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用于超吸收性水凝胶的复合细切装置的制作方法

2022-02-25 18:38:24 来源:中国专利 TAG:
1.相关申请的交叉引用2.本技术要求于2019年11月21日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0150705号的优先权和权益,其全部内容通过引用并入本文。3.本发明涉及能够对水凝胶进行顺利的微小切割的用于超吸收性水凝胶的复合细切装置。
背景技术
::4.超吸收性聚合物(superabsorbentpolymer,sap)是一种具有能够吸收其自身重量的500倍至1000倍水分的功能的合成聚合物材料,并且被各开发者称为超吸收性材料(superabsorbencymaterial,sam)、吸收性凝胶材料(absorbentgelmaterial,agm)等。5.上述超吸收性聚合物开始作为卫生产品投入实际使用,并且除卫生产品例如儿童用纸尿布之外,目前还被广泛用作诸如以下的材料:园艺用土壤修复剂、土木工程或建筑用供水材料、育苗用片材、食品流通领域用保鲜剂和泥敷剂用材料。6.作为制备如上所述的超吸收性聚合物的方法,已知有通过反相悬浮聚合的方法或通过水溶液聚合的方法。关于反相悬浮聚合,例如公开了日本专利公开第56-161408号、日本专利公开第57-158209号和日本专利公开第57-198714号。此外,作为通过水溶液聚合的方法,已知有其中聚合水凝胶聚合物同时在配备有数个轴的捏合机中对水凝胶聚合物进行破碎和冷却的热聚合方法以及其中将高浓度水溶液在带上用紫外线等照射以进行聚合并同时干燥的光聚合方法。7.通过如上所述的聚合反应获得的水凝胶或水凝胶聚合物通常在干燥过程之后被粉碎,然后作为粉末产品市售。为了有效地进行干燥步骤,尽可能地增加水凝胶聚合物的表面积是重要的。因此,为了尽可能地增加干燥过程之前的水凝胶聚合物的表面积,可以考虑将通过热聚合或光聚合而聚合的水凝胶聚合物简单地粉碎来增加待干燥的水凝胶聚合物的表面积的方法。为了增加如上所述的水凝胶聚合物的表面积,已经公开了在聚合之后对水凝胶聚合物进行第一次粉碎的方法。8.在第一次粉碎水凝胶聚合物中主要使用切碎机。9.这样的切碎机包括用于使水凝胶移动的螺杆、包括螺旋的筒、用于切割水凝胶的切割器刀片、和排出经切割的水凝胶的多孔板。10.在此,切割器刀片和多孔板各自安装为单个单元,并因此难以将水凝胶切割成等于或小于预定尺寸的颗粒尺寸。此外,即使当通过重复切割过程而将颗粒尺寸切割至小于预定尺寸时,被切割成非常小的颗粒尺寸的凝胶由于切碎机中的压力增加而可能引起捏合现象,从而导致可提取含量(extractablecontent,ec)增加和物理特性变化。技术实现要素:11.技术问题12.本发明的一个实施方案致力于提供用于超吸收性水凝胶的复合细切装置,所述复合细切装置能够进行将水凝胶切割成等于或小于预定尺寸的小尺寸的过程并改善制造品质。13.技术方案14.本发明的一个实施方案提供了这样的用于超吸收性水凝胶的复合细切装置,其包括:筒体,在所述筒体中形成有转移空间,水凝胶通过所述转移空间被转移,并且在所述筒体的侧表面处形成有排出部;转移单元,所述转移单元安装于筒体以在转移空间中转移水凝胶;和复数个切割模块,所述复数个切割模块安装于转移单元以粉碎水凝胶并将水凝胶以切割状态排出至排出单元的外部。15.切割模块各自可以包括:切割器构件,所述切割器构件安装在筒体内部以粉碎通过转移单元转移的水凝胶;和多孔板,所述多孔板被配置成将通过切割器构件粉碎的水凝胶以切割状态排出。16.转移单元可以包括:螺杆构件,所述螺杆构件可旋转地安装在转移空间中以使水凝胶移动;和驱动电机,所述驱动电机被配置成向螺杆构件提供旋转驱动力。17.切割模块可以以在从螺杆构件至排出部的方向上彼此间隔开的状态安装。18.在复数个多孔板中可以形成有用于将水凝胶以切割状态排出的复数个切割孔,并且切割孔在复数个多孔板中可以分别形成为具有不同大小的直径。19.切割孔可以在复数个多孔板中形成为在排出部的位置处具有最小直径。20.螺杆构件的螺纹可以形成为具有相同的螺距。21.有益效果22.根据本发明的一个实施方案,通过安装多孔板和切割器构件并且使在复数个多孔板的每一者中形成的切割孔的尺寸形成为在排出部的方向上逐渐减小,水凝胶的顺利切割过程和将水凝胶顺利切割成小于预定尺寸的小尺寸是可能的。附图说明23.图1例示了根据本发明的第一实施方案的用于超吸收性水凝胶的复合细切装置的示意性透视图。24.图2例示了示意性地示出图1的复合细切装置的侧视图。25.图3例示了示意性地示出图1的复合细切装置的主要部件的截面图。26.图4例示了示意性地示出根据本发明的第一实施方案的其中筒体中安装有复数个多孔板的状态的主要部件。27.图5示意性地示出了常规水凝胶在40℃的温度下的切割状态。28.图6示意性地示出了根据本发明的第二实施方案的水凝胶在80℃的温度下的切割状态。29.图7例示了示意性地示出根据本发明的第三实施方案的其中螺杆构件的螺距以相等间隔形成的状态的主要部件。30.图8例示了示意性地示出通过使用常规螺杆构件切割的水凝胶的颗粒的主要部分的放大视图。31.图9例示了示出根据本发明的第四实施方案的使用具有相等间距螺距的螺杆构件的水凝胶的细分颗粒的主要部分的放大视图。具体实施方式32.在下文中,将参照示出本发明的示例性实施方案的附图更充分地描述本发明。如本领域技术人员将认识到的,所描述的实施方案可以以各种不同的方式修改,全部都不脱离本发明的精神或范围。附图和描述在本质上被视为说明性的而不是限制性的。在整个说明书中,相同的附图标记表示相同的元件。33.图1例示了根据本发明的第一实施方案的用于超吸收性水凝胶的复合细切装置的示意性透视图,图2例示了示意性地示出图1的复合细切装置的侧视图,以及图3例示了示意性地示出图1的复合细切装置的主要部件的截面图。34.如图1至图3中所例示的,根据本发明的第一实施例,用于超吸收性水凝胶的复合细切装置100包括:筒体10,在所述筒体中形成有转移空间11,水凝胶通过转移空间被转移;转移单元20,所述转移单元20安装于筒体10以转移在转移空间11中的水凝胶;和复数个切割模块30,所述复数个切割模块30安装于转移单元20以粉碎水凝胶并将水凝胶以切割状态排出至筒体10的外部。35.筒体10可以以其中水凝胶被转移而通过的转移空间11沿纵向方向形成的状态并且被支撑在其底表面上的状态安装。36.用于将水凝胶注入转移空间11中的注入部12可以以敞开状态安装在筒体10的上部处。37.可以从筒体10的下部突出有支撑基座13以被稳定地支撑在其底表面上。38.在筒体10内部可以突出有筒螺旋15。39.筒螺旋15可以形成为从筒体10的内壁表面以与螺杆构件21的螺旋形状对应的螺旋形状突出。40.筒螺旋15可以形成为从筒体10的内壁表面以复数个螺旋形状在与螺杆构件21的螺旋形状对应的相反方向上突出。41.在本实施方案中,筒螺旋15被示例性地描述为从筒体10的内壁表面突出,但本发明不限于此,并且其可以不形成。42.筒螺旋15不必限于螺旋形状,但可以在筒体10的内壁表面上具有同心带状突出部或对应螺杆构件21的螺旋形位置突出的球形,或者也可以应用多种变化例如角形突出部。43.这样,由于筒螺旋15形成为在筒体10内部突出,因此在水凝胶的辅助作用下,水凝胶可以被稳定地转移而不回流。44.水凝胶可以在通过注入部12被注入到筒体10中的状态下通过稍后将描述的转移单元20的转移操作而被转移。45.注入部12在筒体10的上侧处以敞开状态形成,并且以向上扩大的状态安装,使得可以将水凝胶容易地引入到内部中。46.这样,水凝胶可以在被注入到筒体10的内部的状态下通过转移单元20的驱动力在筒体10的排出部14的方向上被转移而被适当地粉碎。47.安装于筒体10的转移单元20可以被安装成提供用于转移水凝胶的转移驱动力。48.更具体地,转移单元20包括:螺杆构件21,所述螺杆构件21可旋转地安装在转移空间11中以使水凝胶移动;和驱动电机23,所述驱动电机23向螺杆构件21提供旋转驱动力。49.沿筒体10内部的转移空间11的纵向方向可旋转地安装的螺杆构件21可以被安装成通过驱动电机23在筒体10的排出部14的方向上的驱动操作来转移填充在转移空间11中的水凝胶。50.驱动电机23可以安装于筒体10,驱动轴可以安装在螺杆构件21的第一端处以通过使螺杆构件21在一个方向上旋转来提供旋转驱动力,使得水凝胶在保持适当的转移速度的同时在筒体10内部被转移。51.驱动电机23和螺杆构件21可以被安装成通过减速器(未示出)来转移旋转驱动力。52.同时,切割模块30可以安装于螺杆构件21以通过粉碎水凝胶而将水凝胶以切割状态排出至排出部14的外部。53.可以沿螺杆构件21的纵向方向安装复数个切割模块30。54.切割模块30安装于螺杆构件21的原因是将水凝胶的切割颗粒的尺寸保持在适当的水平以实现顺利切割。55.更具体地,切割模块30各自可以包括:切割器构件31,所述切割器构件31安装在筒体10内部以粉碎通过转移单元20转移的水凝胶;和多孔板33,所述多孔板33用于将通过切割器构件31粉碎的水凝胶以切割状态排出。切割模块30可以安装成沿螺杆构件21的纵向方向彼此间隔开。56.切割器构件31可以与螺杆构件21的旋转操作一起可旋转地安装以适当地粉碎通过螺杆构件21从转移空间11转移的水凝胶。57.由于安装有复数个切割模块30,因此可以将复数个切割器构件31安装于螺杆构件21,其中多孔板33介于其间。58.多孔板33可以分别安装在切割器构件31之间和筒体10的排出部14的一部分处。在多孔板33中可以形成复数个切割孔。59.因此,被切割器构件31粉碎的水凝胶可以通过由于螺杆构件21的旋转操作产生的压力而在筒体10内部被加压并移动,从而以切割状态被稳定地排出通过多孔板33的切割孔。60.在本文中,可以向筒体10中注入表面活性剂。表面活性剂可以在将水凝胶在多孔板33中粉碎并将其通过多孔板33的切割孔切割的过程中允许更顺利的切割作用。61.多孔板33可以由经热处理的金属材料形成以稳定地支撑转移的水凝胶的压力。62.图4例示了示意性地示出根据本发明的第一实施方案的其中筒体中安装有复数个多孔板的状态的主要部件。63.如图4中所例示的,形成在多孔板33中的切割孔33a可以在复数个多孔板33的每一者中形成为具有不同的直径。图4例示了仅示意性地示出安装在筒体10内部的多孔板33的主要部件。64.即,复数个多孔板33被设置成沿螺杆构件21的纵向方向以预定间隔彼此间隔开的状态,切割孔33a可以形成为其中直径分别在复数个多孔板33中以向排出部14的方向逐渐减小的状态。65.这样,在复数个多孔板33中,切割孔33a可以在从筒体10的内部最接近驱动电机23的位置a处的多孔板33中形成为具有最大直径,并且可以在最接近排出部14的位置b处的多孔板33处形成为具有最小直径。66.如上所述,在用于超吸收性水凝胶的复合细切装置100中,多孔板33和切割器构件31沿螺杆构件21的纵向方向安装,并且多孔板33的每一者中形成的切割孔33a的尺寸在排出部14的方向上逐渐减小,使得可以更顺利地进行水凝胶的切割过程并且可以将水凝胶切割成具有数毫米或更小的小尺寸。67.实施例168.根据实施例1,通过将100g的丙烯酸(acrylicacid)、123.5g的32%苛性钠(naoh)、0.2g的作为热聚合引发剂的过硫酸钠、0.008g的作为光引发剂的苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、0.26g的聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)和40g的水混合来制备总固体含量为45.0重量%的单体组合物。69.在此,通过将单体组合物供应到紫外线照射装置中并且同时通过照射强度为10mw/cm2的紫外线来进行聚合反应60秒。通过如下来获得最终水凝胶样品:将0.3g的疏水性表面活性剂(span60)施加至在进行聚合反应之后所制造的聚合片材,然后通过使用具有相等间距的螺杆的切碎机来进行切割,并且通过使用转速为300rpm的旋转干燥机来对其进行干燥。70.比较例171.[表1][0072][0073]如表1中所示,可以看出,当水凝胶穿过多孔板13次时,平均颗粒尺寸减小,以及通过比较例1可以掌握当实施例1的水凝胶穿过复数个多孔板时,在切割水凝胶期间平均颗粒尺寸减小。[0074]实施例2和比较例2[0075]如表2中所示,可以看出,实施例1的疏水表面活性剂的类型变为sa(硬脂酸系列),在比较例中,切割过程的温度变为40℃,并且由于40℃下的严重捏合而不能制造和测量水凝胶。[0076][表2][0077][0078]在表2中,crc表示离心保留容量,以及ec表示可提取含量。[0079]图5例示了当聚合片材的温度为40℃时水凝胶110的切割状态的不良状态,以及图6例示了其中当聚合片材的温度为80℃时在水凝胶110中未发生捏合的状态。[0080]图7例示了示意性地示出根据本发明的第三实施方案的其中螺杆构件的螺距以相等间隔形成的状态的主要部件。与图1至图6的附图标记相同的附图标记的详细描述被省略。[0081]如图7中所例示的,根据本发明的第三实施方案的螺杆构件121的螺距p可以形成为以在相等间隔下的相等螺距突出。因此,水凝胶的切割颗粒可以在不捏合的情况下以良好的状态被切割。[0082]表3示出了根据第三实施方案的使用与一般螺杆具有在相等间隔下的相等螺距的螺杆构件来切割水凝胶的方法。[0083][表3][0084]现有的一般螺杆构件具有相等螺距的螺杆构件孔板尺寸(mm)66所使用的添加剂span60span60所使用的添加剂量(ppm)30003000crc31.530.1ec6.34.1bpi21.827.5[0085]图8例示了示出通过使用常规螺杆构件切割的水凝胶的颗粒的主要部分的放大视图,以及图9例示了示出根据本发明的第四实施方案的使用具有相等间距螺距的螺杆构件的水凝胶的细分颗粒的主要部分的放大视图。[0086]如图8中所例示的,可以看出,在常规螺杆构件中,水凝胶210发生捏合,而如图9中所例示的,在本发明的第四实施方案中,水凝胶210中未发生捏合。此外,如表3中所示,可以确定降低ec的效果。[0087]即,如图9中所例示的,在使用具有相等间距螺距的螺杆构件的情况下,发生压力下降,因此未发生水凝胶颗粒的捏合,并且降低可提取含量(ec)的效果也是可能的。[0088]虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施方案描述了本发明,但是应理解,本发明不限于所公开的实施方案,而是相反地,旨在涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的多种修改和等同布置。[0089]附图标记[0090]10筒体ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ11转移空间[0091]12注入部ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ13支撑基座[0092]14排出部ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ15筒螺旋[0093]20转移单元ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ21、121螺杆构件[0094]23驱动电机ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ30切割模块[0095]31切割器构件ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ33多孔板[0096]33a切割孔ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ110、210水凝胶当前第1页12当前第1页12
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