KR20180009508A - 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법 - Google Patents

고흡수성 수지 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

복수의 입자를 포함하는 입자상 가교 중합체로서, 내부 망목 구조를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계; 및 상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하여 하나의 입자와 다른 입자를 결합시키는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법이 제공된다.

Description

고흡수성 수지 및 이의 제조 방법{SUPER ABSORBENT POLYMER AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 고흡수성 수지 및 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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(Gel Bed Permeability, GBP), 항균성, 충전성 등 다양한 특성이 요구된다.
고흡수성 수지의 제조 과정에서 발생할 수 있는 흡수성 수지의 미분(微粉)은 그 자체의 보수능, 가압하 흡수능 또는 통액성 등의 물성이 좋지 않아 제품에 포함될 경우 제품 전체의 물성 저하를 야기할 수 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 분급 공정을 통해 발생한 미분을 폐기하는 방법을 예시할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 제조된 흡수성 수지의 손실분으로 인해 비용 경제적이지 못하다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고흡수성 수지의 제조 과정에서 발생한 미분을 재활용함으로써 미분에 의한 손실분을 최소화할 수 있는 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 미분을 재활용함에도 불구하고 충분한 보수능, 가압하 흡수능과 통액성을 유지함과 동시에, 흡수 속도가 더욱 개선된 고흡수성 수지를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은, 복수의 입자를 포함하는 입자상 가교 중합체로서, 내부 망목 구조를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계, 및 상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하여 하나의 입자와 다른 입자를 결합시키는 단계를 포함한다.
상기 내부 망목 구조를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계는, 친수성 단량체 조성물을 중합하여 함수겔 가교 중합체를 준비하는 단계, 상기 함수겔 가교 중합체를 분쇄하는 단계, 및 상기 분쇄된 입자상 가교 중합체를 표면 가교하는 단계를 포함할 수 있다.
또, 상기 입자상 가교 중합체를 표면 가교하는 단계는, 상기 분쇄된 입자상 가교 중합체를 실리카계 물질과 혼합하는 단계, 상기 실리카계 물질과 혼합된 가교 중합체를 표면 가교제와 혼합하는 단계, 및 상기 표면 가교제와 혼합된 가교 중합체를 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 내부 망목 구조를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계와 상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하여 입자와 다른 입자를 결합시키는 단계 사이에, 상기 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 제1 입자상 가교 중합체 및 상기 제1 입자상 가교 중합체보다 입도가 작은 제2 입자상 가교 중합체로 분급하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하여 입자와 다른 입자를 결합시키는 단계는, 상기 제1 입자상 가교 중합체, 상기 제2 입자상 가교 중합체 및 바인더를 혼합하여 상기 제1 입자상 가교 중합체와 상기 제2 입자상 가교 중합체를 결합시키는 단계일 수 있다.
상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하는 단계는, 상기 입자상 가교 중합체 100 중량부에 대하여 상기 바인더를 2 내지 5 중량부 혼합하는 단계일 수 있다.
또, 상기 입자상 가교 중합체는 입도가 150㎛ 이상인 제1 입자상 가교 중합체 및 입도가 150㎛ 미만인 제2 입자상 가교 중합체를 포함하고, 상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하는 단계에서, 상기 제2 입자상 가교 중합체는 상기 입자상 가교 중합체 전체 중량에 대하여 1 중량% 이상 10 중량% 이하의 범위로 포함될 수 있다.
상기 바인더는 증류수일 수 있다.
상기 바인더는 양이온성 바인더 물질을 포함하는 바인더 용액일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지는, 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지로서, 하나의 상기 입자는, 내부 가교된 망목 구조를 갖되, 가교 밀도가 부분적으로 상이한 제1 서브 입자, 및 상기 제1 서브 입자와 결합되고, 내부 가교된 망목 구조를 갖는 제2 서브 입자를 포함하되, 상기 제1 서브 입자의 상기 제2 서브 입자와 결합하는 부분의 가교 밀도는 상기 제1 서브 입자 내부의 가교 밀도보다 크다.
상기 하나의 입자는, 상기 제1 서브 입자와 상기 제2 서브 입자 사이에 개재되어 상기 제1 서브 입자와 상기 제2 서브 입자를 결합하는 바인더층을 더 포함할 수 있다.
또, 상기 바인더층은 양이온성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 서브 입자의 상기 제2 서브 입자와 결합하는 부분의 함수율은 상기 제1 서브 입자 내부의 함수율보다 클 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지는, 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지로서, 하나의 상기 입자는, 일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 증가하는 제1 부분, 및 상기 일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 감소하는 제2 부분이 순차적으로 인접하여 배치된 영역을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지는, 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지로서, 하나의 상기 입자는, 일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 증가하는 제1 부분, 상기 제1 부분의 최대 가교 밀도보다 작은 가교 밀도를 가지되 상기 일 방향을 따라 가교 밀도가 유지되는 제2 부분, 및 상기 일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 증가하는 제3 부분이 순차적으로 인접하여 배치된 영역을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 의하면, 입자상 가교 중합체에 바인더(binder)를 혼합하여 가교 중합체 입자들과 미분을 결합시킴으로써 제조된 흡수성 수지의 손실분을 최소화할 수 있고, 흡수 속도가 향상된 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.
또, 바인더를 혼합하기 전에 입자상 가교 중합체를 표면 가교 처리함으로써 미분을 포함함에도 불구하고 충분한 보수능, 가압하 흡수능, 및/또는 통액성을 갖는 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.
또한 상기 바인더로 양이온성 물질을 포함하는 바인더 용액을 이용하여 통액성이 더욱 향상된 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 입자 형상을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 입자 형상을 나타낸 개략도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 고흡수성 수지의 입자 형상을 나타낸 개략도이다.
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.
본 명세서에서, 「CA-B」는 탄소수가 A 이상이고 B 이하인 것을 나타낸다. 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.
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.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 복수의 입자를 포함하는 입자상 가교 중합체로서, 내부 망목 구조(network structure)를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계(S100), 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 제1 입자상 가교 중합체 및 상기 제1 입자상 가교 중합체보다 입도가 작은 제2 입자상 가교 중합체로 분급하는 단계(S200), 및 제1 입자상 가교 중합체, 제2 입자상 가교 중합체, 및 바인더를 혼합하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 내부 망목 구조를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계(S100)는 친수성 단량체 조성물을 중합하여 함수겔 가교 중합체를 준비하는 단계(S110), 함수겔 가교 중합체를 절단, 분쇄 및 건조하여 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계(S120), 및 입자상 가교 중합체를 표면 가교하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
우선, 친수성 단량체 조성물을 중합하여 함수겔 가교 중합체를 준비한다(S110). 친수성 단량체 조성물은 가교 중합체, 예컨대 함수겔 가교 중합체를 형성하기 위한 원료 물질로서, 친수성 단량체, 내부 가교제 및 중합 개시제를 포함할 수 있다.
상기 친수성 단량체는 친수성기, 예컨대 수산화기(-OH), 카르복실기(-COOH), 아마이드기(-NH2) 등을 갖는 단량체일 수 있다. 친수성 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 제한되지 않으나, 예를 들어 수용성 에틸렌계 불포화 단량체일 수 있다. 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 음이온성 단량체와 그의 염, 비이온계 친수성 함유 단량체, 또는 아미노기 함유 불포화 단량체와 그의 4 급화물 등을 예시할 수 있다.
상기 음이온성 단량체의 구체적인 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.
상기 비이온계 친수성 함유 단량체의 구체적인 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.
상기 아미노기 함유 불포화 단량체의 구체적인 예로는, (N,N)-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 및 (N,N)-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드 등을 들 수 있다.
친수성 단량체 조성물 중 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 함량은 반응기의 종류 및/또는 중합 조건을 고려하여 적절하게 선택할 수 있으나, 예를 들어 약 30 중량% 이상 60 중량% 이하의 범위일 수 있다.
상기 내부 가교제는 가교 중합체, 예컨대 함수겔 가교 중합체의 내부를 가교하여 3차원 그물 구조와 같은 망목 가교 구조를 형성하는 가교제이다. 내부 가교제는 친수성 단량체의 관능기와 반응할 수 있는 관능기와 에틸렌성 불포화기를 각각 하나 이상 가지거나, 또는 친수성 단량체의 관능기 및/또는 친수성 단량체를 가수분해 하여 형성된 친수성 관능기와 반응할 수 있는 관능기를 두 개 이상 갖는 내부 가교제일 수 있다. 내부 가교제는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 제한되지 않으나, 예를 들어 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.
상기 내부 가교제의 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, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리메티롤프로판 트리아크릴레이트 또는 프로필렌글리콜 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
친수성 단량체 조성물 중 내부 가교제의 함량은 중합 반응의 종류 및/또는 중합 조건을 고려하여 적절하게 선택할 수 있으나, 예를 들어 약 0.001 중량% 이상 2.0 중량% 이하의 범위일 수 있다.
상기 중합 개시제는 내부 가교제에 의한 가교 중합 반응을 개시하기 위한 물질이다. 중합 개시제는 중합 반응의 종류에 따라 광 중합 개시제, 열 중합 개시제, 산화-환원 중합 개시제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단량체 조성물은 광 중합 개시제와 열 중합 개시제를 함께 포함할 수 있다.
상기 광 중합 개시제의 구체적인 예로는, 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 등을 들 수 있다.
상기 열 중합 개시제의 구체적인 예로는, 아조계(azo) 개시제, 과산화물계 개시제, 레독스(redox) 개시제, 유기 할로겐화물 개시제, 소디움퍼설페이트(Sodium persulfate, Na2S2O8), 포타시움 퍼설페이트(Potassium persulfate, K2S2O8) 등을 들 수 있다.
단량체 조성물 중 중합 개시제의 함량은 중합 개시 효과를 나타낼 수 있도록 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어 광 중합 개시제는 친수성 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.005 내지 0.1 중량부의 범위로 포함되고, 열 중합 개시제는 경우 친수성 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 0.5 중량부의 범위로 포함될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 함수겔 가교 중합체를 준비하는 단계(S110)는 친수성 단량체 조성물을 연속 반응기에서 광 중합하여 시트상 함수겔 가교 중합체를 형성하는 단계일 수 있다.
상기 연속 반응기는 벨트형 연속 반응기이고, 상기 광은 Xe 램프, 수은 램프, 메탈할라이드 램프 등의 광원일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 광은 약 200 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 갖는 자외선일 수 있다. 광의 노광량과 조사 시간은 반응 조건을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 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 시간 동안 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.
다른 실시예에서, 함수겔 가교 중합체를 준비하는 단계(S110)는 친수성 단량체 조성물을 열 중합하거나 산화-환원 중합하여 함수겔 가교 중합체를 형성하는 단계일 수 있다.
이어서, 함수겔 가교 중합체를 절단, 분쇄 및 건조하여 입자상 가교 중합체를 준비한다(S120). 예시적인 실시예에서, 함수겔 가교 중합체를 절단, 분쇄 및 건조하는 단계(S120)는 시트상 함수겔 가교 중합체를 절단 및 분쇄하여 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계(S121), 입자상 가교 중합체를 건조하는 단계(S122) 및 건조된 입자상 가교 중합체를 2차 분쇄하는 단계(S123)를 포함할 수 있으나, 다른 실시예에서 절단, 분쇄 및 건조 공정 중 하나 이상은 생략되거나, 또는 분쇄 및 건조 공정이 더 포함될 수도 있다.
함수겔 가교 중합체를 절단 및 분쇄하는 단계(S121)는 중합 반응이 완료되어 얻어진 시트상 함수겔 가교 중합체를 프리 커팅(pre cutting)하고, 프리 커팅된 가교 중합체를 입자상 가교 중합체로 쵸핑(chopping)하는 단계일 수 있다. 상기 프리 커팅은 커터형 절단기 또는 니더형 절단기 등을 이용하고, 상기 분쇄는 쵸퍼형 절단기 등을 이용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
입자상 가교 중합체를 건조하는 단계(S122)는 함수겔 가교 중합체 내부의 수분을 건조시켜 함수율을 낮추어 내부 망목 구조를 갖는 흡수성 가교 중합체를 형성함과 동시에 미반응 잔류 단량체(residual monomer)를 소모하기 위해 가교 중합체를 가열하는 단계일 수 있다. 상기 가열은 열풍 건조기, 유동층 건조기, 기류 건조기, 적외선 건조기, 또는 유전가열 건조기 등을 이용하여 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또, 상기 건조는 약 100 ℃ 내지 200 ℃, 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 시간 범위에서 가교 중합체의 열화를 방지하고 효율적인 건조가 가능하다.
입자상 가교 중합체를 2차 분쇄하는 단계(S123)는 건조된 입자상 가교 중합체를 더욱 분쇄하여 입자상 가교 중합체의 평균 입도를 더 작게 하고, 입도 분포를 균일하게 하기 위한 단계일 수 있다. 상기 분쇄는 진동식 분쇄기, 충격식 분쇄기, 마찰형 분쇄기 또는 핀밀 분쇄기 등을 이용하여 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 입자상 가교 중합체를 표면 가교한다(S130). 본 명세서에서, 표면 가교 또는 표면 가교 처리는 입자 표면 부근의 가교 결합 밀도를 증가시키는 표면 개질 처리를 의미한다. 즉, 입자 내부의 가교 결합 구조에는 실질적으로 영향을 미치지 않으면서 입자 표면의 가교 결합성을 높이기 위한 처리이다. 특히, 후술할 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하는 단계(S300) 전에 가교 중합체를 표면 가교함으로써 미분을 재활용함에도 불구하고 충분한 보수능, 가압하 흡수능 및/또는 통액성을 갖는 흡수성 수지를 제조할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 입자상 가교 중합체를 표면 가교하는 단계(S130)는 입자상 가교 중합체를 실리카계 물질과 혼합하는 단계(S131), 실리카 처리된 입자상 가교 중합체를 표면 가교제와 혼합하는 단계(S132) 및 표면 가교제와 혼합된 입자상 가교 중합체를 열처리하는 단계(S133)를 포함할 수 있다.
입자상 가교 중합체를 실리카계 물질과 혼합하는 단계(S131)는 입자상 가교 중합체 표면에 실리카 처리를 하여 후술할 표면 가교제와 혼합하는 단계(S132)에서 가교 중합체 입자 간의 엉김 현상을 저감하고, 가교 중합체의 통액성을 향상시키는 단계일 수 있다. 상기 혼합은 믹서, 예컨대 파우더 믹서를 이용하여 수행될 수 있다. 실리카계 물질은 입자상 가교 중합체 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 3 중량부, 또는 약 0.5 중량부 혼합될 수 있다.
실리카 도입된 입자상 가교 중합체를 표면 가교제와 혼합하는 단계(S132)는 입자상 가교 중합체와 표면 가교 용액을 접촉시켜 가교 중합체의 표면을 개질 처리하는 단계일 수 있다. 상기 혼합은 믹서를 이용하여 수행될 수 있다.
표면 가교제는 용매를 통하여 가교 중합체의 표면을 개질할 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 축합 반응성 표면 가교 물질, 이온 결합성 표면 가교 물질 또는 이들의 혼합물 등과 같은 표면 가교 성분과 물 및/또는 에탄올 등의 용매를 포함할 수 있다.
상기 축합 반응성 표면 가교 물질의 예로는, 알킬 다이올, 알킬렌 글리콜, 알킬 디글리시딜 에테르, 알킬렌 글리콜 디글리시딜 에테르와 같은 다가 알코올류 화합물, 알킬렌 카보네이트 화합물, 에폭시 화합물, 폴리아민 화합물, 할로에폭시 화합물, 옥사졸린 화합물, 또는 이들의 혼합물 중 하나 이상을 들 수 있고, 상기 이온 결합성 표면 가교 물질의 예로는 다가 금속염을 들 수 있다. 표면 가교제는 입자상 가교 중합체 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 10 중량부 혼합될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 표면 가교제는 입자상 가교 중합체 100 중량부에 대하여 에틸렌 카보네이트 약 0.5 중량부, 황산 알루미늄 약 1 중량부 및 물 5 중량부 포함할 수 있다.
표면 가교제와 혼합된 입자상 가교 중합체를 열처리하는 단계(S133)는 표면 가교제와 가교 중합체의 반응을 촉진시키기 위해 가교 중합체를 가열하는 단계일 수 있다. 상기 가열은 열풍 건조기, 유동층 건조기, 기류 건조기, 적외선 건조기, 또는 유전가열 건조기 등을 이용하여 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 표면 가교제와 혼합된 입자상 가교 중합체를 열처리하는 단계(S133)는 입자상 가교 중합체를 건조하는 단계(S122)보다 더 짧은 시간 동안 수행될 수 있다. 예를 들어 상기 열처리는 약 100 ℃ 내지 200 ℃, 또는 약 150 ℃ 내지 180 ℃ 범위의 온도에서 약 10 분 내지 80 분, 또는 약 20 분 내지 70 분, 또는 약 25 분 내지 40 분 범위의 시간 동안 수행될 수 있다.
표면 가교제는 입자상 가교 중합체 표면의 가교되지 않은 선형 고분자 사슬과 반응하여 가교 중합체의 수가용성 성분과 잔류 단량체 함량을 낮출 수 있다. 또한, 친수성인 알킬렌 옥시기로 인해 흡수성 수지의 보수능이 향상될 수 있다.
이어서, 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 분급한다(S200). 상기 분급은 입자상 가교 중합체를 기준이 되는 특정 입도 이상을 갖는 입자상 가교 중합체와 상기 특정 입도 미만을 갖는 입자상 가교 중합체로 분류하는 것을 의미한다. 예시적인 실시예에서, 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 분급하는 단계(S200)는 입도가 150㎛ 이상인 제1 입자상 가교 중합체 및 입도가 150㎛ 미만인 제2 입자상 가교 중합체로 분급하는 단계일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 300㎛를 기준으로 분급하거나, 150㎛ 및 300㎛를 기준으로 분급할 수도 있다. 상기 분급은 체(seive) 또는 집진 장치 등을 이용하여 수행될 수 있다.
이어서, 분급된 제1 입자상 가교 중합체, 제2 입자상 가교 중합체 및 바인더를 혼합한다(S300). 제1 및 제2 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하는 단계(S300)는 상대적으로 큰 입도를 갖는 제1 입자상 가교 중합체와 상대적으로 작은 입도를 갖는 제2 입자상 가교 중합체, 및 바인더를 혼합하여 상기 제2 입자상 가교 중합체의 적어도 일부를 상기 제1 입자상 가교 중합체 표면에 결합시키는 단계일 수 있다. 이를 통해 결합된 다수의 입자상 가교 중합체 사이에 공극을 형성하고 흡수성 수지의 표면적을 증가시켜 흡수성 수지의 흡수 속도를 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예에서, 입도가 150㎛ 미만인 제2 입자상 가교 중합체는 상기 제1 입자상 가교 중합체와 상기 제2 입자상 가교 중합체를 포함하는 전체 입자상 가교 중합체 전체 중량에 대하여 약 1 중량% 이상 약 10 중량% 이하의 범위로 포함될 수 있다. 제2 입자상 가교 중합체의 비율이 1 중량% 이상이면 흡수 속도 향상 효과를 나타낼 수 있고, 10 중량% 이하이면 미분의 부착에도 불구하고 충분한 정도의 보수능, 가압하 흡수능 또는 통액성을 가질 수 있으며, 부착되지 않고 잔존하는 미분이나 부착 후 재탈착되는 미분 함량을 최소화할 수 있다.
상기 바인더는 입자와 입자를 물리적 및/또는 화학적으로 결합시킬 수 있는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 예시적인 실시예에서, 바인더는 양이온성 바인더 물질을 포함하는 바인더 용액일 수 있다. 바인더로서 양이온성 바인더 물질을 적용하여 흡수성 수지의 투과성을 향상시킬 수 있다. 양이온성 바인더 물질의 예로는 폴리비닐아민(polyvinylamine)을 들 수 있다. 바인더 용액 내 양이온성 바인더 물질의 함량은 결합 효과를 나타낼 수 있도록 적절하게 선택할 수 있으나, 예를 들어 바인더 용액 전체 중량에 대하여 약 25 중량% 이상 50 중량% 이하의 범위로 포함될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 바인더는 증류수일 수도 있다.
또, 바인더는 상기 제1 입자상 가교 중합체와 상기 제2 입자상 가교 중합체를 포함하는 전체 입자상 가교 중합체 100 중량부에 대하여 약 2 내지 5 중량부 혼합될 수 있다. 제2 입자상 가교 중합체의 비율이 1 중량% 이상 10 중량% 이하인 실시예에서, 바인더의 함량이 2 중량부 이상이면 결합되지 않고 잔존하는 미분의 함량을 최소화할 수 있고, 5 중량부 이하이면 흡수성 수지의 통액성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 제1 입자상 가교 중합체, 제2 입자상 가교 중합체 및 바인더를 혼합하는 단계(S300) 후에 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 몇몇 실시예에서 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 분급하는 단계(S200)는 생략될 수도 있다. 이 경우, 복수의 입자를 포함하는 입자상 가교 중합체로서, 내부 망목 구조를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하고(S100), 표면 가교된 입자상 가교 중합체는 분급되지 않은 상태에서 바인더와 혼합되어 하나의 입자와 다른 입자가 결합될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 고흡수성 수지에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 입자 형상을 나타낸 개략도이다.
도 2를 참조하면, 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지의 하나의 입자(1010)는 제1 서브 입자(110), 제1 서브 입자(110)의 표면 적어도 일부에 코팅된 양이온성 바인더층(300) 및 바인더층(300)과 직접 결합된 제2 서브 입자(210)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 바인더층(300)은 폴리비닐아민을 포함할 수 있다. 제1 서브 입자(110)와 제2 서브 입자(210)는 하나의 표면 가교된 입자상 가교 중합체가 물리적 충격에 의해 분리된 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 서브 입자(110)와 제2 서브 입자(210)는 서로 다른 표면 가교된 입자상 가교 중합체로부터 유래한 것일 수도 있다. 제1 서브 입자(110)의 입도는 150㎛ 이상이고, 제2 서브 입자(210)의 입도는 150㎛ 미만일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 서브 입자(110)는 내부 가교된 망목 구조를 갖는 가교 중합체 입자일 수 있다. 제1 서브 입자(110)는 가교 밀도가 부분적으로 상이할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 서브 입자(110)는 내부 가교 밀도가 전체적으로 균일하고 상대적으로 가교 밀도가 낮은 제1 부분(111), 및 제1 부분(111)에 비해 상대적으로 가교 밀도가 높은 제2 부분(112)을 포함한다.
제1 부분(111) 내 평균 가교 밀도는 대략 균일할 수 있다. 제2 부분(112)은 인접한 제1 부분(111)에 비해 평균 가교 밀도가 더 클 수 있다. 예를 들면, 제2 부분(112) 내 평균 가교 밀도는 제1 부분(111)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 점차적으로 커질 수 있다. 도 2는 제2 부분(112)이 제1 부분(111)의 일부만을 둘러싸는 경우를 예시하고 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 부분(112)은 제1 부분(111)을 완전히 둘러싸고 있을 수도 있다.
한편, 제2 서브 입자(210)는 내부 망목 구조를 갖는 가교 중합체 입자일 수 있다. 제2 서브 입자(210)는 가교 밀도가 부분적으로 상이할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 서브 입자(210)는 내부 가교 밀도가 전체적으로 균일하고 상대적으로 가교 밀도가 낮은 제1 부분(211), 및 제1 부분(211)에 비해 상대적으로 가교 밀도가 높은 제2 부분(212)을 포함한다.
제1 부분(211) 내 평균 가교 밀도는 대략 균일할 수 있다. 제2 부분(212)은 인접한 제1 부분(211)에 비해 평균 가교 밀도가 더 클 수 있다. 예를 들면, 제2 부분(212) 내 평균 가교 밀도는 제1 부분(211)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 점차적으로 커질 수 있다.
바인더층(300)은 제1 서브 입자(110) 및/또는 제2 서브 입자(210) 표면에 형성된 코팅층일 수 있다. 본 명세서에서, 코팅층은 분산매와 분산질을 포함하여 박막(thin film) 형태로 대상 표면을 둘러싸는 층 뿐만 아니라, 분산매 등이 제거되어 분산질만이 대상 표면에 잔존하여 부착된 층을 포함하는 의미이다. 도 2는 바인더층(300)이 제1 서브 입자(110) 및 제2 서브 입자(210)를 완전히 둘러싸는 경우를 예시하고 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 바인더층(300)은 제1 서브 입자(110)와 제2 서브 입자(210) 표면 일부에만 형성될 수도 있다.
바인더층(300)은 제1 서브 입자(110)와 제2 서브 입자(210)를 결합시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 서브 입자(110)와 제2 서브 입자(210)는 바인더층(300)을 개재하여 상호 결합되되, 제1 서브 입자(110)의 제2 부분(112)과 제2 서브 입자(210)의 제2 부분(212)이 결합될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 입자 형상을 나타낸 개략도이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 실시예에 따른 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지의 하나의 입자(1020)는 제1 서브 입자(120)의 제2 부분(122)과 제2 서브 입자(220)의 제2 부분(222)이 서로 부분적으로 맞닿아 결합하는 점이 도 2의 실시예에 따른 하나의 입자(1010)와 상이한 점이다.
이 경우, 하나의 입자(1020)는 일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 커지는 부분(즉, 제1 서브 입자의 제2 부분(122)) 및 상기 일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 작아지는 부분(즉, 제2 서브 입자의 제2 부분(222))이 순차적으로 인접하여 배치된 영역을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 하나의 입자(1020)는 적어도 부분적으로 가교 밀도의 크기가 점차적으로 증가하다가 다시 점차적으로 감소하도록 변화하는 부분을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 입자 형상을 나타낸 개략도이다.
도 4를 참조하면, 도 4의 실시예에 따른 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지의 하나의 입자(1030)는 제1 서브 입자(130), 제1 서브 입자(130)의 표면 적어도 일부에 코팅된 양이온성 바인더층(300) 및 바인더층(300)과 직접 결합된 제2 서브 입자(230)를 포함하고 제1 서브 입자(130)와 제2 서브 입자(230)는 바인더층(300)을 개재하여 상호 결합되되, 제1 서브 입자(130)의 제2 부분(132)과 제2 서브 입자(230)의 제1 부분(231)이 결합되는 점이 도 2의 실시예에 따른 하나의 입자(1010)와 상이한 점이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 입자 형상을 나타낸 개략도이다.
도 5를 참조하면, 도 5의 실시예에 따른 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지의 하나의 입자(1040)는 제1 서브 입자(140)의 제2 부분(142)과 제2 서브 입자(240)의 제1 부분(241)이 서로 부분적으로 맞닿아 결합하는 점이 도 4의 실시예에 따른 하나의 입자(1030)와 상이한 점이다.
이 경우, 하나의 입자(1040)는 일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 커지는 부분(즉, 제1 서브 입자의 제2 부분(142)), 상기 가교 밀도가 점차적으로 커지는 부분의 최대 가교 밀도보다 작은 가교 밀도를 가지되 상기 일 방향을 따라 가교 밀도가 실질적으로 균일하게 유지되는 부분(즉, 제2 서브 입자의 제1 부분(241)) 및 상기 일 방향을 따라 가교 밀도가 다시 점차적으로 커지는 부분(즉, 제2 서브 입자의 제2 부분(242))이 순차적으로 인접하여 배치된 영역을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 하나의 입자(1040)는 적어도 부분적으로 가교 밀도의 크기가 점차적으로 증가하다가 급격하게 감소하고, 다시 점차적으로 증가하도록 변화하는 부분을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 입자 형상을 나타낸 개략도이다.
도 6을 참조하면, 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지의 하나의 입자(1050)는 제1 서브 입자(150) 및 제1 서브 입자(150)의 표면과 직접 맞닿아 결합된 제2 서브 입자(250)를 포함한다.
제1 서브 입자(150)는 내부 가교된 망목 구조를 갖는 가교 중합체 입자일 수 있다. 제1 서브 입자(150)는 가교 밀도가 부분적으로 상이할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 서브 입자(150)는 내부 가교 밀도가 전체적으로 균일하고 상대적으로 가교 밀도가 낮은 제1 부분(151), 및 제1 부분(151)에 비해 상대적으로 가교 밀도가 높은 제2 부분(152)을 포함한다.
제1 부분(151) 내 평균 가교 밀도는 대략 균일할 수 있다. 제2 부분(152)은 인접한 제1 부분(151)에 비해 평균 가교 밀도가 더 클 수 있다. 예를 들면, 제2 부분(152) 내 평균 가교 밀도는 제1 부분(151)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 점차적으로 커질 수 있다.
또한, 제1 서브 입자(150)의 제2 부분(152)의 함수율(percentage of water contents)은 제1 부분(151)의 함수율보다 클 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 부분(151)의 함수율은 대략 균일하고, 제2 부분(152)은 인접한 제1 부분(151)에 비해 함수율이 더 클 수 있다. 예를 들면, 제2 부분(152)의 함수율은 제1 부분(151)에서 멀어지는 방향으로 점차적으로 커질 수 있다. 바인더로서 증류수를 이용한 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에서 상기 증류수가 제1 서브 입자(150) 표면 내부로 침투하여 제2 부분(152)의 함수율 증가에 기여한 것으로 이해될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 서브 입자(250)는 내부 가교된 망목 구조를 갖는 가교 중합체 입자일 수 있다. 제2 서브 입자(250)는 가교 밀도가 부분적으로 상이할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 서브 입자(250)는 내부 가교 밀도가 전체적으로 균일하고 상대적으로 가교 밀도가 낮은 제1 부분(251), 및 제1 부분(251)에 비해 상대적으로 가교 밀도가 높은 제2 부분(252)을 포함한다.
제1 부분(251) 내 평균 가교 밀도는 대략 균일할 수 있다. 제2 부분(252)은 인접한 제1 부분(251)에 비해 평균 가교 밀도가 더 클 수 있다. 예를 들면, 제2 부분(252) 내 평균 가교 밀도는 제1 부분(251)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 점차적으로 커질 수 있다.
또한, 제2 서브 입자(250)의 제2 부분(252)의 함수율은 제1 부분(251)의 함수율보다 클 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 부분(251)의 함수율은 대략 균일하고, 제2 부분(252)은 인접한 제1 부분(251)에 비해 함수율이 더 클 수 있다. 예를 들면, 제2 부분(252)의 함수율은 제1 부분(251)에서 멀어지는 방향으로 점차적으로 커질 수 있다.
제1 서브 입자(150)와 제2 서브 입자(250)는 직접 맞닿아 결합될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 서브 입자(150)의 제2 부분(152)과 제2 서브 입자(250)의 제2 부분(252)이 서로 직접 맞닿아 결합할 수 있다. 다른 실시예에서, 도면에 도시된 바와 달리 제1 서브 입자(150)의 제2 부분(152)과 제2 서브 입자(250)의 제1 부분(251)이 서로 직접 맞닿아 결합할 수도 있다.
이하, 제조예, 비교예 및 실험예를 참고로 하여 본 발명에 따른 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법을 더욱 상세하게 설명한다.
< 비교예 >
50% 가성소다 수용액(NaOH) 77.778g 및 물 88.84g을 혼합한 후 아크릴산 100g, 내부 가교제로 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Mw=400) 0.050g, 2,2-비스[(아크릴록시)메틸]부틸 아크릴레이트(15E0) 0.050g, 광 중합 개시제로 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 0.033g을 혼합하여 단량체 농도가 45 중량%인 단량체 수용액을 제조하였다. 그리고 물 8.67g에 열 개시제인 포타시움 퍼설페이트를 1.33g을 용해시켜 3.008g을 상기 단량체 수용액에 혼합하여 단량체 조성물을 제조하였다.
이 후, 상기 단량체 조성물을 40℃로 연속 이동하는 컨베이어 벨트로 이루어진 중합기의 공급부를 통해 투입한 후, UV 조사 장치를 통해 9mW/cm2의 조사량으로 조사하고 3분 동안 광 중합을 진행하여 시트상 함수겔 가교 중합체를 제조하였다. 그리고 상기 함수겔 가교 중합체를 절단기로 이송한 후 2cm로 절단하였다. 이 때 절단된 함수겔상 중합체의 함수율은 50 중량%였다. 절단된 함수겔 가교 중합체를 미트 쵸퍼를 이용해 쵸핑하였다. 이어서, 상기 함수겔 가교 중합체를 180℃ 온도의 열풍 건조기에서 1시간 동안 건조하고, 건조된 가교 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이 후, 중합체 입자를 ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 입도가 150 내지 850㎛인 입자상 가교 중합체를 제조하였다.
제조된 입자상 가교 중합체 100g에 실리카 0.5g을 넣고 혼합한 후, 에틸렌 카보네이트 0.5g, 황산알루미늄 1g 및 물(DW) 5g이 포함된 표면 가교 용액을 첨가하고, 180℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분간 반응시켜 표면 가교된 입자상 흡수성 수지를 제조하였다.
이어서, 표면 가교된 입자상 흡수성 수지를 다시 한번 분급하여 입도가 150 내지 600㎛인 입자상 흡수성 수지를 수득하였다.
< 제조예 1>
상기 비교예와 동일한 방법으로 단량체 조성물과 입자상 가교 중합체를 제조하고, 표면 가교된 입자상 흡수성 수지를 제조하였다.
이어서, 표면 가교된 입자상 흡수성 수지를 다시 한번 분급하였다. 그리고 150 내지 600㎛로 분급한 입자상 흡수성 수지 95g과 150㎛ 미만으로 분급한 입자상 흡수성 수지 5g을 혼합하고, 바인더(binder)로서 증류수 4g을 분무하며 더 혼합한 후 이를 건조하여 입자상 흡수성 수지를 수득하였다.
< 제조예 2>
바인더로서 폴리비닐아민(BASF, Xelorex Rs 1200)을 1.1g 및 증류수 2.9g을 혼합한 수용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 단량체 조성물과 입자상 가교 중합체를 제조하고, 표면 가교된 입자상 흡수성 수지를 제조 및 수득하였다.
< 제조예 3>
바인더로서 폴리비닐아민(BASF, Xelorex Rs 1200)을 1.8g 및 증류수 2.2g을 혼합한 수용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 단량체 조성물과 입자상 가교 중합체를 제조하고, 표면 가교된 입자상 흡수성 수지를 제조 및 수득하였다.
< 실험예 1: 입도 분포 측정>
제조예 및 비교예에 따라 수득한 입자상 흡수성 수지를 또 다시 한번 분급한 후 전체 중량에 대한 입도 별 중량%를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
입도 (㎛)
>850 850-600 600-300 300-150 <150
비교예 0 0.04 71.89 28.07 0
제조예 1 0.47 1.93 72.30 23.93 1.36
제조예 2 0.40 1.39 72.71 24.68 0.83
제조예 3 0.45 1.66 72.90 23.71 1.28
상기 표 1을 참조하면, 150 내지 600㎛ 이하의 입도를 갖는 입자상 흡수성 수지에 150㎛ 이하의 입도를 갖는 미분을 부착시킨 제조예 1 내지 제조예 3의 흡수성 수지의 경우 600㎛ 이상의 입도를 갖는 입자가 각각 2.4 중량%, 1.79 중량%, 2.11 중량%로 증가한 것을 확인할 수 있다.
< 실험예 2: 물성 측정>
제조예 및 비교예에 따라 수득한 입자상 흡수성 수지의 흡수 속도(Free Swelling Rate, FSR), 통액성(Gel Bed Permeability, GBP), 보수능(Centrifuge Retention Capacity, CRC) 및 가압하 흡수능(Absorption Under Pressure, AUP)을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
흡수 속도의 측정은 입도가 150 내지 600㎛인 경우와 300 내지 600㎛인 경우를 나누어 vortex time 측정법에 따라 정량화하였다. 또, 통액성의 측정은 대기압 하에서 수행하였다. 보수능의 측정은 염수를 20초 동안 흡수시킨 경우와 30분 동안 흡수시킨 경우를 나누어 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association) WSP 241.2 방법에 따라 수행하였다. 또, 가압하 흡수능의 측정은 EDANA 242.2 방법에 따라 수행하였다.
흡수 속도 (g/g·s) 통액성 (darcy)
(600-300㎛)		 보수능 (g/g) 가압하 흡수능 (g/g)
(600-300㎛)
600-150㎛ 600-300㎛ 20 sec (600-150㎛) 30 min (600-300㎛)
비교예 0.4 0.38 29.5 17 34 21
제조예 1 0.5 0.42 24.5 19 33 21
제조예 2 1.00 0.74 34.5 19 32 20
제조예 3 1.18 1.22 32 19 34 21
상기 표 2를 참조하면, 제조예 1 내지 제조예 3의 흡수성 수지는 150㎛ 이하의 입도를 갖는 미분을 부착시켰음에도 불구하고 비교예의 흡수성 수지와 동등하거나 더 우수한 보수능과 가압하 흡수능을 갖는 것을 확인할 수 있다.
또, 제조예 2 및 제조예 3에 따른 흡수성 수지는 비교예에 따른 흡수성 수지에 비해 더 우수한 통액성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제조예 1 내지 제조예 3에 따른 흡수성 수지는 비교예에 따른 흡수성 수지에 비해 흡수 속도가 개선된 것을 확인할 수 있다.
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.
110: 제1 서브 입자
210: 제2 서브 입자
300: 바인더층

Claims (14)

  1. 복수의 입자를 포함하는 입자상 가교 중합체로서, 내부 망목 구조를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계; 및
    상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하여 하나의 입자와 다른 입자를 결합시키는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 내부 망목 구조를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계는,
    친수성 단량체 조성물을 중합하여 함수겔 가교 중합체를 준비하는 단계,
    상기 함수겔 가교 중합체를 분쇄하는 단계, 및
    상기 분쇄된 입자상 가교 중합체를 표면 가교하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 입자상 가교 중합체를 표면 가교하는 단계는,
    상기 분쇄된 입자상 가교 중합체를 실리카계 물질과 혼합하는 단계,
    상기 실리카계 물질과 혼합된 가교 중합체를 표면 가교제와 혼합하는 단계, 및
    상기 표면 가교제와 혼합된 가교 중합체를 열처리하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 내부 망목 구조를 갖고 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 준비하는 단계와 상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하여 입자와 다른 입자를 결합시키는 단계 사이에,
    상기 표면 가교된 입자상 가교 중합체를 제1 입자상 가교 중합체 및 상기 제1 입자상 가교 중합체보다 입도가 작은 제2 입자상 가교 중합체로 분급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하여 입자와 다른 입자를 결합시키는 단계는,
    상기 제1 입자상 가교 중합체, 상기 제2 입자상 가교 중합체 및 바인더를 혼합하여 상기 제1 입자상 가교 중합체와 상기 제2 입자상 가교 중합체를 결합시키는 단계인 고흡수성 수지의 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하는 단계는, 상기 입자상 가교 중합체 100 중량부에 대하여 상기 바인더를 2 내지 5 중량부 혼합하는 단계인 고흡수성 수지의 제조 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 입자상 가교 중합체는 입도가 150㎛ 이상인 제1 입자상 가교 중합체 및 입도가 150㎛ 미만인 제2 입자상 가교 중합체를 포함하고,
    상기 입자상 가교 중합체와 바인더를 혼합하는 단계에서, 상기 제2 입자상 가교 중합체는 상기 입자상 가교 중합체 전체 중량에 대하여 1 중량% 이상 10 중량% 이하의 범위로 포함되는 고흡수성 수지의 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 바인더는 증류수인 고흡수성 수지의 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 바인더는 양이온성 바인더 물질을 포함하는 바인더 용액인 고흡수성 수지의 제조 방법.
  9. 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지로서,
    하나의 상기 입자는,
    내부 가교된 망목 구조를 갖되, 가교 밀도가 부분적으로 상이한 제1 서브 입자; 및
    상기 제1 서브 입자와 결합되고, 내부 가교된 망목 구조를 갖는 제2 서브 입자를 포함하되,
    상기 제1 서브 입자의 상기 제2 서브 입자와 결합하는 부분의 가교 밀도는 상기 제1 서브 입자 내부의 가교 밀도보다 큰 고흡수성 수지.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 하나의 입자는, 상기 제1 서브 입자와 상기 제2 서브 입자 사이에 개재되어 상기 제1 서브 입자와 상기 제2 서브 입자를 결합하는 바인더층을 더 포함하는 고흡수성 수지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 바인더층은 양이온성 물질을 포함하는 고흡수성 수지.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 서브 입자의 상기 제2 서브 입자와 결합하는 부분의 함수율은 상기 제1 서브 입자 내부의 함수율보다 큰 고흡수성 수지.
  13. 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지로서,
    하나의 상기 입자는,
    일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 증가하는 제1 부분; 및
    상기 일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 감소하는 제2 부분이 순차적으로 인접하여 배치된 영역을 포함하는 고흡수성 수지.
  14. 복수의 입자를 포함하는 입자상 고흡수성 수지로서,
    상기 하나의 입자는,
    일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 증가하는 제1 부분;
    상기 제1 부분의 최대 가교 밀도보다 작은 가교 밀도를 가지되 상기 일 방향을 따라 가교 밀도가 유지되는 제2 부분; 및
    상기 일 방향을 따라 가교 밀도가 점차적으로 증가하는 제3 부분이 순차적으로 인접하여 배치된 영역을 포함하는 고흡수성 수지.
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