EA 032199B1 20190430

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000032199b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ получения водоабсорбирующих полимерных частиц, включающий технологические стадии: (i) получение водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий карбоксильные группы ( α1) и по меньшей мере один сшивающий агент ( α3); (ii) добавление инициатора полимеризации или по меньшей мере одного компонента системы инициатора полимеризации, которая содержит два или более компонента, к водному раствору мономера; (iii) загрузка водного раствора мономера в реактор полимеризации (704); (iv) полимеризация мономеров в водном растворе мономера в реакторе полимеризации (704) с получением полимерного геля; (v) выгрузка полимерного геля из реактора полимеризации (704) и дробление полимерного геля в первом дробильном устройстве (400) с получением частиц полимерного геля; (vi) высушивание частиц полимерного геля; (vii) измельчение высушенных частиц полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц; (viii) сортировка по размеру измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц; где на технологической стадии (v) первое дробильное устройство (400) содержит первый диск (401), второй диск (402) и третий диск (403); где первый диск (401) и третий диск (403) вращаются вокруг первой оси вращения (404); второй диск (402) вращается вокруг дополнительной оси вращения (405); второй диск (402) содержит в качестве поверхностей лицевую поверхность (406) второго диска, торцевую поверхность (407) второго диска и боковую поверхность (408) второго диска, соединяющую лицевую поверхность (406) второго диска с торцевой поверхностью (407) второго диска; где лицевая поверхность (406) второго диска, торцевая поверхность (407) второго диска и боковая поверхность (408) второго диска частично расположены между первым диском (401) и третьим диском (403); где часть (409) полимерного геля расположена между первым диском (401) и третьим диском (403).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что от 5 до 30% лицевой поверхности (406) второго диска, или торцевой поверхности (407) второго диска, или обеих поверхностей расположены между первым диском (401) и третьим диском (403).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на стадии (v) первая ось вращения (404) и дополнительная ось вращения (405) образуют угол от 0 до 45 °.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый диск (401) и третий диск (403) вращаются в первом направлении вращения (411), где второй диск (402) вращается в дополнительном направлении вращения (412), где первое направление вращения (411) отлично от дополнительного направления вращения (412).

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первое дробильное устройство (400) дополнительно содержит множество дополнительных дисков (501), где каждый дополнительный диск (501) вращается либо вокруг первой оси вращения (404), либо вокруг дополнительной оси вращения (405); где между соседними дисками (401, 403, 501), которые вращаются вокруг первой оси вращения (404), частично расположен диск (402, 501), который вращается вокруг дополнительной оси вращения (405); где между соседними дисками (402, 501), которые вращаются вокруг дополнительной оси вращения (405), частично расположен диск (401, 403, 501), который вращается вокруг первой оси вращения (404).

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один диск, выбранный из группы, состоящей из первого диска (401), второго диска (402), третьего диска (403) и дополнительного диска (501), или комбинация по меньшей мере двух из них представляет собой зубчатое колесо.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый диск (401) и третий диск (403) отстоят друг от друга на расстоянии (410), составляющем от 10 до 90 мм.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первое дробильное устройство (400) обеспечивает дробление полимерного геля на стадии (v) по меньшей мере на две стренги полимерного геля.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первое дробильное устройство (400) не содержит ножа.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на стадии (v) после дробления полимерного геля в первом дробильном устройстве (400) частицы полимерного геля дополнительно подвергают дроблению в дополнительном дробильном устройстве (600).

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что дополнительное дробильное устройство (600) содержит нож, содержащий по меньшей мере одну плоскую режущую кромку (605).

12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что дополнительное дробильное устройство (600) содержит нож, не содержащий неплоской режущей кромки.

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на технологической стадии (v) агент, уменьшающий липкость, добавляют в первое дробильное устройство (400), или в дополнительное дробильное устройство (600), или в оба устройства.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что агент, уменьшающий липкость, выбран из группы, состоящей из растворителя, полиалкилсилоксана и поверхностно-активного вещества или комбинации по меньшей мере двух из указанных веществ.

15. Устройство для получения водоабсорбирующих полимерных частиц в технологическом потоке (708), содержащее: a) первый контейнер (701), предназначенный для приема водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий карбоксильные группы ( α1); b) дополнительный контейнер (702), предназначенный для приема по меньшей мере одного сшивающего агента ( α3); c) смесительное устройство (703), где смесительное устройство (703): i) расположено после первого контейнера (701) и дополнительного контейнера (702), ii) выполнено с возможностью смешивания раствора мономера и по меньшей мере одного сшивающего агента ( α3); d) реактор полимеризации (704), где реактор полимеризации (704): i) расположен после первого контейнера (701) и дополнительного контейнера (702), ii) предназначен для приема водного раствора мономера и по меньшей мере одного сшивающего агента ( α3) и полимеризации мономеров в водном растворе мономера с образованием полимерного геля; e) первое дробильное устройство (400), где первое дробильное устройство (400): i) расположено после реактора полимеризации (704), ii) содержит первый диск (401), второй диск (402) и третий диск (403), где первый диск (401) и третий диск (403) вращаются вокруг первой оси вращения (404), второй диск (402) вращается вокруг дополнительной оси вращения (405), второй диск (402) содержит в качестве поверхностей лицевую поверхность (406) второго диска, торцевую поверхность (407) второго диска и боковую поверхность (408) второго диска, соединяющую лицевую поверхность (406) второго диска с торцевой поверхностью (407) второго диска, где лицевая поверхность (406) второго диска, торцевая поверхность (407) второго диска и боковая поверхность (408) второго диска частично расположены между первым диском (401) и третьим диском (403); f) дополнительное дробильное устройство (600), где дополнительное дробильное устройство (600): i) расположено после первого дробильного устройства (400), ii) содержит нож, содержащий плоскую режущую кромку (605); g) ленточную сушилку (705), где ленточная сушилка (705): i) расположена после дополнительного дробильного устройства (600), ii) выполнена с возможностью высушивания дробленого полимерного геля; h) измельчающее устройство (706), где измельчающее устройство (706): i) расположено после ленточной сушилки (705), ii) выполнено с возможностью измельчения высушенного полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц; j) сортировочное устройство (707), причем сортировочное устройство (707): i) расположено после дробильного устройства (706), ii) выполнено с возможностью сортировки измельченных частиц водоабсорбирующего полимера.

16. Способ получения водоабсорбирующих полимерных частиц, использующий устройство по п.15.

17. Множество водоабсорбирующих полимерных частиц, содержащих полиалкилсилоксан, где множество водоабсорбирующих полимерных частиц получено способом по любому из пп.1-14, на технологической стадии (v) агент, уменьшающий липкость, добавляют в первое дробильное устройство (400), или в дополнительное дробильное устройство (600), или в оба устройства, агент, уменьшающий липкость, содержит указанный полиалкилсилоксан.

18. Композиционный материал, содержащий множество водоабсорбирующих полимерных частиц по п.17.

19. Способ получения композиционного материала, где множество водоабсорбирующих полимерных частиц по п.17 и подложку приводят в контакт друг с другом.

20. Композиционный материал, полученный способом по п.19.

21. Применение множества водоабсорбирующих полимерных частиц по п.17 во влагопоглощающем гигиеническом изделии.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

16. Способ получения водоабсорбирующих полимерных частиц, использующий устройство по п.15.

18. Композиционный материал, содержащий множество водоабсорбирующих полимерных частиц по п.17.

20. Композиционный материал, полученный способом по п.19.

Евразийское 032199 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2019.04.30
(21) Номер заявки 201691535
(22) Дата подачи заявки
2014.04.25
(51) Int. Cl.
B02C 7/00 (2006.01) B02C 7/06 (2006.01) C08F2/10 (2006.01) A61L 15/22 (2006.01)
B02C 7/11 (2006.01) A61L 15/60 (2006.01)
C08L 33/08 (2006.01)
(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОАБСОРБИРУЮЩИХ
ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ И КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ИХ ОСНОВЕ
(43) 2017.02.28 (56) US-A1-20130260988
(86) PCT/KR2014/003663 US^1-200?0041?96
(87) WO 2015/163508 2015.10.29
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
СОНВОН ИНДАСТРИАЛ КО., ЛТД. (KR)
(72) Изобретатель:
Пак Чон Бом (KR)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(57) Изобретение, в целом, относится к способу получения водоабсорбирующих полимерных частиц; к множеству водоабсорбирующих полимерных частиц; к композиционному материалу, содержащему указанную водоабсорбирующую полимерную частицу или указанное множество водоабсорбирующих полимерных частиц; к способу получения композиционного материала; к композиционному материалу, полученному указанным способом; к применению водоабсорбирующей полимерной частицы или множества водоабсорбирующих полимерных частиц; к устройству для получения водоабсорбирующих полимерных частиц и к способу получения водоабсорбирующих полимерных частиц с применением указанного устройства.
Область техники
Изобретение относится к способу получения водоабсорбирующих полимерных частиц; к водоаб-сорбирующей полимерной частице, которая может быть получена указанным способом; к множеству водоабсорбирующих полимерных частиц; к композиционному материалу, содержащему указанную во-доабсорбирующую полимерную частицу или указанное множество водоабсорбирующих полимерных частиц; к способу получения композиционного материала; к композиционному материалу, который может быть получен указанным способом; к применению водоабсорбирующей полимерной частицы или множества водоабсорбирующих полимерных частиц; к устройству для получения водоабсорбирующих полимерных частиц; и к способу получения водоабсорбирующих полимерных частиц с применением указанного устройства.
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 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.
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, обычно дробят, высушивают и сортируют для получения суперабсорбента 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 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 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 A1, WO 2003/051415 А1, ЕР 1 470 905 А1, WO 2007/028751 A1, WO 2007/028746 А1 и WO 2007/028747 А1.
Описание Техническая проблема
В соответствии со способами получения водоабсорбирующих полимерных частиц, описанных в известном уровне техники, для дробления полимерного геля используют последовательность дробильных устройств. Обычно по меньшей мере одно из указанных дробильных устройств, известных из уровня техники, содержит неплоскую режущую кромку. Указанная неплоская режущая кромка представляет собой дорогостоящую изнашиваемую деталь, которую трудно заменить. Кроме того, последовательность дробильных устройств, известная из уровня техники, содержит по меньшей мере три дробильных устройства для получения частиц полимерного геля, подходящих для высушивания. С увеличением количества дробильных устройств увеличивается стоимость, количество возможных источников ошибок и необходимого технического обслуживания.
Техническое решение
В целом, задача настоящего изобретения заключается по меньшей мере в частичном преодолении недостатка, присущего известному уровню техники, в контексте получения водоабсорбирующих полимерных частиц.
Дополнительная задача заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимерных частиц, в котором максимально исключены сложные формы режущих кромок для дробления полимерного геля. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимерных частиц, в котором уменьшено техническое обслуживание, необходимое для дробильного устройства, или стоимость дробильного устройства, или оба варианта. Дополнительная задача заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимерных частиц, в котором максимально исключены крупные или неплоские, или крупные и неплоские режущие кромки для дробления полимерного геля. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимеров, в котором используемые дробильные устройства являются долгосрочно стабильными. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимерных частиц, в котором деталь дробильного устройства, которая содержит режущую кромку, является легко заменяемой. Дополнитель
ная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимерных частиц, в котором частицы полимерного геля после дробления и до высушивания имеют узкое распределение частиц по размеру, или снижено количество стадий дробления, или оба варианта. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоаб-сорбирующих полимеров, в котором полимерный гель подвергают бережному дроблению. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения водоабсорбирующих полимерных частиц, где указанный способ демонстрирует сбалансированную комбинацию: увеличенного эксплуатационного ресурса дробильного устройства, уменьшенного количества стадий дробления, уменьшенного времени высушивания полимерного геля. Дополнительная задача заключается в обеспечении водоабсорбирующих полимерных частиц, полученных менее дорогим способом. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении водоабсорбирующей полимерной частицы или множества водоабсорбирующих полимерных частиц, полученных способом, имеющим по меньшей мере одно, предпочтительно сбалансированную комбинацию по меньшей мере двух из указанных выше преимуществ, где частица водоабсорбирующего геля демонстрирует отсутствие ухудшения качества. 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. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства для получения водоабсорбирующих полимерных частиц способом, имеющим по меньшей мере одно из указанных выше преимуществ.
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
В соответствии со способом получения водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему изобретению снижено количество необходимого технического обслуживания дробильного устройства или стоимость дробильного устройства, или оба варианта. Кроме того, композиционный материал, содержащий водоабсорбирующие полимерные частицы, полученные способом согласно настоящему изобретению, демонстрируют отсутствие ухудшения качества.
Описание фигур
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 первого дробильного устройства согласно настоящему изобретению; фиг. 5 схема другого дробильного устройства согласно настоящему изобретению; фиг. 6а) схема дополнительного дробильного устройства согласно настоящему изобретению, вид снаружи;
фиг. 6b) схема внутренних деталей дополнительного дробильного устройства, изображенного на фиг. 6а), в разобранном виде; и
фиг. 7 блок-схема устройства для получения водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему изобретению.
Список условных обозначений
100 - способ согласно настоящему изобретению;
101 - стадия (i);
102 - стадия (ii);
103 - стадия (iii);
104 - стадия (iv);
105 - стадия (v);
106 - стадия (vi);
107 - стадия (vii);
108 - стадия (viii);
109 - стадия (ix);
110 - стадия (х);
111 - стадия (xi);
400 - первое дробильное устройство;
401 - первый диск;
402 - второй диск;
403 - третий диск;
400
404 - первая ось вращения;
405 - дополнительная ось вращения;
406 - лицевая поверхность второго диска;
407 - торцевая поверхность второго диска;
408 - боковая поверхность второго диска;
409 - часть полимерного геля;
410 - расстояние между первы диском и третьим диском;
411 - первое направление вращения;
412 - дополнительное направление вращения 501 - дополнительный диск;
600 - дополнительное дробильное устройство;
601 - неподвижная пластина с отверстиями;
602 - шнек;
603 - устройство подачи;
604 - вращающаяся пластина с отверстиями;
605 - циркулярная режущая кромка;
700 - устройство для получения частиц водоабсорбирующего полимера;
701 - первый контейнер;
702 - дополнительный контейнер;
703 - смесительное устройство;
704 - реактор полимеризации;
400 - первое дробильное устройство;
600 - дополнительное дробильное устройство;
705 - ленточная сушилка;
706 - измельчающее устройство;
707 - сортировочное устройство;
708 - технологический поток.
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 (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 ини-
циатора 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 с получением полимерного геля;
(vii) выгрузки полимерного геля из реактора полимеризации и дробления полимерного геля в первом дробильном устройстве с получением частиц полимерного геля;
(viii) высушивания частиц полимерного геля;
(ix) измельчения высушенных частиц полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц;
(x) сортировки по размеру измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц; и
(xi) необязательной обработки поверхности измельченных и отсортированных по размеру водоаб-сорбирующих полимерных частиц; где на технологической стадии (vii) первое дробильное устройство содержит первый диск, второй диск и третий диск; где первый диск и третий диск вращаются вокруг первой оси вращения;
где второй диск вращается вокруг дополнительной оси вращения; где второй диск содержит в качестве поверхностей лицевую поверхность второго диска, торцевую поверхность второго диска и боковую поверхность второго диска, соединяющую лицевую поверхность второго диска с торцевой поверхностью второго диска; где лицевая поверхность второго диска, и торцевая поверхность второго диска, и боковая поверхность второго диска частично расположены между первым диском и третьим диском; где часть полимерного геля расположена между первым диском и третьим диском.
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 (iii) и (iv).
Лицевая поверхность второго диска, и торцевая поверхность второго диска, и боковая поверхность
второго диска частично расположенным между первым диском и третьим диском - означает, что ни лицевая поверхность второго диска, ни торцевая поверхность второго диска, ни боковая поверхность второго диска не расположены полностью между первым диском и третьим диском.
Способ согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой непрерывный процесс, в котором водный раствор мономера обеспечивают непрерывно и непрерывно подают в реактор полимеризации. Полученный гидрогель непрерывно выгружают из реактора полимеризации и непрерывно дробят, высушивают, измельчают и сортируют по размеру 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" EDANA 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 мас.%, особенно предпочтительно по меньшей мере 40 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 мас.% относительно общей массы водоабсор-бирующих полимерных частиц.
На технологической стадии (i) процесса согласно настоящему изобретению получают водный раствор мономера, содержащий по меньшей мере один частично нейтрализованный, моноэтиленненасы-щенный мономер, имеющий группы карбоновой кислоты (а1), и по меньшей мере один сшивающий агент (а3).
Предпочтительные моноэтиленненасыщенные мономеры, имеющие группы карбоновой кислоты (а1), представляют собой мономеры, указанные в DE 10223060 А1 в качестве предпочтительных мономеров (а1), таким образом, особенно предпочтительна акриловая кислота.
Согласно настоящему изобретению предпочтительно, что водоабсорбирующий полимер, полученный способом согласно настоящему изобретению, содержит мономеры, имеющие группы карбоновой кислоты, в количестве по меньшей мере до 50 мас.%, предпочтительно по меньшей мере до 70 мас.% и еще более предпочтительно по меньшей мере до 90 мас.% относительно сухой массы. Согласно настоящему изобретению особенно предпочтительно, что водоабсорбирующий полимер, полученный способом согласно настоящему изобретению, получают по меньшей мере из 50 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 70 мас.% акриловой кислоты, которая предпочтительно нейтрализована по меньшей мере до 20 мол.%, особенно предпочтительно по меньшей мере до 50 мол.%. Концентрация частично нейтрализованных, моноэтиленненасыщенных мономеров, имеющих группы карбоновой кислоты (а1), в водном растворе мономера, который обеспечивают на технологической стадии (i), предпочтительно составляет от 10 до 60 мас.%, предпочтительно от 30 до 55 мас.% и наиболее предпочтительно от 40 до 50 мас.% от общей массы водного раствора мономера.
Водный раствор мономера также может содержать моноэтиленненасыщенные мономеры (а2), которые могут быть сополимеризованы с (а1). 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 (а3) согласно настоящему изобретению 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 (а1) или (а2) в реакции конденсации (= сшивающие агенты конденсации), в реакции присоединения или в реакции раскрытия кольца (сшивающий агент класса II), соединения, которые имеют по меньшей мере одну этиленненасыщен-ную группу и по меньшей мере одну функциональную группу, которые могут взаимодействовать с функциональными группами мономеров (а1) или (а2) в реакции конденсации, в реакции присоединения или в реакции раскрытия кольца (сшивающий агент класса III), или катионы 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 (а1) или (а2), а с соединениями - сшивающими агентами класса II и катионами поливалентных металлов класса 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 (а1) или (а2). С соединениями класса сшивающих агентов III поперечного сшивания полимеров достигают, соответственно, радикальной по
лимеризацией этиленненасыщенных групп, а также реакцией конденсации между функциональными группами сшивающих агентов и функциональными группами мономеров (а1) или (а2).
Предпочтительные сшивающие агенты (а3) представляют собой все те соединения, которые указаны! в DE 102 23 060 А1 как сшивающие агенты (а3) классов сшивателей I, II, III и IV, таким образом, в качестве соединений класса сшивающих агентов I особенно предпочтительны ^№-метиленбисакрил-амид, 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, и в качестве соединений класса сшивающих агентов IV особенно предпочтителен Al2(SO4)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 следующих комбинаций классов сшивающих агентов, соответственно: I, II, III, IV, I II, I III, I IV, III III, I II IV, I III IV, II III IV, II IV или III IV.
Дополнительно предпочтительные водоабсорбирующие полимеры, полученные способом согласно настоящему изобретению, представляют собой полимеры, сшитые 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 (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 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.
Относительное количество мономеров (а1) и (а2), и сшивающих агентов (а3), и водорастворимых полимеров (а4), и вспомогательных веществ (а5) в водном растворе мономера предпочтительно выбрано так, что структура водоабсорбирующего полимера, полученного после высушивания дробленого полимерного геля основана на 20-99,999 мас.%, предпочтительно на 55-98,99 мас.% и особенно предпочтительно на 70-98,79 мас.% на мономерах (а1), на 0-80 мас.%, предпочтительно на 0-44,99 мас.% и особенно предпочтительно на 0,1-44,89 мас.% на мономерах (а2), на 0-5 мас.%, предпочтительно на 0,001-3 мас.% и особенно предпочтительно на 0,01-2,5 мас.% на сшивающих агентах (а3), на 0-30 мас.%, предпочтительно на 0-5 мас.% и особенно предпочтительно на 0,1-5 мас.% на водорастворимых полимерах (а4), на 0-20 мас.%, предпочтительно на 0-10 мас.% и особенно предпочтительно на 0,1-8 мас.% на вспомогательных веществах (а5), и на 0,5-25 мас.%, предпочтительно на 1-10 мас.% и особенно предпочтительно на 3-7 мас.% на воде (аб), сумма количеств по массе (a1)-(a6) составляет 100 мас.%.
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 2706135 A1, US 4076663, DE 3503458 A1, DE 4020780 C1, DE 4244548 A1, DE 4333056 A1 и DE 4418818
A1.
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, состоящей из: после стадии (iii), после стадии (iv) и до стадии (v), или в комбинации по меньшей мере двух из них.
Водоабсорбирующие мелкие частицы предпочтительно представляют собой частицы водоабсорби-рующего полимера, состав которых соответствует составу описанных выше водоабсорбирующих полимерных частиц, при этом предпочтительно, что по меньшей мере 90 мас.% водоабсорбирующих мелких частиц, предпочтительно по меньшей мере 95 мас.% водоабсорбирующих мелких частиц и наиболее предпочтительно по меньшей мере 99 мас.% 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 водоабсор-бирующие 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 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. Такой тип смесительной установки может быть реализован в так называемом "ро-торно-статорном смесителе", который содержит в зоне 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 5 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°. 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-2520788 и DE-A-2617612, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. Конкретные примеры смесительных устройств, которые могут быть использованы для добавления мелких частиц в водный раствор мономера на технологической стадии (ii) согласно настоящему изобретению, представляют собой смесительные устройства, которые могут быть приобретены у компании ПСА(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 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 мас.%, еще более предпочтительно от 0,5 до 10 мас.% и наиболее предпочтительно от 3 до 8 мас.% относительно массы водного раствора мономера.
На технологической стадии (iii) 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 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, 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 с, более предпочтительно менее 5 с при температуре менее 180°С, более предпочтительно менее 140°С. Особенно предпочтительные термические инициаторы 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 соотношении. Подходящие органические пероксиды предпочтительно представляют собой пероксид ацетилацетона, пероксид метилэтилкетона, пероксид бензоила, пероксид лауроила, пероксид ацетила, пероксид каприла, изопро-пилпероксидикарбонат, 2-этилгексилпероксидикарбонат, трет-бутилгидропероксид, гидропероксид ку-мола и пероксиды трет-амилперпивалата, трет-бутилперпивалата, трет-бутилпернеогексоната, трет-бутилизобутирата, трет-бутилпер-2-этилгексеноата, трет-бутилперизононаноата, трет-бутилпермалеата, трет-бутилпербензоата, трет-бутил-3,5,5-триметилгексаноата и амилпернеодеканоата. Кроме того, пред
почтительны следующие термические инициаторы полимеризации: азосоединения, такие как азо-бис-изобутиронитрил, азо-бис-диметилвалеронитрил, азо-бис-амидинопропана дигидрохлорид, 2,2'-азобис-(^№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 пероксосое-динений, перечисленных выше, и по меньшей мере один восстановительный компонент, предпочтительно аскорбиновую кислоту, глюкозу, сорбозу, маннозу, гидросульфит, сульфат, тиосульфат, гипосульфит или сульфид аммония или щелочного 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 1х10-5 до 1 мол.% восстановительного компонента редокс-катализатора и от 1х10-5 до 5 мол.% окислительного компонента редокс-катализатора, 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 азосоеди-нений.
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, 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-^^-диметиламино)этил-4-азидоциннамат, 2-(^№диметилшино)этил-4-азидонафтилкетон, 2-(^№диметиламино)этил-4-азидобензоат, 5-азидо-1-нафтил-2'-^^-диметиламино)этилсульфон, N-(4-сульфонилазидофенил)малеинимид, N-ацетил-4-сульфонилазидоанилин, 4-сульфонилазидоанилин, 4-азидоанилин, 4-азидофенацилбромид, п-азидобензойную кислоту, 2,6-бис(п-азидобензилиден)циклогек-санон и 2,6-бис(п-азидобензилиден)-4-метилциклогексанон. 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 мас.% относительно полимери-зуемых мономеров.
В соответствии с дополнительным вариантом реализации способа согласно настоящему изобретению, предпочтительно, что на технологической стадии (iii) инициатор содержит следующие компоненты:
iiia. пероксодисульфат; и
iiib. молекулу органического инициатора, содержащую по меньшей мере три атома 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 мас.% относительно количества полимеризуемых мономеров. В другом 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 М выбран из группы, состоящей из NH4, Li, Na, Ka 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 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 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 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.
На технологической стадии (iv) способа согласно настоящему изобретению в водном растворе мо
номера 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 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 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 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 барботажных колонн. Содержание кислорода в растворе мономера до полимеризации предпочтительно снижают до значения менее 1 ppm по массе, более предпочтительно до менее 0,5 ppm по массе относительно массы раствора мономера.
На технологической стадии (v) способа согласно настоящему изобретению водный 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 полимеризации, в задней по ходу части конвейерной ленты получают лист полимерного геля, который перед высушиванием дробят с получением частиц полимерного геля.
В качестве реактора полимеризации может быть использован любой реактор, который 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, может быть подвержен непрерывному дроблению, например, с помощью вращающихся в противоположных направлениях валов мешалки, как описано в WO 2001/38402. Такое дробление в реакторе полимеризации может быть осуществлено до дробления в первом дробильном устройстве.
Другой пример предпочтительного реактора полимеризации представляет собой 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 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 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 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 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 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 настоящего изобретения каждый опорный элемент предпочтительно образован цилиндрическим или сферическим роликом, способным вращаться от
носительно 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 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 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 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 поливинил-хлорид 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 полимерный гель, полученный в реакторе полимеризации, 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. Перед дроблением в первом дробильном устройстве согласно настоящему изобретению может быть осуществлено дробление в реакторе полимеризации, таком как месильный реактор. Первое дробильное устройство предпочтительно представляет собой отдельное устройство, не идентичное реактору полимеризации. Следовательно, полимерный гель может быть подвергнут дроблению до выгрузки из реактора полимеризации. Дробление полимерного геля в первом дробильном устройстве осуществляют после выгрузки полимерного геля из реактора полимеризации. Если реактор полимеризации представляет собой конвейерную ленту, то полимерный гель, который предпочтительно представляет собой лист полимерного геля, выгружают с конвейерной ленты в виде непрерывного листа, который имеет мягкую, полутвердую консистенцию, а затем направляют на дальнейшую переработку, такую как дробление.
Дробление стренги полимерного геля предпочтительно проводят по меньшей мере в две стадии:
на первой стадии дробления полимерный гель размалывают с помощью множества вращающихся дисков, предпочтительно вращающихся зубчатых колес, в первом дробильном устройстве. Таким образом получают множество стренг полимерного геля;
на второй стадии используют (измельчительную) установку "волчок", предпочтительно типа кутте-ра, предпочтительно имеющего шнек и пластину с отверстиями, где шнек, который продавливает продукт через пластину с отверстиями, используют в качестве дополнительного дробильного устройства для измельчения и размалывания стренг полимерного геля на частицы полимерного геля, которые предпочтительно меньше стренг полимерного геля. В указанном процессе отверстия пластины с отверстиями предпочтительно содержат плоские режущие кромки.
Тем самым достигают оптимального соотношения площади поверхности к объему, которое оказывает благоприятный эффект на характеристики высушивания на технологической стадии (viii). Полимерный гель, предпочтительно лист полимерного геля, дробленый таким способом, особенно подходит для высушивания на ленте. Двухстадийное дробление обеспечивает более качественный "доступ воздуха" благодаря воздушным каналам, расположенным между частицами гранулята.
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 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 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 рециркулиру-ют, чтобы он мог стать очень высоконасыщенным в процессе многократных пропусканий через слой 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 нагретого газового потока предпочтительно составляет не менее 50°С, более предпочти
тельно 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.
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 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 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, 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 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 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 мас.%, предпочтительно от 1 до 10 мас.% 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.
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 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 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 мас.%, предпочтительно менее 8 мас.% и, в частности, менее 6 мас.%, и что содержание полимерных частиц, имеющих размер частиц более 850 мкм, также составляет менее 10 мас.%, предпочтительно менее 8 мас.% и особенно предпочтительно менее 6 мас.%, каждое значение выражено относительно общей массы частиц водоабсорбирующего полимера. Предпочтительно также, что после сортировки частиц водоабсорби-рующего полимера по меньшей мере 30 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 40 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 мас.% частиц 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 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 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 поверхностного сшивания.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения от 5 до 30%, предпочтительно от 5 до 20%, более предпочтительно от 5 до 15%, наиболее предпочтительно от 8 до 12% лицевой поверхности второго диска или торцевой поверхности второго диска, или предпочтительно оба варианта, расположены между первым диском и третьим диском.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения на стадии (vii) способа согласно настоящему изобретению первая ось вращения и дополнительная ось вращения образуют угол от 0 до 45°,
предпочтительно от 0 до 40°, более предпочтительно от 0 до 35°, более предпочтительно от 0 до 30°, более предпочтительно от 0 до 25°, более предпочтительно от 0 до 20°, более предпочтительно от 0 до 15°, более предпочтительно от 0 до 10°, еще более предпочтительно от 0 до 5°. Наиболее предпочтительно, первая ось вращения и дополнительная ось вращения параллельны.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения первый диск и третий диск вращаются в первом направлении вращения, при этом второй диск вращается в дополнительном направлении вращения, причем первое направление вращения отлично от дополнительного направления вращения. Предпочтительно, первое направление вращения противоположно дополнительному направлению вращения. При взгляде в направлении, в котором полимерный гель подают в первое дробильное устройство, первый диск и третий диск вращаются в направлении второго диска. Предпочтительно, первый диск вращается с такой же тангенциальной скоростью, как третий диск. Предпочтительно, второй диск вращается с тангенциальной скоростью, которая отлична по меньшей мере на 3%, предпочтительно по меньшей мере 5%, более предпочтительно по меньшей мере 10% от тангенциальной скорости, с которой вращается первый диск или следующий диск, или оба диска. Предпочтительно, первый диск и второй диск, и более предпочтительно также третий диск имеют одинаковую окружность.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения первое дробильное устройство дополнительно содержит множество дополнительных дисков, где каждый дополнительный диск вращается либо вокруг первой оси вращения, либо вокруг дополнительной оси вращения, при этом между соседними дисками, которые вращаются вокруг первой оси вращения, частично расположен диск, который вращается вокруг дополнительной оси вращения, при этом между соседними дисками, которые вращаются вокруг дополнительной оси вращения, частично расположен диск, который вращается вокруг первой оси вращения. В данном контексте термин "диск" может относиться к первому диску, второму диску, третьему диску или одному из дополнительных дисков. Предпочтительно, каждый дополнительный диск, вращающийся вокруг первой оси вращения, вращается в первом направлении вращения. Предпочтительно, каждый дополнительный диск, вращающийся вокруг дополнительной оси вращения, вращается в дополнительном направлении вращения. Предпочтительно, каждый дополнительный диск, вращающийся вокруг первой оси вращения, вращается с тангенциальной скоростью, с которой вращается первый диск. Предпочтительно, каждый дополнительный диск, вращающийся вокруг дополнительной оси вращения, вращается с тангенциальной скоростью, с которой вращается второй диск. Предпочтительно, каждый дополнительный диск, вращающийся вокруг первой оси вращения, имеет такую же окружность, как первый диск, или третий диск, или оба диска. Предпочтительно, каждый дополнительный диск, вращающийся вокруг дополнительной оси вращения, имеет такую же окружность, как второй диск. Предпочтительно, диски, вращающиеся вокруг первой оси вращения, вращаются в сторону дисков, вращающихся вокруг дополнительной оси вращения, и наоборот.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения по меньшей мере один диск, выбранный из группы, состоящей из первого диска, второго диска, третьего диска и дополнительных дисков, или комбинация по меньшей мере двух из них представляет собой зубчатое колесо. Предпочтительно, первый диск, второй диск, третий диск и каждый дополнительный диск представляют собой зубчатые колеса.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения первый диск и третий диск отстоят друг от друга на расстояние от 10 до 90 мм, предпочтительно от 15 до 80 мм, более предпочтительно от 20 до 70 мм, более предпочтительно от 25 до 50 мм, наиболее предпочтительно от 30 до 50 мм. Предпочтительно, каждые два соседних диска, которые вращаются вокруг одной оси вращения, отстоят друг от друга на расстояние от 10 до 90 мм, предпочтительно от 15 до 80 мм, более предпочтительно от 20 до 70 мм, более предпочтительно от 25 до 50 мм, наиболее предпочтительно от 30 до 50 мм.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения первое дробильное устройство обеспечивает дробление полимерного геля на стадии (vii) на по меньшей мере два, предпочтительно по меньшей мере три, более предпочтительно по меньшей мере четыре, более предпочтительно по меньшей мере пять, более предпочтительно по меньшей мере 7, более предпочтительно по меньшей мере 7, более предпочтительно по меньшей мере 8, более предпочтительно по меньшей мере 9, наиболее предпочтительно по меньшей мере 10 стренг полимерного геля. Предпочтительная стренга полимерного геля имеет ширину от 10 до 90 мм, предпочтительно от 15 до 80 мм, более предпочтительно от 20 до 70 мм, более предпочтительно от 25 до 50 мм, наиболее предпочтительно от 30 до 50 мм. В данном контексте ширина стренги полимерного геля представляет собой длину, на которую стренга полимерного геля простирается в направлении, перпендикулярном длине стренги полимерного геля. Предпочтительная ширина стренги полимерного геля перпендикулярна длине стренги полимерного геля и направлению, вдоль которого стренга полимерного геля простирается на длину, которая представляет собой толщину слоя полимерного геля, из которого получают стренгу полимерного геля.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения первое дробильное устройство не содержит ножа. Нож представляет собой режущее устройство, которое содержит режущую кромку. Предпочтительная режущая кромка представляет собой лезвие.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения на стадии (vii) способа согласно настоящему изобретению после дробления полимерного геля с помощью первого дробильного устройства частицы полимерного геля дополнительно дробят с помощью дополнительного дробильного устройства. Предпочтительное дополнительное дробильное устройство представляет собой куттер, такой как мясорубка.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения дополнительное дробильное устройство содержит нож, содержащий по меньшей мере одну плоскую режущую кромку, предпочтительно по меньшей мере 2 плоские режущие кромки, более предпочтительно по меньшей мере 3 плоские режущие кромки, более предпочтительно по меньшей мере 4 плоские режущие кромки, наиболее предпочтительно по меньшей мере плоских режущих кромок. Предпочтительная плоская режущая кромка является круглой. Другая предпочтительная режущая кромка представляет собой кромку отверстия. Предпочтительное отверстие представляет собой отверстие вращающейся пластины куттера с отверстиями.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения дополнительное дробильное устройство содержит нож, не содержащий неплоской режущей кромки.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения на технологической стадии (vii) в первое дробильное устройство или в дополнительное дробильное устройство, или в оба устройства добавляют агент, уменьшающий липкость. Предпочтительный агент, уменьшающий липкость, представляет собой жидкость, предпочтительно эмульсию. Предпочтительно, агент, уменьшающий липкость, добавляют посредством разбрызгивания или капельной подачи, или используют оба варианта.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения агент, уменьшающий липкость, выбран из группы, состоящей из растворителя, полиалкилсилоксана и поверхностно-активного вещества или комбинации по меньшей мере двух из них. Предпочтительный растворитель представляет собой воду. Предпочтительный полиалкилсилоксан представляет собой полидиметилсилоксан.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения поверхностно-активное вещество представляет собой соединение в соответствии с общей формулой R-(-O-CH2-СН2-)n-OX, где R выбран из С4-С20, n представляет собой целое число от 10 до 10000, предпочтительно от 50 до 5000, более предпочтительно от 100 до 500, и X представляет собой Н или М, где М представляет собой ион металла. Особенно предпочтительное соединение в соответствии с указанной общей формулой представляет собой триме-тилнониловый эфир полиэтиленгликоля.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения агент, уменьшающий липкость, содержит
a) растворитель в количестве от 95 до 99 мас.%, предпочтительно от 95,5 до 98,5 мас.%, более предпочтительно от 96,5 до 97,5 мас.%,
b) полиалкилсилоксан в количестве от 0,5 до 5 мас.%, предпочтительно от 1 до 4 мас.%, более предпочтительно от 2,4 до 3,2 мас.%, и
c) поверхностно-активное вещество в количестве от 0,01 до 1 мас.%, предпочтительно от 0,05 до 0,7 мас.%, более предпочтительно от 0,1 до 0,3 мас.%,
каждое значение относительно общей массы агента, уменьшающего липкость, и количества мас.% в сумме дают 100 мас.%.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения полимерный гель, выгружаемый на технологической стадии (vii), содержит воду в количестве 40-60 мас.%, предпочтительно 50-60 мас.%, более предпочтительно 53-56 мас.% относительно полимерного геля.
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 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.
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 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. Предпочтительно, вспенивающий агент добавляют к раствору мономера в количестве от 500 до 4000 ppm по массе, предпочтительно от 1000 до 3500 ppm по массе, более предпочтительно от 1500 до 3200 ppm по массе, наиболее предпочтительно от 2000 до 3000 ppm по массе от общей массы раствора мономера.
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 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 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, кальцинированной соды, производного щавелевой кислоты, ароматического азосоединения, гидразина, азида, ^№-динитрозоамида и органического вспенивающего агента, или комбинации по меньшей мере двух из них.
Особенно предпочтительный вспенивающий агент представляет собой карбонатный 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 карбонатный вспенивающий агент содержит агент, выбранный из группы, состоящей из СО2 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. 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 MgCO3, который также может быть представлен формулой (MgCO3)4-Mg(OH)2-5H2O. Другой предпочтительный карбонатный вспенивающий агент представляет собой (NH4)2CO3. Также могут быть использованы MgCO3 и (NH4)2CO3 в смесях. Предпочтительные карбонатные вспенивающие агенты представляют собой карбонатные соли поливалентных катионов, таких как Mg, Ca, Zn и т.п. Примеры таких карбонатных вспенивающих агентов представляют собой Na2CO3, K2CO3, (NH4)2CO3, MgCO3, СаСО3, NaHCO3, KHCO3, NH4HCO3, Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2, ZnCO3 и ВаСО3. 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 продукта. Кроме того, другие поливалентные катионы, такие как Ni, Ba, Cd, Hg, могут быть неприемлемыми вследствие потенциально токсического или кожно-сенсибилизирующего действия.
Предпочтительный нитрит представляет собой нитрит аммония. Предпочтительный 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 азид представляет собой карбонилазид или сульфонилазид, или оба варианта. Предпочтительный N,N'-динитрозоамид представляет собой ^№-диметил-^№-динитрозотерефталамид.
Вклад в решение по меньшей мере одной из вышеуказанных задач обеспечен посредством устройства для получения водоабсорбирующих полимерных частиц в технологическом потоке, содержащего
a) первый контейнер, выполненный с возможностью приема водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере частично нейтрализованные, моноэтиленненасыщенные мономеры, содержащие группы карбоновой кислоты (а1);
b) дополнительный контейнер, выполненный с возможностью приема по меньшей мере одного сшивающего агента (а3);
c) смесительное устройство, где смесительное устройство
i) расположено после первого контейнера и дополнительного контейнера,
ii) выполнено с возможностью смешивания раствора мономера и по меньшей мере одного сши-
вающего агента (а3);
d) реактор полимеризации, где реактор полимеризации
i) расположен после первого контейнера и дополнительного контейнера,
ii) выполнен с возможностью вмещения водного раствора мономера и по меньшей мере одного
сшивающего агента (а3) во время полимеризации мономеров в водном растворе мономера, с образова-
нием полимерного геля;
e) первое дробильное устройство, где первое дробильное устройство
i) расположено после реактора полимеризации,
ii) содержит первый диск, второй диск и третий диск, где первый диск и третий диск вращаются вокруг первой оси вращения,
где второй диск вращается вокруг дополнительной оси вращения, где второй диск содержит в качестве поверхностей лицевую поверхность второго диска, торцевую поверхность второго диска и боковую поверхность второго диска, соединяющую лицевую поверхность второго диска с торцевой поверхностью второго диска, где лицевая поверхность второго диска, и торцевая поверхность второго диска, и боковая поверхность второго диска частично расположены между первым диском и третьим диском;
f) дополнительное дробильное устройство, где дополнительное дробильное устройство
i) расположено после первого дробильного устройства,
ii) содержит нож, содержащий плоскую режущую кромку;
g) ленточную сушилку, где ленточная сушилка
i) расположена после дополнительного дробильного устройства,
ii) выполнена с возможностью высушивания дробленого полимерного геля,
h) измельчающее устройство, где измельчающее устройство
i) расположено после ленточной сушилки,
ii) выполнено с возможностью измельчения высушенного полимерного геля с получением водоаб-сорбирующих полимерных частиц;
j) сортировочное устройство, где сортировочное устройство
i) расположено после измельчающего устройства,
ii) выполнено с возможностью сортировки измельченных частиц водоабсорбирующего полимера.
В указанном процессе смесительное устройство может быть идентично реактору полимеризации. Кроме того, в реакторе полимеризации может быть осуществлено дробление, отличное от дробления в первом дробильном устройстве или дробления в дополнительном дробильном устройстве, или в обоих устройствах. Предпочтительное первое дробильное устройство представляет собой первое дробильное устройство в соответствии со способом согласно настоящему изобретению. Предпочтительное дополнительное дробильное устройство представляет собой дополнительное дробильное устройство в соответствии со способом согласно настоящему изобретению. Предпочтительные компоненты или устройства, или оба варианта, оборудования согласно настоящему изобретению выполнены в соответствии со способом согласно настоящему изобретению.
Вклад в решение по меньшей мере одной из представленных выше задач обеспечен посредством способа получения водоабсорбирующих полимерных частиц в устройстве согласно настоящему изобретению. Предпочтительно указанный процесс включает технологические стадии (i)-(xi) согласно настоящему изобретению.
Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных выше задач обеспечен с помощью частицы водоабсорбирующего полимера, которая может быть получена способом согласно настоящему изобретению. Дополнительный аспект настоящего изобретения относится к множеству поверхностно сшитых частиц водоабсорбирующего полимера, содержащих
a) хелатообразующий агент, в частности, ЭДТА, в количестве от 500 до 3000 ppm по массе, предпочтительно от 1000 до 2000 ppm по массе;
b) полиалкиленгликоль, в частности, полиэтиленгликоль, в количестве от 500 до 3000 ppm по массе, предпочтительно от 1000 до 2000 ppm по массе; и
c) SiO2 в количестве от 500 до 3000 ppm по массе, предпочтительно от 1000 до 2000 ppm по массе;
каждое значение выражено относительно массы множества поверхностно сшитых частиц водоаб-
сорбирующего полимера. В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, множество поверхностно сшитых частиц водоабсорбирующего полимера дополнительно содержат Ag-цеолит, предпочтительно в количестве от 0,0001 до 1 мас.ч., более предпочтительно от 0,001 до 0,5 мас.ч. и наиболее предпочтительно от 0,002 до 0,01 мас.ч., 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 помощью множества водоабсорбирующих полимерных частиц, содержащих полиалкилсилоксан или соединение в соответствии с общей формулой R-(-O-CH2-СН2-)n-ОХ, или оба варианта; где в указанной общей формуле R представляет собой С4-С20, n представляет собой целое число от 10 до 10000, предпочтительно от 50 до 5000, более предпочтительно от 100 до 500, и X представляет собой Н или М; где М представляет собой ион металла. Особенно предпочтительное соединение в соответствии с указанной общей формулой представляет собой триметилнониловый эфир полиэтиленгликоля. Предпочтительный полиалкилсилоксан представляет собой полидиметилсилоксан.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения множество водоабсорбирующих полимерных частиц содержит
a) полиалкилсилоксан в количестве от 0,01 до 1 мас.%, предпочтительно от 0,02 до 0,9 мас.%, более предпочтительно от 0,03 до 0,8 мас.%, более предпочтительно от 0,04 до 0,7 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 0,6 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 0,5 мас.%, более предпочтительно от 0,05
до 0,4 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 0,3 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 0,2 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 0,15 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,07 до 0,11 мас.%, или
b) соединение в соответствии с общей формулой R-(-O-CH2-CH2-)n-OX в количестве от 0,001 до 0,1 мас.%, предпочтительно от 0,002 до 0,09 мас.%, более предпочтительно от 0,003 до 0,08 мас.%, более предпочтительно от 0,002 до 0,07 мас.%, более предпочтительно от 0,002 до 0,06 мас.%, более предпочтительно от 0,002 до 0,05 мас.%, более предпочтительно от 0,002 до 0,04 мас.%, более предпочтительно от 0,002 до 0,03 мас.%, более предпочтительно от 0,002 до 0,02 мас.%, более предпочтительно от 0,002 до 0,01 мас.%, более предпочтительно от 0,003 до 0,01 мас.%, более предпочтительно от 0,004 до 0,01 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,005 до 0,009 мас.%, или
c) оба соединения,
каждое значение выражено относительно общей массы множества водоабсорбирующих полимерных частиц.
Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных выше задач обеспечивают с помощью композиционного материала, содержащего водоабсорбирующую полимерную частицу согласно настоящему изобретению или множество водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему изобретению.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения композиционный материал согласно настоящему изобретению содержит 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. Предпочтительный кабель представляет собой синий подводный кабель. Предпочтительное влагопоглощаю-щее 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, в котором водоабсорбирующую полимерную частицу согласно настоящему изобретению или множество водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему изобретению и подложку, и необязательно 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.
Вклад в решение по меньшей мере одной из указанных выше задач обеспечивают посредством применения водоабсорбирующей полимерной частицы согласно настоящему изобретению или множества водоабсорбирующих полимерных частиц 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 почвы, для контролируемого высвобождения активного соединения, или в строительном материале.
Методы испытаний
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 температуру и давление окружающей среды (SATP), то есть температуру 298,15 K (25°С, 77°F) и абсолютное давление 100 кПа (14,504 psi, 0,986 атм.).
Содержание воды.
Содержание воды после высушивания определяли по методу Карла-Фишера.
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 мас.ч. воды смешивали в подходящей емкости с 0,27 мас.ч. акриловой кислоты и 0,0001 мас.ч. монометилового эфира гидрохинона (MEHQ). К смеси добавляли 0,2 мас.ч. 48 мас.% 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 мас.ч. раствора мономера, полученного на стадии А), с 0,001 мас.ч. три-метилолпропантриакрилата в качестве сшивающего агента, 0,001 мас.ч. пероксодисульфата натрия в ка
честве первого компонента инициатора, 0,000034 мас.ч. 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 мас.ч. частиц акриловой кислоты (с размером частиц менее 150 мкм) с получением перемешанного раствора. При добавлении вспенивающего агента в соответствии с представленной ниже табл. 1, к перемешанному раствору добавляли 0,1 мас.ч. карбоната натрия от общей массы перемешанного раствора.
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 водоаб-сорбирующего продукта. Подробности дополнительной обработки представлены 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 удерживания раствора на ленте 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 мас.% от общей массы полимерного геля.
C) Дробление и высушивание полимерного геля.
Полимерный гель образовывал стренгу полимерного геля, которую выгружали с конвейерной ленты и дробили на следующих стадиях. Полимерный гель разрезали на полубесконечные полоски геля типа спагетти с помощью дробилки, как показано на фиг. 5. Затем использовали куттер в соответствии с фиг. 6а) и 6b) для нарезания полосок на кусочки геля размером от 5 до 10 мм, при этом в указанных примерах использовали описанное выше дробильное оборудование согласно настоящему изобретению. В сравнительных примерах использовали другие дробильные устройства.
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 Meckesheim GmbH) и полученные частицы высушенного полимерного геля, которые имели размер менее 7 мм, помещали на 2,5 ч в контейнер для уравновешивания содержания влаги в частицах полимерного геля. Частицы высушенного полимерного геля затем измельчали в роликовой мельнице типа Bauermeister, 350,1x1800 (3-стадийная дробилка) (Bauermeister Zerkleinerungstechnik GmbH) с получением водоабсорбирующих полимерных частиц, имеющих размер частиц менее 1 мм. Водоабсорбирующие полимерные частицы просеивали через барабанные сита, имеющие несколько решеток. Использовали следующие размеры ячеек решеток: от 20, 30, 40, 50, 60 до 100 меш США. По меньшей мере 50 мас.% полученных водоабсорбирующих полимерных частиц имели размер частиц в диапазоне от 300 до 600 мкм. Менее 5 мас.% водоабсорбирующих полимерных частиц в примерах согласно настоящему изобретению имели размер менее 150 мкм, менее 5 мас.% водоабсорбирующих полимерных частиц в примерах согласно настоящему изобретению имели размер частиц более 850 мкм. Полученные водоабсорбирующие полимерные частицы назвали "предшественником I".
E) Обработка диоксидом кремния.
На стадии обработки предшественник I смешивали в дисковом смесителе с примерно 0,01 масс, части (+- 10%) диоксида кремния (SiO2) относительно общей массы предшественника I и SiO2. Диоксид кремния использовали в форме Sipernat(r) 22 производства компании Evonik Industries AG, Эссен, Германия. При смешивании предшественника I с SiO2 температура предшественника все еще была более 80°С - 100°С, предпочтительно 100°С. Получали предшественник II.
F) Поверхностное сшивание.
На следующей стадии 1 мас.ч. 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 мас.% воды, 40 мас.% диглицидилового эфира эти-ленгликоля, 1 мас.% Na2SO3, 40 мас.% полиэтиленгликоля с молекулярной массой 400 г/моль, все значения относительно общего количества сшивающего агента. Ингредиенты сшивающего агента смешивали в линейном статическом смесителе. Сшивающий агент смешивали в смесителе кольцевого слоя CoriMix(r) CM 350 (Gebruder Lodige Mascheninenbau GmbH, Падерборн, Германия) с предшественником II. Смесь нагревали до температуры от 130 до 160°С. Затем смесь высушивали в лопастной сушилке An-dritz Gouda Paddle Dryer, предпочтительно типа GPWD12W120 производства компании Andritz AG, Грац, Австрия, в течение 45 мин при температуре от 130 до 160°С. Получали поверхностно сшитые частицы абсорбирующего полимера.
В охлаждающем устройстве в форме псевдоожиженного слоя температуру 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 мас.ч. предшественника III подвергали смешиванию с 0,005 мас.ч. 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 мас.% поверхностно сшитых частиц абсорбирующего полимера имели размер частиц в диапазоне от 300 до 600 мкм. Менее 5 мас.% поверхностно сшитых абсорбирующих полимерных частиц в примерах согласно настоящему изобретению имели размер менее 150 мкм, менее 5 мас.% поверхностно сшитых абсорбирующих полимерных частиц в примерах согласно настоящему изобретению имели размер частиц более 850 мкм. Получали дополнительно обработанные поверхностно сшитые частицы водоабсорбирующего полимера.
Использовали следующую шкалу для сравнения результатов измерения параметров, представленных в таблицах 1 и 2, для примеров и сравнительных примеров. В порядке, представленном ниже, результаты измерений улучшаются слева направо: -, +, ++, +++.
Таблица 1. Срок службы дробильных устройств, используемый вспенивающий агент и время сушки.
срок
службы
устройства
срок
службы
устройства
срок
службы
устройства
вспенивающий агент
время сушки / кг частиц полимерного геля
пример 1
нет
пример 2
карбонат натрия
сравнительный пример 1
нет
сравнительный пример 2
нет
сравнительный пример 3
карбонат натрия
В примерах 1 и 2 согласно настоящему изобретению использовали описанные выше дробильные устройства. В указанном способе устройство 1 представляло собой дробилку, а устройство 2 представляло собой куттер. Устройство 3 не использовали. В сравнительном примере 1 использовали следующие дробильные устройства: устройство 1 представляло собой дробильное устройство, описанное на фиг. 1 в US 2010/0083802 А1; устройство 2 представляло собой шредер; устройство 3 не использовали. В сравнительных примерах 2 и 3 использовали следующие дробильные устройства: устройство 1 представляло собой дробильное устройство, описанное на фиг. 1 US 2010/0083802 А1; устройство 2 представляло собой шредер; устройство 3 представляло собой куттер. Эксплуатационный ресурс представляет собой срок эксплуатации, после которого дробильное приспособление соответствующего дробильного устройства подлежит замене или техническому обслуживанию вследствие повреждения или ухудшения характеристик. Дробилка, использованная в качестве устройства 1 в примерах 1 и 2, демонстрировала более продолжительный срок службы, чем устройство 1, использованное в сравнительных примерах 1-3. Срок службы устройства 2 был неизменным во всех примерах и сравнительных примерах. Срок службы устройства 3 неограничен в примерах 1 и 2, а также в сравнительном примере 3, поскольку в них не использовали устройство 3. Сравнительные примеры 2 и 3 последовательно демонстрируют сокращение срока службы устройства 3. Время сушки и, следовательно, время, необходимое для высушивания дробленого полимерного геля до содержания воды 5 масс. % от массы высушенного полимерного геля, как описано выше, сокращено в указанных примерах согласно настоящему изобретению. Кроме того, время сушки короче при использовании вспенивающего агента, в данном случае карбоната натрия. В указанном способе время сушки измеряли после эксплуатации соответствующего устройства 1 в течение срока эксплуатации, который соответствует сроку службы устройства 1 в сравнительных примерах. В результате, как показано в представленной выше таблице 1, дробильное устройство (дробилка) согласно настоящему изобретению обеспечивает увеличенный срок службы и улучшенное высушивание вследствие уменьшенного количества стадий дробления.
В примерах 3-5 согласно настоящему изобретению использовали дробильные устройства в соответствии с примером 1. В указанных примерах изменяли степень перекрывания лицевой и торцевой поверхностей зубчатого колеса. Это означает, что изменяли долю торцевой поверхности второго диска и лицевой поверхности второго диска, расположенную между первым и третьим диском. Изменение указанной доли приводит к изменению нагрузки на боковые поверхности зубчатого колеса. Срок службы дробилки увеличивается при увеличении указанного перекрывания. Степень перекрывания имеет верхний предел, обусловленный геометрией вращающихся осей. Во время дробления полимерного геля в дробилке в примере 6 в дробилку добавляли агент, уменьшающий липкость. Агент, уменьшающий липкость, получали из эмульсии полидиметилсилоксана (EG-601 производства компании Eugene Industry, 166, Nongso-ri, Juchon-myon, Gimhae-si, Gyengnam, Корея) посредством разбавления эмульсии водой до содержания воды 97 масс. % от массы разбавленной эмульсии. Пример 6 демонстрирует, что добавление в дробилку агента, уменьшающего липкость, сокращает время сушки дробленого полимерного геля.
На фиг. 1 представлена технологическая схема, иллюстрирующая стадии 101-111 способа 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 (а1), и по меньшей мере один сшивающий агент (а3). Предпочтительно, водный раствор 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 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 704 полимеризации. Лента представляет собой бесконечную конвейерную 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 сначала в первом дробильном устройстве 400, а затем в дополнительном дробильном устройстве 600 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 с ленточной сушилки, а затем на девятой стадии 109 измельчают с получением водоабсорбирующих полимерных частиц. На десятой стадии 110 водоабсорбирующие полимерные частицы сортируют по размеру с получением водоабсорбирующих полимерных частиц, имеющих четко определенное распределение частиц по размеру. 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 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, 105-110 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 стадия 111 отсутствуют в процессе 100 в соответствии с фиг. 3.
На фиг. 4 представлена схема первого дробильного устройства 400 согласно настоящему изобретению. Первое дробильное устройство 400 содержит первый диск 401, второй диск 402 и третий диск 403.
Первый диск 401 и третий диск 403 вращаются вокруг первой оси вращения 404 в первом направлении вращения 411. Второй диск 402 вращается вокруг дополнительной оси вращения 412 в дополнительном направлении вращения 412. Первая ось вращения 404 приблизительно параллельна дополнительной оси вращения 405. Первое направление вращения 411 противоположно дополнительному направлению вращения 412. Первый диск 401 и третий диск 403 вращаются в сторону второго диска 402 и наоборот. Второй диск 402 содержит в качестве поверхностей лицевую поверхность 406 второго диска, торцевую поверхность 407 второго диска и боковую поверхность 408 второго диска, соединяющую лицевую поверхность 406 второго диска с торцевой поверхностью 407 второго диска. Лицевая поверхность 406 второго диска, и торцевая поверхность 407 второго диска, и боковая поверхность 408 второго диска частично расположены между первым диском 401 и третьим диском 403. В данном случае примерно 10% лицевой поверхности 406 второго диска и примерно 10% торцевой поверхности 407 второго диска расположены между первым диском 401 и третьим диском 402. Первый диск 401, второй диск 402 и третий диск 403 представляют собой зубчатые колеса. Полимерный гель, подаваемый между вращающимися зубчатыми колесами, дробят с помощью первого дробильного устройства 400 и получают части 409 полимерного геля. Часть полимерного геля 409 расположена между первым диском 401 и третьим диском 403. Расстояние 410 между первым диском 401 и третьим диском 403 составляет примерно 45 мм. Первое дробильное устройство 400 не содержит ножа.
На фиг. 5 представлена схема другого первого дробильного устройства 400 согласно настоящему изобретению. Первое дробильное устройство 400 на фиг. 5 содержит первое дробильное устройство 400, изображенное на фиг. 4. Кроме того, первое дробильное устройство на фиг. 5 содержит множество дополнительных дисков 501. Каждый дополнительный диск 501 вращается либо вокруг первой оси вращения 404, либо вокруг дополнительной оси вращения 405. Между соседними дисками 401, 403, 501, которые вращаются вокруг первой оси вращения 404, частично расположен диск 402, 501, который вращается вокруг дополнительной оси вращения 405. Между соседними дисками 402, 501, которые вращаются вокруг дополнительной оси вращения 405, частично расположен диск 401, 403, 501, который вращается вокруг первой оси вращения 404. Первое дробильное устройство 400 на фиг. 5 не содержит ножа. Диски 401, 403, 501, вращающиеся вокруг первой оси вращения 404, вращаются в сторону дисков 402, 501, вращающихся вокруг дополнительной оси вращения 405, и наоборот. Каждый дополнительный диск 501 представляет собой зубчатое колесо. Полимерный гель, подаваемый между вращающимися зубчатыми колесами, дробят с помощью первого дробильного устройства 400 и получают части 409 полимерного геля. Части 409 полимерного геля представляют собой частицы полимерного геля, в данном случае стренги полимерного геля.
На фиг. 6а) представлена схема дополнительного дробильного устройства 600 согласно настоящему изобретению, вид снаружи. Дополнительное дробильное устройство 600 представляет собой куттер ("мясорубку"), содержащий неподвижную пластину 601 с отверстиями, вращающийся шнек 602 и устройство 603 подачи частиц полимерного геля, предпочтительно стренг полимерного геля, в куттер. Стренги полимерного геля, полученные в первом дробильном устройстве 400, изображенном на фиг. 5, могут быть дополнительно подвержены дроблению в дополнительном дробильном устройстве 600.
На фиг. 6b) представлена схема внутренних деталей дополнительного дробильного устройства 600, изображенного на фиг. 6а), в разобранном виде. Дополнительное дробильное устройство 600 содержит шнек 602, который вращается вместе с вращающейся пластиной 604 с отверстиями. Таким образом, шнек 602 обеспечивает перемещение частиц полимерного геля, предпочтительно стренг полимерного геля, к неподвижной пластине 601 с отверстиями и через отверстия неподвижной пластины 601 с отверстиями. По мере вращения вращающейся пластины 604 с отверстиями относительно неподвижной пластины 601 с отверстиями циркулярные режущие кромки 605 отверстий вращающейся пластины 604 с отверстиями обеспечивают дробление полимерного геля с получением частиц 403 полимерного геля (не показано). Циркулярные режущие кромки 605 представляют собой плоские режущие кромки. Дополнительное дробильное устройство 600 не содержит неплоских режущих кромок.
На фиг. 7 представлена блок-схема устройства 700 для получения водоабсорбирующих полимерных частиц согласно настоящему изобретению. Стрелки указывают направление технологического потока 708 получения водоабсорбирующих полимерных частиц. Устройство 700 содержит первый контейнер 701, дополнительный контейнер 702, нисходящее смесительное устройство 703, нисходящий ленточный реактор полимеризации в качестве реактора 704 полимеризации, нисходящее первое дробильное устройство 400, нисходящее дополнительное дробильное устройство 600, нисходящую ленточную сушилку 705, нисходящее измельчающее устройство 706 и нисходящее сортировочное устройство 707, каждое из которых соответствует настоящему изобретению.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения водоабсорбирующих полимерных частиц, включающий технологические ста-
дии:
(i) получение водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий карбоксильные группы (а1) и по меньшей мере один сшивающий агент (а3);
(ii) добавление инициатора полимеризации или по меньшей мере одного компонента системы инициатора полимеризации, которая содержит два или более компонента, к водному раствору мономера;
(iii) загрузка водного раствора мономера в реактор полимеризации (704);
(iv) полимеризация мономеров в водном растворе мономера в реакторе полимеризации (704) с получением полимерного геля;
(v) выгрузка полимерного геля из реактора полимеризации (704) и дробление полимерного геля в первом дробильном устройстве (400) с получением частиц полимерного геля;
(vi) высушивание частиц полимерного геля;
(vii) измельчение высушенных частиц полимерного геля с получением водоабсорбирующих полимерных частиц;
(viii) сортировка по размеру измельченных водоабсорбирующих полимерных частиц;
где на технологической стадии (v) первое дробильное устройство (400) содержит первый диск (401), второй диск (402) и третий диск (403);
где первый диск (401) и третий диск (403) вращаются вокруг первой оси вращения (404); второй диск (402) вращается вокруг дополнительной оси вращения (405);
второй диск (402) содержит в качестве поверхностей лицевую поверхность (406) второго диска, торцевую поверхность (407) второго диска и боковую поверхность (408) второго диска, соединяющую лицевую поверхность (406) второго диска с торцевой поверхностью (407) второго диска;
где лицевая поверхность (406) второго диска, торцевая поверхность (407) второго диска и боковая поверхность (408) второго диска частично расположены между первым диском (401) и третьим диском
(403) ;
где часть (409) полимерного геля расположена между первым диском (401) и третьим диском (403).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что от 5 до 30% лицевой поверхности (406) второго диска, или торцевой поверхности (407) второго диска, или обеих поверхностей расположены между первым диском (401) и третьим диском (403).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на стадии (v) первая ось вращения (404) и дополнительная ось вращения (405) образуют угол от 0 до 45°.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый диск (401) и третий диск (403) вращаются в первом направлении вращения (411), где второй диск (402) вращается в дополнительном направлении вращения (412), где первое направление вращения (411) отлично от дополнительного направления вращения (412).
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первое дробильное устройство (400) дополнительно содержит множество дополнительных дисков (501),
где каждый дополнительный диск (501) вращается либо вокруг первой оси вращения (404), либо вокруг дополнительной оси вращения (405);
где между соседними дисками (401, 403, 501), которые вращаются вокруг первой оси вращения
(404) , частично расположен диск (402, 501), который вращается вокруг дополнительной оси вращения
(405) ;
где между соседними дисками (402, 501), которые вращаются вокруг дополнительной оси вращения (405), частично расположен диск (401, 403, 501), который вращается вокруг первой оси вращения (404).
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один диск, выбранный из группы, состоящей из первого диска (401), второго диска (402), третьего диска (403) и дополнительного диска (501), или комбинация по меньшей мере двух из них представляет собой зубчатое колесо.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый диск (401) и третий диск (403) отстоят друг от друга на расстоянии (410), составляющем от 10 до 90 мм.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первое дробильное устройство (400) обеспечивает дробление полимерного геля на стадии (v) по меньшей мере на две стренги полимерного геля.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первое дробильное устройство (400) не содержит ножа.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на стадии (v) после дробле-
ния полимерного геля в первом дробильном устройстве (400) частицы полимерного геля дополнительно
подвергают дроблению в дополнительном дробильном устройстве (600).
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что дополнительное дробильное устройство (600) содержит нож, содержащий по меньшей мере одну плоскую режущую кромку (605).
12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что дополнительное дробильное устройство (600) содержит нож, не содержащий неплоской режущей кромки.
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на технологической стадии (v) агент, уменьшающий липкость, добавляют в первое дробильное устройство (400), или в дополнительное дробильное устройство (600), или в оба устройства.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что агент, уменьшающий липкость, выбран из группы, состоящей из растворителя, полиалкилсилоксана и поверхностно-активного вещества или комбинации по меньшей мере двух из указанных веществ.
15. Устройство для получения водоабсорбирующих полимерных частиц в технологическом потоке (708), содержащее:
a) первый контейнер (701), предназначенный для приема водного раствора мономера, содержащего по меньшей мере один частично нейтрализованный моноэтиленненасыщенный мономер, содержащий карбоксильные группы (а1);
b) дополнительный контейнер (702), предназначенный для приема по меньшей мере одного сшивающего агента (а3);
c) смесительное устройство (703), где смесительное устройство (703):
i) расположено после первого контейнера (701) и дополнительного контейнера (702),
ii) выполнено с возможностью смешивания раствора мономера и по меньшей мере одного сши-
вающего агента (а3);
d) реактор полимеризации (704), где реактор полимеризации (704):
i) расположен после первого контейнера (701) и дополнительного контейнера (702),
ii) предназначен для приема водного раствора мономера и по меньшей мере одного сшивающего
агента (а3) и полимеризации мономеров в водном растворе мономера с образованием полимерного геля;
e) первое дробильное устройство (400), где первое дробильное устройство (400):
i) расположено после реактора полимеризации (704),
ii) содержит первый диск (401), второй диск (402) и третий диск (403),
где первый диск (401) и третий диск (403) вращаются вокруг первой оси вращения (404), второй диск (402) вращается вокруг дополнительной оси вращения (405),
второй диск (402) содержит в качестве поверхностей лицевую поверхность (406) второго диска, торцевую поверхность (407) второго диска и боковую поверхность (408) второго диска, соединяющую лицевую поверхность (406) второго диска с торцевой поверхностью (407) второго диска,
где лицевая поверхность (406) второго диска, торцевая поверхность (407) второго диска и боковая поверхность (408) второго диска частично расположены между первым диском (401) и третьим диском (403);
f) дополнительное дробильное устройство (600), где дополнительное дробильное устройство (600):
i) расположено после первого дробильного устройства (400),
ii) содержит нож, содержащий плоскую режущую кромку (605);
g) ленточную сушилку (705), где ленточная сушилка (705):
i) расположена после дополнительного дробильного устройства (600),
ii) выполнена с возможностью высушивания дробленого полимерного геля;
h) измельчающее устройство (706), где измельчающее устройство (706):
i) расположено после ленточной сушилки (705),
ii) выполнено с возможностью измельчения высушенного полимерного геля с получением водоаб-сорбирующих полимерных частиц;
j) сортировочное устройство (707), причем сортировочное устройство (707):
i) расположено после дробильного устройства (706),
ii) выполнено с возможностью сортировки измельченных частиц водоабсорбирующего полимера.
16. Способ получения водоабсорбирующих полимерных частиц, использующий устройство по п.15.
17. Множество водоабсорбирующих полимерных частиц, содержащих полиалкилсилоксан,
где множество водоабсорбирующих полимерных частиц получено способом по любому из пп.1-14, на технологической стадии (v) агент, уменьшающий липкость, добавляют в первое дробильное устройство (400), или в дополнительное дробильное устройство (600), или в оба устройства, агент, уменьшающий липкость, содержит указанный полиалкилсилоксан.
18. Композиционный материал, содержащий множество водоабсорбирующих полимерных частиц по п.17.
19. Способ получения композиционного материала, где множество водоабсорбирующих полимерных частиц по п.17 и подложку приводят в контакт друг с другом.
20. Композиционный материал, полученный способом по п.19.
21. Применение множества водоабсорбирующих полимерных частиц по п.17 во влагопоглощающем гигиеническом изделии.
18.
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
Ш |
Фиг. 1 100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
ш |
Фиг. 2 100
101
-=>
103
105
-" Ю6 -" 107
108
109
Фиг. 3
400
401 410 403
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032199
- 1 -
(19)
032199
- 1 -
(19)
032199
- 4 -
(19)
032199
- 22 -