KR101633848B1 - 고흡수성 수지 복합체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 펄프층을 사용하지 않으며 고흡수성 수지를 함량을 증가시켜 얇고 가벼우면서도 초기 흡수성이 우수하고, 장시간 경과 후에도 가압상태에서 수분이 거의 베어 나오지 않아 흡수능이 우수한 고흡수성 수지 복합체에 관한 것이다. 본 발명의 고흡수성 수지 복합체는 각종 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 요실금용 패드 등에서 물성향상이 가능하고, 이를 통해 초박형 기술이 적용된 고흡수능의 개인 위생 흡수용품을 제조할 수 있다.

Description

고흡수성 수지 복합체 {SUPER ABSORBENT POLYMER COMPOSIT}

본 발명은 고흡수성 수지 복합 재료에 관한 것이다. 구체적으로는 비교적 단시간 내에 반복되어 배출된 체액을 효과적으로 흡수하기 위하여 각종 기저귀 및 배변 연습용 팬츠, 요실금용 패드 등의 개인 위생 흡수용품의 재료로서 사용되는 고흡수성 수지 복합체에 관한 것이다.

일반적으로 각종 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 요실금용 패드 등의 개인 위생 흡수용품에서 목적하는 바람직한 성능은 착용자에게 안락감을 느끼게 하기 위한 수단으로서 경박화(thinness), 제품으로부터의 낮은 누출성(leakage) 또는 완전 비누출성, 착용자에 대한 건조감(dry feeling)을 포함한다. 그러나, 현재 흡수제품은 다양한 이유로 인해 이들 욕구를 충족시키지 못하고 있다.

누출은 예를 들어, 흡수지역 또는 표적지역(target zone)에서 보유(retention)력 또는 분배(distribution)력을 부여하는 것으로 의도된 층의 불충분한 흡수속도로 인해 발생한다. 이 메카니즘에 이해 발생하는 누출을 완화시키기 위한 시도중 일례는 흡수제품에 보유용 물질 또는 분배용 물질 위에(즉 착용자를 향해) 위치한 서지(surge) 물질을 혼입하는 것이다. 라티머(Latimer)에게 허여된 미국 특허 제 5,364,382호는 액체를 흡수하고 이어서 보유용 수단(retention means)로 액체를 방출하는 멜트블로운(meltblowning)사, 본디드 카디드 웹(bonded carded web) 및 펄프 코포옴(pulp coform)사와 같은 부직포(nonwoven) 물질을 개시하고 있다. 라티머의 물질구조는 신속히 액체를 흡수하고 이를 보유용 기초저장물질로 신속히 방출할 수 있도록 하기 위해 작은 데니어의 습윤성(wettable)섬유와 혼합(blending)된 큰 데니어의 탄성섬유를 이용한다. 또한, 엘리스(Ellis)에게 허여된 미국 특허 제 5,490,846호는 서지 물질의 흡수속도를 개선하기 위한 층상 구조물를 개시하고 있다.

비록 신속한 흡수성 및 보유용 물질로의 신속한 방출이라는 목적을 달성하기 위한 시도로써 서지 물질이 개발되었지만, 경박화라는 목적은 아직 만족할만한 수준에 도달하지 못하였다. 인용된 서지는 아주 두껍고, 또한 흡수제품의 흡수지역에 놓여졌을 때, 초기 착용직후 흡수제품의 Y자(crotch)지역에 잘 맞지 않을 수 있고, 성능상 몇 가지 문제점을 야기할 수 있다. 첫째, 상기 제품은 벌키한 서지물질에 의해 생성된 틈(gapping)으로 인하여 누출될 수 있다. 둘째, 상기 제품은 흡수를 위해 필요한 공극부피를 부여하기 위해 벌키한 물질을 사용할 때, 착용자에게 안락감을 주지 못한다. 따라서, 신속하게 배설물(insult)을 표적지역에 흡수하고, 배설물을 저장하거나 그 이후의 저장을 위해 방출하고, 또한 흡수에 앞서 비교적 얇게 유지되는 물질이 요구된다.

따라서, 기저귀 등의 개인 위생 흡수용품에서 신속히 배설물을 흡수하고 그 배설물을 저장하거나 또는 그 배설물을 분배 또는 저장을 위해 인접한 물질로 이동시키고, 흡수에 앞서 비교적 얇게 초박형을 유지될 수 있도록 하는 고흡수성 재료 개발에 대한 연구가 필요하다.

본 발명은 별도의 펄프 등을 사용하지 않으며 고흡수성 수지를 함량을 증가시켜 얇고 가벼우면서도 초기 흡수성이 우수하고, 장시간 경과후에도 가압상태에서 수분이 거의 베어 나오지 않아 기저귀 착용시에 건조감(dry feeling)이 우수한 고흡수성 수지 복합체 및 이를 포함하는 개인 위생 흡수용품을 제공하고자 한다.

본 발명은 고흡수성 수지 및 상기 수지와 인접한 시트를 포함하고, 상기 시트는 상기 수지와 인접면에 보풀층이 형성된 것인 고흡수성 수지 복합체를 제공한다.

본 발명은 또한 상기 고흡수성 수지 복합체를 포함하는 개인 위생 흡수용품을 제공한다.

이하, 발명의 구체적인 구현예에 따라 고흡수성 수지 복합체 및 이를 포함하는 개인 위생 흡수용품에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리 범위내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.

추가적으로, 본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.

일반적으로 기저귀 코어(Core) 중 고흡수성 수지의 비율은 지속적으로 증대되는 추세이며, 최종 목표는 펄프리스(Pulpless)이며, 펄프(Pulpless) 기저귀의 경우 통상 고흡수성 수지와 바인더(binder)를 혼합하여 도포한 뒤 열로 압착하는 방식이 사용되고 있다. 그러나, 기존의 방식에 따라 바인더(Binder)를 사용하는 경우에는 흡수능이나 통액성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명자들은 초기 흡수성이 우수하고, 장시간 경과후에도 가압상태에서 수분이 거의 베어 나오지 않아 흡수능이 우수한 고흡수성 수지 복합체 및 개인 위생 흡수용품에 대한 연구를 거듭하는 과정에서, 별도의 펄프층을 사용하지 않으며 기저귀 배면 커버(Back cover)나 부직포 또는 펄프(Pulp)의 표면에 보풀(Fuzz)을 만들어 기저귀 코어 제조시 투입되는 고흡수성 수지 분말을 잡아주고 이동을 방지함으로써, 향상된 통액성 및 우수한 흡수성을 나타내며, 초박형 기술이 적용된 기저귀 등을 생산할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

이에 발명의 일 구현예에 따르면, 흡수능 및 통액성이 우수한 초박형 고흡수성 수지 복합체가 제공된다. 본 발명의 고흡수성 수지 복합체는 고흡수성 수지 및 상기 수지와 인접한 시트를 포함하고, 상기 시트는 상기 수지와 인접면에 보풀층이 형성된 것이다.

특히, 본 발명의 고흡수성 수지 복합체는 후술되는 바와 같이 고흡수성 수지와 인접한 시트 면에 여러 가지 형태로 타공된 시트를 제공하고 타공된 시트를 통해 배뇨의 전달을 원활하게 하는 보풀층을 형성시켜 고흡수성 수지 분말을 잡아주고 이동을 방지함으로써, 별도의 펄프층 없이도 향상된 통액성 및 우수한 흡수성을 나타내는 초박형의 펄프리스(Pulpless) 기저귀 제조에 활용할 수 있다.

본 발명의 고흡수성 수지 복합체는 고흡수성 수지와 인접한 면에 보풀층이 형성된 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이렇게 보풀층이 형성된 시트를 적용함으로써, 별도의 펄프층 없이 고흡수성 수지 분말을 고정하며 우수한 기저귀 성능을 구현할 수 있다.

본 발명의 고흡수성 수지 복합체는 고흡수성 수지, 상기 수지와 인접한 상부 시트, 및 상기 수지와 인접한 하부 시트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 고흡수성 수지 복합체는 고흡수성 수지, 상기 수지와 인접한 상부 시트, 상기 수지와 인접한 중간 시트, 및 상기 수지와 인접한 하부 시트를 포함할 수 있다.

여기서, 상부 시트 및 중간 시트는 일정 패턴, 예컨대, 원형, 사각형, 물결무늬, 빗살무늬, 부메랑 형태 등으로 타공한 시트 형태를 갖는 것일 수 있고, 하부 시트는 샘 방지를 위해 타공을 적용하지 않는 것일 수 있다. 이러한 상부 시트 및 중간 시트의 표면이 다양한 형태로 타공된 시트를 적용함으로써 배뇨의 분산을 원활하게 하여 초기에 빠른 흡수특성을 나타내게 할 수 있다.

상기 시트는 셀룰로오스계 섬유, 폴리아미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 및 폴리올레핀계 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원사를 포함하는 것이다. 특히, 폴리올레핀계 섬유로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체로 이뤄진 섬유를 들 수 있다. 여기서, 상기 시트는 상부 및 중간시트는 통기성 측면에서 폴리에틸렌, 하부시트는 샘 방지 측면에서 폴리프로필렌이 바람직하다.

또한, 상기 시트에서 고흡수성 수지와의 인접면에 형성된 보풀층은 통상 시트 표면을 펀치로 뜯어내어 잔털 모양의 보풀을 형성하는 방식을 지칭한다. 이러한 보풀은 통상 기모(起毛, Napping, rasing)이라고 하는데 섬유표면을 보다 거칠게 하고 두껍게 보이게 하는 직물 제조법의 하나이다. 여기서, 잔털 모양의 보풀, 즉, 기모라 함은 단섬유(short-fiber)를 적용하여 잔털 모양으로 형성된 섬유 구조로서, 한쪽 부분은 시트의 표면에 부착되어 있고 다른 한쪽은 별도의 부착점 없이 부유하는 형태를 갖는 것이다. 특히, 상기 시트 표면에 형성되는 보풀, 즉, 기모는 섬도가 1.0 내지 20 데니어(denier), 바람직하게는 1.5 내지 18 데니어, 좀더 바람직하게는 3 내지 15 데니어가 될 수 있다. 또한, 상기 보풀은 시트의 표면에 부착된 부분으로부터 다른 말단 부분까지의 길이가 약 0.1 내지 2.0 mm, 바람직하게는 약 0.2 내지 1.8 mm, 좀더 바람직하게는 약 0.3 내지 1.5 mm 정도로 이뤄진 것일 수 있다. 또한, 상기 보풀층은 시트 표면의 단위 면적 1 cm² 당 보풀의 개수가 약 2 내지 20, 바람직하게는 약 3 내지 15, 좀더 바람직하게는 약 4 내지 12 정도로 포함될 수 있다. 이러한 보풀을 만드는 방법은 통상 알려져 있는 방법을 적용한다.

한편, 본 발명에서 고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다. 상기와 같은 고흡수성 수지는 생리용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 어린이용 종이기저귀 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다.

상기 고흡수성 수지는 원심분리 보수능(CRC), 가압 흡수능(AUP), 통액성(SFC), 및 겔 강도를 모두 동시에 최적화하는 복합적인 물성 결합으로 시너지 효과를 제공할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 고흡수성 수지 복합체는 우수한 물성과 편안한 착용감을 유도할 수 있다.

본 발명에서 상기 고흡수성 수지는 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)이 28 g/g 이상이고, 생리 식염수에 대한 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)이 22 g/g 이상이고, 통액성(SFC)이 20ｘ10^-7 cm³ㆍsec/g 이상이고, 겔 강도가 7,000 내지 11,000 Pa일 수 있다.

상기 고흡수성 수지에서 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)은 하기 계산식 1에 따라 표시되는 것이 될 수 있다.

[계산식 1]

CRC(g/g) = {[W₂(g) - W₁(g)]/W₀(g)} - 1

상기 계산식 1에서,

W₀(g)는 흡수성 수지의 무게(g)이고, W₁(g)는 흡수성 수지를 사용하지 않고, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에 측정한 장치 무게이고, W₂(g)는 상온에 0.9 질량%의 생리 식염수에 흡수성 수지를 30분 동안 침수한 후에, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에 흡수성 수지를 포함하여 측정한 장치 무게이다.

상기 고흡수성 수지의 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)은 28 g/g 이상이 될 수 있다.

또한, 본 발명의 고흡수성 수지에서 상기 생리 식염수에 대한 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)은 하기 계산식 2로 표시되는 것일 수 있다.

[계산식 2]

AUP(g/g) = [W₄(g) - W₃(g)]/ W₀(g)

상기 계산식 2에서,

W₀(g)는 흡수성 수지의 무게(g)이고, W₁(g)는 흡수성 수지의 무게 및 상기 흡수성 수지에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이고, W₂(g)는 하중(0.7 psi) 하에 1 시간 동안 상기 흡수성 수지에 수분을 공급한 후의 수분이 흡수된 흡수성 수지의 무게 및 상기 흡수성 수지에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이다.

상기 고흡수성 수지의 생리 식염수에 대한 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)은 22 g/g 이상이 될 수 있다.

본 발명에서 상기 계산식 1 내지 2에 기재된 W₀(g)는 각각의 물성값에 적용한 흡수성 수지의 무게(g)에 해당하는 것으로, 각각 동일하거나 상이할 수 있다.

본 발명에서 상기 고흡수성 수지의 생리 식염수에 대한 0.7 psi의 통액성(SFC)은 20ｘ10^-7 cm³ㆍsec/g 이상이 될 수 있다.

또한, 상기 고흡수성 수지의 겔 강도는 7,000 내지 11,000 Pa이 될 수 있다. 본 발명의 고흡수성 수지는 상기 원심분리 보수능(CRC), 가압 흡수능(AUP), 통액성(SFC)이 동시에 우수한 정도로 시너지 효과를 발휘할 수 있도록 겔 강도 범위를 최적화여 물성이 우수한 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 고흡수성 수지는 산성기를 포함하고 적어도 일부가 중화된 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 중합시킨 분말 형태의 베이스 수지를 탄소수 2 내지 8의 디올 또는 글리콜계 화합물로 표면 가교시킨 가교 중합체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가교 중합체의 가교밀도는 상기 가압 흡수능(AUP) 수치에 영향을 미치는 요소가 될 수 있는 바, 본 발명의 따른 방법에 따라 베이스 수지를 표면 가교시키는 것이 바람직하다.

상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산, 또는 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산의 음이온성 단량체와 이의 염; (메타)아크릴아미드, N-치환(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트 또는 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트의 비이온계 친수성 함유 단량체; 및 (N,N)-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 또는 (N,N)-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드의 아미노기 함유 불포화 단량체와 그의 4급화물;로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 고흡수성 수지 흡수체는 보수능과 가압흡수능 등의 물성을 저하되지 않으면서 향상된 통액성을 가질 수 있고, 별도의 펄프층을 포함하지 않음으로써 초박형의 경량화가 가능하다.

상기 고흡수성 수지 복합체는 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)이 28 g/g 이상 또는 28 내지 38 g/g, 바람직하게는 28.5 g/g, 좀더 바람직하게는 29 g/g 이상, 더욱 바람직하게는 30 g/g 이상이 될 수 있다. 또한, 상기 고흡수성 수지 복합체는 생리 식염수에 대한 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)이 22 g/g 이상 또는 22 내지 26 g/g, 바람직하게는 23.5 g/g, 좀더 바람직하게는 24 g/g 이상, 더욱 바람직하게는 24.5 g/g 이상이 될 수 있다. 상기 고흡수성 수지 복합체는 통액성(SFC)이 20ｘ10^-7 cm³ㆍsec/g 이상 또는 20ｘ10^-7 내지 150ｘ10^-7 cm³ㆍsec/g, 바람직하게는 30ｘ10^-7 cm³ㆍsec/g 이상, 좀더 바람직하게는 40ｘ10^-7 cm³ㆍsec/g 이상, 더욱 바람직하게는 50ｘ10^-7 cm³ㆍsec/g 이상이 될 수 있다. 상기 고흡수성 수지 복합체는 겔 강도가 7,000 내지 11,000 Pa, 바람직하게는 7500 내지 15,000 Pa, 좀더 바람직하게는 8,000 내지 14,000 Pa이 될 수 있다.

또한, 상기 고흡수성 수지 흡수체는 배뇨 주입 장치(urine injection port, weight 870 g)를 통해 0.9% 소금물 30 mL를 3회에 나눠 주입한 후에, 3차 주입시 배뇨주입기 상부를 통해 소금물이 사라지는 시간을 측정한 3차 흡수속도는 190 초 이하 또는 50초 내지 185초, 바람직하게는 175 초 이하, 좀더 바람직하게는 165 초 이하가 될 수 있다. 이렇게 3차 소금물 주입 후 고흡수성 수지 복합체 표면에 흡수지를 올리고 그 위에 추(weight) 5 kg을 올려 0.7 psi의 압력을 10분간 가해지도록 하여 상기 흡수지에 소금물이 배어나오는 양을 측정한 리?량(rewet weight)은 5.0 g 이하 또는 0.5 내지 5.0 g, 바람직하게는 4.5 g 이하, 좀더 바람직하게는 3.5 g 이하가 될 수 있다. 이때, 고흡수성 수지 분말은 5 g 내지 6 g을 사용하여 측정할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 고흡수성 수지 복합체는 향상된 배뇨 흡수 속도와 함께 소금물 배어나옴 현상(rewet)이 적어 기저귀 등으로 착용시 건조감(dry feeling)이 우수한 특성을 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명의 고흡수성 수지 흡수체는 고온의 롤러 가공을 통해 중앙부 단면이 올록볼록한 형태를 갖도록 물결무늬 요철을 두어 일정한 표면 굴곡을 갖는 단층 또는 다층의 컬링(Curled) 구조를 나타낼 수 있다.

한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 고흡수성 수지를 포함하는 개인 위생 흡수용품이 제공된다. 본 발명의 개인 위생 흡수용품은 고흡수성 수지 복합체, 액체 투과성 상부 시트, 및 방수성 배면 시트를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 개인 위생 흡수용품에서 고흡수성 수지 복합체는 전술한 바와 같은 특성을 갖는 것으로, 고흡수성 수지와 보풀층이 형성된 시트를 포함하는 것이다.

상기 액체 투과성 상부 시트는 통상 감촉이 부드러우며 착용자의 피부에 자극을 주지 않는 것으로 구성되며, 특히 상부 시트는 액상의 체 분비물이 흡수체로 신속하게 통과할 수 있는 물성을 갖는 것이어야 한다. 이러한 물성을 갖는 것으로서 적합한 상부시트는 기공 플라스틱 필름, 천연섬유, 합성섬유 또는 천연 및 합성섬유의 혼합물과 같은 광범위한 물질로부터 제조되어 사용될 수 있다.

또한, 방수성 배면 시트는 액체에 대하여 불 투과성이어서 흡수체에 흡수되어 함유되는 체 분비물이 착용자의 의복이나 침대시트 등과 같이 기저귀와 직접 접촉하는 제품을 더럽히거나 적시지 않도록 해준다. 상기 배면 시트는 액체에 대하여는 불투과성이고 기체에 대하여는 투과성인 것이 바람직하다. 이러한 물성을 갖는 것으로서 통상 플라스틱 필름이 사용되어 왔으며, 근래에는 폴리에틸렌 필름에 부직포를 접착한 소재를 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.

본 발명에 따르면, 별도의 펄프층을 사용하지 않으며 고흡수성 수지를 함량을 증가시켜 얇고 가벼우면서도 초기 흡수성이 우수하고, 장시간 경과후에도 가압상태에서 수분이 거의 베어 나오지 않아 기저귀 착용 시 건조감(dry feeling)이 우수한 고흡수성 수지 복합체를 제조할 수 있다.

특히, 본 발명의 고흡수성 수지 복합체는 각종 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 요실금용 패드 등에서 물성향상이 가능하고, 이를 통해 초박형 기술이 적용된 고흡수능의 개인 위생 흡수용품의 제조에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 단층의 기저귀 흡수체 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 다층의 기저귀 흡수체 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 커버 구조를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 단층의 컬링(Curled) 구조를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 5에 따른 다층의 컬링(Curled) 구조를 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지 복합체의 흡수체 코어 제조를 위한 장치의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지 복합체에 배뇨를 주입하는 장치의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지 복합체 제조를 제조하고 배뇨를 주입하는 과정의 일례를 대표적으로 나타낸 사진이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

도 1에 나타낸 바와 같이, 고흡수성 수지 및 상기 수지와 인접한 상부 시트 및 하부 시트를 포함하는 단층의 고흡수성 수지 복합체를 제조하였다.

먼저, 고흡수성 수지는 다음과 같은 방법으로 제조하였다. 아크릴산 100 g, 가교제로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 (Mw=523) 0.5 g, 헥산디올디아크릴레이트 0.05 g, 50% 가성소다(NaOH) 83.3 g 및 물 89.8 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45 중량%인 모노머 수용액 조성물비를 가지도록 제조하였다.

이후, 상기 모노머 수용액 810 g을 먼저, 0.18% 아스코빅산 용액 30.54 g과, 1% 과황산나트륨용액 33 g을 먼저 혼합하고 0.15% 과산화수소 용액 30.45 g과 함께 연속으로 중합을 하면서 니딩을 할 수 있는 중합기의 공급부를 통해 투입하여 중합을 실시하였다. 이때 중합기의 온도는 80 ℃로 유지하였으며, 중합의 최고온도는 110 ℃, 중합시간은 1분 15초이다. 이후 계속 니딩을 실시하여 20 분간 중합과 니딩을 실시하였다. 이후 생성된 중합기의 크기는 0.2 cm 이하로 분포되었다. 이때, 최종 형성된 함수겔 중합체의 함수율은 51 중량%였다.

이어서, 상기 함수겔 중합체에 대하여 180 ℃ 온도의 열풍건조기에서 30분 동안 건조하고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 그런 다음, 시브(sieve)를 이용하여 입도(평균 입경 크기)가 150 ㎛ 미만인 중합체와 입도 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하였다.

이후, 제조된 베이스 폴리머에 1.3 프로판디올 5 중량% 및 프로필렌글리콜 5 중량%를 포함하는 표면 처리 용액을 분사하여 고흡수성 수지의 표면을 처리하였다. 또한, 상기 표면을 처리하는 단계에서, 분급된 함수겔상 중합체를 하나의 표면 가교 반응기에 공급하고, 180 ℃ 이상의 온도에서 40 분 동안 함수겔 중합체의 표면 가교 반응을 진행하였다.

상기 표면 처리 후, 함수겔 중합체를 시브(sieve)를 이용하여 평균 입경 크기가 150 내지 850 ㎛인 표면처리된 고흡수성 수지를 얻었다. 상기 고흡수성 수지 제품에 150 ㎛ 이하의 함량은 2% 미만이었다.

이렇게 제조한 고흡수성 수지의 보수능은 30 g/g이었으며, 가압흡수능은 24.5 g/g이었다. 통액성은 40ｘ10^-7 cm³ㆍsec/g, 겔강도는 9,500 Pa이었다.

이렇게 제조한 고흡수성 수지에 상부 시트로 정방형 10 cm²내 가로 및 세로길이가 각각 1 cm인 정사각형이 9 개가 균등하게 배치되도록 타공이 일정한 패턴으로 되어있는 부직포 시트를 사용하고 하부 시트로는 타공이 되지 않은 부직포 시트를 사용하였다. 이때, 상부 시트는 고흡수성 수지와 인접하는 면에 보풀층이 형성되어 있는 것이다. 또한, 하부 시트는 고흡수성 수지와 인접하는 면에 보풀층이 형성되어 있는 것이다.

실시예 2

도 2에 나타낸 바와 같이, 고흡수성 수지 및 상기 수지와 인접한 상부 시트, 중간 시트, 및 하부 시트를 포함하는 다층의 고흡수성 수지 복합체를 제조하였다.

여기서, 고흡수성 수지 및 상부 시트와 하부 시트는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하여 사용하였다. 중간 시트는 중간에 방형 10 cm²내 가로 및 세로길이가 각각 1 cm인 정사각형이 6 개가 균등하게 배치되도록 타공이 일정한 패턴으로 된 시트 형태를 갖고 있으며 상부와 하부에 고흡수성 수지와 인접하는 면에 보풀층이 형성되어 있는 것이다.

실시예 3

도 3에 나타낸 바와 같이, 상부 시트가 정방형 10 cm²내 두께가 0.5 cm로 길이방향 총 4 cm의 가운데가 꺽인 형태인 빗살무늬(각도 120도) 6 개가 균등하게 배치되도록 타공이 물결무늬 모양의 타공된 시트를 가진 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 복합체를 제조하였다.

실시예 4

도 4에 나타낸 바와 같이, 고흡수성 수지 및 상부 시트와 하부 시트에 150 ℃로 가열된 롤러에 한번 통과하여 중앙부 단면이 올록볼록한 요철을 두어 일정한 표면 굴곡을 제공한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 단층의 컬링(Curled) 구조를 갖는 고흡수성 수지 복합체를 제조하였다.

실시예 5

도 5에 나타낸 바와 같이, 고흡수성 수지 및 상부 시트와 하부 시트를 150 ℃로 가열된 롤러에 한번 통과하여 중앙부 단면이 올록볼록한 형태를 갖도록 물결무늬 요철을 두어 일정한 표면 굴곡을 제공한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 다층의 컬링(Curled) 구조를 갖는 고흡수성 수지 복합체를 제조하였다.

[비교예]

비교예 1

상부 시트 및 하부 시트를 별도의 보풀층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 5과 동일한 방법으로 다층의 컬링(Curled) 구조를 갖는 고흡수성 수지 복합체를 제조하였다.

비교예 2

기존의 방식으로 솜털 펄프(fluff pulp)와 고흡수성 수지를 혼합하여 고흡수성 수지 복합체를 제조하였다.

여기서, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 고흡수성 수지와, 상부 시트 및 하부 시트에 별도의 보풀층을 형성하지 않은 것으로, 상부 시트로는 정사각형의 타공이 일정한 패턴으로 되어있는 부직포 시트를 사용하고, 하부 시트로는 타공이 되지 않은 부직포 시트를 사용하였다. 하부 시트상에 솜털 펄프(fluff pulp)를 고루 펴주고, 그 위에 고흡수성 수지 분말을 골고루 펴준 뒤 최종적으로 상부 시트를 깔아 주어 고흡수성 수지 복합체를 제조하였다.

[시험예]

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2에 따른 고흡수성 수지 복합체의 성능 및 물성 평가를 위하여 다음과 같은 방법으로 시험편을 제조하여 물성 평가를 수행하고, 측정된 물성값은 하기 표 1에 나타내었다.

고흡수성 수지 복합체의 시험편 제조

고흡수성 수지 복합체의 제조 및 평가를 위해 도 6에 나타낸 바와 같은 흡수성 수지 복합체 제조 장치를 준비하여 복합체를 제조하였다.

재질은 아크릴로 하부에 가로 220 mm, 세로 80 mm의 내부를 갖는 직사각형의 좁은 공간을 만든다. 상부는 가로 220 mm, 세로 80 mm의 내부를 갖는 직사각형의 좁은 공간이 뚫린 판을 위/아래 판을 부착할 수 있도록 제조하였다. 상판과 하부판 사이에는 오링을 넣어 상부와 하부가 잘 밀착하도록 하며, 이를 너트를 이용하여 강하게 체결하는 구조를 만들었다.

기존의 방식으로 솜털 펄프(fluff pulp)가 포함된 비교예 2의 고흡수성 수지 복합체에 대한 평가를 위하여, 하부 판위에 하부 시트를 깔아준 뒤 그 위에 솜털 펄프(fluff pulp) 2.3 g을 고루 펴준다. 그 위에 고흡수성 수지 분말 5 g을 골고루 펴준 뒤 최종적으로 상부 시트를 깔아 주고 상부 판을 체결한 뒤 너트로 강하게 체결하였다. 고흡수성 수지 복합체를 만들 때는 솜털 펄프(fluff pulp)에 의해 내부 공간에 생기는 것을 방지하기 위해 솜털 펄프(fluff pulp)를 고루 펴 준 뒤에 위에 압력을 가해 흡수성 수지와 솜털 펄프(fluff pulp)가 강하게 밀착하도록 하는 추가 조치가 필요하였다.

또한, 실시예 1~5 및 비교예 1에서와 같이 솜털 펄프(fluff pulp)를 사용하지 않는 경우에는 하부 시트에 고흡수성 수지를 6 g을 고루 펴준 뒤 표면이 타공된 상부 시트를 덮고 최종적으로 표면이 타공되지 않은 상부 시트를 추가로 1장 더 덮어주고 너트로 상부 판을 체결하였다. 이 경우 고흡수성 수지를 고착하기 위한 특별한 접착제를 사용하지는 않았다. 고흡수성 수지를 다면으로 할 경우에는 각 층을 제조할 때에 고흡수성 수지 량을 다면에 배분하여 골고루 펴 주었다. 이때, 상부시트, 중간시트, 하부 시트는 실시예 1~5 및 비교예 1에 상술한 바와 같은 형태의 것을 사용하였다.

고흡수성 수지 복합체의 평가

상술한 바와 같이 제조딘 고흡수성 수지 복합체의 시험편에 대하여, 도 7에 나타낸 바와 같은 배뇨 주입 장치(urine injection port, weight 870 g)를 통해 0.9% 소금물 30 mL를 3회에 나눠 주입하였다. 매회 주입시 배뇨주입기 상부를 통해 소금물이 사라지는 시간을 측정하여 흡수체 흡수속도를 평가하였다(초 단위로 측정). 특히, 3차에서의 흡수 속도를 흡수체 평가 속도로 평가하였다.

또한, 3차 소금물 주입 후 흡수지를 고흡수성 수지 복합체의 면적에 맞게 재단 한 뒤, 고흡수성 수지 복합체 표면에 흡수지 15장을 올리고 그 위에 추(weight) 5 kg을 올려 0.7 psi의 압력을 10분간 가해지도록 하여 종이에 소금물이 배어나오는 양을 측정(g 단위로 측정)하여 리?(rewet) 특성으로 평가하였다. 이렇게 리?(Rewet) 평가가 완료된 후 흡수체에 배뇨가 확산된 면적을 평가하기 위해, 도 8에 나타낸 바와 같이 흡수된 길이를 평가(길이 단위로 측정)하여 상대적인 확산흡수면적(mm)을 평가하였다.

이때, 평가를 원활하게 하기 위해 0.9% 소금물은 파란색 천연염료를 첨가한 소금물을 사용하였다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	비교예1	비교예2
3차 흡수속도(초)	163	137	152	145	128	235	198
확산흡수면적(mm)	165	173	162	167	168	161	153
리?(g)	3.1	2.4	3.2	2.8	2.1	5.6	6.8

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~5의 고흡수성 수지 복합체는 비교예 1~2에 비하여 향상된 배뇨 흡수속도와 함께, 소금물 배어나옴 현상이 적어 기저귀 착용시 건조감(dry feeling)이 보다 우수하고 이를 통해 초박형 기술이 적용된 기저귀 등을 생산할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 요실금용 패드 등의 개인 위생 흡수용품 제조시 초박형 기술을 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 제품으로부터의 낮은 누출성(leakage) 또는 완전 비누출성, 착용자에 대한 건조감(dry feeling)을 효과적으로 제공하며 착용자가 충분한 안락감을 느낄 수 있도록 하는 우수한 효과가 있다.

Claims (11)

1. 고흡수성 수지 및 상기 수지와 인접한 시트를 포함하고, 상기 시트는 상기 수지와 인접면에 보풀층이 형성된 것이고,
   상기 보풀층은 시트 표면을 펀치로 뜯어내어 잔털 모양의 보풀을 형성하는 것이며, 상기 보풀층은 섬도가 1.0 내지 20 데니어(denier)로 이뤄지며 길이가 0.1 내지 2.0 mm인 기모를 포함하는 것이며, 상기 보풀층은 시트 표면의 단위 면적 1 cm² 당 보풀의 개수가 2 내지 20개인 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품 제조용 고흡수성 수지 복합체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시트는 셀룰로오스계 섬유, 폴리아미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 및 폴리올레핀계 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 원사를 포함하는 것인 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품 제조용 고흡수성 수지 복합체.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 고흡수성 수지는 산성기를 포함하고 적어도 일부가 중화된 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 중합시킨 분말 형태의 베이스 수지를 탄소수 2 내지 8의 디올 또는 글리콜계 화합물로 표면 가교시킨 가교 중합체를 포함하는 것인 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품 제조용 고흡수성 수지 복합체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산, 또는 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산의 음이온성 단량체와 이의 염; (메타)아크릴아미드, N-치환(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트 또는 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트의 비이온계 친수성 함유 단량체; 및 (N,N)-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 또는 (N,N)-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드의 아미노기 함유 불포화 단량체와 그의 4급화물;로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품 제조용 고흡수성 수지 복합체.
6. 제1항에 있어서,
   생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)이 28 g/g 이상인 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품 제조용 고흡수성 수지 복합체.
7. 제1항에 있어서,
   생리 식염수에 대한 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)이 22 g/g 이상인 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품 제조용 고흡수성 수지 복합체.
8. 제1항에 있어서,
   통액성(SFC)이 20ｘ10^-7 cm³ㆍsec/g 이상인 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품 제조용 고흡수성 수지 복합체.
9. 제1항에 있어서,
   겔 강도가 7,000 내지 11,000 Pa인 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품 제조용 고흡수성 수지 복합체.
10. 제1항, 제2항, 또는 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 고흡수성 수지 복합체를 포함하는 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품.
11. 제10항에 있어서,
    상기 고흡수성 수지 복합체, 액체 투과성 상부 시트, 및 방수성 배면 시트를 포함하는 펄프리스(Pulpless)의 개인 위생 흡수용품.

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