KR20170119805A - Method for preparing super absorbent polymer - Google Patents
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Abstract
흡수 속도를 개선함과 동시에 잔류 단량체 함량을 최소화하고 보수능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 고흡수성 수지의 제조 방법이 제공된다. 고흡수성 수지의 제조 방법은 친수성 단량체, 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물의 가교 중합체를 준비하는 단계, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계, 및 상기 가교 중합체를 건조하는 단계를 포함한다.There is provided a method of manufacturing a superabsorbent resin capable of improving the absorption rate, minimizing the residual monomer content, and preventing the deterioration of the water retention ability. The method for producing a superabsorbent resin includes the steps of preparing a crosslinked polymer of a monomer composition comprising a hydrophilic monomer, a crosslinking agent, and a polymerization initiator, contacting the crosslinked polymer with a foamable aqueous solution, and drying the crosslinked polymer .
Description
본 발명은 고흡수성 수지의 제조 방법 및 이를 통해 제조된 고흡수성 수지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a superabsorbent resin and a superabsorbent resin prepared by the method.
고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 500 배 내지 1,000 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발 업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다. 상기와 같은 고흡수성 수지는 생리 용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 어린이용 종이 기저귀 등 위생 용품 이외에 원예용 토양 보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품 유통 분야에서의 신선도 유지제, 찜질 용품 등의 재료로 널리 사용되고 있다.Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic polymer material capable of absorbing 500 to 1,000 times its own weight of water. As a result, it is possible to develop a super absorbent polymer (SAM), an absorbent gel material ), And so on. The above-mentioned superabsorbent resin has started to be put into practical use as a sanitary article, and nowadays, in addition to sanitary articles such as diapers for children, there are now various kinds of sanitary articles such as soil repair agents for horticultural use, index materials for civil engineering and construction, sheets for seedling, It is widely used as a material for articles and the like.
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, 수용액에 열을 가하여 중합하는 열중합 방법, 및 자외선 등을 조사하여 중합하는 광중합 방법 등이 알려져 있다.As a method of producing such a superabsorbent resin, there are known methods such as reversed-phase suspension polymerization or aqueous solution polymerization. The reversed-phase suspension polymerization is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-161408, Unexamined Japanese Patent Application No. 57-158209, and Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-198714. As a method of aqueous solution polymerization, there are known a thermal polymerization method in which heat is applied to an aqueous solution and a photopolymerization method in which ultraviolet light is irradiated to perform polymerization.
한편, 고흡수성 수지의 용도가 다양화됨에 따라 흡수 배율, 보수능(Centrifuge Retention Capacity, CRC), 가압하 흡수능(Absorption Under Pressure, AUP), 흡수 속도(Free Swelling Rate, FSR), 통액성, 항균성, 충전성 등 다양한 특성이 요구된다.On the other hand, as the use of the superabsorbent resin is diversified, the absorption capacity, the centrifugal retention capacity (CRC), the absorption under pressure (AUP), the free swelling rate (FSR) , And filling properties.
한편, 고흡수성 수지의 제조 과정에서 중합되지 않은 단량체의 일부는 고흡수성 수지의 표면 및/또는 내부에 잔류할 수 있다. 이러한 잔류 단량체(Residual Monomer, RM)는 기저귀 등의 통액성을 감소시키고, 피부 질환을 야기할 수 있는 문제가 있다.On the other hand, during the production of the superabsorbent resin, a part of the un polymerized monomer may remain on the surface and / or the interior of the superabsorbent resin. Such residual monomers (RM) reduce the liquid permeability of diapers and the like and cause skin diseases.
또한, 기저귀 등의 흡수 속도가 불충분할 경우 흡수 표면이 끈적 끈적해져 악취의 원인이 되고 사용감을 저하시킬 수 있으며, 나아가 기저귀 등이 박형화됨에 따라 더욱 향상된 흡수 속도를 갖는 고흡수성 수지의 개발이 요구되는 실정이다.In addition, when the absorption rate of the diaper or the like is insufficient, the absorbent surface becomes sticky, which is a cause of bad smell and may cause a feeling of use. Further, development of a superabsorbent resin having a further improved absorption rate as the diaper or the like is thinned is required It is true.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 흡수 속도가 향상됨과 동시에 잔류 단량체 함량이 적은 고흡수성 수지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, a problem to be solved by the present invention is to provide a superabsorbent resin having an improved absorption rate and a low residual monomer content, and a method for producing the same.
또한, 보수능을 저하시키지 않고 고흡수성 수지 내부에 기공 구조가 부여된 고흡수성 수지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Further, it is intended to provide a superabsorbent resin having a pore structure inside the superabsorbent resin without deteriorating the water retention ability and a method for producing the same.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing the same.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 친수성 단량체, 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물의 가교 중합체를 준비하는 단계, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계, 및 상기 가교 중합체를 건조하는 단계를 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for producing a superabsorbent resin, comprising the steps of: preparing a crosslinked polymer of a monomer composition comprising a hydrophilic monomer, a crosslinking agent, and a polymerization initiator; contacting the crosslinked polymer with a foamable aqueous solution And drying the cross-linked polymer.
또, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계 전에, 상기 가교 중합체를 제1 평균 크기를 갖는 가교 중합체로 커팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, before the step of bringing the crosslinked polymer into contact with the foamable aqueous solution, it may further include the step of cutting the crosslinked polymer into a crosslinked polymer having a first average size.
또한, 상기 가교 중합체를 건조하는 단계는, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계 후에 수행될 수 있다.Further, the step of drying the crosslinked polymer may be carried out after the step of contacting the crosslinked polymer and the foamable aqueous solution.
아울러, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계와 상기 가교 중합체를 건조하는 단계 사이에, 상기 제1 평균 크기를 갖는 가교 중합체를 상기 제1 평균 크기보다 작은 제2 평균 크기를 갖는 가교 중합체로 커팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.It is also possible to cut the crosslinked polymer having the first average size into a crosslinked polymer having a second average size smaller than the first average size between the step of contacting the crosslinked polymer with the foamable aqueous solution and the step of drying the crosslinked polymer The method comprising the steps of:
아울러, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계의 가교 중합체의 평균 크기와 상기 가교 중합체를 건조하는 단계의 가교 중합체의 평균 크기는 동일할 수 있다.In addition, the average size of the crosslinked polymer in the step of contacting the crosslinked polymer with the aqueous foamable solution may be the same as the average size of the crosslinked polymer in the step of drying the crosslinked polymer.
또, 상기 가교 중합체를 건조하는 단계는, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계 후에 수행되고, 상기 가교 중합체를 건조하는 단계 후에, 상기 가교 중합체를 분쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, the step of drying the cross-linking polymer may be carried out after the step of contacting the cross-linking polymer with the foamable aqueous solution, and after the step of drying the cross-linking polymer, the step of crushing the cross-linking polymer may be further included.
또, 상기 발포성 수용액은 요소(urea) 및 물을 포함하는 용액이고, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계는, 상기 가교 중합체와, 상기 가교 중합체 100 중량부에 대해 2 내지 10 중량부의 상기 물을 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of contacting the crosslinkable polymer with the foamable aqueous solution may be carried out by mixing the crosslinked polymer and 2 to 10 parts by weight of the water to 100 parts by weight of the crosslinked polymer, Or the like.
또한, 상기 가교 중합체와 발포성 용액을 접촉시키는 단계는, 상기 가교 중합체와, 상기 가교 중합체 100 중량부에 대해 0.1 내지 2 중량부의 상기 요소를 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of bringing the crosslinked polymer into contact with the foamable solution may include contacting the crosslinked polymer with 0.1 to 2 parts by weight of the component with respect to 100 parts by weight of the crosslinked polymer.
또, 상기 가교 중합체를 건조하는 단계는 150 ℃ 이상에서 수행될 수 있다.In addition, the step of drying the crosslinked polymer may be performed at 150 ° C or higher.
또, 상기 단량체 조성물은 상기 친수성 단량체 100 중량부에 대해 0 초과 내지 3 중량부의 발포성 물질을 더 포함할 수 있다.In addition, the monomer composition may further include 0 to 3 parts by weight of a foamable substance based on 100 parts by weight of the hydrophilic monomer.
또한, 상기 발포성 수용액은 요소를 포함하는 수용액이고, 상기 발포성 물질은 탄산나트륨(NaCO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3H2O), 탄산수소암모늄(NH4HCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산바륨(BaCO3) 및/또는 이들의 수화물을 포함할 수 있다.The foamable aqueous solution is an aqueous solution containing urea, and the foamable material is selected from the group consisting of sodium carbonate (NaCO 3 ), sodium hydrogencarbonate (NaHCO 3 ), potassium hydrogencarbonate (KHCO 3 ), ammonium carbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 H 2 O), ammonium hydrogencarbonate (NH 4 HCO 3 ), magnesium carbonate (MgCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ) and / or hydrates thereof.
또, 상기 단량체 조성물의 가교 중합체를 준비하는 단계는, 상기 단량체 조성물을 준비하는 단계, 상기 단량체 조성물을 벨트형 반응기의 벨트 표면에 제공하는 단계, 및 상기 단량체 조성물을 상기 벨트 상에서 중합하는 단계를 포함할 수 있다.Also, the step of preparing the crosslinked polymer of the monomer composition includes the step of preparing the monomer composition, the step of providing the monomer composition to the belt surface of the belt-shaped reactor, and the step of polymerizing the monomer composition on the belt can do.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 함수겔상 가교 중합체를 준비하는 단계, 요소 수용액을 준비하는 단계, 및 상기 함수겔상 가교 중합체의 겔 내부에서 상기 요소 수용액 내 요소를 열 분해시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a superabsorbent resin comprising the steps of preparing a hydrogel crosslinked polymer, preparing an aqueous urea solution, and mixing the urea aqueous solution And thermally decomposing the internal elements.
또, 상기 함수겔상 가교 중합체의 겔 내부에서 상기 요소 수용액 내 요소를 열 분해시키는 단계는, 상기 함수겔상 가교 중합체의 표면에 상기 요소 수용액을 분사하여 상기 함수겔상 가교 중합체의 겔 내부로 상기 요소 수용액 내 상기 요소를 침투시키는 단계, 및 상기 겔 내부에서 상기 요소를 95 ℃ 내지 155 ℃ 분위기에서 열 분해시켜 암모니아 기체 및/또는 이산화탄소 기체를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 암모니아 기체 및/또는 이산화탄소 기체를 생성하는 단계에 의해 상기 함수겔상 가교 중합체 내부에 기공 구조가 부여될 수 있다.The step of thermally decomposing the urea in the urea aqueous solution within the gel of the hydrogel cross-linked polymer may be carried out by injecting the urea aqueous solution onto the surface of the hydrogel cross-linked polymer, Permeating the element, and thermally decomposing the element within an atmosphere of 95 DEG C to 155 DEG C to produce an ammonia gas and / or a carbon dioxide gas, wherein the ammonia gas and / or the carbon dioxide gas is generated The pore structure may be imparted to the inside of the hydrogel crosslinked polymer.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 의하면, 중합이 충분한 정도로 이루어진 함수겔상 가교 중합체에 발포성 수용액을 침투시켜 기공 구조를 부여함으로써 흡수 속도를 향상시킴과 동시에 잔류 단량체 함량을 최소화할 수 있다.According to the method of producing a superabsorbent resin according to an embodiment of the present invention, the foamed aqueous solution is permeated into the hydrogel crosslinked polymer having a sufficient degree of polymerization to give a pore structure, thereby improving the absorption rate and minimizing the residual monomer content .
또, 중합이 완료된 함수겔상 가교 중합체에 기공 구조를 부여하기 때문에 단량체 조성물이 계면활성제를 불포함할 수 있고, 따라서 보수능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.In addition, since the pore structure is imparted to the hydrogel crosslinked polymer in which polymerization has been completed, the monomer composition can contain no surfactant, and therefore, the decrease in the insulating ability can be suppressed.
또한, 한 번 이상의 커팅 공정을 거친 함수겔상 가교 중합체에 발포성 수용액을 분사함으로써 함수겔상 가교 중합체의 겔 내부로 발포성 수용액이 침투하는 표면적을 증가시킬 수 있고 이를 통해 충분한 양의 기공 구조를 형성할 수 있다.Further, by spraying the foamable aqueous solution onto the hydrogel crosslinked polymer subjected to one or more cutting steps, the surface area of the foamed aqueous solution can be increased into the gel of the hydrogel crosslinked polymer, thereby forming a sufficient amount of pore structure .
아울러, 별도 공정 단계의 추가 없이 함수겔상 가교 중합체를 건조하는 단계를 이용하여 발포성 물질의 반응 속도와 반응률을 제어할 수 있다.In addition, the step of drying the hydrogel crosslinked polymer without adding any additional processing step can be used to control the reaction rate and the reaction rate of the foamable material.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the embodiments of the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1의 고흡수성 수지의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3의 고흡수성 수지의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 구성도이다.1 is a flowchart showing a method for producing a superabsorbent resin according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a schematic view showing a method for producing the superabsorbent resin of Fig. 1; Fig.
3 is a flowchart showing a method for producing a superabsorbent resin according to another embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a schematic view showing a method for producing the superabsorbent resin of Fig. 3; Fig.
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 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. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are shown. However, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. To fully disclose the scope of the invention to a person skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서, 「CA-B」는 탄소수가 A 이상이고 B 이하인 것으로 정의되고, 예를 들어, C1-5 알킬기는 탄소수가 1 내지 5 인 알킬기를 의미한다. 「및/또는」은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 「내지」를 사용하여 나타낸 수치범위는 다르게 기재하지 않는 한 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로 포함하는 수치 범위를 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.In the present specification, "C AB " is defined as having a carbon number of A or more and B or less. For example, a C 1-5 alkyl group means an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. &Quot; and / or " include each and any combination of one or more of the mentioned items. The numerical ranges indicated by using " to " indicate numerical ranges including the lower and upper limits of the values described before and after, respectively, unless otherwise specified. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2는 도 1의 고흡수성 수지의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 구성도이다.1 is a flowchart showing a method for producing a superabsorbent resin according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a schematic view showing a method for producing the superabsorbent resin of Fig. 1; Fig.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 친수성 단량체, 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물의 가교 중합체를 준비하는 단계(S110), 가교 중합체를 커팅하는 단계(S120), 발포성 용액을 준비하는 단계(S130), 및 발포성 물질을 열 분해하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.1 and 2, a method of manufacturing a superabsorbent resin according to an embodiment of the present invention includes a step (S110) of preparing a crosslinked polymer of a monomer composition comprising a hydrophilic monomer, a crosslinking agent and a polymerization initiator (S110) (S120), preparing a foamable solution (S130), and thermally decomposing the foamable material (S140).
친수성 단량체, 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물의 가교 중합체를 준비하는 단계(S110)는 친수성 단량체, 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물을 준비하는 단계(S111), 단량체 조성물을 반응기에 제공하는 단계(S112), 및 단량체 조성물을 반응기에서 중합하는 단계(S113)를 포함할 수 있다.The step (S110) of preparing a crosslinked polymer of a monomer composition comprising a hydrophilic monomer, a crosslinking agent and a polymerization initiator includes a step (S111) of preparing a monomer composition comprising a hydrophilic monomer, a crosslinking agent and a polymerization initiator, Step S112, and polymerizing the monomer composition in a reactor (S113).
우선, 친수성 단량체, 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물(100)을 준비한다(S111).First, a
상기 친수성 단량체는 친수성기, 예컨대 수산화기(-OH), 카르복실기(-COOH), 아마이드기(-NH2) 등을 포함하는 단량체일 수 있다. 상기 친수성 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 제한되지 않으나, 예를 들어 수용성 에틸렌계 불포화 단량체일 수 있다. 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 음이온성 단량체와 그의 염, 비이온계 친수성 함유 단량체, 및 아미노기 함유 불포화 단량체, 그의 4 급화물, 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.The hydrophilic monomer may be a monomer including a hydrophilic group such as a hydroxyl group (-OH), a carboxyl group (-COOH), an amide group (-NH 2 ) and the like. The hydrophilic monomer is not limited as long as it is generally used in the production of a superabsorbent resin, but may be, for example, a water-soluble ethylenically unsaturated monomer. The water-soluble ethylenically unsaturated monomer may be any one of an anionic monomer and its salt, a nonionic hydrophilic-containing monomer, and an amino group-containing unsaturated monomer, a quaternary product thereof, or a mixture thereof.
구체적으로, 상기 음이온성 단량체와 그의 염의 예로는, 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산 및 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 등을 들 수 있다.Specific examples of the anionic monomer and its salt include acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, 2-acryloylethanesulfonic acid, 2- methacryloylethanesulfonic acid, 2- (Meth) acryloylpropanesulfonic acid and 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid.
또, 상기 비이온계 친수성 함유 단량체의 예로는, (메타)아크릴아미드, N-치환(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.Examples of the nonionic hydrophilic-containing monomer include (meth) acrylamide, N-substituted (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2- Methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, and polyethylene glycol (meth) acrylate.
또한, 상기 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그의 4급 화물의 예로는, (N,N)-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 및 (N,N)-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드 등을 들 수 있다.Examples of the amino group-containing unsaturated monomer and its quaternary compound include (N, N) -dimethylaminoethyl (meth) acrylate and (N, N) -dimethylaminopropyl (meth) acrylamide .
단량체 조성물(100) 중 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도는 반응기의 종류 및 중합 조건을 고려하여 적절하게 선택할 수 있으나, 예를 들어 30 중량% 이상 60 중량% 이하의 범위일 수 있다.The concentration of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer in the monomer composition (100) may be appropriately selected in consideration of the type of the reactor and the polymerization conditions, but may be in the range of, for example, 30 wt% or more and 60 wt% or less.
상기 가교제는 상기 친수성 단량체의 관능기와 반응할 수 있는 원자단과 에틸렌성 불포화기를 각각 하나 이상 포함하거나, 또는 상기 친수성 단량체의 관능기 및 상기 친수성 단량체를 가수분해하여 형성된 관능기와 반응할 수 있는 원자단 등을 두 개 이상 포함하는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제는 상기 친수성 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.01 중량부 내지 약 0.5 중량부의 범위로 포함될 수 있다.The crosslinking agent includes at least one atomic group capable of reacting with the functional group of the hydrophilic monomer and at least one ethylenic unsaturated group, or an atomic group capable of reacting with a functional group formed by hydrolyzing the hydrophilic monomer and the hydrophilic monomer Or more may be used. The cross-linking agent may be included in the range of about 0.01 to about 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydrophilic monomer.
상기 가교제는 C8-12 비스아크릴아미드, C8-12 비스메타아크릴아미드, C2-12 폴리올의 폴리(메타)아크릴레이트, C2-10 폴리올의 폴리(메타)알릴에테르, 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.The crosslinking agent is bisacrylamide C 8-12, C 8-12 bismethacrylate acrylamide, C 2-12 poly (meth) poly (meth) allyl ether, or mixtures thereof acrylates, C 2-10 polyols of the polyol . ≪ / RTI >
구체적으로, 상기 가교제의 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, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리메티롤프로판 트리아크릴레이트 또는 프로필렌글리콜 등을 들 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Specifically, examples of the crosslinking agent include (poly) ethylene glycol (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ethoxyl Trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ethoxyl (6) -trimethylol propane tri (meth) acrylate, ethoxyl (9) (Meth) acrylate glycerin tri (meth) acrylate, glycerin acrylate methacrylate, 2,2-bis [acryloylmethyl] butyl acrylate (3EO), N, N'- (Meth) acrylate, propyleneoxy (meth) acrylate, glycerin, glycerin diacrylate, glycerin triacrylate, trimethylol triacrylate, triallyl But are not limited to, polyoxyethylene, polyoxyethylene, polyoxyethylene, polyoxyethylene, polyoxyethylene, polyoxyethylene, polyoxyethylene, polyoxyethylene, polyoxyethylene, polyoxyethylene, triaryl isocyanurate, triallyl isocyanate, pentaethyleneimine, ethylene glycol, polyethylene glycol diethylene glycol, It is not.
상기 중합 개시제는 광 중합 개시제, 열 중합 개시제, 및 산화-환원 중합 개시제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단량체 조성물(100)은 중합 개시제로서 광 중합 개시제와 열 중합 개시제를 함께 포함할 수 있다.The polymerization initiator may include at least one of a photopolymerization initiator, a thermal polymerization initiator, and an oxidation-reduction polymerization initiator. For example, the monomer composition (100) may include a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator as a polymerization initiator.
상기 광 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, 디페닐 (2,4,5-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 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 혼합물 중 어느 하나를 예시할 수 있다. 상기 열 중합 개시제는 아조(azo)계 개시제, 과산화물계 개시제, 레독시(redox)계 개시제, 또는 유기 할로겐화물 개시제 등을 1 종 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. The photopolymerization initiator may be selected from the group consisting of diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- Acetophenone derivatives such as ketone and 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone; Benzoin alkyl ether compounds such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether and benzoin isobutyl ether; benzophenone derivatives such as methyl o-benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4'-methyl-diphenyl sulfide and (4-benzoylbenzyl) trimethylammonium chloride; Thioxanthone-based compounds; Bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phosphine oxide, diphenyl (2,4,5-trimethylbenzoyl) An acylphosphine oxide derivative such as a seed; Or an azo group such as 2-hydroxymethylpropionitrile and 2,2 '- (azobis (2-methyl-N- (1,1'-bis (hydroxymethyl) -2- hydroxyethyl) propionamide) (Sodium persulfate, Na2S2O8), Potassium persulfate (K2S2O8), or a mixture thereof, in the presence of an initiator, an azo initiator, a peroxide initiator, a redox initiator, an organic halide initiator, Examples of the thermal polymerization initiator include azo initiators, peroxide initiators, redox initiators, and organic halide initiators, which may be used alone or in combination of two or more. .
단량체 조성물(100) 중 상기 중합 개시제의 함량은 중합 개시 효과를 나타낼 수 있도록 적절하게 선택할 수 있으나, 예를 들어 상기 광 중합 개시제의 경우 상기 친수성 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.005 내지 0.1 중량부의 범위로 포함되고, 상기 열 중합 개시제의 경우 상기 친수성 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 0.5 중량부의 범위로 포함될 수 있다.The content of the polymerization initiator in the monomer composition (100) may be appropriately selected so as to exhibit polymerization initiating effect. For example, in the case of the photopolymerization initiator, about 0.005 to 0.1 part by weight And in the case of the thermal polymerization initiator, about 0.01 to 0.5 part by weight based on 100 parts by weight of the hydrophilic monomer may be included.
다른 실시예에서, 단량체 조성물(100)은 제1 발포성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 발포성 물질은 후술할 발포성 용액(300)과 함께 가교 중합체에 기공 구조를 부여할 수 있다. 상기 제1 발포성 물질은 산(acid)과 반응하여 기포를 형성할 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 탄산수소나트륨(NaHCO3), 탄산나트륨(NaCO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3H2O), 탄산수소암모늄(NH4HCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산바륨(BaCO3), 및/또는 이들의 수화물을 포함할 수 있다. 상기 제1 발포성 물질은 상기 친수성 단량체 100 중량부에 대하여 약 0 초과 내지 3 중량부의 범위로 포함될 수 있다.In another embodiment, the
이어서, 단량체 조성물을 반응기에 제공한다(S112). 예시적인 실시예에서, 상기 반응기는 벨트형 연속 반응기일 수 있다. 즉, 단량체 조성물을 반응기에 제공하는 단계(S112)는 단량체 조성물(100)을 벨트형 반응기의 벨트(3) 표면에 공급하는 단계일 수 있다.The monomer composition is then provided to the reactor (S112). In an exemplary embodiment, the reactor may be a belt-like continuous reactor. That is, the step (S112) of providing the monomer composition to the reactor may be a step of supplying the
상기 벨트형 반응기는 두 개의 이송롤(2, 2'), 및 두개의 이송롤(2, 2') 사이에 걸쳐 폐곡선을 형성하도록 배치되고 이송롤(2, 2')의 회전에 의해 일정 방향으로 진행하는 벨트(3)를 포함할 수 있다. 이송롤(2, 2')은 벨트(3)의 길이나 배치에 따라 둘 이상이 구비될 수 있고, 모터 등의 동력원이 연결되어 벨트(3)의 일면이 수평면을 형성하며 일정한 방향으로 진행할 수 있도록 한다. 단량체 조성물(100)은 벨트(3)의 일면에 로딩되어 이송되며 연속적으로 반응이 진행될 수 있다. 몇몇 실시예에서 복수의 이송롤은 수평면을 기준으로 서로 다른 높이에 배치되어 벨트의 일면이 경사를 형성할 수도 있다. 단량체 조성물이 상기 제1 발포성 물질을 더 포함하는 실시예의 경우 벨트 일면에 로딩되어 이송되는 단량체 조성물은 다량의 기포를 함유할 수 있다.The belt type reactor is arranged so as to form a closed curve between two conveying
이어서, 단량체 조성물을 중합한다(S113). 예시적인 실시예에서, 단량체 조성물을 중합하는 단계(S113)는 단량체 조성물(100)을 벨트형 반응기의 벨트(3) 상에서 광 중합하여 시트상 함수겔상 가교 중합체를 형성하는 단계일 수 있다.Then, the monomer composition is polymerized (S113). In an exemplary embodiment, step (S113) of polymerizing the monomer composition may be a step of photopolymerizing the
광 조사부(4)는 Xe 램프, 수은 램프, 메탈할라이드 램프 등의 광원이고, 광 조사부(4)는 벨트(3)의 진행 방향에 대하여 단량체 조성물 공급부(1)보다 뒤에 위치할 수 있다. 상기 광은 약 200 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 자외선일 수 있다. 또 상기 광의 노광량과 조사 시간은 반응 조건을 고려하여 적절하게 선택할 수 있으나, 예를 들어 상기 광은 약 0.5 mW/cm2 내지 500 mW/cm2 범위의 노광량으로 약 10 초 내지 5 분, 또는 약 20 초 내지 3 분의 범위의 시간으로 조사될 수 있다. 상기 파장, 노광량, 조사 시간 범위 내에서 유효한 광 중합 반응이 일어날 수 있고, 과잉 광 조사로 인한 중합체의 가교점이 절단되는 것을 방지할 수 있다. 단량체 조성물(100)이 중합되어 형성된 시트상 가교 중합체(200)는 벨트(3)의 일면에 로딩되어 계속하여 이송될 수 있다.The
몇몇 실시예에서 단량체 조성물을 중합하는 단계는 단량체 조성물을 벨트형 반응기의 벨트(3) 상에서 열 중합하여 가교 중합체를 형성하는 단계일 수 있다. 상기 단량체 조성물이 열 중합 개시제를 포함하는 경우 열원으로부터 열을 가하거나, 또는 광 중합 반응 중에 발생한 열에 의해 열 중합 반응이 진행될 수 있으며, 이 경우 상기 열원은 벨트의 진행 방향에 대하여 단량체 조성물 공급부 보다 뒤에 위치할 수 있다.In some embodiments, the step of polymerizing the monomer composition may be a step of thermally polymerizing the monomer composition on the
다음으로, 준비된 시트상 가교 중합체를 커팅한다(S120). 가교 중합체를 커팅하는 단계(S120)는 한 번 이상 수행될 수 있다. 가교 중합체를 커팅하는 단계(S120)는 중합 반응이 완료되어 얻어진 시트상 가교 중합체(200)를 제1 절단기(5)로 이송하여 제1 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(401)로 1차 커팅하는 단계로서, 예를 들어 제1 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(401)는 약 2cm x 2cm 내지 약 4cm x 4cm의 평균 크기, 또는 약 3cm x 3cm의 평균 크기를 가질 수 있다. 가교 중합체를 커팅하는 단계(S120)는 쵸퍼형 절단기, 니더형 절단기, 또는 커터형 절단기 등을 이용하여 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.Next, the prepared sheet-like cross-linked polymer is cut (S120). The step (S120) of cutting the cross-linked polymer may be performed more than once. Step S120 of cutting the cross-linked polymer is a step of transferring the sheet-like
다만 몇몇 실시예에서, 후술할 발포성 용액을 분사하는 단계(S141) 이전의 커팅 공정은 생략될 수도 있다.In some embodiments, however, the cutting step before step S141 of spraying the foaming solution to be described later may be omitted.
한편, 발포성 용액을 준비한다(S130). 발포성 용액(300)은 제2 발포성 물질과 물을 포함하는 수용액일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 발포성 물질은 요소(urea)를 포함할 수 있다. 제2 발포성 물질과 물의 함량은 수용액을 형성할 수 있으면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 제2 발포성 물질이 요소를 포함할 경우 상기 제2 발포성 물질과 물은 약 1:1 내지 1:100, 또는 약 1:6 내지 1:10의 중량비로 혼합될 수 있다.Meanwhile, a foamable solution is prepared (S130). The
다음으로, 1차 커팅된 입자상 가교 중합체 내부에서 발포성 물질을 열 분해한다(S140). 구체적으로, 가교 중합체(401) 내부에서 발포성 물질을 열 분해하는 단계(S140)는 가교 중합체의 표면에 발포성 용액을 분사하는 단계(S141), 가교 중합체를 다시 커팅하는 단계(S142), 및 입자상 가교 중합체를 건조하는 단계(S143)를 포함할 수 있다.Next, the foamable material is thermally decomposed in the primary cut particulate crosslinked polymer (S140). Specifically, the step (S140) of thermally decomposing the foamable material in the cross-linked polymer (401) includes a step (S141) of spraying the foamable solution onto the surface of the cross-linked polymer, a step (S142) of cutting the cross- And drying the polymer (S143).
가교 중합체의 표면에 발포성 용액을 분사하는 단계(S141)는 발포성 용액(300)을 입자상 가교 중합체(401) 표면에 분사하여 가교 중합체(401)와 발포성 용액(300)을 균일하게 접촉시키기 위한 단계일 수 있다. 발포성 용액 공급부(6a)는 제1 절단기(5)와 인접하거나 이격되어 위치하며, 상세하게는 제1 절단기(5)를 통해 제1 평균 크기를 갖는 입자상으로 절단된 가교 중합체(401)에 발포성 용액(300)을 분사하도록 구성될 수 있다. 분사된 발포성 용액(300)은 가교 중합체(401)의 겔 내부로 흡수 내지 침투할 수 있다.The step S141 of spraying the foamable solution onto the surface of the crosslinked polymer is a step for uniformly contacting the
발포성 용액(300)의 분사량은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 발포성 용액(300)이 제2 발포성 물질과 물을 포함할 경우 가교 중합체(401) 100 중량부에 대해 약 2 중량부 이상, 또는 약 2 내지 10 중량부, 또는 약 3 내지 5 중량부의 물이 접촉하도록 발포성 용액(300)을 분사할 수 있다. 상기 물이 2 중량부 이상 접촉할 경우 가교 중합체의 겔 내부로 발포성 용액이 침투할 수 있는 충분한 양의 이동상을 확보할 수 있다. 또한, 상기 제2 발포성 물질이 가교 중합체(401)와 접촉하는 양은 기공 구조의 양 및 기공 구조의 크기에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 제2 발포성 물질과 가교 중합체의 접촉 비율은 이를 고려하여 적절하게 선택할 수 있으나, 예를 들어 가교 중합체(401) 100 중량부에 대해 약 0.1 중량부 이상, 또는 약 0.1 내지 2.0 중량부, 또는 약 0.4 내지 1.5 중량부, 또는 약 0.5 내지 1.0 중량부의 제2 발포성 물질이 접촉하도록 발포성 용액(300)을 분사할 수 있다. 상기 제2 발포성 물질이 0.1 중량부 이상 접촉할 경우 제2 발포성 물질이 가교 중합체의 겔 내부로 침투하여 기공 구조를 형성함으로써 고흡수성 수지의 흡수 속도를 향상시킬 수 있다.The amount of the
이어서, 가교 중합체를 다시 커팅한다(S142). 가교 중합체를 다시 커팅하는 단계(S142)는 한 번 이상 수행될 수 있다. 가교 중합체를 다시 커팅하는 단계(S142)는 제2 절단기(7a)를 이용하여 제1 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(401)를 상기 제1 평균 크기보다 작은 제2 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(402)로 2차 커팅하는 단계로서, 예를 들어 제2 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(402)는 약 0.2cm x 0.2cm 내지 약 1cm x 1cm 평균 크기, 또는 약 0.5cm x 0.5cm의 평균 크기를 가질 수 있다. 가교 중합체를 다시 커팅하는 단계(S142)는 니더형 절단기, 커터형 절단기, 또는 쵸퍼형 절단기 등을 이용하여 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.Subsequently, the cross-linked polymer is cut again (S142). Step S142 of re-cutting the cross-linked polymer may be performed more than once. The step (S142) of re-cutting the cross-linked polymer further comprises using the second cutter (7a) to apply the particulate cross-linked polymer (401) having a first average size to the particulate cross-linked polymer having a second average size smaller than the first
가교 중합체를 다시 커팅하는 단계(S142)는 가교 중합체를 보다 가공이 용이한 크기로 절단하여 후처리를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 가교 중합체의 표면적을 증가시키며, 물리적인 충격에 의해 발포성 용액(300)이 가교 중합체와 보다 균일하게 접촉하고 겔 내부로의 침투성을 향상시킴으로써 가교 중합체 내에 기공 구조를 효과적으로 형성할 수 있다.The step (S142) of cutting the cross-linked polymer again can not only cut the cross-linked polymer into a more easily processed size to facilitate post-treatment but also increase the surface area of the cross-linked polymer, 300) is more uniformly in contact with the crosslinked polymer and improves the permeability into the gel, thereby effectively forming the pore structure in the crosslinked polymer.
이어서, 가교 중합체를 건조한다(S143). 가교 중합체를 건조하는 단계(S143)는 중합체의 잔류 용매 등을 건조시킴과 동시에 가교 중합체 내부에 침투한 상기 제2 발포성 물질의 열 분해 반응을 촉진시키기 위해 입자상 가교 중합체(402)를 가열하는 단계일 수 있다. 상기 건조부(8)는 열풍 건조기, 유동층 건조기, 기류 건조기, 적외선 건조기, 또는 유전가열 건조기 등일 수 있다. 또 상기 건조 단계는 약 100 ℃ 이상, 또는 약 150 ℃ 이상, 예를 들어 약 100 ℃ 내지 200 ℃, 또는 약 120 ℃ 내지 190 ℃, 또는 약 150 ℃ 내지 180 ℃ 범위의 온도에서 약 20 분 내지 80 분, 또는 약 30 분 내지 70 분, 또는 약 40 분 내지 60 분 범위의 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 온도와 건조 시간의 범위에서 가교 중합체의 열화를 방지하고 효율적으로 건조될 수 있다. 또한 제2 발포성 물질이 요소를 포함할 경우 요소의 열 분해 반응이 효과적으로 이루어지는 온도, 예컨대 약 95 ℃ 이상, 또는 155 ℃ 이상의 온도에서 건조 공정을 수행함으로써 가교 중합체 내 잔류 용매 등을 건조시키는 것에 그치지 않고 가교 중합체 내부에서 요소에 의해 기공 구조를 형성하는 반응이 이루어질 정도로 가교 중합체(402)를 가열할 수 있다.Subsequently, the cross-linked polymer is dried (S143). The step (S143) of drying the crosslinked polymer is a step of drying the residual solvent of the polymer and the like and simultaneously heating the particulate crosslinked
가교 중합체를 건조하는 단계(S143)에서, 제2 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(402)의 겔 내부로 침투한 제2 발포성 물질이 열 분해되어 가스를 생성하고 이를 통해 기공 구조가 형성된 입자상 가교 중합체(410)를 제조할 수 있다. 상기 제2 발포성 물질이 요소일 경우 상기 반응은 약 95 ℃ 내지 155 ℃, 또는 약 100 ℃ 내지 150 ℃ 분위기 하에서 이루어지고, 상기 생성되는 가스는 암모니아 기체 및/또는 이산화탄소 기체일 수 있다.In the step (S143) of drying the cross-linked polymer, the second foamable material penetrating into the gel of the particulate cross-linked polymer (402) having the second average size thermally decomposes to form a gas, thereby forming a particulate cross- (410). When the second foamable material is urea, the reaction is performed at about 95 ° C to 155 ° C, or about 100 ° C to 150 ° C, and the generated gas may be ammonia gas and / or carbon dioxide gas.
본 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 함수겔상 가교 중합체에 발포성 용액을 흡수 내지 침투시켜 가교 중합체의 겔 내부에 기공 구조를 부여함으로써 흡수 속도가 향상된 고흡수성 수지를 제조할 수 있다. 뿐만 아니라, 단량체의 중합이 충분한 정도로 이루어진 후의 가교 중합체에 기공 구조를 형성하기 때문에 잔류 단량체의 함량을 감소시킬 수 있다. 또한, 중합이 완료되기 전에 기공을 형성할 경우 상기 기공 구조가 붕괴하는 것을 억제하기 위해 단량체 조성물 내에 계면활성제를 첨가하는 것이 바람직한 반면, 본 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 중합이 충분한 정도로 이루어진 후에 기공 구조를 형성하기 때문에 단량체 조성물 내에 계면활성제를 첨가하지 않거나, 첨가하더라도 그 함량을 최소화할 수 있어 보수능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.The method for producing a superabsorbent resin according to this embodiment can produce a superabsorbent resin having an improved absorption rate by absorbing or penetrating the foamable solution into the hydrogel crosslinked polymer to give a pore structure inside the gel of the crosslinked polymer. In addition, since the pore structure is formed in the crosslinked polymer after the polymerization of the monomer is sufficiently performed, the content of the residual monomer can be reduced. In addition, it is preferable to add a surfactant in the monomer composition in order to suppress the collapse of the pore structure when pores are formed before the completion of the polymerization, The surfactant is not added to the monomer composition, or even if the surfactant is added, the content thereof can be minimized, and the deterioration of the water retention capacity can be prevented.
한편 도면에 도시하지 않았지만, 가교 중합체를 건조하는 단계 후에 건조된 가교 중합체를 분쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다. 가교 중합체를 분쇄하는 단계는 입자상 가교 중합체를 소정의 크기로 분쇄 내지 조쇄하는 단계로서, 상기 가교 중합체를 분쇄하는 단계는 커터형 절단기, 쵸퍼형 절단기, 니더형 절단기, 진동식 분쇄기, 충격식 분쇄기, 또는 마찰형 분쇄기 등을 이용하여 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서 가교 중합체를 분쇄하는 단계 후에 분쇄된 가교 중합체를 다시 건조하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 가교 중합체를 분쇄하는 단계와 상기 가교 중합체를 다시 건조하는 단계는 교번적으로 복수번 수행될 수도 있다.On the other hand, although not shown in the drawings, the step of drying the crosslinked polymer may further include a step of pulverizing the dried crosslinked polymer. The step of pulverizing the crosslinked polymer is a step of pulverizing or crushing the particulate crosslinked polymer to a predetermined size, and the step of pulverizing the crosslinked polymer may be carried out by a cutter type cutter, a chopper type cutter, a kneader type cutter, a vibration type pulverizer, A friction type crusher, or the like, but the present invention is not limited thereto. In some embodiments, the step of pulverizing the crosslinked polymer may further comprise drying the pulverized crosslinked polymer again, wherein the step of pulverizing the crosslinked polymer and the step of drying the crosslinked polymer are alternately repeated a plurality of times .
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 설명한다. 다만, 발명의 본질을 흐리지 않기 위해 전술한 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성에 대한 설명은 생략하며, 이는 첨부된 도면으로부터 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Hereinafter, a method for producing a superabsorbent resin according to another embodiment of the present invention will be described. However, in order not to obscure the essence of the present invention, a description of substantially the same or similar constitution as the method of manufacturing the superabsorbent resin according to the above-described embodiment is omitted, and it will be apparent to those skilled in the art from the accompanying drawings It can be understood.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4는 도 3의 고흡수성 수지의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 구성도이다.3 is a flowchart showing a method for producing a superabsorbent resin according to another embodiment of the present invention. Fig. 4 is a schematic view showing a method for producing the superabsorbent resin of Fig. 3; Fig.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 친수성 단량체, 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물의 가교 중합체를 준비하는 단계(S210), 가교 중합체를 커팅하는 단계(S220), 발포성 용액을 준비하는 단계(S230), 및 발포성 물질을 열 분해하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.3 and 4, a method for preparing a superabsorbent resin according to another embodiment of the present invention includes preparing a crosslinked polymer of a monomer composition comprising a hydrophilic monomer, a crosslinking agent and a polymerization initiator (S210) A cutting step S220, preparing a foamable solution S230, and thermally decomposing the foamable material S240.
친수성 단량체, 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물의 가교 중합체를 준비하는 단계(S210)는 친수성 단량체, 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물을 준비하는 단계(S211), 단량체 조성물을 반응기에 제공하는 단계(S212), 및 단량체 조성물을 반응기에서 중합하는 단계(S213)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 중합체(200)는 시트상 함수겔상 가교 중합체일 수 있다. 중합체를 준비하는 단계(S210)는 도 1에 따른 실시예와 실질적으로 동일할 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략한다.(S210) of preparing a crosslinked polymer of a monomer composition comprising a hydrophilic monomer, a crosslinking agent and a polymerization initiator includes a step (S211) of preparing a monomer composition comprising a hydrophilic monomer, a crosslinking agent and a polymerization initiator, Step S212, and polymerizing the monomer composition in a reactor (S213). In an exemplary embodiment, the
다음으로, 준비된 시트상 가교 중합체를 커팅한다(S220). 가교 중합체를 커팅하는 단계(S220)는 한 번 이상의 커팅 공정을 포함할 수 있다. 가교 중합체를 커팅하는 단계(S220)는 가교 중합체를 가공이 용이한 크기로 절단하여 후처리를 용이하게 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 가교 중합체를 커팅하는 단계(S220)는 시트상 가교 중합체를 제1 평균 크기를 갖는 가교 중합체로 1차 커팅하는 단계(S221) 및 제1 평균 크기를 갖는 가교 중합체를 상기 제1 평균 크기보다 작은 제2 평균 크기를 갖는 가교 중합체로 2차 커팅하는 단계(S222)를 포함할 수 있다.Next, the prepared sheet-like cross-linked polymer is cut (S220). Cutting the cross-linked polymer (S220) may include one or more cutting steps. The step (S220) of cutting the cross-linked polymer can cut the cross-linked polymer into a size that facilitates the processing, thereby facilitating post-processing. In an exemplary embodiment, cutting the cross-linked polymer (S220) comprises first cutting (S221) the sheet-like cross-linked polymer to a cross-linked polymer having a first average size, and forming a cross- RTI ID = 0.0 > S222 < / RTI > with a cross-linked polymer having a second average size that is less than one average size.
구체적으로, 1차 커팅하는 단계(S221)는 중합 반응이 완료되어 얻어진 시트상 가교 중합체(200)를 제1 절단기(5)로 이송하여 제1 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(501)로 커팅하는 단계이고, 2차 커팅하는 단계(S222)는 제2 절단기(7b)를 이용하여 제1 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(501)를 상기 제1 평균 크기보다 작은 제2 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(502)로 커팅하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 입자상 가교 중합체는 약 0.2cm x 0.2cm 내지 약 1cm x 1cm 평균 크기, 또는 약 0.5cm x 0.5cm의 평균 크기를 가질 수 있다. 원하는 크기의 입자상 가교 중합체를 수득하기 위해 복수 번의 절단 공정이 필요할 경우 1차 커팅 공정과 2차 커팅 공정을 연속적으로 수행함으로써 공정 경로를 단축시켜 공정성을 개선할 수 있다. 또한 후술할 발포성 용액을 분사하는 단계(S241) 이전에 가교 중합체를 충분히 작은 입자상으로 절단하여 발포성 용액과 접촉하기 위한 표면적을 증가시킬 수 있다.Specifically, in the first cutting step S221, the sheet-like
다만 몇몇 실시예에서, 가교 중합체를 커팅하는 단계는 한번만 수행될 수도 있다.In some embodiments, however, the step of cutting the cross-linked polymer may be performed only once.
한편, 발포성 용액을 준비한다(S230). 발포성 용액(300)은 제2 발포성 물질과 물을 포함하는 수용액일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 발포성 물질은 요소를 포함할 수 있다. 발포성 용액을 준비하는 단계(S230)는 도 1에 따른 실시예와 실질적으로 동일할 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략한다.Meanwhile, a foamable solution is prepared (S230). The
다음으로, 2차 커팅된 입자상 가교 중합체 내부에서 발포성 물질을 열 분해한다(S240). 구체적으로, 가교 중합체(502) 내부에서 발포성 물질을 열 분해하는 단계(S240)는 가교 중합체의 표면에 발포성 용액을 분사하는 단계(S241) 및 입자상 가교 중합체를 건조하는 단계(S242)를 포함할 수 있다.Next, the foamable material is thermally decomposed in the second cut particulate crosslinked polymer (S240). Specifically, step (S240) of thermally decomposing the foamable material within the cross-linked polymer (502) may include step (S241) of spraying the foamable solution onto the surface of the cross-linked polymer and drying step (S242) of the particulate cross- have.
가교 중합체의 표면에 발포성 용액을 분사하는 단계(S241)는 가교 중합체(502)와 발포성 용액(300)을 균일하게 접촉시키기 위한 단계일 수 있다. 발포성 용액 공급부(6b)는 제2 절단기(7b)를 통해 제2 평균 크기를 갖는 입자상으로 절단된 가교 중합체(502)에 발포성 용액(300)을 분사하도록 구성될 수 있다. 분사된 발포성 용액(300)은 가교 중합체(502)의 겔 내부로 흡수 내지 침투할 수 있다. 발포성 용액(300)의 분사량은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 발포성 용액(300)이 제2 발포성 물질과 물을 포함할 경우 가교 중합체(502) 100 중량부에 대해 약 2 중량부 이상, 또는 약 2 내지 10 중량부, 또는 약 3 내지 5 중량부의 물이 접촉하도록 발포성 용액(300)을 분사할 수 있다. 또한 가교 중합체(502) 100 중량부에 대해 약 0.1 중량부 이상, 또는 약 0.1 내지 2 중량부, 또는 약 0.4 내지 0.6 중량부, 또는 약 0.5 중량부의 제2 발포성 물질이 접촉하도록 발포성 용액(300)을 분사할 수 있다.The step (S241) of injecting the foamable solution onto the surface of the crosslinked polymer may be a step for uniformly contacting the
이어서, 가교 중합체를 건조한다(S242). 가교 중합체를 건조하는 단계(S242)는 중합체의 잔류 용매 등을 건조시킴과 동시에 가교 중합체 내부에 침투한 상기 제2 발포성 물질의 열 분해 반응을 촉진시키기 위해 입자상 가교 중합체(502)를 가열하는 단계일 수 있다.Subsequently, the cross-linked polymer is dried (S242). The step (S242) of drying the cross-linked polymer is a step of drying the residual solvent of the polymer and the like and simultaneously heating the particulate cross-linked polymer (502) in order to accelerate the thermal decomposition reaction of the second foamable material penetrated into the cross- .
가교 중합체를 건조하는 단계(S242)에서, 제2 평균 크기를 갖는 입자상 가교 중합체(502)의 겔 내부로 침투한 제2 발포성 물질이 열 분해되어 가스를 생성하고 이를 통해 기공 구조가 형성된 입자상 가교 중합체(510)를 제조할 수 있다. 상기 제2 발포성 물질이 요소일 경우 상기 반응은 약 95 ℃ 내지 155 ℃, 또는 약 100 ℃ 내지 150 ℃ 분위기 하에서 이루어지고, 상기 생성되는 가스는 암모니아 기체 및/또는 이산화탄소 기체일 수 있다.In step (S242) of drying the cross-linked polymer, the second foamable material penetrating into the gel of the particulate cross-linked polymer (502) having the second average size thermally decomposes to form a gas, thereby forming a pore- (510). When the second foamable material is urea, the reaction is performed at about 95 ° C to 155 ° C, or about 100 ° C to 150 ° C, and the generated gas may be ammonia gas and / or carbon dioxide gas.
본 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에서 발포성 용액을 분사하는 단계(S241)의 가교 중합체의 평균 크기와 가교 중합체를 건조하는 단계(S242)의 가교 중합체의 평균 크기는 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 발포성 용액을 분사하는 단계(S241)와 가교 중합체를 건조하는 단계(S242) 사이에 절단 공정 또는 분쇄 공정 등의 가교 중합체의 크기를 변형시키는 공정을 포함하지 않는다. 이를 통해 가교 중합체 이송 과정에서 발포성 수용액(300)이 손실되는 것을 최소화할 수 있고 나아가 충분한 양의 기공 구조를 가교 중합체 내에 부여할 수 있다.In the method for producing a superabsorbent resin according to this embodiment, the average size of the crosslinked polymer in the step (S241) of spraying the foamable solution and the average size of the crosslinked polymer in the step (S242) of drying the crosslinked polymer may be substantially the same . That is, the step (S241) of spraying the foamable solution and the step (S242) of drying the crosslinked polymer do not include a step of deforming the size of the crosslinked polymer such as a cutting step or a pulverizing step. This makes it possible to minimize the loss of the foamable
이하, 제조예, 비교예 및 실험예를 참고로 하여 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for producing a superabsorbent resin according to the present invention will be described in more detail with reference to Production Examples, Comparative Examples and Experimental Examples.
<< 제조예Manufacturing example 1> 1>
50% 가성소다 수용액(NaOH) 77.778g 및 물 88.84g을 혼합한 후 아크릴산 100g을 첨가하고, 내부 가교제로서 2,2-비스[(아크릴록시)메틸]부틸아크릴레이트(3EO) 0.23g, UV 개시제로 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 0.033g을 더 첨가하여 수용성 불포화 단량체 조성물을 제조하였다(아크릴산계 단량체의 중화도 70몰%). 그리고 증류수(DW) 7.5g에 요소 1.25g(요소 함량 14.3%)을 첨가하여 발포성 수용액을 제조하였다. 다음으로 벨트형 연속 반응기의 컨베이어 벨트 표면에 준비된 수용성 불포화 단량체 조성물을 공급하였으며, 중합을 진행하여 시트상의 가교 중합체를 제조하였다. 제조된 시트상 가교 중합체를 커터형 절단기를 이용하여 평균 크기가 3cm x 3cm인 입자상 가교 중합체로 절단(1차 커팅)하였다. 이어서 절단된 입자상 가교 중합체에 준비된 발포성 수용액을 분사하였다. 이 때, 발포성 수용액의 분사량을 가교 중합체 100 중량부에 대해 증류수 3 중량부, 및 요소 0.5 중량부가 혼합될 수 있도록 조절하였다. 이 후, 미트 쵸퍼를 이용하여 평균 크기가 1cm x 1cm인 입자상 가교 중합체로 다시 한번 절단(2차 커팅)하고, 170℃ 온도의 열풍을 분사하는 열풍 건조기에서 45분 동안 건조하였다. 건조된 입자상 가교 중합체를 컷팅 밀 분쇄기를 이용하여 분쇄한 후 체(sieve)를 이용하여 평균 입경이 150㎛ 내지 850㎛인 분말 형태의 베이스 폴리머를 수득하였다. 수득한 베이스 폴리머에 표면 가교 믹서에서 20% 에틸렌 카보네이트 수용액을 5phr 비율로 분무하였고, 180℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 다시 건조하였다. 건조된 베이스 폴리머를 ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 평균 입경 크기가 150㎛ 내지 850㎛의 크기를 가지는 분말 형태의 흡수성 수지를 제조하였다.77.778 g of a 50% aqueous caustic soda solution (NaOH) and 88.84 g of water were mixed and 100 g of acrylic acid was added. 0.23 g of 2,2-bis [acryloylmethyl] butyl acrylate (3EO) 0.033 g of zeol diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phosphine oxide was further added to prepare a water-soluble unsaturated monomer composition (neutralization degree of acrylic acid monomer was 70 mol%). Then, 1.25 g (urea content: 14.3%) of urea was added to 7.5 g of distilled water (DW) to prepare a foamable aqueous solution. Next, the water-soluble unsaturated monomer composition prepared on the surface of the conveyor belt of the belt-type continuous reactor was supplied, and the polymerization proceeded to prepare a crosslinked polymer sheet. The prepared sheet-like cross-linked polymer was cut (primary cut) into a granular cross-linked polymer having an average size of 3 cm x 3 cm using a cutter-type cutter. Then, the prepared foamable aqueous solution was sprayed onto the cut particulate crosslinked polymer. At this time, the injection amount of the foamable aqueous solution was adjusted so that 3 parts by weight of distilled water and 0.5 parts by weight of urea were mixed with 100 parts by weight of the crosslinked polymer. Thereafter, the resultant was again cut (second cut) with a particulate crosslinked polymer having an average size of 1 cm x 1 cm using Meat Chopper, and dried in a hot-air drier for spraying hot air at 170 ° C for 45 minutes. The dried particulate crosslinked polymer was pulverized using a cutting mill and then sieved to obtain a base polymer in powder form having an average particle diameter of 150 μm to 850 μm. The obtained base polymer was sprayed with a 20% aqueous solution of ethylene carbonate in a surface cross-linking mixer at a rate of 5 phr, and dried again in a hot-air dryer at 180 캜 for 30 minutes. The dried base polymer was classified into a standard mesh of ASTM standard to prepare a water-absorbent resin having an average particle size of 150 mu m to 850 mu m in particle size.
<< 제조예Manufacturing example 2> 2>
제조된 시트상 가교 중합체를 커터형 절단기를 이용하여 평균 크기가 3cm x 3cm인 입자상 가교 중합체로 절단(1차 커팅)하고, 이어서 미트 쵸퍼를 이용하여 평균 크기가 1cm x 1cm인 입자상 가교 중합체로 다시 한번 절단(2차 커팅)한 이 후, 절단된 입자상 가교 중합체에 준비된 발포성 수용액을 분사한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 가교 중합체를 제조한 후 분말 형태의 흡수성 수지를 수득하였다.The sheet-form crosslinked polymer thus prepared was cut (primary cut) into a particulate crosslinked polymer having an average size of 3 cm x 3 cm using a cutter-type cutter, and then again with a particulate crosslinked polymer having an average size of 1 cm x 1 cm using Meat Chopper A crosslinked polymer was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the foamed aqueous solution prepared above was sprayed onto the cut particulate crosslinked polymer after the single cutting (secondary cutting), to obtain a water absorbent resin in powder form.
<< 제조예Manufacturing example 3> 3>
수용성 불포화 단량체 조성물에 탄산수소나트륨(NaHCO3) 1 g을 더 첨가한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 가교 중합체를 제조하고 수지를 수득하였다.A crosslinked polymer was prepared and a resin was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that 1 g of sodium hydrogencarbonate (NaHCO 3 ) was further added to the water-soluble unsaturated monomer composition.
<< 제조예Manufacturing example 4> 4>
발포성 수용액의 분사량을 가교 중합체 100 중량부에 대해 증류수 5 중량부가 혼합될 수 있도록 조절한 것을 제외하고는 제조예 3과 동일한 방법으로 가교 중합체를 제조하고 수지를 수득하였다.A crosslinked polymer was prepared and a resin was obtained in the same manner as in Preparation Example 3, except that the amount of the foamable aqueous solution injected was adjusted so that 5 parts by weight of distilled water was mixed with 100 parts by weight of the crosslinked polymer.
<< 제조예Manufacturing example 5> 5>
수용성 불포화 단량체 조성물에 탄산수소나트륨(NaHCO3) 1 g을 더 첨가한 것을 제외하고는 제조예 2와 동일한 방법으로 가교 중합체를 제조하고 수지를 수득하였다.A crosslinked polymer was prepared and a resin was obtained in the same manner as in Production Example 2, except that 1 g of sodium hydrogencarbonate (NaHCO 3 ) was further added to the water-soluble unsaturated monomer composition.
<< 제조예Manufacturing example 6> 6>
발포성 수용액의 분사량을 가교 중합체 100 중량부에 대해 증류수 5 중량부가 혼합될 수 있도록 조절한 것을 제외하고는 제조예 5와 동일한 방법으로 가교 중합체를 제조하고 수지를 수득하였다.A crosslinked polymer was prepared and a resin was obtained in the same manner as in Production Example 5, except that the amount of the foamable aqueous solution injected was adjusted so that 5 parts by weight of distilled water could be mixed with 100 parts by weight of the crosslinked polymer.
<< 제조예Manufacturing example 7> 7>
발포성 수용액의 분사량을 가교 중합체 100 중량부에 대해 요소 1 중량부가 혼합될 수 있도록 조절한 것을 제외하고는 제조예 5와 동일한 방법으로 가교 중합체를 제조하고 수지를 수득하였다.A crosslinked polymer was prepared and a resin was obtained in the same manner as in Production Example 5, except that the injection amount of the foamable aqueous solution was adjusted so that 1 part by weight of the urea was mixed with 100 parts by weight of the crosslinked polymer.
<< 제조예Manufacturing example 8> 8>
발포성 수용액의 분사량을 가교 중합체 100 중량부에 대해 요소 1 중량부가 혼합될 수 있도록 조절한 것을 제외하고는 제조예 6과 동일한 방법으로 가교 중합체를 제조하고 수지를 수득하였다.A crosslinked polymer was prepared and a resin was obtained in the same manner as in Production Example 6, except that the injection amount of the foamable aqueous solution was adjusted so that 1 part by weight of the urea was mixed with 100 parts by weight of the crosslinked polymer.
<< 제조예Manufacturing example 9> 9>
발포성 수용액의 분사량을 가교 중합체 100 중량부에 대해 요소 2 중량부가 혼합될 수 있도록 조절한 것을 제외하고는 제조예 6과 동일한 방법으로 가교 중합체를 제조하고 수지를 수득하였다.A crosslinked polymer was prepared and a resin was obtained in the same manner as in Production Example 6, except that the injection amount of the foamable aqueous solution was adjusted so that 2 parts by weight of urea was mixed with 100 parts by weight of the crosslinked polymer.
<< 비교예Comparative Example 1> 1>
50% 가성소다 수용액(NaOH) 77.778g 및 물 88.84g을 혼합한 후 아크릴산 100g을 첨가하고, 내부 가교제로서 2,2-비스[(아크릴록시)메틸]부틸아크릴레이트(3EO) 0.23g, UV 개시제로 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 0.033g을 더 첨가하여 수용성 불포화 단량체 조성물을 제조하였다(아크릴산계 단량체의 중화도 70몰%). 다음으로 벨트형 연속 반응기의 컨베이어 벨트 표면에 준비된 수용성 불포화 단량체 조성물을 공급하였으며, 중합을 진행하여 시트상의 가교 중합체를 제조하였다. 제조된 시트상 가교 중합체를 커터형 절단기를 이용하여 평균 크기가 3cm x 3cm인 입자상 가교 중합체로 절단(1차 커팅)하였다. 이 후, 미트 쵸퍼를 이용하여 평균 크기가 1cm x 1cm인 입자상 가교 중합체로 다시 한번 절단(2차 커팅)하고, 170℃ 온도의 열풍을 분사하는 열풍 건조기에서 45분 동안 건조하였다. 건조된 입자상 가교 중합체를 컷팅 밀 분쇄기를 이용하여 분쇄한 후 체(sieve)를 이용하여 평균 입경이 150㎛ 내지 850㎛인 분말 형태의 베이스 폴리머를 수득하였다. 수득한 베이스 폴리머에 표면 가교 믹서에서 20% 에틸렌 카보네이트 수용액을 5pph 비율로 분무하였고, 180℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 다시 건조하였다. 건조된 베이스 폴리머를 ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 평균 입경 크기가 150㎛ 내지 850㎛의 크기를 가지는 분말 형태의 흡수성 수지를 제조하였다.77.778 g of a 50% aqueous caustic soda solution (NaOH) and 88.84 g of water were mixed and 100 g of acrylic acid was added. 0.23 g of 2,2-bis [acryloylmethyl] butyl acrylate (3EO) 0.033 g of zeol diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phosphine oxide was further added to prepare a water-soluble unsaturated monomer composition (neutralization degree of acrylic acid monomer was 70 mol%). Next, the water-soluble unsaturated monomer composition prepared on the surface of the conveyor belt of the belt-type continuous reactor was supplied, and the polymerization proceeded to prepare a crosslinked polymer sheet. The prepared sheet-like cross-linked polymer was cut (primary cut) into a granular cross-linked polymer having an average size of 3 cm x 3 cm using a cutter-type cutter. Thereafter, the resultant was again cut (second cut) with a particulate crosslinked polymer having an average size of 1 cm x 1 cm using Meat Chopper, and dried in a hot-air drier for spraying hot air at 170 ° C for 45 minutes. The dried particulate crosslinked polymer was pulverized using a cutting mill and then sieved to obtain a base polymer in powder form having an average particle diameter of 150 μm to 850 μm. The resulting base polymer was sprayed with a 20% aqueous solution of ethylene carbonate in a surface cross-linking mixer at a rate of 5 pph and dried again in a hot-air dryer at 180 캜 for 30 minutes. The dried base polymer was classified into a standard mesh of ASTM standard to prepare a water-absorbent resin having an average particle size of 150 mu m to 850 mu m in particle size.
<< 비교예Comparative Example 2> 2>
수용성 불포화 단량체 조성물에 탄산수소나트륨(NaHCO3) 1 g을 더 첨가한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 가교 중합체를 제조하고 수지를 수득하였다.A crosslinked polymer was prepared and a resin was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that 1 g of sodium hydrogencarbonate (NaHCO 3 ) was further added to the water-soluble unsaturated monomer composition.
제조예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 2에서 가교 중합체 제조에 사용한 발포성 용액 분사 시점, 수용성 불포화 단량체 조성물 내 탄산수소나트륨의 함량, 가교 중합체와 혼합되는 요소 및 증류수의 함량을 하기 표 1에 정리하였다. 본 명세서에서, phr(part per hundred resin)은 가교 중합체에 대한 질량 백분율을 의미하고, phm(part per hundred monomer)은 친수성 단량체에 대한 질량 백분율을 의미한다.The timing of injection of the foamable solution used in the production of the crosslinked polymer in Production Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2, the content of sodium hydrogencarbonate in the water-soluble unsaturated monomer composition, the content of urea mixed with the crosslinked polymer, and the content of distilled water are summarized in Table 1 . In the present specification, phr (part per hundred resin) means the mass percentage for the crosslinked polymer, and phm (part per hundred monomer) means the mass percentage for the hydrophilic monomer.
<실험예><Experimental Example>
제조예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 비교예 2에 따라 제조 및 수득한 수지의 보수능(Centrifuge Retention Capacity, CRC), 흡수 속도(Free Swelling Rate, FSR), 및 잔류 단량체(Residual Monomer, RM)의 함량을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Centrifuge Retention Capacity (CRC), Free Swelling Rate (FSR), and Residual Monomer (RM) of the resins prepared and obtained according to Production Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 2 were measured. And the results are shown in Table 2 below.
보수능의 분석은 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association) WSP 241.2 방법에 따라 수행하였다. 구체적으로, 흡수성 수지 샘플 0.2g을 티백에 넣어 밀봉하고 0.9% 염수 용액에 담가 30분간 흡수시키고 250G로 설정된 원심분리기에서 3분 동안 물을 제거한 후 무게를 측정하여 흡수성 수지가 보유하고 있는 염수의 양을 측정하는 방법으로 보수능 분석을 수행하였다.The analysis of the abilities was carried out according to EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP 241.2 method. Specifically, 0.2 g of the absorbent resin sample was sealed in a teabag, immersed in a 0.9% saline solution for 30 minutes, removed in a centrifuge set at 250 G for 3 minutes, and then weighed to determine the amount of brine , And the results were analyzed.
또 흡수 속도의 분석은 vortex time 측정법에 따라 수행하였다. 구체적으로, 미리 조정된 0.90 중량% 염화나트륨 수용액(생리식염수) 1.000 중량부에 액체 온도 25 ℃로 조정하였다. 상기 생리식염수 50ml를 정량하여 몸통 지름 55mm, 높이 72mm의 용량 100ml의 비이커(동성과학)에 넣고, 길이 29mm, 굵기 8mm의 원통형 테프론(등록상표)제 자석식 교반자로 600 rpm의 조건 하에서 교반하는 중에, 흡수성 수지 샘플 2.0g을 투입하고 흡수 속도(초)를 측정하였다. 시점과 종점은 vortex가 사라지는 시간을 측정하고 다음 식을 통해 흡수 속도(g/gs) 분석을 수행하였다. **흡수 속도(g/gs) = 25/흡수 속도(초)The absorption rate was analyzed by vortex time measurement. Specifically, 1.000 parts by weight of 0.90 wt% sodium chloride aqueous solution (physiological saline solution) which had been adjusted in advance was adjusted to a liquid temperature of 25 캜. 50 ml of physiological saline was quantitatively measured and stirred into a 100 ml beaker having a body diameter of 55 mm and a height of 72 mm by a magnetic stirrer made of a cylindrical Teflon (registered trademark) having a length of 29 mm and a thickness of 8 mm at 600 rpm. 2.0 g of the water absorbent resin sample was introduced and the absorption rate (sec) was measured. The point of time and the end point were measured by measuring the disappearance time of the vortex and the absorption rate (g / gs) analysis was carried out by the following equation. ** Absorption rate (g / gs) = 25 / Absorption rate (sec)
또한 잔류 단량체의 함량 분석은 EDANA WSP 210.2 방법에 따라 수행하였다. 구체적으로, 용량 250ml의 뚜껑 달린 플라스틱 용기에 0.90 중량% 염화나트륨 수용액 184.3g과 흡수성 수지 샘플 1.00g을 넣어 16시간 교반하고, 샘플 내의 수가용분을 추출하여 얻은 여과액을 고속 액체 크로마토그래피 분석하여 잔류 단량체의 함량 분석을 수행하였다.The content of residual monomer was analyzed according to EDANA WSP 210.2 method. Specifically, 184.3 g of a 0.90 wt% aqueous solution of sodium chloride and 1.00 g of a water absorbent resin sample were placed in a plastic container having a capacity of 250 ml and stirred for 16 hours. The filtrate obtained by extracting water in the sample was analyzed by high performance liquid chromatography, Were analyzed.
상기 표 2를 참조하면, 발포성 수용액을 분사한 제조예 1 내지 제조예 9의 수지의 경우 발포성 수용액을 분사하지 않은 비교예 1 및 비교예 2의 수지와 실질적으로 동일한 수준의 보수능을 가짐을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, it was confirmed that resins of Production Examples 1 to 9 in which a foamable aqueous solution was sprayed had substantially the same level of storage ability as the resins of Comparative Examples 1 and 2 in which the foamable aqueous solution was not sprayed .
비교예 1과 비교예 2를 비교하면, 단량체 수용액 내에 탄산수소나트륨을 첨가한 비교예 2의 수지의 잔류 단량체 함량이 증가한 것을 확인할 수 있다.Comparing Comparative Example 1 with Comparative Example 2, it can be seen that the residual monomer content of the resin of Comparative Example 2 in which sodium bicarbonate was added to the monomer aqueous solution was increased.
또, 발포성 수용액을 분사하지 않은 비교예 1의 수지에 비해 발포성 수용액을 분사한 제조예 1 및 제조예 2의 수지의 경우 흡수 속도가 향상되는 반면 잔류 단량체의 함량이 감소하는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that the absorption rate of the resins of Production Example 1 and Production Example 2 in which the foamable aqueous solution is sprayed is lower than that of the resin of Comparative Example 1 in which the foamable aqueous solution is not sprayed, while the content of the residual monomers is decreased.
또한, 발포성 수용액을 분사하지 않은 비교예 2의 수지에 비해 발포성 수용액을 분사한 제조예 3 내지 제조예 9의 수지의 경우 흡수 속도가 향상되는 반면 잔류 단량체의 함량이 감소하는 것을 확인할 수 있다.In addition, in the case of the resins of Preparative Examples 3 to 9 in which the foamable aqueous solution was sprayed, the absorption rate was improved, but the content of the residual monomers was decreased compared to the resin of Comparative Example 2 in which the foamable aqueous solution was not sprayed.
아울러, 제조예 3과 제조예 4, 제조예 5와 제조예 6, 및 제조예 7과 제조예 8을 각각 비교하면 증류수 함량이 증가함에 따라 흡수 속도가 더욱 향상되는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that the absorption rate is further improved as the distilled water content is increased, as compared with the case of Production Example 3, Production Example 4, Production Example 5 and Production Example 6, and Production Example 7 and Production Example 8, respectively.
나아가, 제조예 5와 제조예 7을 비교하면 요소 함량이 0.5 phr에서 1.0 phr로 증가함에 따라 흡수 속도가 향상되는 것을 확인할 수 있다.Further, when the urea content was increased from 0.5 phr to 1.0 phr, it was confirmed that the absorption rate was improved as compared with that of Preparation Example 5 and Production Example 7.
반면, 제조예 6, 제조예 8과 제조예 9를 비교하면, 요소 함량이 0.5 phr에서 1.0 phr로 증가함에 따라 흡수 속도가 향상되나, 2.0 phr로 증가함에 따라 흡수 속도가 저하되는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the urea content was increased from 0.5 phr to 1.0 phr, the absorption rate was improved, but it was confirmed that the absorption rate was lowered as the urea content was increased to 2.0 phr .
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. It will be appreciated that many variations and applications not illustrated above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
1: 단량체 조성물 공급부
2, 2': 이송롤
3: 벨트
4: 광 조사부
5: 제1 절단기
6a, 6b: 발포성 용액 공급부
7a, 7b: 제2 절단기
8: 건조기
100: 단량체 조성물
200: 시트상 가교 중합체
300: 발포성 용액1: Monomer composition supply part
2, 2 ': Feed roll
3: Belt
4:
5: First cutter
6a, 6b: foamable solution supply part
7a and 7b: a second cutter
8: Dryer
100: monomer composition
200: Sheet-like crosslinked polymer
300: foamable solution
Claims (14)
상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계; 및
상기 가교 중합체를 건조하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.Preparing a crosslinked polymer of a monomer composition comprising a hydrophilic monomer, a crosslinking agent, and a polymerization initiator;
Contacting the crosslinked polymer with a foamable aqueous solution; And
And drying the cross-linked polymer.
상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계 전에,
상기 가교 중합체를 제1 평균 크기를 갖는 가교 중합체로 커팅하는 단계를 더 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Before the step of contacting the crosslinkable polymer and the foamable aqueous solution,
And cutting the cross-linked polymer into a cross-linked polymer having a first average size.
상기 가교 중합체를 건조하는 단계는, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계 후에 수행되는 고흡수성 수지의 제조 방법.3. The method of claim 2,
The step of drying the crosslinked polymer is carried out after the step of contacting the crosslinked polymer and the foamable aqueous solution.
상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계와 상기 가교 중합체를 건조하는 단계 사이에,
상기 제1 평균 크기를 갖는 가교 중합체를 상기 제1 평균 크기보다 작은 제2 평균 크기를 갖는 가교 중합체로 커팅하는 단계를 더 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method of claim 3,
Between the step of bringing the crosslinked polymer into contact with the foamable aqueous solution and the step of drying the crosslinked polymer,
Further comprising cutting the cross-linked polymer having the first average size into a cross-linked polymer having a second average size smaller than the first average size.
상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계의 가교 중합체의 평균 크기와 상기 가교 중합체를 건조하는 단계의 가교 중합체의 평균 크기는 동일한 고흡수성 수지의 제조 방법.The method of claim 3,
Wherein the average size of the cross-linking polymer in the step of contacting the cross-linking polymer with the aqueous foamable solution is the same as the average size of the cross-linking polymer in the step of drying the cross-linking polymer.
상기 가교 중합체를 건조하는 단계는, 상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계 후에 수행되고,
상기 가교 중합체를 건조하는 단계 후에, 상기 가교 중합체를 분쇄하는 단계를 더 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
The step of drying the crosslinked polymer is carried out after the step of contacting the crosslinked polymer and the foamable aqueous solution,
Further comprising a step of pulverizing the cross-linked polymer after the step of drying the cross-linked polymer.
상기 발포성 수용액은 요소(urea) 및 물을 포함하는 용액이고,
상기 가교 중합체와 발포성 수용액을 접촉시키는 단계는,
상기 가교 중합체와, 상기 가교 중합체 100 중량부에 대해 2 내지 10 중량부의 상기 물을 접촉시키는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
The foaming aqueous solution is a solution containing urea and water,
Wherein the step of contacting the crosslinkable polymer with the foamable aqueous solution comprises:
And contacting the cross-linked polymer with 2 to 10 parts by weight of the water to 100 parts by weight of the cross-linked polymer.
상기 가교 중합체와 발포성 용액을 접촉시키는 단계는,
상기 가교 중합체와, 상기 가교 중합체 100 중량부에 대해 0.1 내지 2 중량부의 상기 요소를 접촉시키는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the step of contacting the crosslinked polymer with the foamable solution comprises:
Contacting the cross-linked polymer with 0.1 to 2 parts by weight of the urea with respect to 100 parts by weight of the cross-linking polymer.
상기 가교 중합체를 건조하는 단계는 150 ℃ 이상에서 수행되는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of drying the crosslinked polymer is carried out at 150 ° C or higher.
상기 단량체 조성물은 상기 친수성 단량체 100 중량부에 대해 0 초과 내지 3 중량부의 발포성 물질을 더 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the monomer composition further comprises 0 to 3 parts by weight of a foamable material based on 100 parts by weight of the hydrophilic monomer.
상기 발포성 수용액은 요소를 포함하는 수용액이고,
상기 발포성 물질은 탄산나트륨(NaCO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3H2O), 탄산수소암모늄(NH4HCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산바륨(BaCO3) 및/또는 이들의 수화물을 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the effervescent aqueous solution is an aqueous solution containing urea,
The foamed material is sodium carbonate (NaCO 3), sodium bicarbonate (NaHCO 3), potassium bicarbonate (KHCO 3), ammonium carbonate ((NH 4) 2 CO 3 H 2 O), ammonium bicarbonate (NH 4 HCO 3) , magnesium carbonate (MgCO 3), calcium carbonate (CaCO 3), barium carbonate (BaCO 3) and / or the method for producing a superabsorbent resin containing a hydrate of the foregoing.
상기 단량체 조성물의 가교 중합체를 준비하는 단계는,
상기 단량체 조성물을 준비하는 단계,
상기 단량체 조성물을 벨트형 반응기의 벨트 표면에 제공하는 단계, 및
상기 단량체 조성물을 상기 벨트 상에서 중합하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
The step of preparing the crosslinked polymer of the monomer composition comprises:
Preparing the monomer composition,
Providing said monomer composition to the belt surface of a belt-type reactor, and
And polymerizing the monomer composition on the belt.
요소 수용액을 준비하는 단계; 및
상기 함수겔상 가교 중합체의 겔 내부에서 상기 요소 수용액 내 요소를 열 분해시키는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.Preparing a hydrogel crosslinked polymer;
Preparing an aqueous urea solution; And
And thermally decomposing the urea in the urea aqueous solution within the gel of the hydrogel crosslinked polymer.
상기 함수겔상 가교 중합체의 겔 내부에서 상기 요소 수용액 내 요소를 열 분해시키는 단계는,
상기 함수겔상 가교 중합체의 표면에 상기 요소 수용액을 분사하여 상기 함수겔상 가교 중합체의 겔 내부로 상기 요소 수용액 내 상기 요소를 침투시키는 단계, 및
상기 겔 내부에서 상기 요소를 95 ℃ 내지 155 ℃ 분위기에서 열 분해시켜 암모니아 기체 및/또는 이산화탄소 기체를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 암모니아 기체 및/또는 이산화탄소 기체를 생성하는 단계에 의해 상기 함수겔상 가교 중합체 내부에 기공 구조가 부여되는 고흡수성 수지의 제조 방법.14. The method of claim 13,
Thermally decomposing the urea in the urea aqueous solution within the gel of the hydrogel crosslinked polymer,
Injecting the urea aqueous solution onto the surface of the hydrogel crosslinked polymer to penetrate the element in the urea aqueous solution into the gel of the hydrogel crosslinked polymer; and
And thermally decomposing the element in an atmosphere of 95 ° C to 155 ° C in the gel to produce an ammonia gas and / or a carbon dioxide gas,
Wherein the pore structure is imparted to the inside of the hydrogel crosslinked polymer by the step of producing the ammonia gas and / or the carbon dioxide gas.
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KR20000002673A (en) * | 1998-06-22 | 2000-01-15 | 박경재 | Process for preparing porous absorbable resin |
JP2014515059A (en) * | 2011-05-18 | 2014-06-26 | ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー | A feminine hygiene absorbent article comprising a super-swellable foam with high swelling rate |
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