WO2015102463A1 - 고흡수성 수지 제조 방법 - Google Patents

고흡수성 수지 제조 방법 Download PDF

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WO2015102463A1
WO2015102463A1 PCT/KR2015/000091 KR2015000091W WO2015102463A1 WO 2015102463 A1 WO2015102463 A1 WO 2015102463A1 KR 2015000091 W KR2015000091 W KR 2015000091W WO 2015102463 A1 WO2015102463 A1 WO 2015102463A1
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super absorbent
absorbent polymer
polymer
producing
monomer composition
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심유진
김의덕
김지연
백충훈
오석헌
이민호
최대건
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한화케미칼 주식회사
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    • A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
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    • C08J3/245—Differential crosslinking of one polymer with one crosslinking type, e.g. surface crosslinking

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a super absorbent polymer.
  • Super Absorbent Polymer is a synthetic polymer material capable of absorbing water of 500 to 1,000 times its own weight.As a developer, super absorbent material (SAM) and absorbent gel material (AGM) They are named differently. Such super absorbent polymers have been put into practical use as physiological tools, and nowadays, in addition to hygiene products such as children's paper diapers, horticultural soil repair agents, civil engineering, building index materials, seedling sheets, freshness-retaining agents, and steaming in the food distribution sector. It is widely used as a material for articles.
  • a method for producing such a super absorbent polymer a method by reverse phase suspension polymerization or a method by aqueous solution polymerization is known.
  • Reverse phase suspension polymerization is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 56-161408, 57-158209, and 57-198714.
  • a thermal polymerization method for applying polymerization to an aqueous solution and polymerizing it again, and a photopolymerization method for irradiating and polymerizing ultraviolet rays or the like are known.
  • the problem to be solved by the present invention is to improve the efficiency of the process by reprocessing the by-products generated in the manufacturing process.
  • Method for producing a super absorbent polymer according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a step of polymerizing a monomer composition into a super absorbent polymer in a polymerization reactor, pulverizing the polymerized superabsorbent resin, and the process Hydrolyzing the fines to reuse them in the monomer composition.
  • the derivative may have an average diameter of less than 300 ⁇ m.
  • the method may further include drying the polymer before the grinding step.
  • It may further include a surface crosslinking step of crosslinking the surface of the super absorbent polymer.
  • the method may further include classifying the super absorbent polymer by size.
  • the medium for hydrolysis may be an alkaline solution.
  • the alkaline solution may be an aqueous sodium hydroxide solution.
  • Method for producing a super absorbent polymer according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is a step of polymerizing the monomer composition into a superabsorbent polymer in the polymerization reactor, the step of pulverizing the polymerized superabsorbent resin, and The fine powder may be directly reused in the monomer composition.
  • the production method of the present invention can improve process efficiency and reduce raw material costs.
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, of course, the first component mentioned below may be a second component within the technical spirit of the present invention.
  • a method for preparing a super absorbent polymer according to an embodiment of the present invention includes polymerizing a monomer composition into a superabsorbent polymer in a polymerization reactor, pulverizing the polymerized superabsorbent polymer, and hydrolyzing fine powder generated during the process. Reusing in the composition.
  • the step of polymerizing the super absorbent polymer is not particularly limited, the monomer composition may be injected into the polymerizer and polymerized.
  • the polymerization can be carried out continuously using a continuous polymerization reactor.
  • the said monomer composition can be inject
  • the water-soluble ethylenically unsaturated monomer can be used without limitation as long as it is a monomer generally used in the production of superabsorbent polymers.
  • the monomer can be used at least one selected from the group consisting of anionic monomers and salts thereof, nonionic hydrophilic containing monomers, amino group-containing unsaturated monomers and quaternized compounds thereof.
  • the concentration of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer in the monomer composition depends on the polymerization time and reaction conditions (feed rate of the monomer composition, irradiation time of heat and / or light, irradiation range, and irradiation strength, belt width, length and moving speed, etc.). Although appropriately selected and used in consideration, in an exemplary embodiment, it may range from 40 to 60% by weight. In this case, it may be efficient in terms of solubility and economics of the monomer.
  • the monomer composition may further include one or more additives selected from the group consisting of a photopolymerization initiator, a thermal polymerization initiator and a crosslinking agent.
  • a polymerization initiator can be used, selecting the kind appropriately according to whether thermal polymerization, photopolymerization, or thermal polymerization and photopolymerization are selected in a process process.
  • the photopolymerization initiator is not particularly limited, but for example, diethoxy acetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 4- (2-hydroxy ethoxy) phenyl- (2 Acetophenone derivatives such as -hydroxy) -2-propyl ketone and 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone; Benzoin alkyl ether compounds such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutyl ether; benzophenone derivatives such as methyl o-benzoyl benzoate, 4-phenyl benzophenone, 4-benzoyl-4'-methyl-diphenyl sulfide, and (4-benzoyl benzyl) trimethylammonium chloride; Thioxanthone compounds; Acyl phosphine oxide derivatives such as bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -
  • the thermal polymerization initiator is not particularly limited, but for example, an azo initiator, a peroxide initiator, a redox initiator or an organic halide initiator may be used alone or in combination of two or more thereof. .
  • sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ) or potassium persulfate (Potassium persulfate, K 2 S 2 O 8 ) among the thermal polymerization initiators may be mentioned, but is not limited thereto.
  • the content of the photopolymerization initiator and the thermal polymerization initiator can be selected as long as it can exhibit the polymerization initiation effect.
  • the photopolymerization initiator may be included in the range of 0.005 to 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer
  • the thermal polymerization initiator may be included in the range of 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer, but is not limited thereto. no.
  • the crosslinking agent includes at least one functional group capable of reacting with the substituent of the monomer and at least one ethylenically unsaturated group, or two or more functional groups capable of reacting with the substituent of the monomer and / or with the substituent formed by hydrolyzing the monomer.
  • Crosslinking agents can be used.
  • the crosslinking agent is a poly (meth) acrylate of a polyol having 8 to 12 carbon atoms, a bismethacrylamide having 8 to 12 carbon atoms, a polyol having 2 to 10 carbon atoms or a poly (poly) having a polyol having 2 to 10 carbon atoms.
  • Meta) allyl ether, and the like, and more specific examples thereof include N, N'-methylenebis (meth) acrylate, ethyleneoxy (meth) acrylate, polyethyleneoxy (meth) acrylate, and propyleneoxy (meth) acryl.
  • the crosslinking agent in the monomer composition, if the crosslinking agent can exhibit a crosslinking effect, its content can be selected and used.
  • the crosslinking agent may be included in the range of 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer, but is not limited thereto.
  • the superabsorbent polymer having completed polymerization may be introduced into a cutting device, and the superabsorbent polymer may be cut by a cutter.
  • the cleaved superabsorbent polymer may further comprise the step of further grinding the ground, dried and dried polymer.
  • a temporary drying step may be further included to prevent agglomeration and the like in the milling step.
  • the apparatus which cuts and extrudes a rubbery elastic body can be used.
  • cutter type cutters, chopper type cutters, kneader type cutters, vibratory grinders, impact grinders, friction grinders, and the like can be cited, but not limited thereto.
  • a dryer and a heating furnace can be used normally.
  • hot air dryers fluidized bed dryers, airflow dryers, infrared dryers, dielectric heating dryers, and the like may be mentioned, but are not limited thereto.
  • the drying temperature is not particularly limited, but may be in the range of 100 to 200 ° C. in order to prevent thermal degradation and efficient drying.
  • the method may further include classifying the pulverized super absorbent polymer by particle size.
  • the size of the super absorbent polymer can be appropriately selected depending on the use or properties, and is not particularly limited. If too large, the physical properties of the absorbent article may be degraded. On the other hand, if too small, the absorbency is not only lowered, but it is not preferable because it is harmful to workers during the process.
  • the classification method is not specifically limited, For example, a sieve, a dust collector, etc. can be used, but it is not limited only to this.
  • the fine powder may be separately classified using the dust collector throughout the process.
  • the size of the fine powder is not particularly limited as long as it is not selected in a smaller range than the superabsorbent polymer.
  • the average diameter may be less than 300 micrometers, it is not limited only to this, According to a case, what is less than 150 micrometers may be classified as a fine powder.
  • the finely divided powder may be dissolved by breaking the crosslinking site of the crosslinked polymer in a hydrolysis medium and then proceeding with the polymerization reaction again. In this case, since the crosslinking is polymerized in a broken state, there is little influence on the physical properties after the polymerization.
  • the present invention has the advantage that it is not easy to separate the chemical bonds made by mixing together before the polymerization and does not require additional equipment.
  • the hydrolysis medium is not particularly limited as long as it can break the bond by hydrolyzing the crosslinking site of the crosslinked polymer.
  • the hydrolysis medium may be an alkaline solution, but is not limited thereto.
  • the alkaline solution may be an aqueous sodium hydroxide solution, and the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution may range from 10% to 70%, but is not limited thereto, and an appropriate concentration of sodium hydroxide depending on reaction time, temperature, and the like.
  • the aqueous solution can be selected.
  • the method of making the superabsorbent polymer may further comprise crosslinking the surface of the superabsorbent polymer.
  • Surface crosslinking can be accomplished using, for example, ethylene glycol diglycidyl ether, water and ethanol, but is not limited thereto.
  • surface crosslinking can be performed after forming particle
  • the classifying step can also be applied after the surface crosslinking step.
  • a method for preparing a super absorbent polymer includes polymerizing a monomer composition into a superabsorbent polymer in a polymerization reactor, pulverizing the polymerized superabsorbent polymer, and applying fine powder generated in the process to the monomer composition. Reusing.
  • the monomer composition may be mixed before the polymerization and polymerized together, and may be polymerized with each other to have little influence on the physical properties after the polymerization.
  • the polymer in the gel state is cut through a chopper, dried in a 180 degree hot air oven for 1 hour, and the dried and hardened polymer is pulverized by a pulverizing equipment, and then classified into 150 ⁇ 850 ⁇ m size. Physical properties were measured.
  • the polymer in the gel state is cut through a chopper, dried in a 180 degree hot air oven for 1 hour, and the dried and hardened polymer is pulverized by a pulverizing equipment, and then classified into 150 ⁇ 850 ⁇ m size. Physical properties were measured.
  • the polymer in the gel state is cut through a chopper, dried in a 180 degree hot air oven for 1 hour, and the dried and hardened polymer is pulverized by a pulverizing equipment, and then classified into 150 ⁇ 850 ⁇ m size. Physical properties were measured.
  • Example 1 acts as a crosslinking agent in the polymerization process to reduce EC, and in some cases, superfine absorbent resins having similar physical properties as those of Comparative Example 1 can be prepared by preparing fine powder instead of a separate crosslinking agent. Do.
  • the CRC is higher than that of Comparative Example 1 and Example 1, while having excellent water absorption, it can be seen that EC maintains the same level as Comparative Example 1. Therefore, it can be confirmed that the superabsorbent polymer can be prepared using the fine powder even when the fine powder is added and polymerized without a separate neutralization treatment.

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Abstract

본 발명은 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 고흡수성 수지의 제조 방법은 중합 반응기에서 모노머 조성물을 고흡수성 수지로 중합하는 단계, 중합된 고흡수성 수지를 분쇄하는 단계, 및 공정 중 발생하는 미분을 가수분해하여 모노머 조성물에 재사용하는 단계를 포함한다.

Description

고흡수성 수지 제조 방법
본 발명은 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다.
고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 500 내지 1,000 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 종이 기저귀 등 위생 용품 이외에 원예용 토양 보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품 유통 분야에서의 신선도 유지제, 찜질 용품 등의 재료로 널리 사용되고 있다.
상기와 같은 고흡수성 수지를 제조하는 방법으로는 역상현탁중합에 의한 방법 또는 수용액 중합에 의한 방법 등이 알려져 있다. 역상현탁중합에 대해서는 예를 들면 일본 특개소 56-161408, 특개소 57-158209, 및 특개소 57-198714 등에 개시되어 있다. 수용액 중합에 의한 방법으로는 또 다시, 수용액에 열을 가하여 중합하는 열중합 방법, 및 자외선 등을 조사하여 중합하는 광중합 방법 등이 알려져 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제조 과정에서 발생하는 부산물을 재가공하여 공정의 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 중합 반응기에서 모노머 조성물을 고흡수성 수지로 중합하는 단계, 중합된 고흡수성 수지를 분쇄하는 단계, 및 공정 중 발생하는 미분을 가수분해하여 모노머 조성물에 재사용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미분은 평균 직경이 300 μm 미만일 수 있다.
상기 분쇄 단계 이전에 상기 중합체를 절단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 분쇄 단계 이전에 상기 중합체를 건조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 고흡수성 수지의 표면을 가교하는 표면 가교 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 고흡수성 수지를 사이즈별로 분급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 가수분해를 위한 매질은 알칼리 용액일 수 있다.
상기 알칼리 용액은 수산화나트륨 수용액일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 중합 반응기에서 모노머 조성물을 고흡수성 수지로 중합하는 단계, 중합된 고흡수성 수지를 분쇄하는 단계, 및 공정 중 발생하는 미분을 직접 모노머 조성물에 재사용하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 제조 방법으로 공정 효율성을 향상시킬 수 있고, 원자재 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
고흡수성 수지의 제조 방법
본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 중합 반응기에서 모노머 조성물을 고흡수성 수지로 중합하는 단계, 중합된 고흡수성 수지를 분쇄하는 단계, 및 공정 중 발생하는 미분을 가수분해하여 모노머 조성물에 재사용하는 단계를 포함한다.
고흡수성 수지를 중합하는 단계는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 모노머 조성물을 중합기에 주입하여 중합할 수 있다. 효율적인 공정을 위하여, 연속적인 중합 반응기를 사용하여 연속식으로 중합할 수 있다. 이 경우, 고흡수성 수지를 형성하기 위하여, 벨트 상에 상기 모노머 조성물을 주입하여 중합할 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
모노머 조성물에 포함되는 모노머로 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 단량체이면 어느 것이나 한정 없이 사용이 가능하다. 모노머는 크게 음이온성 단량체와 그 염, 비이온계 친수성 함유 단량체, 및 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그의 4급화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산 및 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 음이온성 단량체 또는 그 염; (메타)아크릴아미드, N-치환(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 비이온계 친수성 함유 단량체; 또는 (N,N)-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 및 (N,N)-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노기 함유 불포화 단량체 또는 그 4급화물 등을 포함할 수 있다.
모노머 조성물 중 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도는 중합 시간 및 반응 조건(모노머 조성물의 공급 속도, 열 및/또는 빛의 조사 시간, 조사 범위, 및 조사 강도, 벨트의 너비, 길이 및 이동 속도 등)을 고려하여 적절하게 선택하여 사용할 수 있으나, 예시적인 실시예에서, 40 내지 60 중량% 범위일 수 있다. 이 경우, 모노머의 용해도 및 경제적인 면에서 효율적일 수 있다.
모노머 조성물은 광중합 개시제, 열중합 개시제 및 가교제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 중합 개시제는 공정 과정에서 열중합, 광중합, 또는 열중합 및 광중합을 선택할지에 따라 그 종류를 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
광중합 개시제는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 디에톡시 아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 4-(2-히드록시 에톡시)페닐-(2-히드록시)-2-프로필 케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등의 아세토페논 유도체; 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등의 벤조인알킬에테르류 화합물; o-벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸-디페닐 황화물, (4-벤조일 벤질)트리메틸암모늄 염화물 등의 벤조페논 유도체; 티옥산톤(thioxanthone)계 화합물; 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 등의 아실 포스핀 옥사이드 유도체; 또는 2-히드록시 메틸 프로피온니트릴, 2,2'-(아조비스(2-메틸-N-(1,1'-비스(히드록시메틸)-2-히드록시에틸)프로피온 아미드) 등의 아조계 화합물 등을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
열중합 개시제는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 아조계(azo) 개시제, 과산화물계 개시제, 레독시(redox)계 개시제 또는 유기 할로겐화물 개시제 등을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 그리고, 상기 열중합 개시제 중 소디움퍼설페이트(Sodium persulfate, Na2S2O8) 또는 포타시움 퍼설페이트(Potassium persulfate, K2S2O8)를 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
모노머 조성물에서, 광중합 개시제 및 열중합 개시제는 중합 개시 효과를 나타낼 수 있으면 그 함량은 선택하여 사용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 광중합 개시제는 단량체 100 중량부 대비 0.005 내지 0.1 중량부 범위로 포함될 수 있고, 열중합 개시제는 단량체 100 중량부 대비 0.01 내지 0.5 중량부 범위로 포함될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
가교제는 단량체의 치환기와 반응할 수 있는 관능기 및 에틸렌성 불포화기를 각각 1개 이상 포함하는 가교제, 또는 단량체의 치환기 및/또는 상기 단량체를 가수분해하여 형성된 치환기와 반응할 수 있는 관능기를 2 이상 포함하는 가교제를 사용할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 가교제는 탄소수 8 내지 12의 비스아크릴아미드, 탄소수 8 내지 12의 비스메타아크릴아미드, 탄소수 2 내지 10의 폴리올의 폴리(메타)아크릴레이트 또는 탄소수 2 내지 10의 폴리올의 폴리(메타)알릴에테르 등을 들 수 있고, 보다 구체적인 예로는, N,N'-메틸렌비스(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌옥시(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시(메타)아크릴레이트, 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 트리메티롤 트리아크릴레이트, 트리알릴아민, 트리아릴시아누레이트, 트리알릴이소시아네이트, 폴리에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜로 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
모노머 조성물에서, 가교제는 가교 효과를 나타낼 수 있으면 그 함량은 선택하여 사용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 가교제는 단량체 100 중량부 대비 0.01 내지 0.5 중량부 범위로 포함될 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
중합이 완료된 고흡수성 수지는 절단 장치에 투입되어, 커터로 고흡수성 수지를 절단하는 단계를 거칠 수 있다.
절단이 완료된 고흡수성 수지는 분쇄, 건조 및 건조된 중합체를 추가 분쇄하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 분쇄 공정 전에, 가건조 단계를 추가로 포함하여 분쇄 공정에서 뭉침 등을 방지할 수 있다.
분쇄 방법으로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 고무상 탄성체를 절단, 압출하는 장치를 이용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 커터형 절단기, 쵸퍼형 절단기, 니더형 절단기, 진동식 분쇄기, 충격식 분쇄기, 마찰형 분쇄기 등을 들 수 있지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
건조 방법으로는 통상 건조기와 가열로를 이용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 열풍 건조기, 유동층 건조기, 기류 건조기, 적외선 건조기, 유전가열 건조기 등을 들 수 있지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 건조 온도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 열열화를 방지하고 효율적인 건조를 위하여 100 내지 200 ℃ 범위일 수 있다.
또한, 분쇄된 고흡수성 수지를 입자 사이즈별로 분급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 고흡수성 수지의 사이즈는 용도 또는 특성에 따라 적절하게 선택할 수 있으므로, 특별히 한정되지는 않는다. 너무 큰 경우에는 흡수성 용품의 사용에 대한 물성이 떨어질 수 있으며, 반대로 너무 작은 경우에는 흡수능이 저하될 뿐만 아니라, 공정 상 작업자에게 미분 날림으로 인한 유해성이 있으므로 바람직하지 않다.
분급하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 체(sieve), 집진 장치 등을 이용할 수 있지만 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 별도의 분급 단계 이외에도 공정 전체에 집진 장치를 이용하여 미분을 별도 분류할 수도 있다.
상기 미분의 사이즈는 상기 고흡수성 수지보다 작은 범위에서 선택되지 못한 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 평균 직경이 300 μm 미만인 것일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라서는, 150 μm 미만인 것을 미분으로 분류할 수도 있다.
별도 분류되는 미분은 가수분해용 매질에서 가교 고분자의 가교 부위를 깨어 용해시킨 후, 중합 반응을 다시 진행할 수 있다. 이 경우, 가교가 깨진 상태로 중합되므로, 중합 후 물성에 영향이 적다.
종래에는, 일부 미분에 물을 첨가하여 응집 시켜 미분을 재조립하는 기기가 있어, 중합하고 나온 겔과 함께 섞는 등 재조립된 미분을 공정 중간에 함께 혼합하여 공정을 진행하다. 하지만 위와 같은 방식은 기기적 방법으로 처리하여 공정 중간에 분리되어 미분으로 발생하기 쉬우며, 미분 재조립을 위한 기기가 필요하므로 경제적인 부담감이 있다.
하지만, 본 발명은 중합 전에 함께 섞음으로써 화학적 결합이 이루어져 분리되기 쉽지 않으며 추가적 기기가 필요치 않는 장점이 있다.
가수분해용 매질은 가교 고분자의 가교 부위를 가수분해하여 결합을 끊을 수 있는 것이면 어느 것이나 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 가수분해용 매질이 알칼리 용액일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 알칼리 용액은 수산화나트륨 수용액일 수 있고, 수산화나트륨 수용액의 농도는 10% 내지 70% 범위일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 반응 시간, 온도 등에 따라 적절한 농도의 수산화나트륨 수용액을 선택할 수 있음은 물론이다.
예시적인 실시예에서, 고흡수성 수지의 제조 방법은 고흡수성 수지의 표면을 가교하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
표면 가교는, 예를 들어, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 물 및 에탄올을 이용하여 이루어질 수 있으나, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
표면 가교는, 예를 들어, 분쇄 및 건조를 통하여 입자를 형성한 후에 실시할 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 여러 차례 실시할 수도 있다.
분급하는 단계는 표면 가교 단계 이후에도 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 중합 반응기에서 모노머 조성물을 고흡수성 수지로 중합하는 단계, 중합된 고흡수성 수지를 분쇄하는 단계, 및 공정 중 발생하는 미분을 직접 모노머 조성물에 재사용하는 단계를 포함한다.
별도의 가수분해 처리가 없어도 모노머 조성물이 중합되기 전에 혼합되어 함께 중합이 이루어지면서, 서로 중합되어 중합 후 물성에 영향이 적을 수 있다.
비교예 1
반응 용기에 50% 가성소다 84g을 넣고, 물 98.3g 넣고 교반하며, 희석 시킨 후 107.7g의 아크릴산을 첨가하여 중화시켰다. 중화열로 인한 온도 증가 후 냉각시켜 40도까지 온도를 내린 후 내부가교제인 폴리에틸렌글리콜 다이아크릴레이트 0.1g와 디페닐 (2,4,5-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 3% 용액을 0.36g를 첨가하여 혼합하고, 열개시제인 포타슘퍼설페이트 3% 용액을 1.08g 첨가한 후, UV lamp 8mW/cm2 세기로 3분간 중합 반응을 진행하였다. 중합이 끝난 겔 상태의 중합체를 초퍼(chopper)를 통해 절단한 후, 180도 열풍 오븐에 1시간 건조하고, 건조하여 딱딱해진 중합체를 분쇄장비를 통해 분쇄 한 후 150~850 μm 사이즈를 분급한 후 물성을 측정하였다.
실시예 1
반응 용기에 50% 가성소다 84g 및 150μm 이하 사이즈의 미분 2.16g을 넣고 2시간 동안 교반한 후 물 98.3g 넣고 교반한 후 107.7g의 아크릴산을 첨가하여 중화시켰다. 중화열로 인한 온도 증가 후 냉각시켜 40도까지 온도를 내린 후 내부가교제인 폴리에틸렌글리콜 다이아크릴레이트 0.1g와 디페닐 (2,4,5-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 3% 용액을 0.36g를 첨가하여 혼합하고, 열개시제인 포타슘퍼설페이트 3% 용액을 1.08g 첨가한 후, UV lamp 8mW/cm2 세기로 3분간 중합하였다. 중합이 끝난 겔 상태의 중합체를 초퍼(chopper)를 통해 절단한 후, 180도 열풍 오븐에 1시간 건조하고, 건조하여 딱딱해진 중합체를 분쇄장비를 통해 분쇄 한 후 150~850 μm 사이즈를 분급한 후 물성을 측정하였다.
실시예 2
반응 용기에 50% 가성소다 84g, 물 98.3g 넣고 교반한 후 107.7g의 아크릴산을 첨가하여 중화시켰다. 중화열로 인한 온도 증가 후 냉각시켜 40도까지 온도를 내린 후 내부가교제인 폴리에틸렌글리콜 다이아크릴레이트 0.1g와 디페닐 (2,4,5-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 3% 용액을 0.36g를 첨가하여 혼합하고, 열개시제인 포타슘퍼설페이트 3% 용액을 1.08g 첨가한 후, 150μm 이하 사이즈의 미분 2.16g을 교반하며 첨가하였다. 이후, UV lamp 8mW/cm2 세기로 3분간 중합하였다. 중합이 끝난 겔 상태의 중합체를 초퍼(chopper)를 통해 절단한 후, 180도 열풍 오븐에 1시간 건조하고, 건조하여 딱딱해진 중합체를 분쇄장비를 통해 분쇄 한 후 150~850 μm 사이즈를 분급한 후 물성을 측정하였다.
실험예 1
상기 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2에서 얻어진 고흡수성 수지의 CRC 및 EC를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
CRC EC
비교예 1 54 11
실시예 1 54 9
실시예 2 56 11
표 1을 참조하면, 실시예 1의 고흡수성 수지의 경우, CRC는 비교예 1과 동등하고, EC는 더 낮은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 흡수능은 비교예 1 및 실시예 1의 고흡수성 수지가 동등 수준을 유지할 수 있고, gel blocking은 더 낮은 EC로 인하여 실시예 1의 고흡수성 수지가 비교예 1의 고흡수성 수지보다 더 우수하다.
이는, 실시예 1의 미분이 중합 과정에서 가교제 역할을 하여 EC의 감소시키는 것으로, 경우에 따라서는 별도의 가교제를 대신하여 미분으로 제조하여 비교예 1과 유사한 물성을 가지는 고흡수성 수지도 제조가 가능하다.
또한, 실시예 2의 고흡수성 수지의 경우, CRC는 비교예 1 및 실시예 1 보다 더 높아 우수한 흡수능을 가지면서도, EC는 비교예 1과 동등 수준을 유지하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 별도의 중화 처리 없이 미분을 첨가하여 중합하더라도 미분을 활용하여 고흡수성 수지를 제조할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (9)

  1. 중합 반응기에서 모노머 조성물을 고흡수성 수지로 중합하는 단계;
    중합된 고흡수성 수지를 분쇄하는 단계; 및
    공정 중 발생하는 미분을 가수분해하여 모노머 조성물에 재사용하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미분은 평균 직경이 300 μm 미만인 고흡수성 수지의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분쇄 단계 이전에 상기 중합체를 절단하는 단계를 추가로 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분쇄 단계 이전에 상기 중합체를 건조하는 단계를 추가로 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고흡수성 수지의 표면을 가교하는 표면 가교 단계를 추가로 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고흡수성 수지를 사이즈별로 분급하는 단계를 추가로 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가수분해를 위한 매질은 알칼리 용액인 고흡수성 수지의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 알칼리 용액은 수산화나트륨 수용액인 고흡수성 수지의 제조 방법.
  9. 중합 반응기에서 모노머 조성물을 고흡수성 수지로 중합하는 단계;
    중합된 고흡수성 수지를 분쇄하는 단계; 및
    공정 중 발생하는 미분을 직접 모노머 조성물에 재사용하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법.
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