DE69630441T2

DE69630441T2 - Wasser-absorbierungsmittel und verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69630441T2
Application number: DE69630441T
Authority: DE
Inventors: Yorimichi Dairoku; Toshimasa Kitayama; Kinya Nagasuna; Takanori Murakami; Akito Yano; Kunihiko Ishizaki
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2016-12-26
Also published as: EP0812873B1; US6071976A; DE69630441T3; WO1997024394A1; DE69630441D1; EP0812873A4; EP0812873B9; EP0812873A1; EP0812873B2

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft wasserabsorbierende Mittel, Herstellungsverfahren dafür und Herstellungsmaschinen dafür, wobei die wasserabsorbierenden Mittel durch Mischen eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit einer Wasserlösung beispielsweise eines Vernetzungsmittels hergestellt sind, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, und geeignet für Sanitärgegenstände wie Papierwindeln (Wegwerfwindeln), Damenbinden und sogenannte Inkontinenzeinlagen verwendet werden können.
Hintergrund der Erfindung
In den letzten Jahren wurden wasserabsorbierende Mittel mit wasserabsorbierenden Harzen als Komponenten für Sanitärwaren wie z. B. Papierwindeln (Wegwerfwindeln), Damenbinden und sogenannte Inkontinenzeinlagen zur Absorption von Körperflüssigkeiten verwendet.
Beispiele von gutbekannten wasserabsorbierenden Harzen umfassen eine teilweise neutralisierte und vernetzte Polyacrylsäure, ein Pfropfpolymer aus hydrolysierter Stärke-Acrylsäure, ein verseiftes Vinylacetat-Acrylat-Copolymer, ein hydrolysiertes Acrylnitril-Copolymer oder Acrylamid-Copolymer, ein vernetztes Acrylnitril-Copolymer oder Acrylamid-Copolymer und ein vernetztes kationisches Monomer.
Ein gewünschtes wasserabsorbierendes Harz sollte, wenn es mit einer wäßrigen Flüssigkeit wie einer Körperflüssigkeit in Kontakt gebracht wird, ausgezeichnete Absorptionsfähigkeit, Absorptionsrate, Flüssigkeitspermeabilität, Gelstärke des mit der Flüssigkeit gequollenen Gels und Saugkraft zum Saugen der Flüssigkeit von einem Basismaterial, das die Flüssigkeit enthält, aufweisen. Diese Eigenschaften korrelieren jedoch nicht notwendigerweise positiv miteinander. Z. B. ist ein Material, das gute Absorptionsfähigkeit aufweist, schlecht bezüglich der Eigenschaften wie Flüssigkeitspermeabilität, Gelstärke und Absorptionsrate.
Es ist bekannt, daß diese wasserabsorbierenden Eigenschaften des wasserabsorbierenden Harzes auf gut ausgewogene Weise verbessert werden können, indem das wasserabsorbierende Harz in einer Nähe der Oberfläche davon vernetzt wird, und bisher wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen.
Beispiele sind: ein Verfahren unter Verwendung eines mehrwertigen Alkohols als Vernetzungsmittel, offenbart in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen 58-180233/1983 (Tokukaisho 58-180233) und 61-16903/1986 (Tokukaisho 61-16903); ein Verfahren unter Verwendung einer Polyglycidyl-Verbindung, eines polyfunktionellen Aziridins, einer polyfunktionellen Amin-Verbindung und einer polyfunktionellen Isocyanat-Verbindung als Vernetzungsmittel; offenbart in der japanischen offengelegten Patentanmeldung 59-189103/1984 (Tokukaisho 59-189103); ein Verfahren unter Verwendung von Glyoxal als Vernetzungsmittel, offenbart in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 52-117393/1977 (Tokukaisho 52-117393); ein Verfahren unter Verwendung eines polyvalenten Metalls als Vernetzungsmittel, offenbart in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen 51-136588/1976 (Tokukaisho 51-136588), 61-257235-1986 (Tokukaisho 61-257235) und 62-7745/1987 (Tokukaisho 62-7745); ein Verfahren unter Verwendung eines Silan-Kupplungsmittels als Vernetzungsmittel, offenbart in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen 61-211305/1986 (Tokukaisho 61-211305), 61-252212/1985 (Tokukaisho 61-252212) und 61-264006/1985 (Tokukaisho 61-264006); und ein Verfahren unter Verwendung eines Alkylencarbonates als Vernetzungsmittel, offenbart in dem deutschen Patent 4 020 780. Andere Beispiele sind: ein Verfahren zur Durchführung der Vernetzungsreaktion in der Gegenwart von inerten anorganischen Teilchen, offenbart in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen 60-163956/1985 (Tokukaisho 60-163956) und 60-255814/1985 (Tokukaisho 60-255814); ein Verfahren zur Durchführung der Vernetzungsreaktion in der Gegenwart eines zweiwertigen Alkohols, offenbart in der japanischen offengelegten Patentanmeldung 1-292004/1989 (Tokukaisho 1-292004); ein Verfahren zur Durchführung der Vernetzungsreaktion in der Gegenwart von Wasser und einer Ether-Verbindung, offenbart in der japanischen offengelegten Patentanmeldung 2-153903/1990 (Tokukaisho 2-153903); und ein Verfahren zur Durchführung der Vernetzungsreaktion in der Gegenwart eines Additionsproduktes aus Alkylenoxid an einem einwertigen Alkohol, eines organischen Säuresalzes, Lactams oder dgl., offenbart in dem europäischen Patent 555 692.
Im allgemeinen umfaßt das wasserabsorbierende Harz bevorzugt möglichst wenige Teilchen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 150 μm (feine Teilchen). Ein Absorptionsprodukt wie eine Windel kann durch diese feinen Teilchen verstopfen, was zu einer niedrigeren Flüssigkeitspermeabilität führt. Die feinen Teilchen können in Form von Teilchenstaub Abfall sein und können ein Grund für Staublunge bei der Handhabung sein. Selbst wenn die Oberfläche vernetzt ist, können die Eigenschaften, einschließlich des Absorptionsvermögens unter Druck durch feine Teilchen sehr verbessert werden. Aus diesen Gründen gibt es ein starkes Bedürfnis für wasserabsorbierende Harze mit wenigen feinen Teilchen.
Konventionell werden wasserabsorbierende Harze mit wenigen feinen Teilchen durch (1) ein Verfahren zum Einstellen der Teilchengrößen durch Einstellen der Polymerisation, des Mahlens, etc. und (2) ein Verfahren unter Entfernung der erzeugten feinen Teilchen mit beispielsweise einem Sieb und/oder Luftstrom hergestellt werden, wie in dem US-Patent 4 973 632 offenbart ist.
Die Anwendung des Verfahrens (1) erzeugt noch eine ziemlich große Menge an feinen Teilchen, und zwar in einer Menge von einem Dutzend Prozent bis mehreren Dutzend Prozenten beim Herstellungsverfahren. Daher verringert eine weitere Entfernung der erzeugten feinen Teilchen durch das Verfahren (2) die Ausbeute und kann ein Grund für die kompetitive Grenze bezüglich der Kosten sein.
Empfehlungen zur Lösung der Probleme durch Granulieren oder Reproduzieren der feinen Teilchen, die unvermeidbar bei dem Herstellungsverfahren des wasserabsorbierenden Harzes erzeugt werden, und der Erfüllung einer hohen Absorptionsrate durch Erhöhung der Oberflächen der Primärteilchen durch Granulierung werden gemacht.
Es gibt eine Anzahl von Patenten, die andere Verfahren als die Granulierung offenbaren, z. B. das europäische Patent 0 463 388B, die US-Patente 4 950 692 und 4 970 267 und die europäischen Anmeldungen 0 417 761A und 0 496 594A offenbaren Verfahren zur Reproduzierung von größeren Teilchen aus feinen Teilchen durch Mischen der feinen Teilchen mit Wasser oder einem wasserhaltigen Gel, so daß die feinen Teilchen gelieren, und durch anschließendes Mahlen und Trocknen des gelierten Produktes. Das europäische Patent 0 644 224 offenbart ein Verfahren zum Granulieren der feinen Teilchen durch Zugabe einer Wasserlösung mit einer wasserlöslichen oder wasserdispergierenden makromolekularen Verbindung zu einem wasserabsorbierenden Harz in der Gegenwart von unlöslichen anorganischen feinen Teilchen, so daß die granulierte Substanz 30 bis 70 Gew.-% Wasser enthält. Das US-Patent 5 002 986, das europäische Patent 0 318 989B, die US-Patente 5 248 709, 4 123 397 und 4 734 478, das europäische Patent 0 629 411 und das US-Patent 5 369 148 offenbaren Verfahren zur Erhöhung des durchschnittlichen Teilchendurchmessers von feinen Teilchen bis zu mehreren hundert μm durch Granulieren, indem feine Teilchen mit etwa 150 μm bis mehreren 10 μm entweder alleine oder als Mischung mit größeren Teilchen und eine Wasserlösung und dgl. als Bindemittel in einem Verhältnis von mehreren Prozent bis etwa mehr als 20% der Teilchen verwendet werden.
Im allgemeinen sind Wasser und eine wäßrige Flüssigkeit die bevorzugtesten Bindemittel für ein wasserabsorbierendes Harz angesichts der Effizienz, Sicherheit, Herstellungskosten, etc. Aus diesem Grund wird eine wäßrige Flüssigkeit, die sich wie ein Bindemittel verhält, zu den feinen Teilchen bei den meisten der oben angegebenen verschiedenen Verfahren zugegeben.
Jedoch hat ein wasserabsorbierendes Harz, insbesondere ein wasserabsorbierendes Harz in feiner Teilchenform eine große Oberfläche und daher eine hohe Absorptionsrate und macht es schwierig, die wäßrige Flüssigkeit gleichmäßig hinzuzufügen. Die Verwendung der unlöslichen anorganischen feinen Teilchen oder dgl. als Mischungsassistenz für die wäßrige Flüssigkeit gibt nicht nur ein Problem der hohen Kosten sondern ebenfalls Probleme der Erzeugung von Teilchenstaub und des Abbaus der Granulierungsstärke unter verschiedenen Eigenschaften der Substanz.
Es gibt verschiedene Patente, die Mischer offenbaren, die in der Lage sind, Wasser gleichmäßig zuzuführen, wenn die feinen Teilchen granuliert werden: ein Mischer vom Paddeltyp niedriger Geschwindigkeit ( EP 0 644 224 ), ein Mischer vom Rührtyp mit hoher Geschwindigkeit (US-Patente 5 002 986 und 4 734 478), eine besondere kontinuierliche Sprüh-Granulieranlage (US-Patent 5 369 148) und ein Fließbett (europäisches Patent 05 342 899). Andere empfohlene Verfahren als das Granulierverfahren umfassen Mischer zum Recyclen der feinen Teilchen wie einen Nauta-Mischer (US-Patent 4 950 692) und einen besonderen Schermischer (europäisches Patent 0 417 761). Unter diesen Mischern wird der Mischer vom Rührtyp mit hoher Geschwindigkeit wegen der hohen Produktivität nicht nur für die Granulierverfahren verwendet, sondern ebenfalls für andere Zwecke in einem Herstellungsverfahren des wasserabsorbierenden Harzes eingesetzt, z. B. für die erwähnte Vernetzung der Nähe der Oberfläche (US-Patent 5 140 076).
Zum Beispiel haben die Erfinder der Erfindung in dem US-Patent 5 140 076 (offengelegte japanische Patentanmeldung 4-214734/1992 (Tokukaisho 4-214734)) ein Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels durch effizientes Mischen einer Wasserlösung aus einem Vernetzungsmittel, einer Verarbeitungsflüssigkeit mit einem Vernetzungsmittel oder dgl. mit einer Oberfläche eines wasserabsorbierenden Harzes offenbart. Mehr spezifisch wird das Oberflächen-Vernetzungsmittel durch Mischen eines Vernetzungsmittels mit einem wasserabsorbierenden Harz unter Verwendung eines Mischers vom Rührtyp mit hoher Geschwindigkeit, dessen innere Oberfläche sich aus einem bestimmten Basismaterial zusammensetzt, und durch anschließendes Erwärmen der gemischten Substanz reagiert. Zusätzlich haben die Erfinder dieser Erfindung ein wasserabsorbierendes Harz mit einer verbesserten Ausgewogenheit zwischen den Wasserabsorptionseigenschaften, insbesondere mit besserer Absorptionsfähigkeit unter Druck erhalten.
21 zeigt einen konventionellen Mischer, der in dem US-Patent 5 140 076 offenbart ist. Der Mischer 100 ist vom kontinuierlichen Extrusionstyp und ist mit einer Vielzahl von Rührblättern 103 um einen Rotationsschaft 102 herum versehen, der in einem fixierten Zylinder 101 mit einer inneren Oberfläche angeordnet ist, die sich aus einem bestimmten Basismaterial zusammensetzt. Bei dem sich kontinuierlich erstreckenden Mischer 100 werden Teilchen aus einem wasserabsorbierenden Harz durch eine Harzzuführöffnung 104 zugeführt, und ein Vernetzungsmittel wird durch ein Flüssigkeits-Ejektionsöffnung 105 zugeführt. Dann wird die Mischung aus einer Ejektionsöffnung 106, die durch die Rotation der Rührblätter 103 vorwärts extrudiert wird, herausgenommen.
Jedoch wurde festgestellt, daß selbst dann, wenn wasserabsorbierende Harzteilchen in der Nähe der Oberfläche davon mit dem konventionellen Mischer vom kontinuierlichen Extrusionstyp vernetzt werden, mit den Endprodukten wie Windeln noch Probleme auftauchen, daß sie die erwarteten ausgezeichneten Wasserabsorptionseigenschaften verlieren, vermutlich weil die vernetzten oder granulierten Teilchen abfallen oder aufgelöst werden, wenn das wasserabsorbierende Harz transportiert oder wenn das wasserabsorbierende Harz durch einen Verwender zu den Endprodukten verarbeitet wird. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß die Probleme stärker auftreten mit einem wasserabsorbierenden Harz, das ein hohes Wasserabsorptionsvermögen unter hohem Druck aufweist.
Es wurde ebenfalls festgestellt, daß die Granulierung oder Reproduktion der feinen Teilchen in manchen Fällen die Eigenschaften abbauen: z. B. vermindert sich die Absorptionsrate, die wasserlöslichen Komponenten, die Verunreinigungen sind, erhöhen sich, und das Absorptionsvermögen unter hohem Druck vermindert sich. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß die Granulierung die Eigenschaften stärker abbaut, wenn eine wäßrige Flüssigkeit als Bindemittel in einer größeren Menge zugegeben wird, zur Erhöhung der Granulierstärke, und somit die erwähnte Auflösung der Granulierung verhindern.
Eine Ursache der obigen Probleme liegt darin, daß das wasserabsorbierende Harz nicht zufriedenstellend mit dem Vernetzungsmittel, der wäßrigen Flüssigkeit, etc. unter Verwendung des konventionellen Mischers vermischt wird.
Z. B. wird die wäßrige Flüssigkeit in einem Verfahren von mehreren Prozent bis 30% maximal zugegeben, wenn das Fließbett (europäisches Patent 05 342 899) oder der Mischer von Rührtyp mit hoher Geschwindigkeit (US-Patent 5 140 076) verwendet wird, um die feinen Teilchen zu granulieren. Wenn die wäßrige Flüssigkeit in einem Verhältnis von mehr als 60% zugegeben wird, ist es äußerst schwierig, stabil und kontinuierlich zu mischen.
Darüber hinaus haben die Erfinder dieser Erfindung festgestellt, daß dann, wenn die wäßrige Flüssigkeit in einem Verhältnis von mehr als 10% zugegeben wird, der konventionelle Mischer nur das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit in einer äußerst ungleichmäßigen Art und Weise mischen kann. Als Ergebnis kann die wäßrige Flüssigkeit zur Verstärkung der Granulierstärke nur in einer begrenzten Menge zugegeben werden, und die nicht-gleichmäßige Addition der wäßrigen Flüssigkeit baut selbst die Eigenschaften ab und verursacht eine Granulierung, die aufgelöst werden soll. Insbesondere führt mit dem Mischer vom Rührtyp mit hoher Geschwindigkeit, der konventionell zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes verwendet wird, eine kleine Menge der wäßrigen Flüssigkeit zu einer hohen Produktivität, aber es ist nahezu unmöglich, eine wäßrige Flüssigkeit in einer großen Menge hinzuzufügen.
Darüber hinaus haben die Erfinder dieser Erfindung festgestellt, daß, obwohl die wäßrige Flüssigkeit relativ leicht mit Mischern mit einer hohen Knetfähigkeit wie dem Schermischer (europäisches Patent 0 417 761) und dem Nauta-Mischer, die für andere Zwecke als Granulierung verwendet wurden, zugegeben werden kann, die nach der Zugabe einer wäßrigen Flüssigkeit erhaltene Mischung, die nicht in einer Teilchenform granuliert ist, eine große Gelmasse darstellt. Darüber hinaus zersetzt die Scherkraft das wasserabsorbierende Harz. Wenn das wasserhaltige Gel des wasserabsorbierenden Harzes mit einer zu großen Kraft geknetet oder gemahlen wird, wird das wasserhaltige Gel darüber hinaus kein Agglomerat sondern ein Gel mit einer kleinen Oberfläche, bei dem es scheint, daß es geknetet und zerstoßen ist. Daher vermindert sich im Gegensatz dazu in einigen Fällen die Absorptionsrate, selbst wenn feine Teilchen mit großen Oberflächen als Ausgangsmaterial verwendet werden. Die Erfinder dieser Erfindung haben ebenfalls festgestellt, daß ein Verfahren zum Mahlen der großen Masse an Gel, das mit einem anderen Verfahren als Granulierung erzeugt ist, das wasserabsorbierende Harz abbauen kann.
Angesichts dieser Probleme liegen Ziele der Erfindung darin, ein wasserabsorbierendes Mittel, ein Herstellungsverfahren davon und eine Herstellungsmaschine dafür anzugeben, wobei das wasserabsorbierende Mittel in der Lage ist, ein hohes Absorptionsvermögen unter Druck zu entfalten, die hohe Wasserabsorptionsleistung beispielsweise selbst nach Transportieren in einer Herstellungsanlage oder nach Verarbeitung zu Endprodukten durch einen Verwender aufrechtzuerhalten, in irgendeiner Art und Weise bei den Endprodukten verwendet zu werden und immer ausgezeichnete Eigenschaften entfalten kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfinder dieser Erfindung haben mit wasserabsorbierenden Mitteln, einem Herstellungsverfahren und einer Herstellungsmaschine davon gearbeitet, um diese Ziele zu erreichen. Als Ergebnis haben die Erfinder dieser Erfindung festgestellt, daß ein wasserabsorbierendes Mittel, das immer ausgezeichnete Eigenschaften entfaltet, erhalten werden kann, indem das wasserabsorbierende Mittel hergestellt wird, so daß das wasserabsorbierende Mittel, erhalten durch Mischen und Reagieren eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit einem Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagiert, die folgende Konfiguration erfüllt, was zur Vollendung dieser Erfindung geführt hat.
Zur Lösung der Probleme wird das wasserabsorbierende Mittel entsprechend dieser Erfindung erhalten durch Mischen und Reagieren eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit einem Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagiert, und ist dadurch gekennzeichnet, daß P ≥ 20 (g/g) und Q/P ≥ 0,85,worin P und Q jeweils das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels unter einem Druck von 50 g/cm² vor und nach dem Auferlegen einer Belastungskraft (A) auf das wasserabsorbierende Mittel bedeuten, indem eine vorbestimmte Beladung auf das wasserabsorbierende Mittel auferlegt wird.
Zur Lösung der Probleme wird darüber hinaus das wasserabsorbierende Mittel entsprechend dieser Erfindung durch Mischen und Reagieren eines wasserabsorbierenden Harzes, umfassend eine Carboxyl-Gruppe, mit einem Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagiert und dadurch gekennzeichnet ist, daß X ≥ 20 (g/g) und Y/X ≥ 0,90,worin X und Y jeweils das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels unter Druck von 50 g/cm² vor und nach dem Auferlegen einer Belastungskraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel bedeuten, indem eine vorbestimmte Vibration auf das wasserabsorbierende Mittel auferlegt wird, erhalten.
Das wasserabsorbierende Mittel entsprechend dieser Erfindung zeigt ausgezeichnete Absorptionsleistungen und ist resistent gegenüber mechanischer Beanspruchung. Es ist daher möglich, ein wasserabsorbierendes Mittel anzubieten, das sich im Hinblick auf die Wasserabsorptionseigenschaften wenig verschlechtert und die ausgezeichnete Absorptionsleistung mit einem Endprodukt aufrecht erhält, selbst wenn es während beispielsweise des Transportes in einer Herstellungsanlage und durch Verarbeitung zu Endprodukten durch einen Verwender eine mechanische Belastung erfahren hat.
Zur Lösung der Probleme ist ein Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels entsprechend dieser Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß es die aufeinanderfolgenden Schritte umfaßt:

(1) Zufuhr des wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe zu einer ersten Fläche eines Mischers vom Rührtyp eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, einschließlich zumindest einer Art eines Rührteil (z. B. Rührblatt), das um einen Rotationsschaft im Inneren eines fixierten Zylinders angeordnet ist, zum Auferlegen einer Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz;
(2) Dispergieren des wasserabsorbierenden Harzes in der ersten Fläche;
(3) Extrudieren des wasserabsorbierenden Harzes zu einer zweiten Fläche, in der die Druckkraft schwächer ist als in der ersten Fläche; und
(4) Mischen des wasserabsorbierenden Harzes und einer wäßrigen Flüssigkeit in der zweiten Fläche.

Zur Lösung der Probleme umfaßt eine Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes entsprechend dieser Erfindung einen Mischer vom Rührtyp vom kontinuierlichen Extrusionsverfahren zum Mischen mit einer wäßrigen Flüssigkeit mit einem wasserabsorbierenden Harz, umfassend eine Carboxyl-Gruppe, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens einen ersten Zylinder mit einem Rotationsschaft darin umfaßt,
worin zumindest eine Art des Rührteils (z. B. ein Rührblatt) um den Rotationsschaft herum angeordnet ist, um so in der Ejektionsseite eine zweite Fläche zu bilden, in der die Beschleunigungskraft schwächer ist als in der ersten Fläche, in der das wasserabsorbierende Harz, das in den fixierten Zylinder geführt ist, dispergiert ist.
Demzufolge ist es gemäß dem Verfahren zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels und der Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels entsprechend dieser Erfindung mit den Konfigurationen der Vielzahl der Rührteile des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens möglich, effizient das wasserabsorbierende Harz, umfassend eine Carboxyl-Gruppe, mit der wäßrigen Flüssigkeit, umfassend beispielsweise ein Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, zu mischen und zu reagieren und das gleichmäßige Mischen sicher durchzuführen.
Die folgende Beschreibung erläutert diese Erfindung detailliert.
Die Erfinder dieser Erfindung haben nach Messen der Eigenschaftswerte Q/P und Y/X einer Vielzahl von wasserabsorbierenden Mitteln mit einer vernetzten Oberfläche festgestellt, daß die Eigenschaftswerte Q/P und Y/X unter verschiedenen Arten von wasserabsorbierenden Mitteln variieren, die eine Absorptionsfähigkeit aufweisen, die einen spezifischen Wert unter Druck übersteigt.
Angesichts dieser Ergebnisse haben die Erfinder dieser Erfindung weiterhin festgestellt, daß die Eigenschaftswerte Q/P und Y/X der wasserabsorbierenden Mittel mit einer vernetzten Struktur in Abhängigkeit von der Tiefe, Dichte und Gleichmäßigkeit der Oberflächenvernetzung und der Brüchigkeit der Oberfläche, aber nicht in Abhängigkeit von dem Wert des Absorptionsvermögens unter Druck variieren. Die Erfinder dieser Erfindung haben weiter festgestellt, daß ein wasserabsorbierendes Harz mit ausgezeichneter Absorptionsleistung und hoher Resistenz gegenüber mechanischer Beanspruchung durch Herstellung in einem Verfahren zum Vernetzen einer Nähe der Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes erhalten werden kann, so daß der Eigenschaftswert Q/P oder Y/X den unten detailliert beschriebenen spezifischen Wert übersteigt.
Spezifisch wird das wasserabsorbierende Harz entsprechend dieser Erfindung durch Mischen und Reagieren eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit einem Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagiert, erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß P ≥ 20 (g/g) und Q/P ≥ 0,85, worin P und Q das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels unter einem Druck von 50 g/cm² vor und nach dem Auferlegen einer Belastungskraft (A) auf das wasserabsorbierende Harz bedeuten, indem eine vorbestimmte Beladung auf das wasserabsorbierende Mittel auferlegt wird.
Darüber hinaus wird das wasserabsorbierende Harz entsprechend dieser Erfindung durch Mischen und Reagieren eines wasserabsorbierenden Harzes, umfassend eine Carboxyl-Gruppe, mit einem Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagiert, dadurch gekennzeichnet, daß X ≥ 20 (g/g) und Y/Y ≥ 0,90,worin X und Y jeweils das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels unter einem Druck von 50 g/cm² vor und nach dem Auferlegen einer Belastungskraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel durch Auferlegen einer vorbestimmten Vibration auf das wasserabsorbierende Mittel bedeuten, erhalten.
Der Quotient Q/P des Absorptionsvermögens unter Druck vor und nach Auferlegung einer Stoßkraft (A) gemäß dieser Erfindung ist ein Eigenschaftswert, der dem Widerstand einer vernetzten Oberfläche eines wasserabsorbierenden Mittels, d. h. eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer vernetzten Oberfläche gegenüber mechanischer Beanspruchung darstellt. Der Quotient X/Y des Absorptionswertes unter Druck vor und nach Auferlegung einer Schlagkraft (B) gemäß dieser Erfindung ist ebenfalls ein Eigenschaftswert, der den Widerstand einer vernetzten Oberfläche eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer bereits vernetzten Oberfläche, d. h. eines wasserabsorbierenden Mittels, gegenüber mechanischer Beanspruchung darstellt.
Dennoch gibt es einen Unterschied bezüglich des Beanspruchungsgehaltes zwischen der mechanischen Beanspruchung, die auf die Oberflächenvernetzung des wasserabsorbierenden Mittels aufgrund der Auferlegung einer Stoßkraft (A) auferlegt ist, und der mechanischen Beanspruchung, die auf die Oberflächenvernetzung des wasserabsorbierenden Mittels aufgrund der Anwendung der Stoßkraft (B) auferlegt ist. Mit anderen Worten ist die mechanische Beanspruchung, die auf die Oberflächenvernetzung des wasserabsorbierenden Mittels aufgrund der Auferlegung der Stoßkraft (A) auferlegt ist, größer als die mechanische Beanspruchung, die auf die Oberflächenvernetzung des wasserabsorbierenden Mittels aufgrund der Auferlegung der Stoßkraft (B) auferlegt ist.
Erfindungsgemäß ist die Stoßkraft (A), die auf ein wasserabsorbierendes Mittel auferlegt wird, bevorzugt eine Stoßkraft, die auf 5 g des wasserabsorbierenden Mittels auferlegt wird, das ein Reaktionsprodukt darstellt, das in einem Beutel mit 70 mm × 100 mm abgedichtet ist, indem eine Walze mit einem Gewicht von 4 kg, die auf diesen Beutel angeordnet ist, 10-mal reziprokal bewegt wird.
Die nachfolgende Beschreibung erläutert spezifisch die Auferlegung der Stoßkraft (A).
Wie in 11 gezeigt ist, werden zunächst 5,0 g eines wasserabsorbierenden Mittels (nicht gezeigt) in einem Kunststoffbeutel 35 gegeben, der mit einem Reißverschluß ausgerüstet ist und eine Größe von 70 mm × 100 mm und eine Dicke von 0,04 mm aufweist. Der Kunststoffbeutel 35 wird dann evakuiert und der Reißverschluß geschlossen. Das wasserabsorbierende Mittel wird gleichmäßig in dem Kunststoffbeutel 35 verteilt. Danach wird eine Walze 36 mit einem Durchmesser von 85 mm und einer Länge von 200 mm und einem Gewicht von 4 kg 20-mal (10-mal reziprokal) auf dem Kunststoffbeutel 35 zur Auferlegung einer Stoßkraft auf das wasserabsorbierende Mittel in dem Kunststoffbeutel 35 gerollt. Die Stoßkraft (A) wird als Stoßkraft definiert, die auf das wasserabsorbierende Mittel durch Auferlegen eines vorbestimmten Gewichtes auf das wasserabsorbierende Mittel auf diese Weise auferlegt wird. Ein "Uni-pack C-4" (eingetragene Marke), erhältlich von Seisan Nihon-sha Co., Ltd. wird geeignet als Kunststoffbeutel 35 verwendet.
Erfindungsgemäß ist die Stoßkraft (B), die auf ein wasserabsorbierendes Mittel auferlegt wird, bevorzugt eine Stoßkraft, die auf 30,0 g des wasserabsorbierenden Mittels, das ein Reaktionsprodukt ist, auferlegt wird, indem zunächst das wasserabsorbierende Mittel in einen Behälter 41 mit einem Volumen von 225 g (siehe 12 und 13) zusammen mit 10,0 g Glasperlen mit einem Durchmesser von 6 mm gegeben wird und dann der Behälter 41 für eine vorbestimmte Zeitperiode auf folgende weise elliptisch vibriert wird. Die Vibration wird auf den Behälter 41 für eine vorbestimmte Zeitperiode auferlegt, indem der Behälter 41 so geschüttelt wird, daß die longitudinale Mittellinie des Behälters 41 sich um 12,5° in der rechten bzw. linken Richtung von der vertikalen Linie, wie in 13(a) gezeigt, geneigt ist, so daß der Behälter 41 horizontal 8 mm rückwärts bzw. vorwärts von der stationären Position davon, wie in 13(b) gezeigt ist, verschoben ist und daß die Rotationsrate, die mit der Vibration kombiniert ist, 750 cpm ist.
Die folgende Beschreibung erläutert spezifisch die Auferlegung der Stoßkraft (B).
Der Behälter 41, der für die Auferlegung der Stoßkraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel verwendet wird, ist wie in 12 gezeigt, aus einem Behälterkörper 41c, einem inneren Deckel 41b und einem äußeren Deckel 41a zusammengesetzt. Der Behälterkörper 41c ist aus transparentem Glas hergestellt und hat eine Höhe von ungefähr 10,8 cm, einen Durchmesser von 6,2 cm und ein Volumen von 225 g. Ein Beispiel eines solchen Behälters ist ein "Mayonnaisenglas" (Produktname: A-29), erhältlich von Yamamura Glass, Co., Ltd.
Glasperlen aus Sodakalkglas zur Verwendung für die Präzisionsdestillationsfüllung, hergestellt, so daß sie einen Durchmesser von 5,9 bis 6,4 mm haben, und die einen Durchmesser von ungefähr 6 mm aufweisen, werden geeignet als obige Glasperlen verwendet. Die Glasperlen mit 10,0 g entsprechend etwa 31 bis 33 Stücken solcher Glasperlen.
Für die Auferlegung der Stoßkraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel werden 30,0 g des wasserabsorbierenden Mittels in den Behälterkörper 41c des Behälters 41 zusammen mit 10,0 g der Glasperlen gegeben, und dann werden der innere Deckel 41b und der äußere Deckel 41a geschlossen. Der Behälter 41 wird dann mit einer Dispersionsanlage (Dispersionsanlage für experimentelle Verwendung Nr. 488, erhältlich von Toyo Seiki Co., Ltd.) 42, gezeigt in 14, fixiert, indem er zwischen einer oberen Klemme 43 und einer unteren Klemme 44 geklemmt ist, die an der Dispersionsanlage 42 vorgesehen sind, und wird 30 Minuten mit einer Vibrationsgeschwindigkeit von 750 cpm bei 100 v/10 Hz vibriert. Der Behälter 41, der mit der Dispersionsanlage 42 fixiert ist, neigt sich somit um 12,5° in der rechten bzw. linken Richtung (25° insgesamt) von einer Ebene 45, in der die oberen und unteren Klemmen 43 und 44 an die Dispersionsanlage 42 fixiert sind, und wird gleichzeitig um 8 mm vorwärts und rückwärts (16 mm insgesamt) geschüttelt, unter Auferlegung einer Stoßkraft auf das wasserabsorbierende Mittel in dem Behälter 41.
Bezugnehmend auf 15 erläutert die folgende Beschreibung die Vibration des Behälters 41. Die Stelle der Vibration des Behälters 41 kann leicht mit einer Stelle einer vertikalen Linie zu irgendeiner Position einer Stange 47, die mit einer Klemme 46 (obere Klemme 43 oder untere Klemme 44) senkrecht zu der Schwerkraft fixiert ist, bestätigt werden. Die vertikale Linie bei einer willkürlichen Position der Stange 47, die mit der Klemme 46 fixiert ist, verläßt die elliptische Stelle, wie in 15 gezeigt ist, wenn sich die Stange 47 um 12,5° in der rechten bzw. linken Richtung neigt, und bewegt sich gleichzeitig um 8 mm rückwärts bzw. vorwärts von dem stationären Zustand davon. Der Behälter 41 wird somit wie in 15 gezeigt, elliptisch vibriert. Das wasserabsorbierende Mittel in dem Behälter 41 wird durch die Glasperlen, die zusammen mit dem wasserabsorbierenden Mittel in dem Behälter 41 abgedichtet sind, gerührt und gleichzeitig erhält er eine Stoßkraft, wenn das wasserabsorbierende Mittel mit sich selbst, den Glasperlen oder der inneren Wand des Behälters 41 mit einer Stärke entsprechend der Vibration kollidiert. Die Stoßkraft (B) wird als Stoßkraft definiert, die auf das wasserabsorbierende Mittel auferlegt wird, indem eine vorbestimmte Vibration auf das wasserabsorbierende Mittel auf diese Weise auferlegt wird.
Die Stoßkräfte (A) und (B) werden aufgrund der Erfahrung als repräsentative Stoßkräfte, die auf das wasserabsorbierende Mittel in einem Herstellungsverfahren auferlegt werden, bestimmt. Ein Verfahren zum Messen des Absorptionswertes unter Druck wird nachfolgend detailliert im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen beschrieben.
Ein wasserabsorbierendes Mittel, das einer Oberflächenbehandlung unterworfen ist, wird typischerweise durch das Absorptionsvermögen unter Druck ausgewertet. Das Absorptionsvermögen unter Druck alleine ist ausreichend zur Auswertung der Wasserabsorptionseigenschaften des wasserabsorbierenden Mittels unter Druck, aber nicht ausreichend zur Abschätzung der Tiefe und Gleichmäßigkeit der Oberflächenvernetzung und der Brüchigkeit der Oberfläche. Daher ist die Auswertung nur mit dem Absorptionsvermögen unter Druck nicht ausreichend für die Vorhersage der wasserabsorbierenden Eigenschaften, die durch mechanische Beanspruchung abgebaut werden, die in Verfahren nach Verarbeitung der Oberfläche erzeugt ist, wenn ein absorbierendes Mittel mit einer vernetzten Oberfläche erzeugt werden soll oder ein wasserabsorbierendes Produkt unter Verwendung des wasserabsorbierendes Mittels hergestellt werden soll. Als Ergebnis konnten konventionell erwartete Eigenschaften nicht mit einem Endprodukt in manchen Fällen erhalten werden.
Erfindungsgemäß kann die Resistenz eines wasserabsorbierenden Mittels mit einer vernetzten Oberfläche gegenüber mechanischer Beanspruchung ausgewertet und vorhergesagt werden, indem einer der Eigenschaftswerte Q/P und Y/X als Schlagresistenztest des wasserabsorbierenden Harzes gemessen wird. Einer der Eigenschaftswerte Q/P und Y/X oder beide von diesen können in Abhängigkeit von beispielsweise der Menge der Probe gemessen werden.
Die Erfinder dieser Erfindung haben weiterhin festgestellt, daß dann, wenn das wasserabsorbierende Mittel, das hergestellt ist, so daß der Eigenschaftswert Q/P die folgenden Bedingungen erfüllt, wenig seiner ausgezeichneten wasserabsorbierenden Eigenschaften verliert und die ausgezeichnete wasserabsorbierende Leistung mit einem Endprodukt beibehält, selbst wenn es beispielsweise während des Transportes in einer Herstellungsanlage oder der Verarbeitung durch einen Verwender eine mechanische Beanspruchung erfahren hat.
Das heißt, das wasserabsorbierende Mittel dieser Erfindung hat bevorzugt einen Eigenschaftswert Q/P von nicht weniger als 0,85, mehr bevorzugt nicht weniger als 0,90 und am meisten bevorzugt nicht weniger als 0,95, zur Aufrechterhaltung der ausgezeichneten wasserabsorbierenden Leistung mit einem wasserabsorbierenden Produkt.
Darüber hinaus hat das wasserabsorbierende Mittel dieser Erfindung bevorzugt einen Eigenschaftswert Y/X von nicht weniger als 0,90, mehr bevorzugt nicht weniger als 0,92 und am meisten bevorzugt nicht weniger als 0,95, um die ausgezeichnete wasserabsorbierende Leistung mit einem Wasserabsorptionsprodukt aufrechtzuerhalten.
Das wasserabsorbierende Mittel dieser Erfindung muß einen Absorptionswert P von nicht weniger als 20 g/g, bevorzugt nicht weniger als 25 g/g und am meisten bevorzugt nicht weniger als 30 g/g unter einem Druck von 50 g/cm² vor der Auferlegung der Stoßkräfte (A) oder (B) aufweisen.
Zusätzlich zeigt das wasserabsorbierende Mittel vor dem Vernetzen der Nachbarschaft der Oberfläche bevorzugt ein Absorptionsvermögen gegenüber einer Salinelösung von nicht weniger als 40 g/g und bevorzugt nicht weniger als 45 g/g.
Es folgt eine Beschreibung eines Herstellungsverfahrens und einer Maschine für das wasserabsorbierende Mittel.
Jegliches wasserabsorbierende Harz kann zur Herstellung des wasserabsorbierenden Mittels dieser Erfindung verwendet werden, solange es eine Carboxyl-Gruppe enthält. Jedoch ist das wasserabsorbierende Mittel ein konventionell bekanntes Hydrogel-bildendes wasserabsorbierendes Harz, das durch Polymerisation und Vernetzung eines hydrophilen Monomers, das sich hauptsächlich aus Acrylsäure und/oder einem Salz davon (neutralisiertes Produkt) zusammensetzt und eine Menge an Wasser von 50 bis 1000-mal in einem Ionenaustauschwasser absorbiert, erhalten wird. Das wasserabsorbierende Harz umfaßt nicht-vernetzte wasserlösliche Komponenten in einer Menge von nicht mehr als 25 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 15 Gew.-% und mehr bevorzugt nicht mehr als 10 Gew.-%.
Beispiele des Salzes einer Acrylsäure umfassen ein Alkalisalz, Ammoniumsalz und Aminsalz einer Acrylsäure. Das wasserabsorbierende Harz ist bevorzugt aus 10 mol-% bis 40 mol-% Acrylsäure und 90 mol-% bis 60 mol-% eines Salzes der Acrylsäure zusammengesetzt (die Gesamtmenge ist auf 100 mol-% eingestellt).
Wenn ein wasserabsorbierendes Harz durch Polymerisation eines hydrophilen Monomers mit Acrylsäure und/oder einem Salz davon als Hauptkomponenten erhalten wird, kann das hydrophile Monomer ein anderes Monomer als die Acrylsäuren zusammen mit der Acrylsäure und/oder dem Salz davon, falls erforderlich, enthalten.
Irgendein anderes Monomer als Acrylsäure kann verwendet werden. Beispiele umfassen anionische ungesättigte Monomere wie Methacrylsäure, Maleinsäure, Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, 2-(Meth)acrylamid-2-methylpropansulfonsäure, 2-(Meth)acryloylethansulfonsäure und 2-(Meth)acryloylpropansulfonsäure und Salze von diesen anionischen ungesättigten Monomeren; nichtionische hydrophile Gruppen-haltige, ungesättigte Monomere wie Acrylamid, Methacrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N-n-Propyl(meth)acrylamid, N-Isopropyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat, Polyethylenglykolmono(meth)acrylat, Vinylpiridin, N-Vinylpyrrolidin, N-Acryloylpiperidin und N-Acryloylpyrrolidin; kationische ungesättigte Monomere wie N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Diethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylat und N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid und quaternäre Salze davon. Irgendeines der Monomere kann alleine verwendet werden, oder alternativ kann eine Vielzahl von diesen in Kombination verwendet werden.
Wenn erfindungsgemäß ein anderes Monomer als die Acrylsäuren verwendet wird, wird das andere Monomer als die Acrylsäuren in einem Verhältnis von nicht mehr als 30 mol-% und bevorzugt in einem Verhältnis von nicht mehr als 10 mol-% zu der Gesamtmenge der Acrylsäure und dem Salz davon als Hauptkomponenten verwendet. Die Verwendung des anderen Monomers als den Acrylsäuren in diesem Verhältnis erlaubt, daß das erhaltene wasserabsorbierende Harz noch bessere Wasserabsorptionseigenschaften aufweist und mit noch geringeren Kosten hergestellt werden kann.
Wenn das hydrophile Monomer mit einer Acrylsäure oder einem Salz davon als Hauptkomponenten polymerisiert wird, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Harzes, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist es bevorzugt, obwohl es möglich ist, eine Massenpolymerisation oder Ausfällungspolymerisation durchzuführen, eine Umkehrphasen-Suspensionspolymerisation oder Wasserlösungspolymerisation durch Verwendung des hydrophilen Monomers als Wasserlösung in der Leistung und Einfachheit zur Kontrolle der Polymerisation durchzuführen.
Der Gehalt des Monomers in der Wasserlösung, wenn das hydrophile Monomer als Wasserlösung verwendet wird (nachfolgend wird dies als Monomerwasserlösung bezeichnet), ist bevorzugt in einem Bereich von 10 Gew.-% bis 70 Gew.-% und mehr bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 40 Gew.-%, obwohl dies nicht besonders beschränkt ist. Wenn die Umkehrphasen-Suspensionspolymerisation oder Wasserlösungspolymerisation durchgeführt wird, kann ein anderes Lösungsmittel als Wasser nach Bedarf zusammen verwendet werden, und die Art des zusammen verwendeten Lösungsmittels ist nicht besonders beschränkt.
Ein radikalischer Polymerisationsinitiator wie Kaliumpersulfat, Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, t-Butylhydroperoxid, Wasserstoffperoxid oder 2,2'-Azobis(2-aminodipropan)dihydrochlorid kann zur Initiierung der Polymerisation verwendet werden.
Ein Reduktionsmittel zur Beschleunigung der Zersetzung des Polymerisationsinitiators kann zusammen mit dem Polymerisationsinitiator als Redoxinitiator verwendet werden. Das Reduktionsmittel ist nicht besonders beschränkt. Beispiele umfassen ein (Bi)sulfit(salz) wie Natriumsulfit und Natriumhydrogensulfit; L-Ascorbinsäure(salz); ein reduzierendes Metall salz) wie Ferrosulfat; und ein Amin.
Der Polymerisationsinitiator wird typischerweise in Mengen im Bereich von 0,001 mol-% bis 2 mol-% und bevorzugt in Mengen im Bereich von 0,01 mol-% bis 0,05 mol-% verwendet. Wenn der Polymerisationsinitiator in einer Menge von weniger als 0,001 mol-% verwendet wird, verbleibt eine große Menge an Monomer nicht reagiert, und daher ist eine größere Menge des Monomers unerwünscht in dem erhaltenen wasserabsorbierenden Harz zurückgelassen. Wenn auf der anderen Seite der Polymerisationsinitiator in einer Menge von mehr als 2 mol-% verwendet wird, erhöht sich unerwünscht die Menge einer wasserlöslichen Komponente in dem erhaltenen wasserabsorbierenden Harz.
Die Polymerisationsreaktion kann durch Bestrahlen des Reaktionssystems mit aktivierten Energiestrahlen wie radioaktiven Strahlen, elektronischen Strahlen oder sogar Ultraviolettstrahlen anstelle der Verwendung des Polymerisationsinitiators initiiert werden. Die Reaktionstemperatur bei der Polymerisationsreaktion ist bevorzugt im Bereich von 20 bis 90°C, obwohl sie nicht hierauf beschränkt ist. Die Reaktionszeit wird angemessen beispielsweise entsprechend der Art des hydrophilen Monomers und des Polymerisationsinitiators und der Reaktionstemperatur eingestellt, und ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt.
Das erfindungsgemäß verwendete wasserabsorbierende Harz kann vom Selbstvernetzungstyp sein, das kein Vernetzungsmittel erfordert, aber es ist mehr bevorzugt ein wasserabsorbierendes Mittel, erhalten durch Copolymerisation oder Reaktion eines internen Vernetzungsmittels, umfassend eine Vielzahl von polymerisierbaren ungesättigten Gruppen oder eine Vielzahl von reaktiven Gruppen.
Beispiele des internen Vernetzungsmittels umfassen N,N-Methylenbis(meth)acrylamid, (Poly)ethylenglykol(meth)acrylat, (Poly)propylenglykoldi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Glycerintri(meth)acrylat, Glycerinacrylatmethacrylat, Ethylenoxid-denaturiertes Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Pentaerythrithexy(meth)acrylat, Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triallylphosphat, Triallylamin, Poly(meth)allyloxyalkan, (Poly)ethylenglykoldiglycidylether, Glyerindiglycidylether, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Pentaerythrit, Ethylendiamin, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Polyethylenimin und Glycidyl(meth)acrylat.
Irgendeines dieser internen Vernetzungsmittel kann alleine verwendet werden, oder alternativ kann eine Vielzahl von diesen in Kombination verwendet werden. Die Gesamtmenge des internen Vernetzungsmittels kann zum Reaktionssystem auf einmal oder unterteilt und zu unterschiedlichen Zeiten zugegeben werden. Wenn eine Vielzahl der internen Vernetzungsmittel verwendet wird, wird eine Verbindung mit einer Vielzahl von polymerisierbaren ungesättigten Gruppen geeignet verwendet, wobei beispielsweise die wasserabsorbierenden Eigenschaften des erhaltenen wasserabsorbierenden Harzes berücksichtigt werden. Das interne Vernetzungsmittel wird geeignet in einer Menge im Bereich von 0,005 mol-% bis 2 mol-% und mehr bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,01 mol-% bis 1 mol-% zu dem hydrophilen Monomer verwendet. Wenn das interne Vernetzungsmittel in einer Menge von weniger als 0,005 mol-% oder in einer Menge von mehr als 2 mol-% verwendet wird, kann das resultierende wasserabsorbierende Harz möglicherweise nicht die gewünschten Wasserabsorptionseigenschaften aufweisen.
Wenn das interne Vernetzungsmittel zur Einfügung einer Vernetzungsstruktur in das Innere des wasserabsorbierenden Harzes verwendet wird, sollte das interne Vernetzungsmittel zu dem Reaktionssystem während oder nach der Polymerisation des hydrophilen Monomers oder nach der Polymerisation des hydrophilen Monomers und der Neutralisierung zugegeben werden.
Für diese Polymerisation kann ein Schäummittel wie (Wasserstoff)carbonat, Kohlendioxid, eine Azo-Verbindung oder ein inertes organisches Lösungsmittel; eine hydrophile Polymerverbindung wie Stärke, Cellulose, Stärke-Derivat, Cellulose-Derivat, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyacrylatsalz, vernetzte Polyacrylsäure und vernetztes Polyacrylatsalz, oberflächenaktives Mittel, Kettenübertragungsmittel wie Hypophosphorsäure und Hypophosphit zu dem Reaktionssystem gegeben werden.
Wenn das resultierende Polymer der Polymerisationsreaktion ein Gel ist, wird das Gel-Polymer bezüglich der Größe durch Trocknung und gegebenenfalls durch Mahlen eingestellt, so daß es einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10 bis 1000 μm, bevorzugt 50 bis 800 μm aufweist, wenn die wäßrige Flüssigkeit ein Vernetzungsmittel umfaßt, das mit einer Carboxyl-Gruppe reagieren kann, einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von bevorzugt mehr als 75 μm bis nicht mehr als 600 μm und insbesondere bevorzugt mehr als 150 μm bis nicht mehr als 500 μm aufweist. Die Teilchen des wasserabsorbierenden Harzes, das auf diese Weise erhalten wird, können irgendeine Form aufweisen. Bevorzugt haben die Teilchen eine irreguläre pulverisierte Form nach Durchführung eines Mahlverfahrens, weil diese Erfindung die Wirkungen effizienter entfalten kann.
Das durch das obige Verfahren erhaltene wasserabsorbierende Harz entfaltet bevorzugt ein Absorptionsvermögen gegenüber einer Salinelösung von nicht weniger als 40 g/g und insbesondere nicht weniger als 45 g/g, weil diese Erfindung die Wirkungen effizienter durch Mischen einer wäßrigen Flüssigkeit erzeugen kann. Jedoch wird das Absorptionsvermögen natürlich angemessen entsprechend dem Zweck eingestellt. Diese Erfindung kann geeignet für ein wasserabsorbierendes Harz verwendet werden, das ein Absorptionsvermögen von nicht weniger als 45 g/g aufweist, bei dem es konventionell schwierig war, ein wäßrige Flüssigkeit gleichmäßig hinzuzufügen.
Bei dieser Erfindung wird das Carboxylgruppen-haltige wasserabsorbierende Harz, das durch die obige Polymerisation erhalten ist, mit einer wäßrigen Flüssigkeit unter Verwendung eines bestimmten Mischers von kontinuierlichen Extrusionstyp gemischt. Die wäßrige Flüssigkeit kann beispielsweise Wasser, eine Wasserlösung aus einer wasserlöslichen Verbindung wie ein Salz, ein oberflächenaktives Mittel, ein Deodorant, ein antibakterielles Mittel oder eine wasserlösliche Polymerverbindung, ein hydrophiles organisches Lösungsmittel sein, worin die wasserlösliche Verbindung aufgelöst wird. Für den Erhalt des wasserabsorbierenden Mittels gemäß dieser Erfindung muß die wäßrige Flüssigkeit entweder ein Vernetzungsmittel, das mit einer Carboxyl-Gruppe reagieren kann, oder eine Verarbeitungslösung, die ein solches Vernetzungsmittel enthält, sein. Das heißt, das wasserabsorbierende Mittel dieser Erfindung kann durch Mischen und Reagieren eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit einem Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, erhalten werden.
Das Vernetzungsmittel ist bevorzugt ein bekanntes Oberflächenvernetzungsmittel, das mit einer Carboxyl-Gruppe reagieren kann und üblicherweise für diesen Zweck verwendet wird. Beispiele eines solchen Oberflächenvernetzungsmittels umfassen einen mehrwertigen Alkohol wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, 1,3-Propandiol, Dipropylenglykol, 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol, Polypropylenglykol, Glycerin, Polyglycerin, 2-Butan-1,4-diol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,2-Cyclohexandimethanol, 1,2-Cyclohexanol, Trimethylolpropan, Diethanolamin, Triethanolamin, Polyoxipropylen, ein Oxiethylen-Oxipropylen-Blockcopolymer, Pentaerythrit oder Sorbit; eine Epoxy-Verbindung wie Ethylenglykoldiglycidylether, Polyethylendiglycidylether, Glycerinpolyglycidylether, Diglycerinpolyglycidylether, Polyglycerinpolyglycidylether, Propylenglykoldiglycidylether, Polypropylenglykoldiglycidylether oder Glycidol; eine polyfunktionelle Amin-Verbindung wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin oder Polyethylenimin; ein anorganisches Salz einer solchen polyfunktionellen Amin-Verbindung, ein organisches Salz einer solchen polyfunktionellen Amin-Verbindung (z. B. Azetidinium), eine polyfunktionelle Isocyanat-Verbindung wie 2,4-Thrylendiisocyanat oder Hexamethylendiisocyanat; eine polyfunktionelle Oxazolin- Verbindung wie 1,2-Ethylenbisoxazolin; eine Alkylencarbonat-Verbindung wie 1,3-Dioxolan-2-on, 4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on, 4,5-Dimethyl-1,3-dioxolan-2-on, 4,4-Dimethyl-1,3-dioxolan-2-on, 4-Ethyl-1,3-dioxolan-2-on, 4-Hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-on, 1,3-Dioxan-2-on, 4-Methyl-1,3-dioxan-2-on, 4,6-Dimethyl-1,3-dioxan-2-on oder 1,3-Dioxopropan-2-on; eine Haloepoxy-Verbindung wie Epichlorhydrin, Epibromhydrin oder α-Methylepichlorhydrin; ein Additionsprodukt eines Polyamins zu dieser Haloepoxy-Verbindung (z. B. Kymen; eingetragene Marke von Hercules Incorporated) oder eine polyvalente Metallverbindung wie ein Hydroxid oder ein Chlorid von Zink, Calcium, Magnesium, Aluminium, Eisen, Zirkonium. Irgendeines der Oberflächenvernetzungsmittel kann alleine verwendet werden oder alternativ kann eine Vielzahl von diesen in Kombination verwendet werden. Unter den Oberflächenvernetzungsmitteln ist zumindest eine Art von Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den mehrwertigen Alkohol-Verbindungen, Epoxy-Verbindungen, polyfunktionellen Amin-Verbindungen, Salzen dieser Verbindungen und Alkylencarbonat-Verbindungen bevorzugt.
Gemäß einem Herstellungsverfahren des obigen wasserabsorbierenden Mittels kann, wie die Erfinder dieser Erfindung in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 6-184320/1994 (Tokukaihei 6-184320, US-Patent 5 422 405) vorgeschlagen haben, wenn das Vernetzungsmittel, das mit einer Carboxyl-Gruppe reagieren kann, sich aus einer Kombination eines ersten Oberflächenvernetzungsmittels und eines zweiten Oberflächenvernetzungsmittels mit unterschiedlichen Löslichkeitsparametern (SP-Wert) zusammensetzt, ein wasserabsorbierendes Mittel mit noch besserer Absorptionsfähigkeit unter Druck erhalten werden. Der Löslichkeitsparameter ist ein Wert, der in großem Umfang als Faktor verwendet wird, der die Polarität einer Verbindung anzeigt. Die Löslichkeitsparameter δ (cal/cm³)^1/2, von Lösungsmitteln, beschrieben in Polymer Handbook, 3. Ausgabe (veröffentlicht von Wiley Interscience Publication), Seiten 527–539, werden als Löslichkeitsparameter bei dieser Erfindung verwendet. Die Löslichkeitsparameter von Lösungsmitteln, die in diesen Seiten nicht enthalten sind, werden erhalten und als Löslichkeitsparameter verwendet, indem die Hoy-Aggregationsenergiekonstante, beschrieben auf Seite 525 des Polymer Handbook, in die Small-Gleichung, beschrieben auf Seite 524 des gleichen Buches, substituiert wird.
Das erste Oberflächenvernetzungsmittel ist bevorzugt eine Verbindung, die mit einer Carboxyl-Gruppe reagieren kann und einen Löslichkeitsparameter von nicht weniger als 12,5 (cal/cm³)^1/2 und mehr bevorzugt nicht weniger als 13,0 (cal/cm³)^1/2 aufweist.
Das zweite Oberflächenvernetzungsmittel ist bevorzugt eine Verbindung, die mit einer Carboxyl-Gruppe reagieren kann und einen Löslichkeitsparameter von nicht weniger als 12,5 (cal/cm³)^1/2 aufweist und mehr bevorzugt im Bereich von 9,5 bis 12,0 (cal/cm³)^1/2 hat.
Das Vernetzungsmittel wird, obwohl es in verschiedenen Mengen in Abhängigkeit von beispielsweise der verwendeten Verbindung und der Kombination der verwendeten Verbindungen verwendet wird, bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-Teilen bis 10 Gew.-Teilen und mehr bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen der festen Komponente des wasserabsorbierenden Harzes verwendet.
Die Verwendung des Vernetzungsmittels kann die Dichte der Vernetzung in der Nähe der Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes größer machen als im Inneren des wasserabsorbierenden Harzes. Wenn mehr als 10 Gew.-Teile des Vernetzungsmittels verwendet werden, wird nicht nur eine wesentliche Menge davon verschwendet, sondern das Vernetzungsmittel wird ebenfalls im Überschuß zugeführt, zur Bildung einer optimalen Vernetzungsstruktur des wasserabsorbierenden Mittels, was nicht bevorzugt ist. Wenn im Gegensatz dazu weniger als 0,001 Gew.-Teile des Vernetzungsmittels verwendet werden, ist das Absorptionsvermögen unter Druck des wasserabsorbierenden Mittels nicht genügend verbessert, was nicht bevorzugt ist.
Wenn erfindungsgemäß das wasserabsorbierende Harz und das Vernetzungsmittel vermischt werden, wird Wasser bevorzugt als Lösungsmittel verwendet. Obwohl Wasser in verschiedenen Mengen in Abhängigkeit von beispielsweise der Art, dem Teilchendurchmesser und dem Wassergehalt des wasserabsorbierenden Harzes verwendet wird, wird es bevorzugt in einer Menge im Bereich von mehr als 0 bis nicht mehr als 20 Gew.-Teilen und mehr bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen der festen Komponente des wasserabsorbierenden Harzes verwendet. Wenn eine wäßrige Flüssigkeit für einen anderen Zweck zur Vernetzung der Oberfläche zugegeben wird, realisieren normalerweise nicht mehr als 400 Gew.-Teile Wasser zufriedenstellend ein gleichmäßiges Mischen.
Zum Mischen von Wasser in einer Menge von 70 bis 400 Gew.-Teilen erfordern konventionell andere Verfahren als das Granulieren (1) einen kräftigen Mischer, der eine Scherkraft erzeugt, oder (2) das Mahlen der Masse aus Gel, das in Monolith beim Mischen kreiert ist, während das Granulieren (3) wasserunlösliche anorganische feine Teilchen, eine wasserlösliche Polymerverbindung, ein hydrophiles organisches Lösungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel als Mischhilfsstoffe erfordert. Diese Verfahren bauen z. B. die Eigenschaften und die Granulierstärke ab und sind angesichts der Kosten nicht bevorzugt. Im Gegensatz dazu erfordert diese Erfindung, die frei von diesen Problem ist, kein Mahlverfahren des Gels und keine Zugabe der Mischhilfsstoffe, die die Eigenschaften abbauen, weil das wasserabsorbierende Harz direkt in das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt granuliert wird, indem es mit der wäßrigen Flüssigkeit gemischt wird, was einen Hauptunterschied zu den konventionellen Verfahren darstellt.
Wenn das wasserabsorbierende Harz und Vernetzungsmittel vermischt werden, kann ein hydrophiles organisches Lösungsmittel (wäßrige Flüssigkeit) als Lösungsmittel nach Bedarf verwendet werden. Beispiele des hydrophilen organischen Lösungsmittels umfassen niedrige Alkohole wie Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, Isobutylalkohol und t-Butylalkohol; Ketone wie Aceton; einen Ether wie Dioxan, Tetrahydrofuran oder Methoxy(poly)ethylenglykol; Amide wie ε-Caprolactam oder N,N-Dimethylformamid oder ein Sulfoxid wie Dimethylsulfoxid. Das hydrophile organische Lösungsmittel wird, obwohl es in verschiedenen Mengen in Abhängigkeit von beispielsweise der Art, dem Teilchendurchmesser und dem Wassergehalt des wasserabsorbierenden Harzes verwendet werden kann, bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 20 Gew.-Teilen und mehr bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen der festen Komponente aus dem wasserabsorbierenden Harz verwendet. Eine anorganische Säure, eine organische Säure und eine Polyaminosäure, offenbart in dem europäischen Patent 0 668 080 können ebenfalls vorhanden sein.
Erfindungsgemäß wird das Mischen des wasserabsorbierenden Harzes und des Vernetzungsmittel mit einem bestimmten Mischer vom Hochgeschwindigkeits-Typ eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens durchgeführt, der sich aus einer Herstellungsmaschine für das wasserabsorbierende Mittel zusammensetzt und für die Erzeugung des wasserabsorbierenden Mittels verwendet wird. Die Konfiguration des Mischers vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ für das kontinuierliche Extrusionsverfahren und Mischen des wasserabsorbierenden Harzes und des Vernetzungsmittels mit dem Mischer vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ für ein kontinuierliches Extrusionsverfahren werden nachfolgend detailliert beschrieben.
Das mit dem Vernetzungsmittel unter Verwendung des Mischers vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens vermischte wasserabsorbierende Harz erhält eine Wärmebehandlung nach Bedarf, um so die Nähe der Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes zu vernetzen. Das wasserabsorbierende Mittel wird auf diese Weise erhalten. In diesem Fall wird die Wärmebehandlung bevorzugt durchgeführt, um das Vernetzungsmittel mit dem wasserabsorbierenden Harz in der Nähe der Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes durchzuführen, wobei die Reaktivität des Vernetzungsmittels, die Einfachheit und Produktivität der Herstellungsmaschine berücksichtigt werden.
Die Behandlungstemperatur während der Wärmebehandlung der Mischung aus dem wasserabsorbierenden Harz und dem Vernetzungsmittel ist, obwohl sie angemessen entsprechend der Art des Vernetzungsmittels und der gewünschten Dichte der Vernetzung bestimmt und nicht auf irgendeine Weise beschränkt ist, bevorzugt nicht weniger als 80°C und mehr bevorzugt im Bereich von 100 bis 250°C und noch mehr bevorzugt im Bereich von 120 bis 210°C. Wenn die Behandlungstemperatur weniger als 80°C ist, erfordert die Wärmebehandlung eine lange Zeit, die Produktivität vermindert sich, eine gleichmäßige Oberflächenvernetzung wird nicht erhalten, die Wasserabsorptionseigenschaften und der Druck des resultierenden wasserabsorbierenden Mittels können verschlechtert werden und eine gewisse Menge des Vernetzungsmittels kann unreagiert zurückbleiben.
Die Wärmebehandlung kann durch eine übliche Trocknungsvorrichtung oder einen Wärmeofen durchgeführt werden. Die Trocknungsvorrichtung ist nicht auf eine bestimmte beschränkt. Beispiele der Trocknungsvorrichtung umfassen eine Misch- und Trocknungsvorrichtung vom Kanal-Typ, eine Rotationstrocknungsvorrichtung, eine Scheibentrocknungsvorrichtung, eine Fließbett-Trocknungsvorrichtung, eine Trocknungsvorrichtung vom Lufstrom-Typ und eine Infrarotstrahlen-Trocknungsvorrichtung.
Die folgende Beschreibung erläutert Strukturen des Mischers vom Hochgeschwindigkeitsrührer-Typ eines kontinuierliches Extrusionsverfahrens, der erfindungsgemäß verwendet wird, ebenso wie ein Mischverfahren des wasserabsorbierenden Harzes und des Vernetzungsmittels, wobei der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens verwendet wird.
Ein Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens entsprechend dieser Erfindung zum Mischen eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit einer wäßrigen Flüssigkeit, umfassend beispielsweise ein Vernetzungsmittel, das mit Carboxyl-Gruppe reagieren kann, ist so konfiguriert, daß zumindest eine Art eines Rührteils vorhanden ist, das um einen Rotationsschaft im Inneren eines fixierten Zylinders angeordnet ist, um eine Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz aufzuerlegen. Im Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist das Rührteil so vorgesehen, daß eine erste Fläche als Dispersionsfläche gebildet wird, in der das wasserabsorbierende Harz, das in den fixierten Zylinder zugeführt wird, dispergiert wird und daß in der Ejektionsseite der ersten Fläche eine zweite Fläche als Mischfläche gebildet ist, in der die wäßrige Flüssigkeit mit dem wasserabsorbierenden Harz, das in der Dispersionsfläche dispergiert ist, gemischt wird.
Darüber hinaus ist in dieser Erfindung das Rührteil zum Bilden der Dispersionsfläche und der Mischfläche so vorgesehen, daß in der Ejektionsstelle eine zweite Fläche gebildet wird, worin eine Beschleunigungskraft schwächer ist als in der ersten Fläche, in der das wasserabsorbierende Harz, das in den fixierten Zylinder zugeführt wird, dispergiert ist.
Mit anderen Worten ist das Rührteil so gebildet, daß Flächen im Inneren des fixierten Zylinders gebildet werden, worin das wasserabsorbierende Harz unterschiedliche Beschleunigungskräfte empfängt, indem beispielsweise dessen Form, die Anordnungsdichte, Position und ein Winkel, der durch die Extrusionsfläche des wasserabsorbierenden Harzes und eine Fläche senkrecht zu dem Rotationsschaft gebildet ist (oder ein Winkel, der durch die Extrusionsfläche des wasserabsorbierenden Harzes und eine Ebene parallel zu einer Richtung des Rotationsschaftes gebildet ist, die die Wasserabsorptionsharz-Beschleunigungsrichtung ist) eingestellt werden. Die Extrusionsfläche des wasserabsorbierenden Harzes der Rührschaufel ist eine Fläche, die auf das wasserabsorbierende Harz eine Beschleunigungskraft parallel zu dem Rotationsschaft auferlegt.
Der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist in der ersten Fläche davon konstruiert, zum Dispergieren des wasserabsorbierenden Harzes, das in den fixierten Zylinder geführt ist, indem eine genügende Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz in Richtung zum Inneren des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens auferlegt wird. Der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist in der zweiten Fläche davon so angeordnet, daß die durchschnittliche Geschwindigkeit des wasserabsorbierenden Harzes, das sich als Beschleuniger bewegt und somit genügend Zeit zum Mischen und Rühren des wasserabsorbierenden Mittels und der wäßrigen Flüssigkeit gibt, indem eine schwächere Beschleunigungskraft als in der ersten Fläche auferlegt wird, und gleichzeitig um das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit, die in der ersten Fläche dispergiert ist, schnell und gleichmäßig zu vermischen.
Im Gegensatz dazu hat ein konventioneller Mischer vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der zum Mischen eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer wäßrigen Flüssigkeit, die z. B. ein Vernetzungsmittel enthält, oder eine Verarbeitungsflüssigkeit mit einem Vernetzungsmittel verwendet wird, eine solche Konfiguration, daß eine Vielzahl von Rührblättern der gleichen Form um den Rotationsschaft herum mit den gleichen Intervallen zwischen diesen angeordnet sind und daß die Blattflächen in die gleiche Richtung weisen. D.h, der konventionelle Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens (US-Patent 5 140 076), der eine Beschleunigungskraft mit nur einer Stärke darin erzeugt, kann weder dazu führen, daß eine wäßrige Flüssigkeit an einem wasserabsorbierenden Harz gleichmäßig anhaftet, noch eine wäßrige Flüssigkeit mit einem wasserabsorbierenden Harz gleichmäßig gemischt wird. Aus diesen Gründen kann ein wasserabsorbierendes Mittel, erhalten durch Mischen mit dem konventionellen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, nicht gleichmäßig an der Oberfläche davon mit einer Verarbeitungsflüssigkeit vernetzt werden, so daß keine Wasserabsorptionseigenschaften bei einem Endprodukt aufrechterhalten bleiben.
Auf der anderen Seite mischt der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens entsprechend dieser Erfindung, worin das Rührteil (z. B. das Rührblatt) so vorgesehen ist, daß es eine Mischfläche in der Ejektionsseite der Dispersionsfläche aufweist, ein wasserabsorbierendes Harz mit einer wäßrigen Flüssigkeit mit Hilfe einer Vielzahl von Rührzuständen. Als Ergebnis wird das wasserabsorbierende Harz, das eine Carboxyl-Gruppe umfaßt, effizient und gleichmäßig mit der wäßrigen Flüssigkeit gemischt, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann. Es ist festzustellen, daß der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der in der folgenden Beschreibung erwähnt wird, den Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens entsprechend dieser Erfindung bedeutet, wenn nichts anderes angegeben ist.
Erfindungsgemäß kann die Messung der Beschleunigungskraft, die nicht auf eine bestimmte Weise beschränkt ist, durch verschiedene Verfahren durchgeführt werden: z. B. (1) ein Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit von Wind, Spannung oder dgl., die in den obigen Flächen durch das Rührteil erzeugt sind, (2) ein Verfahren zum Messen des Drucks, der auf einen Querschnitt des fixierten Zylinders auferlegt ist, und (3) ein Verfahren zum Messen durch Berechnung von beispielsweise einem Winkel, der durch die Extrusionsfläche des wasserabsorbierenden Harzes des Rührteils und der Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft in den obigen Flächen gebildet ist.
Das Rührteil ist nicht in irgendeiner Weise beispielsweise auf die Form und Anordnung beschränkt, solange es solche Flächen ergeben kann, daß die Beschleunigungskraft in der Ejektionsstelle des wasserabsorbierenden Harzes schwächer ist als in der Zuführstelle des wasserabsorbierenden Harzes.
Das Rührteil kann ein einzelnes kontinuierliches Rührteil mit einer schraubenblattartigen Form (Rührblatt) sein, das beispielsweise in einem Schraubenförderer verwendet wird und kann sich aus einer Vielzahl von unabhängig vorgesehenen Rührteilen (Rührblättern) mit beispielsweise einer blattartigen Form zusammensetzen.
Die Vielzahl der Rührteile kann die gleiche Form oder eine Vielzahl von unterschiedlichen Formen aufweisen.
Ein solcher Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens hat beispielsweise eine solche Konfiguration, daß eine Vielzahl von ersten Rührteilen so vorgesehen ist, daß eine Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz auferlegt wird, und eine Vielzahl von zweiten Rührteilen in der Ejektionsstelle der Vielzahl der ersten Rührteile angeordnet ist, so daß eine Fläche gebildet wird, worin die Beschleunigungskraft schwächer ist als in einer Fläche, in der die Vielzahl der ersten Rührteile angeordnet ist.
In diesem Fall wird die Vielzahl der ersten Rührteile bevorzugt in einer plattenartigen Form als Form zum Auferlegen einer Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz gebildet. Zusätzlich ist die Vielzahl der zweiten Rührteile bevorzugt beispielsweise in einer säulenartigen Form gebildet, so daß die Beschleunigungskraft in einer Fläche, in der die Vielzahl der zweiten Rührteile vorgesehen ist, schwächer gemacht wird als die Beschleunigungskraft in der Fläche, in der die Vielzahl der ersten Rührteile vorgesehen ist, und um somit sicher ein genügendes Mischen und Rühren durchzuführen.
Wenn auf diese Weise die zweiten Rührteile in einer säulenartigen Form gebildet sind, wird im allgemeinen eine Beschleunigungskraft nicht erzeugt. Daher ist die Beschleunigungskraft, die auf das wasserabsorbierende Harz in einer Fläche auferlegt wird, in der die ersten Rührteile vorgesehen sind, die Beschleunigungskraft, die durch die ersten Rührteile erzeugt wird (in diesem Fall vermindert sich jedoch die Beschleunigungskraft graduell). Als Ergebnis ist die Beschleunigungskraft in der Fläche kleiner, in der die zweiten Rührteile vorgesehen sind, als in der Fläche, in der die ersten Rührteile vorgesehen sind, und ebenso die Durchschnittsgeschwindigkeit des wasserabsorbierenden Harzes, das sich wie eine Beschleunigung bewegt. Folglich wird das wasserabsorbierende Harz effizient mit der wäßrigen Flüssigkeit durch die zweiten Rührteile gemischt.
In einem Fall, wenn die zweiten Rührteile in einer säulenartigen Form gebildet sind, ist, obwohl die zweiten Rührteile keine Beschleunigungskraft alleine erzeugen, wenn die zweiten Rührteile in einer Vielzahl vorgesehen sind, und wenn die Intervalle bei der Anordnung der zweiten Rührteile eng genug sind, die Beschleunigungskraft einer Wasserabsorptionsharz-Ejektionsrichtung in einigen Fällen größer als in der entgegengesetzten Richtung, und zwar in Abhängigkeit von der Anordnung davon. In diesem Fall wird eine Beschleunigungskraft einer Wasserabsorptionsharz-Ejektionsrichtung erzeugt.
Das heißt, die Vielzahl der zweiten Rührteile muß nur gebildet werden, um so eine schwächere Beschleunigungskraft in der Fläche, in der die Vielzahl der zweiten Rührteile vorgesehen sind, als in der Fläche, in der die Vielzahl der ersten Rührteile vorgesehen sind, zu erzeugen. Ein solcher Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens hat z. B. eine solche Konfiguration um den Rotationsschaft, daß die Vielzahl der ersten Rührteile in der Seite vorgesehen ist, zu der das Wasserabsorptionsharz geführt wird, und sie sind in einer solchen Form gebildet, daß eine Beschleunigungskraft erzeugt wird, und die Vielzahl der zweiten Rührteile wird in der Ejektionsstelle der Vielzahl der ersten Rührteile vorgesehen und in einer solchen Form gebildet, daß eine schwächere Beschleunigungskraft erzeugt wird als bei der Vielzahl der ersten Rührteile.
In diesem Fall wird die Vielzahl der ersten und zweiten Rührteile bevorzugt in einer plattenartigen Form als Form zur Erzeugung einer Beschleunigungskraft gebildet. Jedoch wird die Vielzahl der zweiten Rührteile bevorzugt in einer Form gebildet, die eine kleinere Fläche als die der Vielzahl der ersten Rührteile aufweist, so daß eine schwächere Beschleunigungskraft erzeugt wird als bei der Vielzahl der ersten Rührteile.
Die Rührteile, die in den jeweiligen Flächen angeordnet sind, sind nicht notwendigerweise von einer Art. Z. B. kann durch Vorsehen der ersten Rührteile und der zweiten Rührteile auf gemischte Weise in der zweiten Fläche die Beschleunigungskraft davon eingestellt werden. Mehr spezifisch wird durch Vorsehen von Rührteilen mit einer säulenartigen Form und Rührteilen mit einer plattenartigen Form auf gemischte Weise in der zweiten Fläche eine Beschleunigungskraft entsprechend der Anzahl der Rührteile einer plattenartigen Form, die in der zweiten Fläche vorgesehen sind, und entsprechend der Art, wie sie in der zweiten Fläche angeordnet sind, erhalten.
Darüber hinaus sind die Vielzahl von Rührteilen des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens bevorzugt in einer Reihe spiralförmig angeordnet. Dies stellt eine genügende Beschleunigungskraft sicher und extrudiert ein wasserabsorbierendes Harz und dgl. glatt.
Wenn ein einzelnes Rührteil mit schraubenblattartiger Form (Rührblatt) als Rührteil verwendet wird, kann das Rührteil Flächen mit unterschiedlichen Beschleunigungskräften im fixierten Zylinder bilden, der so konfiguriert ist, daß eine Kerbe oder Öffnung in dem Bereich davon vorgesehen ist, der als zweite Fläche dienen soll oder daß das Blatt graduell in dem Bereich sich verjüngt, der als zweite Fläche dienen soll.
Darüber hinaus kann der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens beispielsweise so konfiguriert sein, daß Flächen, die unterschiedliche Beschleunigungskräfte auf ein wasserabsorbierendes Harz auferlegen, gebildet werden, wobei zumindest eine Art des Rührteils so angeordnet ist, daß es eine Wasserabsorptionsharz-Extrusionsfläche aufweist, die unterschiedliche Winkel mit einer Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft in der ersten Fläche und in der zweiten Fläche bildet. Nachfolgend werden die Winkel in einigen Fällen manchmal als Winkel oder als Winkel der Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen bezeichnet.
Mehr spezifisch können Winkel, gebildet durch eine Wasserabsorptionsharz-Extrusionsfläche des Rührteils und eine Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft, in der ersten Fläche und in der zweiten Fläche variiert werden, beispielsweise indem, (1) wenn ein Rührblatt als Rührteil verwendet wird, die Richtung der Blattoberfläche des Rührblattes in der ersten Fläche und in der zweiten Fläche geändert wird, (2) wenn das Rührblatt spiral angeordnet ist, die Neigung der Spirale in der ersten Fläche und in der zweiten Fläche geändert wird, oder (3) der Befestigungswinkel des Rührteils zu dem Rotationsschaft in der ersten Fläche und in der zweiten Fläche geändert wird.
In diesem Fall muß zur Erzeugung einer Beschleunigungskraft mit dem Rührteil das Rührteil nur so angeordnet sein, daß die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsfläche in bezug auf die Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft geneigt ist (mit anderen Worten so, daß die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsfläche sich im Hinblick auf die Ebene parallel zu einer Richtung des Rotationsschaftes neigt, die eine Wasserabsorptionsharz-Ejektionsrichtung ist).
Erfindungsgemäß muß das Rührteil nicht nur eine Rührfunktion aufweisen, die alleine oder in einer Vielzahl vorgesehen ist.
Das Rührteil muß nicht notwendigerweise die Form oder den Winkel aufweisen, mit dem alle Rührteile, die in dem fixierten Zylinder vorgesehen sind, eine Beschleunigungskraft erzeugen können, solange das Rührteil eine Form und einen Winkel aufweist, so daß das Rührteil eine Beschleunigungskraft in der ersten Fläche erzeugen kann.
In der zweiten Fläche muß die Beschleunigungskraft einer Wasserabsorptionsharz-Ejektionsrichtung nur kleiner in der zweiten Fläche insgesamt als in der ersten Fläche sein. In Abhängigkeit von der Stärke der Beschleunigungskraft in der ersten Fläche kann beispielsweise der Winkel des Rührteils in der zweiten Fläche auf einen Winkel, mit dem eine Beschleunigungskraft nicht erzeugt wird, oder auf einen Winkel eingestellt werden, mit dem eine Beschleunigungskraft in einer Richtung entgegengesetzt zu der Ejektionsrichtung des wasserabsorbierenden Harzes erzeugt wird, solange das wasserabsorbierende Harz in Richtung zur Ejektionsstelle extrudiert werden kann.
Der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens kann beispielsweise so konfiguriert sein, daß zur Bildung von Flächen, die unterschiedliche Beschleunigungskräfte auf ein wasserabsorbierendes Harz auferlegen, zumindest eine Art eines Rührteils so vorgesehen ist, daß es verschiedene Anordnungsdichten in der ersten Fläche und in der zweiten Fläche aufweist.
In diesem Fall kann die Beschleunigungskraft in der zweiten Fläche kleiner gemacht werden als in der ersten Fläche, beispielsweise indem die Intervalle beim Anordnen des Rührteils in der zweiten Fläche breiter als jene in der ersten Fläche gemacht werden oder indem eine kleinere Anzahl von Rührteilen bei der zweiten Fläche als bei der ersten Fläche vorgesehen wird.
Die Verfahren zum Variieren der Beschleunigungskraft durch Ändern der Anordnungsdichte oder durch Ändern des Winkels, der zwischen der Extrusionsfläche des wasserabsorbierenden Harzes des Rührteils und der Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft in der ersten Fläche und in der zweiten Fläche gebildet wird, ist insbesondere beispielsweise nützlich, wenn die Rührteile mit gleicher Form in der ersten und in der zweiten Fläche verwendet werden.
Wenn ein einzelnes Rührblatt mit schraubenblattartiger Form als Rührteil verwendet wird, werden, wenn die Ganghöhe bestimmt ist, die Anordnungsdichte und der Fixierwinkel (der Winkel, gebildet durch die Extrusionsfläche des wasserabsorbierenden Harzes und der Fläche senkrecht zu dem Rotationsschaft) automatisch festgelegt.
Erfindungsgemäß kann die Beschleunigungskraft in der ersten und der zweiten Fläche auf verschiedene Weise durch Kombination der bisher erläuterten Konfigurationen eingestellt werden.
Erfindungsgemäß hat der fixierte Zylinder des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens bevorzugt eine innere Oberfläche, die praktisch einen Kontaktwinkel von nicht weniger als etwa 60° bezogen auf Wasser hat und sich aus einem Basismaterial zusammensetzt, das eine Wärmedeformationstemperatur von nicht weniger als 70°C entfaltet.
Wenn der Kontaktwinkel des Basismaterials zu Wasser weniger als 60° ist, haftet ein wasserhaltiges wasserabsorbierendes Harz an der inneren Oberfläche des fixierten Zylinders in einer größeren Menge, und als Ergebnis werden das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit nicht gleichmäßig vermischt. Wenn die Wärmedeformationstemperatur des Basismaterials weniger als 70°C ist, kann das Basismaterial die während des Mischens erzeugte Wärme nicht aushalten, und in einigen Fällen kann ein stabiles Mischen daher nicht fortgesetzt werden, was Vorsicht erfordert.
Erfindungsgemäß hat der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens bevorzugt ein Verhältnis eines Durchmessers des Rotationsschaftes zu einem Innendurchmesser des fixierten Zylinders im Bereich von 0,4 bis 0,6.
Wenn das Verhältnis in der zweiten Fläche weniger als 0,4 ist, können das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit möglicherweise nicht gut durch die Rührblätter beim Mischen vermischt werden. Wenn im Gegensatz dazu das Verhältnis mehr als 0,6 ist, ist es schwierig, glatt das wasserabsorbierende Harz aus dem fixierten Zylinder zu extrudieren, und in einigen Fällen kann ein stabiles Mischen daher nicht fortgesetzt werden, so daß man vorsichtig sein muß.
Erfindungsgemäß ist der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens bevorzugt so konstruiert, daß die wasserabsorbierenden Harzteilchen mit einer Carboxyl-Gruppe zu der ersten Fläche geführt werden und die wäßrige Flüssigkeit zu der zweiten Fläche geführt wird und bevorzugt zu einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Fläche geführt wird.
Das heißt, wenn das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit gemischt werden, müssen sie vollständig miteinander in möglichst kurzer Zeit in Kontakt gebracht werden. Wenn der Kontakt nicht ausreichend ist, wird eine Aggregationsmasse oder sogenannte Ablagerung erzeugt, was die Gleichmäßigkeit der Mischung vermindert. Der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemäß dieser Erfindung führt dagegen ein Rühren mit hoher Geschwindigkeit und Mischen des wasserabsorbierenden Harzes und der wäßrigen Flüssigkeit augenblicklich durch, indem das wasserabsorbierende Harz in dem Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit dem Rührteil, das in der ersten Fläche vorgesehen ist, bewegt wird und indem dann die wäßrige Flüssigkeit zu der zweiten Fläche oder bevorzugt der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Fläche geführt und eingeführt wird. Daher kann der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens das wasserabsorbierende Harz oder die wäßrige Flüssigkeit genügend gleichmäßig ohne Erzeugung einer Ablagerung mischen.
Wenn erfindungsgemäß das wasserabsorbierende Harz von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche bewegt wird, ändert sich die Beschleunigungskraft, die auf das wasserabsorbierende Harz auferlegt ist, möglichst stark und nicht graduell entsprechend der Entfernung von der Zuführöffnung für das wasserabsorbierende Harz.
Das heißt, wenn die wäßrige Flüssigkeit in den fixierten Zylinder geführt und eingeführt wird, haftet die wäßrige Flüssigkeit an der Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes, das in der ersten Fläche dispergiert ist. Wenn jedoch die Beschleunigungskraft noch hoch ist, selbst nachdem die wäßrige Flüssigkeit anhaftet, kann das wasserabsorbierende Harz vor dem guten Mischen mit dem Rührteil extrudiert werden.
Zur Durchführung eines gleichmäßigen Mischens ist es daher bevorzugt, (1) das Mischen möglichst schnell durchzuführen, bevor die wäßrige Flüssigkeit, die an der Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes anhaftet, durch das wasserabsorbierende Harz absorbiert ist, und (2) das mechanische Mischen durch das Rührteil und die innere Oberfläche des fixierten Zylinders effizient durchzuführen und genügend Zeit zum Mischen und Rühren des wasserabsorbierenden Harzes und der wäßrigen Flüssigkeit zu geben, indem die durchschnittliche Geschwindigkeit des wasserabsorbierenden Harzes, das sich als Beschleuniger bewegt, zu vermindern und bevorzugt das wasserabsorbierende Harz an der Bodenwand in dem fixierten Zylinder stehenzulassen.
Erfindungsgemäß ist daher das Rührteil bevorzugt so vorgesehen, daß die Beschleunigungskraft sich möglichst stark zwischen der ersten und der zweiten Fläche ändert, indem die obigen Konfigurationen entsprechend der Art oder Menge des wasserabsorbierenden Harzes, das verwendet wird, kombiniert werden.
Erfindungsgemäß wird darüber hinaus in einigen Fällen die Beschleunigungskraft für die Ejektion genügend sichergestellt und die Ejektion wird geeignet durchgeführt, indem mehr erste Rührteile an der Ejektionsstelle der zweiten Rührteile vorgesehen werden.
Das heißt, eine dritte Fläche kann an der Ejektionsseite der ersten Fläche als Dispersionsfläche und der zweiten Fläche als Mischfläche vorgesehen sein. Die dritte Fläche dient als Mischungsextrusionsfläche zum Auferlegen einer Beschleunigungskraft auf eine Mischung aus dem wasserabsorbierenden Harz und einer wäßrigen Flüssigkeit, erhalten durch Mischen und Rühren des wasserabsorbierenden Harzes und der wäßrigen Flüssigkeit in der zweiten Fläche, zum Extrudieren der Mischung aus dem Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens.
Ein Rührteil ist in der dritten Fläche vorgesehen, zur Erzeugung einer Beschleunigungskraft einer Wasserabsorptionsharz-Ejektionsrichtung entsprechend der Position der Ejektionsöffnung, um effizient die Mischung aus dem Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zu extrudieren.
Der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens kann darüber hinaus so konfiguriert sein, daß die ersten und zweiten Flächen austauschbar unter bestimmten Bedingungen vorgesehen sind, einschließlich der Art eines zu verwendenden wasserabsorbierenden Harzes.
Erfindungsgemäß wird die Rotationsrate des Rotationsschaftes, das heißt die Rotationsrate des Rührteils, obwohl dies in Abhängigkeit von beispielsweise der Art und der Menge des wasserabsorbierenden Harzes und der wäßrigen Flüssigkeit, die verwendet werden, und der Viskosität der erhaltenen Mischung variiert, bevorzugt auf einen Bereich von 10 bis 5000 Upm, mehr bevorzugt einen Bereich von 200 bis 4000 Upm und noch mehr bevorzugt auf einen Bereich von 500 bis 3000 Upm eingestellt.
Wenn die Rotationsrate zu klein ist, wird das wasserabsorbierende Harz zu langsam bewegt, und zuviel des wasserabsorbierenden Harzes verbleibt in dem fixierten Zylinder, was dazu führen kann, daß das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit nicht gleichmäßig vermischt sind. Wenn im Gegensatz dazu die Rotationsrate zu groß ist, wird es schwierig, eine genügende Zeit zum Mischen und Rühren des wasserabsorbierenden Mittels und der wäßrigen Flüssigkeit einzustellen, was verursachen kann, daß das wasserabsorbierende Mittel und die wäßrige Flüssigkeit ejiziert werden, bevor sie gut vermischt sind.
Diese Erfindung, die in der Lage ist, ein wasserabsorbierendes Harz mit einer Carboxyl-Gruppe mit einer wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, auf diese Weise gleichmäßig zu mischen, kann gleichmäßig die Nähe der Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes bis zu einer angemessenen Tiefe vernetzen.
Folglich hat das wasserabsorbierende Mittel, das durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren erhalten wird, ausgezeichnete Wasserabsorptionseigenschaften insbesondere ein ausgezeichnetes Absorptionsvermögen unter Druck im Vergleich zu einem Wasserabsorptionsmittel, das durch einen konventionellen Mischer erhalten wird.
Wie oben beschrieben ist das wasserabsorbierende Mittel dieser Erfindung gekennzeichnet durch P ≥ 20 (g/g) und Q/P ≥ 0,85,worin P und Q jeweils das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels unter einem Druck von 50 g/cm² vor und nach dem Auferlegen eine Stoßkraft (A) auf das wasserabsorbierende Mittel durch Auferlegen einer vorbestimmten Beladung auf das wasserabsorbierende Mittel bedeuten.
Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße wasserabsorbierende Mittel gekennzeichnet durch X ≥ 20 (g/g) und Y/X ≥ 0,90,worin X und Y jeweils das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels unter einem Druck von 50 g/cm² vor und nach dem Auferlegen einer Stoßkraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel sind, indem eine vorbestimmte Vibration auf das wasserabsorbierende Mittel auferlegt wird.
Daher kann diese Erfindung ein wasserabsorbierendes Mittel ergeben, das in der Lage ist immer seine hohe Wasserabsorptionsleistung beizubehalten, selbst wenn es beispielsweise in einer Herstellungsanlage transportiert oder zu einem Endprodukt durch einen Verwender verarbeitet ist, und kann immer ausgezeichnete Eigenschaften unabhängig von der Verwendung in dem Endprodukt entfalten.
Erfindungsgemäß wird die Herstellung des wasserabsorbierenden Mittels mit einem bestimmten Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit einer ausgezeichneten Mischfähigkeit durchgeführt.
Ein Herstellungsverfahren eines wasserabsorbierenden Mittels mit einem konventionellen Mischer muß z. B. die Verteilung der Teilchendurchmesser des wasserabsorbierenden Harzes einengen und die Menge der Teilchen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 150 μm, d. h. die feinen wasserabsorbierenden Harzteilchen (nachfolgend werden sie manchmal nur mit feinen Teilchen bezeichnet) auf einen spezifischen Bereich steuern, um ein wasserabsorbierendes Harz und eine wäßrige Flüssigkeit gleichmäßiger zu mischen. Auf der anderen Seite kann diese Erfindung ohne strikte Durchführung einer solchen Kontrolle der Teilchendurchmesser immer eine ausgezeichnete Mischfähigkeit entfalten. Selbst wenn feine Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 150 μm in einer großen Menge enthalten sind, kann daher diese Erfindung noch verschiedene Eigenschaften einschließlich dem Absorptionsvermögen unter Druck verbessern.
Wie oben beschrieben muß diese Erfindung nicht notwendigerweise die Teilchendurchmesser strikt steuern. Zur Verbesserung beispielsweise der Einfachheit der Handhabung und zur weiteren Verbesserung verschiedener Eigenschaften kann das wasserabsorbierende Harz mit weniger feinen Teilchen und daher mit einer engen Verteilung der Teilchendurchmesser als Ausgangsmaterial für ein wasserabsorbierendes Harz verwendet werden, indem die feinen Teilchen, die in dem Herstellungsverfahren des wasserabsorbierenden Harzes erzeugt sind, mehr spezifisch die feinen Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 150 μm und insbesondere nicht mehr als 75 μm klassifiziert und entfernt werden.
Die feinen Teilchen, die erfindungsgemäß entfernt sind, können gesammelt und als Ausgangsmaterial für das wasserabsorbierende Harz erneut verwendet und nicht weggeworfen werden, indem sie mit dem Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahren granuliert werden. Das heißt, der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens kann zum Granulieren ebenso wie zur Oberflächenvernetzung des wasserabsorbierenden Harzes bei der Herstellung des wasserabsorbierenden Mittels verwendet werden.
Durch Verwendung eines wasserabsorbierenden Harzes, erhalten durch Granulierung, das eine große Oberfläche aufweist (wasserabsorbierendes Harz – Granulierungsprodukt), als Ausgangsmaterial für ein wasserabsorbierendes Mittel kann ein wasserabsorbierendes Mittel mit einem Granulierungsprodukt mit großer Oberfläche (vernetztes Granulierungsprodukt) erhalten durch Vernetzen des wasserabsorbierenden Harz-Granulierungsproduktes, erhalten werden. Obwohl erfindungsgemäß die feinen Teilchen, die in dem Herstellungsverfahren des wasserabsorbierenden Harzes entfernt sind, für die Granulierung verwendet werden können, können feine Teilchen zweckreich hergestellt werden, indem die Bedingungen für das Mahlen oder die Polymerisation zur Verbesserung der Absorptionsrate eingestellt werden. Erfindungsgemäß kann das wasserabsorbierende Harz mit den feinen Teilchen direkt vernetzt werden, ohne daß die feinen Teilchen entfernt sind, und dann kann ein wasserabsorbierendes Mittel mit den feinen Teilchen, das somit erzeugt ist, weiter granuliert werden.
Das heißt, ein wasserabsorbierendes Mittel mit einer noch besseren Absorptionsrate kann erhalten werden, indem das wasserabsorbierende Harz, das erfindungsgemäß verwendet wird, eine vernetztes Granulierungsprodukt mit großer Oberfläche aufweist.
Die folgende Beschreibung erläutert ein Verfahren zum Granulieren eines wasserabsorbierenden Harzes und ein Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels unter Verwendung dieses Granulierungsverfahrens. Erfindungsgemäß können nur feine Teilchen (z. B. mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 150 μm) oder ein wasserabsorbierendes Harz mit solchen feinen Teilchen als wasserabsorbierendes Harz verwendet werden, das bei der Granulierung als Ausgangsmaterial für ein wasserabsorbierendes Mittel eingesetzt wird. Wie oben beschrieben können die feinen Teilchen in einem Herstellungsverfahren für das wasserabsorbierende Harz von einer Mischung (d. h. dem wasserabsorbierenden Harz, erhalten nach dem Polymerisationsverfahren) der feinen Teilchen und einem wasserabsorbierenden Harz mit größeren Teilchendurchmesser als den feinen Teilchen klassifiziert oder durch Einstellen der Bedingungen zum Mahlen oder der Polymerisation zur Verbesserung der Absorptionsrate erzeugt werden. Die Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes, das bei der Granulierung verwendet wird, kann vernetzt sein oder nicht.
Wenn das wasserabsorbierende Harz oder die feinen wasserabsorbierenden Harzteilchen granuliert werden, wird eine wäßrige Flüssigkeit, insbesondere Wasser bevorzugt als Bindemittel verwendet. Wenn das wasserabsorbierende Harz granuliert wird, wird die wäßrige Flüssigkeit als Bindemittel, obwohl sie in verschiedenen Mengen in Abhängigkeit von beispielsweise der Art, dem Teilchendurchmesser und dem Wassergehalt des wasserabsorbierenden Harzes verwendet wird, bevorzugt in einer Menge im Bereich von mehr als 0 bis nicht mehr als 400 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des wasserabsorbierenden Harzes verwendet. Ein wasserabsorbierendes Mittel mit einer hohen Absorptionsrate kann erhalten werden, indem ein wasserabsorbierendes Harz-Granulierungsprodukt oder ein wasserabsorbierendes Harz mit einem wasserabsorbierenden Harz-Granulierungsprodukt als Ausgangsmaterial für ein wasserabsorbierendes Mittel verwendet wird.
Zusätzlich haben die Erfinder dieser Erfindung festgestellt, daß für den Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels mit einer ausgezeichneten Granulierungsstärke, so daß ein Endprodukt immer ausgezeichnete Eigenschaften entfalten kann, auf irgendeine Art und Weise verwendet werden kann und immer ausgezeichnete Eigenschaften entfaltet, die wäßrige Flüssigkeit als Bindemittel bevorzugt in einer Menge von nicht weniger als 70 Gew.-Teilen verwendet wird, mehr spezifisch in einer Menge von 70 bis 400 Gew.-Teilen, mehr bevorzugt in einer Menge im Bereich von 80 bis 200 Gew.-Teilen und am meisten bevorzugt in einer Menge im Bereich von 100 bis 180 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des wasserabsorbierenden Harzes, und zwar angesichts der Eigenschaften, Granulierstärke und Mischen.
Wenn die wäßrige Flüssigkeit in einer Menge von mehr als 400 Gew.-Teilen verwendet wird, verbessert sie die Granulierstärke nicht als Antwort auf eine erhöhte Menge der zugegebenen wäßrigen Flüssigkeit, was angesichts der Trocknungskosten nachteilig ist. Wenn die wäßrige Flüssigkeit in einer Menge von mehr als 400 Gew.-Teilen verwendet wird, gibt es die Möglichkeit, daß der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens entsprechend dieser Erfindung nicht in der Lage sein kann, eine Verschlechterung der Eigenschaften zu verhindern und das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit (Bindemittel) gleichmäßig zu mischen. Die wäßrige Flüssigkeit umfaßt nicht weniger als 90 Gew.-% Wasser, bevorzugt nicht weniger als 99 Gew.-%, mehr bevorzugt 99 bis 100 Gew.-% und insbesondere bevorzugt umfaßt sie nur Wasser angesichts der Eigenschaften und Granulierstärke.
Wenn im Gegensatz dazu die wäßrige Flüssigkeit in einer Menge von weniger als 70 Gew.-Teilen verwendet wird, wird eine genügende Granulierstärke nicht erhalten, was möglicherweise dafür sorgt, daß das wasserabsorbierende Mittel nicht in der Lage ist, immer ausgezeichnete Eigenschaften unabhängig von der Art der Verwendung im Endprodukt zu entfalten. Insbesondere wenn die wäßrige Flüssigkeit in einer zu kleinen Menge verwendet wird, kann nicht nur die Granulierstärke unzureichend sein, sondern die Viskosität des erhaltenen wasserhaltigen, gelartigen Granulierungsproduktes wird groß. Wenn beispielsweise Wasser in einem Bereich von 30 bis 65 Gew.-Teilen zugegeben wird, haftet das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt an der inneren Oberfläche der fixierten Zylinders des Mischers und kann wahrscheinlich mit sich selbst aggregieren. Trotz der Verminderung der verwendeten Wassermenge wird daher das Trocknen schwierig, so daß man vorsichtig sein muß.
Zur Verbesserung der Granulierstärke muß die wäßrige Flüssigkeit in einer Menge von nicht weniger als einer vorbestimmten Menge zu dem wasserabsorbierenden Harz gegeben werden.
Selbst wenn konventionell der oben beschriebene Mischer vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ (US-Patente 5 002 986 und 4 734 478), die bestimmte kontinuierliche Sprüh-Granulieranlagen (US-Patent 5 360 148) oder das Fließbett (europäisches Patent 05 342 899) als Anlage zum Mischen einer wäßrigen Flüssigkeit für die Granulierung verwendet wird, kann die wäßrige Flüssigkeit gleichmäßig und stabil nur in einer Menge von nicht etwa 30 Gew.-Teilen zu 100 Gew.-Teilen des wasserabsorbierenden Harzes aufgrund der Probleme der Mischer zugegeben werden.
Bei den anderen Verfahren als dem Granulierverfahren wird der Schermischer (europäisches Patent 0 417 761), der Nauta-Mischer (US-Patent 4 950 692) zum Mischen der feinen Teilchen in der wäßrigen Flüssigkeit verwendet. Sie sind in der Lage, eine wäßrige Flüssigkeit in einer Menge von 100 Gew.-Teilen oder noch mehr mit einer starken Scherkraft zuzugeben und zu mischen; jedoch wird die erhaltene Mischung, die ein Monolith wird, nicht granuliert. Wenn beim Mischen eine zu starke Kraft verwendet wird, baut die Scherkraft das wasserabsorbierende Harz ab.
Wenn eine wäßrige Flüssigkeit zu dem wasserabsorbierenden Harz in einer Menge von mehr als 60 Gew.-Teilen gegeben wird, wird das wasserabsorbierende Harz ein wasserhaltiges Gel. Weil in diesem Fall der Schermischer das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit mit der Scherkraft mischt, ist das erhaltene wasserhaltige Gel ein kontinuierliches und stark monolithisches gelartiges Produkt und kein teilchenartiges Granulierungsprodukt (Aggregationsprodukt). Daher hat das wasserhaltige Gel eine kleinere Oberfläche und kann ohne weitere Verarbeitung nicht getrocknet werden. Im allgemeinen muß das Gel unter Scheren gemahlen werden (US-Patent 4 950 692). Daher gibt es ein Problem der Verminderung der Absorptionsrate. Ebenso baut das Mahlverfahren das Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt ab.
Entsprechend einem Verfahren, das in dem europäischen Patent 0 644 224 offenbart ist, bei dem ein Mischhilfsmittel wie unlösliche anorganische feine Teilchen oder ein wasserlösliches Polymer verwendet wird, um die Mischeigenschaften von Wasser zu verbessern, werden das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit nicht gleichmäßig vermischt, und verschiedene Eigenschaften, einschließlich der Granulierstärke vermindern sich unerwünscht.
Zur Verbesserung von verschiedenen Eigenschaften einschließlich der Granulierstärke ist es daher wichtig, das Granulierungsprodukt (Aggregationsprodukt) durch gleichmäßiges Mischen des wasserabsorbierenden Harzes und der wäßrigen Flüssigkeit ohne Kneten (Scheren) direkt zu erhalten, ebenso wie die wäßrige Flüssigkeit zu dem wasserabsorbierenden Harz in einer Menge in einem vorbestimmten Bereich zuzugeben. Diese Erfindung ermöglicht durch Verwendung des bestimmten Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens praktisch zum ersten Mal, ein wasserhaltiges gelartiges Granulierungsprodukt aus Wasser und den feinen Teilchen zu erhalten, ohne daß ein Mischhilfsmittel, das für die Granulierung konventionell verwendet wurde, und das Mahlverfahren des Gels, das konventionell für ein anderes Verfahren als die Granulierung eingesetzt wurde, verwendet werden.
Diese Erfindung hat die Bedingungen zur Verwendung des erwähnten Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens geklärt. Mehr spezifisch werden erfindungsgemäß, selbst wenn die wäßrige Flüssigkeit reichlich vorhanden ist, das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit gleichmäßig vermischt, indem der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens verwendet wird, ohne daß das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit geknetet werden, und ohne daß ein Mischhilfsmittel verwendet wird, das eine Verminderung der Eigenschaften verursacht. Zusätzlich ist das wasserhaltige Gel, das mit dem Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens erhalten wird, wie Teilchen und kann normalerweise ohne weitere Verarbeitung als ein nicht-kontinuierliches teilchenartiges Granulierungsprodukt, das sich aus aggregierten Massen von wasserhaltigem Gel zusammensetzt, getrocknet werden. Es wird bestätigt, daß die Massen aus dem wasserhaltigen Gel ein nicht-kontinuierliches teilchenartiges Granulierungsprodukt (Aggregationsprodukt) bei Beobachtung mit einem optischen Mikroskop bilden, daß die Teilchen ohne Änderung ihrer Formen aggregieren und als nicht-kontinuierliche Teilchen bei der Absorption von Wasser quellen. Daher erfordert diese Erfindung, gemäß der das wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt direkt von dem wasserabsorbierenden Harz in der wäßrigen Flüssigkeit erhalten wird, keinen Mischhilfsstoff und kein Verfahren zum Mahlen des Gels durch Scheren und kann daher die Verschlechterung des Granulierproduktes aus dem wasserabsorbierenden Harz verhindern.
Beispiele der wäßrigen Flüssigkeit, die zum Granulieren gemäß dieser Erfindung verwendet wird, umfassen Wasser und das erwähnte hydrophile organische Lösungsmittel. Als wäßrige Flüssigkeit unter diesen sind reines Wasser oder Wasser mit einer kleinen Menge eines Vernetzungsmittels bevorzugt. In diesem Fall können die Oberflächenvernetzungsmittel der erwähnten Arten in den erwähnten Mengen als Vernetzungsmittel verwendet werden. Auf diese Weise ermöglicht ein Vernetzungsmittel zusammen mit der wäßrigen Flüssigkeit die Verminderung der wasserlöslichen Komponenten und eine weitere Verbesserung der Granulierstärke.
Der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens hat ausgezeichnete Mischeigenschaften, wie oben beschrieben. Dies ermöglicht das stabile Mischen einer großen Menge einer wäßrigen Flüssigkeit und verbessert die kontinuierliche Granulierfähigkeit und Produktivität. Das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit werden unter Verwendung des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens in der Art vermischt, wie sie bereits in dieser Beschreibung bezüglich des Verfahrens zur Herstellung des wasserabsorbierenden Mittels erläutert wurde.
Bei der Granulierung von nur feinen Teilchen als wasserabsorbierendes Harz haben erfindungsgemäß die feinen Teilchen bevorzugt einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 150 bis 10 μm und umfassen praktisch nicht weniger als 70 Gew.-% und mehr bevorzugt nicht weniger als 90 Gew.-% Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 150 μm. Die feinen Teilchen haben bevorzugt eine irreguläre Form, erhalten durch die Wasserlösungspolymersisation, bis zu einer globalen Form, erhalten durch die Umkehrphasen-Suspensionspolymerisation. Jedoch sind die feinen Teilchen bevorzugt nicht an der Oberfläche vernetzt.
Erfindungsgemäß hat das wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt bevorzugt einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,3 bis 10 mm, mehr bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 8 mm und insbesondere bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 mm. Wenn das wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt einen Teilchendurchmesser von weniger als 0,3 mm hat, ist der granulierte Anteil niedrig, und es gibt die Möglichkeit, daß ein getrocknetes Granulierungsprodukt, erhalten durch Trocknen des wasserhaltigen, gelartigen Granulierungsproduktes keine ausreichende Granulierstärke aufweist. Wenn das wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt einen Teilchendurchmesser von mehr als 10 mm hat, verschlechtern sich in einigen Fällen die Eigenschaften und/oder die Menge der feinen Teilchen erhöht sich.
Für den Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels mit noch mehr verbesserter Granulierstärke und gleichzeitig mit ausgezeichneten Eigenschaften wie Absorptionsvermögen unter Druck und Absorptionsrate wird zunächst ein teilchenartiges, wasserhaltiges gelartiges Granulierungsprodukt mit einem angemessenen Teilchendurchmesser hergestellt und dann getrocknet, unter Schrumpfung.
Wie oben beschrieben, kann mit dem erfindungsgemäßen Granulierverfahren die Granulierstärke weiterhin verbessert werden, indem das teilchenartige, wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt nach Zugabe der wäßrigen Flüssigkeit, insbesondere Wasser bevorzugt getrocknet wird.
Wenn die wäßrige Flüssigkeit in einer Menge von weniger als 10 Gew.-Teilen zugegeben wird, wird das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt nicht notwendigerweise getrocknet. Wenn im Gegensatz dazu die wäßrige Flüssigkeit in einer Menge von weniger als 70 Gew.-Teilen zugegeben wird, muß das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt zum Schrumpfen getrocknet werden.
Das Wasserabsorptionsharz wird ein fester Monolith durch Zugabe einer großen Menge einer wäßrigen Flüssigkeit und durch anschließendes Trocknen, unter Bildung eines Granulierungsproduktes mit nahezu simulierenden primären Teilchen (Aggregationsprodukt von feinen Teilchen), wie in dem elektronischen Mikrophoto von 19 gezeigt ist. Es ist leicht aufgrund eines Vergleiches der Teilchen vor und nach der Granulierung mit einem elektronischen Mikrobild, das 20- bis 100-fach oder bevorzugt 30- bis 50-fach vergrößert, zu bewerten, daß die feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz ein Granulierungsprodukt mit nahezu simulierenden Primärteilchen (Aggregationsprodukt aus feinen Teilchen) auf diese Art durch Granulierung bilden. Daß die Teilchen ein Granulierungsprodukt (Aggregationsprodukt aus feinen Teilchen) sind, kann beispielsweise aufgrund der Tatsache, daß die Aggregation eines jeden Teilchens mit einem optischen Mikrobild des wasserhaltigen gelartigen Granulierungsproduktes oder mit einem elektronischen Mikrobild des wasserhaltigen gelartigen Granulierungsproduktes, das getrocknet worden ist, aber nicht gemahlen worden ist, bestätigt werden kann, und aufgrund der Tatsache verstanden werden, daß die Teilchen in eine Vielzahl von Teilchen wie jene vor der Granulierung spalten und nicht kontinuierlich in Wasser in einem großen Überschuß quellen.
Erfindungsgemäß wird das wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt bevorzugt ohne Mahlen oder Kneten praktisch getrocknet. Das wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt wird unter der Bedingung getrocknet, daß das wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt, das direkt aus Teilchen (feinen Teilchen) des wasserabsorbierenden Harzes erhalten wird, weder gemahlen noch geknetet wird.
Erfindungsgemäß verwendet das Trocknungsverfahren bevorzugt die oben erwähnte Trocknungsvorrichtung oder den Heizofen, obwohl dies nicht auf irgendeine bestimmte Weise beschränkt ist. Die Trocknungstemperatur, die nicht beschränkt ist, ist bevorzugt verhältnismäßig hoch angesichts der Granulierstärke. Die Trocknungstemperatur ist spezifisch in einem Bereich von 110 bis 300°C, bevorzugt im Bereich von 120 bis 200°C und mehr bevorzugt im Bereich von 150 bis 180°C. Das wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt wird bevorzugt bei einer solchen Temperatur getrocknet, weil das teilchenartige wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt stärker schrumpfen würde, wenn es getrocknet wird, und als Ergebnis würde es ein festes wasserabsorbierendes Harz-Granulierungsprodukt bilden. Das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt kann alleine oder alternativ mit dem gelartigen Polymer gemischt und zusammen mit diesem getrocknet werden, das durch die erwähnte Wasserlösungspolymerisation oder Umkehrphasen-Suspensionspolymerisation erhalten ist und noch nicht getrocknet wurde. In diesem Fall wird die oben erwähnte übliche Trocknungsvorrichtung oder der Heizofen zum Trocknen verwendet.
Obwohl das auf diese Weise erhaltene teilchenartige, getrocknete Granulierungsprodukt geschrumpft ist und ein festes getrocknetes Produkt geworden ist, kann gegebenenfalls das getrocknete Granulierungsprodukt weiter gemahlen werden, um die Teilchengröße einzustellen. Das Verfahren zum Mahlen des getrockneten Granulierungsproduktes ist nicht auf eine bestimmte Weise beschränkt und verwendet bevorzugt beispielsweise eine Vibrationsmühle oder eine Mahlvorrichtung vom Walzengranulator-Typ.
Wie oben beschrieben kann das wasserabsorbierende Harz-Granulierungsprodukt dieser Erfindung leicht unter der Bedingung erhalten werden, daß das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt nicht gemahlen wird, indem die wäßrige Flüssigkeit mit 70 Gew.-Teilen bis 400 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des wasserabsorbierenden Harzes mit dem bestimmten Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemischt und anschließend das erhaltene teilchenartige, wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt getrocknet wird.
Erfindungsgemäß hat das wasserabsorbierende Harz-Granulierungsprodukt, erhalten durch das obige Verfahren, einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von bevorzugt 200 bis 800 μm, und mehr bevorzugt 200 bis 500 μm. Das heißt erfindungsgemäß werden Teilchen mit Teilchendurchmesser von nicht mehr als 150 μm (d. h. nicht mehr als 100 μm im Schnitt) bevorzugt granuliert, unter Erhalt eines durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 200 bis 800 μm.
Das Granulierungsprodukt aus dem wasserabsorbierenden Harz unterscheidet sich von den konventionellen Granulierungsprodukten aus wasserabsorbierenden Harzen, weil es eine deutlich bessere Granulierstärke aufweist und keine abschwächende Eigenschaften zeigt. Wie in dem elektronischen Mikrobild gemäß 19 gezeigt ist, ist darüber hinaus das Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt überraschend zu porösen, simulierenden Primärteilchen granuliert, wodurch eine hohe Absorptionsrate erhalten wird.
Daher kann ein wasserabsorbierendes Mittel, das beispielsweise ein ausgezeichnetes Absorptionsvermögen unter hohem Druck, Granulierstärke und hohe Absorptionsrate aufweist, durch weiteres Vernetzen der Oberfläche des Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes, erhalten in dem oben beschriebenen Granulierungsverfahren, erhalten werden. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels ohne Druck ist nicht weniger als 20 g/g bevorzugt nicht weniger als 25 g/g und am meisten bevorzugt nicht weniger als 30 g/g.
Das heißt, das Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels dieser Erfindung ist am meisten bevorzugt ein Verfahren, bei dem zunächst das teilchenartige, wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,3 bis 10 mm durch Mischen von 70 bis 400 Gew.-Teilen der wäßrigen Flüssigkeit mit 100 Gew.-Teilen des wasserabsorbierenden Harzes mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 10 bis 150 μm erhalten wird, dieses nicht gemahlen wird und dann das Granulierungsprodukt bei einer Temperatur im Bereich von 110 bis 300°C getrocknet und geschrumpft wird und die Oberfläche des erhaltenen Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 200 bis 800 μm vernetzt wird.
Das wasserabsorbierende Mittel, das durch das Herstellungsverfahren erzeugt ist, weist ausgezeichnete Leistung wie Absorptionsvermögen unter hohem Druck von nicht weniger als 20 g/g, bevorzugt nicht weniger als 25 g/g, eine Absorptionsrate von nicht länger als 25 Sekunden und bevorzugt nicht länger als 20 Sekunden und ein Granulierzerstörungsverhältnis von nicht mehr als 10 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.-%, mehr bevorzugt nicht mehr als 2 Gew.-% und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 1 Gew.-% auf.
Wie bisher beschrieben kann diese Erfindung zum ersten Mal ein wasserabsorbierendes Harz angeben, das gleichzeitig die Erfordernisse bezüglich des Absorptionsvermögens unter hohem Druck, Granulierstärke und Absorptionsrate erfüllt, die konventionell einander widersprechen und nicht gleichzeitig erfüllt werden können.
Das heißt, entsprechend einem konventionellen Granulierverfahren kann unabhängig davon, ob die Oberfläche vor, während oder nach der Granulierung vernetzt wird, wie zuvor beschrieben, die Granulierung die Oberfläche zerstören und die Eigenschaften abbauen und dabei ist es unmöglich, ein Wasserabsorptionsmittel zu erhalten, das gleichzeitig die Erfordernisse bezüglich des Absorptionsvermögens unter hohem Druck, Granulierstärke und Absorptionsrate erfüllen kann. Insbesondere hat die Verwendung des Mischhilfsmittels das Problem, daß es in der Lage ist, eine Verminderung der Eigenschaften und Granulierstärke des Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes zu verursachen. Auf der anderen Seite ist es entsprechend dieser Erfindung möglich, ein wasserabsorbierendes Mittel zu erhalten, das gleichzeitig diese Erfordernisse bezüglich der drei Eigenschaften erfüllen kann, indem zunächst das teilchenartige, wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt hergestellt und dann die Oberfläche der porösen Granulierteilchen (Aggregationsprodukt), die zu simulierenden Primärteilchen granuliert sind, vernetzt wird. Erfindungsgemäß wird kein Mischhilfsmittel zum Granulieren verwendet und bevorzugt wird praktisch reines Wasser oder Wasser mit einer kleinen Menge an Vernetzungsmittel verwendet.
Erfindungsgemäß kann das Granulierverfahren auf die Granulierung einer verhältnismäßig kleinen Menge an feinen Teilchen, die in einem wasserabsorbierenden Mittel mit einer vernetzten Oberfläche enthalten sind, und auf eine Kombination mit einer anderen wasserlöslichen Verbindung angewandt werden. In diesem Fall wird die wäßrige Flüssigkeit als erwähntes Bindemittel oder Lösung bevorzugt in einer Menge im Verhältnis von 0,1 bis 30 Gew.-Teilen, mehr bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-Teilen und mehr bevorzugt in einer Menge im Bereich von 1 bis 5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des Wasserabsorptionsmittels verwendet.
Wenn die wäßrige Flüssigkeit in einer zu großen Menge verwendet wird, kann die Oberflächenvernetzung möglicherweise zerstört werden, selbst wenn der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens entsprechend dieser Erfindung verwendet wird. Wenn die wäßrige Flüssigkeit in einer zu kleinen Menge verwendet wird, kann keine genügende Granulierstärke erhalten werden, was nicht bevorzugt ist.
Selbst wenn erfindungsgemäß feine Teilchen granuliert werden, deren Oberfläche bereits vernetzt ist, die in einem Wasserabsorptionsmittel wie oben beschrieben enthalten sind, verschlechtert das erhaltene Granulierungsprodukt sich nicht bei dem Granulierverfahren, und ein Wasserabsorptionsmittel mit einer ausgezeichneten Granulierstärke kann auf gleiche Weise wie bei der Herstellung des Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes erhalten werden. Das Wasserabsorptionsmittel (vernetztes Granulierungsprodukt) zeichnet sich insbesondere beispielsweise bezüglich des Absorptionsvermögens unter Druck und der Absorptionsrate aus, weil es eine größere Oberfläche als primäre Teilchen aufgrund der Granulierung aufweist.
Entsprechend dieser Erfindung kann der Widerstand eines vernetzten Granulierungsprodukts gegenüber mechanischer Beanspruchung ausgewertet und als Granulierstärke des vernetzten Granulierungsproduktes vorhergesagt werden, indem die Stoßkraft (B) auf das vernetzte Granulierungsprodukt durch Auferlegung einer vorbestimmten Vibration aufgelegt und dann das Zerstörungsverhältnis des vernetzten Granulierungsproduktes gemessen wird. Durch Messen des Zerstörungsverhältnisses des vernetzten Granulierungsproduktes ist es daher gemäß dieser Erfindung möglich, ein Wasserabsorptionsmittel zu erhalten, das die ausgezeichnete Wasserabsorptionsleistung beibehält, selbst wenn es beispielsweise in einer Herstellungsanlage transportiert oder durch einen Verwender zu einem Endprodukt verarbeitet ist, und das immer ausgezeichnete Eigenschaften beibehält unabhängig davon, wie es in dem Endprodukt verwendet wird.
Erfindungsgemäß ist die Stoßkraft (B), die auf das Wasserabsorptionsmittel auferlegt wird, wie oben erwähnt. Das Zerstörungsverhältnis des vernetzten Granulierungsproduktes (wird nachfolgend als Granulierzerstörungsverhältnis bezeichnet) ist ein Wert, erhalten durch Auferlegung von zunächst der erwähnten Stoßkraft (B) auf das vernetzte Granulierungsprodukt für 30 Minuten, anschließendes Messen des Gewichte der vernetzten Granulierteilchen im Behälter 41, die zerstört sind, indem sie zusammen mit den Glasperlen vibriert sind, und Dividieren des Gewichtes der vernetzten Granulierteilchen nach Auferlegung der Vibration durch das Gewicht der Granulierteilchen vor der Auferlegung der Vibration.
Wenn das Granulierzerstörungsverhältnis des vernetzten Granulierungsproduktes gemessen wird, wird ein vernetztes Granulierungsprodukt mit 30,00 g als Granulierungsprodukt verwendet. Das heißt, das Granulierzerstörungsverhältnis kann bei granulierenden Körnchen mit einer konstanten Teilchengröße gemessen werden, indem die Stoßkraft (B) auf 30,00 g des vernetzten Granulierungsproduktes, dessen Teilchengröße größer ist als vor der Granulierung, auferlegt und somit diese zerstört werden und indem anschließend das Gewicht der erzeugten Körnchen mit einer konstanten Teilchengröße mit einer Ro-Tap-Klassifizierung unter Verwendung eines JIS-Standardsiebes gemessen wird.
Durch Verwendung von beispielsweise einem Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt oder einem Wasserabsorptionsharz anstelle des vernetzten Granulierungsproduktes bei der obigen Messung kann das Granulierzerstörungsverhältnis des Granulierungsproduktes vor der Oberflächenvernetzung gemessen werden und so kann das Zerstörungsverhältnis eines wasserabsorbierenden Harzes, das nicht vernetzt oder granuliert ist, als Verfahren für den Stoßkraft-Resistenzversuch eines wasserabsorbierenden Harzes gemessen werden.
Wie oben beschrieben kann, wenn erfindungsgemäß ein wasserabsorbierendes Mittel ein Granulierungsprodukt (vernetztes Granulierungsprodukt) enthält, der widerstand des wasserabsorbierenden Mittel gegenüber mechanischer Beanspruchung ausgewertet und vorhergesagt werden, indem das Granulierzerstörungsverhältnis und die Eigenschaftswerte Q/P und Y/X gemessen werden. Wenn konventionell ein wasserabsorbierendes Mittel ein Granulierungsprodukt (vernetztes Granulierungsprodukt) enthält, können die Verminderung der Eigenschaften und das Granulierzerstörungsverhältnis nur gemessen werden, wenn beispielsweise die Verarbeitung zu einem Endprodukt durch einen Verwender und der Transport in einer Herstellungsanlage, wo die Granulierungszerstörung mit dem Endprodukt ausgewertet werden soll, tatsächlich durchgeführt werden, indem eine große Menge an Wasserabsorptionsmittel verwendet wird. Entsprechend dem obigen Verfahren ist es jedoch möglich, ein einfaches Verfahren für den Stoßkraftresistenztest des Wasserabsorptionsmittels im Labormaßstab entsprechend beispielsweise dem Transport in einer Herstellungsanlage unter Verarbeitung zu einem Endprodukt durch einen Verwender anzubieten.
Weil der Widerstand des Wasserabsorptionsmittels gegenüber mechanischer Beanspruchung gemäß dieser Erfindung zuvor durch ein einfaches Verfahren ausgewertet werden kann, ist es daher möglich, ein wasserabsorbierendes Mittel zu erhalten, das seine hohe Wasserabsorptionsleistung selbst beispielsweise nach dem Transport in einer Herstellungsanlage oder nach der Verarbeitung zu einem Endprodukt durch einen Verwender aufrechterhält und immer ausgezeichnete Eigenschaften mit dem Endprodukt unabhängig davon entfaltet, wie das Wasserabsorptionsmittel verwendet wird.
Darüber hinaus kann diese Erfindung verschiedene Funktionen dem wasserabsorbierenden Mittel verleihen, indem zu dem Wasserabsorptionsmittel beispielsweise ein Desinfektionsmittel, Deodorant, antibakterielles Mittel, Parfüm, verschiedene Arten von anorganischen Pulvern, Schäummittel, Pigment, Färbestoff, hydrophiles Mittel, Nährstoff, Oxidationsmittel, Reduktionsmittel, Wasser und ein Salz gegeben werden. Es muß nicht betont werden, daß der Mischer dieser Erfindung geeignet zur Zugabe dieser Verbindungen verwendet werden kann.
Wie oben beschrieben werden die Wasserabsorptionsmittel, weil sie in der Lage sind, deren hohe Wasserabsorptionsleistung selbst nach Verarbeitung durch einen Verwender zu einem Endprodukt, das heißt einem Flüssigkeit absorbierenden Produkt, aufrechtzuerhalten, geeignet für verschiedene Arten von Produkten, die Flüssigkeiten absorbieren, verwendet, und insbesondere für Produkte, die Flüssigkeiten absorbieren wie Hygieneartikel, einschließlich Papierwindeln, Damenbinden und Inkontinenzeinlagen, die ausgezeichnete Absorptionseigenschaften unter Druck erfordern.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung 8-84927/1996 (Tokukaihei 8-84927) und die kanadische offengelegte Patentanmeldung 2 154 425 offenbaren die Verminderung der Menge an feinen Teilchen, die durch eine mechanische Beladung abgerieben sind, indem ein wasserabsorbierendes Polymer mit einem Polymer zur Bildung eines nicht-reaktiven, wasserlöslichen Filmes beschichtet werden. Diese Erfindung erfordert im Gegensatz zu diesen Patentanmeldungen nicht beispielsweise ein Verfahren zum Beschichten des Oberflächenteils der Harzteilchen mit beispielsweise einem Polymer zur Bildung eines nicht-reaktiven, wasserlöslichen Filmes, kann die Verminderung der Eigenschaften aufgrund einer solchen Filmbeschichtung verhindern und kann ein wasserabsorbierendes Mittel anbieten, das gegenüber mechanischer Beladung resistent ist und ausgezeichnete Absorptionsleistung durch normale Verarbeitung aufweist.
Zusätzliche Ziele, Vorteile und neue Merkmale dieser Erfindung werden teilweise in der nachfolgenden Beschreibung angegeben und werden teilweise dem Fachmann aufgrund der Untersuchung der folgenden Beschreibung ersichtlich oder können durch die Praxis dieser Erfindung erfahren werden. Für ein weiteres Verständnis der Natur dieser Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verwiesen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels eines Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung eingefügt ist.
2(a) ist eine erläuternde Ansicht, die einen Rührzustand in einer ersten Fläche des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemäß 1 zeigt.
2(b) ist eine erläuternde Ansicht, die einen Rührzustand in einer zweiten Fläche des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemäß 1 zeigt.
3 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels eines anderen Ausführungsbeispiels dieser Erfindung eingefügt ist.
4 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels eines noch anderen Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung eingefügt ist.
5 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel entsprechend dieser Erfindung eingefügt ist.
6 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung eingefügt ist.
7 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung eingefügt ist.
8 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung eingefügt ist.
9 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung eingefügt ist.
10 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung eingefügt ist.
11 ist eine Perspektivansicht, die eine Vorrichtung zum Auferlegen einer Stoßkraft (A) auf das wasserabsorbierende Mittel zeigt.
12 ist eine Perspektivansicht, die einen Behälter zum Auferlegen einer Stoßkraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel zeigt.
13(a) ist eine erläuternde Ansicht, die zeigt, wie eine Vibration auf den Behälter auferlegt wird, zur Auferlegung der Stoßkraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel.
13(b) ist eine erläuternde Ansicht, die zeigt, wie eine Vibration auf den Behälter auferlegt wird, zum Auferlegen der Stoßkraft (b) auf das wasserabsorbierende Mittel, und zwar von einer anderen Ansicht.
14 ist eine schematische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Auferlegen der Stoßkraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel zeigt.
15 ist eine erläuternde Ansicht, die zeigt, wie der Container zum Auferlegen der Stoßkraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel vibriert wird.
16 ist eine Schnittansicht, die eine Vorrichtung zum Messen des Absorptionsverhältnisses unter Druck des wasserabsorbierenden Mittels zeigt.
17 ist eine erläuternde Ansicht, die den Zusammenhang zwischen dem Winkel einer Wasserabsorptionsharz-Extrusionsfläche eines Rührteils des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens und einer Richtung, in der eine Beschleunigungskraft erzeugt wird, zeigt.
18 ist ein elektronisches Mikrobild (x 50) anstelle einer Zeichnung, die die Struktur der feinen Teilchen (A₂) eines wasserabsorbierenden Harzes mit einem Teilchendurchmesser von nicht mehr als 150 μm zeigt, erhalten im 13. Ausführungsbeispiel.
19 ist ein elektronisches Mikrobild (x 50) anstelle einer Zeichnung, die eine Struktur eines Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (1) zeigt, erhalten im 13. Ausführungsbeispiel.
20 ist ein elektronisches Mikrobild (x 50) anstelle einer Zeichnung, die die Struktur eines Vergleichsgranulierprodukte aus einem wasserabsorbierenden Harz (1) zeigt, erhalten in dem zweiten Vergleichsbeispiel.
21 ist eine Querschnittssicht, die einen Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens zeigt, der in eine konventionelle Maschine zum Herstellen eines wasserabsorbierenden Mittels eingefügt ist.
Beste Art zur Durchführung der Erfindung
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 diskutiert die folgende Beschreibung ein Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung.
Wie in 1 gezeigt, hat ein Mischer von Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der einen Teil einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels dieses Ausführungsbeispiels ausmacht, ein Gehäuse 2 als einen horizontal fixierten Zylinder.
Wie auf der rechten Seite von 1 gezeigt ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Materialzuführöffnung (erste Zuführöffnung) 3 zum Zuführen und Einführen von feinen Teilchen aus einem wasserabsorbierenden Harz und mit einer Flüssigkeits-Zuführöffnung (zweite Zuführöffnung) 4 zum Einführen einer wäßrigen Flüssigkeit wie einem Vernetzungsmittel in der Ejektionsseite der Materialzufuhröffnung 3 versehen. Wie an der linken Seite von 1 gezeigt ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Ejektionsöffnung 5 versehen.
Die innere Oberfläche des Gehäuses 2 ist bevorzugt mit einem Basismaterial als innerem Zylinder versehen, das einen Kontaktwinkel von nicht weniger als 60° zu Wasser aufweist und eine Wärmedeformationstemperatur von nicht weniger als 70°C entfaltet, wie in der oben erwähnten japanischen offengelegten Patentanmeldung 4-214734/1992 offenbart ist.
Wenn der Kontaktwinkel des Basismaterials zu Wasser weniger als etwa 60° ist, werden in manchen Fällen das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit nicht gleichmäßig vermischt. Wenn die Wärmedeformationstemperatur weniger als etwa 70°C ist, kann das Basismaterial die während des Mischens erzeugte Wärme nicht genügend aushalten. Wenn daher das Basismaterial nicht die oben erwähnten Bedingungen erfüllt, kann in manchen Fällen ein stabiles Mischen nicht fortgesetzt werden, so daß man vorsichtig sein muß.
Beispiele des Basismaterials für die innere Oberfläche des Gehäuse 2 umfassen ein synthetisches Harz wie Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyamid, Fluorharz, Polyvinylchlorid, Epoxyharz oder Siliconharz; und einen Komplex aus einem solchen synthetischen Harz, erhalten durch Verstärken dieses synthetischen Harzes mit einem anorganischen Füllmittel wie Glas, Graphit, Bronze oder Molybdändisulfid oder mit einem organischen Füllmittel wie Polyimid.
Unter den erwähnten Substanzen sind insbesondere bevorzugt Fluorharze wie Polyethylentetrafluorid, Polyethylentrifluorid, Polyethylentrifluorchlorid, Ethylentetrafluorid-Ethylen-Copolymer, Ethylentrifluorchlorid-Ethylen-Copolymer, Propylenpentafluorid-Ethylentetrafluorid-Copolymer, Perfluoralkylenvinylether-Ethylentetrafluorid-Copolymer und Polyvinylfluorid.
Im Inneren des Gehäuses 2 ist ein Rotationsschaft angeordnet, der zum Rotieren durch einen Antriebsmotor 8 angetrieben wird. Um den Rotationsschaft 6 sind eine Vielzahl von Rührblättern 7 als Rührteile vorgesehen.
Zur Bildung einer ersten Fläche als Dispersionsfläche, in der das wasserabsorbierende Harz, das in das Gehäuse 2 eingeführt ist, dispergiert wird und zur Bildung einer zweiten Fläche an der Stelle der ersten Fläche, an der die Ejektionsöffnung 5 vorgesehen ist, als Mischfläche, in der die wäßrige Flüssigkeit mit dem wasserabsorbierenden Harz, das in der Dispersionsfläche dispergiert worden ist, gemischt wird, sind die Rührblätter 7 so angeordnet, daß sie an der Stelle der ersten Fläche, an der die Ejektionsöffnung 5 angeordnet ist, die zweite Fläche aufweisen, bei der die Beschleunigungskraft schwächer ist als in der ersten Fläche.
Erfindungsgemäß sind die Rührblätter 7 spiralförmig in einer Reihe um den Rotationsschaft 6 herum angeordnet und umfassen Rührblätter mit zwei verschiedenen Formen: erste Rührblätter 7a und zweite Rührblätter 7b. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Fläche mit den ersten Rührblättern 7a versehen, während die zweite Fläche mit den zweiten Rührblättern 7b und teilweise ebenso mit den ersten Rührblättern 7a versehen ist.
Die ersten Rührblätter 7a haben beispielsweise eine rechteckige plattenartige Form, wodurch eine Beschleunigungskraft erzeugt wird. Die ersten Rührblätter 7a müssen nicht notwendigerweise eine recheckige plattenartige Form aufweisen. Alternativ können die ersten Rührblätter 7a beispielsweise eine paddelartige (z. B. Schwimmflosse oder Schmetterling) Form oder eine plattenartige Form mit einer gekrümmten Oberfläche anstelle einer flachen Oberfläche aufweisen. Wie in 1 gezeigt ist, müssen die ersten Rührblätter 7a nicht notwendigerweise eine gerade obere Kante aufweisen und können eine obere Kante mit beispielsweise bogenartigen oder blattartigen Formen (z. B. Meißel) aufweisen.
Die ersten Rührblätter 7a können ebenfalls irgendwelche anderen Formen, einschließlich einer kreisförmigen plattenartigen Form, elliptischen plattenartigen Form, dreieckigen plattenartigen Form, kreisförmigen säulenartigen Form, elliptischen säulenartigen Form und dreieckigen säulenartigen Form aufweisen, solange sie eine Beschleunigungskraft erzeugen können.
Mit anderen Worten sind beispielsweise die Form, Größe, Anordnungsdichte, Anordnungsverfahren der ersten Rührblätter 7a und die Winkel, gebildet durch den Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ und die Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 nicht auf irgendeine Weise beschränkt, solange die ersten Rührblätter 7a so eingestellt sind, daß sie eine genügende Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz, das zu der ersten Fläche des Gehäuses 2 zum Inneren des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens geführt wird, auferlegen und dieses somit dispergieren können.
In dieser Erfindung stellt der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens die Beschleunigungskraft ein, indem beispielsweise die Größe einiger der ersten Rührblätter 7a geändert wird, obwohl andere Bedingungen ebenfalls berücksichtigt werden sollten. Die ersten Rührblätter 7a sind um den Rotationsschaft 6 angeordnet, so daß die ersten Rührblätter 7a senkrecht zum Rotationsschaft 6 sind und die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ sich im Hinblick auf die Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 neigen.
Die zweiten Rührblätter 7b haben beispielsweise eine säulenartige Form. Die zweiten Rührblätter 7b sind so fixiert, so daß sie senkrecht zum Rotationsschaft 6 sind. In diesem Fall wird keine Beschleunigungskraft durch die zweiten Rührblätter 7b in der zweiten Fläche erzeugt, und die Beschleunigungskraft wird nur durch die ersten Rührblätter 7a erzeugt. Die Beschleunigungskraft wird durch den Widerstand der zweiten Rührblätter 7b vermindert, obwohl nur in einem gewissen Ausmaß.
Daher ist in der zweiten Fläche die Beschleunigungskraft für das wasserabsorbierende Harz schwächer als in der ersten Fläche, und die durchschnittliche Geschwindigkeit des wasserabsorbierenden Harzes, das sich als Beschleuniger bewegt, vermindert sich. Als Ergebnis wird in dem Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, wie in den 2(a) und 2(b) gezeigt, das Rühren durch zwei Rührzustände durchgeführt. Wie in 2(a) gezeigt ist, erhält in der ersten Fläche das wasserabsorbierende Harz 37 eine Beschleunigungskraft von den ersten Rührblättern 7a in Richtung zu der Ejektionsöffnung 5 und eine Zentrifugalkraft durch die Rotation der ersten Rührblätter 7a. Daher wird das wasserabsorbierende Harz 37 nicht durch die ersten Rührblätter 7a in der ersten Fläche gemischt und zu der zweiten Fläche im dispergierten Zustand extrudiert, während sie entlang der äußeren Wand des Gehäuses 2 rotieren.
Wie in 2(b) gezeigt ist, ist in der zweiten Fläche die Beschleunigungskraft schwächer als in der ersten Fläche und die durchschnittliche Geschwindigkeit des wasserabsorbierenden Harzes 37, das sich als Beschleuniger bewegt, vermindert sich. Als Ergebnis wird das wasserabsorbierende Harz 37 in Richtung zur Ejektionsöffnung 5 durch die Beschleunigungskraft, die von der ersten Fläche transmittiert wird, und die Beschleunigungskraft, die durch die ersten Rührblätter 7a, die in der zweiten Fläche vorhanden sind, erzeugt wird, extrudiert, während es an der Bodenwand des Gehäuses 2 verbleibt und mit einer wäßrigen Flüssigkeit (nicht gezeigt), die von der Flüssigkeitszuführöffnung 4 zugeführt wird, und an der Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes 37 durch die ersten Rührblätter 7a und die zweiten Rührblätter 7b vermischt.
Obwohl die zweiten Rührblätter 7b des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens bei diesem Ausführungsbeispiel eine säulenartige Form aufweisen, ist die Form der zweiten Rührblätter 7b nicht hierauf beschränkt. Die zweiten Rührblätter 7b können irgendeine Form einnehmen, solange die Beschleunigungskraft in der Fläche, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind, schwächer ist als in der Fläche, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind.
Daher können die Rührblätter 7b beispielsweise eine Form einnehmen, die keine Beschleunigungskraft erzeugt, oder eine Form einnehmen, die eine schwächere Beschleunigungskraft als die ersten Rührblätter 7a erzeugt.
Die Form, die keine Beschleunigungskraft erzeugt, ist beispielsweise eine säulenartige Form, eine stangenartige Form, die dünner ist als die säulenartige Form, und eine pinartige Form. Die Form, die eine schwächere Beschleunigungskraft als die ersten Rührblätter 7a erzeugt, ist zwar in Abhängigkeit von der Form der ersten Rührblätter 7a variabel und ist irgendeine Form, die eine Beschleunigungskraft erzeugen kann und eine kleinere Fläche als die Fläche des ersten Rührblattes 7a (Fläche der Wasserabsorptionsharz-Extrusionsfläche 7a₁ ) aufweist. Daher können die zweiten Rührblätter 7b eine plättchenartige Form aufweisen, die eine engere Breite und eine kleinere Größe als die ersten Rührblätter 7a oder sogar die gleiche Form wie die ersten Rührblätter 7a, jedoch mit einem Schlitz oder einer geöffneten Öffnung aufweist.
Die oberen Kanten der zweiten Rührblätter 7b sind nicht notwendigerweise flach, wie in 1 gezeigt ist, und können eine sphärische Form wie eine hemisphärische Form aufweisen.
Die ersten Rührblätter 7a und die zweiten Rührblätter 7b können eine Befestigungsnute an unteren Teilen davon aufweisen. Die Oberflächen der Rührblätter 7 und des Rotationsschaftes 6 sind bevorzugt mit einem Film bedeckt, der sich aus einem Polytetrafluorethylen (Teflonharz) zusammensetzt, plattiert oder mit einem Polytetrafluorethylen (Teflonharz)-Rohr beschichtet ist, um zu verhindern, daß die Mischung an den Rührblättern 7 und dem Rotationsschaft anhaftet.
In dem Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist die Fläche (zweite Fläche), in der die zweiten Rührblätter 7b mit einer säulenartigen Form vorgesehen sind, teilweise mit den ersten Rührblättern 7a zusammen mit den zweiten Rührblättern 7b versehen. Dies ermöglicht, daß der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens in der Lage ist, die Beschleunigungskraft in der Fläche einzustellen, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind.
Mit anderen Worten kann die Beschleunigungskraft eingestellt werden, indem beispielsweise die Form der Rührblätter 7, die Anordnungsdichten der Rührblätter 7 in den beiden Flächen, das Anordnungsverfahren der Rührblätter 7 und die Winkel gebildet durch die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ und die Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 eingestellt werden.
Es ist bevorzugt, den Abstand zwischen dem äußeren Umfang des Rotationsschaftes 6 und der inneren Wand des Gehäuses 2 einzustellen, wobei die Bewegungseffizienz berücksichtigt wird.
Wie in 1 gezeigt ist, sind die ersten Rührblätter 7a mit einer plättchenartigen Form um den Rotationsschaft 6 in einem Bereich von der Kante der Materialzuführöffnung 3 bis zu etwa 35% vorgesehen, und die zweiten Rührblätter 7b mit einer säulenartigen Form sind um den Rotationsschaft 6 in einem Bereich von der Kante an der Seite, wo die Ejektionsöffnung 5 vorgesehen ist, bis etwa 65% vorgesehen, wobei die Länge des Segmentes des Rotationsschaftes 6 im Inneren des Gehäuses 2 mit 100% bezeichnet wird.
Die ersten Rührblätter 7a erlegen daher eine genügende Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz mit einer Carboxyl-Gruppe und die wäßrige Flüssigkeit, umfassend beispielsweise ein Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, in Richtung zum Inneren des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens auf. Dadurch daß die Beschleunigungskraft mit den zweiten Rührblättern 7b schwächer gemacht wird als die Beschleunigungskraft in der Fläche, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind, ist es möglich, eine genügende Zeit zum Mischen und Rühren zur Verfügung zu stellen, und das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit gut zu vermischen.
Die Befestigungsganghöhe der Rührblätter 7 ist bevorzugt entsprechend einem gewünschten gleichmäßig gemischten Zustand eingestellt.
In dem Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist die Materialzuführöffnung 3 zum Einführen der wasserabsorbierenden Harzteilchen in der Fläche gebildet, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind, d. h. die erste Fläche, und die Flüssigkeitszuführöffnung 4 zum Einführen einer wäßrigen Flüssigkeit mit einem Vernetzungsmittel ist in einer Grenzfläche der Fläche, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind, d. h. der zweiten Fläche mit der ersten Fläche gebildet.
Wenn das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit vermischt werden, müssen sie vollständig miteinander in einer möglichst kurzen Zeit in Kontakt gebracht werden. Wenn dies nicht angemessen erfolgt, wird eine sogenannte Ablagerung erzeugt, was die Gleichmäßigkeit der Mischung vermindert. Auf der anderen Seite bewegt der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens das wasserabsorbierende Harz in dem Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit den ersten Rührblättern 7 zum Inneren des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens und führt ein Rühren mit hoher Geschwindigkeit und Mischen des wasserabsorbierenden Harzes und der wäßrigen Flüssigkeit in einem Augenblick mit den zweiten Rührblättern 7b durch, wodurch das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit gleichmäßig genug vermischt werden.
Wenn der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der wie oben konfiguriert ist, zum Mischen des wasserabsorbierenden Harzes, umfassend eine Carboxyl-Gruppe, und der wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, verwendet wird, wird der Rotationsschaft 6 durch den Antriebsmotor 8 bei einer hohen Rate von beispielsweise 500 bis 3000 Upm rotiert.
In diesem Zustand wird das wasserabsorbierende Harz mit einer Carboxyl-Gruppe durch die Materialzufuhröffnung 3 geführt. Das wasserabsorbierende Harz wird dann in den Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens durch die Beschleunigungskraft der ersten Rührblätter 7a mit einer plättchenartigen Form, die spiral gebildet sind, bewegt.
Durch Ejizieren der wäßrigen Flüssigkeit mit einem Vernetzungsmittel durch die Flüssigkeitszuführöffnung 4 werden das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, gut in der Fläche miteinander vermischt, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind und in der die Beschleunigungskraft kleiner ist. Als Ergebnis werden das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, gleichmäßig vermischt, und dann wird die Mischung automatisch aus der Ejektionsöffnung 5 ejiziert.
Dann wird die Oberfläche der Mischung weiter beispielsweise durch eine Wärmevorrichtung (nicht gezeigt) in einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels vernetzt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels mit ausgezeichneten Stärkeeigenschaften.
Zum gleichmäßigen Mischen des wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit der wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, hat der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens dieses Ausführungsbeispiels eine solche Struktur, daß die Rührblätter 7 um den Rotationsschaft 6 im Inneren des fixierten Gehäuses 2 vorgesehen sind und daß die Rührblätter 7 eine Vielzahl von Arten mit verschiedenen Formen darstellen.
Ein konventioneller Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens hat eine Vielzahl von Rührblättern mit der gleichen Art, die in einer Vielzahl um einen Rotationsschaft angeordnet sind, so daß die Rührblätter mit gleichen Intervallen angeordnet sind und die Rührflächen in die gleiche Richtung zeigen, wodurch kein gleichmäßiges Rühren oder genügendes Mischen erfolgen kann.
Im Gegensatz dazu haben erfindungsgemäß die Rührblätter 7 eine Vielzahl von Arten von unterschiedlichen Formen und können daher das Mischen durch eine Vielzahl von Rührzuständen durchführen. Als Ergebnis können die Rührblätter 7 effizient ein wasserabsorbierendes Harz mit einer Carboxyl-Gruppe mit einer wäßrigen Flüssigkeit, umfassend beispielsweise ein Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, mischen, wodurch keine Ablagerung erzeugt und das Mischen gleichmäßig durchgeführt wird. Daher ist es möglich, ein wasserabsorbierendes Mittel, das auf jegliche Weise verwendet werden kann und immer ausgezeichnete Eigenschaften in einem Endprodukt entfaltet und eine Maschine zur Herstellung eines solchen wasserabsorbierenden Mittels anzugeben.
Die Rührblätter 7, die spiral in einer Reihe angeordnet sind, können eine genügende Beschleunigungskraft sicherstellen und beispielsweise das wasserabsorbierende Harz glatt extrudieren.
Um den Rotationsschaft 6 des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahren dieses Ausführungsbeispiels sind die ersten Rührblätter 7a zum Auferlegen einer Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz und die zweiten Rührblätter 7b, die in der Ejektionsseite der ersten Rührblätter 7a angeordnet sind, zur Bildung einer Fläche vorgesehen, in der eine Beschleunigungskraft schwächer ist als die Beschleunigungskraft in einer Fläche, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind.
Daher erlegt der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens eine genügende Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz, umfassend eine Carboxyl-Gruppe, und die wäßrige Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, in Richtung zum Inneren des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit den ersten Rührblättern 7a auf und stellt dann eine genügende Zeit zum Mischen und Rühren zur Verfügung und mischt das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit gut, indem die Beschleunigungskraft mit den zweiten Rührblättern 7b schwächer gemacht wird als die Beschleunigungskraft in der Fläche, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind. Daher werden das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit in einem genügend gleichmäßig gemischten Zustand reagiert.
Die ersten Rührblätter 7a haben eine plättchenartige Form, was zur Erzeugung einer Beschleunigungskraft wünschenswert ist. Die zweiten Rührblätter 7b haben eine säulenartige Form, was wünschenswert ist, um die Beschleunigungskraft in der zweiten Fläche, die die Fläche ist, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind, schwächer zu machen als die Beschleunigungskraft in der ersten Fläche, die die Fläche ist, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind, und um so ein genügendes Mischen und Rühren sicher durchzuführen.
Die innere Oberfläche des Gehäuses 2 des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens setzt sich praktisch auf einem Basismaterial zusammen, das einen Kontaktwinkel von nicht weniger als etwa 60° zu Wasser aufweist und eine Wärmedeformationstemperatur von nicht weniger als etwa 70°C entfaltet.
Wenn der Kontaktwinkel des Basismaterials zu Wasser weniger als etwa 60° ist, werden das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit in manchen Fällen nicht gleichmäßig vermischt. Wenn die Wärmedeformationstemperatur weniger als etwa 70°C ist, kann das Basismaterial die während des Mischens erzeugte Wärme nicht genügend aushalten. Wenn daher das Basismaterial nicht die obigen Bedingungen erfüllt, kann ein stabiles Mischen in einigen Fällen nicht durchgeführt werden. Jedoch kann dies bei diesem Ausführungsbeispiel vermieden werden.
Der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist so gebildet, daß feine Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz mit einer Carboxyl-Gruppe zu der Fläche zugeführt und in diese eingeführt werden, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind, so daß die wäßrige Flüssigkeit, die ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, zu der Fläche geführt und in diese eingeführt wird, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind.
Daher bewegt der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens das wasserabsorbierende Harz zum Inneren des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit den ersten Rührblättern 7a und rührt und mischt augenblicklich unter Verwendung der zweiten Rührblätter 7b das wasserabsorbierende Harz mit der wäßrigen Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit, indem die wäßrige Flüssigkeit zu der Fläche geführt und in diese eingeführt wird, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind. Der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens kann hierdurch das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit genügend gleichmäßig mischen.
Die Rührblätter 7 dieses Ausführungsbeispiels sind aus ersten Rührblättern 7a und zweiten Rührblätter 7b mit zwei unterschiedlichen Formen gebildet. Jedoch gibt es eine Alternative. Z. B. können mehrere Rührblätter 7 mit unterschiedlicher Form ebenfalls vorgesehen sein, was weiterhin die Rühreffizienz verbessern würde.
Obwohl der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens so konfiguriert ist, daß die wäßrige Flüssigkeit, umfassend ein Vernetzungsmittel, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, zu der Fläche geführt und in diese eingeführt wird, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind, wird die wäßrige Flüssigkeit bevorzugt zu einer Grenzfläche der ersten und der zweiten Fläche geführt und dort eingeführt. Ein Mischer 51 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, gezeigt in 3, umfaßt eine solche Konfiguration, worin die Flüssigkeitszuführöffnung 4 in einer Grenzfläche der Fläche, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind, und der Fläche, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind, angeordnet ist.
Durch Vorsehen der Flüssigkeitszuführöffnung 4 in der Grenzfläche der Fläche, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind, und der Fläche, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind, ist es möglich, dafür Sorge zu tragen, daß sie wäßrige Flüssigkeit gleichmäßig an dem wasserabsorbierenden Harz, das durch die ersten Rührblätter 7a dispergiert ist, anhaftet und das wasserabsorbierende Harz mit der wäßrigen Flüssigkeit schnell und gleichmäßig zu mischen, bevor die wäßrige Flüssigkeit, die an dem wasserabsorbierenden Harz anhaftet, durch das wasserabsorbierende Harz absorbiert wird. Daher ist es möglich, das wasserabsorbierende Harz mit einer Carboxyl-Gruppe und die wäßrige Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, effizienter zu mischen und daher ein gleichmäßiges Mischen ohne Erzeugung einer Ablagerung durchzuführen. Durch Vorsehen der Flüssigkeitszuführöffnung 4 in der Grenzfläche der Fläche, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind, und der Fläche, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind, ist es daher möglich, stabil ein wasserabsorbierendes Mittel herzustellen, das auf irgendeine Art und Weise verwendet werden kann und immer ausgezeichnete Eigenschaften mit einem Endprodukt aufweisen kann.
Obwohl der Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens so konfiguriert ist, daß die Ejektionsöffnung 5 an der Bodenwand des Gehäuses 2 gebildet ist, ist die Position der Ejektionsöffnung 5 nicht notwendigerweise auf die Bodenwand des Gehäuses 2 beschränkt. Alternativ kann beispielsweise die Ejektionsöffnung 5 an der Seitenwand des Gehäuses 5 an der Seite vorgesehen sein, an der das wasserabsorbierende Harz ejiziert wird, wie in dem Mischer 51 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahren gemäß 3 gezeigt ist.
Die Form des Gehäuses 2, d. h. die Form des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist nicht besonders beschränkt und kann wie in den 4 und 5 gezeigt ist variieren. Beispielsweise zeigt 4 einen Mischer 52 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit einer Materialzuführöffnung 5 an der oberen Wand eines diagonal vorgesehenen Gehäuses 2 und einer Ejektionsöffnung 5 an der Bodenwand des Gehäuses 2. Daher ist der Mischer 52 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens so konfiguriert, daß sich die Schwerkraft zu der Beschleunigungskraft addiert. Im Gegensatz dazu zeigt 5 einen Mischer 53 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der so konfiguriert ist, daß das wasserabsorbierende Harz, das durch die Materialzuführöffnung 3, die auf der rechten Seite von 5 gezeigt ist, zugeführt ist, extrudiert wird, während dieses wasserabsorbierende Harz nach oben gegen die Schwerkraft extrudiert wird. Weil das Gehäuse 2 diagonal angeordnet ist, können die Mischer 52 und 53 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens eine genügende Länge für den Rührweg (genügende Länge für das Gehäuse 2) selbst in einem kleineren Raum zur Verfügung stellen oder einen längeren Rührweg im gleichen Raum anbieten. Wie hierin beschrieben ist der Mischer eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens bezüglich der Form nicht auf eine bestimmte Weise in dieser Erfindung beschränkt. Die Form des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens kann optimal entsprechend entsprechend beispielsweise der Art, Menge und Zweck des zu verwendenden wasserabsorbierenden Harzes bestimmt werden.
Wie bisher beschrieben ist es erfindungsgemäß möglich, ein wasserabsorbierendes Harz mit einer Carboxyl-Gruppe mit einer wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, gleichmäßig zu mischen. Daher ist es erfindungsgemäß möglich, die Nähe der Oberfläche des wasserabsorbierenden Harzes bis zu einer angemessenen Tiefe gleichmäßig zu vernetzen und ein wasserabsorbierendes Harz anzugeben, das eine ausgezeichnete Absorptionsleistung entfaltet und gegenüber mechanischer Beanspruchung resistent ist.
Darüber hinaus ergibt diese Erfindung Wirkungen, daß ein wasserabsorbierendes Harz angegeben wird, das sich im Hinblick auf die Wasserabsorptionseigenschaften wenig verschlechtert und die ausgezeichnete Absorptionsleistung in einem Endprodukt beibehält, selbst wenn es beispielsweise während des Transportes in einer Herstellungsanlage und durch die Verarbeitung durch einen Verwender eine mechanische Beanspruchung erfahren hat.
Das Verfahren und die Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes entsprechend dieser Erfindung erzeugt mit den verschiedenen Konfigurationen der Vielzahl der Rührblättern des Mischers eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens Wirkungen zum effizienten Mischen und Reagieren eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit einer wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, die mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, so daß ein gleichmäßiges Mischen sicher durchgeführt werden kann.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Unter Bezugnahme auf 6 diskutiert die folgende Beschreibung ein Ausführungsbeispiel entsprechend dieser Erfindung unter Betonung der Unterschiede von dem ersten Ausführungsbeispiel. Teile dieses Ausführungsbeispiels, die die gleiche Anordnung und Funktion wie die Teile des ersten Ausführungsbeispiels haben und im ersten Ausführungsbeispiel erwähnt sind, werden durch die gleichen Bezugsziffern angezeigt, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Wie in 6 gezeigt, hat ein Mischer vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der einen Teil einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels dieses Ausführungsbeispiels darstellt, ein Gehäuse 2 als beispielsweise horizontal fixierten Zylinder.
Wie an der rechten Seite von 6 gezeigt ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Materialzuführöffnung 3 zum Zuführen und Einführen von feinen Teilchen aus einem wasserabsorbierenden Harz und mit einer Flüssigkeitszuführöffnung 4 zum Einführen einer wäßrigen Flüssigkeit wie einem Vernetzungsmittel an der Ejektionsseite der Materialzuführöffnung 3 versehen. Wie an der linken Seite von 6 gezeigt ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Ejektionsöffnung 5 versehen.
Zum gleichmäßigen Mischen des wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit der wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, hat der Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens dieser Erfindung eine solche Struktur, daß eine Vielzahl von Rührblättern 7 als Rührteile um den Rotationsschaft 6 im Inneren des Gehäuses 2 vorgesehen sind, und die Rührblätter 7 haben eine Vielzahl von unterschiedlichen Formen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens erste Rührblätter 7a mit einer paddelartigen Form, die um den Rotationsschaft 6 in einem Bereich von der Kante der Materialzuführöffnung 3 bis zu etwa 25% vorgesehen sind, und ebenfalls in einem Bereich von der Kante an der Seite, wo die Ejektionsöffnung 5 angeordnet ist, bis zu etwa 25%, wobei die Länge des Segmentes des Rotationsschaftes 6 im Inneren des Gehäuses mit 100% bezeichnet wird, und weist zweite Rührblätter 7b mit einer säulenartigen Form mit hemisphärischen oberen Kanten auf, die um den Rotationsschaft 6 in dem zentralen Bereich angeordnet sind, der zwischen diesen beiden Bereichen in Sandwichform vorliegt.
Mit diesen ersten Rührblättern 7a, den zweiten Rührblättern 7b und den ersten Rührblättern 7a, die spiral um den Rotationsschaft in dieser Reihenfolge von der Seite angeordnet sind, an der die Materialzuführöffnung 3 vorgesehen ist, bildet der Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens eine erste Fläche, eine zweite Fläche und eine dritte Fläche, die eine Mischungsejektionsfläche ist, in dieser Reihenfolge von der Seite, an der die Materialzuführöffnung 3 vorgesehen ist.
In dem Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist die Ejektionsöffnung 5 an der Bodenwand des Gehäuses 2 gegenüberliegend zu der Seite vorgesehen, an der die Materialzuführöffnung 3 vorgesehen ist.
In dem Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusiansverfahrens haben die ersten Rührblätter 7a und die zweiten Rührblätter 7b eine Befestigungsnute an den unteren Teilen davon und sind mit dem Rotationsschaft 6 durch die Befestigungsnuten verbunden.
Die ersten Rührblätter 7a sind um den Rotationsschaft 6 herum angeordnet, so daß die ersten Rührblätter 7a senkrecht zum Rotationsschaft 6 stehen und die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ sich im Hinblick zu der Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 hin neigen, unter Auferlegung einer Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz.
Obwohl andere Bedingungen ebenfalls berücksichtigt werden sollten, stellt der Mischer 51 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens die Beschleunigungskraft beispielsweise durch Änderung einiger der Winkel, die durch die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ der ersten Rührblätter 7a und der Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 gebildet sind, und durch teilweise Änderung der Anordnungsdichte der ersten Rührblätter 7a ein.
In dem Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens sind die zweiten Rührblätter 7b in einer säulenartigen Form gebildet und senkrecht zum Rotationsschaft 6 fixiert. Daher wird keine Beschleunigungskraft durch die zweiten Rührblätter 7b in der zweiten Fläche erzeugt, und das wasserabsorbierende Harz wird nur durch die Beschleunigungskraft der ersten Rührblätter 7a, die in der ersten Fläche vorgesehen. sind, extrudiert. Die Beschleunigungskraft wird durch den widerstand der zweiten Rührblätter 7b reduziert, obwohl dies nur in geringem Ausmaß erfolgt. Dies macht die Beschleunigungskraft in Richtung zu der Ejektionsöffnung 5 in der zweiten Fläche schwächer.
Wie oben beschrieben, bilden die zweiten Rührblätter 7b in der Ejektionsseite der ersten Rührblätter 7a die zweite Fläche, in der die Beschleunigungskraft schwächer ist als die Beschleunigungskraft in der ersten Fläche, die die Fläche darstellt, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind.
Daher ist ebenfalls in dem Mischer 51 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens in der Fläche, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind (in der zweiten Fläche), die Beschleunigungskraft schwächer als in der Fläche, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind (in der ersten Fläche), und die durchschnittliche Geschwindigkeit des wasserabsorbierenden Harzes vermindert sich. Als Ergebnis verbleibt in der Fläche, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind, das wasserabsorbierende Harz und wird gleichmäßig mit der wäßrigen Flüssigkeit durch die zweiten Rührblätter 7b vermischt.
Auch in dem Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens wird die Materialzuführöffnung 3 zum Einführen der wasserabsorbierenden Harzteilchen in der Fläche gebildet, in der die ersten Rührblätter 7a vorgesehen sind, die die ersten Fläche ist, und die Flüssigkeitszuführöffnung 4 zum Einführen der wäßrigen Flüssigkeit, umfassend ein Vernetzungsmittel, ist in der Fläche vorgesehen, in der die zweiten Rührblätter 7b vorgesehen sind, die die zweite Fläche ist. Dies ermöglicht, daß das wasserabsorbierende Harz und die wäßrige Flüssigkeit augenblicklich und vollständig miteinander in dem Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens in Kontakt gebracht werden und eine Mischung erzeugt, die frei von Ablagerung ist.
Der Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens hat darüber hinaus erste Rührblätter 7a, die in der Ejektionsseite der zweiten Rührblätter 7b als Mischungsejektionsfläche (dritte Fläche) vorgesehen sind. Der Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens kann hierdurch effizient das wasserabsorbierende Harz, das gleichmäßig mit der wäßrigen Flüssigkeit (Mischung) vermischt ist, aus dem Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens extrudieren.
In dem Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens sind die ersten Rührblätter 7a in der ersten und dritten Fläche, die die gleiche Form aufweisen, so angeordnet, daß die Blattoberflächen in unterschiedliche Richtungen in der ersten und der dritten Fläche zeigen. Mit anderen Worten stellen die ersten Rührblätter 7a, die in den beiden Flächen vorgesehen sind, die Richtung der Beschleunigungskraft in Abhängigkeit von der Position der Ejektionsöffnung 5 ein.
Der Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist so konfiguriert, daß die Richtungen der Blattflächen der ersten Rührblätter 7a sich in der ersten und der dritten Fläche unterscheiden, weil die Ejektionsöffnung 5 auf der Bodenwand des Gehäuses 2 vorgesehen ist. Wenn beispielsweise die Ejektionsöffnung 5 an der Kante des Gehäuses 2 vorgesehen ist, an der das wasserabsorbierende Harz ejiziert wird, genügt eine solche Anordnung, daß die Beschleunigungskraft die gleiche Richtung in der ersten und in der dritten Fläche aufweist.
Wie oben beschrieben, wird in dem Mischer 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens die Beschleunigungskraft in der Nähe der Ejektionsöffnung 5 verstärkt, und die Mischung wird geeignet durch Anordnen der ersten Rührblätter 7a mit einer paddelartigen Form in der Ejektionsseite der zweiten Rührblätter 7b ejiziert.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 diskutiert die folgende Beschreibung ein Ausführungsbeispiel entsprechend dieser Erfindung, wobei die Betonung auf Unterschieden im Hinblick auf die ersten und zweiten Ausführungsbeispiele liegt. Teile dieses Ausführungsbeispiels, die die gleiche Anordnung und Funktion wie die Teile des ersten Ausführungsbeispiels haben, und die in dem ersten Ausführungsbeispiel erwähnt sind, werden durch die gleichen Bezugsziffern angezeigt und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Wie in 7 gezeigt ist, hat ein Mischer 55 vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der einen Teil einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels dieses Ausführungsbeispiels ausmacht, ein Gehäuse 2 als einen beispielsweise horizontal fixierten Zylinder.
Wie auf der rechten Seite von 7 gezeigt ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Materialzuführöffnung 3 zum Zuführen und Einführen von feinen Teilchen eines wasserabsorbierenden Harzes und mit einer Flüssigkeitszuführöffnung 4 zum Einführen einer wäßrigen Flüssigkeit wie einem Vernetzungsmittel an der Ejektionsseite der Materialzuführöffnung 3 versehen. Wie an der linken Seite von 7 gezeigt ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Ejektionsöffnung 5 versehen.
Zum gleichmäßigen Mischen des wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit der wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, hat der Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens dieses Ausführungsbeispiels eine solche Struktur, daß eine Vielzahl von Rührblättern 7 als Rührteile um den Rotationsschaft 6 im Inneren des Gehäuses 2 vorgesehen sind, und die Rührblätter 7 sind von einem einzelnen Typ der gleichen Form.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit den ersten Rührblättern 7a mit einer paddelartigen Form um den Rotationsschaft 6 versehen, der im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Anordnungsdichte der ersten Rührblätter 7a ist teilweise variiert.
Mehr spezifisch sind in dem Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens die ersten Rührblätter 7a um den Rotationsschaft 6 z. B. in einer verhältnismäßig hohen Anordnungsdichte in einem Bereich von der Kante der Materialzuführöffnung 3 bis zu etwa 25% und ebenfalls in einem Bereich von der Kante der Seite, an der die Ejektionsöffnung 5 angeordnet ist, bis zu etwa 25% vorgesehen, wobei die Länge des Segmentes des Rotationsschaftes 6 im Inneren des Gehäuses mit 100% bezeichnet ist, und liegt in einer verhältnismäßig geringen Anordnungsdichte im zentralen Bereich vor, der zwischen diesen beiden Bereichen in Sandwichform angeordnet ist.
Mit diesen ersten Rührblättern 7a, die spiral um den Rotationsschaft mit hoher, niedriger und hoher Anordnungsdichte aufeinanderfolgend von der Seite angeordnet sind, auf der die Materialzuführöffnung 3 vorgesehen ist, bildet der Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens eine erste Fläche, eine zweite Fläche und eine dritte Fläche, die eine Mischungsejektionsfläche ist, und zwar aufeinanderfolgend von der Seite, an der die Materialzuführöffnung 3 vorgesehen ist.
In dem Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist die Ejektionsöffnung 5 an der Bodenwand des Gehäuses 2 gegenüberliegend zu der Seite vorgesehen, an der die Materialzuführöffnung 3 vorgesehen ist.
In dem Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens haben die ersten Rührblätter 7a eine Befestigungsnute an die unteren Teile davon und sind mit dem Rotationsschaft 6 durch die Befestigungsnuten fixiert.
Die ersten Rührblätter 7a, die in der ersten und in der zweiten Fläche angeordnet sind, sind um den Rotationsschaft 6 so angeordnet, daß die ersten Rührblätter 7 senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 sind und so daß die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ sich im Hinblick auf die Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 hin neigen, unter Auferlegung einer Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit den Rührblättern 7 versehen, die die gleiche Form in der ersten und der zweiten Fläche und Blattflächen (z. B. die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ ) aufweisen, die in die gleiche Richtung zeigen. In dem Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens dieses Ausführungsbeispiels sind die Winkel, die durch die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ der ersten Rührblätter 7a, die in der ersten und der zweiten Fläche vorgesehen sind, und der Ebene senkrecht zum Rotationsschaft 6 gebildet sind, alle auf 45° eingestellt.
In dem Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ist jedoch, weil die Anordnungsdichte der ersten Rührblätter 7a in der zweiten Fläche (der zentrale Bereich) niedriger ist als in der ersten Fläche (von der Kante der Materialzuführöffnung 3 bis zu etwa 25% der Länge des Rotationsschaftes 6) die Beschleunigungskraft in der zweiten Fläche schwächer als in der ersten Fläche.
Daher vermindert sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel die durchschnittliche Geschwindigkeit des wasserabsorbierenden Harzes in der zweiten Fläche im Vergleich zu der in der ersten Fläche. Als Ergebnis wird das wasserabsorbierende Harz mit der wäßrigen Flüssigkeit in der zweiten Fläche gemischt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt jedoch der Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens die Beschleunigungskraft in der ersten und zweiten Fläche nur mit den Anordnungsdichten der ersten Rührblätter 7a ein. Daher ist die Änderung der Beschleunigungskraft, wenn sich das wasserabsorbierende Harz von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche bewegt, und der Unterschied zwischen den Beschleunigungskräften in der ersten und der zweiten Fläche kleiner als jener in den ersten und den zweiten Ausführungsbeispielen.
Erfindungsgemäß ändert sich zur Durchführung eines gleichmäßigeren Mischens, dann wenn das wasserabsorbierende Harz sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche bewegt, die Beschleunigungskraft bevorzugt möglichst stark und nicht nur graduell.
Zur Durchführung eines gleichmäßigeren Mischens wird daher der Unterschied zwischen den Beschleunigungskräften in der ersten und der zweiten Fläche bevorzugt noch größer gemacht, indem beispielsweise die Winkel, gebildet durch die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ der ersten Rührblätter 7a und der Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6, in den ersten und zweiten Flächen geändert werden.
In diesem Fall kann der Unterschied zwischen dem Beschleunigungskräften noch größer gemacht werden, indem beispielsweise die Rührblätter 7 in der zweiten Fläche so angeordnet werden, daß die Blattflächen davon parallel zu einer Richtung des Rotationsschaftes sind, wie in dem Mischer 55' eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemäß 8 gezeigt ist, oder indem beispielsweise die Rührblätter 7 in der zweiten Fläche so angeordnet werden, daß die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ der ersten Fläche gegenüberliegen.
Wenn die Rührblätter 7 so angeordnet sind, daß die Blattflächen davon parallel zu einer Richtung des Rotationsschaftes 6 liegen, wird keine Beschleunigungskraft durch die Rührblätter 7 (erste Rührblätter 7a) erzeugt. Wenn die Rührblätter 7 beispielsweise so angeordnet sind, daß die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a der ersten Fläche gegenüberliegen, wird eine Beschleunigungskraft in einer entgegengesetzten Richtung zu der in der ersten Fläche durch die Rührblätter 7 (erste Rührblätter 7a) erzeugt.
Die Blattflächen der Rührblätter 7 in der ersten und der zweiten Fläche, insbesondere solche in der zweiten Fläche müssen nicht notwendigerweise in die gleiche Richtung zeigen. Z. B. können die Blattflächen der Rührblätter 7 in der zweiten Fläche (Winkel, gebildet durch die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ und die Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6) individuell wie in dem Mischer 55' eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemäß 8 gezeigt ist, entsprechend der Stärke der Beschleunigungskraft in der ersten Fläche auf einen solchen Bereich eingestellt werden, daß die Beschleunigungskraft in der zweiten Fläche schwächer ist als in der ersten Fläche und daß das Wasserabsorptionsharz eine Beschleunigungskraft erhält, so daß das wasserabsorbierende Harz in Richtung zur Ejektionsöffnung 5 extrudiert wird.
In den Mischern 55 und 55' eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens wird, wie in den 7 und 8 gezeigt ist, die Beschleunigungskraft in der Nähe der Ejektionsöffnung 5 verstärkt und die Mischung wird geeignet ejiziert, indem eine dritte Fläche (Mischungsejektionsfläche), die eine Fläche mit einer hohen Anordnungsdichte der ersten Rührblätter 7a ist, in der Ejektionsseite der zweiten Fläche gebildet wird.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
Unter Bezugnahme auf 9 diskutiert die nachfolgende Beschreibung ein Ausführungsbeispiel entsprechend dieser Erfindung, wobei die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden. Teile dieses Ausführungsbeispiels, die die gleiche Anordnung und Funktion wie die Teile des ersten Ausführungsbeispiels haben und im ersten Ausführungsbeispiel erwähnt sind, werden durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Wie in 9 gezeigt ist, hat ein Mischer 56 vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der einen Teil einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels dieses Ausführungsbeispiels darstellt, ein Gehäuse 2 als einen beispielsweise horizontal fixierten Zylinder.
Wie auf der rechten Seite von 9 gezeigt, ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Materialzuführöffnung 3 zum Zuführen und Einführen von feinen Teilchen aus einem wasserabsorbierenden Harz und mit einer Flüssigkeitszuführöffnung 4 zum Einführen einer wäßrigen Flüssigkeit, wie einem Vernetzungsmittel in die Ejektionsseite der Materialzuführöffnung 3 versehen. Wie an der linken Seite von 9 gezeigt ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Ejektionsöffnung 5 versehen.
Zum gleichmäßigen Mischen des wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit der wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxy-Gruppe reagieren kann, hat der Mischer 56 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens dieses Ausführungsbeispiels eine solche Struktur, daß eine Vielzahl von Rührblättern 7 als Rührteile um den Rotationsschaft 6 im Inneren des Gehäuses 2 vorgesehen sind, und daß die Rührblätter 7 eine Vielzahl von Typen mit unterschiedlichen Formen darstellen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Mischer 56 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit ersten Rührblättern 7a mit einer rechteckigen plattenartigen Form versehen, die doppelspiralförmig um den Rotationsschaft 6 im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet sind. Die Anordnungsdichte und die Form (Größe) der ersten Rührblätter 7a variieren teilweise.
In dem Mischer 56 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens sind beispielsweise in einem Bereich von der Kante der Materialzuführöffnung 3 bis zu etwa 35% der Länge des Rotationsschaftes 6 (eine erste Fläche) die ersten Rührblätter 7a der gleichen Art wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer verhältnismäßig hohen Anordnungsdichte versehen, so daß die Führung das Doppelte der Ganghöhe ausmacht wie bei einer zweigängigen Schraube. In einem Bereich von der Kante der Seite, an der die Ejektionsöffnung 5 vorgesehen ist, bis zu etwa 65% der Länge des Rotationsschaftes 6 (zweite Fläche) sind die ersten Rührblätter 7a, die in einer rechteckigen dünnen plattenartigen Form gebildet sind, mit einer niedrigeren Anordnungsdichte als in der ersten Fläche versehen.
Die durchschnittliche Geschwindigkeit der ersten Rührblätter 7a in der ersten Fläche des Mischers 56 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens wird so eingestellt, daß sie schneller ist als die durchschnittliche Geschwindigkeit der ersten Rührblätter 7a in der ersten Fläche des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens. Das heißt, weil in dem Mischer 56 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens die ersten Rührblätter 7a so angeordnet sind, daß die Führung das Doppelte der Ganghöhe ausmacht, bewegt sich beispielsweise gemäß 9 das wasserabsorbierende Harz an dem Punkt A zu dem Punkt B, wenn sich der Rotationsschaft 6 einmal dreht.
Die ersten Rührblätter 7a, die in der ersten und der zweiten Fläche angeordnet sind, sind um den Rotationsschaft 6 fixiert, so daß die ersten Rührblätter 7a senkrecht zum Rotationsschaft 6 sind und die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ sich in bezug auf die Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 neigen, unter Auferlegung einer Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz. Darüber hinaus sind die Winkel, die durch die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a der ersten Rührblätter 7a, die in der ersten und der zweiten Fläche angeordnet sind, und der Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 gebildet sind, alle gleich.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Beschleunigungskraft in der ersten und in der zweiten Fläche erzeugt. Aufgrund eines Unterschiedes der Anordnungsdichte und der Form der ersten Rührblätter 7a in der ersten und der zweiten Fläche ist der Unterschied zwischen den Beschleunigungskräften in der ersten und der zweiten Fläche in dem Mischer 56 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens größer als in dem Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in der zweiten Fläche die Beschleunigungskraft schwächer als die in der ersten Fläche, und die durchschnittliche Geschwindigkeit des wasserabsorbierenden Harzes vermindert sich. Als Ergebnis verbleibt das wasserabsorbierende Harz und wird gleichmäßig mit der wäßrigen Flüssigkeit in der zweiten Fläche durch die ersten Rührblätter 7a, die in der zweiten Fläche vorgesehen sind, vermischt.
[Fünftes Ausführungsbeispiel]
Unter Bezugnahme auf 10 diskutiert die folgende Beschreibung ein Ausführungsbeispiel entsprechend dieser Erfindung, wobei Unterschiede zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel betont werden. Teile dieses Ausführungsbeispiels, die die gleiche Anordnung und Funktion wie Teile des ersten Ausführungsbeispiels haben und die in dem ersten Ausführungsbeispiel erwähnt sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Wie in 10 gezeigt ist, umfaßt ein Mischer 57 vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der einen Teil einer Maschine zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels dieses Ausführungsbeispiels ausmacht, ein Gehäuse 2 als einen beispielsweise horizontal fixierten Zylinder.
Wie auf der rechten Seite von 10 gezeigt ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Materialzuführöffnung 3 zum Zuführen und Einführen von feinen Teilchen aus einem wasserabsorbierenden Harz und mit einer Flüssigkeitszuführöffnung 4 zum Einführen einer wäßrigen Flüssigkeit wie einem Vernetzungsmittel an der Ejektionsseite der Materialzuführöffnung 3 versehen. Wie an der linken Seite von 10 gezeigt ist, ist das Gehäuse 2 mit einer Ejektionsöffnung 5 versehen.
Zum gleichmäßigen Mischen des wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe mit der wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxyl-Gruppe reagieren kann, hat der Mischer 57 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens dieses Ausführungsbeispiels eine solche Struktur, daß ein einzelnes Rührblatt mit einer schraubenblattartigen Form um den Rotationsschaft 6 im Inneren des Gehäuses 2 als Rührteil vorgesehen ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat ein Segment des Rührblattes 7, das eine zweite Fläche werden soll, Öffnungen 9 an der Blattfläche davon. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Bereich von der Kante der Materialzuführöffnung 3 bis zu etwa 25% mit erster Fläche bezeichnet, der Bereich von der Kante an der Seite, an der die Ejektionsöffnung 5 vorgesehen ist, bis zu etwa 25%, wird mit dritter Fläche bezeichnet, wobei die Länge des Segmentes des Rotationsschaftes 6 im Inneren des Gehäuses 2 mit 100% bezeichnet wird, und der zentrale Bereich, der zwischen der ersten und der zweiten Fläche in Sandwichform angeordnet ist, wird mit zweiter Fläche bezeichnet.
Der Mischer 57 eine kontinuierlichen Extrusionsverfahrens stellt die Beschleunigungskraft beispielsweise durch Vorsehen der Öffnungen 9 an dem Rührblätter 7 ein, obwohl andere Bedingungen ebenfalls berücksichtigt werden sollten. In dem Mischer 57 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens wird das Rührblatt 7 mit einer solchen Form gebildet, daß eine schwächere Beschleunigungskraft in der zweiten Fläche als in der ersten Fläche gebildet wird.
Daher ist auch in dem Mischer 57 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens in der zweiten Fläche die Beschleunigungskraft schwächer als in der ersten Fläche, und die durchschnittliche Geschwindigkeit des wasserabsorbierenden Harzes vermindert sich. Als Ergebnis verbleibt das wasserabsorbierende Harz und wird gleichmäßig mit der wäßrigen Flüssigkeit in der zweiten Fläche durch das Rührblatt 7, das in der zweiten Fläche vorgesehen ist, vermischt.
Das Rührblatt 7 hat als Mischungsejektionsfläche (dritte Fläche) einen Bereich ohne Öffnung an der Ejektionsseite der zweiten Fläche. Der Mischer 57 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens verstärkt hierdurch die Beschleunigungskraft in der Nähe der Ejektionsöffnung 5 und ejiziert die Mischung geeignet.
Die folgende Beschreibung diskutiert diese Erfindung in größerem Detail unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele, die den Umfang dieser Erfindung nicht beschränken. Die Eigenschaften des wasserabsorbierenden Harzes wurden entsprechend den unten angegebenen Verfahren gemessen.
(a) Absorptionsvermögen ohne Druck
Ein wasserabsorbierendes Mittel mit 0,2 g wurde gleichmäßig in einen Beutel (60 mm × 60 mm) aus Vlies gegeben und dann in eine 0,9 Gew.-%ige Wasserlösung aus Natriumchlorid (Salinelösung) getaucht. Der Beutel wurde 60 Minuten später angehoben. Wasser wurde durch einen Zentrifugaltrenner, der bei 250 G 3 Minuten lang arbeitet, entfernt; der Beutel wog dann W₁ (g). Das gleiche Verfahren wurde wiederholt, wobei kein wasserabsorbierendes Mittel verwendet wurde; der Beutel wog dann WO (g). Das Absorptionsvermögen ohne Druck (g/g) wurde dann entsprechend der folgenden Gleichung berechnet: Absorptionsvermögen ohne Druck (g/g) = (Gewicht W1(g) – Gewicht W0(g))/Gewicht des wasserabsorbierenden Mittels (g)
Das Absorptionsvermögen ohne Druck eines wasserabsorbierenden Harzes, einer wasserabsorbierenden Harzmischung und eines Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes wurden durch das gleiche Verfahren wie bei dem wasserabsorbierenden Mittel berechnet.
(b) Absorptionsvermögen unter hohem Druck
Unter Bezugnahme auf 16 wird die Meßvorrichtung erläutert, die zum Messen des Absorptionsvermögens unter Druck verwendet wurde.
Wie in 16 gezeigt ist, setzt sich die Meßvorrichtung aus einer Waage 21, einem Behälter 22 mit einer vorbestimmten Kapazität, der auf der Waage 21 befestigt ist, einem externen Luftansaugrohrblatt 23, einer Leitung 24, einem Glasfilter 26 und einem Meßbereich 25, der auf dem Glasfilter 26 befestigt ist, zusammen.
Der Behälter 22 hat eine Öffnung 22a auf der oberen Seite davon und eine Öffnung 22b an der Seitenwand davon. Das externe Luftansaugrohr 23 wird durch die Öffnung 22a des Behälters 22 eingeführt, und die Leitung 24 ist mit der Öffnung 22b befestigt.
Der Behälter 22 umfaßt darin eine Salinelösung 32 in einer vorbestimmten Menge. Der untere Auslaß des externen Luftansaugrohres 23 wird in die Salinelösung 32 getaucht. Das externe Luftansaugrohr 23 ist vorgesehen, um den Druck im Inneren des Behälters 22 bei atmosphärischen Druck zu halten. Der Glasfilter 26 wird mit einem Durchmesser von 55 mm gebildet. Der Behälter 22 und Glasfilter 26 sind durch die Leitung 24 aus Siliconharz miteinander verbunden. Der Glasfilter 26 wird bezüglich der relativen Position und der Höhe mit dem Behälter 22 fixiert.
Der Meßbereich 25 umfaßt Filterpapier 27, einen Trägerzylinder 28, ein Metallnetz 29, das mit dem Boden des Trägerzylinders 28 verbunden ist und ein Gewicht 30. Der Meßbereich 25 wird gebildet, indem das Filterpapier 27 und der Trägerzylinder 28 mit dem Metallnetz 29 am Boden davon in dieser Reihenfolge auf dem Glasfilter 26 übereinander befestigt werden und indem das Gewicht 30 im Inneren des Trägerzylinders 28, d. h. auf dem Metallnetz 29 befestigt wird. Das Metallnetz 29 ist aus nichtrostendem Stahl und mit 400 mesh (Sieböffnung 38 μm) hergestellt. Die obere Seite des Metallnetzes 29, d. h. die Kontaktseite des Metallnetzes 29 mit einem wasserabsorbierenden Mittel 31 wird in der Höhe des unteren Auslasses 23a des externen Luftansaugrohres 23 eingestellt. Ein wasserabsorbierendes Mittel mit einer vorbestimmten Menge und Teilchengröße wird gleichmäßig auf dem Metallnetz 29 dispergiert. Das Gewicht 30 wird eingestellt, so daß es in der Lage ist, gleichmäßig eine Beladung von 50 g/cm² auf das wasserabsorbierende Mittel 31 auf dem Metallnetz 29 aufzuerlegen.
Das Absorptionsvermögen unter hohem Druck des wasserabsorbierenden Mittels 31 wurde mit der oben konfigurierten Meßvorrichtung gemessen, Das Meßverfahren wird nachfolgend erläutert.
Zunächst wurde die Salinelösung 32 in einer vorbestimmten Menge in den Behälter 22 gegeben, und notwendige Vorbereitungsaktionen, z. B. Einfügung der externen Luftansaugrohres 23 erfolgten. Dann wurde das Filterpapier 27 auf dem Glasfilter 26 befestigt, und das wasserabsorbierende Mittel mit 0,9 g wurde gleichmäßig im Inneren des Trägerzylinders 28, d. h. auf dem Metallnetz 29 dispergiert, und das Gewicht 30 wurde auf dem wasserabsorbierenden Harz 31 gleichzeitig zu der Befestigungsaktion befestigt.
Dann wurde das Metallnetz 29 des Trägerzylinders 28, auf dem das wasserabsorbierende Mittel 31 und das Gewicht 30 befestigt waren, auf dem Filterpapier 27 befestigt, so daß der zentrale Teil des Metallnetzes 29 mit dem des Glasfilters 26 übereinstimmte.
Dann wurde das Gewicht der Salinelösung 32, die durch das wasserabsorbierende Harz 31 während 60 Minuten von der Zeit aufgesaugt war, als der Trägerzylinder 28 auf dem Filterpapier 27 befestigt war, von einem mit der Waage 21 gemessenen Wert bestimmt.
Das gleiche Verfahren wurde wiederholt, wobei kein wasserabsorbierendes Mittel verwendet wurde. Das Nettogewicht, das heißt das Gewicht der Salinelösung 32, die durch andere Teile als das wasserabsorbierende Mittel 31 wie das Filterpapier 27 aufgesogen wurde, wurde von einem mit der Waage 21 gemessenen Wert bestimmt und als Nettowert bezeichnet. Dann wurde das Absorptionsvermögen unter hohem Druck (g/g) berechnet, indem die Korrektur durch Extrahieren des Nettowertes und Dividieren des Gewichtes der Salinelösung 32, die tatsächlich durch das wasserabsorbierende Mittel 31 aufgesaugt war, durch das Gewicht des wasserabsorbierenden Mittels 31 (0,9 g) berechnet.
(c) Absorptionsrate
Ein wasserabsorbierendes Mittel mit 1,000 g wurde auf eine Petrischale aus Glas mit einem Innendurchmesser von etwa 60 mm gesprenkelt. Dann wurden 20,00 g von 0,4 Gew.-%igem allgemeinem Salzwasser, dessen Temperatur auf 25°C eingestellt war, milde ohne Unterbrechung an der Mitte der Petrischale gegossen, und die Zeit (Sekunden) des wasserabsorbierenden Mittels zum Aufsaugen des gesamten gemeinen Salzwassers wurde visuell gemessen. Eine kürzere Aufsaugzeit bedeutet eine höhere Absorptionsrate.
[Beispiel 1]
Zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe wurde eine reaktive Flüssigkeit hergestellt, indem 2,9 Teile Polyethylenglykoldiacrylat (n = 8) als internes Vernetzungsmittel in 5500 Teilen einer 33 Gew.-%igen Wasserlösung aus Natriumacrylat (Neutralisierungsverhältnis 75%) als Monomerkomponente aufgelöst wurden. Dann wurde die reaktive Flüssigkeit 30 Minuten in einer Stickstoffgasatmosphäre entgast.
Dann wurde die reaktive Flüssigkeit zu einem Reaktor geführt, der ein doppelarmiger Kneter aus nichtrostendem Stahl mit zwei sigma-artigen Rührblättern und einer Ummantelung war, der eine Abdeckung aufwies und bei dem Luft im Inneren des Reaktors durch Stickstoffgas ersetzt wurde, wobei die reaktive Flüssigkeit bei einer Temperatur von 30°C gehalten wurde. Unter Rühren der reaktiven Flüssigkeit wurden dann 2,4 Teile Natriumpersulfat als Polymerisationsinitiator und 0,12 Teile L-Ascorbinsäure als Reduktionsmittel zur Beschleunigung der Zersetzung des Polymerisationsinitiators zugegeben. Die Polymerisation begann ungefähr eine Minute nach dieser Zugabe. Die Polymerisation wurde bei Temperatur von 30 bis 80°C durchgeführt, und ein wasserhaltiges, gelartiges Polymer wurde 60 Minuten nach Beginn der Polymerisation herausgenommen.
Das resultierende wasserhaltige, gelartige Polymer wurde auf ein Metallnetz mit 50 mesh (Sieböffnung 300 μm) verteilt und mit heißer Luft mit 150°C 90 Minuten lang getrocknet. Durch Mahlen des getrockneten Produktes mit einer Vibrationsmühle und anschließendes Klassifizieren des gemahlenen Produktes mit einem Metallnetz mit 20 mesh (Sieböffnung 850 μm) wurde ein Wasserabsorptionsharz mit einer gemahlenen irregulären pulverisierten Form, mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 400 μm und mit 12 Gew.-% Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 150 μm erhalten.
Dann wurde ein gefärbtes Oberflächen-Vernetzungsmittel, das sich aus 0,1 Gew.-Teilen Ethylenglykoldiglycidylether, 4 Gew.-Teilen Wasser und 1 Gew.-Teil Isopropylalkohol zusammensetzte, in den Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der in 1 gezeigt ist, d. h. eines Mischers vom Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ gegeben, der die ersten Rührblätter 7a mit plattenartiger Form, die um den Rotationsschaft 6 in einem Bereich von der Kante der Materialzuführöffnung 3 bis zu etwa 35% vorgesehen waren, und die zweiten Rührblätter 7b mit säulenartiger Form aufwies, die in einem Bereich an der Kante an der Seite, an der die Ejektionsöffnung 5 vorgesehen war, bis zu etwa 65% vorgesehen waren, wobei die Länge des Segmente des Rotationsschaftes 6 im Inneren des Gehäuses 2 mit 100% bezeichnet wurde, und wurde kontinuierlich mit 100 Gew.-Teilen des wasserabsorbierenden Harzes gemischt und reagiert.
Die resultierende Mischung wurde gleichmäßig gefärbt. Wenn die Mischung durch ein Metallnetz durch 20 mesh geleitet wurde, waren die Massen, die nicht durchgeleitet werden konnte, 0,2%.
Danach wurde die Mischung mit Wärme bei einer Temperatur von 195°C 40 Minuten lang behandelt, unter Erhalt eines Wasserabsorptionsmittels Nr. 1. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 1 wurde ohne Druck und unter hohem Druck gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 1 gezeigt.
[Beispiel 2]
Ein Vernetzungsmittel mit gefärbter Oberfläche, das sich aus 0,5 Gew.-Teilen Glycerin als erstes Oberflächenvernetzungsmittel, 0,1 Gew.-Teile Ethylenglykoldiglycidylether als zweites Oberflächenvernetzungsmittel, 3 Gew.-Teile Wasser und 1 Gew.-Teil Ethylalkohol zusammensetzte, wurde kontinuierlich mit 100 Gew.-Teilen des gleichen wasserabsorbierenden Harzes wie bei dem ersten Beispiel unter Verwendung des gleichen Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens wie bei dem ersten Beispiel vermischt.
Die resultierende Mischung war gleichmäßig gefärbt. Wenn diese Mischung durch ein Metallnetz mit 20 mesh geleitet wurde, betrug die Masse, die nicht durchgeleitet werden konnte, 0%.
Danach wurde die Mischung mit wärme bei einer Temperatur von 195°C 40 Minuten lang behandelt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 2. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 2 wurde ohne Druck und unter hohem Druck gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 1 gezeigt.
[Beispiel 3]
Ein gefärbtes Oberflächen-Vernetzungsmittel, das sich aus 0,5 Gew.-Teilen Glycerin als erstes Oberflächenvernetzungsmittel, 0,1 Gew.-% Ethylenglykoldiglycidylether als zweites Oberflächenvernetzungsmittel, 3 Gew.-Teile Wasser und 1 Gew.-Teil Ethylalkohol zusammensetzte, wurde kontinuierlich mit 100 Gew.-Teilen des gleichen wasserabsorbierenden Harzes wie bei dem ersten und dem zweiten Beispiel unter Verwendung des Mischers 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, gezeigt in 6, vermischt, d. h. einem Mischer von Hochgeschwindigkeitsrühr-Typ mit den ersten Rührblättern 7a mit paddelartiger Form, die um den Rotationsschaft 6 in einem Bereich von der Kante der Materialzuführöffnung 3 bis zu etwa 25% und ebenfalls in einem Bereich von der Kante an der Seite, an der die Ejektionsöffnung 5 vorgesehen war bis etwa 25% vorgesehen waren, wobei die Gesamtlänge des Rotationsschaftes mit 100% bezeichnet war, und mit den zweiten Rührblättern 7b mit säulenartiger Form mit hemisphärischen oberen Kanten, die um den Rotationsschaft 6 in dem zentralen Bereich angeordnet waren, der zwischen diesen beiden Bereichen in Sandwichform angeordnet war.
Die resultierende Mischung war gleichmäßig gefärbt. Wenn diese Mischung durch ein Metallnetz mit 20 mesh geleitet wurde, betrug die Masse, die nicht durchgeleitet werden konnte, 0,5%.
Danach wurde die Mischung mit Wärme bei einer Temperatur von 195°C 40 Minuten lang behandelt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 3. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 3 wurde ohne Druck und unter hohem Druck gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 1 gezeigt.
[Beispiel 4]
Ein Vernetzungsmittel mit gefärbter Oberfläche, das sich aus 0,1 Gew.-Teilen Ethylenglykoldiglycidylether, 4 Gew.-Teilen Wasser und 1 Gew.-Teil Isopropylalkohol zusammensetzte, wurde kontinuierlich mit 100 Gew.-Teilen des gleichen wasserabsorbierenden Harzes wie bei dem ersten bis dritten Beispiel mit hoher Geschwindigkeit unter Verwendung des Mischers 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der in 7 gezeigt ist, vermischt.
Die resultierende Mischung war nicht gleichmäßig gefärbt, und dichtgefärbte Ablagerungen wurden visuell beobachtet. Wenn die Mischung durch ein Metallnetz mit 20 mesh geleitet wurde, betrug die Masse, die nicht durchgeleitet werden konnte, 7,3%.
Danach wurde die Mischung mit Wärme bei einer Temperatur von 195°C 40 Minuten lang behandelt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 4. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 4 wurde ohne Druck und unter hohem Druck gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 1 gezeigt.
[Beispiel 5]
Ein gefärbtes Oberflächen-Vernetzungsmittel, das sich aus 0,5 Gew.-Teilen Glycerin als erstes Oberflächenvernetzungsmittel, 0,1 Gew.-Teil Ethylenglykoldiglycidylether als zweites Oberflächenvernetzungsmittel, 3 Gew.-Teile Wasser und 1 Gew.-Teile Ethylalkohol zusammensetzte, wurde kontinuierlich mit 100 Gew.-Teilen des gleichen wasserabsorbierenden Harzes wie beim ersten bis dritten Beispiel unter Verwendung des Mischers 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der in 7 gezeigt ist, vermischt.
Die resultierende Mischung war nicht gleichmäßig gefärbt, und dichtgefärbte Ablagerungen wurden visuell beobachtet. Wenn die Mischung durch ein Metallnetz mit 20 mesh geleitet wurde, betrug die Masse, die nicht durchgeleitet werden konnte, 5,4%.
Danach wurde die Mischung mit Wärme bei einer Temperatur von 195°C 40 Minuten lang behandelt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 5. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 5 wurde ohne Druck und unter hohem Druck gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Aufgrund der in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse ist zu verstehen, daß es möglich war, ein wasserabsorbierendes Mittel zu erhalten, das ein Absorptionsvermögen unter hohem Druck aufwies, wenn das wasserabsorbierende Harz mit dem Vernetzungsmittel unter Verwendung des Mischers 1 oder 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemischt und reagiert wurde, bei dem die Rührblätter 7 mit einer Vielzahl von Arten von Formen wie bei dem ersten bis dritten Beispiel beschrieben aufwies im Vergleich zu dem wasserabsorbierenden Harz, das mit dem Vernetzungsmittel unter Verwendung des Mischers 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemischt und reagiert wurde, bei dem eine einzelne Art (die gleiche Form) an Rührblättern 7 vorhanden war und der die Beschleunigungskraft durch Ändern der Anordnungsdichte der Rührblätter 7 einstellt, wie in dem vierten und fünften Beispiel beschrieben ist. Daher ist klar, daß das wasserabsorbierende Mittel, das ein noch höheres Absorptionsvermögen unter hohem Druck entfaltet, durch Mischen und Rühren unter Verwendung des Mischers 1 oder 54 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens erhalten werden kann.
[Beispiel 6]
Die Stoßkraft (A) wurde auf das wasserabsorbierende Mittel Nr. 1, erhalten im ersten Beispiel, durch das oben erwähnte Verfahren auferlegt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 6. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 6 wurde unter hohem Druck vor und nach der Auferlegung der Stoßkraft (A) durch das oben erwähnte Verfahren gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
[Beispiel 7]
Die Stoßkraft (A) wurde auf das wasserabsorbierende Mittel Nr. 2, erhalten in dem zweiten Beispiel, mit dem erwähnten Verfahren auferlegt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 7. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 7 wurde unter hohem Druck vor und nach der Auferlegung der Stoßkraft (A) durch das erwähnte Verfahren gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
[Beispiel 8]
Die Stoßkraft (A) wurde auf das wasserabsorbierende Mittel Nr. 3, erhalten im dritten Beispiel, durch das erwähnte Verfahren auferlegt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. B. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 8 wurde unter hohem Druck vor und nach Auferlegung der Stoßkraft (A) durch das erwähnte Verfahren gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Aufgrund der in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse ist klar, daß dann, wenn die Stoßkraft (A) auf die wasserabsorbierenden Mittel des ersten bis dritten Beispiels auferlegt wurde, die Eigenschaftswerte Q/P im Bereich von 0,93 bis 1,00 lagen, wie im sechsten bis achten Beispiel gezeigt ist, wobei sich die Stoßkraft das Absorptionsvermögen unter hohem Druck nur wenig ändert, d. h. daß das Absorptionsvermögen unter hohem Druck beibehalten werden kann.
[Beispiel 9]
Die Stoßkraft (B) wurde auf das wasserabsorbierende Mittel Nr. 1, erhalten im ersten Beispiel, durch das erwähnte Verfahren auferlegt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 9. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 9 wurde unter hohem Druck vor und nach Auferlegung der Stoßkraft (B) durch das erwähnte Verfahren gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
[Beispiel 10]
Die Stoßkraft (B) wurde auf das wasserabsorbierende Mittel Nr. 2, erhalten im ersten Beispiel, durch das erwähnte Verfahren auferlegt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 10. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 9 wurde unter hohem Druck vor und nach Auferlegung der Stoßkraft (B) durch das erwähnte Verfahren gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
[Beispiel 11]
Die Stoßkraft (B) wurde auf das wasserabsorbierende Mittel Nr. 3, erhalten im ersten Beispiel, durch das erwähnte Verfahren auferlegt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 11. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 11 wurde unter hohem Druck vor und nach Auferlegung der Stoßkraft (B) durch das erwähnte Verfahren gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
[Beispiel 12]
Die Stoßkraft (B) wurde auf das wasserabsorbierende Mittel Nr. 5, erhalten im ersten Beispiel, durch das erwähnte Verfahren auferlegt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 12. Das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 12 wurde unter hohem Druck vor und nach Auferlegung der Stoßkraft (B) durch das erwähnte Verfahren gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Aufgrund der in Tabelle 3 gezeigten Ergebnisse ist ersichtlich, daß dann wenn die Stoßkraft (B) auf die wasserabsorbierenden Mittel des ersten bis dritten und fünften Beispiels auferlegt wurde, die Eigenschaftswerte Y/X im Bereich von 0,86 bis 1,00 lagen, wie im neunten bis zwölften Beispiel gezeigt ist, wobei sich die Stoßkraft das Absorptionsvermögen unter hohem Druck nur wenig ändert, d. h. daß das Absorptionsvermögen unter hohem Druck beibehalten werden kann.
[Beispiel 13]
Zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxyl-Gruppe wurde eine reaktive Flüssigkeit hergestellt, indem 2,7 Teile Trimethylolpropantriacrylat als internes Vernetzungsmittel in 5500 Teilen einer 38 Gew.-%igen Wasserlösung aus Natriumacrylat (Neutralisierungsverhältnis 75%) als Monomerkomponente aufgelöst wurden. Trimethylolpropantriacrylat wurde in einem Verhältnis von 0,04 mol-% zu der Monomerkomponente verwendet. Dann wurde die reaktive Flüssigkeit 30 Minuten in einer Stickstoffgasatmosphäre entgast.
Dann wurde die reaktive Flüssigkeit zu einem Reaktor geführt, der ein doppelarmiger Kneter aus nichtrostendem Stahl mit zwei sigma-artigen Schaufeln und einer Ummantelung ist und eine Abdeckung aufweist, und die Luft im Inneren des Reaktors wurde durch Stickstoffgas ersetzt, während die reaktive Flüssigkeit bei einer Temperatur von 30°C gehalten wurde. Anschließend wurden unter Rühren der reaktiven Flüssigkeit 2,8 Teile Natriumpersulfat als Polymerisationsinitiator und 0,02 Teile L-Ascorbinsäure als Reduktionsmittel zugegeben und der gleiche Polymerisationsvorgang wie beim ersten Beispiel wurde durchgeführt. Als Ergebnis wurde ein wasserhaltiges, gelartiges Polymer erhalten, das sich auf etwa 0,1 bis 3 mm zerteilt hatte.
Das resultierende wasserhaltige gelartige Polymer wurde auf gleiche Weise wie beim ersten Beispiel getrocknet, dann mit einer Mahlvorrichtung vom Walzengranulator-Typ mit drei Stufen gemahlen, so daß die Walzen, die zum Mahlen verwendet wurden, vorbestimmte Zwischenräume aufwiesen, (Walzenspalt etwa 1,63 mm, etwa 0,43 mm und etwa 0,15 mm) und wurde dann mit einem JIS-Standardsieb mit einer Sieböffnung von 850 μm klassifiziert. Dann wurde ein wasserabsorbierendes Harz (A) mit gemahlener irregulärer pulverisierter Form mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 300 μm erhalten. Das wasserabsorbierende Harz (A) wurde weiterhin mit einem JIS-Standardsieb mit einer Sieböffnung von 150 μm klassifiziert, unter Erhalt von 86,3 Gew.-% eines wasserabsorbierenden Harzes (A₁) mit Teilchendurchmessern von 850 μm bis 150 μm und 13,7 Gew.-% feinen Teilchen aus wasserabsorbierendem Harz (A₂) mit Teilchendurchmessern von weniger als 150 μm.
Dann wurden die feinen Teilchen aus wasserabsorbierendem Harz (A₂) kontinuierlich mit entionisiertem Wasser durch Einführen der feinen Teilchen aus wasserabsorbierendem Harz (A₂) in den Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, der in 1 gezeigt ist, bei einer Rate von 2 kg/Minute und durch Einführen des Ionenaustauschwassers durch die Flüssigkeitszuführöffnung 4 mit einem Bohrdurchmesser von 5 mm, die an dem Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens vorgesehen war, bei einer Rate von 130 Gew.-Teilen des Ionenaustauschwassers pro 100 Gew.-Teilen der feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) vermischt. Als Ergebnis wurde ein teilchenförmiges, gleichmäßiges wasserhaltiges, gelartiges Granulierprodukt kontinuierlich aus der Ejektionsöffnung 5 ejiziert. Das erhaltene teilchenartige, wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt war ein Aggregationsprodukt aus Teilchen und setzte sich hauptsächlich aus einem gleichmäßigen wasserhaltigen, gelartigen Granulierungsprodukt mit Teilchendurchmessern von 1 bis 5 mm zusammen. Das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt hatte eine Feststoffkomponente mit 43,6 Gew.-%. Die feste Komponente des wasserhaltigen, gelartigen Granulierungsproduktes bezieht sich auf die Menge (Gehalt) des wasserabsorbierenden Harzes in dem wasserhaltigen, gelartigen Granulierungsprodukt.
Das resultierende wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt wurde mit einer Dicke von 5 cm auf ein JIS Standard-Metallnetz mit einer Sieböffnung von 300 μm verteilt und dann mit einer Trocknungsvorrichtung vom Heißluftzirkulationstyp mit 160°C getrocknet. Als Ergebnis wurde das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt so gleichmäßig und genügend getrocknet, daß es mehr als 90 Gew.-% feste Komponenten enthielt, und ein pulverartiges getrocknetes Granulierungsprodukt, das leicht zu individuellen Teilchen selbst durch Hand aufgelöst werden konnte, wurde erhalten. Das getrocknete Granulierungsprodukt enthielt nur 5% Massen, die größer als 10 mm waren.
Dann wurde das getrocknete Granulierungsprodukt gemahlen, wobei die Mahlvorrichtung vom Walzengranulator-Typ mit breiteren Walzenabständen (letzter Walzenabstand etwa 0,27 mm) verwendet wurde, und mit einem JIS Standardsieb mit einer Sieböffnung von 850 μm klassifiziert, unter Erhalt eines Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (1).
Die Teilchengrößenverteilung, das Absorptionsvermögen ohne Druck und die Granulierzerstörverhältnisse des Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (1), des Wasserabsorptionsharzes (A), des Wasserabsorptionsharzes (A₁) und der feinen Teilchen aus dem Wasserabsorptionsharz (A₂), erhalten wie oben, wurden gemessen. Die Teilchengrößenverteilung ist in Tabelle 4 gezeigt und die Ergebnisse der Messung des Absorptionsvermögens unter Druck und der Granulierzerstörungsverhältnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Ein elektronisches Mikrobild (x 50) der feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) ist in 18 gezeigt.
Dann wurde ein Oberflächenvernetzungsmittel, das sich aus 0,05 Gew.-Teilen Ethylenglykoldiglycidylether, 0,75 Gew.-Teilen Glycerin, 3 Gew.-Teilen Wasser, 0,75 Gew.-Teilen Isopropylalkohol und 0,5 Gew.-Teilen Milchsäure zusammensetzte, mit 100 Gew.-Teilen des wasserabsorbierenden Harzes vermischt und mit Wärme bei einer Temperatur von 200°C 40 Minuten lang behandelt, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 13. Das Absorptionsvermögen unter hohem Druck und das Absorptionsvermögen ohne Druck, die Absorptionsrate und das Granulierzerstörungsverhältnis des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 13 wurden gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
19 ist ein elektronisches Mikrobild (x 50), das das Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt (1) zeigt. Obwohl das Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt (1) aus den feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) mit Teilchendurchmessern von weniger als 150 μm, dargestellt in 18, als Ausgangsmaterial erhalten ist, wurde es ein Granulierungsprodukt (Aggregationsprodukt) von simulierenden Primärteilchen, wobei etwa 80% der Teilchen Teilchendurchmesser von 300 bis 850 μm aufwiesen, und wurde folglich ein Granulierprodukt (Aggregationsprodukt) mit hoher Granulierstärke mit einem Granulierzerstörungsverhältnis, angegeben durch die Stoßkraft (B), von 2,4 Gew.-%.
Obwohl nicht dargestellt, wurde mit einem optischen Mikrobild des wasserhaltigen, gelartigen Granulierungsproduktes vor dem Trocknen, das in diesem Ausführungsbeispiel erhalten wurde, bestätigt, daß das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt ein Aggregationsprodukt aus wasserhaltigem Gel eines jeden Teilchens ist und daß dann, wenn Wasser, das kein Vernetzungsmittel enthält, zum Granulieren verwendet wird, das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt nach der Absorption von Wasser und nach dem Quellen quillt, während es in eine Vielzahl von Teilchen wie vor dem Granulieren aufgespalten wird.
[Beispiel 14]
Ein wasserhaltiges, gelartiges Granulierungsprodukt, umfassend 38,0 Gew.-% feste Komponente wurde unter Verwendung des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit der gleichen Reaktion und Vorgehensweise wie beim 13. Beispiel erhalten, mit der Ausnahme, daß das Ionenaustauschwasser in einer Menge von 163 Gew.-Teilen anstelle von 130 Gew.-Teilen zu 100 Gew.-Teilen der feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) zugegeben wurde.
Danach wurde das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt auf gleiche Weise wie beim 13. Ausführungsbeispiel getrocknet. Als Ergebnis wurde das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt gleichmäßig und genügend getrocknet, und ein pulverartiges getrocknetes Granulierungsprodukt, das nicht leicht zu einzelnen Teilchen selbst durch die Hand zerteilt werden konnte, wurde erhalten. Das getrocknete Granulierungsprodukt enthielt nur 5% Massen mit mehr als 10 mm.
Dann wurde das getrocknete Granulierungsprodukt auf gleiche Weise wie beim 13. Ausführungsbeispiel gemahlen und klassifiziert, unter Erhalt eines Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (2). Die Teilchengrößenverteilung, das Absorptionsvermögen ohne Druck und das Granulierzerstörungsverhältnis des Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (2) wurden gemessen. Die Teilchengrößenverteilung ist in Tabelle 4 gezeigt, und die Ergebnisse der Messung des Absorptionsverhältnisses und der Granulierzerstörungsverhältnisses sind zusammen in Tabelle 5 gezeigt.
Die gleichen Misch- und Wärmebehandlungen wie bei dem 13. Ausführungsbeispiel wurden durchgeführt, wobei das Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt (2) verwendet wurde, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 14. Das Absorptionsverfahren unter hohem Druck und das Absorptionsverfahren ohne Druck, die Absorptionsrate und das Granulierzerstörungsverhältnis des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 14 wurden gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
[Beispiel 15]
Ein wasserhaltiges, gelartiges Granulierungsprodukt mit 57,6 Gew.-% fester Komponente wurden unter Verwendung des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens durch die gleiche Reaktion und Vorgehensweise wie beim 13. Beispiel erhalten, mit der Ausnahme, daß das Ionenaustauschwasser in einer Menge von 74 Gew.-Teilen und nicht 230 Gew.-Teilen zu 100 Gew.-Teilen der feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) zugegeben wurde. Obwohl das das Mischen gleichmäßig durchgeführt wurde, war es weniger gleichmäßig als bei dem 13. und 14. Beispiel.
Danach wurde das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt auf gleiche Weise wie beim 13. Ausführungsbeispiel getrocknet. Als Ergebnis wurde das wasserhaltige, gehlartige Granulierungsprodukt gleichmäßig und genügend getrocknet, und ein pulverartiges getrocknetes Granulierungsprodukt, das leicht selbst durch Hand zu individuellen Teilchen zerteilt werden konnte, wurde erhalten. Das getrocknete Granulierungsprodukt enthielt nur 5% Massen mit mehr als 10 mm.
Dann wurde das getrocknete Granulierungsprodukt auf gleiche Weise wie bei dem 13. Ausführungsbeispiel gemahlen und klassifiziert, unter Erhalt eines Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (3). Die Teilchengrößenverteilung, das Absorptionsvermögen ohne Druck und das Granulierzerstörungsverhältnis des Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (3) wurden gemessen. Die Teilchengrößenverteilung ist in Tabelle 4 gezeigt, und die Meßergebnisse des Absorptionsvermögens und des Granulierzerstörungsverhältnisses sind zusammen in Tabelle 5 gezeigt.
Die gleiche Misch- und Wärmebehandlung wie beim 13. Ausführungsbeispiel wurde durchgeführt, wobei das Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt (3) verwendet wurde, unter Erhalt eines Wasserabsorptionsmittels Nr. 15. Das Absorptionsvermögen unter hohen Druck und das Absorptionsvermögen ohne Druck, die Absorptionsrate und das Granulierzerstörungsverhältnis des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 15 wurden gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
[Beispiel 16]
Ein wasserhaltiges, gelartiges Granulierungsprodukt mit 70,9 Gew.-% fester Komponente wurde unter Verwendung des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens durch die gleiche Reaktion und Vorgehensweise wie beim 13. Beispiel erhalten, mit der Ausnahme, daß das Ionenaustauschwasser in einer Menge von 41 Gew.-Teilen und nicht 130 Gew.-Teilen zu 100 Gew.-Teilen der feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) gegeben wurde. Obwohl das Mischen gleichmäßig durchgeführt wurde, war es weniger gleichmäßig als beim 15. Ausführungsbeispiel. Das resultierende wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt haftete leicht an der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens und aggregierte.
Danach wurde das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt auf gleiche Weise wie beim 13. Ausführungsbeispiel getrocknet. Als Ergebnis war das wasserhaltige gelartige Granulierungsprodukt gleichmäßig und genügend getrocknet, und ein pulverartiges getrocknetes Granulierungsprodukt, das leicht in individuelle Teilchen selbst durch Hand zerteilt werden konnte, wurde erhalten. Das getrocknete Granulierungsprodukt enthielt nur 5% Massen mit mehr als 10 mm.
Dann wurde das getrocknete Granulierungsprodukt auf gleiche Weise wie bei 13. Ausführungsbeispiel gemahlen und klassifiziert, unter Erhalt eines Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (4). Die Teilchengrößenverteilung, das Absorptionsverhalten ohne Druck und das Granulierzerstörungsverhältnis des Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (4) wurden gemessen. Die Teilchengrößenverteilung ist in Tabelle 4 gezeigt, und die Ergebnisse der Messung des Absorptionsvermögens und des Granulierzerstörungsverhältnisses sind zusammen in Tabelle 5 gezeigt.
Die gleichen Misch- und Wärmebehandlungen wie bei 13. Ausführungsbeispiel wurden durchgeführt, wobei das Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt (4) verwendet wurden, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 16. Das Absorptionsvermögen unter hohem Druck und das Absorptionsvermögen ohne Druck, die Absorptionsrate und das Granulierzerstörungsverhältnis des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 16 wurden gemessen. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
[Vergleichsbeispiel 1]
Die gleiche Reaktion und Bedingungen wie beim 13. Beispiel wurden durchgeführt, zum Mischen der feinen Teilchen aus wasserabsorbierendem Harz (A₂) mit Ionenaustauschwasser, mit der Ausnahme, daß der konventionelle Mischer 100 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, gezeigt in 21, anstelle des Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens verwendet wurde. Jedoch war die Mischung, die mit dem konventionellen Mischer 100 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens erhalten wurde, kein Granulierungsprodukt, sondern eine gelartige Masse mit einer Größe von etwa 1 bis 5 cm, die als Ergebnis nicht-kontinuierlich aus der Ejektionsöffnung 106 des Mischers 100 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ejiziert werden konnte. Dann wurde die gleiche Vorgehensweise wie beim ersten Beispiel durchgeführt, zum Trocknen der gelartigen Masse, aber die gelartige Masse wurde nicht getrocknet. Eine Verminderung der Eigenschaften wurde beobachtet, wie eine Erhöhung der wasserlöslichen Komponente.
[Vergleichsbeispiel 2]
Die gleiche Reaktion und Vorgehensweise wie beim ersten Vergleichsbeispiel wurden durchgeführt, zum Mischen der feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) mit Ionenaustauschwasser, wobei der konventionelle Mischer 100 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, gezeigt in 21, verwendet wurde, mit der Ausnahme, daß das Ionenaustauschwasser in einer Menge von 10 Gew.-Teilen und nicht 130 Gew.-Teilen zu 100 Gew.-Teilen der freien Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) zugegeben wurde. Jedoch hatten die feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) eine hohe Absorptionsrate. Die mit dem konventionellen Mischer 100 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens erhaltene Mischung war kein wasserhaltiges, gelartiges Granulierungsprodukt, umfaßte eine große Menge an ablagerungsartigen, teilchenartigen Granulierungsprodukten und umfaßte mehr als 50% von nicht-granulierten feinen Teilchen aus wasserabsorbierendem Harz (A₂), weil sie nicht in der Lage waren, mit der wäßrigen Flüssigkeit überhaupt gemischt zu werden.
Dann wurde das ablagerungsartige, teilchenartige Granulierungsprodukt auf gleiche Weise wie bei dem 13. Ausführungsbeispiel getrocknet, gemahlen und klassifiziert, unter Erhalt eines Vergleichs-Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (1). Die Teilchengrößenverteilung, das Absorptionsvermögen ohne und das Granulierzerstörungsverhältnis des Vergleichs-Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (1) wurden gemessen. Die Teilchengrößenverteilung ist in Tabelle 4 gezeigt, und die Meßergebnisse des Absorptionsvermögens und des Granulierzerstörungsverhältnisses sind zusammen in Tabelle 5 gezeigt.
20 ist ein elektronisches Mikrobild (x 50), das das Vergleichs-Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt (1) zeigt. Das Vergleichs-Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt (1) umfaßt, obwohl es aus den feinen Teilchen aus den wasserabsorbierenden Harz (A₂) mit Teilchendurchmessern von weniger als 150 μm, gezeigt in 18, als Ausgangsmaterial erhalten ist, nur etwa 24 Gew.-% eines Granulierungsproduktes mit Teilchendurchmessern von mehr als 150 μm. Zusätzlich sind die Teilchen an Punkten an andere Teilchen granuliert. Als Folge ist das Vergleichs-Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt 1 ein schwaches Granulierungsprodukt (Aggregationsprodukt) mit einem Granulierzerstörverhältnis, spezifiziert durch die Stoßkraft (B) von 100 Gew.-%.
[Vergleichsbeispiel 3]
Ein wasserabsorbierendes Mittel zum Vergleich Nr. 2 wurde durch die gleiche Reaktion und Vorgehensweise wie beim 13. Beispiel erhalten, mit der Ausnahme, daß das wasserabsorbierende Harz (A), das sich aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₁) (86,3 Gew.-%) und den feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (A₂) (13,7 Gew.-%) zusammensetzte, anstelle des Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (1) verwendet wurde. Das Absorptionsvermögen unter hohem Druck und das Absorptionsvermögen ohne Druck, die Absorptionsrate und das Granulierzerstörungsverhältnis des wasserabsorbierenden Mittels zum Vergleich Nr. 2 wurden gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 6 gezeigt.
[Beispiel 17]
Ein wasserhaltiges, gelartiges Polymer wurde durch die gleiche Reaktion und Vorgehensweise wie beim ersten Beispiel erhalten, mit der Ausnahme, daß das Polyethylenglykoldiacrylat (n = 8) in einer Menge von 3,9 Teilen anstelle von 2,9 Teilen verwendet wurde.
Dann wurde das wasserhaltige, gelartige Polymer auf gleiche Weise wie beim ersten Beispiel getrocknet, dann mit einer Mahlvorrichtung vom Walzengranulator-Typ gemahlen, die so spezifiziert war, daß sie engere Walzenzwischenräume (letzter Walzenzwischenraum etwa 0,15 mm) als beim 13. Ausführungsbeispiel hatte, und wurde mit einem JIS-Standardsieb mit einer Sieböffnung von 850 μm klassifiziert, unter Erhalt eines Wasserabsorptionsharzes (B) mit irregulärer pulverisierter Form mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 260 μm. Das wasserabsorbierende Harz (B) wurde weiterhin mit einem JIS-Standardsieb mit einer Sieböffnung von 150 μm klassifiziert, unter Erhalt von 82,0 Gew.-% eines wasserabsorbierenden Harzes (B₁) mit Teilchendurchmessern von 850 bis 150 μm und 18,0 Gew.-Teilen feinen Teilchen aus wasserabsorbierendem Harz (B₂) mit Teilchendurchmessern von weniger als 150 μm.
Dann wurden die feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (B₂) kontinuierlich mit Ionenaustauschwasser, umfassend Glycerin, gemischt, indem die feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (B₂) in den Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens, dargestellt in 1, bei einer Rate von 2 kg/Minute eingeführt und das Ionenaustauschwasser, in dem 0,1 Gew.-Teile Glycerin aufgelöst waren, durch die Flüssigkeitszuführöffnung 4 mit einem Bohrdurchmesser von 5 mm, die an dem Mischer 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens vorgesehen war, in einer Menge von 163 Gew.-Teilen des Ionenaustauschwassers pro 100 Gew.-Teilen der feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (B₂) eingeführt wurden. Als Ergebnis wurde ein teilchenartiges, gleichmäßiges wasserhaltiges, gelartiges Granulierungsprodukt kontinuierlich aus der Ejektionsöffnung 5 ejiziert. Das erhaltene teilchenartige, wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt war ein Aggregationsprodukt aus Teilchen und setzte sich hauptsächlich aus einem gleichmäßigen, wasserhaltigen, gelartigen Granulierungsprodukt mit Teilchendurchmessern von 1 bis 5 mm zusammen. Das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt umfaßte 38,0 Gew.-% feste Komponenten.
Das resultierende wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt wurde mit einer Dicke von 5 cm auf ein JIS-Standardmetallnetz mit einer Sieböffnung von 300 μm verteilt und mit einer Trocknungsvorrichtung vom Heißluftzirkulationstyp mit 160°C getrocknet. Als Ergebnis wurde das wasserhaltige, gelartige Granulierungsprodukt gleichmäßig und genügend getrocknet, und ein pulverartiges getrocknetes Granulierungsprodukt, das leicht selbst durch Hand zu individuellen Teilchen zerteilt werden konnte, wurde erhalten. Das getrocknet Granulierungsprodukt enthielt nur 5% Massen mit mehr als 10 mm.
Dann wurde das getrocknete Granulierungsprodukt unter Verwendung der Mahlvorrichtung vom Walzengranulator-Typ gemahlen, die so spezifiziert war, daß sie die gleichen Walzenabstände aufwies (letzter Walzenabstand etwa 0,27 mm) wie beim Mahlen des getrockneten Granulierungsproduktes gemäß dem 13. Beispiel und wurde mit einem JIS-Standardsieb mit einer Sieböffnung von 850 μm klassifiziert, unter Erhalt eines wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (5).
Die Teilchengrößenverteilung, das Absorptionsvermögen ohne Druck und das Granulierzerstörungsverhältnis des Wasserabsorptionsharz-Granulierungsproduktes (5), des Wasserabsorptionsharzes (B), des Wasserabsorptionsharzes (B₁) und der feinen Teilchen aus dem wasserabsorbierenden Harz (B₂), erhalten wie oben, wurden gemessen. Die Teilchengrößenverteilung ist in Tabelle 4 gezeigt, und die Ergebnisse der Messung des Absorptionsvermögens ohne Druck und des Granulierzerstörungsverhältnisses sind in Tabelle 5 gezeigt.
Die gleichen Misch- und Wärmebehandlungen wie beim 13. Ausführungsbeispiel wurden durchgeführt, wobei das Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukt (5) verwendet wurde, unter Erhalt eines wasserabsorbierenden Mittels Nr. 17. Das Absorptionsvermögen unter hohem Druck und das Absorptionsvermögen ohne Druck, die Absorptionsrate und Granulierzerstörungsverhältnis des wasserabsorbierenden Mittels Nr. 17 wurden gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 6 gezeigt.
Tabelle 5
Tabelle 5 (Fortsetzung)
Tabelle 6
Aufgrund der Ergebnisse der 13. bis 16. Beispiele und der ersten bis dritten Vergleichsbeispiele ist zu verstehen, daß die Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukte, die eine ausgezeichnete Granulierstärke entfalten, unter Verwendung eines Mischers 1 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemäß dieser Erfindung erhalten wurden, der eine Vielzahl von Arten von Rührblättern 7 aufwies und dadurch Flächen mit unterschiedlichen Beschleunigungskräften hatte. Es ist ebenso zu verstehen, daß durch die Verwendung der Wasserabsorptionsharz-Granulierungsprodukte, die eine ausgezeichnete Granulierstärke entfalten, als Ausgangsmaterial für die wasserabsorbierenden Mittel wasserabsorbierende Mittel erhalten werden konnten, die gegenüber mechanischer Beanspruchung resistent waren und Wasser schnell absorbieren konnten. Es ist ebenfalls zu verstehen, daß auf der anderen Seite, wenn der konventionelle Mischer 100 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens mit einer konstanten Beschleunigungskraft verwendet wurde, die feinen wasserabsorbierenden Harzteilchen nicht granuliert wurden, wenn zu viel Wasser zu den feinen wasserabsorbierenden Harzteilchen gegeben wurde: wenn im Gegensatz zu wenig Wasser zugegeben wurde, war es nicht möglich, feine wasserabsorbierende Harzteilchen mit ausgezeichneter Granulierstärke zu erhalten.
[Beispiel 18]
Ein wasserabsorbierendes Harz wurde mit einem Vernetzungsmittel unter anderen Mischbedingungen als beim fünften Ausführungsbeispiel gemischt, indem die Winkel, die durch die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ der Rührblätter 7 (erste Rührblätter 7a), die bei dem Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gemäß 7 vorgesehen waren, und die Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 erzeugt waren (nachfolgend einfach mit Winkel der Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen bezeichnet) beim fünften Ausführungsbeispiel entsprechend der Fläche geändert wurden, in der die Rührblätter 7 vorgesehen waren, wobei die Gesamtmenge des Rotationsschaftes mit 100% bezeichnet wurden. Die Verhältnisse der Ablagerungen in den erhaltenen Mischungen wurden gemessen.
Dann wurden die wasserabsorbierenden Mittel durch Durchleiten der Mischungen durch ein Metallnetz mit 20 mesh und anschließendes Behandeln mit Wärme bei einer Temperatur von 195°C für 40 Minuten erhalten. Das Absorptionsvermögen ohne Druck und das Absorptionsvermögen unter hohem Druck der wasserabsorbierenden Mittel wurde gemessen. Die Meßergebnisse sind in 7 zusammen mit den Mischbedingungen mit dem Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens gezeigt.
In der Tabelle 7 bedeuten vorwärts und rückwärts die Richtungen der Beschleunigungskraft im Hinblick auf die Richtung der Beschleunigung des wasserabsorbierenden Harzes. Wenn z. B. wie in 17 gezeigt, der Rotationsschaft 6 in der Richtung rotiert, angezeigt durch den Pfeil B in bezug auf die Richtung, angezeigt durch den Pfeil A, die die Ejektionsrichtung des wasserabsorbierenden Harzes zeigt (d. h. die Bewegungsrichtung des wasserabsorbierenden Harzes, das durch den Mischer 55 eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens von der Materialzuführöffnung 3 zu der Ejektionsöffnung 5 geleitet wird) ist, wenn eine Beschleunigungskraft in der gleichen Richtung wie die Richtung A, die die Bewegungsrichtung des wasserabsorbierenden Harzes ist, in der Tabelle 7 "vorwärts" geschrieben; wenn eine Beschleunigungskraft in der Richtung C, die die entgegengesetzte Richtung zu der Richtung A ist, ist in der Tabelle 7 "rückwärts" geschrieben.
Daher zeigt "vorwärts 45°" an, daß die Winkel, gebildet durch die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ der Rührblätter 7 und die Ebene senkrecht zum Rotationsschaft 6 45° sind und daß eine Beschleunigungskraft in der Bewegungsrichtung des wasserabsorbierenden Harzes erzeugt wird. "Rückwärts 45" bedeutet, daß die Winkel, die durch die Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen 7a₁ der Rührblätter 7 und die Ebene senkrecht zu dem Rotationsschaft 6 gebildet sind, 45° sind und daß eine Beschleunigungskraft in der entgegengesetzten Richtung zu der Bewegungsrichtung des wasserabsorbierenden Harzes erzeugt wird.
Die Winkel der Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen, die mit horizontal bezeichnet sind, zeigen an, daß die Blattflächen der Rührblätter 7 parallel zu der Schaftrichtung des Rotationsschaftes 6 sind. Wenn die Winkel der Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen horizontal eingestellt sind, erzeugen die Rührblätter 7 keine neue Beschleunigungskraft.
Aufgrund der in Tabelle 7 gezeigten Ergebnisse ist zu verstehen, daß ein wasserabsorbierendes Harz gleichmäßiger mit einer wäßrigen Flüssigkeit, die beispielsweise ein oberflächenaktives Mittel enthält, gemischt werden kann, indem die Winkel der Wasserabsorptionsharz-Extrusionsflächen der Rührblätter 7 (die Richtungen der Blattflächen der Rührblätter 7) variiert werden und dadurch an der Ejektionsseite einer Fläche erzeugt wird, in der die Beschleunigungskraft kleiner ist.
Mögliche industrielle Anwendungen
Wasserabsorbierende Mittel entsprechend dieser Erfindung zeigen ausgezeichnete Absorptionsleistung und sind gegenüber mechanischer Beanspruchung resistent. Es ist daher möglich, wasserabsorbierende Mittel anzugeben, die sich bezüglich der Wasserabsorptionseigenschaften wenig verschlechtern und die ausgezeichnete Absorptionsleistung bei den Endprodukten beibehalten, selbst wenn sie beispielsweise während des Transportes in einer Herstellungsanlage und der Verarbeitung zu Endprodukten durch einen Verwender eine mechanische Beanspruchung erfahren haben. Aus diesen Gründen können die wasserabsorbierenden Mittel gemäß dieser Erfindung geeignet für Hygienewaren wie Papierwindeln (wegwerfbare Windeln), Damenbinden und sogenannte Inkontinenzeinlagen verwendet werden.

Claims

Wasserabsorbierendes Mittel, erhalten durch Mischen und Reagieren von hydrogelbildenden, wasserabsorbierenden Harzteilchen (a), umfassend eine Carboxylgruppe, mit einem Vernetzungsmittel (b), das mit der Carboxylgruppe reagiert, worin die Harzteilchen (a) durch Polymerisation und Vernetzung eines hydrophilen Monomers erhalten sind, das sich hauptsächlich aus Acrylsäure und/oder einem Salz von Acrylsäure zusammensetzt, wobei das wasserabsorbierende Mittel gekennzeichnet ist durch P ≥ 20 (g/g), und Q/P ≥ 0,85,worin P und Q jeweils das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels unter einem Druck von 50 g/cm² vor und nach dem Auferlegen einer Belastungskraft (A) auf 5 g des wasserabsorbierenden Mittels bedeuten, das in einem Beutel abgedichtet ist, indem eine vorbestimmte Beladung auf das wasserabsorbierende Mittel durch Reziprokalbewegung einer Walze mit 4 kg Gewicht auferlegt ist.
Wasserabsorbierendes Mittel, erhalten durch Mischen und Reaktion von hydrogelbildenden, wasserabsorbierenden Harzteilchen (a), umfassend eine Carboxylgruppe, mit einem Vernetzungsmittel (b), das mit der Carboxylgruppe reagiert, worin die Harzteilchen (a) erhalten sind durch Polymerisation und Vernetzung eines hydrophilen Monomers, das sich hauptsächlich aus Acrylsäure und/oder einem Salz von Acrylsäure zusammensetzt, wobei das wasserabsorbierende Mittel gekennzeichnet ist durch X ≥ 20 (g/g), und Y/X ≥ 0,90,worin X und Y jeweils das Absorptionsvermögen des wasserabsorbierenden Mittels unter einem Druck von 50 g/cm² vor und nach dem Auferlegen einer Belastungskraft (B) auf das wasserabsorbierende Mittel durch Einwirken lassen einer vorbestimmten Vibration mit 750 c.p.m. bei 100 v/60 Hz auf 30,0 g des wasserabsorbierenden Mittels und 10,0 g Glasperlen mit einem Durchmesser von 6 mm, die in einem Behälter gegeben sind, bedeuten.
Verfahren zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels, gekennzeichnet durch folgende aufeinanderfolgende Schrittes (1) Zuführen eines wasserabsorbierenden Harzes mit einer Carboxylgruppe zu einer ersten Fläche eines Mischers vom Rührtyp für ein kontinuierliches Extrusionsverfahren, einschließlich zumindest einer Art eines Rührteils, das um einen Rotationsschaft im Inneren eines fixierten Zylinders angeordnet ist, zum Auferlegen einer Beschleunigungskraft auf das wasserabsorbierende Harz; (2) Dispergieren des wasserabsorbierenden Harzes in der ersten Fläche, (3) Extrudieren des wasserabsorbierenden Harzes zu einer zweiten Fläche, bei der die Beschleunigungskraft schwächer ist als in der ersten Fläche; und (4) Mischen des wasserabsorbierenden Harzes und einer wässrigen Flüssigkeit in der zweiten Fläche.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 3 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Flüssigkeit zu der zweiten Fläche geführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 3 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Flüssigkeit zu einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Fläche geführt wird.
Verfahren zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels, wie in Anspruch 3 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Flüssigkeit ein Vernetzungsmittel enthält, das mit der Carboxylgruppe reagieren kann.
Verfahren zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 3 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserabsorbierende Harz einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 200 bis 800 μm aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 3 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserabsorbierende Harz einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10 bis 150 μm hat.
Verfahren zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 8 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Flüssigkeit mit dem wasserabsorbierenden Harz in einer Menge im Bereich von 70 bis 400 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des wasserabsorbierenden Harzes gemischt wird.
Verfahren zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 8 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass ein wasserhaltiges, gelartiges Granulationsprodukt, erhalten unter der Bedingung, dass das wasserhaltige gelhaltige Granulationsprodukt nicht gemahlen wird, durch Mischen der wässrigen Flüssigkeit mit dem wasserabsorbierenden Harz bei einer Temperatur im Bereich von 110°C bis 300°C getrocknet wird.
Verfahren zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 8 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige, gelartige Granulationsprodukt, erhalten durch Mischen der wässrigen Flüssigkeit mit dem wasserabsorbierenden Harz, einen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,3 bis 10 mm hat.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels, umfassend einen Mischer vom Rührtyp (1, 51, 52, 53, 54, 55, 55', 56, 57) von einem kontinuierlichen Extrusionsverfahren zum Mischen einer wässrigen Flüssigkeit mit einem wasserabsorbierenden Harz mit einer Carboxylgruppe, wobei die Maschine dadurch gekennzeichnet ist, dass der Mischer (1, 51, 52, 53, 54, 55, 55', 56, 57) einen horizontal fixierten Zylinder (2) mit einem Rotationsschaft (6) darin umfasst, worin zumindest eine Art eines Rührteils (7a, 7b) um den Rotatationsschaft (6) herum angeordnet ist, um in der Ejektionsstelle (5) eine zweite Fläche zu bilden, worin eine Beschleunigungskraft schwächer ist als in einer ersten Fläche, worin das wasserabsorbierende Harz, das zu dem fixierten Zylinder geführt wird, dispergiert wird.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der fixierte Zylinder (2) des Mischers umfasst: eine erste Zuführöffnung (3) zum Zuführen des wasserabsorbierenden Harzes, und eine zweite Zuführöffnung (4), die in der Ejektionsstelle der ersten Zuführöffnung angeordnet ist, zum Zuführen der wässrigen Flüssigkeit, worin die zweite Zuführöffnung (4) in der zweiten Fläche angeordnet ist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der fixierte Zylinder (2) des Mischers umfasst: eine erste Zuführöffnung (3) zum Zuführen des wasserabsorbierenden Harzes und eine zweite Zuführöffnung (4), die in der Ejektionsstelle der ersten Zuführöffnung angeordnet ist, zum Zuführen der wässrigen Flüssigkeit, worin die zweite Zuführöffnung (4) in einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Fläche angeordnet ist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührteil (7a, 7b) in der Form einer Vielzahl von ersten Rührteilen (7a) und einer Vielzahl von zweiten Rührteilen (7b) um den Rotationsschaft (6) angeordnet ist, wobei die Vielzahl der ersten Rührteile (7a) an der Stelle vorgesehen ist, zu der das wasserabsorbierende Harz geführt wird und eine solche Form aufweist, dass eine Beschleunigungskraft erzeugt wird, wobei die Vielzahl der zweiten Rührteile (7b) in der Ejektionsstelle der Vielzahl der ersten Rührteile (7a) angeordnet ist, um eine Fläche zu bilden, worin die Beschleunigungskraft schwächer ist als in der Fläche, in der die Vielzahl der ersten Rührteile (7a) vorgesehen ist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 15 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der ersten Rührteile (7a) in einer plattenartigen Form gebildet sind.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 15 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der zweiten Rührteile (7b) in einer säulenartigen Form geformt sind.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 15 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Rührteile (7a) in der Ejektionsstelle der Vielzahl der zweiten Rührteile (7b) vorgesehen sind.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 15 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (1, 51, 52, 53, 54, 55, 55', 56, 57) so gebildet ist, dass das wasserabsorbierende Harz zu der Fläche geführt wird, an der die Vielzahl der ersten Rührteile (7a) vorgesehen ist, und dass die wässrige Flüssigkeit zu einer Fläche geführt wird, worin die Vielzahl der zweiten Rührteile (7b) vorgesehen ist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührteil (7) spiral angeordnet ist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührteil in der Form einer Vielzahl von ersten Rührteilen (7a) und einer Vielzahl von zweiten Rührteilen (7b) um den Rotationsschaft (6) herum angeordnet ist, wobei die Vielzahl der ersten Rührteile (7a) an der Stelle vorgesehen ist, zu der das wasserabsorbierende Harz geführt wird und eine solche Form aufweist, dass eine Beschleunigungskraft erzeugt wird, wobei die Vielzahl der zweiten Rührteile (7b) an der Ejektionsstelle der Vielzahl der ersten Rührteile angeordnet ist und eine solche Form aufweist, dass eine schwächere Beschleunigungskraft als durch die Vielzahl der ersten Rührteile erzeugt wird.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührteil (7a, 7b) in der Form von zumindest einer Art eines Rührteils vorgesehen ist, das um den Rotationsschaft herum angeordnet ist, so dass das Rührteil eine Fläche aufweist, zum Extrudieren des wasserabsorbierenden Harzes, die unterschiedliche Winkel mit eine Fläche senkrecht zu dem Rotationsschaft in der ersten Fläche und in der zweiten Fläche bildet.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührteil (7a, 7b) in der Form von zumindest einer Art eines Rührteils vorgesehen ist, das um den Rotationsschaft angeordnet ist, so dass das Rührteil unterschiedliche Anordnungsdichten in der ersten Fläche und in der zweiten Fläche aufweist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührteil (7a, 7b) in der ersten Fläche eine höhere Anordnungsdichte als das Rührteil in der zweiten Fläche aufweist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche, worin das Rührteil (7a, 7b) eine höhere Anordnungsdichte als in der zweiten Fläche aufweist, um den Rotationsschaft an der Ejektionsseite der zweiten Fläche vorgesehen ist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis des Durchmessers des Rotationsschaftes (6) zu einem Innendurchmesser des ersten fixierten Zylinders (2) im Bereich von 0,4 bis 0,6 liegt.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 12 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Oberfläche des fixierten Zylinders (2) des Mischers praktisch einen konstanten Winkel von nicht weniger als 60° zu Wasser aufweist und sich aus einem Grundmaterial zusammensetzt, das eine Wärmedeformationstemperatur von nicht weniger als 70°C entfaltet.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels, umfassend einen Mischer vom Rührtyp (1, 51, 52, 53, 54, 55, 55', 56, 57) von einem kontinuierlichen Extrusionsverfahren zum Mischen einer wässrigen Flüssigkeit mit einem wasserabsorbierenden Harz, umfassend eine Carboxylgruppe, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer einen fixierten Zylinder (2) mit einem Rotationsschaft (6) darin umfasst, worin zumindest eine Art eines Rührteils (7a, 7b) um den Rührschaft angeordnet ist, unter Bildung einer ersten Fläche als Dispersionsfläche, worin das wasserabsorbierende Harz, das zu dem fixierten Zylinder geführt wird, dispergiert ist, und unter Bildung einer zweiten Fläche als Mischfläche an der Ejektionsstelle der ersten Fläche, worin die wässrige Flüssigkeit mit dem wasserabsorbierenden Harz gemischt ist, das in der Dispersionsfläche dispergiert ist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels, umfassend einen Mischer vom Rührtyp (1, 51, 52, 53, 54, 55, 55', 56, 57) von einem kontinuierliche Extrusionsverfahren zum Mischen einer wässrigen Flüssigkeit mit einem wasserabsorbierenden Harz mit einer Carboxylgruppe, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer einen fixierten Zylinder (2) mit einem Rotationsschaft (6) darin umfasst, worin eine Vielzahl von Arten von Rührblättern (7a, 7b) mit unterschiedlichen Formen um den Rührschaft herum angeordnet ist.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 29 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührblätter (7a, 7b) spiralförmig in einer Reihe angeordnet sind.
Maschine nach den Ansprüchen 15 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rührteil (7a) und das zweite Rührteil (7b) auf dem gleichen Schaft (6) angeordnet sind.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels wie in Anspruch 23 definiert, worin das Rührteil (7a, 7b) in der ersten Fläche die gleiche Form hat wie das Rührteil (7a, 7b) in der zweiten Fläche.
Maschine zur Erzeugung eines wasserabsorbierenden Mittels, umfassend einen Mischer vom Rührtyp (1, 51, 52, 53, 54, 55, 55', 56, 57) von einem kontinuierlichen Extrusionsverfahren zum Mischen einer wässrigen Flüssigkeit mit einem wasserabsorbierenden Harz mit einer Carboxylgruppe, wobei die Maschine dadurch gekennzeichnet ist, dass der Mischer einen fixierten Zylinder (2) mit einem Rotationsschaft (6) darin umfasst, dass Rührteile (7a, 7b) mit identischen Formen um den Rotationsschaft (6) angeordnet sind, wobei alle identischen Flächen, die das wasserabsorbierende Harz extrudieren, der Rührteile in einer einzelnen Richtung orientiert sind; und dass eine erste Fläche, worin das wasserabsorbierende Harz, das zu dem fixierten Zylinder geführt wird, dispergiert ist, und eine zweite Fläche, worin eine Beschleunigungskraft schwächer ist als die in der ersten Fläche, durch unterschiedliche Winkel zwischen den das Wasser absorbierende Harz extrudierenden Flächen und einer flachen Ebene, die vertikal zu dem Rotationsschaft ist, und durch unterschiedliche Anordnungsdichten der Rührteile gebildet sind, wobei die zweite Fläche an der Ejektionsstelle der ersten Fläche angeordnet ist.
Verfahren zum Erzeugen eines wasserabsorbierenden Mittels, umfassend die Schritte: Erhalt eines wasserhaltigen, gelartigen Granulationsproduktes mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,3 bis 10 mm durch Mischen von 70 bis 400 Gewichtsteilen einer wässrigen Flüssigkeit mit 100 Gewichtsteilen eines wasserabsorbierenden Harzes mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 10 bis 150 μm, Trocknen und Schrumpfen des erhaltenen wasserhaltigen gelartigen Granulationsproduktes bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 300°C ohne Mahlen; und Vernetzung einer Oberfläche des wasserabsorbierenden Harz-Granulationsproduktes mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 200 bis 800 μm, erhalten durch Trocknung und Schrumpfung des wasserhaltigen, gelartigen Granulationsproduktes.
Verfahren nach Anspruch 34, weiterhin umfassend die folgenden Schritte: Mahlen des wasserhaltigen, gelartigen Granulationsproduktes nach Trocknen und Schrumpfen, zur Einstellung des durchschnittlichen Teilchendurchmessers des wasserhaltigen Harz- Granulationsproduktes in einem Bereich von 200 bis 800 μm.
Verfahren nach Anspruch 34, worin die wässrige Flüssigkeit 99 bis 100 Gew.-% Wasser enthält.
Verfahren nach Anspruch 34, worin das Absorptionsvermögen des Wasserabsorptionsmittels als Produkt unter hohem Druck nicht weniger als 20 g/g ist.
Verfahren nach Anspruch 34, worin ein Granulationszerstörungsverhältnis eines Wasserabsorptionsmittel-Produktes nicht mehr als 10 Gew.-% ist.
Verfahren nach Anspruch 34, worin eine Absorptionsrate eines Wasserabsorptionsmittel-Produktes nicht länger als 25 Sekunden ist.
Wasserabsorbierenden Mittel, erhalten durch Vernetzen einer Oberfläche eines wasserabsorbierenden Granulationsproduktes mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 200 bis 800 μm, worin das Absorptionsvermögen unter hohem Druck nicht weniger als 20 g/g, eine Absorptionsrate nicht länger als 25 Sekunden und ein Granulationsdestruktionsverhältnis nicht mehr als 10 Gew.-% ist.
Wasserabsorbierendes Mittel nach Anspruch 1, worin Q/P ≥ 0,9 ist.
Wasserabsorbierendes Mittel nach Anspruch 1, worin Q/P ≥ 0,95 ist.
Wasserabsorbierendes Mittel nach Anspruch 2, worin Y/X ≥ 0,92 ist.
Wasserabsorbierendes Mittel nach Anspruch 2, worin Y/X ≥ 0,95 ist.
Wasserabsorbierendes Mittel nach Anspruch 1 oder 2, worin das Vernetzungsmittel zumindest eine Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer mehrwertigen Alkoholverbindung, einer Epoxyverbindunq, einer mehrfunktionellen Aminverbindung, einem Salz einer mehrfunktionellen Aminverbindung und einer Alkylencarbonatverbindung.
wasserabsorbierendes Mittel nach Anspruch 1, worin P nicht weniger als 24 g/g ist.
Wasserabsorbierendes Mittel nach Anspruch 2, worin X nicht weniger als 24 g/g ist.