KR20160067725A - 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법 - Google Patents

고흡수성 수지 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법은, 베이스 수지의 표면 가교 정도를 조절하여 우수한 용액 투과성을 가질 뿐만 아니라 높은 보수능 및 가압 흡수능을 나타낼 수 있다는 특징이 있다.

Description

고흡수성 수지 및 이의 제조 방법{SUPER ABSORBENT POLYMER AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 용액 투과도가 우수한 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
고흡수성 수지(super absorbent polymer, SAP)란 자체 무게의 약 5백 내지 1천배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 합성 고분자 물질로서, SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등으로도 불리우고 있다. 고흡수성 수지는 생리 용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 어린이용 종이 기저귀 등의 위생 용품, 원예용 토양 보수제, 토목용 지수재, 육묘용 시트, 식품 유통 분야에서의 신선도 유지제 등 다양한 재료로 널리 사용되고 있다.
이러한 고흡수성 수지를 제조하는 방법으로는 역상 현탁 중합에 의한 방법 또는 수용액 중합에 의한 방법 등이 알려져 있다. 그 중 역상 현탁 중합을 통한 고흡수성 수지의 제조에 대해서는 예를 들면 일본 특개소 56-161408, 특개소 57-158209, 및 특개소 57-198714 등에 개시되어 있다. 그리고, 수용액 중합을 통한 고흡수성 수지의 제조는 여러 개의 축이 구비된 반죽기 내에서 함수겔상 중합체를 파단 및 냉각하면서 중합하는 열 중합 방법과, 벨트 상에서 고농도의 수용액에 자외선 등을 조사하여 중합과 건조를 동시에 행하는 광 중합 방법 등이 알려져 있다.
한편, 고흡수성 수지의 중요한 물성 중 하나인 흡수 속도는 기저귀와 같이 피부에 닿는 제품의 표면 dryness와 연관되어 있다. 일반적으로 이러한 흡수 속도는 고흡수성 수지의 표면적을 넓히는 방법으로 향상시킬 수 있다.
일 예로, 발포제를 사용하여 고흡수성 수지의 입자 표면에 다공성 구조를 형성시키는 방법이 적용되고 있다. 하지만, 일반적인 발포제로는 충분한 양의 다공성 구조를 형성시킬 수 없어 흡수 속도의 증가폭이 크지 않은 단점이 있다.
다른 예로, 고흡수성 수지의 제조 과정에서 수득되는 미분을 재조립하여 불규칙한 형태의 다공성 입자를 형성시킴으로써 표면적을 넓히는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법을 통해 고흡수성 수지의 흡수 속도는 향상될 수 있더라도, 수지의 원심분리 보수능(CRC)과 가압 흡수능(AUL)이 상대적으로 저하되는 한계가 있다. 이처럼 고흡수성 수지의 흡수 속도, 보수능, 가압 흡수능 등의 물성은 트레이드-오프(trade-off)의 관계에 있어, 이들 물성을 동시에 향상시킬 수 있는 제조 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 베이스 수지의 표면 가교 정도를 조절하여 우수한 용액 투과성을 가질 뿐만 아니라 높은 보수능 및 가압 흡수능을 나타내는 고흡수성 수지 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 산성기를 포함하고 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 중합시킨 베이스 수지를 표면 가교시킨 가교 중합체를 포함하는 고흡수성 수지에 있어서,
상기 베이스 수지의 겔 강도가 4000 내지 5000 Pa이고, 상기 가교 중합체의 겔 강도가 상기 베이스 수지의 겔 강도의 1.4배 이상이고,
상기 가교 중합체의 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP, g/g)이 22 이상이고
상기 가교 중합체의 원심분리 보수능(CRC, g/g)이 28 이상이고,
상기 가교 중합체의 용액 투과도(SFC, 10-7 ㎤·sec/g)가 30 이상이고,
상기 가교 중합체의 원심분리 보수능(CRC) 및 용액 투과도(SFC)가 하기 계산식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 수지를 제공한다:
[계산식 1]
CRC + (SFC/10) > 34.
상기와 같이 본 발명에 따른 고흡수성 수지는, 상기 범위의 겔 강도를 가지는 베이스 수지의 표면 가교 정도를 조절하여 가교 중합체의 겔 강도가 베이스 수지의 겔 강도 대비 상기 범위로 조절함으로써, 우수한 용액 투과성을 가질 뿐만 아니라 높은 보수능 및 가압 흡수능을 나타낼 수 있다는 특징이 있다.
상기 단량체 조성물에 포함되는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 통상적으로 사용되는 임의의 단량체일 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
R1-COOM1
상기 화학식 1에서,
R1는 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고,
M1는 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.
바람직하게는, 상기 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들 산의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 이처럼 수용성 에틸렌계 불포화 단량체로 아크릴산 또는 그 염을 사용할 경우 흡수성이 향상된 고흡수성 수지를 얻을 수 있어 유리하다. 이 밖에도 상기 단량체로는 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메트)아크릴로일프로판술폰산 또는 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산, (메트)아크릴아미드, N-치환(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, (N,N)-디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, (N,N)-디메틸아미노프로필 (메트)아크릴아미드 등이 사용될 수 있다.
여기서, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 산성기를 가지며, 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 단량체를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알칼리 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다.
이때, 상기 단량체의 중화도는 40 내지 95 몰%, 또는 40 내지 80 몰%, 또는 45 내지 75 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 달라질 수 있지만, 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.
또한, 상기 단량체 조성물 중 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도는 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려하여 적절히 조절될 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 90 중량%, 또는 40 내지 65 중량%일 수 있다. 이러한 농도 범위는 고농도 수용액의 중합 반응에서 나타나는 겔 효과 현상을 이용하여 중합 후 미반응 단량체를 제거할 필요가 없도록 하면서도, 후술할 중합체의 분쇄시 분쇄 효율을 조절하기 위해 유리할 수 있다. 다만, 상기 단량체의 농도가 지나치게 낮아지면 고흡수성 수지의 수율이 낮아질 수 있다. 반대로, 상기 단량체의 농도가 지나치게 높아지면 단량체의 일부가 석출되거나 중합된 함수겔상 중합체의 분쇄시 분쇄 효율이 떨어지는 등 공정상 문제가 생길 수 있고, 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다.
상기 표면 가교는 베이스 수지 입자 표면의 가교 결합 밀도를 증가시키는 방법으로서, 특히 본 발명에서는 베이스 수지의 표면 가교 정도를 조절하여 가교 중합체의 물성을 향상시키는 것으로, 이에 사용되는 가교제 및 표면 가교 방법은 후술하기로 한다.
한편, 상기 겔 강도는 베이스 수지 또는 가교 중합체에 1시간 동안 생리 식염수(0.9 중량% 염화 나트륨 수용액)를 흡수시켜 팽윤시킨 후에 측정한 고흡수성 수지의 수평 방향 겔 강도를 의미하며, 이때 레오미터를 사용하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)은 하기 계산식 2로 표시될 수 있다:
[계산식 2]
AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/ W0(g)
상기 계산식 2에서,
W0(g)는 고흡수성 수지의 무게(g)이고,
W3(g)는 고흡수성 수지의 무게 및 상기 고흡수성 수지에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이고,
W4(g)는 하중(0.7 psi) 하에 1시간 동안 상기 고흡수성 수지에 수분을 공급한 후의 수분이 흡수된 고흡수성 수지의 무게 및 상기 고흡수성 수지에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이다.
또한, 상기 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)는 하기 계산식 3에 따라 표시될 수 있다:
[계산식 3]
CRC(g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1
상기 계산식 3에서,
W0(g)는 고흡수성 수지의 무게(g)이고,
W1(g)는 고흡수성 수지를 사용하지 않고, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에 측정한 장치 무게이고,
W2(g)는 상온에 0.9 질량%의 생리 식염수에 고흡수성 수지를 30분 동안 침수한 후에, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에 고흡수성 수지를 포함하여 측정한 장치 무게이다.
바람직하게는, 상기 가교 중합체의 원심분리 보수능(CRC, g/g)이 29 이상이고, 보다 바람직하게는 30 이상이다.
또한, 상기 용액 투과도(SFC)는 Darcy의 법칙 및 정상류법(예컨대, "Absorbency", edited by P. K. Chatterjee, Elsevier 1985, pp. 42-43 and Chemical Engineering, Vol. II, 3rd edition, J. M. Coulson and J. F. Richarson, Pergamon Press, 1978, pp. 125-127)을 사용한 방법을 참고하여 측정할 수 있으며, 미국특허 등록번호 제5,562,646호의 컬럼 54 내지 59에 기재된 방법에 따라 측정할 수 있다.
고흡수성 수지의 제조 방법
상기 본 발명에 따른 고흡수성 수지는 하기의 단계를 포함하는 제조 방법으로 제조할 수 있다.
1) 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물을 열 중합 또는 광 중합하여 함수겔상 중합체를 형성하는 단계,
2) 상기 분쇄된 함수겔상 중합체를 건조하는 단계,
3) 상기 건조된 중합체를 분쇄하는 단계, 및
4) 상기 분쇄된 중합체를 표면 가교 반응하는 단계.
이하 각 단계별로 본 발명을 상세히 설명한다.
함수겔상 중합체의 형성 단계(단계 1)
먼저, 상기 고흡수성 수지의 제조 방법에는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물을 열 중합 또는 광 중합하여 함수겔상 중합체를 형성하는 단계가 포함된다.
상기 단량체 조성물에 포함되는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 앞서 설명한 바와 같다.
또한, 상기 단량체 조성물에는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 중합 개시제가 포함될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 중합 개시제로는 중합 방법에 따라 열 중합 개시제 또는 광 중합 개시제 등이 사용될 수 있다. 다만, 광 중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 열 중합 개시제가 추가로 포함될 수 있다.
여기서, 상기 광 중합 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 선택된 하나 이상의 화합물이 사용될 수 있다. 그 중 아실포스핀의 구체 예로서, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)가 사용될 수 있다. 보다 다양한 광 중합 개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier 2007년)"의 115 페이지에 개시되어 있으며, 이를 참조할 수 있다.
그리고, 상기 열 중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소, 및 아스코르빈산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이 사용될 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate; (NH4)2S2O8) 등을 예로 들 수 있다. 또한, 아조(Azo)계 개시제로는 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)) 등을 예로 들 수 있다. 보다 다양한 열 중합 개시제에 대해서는 Odian 저서인 "Principle of Polymerization(Wiley, 1981년)"의 203 페이지에 개시되어 있으며, 이를 참조할 수 있다.
이러한 중합 개시제는 상기 단량체 조성물에 대하여 약 0.001 내지 1 중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 즉, 상기 중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고 최종 제품에 잔존 모노머가 다량으로 추출될 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 중합 개시제의 농도가 지나치게 높을 경우 네트워크를 이루는 고분자 체인이 짧아져 수가용 성분의 함량이 높아지고 가압 흡수능이 낮아지는 등 수지의 물성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
한편, 상기 단량체 조성물에는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 중합에 의한 수지의 물성을 향상시키기 위한 가교제("내부 가교제")가 더 포함될 수 있다. 상기 가교제는 함수겔상 중합체를 내부 가교시키기 위한 것으로서, 상기 함수겔상 중합체의 표면을 가교시키기 위한 가교제("표면 가교제")와는 별개로 사용될 수 있다.
상기 내부 가교제로는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 중합시 가교 결합의 도입을 가능케 하는 것이라면 어떠한 화합물도 사용 가능하다. 비제한적인 예로, 상기 내부 가교제는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 부탄다이올다이(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥산다이올다이(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리아릴아민, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 또는 에틸렌카보네이트와 같은 다관능성 가교제가 단독 사용 또는 2 이상 병용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 내부 가교제는 상기 단량체 조성물에 대하여 약 0.001 내지 1 중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 즉, 상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 낮을 경우 수지의 흡수 속도가 낮아지고 겔 강도가 약해질 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 높을 경우 수지의 흡수력이 낮아져 흡수체로서는 바람직하지 않게 될 수 있다.
이 밖에도, 상기 단량체 조성물에는 필요에 따라 증점제, 가소제, 보존 안정제, 산화 방지제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
그리고, 이러한 단량체 조성물은 전술한 단량체, 중합 개시제, 내부 가교제 등의 원료 물질이 용매에 용해된 용액의 형태로 준비될 수 있다.
이때 사용 가능한 용매로는 전술한 원료 물질들을 용해시킬 수 있는 것이라면 그 구성의 한정 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매로는 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 자일렌, 부티로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트, N,N-디메틸아세트아미드, 또는 이들의 혼합물 등 사용될 수 있다.
그리고, 상기 단량체 조성물의 중합을 통한 함수겔상 중합체의 형성은 통상적인 중합 방법으로 수행될 수 있으며, 그 공정은 특별히 한정되지 않는다. 비제한적인 예로, 상기 중합 방법은 중합 에너지원의 종류에 따라 크게 열 중합과 광 중합으로 나뉘는데, 상기 열 중합을 진행하는 경우에는 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있으며, 광 중합을 진행하는 경우에는 이동 가능한 컨베이어 벨트가 구비된 반응기에서 진행될 수 있다.
일 예로, 교반축이 구비된 니더와 같은 반응기에 상기 단량체 조성물을 투입하고, 여기에 열풍을 공급하거나 반응기를 가열하여 열 중합함으로써 함수겔상 중합체를 얻을 수 있다. 이때, 반응기에 구비된 교반축의 형태에 따라 반응기 배출구로 배출되는 함수겔상 중합체는 수 밀리미터 내지 수 센티미터의 입자로 얻어질 수 있다. 구체적으로, 얻어지는 함수겔상 중합체는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도 등에 따라 다양한 형태로 얻어질 수 있는데, 통상 (중량 평균) 입경이 2 내지 50 mm인 함수겔상 중합체가 얻어질 수 있다.
그리고, 다른 일 예로, 이동 가능한 컨베이어 벨트가 구비된 반응기에서 상기 단량체 조성물에 대한 광 중합을 진행하는 경우에는 시트 형태의 함수겔상 중합체가 얻어질 수 있다. 이때 상기 시트의 두께는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도에 따라 달라질 수 있는데, 시트 전체가 고르게 중합될 수 있도록 하면서도 생산 속도 등을 확보하기 위하여, 통상적으로 0.5 내지 5 cm의 두께로 조절되는 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 형성되는 함수겔상 중합체는 약 40 내지 80 중량%의 함수율을 나타낼 수 있다. 여기서, 함수율은 함수겔상 중합체의 전체 중량에서 수분이 차지하는 중량으로서, 함수겔상 중합체의 중량에서 건조 상태의 중합체의 중량을 뺀 값일 수 있다. 구체적으로, 적외선 가열을 통해 중합체의 온도를 올려 건조하는 과정에서 중합체 중의 수분 증발에 따른 무게 감소분을 측정하여 계산된 값으로 정의될 수 있다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 180℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180℃에서 유지하는 방식으로 총 건조 시간은 온도 상승 단계 5분을 포함하여 20분으로 설정될 수 있다.
함수겔상 중합체를 건조하는 단계(단계 2)
한편, 상기 고흡수성 수지의 제조 방법에는 전술한 단계를 통해 형성된 함수겔상 중합체를 건조하는 단계가 포함된다.
여기서, 필요에 따라, 상기 건조 단계의 효율을 높이기 위해, 상기 건조 전에 상기 함수겔상 중합체를 분쇄(조분쇄)하는 단계를 더 거칠 수 있다.
비제한적인 예로, 상기 조분쇄에 이용 가능한 분쇄기로는 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), 원판식 절단기(Disc cutter) 등을 예로 들 수 있다.
이때, 상기 조분쇄는 상기 함수겔상 중합체의 입경이 2 내지 10 mm가 되도록 수행될 수 있다. 즉, 건조 효율의 증대를 위하여 상기 함수겔상 중합체는 10 mm 이하의 입자로 분쇄되는 것이 바람직하다. 하지만, 과도한 분쇄시 입자간 응집 현상이 발생할 수 있으므로, 상기 함수겔상 중합체는 2 mm 이상의 입자로 분쇄되는 것이 바람직하다.
그리고, 이와 같이 함수겔상 중합체의 건조 단계 전에 조분쇄 단계를 거치는 경우, 중합체는 함수율이 높은 상태이기 때문에 분쇄기의 표면에 중합체가 들러붙는 현상이 나타날 수 있다. 이러한 현상을 최소화하기 위하여, 상기 조분쇄 단계에는, 필요에 따라, 스팀, 물, 계면활성제, Clay 나 Silica 등의 미분 응집 방지제; 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소, 및 아스코르빈산와 같은 열중합 개시제, 에폭시계 가교제, 디올(diol)류 가교제, 2 관능기 또는 3 관능기 이상의 다관능기의 아크릴레이트를 포함하는 가교제, 수산화기를 포함하는 1관능기의 화합물과 같은 가교제가 첨가될 수 있다.
한편, 상기와 같이 조분쇄 혹은 중합 직후의 함수겔상 중합체에 대한 건조는 120 내지 250℃, 또는 150 내지 200℃, 또는 160 내지 180℃의 온도 하에서 수행될 수 있다(이때, 상기 온도는 건조를 위해 공급되는 열 매체의 온도 또는 건조 공정에서 열 매체 및 중합체를 포함하는 건조 반응기 내부의 온도로 정의될 수 있다.). 즉, 건조 온도가 낮아 건조 시간이 길어질 경우 최종 수지의 물성이 저하될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 건조 온도는 120℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 건조 온도가 필요 이상으로 높을 경우 함수겔상 중합체의 표면만 건조되어 후술할 분쇄 공정에서 미분 발생이 많아질 수 있고, 최종 수지의 물성이 저하될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 건조 온도는 250℃ 이하인 것이 바람직하다.
이때, 상기 건조 단계에서의 건조 시간은 특별히 한정되지 않으나, 공정 효율 등을 고려하여 상기 건조 온도 하에서 20 내지 90분으로 조절될 수 있다.
그리고, 상기 건조 단계의 건조 방법 역시 함수겔상 중합체의 건조 공정으로 통상적으로 사용될 수 있는 것이라면 그 구성이 한정 없이 적용 가능하다. 구체적으로, 상기 건조 단계는 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법이 적용될 수 있다.
이와 같은 방법으로 건조된 중합체는 약 0.1 내지 10 중량%의 함수율을 나타낼 수 있다. 즉, 중합체의 함수율이 0.1 중량% 미만인 경우 과도한 건조로 인한 제조 원가의 상승 및 가교 중합체의 분해(degradation)가 일어날 수 있어 유리하지 않다. 그리고, 중합체의 함수율이 10 중량%를 초과할 경우 후속 공정에서 불량이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
건조된 중합체를 분쇄하는 단계(단계 3)
상기 고흡수성 수지의 제조 방법에는 전술한 단계를 통해 건조된 중합체를 분쇄하는 단계가 포함된다.
상기 분쇄 단계는 건조된 중합체의 표면적을 최적화하기 위한 단계로서, 분쇄된 중합체의 입경이 150 내지 850 ㎛가 되도록 수행될 수 있다. 이와 같은 입경으로 분쇄하기 위해 사용 가능한 분쇄기로는 핀 밀(pin mill), 해머 밀(hammer mill), 스크류 밀(screw mill), 롤 밀(roll mill), 디스크 밀(disc mill), 조그 밀(jog mill) 등을 예로 들 수 있다.
상기와 같이 분쇄되어 제조되는 중합체를 본 발명에서는 '베이스 수지'라 하며, 이는 이하 설명할 가교 반응에 의하여 제조되는 '가교 중합체'와 구분된다. 그리고, 최종 제품화되는 고흡수성 수지의 물성을 관리하기 위하여, 상기 분쇄 단계를 통해 얻은 중합체 분말에서 150 내지 850 ㎛의 입경을 갖는 입자를 선택적으로 분급하는 단계가 더 수행될 수 있다.
분쇄된 중합체를 표면 가교 반응시키는 단계(단계 4)
상기 고흡수성 수지의 제조 방법에는 전술한 단계를 통해 분쇄된 중합체를 표면 가교 시키는 단계가 포함된다.
표면 가교는 수지 입자 표면의 가교 결합 밀도를 증가시키는 방법으로서, 가교제(표면 가교제)를 포함하는 용액과 상기 분쇄된 중합체를 혼합하여 가교 반응시키는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 표면 가교에 의하여, 앞서 제조한 4000 내지 5000 Pa의 겔 강도를 가지는 베이스 수지의 겔 강도가 1.4배 이상 높아질 수 있으며, 이에 따라 용액 투과도(SFC), 보수능 및 가압 흡수능이 향상될 수 있다. 상기 베이스 수지의 겔 강도가 4000 Pa 미만인 경우에는 가교 중합체의 용액 투과도(SFC)가 낮아지는 문제가 있으며, 상기 베이스 수지의 겔 강도가 5000 Pa 초과인 경우에는 원심분리 보수능(CRC)이 낮아지는 문제가 있다.
여기서, 상기 표면 가교 용액에 포함되는 가교제(표면 가교제)로는 상기와 같이 표면 가교에 의하여 겔 강도를 1.4배 이상 높일 수 있는 가교제를 포함하며, 구체적으로 (C2- 4)알킬렌 카보네이트, 바람직하게는 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트를 사용할 수 있다.
이때, 상기 표면 가교제의 함량은 가교제의 종류나 반응 조건 등에 따라 적절히 조절될 수 있으며, 바람직하게는 상기 분쇄된 중합체 100 중량부에 대하여 0.001 내지 5 중량부로 조절될 수 있다. 상기 표면 가교제의 함량이 지나치게 낮아지면, 표면 가교가 제대로 도입되지 못해, 최종 수지의 물성이 저하될 수 있다. 반대로 상기 표면 가교제가 지나치게 많은 함량으로 사용되면 과도한 표면 가교 반응으로 인해 수지의 흡수력이 오히려 낮아질 수 있어 바람직하지 않다.
한편, 상기 표면 가교 반응 단계를 수행하기 위해서는, 상기 표면 가교 용액과 분쇄된 중합체를 반응조에 넣고 혼합하는 방법, 분쇄된 중합체에 표면 가교 용액을 분사하는 방법, 연속적으로 운전되는 믹서에 분쇄된 중합체와 표면 가교 용액을 연속적으로 공급하여 혼합하는 방법 등이 이용될 수 있다.
그리고, 상기 표면 가교 용액이 첨가될 때 추가적으로 물이 첨가될 수 있다. 이처럼 물이 함께 첨가됨으로써 가교제의 보다 고른 분산이 유도될 수 있고, 중합체 분말의 뭉침 현상이 방지되고, 중합체 분말에 대한 표면 가교제의 침투 깊이가 보다 최적화될 수 있다. 이러한 목적 및 효과를 감안하여, 첨가되는 물의 함량은 상기 분쇄된 중합체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부로 조절될 수 있다.
그리고, 상기 표면 가교 반응 단계는 100 내지 250℃의 온도 하에서 진행될 수 있으며, 비교적 고온으로 진행되는 상기 건조 및 분쇄 단계 이후에 연속적으로 이루어질 수 있다. 이때. 상기 표면 가교 반응은 1 내지 120분, 또는 1 내지 100분, 또는 10 내지 60분 동안 진행될 수 있다. 즉, 최소 한도의 표면 가교 반응을 유도하면서도 과도한 반응시 중합체 입자가 손상되어 물성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 전술한 표면 가교 반응의 조건으로 진행될 수 있다.
본 발명에 따른 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법은, 베이스 수지의 표면 가교 정도를 조절하여 우수한 용액 투과성을 가질 뿐만 아니라 높은 보수능 및 가압 흡수능을 나타낼 수 있다는 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고흡수성 수지의 물성 데이터를 그래프로 나타낸 것이다.
이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들이 제시된다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
물성 측정 방법
이하의, 제조예, 실시예 및 실험예에서 측정한 겔 강도, 가압 흡수능(AUP), 원심분리 보수능(CRC), 용액 투과도(SFC)는 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
1) 겔 강도
수지를 체(30 내지 50 메쉬)로 걸러 0.5 g을 칭량하고, 이를 0.9% NaCl 용액 50 g에 1시간 동안 충분히 팽윤시켰다. 이후 여과지가 덮혀 있는 뷰흐너 깔때기(Buchner funnel) 위에 팽윤된 겔을 펼쳐 놓고 진공 하에 3분 동안 남아있는 유체들을 제거하였다. 상기 겔은 테스트가 준비될 때까지 밀폐된 용기에 보관하였다.
상기 겔을 레오미터(rheometer)와 평행판 사이에 놓기 전에 테스팅하는 동안에 입자들 사이의 잔존하는 물이 없도록 여과지로 빨아들였다.
상기 팽윤된 겔 2 g으로 레오미터(rheometer)로 겔 강도를 측정하였다. 이때, 레오미터(rheometer)의 측정 조건은, 하기와 같았다. 측정값은 5분 동안 측정한 뒤에 평균값을 취하였다.
- Plate Gap Size: 2 mm; Strain amplitude 1%; Oscilation frequency 10 readina/sec; ambient temperature: 22℃; plate: 25 mm, TA Instruments- AR series
2) 가압 흡수능(AUP)
가압 흡수능은 유럽부직포산업협회(European Disposables and Nonwovens Association, EDANA) 규격인 EDANA 법 WSP 242.2에 따라 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
내경 60 mm의 플라스틱의 원통 바닥에 스테인레스제 400 mesh 철망을 장착시켰다. 상온, 습도 50%의 조건하에서 철망상에 수지 0.9 g(W0)을 균일하게 살포하고, 그 위에 0.7 psi의 하중을 균일하게 더 부여할 수 있는 피스톤(piston)을 두었다. 상기 피스톤은 외경이 60 mm 보다 약간 작고 원통의 내벽과 틈이 없고, 상하의 움직임이 방해받지 않게 하였다. 이때 상기 장치의 중량 W3(g)을 측정하였다.
직경 150 mm의 페트로 접시의 내측에 직경 90 mm이고 두께 5 mm의 유리 필터를 두고, 0.90 wt% 염화 나트륨으로 구성된 생리 식염수를 유리 필터의 윗면과 동일 레벨이 되도록 투입하였다. 그 위에 직경 90 mm의 여과지 1장을 올려놓았다. 여과지 위에 상기 측정장치를 싣고, 용액이 일정한 하중 하에서 흡수되도록 하였다. 1시간 후 측정 장치를 들어올리고, 그 중량 W4(g)을 각각 측정하였다. 상기 측정 결과를 하기 계산식 2와 같이 AUP를 측정하였다.
[계산식 2]
AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/ W0(g)
3) 원심분리 보수능(CRC)
유럽부직포산업협회(European Disposables and Nonwovens Association, EDANA) 규격 EDANA WSP 241.2에 따라 무하중하 흡수배율에 의한 보수능을 측정하였다.
구체적으로, 수지 0.2 g(W0)을 부직포제의 봉투에 균일하게 넣고 밀봉(seal)한 후에, 상온에서 0.9 wt%의 생리식염수에 침수시켰다. 30분 후에 봉투를 원심 분리기를 이용하여 250G로 3분간 물기를 뺀 후에 봉투의 질량 W2(g)을 측정하였다. 또한, 수지를 이용하지 않고 동일한 조작을 한 후에 그때의 질량 W1(g)을 측정하였다. 이렇게 얻어진 각 질량으로부터 다음 식에 따라 CRC (g/g)를 산출하였다.
[계산식 3]
CRC(g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1
4) 용액 투과도(SFC)
Darcy의 법칙 및 정상류법(예컨대, "Absorbency", edited by P. K. Chatterjee, Elsevier 1985, pp. 42-43 and Chemical Engineering, Vol. II, 3rd edition, J. M. Coulson and J. F. Richarson, Pergamon Press, 1978, pp. 125-127)을 사용한 방법을 참고하였으며, 미국특허 등록번호 제5,562,646호의 컬럼 54 내지 59에 기재된 방법에 따라 측정하였다. 측정시 사용되는 고흡수성 수지의 무게는 0.9 g이었다.
실시예
단계 1) 베이스 수지의 제조
아크릴산 100 g, 가교제로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Mw=523) 0.5 g, UV 개시제로 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조인)-포스핀 옥사이드 0.033 g, 50% 가성소다 수용액(NaOH) 83.3 g 및 물 89.8 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.7 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다.
상기 모노머 수용액 조성물을 연속 이동하는 컨베이어 벨트를 구빈한 중합기의 공급부로 투입한 후, UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 20 mW/㎠), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 절단기로 이송한 후, 0.2 cm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%였다.
이어, 상기 함수겔 중합체를 160℃의 온도로 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도(평균 입경 크기)가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여, 베이스 수지를 제조하였다.
상기 제조된 베이스 수지의 CRC는 33~35 g/g이고, 겔 강도는 4500~5000 Pa이었다.
단계 2) 고흡수성 수지의 제조
상기 단계 1에서 제조한 베이스 수지 100 g에 증류수 3 g, 에틸렌 카보네이트(EC) 0.4 g를 혼합한 용액을 혼합하고, 컨벡션 오븐에서 194℃의 온도로 가교 반응을 진행하면서 10분 간격으로 샘플을 취하여 물성을 측정하여 도 1에 나타내었다(총 40분). 표면 가교 반응 완료 후, 상온으로 냉각하고 건조시킨 다음, 시브(sieve)로 입도(평균 입경 크기)가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여, 표면 가교된 고흡수성 수지를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 에틸렌 카보네이트 대신 1,3-프로판디올(1,3-P)을 사용하여 수지를 제조하였다. 상기 실시예 1과 마찬가지로 가교 반응을 진행하면서 10분 간격으로 샘플을 취하여 물성을 측정하여 도 1에 나타내었다(총 40분).
비교예 2
상기 실시예 1의 단계 2에서, 베이스 수지 100 g에 증류수 3 g, 1,4-부탄디올 0.3 g을 혼합한 용액을 혼합하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1의 단계 2에서, 베이스 수지 100 g에 증류수 3 g, 에틸렌글리콜 0.3 g을 혼합한 용액을 혼합하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.
비교예 4
폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Mw=523)를 0.3 g을 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 베이스 수지를 제조하였다. 상기 제조된 베이스 수지의 CRC는 43 g/g이고, 겔 강도는 3120 Pa이었다.
상기 제조한 베이스 수지 100 g에 증류수 3 g, 에틸렌 카보네이트 0.4 g를 혼합한 용액을 혼합하고, 컨벡션 오븐에서 194℃의 온도로 40분 동안 가교 반응을 진행하였다. 표면 가교 반응 완료 후, 상온으로 냉각하고 건조시킨 다음, 시브(sieve)로 입도(평균 입경 크기)가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여, 표면 가교된 고흡수성 수지를 제조하였다.
비교예 5
폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Mw=523)를 0.15 g을 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 베이스 수지를 제조하였다. 상기 제조된 베이스 수지의 CRC는 52 g/g이고, 겔 강도는 1980 Pa이었다.
상기 제조한 베이스 수지 100 g에 증류수 3 g, 에틸렌 카보네이트 0.4 g를 혼합한 용액을 혼합하고, 컨벡션 오븐에서 194℃의 온도로 40분 동안 가교 반응을 진행하였다. 표면 가교 반응 완료 후, 상온으로 냉각하고 건조시킨 다음, 시브(sieve)로 입도(평균 입경 크기)가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여, 표면 가교된 고흡수성 수지를 제조하였다.
실험예: 물성 비교 결과
도 1에 나타난 바와 같이, 실시예(붉은색)와 비교예(검은색)의 물성 변화 양상이 다르게 나타났다.
특히, 도 1(b)에 나타난 바와 같이, 유사한 겔 강도의 비교예에 비하여 실시예의 용액 투과도가 높게 나타났다. 또한, 도 1(c)에 나타난 바와 같이, 유사한 용액 투과도의 비교예에 비하여 실시예의 원심 분리 보수능이 높게 나타났으며, 실시예의 원심 분리 보수능 및 용액 투과도의 합(CRC+SFC/10)이 비교예에 비하여 높았다(도 1(d)).
따라서, 본 발명에 따른 고흡수성 수지는 높은 원심 분리 보수능 및 용액 투과도를 동시에 달성할 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 2 내지 5의 물성 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었으며, 하기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 2 및 3의 경우 실시예와 표면 가교제가 상이하여 CRC+(SFC/10)의 값이 34에 미치지 못하고, 베이스 수지의 겔 강도가 4000 Pa 미만인 비교예 4 및 5의 경우 SFC 값이 30에 미치지 못하였다.
베이스 수지 고흡수성 수지
CRC
(g/g)		 겔 강도
(Pa)		 AUP
(g/g)		 CRC
(g/g)		 SFC
(10-7 ㎤·sec/g)		 CRC+(SFC/10)
비교예 2 33-35 4500-5000 23.7 29.8 37 33.5
비교예 3 33-35 4500-5000 23.3 30.4 31 33.5
비교예 4 43 3120 23.5 34.5 5 35.0
비교예 5 52 1980 22.1 39.8 0 39.8

Claims (12)

  1. 산성기를 포함하고 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 중합시킨 베이스 수지를 표면 가교시킨 가교 중합체를 포함하는 고흡수성 수지에 있어서,
    상기 베이스 수지의 겔 강도가 4000 내지 5000 Pa이고, 상기 가교 중합체의 겔 강도가 상기 베이스 수지의 겔 강도의 1.4배 이상이고,
    상기 가교 중합체의 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP, g/g)이 22 이상이고
    상기 가교 중합체의 원심분리 보수능(CRC, g/g)이 28 이상이고,
    상기 가교 중합체의 용액 투과도(SFC, 10-7 ㎤·sec/g)가 30 이상이고,
    상기 가교 중합체의 원심분리 보수능(CRC) 및 용액 투과도(SFC)가 하기 계산식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지:
    [계산식 1]
    CRC + (SFC/10) > 34.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지:
    [화학식 1]
    R1-COOM1
    상기 화학식 1에서,
    R1는 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고,
    M1는 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산, 또는 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산의 음이온성 단량체와 이의 염; (메타)아크릴아미드, N-치환(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트 또는 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트의 비이온계 친수성 함유 단량체; 및 (N,N)-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 또는 (N,N)-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드의 아미노기 함유 불포화 단량체와 그의 4급화물;로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표면 가교는 상기 베이스 수지와 (C2-4 알킬렌)카보네이트를 반응시켜 수행되는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (C2-4 알킬렌)카보네이트는 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트인 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)은 하기 계산식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지:
    [계산식 2]
    AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/ W0(g)
    상기 계산식 2에서,
    W0(g)는 고흡수성 수지의 무게(g)이고,
    W3(g)는 고흡수성 수지의 무게 및 상기 고흡수성 수지에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이고,
    W4(g)는 하중(0.7 psi) 하에 1시간 동안 상기 고흡수성 수지에 수분을 공급한 후의 수분이 흡수된 고흡수성 수지의 무게 및 상기 고흡수성 수지에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)는 하기 계산식 3에 따라 표시되는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지:
    [계산식 3]
    CRC(g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1
    상기 계산식 3에서,
    W0(g)는 고흡수성 수지의 무게(g)이고,
    W1(g)는 고흡수성 수지를 사용하지 않고, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에 측정한 장치 무게이고,
    W2(g)는 상온에 0.9 질량%의 생리 식염수에 고흡수성 수지를 30분 동안 침수한 후에, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에 고흡수성 수지를 포함하여 측정한 장치 무게이다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고흡수성 수지는 하기의 단계를 포함하는 제조 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지:
    1) 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물을 열 중합 또는 광 중합하여 함수겔상 중합체를 형성하는 단계,
    2) 상기 함수겔상 중합체를 건조하는 단계,
    3) 상기 건조된 중합체를 분쇄하는 단계, 및
    4) 상기 분쇄된 중합체를 표면 가교 반응하는 단계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단계 1과 단계 2 사이에, 상기 함수겔상 중합체를 2 내지 10 mm의 입경으로 분쇄하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 단계 2의 건조는 120 내지 250℃의 온도 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 단계 3의 분쇄는 분쇄된 중합체의 입경이 150 내지 850 ㎛가 되도록 수행하는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 단계 4의 표면 가교 반응은 100 내지 250℃의 온도 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    고흡수성 수지.
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US11931720B2 (en) 2017-12-11 2024-03-19 Lg Chem, Ltd. Superabsorbent polymer composition and method for preparing the same
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