KR100441472B1 - 물및수성액체용흡수제와이의제조방법및용도 - Google Patents

물및수성액체용흡수제와이의제조방법및용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 50 몰% 이상 중화된 염으로 존재하는 중합되고 불포화된 산기 함유 단량체로 구성된, 물 및 수성 액체를 흡수하는 분말성 가교 결합된 중합체에 관한 것으로, 이는 또한 산기 함유 단량체 및 수용성 중합체와 공중합 가능한 기타 단량체를 임의적으로 포함할 수 있으며, 상기 중합체는 산기 함유 단량체 부분에 대하여 5-30 몰% 까지 부분적으로 중화된 산성 중합된 단량체로 구성된다. 상기 중합체는 고 보유, 압력하에서 고 액체 흡수, 고 팽화압 및 가용성 성분의 저 함량을 갖는다. 본 발명은 또한 상기 중합체를 제조하는 방법; 및 체액을 흡수하는 위생물품 및 상처 붕대의 성분, 전류 전도 및 광선-투과 케이블, 토양 조절기, 패키징 물질에서의 성분, 활성 물질의 방출을 조절하는 데포 물질에서의 사용에 관한 것이다.

Description

물 및 수성 액체용 흡수제와 이의 제조 방법 및 용도
다량의 수성 액체, 특히 소변과 같은 체액을 흡수하는 중합체는 초흡수성 중합체로 공지되어 있다.
흡수체는, 바람직하게는 아크릴산 및 이의 알카리 염과 같은 모노에틸렌계 불포화된 카르복실산을 사용하여 수용액 중에서, 또는 US 4,286,082, DE 27 06 135, US 4,340,706, DE 37 13 601, 및 DE 28 40 010에 개시된 역 현탁 또는 에멀션 중합 반응 방법에 따라서 라디칼 중합 반응으로 제조된다.
단량체 조성, 가교제 및 중합체 겔을 얻기 위한 중합 조건 및 처리 조건을 선택하여 상이한 흡수 특성을 갖는 중합체를 제조할 수 있다. 또 다른 가능성은, 예컨대 DE 26 12 846에 따라서 화학적으로 개질된 전분, 셀룰로스 및 폴리비닐 알코올을 사용하고, 예컨대 DE 40 20 780C1에 따라서 중합체 입자의 2차 표면 가교에 의해 중합체 겔 또는 분말상 수지를 후처리하여 그라프트 중합체를 생성함으로써제공된다.
보건 및 위생 분야에 중합체를 응용하는 경우, 중합 후에 산성기 함유 단량체 단위의 중화도가 50 내지 80몰% 범위에 있는 중합체를 제조하여, 사용시 피부 중성 작용을 갖는 하이드로겔이 형성되는 중합체가 제조된다.
중화도는 각종 방법으로 조정할 수 있지만, 산성 단량체의 중화 또는 부분 중화가 중합 전에 실시되는 경우가 많다. 그러나, 중합 후 산성 단량체 단위를 포함하는 하이드로겔을 중화 또는 부분 중화시키는 방법도 공지되어 있다.
EP 205 674 A1에 따르면, 완전히 산성인 중합체는 0 내지 100℃, 바람직 하게는 5 내지 4℃의 온도에서 제조하여, 그 후 하이드로겔의 부분 중화에 의해서 조정하는 것이 유리하다. 이들 중합체는 겔 강도 및 흡수능이 개선될 뿐만 아니라 소량만이 수용성 중합체라는 점이 눈에 띤다.
US 5,145,906 및 EP 530,438 B1에 따르면, 수용성의 히드록실기-함유 중합체와 함께 아크릴산의 중합체 겔은 단량체를 중화시키지 않고 단열 조건하에 5 내지 20℃의 온도에서 제조한다. 이어서, 중합체 겔의 크기를 줄이고 수성 염기에 의해서 부분적으로 또는 완전히 중화시키고, 2차 가교제의 존재하에서 다시 분쇄한후, 열처리를 한다.
개시된 방법들은 불리하다. 왜냐하면 EP 467 073 A1에서 입증된 바와 같이 단량체 용액의 중합 반응은 매우 서서히 일어나서 회분식 방법에서 불연속적으로만 중합 반응을 수행할 수 있기 때문이다. 개시제의 증량 또는 반응 온도의 상승은 목적하는 중합체 특성에 영향을 준다. 또한, 완전한 전체 산성 중합체 겔을 분쇄하기는 어려우며, 반응이 확산에 의해 행해지기 때문에 중화 반응은 서서히 일어난다. 이와 관련하여, 과량의 염기는 중합체 입자 표면 영역에 잔류하는 반면, 더 반응성이 있는 중합된 산성기 함유 단량체 단위는 겔 내부에 존재하여 그후 표면 영역에서 가교에 이용할 수 없다.
EP 467 073 A1에는 중합 온도를 20 내지 70℃, 특히 55 내지 60℃의 범위로 조절하여 5시간 내에 얻는 중합체가 개시되어 있다. 개시된 방법에 따라서, 폴리아크릴산을 72%의 중화도로 중화시킨다. 이어서, 건조 및 분쇄된 중합체에 후속 가교 절차를 수행한다. 그러나, 가압하에 액체가 흡수되는 경우, 그 방법으로 얻은 중합체는 제한된 액체 흡수능만을 갖는다. 또한, 액체 흡수 후에 공지된 중합체는 상당한 재습윤 작용을 나타내지만, 이는 특히 위생물품에 사용될 때 불리하다.
본 발명은 물 및 수성 액체에 대한 흡수 용량이 큰 수 불용성, 수 팽윤성 중합체에 관한 것으로서, 이들 중합체는 가교된 친수성 단독 중합체와 공중합체 뿐만 아니라 에틸렌계 불포화된 산성기 함유 중합성 단량체의 그라프트 중합체를 주성분으로 한다. 본 발명은 또한 이들 중합체의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 흡수 특성이 개선된 중합체, 특히 가압하에서 액체 흡수와 재습윤 작용이 개선된 중합체를 제공하고, 또한 중합 시간의 단축 및 그후의 가교 공정을 개량한 중합체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은,
a) 50 몰％ 이상의 범위로 중화된 염으로서 존재하는 1종 이상의 중합되고 불포화된 중합성 산성기 함유 단량체 55∼99.9 중량%,
b) a)의 단량체와 공중합 가능한 불포화된 단량체 0∼40 중량％,
c) 1종 이상의 가교제 0.01∼5.0 중량%, 및
d) 수용성 중합체 0∼30 중량％[성분 a) 내지 d)의 합이 100 중량％임]로 형성된 물 및 수성 액체를 흡수하는 분말상 가교된 중합체에 의해서 달성할 수 있으며, 상기 중합체는 산성기 함유 단량체 일부에 대하여 5∼30 몰％의 범위로 중화된 산성 중합체 겔로부터 형성되고
중합체가
- 0.9% NaCl 수용액에 대하여 25 g/g 중합체 이상의 보유력,
- 50 g/cm2의 가압하에서 25 g/g 중합체 이상의 액체 흡수량,
- 1 g의 중합체에 대하여 20분 후에 700 g 이상의 팽윤 압력,
- 16 시간 후에 최대 10 중량%, 바람직하게는 최대 3 중량%의 최대 가용분, 및
- 2.0 g의 최대 재습윤량을 보유하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 목적은, 총 용액에 대하여 30 중량%의 최대 단량체 함량을 갖는 수용액을 제조하고; 불포화된 중합성 산성기 함유 단량체를 5.0∼30 몰%, 바람직하게는 10∼20 몰%의 정도로 중합 전에 염기로 중화시키고; 5∼30℃, 바람직하게는 8∼15℃의 온도에서 화학 개시제 및/또는 UV-조사에 의해 라디칼 조건하에 중합 반응을 개시하고 단열적으로 계속하며; 조분쇄 후에 중합체 겔을 분쇄하고, 중합체가 중합 및 중화된 산성기 함유 단량체 단위 50 몰% 이상을 포함하도록 염기로 중화시키고; 중합체 겔을 수분 함량이 ≤10 중량%가 되도록 건조하며; 건조 및 분쇄된 중합체를, 산성기와 반응성이 있는 1종 이상의 이작용성 및 다작용성 가교제와 140∼240℃의 온도에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 중합체 제조 방법으로달성된다.
가장 놀라운 것은, 완전한 산성 중합체 용액을 사용하는 대신에, 소량의 산성기 함유 단량체를, 염기를 첨가하며 미리 중화시킨 용액으로 중합 반응을 수행하는 경우, 일정압 또는 상승압 하에서 보유값과 흡수능이 큰 중합체, 및 용해성이 적은 중합체 성분이 얻어진다는 것을 본 발명자들이 발견하였다. 부분적인 중화 범위는 산성기 함유 단량체에 대하여 5∼30 몰%, 바람직하게는 5∼20 몰%, 및 가장 바람직하게는 5∼10 몰%이다.
본 발명에 따라서, 수용성 모노에틸렌계 불포화 모노카르복시산 및 디카르복실산, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 크로톤산, 소르브산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산과 비닐 설폰산; 아크릴아미도알킬 설폰산 및/또는 메타크릴아미도알킬 설폰산, 예컨대, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 2-메타크릴로일 옥시에탄 설폰산, 4-비닐벤젠 설폰산, 알릴 설폰산, 비닐톨루엔 설폰산, 비닐포스폰산 및 비닐 벤젠 포스폰산이 중합성의 불포화된 산성기 함유 단량체 a)로서 사용된다.
아크릴산은 바람직한 수용성의 불포화된 카르복실산이다. 아크릴산 외에 중합체 중 기타 불포화된 카르복실산의 비율은 50 중량% 이하일 수 있다.
수용성의 모노에틸렌계 불포화된 단량체 예컨대 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-알킬화된 (메타)아크릴아미드, N-메틸올 (메타)아크릴아미드, N-비닐 아미드, N-비닐 포름아미드, N-비닐 아세트아미드, 및 N-비닐-N-메틸아세트아미드, N-비닐-N-메틸-포름아미드, 비닐피롤리돈과 히드록시알킬 (메타)아크릴레이트, 예컨대 히드록시에틸 아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 모노알릴 에테르의 (메타)아크릴산 에스테르 및 폴리에틸렌 글리콜의 알릴 에테르가 단량체 b)로 사용된다.
또한 아크릴산 및 메타아크릴산 에스테르, 예컨대 에틸 아크릴레이트 및 메틸 아크릴레이트, 비닐 아세테이트 및 스티렌은 수중 용해도가 낮은 단량체 b)로서 한정된 양으로 사용된다. 물에 불용성이거나 난용성인 단량체의 최대 비율은 모든 단량체의 합계에 대하여 10 중량%에 이른다.
전술한 단량체는 단독 중합체를 제조하는데, 또는 2종 이상의 단량체를 임의의 원하는 조합으로 사용한 공중합체를 제조하는데 사용된다. 단량체 혼합물은 단량체 용액의 성분에 대하여 수용성 중합체 d) 0∼30 중량%의 함량을 추가로 포함 할 수 있다. 합성 중합체 또는 공중합체 및/또는 천연 중합체 및/또는 천연 중합체의 유도체를 수용성 중합체로서 사용할 수 있다. 이의 예로는 전술한 단량체의 수용성 단독 중합체 및 공중합체, 예컨대 폴리아크릴산, 부분적으로 비누화된 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리알킬렌 글리콜, 전분, 전분 유도체, 그라프트 중합된 전분, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체, 예컨대 카르복시메틸셀룰로스, 히드록시 메틸 셀룰로스와, 갈락토만난 및 이의 옥스알킬화된 유도체 등이 있다.
수성 단량체 용액은, 그 용액의 성분 a), b) 및 c)의 전부에 대하여 1종 이상의 가교제 c)를 0.01∼5.0 중량%, 바람직하게는 0.1∼2.0 중량%의 양으로 함유한다. 2종 이상의 에틸렌계 불포화된 이중 결합, 또는 하나의 에틸렌계 불포화된 이중 결합과 산성기와 반응하는 하나의 작용기, 또는 산성기와 반응하는 여러 개의 작용기를 포함하는 임의의 화합물을 가교제로서 사용할 수 있다. 이의 예로는, 메틸렌비스아크릴아미드, 폴리올의 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 예컨대 부탄디올 디아크릴레이트, 헥산디올 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 및/또는 상기한 옥스알킬화된 폴리올, 예컨대 옥스알킬화된 트리메틸올프로판 및 옥스알킬화된 펜타에리트리톨의 아크릴레이트 및 메타크릴레이트등이 있다. 이러한 종류의 가교제는 상표명 Sartomer 및 Craynor (클라이발레이 쿤스타르체 게엠베하, 독일 퇴니스포르스트 47918에 소재)로 공지되어 있으며, 이중 Sartomer 415, Sartomer 454, Sartomer 494, Sartomer 610, 및 Craynor 435가 특히 유용하다. 또한, 불포화된 모노카르복실산 및/또는 폴리카르복실산과 폴리올 및 옥스에틸화된(oxethylated) 폴리올의 디에스터 및 폴리에스터, 예컨대 1,2-프로필렌 글리콜, 렌타에리트리올, 글리세롤 및 폴리글리세롤의 (메타)아크릴산), 뿐만 아니라 불포화된 모노카르복실산 및/또는 모노카르복실산과 불포화된 알코올 및 에톡실화되고 불포화된 알코올의 모노에스테르, 예컨대 알릴 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 모노알릴 말레에이트, 알릴 폴리에틸렌 글리콜 에테르 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 알릴 이타코네이트, 알릴 폴리에틸렌 글리콜 에테르 이타코네이트 및 모노알릴 폴리에틸렌 글리콜 에테르 말레에이트; 추가적으로, 디알릴 아크릴아미드, 디알릴 프탈레이트, 디알릴 아디페이트, 트리알릴 시트레이트, 및 트리모노알릴 폴리에틸렌 글리콜 에테르 시트레이트; 또한, 디올 및 폴리올 과 이의 옥스에틸레이트의 알릴 에테르, 예컨대 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜의 디알릴 에테르, 글리세롤, 옥스에틸화된 글리세롤, 트리메틸올프로판 및 옥스에틸화된 트리메틸올 프로판의 트리알릴 에테르;펜타에리트리톨 및 옥스에틸화된 펜타에리트리톨의 테트라알릴에테르, 뿐만 아니라 테트라알릴옥시에탄, 및 폴리글리시딜 에테르, 예컨대, 에틸렌 글리콜 디글리시드 에테르 및 글리세롤 글리시딜 에테르 등이 있다. 또한, 2종 이상의 이상의 에틸렌계 불포화된 알킬기를 갖는 아민 및/또는 이의 염 및 아미드, 예컨대 디알릴아민 및 트리알릴아민 및 테트라알릴암모늄 클로라이드가 있다.
통상의 개시제가 라디칼 중합 반응을 개시하는데 사용되며, 예를 들어 퍼옥소 및 아조 화합물, 바람직하게는 수용성 및/또는 해리성 퍼옥소 및 아조 화합물, 예컨대 t-부틸 히드로퍼옥시드 및 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘) 디히드로클로라이드; 뿐만 아니라 나트륨 및 칼륨 퍼옥소모노설페이트, 나트륨 및 칼륨 퍼옥소디설페이트, 및 과산화수소를 나트륨 및 칼륨 설파이트, 나트륨 및 칼륨 포름아미딘설피네이트, 및 아스코르빈산과 조합하여 형성된 산화-환원 시스템이 있다.
산화 환원 시스템이 사용되는 경우, 산화제를 먼저 제조하고 환원제를 후에 첨가하는 것이 바람직하다. 특히, 연속 중합의 경우에, 자외선 및 공지된 증감제를 사용한 광촉매로 개시할 수 있다.
산성기 함유 단량체는, 단량체 용액의 기타 성분을 첨가하기 전에 우선 염기를 준비하므로서 중화시키는 것이 바람직하다. 적절한 염기로는 알칼리 수산화물, 암모니아, 및 지방족의 1차 및 2차 아민과 알카리 탄산염 및 알카리금속 탄산수소염 등이 있다. 알카리 수산화물, 수산화나트륨 및 수산화칼륨, 뿐만 아니라 암모니아 및 소다가 바람직하다.
중합 전에, 단량체 용액을 5∼30℃, 바람직하게는 8∼20℃의 온도로 냉각시킨다. 개시 후에, 저해 효과없이, 즉 개시 단계의 상 및 그 후의 중합 과정에서 모두 지연이 일어나지 않고 중합 반응이 발생한다. 이는 놀라운 사실이며 공지된 방법과 구별된다. 중합 반응은 불연속 회분식 방법으로 수행되거나, 또는 유리하게는 연속적인 방법(예를 들어, 벨트 반응조)으로 수행된다.
이어서, 형성된 중합체 겔은 통상의 인장 및/또는 절단 도구를 사용하여 조분쇄 및 분쇄시킨다. 분쇄는 말단의 파단판을 통해 절단 압출기로 수행하는 것이 바람직한데, 상기 파단판의 개구부는 그 직경이 2∼20mm, 바람직하게는 5∼15mm, 및 가장 바람직하게는 8∼13mm이다.
그후의 분쇄된 중합체 겔의 중화는 부분적인 중화를 위해서 상기한 염기를 사용하여 수행하고, 다시 수산화나트륨 용액, 수산화칼륨 용액 및/또는 예를 들어 NaCO3· 10H2O로서 또는 수성 액체로서의 암모니아 또는 소다를 사용한다. 중화 반응은 단순한 혼합 유니트(예, 회전식 드럼 또는 다레이스-혼합기(Drais-mixer))에서 수행하고, 염기의 수용액은 예를 들어 노즐 주입기 또는 분사 주입기에 의해서 도입된다. 산성기 함유, 중합된 단량체 유니트의 50 몰% 이상, 바람직하게는 60∼80 몰% 이상이 염으로 존재할 때 까지 중화반응을 수행한다. 후속 중화 반응은 겔의 분쇄 과정, 예를 들어 압출기내의 크기 감소 과정에서 실시할 수 있다.
단량체 가성 알칼리 용액의 약간의 부분적 중화로 인하여, 염기, 특히 가성 알칼리 용액에 대한 중합체 겔의 친화도는, 단순한 혼합 유니트로 단기간내에 추가의 중화 반응을 수행하는데 충분한 정도로 개선된다; 따라서 중합체 겔의 기계적인손상을 상당히 예방할 수 있다.
100∼190℃의 온도에서 5∼20 중량%, 바람직하게는 ≤10 중량%의 수분을 함유하도록 중합체 겔을 건조시킨다. 그후, 건조된 생성물을 20∼3,000 ㎛, 바람직하게는 150∼850 ㎛의 입자 크기의 중합체 분말로 분쇄한다. 연속하여 산성기, 바람직하게는 카르복실기와 반응하는 하나 이상의 이작용성 또는 다작용성 가교제를 사용하여 건조 중합체 입자의 표면상에서 중합체의 가교를 형성한다. 가교제는 함수 용액의 형태로 적용하는 것이 바람직하다. 적절한 2차 가교제로는 폴리올 예컨대, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 글리세롤, 디글리세롤 및 폴리글리세롤, 펜타에리트리톨, 이들 폴리올의 옥스에틸레이트, 뿐만 아니라 카르복실산 또는 탄산과의 이들의 에스테르 등이 있다. 에스테르화 반응 촉매(예, p-톨루엔설폰산 또는 인산)을 첨가하는 것이 유리하다. 추가의 적절한 가교제는 폴리올 및 폴리에틸렌 글리콜의 디글리시딜 및 폴리글리시딜 에테르를 포함한다. 이러한 화합물은 상표명 Denacol(나가제(유럽) 게엠베하, 뒤쎌도르프)에서 시판된다.
이어서 혼합 유니트(예, 나라(Nara)-혼합기)에서 150∼250℃, 바람직하게는 150∼200℃의 온도로 가교시킨다.
본 발명에 따른 제조 방법은, 종래의 제품과 비교하여 상당히 개선된 특성을 나타내는 중합체를 제공한다. 이들은 중합체 1 g 당 25 g 이상, 바람직하게는 30 g 이상, 더욱 바람직하게는 33 g 이상의 0.9% NaCl 수용액을 보유한다. 50 g/cm2의 압력 하중하에서, 25 g/g 중합체 이상, 바람직하게는 27 g/g 중합체 이상의 액체를흡수한다. 물 또는 수성 액체의 흡수에 의해 팽윤된 본 발명의 중합체는 가압하에서도 팽윤된 상태에서 이들 액체에 대해서 높은 투과성을 갖는다. 따라서, 액체가 연속적으로 반복하여 방출되는 경우, 액체의 양호한 분포가 달성되어, 중합체의 흡수능을 완전히 이용할 수 있다. 또한, 흡수된 수성 액체의 매우 소량만이 다시 방출되기 때문에 재습윤 값은 최대 2.0 g, 바람직하게는 최대 1.0 g이 된다. 또한 액체를 흡수하는 능력은 스티븐 LFRA 직물 분석 장치(Texture Analyser)의 방법에 따라 측정시 700 g 이상, 바람직하게는 850 g, 더욱 바람직하게는 900 g 이상, 가장 바람직하게는 1,000 g 이상의 고 팽윤압을 나타내는 특정을 갖는다. 본 발명의 중합체는 가용성 중합체의 함유량이 10 중량% 미만, 바람직하게는 5중량% 미만, 가장 바람직하게는 3.5 중량% 미만이다.
본 발명의 방법에 따라서 얻은 흡수체는 다른 물질과 혼합할 수 있다. 이들 물질은, 예컨대 충전재(초크, 벤토나이트 또는 규조토) 뿐만 아니라 섬유상 재료(예, 삼, 비스코스 또는 셀룰로스 섬유)를 포함한다. 착색 안료, 자외선 흡수제, 항산화제, 및 농약(비료, 제초제, 살균제, 및 살충제)을 성분으로서 사용할 수 있다. 본 발명의 중합체는 다수의 분야, 바람직하게는 위생 용품(예, 기저귀, 생리대, 붕대, 및 요실금 백)에 사용되며, 소변, 월경혈, 및 상처의 삼출물을 신속하고 완전하게 흡수한다; 기저귀에서 중합체는 중합체와 보풀(fluff)의 중량에 대하여 15∼100 중량%, 바람직하게는 35∼100 중량%, 가장 바람직하게는 30∼70 중량%의 비율로 사용된다. 또한 중합체는 식품으로부터 방출되는 액체를 흡수하는 포장 삽입물의 성분, 해수 케이블로의 물의 진입을 막는 케이블 내의 충전재로서, 전송(電送: Current-conducting) 케이블 및 광투과 케이블의 성분으로서, 및 토양 개량제 또는 활성 물질의 방출을 제어하기 위한 데포(depot)재로서 사용되는 원예 및 농업용 기재로서 또는 식물 재배용 인공 토양의 성분으로서 사용할 수 있다. 본 발명은 하기의 시험 방법을 사용한 후술하는 실시예에서 설명한다.
보유력 (TB) :
200 mg의 초흡수체를 티백내에서 칭량하고 생리 식염수(0.9 중량% NaCl)에 30 분 동안 침지한다. 그 후, 유리수를 제거하기 위해서 10분 동안 티백을 구석에 매단 후, 약 1,400 rpm의 원심 분리기에서 원심분리한다. 블랭크 판독값 및 초기 중량을 결과 중량에서 빼고, 결과를 1 g에 대하여 환산한다(TB g/g).
가압하의 흡수량
내경이 6 cm인 실린더에 0.9 g의 초흡수체를 고르게 분배하고, 그 바닥은 메쉬 크기가 35 ㎛인 체 직물로 구성한다. 20 g/cm3(AAP0.3 psi) 또는 50 g/cm3(AAP0.7psi)의 중량으로 초흡수체를 가압한다. 실린더 유니트의 중량을 측정한 후 동일한 수위로 생리 식염수내에 침지시킨 세라믹 필터 플레이트상에 놓는다. 1시간 후에 실린더 유니트의 중량을 다시 측정한다. 실린더 유니트 사이의 중량차와 초흡수체의 초기 중량의 비를 흡수값으로 취한다〔(W후-W전)/초기 중량〕.
재습윤량(Rewet) :
재습윤량 시험은 EP 0 631 768 A1, p 19,1. 39 내지 p 20, 1. 4의 지시에 따라 수행한다: 그러나, 합성뇨 대신에 0.9% NaCl 수용액을 사용한다.
팽윤압(SP)
팽윤압 SP의 측정은, Stevens L.F.R.A. 직물 분석기(영국, 세인트 알반스알1 1엑스 헤르트포드쉐어에 소재하는 C. Stevens ＆ Son Ltd., Laboratory Division)를 사용하여 실시한다. 크기 분획이 20∼50 메쉬인 0.500 g의 초흡수체를, 직경이 2.7 cm인 측정 실린더에서 칭량하고, 0.9% NaCl-용액 10㎖를 첨가한다. 이어서, 측정 실린더 장치의 하단과 측정 실린더내의 시료의 표면 간의 거리가 12 mm가 될 때까지 리프팅 단으로 측정 실린더를 들어올린다. 겔의 팽창을 통하여, 측정 실린더를 2방향 하중-감지 셀(two-way load-sensing cell)에 대하여 상방향으로 압박하고 하중은 장치내에서 그램으로 표시된다.
잔류 단량체 (RM) :
초흡수체 중의 아크릴산의 잔류량의 측정은 생리 식염수로 평형상태가 될 때까지 추출한 후 기체 크로마토그래피로 수행한다.
가용분(SC) :
16 시간 내에 추출될 수 있고 카르복실산과 관련된 초흡수체 중의 중합체 부분은 유럽 특허 출원 0 205 674, P 34-37에 개시된 방법에 따라서 측정하지만, 합성뇨 대신에 생리 식염수를 사용한다. 양은 분쇄된 건조 중합체에 대하여 중량%로 표시된다.
본 발명은 하기 실시예 및 비교 데이터에 의해서 더 상세히 예시될 것이다:
실시예 1 :
아크릴산 80 g 및 옥스에틸화된(15 몰의 에틸렌 옥시드) 트리메틸올프로판의 트리아크릴레이트 0.24 g을 물 244 g에 용해시키고, 50% 수산화나트륨 용액 4.4 g로 예비중화시킨다. 6∼8℃로 얼음 냉각하고 최대 잔류 산소 함량이 0.3ppm이 되도록 질소로 세정한 후에, 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디히드로클로라이드 0.333 g, 과황산나트륨 0.12 g, 및 과산화수소(35%) 0.023 g을 투입한다. 이어서, 0.003 g의 아스코르브산을 사용하여 중합 반응을 개시한다. 약 5분의 개시 단계 후에, 온도를 일정하게 상승시키고 약 20분 후에 72℃의 최고 온도에 도달한다. 2차 반응을 위해 추가의 15분 동안 유지하고 생성된 반응 중합체겔을 미트 분쇄기에 통과시킨다. 이어서 수평 교반 축을 구비한 드럼에서 57.8g의 50% 수산화나트륨 용액과 분쇄된 덩어리를 혼합하고(중화도는 70%로 증가), 140∼160℃에서 <10%의 수분 함량을 갖도록 건조한 다음, 180 내지 850㎛의 입자 크기로 분쇄한다. 에틸렌 카보네이트(0.5% 절대 건조, 물/아세톤에 용해)를 사용하여 190℃에서 얻은 과립의 표층을 재-가교시킨다.
실시예 2 :
80 g의 아크릴산 및 0.2 g의 옥스에틸화된(3 몰의 에틸렌 옥시드) 트리메틸올프로판의 트리아크릴레이트를 244 g의 물에 용해시키고, 8.9 g의 50% 수산화나트륨 용액으로 예비중화시킨다. 6 내지 8℃로 얼음 냉각시키고 최대 잔류 산소 함량이 0.3ppm이 되도록 질소로 세정한 후에, 0.033 g의 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디히드로클로라이드, 0.12 g의 과황산나트륨, 및 0.023 g의 과산화수소(35%)를 투입한다. 이어서, 0.003의 아스코르브산을 사용하여 중합 반응을 개시한다. 약 20분 후에, 74℃의 최대 온도에 도달한다. 2차 반응을 위해 추가의 15분을 유지한 후, 생성된 반응 중합체 겔을 미트 분쇄기에 통과시킨다. 이어서 분쇄된 덩어리는, 수평 교반 축을 구비한 드럼에서 53.3 g의 50% 수산화나트륨 용액과 혼합하고(중화도 70%로 증가), 140∼160℃에서 <10%의 수분 함량을 갖도록 건조한 다음, 180 내지 850㎛의 입자 크기로 분쇄한다. 에틸렌 카보네이트(0.5% 절대 건조, 물/아세톤에 용해)를 사용하여 얻은 과립의 표층을 190℃에서 재-가교시킨다.
실시예 3
80 g의 아크릴산 및 0.16 g의 트리메틸올프로판을 244 g의 물에 용해시키고, 8.9 g의 50% 수산화나트륨 용액으로 예비중화시킨다. 6 내지 8℃로 얼음 냉각시키고 최대 잔류 산소 함량이 0.3ppm이 되도록 질소로 세정한 후에, 0.033 g의 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디히드로클로라이드, 0.12 g의 과황산나트륨, 및 0.023 g 과산화수소(35%)를 투입한다. 이어서, 0.003의 아스코르브산을 사용하여 중합 반응을 개시한다. 약 20분 후에, 74℃의 최대 온도에 도달한다. 2차 반응을 위해 추가의 15분을 유지한 후, 생성된 반응 중합체 겔을 미트 분쇄기에 통과시킨다. 이어서 분쇄된 덩어리는, 수평 교반 축을 구비한 드럼에서 53.3 g의 50% 수산화나트륨 용액과 혼합하고(중화도는 70%로 증가), 140∼160℃에서 <10%의 수분 함량을 갖도록 건조한 다음, 180 내지 850㎛의 입자 크기로 분쇄한다. 에틸렌 카보네이트(0.5% 절대 건조, 물/아세톤에 용해)를 사용하여 얻은 과립의 표층을 190℃에서 재-가교시킨다.
실시예 4
80 g의 아크릴산 및 0.24 g의 옥스에틸화된(15 몰의 에틸렌 옥시드) 트리메틸올프로판의 트리아크릴레이트를 244 g의 물에 용해시키고, 8.9 g의 50% 수산화나트륨 용액으로 예비중화시킨다. 6 내지 8℃로 얼음 냉각시키고 최대 잔류 산소 함량이 0.3ppm이 되도록 질소로 세정한 후에, 0.033 g의 2,2'-아조-비스(2-메틸프로피온아미딘)디히드로클로라이드, 0.12 g의 과황산나트륨, 및 0.023 g의 과산화수소(35%)를 도입한다. 0.003의 아스코르브산을 사용하여 중합 반응을 개시한다. 약 20분 후에, 74℃의 최대 온도에 도달한다. 2차 반응을 위해 추가의 15분을 유지한 후, 생성된 반응 중합체 겔을 미트 분쇄기에 통과시킨다. 이어서 분쇄된 덩어리를 수평 교반 축을 갖는 드럼에서 53.3 g의 50% 수산화나트륨 용액과 혼합하고(중화도는 70%로 증가), 140∼160℃에서 <10%의 수분 함량을 갖도록 건조하며, 180 내지 850㎛의 입자 크기로 분쇄한다. 에틸렌 카보네이트(0.5% 절대 건조, 물/아세톤에 용해)를 사용하여 얻은 과립의 표층을 190℃에서 재-가교시킨다.
실시예 5
80 g의 아크릴산 및 1 g의 폴리에틸렌(600)-글리콜 디아크릴레이트를, 1 g의 Mowiol 5/88(훽스트)과 함께 240 g의 물에 용해시키고, 8.9 g의 50% 수산화나트륨 용액으로 예비중화시킨다. 6 내지 8℃로 얼음 냉각시키고 최대 잔류 산소 함량이 0.3ppm이 되도록 질소로 세정한 후에, 0.23 g의 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디히드로클로라이드 및 0.24 g 과산화수소(35%)를 도입한다. 이어서, 0.02 g의 아스코르브산을 사용하여 중합 반응을 개시한다. 약 15분 후에, 75℃의 최대 온도에 도달한다. 2차 반응을 위한 15분의 휴지시간 후, 생성된 반응 중합체 겔을 미트 분쇄기에 통과시킨다. 이어서 분쇄된 덩어리는, 수평 교반 축을 갖는 드럼에서 190.7 g의 비하소된 고체 소다와 혼합하고(중화도는 70%로 증가), 140∼160℃에서 <10%의 수분 함량을 갖도록 건조한 다음, 180 내지 850㎛의 입자 크기로 분쇄한다. 에틸렌 카보네이트(0.5% 절대 건조, 물/아세톤에 용해)를 사용하여 얻은 과립의 표층을 190℃에서 재-가교시킨다.
실시예 6
80 g의 아크릴산 및 1 g의 폴리에틸렌(400)-글리콜 디아크릴레이트를 1 g의 Mowiol 5/88(훽스트)과 함께 240 g의 물에 용해시키고, 26.7 g의 50% 수산화나트륨 용액으로 예비중화시킨다. 6 내지 8℃로 얼음 냉각시키고, 최대 잔류 산소 함량이 0.3ppm이 되도록 질소로 세정한 후에, 0.23 g의 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디히드로클로라이드 및 0.24 g의 과산화수소(35%)를 도입한다.
이어서, 0.02 g의 아스코르브산을 사용하여 중합 반응을 개시한다. 약 15분 후에, 75℃의 최고 온도에 도달한다. 2차 반응을 위한 20분의 휴지시간 후, 실시예 1에 개시된 바와 같이 추가의 처리 공정을 수행하였다; 후속 중화 반응을 위해서, 35.5 g의 50% 수산화나트륨 용액을 사용하였다.
실시예 7
80 g의 아크릴산 및 1 g의 폴리에틸렌(400)-글리콜 디아크릴레이트를 1 g의 Mowiol 5/88(훽스트)과 함께 240 g의 물에 용해시키고, 4.5 g의 50% 수산화나트륨 용액으로 예비중화시킨다. 6 내지 8℃로 얼음 냉각시키고 최대 잔류 산소 함량이0.3ppm이 되도록 질소로 세정한 후에, 0.23 g의 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딜)디히드로클로라이드 및 0.24 g의 과산화수소(35%)를 도입한다. 이어서, 0.02 g의 아스코르브산을 사용하여 중합 반응을 개시한다. 약 25분 후에, 72℃의 최고 온도에 도달한다. 2차 반응을 위한 20분의 휴지시간 후, 실시예 1에 개시된 바와 같이 추가의 처리 공정을 수행하였다; 후속 중화 반응을 위해서, 39.9 g의 50% 수산화나트륨 용액을 사용하였다.
비교예 1
예비중화 단계를 생략한 중합 실험
80 g의 아크릴산 및 0.24 g의 옥스에틸화된(3 몰의 에틸렌 옥시드) 트리메틸올프로판의 트리아크릴레이트를 244 g의 물에 용해시켰다. 6 내지 8℃로 얼음 냉각시키고 최대 잔류 산소 함량이 0.3ppm이 되도록 질소로 세정한 후에, 0.033 g의 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디히드로클로라이드, 0.12 g 과황산나트륨, 및 0.023 g의 과황산수소(35%)를 도입하였다. 이어서, 0.003 g의 아스코르브산을 사용하여 (실시예 1과 동일하게) 중합을 개시하고자 하였다. 그러나 개시되지 않았고, 0.02 g의 아스코르브산을 추가적으로 첨가하였다. 약 5분 동안의 휴지시간 후에, 중합 반응을 개시하고, 약 30분 후에 64℃의 최대 온도에 도달하였다.
2차 반응을 위해 추가의 15분을 유지한 후, 생성된 반응 중합체 겔을 미트 분쇄기에 통과시켰다. 이어서 분쇄된 덩어리는, 수평 교반 축을 갖는 드럼에서 62.2 g의 수산화나트륨 용액과 혼합하고(중화도는 70%로 증가), 140∼160℃에서 <10%의 수분 함량을 갖도록 건조한 다음, 180 내지 850㎛의 입자 크기로 분쇄하였다. 에틸렌 카보네이트(0.5% 절대 건조, 물/아세톤에 용해)를 사용하여 얻은 과립의 표층을 190℃에서 재-가교시킨다.
표 2의 데이타는, 생리 식염수의 보유력 값을 기본으로하여, 수성 액체에 대한 아크릴레이트 겔의 흡수능이 아크릴 산 중합체 겔의 0 내지 30%의 중화도 범위에서 현저하게 증가함을 나타낸다.

Claims (10)

  1. a) 5∼30 몰%의 범위로 중화된 염으로서 존재하는 1종 이상의 불포화된 중합성 산성기 함유 단량체 55∼99.9 중량%,
    b) a)의 단량체와 공중합 가능한 불포화된 단량체 0∼40 중량%,
    c) 1종 이상의 가교제 0.01∼5.0 중량%, 및
    d) 수용성 중합체 0∼30 중량%[성분 a) 내지 d)의 합이 100 중량%임]로 형성된 물 및 수성 액체를 흡수하는 분말상 가교된 중합체로서,
    상기 중합체 중 중합된 산성기 함유 단량체 a)의 일부가 50 몰% 이상의 범위로 중화되고, 또한 그 후에 중합체의 표면이 가교되며,
    중합체가
    - 0.9% NaCl 수용액에 대하여 25 g/g 중합체 이상의 보유력,
    - 50 g/cm2의 가압하에서 25 g/g 중합체 이상의 액체 흡수량,
    - 1g의 중합체에 대하여 20분 후에 700g 이상의 팽윤 압력,
    - 16 시간 후에 3.5∼10 중량%의 최대 가용분, 및
    - 2.0g의 최대 재습윤량을 보유하는 것을 특징으로 하는 분말상 가교된 중합체.
  2. 총 용액에 대하여 30 중량%의 최대 단량체 함량을 갖는 성분 a) 내지 d)의수용액을 제조하고; 불포화된 중합성 산성기 함유 단량체 a)를 5.0∼30 몰%의 범위로 중합 전에 염기로 중화시키고; 5∼30℃ 범위의 온도에서 화학 개시제 또는 UV-조사 또는 화학개시제와 UV 조사에 의해 라디칼 중합을 개시한 후, 단열적으로 반응을 계속하며; 조분쇄 후에 중합체 겔을 분쇄하고, 중합체가 중합 및 중화된 산성기 함유 단량체 단위를 50몰% 이상 포함하도록 염기로 중화시키고: 중합체 겔을 수분 함량이 5∼20중량%가 되도록 건조시키며; 건조 및 분쇄된 중합체를 산성기와 반응하는 1종 이상의 이작용성 및 다작용성 가교제와 140∼240℃의 온도에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 중합체의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 분쇄 단계는, 개구부의 직경이 2∼20 mm인 말단 파쇄판을 구비한 압출기를 사용하여 수행되는 것이 특징인 방법.
  4. 제1항에 기재된 중합체를 구성 성분으로서 포함하는 체액을 흡수하는 위생 물품 및 상처 붕대.
  5. 제4항에 있어서, 물품이 기저귀, 생리대 및 뇨실금 물품인 것이 특징인 물품.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 중합체를 구성 성분으로서 포함하는 전송(電送) 케이블 및 광투과 케이블.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 중합체를 구성 성분으로서 포함하는 토양 개량제.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 중합체를 구성 성분으로서 포함하는 식물 재배용 인공 토양.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 중합체를 구성 성분으로서 포함하는 포장재.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 중합체를 구성 성분으로서 포함하는 활성 물질의 제어된 방출을 행하기 위한 데포(depot)재.
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