[发明专利]单轴挤出机及使用其改变超吸水性聚合物凝胶形态的方法

说明书

本发明涉及一种用于改变超吸水性聚合物、特别是聚合物凝胶(SAP聚合物凝胶)(24)的形态的单轴挤出机(10)。所述单轴挤出机(10)包括入口(36)、通道(16)、蜗杆轴(12)和出口(30)。根据本发明，蜗杆轴(12)沿着所述通道(16)的输送区(18)具有螺杆(14)的螺距(G)的螺距值，所述通道(16)包括具有至少一个混合元件的混合元件装置(49)，所述混合元件突出到所述单轴挤出机的通道(16)中并且设计用于混合所述SAP聚合物凝胶(24)。

本发明涉及一种用于改变超吸水性聚合物凝胶(SAP聚合物凝胶)的形态的单螺杆挤出机，其用途、特别是用于超吸水性聚合物凝胶(SAP聚合物凝胶)的造粒的用途，以及一种使用所述单螺杆挤出机改变SAP聚合物凝胶的形态的方法。

WO 2014/118024 A1记载了一种通过在具有至少两个绕平行轴线旋转的轴的聚合反应器(捏合机)中使单体水溶液聚合制备具有高溶胀速率和高离心保留容量且同时具有高溶胀凝胶床渗透性的吸水性聚合物颗粒的方法。然后将由此产生的聚合物凝胶在暴露于高温和热表面后交联的情况下进行挤出。在挤出过程中，聚合物凝胶的温度高于80℃，并且在挤出过程中，引入小于60kWh/t的比机械能。挤出过程中引入的比机械能(SME)可例如受挤出机的内长与内径之比(L/D)的影响。比机械能(SME)是挤出机电动机输出的功率(以kW计)除以聚合物凝胶的通量(以t/h计)。使用短的挤出机是有利的。这样，避免了挤出过程中的过高压力。在挤出过程中，使聚合物凝胶通过有孔板的孔。通过在相对高的温度下对聚合物凝胶进行额外挤出，吸水性聚合物颗粒的性能可得到改善，所述聚合物凝胶在具有至少两个绕平行轴线旋转的轴的聚合反应器中制备并且具有相对高的交联度。此处产生的剪切力导致更粗的聚合物颗粒，其在热表面后交联之后具有高的溶胀速率(FSR)和高的离心保留容量(CRC)。然而，挤出过程中过高的能量引入导致较差的溶胀速率(FSR)和较差的离心保留容量(CRC)，因此应被避免。专利申请WO 2014/118024 A1中公开的教导和WO 2014/118024 A1的内容是本文的一部分，并且通过参考WO 2014/118024 A1纳入本文。

本发明基于一种用于改变超吸水性聚合物凝胶(SAP聚合物凝胶)的形态的单螺杆挤出机，其具体而言具有：

-输入口，用于引入SAP聚合物凝胶的

-通道，与输入口连接，

-螺杆，设置在通道中，其用于输送SAP聚合物凝胶并改变SAP聚合物凝胶的形态，以及

-输出口，与通道连接，其优选同样用于改变形态、用于排出具有改变的形态的SAP聚合物凝胶。

所述螺杆具有杆部并且具有设置在所述杆部上的螺杆螺纹，并且设置和配置成借助于所述螺杆螺纹将SAP聚合物凝胶从输入口输送到输出口。

所述通道具有设置在输入口处或输入口附近的输入区、设置在输出口处或输出口附近的输出区以及沿着通道从输入区延伸到输出区的输送区。

这类单螺杆挤出机在现有技术中是众所周知的，并且尤其用于通过使用螺旋输送机的功能原理输送固体或高粘度液体组合物，以及用于组合物的成型。

这类单螺杆挤出机具有例如螺杆，所述螺杆设置在筒中并且通常通过驱动电动机使所述螺杆绕其纵向轴线旋转。所述螺杆具有螺杆螺纹和杆部。所述螺杆螺纹沿着杆部的纵向轴线延伸。所述筒通常是圆柱形的，因此所述螺杆的螺杆螺纹与筒壁相邻。所述筒的内部空间可以分为输入区、输送区和输出区——称为计量区。组合物通常经由料斗并通过输入口引入单螺杆挤出机的输入区。一旦将组合物加入单螺杆挤出机中，螺杆杆部的旋转导致将组合物沿着筒从输入区经由输送区输送到输出区。此外，在旋转的组合物和固定的筒壁之间产生摩擦；这样，可以增加压力，并且可以通过在单螺杆挤出机的输出区末端，即计量区下游的成型输出口实现挤出。