Gele sind Stoffe, deren Zustand zwischen dem eines Festkörpers und einer Flüssigkeit liegt. Gele bestehen aus polymeren, das heißt langen, kettenförmigen Molekülen, die zu einem dreidimen- sionalen Netzwerk miteinander verknüpft und in ein flüssiges Medium eingebettet sind. Im Falle von Hydrogelen stellt das flüssige Medium Wasser dar. Das Polymerrückgrat von Hydrogelen wird von hydrophilen Monomereinheiten gebildet und kann sowohl neutral als auch ionisch sein. Beispiele für neutrale hydrophile Monomereinheiten sind Ethylenoxid, Vinylalkohol, Meth (acrylamid), N-alkylierte (Meth) acrylamide, N-Methylol (meth) acrylamid, N- Vinylamide, N-Vinylformamid, N-Vinylacetamid, N-Vinyl-N-Methyl- acetamid, N-Vinyl-N-Methylformamid, Hydroxyalkyl (meth) acrylate wie Hydroxyethylmethacrylat, Vinylpyrrolidon, (Meth) acrylsäure- ester von Polyethylenglykolmonoallylether, Allyether, von Poly- ethylenglykolen, Zuckereinheiten wie Glucose oder Galaktose. Bei- spiele für kationische hydrophile Monomereinheiten sind Ethylen- imin (in der protonierten Form), Diallyldimethylammoniumchlorid und Trimethylammoniumpropylmethacrylamidchlorid. Beispiele für anionische Monomereinheiten sind Meth (acrylsäure), Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, 2-Acrylamido-2-methyl- propansulfonsäure, Vinylsulfonsäure, Vinylphosphonsäure, 2-Meth- acryloyloxiethansulfonsäure, 4-Vinylbenzolsulfonsäure, Allyl- sulfonsäure, Vinyltoluolsulfonsäure und Vinylbenzolphosphonsäure (alle aufgeführten Verbindungen jeweils in der deprotonierten Form).

Hydrogele, die durch Polymerisation ungesättigter Säuren, wie beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure und Acrylamindopropan- sulfonsäure in Gegenwart geringer Mengen mehrfach olefinisch ungesättigter Verbindungen erhalten werden können, sind bereits als superabsorbierende Polymere bekannt und beispielsweise in der US-A-4 057 521, US-A-4 062 817, US-A-4 525 527, US-A-4 286 082, US-A-4 340 706 und US-A-4 295 987 beschrieben.

Weiterhin sind auch Hydrogele bekannt, die durch Propfcopolymeri- sation olefinisch ungesättiger Säuren auf unterschiedliche Matri- ces, wie beispielsweise Polysaccharide, Polyalkylenoxide sowie deren Derivate, zugänglich sind. Solche Propfcopolymere sind

beispielsweise aus der US-A-5 011 892, US-A-4 076 663 und US-A-4 931 497) bekannt.

Die oben genannten Hydrogele zeichnen sich durch ein hohes Aufnahmevermögen für Wasser und wäßrige Lösungen aus und finden daher in getrockneter, gemahlener und abgesiebter Form bevorzugt Anwendung als Absorptionsmittel in Hygieneartikeln. Die Korn- größenverteilung der Hydrogele liegt hierbei zwischen 0 und 2000 E. im, bevorzugt zwischen 100 und 1000 Fm.

Die Trocknung von Hydrogelen erfolgt in der Regel nach deren Zer- kleinerung nach bekannten Kontakt-oder Konvektiv-Trocknungsver- fahren. Beispiele für Kontakttrockner sind Heizteller-, Dünn- schicht-, Walzen-, Kontakt-Band-, Siebtrommel-, Schnecken-, Taumel-oder Kontakt-Scheibentrockner, Beispiele für Konvektions- trockner sind Horden-, Kammer-, Kanal-, Flachbahn-, Teller-, Drehtrommel-, Rieselschacht-, Siebband-, Strom-, Zerstäubungs-, Wirbelschicht-, Fließbett-, Schaufel-oder Kugelbett-Trockner (Kirk-Othmer 7,326-398 ; (3.) 1,598-624 ; 8,75-130,311-339 ; 5,104-112 ; Ullmann 1,529-609 ; 11,642 ff. ; (4.) 2,698-721 ; vt Industrielle Praxis :"Fortschritte auf dem Gebiet der Einband- trockner, Teil 1 : Auslegungsverfahren, E. Tittmann ; Research Disclosure 96-38363 :"Drying of Pasty Materials Using a Continu- ous Through-Circulation Belt Dryer"). Allen diesen Trocknungsver- fahren ist gemein, daß eine vollständige Trocknung aller Hydro- gel-Partikel nur unter solchen Bedingungen erfolgt, unter denen der Großteil der Hydrogenpartikel bereits übertrocknet ist. Diese Trocknungsbedingungen stellen aber eine unwirtschaftliche Ausnut- zung der Trocknerkapazität dar. Bei einer wirtschaftlich opti- mierten Ausnutzung der Trocknerkapazität sind die Trocknungsbe- dingungen jedoch derart, daß der Großteil der Hydrogelpartikel bereits trocken ist, während ein kleiner Teil der Hydrogelparti- kel noch feucht ist, daß heißt diese Hydrogelpartikel weisen einen Restfeuchtegehalt von > 10 Gew.-% auf. Im folgenden werden Hydrogel-Partikel mit einem Wassergehalt von größer 10 Gew.-% als feuchte Hydrogelpartikel bezeichnet. Feuchte Hydrogelpartikel sind gummiartig-elastisch und neigen zu Verklebungen, so daß sie zu erheblichen Störungen bei dem sich anschließenden Mahl-und Siebprozeß des Trocknungsgutes führen, welche unerwünscht sind.

In der Praxis werden daher Trocknungsbedingungen gewählt, die einen Kompromiß zwischen Ausnutzung der Trocknerkapazität und Verarbeitbarkeit des Trocknungsgutes darstellen.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Trocknung von Hydrogelen zu finden, daß unter Ausnutzung der Trocknerkapazität ein gut verarbeitetes Trocknungsgut erzeugt.

Demgemäß wurde ein Verfahren zur Trocknung von Hydrogelen gefun- den, bei dem man die folgenden Verfahrensschritte nacheinander ausführt : a) Trocknung von Hydrogelen durch Kontakt-oder Konvektivtrock- nung b) Vorzerkleinerung des Hydrogels c) Mahlung des vorzerkleinerten Hydrogels mit einem Grob-oder Brechwalzenstuhl d) Abtrennung der feuchten elastischen Hydrogelteilchen und e) Nachtrocknung der feuchten elastischen Hydrogelteilchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden erläutert.

Die Trocknung des Hydrogels erfolgt nach einem allgemein bekann- ten Kontakt-oder Konvektiv-Trocknungsverfahren. Die Art des Trocknungsverfahrens ist unkritisch, bevorzugt ist jedoch die Walzentrocknung und die Siebbandtrocknung, bei der mit Löcher versehene Horden eines Kreisförderes in einem Tunnel mit Trock- nungsgut beladen und das Trocknungsgut während der Förderung durch Durchblasen von Heißluft durch die Hordenlöcher getrocknet wird. Die Trocknungsbedingungen werden hiebei vorzugsweise so ge- wählt, daß der Anteil an Trocknungsgut mit einer Restfeuchte grö- Ber 10 Gew.-% zwischen 5 und 40 %, und bevorzugt zwischen 10 und 30 % des Gesamttrockengutes liegt. Unter diesen Trocknungsbedin- gungen wird eine wirtschaftlich vorteilhafte Ausnutzung der Trocknungskapazität erzielt. Das Trocknungsgut kann jedoch auf- grund des Anteils an feuchten, gummiartig-elastischen Hydrogel- teilchen nicht direkt der weiteren Aufarbeitung, d. h. Siebung und Mahlung zugeführt werden. Es besteht daher die Notwendigkeit, die feuchten, elastischen Hydrogelteilchen von den spröden, trockenen Hydrogelteilchen vor der Mahlung abzutrennen. Überraschenderweise wurde gefunden, daß eine solche Abtrennung durch eine Kombination der Verfahrensschritte Vorzerkleinerung, Mahlung mit einem Grob- oder Brechwalzenstuhl und Siebung gelingt. Hierbei wird das Trocknungsgut zunächst auf eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 50 mm vorzerkleinert. Geeignete Apparate für diese Vorzerkleine- rung sind Fingerbrecher, Schneidmühlen oder Schredder, besonders bevorzugt ist der Einsatz eines Fingerbrechers. Das so vorzer- kleinerte Hydrogel wird einem Grob-oder Brechwalzenstuhl zuge- führt. Die Spaltjustierung erfolgt dabei so, daß die trockenen, spröden Hydrogelteilchen auf eine mittlere Teilchengröße von 0,1-10 mm, bevorzugt 0,3-10 mm gebrochen werden, während die

feuchten, gummiartig elastischen Hydrogelpartikel unter diesen Bedingungen lediglich deformiert, aber nicht gebrochen werden.

Die Abtrennung der größeren, feuchten Hydrogelpartikel von den trockenen, zerkleinerten Hydrogelpartikel erfolgt durch eine Siebung, wobei bevorzugt ein schwingendes Lochsieb mit einem Lochdurchmesser von 8 bis 12 mm eingesetzt wird. Die Schwingfre- quenz beträgt 10 bis 50 Hz, bevorzugt 20 bis 30 Hz. Die Schwing- weite liegt zwischen 1 und 10 mm, bevorzugt bei 2 bis 5 mm, die Neigung der Horizontale liegt zwischen 5 und 45°, bevorzugt zwi- schen 5 und 25°.

Die trockenen, zerkleinerten Hydrogelpartikel gehen hierbei durch das Lochsieb durch und können direkt der weiteren Aufarbeitung wie Mahlung und Siebung zur Einstellung der Korngrößenverteilung zugeführt werden. Die abgetrennten feuchten, gröBeren Hydrogel- partikel werden entweder in den Strom an zu trocknendem Hydrogel zurückgeführt oder einer separaten Nachtrocknung zugeführt. Be- sonders bevorzugt ist hierbei die separate Nachtrocknung in geei- gneten Trocknungsapparaten wie z. B. Scheiben-oder Schaufel- trocknern. Die nachgetrockneten Hydrogelpartikel können dann in den Trocknungsstrom zur Vorzerkleinerung zurückgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die vollständige Trocknung von Hydrogelen bei einer im Vergleich zum Stand der Technik deut- lich verbesserten Ausnutzung der Trocknerkapazität. Dadurch wird eine höhere Produktivität des gesamten Herstellungsverfahrens er- reicht, die wiederum zu einer Absenkung der Produktionskosten führt.

Beispiele : Beispiel 1 Ein Hydrogel, bestehend aus 65 Gew.-% Wasser und 35 Gew.-% einer vernetzten Polyacrylsäure mit einem Neutralisationsgrad von 74 mol-% wurde in einem Extruder zerkleinert und einer Siebband- trocknung unterworfen. Die Trocknung erfolgte bei einer Lufttem- peratur von 180°C, die Luftgeschwindigkeit betrug 2 m/s. In der letzten Kammer des Siebbandtrockners wurde das Trocknungsgut auf eine Temperatur kleiner 60°C abgekühlt. Die Verweilzeit des Hydro- gels in der Siebbandtrocknung betrug 30 Minuten, die Trocknerka- pazität betrug unter diesen Bedingungen 2200 kg Hydrogel/h. Das abgekühlte Trocknungsgut wurde mittels eines Fingerbrechers auf eine mittlere TeilchengröBe von 5 mm vorzerkleinert. Das vorzer- kleinerte Hydrogel wurde dann einem Grobwalzenstuhl zugeführt, die Spalteinstellung betrug 1,5 mm. AnschlieBend erfolgte eine Siebung über ein schwingendes Lochsieb mit einer Lochgröße von 10 mm. Hierbei wurden 25 % des Produktes als feuchte, größere Hydro-

gelpartikel zurückgehalten, während die restlichen 75 % als trok- kene, kleinere Hydrogelpartikel das Lochsieb passierten. Die trockenen Hydrogelpartikel wurden mittels eines zweistufigen Wal- zenstuhls gemahlen und auf eine Korngröße von 120-850 Fm abge- siebt. Die feuchten, größeren Hydrogelpartikel wurden in einem Schaufeltrockner vollständig getrocknet und dann zur Vorzerklei- nerung in den Fingerbrecher zurückgeführt.

Vergleichsbeispiel 1 Es wurde wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch wurden die feuchten Hydrogelpartikel nicht abgetrennt, sondern der gesamte Produkt- strom wurde nach Vorzerkleinerung direkt der zweistufigen Mahlung unterworfen. Der Versuch mußte nach 5 Minuten abgebrochen werden, da die Walzen des zweistufigen Walzenstuhls durch die'feuchten Hydrogelpartikel verklebten.

Vergleichsbeispiel 2 Es wurde analog zu Beispiel 1 unter Variation der Verweilzeit des Hydrogels bei der Siebbandtrocknung verfahren. Der Anteil an feuchten Hydrogelpartikeln wurde bestimmt und es wurde versucht, das Hydrogel ohne Abtrennung dieser feuchten Hydrogelpartikel zu mahlen. Verweilzeit Trocknerkapazi-Anteil an erfolgreiche tat feuchten Hydro-Mahlung ohne gelpartikeln Abtrennung der feuchten Hydro- gelpartikel 40 min 1650 kg/h 18 % nicht möglich 50 min 1320 kg/h 12 % nicht möglich 60 min 1100 kg/h 6 % nicht möglich 80 min 825 kg/h 1,5 % möglich 100 min 660 kg/h 0, 5 % möglich Ohne Abtrennung der feuchten Hydrogelpartikel ist eine erfolgrei- che Mahlung des Trocknungsgutes also nur bei einer deutlich ge- ringeren Trocknerkapazität möglich.