KR20200089236A

KR20200089236A - 고흡수성 수지의 제조 방법

Info

Publication number: KR20200089236A
Application number: KR1020200005490A
Authority: KR
Inventors: 우희창; 송종훈; 김기철; 민윤재; 김재율
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-07-24

Abstract

본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은, 함수겔상 중합체를 형성하고, 건조한 후, 분쇄 및 분급하는 과정에서, 특정 크기 이하의 입자들이 함께 분쇄되는 것을 차단하여 150 ㎛ 이하의 미분 발생량을 최소화할 수 있고, 분급기에서의 목표 대상 입경 설정에 따라 최종 제품의 입도를 쉽게 조절할 수 있으며, 기존과 동등 이상의 물성을 나타내는 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

고흡수성 수지의 제조 방법{PREPARATION METHOD OF SUPER ABSORBENT POLYMER}

본 발명은 미분 발생을 억제 및 감소시킬 수 있는 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다.

고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다. 상기와 같은 고흡수성 수지는 생리용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 어린이용 종이기저귀 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다. 가장 많은 경우에, 이러한 고흡수성 수지는 기저귀나 생리대 등 위생재 분야에서 널리 사용되고 있다.

상기 고흡수성 수지는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 이용한 함수겔상 중합체를 제조한 후 건조 및 분쇄하는 공정 등을 통해 제조되는데, 이 공정에서 불가피하게 150 ㎛ 이하의 입경을 갖는 입자를 미분(fines)이 발생되고 있다. 이러한 미분은 고흡수성 수지의 제조 과정 중 분쇄 또는 이송 과정에서 약 20 내지 30%의 비율로 발생하는 것으로 알려져 있다. 상기 미분은 고흡수성 수지의 가압흡수능(AUP)과 투수성 (Permeability)에 영향을 미치기 때문에, 두 물성을 동시에 높인 고흡수성 수지를 제조하는데 어려움이 있다. 이 때문에, 고흡수성 수지의 제조 과정 중, 특히 분급 과정에서는 이러한 미분을 분리하여 나머지 고분자 입자로만 고흡수성 수지를 제조하게 된다.

그러나, 흡수속도가 빠른 특성을 나타내기 위해 특정 입자 크기의 비율을 증가시켜야 하는 제품에서는, 해당 입도분포를 구현하기 위해 롤 밀의 분쇄를 과도하게 진행하고 있으며, 이에 따라 150 ㎛ 미만의 미분이 크게 증가되어 공정상 미분 재순환 비율이 높게 유지되고 있다. 따라서, 상기 방법은 건조/분쇄/분급공정의 부하가 증가해 생산량이 저하되는 문제점이 발생하고 있다.

본 발명은 고흡수성 수지의 우수한 물성을 유지하면서도 미분 발생을 감소시키고 억제할 수 있는 고흡수성 수지의 제조 방법 및 고흡수성 수지의 제조 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 (A) 내부 가교제 및 중합 개시제 존재 하에, 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 가교 중합하여 함수겔상 중합체를 형성하는 중합 단계; (B) 상기 함수겔상 중합체를 건조하여 건조 중합체를 제조하는 건조 단계; 및 (C) 상기 건조 중합체를 분쇄하는 분쇄 단계를 포함하고; 상기 (C) 분쇄 단계는, 상기 건조 중합체를 분쇄하는 (C1) 제1차 분쇄 단계 및 (C2) 제2차 분쇄 단계를 포함하며, 상기 (C2) 제2차 분쇄 단계는, (C21) 상기 1차 분쇄된 건조 중합체를, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 ‘이상 입자’ 및 목표 대상 입경 미만의 입경을 가지는 ‘정상 입자’로 분급하는 이상 입자 분급 단계; 및 (C22) 상기 ‘이상 입자’만을 모아 다시 분쇄하는, 이상 입자 분쇄 단계를 포함하는, 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 건조 중합체가 투입되는 투입부(100); 상기 투입된 건조 중합체를 분쇄하는 분쇄부(200); 및 분쇄된 건조 중합체 입자를 배출하는 배출부(300)를 포함하고; 상기 분쇄부(200)는, 상기 투입된 건조 중합체를 분쇄하는 제1차 분쇄부(210) 및 제2차 분쇄부(220)를 포함하며, 상기 제2차 분쇄부(220)는, 상기 제1차 분쇄부(210)에서 분쇄된 건조 중합체를, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 ‘이상 입자’ 및 목표 대상 입경 미만의 입경을 가지는 ‘정상 입자’로 분급하는 이상 입자 분급 부분(221); 및 상기 ‘이상 입자’만을 모아 다시 분쇄하는, 이상 입자 분쇄 부분(222)을 포함하는, 고흡수성 수지의 제조 장치를 제공한다.

이하, 발명의 구체적인 구현예들에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

그에 앞서, 본 명세서에 사용되는 전문 용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 '포함' 또는 '함유'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 또는 성분의 부가를 제외시키는 것은 아니다.

본 발명의 명세서에 사용되는 용어 "중합체", 또는 "고분자"는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체가 중합된 상태인 것을 의미하며, 모든 수분 함량 범위 또는 입경 범위를 포괄할 수 있다. 상기 중합체 중, 중합 후 건조 전 상태의 것으로 함수율(수분 함량)이 약 40 중량% 이상의 중합체를 함수겔상 중합체로 지칭할 수 있다.

또한, "고흡수성 수지"는 문맥에 따라 상기 중합체 또는 베이스 수지 자체를 의미하거나, 또는 상기 중합체나 상기 베이스 수지에 대해 추가의 공정, 예를 들어 표면 가교, 미분 재조립, 건조, 분쇄, 분급 등을 거쳐 제품화에 적합한 상태로 한 것을 모두 포괄하는 것으로 사용된다.

발명의 일 구현예에 따르면, (A) 내부 가교제 및 중합 개시제 존재 하에, 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 가교 중합하여 함수겔상 중합체를 형성하는 중합 단계; (B) 상기 함수겔상 중합체를 건조하여 건조 중합체를 제조하는 건조 단계; 및 (C) 상기 건조 중합체를 분쇄하는 분쇄 단계를 포함하고; 상기 (C) 분쇄 단계는, 상기 건조 중합체를 분쇄하는 (C1) 제1차 분쇄 단계 및 (C2) 제2차 분쇄 단계를 포함하며, 상기 (C2) 제2차 분쇄 단계는, (C21) 상기 1차 분쇄된 건조 중합체를, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 ‘이상 입자’ 및 목표 대상 입경 미만의 입경을 가지는 ‘정상 입자’로 분급하는 이상 입자 분급 단계; 및 (C22) 상기 ‘이상 입자’만을 모아 다시 분쇄하는, 이상 입자 분쇄 단계를 포함하는, 고흡수성 수지의 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은, 함수겔상 중합체를 형성하고 건조하여, 건조된 건조 중합체를 분쇄한 후 분급하는 과정에서, 분쇄 단계 후 일정 크기 이상의 입자에 대해서만 다시 분쇄 및 분급하며, 바람직하게 약 2 회 이상 혹은 2회 내지 5회, 또는 2회 내지 4회, 또는 3회 내지 4회로 분쇄 및 분급을 반복 진행함으로써, 특정 크기 이하의 입자들이 함께 분쇄되는 것을 차단하여 입경이 약 150 ㎛ 이하인 미분의 발생량을 최소화할 수 있다.

특히, 본 발명은 분쇄 후, 분급기를 이용한 분급 공정을 필수로 진행하므로, 종래보다 미분 발생량을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 분급기에서 입자 크기에 따라 입도 조절이 가능하여 최종 제품의 입도를 쉽게 조절할 수 있고 기존과 동등 이상의 물성을 나타내는 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 분쇄 시 분급기의 입자 크기에 따른 분리 기준, 즉 목표 대상 입경을 설정하여 분쇄도 조절을 통해 미분 발생량을 감소시켜, 미분 재조립, 건조, 분쇄 및 분급 공정의 부하를 저감할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 명세서에서 목표 대상 입경이라 함은, 제2차 분쇄 단계의 이상 입자 분급 단계에서, 정상 입자와 이상 입자를 분리하기 위한 분급의 기준이 되는 입경을 의미한다.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기와 같은 방법을 통해 각 분쇄 단계에서 분급을 통해 특정 크기 범위의 입자를 분급하고, 재분쇄 시 미분을 발생시킬 수 있는 작은 크기의 입자(예를 들어, 약 200 ㎛ 이하, 혹은 약 150 ㎛ 이하의 입경을 가진 입자)를 분리하여, 이러한 입자들이 분쇄에 다시 투입되는 것을 선택적으로 배제시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 이러한 과정에서 사용되는 분급 체의 규격을 목표 대상 입경에 따라 임의로 선택하여, 최종 제품에 사용되는 입자의 입도를 특정 범위로 쉽게 조절하고, 이에 따라 고흡수성 수지의 물성을 변경시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 단계 별로 상세히 설명한다.

(중합 단계)

상기 중합 단계는, 함수겔상 중합체를 형성하는 단계로서, 내부 가교제, 및 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 포함하는 단량체 조성물을 가교 중합하는 단계이다.

상기 제1 가교 중합체를 구성하는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 통상적으로 사용되는 임의의 단량체일 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:

[화학식 1]

R¹-COOM¹

상기 화학식 1에서,

R¹는 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고,

M¹는 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.

바람직하게는, 상기 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들 산의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 이처럼 수용성 에틸렌계 불포화 단량체로 아크릴산 또는 그 염을 사용할 경우 흡수성이 향상된 고흡수성 수지를 얻을 수 있어 유리하다. 이 밖에도 상기 단량체로는 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메트)아크릴로일프로판술폰산 또는 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산, (메트)아크릴아미드, N-치환(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, (N,N)-디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, (N,N)-디메틸아미노프로필 (메트)아크릴아미드 등이 사용될 수 있다.

여기서, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 산성기를 가지며, 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 단량체를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알칼리 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다.

이때, 상기 단량체의 중화도는 약 40 내지 약 95 몰%, 또는 약 40 내지 약 80 몰%, 또는 약 45 내지 약 75 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 달라질 수 있지만, 중화도가 지나치게 높으면 중화된 단량체가 석출되어 중합이 원활하게 진행되기 어려울 수 있으며, 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 고분자의 흡수력이 크게 떨어질 뿐만 아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낼 수 있다.

또한, 상기 단량체 조성물 중 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도는 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려하여 적절히 조절될 수 있으며, 바람직하게는 약 20 내지 약 90 중량%, 또는 약 40 내지 약 65 중량%일 수 있다. 이러한 농도 범위는 고농도 수용액의 중합 반응에서 나타나는 겔 효과 현상을 이용하여 중합 후 미반응 단량체를 제거할 필요가 없도록 하면서도, 후술할 중합체의 분쇄시 분쇄 효율을 조절하기 위해 유리할 수 있다. 다만, 상기 단량체의 농도가 지나치게 낮아지면 고흡수성 수지의 수율이 낮아질 수 있다. 반대로, 상기 단량체의 농도가 지나치게 높아지면 단량체의 일부가 석출되거나 중합된 함수겔상 중합체의 분쇄시 분쇄 효율이 떨어지는 등 공정상 문제가 생길 수 있고, 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 내부 가교제로는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 중합시 가교 결합의 도입을 가능케 하는 것이라면 어떠한 화합물도 사용 가능하다. 비제한적인 예로, 상기 내부 가교제는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 부탄다이올다이(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥산다이올다이(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리아릴아민, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 또는 에틸렌카보네이트와 같은 다관능성 가교제가 단독 사용 또는 2 이상 병용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

이러한 내부 가교제는 상기 단량체 조성물에 대하여 약 0.001 내지 약 1 중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 즉, 상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 낮을 경우 수지의 흡수 속도가 낮아지고 겔 강도가 약해질 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 높을 경우 수지의 흡수력이 낮아져 흡수체로서는 바람직하지 않게 될 수 있다.

또한, 상기 중합 단계에서, 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 중합 개시제가 포함될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 중합 개시제로는 중합 방법에 따라 열 중합 개시제 또는 광 중합 개시제 등이 사용될 수 있으며, 특히 열 중합 개시제가 사용될 수 있다. 다만, 광 중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 열 중합 개시제가 추가로 포함될 수 있다.

상기 열 중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소, 및 아스코르빈산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이 사용될 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na₂S₂O₈), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K₂S₂O₈), 과황산암모늄(A mmonium persulfate; (NH₄)₂S₂O₈) 등을 예로 들 수 있다. 또한, 아조(Azo)계 개시제로는 2,2-아조비스-(2-아미디노프로판)이염산염(2,2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2,2-아조비스-(N,N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드(2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴(2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2,2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride), 4,4-아조비스-(4-시아노발레릭 산)(4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)) 등을 예로 들 수 있다. 보다 다양한 열 중합 개시제에 대해서는 Odian 저서인 "Principle of Polymerization(Wiley, 1981년)"의 203 페이지에 개시되어 있으며, 이를 참조할 수 있다. 바람직하게는, 상기 열 중합 개시제로 아스코르빈산 및 과황산칼륨을 사용한다.

상기 광 중합 개시제로는, 예를 들어, 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이 사용될 수 있다. 그 중 아실포스핀의 구체 예로서, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)가 사용될 수 있다. 보다 다양한 광 중합 개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier 2007년)"의 115 페이지에 개시되어 있으며, 이를 참조할 수 있다.

이러한 중합 개시제는 상기 단량체 조성물에 대하여 약 0.001 내지 1 중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 즉, 상기 중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고 최종 제품에 잔존 모노머가 다량으로 추출될 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 중합 개시제의 농도가 상기 범위 보다 높을 경우 네트워크를 이루는 고분자 체인이 짧아져 수가용 성분의 함량이 높아지고 가압 흡수능이 낮아지는 등 수지의 물성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.

또한, 상기 중합 단계는 발포제의 존재 하에 수행할 수 있다. 상기 발포제는 중합시 발포가 일어나 함수겔상 중합체 내 기공을 형성하여 표면적을 늘리는 역할을 한다. 상기 발포제는 무기 발포제, 또는 유기 발포제를 사용할 수 있다. 무기 발포제의 예로는, 소디움 비카보네이트(sodium bicarbonate), 소디움 카보네이트(sodium carbonate), 포타슘 비카보네이트(potassium bicarbonate), 포타슘 카보네이트(potassium carbonate), 칼슘 비카보네이트(calcium bicarbonate), 칼슘 카보네이트(calcium bicarbonate), 마그네슘 비카보네이트(magnesiumbicarbonate) 또는 마그네슘 카보네이트(magnesium carbonate)를 들 수 있다. 또한, 유기 발포제의 예로는 아조디카본아미드(azodicarbonamide, ADCA), 디니트로소펜타메틸렌테트라민(dinitroso pentamethylene tetramine, DPT), p,p'-옥시비스벤젠술포닐하이드라지드(p,p'-oxybisbenzenesulfonylhydrazide, OBSH), 및 p-톨루엔술포닐 하이드라지드(p-toluenesulfonyl hydrazide, TSH)를 들 수 있다.

또한, 상기 발포제는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 중량 대비 약 0.001 내지 약 1 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 발포제의 사용량이 약 1 중량%를 초과할 경우에는 기공이 너무 많아져 고흡수성 수지의 겔 강도가 떨어지고 밀도가 작아져 유통과 보관에 문제를 초래할 수 있다.

이 밖에도, 상기 단량체 조성물에는 필요에 따라 계면 활성제, 증점제, 가소제, 보존 안정제, 산화 방지제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다.

그리고, 이러한 단량체 조성물은 전술한 단량체 등의 원료 물질이 용매에 용해된 용액의 형태로 준비될 수 있다. 이때 사용 가능한 용매로는 전술한 원료 물질들을 용해시킬 수 있는 것이라면 그 구성의 한정 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매로는 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 자일렌, 부티로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트, N,N-디메틸아세트아미드, 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.

그리고, 상기 단량체 조성물의 중합을 통한 함수겔상 중합체의 형성은 통상적인 중합 방법으로 수행될 수 있으며, 그 공정은 특별히 한정되지 않는다. 비제한적인 예로, 상기 중합 방법은 중합 에너지원의 종류에 따라 크게 열 중합과 광 중합으로 나뉘는데, 상기 열 중합을 진행하는 경우에는 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있으며, 광 중합을 진행하는 경우에는 이동 가능한 컨베이어 벨트가 구비된 반응기에서 진행될 수 있다.

일 예로, 교반축이 구비된 니더와 같은 반응기에 상기 단량체 조성물을 투입하고, 여기에 열풍을 공급하거나 반응기를 가열하여 열 중합함으로써 함수겔상 중합체를 얻을 수 있다. 이때, 반응기에 구비된 교반축의 형태에 따라 반응기 배출구로 배출되는 함수겔상 중합체는 수 밀리미터 내지 수 센티미터의 입자로 얻어질 수 있다. 구체적으로, 얻어지는 함수겔상 중합체는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도 등에 따라 다양한 형태로 얻어질 수 있는데, 통상 (중량 평균) 입경이 2 내지 50 mm인 함수겔상 중합체가 얻어질 수 있다.

그리고, 다른 일 예로, 이동 가능한 컨베이어 벨트가 구비된 반응기에서 상기 단량체 조성물에 대한 광 중합을 진행하는 경우에는 시트 형태의 함수겔상 중합체가 얻어질 수 있다. 이때 상기 시트의 두께는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도에 따라 달라질 수 있는데, 시트 전체가 고르게 중합될 수 있도록 하면서도 생산 속도 등을 확보하기 위하여, 통상적으로 0.5 내지 5 cm의 두께로 조절되는 것이 바람직하다.

이때 이와 같은 방법으로 얻어진 함수겔상 중합체의 통상 함수율은 약 40 내지 약 80 중량%일 수 있다. 한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 전체 함수겔상 중합체 중량에 대해 차지하는 수분의 함량으로 함수겔상 중합체의 중량에서 건조 상태의 중합체의 중량을 뺀 값을 의미한다. 구체적으로는, 적외선 가열을 통해 중합체의 온도를 올려 건조하는 과정에서 중합체 중의 수분증발에 따른 무게 감소분을 측정하여 계산된 값으로 정의한다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 180℃까지 온도를 상승시킨 뒤 약 180℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도 상승 단계 약 5분을 포함하여 약 20분으로 설정하여, 함수율을 측정한다.

(건조 단계)

상기 건조 단계는, 상기 중합 단계에서 제조한 함수겔상 중합체를 건조하여, 건조 중합체를 만드는 단계이다.

이와 별개로, 발명의 일 예에 따르면, 상기와 같이 함수겔상 중합체를 건조하기 이전에, 상술한 바와 같이 함수율이 약 40 내지 약 80 중량%인 함수겔상 중합체를 함수겔 상태에서 분쇄하여, 건조 효율 향상을 도모하는, 겔 분쇄 혹은 겔 해쇄 단계가 선택적으로 실행될 수도 있다.

이러한 겔 분쇄, 혹은 겔 해쇄는, 수직형 절단기(Vertical pulverizer), 터보 커터(Turbo cutter), 터보 글라인더(Turbo grinder), 회전 절단식 분쇄기(Rotary cutter mill), 절단식 분쇄기(Cutter mill), 원판 분쇄기(Disc mill), 조각 파쇄기(Shred crusher), 파쇄기(Crusher), 초퍼(chopper) 및 원판식 절단기(Disc cutter)로 이루어진 분쇄 기기 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 진행될 수 있다.

이때 겔 분쇄 단계는, 분쇄 후 함수겔상 중합체의 입경이 약 2 mm 내지 약 10 mm로 되도록 진행할 수 있다. 겔 분쇄 후 입경을 작게 조절하는 것은 함수겔상 중합체의 높은 함수율로 인해 기술적으로 용이하지 않으며, 또한 분쇄 후 입경을 지나치게 작게 하는 경우, 분쇄된 함수겔상 중합체가 다시 서로 응집되는 현상이 나타날 수도 있다. 한편, 겔 분쇄 후 입경을 지나치게 크게 하는 경우, 경우, 추후 이루어지는 건조 단계의 효율 증대 효과가 미미할 수 있다.

상기와 같이 겔 분쇄되거나, 혹은 겔 분쇄 단계를 거치지 않은 함수겔상 중합체는, 건조 단계에 투입되어, 건조된다.

이때 상기 건조 단계의 건조 온도는 약 50 내지 약 250℃일 수 있다. 건조 온도가 너무 낮은 경우, 건조 시간이 지나치게 길어지고 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 건조 온도가 지나치게 높은 경우, 빠른 건조 속도로 인해 중합체 표면만 건조되어, 추후 이루어지는 분쇄 공정에서 미분이 발생할 수도 있고, 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있다.

보다 바람직하게 상기 건조는 약 150 내지 약 200℃의 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 160 내지 약 190℃의 온도에서 진행될 수 있다. 한편, 건조 시간의 경우에는 공정 효율 등을 고려하여, 약 20분 내지 약 15시간 동안 진행될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되지는 않는다.

상기 건조에서 사용되는 장치는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 선택되어 사용될 수 있다. 구체적으로, 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법으로 건조 단계를 진행할 수 있다. 이와 같은 건조 단계 진행 후의 중합체, 즉 건조 중합체의 함수율은 약 0.05 내지 약 10 중량%일 수 있다.

(분쇄 단계)

상기 분쇄 단계는, 상기 건조 단계에서 건조된 건조 중합체를 분쇄하여 입자 형태의 베이스 수지로 제조하는 단계로, 제1차 분쇄 및 제2차 분쇄 단계로 나뉠 수 있다.

본 발명에서는 미분 발생을 줄이기 위하여, 상기 제1차 분쇄를 통하여 분쇄된 입자 중, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 이상 입자 만을 다시 분쇄하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 베이스 수지 분쇄 시에는, 분쇄의 효율을 향상시키기 위하여, 분쇄 입경을 달리 설정하여 조분쇄 및 미분쇄를 별도로 진행하는 경우가 많다.

본 발명의 일 측면에 따른 제조 방법에서는, i) 상기 제1차 분쇄가 조분쇄에 해당할 수 있고, 상기 제2차 분쇄가 미분쇄에 해당할 수 있다. 혹은, ii) 상기 제1차 분쇄 및 제2차 분쇄 모두 미분쇄 과정에 해당할 수도 있다.

발명의 일 실시예에 다른 제조 방법에서, 상기 제1 및 제2 분쇄가 모두 미분쇄에 해당하는 ii)의 경우, 제1차 분쇄에 앞서 별도의 조분쇄 과정을 더 포함하여 진행할 수도 있다. 별도의 조분쇄 과정을 더 포함하는 경우, 조분쇄 후 분쇄된 베이스 수지의 입자는, 약 800 ㎛ 내지 약 5000 ㎛의 입경 범위에 있는 것이 분쇄의 효율성 측면에서 바람직할 수 있다.

본 발명은 연속된 롤 밀 및 분급기를 이용하여 수행할 수 있다. 일례로, 상기 분쇄 단계는 단일 롤 밀, 혹은 다단 롤 밀, 및 분급기를 이용하여 수행할 수 있다.

상기 분급기는 목표 대상 입경과 동일한 규격의 분급 체를 구비한 형태로, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 ‘이상 입자’ 및 목표 대상 입경 미만의 입경을 가지는 ‘정상 입자’로 1차 분급하는 단계를 수행한다.

이 때, 상기 목표 대상 입경은, 전술한 바와 같이, 제2차 분쇄 단계의 이상 입자 분급 단계에서, 정상 입자와 이상 입자를 분리하기 위한 분급의 기준이 되는 입경을 의미로, 약 200 내지 약 850 ㎛의 범위에서 선택될 수 있다. 바람직하게는 약 200 ㎛ 이상, 또는 약 300 ㎛ 이상, 또는 약 420 ㎛ 이상, 약 850 ㎛ 이하, 또는 약 800 ㎛ 이하, 또는 약 750 ㎛ 이하, 또는 약 700 ㎛ 이하인 범위에서 선택될 수 있다.

종래 고흡수성 수지의 제조에서는 입경 150 ㎛ 내지 850 ㎛ (180 내지 850 ㎛, 또는 300 내지 850 ㎛)의 입자를 제조하기 위해, 연속적인 분쇄를 진행하는데, 이에 따라 상기 입경을 가지는 입자를 제조할 수 있으나, 제1차 분쇄 단계에서 일정 크기 이하로 분쇄된 입자들, 즉 정상 범위에 속하는 입자 혹은 그보다 더 작은 입자들 역시 다음 단계의 분쇄에 다시 투입되기 때문에, 상대적으로 미분의 발생이 높아지는 문제가 있다.

그러나 본 발명에서는, 각 분쇄 단계 사이에 이상 입자와 정상 입자를 분리하고, 이 중 이상 입자만을 다시 이후의 분쇄 단계에 투입하기 때문에, 각 분쇄 단계에서의 분쇄 조건을 기존보다 완화하여 진행할 수 있으며, 이에 따라, 각 분쇄 단계에서 목표로 하는 ‘상대적으로 입경이 큰 입자의 비율’을 높일 수 있고, 이러한 결과로 각 분쇄 단계에서 미분의 발생을 더욱 더 줄일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1차 분쇄 단계를 통하여 제조되는 입자에서, 상기 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 이상 입자의 비율이, 전체 분쇄된 입자의 총 중량 대비 약 60 wt% 이상, 또는 약 80 wt% 이상, 또는 약 90 wt% 이상, 약 99 wt% 이하, 혹은 약 95 wt% 이하가 되도록 제1차 분쇄의 분쇄 조건을 조절할 수 있다.

그리고, 상기 분쇄 단계를 통하여 제조되는 입자에서, 입경이 약 180 ㎛ 미만, 또는, 약 150 ㎛ 미만인 입자, 즉, 미세 입자 혹은 미분은, 전체 분쇄된 입자의 총 중량 대비 약 10.0 wt% 이하, 약 5.0 wt% 이하, 또는 약 1.0 wt% 이하가 되도록 제1차 분쇄의 분쇄 조건을 조절할 수 있다.

상기 분쇄 단계에서 제조된 입자 중 입경이 약 150 ㎛ 또는, 약 180 ㎛ 미만인 미분은, 폐기하거나, 또는 물을 첨가하여 재조립하여 상기 건조 단계로 순환할 수도 있다.

상기 제2차 분쇄 단계는, 상기 분쇄 단계에서 제1차 분쇄된 입자를 분급하고 다시 분쇄하는 단계로서, 상술할 제1차 분쇄 단계와 구분하기 위하여, 본 명세서에서는 ‘제2차 분쇄’라 한다.

전술한 바와 같이, 상기 제1차 분쇄가 조분쇄에 해당하는 경우, 제2차 분쇄는, 미분쇄의 첫 번째 분쇄 단계를 의미할 수 있다. 그리고, 상기 제1차 분쇄가 아닌, 별도의 조분쇄 단계를 거친 경우라면, 제1차 분쇄가 미분쇄의 첫 번째 분쇄 단계이고, 제2차 분쇄는, 미분쇄의 두 번째 분쇄 단계를 의미할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1차 분쇄 단계에서는 기존에 비해 상대적으로 입경이 큰 입자 비율이 높기 때문에, 입경 150 ㎛ 내지 850um(180 내지 850 ㎛, 또는 300 내지 850 ㎛)의 입자를 제조하기 위해서는, 추가 분쇄가 필요하다.

이때 본 발명에서는 상기 제2차 분쇄 과정을 1회이상, 또는 2회 이상, 또는 2회 내지 5회, 또는 3회 내지 4회 수행하고, 각 분쇄 단계에서 분쇄기와 분급기를 함께 사용함으로써, 목표 대상 입경 미만의 작은 입자들이, 목표 대상 입경보다 큰 입자들과 함께 추가로 분쇄되는 것을 방지하여, 미분 발생을 줄일 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 제1차 분쇄가 조분쇄에 해당하는 경우, 제2차 분쇄, 즉 별도의 미분쇄는 2회 이상 수행되는 것이 더 바람직할 수 있다.

바람직한 구현예에 따라, 본 발명의 제1 및 제2차 각 분쇄 단계는 연속된 다단 롤 밀, 혹은 연속된 단일 롤 밀을 사용하되, 상기 연속된 롤 밀에서 분쇄 각 단의 아래, 혹은 마지막 단 전 단계에서 분급기를 도입함으로써, 상술한 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 이상 입자만을 다음 단계의 롤 밀에 투입한다. 이를 통해 목표 대상 입경보다 작은 입경을 가지는, 정상 입자들이 하단의 롤 밀에 다시 투입되어 분쇄될 수 있는 가능성을 차단하여, 해당 과정에서의 미분 발생을 억제하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 다단식 롤을 사용하면서도, 다단식 롤을 이루는 각 단의 롤의 간극 폭을 상단에서 하단으로 갈수록 서로 다르게 하여 진행할 수 있다.

구체적으로, 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2차 분쇄에서는, 상기 상기 제1차 분쇄보다, 롤 간극 폭이 좁은 장치를 사용하는 것이 바람직하고, 또한 제2차 분쇄가 2회 이상 반복되는 경우, 차수를 더해감에 따라, 롤 간극 폭이 더 좁은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 간극 폭은 다단 롤을 구성하는 각 단의 구성에서, 롤 사이의 거리를 지칭할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계적으로 롤 밀 간의 간격을 좁혀, 분쇄 정도를 높이되, 각 단계에서 분쇄된 분쇄 결과물 중 정상 입자들은 더 이상 분쇄를 진행하지 않고, 이상 입자만을 추가 분쇄 단계에 투입하여, 과도한 분쇄를 줄일 수 있으며, 이에 따라 미분 발생량을 감소 시킬 수 있다.

발명의 일 구현예에 따라, 분쇄에 사용되는 롤은 2개로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 간극 폭은 2개의 롤 사이의 거리를 지칭한다. 롤의 간극 폭이 좁아질수록 분쇄되어 나오는 입자의 크기 분포가 작아지게 된다.

연속식 다단 롤을 사용하는 경우, 바람직하게, 상단 롤 밀의 간극 폭은, 예를 들어, 약 4.0 내지 약 5.0 mm이 되도록 고정하여 위치할 수 있고, 하단 롤 밀의 간극 폭은 예를 들어 약 1.5 mm 이하가 되도록 할 수 있다. 즉, 제2차 분쇄 횟수만큼 롤 간극 폭을 조금씩 줄이면서 분쇄 및 분급을 진행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2차 분쇄를 진행하는 횟수에 따라, 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm씩 간극 폭을 좁히면서 하단을 이루는 단일 롤 밀의 간극 폭을 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2차 분쇄로 제조되는 입자에서, 입자의 입경이 약 150 내지 약 850 ㎛인 입자, 및 그보다 작은 입자로 다시 분급하는, 재분급 단계를 추가할 수 있고, 이 중 상기 약 150 내지 약 850 ㎛의 입경을 가지는 입자를 최종 제품으로 사용할 수 있다.

또, 본 발명의 경우 상기 분쇄 단계에서 얻어진 입자 중 입경 150 ㎛ 미만인 입자, 즉, 미세 입자 또는 미분을 분리하고 물을 첨가하여 재조립후 상기 건조 단계로 순환시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 재조립 방법은 이 분야에 잘 알려진 방법에 따라 수행될 수 있는 바, 상기 방법에 한정되는 것은 아니다.

또, 본 발명에서, 상기 단일 롤 밀의 표면은 물결 모양 (corrugated roll surface)을 나타낼 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 단을 구성하는 단일 롤 밀의 회전속도는 2 m/s 내지 15 m/s 일 수 있다.

(기타 단계)

또한, 본 발명은 필요에 따라 상기 제조한 입자의 표면을 가교하는 단계를 포함할 수 있다.

즉, 본 발명은 상술한 방법으로 통해 얻어진 정상 입자를 베이스 수지 분말로 사용할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 표면 가교제의 존재 하에 상기 베이스 수지 분말의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 표면 가교액의 존재 하에, 상기 제조한 입자를 열처리하여 표면 가교하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 표면 가교액은 2개 이상의 에폭시 고리를 가지는 화합물, 및 2개 이상의 하이드록시를 가지는 화합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 표면 가교제를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 표면 가교액은 2개 이상의 에폭시 고리를 가지는 화합물 및 2개 이상의 하이드록시를 가지는 화합물을 모두 포함한다. 이 경우, 상기 표면 가교액은 2개 이상의 에폭시 고리를 가지는 화합물 및 2개 이상의 하이드록시를 가지는 화합물을 1:1.1 내지 1:5 중량비로 포함한다.

상기 2개 이상의 에폭시 고리를 가지는 화합물의 예로는, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 프로필렌글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 1,4-싸이클로헥산디메탄올 디글리시딜 에테르, 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드 디글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 비스페놀 에이 디글리시딜 에테르, 및 N,N-디글리시딜아닐린으로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 들 수 있다. 바람직하게는, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르를 사용한다.

상기 2개 이상의 하이드록시를 가지는 화합물의 예로는, 에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라 에틸렌 글리콜, 프로판 다이올, 다이프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 글리세린, 폴리글리세린, 부탄다이올, 헵탄다이올, 헥산다이올, 트리메틸롤프로판, 펜타에리스리톨, 및 소르비톨로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 들 수 있다. 바람직하게는 프로필렌글리콜을 사용한다.

이때, 상기 표면 가교제는, 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 이하로 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 표면 가교제의 사용량은 상기 표면 가교제가 2종 이상 사용되는 경우에는 이의 총량을 의미한다. 상기 표면 가교제 사용량이 1 중량부를 초과할 경우에는 과도한 표면 가교가 진행되어 고흡수성 수지의 각종 물성 특히 건조도가 나빠질 수 있다. 또한, 상기 표면 가교제는, 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상, 0.02 중량부 이상, 0.03 중량부 이상, 0.04 중량부 이상, 또는 0.05 중량부 이상 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 표면 가교액은 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트 및 N,N-디메틸아세트아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 물을 포함한다. 상기 용매는 상기 베이스 수지 분말 100 중량부 대비 0.5 내지 10 중량부로 사용할 수 있다.

또한, 상기 표면 가교액은 알루미늄 황산염을 추가로 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 황산염은 상기 베이스 수지 분말의 100 중량부를 기준으로, 0.02 내지 0.3 중량부로 포함될 수 있다.

또한, 상기 표면 가교액은 무기 충전제를 포함할 수 있다. 상기 무기 충전제로는 실리카, 알루미늄 옥사이드, 또는 실리케이트를 포함할 수 있다. 상기 무기 충전제는 상기 베이스 수지 분말의 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다.

또한, 상기 표면 가교액은 증점제를 추가로 포함할 수 있다. 이렇게 증점제 존재 하에 베이스 수지 분말의 표면을 추가로 가교하면 분쇄 후에도 물성 저하를 최소화할 수 있다. 구체적으로, 상기 증점제로는 다당류 및 히드록시 함유 고분자 중 선택된 1 종 이상이 사용될 수 있다. 상기 다당류로는 검 계열 증점제와 셀룰로오스 계열 증점제 등이 사용될 수 있다. 상기 검 계열 증점제의 구체적인 예로는, 잔탄 검(xanthan gum), 아라빅 검(arabic gum), 카라야 검(karaya gum), 트래거캔스 검(tragacanth gum), 가티 검(ghatti gum), 구아 검(guar gum), 로커스트 빈 검(locust bean gum) 및 사일리움 씨드 검(psyllium seed gum) 등을 들 수 있고, 상기 셀룰로오스 계열 증점제의 구체적인 예로는, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시메틸프로필셀룰로오스, 히드록시에틸히드록시프로필셀룰로오스, 에틸히드록시에틸셀룰로오스 및 메틸히드록시프로필셀룰로오스 등을 들 수 있다. 한편, 상기 히드록시 함유 고분자의 구체적인 예로는 폴리에틸렌글리콜 및 폴리비닐알코올 등을 들 수 있다.

한편, 상기 표면 가교를 수행하기 위해서는, 상기 표면 가교액과 상기 베이스 수지를 반응조에 넣고 혼합하는 방법, 상기 베이스 수지에 표면 가교 용액을 분사하는 방법, 연속적으로 운전되는 믹서에 상기 베이스 수지와 표면 가교액을 연속적으로 공급하여 혼합하는 방법 등이 이용될 수 있다.

그리고, 상기 표면 가교는 100 내지 250℃의 온도 하에서 진행될 수 있으며, 비교적 고온으로 진행되는 상기 건조 및 분쇄 단계 이후에 연속적으로 이루어질 수 있다. 이때. 상기 표면 가교 반응은 1 내지 120분, 또는 1 내지 100분, 또는 10 내지 60분 동안 진행될 수 있다. 즉, 최소 한도의 표면 가교 반응을 유도하면서도 과도한 반응시 중합체 입자가 손상되어 물성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 전술한 표면 가교 반응의 조건으로 진행될 수 있다.

(장치)

한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 건조 중합체가 투입되는 투입부(100); 상기 투입된 건조 중합체를 분쇄하는 분쇄부(200); 및 분쇄된 건조 중합체 입자를 배출하는 배출부(300)를 포함하고; 상기 분쇄부(200)는, 상기 투입된 건조 중합체를 분쇄하는 제1차 분쇄부(210) 및 제2차 분쇄부(220)를 포함하며, 상기 제2차 분쇄부(220)는, 상기 제1차 분쇄부(210)에서 분쇄된 건조 중합체를, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 ‘이상 입자’ 및 목표 대상 입경 미만의 입경을 가지는 ‘정상 입자’로 분급하는 이상 입자 분급 부분(221); 및 상기 ‘이상 입자’만을 모아 다시 분쇄하는, 이상 입자 분쇄 부분(222)을 포함하는, 고흡수성 수지의 제조 장치가 제공된다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 제조 장치를 도시한 것이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고흡수성 수지 제조 장치에서, 건조 중합체가 투입되는 투입부(100); 상기 투입된 건조 중합체를 분쇄하는 분쇄부(200); 및 분쇄된 건조 중합체 입자를 배출하는 배출부(300)를 포함하고; 상기 분쇄부(200)는, 상기 투입된 건조 중합체를 분쇄하는 제1차 분쇄부(210) 및 제2차 분쇄부(220)를 포함하며, 상기 제2차 분쇄부(220)는, 상기 제1차 분쇄부(210)에서 분쇄된 건조 중합체를, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 ‘이상 입자’ 및 목표 대상 입경 미만의 입경을 가지는 ‘정상 입자’로 분급하는 이상 입자 분급 부분(221); 및 상기 ‘이상 입자’만을 모아 다시 분쇄하는, 이상 입자 분쇄 부분(222)을 포함하는 것을 확인할 수 있다.

이 때, 상기 제2차 분쇄부는, 1개 이상, 또는 2개 이상을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

그리고, 상기 분쇄부는, 롤 밀을 포함하고, 제1차 분쇄부 및 제2차 분쇄부에 포함된 각 단을 이루는 롤 밀에서의 롤 간극 폭이, 상단에서 하단으로 갈수록 좁아지는 구조를 가지는 것이 바람직할 수 있으며, 만일 제2차 분쇄부가 2 이상 포함되는 경우 역시, 차수를 더해감에 각 단을 이루는 롤 밀에서의 롤 간극 폭이 갈수록 좁아지는 구조를 가지는 것이 바람직할 수 있다.

그리고, 상기 이상 입자 분급 부분은, 각 단 단일 롤 밀의 하단에 위치할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 설명하면, 먼저, 투입부(100)를 통해 건조된 베이스 수지가 투입되고, 제1차 분쇄부(210)로 이동된다.

상기 제1차 분쇄부를 통과하면서 1차 분쇄된 베이스 수지는 하단의 제2차 분쇄부(220)로 이동된다. 제2차 분쇄부는, 상기 제1차 분쇄부(210)에서 분쇄된 건조 중합체를, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 ‘이상 입자’ 및 목표 대상 입경 미만의 입경을 가지는 ‘정상 입자’로 분급하는 이상 입자 분급 부분(221)을 포함하며, 이러한 분급 부분은, 구체적으로, 분급 체의 형태로 구성될 수 있다.

상기 제1차 분쇄부(210)에서 분쇄된 베이스 수지 입자 중, 이상 입자의 경우, 이상 입자 분급 부분(221)을 통해, ‘이상 입자’만을 모아 다시 분쇄하는, 이상 입자 분쇄 부분(222)으로 투입되고, 정상 입자의 경우, 체 형태의 입자 분급 부분(221)을 바로 통과하여, 배출부로 이동된다.

이상 입자 분쇄 부분(222)으로 투입된 이상 입자들은, 다시 롤 밀에 의해 분쇄 된다.

이상 입자 분쇄 부분(222)에서 다시 분쇄된 베이스 수지 입자는, 다시 이상 입자 분급 부분(221)을 통과하며, 이 중 이상 입자의 경우, ‘이상 입자’만을 모아 다시 분쇄하는, 이상 입자 분쇄 부분(222)으로 재투입되고, 정상 입자의 경우, 체 형태의 입자 분급 부분(221)을 바로 통과하여, 배출부로 이동될 수 있다.

이러한 제2차 분쇄부가 1개 이상 포함될 수 있다는 내용에 대해서는 전술한 바 있다.

본 발명은 고흡수성 수지를 제조하기 위해 함수겔상 중합체를 형성하고 건조 후 분급하는 과정에서, 일정 크기 이상의 큰 입자를 미분쇄하고, 각 단계 후 분급을 통해 특정 크기 이하의 입자들을 걸러내어 해당 입자들이 분쇄되는 것을 차단하고 150 ㎛ 이하의 입자들이 형성되는 것을 최소화할 수 있다.

나아가, 본 발명은 상기 과정을 수 차례 반복 진행하여, 미분쇄 각 단계 후 및 분급 시에 분급 입자 크기를 달리하여 최종 고흡수성 수지 제품의 입도를 변화시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 고흡수성 수지 제조 방법은, 건조된 중합체의 분쇄 과정에서 좁은 입도 분포를 구현하면서도 미분 발생량을 감소시켜, 미분 재조립, 건조, 분쇄 및 분급 공정의 부하를 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 장치를 간략히 도시한 것이다.

이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들이 제시된다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

중합 단계

유리 반응기에 아크릴산 100 g, 31.5 중량%의 가성소다(NaOH) 용액 132.3 g, 캡슐형 발포제 0.39 g, 폴리에틸렌 글리콜 다이 아크릴레이트 0.002 g, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르 0.12 g, 열 중합 개시제 과황산나트륨 0.17 g, 광 중합 개시제 (디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드) 0.008 g, 소디움 도데실 설페이트 수용액 0.036 g 및 물 50.0 g을 혼합하여 전체 고형분 농도가 43 중량%인 단량체 조성물을 제조하였다.

상기 단량체 조성물을 폭 10 cm, 길이 2 m의 벨트가 50 cm/min의 속도로 연속 이동하는 회전식 컨베이어 벨트 상에 500 ~ 2000 mL/min의 속도로 공급하였다. 그리고, 상기 단량체 조성물의 공급과 동시에 10 mW/cm²의 세기를 갖는 자외선을 조사하여 60 초 동안 중합 반응을 진행하여 함수겔상 중합체를 제조하였다.

겔 분쇄 및 건조 단계

상기 중합 반응이 완료된 함수겔상 중합체를 원통형 분쇄기의 내부에 장착된 스크류형 압출기(미트 쵸퍼: 홀크기 16 mm)를 통해 0.1 내지 1.0 cm × 0.1 내지 1.0 cm의 크기로 절단하고 Air-flow oven을 이용하여 195℃에서 40분간 건조하였다.

분쇄 단계: 1차 분쇄(조분쇄 포함) 및 분급 단계

건조된 중합체를 2단 롤 밀(GRAN-U-LIZERTM, MPE 사)을 사용하여 분쇄하였다. 분쇄 후 600 ㎛ 이상의 입자 비율이 90% 이상이 되도록 분쇄 조건을 조절하였다.

분쇄된 중합체 입자는 분급 체를 사용하여 분급한 뒤, 600 ㎛이상의 입자와 600 ㎛ 미만의 입자로 분리하였다. 또한 분급 시에는, 분급체의 규격을 ASTM 기준으로 4750 ㎛, 3350 ㎛, 2000 ㎛, 850 ㎛, 710 ㎛, 600 ㎛, 425 ㎛, 300 ㎛, 180 ㎛, 150 ㎛ pan을 이용하여 분급하고, 조분쇄 후 입자의 입도를 측정하였다.

사용된 2단 롤에서, 상단 롤의 롤 간극 폭은 약 5.0 mm, 하단 롤의 롤 간극 폭은 약 4.0 mm이 되도록 하였다.

미분쇄 및 분급 단계

상기 단계에서 분쇄/분급한 입자 중 입경이 600 ㎛ 이상인 입자만을 선택하여, 복수 회의 2차 분쇄(미분쇄) 및 분급 과정에 투입하였다. 미분쇄는 단일 롤 밀을 사용하였으며, 분급 시에는 분급 체 및 분급기를 이용하였다.

구체적으로 상기 단계에서 1차로 조분쇄된 입자 중 입경 600 ㎛ 이상의 입자를 단일 롤 밀을 사용하여 분쇄하였다. 분쇄된 입자는 후단에 배치된 분급기를 이용하여 다시 입경 600 ㎛ 이상의 입자(즉, 이상 입자)와 입경 600 ㎛ 미만의 입자(즉, 정상 입자)로 분리하였다.

이후, 정상 입자는 그대로 배출시키고, 이상 입자만을 선택하여, 다시 단일 롤 밀에 투입하여 분쇄를 진행하였다. 분쇄된 입자는 다시 롤 밀의 후단에 배치된 분급기를 통해 입경 600 ㎛ 이상인 이상 입자와, 입경 600 ㎛ 미만인 정상 입자로 분리하였다. 정상 입자는 그대로 배출시키고, 이상 입자만을 선택하여, 다시 단일 롤 밀에 투입하여 분쇄를 진행하였다.

상기와 같이 3회의 분쇄 2회의 분급 과정을 반복하여 진행하였으며, 이 때, 단일 롤 밀의 롤 간극 폭을 1.0 mm에서, 0.4 mm, 다시 0.19 mm로, 각 진행 횟수에 따라 롤 간극 폭이 좁아지도록 하였다.

각 분쇄 및 분급 단계에서 분리된 입자들은 모두 취합하였다.

표면 가교

상기에서 취합된 입자들에 대하여, 통상의 방법으로 ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여, 입경이 850 ㎛ 이상인 조분, 입경이 150 ㎛ 이하인 미분을 분리하고, 제품 제조를 위한 입자로 150 ㎛ 이상 및 850 ㎛ 미만인 입자만 선택하였다.

상기 선택된 입자를 베이스 수지로 하여, 표면 가교를 진행하였다.

상기 베이스 수지 분말 100 g에 초순수 5.9 g, Methanol 5.0 g, Ethylene Glycol Diglycidyl Ether 0.034 g, 50% Polycarboxylic ether 0.2 g, 실리카(A200) 0.04 g, 23% Aluminium sulfate 용액 1.73 g의 표면 가교제 혼합용액을 투여하고 20초간 혼합하였다. 이를 140 ℃에서 35 분간 열처리하여 표면 가교를 진행한 후, 분급하여 150 ㎛ 내지 850 ㎛ 입경의 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.

실시예 2

실시예 1 중, 미분쇄 및 분급 단계에서, 목표 대상 입경을 600 ㎛가 아닌, 425 ㎛로 하고, 3회의 미분쇄 공정에서 단일 롤 밀의 롤 간극 폭을 1.0 mm에서, 0.4 mm, 다시 0.17 mm로, 각 진행 횟수에 따라 롤 간극 폭이 좁아지도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 진행하였다.

실시예 3

실시예 1 중, 미분쇄 및 분급 단계에서, 2회의 미분쇄 및 1회의 분급 과정을 반복 진행하고, 2회의 미분쇄 공정에서 단일 롤 밀의 롤 간극 폭을 0.6 mm, 0.16 mm로, 각 진행 횟수에 따라 롤 간극 폭이 좁아지도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 진행하였다.

실시예 4

실시예 1 중, 미분쇄 및 분급 단계에서, 4회의 미분쇄 및 3회의 분급 과정을 반복 진행하고, 2회의 미분쇄 공정에서 단일 롤 밀의 롤 간극 폭을 1.5 mm, 0.8 mm, 0.4 mm, 0.18 mm로, 각 진행 횟수에 따라 롤 간극 폭이 좁아지도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 진행하였다.

비교예 1

실시예 1에서, 분쇄 이후 별도의 분급 과정을 진행하지 않고, 분쇄된 입자들을 모두 이후의 롤 밀로 투입하도록 하며, 3회의 미분쇄 공정에서, 단일 롤 밀의 롤 간극 폭을 1.0 mm, 0.4 mm, 0.16 mm로, 각 진행 횟수에 따라 롤 간극 폭이 좁아지도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 진행하였다.

실험예 1

실시예 및 비교예에서 얻어진 입자들을 취합하고, 분급용 체를 이용하여 입도를 측정하였다.

ASTM 규격의 850 ㎛, 710 ㎛, 600 ㎛, 425 ㎛, 300 ㎛, 180 ㎛, 150 ㎛ Pan의 Mesh 체를 사용하였으며, 1.5 mm/'g'의 진폭으로 10분간 진동을 걸어주어, 입자들을 분급한 후 각 체의 상부에 있는 입자의 무게를 측정하여 입도를 구하였다.

	분획 비율 (중량%)
입자 크기	비교예1	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
20메쉬 상 (850 ㎛ 초과)	0.1	0.0	0.1	0.1	0.1
30메쉬 상(600 ㎛ 이상 850 ㎛ 미만)	2.5	3.4	3.2	3.2	3.0
40메쉬 상(425 ㎛ 이상 600 ㎛ 미만)	24.4	36.9	24.6	31.8	36.5
50메쉬 상 (300 ㎛ 이상 425 ㎛ 미만)	25.2	21.6	28.9	23.1	22.5
100메쉬 상 (150 ㎛ 이상 300 ㎛ 미만)	22.3	18.2	22.0	19.9	18.1
100메쉬 통과(150 ㎛ 미만)	25.5	19.9	21.2	21.9	19.8
미분 발생 비율*	34.2	24.8	26.9	28.0	24.6
* 입경이 150 ㎛ 미만인 입자의 중량(g)을, 입경이 150 ㎛ 이상 내지 850 ㎛ 미만 ㎛ 입자(정상 입자)의 중량(g)으로 나눈 값

상기 표 1을 참고하면, 비교예 1에서 얻어진 중합체 입자의 입도 분석 결과, 600 ㎛ 이상, 850 ㎛ 미만인 입자는 약 2.5중량%, 425 ㎛ 이상 600 ㎛ 미만 크기의 입자는 약 24.4 중량%, 300 ㎛ 이상 425 ㎛ 미만 크기의 입자는 약 25.2 중량%, 150 ㎛ 이상 300 ㎛ 미만 크기의 입자는 ㎛ 22.4 중량%를 구성하였다. 입경이 150 ㎛ 이상 850 ㎛ 미만인 정상 입자에 대한 미분 발생 비율은 약 34.3 중량% 였다. 여기서 미분이라 함은 150 ㎛ 미만의 크기를 가지는 입자를 지칭한다.

반면, 실시예 1에서 얻어진 중합체 입자의 입도 분석 결과, 600 ㎛ 이상 850 ㎛ 미만인 입자는 약 3.4 중량%, 425 ㎛ 이상 600 ㎛ 미만 크기의 입자는 약 36.9 중량%, 300 ㎛ 이상 425 ㎛ 미만 크기의 입자는 약 21.5 중량%, 150 ㎛ 이상 300 ㎛ 미만 크기의 입자는 약 18.2 중량%였다. 따라서, 실시예 1은 비교예 1과 비교하였을 때 425 ㎛ 이상 600 ㎛ 미만 크기의 입자 비율은 증가하고 150 ㎛ 이상 425 ㎛ 미만 크기의 입자 비율은 감소하는 결과가 나타났다. 또한, 정상 입자에 대한 미분 발생 비율은 약 24.9 중량%로, 비교예 1 대비 약 27% 감소하는 효과가 나타났다. 이는 미분쇄 과정에서 분급을 통해 입경이 약 600 ㎛ 미만인 입자들을 분리하여, 추가 분쇄 과정에 투입하는 것을 차단한 것에서 기인하는 것으로 생각된다.

실시예 2에서 얻어진 중합체 입자의 입도 분석 결과, 600 ㎛ 이상 850 ㎛ 미만의 입자는 약 3.2 중량%, 425 ㎛ 이상 600 ㎛ 미만 크기의 입자는 약 24.6 중량%, 300 ㎛ 이상 425 ㎛ 미만 크기의 입자는 약 28.9 중량%, 150 ㎛ 이상 300 ㎛ 미만 크기의 입자는 약 22.0%였다. 로 비교예 1과 비교하였을 때 유사한 입도분포를 나타내었다. 다만 정상 입자에 대한 미분 발생 비율이 약 27 중량%로 비교예 1 대비 약 21% 감소하는 효과가 나타났다. 이를 통해, 미분쇄 과정에서 분급 입자의 분급 기준, 즉 목표 대상 입경을 달리 함으로써, 분쇄되는 입자의 입도를 조절할 수 있다는 사실을 명확히 확인할 수 있었다.

상기 실시예 3 및 4에서 얻어진 중합체 입자의 입도 분석 결과, 정상 입자에 대한 미분 발생 비율은 각각 약 28.2 중량%, 약 24.8중량%였다. 미분쇄 과정에서 미분쇄 및 분급의 반복 진행 횟수가 많아질수록, 미분 발생량이 감소하고, 횟수 증가에 따른 감소 비율은 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.

실험예 2

실시예 및 비교예에서 얻어진 입자 중, 정상 입자에 대하여, 이하의 물성을 측정하였다.

(1) 겉보기 밀도(bulk density, B/D)

표준 유동도 측정 장치 오리피스를 통해 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 입자 100 g을 흘려 체적 100 mL 용기에 받고, 상기 입자가 수평이 되도록 깎아내어, 상기 입자의 체적을 100 mL로 조절한 후, 용기를 제외한 입자만의 무게를 측정하였다. 그리고, 상기 입자만의 무게를 입자의 체적인 100 mL로 나누어 단위 체적당 입자의 무게에 해당하는 겉보기 밀도를 구하였다.

(2) 볼텍스(Vortex)

100 mL 비커에, 0.9 중량%의 NaCl 용액 50 mL를 넣은 후, 교반기를 이용하여 600 rpm로 교반하면서, 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 입자 2 g를 각각 첨가하였다. 그리고, 교반에 의해 생기는 액체의 소용돌이(vortex)가 없어져, 매끄러운 표면이 생길 때까지의 시간을 측정하고, 그 결과를 볼텍스 제거 시간으로 나타내었다.

상기 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

물성	비교예1	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
겉보기 밀도 (g/ml)	0.50	0.48	0.47	0.50	0.48
볼텍스(초)	23.7	24.1	23.0	23.8	24.7

상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 실시예는 비교예와 비교하여, 제품 물성에는 큰 차이가 없어, 기존의 물성을 구현하면서도 미분 발생을 줄여 생산성을 개선할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims

(A) 내부 가교제 및 중합 개시제 존재 하에, 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 가교 중합하여 함수겔상 중합체를 형성하는 중합 단계; (B) 상기 함수겔상 중합체를 건조하여 건조 중합체를 제조하는 건조 단계; 및 (C) 상기 건조 중합체를 분쇄하는 분쇄 단계를 포함하고;
상기 (C) 분쇄 단계는, 상기 건조 중합체를 분쇄하는 (C1) 제1차 분쇄 단계 및 (C2) 제2차 분쇄 단계를 포함하며,
상기 (C2) 제2차 분쇄 단계는,
(C21) 상기 1차 분쇄된 건조 중합체를, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 ‘이상 입자’ 및 목표 대상 입경 미만의 입경을 가지는 ‘정상 입자’로 분급하는 이상 입자 분급 단계; 및
(C22) 상기 ‘이상 입자’만을 모아 다시 분쇄하는, 이상 입자 분쇄 단계를 포함하는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 분쇄 단계(C)는 연속식 다단 롤 밀 및 분급기를 이용하여 수행되는, 고흡수성 수지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2차 분쇄 단계(C2)는, 1회 이상, 또는 2회 이상 연속 수행되는, 고흡수성 수지의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 연속식 다단 롤 밀은 적어도 2단 이상을 포함하고, 각 단에 포함된 롤 밀의 롤 간극 폭이 상단에서 하단으로 갈수록 좁아지는 구조를 가지는, 고흡수성 수지의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 분급기는 각 단의 롤 밀 하단에 위치하는, 고흡수성 수지의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 목표 대상 입경은, 200 내지 850 ㎛의 범위에서 선택되는, 고흡수성 수지의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 건조 단계 이전에, 수직형 절단기(Vertical pulverizer), 터보 커터(Turbo cutter), 터보 글라인더(Turbo grinder), 회전 절단식 분쇄기(Rotary cutter mill), 절단식 분쇄기(Cutter mill), 원판 분쇄기(Disc mill), 조각 파쇄기(Shred crusher), 파쇄기(Crusher), 초퍼(chopper) 및 원판식 절단기(Disc cutter)로 이루어진 분쇄 기기 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하여, 함수겔상 중합체를 절단하는, 겔 분쇄 단계를 포함하는, 고흡수성 수지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 분쇄 및 분급된 입자를 취합하고, 취합된 입자를 입경이 150 내지 850 ㎛인 정상 베이스 수지 입자와, 이보다 작은 미세 입자로 분급하는 단계를 더 포함하는, 고흡수성 수지의 제조 방법
제8항에 있어서,
상기 미세 입자를 분리하고 물을 첨가하여 재조립 후 상기 건조 단계로 순환시키는 재조립 단계를 더 포함하는, 고흡수성 수지의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타크릴로일에탄술폰산, 2-(메트)아크릴로일프로판술폰산, 또는 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산의 음이온성 단량체와 이의 염; (메트)아크릴아미드, N-치환(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트 또는 폴리에틸렌 글리콜(메트)아크릴레이트의 비이온계 친수성 함유 단량체; 및 (N,N)-디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트 또는 (N,N)-디메틸아미노프로필(메트)아크릴아미드의 아미노기 함유 불포화 단량체와 그의 4급화물;로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인, 고흡수성 수지의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 중합 개시제는 열 중합 개시제 또는 광 중합 개시제를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 내부가교제는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 부탄다이올다이(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥산다이올다이(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리아릴아민, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 및 에틸렌카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 고흡수성 수지의 제조 방법.
건조 중합체가 투입되는 투입부; 상기 투입된 건조 중합체를 분쇄하는 분쇄부; 및 분쇄된 건조 중합체 입자를 배출하는 배출부를 포함하고;
상기 분쇄부는, 상기 투입된 건조 중합체를 분쇄하는 제1차 분쇄부 및 제2차 분쇄부를 포함하며,
상기 제2차 분쇄부는, 상기 제1차 분쇄부에서 분쇄된 건조 중합체를, 목표 대상 입경 이상의 입경을 가지는 ‘이상 입자’ 및 목표 대상 입경 미만의 입경을 가지는 ‘정상 입자’로 분급하는 이상 입자 분급 부분; 및
상기 ‘이상 입자’만을 모아 다시 분쇄하는, 이상 입자 분쇄 부분을 포함하는,
고흡수성 수지의 제조 장치.
제13항에 있어서,
상기 제2차 분쇄부를 1 이상, 또는 2 이상 포함하는, 고흡수성 수지의 제조 장치.
제13항에 있어서,
상기 분쇄부는, 롤 밀을 포함하며, 제1차 분쇄부 및 제2차 분쇄부에 포함된 각 단을 이루는 롤 밀에서의 롤 간극 폭이, 상단에서 하단으로 갈수록 좁아지는 구조를 가지는, 고흡수성 수지의 제조 장치.
제13항에 있어서, 상기 이상 입자 분급 부분은, 각 단의 롤 밀 하단에 위치하는, 고흡수성 수지의 제조 장치.