KR20200132929A - 고흡수성 폴리머 및 이를 제조 및 사용하는 방법 - Google Patents

고흡수성 폴리머 및 이를 제조 및 사용하는 방법 Download PDF

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KR20200132929A
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밀란 에이치. 사비치
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엠제이제이 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

본 명세서에는 현재 상용 SAP에 비해 우수한 특성을 나타내는 고흡수성 폴리머(SAP)의 실시예가 개시되어 있다. 개시된 SAP는 다양한 위생 제품에 유용하며 비용 효율적인 방법을 사용하여 제조할 수 있다.

Description

고흡수성 폴리머 및 이를 제조 및 사용하는 방법
본 개시 내용은 흡수 제품에 사용되는 고흡수성 폴리머의 실시예 및 고흡수성 폴리머의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 3월 13일에 출원된 특허 출원번호 62/642,374의 미국 가출원의 이전 출원일에 대한 이익과 우선권을 주장하며, 그 전체가 여기에 참조로 포함된다.
고흡수성 폴리머(SAPs)는 기저귀, 생리 용품 등의 흡수 제품과 같이 다양한 제품에 사용된다. 다양한 유형의 SAPs가 상용화되었지만, 그러한 많은 SAP는 생분해 되지 않거나 및/또는 셀룰로오스 섬유 (또는 “플러프” 또는 플러프 펄프)와 같은 추가적인 구성 요소를 사용할 필요가 있다. 이에 따라, 비-생분해성 SAP는 환경에 부정적인 영향을 미치고, 셀룰로오스 섬유 필터 사용으로 소비자에게 매력적이지 않은 부피가 크고, 두꺼운 제품이 된다. 이에, 당업계에서는 성능을 저하시키지 않으면서 물품의 부피를 줄일 수 있는 생분해성 SAP에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 흡수 제품에 사용되는 고흡수성 폴리머, 고흡수성 폴리머의 제조 방법 및 사용 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서에는 가교제와 하나 이상의 카르복실기 및/또는 다당류 기반 폴리머의 카르복사미드기 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합을 포함하는 다당류(polysaccharide) 기반 폴리머를 포함하고, 3.2 보다 큰 서지 지수 값, 2900 보다 큰, 예를 들어 3000인 용량 지수 값을 나타내는 고흡수성 폴리머(SAP)의 실시예들이 개시된다.
또한, 다당류 기반 폴리머의 둘 이상의 카르복실기와 가교제 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합을 포함하는 다당류 기반 폴리머를 포함하고, 서지 지수가 3.2보다 큰 고흡수성 폴리머(SAP)의 실시예들을 개시한다.
또한, 가교제와 다당류 기반 폴리머의 둘 이상의 카르복실기 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합, 가교제와 다당류 기반 폴리머의 둘 이상의 카르복사미드기 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합, 또는 가교제와 다당류 기반 폴리머의 카르복실기 및 카르복사미드기 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합을 포함하는 다당류 기반 폴리머를 포함하고, 고흡수성 폴리머의 작용기는 적어도 부분적으로 중화되고, 용량 지수 값은 2900 보다 큰 값을 나타내는, 고흡수성 폴리머(SAP)의 실시예들이 개시된다.
또 다른 추가 실시예로서, 본 개시 내용에 따른 SAP의 실시예를 포함하는 흡수 제품의 실시예를 개시한다.
또한, 본 명세에서 설명된 SAP의 실시예의 제조방법의 실시예가 개시된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 카르보닐-함유 모노머를 중화제와 조합하여 제 1혼합물을 제공하는 단계;
다당류-함유 폴리머 전구체를 제1혼합물에 첨가하여 다당류 기반 폴리머를 제공하는 단계;
다당류-함유 폴리머를 가교제와 조합하여 제 2 혼합물을 형성하는 단계:
고흡수성 폴리머 용액을 제공하기 위해, 가교제와 다당류 기반 폴리머의 카르복사미드기 및/또는 카르복실기 사이에 하나 이상의 가교를 형성하도록, 제 2 혼합물을 처리하는 단계;
건조된 고흡수성 폴리머를 제공하기 위해, 고흡수성 폴리머 용액을 건조하는 단계; 및 고흡수성 폴리머를 제공하기 위해, 건조된 고흡수성 폴리머를 입자로 분쇄하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 전술한 목적, 다른 목적 및 기술적 특징은 후술할 상세할 설명에서 더욱 명확히 설명한다.
I. 용어 개요
이하의 용어 설명은 본 개시 내용을 잘 설명하고, 당업자가 본 개시 내용을 실시하는 것을 안내하기 위해 제공된다. 본 명세서에서 사용된 “포함하는”은 “포함하는”을 의미하고, 단수 형태의 “하나”, “하나의” 또는 “그”는 문맥에서 명백하게 다른 경우를 지시하지 않는 한 복수 참조를 포함한다. 용어 “또는”은 문맥이 달리 명시하지 않는 한, 언급된 대체 요소의 단일 요소 또는 둘 이상의 요소의 조합을 의미한다.
달리 설명되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기재된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 물질이 본 개시 내용의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 물질이 아래 기재된다. 재료, 방법, 및 예는 달리 표시되지 않는 한 하나의 예시일 뿐이며, 제한하려는 의도가 아니다. 본 개시 내용의 다른 특징은 다음의 상세한 설명 및 청구범위로부터 명백하다.
달리 명시되지 않는 한, 명세서 또는 청구 범위에 사용된 성분, 분자량, 백분율, 온도, 시간 등의 양을 표현하는 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 변형된 것으로 이해해야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 암시적 또는 명시적으로 명시된 수치 매개 변수는 원하는 특성 및/또는 표준 테스트 조건/방법 하에서 검출 한계에 따라 달라질 수 있는 근사 값이다. 실시예를 논의된 선행 기술과 직접적이고 명시적으로 구별할 때, 실시예의 수치는 "약"이라는 단어가 인용되지 않는 한 근사 값이 아니다. 또한, 여기에 언급된 모든 대안이 등가물은 아니다.
본 개시 내용의 다양한 실시예의 검토를 용이하게 하기 위해, 특정 용어에 대한 다음 설명이 제공된다. 특정 작용기 용어에는 정의된 작용기가 결합된 공여체 화합물에 또는 내부에 어떻게 부착되는지를 보여주기 위해 사용되는 기호 "-"가 포함된다.
본 개시 내용의 다양한 실시예의 검토를 용이하게 하기 위해, 다음에서 특정 용어에 대한 설명이 제공된다.
지방족: 하나 이상의 탄소 원자 내지 50개의 탄소 원자 (C1-50), 예를 들어 1 내지 25개의 탄소 원자 (C1-25), 또는 1 내지 10개의 탄소 원자 (C1-10)를 가지는 탄화수소 그룹으로, 알칸(또는 알킬), 알켄(또는 알케닐), 알킨(또는 알키닐), (이의 고리형 버전 포함)을 포함하고, 추가로 직쇄 및 분지쇄 배열을 포함하고, 모든 입체 및 위치 이성질체도 포함한다.
방향족: 달리 명시되지 않는 한, 하나 이상의 고리가 방향족인 단일 고리(예, 페닐) 또는 다중 축합 고리를(예, 나프틸, 인돌릴 또는 파라졸로피리디닐) 갖는 5 내지 15개의 고리 원자의 고리형, 공액 그룹 또는 부분; 적어도 하나 이상의 고리이고, 선택적으로 연속적이고, 비편재화된 π- 전자 시스템을 갖는, 다중 축합 고리이다. 일반적으로, 평면에서 벗어난 π- 전자의 수는 H
Figure pct00001
ckel 규칙 (4n+2)에 해당한다. 모 구조에 대한 부착 지점은 일반적으로 축합 고리 시스템의 방향족 부분을 통해 이루어진다. 예,
Figure pct00002
.
그러나, 특정 예에서, 부착 지점이 축합 고리 시스템의 비 방향족 부분을 통하는 것을 나타낼 수 있다. 예,
Figure pct00003
. 방향족 그룹 또는 부분(moiety)은 아릴 기 또는 그 부분과 같이, 고리 내에 탄소 원자만을 포함할 수 있거나, 헤테로 아릴 기 또는 부분(moiety)과 같이, 하나 이상의 고리 탄소 원자들 및 고립 전자 쌍을 포함하는 하나 이상의 고리 헤테로 원자들을(예, S, O, N, P 또는 Si) 포함할 수 있다.
용량 지수: SAP의 물 또는 수성 유체를 흡수하는 전체 능력의 측정 값. 고용량지수는 SAP의 액체 보유 용량의 극대화 값을 반영한다. 용량 지수 값이 높을수록, SAP 또는 SAP를 구성하는 제품이 보유할 수 있는 액체의 양이 많아진다. 더 높은 용량 지수의 SAP를 포함하는 제품은 다른 흡수 물질을 포함하지 않고도 우수한 흡수성을 나타낼 수 있다.
카르복사미드(Carboxamide): -R-C(O)NR'R'', 여기서 R은 메틸렌기 (“CH2”또는 이의 라디칼) 또는 에틸렌기 (“CH2CH2”또는 이의 라디칼)이고 각각의 R'및 R''은 독립적으로 수소, 지방족, 방향족, 헤테로 지방족 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되고; 또는
-R-C(O)NR'M, 또는 -R-C(O)NM2, 여기서 각각의 M은 독립적으로 리튬, 나트륨, 칼륨 등과 같은 1 족 원소로부터 선택된 반대 이온이다.
카르복실: -R-C(O)OH, 여기서 R은 메틸렌기 (“CH2”또는 이의 라디칼) 또는 에틸렌기 (“CH2CH2”또는 이의 라디칼); 또는
-R-C(O)OM, 여기서 각각의 M은 독립적으로 리튬, 나트륨, 칼륨 등과 같은 1 족 원소로부터 선택된 반대 이온이다.
카르보닐-함유 모노머: 하나 이상의 카르보닐기를 포함하는 화합물. 일부 실시예에서, 카르보닐-함유 모노머는 카르복사미드기 또는 카르복실기를 포함한다.
가교제: 다당류계 기반 폴리머, 카르보닐-함유 모노머, 또는 이들의 조합의 작용기에 결합할 수 있는 화합물.
가교: 하나 이상의 화학종의 작용기 또는 두 개의 상이한 화학종 사이에 형성되는 공유결합으로, 예를 들어 다당류 기반 폴리머의 작용기 및 가교제 사이, 동일한 다당류 기반 폴리머 내의 작용기 사이 및/또는 이러한 작용기들 및 가교제 사이, 및/또는 두 개의 상이한 다당류 기반 폴리머의 작용기 사이 및/또는 이러한 작용기 및 가교제 사이 형성되는 공유 결합이다. 가교는 일반적으로 이러한 모이어티(moiety) 사이에 형성된 탄소-탄소 결합을 포함한다.
내부 가교(internally crosslinking): 카르복사미드기를 포함하는 모노머 또는 카르복실기를 포함하는 모노머를 포함할 수 있는, 카르보닐-함유 모노머로 개질된 다당류 화합물의 작용기 사이에서 일어나는 화학반응.
헤테로 지방족: 산소, 질소, 황, 규소, 붕소, 셀레늄, 인, 및 그 산화된 형태로부터 선택될 수 있지만 이에 제한되지 않는, 헤테로 원자를 1 내지 20 개, 예를 들어 1 내지 15개의 헤테로 원자 또는 1 내지 5개의 헤테로 원자를 포함하는 지방족 그룹.
다당류 기반 폴리머: 2개 이상의 사카라이드 단위로 구성된 백본으로 이루어지는 고분자 화합물. 특정 실시예에서, 다당류 기반 폴리머는 옥수수, 쌀, 밀 등과 같은 전분 공급원으로부터 수득된 전분을 포함한다.
고흡수성 폴리머(SAP): 등가 중량보다 더 많은 양의 수성 유체를 흡수할 수 있는 고분자 물질. 일부 실시예에서, SAP는 등가중량의 200 배 이상, 예를 들어 200배 내지 1000배의 양을 흡수할 수 있다. 식염수 용액을 포함하는 일부 실시예에서, SAP는 등가 중량의 10배 이상, 예를 들어 30배 이상을 흡수할 수 있다. 일부 실시예에서, SAP는 플레이크, 탄성체(elastomer), 과립, 섬유, 또는 필름의 형태일 수 있다.
서지 지수(Surge Index): SAP가 물 또는 수성 유체의 초기 흐름을 제어하고 SAP 또는 SAP를 포함하는 제품의 누출을 줄이는 능력의 측정 값. 높은 서지 지수 수치는 SAP가 높은 흡수율을 가지고 있고 SAP가 압력 하에서 상당한 양의 액체를 보유할 수 있음을 나타낸다. 이는 액체가 SAP 또는 SAP를 포함하는 제품에 도입될 때, 액체가 SAP에 의해 빠르게 흡수되고 단단히 고정된다는 것을 의미한다. 서지 지수가 높을수록 흡수 제품에서 SAP의 전반적인 성능이 향상된다.
II. 소개
고흡수성 폴리머(“SAPs”)는 일회용 기저귀, 성인용 요실금 패드 및 브리프, 침대 패드, 고기 패드, 애완 동물 패드 및 생리대와 같은 위생 용품과 같은 흡수성 제품과 같이 다양한 응용 분야에서 사용된다. 이러한 제품에 사용되는 고흡수성 폴리머는 일반적으로 SAP의 특성(이에 따른 성능)과 관련하여 제한된 기능을 가지고 있다.
본 명세서에는 당업계에서 사용되는 SAP와 비교하여 예기치 않게 우수한 특성을 나타내는 새로운 SAP의 실시예가 개시된다. 특정 개시된 실시예에서, SAP는 현재 시장에서 이용가능한 SAP의 값을 초과하는, 원심분리기 보유 용량(또는 “CRC”), 부하 흡수성(또는 “AUL”), 서지 지수 값, 및/또는 용량 지수 값을 나타낸다. 일부 실시예에서, 본원에 기재된 SAP의 실시예는 다양한 위생 제품(예를 들어, 기저귀 및 여성용 위생 제품)에 사용되는 셀룰로오스 섬유의 양을 대체 및/또는 감소시키는데 사용될 수 있고 이에 따라 위생 제품의 관련 두께를 감소시킬 수 있다. 흡수성 제품의 가장 바람직한 특징은 얇음이다. 얇은 기저귀는 입기에 덜 부피가 크고, 옷 안에서 더 잘 맞고, 덜 눈에 띈다. 또한, 물품 포장이 더 콤팩트 하여, 소비자가 기저귀를 쉽게 휴대하고 보관할 수 있다. 포장이 콤팩트해지면 상품 단위당 필요한 선반 공간을 줄일 수 있으므로 제조업체 및 유통업체의 유통 비용이 감소한다.
또 다른 실시예에서, 본원에 기재된 SAP의 실시예는 압력 하에서도, 특히 물 및 식염수 용액과 같은 수성 용액에 대해, 시장에서 현재 이용 가능한 SAP보다 빠른 속도로 더 높은 흡수성을 나타낸다. 겔 차단 경향성이 거의 없거나 전혀 없으며, 기계적으로 견고하고 노화 안정성이 있고, 독성학적 안전하고, 생분해성이다. 특정 개시된 실시예에서, 본 개시된 SAP의 실시예는 비 생분해성 성분 및/또는 환경 독소를 포함하는 성분 또는 부산물로 제조된 합성 SAP와 대조적으로 생분해성 성분을 포함하기 때문에 완전히 생분해성이다. 따라서, 본 명세서에 기술된 SAP 실시예는 기저귀(성인 및 유아용 기저귀), 위생 용품, 유출 봉쇄, 포장 및 건강 관리 패드, 의료용 붕대, 화상 및 상처 관리, 흡수 제품, 포장 재료 및 시스템, 애완 동물 제품, 화재 예방 및 진압 제품, 밀봉 및 누출 방지 제품, 등의 다양한 일회용 흡수 용품에 사용하기에 적합하다.
III. SAP 실시예(embodiments)
본원에 기술된 SAP 실시예는 다당류 기반 폴리머(또는 복수의 다당류 기반 폴리머) 포함하는 고 분자량 SAP이며, 여기서 다당류 기반 폴리머는 SAP를 형성하기 위해 가교를 촉진하는 카르복실기 및/또는 카르복사미드기를 포함한다. 일부 실시예에서, 다당류 기반 폴리머의 적어도 일부는 가교 결합되지 않는다. 일부 실시예에서, 다당류 기반 중합체는 천연 상태에서 카르보닐-함유 기를 포함하지 않지만, 다당류 기반 폴리머 골격에 공유 결합되는 복수의 카르보닐- 함유 기(예, 카르복실기 및/또는 카르복사미드기)를 포함하도록 변형될 수 있는 다당류로부터 수득될 수 있다. 이러한 다당류 기반 폴리머의 예시적인 실시예는 쌀, 옥수수, 밀, 카사바 또는 이들의 조합과 같은 임의의 적절한 전분 공급원으로부터 수득 또는 유도될 수 있는 전분-기반 폴리머; 아밀로스; 아밀로펙틴; 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체; 구아, 케럽, 콩, 밀가루 등에서 얻은 폴리갈락토만난과 같은 폴리갈락토만난; 또는 이들의 임의의 조합을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 전분 기반 폴리머의 공급원에 따라 존재하는 아밀로스의 양은 폴리머의 중량을 기준으로 20% 내지 25%의 범위가 될 수 있으며, 아밀로펙틴의 양은 폴리머의 중량을 기준으로 75% 내지 80%의 범위일 수 있다. 일부 특정한 개시된 실시예에서, 다당류 기반 폴리머는 전분 기반 화합물이고, 여기서 전분-기반 폴리머 골격은 전분 기반 폴리머 골격에 하나 이상의 카르보닐-함유 모노머를 그라프팅(grafting)하여 도입된 하나 이상의 카르보닐-함유 작용기(예를 들어, 카르복실기 및/또는 카르복사미드기)로 작용화 된다. 또 다른 실시예에서, 개시된 고 분자량 SAP를 형성하는데 사용되는 다당류 기반 폴리머는 자연적으로(즉, 긍정적인 화학적 변형 없이) 하나 이상의 카르복실기를 포함하고 따라서 카르보닐-함유 모노머의 그라프팅을 필요로 하지 않을 수 있는 다당류이다. 이러한 폴리머의 예시적인 실시예는 잔탄, 알기네이트, 아라비아 고무 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 본원에 개시된 SAP는 팽창 다당류와 같은, 카르복실이 없는 다당류를 카르복실기를 포함하는(또는 변형된) 다당류의 양을 기준으로, 10 중량% 내지 30 중량%, 예컨대 10 중량% 내지 20 중량%, 또는 10 중량% 내지 15 중량% 범위의 양으로 첨가하여 변형될 수 있다. 일부 실시예에서, SAP는 카르보닐-함유 모노머(또는 그의 폴리머 또는 코폴리머)가 그라프팅된 전분-기반 폴리머로 구성되거나 본질적으로 구성된다. 일부 실시예에서, SAP는 전분 기반 폴리머, 가교제 및 하나 이상의 카르보닐 함유 모노머(또는 그의 폴리머 또는 코폴리머) 사이에 형성된 생성물로 구성되거나 본질적으로 구성된다. 특정 개시된 실시예에서, 전분 기반 폴리머는 가공되거나 가공되지 않은 전분이다. 일부 실시예에서, 전분은 가공되고 가공된 옥수수 전분일 수 있다. 이러한 실시예에서, 옥수수 전분은 (예를 들어, 슬러리에서 옥수수 전분을 제트 쿠킹(jet cooking)함으로써) 사전-호화된 옥수수 전분일 수 있다. 특정 개시된 실시예에서, 전분 기반 폴리머는 하기 기재된 바와 같이 많은 수의 카르보닐-함유 모노머 (또는 그의 폴리머 또는 코폴리머)가 그라프팅된 하나 이상의 다당류 사슬을 포함하는 사전-호화 옥수수 전분이다.
특정 개시된 실시예에서, 다당류 기반 폴리머 골격을 포함하는 SAP는 폴리머 골격에 카르보닐-함유 모노머(또는 그 폴리머 또는 코폴리머)를 그라프트하기 위해, 폴리머를 아크릴산, 아크릴아미드 또는 이들의 조합과 같은 카르보닐-함유 모노머(또는 그 폴리머, 또는 두개 이상의 카르보닐-함유 모노머 사이에 형성되는 코폴리머)와 반응시킴으로써 하나 이상의 카르보닐기(예를 들어, 카르복실기 및/또는 카르복사미드기)를 포함하도록 변형된 전분 기반 폴리머다. 일부 실시예에서, 다당류 기반 폴리머 골격은 다당류 기반 폴리머의 작용기의 90% 이상이, 예를 들어 90% 내지 100%의 작용기 또는 95% 내지 100%의 작용기, 또는 99%의 작용기, 카르보닐-함유 모노머와 반응하여, 다당류 기반 폴리머에 카르복실 및/또는 카르복사미드 부위를 제공하도록, 많은 수의 카르보닐 함유 모노머로 작용화 될 수 있다. 상이한 카르보닐-함유 모노머를 이용하는 일부 실시예에서, 카르복실- 및/또는 카르복사미드-함유 다당류 기반 폴리머는 상이한 카르보닐-함유 모노머에 상응하는 상이한 양의 카르복실기 및/또는 카르복사미드기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 아크릴산과 아크릴아미드의 혼합물을 사용하여 다당류 기반 폴리머를 기능화한다. 이러한 실시예에서, 아크릴산 대 아크릴아미드의 양은 100:0 내지 50:50(아크릴산:아크릴아미드) 범위, 예를 들어, 90:10 내지 50:50(아크릴산:아크릴아미드), 또는 80:20 내지 50:50(아크릴산:아크릴아미드), 또는 75:25 내지 50:50(아크릴산:아크릴아미드), 또는 70:30 내지 50:50(아크릴산:아크릴아미드), 또는 60:40 내지 50:50(아크릴산:아크릴아미드) 범위일 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서, 아크릴산으로부터 다당류 기반 폴리머에 도입된 카르복실기 대 아크릴아미드로부터 다당류 기반 폴리머에 도입된 카르복실기의 비율은 2:1(카르복실레이트기: 카르복사미드기)이다. 다른 개시된 실시예에서, 카르복실기는 다당류 기반 폴리머에 존재하는 하나 이상의 하이드록시기를 적합한 산화제, 예를 들어, 다만 이에 제한되지 않는, 세륨(IV)염(예를 들어, 세륨 질산 암모늄), 과황산염(예를 들어, 과황산 암모늄, 과황산 나트륨, 등), 과산화물(예를 들어, 과산화철, 철 암모늄 설페이트-과산화수소 등), 과망간산 염(예를 들어, 과망간산 칼륨, 과망간산 바나듐, 과망간산 망간, 등); 또는 이들의 조합으로 산화시킴으로써 도입될 수 있다.
예시적 실시예에서, 다당류 기반 폴리머는 쌀, 밀, 옥수수 또는 기타 식물 공급원으로부터 수득한 전분과 같은 전분이다. 일부 실시예에서, 전분은 사전-호화 전분이다. 전분은 아크릴산, 아크릴아미드, 또는 이들의 조합(도는 폴리머 또는 코폴리머)으로 상기 논의된 바와 같이 변형될 수 있다. 본 명세서에 기술된 SAP 실시예는 500,000 내지 1,000,000 (원자량), 600,000 내지 1,000,000 (원자량), 또는 700,000 내지 1,000,000 (원자량) 또는 800,000 내지1,000,000 (원자량) 또는 900,000 ~ 1,000,000 (원자량)과 같은, 400,000 내지 1,000,000 (원자량) 범위의 분자량 값을 갖는다. 일부 실시예에서, SAP 실시예는 500,000 내지 600,000 (원자량), 또는 600,000 내지 700,000 (원자량), 또는 700,000 내지 800,000 (원자량) 범위의 분자량을 갖는다. 특정 개시된 실시예에서, SAP의 분자량은 기체상 크로마토그래피 및/또는 질량 분석법을 사용하여 결정될 수 있다. 특정 독립적인 실시예에서, SAP는 카르복시메틸셀룰로오스가 아니거나 이를 포함하지 않는다. 대표적인 실시예에서, SAP는 사전-호화 옥수수 전분의 작용기(예를 들어, 하이드록시기)의 적어도 일부가 카르복시-함유 기, 카르복사미드-함유 기, 또는 이들의 조합과 같은, 카르보닐-함유 기로 전환된 사전-호화 옥수수 전분을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 구성된다.
일부 실시예에서, 가교제는 SAP 실시예를 형성하는데 사용될 수 있는데, 그러한 가교제는 임의의 비-작용화된 다당류 기반 폴리머, 카르보닐-함유(예를 들어, 카르복실-함유 및/또는 카르복사미드-함유) 다당류 폴리머, 또는 그 조합 사이의 분자간 및/또는 분자 내 가교를 가능할 수 있기 때문이다. 따라서, 가교제는 다당류 기반 폴리머의 카르보닐-함유 기 및/또는 두개 이상의 다당류 기반 폴리머의 카르보닐-함유 기 사이의 하나 이상의 가교를 형성함으로써 SAP 구조의 일부가 될 수 있다. 일반적으로, 가교제는 가교제와 다당류 기반 폴리머의 카르보닐-함유 작용기 사이에 형성된 탄소-탄소 결합을 통해 결합된다. 적합한 가교제는 N,N-메틸렌비스아크릴아미드, 비스하이드록시알킬아미드, 포름 알데히드, 이소시아네이트, 에폭시 수지, 아크릴 레이트(예를 들어, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메트)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜(메트)아크릴레이트, 부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 부틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜트아크릴레이트, 글리세린 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 또는 이들의 조합), 트리아릴아민, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 에틸렌 카보네이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 사용될 수 있는 가교제의 적합한 양은 본 명세서에 개시된다.
본 명세서에 기술된 SAP의 실시예는 공지된 SAP로 달성되지 않는 우수한 자유 팽창 값, CRC 값, 서지 지수 값, 및/또는 용량 지수 값을 나타내기 위해 충분한 가교를 나타내는 고 분자량 SAP로 설계된다. 일부 실시예에서, SAP는 2.5 보다 큰 서지 지수 값, 예를 들어 2.7 이상, 또는 3 이상, 또는 3.1 이상, 또는 3.2 이상, 또는 3.3 이상, 또는 3.4 이상, 또는 3.5 이상, 또는 3.6 이상의 값을 나타낼 수 있다. 특정 개시된 실시예에서, SAP는 3.6의 서지 지수 값을 나타낸다. 서지 지수는 CRC를 결정하고 이를 Vortex속도로 나누어 계산한다. CRC 및 Vortex 속도는 본 개시 내용의 실시예 섹션에 기재된 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
일부 실시예에서, SAP는 2900 보다 큰 용량 지수 값, 예를 들어 3000 이상, 3200 이상, 3400 이상, 3600 이상, 3800 이상, 4000 이상, 4200 이상, 4400 이상, 4600 이상, 4800 이상과 같은 값을 나타낼 수 있다. 특정 개시된 실시예에서, SAP는 4600 내지 4800 사이의 용량 지수 값, 예를 들어 4650 내지 4800, 또는 4700 내지 4800, 또는 4750 내지 4800의 용량 지수 값을 나타내며, 대표적인 용량 지수 값은 4712이다. 용량 지수는 CRC를 결정하고 자유 팽창(Free Swell)을 곱하여 계산한다. CRC 및 자유 팽창에 대한 값은 본 개시 내용의 실시예 섹션의 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
특정 개시된 실시예에서, 사전-호화 전분, 아크릴산 및 N,N-메틸렌비스(아크릴아미드)의 조합으로부터 형성된 대표적인 SAP를 그 특성에 대해 평가 하였다. 일부 실시예에서, 이러한 대표적인 SAP는 중화되지 않고 일부 실시예에서 400,000 내지 1,000,000, 예를 들어 400,000 내지 700,000 또는 400,000 내지 600,000 범위의 분자량 값을 갖는다. 추가 실시예에서, 이 대표적인 SAP는 중화된다. 특정 개시된 실시예에서, 이 SAP는 표면-가교되지 않는다. 이 대표적인 SAP는 본 출원의 실시예 섹션의 표 1에 요약된 바와 같이, 현재 시판 중인 전분 기반 SAP 및 비-전분 기반 SAP의 서지 지수 값의 두배 이상 높은 서지 지수 값을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 전분, 아크릴산, 아크릴아미드 및 N,N-메틸렌비스(아크릴아미드의 조합으로 형성된 대표적인 SAP를 그 특성에 대해 평가했다. 일부 실시예에서, 사용되는 아크릴산의 양은 100:0 내지 51:49 범위, 예컨대 100:0 내지 75:25 범위의 아크릴산: 아크릴아미드의 비를 제공하기 위해 아크릴아미드보다 더 많다. 일부 실시예에서, 이 대표적인 SAP는 50:50의 아크릴산: 아크릴아미드의 비를 사용하여 제조되었다. 이 대표적인 SAP는 중화제, 특히 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 또는 이들의 조합으로 중화된다. 특정 개시된 실시예에서, 이 SAP는 표면 가교되지 않는다. 이 대표적인 SAP는 이는 본 출원의 실시예 섹션의 표 1에 요약된 바와 같이, 현재 시판중인 비 전분 기반 및 전분 기반 SAP의 높은 용량 지수 값의 거의 두 배에 가까운 높은 용량 지수를 제공한다.
IV. 방법
A. SAP 실시예의 제조방법
본 명세서에 SAP를 제조하는 방법의 실시예가 개시된다. 이러한 방법 실시예는 우수한 원심분리기 보유 용량 (CRC) 및 부하 흡수성 (AUL)을 가지면서, 종래의 SAP에 비해 향상된 흡수율을 갖는 SAP의 실시예를 제조하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 방법은 하나 이상의 카르보닐-함유 모노머(또는 그 폴리머 또는 그 코폴리머)를 포함하는 제1 혼합물을 다당류 기반 폴리머 및 가교제와 조합하여 제2 혼합물을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이어서 제2혼합물은 가교제 및 다당류 기반 폴리머 사이 하나 이상의 가교를 형성하기 위해 처리될 수 있다. 특정 개시된 실시예에서, 사용된 다당류 기반 폴리머의 양은 5 중량% 내지 75 중량%, 5 중량% 내지 65 중량%, 5 중량% 내지 55 중량%, 5 중량% 내지 45 중량% 와 같이, 5 중량% 내지 85 중량% (건조된SAP의 총 중량을 기준으로)의 범위일 수 있다. 특정 개시된 실시예에서, 다당류 기반 폴리머의 양은 45 중량%를 넘지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 카르보닐-함유 모노머의 양은 20 중량% 내지 50 중량%, 30 중량% 내지 50 중량%, 40 중량% 내지 50 중량% 와 같이, 20 중량% 내지 60 중량%(건조된 SAP의 총 중량을 기준으로)의 범위일 수 있다. 가교제는 0.001 중량% 내지 1 중량%(카르보닐-함유 모노머의 총 중량을 기준으로), 예를 들어, 0.03 중량% 내지 0.4 중량%, 0.05 중량% 내지 0.3 중량%, 0.1 중량% 내지 0.3 중량%, 0.1 중량% 내지 0.7중량%, 0.1 중량% 내지 0.5 중량%의 범위의 양으로 포함될 수 있다. 전분 폴리머를 사용하는 특정 개시된 실시예에서, 사용되는 가교되는 가교제의 양은 0.7중량%와 같이, 1 중량%만큼 높을 수 있으며, 이는 당업계의 다른 SAP에 의해 달성되지 않는, 증가된 흡수율에 기여할 수 있다. 일부 실시예에서, 1000부(parts) 총 카르보닐-함유 모노머에 대해 1부 가교제가 사용된다. 이 비율은 더 많은 가교제를 추가하여 카르보닐-함유 모노머로부터 형성되는 분자 측쇄 길이를 증가시키는 것과 같이, 가교의 양을 최대화하기 위해, 또는 SAP로 인한 겔의 흡수성 및/또는 부드러움을 증가시키기 위해 조정될 수 있다.
특정 실시예에서, 다당류 기반 폴리머, 카르보닐-함유 모노머(또는 그로부터 형성된 폴리머 또는 코폴리머), 및 가교제는 중합이 일어나고 SAP를 형성하고, SAP의 사전 팽창을 촉진하기에 충분한 조건 하에, 일반적으로 수용액에서, 혼합되도록 허용된다. 일부 실시예에서, 방법은 중합을 촉진하기 위해 개시 단계를 사용하여 다당류 기반 폴리머 및 가교제의 혼합물을 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 이는 열처리 (예를 들어, 혼합물에 열을 가하는 것) 또는 UV-유도 광중합을 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 개시제가 라디칼 형성(즉, 열처리 또는 기타 라디칼-형성 처리)을 통해 중합을 촉진하는데 사용되는 일부 실시예에서, 개시제는 혼합물에 첨가되고, 이는 아조 개시제(예, 아조비스이소부티로니트릴), 과산화물 개시제(예, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 벤조일 과산화물, 메틸 에틸 케톤 과산화물 등), 산화 환원 개시제 (예, 과황산 암모늄, 과황산 칼륨 등), 유기-할로게나이드 개시제 (예, 알릴 브로마이드, p-메틸 벤질 브로마이드, 이소프로필 요오다이드 등), 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택될 수 있다. 이러한 실시예에서, 개시제의 활성을 촉진하기 위해 열을 가할 수 있다. 따라서, 개시제가 첨가된 혼합물은 75 ℃ 내지 90 ℃, 77 ℃ 내지 85 ℃, 78 ℃ 내지 80 ℃ 과 같이, 70 ℃ 이상 범위의 온도에 도달할 때까지 가열될 수 있다. UV-유도 광중합 단계를 이용하는 실시예에서, 아세토페논 (또는 그 유도체, 예를 들어, 디에톡시 아세토페논, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐 프로판-1-온, 벤질 디메틸 타르, 4-(2-하이드록시 에톡시)페닐-(2-하이드록시)-2-프로필 케톤, 1-하이드록시 시클로 헥실 페닐 케톤 등), 벤조인 (또는 벤조인 메틸 에테르, 벤조일 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르와 같은 이의 유도체), 벤조 페논(또는 o-벤조일 메틸 벤조에이트, 4-페닐 벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸-디페닐 설파이트, (4-벤조일 벤질)트리메틸 암모늄 클로라이드 등과 같은 그 유도체), 티오크산톤 화합물, 아실 포스핀 옥사이드 유도체 (예를 들어, 비스 (2,4,6-트리메틸 벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드, 디페닐(2,4,6-트리메틸 벤조일)-포스핀 옥사이드 등), 아조 화합물(예를 들어, 2-하이드록시 메틸 프로피오니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸-N-[1,1-비스(하이드록시메틸)-2-하이드록시에틸]프로피온아미드) 등), 또는 이들의 임의의 조합과 같은, 광개시제가 사용될 수 있다. 개시제를 사용한 일부 실시예에서, 개시제는 (카르보닐-함유 모노머의 총 중량을 기준으로) 0.01 중량% 내지 0.5 중량%, 0.01 중량% 내지 0.3 중량% 또는 0.014 중량% 내지 0.1 중량%와 같은, 0.01 내지 1.0 중량%의 범위로 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 개시제의 양은 옥수수 전분 500 부에 대해 개시제 1부일 수 있다. 일부 실시예에서, 더 적은 양의 개시제가 비교적 적은 수의 측쇄를 갖는 고 몰질량 폴리머를 생성할 수 있다. 더 많은 양의 개시제가 사용될수록, 일반적으로 많은 작은 사슬이 생성된다. 소량의 가교 결합을 포함하는 높은 몰질량을 갖는 SAP는 더 많은 양의 액체를 흡수할 수 있는 반면, 낮은 몰질량의 SAP는 부분적으로 물/액체 용해될 수 있다.
일부 실시예에서, 다당류 폴리머, 카르보닐-함유 모노머, 가교제 및 개시제를 반응시켜 형성된 SAP는 중화단계에 노출될 수 있고, 이에 의해 중합을 거치지 않은 카르보닐-함유 모노머의 잔류량이 중화될 수 있다. 또 다른 일부 추가적 실시예에서, 자체 중합되지 않은 다당류 SAP에 그라프트된 산성 카르복실기 또한 중화될 수 있다. 그러나, 중화 단계는 선택적이며 본 개시 내용의 특정 방법 실시예의 필수적 단계가 아니다. 특히 개시된 실시예에서, 중화 단계는 SAP(잔류 자유 카르보닐-함유 모노머를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는)를 포함하는 용액을 금속 수산화물, 금속 탄산염, 아민 또는 이들의 조합과 같은, 중화제에 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 중화 단계는 방법의 제1단계로서 사용될 수 있다. 그런 실시예에서, 카르보닐-함유 모노머는 중화제의 수용액과 결합된다. 이는 전체적 또는 부분적 중화를 초래할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1단계로 중화 단계를 사용하는 것은 다당류 기반 폴리머, 가교제 및/또는 개시제와 결합될 수 있는 카르보닐-함유 모노머(또는 둘 이상의 상이한 카르보닐-함유 모노머가 사용되는 경우, 코폴리머)의 폴리머를 형성하는 것을 용이하게 한다. 적합한 금속 수산화물은 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 암모늄으로부터 선택될 수 있고, 적합한 금속 탄산염은 탄산 나트륨, 탄산 칼륨, 중탄산 나트륨, 중탄산 칼륨으로부터 선택될 수 있다. 특히, 개시된 실시예에서, SAP의 산성 카르복실기는 70% 내지 95%, 또는 75% 내지 95%와 같이, 50% 내지 95%의 카르복실기가 중화되도록 중화된다.
일부 실시예에서, 더 적은 양의 개시제는 비교적 적은 수의 측쇄를 갖는 높은 몰질량 폴리머를 생성할 수 있다. 더 많은 개시제가 사용되는 경우, 일반적으로 다수의 작은 사슬이 형성된다. 소량의 가교를 포함하는 더 높은 몰질량을 가진 SAP는 더 많은 양의 액체를 흡수할 수 있는 반면, 더 낮은 몰질량을 가진 SAP는 부분적으로 물/액체 용해될 수 있다.
중합(및 임의의 중화 단계(들) 및/또는 사전 팽창 단계) 후에, SAP는 낮은 잔류 수분 함량을 갖도록 건조되고 또한 SAP 입자를 제공하기 위해 분쇄 단계에 노출될 수 있다. 특정 개시된 실시예에서, 건조 및 분쇄는 일반적으로 사전 팽창 이후에 발생한다. 또 다른 실시예에서, 건조 및 분쇄는 사전 팽창 없이 일어날 수 있다. 건조는 단순히 잔류 물을 증발시키거나 또는 긍정적인(affirmative) 건조 공정, 예를 들어, 조사 건조 (예를 들어, 적외선 건조), 전자레인지 사용에 의한 것 같은 고주파 건조, 진공 건조, 동결 건조 또는 분무 건조를 사용함으로써 수행될 수 있다. 또 다른 일부 실시예에서, 박막 건조 공정 (예를 들어, 이축 캔 건조기를 사용함으로써), 판 건조 공정 (예를 들어, SAP를 다중 층의 판에 로딩하고 이를 열풍이 순환하는 건조 챔버에 배치함으로써), 캔 건조기를 사용하는 회전 드럼 공정 또는 컨베이어 벨트 공정 (또는 “벨트 건조” 공정)에 의한 것이고, 여기서 원형 컨베이어의 여러 구멍이 있는 트레이가 터널에 적재되고 SAP는 터널을 통과하는 동안 트레이 구멍을 통해 뜨거운 공기를 불어서 건조된다. SAP는 일반적으로 SAP의 잔류 수분 함량이 예를 들어, 0 중량% 내지 15 중량%, 0 중량% 내지 10 중량% 와 같이, 0 중량% 내지 30 중량% 이하의 범위가 되도록 건조된다.
일부 실시예에서, 건조 단계는SAP를 건조하기에 충분한 온도이나, SAP의 내부 가교를 개시하지 않는 온도에서 SAP를 건조시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, SAP는 70 ℃ 내지 150 ℃, 80 ℃ 내지 120 ℃, 또는 90 ℃ 내지 100 ℃ 와 같이, 50 ℃ 내지 180 ℃ 범위의 온도에서 건조될 수 있다. 특정 개시된 실시예에서, SAP는 100 ℃ 내지 150 ℃, 또는 70 ℃ 내지 100 ℃의 범위의 온도에서 건조된다. 일부 실시예에서, SAP는 SAP를 건조하기에 충분한 시간이나, 또한 SAP의 내부 가교를 피할 수 있는 시간 동안 건조될 수 있다. 일부 실시예에서, SAP는 30분 내지 4시간, 30분 내지 3시간, 또는 30분 내지 2시간과 같이 20분 내지 5시간의 범위의 시간 동안 건조된다. 특정 개시된 실시예에서, 건조 단계는 외부 압력에 대하여 비등한 흡수성과 결합된 상당히 높은 흡수 및 보유 능력을 갖는 SAP 실시예를 제공하도록 80 ℃ 내지 100 ℃의 범위의 온도로 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 분쇄 단계를 사용하여 SAP입자를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 분쇄 단계는 절단 도구를 사용하여 더 짧은 겔 압출물로 분할될 수 있는 겔 압출물을 형성하기 위해 브레이커 플레이트를 통해 SAP를 가압하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 분쇄 단계는 겔 부피에 대해 겔 표면적의 비율을 확대하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 건조 단계는 건조 단계에서 필요한 에너지 출력 및 시간을 상당히 줄일 수 있으며 일부 실시예에서는 분쇄 이후에 일어날 수 있다. 다른 실시예에서, 건조는 분쇄 전에 일어날 수 있다. 일부 실시예에서, 입자 크기 분포를 설정하기 위해 선택적 스크리닝 단계가 사용될 수 있으며, 입자 크기 분포는 70 μm 내지 2000 μm, 또는 150 μm 내지 850 μm 과 같은, 10 μm 내지 3000 μm의 범위일 수 있다. 3000 μm 보다 큰 SAP입자는 추가 분쇄에 노출될 수 있으며 10 μm 미만의 SAP입자는 재활용될 수 있다.
또 다른 추가 실시예에서, 방법은 사전 팽창된 SAP 입자에 대해 표면 가교 단계를 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 표면 가교단계는 표면-가교제에 사전 팽창된 SAP 입자를 노출시키는 것을 포함할 수 있고, SAP입자를 스프레이 코팅하여 SAP 입자의 표면에 적용될 수 있다. SAP의 입자의 표면에 표면-가교제를 코팅함으로써 표면에서만 고분자를 가교 결합시키고 표면-가교제가 SAP 입자의 코어에 침투하는 것을 방지할 수 있다. 일부 개시된 실시예에서, 표면-가교제를 포함하는 수용액은 SAP 입자 표면으로 분무된다. 용액은 표면-가교제를 다당류를 기준으로 0.1 중량% 내지 20 중량%, 0.1 중량% 내지 15 중량%, 0.1 중량% 내지 10 중량% 또는 0.1 중량% 내지 5 중량% 와 같이, 0.01 중량% 내지 30 중량%의 범위의 양으로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 용액은 표면-가교제를 20 중량% 또는 5 중량% 포함한다. 일부 실시예에서, 용액은 아세톤, 에탄올, 프로판올, 2-프로판올, 글리세롤, THF, 디옥산, 폴리알킬렌 글리콜(예, 폴리에틸렌 글리콜), 폴리비닐 알코올 및 폴리 아크릴산과 같은, 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 표면-가교제는 수용성이고 일반적으로 수용액에서 카르복실기, 하이드록시기, 및/또는 카르복사미드기와 반응할 수 있는 적어도 2개 이상의 작용기 또는 작용성을 포함한다. 일부 실시예에서, 표면-가교제는 유기 화합물 또는 금속 양이온 (예를 들어, 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 철, 크롬, 세륨, 지르코늄, 코발트 등의 양이온으로, 수산화 칼슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화철, 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 염화 알루미늄, 염화철과 같은 염에 의해 제공될 수 있는 양이온)일 수 있다. SAP의 아민 및/또는 하이드록시기와 반응할 수 있는 표면-가교제로 사용될 수 있는 유기 화합물의 예시는 디알데히드, 이무수 물, 폴리아민, 폴리산, 이염화물 및 이들의 조합을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. SAP의 카르복실기와 반응하는데 사용될 수 있는 표면-가교제의 예시는 글리콜 화합물(예, 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세롤, 폴리글리세롤, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글릴콜, 트리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜), 폴리(에틸렌 글리콜) 디글리시딜 에테르, 폴리(프로필렌 글리콜)디글리시딜 에테르, 에피클로로히드린 치환 화합물, 메틸-에피클로로히드린 치환 화합물, 폴리아민 에피클로로히드린 부가물, 폴리에틸렌-폴리아민-에피클로로히드린 부가물, 하이드록시 말단 옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 공중합체, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 지방산 에스테르, 당, 당 유도체, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 유도체, 폴리옥시에틸렌라놀린 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하고, 다만 이에 제한되지 않는다. 특정 개시된 실시예에서, 표면-가교제는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트, 트리에틸렌 트리아민, 폴리에틸렌 아민, 2,2-비스하이드록시메틸부탄올-트리스[3-(1-아진디닐) 프로피오네이트], 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민, 프로판 디올 부탄 디올, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 만니톨, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리올 및 소르비톨로부터 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 표면 가교는 열을 사용하여 촉진될 수 있다. 일부 실시예에서, 표면-가교제로 표면 코팅된 SAP 입자는 100 ℃ 내지 200 ℃, 125 ℃ 내지 175 ℃ 또는 125 ℃ 내지 150 ℃ 과 같은 90 ℃ 내지 250 ℃의 범위의 온도에서 가열된다. 특정 개시된 실시예에서, 표면-가교제로 표면 코팅된 SAP입자는 155 ℃ 내지 200 ℃ 또는 160 ℃ 내지 200 ℃ 과 같이, 150 ℃ 내지 200 ℃ 또는 그 이상의 범위의 온도 범위에서 가열된다. 일부 실시예에서, 표면 가교 단계는 SAP 입자의 표면에서만 SAP의 가교를 허용하기에 충분한 시간 동안 발생하도록 허용된다. 일부 실시예에서, 표면 가교 단계는 5분 내지 40분, 또는 10분 내지 20분과 같이, 1분 내지 60분의 범위의 시간 동안 발생하도록 허용된다. 특정 개시된 실시예에서, 표면 가교 단계는 가열 유무에 관계없이 10분 내지 20분 동안 진행된다.
충분한 표면 가교가 일어난 후, 표면 가교된 SAP는 SAP의 표면 가교의 안정성/강도를 증가시키기 위해 건조된다. 건조는 SAP의 흡수 특성을 저하시키거나 다른 방식으로 해로운 영향을 미치지 않고, 원하는 정도의 건조를 유발하기에 충분한 조건에서 발생할 수 있고, 위에서 설명한 것과 같이 SAP가 사전 팽창된 후 SAP를 건조시키는데 사용된다.
또 다른 추가 실시예에서, 방법은 SAP를 무기 또는 유기 2차 가교제로 코팅하는 것을 포함할 수 있다. 특정 개시된 실시예에서, 이 코팅 단계는 표면 가교 단계 전에 수행될 수 있다. 이러한 실시예에서, 2차 가교제의 수용액이 준비된다. SAP를 이 혼합물에 첨가하고 물과 2차 가교제가 SAP 외부 표면에 적어도 일부를 침투하여 부드럽게 할 수 있도록 충분한 시간 동안 용액에 보관한다. 그 후 SAP를 건조시킨다. 일부 실시예에서, 이 방법에 사용된 2차 가교제는 상술한 바와 같은, 표면 가교를 위해 사용되는 것들로부터 선택될 수 있다.
B. 사용 방법
본 명세서에 설명된 SAP 실시예는 기저귀(성인 및 아기 기저귀), 위생용품, 유출 방지, 포장 및 건강 관리 패드, 의료 붕대, 화상 및 상처 관리, 흡수성 제품 포장 재료 및 시스템, 애완 동물 및 동물 제품, 화재 예방 및 진압, 밀봉 및 누출 방지 제품, 전선 피복, 개스킷, 임시 플러그, 건축 제품 등과 같은 다양한 응용 분야에서 사용하기 적합한 우수한 특성을 가지고 있다. 특정 개시된 실시예에서, SAP 실시예는 실질적으로 추출 성분이 없어, 추출 성분이 200 PPM, 150 PPM, 100 PPM, 1 PPB 미만, 50 PPB 미만 또는 200 PPB미만으로 존재한다. 특정 개시된 실시예에서, 본원에 기술된 SAP 실시예는 수성 기반 유체와 같은 다양한 유체를 흡수하는데 사용될 수 있는 임의의 물품에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, SAP의 실시예는 흡수 패드(예를 들어, 고기 패드, 음식 패드, 침대 패드 등); 상처 관리 제품(예를 들어, 붕대, 압박 패드, 거즈 패드, 화상 관리 제품 등); 포장 제품과 같은 다른 흡수성 물품에 사용될 수 있다. 추가적 실시예, SAP 실시예는 모든 치수 및 두께의 섬유, 웨빙(webbing) 및 필름을 형성하는데 사용할 수 있다. 특정 개시된 실시예에서, 본 명세서에 기술된 SAP 실시예는 기저귀 다리 커프(cuff) 및/또는 여성 위생 패드 커프를 형성하는데 사용될 수 있는 탄성 중합체 필름으로 형성될 수 있다.
특정 개시된 실시예에서, 본 명세서에 기술된 폴리머는 기존의 상업적 폴리머가 사용될 때, 일반적으로 기저귀와 같은 위생 제품에 포함되는 셀룰로오스 섬유(또는 “플러프” 또는 “플러프 펄프”)의 대부분의 양을 대체하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에 기술된 SAP 실시예를 포함하는 위생 제품은 수용가능한 성능 특성(예를 들어, 흡수성)을 제공하기 위해 기존 SAP에 필요한 것보다 적은, 10% 내지 50%, 10% 내지 25%, 50% 내지 100%, 또는 25% 내지 100%와 같은, 10% 내지 100% 보다 적은 플러프 펄프를 사용할 것이다.
V. 여러 실시예(embodiments)의 개요
본 명세서에 가교제와 다당류 기반 폴리머의 하나 이상의 카르복실기 및/또는 카르복사미드기 간에 형성된 하나 이상의 가교를 포함하는 다당류 기반 폴리머를 포함하는, 고흡수성 폴리머(SAP)의 실시예가 개시되어 있으며, 여기에서 SAP는 2.7 보다 큰 서지 지수 값 및/또는 2900 보다 큰 용량 지수 값을 갖는다.
또한, 여기에는 가교제와 다당류 기반 폴리머의 하나 이상의 카르복실기 및/또는 카르복사미드기 간에 형성된 하나 이상의 가교를 포함하는 다당류 기반 폴리머를 포함하는, 고흡수성 폴리머(SAP)가 개시되어 있으며, 여기서 SAP는 2.7 보다 큰 서지 지수 값을 갖는다.
상기 실시예 중 어느 하나 또는 모두에서, 두개 이상의 카르복실기는 하나 이상의 카르복실기와 가교제 간의 적어도 하나의 탄소-탄소 결합을 통해 가교제에 결합된다.
위의 실시예들 중 어느 하나 또는 전부에서, 카르복실기는 아크릴산을 갖는 다당류 기반 폴리머와 결합함으로써 제공된다.
상기 실시예들 중 일부 또는 전부에서, SAP는 3.2보다 큰 서지 지수 값을 나타낸다.
상기 실시예들 중 일부 또는 전부에서, SAP는 3.4보다 큰 서지 지수 값을 나타낸다.
상기 실시예들 중 일부 또는 전부에서, SAP는 3.6 보다 큰 서지 지수 값을 나타낸다.
또한, 여기에는 고흡수성 폴리머(SAP)의 실시예가 개시되어 있는데, 이는 가교제 및 다당류 기반 폴리머의 두개 이상의 카르복실기 간 형성된 하나 이상의 가교, 다당류 기반 폴리머의 두개 이상의 카르복사미드기와 가교제 간 형성된 하나 이상의 가교, 또는 다당류 기반 폴리머의 카르복사미드기 및 카르복실기 및 가교제 간 형성된 하나 이상의 가교를 포함하는 다당류 기반 폴리머를 포함하고, SAP의 작용기는 적어도 부분적으로 중화되고 SAP는 2900보다 큰 용량 지수 값을 나타낸다.
일부 실시예에서, 카르복실기는 아크릴산을 갖는 다당류 기반 폴리머와 결합함으로써 제공되고, 카르복사미드기는 아크릴아미드를 갖는 다당류 기반 폴리머와 결합함으로써 제공된다.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, 다당류 기반 폴리머의 카르복실기 및/또는 카르복사미드기는 가교제 및 카르복실기 및/또는 카르복사미드기 간 형성된 탄소-탄소 결합을 통해 가교제와 가교된다.
In any or all of the above embodiments, the SAP exhibits a 용량 지수 값 greater than 3000.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, SAP는 3000 보다 큰 용량 지수 값을 나타낸다.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, SAP는 4000 보다 큰 용량 지수 값을 나타낸다.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, SAP는 4712의 용량 지수 값을 나타낸다.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, SAP의 작용기는 수산화 나트륨으로 중화된다.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, SAP는 입자의 형태이고 입자의 적어도 일부의 외부 표면은 표면 가교가 없는 SAP에 비해 외부 표면에서 더 높은 가교 밀도가 얻어지도록 표면 가교된다.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, 다당류 기반 폴리머는 전분을 포함한다.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, 다당류 기반 폴리머는 사전-호화된 전분을 포함한다.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, 가교제는 N,N-메틸렌비스(아크릴아미드)이다.
상기 실시예 중 일부 또는 전부에서, SAP에 존재하는 모든 추출 성분은 200 PPM 미만의 양으로 존재한다.
또한, 상기 실시예 중 일부 또는 전부에 따른 SAP를 포함하는 흡수 용품의 실시예가 본원에 개시된다.
일부 실시예에서, 흡수 용품은 상기 실시예 중 일부 또는 전부에 따른 SAP이외의 SAP를 포함하는 흡수 용품과 비교하여 10% 내지 100% 더 적은 플러프 펄프를 포함한다.
또한, 상기 실시예 중 일부 또는 전부에 따라 SAP를 제조하는 방법의 실시예가 본원에 개시되며, 이는 다음을 포함한다: 제1혼합물을 제공하기 위해 카르보닐-함유 모노머를 중화제와 조합하는 단계; 제1혼합물에 다당류-함유 전구체를 첨가하여 다당류 기반 폴리머를 제공하는 단계; 제2혼합물을 형성하기 위해 다당류-함유 폴리머와 가교제를 조합하는 단계; SAP 용액을 제공하기 위해 다당류 기반 폴리머의 하나 이상의 카르복사미드기 및/또는 카르복실기와 가교제 간의 하나 이상의 가교를 형성하도록 제2혼합물을 처리하는 단계; 건조된 SAP를 제공하기 위해 SAP 용액을 건조하는 단계; SAP를 제공하기 위해 건조된 SAP를 입자로 분쇄하는 단계.
일부 방법 실시예에서, 가교제는 카르보닐-함유 모노머의 총 양에 기반하여 0.1 중량% 내지 1 중량% 범위의 양으로 사용된다.
상기 방법 실시예의 일부 또는 전부에서, 가교제는 카르보닐-함유 모노머의 총 양에 기반하여 0.1 중량% 내지 0.7 중량% 범위의 양으로 사용된다.
상기 방법 실시예의 일부 또는 전부에서, 제 2 혼합물을 처리하는 단계는 개시제를 첨가하고 그 후 제 2 혼합물을 가열하는 단계를 포함한다.
상기 방법 실시예의 일부 또는 전부에서, 개시제는 과황산 암모늄(ammonium persulfate)이다.
상기 방법 실시예의 일부 또는 전부에서, 표면-가교제로 고흡수성 폴리머 입자를 코팅함으로써 고흡수성 폴리머 입자를 표면-가교하는 단계를 더 포함한다.
또한, 2.7 보다 큰 서지 지수 및/또는 3000 이상의 용량 지수를 갖는 고흡수성 폴리머의 실시예가 본 명세서에 개시된다. 일부 실시예에서, 고흡수성 폴리머는 3.2 초과의 서지 지수 및/또는 4000 이상의 용량 지수를 갖는다.
VI.실시예(Examples)
실시예 1
이 실시예에서는, 전분 기반 SAP와 그 SAP를 만드는데 사용되는 예시적인 방법에 대해 설명한다. 이 실시예에서는, 다음 성분이 사용되었다: 전분(사전-호화), 탈이온수, 빙산 아크릴산, 수산화 나트륨 50%, 황산 암모늄(개시제로 사용), 및 N'N-메틸렌비스아크릴아미드(가교제로 사용).
이 실시예에서, 배치/반 연속 프로세스를 사용하여 SAP를 제조하였다. 공정의 배치 부분은 사전-호화된 전분/탈 이온수 슬러리를 준비하는 것을 포함하고 공정의 반 연속 부분은 특정 양의 사전 호화 전분/ 탈 이온수 슬러리와 함께 다른 성분을 적합한 용기에 첨가하는 것을 포함한다. 중합이 일어나고 생성된 생성물이 건조되고 SAP를 제공하기 위해 건조된 폴리머를 분쇄함으로써 입자가 형성된다.
사전-호화 전분/ 탈 이온수 슬러리의 배치 준비:
사전-호화 전분/ 탈 이온수 슬러리를 만들기 위해 10 파운드의 탈 이온수 대 1 파운드의 사전 호화 옥수수 전분의 비율을 사용하였다. 이 두 가지 성분은 사전-호화된 옥수수 전분의 팽창을 허용하기 위해 적절한 시간 동안 조합되었다. 팽창을 유도하기 위해 가열이 필요하지 않지만, 사전-호화된 옥수수 전분의 추가 팽창이 필요한 경우 가열이 이용될 수 있다. 사전-호화된 옥수수 전분과 탈 이온수로 구성된 탱크에서 일정한 가벼운 교반을 사용하여 사전 젤라틴화 전분/탈 이온수 슬러리의 침전을 허용하지 않고 산소 유입을 방지하였다.
중합 촉진을 위한 반 연속 공정: 적합한 용기(예를 들어, 유리 라이닝된 Pfaudler 반응기)를 불활성 대기(예를 들어, 용기를 N2로 덮음) 하에 유지하고 이 용기에 모든 성분을 첨가한 다음 가열 중합을 촉진하였다.
중합 단계는 다음 두 가지 옵션 중 하나로 수행되었다:
옵션 1: 이 옵션에 따르면, 아크릴산이 중합 공정에 사용되는 용기와 별도의 용기에서 중합된다. 50% 수산화 나트륨 1몰은 80MW(수산화 나트륨의 분자량은 40MW)이고; 빙산 아크릴산 1몰은 72.06MW이다. 이 옵션을 사용하면, 수산화 나트륨 50%의 56중량인, 80MW의 수산화 나트륨의 70%가 별도의 용기에 추가된다. 이 용기에, 50.5 중량의 아크릴산이 되는, 72.06MW의 아크릴산의 70%가 추가된다. 그러면 용기에는 100% 중화된 폴리 아크릴레이트 나트륨이 함유된다. 이어서, 이 100% 중화된 폴리 아크릴레이트를 불활성 분위기로 유지되는 용기에 실질적으로 동시에 또는 순차로, 임의의 순서로 첨가하고, 사전-호화된 전분/ 탈이온수 슬러리 및 남은 30% 잔량의 빙산 아크릴산은 중화된 생성물 70%를 남긴다. 중합 반응은 가교제를 넣고 약간 나중에 개시제를 추가하여 수행된다 (아래 참조).
옵션 2: 이 옵션에서, 불활성 분위기에서 유지된 용기를 사용하여 동일한 용기에 모든 구성 요소를 혼합하였다. 이 용기에, 수산화 나트륨 50%의 56중량인, 80MW의 수산화 나트륨의 70%가 첨가된다. 동일한 반응 용기에, 아크릴산 1몰, 72.06MW이 첨가되었다. 이 둘을 교반을 이용하여 실질적으로 균질한 혼합물을 형성하도록 혼합한 뒤, 70% 중화된 폴리아크릴레이트 나트륨 및 30% 유리 빙산 아크릴산을 수득하였다. 이어서, 다른 구성요소들은 하기와 같이 첨가될 수 있다.
상술한 이 특정 실시예의 옵션2는 단일 용기에서 SAP를 준비하는데 사용되었다. 상술한 바와 같이, 용기는 70%의 사전 중화된 폴리아크릴레이트 나트륨 및 30%의 중화되지 않은 빙산 아크릴산을 함유한다. 이 용기에 N'N 메틸렌비스아크릴아미드 가교제 및 황산 암모늄 개시제와 함께 적절한 양의 사전-호화 전분/ Z 이온수 슬러리를 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 임의의 순서로 첨가하였다. 1000 부의 총 아크릴산에 대해 1 부 가교제가 사용되었다.
중화 반응 중에 일정한 양의 열이 발생하였기 때문에 용기에 30% 아크릴산 및/또는 기타 성분이 추가로 존재하면 온도 상승을 최소로 유지할 수 있다. 반응 온도는 중화 이후, 또는 모든 구성 요소가 용기에 추가된 후 혼합 전에 측정할 수 있다. 온도는 혼합이 완료되고 온도를 172°F (또는 78 °C)로 올리기 직전에 다시 측정할 수 있다.
모든 성분이 용기에 조합된 후, 혼합물을 교반하여 완전히 혼합하고 최소 온도 172 °F로 가열하면서 용액을 지속적으로 혼합하였다. 172 °F에 도달하면, 과황산 암모늄 개시제는 중합 과정을 개시한다. 과황산 암모늄은 열에 의해 활성화되었고, 특히 반응 혼합물 온도가 172° F에 도달할 때 활성화되었다. 용기 내용물은 205° F 미만으로 유지되었다. 중합 과정은 빠르며 (일반적으로 몇 분 내로 완료됨) 그 당시 중합된 생성물은 반고체의 점성, 끈적한 덩어리가 되었다. 실시예에서 과황산 암모늄의 양은 옥수수 전분 500 부에 대해 1부에 해당하였다.
원하는 중합 정도까지 중합 반응이 완료되면, 용기를 냉각수에 넣어 냉각시켜 폴리머의 덩어리 온도를 낮추기 시작하였다. 일단 냉각되면, 내용물을 홀딩 호퍼로 이동시켜 용기를 비웠다. 폴리머 덩어리는 용기 바닥에 있는 충분히 큰 개구가 열렸을 때, 중력을 사용하여 몇 분 이내에 용기를 통해 생산물이 흐르게 할 수 있었다(여전히 교반).
이 실시예에서, 최종 제품의 옥수수 전분 함량은 폴리아크릴레이트 나트륨 및 중화되지 않은 아크릴산의 양에 대해 옥수수 전분 5 중량%였다. 폴리 아크릴레이트 나트륨 1몰은 94.05 MW이고 아크릴산 1몰은 72.06MW이다; 따라서, 70%의 중화된 아크릴산은 94.05MW의 70%이며, 이는 65.85 중량%이고 유리 아크릴산(free acrylic acid)의 30%는 폴리머 총 합성 부분의 총 87.47 중량%에 대해 21.62 중량%와 같다. 첨가된 5%의 전분은 전분의 총 4.37 중량%에 대해 0.05 X 87.47 중량%가 되며, 이 반응을 위한 전분의 수분 함량을 조정하기 위해 5 중량%로 증가할 수 있다. 반응의 모든 성분을 추가하면 다음과 같다: 폴리머 87.47 중량%, 전분 5 중량%, 및 총 SAP 중량의 92.47%.
이 실시예의 공정은 또한 건조 단계를 포함하는데, 여기서 SAP는 4.2%의 수분 함량을 제공하기에 충분한 시간 동안 160° F 내지 185° F 이상의 온도 범위에 노출시켜 건조시켰다. 폴리머는 분쇄기에 의해 특정 크기의 메쉬 범위로 기계적 분쇄되었다.
실시예 2
이 실시예에서, 상기 실시예 1의 공정이 사용되나, 아크릴산은 아크릴산 및 아크릴아미드(50:50의 비율)의 혼합물로 대체된다. 그 외 구성요소 및 방법 단계들은 실시예 1에서 사용된 것들과 동일하다.
실시예 3
이 실시예에서, 개시된 SAP의 다양한 실시예의 특성이 평가되고 몇몇 기존의 폴리머의 특성과 비교되었다. 각 기존 폴리머에 대한 간략한 설명이 아래 제공된다:
비교예 1은 폴리아크릴레이트 나트륨 폴리머인 Sumitomo Seika에서 제조한 폴리머인 AQUA KEEP®SA 60S이다.
비교예 2는 폴리아크릴레이트 나트륨 폴리머인 Sumitomo Seika에서 제조한 폴리머인 AQUA KEEP®SA 60N TYPE II이다.
비교예 3은 FAVOR PAC®230으로 Evonik - Stockhausen에서 제조한 폴리머로 폴리아크릴레이트 나트륨 가교 폴리머이다.
비교예 4는 LG 화학에서 제조한 폴리머이다.
비교예 5는 DSORB®로 Danson Technology에서 제조한 폴리아크릴산 나트륨 가교 폴리머이다.
비교예 6은 DSORB®로 Danson Technology에서 제조한 폴리아크릴산 나트륨 가교 폴리머이다.
비교예 7은 DSORB®로 Danson Technology에서 제조한 폴리아크릴산 나트륨 가교 폴리머이다.
비교예 8은 DSORB®로 Danson Technology에서 제조한 폴리아크릴산 나트륨 가교 폴리머이다.
비교예 9는 BASF SE, Ludwigshafen; 독일에서 제조한 HYSORB®B 7055이고, 부분적으로 중화된 아크릴산 공중합체이다.
비교예 10은 BASF SE, Ludwigshafen; 독일에서 제조한 HYSORB®B 8700이고, 부분적으로 중화된 아크릴산 공중합체이다.
비교예 11은 BASF SE, Ludwigshafen; 독일에서 제조한 HYSORB®B 7075이고, 부분적으로 중화된 아크릴산 공중합체이다.
비교예 12는 옥수수 전분 기반 폴리머이다.
비교예 13은 옥수수 전분 기반 폴리머이다.
다음의 방법을 사용하여 아래 표에 나열된 특성을 결정하기 위해 다양한 SAP 실시예를 실험하였다.
Free Swell(자유 팽창)을 결정하기 위해, 다음 실험이 SAP 실시예에 사용된다:
1) 약 60mm x 80mm 크기의 티백 4 개를 준비한다. 건조된 티백의 무게를 잰다.
2) 샘플 2g을 티백 2 개에 넣는다.
3) 4 개의 티백을 평평한 플라스틱 스크린에 놓고 샘플을 펼친다. 덩어리를 허용하지 않는다. 스크린을 유리 트레이로 내려 티백과 샘플을 9 % 식염수에 60 분 동안 담근다.
4) 티백을 꺼내서 표준 키친 타월 위에 15 초 동안 올려 놓는다. 모든 티백의 무게를 잰다.
5) 다음 방정식을 사용하여 자유 팽창을 계산한다.
SAP의 그램 당 흡수된 .9% 식염수의 자유 팽창 그램 =
(티백 및 SAP의 중량 - SAP가 없는 티백의 평균 습윤 중량)/ SAP의 건조 중량
와류 흡수율(vortex absorption rate)을 결정하기 위해, 다음 실험이 SAP 실시예에 사용된다:
100ml 비커에 0.9 % 식염수 50ml와 마그네틱 바 (20 * 5mm 팔각형)를 넣었다. 비커를 600rpm의 속도로 교반하면서, 2.0g의 흡수성 폴리머를 발생한 소용돌이(와류)로 공급하고, 동시에 스톱워치를 활성화하였다. 소용돌이가 사라지고 액체 표면이 완전히 평평 해지는데 걸리는 시간 (단위 : 초)을 측정하였다.
부하 흡수성을 결정하기 위해, SAP 실시예에 다음 실험을 사용하였다.
SAP의 AUL은 EDANA 방법 WSP 242.3에 따라 측정되었다. 내경 60mm의 플라스틱 원통 바닥에 스테인리스 강으로 만든 400 메쉬를 설치했다. 상온 및 습도 50 %에서 약 0.90g의 SAP를 금속 메쉬에 균일하게 도포하였다. 4.83kPa (0.7psi)의 하중을 균일하게 가하기 위해 실린더의 내경 60mm보다 조금 작은 외경의 피스톤을 장착하였다. 장치의 중량 (Wa)을 그램 단위로 측정하였다.
직경 90mm, 두께 5mm의 유리 필터를 직경 150mm의 페트리 접시 내부에 장착한 다음 0.90 중량% 염화나트륨을 포함하는 생리 식염수를 직경 90mm의 여과지가 장착된 유리 필터의 상단과 동일한 수준까지 첨가하였다. 측정 장치를 여과지에 장착하여 1 시간 동안 하중 하에서 액체를 흡수하였다. 1 시간 후, 측정 장치를 들어 올린 후 무게 (Wb)를 그램 단위로 측정하였다.
부하 흡수성(g/g)은 식 1에 따라 Wa와 Wb로부터 계산되었다.
[식 1]
AUL (g/g) = (Wb-Wa) / (흡수성 폴리머의 중량(그램))
본 개시 내용의 특정 SAP에 대한 AUL 결과는 하기 표 1에 제공된다. SAP 실시예 1은 아크릴산 및 아크릴아미드를 카르보닐-함유 모노머로 사용하고, 다당류 기반 폴리머로 사전 호화 전분 및 가교제로 N,N-메틸렌비스(아크릴아미드)를 사용하였다(0.5 %의 양으로 사용). SAP 실시예 2는 아크릴산을 카르보닐-함유 모노머로, 사전-호화 전분을 다당류 기반 폴리머로, 그리고 N,N-메틸렌비스(아크릴아미드)를 가교제로 사용하였다(0.7 %의 양으로 사용). SAP 실시예 3은 아크릴산을 카르보닐-함유 모노머로, 사전 호화 전분을 다당류 기반 폴리머로, 그리고 N,N- 메틸렌비스(아크릴아미드)를 가교제로 사용하였다(0.5%의 양으로 사용).
표1
샘플 AUL
(g/g)
SAP 실시예 1 6
SAP 실시예 2 14
SAP 실시예 3 8
원심 보유 능력(centrifugal retention capacity)은 두 가지 SAP 실시예에 대해 다음 실험을 사용하여 결정된다.
각 폴리머 (약 2g)의 양 (W)을 부직포 백에 넣고 밀봉한다. 그런 다음 백을 상온에서 생리 식염수 (0.9 중량 %)에 담근다. 약 30 분 후, 백을 원심 분리기로 3 분 동안 1,750RPM으로 배수하고 백의 중량 W2을 그램 단위로 측정하였다. 폴리머를 사용하지 않고 동일한 절차를 수행하고 결과 중량 W1을 그램 단위로 측정하였다. CRC (g / g)는 식 2를 사용하여 이들 중량으로부터 계산되었다.
[식 2]
CRC (g/g) = {(W 2 - W 1 - W)/W}
각 샘플에 대한 서지 지수(Surge Index) 수를 결정하기 위해, 측정된 CRC 값을 측정된 Vortex Speed로 나눈다.
이러한 예에서, Vortex Speed는 초 단위로 측정되고 Vortex 실험은 2 그램의 SAP 재료가 자석 교반 판에서 분당 600 회전으로 50ml의 식염수 용액을 교반하여 생성된 와류를 닫는데 필요한 시간(초)을 측정한다. 와류가 닫히는데 걸리는 시간은 고 흡수성 재료의 자유 팽창 흡수율을 나타낸다.
각 샘플의 용량 지수를 결정하기 위해, 측정된 CRC 값에 측정된 자유 팽창을 곱한다.
표2
샘플 자유 팽창(Free Swell) (g/g) CRC
(g/g) 		용량 지수(Capacity index)
(CRC x 자유 팽창(Free Swell))
SAP 실시예 1 76 62 4712
SAP 실시예 2 55 32 1760
SAP 실시예 3 56 44 2464
비교예 1 60 40 2400
비교예 2 60 40 2400
비교예 3 42 32 1344
비교예 4 58 35 2030
비교예 5 63 37 2331
비교예 6 58 34 1972
비교예 7 64 40 2560
비교예 8 66 39 2574
비교예 9 50 32 1600
비교예 10 55 25 1375
비교예 11 55 24.9 1370
비교예 12 24.3 18.4 447.2
비교예 13 44 36.4 1601.6
본 개시 내용의 세 가지 SAP 실시예에 대한 값 (위에 기술된 바와 같음)은 상기 기술된 방법을 사용하여 결정되었다. 비교예에 대한 값은 비교예와 관련된 이용 가능한 제품 관련 문헌으로부터 획득하였다. 표 2는 용량 지수 값의 요약을 제공한다. 표 3은 서지 지수 값의 요약을 제공한다.
표 2의 정보에서 알 수 있듯이, 본 명세서에 개시된 SAP 실시예는 다른 전분 기반 SAP를 포함한 다른 SAP보다 훨씬 우수한 서지 지수 값 및/또는 용량 지수 값을 나타낼 수 있다. 일부 실시 예에서, SAP 실시예 1에서와 같이, 용량 지수는 비교예에 대한 최고 용량 지수 값보다 10 % 이상 높았다. 현재 SAP의 경우, CRC가 올라감에 따라 Free Swell은 떨어진다; 그러나, 여기에 개시된 SAP 실시예는 CRC가 증가함에 따라 Free Swell에서 하락을 나타내지 않기 때문에 최대 또는 더 큰 용량 지수를 갖는다.
표 3
샘플 CRC
(g/g) 		와류 흡수 실험
(Vortex Absorption Test)(s) 		서지 지수 수
(Surge Index Number)
(CRC / 와류 속도(Vortex Speed))
SAP 실시예 1 62 65 1.0
SAP 실시예 2 32 9 3.6
SAP 실시예 3 44 51 0.9
비교예 1 40 42 1.0
비교예 2 40 30 1.3
비교예 4 35 50 0.7
비교예 8 39 18 2.2
비교예 9 32 44 0.7
비교예 10 25 16 1.6
비교예 11 24.9 24 1.0
비교예 12 18.4 180 0.1
비교예 13 36.4 78 0.47
더 큰 서지 지수는 수성 기반 유체 (예: 소변)의 초기 흐름을 제어하고 제품의 누출을 감소시키는 SAP의 능력을 측정한 것이다. 표 3의 정보에서 알 수 있듯이, 본원에 개시된 SAP 실시예는 전분 기반 SAP를 포함하는 다른 SAP보다 훨씬 우수한 서지 지수 값을 나타낼 수 있다.
개시된 본 발명의 원리가 적용될 수 있는 많은 가능한 실시예의 관점에서, 예시된 실시예는 단지 바람직한 예일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 인식해야 한다. 오히려, 범위는 다음의 청구 범위에 의해 정의된다. 따라서 본인은 이러한 청구 범위와 정신에 포함되는 모든 것을 본 발명으로 청구한다.

Claims (29)

  1. 가교제와 하나 이상의 카르복실기 및/또는 다당류 기반 폴리머의 카르복사미드기 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합을 포함하는 다당류(polysaccharide) 기반 폴리머를 포함하고, 서지 지수(Surge Index) 값이 2.7보다 크고 및/또는 용량 지수(Capacity Index) 값이 2900보다 큰 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머(SAP, Superabsorbent polymer).
  2. 다당류 기반 폴리머의 둘 이상의 카르복실기와 가교제 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합을 포함하는 다당류 기반 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    둘 이상의 카르복실기는 가교제와 하나 이상의 카르복실기 사이에 형성된 적어도 하나의 탄소-탄소 결합을 통해 가교제에 결합되는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    카르복실기는 다당류 기반 폴리머를 아크릴산(acrylic acid)과 커플링시킴으로써 제공되는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    서지 지수 값이 3.2 보다 큰 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    서지 지수 값이 3.4 보다 큰 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    서지 지수 값이 3.6 보다 큰 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  8. 가교제와 다당류 기반 폴리머의 둘 이상의 카르복실기 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합, 가교제와 다당류 기반 폴리머의 둘 이상의 카르복사미드기 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합, 또는 가교제와 다당류 기반 폴리머의 카르복실기 및 카르복사미드기 사이에 형성되는 하나 이상의 가교 결합을 포함하는 다당류 기반 폴리머를 포함하고, 고흡수성 폴리머의 작용기는 적어도 부분적으로 중화되고, 용량 지수 값은 2900 보다 큰 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  9. 제 8항에 있어서,
    카르복실기는 다당류 기반 폴리머와 아크릴산을 결합하여 제공되고 카르복사미드기는 다당류 기반 폴리머와 아크릴아미드를 결합하여 제공되는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  10. 제 9항에 있어서, 다당류 기반 폴리머의 카르복실기 및/또는 카르복사미드기는 가교제와 카르복실기 및/또는 카르복사미드기 사이에 형성되는 탄소-탄소 결합을 통해 가교제와 가교되는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    용량 지수 값은 3000 보다 큰 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    용량 지수 값은 4000 보다 큰 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  13. 제 8항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    용량 지수 값은 4712 보다 큰 값을 나타내는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  14. 제 8항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    고흡수성 폴리머의 작용기는 수산화 나트륨(sodium hydoroxide)으로 중화되는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  15. 제 8항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    고흡수성 폴리머가 입자 형태이고 입자의 적어도 일부의 외부 표면이 표면-가교되어 표면-가교가 없는 고흡수성 폴리머에 비하여 외부 표면에서 더 높은 가교 밀도가 얻어지는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    다당류 기반 폴리머는 전분(starch)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    다당류 기반 폴리머는 사전-호화 전분(pre-gelatinized starch)인 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    가교제는 N,N-메틸렌비스(아크릴아미드) 인 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    고흡수성 폴리머에 존재하는 추출 성분은 200 PPM 미만의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머.
  20. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항의 고흡수성 폴리머를 포함하는 흡수 제품.
  21. 제 20항에 있어서,
    제 1항 내지 제 19항의 고흡수성 폴리머가 아닌 고흡수성 폴리머를 포함하는 흡수 제품에 비하여 10% 내지 100% 적은 플러프 펄프(플러프 펄프)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수 제품.
  22. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항의 고흡수성 폴리머를 제조하는 방법으로서,
    카르보닐-함유 모노머 또는 폴리머 또는 그의 코폴리머를 중화제와 조합하여 제 1 혼합물을 제공하는 단계;
    다당류-함유 폴리머 전구체를 제1혼합물에 첨가하여 다당류-기반 폴리머를 제공하는 단계;
    다당류-함유 폴리머를 가교제와 조합하여 제 2 혼합물을 형성하는 단계:
    고흡수성 폴리머 용액을 제공하기 위해, 가교제와 다당류 기반 폴리머 사이에 하나 이상의 가교를 형성하도록, 제 2 혼합물을 처리하는 단계;
    건조된 고흡수성 폴리머를 제공하기 위해, 고흡수성 폴리머 용액을 건조하는 단계; 및
    고흡수성 폴리머를 제공하기 위해, 건조된 고흡수성 폴리머를 입자로 분쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머의 제조방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    가교제는 카르보닐-함유 모노머의 총 양에 기반하여 0.1 중량% 내지 1 중량% 범위의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머의 제조방법.
  24. 제 22항에 있어서,
    가교제는 카르보닐-함유 모노머의 총 양에 기반하여 0.1 중량% 내지 0.7 중량% 범위의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머의 제조방법.
  25. 제 22항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 혼합물을 처리하는 단계는 개시제를 첨가하고 그 후 제 2 혼합물을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머의 제조방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    개시제는 과황산 암모늄(ammonium persulfate)인 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머의 제조방법.
  27. 제 22항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 표면-가교제로 고흡수성 폴리머 입자를 코팅함으로써 고흡수성 폴리머 입자를 표면-가교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 폴리머의 제조방법.
  28. 2.7 초과의 서지 지수 및/또는 3000 이상의 용량 지수를 갖는, 고흡수성 폴리머.
  29. 3.2 초과의 서지 지수 및/또는 4000 이상의 용량 지수를 갖는, 고흡수성 폴리머.
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CA (1) CA3107604A1 (ko)
WO (1) WO2019178102A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023282534A1 (ko) * 2021-07-09 2023-01-12 주식회사 엘지화학 생분해성 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
WO2024049271A1 (ko) * 2022-09-01 2024-03-07 주식회사 엘지화학 폴리머 조성물

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4415876A1 (en) * 2021-10-14 2024-08-21 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Microporous superabsorbent material

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2126591B (en) 1982-09-02 1986-07-30 Kao Corp Process for producing highly water absorptive polymer
JPS60163956A (ja) 1984-02-04 1985-08-26 Arakawa Chem Ind Co Ltd 吸水性樹脂の製法
DE3843780A1 (de) 1988-12-24 1990-07-05 Basf Ag Verfahren zur herstellung von feinteiligen, gelfoermigen, wasserquellbaren copolymerisaten
US5247072A (en) 1991-10-25 1993-09-21 Kimberly-Clark Corporation Carboxyalkyl polysaccharides having improved absorbent properties and process for the preparation thereof
CA2073292C (en) 1991-10-25 2004-06-29 Xin Ning Carboxyalkyl polysaccharides having improved absorbent properties and process for the preparation thereof
CA2072918A1 (en) 1992-02-14 1993-08-15 Jian Qin Modified polysaccharides having improved absorbent properties and process for the preparation thereof
US5550189A (en) 1992-04-17 1996-08-27 Kimberly-Clark Corporation Modified polysaccharides having improved absorbent properties and process for the preparation thereof
CA2114815C (en) 1993-02-24 2005-06-14 Mark Kevin Melius Absorbent composite
US5599335A (en) 1994-03-29 1997-02-04 The Procter & Gamble Company Absorbent members for body fluids having good wet integrity and relatively high concentrations of hydrogel-forming absorbent polymer
CA2187633A1 (en) 1994-04-11 1995-10-19 Douglas R. Chambers Superabsorbent polymers and products therefrom
US5559335A (en) 1994-12-28 1996-09-24 The University Of Utah Rotating and warping projector/backprojector for converging-beam geometries
US6239230B1 (en) 1999-09-07 2001-05-29 Bask Aktiengesellschaft Surface-treated superabsorbent polymer particles
EP1291368B1 (en) 2001-04-16 2017-05-31 Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. Water-absorbing resin suitable for absorbing viscous liquid containing high-molecular compound, and absorbent and absorbent article each comprising the same
DE10125599A1 (de) 2001-05-25 2002-11-28 Stockhausen Chem Fab Gmbh Superabsorber, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
US6500947B1 (en) 2001-08-24 2002-12-31 Weyerhaeuser Company Superabsorbent polymer
WO2003022316A1 (de) 2001-09-07 2003-03-20 Basf Aktiengesellschaft Super-absorbierende hydrogele bestimmter teilchengroessenverteilung
DE10202839A1 (de) * 2002-01-24 2003-08-07 Basf Ag Hydrogele bestimmter Teilchengrössenverteilung
US6617372B2 (en) 2001-10-23 2003-09-09 Isp Investments Inc. Process of making polymeric hydrogel products
ATE471166T1 (de) * 2001-11-21 2010-07-15 Basf Se Vernetzte polyaminbeschichtung auf superabsorbierenden hydrogelen
US7396584B2 (en) 2001-11-21 2008-07-08 Basf Aktiengesellschaft Crosslinked polyamine coating on superabsorbent hydrogels
CA2382419A1 (en) 2002-04-24 2003-10-24 Le Groupe Lysac Inc. Synergistic blends of polysaccharides as biodegradable absorbent materials or superabsorbents
CA2426478C (en) * 2002-04-24 2011-06-21 Le Groupe Lysac Inc. Synergistic compositions of polysaccharides as natural and biodegradable absorbent materials or superabsorbents
US7662460B2 (en) 2002-05-01 2010-02-16 Basf Aktiengesellschaft Plasticized superabsorbent polymer sheets and use thereof in hygienic articles
US6800712B2 (en) 2002-10-07 2004-10-05 Steven William Doane Starch graft copolymers and method of making and using starch graft copolymers for agriculture
CN1805723A (zh) 2003-06-13 2006-07-19 住友精化株式会社 吸收体与使用该吸收体的吸收性物品
PL1737907T3 (pl) 2003-12-15 2019-07-31 Vjs Investments Limited Superchłonny produkt polimerowy zawierający bioaktywny dodatek promujący wzrost
US7425595B2 (en) 2003-12-15 2008-09-16 Absorbent Technologies, Inc. Superabsorbent polymer products including a beneficial additive and methods of making and application
US7163966B2 (en) 2003-12-19 2007-01-16 Stockhausen, Inc. Superabsorbent polymer having increased rate of water absorption
TW200536871A (en) 2004-03-29 2005-11-16 Nippon Catalytic Chem Ind Particulate water absorbing agent with water-absorbing resin as main component
EP1629854B1 (en) 2004-07-20 2010-10-13 The Procter & Gamble Company Surface cross-linked superabsorbent polymer particles and methods of making them
MX2007002122A (es) 2004-08-27 2007-10-02 Absorbent Technologies Inc Polimeros superabsorbentes en aplicaciones agricolas.
KR20140095569A (ko) 2006-02-28 2014-08-01 에보니크 데구사 게엠베하 우수한 흡수성과 보유성을 지니는 생분해성 초흡수성 중합체 조성물
EP2059268A1 (en) 2006-08-31 2009-05-20 Basf Se Superabsorbent polymers having superior gel integrity, absorption capacity, and permeability
CN101641153B (zh) 2007-04-05 2012-08-15 株式会社日本触媒 以吸水性树脂为主成分的粒子状吸水剂
KR20110006771A (ko) 2009-07-15 2011-01-21 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법
CN102648218B (zh) 2009-11-27 2013-12-11 住友精化株式会社 吸水性树脂颗粒的制造方法、吸水性树脂颗粒、止水材料和吸收性物品
JP5632635B2 (ja) 2010-03-31 2014-11-26 株式会社日本触媒 吸水性樹脂およびその製造方法
JP6013729B2 (ja) 2011-12-27 2016-10-25 株式会社リブドゥコーポレーション 吸水性樹脂粉末およびこれを用いた吸収体、吸収性物品
JP2015503655A (ja) 2011-12-30 2015-02-02 エボニック コーポレイションＥｖｏｎｉｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 架橋剤を含む超吸収性ポリマー
US8932678B2 (en) 2012-06-18 2015-01-13 United States Gypsum Company Composition comprising superabsorbent polymer
ES2637851T3 (es) 2012-12-21 2017-10-17 Bostik, Inc. Artículo absorbente de fluido
KR101720309B1 (ko) 2014-10-08 2017-03-27 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법
KR101805088B1 (ko) 2014-12-18 2017-12-05 주식회사 엘지화학 표면 개질 처리된 고흡수성 수지 및 그 제조방법
US10857256B2 (en) 2015-04-07 2020-12-08 Basf Se Method for producing super absorber particles
KR20170057705A (ko) 2015-11-17 2017-05-25 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023282534A1 (ko) * 2021-07-09 2023-01-12 주식회사 엘지화학 생분해성 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
WO2024049271A1 (ko) * 2022-09-01 2024-03-07 주식회사 엘지화학 폴리머 조성물

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