KR20110138635A - 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기 및 이를 이용한 고흡수성 수지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기 및 이를 이용한 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 상기 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기는 반응부; 반응부에 연결되어, 모노머, 중합 개시제 및 용매를 포함하는 모노머 조성물 용액을 공급하는 모노머 조성물 공급부; 상기 모노머 조성물 공급부가 연결된 반응부의 일측 끝단으로부터 타측 끝단에 걸쳐 연결되어 있는 교반축; 상기 교반축 둘레에 설치된 복수의 교반 날개; 및 상기 반응부의 타측 끝단에 설치되어 반응부에서 중합된 중합체를 배출하는 배출부를 포함하고, 상기 반응부는 교반축의 길이방향으로 상기 반응부를 그 길이의 2/12 내지 5/12씩 분할하는 제 1 내지 제 3 반응부를 포함하고, 이들 제 1 내지 제 3 반응부 내의 교반축 둘레에는 서로 다른 개수, 모양, 크기 또는 재질의 교반 날개가 설치되어 있다.
상기와 같은 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기는 하나의 반응기로 고분자 중합 및 중합체의 절단을 동시에 행할 수 있으며, 교반축을 동일한 속도로 운전하는 경우에도 반응기의 부하 관리가 용이하고, 중합의 효율을 높일 수 있어, 고흡수성 수지의 제조에 관한 산업 분야에 유용하게 이용될 있다.
상기와 같은 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기는 하나의 반응기로 고분자 중합 및 중합체의 절단을 동시에 행할 수 있으며, 교반축을 동일한 속도로 운전하는 경우에도 반응기의 부하 관리가 용이하고, 중합의 효율을 높일 수 있어, 고흡수성 수지의 제조에 관한 산업 분야에 유용하게 이용될 있다.
Description
본 발명은 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기 및 이를 이용한 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 하나의 반응기로 고분자 중합 및 중합체의 절단을 동시에 행할 수 있으며, 반응기의 영역에 따라 교반 날개의 개수, 모양, 크기 또는 재질 등을 달리하여, 교반축을 동일한 속도로 운전하는 경우에도 반응기의 부하 관리가 용이하고, 중합의 효율을 높일 수 있는 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기 및 이를 이용한 고흡수성 수지의 제조 방법에 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 종이기저귀 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다.
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, 여러 개의 축을 구비한 반죽기 내에서 중합겔을 파단, 냉각하면서 중합하는 열중합 방법, 및 고농도 수용액을 벨트상에서 자외선 등을 조사하여 중합과 건조를 동시에 행하는 광중합 방법 등이 알려져 있다.
상기와 같은 고흡수성 수지의 제조를 위한 중합은 일반적으로 교반 기능이 있는 반응기 내에서 열중합하거나, 회전 가능한 벨트 등을 이용하여 광중합 하는 방법이 알려져 있다.
특히, 교반 기능이 있는 반응기를 이용하여 열중합하는 경우에는, 하나의 회분식 반응조 내에서 반응을 하여 중합이 완료되면 중합된 함수겔상 중합체를 따로 배출한 후, 반응조를 청소하고, 다시 모노머 조성물을 공급하는 식의 회분식 운전을 하여야 하므로 반응 공정이 번거로우며, 생산 효율을 높이기 어려운 단점이 있어, 잘 이용되지 않는다. 한편, 상기와 같은 교반 기능이 있는 반응기에 모노머의 공급과 중합체 배출을 연속적으로 행하여 운전하는 경우에는 반응기 내에 모노머 조성물과 중합체가 공존하여 교반기의 위치에 따라 부하가 달리 걸려, 기기를 효율적으로 사용할 수 없고, 교반기와 반응기 외벽 내의 공간 위치에 따라 반응의 진행 정도가 달라 생산 효율을 높일 수 없고, 반응조 내의 위치에 따른 불균일한 반응율에 따라 최종 제조되는 고흡수성 수지의 물성을 좋게 할 수 없었다.
이에, 본 발명의 발명자들은 제조되는 고흡수성 수지의 물성을 저해하지 않으면서도, 효율적으로 고흡수성 수지를 제조하는 방법에 관해 연구를 거듭하던 중 본 발명을 완성하게 되었다.
이에 본 발명은 하나의 반응기로 고분자 중합 및 중합체의 절단을 동시에 행할 수 있으며, 반응기의 부하 관리가 용이하고, 중합의 효율을 높일 수 있는 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기 및 이를 이용한 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 반응부; 반응부에 연결되어, 모노머, 중합 개시제 및 용매를 포함하는 모노머 조성물 용액을 공급하는 모노머 조성물 공급부; 상기 모노머 조성물 공급부가 연결된 반응부의 일측 끝단으로부터 타측 끝단에 걸쳐 연결되어 있는 교반축; 상기 교반축 둘레에 설치된 복수의 교반 날개; 및 상기 반응부의 타측 끝단에 설치되어 반응부에서 중합된 중합체를 배출하는 배출부를 포함하고, 상기 반응부는 교반축의 길이방향으로 상기 반응부를 그 길이의 2/12 내지 5/12씩 분할하는 제 1 내지 제 3 반응부를 포함하고, 이들 제 1 내지 제 3 반응부 내의 교반축 둘레에는 서로 다른 개수, 모양, 크기 또는 재질의 교반 날개가 설치되어 있는 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기를 제공한다.
또한, 본 발명은 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 중합개시제, 및 용매를 포함하는 모노머 조성물을 준비하는 단계; 및 모노머 조성물을 상기의 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기의 모노머 조성물 공급부를 통해 상기 준비된 모노머 조성물을 공급하여 중합하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 제조 방법을 제공한다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기 및 고흡수성 수지의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따라, 반응부(10); 반응부에 연결되어, 모노머, 중합 개시제 및 용매를 포함하는 모노머 조성물 용액을 공급하는 모노머 조성물 공급부(16); 상기 모노머 조성물 공급부가 연결된 반응부의 일측 끝단으로부터 타측 끝단에 걸쳐 연결되어 있는 교반축(12); 상기 교반축 둘레에 설치된 복수의 교반 날개(14); 및 상기 반응부의 타측 끝단에 설치되어 반응부에서 중합된 중합체를 배출하는 배출부(18)를 포함하고, 상기 반응부는 교반축의 길이방향으로 상기 반응부를 그 길이의 2/12 내지 5/12씩 분할하는 제 1 내지 제 3 반응부를 포함하고, 이들 제 1 내지 제 3 반응부 내의 교반축 둘레에는 서로 다른 개수, 모양, 크기, 또는 재질의 교반 날개가 설치되어 있는 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기(100)가 제공된다.
도 1은 상기 구현예에 따른 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기의 개략도로, 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기(100)의 모노머 조성물 공급부(16)를 통해 고흡수성 수지 제조를 위한 모노머 조성물 용액이 공급되며, 모노머 조성물 공급과 동시에, 교반 구동부(24)의 구동에 의한 교반축(12) 회전으로 중합 반응을 개시할 수 있다. 이 때, 제 1 반응부(30)에서는 공급된 모노머 조성물 용액의 혼합 반응이 일어나고, 제 2 반응부(40)에서는 함수겔상 중합체의 중합 반응이 일어나며, 제 3 반응부(50)에서는 제 2 반응부에서 중합된 중합체의 절단이 일어나게 된다.
이때, 각각의 반응부에서 모노머 조성물 또는 겔상 중합체의 점도 등이 달라, 교반축에 부설된 교반 날개의 개수, 모양, 크기 및 재질 등이 동일할 경우, 반응부의 영역에 따라 교반축은 서로 다른 힘을 받게 되어, 심한 경우 교반축 일부 및 이를 구동하는 교반 구동부에 부하가 걸려 반응기를 안전하게 운영할 수 없는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해, 상기 구현예에 따른 고흡수성 수지 중합 반응기는 제 1 반응부, 제 2 반응부, 및 제 3 반응부에 설치된 교반 날개의 개수, 모양, 크기 또는 재질을 서로 달리하여 설계된다. 따라서, 상기 구현예에 따른 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기는 교반축을 동일한 속도로 운전하더라도, 반응부 일부 영역에서 과 부하를 받게 되는 일이 없어, 안전하게 운전이 가능하며, 중합 반응기의 수명도 늘릴 수 있을 뿐 아니라, 중합의 효율도 높일 수 있다.
또한, 반응의 진행 순서에 따라 반응기의 영역별 반응부가 달리 설계되어 모노머 조성물 공급으로부터 중합된 함수겔상 중합체의 절단까지 하나의 반응기를 이용하여 연속적으로 행할 수 있는 장점도 있다.
한편, 상기 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기는 고흡수성 수지 제조를 위해서라면, 중합 방법에 상관없이 이용될 수 있다. 바람직하게는 열중합 또는 자외선 조사를 통한 광중합 반응에 이용될 수 있는데, 광중합 반응에 이용하기 위해서는 상기 구현예에 따른 반응기의 제 1 반응부는 적어도 일방이 자외선 투과 가능하게 형성되어 있고, 이에 대응하는 위치의 제 1 반응부 상에 자외선 조사부(22)를 추가로 포함할 수 있다. 도 2는 발명의 다른 구현예에 따라, 제 1 반응부의 적어도 일방이 자외선 투과 가능하게 형성되어 있고, 이에 대응하는 위치의 제 1 반응부 상에 자외선 조사부(22)를 추가로 포함하는 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기를 간략히 나타낸 것이다. 이 때, 상기 제 1 반응부 일방의 자외선 투과 가능한 반응기 외벽(32)은 100 내지 400nm의 자외선을 투과할 수 있는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 선택될 수 있다. 바람직하게는 유리, 석영, 또는 폴리카보네이트의 재질로 설계할 수 있다. 한편, 상기 제 1 반응부의 적어도 일방의 반응기 외벽은 상기와 같이 자외선 투과 가능한 재질로 형성되거나, 개폐 가능하게 형성될 수도 있다.
한편, 상기와 같은 자외선 조사부(22) 및 제 1 반응부의 적어도 일방에 자외선 투과 가능한 반응기 외벽(32)을 추가로 포함하는 중합 반응기는 자외선 조사를 통한 광중합 반응에 유용하게 사용될 수 있다. 도 2에 따르면, 모노머 조성물 공급부(16)를 통해, 모노머 조성물이 공급되면, 자외선 조사부(22)에서의 조사 및 교반 구동부(24)의 구동에 따른 교반축(12) 교반과 동시에 중합 반응이 진행된다.
한편, 상기 구현예에 따른 중합 반응기는 자외선 조사부(22)에서 조사를 하지 않는 경우에는 열중합에 따른 고흡수성 수지 제조에도 응용될 수 있다.
본 발명의 상기 구현예들에 따른 중합반응기의 반응조의 크기 및 형태는 중합 반응시 모노머 조성물 내의 모노머 농도, 모노머 조성물의 공급속도, 교반축의 교반속도, 목적하는 1일 생산량 등에 따라 구성의 한정이 없이 적절하게 선택될 수 있다. 바람직하게는 상기 반응부는 1 내지 5m의 길이, 0.5 내지 3m의 너비 또는 높이를 갖는 원기둥, 타원기둥 또는 다각형 기둥 형태의 반응조일 수 있다. 반응부의 반응조 총 길이가 1 m 미만인 경우에는 모노머 공급 속도를 천천히 하거나, 모노머 조성물 내의 모노머 농도를 진하게 하더라도 반응기 길이에 따라 충분한 중합을 기대할 수 없고, 반응조의 길이를 5m 를 초과로 설계하는 경우에는 반응기의 핸들링이 용이하지 않다. 반응조의 높이 및 너비의 한정 이유도 상술한 반응조 길이 한정 이유와 같다. 한편, 반응조의 형태는 원기둥, 타원기둥 또는 다각형 기둥의 형태인 것이 제작 및 핸들링이 용이하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 구현예들에 따른 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기의 반응부는 교반축의 길이방향으로 각각 1/3 거리 간격으로 순차적으로 이격되어 있고, 설치된 교반 날개의 개수, 모양, 크기 또는 재질이 서로 다른 제 1 반응부, 제 2 반응부, 및 제 3 반응부로 이루어져 있는데, 구체적으로 제 1 반응부 내의 교반 날개는 10 내지 60cm 간격으로 부설된 것이 바람직하다.
제 1 반응부는 공급된 모노머 조성물 용액의 혼합이 일어나는 곳으로, 제 1 반응부에 부설된 교반 날개의 간격이 너무 멀면 모노머 조성물 용액의 충분한 혼합을 기대할 수 없고, 교반 날개의 간격이 너무 가까우면 모노머 조성물 용액의 와류로 인해, 반응기 운전이 매끄럽지 못하다.
이때, 제 1 반응부의 교반 날개는 교반축에 그 기울기에 상관없이 설계될 수 있으나, 바람직하게는 교반축 표면과 5 내지 45 도의 각도로 기울어진 나선형인 것이 바람직하다. 나선형 교반 날개의 경우, 용액의 혼합이 용이하고, 교반축에 설계하는 것이 용이하다. 한편, 교반 날개가 교반축 표면과 이루는 각도가 5 도 미만인 경우에는 모노머 조성물 용액의 혼합 효과가 미미하고, 45 도 초과의 각도로 설계되면 모노머 조성물 용액이 반응의 진행에 따라 교반축 일측으로부터 타측까지의 이동하는 것이 원활하지 못하다. 도 1은 제 1 반응부의 교반 날개가 교반축 표면과 30도의 각도로 기울어진 나선형인 일 구현예를 간략히 도시한 것이다.
한편, 상기와 같이 나선형으로 교반 날개를 제작하는 경우, 교반 날개의 나선 돌기는 그 크기의 상관이 없으나, 바람직하게는 교반축 표면을 기준으로 5 내지 30 cm 의 높이로 설계될 수 있다. 교반 날개의 나선 돌기가 교반축 표면을 기준으로 30 cm를 초과하여 설계되면, 교반 날개와 날개 사이에 반응 정체 영역이 생길 수 있고, 5cm 미만으로 설계되면, 교반 날개의 회전에 따른 모노머 조성물 용액의 혼합이 원활하지 못하다.
한편, 상기 제 1 반응부의 교반 날개는 상기 나선형 외에도, 원뿔형, 티자형, 일자형 또는 화살촉 형태로 모노머 조성물의 교반이 용이한 구성이면 구성의 한정이 없이 선택될 수 있다. 그리고, 이와 같이 교반 날개가 원뿔형, 티자형 또는 화살촉 형태로 되는 경우, 이들 교반 날개의 높이는 교반축 표면을 기준으로 5 내지 30cm 인 것이, 모노머 조성물의 원활한 혼합 및 균일한 중합 반응의 진행을 위해 바람직하다.
한편, 상기 구현예들에 따른 중합 반응기의 제 2 반응부(40)에서는 공급된 모노머 조성물의 중합 반응이 진행되는 곳으로, 제 2 반응부의 교반 날개는 5 내지 30cm 간격으로 설계될 수 있다. 제 2 반응부의 교반 날개가 5 cm 미만의 간격으로 설계되는 경우, 반응기의 부하가 급격히 상승하게 되어 불리하고, 교반 날개의 간격이 30cm를 초과하여 설계되는 경우, 중합에 따른 혼합이 용이하지 않아, 균일한 중합 반응을 기대하기 어렵다.
이때, 제 2 반응부의 교반 날개는 그 구성의 한정은 없으나, 교반축 표면과 5 내지 45도 각도로 기울어진 나선형일 수 있다. 나선형의 교반 날개의 경우 교반축에 설치가 용이하고, 교반에 따른 겔상 중합체 및 모노머 조성물의 혼합이 용이하다. 또한, 상기 나선형 교반 날개가 교반축 표면과 5도 미만의 각도로 기울어지게 설계되는 경우, 혼합 작용이 미미하여 균일한 중합도를 갖는 중합체를 기대하기 어렵고, 45도 초과의 각도로 설계되는 경우, 형성된 중합체가 제 2 반응부로 이동하는 것이 어렵게 된다.
한편, 상기 나선형 교반 날개의 나선 돌기는 그 크기의 한정은 없으나, 바람직하게는 교반축 표면을 기준으로 5 내지 30cm의 높이로 설계될 수 있다. 교반 날개의 나선 돌기가 교반축 표면을 기준으로 5cm 높이 미만으로 설계되는 경우, 혼합 작용이 미미하여 균일한 중합도를 갖는 중합체를 기대하기 어렵고, 30cm 초과의 높이로 설계되는 경우, 형성된 중합체가 제 2 반응부로 이동하는 것이 어렵다. 제 2 반응부의 교반 날개는 상술한 나선형 외에도 티자형, 일자형, 또는 화살촉 형태로 사용 가능하다. 그리고, 이와 같이 교반 날개가 원뿔형, 티자형 또는 화살촉 형태로 되는 경우, 이들 교반 날개의 높이는 교반축 표면을 기준으로 5 내지 30cm 인 것이, 모노머 조성물의 원활한 혼합 및 균일한 중합 반응의 진행을 위해 바람직하다.
상기 구현예들에 따른 중합 반응기의 제 3 반응부의 교반 날개는 5 내지 30cm 간격으로 설계될 수 있다. 제 3 반응부는 제 2 반응부에서 중합된 함수겔상 중합체의 절단이 이루어지는 영역으로, 중합된 함수겔상 중합체의 원활한 절단을 위해서는 교반 날개는 상기와 같은 간격으로 설계되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 반응부 및 제 2 반응부에서와 같이, 교반 날개는 나선형일 수 있는데, 원활한 절단을 위해서, 교반축 표면과 10 내지 45도 각도로 기울어진 나선형 교반 날개를 설계할 수 있다. 또한, 교반 날개의 나선 돌기 역시 함수겔상 중합체의 원활한 절단을 위해 바람직하게는 교반축 표면을 기준으로 10 내지 60cm 높이로 설계될 수 있다. 상기와 같은 나선형 교반 날개 외에도, 함수겔상 중합체의 절단을 위해 사용할 수 있는 형태이면 그 구성의 한정이 없이 선택될 수 있다. 바람직하게는 일자형, 티자형, 또는 화살촉 형태로 설계할 수 있다.
한편, 상술한 구현예들에 따른 중합 반응기의 제 1 반응부, 제 2 반응부 및 제 3 반응부의 교반 날개는 상기와 같이 설치 간격(교반 날개의 개수), 모양, 크기 등을 달리하여 설계될 수도 있고, 동일한 모양, 크기 및 간격을 갖고 서로 다른 재질로 설계될 수도 있다. 또는, 상술한 바와 같이 서로 다른 모양, 및/또는, 크기 및/또는 설치 간격(교반 날개의 개수)을 갖는 형태로 설계됨과 동시에 이들 재질도 서로 다르게 하여 설계할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 반응부의 교반 날개는 각각 반응부 내의 모노머 용액의 원활한 혼합, 균일한 중합을 위한 교반 및 중합된 겔의 파단을 위해 스테인레스 강(Steel Use Stainless, SUS), 특수강 또는 합금강 중 어느 하나로 설계할 수 있다.
한편, 각 반응부에서의 혼합, 중합 및 파단의 효율을 더 높이기 위해 교반축에 설치되는 교반 날개와는 별도로 반응기 내벽에 추가로 돌기를 설치하여 각 반응부에 가해지는 기기 부하를 조절할 수 있다. 각 반응부의 반응기 내벽에 추가로 설치되는 돌기의 간격은 그 구성의 한정은 없으나, 교반축에 설치되는 교반 날개의 부설 간격을 고려하여 바람직하게 10 내지 60cm의 간격으로 부설할 수 있다. 그리고, 상기 반응기 내벽에 부설되는 돌기와 교반 날개는 교반 중 서로 맞물리는 일이 없도록 반응기를 설계하는 것이 바람직하다.
이때, 돌기의 모양은 각각의 반응부 영역에 따라 서로 다르게 또는 같게 설계될 수 있고, 재질 또한 마찬가지이다. 돌기의 모양 역시 각 반응부 영역의 반응 부하를 조절할 수 있는 구성이면 그 구성의 한정이 없다. 상기와 같이 반응기 외벽에 부설된 돌기는 기기 부하의 관리를 용이하게 하고, 중합 효율을 높일 수 있게 한다.
그리고, 상술한 구현예들에 따른 중합 반응기의 내벽, 교반 날개 및 교반축으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상은 테프론 또는 실리콘으로 코팅된 것일 수 있다. 이와 같이 반응기의 내벽, 교반 날개, 및 교반축 등을 테프론 또는 실리콘으로 코팅을 하는 경우 모노머 조성물 또는 이들로부터 중합된 함수겔상 중합체가 반응기의 내벽, 교반 날개 또는 교반축 등에 들러 붙는 일이 없어 중합 효율을 높일 수 있다.
한편, 같은 목적으로 상술한 구현예들에 따른 중합 반응기의 내벽, 교반 날개 및 교반축으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상은 표면이 일렉트로 플러싱(electro flushing)된 것일 수 있다. 이와 같이, 반응기 내벽, 교반 날개 또는 교반축 등의 표면을 일렉트로 플러싱하는 경우 매끈한 표면을 얻을 수 있어, 모노머 조성물 또는 이들로부터 중합된 함수겔상 중합체가 반응기의 내력, 교반 날개 또는 교반축 등에 들러붙는 일이 없어 중합 효율을 높일 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 구현예들에 따른 중합 반응기를 이용하여 고흡수성 수지를 제조하는 방법을 제공한다.
일 구현예에 따라, 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 중합개시제, 및 용매를 포함하는 모노머 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 모노머 조성물을 상술한 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기(100)의 모노머 조성물 공급부(16)를 통해 상기 준비된 모노머 조성물을 공급하여 중합하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 제조 방법이 제공된다.
이때, 상기 중합 개시제는 열중합 또는 자외선 조사에 따른 광중합에 따라 서로 다른 중합 개시제를 사용할 수 있다.
중합개시제 중 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 열개시제에 대해서는 Odian 저서인 Principle of Polymerization(Wiley, 1981sus), p203에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.
한편, 광중합 개시제로는 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. 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.
한편, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 수용액 상태로 중합하는 것이 바람직한데, 모노머 조성물에 포함되는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 통상 사용되는 단량체라면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다. 크게, 음이온성 단량체와 그 염, 비이온계 친수성 함유 단량체, 및 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그의 4급화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
구체적으로 그 종류로는 아크릴산, 메타아크릴산, 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 4급화물 등이 있다.
한편, 상기 모노머 조성물 중 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도는 중합 시간 및 반응 조건(모노머 조성물의 공급 속도, 열 또는 자외선 조사 시간, 조사 범위, 및 조사 강도, 벨트의 너비, 길이 및 이동 속도 등)등을 고려하여 적절히 선택하여 사용할 수 있으나, 바람직하게는 30 내지 60 중량%로 할 수 있다. 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도가 30중량% 미만인 경우, 중합속도가 느려 경제성 면에서 분리하며, 60중량%를 초과한 경우 중합된 함수겔상 중합체의 분쇄 효율이 낮아져 중합체의 관리측면에서 불리하다. 물 이외의 용매를 필요에 따라 추가 또는 병용하여도 되며, 이러한 용매의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다.
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 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
한편, 상기와 같은 고흡수성 수지의 제조 방법은 바람직하게 모노머 조성물의 공급과 중합된 함수겔상 중합체의 배출을 연속적으로 행하여 진행될 수 있다. 이때, 모노머 조성물의 공급속도는 공급되는 모노머 조성물 내의 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도, 중합 반응 속도, 반응기 부피, 및 교반축의 교반 속도 등을 고려하여 적절히 설계하여 공급할 수 있다. 바람직하게는 5000kg/hr 내지 40000kg/hr의 속도로 공급할 수 있다.
한편, 교반축의 교반 속도 역시, 모노머 조성물의 공급 속도, 모노머 조성물 내의 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도, 중합 반응 속도, 및 반응기 부피 등의 반응 조건을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 바람직하게는 5 내지 60rpm의 속도로 교반하여 운전할 수 있다. 5 rpm 미만의 속도로 교반축을 교반하는 경우, 지나친 속도 저하로 만족할 만한 생산성을 기대할 수 없고, 60 rpm 초과의 속도로 교반축을 교반하는 경우, 중합이 완전하게 이루어지지 않은 모노머가 빨리 토출될 수도 있다.
상기와 같은 제조 방법을 통해 배출부(18)를 통해 배출되는 함수겔상 중합체는 평균 입경이 5 내지 30 mm의 범위에 있다.
한편, 상기와 같은 방법에 따라 중합 반응기(100)의 배출부(18)를 통해 배출되는 중합체를 건조한 후, 상기 건조된 중합체를 부피 평균 입경 150㎛ 내지 900㎛로 분쇄하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기와 같은 건조 및 분쇄 단계를 거친 후에, 고흡수성 수지 분말의 형태를 얻을 수 있게 된다.
분말 형태의 수지의 준비를 위해서 주로 쓰이는 분쇄 장치로는 핀 밀(pin mill), 해머 밀(hammer mill), 스크류 밀, 롤 밀, 조크러셔(Jaw Crusher) 및 디스크밀(Disc Mill)로 이루어진 분쇄장치 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기와 같은 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기는 기기 부하 관리가 용이하고, 중합 효율이 높아 고흡수성 수지 제조 분야에 널리 유용하게 사용될 수 있다.
상기와 같은 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기는 하나의 반응기로 고분자 중합 및 중합체의 절단을 동시에 행할 수 있으며, 반응기의 영역에 따라 교반 날개의 개수, 모양, 크기 또는 재질 등을 달리하여, 교반축을 동일한 속도로 운전하는 경우에도 반응기의 부하 관리가 용이하고, 중합의 효율을 높일 수 있어, 고흡수성 수지의 제조에 관한 산업 분야에 유용하게 이용될 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기를 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기를 도시한 개략도이다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
<고흡수성 수지 제조용
모노머
조성물 및 촉매의 준비>
18 Kg 아크릴산 및 16 Kg 가성소다(50%)와 19Kg의 물을 일정한 비율로 펌프를 이용하여 공급한 후, 미리 혼합하여 냉각을 시키고, 3%의 PEG(400)DA-Acrylic Acid의 Solution을 공급하였다. 이후 N2를 이용하여 용액 내에 포함된 산소를 제거하고, 모노머 조성물을 준비하였다. 중합 반응의 촉매로 0.05% 아스코빈산과 0.05% 과산화수소 수용액을 준비하여, 별도 저장조로부터 순차적으로 공급하였다. 모노머 조성물은 6Kg/hr의 속도로 공급하고, 촉매는 0.18kg/hr의 속도로 공급을 하여 중합반응을 진행하였다.
<고흡수성 수지 제조용 중합 반응기의 제작>
실시예
1
실험을 위한 중합 반응기로 하기와 같은 중합 반응기를 별도로 제작하였다. 반응조의 길이(L), 직경(D)의 비율 L/D 2.5로 제작을 하였으며, 반응조의 전체 길이(L)는 2 m로 원기둥형으로 제작하였다.
교반날개의 경우 나선형으로 교반축 표면과 45도 각도로 기울어지도록 설계하였고, 교반날개 간 간격은 반응조 길이를 따라 모노머 조성물 공급부로부터 길이의 1/3 부분의 구역은 20 cm 간격으로, 반응조 길이를 따라 모노머 조성물의 공급부로부터 길이의 1/3에서 2/3 부분까지는 10 cm 간격으로, 나머지 부분은 8 cm 간격으로 제작하였다. 그리고, 교반날개의 높이는 교반축 표면을 기준으로 5 cm 높이로 제작하였다. 한편, 이와 같은 중합 반응기를 이용하여 중합 반응을 진행할 때, 중합 반응기의 교반축 교반속도는 11 rpm 으로 고정하여 운전하였다.
실시예
2
교반 날개에 테프론 코팅을 한 것만을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 같은 중합 반응기를 준비하였다.
실시예
3
나선형으로 교반축 표면과 45도 각도로 기울어지도록 설계한 교반 날개를 교반 날개 간격이 20cm가 되도록, 반응조 길이를 따라 모노머 조성물 공급부로부터 길이의 1/3 부분의 구역에 설치하였고, 나선형으로 교반축 표면과 45도로 기울어지도록 설계한 교반 날개를 교반 날개 간격이 10cm가 되도록, 반응조 길이를 따라 모노머 조성물 공급부로부터 길이의 1/3 에서 2/3 부분의 구역에 설치하였고, 나머지 부분에는 교반축 표면과 30도로 기울어지도록 설계한 교반 날개를 교반 날개 간격이 8cm 가 되도록 반응조의 나머지 부분에 설치한 점을 제외하고는 실시예 1에서와 같게 설계한 중합 반응기를 준비하였다.
비교예
1
교반날개의 높이가 5cm인 일자형태의 교반날개를 반응조 길이를 따라 동일하게 10cm 간격으로 설치한 점을 제외하고는 실시예 1에서와 같게 설계한 중합 반응기를 준비하였다.
비교예
2
교반축의 표면과 45도로 고정되게 설치된 나선형의 교반날개를 사용한 점을 제외하고는 비교예 1 과 같게 설계한 중합 반응기를 준비하였다.
한편, 상기 실시예 및 비교예들의 반응조의 교반 날개의 재질은 모두 스테인레스 강(Steel Use Stainless, SUS)였다.
<고흡수성 수지의 제조>
상술한 실시예들 및 비교예들에 따른 중합 반응기를 이용하여, 상기에서 준비된 고흡수성 수지 원료 물질을 투입하여, 80℃ 조건에서 용액중합 반응을 진행하였다.
실시예들 및 비교예에 따른 중합 반응기를 이용하여, 배출구를 통해 배출된 함수겔상 중합체의 물성 특성을 표 1 에 간단히 표시하였다.
또한, 각각의 중합 반응기에 따라 제조된 함수겔상 중합체를 180℃ 오븐(Oven)에서 1 시간 조건에서 동일한 조건으로 건조한 후, 롤 밀을 이용하여 분쇄한 후의 고흡수성 수지 분말의 물성을 하기와 같이 테스트 하여, 표 1에 나타내었다. 함수겔상 중합체의 물성 및 고흡수성 수지 분말의 물성은 하기와 같은 방법으로 평가하였다.
<
함수겔상
중합체 및 고흡수성 수지 분말의 물성 평가>
1.
함수겔상
중합체의 물성 평가
1-1) 함수겔상 중합체의 입자크기 및 입도 분석
함수겔상 중합체의 입자크기는 대표군으로 표현되는 샘플 각각의 크기를 현미경을 이용 측정하여 평균으로서 평가를 진행하였다.
1-2) 함수겔상 중합체의 함수율 측정
함수겔상 중합체의 함수율 측정방법은 10g의 중합체를 105℃의 오븐에 12시간 건조를 함으로써 다음과 같은 식으로 함수율을 측정하였다.
함수율=[(건조 전 무게)-(건조 후 무게)]/건조 중합체 무게*100
1-3) 함수겔상 중합체의 전환율 측정
전환율은 중합 직후에 5mmⅩ5mm 의 크기로 자른 샘플을 증류수 1000ml에 3 시간 동안 용출시킨 후, 잔존 모노머량을 측정하여 고흡수성 수지로의 전환율로 환산하는 방법으로 평가하였다.
2. 고흡수성 수지 분말의 물성 평가
2-1) 보수능 측정
보수능은 분쇄된 분말의 Size를 300~600㎛로 분취하여, 티백에 0.1g를 넣은 뒤 0.9% 식염수액에 30분간 담가둔 후 250G의 원심분리기에 3 분간 탈수하여 흡수된 량을 계산하였다.
2-2) 수가용 성분
수가용 성분은 분쇄된 분말의 size를 300~600㎛로 분취하여, 삼각플라스크에 1.0g을 넣은 뒤 0.9% 식염수액에 200g을 넣은 뒤 500rpm의 교반기에 16시간 교반하여 수가용 성분을 측정하였으며, 30분간 담가둔 후 250G의 원심분리기에 3 분간 탈수하여 흡수된 량을 계산하였다.
상기 측정방법은 EDANA WSP 270.2를 근간으로 측정을 하였다.
2-3) 가압흡수능(AUP, Absorbency against Pressure)
가압흡수능의 경우 Edana WSP 242.2의 방법으로 측정을 하였고, 샘플은 동일한 방법으로 가교후 처리후 물성을 측정하였다.
3. 중합 반응기의 부하 측정
중합기의 부하측정은 중합기의 축을 가동할 수 있는 전력(A)의 소모량을 통하여 중합기의 부하를 측정하였다. 즉, 일정한 교반속도를 유지할 수 있도록 필요한 전력량을 측정하여 중합기의 토크로 전환하여, 중합 반응기의 부하를 측정하였다.
| 중합 반응기 | 함수겔상 중합체 | 고흡수성 수지 분말 | ||||||
| 부하 (N·m) |
시간당 토출량 (Kg/hr) |
부피 평균입경 (mm) |
함수율 (wt%) |
전환율 (%) |
보수능 (g/g) |
수가용성분(%) | AUP(g/g) | |
| 실시예 1 | 73 | 2.8 | 13 | 50 | 99.0 | 43 | 13.8 | 27 |
| 실시예 2 | 68 | 2.8 | 12 | 51 | 99.2 | 45 | 14.5 | 26 |
| 실시예 3 | 70 | 2.9 | 13 | 47 | 99.1 | 44 | 14 | 27 |
| 비교예 1 | 92 | 2.5 | 19 | 50 | 99.2 | 43 | 16 | 25 |
| 비교예 2 | 84 | 2.5 | 17 | 51 | 89.3 | 41 | 16 | 24.8 |
상기 표 1 에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예에 따른 중합 반응기로 중합 반응을 진행하는 경우 중합 반응기에 걸리는 반응기 부하가 실시예에 따른 중합 반응기로 중합 반응을 진행하는 경우보다, 적어도 1.15배 이상의 기기 부하가 걸리는 것을 알 수 있었다. 그리고, 비교예에 따른 중합 반응기로 중합 반응을 진행하는 경우 시간당 토출량도 실시예의 것보다 적게 나타나 생산성 측면에서도 열악함을 알 수 있었다.
또한, 제 1 내지 제 3 반응부의 각 반응부에 서로 다른 개수, 모양, 크기 또는 재질의 교반 날개가 설치된 실시예에 따른 중합 반응기로 중합 반응을 진행하는 경우, 각 반응부에 동일한 개수, 모양, 크기 및 재질의 교반 날개가 설치된 비교예에 따른 중합 반응기로 중합 반응을 진행하는 경우보다, 평균입경이 작게 분포됨을 알 수가 있으며, 이는 이후 공정인 건조단계에서 보다 원할한 건조를 할 수 있음을 의미한다. 따라서, 원할한 건조 단계의 진행에 따른 전체 고흡수성 수지의 생산 효율 향상을 기대할 수 있다.
한편, 고흡수성 수지의 보수능은 수분을 흡수하는 성능의 평가에 관한 것으로, 고흡수성 수지의 기본적인 성능에 관련된다. 이에 비해, 고흡수성 수지의 가압흡수능(AUP)은 일정 압력 하에서 수분을 흡수하는 성능의 평가에 관한 것이며, 수가용 성분은 고흡수성 고흡수성 수지 중의 물에 가용화될 수 있는 성분의 함량, 예들 들어, 저분자량 중합 성분의 함량에 관한 것이다.
그런데, 일반적으로 보수능 및 AUP가 높을수록 고흡수성 수지의 물성이 우수한 것으로 평가될 수 있고, 또한, 수가용 성분이 낮을수록 고흡수성 수지가 기저귀 등의 생활 용품에 적용되었을 때, 축축함 등에 의한 사용자의 불쾌감이 적어 고흡수성 수지의 물성이 우수한 것으로 평가될 수 있다.
다만, 일반적으로 보수능이 높을수록 AUP가 낮아지고 수가용 성분의 함량이 높아지는 것으로 알려져 있어, 고흡수성 수지의 전체적인 물성을 향상시키는 데에는 어려운 점이 있었다.
그런데, 실시예 1 내지 3에서 제조된 고흡수성 수지는 서로 다른 개수, 모양, 크기 또는 재질의 교반 날개가 설치된 3개의 반응부가 구비된 중합 반응기에서 제조되어, 모노머 조성물의 혼합 및 중합, 분쇄 등이 균일하게 이루어져 보다 우수한 물성을 나타냄이 확인되었다.
보다 구체적으로, 실시예 1 내지 3의 고흡수성 수지는 모노머로부터 수지로의 전환율이 높을 뿐 아니라, 실시예에 따라 제조된 고흡수성 수지는 보수능 및 AUP가 비교예에 따라 제조된 고흡수성 수지와 비교하여 동등 이상이면서도, 수가용 성분은 낮게 나타나, 비교예에 따른 고흡수성 수지 보다 훨씬 우수한 물성을 나타냄을 알 수 있었다.
이를 통해, 본 발명의 중합 반응기를 이용하는 경우, 중합반응기의 부하를 적게하고, 생산 효율을 높일 수 있을 뿐 아니라, 모노머 조성물의 균일한 혼합, 균일한 중합 반응을 통해 보다 물성이 우수한 고흡수성 수지를 얻을 수 있음을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기
10 : 반응부 12 : 교반축
14 : 교반 날개 16 : 모노머 조성물 공급부
18 : 배출부 20 : 반응기 외벽
22 : 자외선 조사부 24 : 교반 구동부
30 : 제 1 반응부
32: 제 1 반응부의 반응기 외벽
40 : 제 2 반응부
50 : 제 3 반응부
10 : 반응부 12 : 교반축
14 : 교반 날개 16 : 모노머 조성물 공급부
18 : 배출부 20 : 반응기 외벽
22 : 자외선 조사부 24 : 교반 구동부
30 : 제 1 반응부
32: 제 1 반응부의 반응기 외벽
40 : 제 2 반응부
50 : 제 3 반응부
Claims (18)
- 반응부;
반응부에 연결되어, 모노머, 중합 개시제 및 용매를 포함하는 모노머 조성물 용액을 공급하는 모노머 조성물 공급부;
상기 모노머 조성물 공급부가 연결된 반응부의 일측 끝단으로부터 타측 끝단에 걸쳐 연결되어 있는 교반축;
상기 교반축 둘레에 설치된 복수의 교반 날개; 및
상기 반응부의 타측 끝단에 설치되어 반응부에서 중합된 중합체를 배출하는 배출부를 포함하고,
상기 반응부는 교반축의 길이방향으로 상기 반응부를 그 길이의 2/12 내지 5/12씩 분할하는 제 1 내지 제 3 반응부를 포함하고, 이들 제 1 내지 제 3 반응부 내의 교반축 둘레에는 서로 다른 개수, 모양, 크기 또는 재질의 교반 날개가 설치되어 있는 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반응부는 적어도 일방이 자외선 투과 가능하게 형성되어 있고, 이에 대응하는 위치의 제 1 반응부 상에 자외선 조사부가 더 형성되어 있는 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 반응부의 자외선 투과 가능한 반응기 외벽은 유리, 석영, 또는 폴리카보네이트의 재질인 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 반응부는 1 내지 5 m 의 길이, 0.3 내지 2 m의 너비 또는 높이를 갖는 원기둥, 타원기둥 또는 다각형 기둥 형태의 반응조인 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반응부 내의 교반 날개는 10 내지 60 cm 간격으로 부설되고, 상기 제 2 반응부 및 제 3 반응부의 교반 날개는 5 내지 30cm 간격으로 부설된 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 반응부의 교반 날개는 교반축 표면과 5 내지 45도 각도로 기울어진 나선형인 중합 반응기. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 반응부 및 제 2 반응부의 교반 날개의 나선 돌기의 높이는 교반축 표면을 기준으로 5 내지 30cm 이고, 제 3 반응부의 교반 날개의 나선 돌기의 높이는 교반축 표면을 기준으로 10 내지 60cm인 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반응부 및 제 2 반응부의 교반 날개의 높이는 교반축 표면을 기준으로 5 내지 30cm 이고, 제 3 반응부의 교반 날개의 높이는 교반축 표면을 기준으로 10 내지 60cm인 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 반응부의 교반 날개는 원뿔형, 티자형, 일자형 및 화살촉 형태에서 선택되는 어느 하나의 형태이고, 상기 제 2 반응부 및 제 3 반응부의 교반 날개는 각각 독립적으로 티자형, 일자형 또는 화살촉 형태인 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 반응부의 교반 날개는 스테인레스 강(Steel Use Stainless, SUS), 특수강 또는 합금강 중 어느 하나로 형성된 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 중합 반응기의 내벽, 교반 날개 및 교반축으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상은 테프론 또는 실리콘으로 코팅된 것인 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 중합 반응기의 내벽, 교반 날개, 및 교반축으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상은 표면이 일렉트로 플러싱된 것인 중합 반응기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 반응부의 반응기 내벽에 10 내지 60cm 간격으로 부설된 돌기를 추가로 포함하는 중합 반응기. - 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 중합개시제, 및 용매를 포함하는 모노머 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 모노머 조성물을 제 1 항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 중합 반응기의 모노머 조성물 공급부를 통해 상기 준비된 모노머 조성물을 공급하여 중합하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지를 제조하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,
모노머 조성물의 공급과 중합된 함수겔상 중합체의 배출이 연속적으로 이루어지는 고흡수성 수지의 제조 방법. - 제 14 항에 있어서,
교반축을 5 내지 60rpm의 속도로 교반하여 중합 반응을 진행하는 고흡수성 수지의 제조 방법. - 제 14 항에 있어서,
중합체 배출부를 통해 배출되는 함수겔상 중합체의 부피 평균 입경이 5 내지 30mm인 고흡수성 수지의 제조 방법. - 제 14 항에 있어서,
배출부를 통해 배출되는 중합체를 건조하는 단계; 및
상기 건조된 중합체를 부피 평균 입경 150 내지 900㎛로 분쇄하는 단계를 추가로 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
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