WO2013076031A1 - Superabsorbent polymer with pyrogenium aluminum oxide - Google Patents

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WO2013076031A1
WO2013076031A1 PCT/EP2012/072958 EP2012072958W WO2013076031A1 WO 2013076031 A1 WO2013076031 A1 WO 2013076031A1 EP 2012072958 W EP2012072958 W EP 2012072958W WO 2013076031 A1 WO2013076031 A1 WO 2013076031A1
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WO
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superabsorber
weight
superabsorbent
water
salt
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PCT/EP2012/072958
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Inventor
Norbert Herfert
Thomas Daniel
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Basf Se
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • C08J3/124Treatment for improving the free-flowing characteristics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/245Differential crosslinking of one polymer with one crosslinking type, e.g. surface crosslinking
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    • C08J2300/00Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/14Water soluble or water swellable polymers, e.g. aqueous gels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08J2333/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/02Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a superabsorbent with pyrogenic alumina, a process for its preparation and its use and hygiene articles containing it.
  • Superabsorbents are known. Also, for such materials, terms such as “high swellable polymer” “hydrogel” (often used for the dry form), “hydrogel-forming polymer”, “water-absorbent polymer”, “absorbent gelling material”,
  • “Swellable resin”, “water-absorbent resin” or the like in common use are crosslinked hydrophilic polymers, in particular polymers of (co) polymerized hydrophilic monomers, graft (co) polymers of one or more hydrophilic monomers on a suitable graft base, crosslinked cellulose or starch ethers, crosslinked carboxymethylcellulose, partially crosslinked polyalkylene oxide or Swellable in aqueous liquids natural products, such as guar derivatives, with superabsorbents based on partially neutralized acrylic acid are the most widespread.
  • the essential properties of superabsorbers are their ability to absorb many times their own weight in aqueous liquids and to not release the liquid under some pressure.
  • the superabsorber which is used in the form of a dry powder, transforms into a gel when it absorbs liquid, with the usual absorption of water corresponding to a hydrogel.
  • Crosslinking is essential for synthetic superabsorbents and an important difference to conventional pure thickeners, as it leads to the insolubility of the polymers in water. Soluble substances would not be useful as superabsorbent.
  • the most important application of superabsorbers is the absorption of body fluids.
  • Superabsorbents are used, for example, in infant diapers, adult incontinence products or feminine hygiene products. Other fields of application are, for example, those used as water-retaining agents in agricultural horticulture, as water storage for protection against fire, for liquid absorption in food packaging or, more generally, for the absorption of moisture.
  • Superabsorbents can absorb several times their own weight in water and retain them under some pressure.
  • such a superabsorbent has a centrifuge retention capacity ("CRC”, “Centrifuge Retention Capacity”, measuring method see below) of at least 5 g / g, preferably at least 10 g / g and in a particularly preferred form at least 15 g / g.
  • CRC centrifuge retention capacity
  • a "superabsorber” may also be a mixture of materially different individual superabsorbers or a mixture of components which only show superabsorbent properties when interacting, it is less important on the material composition than on the superabsorbent properties.
  • a superabsorbent is not only its absorption capacity, but also the ability to retain liquid under pressure (retention) as well as the liquid transport in the air swollen state, ie the permeability for liquids in the swollen gel.
  • Swollen gel can hinder fluid transport to superabsorbers that are not yet swollen ("gel blocking") .
  • Good transport properties for liquids include, for example, hydrogels which have a high gel strength in the swollen state Gels with only low gel strength are under an applied pressure (body pressure) deforms, clogs pores in the superabsorbent / cellulose fiber absorber and prevents further absorption of fluid
  • Increased gel strength is usually achieved by a higher degree of cross-linking, but this reduces the absorption capacity of the product
  • An elegant method for increasing the gel strength is to increase the Degree of crosslinking on the surface of the superabsorbent particles in relation to the interior of the particles.
  • dried superabsorbent particles having an average crosslinking density are usually added to subjected to additional crosslinking in a thin surface layer of their particles.
  • Surface postcrosslinking increases the crosslink density in the shell of the superabsorbent particles, raising the absorption under pressure to a higher level. While the absorption capacity in the surface layer of the superabsorbent particles decreases, its core has an improved absorption capacity compared to the shell due to the presence of mobile polymer chains, so that the shell construction ensures improved fluid transfer without gel blocking occurring. It is also known to produce overall crosslinked superabsorbents and to subsequently reduce the degree of crosslinking in the interior of the particles compared to an outer shell of the particles.
  • Acrylic acid-based superabsorbents which are most commonly used in the marketplace, are prepared by free-radical polymerization of acrylic acid in the presence of a crosslinker (the "internal crosslinker"), the acrylic acid before, after or partly before, partly after the polymerization
  • the polymer gel obtained in this way is comminuted (depending on the polymerization reactor used, this can take place simultaneously with the polymerization) and dried.
  • base polymer is usually post-crosslinked on the surface of the particles by reacting with other crosslinkers, such as organic crosslinkers or polyvalent cations, for example, aluminum (usually used as aluminum sulfate) or both, to produce a more highly crosslinked surface layer to the particle interior ,
  • crosslinkers such as organic crosslinkers or polyvalent cations, for example, aluminum (usually used as aluminum sulfate) or both, to produce a more highly crosslinked surface layer to the particle interior ,
  • dedusting agents also known as "dust binders" tel .
  • the polyols and polyalkylene glycols usually used as dedusting agents not only bind dust, but also act as lubricants between the superabsorbent particles.
  • the addition of silica powder alone or in combination with dedusting agents such as polyols or polyalkylene glycols is the most widespread.
  • WO 2004/069 915 A2 teaches a superabsorbent which contains 0.01 to 5% of a water-insoluble inorganic powder such as silicon dioxide.
  • WO 2008/055 935 A2 discloses a superabsorber containing optimized amounts of inorganic powder and dedusting agents such as polyols, for example 1,2-propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2,2,1,3 or 1,4-butanediol or Glycerol or polyglycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol or polybutylene glycol, these typically having a molecular weight of up to 5000 g / mol.
  • JP 63/039 934 teaches the addition of a mixture of water-insoluble inorganic powder such as silica and organic compounds such as polyethylene glycol or its ethers.
  • WO 2004/018 005 A1 and WO 2004/018 006 A1 describe clay-added superabsorbents.
  • WO 2005/097 881 A1 and WO 02/060 983 A2 disclose superabsorbents with water-insoluble phosphates and WO 2006/058 683 A2 relates to superabsorbents with insoluble metal sulfates.
  • WO 94/22 940 A1 teaches the dedusting of superabsorbers with aliphatic polyols having an average molecular weight of more than 200 g / mol or polyalkylene glycols having an average molecular weight between 400 and 6000 g / mol. Also polyether polyols are called.
  • the superabsorbent thus dedusted can furthermore be mixed with flow aids (there so called), such as silicon dioxide.
  • the performance characteristics of the superabsorber in particular its ability to absorb liquid, even under pressure, as well as its ability to transfer liquid, but also its ability to be conveyed, are not or at least not substantially impaired.
  • the superabsorber according to the invention shows low tendency to caking without its use properties being significantly impaired.
  • the superabsorber according to the invention contains pyrogenic alumina.
  • Pyrogenic alumina is alumina produced by a pyrogenic process, unlike most aluminas by precipitation. Pyrogenic processes are processes in which an oxide is prepared by flame oxidation or flame hydrolysis of a suitable starting compound in a flame, in flame hydrolysis usually a blast gas flame. Pyrogenic alumina is usually produced by flame oxidation of a vaporizable aluminum compound or by flame hydrolysis of a vaporizable aluminum compound in an oxyhydrogen flame.
  • the vaporizable aluminum compound used is typically aluminum chloride, which produces fumed alumina and hydrogen chloride in the oxyhydrogen gas flame.
  • a process for the preparation of pyrogenic aluminum oxide and pyrogenic aluminum oxide are known commodity and is a common ®, for example, under the brand name AEROXIDE Alu by Evonik Industries AG, Inorganic Materials, Rodenbacher Clice 4, 63457 Hanau-Wolfgang, Germany, available. In comparison with aluminum oxide produced by precipitation, it is usually purer, more finely divided and has a higher surface area.
  • Pyrogenic alumina typically has a BET surface area of at least 20 m 2 / g, preferably at least 30 m 2 / g and more preferably at least 50 m 2 / g and typically at most 200 m 2 / g, preferably at most 180 m 2 / g and in a particularly preferred form at most 150 m 2 / g.
  • the BET surface area is the specific surface area of a solid as determined by the method given by Stephen Brunauer, Paul Hugh Emmett, and Edward Teller, for the first time in J. Am. Chem.
  • the fumed alumina is added to the SAP in an amount of at least 0.005 wt%, preferably at least 0.03 wt%, and most preferably at least 0.05 wt%, and generally at most 6.0 wt .-%, preferably at most 1, 0 wt .-% and in a particularly preferred form at most 0.5% by weight added, each based on the total weight of the superabsorbent with pyrogenic alumina.
  • the superabsorbent is prepared in the usual way except for the addition of fumed alumina.
  • a preferred process for the preparation of the market dominating acrylate superabsorbent is the aqueous solution polymerization of a monomer mixture comprising a) at least one ethylenically unsaturated, acid group-carrying monomer which is optionally present at least partially as a salt,
  • the monomers a) are preferably water-soluble, ie the solubility in water at 23 ° C. is typically at least 1 g / 100 g of water, preferably at least 5 g / 100 g of water, more preferably at least 25 g / 100 g of water, most preferably at least 35 g / 100 g of water.
  • Suitable monomers a) are, for example, ethylenically unsaturated carboxylic acids or their salts, such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, and itaconic acid or its salts.
  • Particularly preferred monomers are acrylic acid and methacrylic acid. Very particular preference is given to acrylic acid.
  • Suitable monomers a) are, for example, ethylenically unsaturated sulfonic acids, such as styrenesulfonic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS).
  • sulfonic acids such as styrenesulfonic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS).
  • AMPS 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid
  • a suitable monomer a) is, for example, an acrylic acid purified according to WO 2004/035514 A1 with 99.8460% by weight of acrylic acid, 0.0950% by weight of acetic acid,
  • the proportion of acrylic acid and / or salts thereof in the total amount of monomers a) is preferably at least 50 mol%, particularly preferably at least 90 mol%, very particularly preferably at least 95 mol%.
  • the monomer solution preferably contains at most 250 ppm by weight, preferably at most 130 ppm by weight, more preferably at most 70 ppm by weight and preferably at least 10 ppm by weight, more preferably at least 30 ppm by weight, in particular by 50% by weight.
  • ppm, hydroquinone half ethers based in each case on the unneutralized monomer a), where neutralized monomer a), ie a salt of the monomer a) is mathematically taken into account as unneutralized monomer.
  • an ethylenically unsaturated, acid group-carrying monomer having a corresponding content of hydroquinone half-ether can be used to prepare the monomer solution.
  • Preferred hydroquinone half ethers are hydroquinone monomethyl ether (MEHQ) and / or alpha tocopherol (vitamin E).
  • Suitable crosslinkers b) are compounds having at least two groups suitable for crosslinking. Such groups are, for example, ethylenically unsaturated groups which can be radically copolymerized into the polymer chain, and functional groups which can form covalent bonds with the acid groups of the monomer a). Furthermore, polyvalent metal salts which can form coordinative bonds with at least two acid groups of the monomer a) are also suitable as crosslinking agents b).
  • Crosslinkers b) are preferably compounds having at least two polymerizable groups which can be incorporated in the polymer network in free-radically polymerized form.
  • Suitable crosslinkers b) are, for example, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, allyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, triallylamine, tetraallylammonium chloride, tetraallyloxyethane, as described in EP 530 438 A1, di- and triacrylates, as in EP 547 847 A1, EP 559 476 A1, EP 632,068 A1, WO 93/21237 A1, WO 2003/104299 A1, WO 2003/104300 A1, WO 2003/104301 A1 and DE 103 31 450 A1, mixed acrylates which, in addition to acrylate groups, contain further ethylenically unsaturated groups, as in DE 103 31 456 A1 and DE 103 55 401 A1, or crosslinker mixtures, as described, for example, in DE 195 43 368 A1, DE 196 46 484 A1, WO 90/15830 A1
  • Preferred crosslinkers b) are pentaerythritol triallyl ether, tetraallyloxyethane, methylenebismethacrylamide, trimethylolpropane triacrylate 10 to 20 times ethoxylated, trimethylolethane triacrylate 10 to 20 times ethoxylated, particularly preferably 15-times ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, polyethylene glycol diacrylates having 4 to 30 ethylene oxide units in the polyethylene glycol chain, trimethylolpropane triacrylate, di and triacrylates of 3 to 30 times ethoxylated glycerol, more preferably di- and triacrylates of 10-20-fold ethoxylated glycerol, and triallylamine.
  • the polyesters which are not completely esterified with acrylic acid can also be present here as Michael adducts with themselves, as a result of which tetra-, penta- or even higher acrylates may also be present.
  • Very particularly preferred crosslinkers b) are the polyethyleneglyoxylated and / or propoxylated glycerols esterified with acrylic acid or methacrylic acid to form diioder triacrylates, as described, for example, in WO 2003/104301 A1.
  • Particularly advantageous are di- and / or triacrylates of 3- to 10-fold ethoxylated glycerol.
  • diacrylates or triacrylates of 1 to 5 times ethoxylated and / or propoxylated glycerol.
  • Most preferred are the triacrylates of 3 to 5 times ethoxylated and / or propoxylated glycerol, in particular the triacrylate of 3-times ethoxylated glycerol.
  • the amount of crosslinker b) is preferably from 0.05 to 1, 5 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 1 wt .-%, most preferably 0.3 to 0.6 wt .-%, each based on Monomer a).
  • CRC centrifuge retention capacity
  • AAP 0.7 psi
  • initiators c all compounds which generate free radicals under the polymerization conditions can be used, for example Thermal initiators, redox initiators, photoinitiators Suitable redox initiators are sodium peroxodisulfate / ascorbic acid, hydrogen peroxide / ascorbic acid, sodium peroxodisulfate / sodium bisulfite and hydrogen peroxide / sodium bisulfite.
  • Examples of ethylenically unsaturated monomers d) which can be copolymerized with the ethylenically unsaturated monomers having acid groups are acrylamide, methacrylamide, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl acrylate, diethylaminopropyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, maleic acid and maleic anhydride.
  • water-soluble polymers e it is possible to use polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, starch, starch derivatives, modified cellulose, such as methylcellulose or hydroxyethylcellulose, gelatin, polyglycols or polyacrylic acids, preferably starch, starch derivatives and modified cellulose.
  • an aqueous monomer solution is used.
  • the water content of the monomer solution is preferably from 40 to 75% by weight, more preferably from 45 to 70% by weight, most preferably from 50 to 65% by weight. It is also possible monomer suspensions, i. to use supersaturated monomer solutions. With increasing water content, the energy expenditure increases during the subsequent drying and with decreasing water content, the heat of polymerization can only be dissipated insufficiently.
  • the monomer solution can be freed of dissolved oxygen prior to the polymerization by inerting, ie by flowing with an inert gas, preferably nitrogen or carbon dioxide.
  • an inert gas preferably nitrogen or carbon dioxide.
  • the oxygen content of the monomer solution before polymerization is reduced to less than 1 ppm by weight, more preferably less than 0.5 ppm by weight, most preferably less than 0.1 ppm by weight.
  • the monomer mixture may contain other components. Examples of other components used in such monomer mixtures include chelating agents to keep metal ions in solution. This is known, all known chelating agents can be used.
  • the chelating agents used most commonly are Aminocarboxiklaren and their salts, such as nitrilotriacetic acid (,, ⁇ ), ethylenediaminetetraacetic acid ( "EDTA”) and comparison of similar structure compounds, but also polymers, such as the sodium salt of N-carboximethylêtm polyamine (tri- lon ® P of BASF SE, Ludwigshafen, Germany); amides of polybasic carboxylic acids such as citric and malonic acid amides; acylated amino acids; hydroxycarboxylic acids and their salts such as lactic acid, glycolic acid, malic acid, glyceric acid, tartaric acid, citric acid, isocitronic acid and its salts, in particular sodium salts; diketones and their derivatives, tropolone and derivatives thereof; esters of phosphoric acid or phosphorous acid and salts thereof; chelating organic compounds of phosphonic acid; inorganic phosphates such as sodium tripolyphosphate;
  • reducing agents also called “antioxidants” or “stabilizers”
  • stabilizers any known addition can be used.
  • reducing agents are phenols, phosphonic acid (HP (0) (OH) 2), phosphorous acid (H3PO3) and the salts and esters of these acids.
  • phenols the sterically hindered phenols are preferred.
  • Hindered phenols are understood as meaning phenols which have a single or double-branched substituent, preferably a double-branched substituent, at least in the 2-position and optionally also in the 6-position on the phenyl ring.
  • Branched substituents are understood to mean substituents which bear at least two radicals other than hydrogen on the atom bonded to the phenyl ring of the phenol, apart from the C atom of the phenyl ring to which they are attached.
  • sterically hindered phenols are also those which carry a sterically demanding unbranched substituent at least in the 2-position and optionally also in the 6-position.
  • substituents which comprise at least 6, preferably at least 8, and in a particularly preferred form at least 12 atoms other than hydrogen, but only one on the atom bound to the phenyl ring of the phenol other than the C atom of the phenyl ring to which they are attached other than hydrogen.
  • the simplest examples of singly branched substituents are secondary alkyl radicals such as 2-propyl, 2-butyl, 2-pentyl, 3-pentyl, ethylhexyl or cycloalkyl radicals such as cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl or aromatic radicals such as phenyl.
  • the simplest examples of di-branched substituents are tertiary alkyl radicals such as tert-butyl, tert-pentyl or norbornyl.
  • unbranched radicals are hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl and dodecyl, but also neo-pentyl, neo-hexyl or dodecylthiomethyl. All of these radicals can also be substituted or contain atoms other than carbon and hydrogen.
  • the phenyl ring of the phenol may optionally carry further substituents in addition to the substituent in the 2-position and optionally in the 6-position.
  • Examples of preferred sterically hindered phenols are 2-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-methyl-phenol (also referred to as 2,6-di-tert tert-butyl-para-cresol or 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxytoluene), 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylacetic acid, 3,5-di-tert-butyl 4-hydroxyphenylpropionic acid and the esters of these acids with alcohols and polyols, for example their simple or multiple esters with glycol, glycerol, 1, 2- or 1, 3-propanediol, trimethylolpropane or pentaerythritol, such as pentaerythritol tetrakis- (3 - (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) or oc
  • Further reducing agents are salts and esters of phosphonic acid (HP (0) (OH) 2) and phosphorous acid (H3PO3) as well as phosphonic acid itself.
  • Phosphonic acid is tautomeric with phosphorous acid, the latter does not exist as free acid.
  • Genuine derivatives of phosphorous acid are only their triesters, which are commonly referred to as phosphites.
  • the tautomeric phosphonic acid derivatives are commonly referred to as phosphonates.
  • all primary and secondary phosphonates of the alkali metals, including ammonium, and the alkaline earth metals are suitable.
  • aqueous solutions of phosphonic acid which contain primary and / or secondary phosphonations and at least one cation selected from sodium, potassium, calcium, strontium.
  • suitable phosphites or phosphonates are calcium bis [monoethyl (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) phosphonate], tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, 3,9-bis (octa -decyloxy) -2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro [5.5] undecane and bis (2,4-di-tert-butylphenol) pentaerythritol diphosphite.
  • Stabilizers may simultaneously be phosphonates or phosphites and hindered phenols.
  • Suitable polymerization reactors are, for example, kneading reactors or belt reactors.
  • the polymer gel formed in the polymerization of an aqueous monomer solution or suspension is comminuted continuously by, for example, counter-rotating stirring shafts, as described in WO 2001/38402 A1.
  • the polymerization on the belt is described, for example, in DE 38 25 366 A1 and US Pat. No. 6,241,928.
  • Polymerization in a belt reactor produces a polymer gel which must be comminuted in a further process step, for example in a meat grinder, extruder or kneader.
  • spherical superabsorbent particles by suspension, spray or drop polymerization processes.
  • the use of the particularly preferred urea phosphate according to the invention is particularly advantageous in particular in polymerization processes such as, for example, a kneading reactor or a drop polymerization with a relatively short polymerization time.
  • the acid groups of the polymer gels obtained are usually partially neutralized.
  • the neutralization is preferably carried out at the stage of the monomers, in other words salts of the acid group-carrying monomers or, strictly speaking, a mixture of acid group-carrying monomers and salts of the acid group-carrying monomers ("partially neutralized acid”) are used as component a) in the polymerization.
  • the degree of neutralization is preferably from 25 to 95 mol%, particularly preferably from 50 to 80 mol%, very particularly preferably from 65 to 72 mol%, it being possible to use the customary neutralizing agents, preferably alkali metal hydroxides, alkali metal oxides, alkali metal carbonates or alkali metal bicarbonates and mixtures thereof instead of alkali metal sal zen also ammonium salts can be used.
  • Sodium and potassium are particularly preferred as alkali metal cations, but most preferred are sodium hydroxide, sodium carbonate or sodium bicarbonate and mixtures thereof. But it is also possible to carry out the neutralization after the polymerization at the stage of Polymergeis formed during the polymerization. Furthermore, it is possible to neutralize up to 40 mol%, preferably 10 to 30 mol%, particularly preferably 15 to 25 mol%, of the acid groups before the polymerization by adding a part of the neutralizing agent already to the monomer solution and the desired final degree of neutralization is adjusted only after the polymerization at the stage of Polymergeis.
  • the polymer gel is at least partially neutralized after the polymerization
  • the polymer gel is preferably comminuted mechanically, for example by means of an extruder, wherein the neutralizing agent can be sprayed, sprinkled or poured on and then thoroughly mixed in.
  • the gel mass obtained can be extruded several times for homogenization.
  • the monomer a) is a mixture of from 25 to 95 mol%, particularly preferably from 50 to 80 mol%, very particularly preferably from 65 to 72 mol% salt of the acid group-carrying monomer and the remainder used to 100 mol% acid group-carrying monomer.
  • This mixture is, for example, a mixture of sodium acrylate and acrylic acid or a mixture of potassium acrylate and acrylic acid.
  • a neutralizing agent is used for neutralization, the content of iron is generally below 10 ppm by weight, preferably below 2 ppm by weight, and more preferably below 1 ppm by weight. Similarly, a low content of chloride and anions of oxygen acids of the chlorine is desired.
  • a suitable neutralizing agent is, for example, the 50% strength by weight sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution, which is usually sold as “membrane grade”; the 50% strength by weight sodium hydroxide solution usually sold as “amalgam grade” or “mercury process” is even purer, but also more expensive
  • the polymer gel obtained from the aqueous solution polymerization and optionally subsequent neutralization is then preferably dried with a belt dryer until the residual moisture content is preferably 0.5 to 15% by weight, particularly preferably 1 to 10% by weight, very particularly preferably 2 If the residual moisture content is too high, the dried polymer gel has too low a glass transition temperature Tg and is difficult to process further dried polymer gel too brittle and fall in the subsequent crushing unwanted requires large amounts of polymer particles with too small particle size ("fines").
  • the solids content of the gel before drying is generally from 25 to 90% by weight, preferably from 30 to 80% by weight, particularly preferably from 35 to 70% by weight, very particularly preferably from 40 to 60% by weight. %.
  • a fluidized bed dryer or a heatable mixer with mechanical mixing element such as a paddle dryer or a similar dryer with be used differently shaped mixing tools.
  • the dryer may be operated under nitrogen or other non-oxidizing inert gas or at least a reduced partial pressure of oxygen to prevent oxidative yellowing.
  • sufficient ventilation and removal of the water vapor also leads to an acceptable product.
  • Advantageous in terms of color and product quality is usually the shortest possible drying time.
  • a temperature of the gas used for the drying of at least 50 ° C, preferably at least 80 ° C and in a particularly preferred form of at least 100 ° C and generally of at most 250 ° C, preferably at most 200 ° C and in a particularly preferred form of not more than 180 ° C.
  • Common belt dryers often have multiple chambers, the temperature in these chambers may be different.
  • the operating conditions must be selected as a whole in a known manner so that the desired drying result is achieved. During drying, the residual monomer content in the polymer particles also decreases and the last residues of the initiator are destroyed.
  • the dried polymer gel is then ground and classified, wherein for grinding usually one- or multi-stage roller mills, preferably two- or three-stage roller mills, pin mills, hammer mills or vibratory mills can be used.
  • Oversized gel lumps which are often not dried in the interior, are rubber-elastic, lead to grinding problems and are preferably separated before grinding, which can easily be achieved by air classification or a sieve ("protective sieve" for the mill) is to be chosen in view of the mill used so that as possible no interference from oversized, rubber-elastic particles occur.
  • coarse-grained polymer particles are therefore separated from the product. This is done by conventional classification methods, such as air classification or sieving through a sieve with a mesh size of at most 1000 ⁇ , preferably at most 900 ⁇ , more preferably at most 850 ⁇ and most preferably at most 800 ⁇ . For example, screens are used with 700 ⁇ , 650 ⁇ or 600 ⁇ mesh size.
  • the separated coarse-grained polymer particles (“oversize") can be fed back to the grinding and screening circuit for cost optimization or further processed separately.
  • fine-particle polymer particles are also separated in this classification. This can, if sieved, conveniently by means of a sieve with a mesh size of at most 300 ⁇ , preferably at most 200 ⁇ , more preferably at most 150 ⁇ and most preferably not more than 100 ⁇ be achieved.
  • the separated fine-grained polymer particles (“undersize” or "fines") can be fed back to the monomer stream, the polymerizing gel, or the polymerized gel before drying the gel for cost optimization.
  • the mean particle size of the polymer particles separated off as product fraction is generally at least 200 ⁇ m, preferably at least 250 ⁇ m, and preferably at least 300 ⁇ m, and generally at most 600 ⁇ m, and more preferably at most 500 ⁇ m.
  • the proportion of particles having a particle size of at least 150 ⁇ m is generally at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight and most preferably at least 98% by weight.
  • the proportion of particles with a particle size of at most 850 ⁇ m is generally at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight and more preferably at least 98% by weight.
  • the polymer thus produced has superabsorbent properties and falls under the term "superabsorbent.” Its CRC is typically comparatively high, but its AAP (0.7 psi) or its permeability to liquids in the swollen gel is comparatively low often called “base polymer” or “base polymer” from a surface postcrosslinked superabsorbent prepared therefrom.
  • the superabsorbent particles can be postcrosslinked on their surface to further improve the properties, in particular increase the AAP (0.7 psi) and permeability (with the CRC value decreases).
  • Suitable postcrosslinkers are compounds which contain groups which can form bonds with at least two functional groups of the superabsorbent particles.
  • Acrylic / sodium acrylate-based superabsorbents which are predominant in the market are suitable surface postcrosslinker compounds which contain groups which can form bonds with at least two carboxylate groups.
  • Preferred postcrosslinkers are amide acetals or carbamates of the general formula (I)
  • R 1 Ci-Ci2-alkyl, C 2 -C 2 hydroxyalkyl, C 2 -C 2 -alkenyl or C 6 -C 2 aryl, R 2 X or OR 6 ' R 3 is hydrogen, Ci-Ci 2 -alkyl, C 2 -C 2 hydroxyalkyl, C 2 -Ci2 alkenyl or C 6 -C 2 aryl, or X,
  • R 4 Ci-Ci 2 -alkyl, C 2 -C 2 hydroxyalkyl, C 2 -C 2 -alkenyl or C 6 -C 2 aryl
  • R 5 is hydrogen, Ci-Ci 2 -alkyl, C 2 -C 2 - hydroxyalkyl, C 2 -C 2 -alkenyl, Ci-Ci2 acyl, or C 6 -C 2 - aryl
  • R 6 Ci-Ci 2 -alkyl, C 2 -C 2 hydroxyalkyl, C 2 -C 2 -alkenyl or C 6 -C 2 aryl, and X is a for the radicals R 2 and R 3 of common carbonyl oxygen, where R 1 and R 4 and / or R 5 and R 6 may be a bridged C 2 -C 6 -alkanediyl, and wherein the abovementioned radicals R 1 to R 6 may still have a total of one to two free valencies and with these free valencies having at least one or polyhydric alcohols, wherein the polyhydric alcohol preferably has a molecular weight of less than 100 g / mol, preferably less than 90 g / mol, more preferably less than 80 g / mol, most preferably from less than 70 g / mol per hydroxy group and no vicinal, geminal, secondary or tertiary hydroxyl groups, and polyhydric alcohols either dio
  • R 7 is either an unbranched alkylene radical of the formula - (CH 2 ) n -, where n is an integer from 3 to 20, preferably 3 to 12, and both hydroxy groups are terminal, or R 7 is an unbranched, branched or cyclic alkylene radical, or polyols of the general formula (IIb)
  • radicals R 8 , R 9 , R 10 , R 11 are each independently of one another hydrogen, hydroxyl, hydroxyethyl, hydroxyethyloxymethyl, 1-hydroxyprop-2-yloxymethyl, 2-hydroxypropyloxymethyl, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n- Butyl, n-pentyl, n-hexyl, 1, 2-dihydroxyethyl, 2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl or 4-hydroxybutyl and a total of 2, 3, or 4, preferably 2 or 3, hydroxy groups are present, and not more than one of the radicals R 8 , R 9 , R 10 , or R 11 is hydroxyl, are or cyclic carbonates of the general formula
  • R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 and R 17 are independently hydrogen, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl or isobutyl, and n is either 0 or 1, or Bisoxazolines of the general formula (IV)
  • R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 and R 25 are independently hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl or isobutyl
  • R 26 represents a single bond, a linear, branched or cyclic C 2 -C 12 -alkylene radical, or a polyalkoxydiyl radical which is composed of one to ten ethylene oxide and / or propylene oxide units, such as, for example, polyglycol dicarboxylic acids.
  • Preferred postcrosslinkers of the general formula (I) are 2-oxazolidones, such as 2-oxazolidone and N- (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone, N-methyl-2-oxazolidone, N-acyl-2-oxazolidones, such as N-acetyl 2-oxazolidone, 2-oxotetrahydro-1,3-oxazine, bicyclic amide acetals such as 5-methyl-1-aza-4,6-dioxa-bicyclo [3.3.0] octane, 1-aza-4,6-dioxa -bicyclo [3.3.0] octane and 5-isopropyl-1 -aza-4,6-dioxa-bicyclo [3.3.0] octane, bis-2-oxazolidones and poly-2-oxazolidones.
  • 2-oxazolidones such as 2-oxazolidone and N- (2-
  • Particularly preferred postcrosslinkers of the general formula (I) are 2-oxazolidone, N-methyl-2-oxazolidone, N- (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone and N-hydroxypropyl-2-oxazolidone.
  • Preferred postcrosslinkers of the general formula (IIa) are 1, 3-propanediol, 1, 5-pentanediol, 1, 6-hexanediol and 1, 7-heptanediol. Further examples of postcrosslinkers of the formula (IIa) are 1, 3-butanediol, 1, 8-octanediol, 1, 9-nonanediol and 1, 10-decanediol.
  • the diols are preferably water-soluble, wherein the diols of the general formula (IIa) at 23 ° C to at least 30 wt .-%, preferably at least 40 wt .-%, particularly preferably at least 50 wt .-%, most preferably at least 60 wt .-%, solve in water, such as 1, 3-propanediol and 1, 7-heptanediol. Even more preferred are those postcrosslinkers which are liquid at 25 ° C.
  • Preferred secondary crosslinkers of the general formula (IIb) are butane-1, 2,3-triol, butane-1, 2,4-triol, glycerol, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, 1 to 3-fold ethoxylated glycerol per molecule, Trimethylolethane or trimethylolpropane and per molecule 1 to 3 times propoxylated glycerol, trimethylolethane or trimethylolpropane. Also preferred are 2-fold ethoxylated or propoxylated neopentyl glycol.
  • Preferred polyhydric alcohols (IIa) and (IIb) have a viscosity at 23 ° C. of less than 3000 mPas, preferably less than 1500 mPas, preferably less than 1000 mPas, more preferably less than 500 mPas, very particularly preferably less than 300 mPas, on.
  • Particularly preferred postcrosslinkers of the general formula (III) are ethylene carbonate and propylene carbonate.
  • a particularly preferred postcrosslinker of the general formula (IV) is 2,2'-bis (2-oxazoline).
  • the preferred postcrosslinkers minimize side reactions and subsequent reactions which lead to volatile and thus malodorous compounds.
  • the superabsorbers produced with the preferred postcrosslinkers are therefore odorless even when moistened.
  • the postcrosslinker is generally used in an amount of at least 0.001% by weight, preferably at least 0.02% by weight, more preferably at least 0.05% by weight, and generally at most 2% by weight, preferably at most 1% by weight, in particular preferred form at most 0.3% by weight, for example at most 0.15% by weight or at most 0.095% by weight, in each case based on the mass of the base polymer.
  • the postcrosslinking is usually carried out so that a solution of the postcrosslinker is sprayed onto the dried base polymer particles. Subsequent to the spraying, the polymer particles coated with postcrosslinker are thermally dried, wherein the postcrosslinking reaction can take place both before and during the drying. If surface postcrosslinkers with polymerizable groups are used, the topcoat Surface postcrosslinking also be carried out by free-radically induced polymerization of such groups by means of common radical formers or by means of high-energy radiation such as UV light. This can be done in parallel or instead of using postcrosslinkers that form covalent or ionic bonds to functional groups on the surface of the base polymer particles.
  • the spraying of Nachvernetzeraims is preferably carried out in mixers with moving mixing tools, such as screw mixers, disc, paddle or paddle mixers or mixers with other mixing tools.
  • moving mixing tools such as screw mixers, disc, paddle or paddle mixers or mixers with other mixing tools.
  • vertical mixers are particularly preferred.
  • Suitable mixers are, for example, ® as ploughshare mixers from Gebr Lödige Maschinenbau GmbH, Elsener Street. 7 - 9, 33102 Paderborn, Germany, or ® as Schugi
  • the applicable spray nozzles are subject to no restriction. Suitable nozzles and atomization systems are described, for example, in the following references: Atomization of Liquids, Expert-Verlag, Vol. 660, series Kunststoff & Meeting, Thomas Richter (2004) and in atomization technology, Springer-Verlag, VDI series, Günter Wozniak (2002 ). Applicable are mono- and polydisperse spray systems. Among the polydisperse systems are single-fluid pressure nozzles (jet or lamella-forming), rotary atomizers, two-component atomizers, ultrasonic atomizers and impact nozzles. In the two-component atomizers, the mixture of the liquid and the gas phase can take place both internally and externally.
  • the spray pattern of the nozzles is not critical and can take any shape, such as omnidirectional, fan-beam, wide-angle omnidirectional or circular ring spray pattern. It is advantageous to use a non-oxidizing gas, if two-component atomizers are used, particularly preferably nitrogen, argon or carbon dioxide. Such nozzles, the liquid to be sprayed can be supplied under pressure. The division of the liquid to be sprayed can take place in that it is relaxed after reaching a certain minimum speed in the nozzle bore.
  • single-substance nozzles such as, for example, slot nozzles or twist chambers (full-cone nozzles) can also be used for the purpose according to the invention (for example, by Düsen-Schlick GmbH, DE, or by Spraying Systems GmbH, DE).
  • Such nozzles are also described in EP 0 534 228 A1 and EP 1 191 051 A2.
  • the postcrosslinkers are typically used as an aqueous solution. If only water is used as the solvent, the postcrosslinker solution or already the base polymer is advantageously added to a surfactant or Deagglomerisationsangesmittel.
  • anionic, cationic, nonionic and amphoteric surfactants are suitable as Deagglomera- tion auxiliary, but are preferred for skin compatibility reasons non-ionic and amphoteric surfactants.
  • the surfactant may also contain nitrogen.
  • sorbitan monoesters such as sorbitan monococoate and sorbitan monolaurate, or ethoxylated variants thereof, such as polysorbate 20® , are added.
  • Suitable deagglomerating represent the ethoxylated and alkoxylated derivatives of 2-propylheptanol, which are marketed under the brand names Lutensol® XL ® and Lutensol XP ® (BASF SE, Carl-Bosch-Strckee 38, 67056 Ludwigshafen, Germany).
  • the Deagglomerationstosmittel can be metered separately or the Nachvernetzerlosung be added.
  • the deagglomerating aid is simply added to the postcrosslinker solution.
  • the amount used of the deagglomerating assistant based on the base polymer is, for example, 0 to 0.1% by weight, preferably 0 to 0.01% by weight, particularly preferably 0 to 0.002% by weight.
  • the deagglomerating assistant is preferably metered such that the surface tension of an aqueous extract of the swollen base polymer and / or the swollen postcrosslinked SAP at 23 ° C. is at least 0.060 N / m, preferably at least 0.062 N / m, particularly preferably at least 0.065 N / m, and advantageously at most 0.072 N / m.
  • the aqueous Nachvernetzerlosung may also contain a cosolvent in addition to the at least one postcrosslinker.
  • the penetration depth of the postcrosslinker can be adjusted in the polymer particles.
  • Technically suitable cosolvents are C 1 -C 6 -alcohols, such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol or 2-methyl-1-propanol, C 2 -C 5 -diols, such as Ethylene glycol, 1, 2-propylene glycol or 1, 4-butanediol, ketones, such as acetone, or carboxylic acid esters, such as ethyl acetate.
  • a disadvantage of some of these cosolvents is that they have typical odors.
  • the co-solvent itself is ideally not a postcrosslinker under the reaction conditions. However, in the limiting case and depending on residence time and temperature, it may happen that the cosolvent partially contributes to crosslinking. This is particularly the case when the postcrosslinker is relatively inert and therefore can itself form its cosolvent, such as when using cyclic carbonates of the general formula (III), diols of the general formula (IIa) or polyols of the general formula (IIb) , Such postcrosslinkers can also be used as cosolvents in a mixture with more reactive postcrosslinkers, since the actual postcrosslinking reaction can then be carried out at lower temperatures and / or shorter residence times than in the absence of the more reactive crosslinker. Since co-solvent is used in relatively large amounts and also remains partially in the product, it must not be toxic.
  • the diols of the general formula (IIa), the polyols of the general formula (IIb), and the cyclic carbonates of the general formula (III) are suitable. also as cosolvents. They fulfill this function in the presence of a reactive secondary network of the general formula (I) and / or (IV) and / or a di- or triglycidyl compound.
  • preferred cosolvents in the process according to the invention are, in particular, the diols of the general formula (IIa), in particular if the hydroxyl groups are hindered sterically by neighboring groups on a reaction.
  • diols are in principle also suitable as postcrosslinkers, however, they require significantly higher reaction temperatures or optionally higher amounts of use than sterically unhindered diols.
  • Particularly preferred combinations of less reactive postcrosslinker as cosolvent and reactive postcrosslinker are combinations of preferred polyhydric alcohols, diols of general formula (IIa) and polyols of general formula (IIb), with amide acetals or carbamates of general formula (I).
  • Suitable combinations are, for example, 2-oxazolidone / 1, 2-propanediol and N- (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone / 1, 2-propanediol and ethylene glycol diglycidyl ether / 1, 2-propanediol.
  • Very particularly preferred combinations are 2-oxazolidone / 1,3-propanediol and N- (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone / 1,3-propanediol.
  • Further preferred combinations are those with ethylene glycol diglycidyl ether or glycerol indi- or triglycidyl ethers with the following solvents, cosolvents or co-crosslinkers: isopropanol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol or mixtures thereof.
  • 2-oxazolidone or (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone in the following solvents, cosolvents or co-crosslinkers: isopropanol, 1, 3-propanediol, 1, 2-propylene glycol, ethylene carbonate, propylene carbonate or mixtures thereof.
  • the concentration of cosolvent in the aqueous postcrosslinker solution is from 15 to 50% by weight, preferably from 15 to 40% by weight, particularly preferably from 20 to 35% by weight, based on the postcrosslinker solution.
  • concentration of cosolvent in the aqueous postcrosslinker solution is from 15 to 50% by weight, preferably from 15 to 40% by weight, particularly preferably from 20 to 35% by weight, based on the postcrosslinker solution.
  • no cosolvent is used.
  • the postcrosslinker is then used only as a solution in water, optionally with the addition of a Deagglomerati- onsangesffens.
  • the concentration of the at least one postcrosslinker in the aqueous postcrosslinker solution is typically from 1 to 20% by weight, preferably from 1 to 5% by weight, particularly preferably from 2 to 5% by weight, based on the postcrosslinker solution.
  • the total amount of Nachvernetzerates based on the base polymer is usually from 0.3 to 15 wt .-%, preferably from 2 to 6 wt .-%.
  • the actual surface postcrosslinking by reaction of the surface postcrosslinker with functional groups on the surface of the base polymer particles is usually carried out by heating the base polymer wetted with surface postcrosslinker solution, commonly called “drying” (but not to be confused with the above-described drying of the polymer gel from the polymerization, typically Drying can be carried out in the mixer itself, by heating the jacket, by heat exchange surfaces or by blowing warm gases in.
  • Simultaneous addition of the superabsorber with surface postcrosslinker and drying can take place, for example, in a fluidized bed dryer
  • a downstream dryer such as a hopper dryer, a rotary kiln, a paddle or disc dryer or a heated screw performed
  • Suitable dryers are beispielswe ise as Solidair ® or Torusdisc ® -T Rockner from Bepex International LLC, 333 NE Taft Street, Minneapolis, MN 55413, USA, or as a paddle or paddle dryer or as a fluidized bed dryer of Nara Machinery Co., Ltd., branch Europa, Europa Allee 46, 50226 Frechen, Germany available.
  • the polymer particles can already be heated in the post-crosslinking mixer with steam.
  • the base polymer used may still have a temperature of 10 to 120 ° C from previous process steps
  • the postcrosslinker solution may have a temperature of 0 to 70 ° C.
  • the postcrosslinker solution can be heated to reduce the viscosity.
  • Preferred drying temperatures are in the range 100 to 250 ° C, preferably 120 to
  • the preferred residence time at this temperature in the reaction mixer or dryer is preferably at least 10 minutes, more preferably at least 20 minutes, most preferably at least 30 minutes, and usually at most 60 minutes.
  • the drying is conducted so that the superabsorber has a residual moisture content of generally at least 0.1% by weight, preferably at least 0.2% by weight and in a particularly preferred form at least 0.5% by weight and in the Generally not more than 15% by weight preferably at most 10% by weight and in a particularly preferred form at most 8% by weight.
  • Postcrosslinking can take place under normal atmospheric conditions. Normal atmospheric conditions means that no technical precautions are taken to reduce the partial pressure of oxidizing gases such as atmospheric oxygen in the apparatus in which the postcrosslinking reaction predominantly takes place (the "postcrosslinking reactor", typically the dryer) Oxidizing gases are substances which have a vapor pressure of at least 1013 mbar at 23 ° C.
  • the partial pressure of oxidizing gases is preferably less as 140 mbar, preferably less than 100 mbar, particularly preferably less than 50 mbar, very particularly preferably less than 10 mbar If the thermal post-crosslinking is carried out at ambient pressure, ie at a total pressure of 1013 mbar rt, the total partial pressure of the oxidizing gases is determined by their volume fraction.
  • the proportion of oxidizing gases is preferably less than 14% by volume, preferably less than 10% by volume, particularly preferably less than 5% by volume, very particularly preferably less than 1% by volume.
  • the post-crosslinking can be carried out under reduced pressure, ie at a total pressure of less than 1 .013 mbar.
  • the total pressure is typically less than 670 mbar, preferably less than 480 mbar, more preferably less than 300 mbar, most preferably less than 200 mbar. If drying and post-crosslinking are carried out in air with an oxygen content of 20.8% by volume, the oxygen partial pressures corresponding to the abovementioned total pressures are 139 mbar (670 mbar), 100 mbar (480 mbar), 62 mbar (300 mbar ) and 42 mbar (200 mbar), the respective total pressures being in parentheses.
  • Suitable inert gases at the post-crosslinking temperature and given pressure in the post-crosslinking dryer are gaseous substances which do not oxidize under these conditions to the constituents of the drying polymer particles, for example nitrogen, carbon dioxide, argon, water vapor, nitrogen being preferred.
  • the amount of inert gas is generally from 0.0001 to 10 m 3 , preferably from 0.001 to 5 m 3 , more preferably from 0.005 to 1 m 3 , and most preferably from 0.005 to 0.1 m 3 , based on 1 kg of superabsorbent.
  • the inert gas if it does not contain water vapor, can be injected via nozzles into the postcrosslinking dryer, more preferably, however, the inert gas is already added to the polymer particle stream via nozzles in or just before the mixer by adding surface postcrosslinker to the superabsorber ,
  • vapors of cosolvents removed from the dryer can be condensed outside the dryer again and, if necessary, recycled.
  • polyvalent cations are applied to the particle surface in addition to the postcrosslinkers before, during or after the postcrosslinking. This is, in principle, further surface postcrosslinking by ionic, noncovalent bonds, but is sometimes referred to as “complexing” with the respective metal ions, or simply as “coating” with the subject substances (the “complexing agent").
  • This polyvalent cation is applied by spraying solutions of divalent or polyvalent cations, usually divalent, trivalent or tetravalent metal cations, but also polyvalent cations such as formally wholly or partially made of vinylamine monomers such as partially or completely hydrolyzed polyvinylamide (so-called "polyvinylamines").
  • divalent metal cations which may be used are in particular the divalent cations of metals of groups 2 (especially Mg, Ca, Sr, Ba), 7 (in particular Mn), 8 (in particular Fe), 9 (in particular Co), 10 (in particular Ni), 1 1 (in particular Cu) and 12 (in particular Zn) of the Periodic Table of the Elements
  • trivalent metal cations which may be used are in particular the trivalent cations of Group 3 metals including the lanthanides (especially Sc, Y, La, Ce), 8 (esp ere Fe), 1 1 (in particular Au), 13 (in particular Al) and 14 (in particular Bi) of the Periodic Table of the Elements.
  • tetravalent cations are, in particular, the tetravalent cations of metals of the lanthanides (in particular Ce) and of group 4 (in particular Ti, Zr, Hf) of the Periodic Table of the Elements.
  • the metal cations can be used alone or mixed with each other. Particularly preferred is the use of trivalent metal cations. Very particularly preferred is the use of aluminum cations. Of the cited metal cations, all metal salts which have sufficient solubility in the solvent to be used are suitable.
  • metal salts with weakly complexing anions such as chloride, nitrate and sulfate, hydrogen sulfate, carbonate, bicarbonate, nitrate, phosphate, hydrogen phosphate, or dihydrogen phosphate.
  • Preferred are salts of mono- and dicarboxylic acids, hydroxy acids, keto acids and amino acids or basic salts. Examples which may be mentioned are preferably acetates, propionates, tartrates, maleates, citrates, lactates, malates, succinates.
  • hydroxides Particularly preferred is the use of 2-hydroxycarboxylic acid salts such as citrates and lactates.
  • Examples of particularly preferred metal salts are alkali metal and alkaline earth metal aluminates and their hydrates, such as sodium aluminate and its hydrates, alkali metal and alkaline earth metal lactates and citrates and their hydrates, aluminum acetate, aluminum propionate, aluminum citrate and aluminum lactate.
  • the cations and salts mentioned can be used in pure form or as a mixture of different cations or salts.
  • the salts of the two and / or trivalent metal cation used may contain further secondary constituents such as unneutralized carboxylic acid and / or alkali metal salts of the neutralized carboxylic acid.
  • Preferred alkali metal salts are those of sodium, potassium and ammonium.
  • aqueous solutions which is obtained by dissolving the solid salts in water, or is preferably produced directly as such, whereby optionally drying and cleaning steps are avoided.
  • the hydrates of said salts can be used, which often dissolve faster in water than the anhydrous salts.
  • the amount of metal salt used is generally at least 0.001 wt .-%, preferably at least 0.01 wt .-% and in a particularly preferred form at least 0.1 wt .-%, for example at least 0.4 wt .-% and generally at most 5 wt .-%, preferably at most 2.5 wt .-% and in a particularly preferred form at most 1 wt .-%, for example at most 0.7 wt .-% in each case based on the mass of the base polymer.
  • the salt of the trivalent metal cation can be used as a solution or suspension.
  • solvents for the metal salts water, alcohols, DMF, DMSO and mixtures of these components can be used. Particularly preferred are water and water / alcohol mixtures such as water / methanol, water / 1, 2-propanediol and water / 1, 3-propanediol.
  • the treatment of the base polymer with solution of a divalent or polyvalent cation is carried out in the same way as with surface postcrosslinkers, including the drying step.
  • Surface postcrosslinker and polyvalent cation can be sprayed in a common solution or as separate solutions.
  • the spraying of the metal salt solution onto the superabsorbent particles can be carried out both before and after the surface postcrosslinking.
  • the spraying of the metal salt solution is carried out in the same step by spraying the crosslinker solution, wherein both solutions are sprayed separately successively or simultaneously via two nozzles, or crosslinker and metal salt solution can be sprayed together via a nozzle ,
  • Basic salts are salts which are suitable for increasing the pH of an acidic aqueous solution, preferably a 0.1 N hydrochloric acid.
  • Basic salts are usually salts of a strong base with a weak acid.
  • the bivalent metal cation of the optional basic salt is preferably a metal cation of group 2 of the Periodic Table of the Elements, more preferably calcium or strontium, most preferably calcium.
  • the basic salts of divalent metal cations are preferably salts of weak inorganic acids, weak organic acids and / or salts of amino acids, more preferably hydroxides, bicarbonates, carbonates, acetates, propionates, citrates, gluconates, lactates, tartrates, malates, succinates, maleates and / or fumarates, very particularly preferably hydroxides, bicarbonates, carbonates, propionates and / or lactates.
  • the basic salt is preferably water-soluble.
  • Water-soluble salts are salts which at 20 ° C a water solubility of at least 0.5 g of salt per liter of water, preferably at least 1 g of salt per liter of water, preferably at least 10 g of salt per liter of water, more preferably at least 100 g of salt per liter of water , very particularly preferably at least 200 g of salt per liter of water.
  • salts which have this minimum solubility at the spray-on temperature of the spray solution can also be used according to the invention.
  • the hydrates of said salts can be used, which often dissolve faster in water than the anhydrous salts.
  • Suitable basic salts of divalent metal cations are, for example, calcium hydroxide, strontium hydroxide, calcium hydrogencarbonate, strontium hydrogencarbonate, calcium acetate, strontium acetate, calcium propionate, calcium lactate, strontium propionate, strontium lactate,
  • Zinc lactate, calcium carbonate and strontium carbonate If the water solubility is insufficient to produce a spray solution of the desired concentration, dispersions of the solid salt in its saturated aqueous solution can also be used.
  • dispersions of the solid salt in its saturated aqueous solution can also be used.
  • calcium carbonate, strontium carbonate, calcium sulfite, strontium sulfite, calcium phosphate and strontium phosphate can also be used as aqueous dispersions.
  • the amount of basic salt of the divalent metal cation, based on the mass of the base polymer, is typically from 0.001 to 5% by weight, preferably from 0.01 to 2.5% by weight, preferably 0.1 to 1.5% by weight .-%, more preferably from 0.1 to 1 wt .-%, most preferably from 0.4 to 0.7 wt .-%.
  • the basic salt of the divalent metal cation can be used as a solution or suspension.
  • these are calcium lactate solutions or calcium hydroxide suspensions.
  • the salts with an amount of water of not more than 15% by weight, preferably not more than 8% by weight, more preferably not more than 5% by weight, most preferably not more than 2% by weight. % sprayed on the superabsorber.
  • an aqueous solution of the basic salt is sprayed onto the superabsorbent.
  • the basic salt is added simultaneously with the surface postcrosslinker, the complexing agent, or as another component of the solutions of these agents.
  • addition in admixture with the complexing agent is preferred. If the solution of the basic salt is not compatible with the solution of Mixture is miscible without precipitation, the solutions can be sprayed separately in succession or simultaneously from two nozzles.
  • a reducing compound is also added to the superabsorbent.
  • reducing compounds are hypophosphites, sulfinates, sulfites, sulfonic acid derivatives or sulfinic acid derivatives as sulfonatoacetic acid, for example in the form of the disodium salt of 2-hydroxy-2 under the designation BLANCOLEN ® HP or in the form of mixtures of the sodium salt of 2 hydroxy-2-sulfinatoacetic acid, the disodium salt of 2-hydroxy-2-sulfonatoacetic acid and sodium bisulfite under the designations Brüggolit ® FF6M or Brüggolit ® FF7, alternatively Bruggolite ® FF6M or Bruggolite ® FF7 from L. Bruggemann KG (Salz Found 131, 74076 Heilbronn, Germany, www.brueggemann.com) are available.
  • the addition of one or more reducing compounds to the superabsorber is carried out in the usual way by addition of the compound in bulk, as a solution or as a suspension in a solvent or suspending agent during or after the preparation of the superabsorber.
  • a solution or suspension of the reducing compound in water or an organic solvent is used, for example in an alcohol or polyol or in mixtures thereof.
  • suitable solvents or suspension agents are water, isopropanol / water, 1, 3-propanediol / water and propylene glycol / water, wherein the mixture mass ratio is preferably from 20:80 to 40:60.
  • a surfactant may be added to the solution or suspension.
  • reducing compounds are added, they will generally be present in an amount of at least 0.0001% by weight, preferably at least 0.001% by weight, and more preferably at least 0.025% by weight, for example at least 0.1% by weight. % or at least 0.3 wt .-% and generally at most 3 wt .-%, more preferably at most 2.5 wt .-% and in a particularly preferred form at most 1, 5 wt .-%, for example at most 1 wt. -% or 0.7 wt .-% added, each based on the total weight of the superabsorbent.
  • the reducing compound is generally mixed in exactly the same way with the per se known superabsorbent as the surface postcrosslinking agent applied to the superabsorbent, a surface postcrosslinker containing solution or suspension.
  • the reducing compound can be applied as a constituent of the solution applied to the surface postcrosslinking or one of its components to a base polymer, that is to say added to the solution of the surface postcrosslinker or one of its components.
  • the superabsorbent coated with surface postcrosslinker and reducing compound then passes through the further process steps required for surface postcrosslinking, for example a thermally induced reaction of the surface postcrosslinker with the superabsorber. This process is comparatively simple and economical.
  • the reducing compound is preferably applied after the surface postcrosslinking in a separate process step. If it is applied as a solution or suspension, it is applied to the already surface-postcrosslinked superabsorber in the same way as the application of the surface postcrosslinker to the base polymer. Most, but not necessarily, is then heated as well as in the surface postcrosslinking to rewet the superabsorber. However, the temperature set in this drying is then generally at most 1 10 ° C, preferably at most 100 ° C and most preferably at most 90 ° C to avoid undesirable reactions of the reducing compound. The temperature is adjusted so that, in view of the residence time in the drying unit, the desired water content of the superabsorber is achieved.
  • the reducing compound singly or together with other customary auxiliaries, for example dust binders, the pyrogenic alumina to be added according to the invention, other anti-caking agents or water for rewetting the superabsorber, as described below for these aids, for example in a downstream of the surface post-cooler.
  • the temperature of the polymer particles in this case is between 0 ° C and 190 ° C, preferably less than 160 ° C, more preferably less than 130 ° C, even more preferably less than 100 ° C, and most preferably less than 70 ° C ,
  • the polymer particles are optionally rapidly cooled to temperatures below the decomposition temperature of the reducing compound after coating.
  • a drying step is carried out after the surface postcrosslinking and / or treatment with complexing agent, it is advantageous, but not absolutely necessary, to cool the product after drying.
  • the cooling can be continuous or discontinuous, conveniently the product is continuously conveyed to a dryer downstream cooler.
  • any apparatus known for the removal of heat from pulverulent solids in particular any apparatus mentioned above as a drying apparatus, unless it is supplied with a heating medium, but with a cooling medium, such as cooling water, so that over the walls and depending after construction, no heat is introduced into the superabsorber via the stirrers or other heat exchange surfaces, but is removed therefrom.
  • coolers in which the product is moved ie cooled mixers, for example blade coolers, disk coolers or paddle coolers.
  • the superabsorber can also be cooled in the fluidized bed by blowing in a cooled gas such as cold air. The conditions of the cooling are adjusted so that a superabsorbent is obtained with the temperature desired for further processing.
  • an average residence time in the condenser of generally at least 1 minute, preferably at least 3 minutes and more preferably at least 5 minutes, and generally at most 6 hours, preferably at most 2 hours and most preferably at most 1
  • Adjusted hour and the cooling capacity so that the product obtained has a temperature of generally at least 0 ° C, preferably at least 10 ° C and in particular preferred form at least 20 ° C and generally at most 100 ° C, preferably at most 80 ° C and in a particularly preferred form at most 60 ° C.
  • the surface-postcrosslinked superabsorbent is optionally ground and / or sieved in the usual way. Milling is typically not required here, but most often, the setting of the desired particle size distribution of the product, the screening of formed agglomerates or fine grain is appropriate. Agglomerates and fines are either discarded or preferably recycled to the process in a known manner and at a suitable location; Agglomerates after comminution.
  • the particle sizes desired for surface-postcrosslinked SAPs are the same as for base polymers.
  • fumed alumina is added as an additive to the particulate superabsorbent in the process according to the invention.
  • the addition is carried out according to at a time at which already particulate superabsorber is present, so at the earliest after the polymerization, preferably after drying and in a particularly preferred manner after the surface postcrosslinking.
  • a particularly simple possibility is the addition of the pyrogenic alumina in the cooler, for example by spraying a dispersion or adding in finely divided solid form.
  • the superabsorbent whether postcrosslinked or postcrosslinked, in the production process in any process step if required, all otherwise known coatings and other additives, such as film-forming polymers, thermoplastic polymers, dendrimers, polycationic polymers (such as polyvinylamine, polyethyleneimine or polyallylamine), water-insoluble polyvalent metal salts such as magnesium carbonate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, calcium sulfate or calcium phosphate, all known to one skilled in the art of water-soluble mono- or polyvalent metal salts, such as aluminum sulfate, sodium, potassium, zirconium or iron salts, or other hydrophilic inorganic particles as pyrogenic Alumina, such as clay minerals, fumed silica, colloidal silica sols such as Levasil ® , titanium dioxide, non-pyrogenic alumina and magnesium oxide are additionally applied.
  • coatings and other additives such as film-forming polymers, thermoplastic polymers, dendrimers, polycationic polymers (such
  • alkali metal salts examples include sodium and potassium sulfate, sodium and potassium lactates, citrates, sorbates.
  • additional effects for example a further reduced caking tendency of the end product or of the intermediate product in the respective process step of the production process, improved processing properties or a further increased liquid permeability in the swollen gel, can be achieved.
  • the additives are used and sprayed in the form of dispersions, then they are preferably used as aqueous dispersions, and it is preferably additionally applied a dedusting agent for fixing the additive on the surface of the superabsorbent.
  • the dedusting agent is then added either directly to the dispersion of the inorganic powder additive, optionally it may also be added as a separate solution before, during, or after the inorganic powdery additive has been applied by spraying. Most preferred is the simultaneous spraying of postcrosslinking agent, dedusting agent and powdery inorganic additive in the postcrosslinking. In a further preferred variant of the method, however, the dedusting agent is added separately in the cooler, for example by spraying from above, below or from the side.
  • Particularly suitable dedusting agents which can also serve to fix powdery inorganic additives on the surface of the superabsorbent particles, are polyethylene glycols having a molecular weight of 400 to 20,000 g / mol, polyglycerol, 3 to 100-fold ethoxylated polyols, such as trimethylolpropane, glycerol, sorbitol and neopentylglycol.
  • Particularly suitable are 7 to 20 times ethoxylated glycerol or trimethylolpropane, such as, for example, polyol TP 70® (Perstorp, SE). The latter have the particular advantage that they only insignificantly reduce the surface tension of an aqueous extract of the superabsorbent particles.
  • the chelating agents mentioned above in the description of the composition of the monomer solution can be added at any point in the process for the preparation of the superabsorbent according to the invention.
  • the reducing agents mentioned above in the course of the composition of the monomer solution can be added at any point in the process for preparing the superabsorber according to the invention. It is often even advantageous to add these additives together with the other additives to the finished superabsorber.
  • All coatings, solids, additives and auxiliaries can each be added in separate process steps, but most often the most convenient method is to add them to the superabsorber in the cooler, if not added during the displacement of the base polymer with surface postcrosslinker, such as by spraying a solution or Dispersion or addition in finely divided solid or in liquid form.
  • Such a stepwise mixing of the additives into the total amount of superabsorber can be technically simpler overall.
  • such superabsorbers with additives added after polymerization, drying or surface postcrosslinking are, in common usage, not only “superabsorber with additive” but also “superabsorber coated with the additive”, “superabsorber containing the additive” or “composition of superabsorber and Additives' These are in practice synonyms.
  • the superabsorbent according to the invention generally has a centrifuge retention capacity (CRC) of at least 5 g / g, preferably of at least 10 g / g and in a particularly preferred form of at least 20 g / g. Further suitable minimum values of the CRC are, for example, 25 g / g or 30 g / g. Usually it is not above 40 g / g. A typical range of CRC for surface postcrosslinked superabsorbents is from 28 to 33 g / g.
  • the superabsorbent according to the invention when surface postcrosslinked, typically has an absorbency under pressure (AAP (0.7 psi), see below) of at least 18 g / g, preferably at least 19 g / g, preferably at least 20 g / g and usually not over 30 g / g.
  • AAP absorbency under pressure
  • a further subject of the present invention are hygiene articles containing the inventive superabsorbent with pyrogenic alumina, preferably ultrathin threads containing an absorbent layer consisting of 50 to 100 wt .-%, preferably 60 to 100 wt .-%, preferably 70 to 100 Wt .-%, particularly preferably 80 to 100 wt .-%, most preferably 90 to 100 wt .-%, superabsorbent according to the invention, wherein the envelope of the absorbent layer is of course not taken into account.
  • the superabsorbents according to the invention are also very particularly advantageous for the production of laminates and composite structures, as described, for example, in US 2003/0181115 and US 2004/0019342.
  • the superabsorbents according to the invention are also suitable for the preparation of completely analogous structures
  • Use of UV-crosslinkable hotmelt adhesives which are sold, for example, as AC- Resin® (BASF SE, Carl-Bosch-Str. 38, 67056 Ludwigshafen, Germany).
  • AC- Resin® AC- Resin®
  • UV-crosslinkable hot-melt adhesives have the advantage of being processable at as low as 120 to 140 ° C, so they are better compatible with many thermoplastic substrates.
  • Another significant advantage is that UV-crosslinkable hot melt adhesives are toxicologically very harmless and also cause no exhalations in the toiletries.
  • the combination of the superabsorbents according to the invention with UV-crosslinkable hotmelt adhesives is therefore particularly advantageous.
  • Suitable UV-crosslinkable Hot melt adhesives are described, for example, in EP 0 377 199 A2, EP 0 445 641 A1, US Pat. No. 5,026,806, EP 0 655 465 A1 and EP 0 377 191 A2.
  • the superabsorber according to the invention can also be used in other fields of technology in which liquids, in particular water or aqueous solutions, are absorbed.
  • These areas are for example storage, packaging, transport (as components of packaging material for water or moisture sensitive articles, such as flower transport, as well as protection against mechanical effects); Animal hygiene (in cat litter); Food packaging (transport of fish, fresh meat, absorption of water, blood in fresh fish or meat packaging); Medicine (wound plaster, water-absorbing material for burn dressings or for other weeping wounds), cosmetics (carrier material for pharmaceutical chemicals and medicaments, rheumatism plaster, ultrasound gel, cooling gel, cosmetic thickener, sunscreen); Thickener for oil / water or water / oil emulsions; Textiles (moisture regulation in textiles, shoe inserts, for evaporative cooling, for example in protective clothing, gloves, headbands); chemical-technical applications (as a catalyst for organic reactions, for the immobilization of large functional molecules such as enzymes, as adhesives in ag
  • liquid absorption articles according to the invention differ from those known in that they contain the superabsorber according to the invention.
  • a process has also been found for the preparation of articles for the absorption of liquid, in particular hygiene articles, which is characterized in that at least one superabsorber according to the invention is used in the production of the article in question. Otherwise, methods for producing such articles using superabsorbents are known. test methods
  • the superabsorbent is tested using the test methods described below.
  • the centrifuge retention capacity of the SAP is determined according to Standard Test Method No. WSP 241.3 (10) "Determination of Fluid Retention Capacity in Saline Solution by Gravimetry Measurement Following Centrifugation". Absorption under pressure (AAP (0.7 psi), “Absorption against Pressure of 0.7 psi”)
  • Vortex Test To a 100 ml beaker containing a 30 mm x 6 mm magnetic stir bar is added 50.0 ml ⁇ 1.0 ml of 0.9 wt% aqueous saline. The temperature of the saline solution is 23 ° C ⁇ 0.5 ° C. Using a magnetic stirrer, the saline solution is stirred at 600 rpm.
  • a sieve with a diameter of 76,2 mm ( 3 inches), a height of 22 mm and a mesh size of 1, 7 mm and a matching sieve bottom, the weight of which has been previously determined and recorded as WPAN, slipped over the aluminum tray with the superabsorbent granules and the whole arrangement is carefully turned upside down, so that the sieve bottom is now down and the aluminum tray is on top.
  • a suitable sieve cover is placed on the sieve containing the aluminum shell with the superabsorbent granules and the entire arrangement is clamped in a screening machine (Retsch AS 200 control, available from Retsch GmbH, Rheinische Strasse 36, 42781 Haan, Germany).
  • the sieving is done for 1 minute at a set amplitude of 0.20 mm.
  • the assembly is removed from the screening machine, the sieve tray carefully removed and weighed; the weight is recorded as WUNC.
  • the proportion of baked superabsorbent granules is calculated according to:
  • Aeroxide ® Alu C fumed alumina having a BET surface area of 100 m 2 / g
  • Aeroxide ® Alu 65 fumed alumina having a BET surface area of 65 m 2 / g
  • Aeroxide ® Alu 130 fumed alumina having a BET surface area of 130 m 2 / g
  • Aerosil ® 200 a hydrophilic fumed silica having a BET surface area of 200 m 2 / g
  • Sipernat ® 22S hydrophilic precipitated silica with a BET surface area of 200 m 2 / g
  • Sipernat ® D17 hydrophobized precipitated silica with a BET surface area of 100 m 2 / g
  • Aerosil ® R106 hydrophobic fumed silica having a BET surface area of 250 m 2 / g
  • Aeroxide ® Aerosil ® or Sipernat ® are Evonik Industries AG, Inorganic Materials, Rodenbach Cvice 4, 63457 Hanau-Wolfgang, Germany, available.
  • Disperal ® dispersible, colloidal boehmite with a BET surface area of 180 m 2 / g
  • Pural ® SB high-purity boehmite with a BET surface area of 250 m 2 / g
  • Pural ® 200 high-purity boehmite with a BET surface area of 100 m 2 / g
  • Catapal ® C1 high-purity boehmite with a BET surface area of 230 m 2 / g
  • Puralox ® SCFa140 high purity alumina having a BET surface area of 140 m 2 / g
  • the substances designated with Disperal ®, Pural ®, Catapal ® are Puralox ® or from Sasol Germany GmbH, Anckelmannsplatz 1, 20537 Hamburg, Germany, available.
  • the activated aluminas are available from Sigma-Aldrich Labora- chemicals GmbH, Wunstorferstrasse 40, 30926 Seelze, Germany.
  • the polymer thus prepared was used for surface postcrosslinking in a ploughshare ® - mixer with heating jacket (manufacturer: Gebr. Lödige Maschinenbau GmbH, Elsener-7 - 9, 33102 Paderborn, Germany; Type M5) at room temperature and a shaft speed of 250 revolutions per minute by means of a two-component spray nozzle coated with a solution of the following composition, wherein the weight fractions are each based on the coated polymer:
  • HEONON 2-hydroxyethyloxazolidinone
  • 1,3-propanediol mixture 1, 80% by weight of 1,2-propanediol
  • aqueous aluminum trilactate solution (22% by weight).
  • the superabsorbent had the following properties:
  • Example 2 was repeated, but in the surface post-crosslinking instead of 2.0 wt .-% aqueous aluminum trilactate solution (22 wt .-%) 0.5 wt .-% aqueous Aluminiumdihydro- xymonoacetat solution (20 wt .-% strength ) were used based on polymer.
  • the superabsorber had the following properties:
  • AAP (0.7 psi) 14.2 g / g
  • Example 4 Example 2 was repeated except that the 2.0 wt.% Aqueous aluminum trilactate solution (22 wt.%) was omitted in the surface postcrosslinking.
  • AAP (0.7 psi) 13.9 g / g
  • a mixture of 1000 g of the polymer obtained in Example 2 and different amounts of Aeroxide ® Alu 130 were in Pflugschar ® mixer type M5 at room temperature and a shaft speed of 250 revolutions per minute using a two-component spray nozzle with 1, 3 wt .-% , based on the mixture of a 7.5 wt .-% aqueous solution of disodium salt of 2-hydroxy-2-sulfonatoacetic acid coated (Blancolen ® HP, L. Brüggemann KG, Salz Beau No 131, 74076 Heilbronn, Germany). After spraying, the shaft speed was reduced to 60 revolutions per minute and remixed for another 10 minutes. The product obtained was sieved, the sieve cut of 150 to 600 ⁇ m being obtained. The product obtained in each case had the following properties:
  • Example 5 was repeated with the polymer obtained in Example 3.
  • the product obtained in each case had the following properties:
  • Example 5 was repeated with the polymer obtained in Example 4.
  • the product obtained in each case had the following properties:

Abstract

The invention relates to a superabsorbent polymer with pyrogenium aluminum oxide having low caking tendency with good absorption properties and rapid water absorption.

Description

Superabsorber mit pyrogenem Aluminiumoxid  Superabsorber with pyrogenic alumina
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Superabsorber mit pyrogenem Aluminiumoxid, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung und ihn enthaltende Hygieneartikel. The present invention relates to a superabsorbent with pyrogenic alumina, a process for its preparation and its use and hygiene articles containing it.
Superabsorber sind bekannt. Für derartige Materialien sind auch Bezeichnungen wie„hochquellfähiges Polymer"„Hydrogel" (oft auch für die trockene Form verwendet),„Hydrogel bilden- des Polymer",„Wasser absorbierendes Polymer",„absorbierendes gelbildendes Material",Superabsorbents are known. Also, for such materials, terms such as "high swellable polymer" "hydrogel" (often used for the dry form), "hydrogel-forming polymer", "water-absorbent polymer", "absorbent gelling material",
„quellfähiges Harz",„Wasser absorbierendes Harz" oder ähnliche gebräuchlich. Es handelt sich dabei um vernetzte hydrophile Polymere, insbesondere Polymere aus (co)polymerisierten hydrophilen Monomeren, Pfropf(co)polymere von einem oder mehreren hydrophilen Monomeren auf einer geeigneten Pfropfgrundlage, vernetzte Cellulose- oder Stärkeether, vernetzte Car- boxymethylcellulose, teilweise vernetztes Polyalkylenoxid oder in wässrigen Flüssigkeiten quellbare Naturprodukte, wie beispielsweise Guarderivate, wobei Superabsorber auf Basis teilneutralisierter Acrylsäure am weitesten verbreitet sind. Die wesentlichen Eigenschaften von Superabsorbern sind ihre Fähigkeiten, ein Vielfaches ihres Eigengewichts an wässrigen Flüssigkeiten zu absorbieren und die Flüssigkeit auch unter gewissem Druck nicht wieder abzuge- ben. Der Superabsorber, der in Form eines trockenen Pulvers eingesetzt wird, wandelt sich bei Flüssigkeitsaufnahme in ein Gel, bei der üblichen Wasseraufnahme entsprechend in ein Hydrogel um. Die Vernetzung ist für synthetische Superabsorber wesentlich und ein wichtiger Unterschied zu üblichen reinen Verdickern, da sie zur Unlöslichkeit der Polymeren in Wasser führt. Lösliche Substanzen wären als Superabsorber nicht brauchbar. Das mit weitem Abstand wich- tigste Einsatzgebiet von Superabsorbern ist das Absorbieren von Körperflüssigkeiten. Superabsorber werden beispielsweise in Windeln für Kleinkinder, Inkontinenzprodukten für Erwachsene oder Damenhygieneprodukten verwendet. Andere Anwendungsgebiete sind beispielsweise die als wasserzurückhaltende Mittel im landwirtschaftlichen Gartenbau, als Wasserspeicher zum Schutz vor Feuer, zur Flüssigkeitsabsorption in Lebensmittelverpackungen oder ganz allgemein zur Absorption von Feuchtigkeit. "Swellable resin", "water-absorbent resin" or the like in common use. These are crosslinked hydrophilic polymers, in particular polymers of (co) polymerized hydrophilic monomers, graft (co) polymers of one or more hydrophilic monomers on a suitable graft base, crosslinked cellulose or starch ethers, crosslinked carboxymethylcellulose, partially crosslinked polyalkylene oxide or Swellable in aqueous liquids natural products, such as guar derivatives, with superabsorbents based on partially neutralized acrylic acid are the most widespread. The essential properties of superabsorbers are their ability to absorb many times their own weight in aqueous liquids and to not release the liquid under some pressure. The superabsorber, which is used in the form of a dry powder, transforms into a gel when it absorbs liquid, with the usual absorption of water corresponding to a hydrogel. Crosslinking is essential for synthetic superabsorbents and an important difference to conventional pure thickeners, as it leads to the insolubility of the polymers in water. Soluble substances would not be useful as superabsorbent. By far the most important application of superabsorbers is the absorption of body fluids. Superabsorbents are used, for example, in infant diapers, adult incontinence products or feminine hygiene products. Other fields of application are, for example, those used as water-retaining agents in agricultural horticulture, as water storage for protection against fire, for liquid absorption in food packaging or, more generally, for the absorption of moisture.
Superabsorber können ein Mehrfaches ihres Eigengewichts an Wasser absorbieren und unter gewissem Druck zurückhalten. Im Allgemeinen weist ein derartiger Superabsorber eine Zentri- fugenretentionskapazität („CRC",„Centrifuge Retention Capacity", Messmethode siehe unten) von mindestens 5 g/g, vorzugsweise mindestens 10 g/g und in besonders bevorzugter Form mindestens 15 g/g auf. Ein„Superabsorber" kann auch ein Gemisch stofflich verschiedener einzelner Superabsorber sein oder ein Gemisch von Komponenten, die erst im Zusammenwirken superabsorbierende Eigenschaften zeigen, es kommt hier weniger auf die stoffliche Zusammensetzung an als auf die superabsorbierenden Eigenschaften. Superabsorbents can absorb several times their own weight in water and retain them under some pressure. In general, such a superabsorbent has a centrifuge retention capacity ("CRC", "Centrifuge Retention Capacity", measuring method see below) of at least 5 g / g, preferably at least 10 g / g and in a particularly preferred form at least 15 g / g. A "superabsorber" may also be a mixture of materially different individual superabsorbers or a mixture of components which only show superabsorbent properties when interacting, it is less important on the material composition than on the superabsorbent properties.
Wichtig für einen Superabsorber ist nicht nur seine Absorptionskapazität, sondern auch die Fähigkeit, Flüssigkeit unter Druck zurückzuhalten (Retention) sowie der Flüssigkeitstransport im gequollenen Zustand, also die Permeabilität für Flüssigkeiten im gequollenen Gel. Gequollenes Gel kann den Flüssigkeitstransport zu noch nicht gequollenem Superabsorber behindern bis verhindern („gel blocking"). Gute Transporteigenschaften für Flüssigkeiten besitzen beispielsweise Hydrogele, die im gequollenen Zustand eine hohe Gelfestigkeit aufweisen. Gele mit nur geringer Gelfestigkeit sind unter einem angewendetem Druck (Körperdruck) deformierbar, verstopfen Poren in dem Superabsorber / Cellulosefaser-Saugkorper und verhindern dadurch eine weitere Flüssigkeitsaufnahme. Eine erhöhte Gelfestigkeit wird in aller Regel durch einen höheren Vernetzungsgrad erreicht, wodurch allerdings Absorptionskapazität des Produktes verringert wird. Eine elegante Methode zur Erhöhung der Gelfestigkeit stellt die Erhöhung des Ver- netzungsgrads an der Oberfläche der Superabsorberpartikel gegenüber dem Inneren der Partikel dar. Dazu werden meist in einem Oberflächennachvernetzungsschritt getrocknete Superabsorberpartikel mit durchschnittlicher Vernetzungsdichte einer zusätzlichen Vernetzung in einer dünnen Oberflächenschicht ihrer Partikel unterworfen. Durch die Oberflächennachvernetzung steigt die Vernetzungsdichte in der Schale der Superabsorberpartikel, wodurch die Absorption unter Druckbelastung auf ein höheres Niveau gehoben wird. Während die Absorptionskapazität in der Oberflächenschicht der Superabsorberpartikel sinkt, weist ihr Kern durch das Vorhandensein beweglicher Polymerketten eine im Vergleich zur Schale verbesserte Absorptionskapazität auf, so dass durch den Schalenaufbau eine verbesserte Flüssigkeitsweiterleitung gewährleistet wird, ohne dass gel blocking auftritt. Es ist ebenfalls bekannt, insgesamt höher vernetzte Su- perabsorber zu erzeugen und den Vernetzungsgrad im Inneren der Partikel gegenüber einer äußeren Schale der Partikel nachträglich zu verringern. Important for a superabsorbent is not only its absorption capacity, but also the ability to retain liquid under pressure (retention) as well as the liquid transport in the air swollen state, ie the permeability for liquids in the swollen gel. Swollen gel can hinder fluid transport to superabsorbers that are not yet swollen ("gel blocking") .Good transport properties for liquids include, for example, hydrogels which have a high gel strength in the swollen state Gels with only low gel strength are under an applied pressure (body pressure) deforms, clogs pores in the superabsorbent / cellulose fiber absorber and prevents further absorption of fluid Increased gel strength is usually achieved by a higher degree of cross-linking, but this reduces the absorption capacity of the product An elegant method for increasing the gel strength is to increase the Degree of crosslinking on the surface of the superabsorbent particles in relation to the interior of the particles. For this purpose, in a surface postcrosslinking step, dried superabsorbent particles having an average crosslinking density are usually added to subjected to additional crosslinking in a thin surface layer of their particles. Surface postcrosslinking increases the crosslink density in the shell of the superabsorbent particles, raising the absorption under pressure to a higher level. While the absorption capacity in the surface layer of the superabsorbent particles decreases, its core has an improved absorption capacity compared to the shell due to the presence of mobile polymer chains, so that the shell construction ensures improved fluid transfer without gel blocking occurring. It is also known to produce overall crosslinked superabsorbents and to subsequently reduce the degree of crosslinking in the interior of the particles compared to an outer shell of the particles.
Auch Verfahren zur Herstellung von Superabsorbern sind bekannt. Superabsorber auf Basis von Acrylsäure, die auf dem Markt am gängigsten sind, werden durch radikalische Polymerisa- tion von Acrylsäure in Gegenwart eines Vernetzers (dem„Innenvernetzer") hergestellt, wobei die Acrylsäure vor, nach oder teils vor, teils nach der Polymerisation zu einem gewissen Grad neutralisiert wird, üblicherweise durch Zugabe von Alkali, meist einer wässrigen Natriumhydroxidlösung. Das so gewonnene Polymergel wird zerkleinert (je nach verwendetem Polymerisationsreaktor kann dies gleichzeitig mit der Polymerisation erfolgen) und getrocknet. Das so ge- wonnene trockene Pulver (das„Grundpolymer" oder„Basispolymer") wird üblicherweise an der Oberfläche der Partikel nachvernetzt, indem es mit weiteren Vernetzern wie etwa organischen Vernetzern oder mehrwertigen Kationen, beispielsweise Aluminium (meist als Aluminiumsulfat eingesetzt) oder beidem umgesetzt wird, um eine gegenüber dem Partikelinneren stärker vernetzte Oberflächenschicht zu erzeugen. Also, processes for the production of superabsorbents are known. Acrylic acid-based superabsorbents, which are most commonly used in the marketplace, are prepared by free-radical polymerization of acrylic acid in the presence of a crosslinker (the "internal crosslinker"), the acrylic acid before, after or partly before, partly after the polymerization The polymer gel obtained in this way is comminuted (depending on the polymerization reactor used, this can take place simultaneously with the polymerization) and dried. or "base polymer") is usually post-crosslinked on the surface of the particles by reacting with other crosslinkers, such as organic crosslinkers or polyvalent cations, for example, aluminum (usually used as aluminum sulfate) or both, to produce a more highly crosslinked surface layer to the particle interior ,
Ein bei Superabsorbern oft auftretendes Problem ist die Verbackungsneigung, die diese ihrer Natur nach Feuchtigkeit absorbierenden Substanzen insbesondere in feuchter Luft zeigen. Insbesondere bei Lagerung oder Verarbeitung von Superabsorbern in tropischen oder subtropischen Ländern ist dies ein häufiges Problem, das die Lagerung und Verarbeitung von Superab- sorbern erheblich erschwert. Zwar kann Lagerung und Verarbeitung in mit entfeuchteter Luft versorgten Räumen stattfinden, dies ist jedoch energieintensiv und teuer. Fredric L. Buchholz und Andrew T. Graham (Hrsg.) geben in:„Modern Superabsorbent Polymer Technology", J. Wiley & Sons, New York, U.S.A. / Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 1997, ISBN 0-471 -1941 1 -5, einen zusammenfassenden Überblick über Superabsorber, ihre Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung von Superabsorbern. In Kapitel 3.2.8.2.„Additives for Improved Handling" wird dort gelehrt, dass der Verbackungsneigung durch Additive entgegengewirkt werden kann, als übliche Additive genannt werden Öle, wie sie auch bei hygroskopischen Düngemitteln verwendet werden, polymere Seifen als Trocknungshilfen für Acrylamid-Copolymere, und partikuläres Siliciumdioxid in Kombination mit Polyolen oder Polyalkylenglykolen als Fließhilfsmittel für Poly(acrylamid)polymere und -copolymere. Weiterhin werden quartäre Tenside allein oder in Kombination mit weiteren Additive genannt, um die Staubbildung zu verringern, die ein Nachteil des Zusatzes von Siliziumdioxid ist. All diese Additive können in einer Vielzahl von Arten marktüblicher Mischer zugesetzt werden. A problem often encountered in superabsorbents is the tendency to caking, which, by their very nature, exhibits moisture-absorbing substances, especially in humid air. Especially when storing or processing superabsorbers in tropical or subtropical countries, this is a common problem that makes the storage and processing of superabsorbers considerably more difficult. While storage and processing can take place in rooms supplied with dehumidified air, this is energy intensive and expensive. Fredric L. Buchholz and Andrew T. Graham (ed.), In: "Modern Superabsorbent Polymer Technology", J. Wiley & Sons, New York, USA / Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 1997, ISBN 0-471 -1941 1 -5, a summary of superabsorbents, their properties and processes for the production of superabsorbers, Chapter 3.2.8.2. "Additives for Improved Handling" teaches that the tendency to caking can be counteracted by additives known as common additives oils , as also used in hygroscopic fertilizers, polymeric soaps as drying aids for acrylamide copolymers, and particulate silica in combination with polyols or polyalkylene glycols as flow aids for poly (acrylamide) polymers and copolymers. Furthermore, quaternary surfactants are mentioned, alone or in combination with other additives, to reduce dust formation, which is a disadvantage of the addition of silica. All of these additives can be added in a variety of types of commercial mixers.
Zusatz von Siliziumdioxid oder anderen anorganischen Pulvern zur Verringerung der Verba- ckungsneigung (d.h. als„Antibackmittel") hat neben verstärkter Staubbildung oft den Nachteil, dass sich manche Eigenschaften des Superabsorbers dadurch verschlechtern. Insbesondere sinkt die Förderbarkeit in Schneckenförderen und bei der Messung von Eigenschaften, die Quellung des Superabsorbers unter Druck voraussetzen, schneiden derartig behandelte Superabsorber manchmal schlechter ab, vermutlich weil die mit anorganischen Partikeln belegten Superabsorberpartikel bei der Förderung oder beim Quellen unter Druck schlechter aneinander vorbei gleiten können. Dadurch steigt allerdings wiederum die Permeabilität für Flüssigkeit im gequollenen Gel, weil offene Poren und Durchgänge erhalten bleiben, was auch ein wünschenswerter Effekt sein kann. Staubbildung, schlechter Förderbarkeit und verschlechterter Quellung unter Druck kann durch Zusatz von Entstaubungsmitteln (auch als„Staubbindemittel" bezeichnet) wieder entgegengewirkt werden. Die als Entstaubungsmittel meist verwendeten Polyole und Polyalkylenglykole binden nicht nur Staub, sondern wirken auch als Schmiermittel zwischen den Superabsorberpartikeln. Bei marktgängigen Superabsorbern ist, wenn ihre Verbackungsneigung am Lager- und Verarbeitungsort ein Problem ist, der Zusatz von Siliziumdioxidpulver (englisch„silica") allein oder in Kombination mit Entstaubungsmitteln wie Polyolen oder Polyalkylenglykolen am weitesten verbreitet. The addition of silicon dioxide or other inorganic powders to reduce the tendency to bake (ie as "anticaking agent"), in addition to increased dust formation, often has the disadvantage that some properties of the superabsorber are impaired as a result: in particular, the conveyance in screw conveyors and in the measurement of properties decreases; presuppose the swelling of the superabsorbent under pressure, sometimes inferiorly degrade such treated superabsorbents, presumably because the inorganic particulate superabsorbent particles may be less likely to slip past each other during production or pressurized swelling, but this in turn increases liquid permeability in the swollen gel. because open pores and passages are retained, which may also be a desirable effect Dusting, poor pumpability and reduced swelling under pressure can be achieved by the addition of dedusting agents (also known as "dust binders") tel ") are counteracted again. The polyols and polyalkylene glycols usually used as dedusting agents not only bind dust, but also act as lubricants between the superabsorbent particles. In the case of commercially available superabsorbers, if their tendency to cake at the storage and processing site is a problem, the addition of silica powder alone or in combination with dedusting agents such as polyols or polyalkylene glycols is the most widespread.
WO 2004/069 915 A2 lehrt einen Superabsorber, der 0,01 bis 5 % eines wasserunlöslichen anorganischen Pulvers wie Siliziumdioxid enthält. WO 2008/055 935 A2 offenbart einen Superabsorber, der optimierte Mengen an anorganischem Pulver und Entstaubungsmittel wie Polyole, beispielsweise 1 ,2-Propylenglykol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Butandiol oder Glycerin oder Polyglykole wie Polyethylenglykol, Polypropylenglykols or Polybutylenglykol, diese typischerweise mit einer Molmasse von bis zu 5000 g/Mol enthält. JP 63/039 934 lehrt den Zusatz einer Mischung aus wasserunlöslichem anorganischen Pulver wie Siliziumdioxid und organischen Verbindungen wie Polyethylenglykol oder dessen Ethern. WO 2004/069 915 A2 teaches a superabsorbent which contains 0.01 to 5% of a water-insoluble inorganic powder such as silicon dioxide. WO 2008/055 935 A2 discloses a superabsorber containing optimized amounts of inorganic powder and dedusting agents such as polyols, for example 1,2-propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2,2,1,3 or 1,4-butanediol or Glycerol or polyglycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol or polybutylene glycol, these typically having a molecular weight of up to 5000 g / mol. JP 63/039 934 teaches the addition of a mixture of water-insoluble inorganic powder such as silica and organic compounds such as polyethylene glycol or its ethers.
Es ist ebenfalls bekannt, Superabsorber mit Partikeln wie mikrokristalliner Cellulose oder anorganischen Partikeln wie Siliziumdioxid oder Tonen zu versetzen, um die Wasseraufnahmege- schwindigkeit herabzusetzen, was die Absorption von Wasser aus Zellen enthaltenden Flüssigkeiten wie Blut verbesert, wie in WO 00/62 825 A2 gelehrt. It is also known to treat superabsorbents with particles such as microcrystalline cellulose or inorganic particles such as silica or clays in order to increase the water absorption capacity. speed, which improves the absorption of water from cell-containing fluids, such as blood, as taught in WO 00/62 825 A2.
WO 2004/018 005 A1 und WO 2004/018 006 A1 beschreiben mit Ton versetzte Superabsorber. WO 2005/097 881 A1 und WO 02/060 983 A2 offenbaren Superabsorber mit wasserunlöslichen Phosphaten und WO 2006/058 683 A2 betrifft Superabsorber mit unlöslichen Metallsulfaten. WO 2004/018 005 A1 and WO 2004/018 006 A1 describe clay-added superabsorbents. WO 2005/097 881 A1 and WO 02/060 983 A2 disclose superabsorbents with water-insoluble phosphates and WO 2006/058 683 A2 relates to superabsorbents with insoluble metal sulfates.
WO 94/22 940 A1 lehrt die Entstaubung von Superabsorbern mit aliphatischen Polyolen mit einem mittleren Molekulargewichts von mehr als 200 g/Mol oder Polyalkylenglykolen eines mitt- leren Molekulargewichts zwischen 400 und 6000 g/Mol. Auch Polyetherpolyole werden genannt. Der so entstaubte Superabsorber kann weiterhin mit (dort so bezeichnet) Fließhilfsmitteln wie Siliziumdioxid versetzt werden. WO 94/22 940 A1 teaches the dedusting of superabsorbers with aliphatic polyols having an average molecular weight of more than 200 g / mol or polyalkylene glycols having an average molecular weight between 400 and 6000 g / mol. Also polyether polyols are called. The superabsorbent thus dedusted can furthermore be mixed with flow aids (there so called), such as silicon dioxide.
US 7 795 345 und US 3 932 322 offenbaren den Zusatz pyrogener Silicium- oder Alumini- umoxide zu Superabsorbern. No. 7,995,345 and US Pat. No. 3,932,322 disclose the addition of pyrogenic silicon or aluminum oxides to superabsorbers.
Es besteht weiterhin die Aufgabe, neue oder verbesserte Superabsorber mit verringerter Ver- backungsneigung zu finden. Die Gebrauchseigenschaften des Superabsorbers, insbesondere seine Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeit, auch unter Druck, sowie seine Fähigkeit zur Weiterlei- tung von Flüssigkeit, aber auch seine Förderbarkeit sollen dabei aber nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinträchtigt werden. There is also the task of finding new or improved superabsorbents with reduced caking tendency. The performance characteristics of the superabsorber, in particular its ability to absorb liquid, even under pressure, as well as its ability to transfer liquid, but also its ability to be conveyed, are not or at least not substantially impaired.
Gelöst wurde die Aufgabe durch einen Superabsorber mit pyrogenem Aluminiumoxid. Weiterhin wurden ein Verfahren zur Herstellung dieses Superabsorbers gefunden, Verwendungen dieses Superabsorbers sowie Hygieneartikel, die diesen Superabsorber enthalten. The problem was solved by a superabsorbent with pyrogenic alumina. Furthermore, a process for the preparation of this superabsorbent were found, uses of this superabsorbent and hygiene products containing this superabsorbent.
Der erfindungsgemäße Superabsorber zeigt niedrige Verbackungsneigung, ohne dass seine Gebrauchseigenschaften relevant beeinträchtigt wären. Der erfindungsgemäße Superabsorber enthält pyrogenes Aluminiumoxid. Pyrogenes Aluminiumoxid ist Aluminiumoxid, das mittels eines pyrogenen Verfahrens hergestellt wurde, also nicht wie die meisten Aluminiumoxide durch Fällung. Pyrogene Verfahren sind Verfahren, bei denen ein Oxid durch Flammenoxidation oder Flammenhydrolyse einer geeigneten Ausgangsverbindung in einer Flamme, bei Flammenhydrolyse üblicherweise einer Knallgasflamme, hergestellt werden. Pyrogenes Aluminiumoxid wird üblicherweise durch Flammenoxidation einer verdampfbaren Aluminiumverbindung oder durch Flammenhydrolyse einer verdampfbaren Aluminiumverbindung in einer Knallgasflamme erzeugt. Als verdampfbare Aluminiumverbindung wird typischerweise Aluminiumchlorid verwendet, in der Knallgasflamme entsteht daraus pyrogenes Aluminiumoxid und Chlorwasserstoff. Verfahren zur Herstellung von pyrogenem Aluminiumoxid sind bekannt und pyrogenes Aluminiumoxid ist gängige Handelsware und beispielsweise unter der Marke AEROXIDE® Alu von Evonik Industries AG, Inorganic Materials, Rodenbacher Chaussee 4, 63457 Hanau-Wolfgang, Deutschland, erhältlich. Im Vergleich mit durch Fällung erzeugtem Aluminiumoxid ist es meist reiner, feinteiliger und hochoberflächiger. The superabsorber according to the invention shows low tendency to caking without its use properties being significantly impaired. The superabsorber according to the invention contains pyrogenic alumina. Pyrogenic alumina is alumina produced by a pyrogenic process, unlike most aluminas by precipitation. Pyrogenic processes are processes in which an oxide is prepared by flame oxidation or flame hydrolysis of a suitable starting compound in a flame, in flame hydrolysis usually a blast gas flame. Pyrogenic alumina is usually produced by flame oxidation of a vaporizable aluminum compound or by flame hydrolysis of a vaporizable aluminum compound in an oxyhydrogen flame. The vaporizable aluminum compound used is typically aluminum chloride, which produces fumed alumina and hydrogen chloride in the oxyhydrogen gas flame. A process for the preparation of pyrogenic aluminum oxide and pyrogenic aluminum oxide are known commodity and is a common ®, for example, under the brand name AEROXIDE Alu by Evonik Industries AG, Inorganic Materials, Rodenbacher Chaussee 4, 63457 Hanau-Wolfgang, Germany, available. In comparison with aluminum oxide produced by precipitation, it is usually purer, more finely divided and has a higher surface area.
Pyrogenes Aluminiumoxid hat typischerweise eine BET-Oberfläche von mindestens 20 m2/g, vorzugsweise mindestens 30 m2/g und besonders bevorzugt mindestens 50 m2/g sowie typischerweise von höchstens 200 m2/g, vorzugsweise höchstens 180 m2/g und in besonders bevorzugter Form höchstens 150 m2/g. (Die BET-Oberfläche ist die nach dem von Stephen Brunauer, Paul Hugh Emmett und Edward Teller erstmals in J. Am. Chem. Soc. 60 (1938) 309 angegebenen Verfahren durch Absorption von Gasen bestimmte spezifische Oberfläche eines Feststoffs. Sie wird nach DIN ISO 9277: 2003-05 („Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Feststoffen durch Gasadsorption nach dem BET-Verfahren") ermittelt. Ein vereinfachtes Verfahren, dass im Rahmen der Messgenauigkeit in aller Regel vergleichbare Ergebnisse liefert, ist in DIN 66132: 1975-07 („Stickstoff-Adsorption, Einpunkt-Differenzverfahren nach Haul und Dümbgen") angegeben. Bei Abweichungen gilt im Rahmen dieser Erfindung die erstge- nannte Norm. Die BET-Methode ist auf dem Fachgebiet poröser Feststoffe einschließlich Katalysatoren, eine wohlbekannte und routinemäßig angewendete Methode.) Pyrogenic alumina typically has a BET surface area of at least 20 m 2 / g, preferably at least 30 m 2 / g and more preferably at least 50 m 2 / g and typically at most 200 m 2 / g, preferably at most 180 m 2 / g and in a particularly preferred form at most 150 m 2 / g. (The BET surface area is the specific surface area of a solid as determined by the method given by Stephen Brunauer, Paul Hugh Emmett, and Edward Teller, for the first time in J. Am. Chem. Soc., 60 (1938) 309, and is determined according to DIN ISO 9277: 2003-05 ("Determination of the specific surface area of solids by gas adsorption using the BET method") A simplified procedure which generally yields comparable results within the scope of measurement accuracy is described in DIN 66132: 1975-07 ( In the case of deviations, the first-mentioned standard is applicable in the context of this invention.The BET method is one in the field of porous solids, including catalysts, a well-known and routinely used method.)
Im allgemeinen wird das pyrogene Aluminiumoxid dem Superabsorber in einer Menge von mindestens 0,005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,03 Gew.-% und in besonders bevor- zugter Form von mindestens 0,05 Gew.-% sowie im Allgemeinen von höchstens 6,0 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 1 ,0 Gew.-% und in besonders bevorzugter Form höchstens 0,5 Gew.- % zugegeben, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Superabsorbers mit pyrogenem Aluminiumoxid. Der Superabsorber wird - abgesehen vom Zusatz pyrogenen Aluminiumoxids - auf übliche Weise hergestellt. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der den Markt dominierenden Acrylat-Superabsorber ist die wässrige Lösungspolymerisation einer Monomermischung, enthaltend a) mindestens ein ethylenisch ungesättigtes, säuregruppentragendes Monomer, das wahlweise zumindest teilweise als Salz vorliegt, In general, the fumed alumina is added to the SAP in an amount of at least 0.005 wt%, preferably at least 0.03 wt%, and most preferably at least 0.05 wt%, and generally at most 6.0 wt .-%, preferably at most 1, 0 wt .-% and in a particularly preferred form at most 0.5% by weight added, each based on the total weight of the superabsorbent with pyrogenic alumina. The superabsorbent is prepared in the usual way except for the addition of fumed alumina. A preferred process for the preparation of the market dominating acrylate superabsorbent is the aqueous solution polymerization of a monomer mixture comprising a) at least one ethylenically unsaturated, acid group-carrying monomer which is optionally present at least partially as a salt,
b) mindestens einen Vernetzer, b) at least one crosslinker,
c) mindestens einen Initiator, c) at least one initiator,
d) wahlweise ein oder mehrere mit den unter a) genannten Monomeren copolymerisierbare ethylenisch ungesättigte Monomere, und d) optionally one or more copolymerizable with the monomers mentioned under a) ethylenically unsaturated monomers, and
e) wahlweise ein oder mehrere wasserlösliche Polymere. e) optionally one or more water-soluble polymers.
Die Monomeren a) sind vorzugsweise wasserlöslich, d.h. die Löslichkeit in Wasser bei 23°C beträgt typischerweise mindestens 1 g/100 g Wasser, vorzugsweise mindestens 5 g/100 g Wasser, besonders bevorzugt mindestens 25 g/100 g Wasser, ganz besonders bevorzugt mindestens 35 g/100 g Wasser. Geeignete Monomere a) sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren oder ihre Salze, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, und Itaconsäure oder ihre Salze. Besonders bevorzugte Monomere sind Acrylsäure und Methacrylsäure. Ganz besonders bevorzugt ist Acrylsäure. The monomers a) are preferably water-soluble, ie the solubility in water at 23 ° C. is typically at least 1 g / 100 g of water, preferably at least 5 g / 100 g of water, more preferably at least 25 g / 100 g of water, most preferably at least 35 g / 100 g of water. Suitable monomers a) are, for example, ethylenically unsaturated carboxylic acids or their salts, such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, and itaconic acid or its salts. Particularly preferred monomers are acrylic acid and methacrylic acid. Very particular preference is given to acrylic acid.
Weitere geeignete Monomere a) sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren, wie Styrolsulfonsäure und 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS). Further suitable monomers a) are, for example, ethylenically unsaturated sulfonic acids, such as styrenesulfonic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS).
Verunreinigungen können einen erheblichen Einfluss auf die Polymerisation haben. Daher soll- ten die eingesetzten Rohstoffe eine möglichst hohe Reinheit aufweisen. Es ist daher oft vorteilhaft die Monomeren a) speziell zu reinigen. Geeignete Reinigungsverfahren werden beispielsweise in der WO 2002/055469 A1 , der WO 2003/078378 A1 und der WO 2004/035514 A1 beschrieben. Ein geeignetes Monomer a) ist beispielsweise eine gemäß WO 2004/035514 A1 gereinigte Acrylsäure mit 99,8460 Gew.-% Acrylsäure, 0,0950 Gew.-% Essigsäure, Impurities can have a significant influence on the polymerization. Therefore, the raw materials used should have the highest possible purity. It is therefore often advantageous to purify the monomers a) specifically. Suitable purification processes are described, for example, in WO 2002/055469 A1, WO 2003/078378 A1 and WO 2004/035514 A1. A suitable monomer a) is, for example, an acrylic acid purified according to WO 2004/035514 A1 with 99.8460% by weight of acrylic acid, 0.0950% by weight of acetic acid,
0,0332 Gew.-% Wasser, 0,0203 Gew.-% Propionsäure, 0,0001 Gew.-% Furfurale, 0,00010.0332% by weight of water, 0.0203% by weight of propionic acid, 0.0001% by weight of furfurals, 0.0001
Gew.-% Maleinsäureanhydrid, 0,0003 Gew.-% Diacrylsäure und 0,0050 Gew.-% Hydrochinon- monomethylether. % By weight of maleic anhydride, 0.0003% by weight of diacrylic acid and 0.0050% by weight of hydroquinone monomethyl ether.
Der Anteil an Acrylsäure und/oder deren Salzen an der Gesamtmenge der Monomeren a) be- trägt vorzugsweise mindestens 50 mol-%, besonders bevorzugt mindestens 90 mol-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 mol-%. The proportion of acrylic acid and / or salts thereof in the total amount of monomers a) is preferably at least 50 mol%, particularly preferably at least 90 mol%, very particularly preferably at least 95 mol%.
Die Monomerlösung enthält vorzugsweise höchstens 250 Gew.-ppm, bevorzugt höchstens 130 Gew.-ppm, besonders bevorzugt höchstens 70 Gew.-ppm sowie bevorzugt mindestens 10 Gew.-ppm, besonders bevorzugt mindestens 30 Gew.-ppm, insbesondere um 50 Gew.-ppm, Hydrochinonhalbether, jeweils bezogen auf das unneutralisierte Monomer a), wobei neutralisiertes Monomer a), d.h. ein Salz des Monomers a) rechnerisch als unneutralisiertes Monomer berücksichtigt wird. Beispielsweise kann zur Herstellung der Monomerlösung ein ethylenisch ungesättigtes, säuregruppentragendes Monomer mit einem entsprechenden Gehalt an Hydrochi- nonhalbether verwendet werden. The monomer solution preferably contains at most 250 ppm by weight, preferably at most 130 ppm by weight, more preferably at most 70 ppm by weight and preferably at least 10 ppm by weight, more preferably at least 30 ppm by weight, in particular by 50% by weight. ppm, hydroquinone half ethers, based in each case on the unneutralized monomer a), where neutralized monomer a), ie a salt of the monomer a) is mathematically taken into account as unneutralized monomer. For example, an ethylenically unsaturated, acid group-carrying monomer having a corresponding content of hydroquinone half-ether can be used to prepare the monomer solution.
Bevorzugte Hydrochinonhalbether sind Hydrochinonmonomethylether (MEHQ) und/oder alpha- Tocopherol (Vitamin E). Geeignete Vernetzer b) sind Verbindungen mit mindestens zwei zur Vernetzung geeigneten Gruppen. Derartige Gruppen sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte Gruppen, die in die Polymerkette radikalisch einpolymerisiert werden können, und funktionelle Gruppen, die mit den Säuregruppen des Monomeren a) kovalente Bindungen ausbilden können. Weiterhin sind auch polyvalente Metallsalze, die mit mindestens zwei Säuregruppen des Monomeren a) koordinative Bindungen ausbilden können, als Vernetzer b) geeignet. Vernetzer b) sind vorzugsweise Verbindungen mit mindestens zwei polymerisierbaren Gruppen, die in das Polymernetzwerk radikalisch einpolymerisiert werden können. Geeignete Vernetzer b) sind beispielsweise Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldi- acrylat, Allylmethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Triallylamin, Tetraallylammoniumchlorid, Tetraallyloxyethan, wie in EP 530 438 A1 beschrieben, Di- und Triacrylate, wie in EP 547 847 A1 , EP 559 476 A1 , EP 632 068 A1 , WO 93/21237 A1 , WO 2003/104299 A1 , WO 2003/104300 A1 , WO 2003/104301 A1 und DE 103 31 450 A1 beschrieben, gemischte Acrylate, die neben Acrylatgruppen weitere ethylenisch ungesättigte Gruppen enthalten, wie in DE 103 31 456 A1 und DE 103 55 401 A1 beschrieben, oder Vernetzermischungen, wie beispielsweise in DE 195 43 368 A1 , DE 196 46 484 A1 , WO 90/15830 A1 und WO 2002/32962 A2 beschrieben. Preferred hydroquinone half ethers are hydroquinone monomethyl ether (MEHQ) and / or alpha tocopherol (vitamin E). Suitable crosslinkers b) are compounds having at least two groups suitable for crosslinking. Such groups are, for example, ethylenically unsaturated groups which can be radically copolymerized into the polymer chain, and functional groups which can form covalent bonds with the acid groups of the monomer a). Furthermore, polyvalent metal salts which can form coordinative bonds with at least two acid groups of the monomer a) are also suitable as crosslinking agents b). Crosslinkers b) are preferably compounds having at least two polymerizable groups which can be incorporated in the polymer network in free-radically polymerized form. Suitable crosslinkers b) are, for example, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, allyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, triallylamine, tetraallylammonium chloride, tetraallyloxyethane, as described in EP 530 438 A1, di- and triacrylates, as in EP 547 847 A1, EP 559 476 A1, EP 632,068 A1, WO 93/21237 A1, WO 2003/104299 A1, WO 2003/104300 A1, WO 2003/104301 A1 and DE 103 31 450 A1, mixed acrylates which, in addition to acrylate groups, contain further ethylenically unsaturated groups, as in DE 103 31 456 A1 and DE 103 55 401 A1, or crosslinker mixtures, as described, for example, in DE 195 43 368 A1, DE 196 46 484 A1, WO 90/15830 A1 and WO 2002/32962 A2.
Bevorzugte Vernetzer b) sind Pentaerythrittriallylether, Tetraallyloxiethan, Methylenbismethac- rylamid, 10 bis 20-fach ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, 10 bis 20-fach ethoxyliertes Trimethylolethantriacrylat, besonders bevorzugt 15-fach ethoxiliertes Trimethylolpropantriacrylat, Polyethylenglykoldiacrylate mit 4 bis 30 Ethylenoxideinheiten in der Polyethylenglykolkette , Trimethylolpropantriacrylat, Di- und Triacrylate des 3 bis 30-fach ethoxylierten Glycerins, besonders bevorzugt Di- und Triacrylate des 10-20-fach ethoxylierten Glycerins, und Triallylamin. Die nicht vollständig mit Acrylsäure veresterten Polyole können hier auch als Michaeladdukte mit sich selbst vorliegen, wodurch auch tetra-, penta- oder noch höhere Acrylate vorliegen können. Preferred crosslinkers b) are pentaerythritol triallyl ether, tetraallyloxyethane, methylenebismethacrylamide, trimethylolpropane triacrylate 10 to 20 times ethoxylated, trimethylolethane triacrylate 10 to 20 times ethoxylated, particularly preferably 15-times ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, polyethylene glycol diacrylates having 4 to 30 ethylene oxide units in the polyethylene glycol chain, trimethylolpropane triacrylate, di and triacrylates of 3 to 30 times ethoxylated glycerol, more preferably di- and triacrylates of 10-20-fold ethoxylated glycerol, and triallylamine. The polyesters which are not completely esterified with acrylic acid can also be present here as Michael adducts with themselves, as a result of which tetra-, penta- or even higher acrylates may also be present.
Ganz besonders bevorzugte Vernetzer b) sind die mit Acrylsäure oder Methacrylsäure zu Dioder Triacrylaten veresterten mehrfach ethoxylierten und/oder propoxylierten Glyzerine, wie sie beispielsweise in WO 2003/104301 A1 beschrieben sind. Besonders vorteilhaft sind Di- und/oder Triacrylate des 3- bis 10-fach ethoxylierten Glyzerins. Ganz besonders bevorzugt sind Di- oder Triacrylate des 1 - bis 5-fach ethoxylierten und/oder propoxylierten Glyzerins. Am meisten bevorzugt sind die Triacrylate des 3- bis 5-fach ethoxylierten und/oder propoxylierten Glyzerins, insbesondere das Triacrylat des 3-fach ethoxylierten Glyzerins . Die Menge an Vernetzer b) beträgt vorzugsweise 0,05 bis 1 ,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 0,6 Gew.-%, jeweils bezogen auf Monomer a). Mit steigendem Vernetzergehalt sinkt die Zentrifugenretentionskapazität (CRC) und steigt die Absorption unter einem Druck von 0.7 psi („AAP (0.7 psi)", Messmethode s. unten). Als Initiatoren c) können sämtliche unter den Polymerisationsbedingungen Radikale erzeugende Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise thermische Initiatoren, Redox-Initiatoren, Photoinitiatoren. Geeignete Redox-Initiatoren sind Natriumperoxodisulfat/Ascorbinsäure, Was- serstoffperoxid/Ascorbinsäure, Natriumperoxodisulfat/Natriumbisulfit und Wasserstoffper- oxid/Natriumbisulfit. Vorzugsweise werden Mischungen aus thermischen Initiatoren und Redox- Initiatoren eingesetzt, wie Natriumperoxodisulfat/Wasserstoffperoxid/Ascorbinsäure. Als reduzierende Komponente wird aber vorzugsweise ein Gemisch aus dem Natriumsalz der 2- Hydroxy-2-sulfinatoessigsäure, dem Dinatriumsalz der 2-Hydroxy-2-sulfonatoessigsäure und Natriumbisulfit eingesetzt (als Brüggolit® FF6M oder Brüggolit® FF7, alternativ BRUGGOLITE® FF6M oder BRUGGOLITE® FF7 erhältlich von L. Brüggemann KG, Salzstraße 131 , 74076 Heilbronn, Deutschland, www.brueggemann.com). Mit den ethylenisch ungesättigten, säuregruppentragenden Monomeren a) copolymerisierbare ethylenisch ungesättigte Monomere d) sind beispielsweise Acrylamid, Methacrylamid, Hydro- xyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoethyl- acrylat, Dimethylaminopropylacrylat, Diethylaminopropylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid. Very particularly preferred crosslinkers b) are the polyethyleneglyoxylated and / or propoxylated glycerols esterified with acrylic acid or methacrylic acid to form diioder triacrylates, as described, for example, in WO 2003/104301 A1. Particularly advantageous are di- and / or triacrylates of 3- to 10-fold ethoxylated glycerol. Very particular preference is given to diacrylates or triacrylates of 1 to 5 times ethoxylated and / or propoxylated glycerol. Most preferred are the triacrylates of 3 to 5 times ethoxylated and / or propoxylated glycerol, in particular the triacrylate of 3-times ethoxylated glycerol. The amount of crosslinker b) is preferably from 0.05 to 1, 5 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 1 wt .-%, most preferably 0.3 to 0.6 wt .-%, each based on Monomer a). As the cross-linker content increases, the centrifuge retention capacity (CRC) decreases and the absorbance increases under a pressure of 0.7 psi ("AAP (0.7 psi)", below). As initiators c), all compounds which generate free radicals under the polymerization conditions can be used, for example Thermal initiators, redox initiators, photoinitiators Suitable redox initiators are sodium peroxodisulfate / ascorbic acid, hydrogen peroxide / ascorbic acid, sodium peroxodisulfate / sodium bisulfite and hydrogen peroxide / sodium bisulfite. Preference is given to using mixtures of thermal initiators and redox initiators, such as sodium peroxodisulfate / hydrogen peroxide As ascending component, however, a mixture of the sodium salt of 2-hydroxy-2-sulfinatoacetic acid, the disodium salt of 2-hydroxy-2-sulfonatoacetic acid and Sodium bisulfite used (as Brüggolit ® FF6M or Brüggolit ® FF7, alternatively BRUGGOLITE ® FF6M or BRUGGOLITE ® FF7 available from L. Brüggemann KG, Salzstraße 131, 74076 Heilbronn, Germany, www.brueggemann.com). Examples of ethylenically unsaturated monomers d) which can be copolymerized with the ethylenically unsaturated monomers having acid groups are acrylamide, methacrylamide, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl acrylate, diethylaminopropyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, maleic acid and maleic anhydride.
Als wasserlösliche Polymere e) können Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Stärke, Stärkederivate, modifizierte Cellulose, wie Methylcellulose oder Hydroxyethylcellulose, Gelatine, Polygly- kole oder Polyacrylsäuren, vorzugsweise Stärke, Stärkederivate und modifizierte Cellulose, eingesetzt werden. As water-soluble polymers e) it is possible to use polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, starch, starch derivatives, modified cellulose, such as methylcellulose or hydroxyethylcellulose, gelatin, polyglycols or polyacrylic acids, preferably starch, starch derivatives and modified cellulose.
Üblicherweise wird eine wässrige Monomerlösung verwendet. Der Wassergehalt der Monomerlösung beträgt vorzugsweise von 40 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt von 45 bis 70 Gew.- %, ganz besonders bevorzugt von 50 bis 65 Gew.-%. Es ist auch möglich Monomersuspensio- nen, d.h. übersättigte Monomerlösungen einzusetzen. Mit steigendem Wassergehalt steigt der Energieaufwand bei der anschließenden Trocknung und mit sinkendem Wassergehalt kann die Polymerisationswärme nur noch ungenügend abgeführt werden. Usually, an aqueous monomer solution is used. The water content of the monomer solution is preferably from 40 to 75% by weight, more preferably from 45 to 70% by weight, most preferably from 50 to 65% by weight. It is also possible monomer suspensions, i. to use supersaturated monomer solutions. With increasing water content, the energy expenditure increases during the subsequent drying and with decreasing water content, the heat of polymerization can only be dissipated insufficiently.
Die bevorzugten Polymerisationsinhibitoren benötigen für eine optimale Wirkung gelösten Sauerstoff. Daher kann die Monomerlösung vor der Polymerisation durch Inertisierung, d.h. Durch- strömen mit einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff oder Kohlendioxid, von gelöstem Sauerstoff befreit werden. Vorzugsweise wird der Sauerstoffgehalt der Monomerlösung vor der Polymerisation auf weniger als 1 Gew.-ppm, besonders bevorzugt auf weniger als 0,5 Gew.-ppm, ganz besonders bevorzugt auf weniger als 0,1 Gew.-ppm, gesenkt. Die Monomermischung kann weitere Komponenten enthalten. Beispiele in derartigen Mono- mermischungen verwendeter weiterer Komponenten sind etwa Chelatbildner, um Metallionen in Lösung zu halten. Dies ist bekannt, alle bekannten Chelatbildner können verwendet werden. Die am häufigsten verwendeten Chelatbildner sind Aminocarboxisäuren und ihre Salze, etwa Nitrilotriessigsäure (,,ΝΤΑ), Ethylendiamintetraessigsäure („EDTA") und analog aufgebaute Ver- bindungen, aber auch Polymere wie das Natriumsalz von N-carboximethyliertem Polyamin (Tri- lon® P von BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland); Amide mehrwertiger Carbonsäuren wie etwa Citronen- und Malonsäureamide; acylierte Aminosäuren; Hydroxicarbonsäuren und ihre Salze wie Milchsäure, Glykolsäure, Äpfelsäure, Glycerinsäure, Weinsäure, Citronensäure, Isocitro- nensäure und ihre Salze, insbesondere Natriumsalze; Diketone und ihre Derivate, Tropolon und Derivate davon; Ester der Phosphorsäure oder der phosphorigen Säure sowie deren Salze; chelatbildende organische Verbindungen der Phosphonsäure; anorganische Phosphate wie Natriumtripolyphosphat; organische heterocyclische Verbindungen wie Phenantrolin, 2, 2'- Bipyridin, Terpyridin und ihre Derivate. The preferred polymerization inhibitors require dissolved oxygen for optimum performance. Therefore, the monomer solution can be freed of dissolved oxygen prior to the polymerization by inerting, ie by flowing with an inert gas, preferably nitrogen or carbon dioxide. Preferably, the oxygen content of the monomer solution before polymerization is reduced to less than 1 ppm by weight, more preferably less than 0.5 ppm by weight, most preferably less than 0.1 ppm by weight. The monomer mixture may contain other components. Examples of other components used in such monomer mixtures include chelating agents to keep metal ions in solution. This is known, all known chelating agents can be used. The chelating agents used most commonly are Aminocarboxisäuren and their salts, such as nitrilotriacetic acid (,, ΝΤΑ), ethylenediaminetetraacetic acid ( "EDTA") and comparison of similar structure compounds, but also polymers, such as the sodium salt of N-carboximethyliertem polyamine (tri- lon ® P of BASF SE, Ludwigshafen, Germany); amides of polybasic carboxylic acids such as citric and malonic acid amides; acylated amino acids; hydroxycarboxylic acids and their salts such as lactic acid, glycolic acid, malic acid, glyceric acid, tartaric acid, citric acid, isocitronic acid and its salts, in particular sodium salts; diketones and their derivatives, tropolone and derivatives thereof; esters of phosphoric acid or phosphorous acid and salts thereof; chelating organic compounds of phosphonic acid; inorganic phosphates such as sodium tripolyphosphate; organic heterocyclic compounds such as phenanthroline, 2, 2'-bipyridine, terpyridine and their derivatives.
Weitere Beispiele in derartigen Monomermischungen verwendeter weiterer Komponenten sind etwa Reduktionsmittel (auch„Antioxidantien" oder„Stabilisatoren"), die eine Vergilbungsnei- gung des fertigen Produkts verringern. Auch hier kann jeder dafür bekannte Zusatz verwendet werden. Beispiele solcher Reduktionsmittel sind Phenole, Phosphonsäure (HP(0)(OH)2), Phos- phorigsäure (H3PO3) und die Salze und Ester dieser Säuren. Unter den Phenolen sind die ste- risch gehinderten Phenole bevorzugt. Unter sterisch gehinderten Phenolen werden Phenole verstanden, die mindestens in 2-Position und wahlweise auch in 6-Position am Phenylring einen einfach oder doppelt verzweigten Substituenten tragen, vorzugsweise einen doppelt verzweigten Substituenten. Unter verzweigten Substituenten werden Substituenten verstanden, die am an den Phenylring des Phenols gebundenen Atom außer dem C-Atom des Phenylrings, an den sie gebunden sind, wenigstens zwei von Wasserstoff verschiedene Reste tragen. Sterisch ge- hinderte Phenole sind aber auch solche, die mindestens in 2-Position und wahlweise auch in 6- Position einen sterisch anspruchsvollen unverzweigten Substituenten tragen. Darunter werden Substituenten verstanden, die mindestens 6, vorzugsweise mindestens 8 und in besonders bevorzugter Form mindestens 12 von Wasserstoff verschiedene Atome umfassen, aber am an den Phenylring des Phenols gebundenen Atom außer dem C-Atom des Phenylrings, an den sie gebunden sind, nur einen von Wasserstoff verschiedenen Rest tragen. Die einfachsten Beispiele für einfach verzweigte Substituenten sind sekundäre Alkylreste wie 2-Propyl, 2-Butyl, 2- Pentyl, 3-Pentyl, Ethylhexyl oder Cycloalkylreste wie Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl oder aromatische Reste wie Phenyl. Die einfachsten Beispiele für zweifach verzweigte Substituenten sind tertiäre Alkylreste wie tert.-Butyl, tert.-Pentyl oder Norbornyl. Die einfachsten Beispiele für unverzweigte Reste sind Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl und Dodecyl, aber auch neo-Pentyl, neo-Hexyl oder Dodecylthiomethyl. All diese Reste können aber auch selbst substituiert sein oder andere Atome als Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten. Der Phenylring des Phenols kann neben dem Substituenten in 2-Position und wahlweise in 6-Position auch wahlweise weitere Substituenten tragen. Beispiele bevorzugter sterisch gehinderter Phenole sind 2- tert.-Butylphenol, 2,6-Di-tert.-Butylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-methyl-phenol (auch als 2,6-Di- tert.-butyl-para-kresol oder 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxytoluol bezeichnet), 3,5-Di-tert.-butyl-4- hydroxiphenylessigsäure, 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxiphenylpropionsäure und die Ester dieser Säuren mit Alkoholen und Polyolen, beispielsweise ihre einfachen oder mehrfachen Ester mit Glykol, Glycerin, 1 ,2- oder 1 ,3-Propandiol, Trimethylolpropan oder Pentaerythrit, so etwa Pen- taerythrit-tetrakis-(3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxiphenyl)propionat) oder Octadecyl-(3,5-di-tert.- butyl-4-hydroxiphenyl)propionat), 4,4-Thio-bis(6-tert.-butyl-meta-kresol), 4,6- Bis(dodecylthiomethyl)-ortho-kresol, 3,3',3",5,5',5"-Hexa-tert.butyl-a,a',a"-(mesitylen-2,4,6- triyl)tri-para-kresol (anderer Name für 2,4,6-tri[(4-Hydroxi-3,5-di-tert.- butylphenyl)methyl]mesitylen, CAS-Nr. 1709-70-2, von BASF Schweiz AG, Basel, Schweiz, unter der Marke Irganox® 1330 erhältlich), N,N-Hexan-1 ,3-diylbis(3-(3,5-di-tert.-butyl-4- hydroxyphenylpropionamid)), 2,2'-Ethylidenbis[4,6-bis(1 ,1 -dimethylethyl)-phenol] und Ethylen- bis(oxyethylen)bis-3-(5-tert.-butyl-4-hydroxy-m-tolyl)-propionat) (CAS-Nr. 36443-68-2, von BASF Schweiz AG, Basel, Schweiz, unter der Marke Irganox® 245 erhältlich). Weitere Reduktionsmittel sind Salze und Ester der Phosphonsaure (HP(0)(OH)2) und Phosphorigsäure (H3PO3) sowie Phosphonsaure selbst. Phosphonsaure ist mit Phosphorigsäure tautomer, letztere existiert nicht als freie Säure. Echte Derivate der Phosphorigsäure sind nur ihre Triester, die übli- cherweise als Phosphite bezeichnet werden. Die Derivate der tautomeren Phosphonsäure werden üblicherweise als Phosphonate bezeichnet. Beispielsweise eignen sich alle primären und sekundären Phosphonate der Alkalimetalle, inklusive des Ammoniums, und der Erdalkalimetalle. Geeignet sind beispielsweise auch wässrige Lösungen der Phosphonsäure, welche primäre und/oder sekundäre Phosphonationen sowie mindestens ein Kation ausgewählt aus Natrium, Kalium, Calcium, Strontium enthalten. Beispiele geeigneter Phosphite oder Phosphonate sind Calciumbis[monoethyl(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)phosphonat], Tris-(2,4-di-tert- butylphenyl)phosphit, 3,9-Bis(octa-decyloxy)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5.5]undecan und Bis-(2,4-di-tert.-butylphenol)pentaerythritoldiphosphit. Stabilisatoren können gleichzeitig Phosphonate oder Phosphite und sterisch gehinderte Phenole sein. Further examples of further components used in such monomer mixtures are, for example, reducing agents (also called "antioxidants" or "stabilizers") which reduce the tendency of the finished product to yellow. Again, any known addition can be used. Examples of such reducing agents are phenols, phosphonic acid (HP (0) (OH) 2), phosphorous acid (H3PO3) and the salts and esters of these acids. Among the phenols, the sterically hindered phenols are preferred. Hindered phenols are understood as meaning phenols which have a single or double-branched substituent, preferably a double-branched substituent, at least in the 2-position and optionally also in the 6-position on the phenyl ring. Branched substituents are understood to mean substituents which bear at least two radicals other than hydrogen on the atom bonded to the phenyl ring of the phenol, apart from the C atom of the phenyl ring to which they are attached. However, sterically hindered phenols are also those which carry a sterically demanding unbranched substituent at least in the 2-position and optionally also in the 6-position. These are understood to mean substituents which comprise at least 6, preferably at least 8, and in a particularly preferred form at least 12 atoms other than hydrogen, but only one on the atom bound to the phenyl ring of the phenol other than the C atom of the phenyl ring to which they are attached other than hydrogen. The simplest examples of singly branched substituents are secondary alkyl radicals such as 2-propyl, 2-butyl, 2-pentyl, 3-pentyl, ethylhexyl or cycloalkyl radicals such as cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl or aromatic radicals such as phenyl. The simplest examples of di-branched substituents are tertiary alkyl radicals such as tert-butyl, tert-pentyl or norbornyl. The simplest examples of unbranched radicals are hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl and dodecyl, but also neo-pentyl, neo-hexyl or dodecylthiomethyl. All of these radicals can also be substituted or contain atoms other than carbon and hydrogen. The phenyl ring of the phenol may optionally carry further substituents in addition to the substituent in the 2-position and optionally in the 6-position. Examples of preferred sterically hindered phenols are 2-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-methyl-phenol (also referred to as 2,6-di-tert tert-butyl-para-cresol or 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxytoluene), 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylacetic acid, 3,5-di-tert-butyl 4-hydroxyphenylpropionic acid and the esters of these acids with alcohols and polyols, for example their simple or multiple esters with glycol, glycerol, 1, 2- or 1, 3-propanediol, trimethylolpropane or pentaerythritol, such as pentaerythritol tetrakis- (3 - (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) or octadecyl (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate), 4,4-thio-bis (6 tert-butyl meta-cresol), 4,6-bis (dodecylthiomethyl) ortho-cresol, 3,3 ', 3 ", 5,5', 5" -hexa-tert-butyl-a, a ' , a "- (mesitylene-2,4,6-triyl) tri-para-cresol (another name for 2,4,6-tri [(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl) methyl] mesitylene, CAS No. 1709-70-2, from BASF Switzerland AG, Basel, Switzerland, under the trademark Irganox ® 1330), N, N-hexane-1,3-diylbis (3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionamide)), 2,2'-ethylidenebis [4,6-bis ( 1,1-dimethylethyl) phenol] and ethylene bis (oxyethylene) bis-3- (5-tert-butyl-4-hydroxy-m-tolyl) propionate) (CAS-No. 36443-68-2, from BASF Switzerland AG, Basel, Switzerland, under the trademark Irganox ® 245). Further reducing agents are salts and esters of phosphonic acid (HP (0) (OH) 2) and phosphorous acid (H3PO3) as well as phosphonic acid itself. Phosphonic acid is tautomeric with phosphorous acid, the latter does not exist as free acid. Genuine derivatives of phosphorous acid are only their triesters, which are commonly referred to as phosphites. The tautomeric phosphonic acid derivatives are commonly referred to as phosphonates. For example, all primary and secondary phosphonates of the alkali metals, including ammonium, and the alkaline earth metals are suitable. Also suitable, for example, are aqueous solutions of phosphonic acid which contain primary and / or secondary phosphonations and at least one cation selected from sodium, potassium, calcium, strontium. Examples of suitable phosphites or phosphonates are calcium bis [monoethyl (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) phosphonate], tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite, 3,9-bis (octa -decyloxy) -2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro [5.5] undecane and bis (2,4-di-tert-butylphenol) pentaerythritol diphosphite. Stabilizers may simultaneously be phosphonates or phosphites and hindered phenols.
Geeignete Polymerisationsreaktoren sind beispielsweise Knetreaktoren oder Bandreaktoren. Im Kneter wird das bei der Polymerisation einer wässrigen Monomerlösung oder -Suspension entstehende Polymergel durch beispielsweise gegenläufige Rührwellen kontinuierlich zerkleinert, wie in WO 2001/38402 A1 beschrieben. Die Polymerisation auf dem Band wird beispielsweise in DE 38 25 366 A1 und US 6,241 ,928 beschrieben. Bei der Polymerisation in einem Bandreaktor entsteht ein Polymergel, das in einem weiteren Verfahrensschritt zerkleinert werden muss, beispielsweise in einem Fleischwolf, Extruder oder Kneter. Es können aber auch sphärische Superabsorberpartikel durch Suspensions-, Sprüh- oder Tropfenpolymerisationsverfahren hergestellt werden. Der Einsatz des erfindungsgemäß besonders bevorzugten Harnstoffphosphats ist insbesondere bei Polymerisationsverfahren wie beispielsweise einem Knetreaktor oder einer Tropfenpolymerisation mit relativ kurzer Polymerisationszeit besonders vorteilhaft. Suitable polymerization reactors are, for example, kneading reactors or belt reactors. In the kneader, the polymer gel formed in the polymerization of an aqueous monomer solution or suspension is comminuted continuously by, for example, counter-rotating stirring shafts, as described in WO 2001/38402 A1. The polymerization on the belt is described, for example, in DE 38 25 366 A1 and US Pat. No. 6,241,928. Polymerization in a belt reactor produces a polymer gel which must be comminuted in a further process step, for example in a meat grinder, extruder or kneader. However, it is also possible to produce spherical superabsorbent particles by suspension, spray or drop polymerization processes. The use of the particularly preferred urea phosphate according to the invention is particularly advantageous in particular in polymerization processes such as, for example, a kneading reactor or a drop polymerization with a relatively short polymerization time.
Die Säuregruppen der erhaltenen Polymergele sind üblicherweise teilweise neutralisiert. Die Neutralisation wird vorzugsweise auf der Stufe der Monomeren durchgeführt, mit anderen Wor- ten, es werden Salze der säuregruppentragenden Monomeren oder genaugenommen eine Mischung von säuregruppentragenden Monomeren und Salzen der säuregruppentragenden Monomeren („teilneutralisierte Säure") als Komponente a) in die Polymerisation eingesetzt. Dies geschieht üblicherweise durch Einmischung des Neutralisationsmittels als wässrige Lösung oder bevorzugt auch als Feststoff in die zur Polymerisation vorgesehene Monomermischung oder bevorzugt in das säuregruppentragende Monomer oder eine Lösung davon. Der Neutralisationsgrad beträgt vorzugsweise von 25 bis 95 mol-%, besonders bevorzugt von 50 bis 80 mol-%, ganz besonders bevorzugt von 65 bis 72 mol-%, wobei die üblichen Neutralisationsmittel verwendet werden können, vorzugsweise Alkalimetallhydroxide, Alkalimetalloxide, Alkalimetallkarbonate oder Alkalimetallhydrogenkarbonate sowie deren Mischungen. Statt Alkalimetall- salzen können auch Ammoniumsalze verwendet werden. Natrium und Kalium sind als Alkalimetallkationen besonders bevorzugt, ganz besonders bevorzugt sind jedoch Natriumhydroxid, Natriumkarbonat oder Natriumhydrogenkarbonat sowie deren Mischungen. Es ist aber auch möglich die Neutralisation nach der Polymerisation auf der Stufe des bei der Polymerisation entstehenden Polymergeis durchzuführen. Weiterhin ist es möglich bis zu 40 mol-%, vorzugsweise 10 bis 30 mol-%, besonders bevorzugt 15 bis 25 mol-%, der Säuregrup- pen vor der Polymerisation zu neutralisieren indem ein Teil des Neutralisationsmittels bereits der Monomerlösung zugesetzt und der gewünschte Endneutralisationsgrad erst nach der Polymerisation auf der Stufe des Polymergeis eingestellt wird. Wird das Polymergel zumindest teilweise nach der Polymerisation neutralisiert, so wird das Polymergel vorzugsweise mechanisch zerkleinert, beispielsweise mittels eines Extruders, wobei das Neutralisationsmittel aufgesprüht, übergestreut oder aufgegossen und dann sorgfältig untergemischt werden kann. Dazu kann die erhaltene Gelmasse noch mehrmals zur Homogenisierung extrudiert werden. The acid groups of the polymer gels obtained are usually partially neutralized. The neutralization is preferably carried out at the stage of the monomers, in other words salts of the acid group-carrying monomers or, strictly speaking, a mixture of acid group-carrying monomers and salts of the acid group-carrying monomers ("partially neutralized acid") are used as component a) in the polymerization. This is usually done by mixing the neutralizing agent as an aqueous solution or preferably also as a solid in the monomer mixture intended for the polymerization or preferably in the acid group-carrying monomer or a solution thereof The degree of neutralization is preferably from 25 to 95 mol%, particularly preferably from 50 to 80 mol%, very particularly preferably from 65 to 72 mol%, it being possible to use the customary neutralizing agents, preferably alkali metal hydroxides, alkali metal oxides, alkali metal carbonates or alkali metal bicarbonates and mixtures thereof instead of alkali metal sal zen also ammonium salts can be used. Sodium and potassium are particularly preferred as alkali metal cations, but most preferred are sodium hydroxide, sodium carbonate or sodium bicarbonate and mixtures thereof. But it is also possible to carry out the neutralization after the polymerization at the stage of Polymergeis formed during the polymerization. Furthermore, it is possible to neutralize up to 40 mol%, preferably 10 to 30 mol%, particularly preferably 15 to 25 mol%, of the acid groups before the polymerization by adding a part of the neutralizing agent already to the monomer solution and the desired final degree of neutralization is adjusted only after the polymerization at the stage of Polymergeis. If the polymer gel is at least partially neutralized after the polymerization, the polymer gel is preferably comminuted mechanically, for example by means of an extruder, wherein the neutralizing agent can be sprayed, sprinkled or poured on and then thoroughly mixed in. For this purpose, the gel mass obtained can be extruded several times for homogenization.
Es ist jedoch bevorzugt, die Neutralisation auf der Stufe des Monomeren durchzuführen. Mit anderen Worten: in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Monomer a) ein Gemisch aus 25 bis 95 mol-%, besonders bevorzugt von 50 bis 80 mol-%, ganz besonders bevorzugt von 65 bis 72 mol-% Salz des säuregruppentragenden Monomeren und dem Rest zu 100 mol-% säuregruppentragendes Monomer eingesetzt. Dieses Gemisch ist beispielsweise ein Gemisch aus Natriumacrylat und Acrylsäure oder ein Gemisch aus Kaliumacrylat und Acrylsäu- re. However, it is preferred to carry out the neutralization at the stage of the monomer. In other words: in a very particularly preferred embodiment, the monomer a) is a mixture of from 25 to 95 mol%, particularly preferably from 50 to 80 mol%, very particularly preferably from 65 to 72 mol% salt of the acid group-carrying monomer and the remainder used to 100 mol% acid group-carrying monomer. This mixture is, for example, a mixture of sodium acrylate and acrylic acid or a mixture of potassium acrylate and acrylic acid.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Neutralisation ein Neutralisationsmittel verwendet, dessen Gehalt an Eisen im Allgemeinen unter 10 Gew.-ppm, vorzugsweise unter 2 Gew.- ppm und in besonders bevorzugter Weise unter 1 Gew.-ppm liegt. Ebenso ist ein niedriger Gehalt an Chlorid sowie Anionen von Sauerstoffsäuren des Chlors erwünscht. Ein geeignetes Neutralisationsmittel ist beispielsweise die üblicherweise als„membrane grade" gehandelte 50 Gew.-%ige Natronlauge oder Kalilauge, noch reiner, allerdings auch kostspieliger ist die üblicherweise als„amalgame grade" oder„mercury process" gehandelte 50 Gew.-%ige Natronlauge oder Kalilauge. Das aus der wässrigen Lösungspolymerisation und gegebenenfalls nachträglicher Neutralisation erhaltene Polymergel wird dann vorzugsweise mit einem Bandtrockner getrocknet, bis der Restfeuchtegehalt vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 2 bis 8 Gew.-%, beträgt (Messmethode für den Restfeuchte- oder Wassergehalt siehe unten). Bei einer zu hohen Restfeuchte weist das getrocknete Polymergel eine zu niedrige Glasübergangstemperatur Tg auf und ist nur schwierig weiter zu verarbeiten. Bei einer zu niedrigen Restfeuchte ist das getrocknete Polymergel zu spröde und in den anschließenden Zerkleinerungsschritten fallen unerwünscht große Mengen an Polymerpartikeln mit zu niedriger Partikelgröße („fines") an. Der Feststoffgehalt des Gels beträgt vor der Trocknung im Allgemeinen von 25 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt von 35 bis 70 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 40 bis 60 Gew.-%. Wahlweise kann zur Trocknung aber auch ein Wirbelbetttrockner oder ein beheizbarer Mischer mit mechanischem Mischorgan wie beispielsweise ein Schaufeltrockner oder ein ähnlicher Trockner mit anders gestalteten Mischwerkzeugen verwendet werden. Wahlweise kann der Trockner unter Stickstoff oder einem anderen nicht-oxidierenden Inertgas oder zumindest unter verringertem Partialdruck des Sauerstoffs betrieben werden, um oxidative Vergilbungsvorgänge zu verhindern. Im Regelfall führt aber auch eine ausreichende Belüftung und Abführung des Wasser- dampfes zu einem akzeptablen Produkt. Vorteilhaft hinsichtlich Farbe und Produktqualität ist in der Regel eine möglichst kurze Trocknungszeit. Bei den gängigen Bandtrocknern wird bei üblicher Betriebsweise dazu eine Temperatur des zur Trocknung verwendeten Gases von mindestens 50 °C, vorzugsweise mindestens 80 °C und in besonders bevorzugter Form von mindestens 100 °C sowie im Allgemeinen von höchstens 250 °C, vorzugsweise höchstens 200 °C und in besonders bevorzugter Form von höchstens 180 °C eingestellt. Gängige Bandtrockner haben oft mehrere Kammern, die Temperatur in diesen Kammern kann unterschiedlich sein. Bei jedem Trocknertyp sind die Betriebsbedingungen insgesamt so in bekannter Weise zu wählen, dass das gewünschte Trocknungsergebnis erreicht wird. Während der Trockung verringert sich auch der Restmonomerengehalt in den Polymerpartikeln und letzte Reste des Initiators werden zerstört. In a preferred embodiment, a neutralizing agent is used for neutralization, the content of iron is generally below 10 ppm by weight, preferably below 2 ppm by weight, and more preferably below 1 ppm by weight. Similarly, a low content of chloride and anions of oxygen acids of the chlorine is desired. A suitable neutralizing agent is, for example, the 50% strength by weight sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution, which is usually sold as "membrane grade"; the 50% strength by weight sodium hydroxide solution usually sold as "amalgam grade" or "mercury process" is even purer, but also more expensive The polymer gel obtained from the aqueous solution polymerization and optionally subsequent neutralization is then preferably dried with a belt dryer until the residual moisture content is preferably 0.5 to 15% by weight, particularly preferably 1 to 10% by weight, very particularly preferably 2 If the residual moisture content is too high, the dried polymer gel has too low a glass transition temperature Tg and is difficult to process further dried polymer gel too brittle and fall in the subsequent crushing unwanted requires large amounts of polymer particles with too small particle size ("fines"). The solids content of the gel before drying is generally from 25 to 90% by weight, preferably from 30 to 80% by weight, particularly preferably from 35 to 70% by weight, very particularly preferably from 40 to 60% by weight. %. Alternatively, for drying but also a fluidized bed dryer or a heatable mixer with mechanical mixing element such as a paddle dryer or a similar dryer with be used differently shaped mixing tools. Optionally, the dryer may be operated under nitrogen or other non-oxidizing inert gas or at least a reduced partial pressure of oxygen to prevent oxidative yellowing. However, as a rule, sufficient ventilation and removal of the water vapor also leads to an acceptable product. Advantageous in terms of color and product quality is usually the shortest possible drying time. In the conventional belt dryers, a temperature of the gas used for the drying of at least 50 ° C, preferably at least 80 ° C and in a particularly preferred form of at least 100 ° C and generally of at most 250 ° C, preferably at most 200 ° C and in a particularly preferred form of not more than 180 ° C. Common belt dryers often have multiple chambers, the temperature in these chambers may be different. For each type of dryer, the operating conditions must be selected as a whole in a known manner so that the desired drying result is achieved. During drying, the residual monomer content in the polymer particles also decreases and the last residues of the initiator are destroyed.
Das getrocknete Polymergel wird hiernach gemahlen und klassiert, wobei zur Mahlung üblicherweise ein- oder mehrstufige Walzenstühle, bevorzugt zwei- oder dreistufige Walzenstühle, Stiftmühlen, Hammermühlen oder Schwingmühlen eingesetzt werden können. Übergroße, oft im Inneren noch nicht getrocknete Gelklumpen sind gummielastisch, führen zu Problemen bei der Mahlung und werden vorzugsweise vor der Mahlung abgetrennt, was durch Windsichtung oder ein Sieb („Schutzsieb" für die Mühle) in einfacher Weise erfolgen kann. Die Maschenweite des Siebs ist angesichts der verwendeten Mühle so zu wählen, dass möglichst keine Störungen durch übergroße, gummielastische Partikel auftreten. The dried polymer gel is then ground and classified, wherein for grinding usually one- or multi-stage roller mills, preferably two- or three-stage roller mills, pin mills, hammer mills or vibratory mills can be used. Oversized gel lumps, which are often not dried in the interior, are rubber-elastic, lead to grinding problems and are preferably separated before grinding, which can easily be achieved by air classification or a sieve ("protective sieve" for the mill) is to be chosen in view of the mill used so that as possible no interference from oversized, rubber-elastic particles occur.
Zu große, nicht ausreichend fein gemahlene Superabsorberpartikel sind bei ihrer überwiegenden Verwendung, in Hygieneprodukten wie Windeln, als grobe Partikel fühlbar, sie senken auch die mittlere Anquellgeschwindigkeit des Superabsorbers Beides ist unerwünscht. Vorteil hafter- weise werden daher grobkörnige Polymerpartikel aus dem Produkt abgetrennt. Dies erfolgt durch übliche Klassierverfahren, beispielsweise Windsichtung oder durch Siebung durch ein Sieb mit einer Maschenweite von höchstens 1000 μηη, vorzugsweise höchstens 900 μηη, besonders bevorzugt höchstens 850 μηη und ganz besonders bevorzugt höchstens 800 μηη. Beispielsweise werden Siebe mit 700 μηη, 650 μηη oder 600 μηη Maschenweite verwendet. Die ab- getrennten grobkörnigen Polymerpartikel („Überkorn") können zur Kostenoptimierung dem Mahl- und Siebkreislauf wieder zugeführt oder separat weiter verarbeitet werden. Too large, insufficiently finely ground superabsorbent particles can be felt in their predominant use, in hygiene products such as diapers, as coarse particles, they also reduce the average swelling rate of the superabsorbent. Both are undesirable. Advantageously, coarse-grained polymer particles are therefore separated from the product. This is done by conventional classification methods, such as air classification or sieving through a sieve with a mesh size of at most 1000 μηη, preferably at most 900 μηη, more preferably at most 850 μηη and most preferably at most 800 μηη. For example, screens are used with 700 μηη, 650 μηη or 600 μηη mesh size. The separated coarse-grained polymer particles ("oversize") can be fed back to the grinding and screening circuit for cost optimization or further processed separately.
Polymerpartikel mit zu niedriger Partikelgröße senken die Permeabilität für Flüssigkeiten im gequollenen Gel. Vorteilhafterweise werden daher bei dieser Klassierung auch feinkörnige Po- lymerpartikel abgetrennt. Dies kann, falls gesiebt wird, bequem mittels eines Siebs mit einer Maschenweite von höchstens 300 μηη, vorzugsweise höchstens 200 μηη, in besonders bevorzugter Weise höchstens 150 μηη und in ganz besonders bevorzugter Weise höchstens 100 μηη erreicht werden. Die abgetrennten feinkörnigen Polymerpartikel („Unterkorn" oder„fines") können zur Kostenoptimierung beliebig dem Monomerstrom, dem polymerisierenden Gel, oder dem auspolymerisierten Gel vor der Trocknung des Gels wieder zugeführt werden. Die mittlere Partikelgröße der als Produktfraktion abgetrennten Polymerpartikel beträgt im Allgemeinen mindestens 200 μηη, bevorzugt mindestens 250 μηη und in bevorzugter Form mindestens 300 μηη sowie im Allgemeinen höchstens 600 μηη und in bevorzugter Weise höchstens 500 μηη. Der Anteil an Partikeln mit einer Partikelgröße von mindestens 150 μηη beträgt im Allgemeinen mindestens 90 Gew.-%, bevorzugterweise mindestens 95 Gew.-% und in besonders bevorzugter Weise mindestens 98 Gew.-%. Der Anteil an Partikeln mit einer Partikelgröße von höchstens 850 μηη, beträgt im Allgemeinen mindestens 90 Gew.-%, bevorzugterweise mindestens 95 Gew.-% und in besonders bevorzugter Weise mindestens 98 Gew.-%. Particles that are too small in size reduce the permeability to liquids in the swollen gel. Advantageously, therefore, fine-particle polymer particles are also separated in this classification. This can, if sieved, conveniently by means of a sieve with a mesh size of at most 300 μηη, preferably at most 200 μηη, more preferably at most 150 μηη and most preferably not more than 100 μηη be achieved. The separated fine-grained polymer particles ("undersize" or "fines") can be fed back to the monomer stream, the polymerizing gel, or the polymerized gel before drying the gel for cost optimization. The mean particle size of the polymer particles separated off as product fraction is generally at least 200 μm, preferably at least 250 μm, and preferably at least 300 μm, and generally at most 600 μm, and more preferably at most 500 μm. The proportion of particles having a particle size of at least 150 μm is generally at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight and most preferably at least 98% by weight. The proportion of particles with a particle size of at most 850 μm, is generally at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight and more preferably at least 98% by weight.
Das so hergestellte Polymer hat superabsorbierende Eigenschaften und fällt unter den Begriff „Superabsorber". Seine CRC ist typischerweise vergleichsweise hoch, seine AAP (0.7 psi) oder seine Permeabilität für Flüssigkeiten im gequollenen Gel dagegen vergleichsweise niedrig. Ein derartiger, nicht oberflächennachvernetzter Superabsorber wird zur Unterscheidung von einem daraus hergestellten oberflächennachvernetzten Superabsorber oft„Grundpolymer" oder„Basispolymer" genannt. The polymer thus produced has superabsorbent properties and falls under the term "superabsorbent." Its CRC is typically comparatively high, but its AAP (0.7 psi) or its permeability to liquids in the swollen gel is comparatively low often called "base polymer" or "base polymer" from a surface postcrosslinked superabsorbent prepared therefrom.
Die Superabsorberpartikel können zur weiteren Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere Erhöhung der AAP (0.7 psi) und Permeabilität (wobei der CRC-Wert sinkt) an ihrer Oberfläche nachvernetzt werden. Geeignete Nachvernetzer sind Verbindungen, die Gruppen enthalten, die mit mindestens zwei funktionellen Gruppen der Superabsorberpartikel Bindungen bilden kön- nen. Bei den auf dem Markt vorherrschenden Superabsorbern auf Acrylsäure/Natriumacrylat- Basis sind geeignete Oberflächennachvernetzer Verbindungen, die Gruppen enthalten, die mit mindestens zwei Carboxylatgruppen Bindungen bilden können. Bevorzugte Nachvernetzer sind Amidacetale oder Carbamate der allgemeinen Formel (I) The superabsorbent particles can be postcrosslinked on their surface to further improve the properties, in particular increase the AAP (0.7 psi) and permeability (with the CRC value decreases). Suitable postcrosslinkers are compounds which contain groups which can form bonds with at least two functional groups of the superabsorbent particles. Acrylic / sodium acrylate-based superabsorbents which are predominant in the market are suitable surface postcrosslinker compounds which contain groups which can form bonds with at least two carboxylate groups. Preferred postcrosslinkers are amide acetals or carbamates of the general formula (I)
Figure imgf000014_0001
worin
Figure imgf000014_0001
wherein
R1 Ci-Ci2-Alkyl, C2-Ci2-Hydroxyalkyl, C2-Ci2-Alkenyl oder C6-Ci2-Aryl, R2 X oder OR6' R3 Wasserstoff, Ci-Ci2-Alkyl, C2-Ci2-Hydroxyalkyl, C2-Ci2-Alkenyl oder C6-Ci2-Aryl, oder X, R 1 Ci-Ci2-alkyl, C 2 -C 2 hydroxyalkyl, C 2 -C 2 -alkenyl or C 6 -C 2 aryl, R 2 X or OR 6 ' R 3 is hydrogen, Ci-Ci 2 -alkyl, C 2 -C 2 hydroxyalkyl, C 2 -Ci2 alkenyl or C 6 -C 2 aryl, or X,
R4 Ci-Ci2-Alkyl, C2-Ci2-Hydroxyalkyl, C2-Ci2-Alkenyl oder C6-Ci2-Aryl, R5 Wasserstoff, Ci-Ci2-Alkyl, C2-Ci2-Hydroxyalkyl, C2-Ci2-Alkenyl, Ci-Ci2-Acyl oder C6-Ci2- Aryl, R 4 Ci-Ci 2 -alkyl, C 2 -C 2 hydroxyalkyl, C 2 -C 2 -alkenyl or C 6 -C 2 aryl, R 5 is hydrogen, Ci-Ci 2 -alkyl, C 2 -C 2 - hydroxyalkyl, C 2 -C 2 -alkenyl, Ci-Ci2 acyl, or C 6 -C 2 - aryl,
R6 Ci-Ci2-Alkyl, C2-Ci2-Hydroxyalkyl, C2-Ci2-Alkenyl oder C6-Ci2-Aryl und X ein für die Reste R2 und R3 gemeinsamer Carbonylsauerstoff bedeuten, wobei R1 und R4 und/oder R5 und R6 ein verbrücktes C2-C6-Alkandiyl sein können, und wobei die obengenannte Reste R1 bis R6 noch insgesamt über ein bis zwei freie Valenzen verfügen können und mit diesen freien Valenzen mit mindestens einem geeigneten Grundkör- per verbunden sein können, oder mehrwertige Alkohole, wobei der mehrwertige Alkohol vorzugsweise ein Molekulargewicht von weniger als 100 g/mol, bevorzugt von weniger als 90 g/mol, besonders bevorzugt von weniger als 80 g/mol, ganz besonders bevorzugt von weniger als 70 g/mol, pro Hydroxygruppe sowie keine vicinalen, geminalen, sekundären oder tertiären Hydroxygruppen aufweist, und mehrwertige Alkohole entweder Diole der allgemeinen Formel (IIa) R 6 Ci-Ci 2 -alkyl, C 2 -C 2 hydroxyalkyl, C 2 -C 2 -alkenyl or C 6 -C 2 aryl, and X is a for the radicals R 2 and R 3 of common carbonyl oxygen, where R 1 and R 4 and / or R 5 and R 6 may be a bridged C 2 -C 6 -alkanediyl, and wherein the abovementioned radicals R 1 to R 6 may still have a total of one to two free valencies and with these free valencies having at least one or polyhydric alcohols, wherein the polyhydric alcohol preferably has a molecular weight of less than 100 g / mol, preferably less than 90 g / mol, more preferably less than 80 g / mol, most preferably from less than 70 g / mol per hydroxy group and no vicinal, geminal, secondary or tertiary hydroxyl groups, and polyhydric alcohols either diols of general formula (IIa)
HO— R7— OH (IIa) worin R7 entweder einen unverzweigten Alkylenrest der Formel -(CH2)n- , wobei n eine ganze Zahl von 3 bis 20, bevorzugt 3 bis 12 ist, bedeutet und beide Hydroxygruppen endständig sind, oder R7 einen unverzweigten, verzweigten oder cyclischen Alkylenrest bedeutet, oder Polyole der allgemeinen Formel (IIb) HO-R 7 - OH (IIa) where R 7 is either an unbranched alkylene radical of the formula - (CH 2 ) n -, where n is an integer from 3 to 20, preferably 3 to 12, and both hydroxy groups are terminal, or R 7 is an unbranched, branched or cyclic alkylene radical, or polyols of the general formula (IIb)
Figure imgf000015_0001
worin die Reste R8, R9, R10, R11 unabhängig voneinander Wasserstoff, Hydroxyl, Hydroxyme- thyl, Hydroxyethyloxymethyl, 1 -Hydroxyprop-2-yloxymethyl, 2-Hydroxypropyloxymethyl, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, 1 ,2-Dihydroxyethyl, 2-Hydroxyethyl, 3- Hydroxypropyl oder 4-Hydroxybutyl bedeuten und insgesamt 2, 3, oder 4, bevorzugt 2 oder 3, Hydroxygruppen vorhanden sind, und nicht mehr als einer der Reste R8, R9, R10, oder R11 gleich Hydroxyl bedeutet, sind, oder cyclische Carbonate der allgemeinen Formel
Figure imgf000015_0001
in which the radicals R 8 , R 9 , R 10 , R 11 are each independently of one another hydrogen, hydroxyl, hydroxyethyl, hydroxyethyloxymethyl, 1-hydroxyprop-2-yloxymethyl, 2-hydroxypropyloxymethyl, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n- Butyl, n-pentyl, n-hexyl, 1, 2-dihydroxyethyl, 2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl or 4-hydroxybutyl and a total of 2, 3, or 4, preferably 2 or 3, hydroxy groups are present, and not more than one of the radicals R 8 , R 9 , R 10 , or R 11 is hydroxyl, are or cyclic carbonates of the general formula
Figure imgf000016_0001
worin R12, R13, R14, R15, R16 und R17 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sek.-Butyl oder Isobutyl, und n entweder 0 oder 1 ist, oder Bisoxazoline der allgemeinen Formel (IV)
Figure imgf000016_0001
wherein R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 and R 17 are independently hydrogen, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl or isobutyl, and n is either 0 or 1, or Bisoxazolines of the general formula (IV)
Figure imgf000016_0002
worin R18, R19, R20, R21, R22, R23, R24 und R25 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sek.-Butyl oder Isobutyl, und R26 eine Einfachbindung, einen linearen, verzweigten oder cyclischen C2-Ci2-Alkylenrest, oder einen Polyalkoxydiylrest dar- stellt, welcher aus ein bis zehn Ethylenoxid- und/oder Propylenoxideinheiten aufgebaut ist, wie sie beispielsweise Polyglykoldicarbonsäuren aufweisen.
Figure imgf000016_0002
wherein R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 and R 25 are independently hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl or isobutyl, and R 26 represents a single bond, a linear, branched or cyclic C 2 -C 12 -alkylene radical, or a polyalkoxydiyl radical which is composed of one to ten ethylene oxide and / or propylene oxide units, such as, for example, polyglycol dicarboxylic acids.
Bevorzugte Nachvernetzer der allgemeinen Formel (I) sind 2-Oxazolidone, wie 2-Oxazolidon und N-(2-Hydroxyethyl)-2-oxazolidon, N-Methyl-2-Oxazolidon, N-Acyl-2-oxazolidone, wie N- Acetyl-2-oxazolidon, 2-Oxotetrahydro-1 ,3-oxazin, bicyclische Amidacetale, wie 5-Methyl-1 -aza- 4,6-dioxa-bicyclo[3.3.0]octan, 1 -Aza-4,6-dioxa-bicyclo[3.3.0]octan und 5-lsopropyl-1 -aza-4,6- dioxa-bicyclo [3.3.0] octan, Bis-2-oxazolidone und Poly-2-oxazolidone. Preferred postcrosslinkers of the general formula (I) are 2-oxazolidones, such as 2-oxazolidone and N- (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone, N-methyl-2-oxazolidone, N-acyl-2-oxazolidones, such as N-acetyl 2-oxazolidone, 2-oxotetrahydro-1,3-oxazine, bicyclic amide acetals such as 5-methyl-1-aza-4,6-dioxa-bicyclo [3.3.0] octane, 1-aza-4,6-dioxa -bicyclo [3.3.0] octane and 5-isopropyl-1 -aza-4,6-dioxa-bicyclo [3.3.0] octane, bis-2-oxazolidones and poly-2-oxazolidones.
Besonders bevorzugte Nachvernetzer der allgemeinen Formel (I) sind 2-Oxazolidon, N-Methyl- 2-oxazolidon, N-(2-Hydroxyethyl)-2-oxazolidon und N-Hydroxypropyl-2-oxazolidon. Particularly preferred postcrosslinkers of the general formula (I) are 2-oxazolidone, N-methyl-2-oxazolidone, N- (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone and N-hydroxypropyl-2-oxazolidone.
Bevorzugte Nachvernetzer der allgemeinen Formel (IIa) sind 1 ,3-Propandiol, 1 ,5-Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol und 1 ,7-Heptandiol. Weitere Beispiele für Nachvernetzer der Formel (IIa) sind 1 ,3-Butandiol, 1 ,8-Octandiol, 1 ,9-Nonandiol und 1 ,10-Decandiol. Die Diole sind vorzugsweise wasserlöslich, wobei sich die Diole der allgemeinen Formel (IIa) bei 23°C zu mindestens 30 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 50 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens zu 60 Gew.-%, in Was- ser lösen, wie beispielsweise 1 ,3-Propandiol und 1 ,7-Heptandiol. Noch mehr bevorzugt sind solche Nachvernetzer die bei 25°C flüssig sind. Preferred postcrosslinkers of the general formula (IIa) are 1, 3-propanediol, 1, 5-pentanediol, 1, 6-hexanediol and 1, 7-heptanediol. Further examples of postcrosslinkers of the formula (IIa) are 1, 3-butanediol, 1, 8-octanediol, 1, 9-nonanediol and 1, 10-decanediol. The diols are preferably water-soluble, wherein the diols of the general formula (IIa) at 23 ° C to at least 30 wt .-%, preferably at least 40 wt .-%, particularly preferably at least 50 wt .-%, most preferably at least 60 wt .-%, solve in water, such as 1, 3-propanediol and 1, 7-heptanediol. Even more preferred are those postcrosslinkers which are liquid at 25 ° C.
Bevorzugte Nachvernetzer der allgemeinen Formel (IIb) sind Butan-1 ,2,3-triol, Butan-1 ,2,4-triol, Glyzerin, Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, pro Molekül 1 - bis 3-fach ethoxy- liertes Glyzerin, Trimethylolethan oder Trimethylolpropan und pro Molekül 1 - bis 3-fach propoxy- liertes Glyzerin, Trimethylolethan oder Trimethylolpropan. Weiterhin bevorzugt sind 2-fach ethoxyliertes oder propoxyliertes Neopentylglykol. Besonders bevorzugt sind 2-fach und 3-fach ethoxyliertes Glyzerin, Neopentylglykol, 2-Methyl-1 ,3-propandiol und Trimethylolpropan. Bevorzugte mehrwertige Alkohole (IIa) und (IIb) weisen bei 23 °C eine Viskosität von weniger als 3000 mPas, vorzugsweise weniger als 1500 mPas, bevorzugt weniger als 1000 mPas, besonders bevorzugt weniger als 500 mPas, ganz besonders bevorzugt weniger als 300 mPas, auf. Besonders bevorzugte Nachvernetzer der allgemeinen Formel (III) sind Ethylencarbonat und Propylencarbonat. Preferred secondary crosslinkers of the general formula (IIb) are butane-1, 2,3-triol, butane-1, 2,4-triol, glycerol, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, 1 to 3-fold ethoxylated glycerol per molecule, Trimethylolethane or trimethylolpropane and per molecule 1 to 3 times propoxylated glycerol, trimethylolethane or trimethylolpropane. Also preferred are 2-fold ethoxylated or propoxylated neopentyl glycol. Particularly preferred are 2-fold and 3-times ethoxylated glycerol, neopentyl glycol, 2-methyl-1, 3-propanediol and trimethylolpropane. Preferred polyhydric alcohols (IIa) and (IIb) have a viscosity at 23 ° C. of less than 3000 mPas, preferably less than 1500 mPas, preferably less than 1000 mPas, more preferably less than 500 mPas, very particularly preferably less than 300 mPas, on. Particularly preferred postcrosslinkers of the general formula (III) are ethylene carbonate and propylene carbonate.
Ein besonders bevorzugter Nachvernetzer der allgemeinen Formel (IV) ist 2,2'-Bis(2-oxazolin). Die bevorzugten Nachvernetzer minimieren Neben- und Folgereaktionen, die zu flüchtigen und damit übelriechenden Verbindungen führen. Die mit den bevorzugten Nachvernetzern hergestellten Superabsorber sind daher auch im angefeuchteten Zustand geruchsneutral. A particularly preferred postcrosslinker of the general formula (IV) is 2,2'-bis (2-oxazoline). The preferred postcrosslinkers minimize side reactions and subsequent reactions which lead to volatile and thus malodorous compounds. The superabsorbers produced with the preferred postcrosslinkers are therefore odorless even when moistened.
Es kann ein einzelner Nachvernetzer aus der obigen Auswahl verwendet werden oder beliebige Gemische verschiedener Nachvernetzer. It is possible to use a single postcrosslinker from the above selection or any mixtures of different postcrosslinkers.
Der Nachvernetzer wird im Allgemeinen in einer Menge von mindestens 0,001 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,02 Gew.-%, in besonders bevorzugter Form von mindestens 0,05 Gew.% sowie im Allgemeinen höchstens 2 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 1 Gew.-%, in be- sonders bevorzugter Form höchstens 0,3 Gew.-%, beispielsweise höchstens 0,15 Gew.-% oder höchstens 0,095 Gew.-% eingesetzt, jeweils auf die Masse des Grundpolymeren bezogen. The postcrosslinker is generally used in an amount of at least 0.001% by weight, preferably at least 0.02% by weight, more preferably at least 0.05% by weight, and generally at most 2% by weight, preferably at most 1% by weight, in particular preferred form at most 0.3% by weight, for example at most 0.15% by weight or at most 0.095% by weight, in each case based on the mass of the base polymer.
Die Nachvernetzung wird üblicherweise so durchgeführt, dass eine Lösung des Nachvernetzers auf die getrockneten Grundpolymerpartikel aufgesprüht wird. Im Anschluss an das Aufsprühen werden die mit Nachvernetzer beschichteten Polymerpartikel thermisch getrocknet, wobei die Nachvernetzungsreaktion sowohl vor als auch während der Trocknung stattfinden kann. Falls Oberflächennachvernetzer mit polymerisierbaren Gruppen verwendet werden, kann die Ober- flächennachvernetzung auch durch radikalisch induzierte Polymerisation solcher Gruppen mittels gängiger Radikalbildner oder auch mittels energiereicher Strahlung wie beispielsweise UV- Licht erfolgen. Dies kann parallel oder anstatt der Verwendung von Nachvernetzern erfolgen, die kovalente oder ionische Bindungen zu funktionellen Gruppen an der Oberfläche der Grund- polymerpartikel ausbilden. The postcrosslinking is usually carried out so that a solution of the postcrosslinker is sprayed onto the dried base polymer particles. Subsequent to the spraying, the polymer particles coated with postcrosslinker are thermally dried, wherein the postcrosslinking reaction can take place both before and during the drying. If surface postcrosslinkers with polymerizable groups are used, the topcoat Surface postcrosslinking also be carried out by free-radically induced polymerization of such groups by means of common radical formers or by means of high-energy radiation such as UV light. This can be done in parallel or instead of using postcrosslinkers that form covalent or ionic bonds to functional groups on the surface of the base polymer particles.
Das Aufsprühen der Nachvernetzerlösung wird vorzugsweise in Mischern mit bewegten Mischwerkzeugen, wie Schneckenmischern, Scheiben-, Paddel- oder Schaufelmischern oder Mischern mit anderen Mischwerkzeugen durchgeführt. Besonders bevorzugt sind jedoch Verti- kalmischer. Es ist aber auch möglich die Nachvernetzerlösung in einem Wirbelbett aufzusprühen. Geeignete Mischer sind beispielsweise als Pflugschar®-Mischer von Gebr. Lödige Maschinenbau GmbH, Elsener-Straße 7 - 9, 33102 Paderborn, Deutschland, oder als Schugi® The spraying of Nachvernetzerlösung is preferably carried out in mixers with moving mixing tools, such as screw mixers, disc, paddle or paddle mixers or mixers with other mixing tools. However, vertical mixers are particularly preferred. However, it is also possible to spray the postcrosslinker solution in a fluidized bed. Suitable mixers are, for example, ® as ploughshare mixers from Gebr Lödige Maschinenbau GmbH, Elsener Street. 7 - 9, 33102 Paderborn, Germany, or ® as Schugi
Flexomix®-Mischer, Vrieco-Nauta®-Mischer oder Turbulizer®-Mischer von Hosokawa Micron BV, Gildenstraat 26, 7000 AB Doetinchem, Niederlande, erhältlich. Flexomix ® mixer, Vrieco-Nauta ® mixer or Turbulizer ® mixer by Hosokawa Micron BV, Gildenstraat 26, 7000 AB Doetinchem, The Netherlands.
Die einsetzbaren Sprühdüsen unterliegen keiner Beschränkung. Geeignete Düsen und Zerstäubungssysteme sind beispielsweise in den folgenden Literaturstellen beschrieben: Zerstäuben von Flüssigkeiten, Expert-Verlag, Bd. 660, Reihe Kontakt & Studium, Thomas Richter (2004) sowie in Zerstäubungstechnik, Springer-Verlag, VDI-Reihe, Günter Wozniak (2002). Ein- setzbar sind mono- und polydisperse Sprühsysteme. Unter den polydispersen Systemen sind Einstoff-Druckdüsen (strahl- oder lamellenbildend), Rotationszerstäuber, Zweistoffzerstäuber, Ultraschallzerstäuber und Pralldüsen geeignet. Bei den Zweistoffzerstäubern kann die Mischung der Flüssigkeits- mit der Gasphase sowohl innenliegend als auch außenliegend erfolgen. Das Sprühbild der Düsen ist unkritisch und kann jede beliebige Form annehmen, bei- spielsweise Rundstrahl-, Flachstrahl-, Weitwinkel-Rundstrahl- oder Kreisring-Spritzbild. Vorteilhaft ist die Verwendung eines nicht-oxidierenden Gases, falls Zweistoffzerstäuber eingesetzt werden, besonders bevorzugt sind Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid. Derartigen Düsen kann die zu versprühende Flüssigkeit unter Druck zugeführt werden. Die Zerteilung der zu versprühenden Flüssigkeit kann dabei dadurch erfolgen, dass sie nach Erreichen einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit in der Düsenbohrung entspannt wird. Ferner können für den erfindungsgemäßen Zweck auch Einstoffdüsen, wie beispielsweise Schlitzdüsen oder Drallkammern (Vollkegeldüsen) verwendet werden (beispielsweise von Düsen-Schlick GmbH, DE, oder von Spraying Systems Deutschland GmbH, DE). Derartige Düsen sind auch in der EP 0 534 228 A1 und der EP 1 191 051 A2 beschrieben. The applicable spray nozzles are subject to no restriction. Suitable nozzles and atomization systems are described, for example, in the following references: Atomization of Liquids, Expert-Verlag, Vol. 660, series Kontakt & Studium, Thomas Richter (2004) and in atomization technology, Springer-Verlag, VDI series, Günter Wozniak (2002 ). Applicable are mono- and polydisperse spray systems. Among the polydisperse systems are single-fluid pressure nozzles (jet or lamella-forming), rotary atomizers, two-component atomizers, ultrasonic atomizers and impact nozzles. In the two-component atomizers, the mixture of the liquid and the gas phase can take place both internally and externally. The spray pattern of the nozzles is not critical and can take any shape, such as omnidirectional, fan-beam, wide-angle omnidirectional or circular ring spray pattern. It is advantageous to use a non-oxidizing gas, if two-component atomizers are used, particularly preferably nitrogen, argon or carbon dioxide. Such nozzles, the liquid to be sprayed can be supplied under pressure. The division of the liquid to be sprayed can take place in that it is relaxed after reaching a certain minimum speed in the nozzle bore. Furthermore, single-substance nozzles, such as, for example, slot nozzles or twist chambers (full-cone nozzles) can also be used for the purpose according to the invention (for example, by Düsen-Schlick GmbH, DE, or by Spraying Systems Deutschland GmbH, DE). Such nozzles are also described in EP 0 534 228 A1 and EP 1 191 051 A2.
Die Nachvernetzer werden typischerweise als wässrige Lösung eingesetzt. Wird ausschließlich Wasser als Lösungsmittel verwendet, so wird der Nachvernetzerlösung oder bereits dem Grundpolymer vorteilhafterweise ein Tensid oder Deagglomerisationshilfsmittel zugesetzt. The postcrosslinkers are typically used as an aqueous solution. If only water is used as the solvent, the postcrosslinker solution or already the base polymer is advantageously added to a surfactant or Deagglomerisationshilfsmittel.
Dadurch wird das Benetzungsverhalten verbessert und die Verklumpungsneigung vermindert. As a result, the wetting behavior is improved and the tendency to clog is reduced.
Alle anionischen, kationischen, nichtionischen und amphoteren Tenside sind als Deagglomera- tionshilfsmittel geeignet, bevorzugt sind jedoch aus Hautverträglichkeitsgründen nicht-ionische und amphotere Tenside. Das Tensid kann auch Stickstoff enthalten. Beispielsweise werden Sorbitanmonoester, wie Sorbitanmonococoat und Sorbitanmonolaurat, oder ethoxylierte Varianten davon, wie beispielsweise Polysorbat 20®, zugesetzt. Weitere geeignete Deagglomerationshilfsmittel stellen die ethoxylierten und alkoxylierten Derivate des 2-Propylheptanols dar, die unter den Marken Lutensol XL® und Lutensol XP® vertrieben werden (BASF SE, Carl-Bosch- Straße 38, 67056 Ludwigshafen, Deutschland). All anionic, cationic, nonionic and amphoteric surfactants are suitable as Deagglomera- tion auxiliary, but are preferred for skin compatibility reasons non-ionic and amphoteric surfactants. The surfactant may also contain nitrogen. For example, sorbitan monoesters, such as sorbitan monococoate and sorbitan monolaurate, or ethoxylated variants thereof, such as polysorbate 20® , are added. Other suitable deagglomerating represent the ethoxylated and alkoxylated derivatives of 2-propylheptanol, which are marketed under the brand names Lutensol® XL ® and Lutensol XP ® (BASF SE, Carl-Bosch-Straße 38, 67056 Ludwigshafen, Germany).
Das Deagglomerationshilfsmittel kann getrennt dosiert oder der Nachvernetzerlosung zugesetzt werden. Vorzugsweise wird das Deagglomerationshilfsmittel der Nachvernetzerlosung einfach zugesetzt. The Deagglomerationshilfsmittel can be metered separately or the Nachvernetzerlosung be added. Preferably, the deagglomerating aid is simply added to the postcrosslinker solution.
Die Einsatzmenge des Deagglomerationshilfsmittels bezogen auf Grundpolymer beträgt beispielsweise 0 bis 0,1 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 0,01 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 0,002 Gew.-%. Vorzugsweise wird das Deagglomerationshilfsmittel so dosiert, dass die Ober- flächenspannung eines wässrigen Extrakts des gequollenen Grundpolymers und/oder des gequollenen nachvernetzten Superabsorbers bei 23 °C mindestens 0,060 N/m, vorzugsweise mindestens 0,062 N/m, besonders bevorzugt mindestens 0,065 N/m, und vorteilhaft höchstens 0,072 N/m beträgt. Die wässrige Nachvernetzerlosung kann neben dem mindestens einen Nachvernetzer auch noch ein Cosolvens enthalten. Über den Gehalt an nichtwässrigem Lösungsmittel bzw. Gesamtlösungsmittelmenge kann die Eindringtiefe des Nachvernetzers in die Polymerpartikel eingestellt werden. Technisch gut geeignete Cosolventien sind C1 -C6-Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec-Butanol, tert.-Butanol oder 2-Methyl-1 -propanol, C2-C5-Diole, wie Ethylenglykol, 1 ,2-Propylenglykol oder 1 ,4-Butandiol, Ketone, wie Aceton, oder Carbonsäureester, wie Essigsäureethylester. Nachteilig an einigen dieser Cosolventien ist, dass sie typische Eigengerüche aufweisen. The amount used of the deagglomerating assistant based on the base polymer is, for example, 0 to 0.1% by weight, preferably 0 to 0.01% by weight, particularly preferably 0 to 0.002% by weight. The deagglomerating assistant is preferably metered such that the surface tension of an aqueous extract of the swollen base polymer and / or the swollen postcrosslinked SAP at 23 ° C. is at least 0.060 N / m, preferably at least 0.062 N / m, particularly preferably at least 0.065 N / m, and advantageously at most 0.072 N / m. The aqueous Nachvernetzerlosung may also contain a cosolvent in addition to the at least one postcrosslinker. About the content of non-aqueous solvent or total solvent amount, the penetration depth of the postcrosslinker can be adjusted in the polymer particles. Technically suitable cosolvents are C 1 -C 6 -alcohols, such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol or 2-methyl-1-propanol, C 2 -C 5 -diols, such as Ethylene glycol, 1, 2-propylene glycol or 1, 4-butanediol, ketones, such as acetone, or carboxylic acid esters, such as ethyl acetate. A disadvantage of some of these cosolvents is that they have typical odors.
Das Cosolvens selbst ist unter den Reaktionsbedingungen idealerweise kein Nachvernetzer. Es kann jedoch im Grenzfall und abhängig von Verweilzeit und Temperatur dazu kommen, dass das Cosolvens teilweise zur Vernetzung beiträgt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Nachvernetzer relativ träge ist und daher auch selbst sein Cosolvens bilden kann, wie beispielsweise bei Einsatz cyclischer Carbonate der allgemeinen Formel (III), Diole der allgemeinen Formel (IIa) oder Polyole der allgemeinen Formel (IIb). Solche Nachvernetzer können im Gemisch mit reaktiveren Nachvernetzern auch in der Funktion als Cosolvens eingesetzt werden, da die eigentliche Nachvernetzungsreaktion dann bei niedrigeren Temperaturen und/oder kürzeren Verweilzeiten als in Abwesenheit des reaktiveren Vernetzers durchgeführt werden kann. Da das Cosolvens in relativ großen Mengen verwendet wird und auch teilweise im Produkt verbleibt, darf es nicht toxisch sein. The co-solvent itself is ideally not a postcrosslinker under the reaction conditions. However, in the limiting case and depending on residence time and temperature, it may happen that the cosolvent partially contributes to crosslinking. This is particularly the case when the postcrosslinker is relatively inert and therefore can itself form its cosolvent, such as when using cyclic carbonates of the general formula (III), diols of the general formula (IIa) or polyols of the general formula (IIb) , Such postcrosslinkers can also be used as cosolvents in a mixture with more reactive postcrosslinkers, since the actual postcrosslinking reaction can then be carried out at lower temperatures and / or shorter residence times than in the absence of the more reactive crosslinker. Since co-solvent is used in relatively large amounts and also remains partially in the product, it must not be toxic.
Im erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich die Diole der allgemeinen Formel (IIa), die Polyole der allgemeinen Formel (IIb), sowie die cyclischen Carbonate der allgemeinen Formel (III) auch als Cosolventien. Diese Funktion erfüllen sie in Gegenwart eines reaktiven Nachvernet- zers der allgemeinen Formel (I) und/oder (IV) und/oder einer Di- oder Triglycidylverbindung. Bevorzugte Cosolventien im erfindungsgemäßen Verfahren sind jedoch insbesondere die Diole der allgemeinen Formel (IIa), insbesondere, wenn die Hydroxygruppen sterisch durch Nachbar- gruppen an einer Reaktion behindert werden. Solche Diole eignen sich zwar prinzipiell auch als Nachvernetzer, erfordern dazu jedoch deutlich höhere Reaktionstemperaturen oder gegebenenfalls höhere Einsatzmengen als sterisch ungehinderte Diole. In the process according to the invention, the diols of the general formula (IIa), the polyols of the general formula (IIb), and the cyclic carbonates of the general formula (III) are suitable. also as cosolvents. They fulfill this function in the presence of a reactive secondary network of the general formula (I) and / or (IV) and / or a di- or triglycidyl compound. However, preferred cosolvents in the process according to the invention are, in particular, the diols of the general formula (IIa), in particular if the hydroxyl groups are hindered sterically by neighboring groups on a reaction. Although such diols are in principle also suitable as postcrosslinkers, however, they require significantly higher reaction temperatures or optionally higher amounts of use than sterically unhindered diols.
Besonders bevorzugte Kombinationen aus wenig reaktivem Nachvernetzer als Cosolvens und reaktivem Nachvernetzer sind Kombinationen von bevorzugten mehrwertigen Alkoholen, Diolen der allgemeinen Formel (IIa) und Polyolen der allgemeinen Formel (IIb), mit Amidacetalen oder Carbamaten der allgemeinen Formel (I). Particularly preferred combinations of less reactive postcrosslinker as cosolvent and reactive postcrosslinker are combinations of preferred polyhydric alcohols, diols of general formula (IIa) and polyols of general formula (IIb), with amide acetals or carbamates of general formula (I).
Geeignete Kombinationen sind beispielsweise 2-Oxazolidon/1 ,2-Propandiol und N-(2- Hydroxyethyl)-2-oxazolidon/1 ,2-Propandiol sowie Ethylenglykoldiglycidylether/1 ,2-Propandiol. Suitable combinations are, for example, 2-oxazolidone / 1, 2-propanediol and N- (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone / 1, 2-propanediol and ethylene glycol diglycidyl ether / 1, 2-propanediol.
Ganz besonders bevorzugte Kombinationen sind 2-Oxazolidon/1 ,3-Propandiol und N-(2- Hydroxyethyl)-2-oxazolidon/1 ,3-Propandiol. Weiterhin bevorzugte Kombinationen sind solche mit Ethylenglykoldiglycidylether oder Glyzer- indi- oder -triglycidylether mit folgenden Lösemitteln, Cosolventien oder Covernetzern: Isopro- panol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-Propylenglykol oder Gemischen davon. Very particularly preferred combinations are 2-oxazolidone / 1,3-propanediol and N- (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone / 1,3-propanediol. Further preferred combinations are those with ethylene glycol diglycidyl ether or glycerol indi- or triglycidyl ethers with the following solvents, cosolvents or co-crosslinkers: isopropanol, 1,3-propanediol, 1,2-propylene glycol or mixtures thereof.
Weiterhin bevorzugte Kombinationen sind solche mit 2-Oxazolidon oder (2-Hydroxyethyl)-2- oxazolidon in folgenden Lösemitteln, Cosolventien oder Covernetzern: Isopropanol, 1 ,3- Propandiol, 1 ,2-Propylenglykol, Ethylencarbonat, Propylencarbonat oder Gemischen davon. Further preferred combinations are those with 2-oxazolidone or (2-hydroxyethyl) -2-oxazolidone in the following solvents, cosolvents or co-crosslinkers: isopropanol, 1, 3-propanediol, 1, 2-propylene glycol, ethylene carbonate, propylene carbonate or mixtures thereof.
Häufig beträgt die Konzentration des Cosolvens in der wässrigen Nachvernetzerlösung, von 15 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von 20 bis 35 Gew.- %, bezogen auf die Nachvernetzerlösung. Bei Cosolventien, die mit Wasser nur begrenzt mischbar sind, wird man vorteilhaft die wässrige Nachvernetzerlösung so einstellen, dass nur eine Phase vorliegt, gegebenenfalls durch Erniedrigung der Konzentration des Cosolvens. Frequently, the concentration of cosolvent in the aqueous postcrosslinker solution is from 15 to 50% by weight, preferably from 15 to 40% by weight, particularly preferably from 20 to 35% by weight, based on the postcrosslinker solution. For cosolvents which are only slightly miscible with water, it is advantageous to adjust the aqueous postcrosslinker solution so that only one phase is present, if appropriate by lowering the concentration of the cosolvent.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird kein Cosolvens eingesetzt. Der Nachvernetzer wird dann nur als Lösung in Wasser angewandt, gegebenenfalls unter Zusatz eines Deagglomerati- onshilfsmittels. In a preferred embodiment, no cosolvent is used. The postcrosslinker is then used only as a solution in water, optionally with the addition of a Deagglomerati- onshilfsmittels.
Die Konzentration des mindestens einen Nachvernetzers in der wässrigen Nachvernetzerlösung, beträgt typischerweise 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 ,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Nachvernetzerlösung. Die Gesamtmenge der Nachvernetzerlösung bezogen auf Grundpolymer beträgt üblicherweise von 0,3 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 6 Gew.-%. The concentration of the at least one postcrosslinker in the aqueous postcrosslinker solution is typically from 1 to 20% by weight, preferably from 1 to 5% by weight, particularly preferably from 2 to 5% by weight, based on the postcrosslinker solution. The total amount of Nachvernetzerlösung based on the base polymer is usually from 0.3 to 15 wt .-%, preferably from 2 to 6 wt .-%.
Die eigentliche Oberflachennachvernetzung durch Reaktion des Oberflachennachvernetzers mit funktionellen Gruppen an der Oberfläche der Grundpolymerpartikel wird meist durch Erwärmung des mit Oberflächennachvernetzerlösung benetzten Grundpolymers durchgeführt, üblicherweise„Trocknung" genannt (aber nicht mit der oben beschriebenen Trocknung des Polymergeis aus der Polymerisation zu verwechseln, bei der typischerweise sehr viel mehr Flüssigkeit zu entfernen ist). Die Trocknung kann im Mischer selbst erfolgen, durch Beheizung des Mantels, durch Wärmeaustauschflächen oder Einblasen warmer Gase. Gleichzeitiges Versetzen des Superabsorbers mit Oberflächennachvernetzer und Trocknen kann beispielsweise in einem Wirbelschichttrockner erfolgen. Die Trocknung wird aber meist in einem nachgeschalteten Trockner, wie beispielsweise einem Hordentrockner, einem Drehrohrofen, ein Paddel- oder Scheibentrockner oder einer beheizbaren Schnecke durchgeführt. Geeignete Trockner sind beispielsweise als Solidair® oder Torusdisc®-T rockner von Bepex International LLC, 333 N.E. Taft Street, Minneapolis, MN 55413, U.S.A., oder als Paddel- oder Schaufeltrockner oder auch als Fließbetttrockner von Nara Machinery Co., Ltd., Zweigniederlassung Europa, Europaallee 46, 50226 Frechen, Deutschland erhältlich. Es ist möglich die Polymerpartikel zur Trocknung und Durchführung der Oberflächennachver- netzung über Kontaktflächen in einem nachgeschalteten Trockner zu beheizen, oder über zugeführtes warmes Inertgas, oder über eine Mischung eines oder mehrerer Inertgase mit Wasserdampf, oder nur mit Wasserdampf allein. Bei Zufuhr der Wärme über Kontaktflächen ist es möglich die Reaktion bei leichtem oder vollständigem Unterdruck unter Inertgas durchzuführen. Bei Verwendung von Wasserdampf zum direkten Beheizen der Polymerpartikel ist es erfindungsgemäß wünschenswert den Trockner bei Normaldruck oder Überdruck zu betreiben. In diesem Fall kann es sinnvoll sein den Nachvernetzungsschritt in einen Aufheizschritt mit Wasserdampf und einen Reaktionsschritt unter Inertgas aber ohne Wasserdampf aufzuspalten. Dies kann in einem oder mehreren Apparaten realisiert werden. Erfindungsgemäß können die Polymerparti- kel schon im Nachvernetzungsmischer mit Wasserdampf aufgeheizt werden. Das eingesetzte Grundpolymer kann aus vorhergehenden Prozessschritten noch eine Temperatur von 10 bis 120 °C aufweisen, die Nachvernetzerlösung kann eine Temperatur von 0 bis 70 °C aufweisen. Insbesondere kann die Nachvernetzerlösung zur Verminderung der Viskosität erwärmt werden. Bevorzugte Trocknungstemperaturen liegen im Bereich 100 bis 250°C, bevorzugt 120 bisThe actual surface postcrosslinking by reaction of the surface postcrosslinker with functional groups on the surface of the base polymer particles is usually carried out by heating the base polymer wetted with surface postcrosslinker solution, commonly called "drying" (but not to be confused with the above-described drying of the polymer gel from the polymerization, typically Drying can be carried out in the mixer itself, by heating the jacket, by heat exchange surfaces or by blowing warm gases in. Simultaneous addition of the superabsorber with surface postcrosslinker and drying can take place, for example, in a fluidized bed dryer A downstream dryer, such as a hopper dryer, a rotary kiln, a paddle or disc dryer or a heated screw performed Suitable dryers are beispielswe ise as Solidair ® or Torusdisc ® -T Rockner from Bepex International LLC, 333 NE Taft Street, Minneapolis, MN 55413, USA, or as a paddle or paddle dryer or as a fluidized bed dryer of Nara Machinery Co., Ltd., branch Europa, Europa Allee 46, 50226 Frechen, Germany available. It is possible to heat the polymer particles for drying and performing the surface post-crosslinking via contact surfaces in a downstream dryer, or via supplied warm inert gas, or via a mixture of one or more inert gases with water vapor, or only with steam alone. When the heat is supplied via contact surfaces, it is possible to carry out the reaction under slight or complete underpressure under inert gas. When steam is used for directly heating the polymer particles, it is desirable according to the invention to operate the dryer at normal pressure or overpressure. In this case, it may be useful to split the postcrosslinking step into a heating step with steam and a reaction step under inert gas but without water vapor. This can be realized in one or more apparatuses. According to the invention, the polymer particles can already be heated in the post-crosslinking mixer with steam. The base polymer used may still have a temperature of 10 to 120 ° C from previous process steps, the postcrosslinker solution may have a temperature of 0 to 70 ° C. In particular, the postcrosslinker solution can be heated to reduce the viscosity. Preferred drying temperatures are in the range 100 to 250 ° C, preferably 120 to
220°C, besonders bevorzugt 130 bis 210°C, ganz besonders bevorzugt 150 bis 200°C. Die bevorzugte Verweilzeit bei dieser Temperatur im Reaktionsmischer oder Trockner beträgt vorzugsweise mindestens 10 Minuten, besonders bevorzugt mindestens 20 Minuten, ganz besonders bevorzugt mindestens 30 Minuten, und üblicherweise höchstens 60 Minuten. Typischer- weise wird die Trocknung so geführt, dass der Superabsorber einen Restfeuchtegehalt von im Allgemeinen mindestens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,2 Gew.-% und in besonders bevorzugter Form mindestens 0,5 Gew.-% sowie im Allgemeinen höchstens 15 Gew.-%, vor- zugsweise höchstens 10 Gew.-% und in besonders bevorzugter Form höchstens 8 Gew.-% aufweist. 220 ° C, more preferably 130 to 210 ° C, most preferably 150 to 200 ° C. The preferred residence time at this temperature in the reaction mixer or dryer is preferably at least 10 minutes, more preferably at least 20 minutes, most preferably at least 30 minutes, and usually at most 60 minutes. Typically, the drying is conducted so that the superabsorber has a residual moisture content of generally at least 0.1% by weight, preferably at least 0.2% by weight and in a particularly preferred form at least 0.5% by weight and in the Generally not more than 15% by weight preferably at most 10% by weight and in a particularly preferred form at most 8% by weight.
Die Nachvernetzung kann unter normalen atmosphärischen Bedingungen stattfinden. Normale atmosphärische Bedingungen bedeutet, dass keine technischen Vorkehrungen getroffen werden, um den Partialdruck oxidierender Gase wie den des atmosphärischen Sauerstoffs im Apparat, in dem die Nachvernetzungsreaktion überwiegend stattfindet (dem„Nachvernetzungsreaktor", typischerweise der Trockner) zu verringern. Es ist jedoch bevorzugt, die Nachvernetzungsreaktion unter verringertem Partialdruck oxidierender Gase durchzuführen. Oxidierende Gase sind Stoffe, die bei 23 °C einen Dampfdruck von mindestens 1013 mbar aufweisen und in Verbrennungsvorgängen als Oxidationsmittel wirken, beispielsweise Sauerstoff, Stickoxid und Stickstoffdioxid, insbesondere Sauerstoff. Vorzugsweise beträgt der Partialdruck oxidierender Gase dabei weniger als 140 mbar, bevorzugt weniger als 100 mbar, besonders bevorzugt weniger als 50 mbar, ganz besonders bevorzugt weniger als 10 mbar. Wird die thermische Nach- Vernetzung bei Umgebungsdruck, d. h. bei einem Gesamtdruck um 1013 mbar, durchgeführt, so wird der Gesamtpartialdruck der oxidierenden Gase über deren Volumenanteil festgelegt. Der Anteil der oxidierenden Gase beträgt dabei vorzugsweise weniger als 14 Vol.-%, bevorzugt weniger als 10 Vol.-%, besonders bevorzugt weniger als 5 Vol.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 1 Vol.-%. Postcrosslinking can take place under normal atmospheric conditions. Normal atmospheric conditions means that no technical precautions are taken to reduce the partial pressure of oxidizing gases such as atmospheric oxygen in the apparatus in which the postcrosslinking reaction predominantly takes place (the "postcrosslinking reactor", typically the dryer) Oxidizing gases are substances which have a vapor pressure of at least 1013 mbar at 23 ° C. and act as oxidizing agents in combustion processes, for example oxygen, nitrogen oxide and nitrogen dioxide, in particular oxygen, and the partial pressure of oxidizing gases is preferably less as 140 mbar, preferably less than 100 mbar, particularly preferably less than 50 mbar, very particularly preferably less than 10 mbar If the thermal post-crosslinking is carried out at ambient pressure, ie at a total pressure of 1013 mbar rt, the total partial pressure of the oxidizing gases is determined by their volume fraction. The proportion of oxidizing gases is preferably less than 14% by volume, preferably less than 10% by volume, particularly preferably less than 5% by volume, very particularly preferably less than 1% by volume.
Die Nachvernetzung kann unter vermindertem Druck durchgeführt werden, d. h. bei einem Gesamtdruck von weniger als 1 .013 mbar. Der Gesamtdruck beträgt typischerweise weniger als 670 mbar, vorzugsweise weniger als 480 mbar, besonders bevorzugt weniger als 300 mbar, ganz besonders bevorzugt weniger als 200 mbar. Werden Trocknung und Nachvernetzung un- ter Luft mit einem Sauerstoffgehalt von 20,8 Vol.-% durchgeführt, so betragen die zu den obengenannten Gesamtdrücken korrespondierenden Sauerstoffpartiald rücke 139 mbar (670 mbar), 100 mbar (480 mbar), 62 mbar (300 mbar) und 42 mbar (200 mbar), wobei die jeweiligen Gesamtdrücke in den Klammern stehen. Eine andere Möglichkeit, den Partialdruck oxidierender Gase zu senken, ist die Einleitung von nicht oxidierenden Gasen, insbesondere Inertgasen in den zur Nachvernetzung verwendeten Apparat. Geeignete Inertgase sind bei der Nachvernetzungstemperatur und gegebenem Druck im Nachvernetzungstrockner gasförmig vorliegende Stoffe, die unter diesen Bedingungen nicht oxidierend auf die Bestandteile der trocknenden Polymerpartikel wirken, beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid, Argon, Wasserdampf, wobei Stickstoff bevorzugt ist. Die Inertgasmenge beträgt im Allgemeinen von 0,0001 bis 10 m3, bevorzugt 0,001 bis 5 m3, besonders bevorzugt 0,005 bis 1 m3, und ganz besonders bevorzugt 0,005 bis 0,1 m3, bezogen auf 1 kg Superabsorber. The post-crosslinking can be carried out under reduced pressure, ie at a total pressure of less than 1 .013 mbar. The total pressure is typically less than 670 mbar, preferably less than 480 mbar, more preferably less than 300 mbar, most preferably less than 200 mbar. If drying and post-crosslinking are carried out in air with an oxygen content of 20.8% by volume, the oxygen partial pressures corresponding to the abovementioned total pressures are 139 mbar (670 mbar), 100 mbar (480 mbar), 62 mbar (300 mbar ) and 42 mbar (200 mbar), the respective total pressures being in parentheses. Another way to reduce the partial pressure of oxidizing gases, the introduction of non-oxidizing gases, especially inert gases in the apparatus used for post-crosslinking. Suitable inert gases at the post-crosslinking temperature and given pressure in the post-crosslinking dryer are gaseous substances which do not oxidize under these conditions to the constituents of the drying polymer particles, for example nitrogen, carbon dioxide, argon, water vapor, nitrogen being preferred. The amount of inert gas is generally from 0.0001 to 10 m 3 , preferably from 0.001 to 5 m 3 , more preferably from 0.005 to 1 m 3 , and most preferably from 0.005 to 0.1 m 3 , based on 1 kg of superabsorbent.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann das Inertgas, wenn es nicht Wasserdampf enthält, über Düsen in den Nachvernetzungstrockner eingeblasen werden, besonders bevorzugt wird das Inertgas aber bereits im oder kurz vor dem Mischer, indem der Superabsorber mit Oberflächen- nachvernetzer versetzt wird, über Düsen dem Polymerpartikelstrom zugegeben. Selbstverständlich können aus dem Trockner abgeführte Dämpfe von Cosolventien außerhalb des Trockners wieder kondensiert und gegebenenfalls rezykliert werden. In the process according to the invention, the inert gas, if it does not contain water vapor, can be injected via nozzles into the postcrosslinking dryer, more preferably, however, the inert gas is already added to the polymer particle stream via nozzles in or just before the mixer by adding surface postcrosslinker to the superabsorber , Of course, vapors of cosolvents removed from the dryer can be condensed outside the dryer again and, if necessary, recycled.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden vor, während oder nach der Nachvernetzung zusätzlich zu den Nachvernetzern polyvalente Kationen auf die Partikeloberfläche aufgebracht. Dies ist im Prinzip eine weitere Oberflächennachvernetzung durch ionische, nicht kovalente Bindungen, wird aber gelegentlich auch als„Komplexierung" mit den betreffenden Metallionen oder einfach als„Beschichtung" mit den betreffenden Substanzen (dem„Komplexierungsmittel") bezeichnet. In a preferred embodiment of the present invention, polyvalent cations are applied to the particle surface in addition to the postcrosslinkers before, during or after the postcrosslinking. This is, in principle, further surface postcrosslinking by ionic, noncovalent bonds, but is sometimes referred to as "complexing" with the respective metal ions, or simply as "coating" with the subject substances (the "complexing agent").
Dieses Aufbringen von polyvalenten Kationen erfolgt durch Aufsprühen von Lösungen zwei- oder mehrwertiger Kationen, meist zwei-, drei- oder vierwertiger Metallkationen, aber auch polyvalenter Kationen wie formal ganz oder teilweise aus Vinylaminmonomeren aufgebauter Polymere wie teilweise oder vollständig hydrolysiertes Polyvinylamid (sogenanntes„Polyvinyla- min"), dessen Amingruppen stets - auch bei sehr hohen pH-Werten - teilweise zu Ammoniumgruppen protoniert vorliegen. Beispiele verwendbarer zweiwertiger Metallkationen sind insbesondere die zweiwertigen Kationen von Metallen der Gruppen 2 (insbesondere Mg, Ca, Sr, Ba), 7 (insbesondere Mn), 8 (insbesondere Fe), 9 (insbesondere Co), 10 (insbesondere Ni), 1 1 (insbesondere Cu) und 12 (insbesondere Zn) des Periodensystems der Elemente. Beispiele ver- wendbarer dreiwertiger Metallkationen sind insbesondere die dreiwertigen Kationen von Metallen der Gruppen 3 einschließlich der Lanthaniden (insbesondere Sc, Y, La, Ce), 8 (insbesondere Fe), 1 1 (insbesondere Au), 13 (insbesondere AI) und 14 (insbesondere Bi) des Periodensystems der Elemente. Beispiele verwendbarer vierwertiger Kationen sind insbesondere die vier- wertigen Kationen von Metallen der Lanthaniden (insbesondere Ce) sowie der Gruppe 4 (insbe- sondere Ti, Zr, Hf) des Periodensystems der Elemente. Die Metallkationen können sowohl allein als auch im Gemisch untereinander eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung dreiwertiger Metallkationen. Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung von Aluminiumkationen. Von den genannten Metall-Kationen sind alle Metallsalze geeignet, die eine ausreichende Löslichkeit in dem zu verwendenden Lösungsmittel besitzen. Besonders geeignet sind Metallsalze mit schwach komplexierenden Anionen wie zum Beispiel Chlorid, Nitrat und Sulfat, Hydrogensulfat, Carbonat, Hydrogencarbonat, Nitrat, Phosphat, Hydrogenphosphat, oder Dihydrogen- phosphat. Bevorzugt sind Salze von Mono- und Dicarbonsäuren, Hydroxisäuren, Ketosäuren sowie Aminosäuren oder basische Salze. Beispielsweise genannt seien bevorzugt Acetate, Propionate, Tartrate, Maleate, Citrate, Laktate, Malate, Succinate. Ebenso bevorzugt ist die Verwendung von Hydroxiden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von 2- Hydroxicarbonsäuresalzen wie Citraten und Laktaten. Beispiele besonders bevorzugter Metallsalze sind Alkali- und Erdalkalimetallaluminate und deren Hydrate, etwa Natriumaluminat und dessen Hydrate, Alkali- und Erdalkalimetalllactate und -citrate und deren Hydrate, Aluminiu- macetat, Aluminiumpropionat, Aluminiumeitrat und Aluminiumlaktat. Die genannten Kationen und Salze können in Reinform oder als Gemisch verschiedener Kationen oder Salze verwendet werden. Die eingesetzten Salze des zwei und/oder dreiwertigen Metallkations können weitere Nebenbestandteile wie noch unneutralisierte Carbonsäure und/oder Alkalisalze der neutralisierten Carbonsäure enthalten. Bevorzugte Alkalisalze sind die des Nat- riums, Kaliums und des Ammoniums. Sie werden typischerweise als wässerige Lösung eingesetzt, welche durch Auflösen der festen Salze in Wasser gewonnen wird, oder bevorzugt direkt als solche erzeugt wird, wodurch gegebenenfalls Trocknungs- und Reinigungsschritte vermieden werden. Vorteilhaft können auch die Hydrate der genannten Salze eingesetzt werden, die sich oft schneller in Wasser lösen als die wasserfreien Salze. This polyvalent cation is applied by spraying solutions of divalent or polyvalent cations, usually divalent, trivalent or tetravalent metal cations, but also polyvalent cations such as formally wholly or partially made of vinylamine monomers such as partially or completely hydrolyzed polyvinylamide (so-called "polyvinylamines"). min "), whose amine groups are always partially protonated to ammonium groups, even at very high pH values Examples of divalent metal cations which may be used are in particular the divalent cations of metals of groups 2 (especially Mg, Ca, Sr, Ba), 7 (in particular Mn), 8 (in particular Fe), 9 (in particular Co), 10 (in particular Ni), 1 1 (in particular Cu) and 12 (in particular Zn) of the Periodic Table of the Elements Examples of trivalent metal cations which may be used are in particular the trivalent cations of Group 3 metals including the lanthanides (especially Sc, Y, La, Ce), 8 (esp ere Fe), 1 1 (in particular Au), 13 (in particular Al) and 14 (in particular Bi) of the Periodic Table of the Elements. Examples of suitable tetravalent cations are, in particular, the tetravalent cations of metals of the lanthanides (in particular Ce) and of group 4 (in particular Ti, Zr, Hf) of the Periodic Table of the Elements. The metal cations can be used alone or mixed with each other. Particularly preferred is the use of trivalent metal cations. Very particularly preferred is the use of aluminum cations. Of the cited metal cations, all metal salts which have sufficient solubility in the solvent to be used are suitable. Particularly suitable are metal salts with weakly complexing anions such as chloride, nitrate and sulfate, hydrogen sulfate, carbonate, bicarbonate, nitrate, phosphate, hydrogen phosphate, or dihydrogen phosphate. Preferred are salts of mono- and dicarboxylic acids, hydroxy acids, keto acids and amino acids or basic salts. Examples which may be mentioned are preferably acetates, propionates, tartrates, maleates, citrates, lactates, malates, succinates. Also preferred is the use of hydroxides. Particularly preferred is the use of 2-hydroxycarboxylic acid salts such as citrates and lactates. Examples of particularly preferred metal salts are alkali metal and alkaline earth metal aluminates and their hydrates, such as sodium aluminate and its hydrates, alkali metal and alkaline earth metal lactates and citrates and their hydrates, aluminum acetate, aluminum propionate, aluminum citrate and aluminum lactate. The cations and salts mentioned can be used in pure form or as a mixture of different cations or salts. The salts of the two and / or trivalent metal cation used may contain further secondary constituents such as unneutralized carboxylic acid and / or alkali metal salts of the neutralized carboxylic acid. Preferred alkali metal salts are those of sodium, potassium and ammonium. They are typically used as an aqueous solution, which is obtained by dissolving the solid salts in water, or is preferably produced directly as such, whereby optionally drying and cleaning steps are avoided. Advantageously, the hydrates of said salts can be used, which often dissolve faster in water than the anhydrous salts.
Die Einsatzmenge an Metallsalz beträgt im Allgemeinen mindestens 0,001 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,01 Gew.-% und in besonders bevorzugter Form mindestens 0,1 Gew.-%, beispielsweise mindestens 0,4 Gew.-% sowie im Allgemeinen höchstens 5 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 2,5 Gew.-% und in besonders bevorzugter Form höchstens 1 Gew.-%, bei- spielsweise höchstens 0,7 Gew.-% jeweils bezogen auf die Masse des Grundpolymeren. The amount of metal salt used is generally at least 0.001 wt .-%, preferably at least 0.01 wt .-% and in a particularly preferred form at least 0.1 wt .-%, for example at least 0.4 wt .-% and generally at most 5 wt .-%, preferably at most 2.5 wt .-% and in a particularly preferred form at most 1 wt .-%, for example at most 0.7 wt .-% in each case based on the mass of the base polymer.
Das Salz des dreiwertigen Metallkations kann als Lösung oder Suspension eingesetzt werden. Als Lösungsmittel für die Metallsalze können Wasser, Alkohole, DMF, DMSO sowie Mischungen dieser Komponenten eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind Wasser und Was- ser/Alkohol-Mischungen wie zum Bespiel Wasser/Methanol, Wasser/1 ,2-Propandiol und Wasser/1 ,3-Propandiol. The salt of the trivalent metal cation can be used as a solution or suspension. As solvents for the metal salts, water, alcohols, DMF, DMSO and mixtures of these components can be used. Particularly preferred are water and water / alcohol mixtures such as water / methanol, water / 1, 2-propanediol and water / 1, 3-propanediol.
Die Behandlung des Grundpolymeren mit Lösung eines zwei- oder mehrwertigen Kations erfolgt in gleicher Weise wie die mit Oberflächennachvernetzer, einschließlich des Trocknungsschritts. Oberflächennachvernetzer und polyvalentes Kation können in einer gemeinsamen Lösung oder als getrennte Lösungen aufgesprüht werden. Das Aufsprühen der Metallsalz-Lösung auf die Superabsorberpartikel kann sowohl vor als auch nach der Oberflächennachvernetzung erfolgen. In einem besonders bevorzugten Verfahren erfolgt die Aufsprühung der Metallsalz-Lösung im gleichen Schritt mit dem Aufsprühen der Vernetzer-Lösung, wobei beide Lösungen getrennt nacheinander oder gleichzeitig über zwei Düsen aufgesprüht werden, oder Vernetzer- und Metallsalz-Lösung vereint über eine Düse aufgesprüht werden können. The treatment of the base polymer with solution of a divalent or polyvalent cation is carried out in the same way as with surface postcrosslinkers, including the drying step. Surface postcrosslinker and polyvalent cation can be sprayed in a common solution or as separate solutions. The spraying of the metal salt solution onto the superabsorbent particles can be carried out both before and after the surface postcrosslinking. In a particularly preferred method, the spraying of the metal salt solution is carried out in the same step by spraying the crosslinker solution, wherein both solutions are sprayed separately successively or simultaneously via two nozzles, or crosslinker and metal salt solution can be sprayed together via a nozzle ,
Insbesondere wenn ein drei- oder hohervalentes Metallkation wie Aluminium zur Komplexierung verwendet wird, wird wahlweise auch ein basisches Salz eines zweiwertigen Metallkations oder ein Gemisch solcher Salze zugegeben. Basische Salze sind Salze, die geeignet sind den pH- Wert einer sauren wässrigen Lösung zu erhöhen, vorzugsweise einer 0,1 N Salzsäure. Basische Salze sind üblicherweise Salze einer starken Base mit einer schwachen Säure. In particular, when a trivalent or higher valent metal cation such as aluminum is used for complexation, optionally a basic salt of a divalent metal cation or a mixture of such salts is also added. Basic salts are salts which are suitable for increasing the pH of an acidic aqueous solution, preferably a 0.1 N hydrochloric acid. Basic salts are usually salts of a strong base with a weak acid.
Das zweiwertige Metallkation des optionalen basischen Salzes ist vorzugsweise ein Metallkati- on der Gruppe 2 des Periodensystems der Elemente, besonders bevorzugt Calcium oder Strontium, ganz besonders bevorzugt Calcium. Die basischen Salze der zweiwertigen Metallkationen sind vorzugsweise Salze schwacher anorganischer Säuren, schwacher organischer Säuren und/oder Salze von Aminosäuren, besonders bevorzugt Hydroxide, Hydrogencarbonate, Carbonate, Acetate, Propionate, Citrate, Glu- konate, Laktate, Tartrate, Malate, Succinate, Maleate und/oder Fumarate, ganz besonders be- vorzugt Hydroxide, Hydrogencarbonate, Carbonate, Propionate und/oder Laktate. Das basische Salz ist vorzugsweise wasserlöslich. Wasserlösliche Salze sind Salze, welche bei 20 °C eine Wasserlöslichkeit von mindestens 0,5 g Salz pro Liter Wasser, vorzugsweise mindestens 1 g Salz pro I Wasser, bevorzugt mindestens 10 g Salz pro I Wasser, besonders bevorzugt mindestens 100 g Salz pro I Wasser, ganz besonders bevorzugt mindestens 200 g Salz pro I Wasser, aufweisen. Erfindungsgemäß verwendbar sind jedoch auch solche Salze, die diese Mindestlös- lichkeit bei der Aufsprühtemperatur der Sprühlösung aufweisen. Vorteilhaft können auch die Hydrate der genannten Salze eingesetzt werden, die sich oft schneller in Wasser lösen als die wasserfreien Salze. Geeignete basische Salze zweiwertiger Metallkationen sind beispielsweise Calciumhydroxid, Strontiumhydroxid, Calciumhydrogencarbonat, Strontiumhydrogencarbonat, Calciumacetat, Strontiumacetat, Calciumpropionat, Calciumlaktat, Strontiumpropionat, Strontiumlaktat, The bivalent metal cation of the optional basic salt is preferably a metal cation of group 2 of the Periodic Table of the Elements, more preferably calcium or strontium, most preferably calcium. The basic salts of divalent metal cations are preferably salts of weak inorganic acids, weak organic acids and / or salts of amino acids, more preferably hydroxides, bicarbonates, carbonates, acetates, propionates, citrates, gluconates, lactates, tartrates, malates, succinates, maleates and / or fumarates, very particularly preferably hydroxides, bicarbonates, carbonates, propionates and / or lactates. The basic salt is preferably water-soluble. Water-soluble salts are salts which at 20 ° C a water solubility of at least 0.5 g of salt per liter of water, preferably at least 1 g of salt per liter of water, preferably at least 10 g of salt per liter of water, more preferably at least 100 g of salt per liter of water , very particularly preferably at least 200 g of salt per liter of water. However, salts which have this minimum solubility at the spray-on temperature of the spray solution can also be used according to the invention. Advantageously, the hydrates of said salts can be used, which often dissolve faster in water than the anhydrous salts. Suitable basic salts of divalent metal cations are, for example, calcium hydroxide, strontium hydroxide, calcium hydrogencarbonate, strontium hydrogencarbonate, calcium acetate, strontium acetate, calcium propionate, calcium lactate, strontium propionate, strontium lactate,
Zinklaktat, Calciumcarbonat und Strontiumcarbonat. Wenn die Wasserlöslichkeit nicht dazu ausreicht, eine Sprühlösung der gewünschten Konzentration herzustellen, dann können auch Dispersionen des festen Salzes in seiner gesättigten wässerigen Lösung eingesetzt werden. Beispielsweise können Calciumcarbonat, Strontiumcarbonat, Calciumsulfit, Strontiumsulfit, Calciumphosphat und Strontiumphosphat auch als wässri- ge Dispersionen eingesetzt werden. Zinc lactate, calcium carbonate and strontium carbonate. If the water solubility is insufficient to produce a spray solution of the desired concentration, dispersions of the solid salt in its saturated aqueous solution can also be used. For example, calcium carbonate, strontium carbonate, calcium sulfite, strontium sulfite, calcium phosphate and strontium phosphate can also be used as aqueous dispersions.
Die Menge an basischem Salz des zweiwertigen Metallkations, bezogen auf die Masse des Grundpolymers, beträgt typischerweise von 0,001 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 2,5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 1 ,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 0,4 bis 0,7 Gew.-%. The amount of basic salt of the divalent metal cation, based on the mass of the base polymer, is typically from 0.001 to 5% by weight, preferably from 0.01 to 2.5% by weight, preferably 0.1 to 1.5% by weight .-%, more preferably from 0.1 to 1 wt .-%, most preferably from 0.4 to 0.7 wt .-%.
Das basische Salz des zweiwertigen Metallkations kann als Lösung oder Suspension eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Calciumlaktat-Lösungen oder Calciumhydroxid-Suspensionen. Üblicherweise werden die Salze mit einer Wassermenge von nicht mehr als 15 Gew.-% vorzugsweise von nicht mehr als 8 Gew.-%, besonders bevorzugt von nicht mehr als 5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von nicht mehr als 2 Gew.-% bezogen auf den Superabsorber aufgesprüht. The basic salt of the divalent metal cation can be used as a solution or suspension. Examples of these are calcium lactate solutions or calcium hydroxide suspensions. Usually, the salts with an amount of water of not more than 15% by weight, preferably not more than 8% by weight, more preferably not more than 5% by weight, most preferably not more than 2% by weight. % sprayed on the superabsorber.
Vorzugsweise wird eine wässrige Lösung des basischen Salzes auf den Superabsorber aufgesprüht. Bequemerweise wird das basische Salz gleichzeitig mit dem Oberflächennachvernet- zungsmittel, dem Komplexierungsmittel oder als weiterer Bestandteil der Lösungen dieser Mittel zugegeben. Für diese basischen Salze ist die Zugabe im Gemisch mit dem Komplexierungsmittel bevorzugt. Wenn die Lösung des basischen Salzes nicht mit der Lösung des Komplexie- rungsmittels ohne Ausfällung mischbar ist, so können die Lösungen separat nacheinander oder zeitgleich aus zwei Düsen aufgesprüht werden. Preferably, an aqueous solution of the basic salt is sprayed onto the superabsorbent. Conveniently, the basic salt is added simultaneously with the surface postcrosslinker, the complexing agent, or as another component of the solutions of these agents. For these basic salts, addition in admixture with the complexing agent is preferred. If the solution of the basic salt is not compatible with the solution of Mixture is miscible without precipitation, the solutions can be sprayed separately in succession or simultaneously from two nozzles.
Dem Superabsorber wird wahlweise auch eine reduzierende Verbindung zugesetzt. Beispiele reduzierender Verbindungen sind Hypophosphite, Sulfinate, Sulfite, Sulfonsäure-Derivate oder Sulfinsäure-Derivate, wie sie beispielsweise in der Form des Dinatriumsalzes der 2-Hydroxy-2- sulfonatoessigsäure unter der Bezeichnung BLANCOLEN® HP oder in Form von Gemischen aus dem Natriumsalz der 2-Hydroxy-2-sulfinatoessigsäure, dem Dinatriumsalz der 2-Hydroxy-2- sulfonatoessigsäure und Natriumbisulfit unter den Bezeichnungen BRÜGGOLIT® FF6M oder BRÜGGOLIT® FF7, alternativ BRUGGOLITE® FF6M oder BRUGGOLITE® FF7 von L. Brüggemann KG (Salzstraße 131 , 74076 Heilbronn, Deutschland, www.brueggemann.com) erhältlich sind. Optionally, a reducing compound is also added to the superabsorbent. Examples of reducing compounds are hypophosphites, sulfinates, sulfites, sulfonic acid derivatives or sulfinic acid derivatives as sulfonatoacetic acid, for example in the form of the disodium salt of 2-hydroxy-2 under the designation BLANCOLEN ® HP or in the form of mixtures of the sodium salt of 2 hydroxy-2-sulfinatoacetic acid, the disodium salt of 2-hydroxy-2-sulfonatoacetic acid and sodium bisulfite under the designations Brüggolit ® FF6M or Brüggolit ® FF7, alternatively Bruggolite ® FF6M or Bruggolite ® FF7 from L. Bruggemann KG (Salzstraße 131, 74076 Heilbronn, Germany, www.brueggemann.com) are available.
Der Zusatz einer oder mehrerer reduzierender Verbindungen zum Superabsorber erfolgt auf übliche Weise durch Zugabe der Verbindung in Substanz, als Lösung oder als Suspension in einem Lösungs- oder Suspensionsmittel während oder nach der Herstellung des Superabsor- bers. Typischerweise wird eine Lösung oder Suspension der reduzierenden Verbindung in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel verwendet, beispielsweise in einem Alkohol oder Polyol oder in Mischungen davon. Beispiele geeigneter Lösungs- oder Suspensionsmittel sind Wasser, Isopropanol/Wasser, 1 ,3-Propandiol/Wasser und Propylenglykol/Wasser, wobei das Mischungsmassenverhältnis vorzugsweise von 20:80 bis 40:60 beträgt. Der Lösung oder Suspension kann ein Tensid zugesetzt werden. Falls reduzierende Verbindungen zugesetzt werden, werden sie im Allgemeinen in einer Menge von mindestens 0,0001 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,001 Gew.-% und in besonders bevorzugter Form mindestens 0,025 Gew.- %, beispielsweise mindestens 0,1 Gew.-% oder mindestens 0,3 Gew.-% sowie im Allgemeinen höchstens 3 Gew.-%, in bevorzugter Form höchstens 2,5 Gew.-% und in besonders bevorzugter Form höchstens 1 ,5 Gew.-%, beispielsweise höchstens 1 Gew.-% oder 0,7 Gew.-% zugesetzt, jeweils auf das Gesamtgewicht des Superabsorbers bezogen. Die reduzierende Verbindung wird im Allgemeinen auf genau die gleiche Weise mit dem an sich bekannten Superabsorber vermischt wie die zur Oberflächennachvernetzung auf den Superabsorber aufgebrachte, einen Oberflächennachvernetzer enthaltende Lösung oder Suspension. Die reduzierende Verbindung kann als Bestandteil der zur Oberflächennachvernetzung aufgebrachten Lösung oder einer ihrer Komponenten auf ein Grundpolymer aufgebracht werden, also der Lösung des Oberflächennachvernetzers oder einer ihrer Komponenten zugesetzt werden. Der mit Oberflächennachvernetzungsmittel und reduzierender Verbindung beschichtete Superabsorber durchläuft dann die weiteren zur Oberflächennachvernetzung erforderlichen Verfahrensschritte, beispielsweise eine thermisch induzierte Reaktion des Oberflächennachvernet- zungsmittels mit dem Superabsorber. Dieses Verfahren ist vergleichsweise einfach und wirt- schaftlich. Falls höchste Stabilität gegen Verfärbung bei längerer Lagerung wesentlich ist, wird die reduzierende Verbindung vorzugsweise nach der Oberflächennachvernetzung in einem eigenen Verfahrensschritt aufgebracht. Falls sie als Lösung oder Suspension aufgebracht wird, erfolgt die Aufbringung dabei auf den bereits oberflächennachvernetzten Superabsorber in gleicher Weise wie die Aufbringung des Oberflächennachvernetzungsmittels auf das Grundpolymer. Meist, aber nicht notwendigerweise wird anschließend ebenso wie bei der Oberflächennachvernetzung erwärmt, um den Superabsorber wieder zu trocknen. Die bei dieser Trocknung eingestellte Temperatur liegt dann aber im Allgemeinen bei höchstens 1 10 °C, vorzugsweise höchstens 100 °C und in besonders bevorzugter Weise höchstens 90 °C, um unerwünschte Reaktionen der reduzierenden Verbindung zu vermeiden. Die Temperatur wird so eingestellt, dass in Anbetracht der Verweilzeit im Trocknungsaggregat der gewünschte Wassergehalt des Superabsorbers erreicht wird. Es ist durchaus auch möglich und bequem, die reduzierende Verbindung einzeln oder gemeinsam mit anderen üblichen Hilfsmitteln, beispielsweise Staubbindemitteln, dem erfindungsgemäß zuzusetzenden pyrogenem Aluminiumoxid, anderen Mitteln gegen Ver- backung oder Wasser zur Rückbefeuchtung des Superabsorbers, wie unten für diese Hilfsmittel beschrieben zuzugeben, beispielsweise in einem der Oberflächennachvernetzung nachgeschalteten Kühler. Die Temperatur der Polymerpartikel beträgt in diesem Fall zwischen 0 °C und 190 °C, bevorzugt weniger als 160 °C, mehr bevorzugt weniger als 130 °C, noch mehr bevorzugt weniger als 100 °C, und am meisten bevorzugt weniger als 70 °C. Die Polymerpartikel werden gegebenenfalls nach Beschichtung zügig auf Temperaturen unterhalb der Zersetzungstemperatur der reduzierenden Verbindung abgekühlt. The addition of one or more reducing compounds to the superabsorber is carried out in the usual way by addition of the compound in bulk, as a solution or as a suspension in a solvent or suspending agent during or after the preparation of the superabsorber. Typically, a solution or suspension of the reducing compound in water or an organic solvent is used, for example in an alcohol or polyol or in mixtures thereof. Examples of suitable solvents or suspension agents are water, isopropanol / water, 1, 3-propanediol / water and propylene glycol / water, wherein the mixture mass ratio is preferably from 20:80 to 40:60. A surfactant may be added to the solution or suspension. If reducing compounds are added, they will generally be present in an amount of at least 0.0001% by weight, preferably at least 0.001% by weight, and more preferably at least 0.025% by weight, for example at least 0.1% by weight. % or at least 0.3 wt .-% and generally at most 3 wt .-%, more preferably at most 2.5 wt .-% and in a particularly preferred form at most 1, 5 wt .-%, for example at most 1 wt. -% or 0.7 wt .-% added, each based on the total weight of the superabsorbent. The reducing compound is generally mixed in exactly the same way with the per se known superabsorbent as the surface postcrosslinking agent applied to the superabsorbent, a surface postcrosslinker containing solution or suspension. The reducing compound can be applied as a constituent of the solution applied to the surface postcrosslinking or one of its components to a base polymer, that is to say added to the solution of the surface postcrosslinker or one of its components. The superabsorbent coated with surface postcrosslinker and reducing compound then passes through the further process steps required for surface postcrosslinking, for example a thermally induced reaction of the surface postcrosslinker with the superabsorber. This process is comparatively simple and economical. If the greatest stability against discoloration on prolonged storage is essential, the reducing compound is preferably applied after the surface postcrosslinking in a separate process step. If it is applied as a solution or suspension, it is applied to the already surface-postcrosslinked superabsorber in the same way as the application of the surface postcrosslinker to the base polymer. Most, but not necessarily, is then heated as well as in the surface postcrosslinking to rewet the superabsorber. However, the temperature set in this drying is then generally at most 1 10 ° C, preferably at most 100 ° C and most preferably at most 90 ° C to avoid undesirable reactions of the reducing compound. The temperature is adjusted so that, in view of the residence time in the drying unit, the desired water content of the superabsorber is achieved. It is also possible and convenient to add the reducing compound singly or together with other customary auxiliaries, for example dust binders, the pyrogenic alumina to be added according to the invention, other anti-caking agents or water for rewetting the superabsorber, as described below for these aids, for example in a downstream of the surface post-cooler. The temperature of the polymer particles in this case is between 0 ° C and 190 ° C, preferably less than 160 ° C, more preferably less than 130 ° C, even more preferably less than 100 ° C, and most preferably less than 70 ° C , The polymer particles are optionally rapidly cooled to temperatures below the decomposition temperature of the reducing compound after coating.
Sofern im Anschluss an die Oberflächennachvernetzung und/oder Behandlung mit Komplexbildner ein Trocknungsschritt durchgeführt wird, ist es vorteilhaft, aber nicht unbedingt notwen- dig, das Produkt nach der Trocknung zu kühlen. Die Kühlung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen, bequemerweise wird das Produkt dazu kontinuierlich in einen dem Trockner nachgeschalteten Kühler gefördert. Dazu kann jeder zur Abfuhr von Wärme aus pulverförmigen Feststoffen bekannte Apparat verwendet werden, insbesondere jede oben als Trocknungsapparat erwähnte Vorrichtung, sofern sie nicht mit einem Heizmedium, sondern mit einem Kühlmedi- um wie etwa mit Kühlwasser beaufschlagt wird, so dass über die Wände und je nach Konstruktion auch über die Rührorgane oder sonstige Wärmeaustauschflächen keine Wärme in den Superabsorber eingetragen, sondern daraus abgeführt wird. Bevorzugt ist die Verwendung von Kühlern, in denen das Produkt bewegt wird, also gekühlten Mischern, beispielsweise Schaufelkühlern, Scheibenkühlern oder Paddelkühlern. Der Superabsorber kann auch in der Wirbel- schicht durch Einblasen eines gekühlten Gases wie kalter Luft gekühlt werden. Die Bedingungen der Kühlung werden so eingestellt, dass ein Superabsorber mit der für die Weiterverarbeitung gewünschten Temperatur erhalten wird. Typischerweise wird eine mittlere Verweilzeit im Kühler von im Allgemeinen mindestens 1 Minute, vorzugsweise mindestens 3 Minuten und in besonders bevorzugter Form mindestens 5 Minuten sowie im Allgemeinen höchstens 6 Stun- den, vorzugsweise höchstens 2 Stunden und in besonders bevorzugter Weise höchstens 1If a drying step is carried out after the surface postcrosslinking and / or treatment with complexing agent, it is advantageous, but not absolutely necessary, to cool the product after drying. The cooling can be continuous or discontinuous, conveniently the product is continuously conveyed to a dryer downstream cooler. For this purpose, it is possible to use any apparatus known for the removal of heat from pulverulent solids, in particular any apparatus mentioned above as a drying apparatus, unless it is supplied with a heating medium, but with a cooling medium, such as cooling water, so that over the walls and depending after construction, no heat is introduced into the superabsorber via the stirrers or other heat exchange surfaces, but is removed therefrom. Preference is given to the use of coolers in which the product is moved, ie cooled mixers, for example blade coolers, disk coolers or paddle coolers. The superabsorber can also be cooled in the fluidized bed by blowing in a cooled gas such as cold air. The conditions of the cooling are adjusted so that a superabsorbent is obtained with the temperature desired for further processing. Typically, an average residence time in the condenser of generally at least 1 minute, preferably at least 3 minutes and more preferably at least 5 minutes, and generally at most 6 hours, preferably at most 2 hours and most preferably at most 1
Stunde eingestellt und die Kühlleistung so bemessen, dass das erhaltene Produkt eine Temperatur von im Allgemeinen mindestens 0 °C, vorzugsweise mindestens 10 °C und in besonders bevorzugter Form mindestens 20 °C sowie im Allgemeinen höchstens 100 °C, vorzugsweise höchstens 80 °C und in besonders bevorzugter Form höchstens 60 °C aufweist. Adjusted hour and the cooling capacity so that the product obtained has a temperature of generally at least 0 ° C, preferably at least 10 ° C and in particular preferred form at least 20 ° C and generally at most 100 ° C, preferably at most 80 ° C and in a particularly preferred form at most 60 ° C.
Der oberflächennachvernetzte Superabsorber wird wahlweise in üblicher weise gemahlen und/oder gesiebt. Mahlung ist hier typischerweise nicht erforderlich, meist ist aber zur Einstellung der gewünschten Partikelgrößenverteilung des Produkts das Absieben von gebildeten Agglomeraten oder Feinkorn angebracht. Agglomerate und Feinkorn werden entweder verworfen oder vorzugsweise in bekannter Weise und an geeigneter Stelle in das Verfahren zurückgeführt; Agglomerate nach Zerkleinerung. Die für oberflächennachvernetzte Superabsorbern ge- wünschten Partikelgrößen sind die gleichen wie bei Grundpolymeren. The surface-postcrosslinked superabsorbent is optionally ground and / or sieved in the usual way. Milling is typically not required here, but most often, the setting of the desired particle size distribution of the product, the screening of formed agglomerates or fine grain is appropriate. Agglomerates and fines are either discarded or preferably recycled to the process in a known manner and at a suitable location; Agglomerates after comminution. The particle sizes desired for surface-postcrosslinked SAPs are the same as for base polymers.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Superabsorbers wird im erfindungsgemäßen Verfahren dem partikelförmigen Superabsorber pyrogenes Aluminiumoxid als Additiv zugesetzt. Der Zusatz erfolgt dem gemäß zu einem Zeitpunkt, zu dem bereits partikelförmiger Superabsorber vorliegt, also frühestens nach der Polymerisation, vorzugsweise nach der Trocknung und auf besonders bevorzugte Weise nach der Oberflächennachvernetzung. Eine besonders einfache Möglichkeit ist der Zusatz des pyrogenen Aluminiumoxids im Kühler, etwa durch Aufsprühen einer Dispersion oder Zugabe in feinteiliger fester Form. Wahlweise können dem Superabsorber, ob nicht nachvernetzt oder nachvernetzt, im Herstellverfahren in jedem Prozessschritt bei Bedarf alle sonst bekannten Beschichtungen und sonstigen Additive, wie filmbildende Polymere, thermoplastische Polymere, Dendrimere, polykationi- sche Polymere (wie beispielsweise Polyvinylamin, Polyethylenimin oder Polyallylamin), wasserunlösliche polyvalente Metallsalze, wie beispielsweise Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Calciumcarbonat, Calciumsulfat oder Calciumphosphat, alle dem Fachmann bekannten wasserlöslichen mono- oder polyvalenten Metallsalze, wie beispielsweise Aluminiumsulfat, Natrium-, Kalium-, Zirkonium- oder Eisensalze, oder andere hydrophile anorganische Partikel als pyrogenes Aluminiumoxid, wie Tonminerale, pyrogene Kieselsäure, kolloidale Kieselsäuresole wie z.B. Levasil®, Titandioxid, nicht pyrogenes Aluminiumoxid und Magne- siumoxid zusätzlich aufgebracht werden. Beispiele für nützliche Alkalimetallsalze sind Natrium- und Kaliumsulfat, Natrium- und Kaliumlaktate, -citrate, -sorbate. Dadurch können zusätzliche Effekte, beispielsweise eine nochmals verringerte Verbackungsneigung des Endprodukts oder des Zwischenprodukts im jeweiligen Prozessschritt des Herstellverfahrens, verbesserte Verarbeitungseigenschaften oder eine weiter gesteigerte Flüssigkeitspermeabilität im gequollenen Gel erreicht werden. Wenn die Additive in Form von Dispersionen eingesetzt und aufgesprüht werden, dann werden sie bevorzugt als wässrige Dispersionen eingesetzt, und es wird bevorzugt noch zusätzlich ein Entstaubungsmittel zur Fixierung des Additivs auf der Oberfläche des Superabsorbers aufgebracht. Das Entstaubungsmittel wird dann entweder direkt der Dispersion des anorganischen pulvrigen Additivs hinzugefügt, optional kann es auch als separate Lösung vor, während, oder nach dem Auftrag des anorganischen pulvrigen Additivs durch Aufsprühen hinzugefügt werden. Am meisten bevorzugt ist die gleichzeitige Aufsprühung von Nachvernetzungsmittel, Entstaubungsmittel und pulvrigem anorganischen Additiv in der Nachvernetzung. In einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird das Entstaubungsmittel aber separat im Kühler zugegeben, beispielsweise durch Aufsprühen von oben, unten oder von der Seite. Besonders geeignete Entstaubungsmittel, die auch zur Fixierung pulvriger anorganischer Additive an der Oberfläche der Superabsorberpartikel dienen können, sind Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von 400 bis 20000 g/mol, Polyglyzerin, 3- bis 100-fach ethoxylierte Polyole, wie Trimethylolpropan, Glyzerin, Sorbitol und Neopentylglykol. Besonders geeignet sind 7- bis 20-fach ethoxyliertes Glyzerin oder Trimethylolpropan, wie beispielsweise Polyol TP 70® (Perstorp, SE). Letztere haben insbesondere den Vorteil, dass sie die Oberflächenspannung eines wässrigen Extrakts der Superabsorberpartikel nur unwesentlich herabsetzen. To produce the superabsorber according to the invention, fumed alumina is added as an additive to the particulate superabsorbent in the process according to the invention. The addition is carried out according to at a time at which already particulate superabsorber is present, so at the earliest after the polymerization, preferably after drying and in a particularly preferred manner after the surface postcrosslinking. A particularly simple possibility is the addition of the pyrogenic alumina in the cooler, for example by spraying a dispersion or adding in finely divided solid form. Optionally, the superabsorbent, whether postcrosslinked or postcrosslinked, in the production process in any process step if required, all otherwise known coatings and other additives, such as film-forming polymers, thermoplastic polymers, dendrimers, polycationic polymers (such as polyvinylamine, polyethyleneimine or polyallylamine), water-insoluble polyvalent metal salts such as magnesium carbonate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, calcium sulfate or calcium phosphate, all known to one skilled in the art of water-soluble mono- or polyvalent metal salts, such as aluminum sulfate, sodium, potassium, zirconium or iron salts, or other hydrophilic inorganic particles as pyrogenic Alumina, such as clay minerals, fumed silica, colloidal silica sols such as Levasil ® , titanium dioxide, non-pyrogenic alumina and magnesium oxide are additionally applied. Examples of useful alkali metal salts are sodium and potassium sulfate, sodium and potassium lactates, citrates, sorbates. As a result, additional effects, for example a further reduced caking tendency of the end product or of the intermediate product in the respective process step of the production process, improved processing properties or a further increased liquid permeability in the swollen gel, can be achieved. If the additives are used and sprayed in the form of dispersions, then they are preferably used as aqueous dispersions, and it is preferably additionally applied a dedusting agent for fixing the additive on the surface of the superabsorbent. The dedusting agent is then added either directly to the dispersion of the inorganic powder additive, optionally it may also be added as a separate solution before, during, or after the inorganic powdery additive has been applied by spraying. Most preferred is the simultaneous spraying of postcrosslinking agent, dedusting agent and powdery inorganic additive in the postcrosslinking. In a further preferred variant of the method, however, the dedusting agent is added separately in the cooler, for example by spraying from above, below or from the side. Particularly suitable dedusting agents, which can also serve to fix powdery inorganic additives on the surface of the superabsorbent particles, are polyethylene glycols having a molecular weight of 400 to 20,000 g / mol, polyglycerol, 3 to 100-fold ethoxylated polyols, such as trimethylolpropane, glycerol, sorbitol and neopentylglycol. Particularly suitable are 7 to 20 times ethoxylated glycerol or trimethylolpropane, such as, for example, polyol TP 70® (Perstorp, SE). The latter have the particular advantage that they only insignificantly reduce the surface tension of an aqueous extract of the superabsorbent particles.
Es ist ebenso möglich, den erfindungsgemäßen Superabsorber durch Wasserzusatz auf einen gewünschten Wassergehalt einzustellen. It is also possible to adjust the superabsorber according to the invention by adding water to a desired water content.
Die oben im Zuge der Beschreibung der Zusammensetzung der Monomerlösung genannten Chelatbildner können an jeder Stelle des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Superabsorbers zugegeben werden. The chelating agents mentioned above in the description of the composition of the monomer solution can be added at any point in the process for the preparation of the superabsorbent according to the invention.
Ebenso können die oben im Zuge mit der Zusammensetzung der Monomerlösung genannten Reduktionsmittel an jeder Stelle des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Su- perabsorbers zugegeben werden. Es ist oft sogar vorteilhaft, diese Zusätze gemeinsam mit den sonstigen Additiven dem fertigen Superabsorber zuzusetzen. Likewise, the reducing agents mentioned above in the course of the composition of the monomer solution can be added at any point in the process for preparing the superabsorber according to the invention. It is often even advantageous to add these additives together with the other additives to the finished superabsorber.
Alle Beschichtungen, Feststoffe, Zusätze und Hilfsstoffe können jeweils in separaten Verfahrensschritten zugegeben werden, meist ist jedoch die bequemste Methode, sie - falls sie nicht während der Versetzung des Grundpolymers mit Oberflächennachvernetzungsmittel zugegeben werden - dem Superabsorber im Kühler zuzugeben, etwa durch Aufsprühen einer Lösung oder Dispersion oder Zugabe in feinteiliger fester oder in flüssiger Form. All coatings, solids, additives and auxiliaries can each be added in separate process steps, but most often the most convenient method is to add them to the superabsorber in the cooler, if not added during the displacement of the base polymer with surface postcrosslinker, such as by spraying a solution or Dispersion or addition in finely divided solid or in liquid form.
Es ist auch möglich, erfindungsgemäße Superabsorber herzustellen, indem ein Superabsorber mit einem hohen Gehalt an Additiven wie etwa dem erfindungsgemäß zuzusetzenden pyroge- nen Aluminiumoxid, aber auch anderen Additiven oder nur anderen Additiven mit einem Superabsorber ohne solche Additive oder mit einem relativ niedrigen Gehalt an solchen Additiven zu vermischen, so dass insgesamt der Superabsorber mit dem gewünschten Additivgehalt entsteht. Diese Vorgehensweise ist als„Masterbatch'-Technik bekannt und bietet sich überall dort an, wo keine Vorrichtungen zur Vermischung des gesamten erzeugten Superabsorbers mit den meist relativ kleinen Mengen an Additiven zur Verfügung stehen, aber Vorrichtungen zur Vermischung des gesamten erzeugten Superabsorbers mit den gegenüber der reinen Additivmenge deutlich größeren Mengen an„Masterbatch' -Superabsorber. Eie derartige stufenweise Einmischung der Additive in die gesamte Superabsorbermenge kann so insgesamt technisch einfa- eher sein. Derartige Superabsorber mit nach Polymerisation, Trocknung oder Oberflächennachvernetzung zugesetzten Zusatzstoffen werden übrigens im üblichen Sprachgebrauch nicht nur als„Superabsorber mit Zusatzstoff", sondern auch als„mit dem Zusatz beschichteter Superabsorber", „Superabsorber, enthaltend den Zusatzstoff" oder als„Zusammensetzung aus Superabsorber und Zusatzstoff' bezeichnet. Dies sind in der Praxis Synonyme. It is also possible to produce superabsorbents according to the invention by using a superabsorber with a high content of additives such as the pyrogenic aluminum oxide to be added according to the invention, but also other additives or only other additives with a superabsorber without such additives or with a relatively low content of such Additives mixed, so that the total of the superabsorbent with the desired additive content arises. This procedure is known as the "masterbatch" technique and is suitable wherever there are no devices for mixing the entire superabsorbent produced with the relatively small amounts of additives available, but devices for mixing the entire generated superabsorbent with those over pure additive amount significantly larger amounts of 'masterbatch' superabsorbent. Such a stepwise mixing of the additives into the total amount of superabsorber can be technically simpler overall. Incidentally, such superabsorbers with additives added after polymerization, drying or surface postcrosslinking are, in common usage, not only "superabsorber with additive" but also "superabsorber coated with the additive", "superabsorber containing the additive" or "composition of superabsorber and Additives' These are in practice synonyms.
Der erfindungsgemäße Superabsorber hat im Allgemeinen eine Zentrifugenretentionskapazität (CRC) von mindestens 5 g/g, vorzugsweise von mindestens 10 g/g und in besonders bevorzugter Form von mindestens 20 g/g. Weitere geeignete Mindestwerte der CRC sind beispielsweise 25 g/g oder 30 g/g. Üblicherweise liegt sie nicht über 40 g/g. Ein typischer Bereich der CRC für oberflächennachvernetzte Superabsorber ist von 28 bis 33 g/g. The superabsorbent according to the invention generally has a centrifuge retention capacity (CRC) of at least 5 g / g, preferably of at least 10 g / g and in a particularly preferred form of at least 20 g / g. Further suitable minimum values of the CRC are, for example, 25 g / g or 30 g / g. Usually it is not above 40 g / g. A typical range of CRC for surface postcrosslinked superabsorbents is from 28 to 33 g / g.
Der erfindungsgemäße Superabsorber hat, wenn er oberflächennachvernetzt ist, typischerweise eine Absorption unter Druck (AAP (0.7psi), Messmethode s. unten) von mindestens 18 g/g, vorzugsweise mindestens 19 g/g, bevorzugt mindestens 20 g/g und üblicherweise nicht über 30 g/g. The superabsorbent according to the invention, when surface postcrosslinked, typically has an absorbency under pressure (AAP (0.7 psi), see below) of at least 18 g / g, preferably at least 19 g / g, preferably at least 20 g / g and usually not over 30 g / g.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Hygieneartikel, enthaltend den erfindungsgemäße Superabsorber mit pyrogenem Aluminiumoxid, vorzugsweise ultradünne Win- dein, enthaltend eine absorbierende Schicht bestehend aus 50 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 80 bis 100 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 90 bis 100 Gew.-%, erfindungsgemäßer Superabsorber, wobei die Umhüllung der absorbierenden Schicht selbstverständlich nicht berücksichtigt ist. Ganz besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Superabsorber auch zur Herstellung von Laminaten und Kompositstrukturen, wie sie beispielsweise in der US 2003/0181 1 15 sowie der US 2004/0019342 beschrieben sind, geeignet. Zusätzlich zu den in beiden Schriften zur Herstellung solcher neuer absorbierenden Strukturen beschriebenen Schmelzklebern und insbesondere den in der US 2003/0181 1 15 beschriebenen Fasern aus Schmelzklebern, an die die Superabsorberpartikel gebunden sind, eignen sich die erfindungsgemäßen Superabsorber auch zur Herstellung von vollkommen analogen Strukturen unter Verwendung von UV-vernetzbaren Schmelzklebern, welche beispielsweise als AC-Resin® (BASF SE, Carl-Bosch-Straße 38, 67056 Ludwigshafen, Deutschland) vertrieben werden. Diese UV-vernetzbaren Schmelzkleber haben den Vorteil bereits bei 120 bis 140 °C verarbeitbar zu sein, daher sind sie mit vielen thermoplastischen Substraten besser kompatibel. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass UV-vernetzbare Schmelzkleber toxikologisch sehr unbedenklich sind und auch keine Ausdünstungen in den Hygieneartikeln verursachen. Ein ganz wesentlicher Vorteil, im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Superabsorbern, ist die Eigenschaft der UV- vernetzbaren Schmelzkleber während der Verarbeitung und Vernetzung nicht zur Vergilbung zu neigen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn ultradünne oder teilweise transparente Hygieneartikel hergestellt werden sollen. Die Kombination der erfindungsgemäßen Superabsorber mit UV-vernetzbaren Schmelzklebern ist daher besonders vorteilhaft. Geeignete UV-vernetzbare Schmelzkleber sind beispielsweise beschrieben in EP 0 377 199 A2, EP 0 445 641 A1 , US 5,026,806, EP 0 655 465 A1 und EP 0 377 191 A2. A further subject of the present invention are hygiene articles containing the inventive superabsorbent with pyrogenic alumina, preferably ultrathin threads containing an absorbent layer consisting of 50 to 100 wt .-%, preferably 60 to 100 wt .-%, preferably 70 to 100 Wt .-%, particularly preferably 80 to 100 wt .-%, most preferably 90 to 100 wt .-%, superabsorbent according to the invention, wherein the envelope of the absorbent layer is of course not taken into account. The superabsorbents according to the invention are also very particularly advantageous for the production of laminates and composite structures, as described, for example, in US 2003/0181115 and US 2004/0019342. In addition to the hot melt adhesives described in both documents for the production of such new absorbent structures and in particular the fibers of hot melt adhesives to which the superabsorbent particles are bonded, the superabsorbents according to the invention are also suitable for the preparation of completely analogous structures Use of UV-crosslinkable hotmelt adhesives, which are sold, for example, as AC- Resin® (BASF SE, Carl-Bosch-Str. 38, 67056 Ludwigshafen, Germany). These UV-crosslinkable hot-melt adhesives have the advantage of being processable at as low as 120 to 140 ° C, so they are better compatible with many thermoplastic substrates. Another significant advantage is that UV-crosslinkable hot melt adhesives are toxicologically very harmless and also cause no exhalations in the toiletries. A very important advantage, in connection with the superabsorbents according to the invention, is that the property of the UV-crosslinkable hotmelt adhesives does not tend to yellow during processing and crosslinking. This is particularly advantageous if ultrathin or partially transparent hygiene articles are to be produced. The combination of the superabsorbents according to the invention with UV-crosslinkable hotmelt adhesives is therefore particularly advantageous. Suitable UV-crosslinkable Hot melt adhesives are described, for example, in EP 0 377 199 A2, EP 0 445 641 A1, US Pat. No. 5,026,806, EP 0 655 465 A1 and EP 0 377 191 A2.
Der erfindungsgemäße Superabsorber kann außerdem in anderen Gebieten der Technik einge- setzt werden, bei denen Flüssigkeiten, insbesondere Wasser oder wässrige Lösungen absorbiert werden. Diese Gebiete sind beispielsweise Lagerung, Verpackung, Transport (als Bestandteile von Verpackungsmaterial für wasser- oder feuchtigkeitsempfindliche Artikel, etwa zum Blumentransport, auch als Schutz gegen mechanische Einwirkungen); Tierhygiene (in Katzenstreu); Lebensmittelverpackung (Transport von Fisch, Frischfleisch; Absorption von Wasser, Blut in Frischfisch- oder -fleischverpackungen); Medizin (Wundpflaster, wasserabsorbierendes Material für Brandverbände oder für andere nässende Wunden), Kosmetik (Trägermaterial für Pharmachemikalien und Medikamente, Rheumapflaster, Ultraschallgel, Kühlgel, Kosmetikverdicker, Sonnenschutz); Verdicker für Öl/Wasser bzw. Wasser/Öl-Emulsionen; Textilien (Feuchtigkeitsregulation in Textilien, Schuheinlagen, zur Verdampfungskühlung, etwa in Schutzkleidung, Handschuhen, Stirnbändern); chemisch-technische Anwendungen (als Katalysator für org. Reaktionen, zur Immobilisierung großer funktioneller Moleküle wie Enzymen, als Adhäsionsmittel bei Agglomerationen, Wärmespeicher, Filtrationshilfsmittel, hydrophile Komponente in Polymerlaminaten, Dispergiermittel, Verflüssiger); als Hilfsmittel beim Pulverspritzguss, im Bau- und Konstruktionswesen (Installation, in lehmbasierenden Putzen, als vibrationshemmendes Medi- um, Hilfsmittel bei Tunnelgrabungen in wasserreichem Untergrund, Kabelummantelung); Wasserbehandlung, Abfallbehandlung, Wasserabtrennung (Enteisungsmittel, wiederverwendbare Sandsäcke); Reinigung; Agrarindustrie (Bewässerung, Rückhaltung von Schmelzwasser und Tauniederschläge, Kompostierungszusatz, Schutz der Wälder vor Pilz-/Insektenbefall, verzögerte Freisetzung von Wirkstoffen an Pflanzen); zur Brandbekämpfung oder zum Brandschutz; Coextrusionsmittel in thermoplastischen Polymeren (z. B. zur Hydrophilierung von Mehrschichtfolien); Herstellung von Folien und thermoplastischen Formkörpern, die Wasser absorbieren können (z.B. Regen- und Tauwasser speichernde Folien für die Landwirtschaft; Superabsorber enthaltende Folien zum Frischhalten von Obst und Gemüse, die in feuchte Folien verpackt werden; Superabsorber-Polystyrol Coextrudate, beispielsweise für Lebensmittelverpackungen wie Fleisch, Fisch, Geflügel, Obst und Gemüse); oder als Trägersubstanz in Wirkstoffformulierungen (Pharma, Pflanzenschutz). The superabsorber according to the invention can also be used in other fields of technology in which liquids, in particular water or aqueous solutions, are absorbed. These areas are for example storage, packaging, transport (as components of packaging material for water or moisture sensitive articles, such as flower transport, as well as protection against mechanical effects); Animal hygiene (in cat litter); Food packaging (transport of fish, fresh meat, absorption of water, blood in fresh fish or meat packaging); Medicine (wound plaster, water-absorbing material for burn dressings or for other weeping wounds), cosmetics (carrier material for pharmaceutical chemicals and medicaments, rheumatism plaster, ultrasound gel, cooling gel, cosmetic thickener, sunscreen); Thickener for oil / water or water / oil emulsions; Textiles (moisture regulation in textiles, shoe inserts, for evaporative cooling, for example in protective clothing, gloves, headbands); chemical-technical applications (as a catalyst for organic reactions, for the immobilization of large functional molecules such as enzymes, as adhesives in agglomerations, heat storage, filtration aids, hydrophilic component in polymer laminates, dispersants, condenser); as an aid in powder injection molding, in construction and construction (installation, in clay-based plasters, as vibration-inhibiting medium, aid in tunnel excavations in water-rich subsoil, cable sheathing); Water treatment, waste treatment, water separation (deicing, reusable sandbags); Cleaning; Agribusiness (irrigation, retention of meltwater and dew precipitation, addition of compost, protection of forests against fungal / insect attack, delayed release of active substances into plants); for fire fighting or fire protection; Coextrusion agents in thermoplastic polymers (eg for the hydrophilization of multilayer films); Production of films and thermoplastic moldings capable of absorbing water (eg rain and condensation water-retaining films for agriculture; superabsorbent-containing films for keeping fruit and vegetables fresh in moist films; superabsorbent polystyrene coextrudates, for example for food packaging such as meat , Fish, poultry, fruits and vegetables); or as a carrier substance in active ingredient formulations (pharmaceuticals, crop protection).
Die erfindungsgemäßen Artikel zur Absorption von Flüssigkeit unterscheiden sich von bekannten dadurch, dass sie den erfindungsgemäßen Superabsorber enthalten. The liquid absorption articles according to the invention differ from those known in that they contain the superabsorber according to the invention.
Es wurde außerdem ein Verfahren zur Herstellung von Artikeln zur Absorption von Flüssigkeit, insbesondere Hygieneartikeln gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man bei der Herstellung des betreffenden Artikels mindestens einen erfindungsgemäßen Superabsorber einsetzt. Im übrigen sind Verfahren zur Herstellung solcher Artikel unter Einsatz von Superab- sorber bekannt. Testmethoden A process has also been found for the preparation of articles for the absorption of liquid, in particular hygiene articles, which is characterized in that at least one superabsorber according to the invention is used in the production of the article in question. Otherwise, methods for producing such articles using superabsorbents are known. test methods
Der Superabsorber wird mit den nachfolgend beschriebenen Testmethoden geprüft. The superabsorbent is tested using the test methods described below.
Die nachfolgend beschriebenen, mit "WSP" bezeichneten Standard-Testmethoden werden beschrieben in: "Standard Test Methods for the Nonwovens Industry", Ausgabe 201 1 , gemeinsam herausgegeben von den "Worldwide Strategie Partners" EDANA (European Disposables and Nonwovens Association, Avenue Eugene Plasky, 157, 1030 Brüssels, Belgium, www.edana.org) und INDA (Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 1 100 Crescent Green, Suite 1 15, Cary, North Carolina 27518, U.S.A., www.inda.org). Diese Veröffentlichung ist sowohl von EDANA als auch von INDA erhältlich. The "WSP" standard test methods described below are described in: "Standard Test Methods for the Nonwovens Industry," Issue 201 1, published jointly by EDANA (European Disposables and Nonwovens Association, Avenue Eugene Plasky , 157, 1030 Brussels, Belgium, www.edana.org) and INDA (Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 1 100 Crescent Green, Suite 1 15, Cary, North Carolina 27518, USA, www.inda.org). This publication is available from both EDANA and INDA.
Alle nachfolgend beschriebenen Messungen sollten, wenn nicht anders angegeben, bei einer Umgebungstemperatur von 23 ± 2 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50 ± 10 % durchgeführt werden. Die Superabsorberpartikel werden vor der Messung gut durchmischt, wenn nicht anders angegeben. All measurements described below should be performed at an ambient temperature of 23 ± 2 ° C and a relative humidity of 50 ± 10% unless otherwise specified. The superabsorbent particles are thoroughly mixed before measurement, unless stated otherwise.
Zentrifugenretentionskapazität (CRC, Centrifuge Retention Capacity) Centrifuge Retention Capacity (CRC)
Die Zentrifugenretentionskapazität des Superabsorbers wird gemäß der Standard-Testmethode Nr. WSP 241 .3 (10) "Determination of the Fluid Retention Capacity in Saline Solution by Gravimetrie Measurement Following Centrifugation" bestimmt. Absorption unter Druck (AAP (0.7 psi),„Absorption Against Pressure of 0.7 psi") The centrifuge retention capacity of the SAP is determined according to Standard Test Method No. WSP 241.3 (10) "Determination of Fluid Retention Capacity in Saline Solution by Gravimetry Measurement Following Centrifugation". Absorption under pressure (AAP (0.7 psi), "Absorption Against Pressure of 0.7 psi")
Die Absorption unter einem Druck von 4826 Pa (0.7 psi) des Superabsorbers wird analog der Standard-Testmethode Nr. WSP 242.3 (10) "Determination of the Absorption Against Pressure of Saline Solution by Gravimetrie Measurement" bestimmt, wobei jedoch ein Gewicht mit 49 g/cm2 (führt zu einem Druck von 4826 Pa = 0.7 psi) statt eines Gewichts mit 21 g/cm2 (führt zu einem Druck von 2068 Pa = 0.3 psi) verwendet wird. The absorption under a pressure of 4826 Pa (0.7 psi) of the superabsorbent is determined analogously to the standard test method no. WSP 242.3 (10) "Determination of the Absorption Against Pressure of Saline Solution by Gravimetric Measurement", but with a weight of 49 g / cm 2 (results in a pressure of 4826 Pa = 0.7 psi) instead of a weight of 21 g / cm 2 (resulting in a pressure of 2068 Pa = 0.3 psi).
Vortex-Test In ein 100 ml-Becherglas, welches ein Magnetrührstäbchen der Größe 30 mm x 6 mm enthält, werden 50,0 ml ± 1 ,0 ml einer 0,9 Gew.-%igen wässrigen Kochsalzlösung gegeben. Die Temperatur der Kochsalzlösung beträgt 23 °C ± 0,5 °C. Mit Hilfe eines Magnetrührers wird die Kochsalzlösung bei 600 Upm gerührt. Es werden dann möglichst schnell 2,000 g ± 0,010 g Su- perabsorber-Granulat (entweder eine durch Siebung gewonnenen Fraktion mit Partikelgrößen von 300 bis 400 μηη oder ohne Siebung (d.h. das gesamte Kornspektrum des dem Vortex-Test zu unterwerfenden Superabsorbers ohne Absiebung einer bestimmten Kornfraktion), wie unten jeweils angegeben) zugegeben, und die Zeit gemessen, die vergeht, bis die Rührtrombe auf- grund der Absorption der Kochsalzlösung durch das Superabsorber-Granulat verschwindet. Dabei kann der ganze Inhalt des Becherglases sich als einheitliche Gelmasse immer noch drehen, aber die Oberfläche der gelierten Kochsalzlösung darf keine individuellen Turbulenzen mehr zeigen. Die benötigte Zeit wird als„Vortex" berichtet. Vortex Test To a 100 ml beaker containing a 30 mm x 6 mm magnetic stir bar is added 50.0 ml ± 1.0 ml of 0.9 wt% aqueous saline. The temperature of the saline solution is 23 ° C ± 0.5 ° C. Using a magnetic stirrer, the saline solution is stirred at 600 rpm. Then, as quickly as possible, 2.000 g ± 0.010 g of superabsorber granules (either a fraction obtained by sieving with particle sizes of 300 to 400 μm or without sieving (ie the entire grain spectrum of the superabsorbent to be subjected to the vortex test without sieving a specific grain fraction ), as indicated below), and measuring the time that elapses until the agitating Because of the absorption of the saline by the superabsorbent granules disappears. The entire contents of the beaker may still rotate as a unitary gel mass, but the surface of the gelled saline may no longer show any individual turbulence. The time required is reported as "Vortex".
Anti-caking-Test Anti-caking test
5,0 ± 0,01 g Superabsorber-Granulat werden in einer Aluminium-Schale mit 57 mm Durchmesser, 1 ,5 mm Höhe und dem zuvor bestimmten Gewicht Wd eingewogen. Durch sanftes Antippen der Aluminiumschale wird das Superabsorber-Granulat gleichmäßig verteilt. Die Aluminiumschale mit dem Superabsorber-Granulat wird in einen Klimaschrank bei einer Temperatur von 30 °C und einer relativen Luftfeuchte von 80% gestellt. Nach 1 oder 3 Stunden wird die Aluminiumschale mit dem Superabsorber-Granulat aus dem Klimaschrank herausgenommen und gewogen; das Gewicht wird als WHYD notiert. Anschließend wird ein Sieb mit einem Durchmes- ser von 76,2 mm (= 3 inch), einer Höhe von 22 mm und einer Maschenweite von 1 ,7 mm und einem dazu passenden Siebboden, dessen Gewicht zuvor bestimmt und als WPAN notiert worden ist, über die Aluminiumschale mit dem Superabsorber-Granulat gestülpt und die ganze Anordnung wird vorsichtig auf den Kopf gedreht, so dass sich der Siebboden nun unten und die Aluminiumschale oben befindet. Es wird eine passende Siebabdeckung auf das die Aluminium- schale mit dem Superabsorber-Granulat enthaltenden Sieb gesetzt und die ganze Anordnung in eine Siebmaschine (Retsch AS 200 control, erhältlich von Retsch GmbH, Rheinische Straße 36, 42781 Haan, Deutschland) eingespannt. Die Siebung erfolgt 1 Minute lang bei einer eingestellten Amplitude von 0,20 mm. Die Anordnung wird aus der Siebmaschine herausgenommen, der Siebboden vorsichtig entfernt und gewogen; das Gewicht wird als WUNC notiert. Die Berechnung des Anteils an verbackenem Superabsorber-Granulat erfolgt gemäß: 5.0 ± 0.01 g of superabsorbent granules are weighed in an aluminum dish of 57 mm diameter, 1, 5 mm height and the previously determined weight Wd. By gently tapping the aluminum shell, the superabsorbent granules are evenly distributed. The aluminum tray with the superabsorbent granules is placed in a climate cabinet at a temperature of 30 ° C and a relative humidity of 80%. After 1 or 3 hours, the aluminum shell with the superabsorbent granules is removed from the climatic chamber and weighed; the weight is noted as WHYD. Then a sieve with a diameter of 76,2 mm (= 3 inches), a height of 22 mm and a mesh size of 1, 7 mm and a matching sieve bottom, the weight of which has been previously determined and recorded as WPAN, slipped over the aluminum tray with the superabsorbent granules and the whole arrangement is carefully turned upside down, so that the sieve bottom is now down and the aluminum tray is on top. A suitable sieve cover is placed on the sieve containing the aluminum shell with the superabsorbent granules and the entire arrangement is clamped in a screening machine (Retsch AS 200 control, available from Retsch GmbH, Rheinische Strasse 36, 42781 Haan, Germany). The sieving is done for 1 minute at a set amplitude of 0.20 mm. The assembly is removed from the screening machine, the sieve tray carefully removed and weighed; the weight is recorded as WUNC. The proportion of baked superabsorbent granules is calculated according to:
Caking [%] = 100 - ( ( WUNC - WPAN ) / ( WHYD - Wd ) *100 ) Beispiele Caking [%] = 100 - ((WUNC - W PA N) / (WHYD - W d ) * 100) Examples
Beispiel 1 example 1
Aus kommerziell erhältlichem Superabsorber (HySorb® B 7015 der BASF SE, Carl-Bosch- Straße 38, 67056 Ludwigshafen, Deutschland) wurden durch Siebung Partikel mit einem Durchmesser größer 600 μηη entfernt. Jeweils 100 g des abgesiebten Materials wurden in eine PE-Probenflasche (500 ml Fassungsvermögen) gegeben und mit jeweils 0,25 g der in Tabelle 1 angegebenen Substanzen versetzt. Der Flascheninhalt wurde mit Hilfe eines Taumelmischers (Typ T2C; Willy A. Bachofen AG Maschinenfabrik, Basel; Schweiz) 8 Minuten lang innig vermischt. Die Testergebnisse der so erzeugten Superabsorber sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1 : Charakterisierung der im Beispiel 1 erhaltenen Superabsorber. Vergleichsversuche sind mit (V) gekennzeichnet. From commercially available superabsorbent (HySorb ® B 7015, BASF SE, Carl-Bosch-Straße 38, 67056 Ludwigshafen, Germany) with a diameter greater than 600 μηη by sieving particles are removed. In each case 100 g of the sieved material were placed in a PE sample bottle (500 ml capacity) and mixed with 0.25 g each of the substances indicated in Table 1. The contents of the bottle were thoroughly mixed for 8 minutes with the aid of a tumble mixer (type T2C, Willy A. Bachofen AG Maschinenfabrik, Basel, Switzerland). The test results of the superabsorbers thus produced are shown in Table 1. Table 1: Characterization of the superabsorbents obtained in Example 1. Comparative tests are marked with (V).
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Aeroxide® Alu C: pyrogenes Aluminiumoxid mit einer BET-Oberfläche von 100 m2/g Aeroxide® Alu 65: pyrogenes Aluminiumoxid mit einer BET-Oberfläche von 65 m2/g, Aeroxide® Alu 130: pyrogenes Aluminiumoxid mit einer BET-Oberfläche von 130 m2/g Aerosil® 200: hydrophiles pyrogenes Siliciumoxid mit einer BET-Oberfläche von 200 m2/g Aeroxide ® Alu C: fumed alumina having a BET surface area of 100 m 2 / g Aeroxide ® Alu 65: fumed alumina having a BET surface area of 65 m 2 / g, Aeroxide ® Alu 130: fumed alumina having a BET surface area of 130 m 2 / g Aerosil ® 200: a hydrophilic fumed silica having a BET surface area of 200 m 2 / g
Sipernat® 22S: hydrophile Fällungskieselsäure mit einer BET-Oberfläche von 200 m2/g Sipernat® D17: hydrophobierte Fällungskieselsäure mit einer BET-Oberfläche von 100 m2/g Aerosil® R106: hydrophobiertes pyrogenes Siliciumoxid mit einer BET-Oberfläche von 250 m2/g Sipernat ® 22S: hydrophilic precipitated silica with a BET surface area of 200 m 2 / g Sipernat ® D17: hydrophobized precipitated silica with a BET surface area of 100 m 2 / g Aerosil ® R106: hydrophobic fumed silica having a BET surface area of 250 m 2 / g
Die mit Aeroxide®, Aerosil® oder Sipernat® bezeichneten Substanzen sind von Evonik Industries AG, Inorganic Materials, Rodenbacher Chaussee 4, 63457 Hanau-Wolfgang, Deutschland, erhältlich. The substances marked Aeroxide ®, Aerosil ® or Sipernat ® are Evonik Industries AG, Inorganic Materials, Rodenbach Chaussee 4, 63457 Hanau-Wolfgang, Germany, available.
Disperal®: dispergierbares, kolloidales Böhmit mit einer BET-Oberfläche von 180 m2/g Disperal ®: dispersible, colloidal boehmite with a BET surface area of 180 m 2 / g
Pural® SB: hochreines Böhmit mit einer BET-Oberfläche von 250 m2/g Pural ® SB: high-purity boehmite with a BET surface area of 250 m 2 / g
Pural® 200: hochreines Böhmit mit einer BET-Oberfläche von 100 m2/g Pural ® 200: high-purity boehmite with a BET surface area of 100 m 2 / g
Catapal® C1 : hochreines Böhmit mit einer BET-Oberfläche von 230 m2/g Catapal ® C1: high-purity boehmite with a BET surface area of 230 m 2 / g
Puralox® SCFa140: hochreines Aluminiumoxid mit einer BET-Oberfläche von 140 m2/g Die mit Disperal®, Pural®, Puralox® oder Catapal® bezeichneten Substanzen sind von Sasol Germany GmbH, Anckelmannsplatz 1 , 20537 Hamburg, Deutschland, erhältlich. Puralox ® SCFa140: high purity alumina having a BET surface area of 140 m 2 / g The substances designated with Disperal ®, Pural ®, Catapal ® are Puralox ® or from Sasol Germany GmbH, Anckelmannsplatz 1, 20537 Hamburg, Germany, available.
Aluminiumoxid, alumina,
activated, neutral, activated, neutral,
Brockmann I: Tonerde mit einer BET-Oberfläche von 150 m2/g Brockmann I: alumina with a BET surface area of 150 m 2 / g
Aluminiumoxid, alumina,
activated, acidic, activated, acidic,
Brockmann I: Tonerde mit einer BET-Oberfläche von 150 m2/g Brockmann I: alumina with a BET surface area of 150 m 2 / g
Die aktivierten Aluminiumoxide sind von Sigma-Aldrich Laborchemikalien GmbH, Wunstorfer- straße 40, 30926 Seelze, Deutschland, erhältlich. The activated aluminas are available from Sigma-Aldrich Labora- chemicals GmbH, Wunstorferstrasse 40, 30926 Seelze, Germany.
Die Vergleichswerte in Tabelle 1 zeigen, dass gefällte Aluminiumoxide praktisch keinen Effekt als Antibackmittel haben, pyrogene Aluminiumoxide aber den gleichen Effekt als Antibackmittel wie pyrogenes Siliciumdioxid erreichen können, dabei aber die Absorptionseigenschaften, insbesondere die AAP (0.7 psi) nicht in gleichem Maße verschlechtern wie diese. Zudem führen sie zu einer wünschenswert schnellen Wasserabsorption (kürzere ,,Vortex"-Zeit). The comparative values in Table 1 show that precipitated aluminas have virtually no effect as anti-caking agents, but fumed aluminas can achieve the same effect as anti-caking agents such as fumed silica, but do not deteriorate the absorption properties, in particular the AAP (0.7 psi), to the same extent as these , In addition, they lead to a desirably fast water absorption (shorter "vortex" time).
Beispiel 2 Example 2
In einem 2 L-Edelstahlbecher wurden 326,7 g 50 Gew.-%ige Natronlauge und 675 g gefrorenes, entionisiertes Wasser vorgelegt. Unter Rühren wurden 392,0 g Acrylsäure zugegeben, wobei die die Geschwindigkeit der Zugabe so eingestellt wurde, dass die Temperatur 35 °C nicht überstieg. Der Mischung wurde dann unter Rühren mit Hilfe eines Kühlbades abgekühlt. Wenn die Temperatur der Mischung auf 20 °C abgefallen war, wurden 0,90 g Laromer® LR326.7 g of 50% strength by weight sodium hydroxide solution and 675 g of frozen, deionized water were placed in a 2 l stainless steel beaker. With stirring, 392.0 g of acrylic acid was added, the rate of addition being adjusted so that the temperature did not exceed 35 ° C. The mixture was then cooled with stirring by means of a cooling bath. When the temperature of the mixture had dropped to 20 ° C, 0.90 g Laromer ® LR were
9015X (Trimethylolpropan-15EO-triacrylat von BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland), 0,037 g 2-Hydroxy-2-methyl-1 -phenylpropan-1 -on (DAROCUR® 1 173 von BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland) und 0,018 g 2,2-Dimethoxy-1 ,2-diphenylethan-1 -on (IRGACURE® 651 von BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland) zugesetzt. Es wurde weiter abgekühlt, und bei Erreichen von 15 °C wurde die Mischung durch Durchleiten von Stickstoff mittels einer Glasfritte von Sauerstoff befreit. Beim Erreichen von 0 °C wurden 0,45 g Natriumpersulfat (gelöst in 5 ml Wasser) und 0,06 g Wasserstoffperoxid (gelöst in 6 ml Wasser) zugesetzt und die Monomerlösung wurde in eine Glasschale überführt. Die Glasschale war so dimensioniert, dass sich eine Schichtdicke der Monomerlösung von 5 cm einstellte. Anschließend wurden 0,047 g Bruggolite® FF7 (gelöst in 5 ml Wasser), von L. Brüggemann KG, Salzstraße 131 , 74076 Heilbronn, Deutschland) zugesetzt und die Monomerlösung mit Hilfe eines Glasstabes kurz durchgerührt. Die Glasschale mit der Monomerlösung wurde unter eine UV-Lampe gestellt (UV-Intensität = 20 mW/ cm2), wobei die Polymerisation einsetzte. Nach 16 Minuten wurde das erhaltene Gel dreimal mit Hilfe eines handelsüblichen Fleischwolfs mit 6 mm-Lochscheibe gewolft und im Labor- trockenschrank bei 160 °C eine Stunde lang getrocknet. Das Produkt wurde dann gemahlen und abgesiebt, wobei der Siebschnitt von 150 bis 600 μηη gewonnen wurde. 9015X (trimethylolpropane-15EO triacrylate from BASF SE, Ludwigshafen, Germany), 0.037 g 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one (DAROCUR® 1 173 from BASF SE, Ludwigshafen, Germany), and 0.018 g of 2,2-dimethoxy-1, 2-diphenylethane-1 added -one (IRGACURE ® 651 from BASF SE, Ludwigshafen, Germany). It was further cooled, and upon reaching 15 ° C, the mixture was deoxygenated by passing nitrogen through a glass frit. Upon reaching 0 ° C, 0.45 g of sodium persulfate (dissolved in 5 ml of water) and 0.06 g of hydrogen peroxide (dissolved in 6 ml of water) were added and the monomer solution was transferred to a glass dish. The glass dish was dimensioned such that a layer thickness of the monomer solution of 5 cm was established. Subsequently, 0.047 g of Bruggolite ® FF7 (dissolved in 5 ml water) was added from L. Bruggemann KG, Salzstraße 131, 74076 Heilbronn, Germany) and the monomer solution stirred briefly with a glass rod. The glass dish with the monomer solution was placed under a UV lamp (UV intensity = 20 mW / cm 2 ), the polymerization started. After 16 minutes, the gel obtained was wound three times with the aid of a standard meat grinder with a 6 mm perforated disc and dried in a laboratory drying oven at 160 ° C. for one hour. The product was then ground and sieved to yield the sieve cut of 150 to 600 μηη.
Das so hergestellte Polymer wurde zur Oberflächennachvernetzung in einem Pflugschar®- Mischer mit Heizmantel (Hersteller: Gebr. Lödige Maschinenbau GmbH, Elsener-Straße 7 - 9, 33102 Paderborn, Deutschland; Typ M5) bei Raumtemperatur und einer Wellendrehzahl von 250 Umdrehungen pro Minute mittels einer Zweistoff-Sprühdüse mit einer Lösung der folgenden Zusammensetzung beschichtet, wobei die Gewichtsanteile jeweils auf das beschichtete Polymer bezogen sind: The polymer thus prepared was used for surface postcrosslinking in a ploughshare ® - mixer with heating jacket (manufacturer: Gebr. Lödige Maschinenbau GmbH, Elsener-7 - 9, 33102 Paderborn, Germany; Type M5) at room temperature and a shaft speed of 250 revolutions per minute by means of a two-component spray nozzle coated with a solution of the following composition, wherein the weight fractions are each based on the coated polymer:
0,20 Gew.-% HEONON (=2-Hydroxyethyloxazolidinon) / 1 ,3-Propandiol-Gemisch (1 :1 ), 1 ,80 Gew.-% 1 ,2-Propandiol, 0.20% by weight of HEONON (= 2-hydroxyethyloxazolidinone) / 1,3-propanediol mixture (1: 1), 1, 80% by weight of 1,2-propanediol,
0,5 Gew.-% Wasser, und 0.5% by weight of water, and
2,0 Gew.-% wässrige Aluminiumtrilaktat-Lösung (22 Gew.-%ig).  2.0% by weight aqueous aluminum trilactate solution (22% by weight).
Nach dem Aufsprühen wurde die Produkttemperatur auf 170 °C erhöht und das Reaktionsgemisch 90 Minuten lang bei dieser Temperatur und einer Wellendrehzahl von 60 Umdrehungen pro Minute gehalten. Das erhaltene Produkt wurde wieder auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und abgesiebt, wobei der Siebschnitt von 150 bis 600 μηη als gewonnen wurde. Der Su- perabsorber wies folgende Eigenschaften auf: After spraying, the product temperature was raised to 170 ° C and the reaction mixture was maintained at that temperature for 90 minutes at a shaft speed of 60 revolutions per minute. The product obtained was allowed to cool back to room temperature and sieved, the sieve cut of 150 to 600 μm being recovered. The superabsorbent had the following properties:
CRC 37,2 g/g CRC 37.2 g / g
AAP (0.7 psi) 14,8 g/g  AAP (0.7 psi) 14.8 g / g
Vortex (ohne Siebung) 58 s  Vortex (without sieving) 58 s
Beispiel 3 Example 3
Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei jedoch bei der Oberflächennachvernetzung statt 2,0 Gew.-% wässriger Aluminiumtrilaktat-Lösung (22 Gew.-%ig) 0,5 Gew.-% wässriger Aluminiumdihydro- xymonoacetat-Lösung (20 Gew.-%ig) bezogen auf Polymer verwendet wurden. Der Superabsorber wies folgende Eigenschaften auf: Example 2 was repeated, but in the surface post-crosslinking instead of 2.0 wt .-% aqueous aluminum trilactate solution (22 wt .-%) 0.5 wt .-% aqueous Aluminiumdihydro- xymonoacetat solution (20 wt .-% strength ) were used based on polymer. The superabsorber had the following properties:
CRC = 37,4 g/g CRC = 37.4 g / g
AAP (0.7 psi) = 14,2 g/g AAP (0.7 psi) = 14.2 g / g
Vortex (ohne Siebung) = 52 s  Vortex (without sieving) = 52 s
Beispiel 4 Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei jedoch der bei der Oberflächennachvernetzung die 2,0 Gew.-% wässrige Aluminiumtrilaktat-Lösung (22 Gew.-%ig) weggelassen wurden. Example 4 Example 2 was repeated except that the 2.0 wt.% Aqueous aluminum trilactate solution (22 wt.%) Was omitted in the surface postcrosslinking.
Der Superabsorber wies folgende Eigenschaften auf: CRC = 37,8 g/g The superabsorbent had the following properties: CRC = 37.8 g / g
AAP (0.7 psi) = 13,9 g/g  AAP (0.7 psi) = 13.9 g / g
Vortex (ohne Siebung) = 64 s  Vortex (without sieving) = 64 s
Beispiel 5 Example 5
Ein Gemisch aus 1000 g des in Beispiel 2 erhaltenen Polymers sowie unterschiedlichen Mengen an Aeroxide® Alu 130 wurden im Pflugschar®-Mischer Typ M5 bei Raumtemperatur und einer Wellendrehzahl von 250 Umdrehungen pro Minute mittels einer Zweistoff-Sprühdüse mit 1 ,3 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch einer 7,5 Gew.-%igen wässrigen Lösung von Dinatri- umsalz der 2-Hydroxy-2-sulfonatoessigsäure beschichtet (Blancolen® HP, L. Brüggemann KG, Salzstraße 131 , 74076 Heilbronn, Deutschland). Nach dem Aufsprühen wurde die Wellendrehzahl auf 60 Umdrehungen pro Minute reduziert und noch 10 Minuten lang nachgemischt. Das erhaltene Produkt wurde gesiebt, wobei der Siebschnitt von 150 bis 600 μηη gewonnen wurde. Das jeweils erhaltene Produkt wies folgende Eigenschaften auf: A mixture of 1000 g of the polymer obtained in Example 2 and different amounts of Aeroxide ® Alu 130 were in Pflugschar ® mixer type M5 at room temperature and a shaft speed of 250 revolutions per minute using a two-component spray nozzle with 1, 3 wt .-% , based on the mixture of a 7.5 wt .-% aqueous solution of disodium salt of 2-hydroxy-2-sulfonatoacetic acid coated (Blancolen ® HP, L. Brüggemann KG, Salzstraße 131, 74076 Heilbronn, Germany). After spraying, the shaft speed was reduced to 60 revolutions per minute and remixed for another 10 minutes. The product obtained was sieved, the sieve cut of 150 to 600 μm being obtained. The product obtained in each case had the following properties:
Menge Aeroxide® CRC AAP (0.7 psi) Vortex (unge- Caking 3 hVolume Aeroxide ® CRC AAP (0.7 psi) Vortex (un- caking 3 h
Alu 130 siebt) Alu 130 sieves)
[g/g] [g/g] [%]  [g / g] [g / g] [%]
[g] [s]  [g] [s]
0,5 38,1 14,3 51 10 0.5 38.1 14.3 51 10
1 ,0 37,8 14,1 50 1 1, 0 37.8 14.1 50 1
1 ,5 38,0 14,0 48 0 Beispiel 6 1, 5 38.0 14.0 48 0 Example 6
Beispiel 5 wurde mit dem in Beispiel 3 gewonnenen Polymer wiederholt. Das jeweils erhaltene Produkt wies folgende Eigenschaften auf: Example 5 was repeated with the polymer obtained in Example 3. The product obtained in each case had the following properties:
Figure imgf000038_0001
Figure imgf000038_0001
Beispiel 7 Example 7
Beispiel 5 wurde mit dem in Beispiel 4 gewonnenen Polymer wiederholt. Das jeweils erhaltene Produkt wies folgende Eigenschaften auf: Example 5 was repeated with the polymer obtained in Example 4. The product obtained in each case had the following properties:
Menge Aeroxide® CRC AAP (0.7 psi) Vortex (unge- Caking 3 h Alu 130 siebt) Volume Aeroxide ® CRC AAP (0.7 psi) Vortex (un- caking 3 h Alu 130 sieved)
[g/g] [g/g] [%]  [g / g] [g / g] [%]
[g] [s]  [g] [s]
0,5 38,5 13,4 56 84 0.5 38.5 13.4 56 84
1 ,0 38,4 13,0 53 451, 0 38.4 13.0 53 45
1 ,5 38,9 12,3 54 21 1, 5 38.9 12.3 54 21

Claims

Ansprüche claims
1 . Superabsorber mit pyrogenem Aluminiumoxid. 1 . Superabsorber with pyrogenic alumina.
2. Superabsorber nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens 0,01 2. Superabsorber according to claim 1, characterized in that it is at least 0.01
Gew.-% und höchstens 6,0 Gew.-% pyrogenes Aluminiumoxid enthält.  Wt .-% and at most 6.0 wt .-% pyrogenic alumina.
3. Superabsorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrogene Aluminiumoxid eine BET-Oberfläche von mindestens 20 und höchstens 200 m2/g auf- weist. 3. Superabsorber according to claim 1 or 2, characterized in that the fumed alumina has a BET surface area of at least 20 and at most 200 m 2 / g.
4. Superabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er oberflächennachvernetzt ist. 4. Superabsorber according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is surface postcrosslinked.
5. Superabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mit mindestens einem Salz eines mehrwertigen Kations beschichtet ist. 5. Superabsorber according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is coated with at least one salt of a polyvalent cation.
Superabsorber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Aluminiumsalz beschichtet ist. Superabsorber according to claim 5, characterized in that it is coated with an aluminum salt.
Superabsorber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Salz eines mehrwertigen Kations mit einer Hydroxicarbonsäure beschichtet ist. Superabsorber according to claim 5 or 6, characterized in that it is coated with a salt of a polyvalent cation with a hydroxycarboxylic acid.
Verfahren zur Herstellung eines in den Ansprüchen 1 bis 7 definierten Superabsorbers durch Polymerisation einer Monomermischung, Trocknung des Polymeren und wahlweise Oberflächennachvernetzung des getrockneten Polymeren sowie Beschichtung mit einem Salz eines mehrwertigen Kations, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Superabsorber nach Trocknung und/oder nach Oberflächennachvernetzung und wahlweiser Beschichtung mit einem Salz eines mehrwertigen Kations pyrogenes Aluminiumoxid zusetzt. Process for the preparation of a superabsorbent as defined in claims 1 to 7 by polymerization of a monomer mixture, drying of the polymer and optional surface postcrosslinking of the dried polymer and coating with a salt of a polyvalent cation, characterized in that the superabsorber is dried after drying and / or after surface postcrosslinking and optional coating with a salt of a polyvalent cation fumed alumina added.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Superabsorber nach Oberflächennachvernetzung und wahlweiser Beschichtung mit einem Salz eines mehrwertigen Kations pyrogenes Aluminiumoxid zusetzt. Process according to Claim 8, characterized in that fumed aluminum oxide is added to the superabsorber after surface postcrosslinking and selective coating with a salt of a polyvalent cation.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Lösung einer Monomermischung polymerisiert, die enthält: A method according to claim 8 or 9, characterized in that polymerizing an aqueous solution of a monomer mixture containing:
a) mindestens ein ethylenisch ungesättigtes, säuregruppentragendes Monomer, das wahlweise zumindest teilweise als Salz vorliegt,  a) at least one ethylenically unsaturated, acid group-carrying monomer which is optionally present at least partially as a salt,
b) mindestens einen Vernetzer,  b) at least one crosslinker,
c) mindestens einen Initiator,  c) at least one initiator,
d) wahlweise ein oder mehrere mit den unter a) genannten Monomeren copolymeri- sierbare ethylenisch ungesättigte Monomere, und e) wahlweise ein oder mehrere wasserlösliche Polymere. Artikel zur Absorption von Flüssigkeiten, enthaltend einen der in Ansprüchen 1 bis 7 definierten Superabsorber. d) optionally one or more ethylenically unsaturated monomers which can be copolymerized with the monomers mentioned under a), and e) optionally one or more water-soluble polymers. An article for the absorption of liquids, comprising one of the superabsorbents defined in claims 1 to 7.
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