelt. Für die Partikelgrößenverteilungsbestimmung am Produktstrom 41 nach Zerkleinerung werden allerdings Siebe mit den Maschenweiten 0.6 / 1 / 2 / 3.15 / 4 / 5 / 6.3 / 8 /10 /14 / 20 mm verwendet (s.u. Fraktion). Der Massenmittel Teilchendurchmesser ist hierbei der Wert der„Maschenweite", der sich für die in Fig.7A eingezeichneten kumu- Herten 50 Gew.-% ergibt. Tab.1
SAP Fraktion SAP
Fraktionsgröße Gem.Gew(%) (mm) Kum.Gew.(%)
0-600μιτι 3,62 0,6 3,6
600μιτι-1ιτιιτι 6,55 1 10,2
lmm-2mm 21,38 2 31,6
2mm-3,15mm 21,52 3,15 53,1
3,15mm-4mm 7,91 4 61,0
4mm-5mm 8,40 5 69,4
5mm-6,3mm 6,49 6,3 75,9
6,3mm-8mm 7,10 8 83,0 10
8mm-10mm 4,95 10 87,9
10mm-14mm 5,39 14 93,3
14mm-20mm 1,92 20 95,2
>20mm 4,75 100,0
Der Massenmittel Teilchendurchmesser nach Mahlung und Siebung wird am Produktstrom 47analog dem Massenmittel Teilchendurchmesser nach Zerkleinerung bestimmt und ist in Fig.7B gezeigt. Für die Partikelgrößenverteilungsbestimmung einer Verteilung werden allerdings Siebe mit den Maschenweiten 45 /150 / 212 / 300 / 425 / 500 / 600 / 710 / 850 μιτι verwendet (s.u. Fraktion). Es wurde eine Partikelgrößenverteilungsbestimmung nach Mahlung und Siebung am Produktstrom 47 an Produkten durchgeführt, die zwischen 150 und 850μιη, zwischen 100 und 700μιη und zwischen 100 und 600μιη abgesiebt wurden. Das jeweilige Ergebnis der Messung ist in den folgenden Tabellen mit den Siebgrößen aufgetragen; die Werte sind in Fig.7B wiedergegeben. Es ergibt sich ein Massenmittel Teilchendurchmesser nach Mahlung und Absiebung bei 150 und 850μιη Produktabsiebung von 570μιη (Tab.2A), bei 100 und 700μιη Produktabsiebung von 425μηη (Tab.2B), und bei 100 und 600μηη Produktabsiebung von 348μηη (Tab.2C).
Tab.2A
Produktabs iebung
150 und 850 μιη:
SAP (%) grobKum
Fraktionsgröße grob Fraktion Gew.%
0-45μιτι 0,1 45μηη 0,1
45μιτι-150μιτι I, 6 150μιτι 1,7
150μιτι-212μιτι 4,0 212μιη 5,7
212μιτι-300μιτι 7,6 300μηι 13,3
300μιτι-425μιτι 14,1 425μηι 27,4
425μιη-500μιη II, 0 500μηη 38,4
500μιτι-600μιΤΊ 16,9 600μιη 55,3
600μιτι-710μιΤΊ 26,9 710μιη 82,2
710μιτι-850μιτι 17,7 850μιτι 99,9
>850μιτι 0,1 100,0
Tab.2B
Produktabsiebung
100 und 700 μιτι: mittelKum
Fraktionsgröße SAP (%) Fraktion Gew.%
10
0-45μιτι 0,0 45μιτι 0,0
45μιτι-150μιτι 5.5 150μηη 5,5
150μιτι-212μιτι 7,2 212μιτι 12,7
212μιτι-300μιτι 12,6 300μιτι 25,3
300μιτι-425μιτι 25,1 425μιτι 50,4
425μιτι-500μιτι 18,8 500μιτι 69,2 15 500μιτι-600μιτι 20,0 600μΐΌ 89,2
600μιτι-710μιτι 9.6 710μιτι 98,8
1,2 850μιη
710μιτι-850μιτι 100,0
>850μιη 0,0 100,0
20
Tab.2C
Produktabsiebung
100 und 600 μηη:
25 feinKum
Fraktionsgröße SAP (%) Fraktion Gew.%
0-45μιη 0,0 45μιη 0,0
45μιτι-150μιτι 2,8 150μιτι 2,8
150μιτι-212μιτι 11,4 212μιτι 14,2
212μιτι-300μΐΌ 21,5 300μιτι 35,7
300μιτι-425μΐΌ 38,0 425μιτι 73,7
425μιτι-500μιτι 16,2 500μιτι 89,9
500μιτι-600μιτι 8,6 600μιτι 98,5
600μιτι-710μιτι 1,4 710μιτι 99,9
710μιτι-850μιτι 0,1 850μιτι 100,0
>850μιη 0,0 100,0 Bezugszeichen:
31 Edukte
30 Reaktor
33 Klumpen
32 Gelbunker
34 Fördermittel
35 Trockenkuchen
35C Oberkante
35D Dicke des Trockenkuchens 35
36 Bandtrockner
36A Trockneraufbau
36F Förderband
36U Umlenkrolle
37 Bruch des Trockenkuchens 35
37C Oberkante
37D Dicke des Bruchs 37
F Aufnahmefläche
36T Stütztisch
36G Stützgitter
36B seitlich über Zwischenräume beabstandete Stäbe oder Barren oder dergleichen Stützelemente eines Stützgitters 36G
38 Zerkleinerungsanordnung
38.1 Fräswalze
38.1 R Arbeitsrand
38.1A Achse
38.2 weiteres Zerkleinerungs- und/oder Führungs-Element der Zerkleinerungsanordnung
H obere Arbeitslinie
h untere Arbeitslinie
R1 Drehrichtung einer Umlenkrolle 36U
R2 Drehrichtung einer rotierbaren Welle ZF1
R Radius der Fräswalze 38.1
D Abstand der Fräswalze 38.1 vom Ende der Stütze
40 Förderschnecke
41 Polymerpartikel im Hauptstrom 42 pneumatische Förderung
43 Produktstrom in pneumatischer Förderung
39, 45, 47 zerkleinerte (39) und gemahlene (45) und gesiebte
Polymerpartikel
44 Mahlung
46 Siebvorrichtung
ZF Zerkleinerungsfräse
ZF1 rotierbare Welle der Zerkleinerungsfräse
ZF2 Funktionselemente der Zerkleinerungsfräse

Claims

Ansprüche
1. Bandtrockneranordnung zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln, aufweisend: - einen Bandtrockner (36) mit einem Trockneraufbau (36A) und einem Förderband (36F) zur Aufnahme und zum Trocknen des wässrigen Polymergeis zu einem Trockenkuchen (35) oder Bruch (37) auf einer Aufnahmefläche (F) des Förderbandes (36F),
- eine Zerkleinerungsanordnung (38), die in Produktstromrichtung nach dem Trockneraufbau zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis des Trockenkuchens (35) oder Bruchs (37) zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln (39) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zerkleinerungsanordnung (38) einen Zerkleinerer aufweist, der als eine Fräswalze (38.1 ) gebildet ist, die
- mit einer oberen Arbeitslinie (H) eines Arbeitsrandes (38.1 R) der Fräswalze (38.1 ) auf Höhe oder oberhalb einer Aufnahmefläche(F) eines Förderbandes (36F), zur fräsenden
Bearbeitung des Trockenkuchens (35) oder des Bruchs (37), angeordnet ist, wobei die Fräswalze (38.1 ) zum Abwurf von zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln (39) des Trockenkuchens (35) oder des Bruchs (37) nach unten ausgebildet ist.
2. Bandtrockneranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
die Fräswalze (38.1 ) eine rotierbare Welle (ZF1 ) mit Funktionselementen (ZF2) aufweist und das Förderband (36F) eine Umlenkrolle (36U) aufweist, wobei die rotierbare Welle (ZF1 ) zum Rotieren mit einer Drehrichtung (R2) entgegen eine Drehrichtung (R1 ) der Umlenkrolle (36U) ausgebildet ist.
3. Bandtrockneranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius (r) der Fräswalze (38.1 ) größer oder gleich der Dicke (35D, 37D) des Trockenkuchens (35) oder des Bruchs (37) ist und/oder eine untere Arbeitslinie (h) der Fräswalze (38.1 ) unterhalb einer Aufnahmefläche(F) eines Förderbandes (36F) liegt.
4. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Arbeitslinie (H) der Fräswalze (38.1 ) oberhalb einer Oberkante (35C) des Trockenkuchens oder oberhalb einer Oberkante (37C) des Bruchs (37) liegt.
5. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Arbeitslinie (H) der Fräswalze (38.1 ) einen oberen Abstand zur Aufnahmefläche (F) des Förderbandes hat und der obere Abstand oberhalb der Höhe der Auf- nahmefläche (F) des Förderbandes wenigstens 5cm, vorzugsweise wenigstens 8cm, vorzugsweise wenigstens 10cm beträgt.
6. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Förderband (36F) und der Fräswalze (38.1 ), in Verlängerung des
Förderbandes eine Stütze für den Trockenkuchen (35) oder für den Bruch (37) angeordnet ist.
7. Bandtrockneranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze als ein Stütztisch (36T) mit einer geschlossenen Stützfläche ausgebildet ist, wobei ein hinterer Abstand (D) zwischen einer hinteren Kante des Stütztisches (36T) und einem vorderen Arbeitsrand (38.1 R) der Fräswalze (38.1 ) belassen ist.
8. Bandtrockneranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze als ein Stützgitter (36G) gebildet ist, das seitlich über Zwischenräume beabstandete
Stützelemente (36B), insbesondere Stäbe, Barren Stangen oder dergleichen, aufweist.
9. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorderer Teil der Stütze als ein Stütztisch mit einer geschlossenen Stützfläche ausgebildet ist und ein hinterer Teil der Stütze als ein Stützgitter gebildet ist, das seitlich, über Zwischenräume, beabstandete Stützelemente, insbesondere Stäbe, Barren Stangen oder dergleichen, aufweist.
10. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeich- net, dass in die Zwischenräume von beabstandeten Stützelementen (36B) eines Stützgitters (36G) Funktionselemente (ZF2) der Fräswalze (38.1 ) eingreifen können.
1 1. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsanordnung, zusätzlich zur Fräswalze (38.1 ) und einer optio- nalen Förderschnecke (40), ein weiteres Zerkleinerungs- und/oder Führungs-Element (38.2), insbesondere einen weiteren Zerkleinerer und/oder ein Umlenkmittel, aufweist.
12. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zerkleinerungsanordnung (38), insbesondere die Fräswalze, zur Zerkleinerung des Trockenkuchens zu getrockneten Polymerpartikeln ausgebildet ist, wobei die zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln einen Massenmittel Teilchendurchmesser zwischen
0.5mm und 10mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 9mm, insbesondere zwischen 1 und 5mm aufweisen.
13. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich- net, dass die Zerkleinerungsanordnung (38) für eine Verweilzeit von Polymerpartikeln unterhalb von 90sec. in der Zerkleinerungsanordnung ausgebildet ist.
14. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungsanordnung ausgebildet ist, die Polymerpartikel bei einer Temperatur zwischen 40°C und 140°C, insbesondere zwischen 60°C und 120°C, vorzugsweise zwischen 80°C und 120°C, zu zerkleinern..
15. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Fräswalze (38.1 ) zum Rotieren (R2) der Welle (ZF1 ) mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von mehr als 50U/min und weniger als 250U/min ausgebildet ist.
16. Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Anzahl von Funktionselementen (ZF2) der Fräswalze (38.1 ) als eine Anzahl von
Stäben, Zähnen, Barren, Schaufelflächen oder Zahn- , Zacken- oder Rändel-Stegen oder -Rändern, insbesondere Zahnspiralen oder Rändelschrauben, gebildet ist.
17. Bandtrockneranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräs- walze (38.1 ) eine Anzahl von Funktionselemente (ZF2) aufweist, die unter Bildung eines
Arbeitsrandes (38.1 R) entlang einem grundsätzlichen Verlauf einer Spirale angeordnet sind, insbesondere die Spirale einen Gewindegang mit einem Gangwinkel zwischen 20° bis 70° aufweist.
18. Bandtrockneranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spirale einen einzigen Gewindegang hat oder die Spirale mehrere gleichgerichtete oder gegenläufige, insbesondere separate oder ineinandergreifende, Gewindegänge hat.
19. Verfahren zum Trocknen eines wässrigen Polymergeis und zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln mit einer Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, aufweisend:
- einen Bandtrockner (36) mit einem Trockneraufbau (36A) und einem Förderband (36F) zur Aufnahme und zum Trocknen des wässrigen Polymergeis zu einem Trockenkuchen
(35) oder Bruch (37) auf einer Aufnahmefläche (F) des Förderbandes (36F),
- eine Zerkleinerungsanordnung (38), die in Produktstromrichtung nach dem Trockneraufbau zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis des Trockenkuchens (35) oder Bruchs (37) zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln (39) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Zerkleinerungsanordnung (38) einen Zerkleinerer aufweist, der als eine Fräswalze (38.1 ) gebildet ist, und in dem Verfahren:
- das getrocknete Polymergel des Trockenkuchens (35) zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln (39) zerkleinert wird, wobei
- mit einer oberen Arbeitslinie (H) eines Arbeitsrandes (38.1 R) der Fräswalze (38.1 ) auf oder oberhalb einer Aufnahmefläche(F) eines Förderbandes (36F) der Trockenkuchen
(35) oder der Bruch (37) fräsend bearbeitet wird und die Fräswalze (38.1 ) die zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln (39) des Trockenkuchens (35) oder Bruchs (37) nach unten abwirft.
20. Herstellungsverfahren zur Herstellung wasserabsorbierender Polymerpartikel, aufweisend die Schritte:
- Polymerisation einer Monomer-Lösung oder -Suspension zu wasserabsorbierenden Polymerpartikeln eines wässrigen Polymergeis, wobei die Lösung enthält a) mindestens ein ethylenisch ungesättigtes, säuregruppentragendes Monomer, das zumindest teilweise neutralisiert sein kann,
b) mindestens einen Vernetzer,
c) mindestens einen Initiator,
d) optional ein oder mehrere mit den unter a) genannten Monomeren copolymerisierbare ethylenisch ungesättigte Monomere und
optional ein oder mehrere wasserlösliche Polymere,
- Fördern des wässrigen Polymergeis zu einer Bandtrockneranordnung,
- Trocknen des wässrigen Polymergeis und Zerkleinern des getrockneten Polymergeis zu getrockneten Polymerpartikeln mit der Bandtrockneranordnung nach einem der Ansprü- che 1 bis 18, aufweisend:
- einen Bandtrockner (36) mit einem Trockneraufbau (36A) und einem Förderband (36F) zur Aufnahme und zum Trocknen des wässrigen Polymergeis zu einem Trockenkuchen (35) oder Bruch (37) auf einer Aufnahmefläche (F) des Förderbandes (36F), - eine Zerkleinerungsanordnung (38), die in Produktstromrichtung nach dem Trockneraufbau zum Zerkleinern des getrockneten Polymergeis des Trockenkuchens (35) oder Bruchs (37) zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln (39) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zerkleinerungsanordnung (38) einen Zerkleinerer aufweist, der als eine Fräswalze (38.1 ) gebildet ist, und in dem Verfahren:
- das getrocknete Polymergel des Trockenkuchens (35) zu getrockneten zerkleinerten Polymerpartikeln (39) zerkleinert wird, wobei
- mit einer oberen Arbeitslinie (H) eines Arbeitsrandes (38.1 R) der Fräswalze (38.1 ) auf oder oberhalb einer Aufnahmefläche(F) eines Förderbandes (36F) der Trockenkuchen
(35) oder der Bruch (37) fräsend bearbeitet wird und die Fräswalze (38.1 ) die zerkleinerten getrockneten Polymerpartikeln (39) des Trockenkuchens (35) oder Bruchs (37) nach unten abwirft,
- optional Mahlen und/oder Klassieren der getrockneten und zerkleinerten Polymer- partikel.
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