KR20240042883A - 고흡수성 수지 입자의 제조방법 - Google Patents
고흡수성 수지 입자의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240042883A KR20240042883A KR1020220121702A KR20220121702A KR20240042883A KR 20240042883 A KR20240042883 A KR 20240042883A KR 1020220121702 A KR1020220121702 A KR 1020220121702A KR 20220121702 A KR20220121702 A KR 20220121702A KR 20240042883 A KR20240042883 A KR 20240042883A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dryer
- drying
- superabsorbent polymer
- polymer particles
- hot air
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 122
- 229920000247 superabsorbent polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 103
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical group CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 42
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 31
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 29
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 21
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 10
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 8
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 7
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 6
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 4
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 4
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-difluorophenoxy)pyridin-3-amine Chemical compound NC1=CC=CN=C1OC1=CC=C(F)C=C1F LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLLIQLLCWZCATF-UHFFFAOYSA-N 2-methoxyethyl acetate Chemical compound COCCOC(C)=O XLLIQLLCWZCATF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N Acetophenone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC=C1 KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UMILHIMHKXVDGH-UHFFFAOYSA-N Triethylene glycol diglycidyl ether Chemical compound C1OC1COCCOCCOCCOCC1CO1 UMILHIMHKXVDGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N cyclopentanone Chemical compound O=C1CCCC1 BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VFHVQBAGLAREND-UHFFFAOYSA-N diphenylphosphoryl-(2,4,6-trimethylphenyl)methanone Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1C(=O)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 VFHVQBAGLAREND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960005237 etoglucid Drugs 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Substances [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UWFRVQVNYNPBEF-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4-dimethylphenyl)propan-1-one Chemical group CCC(=O)C1=CC=C(C)C=C1C UWFRVQVNYNPBEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SEFYJVFBMNOLBK-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(oxiran-2-ylmethoxy)ethoxy]ethoxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COCCOCCOCC1CO1 SEFYJVFBMNOLBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSRMIIBCXRHPCC-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-[2-(oxiran-2-ylmethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COCCOCCOCCOCCOCC1CO1 VSRMIIBCXRHPCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLGDWWCZQDIASO-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-1-(7-oxabicyclo[4.1.0]hepta-1,3,5-trien-2-yl)-2-phenylethanone Chemical group OC(C(=O)c1cccc2Oc12)c1ccccc1 NLGDWWCZQDIASO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000954 2-hydroxyethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])O[H] 0.000 description 1
- AUZRCMMVHXRSGT-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropane-1-sulfonic acid;prop-2-enamide Chemical compound NC(=O)C=C.CC(C)CS(O)(=O)=O AUZRCMMVHXRSGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MJIFFWRTVONWNO-UHFFFAOYSA-N 3-oxopent-4-ene-1-sulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CCC(=O)C=C MJIFFWRTVONWNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SVYPQURSUBDSIQ-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-3-oxopent-4-ene-1-sulfonic acid Chemical compound CC(=C)C(=O)CCS(O)(=O)=O SVYPQURSUBDSIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000005991 Acylphosphatase Human genes 0.000 description 1
- 108700006311 Acylphosphatases Proteins 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Natural products P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GUCYFKSBFREPBC-UHFFFAOYSA-N [phenyl-(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphoryl]-(2,4,6-trimethylphenyl)methanone Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1C(=O)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C(=O)C1=C(C)C=C(C)C=C1C GUCYFKSBFREPBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930188620 butyrolactone Natural products 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N crotonic acid Chemical compound C\C=C\C(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 125000004386 diacrylate group Chemical group 0.000 description 1
- XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol monoethyl ether Chemical compound CCOCCOCCO XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- CATSNJVOTSVZJV-UHFFFAOYSA-N heptan-2-one Chemical compound CCCCCC(C)=O CATSNJVOTSVZJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N hexane-1,1-diol Chemical compound CCCCCC(O)O ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003898 horticulture Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- FAQJJMHZNSSFSM-UHFFFAOYSA-N phenylglyoxylic acid Chemical compound OC(=O)C(=O)C1=CC=CC=C1 FAQJJMHZNSSFSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000671 polyethylene glycol diacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N tetraethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCOCCO UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N trans-crotonic acid Natural products CC=CC(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 239000004520 water soluble gel Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
- C08J3/245—Differential crosslinking of one polymer with one crosslinking type, e.g. surface crosslinking
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/04—Acids, Metal salts or ammonium salts thereof
- C08F20/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/12—Powdering or granulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
- F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
- F26B3/18—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2333/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
Abstract
본 발명은 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 조성물을 중합 반응기에 공급하여 중합 반응시켜 함수겔 중합체를 얻는 단계; 상기 함수겔 중합체를 열풍식 건조기에서 1차 건조하여 1차 건조체를 얻는 단계; 상기 1차 건조체를 열전도식 건조기에서 2차 건조하여 2차 건조체를 얻는 단계; 및 상기 2차 건조체를 분쇄하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 입자의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 고흡수성 수지 입자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2종의 건조기를 통하여 건조 균일도 및 물성이 개선된 고흡수성 수지 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다. 상기와 같은 고흡수성 수지는 생리용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있으며, 기저귀나 생리대 등 위생재 분야에서 주로 사용되고 있다.
한편, 고흡수성 수지 입자는 일반적으로 중합, 건조, 분쇄 및 표면가교 단계를 거쳐 제조될 수 있다. 그러나, 상기 건조 단계에서 건조 균일도가 저하되는 경우 과건조를 진행함으로써 이에 따른 물성이 저하되고 분쇄 단계에서 다량의 미분이 발생해왔다.
따라서, 건조 단계에서 건조 균일도가 높게 달성되면서도, 최종적으로 제조되는 고흡수성 수지 입자의 물성을 개선시키고 미분 함량을 저감시킬 수 있는 건조 방법이 필요한 실정이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제를 해결하기 위하여, 높은 건조 균일도로 건조 단계를 수행할 수 있으면서도, 분쇄 단계에서 미분 발생량을 감소시키고 최종 생성물인 고흡수성 수지 입자의 물성을 확보할 수 있는 고흡수성 수지 입자의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 조성물을 중합 반응기에 공급하여 중합 반응시켜 함수겔 중합체를 얻는 단계; 상기 함수겔 중합체를 열풍식 건조기에서 1차 건조하여 1차 건조체를 얻는 단계; 상기 1차 건조체를 열전도식 건조기에서 2차 건조하여 2차 건조체를 얻는 단계; 및 상기 2차 건조체를 분쇄하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 고흡수성 수지 입자의 제조방법에 따르면, 상기 건조 단계를 1차 건조 및 2차 건조로 진행할 수 있다. 상기 1차 건조를 열풍식 건조기에서 진행함으로써 건조체의 기공을 유지하고, 상기 2차 건조를 열전도식 건조기에서 진행함으로써 건조 균일도를 향상시킬 수 있다. 이를 통하여 다음 분쇄 단계에 미건조체가 도입되는 문제를 해결할 수 있으며, 분쇄가 진행됨에 따른 미분 발생량이 감소될 수 있다. 또한, 최종적인 고흡수성 수지 입자의 물성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라서 고흡수성 수지 입자를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도 1에 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 고흡수성 수지 입자의 제조 방법은, 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 조성물을 중합 반응기에 공급하여 중합 반응시켜 함수겔 중합체를 얻는 단계; 상기 함수겔 중합체를 열풍식 건조기에서 1차 건조하여 1차 건조체를 얻는 단계; 상기 1차 건조체를 열전도식 건조기에서 2차 건조하여 2차 건조체를 얻는 단계; 및 상기 2차 건조체를 분쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따르는 고흡수성 수지 입자의 제조 방법은, 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 조성물을 중합 반응기에 공급하여 중합 반응시켜 함수겔 중합체를 얻는 단계를 수행할 수 있다. 상기 조성물은 전술한 바와 같이 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 내부 가교제, 그리고 중합 개시제를 포함할 수 있으며, 이 외에도 필요에 따라 추가적으로 증점제(thickener), 가소제, 보존안정제, 산화방지제의 첨가제를 포함할 수 있다.
이때, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 (메타)아크릴산 또는 이의 염일 수 있다. 예를 들어, 아크릴산의 적어도 일부가 중화된 아크릴산 및 또는 이의 나트륨염인 알칼리 금속염을 사용할 경우, 흡수성이 향상된 고흡수성 수지 입자를 얻을 수 있다.
이 밖에도 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체로는 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타크릴로일에탄술폰산, 2-(메트)아크릴로일프로판술폰산, 또는 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산의 음이온성 단량체와 이의 염; (메트)아크릴아미드, N-치환(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트 또는 폴리에틸렌 글리콜(메트)아크릴레이트의 비이온계 친수성 함유 단량체; 및 (N,N)-디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, (N,N)-디메틸아미노프로필 (메트)아크릴아미드의 아미노기 함유 불포화 단량체와 그의 4급화물;이 사용될 수 있으며, 상기 음이온성 단량체의 염은 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 또는 유기 아민염일 수 있다.
상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 적어도 일부가 중화된 산성기를 포함할 수 있다. 상기 적어도 일부가 중화된 산성기를 포함하는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 산성기에 중화제를 이용하여 중화 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 이때, 상기 중화제로는 산성기를 중화시킬 수 있는 수산화나트륨(또는 가성소다), 수산화칼륨, 수산화암모늄과 같은 염기성 물질이 사용될 수 있다.
한편, 상기 내부 가교제는 앞서 기재한 수용성 에틸렌계 불포화 단량체들의 불포화 결합을 가교시켜 중합시키는 역할을 할 수 있다.
상기 내부 가교제로는 자유 라디칼 중합(Free-Radical Polymerization; FRP) 반응에 의해 가교 반응이 진행되는 (메트)아크릴레이트계 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 내부 가교제는 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트 및 테트라에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다. 보다 구체적으로는, 이 중에서 폴리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트일 수 있다.
한편, 상기 조성물에 있어서, 상기 중합 개시제로는 중합 방법에 따라 열 중합 개시제 또는 UV 조사에 따른 광 중합 개시제를 사용할 수 있다. 다만 광 중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사의 조사에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 추가적으로 열 중합 개시제를 포함할 수도 있다.
상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이 사용될 수 있다. 상기 광중합 개시제는 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬 아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐 글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸 케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실 포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 한편, 아실포스핀의 구체예로는 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드, 에틸 (2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀에이트일 수 있다.
또한, 상기 열중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; k2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate;(NH4)2S2O8)이 있다.
구체적으로, 중합 방법은 중합 에너지원에 따라 크게 열중합 및 광중합으로 나뉘며, 열중합을 진행하는 경우, 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있으며, 광중합을 진행하는 경우, 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 진행될 수 있다.
본 발명의 함수겔 중합체는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 조성물을 중합 반응기에 공급하여 진행되는 중합 반응으로부터 제조될 수 있는데, 이때 상기 조성물에서 내부 가교제는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부일 수 있다. 예를 들어, 상기 내부 가교제는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부 대비 0.01 중량부 이상, 0.05 중량부 이상, 0.1 중량부 또는 0.2 중량부 이상이고, 5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2 중량부 이하, 1 중량부 이하 또는 0.5 중량부 이하일 수 있다. 상기 내부 가교제의 함량이 지나치게 낮을 경우 가교가 충분히 일어나지 않아 적정 수준 이상의 강도 구현이 어려울 수 있고, 상부 내부 가교제의 함량이 지나치게 높을 경우 내부 가교 밀도가 높아져 원하는 보수능의 구현이 어려울 수 있다.
본 발명의 조성물은 용매에 용해된 용액의 형태로 준비될 수 있다. 이때, 사용 가능한 용매로는 전술한 원료 물질들을 용해시킬 수 있는 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매로는 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 자일렌, 부티로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트, N,N-디메틸아세트아미드, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
다음으로는, 상기 중합 반응을 통해 얻게된 함수겔 중합체를 건조, 분쇄하여 고흡수성 수지 입자를 얻는 단계가 수행될 수 있다. 이때, 상기 함수겔 중합체를 건조함에 있어서 효율을 높이기 위해 쵸핑(조분쇄)하는 단계를 추가로 거칠 수 있다. 상기 '쵸핑'이라 함은 후술하는 분쇄 단계에서 수행되는 분쇄와 구별되어, 건조 단계 전에 함수겔 중합체를 조분쇄하는 것을 의미할 수 있다.
상기 쵸핑 단계에서 사용되는 분쇄기로는 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), 쵸퍼(chopper) 및 원판식 절단기(Disc cutter)로 이루어진 분쇄 기기 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
이어 상기와 같이 쵸핑된 함수겔 중합체에 대해 건조 단계를 수행할 수 있다. 상기 건조 단계는 1차 건조 및 2차 건조를 포함하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 함수겔 중합체를 열풍식 건조기에서 1차 건조하여 1차 건조체를 얻을 수 있다. 상기 열풍식 건조기는 건조 대상의 수분을 목표하는 함수량까지 고온의 공기(열풍)를 통해 열을 가하여 직접적으로 증발 및 배출시키는 장치일 수 있다. 본 명세서에 있어서, 상기 열풍식 건조기는 피건조체를 회전 드럼 등에 의하여 교반시키며 열풍으로 직접 건조할 수 있다. 이때, 상기 열풍식 건조기로서 킬른 건조기, 튜브 번들 건조기, 로터리 건조기 등을 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 로터리 건조기(Rotary Dryer)를 사용할 수 있다.
상기 로터리 건조기는 회전 드럼 내 중심관을 구비하고, 상기 중심관에는 1 이상의 열풍 공급관이 부착되어있는 형태일 수 있다. 상기 로터리 건조기 내부에 도입된 함수겔 중합체는 상기 회전 드럼의 회전에 의하여 교반하게 되며, 1 이상의 열풍 공급관으로부터 공급되는 열풍에 의해 가열될 수 있다. 상기 열풍이 로터리 건조기 내 투입된 함수겔 중합체와 직접 맞닿아 건조가 효율적으로 이루어질 수 있으며 건조 시간이 단축될 수 있다.
이때, 상기 로터리 건조기 내 열풍 공급관으로부터의 열풍의 온도는 100 ℃ 이상, 110 ℃ 이상 또는 120 ℃ 이상, 및 200 ℃ 이하, 190 ℃ 이하 또는 180 ℃ 이하 일 수 있다.
아울러, 상기 열풍의 풍속은 20 m/s 이상, 22 m/s 이상 또는 24 m/s 이상, 및 30 m/s 이하, 29 m/s 이하 또는 27 m/s 이하일 수 있다. 로터리 건조기 내 열풍의 온도 및 풍속을 상기 범위 내로 운전하여 1차 건조를 진행함으로써, 본 발명에서 원하는 1차 건조체의 함수율을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 건조체의 함수율은 20 중량% 이상, 23 중량% 이상 또는 25 중량% 이상, 및 35 중량% 이하, 32 중량% 이하, 또는 30 중량% 이하일 수 있다. 1차 건조체의 함수율을 상기 범위 내로 건조함으로써, 상기 1차 건조체가 열풍식 건조기에서 과도하게 건조되지 않은 상태로 후술하는 열전도식 건조기에 투입되어 2차 건조될 수 있다.
상기 1차 건조체의 함수율이 20 중량% 미만일 경우, 1차 건조체의 미분 함량이 과도하게 증가할 수 있다. 상기 1차 건조체의 함수율이 35 중량% 초과일 경우, 상기 1차 건조체의 접착성이 과도하게 증가하여 열풍식 건조기에서의 회수가 어려워질 수 있다. 이때, 상기 함수율은 수분 측정기(AND MX_50)에 의하여 측정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 건조체를 열전도식 건조기에서 2차 건조하여 2차 건조체를 얻을 수 있다.
상기 열전도식 건조기는 내부에 열매체(열매체유 또는 스팀)가 흐르는 재킷(jacket) 구조를 가지고 있으며, 피건조체가 상기 재킷의 외부로부터 전도에 의하여 열에너지를 공급받아 간접적으로 가열 및 건조되는 방식의 건조기일 수 있다. 본 명세서에 있어서, 상기 열전도식 건조기는 피건조체를 재킷 구조의 패들 또는 스크루 등에 의하여 교반시키며 간접 건조를 수행할 수 있다. 이때, 상기 열전도식 건조기로는 열전달이 이루어지는 구조 및 형식에 따라서 디스크식 건조기, 스크루식 건조기, 패들식 건조기, 드럼식 건조기, 교반식 건조기 및 박막식 건조기 등이 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 패들 건조기(Paddle Dryer)가 사용될 수 있다.
상기 패들 건조기는 수평 방향으로 배치된 교반기(agitator)를 구비하고, 상기 교반기는 1 이상의 패들(paddle)을 포함할 수 있다. 상기 패들 건조기 내 교반기는 회전을 동반하며, 열매체유나 스팀을 통한 열원이 재킷 구조의 패들 내부에 흘러 상기 패들 및 내부 벽면과의 접촉에 의해 피건조물이 간접 건조될 수 있다. 따라서, 마찰에 의한 열전도에 의하여 패들 건조기의 열효율이 극대화될 수 있다.
한편, 상기 패들 건조기 내 구비된 교반기 및 상기 교반기에 부착된 패들 내부에 흐르는 열매체(열매체유 또는 스팀)의 온도는 100 ℃ 이상, 110 ℃ 이상, 120 ℃ 이상 또는 130 ℃ 이상, 및 200 ℃ 이하, 190 ℃ 이하, 180 ℃ 이하 또는 170 ℃ 이하 일 수 있다. 상기 범위 내로 열매체를 승온시킴으로서, 패들 건조기에서 수행되는 2차 건조의 온도가 상기 범위 내로 수행될 수 있다.
상기 패들 건조기 내 교반기는 10 rpm 이상, 15 rpm 이상, 20 rpm 이상 또는 25 rpm 이상, 및 50 rpm 이하, 45 rpm 이하, 40 rpm 이하 또는 35 rpm 이하로 회전할 수 있다. 이때, 상기 rpm(rotations per minute)은 교반기의 분당 회전수의 단위를 나타낼 수 있다. 패들 건조기의 교반기를 상기 범위 내로 회전시킴으로써, 2차 건조가 원활하게 수행되어 이어지는 분쇄단계에 미건조체가 도입되는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 건조체의 함수율은 8 중량% 이상, 10 중량% 이상 또는 12 중량% 이상, 및 20 중량% 이하, 18 중량% 이하, 또는 16 중량% 이하일 수 있다. 2차 건조체의 함수율이 상기 범위 내로 건조될 경우, 최종 제조된 고흡수성 수지 입자의 원하는 수준의 흡수 성능 구현이 가능할 수 있다.
한편, 예를 들어 상기 1차 건조 또는 2차 건조가 밴드형 건조기에서 수행될 경우, 피건조체의 건조 균일도가 낮아질 수 있다. 상기 밴드형 건조기는 예를 들어 컨베이어 벨트일 수 있으며, 이와 같은 건조기는 컨베이어(금망, 다공판 등) 위에 피건조체를 적재하여 이동시키면서 그 위를 열풍으로 통기시켜 건조할 수 있다. 하지만, 피건조체가 교반되지 못하고 컨베이어 위에 적재된 형태(블록과 같은 형태) 그대로 건조가 이뤄지기 때문에, 피건조체의 일부(블록 형태의 내부)가 미건조될 수 있으므로 과건조를 수행할 수 있다. 그러나 과건조를 수행함으로써, 고흡수성 수지 입자의 흡수 속도(vortex) 및 흡수 성능이 저하될 수 있으며 분쇄 단계에서 과도한 미분이 발생할 수 있다. 따라서, 이를 개선하고자 본 발명의 일 실시예에 따라 피건조체를 교반시켜 건조하는 열풍식 건조기 및 열전도식 건조기를 사용할 수 있다.
상기 열풍식 건조기는 회전 드럼 등에 의한 회전으로 피건조체의 기공을 유지시킴으로써 상기 피건조체의 흡수 속도 개선에 있어 용이하지만, 열풍식 건조기의 회전 드럼 내 피건조체의 필링 레벨(filling level)이 전체 용량의 15% 이내로 투입되어야함에 따라 설비 크기 대비 건조 용량이 낮다. 아울러, 상기 열풍식 건조기에 의하여 건조된 피건조체의 건조 균일도는 상대적으로 낮을 수 있다.
반면, 상기 열전도식 건조기는 높은 건조 용량을 가지고 있으며 피건조체를 높은 건조 균일도로 건조할 수 있지만, 그만큼 피건조체에 가해지는 높은 힘(shear)으로 인해 피건조체의 기공을 감소시킬 수 있다. 따라서, 피건조체의 흡수 속도(vortex)가 저하될 수 있다.
전술한 상기 열풍식 건조기 및 상기 열전도식 건조기의 단점을 서로 보완하기 위하여, 본 발명에서 상기 열풍식 건조기 및 상기 열전도식 건조기는 직렬로 연결될 수 있다. 앞서 기재한 바와 같이 열풍식 건조기를 통해 1차 건조를 수행함으로써 먼저 함수겔 중합체의 기공을 유지시키고, 열전도식 건조기를 통해 2차 건조를 수행함으로써 2차 건조체의 건조 균일도를 보다 향상시킬 수 있다. 이와 같이 열풍식 건조기 및 열전도식 건조기를 직렬로 연결하여 1차 및 2차 건조를 수행함으로써, 이어지는 분쇄 단계에 미건조체가 유입되는 것을 방지할 수 있고 최종적으로 완성된 고흡수성 수지 입자의 물성 확보가 용이할 수 있다. 이때, 고흡수성 수지 입자의 물성이란 상기 고흡수성 수지 입자가 본래 목적하는 흡수의 성질을 의미할 수 있으며, 구체적으로 흡수 성능 및 흡수 속도 등과 같은 흡수에 관련된 성질일 수 있다
다음으로, 이와 같이 1차 및 2차 건조의 건조 단계를 거쳐 얻게된 2차 건조체를 분쇄하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 분쇄 단계는 1차로 수행될 수 있지만, 일례로 1 이상의 회차로써 수행될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 분쇄 단계 이후 분급하는 단계를 더 수행할 수 있다. 나아가, 상기 분급은 각 회차의 분쇄 이후에 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 건조체를 분쇄하는 1차 분쇄가 진행될 수 있다. 이때 사용되는 분쇄기로는 구체적으로, 볼 밀(ball mill), 핀 밀(pin mill), 해머 밀(hammer mill), 스크류 밀(screw mill), 롤 밀(roll mill), 디스크 밀(disc mill) 또는 조그 밀(jog mill)을 사용할 수 있다.
다음으로, 1차 분쇄가 완료된 1차 분쇄물을 ASTM 규격의 표준 망체를 사용하여 특정 입도를 기준으로 1차 분급할 수 있다. 이때, 특정 입도라함은 후술하는 2차 분쇄를 수행하기 위하여 분급되는 입자의 기준 입도일 수 있다. 이와 같은 분급을 통해, 상기 특정 입도 미만에 해당되는 입자 및 상기 특정 입도 이상에 해당되는 입자로 분급할 수 있다. 일례로 상기 1차 분쇄물을 메쉬(망체) 세트에 투입하여, #40의 메쉬를 기준으로 #40 상(425 ㎛ 이상)에 해당되는 입자 및 #40 하(425 ㎛미만)에 해당되는 입자로 분급할 수 있다.
이어서, 상기 1차 분급에 의해 분급된 특정 입도 이상에 해당되는 입자를 별도로 분쇄하여 2차 분쇄물을 얻는 2차 분쇄를 진행할 수 있다. 이때, 상기 2차 분쇄는 1차 분쇄에서 사용된 동일한 분쇄기로 진행될 수 있다.
이와 같은 2차 분쇄 이후, 최종 제품화되는 고흡수성 수지 입자의 물성을 관리하기 위하여 2차 분급을 진행할 수 있다. 상기 2차 분급은 1차 분급에서 사용된 ASTM 규격의 표준 망체를 사용할 수 있으며, 1차 분급에서 분급된 특정 입도 미만에 해당되는 입자와 2차 분쇄에서 분쇄된 2차 분쇄물의 혼합물을 적절한 입도에 따라 최종적으로 분급하는 것일 수 있다. 이때, 적절한 입도(D50)란 150 ㎛ 내지 850 ㎛의 입도일 수 있으며, 이와 같은 입도를 갖는 입자를 정상 입자로 구분할 수 있다. 반면, 150 ㎛ 미만의 입도를 가지는 입자는 미분 입자로 구별될 수 있다. 이러한 입도는 유럽부직포산업협회(European Disposables and Nonwovens Association, EDANA) 규격 EDANA WSP 220.3 방법에 따라 측정될 수 있다.
이와 같은 일련의 분쇄 단계를 통해 정상 입자 즉, 고흡수성 수지 입자를 제조할 수 있다.
이후, 필요에 따라, 제조된 고흡수성 수지 입자를 표면 가교제의 존재 하에 표면 가교 하여, 적어도 일부에 표면 가교층이 형성된 고흡수성 수지 입자를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 표면 가교층은 표면 가교제로부터 생성된 것일 수 있는데, 상기 표면 가교제는 다가 에폭시 화합물을 포함하고, 상기 다가 에폭시 화합물은 다가 알코올의 글리시딜 에테르 화합물일 수 있다.
구체적으로, 상기 표면 가교제는 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(ethyleneglycol diglycidyl ether), 디에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(diethyleneglycol diglycidyl ether), 트리에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르
(triethyleneglycol diglycidyl ether), 테트라에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(tetraethyleneglycol diglycidyl ether), 글리세린 폴리글리시딜 에테르(glycerin polyglycidyl ether), 및 소르비톨 폴리글리시딜 에테르(sorbitol polyglycidyl ether)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 다가 에폭시 화합물을 포함할 수 있다.
상기 표면 가교제는 용액 상태, 구체적으로 용매에 용해된 표면 가교 용액 상태로 상기 고흡수성 수지 입자에 혼합될 수 있다. 상기 표면 가교 용액에는 표면 가교제 외에도 물 및 메탄올이 포함될 수 있다. 일반적으로, 상기 표면 가교 용액은 고흡수성 수지 입자의 표면에 도포된다. 따라서, 표면 가교 결합 반응은 고흡수성 수지 입자의 표면 상에서 일어나며, 이는 입자 내부에는 실질적으로 영향을 미치지 않으면서 입자의 표면 상에서의 가교 결합성을 개선시킨다. 따라서 표면 가교 결합된 고흡수성 수지 입자는 내부에서보다 표면 부근에서 더 높은 가교 결합도를 갖는다. 표면 가교제가 첨가된 중합체를 가열시킴으로써 표면 가교 결합 반응 및 건조가 동시에 이루어질 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
(1)함수겔 중합체의 제조
교반기, 온도계를 장착한 3L 유리 용기에 아크릴산 1000 g, 내부 가교제로써 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEGDA) 1.6 g, 중합 개시제인 광중합 개시제로써 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 0.08 g, 열중합 개시제로써 과황산나트륨 1.2 g 및 중화제인 가성소다(NaOH) 용액 1235 g을 상온에서 고형분 함량이 45.0 중량%가 되도록 혼합하여, 조성물을 제조하였다.
이후, 상기 조성물을 폭 10 cm, 길이 2 m의 벨트가 10 cm/min 속도로 이동하는 컨베이어 벨트 상에 500 내지 2000 mL/min의 속도로 공급하였다. 이때, 상기 단량체 조성물의 공급과 동시에 10 mW/cm2의 세기를 갖는 자외선을 조사하여 60 초 동안 중합 반응을 진행하였으며, 상기 중합 반응이 끝난 후 쵸퍼로 분쇄하여 함수율이 65 중량%인 함수겔 중합체를 얻었다.
(2)고흡수성 수지 입자의 제조
다음으로, 상기 함수겔 중합체 1 kg을 로터리 건조기에 공급하여 1차 건조체의 함수율이 24.9 중량%가 될 때까지 1차 건조를 진행하였다. 이때, 상기 로터리 건조기의 열풍 공급관으로부터 공급되는 열풍이 100 ℃의 온도 및 26 m/s의 풍속으로 상기 함수겔 중합체를 건조하여 1차 건조체를 얻었다. 이때, 상기 함수율은 수분 측정기(AND MX_50; 가열 온도: 180 ℃, 가열 시간: 40 분)에 의하여 측정되었다.
이어, 상기 1차 건조체를 패들 건조기에 투입하여 2차 건조체의 함수율이 12.0 중량%가 될 때까지 2차 건조를 진행하였다. 이때, 상기 패들 건조기 내 구비된 교반기(agitator) 및 상기 교반기에 부착된 패들의 내부로 흐르는 105 ℃의 열매체를 통하여 2차 건조 온도 또한 105 ℃로 진행되었으며, 상기 패들 건조기 내 교반기는 10 rpm으로 회전시켰다.
다음으로, 상기 2차 건조체를 롤 밀(roll mill)로 1차 분쇄하여 1차 분쇄물을 얻었다. 상기 1차 분쇄물을 메쉬 세트(#6, #10, #20, #25, #30, #40, #50, #70 및 #100의 메쉬로 조합된 세트)에 투입한 후, #40 이상(425 ㎛ 이상)의 입자와 #40 미만(425 ㎛ 미만)의 입자로 분급하는 1차 분급을 진행하였다. 상기 1차 분급에서 분급된 #40 이상(425 ㎛ 이상)의 입자를 1차 분쇄와 동일한 롤 밀로 2차 분쇄하여 2차 분쇄물을 얻었다. 마지막으로, 1차 분급에서 분급된 #40 미만(425 ㎛ 미만)의 입자와 2차 분쇄된 2차 분쇄물의 혼합물을 2차 분급하여, 150 ㎛ 내지 850 ㎛의 입도를 갖는 고흡수성 수지 입자를 얻었다. 이때, 상기 2차 분급은 1차 분급과 동일한 메쉬 세트를 사용하여 진행되었다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 25.5 중량%가 될 때까지 1차 건조하고, 2차 건조체의 함수율이 12.9 중량%가 될 때까지 2차 건조(교반기 회전수: 30 rpm)한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 21.9 중량%가 될 때까지 1차 건조하고, 2차 건조체의 함수율이 10.8 중량%가 될 때까지 2차 건조(교반기 회전수: 50 rpm)한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 33.6 중량%가 될 때까지 1차 건조하고, 2차 건조체의 함수율이 11.4 중량%가 될 때까지 2차 건조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 29.1 중량%가 될 때까지 1차 건조하고, 2차 건조체의 함수율이 11.8 중량%가 될 때까지 2차 건조(온도: 200 ℃)한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 29.3 중량%가 될 때까지 1차 건조하고, 2차 건조체의 함수율이 7.5 중량%가 될 때까지 2차 건조(온도: 200 ℃, 교반기 회전수: 50 rpm)한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 31.4 중량%가 될 때까지 1차 건조하고, 2차 건조체의 함수율이 21.3 중량%가 될 때까지 2차 건조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
실시예 8
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 16.5 중량%가 될 때까지 1차 건조하고, 2차 건조체의 함수율이 10.3 중량%가 될 때까지 2차 건조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
실시예 9
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 37.5 중량%가 될 때까지 1차 건조하고, 2차 건조체의 함수율이 12.9 중량%가 될 때까지 2차 건조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 10.2 중량%가 될 때까지 로터리 건조기(열풍의 온도: 100 ℃, 풍속: 26 m/s)에서 1차 건조하고, 2차 건조는 진행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 11.0 중량%가 될 때까지 로터리 건조기(열풍의 온도: 250 ℃, 풍속: 8 m/s)에서 1차 건조하고, 2차 건조는 진행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 12.6 중량%가 될 때까지 패들 건조기(온도: 105 ℃, 교반기 회전수: 10 rpm)에서 1차 건조하고, 2차 건조는 진행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 11.0 중량%가 될 때까지 패들 건조기(온도: 200 ℃, 교반기 회전수: 50 rpm)에서 1차 건조하고, 2차 건조는 진행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
비교예 5
상기 실시예 1에서 1차 건조체의 함수율이 31.1 중량%가 될 때까지 패들 건조기(온도: 105 ℃, 교반기 회전수: 10 rpm)에서 1차 건조하고, 2차 건조체의 함수율이 12.6 중량%가 될 때까지 로터리 건조기(온도: 100 ℃, 풍속: 26 m/s)에서 2차 건조한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하였다.
실험예
상기 실시예 내지 비교예에서 제조한 고흡수성 수지 입자에 대하여, 아래와 같은 방법으로 측정한 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
1) 함수율
함수율은 실시예 내지 비교예의 고흡수성 수지 입자의 제조 과정 중 1차 건조된 1차 건조체 및 2차 건조된 2차 건조체를 수분 측정기 (AND MX_50) 내 할로겐 램프(400 W)로 가열하여 수분을 증발시킴으로써 발생하는 무게 변화를 통하여 측정된 것이다. 구체적으로, 상기 함수율은 다음과 같은 순서에 따라 측정하였다.
① 수분 측정기의 측정 조건(가열 온도: 180 ℃, 가열 시간: 40 분)을 세팅한다.
② 샘플 팬 상에 시료가 존재하지 않는 상태에서 제로(0)로 중량을 안정화한다.
③ 측정할 1차 건조체 또는 2차 건조체 중 5 g(오차: 0.02 %)의 시료를 샘플링하여 상기 샘플 팬 위에 고르게 로딩한다.
④ 측정이 종료된 후 함수율을 확인한다.
2) 건조 균일도
건조 균일도는 고흡수성 수지 입자의 입도 별 함수율의 균일성을 의미할 수 있다. 구체적으로, 실시예 및 비교예에 의해 제조된 고흡수성 수지 입자의 건조 균일도를 수학식 1에 따라 측정하였다.
[수학식 1]
이때, 상기 건조 균일도는 최종 제조된 고흡수성 수지 입자 중 200 g의 시료를 샘플링하여 측정하였다. 상기 200 g의 2차 건조체를 메쉬 #6, #10, #20, #25, #30, #40, #50, #70 및 #100으로 조합된 메쉬 세트에 투입하여 체진동기(Sieve shaker)에 장착하였다. 상기 체진동기(Sieve shaker)를 10 분 동안 진폭(Amplitude) 1.5로 운전하여 상기 고흡수성 수지 입자를 분급하였다.
각 메쉬의 입도별로 입자를 분리한 후, 상기와 같이 분리된 입자의 함수율을 수분 측정기(AND MX_50; 가열 온도: 180 ℃, 가열 시간: 40 분)를 사용하여 측정하였다. 각 입도별 입자의 함수율의 표준 편차를 수학식 1에서 'Std'로 나타내었다.
3) 건조 후 평균입도 및 분쇄 후 평균입도
건조 후 평균입도를 측정하는 방법을 다음과 같이 진행하였다.
먼저, 앞서 서술한 '건조 균일도'를 측정하는 방법과 동일한 방법으로 2차 건조체를 분급하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예에서 2차 건조가 완료된 상기 2차 건조체(200 g)를 메쉬 #6, #10, #20, #25, #30, #40, #50, #70 및 #100으로 조합된 메쉬 세트에 투입한 후 체진동기(시간: 10 분 진폭: 1.5)에 장착하여 분급하였다. 이와 같이 메쉬(6, #10, #20, #25, #30, #40, #50, #70 및 #100) 별로 분급된 상기 2차 건조체의 분율을 분석하였고, 각 메쉬 별 무게 분율을 기준으로 산술 평균 계산한 결과 값이 표 1 및 2의 '건조 후 평균입도'이다.
한편, 상기'분쇄 후 평균입도'는 전술한'건조 후 평균입도'를 측정하는 방법과 동일한 방법으로 진행되었다. 하지만, 2차 건조체를 측정 대상으로 한'건조 후 평균입도'와 달리, '분쇄 후 평균입도'는 분쇄 단계를 더 거친 혼합물(1차 분급에서 분급된 #40 미만의 입자와 2차 분쇄된 2차 분쇄물)을 대상으로 분급하여 측정하였다.
4) 미분 함량
상기 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지 입자의 제조 방법 중 혼합물(1차 분급에서 분급된 #40 미만의 입자와 2차 분쇄된 2차 분쇄물)을 2차 분급하기 전, 상기 혼합물의 무게를 측정하였다. 이후, 상기 2차 분급을 진행한 후, 150 ㎛ 이하의 입도를 갖는 미분 입자의 무게를 측정하였다. 상기 혼합물의 무게 대비 미분 입자의 무게의 백분율을 '미분 함량'으로 나타내었다. 즉, 미분 함량은 상기 혼합물에 포함된 미분 입자의 함유량을 의미할 수 있다.
5) 흡수 속도(Vortex)
상기 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지 입자의 흡수 속도를 하기와 같은 방법으로 측정하였다.
마그네틱 교반기(Magnetic Stirrer) 위의 100 ml 비커에 메스 실린더를 이용하여 24 ℃의 온도로 유지시킨 0.9 % 염수 50 ml를 투입하였다. 교반시 상기 100 ml 비커 내 생성된 소용돌이의 가장 낮은 표면(가운데 공간)이 마그네틱 바에 닿을 정도의 속도로 상기 마그네틱 교반기를 작동시켰다. 상기 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지 입자 중 #40 내지 #50(300 ㎛ 내지 425 ㎛)의 입도에 해당되는 고흡수성 수지 입자(1.99 g 내지 2.01 g)를 상기 소용돌이에 투입하면서 동시에 시간을 측정하였다. 상기와 같이 고흡수성 수지 입자를 상기 염수에 투입함으로써 점도가 생기므로, 상기 소용돌이가 소멸되어 액면(液面)이 수평이 될 때까지의 시간을 초 단위로 측정한 것을 본 발명의 '흡수 속도'로 정의하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예9 | ||
| 건조조건 |
1차 건조기 (건조 조건1)) |
로터리 (100℃ 26m/s) |
로터리 (100℃ 26m/s) |
로터리 (100℃ 26m/s) |
로터리 (100℃ 26m/s) |
로터리 (100℃ 26m/s) |
로터리 (100℃ 26m/s) |
로터리 (100℃ 26m/s) |
로터리 (100℃ 26m/s) |
로터리 (100℃ 26m/s) |
| 1차 건조 함수율 (wt%) |
24.9 | 25.5 | 21.9 | 33.6 | 29.1 | 29.3 | 31.4 | 16.5 | 37.5 | |
| 2차 건조기 (건조 조건1)) |
패들 (105℃ 10rpm) |
패들 (105℃ 30rpm) |
패들 (105℃ 50rpm) |
패들 (105℃ 10rpm) |
패들 (200℃ 10rpm) |
패들 (200℃ 50rpm) |
패들 (105℃ 10rpm) |
패들 (105℃ 10rpm) |
패들 (105℃ 10rpm) |
|
| 2차 건조 함수율 (wt%) |
12.0 | 12.9 | 10.8 | 11.4 | 11.8 | 7.5 | 21.3 | 10.3 | 12.9 | |
| 측정 결과 |
건조 균일도(%) |
98.3 | 98.4 | 98.4 | 98.5 | 98.3 | 98.0 | 98.3 | 96.7 | 98.5 |
| 건조 후 평군입도 |
3,472 | 3,495 | 3,489 | 3,497 | 3,533 | 3,434 | 3,671 | 2,249 | 3,466 | |
| 분쇄 후 평균입도 |
354 | 359 | 354 | 353 | 362 | 346 | 분쇄 불가 |
345 | 351 | |
| 미분 함량(%) |
8.8 | 9.3 | 8.9 | 9.6 | 8.9 | 11.3 | -2) | 11.8 | 7.5 | |
| 흡수속도(초) | 21 | 21 | 22 | 21 | 21 | 23 | -2) | 23 | 26 | |
| 1)해당 건조기 내에서 수행되는 건조 조건으로, 로터리 건조기일 경우 열풍 공급관으로부터의 열풍의 온도 및 풍속을 나타내며, 패들 건조기일 경우 열매체의 온도 및 교반기의 회전수를 나타낸다. 2)해당 실시예 7의 2차 건조체는 분쇄가 불가능한 상태이므로, 분쇄 단계를 거치지 못했기 때문에 미분 함량 및 흡수 속도를 측정하지 못하였다. |
||||||||||
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | ||
| 건조조건 |
1차 건조기 (건조조건1)) |
로터리 (100℃, 26m/s) |
로터리 (250℃, 8m/s) |
패들 (105℃, 10rpm) |
패들 (200℃, 50rpm) |
패들 (105℃, 10rpm) |
| 1차 건조 함수율(wt%) |
10.2 | 11.0 | 12.6 | 11.0 | 31.1 | |
| 2차 건조기 (건조조건1)) |
- | - | - | - | 로터리 (100℃, 26m/s) |
|
| 2차 건조 함수율(wt%) |
- | - | - | - | 12.6 | |
| 측정 결과 |
건조 균일도(%) |
96.1 | 95.7 | 98.6 | 98.6 | 98.0 |
| 건조 후 평군입도 |
2,176 | 3,076 | 2,523 | 2,568 | 2,528 | |
| 분쇄 후 평균입도 |
340 | 389 | 371 | 439 | 373 | |
| 미분함량(%) | 12.4 | 12.5 | 7.8 | 6.9 | 7.9 | |
| 흡수속도(초) | 22 | 23 | 26 | 28 | 27 | |
| 1)해당 건조기 내에서 수행되는 건조 조건으로, 로터리 건조기일 경우 열풍 공급관으로부터의 열풍의 온도 및 풍속을 나타내며, 패들 건조기일 경우 열매체의 온도 및 교반기의 회전수를 나타낸다. | ||||||
상기 표 1 및 2를 참조하면, 건조 단계에서 로터리 건조기를 사용한 1차 건조 및 패들 건조기를 사용한 2차 건조를 진행하여 고흡수성 수지 입자를 제조한 실시예의 경우, 상기 로터리 건조기에 의하여 기공을 유지시켜 흡수 속도를 개선시키고 상기 패들 건조기에 의하여 건조 균일도를 향상시켜 고흡수성 수지 입자의 미분 함량이 감소된 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1은 로터리 건조기만을 사용하여 1차 건조체의 함수율, 즉 최종 함수율이 10.2 중량%가 될 때까지 건조한 고흡수성 수지 입자로, 2차 건조를 수행하지 않았을 뿐만 아니라 1 종의 건조기로 건조 단계를 수행하였다. 비교예1은 실시예의 2차 건조체의 함수율과 유사한 수준으로 1차 건조를 수행하였으나, 상기 로터리 건조기에 의하여 건조 균일도가 감소하고 미분 함량이 증가된 것을 확인할 수 있었다. 비교예 2는 비교예 1과 같이 로터리 건조기만을 사용한 건조 단계를 수행하였지만, 상기 로터리 건조기의 운전 조건이 변경되어 건조가 수행되었다. 비교예 2 또한 로터리 건조기만을 사용함으로써, 비교예 1과 유사한 결과를 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 3은 패들 건조기만을 사용하여 1차 건조체의 함수율이 12.6 중량%가 될 때까지 건조한 고흡수성 수지 입자로, 2차 건조를 수행하지 않았을 뿐만 아니라 1 종의 건조기로 건조 단계를 수행하였다. 2 종의 건조기를 통하여 2차 건조한 실시예에 비하여 흡수 속도가 저하된 것을 확인할 수 있었다. 즉, 패들 건조기의 패들에 의하여 가해지는 높은 힘(shear)으로 인하여 피건조체에 응력이 발생하고 상기 응력에 의해 기공이 감소하여 흡수 속도가 저하됨을 확인할 수 있었다. 비교예 4는 비교예 3과 같이 패들 건조기만을 사용하여 건조 단계를 수행하였지만, 상기 패들 건조기의 운전 조건이 변경되어 수행되었다. 역시 패들 건조기만을 사용함으로써 비교예 3과 유사한 결과를 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 5는 건조 단계를 패들 건조기를 사용한 1차 건조 및 로터리 건조기를 사용한 2차 건조로 진행하여 제조한 고흡수성 수지 입자로, 실시예 대비 1차 및 2차 건조기의 종류를 바꿔 진행하였다. 전술한 바와 같이 패들 건조기를 사용할 경우, 건조체의 기공이 감소하여 흡수 속도가 저하될 수 있다. 비교예 5에서는 1차 건조기로 상기 패들 건조기를 먼저 사용함으로써, 기공이 감소된 상태의 1차 건조체가 2차 건조기인 로터리 건조기에 투입될 수 있었다. 하지만, 이미 패들 건조기에서 기공이 감소된 1차 건조체의 기공이 상기 로터리 건조기의 회전 드럼에 의하여 유지된 것을 저하된 흡수 속도를 통하여 확인할 수 있었다.
Claims (10)
- 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제 및 중합 개시제를 포함하는 조성물을 중합 반응기에 공급하여 중합 반응시켜 함수겔 중합체를 얻는 단계;
상기 함수겔 중합체를 열풍식 건조기에서 1차 건조하여 1차 건조체를 얻는 단계;
상기 1차 건조체를 열전도식 건조기에서 2차 건조하여 2차 건조체를 얻는 단계; 및
상기 2차 건조체를 분쇄하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 입자의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 함수겔 중합체를 1차 건조하기 전에,
상기 함수겔 중합체를 쵸핑하는 단계를 더 포함하는 고흡수성 수지 입자의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 분쇄하는 단계 이후 표면 가교제의 존재 하에 표면 가교 하여,
표면의 적어도 일부에 표면 가교층을 형성하는 단계를 더 포함하는 고흡수성 수지 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열풍식 건조기 및 상기 열전도식 건조기는 직렬로 연결되는 고흡수성 수지 입자의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 1차 건조체의 함수율은 20 중량% 내지 35 중량%인 고흡수성 수지 입자의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 2차 건조체의 함수율은 8 중량% 내지 20 중량%인 고흡수성 수지 입자의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 열풍식 건조기는 로터리 건조기(Rotary Dryer)이며, 상기 열전도식 건조기는 패들 건조기(Paddle Dryer)인 고흡수성 수지 입자의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 로터리 건조기는 내부에 중심관 및 상기 중심관에 부착된 1 이상의 열풍 공급관을 구비하며,
상기 1 이상의 열풍 공급관으로부터 공급되는 열풍의 온도는 100 ℃ 내지 200 ℃ 이고, 상기 열풍의 풍속은 20 m/s 내지 30 m/s 인 고흡수성 수지 입자의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 패들 건조기는 교반기를 구비하며,
상기 교반기는 10 rpm 내지 50 rpm으로 회전하는 고흡수성 수지 입자의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 (메타)아크릴산 또는 이의 염인 고흡수성 수지 입자의 제조방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220121702A KR20240042883A (ko) | 2022-09-26 | 2022-09-26 | 고흡수성 수지 입자의 제조방법 |
| PCT/KR2023/007518 WO2024071563A1 (ko) | 2022-09-26 | 2023-06-01 | 고흡수성 수지 입자의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220121702A KR20240042883A (ko) | 2022-09-26 | 2022-09-26 | 고흡수성 수지 입자의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240042883A true KR20240042883A (ko) | 2024-04-02 |
Family
ID=89897851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220121702A KR20240042883A (ko) | 2022-09-26 | 2022-09-26 | 고흡수성 수지 입자의 제조방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240042883A (ko) |
| WO (1) | WO2024071563A1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110136597A (ko) | 2010-06-15 | 2011-12-21 | 주식회사 엘지화학 | 고흡수성 수지의 제조 방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SA08290542B1 (ar) * | 2007-08-28 | 2012-11-14 | نيبون شوكوباي كو. ، ليمتد | طريقة لإنتاج راتنج ماص للماء |
| KR101257410B1 (ko) * | 2009-11-09 | 2013-05-02 | 주식회사 엘지화학 | 고흡수성 수지 제조용 건조기 및 이를 이용한 고흡수성 수지의 제조 방법 |
| KR20150141425A (ko) * | 2014-06-10 | 2015-12-18 | 주식회사 엘지화학 | 고흡수성 수지의 제조 방법 |
| KR102560352B1 (ko) * | 2016-11-16 | 2023-07-28 | 가부시키가이샤 닛폰 쇼쿠바이 | 흡수성 수지 분말의 제조 방법 및 그의 제조 장치 |
| JP2022132184A (ja) * | 2021-02-26 | 2022-09-07 | 株式会社日本触媒 | 吸水性樹脂の製造方法および吸水性樹脂 |
-
2022
- 2022-09-26 KR KR1020220121702A patent/KR20240042883A/ko unknown
-
2023
- 2023-06-01 WO PCT/KR2023/007518 patent/WO2024071563A1/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110136597A (ko) | 2010-06-15 | 2011-12-21 | 주식회사 엘지화학 | 고흡수성 수지의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024071563A1 (ko) | 2024-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11654416B2 (en) | Method for preparing super-absorbent polymer | |
| US9624328B2 (en) | Superabsorbent polymer | |
| US9808787B2 (en) | Super absorbent polymer and preparation method thereof | |
| JP6973874B2 (ja) | 高吸水性樹脂およびその製造方法 | |
| KR102069312B1 (ko) | 고흡수성 수지의 제조 방법 및 고흡수성 수지 | |
| US9701763B2 (en) | Method for preparing super absorbent polymer | |
| KR20180067940A (ko) | 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법 | |
| KR101880218B1 (ko) | 고흡수성 수지의 제조 방법 및 이를 통해 제조된 고흡수성 수지 | |
| US20170226248A1 (en) | Method of preparing superabsorbent polymer | |
| KR101745679B1 (ko) | 고흡수성 수지의 제조 방법 및 이를 통해 제조된 고흡수성 수지 | |
| WO2018110760A1 (ko) | 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법 | |
| US10829630B2 (en) | Super absorbent polymer | |
| KR20140126821A (ko) | 고흡수성 수지의 제조 방법 | |
| KR102202052B1 (ko) | 고흡수성 수지 및 이의 제조방법 | |
| WO2018004162A1 (ko) | 고흡수성 수지의 제조 방법 및 고흡수성 수지 | |
| JP2022512151A (ja) | 高吸水性樹脂およびその製造方法 | |
| KR20140092112A (ko) | 고흡수성 수지의 제조 방법 | |
| KR20160144611A (ko) | 고흡수성 수지 및 그의 제조 방법 | |
| JP6811259B2 (ja) | 高吸水性樹脂およびその製造方法 | |
| JP2022514512A (ja) | 高吸水性樹脂およびその製造方法 | |
| KR20240042883A (ko) | 고흡수성 수지 입자의 제조방법 | |
| KR20160067725A (ko) | 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법 | |
| KR102665836B1 (ko) | 고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조 방법 | |
| KR102513981B1 (ko) | 고흡수성 수지의 제조 방법 | |
| KR20240056335A (ko) | 고흡수성 수지의 제조 방법 |