KR20170052908A - 고흡수성 수지의 제조 방법 - Google Patents

고흡수성 수지의 제조 방법 Download PDF

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KR20170052908A
KR20170052908A KR1020150155010A KR20150155010A KR20170052908A KR 20170052908 A KR20170052908 A KR 20170052908A KR 1020150155010 A KR1020150155010 A KR 1020150155010A KR 20150155010 A KR20150155010 A KR 20150155010A KR 20170052908 A KR20170052908 A KR 20170052908A
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김대학
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김의덕
김재헌
심유진
오석헌
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이혜연
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한화케미칼 주식회사
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Abstract

본 발명은 고흡수성 수지의 제조방법에 관한 것이고, 상기 고흡수성 수지의 제조방법은 중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도와 건조기 투입 직전에 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도의 편차를 50 ℃ 이하로 제어함으로써, 수가용성 성분(EC)의 증가를 최소화할 수 있고, 상기 합수겔 중합체 입자들의 건조 시간을 줄임으로써 공정성을 향상시킬 수 있으며, 고흡수성 수지의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

고흡수성 수지의 제조 방법{METHOD FOR PREPARING SUPER ABSORBENT POLYMER}
본 발명은 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, 위생용품, 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재 등의 재료로 널리 사용되고 있다. 상기 고흡수성 수지는 대부분 기저귀 제품에 쓰인다. 상기 기저귀 제품은 액체를 흡수하는 역할을 하는 흡수층을 포함하는데, 상기 흡수층은 상기 고흡수성 수지와 펄프의 혼합물로 이루어져 있다.
상기 고흡수성 수지는 중합 반응기 내에서 친수성 단량체들을 중합하여 함수겔 중합체를 제조하고, 상기 함수겔 중합체를 상기 중합 반응기로부터 절단기로 이송하여 함수겔 중합체 시트를 절단 및/또는 분쇄하여 함수겔 중합체 입자들을 제조한 이후, 건조기에서 상기 함수겔 중합체 입자들을 건조함으로써 친수성 중합체 입자들을 제조하는 과정을 거쳐 제조될 수 있다.
그러나, 상기 함수겔 중합체 시트를 낮은 온도에서 절단 및/또는 분쇄하게 되면 상기 함수겔 중합체 시트가 단단해져서 상기 함수겔 중합체 입자들을 제조하기가 어려워지고, 상기 함수겔 중합체 시트의 입자화를 위해 사용되는 상기 절단기 내부에서의 기계적 전단력이 증가됨으로써 상기 함수겔 중합체의 화학결합이 끊어져 수가용성 성분(EC)이 증가될 수 있다.
또한, 상기 함수겔 중합체 시트를 낮은 온도에서 절단 및/또는 분쇄하게 되면 상기 함수겔 중합체 입자들의 건조를 위해서 높은 온도의 열풍과 긴 건조 시간을 요구되므로 수가용성 성분이 증가될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, 상기 흡수성 중합체와 상기 흡수성 중합체 입자들 간의 온도 편차를 줄임으로써 수가용성 성분의 발생을 최소화하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조방법은, 친수성 단량체들을 중합하여 함수겔 중합체를 제조하는 중합단계; 상기 함수겔 중합체를 절단 및/또는 분쇄하여 함수겔 중합체 입자들을 제조하는 입자화 단계; 및 상기 함수겔 중합체 입자들을 건조하여 친수성 중합체 입자들을 제조하는 건조단계;를 포함하고, 하기 식 1을 만족한다:
(식 1) T1-T2 ≤ 50 ℃
상기 식 1에서, T1은 중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도이고, T2는 건조기 투입 직전에 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도이다.
상기 고흡수성 수지의 제조방법은, 상기 중합단계와 상기 건조단계의 사이에, 상기 함수겔 중합체에 열풍 및/또는 열수를 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 고흡수성 수지의 제조방법은, 상기 중합단계와 상기 입자화 단계의 사이에, 상기 함수겔 중합체에 열풍을 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 입자화 단계는, 상기 함수겔 중합체에 열수를 공급하면서 상기 함수겔 중합체를 절단 및/또는 분쇄하여 상기 함수겔 중합체 입자들을 제조할 수 있다.
상기 친수성 중합체 입자들은 하기 식 2를 만족할 수 있다:
(식 2) CRC/EC > 3.0
상기 식 2에서, CRC(Centrifuge Retention Capacity)는 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association) WSP241.2.R3 법에 따라 측정된 보수능이고, EC(Extractable Content)는 EDANA WSP 270.2.R3 법에 따라 측정된 수가용성 성분이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조방법은 가격 경쟁력이 향상되고 수가용성 성분(EC)이 감소된 고흡수성 수지를 제공할 수 있고, 상기 합수겔 중합체 입자들의 건조 시간을 줄임으로써 공정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "A 및/또는 B"는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"를 의미하는 것으로 정의되고, 용어 "A 내지 B" 는 "A 이상 B 이하"를 의미하는 것으로 정의된다.
본 명세서에서, 보수능(CRC, Centrifuge Retention Capacity,)은 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association) WSP241.2.R3 법에 따라 측정되었고, 수가용성 성분(EC, Extractable Content)은 EDANA WSP 270.2.R3 법에 따라 측정되었다.
이하, 도면 및 실험예를 참고하여, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조방법은, 친수성 단량체들을 중합하여 함수겔 중합체를 제조하는 중합단계(이하, '중합단계'라 한다); 상기 함수겔 중합체를 절단 및/또는 분쇄하여 함수겔 중합체 입자들을 제조하는 입자화 단계(이하, '입자화 단계'라 한다); 및 상기 함수겔 중합체 입자들을 건조하여 친수성 중합체 입자들을 제조하는 건조단계(이하, '건조단계'라 한다);를 포함하고 하기 식 1을 만족한다:
(식 1) T1-T2 ≤ 50 ℃
상기 식 1에서, T1은 중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도이고, T2는 건조기 투입 직전에 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도이다.
상기 고흡수성 수지의 제조방법은 중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도와 건조기 투입 직전에 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도의 편차를 50 ℃ 이하로 제어함으로써, 수가용성 성분(EC)의 증가를 최소화할 수 있고, 상기 합수겔 중합체 입자들의 건조 시간을 줄임으로써 공정성을 향상시킬 수 있으며, 고흡수성 수지의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도와 건조기 투입 직전에 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도의 편차를 50 ℃ 초과인 경우, 상기 함수겔 중합체가 단단해져서 상기 함수겔 중합체 입자들을 제조하기가 어려워지고, 상기 함수겔 중합체의 입자화를 위해 사용되는 절단기 내부에서의 기계적 전단력이 증가됨으로써 상기 함수겔 중합체의 화학결합이 끊어져 수가용성 성분(EC)이 증가될 수 있다.
또한, 중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도와 건조기 투입 직전에 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도의 편차를 50 ℃ 초과인 경우, 상기 함수겔 중합체 입자들의 건조를 위해서는 높은 온도의 열풍과 긴 건조 시간으로 인해 상기 함수겔 중합체 입자들의 내부의 화학결합이 열분해되어 끊어짐으로써 수가용성 성분이 증가될 수 있다.
또한, 중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도와 건조기 투입 직전에 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도의 편차를 50 ℃ 초과인 경우, 상기 함수겔 중합체 입자들의 건조를 위해서는 높은 온도의 열풍과 긴 건조 시간이 요구되므로, 공정성이 저하될 수 있고, 고흡수성 수지의 가격 경쟁력이 저하될 수 있다.
상기 고흡수성 수지의 제조방법은 중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도와 건조기 투입 직전에 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도의 편차를 50 ℃ 이하로 제어하기 위해서, 상기 중합단계와 상기 건조단계의 사이에, 상기 함수겔 중합체에 열풍 및/또는 열수를 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 고흡수성 수지의 제조방법은, 상기 중합단계와 상기 입자화 단계의 사이에, 중합 반응기 내에 담겨진 상기 함수겔 중합체에 열풍을 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 고흡수성 수지의 제조방법은, 상기 입자화 단계에서, 상기 함수겔 중합체에 열수를 공급하면서 상기 함수겔 중합체를 절단 및/또는 분쇄하여 상기 함수겔 중합체 입자들을 제조할 수 있다.
예를 들어, 상기 고흡수성 수지의 제조방법은, 상기 중합단계와 상기 입자화 단계의 사이에, 중합 반응기 내에 담겨진 상기 함수겔 중합체에 열풍을 공급하고, 상기 입자화 단계에서, 상기 함수겔 중합체에 열수를 공급하면서 상기 함수겔 중합체를 절단 및/또는 분쇄하여 상기 함수겔 중합체 입자들을 제조할 수 있다.
상기 중합단계는 상기 친수성 단량체들, 중화제, 내부 가교제, 및 중합 개시제 등을 포함하는 친수성 단량체 조성물을 중합 반응기에 투입한 후, 열중합법, 광중합법 등의 중합법을 이용하여 상기 친수성 단량체들을 중합하여 상기 함수겔 중합체를 제조하는 단계이다.
상기 친수성 단량체들은 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 단량체들이면 어느 것이나 한정없이 사용이 가능하다. 예를 들어, 상기 친수성 단량체는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체일 수 있고, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 음이온성 단량체와 그 염, 비이온계 친수성 함유 단량체, 및 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그의 4급화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 예로는, 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산 및 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 음이온성 단량체 또는 그 염; (메타)아크릴아미드, N-치환(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 비이온계 친수성 함유 단량체; 또는 (N,N)-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 및 (N,N)-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노기 함유 불포화 단량체 또는 그 4급화물 등을 들 수 있으나, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 친수성 단량체들의 농도는 중합 조건을 고려하여 적절하게 선택하여 사용할 수 있으나, 예를 들어, 친수성 단량체 조성물의 중량을 기준으로 30 중량% 이상 내지 60 중량% 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 중화제는 상기 친수성 단량체들을 중화시키는 역할을 할 수 있다. 상기 중화제의 예로는 수산화나트륨, 탄산수소나트륨 등을 들 수 있으나, 이들만으로 제한되는 것은 아니다. 상기 중화제는 상기 친수성 단량체 조성물의 중화도가 65 몰% 이상 내지 75 몰% 이하인 범위 내에서 사용될 수 있다. 다만, 이것만으로 제한되는 것은 아니다.
상기 내부 가교제는 상기 친수성 단량체들의 치환기와 반응할 수 있는 관능기와 에틸렌성 불포화기를 각각 1개 이상 포함하거나, 또는 상기 친수성 단량체들의 치환기 및 상기 친수성 단량체들을 가수분해하여 형성된 치환기와 반응할 수 있는 관능기 등을 2개 이상 포함하는 화합물 등을 사용할 수 있다.
비제한적인 일례에서, 상기 내부 가교제는 탄소수 8 내지 12의 비스아크릴아미드, 탄소수 8 내지 12의 비스메타아크릴아미드, 탄소수 2 내지 10의 폴리올의 폴리(메타)아크릴레이트 또는 탄소수 2 내지 10의 폴리올의 폴리(메타)알릴에테르 등을 들 수 있고, 구체적인 예로는, (폴리)에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실(3)-트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실(6)-트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실(9)-트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실(15)-트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트글리세린트리(메타)아크릴레이트, 글리세린아크릴레이트메타크릴레이트, 2,2-비스[(아크릴록시)메틸]부틸 아크릴레이트(3EO), N,N'-메틸렌비스(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌옥시(메트)아크릴레이트, 프로필렌옥시(메트)아크릴레이트, 글리세린, 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 트리메티롤 트리아크릴레이트, 트리알릴아민, 트리아릴시아누레이트, 트리알릴이소시아네이트, 펜타에틸렌이민, 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 내부 가교제는, 예를 들어, 상기 친수성 단량체들 100 중량부에 대해서 0.01 중량부 이상 내지 0.5 중량부 이하의 범위로 포함될 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 중합 개시제는 광 중합 개시제, 열 중합 개시제 및 산화-환원 개시제 중 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 중합 개시제로서 상기 광 중합 개시제와 상기 열 중합 개시제가 함께 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 중합 개시제로서, 상기 열 중합 개시제와 상기 산화-환원 개시제가 함께 사용될 수 있다.
상기 광 중합 개시제는 자외선이 조사된 때, 상기 친수성 단량체 조성물의 광 중합을 개시하게 되고, 또는 상기 열 중합 개시제는 가열에 의해 상기 친수성 단량체 조성물의 열 중합을 개시하며, 상기 산화-환원 개시제는 산화-환원 반응에 의해 상기 친수성 단량체 조성물의 중합을 개시할 수 있다. 상기 광 중합 개시제와 상기 열 중합 개시제를 함께 사용하는 경우, 광 중합 중에 발생된 열에 의해 상기 열 중합 개시제에 의한 중합이 일어날 수 있다. 산화-환원 개시제와 열 중합 개시제가 함께 있는 경우, 산화-환원 반응 중에 발생한 열에 의해 상기 열 중합 개시제도 함께 개시되어 중합이 일어날 수 있다.
예를 들어, 상기 중합 개시제는 디에톡시 아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 4-(2-히드록시 에톡시)페닐-(2-히드록시)-2-프로필 케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등의 아세토페논 유도체; 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등의 벤조인알킬에테르류 화합물; o-벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸-디페닐 황화물, (4-벤조일 벤질)트리메틸암모늄 염화물 등의 벤조페논 유도체; 티옥산톤(thioxanthone)계 화합물; 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 등의 아실 포스핀 옥사이드 유도체; 또는 2-히드록시 메틸 프로피온니트릴, 2,2'-(아조비스(2-메틸-N-(1,1'-비스(히드록시메틸)-2-히드록시에틸)프로피온 아미드) 등의 아조계 화합물; 아조계(azo) 개시제; 과산화물계 개시제; 레독스(redox) 개시제; 유기 할로겐화물 개시제; 소디움퍼설페이트(Sodium persulfate, Na2S2O8); 포타시움 퍼설페이트(Potassium persulfate, K2S2O8); 또는 이들의 혼합물중 하나일 수 있지만, 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
상기 중합 개시제는 중합 개시 효과를 나타낼 수 있으면 그 함량은 적절한 범위 내에서 선택하여 사용할 수 있다. 상기 광 중합 개시제는, 예를 들어, 상기 친수성 단량체들 100 중량부에 대해서 0.005 중량부 이상 내지 0.5 중량부 이하의 범위 내에서 포함될 수 있고, 상기 열 중합 개시제는 상기 친수성 단량체들 100 중량부에 대해서 0.01 중량부 이상 내지 0.5 중량부 이하의 범위 내에서 포함될 수 있다.
상기 입자화 단계는, 상기 중합단계가 완료된 이후, 상기 함수겔 중합체를 절단기로 이송하여 소정의 크기, 예를 들어, 대략 1 cm 이상 내지 3 cm 이하의 크기로 절단 및/또는 분쇄함으로써 상기 함수겔 중합체를 입자화하는 단계이다. 상기 함수겔 중합체의 절단 및/또는 분쇄는, 예를 들어, 커터형 절단기, 쵸퍼형 절단기, 니더형 절단기, 진동식 분쇄기, 충격식 분쇄기, 마찰형 분쇄기 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 함수겔 중합체 입자들은 대략 40 중량% 이상 내지 60 중량%의 함수율을 가질 수 있으나, 이것만으로 제한되는 것은 아니다.
상기 건조단계는, 상기 함수겔 중합체 입자들을 건조하여 친수성 중합체 입자들을 제조하는 단계이고, 예를 들어, 열풍 건조기, 유동층 건조기, 기류 건조기, 적외선 건조기, 유전가열 건조기 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 건조단계는, 상기 함수겔 중합체의 온도 저하를 최소화하기 위해서 상기 중합단계 이후, 최대한 짧은 시간 내에 수행되는 것이 바람직하다. 상기 건조단계는, 예를 들어, 상기 중합단계 이후, 대략 30 분 이내, 바람직하게는, 20 분 이내, 더욱 바람직하게는 15 분 이내에 수행될 수 있다. 즉, 상기 함수겔 중합체 입자는 상기 중합단계 이후, 대략 30 분 이내, 바람직하게는, 20 분 이내, 더욱 바람직하게는 15 분 이내에 건조기에 투입될 수 있다.
상기 건조단계는, 상기 함수겔 중합체 입자들의 열화를 방지하고 효율적인 건조를 위하여 낮은 건조 온도와 짧은 건조 시간 내에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 건조 온도는, 예를 들어, 100 ℃ 이상 내지 200 ℃ 이하의 범위 내일 수 있고, 상기 건조 시간은, 대략 20분 이상 내지 약 60 분 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 친수성 중합체 입자들은 하기 식 2를 만족할 수 있다:
(식 2) CRC/EC > 3.0
상기 식 2에서, CRC(Centrifuge Retention Capacity)는 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association) WSP241.2.R3 법에 따라 측정된 보수능이고, EC(Extractable Content)는 EDANA WSP 270.2.R3 법에 따라 측정된 수가용성 성분이다.
상기 고흡수성 수지의 제조방법은, 상기 친수성 중합체 입자들을 입자 크기별로 분급 단계; 분급된 친수성 중합체 입자들의 표면을 가교시키는 표면가교 단계; 및 표면가교된 친수성 중합체 입자들의 건조단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 분급 단계에서, 상기 친수성 중합체 입자들의 크기는 용도 또는 특성에 따라 적절하게 선택할 수 있으므로, 특별히 한정되지는 않는다. 너무 큰 경우에는 흡수성 용품의 사용에 대한 물성이 떨어질 수 있으며, 반대로 너무 작은 경우에는 흡수능이 저하될 뿐만 아니라, 공정 상 작업자에게 미분 날림으로 인한 유해성이 있으므로 바람직하지 않다.
상기 친수성 중합체 입자들을 분급하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 체(sieve), 집진 장치 등을 이용할 수 있지만 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 별도의 분급 단계 이외에도 공정 전체에 집진 장치를 이용하여 미분을 별도 분류할 수도 있다. 예를 들어, 상기 분급공정이 완료된 이후, 상기 친수성 중합체 입자들은 150 ㎛ 이상 내지 850 ㎛ 이하의 평균 입경을 가질 수 있다.
상기 표면가교 단계는, 상기 분급된 친수성 중합체 입자들을 표면가교제 용액과 혼합하는 단계이고, 상기 분급된 친수성 중합체 입자들의 표면의 가교밀도를 높임으로써, 고흡수성 수지의 가압 흡수능을 개선할 수 있다.
상기 표면가교제 용액은, 표면가교제, 다가금속류 및 용매를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 표면가교제는, 예를 들어, 작용기로 히드록시기, 카보네이트기, 에폭시기를 포함하는 축합 반응성 표면가교제, 양이온 결합성 표면가교제 등일 수 있다. 상기 축합 반응성 표면가교제는, 예를 들어, 알킬 디글리시딜 에테르, 에틸렌 카보네이트와 같은 알킬렌 카보네이트 등 일 수 있고, 상기 다가금속류는 알루미늄 등과 같은 다가금속의 질산화물 또는 황산화물 등일 수 있으며, 상기 용매는 물일 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. .
상기 건조단계는, 건조 온도 및 건조 시간이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 상기 표면가교된 친수성 입자들의 열화를 방지하고 효율적인 건조를 위하여 100 ℃ 이상 내지 200 ℃ 이하의 온도 범위 내에서 약 20분 이상 내지 약 60 분 이하의 건조 시간 내에서 수행될 수 있다.
실시예 및 비교예
50% 가성소다 수용액(NaOH) 77.778g 및 물 88.84g을 혼합한 후, 혼합물에 아크릴산 100g, 내부 가교제로서 2,2-비스[(아크릴록시)메틸]부틸 아크릴레이트(3EO) 0.23, UV 개시제로서 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 0.033g 을 혼합하여 친수성 단량체들의 농도가 45 중량%인 친수성 단량체 조성물을 제조하였다. 이후, 친수성 단량체 조성물에 물 8.67g에 열 중합 개시제인 포타시움 퍼설페이트를 1.33g을 용해시켜 3.008g을 혼합하였다.
친수성 단량체 조성물을 연속 이동하는 컨베이어 벨트를 포함하는 연속식 중합 반응기에 투입한 후, 40의 온도 하에서 UV 조사장치를 이용하여 자외선을 조사하고(조사량: 9mW/㎠)하고 3분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다. 중합 반응기 내로 80 ℃의 열풍을 공급하였다. 함수겔 중합체를 절단기로 이송한 후, 2cm 로 절단하였다. 이때 함수겔 중합체 입자들의 함수율은 50 중량%였다.
하기 표 1의 조건 하에서 함수겔 중합체 입자들을 건조하여 실시예와 비교예들에 따른 친수성 중합체 입자들을 제조하였다.
실시예 비교예 1 비교예 2
친수성 단량체들의 중합반응 이후, 건조기에 함수겔 중합체 입자들을 투입하는데 소요된 시간(분) 13 60 180
중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도(T1)(℃) 104 104 104
건조기 투입 직전에 복수의 지점에서 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도(T2)(℃) 55 ~ 60 30 ~ 50 8 ~ 12
T1-T2 44 ~ 49 54 ~ 74 92 ~ 96
건조 조건(건조온도(℃)/건조시간(분)) 160/33,
170/33		 160/60,
170/35,
170/40,
170/50,
170/60,
180/35		 160/60,
170/35,
170/40,
170/50,
170/60,
180/35
실험예
실시예 및 비교예들에 따른 친수성 중합체 입자들에 대해 보수능(CRC), 가용성 성분(EC) 및 함수율을 측정하였다. 하기 표 2에는 측정결과가 정리되어 있다.
건조 조건(건조온도(℃)/건조시간(분)) 실시예 비교예 1 비교예 2
160/33 CRC(g/g): 38
EC(%): 11
CRC/EC: 3.5
수분함량(%): 4.1		 - -
160/60 - CRC(g/g): 41
EC(%): 14
CRC/EC: 2.9
수분함량(%): 4.1		 CRC(g/g): 44
EC(%): 17
CRC/EC: 2.7
수분함량(%): 4.1
170/33 CRC(g/g): 42
EC(%): 13
CRC/EC: 3.2
수분함량(%): 2.7		 - -
170/35 - CRC(g/g): 38
EC(%): 13
CRC/EC: 2.9
수분함량(%): 5.7		 CRC(g/g): 44
EC(%): 16
CRC/EC: 2.7
수분함량(%): 5.1
170/40 - CRC(g/g): 40
EC(%): 14
CRC/EC: 3.0
수분함량(%): 5.7		 CRC(g/g): 46
EC(%): 18
CRC/EC: 2.6
수분함량(%): 5.2
170/50 CRC(g/g): 43
EC(%): 17
CRC/EC: 2.6
수분함량(%): 4.6		 CRC(g/g): 49
EC(%): 20
CRC/EC: 2.5
수분함량(%): 4.6
170/60 - CRC(g/g): 48
EC(%): 20
CRC/EC: 2.4
수분함량(%): 3.4		 CRC(g/g): 51
EC(%): 24
CRC/EC: 2.1
수분함량(%): 3.6
180/35 - CRC(g/g): 45
EC(%): 17
CRC/EC: 2.6
수분함량(%): 5.6		 CRC(g/g): 51
EC(%): 22
CRC/EC: 2.4
수분함량(%): 2.3
이상 본 발명의 실시예 및 실험예를 기반으로 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조방법을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

  1. 친수성 단량체들을 중합하여 함수겔 중합체를 제조하는 중합단계;
    상기 함수겔 중합체를 절단 및/또는 분쇄하여 함수겔 중합체 입자들을 제조하는 입자화 단계; 및
    상기 함수겔 중합체 입자들을 건조하여 친수성 중합체 입자들을 제조하는 건조단계;를 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조방법:
    (식 1) T1-T2 ≤ 50 ℃
    상기 식 1에서,
    T1은 중합반응이 완료된 후에 측정된 함수겔 중합체의 온도이고, T2는 건조기 투입 직전에 측정된 함수겔 중합체 입자들의 온도이다.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 중합단계와 상기 건조단계의 사이에, 상기 함수겔 중합체에 열풍 및/또는 열수를 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 중합단계와 상기 입자화 단계의 사이에, 상기 함수겔 중합체에 열풍을 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 입자화 단계는, 상기 함수겔 중합체에 열수를 공급하면서 상기 함수겔 중합체를 절단 및/또는 분쇄하여 상기 함수겔 중합체 입자들을 제조하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 친수성 중합체 입자들은 하기 식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조방법:
    (식 2) CRC/EC > 3.0
    상기 식 2에서, CRC(Centrifuge Retention Capacity)는 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association) WSP241.2.R3 법에 따라 측정된 보수능이고, EC(Extractable Content)는 EDANA WSP 270.2.R3 법에 따라 측정된 수가용성 성분이다.
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