KR20210141191A - 고흡수성 수지 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고흡수성 수지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 표면 가교 단계에서 셀룰로오스를 첨가함으로서 생분해능이 월등히 향상된 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.

Description

고흡수성 수지 및 이의 제조방법{SUPER ABSORBENT POLYMER AND PREPARATION METHOD OF SUPER ABSORBENT POLYMER}

본 발명은 셀룰로오스가 첨가된 표면 가교층을 갖는 고흡수성 수지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

고흡수성 수지는 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 물을 흡수할 수 있는 고분자 물질이다. 상기 고흡수성 수지의 조성물은 단량체, 내부 가교제, 열 개시제, 표면 가교제 및 각종 첨가제 등으로 구성되어 있다. 고흡수성 수지의 흡수특성을 개선하기 위해 표면 가교제를 포함한 다양한 첨가제를 첨가하여 고흡수성 수지의 표면을 추가적으로 가교함으로써 흡수 특성을 개선하는 기술이 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 고흡수성 수지는 위생용품으로 사용되기 시작하면서, 현재는 어린이용 및 성인용 기저귀 외에 원예용 보수제, 토목, 건축용 지수재, 식품유통분야에서 수분 유지제, 및 전기 절연분야에 이르기까지 다양하게 사용되고 있다. 고흡수성 수지는 어린이용 및 성인용 기저귀 같은 일회용 위생제품에 가장 널리 사용되고 있다. 일회용품의 특성상 한번 사용하고 버려지는 특성으로 인해 환경적인 문제가 크게 대두되고 있다.

일반적인 고흡수성 수지의 조성물은 비생분해성 단량체, 내부 가교제, 표면 가교제, 열 개시제 및 첨가제 등으로 구성되어 있으며, 상기 물질들로 합성된 고흡수성 수지는 흡수특성은 우수하지만, 생분해도가 현저하게 떨어지는 특성을 보인다. 이러한 특성을 나타내는 고흡수성 수지는 일회용품에 많이 사용되는 상기 물질의 특성 상 환경적인 측면에서 매우 유해한 문제점을 가지고 있다.

고흡수성 수지의 생분해도가 떨어져 환경적인 문제를 해결하기 위해 본 발명자들은 예의 연구 노력한 결과, 생분해성 단량체 및 표면 가교시 생분해도를 향상시키기 위한 첨가제를 혼합함으로써 생분해능이 현저히 향상된 고흡수성 수지를 완성하였다.

본 발명의 하나의 목적은 표면 가교제 및 셀룰로오스가 혼합된 고흡수성 수지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 표면 가교제 및 셀룰로오스가 혼합된 고흡수성 수지의 제조방법을 제공하는 것이다.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 발명에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.

본 발명의 제1 양태는 흡수성을 갖는 베이스 수지 분말; 및 상기 베이스 수지 분말 상에 제공된 표면 가교층을 포함하고, 상기 베이스 수지 분말은 불포화 카르복실산 단량체와 에틸렌계 단량체를 포함하는 내부 가교제의 중합체를 포함하고, 상기 표면 가교층은 상기 불포화 카르복실산 단량체와 디에폭시계 가교제 및 폴리올계 가교제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 표면 가교제, 및 셀룰로오스의 혼합체를 포함하는, 고흡수성 수지를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 불포화 카르복실산 단량체는 불포화 디카르복실산을 갖는 단량체를 의미할 수 있다. 구체적으로 탄소수 약 3 내지 10의 불포화 카르복실산 단량체일 수 있으며, 보다 구체적으로 아크릴산, 이타콘산, 말레인산, 퓨마르산, 시스-아콘산, 크로톤산, (메타)아크릴산, 무수말레인산 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이는 고흡수성 수지의 생분해성 특성을 향상시키기 위해 친수성 단량체 그 중에서도 불포화 카복시산 단량체를 사용한 것임을 의미할 수 있다.

상기 불포화 카르복실산 단량체는 상기 고흡수성 수지 전체 중량에 대하여 약 20 내지 약 80 중량부의 비율로 포함되는 것일 수 있다. 불포화 카르복실산 단량체가 약 20 중량부 비율 미만인 경우 생분해성이 떨어지는 문제가 있으며, 약 80 중량부 비율 초과인 경우 내부 가교도가 떨어지며, 고흡수성 수지의 수율이 낮아지는 문제가 있다.

본 발명의 상기 내부 가교제는 상기 베이스 수지 분말에 기본적인 가교 구조를 도입하기 위해 혼합되는 것을 의미할 수 있다. 상기 고흡수성 수지 전체 중량에 대하여 약 0.1 내지 약 1.0 중량부의 비율로 포함되어 중합된 고분자를 가교시킬 수 있다. 약 0.1 중량부 미만인 경우 충분한 가교가 일어나지 않으며, 약 1.0 중량부 초과일 경우 경제성에 문제가 있다.

본 발명의 표면 가교제는 내부 가교된 베이스 수지 분말 표면을 가교하는 것을 의미할 수 있다. 셀룰로오스 존재 하에 표면 가교시 기존의 고흡수성 수지의 가압 흡수능(AUL), 원심분리 보수능(CRC), 통액성(Perm)과 동등 또는 그 이상의 기능을 가지면서도 생분해능이 원등히 향상된 고흡수성 수지를 제공할 수 있다.

상기 표면 가교제는 상기 표면 가교제는 상기 고흡수성 수지 전체 중량에 대하여 약 0.1 내지 약 2.0 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 표면 가교제의 함량이 지나치게 적으면, 표면 가교 반응이 거의 일어나지 않으며, 약 2.0 중량부를 초과하는 경우, 과도한 표면 가교 반응으로 인해 오히려 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다.

본 발명의 상기 셀룰로오스는 상기 베이스 수지 100 중량 대비 약 5 내지 약 18 중량부인 것일 수 있다. 상기 셀룰로오스가 5 중량부 미만인 경우 생분해능 향상 효과가 미미할 수 있으며, 약 18 중량부 초과인 경우 고흡수성 수지의 물성이 떨어지는 문제가 있다. 본 발명의 일 실시 예에서 ISO　14851　표준에 따른　생분해도(degree of biodegradability)를 실험한 결과, 약 60일 내지 약 80일 내에 100% 의 생분해도를 가지는 것임을 확인할 수 있었다.

구체적으로 상기 셀룰로오스의 예로 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸메틸셀룰로오스로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상인 것일 수 있다.

본 발명의 고흡수성 수지 중에서 약 300 um 내지 약 600 um 의 입경을 갖는 고흡수성 수지를 기준으로 생리 식염수에 대한 0.3 psi 의 가압 흡수능(AUL)은 약 22 g/g 내지 약 26 g/g 인 것이고, 원심분리 보수능(CRC)은 약 33 g/g 내지 약 36 g/g 인 것이고, 통액성(perm)은 약 14 ml 내지 약 23 ml 인 것일 수 있다. 가압 흡수능은 높을수록 좋으나 가압 흡수능은 보수능과 상반되는 물성으로 가압 흡수능을 너무 높이는 경우에는 보수능의 저하가 발생할 수 있다. 따라서, 가압 흡수능과 보수능을 동시에 향상시키는 것이 중요한 기술 요소이다. 본 발명의 일 실시 예의 셀룰로오스의 첨가 전 후의 고흡수성 수지의 물성 비교 실험을 통해 셀룰로오스 첨가시에도 고흡수성 수지의 물성과 동등 또는 그 이상의 물성을 가짐을 확인할 수 있었다.

본 발명의 제2 양태는 불포화 카르복실산 단량체 및 내부 가교제인 아크릴레이트계 단량체를 혼합하여 중합체를 형성하는 제1 단계; 상기 중합체를 건조, 냉동 및 분쇄하여 베이스 수지 분말을 제조하는 제2 단계; 및 상기 베이스 수지 분말에 용매, 표면 가교제, 무기물질 및 셀룰로오스를 부가하여 상기 베이스 수지 분말 상에 제공된 표면 가교층을 형성하는 제3 단계;를 포함하는, 고흡수성 수지의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 제1 단계는 불포화 카르복실산 단량체를 중합시킨 후 내부 가교제를 투입하여 추가 중합시키는 단계를 의미할 수 있다. 이때 열중합 개시제를 사용하며 이에 의해 중합반응시 약 60℃ 내지 약 80℃로 온도가 상승할 수 있다.

본 발명의 상기 내부 가교제인 아크릴레이트계 단량체는 수용성 에틸렌계 단량체의 일부로서 고흡수성 수지의 제조에 사용되는 가교성 작용기를 갖는 것을 의미할 수 있다. 구체적으로 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 헥산디올디아크릴레이트(HDODA), 및 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상인 것일 수 있다.

본 발명의 상기 열중합 개시제는 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.

본 발명의 상기 제2 단계는 베이스 수지 분말을 제조하는 단계로서 제1단계에서 제조된 상기 중합체를 건조, 냉동 및 분쇄하여 베이스 수지 분말을 제조하는 단계를 의미할 수 있다. 상기 건조, 냉동 및 분쇄의 진행 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 약 50℃ 내지 약 70℃ 에서 건조시킨 후 약 5℃ 내지 약 15℃의 냉동고에서 냉동시키는 단계를 거쳐 분쇄시킬 수 있다.

상기 건조 방법은 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 분쇄기는 구체적으로, 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 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

한편, 건조시간의 경우 공정 효율을 고려하여 약 8시간 내지 약 16시간 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 냉동시간의 경우 약 15분 내지 약 30분간 일 수 있으나, 이제 제한되지 않는다.

본 발명의 상기 제3 단계는 표면 가교층을 형성하는 단계로서 상기 베이스 수지 분말에 용매, 표면 가교제, 무기물질 및 셀룰로오스를 부가하는 단계를 의미할 수 있다.

상기 표면 가교제는 폴리올 가교제 또는 디에폭시계 가교제인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 폴리올 가교제의 예로 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 폴리올일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 구체적으로 상기 디에폭시계 가교제의 예로는 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 디글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 글리세롤 폴리글리시딜 에테르, 트리메틸프로판 폴리글리시딜 에테르, 1,2-(비스(2,3)-에폭시프로폭시)에틸렌, 펜타에리스리톨 폴리글리시딜 에테르, 솔비톨 폴리글리시딜 에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 디에폭시계 가교제일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 무기물질은 실리카(silica), 클레이(clay), 알루미나, 실리카-알루미나 복합재, 티타니아, 아연산화물 및 알루미늄 설페이트로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 무기물질을 첨가하여 제조되는 고흡수성 수지는 가압 흡수성의 저하 없이 통액성 및 흡수 속도가 향상될 수 있다.

상기 용매는 상술한 물질들을 용해할 수 있는 것으로서 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 등 일 수 있다.

상기 제3 단계는 표면 가교제 및 셀룰로오스가 첨가된 베이스 수지 분말을 약 150℃내지 약 200℃온도에서 가열시킴으로서 표면 가교 결합 반응이 이루어질 수 있다. 구체적으로 약 150℃내지 약 200℃온도 및 약 20분 내지 약 1시간 이하로 가열할 수 있다. 온도가 약 150℃ 미만일 경우 표면 가교 결합이 충분하지 못하며, 약 200℃온도 초과일 경우 부반응 등에 의한 고흡수성 수지로서의 물성 저하 문제가 있다. 상기 가열의 열원으로는 전기를 통한 가열, 가스를 통한 가열 방법을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 상기 제3 단계에서 생성된 표면 가교층이 형성된 고흡수성 수지를 재분쇄하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 재분쇄의 기기는 상술한 분쇄 기기 군에서 선택되는 어느 하나를 이용할 수 있으며, 재분쇄를 통해 약 150 um 내지 약 850 um 의 입경을 가진 표면 가교된 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.

본 발명은 표면 가교 단계에서 셀룰로오스를 첨가함으로서 생분해능이 월등히 향상된 환경 친화적인 고흡수성 수지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 이는 친환경 소재로서 일회용품과 같은 생활용품 등에 널리 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에서 제조된 고흡수성 수지의 생분해도를 KS M ISO 14851 규격에 의거하여 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.

비교예 1. 셀룰로오스 무첨가 고흡수성 수지의 제조

상온으로 미리 준비된 4 구 플라스크 평형 500 mL 용량의 유리 반응기에, 이타콘산 약 40 g과 아크릴산 약 50 g 그리고 설폰산 약 10 g을 투입하였다. 그리고, 상기 유리 반응기에, 50% 가성소다 용액 약 80 g을 서서히 적가하여 혼합하였다. 이때 교반 속도는 약 250 rpm 속도로 교반 하였다. 중화열에 의하여 혼합액의 온도가 약 70℃이상까지 상승한 것을 확인하였다. 혼합 용액의 중화 정도는 약 70 mol% 이였다. 온도가 약 60℃까지 냉각된 것을 확인한 후 PEGDA 및 HDODA를 각각 약 0.1 g 씩 투입하였다. 이후 소디움 퍼설페이트를 약 0.5 g 첨가한 후 약 3분간 약 250 rpm으로 교반한 후 플라스틱 트레이에 옮겨 담아 약 50℃ 컨백션 오븐에 약 24시간 추가적인 중합을 하였다.

이어서 중합된 시트를 약 12시간 동안 약 60℃에서 추가적인 건조 후 약 20분간 약 -10℃의 냉동고에서 냉동시킨 후 조분쇄 시켰다. 이후 분쇄된 가루를 약 60℃ 컨백션 오븐에 약 24시간 건조시켰다. 이후 가루의 함수량이 약 2% 이하가 되도록 건조시킨 후 건조된 가루를 분쇄기로 분쇄한 다음 분급하여 약 150 ㎛ 내지 850 ㎛ 크기의 베이스 수지를 얻었다. 이렇게 제조된 베이스 수지의 보수능은 약 60.1 g/g, 가압 흡수능은 약 8.8 g/g이었다. 상기 보수능과 가압 흡수능은 이하 실험예에 따라 측정하였다.

이후, 상기 전 단계에서 제조한 베이스 수지를 약 10 g을 물 약 10 g 및 메탄올 약 20 g을 혼합한 용매에 투입하고, 표면 가교제인 부탄디올 약 3.5 g, 무기물질로서 알루미늄 설페이트 약 0.1 g 및 실리카 약 0.1 g을 용매에 투입한 다음, 약 10분간 팽윤시켰다. 이후 약 170℃ 에서 약 30분 동안 표면 가교 반응을 시켰다. 그리고, 얻어진 생성물을 분쇄하고 분급하여 입경이 약 150 내지 850 ㎛인 표면 가교된 고흡수성 수지를 얻었다.

실시예 1 내지 3 및 비교예 2. 셀룰로오스 첨가한 고흡수성 수지의 제조

상기 비교예 1의 표면 가교 단계에서 표면 가교제인 부탄디올 약 3.5 g 외에 셀룰로오스를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 달리하여 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 2를 제조하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 2
셀룰로오스 (g)	0.5	1.0	1.5	2.0

실험예 1. 생분해도 평가

도 1은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 생분해도를 KS M ISO 14851 규격에 의거하여 측정한 결과를 나타낸 것이다. 상기 생분해도는 첨가된 셀룰로오스의 생분해도를 기준으로 고흡수성 수지의 생분해도를 측정한 값을 의미할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 1,2 및 실시예 1 내지 3 모두 시간이 지남에 따라 상대적 생분해도가 증가하는 경향을 보였다. 그러나, 셀룰로오스를 첨가한 실시예 1 내지 3 및 비교예 2의 경우 100%의 상대적 생분해도를 나타내는데 걸리는 시간은 60일 내지 80일로 나타나 비교예 1이 160일 이상 걸리는 데 반해 매우 짧은 시간에 생분해가 일어나는 것을 알 수 있었다. 이를 통해, 셀룰로오스 첨가한 고흡수성 수지의 생분해도가 현저히 향상됨을 알 수 있었다.

실험예 2. 고흡수성 수지의 물성 평가 : 가압 흡수능, 원심분리 보수능, 통액성 평가

(1) 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 고흡수성 수지의 생리 식염수에 대한 0.3 psi의 가압 흡수능(AUL)을 EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 측정하였다. 측정하고자 하는 고흡수성 수지 중 입경이 300 내지 600 ㎛인 고흡수성 수지에 대하여, AUL을 측정하였다.

구체적으로, 내경 25 mm의 플라스틱 원통 실린더 바닥에 400 mesh의 스테인레스제 스크린을 부착시켰다. 그리고 가압 흡수능을 측정하고자 하는 고흡수성 수지 W0(g, 약 0.16g)을 균일하게 살포하였다. 이어서, 상기 고흡수성 수지 위에 0.3 psi의 하중을 균일하게 부여할 수 있는 피스톤을 부가하였다. 이때 피스톤의 외경은 25 mm 보다 약간 작아 실린더의 내벽과 틈이 없으며, 상하로 자유롭게 움직을 수 있도록 제작된 것을 사용하였다. 그리고, 이렇게 준비된 장치의 무게 W1(g)을 측정하였다.

이어서, 직경 150 mm의 페트로 접시의 안쪽에 직경 90 mm, 두께 5 mm의 유리 필터를 놓고, 상기 페트로 접시에 0.9 중량%의 생리 식염수를 부었다. 이때, 생리 식염수의 수면이 유리 필터의 윗면과 수평이 될 때까지 생리 식염수를 부었다. 그리고, 상기 유리 필터 위에 직경 100 mm의 여과지 1장을 놓았다.

이어서, 상기 여과지 위에 준비된 장치를 얹어 장치 내의 고흡수성 수지가 하중 하에서 생리 식염수에 의해 팽윤되도록 하였다. 1시간 후 팽윤된 고흡수성 수지가 담긴 장치의 무게 W2(g)을 측정하였다.

이렇게 측정된 무게를 이용하여 하기 계산식 1에 따라 가압 흡수능을 산출하였다.

[계산식 1]

AUL(g/g) = [W2(g) - W1(g)]/W0

(2) 상기 실기예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 고흡수성 수지에 대하여, 무하중하 흡수배율에 의한 원심분리 보수능(CRC)을 측정하였다. 측정하고자 하는 고흡수성 수지 중 입경이 300 ㎛ 내지 600 ㎛인 고흡수성 수지를 선별하여, CRC를 측정하였다.

구체적으로, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 고분자 W0(g, 약 0.2 g)을 부직포제의 티백에 균일하게 넣고 밀봉한 후에 상온에서 0.9 중량%의 생리 식염수에 침수시켰다. 30분 후에 티백을 원심 분리기를 이용하여 300 G로 3분간 물기를 제거한 후 봉투의 질량 W3(g)을 측정하였다. 또한 고흡수성 수지를 이용하지 않고 동일한 조작을 한 후에 그때의 티백 질량 W4(g)을 측정하였다.

이렇게 얻어진 각 질량을 이용하여 하기 계산식 2에 따라 원심분리 보수능(CRC)을 산출하였다.

[계산식 2]

CRC(g/g) = {[W3(g) - W4(g) - W0(g)]/W0(g)}

(3) 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 고흡수성 수지의 생리 식염수에 대한 0.3 psi의 압력 하에서 통액성을 측정하였다. 측정하고자 하는 고흡수성 수지 중 입경이 300 내지 600 ㎛인 고흡수성 수지를 선별하여, perm을 측정하였다.

구체적으로 내경이 20 mm이고 하부에 유리 필터가 장착되어 있는 실린더에 상기 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지를 각기 0.5 g을 넣고 고흡수성 수지가 완전히 잠기도록 생리 식염수 100 mL를 부어 상기 고흡수성 수지를 30분간 팽윤시킨다. 이후 0.3 psi의 압력 하에서 20 mL의 생리 식염수가 팽윤된 고흡수성 수지를 통과하는데 걸린 시간 T1(초)를 측정하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2의 고흡수성 수지에 대하여 계산식 3을 통해 통액성을 측정하였다.

[계산식 3]

Perm = [20 mL / T1 (초)] * 60 초

상기 (1) 내지 (3)에 의한 물성 평가 결과는 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.

	AUL [g/g] (0.3 psi)	CRC [g/g]	Perm [mL]
비교예 1	24.7	33.7	17
실시예 1	24.5	33.8	19
실시예 2	25.9	34.5	22
실시예 3	23.4	35.1	14
비교예 2	22.1	34.8	12

이에 따라, 상기 실시예 1 내지 3은 비교예 1 및 비교예 2의 고흡수성 수지와 비교하여 동등 또는 그 이상의 가압 흡수능, 원심분리 보수능 및 통액성을 가지고 있음을 확인하였다. 이는 셀룰로오스 첨가에 따른 고흡수성 수지가 갖추어야 할 필수적인 물성을 저하시키지 않음을 나타내는 것이다. 그러나, 셀룰로오스 첨가량이 2.0 g 이상이 되는 경우(비교예 2), 가압 흡수능 및 통액성이 현저히 감소하는 경향을 보였다. 이를 통해, 물성 저하시키지 않으면서도 우수한 생분해성을 갖는 셀룰로오스 첨가량을 유추할 수 있었다.

실험예 3. 황색도 평가

황색도는 ASTM D 1925 규격에 의거하여 측정하였다. 그 결과, 황색도(YI) 및 비교예 1 대비 황색도 변화 정도를 나타낸 (dYI)를 하기 표 3에 나타내었다.

	YI	dYI
비교예 1	9.82	-
실시예 1	10.33	0.51
실시예 2	10.61	0.78
실시예3	10.73	0.91
비교예 2	11.42	1.59

상기 실시예 1 내지 3은 비교예 1과 비교하여 황색도 증가가 미미한 정도에

그친 것으로 나타났다. 그러나, 비교예 2와 같이 셀룰로오스 2.0 g을 첨가하는 경우 고흡수성 수지의 황색도 증가가 현저한 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 실험예 2와 같이 물성 저하시키지 않으면서도 우수한 생분해성을 갖는 셀룰로오스 첨가량을 결정할 수 있었다.

Claims (13)

1. 흡수성을 갖는 베이스 수지 분말; 및
   상기 베이스 수지 분말 상에 제공된 표면 가교층을 포함하고,
   상기 베이스 수지 분말은 불포화 카르복실산 단량체와 에틸렌계 단량체를 포함하는 내부 가교제의 중합체를 포함하고,
   상기 표면 가교층은 상기 불포화 카르복실산 단량체와 디에폭시계 가교제 및 폴리올계 가교제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 표면 가교제, 및 셀룰로오스의 혼합체를 포함하는, 고흡수성 수지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 셀룰로오스는 상기 베이스 수지 분말 전체 중량에 대하여 3 내지 18 중량부의 비율로 포함되는, 고흡수성 수지.
3. 제1항에 있어서,
   상기 셀룰로오스는 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸메틸셀룰로오스로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상인 것인, 고흡수성 수지.
4. 제1항에 있어서,
   상기 불포화 카르복실산 단량체는 상기 고흡수성 수지 전체 중량에 대하여 20 내지 80 중량부의 비율로 포함되는, 고흡수성 수지.
5. 제1항에 있어서,
   상기 내부 가교제는 상기 고흡수성 수지 전체 중량에 대하여 0.1 내지 1.0 중량부의 비율로 포함되는, 고흡수성 수지.
6. 제1항에 있어서,
   상기 표면 가교제는 상기 고흡수성 수지 전체 중량에 대하여 0.1 내지 2.0 중량부의 비율로 포함되는, 고흡수성 수지.
7. 제1항에 있어서,
   300 um 내지 600 um 의 입경을 갖는 고흡수성 수지가 생리 식염수에 대한 0.3 psi 의 가압 흡수능(AUL)은 22 g/g 내지 26 g/g 인 것이고, 원심분리 보수능(CRC)은 33 g/g 내지 36 g/g 인 것이고, 통액성(perm)은 14 ml 내지 23 ml 인 것인, 고흡수성 수지.
8. 불포화 카르복실산 단량체 및 내부 가교제인 아크릴레이트계 단량체를 혼합하여 중합체를 형성하는 제1 단계;
   상기 중합체를 건조, 냉동 및 분쇄하여 베이스 수지 분말을 제조하는 제2 단계; 및
   상기 베이스 수지 분말에 용매, 표면 가교제, 무기물질 및 셀룰로오스를 부가하여 상기 베이스 수지 분말 상에 제공된 표면 가교층을 형성하는 제3 단계;를 포함하는, 고흡수성 수지의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 내부 가교제인 아크릴레이트계 단량체는 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 헥산디올디아크릴레이트(HDODA), 및 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것인, 고흡수성 수지의 제조방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 무기물질은 실리카(silica), 클레이(clay), 알루미나, 실리카-알루미나 복합재, 티타니아, 아연산화물 및 알루미늄 설페이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것인, 고흡수성 수지의 제조방법.
11. 제8항에 있어서,
    상기 표면 가교제는 폴리올 가교제 또는 디에폭시계 가교제인 것인, 고흡수성 수지의 제조방법.
12. 제8항에 있어서,
    상기 제3 단계는 150℃내지 200℃온도에서 수행하는 것인, 고흡수성 수지의 제조방법.
13. 제8항에 있어서,
    상기 제3 단계에서 생성된 표면 가교층이 형성된 고흡수성 수지를 재분쇄하는 단계를 추가로 포함하는, 고흡수성 수지의 제조방법.
    
    

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