KR20200138531A - 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 - Google Patents

고흡수성 수지 시트의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200138531A
KR20200138531A KR1020190064056A KR20190064056A KR20200138531A KR 20200138531 A KR20200138531 A KR 20200138531A KR 1020190064056 A KR1020190064056 A KR 1020190064056A KR 20190064056 A KR20190064056 A KR 20190064056A KR 20200138531 A KR20200138531 A KR 20200138531A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
super absorbent
absorbent polymer
polymer sheet
weight
producing
Prior art date
Application number
KR1020190064056A
Other languages
English (en)
Inventor
윤기열
강성균
김기철
최현
김주은
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020190064056A priority Critical patent/KR20200138531A/ko
Publication of KR20200138531A publication Critical patent/KR20200138531A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/009—Use of pretreated compounding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/04—Acids, Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F20/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/127—Mixtures of organic and inorganic blowing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/142—Compounds containing oxygen but no halogen atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/32—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof from compositions containing microballoons, e.g. syntactic foams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/28—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/04—Foams characterised by their properties characterised by the foam pores
    • C08J2205/05—Open cells, i.e. more than 50% of the pores are open
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

본 발명은, 고흡수성 수지 시트의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 고흡수성 수지 시트의 제조방법에 의하면, 다공성의 높은 가요성과 함께 보수능 등의 기본적인 흡수능 및 가압 하의 흡수능이 동시에 향상된 고흡수성 수지 시트를 제조할 수 있다.

Description

고흡수성 수지 시트의 제조 방법 {PREPARATION METHOD FOR SUPER ABSORBENT POLYMER SHEET}
본 발명은 고흡수성 수지 시트의 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 종이기저귀나 생리대 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 각종 기저귀, 생리대 또는 실금용 패드 등의 위생용품에는 고흡수성 수지 입자를 포함한 흡수체가 포함되는데, 이러한 흡수체는 주로 상기 고흡수성 수지 입자와, 이러한 고흡수성 수지 입자를 적절히 고정하면서도 상기 흡수체 및 위생용품의 형태를 유지시키기 위해 플러프 펄프(fluff pulp)를 사용하는 것이 일반적이었다.
그러나, 이러한 플러프 펄프의 존재로 인해, 흡수체 및 위생용품의 슬림화 및 박형화가 어려웠고, 사용자의 피부와 위생용품의 사이에 땀이 차는 등 착용감이 떨어지는 문제점이 있었다. 더구나, 주로 목재를 원료로 얻어지는 상기 플러프 펄프의 다량 사용 필요성으로 인해, 최근의 환경보호 시류에 역행하는 점이 있었고, 상기 흡수층 및 위생용품의 제조 단가를 높이는 주원인 중에 하나가 되었다.
이 때문에, 상기 흡수층 및 위생용품에 있어서, 플러프 펄프의 사용량을 줄이거나, 플러프 펄프를 사용하지 않은 소위 펄프리스(pulpless) 기저귀 등의 위생용품을 제공하기 위해 많은 시도가 이루어지고 있다.
한편 현재의 고흡수성 수지는 대부분 분말(powder) 형태로 제조되어 사용되고 있다. 이러한 분말 형태의 고흡수성 수지는 위생재를 제조할 때나 실제 사용 시 비산되거나 누출될 수 있는 부분이 있고, 특정 형태의 기질(substrate)과 함께 사용되어야 하기 때문에 사용 범위의 제한이 있는 실정이다.
특히, 최근에는 고흡수성 수지 제조에 있어서 공정의 복잡성을 단순화 하여 제조단가를 낮추고, 빠른 흡수 성능을 부여하기 위하여, 열린기공 구조의 고흡수성 수지 시트에 대한 연구들이 진행되고 있다. 이러한 기술 개발의 일환으로 고흡수성 수지 시트를 제조하기 위하여, 부직포 기재를 이용하거나, 고흡수성 수지 파우더를 함침시켜 시트를 제조하고 있다. 이를 통하여 제조된 고흡수성 수지 시트는 고흡수성 수지 파우더 함량에 의해서 흡수특성이 변할 수 있으며, 고흡수성 수지 파우더에 의해서 분진이 발생하는 한계를 가지고 있으며, 상압흡수능 및 가압흡수능의 물성이 상대적으로 저하될 수 있다.
따라서, 흡수 성능의 저하가 없고 펄프리스 흡수체로 사용할 수 있으며, 충분한 유연성과 함께 보수능과 같은 기본적인 흡수능 및 가압 흡수능이 함께 향상된 우수한 물성을 나타내는 고흡수성 수지와, 이의 제조를 가능케 하는 기술의 개발이 계속적으로 요구되고 있다.
본 명세서는, 높은 가요성과 함께 보수능 등의 기본적인 흡수능 및 가압 하의 흡수능이 동시에 향상된 고흡수성 수지 시트의 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 명세서는, 상술한 제조 방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지 시트를 제공하고자 한다.
본 발명은, a1) 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, a2) 내부 가교제, a3) 캡슐화된 발포제, a4) 무기 발포제, a5) 미크론 스케일의 입경을 갖는, 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자, 및 a6) 중합 개시제를 혼합하여 모노머 조성물을 제조하는 단계; 상기 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; 및 상기 함수겔 중합체를 건조하여 고흡수성 수지 시트를 형성하는 단계; 를 포함하는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상술한 제조 방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지 시트를 제공한다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 고흡수성 수지 시트 및 이의 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리 범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.
추가적으로, 본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함하다", "함유하다", "구비하다", 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소(또는 구성 성분), 이들의 조합 또는 부가 가능성을 배제하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다.
본 발명은 중화된 아크릴산 용액에 미크론 스케일의 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자와 특정의 발포제를 투입하고, 열 경화 또는 광경화 공정과 발포공정을 통하여 높은 가요성과 함께 보수능 등의 기본적인 흡수능 및 가압 하의 흡수능이 동시에 향상된 고흡수성 수지 시트를 제조하는 것을 특징으로 한다.
발명의 일 구현예에 따르면, a1) 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, a2) 내부 가교제, a3) 캡슐화된 발포제, a4) 무기 발포제, a5) 미크론 스케일의 입경을 갖는, 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자, 및 a6) 중합 개시제를 혼합하여 모노머 조성물을 제조하는 단계; 상기 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; 및 상기 함수겔 중합체를 건조하여 고흡수성 수지 시트를 형성하는 단계; 를 포함하는, 고흡수성 수지 시트의 제조방법이 제공된다.
일 구현예의 고흡수성 수지 시트의 제조 방법에서는, 상기 단량체 조성물의 가교 중합시 미크론 스케일의 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자를 포함한다. 이러한 미크론 스케일의 유리 중공 입자는 적어도 1mm 이하, 즉 미크론(㎛) 단위로 표현되는 입경, 보다 구체적으로 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 혹은 10 ㎛ 내지 90 ㎛, 혹은 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 혹은 10 ㎛ 내지 30 ㎛의 D50으로 정의되는 입경을 가지며, 얇은 유리벽에 의해 둘러 쌓인 중공을 갖는 형태의 중공 입자를 지칭할 수 있다. 이러한 유리 중공 입자는, 예를 들어, 상술한 입경과 함께 0.1 g/cc 내지 0.7 g/cc의 낮은 밀도를 가질 수 있다. 또, 상기 유리 중공 입자는 상기 입경 범위 및 낮은 밀도 범위에 의해 결정되는 크기의 중공을 가질 수 있다.
특히, 상기 미크론 스케일의 유리 중공 입자는 표면에 반응성이 큰 에폭시를 갖는 것을 특징으로 하는 것으로, 이를 위해 미크론 스케일의 유리 중공 입자를 에폭시 작용기를 포함한 실란 커플링제와의 반응을 통해 에폭시 표면 개질한 것을 사용할 수 있다.
일 예로 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자 표면의 에폭시 양은, 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자의 총중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 0.5 중량%일 수 있다. 상기 유리 중공 입자 표면에 있는 에폭시기의 양은 에폭시 작용기를 포함한 실란커플링제와 반응에 의해 조절할 수 있다. 상기 에폭시기의 양이 지나치게 낮으면 기계적 강도가 충분하지 못한 단점이 나타날 수도 있으며, 지나치게 많으면 중공입자를 뭉치게 하는 단점이 나타날 수도 있다.
또한, 상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는, 상기 아크릴산계 단량체의 100 중량부에 대해, 약 0.01 중량부 내지 약 20 중량부, 혹은 약 0.03 중량부 내지 약 5 중량부의 함량으로 단량체 조성물 중에 포함될 수 있다. 이러한 적절한 함량에 의해, 고흡수성 수지 시트의 기본적인 흡수능 및 가압 하 흡수능이 향상되면서도, 상기 고흡수성 수지의 중합도 및 물성을 우수하게 유지될 수 있다.
본 발명자들의 계속적인 실험 결과, 상기 미크론 스케일의 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자를 단량체 조성물에 사용하여 가교 중합을 진행하고 후속 공정을 진행하여 고흡수성 수지 시트를 제조하는 경우, 고흡수성 수지 시트의 내부 가교 밀도를 상대적으로 낮게 제어하여, 보수능 등의 기본적인 흡수 성능을 우수하게 할 수 있음이 확인되었다.
더 나아가, 이러한 미크론 스케일의 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자의 첨가 하에 가교 중합을 진행하여 내부 가교도를 상대적으로 낮게 제어하면서, 표면 가교 조건을 제어하여 표면 가교 밀도를 높이게 되면, 고흡수성 수지 시트 표면에서는 가교도가 높아져 가압 하 흡수능이 향상되면서도, 상술한 낮은 내부 가교도로 인해 보수능 등의 기본적인 흡수능 또한 함께 향상시킬 수 있음이 확인되었다.
또한, 상기 미크론 스케일의 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는 가교 중합 과정에서 중합열이나 잔존 수분을 배출하는 통로 역할도 할 수 있는 바, 이로서 고흡수성 수지의 물성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 기본적인 흡수능 및 가압 하 흡수능이 함께 향상된 고흡수성 수지 시트의 제조 및 제공에 크게 기여할 수 있다.
특히, 상술한 미크론 스케일의 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는 아크릴산 등 불포화 단량체가 포함된 단량체 조성물 내에서 우수한 분산 안정성 및 상용성을 가지며, 비교적 높은 함량으로 사용되더라도 UV 중합 등을 저해하지 않아 고흡수성 수지 시트의 중합도를 충분히 확보할 수 있음이 확인되었다. 따라서, 고흡수성 수지의 물성 저하를 야기하는 실리카 또는 클레이 등의 기존 첨가제의 단점을 줄이면서도, 고흡수성 수지 시트의 기본적인 흡수능 및 가압 하 흡수능을 동시에 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 모노머 조성물은 상술한 미크론 스케일의 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자와 함께 발포제를 포함하며, 이때 캡슐화된 발포제 및 무기 발포제를 동시에 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 이와 같이 두 종류의 발포제를 혼합 사용하는 경우 고흡수성 수지 시트의 높은 기공도 및 열린 기공을 얻을 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명과 같이 캡슐화된 발포제 및 무기 발포제를 동시에 사용하는 경우, 캡슐화된 발포제에 의하여 고흡수성 수지 시트의 내부에 높은 기공도를 확보하기에 적절한 크기의 주 기공이 형성되며, 이러한 주 기공 사이에 무기 발포제에 의한 미세 기공 채널이 형성되면서 주 기공이 서로 연결되어 있는 열린 기공 채널(open pore channel) 구조를 확보할 수 있게 된다. 따라서, 미세 기공 채널 구조로 인해 모세관 압력(capillary pressure)에 의한 물의 신속한 흡수가 가능하며, 각 발포제를 단독 사용하는 경우에 비하여 제조되는 고흡수성 수지의 원심분리 보수능 및 가압 흡수능이 우수하게 나타난다.
상기 캡슐화된 발포제는 모노머 조성물의 중합 시에는 캡슐화된 상태로 존재하며 열에 의하여 팽창하다가, 후술하는 건조 공정 시 가해지는 고온의 열에 의해 발포하게 되며, 이에 따라 고흡수성 수지의 고분자 구조 사이사이에 적절한 크기의 기공을 형성하여 고흡수성 수지 시트가 열린 기공 채널(open pore channel)의 구조를 나타낼 수 있도록 한다.
또한, 상기 무기 발포제로는 직경이 0.001 ㎛ 내지 100 ㎛ 정도인 것을 사용할 수 있으며, 이러한 마이크로 크기의 무기 발포제는 발포제의 역할과, 고흡수성 수지 시트에 기계적 강도를 부여하는 무기 지지체로서의 역할을 동시에 할 수 있다.
이하, 일 구현예의 고흡수성 수지 시트의 제조 방법을 각 단계별로 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 일 구현예의 제조 방법에서, 상기 고흡수성 수지의 원료 물질인 모노머 조성물은 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 내부 가교제, 캡슐화된 발포제, 무기 발포제, 미크론 스케일의 입경을 갖는 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자, 및 중합 개시제를 포함한다.
먼저, 상기 아크릴산계 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:
[화학식 1]
R1-COOM1
상기 화학식 1에서,
R1은 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고,
M1은 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.
바람직하게는, 상기 아크릴산계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
일예로, 이러한 아크릴산계 단량체의 보다 구체적인 예로는, 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 1종 이상을 들 수 있다.
여기서, 상기 아크릴산계 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 아크릴산계 단량체의 중화도는 40 몰% 내지 95 몰%, 또는 40 몰% 내지 80 몰%, 또는 45 몰% 내지 75 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 조절될 수 있다. 그런데, 상기 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.
상기 아크릴산계 단량체의 농도는, 상기 고흡수성 수지의 원료 물질 및 용매를 포함하는 모노머 조성물에 대해 약 20 중량% 내지 약 60 중량%, 바람직하게는 약 40 중량% 내지 약 50 중량%로 될 수 있으며, 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려해 적절한 농도로 될 수 있다. 다만, 상기 단량체의 농도가 지나치게 낮아지면 고흡수성 수지의 수율이 낮고 경제성에 문제가 생길 수 있고, 반대로 농도가 지나치게 높아지면 단량체의 일부가 석출되거나 중합된 함수겔상 중합체의 분쇄 시 분쇄 효율이 낮게 나타나는 등 공정상 문제가 생길 수 있으며 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다.
본 발명의 모노머 조성물은 상기 아크릴산계 단량체 이외에 별도의 공단량체를 추가로 포함할 수 있다. 일예로, 폴리에틸렌글리콜(메틸에테르) (메트)아크릴레이트(Polyethylene glycol (methyl ether) (meth)acrylate), 글리시딜 (메트)아크릴레이트 (glycidyl (meta)acrylate), 부틸 아크릴레이트 (butyl acrylate), 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설포닉 액시드 (2-Acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid) 등의 공단량체를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 공단량체는 중합 과정에서 아크릴산계 단량체와 함께 공중합되어 유연성 있는 고분자 구조의 고흡수성 수지의 중합을 가능케 한다.
일예로, 상기 공량체로서, 폴리에틸렌글리콜(메틸에테르) (메트)아크릴레이트에 있어 에틸렌글리콜 반복 단위수는 3 내지 100, 또는 3 내지 80, 또는 3 내지 50 인 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌글리콜(메틸에테르) (메트)아크릴레이트의 함량은 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 약 5 중량부 내지 약 40 중량부, 바람직하게는 약 5 중량부 내지 약 30 중량부, 더욱 바람직하게는 약 10 중량부 내지 약 30 중량부를 사용할 수 있다. 상기 공단량체의 함량이 지나치게 적으면, 유연성 개선의 효과가 없을 수 있고, 너무 많이 포함되는 경우, 흡수 속도, 및 흡수능의 저하가 있을 수 있으므로 이러한 관점에서 상기 함량 범위가 바람직할 수 있다.
상기 일 구현예의 제조 방법에서, 상기 단량체 조성물은 상술한 단량체와 함께 내부가교제를 포함한다.
본 발명에서, 내부 가교제로는 예를 들어 폴리올의 폴리(메트)아크릴레이트계 화합물, 예를 들어, 탄소수 2 내지 10의 폴리올의 폴리(메트)아크릴레이트계 화합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적인 예로는, 트리메틸롤프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 부탄디올디(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 헥산디올디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메트)아크릴레이트 또는 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트를 사용할 수 있다.
상기 내부 가교제는 모노머 조성물에 대하여 약 0.01 내지 약 2 중량%, 또는 0.1 내지 0.5 중량%의 농도로 포함되어, 중합된 고분자를 가교시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 모노머 조성물은 발포제를 포함하며, 이때 캡슐화된 발포제 및 무기 발포제를 동시에 포함한다.
구체적으로, 상기 캡슐화된 발포제는 탄화수소를 포함하는 코어와 상기 코어를 둘러싸며 열가소성 수지로 형성되는 쉘을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 캡슐화된 발포제는 상기 코어와 쉘을 이루는 성분과 각 성분의 중량, 직경에 따라 팽창 특성이 달라지며 이를 조절함으로써 원하는 크기로 팽창이 가능하며 상기 고흡수성 수지 시트의 다공성을 조절할 수 있다.
한편 원하는 크기의 기공이 형성되는지 여부를 파악하기 위해 먼저 캡슐화된 발포제의 팽창 특성을 파악할 필요가 있다. 그러나, 고흡수성 수지 내에서 캡슐화된 발포제가 발포된 형태는 고흡수성 수지의 제조 조건에 따라 달라질 수 있으므로 하나의 형태로 정의하기가 어렵다. 따라서, 먼저 캡슐화된 발포제를 공기 중에서 발포시켜 팽창 비율 및 크기를 확인함으로써, 원하는 기공을 형성하기에 적합한지 확인할 수 있다.
구체적으로, 유리 페트리 접시 위에 캡슐화된 발포제를 도포한 뒤 공기 중에서 180 ℃의 열을 5 분 동안 가하여 캡슐화된 발포제를 팽창시킨다. 이때, 캡슐화된 발포제가 약 3 배 내지 약 15 배, 약 5 배 내지 약 15 배, 혹은 약 8.5 배 내지 약 10 배의 공기 중에서의 최대 팽창 비율을 나타낼 때, 본 발명 고흡수성 수지 시트의 제조방법에 있어 적절한 열린 기공 구조를 형성하기에 적합한 것으로 판단할 수 있다.
상기 캡슐화된 발포제는 평균 직경이 약 2 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 또는 약 5 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 또는 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 또는 약 7 ㎛ 내지 약 17 ㎛일 수 있다. 상기 캡슐화된 발포제가 상기와 같은 평균 직경을 나타낼 때 적절한 공극률을 달성하기에 적합한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 캡슐화된 발포제가 공기 중에서의 약 20 ㎛ 내지 약 190 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 190 ㎛, 또는 약 70 ㎛ 내지 약 190 ㎛, 또는 약 75 ㎛ 내지 약 190 ㎛의 최대 팽창 직경을 나타낼 때 본 발명 고흡수성 수지 시트의 제조방법에 있어 적절한 열린 기공 구조를 형성하기에 적합한 것으로 판단할 수 있다.
캡슐화된 발포제의 공기 중에서의 최대 팽창 비율 및 최대 팽창 직경은 후술하는 제조예에서 보다 자세히 기술하기로 한다.
상기 캡슐화된 발포제의 코어를 구성하는 탄화수소는 n-프로판, n-부탄, iso-부탄, 사이클로부탄, n-펜탄, iso-펜탄, 사이클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, 사이클로헥산, n-헵탄, iso-헵탄, 사이클로헵탄, n-옥탄, iso-옥탄 및 사이클로옥탄으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상일 수 있다. 이 중에서도 탄소수 3 내지 5의 탄화수소, 예컨대, n-프로판, n-부탄, iso-부탄, 사이클로부탄, n-펜탄, iso-펜탄, 사이클로펜탄이 상술한 크기의 기공을 형성하기에 적합하고, 구체적으로 iso-부탄이 좀더 적합할 수 있다.
그리고, 상기 캡슐화된 발포제의 쉘을 구성하는 열가소성 수지는 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, 방향족 비닐, 초산 비닐, 할로겐화 비닐 및 할로겐화 비닐리덴으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 모노머로부터 형성되는 폴리머일 수 있다. 이 중에서도 (메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴로니트릴의 공중합체가 상술한 크기의 기공을 형성하기에 가장 적합할 수 있다.
상기 캡슐화된 발포제는 전체 캡슐화된 발포제 중량에 대하여 탄화수소를 10 중량% 내지 30 중량%로 포함할 수 있다. 이러한 범위 내에서 열린 기공 구조를 형성하는데 가장 적합할 수 있다.
상기 캡슐화된 발포제는 제조하여 사용하거나, 또는 상술한 조건을 만족하는 것으로 상용화된 발포제를 사용할 수 있다.
또한 상기 캡슐화된 발포제의 함량은 아크릴산계 단량체의 100 중량부에 대하여 약 0.3 중량부 내지 약 20 중량부, 바람직하게는 약 0.5 중량부 내지 약 10 중량부, 더욱 바람직하게는 약 1 중량부 내지 약 10 중량부를 사용할 수 있다. 상기 캡슐화된 발포제의 함량이 지나치게 적으면 열린 기공 구조가 제대로 형성되지 않을 수 있고, 적절한 기공도를 확보할 수 없으며, 너무 많이 포함되는 경우, 다공성이 너무 높아 고흡수성 수지의 강도가 약해질 수 있으므로 이러한 관점에서 상기 함량 범위가 바람직할 수 있다.
한편, 상기 캡슐화된 발포제와 함께 포함되는 무기 발포제로는, 통상 발포제로 알려진 물질이 제한 없이 사용 가능하며, 구체적으로는 탄산칼슘(CaCO3), 중탄산나트륨(NaHCO3), 중탄산암모늄(NH4HCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3), 아질산암모늄(NH4NO2), 붕소화수소나트륨 (NaBH4) 및 탄산나트륨(Na2CO3) 중 선택되는 1종 이상이 사용 가능하다. 이 중, 중화액 내에서의 안정성 특성을 고려할 때, 탄산칼슘이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 무기 발포제는 직경이 약 0.001 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 인 것이 바람직하며, 약 0.01 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 또는 약 0.02 ㎛ 내지 약 20 ㎛가 보다 바람직할 수 있다. 이와 같은 마이크로 크기의 무기 발포제는 발포제의 역할과, 고흡수성 수지 시트에 기계적 강도를 부여하는 무기 지지체로서의 역할을 동시에 할 수 있다. 만일 무기 발포제의 직경이 약 0.001 ㎛ 미만이면 많은 핵점에 의한 높은 기공도의 형성으로 열린 기공을 형성할 수는 있으나, 무기 지지체로서의 역할이 미약하여 고흡수성 수지 시트의 강도가 확보되기 어려우며, 반대로 약 100 ㎛를 초과하여 너무 크면 미세 기공을 형성하기 위한 발포제로서의 역할을 제대로 하지 못하고 무기 지지체로서만 작용할 수 있다. 따라서, 열린 기공을 가지면서 적절한 강도를 갖는 고흡수성 시트를 제조하기 위해서는 상기 범위 내의 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무기 발포제의 함량은 아크릴산계 단량체의 100 중량부에 대하여 약 0.1 중량부 이상 사용될 수 있으며, 바람직하게는 약 0.2 중량부 내지 약 10 중량부, 더욱 바람직하게는 약 0.3 중량부 내지 약 5 중량부를 사용할 수 있다. 상기 무기 발포제의 함량이 지나치게 적으면 닫힌 기공이 형성되는 문제가 있을 수 있고, 너무 많이 포함되는 경우 높은 기공도에 의해서, 기계적 강도가 낮아지는 문제가 있을 수 있다.
상기 캡슐화된 발포제 및 무기 발포제의 혼합 사용 비율은 약 3:1 내지 약 1:1 중량비가 바람직하고, 약 2:1 내지 약 1:1 범위가 더욱 바람직하다. 상기 범위 내에서 높은 기공도 및 기계적 강도 향상 효과를 얻을 수 있고, 이에 따라 제조되는 고흡수성 수지 시트의 원심분리 보수능 및 가압 흡수능이 향상될 수 있다.
또한, 상기 캡슐화된 발포제 및 무기 발포제는, 아크릴산 단량체 100 중량부에 대하여 약 20 중량부 이하로 포함되며, 약 0.4 중량부 내지 약 20 중량부, 약 0.7 중량부 내지 약 10 중량부 또는 약 1 중량부 내지 약 5 중량부 범위로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 발포제의 총 함량이 지나치게 많을 경우 발포도가 너무 높아 고흡수성 수지의 강도가 저하될 수 있으며, 너무 적게 포함될 경우 열린 기공 구조가 형성되기 어려우므로 상기 범위를 만족함이 바람직하다.
이와 같이 두 종류의 발포제를 혼합 사용하는 경우 고흡수성 수지 시트의 높은 기공도 및 열린 기공을 얻을 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명과 같이 캡슐화된 발포제 및 무기 발포제를 동시에 사용하는 경우, 캡슐화된 발포제에 의하여 고흡수성 수지 시트의 내부에 높은 기공도를 확보하기에 적절한 크기의 주 기공이 형성되며, 이러한 주 기공 사이에 무기 발포제에 의한 미세 기공 채널이 형성되면서 주 기공이 서로 연결되어 있는 열린 기공 채널(open pore channel) 구조를 확보할 수 있게 된다. 따라서, 미세 기공 채널 구조로 인해 모세관 압력(capillary pressure)에 의한 물의 신속한 흡수가 가능하며, 각 발포제를 단독 사용하는 경우에 비하여 제조되는 고흡수성 수지의 원심분리 보수능 및 가압 흡수능이 우수하게 나타난다.
또한, 본 발명의 모노머 조성물은 상술한 아크릴산계 단량체, 내부 가교제, 캡슐화된 발포제, 무기 발포제와 함께 미크론 스케일의 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자를 함께 포함한다. 이러한 유리 중공 입자는 이미 상술한 바와 같이, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 혹은 약 10 ㎛ 내지 약 90 ㎛, 혹은 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 혹은 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛의 D50으로 정의되는 입경을 가지며, 얇은 유리벽에 의해 둘러싸인 중공을 가질 수 있다. 여기서, D50은 입도 분포 곡선에서 중량 백분율의 50%에 해당하는 입경으로 정의되는 평균 입경(50% diameter of soil particle)를 나타낸 것이다. 이러한 유리 중공 입자는, 예를 들어, 상술한 입경과 함께 약 0.1 g/cc 내지 약 0.7 g/cc, 혹은 약 0.3 g/cc 내지 약 0.6 g/cc의 낮은 밀도를 가질 수 있고, 이러한 밀도 범위 및 입경에 의해 결정되는 크기의 중공을 가질 수 있다.
또한, 이러한 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는 얇고 투명한 유리 벽으로 둘러싸인 구형 입자 형태를 가질 수 있고, 상술한 낮은 밀도를 가질 수 있다.
이러한 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자의 형태적/구조적 특성, 예를 들어, 낮은 밀도, 적절한 크기의 입자 크기 등에 의해, 상기 단량체 조성물에 포함되어 가교 중합 후의 베이스 수지 분말과, 고흡수성 수지의 내부 가교도를 상대적으로 낮게 제어할 수 있다. 또한, 상기 유리 중공 입자의 투명성 등으로 인해, 상대적으로 많은 함량이 첨가되더라도 단량체의 UV 중합 등을 저해하지 않고, 중합 과정 중의 중합열이나 잔존 수분의 통로 등으로 작용하여 우수한 물성을 나타내는 고흡수성 수지를 제조하는데 기여할 수 있다.
특히, 상기 미크론 스케일의 유리 중공 입자는 표면에 반응성이 큰 에폭시를 갖는 것을 특징으로 하는 것으로, 이를 위해 미크론 스케일의 유리 중공 입자를 에폭시 작용기를 포함한 실란 커플링제(silane coupling agent)를 이용하여 표면 개질하는 방법으로 에폭시 표면 개질한 것을 사용할 수 있다.
이러한 에폭시 함유 실란 커플링제로는 특별히 이로써 제한하는 것은 아니나, (n-글리시독시-알킬)트리 알콕시실란(여기서, 알킬기는 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 알콕시기는 메톡시 또는 에톡시일 수 있음)이 사용될 수 있다.
일 예로, 상기 유리 중공 입자와 에폭시 작용기를 포함한 실란 커플링제(silane coupling agent)의 반응에서 혼합 사용 비율은 약 100:0.01 내지 약 100:5.5 중량비가 바람직하고, 약 100:0.1 내지 약 100:0.51 범위가 더욱 바람직하다. 상기 범위 내에서 유리 중공 입자가 뭉치지 않으면서도 기계적 강도 향상 효과를 얻을 수 있고, 이에 따라 제조되는 고흡수성 수지 시트의 원심분리 보수능 및 가압 흡수능이 향상될 수 있다. 특히, 상기 실란 커플링제의 함량이 유리 중공 입자의 비표면적 대비 지나치게 많을 경우, 표면 개질 반응뿐만 아니라 실리카 입자 합성 반응도 동시에 일어날 수 있어, 유리 중공 입자 표면에서 에폭시 함량이 최적화되는 범위 내에서 상술한 함량 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 유리 중공 입자를 에폭시 작용기를 포함한 실란 커플링제(silane coupling agent)를 이용하여 표면 개질하는 반응은 산성 조건 하에서 수행할 수 있으며, 일 예로, 염산 등을 사용하여 pH 2.5 내지 4.5, 혹은 pH 3 내지 4의 조건이 되도록 하여 표면 개질 반응을 수행할 수 있다.
이렇게 실란 커플제를 이용하여 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는, 표면의 에폭시 함량이 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 5 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 0.5 중량%일 수 있다. 상기 유리 중공 입자 표면에 있는 에폭시기의 양은 에폭시 작용기를 포함한 실란 커플링제와의 반응에 의해 조절할 수 있다. 상기 에폭시기의 양이 지나치게 낮으면 기계적 강도가 충분하지 못한 단점이 나타날 수도 있으며, 지나치게 많으면 유리 중공 입자를 뭉치게 하는 단점이 나타날 수도 있다.
한편, 상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자의 입경 범위나 밀도 범위 등이 상술한 형태적/구조적 특성을 충족하지 못하는 경우, 유리 중공 입자 자체의 제조가 어렵게 되거나, 고흡수성 수지 입자의 입경을 고려하여 그 적용이 어렵게 될 수 있다. 또, 중공이 지나치게 작아지거나, 밀도가 높아지는 경우 등에 있어서는, 내부 가교도의 제어를 하기 어렵게 될 수 있으며, UV 중합을 저해하여 고흡수성 수지의 물성에 악영향을 미칠 수도 있다.
상술한 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는 당업자에게 잘 알려진 방법으로 직접 제조하거나, 상술한 구조적/형태적 특성을 갖는 상업화된 유리 중공 입자를 입수하여 사용할 수도 있다. 이러한 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자의 제조 방법 등은 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 이에 관한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는 상기 아크릴산 등 단량체의 100 중량부에 대해, 약 0.01 중량부 내지 약 20 중량부, 혹은 약 0.03 중량부 내지 약 5 중량부의 함량으로 단량체 조성물 중에 포함될 수 있다. 이러한 적절한 함량에 의해, 고흡수성 수지 시트의 기본적인 흡수능 및 가압 하 흡수능이 향상되면서도, 상기 고흡수성 수지의 중합도 및 물성을 우수하게 유지될 수 있다.
한편, 상기 일 구현예의 제조 방법에서는, 상기 모노머 조성물에 대한 발포 공정을 진행하며, 고흡수성 수지 시트를 다공성으로 제조하여 이의 흡수 속도를 보다 향상시킬 수 있다.
이러한 발포 공정은 중합 전에 모노머 조성물을 교반하는 등의 방법으로 진행할 수 있으며, 이러한 발포 공정은 약 10 초 내지 약 5 분 동안 진행할 수 있다.
한편, 본 발명의 고흡수성 수지 시트의 제조 방법에서 중합 시 사용되는 중합 개시제는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
구체적으로, 상기 중합 개시제는 중합 방법에 따라 열중합 개시제 또는 UV 조사에 따른 광중합 개시제를 사용할 수 있다. 다만, 광중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등의 조사에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 추가적으로 열중합 개시제를 포함할 수도 있다.
상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다.
상기 광중합 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 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 한편, 아실포스핀의 구체예로, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)를 사용할 수 있다. 보다 다양한 광개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier 2007년)" p115에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.
상기 광중합 개시제는 상기 모노머 조성물에 대하여 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량%의 농도로 포함될 수 있다. 이러한 광중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고, 광중합 개시제의 농도가 지나치게 높으면 고흡수성 수지의 분자량이 작고 물성이 불균일해질 수 있다.
또한, 상기 열중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate;(NH4)2S2O8) 등이 있으며, 아조(Azo)계 개시제의 예로는 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)) 등이 있다. 보다 다양한 열중합 개시제에 대해서는 Odian 저서인 'Principle of Polymerization(Wiley, 1981)', p203에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.
상기 열중합 개시제는 상기 모노머 조성물에 대하여 약 0.001 중량% 내지 약 0.5 중량%의 농도로 포함될 수 있다. 이러한 열중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 추가적인 열중합이 거의 일어나지 않아 열중합 개시제의 추가에 따른 효과가 미미할 수 있고, 열중합 개시제의 농도가 지나치게 높으면 고흡수성 수지의 분자량이 작고 물성이 불균일해질 수 있다.
본 발명의 제조방법에서, 상기 모노머 조성물은 필요에 따라 증점제(thickener), 가소제, 보존안정제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상술한 아크릴산계 불포화 단량체, 공단량체, 내부 가교제, 중합 개시제, 및 첨가제와 같은 원료 물질은 용매에 용해된 모노머 조성물 용액의 형태로 준비될 수 있다. 상기 용매는 모노머 조성물의 총 함량에 대하여 상술한 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다.
사용할 수 있는 상기 용매는 상술한 성분들을 용해할 수 있으면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 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-디메틸아세트아미드 등에서 선택된 1종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
다음에, 상기 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성한다.
한편, 이와 같은 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 방법은 고흡수성 수지 제조 기술분야에서 통상 사용되는 중합 방법이면, 특별히 구성의 한정이 없다.
구체적으로, 중합 방법은 중합 에너지원에 따라 크게 열중합 및 광중합으로 나뉠 수 있다. 통상 열중합을 진행하는 경우, 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있다. 반면, 광중합을 진행하는 경우, 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 진행될 수 있으나, 상술한 중합 방법은 일 예이며, 본 발명은 상술한 중합 방법에 한정되지는 않는다.
상기 모노머 조성물의 열중합 또는 광중합 반응 온도는 특별히 제한되지 않으나, 일례로 약 80 ℃ 내지 약 120 ℃, 바람직하기로 약 90 ℃ 내지 약 110 ℃일 수 있다.
이때 이와 같은 방법으로 얻어진 함수겔 중합체의 통상 함수율은 약 40 중량% 내지 약 80 중량%일 수 있다. 한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 전체 함수겔 중합체 중량에 대해 차지하는 수분의 함량으로 함수겔 중합체의 중량에서 건조 상태의 중합체의 중량을 뺀 값을 의미한다. 구체적으로는, 적외선 가열을 통해 중합체의 온도를 올려 건조하는 과정에서 중합체 중의 수분증발에 따른 무게감소분을 측정하여 계산된 값으로 정의한다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 180 ℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180 ℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도상승단계 5 분을 포함하여 20 분으로 설정하여, 함수율을 측정한다.
다음에 상기 함수겔 중합체를 시트상으로 성형하고 건조하여 고흡수성 수지 시트를 형성한다.
이때 상기 건조 단계의 건조 온도는 약 120 ℃ 내지 약 250 ℃일 수 있다. 건조 온도가 약 120 ℃ 미만인 경우, 건조 시간이 지나치게 길어지고 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있고, 건조 온도가 약 250 ℃를 초과하는 경우, 지나치게 중합체 표면만 건조되어, 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있다. 따라서 바람직하게 상기 건조는 약 120 ℃ 내지 약 250 ℃의 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 140 ℃ 내지 약 200 ℃의 온도에서 진행될 수 있다.
한편, 건조 시간의 경우에는 공정 효율 등을 고려하여, 약 20 분 내지 약 90 분 동안 진행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 건조 단계의 건조 방법 역시 함수겔 중합체의 건조 공정으로 통상 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 고흡수성 수지 시트의 함수율은 약 10 중량% 이상으로, 예를 들어 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 약 15 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다. 상기 고흡수성 수지 시트의 함수율이 상술한 범위에 있을 때 시트의 유연성을 확보할 수 있다.
한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 전체 함수겔 중합체 중량에 대해 차지하는 수분의 함량으로 함수겔 중합체의 중량에서 건조 상태의 중합체의 중량을 뺀 값을 의미한다. 구체적으로는, 적외선 가열을 통해 중합체의 온도를 올려 건조하는 과정에서 중합체 중의 수분증발에 따른 무게감소분을 측정하여 계산된 값으로 정의한다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 180 ℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180 ℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도상승단계 5분을 포함하여 40분으로 설정하여, 함수율을 측정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기와 같은 공정으로 수득된 고흡수성 수지 시트의 두께는 약 100 ㎛ 이상, 또는 약 1000 ㎛ 이상, 또는 약 5000 ㎛ 이상이면서 약 10 cm 이하, 또는 약 5 cm 이하, 또는 약 1 cm 이하일 수 있다. 상기 고흡수성 수지 시트의 두께가 너무 얇으면 강도가 낮아 시트가 찢어질 수 있으며, 너무 두꺼울 경우 건조 및 가공이 어려울 수 있다. 이러한 관점에서 상술한 두께 범위를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 고흡수성 수지 시트의 제조방법에 따르면, 상기 고흡수성 수지 시트에 있어, 공극의 적어도 일부분이 서로 연결되어 있는 열린 기공 채널(open pore channel) 구조의 시트 상태이기 때문에 모세관 압력(capillary pressure)에 의한 물의 흡수가 가능하므로, 흡수 속도 및 투과성이 향상될 수 있으며, 펄프리스 흡수체로 그대로 제공할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 고흡수성 수지 시트는 공극(pore)의 적어도 일부분이 서로 연결된, 열린 기공 채널(open pore channel) 구조를 가지며, 이에 의해 모세관 압력(capillary pressure)에 의한 물의 흡수가 가능하다. 이에 따라 종래의 분말 형태의 고흡수성 수지보다 흡수 속도 및 투과성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 구현예 따라 제조된 고흡수성 수지 시트 표면에는 열린 기공 채널 구조가 형성되어 있다.
일 예로, 상기 고흡수성 수지 시트는 약 25% 내지 약 80%의 공극률을 가질 수 있다. 상기 고흡수성 수지 시트의 공극률이 너무 작으면 열린 기공의 형성이 어렵고, 너무 크면 낮은 강도에 의해서 시트 형성이 어려울 수 있다. 이러한 관점에서 상기 공극률 범위를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 일 구현예의 방법으로 제조된 고흡수성 수지 시트는, 예를 들어, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체의 가교 중합체를 포함하고, 상기 가교 중합체의 가교 구조 내에, 미크론 스케일의 입경을 갖는 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자가 포함된 것일 수 있다.
이러한 고흡수성 수지 시트에서, 상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는 이미 상술한 바와 같은 특정 범위의 입경 등 소정의 구조적/형태적 특성을 갖게 되는데 이에 관해서는 이미 충분히 설명한 바 있으므로, 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
또, 상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는 모노머 조성물 중의 함량과 대응하는 함량으로 상기 고흡수성 수지 시트에 포함될 수 있으며, 이로써 보수능 및 가압 하 흡수능이 함께 향상된 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 고흡수성 수지 시트는 EDANA 법 WSP 241.2의 방법에 따라 측정된 원심분리 보수능(CRC)이 약 19.5 g/g 이상 또는 약 19.5 g/g 내지 약 40 g/g, 혹은 약 22 g/g 이상 또는 약 22 g/g 내지 약 40 g/g, 혹은 약 25 g/g 이상 또는 약 25 g/g 내지 약 40 g/g의 범위를 가질 수 있다.
또한, 상기 고흡수성 수지 시트는 EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 측정된 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)이 약 8.3 g/g 이상 또는 약 8.3 g/g 내지 약 15 g/g, 혹은 약 9 g/g 이상 또는 약 9 g/g 내지 약 15 g/g, 혹은 약 10 g/g 이상 또는 약 10 g/g 내지 약 15 g/g의 범위를 가질 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 고흡수성 수지 시트는 우수한 흡수 특성 및 투과성을 가져 펄프리스 흡수체로 이용될 수 있다.
본 발명의 제조방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지 시트는 분말 상태의 통상의 고흡수성 수지와는 달리 시트 또는 필름 형태로 얻어지며, 제품으로 바로 적용이 가능하며 비산되거나 누출될 우려가 없고 유연성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 고흡수성 수지 시트의 제조방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지 시트는 공극이 서로 연결되어 있는 열린 기공 채널(open pore channel) 구조를 가지며, 이에 의해 모세관 압력(capillary pressure)에 의한 물의 흡수가 가능하므로, 흡수 속도 및 투과성이 향상될 수 있다.
이처럼, 유연성과 가요성을 가지면서 고흡수성 수지 본연의 물성으로 빠른 흡수 속도를 나타내어, 가요성 및 높은 흡수성을 필요로 하는 다양한 제품에 적용 가능하다.
또한, 상기 고흡수성 수지 시트는 펄프리스 흡수체로 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 고흡수성 수지 시트의 단면을 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
< 실시예 >
고흡수성 수지 시트의 제조
실시예 1
무기 필러(Filler)로서, 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자의 총중량을 기준으로 에폭시 함량이 0.1 중량%인 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자(Epoxy-GB, 입경: D50 기준 16 ㎛, 밀도: 0.6 g/cc)를 사용하였다. 구체적으로, 상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는, 제조사 3 M의 상품명: IM30K의 유리 중공 입자와 실란 커플링제((3-glycidyloxypropyl)-trimethoxysilane)를 투입하고, 염산(HCl)을 사용하여 산성 조건(pH=3~4) 하에서 반응시켜 제조하였다.
먼저, 아크릴산 60 g, 가성소다(NaOH, 30 중량% 용액) 77.6 g 및 물 45.4 g을 혼합하여 상기 아크릴산의 약 70 몰%가 중화된 중화액(고형분 함량: 50 중량%)을 준비하였다.
상기 중화액에 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEGDA, MW=330 제조사: Aldrich사) 0.12 g(2000 ppm, 아크릴산 100 중량% 대비 0.2 중량%), 과황산나트륨(sodium persulfate) 0.36 g, 캡슐화된 발포제(Akzonobel사, Expancel 031 DU 40, 평균 직경 10 ㎛ 내지 16 ㎛) 0.9 g, 탄산칼슘(CaCo3) 발포제(평균 직경 20 nm 내지 60 nm) 0.9 g, 첨가제(glycerine) 18 g, 상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자 0.6 g (단량체 100 중량%에 대해 1 중량%)을 첨가하여, 모노머 조성물을 제조하였다.
상기 모노머 조성물을 메케니컬 믹서(mechanical mixer)를 이용하여 500 rpm의 속도로 약 10 분간 고전단 혼합하였다.
이후, 중합기의 공급부를 통해 투입하여 중합을 실시하여 함수겔 중합체를 형성하였다. 이때 중합기의 온도는 100 ℃로 유지하였으며, 중합의 최고 온도는 110 ℃, 중합 시간은 10분이었다.
이어서, 상기 함수겔 중합체를 재단기를 이용하여 시트 형태(가로 * 세로 * 두께 = 50 * 50 * 2 mm)로 절단하고, 180 ℃ 온도에서 5분 동안 건조하며 발포시켜, 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 아크릴산 100 중량% 대비 무기 필러인 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자(Epoxy-GB)를 1.7 중량%로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 아크릴산 100 중량% 대비 무기 필러인 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자 (Epoxy-GB)를 3.3 중량%로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 2에서, 내부가교제인 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEGDA)를 0.18 g(3000 ppm, 아크릴산 100 중량% 대비 0.3 중량%)으로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 2에서, 아크릴산 100 중량% 대비 캡슐화된 발포제(031 DU 40)를 3 중량%로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서, 무기 필러인 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자(Epoxy-GB)를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 2에서, 무기 필러로서 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자(Epoxy-GB) 대신에 에폭시 표면 개질되지 않은 유리 중공 입자(GB)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 2에서, 무기 필러로서 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자(Epoxy-GB) 대신에, 에폭시 표면 개질되지 않고 중공 입자가 아닌 유리구 입자(Glass Bead)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 2에서, 무기 필러로서 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자(Epoxy-GB) 대신에, 에폭시 표면 개질된 유리구 입자(Epoxy Glass Bead)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
비교예 5
상기 실시예 1에서, 캡슐화된 발포제(031DU40), 무기발포제(n-CaCO3), 및 무기 필러(Epoxy-GB)를 모두 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 시트를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5에서 고흡수성 수지 시트 제조시 사용한 내부가교제(PEGDA), 캡슐화된 발포제(031DU40), 무기발포제(n-CaCO3), 무기 필러 (Epoxy-GB, 또는 GB, 또는 Glass bead, 또는 Epoxy Glass Bead)의 함량은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
내부
가교제
(PEGDA)
함량
(PPm)		 2000 2000 2000 3000 2000 2000 2000 2000 2000 2000
캡슐발포제
함량
(중량%)		 1.5 1.5 1.5 1.5 3 1.5 1.5 1.5 1.5 없음
무기발포제
함량
(중량%)		 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 없음
무기
필러의
종류		 Epoxy-GB Epoxy-GB Epoxy-GB Epoxy-GB Epoxy-GB 없음 GB Glass Bead Epoxy Glass Bead 없음
무기
필러
함량
(중량%)		 1 1.7 3.3 1.7 1.7 없음 1.7 1.7 1.7 없음
상기 표 1에서, 캡슐발포제의 함량, 무기발포제의 함량, 및 무기 필러의 함량은 각각 아크릴산 100 중량% 대비 각 성분의 중량%를 나타낸 것이다. 또한, 상기 무기 필러의 종류는, 실시예 1 내지 5에서 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자(Epoxy-GB)이며, 비교예 2에선 에폭시 표면 개질되지 않은 유리 중공 입자(GB)이고, 비교예 3은 에폭시 표면 개질되지 않고 중공 입자가 아닌 유리구 입자(Glass Bead)이고, 비교예 4는 에폭시 표면 개질되고 중공 입자가 아닌 유리구 입자(Epoxy Glass Bead)를 나타낸 것이다.
< 실험예 >
고흡수성 수지 시트의 특성 평가
(1) 고흡수성 수지 시트의 단면
본 발명의 실시예 1에 따른 고흡수성 수지 시트 단면의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 고흡수성 수지 시트 표면에는 열린 기공 채널 구조가 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
(2) 원심분리 보수능 (CRC) 및 가압 흡수능(AUP) 측정
각 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지 시트에 대하여, EDANA 법 WSP 241.2의 방법에 따라 원심분리 보수능(CRC)을 측정하고, EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 0.7 psi 하에서의 가압 흡수능(AUP)을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
CRC
(g/g)		 32.1 26.9 25.1 22.6 23.5 21.1 20.5 19.1 19.1 12.1
AUP(g/g) 10.2 9.2 10 9.7 9.1 7.6 8.1 7.1 5.7 5.6
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 미크론 스케일의 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자와 함께 특정의 발포제를 사용하여 제조한 고흡수성 수지 시트는, 에폭시 표면 개질되지 않은 유리 중공 입자를 포함하지 않거나, 유리 중공 입자 대신에 유리구를 사용하거나, 발포제를 사용하지 않은 고흡수성 수지 시트에 비하여 우수한 원심분리 보수능 및 가압 흡수능을 나타냄을 확인할 수 있다.

Claims (18)

  1. a1) 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, a2) 내부 가교제, a3) 캡슐화된 발포제, a4) 무기 발포제, a5) 미크론 스케일의 입경을 갖는, 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자, 및 a6) 중합 개시제를 혼합하여 모노머 조성물을 제조하는 단계;
    상기 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; 및
    상기 함수겔 중합체를 건조하여 고흡수성 수지 시트를 형성하는 단계;
    를 포함하는,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는, 입자는 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 입경을 갖는 것인
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는, 0.1 g/cc 내지 0.7 g/cc의 밀도를 갖는 것인,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는, 입자 표면의 에폭시 양이 상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자 총중량 대비 0.01 중량% 내지 5 중량%인,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 표면 개질된 유리 중공 입자는 상기 단량체의 100 중량부에 대해, 0.01 중량부 내지 20 중량부로 단량체 조성물 중에 포함되는,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화된 발포제(Capsule 형 발포제: thermally expandable microsphere)는 공기 중 팽창 비율이 3 배 내지 15 배인,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화된 발포제의 입경은 2 ㎛ 내지 50 ㎛인,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화된 발포제는 탄화수소를 포함하는 코어와 상기 코어를 둘러싸며 열가소성 수지로 형성되는 쉘을 포함하는 구조를 갖는 것인,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탄화수소는 n-프로판, n-부탄, iso-부탄, 사이클로부탄, n-펜탄, iso-펜탄, 사이클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, 사이클로헥산, n-헵탄, iso-헵탄, 사이클로헵탄, n-옥탄, iso-옥탄 및 사이클로옥탄으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상이고,
    상기 열가소성 수지는 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, 방향족 비닐, 초산 비닐, 할로겐화 비닐 및 할로겐화 비닐리덴으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 모노머로부터 형성되는 폴리머인,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화된 발포제는 단량체 100 중량부에 대해, 0.3 중량부 내지 20 중량부로 포함되는,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 무기 발포제는 탄산칼슘(CaCO3), 중탄산나트륨(NaHCO3), 중탄산암모늄(NH4HCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3), 아질산암모늄(NH4NO2), 붕소화수소나트륨 (NaBH4) 및 탄산나트륨(Na2CO3) 중 선택되는 1종 이상인,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 무기 발포제는 0.001 ㎛ 내지 100 ㎛의 입경을 갖는 것인,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 무기 발포제는 단량체 100 중량부에 대해, 0.1 중량부 이상으로 단량체 조성물 중에 포함되는,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화된 발포제와 무기 발포제는 3:1 내지 1:1의 중량비로 포함되는,
    고흡수성 수지 시트의 제조방법.
  15. 제1항의 제조 방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지 시트.
  16. 제15항에 있어서,
    두께가 100 ㎛ 내지 10 cm이고, 공극률이 25% 내지 80%인,
    고흡수성 수지 시트.
  17. 제15항에 있어서,
    열린 기공 구조(porous) 또는 열린 기공 채널(open pore channel, Interconnected pore) 구조를 포함하는,
    고흡수성 수지 시트.
  18. 제15항에 있어서,
    EDANA 법 WSP 241.2의 방법에 따라 측정된 원심분리 보수능(CRC)이 19.5 g/g 이상이고,
    EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 측정된 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)이 8.3 g/g 이상인,
    고흡수성 수지 시트.
KR1020190064056A 2019-05-30 2019-05-30 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 KR20200138531A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190064056A KR20200138531A (ko) 2019-05-30 2019-05-30 고흡수성 수지 시트의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190064056A KR20200138531A (ko) 2019-05-30 2019-05-30 고흡수성 수지 시트의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200138531A true KR20200138531A (ko) 2020-12-10

Family

ID=73790395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190064056A KR20200138531A (ko) 2019-05-30 2019-05-30 고흡수성 수지 시트의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200138531A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102422636B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102230189B1 (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트
KR102566286B1 (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR102421375B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR20190026355A (ko) 고흡수성 수지
KR20190026354A (ko) 고흡수성 수지
KR102202059B1 (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법
KR102665835B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102276342B1 (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법
KR102457232B1 (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법
KR102603201B1 (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
WO2019216591A1 (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법
KR102576735B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
WO2019216592A1 (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법
KR20210018689A (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법
WO2020067662A1 (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법
KR20200138531A (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법
EP3680285B1 (en) Manufacturing method for superabsorbent polymer sheet
KR20200071658A (ko) 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR102567563B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102457689B1 (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법
WO2019117670A1 (ko) 고흡수성 수지 시트의 제조 방법 및 이로부터 제조된 고흡수성 수지 시트
KR20230147430A (ko) 고흡수성 수지 필름 및 이의 제조 방법
KR20240072926A (ko) 고흡수성 수지의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal