WO2022203296A1 - 고흡수성 수지 필름 및 이를 포함하는 흡수성 물품 - Google Patents

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신명진
강성균
김유진
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    • A61F2013/53445—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators characterised by the absorbing medium having an inhomogeneous composition through the thickness of the pad from several sheets

Definitions

  • the present invention relates to a superabsorbent polymer film having excellent moisture absorption and to an absorbent article having an excellent feeling of use by improving external dampness by including the superabsorbent polymer film.
  • Absorbent articles such as disposable diapers, sanitary napkins, and incontinence pads, generally include a liquid-impermeable back sheet, an absorbent body, and a liquid-permeable top sheet in contact with the wearer's skin, and optionally include a breathable waterproof film for improved breathability, an appearance It may further include a decorative sheet for improving the image, a leg elastic body for improving the fit and preventing side leakage, and the like.
  • a material such as a synthetic polymer nonwoven fabric, through which body fluids can quickly pass through the absorbent body is used.
  • the absorbent material is made of a superabsorbent resin, pulp, tissue, or nonwoven fabric, and functions to quickly absorb and retain the body fluid that has passed through the liquid-permeable top sheet.
  • the liquid-impermeable back sheet prevents the body fluid absorbed by the absorbent from leaking out, and a woven or non-woven fabric made of natural or synthetic fibers is used.
  • the liquid-impermeable back sheet is designed to have a waterproof performance basically for that purpose, but when the waterproof performance is too high, there is a problem in that the wearability is deteriorated because water vapor and air do not permeate. Accordingly, a liquid-impermeable back sheet is usually made of a moisture-permeable waterproof woven or non-woven fabric having pores of a size that is impermeable to water particles and permeable to smaller water vapor particles.
  • moisture permeability of the back sheet moisture emitted from the absorbent body is transmitted to the outside of the back sheet, and when worn for a long time, moisture is felt even outside the absorbent article, thereby reducing the feeling of use.
  • An object of the present invention is to provide a superabsorbent polymer film having a thin thickness and excellent moisture absorption, and an absorbent article having improved external dampness including the superabsorbent polymer film.
  • a superabsorbent polymer film having a thickness of 500 ⁇ m or less and a moisture absorption capacity of 10 to 100 g/m 2 measured according to the KS F 2611 standard is provided.
  • the superabsorbent polymer film may have a thickness of 10 to 200 ⁇ m.
  • the superabsorbent polymer film may have a moisture content of 1 to 15% and a tensile strength of 5 to 50 MPa.
  • a liquid impermeable back sheet; breathable waterproof film; absorbent material including superabsorbent polymer powder and pulp; and a liquid-permeable top sheet the absorbent article comprising a superabsorbent polymer film between the liquid-impermeable back sheet and the breathable waterproof film and/or between the breathable waterproof film and the absorbent body, wherein the superabsorbent polymer film has a thickness
  • An absorbent article having a size of 500 ⁇ m or less and a moisture absorption capacity of 10 to 100 g/m 2 measured according to the KS F 2611 standard is provided.
  • the superabsorbent polymer film may have a thickness of 10 to 200 ⁇ m.
  • the superabsorbent polymer film may include one surface of the liquid-impermeable back sheet; And/or it may be laminated on one side or both sides of the breathable waterproof film.
  • the superabsorbent polymer film is laminated on one surface of the breathable waterproof film, and the air permeability of the laminated superabsorbent polymer film and the breathable waterproof film may be 3000 to 5000 g/m 2 ⁇ 24hr.
  • the liquid-impermeable back sheet may be a nonwoven fabric having a pore size of 20 to 1000 ⁇ m.
  • the breathable waterproof film may have an air permeability of 2000 to 5000 g/m 2 ⁇ 24hr.
  • the absorbent may contain the super absorbent polymer powder in an amount of 10 to 90 wt%.
  • the liquid-permeable top sheet may have a basis weight of 15 to 30 g/m 2 .
  • the superabsorbent polymer film of the present invention has a very thin thickness and excellent moisture absorption, so it can be suitably used for articles requiring moisture absorption.
  • the absorbent article of the present invention includes the superabsorbent polymer film separately from the absorbent, so that the dampness felt from the outside is remarkably reduced, thereby reducing skin rashes and other irritations that are generated when the wearer's body is warmed, and excellent Indicates the feeling of use.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional absorbent article.
  • FIGS 2 to 4 are cross-sectional views showing the configuration of an absorbent article according to an embodiment of the present invention.
  • the superabsorbent polymer film according to an embodiment of the present invention has a thickness of 500 ⁇ m or less, and a moisture absorption capacity of 10 to 100 g/m 2 measured according to KS F 2611 standard satisfies.
  • the superabsorbent polymer film is an acrylic acid-based polymer in the form of a thin film that is distinct from the conventional particulate superabsorbent polymer, and has a moisture content of 15% or less, is colorless and transparent, has elasticity, and exhibits excellent flexibility.
  • the superabsorbent polymer film is not likely to be scattered or leaked from the absorbent article during handling, and may be used without an auxiliary agent such as pulp.
  • the superabsorbent polymer film has a thin thickness and excellent moisture absorption, so it can be used as a desiccant in various articles without increasing the volume or damaging the shape of the article.
  • the moisture absorption capacity of the superabsorbent polymer film is 10 g/m 2 or more, 13 g/m 2 or more, 15 g/m 2 or more, or 20 g/m 2 or more, and 100 g/m 2 or less, or It may be less than or equal to 90 g/m 2 .
  • the moisture absorption may be measured according to the KS F 2611 standard, and a specific measurement method will be described later in Examples.
  • the moisture absorption ability may increase, but if it exceeds 500 ⁇ m and is too thick, the shape of the article to be applied may be affected. Conversely, when the superabsorbent polymer film is too thin, the moisture absorption effect cannot be sufficiently obtained.
  • the thickness of the superabsorbent polymer film exceeds 500 ⁇ m, air permeability may be reduced.
  • the flexibility of the film is greatly increased when moisture is absorbed, and the space between polymer chains is reduced. As it is stretched, it can exhibit moisture absorption performance while securing breathability. Therefore, it can be more suitably used for articles requiring both moisture absorption and breathability, such as absorbent articles to be described later.
  • the thickness (h) of the superabsorbent polymer film is preferably 5 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, or 15 ⁇ m or more, and 400 ⁇ m or less, 300 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, or 150 ⁇ m or less. .
  • the water content of the superabsorbent polymer film is 15 wt% or less, or 12 wt% or less, or 11 wt% or less, or 10 wt% or less and 1 wt% or more, or 2 wt% or more, or 4 wt% or more, or 6% by weight or more.
  • the "moisture content” is expressed as a percentage of the amount of moisture contained in the sample with respect to the weight of the sample before drying. That is, the moisture content can be calculated by dividing the value obtained by subtracting the weight after drying of the sample from the weight before drying of the sample by the weight before drying of the sample and then multiplying by 100. At this time, the drying conditions are set to 20 minutes including 5 minutes of the temperature rising step in such a way that the temperature is raised from room temperature to about 150 ° C and then maintained at 150 ° C.
  • the superabsorbent polymer film has a thickness of 500 ⁇ m or less, and exhibits high transparency with a total light transmittance of 89.5% for visible light in this thickness range.
  • the total light transmittance of the superabsorbent polymer film according to an embodiment of the present invention may be 90% or more, 90.3% or more, or 91% or more, or 91.5% or more, or 92% or more.
  • the total light transmittance may be theoretically 100%, for example, it may be 99% or less.
  • the superabsorbent polymer film of the present invention may have a yellowness index of 2.6 or less, 2.5 or less, 2.4 or less, 2.3 or less, 1.9 or less, 1.5 or less, or 1.3 or less according to ASTM D1925 standard in a thickness range of 1 to 500 ⁇ m. have.
  • the superabsorbent polymer film may have a moisture content of 1% to 15% and a tensile strength of 5 MPa or more.
  • the tensile strength of the superabsorbent polymer film is 10 MPa or more, 13 MPa or more, 14 MPa or more, 19 MPa or more, or 22 MPa or more, and 50 MPa or less, 47 MPa or less , 45 MPa or less, 40 MPa or less, or 35 MPa or less.
  • the superabsorbent polymer film satisfying the above tensile strength range is less prone to breakage, and when applied to absorbent articles such as diapers, it is not easily damaged even by the movement of the wearer and can exhibit excellent moisture absorption.
  • a pattern including a hole structure may be formed in the superabsorbent polymer film.
  • the shape of the pattern is not particularly limited, and the superabsorbent polymer film having proper ventilation and moisture absorption can be manufactured by adjusting the shape of the hole, the maximum diameter, the average diameter, the spacing between the holes, and the arrangement.
  • the breathability of the superabsorbent polymer film may be further improved by forming a porous structure using a foaming agent such as calcium carbonate.
  • the above-described superabsorbent polymer film may be prepared by mixing an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group neutralized, a cellulose-based thickener, a moisturizing agent, an internal crosslinking agent, a polymerization initiator, and a solvent to prepare a monomer composition; casting the monomer composition on a substrate to form a film of the monomer composition; forming a hydrogel polymer film by irradiating heat and/or light while stretching the monomer composition film; And it may be prepared by a manufacturing method comprising the step of drying the hydrogel polymer film.
  • the superabsorbent polymer in the form of a film can be prepared by preparing a film of the monomer composition from the solution of the monomer composition whose viscosity is controlled through a solution casting method, and polymerizing and drying the film.
  • the tensile strength of the superabsorbent polymer film can be adjusted by stretching the film by applying tension to the film of the monomer composition in the polymerization step.
  • the monomer composition has an acidic group and includes an acrylic acid-based monomer in which at least a portion of the acidic group is neutralized, a cellulose-based thickener, a moisturizing agent, a polymerization initiator, and a solvent.
  • the acrylic acid-based monomer is a compound represented by the following formula (1):
  • R 1 is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms including an unsaturated bond
  • M 1 is a hydrogen atom, a monovalent or divalent metal, an ammonium group, or an organic amine salt.
  • 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.
  • the acrylic acid-based monomer may have an acidic group and at least a portion of the acidic group is neutralized.
  • the monomer partially neutralized with an alkali material such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide and the like may be used.
  • 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 may be adjusted according to the final physical properties. If the degree of neutralization is too high, it may be difficult for the polymerization to proceed smoothly due to precipitation of neutralized monomers.
  • sodium hydroxide NaOH
  • potassium hydroxide KOH
  • a superabsorbent polymer film having better flexibility and dimensional stability can be manufactured.
  • the concentration of the acrylic acid-based monomer may be from about 20 to about 60% by weight, preferably from about 40 to about 50% by weight, based on the monomer composition including the raw material and the solvent of the superabsorbent polymer, and the polymerization time and It may be an appropriate concentration in consideration of the reaction conditions and the like. However, if the concentration of the monomer is too low, the yield of the superabsorbent polymer may be low and there may be problems in economic feasibility. this may be lowered.
  • a thickener and a moisturizing agent are included in the monomer composition so that the monomer composition can be applied in the form of a film through the solution casting method.
  • the monomer composition of the present invention exhibits a viscosity suitable for casting in a film form, can maintain an appropriate moisture content in the polymerization process after film casting, and the superabsorbent polymer film produced has high flexibility can represent
  • a cellulose-based thickener is used as the thickener, and specifically, at least one selected from the group consisting of nanocellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, and hydroxypropylmethylcellulose.
  • nanocellulose, hydroxyethylcellulose, or a combination thereof may be used.
  • the cellulose thickener is 0.01 parts by weight or more, 0.1 parts by weight or more, 0.2 parts by weight or more, or 0.35 parts by weight or more, and 5 parts by weight or less, 3 parts by weight or less, 1 part by weight or less based on 100 parts by weight of the solid content in the monomer composition. , or 0.9 parts by weight or less.
  • the solid content in the monomer composition means all components of the composition excluding the solvent. That is, the solid content means the total content of the acrylic acid-based monomer, an alkali material for neutralizing the acrylic acid-based monomer, a cellulose-based thickener, a moisturizing agent, a crosslinking agent, a thermal initiator, a photoinitiator, an internal crosslinking agent, and other additives.
  • the content of the cellulosic thickener is less than 0.01 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content in the monomer composition, sufficient thickening effect cannot be ensured, so it may be difficult to prepare a film of the monomer composition. On the contrary, if it exceeds 5 parts by weight, the viscosity of the monomer composition is excessive This increases the thickness of the film, and it may be difficult to uniformly control the film thickness.
  • the humectant may be used without limitation, a substance normally used as a moisturizing component in pharmaceuticals, cosmetics, chemical products, and the like.
  • the moisturizer include at least one selected from the group consisting of polyhydric alcohols having two or more hydroxyl groups in the molecule, citric acid, and citrate.
  • the polyhydric alcohol a polyhydric alcohol having 3 to 30 carbon atoms and including 3 to 12 hydroxyl groups in a molecule may be used.
  • the polyhydric alcohol is glycerin; diglycerin; propylene glycol; butylene glycol; sorbitol; polyethylene glycol; polyglycerin-3; polyglycerin-6; polyglycerin-10; and polyglyceryl-10 distearate and derivatives thereof (with 3 to 18 carbon atoms); may be at least one selected from the group consisting of, among them, selected from the group consisting of glycerin, diglycerin, ethylene glycol, and sorbitol One or more of these may be preferably used.
  • Citric acid and/or citric acid salts may also be used as moisturizers.
  • examples of the citric acid salt include triethylcitrate, methylcitrate, sodium citrate, trisodium 2-methylcitrate and the like.
  • the moisturizing agent is used in an amount of 5 parts by weight or more, 10 parts by weight or more, 20 parts by weight or more, or 30 parts by weight or more, and 70 parts by weight or less, 60 parts by weight or less, or 50 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the acrylic acid-based monomer. It is preferable to be
  • the content of the humectant is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic acid-based monomer, the moisture content of the film of the monomer composition is not sufficient, so that the film may dry out or crumble in the subsequent polymerization and drying process, and the flexibility of the superabsorbent polymer film produced There is a problem that cannot be secured.
  • the content of the polyhydric alcohol exceeds 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic acid-based monomer, there may be a problem in that the absorption capacity of the superabsorbent polymer film is reduced. Therefore, the content of the moisturizer preferably satisfies the above range.
  • the monomer composition includes an internal crosslinking agent for crosslinking the polymer.
  • the internal crosslinking agent may be used in the manufacture of a conventional super absorbent polymer. More specifically, the internal crosslinking agent includes a crosslinking agent having at least one functional group capable of reacting with the water-soluble substituent of the acrylic acid monomer and at least one ethylenically unsaturated group; Alternatively, a crosslinking agent having two or more functional groups capable of reacting with a water-soluble substituent of the monomer and/or a water-soluble substituent formed by hydrolysis of the monomer may be used.
  • the internal crosslinking agent examples include bisacrylamide having 8 to 12 carbon atoms, bismethacrylamide, poly(meth)acrylate of a polyol having 2 to 10 carbon atoms, or poly(meth)allyl ether of a polyol having 2 to 10 carbon atoms, etc.
  • polyethylene glycol diacrylate may be used as the internal crosslinking agent.
  • the internal crosslinking agent may be included in a concentration of 5000 ppm or less with respect to the monomer composition to crosslink the polymerized polymer. In one embodiment, the internal crosslinking agent may be included in an amount of 100 ppm or more, 250 ppm or more, or 500 ppm or more, and 5000 ppm or less, 4500 ppm or less, or 4000 ppm or less.
  • the content of the internal crosslinking agent may be adjusted to an appropriate content depending on the thickness of the superabsorbent polymer film and the range of the desired tensile strength.
  • the polymerization initiator used during polymerization in the method for preparing the superabsorbent polymer film of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used in the manufacture of the superabsorbent polymer film.
  • a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator according to UV irradiation may be used according to a polymerization method.
  • a certain amount of heat is generated by irradiation such as ultraviolet irradiation, and a certain amount of heat is generated according to the progress of the polymerization reaction, which is an exothermic reaction, so a thermal polymerization initiator may be additionally included.
  • a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator may be used simultaneously as the polymerization initiator.
  • the photopolymerization initiator may be used without limitation as long as it is a compound capable of forming radicals by light such as ultraviolet rays.
  • the photopolymerization initiator includes, for example, benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxyl alkylketone, phenyl glyoxylate, benzyl dimethyl ketal. Ketal), acyl phosphine, and alpha-aminoketone ( ⁇ -aminoketone) may be used at least one selected from the group consisting of.
  • acylphosphine commercially available lucirin TPO (2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide), Irgacure 819 (Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide), and the like can be mentioned.
  • lucirin TPO 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide
  • Irgacure 819 Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide
  • 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 slowed, and if the concentration of the photopolymerization initiator is too high, the molecular weight of the superabsorbent polymer may be small and physical properties may be non-uniform.
  • thermal polymerization initiator at least one selected from the group consisting of a persulfate-based initiator, an azo-based initiator, hydrogen peroxide, and ascorbic acid may be used.
  • a persulfate-based initiator include sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), ammonium persulfate (Ammonium persulfate; (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) and the like
  • examples of the azo-based initiator include 2,2-azobis-(2-amidinopropane) dihydrochloride (2,2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2 ,2-Azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride (2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(carbamoylazo)iso
  • 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.
  • concentration of the thermal polymerization initiator is too low, additional thermal polymerization hardly occurs, and the effect of adding the thermal polymerization initiator may be insignificant. have.
  • the monomer composition may further include additives such as a plasticizer, a storage stabilizer, and an antioxidant, if necessary.
  • the monomer composition may further include a foaming agent as an additive.
  • the superabsorbent polymer film prepared from such a monomer composition has a porous structure having a plurality of pores, thereby exhibiting higher air permeability.
  • the foaming agent may be foamed during polymerization and/or drying, for example, thermally expandable microspheres, expanded microspheres, azo compounds, and inorganic foaming agents. At least one selected from the group consisting of 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.
  • the thermally expandable microsphere may have a structure including a core including a hydrocarbon and a thermoplastic resin shell surrounding the core.
  • Hydrocarbons constituting the core of the thermally expandable microsphere are n-propane, n-butane, iso-butane, cyclobutane, n-pentane, iso-pentane, cyclopentane, n-hexane, iso-hexane, cyclohexane, n It may be at least one selected from the group consisting of -heptane, iso-heptane, cycloheptane, n-octane, iso-octane and cyclooctane.
  • hydrocarbons having 3 to 5 carbon atoms may be suitable.
  • thermoplastic resin constituting the shell of the thermally expandable microsphere is (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, aromatic vinyl, vinyl acetate, from one or more monomers selected from the group consisting of vinyl halide and vinylidene halide. It may be a polymer that is formed. Among them, a copolymer of (meth)acrylate and (meth)acrylonitrile, or a (meth)acrylate homopolymer is most suitable for implementing the initial absorption capacity in the above-described range.
  • the thermally expansible microsphere is a foaming agent in a form that is expanded by supplying heat, and may expand under high temperature conditions during polymerization and/or drying of monomers to form pores in the superabsorbent polymer film.
  • the thermally expansible microspheres have different expansion characteristics depending on the components constituting the core and the shell, the weight of each component, and the average particle diameter, and by controlling this, they can be expanded to a desired size, so that the pore structure of the superabsorbent polymer film can be controlled.
  • the thermally expandable microsphere has an average particle diameter (D50) before expansion of 2 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, or 10 ⁇ m or more, and may be 50 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, or 35 ⁇ m or less.
  • D50 average particle diameter
  • the average particle diameter (D50) of the thermally expandable microspheres is, after the powder to be measured is dispersed in a dispersion medium, introduced into a commercially available laser diffraction particle size measuring device (eg Mastersizer 3000) when the particles pass through the laser beam It can be measured by calculating the particle size distribution by measuring the diffraction pattern difference according to the particle size.
  • a commercially available laser diffraction particle size measuring device eg Mastersizer 3000
  • thermally expansible microspheres can form pores of an appropriate size in the superabsorbent polymer film can be confirmed by confirming the expansion ratio and size by foaming the capsule in air.
  • the superabsorbent polymer film prepared according to the present invention has a thickness of 0.8 mm or less, preferably in the range of 0.001 to 0.8 mm, and it is appropriate that the pores have a size of about 10 to 500 ⁇ m. Accordingly, in order to form pores of an appropriate size in the superabsorbent polymer film, it is necessary to understand the expansion characteristics of thermally expansible microspheres.
  • thermally expansible microspheres are applied on a glass Petri dish and then heat is applied in air for 10 minutes to expand the thermally expansible microspheres.
  • the thermally expansible 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 manufacturing a superabsorbent polymer film having pores of an appropriate size.
  • thermally expandable microspheres exhibit a maximum expansion size in air of 150 ⁇ m or less
  • pores of an appropriate size may be formed.
  • thermally expansible microspheres exhibit a maximum expansion size in air of 10-500 ⁇ m, 50-300 ⁇ m, 70-150 ⁇ m, or 75-150 ⁇ m, to prepare a superabsorbent polymer film having pores of an appropriate size.
  • the thermally expandable microspheres may have a temperature at which expansion starts from 60 to 200 °C, 70 to 170 °C, or 80 to 165 °C, and the temperature when maximum expansion is reached is 100 to 240 °C, 120 to 200 °C , or 130 to 190 °C.
  • thermally expandable microspheres examples 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, such as Microsphere F-AC170D, Microsphere F-36, Microsphere F-36LV, Microsphere F-48, Microsphere F-80GS, and Microsphere F-50.
  • Microsphere F-AC170D Microsphere F-36
  • Microsphere F-36LV Microsphere F-48
  • Microsphere F-80GS Microsphere F-50.
  • Expancel 031 DU 40 comprising a hydrocarbon core and a shell of an acrylate and acrylonitrile copolymer and/or Microsphere F-AC170D comprising a hydrocarbon core and a shell of an acrylate copolymer can be used, but is limited thereto it's not going to be
  • the expanded microsphere is a foaming agent in an already expanded state before use, and may be one in which an inorganic material such as talc and/or calcium carbonate is coated on the surface of the hollow thermoplastic resin particles.
  • the thermoplastic resin may be a polymer formed from at least one monomer selected from the group consisting of (meth)acrylate, (meth)acrylonitrile, aromatic vinyl, vinyl acetate, vinyl halide, and vinylidene halide.
  • the expanded microspheres may be one in which calcium carbonate is coated on the surface of the hollow particles of the (meth)acrylate and/or (meth)acrylonitrile copolymer.
  • thermoplastic resin hollow particles of the expanded microspheres no longer expand and shrink upon heating, but the inorganic material on the surface exhibits foamability. Accordingly, since pores having a size similar to that of the expanded microspheres can be formed, the size of pores formed in the superabsorbent polymer film can be adjusted by appropriately selecting the particle size of the expanded microspheres.
  • the average particle diameter (D50) of the expanded microspheres is 10 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, or 30 ⁇ m or more, and it is 150 ⁇ m or less, 130 ⁇ m or less, or 120 ⁇ m or less. It is suitable for producing a superabsorbent polymer film having pores. In this case, the average particle diameter may be measured using the particle diameter measurement method of the thermally expandable microspheres.
  • the foaming temperature of the expanded microspheres may be 130 °C or more, 140 °C or more, or 150 °C or more, 200 °C or less, 180 °C or more.
  • the expanded capsule examples include Matsunomo's Microsphere MFL series, MFL-110CAL, MFL-100MCA, MFA HD60CA, MFL HD30CA, MFL-SEVEN, and the like, preferably hollow of acrylate and acrylonitrile copolymer.
  • MFL-110CAL in which calcium carbonate powder is coated on the particle surface may be used, but is not limited thereto.
  • azo compound 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride and 2,2-azobis[N-(2-carboxyethyl)-2-methylpropionamidine]tetrahydrate
  • An azoamidine-based compound such as may be used, and preferably, 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride may be used.
  • 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 ), boron At least one selected from sodium hydrogen hydride (NaBH 4 ) and sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) may be used, and preferably, calcium carbonate may be used.
  • micro- or nano-sized particles having a particle diameter of 1 nm to 100 ⁇ m may be used, and an appropriate type may be selected according to the desired physical properties of the superabsorbent polymer sheet.
  • the particle size of the inorganic foaming agent may be measured by the above-described laser diffraction method, or may be measured through a scanning electron microscope (SEM).
  • the thermally expandable microspheres, expanded microspheres, azo-based compound, and inorganic foaming agent may each be used as a foaming agent, or one or more foaming agents may be used in combination.
  • the first blowing agent and the second blowing agent may be in the range of 1:0.3 to 1:3, or in the range of 1:0.5 to 1:2. When such a weight ratio is satisfied, an improved initial absorption rate may be exhibited as described above.
  • the foaming agent is included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer composition, more preferably 0.5 to 7 parts by weight, or 1 to 5 parts by weight.
  • the content of the foaming agent is less than 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer composition, 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.
  • the content of the foaming agent exceeds 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer composition, there may be a problem in that the degree of crosslinking of the polymer is lowered due to the foaming agent during polymerization.
  • the thermally expansible microsphere the expanded microsphere blowing agent has low solubility in a solvent (eg, water) and low density, when the content exceeds 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer composition, the blowing agent from the monomer composition Precipitation may occur, and thus foaming may not be performed well.
  • the foaming agents are actively foamed at 80 °C or higher, or 100 °C or higher. Accordingly, the foaming of the foaming agent may mainly occur in the drying step of the hydrogel polymer film.
  • Raw materials such as the above-described acrylic acid-based unsaturated monomer, cellulosic thickener, humectant, internal crosslinking agent, polymerization initiator, and additive are prepared in the form of a monomer composition solution dissolved in a solvent.
  • the solvent that can be used can be used without limitation in its composition 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 may be used in combination.
  • water may be used as the solvent.
  • the monomer composition exhibits a viscosity suitable for a solution casting method, including a cellulose-based thickener and a moisturizing agent.
  • the viscosity at 25 ° C. of the monomer composition is 100 mPa s or more, 140 mPa s or more, or 200 mPa s or more, and 5000 mPa s or less, 2300 mPa s or less, 2000 mPa s or less, 1500 mPa ⁇ s or less, or 1400 mPa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the monomer composition may be measured with a viscometer (eg, TV-22 manufactured by TOKI Corporation) under the conditions of spindle #1 and a rotational speed of 1 rpm.
  • the viscosity of the monomer composition is less than 100 mPa ⁇ s, it may be difficult to cast the film of the monomer composition to a uniform thickness and polymerize while stretching the film. Conversely, when the viscosity of the monomer composition exceeds 5000 mPa ⁇ s, it is difficult to prepare a uniform monomer composition, and the flowability of the monomer composition is low, which is not preferable because processability is deteriorated, and defoaming is difficult.
  • the monomer composition After preparing the monomer composition, it is cast on a substrate to prepare a monomer composition film, stretched and simultaneously polymerized to form a hydrogel polymer film. Casting and polymerization of the monomer composition may be continuously performed through a roll-to-roll process.
  • a monomer composition film is prepared by applying a monomer composition on a substrate.
  • a polyethylene terephthalate (PET) film having at least one surface hydrophobically treated with silicone or fluorine, which is usually used as a release film may be used.
  • the substrate may be a PET film surface-treated with a siloxane-based polymer or polytetrafluoroethylene (Teflon ® ).
  • Teflon ® polytetrafluoroethylene
  • the material of the substrate is not limited thereto, and a suitable substrate may be selected according to the composition and properties of the monomer composition.
  • the surface of the hydrophobic-treated PET film may have a water contact angle of 105° to 110°, and a surface energy of 20 to 25 mN/m.
  • a hydrophobic-treated PET film not only facilitates application of the monomer composition film, but also facilitates peeling of the hydrogel polymer film prepared after polymerization, thereby improving the convenience of the manufacturing process.
  • the affinity with the hydrophobic-treated PET film having the above 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, thereby further improving productivity.
  • the moisture content of the monomer composition film preferably satisfies the range of 30 wt% to 60 wt%, and preferably satisfies the range of 30 wt% to 50 wt%, or 30 wt% to 45 wt%.
  • the thickness of the monomer composition film may be appropriately adjusted according to the desired thickness of the superabsorbent polymer film. Although the thickness of the monomer composition film hardly changes during the polymerization step, the thickness may decrease by about 10 to 40% or 15 to 35% while the moisture content decreases during the drying process of the hydrogel polymer film after polymerization. A film of the monomer composition is prepared to an appropriate thickness.
  • the thickness of the monomer composition film is 800 ⁇ m or less, 600 ⁇ m or less, or 500 ⁇ m or less, and may be 1 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, or 10 ⁇ m or more, but is not limited thereto, and the composition or polymerization of the monomer composition , can be appropriately adjusted according to specific conditions in the drying step, and the desired thickness of the superabsorbent polymer film.
  • a polymerization reaction is performed by irradiating heat and/or light while stretching the monomer composition film in the longitudinal direction (MD direction) to form a hydrogel polymer film.
  • MD direction longitudinal direction
  • a polymerization reaction is performed by stretching the film during polymerization, physical properties such as tensile strength of the superabsorbent polymer film produced can be adjusted.
  • the tension applied to the film of the monomer composition 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 70 N/m or less. If the film is stretched by applying an excessively large tension, there may be a problem in that the film of the monomer composition is broken or the thickness is excessively thin. If the tension is too small, physical properties such as tensile strength of the film may not be secured.
  • the polymerization temperature may be appropriately adjusted depending on the composition of the monomer composition, but is preferably 40° C. or 50° C. or higher for smooth reaction progress. In addition, when the temperature is too high, the solvent evaporates and components constituting the monomer composition may be precipitated. Therefore, the polymerization temperature is preferably 90°C or less or 80°C or less.
  • the water content of the hydrogel polymer film prepared through the polymerization step may be about 20 wt% or more, preferably 25 wt% or more, and 40 wt% or less, or 35 wt% or less. Accordingly, the hydrogel polymer film is dried to prepare a final superabsorbent polymer film.
  • the temperature of the drying step may be preferably in the range of 80 to 150 °C, or 90 to 100 °C.
  • the moisture content is 15% by weight or less, or 12% by weight or less, or 10% by weight or less.
  • the absorbent article according to one embodiment of the present invention is characterized by including the above-described superabsorbent polymer film between the liquid-impermeable back sheet and the absorbent body. Accordingly, the absorbent article may exhibit an excellent feeling of use by improving the dampness felt from the outside due to the moisture emitted from the absorbent body absorbing the liquid.
  • a conventional absorbent article 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an existing absorbent article 1 .
  • a conventional absorbent article 1 includes a liquid impermeable back sheet 11 , a breathable waterproof film 12 , an absorbent body 13 , and a liquid permeable top sheet 14 .
  • the absorbent articles 2, 3, 4 of the present invention are formed between the liquid-impermeable back sheet 11 and the breathable waterproof film 12, and/or the breathable waterproof film ( A superabsorbent polymer film 20 is included between the 12) and the absorber 13 .
  • the superabsorbent polymer film has a thickness (h) of 500 ⁇ m or less, and has a moisture absorption capacity of 10 to 100 g/m 2 measured according to KS F 2611 standard, and absorbs moisture emitted from the absorbent to the outside to provide a dry feeling of use of the absorbent article. to be able to maintain
  • each superabsorbent polymer film when the superabsorbent polymer film is interposed both between the liquid-impermeable back sheet 11 and the breathable waterproof film 12 and between the breathable waterproof film 12 and the absorber 13 as shown in FIG. 4 , each superabsorbent polymer
  • the thickness (h) and/or physical properties of the film may be the same as or different from each other.
  • the superabsorbent polymer film as described above is interposed between the liquid-impermeable back sheet and the breathable waterproof film and/or between the breathable waterproof film and the absorbent body.
  • the superabsorbent polymer film has excellent hygroscopicity, and can significantly improve dampness felt outside the back sheet by absorbing moisture emitted from the absorber.
  • the superabsorbent polymer film has a thickness of 500 ⁇ m or less, it can exhibit the above-described moisture absorption performance without significantly increasing the thickness of the absorbent article, thereby remarkably improving the feeling of use of the absorbent article.
  • a nonwoven fabric prepared by spinning an olefin-based resin such as polyethylene or polypropylene may be used as the liquid-impermeable back sheet of the absorbent article.
  • the manufacturing method of the nonwoven fabric is not particularly limited, and those manufactured by processing methods such as air-laid, thermal bond, spunlace, spunbond, meltblown, and stitchbond may be used without limitation.
  • the nonwoven fabric used for the liquid-impermeable back sheet may have a pore size of 20 to 1000 ⁇ m, 50 to 700 ⁇ m, or 10 to 300 ⁇ m.
  • the pores of the woven fabric or nonwoven fabric satisfy the above range, the permeation of liquid is blocked and the permeation of water vapor and air is possible, thereby exhibiting an excellent fit.
  • the basis weight of the liquid-impermeable back sheet is not particularly limited, but about 10 to 25 g/m 2 , preferably about 12 to 20 g/m 2 , while preventing excrement absorbed in the absorbent core from leaking to the outside , the tactile feel can be further improved.
  • the liquid-impermeable back sheet and the superabsorbent polymer film described above may be first laminated by a method such as thermal bonding before manufacturing the absorbent article.
  • the superabsorbent polymer film may be laminated on one side of the liquid-impermeable back sheet, and the absorbent article may be manufactured by laminating a breathable waterproof film, an absorber, and a liquid-permeable top sheet on the superabsorbent polymer film side of the laminate. .
  • the absorbent article of the present invention includes, on the liquid-impermeable back sheet, a breathable waterproof film having a waterproof function and allowing air to flow more smoothly.
  • the breathable waterproof film can be made by blending a thermoplastic polymer with an additive to prepare a resin composition, and molding using cast or expanded film extrusion, or other suitable film-forming technique.
  • the resin composition may have a composition of, for example, 40 to 60% of the thermoplastic polymer and 40 to 60% of the additive.
  • the additive may be various components depending on desired properties such as antioxidants, filler particles, dyes, and the like.
  • a film prepared by casting a resin composition blended with a thermoplastic polymer and an additive is stretched uniaxially or biaxially through three steps of a preheating process, a stretching process, and a heat setting process to produce a waterproof film with breathability.
  • the thermoplastic polymer includes very low density polyethylene (VLDPE), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene, copolymers of ethylene and C3-C12 alpha-olefins, propylene and ethylene and/or C4-C12 alpha -soluble polyolefins, including copolymers of olefins, and propylene-based polymers comprising both atactic and isotactic propylene units in the polypropylene backbone; Elastomers such as polyurethanes, copolyether esters, polyamide polyether block copolymers, ethylene vinylacetate copolymers, copoly(styrene/ethylene-butylene), styrene-poly(ethylene-propylene)-styrene, styrene block copolymers such as -poly(ethylene-butylene)-styrene, polystyrene/poly(ethylene-butylene
  • a filler such as calcium carbonate (CaCO 3 ) may be used.
  • Calcium carbonate is a white solid material produced by the reaction of carbonate ions and calcium ions, and can form a number of holes in a film while being bonded by a polymer resin.
  • the draw ratio of the film is adjusted in the mechanical direction in consideration of tensile strength and moisture permeability
  • the size of the hole formed in the film is adjusted so that the excrement absorbed in the absorber does not leak to the outside, and air or water vapor can communicate more smoothly through the back sheet.
  • holes having a size (diameter) of about 10 to 90 ⁇ m, preferably about 40 to 60 ⁇ m, can be formed in the film.
  • the size of these holes is smaller than the size of water particles of 100 ⁇ m or more, and larger than the size of vapor, which is about 0.001 to 0.01 ⁇ m. Therefore, the excrement absorbed in the absorbent body does not leak to the outside due to the breathable waterproof film, but hot air or water vapor inside the diaper can be easily discharged to the outside through the breathable waterproof film.
  • the breathable waterproof film may have an air permeability in the range of 2000 to 5000 g/m 2 ⁇ 24hr, preferably 3500 to 4500 g/m 2 ⁇ 24hr. When the air permeability range is satisfied, it is possible to more effectively prevent skin side effects from occurring due to humid air.
  • the basis weight of the breathable waterproof film is not particularly limited, but when it is about 15 to 22 g/m 2 , the strength of the film is more improved, and the air permeability of the film can be adjusted in the range of about 3500 to 4500 g/m 2 ⁇ 24hr. Therefore, while blocking the excrement absorbed in the absorbent core from leaking to the outside, air or water vapor can smoothly communicate through the back sheet to further improve the wearer's wearing comfort.
  • the above-described breathable waterproof film and superabsorbent resin film may be first laminated by a method such as thermal bonding before manufacturing the absorbent article.
  • the superabsorbent polymer film is laminated on one side of the breathable waterproof film, and the air permeability of the laminated superabsorbent polymer film and the breathable waterproof film is 3000 g/m 2 ⁇ 24hr or more, or 3200 g/m 2 ⁇ 24hr It may be more than 5000 g/m 2 ⁇ 24hr or less, 4500 g/m 2 ⁇ 24hr or less, or 4200 g/m 2 ⁇ 24hr or less.
  • the superabsorbent polymer film exhibits excellent moisture absorption and high air permeability, so that moisture absorption performance can be imparted to the absorbent article without deterioration of air permeability.
  • the absorbent material used in the absorbent article of the present invention includes superabsorbent polymer powder and pulp, which are aggregates of superabsorbent polymer particles.
  • the superabsorbent polymer powder a material generally used for imparting absorption performance to an absorbent article may be used without limitation.
  • the superabsorbent polymer is, for example, an acrylate polymer crosslinked product, vinyl alcohol-acrylate copolymer crosslinked product, maleic anhydride grafted polyvinyl alcohol crosslinked product, acrylate-methacrylate copolymer crosslinked product, methyl acrylate- Crosslinked product of saponified product of vinyl acetate copolymer, crosslinked product of starch-acrylate graft copolymer, crosslinked product of saponified product of starch-acrylonitrile graft copolymer, crosslinked product of carboxymethylcellulose, isobutylene-maleate anhydride It may be at least one selected from the group consisting of a cross-linked copolymer and a cross-linked methylene oxide polymer, and preferably, a cross-linked product of an acrylate polymer.
  • the size of the superabsorbent polymer particles constituting the superabsorbent polymer powder may be 100 to 1,000 ⁇ m, 150 to 800 ⁇ m, or 300 to 600 ⁇ m. If the size of the superabsorbent polymer particles is less than 100 ⁇ m, the superabsorbent polymer gel swollen by absorbing body fluid may be discharged to the outside of the absorbent article or cause gel blocking to impair physical properties, and the particle size may exceed 1,000 ⁇ m. In this case, there is a problem in that it is difficult to slim the absorbent article.
  • the superabsorbent polymer powder may be included in an amount of 10 to 90 wt% of the total weight of the absorbent, preferably 20 wt% or more, 30 wt% or more, or 40 wt% or more, and 80 wt% or less, or 60 wt% or less may be included in the amount of
  • the pulp used in the absorber may be cellulose fluff pulp formed by pulverizing wood pulp.
  • the pulp absorbs the liquid quickly and may act to separate the superabsorbent polymer particles from each other to reduce the gel adhesion.
  • the pulp may be included in an amount of 10 to 90% by weight of the total weight of the absorber, preferably 20% by weight or more, or 40% by weight or more, 80% by weight or less, 70% by weight or less, Or 50% by weight or less may be included.
  • the superabsorbent polymer may be about 10 to 90% by weight, preferably about 30 to 60% by weight, based on the total weight of the absorbent core, and the content of the pulp is about 10 based on the total weight of the absorbent material. to 90% by weight, preferably about 40 to 70% by weight.
  • the absorbent material may further include synthetic fibers such as polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyester fibers, polyamide fibers, rayon fibers, polyurethane fibers, and the like, in addition to the superabsorbent polymer powder and pulp, in this case, the superabsorbent polymer It is possible to further improve the binding force between the powder and the pulp.
  • synthetic fibers may be used in an amount of 20% by weight or less, or 10% by weight or less of the total weight of the absorber.
  • the method for producing the absorbent body is not particularly limited, and for example, it can be manufactured by uniformly mixing superabsorbent polymer powder, pulp, and optionally synthetic fibers, compressing and molding it, and then packaging the compressed material with a packaging material such as a tissue. have.
  • liquid-permeable upper sheet a material that has hydrophilicity so that liquid can pass through quickly, is soft to the touch, and does not irritate the user's skin may be suitably used.
  • the liquid-permeable top sheet may be, for example, a hydrophilic nonwoven fabric, an open film such as an open polyethylene film, or a foamed film such as urethane foam, and one or more of these may be laminated.
  • the liquid-permeable top sheet may be a hydrophilic nonwoven fabric manufactured using synthetic fibers or natural fibers such as polypropylene, polyethylene, polyester, polyethylene terephthalate, rayon, cotton, and cotton.
  • the manufacturing method of the nonwoven fabric is not particularly limited, and those manufactured by processing methods such as airlay, thermal bonding, spunlace, spunbond, meltblown, and stitchbond may be used without limitation.
  • the fiber thickness (fineness) of the liquid-permeable nonwoven fabric is not particularly limited, but the thickness of the fiber is in the range of about 1.5 to 6 denier (denier, d), preferably about 1.5 to 2 denier (denier, d).
  • the absorbent article is worn, skin irritation is minimized, thereby minimizing the occurrence of skin side effects and improving the instantaneous absorption function.
  • the length of the fiber is not particularly limited, but when it is about 36 to 39 mm, the workability of the carding process in manufacturing the nonwoven fabric can be improved, and the surface uniformity of the nonwoven fabric is improved to minimize the wearer's skin friction.
  • the basis weight of the nonwoven fabric formed of these fibers is not particularly limited, but about 15 to 30 g/m 2 , preferably about 15 to 20 g/m 2 , while improving absorption, can make the surface feel softer, so that the skin The occurrence of side effects can be minimized.
  • the manufacturing method of the absorbent article of the present invention is not particularly limited, and each component, that is, the liquid-impermeable back sheet, the superabsorbent resin film, the breathable waterproof film, the absorber, and the liquid-permeable top sheet is laminated in an appropriate order, and then It can be manufactured by fixing using embossing, or fixing between the respective components using an adhesive such as a hot melt adhesive.
  • the absorbent article may be manufactured by fixing by embossing.
  • the absorbent article may be manufactured by first thermally bonding the superabsorbent polymer film to the liquid-impermeable back sheet or the breathable waterproof film, and then laminating it with other components and fixing it.
  • the superabsorbent polymer film when the superabsorbent polymer film is interposed between the liquid impermeable back sheet and the breathable waterproof film, the super absorbent polymer film is first laminated on one side of the liquid impermeable back sheet, and then the upper surface of the super absorbent polymer film (liquid impermeable)
  • An absorbent article can be manufactured by laminating a breathable film on the side not in contact with the back sheet), laminating an absorbent body and a liquid-permeable top sheet, and then fixing it.
  • the absorbent article may be manufactured by first laminating a superabsorbent polymer film on one or both sides of a breathable waterproof film, placing it on a liquid-impermeable back sheet, and then laminating and fixing an absorbent body and a liquid-permeable top sheet.
  • Lamination of the superabsorbent polymer film and the liquid impermeable back sheet, and lamination of the superabsorbent polymer film and the breathable waterproof film may be made through thermal bonding, and the temperature and pressure at the time of thermal bonding are the liquid impermeable back sheet used, breathability It may be appropriately adjusted according to the properties of the waterproof film and the superabsorbent polymer film.
  • the absorbent article may be a disposable diaper, a sanitary napkin, or an incontinence pad.
  • HEC Hydroxyethyl cellulose
  • glycerin sodium persulfate as a thermal polymerization initiator
  • Irgacure 819 as a photopolymerization initiator were added to the neutralization solution to prepare a monomer composition having a solid content (TSC) of 54 wt%. .
  • HEC was added in an amount of 0.45 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the monomer composition
  • glycerin was added in an amount of 40 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid
  • the thermal polymerization initiator was added in an amount of 1000 ppm based on the total weight of the monomer composition
  • 80 ppm of the photopolymerization initiator was added.
  • the viscosity of the prepared monomer composition at 25° C. was measured using a TV-22 viscometer manufactured by TOKI Corporation at spindle #1 and a rotational speed of 1 rpm. As a result, the viscosity of the monomer composition was confirmed to be 201 mPa ⁇ s.
  • the monomer composition was coated on one side of a polyethylene terephthalate (PET) film to form a 20 ⁇ m thick monomer composition film (moisture content of 30%).
  • PET polyethylene terephthalate
  • a comma coater was used for the coating, and the moving speed of the applicator roll was 0.5 m/min.
  • polymerization was carried out by irradiating ultraviolet rays of 370 mJ/cm 2 to the film of the monomer composition to form a hydrogel polymer film.
  • the monomer composition film was stretched by applying a tension of 60 N/m in the MD direction to proceed with polymerization.
  • the thickness of the prepared hydrogel polymer film was 20 ⁇ m, and it was confirmed that there was no significant change compared to the monomer composition, and the moisture content was 15% by weight.
  • the prepared hydrogel polymer film was dried at a temperature of 80° C. for 5 minutes to prepare a superabsorbent polymer film (SAP film) having a moisture content of 10% by weight and a thickness of 17 ⁇ m.
  • SAP film superabsorbent polymer film
  • the moisture content was calculated from the weight before drying (a) and the weight after drying (b) of the superabsorbent polymer film through the following formula. At this time, the drying of the superabsorbent polymer film was carried out in such a way that the temperature was increased from room temperature (25° C.) to 150° C. over 5 minutes, and then maintained at 150° C. for 15 minutes.
  • Example 1-1 In the same manner as in Example 1-1, except that the thickness of the monomer composition film was 50 ⁇ m, the drying temperature of the hydrogel polymer was 80° C., and the drying time was 10 minutes, a moisture content of 10% by weight and a thickness of 45 ⁇ m A superabsorbent polymer film was prepared.
  • Example 1-1 In the same manner as in Example 1-1, except that the thickness of the monomer composition film was 160 ⁇ m, the drying temperature of the hydrogel polymer was 90° C., and the drying time was 10 minutes, a moisture content of 10% by weight and a thickness of 149 ⁇ m A superabsorbent polymer film was prepared.
  • Microspheres MFL110CAL (Matsumoto Yushi-Seiyaku, average particle diameter 90-120 ⁇ m, foaming temperature 160-170° C. ), hydroxyethyl cellulose (HEC, Natrosol 250HR from Ashland), glycerin, sodium persulfate as a thermal polymerization initiator, and Irgacure 819 as a photopolymerization initiator were added to prepare a monomer composition having a solid content (TSC) of 40 wt%.
  • TSC solid content
  • the foaming agent 1 part by weight of the foaming agent was added based on 100 parts by weight of the monomer composition
  • the HEC was added in an amount of 0.45 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the monomer composition
  • the glycerin was added in an amount of 40 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid
  • the thermal polymerization initiator was added to the monomer composition. 1000 ppm of the total weight and 80 ppm of a photopolymerization initiator were added.
  • the viscosity of the prepared monomer composition at 25° C. was measured using a TV-22 viscometer manufactured by TOKI Corporation at spindle # 1 and a rotation speed of 1 rpm. As a result, the viscosity of the monomer composition was confirmed to be 211 mPa ⁇ s.
  • the monomer composition was coated on one surface of a polyethylene terephthalate (PET) film to form a 160 ⁇ m thick monomer composition film (moisture content of 30%).
  • PET polyethylene terephthalate
  • a comma coater was used for the coating, and the moving speed of the applicator roll was 0.5 m/min.
  • polymerization was carried out by irradiating ultraviolet rays of 370 mJ/cm 2 to the monomer composition film to form a hydrogel polymer film.
  • the monomer composition film was stretched by applying a tension of 60 N/m in the MD direction to proceed with polymerization.
  • the prepared hydrogel polymer was dried at a temperature of 90° C. for 10 minutes to prepare a superabsorbent polymer film (SAP film) having a moisture content of 10% by weight and a thickness of 153 ⁇ m.
  • SAP film superabsorbent polymer film
  • a liquid impermeable back sheet (nonwoven fabric, pore size of about 40 to 60 ⁇ m, basis weight of 12 g/m 2 ) was prepared.
  • the waterproof film-forming composition was fed to an extruder through a feed hopper and melted. After the molten composition is kneaded in an extruder, it is extruded into a film through a T-die, cooled, and then the film is heated to a stretchable temperature so that the stretch ratio of the film is 2.5 to 3.5 times in the mechanical direction. After stretching and cooling gradually, it was cut to a certain width and length to obtain a breathable waterproof film (air permeability 4400 g/m 2 ⁇ 24hr) having a basis weight of 17 g/m 2 .
  • air permeability 4400 g/m 2 ⁇ 24hr air permeability 4400 g/m 2 ⁇ 24hr
  • a deodorizing composition was prepared by mixing 8% by weight of salicylic acid, 61% by weight of polyethylene glycol, and 31% by weight of cetyl alcohol. Then, using a gravure coating device, the deodorizing composition was coated on the surface of the air-bonded nonwoven fabric sheet made of cotton spunlace having a basis weight of 30 g/m 2 . Thereafter, the air-bonded nonwoven sheet coated with the deodorant composition was passed through a hot air drying chamber to evaporate moisture to prepare a core wrap sheet surface-treated with the deodorant composition.
  • liquid-permeable top sheet a spunbond nonwoven fabric having a thickness of 15 g/m 2 , 0.1 mm was used.
  • the liquid-permeable upper sheet was manufactured in a shape that can completely cover the body-side surface of the upper absorbent body so that liquid such as urine can be diffused into the upper absorbent body without omission.
  • a breathable waterproof film was laminated on one side of the prepared liquid-impermeable back sheet. Then, the absorbent body and the liquid-permeable top sheet were sequentially laminated on the breathable waterproof film, and then they were adhered to prepare an absorbent article (disposable diaper).
  • a superabsorbent polymer film was cut to 15 cm x 24 cm, and an aluminum tape was attached to one side of the superabsorbent polymer film to prevent moisture, thereby preparing a specimen for analysis of moisture absorption performance.
  • the moisture absorption of the superabsorbent polymer was measured by the following method according to KS F 2611:2019 standard.
  • thermo-hygrostat Maintain the inside of the thermo-hygrostat at 25°C and 75% relative humidity to absorb moisture for 12 hours, and then measure the mass (W2).
  • the absorbent articles prepared in each of the above examples and comparative examples are placed on a glass plate, and 350 ml of physiological saline (0.9% NaCl aqueous solution) at 37 °C is added to the liquid-permeable upper part of the absorbent article. Injected onto the sheet.
  • W1 is the weight per area of the absorbent article absorbing distilled water before constant temperature and humidity treatment (g/m 2 ),
  • W2 is the weight per area of the absorbent article (g/m 2 ) after constant temperature and humidity treatment
  • T is the constant temperature and humidity treatment time, which is 12 hr.
  • Specimens for measuring air permeability are, on one side of a breathable waterproof film (basis weight 17 g/m 2 , air permeability 4400 g/m 2 ⁇ 24 hr, thickness 25 ⁇ m), in each Example and Comparative Example, a liquid-impermeable back sheet and a breathable waterproof film
  • the superabsorbent polymer film, SAP fiber, or absorber applied between or between the breathable waterproof film and the absorber was heat-bonded at 130° C. and 20 kgf/cm to prepare it.
  • Examples 1-1 to 1-4 were confirmed to exhibit excellent moisture absorption and tensile strength.
  • the absorbent articles of Examples 2-1 to 2-7 had significantly lower external dampness compared to Comparative Example 1 due to the superabsorbent polymer film interposed between the liquid-impermeable back sheet and the breathable waterproof film or between the breathable waterproof film and the absorbent body. Although improved, it was confirmed that the air permeability was not impaired.

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Abstract

본 발명은 흡습성이 우수한 고흡수성 수지 필름 및 상기 고흡수성 수지 필름을 포함함에 따라 외부의 축축함이 개선되어 착용자 몸에 의해 데워질 때 발생되는 피부 발진 및 다른 자극들을 감소시킬 수 있고, 사용감이 우수한 흡수성 물품에 관한 것이다.

Description

고흡수성 수지 필름 및 이를 포함하는 흡수성 물품
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 3월 26일자 한국 특허 출원 제10-2021-0039666호 및 2022년 3월 18일자 한국 특허 출원 제10-2022-0034232호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 흡습능이 우수한 고흡수성 수지 필름 및 상기 고흡수성 수지 필름을 포함함에 따라 외부의 축축함이 개선되어 사용감이 우수한 흡수성 물품에 관한 것이다.
일회용 기저귀, 생리대, 실금용 패드 등의 흡수성 물품은 일반적으로 액체 불투과성 배면 시트, 흡수체, 및 착용자의 피부와 접촉하는 액체 투과성 상부 시트를 포함하며, 필요에 따라 통기성 향상을 위한 통기성 방수 필름, 외관 이미지 향상을 위한 데코 시트, 착용감을 향상시키고 옆샘을 방지하기 위한 다리 탄성체 등을 더 포함할 수 있다.
이러한 흡수성 물품에서, 액체 투과성 상부 시트로는 합성 고분자 부직포 등 체액이 흡수체로 신속히 통과할 수 있는 소재가 사용된다. 흡수체는 고흡수성 수지, 펄프, 티슈, 또는 부직포 등으로 이루어져, 액체 투과성 상부 시트를 투과한 체액을 빠르게 흡수하고, 이를 보유하는 기능을 수행한다. 액체 불투과성 배면 시트는 흡수체에 흡수된 체액이 바깥으로 새어 나오는 것을 방지할 수 있도록 하는 것으로서, 천연 또는 합성 섬유로 이루어진 직포 또는 부직포가 사용된다.
상기 액체 불투과성 배면시트는 그 목적상 기본적으로 방수 성능을 갖도록 설계되나, 방수능이 너무 높은 경우 수증기 및 공기가 투과되지 않아 착용감이 떨어지는 문제가 있다. 이에, 통상 액체 불투과성 배면시트는 물 입자는 투과할 수 없고, 보다 크기가 작은 수증기 입자는 투과 가능한 크기의 기공을 갖는 투습 방수성 직포 또는 부직포를 사용한다. 그러나 상기 배면 시트의 투습성으로 인해 흡수체로부터 방출되는 습기가 배면 시트의 외부까지 전달되어, 장시간 착용시 흡수성 물품의 외부에서도 축축함이 느껴져 사용감이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 두께가 얇고 흡습능이 우수한 고흡수성 수지 필름과, 상기 고흡수성 수지 필름을 포함하여 외부의 축축함이 개선된 흡수성 물품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 두께가 500 ㎛이하이고, KS F 2611 표준에 따라 측정된 흡습능이 10 내지 100 g/m2인 고흡수성 수지 필름이 제공된다.
상기 고흡수성 수지 필름은 두께가 10 내지 200 ㎛일 수 있다.
상기 고흡수성 수지 필름은 함수율이 1 내지 15%이고, 인장강도가 5 내지 50 MPa일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 액체 불투과성 배면 시트; 통기성 방수 필름; 고흡수성 수지 분말 및 펄프를 포함하는 흡수체; 및 액체 투과성 상부 시트를 포함하는 흡수성 물품으로서, 상기 액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이, 및/또는 통기성 방수 필름과 흡수체 사이에 고흡수성 수지 필름을 포함하고, 상기 고흡수성 수지 필름은 두께가 500 ㎛이하이고, KS F 2611 표준에 따라 측정된 흡습능이 10 내지 100 g/m2인, 흡수성 물품이 제공된다.
상기 고흡수성 수지 필름은 두께가 10 내지 200 ㎛일 수 있다.
상기 고흡수성 수지 필름은 상기 액체 불투과성 배면 시트의 일면; 및/또는 상기 통기성 방수 필름의 일면 또는 양면에 합지된 것일 수 있다.
일례로, 상기 고흡수성 수지 필름은 상기 통기성 방수 필름의 일면에 합지된 것이고, 상기 합지된 고흡수성 수지 필름과 통기성 방수 필름의 통기도는 3000 내지 5000 g/m2·24hr일 수 있다.
상기 액체 불투과성 배면 시트는 기공 크기가 20 내지 1000 ㎛인 부직포일 수 있다.
상기 통기성 방수 필름은 통기도가 2000 내지 5000 g/m2·24hr일 수 있다.
상기 흡수체는 고흡수성 수지 분말을 10 내지 90 중량%로 포함할 수 있다.
상기 액체 투과성 상부 시트는 평량이 15 내지 30 g/m2일 수 있다.
본 발명의 고흡수성 수지 필름은 두께가 매우 얇으면서도 흡습능이 우수하여 흡습 기능이 필요한 물품에 적합하게 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 흡수성 물품은 흡수체와 별도로 상기 고흡수성 수지 필름을 포함하여 외부에서 느껴지는 축축함이 현저히 감소되며, 이에 따라 착용자 몸에 의해 데워질 때 발생되는 피부 발진 및 다른 자극들을 감소시킬 수 있고, 우수한 사용감을 나타낸다.
도 1은 기존의 흡수성 물품의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 흡수성 물품의 구성을 나타낸 단면도이다.
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.
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.
마찬가지로, 본 발명을 설명하기 위하여 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명의 일 구현예로써, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 한정되지 않는다. 이때 도면에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였고, 명세서 전체를 통해 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 사용하였다. 또한 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 실제 축척과는 무관하며, 설명의 명료성을 위해 축소되거나 과장된 것일 수 있다.
이하, 본 발명의 고흡수성 수지 필름 및 이를 포함하는 흡수성 물품을 상세히 설명한다.
고흡수성 수지 필름
본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지 필름은 두께가 500 ㎛ 이하이고, KS F 2611 표준에 따라 측정된 흡습능이 10 내지 100 g/m2를 만족한다.
상기 고흡수성 수지 필름은 기존의 입자상의 고흡수성 수지와 구분되는 박막의 필름 형태의 아크릴산계 중합체로서, 함수율이 15 % 이하이고, 무색 투명하고, 탄성이 있으며, 유연성이 우수한 막 형태를 나타낸다. 상기 고흡수성 수지 필름은 취급 시 비산되거나 흡수성 물품에서 누출될 우려가 없고, 펄프 등의 보조제 없이 사용될 수 있다.
또한, 상기 고흡수성 수지 필름은 두께가 얇고 흡습능이 우수하여, 물품의 부피를 증가시키거나 형태를 해하지 않고 다양한 물품에 흡습제로서 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 고흡수성 수지 필름의 흡습능은 10 g/m2 이상, 13 g/m2 이상, 15 g/m2 이상, 또는 20 g/m2 이상이면서, 100 g/m2 이하, 또는 90 g/m2 이하일 수 있다. 상기 흡습능은 KS F 2611 표준에 따라 측정될 수 있으며, 구체적인 측정법은 실시예에서 후술한다.
상기 고흡수성 수지 필름의 두께가 두꺼울수록 흡습능은 증가할 수 있으나, 500 ㎛를 초과하여 너무 두꺼운 경우 적용되는 물품의 형태에 영향을 미칠 수 있다. 반대로 고흡수성 수지 필름이 지나치게 얇은 경우는 흡습 효과를 충분히 얻을 수 없다.
또, 고흡수성 수지 필름의 두께가 500 ㎛를 초과할 경우 통기성이 저하될 수 있으나, 500 ㎛ 이하의 박막형 고흡수성 수지 필름은 수분 흡습시 필름의 유연성이 대폭 증가하고 중합체 사슬간의 공간성(capacity)이 늘어나게 되므로 통기성을 확보하면서 흡습 성능을 발휘할 수 있다. 따라서 후술하는 흡수성 물품 과 같이 흡습능과 통기성을 동시에 요하는 물품에 보다 적합하게 사용될 수 있다.
이러한 관점에서, 상기 고흡수성 수지 필름의 두께(h)는 바람직하기로 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상, 또는 15 ㎛ 이상이면서, 400 ㎛ 이하, 300 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 또는 150 ㎛ 이하일 수 있다.
한편, 상기 고흡수성 수지 필름의 함수율은 15 중량% 이하, 또는 12 중량% 이하, 또는 11 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하이면서 1 중량% 이상, 또는 2 중량% 이상, 또는 4 중량% 이상, 또는 6 중량% 이상일 수 있다.
상기 "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.
상기 고흡수성 수지 필름은 두께가 500 ㎛ 이하를 만족하며, 이러한 두께 범위에서 가시광선에 대한 전광선 투과율이 89.5%로 높은 투명성을 나타낸다. 본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지 필름의 전광선 투과율은 90 % 이상, 90.3 % 이상, 또는 91 % 이상, 또는 91.5 % 이상, 또는 92 % 이상일 수 있다. 전광선 투과율은 이론적으로 100 % 일 수 있고, 일례로 99 % 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 고흡수성 수지 필름은 두께 1 내지 500 ㎛ 범위에서 ASTM D1925 규격에 따른 황색도(Yellow Index)가 2.6 이하, 2.5 이하, 2.4 이하, 2.3 이하, 1.9 이하, 1.5 이하 또는 1.3 이하일 수 있다.
한편, 상기 고흡수성 수지 필름은 함수율이 1% 내지 15%이고, 인장강도가 5 MPa 이상일 수 있다. 바람직하게는, 함수율이 5 내지 15 %일 때, 고흡수성 수지 필름의 인장강도는 10 MPa 이상, 13 MPa 이상, 14 MPa 이상, 19 MPa 이상, 또는 22 MPa 이상이면서, 50 MPa 이하, 47 MPa 이하, 45 MPa 이하, 40 MPa 이하, 또는 35 MPa 이하일 수 있다. 상기 인장강도 범위를 만족하는 고흡수성 수지 필름은 파손의 우려가 적어, 기저귀 등의 흡수성 물품에 적용될 경우 착용자의 움직임에도 쉽게 파손되지 않고 우수한 흡습능을 나타낼 수 있다.
한편, 고흡수성 수지 필름의 통기성을 더욱 향상시키기 위하여, 고흡수성 수지 필름에 홀 구조를 포함하는 패턴을 형성할 수 있다. 패턴의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 홀의 형상, 최대 직경, 평균 직경, 홀 간 간격, 배열 등을 조절하여 적절한 통기능과 흡습능을 갖는 고흡수성 수지 필름을 제조할 수 있다.
또는, 고흡수성 수지 필름 제조 시, 탄산칼슘 등의 발포제를 사용하여 다공성 구조를 형성함으로써, 고흡수성 수지 필름의 통기성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상술한 고흡수성 수지 필름은, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 모노머, 셀룰로오스계 증점제, 보습제, 내부 가교제, 중합 개시제, 및 용매를 혼합하여 모노머 조성물을 제조하는 단계; 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 제조방법에 의하여 제조될 수 있다.
상기 제조방법에 따르면, 점도가 조절된 모노머 조성물 용액으로부터 용액 캐스팅법을 통해 모노머 조성물 필름을 제조하고, 이를 중합 및 건조함으로써 필름 형태의 고흡수성 수지를 제조할 수 있다. 특히, 중합 단계에서 모노머 조성물 필름에 장력을 가하여 연신함으로써, 제조되는 고흡수성 수지 필름의 인장강도를 조절할 수 있다.
이하, 상기 고흡수성 수지 필름의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
상기 모노머 조성물은 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 모노머, 셀룰로오스계 증점제, 보습제, 중합 개시제, 및 용매를 포함한다.
먼저, 상기 아크릴산계 모노머는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:
[화학식 1]
R1-COOM1
상기 화학식 1에서,
R1은 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고,
M1은 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.
바람직하게는, 상기 아크릴산계 모노머는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
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.
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.
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.
한편, 본 발명에서는 용액 캐스팅법을 통해 모노머 조성물을 필름 형태로 도포할 수 있도록, 모노머 조성물에 증점제 및 보습제를 포함한다.
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.
본 발명에서 증점제로는 셀룰로오스계 증점제가 사용되며, 구체적으로 나노셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 및 히드록시프로필메틸셀룰로오스로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 바람직하게는 나노셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
상기 셀룰로오스계 증점제는 모노머 조성물 내 고형분 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 또는 0.35 중량부 이상이면서, 5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 1 중량부 이하, 또는 0.9 중량부 이하로 포함될 수 있다.
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, 내부 가교제, 기타 첨가제의 총 함량을 의미한다.
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.
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.
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; 프로필렌글리콜; 부틸렌글리콜; 소르비톨; 폴리에틸렌글리콜; 폴리글리세린-3; 폴리글리세린-6; 폴리글리세린-10; 및 폴리글리세릴-10 디스테아레이트 및 그 유도체(탄소수 3 내지 18);로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이 중 글리세린, 디글리세린, 에틸렌글라이콜, 및 소르비톨로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 시트르산 및/또는 시트르산 염을 보습제로 사용할 수 있다. 시트르산 염의 예로는, 트리에틸시트레이트, 메틸시트레이트, 소듐시트레이트, 트리소듐 2-메틸시트레이트 등을 들 수 있다.
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.
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.
상기 모노머 조성물은 중합체의 가교를 위한 내부 가교제를 포함한다. 상기 내부 가교제는 통상의 고흡수성 수지의 제조시 사용되는 것을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 내부 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.
상기 내부 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 내부 가교제로 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트를 사용할 수 있다.
상기 내부 가교제는 모노머 조성물에 대하여 5000 ppm 이하의 농도로 포함되어, 중합된 고분자를 가교시킬 수 있다. 일 구현예에서, 상기 내부 가교제는 100 ppm 이상, 250 ppm 이상, 또는 500 ppm 이상이면서, 5000 ppm 이하, 4500 ppm 이하, 또는 4000 ppm 이하로 포함될 수 있다. 상기 내부 가교제의 함량은 제조되는 고흡수성 수지 필름의 두께와 목적하는 인장강도의 범위에 따라 적절한 함량으로 조절할 수 있다.
본 발명의 고흡수성 수지 필름의 제조 방법에서 중합 시 사용되는 중합 개시제는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
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.
상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
상기 모노머 조성물은 필요에 따라 가소제, 보존안정제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 모노머 조성물은 첨가제로서 발포제를 더 포함할 수 있다. 이러한 모노머 조성물로부터 제조되는 고흡수성 수지 필름은 다수의 기공을 갖는 다공성 구조를 갖게 되며, 이로 인하여 보다 높은 통기성을 나타낼 수 있다.
상기 발포제는 중합 시 및/또는 건조 시에 발포될 수 있는 것으로서, 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.
상기 열팽창성 미소구체는 탄화수소를 포함하는 코어와 상기 코어를 둘러싸는 열가소성 수지 쉘을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
본 발명에 따라 제조되는 고흡수성 수지 필름은 두께가 0.8 mm 이하, 바람직하게는 0.001 내지 0.8 mm 범위인 바, 기공의 크기는 10 내지 500 μm 정도인 것이 적절하다. 이에, 고흡수성 수지 필름에 적절한 크기의 기공을 형성시키기 위하여 열팽창성 미소구체의 팽창 특성을 파악할 필요가 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
바람직하게는, 상기 팽창된 미소구체는, (메트)아크릴레이트 및/또는 (메트)아크릴로니트릴 공중합체 중공 입자의 표면에 탄산칼슘이 코팅된 것일 수 있다.
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.
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.
한편, 상기 팽창된 미소구체의 발포 온도는 130 ℃ 이상, 140 ℃ 이상, 또는 150 ℃ 이상이면서, 200 ℃ 이하, 180 ℃ 이상일 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
한편, 열팽창성 미소구체 및 팽창된 미소구체 중 1종 이상을 제1발포제로 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.
한편, 상기 발포제는 모노머 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되며, 0.5 내지 7 중량부, 또는 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하다.
만일 발포제의 함량이 모노머 조성물 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.
또한, 발포제의 함량이 모노머 조성물 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 모노머 조성물 100 중량부에 대해 10 중량부를 초과하는 경우 모노머 조성물로부터 발포제가 석출되는 현상이 일어날 수 있고, 이에 따라 발포가 잘 이루어지지 않을 수 있다.
상기의 발포제는 대부분 80 ℃ 이상, 또는 100 ℃ 이상에서 활발히 발포가 이루어진다. 이에, 상기 발포제의 발포는 함수겔 중합체 필름의 건조 단계에서 주로 일어날 수 있다.
상술한 아크릴산계 불포화 모노머, 셀룰로오스계 증점제, 보습제, 내부 가교제, 중합 개시제, 및 첨가제와 같은 원료 물질은 용매에 용해된 모노머 조성물 용액의 형태로 준비된다.
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, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트 및 N,N-디메틸아세트아미드 등에서 선택된 1종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 일례로, 상기 용매로는 물을 사용할 수 있다.
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, 140 mPa·s 이상, 또는 200 mPa·s 이상이면서, 5000 mPa·s 이하, 2300 mPa·s 이하, 2000 mPa·s 이하, 1500 mPa·s 이하, 또는 1400 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.
만일 모노머 조성물의 점도가 100 mPa·s 미만이면 모노머 조성물 필름을 균일한 두께로 캐스팅하고, 이를 연신하면서 중합하기 어려울 수 있다. 반대로 모노머 조성물의 점도가 5000 mPa·s를 초과하면 균일한 모노머 조성물 제조가 어렵고, 모노머 조성물의 흐름성이 낮아서 공정성이 떨어지며, 탈포가 어려우므로 바람직하지 않다.
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.
먼저, 모노머 조성물을 기재 상에 도포하여 모노머 조성물 필름을 제조한다.
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.
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.
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.
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.
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.
일례로, 모노머 조성물 필름의 두께는 800 ㎛ 이하, 600 ㎛ 이하, 또는 500 ㎛ 이하이면서, 1 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 또는 10 ㎛ 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.
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 고흡수성 수지 필름의 인장강도 등의 물성이 조절될 수 있다.
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 70 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 인장강도 등 물리적 특성을 확보하지 못할 수 있다.
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.
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.
상기 건조 단계의 온도는 80 내지 150 ℃, 또는 90 내지 100 ℃범위가 바람직할 수 있다. 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.
흡수성 물품
본 발명의 일 구현예에 따른 흡수성 물품은 액체 불투과성 배면 시트와 흡수체 사이에 상술한 고흡수성 수지 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 상기 흡수성 물품은 액체를 흡수한 흡수체로부터 방출되는 수분으로 인하여 외부에서 느껴지는 축축함이 개선되어, 우수한 사용감을 나타낼 수 있다.
도 1은 기존의 흡수성 물품(1)의 구성을 나타낸 단면도이다. 기존의 흡수성 물품(1)은 액체 불투과성 배면 시트(11), 통기성 방수 필름(12) 흡수체(13), 및 액체 투과성 상부 시트(14)를 포함한다.
이에 대해, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 흡수성 물품(2, 3, 4)은, 액체 불투과성 배면 시트(11)와 통기성 방수 필름(12) 사이, 및/또는 통기성 방수 필름(12)과 흡수체(13) 사이에 고흡수성 수지 필름(20)을 포함한다. 상기 고흡수성 수지 필름은 두께(h)가 500 ㎛ 이하이고, KS F 2611 표준에 따라 측정된 흡습능이 10 내지 100 g/m2로서, 흡수체로부터 외부로 방출되는 수분을 흡수하여 흡수성 물품의 건조한 사용감을 유지할 수 있도록 한다.
한편, 도 4와 같이 액체 불투과성 배면 시트(11)와 통기성 방수 필름(12) 사이 및 통기성 방수 필름(12)과 흡수체(13) 사이에 모두 고흡수성 수지 필름을 개재시키는 경우, 각 고흡수성 수지 필름의 두께(h) 및/또는 물성은 서로 동일하거나, 또는 상이할 수 있다.
이하, 본 발명의 흡수성 물품을 구성요소 별로 상세히 설명한다.
고흡수성 수지 필름
본 발명의 흡수성 물품에서 액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이, 및/또는 통기성 방수 필름과 흡수체 사이에는 앞서 설명한 바와 같은 고흡수성 수지 필름이 개재된다.
상기 고흡수성 수지 필름은 상술한 바와 같이 흡습능이 우수하여, 흡수체로부터 방출되는 습기를 흡수하여 배면 시트 외부로 느껴지는 축축함을 현저히 개선시킬 수 있다. 또한 상기 고흡수성 수지 필름은 두께가 500 ㎛ 이하로 얇으므로, 흡수성 물품의 두께를 크게 증가시키지 않으면서도 상기와 같은 흡습 성능을 나타내어 흡수성 물품의 사용감을 현저히 향상시킬 수 있다.
액체 불투과성 배면 시트
상기 흡수성 물품의 액체 불투과성 배면 시트로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지를 방사하여 제조된 부직포를 사용할 수 있다. 상기 부직포의 제조법은 특별히 제한되지 않으며, 에어레이드, 써멀본드, 스펀레이스, 스펀본드, 멜트블로운, 스티치본드 등의 가공법에 의하여 제조된 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 액체 불투과성 배면 시트에 사용되는 부직포는 기공 크기가 20 내지 1000 ㎛, 50 내지 700 ㎛, 또는 10 내지 300 ㎛ 범위인 것을 사용할 수 있다. 직포 또는 부직포의 기공이 상기 범위를 만족할 때, 액체의 투과는 차단되고 수증기 및 공기의 투과는 가능하여, 우수한 착용감을 나타낼 수 있다.
상기 액체 불투과성 배면 시트의 평량은 특별히 제한되지 않으나, 약 10 내지 25 g/m2, 바람직하게는 약 12 내지 20 g/m2일 경우, 흡수 코어에 흡수된 배설물이 외부로 누출되지 않게 하면서, 촉감을 보다 더 향상시킬 수 있다.
상술한 액체 불투과성 배면 시트와 고흡수성 수지 필름은 흡수성 물품 제조 전 먼저 열접착 등의 방법으로 합지될 수 있다. 구체적으로, 고흡수성 수지 필름은 액체 불투과성 배면 시트의 일면에 합지될 수 있고, 합지체의 고흡수성 수지 필름 면 위로 통기성 방수 필름, 흡수체, 액체 투과성 상부 시트를 적층하여 흡수성 물품을 제조할 수 있다.
통기성 방수 필름
한편, 본 발명의 흡수성 물품은 액체 불투과성 배면 시트 상에, 방수능을 가지면서 공기의 흐름을 보다 원활히 하도록 하는 통기성 방수 필름을 포함한다.
상기 통기성 방수 필름은, 열가소성 중합체와 첨가제를 블렌드하여 수지 조성물을 제조하고, 주조 또는 팽창 필름 압출, 또는 다른 적합한 필름-형성 기술을 사용하여 성형하여 제조할 수 있다. 상기 수지 조성물은 예를 들어 열가소성 중합체 40~60％ 및 첨가제 40~60％의 조성을 가질 수 있다. 상기 첨가제는 산화방지제, 충진제 입자, 염료 등 목적하는 특성에 따라 다양한 성분일 수 있다.
일례로, 열가소성 중합체와 첨가제를 블렌드한 수지 조성물을 캐스팅하여 제조한 필름을 예열 공정, 신장 공정, 및 열 고정 공정의 3단계를 거쳐 단축으로 또는 이축으로 신장시켜, 통기성을 부여한 방수 필름을 제조할 수 있다.
상기 열가소성 중합체로는 극저밀도 폴리에틸렌 (VLDPE), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 폴리프로필렌, 에틸렌과 C3-C12 알파-올레핀의 공중합체, 프로필렌과 에틸렌 및(또는) C4-C12 알파-올레핀의 공중합체, 및 폴리프로필렌 주쇄 내의 어택틱 및 이소택틱 프로필렌 단위를 둘다 포함하는 프로필렌-기재 중합체를 포함한 가용성 폴리올레핀; 엘라스토머, 예를 들어 폴리우레탄, 코폴리에테르 에스테르, 폴리아미드 폴리에테르 블록 공중합체, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 코폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌), 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌, 스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-스티렌, 폴리스티렌/폴리(에틸렌-부틸렌)/폴리스티렌, 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌) 등과 같은 블록 공중합체 등이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 첨가제로는 탄산칼슘(CaCO3)과 같은 충진제가 사용될 수 있다. 탄산칼슘은 탄산이온과 칼슘이온이 반응하여 생성된 흰색 고체 물질로서, 고분자 수지에 의해 결합되면서 필름에 다수의 홀(hole)을 형성할 수 있다. 본 발명에서는 통기성 방수 필름의 제조 시 상기 탄산칼슘의 함량을 통기성 방수 필름 형성 조성물의 전제 중량을 기준으로 40 내지 45 중량% 범위로 조절하면서, 인장강도 및 투습도를 고려하여 필름의 연신비를 기계적 방향으로 2.5 내지 3.5 배 범위로 조절함으로써, 필름에 형성되는 홀(hole)의 크기를 조절하여, 흡수체에 흡수된 배설물이 외부로 누출되지 않으면서, 공기나 수증기가 배면시트를 통해 보다 원활하게 소통되도록 할 수 있다.
구체적으로, 탄산칼슘의 함량 및 필름의 연신비를 상술한 범위로 조절할 경우, 필름에 크기(직경)가 약 10 내지 90 ㎛, 바람직하게는 약 40 내지 60 ㎛ 범위인 홀을 형성할 수 있다. 이러한 홀의 크기는 100 ㎛ 이상인 물 입자의 크기보다는 작고, 약 0.001 ~ 0.01 ㎛ 정도인 증기의 크기보다는 크다. 따라서, 흡수체에 흡수된 배설물은 통기성 방수 필름으로 인해 외부로 누출되지 않으나, 기저귀 내부의 뜨거운 공기나 수증기는 통기성 방수 필름을 통해 외부로 용이하게 배출될 수 있다.
상기 통기성 방수 필름은 통기도(air permeability)가 2000 내지 5000 g/m2·24hr, 바람직하게는 3500 내지 4500 g/m2·24hr 범위일 수 있다. 상기 통기성 범위를 만족할 경우 습한 공기로 인해 피부 부작용이 발생되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 통기성 방수 필름의 평량은 특별히 제한되지 않으나, 약 15 내지 22 g/m2일 경우, 필름의 강도가 보다 향상되고, 필름의 통기도가 약 3500 내지 4500 g/m2·24hr 범위로 조절될 수 있기 때문에, 흡수 코어에 흡수된 배설물이 외부로 누출되지 않도록 차단하면서, 공기나 수증기가 배면 시트를 통해 원활하게 소통하여 착용자의 착용감을 보다 더 향상시킬 수 있다.
상술한 통기성 방수 필름과 고흡수성 수지 필름은 흡수성 물품 제조 전 먼저 열접착 등의 방법으로 합지될 수 있다. 일례로, 상기 고흡수성 수지 필름은 통기성 방수 필름의 일면에 합지된 것이고, 상기 합지된 고흡수성 수지 필름과 통기성 방수 필름의 통기도는 3000 g/m2·24hr 이상, 또는 3200 g/m2·24hr 이상이면서, 5000 g/m2·24hr 이하, 4500 g/m2·24hr 이하, 또는 4200 g/m2·24hr 이하일 수 있다. 상기 고흡수성 수지 필름은 상술한 바와 같이 흡습능이 우수한 동시에 높은 통기도를 타나내므로, 흡수성 물품의 통기성 저하 없이 흡습 성능을 부여할 수 있다.
흡수체
본 발명의 흡수성 물품에 사용되는 흡수체는 고흡수성 수지 입자의 집합체인 고흡수성 수지 분말 및 펄프를 포함한다.
상기 고흡수성 수지 분말은 통상 흡수성 물품에 흡수 성능 부여를 위하여 사용되는 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 고흡수성 수지는 예를 들어, 아크릴산염 중합체 가교물, 비닐알콜-아크릴산염 공중합체 가교물, 무수말레인산 그라프트 폴리비닐알콜 가교물, 아크릴산염-메타크릴산염 공중합체 가교물, 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체의 비누화물의 가교물, 전분-아크릴산염 그라프트 공중합체 가교물, 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체의 비누화 물의 가교물, 카르복시메틸셀룰로즈 가교물, 이소부틸렌-무수말레인산염 공중합체 가교물, 및 메틸렌옥사이드 중합체 가교물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는, 아크릴산염 중합체 가교물일 수 있다.
상기 고흡수성 수지 분말을 이루는 고흡수성 수지 입자의 크기는 100 내지 1,000 ㎛, 150 내지 800 ㎛, 또는 300 내지 600 ㎛일 수 있다. 고흡수성 수지 입자의 크기가 100 ㎛ 미만인 경우 체액을 흡수하여 팽윤된 고흡수성 수지 겔이 흡수성 물품 외부로 배출되거나, 겔 블로킹 현상을 일으켜 물성을 저해할 우려가 있고, 입자 크기가 1,000 ㎛를 초과할 경우 흡수성 물품의 슬림화가 어려운 문제가 있다.
상기 고흡수성 수지 분말은 흡수체 총 중량의 10 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 20 중량% 이상, 30 중량% 이상, 또는 40 중량% 이상이면서, 80 중량% 이하, 또는 60 중량% 이하의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 흡수체에 사용되는 펄프는 목재 펄프를 분쇄하여 형성된 셀룰로오스 솜털 펄프일 수 있다. 상기 펄프는 액체를 빠르게 흡수하며, 고흡수성 수지 입자를 서로 분리시켜 겔 점착도를 감소시키는 작용을 할 수 있다.
이와 같은 효과를 확보하기 위하여, 상기 펄프는 흡수체 총 중량의 10 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 20 중량% 이상, 또는 40 중량% 이상이면서, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하로 포함될 수 있다.
구체적으로, 상기 고흡수성 수지는 흡수 코어의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 약 30 내지 60 중량%일 수 있고, 상기 펄프의 함량은 흡수체의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 약 40 내지 70 중량%일 수 있다.
상기 흡수체는 고흡수성 수지 분말 및 펄프 외에, 선택적으로 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아마이드 섬유, 레이온 섬유, 폴리우레탄 섬유 등과 같은 합성 섬유를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 고흡수성 수지 분말과 펄프의 결속력을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 합성 섬유는 흡수체 총 중량의 20 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하로 사용될 수 있다.
상기 흡수체의 제조방법은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 고흡수성 수지 분말과 펄프, 선택적으로 합성 섬유를 균일하게 혼합하고, 이를 압착하여 성형한 다음, 티슈 등의 포장재로 압착물을 포장하여 제조할 수 있다.
액체 투과성 상부 시트
상기 액체 투과성 상부 시트로는 액체가 신속히 투과할 수 있도록 친수성을 가지면서, 촉감이 부드럽고 사용자의 피부에 자극을 가하지 않는 소재가 적합하게 사용될 수 있다.
상기 액체 투과성 상부 시트는 예를 들어 친수성 부직포, 개구 폴리에틸렌 필름 등의 개구성 필름, 또는 우레탄 폼 등의 발포 필름일 수 있고, 이들을 1 이상 적층하여 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 액체 투과성 상부 시트는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 레이온, 면, 솜 등의 합성 섬유 또는 천연 섬유를 이용하여 제조된 친수성 부직포일 수 있다. 부직포의 제조법은 특별히 제한되지 않으며, 에어레이, 써멀 본딩, 스펀레이스, 스펀본드, 멜트블로운, 스티치본드 등의 가공법에 의하여 제조된 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 액체 투과성 부직포의 섬유 굵기(섬도, fineness)는 특별히 한정되지 않으나, 섬유의 굵기가 약 1.5 내지 6 데니어(denier, d), 바람직하게는 약 1.5 내지 2 데니어(denier, d) 범위일 경우, 흡수용품의 착용시 피부 자극이 최소화되어 피부 부작용의 발생을 최소화할 수 있으면서, 순간 흡수 기능을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 섬유의 길이는 특별히 한정되지 않으나, 약 36 내지 39 ㎜일 경우, 부직포 제조시 카딩(carding) 공정의 작업성이 향상될 수 있으면서, 부직포 표면 균제도가 향상되어 착용자의 피부 마찰을 최소화할 수 있다.
이러한 섬유로 형성된 부직포의 평량은 특별히 제한되지 않으나, 약 15 내지 30 g/m2, 바람직하게는 약 15 내지 20 g/m2일 경우, 흡수력을 향상시키면서, 표면 감촉을 보다 부드럽게 할 수 있어 피부 부작용의 발생을 최소화시킬 수 있다.
흡수성 물품의 제조방법
본 발명의 흡수성 물품의 제조방법은 특별히 제한되지 않으며, 각 구성요소, 즉, 상기 액체 불투과성 배면 시트, 고흡수성 수지 필름, 통기성 방수 필름, 흡수체, 및 액체 투과성 상부 시트를 적절한 순서로 적층한 다음 엠보싱을 이용하여 고정하거나, 또는 상기 각 구성요소 사이를 핫멜트 접착제 등의 접착제를 이용하여 고정시키는 방식으로 제조할 수 있다.
예를 들어, 고흡수성 수지 필름을 통기성 방수 필름과 흡수체 사이에 개재시키는 경우, 액체 불투과성 배면 시트, 통기성 방수 필름, 고흡수성 수지 필름, 흡수체, 및 액체 투과성 상부 시트의 순서대로 적층한 다음, 접착제 또는 엠보싱으로 고정하여 흡수성 물품을 제조할 수 있다.
또는, 고흡수성 수지 필름을 액체 불투과성 배면 시트, 또는 통기성 방수 필름과 먼저 열 접착한 후, 이를 다른 구성요소와 적층하고 고정시키는 방법으로 흡수성 물품을 제조할 수 있다.
한편, 고흡수성 수지 필름이 액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이에 개재되는 경우, 고흡수성 수지 필름을 액체 불투과성 배면 시트의 일면에 먼저 합지한 다음, 고흡수성 수지 필름의 상면(액체 불투과성 배면 시트와 맞닿지 않는 면)에 통기성 필름을 적층하고, 흡수체, 액체 투과성 상부 시트를 적층한 다음 고정시켜 흡수성 물품을 제조할 수 있다.
또는, 고흡수성 수지 필름을 통기성 방수 필름의 일면 또는 양면에 먼저 합지하고, 이를 액체 불투과성 배면 시트 상에 올린 후, 흡수체, 액체 투과성 상부 시트를 적층하고 고정시켜 흡수성 물품을 제조할 수 있다.
상기 고흡수성 수지 필름과 액체 불투과성 배면 시트의 합지, 고흡수성 수지 필름과 통기성 방수 필름의 합지는 열접착을 통해 이루어질 수 있으며, 열접착시의 온도, 압력은 사용된 액체 불투과성 배면 시트, 통기성 방수 필름, 및 고흡수성 수지 필름의 성상에 따라 적절히 조절될 수 있다.
상기 흡수성 물품은 일회용 기저귀, 생리대, 또는 실금용 패드일 수 있다.
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.
[실시예]
<고흡수성 수지 필름의 제조>
실시예 1-1
아크릴산 55 g, 수산화칼륨(KOH) 45 중량% 용액 66.6 g, 및 물 55 g을 혼합하여 아크릴산의 70 몰%가 중화된 중화액을 준비하였다.
상기 중화액에 히드록시에틸셀룰로오스(HEC, Ashland사 Natrosol 250HR), 글리세린, 열중합 개시제로서 과황산나트륨, 광중합 개시제로서 Irgacure 819 를 첨가하여, 고형분 함량(TSC)이 54 중량%인 모노머 조성물을 제조하였다.
이때 HEC는 모노머 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여 0.45 중량부, 글리세린은 아크릴산 100 중량부에 대하여 40 중량부로 첨가하였고, 열중합 개시제는 모노머 조성물 총 중량에 대해 1000 ppm, 광중합 개시제는 80 ppm 첨가하였다.
상기 제조된 모노머 조성물의 25 ℃에서의 점도를 TOKI 사의 TV-22 점도계를 이용하여, spindle # 1, 회전속도 1 rpm으로 측정하였으며, 그 결과 모노머 조성물의 점도는 201 mPa·s로 확인되었다.
다음으로, 상기 모노머 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름의 일면에 코팅하여 20 ㎛ 두께의 모노머 조성물 필름(함수율 30 %)을 형성하였다. 상기 코팅에는 콤마코터를 이용하였으며, 어플리케이터 롤의 이동 속도는 0.5 m/min로 하였다.
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 20 ㎛로, 모노머 조성물과 비교하여 큰 변화가 없는 것으로 확인 되었으며, 함수율은 15 중량%였다.
다음으로, 상기 제조된 함수겔 중합체 필름을 80℃ 온도에서 5분 동안 건조하여, 함수율이 10 중량% 이고 두께가 17 ㎛인 고흡수성 수지 필름(SAP film)을 제조하였다.
상기 함수율은 고흡수성 수지 필름의 건조 전 중량(a) 및 건조 후 중량(b)으로부터 하기 식을 통해 계산하였다. 이때 고흡수성 수지 필름의 건조는, 상온(25 ℃)에서 150 ℃까지 5분에 걸쳐 온도를 상승시킨 뒤, 150 ℃에서 15분간 유지하는 방식으로 수행되었다.
함수율(%) = (a-b)/a*100
실시예 1-2
모노머 조성물 필름의 두께를 50 ㎛로 하고, 함수겔 중합체의 건조 온도를 80℃, 건조 시간을 10분으로 한 것을 제외하고, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 함수율 10 중량%, 두께 45 ㎛의 고흡수성 수지 필름을 제조하였다.
실시예 1-3
모노머 조성물 필름의 두께를 160 ㎛로 하고, 함수겔 중합체의 건조 온도를 90℃, 건조 시간을 10분으로 한 것을 제외하고, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 함수율 10 중량%, 두께 149 ㎛의 고흡수성 수지 필름을 제조하였다.
실시예 1-4
아크릴산 55 g, 수산화칼륨(KOH) 45 중량% 용액 66.6 g, 및 물 55 g을 혼합하여 아크릴산의 70 몰%가 중화된 중화액을 준비하였다.
상기 중화액에 내부가교제(폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), MW=400, Aldrich사), 발포제로 팽창된 미소구체 MFL110CAL(Matsumoto Yushi-Seiyaku, 평균입경 90-120 μm, 발포 온도 160-170 ℃), 히드록시에틸셀룰로오스(HEC, Ashland사 Natrosol 250HR), 글리세린, 열중합 개시제로서 과황산나트륨, 광중합 개시제로서 Irgacure 819 를 첨가하여, 고형분 함량(TSC)이 40 중량%인 모노머 조성물을 제조하였다.
이때, 발포제는 모노머 조성물 100 중량부에 대하여 1 중량부, HEC는 모노머 조성물의 고형분 100 중량부에 대하여 0.45 중량부, 글리세린은 아크릴산 100 중량부에 대하여 40 중량부로 첨가하였고, 열중합 개시제는 모노머 조성물 총 중량에 대해 1000 ppm, 광중합 개시제는 80 ppm 첨가하였다.
상기 제조된 모노머 조성물의 25 ℃에서의 점도를, TOKI 사의 TV-22 점도계를 이용하여, spindle # 1, 회전속도 1 rpm으로 측정하였으며, 그 결과 모노머 조성물의 점도는 211 mPa·s로 확인되었다.
다음으로, 상기 모노머 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름의 일면에 코팅하여 160 ㎛ 두께의 모노머 조성물 필름(함수율 30 %)을 형성하였다. 상기 코팅에는 콤마코터를 이용하였으며, 어플리케이터 롤의 이동 속도는 0.5 m/min로 하였다.
그런 다음, 상기 모노머 조성물 필름에 370 mJ/cm2의 자외선을 조사하여 중합을 실시해, 함수겔상 중합체 필름을 형성하였다. 이때, 모노머 조성물 필름에 MD 방향으로 60 N/m의 장력을 가하여 연신하며 중합반응을 진행하였다.
다음으로, 상기 제조된 함수겔상 중합체를 90℃ 온도에서 10분 동안 건조하여, 함수율이 10 중량% 이고 두께가 153 ㎛인 고흡수성 수지 필름(SAP film)을 제조하였다.
<흡수성 물품의 제조>
비교예 1
(1) 액체 불투과성 배면 시트의 제조
폴리프로필렌을 고온으로 방사하여 폴리프로필렌 섬유가 적층된 웹(web)을 형성한 후, 일정 패턴의 엠보 돌기가 형성된 캘린더 롤(calendar roll)을 통해 상기 웹을 접합하면서 표면에 일정 패턴의 엠보싱이 형성된 액체 불투과성 배면 시트(부직포, 기공 크기 약 40 내지 60 ㎛, 평량 12 g/m2)를 제조하였다.
(2) 통기성 방수 필름의 제조
50 ~ 55 중량%의 폴리에틸렌, 40 ~ 45 중량%의 탄산칼슘, 1 ~ 1.5 중량%의 분산제, 1 ~ 1.5 중량%의 산화방지제, 2 ~ 3 중량%의 조색제를 혼합하여 방수 필름 형성 조성물을 얻었다.
상기 방수 필름 형성 조성물을 feed hopper를 통해 압출기에 공급하여 용융시켰다. 용융된 조성물을 압출기 내에서 혼련시킨 후, T-다이를 통해 필름 형태로 압출 성형한 후 냉각시킨 다음, 상기 필름을 연신 가능한 온도로 가열하여 필름의 연신비가 기계적 방향으로 2.5 ~ 3.5배가 되도록 필름을 연신하고, 서서히 냉각시킨 후, 일정한 폭 및 길이로 절단하여 17 g/m2 평량의 통기성 방수 필름(통기도 4400 g/m2·24hr)을 얻었다.
(3) 흡수체의 제조
8 중량%의 살리실산, 61 중량%의 폴리에틸렌 글리콜, 및 31 중량%의 세틸 알코올을 혼합하여 소취 조성물을 제조하였다. 이후, 그라비아 코팅장치를 이용하여 상기 소취 조성물을 기초 중량 30 g/m2인 면 스펀레이스로 제조된 통기 접합 부직포 시트의 표면에 코팅하였다. 이후, 소취 조성물로 코팅된 통기 접합 부직포 시트를 열풍 건조 챔버 내로 통과시켜 수분을 증발시켜 소취 조성물로 표면 처리된 코어 랩 시트를 제조하였다.
평량 50 g/m2의 솜털 펄프(fluff pulp) 40 중량%를, 입경이 250 내지 600 ㎛인 폴리아크릴산염계 고흡수성 수지 분말(평균 입경 400 ㎛, CRC: 34 g/g, 0.3psi AUP: 28 g/g) 60 중량%와 혼합한 다음, 이 혼합물을 상기 제조된 코어 랩 시트로 감싸 3.0 mm 두께의 흡수체를 제조하였다.
(4) 액체 투과성 상부 시트의 제조
액체 투과성 상부 시트로는 15 g/m2, 0.1 mm 두께의 스펀본드 부직포를 사용하였다. 액체 투과성 상부 시트는 소변 등의 액체가 빠짐없이 상층 흡수체에 확산하도록 상층 흡수체의 신체측 표면을 완전하게 덮을 수 있는 형상으로 제조하였다.
(5) 흡수성 물품의 제조
상기 제조된 액체 불투과성 배면 시트의 일면에 통기성 방수 필름을 합지시켰다. 그 다음, 통기성 방수 필름 위에 상기 흡수체 및 상기 액체 투과성 상부 시트를 차례로 적층시킨 후, 이들을 접착하여 흡수성 물품(일회용 기저귀)을 제조하였다.
실시예 2-1
액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이에 상기 실시예 1-1에서 제조한 고흡수성 수지 필름을 추가로 적층한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다.
실시예 2-2
액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이에 상기 실시예 1-2에서 제조한 고흡수성 수지 필름을 추가로 적층한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다.
실시예 2-3
액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이에 상기 실시예 1-3에서 제조한 고흡수성 수지 필름을 추가로 적층한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다.
실시예 2-4
통기성 방수 필름과 흡수체 사이에 상기 실시예 1-4에서 제조한 고흡수성 수지 필름을 추가로 적층한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다.
실시예 2-5
통기성 방수 필름과 흡수체 사이에 상기 실시예 1-1에서 제조한 고흡수성 수지 필름을 추가로 적층한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다
실시예 2-6
통기성 방수 필름과 흡수체 사이에 상기 실시예 1-2에서 제조한 고흡수성 수지 필름을 추가로 적층한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다.
실시예 2-7
통기성 방수 필름과 흡수체 사이에 상기 실시예 1-3에서 제조한 고흡수성 수지 필름을 추가로 적층한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다.
비교예 2
액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이에 고흡수성 수지 필름 대신 52 ㎛ 두께의 고흡수성 섬유(SAP fiber, Luquafleece® SAF-52, Basf사)를 적층한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다.
비교예 3
액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이에 고흡수성 수지 필름 대신 112 ㎛ 두께의 고흡수성 섬유(SAP fiber, Luquafleece® SAF-112, Basf사)를 적층한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다.
비교예 4
액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이에 고흡수성 수지 필름 대신 1.0 mm 두께의 흡수체 (솜털펄프 40중량%, 고흡수성 수지 60중량%)를 적층한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 흡수성 물품을 제조하였다.
<실험예 1: 고흡수성 수지 필름의 물성 평가>
(1) 흡습량
고흡수성 수지 필름을 15 cm x 24 cm로 재단하고, 이의 한쪽 면에 알루미늄 테이프를 붙여 단습시켜, 흡습 성능 분석용 시편을 제조하였다. 상기 시편을 이용하여, KS F 2611:2019 표준에 따라 하기 방법으로 고흡수성 수지의 흡습량을 측정하였다.
1) 항온항습기 내부를 25℃, 상대습도 50%로 유지시켜 12시간 동안 양생하여 초기 질량(W1)을 측정한다.
2) 항온항습기 내부를 25℃, 상대습도 75%로 유지시켜 12시간 동안 흡습시킨 다음 질량(W2)을 측정한다.
3) 하기 식에 따라 흡습량을 계산한다.
흡습량(g/m2) = (W2-W1)/0.036
(2) 인장강도
고흡수성 수지 필름을 20 mm x 60 mm 크기의 직사각형 형태로 절단면이 매끈하도록 재단하여 시편을 준비하고, 인장강도 측정기기(TAXTplus, Stable Micro Systems社)의 초기 grip 간격을 20 mm로 한 다음 상기 시편을 장착하였다. 시편을 초당 0.5 mm의 속도로 인장하여 시편의 파단이 발생한 시점의 Force(N)를 측정하고 그 값을 시편의 단면적(mm2)으로 나누어 인장강도(MPa)를 구하였다.
<실험예 2: 흡수성 물품의 물성 평가>
(1) 외부 축축함 평가
습도: 50 %, 온도: 38.7 ℃의 챔버 안에서, 유리판 위에 상기 각 실시예 및 비교예에서 제조한 흡수성 물품을 올리고, 37 ℃의 생리식염수(0.9% NaCl 수용액) 350 ml를 흡수성 물품의 액체 투과성 상부 시트상에 주입하였다.
30분 후, 유리판에 증기가 맺혔는지 여부를 확인하여, 증기가 맺힌 경우 외부 축축함 있음(O), 증기가 맺히지 않은 경우 외부 축축함 없음(X)으로 평가하였다.
(2) 수증기 배리어성 투과도
상기 각 실시예 및 비교예에서 제조한 25cm*10cm 면적의 흡수성 물품에 1000ml의 증류수를 주입하여 흡수시켰다. 이후, 증류수를 흡수한 흡수성 물품을 항온·항습기(습도: 50 %, 온도: 38.7 ℃)에 12시간 동안 넣어두었다. 이후, 흡수성 물품의 면적 대비 무게 증가에 따른 수증기 배리어성 투과도(g/m2·12hr)를 하기 식으로 계산하였다.
수증기 배리어성 투과도(g/m2·12hr) = (W2-W1)/T
(상기 계산식에서,
W1은 항온 항습 처리 전, 증류수를 흡수한 흡수성 물품의 면적당 중량(g/m2)이고,
W2는 항온 항습 처리 후, 흡수성 물품의 면적당 중량(g/m2)이고,
T는 항온 항습 처리 시간으로, 12 hr이다.)
(3) 통기도
통기도 측정용 시편은, 통기성 방수 필름(평량 17 g/m2, 통기도 4400 g/m2·24hr, 두께 25㎛)의 일면에, 각 실시예 및 비교예에서 액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이, 또는 통기성 방수 필름과 흡수체 사이에 적용된 고흡수성 수지 필름, SAP fiber, 또는 흡수체를 130 ℃, 20 kgf/cm로 열접착하여 제조하였다.
150mm(MD)×150mm(CD)의 시편을 채취하여, JIS L 1096에 준한 프라지르 통기도 측정기(Frazir Type Air Permeability Tester)에 의해 행했다. n=5의 평균값을 측정값으로 했다.
SAP film SAP film 두께(㎛) SAP film 흡습능(g/m2) SAP film
인장강도
(MPa)		 외부 축축함 평가 수증기 배리어성 투과도 (g/m2 .12hrs) 통기도 (g/m2.24hrs)
비교예 1 (불포함) - O 48 4400
실시예 2-1 실시예 1-1 17 13.9 9.9 X 36 4200
실시예 2-2 실시예 1-2 45 25.7 23.8 X 32 4000
실시예 2-3 실시예 1-3 149 77.3 25.8 X 29 3200
실시예 2-4 실시예 1-4 153 81.7 22.0 X 38 3900
실시예 2-5 실시예 1-1 17 13.9 9.9 X 37 4200
실시예 2-6 실시예 1-2 45 25.7 23.8 X 33 4000
실시예 2-7 실시예 1-3 149 77.3 25.8 X 29 3200
비교예 2 (SAP fiber, 52 ㎛) - O 45 4200
비교예 3 (SAP fiber, 112 ㎛) - O 46 4100
비교예 4 (흡수체, 1 mm) - X 5 1220
실험결과, 실시예 1-1 내지 1-4는 우수한 흡습능 및 인장강도를 나타내는 것으로 확인되었다. 또한 실시예 2-1 내지 2-7의 흡수성 물품은 액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이, 혹은 통기성 방수 필름과 흡수체 사이에 개재되는 고흡수성 수지 필름으로 인하여 비교예 1에 비해 외부 축축함이 현저히 개선되면서도, 통기도는 저해되지 않음을 확인할 수 있었다.
또, 기저귀를 실사용할 경우의 사용감 평가를 위하여, 모의 착용 시험(37 ℃의 생리식염수를 기저귀의 액체 투과성 상부 시트상에 주입하고, 36.5 ℃에서 5 분간 방치한 후, 배면 시트의 촉감을 확인)을 수행한 결과, 실시예 2-1 내지 2-7의 기저귀는 비교예 1의 기저귀보다 더 따뜻하고 건조한 감촉을 나타내었다.
그러나 고흡수성 수지 필름 대신에 고흡수성 섬유를 사용한 경우, 통기도는 우수하게 유지되나 투습도가 열위하여 외부 축축함 개선 효과를 확보할 수 없었다. 또한, 고흡수성 수지 필름 대신 흡수체를 적용한 경우, 외부 축축함은 개선되었으나, 통기도가 크게 저하됨을 확인할 수 있었다.
[부호의 설명]
1, 2, 3, 4: 흡수성 물품
11: 액체 불투과성 배면 시트
12: 통기성 방수 필름
13: 흡수체
14: 액체 투과성 상부 시트
20: 고흡수성 수지 필름

Claims (10)

  1. 두께가 500 ㎛이하이고,
    KS F 2611 표준에 따라 측정된 흡습능이 10 내지 100 g/m2인 고흡수성 수지 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    두께가 10 내지 200 ㎛인 고흡수성 수지 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    함수율이 1 내지 15%이고, 인장강도가 5 내지 50 MPa인 고흡수성 수지 필름.
  4. 액체 불투과성 배면 시트; 통기성 방수 필름; 고흡수성 수지 분말 및 펄프를 포함하는 흡수체; 및 액체 투과성 상부 시트를 포함하는 흡수성 물품으로서,
    상기 액체 불투과성 배면 시트와 통기성 방수 필름 사이, 및/또는 통기성 방수 필름과 흡수체 사이에 제1항의 고흡수성 수지 필름을 포함하는 흡수성 물품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고흡수성 수지 필름은 상기 액체 불투과성 배면 시트의 일면; 및/또는 상기 통기성 방수 필름의 일면 또는 양면에 합지된 것인, 흡수성 물품.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고흡수성 수지 필름은 상기 통기성 방수 필름의 일면에 합지된 것이고,
    상기 합지된 고흡수성 수지 필름과 통기성 방수 필름의 통기도는 3000 내지 5000 g/m2·24hr인, 흡수성 물품.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 액체 불투과성 배면 시트는 기공 크기가 20 내지 1000 ㎛인 부직포인, 흡수성 물품.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 통기성 방수 필름은 통기도가 2000 내지 5000 g/m2·24hr인, 흡수성 물품.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 흡수체는 고흡수성 수지 분말을 10 내지 90 중량%로 포함하는, 흡수성 물품.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 액체 투과성 상부 시트는 평량이 15 내지 30 g/m2인, 흡수성 물품.
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