KR102186939B1 - Method for preparing super absorbent polymer - Google Patents
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Abstract
흡수 속도가 개선된 고흡수성 수지의 제조 방법으로서, 친수성 단량체, 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 제1 조성물과 발포성 물질을 접촉시켜 제2 조성물을 준비하는 단계, 및 상기 제2 조성물을 벨트형 반응기 상에서 중합하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조방법이 제공된다.A method for producing a superabsorbent polymer having an improved absorption rate, comprising preparing a second composition by contacting a first composition containing a hydrophilic monomer, a crosslinking agent, and a polymerization initiator with a foamable material, and preparing a second composition in a belt-type reactor There is provided a method for producing a super absorbent polymer comprising the step of polymerizing in a phase.
Description
본 발명은 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a super absorbent polymer.
고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 500 배 내지 1,000 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발 업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다. 상기와 같은 고흡수성 수지는 생리 용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 어린이용 종이 기저귀 등 위생 용품 이외에 원예용 토양 보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품 유통 분야에서의 신선도 유지제, 찜질 용품 등의 재료로 널리 사용되고 있다.Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic polymer material that has a function of absorbing moisture 500 to 1,000 times its own weight, and each developer has a SAM (Super Absorbency Material), AGM (Absorbent Gel Material). ) And so on. Since the above superabsorbent resin has begun to be put into practical use as a sanitary tool, nowadays, in addition to hygiene products such as paper diapers for children, soil repair agents for horticulture, water resistant materials for civil engineering and construction, sheets for seedlings, freshness maintenance agents in the food distribution field, and poultice. It is widely used as a material for supplies.
상기와 같은 고흡수성 수지를 제조하는 방법으로는 역상현탁중합에 의한 방법 또는 수용액 중합에 의한 방법 등이 알려져 있다. 역상현탁중합에 대해서는 예를 들면 일본 특개소 56-161408, 특개소 57-158209, 및 특개소 57-198714 등에 개시되어 있다. 수용액 중합에 의한 방법으로는 또 다시, 수용액에 열을 가하여 중합하는 열중합 방법, 및 자외선 등을 조사하여 중합하는 광중합 방법 등이 알려져 있다.As a method of preparing the super absorbent polymer as described above, a method by reverse phase suspension polymerization or a method by aqueous solution polymerization is known. Regarding reverse-phase suspension polymerization, for example, Japanese Patent Publication No. 56-161408, Japanese Patent Publication No. 57-158209, and Japanese Patent Publication No. 57-198714 are disclosed. As a method of aqueous solution polymerization, a thermal polymerization method in which heat is applied to the aqueous solution to polymerize, and a photopolymerization method in which polymerization is performed by irradiation with ultraviolet rays or the like are known.
한편, 고흡수성 수지의 용도가 다양화됨에 따라 흡수 배율, 보수능(Centrifuge Retention Capacity, CRC), 가압하 흡수능(Absorption Under Pressure, AUP), 흡수 속도(Free Swelling Rate, FSR), 통액성, 항균성, 충전성 등 다양한 특성이 요구된다. 특히, 흡수 속도가 불충분할 경우 기저귀 등의 표면이 끈적끈적해져 사용감이 저하되고, 피부 질환 및 악취의 원인이 될 수 있다.On the other hand, as the uses of super absorbent polymers are diversified, absorption ratio, centrifuge retention capacity (CRC), absorption under pressure (AUP), absorption rate (Free Swelling Rate, FSR), liquid permeability, and antibacterial properties , And various properties such as rechargeability are required. In particular, if the absorption rate is insufficient, the surface of a diaper or the like becomes sticky, reducing the feeling of use, and may cause skin diseases and odors.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 흡수 속도가 개선된 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a super absorbent polymer having an improved absorption rate.
동시에, 충분한 보수능과 가압하 흡수능을 갖는 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공하는 것이다.At the same time, it is to provide a method for producing a super absorbent polymer having sufficient water holding capacity and water absorption under pressure.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 친수성 단량체, 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 제1 조성물과 발포성 물질을 접촉시켜 제2 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 제2 조성물을 벨트형 반응기 상에서 중합하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a superabsorbent polymer according to an embodiment for solving the above problem may include preparing a second composition by contacting a first composition including a hydrophilic monomer, a crosslinking agent, and a polymerization initiator with a foamable material; And polymerizing the second composition on a belt-type reactor.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 조성물과 발포성 물질을 접촉시켜 제2 조성물을 준비하는 단계는, 상기 벨트형 반응기의 벨트 표면에 발포제 파우더를 제공하는 단계 및 상기 발포제 파우더가 제공된 상기 벨트 표면에 상기 제1 조성물을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.In the method for producing a super absorbent polymer according to an embodiment for solving the above problem, in the step of preparing a second composition by contacting the first composition and a foamable material, a foaming agent powder is added to the belt surface of the belt-type reactor. Providing and providing the first composition on the belt surface provided with the foaming agent powder.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 조성물과 발포성 물질을 접촉시켜 제2 조성물을 준비하는 단계는, 혼합 탱크에 상기 제1 조성물을 제공하는 단계, 및 상기 혼합 탱크에 발포제 수용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a super absorbent polymer according to an embodiment for solving the above problem, the step of preparing a second composition by contacting the first composition and a foamable material comprises: providing the first composition to a mixing tank And providing an aqueous foaming agent solution to the mixing tank.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 제2 조성물을 준비하는 단계와 상기 제2 조성물을 중합하는 단계 사이에 상기 벨트형 반응기의 벨트 표면에 상기 제2 조성물을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method for producing a super absorbent polymer according to an embodiment for solving the above problem, between the step of preparing the second composition and the step of polymerizing the second composition, the second It may further comprise the step of providing the composition.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 혼합 탱크는 교반기이고, 상기 제2 조성물을 준비하는 단계는 상기 교반기 내에서 상기 제1 조성물과 상기 발포제 수용액을 250 rpm 이상으로 교반하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a superabsorbent polymer according to an embodiment for solving the above problem, the mixing tank is a stirrer, and the step of preparing the second composition comprises adding the first composition and the foaming agent aqueous solution in the stirrer. It may further include a step of stirring at more than rpm.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 혼합 탱크는 인-라인 호모게나이저일 수 있다.In the method of manufacturing a super absorbent polymer according to an embodiment for solving the above problem, the mixing tank may be an in-line homogenizer.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 발포제 수용액의 발포제 함량은 1 중량 % 내지 10 중량%일 수 있다.In the method of manufacturing a super absorbent polymer according to an embodiment for solving the above problem, the content of the foaming agent in the aqueous foaming agent solution may be 1% by weight to 10% by weight.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 제2 조성물은 기포를 포함하는 혼합물이고, 상기 제2 조성물을 벨트형 반응기 상에서 중합하는 단계는 상기 기포를 포함하는 혼합물을 중합하여 기공 구조를 갖는 중합체를 형성하는 단계일 수 있다.In the method for producing a super absorbent polymer according to an embodiment for solving the above problem, the second composition is a mixture containing bubbles, and the step of polymerizing the second composition on a belt-type reactor includes the bubbles It may be a step of polymerizing the mixture to form a polymer having a pore structure.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 기공 구조를 갖는 중합체를 형성하는 단계 후에, 상기 중합체를 건조하는 단계, 및 상기 중합체를 분쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method for producing a super absorbent polymer according to an embodiment for solving the problem, after the step of forming the polymer having the pore structure, drying the polymer, and further comprising the step of pulverizing the polymer I can.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 발포성 물질은 탄산수소나트륨(NaHCO3) 및/또는 탄산나트륨(NaCO3)을 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a super absorbent polymer according to an embodiment for solving the above problem, the foamable material may include sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) and/or sodium carbonate (NaCO 3 ).
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 의하면, 벨트형 연속 반응기를 이용하여 단량체 조성물 내에 기포를 형성하는 과정과 단량체 조성물을 중합시키는 과정, 및 그 후처리 과정을 연속적으로 수행함으로써 공정성을 개선할 수 있다.According to the method for producing a super absorbent polymer according to an embodiment of the present invention, by continuously performing a process of forming bubbles in a monomer composition, a process of polymerizing the monomer composition, and a post-treatment process using a belt-type continuous reactor. Fairness can be improved.
또, 발포성 물질이 단량체 조성물 내에 기포를 형성함으로써 중합체에 기공 구조를 부여할 수 있어 흡수 속도가 향상된 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.In addition, since the foamable material forms bubbles in the monomer composition, it is possible to impart a pore structure to the polymer, and thus a super absorbent polymer having an improved absorption rate can be prepared.
또한, 발포성 물질을 벨트형 반응기의 벨트 표면에 제공한 후 단량체 조성물을 제공하거나, 또는 발포성 물질과 단량체 조성물을 강하게 교반한 후 그 혼합물을 벨트형 반응기의 벨트 표면에 제공함으로써 흡수 속도를 더욱 개선할 수 있다. In addition, by providing the foamable material to the belt surface of the belt-type reactor and then providing the monomer composition, or by strongly stirring the foamable material and the monomer composition and then providing the mixture to the belt surface of the belt-type reactor, the absorption rate can be further improved. I can.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the embodiments of the present invention are not limited by the contents illustrated above, and more various effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1의 고흡수성 수지의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3의 고흡수성 수지의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 구성도이다.1 is a flow chart showing a method of manufacturing a super absorbent polymer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a method of manufacturing the super absorbent polymer of FIG. 1.
3 is a flow chart showing a method of manufacturing a super absorbent polymer according to another embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram schematically showing a method of manufacturing the super absorbent polymer of FIG. 3.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서, "CA-B"는 탄소수가 A 이상이고 B 이하인 것으로 정의되고, 예를 들어, "C1-5 알킬기"는 탄소수가 1 내지 5 인 알킬기이다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.In the present specification, "C AB " is defined as having A or more and B or less, and for example, "C 1-5 alkyl group" is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. "And/or" includes each and every combination of one or more of the recited items. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. Although the first, second, and the like are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2는 도 1의 고흡수성 수지의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 구성도이다.1 is a flow chart showing a method of manufacturing a super absorbent polymer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a method of manufacturing the super absorbent polymer of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 단량체 조성물을 준비하는 단계(S110), 발포성 물질을 준비하는 단계(S120), 반응기 상에서 상기 단량체 조성물과 발포성 물질을 접촉시켜 기포가 형성된 단량체 조성물을 준비하는 단계(S130), 상기 기포가 형성된 단량체 조성물을 중합하는 단계(S140), 및 중합체를 건조 및 분쇄하는 단계(S150)를 포함한다.1 and 2, the method of manufacturing a super absorbent polymer according to an embodiment of the present invention includes preparing a monomer composition (S110), preparing a foamable material (S120), and the monomer composition in a reactor. And preparing a bubble-formed monomer composition by contacting the foamable material (S130), polymerizing the bubble-formed monomer composition (S140), and drying and pulverizing the polymer (S150).
우선, 단량체 조성물을 준비한다(S110). 단량체 조성물(101)은 친수성 단량체, 가교제, 및 중합 개시제를 포함할 수 있다.First, a monomer composition is prepared (S110). The
상기 친수성 단량체는 친수성기, 예컨대 수산화기(-OH), 카르복실기(-COOH), 아마이드기(-NH2) 등을 포함하는 단량체일 수 있다. 상기 친수성 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 제한되지 않으나, 예를 들어 수용성 에틸렌계 불포화 단량체일 수 있다. 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 음이온성 단량체와 그의 염, 비이온계 친수성 함유 단량체, 및 아미노기 함유 불포화 단량체, 그의 4급화물, 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.The hydrophilic monomer may be a monomer including a hydrophilic group, such as a hydroxyl group (-OH), a carboxyl group (-COOH), an amide group (-NH 2 ), and the like. The hydrophilic monomer is not limited as long as it is generally used in the manufacture of a super absorbent polymer, but may be, for example, a water-soluble ethylenically unsaturated monomer. The water-soluble ethylenically unsaturated monomer may be any one of an anionic monomer and a salt thereof, a nonionic hydrophilic-containing monomer, and an amino group-containing unsaturated monomer, a quaternary product thereof, or a mixture thereof.
구체적으로, 상기 음이온성 단량체와 그의 염의 예로는, 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산 및 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 등을 들 수 있다.Specifically, examples of the anionic monomer and its salts include acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, 2-acryloylethane sulfonic acid, 2-methacryloylethanesulfonic acid, 2-( And meth)acryloylpropanesulfonic acid and 2-(meth)acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid.
또, 상기 비이온계 친수성 함유 단량체의 예로는, (메타)아크릴아미드, N-치환(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.In addition, examples of the nonionic hydrophilic-containing monomer include (meth)acrylamide, N-substituted (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, Methoxy polyethylene glycol (meth) acrylate and polyethylene glycol (meth) acrylate.
또한, 상기 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그의 4급 화물의 예로는, (N,N)-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 및 (N,N)-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드 등을 들 수 있다.Further, examples of the amino group-containing unsaturated monomer and its quaternary product include (N,N)-dimethylaminoethyl (meth)acrylate and (N,N)-dimethylaminopropyl (meth)acrylamide. .
단량체 조성물(101) 중 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도는 중합 시간 및 중합 조건(공급 속도, 중합 시간 등)을 고려하여 적절하게 선택할 수 있으나, 예를 들어 30 중량% 이상 60 중량% 이하의 범위일 수 있다.The concentration of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer in the
상기 가교제는 상기 친수성 단량체의 관능기와 반응할 수 있는 원자단과 에틸렌성 불포화기를 각각 하나 이상 포함하거나, 또는 상기 친수성 단량체의 관능기 및 상기 친수성 단량체를 가수분해하여 형성된 관능기와 반응할 수 있는 원자단 등을 두 개 이상 포함하는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제는 상기 친수성 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.01 중량부 내지 약 0.5 중량부의 범위로 포함될 수 있다.The crosslinking agent includes an atomic group capable of reacting with a functional group of the hydrophilic monomer and at least one ethylenically unsaturated group, or an atomic group capable of reacting with a functional group of the hydrophilic monomer and a functional group formed by hydrolysis of the hydrophilic monomer. A compound containing more than two can be used. The crosslinking agent may be included in a range of about 0.01 parts by weight to about 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydrophilic monomer.
상기 가교제는 C8-12 비스아크릴아미드, C8-12 비스메타아크릴아미드, C2-12 폴리올의 폴리(메타)아크릴레이트, C2-10 폴리올의 폴리(메타)알릴에테르, 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.The crosslinking agent is C 8-12 bisacrylamide, C 8-12 bismethacrylamide, C 2-12 polyol poly(meth)acrylate, C 2-10 polyol poly(meth)allyl ether, or a mixture thereof It can be any one of.
구체적으로, 상기 가교제의 예로는, (폴리)에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실(3)-트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실(6)-트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실(9)-트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실(15)-트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트글리세린트리(메타)아크릴레이트, 글리세린아크릴레이트메타크릴레이트, 2,2-비스[(아크릴록시)메틸]부틸 아크릴레이트(3EO), N,N'-메틸렌비스(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌옥시(메트)아크릴레이트, 프로필렌옥시(메트)아크릴레이트, 글리세린, 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 트리메티롤 트리아크릴레이트, 트리알릴아민, 트리아릴시아누레이트, 트리알릴이소시아네이트, 펜타에틸렌이민, 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리메티롤프로판 트리아크릴레이트 또는 프로필렌글리콜 등을 들 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Specifically, examples of the crosslinking agent include (poly) ethylene glycol (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ethoxyl (3)-trimethylol Propanetri(meth)acrylate, ethoxyl(6)-trimethylolpropanetri(meth)acrylate, ethoxyl(9)-trimethylolpropanetri(meth)acrylate, ethoxyl(15)-trimethylolpropanetri (Meth)acrylate glycerin tri(meth)acrylate, glycerin acrylate methacrylate, 2,2-bis[(acryloxy)methyl]butyl acrylate (3EO), N,N'-methylenebis(meth)acrylic Rate, ethyleneoxy (meth)acrylate, polyethyleneoxy (meth)acrylate, propyleneoxy (meth)acrylate, glycerin, glycerin diacrylate, glycerin triacrylate, trimethylol triacrylate, triallylamine, tri Aryl cyanurate, triallyl isocyanate, pentaethyleneimine, ethylene glycol, polyethylene glycol diethylene glycol, polyethylene glycol diacrylate, polymethylolpropane triacrylate, propylene glycol, etc., but are not limited thereto. .
상기 중합 개시제는 광 중합 개시제, 열 중합 개시제, 및 산화-환원 개시제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단량체 조성물(101)은 중합 개시제로서 광 중합 개시제와 열 중합 개시제를 함께 포함할 수 있다.The polymerization initiator may include at least one of a photo polymerization initiator, a thermal polymerization initiator, and an oxidation-reduction initiator. For example, the
상기 광 중합 개시제는 자외선이 조사될 경우 단량체 조성물(101)의 중합 반응이 개시되는 것을 유도하고, 상기 열 중합 개시제는 가열에 의해 단량체 조성물(101)의 중합 반응이 개시되는 것을 유도하며, 상기 산화-환원 개시제는 산화-환원 반응에 의해 단량체 조성물(101)의 중합 반응이 개시되는 것을 유도할 수 있다.The photopolymerization initiator induces the polymerization reaction of the
상기 광 중합 개시제는 디에톡시 아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 4-(2-히드록시 에톡시)페닐-(2-히드록시)-2-프로필 케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등의 아세토페논 유도체; 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등의 벤조인알킬에테르류 화합물; o-벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸-디페닐 황화물, (4-벤조일 벤질)트리메틸암모늄 염화물 등의 벤조페논 유도체; 티옥산톤(thioxanthone)계 화합물; 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드, 디페닐 (2,4,5-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 등의 아실 포스핀 옥사이드 유도체; 또는 2-히드록시 메틸 프로피온니트릴, 2,2'-(아조비스(2-메틸-N-(1,1'-비스(히드록시메틸)-2-히드록시에틸)프로피온 아미드) 등의 아조계 화합물; 아조계(azo) 개시제; 과산화물계 개시제; 레독스(redox) 개시제; 유기 할로겐화물 개시제; 소디움퍼설페이트(Sodium persulfate, Na2S2O8); 포타시움 퍼설페이트(Potassium persulfate, K2S2O8); 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나를 예시할 수 있다. 상기 열 중합 개시제는 아조(azo)계 개시제, 과산화물계 개시제, 레독시(redox)계 개시제, 또는 유기 할로겐화물 개시제 등을 1 종 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. The photopolymerization initiator is diethoxy acetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 4-(2-hydroxy ethoxy)phenyl-(2-hydroxy)-2-propyl Acetophenone derivatives such as ketone and 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone; Benzoin alkyl ether compounds such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutyl ether; benzophenone derivatives such as o-benzoyl methyl benzoate, 4-phenyl benzophenone, 4-benzoyl-4'-methyl-diphenyl sulfide, and (4-benzoyl benzyl) trimethyl ammonium chloride; Thioxanthone-based compounds; Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenyl phosphine oxide, diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide, diphenyl (2,4,5-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide Acyl phosphine oxide derivatives such as seeds; Or 2-hydroxy methyl propionitrile, 2,2'-(azobis(2-methyl-N-(1,1'-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl)propion amide) Compounds; azo initiators; peroxide initiators; redox initiators; organic halide initiators; sodium persulfate (Na2S2O8); potassium persulfate (K2S2O8); or a mixture thereof The thermal polymerization initiator may be used by mixing one or two or more of an azo-based initiator, a peroxide-based initiator, a redox-based initiator, or an organic halide initiator. .
단량체 조성물(101) 중 상기 중합 개시제의 함량은 중합 개시 효과를 나타낼 수 있도록 적절하게 선택할 수 있으나, 예를 들어 상기 광 중합 개시제의 경우 상기 친수성 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.005 내지 0.1 중량부의 범위로 포함되고, 상기 열 중합 개시제의 경우 상기 친수성 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 0.5 중량부의 범위로 포함될 수 있다.The content of the polymerization initiator in the
이어서, 발포성 물질을 준비한다(S120). 발포성 물질은 발포제 파우더(201)일 수 있다. 발포제 파우더(201)는 산(acid)과 반응하여 기포를 형성할 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 탄산수소나트륨(NaHCO3), 탄산나트륨(NaCO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3H2O), 탄산수소암모늄(NH4HCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산바륨(BaCO3), 및/또는 이들의 수화물을 포함할 수 있다. 또, 발포제 파우더(201)는 약 1 ㎛ 내지 150 ㎛의 입경 크기를 가질 수 있다. 상기 범위 내에서 발포제 파우더(201)와 단량체 조성물(101)의 접촉 면적을 크게 함으로써 후술할 중합체에 충분한 양 및 크기의 기공 구조를 부여할 수 있는 기포를 형성할 수 있다.Then, a foamable material is prepared (S120). The foamable material may be a foaming
이어서, 반응기 상에서 단량체 조성물과 발포제 파우더를 접촉시켜 기포가 형성된 단량체 조성물을 준비한다(S130). 예시적인 실시예에서, 상기 반응기는 연속 반응기, 예컨대 벨트형 반응기일 수 있다. 벨트형 반응기는 두 개의 이송롤(4,4') 및 두 개의 이송롤(4,4') 사이에 걸쳐 폐곡선을 형성하도록 배치되고 이송롤(4,4')의 회전에 의해 일정 방향으로 진행하는 벨트(5)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 이송롤(4,4')은 벨트(5)의 길이나 배치에 따라 둘 이상이 구비될 수 있고, 모터 등의 동력원이 연결되어 벨트(5)의 일면이 수평면을 형성하며 일정한 방향으로 진행할 수 있도록 한다. 반응물은 벨트(5)의 일면에 로딩되어 이송되며 연속적으로 반응이 진행될 수 있다. 몇몇 실시예에서 복수의 이송롤은 수평면을 기준으로 서로 다른 높이에 배치되어 벨트의 일면이 경사를 형성할 수도 있다.Then, the monomer composition and the foaming agent powder are brought into contact with each other in the reactor to prepare a monomer composition in which bubbles are formed (S130). In an exemplary embodiment, the reactor may be a continuous reactor, such as a belt reactor. The belt-type reactor is arranged to form a closed curve between the two transfer rolls (4,4') and the two transfer rolls (4,4') and proceeds in a certain direction by rotation of the transfer rolls (4,4'). It may include a belt (5). Specifically, two or more conveying
이 경우, 벨트형 반응기 상에서 단량체 조성물과 발포제 파우더를 접촉시켜 기포가 형성된 단량체 조성물(301)을 준비하는 단계(S130)는 벨트형 반응기에 발포제 파우더(201)를 제공하는 단계(S131), 및 상기 벨트형 반응기에 단량체 조성물(101)을 제공하여 발포제 파우더(201)와 단량체 조성물(101)을 접촉시키는 단계(S132)를 포함할 수 있다.In this case, the step (S130) of preparing a bubble-formed
벨트형 반응기에 발포제 파우더(201)를 제공하는 단계(S131)는 벨트형 반응기의 벨트(5) 표면에 발포제 파우더(201)를 도포하는 단계일 수 있다. 발포제 파우더(201)는 벨트(5) 일면에 로딩되어 이송될 수 있다. 또 발포제 파우더(201)와 단량체 조성물(101)을 접촉시키는 단계(S132)는 발포제 파우더(201)가 도포된 벨트(5) 표면에 단량체 조성물(101)을 공급하는 단계일 수 있다. 단량체 조성물 공급부(1)는 벨트(5)의 진행 방향에 대하여 발포제 파우더 공급부(2)보다 뒤에 위치할 수 있다. 이미 벨트(5) 표면에 도포된 발포제 파우더(201) 상에 단량체 조성물(101)이 공급됨으로써 발포제 파우더(201)와 단량체 조성물(101)은 균일하게 접촉 및 혼합되며, 발포제 파우더(201)는 단량체 조성물(101) 내 산과 반응하여 기포(301a)를 형성할 수 있다. 기포가 형성된 단량체 조성물(301)은 벨트(5) 일면에 로딩되어 이송될 수 있다.The step of providing the
이어서, 기포가 형성된 단량체 조성물(301)을 벨트형 반응기 상에서 중합한다(S140). 구체적으로, 기포가 형성된 단량체 조성물(301)은 벨트(5)에 의해 이송되며 연속적인 중합 반응이 이루어지고 기공 구조(401a)를 갖는 시트상 중합체(401)를 형성할 수 있다.Subsequently, the bubble-formed
예시적인 실시예에서, 기포가 형성된 단량체 조성물(301)을 중합하는 단계(S140)는 광을 조사하여 광 중합 반응을 수행하는 단계일 수 있다. 광 조사부(6)는 Xe 램프, 수은 램프, 메탈할라이드 램프 등의 광원이고, 광 조사부(6)는 벨트(5)의 진행 방향에 대하여 단량체 조성물 공급부(1)보다 뒤에 위치할 수 있다. 상기 광은 약 200 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 자외선일 수 있다. 또 약 0.5 mw/cm2 내지 500 mw/cm2의 노광량으로 조사될 수 있다. 아울러 노광 시간, 즉 벨트(5) 일면 상의 단량체 조성물(301)이 광 조사부(6)에 의해 광 조사되는 시간은 약 10 초 내지 5 분, 또는 약 20 초 내지 3 분의 범위일 수 있다. 상기 파장, 노광량, 노광 시간 범위 내에서 유효한 광 중합 반응이 일어날 수 있고 과잉 광 조사로 인한 중합체의 가교점이 절단되는 것을 방지할 수 있다.In an exemplary embodiment, the step of polymerizing the
다른 실시예에서 기포가 형성된 단량체 조성물을 중합하는 단계는 열을 가하여 열 중합 반응을 수행하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 상기 단량체 조성물이 열 중합 개시제를 포함하는 경우 열을 가하거나, 또는 광 중합 반응 중에 발생한 열에 의해 열 중합 반응이 진행할 수 있다. 이 경우 열 공급부는 벨트의 진행 방향에 대하여 단량체 조성물 공급부 보다 뒤에 위치할 수 있다.In another embodiment, the step of polymerizing the bubble-formed monomer composition may be a step of performing a thermal polymerization reaction by applying heat. For example, when the monomer composition includes a thermal polymerization initiator, heat may be applied or a thermal polymerization reaction may proceed due to heat generated during a photopolymerization reaction. In this case, the heat supply unit may be located behind the monomer composition supply unit with respect to the traveling direction of the belt.
이어서, 중합체를 건조 및 분쇄한다(S150). 중합체를 건조 및 분쇄하는 단계(S150)는 벨트(5) 표면 상의 시트상 중합체(401)가 건조기(미도시) 및 분쇄기(미도시)를 통과하며 건조 및 분쇄될 수 있다.Then, the polymer is dried and pulverized (S150). In the step of drying and pulverizing the polymer (S150), the sheet-
상기 중합체를 건조하는 단계는 중합체의 잔류 용매 등을 건조시키는 단계일 수 있다. 상기 중합체(401)의 건조는 열풍 건조기, 유동층 건조기, 기류 건조기, 적외선 건조기, 또는 유전가열 건조기 등을 이용하여 수행될 수 있고, 중합체(401)의 열화를 방지하고 효율적인 건조를 위하여 약 100 내지 200 ℃의 온도에서 약 20 분 내지 80 분, 또는 약 40 분 내지 60 분의 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 중합체를 분쇄하는 단계는 중합 반응이 완료된 후 얻어진 시트상 중합체(401)를 절단기로 이송하여 소정의 크기로 분쇄 내지 조쇄하는 단계로서, 예를 들어 시트상 중합체(401)는 입경이 약 1 cm 내지 3 cm인 입자상 중합체로 분쇄 또는 조쇄될 수 있다. 상기 중합체를 분쇄하는 단계는 커터형 절단기, 쵸퍼형 절단기, 니더형 절단기, 진동식 분쇄기, 충격식 분쇄기, 마찰형 분쇄기 등을 이용하여 수행될 수 있다.Drying the polymer may be a step of drying the residual solvent of the polymer. Drying of the
한편 몇몇 실시예에서 상기 중합체를 건조하는 단계와 상기 중합체를 분쇄하는 단계는 교번적으로 복수번 이루어지거나, 또는 일부가 생략될 수도 있다.Meanwhile, in some embodiments, the drying of the polymer and the pulverization of the polymer may be alternately performed a plurality of times, or some may be omitted.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 설명한다. 다만, 발명의 본질을 흐리지 않기 위해 전술한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성에 대한 설명은 생략하며, 이는 첨부된 도면으로부터 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Hereinafter, a method of manufacturing a super absorbent polymer according to another embodiment of the present invention will be described. However, in order not to obscure the essence of the present invention, a description of a configuration that is substantially the same as or similar to the method of manufacturing the super absorbent polymer according to the above-described embodiment will be omitted, which is clearly to those skilled in the art from the accompanying drawings. It will be understandable.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4는 도 3의 고흡수성 수지의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 구성도이다.3 is a flow chart showing a method of manufacturing a super absorbent polymer according to another embodiment of the present invention. 4 is a configuration diagram schematically showing a method of manufacturing the super absorbent polymer of FIG. 3.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 단량체 조성물을 준비하는 단계(S210), 발포성 물질을 준비하는 단계(S220), 상기 단량체 조성물과 발포성 물질의 혼합물을 반응기에 제공하는 단계(S230), 상기 단량체 조성물과 발포성 물질의 혼합물을 중합하는 단계(S240), 및 중합체를 건조 및 분쇄하는 단계(S250)를 포함한다.3 and 4, a method of manufacturing a super absorbent polymer according to another embodiment of the present invention includes preparing a monomer composition (S210), preparing a foamable material (S220), the monomer composition and the foamable material Providing a mixture of the mixture to the reactor (S230), polymerizing the mixture of the monomer composition and the foamable material (S240), and drying and pulverizing the polymer (S250).
우선 단량체 조성물을 준비한다(S210). 단량체 조성물(101)은 친수성 단량체, 가교제, 및 중합 개시제를 포함할 수 있다. 단량체 조성물(101)은 도 1에 따른 실시예의 단량체 조성물과 실질적으로 동일한 조성물일 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략한다.First, a monomer composition is prepared (S210). The
이어서, 발포성 물질을 준비한다(S220). 발포성 물질은 발포제 수용액(202)일 수 있다. 발포제 수용액(202)은 발포제를 용매, 예컨대 물에 용해하여 준비할 수 있다. 상기 발포제는 산(acid)과 반응하여 기포를 형성할 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 탄산수소나트륨(NaHCO3), 탄산나트륨(NaCO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3H2O), 탄산수소암모늄(NH4HCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산바륨(BaCO3), 및/또는 이들의 수화물을 포함할 수 있다. 또, 상기 발포제 수용액(202)의 상기 발포제 함량은 약 1 중량% 내지 10 중량%일 수 있다. 발포제 함량이 10 중량% 이상일 경우 중합체에 충분한 양 및 크기의 기공 구조를 부여할 수 있는 기포를 형성할 수 있고, 10 중량% 이하일 경우 시트상 중합체의 형상을 유지할 수 있다.Then, a foamable material is prepared (S220). The foamable material may be an aqueous
이어서, 단량체 조성물과 발포제 수용액의 혼합물을 반응기에 제공한다(S230). 상기 반응기는 연속 반응기, 예컨대 벨트형 반응기일 수 있다.Subsequently, a mixture of the monomer composition and an aqueous blowing agent solution is provided to the reactor (S230). The reactor may be a continuous reactor, such as a belt-type reactor.
이 경우, 단량체 조성물과 발포제 수용액의 혼합물(302)을 벨트형 반응기에 제공하는 단계(S230)는 혼합 탱크에 단량체 조성물(101)을 제공하는 단계(S231), 상기 혼합 탱크에 발포제 수용액(202)을 제공하는 단계(S232), 단량체 조성물(101)과 발포제 수용액(202)을 접촉시키는 단계(S233), 및 벨트형 반응기에 단량체 조성물(101)과 발포제 수용액(202)의 혼합물(302)을 제공하는 단계(S234)를 포함할 수 있다.In this case, the step of providing a
혼합 탱크에 단량체 조성물(101)을 제공하는 단계(S231)와 혼합 탱크에 발포제 수용액(202)을 제공하는 단계(S232)에서 상기 혼합 탱크는 교반기(3)일 수 있다. 이 경우 교반기(3)에 단량체 조성물(101)을 제공하는 단계(S231)는 교반기(3)에 발포제 수용액(202)을 제공하는 단계(S232)보다 먼저 수행되거나, 나중에 수행되거나, 또는 동시에 수행될 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 혼합 탱크는 인-라인 호모게나이저(in-line homogenizer)를 사용할 수도 있다.In the step of providing the
단량체 조성물(101)과 발포제 수용액(202)을 접촉시키는 단계(S233)는 단량체 조성물(101)과 발포제 수용액(202)을 혼합 및 교반하여 혼합물(302)을 준비하는 단계일 수 있다. 교반기(3)의 교반 속도는 약 250 rpm 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위 내에서 후술할 중합체에 충분한 양 및 크기의 기공 구조를 부여할 수 있다. 발포제 수용액(202)의 발포제 성분은 교반 존재 하에서 단량체 조성물(101) 내 산과 반응하여 혼합물(302) 내에 기포(미도시)를 다량 형성할 수 있다.The step of contacting the
다음으로, 벨트형 반응기에 단량체 조성물(101)과 발포제 수용액(202)의 혼합물(302')을 제공하는 단계(S234)는 벨트형 반응기의 벨트(5) 표면에 단량체 조성물(101)과 발포제 수용액(202)의 혼합물을 공급하는 단계일 수 있다. 단량체 조성물(101)과 발포제 수용액(202)의 혼합물(302')은 벨트(5) 일면에 로딩되어 이송될 수 있으며, 단량체 조성물(101)과 발포제 수용액(202)의 혼합물(302')은 기포(302'a)를 함유할 수 있다.Next, the step (S234) of providing a mixture 302' of the
이어서, 기포가 형성된 단량체 조성물(302')을 벨트형 반응기 상에서 중합한다(S240). 구체적으로, 기포가 형성된 혼합물(302')은 벨트(5)에 의해 이송되며 연속적인 중합 반응이 이루어지고 기공 구조(402a)를 갖는 시트상 중합체(402)를 형성할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 기포가 형성된 혼합물(302')을 중합하는 단계(S240)는 광을 조사하여 광 중합 반응을 수행하거나, 열을 가하여 열 중합 반응을 수행하는 단계일 수 있으며, 광 조사부(6) 또는 열 공급부는 벨트(5)의 진행 방향에 대하여 혼합물 공급부(3')보다 뒤에 위치할 수 있다.Subsequently, the bubble-formed monomer composition 302' is polymerized on a belt-type reactor (S240). Specifically, the bubble-formed mixture 302' is conveyed by the
이어서, 중합체를 건조 및 분쇄한다(S250). 중합체를 건조 및 분쇄하는 단계에 관하여는 도 1에 따른 실시예와 함께 전술한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.Then, the polymer is dried and pulverized (S250). Steps of drying and pulverizing the polymer have been described above together with the embodiment according to FIG. 1, so a detailed description thereof will be omitted.
이하, 제조예, 비교예 및 실험예를 참고로 하여 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a super absorbent polymer according to the present invention will be described in more detail with reference to Preparation Examples, Comparative Examples and Experimental Examples.
<< 제조예Manufacturing example 1> 1>
아크릴산 3.7 kg에 20% 수산화나트륨 수용액 7.2 kg을 첨가한 후, 내부가교제로서 에톡실-트리메티롤프로판트리아크릴레이트 11 g, 광 중합 개시제로서 디페닐 (2,4,5-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 1.2 g을 첨가하여 수용성 불포화 단량체 조성물을 제조하였다(아크릴산계 단량체의 중화도: 70몰%). 그리고 평균 입경이 100 ㎛인 탄산수소나트륨 파우더를 준비하였다. 이어서 폭이 30 cm이고 이송 속도가 33 cm/min인 벨트형 연속 반응기의 벨트 표면에 탄산수소나트륨을 먼저 도포하고, 10 초 후 탄산수소나트륨이 도포된 벨트 상에 수용성 불포화 단량체 조성물을 공급하였으며, 20 초 후 광 중합을 진행하여 시트상 중합체를 제조하였다. 이 때 탄산수소나트륨 파우더와 수용성 불포화 단량체 조성물의 함량비는 상기 수용성 불포화 단량체 조성물 100 중량부에 대하여 탄산수소나트륨 파우더 1 중량부이다. 다음으로 제조된 시트상 중합체를 벨트 상에서 미트 초퍼를 통해 입자상으로 분쇄하고, 이후 170 ℃ 온도의 열풍 건조기에서 40 분 동안 건조하였다. 건조된 입자상 중합체를 컷팅 밀 분쇄기를 이용하여 다시 한번 분쇄한 후 체(sieve)를 이용하여 평균 입경이 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 수지를 수득하였다.After adding 7.2 kg of 20% sodium hydroxide aqueous solution to 3.7 kg of acrylic acid, 11 g of ethoxyl-trimethylolpropane triacrylate as an internal crosslinking agent, and diphenyl (2,4,5-trimethylbenzoyl)-phos as a photoinitiator 1.2 g of pin oxide was added to prepare a water-soluble unsaturated monomer composition (neutralization degree of acrylic acid-based monomer: 70 mol%). Then, sodium hydrogen carbonate powder having an average particle diameter of 100 μm was prepared. Subsequently, sodium hydrogen carbonate was first applied to the belt surface of a belt-type continuous reactor having a width of 30 cm and a feed rate of 33 cm/min, and after 10 seconds, a water-soluble unsaturated monomer composition was supplied onto the belt coated with sodium hydrogen carbonate, After 20 seconds, photopolymerization was performed to prepare a sheet-like polymer. At this time, the content ratio of the sodium hydrogen carbonate powder and the water-soluble unsaturated monomer composition is 1 part by weight of sodium hydrogen carbonate powder based on 100 parts by weight of the water-soluble unsaturated monomer composition. Next, the prepared sheet-like polymer was pulverized into particles through a meat chopper on a belt, and then dried in a hot air dryer at 170° C. for 40 minutes. The dried particulate polymer was pulverized once again using a cutting mill grinder, and then a resin having an average particle diameter of 150 µm to 850 µm was obtained using a sieve.
<< 제조예Manufacturing example 2> 2>
아크릴산 3.7 kg에 20% 수산화나트륨 수용액 7.2 kg을 첨가한 후, 내부가교제로서 에톡실-트리메티롤프로판트리아크릴레이트 11 g, 광 중합 개시제로서 디페닐 (2,4,5-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 1.2 g을 첨가하여 수용성 불포화 단량체 조성물을 제조하였다(아크릴산계 단량체의 중화도: 70몰%). 그리고 물 333 g에 탄산수소나트륨 37 g을 첨가하여 탄산수소나트륨 수용액을 제조하였다. 이어서 교반 탱크에서 수용성 불포화 단량체 조성물과 앞서 제조한 탄산수소나트륨 수용액을 혼합하여 250 rpm의 속도로 교반하였다. 그 후 폭이 30 cm이고 이송 속도가 33 cm/min인 벨트형 연속 반응기의 벨트 표면에 수용성 불포화 단량체 조성물과 탄산수소나트륨 수용액의 혼합물을 공급하고, 20 초 후 광 중합을 진행하여 시트상 중합체를 제조하였다. 다음으로 제조된 시트상 중합체를 벨트 상에서 미트 초퍼를 통해 입자상으로 분쇄하고, 이후 170 ℃ 온도의 열풍 건조기에서 40 분 동안 건조하였다. 건조된 입자상 중합체를 컷팅 밀 분쇄기를 이용하여 다시 한번 분쇄한 후 체(sieve)를 이용하여 평균 입경이 150 ㎛ 내지 850 ㎛)인 수지를 수득하였다.After adding 7.2 kg of 20% sodium hydroxide aqueous solution to 3.7 kg of acrylic acid, 11 g of ethoxyl-trimethylolpropane triacrylate as an internal crosslinking agent, and diphenyl (2,4,5-trimethylbenzoyl)-phos as a photoinitiator 1.2 g of pin oxide was added to prepare a water-soluble unsaturated monomer composition (neutralization degree of acrylic acid-based monomer: 70 mol%). Then, 37 g of sodium hydrogen carbonate was added to 333 g of water to prepare an aqueous sodium hydrogen carbonate solution. Subsequently, in a stirring tank, the water-soluble unsaturated monomer composition and the previously prepared aqueous sodium hydrogen carbonate solution were mixed and stirred at a speed of 250 rpm. Thereafter, a mixture of a water-soluble unsaturated monomer composition and aqueous sodium hydrogen carbonate solution was supplied to the belt surface of a belt-type continuous reactor having a width of 30 cm and a feed rate of 33 cm/min, and photopolymerization was performed after 20 seconds to obtain a sheet-like polymer. Was prepared. Next, the prepared sheet-like polymer was pulverized into particles through a meat chopper on a belt, and then dried in a hot air dryer at 170° C. for 40 minutes. The dried particulate polymer was pulverized once again using a cutting mill grinder, and then a resin having an average particle diameter of 150 µm to 850 µm) was obtained using a sieve.
<< 비교예Comparative example 1> 1>
아크릴산 3.7 kg에 20% 수산화나트륨 수용액 7.2 kg을 첨가한 후, 내부가교제로서 에톡실-트리메티롤프로판트리아크릴레이트 11 g, 광 중합 개시제로서 디페닐 (2,4,5-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 1.2 g을 첨가하여 수용성 불포화 단량체 조성물을 제조하였다(아크릴산계 단량체의 중화도: 70몰%). 이어서 폭이 30 cm이고 이송 속도가 33 cm/min인 벨트형 연속 반응기의 벨트 표면에 수용성 불포화 단량체 조성물을 공급하고, 20 초 후 광 중합을 진행하여 시트상 중합체를 제조하였다. 다음으로 제조된 시트상 중합체를 벨트 상에서 미트 초퍼를 통해 입자상으로 분쇄하고, 이후 170 ℃ 온도의 열풍 건조기에서 40 분 동안 건조하였다. 건조된 입자상 중합체를 컷팅 밀 분쇄기를 이용하여 다시 한번 분쇄한 후 체(sieve)를 이용하여 평균 입경이 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 수지를 수득하였다.After adding 7.2 kg of 20% sodium hydroxide aqueous solution to 3.7 kg of acrylic acid, 11 g of ethoxyl-trimethylolpropane triacrylate as an internal crosslinking agent, and diphenyl (2,4,5-trimethylbenzoyl)-phos as a photoinitiator 1.2 g of pin oxide was added to prepare a water-soluble unsaturated monomer composition (neutralization degree of acrylic acid-based monomer: 70 mol%). Subsequently, a water-soluble unsaturated monomer composition was supplied to the belt surface of a belt-type continuous reactor having a width of 30 cm and a feed rate of 33 cm/min, and photopolymerization was performed after 20 seconds to prepare a sheet-like polymer. Next, the prepared sheet-like polymer was pulverized into particles through a meat chopper on a belt, and then dried in a hot air dryer at 170° C. for 40 minutes. The dried particulate polymer was pulverized once again using a cutting mill grinder, and then a resin having an average particle diameter of 150 µm to 850 µm was obtained using a sieve.
<< 비교예Comparative example 2> 2>
벨트형 연속 반응기의 벨트 표면에 수용성 불포화 단량체 조성물을 먼저 공급하고, 10 초 후 벨트에 의해 이송되는 불포화 단량체 조성물 표면에 탄산수소나트륨 파우더를 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지를 제조 및 수득하였다.The resin was prepared in the same manner as in Example 1, except that the water-soluble unsaturated monomer composition was first supplied to the belt surface of the belt-type continuous reactor, and sodium hydrogen carbonate powder was applied to the surface of the unsaturated monomer composition transferred by the belt after 10 seconds. Prepared and obtained.
<< 비교예Comparative example 3> 3>
아크릴산 3.7 kg에 20% 수산화나트륨 수용액 7.2 kg을 첨가한 후, 내부가교제로서 에톡실-트리메티롤프로판트리아크릴레이트 11 g, 광 중합 개시제로서 디페닐 (2,4,5-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 1.2 g를 첨가하여 수용성 불포화 단량체 조성물을 제조하였다(아크릴산계 단량체의 중화도: 70몰%). 그리고 물 333 g에 탄산수소나트륨 37 g을 첨가하여 탄산수소나트륨 수용액을 제조하였다. 이어서 수용성 불포화 단량체 조성물을 공급 라인을 통해 1 kg/min의 유량으로 벨트형 연속 반응기로 공급하고, 탄산수소나트륨 수용액을 0.1 kg/min의 유량으로 상기 불포화 단량체 조성물 공급 라인에 직접 투입하였다. 그 후 폭이 30 cm이고 이송 속도가 33 cm/min인 벨트형 연속 반응기의 벨트 표면에 수용성 불포화 단량체 조성물과 탄산수소나트륨 수용액의 혼합물을 공급한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수지를 제조 및 수득하였다.After adding 7.2 kg of 20% sodium hydroxide aqueous solution to 3.7 kg of acrylic acid, 11 g of ethoxyl-trimethylolpropane triacrylate as an internal crosslinking agent, and diphenyl (2,4,5-trimethylbenzoyl)-phos as a photoinitiator 1.2 g of pin oxide was added to prepare a water-soluble unsaturated monomer composition (neutralization degree of acrylic acid-based monomer: 70 mol%). Then, 37 g of sodium hydrogen carbonate was added to 333 g of water to prepare an aqueous sodium hydrogen carbonate solution. Subsequently, the water-soluble unsaturated monomer composition was supplied to the belt-type continuous reactor at a flow rate of 1 kg/min through a supply line, and an aqueous sodium hydrogen carbonate solution was directly introduced into the unsaturated monomer composition supply line at a flow rate of 0.1 kg/min. Thereafter, the resin was prepared in the same manner as in Example 2, except that a mixture of a water-soluble unsaturated monomer composition and an aqueous sodium hydrogen carbonate solution was supplied to the belt surface of a belt-type continuous reactor having a width of 30 cm and a feed rate of 33 cm/min. Prepared and obtained.
<< 비교예Comparative example 4> 4>
교반 탱크에서 수용성 불포화 단량체 조성물과 탄산수소나트륨 수용액을 교반하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수지를 제조 및 수득하였다.A resin was prepared and obtained in the same manner as in Example 2, except that the water-soluble unsaturated monomer composition and the aqueous sodium hydrogen carbonate solution were not stirred in the stirring tank.
<< 실험예Experimental example 1: 발포제 파우더의 투입 효과 비교> 1: Comparison of injection effect of blowing agent powder>
제조예 1, 비교예 1, 및 비교예 2에 따라 제조 및 수득한 수지의 보수능(CRC), 가압하 흡수능(AUP) 및 흡수 속도(FSR)을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 보수능 및 가압하 흡수능의 분석은 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association) WSP241.2.R3, EDANA WSP242.2.R3 방법에 따라 수행되었다. 흡수 속도의 분석은 vortex time 측정법에 따라 수행되었다.The water holding capacity (CRC), absorption capacity under pressure (AUP), and absorption rate (FSR) of the resins prepared and obtained according to Preparation Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were measured, and the results are shown in Table 1 below. . Analysis of water holding capacity and absorption capacity under pressure was performed according to EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP241.2.R3, EDANA WSP242.2.R3 methods. Analysis of the absorption rate was performed according to the vortex time measurement method.
상기 표 1을 참고하면, 발포제 파우더를 첨가하여 제조된 제조예 1 및 비교예 2의 수지의 경우 발포제 파우더를 첨가하지 않은 비교예 2의 수지와 동일한 수준의 보수능 및 가압하 흡수능을 가짐을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it was confirmed that the resins of Preparation Example 1 and Comparative Example 2 prepared by adding the blowing agent powder had the same level of water holding capacity and absorption capacity under pressure as the resin of Comparative Example 2 without adding the blowing agent powder. I can.
또, 벨트형 연속 반응기를 이용한 제조 방법에 있어 수용성 불포화 단량체 조성물을 벨트 표면에 먼저 공급하고 그 표면에 발포제 파우더를 도포한 비교예 2의 수지에 비해 발포제 파우더를 벨트 표면에 먼저 도포하고 파우더 상에 수용성 불포화 단량체 조성물을 공급한 제조예 1의 수지의 경우 흡수 속도가 더욱 개선되는 것을 확인할 수 있다.In addition, in the manufacturing method using a belt-type continuous reactor, the water-soluble unsaturated monomer composition was first supplied to the belt surface, and the foaming agent powder was first applied to the belt surface, and then the foaming agent powder was applied to the surface of the belt. In the case of the resin of Preparation Example 1 supplied with the water-soluble unsaturated monomer composition, it can be seen that the absorption rate is further improved.
<< 실험예Experimental example 2: 발포제 수용액의 투입 효과 비교> 2: Comparison of the injection effect of the aqueous foaming agent solution>
제조예 2, 비교예 1, 비교예 3, 및 비교예 4에 따라 제조 및 수득한 수지의 보수능, 가압하 흡수능 및 흡수 속도를 실험예 1과 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The water holding capacity, absorption capacity under pressure, and absorption rate of the resins prepared and obtained according to Preparation Example 2, Comparative Example 1, Comparative Example 3, and Comparative Example 4 were measured in the same manner as in Experimental Example 1, and the results are shown in Table 2 below. Indicated.
상기 표 2를 참고하면, 발포제 수용액을 첨가하여 제조된 제조예 2, 비교예 3, 및 비교예 4의 수지의 경우 발포제 수용액을 첨가하지 않은 비교예 2의 수지와 동일한 수준의 보수능 및 가압하 흡수능을 가짐을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, in the case of the resins of Preparation Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 4 prepared by adding an aqueous foaming agent solution, the water holding capacity and pressure were the same as those of the resin of Comparative Example 2 without the addition of the foaming agent aqueous solution. It can be confirmed that it has an absorption ability.
또, 벨트형 연속 반응기를 이용한 제조 방법에 있어 수용성 불포화 단량체 조성물과 발포제 수용액을 교반하지 않은 비교예 3 및 비교예 4의 수지에 비해 수용성 불포화 단량체 조성물과 발포제 수용액을 강하게 교반한 후 중합을 수행한 제조예 2의 수지의 경우 흡수 속도가 더욱 개선되는 것을 확인할 수 있다.In addition, in the manufacturing method using a belt-type continuous reactor, the water-soluble unsaturated monomer composition and the foaming agent aqueous solution were strongly stirred compared to the resins of Comparative Examples 3 and 4 in which the water-soluble unsaturated monomer composition and the foaming agent aqueous solution were not stirred. In the case of the resin of Preparation Example 2, it can be seen that the absorption rate is further improved.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments of the present invention have been described above, but these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention pertains should not depart from the essential characteristics of the embodiments of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications not illustrated above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
1: 단량체 조성물 공급부
2: 발포제 파우더 공급부
4, 4': 이송롤
5: 벨트
6: 광 조사부
101: 단량체 조성물
201: 발포제 파우더
301: 기포가 형성된 단량체 조성물
401: 중합체1: monomer composition supply unit
2: Foaming agent powder supply unit
4, 4': transfer roll
5: belt
6: light irradiation unit
101: monomer composition
201: blowing agent powder
301: bubble-formed monomer composition
401: polymer
Claims (10)
상기 발포제 파우더가 제공된 상기 벨트 표면에 친수성 단량체, 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 제1 조성물을 제공하여 제2 조성물을 준비하는 단계; 및
상기 발포제 파우더와 상기 제1 조성물을 상기 벨트 상에 제공하면서 상기 제2 조성물을 상기 벨트형 반응기 상에서 중합하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.Providing a blowing agent powder on the belt surface of the belt-type reactor;
Preparing a second composition by providing a first composition including a hydrophilic monomer, a crosslinking agent, and a polymerization initiator on the belt surface provided with the blowing agent powder; And
A method for producing a super absorbent polymer comprising the step of polymerizing the second composition on the belt-type reactor while providing the blowing agent powder and the first composition on the belt.
상기 제2 조성물은 기포를 포함하는 혼합물이고,
상기 제2 조성물을 상기 벨트형 반응기 상에서 중합하는 단계는 상기 기포를 포함하는 혼합물을 중합하여 기공 구조를 갖는 중합체를 형성하는 단계인 고흡수성 수지의 제조 방법.The method of claim 1,
The second composition is a mixture containing air bubbles,
The step of polymerizing the second composition on the belt-type reactor is a step of forming a polymer having a pore structure by polymerizing a mixture containing the air bubbles.
상기 기공 구조를 갖는 중합체를 형성하는 단계 후에,
상기 중합체를 건조하는 단계; 및
상기 중합체를 분쇄하는 단계를 더 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method of claim 8,
After the step of forming a polymer having the pore structure,
Drying the polymer; And
A method for producing a super absorbent polymer further comprising the step of pulverizing the polymer.
상기 발포제 파우더는 탄산수소나트륨(NaHCO3) 및/또는 탄산나트륨(NaCO3)을 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method of claim 1,
The blowing agent powder is a method for producing a super absorbent polymer comprising sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) and/or sodium carbonate (NaCO 3 ).
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