超吸收性聚合物干燥装置的制作方法

1.对相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年10月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0138510号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
3.本技术涉及一种对超吸收性聚合物具有改进的干燥效率的超吸收性聚合物干燥装置。


背景技术：

4.一般而言，超吸收性聚合物(sap)是通过丙烯酸与苛性钠反应产生的白色粉末形式的聚合物材料，并且能够吸收其自身重量约500～约1000倍的水分。
5.超吸收性聚合物是一种合成聚合物材料，其吸水时会变形为果冻状，即使从外部施加一定程度的压力，也具有能够储存水而不排出水的功能。
6.超吸收性聚合物分子具有网状结构，由于它们之间有许多孔洞，可以很好地吸水。由于超吸收性聚合物的溶液(水)内外存在离子浓度差，水移动进入超吸收性聚合物内部(渗透压现象)。当水分子流入超吸收性聚合物时，聚合物链的空间被扩大，而固定在其中的阴离子由于排斥力试图占据一定的空间，从而可以吸收更多的水(静电排斥力)。
7.这种超吸收性聚合物开始在卫生用品中得到实际应用，现在广泛用于制备儿童纸尿裤或卫生巾等卫生用品、园艺用保水土壤制品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域的保鲜剂、膏药用材料等。
8.作为这种超吸收性聚合物的制备方法，已知有反相悬浮聚合法、溶液聚合法等。
9.其中，水溶液聚合的方法包括：热聚合法，其中聚合凝胶在配备有螺杆的捏合机中破碎和冷却的同时进行聚合；光聚合法，其中将高浓度的水溶液在带上用紫外线照射，同时进行聚合和干燥等。
10.现有技术中已知的方法包括这样的制备吸收性聚合物的方法：其中具有交联剂的水溶性烯键式不饱和单体通过在具有苯甲酰基和过氧化物等的基于自由基的光聚合引发剂的存在下照射紫外线而聚合。通过聚合反应产生的吸水性聚合物通过切割、干燥、粉碎和表面处理工序等制成粉状吸水性聚合物。
11.其中，进行干燥工序，其中吸收性聚合物通过传送带传送到干燥机，并在传送带上层压至约100mm的厚度并干燥成片状树脂块。
12.在干燥工序中，干燥前的超吸收性聚合物在超吸收性聚合物之间的结合力不高的状态下具有颗粒容易分离的结构，但干燥后的超吸收性聚合物具有其中颗粒彼此结合的硬质结构。
13.另一方面，在以往的传送带中，超吸收性聚合物的干燥工作是在平放状态下进行的，因此存在干燥工序中的干燥量有限并且干燥效率受限制的问题。


技术实现要素：

14.技术问题
15.本发明的目的在于提供一种超吸收性聚合物干燥装置，其通过以倾斜方式安装传送机，能够增加热空气的接触面积，增加干燥量，并提高干燥效率。
16.技术方案
17.本发明的一个实施方式提供了一种超吸收性聚合物干燥装置，该装置是配备有用于干燥超吸收性聚合物的传送机的干燥装置，该装置包括用于传送超吸收性聚合物的传送机和用于向传送机供给干燥热空气的热空气供给部。
18.传送机可以包括以弯曲状态彼此连接的多个传送机床、用于连接多个传送机床的连杆连接部、和用于驱动传送机床的驱动部。
19.传送机床可包括：多个床体，超吸收性聚合物安置在其表面上并被传送，并且包括形成在床体的侧表面上以连接连杆连接部的连接槽。
20.连杆连接部可包括连杆突起，该连杆突起从床体的一侧突出并插入相邻床体的连接槽中。
21.多个床体可以在90
°
～170
°
的角度范围内彼此倾斜连接。
22.驱动部可包括沿床体边缘安装的齿条，以及与齿条啮合从而为床体提供运动驱动力的小齿轮。
23.齿条可以包括沿床体的上侧表面边缘安装的第一齿条和沿床体的下侧表面边缘安装的第二齿条。
24.小齿轮可以包括将旋转驱动力从床体的上侧传递到第一齿条的第一小齿轮，以及将旋转驱动力从床体的下侧传递到第二齿条的第二小齿轮。
25.第一小齿轮可以在多个床体彼此倾斜连接的位置的上侧与第一齿条啮合。
26.第二小齿轮可以在多个床体彼此倾斜连接的位置的下侧与第二齿条啮合。
27.有益效果
28.根据本发明的一个实施方式，构成传送机的多个床体相互倾斜连接，并通过驱动部的驱动力运行，从而增加了供给到传送机的热空气的接触面积，可以减小碎屑床的厚度，提高干燥效率。
附图说明
29.图1是表示本发明的一个实施方式的超吸收性聚合物干燥装置的主要部分的示意图。
30.图2是表示图1的传送机床的多个床体相连接的状态的主要部分俯视图。
31.图3是示意性地表示图2的床体的一部分被分离的状态的主要部分俯视图。
32.图4是示意性地表示沿图3的a-a线所见的床体的截面图。
33.《附图标记说明》
34.11...干燥机主体
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12...超吸收性聚合物
35.13...输入部
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100...传送机
36.110..传送机床
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111
…
床体
37.113...连接槽
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115...连杆连接部、连杆突起
38.120...连杆连接部
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121...齿条
39.121a...第一齿条
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121b...第二齿条
40.123
…
小齿轮
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123a
…
第一小齿轮
41.123b
…
第二小齿轮
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200
…
热空气供给部
具体实施方式
42.在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式，以便本领域技术人员能够容易地实施它们。本发明的实施方式可以以各种不同的方式进行修改，并且不限于本文所阐述的实施方式。在附图中，与描述无关的部分将被省略以清楚地描述本发明，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的要素。
43.图1是表示本发明的一个实施方式的超吸收性聚合物干燥装置的主要部分的示意图。图2是主要部分俯视图，示意性地表示图1的传送机床的多个床体相连接的状态。图3是主要部分俯视图，示意性地表示图2的床体的一部分被分离的状态。图4是示意性地表示沿图3的a-a线所见的床体的截面图。
44.如图1～4所示，根据本发明的一个实施方式的超吸收性聚合物干燥装置300是配备有用于干燥超吸收性聚合物的传送机的干燥装置，并且可以包括用于传送超吸收性聚合物12的传送机100和用于向传送机100供给干燥的热空气的热空气供给部200。
45.传送机100可以安装成接收超吸收性聚合物12的供给并将超吸收性聚合物12传送到干燥机主体11的内部。
46.用于将超吸收性聚合物12供给到传送机100的输入部13可以安装在干燥机主体11的侧表面上。
47.输入部13安装成从干燥机主体11的侧表面沿传送机100的方向适当地输入要干燥的超吸收性聚合物12，并且可以安装成使得超吸收性聚合物12通过以下方式输入：因自重而落到安装在干燥机主体11内的传送机100上。
48.传送机100安装成通过干燥机主体11内部的驱动部120的驱动操作可沿一个方向或反向移动，并且可以安装成使超吸收性聚合物12的干燥操作由通过热空气供给部200供给的热空气执行。
49.在传送机100的下部设置有多个热空气供给部200，从而向传送机100供给干燥用的干燥热空气。
50.更具体地，传送机100包括以弯曲状态彼此连接的多个传送机床110、用于在多个传送机床110之间进行连接的连杆连接部115、以及用于驱动传送机床110的驱动部120。
51.可以在彼此相邻的状态下安装多个传送机床110从而使其彼此连接。传送机床110在相互倾斜连接的状态下能够通过在干燥机主体11内部的驱动部120的驱动力可移动地安装。
52.传送机床110可包括多个床体111，其中超吸收性聚合物12位于其表面上并被传送，并且连接槽113形成在床体111的侧表面上以连接连杆连接部115。
53.床体111可以具有矩形的平面形状，并且它们中的多个可以在彼此相邻的状态下通过连杆连接部115彼此连接。
54.连接连杆连接部115的连接槽113可以形成在床体111的一侧，使得多个床体111在
彼此相邻的状态下彼此连接。
55.在床体111的一侧形成有多个连接槽113，并且可以形成为使得在相邻床体111中任一个的一侧表面上形成的连杆连接部115连接到多个床体的床体111。
56.这些连接槽113在床体111的一侧形成为彼此隔开的两个部分，并且可以在连杆连接部115插入其中的状态下连接。
57.连杆连接部115形成为从与床体111上形成有连接槽113的侧面相对的侧面突出，在本实施方式中，可以作为以插入连接槽113的状态而连接的连杆突起来应用。在下文中，连杆连接部和连杆突起部使用相同的附图标记。
58.连杆突起115在床体111一侧以彼此分离的状态突出，并且可以插入并固定在连接槽113中，所述连接槽113形成在多个床体111相邻设置的状态下的相邻的床体111中。
59.这里，多个床体111可以在90
°
～170
°
的角度范围a中彼此倾斜连接。
60.多个床体111可以安装成在干燥机主体11中向上方以5
°
～45
°
的角度范围b内倾斜。此外，多个床体111可以在90
°
～170
°
的角度范围内彼此倾斜连接。
61.当从侧面观察相互连接的状态时，多个床体111可以在上下方向上以z字形相互连接。
62.如上所述，在本实施方式的传送机100中，多个床体111相互倾斜连接，与现有的平板传送机相比，在干燥机主体11的内部空间中，放置超吸收性聚合物的表面积可以增加12％或更多。
63.即，当本实施方式的多个床体111与现有的1m的平板传送机相比以90
°
～170
°
的角度范围倾斜连接时，能够将连接长度延长至1.12m。因此，安装在床体111上表面的碎屑床的厚度可减少12％，热空气接触面积可增加12％，从而提高超吸收性聚合物的干燥效率。
64.同时，在多个床体111通过连杆突起115彼此连接的状态下，驱动部120可以可移动地安装在干燥机主体11内。
65.更具体地，驱动部120可以包括沿床体111的边缘安装的齿条121，以及与齿条121啮合以向床体111提供运动驱动力的小齿轮123。
66.齿条可包括沿床体111的上侧表面边缘安装的第一齿条121a和沿床体111的下侧表面边缘安装的第二齿条121b。
67.第一齿条121a可以从多个床体111的上侧表面安装在彼此相对的两侧端的位置处。
68.第一齿条121b可以从多个床体111的下侧表面安装在彼此相对的两侧端的位置处。
69.小齿轮123可与第一齿条121a和第二齿条121b啮合。
70.小齿轮123可以包括将旋转驱动力从床体111的上侧传递到第一齿条121a的第一小齿轮123a、和将旋转驱动力从床体111的下侧传递到第二齿条121b的第二小齿轮123b。
71.第一小齿轮123a可以安装成使得多个床体111从上侧与第一齿条121a啮合，并相互连接。
72.第一小齿轮123a可以在多个床体111从它们彼此连接的位置与第一齿条121a啮合的状态下安装。因此，第一小齿轮123a可以在支撑其中多个床体111彼此连接的上侧的同时将驱动力传递到传送机100。
73.安装多个第一小齿轮123a，从而支撑其中多个床体111相互连接的上侧位置，并且第一小齿轮123a能够以支撑多个床体111以倾斜方式连接的上侧位置的方式安装。
74.第二小齿轮123b可以安装成从其中多个床体111彼此连接的下侧与第二齿条121b啮合。
75.第二小齿轮123b可以在多个床体111与第二齿条121b在彼此连接的位置处啮合的状态下安装。因此，第二小齿轮123b可以在支撑其中多个床体111彼此连接的下侧的同时将驱动力传递到传送机100。
76.安装多个第二小齿轮123b，从而支撑其中多个床体111相互连接的下侧位置，并且第二小齿轮123b能够以支撑多个床体111以倾斜方式连接的下侧位置的方式安装。
77.如上所述的第一小齿轮123a和第二小齿轮123b分别设置在相互交替的位置，以在多个床体111连接的位置支撑床体111的上侧和下侧。
78.以此方式，第一小齿轮123a和第二小齿轮123b能够被安装，从而使得在稳定地支撑多个床体111倾斜连接的状态的同时将驱动力适当地传递到传送机100。
79.如上所述，在本发明实施方式的超吸收性聚合物干燥装置300中，构成传送机100的多个床体111相互倾斜连接，并通过驱动部120的驱动力进行运行，从而增加供给至传送机100的热空气的接触面积，使碎屑床的厚度减小，并提高超吸收性聚合物的干燥效率。
80.本发明中提及的超吸收性聚合物可以通过常规方法生产，并没有特别限制。例如，可以通过对含有超吸收性聚合物原料的单体组合物溶液进行热聚合或光聚合来聚合超吸收性聚合物。
81.超吸收性聚合物的原料可以包含单体、中和单体的碱性化合物、聚合引发剂、交联剂和各种添加剂。
82.单体可以在组成不受限制的情况下使用，只要其是制备超吸收性聚合物中常用的单体即可。作为单体，可以使用选自由阴离子型单体及其盐、非离子型亲水性单体、含氨基的不饱和单体及其季铵化合物中的任意一种以上。
83.具体地，优选使用选自以下化合物组成的组中的一种以上：阴离子型单体，如(甲基)丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰乙磺酸、2-甲基丙烯酰乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸或2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、以及它们的盐等；非离子型亲水性单体，如(甲基)丙烯酰胺、n-取代的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯或聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等；以及含氨基的不饱和单体，如(甲基)丙烯酸(n,n)-二甲氨基乙酯、(n,n)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、以及它们的季铵化合物等。
84.考虑到聚合时间、反应条件等，可以适当选择和使用单体的浓度。
85.单体组合物溶液含有聚合引发剂，并且当从聚合能量供给部照射紫外线时，可以含有光聚合引发剂，并且当供给热空气时，可以含有热聚合引发剂等。
86.作为热聚合引发剂，可以使用选自由过硫酸盐类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂、过氧化氢和抗坏血酸组成的组中的任意一种或多种。过硫酸盐类引发剂的具体实例可包含过硫酸钠(na2s2o8)、过硫酸钾(k2s2o8)、过硫酸铵((nh4)2s2o8)等，偶氮类引发剂的实例包括2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐)、2,2-偶氮双-(n,n-二亚甲基)异丁脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰偶氮)异丁腈、2,2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4,4-偶
氮双-(4-氰基戊酸)等。在odian撰写的“principle of polymerization(wiley,1981sus)”第203页中详细公开了更多各种热聚合引发剂，然而，它们不限于上述示例。
[0087]
作为光聚合引发剂，可以使用选自由苯偶姻醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯酯、苄基二甲基缩酮、酰基膦和α-氨基酮组成的组中的任意一种或多种化合物。同时，酰基膦的具体实例可包括市售的lucirin tpo，即2,4,6-三甲基-苯甲酰基-三甲基氧化膦。更多不同的光聚合引发剂充分公开在“uv coatings:basics,recent developments and new applications(elsevier,2007)”，由reinhold schwalm撰写，第115页，但是它们不限于上述示例。
[0088]
作为交联剂，选自包括己二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯等二丙烯酸酯类交联剂、三丙烯酸酯类交联剂、氮丙啶类交联剂、环氧类交联剂等中的一种或两种以上的组合。
[0089]
基于单体组合物的总含量，交联剂的含量可为约0.01～约0.5重量％。
[0090]
添加剂可包括增稠剂、增塑剂、防腐稳定剂、抗氧化剂等。
[0091]
单体、聚合引发剂、交联剂和添加剂可以以溶解在溶剂中的溶液的形式制备。
[0092]
在这种情况下，可以使用溶剂，对其构成没有限制，只要它可以溶解上述组分即可。例如，可以使用选自水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、环己酮、环戊酮、二乙二醇单甲醚、二乙二醇乙醚、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇、甲基溶纤剂乙酸酯、n,n-二甲基乙酰胺等中的一种或两种以上的组合。
[0093]
基于单体组合物的总含量，溶剂的含量可以为以上公开的组分之外的余量。
[0094]
具体而言，聚合方法根据聚合能量源大致分为热聚合和光聚合。通常，热聚合可以在装有搅拌轴的捏合机等反应器中进行，光聚合可以在装有可移动传送带的反应器或平底容器中进行，但是，以上公开的聚合方法仅为一个示例，本发明不限于以上公开的聚合方法。
[0095]
在一个实施例中，通过向反应器(如上述配备有搅拌轴的捏合机)提供热空气或加热反应器进行热聚合而获得的水凝胶聚合物在从反应器的出口排出时，根据反应器中配备的搅拌轴的类型而定，可以具有厘米或毫米的尺寸。具体而言，所得到的水凝胶聚合物可以根据所供给的单体组合物的浓度、供给速度等而显示不同的尺寸，通常可获得重均粒径为2～50mm的水凝胶聚合物。
[0096]
此外，如上所述，当在配备有可移动传送带的反应器或平底容器中进行光聚合时，通常所获得的水凝胶聚合物可以是具有带的宽度的片状水凝胶聚合物。在这种情况下，聚合物片的厚度可以根据供给到其中的单体组合物的浓度和供给速度而变化，并且聚合物片优选被控制为具有约0.5～约5cm的厚度。如果供给单体组合物使得片状聚合物的厚度变得太薄，则生产效率变低，则不是优选的。如果片状聚合物的厚度大于5cm，则由于过高的厚度而可能不能在聚合物的整个厚度上均匀地发生聚合反应。
[0097]
在这种情况下，通过上述方法获得的水凝胶聚合物通常可以具有约40～约80重量％的含水量。同时，本文使用的术语“含水量”是指相对于水凝胶聚合物的总量的水分所占的重量，其可以是通过从水凝胶聚合物的重量中减去干燥聚合物的重量而获得的值。具
体而言，含水量定义为通过测量在通过红外加热升高聚合物的温度的干燥过程期间由聚合物中的水蒸发导致的重量损失而计算的值。此时，在如下确定的干燥条件下测量含水量：温度从室温升至约180℃，然后温度保持在180℃，总干燥时间确定为40分钟(包括升温步骤的5分钟)。
[0098]
随后，在对得到的水凝胶聚合物进行干燥时，可以使用本发明的超吸收性聚合物干燥装置。
[0099]
尽管上面已经描述了本发明的优选实施方式，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，可以在权利要求、说明书以及附图的范围内进行各种修改，它们也落入本发明的实质和范围之内。