KR950012339B1 - 흡수성복합체와 그의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

흡수성복합체와 그의 제조방법

본 발명은 흡수성폴리머와 성형된 섬유상기재로 이루어진 흡수성(吸收性) 복합체와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 성세하게는 성형된 섬유상기재상에 흡수성이 강한 흡수성폴리머를 고정시킨 것으로서, 즉, 성형된 섬유상기재에다 아크릴산형모노머, 비닐피리딘형모노머, 가교결합제 및 산화성레디칼중합개시제를 함유하는 수용액을 적용시킨 후 환원제를 부가시켜 실온에서 단시간에 중합시켜서 얻어지는 흡수성복합체와 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방법에 의하여 얻어진 흡수성복합체는 흡수성이 우수하고, 흡수속도도 빠르며, 미중합모너모의 함유량도 극히 낮고, 흡수성이 큰 폴리머가 섬유 기재에 안정성이 양호하게 되므로 여러종류의 흡수성재료를 제조하는데 유용하게 사용된다.

지금까지 생리대, 종이기저귀와 같은 여러종류의 위생용품과 여러종류의 농업용품등에 보습성재질로서 종이, 펄프, 비직물, 스폰지상우레탄수지 등이 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 재질들은 그들 자체중량에 대하여 10∼50배정도 밖에 흡수능력을 갖고 있지 못하므로 많은 수분을 흡수하고, 보유시키기 위하여 상기 재질들의 용적을 크게 확장시켜야 하며, 수분이 흡수된 재질을 압축시키게 되면 상기 재질로부터 수분이 쉽게 방출되는 문제점이 있었다.

이와 같은 흡수성재질들의 상기와 같은 문제점을 해소시키기 위하여 최근들어 흡수성이 강한 여러종류의 흡수성폴리머 물질들이 제안되고 있는 바, 예를들면 녹말의 그라프트중합체(일본특공 제46199/78호), 셀룰로오즈변성체(일본특개 제80376/75호), 가교결합된 수용성폴리머(일본특공 제23462/68호), 자기가교형 아크릴산알카리금속염 폴리머(일본특공 제30710/79호) 등이 소개되고 있다.

그러나, 이와 같은 흡수성이 강한 폴리머 물질들은 보통 분말형태로 제조되는바, 이들을 생리대, 종이기저귀 등과 같은 위생용품들에다 사용할 경우에는 박엽지, 비직물, 솜과 같은 기재등에 골고루 분산시켜 주어야만 하는데, 이렇게 분산시킬 경우 상기 폴리머 분말들은 상기와 같은 기재등에 견고하게 고정되지 못하게 될 뿐 아니라 때로는 부분적으로 덩어리를 형성하게 된다.

또한, 여기에 수분이 흡수되게 되면 상기 분말들이 팽윤되어 겔형태로 되면서 이들이 기재에 견고하게 고정되어 있지 않고 그위에서 쉽게 움직이게 된다. 따라서, 만일 이것을 종이기저귀에 사용할 경우에는 방뇨에 의하여 어떤 딱딱한 느낌마저 주게 되어 착용감이 극히 불편하게 된다.

그리고, 기재상에다 상기의 분말형폴리머와 같은 것을 분산시켜서 흡수체를 제조할 경우에는 상기 분말들을 처리하기 위한 제조공정이 복잡하고, 분산이 균일하게 되도록 충분하게 처리하는 공정상에도 문제가 많기 때문에 상기 흡수체는 매우 비싸게 제조되게 된다.

이러한 문제들을 해결하기 위하여 아크릴산형모노머수용액을 성형된 섬유상기재에다 미리 결정된 패턴으로 적용시켜서 흡수성복합체를 제조하는 방법이 소개되었는바, 여기에서는 아크릴산형모노머를 흡수성이 강한 흡수성폴리머로 변환시키기 위하여 전자파방사선이나 미립자성 이온화방사선을 조사시키고 있다(일PCT 특개 제500546/82호). 그러나, 이러한 공정에 따르면, 기재상에 분말을 균일하게 분산시키고, 안정되게 고정시키는 면에서는 현저하게 기술을 개선시키긴 하였으나, 모노머를 흡수성이 강한 폴리머로 전환시키기 위해서 전자파방사선이나 미립자성이 온화방사선을 사용하고 있으므로 특정한 모노머로 이루어진 흡수성폴리머들이 과잉되게 가교결합되어지는 경향이 있다. 그 결과, 얻어지는 복합체는 흡수체로서 극히 약한 성능을 나타내게 된다.

특히, 이러한 흡수성복합체의 흡수능력은 상술한 바 있는 흡수성이 강한 분말형 흡수성폴리머의 능력에 비해 절반 또는 상당히 낮은 수준을 나타내고 있으며, 상기 방사선조사장치를 작동시키는데 있어서의 안전성과 제조비용에 큰 문제가 있다.

또한, 최근의 일본특개 제149609/85호에는 아크릴산형모노머 수용액을 먼저 흡수성유기물질에 함침시키고, 수용성레디칼중합개시제 또는 수용성레디칼중합개시제와 수용성환원제를 분무형태로 첨가시켜 중합과정을 수행하여 흡수성복합체를 제조하고 있다. 그러나, 상기 공정에서 아크릴산형모노머를 흡수성유리물질에 함침시킨 후에 수용성중합개시제가 첨가될 때 중합개시제가 분무형태로 첨가되고 있긴 하지만 중합이 고르게 일어나지 못하고 그로인해 많은 양의 모노머들이 중합되지 않고 남아있게 되므로 모노머들을 완전히 중합시키기에는 상당히 어렵게 된다.

그러므로 안정성에 큰 문제가 있고, 최종생성물의 특성 예컨대 흡수능력이 크게 저하되게 된다.

이에 본 발명자들은 미량의 가교결합제를 함유하는 아크릴산형모너머수용액과 산화성레디칼중합개시제를 먼저 혼합시키고, 이 혼합물을 섬유상기재에다 적용시킨 다음 아민 또는 환원제를 첨가시켜서 중합시키는 일본특허출원 제238421/85호의 기술을 이용하여, 중합이 고르게 일어나도록 하면서 중합공정을 쉽게 진행시켜, 흡수능력이 큰 복합체를 제조하는 방법을 제공되었다. 즉, 특정한 중합모노머로서 아크릴형모노머를 사용하고, 중합조건을 조절시키므로서, 흡수능력을 현저하게 개선시키게 되는 본 발명에 이르게 되었다.

즉, 본 발명은 상술한 바와같은 일본특허출원 제238421/85호 일PCT특개 제500546/82호, 일특개 제149609/85호에 기술된 흡수성복합체의 제조공정을 개선시킨 것으로서, 중합되지 않고 남게되는 모노머들을 존재하지 않게 하면서 흡수성능을 개선시키고, 흡수속도를 빠르게 할 수 있는 흡수성복합체를 적당한 조건 하에서 쉽게 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 그 복적이 있다.

또한, 본 발명은 중합되지 않고 남아있는 모노머를 거의 함유하지 않으면서 능력도 상당히 우수하고, 섬유상기재의 표면에 대해 우수한 안정성을 나타내는 흡수성이 강한 흡수성복합체를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 흡수성복합체를 제조하는데 있어서, (a) 카르복실기 20％ 이상을 알칼리금속염 또는 암모늄염으로 중화시킨 아크릴산을 주성분으로 하는 중합가능한 모노머(이하 아크릴산형모노머라 한다)와, (b) 2-비닐피리딘와/또는 4-비닐피리딘와/또는 그의 염(이하 비닐피리딘형모노머라 한다)과, (c) 가교결합제 및 (d) 산화성레디칼중합개시제를 함유하는 수용액을 성형된 섬유상기재에다 적용시킨 다음, 환원제를 첨가시키면서 중합시켜서 되어지는 흡수성복합체를 제조하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

[모노머]

본 발명에서 사용되는 제1모노머로는 카르복실기의 20％ 이상, 바람직하게는 50％ 이상이 알칼리금속염 또는 암모늄염으로 중화된 아크릴산을 주성분으로 하는데, 여기서 만일 부분중화도를 20％ 이하로 할 경우에는 최종 폴리머의 흡수능력이 현저하게 저하되게 된다.

본 발명에서 사용되는 제2모노머로는 비닐피리딘형 모노머인데, 여기서 "비닐 피리딘형 모노머"라고 하는 것은 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘 또는 그의 염으로서 이들 모노머가 단독 또는 합성된 것을 말한다.

비닐피리딘형모노머의 양은 특별히 한정할 필요는 없으나, 대체적으로 아크릴산형모노머의 총량에 대해 0.001 내지 20몰％, 바람직하게는 0.01 내지 5몰％가 좋다.

여기서, 만일 비닐피리딘의 양을 0.001몰％ 이하로 사용할 경우에는 첨가효과가 거의 나타나지 않게 되고, 20몰％ 이상을 첨가시킬 경우에는 최종 폴리머의 흡수능력이 바람직하지 못하게 저하되게 된다.

본 발명의 공정에서는 상술한 바와같이 제1모노머로서 아크릴산형모노머를 사용하고, 제2모노머로서 비닐피리딘형모노머를 사용하는데, 별도로 본 발명에서는 최종폴리머의 흡수특성을 손상시키지 않는 한도내에서 상기의 모노머에 제3의 모노머를 하나나 둘 이상을 첨가시켜서 사용할 수도 있다. 예컨대, 제3의 모노머로서는 (a) 메타아크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산 2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산, 2-아크릴로일에탄설폰산, 2-아크릴로일프로판설폰산과 그염, (b) 이타콘산, 말레산과 푸마르산과 같은 디카르보닐산의 알킬 또는 알콕시에스테르, (c) 비닐설폰산, (d) 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, (e)하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, (f) 폴리에틸렌 글리콜 모노(메타)아크릴레이트 등이 사용된다.

그리고, 아크릴산형모노머와 상기의 산모노머를 중화시키는데 있어서, 알칼리 금속의 수산화물 및 중탄염 또는 수산화암모늄, 바람직하게는 알카리금속의 수산화물, 특히 수산화나트륨, 수산화칼륨과 수산화리튬 등이 사용되게 된다. 이중에서도 수산화나트륨과 수산화칼륨은 공업적인 이용성, 가격, 안정성면에서 가장 바람직하다.

이와 같은 제1모노머, 제2모노머에는 필요에 따라 제3모노머를 함유시킬 수 있으며 그 수용액의 농도는 별도로 한정시킬 필요는 없으나 20중량％ 이상, 바람직하게는 30중량％ 이상으로 하는 것이 좋은데 가능한한 농도를 높게하는 것도 바람직하다.

즉, 섬유상기재의 단위면적당 적용되는 흡수성폴리머의 양은 모노머의 농도가 증가될수록 증가하게 되므로 흡수능력이 크게 신장되게 된다. 더욱이, 모너머의 농도가 높다는 것은 수분의 농도가 낮다는 것으로서 이것은 건조과정에 소요되는 에너지의 양을 감소시키게 되므로 제조비용을 떨어뜨리게 한다.

[가교결합제]

본 발명에서 사용되어지는 가교결합제는 분자내에 둘 또는 그 이상의 이중결합을 가지며, 아크릴산형모노머와(또는) 비닐피리딘형모노머와 공중합될 수 있도록 되어 있다. 또한, 본 발명에 따른 가교결합제는 중합시 또는 연속건조공정시 아크릴산형모노머와(또는) 비닐피리딘형모노머의 관능기와 반응될 수 있도록 그 분자내에 둘 또는 그 이상의 관능기를 가지고 있다.

상술한 바와같은 화합물중 일부는 어느정도까지 수용성을 나타내도록 하기 위하여 사용될 수 있다.

여기서 전자에 대한 본 발명의 가교결합제로서는 예를드렴, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메탈)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜디(메타)아크릴레이트, 글리세린트리(메타)아크릴레이트, N,N'-메틸렌비스(메타) 아크릴아미드, 디알릴프탈레이트, 디알릴말레이트, 디알릴테레프탈레이트, 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이수시아누레이트, 트리알릴포스페이트, 트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 테트라메티롤메탄트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 등이 있다.

그리고, 후자에 대한 가교결합제로서는, 예를들면 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 지방족 다가알코올의 디-또는 폴리글리시딜에테르 등이 있다.

특히, N-메티롤아크릴아미드와 글리시딜메타아크릴레이트와 같이 전자와 후자의 기능을 동시에 갖는 화합물들도 본 발명에서 사용될 수 있다.

상술한 바와같은 가교결합제중에서도 분자내에 둘 또는 그 이상의 이중결합을 갖는 것과 아크릴산형모노머와 (또는) 비닐피리딘형모노머와 공중합될 수 있는 것도 바람직하다.

그리고, 이러한 가교결합제들은 단독 또는 이들의 둘 또는 그 이상이 혼합된 혼합물로 사용될 수 있다.

이와 같은 가교결합제의 사용량은 모노머(아크릴산형 모노머+비닐피리딘형모노머)에 대하여 0.001 내지 10중량％, 바람직하게는 0.01 내지 2중량％이다. 여기서 만일 0.001중량％ 이하로 사용할 경우에는 최종폴리머의 흡수능력이 너무 커지므로 수분에 의하여 팽윤된 폴리머의 겔강도가 작아지게 된다. 이와반대로 10중량％를 초과할 경우에는 겔의 강도가 현저하게 증가하게 되므로 폴리머의 흡수능력이 실제 사용하기에 너무 낮게 된다.

[산화성레디칼 개시제]

본 발명에서 사용되어지는 산화성레디칼개시제는 환원제와 함께 산화환원시스템을 형성하게 되며, 어느 정도까지는 수용성을 나타내면서 산화성을 갖는 레디칼 발생제이다.

이와 같은 산화제로서는 예를들면 (a) 과산화수소, 과황산암모늄과 과황산칼륨과 같은 과황산염, 히드로과산화 t-부틸과 히드로과산화큐멘과 같은 히드로과산화물을 포함하는 과산화물과 (b) 제2세륨염, 과망간산염, 아염소산염, 하이포염소산염 등이 있다. 이러한 산화제들 중에서 과산화수소가 가장 바람직하다.

여기서 산화성을 나타내지 않는 수용성레디칼인 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판) 이염산염 등과 같은 아조화합물들은 환원제와 함께 산화환원시스템을 형성하지 않으므로 본 발명에서는 사용하지 않는다.

한편, 이러한 산화성레디칼 중합개시제의 양은 사용되어지는 모노머에 대하여 약 0.01 내지 10중량％, 바람직하게는 0.1 내지 2중량％를 사용하는 것이 좋다.

[환원제]

본 발명에서 사용되는 환원제는 상기의 산화성레디칼중합개시제와 함께 산화환원시스템을 형성하게 되며, 어느정도까지 수용성을 나타낸다. 이러한 환원제로서는 예를들면, 아황나트륨, 아황산수소나트륨과 같은 아황산염, 티오황산나트륨, 아세트산코발트, 황산 제2구리, 황산제 1철, L-아스코르브산 및 L-아스코르브산 알카리금속염과 같은 것이 있다.

이중에서, L-아스코르브산과 L-아스코르브산 알카리금속염이 가장 바람직하다.

그리고, 환원제의 양은 모노머에 대하여 0.001 내지 10중량％, 바람직하기로는 0.01 내지 2중량％를 사용하는 것이 좋다.

[섬유상기재]

본 발명에서 사용되는 섬유상기재로는 예를들면 패드(pad), 카드(caded) 또는 공기층을 갖는 웨브(web), 박엽지, 솜가아제와 같이 적물, 편물 또는 비직물 등이 있다. 그리고 여기서, 사용되고 있는 "성형된" 섬유상기재는 비록 절단(cutting), 접합(bonding), 조형(shaping) 등과 같은 어떤 과정이 제품에다 섬유상기재를 혼입시키는데 필요하다고 하여도 웨브를 형성하는 과정에는 필요하지 않는 기재를 의미한다.

일반적으로, 목재펄프, 레이온(rayon), 솜 등과 같은 셀룰로오즈섬유와(또는) 폴리에스테르섬유를 포함하는 흡수성섬유는 섬유상기재의 주성분으로서 바람직하게 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레아, 폴리우레탄, 폴리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 시아니드 등과 같은 다른 종류의 섬유들도 성형된 섬유상기재로 부여될 수 있다.

[적용방법]

상술한 바와같은 미량의 가교결합제와 비닐피리딘형모노머를 함유하면서 산화레디칼중합개시제와 균질하게 혼합되어 있는 아크릴산형모노머의 수용액을 성형된 섬유상기재에 먼저 적용시킨다.

바람직하게는, 이 수용액혼합물을 주기적인 간격으로 점 또는 선패턴으로 형성시키기 위하여 적용시키면 되는데, 이러한 패턴들은 본 발명에 따라 얻어지게 되는 흡수성복합체에서 소위 "통로"를 형성시키기 위하여 사용되게 된다. 만일 가교결합된 흡수성폴리머의 연속적인 스트립(strip)이 예를들면, 기저귀에서 흡수성패드부위의 주변에 적용된다면 그 주변으로부터 유체의 누설이 현저하게 감소하게 될 것이다.

일반적으로, 폴리머표면적의 비율을 최대로 하기 위하여 매우 세밀하게 분리된 불연속부위로 이루어진 패턴을 매스(mass)에 적용시킬 수도 있다.

상기 용액혼합물은 예를들면, 프린팅, 분산, 노즐을 통한 흐름, 미압코팅(Kiss coating) 및 함침 등을 위해서 어떤 적당한 수단 또는 모드(mode)에 의하여 기재상에 적용되는데, 필요하다면 상기 용액혼합물은 섬유상기재의 한 표면에만 코팅되도록 또는 두껍게 덮혀지도록 충분한 양을 적용시킬 수도 있다.

섬유상기재에 주입되게 되는 용액혼합물의 양은 특별히 한정시킬 필요는 없으나, 최종적으로 얻어지는 흡수성복합체의 용도에 따라 폭넓게 범위를 변화시킬 수 있는 바, 일반적으로 섬유상기재 1중량부에 대하여 0.1 내지 1.000중량부, 바람직하게는 0.5 내지 50중량부가 사용될 수 있다. 미량의 가교결합제와 비닐피디딘형 모노머를 함유하는 아크릴산형 수용액을 산화성레디칼중합개시제와 균질하게 혼합시켜서 얻어진 용액혼합물을 먼저 성형된 섬유상기재에 상술한 바와같은 방법으로 적용시킨다. 이어서, 상술한 바와같은 환원제가 상기 섬유상기재상에 적용되어 용액혼합물에 코팅되면서 중하반응을 일으키게 된다.

이때 환원제는 예를들면, 미립자형태로 분사노즐을 통해서 적용되게 되는데 이렇게 쉽게 실시함에도 높은 중합반응효율 및 작업성도 우수하게 달성시킬 수 있다.

특히, 환원제가 실온에서 고체인 경우에는 수용액상태로 적용시키는 것이 좋다.

[중합조건]

본 발명의 흡수성복합체는 성형된 섬유상기재와, 그위에 강항 흡수성폴리머를 안정되게 고정시키므로서 이루어진 것으로서, 상기 흡수성폴리머는 미량의 가교결합제와 비닐피리딘형모노머를 함유하는 아크릴산형 모노머의 수용액을 산화성레디칼중합개시제와 균질하게 혼합시킨 후 섬유상지재에 적용시키고, 환원제를 분무형태로 첨가하여 중합시키면 된다.

이러한 용액혼합물은 실온, 특히 20 내지 60℃의 온도에서 섬유상기재에 적용되게 되며, 반응용기내에서 설정온도로 조절되게 된다.

그런 다음, 이 환원제는 중합반응을 위하여 실온에서, 필요하다면 설정된 온도로 상승된 온도에서 용액혼합물이 코팅된 섬유성 기재에 분무형태로 첨가되게 된다.

여기서 반응용기와 환원제의 온도는 실온 내지 60℃, 통상 실온 내지 40℃로 하는 것이 좋다.

한편, 상기의 반응용기와 반응 시스템은 특별히 한정할 필요는 없으며 어떤 형태의 것을 사용하여도 좋다. 실제 사용할 때에 상기 반응은 오븐형태이면서 박스형태의 반응용기에서 뱃치식으로 실시하거나 연속적으로 연결된 벨트상에서 계속해서 실시하는 방법을 채용할 수 있다.

그리고 반응시간은 중합온도등에 따라 변화시킬 수 있으나, 일반적으로 수초 내지 약 2시간정도, 바람직하기는 수초 내지 약 10분정도면 좋다.

이와 같은 중합반응을 완결시킨 후에는 가교결합 반응을 인가시키거나, 상기 복합체의 습기를 제거시키기 위하여 여러개의 건조기에 통과시키거나 또는 강제 통풍로에 방치시켜두면 된다.

이와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 흡수성복합체는 다음과 같은 점에서 특징이 있다.

(a) 아크릴산형모노머중에 비닐피리딘형폴리머가 공존하므로 흡수능력이 매우 놓은 폴리머가 제공되게 된다.

(b) 상화성레디칼중합개시제를 비닐피리딘형모노머, 아크릴산형모노머용액중에 미리 용해시키고 여기에 환원제를 분무시켜 중합시키므로써 폴리머중에 남게되는 모노머의 양을 급격하게 줄일 수 있으면서, 중합과정이 손쉽게 이루어지며, 실온에서와 같은 온화한 조건하에서 매우 짧은 시간내에 중합을 수행할 수 있는 특징이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 흡수성복합체는 현저하게 높은 흡수능력을 가지며, 후술하게 되는 실시예 및 비교예에 나타낸 바와같이 종래의 일본특허출원 제238421/85호, 일본 PCT 특개 제500546/82호 및 일본특개 제149609/85호에 의하여 제조된 흡수성복합체에 비하여 흡수성능이 특히 크고, 남아 있는 모노머가 거의 없어서, 실제사용하는데 있어서 매우 안전하다.

특히, 본 발명의 복합체는 종래의 흡수성수지가 분말형태인데 비하여 시이트(sheet)형태이므로 다루기가 쉽기 때문에 생리대, 종이기저귀 등과 같은 여러종류의 위생용품 등을 제조하는데 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 흡수성복합체는 흡수성능이 우수하고 다루기가 쉬운 잇점이 있으므로 근래 많은 관심을 끌고있는 토양조절제와 보습제와 같은 원예용 및 농업용 등 여러종류의 재질을 제조하는 데에도 사용될 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 다음 실시에 한정되는 것은 아니며, 다음 실시예에서 생리식염수의 흡수능력은 다음의 실험방법에 의하여 결정되게 된다.

[생리식염수의 흡수능력]

흡수성복합체 약 1.0g과 0.9중량％의 농도를 갖는 식엽수 약 200g을 정확하게 계량하여 30ml의 비이커에 인가시킨다. 상기 식염수에서 폴리머가 충분히 팽윤되도록 상기 비이커를 약 4시간동안 세워서 방치시켜 놓는다. 그런 다음 비이커의 내용물을 100메쉬의 체를 이용하여 여과시키고, 그 여과된 양을 계량한다.

여기서, 생리식염수의 흡수능력은 다음식에 의거하여 계산한다.

[실시예 1]

100cc 원뿔형플라스크에 아크릴산 30g을 넣고, 정제수 17.0g과 2-비닐피리딘 0.25g을 첨가시켜 아크릴산을 용해시킨 다음 이 혼합물을 얼음냉각시키면서 수산화칼륨(약 95중량％) 18.3g을 서서히 첨가시켜 중화시킨다. 이때 아크릴산의 중화도는 약 75％이다.

가교결합제인 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.05g을 상기 모노머용액에 첨가시켜 용해시킨다음, 레디칼 중합개시제인 31％의 과산화수소수 0.8g을 상기 혼합물에 용해시킨다, 여기서 폴리에스테르비직물 2.26g을 준비하고 상기 비직물의 전표면에 상기의 원료물질을 코팅시키면서 주입시킨다음 상기 코팅된 비직물을 일정한 온도조(

)에서 약 40℃의 온도로 유지시킨다. 여기서 상기 비직물에 유입된 모노머의 양은 상기 비직물의 중량에 7.5배이다.

다음에, 환원제로서 20％ L-아스코르브산 수용액을 노즐을 통해서 상기 비직물의 전표면에다 분무시키게 되면 즉시 중합이 이루어지게 되며, 강한 흡수성을 띠는 흡수성폴리머가 상기의 비직물위에 안정되게 고정되면서 흡수성복합체가 얻어지게 된다.

이 흡수성복합체의 생리식염수의 흡수능력은 80.5이며, 상기 복합체에서 중합되지 않고 남아 있는 모노머는 거의 없었다.

[실시예 2]

100cc 원뿔형플라스크에서 수산화나트륨(순소 : 95중량％) 13.1g을 얼음냉각시키면서 39.0g의 정제수에 용해시킨다. 그리고 이 수용액을 얼음냉각시키면서 아크릴산 30g을 서서히 첨가시켜 중화시킨다. 이때 아크릴산의 중화도는 약 75％이다.

2-비닐피리딘 0.25g과 가교결합제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.05g과 레디칼중합개시제로서 31％의 과산화수소수 0.8g을 상기 수용액에 첨가하여 용해시킨다. 별도로 폴리에스테르비직물 2.56g을 준비하여 상기 비직물의 전표면에 상기의 원료물질을 코팅시키면서 주입시킨다음 상기 코팅된 비직물을 일정한 온도조에서 약40℃의 온도로 유지시킨다. 여기서 상기 비직물에 주입된 모노머의 양은 상기 비직물의 중량에 8,3배이다.

다음에, 환원제로서 20％ L-아스코르브산 수용액을 노즐을 통해서 상기 비직물의 전표면에다 분무시키게 되면 즉시 중합이 이루어지게 되며, 강함 흡수성을 띠는 흡수성폴리머가 상기의 비직물위에 수용되면서 흡수성복합체가 얻어지게 된다.

이 흡수성복합체의 생리식염수의 흡수능력은 89.5이며, 상기 복합체에서 중합되지 않고 남아 있는 모노머는 거의 없었다.

[실시예 3]

100cc 원뿔형플라스크에 25％ 암모니아수 26.9g을 넣고 얼음냉각시키면서 아크릴산 30g을 서서히 첨가시켜 중화시킨다. 이때 아크릴산의 중화도는 약 95％이다.

2-비닐피리딘 0.25g과 가교결합제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.05g 그리고 레디칼중합개시제로서 31％의 과산화수소수 0.8g을 첨가시켜 상기 수용액에서 용해시킨다. 별도로 폴리에스테르비직물 2.21g을 준비하고 상기 비직물의 전표면에다 상기의 원료물질을 코팅시키면서 주입시킨다음 상기 코팅된 비직물을 일정한 온도조에서 약40℃의 온도로 유지시킨다.

여기서 상기 비직물에 주입된 모노머의 양은 상기 비직물의 중량에 4.5배이다.

다음에, 환원제로서 20％ L-아스코르브산 수용액을 노즐을 통해서 상기 천의 전표면에다 분무시키게 되면 즉시 중합이 이루어지게 되며, 강한 흡수성을 띠는 흡수성폴리머가 상기의 비직물위에 안정되게 고정되면서 흡수성복합체가 얻어지게 된다.

이 흡수성복합체의 생리식염수의 흡수능력은 79.5이며, 상기 복합체에서 중합되지 않고 남아 있는 모노머는 거의 없었다.

[실시예 4]

상기 실시예 1에서 비직물로서 폴리에스테르 대신 레이온을 사용하고, 모노머의 양을 상기 비직물의 중량에 대해 6.5배로 변화시키는 것 이외에는 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과 얻어진 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력은 81.0이었으며, 중합되지 않고 남아있는 모노머는 없었다.

[실시예 5]

상기 실시예1에서 아크릴산에 첨가되는 정제수의 약을 18.7g으로 하고, 수산화칼륨의 양을 14.7g(아크릴산의 중화도는 약60％로 변화시킴)으로 변화시키는 것 이외에는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과 얻어진 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력은 85.5이었으며, 중합되지 않고 남아있는 모노머는 없었다.

[실시예 6]

상기 실시예 2에서 레디칼중합개시제로서 과황산칼륨 0.2g을 사용하고, 환원제를 5％ 아황산나트륨수용약으로 바꾸는 것 이외에는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과 얻어진 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력은 78.5이었으며, 중합되지 않고 남아 있는 모노머는 없었다.

[실시예 7]

상기 실시예 1에서 가교결합제로서 폴리에틸렌글리콜(PEG600) 디아크릴레이트 0.1g을 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과 얻어진 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력은 89.9이었으며, 중합되지 않고 남아 있는 모노머는 없었다.

[실시예 8]

상기 실시예 2에서 2-비닐피리딘 0.25g 대신 4-비닐피리딘 0.20g을 사용하는 것 이외에는 상기 실시예2와 동일하게 실시하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과 얻어진 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력은 69.55이었으며, 중합되지 않고 남아있는 모노머는 없었다.

[실시예 9]

상기 실시예 1에서 2-비닐피리딘 0.25g 대신에 4-비닐피리딘클로라이드 0.30g을 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과 얻어진 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력은 65.5이었으며, 중합되지 않고 남아있는 모너머는 없었다.

[실시예 10]

상기 실시예 1에서 폴리에스테르비직물의 표면에다 모노머용액을 분사노즐을 통해서 적용시키는데 있어서 상기 용액이 비직물상에 작은 반점을 형성하도록 하고 모노머의 양을 상기 비직물의 중량에 대해 5.5배로 변환시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 하여서 흡수성복합체를 얻는다. 상기 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력은 82.3이었으며, 중합되지 않고 남아있는 모노머는 없었다.

흡수성복합체는 비직물에 세세하게 미세화시킨 흡수성이 강한 폴리머가 안정되게 고정되고, 감각이 매우 부드러워서 생리대와 종이기저귀 등의 위생용품등에 유용하게 이용될 수 있다.

[실시예 11]

상기 실시예 1에서 폴리에스테르비직물의 표면에 모노머용액을 적용시키는데 있어서 로울코팅기를 사용하여 섬유에다 코팅시키면서 주입시켜, 적용된 모노머용액이 섬유를 따라서 연속적인 띠의 형태를 갖도록 하고, 주입되어지는 모노머의 양이 상기 비직물의 중량에 대하여 4.5배로 되게 하는 것 이외에는 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 흡수성복합체를 얻는다.

상기 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력은 81.3이었으며, 중합되지 않고 남아있는 모너머는 없었다.

흡수성복합체는 비직물의 섬유를 따라서 연속적인 띠의 패턴으로 상기 복합체에 흡수성이 강한 흡수성폴리머가 견고하게 고정되어 있으면서 흡수속도도 상당히 빠르므로 생리대나 종이기저귀와 같은 위생용품은 물론 농업용 보습제로도 유용하게 사용될 수 있다.

[비교예 1]

상기 실시예 1에서 2-비닐피리딘을 사용하지 않는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과, 상기 복합체의 생리식염수흡수능력은 48.5이었다.

[비교예 2]

상기 실시예 2에서 2-비닐피리딘을 사용하지 않는 것 이외에는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과, 상기 복합체의 생리식엽수흡수능력은 45.9이었다.

[비교예 3]

상기 실시예 3에서 2-비닐피리딘을 사용하지 않는 것 이외에는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과, 상기 복합체의 생리식염수흡수능력은 41.2이었다.

[비교예 4]

상기 실시예 5에서 2-비닐피리딘을 사용하지 않는 것이 이외에는 상기 실시예 5와 동일하게 실시하여 흡수성복합체를 얻는다. 그 결과, 상기 복합체의 생리식염수흡수능력은 48.6이었다.

[비교예 5]

약 65중량％의 모노머농도를 가지면서 중화도가 75％인 부분적으로 중화된 아크릴산칼륨의 수용액을 조제한다. 이 수용액을 폴리에스테르비직물의 전표면에 코팅시키면서 주입시킨다. 이때 주입되어지는 모노머의 양은 상기 비직물의 중량에 대하여 약 10배로 한다.

부분적으로 중화된 아크릴산칼륨모노머의 수용액이 주입되어 있는 비직물에다 다이나미트론 (DYNAMITRON) 가속제가 장착된 전자빔발생장치를 이용하여 10Mrad의 방사선량으로 전자빔을 조사시키게 되며 중합이 즉시 일어나게 되면서 부분적으로 중화되고 자기가교결합된 폴리아크릴산칼륨으로 이루어진 흡수성이 강한 흡수성폴리머가 폴리에스테르비직물에 안정되게 고정되면서 흡수성복합체가 얻어진다. 그 결과 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력은 18.5 이하로 나타났다.

[비교예 6]

모노머의 농도가 45중량％이면서 중화도가 75％인 부분적으로 중화된 아크릴산 나트륨의 수용액을 제조한다. 이 수용액을 폴리에스테르비직물의 전표면에 코팅시키면서 주입시킨다. 이때 주입되어지는 모노머의 양은 상기 비직물의 주량에 대하여 약 13배로 한다.

부분적으로 중화된 아크릴산칼륨모노머 수용액이 주입되어 있는 비직물에다 다이나미트로(DYNAMITRON) 가속기가 장착된 전자빔발생장치를 이용하여 10Mrad의 방사선량으로 전자빔을 조사시키게 되면 중합이 즉시 일어나게 되면서 부분적으로 중화되고 자기가교결합된 폴리아크릴산나트륨으로 이루어진 흡수성이 강한 흡수성폴리머가 폴리에스테르비직물에 안정되게 고정되어 흡수성복합체가 얻어지게 된다. 그 결과, 얻어진 흡수성복합체에 잔유하는 폴리머는 거의 발견되지 않았으며 흡수성복합체의 생리식염수흡수능력이 25.0 이하를 나타내었다.

[비교예 7]

모노머의 농도가 45중량％이면서 약 75％의 중화도를 갖는 부분적으로 중화된 아크릴산나트륨수용액을 조제하고, 이 용액에다 가교결합제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.0085g을 첨가하여 함께 용해시킨다. 이 모노머용액을 폴리에스테르비직물에 코팅시키면서 주입시킨 다음 상기 천의 온도를 70℃로 조정한다. 이때 주입된 모노머의 양은 상기 천의 중량에 대해 11배로 한다. 16.7％의 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)이염산염수용액을 분사노즐을 통해서 상기 비직물에 분사시키게 되면 중합이 즉시 이루어지게 된다.

이때 비직물의 윗부위에서만 중합이 일어나게 되므로 얻어진 흡수성복합체에는 많은 모노머가 존재하게 된다(중합되지 않고 남게되는 모노머는 약 15중량％이다).

중합개시제를 함유하는 상기의 수용액을 70℃에서 흡수성복합체위에 더 분사시키고 이 복합체를 30분 동안 상기 온도에서 유지시킨다고 해도 중합은 거의 진행되지 않게 된다.

이때 얻어진 흡수성복합체를 90℃의 진공상태하에서 건조시킨 후 생리식염수의 흡수능력을 측정한 결과 16.5 이하로 극히 작게 나타났다.

[비교예 8]

모노머의 농도가 65중량％이면서 약 75％의 중화도를 갖는 부분적으로 중화된 아크릴산칼륨수용액을 조제하고, 이 용액에다 가교결합제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.010g을 첨가하여 함께 용해시킨다. 이 모노머용액을 폴리에스테르비직물에 코팅시키면서 주입시킨 다음 상기 비직물의 온도를 70℃로 조정한다. 이때 주입된 모노머의 양은 상기 비직물의 중량에 대해 10배로 한다. 16.7％이 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)이염산염수용액을 분사노즐을 통해서 상기 비직물에 분사시키게 되면 중합이 즉시 이루어지게 된다.

상기 비교예 6과 유사한 방법으로 비직물의 윗부위에서만 중합이 일어나게 되고 얻어진 흡수성복합체에는 많은 모노머가 존재하게 된다(중합되지 않고 남게 되는 모노머는 약 12.1중량％이다).

이때 흡수성복합체를 30분동안 90℃의 온도에서 유지시키고 진공상태하에서 동일한 온도로 건조시킨다. 그 결과 생리식염수의 흡수능력은 14.2 이하로 극히 작게 나타났다.

Claims (20)

1. 수성이 강한 흡수성폴리머와 성형된 섬유상기재로 이루어진 흡수성복합체를 제조하는데 있어서, (a) 카르복실기 20％ 이상이 알카리금속염 또는 암모늄염 중화된 아크릴산을 주성분으로 하는 중합가능 한 모노머와, (b) 2-비닐피리딘, 4-피닐피리딘와/또는 그의 염과, (c) 가교결합제 및 (d) 산화성레디칼중합개시제를 함유하는 수용액을 성형된 섬유상기재에다 적용시킨 다음, 환원제를 첨가시키면서 중합시켜서 제조되어지는 흡수성복합체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (b)의 비닐피리딘모노머는 상기 (a)의 아크릴산모노머 총량에 대하여 0.001 내지 20몰％를 사용하여서 되어지는 방법.
3. 제2항에 있어서, (b)의 비닐피리딘모노머는 상기 (a)의 아크릴산 모노머총량에 대하여 0.01 내지 5몰％를 사용하여서 되어지는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 수용액에는 (a) 메타아크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산, 2-아크릴로일에탄설폰산, 2-아크릴로일프로판설폰산과 그염, (b) 이타콘산, 말레산, 푸마르산과 같은 디카르보닐산의 알킬 또는 알콕시에스테르, (c) 비닐설폰산, (d) 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, (e) 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트 및 (f) 폴리에틸렌 글리콜모노(메타)아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 부가가능한 모노머를 추가로 포함시켜서 되어지는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 (a)의 아크릴산모노머는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨으로 중화시켜서 되어지는 방법.
6. 제1항에 있어서, 수용액은 그 농도가 20중량％ 이상으로 하여서 되어지는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 (c)의 가교결합제는 그 분자내에 둘 또는 그 이상의 이중결합을 가지면서 상기 (a)의 아크릴모노머와 (또는) 상기 (b)의 비닐피리딘모노머와 공중합될 수 있는 것인 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 (c)의 산화성레디칼중합개시제와 환원제는 산화 환원시스템을 형성할 수 있는 것인 방법.
9. 제8항에 있어서, 산화성레디칼중합개시제는 (a) 과산화수소, 과황산염 및 히드로과산화물로부터 선택된 과산화물, (b) 제3세륨염, 과망간산염, 아염소산염 및 하이포염소산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 사용하여서 되어지는 방법.
10. 제8항에 있어서, 환원제는 아황산염, 티오황산나트륨, 아세트산코발트, 황산 제2구리, 황산 제1철, L-아스코르브산 및 L-아스코르브산 알카리금속염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 사용하여서 되어지는 방법.
11. 제8항에 있어서, 산화성레디칼중합개시제는 과산화물, 환원제는 L-아스코르브산 또는 그의 알카리 금속염을 사용하여서 되어지는 방법.
12. 제1항에 있어서, 섬유상기재는 루우즈한 직물패드, 카이드웨브, 공기층을 갖는 웨브, 종이, 비직물, 직물 또는 편물등을 사용하여서 되어지는 방법.
13. 제1항에 있어서, 섬유상기재는 셀룰로오즈섬유 또는 폴리에스테르섬유를 주성분으로 하여서 되어지는 방법.
14. 제1항에 있어서, 수용액은 섬유상기재상에다 주기적인 간격으로 점 또는 선형태로 형성시켜서 되어지는 방법.
15. 제1항에 있어서, 환원제는 분사노즐을 통해서 분무형태로 적용시켜서 되어지는 방법.
16. 제1항에 있어서, 수용액은 섬유상기재에 적용되어질 때 20 내지 60℃의 온도로 유지시켜서 되어지는 방법.
17. 제1항에 있어서, 중합은 실온내지 60℃의 온도하에서 이루어져서 되어지는 방법.
18. 제17항에 있어서, 중합은 실온내지 40℃의 온도하에서 이루어져서 되어지는 방법.
19. 제1항에 있어서, 중합은 수초 내지 10분 동안 실시하여서 되어지는 방법.
20. 흡수성이 강한 흡수성폴리머와 성형된 섬유상기재로 이루어진 흡수성복합체에 있어서, (a) 카르복실기 20％ 이상이 알카리금속염 또는 암모늄염으로 중화된 아크릴산을 주성분으로 하는 중합가능한 모노머와, (b) 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘와/또는 그의 염과, (c) 가교결합제 및 (d) 산화성레디칼중합개시제를 함유하는 수용액이 성형된 섬유상기재에 적용되고 환원제로 중합시켜서 되어진 흡수성복합체.