KR20230147430A - Super absorbent polymer film and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고흡수성 수지 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a superabsorbent polymer film and a method of manufacturing the same.
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. Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic polymer material that has the ability to absorb moisture 500 to 1,000 times its own weight. Each developer produces SAM (Super Absorbency Material) and AGM (Absorbent Gel). They are named with different names, such as Material). The above-mentioned superabsorbent resins have begun to be commercialized as sanitary products, and currently, in addition to sanitary products such as children's paper diapers and sanitary pads, they are used as soil reservatives for horticulture, water-blocking materials for civil engineering and construction, sheets for seedlings, and freshness maintainers in the food distribution field. It is widely used as a material for poultices, etc.
일반적으로 각종 기저귀, 생리대 또는 실금용 패드 등의 위생용품에는 고흡수성 수지 입자를 포함한 흡수체가 포함되는데, 이러한 흡수체는 주로 고흡수성 수지 입자와, 이러한 고흡수성 수지 입자를 적절히 고정하면서도 상기 흡수체 및 위생용품의 형태를 유지시키기 위해 플러프 펄프(fluff pulp)를 사용하는 것이 일반적이었다.In general, sanitary products such as various diapers, sanitary napkins, or incontinence pads include absorbents containing superabsorbent resin particles. These absorbents mainly contain superabsorbent resin particles, and properly fix the superabsorbent resin particles while properly fixing the absorbents and sanitary products. It was common to use fluff pulp to maintain its shape.
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, 플러프 펄프는 주로 목재를 원료로 얻어지므로 최근의 환경보호 시류에 역행하는 점이 있었고, 플러프 펄프의 사용은 위생용품의 제조 단가를 높이는 주 원인 중 하나이기도 하였다. However, due to the presence of such fluff pulp, it was difficult to slim and thin the absorber and sanitary product, and there was a problem of poor wearing comfort, such as sweat accumulating between the user's skin and the sanitary product. Moreover, since fluff pulp is mainly obtained from wood, it runs counter to the recent environmental protection trend, and the use of fluff pulp is also one of the main reasons for increasing the manufacturing cost of sanitary products.
또한 현재의 고흡수성 수지는 대부분 분말(powder) 형태로 제조되어 사용되고 있는데, 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 범위 및 박막화에 한계가 있다. 뿐만 아니라, 고흡수성 수지 입자의 함량 분포에 따라 흡수체의 흡수 성능이 변화할 수 있으므로, 흡수 특성을 균일하게 제어하는 데에도 어려움이 있었다.In addition, most of the current superabsorbent resins are manufactured and used in powder form. These powdered superabsorbent resins have parts that can scatter or leak when manufacturing sanitary materials or during actual use, and are used as substrates of certain types. Because it must be used together with a substrate, there are limits to its range of use and thinning. In addition, because the absorption performance of the absorbent may vary depending on the content distribution of the superabsorbent polymer particles, it was difficult to uniformly control the absorption characteristics.
이에 상기 문제점을 해결하고자, 한국 공개 특허 제2021-0118762호는 필름형의 고흡수성 수지를 제안하였다. 고흡수성 수지 필름은 두께 약 0.5 mm 이하의 투명 또는 반투명성을 띠는 초박형 막 형태의 고흡수성 수지로서, 흡수 물성이 뛰어나고 탄성 및 유연성이 높으며, 플러프 펄프 등의 보조제 없이 그 자체로 흡수체로서 사용될 수 있는 장점이 있다. 그러나 고흡수성 수지 필름은 그 형태적 특성상, 모노머 조성물을 필름 형태로 경화시키는 과정에서 고른 경화가 일어나지 않을 경우 수가용 성분(Extractable contents, EC) 함량이 높아질 수 있고, 유연하고 연속적인 상의 특성상 가압 흡수능이 기존 분말상의 고흡수성 수지에 비해 떨어지며, 초기 흡수 속도가 낮은 문제가 있다.Accordingly, in order to solve the above problem, Korean Patent Publication No. 2021-0118762 proposed a film-type superabsorbent polymer. Superabsorbent resin film is a superabsorbent resin in the form of an ultra-thin transparent or translucent film with a thickness of about 0.5 mm or less. It has excellent absorption properties, high elasticity and flexibility, and can be used as an absorber by itself without auxiliaries such as fluff pulp. There are advantages to this. However, due to the morphological characteristics of the superabsorbent polymer film, if uniform curing does not occur during the process of curing the monomer composition into a film, the content of water-soluble components (EC) may increase, and due to the nature of the flexible and continuous phase, the absorbency under pressure may be reduced. It is inferior to existing powdery superabsorbent polymers and has the problem of low initial absorption rate.
상기 과제를 해결하고자, 본 발명은 수가용 성분이 적고, 겔 강도와 가압 흡수능이 우수하며, 흡수 속도가 향상된 고흡수성 수지 필름 및 이를 제조하는 방법을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a superabsorbent polymer film with fewer water-soluble components, excellent gel strength and absorbency under pressure, and improved absorption rate, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 구현예에 따르면, According to one embodiment of the present invention,
산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 모노머; 가교제; 셀룰로오스계 증점제; 보습제; 발포제; 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르; 중합 개시제; 및 용매를 혼합하여 모노머 조성물을 제조하는 단계,An acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group neutralized; crosslinking agent; Cellulose-based thickener; moisturizer; blowing agent; succinic acid salts and/or succinic acid esters; polymerization initiator; and mixing solvents to prepare a monomer composition,
상기 모노머 조성물을 기재 상에 캐스팅하여 모노머 조성물 필름을 형성하는 단계,Casting the monomer composition onto a substrate to form a monomer composition film,
상기 모노머 조성물 필름을 연신하면서 열 및/또는 광을 조사하여 함수겔 중합체 필름을 형성하는 단계, 및 Forming a water-containing gel polymer film by irradiating heat and/or light while stretching the monomer composition film, and
상기 함수겔 중합체 필름을 건조시키는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 필름의 제조방법이 제공된다.A method for producing a superabsorbent polymer film is provided, including the step of drying the water-containing gel polymer film.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 모노머가, 내부가교제, 셀룰로오스계 증점제, 보습제, 발포제, 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르, 및 개시제의 존재 하에 중합된 중합체를 포함하는 다공성 고흡수성 수지 필름으로서, EDANA 법 WSP 270.2의 방법에 따라 측정된 수가용 성분이 10 중량% 이하인 고흡수성 수지 필름이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group is neutralized, an internal crosslinking agent, a cellulose-based thickener, a humectant, a foaming agent, a succinic acid salt and/or a succinic acid ester, and an initiator. Provided is a porous superabsorbent resin film containing a polymer polymerized in the presence of a water-soluble component of 10% by weight or less as measured according to the method of EDANA WSP 270.2.
본 발명에 따르면 두께가 얇으면서도 우수한 흡수 성능, 특히 향상된 가압 흡수능 및 흡수 속도를 나타내며, 수가용 성분이 낮은 고흡수성 수지 필름을 제조할 수 있다. According to the present invention, it is possible to manufacture a high-absorbent resin film that is thin but exhibits excellent absorption performance, especially improved absorbency under pressure and absorption speed, and has low water-soluble components.
본 발명에 따라 제조되는 고흡수성 수지 필름은 제품 제조 시 비산되거나 제품에서 누출될 염려가 없으며 플러프 펄프 등의 보조제가 불필요하여 제품의 박형화가 가능하고, 제조 공정 및 비용을 절감시킬 수 있다. The superabsorbent polymer film manufactured according to the present invention has no risk of scattering or leaking from the product during manufacturing, and does not require auxiliary agents such as fluff pulp, allowing the product to be thinner and reducing the manufacturing process and cost.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing exemplary embodiments only and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise,” “comprise,” or “have” are intended to designate the presence of implemented features, steps, components, or a combination thereof, and are intended to indicate the presence of one or more other features or steps, It should be understood that the existence or addition possibility of components or combinations thereof is not excluded in advance.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be subject to various changes and can take various forms, specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 구현예에 따르면, According to one embodiment of the present invention,
산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 모노머; 가교제; 셀룰로오스계 증점제; 보습제; 발포제; 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르; 중합 개시제; 및 용매를 혼합하여 모노머 조성물을 제조하는 단계,An acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group neutralized; crosslinking agent; Cellulose-based thickener; moisturizer; blowing agent; succinic acid salts and/or succinic acid esters; polymerization initiator; and mixing solvents to prepare a monomer composition,
상기 모노머 조성물을 기재 상에 캐스팅하여 모노머 조성물 필름을 형성하는 단계,Casting the monomer composition onto a substrate to form a monomer composition film,
상기 모노머 조성물 필름을 연신하면서 열 및/또는 광을 조사하여 함수겔 중합체 필름을 형성하는 단계, 및 Forming a water-containing gel polymer film by irradiating heat and/or light while stretching the monomer composition film, and
상기 함수겔 중합체 필름을 건조시키는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 필름의 제조방법이 제공된다.A method for producing a superabsorbent polymer film is provided, including the step of drying the water-containing gel polymer film.
본 발명에 따라 제조되는 고흡수성 수지 필름은 분말이 아닌 박막의 필름 형태를 가져 취급 시 비산되거나 제품에서 누출될 우려가 없고, 플러프 펄프 등 별도의 보조제 없이 사용될 수 있으며, 자체로서 우수한 흡수 특성을 나타낸다. 특히 본 발명에 따라 제조되는 고흡수성 수지 필름은 기존의 고흡수성 수지 필름과 비교하여 수가용 성분이 적으며, 겔 강도, 가압 흡수능, 및 흡수 속도가 개선되어 우수한 물성을 나타낸다.The superabsorbent polymer film manufactured according to the present invention has the form of a thin film rather than a powder, so there is no risk of scattering or leaking from the product when handled, and it can be used without additional auxiliaries such as fluff pulp, and has excellent absorption properties on its own. indicates. In particular, the superabsorbent polymer film manufactured according to the present invention contains fewer water-soluble components compared to existing superabsorbent polymer films, and exhibits excellent physical properties with improved gel strength, absorbency under pressure, and absorption speed.
본 발명에서 고흡수성 수지 필름이라 함은, 함수율이 15 중량% 이하, 또는 14 중량% 이하, 바람직하게는 13 중량% 이하이며 유연하고 얇은 층 또는 막 형태를 띠는 고흡수성 수지를 의미한다. 바람직하기로, 상기 고흡수성 수지 필름의 함수율은 15 중량% 이하, 또는 14 중량% 이하, 또는 13 중량% 이하, 또는 12 중량%이하이면서, 1 중량% 이상, 또는 2 중량% 이상, 또는 4 중량% 이상, 또는 6 중량% 이상일 수 있다.In the present invention, the superabsorbent polymer film refers to a superabsorbent polymer that has a moisture content of 15% by weight or less, or 14% by weight or less, preferably 13% by weight or less, and takes the form of a flexible, thin layer or film. Preferably, the water content of the superabsorbent polymer film is 15% by weight or less, or 14% by weight or less, or 13% by weight or less, or 12% by weight or less, and 1% by weight or more, or 2% by weight or more, or 4% by weight. % or more, or may be 6 weight % or more.
한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 시료의 건조 전 중량에 대하여 시료가 함유하는 수분의 양을 백분율로 표시한 것이다. 즉, 함수율은 시료의 건조 전 중량에서 시료의 건조 후 중량을 뺀 값을 시료의 건조 전 중량으로 나눈 다음 100을 곱하여 계산할 수 있다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 150 ℃까지 온도를 상승시킨 뒤 150 ℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도상승단계 5분을 포함하여 20분으로 설정한다. Meanwhile, throughout this specification, “moisture content” is expressed as a percentage of the amount of moisture contained in the sample relative to the weight of the sample before drying. In other words, the water content can be calculated by subtracting the weight after drying the sample from the weight before drying the sample, dividing it by the weight before drying the sample, and then multiplying by 100. At this time, the drying conditions are to increase the temperature from room temperature to about 150 ℃ and then maintain it at 150 ℃, and the total drying time is set to 20 minutes, including 5 minutes for the temperature increase step.
본 발명의 일 구현예에 따라 제조되는 고흡수성 수지 필름은 함수율이 15 % 이하이고, 탄성이 있으며, 유연성이 우수한 막 형태일 수 있다. The superabsorbent polymer film manufactured according to one embodiment of the present invention may have a moisture content of 15% or less, be elastic, and be in the form of a film with excellent flexibility.
또한, 본 발명의 고흡수성 수지 필름은 두께 0.001 내지 0.5 mm 범위에서 ASTM D1925 규격에 따른 황색도(Yellow Index)가 2.6 이하, 2.5 이하, 2.4 이하, 2.3 이하, 1.9 이하, 1.6 이하 또는 1.5 이하일 수 있다. In addition, the superabsorbent polymer film of the present invention may have a yellow index of 2.6 or less, 2.5 or less, 2.4 or less, 2.3 or less, 1.9 or less, 1.6 or less, or 1.5 or less according to the ASTM D1925 standard in the thickness range of 0.001 to 0.5 mm. there is.
본 발명의 제조방법에서, 고흡수성 수지 필름의 원료 물질인 모노머 조성물은 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 모노머; 셀룰로오스계 증점제; 보습제; 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르; 중합 개시제; 및 용매를 포함한다.In the production method of the present invention, the monomer composition, which is the raw material of the superabsorbent polymer film, includes an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group neutralized; Cellulose-based thickener; moisturizer; succinic acid salts and/or succinic acid esters; polymerization initiator; and solvents.
상기 아크릴산계 모노머는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:The acrylic acid-based monomer is a compound represented by the following formula (1):
[화학식 1][Formula 1]
R1-COOM1 R 1 -COOM 1
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
R1은 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고, R 1 is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms containing an unsaturated bond,
M1은 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.M 1 is a hydrogen atom, a monovalent or divalent metal, an ammonium group, or an organic amine salt.
바람직하게는, 상기 아크릴산계 모노머는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다. Preferably, the acrylic acid-based monomer includes at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts thereof.
여기서, 상기 아크릴산계 모노머는 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 모노머를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알칼리 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다. 이때, 상기 아크릴산계 모노머의 중화도는 40 내지 95 몰%, 또는 40 내지 80 몰%, 또는 45 내지 75 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 조절될 수 있다. 상기 중화도가 지나치게 높으면 중화된 모노머가 석출되어 중합이 원활하게 진행되기 어려울 수 있으며, 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 고분자의 흡수력이 크게 떨어질 수 있다.Here, the acrylic acid-based monomer may have an acidic group and at least a portion of the acidic group may be neutralized. Preferably, the monomer partially neutralized with an alkaline substance such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, etc. may be used. At this time, the degree of neutralization of the acrylic acid-based monomer may be 40 to 95 mol%, or 40 to 80 mol%, or 45 to 75 mol%. The range of the degree of neutralization can be adjusted depending on the final physical properties. If the degree of neutralization is too high, neutralized monomers may precipitate, making it difficult for polymerization to proceed smoothly. Conversely, if the degree of neutralization is too low, the absorption capacity of the polymer may be greatly reduced.
바람직한 일 구현예에서, 상기 알칼리 물질로는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 특히 알칼리 물질로 수산화칼륨을 포함할 경우, 보다 우수한 유연성 및 치수 안정성을 갖는 고흡수성 수지 필름을 제조할 수 있다.In a preferred embodiment, the alkaline material may be sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), or a combination thereof. In particular, when potassium hydroxide is included as an alkaline material, a superabsorbent polymer film with better flexibility and dimensional stability can be manufactured.
상기 아크릴산계 모노머의 농도는, 상기 고흡수성 수지의 원료 물질 및 용매를 포함하는 모노머 조성물에 대해 약 20 내지 약 60 중량%, 바람직하게는 약 40 내지 약 50 중량%로 될 수 있으며, 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려해 적절한 농도로 될 수 있다. 다만, 상기 모노머의 농도가 지나치게 낮아지면 고흡수성 수지의 수율이 낮고 경제성에 문제가 생길 수 있고, 반대로 농도가 지나치게 높아지면 모노머의 일부가 석출되는 등 공정상 문제가 생길 수 있으며 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다.The concentration of the acrylic acid-based monomer may be about 20 to about 60% by weight, preferably about 40 to about 50% by weight, based on the monomer composition including the raw material of the superabsorbent polymer and the solvent, and polymerization time and The concentration can be adjusted to an appropriate level considering reaction conditions, etc. However, if the concentration of the monomer is too low, the yield of the superabsorbent polymer may be low and problems may arise in economic feasibility. Conversely, if the concentration is too high, problems may occur in the process such as part of the monomer being precipitated, and the physical properties of the superabsorbent polymer may occur. This may deteriorate.
한편, 본 발명에서는 용액 캐스팅법을 통해 모노머 조성물을 필름 형태로 도포할 수 있도록, 모노머 조성물에 증점제 및 보습제를 포함한다. Meanwhile, in the present invention, a thickener and a moisturizer are included in the monomer composition so that the monomer composition can be applied in film form through a solution casting method.
이와 같이 증점제 및 보습제를 동시에 포함함에 따라, 본 발명의 모노머 조성물은 필름 형태로 캐스팅하기에 적합한 점도를 나타내고, 필름 캐스팅 후 중합 과정에서 적절한 함수율을 유지할 수 있으며, 제조되는 고흡수성 수지 필름이 높은 유연성을 나타낼 수 있다. By simultaneously containing a thickener and a humectant, the monomer composition of the present invention exhibits a viscosity suitable for casting into a film, can maintain an appropriate moisture content during the polymerization process after film casting, and the produced superabsorbent resin film has high flexibility. can indicate.
본 발명에서 증점제로는 셀룰로오스계 증점제가 사용되며, 구체적으로 나노셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 및 카르복시메틸셀룰로오스나트륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 바람직하게는 나노셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.In the present invention, a cellulose-based thickener is used as a thickener, and specifically, it is selected from the group consisting of nanocellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and sodium carboxymethylcellulose. One or more types may be used. Preferably, nanocellulose, hydroxyethylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, or a combination thereof may be used.
상기 셀룰로오스계 증점제는 모노머 조성물 내 고형분 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 또는 0.4 중량부 이상이면서, 5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 1 중량부 이하, 또는 0.9 중량부 이하로 포함될 수 있다. The cellulose-based thickener is present in an amount of 0.01 parts by weight or more, 0.1 parts by weight, 0.2 parts by weight, or 0.4 parts by weight or less, and 5 parts by weight or less, 3 parts by weight or less, and 1 part by weight or less, based on 100 parts by weight of solid content in the monomer composition. , or may be included in an amount of 0.9 parts by weight or less.
이때 모노머 조성물 내의 고형분은, 용매를 제외한 조성물의 전 성분을 의미한다. 즉, 상기 고형분은 아크릴산계 모노머, 아크릴산계 모노머를 중화시키기 위한 알칼리 물질, 셀룰로오스계 증점제, 보습제, 가교제, 열 개시제, 광 개시제, 발포제, 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르, 및 기타 첨가제의 총 함량을 의미한다. At this time, solid content in the monomer composition refers to all components of the composition excluding the solvent. That is, the solid content is a total of acrylic acid-based monomer, an alkali substance for neutralizing acrylic acid-based monomer, cellulose-based thickener, moisturizer, cross-linking agent, thermal initiator, photoinitiator, foaming agent, succinic acid salt and/or succinic acid ester, and other additives. It means content.
만일 셀룰로오스계 증점제의 함량이 모노머 조성물 내 고형분 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 미만이면 충분한 점증 효과를 확보할 수 없어 모노머 조성물 필름 제조가 어려울 수 있고, 반대로 5 중량부를 초과하면 모노머 조성물의 점도가 지나치게 높아져 필름의 두께가 두꺼워지고, 필름 두께를 균일하게 제어하기 어려울 수 있다. If the content of the cellulose-based thickener is less than 0.01 parts by weight based on 100 parts by weight of solid content in the monomer composition, sufficient thickening effect cannot be secured, making it difficult to manufacture a monomer composition film. Conversely, if it exceeds 5 parts by weight, the viscosity of the monomer composition may be excessive. The higher the film thickness, the thicker it becomes, and it may be difficult to control the film thickness uniformly.
상기 보습제는 통상 의약품, 화장품, 화학 제품 등에 보습 성분으로 사용되는 물질이 제한 없이 사용될 수 있다. 이러한 보습제의 예로는 분자 내 히드록시기를 2 이상 포함하는 다가 알코올, 시트르산, 및 시트르산염으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.The moisturizer may be any substance commonly used as a moisturizing ingredient in pharmaceuticals, cosmetics, chemical products, etc., without limitation. Examples of such humectants include at least one selected from the group consisting of polyhydric alcohols containing two or more hydroxy groups in the molecule, citric acid, and citrate salts.
구체적으로, 상기 다가 알코올은 분자 내 히드록시기를 3 내지 12개 포함하는, 탄소수 3 내지 30의 다가 알코올이 사용될 수 있다. 일례로, 상기 다가 알코올은 글리세린; 디글리세린; 에틸렌글리콜; 프로필렌글리콜; 부틸렌글리콜; 소르비톨; 폴리에틸렌글리콜; 폴리글리세린-3; 폴리글리세린-6; 폴리글리세린-10; 및 폴리글리세린-10과 탄소수 3 내지 18의 포화지방산의 에스테르 화합물(예를 들어, 폴리글리세릴-10 디스테아레이트, 폴리글리세릴-10 올리에이트, 폴리글리세릴-10 라우레이트 등)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이 중 글리세린, 디글리세린, 프로필렌글리콜, 및 소르비톨로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.Specifically, the polyhydric alcohol may be a polyhydric alcohol having 3 to 30 carbon atoms and containing 3 to 12 hydroxy groups in the molecule. In one example, the polyhydric alcohol is glycerin; diglycerin; ethylene glycol; propylene glycol; butylene glycol; sorbitol; polyethylene glycol; polyglycerin-3; polyglycerin-6; polyglycerin-10; and a group consisting of ester compounds of polyglycerin-10 and saturated fatty acids having 3 to 18 carbon atoms (e.g., polyglyceryl-10 distearate, polyglyceryl-10 oleate, polyglyceryl-10 laurate, etc.) There may be one or more types selected from the group consisting of glycerin, diglycerin, propylene glycol, and sorbitol, and one or more types selected from the group may be preferably used.
또한, 시트르산 및/또는 시트르산 염을 보습제로 사용할 수 있다. 시트르산 염의 예로는, 트리에틸시트레이트, 메틸시트레이트, 소듐시트레이트, 트리소듐 2-메틸시트레이트 등을 들 수 있다. Additionally, citric acid and/or citric acid salts can be used as moisturizers. Examples of citric acid salts include triethyl citrate, methyl citrate, sodium citrate, and trisodium 2-methyl citrate.
상기 보습제는 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상, 10 중량부 이상, 20 중량부 이상, 또는 30 중량부 이상이면서, 70 중량부 이하, 60 중량부 이하, 또는 50 중량부 이하로 사용되는 것이 바람직하다. The moisturizer is used in an amount of 5 parts by weight or more, 10 parts by weight, 20 parts by weight, or 30 parts by weight, and 70 parts by weight or less, 60 parts by weight, or 50 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of acrylic acid-based monomer. It is desirable to be
보습제의 함량이 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대해 5 중량부 미만이면 모노머 조성물 필름의 함수율이 충분하지 못하여 이어지는 중합 및 건조 과정에서 필름이 말라버리거나 부스러질 수 있고, 제조되는 고흡수성 수지 필름의 유연도를 확보할 수 없는 문제가 있다. 반대로 다가 알코올의 함량이 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대해 70 중량부를 초과하면 고흡수성 수지 필름의 흡수능을 저하시키는 문제가 있을 수 있다. 따라서 보습제의 함량은 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.If the content of the humectant is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid-based monomer, the moisture content of the monomer composition film is insufficient, and the film may dry out or break during the subsequent polymerization and drying process, and the flexibility of the produced superabsorbent resin film may decrease. There is a problem that cannot be secured. Conversely, if the content of polyhydric alcohol exceeds 70 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid-based monomer, there may be a problem of lowering the absorption capacity of the superabsorbent polymer film. Therefore, it is desirable that the content of the humectant satisfies the above range.
상기 모노머 조성물은 중합체의 가교를 위한 가교제를 포함한다. 상기 가교제는 통상의 고흡수성 수지의 제조시 사용되는 것을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 가교제로는 상기 아크릴산계 모노머의 수용성 치환기와 반응할 수 있는 관능기를 1개 이상 가지면서, 에틸렌성 불포화기를 1개 이상 갖는 가교제; 혹은 상기 모노머의 수용성 치환기 및/또는 모노머의 가수분해에 의해 형성된 수용성 치환기와 반응할 수 있는 관능기를 2개 이상 갖는 가교제를 사용할 수 있다. The monomer composition includes a crosslinking agent for crosslinking the polymer. The crosslinking agent may be one used in the production of conventional superabsorbent polymers. More specifically, the crosslinking agent includes a crosslinking agent having at least one functional group capable of reacting with the water-soluble substituent of the acrylic acid-based monomer and at least one ethylenically unsaturated group; Alternatively, a crosslinking agent having two or more functional groups that can react with the water-soluble substituent of the monomer and/or the water-soluble substituent formed by hydrolysis of the monomer may be used.
상기 가교제의 구체적인 예로는, 탄소수 8 내지 12의 비스아크릴아미드, 비스메타아크릴아미드, 탄소수 2 내지 10의 폴리올의 폴리(메타)아크릴레이트, 또는 탄소수 2 내지 10의 폴리올의 폴리(메타)알릴에테르 등을 들 수 있고, 보다 구체적으로, N, N'-메틸렌비스(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌옥시(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시(메타)아크릴레이트, 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 트리메티롤 트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리알릴아민, 트리아릴시아누레이트, 트리알릴이소시아네이트, 폴리에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 가교제로 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트를 사용할 수 있다. Specific examples of the cross-linking agent include bisacrylamide, bismethacrylamide, poly(meth)acrylate of polyol with 2 to 10 carbon atoms, or poly(meth)allyl ether of polyol with 2 to 10 carbon atoms, etc. Can be mentioned, more specifically, N, N'-methylenebis(meth)acrylate, ethyleneoxy(meth)acrylate, polyethyleneoxy(meth)acrylate, propyleneoxy(meth)acrylate, glycerin diacrylate. , glycerin triacrylate, trimethylene triacrylate, polyethylene glycol diacrylate, triallylamine, triallyl cyanurate, triallyl isocyanate, polyethylene glycol, diethylene glycol, and propylene glycol. You can use it. In one embodiment, polyethylene glycol diacrylate may be used as the crosslinking agent.
상기 가교제는 모노머 조성물에 대하여 3000 ppm 이하의 농도로 포함되어, 중합된 고분자를 가교시킬 수 있다. 일 구현예에서, 상기 가교제는 10 ppm 이상, 50 ppm 이상, 또는 100 ppm 이상이면서, 3000 ppm 이하, 2500 ppm 이하, 또는 2000 ppm 이하로 포함될 수 있다. The cross-linking agent may be included in a concentration of 3000 ppm or less relative to the monomer composition to cross-link the polymerized polymer. In one embodiment, the cross-linking agent may be included in an amount of 10 ppm or more, 50 ppm or more, or 100 ppm or more, and 3000 ppm or less, 2500 ppm or less, or 2000 ppm or less.
본 발명의 고흡수성 수지 필름의 제조 방법에서 중합 시 사용되는 중합 개시제는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.The polymerization initiator used during polymerization in the method for producing a superabsorbent polymer film of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used in the production of superabsorbent resin.
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. 바람직한 일 구현예에 따르면, 중합 개시제로 광중합 개시제 및 열중합 개시제를 동시에 사용할 수 있다.Specifically, the polymerization initiator may be a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator based on UV irradiation depending on the polymerization method. However, even with the photopolymerization method, a certain amount of heat is generated by irradiation such as ultraviolet ray irradiation, and a certain amount of heat is also generated as the polymerization reaction, which is an exothermic reaction, progresses, so a thermal polymerization initiator may be additionally included. According to a preferred embodiment, a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator may be used simultaneously as the polymerization initiator.
상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다. The photopolymerization initiator can be used without limitation in composition as long as it is a compound that can form radicals by light such as ultraviolet rays.
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(2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide), Irgacure 819(Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide) 등을 들 수 있다. 보다 다양한 광개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier 2007년)" p. 115에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.Examples of the photopolymerization initiator include benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxyl alkylketone, phenyl glyoxylate, and benzyl dimethyl ketal. Ketal), acyl phosphine, and alpha-aminoketone (α-aminoketone) can be used. Meanwhile, specific examples of acylphosphine include commercially available lucirin TPO (2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide) and Irgacure 819 (Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide). For more information on photoinitiators, see Reinhold Schwalm's book "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Applications (Elsevier 2007)" p. 115, and is not limited to the examples described above.
상기 광중합 개시제는 상기 모노머 조성물에 대하여 10 ppm 이상, 20 ppm 이상, 또는 40 ppm 이상이면서, 2000 ppm 이하, 1000 ppm 이하, 500 ppm 이하, 또는 100 ppm 이하로 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. The photopolymerization initiator may be included in an amount of 10 ppm or more, 20 ppm or more, or 40 ppm or more, and 2000 ppm or less, 1000 ppm or less, 500 ppm or less, or 100 ppm or less with respect to the monomer composition. If the concentration of the photopolymerization initiator is too low, the polymerization rate may be slow, and if the concentration of the photopolymerization initiator is too high, the molecular weight of the superabsorbent polymer may be small and the physical properties may become non-uniform.
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)', p. 203에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.Additionally, the thermal polymerization initiator may be one or more selected from the group of initiators consisting of persulfate-based initiator, azo-based initiator, hydrogen peroxide, and ascorbic acid. Specifically, examples of persulfate-based initiators include sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), and ammonium persulfate (NH 4 ). 2 S 2 O 8 ), etc., and examples of azo-based initiators include 2,2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride, 2 ,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride (2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(carbamoylazo)isobutyronitrile (2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride (2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2- yl)propane] dihydrochloride), 4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid), etc. For more information on various thermal polymerization initiators, see Odian's book 'Principle of Polymerization (Wiley, 1981)', p. 203, and is not limited to the examples described above.
상기 열중합 개시제는 상기 모노머 조성물에 10 ppm 이상, 100 ppm 이상, 또는 500 ppm 이상이면서, 2000 ppm 이하, 1500 ppm 이하, 또는 1000 ppm 이하로 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. The thermal polymerization initiator may be included in the monomer composition in an amount of 10 ppm or more, 100 ppm or more, or 500 ppm or more, and 2000 ppm or less, 1500 ppm or less, or 1000 ppm or less. If the concentration of the thermal polymerization initiator is too low, no additional thermal polymerization occurs, so the effect of adding the thermal polymerization initiator may be minimal. If the concentration of the thermal polymerization initiator is too high, the molecular weight of the superabsorbent polymer may be small and the physical properties may become non-uniform. there is.
상기 발포제는 중합 시 및/또는 건조 시에 발포될 수 있는 물질로서, 예를 들어, 열팽창성 미소구체(expandable microsphere), 팽창된 미소구체(expanded microsphere), 아조계 화합물(azo compound), 및 무기 발포제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 이들 발포제는 고흡수성 수지 필름에 다수의 기공을 형성시키며, 이에 따라 고흡수성 수지 필름의 초기 흡수능이 크게 향상될 수 있다. The foaming agent is a material that can foam upon polymerization and/or drying, for example, thermally expandable microspheres, expanded microspheres, azo compounds, and inorganic substances. One or more types selected from the group consisting of foaming agents may be used. These foaming agents form a large number of pores in the superabsorbent polymer film, and thus the initial absorption capacity of the superabsorbent polymer film can be greatly improved.
특히, 본 발명의 제조방법에 따르면 발포제와 함께 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르를 첨가제로 포함하여, 제조되는 고흡수성 수지 필름의 흡수 속도를 극대화할 수 있으며, 가압 흡수능 특성도 함께 향상되어 보다 우수한 물성을 구현할 수 있다.In particular, according to the manufacturing method of the present invention, the absorption rate of the produced superabsorbent polymer film can be maximized by including succinic acid salt and/or succinic acid ester as an additive along with the foaming agent, and the absorbency characteristics under pressure are also improved. Excellent physical properties can be achieved.
상기 열팽창성 미소구체는 탄화수소를 포함하는 코어와 상기 코어를 둘러싸는 열가소성 수지 쉘을 포함하는 구조를 가질 수 있다.The thermally expandable microspheres may have a structure including a core containing hydrocarbon and a thermoplastic resin shell surrounding the core.
상기 열팽창성 미소구체의 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(n-프로판, n-부탄, iso-부탄, 사이클로부탄, n-펜탄, iso-펜탄, 사이클로펜탄)가 적합할 수 있다.Hydrocarbons constituting the core of the thermally expandable microsphere include n-propane, n-butane, iso-butane, cyclobutane, n-pentane, iso-pentane, cyclopentane, n-hexane, iso-hexane, cyclohexane, n -It may be one or more selected from the group consisting of heptane, iso-heptane, cycloheptane, n-octane, iso-octane, and cyclooctane. Among these, hydrocarbons having 3 to 5 carbon atoms (n-propane, n-butane, iso-butane, cyclobutane, n-pentane, iso-pentane, cyclopentane) may be suitable.
그리고, 상기 열팽창성 미소구체의 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 공중합체, 또는 (메트)아크릴레이트 단독 중합체가 상술한 범위의 초기 흡수능을 구현하기에 가장 적합하다.In addition, the thermoplastic resin constituting the shell of the heat-expandable microsphere is selected from one or more monomers selected from the group consisting of (meth)acrylate, (meth)acrylonitrile, aromatic vinyl, vinyl acetate, vinyl halide, and vinylidene halide. It may be a polymer that is formed. Among these, a copolymer of (meth)acrylate and (meth)acrylonitrile, or a (meth)acrylate homopolymer is most suitable for realizing the initial absorption capacity in the above-mentioned range.
상기 열팽창성 미소구체는 열 공급에 의하여 팽창되는 형태의 발포제로, 모노머의 중합 및/또는 건조단계의 고온 조건 하에서 팽창하며 고흡수성 수지 필름에 기공을 형성할 수 있다. 이러한 열팽창성 미소구체는 코어와 쉘을 이루는 성분과 각 성분의 중량, 평균 입경에 따라 팽창 특성이 달라지며 이를 조절함으로써 원하는 크기로 팽창이 가능하므로 상기 고흡수성 수지 필름의 기공 구조를 조절할 수 있다.The thermally expandable microspheres are a type of foaming agent that expands by heat supply, and expand under high temperature conditions during the polymerization and/or drying stage of monomers and may form pores in the superabsorbent polymer film. These thermally expandable microspheres have different expansion characteristics depending on the components that make up the core and shell, the weight of each component, and the average particle diameter, and by adjusting these, they can be expanded to a desired size, thereby controlling the pore structure of the superabsorbent polymer film.
상기 열팽창성 미소구체는 팽창 전의 평균 입경(D50)이 2 μm 이상, 5 μm 이상, 7 μm 이상, 또는 10 μm 이상이면서, 50 μm 이하, 40 μm 이하, 또는 35 μm 이하일 수 있다. 상기 열팽창성 미소구체가 상기와 같은 평균 입경을 나타낼 때 적절한 기공도를 달성하기에 적합한 것으로 판단할 수 있다.The thermally expandable microspheres may have an average particle diameter (D50) before expansion of 2 μm or more, 5 μm or more, 7 μm or more, or 10 μm or more, and may be 50 μm or less, 40 μm or less, or 35 μm or less. When the thermally expandable microspheres exhibit the above average particle diameter, they can be judged to be suitable for achieving appropriate porosity.
이때, 상기 열팽창성 미소구체의 평균 입경(D50)은, 측정 대상 분말을 분산매 중에 분산시킨 후, 시판되는 레이저 회절 입도 측정 장치(예를 들어 Mastersizer 3000)에 도입하여 입자들이 레이저 빔을 통과할 때 입자 크기에 따른 회절패턴 차이를 측정하여 입도 분포를 산출함으로써 측정될 수 있다.At this time, the average particle diameter (D50) of the thermally expandable microspheres is determined by dispersing the powder to be measured in a dispersion medium and then introducing it into a commercially available laser diffraction particle size measurement device (for example, Mastersizer 3000) when the particles pass through the laser beam. It can be measured by measuring the difference in diffraction patterns according to particle size and calculating the particle size distribution.
상기 열팽창성 미소구체가 고흡수성 수지 필름에 적정한 크기의 기공을 형성할 수 있는지 여부는, 상기 캡슐을 공기 중에서 발포시켜 팽창 비율 및 크기를 확인함으로써 확인할 수 있다.Whether the heat-expandable microspheres can form pores of an appropriate size in the superabsorbent polymer film can be confirmed by foaming the capsules in air and checking the expansion rate and size.
본 발명에 따라 제조되는 고흡수성 수지 필름의 기공 크기는 10 내지 500 μm 정도인 것이 적절하다. 이에, 고흡수성 수지 필름에 적절한 크기의 기공을 형성시키기 위하여 열팽창성 미소구체의 팽창 특성을 파악할 필요가 있다.The pore size of the superabsorbent polymer film manufactured according to the present invention is preferably about 10 to 500 μm. Accordingly, it is necessary to determine the expansion characteristics of thermally expandable microspheres in order to form pores of appropriate size in the superabsorbent polymer film.
구체적으로, 유리 페트리 접시 위에 열팽창성 미소구체를 도포한 뒤 공기 중에서 열을 10 분 동안 가하여 열팽창성 미소구체를 팽창시킨다. 이때, 열팽창성 미소구체가 3 내지 15 배, 2 내지 12 배, 혹은 1 내지 7 배의 공기 중에서의 최대 팽창 비율을 나타내면 적절한 크기의 기공을 갖는 고흡수성 수지 필름을 제조하기에 적합하다.Specifically, thermally expandable microspheres are applied on a glass Petri dish and then heat is applied in the air for 10 minutes to expand the thermally expandable microspheres. At this time, if the thermally expandable microspheres exhibit a maximum expansion ratio in air of 3 to 15 times, 2 to 12 times, or 1 to 7 times, it is suitable for producing a superabsorbent polymer film with pores of an appropriate size.
또한, 열팽창성 미소구체가 150 μm 이하의 공기 중에서의 최대 팽창 크기를 나타낼 때 적정 크기의 기공이 형성될 수 있다. 구체적으로, 열팽창성 미소구체가 10 내지 500 μm, 50 내지 300 μm, 70 내지 150 μm, 혹은 75 내지 150 μm의 공기 중에서의 최대 팽창 크기를 나타내면 적절한 크기의 기공을 갖는 고흡수성 수지 필름을 제조하기에 적합하다.Additionally, pores of an appropriate size can be formed when thermally expandable microspheres exhibit a maximum expansion size in air of 150 μm or less. Specifically, if the thermally expandable microspheres exhibit a maximum expansion size in air of 10 to 500 μm, 50 to 300 μm, 70 to 150 μm, or 75 to 150 μm, a superabsorbent resin film with pores of an appropriate size can be prepared. suitable for
상기 열팽창성 미소구체는, 팽창을 시작하는 온도가 60 내지 200 ℃, 70 내지 170 ℃, 또는 80 내지 165 ℃일 수 있고, 최대 팽창에 도달되었을 때의 온도는 100 내지 240 ℃, 120 내지 200 ℃, 또는 130 내지 190 ℃일 수 있다.The thermally expandable microspheres may have a starting temperature of 60 to 200°C, 70 to 170°C, or 80 to 165°C, and a maximum expansion temperature of 100 to 240°C, 120 to 200°C. , or 130 to 190 ° C.
이러한 열팽창성 미소구체의 예로는, Nouryon 사의 Expancel DU 시리즈로서, Expancel 461 DU 40, Expancel 461 DU 20, Expancel 031 DU 40, Expancel 053 DU 40, Expancel 551 DU 40; 및/또는 Matsunomo 사의 Microsphere F시리즈로서, Microsphere F-AC170D, Microsphere F-36, Microsphere F-36LV, Microsphere F-48, Microsphere F-80GS, Microsphere F-50 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 탄화수소 코어와 아크릴레이트 및 아크릴로니트릴 공중합체의 쉘을 포함하는 Expancel 031 DU 40 및/또는 탄화수소 코어와 아크릴레이트 공중합체의 쉘을 포함하는 Microsphere F-AC170D을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of such thermally expandable microspheres include the Expancel DU series from Nouryon, including Expancel 461 DU 40, Expancel 461 DU 20, Expancel 031 DU 40, Expancel 053 DU 40, Expancel 551 DU 40; and/or Matsunomo's Microsphere F series, including Microsphere F-AC170D, Microsphere F-36, Microsphere F-36LV, Microsphere F-48, Microsphere F-80GS, and Microsphere F-50. Preferably, Expancel 031 DU 40 containing a hydrocarbon core and a shell of acrylate and acrylonitrile copolymer and/or Microsphere F-AC170D containing a hydrocarbon core and a shell of acrylate copolymer may be used, but are limited thereto. It doesn't work.
상기 팽창된 미소구체는 사용 전 이미 팽창된 상태의 발포제로서, 열가소성 수지 중공 입자의 표면에 탈크 및/또는 탄산칼슘 등의 무기 물질이 코팅된 것일 수 있다.The expanded microspheres are a foaming agent that is already expanded before use, and may be coated with an inorganic material such as talc and/or calcium carbonate on the surface of thermoplastic resin hollow particles.
상기 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.The thermoplastic resin may be a polymer formed from one or more monomers selected from the group consisting of (meth)acrylate, (meth)acrylonitrile, aromatic vinyl, vinyl acetate, vinyl halide, and vinylidene halide.
바람직하게는, 상기 팽창된 미소구체는, (메트)아크릴레이트 및/또는 (메트)아크릴로니트릴 공중합체 중공 입자의 표면에 탄산칼슘이 코팅된 것일 수 있다.Preferably, the expanded microspheres may be (meth)acrylate and/or (meth)acrylonitrile copolymer hollow particles coated with calcium carbonate on the surface.
팽창된 미소구체의 열가소성 수지 중공 입자는 더 이상 팽창하지 않고, 가열 시 수축하나, 표면의 무기 물질이 발포성을 나타낸다. 이에, 팽창된 미소구체의 입경과 유사한 크기의 기공이 형성될 수 있는 바, 팽창된 미소구체의 입경을 적절히 선택하여 고흡수성 수지 필름에 형성되는 기공 크기를 조절할 수 있다.The thermoplastic hollow particles of expanded microspheres no longer expand and contract when heated, but the inorganic material on the surface exhibits foaming properties. Accordingly, pores of a size similar to the particle size of the expanded microspheres can be formed, and the pore size formed in the superabsorbent polymer film can be controlled by appropriately selecting the particle size of the expanded microspheres.
이에, 팽창된 미소구체의 평균 입경(D50)은 10 μm 이상, 20 μm 이상, 또는 30 μm 이상이면서, 150 μm 이하, 130 μm 이하, 또는 120 μm이하의 범위인 것이 상술한 바와 같이 적절한 크기의 기공을 갖는 고흡수성 수지 필름을 제조하기에 적합하다. 이때 평균입경의 측정은 상기 열팽창성 미소구체의 입경 측정법을 사용할 수 있다.Accordingly, the average particle diameter (D50) of the expanded microspheres is 10 μm or more, 20 μm or more, or 30 μm or more, and is in the range of 150 μm or less, 130 μm or less, or 120 μm or less, as described above. It is suitable for producing a superabsorbent polymer film with pores. At this time, the average particle diameter can be measured using the particle size measurement method of the thermally expandable microspheres.
한편, 상기 팽창된 미소구체의 발포 온도는 130 ℃ 이상, 140 ℃ 이상, 또는 150 ℃ 이상이면서, 200 ℃ 이하, 180 ℃ 이상일 수 있다.Meanwhile, the foaming temperature of the expanded microspheres may be 130°C or higher, 140°C or higher, or 150°C or higher, and may be 200°C or lower and 180°C or higher.
상기 팽창된 캡슐의 예로는 Matsunomo 사의 Microsphere MFL시리즈로서, MFL-110CAL, MFL-100MCA, MFA HD60CA, MFL HD30CA, MFL-SEVEN 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 아크릴레이트 및 아크릴로니트릴 공중합체의 중공입자 표면에 탄산칼슘 분말이 코팅되어 있는 MFL-110CAL 이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of the expanded capsules include Matsunomo's Microsphere MFL series, MFL-110CAL, MFL-100MCA, MFA HD60CA, MFL HD30CA, MFL-SEVEN, etc., preferably hollow ones made of acrylate and acrylonitrile copolymers. MFL-110CAL, which has calcium carbonate powder coated on the particle surface, may be used, but is not limited thereto.
상기 아조계 화합물로는 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디하이드로클로라이드 및 2,2-아조비스[N-(2-카르복시에틸)-2-메틸프로피온아미딘]테트라하이드레이트와 같은 아조아미딘계 화합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는, 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디하이드로클로라이드를 사용할 수 있다.The azo-based compounds include 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride and 2,2-azobis[N-(2-carboxyethyl)-2-methylpropionamidine]tetrahydrate. Azoamidine-based compounds such as can be used, and preferably, 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride can be used.
상기 무기 발포제로는 탄산칼슘(CaCO3), 중탄산나트륨(NaHCO3), 중탄산암모늄(NH4HCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3), 아질산암모늄(NH4NO2), 붕소화수소나트륨(NaBH4) 및 탄산나트륨(Na2CO3) 중 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있고, 바람직하게는, 탄산칼슘이 사용될 수 있다.The inorganic foaming agent includes calcium carbonate (CaCO 3 ), sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), ammonium bicarbonate (NH 4 HCO 3 ), ammonium carbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 ), ammonium nitrite (NH 4 NO 2 ), and boron. At least one selected from sodium hydrogen fluoride (NaBH 4 ) and sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) may be used, and preferably, calcium carbonate may be used.
상기 무기 발포제로는 입경 1 nm 내지 100 μm 범위의 마이크로 크기, 또는 나노 크기의 입자가 모두 사용 가능하며, 목적하는 고흡수성 수지 시트의 물성에 따라 적절한 종류를 선택할 수 있다. 이때 무기 발포제의 입경은 상술한 레이저 회절법에 의하여 측정될 수 있고, 또는, 주사전자현미경(SEM)을 통하여 측정될 수 있다.The inorganic foaming agent can be any micro- or nano-sized particle with a particle diameter ranging from 1 nm to 100 μm, and an appropriate type can be selected depending on the physical properties of the desired superabsorbent polymer sheet. At this time, the particle size of the inorganic foaming agent may be measured by the laser diffraction method described above, or may be measured through a scanning electron microscope (SEM).
본 발명에서 상기 열팽창성 미소구체, 팽창된 미소구체, 아조계 화합물, 및 무기 발포제는 각각 발포제로서 사용될 수 있고, 또는 1종 이상의 발포제가 조합되어 사용될 수 있다. 일례로, 열팽창성 미소구체 및 팽창된 미소구체 중 1종 이상을 제1 발포제로, 아조계 화합물 및 무기 발포제 중 1 종 이상을 제2 발포제로 사용할 수 있다.In the present invention, the thermally expandable microspheres, expanded microspheres, azo compounds, and inorganic foaming agents may each be used as foaming agents, or one or more foaming agents may be used in combination. For example, one or more types of heat-expandable microspheres and expanded microspheres may be used as a first foaming agent, and one or more types of an azo-based compound and an inorganic foaming agent may be used as a second foaming agent.
한편, 열팽창성 미소구체 및 팽창된 미소구체 중 1종 이상을 제1 발포제로 사용하고, 아조계 화합물 및 무기 발포제 중 1 종 이상을 제2 발포제로 혼합하여 사용할 때, 제1 발포제 및 제2 발포제의 중량비는 1:0.3 내지 1:3 범위일 수 있고, 또는 1:0.5 내지 1:2 범위일 수 있다. 이와 같은 중량비를 만족할 때, 상술한 바와 같이 향상된 초기 흡수 속도를 나타낼 수 있다.On the other hand, when one or more types of heat-expandable microspheres and expanded microspheres are used as a first foaming agent, and one or more types of an azo compound and an inorganic foaming agent are mixed and used as a second foaming agent, the first foaming agent and the second foaming agent The weight ratio may range from 1:0.3 to 1:3, or may range from 1:0.5 to 1:2. When this weight ratio is satisfied, an improved initial absorption rate can be achieved as described above.
한편, 상기 발포제는 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되며, 0.5 내지 7 중량부, 또는 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하다.Meanwhile, the foaming agent is included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 7 parts by weight, or 1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of acrylic acid-based monomer.
만일 발포제의 함량이 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대해 0.1 중량부 미만이면 발포로 인한 고흡수성 수지 필름의 다공성 구조를 확보할 수 없고, 이에 따라 초기 흡수 속도 향상 효과를 얻을 수 없다.If the content of the foaming agent is less than 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid-based monomer, the porous structure of the superabsorbent polymer film due to foaming cannot be secured, and thus the effect of improving the initial absorption rate cannot be obtained.
또한, 발포제의 함량이 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대해 10 중량부를 초과하는 경우 중합시 발포제로 인해 중합체의 가교도가 낮아지는 문제점이 있을 수 있다. 그리고 열팽창성 미소구체, 팽창된 미소구체 발포제는 용매(예를 들어, 물)에의 용해도가 낮고, 밀도가 낮기 때문에, 그 함량이 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대해 10 중량부를 초과하는 경우 모노머 조성물로부터 발포제가 석출되는 현상이 일어날 수 있고, 이에 따라 발포가 잘 이루어지지 않을 수 있다.Additionally, if the content of the foaming agent exceeds 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic acid-based monomer, there may be a problem in that the degree of crosslinking of the polymer is lowered due to the foaming agent during polymerization. Since heat-expandable microspheres and expanded microsphere foaming agents have low solubility in solvents (e.g., water) and low density, if their content exceeds 10 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid-based monomer, they are removed from the monomer composition. Precipitation of the foaming agent may occur, which may result in poor foaming.
상기의 발포제는 대부분 80 ℃ 이상, 또는 100 ℃ 이상에서 활발히 발포가 이루어진다. 이에, 상기 발포제의 발포는 함수겔 중합체 필름의 건조 단계에서 주로 일어날 수 있다.Most of the above foaming agents actively foam at temperatures above 80°C or above 100°C. Accordingly, foaming of the foaming agent may occur mainly during the drying step of the water-containing gel polymer film.
한편, 본 발명의 일 구현예에서, 모노머 조성물은 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르를 첨가제로서 포함한다. 일례로, 상기 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르로는 모노-2-(아크릴로일옥시)에틸 석시네이트(mono-2-(Acryloyloxy)ethyl succinate), 석신산이나트륨(Sodium succinate dibasic, 또는 Succinic acid disodium salt), 다이에틸 석시네이트(Diethyl succinate) 및 다이메틸 석시네이트(dimethyl succinate)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 모노-2-(아크릴로일옥시)에틸 석시네이트가 단독으로 사용될 수 있다. 모노-2-(아크릴로일옥시)에틸 석시네이트는 이중결합을 포함하고 있어 중합체의 가교도를 더욱 향상시킬 수 있다. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the monomer composition includes succinic acid salt and/or succinic acid ester as an additive. For example, the succinic acid salt and/or succinic acid ester include mono-2-(Acryloyloxy)ethyl succinate, Sodium succinate dibasic, or Succinic acid. At least one selected from the group consisting of acid disodium salt, diethyl succinate and dimethyl succinate may be used, preferably mono-2- ( Acryloyloxy)ethyl succinate can be used alone. Mono-2-(acryloyloxy)ethyl succinate contains double bonds and can further improve the degree of crosslinking of the polymer.
[화학식 1][Formula 1]
상기 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르는 중합 단계에서 중합체의 가교도를 더욱 향상시키는 역할을 한다. 특히 발포제를 이용한 다공성 고흡수성 수지 필름 제조에 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르를 첨가할 경우 가교도의 증가로 겔 강도가 향상되며, 이에 따라 가압 흡수능이 개선되고, 흡수 속도 또한 더욱 향상될 수 있다. 따라서 발포제와 함께 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르를 포함하는 모노머 조성물로부터 제조된 고흡수성 수지 필름은 발포제만을 사용하여 제조된 고흡수성 수지 필름에 비해서도 현저히 향상된 흡수 속도를 나타낼 수 있다.The succinic acid salt and/or succinic acid ester serves to further improve the degree of crosslinking of the polymer in the polymerization step. In particular, when succinic acid salts and/or succinic acid esters are added to the production of porous superabsorbent resin films using foaming agents, the gel strength is improved due to an increase in the degree of cross-linking, and thus the absorbency under pressure is improved, and the absorption rate can also be further improved. . Therefore, a superabsorbent polymer film prepared from a monomer composition containing succinic acid salt and/or succinic acid ester together with a foaming agent can exhibit a significantly improved absorption rate compared to a superabsorbent polymer film produced using only a foaming agent.
또한 상기 고흡수성 수지 필름은 가교도가 높아 수가용 성분이 적으며, 향상된 가압 흡수능을 나타내므로 기존 고흡수성 수지 필름에 비하여 더욱 우수한 물성을 구현할 수 있다.In addition, the superabsorbent polymer film has a high degree of cross-linking, has fewer water-soluble components, and exhibits improved absorbency under pressure, so it can realize better physical properties compared to existing superabsorbent polymer films.
상기 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르는 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대하여 1 중량부 초과, 2 중량부 이상, 또는 3 중량부 이상이면서, 15 중량부 미만, 13 중량부 이하, 또는 10 중량부 이하의 함량으로 사용될 수 있다.The succinic acid salt and/or succinic acid ester is contained in an amount of more than 1 part by weight, 2 parts by weight or more, or 3 parts by weight, but less than 15 parts by weight, 13 parts by weight or less, or 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of acrylic acid monomer. It can be used in the following amounts.
석신산 염 및/또는 석신산 에스테르의 함량이 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대하여 1 중량부 이하인 경우 수가용 성분 저감 효과와 흡수 속도, 가압 흡수능 및 겔 강도 향상 효과를 얻을 수 없다. 또, 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르를 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대하여 15 중량부 이상으로 사용할 경우, 원심분리 보수능이 크게 저하될 수 있으며, 수가용 성분 저감 효과와 가압 흡수능 및 겔 강도 향상 효과 역시 더 증가하지 않고 오히려 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르의 사용량이 증가할수록 저하될 수 있으므로 상기 범위를 만족함이 바람직하다.If the content of succinic acid salt and/or succinic acid ester is less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid monomer, the effect of reducing water-soluble components and improving absorption rate, absorbency under pressure, and gel strength cannot be obtained. In addition, when succinic acid salt and/or succinic acid ester are used in an amount of 15 parts by weight or more per 100 parts by weight of acrylic acid monomer, the centrifugal water retention capacity may be greatly reduced, and the water-soluble component reduction effect, pressure absorption capacity, and gel strength may be reduced. Since the improving effect does not increase further and may rather decrease as the amount of succinic acid salt and/or succinic acid ester used increases, it is preferable to satisfy the above range.
본 발명의 제조방법에서, 상기 모노머 조성물은 필요에 따라 계면활성제, 가소제, 보존안정제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. In the production method of the present invention, the monomer composition may further include additives such as surfactants, plasticizers, storage stabilizers, and antioxidants, if necessary.
상기 계면활성제는 모노머 조성물의 캐스팅을 더욱 원활하게 하기 위하여 첨가될 수 있다. 상기 계면활성제로는 폴리에테르 변성 실록산계 계면활성제를 사용할 수 있으며, 이를 포함할 경우 모노머 조성물을 보다 균일한 두께로 캐스팅할 수 있고, 롤투롤 공정 등 연속 공정에 적용 시에도 별도의 공정 없이 고속으로 균일한 품질의 고흡수성 수지 필름을 제조할 수 있다.The surfactant may be added to further facilitate casting of the monomer composition. A polyether-modified siloxane-based surfactant can be used as the surfactant. When it is included, the monomer composition can be cast with a more uniform thickness, and even when applied to a continuous process such as a roll-to-roll process, it can be used at high speed without a separate process. A high-absorbent polymer film of uniform quality can be manufactured.
상기 폴리에테르 변성 실록산계 계면활성제는 폴리실록산 주쇄의 말단 및/또는 곁사슬에 폴리에테르 사슬을 포함하는 계면활성제이다. 예를 들어, 폴리에테르 변성 실록산계 계면활성제는 폴리에틸렌옥사이드기 및/또는 폴리프로필렌옥사이드기를 포함하는 것일 수 있다. The polyether-modified siloxane-based surfactant is a surfactant containing a polyether chain at the end and/or side chain of the polysiloxane main chain. For example, the polyether-modified siloxane-based surfactant may include a polyethylene oxide group and/or a polypropylene oxide group.
이러한 폴리에테르 변성 실록산계 계면활성제는 시판되는 물질을 사용할 수 있고, 예를 들어 BYK-345, BYK-346, BYK-347, BYK-348, BYK-349, BYK-3450, BYK-3455, BYK-3456, BYK-3560, BYK-3565, 및 BYK-3760로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.These polyether-modified siloxane-based surfactants can be commercially available, for example, BYK-345, BYK-346, BYK-347, BYK-348, BYK-349, BYK-3450, BYK-3455, BYK- One or more types selected from the group consisting of 3456, BYK-3560, BYK-3565, and BYK-3760 can be used.
상기 폴리에테르 변성 실록산계 계면활성제의 함량은 모노머 조성물 100 중량부에 대하여 0.05 내지 0.5 중량부이며, 혹은, 0.1 중량부 이상, 0.15 중량부 이상, 또는 0.2 중량부 이상이면서, 0.45 중량부 이하, 0.4 중량부 이하, 또는 0.35 중량부 이하인 것이 보다 바람직할 수 있다. The content of the polyether-modified siloxane-based surfactant is 0.05 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer composition, or 0.1 part by weight or more, 0.15 parts by weight or more, or 0.2 parts by weight or more, and 0.45 parts by weight or less, 0.4 parts by weight or more. It may be more preferable that it is less than or equal to 0.35 parts by weight.
폴리에테르 변성 실록산계 계면활성제의 함량이 모노머 조성물 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 미만이면 상술한 모노머 조성물의 코팅성 향상 효과를 확보할 수 없고, 0.5 중량부를 초과하면 제조되는 고흡수성 수지 필름의 기본 흡수능(초기 흡수능, 상압 흡수능 등) 물성이 저해될 수 있다. 이에, 롤투롤 공정 등에 적용되기에 적합하도록 우수한 코팅성을 나타내면서도 최종 제조되는 고흡수성 수지 필름의 제반 물성을 해하지 않도록, 폴리에테르 변성 실록산계 계면활성제는 상술한 범위로 포함하는 것이 바람직하다.If the content of the polyether-modified siloxane-based surfactant is less than 0.05 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer composition, the effect of improving the coating properties of the monomer composition described above cannot be secured, and if it exceeds 0.5 parts by weight, the basic effect of the superabsorbent resin film produced Absorption capacity (initial absorption capacity, normal pressure absorption capacity, etc.) physical properties may be impaired. Accordingly, it is preferable that the polyether-modified siloxane-based surfactant is included in the above-mentioned range so as to exhibit excellent coating properties suitable for application to the roll-to-roll process, etc., while not damaging the physical properties of the final manufactured superabsorbent resin film.
상술한 아크릴산계 모노머, 셀룰로오스계 증점제, 보습제, 가교제, 중합 개시제, 발포제, 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르, 및 선택적으로 포함되는 첨가제 등의 원료 물질은 용매에 용해된 모노머 조성물 용액의 형태로 준비된다. The raw materials such as the above-described acrylic acid monomer, cellulose thickener, moisturizer, crosslinking agent, polymerization initiator, foaming agent, succinic acid salt and/or succinic acid ester, and optionally included additives are in the form of a monomer composition solution dissolved in a solvent. Ready.
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, 부티로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트 및 N,N-디메틸아세트아미드 등에서 선택된 1종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 일례로, 상기 용매로는 물을 사용할 수 있다.The solvent that can be used can be used without limitation as long as it can dissolve the above-mentioned components, for example, water, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-butanediol, propylene glycol. , ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl ethyl ketone, acetone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol ethyl ether. , toluene, xylene, butyrolactone, carbitol, methyl cellosolve acetate, and N,N-dimethylacetamide can be used in combination. For example, water can be used as the solvent.
본 발명에서 상기 모노머 조성물은 셀룰로오스계 증점제 및 보습제를 포함하여 용액 캐스팅법에 적합한 점도를 나타낸다. 구체적으로, 상기 모노머 조성물의 25 ℃에서 점도는 100 mPa·s 이상, 150 mPa·s 이상, 200 mPa·s 이상, 또는 300 mPa·s 이상이면서, 12,000 mPa·s 이하, 5,000 mPa·s 이하, 3,000 mPa·s 이하, 2,000 mPa·s 이하, 또는 1,600 mPa·s 이하일 수 있다. 모노머 조성물의 점도는 점도계(예를 들어, TOKI 사의 TV-22)로, 스핀들 #1, 회전속도 1 rpm 조건 하에서 측정할 수 있다.In the present invention, the monomer composition includes a cellulose-based thickener and a humectant and exhibits a viscosity suitable for solution casting. Specifically, the viscosity of the monomer composition at 25°C is 100 mPa·s or more, 150 mPa·s or more, 200 mPa·s or more, or 300 mPa·s or more, and is 12,000 mPa·s or less, 5,000 mPa·s or less, It may be 3,000 mPa·s or less, 2,000 mPa·s or less, or 1,600 mPa·s or less. The viscosity of the monomer composition can be measured with a viscometer (for example, TV-22 from TOKI) under the conditions of spindle #1 and rotation speed of 1 rpm.
만일 모노머 조성물의 점도가 100 mPa·s 미만이면 모노머 조성물을 균일한 두께로 캐스팅하고, 이를 연신하면서 중합하기 어려울 수 있다. 반대로 모노머 조성물의 점도가 12,000 mPa·s를 초과하면 균일한 모노머 조성물 제조가 어렵고, 모노머 조성물의 흐름성이 낮아서 공정성이 떨어지며, 탈포가 어려우므로 바람직하지 않다. If the viscosity of the monomer composition is less than 100 mPa·s, it may be difficult to cast the monomer composition to a uniform thickness and polymerize it while stretching it. Conversely, if the viscosity of the monomer composition exceeds 12,000 mPa·s, it is difficult to manufacture a uniform monomer composition, the flowability of the monomer composition is low, resulting in poor processability, and it is difficult to defoame, which is not preferable.
상기 모노머 조성물을 제조한 다음, 이를 기재 상에 캐스팅하여 모노머 조성물 필름을 제조하고, 이를 연신하는 동시에 중합하여 함수겔 중합체 필름을 형성한다. 이러한 모노머 조성물의 캐스팅 및 중합 과정은 롤투롤 공정을 통하여 연속적으로 수행될 수 있다. 특히, 모노머 조성물에 변성 실록산계 계면활성제를 포함할 경우 모노머 조성물의 도포가 보다 원활할 수 있어, 고속으로 진행되는 연속 공정에 보다 적합할 수 있다.After preparing the monomer composition, it is cast on a substrate to prepare a monomer composition film, which is stretched and polymerized to form a water-containing gel polymer film. The casting and polymerization process of this monomer composition can be performed continuously through a roll-to-roll process. In particular, when a modified siloxane-based surfactant is included in the monomer composition, the application of the monomer composition can be more smooth, making it more suitable for continuous processes that proceed at high speed.
상기 기재의 재질은 특별히 제한되는 것은 아니나, 모노머 조성물의 도포가 용이하고, 중합 후 함수겔 중합체 필름이 분리되기 쉬운 재질을 사용하는 것이 바람직하다. The material of the substrate is not particularly limited, but it is preferable to use a material that facilitates the application of the monomer composition and allows the hydrogel polymer film to be easily separated after polymerization.
구체적으로, 상기 기재로는 통상 이형필름으로 사용되는, 적어도 일 표면이 실리콘 또는 불소 등으로 소수 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 사용될 수 있다. 일례로, 상기 기재는 실록산계 고분자 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(테프론®)으로 표면 처리된 PET 필름일 수 있다. 그러나 기재의 재질은 이에 한정되지 않으며, 모노머 조성물의 조성 및 성상에 따라 적합한 기재를 선택할 수 있다.Specifically, the substrate may be a polyethylene terephthalate (PET) film, which is commonly used as a release film, and has at least one surface hydrophobically treated with silicon or fluorine. For example, the substrate may be a PET film surface-treated with a siloxane-based polymer or polytetrafluoroethylene (Teflon ® ). However, the material of the base material is not limited to this, and a suitable base material can be selected depending on the composition and properties of the monomer composition.
일례로, 상기 표면이 소수 처리된 PET 필름은 물에 대한 접촉각이 105° 내지 110°일 수 있고, 또한, 표면 에너지가 20 내지 25 mN/m 범위인 것일 수 있다. 이와 같은 소수 처리된 PET 필름은 모노머 조성물 필름의 도포가 용이할 뿐만 아니라, 중합 이후 제조된 함수겔 중합체 필름의 박리가 용이하여 제조 공정의 편의성을 향상시킬 수 있다. 특히, 모노머 조성물에 상술한 폴리에테르 변성 실록산계 계면활성제를 포함할 경우, 상기의 접촉각 및 표면 에너지 특성을 갖는 소수 처리된 PET 필름과의 친화도가 더욱 높으므로 균일한 두께로 캐스팅이 가능하며, 롤투롤 연속 공정에서도 균일하고 얇은 필름을 형성할 수 있어 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.For example, the PET film whose surface is hydrophobically treated may have a contact angle with water of 105° to 110° and a surface energy of 20 to 25 mN/m. Such hydrophobically treated PET film not only facilitates application of the monomer composition film, but also facilitates peeling of the hydrogel polymer film produced after polymerization, thereby improving the convenience of the manufacturing process. In particular, when the monomer composition includes the above-described polyether-modified siloxane-based surfactant, the affinity with the hydrophobically treated PET film having the above-mentioned contact angle and surface energy characteristics is higher, so that casting with a uniform thickness is possible. Even in a roll-to-roll continuous process, a uniform and thin film can be formed, further improving productivity.
한편, 일반적으로 고분자의 용액 캐스팅법에서 고분자 용액 캐스팅 후 용매를 제거하는 것과 달리, 본 발명에서는 모노머 조성물을 기재 상에 도포한 후 함수율이 저하되지 않도록 바로 연신 및 중합 과정을 수행한다. Meanwhile, unlike the general solution casting method of polymers in which the solvent is removed after casting the polymer solution, in the present invention, after the monomer composition is applied to the substrate, stretching and polymerization processes are immediately performed to prevent the moisture content from decreasing.
만일 모노머 조성물 필름의 함수율이 너무 낮으면 중합 전 모노머 조성물을 구성하는 성분이 석출될 수 있고, 중합 후 필름이 부스러지는 문제가 있을 수 있다. 이에, 모노머 조성물 필름의 함수율은 30 중량% 내지 60 중량% 범위를 만족하는 것이 바람직하며, 30 중량% 내지 50 중량%, 또는 30 중량% 내지 45 중량% 범위를 만족하는 것이 바람직하다. If the water content of the monomer composition film is too low, components constituting the monomer composition may precipitate before polymerization, and there may be a problem of the film breaking up after polymerization. Accordingly, the moisture content of the monomer composition film preferably satisfies the range of 30% by weight to 60% by weight, and preferably satisfies the range of 30% by weight to 50% by weight, or 30% by weight to 45% by weight.
모노머 조성물 필름의 두께는 목적하는 고흡수성 수지 필름의 두께에 따라 적절히 조절할 수 있다. 모노머 조성물 필름은 중합 단계에서는 두께가 거의 변화하지 않으나, 중합 이후 함수겔 중합체 필름의 건조 과정에서 함수율이 감소하면서 약 10 내지 40%, 또는 15 내지 35% 정도 두께가 감소할 수 있으므로, 이를 감안하여 적절한 두께로 모노머 조성물 필름을 제조한다. The thickness of the monomer composition film can be appropriately adjusted depending on the thickness of the desired superabsorbent polymer film. The thickness of the monomer composition film changes little during the polymerization stage, but the thickness may decrease by about 10 to 40% or 15 to 35% as the moisture content decreases during the drying process of the hydrogel polymer film after polymerization. Taking this into account, A monomer composition film is prepared to an appropriate thickness.
일례로, 모노머 조성물 필름의 두께는 0.8 mm 이하, 0.6 mm 이하, 또는 0.5 mm 이하이면서, 0.001 mm 이상, 또는 0.01 mm 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 모노머 조성물의 조성이나 중합, 건조 단계에서의 구체적인 조건, 목적하는 고흡수성 수지 필름 두께에 따라 적절히 조절될 수 있다. For example, the thickness of the monomer composition film may be 0.8 mm or less, 0.6 mm or less, or 0.5 mm or less, and may be 0.001 mm or more, or 0.01 mm or more, but is not limited thereto, and may be used in the composition, polymerization, or drying steps of the monomer composition. It can be appropriately adjusted depending on the specific conditions and the desired thickness of the superabsorbent polymer film.
다음으로, 모노머 조성물 필름을 종방향(MD 방향)으로 연신하면서 열 및/또는 광을 조사하여 중합 반응을 수행하여, 함수겔 중합체 필름을 형성한다. 이와 같이 중합 시 필름을 연신함으로써 제조되는 함수겔 중합체 필름의 유연성, 강도 등 기계적 물성이 조절될 수 있다. Next, a polymerization reaction is performed by irradiating heat and/or light while stretching the monomer composition film in the machine direction (MD direction) to form a water-containing gel polymer film. In this way, mechanical properties such as flexibility and strength of the hydrogel polymer film produced by stretching the film during polymerization can be adjusted.
이때, 모노머 조성물 필름에 가하는 장력은 40 N/m 이상, 또는 45 N/m 이상, 또는 50 N/m 이상, 또는 60 N/m 이상이면서 100 N/m 이하, 또는 90 N/m 이하, 또는 80 N/m 이하일 수 있다. 만일 지나치게 큰 장력을 가하여 연신하면 모노머 조성물 필름이 끊어지거나 두께가 지나치게 얇아지는 문제가 있을 수 있고, 장력이 너무 작을 경우 필름의 유연성, 강도 등 기계적 물성을 확보하지 못할 수 있다. At this time, the tension applied to the monomer composition film is 40 N/m or more, or 45 N/m or more, or 50 N/m or more, or 60 N/m or more and 100 N/m or less, or 90 N/m or less, or It may be less than 80 N/m. If stretching is applied with too much tension, the monomer composition film may break or become too thin, and if the tension is too small, mechanical properties such as flexibility and strength may not be secured.
중합 시 온도는 모노머 조성물의 조성에 따라 적절히 조절될 수 있으나, 원활한 반응 진행을 위하여 40 ℃, 또는 50 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 또, 온도가 너무 높을 경우 용매가 증발하여 모노머 조성물을 구성하는 성분이 석출될 수 있으므로, 중합 온도는 90 ℃ 이하, 또는 80 ℃ 이하인 것이 바람직하다. The temperature during polymerization can be appropriately adjusted depending on the composition of the monomer composition, but is preferably above 40°C or 50°C for smooth reaction progress. Additionally, if the temperature is too high, the solvent may evaporate and components constituting the monomer composition may precipitate, so the polymerization temperature is preferably 90°C or lower, or 80°C or lower.
상기 중합 단계를 거쳐 제조된 함수겔 중합체 필름의 함수율은 약 20 중량% 이상, 바람직하게는 25 중량% 이상이면서, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하일 수 있다. 이에, 상기 함수겔 중합체 필름을 건조시켜 최종 고흡수성 수지 필름을 제조한다.The water content of the hydrogel polymer film prepared through the polymerization step is about 20% by weight or more, preferably 25% by weight or more, and may be 40% by weight or less, or 35% by weight or less. Accordingly, the water-containing gel polymer film is dried to prepare the final superabsorbent polymer film.
상기 건조 단계의 온도는 80 내지 150 ℃, 또는 90 내지 120 ℃ 범위가 바람직할 수 있다. The temperature of the drying step may preferably be in the range of 80 to 150 °C, or 90 to 120 °C.
또, 상기 온도 범위 내에서 약 5 내지 30분간 건조함으로써, 함수율이 15 중량% 이하, 또는 12 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하, 또는 9 중량% 이하이면서 1 중량% 이상, 또는 2 중량% 이상, 또는 4 중량% 이상, 또는 6 중량% 이상인 고흡수성 수지 필름을 얻을 수 있다.In addition, by drying within the above temperature range for about 5 to 30 minutes, the moisture content is 15% by weight or less, or 12% by weight or less, or 10% by weight or less, or 9% by weight or less, and 1% by weight or more, or 2% by weight or more. , or 4% by weight or more, or 6% by weight or more, a superabsorbent polymer film can be obtained.
본 발명의 고흡수성 수지 필름은 두께가 0.5 mm 이하이고 별도의 보조제가 불필요한 바, 기존의 분말형 고흡수성 수지에 비해 얇은 흡수체를 구현할 수 있다. 바람직하기로 고흡수성 수지 필름의 두께는 0.5 mm 이하, 또는 0.4 mm 이하, 또는 0.3 mm 이하, 또는 0.2 mm 이하, 또는 0.1 mm 이하면서 0.001 mm 이상, 또는 0.005 mm 이상, 또는 0.01 mm 이상, 또는 0.05 mm 이상일 수 있다.The superabsorbent polymer film of the present invention has a thickness of 0.5 mm or less and does not require separate auxiliaries, so it can create a thinner absorber than existing powder-type superabsorbent resins. Preferably, the thickness of the superabsorbent polymer film is 0.5 mm or less, or 0.4 mm or less, or 0.3 mm or less, or 0.2 mm or less, or 0.1 mm or less, and 0.001 mm or more, or 0.005 mm or more, or 0.01 mm or more, or 0.05 mm or less. It may be more than mm.
본 발명에 따라 제조되는 고흡수성 수지 필름은 두께가 얇으면서도 우수한 흡수 성능을 나타내며, 수가용 성분이 적어 우수한 물성을 나타낸다.The superabsorbent polymer film manufactured according to the present invention exhibits excellent absorption performance despite being thin, and exhibits excellent physical properties due to the small amount of water-soluble components.
구체적으로, 상기 고흡수성 수지 필름은, EDANA 법 WSP 270.2의 방법에 따라 측정된 수가용 성분이 10 중량% 이하, 또는 5 중량% 이하, 또는 4 중량% 이하를 만족한다. 수가용 성분의 양은 적을수록 우수한 것으로서 이론상 하한은 제한되지 않으나, 일례로 0.5 중량% 이상, 또는 1 중량% 이상, 또는 2 중량% 이상일 수 있다.Specifically, the superabsorbent polymer film satisfies 10% by weight or less, or 5% by weight or less, or 4% by weight or less of water-soluble components measured according to the method of EDANA WSP 270.2. The lower the amount of water-soluble component, the better. The theoretical lower limit is not limited, but may be, for example, 0.5% by weight or more, 1% by weight or more, or 2% by weight or more.
또, 상기 고흡수성 수지 필름은 흡수 속도가 25초 이하, 또는 23초 이하, 또는 20초 이하이면서, 5초 이상, 또는 10초 이상일 수 있다.Additionally, the superabsorbent polymer film may have an absorption speed of 25 seconds or less, 23 seconds or less, or 20 seconds or less, and may be 5 seconds or more, or 10 seconds or more.
또, 상기 고흡수성 수지 필름은 EDANA 법 WSP 242.2에 따라 측정된 0.7 psi 하에서의 가압 흡수능(AUP)이 7.5 g/g 이상, 또는 8.0 g/g 이상, 또는 8.5 g/g 이상이면서, 25 g/g 이하, 또는 20 g/g 이하, 또는 15 g/g 이하로, 기존의 고흡수성 수지 필름과 비교하여 우수한 흡수 물성을 나타낸다.In addition, the superabsorbent polymer film has an absorbency under pressure (AUP) under 0.7 psi measured according to EDANA method WSP 242.2 of 7.5 g/g or more, or 8.0 g/g or more, or 8.5 g/g or more, and 25 g/g. Below, or below 20 g/g, or below 15 g/g, it exhibits excellent absorption properties compared to existing superabsorbent polymer films.
상기 고흡수성 수지 필름의 수가용 성분, 흡수 속도, 및 가압 흡수능의 측정방법은 이하의 실시예에서 구체화될 수 있다.Methods for measuring water-soluble components, absorption rate, and absorbency under pressure of the superabsorbent polymer film can be specified in the examples below.
이와 같이 본 발명의 고흡수성 수지 필름은 흡수성능뿐만 아니라 유연성 및 신축성 또한 우수한 바, 기저귀, 전선 및 케이블 등의 방수 및 보강재, 전해액 흡수체, 방염재, 창상 보호제, 식품의 선도 유지재, 토양 보수재 등의 다양한 용도로 활용될 수 있다.As such, the superabsorbent polymer film of the present invention not only has excellent absorbent performance, but also has excellent flexibility and elasticity, such as waterproofing and reinforcing materials such as bars, diapers, wires and cables, electrolyte absorbers, flame retardants, wound protectants, freshness-maintaining materials for food, soil repairing materials, etc. It can be used for a variety of purposes.
상기 고흡수성 수지 필름은 두께가 0.5 mm 이하를 만족하는 한 그 형태는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 고흡수성 수지 필름은 표면에 요철이 없고 두께가 일정한 평탄한 막 형태일 수 있고, 또는 액체의 흐름성을 향상시킬 수 있도록 표면에 패턴을 형성한 것일 수 있다. 이때 패턴의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 필요에 따라 요부 및 철부의 길이, 너비, 깊이 등을 다양하게 조절하여 패턴을 형성할 수 있다.The shape of the superabsorbent polymer film is not particularly limited as long as the thickness is 0.5 mm or less. That is, the superabsorbent polymer film may be in the form of a flat film with no irregularities on the surface and a constant thickness, or may have a pattern formed on the surface to improve the flowability of liquid. At this time, the shape of the pattern is not particularly limited, and the pattern can be formed by variously adjusting the length, width, depth, etc. of the recessed portion and the convex portion as needed.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Preferred examples are presented below to aid understanding of the present invention. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and it is clear to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention. It is natural that changes and modifications fall within the scope of the attached patent claims.
[실시예][Example]
실시예 1Example 1
아크릴산 55 g, 수산화칼륨(KOH) 45 중량% 용액 66.6 g, 및 물 55 g을 혼합하여 아크릴산의 70 몰%가 중화된 중화액을 준비하였다.A neutralization solution in which 70 mol% of acrylic acid was neutralized was prepared by mixing 55 g of acrylic acid, 66.6 g of a 45% by weight solution of potassium hydroxide (KOH), and 55 g of water.
상기 중화액에, 가교제로서 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEGDA, MW=400, Aldrich사), 증점제로서 히드록시에틸셀룰로오스(HEC, Ashland사 Natrosol 250HR), 보습제로서 글리세린, 첨가제로서 모노-2-(아크릴로일옥시)에틸 석시네이트, 발포제로서 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디하이드로클로라이드(2,2’ Azobis(2-methyl-propionamidine) dihydro chloride, Sigma Aldrich사, 이하 V-50으로 표시) 및 열팽창성 미소구체인 Microsphere F-AC170D(Matsunomo사, 이하, 170D로 표시), 열중합 개시제로서 과황산나트륨, 광중합 개시제로서 Irgacure 819를 첨가하여, 고형분 함량(TSC)이 54 중량%인 모노머 조성물을 제조하였다. In the neutralization solution, polyethylene glycol diacrylate (PEGDA, MW=400, Aldrich) as a crosslinking agent, hydroxyethylcellulose (HEC, Natrosol 250HR from Ashland) as a thickener, glycerin as a humectant, and mono-2-(acrylate) as an additive. Royloxy) ethyl succinate, 2,2' Azobis(2-methyl-propionamidine) dihydro chloride as a foaming agent (2,2' Azobis(2-methyl-propionamidine) dihydro chloride, Sigma Aldrich, hereinafter referred to as V -50) and a heat-expandable microsphere, Microsphere F-AC170D (Matsunomo, hereinafter referred to as 170D), sodium persulfate as a thermal polymerization initiator, and Irgacure 819 as a photopolymerization initiator were added, so that the solid content (TSC) was 54 weight. % monomer composition was prepared.
상기 모노머 조성물 제조시, HEC는 모노머 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여 0.45 중량부로 첨가하였고, 모노-2-(아크릴로일옥시)에틸 석시네이트는 아크릴산 100 중량부에 대하여 3 중량부로 첨가하였다. 발포제는, 아크릴산 100 중량부에 대하여 V-50은 0.5 중량부, 170D는 1.0 중량부로 첨가하였다. 상기 글리세린은 아크릴산 100 중량부에 대하여 40 중량부로 첨가하였고, 열중합 개시제는 모노머 조성물 총 중량에 대해 1000 ppm, 광중합 개시제는 80 ppm, 가교제는 1000 ppm 첨가하였다. When preparing the monomer composition, HEC was added at 0.45 parts by weight based on 100 parts by weight of solid content of the monomer composition, and mono-2-(acryloyloxy)ethyl succinate was added at 3 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid. As for the foaming agent, 0.5 parts by weight of V-50 and 1.0 parts by weight of 170D were added based on 100 parts by weight of acrylic acid. The glycerin was added at 40 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid, and the thermal polymerization initiator was added at 1000 ppm, the photopolymerization initiator at 80 ppm, and the crosslinking agent at 1000 ppm based on the total weight of the monomer composition.
제조된 모노머 조성물의 25 ℃에서의 점도를, TOKI 점도계(TV-22)를 이용하여 1 rpm, spindle # 1로 측정하였다. 그 결과 모노머 조성물의 점도는 800 mPa·s로 확인되었다.The viscosity of the prepared monomer composition at 25°C was measured using a TOKI viscometer (TV-22) at 1 rpm, spindle #1. As a result, the viscosity of the monomer composition was confirmed to be 800 mPa·s.
다음으로, 상기 모노머 조성물을, 표면이 실록산계 고분자로 소수 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 이형필름(Mitsubishi MRL film)의 일면에 캐스팅하여 0.1 mm 두께의 모노머 조성물 필름(함수율 30 %)을 형성하였다. 상기 캐스팅에는 콤마코터(Gap 500 ㎛)를 이용하였으며, 어플리케이터 롤의 이동 속도는 0.3 m/min로 하였다. Next, the monomer composition was cast on one side of a polyethylene terephthalate (PET) release film (Mitsubishi MRL film) whose surface was hydrophobically treated with a siloxane-based polymer to form a 0.1 mm thick monomer composition film (moisture content: 30%). . A comma coater (Gap 500 ㎛) was used for the casting, and the moving speed of the applicator roll was set at 0.3 m/min.
그런 다음, 상기 모노머 조성물 필름에 370 mJ/cm2의 자외선을 조사하여 중합을 실시해, 함수겔 중합체 필름을 형성하였다. 이때, 모노머 조성물 필름에 MD 방향으로 60 N/m의 장력을 가하여 연신하며 중합반응을 진행하였다. 제조된 함수겔 중합체 필름의 두께는 0.09 mm로, 모노머 조성물과 비교하여 큰 변화가 없는 것으로 확인 되었으며, 함수율은 30 중량%였다.Then, polymerization was performed on the monomer composition film by irradiating ultraviolet rays of 370 mJ/cm 2 to form a water-containing gel polymer film. At this time, the polymerization reaction was carried out by stretching the monomer composition film by applying a tension of 60 N/m in the MD direction. The thickness of the prepared hydrogel polymer film was 0.09 mm, and it was confirmed that there was no significant change compared to the monomer composition, and the moisture content was 30% by weight.
다음으로, 상기 제조된 함수겔 중합체 필름을 110℃ 온도에서 10분 동안 건조하여, 함수율 10 중량%, 두께 0.06 mm, 가로 길이 300 mm, 세로 길이 400 mm인 직사각형의 고흡수성 수지 필름(SAP film)을 제조하였다. Next, the prepared hydrogel polymer film was dried at a temperature of 110°C for 10 minutes to obtain a moisture content of 10% by weight, A rectangular superabsorbent polymer film (SAP film) with a thickness of 0.06 mm, a width of 300 mm, and a height of 400 mm was manufactured.
실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 4Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 4
모노머 조성물 제조시 모노-2-(아크릴로일옥시)에틸 석시네이트의 함량 및 고흡수성 수지 필름의 두께를 각각 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 필름을 제조하였다.When preparing the monomer composition, the superabsorbent resin film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of mono-2-(acryloyloxy)ethyl succinate and the thickness of the superabsorbent resin film were changed as shown in Table 1 below. Manufactured.
실험예Experiment example
이하, 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지 필름의 물성을 하기 방법으로 측정하였다. Hereinafter, the physical properties of the superabsorbent polymer films of Examples and Comparative Examples were measured by the following method.
(1) 고흡수성 수지 필름의 두께(1) Thickness of superabsorbent polymer film
Mitutoyo사의 필름 두께측정기를 이용하여, 고흡수성 수지 필름 내의 서로 다른 임의의 3개 위치에서 각각 두께를 측정하고, 이의 평균값을 산출하였다.Using a film thickness gauge from Mitutoyo, the thickness was measured at three different random positions within the superabsorbent polymer film, and the average value was calculated.
(2) 함수율(2) Moisture content
고흡수성 수지 필름의 건조 전 중량(a) 및 건조 후 중량(b)으로부터 함수율을 계산하였다. 이때 시편의 건조는, 상온(25 ℃)에서 150 ℃까지 5분에 걸쳐 온도를 상승시킨 뒤, 150 ℃에서 15분간 유지하는 방식으로 수행되었다.The moisture content was calculated from the weight before drying (a) and the weight after drying (b) of the superabsorbent polymer film. At this time, drying of the specimen was performed by raising the temperature from room temperature (25 ℃) to 150 ℃ over 5 minutes and then maintaining it at 150 ℃ for 15 minutes.
함수율(%) = (a-b)/a*100Moisture content (%) = (a-b)/a*100
(3) 수가용성분 (EC, 중량%)(3) Water-soluble components (EC, weight%)
EDANA 법 WSP 270.2의 방법에 따라 수가용 성분(EC)을 측정하였다.Water-soluble components (EC) were measured according to the method of EDANA method WSP 270.2.
구체적으로, 고흡수성 수지 필름을 중량이 1.0 g이 되도록 재단하여 200 g 0.9 중량%의 NaCl 용액에 넣고 500 rpm으로 교반하면서 16시간 동안 불린 뒤, 필터 페이퍼로 수용액을 걸러내었다. 상기 걸러진 용액을 0.1 N 가성소다 용액으로 pH 10.0으로 1차 적정한 후, 0.1 N 염화수소 용액으로 pH 2.7로 역적정을 행하여 중화 시에 필요한 양으로부터 가교화되지 아니 한 고분자 물질을 수가용 성분으로 계산하여 측정하였다.Specifically, the superabsorbent polymer film was cut to weigh 1.0 g. 200 g was placed in a 0.9 wt% NaCl solution and soaked for 16 hours while stirring at 500 rpm, and then the aqueous solution was filtered through filter paper. The filtered solution was first titrated to pH 10.0 with a 0.1 N caustic soda solution, then back-titrated to pH 2.7 with a 0.1 N hydrogen chloride solution, and the uncrosslinked polymer material was calculated as a water-soluble component from the amount required for neutralization. Measured.
(4) 가압 흡수능 (AUP, g/g) (4) Absorbency under pressure (AUP, g/g)
EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 0.7 psi 하에서의 가압 흡수능(AUP)을 측정하였다. 측정 대상인 각 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지 필름의 함수율은 하기 표 1에 기재된 바와 같으며, 별도의 함수율 조정 없이 가압 흡수능을 측정하였다. The absorbency under pressure (AUP) under 0.7 psi was measured according to the EDANA method WSP 242.2. The water content of the superabsorbent polymer films of each Example and Comparative Example to be measured is as shown in Table 1 below, and the absorbency under pressure was measured without separate moisture content adjustment.
구체적으로, 내경 25 mm의 플라스틱의 원통 바닥에 스테인레스제 400 mesh 철망을 장착시켰다. 상온 및 습도 50%의 조건 하에서 철망 상에 흡수성 수지 필름을 중량(W3)이 0.6 g이 되도록 재단하여 투입하고, 그 위에 0.7 psi의 하중을 균일하게 더 부여할 수 있는 피스톤은 외경 25 mm 보다 약간 작고 원통의 내벽과 틈이 없고 상하 움직임이 방해받지 않게 하였다. 이때 상기 장치의 중량 W4(g)을 측정하였다.Specifically, a stainless steel 400 mesh wire mesh was mounted on the bottom of a plastic cylinder with an inner diameter of 25 mm. Under the conditions of room temperature and 50% humidity, the absorbent resin film is cut and placed on a wire mesh to a weight (W3) of 0.6 g, and the piston, which can evenly apply a load of 0.7 psi, has an outer diameter of slightly less than 25 mm. It is small and has no gaps with the inner wall of the cylinder, and the up and down movement is not hindered. At this time, the weight W4 (g) of the device was measured.
직경 150 mm의 페트로 접시의 내측에 직경 90mm 및 두께 5mm의 유리 필터를 두고, 0.9 중량% 염화나트륨으로 구성된 생리식염수를 유리 필터의 윗면과 동일 레벨이 되도록 하였다. 그 위에 직경 90mm의 여과지 1장을 실었다. 여과지 위에 상기 측정 장치를 싣고, 액을 하중 하에서 1시간 동안 흡수시켰다. 1시간 후 측정 장치를 들어올리고, 그 중량 W5(g)을 측정하였다.A glass filter with a diameter of 90 mm and a thickness of 5 mm was placed inside a petro dish with a diameter of 150 mm, and a physiological saline solution consisting of 0.9 wt% sodium chloride was placed at the same level as the upper surface of the glass filter. A sheet of filter paper with a diameter of 90 mm was placed on top of it. The measuring device was placed on filter paper, and the liquid was absorbed for 1 hour under load. After 1 hour, the measuring device was lifted and the weight W5 (g) was measured.
얻어진 각 질량을 이용하여 다음 식에 따라 가압 흡수능(g/g)을 산출하였다.Using each obtained mass, the absorbency under pressure (g/g) was calculated according to the following equation.
AUP(g/g) = [W5(g) - W4(g)]/W3(g)AUP(g/g) = [W5(g) - W4(g)]/W3(g)
(5) 흡수 속도(5) Absorption rate
고흡수성 수지 필름을 15 cm * 10 cm 크기로 재단하여, 18 cm * 10 cm 크기의 30 gsm 부직포 두 장 사이에 개재시켰다. 상기 부직포는 흡수 속도에는 영향을 주지 않는 것으로서, 염수의 확산 방향을 확인하기 위하여 사용되었다. The superabsorbent polymer film was cut to a size of 15 cm * 10 cm and sandwiched between two sheets of 30 gsm nonwoven fabric of 18 cm * 10 cm. The nonwoven fabric does not affect the absorption rate and was used to confirm the direction of diffusion of salt water.
상기 부직포 위에 직경 ID 30mm, OD 40mm, 높이 50mm, 무게 30g의 실린더 튜브를 얹어 놓고, 실린더 튜브 내로 0.9% NaCl 용액 10ml를 넣어, 이를 모두 흡수하는데 걸리는 시간을 측정하였다. A cylinder tube with diameter ID 30mm, OD 40mm, height 50mm, and weight 30g was placed on the nonwoven fabric, 10ml of 0.9% NaCl solution was added into the cylinder tube, and the time taken to absorb all of it was measured.
측정 대상인 각 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지 필름의 함수율은 하기 각 표에 기재된 바와 같으며, 별도의 함수율 조정 없이 초기 흡수 속도를 측정하였다.The moisture content of the superabsorbent polymer films of each Example and Comparative Example, which were the subject of measurement, was as described in each table below, and the initial absorption rate was measured without separate moisture content adjustment.
* 아크릴산 100 중량부 대비 모노-2-(아크릴로일옥시)에틸 석시네이트의 중량부* Parts by weight of mono-2-(acryloyloxy)ethyl succinate compared to 100 parts by weight of acrylic acid
상기 표 1을 참조하면, 고흡수성 수지 필름의 두께가 동일할 때, 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르를 포함한 실시예가 비교예에 비하여 수가용 성분이 현저히 적고, 10% 이상 개선된 가압 흡수능을 나타내며, 10% 이상, 높게는 47.6% 향상된 흡수 속도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, when the thickness of the superabsorbent polymer film is the same, the Example including succinic acid salt and/or succinic acid ester has significantly fewer water-soluble components and has an absorbency under pressure improved by more than 10% compared to the comparative example. It can be seen that the absorption rate is improved by more than 10%, up to 47.6%.
이러한 결과로부터, 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르를 첨가제로 사용함으로써 발포 고흡수성 수지 필름의 흡수 속도를 더욱 향상시킬 수 있고, 내부 가교를 촉진시켜 수가용 성분량을 저감시킬 수 있음을 알 수 있다.From these results, it can be seen that by using succinic acid salt and/or succinic acid ester as an additive, the absorption rate of the foamed superabsorbent polymer film can be further improved and the amount of water-soluble components can be reduced by promoting internal crosslinking. .
Claims (10)
상기 모노머 조성물을 기재 상에 캐스팅하여 모노머 조성물 필름을 형성하는 단계,
상기 모노머 조성물 필름을 연신하면서 열 및/또는 광을 조사하여 함수겔 중합체 필름을 형성하는 단계, 및
상기 함수겔 중합체 필름을 건조시키는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 필름의 제조방법.
An acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group neutralized; crosslinking agent; Cellulose-based thickener; moisturizer; blowing agent; succinic acid salts and/or succinic acid esters; polymerization initiator; and mixing solvents to prepare a monomer composition,
Casting the monomer composition onto a substrate to form a monomer composition film,
Forming a water-containing gel polymer film by irradiating heat and/or light while stretching the monomer composition film, and
A method for producing a superabsorbent polymer film comprising drying the water-containing gel polymer film.
상기 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르는 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대하여 1 중량부 초과 내지 15 중량부 미만으로 포함되는 고흡수성 수지 필름의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method for producing a superabsorbent polymer film, wherein the succinic acid salt and/or succinic acid ester is contained in an amount of more than 1 part by weight and less than 15 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid monomer.
상기 석신산 염 및/또는 석신산 에스테르는 모노-2-(아크릴로일옥시)에틸 석시네이트, 석신산이나트륨, 다이에틸 석시네이트 및 다이메틸 석시네이트로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 고흡수성 수지 필름의 제조방법.
According to paragraph 1,
The succinic acid salt and/or succinic acid ester is a superabsorbent polymer selected from the group consisting of mono-2-(acryloyloxy)ethyl succinate, disodium succinate, diethyl succinate, and dimethyl succinate. Film manufacturing method.
상기 발포제는 열팽창성 미소구체, 팽창된 미소구체, 아조계 화합물, 및 무기 발포제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 고흡수성 수지 필름의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method of producing a superabsorbent polymer film, wherein the foaming agent is one or more selected from the group consisting of heat-expandable microspheres, expanded microspheres, azo compounds, and inorganic foaming agents.
상기 발포제는 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 고흡수성 수지 필름의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method of producing a superabsorbent polymer film wherein the foaming agent is included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid-based monomer.
상기 셀룰로오스계 증점제는 모노머 조성물 내 고형분 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부로 포함되는 고흡수성 수지 필름의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method for producing a superabsorbent resin film, wherein the cellulose-based thickener is included in an amount of 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of solid content in the monomer composition.
상기 보습제는 아크릴산계 모노머 100 중량부에 대하여 5 내지 70 중량부로 포함되는 고흡수성 수지 필름의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method for producing a superabsorbent resin film, wherein the moisturizing agent is included in an amount of 5 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid-based monomer.
상기 함수겔 중합체 필름을 형성하는 단계에서, 모노머 조성물 필름에 가하는 장력은 40 내지 100 N/m 인 고흡수성 수지 필름의 제조 방법.
According to paragraph 1,
In the step of forming the hydrogel polymer film, the tension applied to the monomer composition film is 40 to 100 N/m.
상기 함수겔 중합체 필름을 형성하는 단계의 온도는 40 내지 90 ℃이고, 상기 건조 단계의 온도는 80 내지 150 ℃인 고흡수성 수지 필름의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method of producing a superabsorbent polymer film wherein the temperature of the step of forming the hydrogel polymer film is 40 to 90 ℃, and the temperature of the drying step is 80 to 150 ℃.
EDANA 법 WSP 270.2의 방법에 따라 측정된 수가용 성분이 10 중량% 이하인 고흡수성 수지 필름.
A porous polymer comprising an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group neutralized, polymerized in the presence of an internal crosslinking agent, a cellulose-based thickener, a humectant, a foaming agent, a succinic acid salt and/or a succinic acid ester, and an initiator. As a superabsorbent resin film,
A superabsorbent polymer film containing 10% by weight or less of water-soluble components as measured according to the EDANA method WSP 270.2.
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