KR20060023116A - 투과성이 높은 초흡수성 중합체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부분적으로 중화된 산 기 함유 모노에틸렌성 불포화 단량체를 기제로 하고, 특히 팽윤된 상태에서의 액체 수송능과 관련하여 개선된 특성을 가지며, 높은 겔 상 투과성 및 높은 원심분리 보유능을 갖는, 흡수성의 가교결합된 중합체에 관한 것이다.
초흡수성 중합체, 겔 상 투과성, 원심분리 보유능.

Description

투과성이 높은 초흡수성 중합체{SUPERABSORBENT POLYMER WITH HIGH PERMEABILITY}
본 발명은 물, 수성 액체 및 혈액을 흡수하는 초흡수성 중합체에 관한 것으로, 본 발명의 초흡수성 중합체는 개선된 특성, 특히 보다 높은 겔 강도의 특징인 낮은 보유력의 단점 없이 보다 높은 겔 상 투과성을 달성함을 포함하는 겔 상 투과성과 유체 보유력 사이의 개선된 관계를 갖는다. 본 발명은 또한 이들 초흡수성 중합체의 제조 방법, 및 위생 제품 및 산업 분야에서의 흡수제로서의 이들의 용도에 관한 것이다.
초흡수제는 물중 0.9중량% 염화나트륨 용액을 함유하는 수용액에서 그의 중량의 약 10배 내지 약 30배를 흡수할 수 있는 수-팽윤성 및 수-불용성의 유기 또는 무기 물질을 일컫는다. 초흡수성 중합체는 초흡수제의 일반적인 정의에 따라, 팽윤 및 히드로겔의 형성과 함께 다량의 수성 액체 및 체액(예: 뇨 또는 혈액)을 흡수할 수 있고, 특정 압력하에 이들을 보유할 수 있는 가교결합된 중합체이다.
현재 시판중인 초흡수성 중합체는 카르복실기중 일부가 수산화나트륨 용액 또는 수산화칼륨 용액으로 중화된 가교결합된 폴리아크릴산 또는 가교결합된 전분-아크릴산 그라프트 중합체이다. 이들 특징의 결과, 이들 중합체는 유아의 기저귀, 실금자용 제품 또는 생리대 같은 위생 제품 내로의 혼입을 위해 주로 사용된다.
맞춤성(fit), 안락감 및 미적 이유로 또한 환경 면에서, 위생 제품을 보다 작고 더 얇게 만드는 경향이 증가되고 있다. 이들 제품의 부피가 큰 플러프(fluff) 섬유의 함량을 감소시킴으로써 이를 달성한다. 위생 제품에서의 체액의 일정한 총 보유능을 보장하기 위하여, 이들 위생 제품에 더 많은 초흡수성 중합체가 사용된다. 그 결과, 초흡수성 중합체는 적절한 흡수력 및 보유력 같은 다른 특징을 보유하면서 증가된 투과성 특징을 가져야 한다.
투과성은 발포체 평판의 섬유 매트 또는 이 경우 가교결합된 중합체의 매트가 되도록 하는 다공성 구조체의 효과적인 연결의 척도이며, 초흡수성 중합체의 공극률 및 연결 정도로 명시될 수 있다. 겔 투과성은 입자 덩어리 전체의 특성이고, 팽윤된 겔의 입자 크기 분포, 입자 형상, 빈 공극의 연결, 전단 모듈러스 및 표면 개질에 관련된다. 실제적인 면에서, 초흡수성 중합체의 투과성은 팽윤된 입자의 덩어리를 통해 액체가 얼마나 신속하게 유동하는지의 척도이다. 낮은 투과성은, 액체가 초흡수성 중합체를 통해 용이하게 유동할 수 없고(이는 통상 겔 차단이라고 불림), 임의의 강제적인 액체 유동(예를 들어, 기저귀 사용동안 두번째의 방뇨)이 다른 경로(예컨대, 기저귀 누수)를 거쳐야 함을 나타낸다.
구체적으로, 겔 차단은 기저귀 같은 흡수 제품에 초흡수성 중합체를 사용할 때 수반될 수 있는 널리 알려져 있는 문제점이다. 체액이 흡수 제품으로 들어가는 지점 주위의 초흡수성 중합체 입자가 급속하게 팽창되어 SAP-플러프 매트릭스의 간극 및 공극이 폐쇄될 때 겔 차단이 일어난다. 팽윤된 히드로겔을 통한 확산에 의 한 액체의 수송이 간극을 통한 수송보다 훨씬 더 느리기 때문에, 유체가 들어가는 구역에서 밀봉 효과가 나타난다. 이 효과를 겔 차단이라고 한다.
팽윤된 초흡수성 중합체 입자 자체를 통한 액체의 수송은 확산의 법칙에 따르며, 위생 제품의 사용 상황에서 액체의 분배에 아무런 역할을 하지 못하는 매우 느린 과정이다. 겔 안정성의 결여로 인해 모세관 수송을 수행하는 개방 상 구조를 유지할 수 없는 초흡수성 중합체에서는, 초흡수성 중합체를 섬유 매트릭스 내로 매립시킴으로써 입자를 서로 분리시켰다.
차세대로 불리는 기저귀 구조체에서는, 액체의 수송 또는 유체 투과성 개방 구조의 유지에 도움이 되는 섬유 물질이 흡수 층에 더 적게 존재하거나 가능하다면 전혀 없다. 이들 차세대 기저귀 구조체의 초흡수성 중합체는 팽윤된 상태에서 충분히 높은 안정성(통상 겔 강도로 불림)을 가져서, 팽윤된 겔이 이를 통해 액체를 수송할 수 있는 충분한 양의 모세관 공간을 가져야 한다.
높은 겔 강도를 갖는 초흡수성 중합체를 수득하기 위하여, 중합체의 가교결합도를 증가시킬 수 있는데, 이는 필연적으로 팽윤성 및 보유능을 감소시키게 된다. 낮은 섬유 함량을 갖는 매우 얇은 차세대 제품에 필요한 증가된 투과성을 달성하기 위하여, 현행 기술에서는 가교결합의 양을 증가시킴으로써 보다 높은 겔 강도, 전형적으로는 9,500다인/cm2보다 큰 전단 모듈러스를 달성할 수 있다고 교시하였다. 그러나, 초흡수성 중합체의 흡수력 및 보유력 값은 바람직하지 못하게 낮은 수준으로 감소된다. 표면 가교결합 단계 후에 높은 액체 흡수력 및 보유능 및 증가된 투과성을 갖는 중합체를 개발하는 것이 초흡수성 중합체 제조 분야의 중요한 목표이다. SAP 입자에 새로운 표면 개질을 이용함으로써, 매우 높은 겔 강도 및 바람직하지 못하게 수반되는 낮은 흡수력 값 없이, 보다 높은 투과성 결과가 달성됨을 발견하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 흡수 구조체에 기초한 중량% 면에서 초흡수성 중합체가 증가될 때에도 높은 액체 투과성 및 액체 보유력을 유지할 수 있는 능력 같은 탁월한 특성을 나타내는 흡수 중합체 조성물을 제공하는 것이다.
발명의 개요
본 발명은 약 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성 수치 값(GBP) 및 약 9,500다인/cm2 미만의 전단 모듈러스(G')을 갖는 초흡수성 중합체에 관한 것이다.
본 발명은 또한 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; 표면상의 계면활성제 약 0 내지 2중량%; 및 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하는 초흡수성 중합체에 관한 것으로, 이 조성물은 약 25%보다 큰 중화도, 약 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성 수치 값(GBP), 약 9,500다인/cm2 미만의 전단 모듈러스(G') 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력(absorption against pressure)을 갖는다.
본 발명은 또한 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; 표면상의 계면활성제 약 0 내지 2중량%; 및 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하는 초흡수성 중합체에 관한 것으로, 이 조성물은 약 25%보다 큰 중화도, 300×10-9cm2 이상이고 [0.34(G')-2080]×10-9cm2(여기에서, G'은 전단 모듈러스의 수치 값(다인/cm2)임)보다 큰 겔 상 투과성 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 갖는다.
또한, 본 발명은 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; 표면상의 계면활성제 약 0 내지 2중량%; 및 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하는 초흡수성 중합체를 포함하며, 이 초흡수성 중합체는 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능, 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스, 약 800 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성, 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력의 특징을 갖는다.
뿐만 아니라, 본 발명은 본 발명의 초흡수성 중합체를 함유할 수 있는 흡수성 조성물 또는 위생 제품에 관한 것이다.
발명의 상세한 설명
적합한 초흡수성 중합체는 천연, 생분해성, 합성 및 개질된 천연 중합체 및 물질로부터 선택될 수 있다. 초흡수성 중합체에 관하여 사용되는 용어 가교결합은 통상적으로 수용성인 물질을 실질적으로 수-불용성이지만 팽윤성으로 효과적으로 만들기 위한 임의의 수단을 일컫는다. 이러한 가교결합 수단은 예컨대 물리적 엉킴, 결정질 도메인, 공유 결합, 이온성 착체 및 회합(association), 수소 결합 같은 친수성 회합, 소수성 회합 또는 반데르발스(Van der Waals)력을 포함할 수 있다. 초흡수성 중합체는 내부 가교결합 및 표면 가교결합을 포함한다.
본 발명의 한 실시태양에서, 초흡수성 중합체는 가교결합된 중합체로서, 이는 약 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능(CRC)의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성(GBP) 수치 값 및 약 9,500다인/cm2 미만의 전단 모듈러스(G')를 갖는다. 바람직하게는, 이러한 초흡수성 중합체는 약 25 내지 35g/g의 원심분리 보유능, 5000 내지 8500다인/cm2의 전단 모듈러스, 약 500 내지 2500×10-9cm2의 겔 상 투과성 및 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 나타낸다. 한 바람직한 실시태양은 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능, 약 6400 내지 약 8000다인/cm2의 전단 모듈러스, 약 800 내지 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성 및 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 갖는 초흡수성 중합체이다. 다른 실시태양은 GBP가 약 [54000e-0.175x+100]×10-9cm2 이상이거나, 또는 GBP가 약 [54000e-0.17x+100]×10-9cm2 이상이거나, 또는 GBP가 약 [54000e-0.165x+100]×10-9cm2 이상이거나, 또는 겔 상 투과성이 약 500×10-9cm2 이상인 본 발명에 따른 초흡수성 중합체; 또는 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능, 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스, 및 약 800×10-9cm2 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성을 갖는 초흡수성 중합체; 또는 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능, 약 4500 내지 6400다인/cm2의 전단 모듈러스 및 약 600×10-9cm2 이상의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 본 발명에 따른 초흡수성 중합체를 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다.
본 발명의 한 실시태양에서, 초흡수성 중합체는 a) 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; b) 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; c) 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; d) 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후에 입자 표면에 적용되는 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; e) 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; 및 f) 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%; 및 g) 표면상의 표면 활성제 약 0 내지 약 2%를 포함하는 가교결합된 중합체이며, 이 때 초흡수성 중합체는 약 25%보다 큰 중화도; 약 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능(CRC)의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성(GBP) 수치 값; 약 9,500다인/cm2 미만의 전단 모듈러스(G'); 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력(AAP)을 갖는다. 바람직하게는, 이러한 초흡수성 중합체는 약 25 내지 35g/g의 원심분리 보유능, 5000 내지 8500다인/cm2의 전단 모듈러스, 약 500 내지 2500×10-9cm2의 겔 상 투과성 및 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 나타낸다. 한 바람직한 실시태양은 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능, 약 6400 내지 약 8000다인/cm2의 전단 모듈러스, 약 800 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 갖는 초흡수성 중합체이다.
약 55 내지 약 99.9중량%의 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체를 초기 중합시킴으로써 본 발명의 초흡수성 중합체를 수득한다. 적합한 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 또는 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 같은 카르복실기 함유 단량체를 포함하거나, 또는 이들 단량체의 혼합물이 본원에서 바람직하다. 산 기의 약 50중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 75중량% 이상이 카르복실기인 것이 바람직하다. 산 기는 약 25몰% 이상의 한도로 중화된다. 즉, 산 기는 바람직하게는 나트륨, 칼륨 또는 암모늄 염으로서 존재한다. 중화도는 바람직하게는 약 50몰% 이상이다. 아크릴산 또는 메타크릴산의 중합에 의해 수득된 중합체를 수득하는 것이 바람직하며, 이 때 이의 카르복실기는 내부 가교결합제의 존재하에서 50 내지 80몰%의 한도까지 중화된다.
본 발명에 따른 흡수성 중합체의 제조에 사용될 수 있는 추가적인 단량체는 a)와 공중합될 수 있는 에틸렌성 불포화 단량체, 예컨대 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 히드록시에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노알킬 (메트)-아크릴레이트, 에톡실화 (메트)-아크릴레이트, 디메틸아미노프로필아크릴아미드 또는 아크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드 0 내지 40중량%이다. 40중량%보다 많은 이들 단량체는 중합체의 팽윤성에 손상을 줄 수 있다.
내부 가교결합제는 둘 이상의 에틸렌성 불포화 이중 결합, 또는 하나의 에틸렌성 불포화 이중 결합 및 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체의 산 기에 대해 반응성인 하나의 작용기를 가질 수 있거나, 또는 산 기에 대해 반응성인 수 개의 작용기를 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체의 중합 동안 존재하는 내부 가교결합 성분으로서 사용할 수 있다.
내부 가교결합제의 예는 지방족 불포화 아미드, 예컨대 메틸렌비스아크릴- 또는 -메타크릴아미드 또는 에틸렌비스아크릴아미드; 및 에틸렌성 불포화 산과 폴리올 또는 알콕실화 폴리올의 지방족 에스테르, 예를 들어 부탄디올 또는 에틸렌 글리콜, 폴리글리콜 또는 트리메틸올프로판의 디(메트)아크릴레이트 또는 트리(메트)아크릴레이트, 바람직하게는 1 내지 30몰의 알킬렌 옥사이드로 옥시알킬화(바람직하게는 에톡실화)된 트리메틸올프로판의 디- 및 트리아크릴레이트 에스테르, 글리세롤 및 펜타에리트리톨 및 바람직하게는 1 내지 30몰의 에틸렌 옥사이드로 옥시에틸화된 글리세롤 및 펜타에리트리톨의 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 에스테르; 및 알릴 화합물, 예를 들어 알릴 (메트)아크릴레이트, 바람직하게는 1 내지 30몰의 에틸렌 옥사이드와 반응된 알콕실화 알릴 (메트)아크릴레이트, 트리알릴 시아누레이트, 트리알릴 이소시아누레이트, 말레산 디알릴 에스테르, 폴리-알릴 에스테르, 테트라알릴옥시에탄, 트리알릴아민, 테트라알릴에틸렌디아민, 디올, 폴리올, 히드록시 알릴 또는 아크릴레이트 화합물 및 인산 또는 아인산의 알릴 에스테르; 및 가교결합할 수 있는 단량체, 예컨대 불포화 아미드(예: 메타크릴아미드 또는 아크릴아미드)의 N-메틸올 화합물 및 이로부터 유도된 에테르를 포함한다. 다가 금속 염 같은 이온성 가교결합제도 사용할 수 있다. 언급된 가교결합제의 혼합물도 사용할 수 있다. 내부 가교결합제의 함량은 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체의 총량에 기초하여 약 0.01 내지 약 5중량%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 3.0중량%이다.
예컨대 아조 또는 퍼옥소 화합물, 산화환원 시스템 또는 UV 개시제, (증감제), 및/또는 방사선 같은 통상적인 개시제를 자유-라디칼 중합의 개시에 사용한다.
흡수성 중합체는 중합 후 표면 가교결합된다. 표면 가교결합은 입자 내부의 가교결합 밀도와 관련하여 초흡수성 입자 표면 근처의 중합체 매트릭스의 가교결합 밀도를 증가시키는 임의의 공정이다. 흡수성 중합체는 전형적으로 표면 가교결합제의 첨가에 의해 표면 가교결합된다. 바람직한 표면 가교결합제는 중합체 쇄의 펜던트 기, 전형적으로는 산 기에 대해 반응성인 하나 이상의 작용기를 갖는 화합물을 포함한다. 표면 가교결합제의 함량은 건조 중합체의 중량을 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 5중량%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 3.0중량%이다. 표면 가교결합제의 첨가 후에는 가열 단계가 바람직하다.
일반적으로, 본 발명은 미립자 초흡수성 중합체를 알킬렌 카보네이트로 코팅한 후 가열하여 표면 가교결합을 수행함으로써 표면 가교결합 밀도 및 겔 강도 특징을 개선시킴을 포함한다. 더욱 구체적으로는, 알킬렌 카보네이트 표면 가교결합제의 수성 알콜성 용액과 중합체를 혼합함으로써, 미립자상에 표면 가교결합제를 코팅시킨다. 알킬렌 카보네이트의 용해도에 의해 알콜의 양을 결정하며, 기술적인 이유로(예컨대 폭발로부터의 보호) 알콜의 양을 가능한한 낮게 유지시킨다. 적합한 알콜은 메탄올, 에탄올, 부탄올 또는 부틸 글리콜, 및 이들 알콜의 혼합물이다. 바람직한 용매는 물이며, 이는 전형적으로 미립자 초흡수성 중합체에 대해 0.3 내지 5.0중량%의 양으로 사용된다. 몇몇 경우에는, 알킬렌 카보네이트 표면 가교결합제를 임의의 알콜 없이 물에 용해시킨다. 예컨대 무기 담체 물질(예: SiO2)과의 분말 혼합물로부터의 알킬 카보네이트 표면 가교결합제를 적용시킬 수도 있거나, 또는 알킬렌 카보네이트의 승화에 의해 증기 상태로 적용시킬 수도 있다.
목적하는 표면 가교결합 특성을 달성하기 위하여, 알킬렌 카보네이트를 미립자 초흡수성 중합체상에 균일하게 분배시켜야 한다 이를 위하여, 유동상 혼합기, 패들 혼합기, 밀링 롤 또는 이중-나사 혼합기 같은 적합한 혼합기에서 혼합을 수행한다. 미립자 초흡수성 중합체의 생성 공정 단계중 하나동안 미립자 초흡수성 중합체의 코팅을 수행할 수도 있다. 이에 특히 적합한 공정은 역현탁 중합 공정이다.
코팅 처리 후에 이루어지는 열처리는 다음과 같이 수행한다. 일반적으로, 열처리 온도는 100 내지 300℃이다. 그러나, 바람직한 알킬렌 카보네이트가 사용되는 경우, 열처리 온도는 150 내지 250℃이다. 처리 온도는 알킬렌 카보네이트의 체류 시간 및 종류에 따라 달라진다. 150℃에서는 1시간 이상동안 열처리를 수행한다. 반면, 250℃에서는 목적하는 표면 가교결합 특성을 달성하는데 수분, 예컨대 0.5 내지 5분이면 족하다. 통상적인 건조기 또는 오븐에서 열처리를 수행할 수 있다.
초흡수성 중합체의 물리적 형태의 예로서 입자를 사용하지만, 본 발명은 이 형태로만 한정되지 않으며, 섬유, 발포체, 필름, 비이드, 봉 등과 같은 다른 형태에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 흡수성 중합체는 표면 가교결합제 직전, 표면 가교결합제 동안, 또는 표면 가교결합제 직후에 첨가되는 침투 개질제 0 내지 약 5중량%를 포함할 수 있다. 침투 개질제의 예는, 표면-개질제 또는 이들 표면-개질제가 적용되는 매질의 점도, 표면 장력, 이온 특징 또는 접착성을 변화시킴으로써, 초흡수성 중합체 입자, 섬유, 필름, 발포체 또는 비이드 내로의 표면-개질제의 침투 깊이를 변화시키는 화합물을 포함한다. 바람직한 침투 개질제는 폴리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 1가 금속 염, 계면활성제 및 수용성 중합체이다.
본 발명에 따른 흡수성 중합체는 중합체 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%(혼합물의 중량에 기초함)를 포함할 수 있다. 다가 금속 염은 바람직하게는 수용성이다. 바람직한 금속 양이온의 예는 Al, Fe, Zr, Mg 및 Zn의 양이온을 포함한다. 바람직하게는, 금속 양이온은 +3 이상의 원자가를 갖고, Al이 가장 바람직하다. 다가 금속 염의 바람직한 음이온의 예는 할라이드, 클로로히드레이트, 설페이트, 니트레이트 및 아세테이트를 포함하며, 클로라이드, 설페이트, 클로로히드레이트 및 아세테이트가 바람직하고, 클로로히드레이트 및 설페이트가 더욱 바람직하며, 설페이트가 가장 바람직하다. 황산알루미늄은 가장 바람직한 다가 금속 염이고, 용이하게 구입할 수 있다. 황산알루미늄의 바람직한 형태는 수화된 황산알루미늄, 바람직하게는 12 내지 14 수화수를 갖는 황산알루미늄이다. 다가 금속 염의 혼합물을 사용할 수 있다.
당해 분야의 숙련자에게 널리 공지되어 있는 수단을 이용하여 중합체와 다가 금속 염을 건식 블렌딩에 의해 또는 바람직하게는 용액 중에서 적합하게 혼합한다. 건식 블렌딩에서는, 염과 초흡수성 중합체의 실질적으로 균일한 혼합물의 유지를 보장하기에 충분한 양의 결합제를 사용할 수 있다. 결합제는 물 또는 150℃ 이상의 비점을 갖는 비휘발성 유기 화합물일 수 있다. 결합제의 예는 물, 폴리올(예: 프로필렌 글리콜, 글리세린 및 폴리(에틸렌 글리콜))을 포함한다.
본 발명에 따른 흡수성 중합체는 약 0.01 내지 약 5중량%의 수-불용성 무기 분말을 포함할 수 있다. 불용성 무기 분말의 예는 이산화규소, 규산, 실리케이트, 이산화티탄, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 활석, 인산칼슘, 점토, 규조토, 제올라이트, 벤토나이트, 카올린, 히드로탈사이트, 활성화된 점토 등을 포함한다. 불용성 무기 분말 첨가제는 단일 화합물 또는 상기 목록으로부터 선택된 화합물의 혼합물일 수 있다. 이들 모든 예 중에서, 매우 작은 비결정 이산화규소 또는 산화알루미늄이 바람직하다. 또한, 무기 분말의 바람직한 입자 직경은 1,000㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 100㎛ 이하이다. 본 발명에 따른 초흡수성 중합체는 또한 중합체 입자 표면으로의 계면활성제 0 내지 약 5중량%의 첨가도 포함할 수 있다. 이들을 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후에 첨가하는 것이 바람직하다.
이러한 계면활성제의 예는 음이온성, 비이온성, 양이온성 및 양쪽성 표면 활성제, 예컨대 지방산 염, 코코 아민 및 아미드, 이들의 염, 알킬황산 에스테르 염, 알킬벤젠 설폰산 염, 디알킬 설포-숙시네이트, 알킬 포스페이트 염 및 폴리옥시에틸렌 알킬 설페이트 염; 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페놀 에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 솔비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시 솔비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬아민, 지방산 에스테르 및 옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 중합체; 알킬 아민 염, 4급 암모늄 염; 및 라우릴 디메틸아민 옥사이드를 포함한다. 그러나, 계면활성제를 상기 언급된 것으로 한정할 필요는 없다. 이러한 계면활성제를 개별적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
초흡수성 중합체는 또한 부분 또는 완전 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 전분 또는 전분 유도체, 폴리글리콜 또는 폴리아크릴산 같은 수용성 중합체를 중합된 형태로 0 내지 약 30중량% 포함할 수 있다. 이들 중합체의 분자량은 이들의 수용성인 한 중요하지 않다. 바람직한 수용성 중합체는 전분 및 폴리비닐 알콜이다. 본 발명에 따른 흡수성 중합체중 이들 수용성 중합체의 바람직한 함량은 성분 a) 내지 d)의 총량에 기초하여 0 내지 30중량, 바람직하게는 0 내지 5중량%이다. 수용성 중합체, 바람직하게는 폴리비닐 알콜 같은 합성 중합체는 또한 중합되어야 하는 단량체의 그라프트 기제로서의 역할을 할 수도 있다.
표면 개질동안 몇몇 역할을 수행하는 표면 첨가제를 사용하는 것이 종종 바람직하다. 예를 들어, 단일 첨가제는 계면활성제, 점도 개질제일 수 있고, 반응하여 중합체 쇄를 가교결합시킬 수 있다.
초흡수성 중합체는 또한 친수성 및 소수성 분진 제거제 같은 분진제거제 0 내지 약 2.0중량%도 포함할 수 있으며, 미국 특허 제 6,090,875 호 및 제 5,994,440 호에 기재되어 있는 분진 제거제도 본 발명의 방법에 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 초흡수성 중합체의 다른 첨가제, 예컨대 사이클로덱스트린, 제올라이트, 무기 또는 무기 염 및 유사한 물질 같은 냄새-결합 성분; 케이크화 방지(anti-caking) 첨가제, 유동 개질제 등을 임의적으로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 중합체는 두 방법에 의해 바람직하게 제조된다. 전술한 공지 방법에 의해 대규모 산업적 방식으로 연속적으로 또는 불연속적으로 중합체를 제조할 수 있으며, 본 발명에 따른 후-가교결합을 수행할 수 있다.
제 1 방법에 따라, 가교결합제 및 임의적으로 추가의 성분의 존재하에 수용액 중에서 자유-라디칼 중합시킴으로써 부분 중화된 단량체, 바람직하게는 아크릴산을 겔로 전환시키고, 이 겔을 분쇄, 건조, 미분 및 목적하는 입자 크기로 체질한다. 이 용액 중합은 연속적으로 또는 불연속적으로 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 제품을 제조하는데 역현탁 및 유화 중합도 이용할 수 있다. 이들 공정에 따라, 단량체, 바람직하게는 아크릴산의 부분 중화된 수용액을 보호 콜로이드 및/또는 유화제를 사용하여 소수성 유기 용매에 분산시키고, 자유 라디칼 개시제에 의해 중합을 개시시킨다. 내부 가교결합제를 단량체 용액에 용해시키고 이와 함께 칭량해 넣거나, 또는 중합 동안 별도로 임의적으로 첨가한다. 그라프트 기제로서의 수용성 중합체 d)의 첨가는 단량체 용액을 통해 또는 오일 상 내로의 직접적인 도입에 의해 임의적으로 이루어진다. 이어, 물을 혼합물로부터 공비 제거하고, 중합체를 여과해낸 후 임의적으로 건조시킨다. 단량체 용액에 용해된 다작용성 가교결합제에서 중합시킴으로써 및/또는 중합 단계 동안 중합체의 작용기와 적합한 가교결합제를 반응시킴으로써, 내부 가교결합을 수행할 수 있다.
한 실시태양에서는, 초흡수성 중합체를 별개의 입자 형태로 사용한다. 초흡수성 중합체 입자는 임의의 적합한 형상, 예컨대 나선형 또는 반-나선형, 정육면체, 봉형, 다면체형 등일 수 있다. 침상, 플레이크 또는 섬유 같은, 가장 큰 치수/가장 작은 치수 비가 큰 입자 형상도 본원에 사용할 것이 고려된다. 초흡수성 중합체 입자의 집괴도 사용할 수 있다.
예를 들어 흡수 속도, 투과성, 저장능, 압력하의 흡수력, 입자 크기 분포 또는 화학적 조성 면에서 상이한 몇몇 상이한 초흡수성 중합체를 함께 동시에 사용할 수 있다.
본 발명의 초흡수성 중합체는 겔 상 투과성(GBP), 원심분리 보유능(CRC), 압력 대항 흡수력(AAP) 및 전단 모듈러스(G')에 의해 측정되는 특정 특징 또는 특성을 갖는다. 겔 상 투과성 시험(GBP)은 "자유 팽윤" 조건으로 흔히 불리는 조건 후 제한 압력하에서의 초흡수성 물질의 팽윤된 상(예컨대, 흡수 구조체로부터 분리됨)의 투과성의 척도(cm2)이다. 용어 "자유 팽윤"은 초흡수성 물질이 기재되는 바와 같이 시험 용액을 흡수할 때 팽윤을 제한하는 하중 없이 팽윤될 수 있음을 의미한다.
원심분리 보유능 시험(CRC)은 조절된 조건하에서 포화 및 원심분리된 후 초흡수성 물질이 그 안에 액체를 보유할 수 있는 능력을 측정한다. 결과적으로 얻어진 보유능은 샘플 중량 1g당 보유된 액체의 그램수(g/g)이다.
압력 대항 흡수력 시험(AAP)은 소정의 하중 또는 압력(이 경우에는 0.7psi)하에 작업하는 동안 저장 용기에서 흘러나오는 유체를 흡수하는 각각의 SAP 샘플의 능력을 측정하며, 주위 온도 조건에서 수행된다.
전단 모듈러스 시험은 SAP의 겔 강도 또는 겔 변형 경향을 측정한다. 팽윤된 겔을 통한 비틀림 전단파의 속도를 측정하는 랭크 브라더스 펄스 쉐어로미터(Rank Brothers Pulse Shearometer)의 사용을 포함하는 절차에 의해 전단 모듈러스를 측정한다. 이러한 방식으로 시험된 SAP 샘플을 합성 뇨로 그의 평형상태 겔 부피까지 팽윤시키고, 입자 사이 또는 간극의 물을 제거한다. 시험 방법 부분에 이후 더욱 상세하게 기재되는 절차를 이용하여, 생성된 SAP의 전단 모듈러스(다인/cm2)를 비틀림 전단파 속도로부터 계산한다. 이 방법은 전통적인 일정한 응력 및 일정한 변형 유동계 또는 응력과 변형 사이의 상 각도 이동을 측정하는데 의존하는 유동계를 사용하여 표면 가교결합된 초흡수성 중합체의 전단 모듈러스를 측정하는데 수반되는 여러 문제점을 갖지 않는다.
도표 1에 도시된 바와 같이, 그래프는 겔 상 투과성과 원심분리 보유능 사이의 관계를 도시한다. 독물학적으로 허용불가능한 성분을 사용하지 않으면서, 과도한 가교결합에 의해 달성되는 바람직하지 못하게 높은 전단 모듈러스 없이, 매우 높은 GBP 값과 높은 CRC의 특성의 탁월한 조합을 갖는 본 발명에 따른 생성물을 제조할 수 있다.
생리대, 기저귀 또는 상처 덮개를 비롯한 다수의 제품에 본 발명에 따른 중합체를 사용할 수 있고, 이들 중합체는 다량의 월경혈, 뇨 또는 다른 체액을 신속하게 흡수하는 특성을 갖는다. 본 발명에 따른 흡수제는 가압하에서도 흡수된 액체를 보유하고 추가로 팽윤된 상태의 구조체 내에 액체를 추가로 분배시킬 수 있기 때문에, 예컨대 플러프 같은 친수성 섬유 물질과 관련하여 이전에 가능했던 것보다 더 높은 농도로 이들 흡수제를 더욱 바람직하게 사용한다. 이들은 또한 기저귀 구조체 내에 플러프를 함유하지 않고 균질한 초흡수제 층으로서 사용하기에 적합하며, 그 결과 특히 얇은 기저귀가 가능하다. 중합체는 또한 성인용 위생 제품(실금자용 제품)에 사용하기 적합하다.
가장 넓은 의미에서의 적층체, 및 압출 및 동시 압출, 습식 및 건식-결합 및 후속 결합된 구조체의 제조가 추가적인 제조 공정으로서 가능하다. 이들 가능한 공정 상호간의 조합도 가능하다.
본 발명에 따른 중합체를 또한 추가적인 용도에 적합한 흡수 제품에 사용한다. 구체적으로는, 본 발명의 중합체를 물 또는 수성 액체용 흡수제로서 흡수제 조성물에, 바람직하게는 체액 흡수용 구조체에, 발포된 및 발포되지 않은 시이트상 구조체에, 포장 물질에, 식물 성장용 구조체에, 토양 개선제 또는 활성 화합물 담체로서 사용할 수 있다. 이를 위하여, 종이 또는 플러프 또는 합성 섬유와 혼합함으로써, 또는 초흡수성 중합체를 종이, 플러프 또는 부직포 기재 사이에 분배시킴으로써, 또는 담체 물질 내로 가공함으로써 이들을 웹으로 가공한다.
이들은 상처 드레싱, 포장재, 농업용 흡수제, 식품 트레이 및 패드 등과 같은 흡수성 조성물에 사용하기 적합하다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 초흡수성 중합체는 높은 흡수력 및 보유능을 유지하면서 상당한 투과성 개선, 즉 팽윤된 상태에서의 액체 수송의 개선을 나타낸다.
시험 방법
겔 상 투과성
본원에 사용되는 겔 상 투과성(GBP) 시험은 통상 "자유 팽윤" 조건으로 불리는 조건하에서 초흡수성 중합체의 팽윤된 상의 투과성을 결정한다. 용어 "자유 팽윤"은 기재되는 바와 같이 시험 용액을 흡수할 때 팽윤 제한 하중 없이 초흡수성 중합체를 팽윤시킴을 의미한다. 투과성 시험을 수행하기 적합한 장치는 도 1 및 도 2에 도시되어 있고 통상 (28)로 표시된다. 시험 장치(28)는 통상 (30)으로 표시되는 샘플 용기 및 통상 (36)으로 표시되는 피스톤을 포함한다. 피스톤(36)은 샤프트의 종방향 축 아래로 뚫린 동심 원통형 구멍(40)을 갖는 원통형 렉산(LEXAN; 등록상표) 샤프트(38)를 포함한다. 샤프트(38)의 양쪽 말단은 가공되어 각각 (42, 46)으로 표시된 상부 말단 및 하부 말단을 제공한다. (48)로 표시된 분동은 한쪽 말단(42)에 놓이며, 중심의 적어도 일부를 통해 뚫린 원통형 구멍(48a)을 갖는다.
원형 피스톤 헤드(50)는 다른쪽 말단(46)에 위치되고, 각각 약 0.95cm의 직경을 갖는 7개 구멍(60)의 동심 내부 고리 및 각각 약 0.25cm의 직경을 갖는 14개 구멍(54)의 동심 외부 고리를 갖는다. 구멍(54, 60)은 피스톤 헤드(50)의 상부로부터 바닥쪽으로 뚫려 있다. 피스톤 헤드(50)는 또한, 샤프트(38)의 말단(46)을 수용하는, 그의 중심에 뚫린 원통형 구멍(62)을 갖는다. 피스톤 헤드(50)의 바닥은 또한 2축 연신된 400메쉬 스테인레스 강 스크린(64)으로 덮일 수 있다.
샘플 용기(30)는 실린더(34) 및 실린더의 하부 말단에 부착되고 팽팽하게 2축 연신된 100메쉬 스테인레스 강 클로쓰 스크린(66)을 포함한다. 도 1에서 (68)로 표시된 초흡수성 중합체 샘플은 시험 동안 실린더(34) 내의 스크린(66)상에 지지된다.
상응하는 물질의 투명한 렉산 봉으로부터 실린더(34)를 밀어낼 수 있거나, 또는 렉산 튜브 또는 상응하는 물질로부터 실린더를 절단할 수 있으며, 실린더는 약 6cm의 내경(예컨대, 약 28.27cm2의 단면적), 약 0.5cm의 벽 두께 및 약 5cm의 높이를 갖는다. 스크린(66) 위 약 4.0cm의 높이에 실린더(34)의 측벽에 배출 구멍(도시되지 않음)을 형성시켜 액체를 실린더로부터 배출시킴으로써 샘플 용기내의 유체 수준을 스크린(66) 위 약 4.0cm로 유지시킨다. 렉산 봉 또는 상응하는 물질로부터 피스톤 헤드(50)를 가공하며, 피스톤 헤드는 약 16mm의 높이 및 최소 벽 공차로 그러나 여전히 자유롭게 미끄러지도록 실린더(34) 내에 맞춰지는 크기의 직경을 갖는다. 렉산 봉 또는 상응하는 물질로부터 샤프트(38)를 가공하고, 이 샤프트는 약 2.22cm의 외경 및 약 0.64cm의 내경을 갖는다.
샤프트 상부 말단(42)은 길이가 약 2.54cm, 직경이 약 1.58cm로서, 분동(48)을 지지하기 위한 환상 숄더(47)를 형성한다. 환상 분동(48)은 약 1.59cm의 내경을 가져서 이것이 샤프트(38)의 상부 말단(42) 위로 미끄러져서 상부 말단상에 형성된 환상 숄더(47)에 위치되도록 한다. 환상 분동(48)은 스테인레스 강으로부터 또는 증류수중 0.9중량% 염화나트륨 용액인 시험 용액의 존재하에서 부식에 대해 내성인 다른 적합한 물질로부터 제조될 수 있다. 피스톤(36)과 환상 분동(48)의 합쳐진 중량은 약 596g이며, 이는 약 28.27cm2의 샘플 면적에 걸쳐 흡수성 구조체 샘플(68)에 가해지는 약 0.3psi 또는 약 20.7g/cm2의 압력에 상응한다.
시험 용액이 아래 기재되는 바와 같이 시험 동안 시험 장치를 통해 유동할 때, 샘플 용기(30)는 통상 16메쉬 경질 스테인레스 강 지지 스크린(도시되지 않음) 상에 놓인다. 다르게는, 샘플 용기(30)는 실린더(34)와 실질적으로 동일한 바로 그 크기의 지지 고리(도시되지 않음) 상에 놓여서 지지 고리가 용기의 바닥으로부터의 유동을 제한하지 않도록 할 수 있다.
"자유 팽윤" 조건하에서 겔 상 투과성 시험을 수행하기 위하여, 분동(48)이 그 위에 놓여진 피스톤을 빈 샘플 용기(30) 내에 위치시키고, 0.01mm까지 정밀한 적합한 게이지의 캘리퍼를 사용하여 분동(48) 바닥으로부터 실린더(34) 상부까지의 높이를 측정한다. 각각의 빈 샘플 용기(30)의 높이를 측정하고, 다중 시험 장치를 사용하는 경우 사용되는 피스톤(36)과 분동(48)의 트랙을 유지하는 것이 중요하다. 초흡수성 중합체 샘플(68)이 포화 후 물로 팽윤될 때 동일한 피스톤(36)과 분동(48)을 측정에 사용해야 한다.
미국 표준 30메쉬 스크린을 통해 미리 선별하고 미국 표준 50메쉬 스크린상에 보유되는 초흡수성 물질 입자로부터 시험되어야 하는 샘플을 준비한다. 그 결과, 시험 샘플은 약 300 내지 약 600마이크론 범위의 크기를 갖는 입자를 포함한다. 입자를 손으로 또는 자동으로 미리 선별할 수 있다. 샘플 약 0.9g을 샘플 용기(30)에 위치시키고, 피스톤(36)과 분동(48)을 그 안에 갖지 않는 용기를 약 60분동안 시험 용액에 침지시켜 샘플을 포화시키고 임의의 제한 하중 없이 샘플을 팽윤시킨다.
이 기간 후, 피스톤(36) 및 분동(48) 어셈블리를 샘플 용기(30) 내의 포화된 샘플(68)에, 이어 샘플 용기(30)에 위치시키고, 피스톤(36), 분동(48) 및 샘플(68)을 용액으로부터 제거한다. 제로 지점이 초기 높이 측정치로부터 변화되지 않는다면, 앞서 사용된 동일한 캘리퍼 또는 게이지를 사용하여, 분동(48)의 바닥으로부터 실런더(34)의 상부까지의 높이를 다시 측정함으로써 포화된 샘플(68)의 두께를 결정한다. 빈 샘플 용기(30), 피스톤(36) 및 분동(48)을 측정함으로써 얻은 높이 측정치를 샘플(68)을 포화시킨 후 얻은 높이 측정치로부터 뺀다. 결과적으로 얻어진 값은 팽윤된 샘플의 두께 또는 높이 "H"이다.
포화된 샘플(68), 피스톤(36) 및 분동(48)을 안에 갖는 샘플 용기(30) 내로 시험 용액 유동을 전달함으로써 투과성 측정을 개시한다. 용기 내로의 시험 용액의 유속을 조정하여 샘플 용기 바닥 위 약 4.0cm의 유체 높이를 유지한다. 시간에 대한 샘플(68)을 통해 통과하는 용액의 양을 중량 기준으로 측정한다. 유체 수준이 높이 약 4.0cm로 안정화되어 유지되면 20초 이상동안 매초마다 데이터를 수집한다. 팽윤된 샘플(68)을 통한 유속(Q)을, 시간(초)에 대한 샘플(68)을 통해 통과하는 유체(g)의 선형 최소 제곱 피트(linear least-square fit)에 의해 g/초(g/g) 단위로 결정한다.
하기 수학식 1에 의해 투과성(cm2)을 수득한다:
K=[Q*H*Mu]/[A*Rho*P]
상기 식에서, K는 투과성(cm2)이고, Q는 유속(g/속도)이고, H는 샘플의 높이(cm)이며, Mu는 액체 점도(포이즈)(본 시험에 사용된 시험 용액의 경우 약 1센티포이즈)이며, A는 액체 유동의 단면적(cm2)이고, Rho는 본 시험에 사용된 시험 용액의 액체 밀도(g/cm3)이고, P는 정역학적 압력(다인/cm2)(통상 약 3.923다인/cm2)이다. 정역학적 압력은 하기 수학식 2로부터 계산된다:
P=Rho*g*h
상기 식에서, Rho는 액체 밀도(g/cm2)이고, g는 중력 가속도, 통상 981cm/초 2이며, h는 유체 높이, 예컨대 본원에 기재된 투과성 시험의 경우 4.0cm이다.
최소 3개의 샘플을 시험하고, 결과의 평균을 구하여 샘플의 겔 상 투과성을 결정한다. 23±1℃ 및 50±2% 상대 습도에서 샘플을 시험한다.
압력 대항 흡수력(AAP)
한정된 압력 하에서 저장용기로부터 액체를 흡수하는 흡수 중합물의 능력(압력 대항 흡수력(AAP)(0.7psi=49g/cm2))은 다음과 같이 결정한다: 바닥으로서 스크린 직물(메쉬 폭=400메쉬)을 갖는 플라스틱 실린더(내경=6cm, 높이=5cm)에 시험 성분 900mg을 칭량해넣고 균일하게 분산시킨 후, 금속 피스톤(직경=5.98cm)과 함께 플라스틱 판(직경=5.98cm) 형태의 한정된 분동을 사용하여 중량을 측정한다. 플라스틱 판은 시험 성분과 금속 피스톤 사이에 위치시킨다. 그 후, 전체 시험 단위를 여과지로 덮인 유리 필터 판(직경=12cm, 다공성=0) 위에 위치시키고, 0.9% NaCl 용액으로 침지시킨다. 필터 판을 그의 상부 가장자리까지 NaCl 용액에 매립한다. 시험 성분이 60분간 액체를 흡수하도록 한다.
플라스틱 스페이서 및 스테인레스 강 분동을 조심스럽게 실린더 내에 넣었다. 종결된 AAP 장치의 중량을 기록하였다(A). 스테인레스 강 분동은 약 49g/cm2의 압력 하중을 가하였다(49g/cm2=0.7psi임에 주목한다).
1시간 후, 팽윤된 샘플을 갖는 장치의 중량을 다시 측정하고 중량을 기록하였다(B). 샘플 1g당 보유된 NaCl 용액의 그램수를 하기 수학식 3에 따라 계산하였 다:
AAP=(B-A)/E
상기 식에서, AAP는 0.7psi에서의 g/g이다. A는 NaCl 용액을 흡수하기 전 샘플을 갖는 AAP 장치의 중량(g)이다. B는 시험 용액을 1시간 동안 흡수시킨 후 샘플을 갖는 AAP 장치의 중량(g)이고, E는 샘플의 실제 중량(g)이다.
원심분리 보유능 시험
원심분리 보유능(CRC) 시험은 조절된 조건하에서 포화 및 원심분리시킨 후 액체를 보유하는 초흡수성 중합체의 능력을 측정한다. 수득된 보유능은 샘플 중량 1g당 보유된 액체의 그램(g/g)으로 기재된다. 미국 표준 30메쉬 스크린을 통해 미리 선별되고 미국 표준 50메쉬 스크린 상에 보유된 입자로부터 시험되어야 하는 샘플을 준비한다. 그 결과, 초흡수성 중합체 샘플은 약 300 내지 약 600마이크론 범위의 크기를 갖는 입자를 포함한다. 손으로 또는 자동적으로 입자를 미리 선별할 수 있다.
샘플이 시험 용액(증류수중 0.9중량% 염화나트륨)을 자유롭게 흡수하도록 하면서 샘플을 함유하는 수-투과성 백 내로 미리 선별된 초흡수성 중합체 샘플 약 0.2g을 넣음으로써 보유능을 측정한다. 미국 코넥티컷주 윈저 락스에 소재하는 덱스터 코포레이션(Dexter Corporation)에서 모델 번호 1234T 열밀봉성 여과지로서 구입할 수 있는 것과 같은 열-밀봉성 티백 물질이 대부분의 용도에서 잘 작용한다. 5인치×3인치 백 물질 샘플을 반으로 접고 개방 가장자리 두 곳을 열밀봉시켜 2.5 인치×3인치 직사각형 파우치를 형성시킴으로써 백을 만든다. 열 밀봉부는 물질 가장자리에서 약 0.25인치 안쪽이어야 한다. 샘플을 파우치에 넣은 후, 파우치의 나머지 개방 가장자리도 열밀봉시킨다. 빈 백을 또한 제조하여 대조용으로서 사용한다. 시험되어야 하는 각각의 초흡수성 중합체에 대해 3개의 샘플을 제조한다.
백이 완전히 습윤될 때까지 백을 아래쪽에 유지시키면서, 밀봉된 백을 23℃의 팬 또는 시험 용액에 담근다. 습윤시킨 후, 샘플을 약 30분간 용액 중에 보유시킨 후, 이를 용액으로부터 제거하고 비흡수성의 편평한 표면에 일시적으로 놓아둔다.
이어, 샘플에 약 350의 g-력을 가할 수 있는 적합한 원심분리기의 바스켓 내에 습윤된 백을 넣는다. 한 적합한 원심분리기는 물 수집 바스켓, 디지털 rpm 게이지 및 편평한 백 샘플을 보유 및 배수시키기에 적합하도록 가공된 배출 바스켓을 갖는 클레이 아담스 다이낵(Clay Adams Dynac) II 모델 #0103이다. 여러 샘플을 원심분리시키는 경우, 회전시 바스켓의 균형을 맞추기 위하여 샘플을 원심분리기 내에서 반대 위치에 위치시켜야 한다. 백(습윤된 빈 백 포함)을 약 1,600rpm에서(예를 들어 약 350의 표적 g-력을 달성하기 위하여) 3분간 원심분리시킨다. 백을 제거한 후 중량을 측정하는데, 빈 백(대조용)의 중량을 먼저 측정한 후 초흡수성 중합체 샘플을 함유하는 백의 중량을 측정한다. 백 자체에 의해 보유되는 용액을 고려한 초흡수성 중합체 샘플에 의해 보유되는 용액의 양이 초흡수성 중합체의 원심분리 보유능(CRC)이다(초흡수성 중합체 1g당 유체의 g으로 표현됨). 더욱 구체적으로, 보유능은 다음과 같이 결정된다:
(원심분리 후 샘플/백-원심분리 후 빈 백-건조 샘플 중량)/건조 샘플 중량
3개의 샘플을 시험하고, 결과의 평균을 구하여 초흡수성 중합체의 보유능(CRC)을 결정한다.
초흡수성 중합체는 또한 적합하게는 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능의 수치 값임) 이상의 앞서 기재된 겔 상 투과성 시험에 의해 결정된 겔 상 투과성(GBP)을 가지며; 바람직하게는 GBP는 약 [54000e-0.175x+100]×10-9cm2 이상이고, 더욱 바람직하게는 GBP는 약 [54000e-0.17x+100]×10-9cm2 이상이며, 가장 바람직하게는 GBP는 약 [54000e-0.165x+100]×10-9cm2 이상이다.
겔 강도/전단 모듈러스 시험
전단 모듈러스 시험은 초흡수성 물질의 겔 강도 또는 겔 변형 경향을 측정한다. 도 3에 도시되어 있고 통상 (70)으로 표시되는, 팽윤된 초흡수성 중합체가 위치되는 원형의 하부 판(72)을 포함하는 랭크 브라더즈 펄스 쉐어로미터를 사용하여 전단 모듈러스를 측정한다. 이 경우, 랭크 펄스 쉐어로미터(Rank Pulse ShearometerTM)용 작동 매뉴얼 "전단 모듈러스를 측정하는 간단한 방법"을 참조한다. 비틀림 전단파가 한 쌍의 평행한 디스크(72, 74) 사이에서 전파될 수 있도록 하는 방식으로 장치를 구성한다. 각 디스크를 압전 변환기에 장착하는데, 하나는 전단파를 개시하는데 사용되며, 다른 하나는 단시간 후 이 파의 도착을 검출하는데 사용된다. 나사 조정에 의해 디스크 사이의 거리를 변화시킬 수 있으며, 다이얼 게이지로 그 거리를 측정할 수 있다. 각각의 소정 디스크 거리에 대해 전단파의 전파 시간을 측정한다. 디스크 거리에 대해 플롯팅된 전파 시간의 그래프의 기울기로부터 파 속도를 결정할 수 있다. 이어, 하기 수학식 5로부터 전단 모듈러스 값을 계산할 수 있다:
G=ρV2
상기 식에서, G는 전단 모듈러스(Nm-2)이고; ρ는 초흡수성 중합체 샘플의 밀도(kg.m-3)이며; V는 파 전파 속도(ms-1)이다.
시험되는 샘플을 합성 뇨 중에서 그의 겔 부피까지 팽윤시킨다. 2개의 종이 타올 상에서 정확히 1분간 빨아들임으로써 샘플로부터 과량의 자유 합성 뇨를 제거한다.
하기 수학식 6으로부터 초흡수성 샘플의 전단 모듈러스(G')를 계산한다:
G'=밀도×(전단파 속도)×(전단파 속도)
물질의 탄성은 다음과 같은 방식으로 파의 속도에 관련될 수 있다: 초흡수성 중합체를 통한 전단파의 통과의 경우, 동적 모듈러스(탄성)의 저장 성분(G')은 하기 수학식 7로 표시될 수 있다:
G'=[V2ρ(1-n2)]/(1+n2)2
상기 식에서, V는 광의 전파 속도이고; ρ는 초흡수성 중합체의 밀도이며; n은 파장 대 임계 댐핑(damping) 길이의 비이다. 영국 브리스톨에 소재하는 유니버시티 오브 브리스톨의 브리스톨 콜로이드 센터 같은 컨설턴트 그룹을 통해 전단 모듈러스 측정치를 수득할 수 있다. 또한, 랭크 쉐어로미터는 인터넷에 제공되어 있다.
전단 모듈러스 시험을 수행하기 위한 준비는 1% 수성 트리톤(Triton) X-100, 7.50g; 염화나트륨 30.00g; 무수 CaCl2, 0.68g; MgCl26H2O 1.80g; 및 DI수 3000.0g으로 이루어진 합성 뇨를 제조함을 포함한다.
합성 뇨 약 90g을 3개의 큰 비이커에 넣는다. 이어, 약 3.00g의 SAP를 알루미늄 칭량 팬에 넣는다. SAP를 교반되는 합성 뇨의 제 1 비이커에 첨가하고 시간 측정을 시작한다. 각 샘플을 전형적으로 약 30분간 그의 평형상태 값까지 팽윤시킨다. 각 샘플을 교반하여 균일한 유체 분포를 보장하였다. 큰 금속 주걱을 사용하여 수화된 초흡수성 중합체를 비이커로부터 제거하고, 킴벌리-클라크(Kimberly-Clark)에서 시판중인 2개의 와이프 올즈(Wipe Alls) L20 킴타월즈(Kimtowels; 등록상표) 상에 균일하게 편 후 이를 반으로 접어 쌓았다. 초흡수성 중합체 샘플을 와이프 올즈 상에서 정확히 60초간 빨아들인다. 주걱을 사용하여 중합체를 종이 타월 위로 편 후 중합체를 타월 위로 약하게 누른다. 중합체를 분포시키는데 필요한 것보다 더 셈 힘을 가하지 않는다. 중합체를 주걱으로 긁어서 60초 후에 다시 비 이커에 넣는다. 샘플이 측정될 때까지 비이커를 호일 또는 필름으로 덮는다.
샘플을 제조한 후 1시간 내에 샘플의 전단 모듈러스를 측정한다. 샘플을 쉐어로미터 관으로 옮기고 하부 디스크(72) 상에 넣어 하부 디스크 위 18mm 이상의 높이까지 쉐어로미터 관을 채운다. 상부 디스크가 하부 디스크로부터 정확히 12mm의 거리에 올 때까지 상부 디스크(74) 어셈블리를 서서히 하강시킨다. 판 거리 12mm에서 6mm까지 1mm씩 감소시켜 측정된, 비틀림 파가 SAP를 통해 통과하는데 필요한 시간을 측정함으로써, 전단 모듈러스(G')를 측정하여 기록한다. 선형 시간 대 디스크간 거리 플롯의 기울기는 전단 모듈러스(G')를 계산하는데 사용되는 전단파 속도를 제공한다.
도 1은 투과성 시험을 수행하기 위한 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 선(2-2)의 평면에서 취한 단면도이다.
도 3은 전단 모듈러스 시험을 수행하기 위한 장치의 입면도이다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 제공되며, 청구의 범위의 영역을 한정하지 않는다. 달리 언급되지 않는 한 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다.
실시예 1
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 아크릴산 800g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 용액을 25℃로 냉각시켰다. 트리알릴아민 4.8g, 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120.53g 및 9몰 에톡실화시킨 트리 메틸올프로판트리아크릴레이트 3.6g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 알릴 에테르 아크릴레이트 24.0g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 150ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 350ppm 및 소듐 에리솔베이트 100ppm의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰(Hobarth) 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠(Procter & Schwartz) 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바(Prodeva) 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스(Minox) MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 에어로실 200 훈연 실리카 0.5중량% 및 황산알루미늄 0.2중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키고 연속적으로 혼합하면서 물 4g중 0.1중량% 디소듐 코코암포프로피오네이트, 0.5중량% 테트라에틸렌글리콜 디메틸에테르 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트의 용액을 파쉐(Paasche) VL 분무기로부터의 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 모든 중량% 값은 건조 SAP 분말의 중량에 기초한다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널(General Signal)/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 180℃에서 20분간 가열하였다.
실시예 2
샘플을 180℃에서 30분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하였다.
실시예 3
샘플을 180℃에서 40분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하였다.
실시예 4
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 아크릴산 800g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 용액을 25℃로 냉각시켰다. 트리알릴아민 9.6g, 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120.53g 및 9몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 7.2g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 알릴 에테르 아크릴레이트 24.0g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 150ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 350ppm 및 소듐 에리솔베이트 100ppm의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 에어로실 200 훈연 실리카 0.5중량% 및 황산알루미늄 0.2중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키고 연속적으로 혼합하면서 물 4g중 0.1중량% 디소듐 코코암포프로피오네이트, 0.5중량% 테트라에틸렌글리콜 디메틸에테르 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트의 용액을 파쉐 VL 분무기로부터의 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 모든 중량% 값은 건조 SAP 분말의 중량에 기초한다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 180℃에서 20분간 가열하였다.
실시예 5
샘플을 180℃에서 30분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하였다.
실시예 6
샘플을 180℃에서 40분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하였다.
실시예 7
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 아크릴산 800g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 용액을 25℃로 냉각시켰다. 트리알릴아민 4.2g, 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120.53g 및 9몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 2.4g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 알릴 에테르 아크릴레이트 24.0g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 150ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 350ppm 및 소듐 에리솔베이트 100ppm의 혼합물로 단량체 용 액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 에어로실 200 훈연 실리카 0.5중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 10g중 0.2중량% 황산알루미늄, 0.1중량% 디소듐 코코암포프로피오네이트, 0.5중량% 테트라에틸렌글리콜 디메틸에테르 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트의 용액을 파쉐 VL 분무기로부터의 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 모든 중량% 값은 건조 SAP 분말의 중량에 기초한다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 180℃에서 20분간 가열하였다.
실시예 8
샘플을 180℃에서 30분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하였다.
실시예 9
샘플을 180℃에서 30분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하였다.
실시예 10
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용 액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 트리알릴아민 4.8g, 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120.53g 및 9몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 3.6g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 히드록시모노알릴 에테르 24.0g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 150ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 350ppm 및 소듐 에리솔베이트 100ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 훈연 알루미나(데구싸 알루미나옥사이드 C) 0.5중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 5g중 0.2중량% 황산나트륨, 0.1중량% 4.5몰 에톡실화시킨 코코모노에탄올 아미드, 0.5중량% 테트라에틸렌 글리콜 MW 600 및 0.5중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 180℃에서 20분간 가열하였다.
실시예 11
샘플을 180℃에서 30분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 10과 유사하였다.
실시예 12
샘플을 180℃에서 40분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 10과 유사하였다.
실시예 13
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 트리알릴아민 4.8g, 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120.53g 및 9몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 3.6g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 히드록시모노알릴 에테르 24.0g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 150ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 350ppm 및 소듐 에리솔베이트 100ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이 크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 훈연 알루미나(데구싸 알루미나옥사이드 C) 0.5중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 5g중 0.3중량% 황산알루미늄, 0.1중량% 4.5몰 에톡실화시킨 코코모노에탄올 아미드, 0.2중량% 폴리에틸렌 글리콜 MW 600 및 0.5중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 180℃에서 20분간 가열하였다.
실시예 14
샘플을 180℃에서 30분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 13과 유사하였다.
실시예 15
샘플을 180℃에서 40분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 13과 유사하였다.
실시예 16
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 트리알릴아민 4.8g, 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120.53g 및 9몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 3.6g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 히드록시모노알릴 에테르 24.0g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 150ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 350ppm 및 소듐 에리솔베이트 100ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 훈연 알루미나(데구싸 알루미나옥사이드 C) 0.5중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 5g중 0.2중량% 황산알루미늄, 0.1중량% 디소듐 코코암포프로피오네이트, 0.5중량% 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 180℃에서 20분간 가열하였다.
실시예 17
샘플을 180℃에서 30분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 16과 유사하였다.
실시예 18
샘플을 180℃에서 40분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 16과 유사하였다.
실시예 19
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g 에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 트리알릴아민 9.6g, 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120.53g 및 9몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 7.2g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 히드록시모노알릴 에테르 24.0g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 150ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 350ppm 및 소듐 에리솔베이트 100ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 훈연 알루미나(데구싸 알루미늄옥사이드 C) 0.5중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 5g중 0.2중량% 황산알루미늄, 0.1중량% 디소듐 코코암포프로피오네이트, 0.5중량% 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 180℃에서 20분간 가열하였다.
실시예 20
샘플을 180℃에서 30분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 19와 유사하였다.
실시예 21
샘플을 180℃에서 40분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 19와 유사하였다.
실시예 22
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 트리알릴아민 4.2g, 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120.53g 및 9몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 2.4g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 히드록시모노알릴 에테르 24.0g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 150ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 350ppm 및 소듐 에리솔베이트 100ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 훈연 알루미나(데구싸 알루미늄옥사이드 C) 0.5중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 5g중 0.2중량% 황산알루미늄, 0.1중량% 디소듐 코코암포프로피오네이트, 0.5중량% 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 180℃에서 20분간 가열하였다.
실시예 23
샘플을 180℃에서 30분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 22와 유사하였다.
실시예 24
샘플을 180℃에서 40분간 가열한 것을 제외하고는 실시예 22와 유사하였다.
실시예 25
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 폴리에틸렌 글리콜 (300) 디아크릴레이트 9.6g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 모노알릴 에테르 아크릴레이트 9.6g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 100ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 200ppm 및 아스코르브산 40ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 카올린(네오젠 DGH) 0.05중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 12g중 0.5중량% 황산알루미늄, 0.3중량% N-2-히드록시에틸-N-2-카르복시에틸코코아미도에틸 아민 나트륨 염 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 전기 가열되는 패들 건조기에서 186℃에서 25분간 가열하였다.
실시예 26
폴리에틸렌 글리콜 (300) 디아크릴레이트 12.0g 및 10몰 에톡실화시킨 모노알릴 에테르 아크릴레이트 12.0g을 단량체 용액에 사용한 것을 제외하고는 실시예 15와 유사하였다.
실시예 27
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용 액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 폴리에틸렌 글리콜 (300) 디아크릴레이트 9.6g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 모노알릴 에테르 아크릴레이트 9.6g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 100ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 200ppm 및 아스코르브산 40ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 카올린(네오젠 DGH) 0.2중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 12g중 0.5중량% 황산알루미늄 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 전기 가열되는 패들 건조기에서 186℃에서 25분간 가열하였다.
실시예 28
폴리에틸렌 글리콜 (300) 디아크릴레이트 12.0g 및 10몰 에톡실화시킨 모노알릴 에테르 아크릴레이트 12.0g을 단량체 용액에 사용한 것을 제외하고는 실시예 27과 유사하였다.
실시예 29
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120g 및 3몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 6.0g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 알릴 에테르 아크릴레이트 10.8g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 100ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 125ppm, 과황산나트륨 300ppm 및 소듐 에리솔베이트 30ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 훈연 알루미나(데구싸 알루미늄옥사이드 C) 0.5중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 5g중 0.2중량% 황산알루미늄, 0.1중량% 디소듐 코코암포프로피오네이트, 0.5중량% 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 180℃에서 20분간 가열하였다.
실시예 30
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120g 및 3몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 14.4g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 히드록시모노알릴 에테르 14.4g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 100ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 200ppm, 과황산나트륨 200ppm 및 아스코르브산 40ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 훈연 실리카 에어로실 200 0.5중량%와 균 일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 4g중 0.01중량% 황산알루미늄 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 전기 가열되는 패들 건조기에서 176℃에서 135분간 가열하였다.
실시예 31
절연된 편평한 바닥의 반응 용기에서, 50% NaOH 1866.7g을 증류수 3090.26g에 첨가하고 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산 800g을 가성 소다 용액에 첨가하고 용액을 다시 25℃로 냉각시켰다. 아크릴산중 50중량% 메톡시폴리에틸렌글리콜(750)모노메타크릴레이트 120g 및 3몰 에톡실화시킨 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 6.0g을 함유하는 아크릴산 1600g의 제 2 용액을 제 1 용액에 첨가한 후 15℃로 냉각시키고, 10몰 에톡실화시킨 히드록시모노알릴 에테르 10.8g을 첨가하고 모두 교반하면서 추가로 5℃까지 냉각시켰다. 이어, 단열 조건하에서 과산화수소 100ppm, 아조-비스-(2-아미디노-프로펜)디히드로클로라이드 125ppm, 과황산나트륨 300ppm 및 소듐 에리솔베이트 30ppm(모두 수용액)의 혼합물로 단량체 용액을 중합시키고, Tmax 부근에서 25분간 유지시켰다. 생성된 겔을 잘게 나누고 호바쓰 4M6 시판 압출기로 압출한 다음, 175℃의 프록터 앤드 슈바르츠 모델 062 강제 공기 오븐에서 20인치×40인치 천공 금속 트레이 상에서 10분간 상향 공기로 또한 6분간 하향 공기로 5중량% 미만의 최종 생성물 수분 함량까지 건조시켰다. 건조된 물질을 프로데바 모델 315-S 파쇄기에서 거칠게 분쇄하고 MPI 666-F 3단계 롤러 밀에서 밀링시킨 다음, 미녹스 MTS 600DS3V로 체질하여 850마이크론보다 크고 150마이크론보다 작은 입자를 제거하였다. 체질한 분말 400g을 훈연 실리카 에어로실 200 0.5중량% 및 카올린(네오젠 DGH) 1.0중량%와 균일하게 블렌딩시킨 다음, SAP 입자를 공기중에 유동화시키면서 물 4g중 0.01중량% 황산알루미늄 및 1.0중량% 에틸렌 카보네이트를 함유하는 용액을 미세 원자화 분무를 이용하여 균일하게 분무 적용시켰다. 코팅된 물질을 제네랄 시그널/BM 모델 OV-510A-3 강제 공기 오븐에서 175℃에서 135분간 가열하였다.
CRC(g/g) GBP(×10-9cm2) G'(다인/cm2) AAP(g/g)
실시예 1 29 661 5568 19.3
실시예 2 27.6 910 6386 20.4
실시예 3 26.9 927 7746 20.1
실시예 4 27 1194 6183 21.5
실시예 5 25.1 1252 8436 22.0
실시예 6 24 1589 8797 22.1
실시예 7 30.1 554 6011 19.1
실시예 8 27.8 928 7966 21.2
실시예 9 26 1100 7999 21.4
실시예 10 28.3 675 4248 18.9
실시예 11 24.4 2039 6463 21.9
실시예 12 23.1 1852 7312 22.2
실시예 13 28.4 947 4472 19.1
실시예 14 25.8 1510 4639 19.5
실시예 15 24.2 2132 5536 20.4
실시예 16 31.3 647 4813 19.7
실시예 17 27.7 1055 5497 20.1
실시예 18 26.4 1457 6110 21.1
실시예 19 30.2 457 3484 18.5
실시예 20 29.6 592 4275 20.5
실시예 21 27.9 945 5017 20.1
실시예 22 32.2 382 3890 19.6
실시예 23 28.1 1091 5222 21.0
실시예 24 26.5 1278 5862 20.5
실시예 25 32 390 6227 20.3
실시예 26 30 500 6797 21.5
실시예 27 30 612 6899 21.2
실시예 28 29 862 7777 22.4
실시예 29 31 836 5182 19.7
실시예 30 27.8 1456 6872 20.8
실시예 31 31 736 6011 19.4
기존 기술의 초흡수성 중합체
CRC(g/g) G'(다인/cm2) GBP AAP(0.7psi)
Sanwet 770H 32.4 4305 58 22.3
Hy-Sorb M 7055 33.1 4276 55 24.2
Hysorb 100 26.3 5649 95 24
BASF 2300 33.4 4034 58 19.7
BASF 7050 31.1 5033 62 26.5
BASF 2260 23.9 9025 553 19.5
BASF ASAP 2000 31.4 3688 50 21
Sumitumo SA60 32.5 3196 37 13
Kolon GS3400 30.4 6818 186 22.6
Kolon GS3000 38.9 2811 20 22
DryTech 2035M 30.4 7138 35 15.1
DOW S100R 28.2 6032 88 24.3
Aqualic CAB 34.4 3356 176 17.4
팸퍼스 유아용 건조 기저귀로부터의 SAP 28.4 5746 143 20.6
팸퍼스 프리미엄 기저귀로부터의 SAP 30.8 5573 130 23.3
팸퍼스 크루저즈로부터의 SAP 28.9 6866 154 22.2
루브 기저귀로부터의 SAP 27.3 6954 137 22.0
하기스 울트라트림 기저귀로부터의 SAP 21.5 11490 408 20.9
하기스 오버나이츠로부터의 SAP 29.6 6889 110 10.5
하기스 슈프림즈로부터의 SAP 22.2 11360 325 18.0
화이트 클라우드 기저귀로부터의 SAP 22.1 9785 435 14.4
화이트 클라우드 배변연습용 팬티로부터의 SAP 22.3 9490 373 13.3
월그린즈 울트라밸류 기저귀로부터의 SAP 26.9 7590 278 15.9
드라이바텀즈 기저귀로부터의 SAP 22.4 9545 273 14.4
페이퍼팩 성인용 브리프로부터 회수된 SAP 39.5 4554 10 13.1
도표 1. 겔 상 투과성과 원심분리 보유능의 관계
Figure 112005060684384-PCT00001
도표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 원심분리 보유능에 의해 측정된 보유력과 GBP에 의해 측정된 투과성 사이의 전형적인 관계는 대략 GBP=54000e-0.2275x(여기에서, x는 CRC임)로 기재될 수 있다. 매우 낮은 보유력 값(즉, 약 25g/g 미만의 CRC)에서만 500×10-9cm2보다 큰 투과성이 달성된다. 본 발명에서, 도표 1은 원심분리 보유능과 GBP로서 측정된 투과성 사이에 완전히 상이한 관계가 존재함을 보여준다. 도표 1은 훨씬 더 높은 CRC 값에서 훨씬 더 높은 투과성을 보여준다. 투과성은 종래 기술의 경우에 비해 2배, 3배 또는 심지어 4배이기도 하다.
도표 2. 겔 상 투과성 GBP와 전단 모듈러스 G'의 관계
Figure 112005060684384-PCT00002
도표 2는 투과성과 전단 모듈러스 사이의 관계 면에서의, 현행 기술을 이용하여 제조된 SAP 및 본 발명에 의해 제조된 SAP 사이의 차이를 도시한다. 본 발명은 기존에 이용가능했던 물질보다 더 낮은 겔 강도에서 훨씬 더 높은 겔 상 투과성(GBP) 값을 조합한다.
본 발명에 따른 방법에 대해 기재된 예는 모두 특히 보유력과 투과성 사이의 관계와 관련하여 매우 우수한 전체적인 성능을 나타낸다. 용이하게 칭량할 수 있는 자유-유동 코팅된 분말이 수득된다.

Claims (65)

  1. a) 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; b) 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; c) 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; d) 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; e) 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; f) 표면상의 계면활성제 0 내지 2중량%; 및 g) 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하며, 약 25%보다 큰 중화도; 약 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성 수치 값(GBP); 약 9,500다인/cm2 미만의 전단 모듈러스(G') 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 갖는 초흡수성 중합체.
  2. 제 1 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.175x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  3. 제 1 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.17x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  4. 제 1 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.165x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  5. 제 1 항에 있어서, 원심분리 보유능이 약 25g/g보다 큰 초흡수성 중합체.
  6. 제 1 항에 있어서, 원심분리 보유능이 약 27g/g보다 큰 초흡수성 중합체.
  7. 제 1 항에 있어서, 겔 상 투과성이 약 500×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  8. 제 1 항에 있어서, 전단 모듈러스가 약 4000 내지 약 9000다인/cm2인 초흡수성 중합체.
  9. 제 1 항에 있어서, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스; 및 약 800×10-9cm2 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  10. 제 1 항에 있어서, 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능; 약 4500 내지 6400다인/cm2의 전단 모듈러스; 및 약 600×10-9cm2 이상의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초 흡수성 중합체.
  11. 약 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성 수치 값(GBP); 약 9,500다인/cm2 미만의 전단 모듈러스(G') 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 갖는, 수-불용성의 약간 가교결합되고 부분 중화된 초흡수성 중합체.
  12. 제 11 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.175x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  13. 제 11 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.17x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  14. 제 11 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.165x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  15. 제 11 항에 있어서, 겔 상 투과성이 약 500×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합 체.
  16. 제 11 항에 있어서, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스; 및 약 800×10-9cm2 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  17. 제 11 항에 있어서, 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능; 약 4500 내지 6400다인/cm2의 전단 모듈러스; 및 약 600×10-9cm2 이상의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  18. a) 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; b) 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; c) 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; d) 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; e) 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; f) 표면상의 계면활성제 0 내지 2중량%; 및 g) 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하며, 약 25%보다 큰 중화도를 갖고, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 약 6400 내지 약 8000다인/cm2의 전단 모듈러스; 약 800×10-9cm2 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성; 및 약 23g/g 미만 의 압력 대항 흡수력의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  19. a) 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; b) 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; c) 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; d) 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; e) 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; f) 표면상의 계면활성제 0 내지 2중량%; 및 g) 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하며, 약 25%보다 큰 중화도; 약 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성 수치 값(GBP); 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 갖는 초흡수성 중합체.
  20. 제 19 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.175x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  21. 제 19 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.17x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  22. 제 19 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.165x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  23. 제 19 항에 있어서, 원심분리 보유능이 약 25g/g보다 큰 초흡수성 중합체.
  24. 제 19 항에 있어서, 원심분리 보유능이 약 27g/g보다 큰 초흡수성 중합체.
  25. 제 19 항에 있어서, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 및 약 800×10-9cm2 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  26. 제 19 항에 있어서, 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능; 및 약 600×10-9cm2 이상의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  27. a) 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; b) 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; c) 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; d) 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; e) 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; f) 표면상의 계면활성제 0 내지 2중량%; 및 g) 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하며, 약 25%보다 큰 중화도를 갖 고, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 약 800×10-9cm2 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  28. a) 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; b) 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; c) 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; d) 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; e) 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; f) 표면상의 계면활성제 0 내지 2중량%; 및 g) 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하며, 약 25%보다 큰 중화도; 300×10-9cm2 이상이고 [0.34(G')-2080]×10-9cm2(여기에서, G'은 전단 모듈러스의 수치 값(다인/cm2)임)보다 큰 겔 상 투과성; 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 갖는 초흡수성 중합체.
  29. 제 28 항에 있어서, GBP가 400×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  30. 제 28 항에 있어서, GBP가 500×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  31. 제 28 항에 있어서, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 및 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  32. 제 28 항에 있어서, 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능; 및 약 4500 내지 6400다인/cm2의 전단 모듈러스의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  33. 약 [0.34(G')-(2080)]×10-9cm2(여기에서, G'은 전단 모듈러스의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성 수치 값(GBP); 300×10-9cm2의 최소 GBP; 및 약 23g/g 미만의 압력 대항 흡수력을 갖는, 수-불용성의 약간 가교결합되고 부분 중화된 초흡수성 중합체.
  34. 제 33 항에 있어서, GBP가 400×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  35. 제 33 항에 있어서, GBP가 500×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  36. 제 33 항에 있어서, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 및 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  37. 제 33 항에 있어서, 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능; 및 약 4500 내지 6400다인/cm2의 전단 모듈러스의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  38. a) 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; b) 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; c) 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; d) 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; e) 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; f) 표면상의 계면활성제 0 내지 2중량%; 및 g) 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하며, 약 25%보다 큰 중화도; 약 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성 수치 값(GBP); 및 약 9,500다인/cm2 미만의 전단 모듈러스(G')를 갖는 초흡수성 중합체.
  39. 제 38 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.175x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  40. 제 38 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.17x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중 합체.
  41. 제 38 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.165x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  42. 제 38 항에 있어서, 원심분리 보유능이 약 25g/g보다 큰 초흡수성 중합체.
  43. 제 38 항에 있어서, 원심분리 보유능이 약 27g/g보다 큰 초흡수성 중합체.
  44. 제 38 항에 있어서, 겔 상 투과성이 약 500×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  45. 제 38 항에 있어서, 전단 모듈러스가 약 4000 내지 약 9000다인/cm2인 초흡수성 중합체.
  46. 제 38 항에 있어서, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스; 및 약 800×10-9cm2 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  47. 제 38 항에 있어서, 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능; 약 4500 내지 6400다인/cm2의 전단 모듈러스; 및 약 600×10-9cm2 이상의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  48. 약 [54000e-0.18x+75]×10-9cm2(여기에서, x는 원심분리 보유능의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성 수치 값(GBP); 및 약 9,500다인/cm2 미만의 전단 모듈러스(G')를 갖는, 수-불용성의 약간 가교결합되고 부분 중화된 초흡수성 중합체.
  49. 제 48 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.175x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  50. 제 48 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.17x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  51. 제 48 항에 있어서, GBP가 약 [54000e-0.165x+100]×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  52. 제 48 항에 있어서, 겔 상 투과성이 약 500×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  53. 제 48 항에 있어서, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스; 및 약 800×10-9cm2 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  54. 제 48 항에 있어서, 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능; 약 4500 내지 6400다인/cm2의 전단 모듈러스; 및 약 600×10-9cm2 이상의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  55. a) 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; b) 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; c) 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; d) 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; e) 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; f) 표면상의 계면활성제 0 내지 2중량%; 및 g) 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하며, 약 25%보다 큰 중화도를 갖 고, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 약 6400 내지 약 8000다인/cm2의 전단 모듈러스; 및 약 800×10-9cm2 내지 약 1500×10-9cm2의 겔 상 투과성의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  56. a) 중합가능한 불포화 산 기 함유 단량체 약 55 내지 약 99.9중량%; b) 내부 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; c) 입자 표면에 적용되는 표면 가교결합제 약 0.001 내지 약 5.0중량%; d) 표면 가교결합 단계 직전, 표면 가교결합 단계 동안 또는 표면 가교결합 단계 직후의 침투 개질제 0 내지 약 5중량%; e) 표면상의 다가 금속 염 0 내지 약 5중량%; f) 표면상의 계면활성제 0 내지 2중량%; 및 g) 불용성 무기 분말 약 0.01 내지 약 5중량%를 포함하며, 약 25%보다 큰 중화도; 및 300×10-9cm2 이상이고 [0.34(G')-2080]×10-9cm2(여기에서, G'은 전단 모듈러스의 수치 값(다인/cm2)임)보다 큰 겔 상 투과성을 갖는 초흡수성 중합체.
  57. 제 56 항에 있어서, GBP가 400×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  58. 제 56 항에 있어서, GBP가 500×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  59. 제 56 항에 있어서, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 및 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  60. 제 56 항에 있어서, 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능; 및 약 4500 내지 6400다인/cm2의 전단 모듈러스의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  61. 약 [0.34(G')-(2080)]×10-9cm2(여기에서, G'은 전단 모듈러스의 수치 값임) 이상의 겔 상 투과성 수치 값(GBP); 및 300×10-9cm2의 최소 GBP를 갖는, 수-불용성의 약간 가교결합되고 부분 중화된 초흡수성 중합체.
  62. 제 61 항에 있어서, GBP가 400×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  63. 제 61 항에 있어서, GBP가 500×10-9cm2 이상인 초흡수성 중합체.
  64. 제 61 항에 있어서, 약 27 내지 약 30g/g의 원심분리 보유능; 및 약 6400 내지 8000다인/cm2의 전단 모듈러스의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
  65. 제 61 항에 있어서, 약 30g/g 이상의 원심분리 보유능; 및 약 4500 내지 6400다인/cm2의 전단 모듈러스의 특징을 갖는 초흡수성 중합체.
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