KR101391093B1 - 흡수성 수지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하여 얻어지는 흡수성 수지 전구체를 히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 존재 하에서 후가교 반응시키는 것을 특징으로 하는 흡수성 수지의 제조 방법. 본 발명의 흡수성 수지의 제조 방법에 의해 얻어진 흡수성 수지는, 보수능, 하중 하에서의 흡수능, 겔 강도 등의 제반 성능이 우수하고, 또한 수가용분을 저감시킴으로써 흡수성 수지의 안전성도 배려한 것이므로, 예를 들어 종이 기저귀, 실금 패드, 생리용 냅킨 등의 위생 재료, 그 중에서도 종이 기저귀에 바람직하게 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 흡수성 수지의 제조 방법, 및 그 방법에 의해 얻어지는 흡수성 수지에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 종이 기저귀, 실금 패드, 생리용 냅킨 등의 위생 재료에 바람직하게 사용할 수 있는 흡수성 수지의 제조 방법, 및 그 방법에 의해 얻어지는 흡수성 수지에 관한 것이다.
종래부터, 흡수성 수지는 종이 기저귀, 생리용 냅킨 등의 위생 재료, 케이블용 지수재 등의 공업 재료에 폭넓게 이용되고 있다. 흡수성 수지로서는, 예를 들어 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체의 가수 분해물, 전분-아크릴산 그래프트 중합체의 중화물, 아세트산비닐-아크릴산에스테르 공중합체의 비누화물, 폴리아크릴산 부분 중화물 등이 알려져 있다.
위생 재료 등에 사용되는 흡수성 수지에는, 보수능, 하중 하에서의 흡수능, 겔 강도 등의 제반 성능이 우수할 것이 요구되고 있다. 지금까지도, 상기 제반 성능을 개량하기 위하여, 흡수성 수지의 표면층의 가교 밀도를 높이는 방법 (후가교 방법) 등에 대하여 수많은 검토가 이루어지고 있다. 예를 들어, 에틸렌카보네이트 등의 카보네이트 화합물을 혼합하여 열처리하는 방법 (특허 문헌 1), 다가 알코올 화합물을 혼합하여 열처리하는 방법 (특허 문헌 2) 등이 알려져 있다.
한편, 흡수성 수지는 인체 (피부) 에 접하는 위생 재료에 사용되기 때문에, 최근에는 피부에 대한 안전성에도 배려할 것이 요구되어, 흡수성 수지의 개량 방법도 안전성이 높은 가교제를 사용하거나, 수가용분을 저감시키거나 하는 것 등에 의해, 흡수성 수지의 안전성을 배려한 것이 검토되는 경향이 있다.
최근, 안전성을 배려하면서 상기 제반 성능을 개선하는 방법으로서, 예를 들어 옥세탄 화합물 및 수용성 첨가제를 혼합하는 방법 (특허 문헌 3 참조), 케탈 화합물이나 아세탈 화합물을 혼합하여 열처리하는 방법 (특허 문헌 4 참조), 특정 옥사졸린 화합물을 혼합, 처리하는 방법 (특허 문헌 5 참조) 등에 의해, 흡수성 수지의 표면층의 가교 밀도를 높이는 방법이 제안되어 있다.
특허 문헌 1: 독일 특허발명 제4020780호 명세서
특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 소58-180233호
특허 문헌 3: 일본 공개특허공보 2003-313446호
특허 문헌 4: 일본 공개특허공보 평08-027278호
특허 문헌 5: 일본 공개특허공보 2000-197818호
발명의 요약
본 발명은,
[1] 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하여 얻어지는 흡수성 수지 전구체를 히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 존재 하에서 후가교 반응시키는 것을 특징으로 하는 흡수성 수지의 제조 방법, 그리고
[2] 상기 [1] 에 기재된 제조 방법에 의해 얻어지는 생리 식염수 보수능이 25g/g 이상, 2.07㎪ 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능이 15㎖/g 이상, 겔 강도가 900㎩ 이상, 수가용분이 20 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 흡수성 수지에 관한 것이다.
도 1 은 흡수성 수지의 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능을 측정하는 장치의 개략도이다.
도 2 는 흡수성 수지의 겔 강도를 측정하는 장치의 개략도이다.
부호의 설명
X 흡수능 측정 장치
1 뷰렛부
10 뷰렛
11 공기 도입관
12 코크
13 코크
14 고무 마개
2 도관
3 측정대
4 측정부
40 원통
41 나일론 메시
42 추
5 흡수성 수지
Y 겔 강도 측정 장치
1 지지부
10 지지대
11 지주
12 가대(架臺)
2 가동대판
3 가동대판 구동부
30 펄스 모터
31 풀리
32 와이어
4 측정부
40 로드 셀
41 정밀 스프링
42 연계축
43 감압축
5 추
6 측정 시료 (겔)
발명의 상세한 설명
본 발명은 보수능, 하중 하에서의 흡수능, 겔 강도 등의 제반 성능이 우수하고, 또한 수가용분을 저감함으로써 인체에 대한 안전성도 우수하여, 위생 재료에 바람직하게 사용할 수 있는 흡수성 수지의 제조 방법, 및 그 방법에 의해 얻어지는 흡수성 수지에 관한 것이다.
종래, 보수능, 하중 하에서의 흡수능, 겔 강도 등의 제반 성능이 양호하고, 또한 수가용분을 낮게 하는 것 등에 의해 안전성도 우수한 흡수성 수지를 제조하는 것이 검토되었지만, 흡수 성능과 안전성을 충분히 만족할 수 있는 것은 얻지 못하였다.
본 발명자들은 흡수성 수지의 제조시에, 흡수성 수지의 전구체를 히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 존재 하에서 후가교 반응시킴으로써, 얻어지는 흡수성 수지가 적당한 보수능을 갖고, 하중 하에서의 흡수능 및 겔 강도가 높고, 또한 수가용분도 저감되어 있기 때문에 안전성도 우수한 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 의해, 특정 후가교제를 사용함으로써, 흡수성 수지 전구체의 표면층을 높은 가교 밀도로, 또한 균일하게 가교함으로써, 보수능, 하중 하에서의 흡수능, 겔 강도 등의 제반 성능이 우수하고, 또한 수가용분을 저감함으로써 인체에 대한 안전성도 우수하여, 위생 재료에 바람직하게 사용할 수 있는 흡수성 수지를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명에 있어서, 흡수성 수지 전구체를 얻기 위한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 중합 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 대표적인 중합 방법인 수용액 중합법, 역상 현탁 중합법 등을 들 수 있다.
본 명세서에 있어서는, 실시형태의 일례로서, 역상 현탁 중합법에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 상기 방법에 있어서는, 예를 들어 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 라디칼 중합 개시제를 이용하여, 계면 활성제 및/또는 고분자계 분산제를 함유하는 석유계 탄화수소 용매 중에서, 필요에 따라 가교제나 연쇄 이동제의 존재 하에서 유중 수계에서의 역상 현탁 중합을 실시한다. 또한, 상기 역상 현탁 중합 방법에 있어서는, 역상 현탁 중합에 의해 얻어진 흡수성 수지 전구체에 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 추가로 첨가하고, 2 단 이상의 다단계로 중합을 실시함으로써 흡수성 수지 전구체를 얻을 수도 있다.
수용성 에틸렌성 불포화 단량체로서는, 예를 들어 (메트)아크릴산, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 및 그들의 염; (메트)아크릴아미드, N,N-디메틸 (메트)아크릴아미드, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, N-메틸올(메트)아크릴아미드 등의 노니온성 불포화 단량체; 디에틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 디에틸아미노프로필(메트)아크릴레이트 등의 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그 4 급 화물 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「(메트)아크리」란, 아크리 및 메타크리를 의미한다.
수용성 에틸렌성 불포화 단량체 중 바람직한 것으로서는, 공업적으로 입수가 용이한 관점에서, (메트)아크릴산 및 그 염, (메트)아크릴아미드, 그리고 N,N-디메틸(메트)아크릴아미드 등을 들 수 있다. 더욱 바람직한 것으로서는, 경제적인 관점에서, (메트)아크릴산 및 그 염을 들 수 있다.
수용성 에틸렌성 불포화 단량체는 통상 수용액으로 사용할 수 있다. 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액에 있어서의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 농도는 15 질량% ∼ 포화 농도인 것이 바람직하다.
수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 수용액은, 사용되는 수용성 에틸렌성 불포화 단량체가 산기(酸基)를 갖는 경우, 그 산기를 알칼리 금속염이나 암모늄염 등의 알칼리성 중화제에 의해 중화시켜도 된다. 알칼리성 중화제에 의한 중화도는 얻어지는 흡수성 수지의 침투압을 높게 하고, 흡수 속도를 빠르게 하여, 잉여의 알칼리성 중화제의 존재에 의해 안전성 등에 문제가 생기지 않도록 하는 관점에서, 중화 전의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 산기의 10 ∼ 100 몰% 인 것이 바람직하다. 알칼리 금속염이나 암모늄염으로서는, 리튬, 나트륨, 칼륨, 암모늄 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 나트륨, 칼륨, 암모늄이 바람직하고, 나트륨이 보다 바람직하다.
라디칼 중합 개시제로서는, 예를 들어 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과황산나트륨 등의 과황산염; 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 메틸이소부틸케톤퍼옥사이드, 디-tert-부틸퍼옥사이드, tert-부틸쿠밀퍼옥사이드, tert-부틸퍼옥시아세테이트, tert-부틸퍼옥시이소부티레이트, tert-부틸포옥시피발레이트, 과산화수소 등의 과 산화물; 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)2염산염, 2,2'-아조비스[2-(N-페닐아미디노)프로판]2염산염, 2,2'-아조비스[2-(N-알릴아미디노)프로판]2염산염, 2,2'-아조비스{2-[1-(2-히드록시에틸)-2-이미다졸린-2-일]프로판}2염산염, 2,2'-아조비스{2-메틸-N-[1,1-비스(히드로록시메틸)-2-히드록시에틸]프로피온아미드}, 2,2'-아조비스[2-메틸-N-(2-히드록시에틸)-프로피온아미드], 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산) 등의 아조 화합물 등을 들 수 있다. 이들 라디칼 중합 개시제는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서는, 입수가 용이하고 보존 안정성이 양호한 점에서, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과황산나트륨 및 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)2염산염이 바람직하다.
라디칼 중합 개시제의 각 단계의 반응에 있어서의 사용량은, 통상 각 단계의 반응에 있어서의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 총량에 대하여 0.005 ∼ 1 몰% 가 바람직하다. 사용량이 0.005 몰% 이상이면 단시간에서의 반응이 가능하고, 또한 사용량이 1 몰% 이하이면 중합 반응이 적당한 속도로 진행되므로, 바람직하다.
또한, 상기 라디칼 중합 개시제는 아황산나트륨, 아황산수소나트륨, 아황산제1철, 및 L-아스코르브산 등의 환원제를 병용하여, 레독스 중합 개시제로서 사용할 수 있다.
석유계 탄화수소 용매로서는, 예를 들어 n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, 리그로인 등의 지방족 탄화수소; 시클로펜탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 등의 지환족 탄화수소; 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소 등을 들 수 있 다. 이들 중에서는, 공업적으로 입수가 용이하고, 품질이 안정적이고, 또한 저렴하다는 관점에서, n-헥산, n-헵탄 및 시클로헥산이 바람직하다. 이들 석유계 탄화수소 용매는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
석유계 탄화수소 용매의 양은 중합열을 제거하고, 중합 온도를 제어하기 쉽게 하는 관점에서, 통상 각 단계의 반응에 있어서의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 총량 100 질량부에 대하여 50 ∼ 600 질량부가 바람직하고, 80 ∼ 550 질량부가 보다 바람직하다.
계면 활성제로서는, 예를 들어 폴리글리세린 지방산 에스테르, 자당 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세린 지방산 에스테르, 소르비톨 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유, 알킬알릴포름알데히드 축합 폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 블록 코폴리머, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌알킬에테르의 인산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬알릴에테르의 인산에스테르를 들 수 있다. 이들 중에서는, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르 및 자당 지방산 에스테르가 바람직하다. 이들 계면 활성제는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
고분자계 분산제로서는, 예를 들어 무수 말레산 변성 폴리에틸렌, 무수 말레 산 변성 폴리프로필렌, 무수 말레산 변성 에틸렌·프로필렌 공중합체, 무수 말레산 변성 EPDM (에틸렌·프로필렌·디엔·터폴리머), 무수 말레산 변성 폴리부타디엔, 에틸렌·무수 말레산 공중합체, 에틸렌·프로필렌·무수 말레산 공중합체, 부타디엔·무수 말레산 공중합체, 산화형 폴리에틸렌, 에틸렌·아크릴산 공중합체, 에틸셀룰로오스, 에틸히드록시에틸셀룰로오스를 들 수 있다. 이들 중에서는, 단량체 수용액의 분산 안정성의 면에서, 무수 말레산 변성 폴리에틸렌, 무수 말레산 변성 폴리프로필렌, 무수 말레산 변성 에틸렌·프로필렌 공중합체, 산화형 폴리에틸렌, 에틸렌·아크릴산 공중합체가 바람직하다. 이들 고분자계 분산제는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
계면 활성제 및/또는 고분자계 분산제의 각 사용량은 각 단계의 반응에 있어서의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액 총량 100 질량부에 대하여 각각 0.1 ∼ 5 질량부가 바람직하고, 0.2 ∼ 3 질량부가 보다 바람직하다. 계면 활성제 및 고분자계 분산제의 각 사용량이 0.1 질량부 이상이면 중합시의 양호한 분산 안정성이 얻어지고, 또한 각 사용량이 5 질량부 이하이면 사용량에 알맞는 분산 안정성이 얻어져, 경제성이 우수하기 때문에 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 중합 반응을 내부 가교제의 존재 하에서 실시할 수도 있다. 내부 가교제로서는, 예를 들어 중합성 불포화기를 2 개 이상 갖는 화합물이 사용된다. 중합성 불포화기를 2 개 이상 갖는 화합물로서는, 예를 들어 (폴리)에틸렌글리콜[「(폴리)」란 「폴리」의 접두어가 있는 경우와 없는 경우를 의미한다. 즉, 「(폴리)」란 폴리머 화합물 및 모노머 화합물을 의미한다. 이하 동일], (폴리)프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 트리메틸올프로판, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, (폴리)글리세린 등의 폴리올류와 (메트)아크릴산, 말레산, 푸마르산 등의 불포화산을 반응시켜 얻어지는 불포화 (폴리)에스테르류; N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 등의 비스아크릴아미드류; 폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 디 또는 트리(메트)아크릴산에스테르류; 톨릴렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 폴리이소시아네이트와 (메트)아크릴산히드록시에틸을 반응시켜 얻어지는 디(메트)아크릴산카르바밀에스테르류; 알릴화 전분, 알릴화셀룰로오스, 디알릴프탈레이트, N,N',N"-트리알릴이소시아누레이트, 디비닐벤젠 등을 들 수 있다.
또한, 다른 내부 가교제로서는, 카르복실기와 반응 가능한 반응성 관능기를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 카르복실기와 반응 가능한 반응성 관능기를 갖는 화합물로서는, 예를 들어 히드록시메틸(메트)아크릴레이트, 히드록시에틸(메트)아크릴레이트 등의 히드록시알킬(메트)아크릴레이트류; N-히드록시메틸(메트)아크릴아미드, N-히드록시에틸(메트)아크릴아미드 등의 N-히드록시알킬(메트)아크릴아미드류 등을 들 수 있다.
이들 내부 가교제는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
내부 가교제의 사용량은 얻어지는 흡수성 수지의 흡수 성능을 충분히 높이는 관점에서, 각 단계의 반응에 사용하는 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 총량에 대하여 1 몰% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.5 몰% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 내부 가교제의 첨가가 임의인 것은, 단량체 중합 후부터 건조까지 의 어느 행정에 있어서, 흡수성 수지 표면층의 가교를 실시하기 위한 가교제를 첨가 함으로써도, 흡수성 수지의 흡수능을 제어하는 것이 가능하기 때문이다.
또한, 흡수성 수지의 흡수 성능을 제어하기 위하여, 연쇄 이동제를 첨가해도 된다. 이와 같은 연쇄 이동제로서는, 차아인산류, 아인산류, 티올류, 제2급 알코올류, 아민류 등을 예시할 수 있다.
중합 반응시의 반응 온도는 사용하는 라디칼 중합 개시제에 따라 달라지는데, 중합을 신속히 진행시켜 중합 시간을 짧게 함으로써 생산성을 높임과 함께, 용이하게 중합열을 제거하여 원활히 반응을 실시하는 관점에서, 20 ∼ 110℃ 가 바람직하고, 40 ∼ 90℃ 가 보다 바람직하다. 또한, 각 단계에 있어서의 반응 시간은 통상 0.1 ∼ 4 시간이다.
중합 반응 후의 혼합물은, 예를 들어 80 ∼ 200℃ 에서 가열함으로써 수분이나 석유계 탄화수소 용매를 제거해도 된다.
이렇게 하여, 역상 현탁 중합이 행해져 흡수성 수지 전구체가 얻어진다.
본 발명에 있어서는, 상기 흡수성 수지 전구체에 후가교제로서 히드라지드기를 복수 갖는 화합물을 첨가하여, 후가교 반응하는 것을 특징으로 한다.
히드라지드기를 복수 갖는 화합물로서는, 예를 들어 카르보디히드라지드, 말론산디히드라지드, 말레산디히드라지드, 이타콘산디히드라지드, 푸말산디히드라지드, 아디프산디히드라지드, 세바크산디히드라지드, 도데칸2산디히드라지드, 이소프탈산디히드라지드, 1,6-헥사메틸렌비스세미카르바지드 및 4,4'-(메틸렌-디-파라-페닐렌)디세미카르바지드 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 카르보디히드라지드, 말론산디히드라지드, 아디프산디히드라지드 및 도데칸2산디히드라지드가 바람직하게 사용된다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 양은 사용하는 화합물의 종류에 따라 달라지므로 일괄적으로는 결정할 수 없지만, 통상 흡수성 수지 전구체를 얻기 위하여 사용한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 총량에 대하여 0.0001 ∼ 2 몰% 가 바람직하고, 0.001 ∼ 1.5 몰% 인 것이 보다 바람직하다. 히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 양이 0.0001 몰% 이상이면, 후가교 반응이 진행되기 쉽고, 하중 하에서의 흡수능이 높아진다. 히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 양이 2 몰% 이하이면, 효율적으로 후가교 반응을 행할 수 있고, 생산성도 높기 때문에 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 히드라지드기를 복수 갖는 화합물 외에, 종래 알려져 있는 가교제를 후가교 반응시에 배합하는 것도 가능하다.
후가교제는 물이나 유기 용매 등에 용해시켜 사용해도 된다.
후가교제의 첨가 시기는 특별히 한정되지 않고, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하여 흡수성 수지 전구체를 얻은 후이면 된다. 예를 들어, 중합 후의 흡수성 수지 전구체의 함수 겔에 첨가하는 방법, 중합 후의 흡수성 수지 전구체의 함수 겔을 탈수, 건조시켜 수분을 조정 후에 첨가하는 방법, 중합 후의 함수 겔을 탈수, 건조시켜 얻어진 흡수성 수지 전구체에 적량의 수분과 함께 첨가하는 방법 (이 때, 필요에 따라 흡수성 수지 전구체는 석유계 탄화수소 용매 중에 분산시킨 상태에서 사용해도 된다) 등을 들 수 있다. 후가교제를 흡수성 수지 전구체에 첨가한 후, 예를 들어 가열에 의해 물 및/또는 석유계 탄화수소 용매를 증류 제 거하면서 후가교 반응을 실시함으로써, 본 발명의 흡수성 수지가 얻어진다.
후가교 반응시의 반응 온도는 사용하는 후가교제에 따라 달라지는데, 후가교 반응을 원활히 실시하는 관점에서 50 ∼ 200℃ 가 바람직하고, 80 ∼ 190℃ 가 보다 바람직하고, 100 ∼ 180℃ 가 더욱 바람직하고, 130 ∼ 180℃ 가 더욱 바람직하다. 또한, 반응 시간은 0.1 ∼ 5 시간이 바람직하고, 0.5 ∼ 4 시간이 보다 바람직하다.
또한, 히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 반응을 촉진하는 목적, 즉 후가교 반응에 있어서의 반응 온도의 저하나 반응 시간의 단축을 목적으로 하여, 아세트산, 락트산, 인산 등의 반응 촉매를 첨가할 수도 있다. 반응 촉매의 첨가량은 히드라지드기를 복수 갖는 화합물에 대하여 0.0001 ∼ 5 배 몰인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 흡수성 수지에는 추가로 목적에 따라 활제, 소취제, 항균제 등의 첨가제를 첨가해도 된다.
이렇게 하여 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 흡수성 수지는 생리 식염수 보수능이 25g/g 이상, 2.07㎪ 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능이 15㎖/g 이상, 겔 강도가 900㎩ 이상, 수가용분이 20 질량% 이하이며, 적당한 보수능을 갖고, 하중 하에서의 흡수능이 높고, 겔 강도가 높고, 수가용분이 낮기 때문에, 위생 재료에 바람직하게 사용할 수 있는 것이다.
또한, 생리 식염수 보수능, 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능, 겔 강도, 수가용분, 건조 감량 (수분율) 은 후술하는 측정 방법에 의해 측정했을 때의 값이다.
본 발명의 흡수성 수지의 생리 식염수 보수능은 위생 재료에 이용되었을 때, 흡수 용량을 많게 하고, 액체의 역귀환량을 줄인다는 관점에서, 25g/g 이상인 것이 바람직하고, 27g/g 이상인 것이 보다 바람직하고, 30g/g 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 흡수성 수지의 2.07㎪ 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능은 위생 재료로서 사용하였을 때, 흡액 후의 위생 재료에 압력이 가해진 경우에 있어서의 역귀환량을 줄인다는 관점에서, 15㎖/g 이상인 것이 바람직하고, 17㎖/g 이상인 것이 보다 바람직하고, 20㎖/g 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 동일하게, 본 발명의 흡수성 수지의 4.14㎪ 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능은 7㎖/g 이상인 것이 바람직하고, 10㎖/g 이상인 것이 보다 바람직하고, 15㎖/g 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 흡수성 수지의 겔 강도는 위생 재료에 이용되었을 때에, 흡액 후의 위생 재료 중에서 겔이 형상을 유지하고, 액체의 유로를 확보함으로써, 액확산성을 높인다는 관점에서, 900㎩ 이상인 것이 바람직하고, 1200㎩ 이상인 것이 보다 바람직하고, 1500㎩ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 흡수성 수지의 수가용분은 위생 재료에 이용되었을 때에, 수가용 분의 용출에 의한 「점액」의 발생을 줄여, 피부의 염증을 방지한다는 관점에서, 20 질량% 이하인 것이 바람직하고, 19 질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 18 질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
이렇게 하여, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 중합시킴으로써 흡수성 수지의 전구체를 얻은 후, 후가교제로서 히드라지드기를 복수 갖는 화합물을 첨가하고 후가교 반응시킴으로써, 보수능, 하중 하에서의 흡수능, 겔 강도 등의 제반 성능이 우수하고, 수가용분을 저감함으로써 인체에 대한 안전성도 우수한 흡수성 수지가 얻어진다.
이와 같은 제반 성능이 우수한 흡수성 수지가 얻어지는 이유는 분명하지 않지만, 이하에 근거하는 것으로 추측된다. 즉, 흡수성 수지의 전구체를 후가교제로서 히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 존재 하에서 반응시킴으로써, 흡수성 수지 중의 카르복실기와 히드라지드기의 반응이 적당한 속도로 진행됨으로써, 흡수성 수지의 표면층을 높은 가교 밀도로, 균일하게 가교할 수 있기 때문이라고 생각된다.
다음으로, 본 발명을 제조예, 실시예, 비교예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이러한 제조예, 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
제조예 1
환류 냉각기, 적하 깔때기, 질소 가스 도입관 및 교반 날개를 구비한 내경 110㎜ 의 바닥이 둥근 원통형 세퍼러블 플라스크를 준비하였다. 이 플라스크에 n-헵탄 340g 을 취하고, HLB3 의 자당스테아르산에스테르 (미츠비시 화학 푸즈사 제조, 료토슈가에스테르 S-370) 0.92g, 무수 말레산 변성 에틸렌·프로필렌 공중합체 (미츠이 화학사 제조, 하이왁스 1105A) 0.92g 을 첨가하고, 교반하면서 80℃ 까지 승온시켜 계면 활성제를 용해시킨 후, 50℃ 까지 냉각시켰다.
한편, 500㎖ 용량의 삼각 플라스크에 80 질량% 의 아크릴산 수용액 92g (1.02 몰) 을 취하고, 외부에서 냉각시키면서, 21 질량% 의 수산화나트륨 수용액 146.0g 을 적하하여 75 몰% 의 중화를 실시한 후, 과황산칼륨 0.11g (0.41 밀리몰), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 9.2㎎ (0.06 밀리몰) 을 첨가하여 용해시켜, 제 1 단째의 단량체 수용액을 조제하였다.
이 제 1 단째의 단량체 수용액의 전체량을 상기 세퍼러블 플라스크에 첨가하고, 계내를 질소로 충분히 치환한 후, 플라스크를 70℃ 의 수욕에 침지시켜 승온시키고, 제 1 단째의 중합 반응을 1 시간 행한 후, 실온까지 냉각시켜 제 1 단째의 중합 슬러리액을 얻었다.
한편, 다른 500㎖ 용량의 삼각 플라스크에 80 질량% 의 아크릴산 수용액 128.8g (1.43 몰) 을 취하고, 외부에서 냉각시키면서, 27 질량% 의 수산화나트륨 수용액 159.0g 을 적하하여 75 몰% 의 중화를 실시한 후, 과황산칼륨 0.16g (0.59 밀리몰), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 12.9㎎ (0.08 밀리몰) 을 첨가하여 용해시켜, 제 2 단째의 단량체 수용액을 조제하였다.
이 제 2 단째의 단량체 수용액의 전체량을 상기 중합 후 슬러리액에 첨가하고, 계내를 질소로 충분히 치환한 후, 다시 플라스크를 70℃ 의 수욕에 침지시켜 승온시키고, 제 2 단째의 중합 반응을 1 시간 행하였다.
제 2 단째의 중합 반응 후, 125℃ 의 유욕(油浴)에서 가열함으로써, n-헵탄과 물의 공비 혼합물로부터 수분만을 제거하였다. 다시 계내의 n-헵탄을 증류에 의해 제거하여, 흡수성 수지의 전구체 (A1) 237.5g 을 얻었다. 이 시점에서의 건조 감량 (수분율) 은 3% 였다.
제조예 2
환류 냉각기, 적하 깔때기, 질소 가스 도입관 및 교반 날개를 구비한 내경 110㎜ 의 바닥이 둥근 원통형 세퍼러블 플라스크를 준비하였다. 이 플라스크에 n-헵탄 340g 을 취하고, HLB13.1 의 헥사글리세릴모노베헤닐레이트 (닛폰 유지사 제조, 노니온 GV-106) 0.92g, 무수 말레산 변성 에틸렌·프로필렌 공중합체 (미츠이 화학사 제조, 하이왁스 1105A) 0.92g 을 첨가하고, 교반하면서 80℃ 까지 승온시켜 계면 활성제를 용해시킨 후, 50℃ 까지 냉각시켰다.
한편, 500㎖ 용량의 삼각 플라스크에 80 질량% 의 아크릴산 수용액 92g (1.02 몰) 을 취하고, 외부에서 냉각시키면서, 21 질량% 의 수산화나트륨 수용액 146.0g 을 적하하여 75 몰% 의 중화를 실시한 후, 과황산칼륨 0.11g (0.41 밀리몰), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 9.2㎎ (0.06 밀리몰) 을 첨가하여 용해시켜, 제 1 단째의 단량체 수용액을 조제하였다.
이 제 1 단째의 단량체 수용액의 전체량을 상기 세퍼러블 플라스크에 첨가하고, 계내를 질소로 충분히 치환한 후, 플라스크를 70℃ 의 수욕에 침지시켜 승온시키고, 제 1 단째의 중합 반응을 1 시간 행한 후, 실온까지 냉각시켜 제 1 단째의 중합 슬러리액을 얻었다.
한편, 다른 500㎖ 용량의 삼각 플라스크에 80 질량% 의 아크릴산 수용액 128.8g (1.43 몰) 을 취하고, 외부에서 냉각시키면서, 27 질량% 의 수산화나트륨 수용액 159.0g 을 적하하여 75 몰% 의 중화를 실시한 후, 과황산칼륨 0.16g (0.59 밀리몰), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 12.9㎎ (0.08 밀리몰) 을 첨가하여 용해시 켜, 제 2 단째의 단량체 수용액을 조제하였다.
이 제 2 단째의 단량체 수용액의 전체량을 상기 중합 후 슬러리액에 첨가하고, 계내를 질소로 충분히 치환한 후, 다시 플라스크를 70℃ 의 수욕에 침지시켜 승온시키고, 제 2 단째의 중합 반응을 1 시간 행하였다.
제 2 단째의 중합 반응 후, 125℃ 의 유욕에서 가열함으로써, n-헵탄과 물의 공비 혼합물로부터 수분만을 제거하였다. 또한 계내의 n-헵탄을 증류에 의해 제거하여, 흡수성 수지의 전구체 (A2) 237.2g 을 얻었다. 이 시점에서의 건조 감량 (수분율) 은 4% 였다.
실시예 1
교반기, 교반 날개, 환류 냉각기, 적하 깔때기 및 질소 가스 도입관을 구비한 내경 110㎜ 의 바닥이 둥근 원통형 세퍼러블 플라스크에, 제조예 1 에서 얻어진 흡수성 수지의 전구체 (A1) 50g (전구체를 얻기 위하여 사용한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 이론량: 0.52 몰), n-헵탄 80g 을 넣었다. 내온을 80℃ 까지 승온시킨 후, 물 7.5g 을 첨가하여 동일 온도에서 10 분간 유지하였다.
그 후, 후가교제로서 5% 카르보디히드라지드 수용액 10.0g (5.6 밀리몰) 을 첨가하여 혼합하였다. 이 혼합물을 125℃ 의 유욕에서 가열하고, 얻어진 혼합물의 수분 및 n-헵탄을 증류에 의해 제거, 건조시키면서 후가교 반응을 1 시간 행하여, 실시예 1 의 흡수성 수지 51.5g 을 얻었다.
실시예 2
교반기, 교반 날개, 환류 냉각기, 적하 깔때기 및 질소 가스 도입관을 구비 한 내경 110㎜ 의 바닥이 둥근 원통형 세퍼러블 플라스크에, 제조예 2 에서 얻어진 흡수성 수지의 전구체 (A2) 50g (전구체를 얻기 위하여 사용한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 이론량: 0.52 몰), n-헵탄 80g 을 넣었다. 내온을 80℃ 까지 승온시킨 후, 물 7.5g 을 첨가하고 동일 온도에서 10 분간 유지하였다.
그 후, 후가교제로서 5% 아디프산디히드라지드 수용액 5.0g (1.4 밀리몰) 을 첨가하여 혼합하였다. 이 혼합물을 150℃ 의 유욕에서 가열하고, 얻어진 혼합물의 수분 및 n-헵탄을 증류에 의해 제거, 건조시키면서 후가교 반응을 2 시간 행하여, 실시예 2 의 흡수성 수지 49.7g 을 얻었다.
실시예 3
교반기, 교반 날개, 환류 냉각기, 적하 깔때기 및 질소 가스 도입관을 구비한 내경 110㎜ 의 바닥이 둥근 원통형 세퍼러블 플라스크에, 제조예 2 에서 얻어진 흡수성 수지의 전구체 (A2) 50g (전구체를 얻기 위하여 사용한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 이론량: 0.52 몰), n-헵탄 80g 을 넣었다. 내온을 80℃ 까지 승온시킨 후, 물 7.5g 을 첨가하고 동일 온도에서 10 분간 유지하였다.
그 후, 후가교제로서 5% 아디프산디히드라지드 수용액 5.0g (1.4 밀리몰) 을 첨가하여 혼합하였다. 이 혼합물을 175℃ 의 유욕에서 가열하고, 얻어진 혼합물의 수분 및 n-헵탄을 증류에 의해 제거, 건조시키면서 후가교 반응을 1 시간 실시하여, 실시예 3 의 흡수성 수지 49.0g 을 얻었다.
실시예 4
교반기, 교반 날개, 환류 냉각기, 적하 깔때기 및 질소 가스 도입관을 구비 한 내경 110㎜ 의 바닥이 둥근 원통형 세퍼러블 플라스크에, 제조예 1 에서 얻어진 흡수성 수지의 전구체 (A1) 50g (전구체를 얻기 위하여 사용한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 이론량: 0.52 몰), n-헵탄 80g 을 넣었다. 내온을 80℃ 까지 승온시킨 후, 물 7.5g 을 첨가하고 동일 온도에서 10 분간 유지하였다.
그 후, 후가교제로서 5% 아디프산디히드라지드 수용액 7.5g (2.2 밀리몰), 락트산 0.5g (5.6 밀리몰) 을 첨가하여 혼합하였다. 이 혼합물을 125℃ 의 유욕에서 가열하고, 얻어진 혼합물의 수분 및 n-헵탄을 증류에 의해 제거, 건조시키면서 후가교 반응을 2 시간 행하여, 실시예 4 의 흡수성 수지 50.2g 을 얻었다.
실시예 5
환류 냉각기, 적하 깔때기, 질소 가스 도입관 및 교반 날개를 구비한 내경 110㎜ 의 바닥이 둥근 원통형 세퍼러블 플라스크를 준비하였다. 이 플라스크에 n-헵탄 340g 을 취하고, HLB3 의 자당스테아르산에스테르 (미츠비시 화학 푸즈사 제조, 료토슈가에스테르 S-370) 0.92g, 무수 말레산 변성 에틸렌·프로필렌 공중합체 (미츠이 화학사 제조, 하이왁스 1105A) 0.92g 을 첨가하고, 교반하면서 80℃ 까지 승온시켜 계면 활성제를 용해시킨 후, 50℃ 까지 냉각시켰다.
한편, 500㎖ 용량의 삼각 플라스크에 80 질량% 의 아크릴산 수용액 92g (1.02 몰) 을 취하고, 외부에서 냉각시키면서, 21 질량% 의 수산화나트륨 수용액 146.0g 을 적하하여 75 몰% 의 중화를 실시한 후, 과황산칼륨 0.11g (0.41 밀리몰), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 9.2㎎ (0.06 밀리몰) 을 첨가하여 용해시켜, 제 1 단째의 단량체 수용액을 조제하였다.
이 제 1 단째의 단량체 수용액의 전체량을 상기 세퍼러블 플라스크에 첨가하고, 계내를 질소로 충분히 치환한 후, 플라스크를 70℃ 의 수욕에 침지시켜 승온시키고, 제 1 단째의 중합 반응을 1 시간 행한 후, 실온까지 냉각시켜 제 1 단째의 중합 슬러리액을 얻었다.
한편, 다른 500㎖ 용량의 삼각 플라스크에 80 질량% 의 아크릴산 수용액 128.8g (1.43 몰) 을 취하고, 외부에서 냉각시키면서, 27 질량% 의 수산화나트륨 수용액 159.0g 을 적하하여 75 몰% 의 중화를 실시한 후, 과황산칼륨 0.16g (0.59 밀리몰), N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 12.9㎎ (0.08 밀리몰) 을 첨가하여 용해시켜, 제 2 단째의 단량체 수용액을 조제하였다.
이 제 2 단째의 단량체 수용액의 전체량을 상기 중합 후 슬러리액에 첨가하고, 계내를 질소로 충분히 치환한 후, 다시 플라스크를 70℃ 의 수욕에 침지시켜 승온시키고, 제 2 단째의 중합 반응을 1 시간 행하였다.
중합 반응 종료 후, 125℃ 의 유욕에서 가열함으로써, n-헵탄과 물의 공비 혼합물로부터 수분만을 111g 제거하여, 흡수성 수지 전구체 (A3) 를 얻었다. 얻어진 흡수성 수지 전구체 (A3) 에 후가교제로서 5% 아디프산디히드라지드 수용액 44.2g (12.7 밀리몰) 을 첨가하여 혼합하였다. 이 혼합물을 125℃ 의 유욕에서 가열하고, 얻어진 혼합물의 수분 및 n-헵탄을 증류에 의해 제거, 건조시키면서 후가교 반응을 1.5 시간 행하여, 실시예 5 의 흡수성 수지 237.8g 을 얻었다.
비교예 1
교반기, 교반 날개, 환류 냉각기, 적하 깔때기 및 질소 가스 도입관을 구비 한 내경 110㎜ 의 바닥이 둥근 원통형 세퍼러블 플라스크에, 제조예 1 에서 얻어진 흡수성 수지의 전구체 (A1) 50g (전구체를 얻기 위하여 사용한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 이론량: 0.52 몰), n-헵탄 80g 을 넣었다.
내온을 80℃ 까지 승온시킨 후, 후가교제로서 10% 에틸렌카보네이트 수용액 5.0g (5.7 밀리몰) 을 첨가하여 혼합하였다. 이 혼합물을 150℃ 의 유욕에서 가열하고, 얻어진 혼합물의 수분 및 n-헵탄을 증류에 의해 제거, 건조시키면서 후가교 반응을 2 시간 행하여, 비교예 1 의 흡수성 수지 50.0g 을 얻었다.
비교예 2
교반기, 교반 날개, 환류 냉각기, 적하 깔때기 및 질소 가스 도입관을 구비한 내경 110㎜ 의 바닥이 둥근 원통형 세퍼러블 플라스크에, 제조예 2 에서 얻어진 흡수성 수지의 전구체 (A2) 50g (전구체를 얻기 위하여 사용한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 이론량: 0.52 몰), n-헵탄 80g 을 넣었다.
내온을 80℃ 까지 승온시킨 후, 후가교제로서 10% 1,4-부탄디올 수용액 50g (5.5 밀리몰) 을 첨가하여 혼합하였다. 이 혼합물을 175℃ 의 유욕에서 가열하고, 얻어진 혼합물의 수분 및 n-헵탄을 증류에 의해 제거, 건조시키면서 후가교 반응을 2 시간 행하여, 비교예 2 의 흡수성 수지 49.6g 을 얻었다.
실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 2 의 흡수성 수지에 대하여, (1) 생리 식염수 보수능, (2) 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능, (3) 겔 강도, (4) 수가용분, (5) 건조 감량을 이하의 순서에 의해 측정하였다. 그들의 결과를 표 1 에 나타낸다.
(1) 생리 식염수 보수능
흡수성 수지 2.0g 을 면 주머니 (면 브로드 60 번, 가로 100㎜×세로 200㎜) 중에 측정하여 취하고, 500㎖ 용량의 비커 중에 넣었다. 면 주머니에 생리 식염수 (0.9 질량% 염화나트륨 수용액, 이하 동일) 500g 을 한번에 주입하고, 흡수성 수지의 교착이 발생하지 않도록 생리 식염수를 분산시켰다. 면 주머니의 상부를 고무 밴드로 묶고, 30 분간 방치하여, 흡수성 수지를 충분히 팽윤시켰다. 원심력이 167G 가 되도록 설정한 탈수기[고쿠산 원심기 주식회사, 품번: H-122] 를 이용하여 면 주머니를 1 분간 탈수하고, 고무 밴드를 떼어내고, 탈수 후의 팽윤 겔을 포함한 면 주머니의 질량 Wa(g) 를 측정하였다. 흡수성 수지를 첨가하지 않고 동일한 조작을 실시하여, 면 주머니의 습윤시 공(空)질량 Wb(g) 를 측정하여, 이하의 식으로부터 보수능을 산출하였다.
(2) 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능
흡수성 수지의 2.07㎪ 및 4.14㎪ 의 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능은, 도 1 에 개략의 구성을 나타낸 장치 (X) 를 이용하여 측정하였다.
도 1 에 나타낸 장치 (X) 는 뷰렛부 (1), 도관 (2), 측정대 (3), 측정대 (3) 상에 놓여진 측정부 (4) 로 되어 있다.
뷰렛부 (1) 는 뷰렛 (10) 의 상부에 고무 마개 (14), 하부에 공기 도입관 (11) 과 코크 (12) 가 연결되어 있고, 또한 공기 도입관 (11) 은 선단에 코크 (13) 를 갖고 있다.
뷰렛부 (1) 와 측정대 (3) 사이에는 도관 (2) 이 장착되어 있고, 도관 (2) 의 내경은 6㎜ 이다. 측정대 (3) 의 중앙부에는 직경 2㎜ 의 구멍이 형성되어 있고, 도관 (2) 이 연결되어 있다.
측정부 (4) 는 아크릴 수지제의 원통 (40) 과, 이 원통 (40) 의 저부에 접착된 나일론 메시 (41) 와, 추 (42) 를 갖고 있다. 원통 (40) 의 내경은 20㎜ 이다.
나일론 메시 (41) 의 눈금 간격은 75㎛ (200 메시) 이다. 그리고, 측정시에는 나일론 메시 (41) 상에 흡수성 수지 (5) 가 균일하게 살포되어 있다.
추 (42) 는 직경 19㎜, 질량 59.8g 이다. 이 추는 흡수성 수지 (5) 상에 놓여져, 흡수성 수지 (5) 에 대하여 2.07㎪ 의 하중을 가할 수 있도록 되어 있다. 또한, 추 (42) 를 직경 19㎜, 질량 119.6g 으로 변경하면, 흡수성 수지 (5) 에 대하여 4.14㎪ 의 하중을 가할 수 있다.
다음으로, 측정 순서를 설명한다. 측정은 25℃ 의 실내에서 행해진다. 먼저 뷰렛부 (1) 의 코크 (12) 와 코크 (13) 를 닫고, 25℃ 로 조절된 0.9 질량% 식염수를 뷰렛 (10) 상부로부터 넣고, 고무 마개 (14) 로 뷰렛 상부의 마개를 덮은 후, 뷰렛부 (1) 의 코크 (12), 코크 (13) 를 연다.
다음으로, 측정대 (3) 중심부의 도관구로부터 나오는 생리 식염수의 수면과, 측정대 (3) 의 상면이 같은 높이가 되도록 측정대 (3) 의 높이를 조정한다.
별도로, 원통 (40) 의 나일론 메시 (41) 상에 0.10g 의 흡수성 수지 (5) 를 균일하게 살포하고, 이 흡수성 수지 (5) 상에 추 (42) 를 놓아, 측정부 (4) 를 준비한다. 그 후, 측정부 (4) 를 그 중심부가 측정대 (3) 중심부의 도관구와 일치하도록 놓는다.
공기 도입관 (11) 으로부터 뷰렛 (10) 내에 기포가 발생하고, 흡수성 수지 (5) 가 흡수하기 시작한 시점으로부터 60 분간 경과 후의 뷰렛 (10) 내의 0.9 질량% 식염수의 감소량 (즉, 흡수성 수지 (5) 가 흡수한 생리 식염수량) Wc(㎖) 를 판독한다. 흡수성 수지 (5) 의 하중 하의 생리 식염수 흡수능은 이하의 식에 의해 구하였다.
(3) 겔 강도
본 발명에 있어서의 흡수성 수지의 겔 강도는, 겔을 하기의 도 2 에 나타내는 바와 같은 측정 원리를 갖는 장치 (Y) (예를 들어, 이이오 전기사 제조 네오카드미터, 품번: M-303) 로 측정한 값이다.
장치 (Y) 는 지지부 (1), 측정 시료 (겔) (6) 을 탑재하기 위한 가동대판 (2), 가동대판 (2) 을 구동하기 위한 가동대판 구동부 (3) 및 측정부 (4) 로 구성 된다.
지지부 (1) 에 있어서, 지지대 (10) 에 세워진 지주 (11) 의 상부에 가대 (12) 가 고정되어 있다. 지주 (11) 에는 상하로 이동하도록 가동대판 (2) 이 장착되어 있다. 가대 (12) 상에는 펄스 모터 (30) 가 탑재되고, 풀리 (31) 를 회전시킴으로써, 와이어 (32) 를 개재하여 가동대판 (2) 을 상하로 이동시킨다.
또한, 측정부 (4) 에 있어서, 변형에 의해 발생하는 비틀림을 계측하기 위한 로드 셀 (40) 에 정밀 스프링 (41) 및 연계축 (42) 을 개재하여 디스크가 부착된 감압축 (43) 이 장착되어 있다. 측정 조건에 의해 디스크의 직경은 변경할 수 있다. 디스크가 부착된 감압축 (43) 의 상부에는 추 (5) 를 탑재할 수 있다.
장치 (Y) 의 작동 원리는 이하와 같다.
정밀 스프링 (41) 을 상방의 로드 셀 (40) (응력 검출기) 에 고정시키고, 하방에는 디스크가 부착된 감압축 (43) 을 연결하여 소정의 추 (5) 를 실어 수직으로 매달고 있다. 측정 시료 (6) 를 실은 가동대판 (2) 은 펄스 모터 (30) 의 회전에 의해 일정 속도로 상승한다. 스프링 (41) 을 개재하여 측정 시료 (6) 에 정속 하중을 가하고, 변형에 의해 발생하는 비틀림을 로드 셀 (40) 로 계측하고, 경도를 측정 연산하는 것이다.
100㎖ 용량의 비커에 생리 식염수 49.0g 을 측정하여 취하고, 마그네틱 스터러 바 (8㎜φ×30㎜ 의 링 없음) 를 투입하고, 마그네틱 스터러 (iuchi 사 제조: HS-30D) 의 위에 배치하였다. 계속해서 마그네틱 스터러 바를 600r/min 로 회전하도록 조정하고, 또한 마그네틱 스터러 바의 회전에 의해 발생하는 소용돌이의 저부는 마그네틱 스터러 바의 상부 근처가 되도록 조정하였다.
다음으로, 흡수성 수지 1.0g 을 교반 중의 비커 내에 투입하고, 회전 소용돌이가 없어져 액면이 수평이 될 때까지 교반을 계속하여, 측정 시료 (6) 가 되는 겔을 조제하였다.
60 분 후, 장치 (Y) (이이오 전기사 제조 네오카드미터, 품번: M-303, 감압축의 디스크 16㎜φ, 하중 100g, 스피드 7 초/인치, 점조 모드 설정) 를 이용하여 겔의 경도값을 측정하였다. 얻어진 경도값 (dyne/㎠) 으로부터, 이하의 식에 의해 겔 강도를 산출하였다 (0.1: 단위 보정 계수 (dyne/㎠→㎩)).
(4) 수가용분
500㎖ 용량의 비커에 생리 식염수 500g 을 측정하여 취하고, 마그네틱 스터러 바 (8㎜φ×30㎜ 의 링 없음) 를 투입하고, 마그네틱 스터러 (iuchi 사 제조: HS-30D) 의 위에 배치하였다. 계속해서 마그네틱 스터러 바를 600r/min 으로 회전하도록 조정하고, 또한 마그네틱 스터러 바의 회전에 의해 발생하는 소용돌이의 저부는 마그네틱 스터러 바의 상부 근처가 되도록 조정하였다.
다음으로, 흡수성 수지 2.0g 을 비커 중의 소용돌이 중앙과 비커 측면의 사이에 재빨리 흘려 넣어 분산시키고, 3 시간 교반하였다. 3 시간 교반 후의 흡수성 수지 분산수를 JIS 표준 체 (눈금 간격 75㎛) 로 여과하고, 얻어진 여과액을 다시 키리야마(桐山) 여과 깔때기 (여과지 No.6) 를 이용하여 흡인 여과하였다.
미리 140℃ 에서 건조시켜 항량으로 하고, 실온까지 냉각시킨 100㎖ 용량의 비커에 얻어진 여과액을 80±0.0005g 측량하여 취하고, 내온을 140℃ 로 설정한 열풍 건조기 (ADVANTEC 사 제조) 로 항량이 될 때까지 건조시키고, 여과액 고형분의 질량 Wd(g) 를 측정하였다.
한편, 흡수성 수지를 이용하지 않고 상기 조작과 동일하게 실시하여, 블랭크 질량 We(g) 을 측정하고, 다음 식으로부터 수가용분을 산출하였다.
(5) 건조 감량 (수분율)
흡수성 수지 2.0g 을 미리 항량 (Wf(g)) 으로 한 알루미늄호일 케이스 (8 호) 에 취하여 정밀 칭량하였다 (Wg(g)). 상기 샘플을, 내온을 105℃ 로 설정한 열풍 건조기 (ADVANTEC 사 제조) 에 의해 2 시간 건조시킨 후, 데시케이터 중에서 방랭시켜, 건조 후의 질량 Wh(g) 를 측정하였다. 이하의 식으로부터, 흡수성 수지의 수분율을 산출하였다.
1) 후가교 반응시에 반응 촉매로서 락트산을 병용.
표 1 에 나타난 결과로부터, 각 실시예에서 얻어진 흡수성 수지는, 적당한 보수능을 갖고, 하중 하에서의 흡수능이 높고, 겔 강도가 높고, 수가용분이 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 반응 온도를 올리고 (실시예 2, 3), 반응 촉매를 첨가함 (실시예 4) 으로써, 4.14㎪ 의 하중 하에서의 흡수능이 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명의 흡수성 수지의 제조 방법에 의해 얻어진 흡수성 수지는, 보수능, 하중 하에서의 흡수능, 겔 강도 등의 제반 성능이 우수하고, 또한 수가용분을 저감시킴으로써 흡수성 수지의 안전성도 배려한 것이므로, 예를 들어 종이 기저귀, 실금 패드, 생리용 냅킨 등의 위생 재료, 그 중에서도 종이 기저귀에 바람직하게 사용할 수 있다.
Claims (4)
- 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하여 얻어지는 흡수성 수지 전구체를 히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 존재 하에서 후가교 반응시키는 것을 특징으로 하는 흡수성 수지의 제조 방법으로서,히드라지드기를 복수 갖는 화합물이 카르보디히드라지드, 말론산디히드라지드, 말레산디히드라지드, 이타콘산디히드라지드, 푸말산디히드라지드, 아디프산디히드라지드, 세바크산디히드라지드, 도데칸2산디히드라지드, 이소프탈산디히드라지드, 1,6-헥사메틸렌비스세미카르바지드 및 4,4'-(메틸렌-디-파라-페닐렌)디세미카르바지드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종류 이상의 화합물인 흡수성 수지의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,히드라지드기를 복수 갖는 화합물이 카르보디히드라지드, 말론산디히드라지드, 아디프산디히드라지드, 및 도데칸2산디히드라지드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 흡수성 수지의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,히드라지드기를 복수 갖는 화합물의 사용량이 흡수성 수지 전구체를 얻기 위하여 사용한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 총량에 대하여 0.0001 ∼ 2 몰% 인 흡수성 수지의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어지는 생리 식염수 보수능이 25g/g 이상, 2.07㎪ 하중 하에서의 생리 식염수 흡수능이 15㎖/g 이상, 겔 강도가 900㎩ 이상, 수가용분이 20 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 흡수성 수지.
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