KR102191462B1 - 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트 - Google Patents

고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트 Download PDF

Info

Publication number
KR102191462B1
KR102191462B1 KR1020170105814A KR20170105814A KR102191462B1 KR 102191462 B1 KR102191462 B1 KR 102191462B1 KR 1020170105814 A KR1020170105814 A KR 1020170105814A KR 20170105814 A KR20170105814 A KR 20170105814A KR 102191462 B1 KR102191462 B1 KR 102191462B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
super absorbent
absorbent polymer
polymer sheet
weight
water
Prior art date
Application number
KR1020170105814A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190020911A (ko
Inventor
윤기열
김기철
최현
주효숙
김주은
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170105814A priority Critical patent/KR102191462B1/ko
Priority to PCT/KR2018/009472 priority patent/WO2019039800A1/ko
Priority to EP18847986.9A priority patent/EP3626765B1/en
Priority to US16/630,292 priority patent/US11420185B2/en
Priority to CN201880041484.0A priority patent/CN110785457B/zh
Publication of KR20190020911A publication Critical patent/KR20190020911A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102191462B1 publication Critical patent/KR102191462B1/ko
Priority to US17/875,931 priority patent/US11865511B2/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/08—Cellulose derivatives
    • C08L1/26—Cellulose ethers
    • C08L1/28—Alkyl ethers
    • C08L1/286—Alkyl ethers substituted with acid radicals, e.g. carboxymethyl cellulose [CMC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/265—Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
    • B01J20/267—Cross-linked polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/261—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28095—Shape or type of pores, voids, channels, ducts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3007—Moulding, shaping or extruding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/44—Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098—Metal salts of carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
    • C08K5/41—Compounds containing sulfur bound to oxygen
    • C08K5/42—Sulfonic acids; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/53—Phosphorus bound to oxygen bound to oxygen and to carbon only
    • C08K5/5317—Phosphonic compounds, e.g. R—P(:O)(OR')2
    • C08K5/5333—Esters of phosphonic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/18—Homopolymers or copolymers of aromatic monomers containing elements other than carbon and hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/04—Foams characterised by their properties characterised by the foam pores
    • C08J2205/05—Open cells, i.e. more than 50% of the pores are open
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/14—Water soluble or water swellable polymers, e.g. aqueous gels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof

Abstract

본 발명은 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트에 관한 것이다. 본 발명의 고흡수성 수지 시트의 제조방법에 의하면, 다공성의 고흡수성 수지 시트를 단순화된 공정으로 제조할 수 있다.

Description

고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트{PREPARATION METHOD FOR SUPER ABSORBENT POLYMER SHEET AND SUPER ABSORBENT POLYMER SHEET PREPARED THEREFROM}
본 발명은 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트에 관한 것이다.
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 종이기저귀나 생리대 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 각종 기저귀, 생리대 또는 실금용 패드 등의 위생용품에는 고흡수성 수지 입자를 포함한 흡수체가 포함되는데, 이러한 흡수체는 주로 상기 고흡수성 수지 입자와, 이러한 고흡수성 수지 입자를 적절히 고정하면서도 상기 흡수체 및 위생용품의 형태를 유지시키기 위해 플러프 펄프(fluff pulp)를 사용하는 것이 일반적이었다.
그러나, 이러한 플러프 펄프의 존재로 인해, 흡수체 및 위생용품의 슬림화 및 박형화가 어려웠고, 사용자의 피부와 위생용품의 사이에 땀이 차는 등 착용감이 떨어지는 문제점이 있었다. 더구나, 주로 목재를 원료로 얻어지는 상기 플러프 펄프의 다량 사용 필요성으로 인해, 최근의 환경보호 시류에 역행하는 점이 있었고, 상기 흡수층 및 위생용품의 제조 단가를 높이는 주원인 중에 하나가 되었다.
이 때문에, 상기 흡수층 및 위생용품에 있어서, 플러프 펄프의 사용량을 줄이거나, 플러프 펄프를 사용하지 않은 소위 펄프리스(pulpless) 기저귀 등의 위생용품을 제공하기 위해 많은 시도가 이루어지고 있다.
그러나 흡수 성능의 저하가 없고 펄프리스 흡수체로 사용할 수 있는 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법에 대한 연구가 여전히 요구된다.
JP 공개 2016-079269
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트를 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면은,
산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 중합 개시제, 내부 가교제, 기포 안정제(foam stabilizer), 이온성 고분자 바인더(ionic polymeric binder), 및 무기 필러(inorganic filler)를 포함하는 모노머 조성물을 제조하는 단계;
상기 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계;
상기 함수겔 중합체를 건조하여 고흡수성 수지를 형성하는 단계; 및
상기 고흡수성 수지를 시트(sheet)상으로 형성하는 단계;
를 포함하는 고흡수성 수지 시트의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 측면은, 상기 제조방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지 시트를 제공한다.
본 발명의 고흡수성 수지 시트의 제조방법에 의하면, 다공성의 고흡수성 수지 시트를 단순화된 공정으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 고흡수성 수지 시트의 제조방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지 시트는 공극이 서로 연결되어 있는 열린 기공 채널(open pore channel) 구조를 가지며, 이에 의해 모세관 압력(capillary pressure)에 의한 물의 흡수가 가능하므로, 흡수 속도 및 투과성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 고흡수성 수지 시트는 펄프리스 흡수체로 이용할 수 있다.
도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지 시트의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 고흡수성 수지 시트의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지 시트의 제조방법 및 이로부터 제조되는 고흡수성 수지 시트를 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 중합 개시제, 내부 가교제, 기포 안정제(foam stabilizer), 이온성 고분자 바인더(ionic polymeric binder), 및 무기 필러(inorganic filler)를 포함하는 모노머 조성물을 제조하는 단계; 상기 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; 상기 함수겔 중합체를 건조하여 고흡수성 수지를 형성하는 단계; 및 상기 고흡수성 수지를 시트(sheet)상으로 형성하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 시트의 제조방법이 제공된다.
상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 통상 사용되는 임의의 단량체를 별다른 제한없이 사용할 수 있다. 여기에는 음이온성 단량체와 그 염, 비이온계 친수성 함유 단량체 및 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그의 4급화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 단량체를 사용할 수 있다.
구체적으로는 (메타)아크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산 또는 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산의 음이온성 단량체와 그 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 단량체 및 그의 4급화물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는 아크릴산 또는 그 염, 예를 들어, 아크릴산 또는 그 나트륨염 등의 알칼리 금속염을 사용할 수 있는데, 이러한 단량체를 사용하여 보다 우수한 물성을 갖는 고흡수성 수지의 제조가 가능해 진다. 상기 아크릴산의 알칼리 금속염을 단량체로 사용하는 경우, 아크릴산을 가성소다(NaOH)와 같은 염기성 화합물로 중화시켜 사용할 수 있다.
여기서, 상기 아크릴산계 단량체는 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 단량체를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알킬리 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다. 이때, 상기 아크릴산계 단량체의 중화도는 70 내지 95 몰%, 또는 75 내지 95 몰%, 또는 80 내지 95 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 조절될 수 있다. 그런데, 상기 아크릴산계 단량체의 중화도가 지나치게 높으면 중화된 단량체가 석출되어 중합이 원활하게 진행되기 어려울 수 있으며, 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 고분자의 흡수력이 크게 떨어질 뿐만 아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낼 수 있다.
한편, 일반적인 용액 중합에서의 아크릴산계 단량체의 중화도가 40 내지 60 몰%인데 비해, 본 발명에 있어 아크릴산계 단량체의 중화도는 최소 70 몰% 이상으로 높은 것이 바람직하다. 중화도가 70 몰% 이상으로 높을 경우, 알킬리 물질의 과포화에 따른 석출이 발생하며, 이 석출 현상에 의해서 점도가 상승하고 이를 이용하여, 기공 형성이 용이해지기 때문이다.
상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 포함한 모노머 조성물 중에서, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도는, 후술하는 각 원료 물질 및 용매를 포함하는 전체 모노머 조성물에 대해 약 20 내지 약 60 중량%, 혹은 약 40 내지 약 50 중량%로 될 수 있으며, 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려해 적절한 농도로 될 수 있다.
본 발명의 고흡수성 수지 제조 방법에서 중합시 사용되는 중합 개시제는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
구체적으로, 상기 중합 개시제는 중합 방법에 따라 열중합 개시제 또는 UV 조사에 따른 광중합 개시제를 사용할 수 있다. 다만, 광중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등의 조사에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 추가적으로 열중합 개시제를 포함할 수도 있다.
상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다.
상기 광중합 개시제로는 예를 들어, 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 한편, 아실포스핀의 구체예로, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)를 사용할 수 있다. 보다 다양한 광개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier 2007년)" p115에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.
상기 광중합 개시제는 상기 모노머 조성물에 대하여 약 0.01 내지 약 1.0 중량%의 농도로 포함될 수 있다. 이러한 광중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고, 광중합 개시제의 농도가 지나치게 높으면 고흡수성 수지의 분자량이 작고 물성이 불균일해질 수 있다.
또한, 상기 열중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate;(NH4)2S2O8) 등이 있으며, 아조(Azo)계 개시제의 예로는 2,2-아조비스-(2-아미디노프로판) 이염산염(2,2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2,2-아조비스-(N,N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드(2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴(2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2,2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride), 4,4-아조비스-(4-시아노발레릭 산)(4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)) 등이 있다. 보다 다양한 열중합 개시제에 대해서는 Odian 저서인 'Principle of Polymerization(Wiley, 1981)', p203에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.
상기 열중합 개시제는 상기 모노머 조성물에 대하여 약 0.001 내지 약 0.5 중량%의 농도로 포함될 수 있다. 이러한 열중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 추가적인 열중합이 거의 일어나지 않아 열중합 개시제의 추가에 따른 효과가 미미할 수 있고, 열중합 개시제의 농도가 지나치게 높으면 고흡수성 수지의 분자량이 작고 물성이 불균일해질 수 있다.
상기 모노머 조성물은 고흡수성 수지의 원료 물질로서 내부 가교제를 포함한다.
상기 내부 가교제로는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 수용성 치환기와 반응할 수 있는 관능기를 1개 이상 가지면서, 에틸렌성 불포화기를 1개 이상 갖는 가교제; 혹은 상기 단량체의 수용성 치환기 및/또는 단량체의 가수분해에 의해 형성된 수용성 치환기와 반응할 수 있는 관능기를 2개 이상 갖는 가교제를 사용할 수 있다.
상기 내부 가교제의 구체적인 예로는, 탄소수 8 내지 12의 비스아크릴아미드, 비스메타아크릴아미드, 탄소수 2 내지 ℃의 폴리올의 폴리(메타)아크릴레이트 또는 탄소수 2 내지 10의 폴리올의 폴리(메타)알릴에테르 등을 들 수 있고, 보다 구체적으로, N, N'-메틸렌비스(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌옥시(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시(메타)아크릴레이트, 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 트리메티롤 트리아크릴레이트, 트리알릴아민, 트리아릴시아누레이트, 트리알릴이소시아네이트, 폴리에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
이러한 내부 가교제는 상기 모노머 조성물에 대하여 약 0.01 내지 약 0.5 중량%의 농도로 포함되어, 중합된 고분자를 가교시킬 수 있다.
상기 모노머 조성물은 기포 안정제(foam stabilizer)를 포함한다.
상기 기포 안정제는 중합 공정시 표면장력을 낮추어 보다 안정된 기포를 형성하는 역할을 하여 이를 포함하여 중합되는 고흡수성 수지 시트가 열린 기공(open pore)의 특성을 나타낼 수 있다.
상기 기포 안정제로는 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate), 올레스 카르복실산(oleth carboxylic acid), 소듐 도데카노에이트(sodium dodecanoate), 또는 올레일 포스페이트(oleyl phosphate) 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 기포 안정제는 상기 모노머 조성물에 포함되는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부에 대하여, 약 0.1 내지 약 5 중량부, 바람직하게는 약 0.3 내지 약 1.5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 기포 안정제가 너무 많이 포함되면 기포가 많이 발생하여 제조되는 고흡수성 수지 시트의 밀도가 떨어질 수 있고, 너무 적게 포함될 경우 기포 형성이 작아서 열린 기공의 형성이 어려울 수 있으므로, 이러한 관점에서 상술한 범위로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 모노머 조성물은 이온성 고분자 바인더(ionic polymeric binder)을 포함한다.
상기 이온성 고분자 바인더는 전하를 띄는 이온성 작용기를 가지면서 단분자가 아닌 고분자 형태의 화합물을 의미한다.
상기 모노머 조성물에 포함되는 이온성 고분자 바인더는, 중합 공정에서 바인더 역할을 하여 매트릭스를 형성하며, 이에 따라 제조되는 고흡수성 수지 시트가 탄성체와 같은 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이온성 고분자 바인더는 카르복실레이트(carboxylate), 포스페이트(phosphate), 설페이트(sulfate), 및 설포네이트(sulfonate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이온성 고분자 바인더로는 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC), 또는 폴리(소듐-4-스티렌 설포네이트) (Poly(sodium-4-styrene sulfonate) 등을 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이온성 고분자 바인더는 중량 평균 분자량(Mw)이 약 50,000 내지 약 500,000 g/mol일 수 있으며, 바람직하게는 약 100,000 내지 약 200,000 g/mol인 것이 사용될 수 있다. 상기 이온성 고분자 바인더의 중량 평균 분자량이 너무 작으면 바인더의 역할을 충분히 할 수 없으며, 너무 크면 점도 상승이 크고 모노머 조성물에서의 용해도가 낮을 수 있으므로, 상술한 범위의 중량 평균 분자량을 가지는 이온성 고분자 바인더를 사용하는 것이 바람직할 수 있따.
또한, 상기 이온성 고분자 바인더는 상기 모노머 조성물에 포함되는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부에 대하여, 약 0.1 내지 약 3 중량부, 바람직하게는 약 0.3 내지 약 1.0 중량부를 포함할 수 있다. 상기 이온성 고분자 바인더가 너무 많이 포함되면 제조되는 고흡수성 수지 시트의 흡수 특성이 낮아질 수 있고, 너무 적게 포함될 경우 상기 바인더를 포함하여 얻을 수 있는 효과가 미미할 수 있으므로, 이러한 관점에서 상술한 범위로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 모노머 조성물은 무기 필러(inorganic filler)를 포함한다.
상기 모노머 조성물에 포함되는 무기 필러는, 중합 공정에서 지지체의 역할을 한다. 이에 따라 제조되는 고흡수성 수지 시트가 강도가 향상되는 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 필러로는 실리카(silica), 클레이(clay), 알루미나, 실리카-알루미나 복합재, 나노실리카, 티타니아, 아연산화물, 알루미늄 설페이트 등의 다공성 무기 입자를 사용할 수 있다.
또한, 상기 무기 필러는 상기 모노머 조성물에 포함되는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부에 대하여, 약 0.5 내지 약 20 중량부, 바람직하게는 약 3 내지 약 10 중량부를 포함할 수 있다. 상기 무기 필러가 너무 많이 포함되면 제조되는 고흡수성 수지 시트의 유연성이 떨어질 수 있고, 너무 적게 포함될 경우 강도가 떨어질 수 있으므로, 이러한 관점에서 상술한 범위로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 제조방법에서, 상기 모노머 조성물은 필요에 따라 증점제(thickener), 가소제, 보존안정제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상술한 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 중합 개시제, 내부 가교제, 기포 안정제, 이온성 고분자 바인더, 무기 필러 및 첨가제와 같은 원료 물질은 용매에 용해된 모노머 조성물 용액의 형태로 준비될 수 있다. 상기 용매는 모노머 조성물의 총 함량에 대하여 상술한 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다.
사용할 수 있는 상기 용매는 상술한 성분들을 용해할 수 있으면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트 및 N,N-디메틸아세트아미드 등에서 선택된 1종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
다음에, 상기 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성한다.
한편, 이와 같은 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 방법은 고흡수성 수지 제조 기술분야에서 통상 사용되는 중합 방법이면, 특별히 구성의 한정이 없다.
구체적으로, 중합 방법은 중합 에너지원에 따라 크게 열중합 및 광중합으로 나뉠 수 있다. 통상 열중합을 진행하는 경우, 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있다. 반면, 광중합을 진행하는 경우, 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 진행될 수 있으나, 상술한 중합 방법은 일 예이며, 본 발명은 상술한 중합 방법에 한정되지는 않는다.
이때 이와 같은 방법으로 얻어진 함수겔 중합체의 통상 함수율은 약 40 내지 약 80 중량%일 수 있다. 한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 전체 함수겔 중합체 중량에 대해 차지하는 수분의 함량으로 함수겔 중합체의 중량에서 건조 상태의 중합체의 중량을 뺀 값을 의미한다. 구체적으로는, 적외선 가열을 통해 중합체의 온도를 올려 건조하는 과정에서 중합체 중의 수분증발에 따른 무게감소분을 측정하여 계산된 값으로 정의한다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 180℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도상승단계 5분을 포함하여 20분으로 설정하여, 함수율을 측정한다.
다음에 상기 함수겔 중합체를 건조하여 베이스 수지인 고흡수성 수지를 형성한다.
상기 함수겔 중합체를 건조함에 있어서는, 필요에 따라서 상기 건조 단계의 효율을 높이기 위해 건조 전에 조분쇄하는 단계를 더 거칠 수 있다.
이때, 사용되는 분쇄기는 구성의 한정은 없으나, 구체적으로, 수직형 절단기(Vertical pulverizer), 터보 커터(Turbo cutter), 터보 글라인더(Turbo grinder), 회전 절단식 분쇄기(Rotary cutter mill), 절단식 분쇄기(Cutter mill), 원판 분쇄기(Disc mill), 조각 파쇄기(Shred crusher), 파쇄기(Crusher), 초퍼(chopper) 및 원판식 절단기(Disc cutter)로 이루어진 분쇄 기기 군에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있으나, 상술한 예에 한정되지는 않는다.
이때 조분쇄 단계는 함수겔 중합체의 입경이 약 2 내지 약 10mm로 되도록 분쇄할 수 있다.
입경이 2 mm 미만으로 분쇄하는 것은 함수겔 중합체의 높은 함수율로 인해 기술적으로 용이하지 않으며, 또한 분쇄된 입자 간에 서로 응집되는 현상이 나타날 수도 있다. 한편, 입경이 10 mm 초과로 분쇄하는 경우, 추후 이루어지는 건조 단계의 효율 증대 효과가 미미할 수 있다.
상기와 같이 조분쇄되거나, 혹은 조분쇄 단계를 거치지 않은 중합 직후의 함수겔 중합체에 대해 건조를 수행한다. 이때 상기 건조 단계의 건조 온도는 약 120 내지 약 250℃일 수 있다. 건조 온도가 약 120℃ 미만인 경우, 건조 시간이 지나치게 길어지고 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있고, 건조 온도가 약 250℃를 초과하는 경우, 지나치게 중합체 표면만 건조되어, 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있다. 따라서 바람직하게 상기 건조는 약 120 내지 약 250℃의 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 140 내지 약 200℃의 온도에서 진행될 수 있다.
한편, 건조 시간의 경우에는 공정 효율 등을 고려하여, 약 20 내지 약 90분 동안 진행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 건조 단계의 건조 방법 역시 함수겔 중합체의 건조 공정으로 통상 사용되는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 선택되어 사용될 수 있다. 구체적으로, 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법으로 건조 단계를 진행할 수 있다. 이와 같은 건조 단계 진행 후의 중합체의 함수율은 약 0.1 내지 약 10 중량%일 수 있다.
다음에, 상기 고흡수성 수지를 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 방법에 따라 시트(sheet)상으로 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고흡수성 수지 시트의 두께는 약 100㎛ 이상, 또는 1,000㎛, 또는 5,000㎛이면서 약 10cm 이하, 또는 약 5cm 이하, 또는 약 1cm 이하일 수 있다. 상기 고흡수성 수지 시트의 두께가 너무 얇으면 강도가 낮아 시트가 찢어질수 있으며, 너무 두꺼울 경우 건조 및 가공이 어려울 수 있다. 이러한 관점에서 상술한 두께 범위를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 고흡수성 수지 시트의 제조방법에 따르면, 상기 고흡수성 수지 시트에 있어, 공극의 적어도 일부분이 서로 연결되어 있는 열린 기공 채널(open pore channel) 구조의 시트 상태이기 때문에 모세관 압력(capillary pressure)에 의한 물의 흡수가 가능하므로, 흡수 속도 및 투과성이 향상될 수 있으며, 펄프리스 흡수체로 그대로 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 제조방법에 의해 수득된 고흡수성 수지 시트를 제공한다.
상기 고흡수성 수지 시트는 공극(pore)의 적어도 일부분이 서로 연결된, 열린 기공 채널(open pore channel) 구조를 가지며, 이에 의해 모세관 압력(capillary pressure)에 의한 물의 흡수가 가능하다. 이에 따라 종래의 분말 형태의 고흡수성 수지보다 흡수 속도 및 투과성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고흡수성 수지 시트는 약 25 내지 약 80%의 공극률을 가질 수 있다. 상기 고흡수성 수지 시트의 공극률이 너무 작으면 열린 기공의 형성이 어렵고, 너무 크면 낮은 강도에 의해서 시트 형성이 어려울 수 있다. 이러한 관점에서 상기 공극률 범위를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고흡수성 수지 시트에 있어서 EDANA 법 WSP 241.2의 방법에 따라 측정된 원심분리 보수능(CRC)은 약 5 내지 약 35 g/g, 바람직하게는 약 10 내지 약 25 g/g의 범위를 가질 수 있다.
또한, 상기 고흡수성 수지 시트에 있어 EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 측정된 0.3 psi의 가압 흡수능(AUL)은 약 5 내지 약 35 g/g, 바람직하게는 약 11 내지 약 25 g/g의 범위를 가질 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 고흡수성 수지 시트는 우수한 흡수 특성 및 투과성을 가져 펄프리스 흡수체로 이용될 수 있다.
이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
실시예 1
아크릴산 35.32 g, 가성소다(NaOH, 30 중량% 용액) 50.5 g 및 물 7.76 g을 혼합하여 상기 아크릴산의 약 80 몰%가 중화된 중화액을 형성하였다.
상기 중화액에 내부 가교제로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Mw=400) 2850 ppm, 소듐 라우릴 설페이트(Sodium lauryl sulfate, SDS) 0.11 g, 및 올레스 카르복실산(Oleth carboxylic acid) 0.11 g, 소듐 비카보네이트(Sodium bicarbonate) 0.11 g, 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, Mw=150,000) 0.2 g, 폴리(소듐-4-스티렌 설포네이트) (Poly(sodium-4-styrene sulfonate, Mw=200,000) 0.2 g, 과황산 나트륨(Sodium peroxydisulfate, SPS) 0.14 g 및 히드록시기로 표면 개질된 실리카 입자(30 중량%, 입자 입경이 12nm인 Colloidal Silica로 200m2/g의 비표면적을 가지고 있음) 3.2 g을 첨가하여, 모노머 조성물을 제조하였다.
상기 모노머 조성물을 메케니컬 믹서(mechanical mixer)를 이용하여 5,000 rpm의 속도로 약 60분간 고전단 혼합하였다.
이후, 중합기의 공급부를 통해 투입하여 중합을 실시하여 함수겔 중합체를 형성하였다. 이때 중합기의 온도는 100℃로 유지하였으며, 중합의 최고 온도는 110℃, 중합 시간은 10분이었다. 이어서, 상기 함수겔 중합체에 대하여 140℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조하고, 이를 재단기를 이용하여 시트 형태(두께: 500 ㎛, 공극률: 30 %)로 절단하였다.
실시예 2
내부 가교제로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Mw=400)를 5700 ppm로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
실시예 3
내부 가교제로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Mw=400)를 8550 ppm로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 카르복시 메틸셀룰로오스 및 폴리(소듐-4-스티렌 설포네이트)를 투입하는 것을 대신에 고분자 바인더로 PEO(Mw=300,000) 0.2g을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
<실험예>
고흡수성 수지 시트의 특성 평가
(1) 고흡수성 수지 시트의 표면
본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 고흡수성 수지 시트 표면의 주사전자현미경(SEM) 사진을 각각 도 1 내지 3에 나타내었다.
또한, 본 발명의 비교예 1에 따른 고흡수성 수지 시트 표면의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 4에 나타내었다.
도 1 내지 3과 도 4를 비교하면, 도 1 내지 3의 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 고흡수성 수지 시트 표면에는 열린 기공 채널 구조가 형성되어 있음을 확인할 수 있지만, 도 4에서는 그러한 구조를 관찰할 수 없었다.
(2) 원심분리 보수능(CRC, Centrifuge Retention Capacity)
실시예 및 비교예에서 제조한 고흡수성 수지 시트에 대한 원심분리 보수능(CRC)은 EDANA 법 WSP 241.2의 방법에 따라 측정되었다.
구체적으로, 원심분리 보수능을 측정하고자 하는 고흡수성 수지 중 미국 표준 30 mesh 스크린은 통과하고, 미국 표준 50 mesh 스크린 위에는 유지되는 입경이 300 내지 600㎛인 고흡수성 수지를 준비하였다.
그리고, 입경이 300 내지 600㎛인 고흡수성 수지 W0(g, 약 0.2g)를 부직포제의 봉투에 균일하게 넣고 밀봉(seal)하였다. 그리고, 상온에서 0.9 중량%의 생리 식염수에 상기 봉투를 침수시켰다. 30분 후에 봉투를 원심분리기를 사용하여 250G로 3 분간 탈수한 후에 봉투의 무게 W2(g)를 측정하였다. 한편, 고흡수성 수지를 넣지 않은 빈 봉투를 이용하여 동일한 조작을 한 후 그때의 무게 W1(g)를 측정하였다.
이렇게 얻어진 각 무게를 이용하여 다음의 계산식 1에 의해 원심분리 보수능을 확인하였다.
[계산식 1]
CRC(g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1
상기 계산식 1에서,
W0(g)는 입경이 300 내지 600㎛인 고흡수성 수지의 초기 무게(g)이고,
W1(g)는 고흡수성 수지를 사용하지 않고, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에 측정한 장치 무게이고,
W2(g)는 상온에서 0.9 중량%의 생리 식염수에 고흡수성 수지를 30분 동안 침수하여 흡수시킨 다음, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에, 고흡수성 수지를 포함하여 측정한 장치 무게이다.
(3) 가압 흡수능(AUL, Absorbency under Load)
실시예 및 비교예에서 제조한 고흡수성 수지 시트에 대한 0.3 psi의 가압 흡수능(AUL)은 EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 측정되었다.
구체적으로, 내경이 25mm인 플라스틱 원통 하단에 스테인리스제 400 mesh 스크린을 장착하였다. 그리고, 상온 및 50%의 습도 하에서 상기 스크린에 가압 흡수능을 측정하고자 하는 고흡수성 수지 W0(g, 약 0.16g)를 균일하게 살포하였다. 이어서, 상기 고흡수성 수지 위에 0.3 psi의 하중을 균일하게 부여할 수 있는 피스톤을 부가하였다. 이때, 피스톤으로는 외경이 25mm 보다 약간 작아 원통의 내벽과 틈이 없으며, 상하로 자유롭게 움직일 수 있도록 제작된 것을 사용하였다. 그리고, 이렇게 준비된 장치의 무게 W3(g)를 측정하였다.
이어서, 직경 150mm의 페트로 접시의 내측에 직경 90mm, 두께 5mm의 유리 필터를 넣고, 상기 페트로 접시에 0.9 중량%의 생리 식염수를 부었다. 이때, 생리 식염수의 수면이 유리 필터의 윗면과 수평이 될 때까지 생리 식염수를 부었다. 그리고, 유리 필터 위에 직경 90mm의 여과지 1장을 놓았다.
이어서, 여과지 위에 준비된 장치를 얹어 장치 내의 고흡수성 수지가 하중 하에서 생리 식염수에 의해 팽윤되도록 하였다. 1 시간 후, 팽윤된 고흡수성 수지가 담긴 장치의 무게 W4(g)를 측정하였다.
이렇게 측정된 무게를 이용하여 다음의 계산식 2에 따라 가압 흡수능을 산출하였다.
[계산식 2]
AUL(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/ W0(g)
상기 계산식 2에서,
W0(g)는 고흡수성 수지의 초기 무게(g)이고, W3(g)는 고흡수성 수지의 무게 및 상기 고흡수성 수지에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이고, W4(g)는 하중(0.3 psi) 하에 1 시간 동안 상기 고흡수성 수지에 생리 식염수를 흡수시킨 후에, 고흡수성 수지의 무게 및 상기 고흡수성 수지에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이다.
하기와 같은 방법으로 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조한 고흡수성 수지 시트의 특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
CRC (g/g) AUL(0.3psi, g/g)
실시예 1 14.4 12.1
실시예 2 15.1 20.8
실시예 3 17.0 25.3
비교예 1 5.0 10.3
상기 표 1과 도면을 참조하면, 본 발명의 제조방법에 따른 고흡수성 수지는, 열린 기공 채널 구조를 가지며 우수한 흡수성을 나타내었다.

Claims (13)

  1. 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 중합 개시제, 내부 가교제, 기포 안정제(foam stabilizer), 이온성 고분자 바인더(ionic polymeric binder), 및 무기 필러(inorganic filler)를 포함하는 모노머 조성물을 제조하는 단계;
    상기 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계;
    상기 함수겔 중합체를 건조하여 고흡수성 수지를 형성하는 단계; 및
    상기 고흡수성 수지를 시트(sheet)상으로 형성하는 단계;
    를 포함하며,
    두께가 100㎛ 내지 1cm이고, 열린 기공 채널(open pore channel) 구조를 포함하는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기포 안정제는 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate), 올레스 카르복실산(oleth carboxylic acid), 소듐 도데카노에이트(sodium dodecanoate), 및 올레일 포스페이트(oleyl phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기포 안정제는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부로 포함되는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이온성 고분자 바인더는 카르복실레이트(carboxylate), 포스페이트(phosphate), 설페이트(sulfate), 및 설포네이트(sulfonate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 포함하는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이온성 고분자 바인더는, 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC), 및 폴리(소듐-4-스티렌 설포네이트) (Poly(sodium-4-styrene sulfonate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이온성 고분자 바인더는, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 3 중량부로 포함되는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무기 필러는 실리카(silica), 클레이(clay), 알루미나, 실리카-알루미나 복합재, 나노실리카, 티타니아, 아연산화물, 및 알루미늄 설페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 무기 필러는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 20 중량부로 포함되는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 중화도는 70 내지 98 몰%인, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 고흡수성 수지 시트의 공극률은 25 내지 80%인, 고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  12. 제1항의 제조방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지 시트.
  13. 삭제
KR1020170105814A 2017-08-22 2017-08-22 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트 KR102191462B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170105814A KR102191462B1 (ko) 2017-08-22 2017-08-22 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트
PCT/KR2018/009472 WO2019039800A1 (ko) 2017-08-22 2018-08-17 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트
EP18847986.9A EP3626765B1 (en) 2017-08-22 2018-08-17 Preparation method for super absorbent polymer sheet, super absorbent polymer sheet prepared therefrom
US16/630,292 US11420185B2 (en) 2017-08-22 2018-08-17 Preparation method for super absorbent polymer sheet, super absorbent polymer sheet prepared therefrom
CN201880041484.0A CN110785457B (zh) 2017-08-22 2018-08-17 用于超吸收性聚合物片的制备方法、由其制备的超吸收性聚合物片
US17/875,931 US11865511B2 (en) 2017-08-22 2022-07-28 Preparation method for super absorbent polymer sheet, super absorbent polymer sheet prepared therefrom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170105814A KR102191462B1 (ko) 2017-08-22 2017-08-22 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190020911A KR20190020911A (ko) 2019-03-05
KR102191462B1 true KR102191462B1 (ko) 2020-12-15

Family

ID=65439870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170105814A KR102191462B1 (ko) 2017-08-22 2017-08-22 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11420185B2 (ko)
EP (1) EP3626765B1 (ko)
KR (1) KR102191462B1 (ko)
CN (1) CN110785457B (ko)
WO (1) WO2019039800A1 (ko)

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930012837A (ko) 1991-12-19 1993-07-21 하기주 고흡수성 비닐 수지의 제조방법
US5807364A (en) 1992-08-17 1998-09-15 Weyerhaeuser Company Binder treated fibrous webs and products
JP3692486B2 (ja) * 1997-12-12 2005-09-07 味の素株式会社 高吸水性シート及びその製造方法
JP3326110B2 (ja) * 1998-05-25 2002-09-17 花王株式会社 高吸水性樹脂の製法
US7645806B2 (en) * 2006-10-02 2010-01-12 Weyerhaeuser Nr Company Methods for the preparation of superabsorbent particles containing carboxyalkyl cellulose
US8641869B2 (en) 2008-06-30 2014-02-04 Weyerhaeuser Nr Company Method for making biodegradable superabsorbent particles
AU2009327592B2 (en) * 2008-12-19 2015-02-12 Essity Hygiene And Health Aktiebolag Superabsorbent polymer composite comprising a superabsorbent polymer and cellulosic nanofibrils
DE102011007723A1 (de) * 2011-04-20 2012-10-25 Evonik Stockhausen Gmbh Verfahren zur Herstellung von wasserabsorbierenden Polymeren mit hoher Absorptionsgeschwindigkeit
KR101430923B1 (ko) 2012-02-24 2014-08-18 전남대학교산학협력단 천연고분자를 함유한 흡수성 수지용 조성물 및 이로부터 제조된 흡수성 수지
US20150314034A1 (en) * 2012-12-21 2015-11-05 Basf Se Process for producing water-absorbing polymer particles
KR101680829B1 (ko) * 2013-09-30 2016-11-29 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법
CN106574071B (zh) * 2014-08-21 2020-05-29 W·W·严 微孔片材产品及其制备和使用方法
JP6417843B2 (ja) 2014-10-15 2018-11-07 デクセリアルズ株式会社 吸水性ポリマーシートの製造方法
KR101949995B1 (ko) 2015-07-06 2019-02-19 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지
KR101855351B1 (ko) * 2015-08-13 2018-05-04 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법
KR101949996B1 (ko) * 2016-01-28 2019-02-19 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102162500B1 (ko) * 2016-12-13 2020-10-06 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR20180067940A (ko) * 2016-12-13 2018-06-21 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR102093352B1 (ko) * 2016-12-19 2020-03-25 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102102459B1 (ko) * 2016-12-20 2020-04-20 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019039800A1 (ko) 2019-02-28
EP3626765B1 (en) 2022-08-10
US11865511B2 (en) 2024-01-09
KR20190020911A (ko) 2019-03-05
US20200164345A1 (en) 2020-05-28
CN110785457A (zh) 2020-02-11
EP3626765A1 (en) 2020-03-25
US20220362743A1 (en) 2022-11-17
CN110785457B (zh) 2022-06-14
US11420185B2 (en) 2022-08-23
EP3626765A4 (en) 2020-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102566942B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR101959547B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102094453B1 (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR102069312B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법 및 고흡수성 수지
KR102112833B1 (ko) 다공성 고흡수성 수지의 제조 방법
KR101704789B1 (ko) 고흡수성 수지
KR20180067940A (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
CN108884240B (zh) 用于制造超吸收性聚合物的方法及超吸收性聚合物
KR20180092661A (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
CN109071835B (zh) 超吸收性聚合物及其制备方法
KR102086052B1 (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR20180046905A (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조방법
KR20180067941A (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR20200072395A (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
JP2021511411A (ja) 高吸水性樹脂およびその製造方法
KR20200041644A (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법 및 고흡수성 수지
KR20200072644A (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102191462B1 (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트
KR20200071658A (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR102251794B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102616889B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102513981B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102626788B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법 및 고흡수성 수지
KR102616695B1 (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR20220043689A (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant