[RU]

Настоящее изобретение, в целом, относится к способу получения водоабсорбирующих полимерных частиц, включающему технологические стадии (i) получения водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий группы карбоновой кислоты ( α1), и по меньшей мере один сшивающий агент ( α3); (ii) необязательного добавления мелких частиц водоабсорбирующего полимера к водному раствору мономера; (iii) добавления инициатора полимеризации или по меньшей мере одного компонента системы инициатора полимеризации к водному раствору мономера; (iv) необязательного уменьшения содержания кислорода в водном растворе мономера; (v) загрузки водного раствора мономера в реактор полимеризации; (vi) полимеризации мономеров в водном растворе мономера в реакторе полимеризации; (vii) выгрузки полимерного геля из реактора полимеризации и необязательного дробления полимерного геля; (viii) высушивания полимерного геля; (ix) измельчения высушенного полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц; (х) сортировки измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц с помощью сортировочного устройства, содержащего решетку; и (xi) необязательной обработки поверхности измельченных и отсортированных по размеру водоабсорбирующих полимерных частиц; где на технологической стадии (х) решетка вибрирует с первой частотой; и где решетка вибрирует с дополнительной частотой, которая меньше первой частоты, или наклонена к горизонтальной плоскости под углом, составляющим от 5 до 25°, или оба вышеуказанных варианта.

(57) Реферат / Формула:

Настоящее изобретение, в целом, относится к способу получения водоабсорбирующих полимерных частиц, включающему технологические стадии (i) получения водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий группы карбоновой кислоты ( α1), и по меньшей мере один сшивающий агент ( α3); (ii) необязательного добавления мелких частиц водоабсорбирующего полимера к водному раствору мономера; (iii) добавления инициатора полимеризации или по меньшей мере одного компонента системы инициатора полимеризации к водному раствору мономера; (iv) необязательного уменьшения содержания кислорода в водном растворе мономера; (v) загрузки водного раствора мономера в реактор полимеризации; (vi) полимеризации мономеров в водном растворе мономера в реакторе полимеризации; (vii) выгрузки полимерного геля из реактора полимеризации и необязательного дробления полимерного геля; (viii) высушивания полимерного геля; (ix) измельчения высушенного полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц; (х) сортировки измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц с помощью сортировочного устройства, содержащего решетку; и (xi) необязательной обработки поверхности измельченных и отсортированных по размеру водоабсорбирующих полимерных частиц; где на технологической стадии (х) решетка вибрирует с первой частотой; и где решетка вибрирует с дополнительной частотой, которая меньше первой частоты, или наклонена к горизонтальной плоскости под углом, составляющим от 5 до 25°, или оба вышеуказанных варианта.

---

Евразийское (21) 201691531 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.02.28
(22) Дата подачи заявки 2014.04.25
(51) Int. Cl.
C08F2/10 (2006.01) A61L 15/22 (2006.01) B07B1/28 (2006.01)
A61L 15/60 (2006.01)
C08L 33/08 (2006.01)
(54) СОРТИРОВКА МЕЛКИХ ЧАСТИЦ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ВОДОАБСОРБИРУЮЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ
(86) PCT/KR2014/003668
(87) WO 2015/163511 2015.10.29
(71) Заявитель:
СОНВОН ИНДАСТРИАЛ КО., ЛТД. (KR)
(72) Изобретатель:
Пак Чон Бом (KR)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(57) Настоящее изобретение, в целом, относится к способу получения водоабсорбирующих полимерных частиц, включающему технологические стадии (i) получения водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий группы карбоновой кислоты (а1), и по меньшей мере один сшивающий агент (а3); (ii) необязательного добавления мелких частиц водоабсорбирующего полимера к водному раствору мономера; (iii) добавления инициатора полимеризации или по меньшей мере одного компонента системы инициатора полимеризации к водному раствору мономера; (iv) необязательного уменьшения содержания кислорода в водном растворе мономера; (v) загрузки водного раствора мономера в реактор полимеризации; (vi) полимеризации мономеров в водном растворе мономера в реакторе полимеризации; (vii) выгрузки полимерного геля из реактора полимеризации и необязательного дробления полимерного геля; (viii) высушивания полимерного геля; (ix) измельчения высушенного полимерного геля с получением водоабсор-бирующих полимерных частиц; (х) сортировки измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц с помощью сортировочного устройства, содержащего решетку; и (xi) необязательной обработки поверхности измельченных и отсортированных по размеру водоабсорбирующих полимерных частиц; где на технологической стадии (х) решетка вибрирует с первой частотой; и где решетка вибрирует с дополнительной частотой, которая меньше первой частоты, или наклонена к горизонтальной плоскости под углом, составляющим от 5 до 25°, или оба вышеуказанных варианта.
403
400
СОРТИРОВКА МЕЛКИХ ЧАСТИЦ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ВО ДО АБСОРБИРУЮЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ
[Область техники]
5 Настоящее изобретение относится к способу получения водоабсорбирующих полимерных частиц; к водоабсорбирующей полимерной частице, которая может быть получена указанным способом; к композиционному материалу, содержащему указанную водоабсорбирующую полимерную частицу; к способу получения композиционного материала, к композиционному материалу, который может быть 10 получен указанным способом; к применению водоабсорбирующей полимерной частицы; к устройству для получения водоабсорбирующих полимерных частиц; и к способу получения водоабсорбирующих полимерных частиц с применением указанного устройства.
15 [Уровень техники]
Суперабсорбенты представляют собой нерастворимые в воде поперечно-сшитые полимеры, которые могут абсорбировать большое количество водных жидкостей, особенно физиологических жидкостей, более конкретно мочи или крови, с набуханием и образованием гидрогелей, а также удерживать указанные жидкости при определенном
20 давлении. Благодаря указанным характерным свойствам, такие полимеры используют, главным образом, в гигиенических изделиях, таких как, например, детские памперсы/подгузники, продукция для больных с недержанием или гигиенические прокладки.
25 Получение суперабсорбентов, в целом, проводят свободнорадикальной полимеризацией мономеров, содержащих кислотную группу, в присутствии сшивающих агентов; могут быть получены полимеры с различными абсорбирующими свойствами посредством выбора композиции мономера, сшивающих агентов и условий полимеризации, а также условий обработки гидрогеля, полученного после полимеризации (подробности
представлены, например, в Modern Superabsorbent Polymer Technology, FL Buchholz, GT Graham, Wiley-VCH, 1998).
Полимерный гель, также называемый гидрогелем, полученный после полимеризации, 5 обычно дробят, высушивают и сортируют для получения супер абсорбента в виде частиц с четко определенным распределением частиц по размеру. На следующей технологической стадии указанные частицы суперабсорбента зачастую подвергают поверхностному сшиванию для улучшения характеристик абсорбции. Для этого частицы смешивают с водным раствором, содержащим поверхностный сшивающий 10 агент и необязательно дополнительные добавки, и полученную смесь термически обрабатывают для ускорения реакции сшивания.
Мономеры, содержащие кислотную группу, могут быть полимеризованы в присутствии сшивателей периодическим способом или непрерывным способом. В непрерывной и 15 периодической полимеризации в качестве мономера обычно используют частично нейтрализованную акриловую кислоту. Подходящие способы полимеризации описаны, например, в ЕР 0 372 706 А2, ЕР 0 574 260 Al, WO 2003/051415 А1, ЕР 1 470 905 А1, WO 2007/028751 Al, WO 2007/028746 А1 и WO 2007/028747 А1.
20 [Описание]
[Техническая проблема]
Как указано выше, при получении водоабсорбирующих полимерных частиц важно получить продукт, имеющий четко определенное распределение частиц по размеру. Из уровня техники, в частности, известно, что снижение фракции мелких частиц в
25 суперабсорбирующем продукте имеет преимущество для качества продукта, например, в отношении удерживающей способности или блокирования геля. Следовательно, водоабсорбирующие полимерные частицы необходимо сортировать в процессе получения и отделять мелкие частицы от водоабсорбирующих полимеров, имеющих более крупный диаметр частиц. Указанную сортировку и разделение в известном уровне
30 техники проводят с помощью сит. Сито содержит решетку с порами. Указанные поры
подвержены закупориванию через определенный период эксплуатации сита. Мелкие частицы особенно склонны к забиванию пор. В результате необходимо останавливать эксплуатацию сита после каждого периода эксплуатации и очищать поры, например, чисткой решетки щеткой вручную. Другое препятствующее закупориванию средство, 5 известное из уровня техники, включает резиновые шарики, которые непрерывно отскакивают от решетки. Таким образом, в известном уровне техники мог быть увеличен период эксплуатации сита. Однако вследствие отскакивания резиновых шариков решетка подвержена износу и, следовательно, срок службы решетки сокращен.
10 [Техническое решение]
В целом, задача настоящего изобретения заключается в по меньшей мере частичном преодолении недостатка, присущего известному уровню техники, в контексте получения водоабсорбирующих полимерных частиц.
15 Дополнительная задача заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где закупоривание пор решетки сита максимально предотвращено. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где закупоривание пор решетки сита максимально предотвращено в комбинации с максимальным
20 предотвращением износа решетки. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где отделение мелких частиц от водоабсорбирующих полимерных частиц является более эффективным. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где качество
25 водоабсорбирующих полимерных частиц улучшено, предпочтительно в отношении удерживающей способности или блокирования геля, или обоих. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где фракция мелких частиц в продукте снижена. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа
30 получения водоабсорбирующих полимеров, где необходимая частота технического
обслуживания сита снижена. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где период эксплуатации сита увеличен. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где 5 техническое обслуживание сита дополнительно автоматизировано. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где срок службы решетки сита увеличен. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где указанный способ демонстрирует
10 сбалансированную комбинацию: увеличенного периода эксплуатации сита, увеличенного срока службы решетки сита, увеличенной удерживающей способности водоабсорбирующих полимерных частиц. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, где указанный способ демонстрирует сбалансированную комбинацию по
15 меньшей мере двух из указанных выше преимуществ. Дополнительная задача заключается в обеспечении водоабсорбирующих полимерных частиц, полученных менее дорогим способом. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства для получения водоабсорбирующих полимерных частиц способом, имеющим по меньшей мере одно из указанных выше преимуществ.
20 Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении композиционного материала, содержащего водоабсорбирующую полимерную частицу, полученную способом, имеющим по меньшей мере одно из указанных выше преимуществ, где композиционный материал демонстрирует отсутствие ухудшения качества.
Вклад в решение по меньшей мере одной из представленных выше задач представлен независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты представляют предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, которые также служат для решения по меньшей мере одной из указанных выше задач.
[Полезные эффекты]
Настоящее изобретение обеспечивает эффект по меньшей мере частичного преодоления недостатка, присущего известному уровню техники, в контексте получения водоабсорбирующих полимерных частиц.
[Описание фигур]
На фигурах представлены
Фиг. 1 технологическая схема, иллюстрирующая стадии процесса согласно
настоящему изобретению; Фиг. 2 технологическая схема, иллюстрирующая стадии другого процесса
согласно настоящему изобретению; Фиг. 3 технологическая схема, иллюстрирующая стадии другого процесса
согласно настоящему изобретению; Фиг. 4 схема сортировочного устройства согласно настоящему изобретению; Фиг. 5 схема другого сортировочного устройства согласно настоящему
изобретению;
Фиг. 6 схема другого сортировочного устройства согласно настоящему изобретению;
Фиг. 7 схема другого сортировочного устройства согласно настоящему изобретению; и
Фиг. 8 блок-схема устройства для получения водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему изобретению.
Список условных обозначений
10 100 способ согласно настоящему изобретению
101 стадия (i)
102 стадия (ii)
103 стадия (ш)
104 стадия (iv)
15 105 стадия (v)
101
105 стадия (vi)
106 стадия (vii)
107 стадия (viii)
109 стадия (ix)
5 110 стадия (х)
400 сортировочное устройство
401 измельченные водоабсорбирующие полимерные частицы
402 круглая решетка
403 измельченные и отсортированные по размеру водоабсорбирующие полимерные 10 частицы
404 линейные осцилляции с дополнительной частотой
405 осцилляция с первой частотой
406 пора
501 прецессия с дополнительной частотой
15 502 вращение
601 прямоугольная решетка
602 угол
603 горизонтальная плоскость
701 дополнительные решетки
20 800 устройство для получения частиц водоабсорбирующего полимера
801 первый контейнер
802 дополнительный контейнер
803 смесительное устройство
804 реактор полимеризации
25 805 дробильное устройство
806 ленточная сушилка
807 измельчающее устройство
808 технологический поток
30 [Наилучший способ осуществления]
Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных задач сделан посредством способа получения водоабсорбирующих полимерных частиц, включающего технологические стадии
(i) получения водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий группы карбоновой кислоты (al), и по меньшей мере один сшивающий агент (аЗ);
(ii) необязательного добавления мелких частиц водоабсорбирующего полимера к водному раствору мономера;
(ш) добавления инициатора полимеризации или по меньшей мере одного компонента системы инициатора полимеризации, которая содержит два или более компонентов, к водному раствору мономера;
(iv) необязательного уменьшения содержания кислорода в водном растворе мономера;
(v) загрузки водного раствора мономера в реактор полимеризации;
(vi) полимеризации мономеров в водном растворе мономера в реакторе полимеризации;
(vii) выгрузки полимерного геля из реактора полимеризации и необязательного дробления полимерного геля;
(viii) высушивания полимерного геля;
(ix) измельчения высушенного полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц;
(x) сортировки измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц с помощью сортировочного устройства, содержащего решетку; и
(xi) необязательной обработки поверхности измельченных и отсортированных по размеру водоабсорбирующих полимерных частиц;
где на технологической стадии (х) решетка вибрирует с первой частотой; где первая частота составляет от 16 кГц до 10 МГц, предпочтительно от 17 кГц до 5 МГц, более предпочтительно от 18 кГц до 1 МГц, более предпочтительно от 19 до 800 кГц, более предпочтительно от 20 до 600 кГц, более предпочтительно от 21 до 400 кГц, более
предпочтительно от 22 до 200 кГц, более предпочтительно от 23 до 150 кГц, более предпочтительно от 24 до 100 кГц, более предпочтительно от 25 до 80 кГц, более предпочтительно от 26 до 60 кГц, более предпочтительно от 27 до 50 кГц, более предпочтительно от 28 до 45 кГц, более предпочтительно от 29 до 44 кГц, более 5 предпочтительно от 30 до 42 кГц, более предпочтительно от 31 до 41 кГц, более предпочтительно от 32 до 40 кГц, более предпочтительно от 33 до 39 кГц, более предпочтительно от 34 до 38 кГц, наиболее предпочтительно от 35 до 37 кГц; и где указанная решетка
a) вибрирует с дополнительной частотой, которая меньше первой частоты,
10 или
b) наклоняется на угол относительно горизонтальной плоскости от 5 до 25°,
предпочтительно от 5 до 23°, более предпочтительно от 5 до 20°, более
предпочтительно от 6 до 18°, более предпочтительно от 7 до 16°, более
предпочтительно от 7 до 14°, наиболее предпочтительно от 8 до 13°, или
15 с) оба вышеуказанных варианта.
Предпочтительно, решетка вибрирует с дополнительной частотой колебаний, выбранных из группы, состоящей из линейной осцилляции, суперпозиции двух или более линейных осцилляций, круговой осцилляции, эллиптической осцилляции,
20 покачивания и поворотного движения, или комбинации по меньшей мере двух из них. В данном контексте покачивание следует понимать как осцилляцию, где период осцилляции представляет собой период прецессии. Следовательно, частота покачивания представляет собой частоту прецессии, созданной покачиванием. В данном контексте поворотное движение следует понимать как осцилляцию, где период поворотного
25 движения представляет собой период горизонтального компонента поворотного движения. Следовательно, частота поворотного движения представляет собой частоту горизонтальной осцилляции, созданной поворотным движением. Предпочтительно, решетка вибрирует с первой частотой с линейной осцилляцией или суперпозицией двух или более линейных осцилляций. Предпочтительная линейная осцилляция представляет
30 собой горизонтальную осцилляцию или вертикальную осцилляцию. Первая частота
предпочтительно представляет собой ультразвуковую частоту. Дополнительная частота предпочтительно представляет собой субультразвуковую частоту. Предпочтительная субультразвуковая частота представляет собой частоту менее 16 кГц, предпочтительно менее 16 кГц и 1 Гц или более. Предпочтительное сортировочное устройство представляет собой сито или просеиватель, или оба варианта.
В этом отношении последовательные стадии процесса согласно настоящему изобретению могут быть осуществлены одновременно или могут перекрываться по времени, или могут иметь место оба варианта. Это относится, в частности, к стадиям (i)-(iv), особенно к стадиям (ш) и (iv).
Способ согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой непрерывный процесс, в котором водный раствор мономера обеспечивают непрерывно и непрерывно подают в реактор полимеризации. Полученный полимерный гель непрерывно выгружают из реактора полимеризации и необязательно непрерывно дробят, высушивают, измельчают и сортируют на последующих технологических стадиях. Однако указанный непрерывный процесс может быть прерван, например, для
замены некоторых деталей технологического оборудования типа материала конвейерной ленты, если в качестве реактора полимеризации используют конвейерную ленту,
очистки некоторых элементов технологического оборудования, особенно для удаления полимерных отложений в резервуарах или трубах, или начала нового процесса, если необходимо получить водоабсорбирующие полимерные частицы с другими характеристиками абсорбции.
Водоабсорбирующие полимерные частицы, предпочтительные согласно настоящему изобретению, представляют собой частицы, которые имеют средний размер частиц в соответствии с WSP 220.2 (метод испытания "Word Strategic Partners" ED ANA и INDA) в диапазоне от 10 до 3000 мкм, предпочтительно от 20 до 2000 мкм и особенно
предпочтительно от 150 до 850 мкм. В данном контексте особенно предпочтительно, что содержание частиц водоабсорбирующих полимеров, имеющих размер частиц в диапазоне от 300 до 600 мкм, составляет по меньшей мере 30 масс. %, особенно предпочтительно по меньшей мере 40 масс. % и наиболее предпочтительно по меньшей 5 мере 50 масс. % относительно общей массы водоабсорбирующих полимерных частиц.
На технологической стадии (i) процесса согласно настоящему изобретению получают водный раствор мономера, содержащий по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасыщенный мономер, имеющий группы карбоновой 10 кислоты (al), и по меньшей мере один сшивающий агент (аЗ).
Предпочтительные моноэтиленненасыщенные мономеры, имеющие группы карбоновой кислоты (al), представляют собой мономеры, указанные в DE 102 23 060 А1 в качестве предпочтительных мономеров (al), таким образом, особенно предпочтительна 15 акриловая кислота.
Согласно настоящему изобретению предпочтительно, что водоабсорбирующий полимер, полученный способом согласно настоящему изобретению, содержит мономеры, имеющие группы карбоновой кислоты, в количестве до по меньшей мере 50
20 масс. %, предпочтительно до по меньшей мере 70 масс. % и еще более предпочтительно до по меньшей мере 90 масс. % относительно сухой массы. Согласно настоящему изобретению особенно предпочтительно, что водоабсорбирующий полимер, полученный способом согласно настоящему изобретению, получают из по меньшей мере 50 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 70 масс. % акриловой кислоты,
25 которая предпочтительно нейтрализована до по меньшей мере 20 мол. %, особенно предпочтительно до по меньшей мере 50 мол. %. Концентрация частично нейтрализованных, моноэтиленненасыщенных мономеров, имеющих группы карбоновой кислоты (al), в водном растворе мономера, который обеспечивают на технологической стадии (i), предпочтительно составляет от 10 до 60 масс. %,
предпочтительно от 30 до 55 масс. % и наиболее предпочтительно от 40 до 50 масс. % от общей массы водного раствора мономера.
Водный раствор мономера также может содержать моноэтиленненасыщенные 5 мономеры (а2), которые могут быть сополимеризованы с (al). Предпочтительные мономеры (а2) представляют собой мономеры, указанные в DE 102 23 060 А1 как предпочтительные мономеры (а2), таким образом, особенно предпочтителен акриламид.
Предпочтительные сшивающие агенты (аЗ) согласно настоящему изобретению
10 представляют собой соединения, которые имеют по меньшей мере две этиленненасыщенные группы в одной молекуле (сшивающий агент класса I), соединения, которые имеют по меньшей мере две функциональные группы, которые могут взаимодействовать с функциональными группами мономеров (al) или (а2) в реакции конденсации (= сшивающие агенты конденсации), в реакции присоединения
15 или в реакции раскрытия кольца (сшивающий агент класса II), соединения, которые имеют по меньшей мере одну этиленненасыщенную группу и по меньшей мере одну функциональную группу, которые могут взаимодействовать с функциональными группами мономеров (al) или (а2) в реакции конденсации, в реакции присоединения или в реакции раскрытия кольца (сшивающий агент класса III), или катионы
20 поливалентных металлов (сшивающий агент класса IV). Таким образом, с соединениями-сшивающими агентами класса I сшивания полимера достигают радикальной полимеризацией этиленненасыщенных групп молекул сшивающего агента с моноэтиленненасыщенными мономерами (al) или (а2), а с соединениями-сшивающими агентами класса II и катионами поливалентных металлов класса
25 сшивающих агентов IV сшивания полимера достигают, соответственно, реакцией конденсации функциональных групп (сшивающий агент класса II) или посредством электростатического взаимодействия катиона поливалентного металла (сшивающий агент класса IV) с функциональными группами мономера (al) или (а2). С соединениями класса сшивающих агентов III поперечного сшивания полимеров достигают,
30 соответственно, радикальной полимеризацией этиленненасыщенных групп, а также
реакцией конденсации между функциональными группами сшивающих агентов и функциональными группами мономеров (al) или (а2).
Предпочтительные сшивающие агенты (аЗ) представляют собой все те соединения, 5 которые указаны в DE 102 23 060 А1 как сшивающие агенты (аЗ) классов сшивателей I,
II, III и IV, таким образом,
в качестве соединений класса сшивающих агентов I особенно предпочтительны
Тч^ТЧ'-метиленбисакриламид, ди(мет)акрилаты полиэтиленгликоля, хлорид
10 триаллилметиламмония, хлорид тетрааллиламмония и акрилат
аллилнонаэтиленгликоля, полученный из 9 моль этиленоксида на моль акриловой кислоты, где еще более предпочтителен N,N' -метиленбисакриламид, и
в качестве соединений класса сшивающих агентов IV особенно предпочтителен
15 Ah(S04)3 и его гидраты.
Предпочтительные водоабсорбирующие полимеры, полученные способом согласно настоящему изобретению, представляют собой полимеры, сшитые сшивающими агентами следующих классов сшивающих агентов, или сшивающими агентами 20 следующих комбинаций классов сшивающих агентов, соответственно: I, II, III, IV, III, I
III, IIV, III III, IIIIV, I III IV, II III IV, IIIV или III IV.
Дополнительно предпочтительные водоабсорбирующие полимеры, полученные
способом согласно настоящему изобретению, представляют собой полимеры, сшитые
25 любыми сшивающими агентами, описанными в DE 102 23 060 А1 в качестве
сшивающего агента класса сшивающих агентов I, таким образом, особенно
предпочтительны в качестве сшивающих агентов класса сшивающих агентов I N,N'-
метиленбисакриламид, ди(мет)акрилаты полиэтиленгликоля, хлорид
триаллилметиламмония, хлорид тетрааллиламмония и акрилат аллилнонаэтиленгликоля,
полученный из 9 моль этиленоксида на моль акриловой кислоты, где еще более предпочтителен N,N' -метиленбисакриламид.
Водный раствор мономера может дополнительно содержать водорастворимые полимеры 5 (а4). Предпочтительные водорастворимые полимеры (а4) включают частично или полностью омыленный поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, крахмал или производные крахмала, полигликоли или полиакриловую кислоту. Молекулярная масса указанных полимеров не критична, при условии, что они являются водорастворимыми. Предпочтительные водорастворимые полимеры (а4) представляют собой крахмал или 10 производные крахмала, или поливиниловый спирт. Водорастворимые полимеры (а4), предпочтительно синтетические, такие как поливиниловый спирт, могут не только служить в качестве основы для прививки полимеризуемых мономеров. Понятно, что указанные водорастворимые полимеры также могут быть смешаны с полимерным гелем или с уже высушенным водоабсорбирующим полимером.
Водный раствор мономера может дополнительно содержать вспомогательные вещества (а5), и указанные вспомогательные вещества включают, в частности, комплексообразующие агенты, такие как, например, ЭДТА.
20 Относительное количество мономеров (al) и (а2), и сшивающих агентов (аЗ), и водорастворимых полимеров (а4), и вспомогательных веществ (а5) в водном растворе мономера предпочтительно выбрано так, что структура водоабсорбирующего полимера, полученного после высушивания необязательно дробленого полимерного геля основана
25 - на 20-99,999 масс. %, предпочтительно на 55-98,99 масс. % и особенно предпочтительно на 70-98,79 масс. % на мономерах (al),
на 0-80 масс. %, предпочтительно на 0-44,99 масс. % и особенно предпочтительно на 0,1-44,89 масс. % на мономерах (а2),
на 0-5 масс. %, предпочтительно на 0,001-3 масс. % и особенно предпочтительно
30 на 0,01-2,5 масс. % на сшивающих агентах (аЗ),
на 0-30 масс. %, предпочтительно на 0-5 масс. % и особенно предпочтительно на 0,1-5 масс. % на водорастворимых полимерах (а4),
на 0-20 масс. %, предпочтительно на 0-10 масс. % и особенно предпочтительно на 0,1-8 масс. % на вспомогательных веществах (а5), и 5 - на 0,5-25 масс. %, предпочтительно на 1-10 масс. % и особенно предпочтительно на 3-7 масс. % на воде (аб),
сумма количеств по массе (al)-(a6) составляет 100 масс. %.
10 Оптимальные значения концентрации, в частности, мономеров, сшивающих агентов и водорастворимых полимеров, в растворе мономера могут быть определены простыми предварительными экспериментами или на основании известного уровня техники, в частности, из публикаций US 4286082, DE 27 06 135 Al, US 4076663, DE 35 03 458 Al, DE40 20 780 CI, DE 42 44 548 A1,DE43 33 056 Al HDE44 18 818 Al.
На технологической стадии (ii) к водному раствору мономера могут быть необязательно добавлены мелкие частицы водоабсорбирующего полимера. Независимо от необязательной стадии (ii), мелкие частицы водоабсорбирующего полимера могут быть добавлены в водный раствор мономера на любом этапе, выбранном из группы, 20 состоящей из: после стадии (ш), после стадии (iv) и до стадии (v), или в комбинации по меньшей мере двух из них.
В контексте настоящего документа водоабсорбирующие мелкие частицы, также называемые мелкими частицами, предпочтительно представляют собой 25 водоабсорбирующие полимерные частицы, состав которых соответствует составу описанных выше водоабсорбирующих полимерных частиц, где предпочтительно по меньшей мере 90 масс. % водоабсорбирующих мелких частиц, предпочтительно по меньшей мере 95 масс. % водоабсорбирующих мелких частиц и наиболее предпочтительно по меньшей мере 99 масс. % водоабсорбирующих мелких частиц
имеют размер частиц менее 200 мкм, предпочтительно менее 150 мкм и особенно предпочтительно менее 100 мкм.
В предпочтительном варианте реализации способа согласно настоящему изобретению 5 водоабсорбирующие мелкие частицы, которые могут быть необязательно добавлены к водному раствору мономера на технологической стадии (ii), представляют собой водоабсорбирующие мелкие частицы, которые получают на технологической стадии (х) способа согласно настоящему изобретению и которые, таким образом, возвращают в цикл.
Указанные мелкие частицы могут быть добавлены к водному раствору мономера с помощью любого смесительного устройства, известного специалистам в данной области техники как подходящее для указанной цели. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения, который особенно подходит, если процесс проводят
15 непрерывно, как описано выше, мелкие частицы добавляют в водный раствор мономера в смесительном устройстве, в котором первый поток мелких частиц и второй поток водного раствора мономера направляют непрерывно, но из разных положений, во вращающееся смесительное устройство. Такое тип смесительной установки может быть реализован в так называемом "роторно-статорном смесителе", который содержит в зоне
20 смешивания предпочтительно цилиндрический, не вращающийся статор, в центре которого вращается также предпочтительно цилиндрический ротор. Стенки ротора, а также стенки статора обычно обеспечены насечками, например, насечками в форме прорезей, через которые может всасываться смесь мелких частиц и водного раствора мономера и, следовательно, подвергаться высоким сдвиговым усилиям.
В данном контексте особенно предпочтительно, что первый поток мелких частиц и второй поток водного раствора мономера образуют угол 8 в диапазоне от 60 до 120°, более предпочтительно в диапазоне от 75 до 105°, еще более предпочтительно в диапазоне от 85 до 95° и наиболее предпочтительно образуют угол примерно 90°. 30 Предпочтительно также, что поток смеси мелких частиц и водного раствора мономера,
выходящий из смесителя, и первый поток мелких частиц, входящий в смеситель, образуют угол s в диапазоне от 60 до 120°, предпочтительно в диапазоне от 75 до 105°, еще более предпочтительно в диапазоне от 85 до 95° и наиболее предпочтительно образуют угол примерно 90°.
Такой тип смесительной установки может быть, например, реализован с помощью смесительных устройств, описанных в DE-A-25 20 788 и DE-A-26 17 612, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. Конкретные примеры смесительных устройств, которые могут быть использованы для добавления мелких
10 частиц в водный раствор мономера на технологической стадии (ii) согласно настоящему изобретению, представляют собой смесительные устройства, которые могут быть приобретены у компании ГКА(r) Werke GmbH & Co. KG, Штауфен, Германия, под торговыми обозначениями MHD 2000/4, MHD 2000/05, MHD 2000/10, MDH 2000/20, MHD 2000/30 и MHD 2000/50, где смесительное устройство MHD 2000/20 является
15 особенно предпочтительным. Дополнительные смесительные устройства, которые могут быть использованы, представляют собой устройства, выпускаемые компанией Ystral GmbH, Бальрехтен-Доттинген, Германия, например, под торговым обозначением "Conti TDS", или компанией Kinematika AG, Литтау, Швейцария, например, под торговой маркой Megatron(r).
Количество мелких частиц, которое может быть добавлено к водному раствору мономера на технологической стадии (ii), предпочтительно составляет от 0,1 до 15 масс. %, еще более предпочтительно от 0,5 до 10 масс. % и наиболее предпочтительно от Здо 8 масс. % относительно массы водного раствора мономера.
На технологической стадии (ш) способа согласно настоящему изобретению к водному раствору мономера добавляют инициатор полимеризации или по меньшей мере один компонент системы инициатора полимеризации, которая содержит два или более компонентов.
В качестве инициаторов полимеризации для инициации полимеризации могут быть использованы все инициаторы, образующие радикалы в условиях полимеризации, которые обычно используют при получении суперабсорбентов. К ним относятся термические катализаторы, редокс-катализаторы и фотоинициаторы, активация которых 5 происходит при энергетическом облучении. Инициаторы полимеризации могут быть растворены или диспергированы в водном растворе мономера. Предпочтительно применение водорастворимых катализаторов.
В качестве термических инициаторов могут быть использованы все соединения,
10 известные специалистам в данной области техники, которые разлагаются под действием повышенной температуры с образованием радикалов. Особенно предпочтительны термические инициаторы полимеризации с периодом полураспада менее 10 секунд, более предпочтительно менее 5 секунд при температуре менее 180 °С, более предпочтительно менее 140 °С. Особенно предпочтительные термические инициаторы
15 полимеризации представляют собой пероксиды, гидропероксиды, пероксид водорода, персульфаты и азосоединения. В некоторых случаях предпочтительно использовать смеси различных термических инициаторов полимеризации. Среди таких смесей предпочтительны смеси, содержащие пероксид водорода и пероксодисульфат натрия или калия, которые могут быть использованы в любом требуемом количественном
20 соотношении. Подходящие органические пероксиды предпочтительно представляют собой пероксид ацетилацетона, пероксид метилэтилкетона, пероксид бензоила, пероксид лауроила, пероксид ацетила, пероксид каприла, изопропилпероксидикарбонат, 2-этилгексилпероксидикарбонат, трет-бутилгидропероксид, гидропероксид кумола и пероксиды трет-амилперпивалата, трет-бутилперпивалата, трет-бутилпернеогексоната,
25 трет-бутилизобутирата, трет-бутилпер-2-этилгексеноата, трет-бутилперизононаноата, трет-бутилпермалеата, трет-бутилпербензоата, трет-бутил-3,5,5-триметилгексаноата и амилпернеодеканоата. Кроме того, предпочтительны следующие термические инициаторы полимеризации: азосоединения, такие как азо-бис-изобутиронитрил, азо-бис-диметилвалеронитрил, азо-бис-амидинопропана дигидрохлорид, 2,2'-a3o6nc-(N,N-
30 диметилен)изобутирамидина дигидрохлорид, 2-(карбамоилазо)изобутиронитрил и 4,4'
азобис-(4-циановалериановая кислота). Вышеуказанные соединения используют в обычных количествах, предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 5 мол. %, предпочтительно от 0,1 до 2 мол. %, соответственно, относительно количества полимеризуемых мономеров.
Редокс-катализаторы содержат два или более компонентов, обычно одно или более из пероксосоединений, перечисленных выше, и по меньшей мере один восстановительный компонент, предпочтительно аскорбиновую кислоту, глюкозу, сорбозу, маннозу, гидросульфит, сульфат, тиосульфат, гипосульфит или сульфид аммония или щелочного
10 металла, соли металлов, такие как ионы железа (II) или ионы серебра, или гидроксиметилсульфоксилат натрия. Предпочтительно в качестве восстановительного компонента редокс-катализатора используют аскорбиновую кислоту или пиросульфит натрия. Используют от 1 х 10"5 до 1 мол. % восстановительного компонента редокс-катализатора и от 1 х 10"5 до 5 мол. % окислительного компонента редокс-катализатора,
15 в каждом случае относительно количества мономеров, используемых в полимеризации. Вместо окислительного компонента редокс-катализатора или в качестве его дополнения может быть использовано одно или более предпочтительно водорастворимых азосоединений.
20 Полимеризацию предпочтительно инициируют действием энергетического излучения, в качестве инициатора обычно используют так называемые фотоинициаторы. Они могут включать, например, так называемые а-расщепители, Н-отнимающие системы или также азиды. Примеры таких инициаторов представляют собой производные бензофенона, такие как кетон Михлера, производные фенантрена, производные фтора,
25 производные антрахинона, производные тиоксантона, производные кумарина,
бензоиновый эфир и его производные, азосоединения, такие как вышеупомянутые
радикалообразующие соединения, замещенные гексаарилбисимидазолы или
ацилфосфиноксиды. Примеры азидов представляют собой: 2-(ТчГ,]ч> [-диметиламино)этил-
4-азидоциннамат, 2-(М,М-диметиламино)этил-4-азидонафтилкетон, 2-(N,N-
30 диметиламино)этил-4-азидобензоат, 5-азидо-1-нафтил-2'-(М,М
диметиламино)этилсульфон, М-(4-сульфонилазидофенил)малеинимид, Тч[-ацетил-4-
сульфонилазидоанилин, 4-сульфонилазидоанилин, 4-азидоанилин, 4-
азидофенацилбромид, п-азидобензойную кислоту, 2,6-бис(п-
азидобензилиден)циклогексанон и 2,6-бис(п-азидобензилиден)-4-метилциклогексанон. 5 Дополнительную группу фотоинициаторов представляют собой диалкоксикетали, такие как 2,2-диметокси-1,2-дифенилэтан-1-он. Фотоинициаторы, при их использовании, обычно применяют в количестве от 0,0001 до 5 масс. % относительно полимеризуемых мономеров.
10 В соответствии с дополнительным вариантом реализации способа согласно настоящему изобретению, предпочтительно, что на технологической стадии (ш) инициатор содержит следующие компоненты
iiia. пероксодисульфат; и
iiib. молекулу органического инициатора, содержащую по меньшей мере три атома
15 кислорода или по меньшей мере три атома азота;
где указанный инициатор содержит пероксодисульфат и молекулу органического инициатора в молярном соотношении от 20:1 до 50:1. В одном аспекте данного варианта реализации предпочтительно, что концентрация компонента инициатора iiia составляет от 0,05 до 2 масс. % относительно количества полимеризуемых мономеров. В другом
20 аспекте данного варианта реализации предпочтительно, что молекула органического инициатора выбрана из группы, состоящей из 2,2-диметокси-1,2-дифенилэтан-1-она, 2,2-азобис-(2-амидинопропан)дихлорида, 2,2-азобис-(циановалериановой кислоты) или комбинации по меньшей мере двух из них. В дополнительном аспекте данного варианта реализации предпочтительно, что пероксодисульфат имеет общую формулу M2S2O8, где
25 М выбран из группы, состоящей из NH4, Li, Na, Ка или по меньшей мере двух из них. Описанные выше компоненты особенно подходят для УФ инициации полимеризации на стадии (vi) способа согласно настоящему изобретению. Применение указанного состава дополнительно приводит к получению низкого количества остаточного мономера и к снижению пожелтения водоабсорбирующей полимерной частицы, которая может быть
30 получена способом согласно настоящему изобретению.
В данном контексте также следует отметить, что стадия (iii), добавление инициатора полимеризации, может быть реализована до стадии (iv), одновременно со стадией (iv) или перекрываться по времени со стадией (iv), т.е. при снижении содержания кислорода 5 в водном растворе мономера. При использовании системы инициатора полимеризации, которая содержит два или более компонентов, один или более компонентов такой системы инициатора полимеризации может быть, например, добавлен до технологической стадии (iv), тогда как остальной компонент или остальные компоненты, которые необходимы для завершения активности указанной системы 10 инициатора полимеризации, добавляют после технологической стадии (iv), возможно даже после технологической стадии (v). Независимо от необязательной стадии (iv), снижение содержания кислорода в водном растворе мономера также может быть проведено до технологической стадии (iii) в соответствии с настоящим изобретением.
15 На технологической стадии (iv) способа согласно настоящему изобретению в водном растворе мономера необязательно снижают содержание кислорода. Независимо от необязательной стадии (iv), снижение содержания кислорода в водном растворе мономера также может быть проведено до, во время или после технологической стадии (ii) в соответствии с настоящим изобретением. Предпочтительно, содержание кислорода
20 в водном растворе мономера снижают после добавления мелких частиц на технологической стадии (ii).
Когда бы ни происходило снижение содержания кислорода в водном растворе мономера, оно может быть реализовано приведением в контакт водного раствора
25 мономера с инертным газом, таким как азот. Фаза инертного газа, приведенная в контакт с водным раствором мономера, не содержит кислорода и, следовательно, характеризуется очень низким парциальным давлением кислорода. Следовательно, кислород переходит из водного раствора мономера в фазу инертного газа до выравнивания парциального давления кислорода в фазе инертного газа и в водном
30 растворе мономера. Приведение в контакт фазы водного раствора мономера с фазой
инертного газа может быть осуществлено, например, пропусканием пузырьков инертного газа через раствор мономера в виде прямого потока, противотока или под промежуточным углом подачи. Хорошее перемешивание может быть достигнуто, например, с использованием форсунок, статических или динамических смесителей, или 5 барботажных колонн. Содержание кислорода в растворе мономера до полимеризации предпочтительно снижают до значения менее 1 ррт по массе, более предпочтительно до менее 0,5 ррт по массе относительно массы раствора мономера.
На технологической стадии (v) способа согласно настоящему изобретению водный 10 раствор мономера загружают в реактор полимеризации, предпочтительно на
конвейерную ленту, особенно предпочтительно в переднем по ходу положении
конвейерной ленты, а на технологической стадии (vi) мономеры в водном растворе
мономера полимеризуют в реакторе полимеризации с получением полимерного геля.
При проведении полимеризации на конвейерной ленте в качестве реактора 15 полимеризации, в задней по ходу части конвейерной ленты получают лист полимерного
геля, который перед высушиванием предпочтительно дробят с получением частиц
полимерного геля.
В качестве реактора полимеризации может быть использован любой реактор, который 20 специалисты в данной области техники считают подходящим для непрерывной или
периодической полимеризации мономеров типа акриловой кислоты в водном растворе.
Пример подходящего реактора полимеризации представляет собой месильный реактор.
В месильной машине полимерный гель, образованный при полимеризации водного
раствора мономера, непрерывно дробят, например, с помощью вращающихся в 25 противоположных направлениях валов мешалки, как описано в WO 2001/38402.
Следовательно, дробление полимерного геля может быть проведено до выгрузки
полимерного геля из реактора полимеризации.
Другой пример предпочтительного реактора полимеризации представляет собой 30 конвейерную ленту. В качестве конвейерной ленты, подходящей для способа согласно
настоящему изобретению, может быть использована любая конвейерная лента, которую специалисты в данной области техники считают подходящей в качестве поддерживающего материала, на который может быть загружен описанный выше водный раствор мономера, а затем полимеризован с получением гидрогеля.
Конвейерная лента обычно содержит бесконечно двигающуюся конвейерную ленту, проходящую над опорными элементами, и по меньшей мере два направляющих ролика, из которых по меньшей мере один имеет привод и выполнен с возможностью регулирования. Необязательно представлена система размотки и подачи
10 антиадгезионного листа, который может быть использован в секциях на верхней поверхности конвейерной ленты. Указанная система содержит систему подачи и дозирования компонентов реакции, а также необязательные средства излучения, расположенные в направлении движения конвейерной ленты после системы подачи и дозирования, вместе с охлаждающими и нагревающими устройствами, а также система
15 съема стренги полимерного геля, расположенная вблизи направляющего ролика обратной ветви конвейерной ленты. Для обеспечения полной полимеризации с максимально возможным выходом продукта за один проход в единицу времени, в соответствии с настоящим изобретением, вблизи верхней ветви конвейерной ленты с обеих сторон горизонтальных опорных элементов, начиная в зоне подачи и систем
20 дозирования, расположены направленные вверх опорные элементы, продольные оси которых пересекаются в точке, находящейся под верхней ветвью, и которые придают конвейерной ленте, поддерживаемой ими, форму подходящего желоба. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, конвейерную ленту вблизи системы подачи компонентов реакции поддерживают множество опорных и несущих элементов в форме
25 желоба, которые обеспечивают конфигурацию подаваемых реакционных компонентов в форме глубокого желоба или тарелки. Требуемую форму желоба определяют формой и расположением опорных элементов вдоль всей длины пути верхней ветви. В области введения реакционных компонентов опорные элементы должны быть расположены относительно близко друг к другу, а в следующей области, после инициации
30 полимеризации, опорные элементы могут быть расположены на несколько большем
расстоянии друг от друга. Угол наклона опорных элементов и форма поперечного сечения опорных элементов могут быть переменными для выравнивания изначально глубокого желоба по мере движения к концу полимеризационной части и повторного приведения его в растянутое состояния. В дополнительном варианте реализации 5 настоящего изобретения каждый опорный элемент предпочтительно образован цилиндрическим или сферическим роликом, способным вращаться относительно его продольной оси. Изменяя поперечное сечение ролика, а также конфигурацию ролика, можно легко добиться требуемой формы поперечного сечения желоба. Для обеспечения надлежащего формования желоба из конвейерной ленты, при ее переходе из плоского 10 состояния в форму желоба и при ее возврате обратно в плоское состояние, предпочтительно использовать конвейерную ленту, гибкую продольном и поперечном направлениях.
Лента может быть изготовлена из различных материалов, хотя они предпочтительно 15 должны соответствовать требованиям хорошей прочности при растяжении и гибкости, хорошей усталостной прочности при многократном напряжении изгиба, хорошей деформируемости и химической стойкости к отдельным компонентам реакции в условиях полимеризации. Один материал обычно не удовлетворяет указанным требованиям. Поэтому в качестве ленты согласно настоящему изобретению обычно 20 используют многослойный материал. Механические требования могут быть удовлетворены с помощью каркаса, например, тканых вставок из природных и/или синтетических волокон, или стеклянных волокон, или стального корда. Химическая стойкость может быть достигнута с помощью покрытия, например, из полиэтилена, полипропилена, полиизобутилена, галогенированных полиолефинов, таких как 25 поливинилхлорид или политетрафторэтилен, полиамидов, природных или синтетических каучуков, сложных полиэфирных смол или эпоксидных смол. Предпочтительный материал покрытия представляет собой силиконовый каучук.
На технологической стадии (vii) способа согласно настоящему изобретению 30 полимерный гель, полученный в реакторе полимеризации, необязательно дробят с
получением частиц полимерного геля. Предпочтительные частицы полимерного геля представляют собой частицы, выбранные из группы, состоящей из стренг полимерного геля, хлопьев полимерного геля и комков полимерного геля, или комбинации по меньшей мере двух из них. Дробильное устройство может представлять собой реактор 5 полимеризации или часть реактора полимеризации, или отдельное устройство, или оба варианта. Следовательно, дробление полимерного геля может быть проведено до, во время или после выгрузки полимерного геля из реактора полимеризации. Предпочтительным реактором полимеризации, который представляет собой дробильное устройство, является месильный реактор. При осуществлении дробления в реакторе
10 полимеризации, полученные частицы полимерного геля предпочтительно дополнительно дробят после выгрузки из реактора полимеризации. Если реактор полимеризации представляет собой конвейерную ленту, то дробление предпочтительно проводят после выгрузки полимерного геля в виде листа полимерного геля с конвейерной ленты в дробильном устройстве, при этом дробильное устройство
15 представляет собой отдельное устройство. Предпочтительно, лист полимерного геля выгружают с конвейерной ленты в виде непрерывного листа, который имеет мягкую, полутвердую консистенцию, а затем направляют на дополнительную обработку, такую как дробление.
20 Дробление полимерного геля предпочтительно проводят по меньшей мере в три стадии:
на первой стадии используют режущую установку, предпочтительно, нож,
например, нож, описанный в WO-A-96/36464, для нарезания полимерного геля на
плоские полоски геля, предпочтительно длиной от 5 до 500 мм, предпочтительно
25 от 10 до 300 мм и особенно предпочтительно от 100 до 200 мм, высотой от 1 до 30
мм, предпочтительно от 5 до 25 мм и особенно предпочтительно от 10 до 20 мм, а также шириной от 1 до 500 мм, предпочтительно от 5 до 250 мм и особенно предпочтительно от 10 до 200 мм;
на второй стадии используют измельчающее устройство, предпочтительно
дробилку, для измельчения полосок геля на кусочки геля, предпочтительно длиной
от 3 до 100 мм, предпочтительно от 5 до 50 мм, высотой до 1 до 25 мм,
предпочтительно от 3 до 20 мм, а также шириной от 1 до 100 мм, предпочтительно
5 от 3 до 20 мм, и
на третьей стадии используют (измельчительную) установку "волчок",
предпочтительно типа куттера, предпочтительно имеющего шнек и пластину с
отверстиями, где шнек продавливает продукт через пластину с отверстиями, для
10 измельчения и размалывания кусочков геля на частицы полимерного геля, которые
предпочтительно меньше кусочков геля.
Тем самым достигают оптимального соотношения площади поверхности к объему, которое оказывает благоприятный эффект на характеристики высушивания на 15 технологической стадии (viii). Полимерный гель, дробленый таким способом, особенно подходит для высушивания на ленте. Трех стадийное дробление обеспечивает более качественный "доступ воздуха" благодаря воздушным каналам, расположенным между частицами гранулята.
20 На технологической стадии (viii) способа согласно настоящему изобретению частицы полимерного геля высушивают.
Высушивание частиц полимерного геля может быть осуществлено в любой сушилке или печи, которые специалисты в данной области техники считают подходящими для 25 высушивания описанных выше частиц полимерного геля. В качестве примера могут быть упомянуты вращающиеся трубчатые печи, сушилки с псевдоожиженным слоем, тарельчатые сушилки, лопастные сушилки и инфракрасные сушилки.
Особенно предпочтительны ленточные сушилки. Ленточная сушилка представляет 30 собой конвекционную систему сушки для особенно щадящей обработки продуктов со
свободным доступом воздуха. Продукт, подлежащий высушиванию, помещают на бесконечную конвейерную ленту, которая пропускает газ, и обрабатывают потоком нагретого газа, предпочтительно воздуха. Сушильный газ рециркулируют, чтобы он мог стать очень высоконасыщенным в процессе многократных пропусканий через слой 5 продукта. Определенную часть сушильного газа, предпочтительно не менее 10%, более предпочтительно не менее 15% и наиболее предпочтительно не менее 20% и предпочтительно до 50%, более предпочтительно до 40% и наиболее предпочтительно до 30% количества газа за проход, выпускают из сушилки в виде высоконасыщенного пара, уносящего определенное количество воды, испаренной из продукта. Температура 10 нагретого газового потока предпочтительно составляет не менее 50 °С, более предпочтительно не менее 100 °С и наиболее предпочтительно не менее 150 °С и предпочтительно до 250 °С, более предпочтительно до 220 °С и наиболее предпочтительно до 200 °С.
15 Размер и конструкция сушилок зависят от перерабатываемого продукта, производственной мощности и загрузки при сушке. Ленточная сушилка может быть реализована в виде системы с одной лентой, несколькими лентами, многостадийной или многоярусной системы. Настоящее изобретение предпочтительно осуществляют с применением ленточной сушилки, имеющей по меньшей мере одну ленту. Особенно
20 предпочтительны сушилки из одной ленты. Для обеспечения оптимальных характеристик высушивания на ленте отдельно определяют свойства высушивания водоабсорбирующих полимеров как функции от выбранных технологических параметров. Для конкретного продукта подбирают размер отверстий и размер ячеек ленты. Возможны также некоторые варианты поверхностной оптимизации, такие как
25 электролитическая полировка или покрытие тефлоном.
Частицы полимерного геля, подлежащие высушиванию, предпочтительно наносят на ленту ленточной сушилки с помощью поворотной ленты. Высота подачи, т.е. вертикальное расстояние между поворотной лентой и лентой ленточной сушилки, 30 предпочтительно составляет не менее 10 см, более предпочтительно не менее 20 см и
наиболее предпочтительно не менее 30 см и предпочтительно до 200 см, более предпочтительно до 120 см и наиболее предпочтительно до 40 см. Толщина слоя частиц полимерного геля, подлежащих высушиванию, на ленточной сушилке предпочтительно составляет не менее 2 см, более предпочтительно не менее 5 см и наиболее 5 предпочтительно не менее 8 см и предпочтительно не более 20 см, более предпочтительно не более 15 см и наиболее предпочтительно не более 12 см. Скорость ленты ленточной сушилки предпочтительно составляет не менее 0,005 м/с, более предпочтительно не менее 0,01 м/с и наиболее предпочтительно не менее 0,015 м/с и предпочтительно до 0,05 м/с, более предпочтительно до 0,03 м/с и наиболее 10 предпочтительно до 0,025 м/с.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением гель предпочтительно высушивают до содержания воды в диапазоне от 0,5 до 25 масс. %, предпочтительно от 1 до 10 масс. % и особенно предпочтительно от 3 до 7 масс. % относительно частиц высушенного полимерного геля.
На технологической стадии (ix) способа согласно настоящему изобретению частицы высушенного полимерного геля измельчают с получением водоабсорбирующих полимерных частиц.
20 Для измельчения частиц высушенного полимерного геля может быть использовано любое устройство, которое специалисты в данной области техники считают подходящим для измельчения описанных выше частиц высушенного полимерного геля. В качестве примера подходящего измельчающего устройства может быть упомянута одностадийная или многостадийная роликовая мельница, предпочтительно двух- или
25 трехстадийная роликовая мельница, штифтовая мельница, молотковая мельница или вибрационная мельница.
На технологической стадии (х) способа согласно настоящему изобретению измельченные частицы водоабсорбирующего полимера сортируют, преимущественно с 30 применением подходящих сит. В данном контексте особенно предпочтительно, что
после сортировки частиц водоабсорбирующего полимера содержание полимерных частиц, имеющих размер частиц менее 150 мкм, составляет менее 10 масс. %, предпочтительно менее 8 масс. % и, в частности, менее 6 масс. %, и что содержание полимерных частиц, имеющих размер частиц более 850 мкм, также составляет менее 10 5 масс. %, предпочтительно менее 8 масс. % и особенно предпочтительно менее 6 масс. %, каждое значение выражено относительно общей массы частиц водоабсорбирующего полимера. Предпочтительно также, что после сортировки частиц водоабсорбирующего полимера по меньшей мере 30 масс. %, более предпочтительно по меньшей мере 40 масс. % и наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 масс. % частиц 10 водоабсорбирующего полимера имеют размер частиц от 300 до 600 мкм.
На технологической стадии (xi) способа согласно настоящему изобретению поверхность измельченных и отсортированных частиц водоабсорбирующего полимера необязательно обрабатывают. В качестве средства для обработки поверхности частиц
15 водоабсорбирующего полимера может быть использовано любое средство, которое специалисты в данной области техники считают подходящим для указанной цели. Примеры поверхностной обработки включают, например, поверхностное сшивание, обработку поверхности водорастворимыми солями, такими как сульфат алюминия или лактат алюминия, обработку поверхности неорганическими частицами, такими как
20 диоксид кремния, и т.п. Предпочтительно, компоненты, используемые для обработки поверхности полимерных частиц (сшивающие агенты, водорастворимые соли) добавляют к частицам водоабсорбирующего полимера в форме водных растворов. После смешивания частиц с указанными водными растворами их нагревают до температуры от 150 до 230 °С, предпочтительно от 160 до 200 °С для ускорения реакции
25 поверхностного сшивания.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения дополнительная частота меньше первой частоты на значение от по меньшей мере 15 кГц до 9,9 МГц, предпочтительно от по меньшей мере 15 кГц до 5 МГц, более предпочтительно от по 30 меньшей мере 15 кГц до 1 МГц, более предпочтительно от по меньшей мере 16 до 800
кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 17 до 600 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 18 до 400 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 19 до 200 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 20 до 150 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 21 до 100 кГц, более предпочтительно от по 5 меньшей мере 22 до 80 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 23 до 60 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 24 до 40 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 25 до 39 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 26 до 38 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 27 до 37 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 28 до 36 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 29 до 36 кГц, 10 более предпочтительно от по меньшей мере 30 до 36 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 31 до 36 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 32 до 36 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 33 до 36 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 33 до 36 кГц, более предпочтительно от по меньшей мере 34 до 36 кГц.
15 В одном из вариантов реализации настоящего изобретения решетка является прямоугольной или округлой, или оба варианта. Предпочтительная округлая решетка является круглой. Предпочтительная округлая решетка является плоской. Особенно предпочтительная решетка является круглой и плоской. Другая предпочтительная решетка характеризуется площадью просеивающей поверхности от 0,1 до 10 м2,
20 предпочтительно от 0,2 до 9,5 м2, более предпочтительно от 0,3 до 9 м2, более предпочтительно от 0,4 до 8,5 м2, более предпочтительно от 0,5 до 8 м2, более предпочтительно от 1 до 7,5 м2, более предпочтительно от 2 до 7 м2, более предпочтительно от 2,5 до 6,5 м2, более предпочтительно от 3 до 6 м2, более предпочтительно от 3,5 до 6 м2, более предпочтительно от 4 до 6 м2, более
25 предпочтительно от 4,5 до 6 м2, более предпочтительно от 4,8 до 5,8 м2, наиболее предпочтительно от 5 до 5,6 м2. Предпочтительно, просеивающая поверхность представляет собой область решетки, в которой поры решетки распределены, предпочтительно равномерно распределены по указанной области. Предпочтительная округлая решетка удовлетворяет критерию а) согласно представленному выше варианту
30 реализации способа согласно настоящему изобретению. Предпочтительная
прямоугольная решетка удовлетворяет критерию Ь) согласно представленному выше варианту реализации способа согласно настоящему изобретению.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения сортировочное устройство 5 представляет собой центробежное сито или барабанное сито, или оба варианта. Предпочтительное сортировочное устройство представляет собой барабанное сито. Особенно предпочтительное сортировочное устройство представляет собой барабанное сито, содержащее по меньшей мере одну круглую и плоскую решетку.
10 В одном из вариантов реализации настоящего изобретения размер ячеек решетки составляет от 5 до 400 меш, предпочтительно от 10 до 200 меш, более предпочтительно от 20 до 170 меш, более предпочтительно от 20 до 140 меш, более предпочтительно от 20 до 120 меш, более предпочтительно от 20 до 100 меш, наиболее предпочтительно 100 меш. Предпочтительный номер сита (меш) представляет собой меш США.
15 Предпочтительная пора решетки образована из проволоки или волокон, или оба варианта. Предпочтительная проволока изготовлена из стали, предпочтительно нержавеющей стали. Предпочтительное волокно представляет собой синтетическое волокно. Другая предпочтительная пора представляет собой перфорацию решетки.
20 В одном из вариантов реализации настоящего изобретения сортировочное устройство дополнительно содержит по меньшей мере одну дополнительную решетку, предпочтительно по меньшей мере 2 дополнительные решетки, более предпочтительно по меньшей мере 3 дополнительные решетки, более предпочтительно по меньшей мере 4 дополнительные решетки, наиболее предпочтительно по меньшей мере 5
25 дополнительных решеток. Решетка и дополнительные решетки предпочтительно расположены в виде дек друг над другом. Предпочтительная дополнительная решетка характеризуется по меньшей мере одной, предпочтительно комбинацией по меньшей мере двух, более предпочтительно всеми вышеуказанными техническими характеристиками решетки. Особенно предпочтительное сортировочное устройство
представляет собой барабанное сито, содержащее 6 круглых и плоских решеток, расположенных в виде дек друг над другом.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения полимерный гель, 5 выгружаемый на технологической стадии (vii), содержит воду в количестве 40-60 масс. %, предпочтительно 50-60 масс. %, более предпочтительно 53-56 масс. % относительно полимерного геля.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения полимерный гель, 10 выгружаемый на технологической стадии (vii), представляет собой лист полимерного геля; где указанный лист полимерного геля характеризуется толщиной в диапазоне от 10 до 200 мм, предпочтительно от 10 до 100 мм, более предпочтительно от 15 до 75 мм, наиболее предпочтительно от 15 до 50 мм.
15 В одном из вариантов реализации настоящего изобретения полимерный гель, выгружаемый на технологической стадии (vii), представляет собой лист полимерного геля; где указанный лист полимерного геля характеризуется шириной в диапазоне от 30 до 300 см, предпочтительно от 50 до 250 см, более предпочтительно от 60 до 200 см, наиболее предпочтительно от 80 до 100 см.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения полимеризацию на стадии (vi) проводят в присутствии вспенивающего агента. Вспенивающий агент может быть добавлен к водному раствору мономера на одной из стадий, выбранных из группы, состоящей из стадии (i), стадии (ii), стадии (iii), стадии (iv), стадии (v) и стадии (iv), или
25 в комбинации по меньшей мере двух из них. Предпочтительно, вспенивающий агент добавляют к раствору мономера на стадии (i). Вспенивающий агент должен быть добавлен до или непосредственно после инициации полимеризации на стадии (vi). Особенно предпочтительно, вспенивающий агент добавляют к раствору мономера после или одновременно с добавлением инициатора или компонента системы инициатора.
30 Предпочтительно, вспенивающий агент добавляют к раствору мономера в количестве от
500 до 4000 ррт по массе, предпочтительно от 1000 до 3500 ррт по массе, более предпочтительно от 1500 до 3200 ррт по массе, наиболее предпочтительно от 2000 до 3000 ррт по массе от общей массы раствора мономера.
5 Вспенивающий агент представляет собой вещество, способное образовывать ячеистую структуру или поры, или оба варианта, посредством пенообразования во время полимеризации мономеров. Процесс пенообразования предпочтительно является эндотермическим. Предпочтительный эндотермический процесс пенообразования инициируют теплом, образующимся в экзотермической реакции полимеризации или
10 поперечного сшивания, или в обеих реакциях. Предпочтительный вспенивающий агент представляет собой физический вспенивающий агент, или химический вспенивающий агент, или оба агента. Предпочтительный физический вспенивающий агент представляет собой агент, выбранный из группы, состоящей из CFC, HCFC, углеводорода и СО2, или комбинации по меньшей мере двух из них. Предпочтительный
15 СО2 представляет собой жидкий СО2. Предпочтительный углеводород представляет собой углеводород, выбранный из группы, состоящей из пентана, изопентана и циклопентана или комбинации по меньшей мере двух из них. Предпочтительный химический вспенивающий агент представляет собой агент, выбранный из группы, состоящей из карбонатного вспенивающего агента, нитрита, пероксида,
20 кальцинированной соды, производного щавелевой кислоты, ароматического азосоединения, гидразина, азида, Т^ТЧ'-динитрозоамида и органического вспенивающего агента, или комбинации по меньшей мере двух из них.
Особенно предпочтительный вспенивающий агент представляет собой карбонатный 25 вспенивающий агент. Карбонатные вспенивающие агенты, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, описаны в US 5118719А, включенном в настоящий документ посредством ссылки. Предпочтительный карбонатный вспенивающий агент представляет собой карбонат-содержащую соль или бикарбонат-содержащую соль, или оба варианта. Другой предпочтительный 30 карбонатный вспенивающий агент содержит агент, выбранный из группы, состоящей из
CCh в виде газа, СО2 в виде твердого вещества, этиленкарбоната, карбоната натрия, карбоната калия, карбоната аммония, карбоната магния или гидроксикарбоната магния, карбоната кальция, карбоната бария, бикарбоната, их гидратов, других катионов и природных карбонатов, или комбинации по меньшей мере двух из них. 5 Предпочтительный природный карбонат представляет собой доломит. Вышеуказанные карбонатные вспенивающие агенты, растворенные или диспергированные в растворе мономера, высвобождают СО2 при нагревании. Особенно предпочтительный карбонатный вспенивающий агент представляет собой MgC03, который также может быть представлен формулой (MgC03)4 Mg(OH> 2 5ШО. Другой предпочтительный
10 карбонатный вспенивающий агент представляет собой (ТчНд^СОз. Также могут быть использованы MgC03 и (ТчНд^СОз в смесях. Предпочтительные карбонатные вспенивающие агенты представляют собой карбонатные соли поливалентных катионов, таких как Mg, Са, Zn и т.п. Примеры таких карбонатных вспенивающих агентов представляют собой Na2C03, К2СО3, (М14)2СОз, MgC03, СаСОз, NaHC03, КНСОз,
15 NH4HCO3, Mg(HC03)2, Са(НСОз)2, ZnC03 и ВаСОз. Несмотря на то, что могут быть использованы некоторые катионы поливалентных переходных металлов, некоторые из них, такие как катион железа (III), могут вызывать окрашивание и могут подвергаться реакциям окисления-восстановления или гидролитическому равновесию в воде. Это может приводить к затруднению контролирования качества готового полимерного
20 продукта. Кроме того, другие поливалентные катионы, такие как Ni, Ва, Cd, Hg, могут быть неприемлемыми вследствие потенциально токсического или кожно-сенсибилизирующего действия.
Предпочтительный нитрит представляет собой нитрит аммония. Предпочтительный 25 пероксид представляет собой пероксид водорода. Предпочтительное ароматическое азосоединение представляет собой соединение, выбранное из группы, состоящей из триазена, арилазосульфонов, арилазотриарилметанов, гидразосоединения, простого диазоэфира и диазоаминобензола, или комбинации по меньшей мере двух из них. Предпочтительный гидразин представляет собой фенилгидразин. Предпочтительный 30 азид представляет собой карбонилазид или сульфонилазид, или оба варианта.
Предпочтительный Тч^ТЧ'-динитрозоамид представляет собой ^ТЧ'-диметил-ГЧ,]^'-динитрозотерефталамид.
Вклад в решение по меньшей мере одной из вышеуказанных задач сделан посредством 5 устройства для получения водоабсорбирующих полимерных частиц в технологическом потоке, содержащего
a) первый контейнер, выполненный с возможностью приема водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий группы карбоновой
10 кислоты (al);
b) дополнительный контейнер, выполненный с возможностью приема по меньшей мере одного сшивающего агента (аЗ);
c) смесительное устройство, где смесительное устройство
i) расположено после первого контейнера и дополнительного
15 контейнера,
ii) выполнено с возможностью смешивания раствора мономера и по
меньшей мере одного сшивающего агента (аЗ);
d) реактор полимеризации, где реактор полимеризации
i) расположен после первого контейнера и дополнительного
20 контейнера,
ii) выполнен с возможностью вмещения водного раствора мономера и
по меньшей мере одного сшивающего агента (аЗ) во время
полимеризации мономеров в водном растворе мономера, с
образованием полимерного геля;
25 е) дробильное устройство, где дробильное устройство
i) расположено после первого контейнера и дополнительного контейнера,
ii) выполнено с возможностью дробления полимерного геля с образованием частиц полимерного геля,
30 f) ленточную сушилку, где ленточная сушилка
i) расположена после дробильного устройства,
ii) выполнена с возможностью высушивания частиц полимерного геля,
g) измельчающее устройство, где измельчающее устройство
i) расположено после ленточной сушилки,
5 ii) выполнено с возможностью измельчения частиц высушенного
полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц;
h) сортировочное устройство, где сортировочное устройство
i) расположено после измельчающего устройства,
10 ii) содержит решетку,
iii) выполнено с возможностью сортировки измельченных частиц водоабсорбирующего полимера,
iv) выполнено с возможностью вибрации решетки;
где вибрация имеет первую частоту; где первая частота составляет от 16 кГц до 10 МГц,
15 предпочтительно от 17 кГц до 5 МГц, более предпочтительно от 18 кГц до 1 МГц, более
предпочтительно от 19 до 800 кГц, более предпочтительно от 20 до 600 кГц, более
предпочтительно от 21 до 400 кГц, более предпочтительно от 22 до 200 кГц, более
предпочтительно от 23 до 150 кГц, более предпочтительно от 24 до 100 кГц, более
предпочтительно от 25 до 80 кГц, более предпочтительно от 26 до 60 кГц, более
20 предпочтительно от 27 до 50 кГц, более предпочтительно от 28 до 45 кГц, более
предпочтительно от 29 до 44 кГц, более предпочтительно от 30 до 42 кГц, более
предпочтительно от 31 до 41 кГц, более предпочтительно от 32 до 40 кГц, более
предпочтительно от 33 до 39 кГц, более предпочтительно от 34 до 38 кГц, наиболее
предпочтительно от 35 до 37 кГц; и где указанная решетка
25 а) вибрирует с дополнительной частотой, которая меньше первой частоты,
или
Ь) наклоняется на угол относительно горизонтальной плоскости от 5 до 25°,
предпочтительно от 5 до 23°, более предпочтительно от 5 до 20°, более
предпочтительно от 6 до 18°, более предпочтительно от 7 до 16°, более
30 предпочтительно от 7 до 14°, наиболее предпочтительно от 8 до 13°, или
с) оба вышеуказанных варианта. В указанном процессе смесительное устройство может быть идентично реактору полимеризации. Кроме того, реактор полимеризации может быть идентичен дробильному устройству. Следовательно, смесительное устройство, реактор 5 полимеризации и дробильное устройство могут быть идентичными. Предпочтительные компоненты или устройства, или оба варианта, оборудования согласно настоящему изобретению выполнены в соответствии со способом согласно настоящему изобретению. Предпочтительная первая частота представляет собой первую частоту в соответствии со способом согласно настоящему изобретению. Предпочтительная
10 дополнительная частота представляет собой дополнительную частоту в соответствии со способом согласно настоящему изобретению. Предпочтительное сортировочное устройство представляет собой сортировочное устройство в соответствии со способом согласно настоящему изобретению. Предпочтительная решетка представляет собой решетку в соответствии со способом согласно настоящему изобретению.
15 Предпочтительная вибрация представляет собой вибрацию в соответствии со способом согласно настоящему изобретению.
Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных выше задач обеспечивают с помощью способа получения частиц водоабсорбирующего полимера в устройстве согласно настоящему изобретению. Предпочтительно указанный процесс включает 20 технологические стадии (i)-(xi) согласно настоящему изобретению.
Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных выше задач обеспечивают с помощью частицы водоабсорбирующего полимера, которая может быть получена способом согласно настоящему изобретению. Дополнительный аспект настоящего 25 изобретения относится к множеству поверхностно сшитых частиц водоабсорбирующего полимера, содержащих
а) хелатообразующий агент, в частности, ЭДТА, в количестве от 500 до 3000 ррт по массе, предпочтительно от 1000 до 2000 ррт по массе;
b) полиалкиленгликоль, в частности, полиэтиленгликоль, в количестве от
500 до 3000 ррт по массе, предпочтительно от 1000 до 2000 ррт по
массе; и
c) Si02 в количестве от 500 до 3000 ррт по массе, предпочтительно от
5 1000 до 2000 ррт по массе;
каждое значение выражено относительно массы множества поверхностно сшитых частиц водоабсорбирующего полимера. В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, множество поверхностно сшитых частиц водоабсорбирующего полимера дополнительно содержат Ag-цеолит, предпочтительно в количестве от 0,0001 10 до 1 масс, части, более предпочтительно от 0,001 до 0,5 масс, части и наиболее предпочтительно от 0,002 до 0,01 масс, части, каждое значение выражено относительно общей массы множества поверхностно сшитых частиц водоабсорбирующего полимера.
Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных выше задач обеспечивают с 15 помощью композиционного материала, содержащего частицу водоабсорбирующего полимера, которая может быть получена способом согласно настоящему изобретению.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения композиционный материал согласно настоящему изобретению содержит материал, выбранный из группы,
20 состоящей из пены, профилированного изделия, волокна, фольги, пленки, кабеля, уплотнительного материала, влагопоглощающего гигиенического изделия, носителя для агентов регулирования роста растений и грибков, упаковочного материала, добавки для почвы, строительного материала или комбинации по меньшей мере двух из них. Предпочтительный кабель представляет собой синий подводный кабель.
25 Предпочтительное влагопоглощающее гигиеническое изделие представляет собой изделие, выбранное из группы, состоящей из подгузника, тампона и гигиенической прокладки, или комбинации по меньшей мере двух из них. Предпочтительный подгузник представляет собой детский подгузник или подгузник для взрослых, страдающих недержанием, или оба варианта.
Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных выше задач обеспечивают с помощью способа получения композиционного материала, где частицу водоабсорбирующего полимера согласно настоящему изобретению и подложку, а также необязательное вспомогательное вещество приводят в контакт друг с другом.
Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных выше задач обеспечивают с помощью композиционного материала, который может быть получен способом согласно настоящему изобретению.
10 Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных выше задач обеспечивают посредством применения частицы водоабсорбирующего полимера согласно настоящему изобретению в пене, профилированном изделии, волокне, фольге, пленке, кабеле, уплотнительном материале, влагопоглощающем гигиеническом изделии, носителе для агентов регулирования роста растений и грибков, упаковочном материале, добавке для
15 почвы, для контролируемого высвобождения активного соединения, или в строительном материале.
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
20 В настоящем изобретении использовали следующие методы испытаний. В отсутствие метода испытаний использовали метод испытания ISO для измерения характеристики, наиболее близкий к ранней дате подачи настоящей заявки. При отсутствии метода испытания ISO использовали метод испытания EDANA, наиболее близкий к ранней дате подачи настоящей заявки. В отсутствие определенных условий измерения использовали
25 температуру и давление окружающей среды (SATP), то есть температуру 298,15 К (25 °С, 77 °F) и абсолютное давление 100 кПа (14,504 psi, 0,986 атм.).
Содержание воды
Содержание воды в частицах водоабсорбирующего полимера после высушивания 30 определяли по методу Карла-Фишера.
Удерживающая способность
Удерживающую способность водоабсорбирующих полимерных частиц измеряли в соответствии со стандартным методом испытания суперабсорбирующих материалов, определенным EDANA. Указанный метод испытания описан в EDANA, Harmonized Test Methods Nonwovens and Related Industries, 2012 издание, в разделе "Fluid Retention Capacity in Saline, After Centrifugation" с номером метода WSP 241.2.R3 (12).
[Способ осуществления изобретения]
ПРИМЕРЫ
Далее настоящее изобретение объяснено более подробно с помощью примеров и чертежей, приведенных в качестве примера, которые не ограничивают его.
A) Получение раствора мономера частично нейтрализованной акриловой кислоты
0,4299 масс, части воды смешивали в подходящей емкости с 0,27 масс, части акриловой кислоты и 0,0001 масс, части монометилового эфира гидрохинона (MEHQ). К смеси добавляли 0,2 масс, части 48 масс. % раствора гидроксида натрия. Получали раствор натрий-акрилатного мономера со степенью нейтрализации 70 мол. %.
Раствор натрий-акрилатного мономера необязательно дегазировали азотом.
B) Полимеризация раствора мономера
В контейнере смешивали 1 масс, часть раствора мономера, полученного на стадии А), с 0,001 масс, части триметилолпропантриакрилата в качестве сшивающего агента, 0,001 масс, части пероксодисульфата натрия в качестве первого компонента инициатора, 0,000034 масс, части 2,2-диметокси-1,2-дифенилэтан-1-она (Ciba(r) Irgacure(r) 651 производства Ciba Specialty Chemicals Inc., Базель, Швейцария) в качестве второго компонента инициатора, до 0,1 масс, части частиц акриловой кислоты (с размером частиц менее 150 мкм) с получением перемешанного раствора. При добавлении
вспенивающего агента в соответствии с представленной ниже таблицей 1, к перемешанному раствору добавляли 0,1 масс, части карбоната натрия от общей массы перемешанного раствора.
5 Достаточное количество перемешанного раствора подвергали дополнительной обработке для получения полимерного геля и затем последующих частиц водоабсорбирующего полимера, и затем поверхностно сшитых частиц водоабсорбирующего полимера, и затем дополнительно обработанного водоабсорбирующего продукта. Подробности дополнительной обработки представлены 10 ниже.
Затем перемешанный раствор помещали на ленту конвейерного ленточного реактора и инициировали полимеризацию УФ излучением. Длина конвейерной ленты составляла по меньшей мере 20 м, а ширина 0,8 м. Конвейерной ленте придавали форму желоба для 15 удерживания раствора на ленте до и во время полимеризации. Размеры конвейерной ленты и скорости транспортировки конвейерной ленты выбирали так, чтобы получать гель полиакриловой кислоты на дальнем конце ленты. По окончании указанной стадии получали гель водоабсорбирующего полимера. Полимерный гель имел содержание воды примерно 52 масс. % от общей массы полимерного геля.
С) Дробление и высушивание полимерного геля
Полимерный гель образовывал стренгу полимерного геля, который выгружали с конвейерной ленты и дробили в три стадии:
- Каучукообразный гель полиакриловой кислоты разрезали на плоские полоски геля с помощью ножа. Полоски геля имели длину от 10 до 20 см, высоту от 10 до 200 м и ширину от 10 до 200 мм, затем
- использовали дробилку для нарезания полосок на кусочки геля длиной от 5 до 50 мм, 30 высотой от 3 до 20 мм и шириной от 3 до 20 мм, затем
кусочки геля продавливали через смеситель с измельчителем для размельчения кусочков геля с получением частиц геля, имеющих длину от 3 до 20 мм, высоту от 3 до 20 мм и ширину от 3 до менее 20 мм.
5 Дробленый гель высушивали на ленточной сушилке при температуре 180 °С до содержания воды 5 масс. % относительно высушенного полимерного геля. Лента ленточной сушилки содержала отверстия, через которые в полимерный гель через форсунки подавали горячий воздух под давлением. Гель на ленте обдували также горячим воздухом сверху.
D) Измельчение и сортировка по размеру
Высушенный полимерный гель измельчали в три стадии. Сначала высушенный полимерный гель пропускали через гранулятор Herbold HGM 60/145 (HERBOLD
15 Meckesheim GmbH) и полученные частицы высушенного полимерного геля, которые имели размер менее 7 мм, помещали на 2,5 часа в контейнер для уравновешивания содержания влаги в частицах полимерного геля. Частицы высушенного полимерного геля затем измельчали в роликовой мельнице типа Bauermeister, 350,1 х 1800 (3-стадийная дробилка) (Bauermeister Zerkleinerungstechnik GmbH) с получением
20 водоабсорбирующих полимерных частиц, имеющих размер частиц менее 1 мм.
Водоабсорбирующие полимерные частицы просеивали через сито, Tumbler Screener KTS 2600/5 производства компании GKM Siebtechnik, Альбштадт, Германия, имеющее 5 дек решеток. Использовали следующие размеры ячеек решеток: от 20, 30, 40, 50, 60 до
25 100 меш США. По меньшей мере 50 масс. % полученных водоабсорбирующих полимерных частиц имели размер частиц в диапазоне от 300 до 600 мкм. Менее 5 масс. % водоабсорбирующих полимерных частиц в примерах согласно настоящему изобретению имели размер менее 150 мкм, менее 5 масс. % водоабсорбирующих полимерных частиц в примерах согласно настоящему изобретению имели размер частиц
30 более 850 мкм. Полученные водоабсорбирующие полимерные частицы назвали
"предшественник I". В соответствии с представленной ниже таблицей 1, на указанной стадии отделяли или не отделяли мелкие водоабсорбирующие полимерные частицы. Если мелкие частицы не отделяли, то описанную выше стадию сортировки в соответствующем сравнительном примере не проводили. Мелкие водоабсорбирующие 5 полимерные частицы имеют размер частиц менее 150 мкм. Кроме того, в таблице 1 представлены меры против закупоривания пор решеток, использованных для сортировки.
E) Обработка диоксидом кремния
На стадии обработки предшественник I смешивали в дисковом смесителе с примерно 0,01 масс, части (+- 10%) диоксида кремния (SiOi) относительно общей массы предшественника I и Si02. Диоксид кремния использовали в форме Sipernat(r) 22 производства компании Evonik Industries AG, Эссен, Германия. При смешивании 15 предшественника I с Si02 температура предшественника все еще была более 80 °С - 100 °С, предпочтительно 100 °С. Получали предшественник П.
F) Поверхностное сшивание
20 На следующей стадии 1 масс, часть предшественника II смешивали с 0,003 масс, части (+- 10%) поверхностного сшивающего агента относительно общей массы смеси предшественника II и сшивающего агента. Поверхностный сшивающий агент состоял из 19 масс. % воды, 40 масс. % диглицидилового эфира этиленгликоля, 1 масс. % Na2S03, 40 масс. % полиэтиленгликоля с молекулярной массой 400 г/моль, все значения
25 относительно общего количества сшивающего агента. Ингредиенты сшивающего агента смешивали в линейном статическом смесителе. Сшивающий агент смешивали в смесителе кольцевого слоя CoriMix(r) СМ 350 (Gebriider Lodige Mascheninenbau GmbH, Падерборн, Германия) с предшественником П. Смесь нагревали до температуры от 130 до 160 °С. Затем смесь высушивали в лопастной сушилке Andritz Gouda Paddle Dryer,
30 предпочтительно типа GPWD12W120 производства компании Andritz AG, Грац,
Австрия, в течение 45 минут при температуре от 130 до 160 °С. Получали поверхностно сшитые частицы абсорбирующего полимера.
В охлаждающем устройстве в форме псевдоожиженного слоя температуру 5 поверхностно сшитых частиц абсорбирующего полимера понижали до менее 60 °С с получением охлажденных поверхностно сшитых частиц абсорбирующего полимера, названного предшественником III.
G) Дополнительная обработка
Затем 1 масс, часть предшественника III подвергали смешиванию с 0,005 масс, части Ag-цеолита. Затем смесь просеивали. Сито выбирали для отделения агломератов охлажденных поверхностно сшитых частиц абсорбирующего полимера, имеющих размер частиц более 850 мкм. По меньшей мере 50 масс. % поверхностно сшитых
15 частиц абсорбирующего полимера имели размер частиц в диапазоне от 300 до 600 мкм. Менее 5 масс. % поверхностно сшитых абсорбирующих полимерных частиц в примерах согласно настоящему изобретению имели размер менее 150 мкм, менее 5 масс. % поверхностно сшитых абсорбирующих полимерных частиц в примерах согласно настоящему изобретению имели размер частиц более 850 мкм. Получали дополнительно
20 обработанные поверхностно сшитые частицы водоабсорбирующего полимера.
Использовали следующую шкалу для сравнения результатов измерения параметров, представленных в таблице 1, для примеров и сравнительных примеров. В порядке, представленном ниже, результаты измерений улучшаются слева направо: -, -, +, ++,
Таблица 1: Продолжительность работы сита, срок службы решетки сита, удерживающая способность полученных поверхностно сшитых водоабсорбирующих полимерных частиц для различных примеров.
Отделение
мелких
частиц
Меры против закупоривания
Вспенивающий агент
Продолжительность работы сита
Срок
службы
сита
Удерживающая
способность продукта
Сравнительный пример 1
нет
нет
Сравнительный пример 2
нет
карбонат натрия
Сравнительный пример 3
ручная очистка
нет
Сравнительный пример 4
ручная очистка
карбонат натрия
Сравнительный пример 5
резиновые шарики
нет
Сравнительный пример 6
резиновые шарики
карбонат натрия
Пример 1
вибрация при 20 кГц
нет
Пример 2
вибрация при 36 кГц
нет
+++
Пример 3
вибрация при 36 кГц
карбонат натрия
+++
В сравнительном примере 1 мелкие водоабсорбирующие полимерные частицы не отделяли. Таким образом, указанные мелкие частицы оставались в продукте процесса -в поверхностно сшитых водоабсорбирующих полимерных частицах. Для отделения 5 мелких частиц не использовали сито. Удерживающая способность поверхностно сшитых водоабсорбирующих полимерных частиц была неприемлемой низкой. В сравнительном примере 2 использовали вспенивающий агент, что привело к увеличению удерживающей способности. В сравнительном примере 3 мелкие частицы
отделяли просеиванием, как описано выше. Вспенивающий агент не использовали. Удерживающая способность была еще более увеличена. Решетки сита периодически очищали вручную для предотвращения закупоривания. Для этого использовали щетки. Если решетки не очищать, то поры решеток будут закупориваться, и просеивание станет 5 неэффективным, или просеивание будет прекращено. Поскольку просеивание периодически необходимо останавливать для очистки решеток щетками, то продолжительность работы сита достаточно коротка. Кроме того, ручная очистка с помощью щеток является достаточно щадящей для чувствительных структур решетки. Это определяет приемлемый срок службы решеток. Сравнительный пример 4 является
10 таким же, как сравнительный пример 3, за исключением применения вспенивающего агента. Он лишь дополнительно увеличивает удерживающую способность. Сравнительный пример 5 проводили так же, как сравнительный пример 3, за исключением того, что вместо ручной очистки решеток щеткой решетки непрерывно очищали резиновыми шариками, отскакивающими от нижней части решетки.
15 Указанный способ очистки увеличивает продолжительность работы сита по сравнению со сравнительными примерами 3 и 4. Однако многократное столкновение резиновых шариков приводит к повреждению чувствительных структур решетки. Это приводит к уменьшению срока службы решеток, очищаемых шариками. Удерживающая способность является такой же, как в сравнительном примере 3. Сравнительный пример
20 6 снова демонстрирует, что применение вспенивающего агент увеличивает удерживающую способность полученных поверхностно сшитых водоабсорбирующих полимерных частиц. В примере 1 согласно настоящему изобретению мелкие частицы отделяли с помощью сита, и решетки сита устанавливали на вибрацию с частотой 20 кГц с помощью ультразвукового генератора. Таким образом, нет необходимости в
25 остановке просеивания для очистки решеток, и ультразвуковая вибрация не повреждает решетки. Наблюдали большой срок службы решеток, большую продолжительность работы и высокую удерживающую способность. В примере 2 ультразвуковую частоту, используемую для очистки, увеличивали до 36 кГц. Это привело к еще более эффективному предотвращению закупоривания и, следовательно, к увеличенной
30 продолжительности работы сита. В примере 3 представлены наилучшие результаты. Для
увеличения удерживающей способности в дополнение к примеру 2 использовали вспенивающий агент.
На фиг. 1 представлена технологическая схема, иллюстрирующая стадии 101-111 5 процесса 100 получения водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему изобретению. На первой стадии 101 обеспечивают водный раствор мономера, содержащий по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий группы карбоновой кислоты (al), и по меньшей мере один сшивающий агент (аЗ). Предпочтительно, водный раствор
10 мономера представляет собой водный раствор частично нейтрализованной акриловой кислоты, дополнительно содержащий сшивающий агенты. На второй стадии 102 к водному раствору мономера могут быть добавлены мелкие частицы водоабсорбирующего полимера. На третьей стадии 103 к водному раствору мономера добавляют инициатор полимеризации или по меньшей мере один компонент системы
15 инициатора полимеризации, которая содержит два или более компонентов. На четвертой стадии 104 снижают содержание кислорода в водном растворе мономера посредством пропускания азота через водный раствор мономера. На пятой стадии 105 раствор мономера загружают на ленту ленточного реактора полимеризации в качестве реактора 804 полимеризации. Лента представляет собой бесконечную конвейерную
20 ленту. На шестой стадии 106 водный раствор мономера полимеризуют в полимерный гель. На седьмой стадии 107 полимерный гель выгружают с ленты. Затем полимерный гель дробят с получением частиц полимерного геля. На восьмой стадии 108 частицы полимерного геля загружают на ленту ленточной сушилки, а затем высушивают при температуре примерно 120-150 °С. Высушенные частицы полимерного геля выгружают
25 с ленточной сушилки, а затем на девятой стадии 109 измельчают с получением водоабсорбирующих полимерных частиц. На десятой стадии 110 измельченные водоабсорбирующие полимерные частицы 401 сортируют по размеру с помощью сортировочного устройства 400, содержащего решетку 402, с получением измельченных и отсортированных по размеру водоабсорбирующих полимерных частиц 403, имеющих
30 четко определенное распределение частиц по размеру. Сортировочное устройство 400
представляет собой барабанное сито. В данном процессе решетка 402 вибрирует с первой частотой и дополнительной частотой. Первая частота составляет 36 кГц, вырабатываемая ультразвуковым генератором. Дополнительная частота составляет 1 Гц. Вибрация с дополнительной частотой представляет собой поворотное движение 5 барабанного сита. На одиннадцатой стадии 111 поверхность водоабсорбирующих полимерных частиц обрабатывают на предмет поверхностного сшивания.
На фиг. 2 представлена технологическая схема, иллюстрирующая стадии 101-111 процесса 100 получения водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему 10 изобретению. Процесс 100, представленный на фиг. 2, является таким же, как процесс 100 на фиг. 1, при этом третья технологическая стадия 103 и четвертая технологическая стадия 104 перекрываются по времени. При добавлении инициатора полимеризации к водном раствору мономера через водный раствор мономера пропускают азот для снижения содержания в нем кислорода.
На фиг. 3 представлена технологическая схема, иллюстрирующая стадии 101, 103, 105110 процесса 100 получения водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему изобретению. Процесс 100, изображенный на фиг. 3, является таким же, как процесс 100 на фиг. 1, при этом вторая стадия 102, четвертая стадия 104 и одиннадцатая 20 стадия 111 отсутствуют в процессе 100 в соответствии с фиг. 3.
На фиг. 4 представлена схема сортировочного устройства 400 согласно настоящему изобретению. В указанном процессе сортировочное устройство 400 может содержать компоненты, не показанные на фигуре. Сортировочное устройство 400 представляет
25 собой вибрационное сито. Для сортировки по размеру измельченные водоабсорбирующие полимерные частицы 401 подают в сортировочное устройство 400, на просеивающую поверхность решетки 402. Решетка 402 представляет собой плоскую и круглую решетку. Решетка 402 содержит поры 406. Размер ячеек решетки 402 составляет 100 меш США. Поры 406 изготовлены из проволоки из нержавеющей стали.
30 Решетка 402 вибрирует с первой частотой и дополнительной частотой. Решетка 402
вибрирует в двух накладывающихся линейных осцилляциях 404 с дополнительной частотой. В указанном процессе одна линейная осцилляция 404 представляет собой вертикальную вибрацию, и другая линейная осцилляция 404 представляет собой горизонтальную вибрацию. Решетка 402 вибрирует в линейной вертикальной 5 осцилляции 405 с первой частотой. Первая частота составляет 35 кГц, и дополнительная частота составляет 3 Гц. После просеивания измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц 401 через сортировочное устройство 400 получают измельченные и отсортированные водоабсорбирующие полимерные частицы 403.
10 На фиг. 5 представлена схема другого сортировочного устройства 400 согласно настоящему изобретению. В указанном процессе сортировочное устройство 400 может содержать компоненты, не показанные на фигуре. Сортировочное устройство 400 представляет собой качающееся сито. Для сортировки по размеру измельченные водоабсорбирующие полимерные частицы 401 подают в сортировочное устройство 400,
15 на просеивающую поверхность решетки 402. Решетка 402 представляет собой плоскую и круглую решетку. Решетка 402 содержит поры 406. Размер ячеек решетки 402 составляет 100 меш США. Поры 406 изготовлены из синтетических волокон. Решетка 402 вибрирует с первой частотой и дополнительной частотой. Решетка 402 покачивается. Покачивание представляет собой суперпозицию прецессии 501 и
20 вращения 502. Прецессию 501 проводят с дополнительной частотой. Таким образом, согласно настоящему изобретению покачивание представляет собой осцилляцию с дополнительной частотой. Решетка 402 вибрирует в линейной вертикальной осцилляции 405 с первой частотой. Первая частота составляет 40 кГц, и дополнительная частота составляет 2 Гц. После просеивания измельченных водоабсорбирующих полимерных
25 частиц 401 через сортировочное устройство 400 получают измельченные и отсортированные водоабсорбирующие полимерные частицы 403.
На фиг. 6 представлена схема другого сортировочного устройства 400 согласно настоящему изобретению. В указанном процессе сортировочное устройство 400 может 30 содержать компоненты, не показанные на фигуре. Сортировочное устройство 400
представляет собой сито. Для сортировки по размеру измельченные водоабсорбирующие полимерные частицы 401 подают в сортировочное устройство 400, на просеивающую поверхность решетки 601. Решетка 601 представляет собой плоскую и прямоугольную решетку. Решетка 601 содержит поры 406. Размер ячеек решетки 601 5 составляет 100 меш США. Поры 406 изготовлены из проволоки из нержавеющей стали. Решетка 601 наклонена под углом 602, равным 10°С, относительно горизонтальной плоскости 603. Вследствие наклона, частицы, которые не прошли через решетку 601, соскальзывают с решетки 601, которая, таким образом, действует как наклонная поверхность. Решетка 601 вибрирует с первой частотой. Решетка 601 вибрирует в 10 линейной вертикальной осцилляции 405 с первой частотой. Первая частота составляет 25 кГц, вырабатываемая ультразвуковым генератором. После просеивания измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц 401 через сортировочное устройство 400 получают измельченные и отсортированные водоабсорбирующие полимерные частицы 403.
На фиг. 7 представлена схема сортировочного устройства 400 согласно настоящему изобретению. В указанном процессе сортировочное устройство 400 может содержать компоненты, не показанные на фигуре. Сортировочное устройство 400 представляет собой сито. Для сортировки по размеру измельченные водоабсорбирующие полимерные
20 частицы 401 подают в сортировочное устройство 400, на просеивающую поверхность решетки 402. Решетка 402 представляет собой плоскую и круглую решетку. Решетка 402 содержит поры 406. Размер ячеек решетки 402 составляет 20 меш США. Поры 406 изготовлены из проволоки из нержавеющей стали. Решетка 402 вибрирует с первой частотой и дополнительной частотой. Решетка 402 вибрирует в двух накладывающихся
25 линейных осцилляциях 404 с дополнительной частотой. В указанном процессе одна линейная осцилляция 404 представляет собой вертикальную вибрацию, и другая линейная осцилляция 404 представляет собой горизонтальную вибрацию. Решетка 402 вибрирует в линейной вертикальной осцилляции 405 с первой частотой. Первая частота составляет 35 кГц, и дополнительная частота составляет 3 Гц. Сортировочное
30 устройство 400 дополнительно содержит 4 дополнительных решетки 701. Каждая
дополнительная решетка 701 представляет собой плоскую и круглую решетку с порами. Каждая дополнительная решетка 701 вибрирует с первой частотой и дополнительной частотой. Решетка 402 и дополнительные решетки 701 расположены вертикально друг над другом. После просеивания измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц 401 через сортировочное устройство 400 получают измельченные и отсортированные водоабсорбирующие полимерные частицы 403.
На фиг. 8 представлена блок-схема устройства 800 для получения водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему изобретению. Стрелки показывают направление технологического потока 808 получения водоабсорбирующих полимерных частиц. Устройство 800 содержит первый контейнер 801, дополнительный контейнер 802, нисходящее смесительное устройство 803, нисходящий ленточный реактор полимеризации в качестве реактора 804 полимеризации, нисходящее дробильное устройство 805, нисходящую ленточную сушилку 806, нисходящее измельчающее устройство 807 и нисходящее сортировочное устройство 400, каждое из которых соответствует настоящему изобретению.
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано в отношении того, что в настоящее время считают практичными иллюстративными вариантами реализации, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами реализации, а напротив, предназначено для охвата различных модификаций и эквивалентных схем расположения, входящих в общую идею и объем прилагаемой формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ (100) получения водоабсорбирующих полимерных частиц, включающий
технологические стадии
(i) получения водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий группы карбоновой кислоты (al), и по меньшей мере один сшивающий агент (аЗ);
(ii) необязательного добавления мелких частиц водоабсорбирующего полимера к водному раствору мономера;
(iii) добавления инициатора полимеризации или по меньшей мере одного компонента системы инициатора полимеризации, которая содержит два или более компонентов, к водному раствору мономера;
(iv) необязательного уменьшения содержания кислорода в водном растворе мономера;
(v) загрузки водного раствора мономера в реактор (804) полимеризации;
(vi) полимеризации мономеров в водном растворе мономера в реакторе (804) полимеризации;
(vii) выгрузки полимерного геля из реактора (804) полимеризации и необязательного дробления полимерного геля;
(viii) высушивания полимерного геля;
(ix) измельчения высушенного полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц;
(x) сортировки измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц (401) с помощью сортировочного устройства(400), содержащего решетку (402, 601); и
(xi) необязательной обработки поверхности измельченных и отсортированных по размеру водоабсорбирующих полимерных частиц (403);
(i)
где на технологической стадии (х) решетка (402, 601) вибрирует с первой частотой;
где первая частота составляет от 16 кГц до 10 МГц; и где решетка
a) вибрирует с дополнительной частотой, которая меньше первой частоты, или
b) наклонена под углом (602) к горизонтальной плоскости (603), составляющим от 5 до 25°, или
c) оба вышеуказанных варианта.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная частота меньше первой частоты на значение от по меньшей мере 15 кГц до 9,9 МГц.
3. Способ (100) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что решетка является прямоугольной (601) или круглой (402), или оба варианта.
4. Способ (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сортировочное устройство (400) представляет собой центробежное сито или барабанное сито, или оба варианта.
5. Способ (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что размер ячеек решетки (402, 601) составляет от 5 до 400 меш.
6. Способ (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сортировочное устройство (400) дополнительно содержит по меньшей мере одну дополнительную решетку (701).
7. Способ (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полимерный гель, выгружаемый на технологической стадии (vii), содержит воду в количестве от 40 до 60 масс. % относительно полимерного геля.
8. Способ (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полимерный гель, выгружаемый на технологической стадии (vii) представляет собой лист полимерного геля;
где лист полимерного геля характеризуется толщиной от 10 до 200 мм.
9. Способ (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полимерный гель, выгружаемый на технологической стадии (vii) представляет собой лист полимерного геля;
где лист полимерного геля характеризуется шириной от 30 до 300 см.
10. Способ (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полимеризацию на стадии (vi) проводят в присутствии вспенивающего агента.
11. Устройство (800) для получения водоабсорбирующих полимерных частиц в технологическом потоке (808), содержащее
a) первый контейнер (801), выполненный с возможностью приема водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий группы карбоновой кислоты (al);
b) дополнительный контейнер (802), выполненный с возможностью приема по меньшей мере одного сшивающего агента (аЗ);
c) смесительное устройство (803), где смесительное устройство (803)
i) расположено после первого контейнера (801) и дополнительного контейнера (802),
ii) выполнено с возможностью смешивания раствора мономера и по меньшей мере одного сшивающего агента (аЗ);
d) реактор полимеризации (804), где реактор полимеризации (804)
i) расположен после первого контейнера (801) и дополнительного контейнера (802),
ii) выполнен с возможностью вмещения водного раствора мономера и по меньшей мере одного сшивающего агента (аЗ) во время полимеризации мономеров в водном растворе мономера, с образованием полимерного геля;
e) дробильное устройство (805), где дробильное устройство (805)
i) расположено после первого контейнера (801) и дополнительного контейнера (802),
ii) выполнено с возможностью дробления полимерного геля с образованием частиц полимерного геля,
f) ленточную сушилку (806), где ленточная сушилка (806)
i) расположена после дробильного устройства (805),
ii) выполнена с возможностью высушивания частиц полимерного геля,
g) измельчающее устройство (807), где измельчающее устройство (807)
i) расположено после ленточной сушилки (806),
ii) выполнено с возможностью измельчения частиц высушенного полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц;
h) сортировочное устройство (400), где сортировочное устройство (400)
i) расположено после измельчающего устройства (807),
ii) содержит решетку (402, 601),
iii) выполнено с возможностью сортировки измельченных частиц водоабсорбирующего полимера (401),
iv) выполнено с возможностью приведения решеток (402, 601) в осцилляцию (404, 405, 501);
где осцилляция (404, 405, 501) имеет первую частоту; где первая частота составляет от 16 кГц до 10 МГц; и где решетка
а) вибрирует с дополнительной частотой, которая меньше первой частоты, или
b) наклонена под углом (602) к горизонтальной плоскости (603), составляющим от 5 до 25°, или
c) оба вышеуказанных варианта.
12. Способ (100) получения водоабсорбирующих полимерных частиц в устройстве (800) по п. 11.
13. Водоабсорбирующая полимерная частица, которая может быть получена способом (100) по любому из пп. 1-10 или 12.
14. Композиционный материал, содержащий водоабсорбирующую полимерную частицу по п. 13.
15. Композиционный материал по п. 14, содержащий материал, выбранный из группы, состоящей из пены, профилированного изделия, волокна, фольги, пленки, кабеля, уплотнительного материала, влагопоглощающего гигиенического изделия, носителя для агентов регулирования роста растений и грибков, упаковочного материала, добавки для почвы, строительного материала или комбинации по меньшей мере двух из них.
16. Способ получения композиционного материала, в котором водоабсорбирующую полимерную частицу по п. 13 и подложку, и необязательно вспомогательное вещество приводят в контакт друг с другом.
17. Композиционный материал, который может быть получен способом по п. 16.
18. Применение водоабсорбирующей полимерной частицы по п. 13 в пене, профилированном изделии, волокне, фольге, пленке, кабеле, уплотнительном материале, влагопоглощающем гигиеническом изделии, носителе для агентов регулирования роста растений и грибков, упаковочном материале, добавке для
12.
почвы, для контролируемого высвобождения активного соединения, или в строительном материале.
101
103
105
-> Ю6 -> 107
108
109
406
402
Oi 00
502
403
Фигура 8 800
00 00
808
(19)
(19)
(19)
-2 -
-3 -
-4 -
-6 -
- 10 -
- 10 -
- 15 -
-16 -
- 18 -
- 18 -
-20 -
-20 -
-29 -
-30-
-37-
-38 -
-41 -
-41 -
-44 -
-44 -
-45 -
-45 -
- 50 -
- 50 -
- 54 -
- 54 -
- 55 -
- 55 -
- 56 -
- 56 -
Фигура 1 100
Фигура 1 100
Фигура 2 100
Фигура 2 100
Фигура 3 100
Фигура 3 100
Фигура 4 400
Фигура 4 400
Фигура 5 400
Фигура 5 400
Фигура 5 400
Фигура 5 400
Фигура 6 400
Фигура 6 400
Фигура 7 400
Фигура 7 400