DE68920310T2

DE68920310T2 - Verfahren zur herstellung von hydrophilen polymeren.

Info

Publication number: DE68920310T2
Application number: DE68920310T
Authority: DE
Inventors: Teruaki Shirasagiryo Fujiwara; Hitoshi Takahashi; Takehiro Takashima; Tsuneo Tsubakimoto
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2009-10-28
Also published as: CA2001590A1; EP0397882B1; KR970011929B1; CN1042880A; EP0397882A1; RU2052466C1; EP0397882A4; US5229487A; KR900701637A; DE68920310D1; WO1990004557A1; CN1021566C

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer abgemessen Zufuhr eines hydrophilen Polymeren, das folgende Schritte umfaßt:
Herstellung eines feinteiligen Hydrogelpolymeren durch absatzweise Polymerisation;
Zuführen des Polymeren zu einer ersten Fördervorrichtung in einer Vorrichtung zur abgemessenen Zufuhr zur Förderung des Polymeren auf der ersten Fördervorrichtung von deren Eintritts- zu deren Austrittsende bei einer gegebenen Geschwindigkeit;
Einstellen der Dicke des Polymeren auf der ersten Fördervorrichtung auf einen zuvor festgelegten Wert, während das Polymere auf der ersten Fördervorrichtung gefördert wird; und
Abstreichen des oberen Teils des Polymeren von der ersten Fördervorrichtung mittels eines Abstreichselement, das über dem Austrittsende angeordnet ist, um den oberen Teil davon auszutragen, während der untere Teil des Polymeren von dem Austrittsende ausgetragen wird.
Zur abgemessen Lieferung bzw. Zufuhr einer pulverförmigen oder einer granularen Substanz wurde bislang z.B. ein Förderband benutzt. Die abgemessene Zufuhr einer pulverförmigen oder einer granularen Substanz unter Verwendung eines Förderbands wird dadurch erreicht, daß man über der Fördervorrichtung eine unterbrechende Schleuse (switching gate) oder eine Walze anbringt, wodurch die Schichtdicke der pulverförmigen oder granularen Substanz, die auf der Fördervorrichtung bei einem vorgeschriebenen Wert vorwärtsbewegt wird, eingestellt wird. Wenn das herkömmliche Förderband des zuvor beschriebenen Typs zwecks Transport eines derart viskosen, feuchten Materials, wie ein Hydrogel eines hydrophilen Polymeren, wie z.B. ein Absorptionsharz, benutzt wird, ist es schwierig, eine abgemessene Förderung oder Zufuhr des feuchten Materials zu erreichen.
Wenn die Schleuse oder Walze, die über dem Förderband angeordnet ist, in Betrieb genommen wird, während das Hydrogel des absorbierenden Harzes, das auf das Eintrittsende des Förderbands aufgetragen wurde, im Verlauf des Transports in Richtung des Austrittsendes ist, um die Schichtdicke des Hydrogels aus absorbierendem Harz auf der Fördervorrichtung auf einen bestimmten Wert einzustellen, nimmt das Hydrogel, da es Viskosität besitzt, an Schüttdichte zu, wenn es unter dem im Bereich der Schleuse auf ihn ausgeübten Druck verdichtet wird. Wenn die Schüttdichtenerhöhung auftritt, kann die abgemessene Zufuhr an Hydrogel nicht länger mit hoher Genauigkeit erhalten werden, weil das Hydrogel, welches in Form einer Schicht von festgelegter Dichte vom Eintrittsende des Förderbands zur nächsten Verfahrensstufe des Trocknens transportiert wird, Änderungen in der spezifischen Dichte und dem Volumenverhältnis bezüglich des Ursprungszustands unterworfen wurde. Da die erhöhte Schichtdichte zu einer Herabsetzung der Durchlässigkeit des Hydrogels gegenüber Luft führt, ist ferner die Warmluft unfähig, in das Innere der Schicht des Hydrogels einzudringen und eine kontinuierliche Trocknung durch das gesamte Volumen der Hydrogelschicht hindurch zu erfüllen, wodurch ein Teil der Hydrogelschicht ungetrocknet bleibt. Zur Trocknung eines viskosen Materials, wie z.B. eines feuchten Materials, kann eine Trocknungsvorrichtung vom Typ eines Durchlüftungsbandtrockners, der ein Förderband umfaßt, benutzt werden. Wenn ein derartiger Trockner zum Trocknen des zuvor genannten Hydrogels benutzt wird, welches durch Druck verdichtet wurde, und dessen Durchlässigkeit gegenüber Luft infolgedessen herabgesetzt ist, strömt die Warmluft nicht ausreichend durch die Hydrogelschicht, und das Innere der Schicht des Hydrogels wird in nur geringem Ausmaß getrocknet. Infolgedessen leidet die Schicht des Hydrogels, welche den Auslaßteil des Trockners erreicht, unvermeidlich darunter, daß sie einen ungetrockneten Teil enthält.
In der nächsten Stufe des Pulverisierens, entzieht sich infolgedessen der ungetrocknete Teil des Hydrogels der Pulverisierung; infolgedessen haftet es an der Vorrichtung und verstopft diese, und zwar in einem Ausmaß, daß nicht nur der Arbeitsvorgang eines kontinuierlichen Trocknens gestört, sondern auch im Extremfall ein Bruch der Vorrichtung verursacht wird.
Insbesondere wenn das Hydrogel des hydrophilen Polymeren, wie z.B. eines absorbierenden Harzes, durch Polymerisieren einer Monomerenkomponente mit einem Gehalt an 50-100 Gew.% an Acrylsäure (oder einem Salz derselben) erhalten wird, tritt der zuvor beschriebene Nachteil um so deutlicher auf, weil die von den einzelnen Teilchen des Gels unabhängig oder gegenseitig gezeigte Viskosität sehr hoch ist.
Die US-A-4304326 offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung einer einzigen Schicht von Kartoffelchips aus einem Mehrfachschichtbett, so daß sie gebacken werden können. Die Vorrichtung umfaßt eine erste Fördervorrichtung zum Transport der in mehreren Schichten angeordneten Chips zu einer zusammenwirkenden messenden Transportvorrichtung, welche darüber bei einer Geschwindigkeit, welche das Zehnfache der Geschwindigkeit der ersten Fördervorrichtung beträgt, in Betrieb ist. Die Chips werden durch die zweite Fördervorrichtung derart aufgefangen, daß die Chips lediglich in einer Dicke, die geringer als die Spalte zwischen den beiden Fördervorrichtungen ist, auf einen Auffangbehälter zum Transport in eine Backvorrichtung gelangen.
Das JP-Y1-44 21839 offenbart eine Vorrichtung für eine kontinuierliche Zufuhr von teilchenförmigen oder pulverisiertem Material. Die Vorrichtung umfaßt einen Trichter für die Zufuhr und eine Fördervorrichtung, an deren Austrittsende ein Abstreichelement angeordnet ist. Die Fördervorrichtung und das Abstreichelement arbeiten zusammen, um eine gleichmäßige Materiallieferung am Ende der Transportvorrichtung herzustellen. Der Trichter umgibt ein motorisierte Spiralbeschickungsvorrichtung, welche zu einer geglätteten Materialzufuhr auf das Eintrittsende der ersten Beschickungsvorrichtung führt.
Vorliegende Erfindung entstand aus dem dringenden Bedürfnis, dem zuvor beschriebenen unzureichenden Stand der Technik ein Ende zu setzen. Wenn einem Material, das auf das Eintrittsende einer Beschickungsvorrichtung aufgetragen und hierauf in einem großen Haufen vorwärts transportiert wird, unter Verwendung einer Schleuse eine festgelegte Dicke zu geben ist, das sodann mit einer zuvor festgelegten Geschwindigkeit zur nächsten Verfahrensstufe transportiert wird, muß es in einem lockeren Zustand in die nächste Stufe freigegeben werden, auch wenn das Material eine feuchte Substanz ist. Auch wenn dem feuchten Material beim Tranportvorgang zum Austrittsende der Beschickungsvorrichtung durch die Schleuse eine geringe Dicke verliehen wird, rutscht das feuchte Material auf der oberen Oberfläche der Beschickungsvorrichtung ab und kann durch die Beschickungsvorrichtung nicht wirksam transportiert werden.
Wenn dem feuchten Material durch die Schleuse eine ausreichend große Dicke verliehen wird, so daß das Phänonem des Abrutschens vermieden wird, wird es am Austrittsende der Beschickungsvorrichtung nicht in einem lockeren Zustand abgegeben. Wenn die Schicht des feuchten Materials mittels der Schleuse auf die zuvor genannte ausreichende Dicke eingestellt wird, erhöht sich die Schüttdichte des feuchten Materials durch den ganzen Breitenbereich der Dicke hindurch. Indem man bewirkt, daß der Oberseitenteil der Schicht des feuchten Materials mit einem Abstreichelement abgestrichen bzw. -geschabt wird, und unterdessen ermöglicht, daß der durch das Abstreichelement nicht ausgetragene Unterseitenteil davon am Austrittsende der Beschickungsvorrichtung freigegeben wird, kann das feuchte Material kontinuierlich zur nächsten Stufe befördert werden, ohne daß es durch Druck völlig verdichtet wird.
Infolgedessen ist es ein Ziel vorliegender Erfindung, ein Verfahren zur abgemessenen Zufuhr zur Verfügung zu stellen, welches ermöglicht, daß ein gegebenes Material mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit zur nächsten Stufe transportiert wird, sowie eine hierfür zu verwendende Vorrichtung.
Ein anderes Ziel vorliegender Erfindung isst die Bereitstellung eines Verfahrens zur wirksamen Herstellung eines hydrophilen Polymeren, bei dem ein Hydrogel eines hydrophilen Polymeren, erhalten durch absatzweise Polymerisation, mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit in eine Trockenvorrichtung gefördert und darin mit hoher Wirksamkeit getrocknet wird.
Vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Polymer auf der ersten Fördervorrichtung vorbei an einer Aufnahmevorrichtung, die an dem Austrittsende der ersten Fördervorrichtung angeordnet ist, ausgetragen wird, wobei die Auffangvorrichtung im wesentlichen in einer Ebene mit der oberen Oberfläche der ersten Fördervorrichtung liegt, und die Umfangsgeschwindigkeit des Abstreichselement, in dem Bereich des 5-500Fachen der gegebenen Fördergeschwindigkeit der ersten Fördervorrichtung eingestellt wird; sie zeichnet sich ferner dadurch aus, daß man das Polymer einer zweiten Fördervorrichtung zur abgemessenen Zufuhr für eine kontinuierliche Trockenvorrichtung zum Trocknen des Polymers zuführt, wobei die zweite Fördervorrichtung unter der ersten Fördervorrichtung angeordnet ist, und das Polymer auf der zweiten Fördervorrichtung mit einer Geschwindigkeit des 3-50Fachen der Geschwindigkeit des Polymers auf der ersten Beschickungsvorrichtung gefördert wird.
In vorliegender Erfindung wird die Dicke des auf die Fördervorrichtung aufgebrachten Materials während seines Transports durch die Fördervorrichtung von deren Eintritts- bis zum Austrittsende auf einen vorgeschriebenen Wert eingestellt. Diese Dicke wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß das Phänomen des Abrutschens zwischen dem Material und der Fördervorrichtung nicht auftritt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das Material einen verdichteten Zustand durch die Gesamtheit seiner Dicke hindurch an. Der Oberseitenteil der Schicht des Materials, welches an Schüttdichte infolge der Verdichtung gewonnen hat, wird durch das Abstreichelement abgelöst und in lockerem Zustand ausgetragen. Infolge Entfernung des Oberseitenteils der Materialschicht durch Einwirkung des Abstreichelements hat der durch das Abstreichelement nicht ausgetragene Unterseitenteil der Schicht, wenn er aus der Fördervorrichtung ausgetragen wird, eine geringe Dicke und eine proportional schwache Bindekraft; infolgedessen nimmt er zum Zeitpunkt seines Austrags aus der Fördervorrichtung einen ähnlich lockeren Zustand an. Infolgedessen wird das Material ununterbrochen zur nächsten Stufe transportiert. So kann die Materialzufuhr kontinuierlich mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Obgleich das so ausgetragene Material bisweilen als Produkt verpackt und versandt wird, wird es gewöhnlich in die folgenden Stufen, wie z.B. zur Trocknung, Sekundärverarbeitung usw., eingespeist. In einem solchen Fall wird das nach dem zuvor genannten Verfahren zur abgemessenen Zufuhr ausgetragene Material der folgenden Stufe durch eine andere Fördervorrichtung (im folgenden als "zweite Fördervorrichtung" bezeichnet) zugeführt. Die zweite Fördervorrichtung ist auf einer Ebene unterhalb der ersten Fördervorrichtung angeordnet, und die Fördergeschwindigkeit der zweiten Fördervorrichtung ist höher als diejenige der ersten. Durch Einstellen einer höheren Geschwindigkeit der zweiten Fördervorrichtung wird das sich am unteren Teil befindliche und durch das Abstreichelement, das am Förderende der ersten Fördervorrichtung vorgesehen ist, nicht ausgetragene Material aufgelokkert, und die Kapazität für eine abgemessene Zufuhr erhöht sich. Andererseits wird das am unteren Teil der Fördervorrichtung befindliche, und durch das Abstreichelement, das am Förderende der ersten Fördervorrichtung vorgesehen ist, nicht ausgetragene Material, wenn die zweite Fördervorrichtung in der unteren Lage der ersten Fördervorrichtung angeordnet ist, aufgelockert, indem es von dem Förderende der ersten Fördervorrichtung herunterfällt, und es gelangt zur zweiten Fördervorrichtung. Infolgedessen wird entweder das Material am oberen Teil, welches durch das Abstreichelement ausgetragen wird, oder das Material am unteren Teil, welches nicht durch das Abstreichelement ausgetragen wird, gleichzeitig aufgelockert. Ferner hat die zweite Fördervorrichtung, die unterhalb der ersten Fördervorrichtung angeordnet ist, eine höhere Geschwindigkeit als die erste Fördervorrichtung, um die Kapazität der abgemessenen Zufuhr zu erhöhen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur abgemessenen Zufuhr ist im wesentlichen in der Lage, die Ziele der Erfindung zu erreichen, indem sie die weiter oben beschriebenen Erfordernisse für die Konstruktion ausschließlich erfüllt. Weil die zweite Fördervorrichtung unterhalb der ersten angeordnet ist, ist abhängig von der Materialmenge, die auf das Eintrittsende der Fördervorrichtung aufgetragen wird, die Möglichkeit gegeben, daß das Material vom Austrittsende der ersten Fördervorrichtung herunterfällt, und zwar nach einem Muster einer so starken Lawine, daß die Dosiereigenschaft der Vorrichtung unterbrochen wird. Infolgedessen ist es erwünscht, daß an ihrem Austrittsende ein plattenähnliches Element mit einer Materialführungsoberfläche vorgesehen ist, welches im wesentlichen in gleicher Ebene mit der Oberfläche der ersten Fördervorrichtung liegt. Die Länge des plattenähnlichen Elements in Richtung der Förderung ist nicht besonders begrenzt; jedoch kann es in geeigneter Weise ausgewählt werden, in Abhängigkeit von der aufzutragenden Materialmenge und der Viskosität sowie anderen physikalischen Materialeigenschaften. In der Regel liegt diese Länge im Bereich von 50-500 mm, vorzugsweise 100-300 mm.
Bei vorliegender Erfindung ist die Art des zu behandelnden Materials nicht kritisch. Die Erfindung zeigt ihre Wirkung bei einem feuchten Material besonders auffällig. Im vorliegenden wird unter dem Begriff "feuchtes Material" ein Material verstanden, das bei Wasserabsorption Viskosität aufweist. Als typische Beispiele für das feuchte Material können Hydrogele von hydrophilen Polymeren angegeben werden. Insbesondere wenn das hydrophile Polymer demjenigen ähnlich ist, welches durch Polymerisation einer Monomerenkomponente mit einem Gehalt an 50-100 Gew.%, vorzugsweise 75-100 Gew.%, Acrylsäure (oder einem Salz derselben), erhalten wurde, die auf ein Verhältnis im Bereich von 0-100 Mol.%, vorzugsweise 50-90 Mol.%, mit einem Alkalimetallhydroxid oder Ammoniak neutralisiert ist, arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren wirksam, insbesondere weil die durch das Polymere anzunehmende Viskosität hoch ist.
Obgleich das Herstellungsverfahren für das hydrophile Polymer nicht speziell begrenzt ist, wird, wenn das Verfahren absatzweise durchgeführt wird, eine große Menge des Hydrogels des hydrophilen Polymeren mit Unterbrechung ausgetragen; deshalb wird das erfindungsgemäße Verfahren zur abgemessenen Zufuhr vorzugsweise als Zwischenverfahren für die Zuführung des Hydrogels zur nachfolgenden Stufe, wie z.B. der Trocknungsstufe, angewandt.
Wie im offengelegten Japanischen Patent SHO57(1982)-34,101 offenbart, wird das Verfahren zur wässerigen Polymerisation unter feiner Verteilung des Hydrogelpolymeren durch die Scherkraft der Umdrehung einer Vielzahl der Rührschaufeln in einem Behälter bevorzugt, welcher mit den Schaufeln versehen ist, weil das Polymerisationsprodukt direkt zur Trocknungsstufe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur abgemessenen Zufuhr gefördert werden kann.
Die Konzentration des Monomeren in der wässerigen Lösung liegt wünschenswerterweise im Bereich von 10-80 Gew.%, vorzugsweise 20-60 Gew.%. Solange die Konzentration in den zuvor genannten Bereich fällt, wird das infolge des Polymerisationsverlaufes gebildete Hydrogelpolymer durch die Umdrehung der Rührwelle hervorgerufene Scherkraft leicht fein verteilt. Die Monomeren, welche erfindungsgemäß abgemessen zugeführt werden können, uinfassen wasserlösliche Monomere, wie z.B. Acrylsäure und Methacrylsäure sowie deren Alkalimetall- oder Ammoniumsalze und alpha, beta-ethylenisch ungesättigte Monomere wie z.B. Acrylamid, Methacrylamid, Acrylnitril und 2-Hydroxyethyl-(meth)acrylate und Maleinsäure, um einige Beispiele zu nennen. Eine Verbindung oder eine Kombination von zwei oder mehreren Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe wasserlöslicher Monomeren, wie oben aufgezählt, können verwendet werden. In einem solchen Fall kann erforderlichenfalls Methyl-(meth)acrylat, Ethyl-(meth)acrylat und Isopropyl-(meth)acrylat zusammen mit den zuvor genannten wasserlöslichen Monomeren in dem Bereich verwendet innerhalb dessen die hydrophile Eigenschaft nicht geschädigt wird.
Wenn das hydrophile Polymer ein absorbierendes Harz ist, wird vorzugsweise ein vernetzendes Monomer benutzt. Die im vorliegenden verwendbaren vernetzenden Monomeren umfassen z.B. Diacrylate oder Dimethacrylate von Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Propylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglydol, Trimethylolpropan und Pentaerythrit, Triacrylate oder Trimethacrylate von Trimethylolpropan und Pentaerythritit, Tetraacrylate oder Tetramethacrylate von Pentaerythrit und N,N'-Methylenbisacrylamid, N,N'-Methylenbismethacrylamid sowie Triallylisocyanurat. Eine Verbindung oder eine Kombination von zwei oder mehreren Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe von weiter oben aufgezählten vernetzenden Monomeren, können verwendet werden. Die Menge des zu benutzenden, vernetzenden Monomeren beträgt in der Regel nicht mehr als 10 Mol.%, wünschenswerterweise liegt sie im Bereich von 0,005 bis 5 Mol.%, am meisten erwünscht im Bereich von 0,01 bis 1 Mol.%, bezogen auf die Menge des zuvor genannten Monomeren.
Für vorliegende Erfindung erwies sich unter diesen zuvor erwähnten Monomeren ein Monomerengemisch besonders erwünscht, welches aus zumindest einem Monomeren (A), ausgewählt aus der Gruppe, die aus Acrylsäure, Methacrylsäure und deren Alkalimetallsalze oder Ammoniumsalze, Acrylamid, Methylacrylamid besteht, und einem vernetztenden Monomeren (B) besteht, das zumindest zwei polymerisierbare Doppelbindungen in der Molekulareinheit besitzt und daß das vernetzende Monomere (B) in einem Verhältnis von nicht mehr als 10 Mol% enthält. Als vernetzendes Monomeres (B) kann eine Verbindung oder eine Kombination von zwei oder mehreren Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der zuvor aufgezählten Monomeren, verwendet werden. Wenn die Menge an dem zu benutzenden vernetzenden Monomeren (B) 10 Mol%, bezogen auf die Menge des Monomeren (A), überschreitet, ist das herzustellende vernetzte Polymere hinsichtlich der Absorptionskapazität und Ionenaustauschkapazität mangelhaft. Es ist erwünscht, daß das Verhältnis des vernetzenden Monomeren (B) im Bereich von 0,05 bis 5 Mol%, vorzugsweise im Bereich von 0,01-1 Mol%, liegt. Die Konzentration des Monomerengemischs in seiner wässerigen Lösung liegt im Bereich von 10-80 Gew.%, vorzugsweise 20-60 Gew.%.
Die Erfindung wurde bis jetzt unter Annahme des Falls beschrieben, bei dem hauptsächlich das Monomere neutralisiert ist, und zwar wenn es die Gelegenheit erfordert, in einem vorgeschriebenen Verhältnis. Wahlweise kann das hergestellte hydrophile Polymere entweder völlig oder partiell auf das gleiche, zuvor genannte Verhältnis neutralisiert werden.
Das auf diese Weise erhaltene Hydrogelpolymere hat einen Wassergehalt im Bereich von 10-90 Gew.%, vorzugsweise 30-80 Gew.%, und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,05-50 mm, vorzugsweise 0,5 bis 20 mm.
Vorliegende Erfindung kann auf verschiedenen Wegen praktiziert werden, von denen einige nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, in denen bedeuten:
Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung einer typischen Vorrichtung zur abgemessenen Zufuhr als eine Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in der die Herstellungsvorrichtung nicht gezeigt wird;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche das in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Abstreichelement erläutert,;
Fig. 4 (A) bis (C) sind perspektivische Ansichten, typische Abstreichelemente als andere Ausführungsformen der Erfindung erläutern;
Fig. 5 (A) ist ein Querschnitt, der eine typische Vorrichtung zur abgemessenen Zuführung als weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert,
Fig. (B) ist eine perspektivische Ansicht, welche die in Fig. 5 (A) gezeigte Abstreichvorrichtung erläutert, und
Fig. 6 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, welche eine herkömmliche Vorrichtung zur abgemessenen Zufuhr darstellt.
Die Vorrichtung 10 wurde zwischen einer Vorrichtung 1 zur Herstellung eines Hydrogels eines absorbierenden Harzes durch absatzweise Polymerisation und einer Trocknungsvorrichtung 11 zum Trocknen des Hydrogels installiert. Sie war mit einer ersten Fördervorrichtung, d.h. einem Förderband 13, welche an einer Basis 12 befestigt war.
Die zuvor genannte Herstellungsvorrichtung 1 wurde über dem Eintrittsende, d.h. dem rechten Teil des Förderbandes 13 angebracht und zur Herstellung des Hydrogels in Betrieb genommen. Diese Herstellung wurde wie folgt durchgeführt:
Eine Knetvorrichtung vom Zwillingsarmtyp aus rostfreiem Stahl mit einem Innenvolumen von 1.000 l mit zwei Schaufeln 6 vom Sigmatyp und einem Mantel 4 war mit einem Deckel versehen. Die Vorrichtung wurde 550 kg der wässerigen Lösung eines Monomeren vom Acrylattyp, die 438 kg einer wässerigen Natriumacrylatlösung, 41,4 kg Acrylsäure und 70,6 kg entionisiertes Wasser umfaßte (Monomerenkonzentration: 37 Gew.%; Neutralisationsverhältnis 75 Mol%) über einen Einlaß 3 zur Materialzufuhr beschickt, und 0,1 kg N,N'-Methylenbisacrylamid wurden eingebracht, und es wurde zum Verdrängen des im Reaktionssystem eingeschlossenen Gases mit Stickstoffgas, das über den Einlaß 2 für Stickstoffgas eingeführt wurde, gespült.
Sodann wurden die beiden Schaufeln 6 vom Sigmatyp mit einer Geschwindigkeit von 30 UpM umlaufen gelassen, und die Knetvorrichtung wurde durch Durchleiten von 25 ºC warmem Wasser durch den Mantel 4 erwärmt; gleichzeitig wurden zum Gemisch in der Knetvorrichtung 0,14 kg Ammoniumpersulfat und 0,02 kg Natriumhydrogensulfit als Polymerisationsinitiatoren zugegeben. Die Monomerenkomponente begann 5 Min. nach Zugabe der Polymerisationsinitiatoren zu polymerisieren. Die Innentemperatur des Reaktionssystems erreichte innerhalb von 20 Minuten nach Zugabe der Initiatoren 92 ºC, wobei das hergestellte Hydrogelpolymere in Teilchen von 1-5 mm Durchmesser fein verteilt wurde. Die Polymerisation war nach 60 Min. abgeschlossen. Sodann wurde das Hydrogel aus der Knetvorrichtung entnommen. Das entnommene Hydrogel wurde auf das Förderband 13 über den Einfüllkasten 14 aufgebracht, der, wie in Fig. 1 gezeigt, über dem Eintrittsende des Förderbandes 13 angebracht war. Dieses Förderband 13 wurde um eine Antriebswalze 15 und eine nachfolgende Walze 16, die beide an der Basis 12 befestigt waren, geführt. Um das Förderband 13 in Richtung des in Fig. 1 gezeigten Pfeils durch einen auf einer Stützbasis angebrachten Motor 17 vorwärts zu bewegen, wurde, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Kette 18 um ein Zahnrad geführt, das auf der Hauptwelle des Motors 17 angebracht war, sowie um ein Zahnrad, das auf der Antriebswalze 15 befestigt war.
In den Einfüllkasten 14 war ein Schleusenelement 20 integriert. Dieses Schleusenelement 20 war, wie in Fig. 2 gezeigt, an seinem Mittelteil geknickt, der in die Mitte der Breite des Transportbandes 13 nach der stromabwärts gelegenen Seite bezüglich der gegenüber liegenden Seitenränder der Fördervorrichtung 13 hin fällt, um die Form des Buchstabens V, geschrieben in einer weit auseinandergehenden Weise, anzunehmen. Wenn das Hydrogel in aufgehäuftem Zustand, wie in Fig. 1 dargestellt, auf das Eintrittsende der Fördervorrichtung 13 aufgebracht wurde, und sich diese Vorrichtung 13 vorwärts bewegte, wurde der Haufen des Hydrogels auf die Dicke D eingestellt, entsprechend der Spalte zwischen der unteren Oberfläche des Schleusenelements 20 und der oberen Oberfläche der Fördervorrichtung 13, während der im Mittelteil der Breite der Fördervorrichtung gelegene Teil des Haufens gegen die einander gegenüberliegenden Seitenränder gepreßt wurde.
Wahlweise kann in den Einfüllkasten 14 antelle des Schleusenelements 20 eine Walze einverleibt sein und so betrieben werden, daß die Dicke des auf dem Förderband 13 vorwärts transportierten Haufens des Hydrogels eingestellt wird.
Das Förderband 13 war an seinem linken Ende mit einem plattenähnlichen Element, d.h. einer Aufnahmeplatte 21, versehen, welche in gleicher Ebene mit der oberen Oberfläche der Fördervorrichtung 13 angeordnet war. Diese Aufnahmeplatte 21 bildete selbst das Austrittsende des Transportbandes 13. Die Aufnahmeplatte 21 hatte eine der Breite des Förderbandes 13 proportionale Länge. Die, wie in der gezeigten Ausführungsform benutzte Aufnahmeplatte 21 hatte in Vorwärtsrichtung des Förderbandes 13 eine Abmessung im Bereich von 150-200 mm. Die derart angeordnete Aufnahmeplatte 21 diente zu dem Zweck, das Hydrogel wirksam davor zu schützen, nach dem Muster einer Lawine herunterzufallen. Oberhalb des linken Endteils dieser Aufnahmeplatte 21 war eine drehbare Welle 22 rotierbar auf einem Stützelement (nicht gezeigt), und zwar senkrecht zur Vorwärtsrichtung des Förderbandes 13, angebracht. Diese drehbare Welle war so ausgebildet, um durch einen Motor 23 mittels einer Kette 24 angetrieben zu werden, welche um ein an dem Motor 23 befestigtes Zahnrad und ein an der drehbaren Welle 22 befestigtes Zahnrad herumgeführt wurde, wie in Beispiel 2 dargestellt. Diese drehbare Welle 22 war so angeordnet, daß ihre Achse vertikal mit der linken Kante der zuvor erwähnten Aufnahmeplatte 21 zusammenfiel.
Auf der drehbaren Welle 22 waren (wie in Fig. 3 gezeigt) eine Vielzahl von Schaufelelementen 25 angebracht, die dazu bestimmt waren, ein Abstreichelement zu bilden. Diese Schaufelemente 25 besaßen eine der Breite der Fördervorrichtung 13 proportionale Breite und eine gleichförmige Länge von der Achse der drehbaren Welle 22 bis zur oberen Stirn der Schaufelelemente. Ein Abstreicher 26 bestand aus der drehbaren Welle 22 und den Schaufelelementen 25. In der dargestellten Ausführungsform waren insgesamt 12 Schaufelemente 25 ringsum in Winkelabständen von 30 º bezüglich der Achse der drehbaren Welle 22 angeordnet.
Da die drehbare Welle 22 so ausgebildet war, daß die sich in der durch den Pfeil angegebenen Richtung drehte, wurden die Schaufelelemente 25 in der Richtung bewegt, in welcher der auf dem Förderband 13 transportierte Haufen des Hydrogels infolge der Umdrehung der drehbaren Welle 22 vorwärts transportiert wurde. Die Drehgeschwindigkeit der Stirnseiten der Schaufelelemente 25, nämlich die Umfangsgeschwindigkeit v, wurde auf eine Größe im Bereich des 5-500Fachen der Fördergeschwindigkeit V des Förderbandes 13 eingestellt. Zwischen der Stirn des Schaufelelemts 25, das sich auf der tiefstmöglichen Ebene drehte, und der oberen Oberfläche des Förderbands 13 befand sich eine Spalte d. Diese Spalte d war auf eine Größenordnung annähernd im Bereich von 3/4-1/4, vorzugsweise 1/2-1/3, der zuvor genannten Spalte D eingestellt.
Das durch das Förderband 13 vorwärts transportierte und durch das Schleusenelement 20 auf die zuvor genannte Dicke D eingestellte Hydrogel wurde im Verlauf des Durchgangs durch das Schleusenelement 20 abwärts gedrückt und infolgedessen dazu gebracht, durch die Gesamtheit seiner Dicke hindurch eine verhältnismäßig hohe Schüttdichte anzunehmen. Die Dicke D lag annähernd im Bereich von 300-1000 mm, vorzugsweise 350-700 mm. Wenn die Dicke D des Hydrogels auf einen Wert in diesem Bereich angestellt war, wurde das Hydrogel transportiert, ohne daß das Phänonem des Abrutschens auf dem Förderband auftrat.
Wenn die Schicht des Hydrogels A in die Lage oberhalb der das Austrittsende des Förderbandes 13 bildenden Aufnahmeplatte 21 gebracht wurde, senkte sich ein Teil der Schaufelelemente 25 als Abstreichelemente in die Hydrogelschicht A der Dicke D in einer Tiefe im Bereich von 3/4-1/4 der Dicke D herab, und diese lockerten den Oberseitenteil der Hydrogelschicht auf und strichen ihn in Förderrichtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit ab, die größer als die Fördergeschwindigkeit des Förderbandes 13 war. Infolgedessen wurde der Oberseitenteil der Hydrogelschicht, der unter Druck verdichtet worden war und infolgedessen an Schüttdichte zugenommen hatte, im lockeren Zustand auf die Trockenvorrichtung 11 durch die Schaufelelemente 25 ausgetragen, und gleichzeitig wurde der Unterseitenteil der Hydrogelschicht durch den Oberseitenteil des durch das Förderband vorwärtsbewegten Hydrogels vorwärts geschoben und auf eine zweite Fördervorrichtung, d.h. ein Förderband 27, ausgetragen und zur Trockenvorrichtung 11 gefördert. In diesem Fall beträgt die Fördergeschwindigkeit des Förderbandes 27 das 3-50Fache der Geschwindigkeit V des Förderbandes 13. Da der Unterseitenteil der Hydrogelschicht eine geringere Dicke und eine proportional geringere Adhäsionskraft hatte, wurde er leicht aufgelockert und ausgetragen. Der Teil der durch die Schaufelelemente 25 entfernten Schicht, und der vom Förderband 13 ausgetragene Teil wurden sorgfältig aufgelockert und kontinuierlich zur Trockenvorrichtung 11 für die nächste Behandlungsstufe gefördert. Das Hydrogel als Material wurde infolgedessen mit einer zuvor festgelegten Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit der nächsten Stufe zugeführt.
Fig. 4 (A) zeigte eine Abstreichvorrichtung 26 in einer anderen Ausführungsform der Erfindung. An seiner Umfangsbegrenzung war ein zylindrisches Drehelement 30 mit einer Vielzahl von vertieften Oberflächen 31 versehen, die sich durch die ganze axiale Länge des Drehelements 30 gerade erstreckten. Aufgrund dieser Anordnung wurde eine Vielzahl von Abstreichelementen 32 von schmaler Breite gebildet, die sich in Richtung der Breite des Förderbands 13 erstreckten. Bei dieser Ausführungsform wurde das Abstreichen des Oberseitenteils der Hydrogelschicht auf ähnliche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform erreicht.
Fig. 4 (B) zeigt eine Abstreichvorrichtung 26 in wieder einer anderen Ausführungsform der Erfindung. In diesem Fall war eine drehbare Welle 35 an ihrer Umfangsbegrenzung mit einer spiralförmigen, kontinuierlichen, bandähnlichen Schaufel 36 versehen. Der Oberseitenteil der Hydrogelschicht wurde der durch die spiralförmige Schaufel 36 in Richtung der Breite des Förderbands 13 hervorgebrachten Bewegungskraft und gleichzeitig der durch die Schaufel 36 infolge der Partialgeschwindigkeit ihrer Umdrehung in Förderrichtung hervorgebrachten Auflockerungskraft unterworfen, verbunden mit der Tatsache, daß das Hydrogel selbst Viskosität besaß und infolgedessen eine Neigung zum Anhaften an der Schaufel 36 zeigte. Das aufgelockerte Hydrogel wurde zur nächsten Stufe ausgetragen. In diesem Fall zeigte sich die Auflockerungskraft als bemerkenswert.
Wenn die Richtung der Spiralkurve der Spiralschaufel 36, gezeigt in Fig. 4 (B), im Mittelteil der drehbaren Welle 35 umgekehrt wurde, sammelte sich das der Auflockerungswirkung unterworfene Hydrogel im Zentralteil in Richtung der Breite des Förderbands 13 an, oder es bewegte sich zu den einander gegenüberliegenden Seitenteilen des Förderbands 13 hin weg.
Weil das Hydrogel aufgrund seiner Viskosität eine Neigung zum Anhaften an der Schaufel hatte, konnte diese Modifikation der Abstreichvorrichtung 16, wie in Fig. 4 (C) dargestellt, verwirklicht werden. Auf einer drehbaren Welle 38 erstreckten sich radial eine Vielzahl von Stangen- bzw. Strebenelementen 39. Diese Elemente 39 dienten als Abstreichelement. In diesem Fall wurde ein Teil des Hydrogels abgestrichen, obwohl das Hydrogel auf der Fördervorrichtung 13 nicht schlagartig durch die gesamte Breite des Förderbandes 13 hindurch abgestrichen wurde. Der Teil des zwischen den Strebenelementen 39 in Achsennähe befindlichen Hydrogels wurde infolge der Viskosität des Gels mit dem, mit den Strebenelementen 39 axial in Übereinstimmung stehenden Gel aufgenommen und infolgedessen der Auflockerungswirkung unterworfen, die auf das Hydrogel in ähnlicher Weise, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschrieben, bei denen eine axial kontinuierliche Schaufel benutzt wurde, ausgeübt wurde.
Fig. 5 (A) und (B) zeigen Vorrichtungen zur abgemessenen Zufuhr als andere Ausführungsformen vorliegender Erfindung. Im Gegensatz zu den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Vorrichtung hatten diese Vorrichtungen kein in den Einfüllkasten 14 einbezogenes Schleusenelement 20, und sie waren stattdessen so ausgebildet, daß sie hinsichtlich der Erfüllung der Funktion des Schleusenelements 20 auf die Abstreichvorrichtung 26 angewiesen waren. Diese Abstreichvorrichtung 26, wie in Fig. 5 (B) gezeigt, war mit einer oberhalb der Aufnahmeplatte 21 angeordneten Walze am Austrittsende und einer Walze 41 an der Eintrittsseite versehen, welch' letztere auf der Eintrittsseite des Förderbandes 13 auf einem höheren Niveau angebracht war. Um die Walzen 40 und 41 war ein endloses Band 42 geführt. Dieses Band 42 war derart geneigt, daß der Abstand zwischen ihm und dem Förderband 13 in Richtung des Austrittsendes des Förderbandes, wie dargestellt, abnahm. Auf der Umfangsfläche dieses Bandes 42 war eine Vielzahl von Schaufelementen 43, die sich in Richtung der Breite erstreckten, in festgelegten Abständen voneinander angebracht. Da die Bewegungsgeschwindigkeit v der Stirnseiten der Schaufelemente 43 größer als die Bewegungsgeschwindigkeit V des Förderbandes 13 war, wurde auch in diesem Fall das auf das Förderband 13 aufgebrachte Hydrogel gegen die unter Oberfläche des Bandes 42 gedrückt, schließlich in seiner Dicke eingestellt und gleichzeitig durch Abstreichen durch die Schaufelemente 43 aufgelockert.
Bei einem experimentellen Betrieb der Vorrichtung zur abgemessenen Zufuhr gem. Fig. 1 bis 3 wurde das von der zuvor genannten Knetvorrichtung vom Zwillingsarmtyp auf das Eintrittsende des Förderbands 13 gebrachte Hydrogel unter den zuvor genannten Bedingungen auf dem Förderband 13 zur Trokkenvorrichtung 11 transportiert, wobei die Fördergeschwindigkeit V auf 0,06 m/Min., die Umfangsgeschwindigkeit v auf 4 m/Min., die Spalte D auf 500 mm, beziehungsweise die Spalte d auf 200 mm eingestellt wurden. Das Hydrogel wurde in die Trockenvorrichtung 11 eingeführt und auf dem Band der Trockenvorrichtung 11 in Form einer flockigen Schicht ausgebreitet, welche eine gleichförmige Dicke im Bereich von 45-50 mm und keine verdichtete Textur aufwies. Innerhalb der Trockenvorrichtung 11 wurde das Hydrogel 120 Min. mit Heißluft getrocknet, welche bei einer Temperatur von 150 ºC eingespeist wurde.
Hierbei wurde ein trockenes Polymer mit einem Wassergehalt im Bereich von 5-7 Gew.% erhalten. Beim Behandeln dieses trockenen Polymeren in einer Pulverisiervorrichtung wurde ein pulverförmiges absorbierendes Harz mit Teilchen eines Durchmessers von nicht mehr als 1 mm erhalten.
Es war nicht erwünscht, die zuvor genannte Abmessung d auf nahe Null herabzusetzen, weil die geringe Abmessung dazu führte, daß das Abstreichelement das Hydrogel eher verdichtete als auflockerte. Die Funktion des sorgfältigen Auflokkerns des Hydrogels und seines gleichzeitigen Austrags zur nächsten Stufe wurde durch Auflockern und Austragen des Oberseitenteils der Hydrogelschicht durch ein Abstreichelement voll erreicht.
Um das Verständnis für das Grundprinzip und den Betrieb sowie die Wirkung vorliegender Erfindung zu erleichtern, ist in Fig. 6 die Anordnung der Vorrichtung zur abgemessenen Zufuhr, welche während des Verlaufs der Entwicklung vorliegender Erfindung erprobt wurde, schematisch dargestellt. In diesem Fall wurde das auf ein Förderband 50 aufgebrachte Hydrogel durch eine Schleuse 51 geleitet und sodann in eine Trockenvorrichtung 52 mittels des Förderbandes 27 eingeführt. Vom Austrittsende des Förderbandes 50 fiel jedoch das Hydrogel in getrennten Blocks herab und bildete auf dem Förderband 27 der Trocknungsvorrichtung 52 Haufen. Wenn diese Haufen in der Trocknungsvorrichtung 52 10 Stunden mit einem beschleunigten Warmluftstrom von 150 ºC getrocknet wurden, erreichte die Heißluft nicht das Innere der Haufen. Infolgedessen enthielten die aus der Trockenvorrichtung austretenden Haufen ungetrocknetes Gel in ihrem Innern. Wenn die Haufen manuell zerkleinert und einer Pulverisiervorrichtung zugeführt wurden, verstopfte das ungetrocknete Hydrogel die Trockenvorrichtung und brachten letztere schließlich zum Stillstand.
Wie zuvor beschrieben, wird erfindungsgemäß das beim Transportvorgang auf der Fördervorrichtung befindliche Material auf eine solche Dicke eingestellt, daß das Phänomen des Abrutschens zwischen der Fördervorrichtung und dem Material nicht auftritt, und daß das Material während des Verlaufs der Einstellung der Dicke infolge der Verdichtungswirkung unter dem Druck an Schüttdichte zunimmt. Der Oberseitenteil der verdichteten Materialschicht wird beim Erreichen des Austrittsendes der Fördervorrichtung durch das Abstreichelement getrennt, abgestrichen bzw. -gekratzt und zur nächsten Stufe ausgetragen. Zwischenzeitlich ist der Unterseitenteil der verdichteten Materialschicht, die durch das Abstreichelement nicht ausgetragen wurde, dünn genug, um ausschließlich durch die Bewegungskraft der Fördervorrichtung infolge der zuvor genannten Entfernung des Oberseitenteils durch das Abstreichelement, ausreichend gelockert zu sein. Das von der Fördervorrichtung ausgetragene Material ist infolgedessen in seiner Gesamtheit in einem ausreichend lockeren Zustand; infolgedessen wird es kontinuierlich an die nächsten Stufe abgegeben. Demgemäß wird die abgemessene Materialzufuhr unfehlbar mit hoher Genauigkeit erreicht. Da das durch die absatzweise Polymerisation gebildete Hydrogelpolymer der Trocknungsvorrichtung ohne Druckverdichtung zugeführt wird, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem ein hydrophiles Polymer unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung zur abgemessenen Zufuhr hergestellt wird, ein hydrophiles Polymer hergestellt, das absolut kein ungetrocknetes Hydrogelpolymer enthält, wobei das hydrophile Polymer mit einer merklich verbesserten Produktivität hergestellt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer abgemessenen Zufuhr eines hydrophilen Polymeren, umfassend folgende Stufen:

Herstellung eines feinteiligen Hydrogelpolymeren durch absatzweise Polymerisation;

Zuführen des Polymeren zu einer ersten Fördereinrichtung (13) in einer Vorrichtung zur abgemessenen Zufuhr, um das Polymere auf der ersten Fördervorrichtung bei einer gegebenen Geschwindigkeit (V) von dem Eintrittsende zu dein Austrittsende (21) zu befördern;

Einstellen der Dicke (B) des Polymeren auf der ersten Fördervorrichtung auf einen vorbestimmten Wert, während das Polymere auf der ersten Fördervorrichtung gefördert wird; und

Abstreichen des oberen Teils des Polymeren von der ersten Fördervorrichtung mittels eines Abstreichelements (26), das über dem Austrittsende angeordnet ist, um den oberen Teil davon auszutragen, während der untere Teil des Polymeren vom Austrittsende ausgetragen wird;

dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere auf der ersten Fördervorrichtung über ein Aufnahmeelement (21), das sich vom Austrittsende der ersten Fördervorrichtung erstreckt, hinaus ausgetragen wird, wobei das Aufnahmeelement iin wesentlichen in gleicher Ebene mit der oberen Oberfläche der ersten Fördervorrichtung liegt, und die Umfangsgeschwindigkeit (v) des Abstreichelements, das oberhalb des sich erstreckenden Endteils des Aufnahmeelements angeordnet ist, im Bereich des 5 bis 500-fachen der gegebenen Fördergeschwindigkeit (V) der ersten Fördervorrichtung eingestellt wird; und ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Polymergel einer zweiten Fördervorrichtung (27) zur abgemessenen Zufuhr einer kontinuierlichen Trockenvorrichtung zur Trocknung des Polymeren darin zugeführt wird, wobei die zweite Fördervorrichtung unterhalb der ersten Fördervorrichtung angeordnet ist, und das Polymere auf der zweiten Fördervorrichtung mit einer Geschwindigkeit im Bereich des 3 bis 500-fachen der Geschwindigkeit des Polymeren auf der ersten Fördervorrichtung befördert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert der Dicke (D) im Bereich von 300 bis 1000 mm liegt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Hydrogelpolymer durch Polymerisation in einem Reaktionsgefäß, das mit einer Vielzahl von Drehflügeln versehen ist, hergestellt wird.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Reaktionsgefäß eine Knetvorrichtung vom Zwillingsarmtyp ist.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Abstreichelement zumindest ein Flügelelement (25) umfaßt, welches sich um eine zentrale Achse bewegt, wobei die radiale Ausdehnung des Flügelelements bzw. der Flügelelemente von der Achse die Dicke (D) bestimmt, wenn das Polymer sich darunter fortbewegt.