WO2023121125A1 - 고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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WO2023121125A1
WO2023121125A1 PCT/KR2022/020322 KR2022020322W WO2023121125A1 WO 2023121125 A1 WO2023121125 A1 WO 2023121125A1 KR 2022020322 W KR2022020322 W KR 2022020322W WO 2023121125 A1 WO2023121125 A1 WO 2023121125A1
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superabsorbent polymer
polymer
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민지홍
김준규
최형삼
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주식회사 엘지화학
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    • C08J2333/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
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    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321—Phosphates
    • C08K2003/328—Phosphates of heavy metals

Definitions

  • the present invention is to provide a superabsorbent polymer composition having deodorizing or deodorizing power and a method for preparing the same.
  • the present invention provides the following superabsorbent polymer composition:
  • An acrylic acid-based monomer having an acidic group at least partially neutralized is formed on a base resin including a crosslinked polymer crosslinked with an internal crosslinking agent and a surface of the base resin, and the crosslinked polymer is additionally crosslinked through a surface crosslinking agent.
  • step 1 forming a water-containing gel polymer by cross-linking polymerization of acrylic acid-based monomers having at least partially neutralized acidic groups in the presence of an internal cross-linking agent and a polymerization initiator (step 1);
  • step 2 preparing a base resin containing a crosslinked polymer obtained by drying and pulverizing the water-containing gel polymer (step 2);
  • step 3 preparing a mixture by mixing the surface crosslinking liquid with the base resin (step 3);
  • step 5 mixing an aqueous solution containing a sulfur-containing amino acid and a metal iodide salt with the superabsorbent polymer (step 5);
  • super absorbent polymer means the super absorbent polymer itself, depending on the context, or commercialized polymers through additional processes, such as surface crosslinking, fine powder reassembly, drying, grinding, classification, etc. It can be used to cover everything that has been put into a state suitable for.
  • a superabsorbent polymer composition is provided.
  • an acrylic acid-based monomer having an acidic group at least partially neutralized is formed on a base resin including a crosslinked polymer obtained by crosslinking polymerization with an internal crosslinking agent, and formed on the surface of the base resin, and the crosslinked polymer is a surface crosslinking agent.
  • the acrylic acid-based monomer may be any monomer commonly used in the preparation of super absorbent polymers. Specifically, the acrylic acid-based monomer may be a compound represented by Formula 1 below:
  • 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 may be neutralized.
  • those obtained by partially neutralizing the monomers with alkali substances such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonium hydroxide may be used.
  • the degree of neutralization of the 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 vary depending on the final physical properties, but if the degree of neutralization is too high, neutralized monomers may be precipitated, making it difficult for the polymerization to proceed smoothly. It can exhibit properties like elastic rubber that are difficult to handle.
  • crosslinking agent is for internal crosslinking of the water-containing gel polymer, and may be used separately from a “surface crosslinking agent” to be described later.
  • the internal cross-linking agent any compound may be used as long as it enables introduction of cross-linking during polymerization of the acrylic acid-based monomer.
  • the internal crosslinking agent is N,N'-methylenebisacrylamide, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, (meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, butanedioldi(meth)acrylate, butylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, hexanedioldi (meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, glycerin tri
  • the internal crosslinking agent may be added at a concentration of 0.001 to 1% by weight, or 0.01 to 0.8% by weight, or 0.1 to 0.7% by weight based on the monomer composition. That is, if the concentration of the internal crosslinking agent is too low, the absorption rate of the resin may be lowered and the gel strength may be weakened, which is not preferable. Conversely, when the concentration of the internal crosslinking agent is too high, the absorbency of the resin is lowered, which may be undesirable as an absorbent.
  • additives such as a thickener, a plasticizer, a storage stabilizer, and an antioxidant may be further included in the base resin, if necessary.
  • a polyhydric alcohol compound as the surface cross-linking agent in order to improve the properties of the resulting superabsorbent polymer; epoxy compounds; polyamine compounds; haloepoxy compounds; condensation products of haloepoxy compounds; oxazoline compounds; mono-, di- or polyoxazolidinone compounds; cyclic urea compounds; polyvalent metal salts; And at least one selected from the group consisting of alkylene carbonate compounds may be used.
  • the amount of the surface crosslinking agent added may be appropriately selected depending on the type of the surface crosslinking agent added or reaction conditions, but is usually about 0.001 to about 5 parts by weight, preferably about 0.01 to about 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer. 3 parts by weight, more preferably from about 0.05 to about 2 parts by weight may be used.
  • the surface crosslinking agent may further include a thickening agent.
  • a thickening agent By additionally crosslinking the surface of the base resin powder in the presence of a thickener, deterioration in physical properties can be minimized even after pulverization.
  • at least one selected from polysaccharides and hydroxy-containing polymers may be used as the thickener.
  • a gum-based thickener and a cellulose-based thickener may be used as the polysaccharide.
  • Specific examples of the gum-based thickener include xanthan gum, arabic gum, karaya gum, tragacanth gum, ghatti gum, and guar gum.
  • the metal iodide salt is a form in which at least one selected from the group consisting of CuI, NaI and KI and I 2 are dissolved in water.
  • Metal iodide salts like sulfur-containing amino acids, can also be added to superabsorbent polymers to impart deodorizing properties.
  • R 2 to R 5 are substituted or unsubstituted C 1-30 alkyl, C 1-30 alkoxy group, C 6-30 aryl, or at least one selected from the group consisting of N, O and S It may be a C 5-30 heteroaryl containing.
  • a water-containing gel polymer by cross-linking and polymerizing acrylic acid-based monomers having at least partially neutralized acidic groups in the presence of an internal cross-linking agent and a polymerization initiator; Preparing a base resin including a crosslinked polymer by grinding and drying the water-containing gel polymer; preparing a mixture by mixing a surface crosslinking liquid with the base resin; heat-treating the mixture to prepare a superabsorbent polymer having a surface crosslinking layer formed on the surface of the base resin; and mixing an aqueous solution containing a sulfur-containing amino acid and a metal iodide salt with the superabsorbent polymer.
  • the manufacturing method of the superabsorbent polymer largely includes preparing a water-containing gel polymer by polymerizing an acrylic acid-based monomer, and pulverizing the polymer.
  • a method of crosslinking the surface of the prepared super absorbent polymer has been used.
  • Step 1 is a step of preparing a water-containing gel polymer, and specifically, is a step of forming a water-containing gel polymer by crosslinking polymerization of a monomer composition containing an acrylic acid-based monomer having at least a partially neutralized acidic group.
  • 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 degree of neutralization of the 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 vary depending on the final physical properties, but if the degree of neutralization is too high, neutralized monomers may be precipitated, making it difficult for the polymerization to proceed smoothly. It can exhibit properties like elastic rubber that are difficult to handle.
  • the polymerizable quaternary ammonium salt may be setethyldimonium bromide, myristyl betaine, and octenidine hydrochloride (octenidine HCl).
  • the polymerizable antibacterial monomer is 0.5 parts by weight or more, 1 part by weight or more, 1.5 parts by weight or more, or 1.8 parts by weight or more and 5 parts by weight or less, 4 parts by weight or less, 3 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the acrylic acid monomer. or 2 parts by weight or less.
  • the polymerizable antibacterial monomer may not be included, but in order to obtain the antibacterial effect, the effect cannot be obtained by mixing too little of the polymerizable antibacterial monomer.
  • too much polymerizable antibacterial monomer is included, there may be a problem in that water retention and absorption capacity required as a superabsorbent polymer are lowered.
  • the monomer composition may include a polymerization initiator generally used in the preparation of super absorbent polymers.
  • photopolymerization initiator examples include, for example, benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxyl alkylketone, phenyl glyoxylate, benzyldimethyl ketal ( At least one compound selected from the group consisting of benzyl dimethyl ketal), acyl phosphine and alpha-aminoketone may be used.
  • acylphosphine commercially available lucirin TPO, that is, 2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide (2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide) can be used.
  • More various photopolymerization initiators are disclosed on page 115 of "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Applications (Elsevier, 2007)", a book by Reinhold Schwalm, and may be referred to.
  • thermal polymerization initiator at least one compound selected from the group consisting of a persulfate-based initiator, an azo-based initiator, hydrogen peroxide, and ascorbic acid may be used.
  • persulfate-based initiators include sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), and ammonium persulfate (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) and the like.
  • the metal iodide salt is a form in which at least one selected from the group consisting of CuI, NaI and KI and I 2 are dissolved in water.
  • Metal iodide salts like sulfur-containing amino acids, can also be added to superabsorbent polymers to impart deodorizing properties.
  • the water-containing gel polymer was transferred to a meat chopper and cut into 2 mm to 10 mm. At this time, the water content of the cut hydrogel polymer was 47% by weight. Subsequently, the hydrogel polymer was dried in a hot air dryer at 170° C. for 30 minutes, and the dried hydrogel polymer was pulverized with a pin mill grinder. Subsequently, a base resin was prepared by classifying a polymer having a particle size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m using a sieve.
  • the water-containing gel polymer was transferred to a meat chopper and cut into 2 mm to 10 mm. At this time, the water content of the cut hydrogel polymer was 47% by weight. Subsequently, the hydrogel polymer was dried in a hot air dryer at 170° C. for 30 minutes, and the dried hydrogel polymer was pulverized with a pin mill grinder. Subsequently, a base resin was prepared by classifying a polymer having a particle size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m using a sieve.
  • a surface crosslinking solution (2.5 parts by weight of water, 0.1 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether (EX-810), 0.1 part by weight of aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S ) 0.1 part by weight and 0.1 part by weight of silica (Aerosil A200) were evenly mixed, and then a surface crosslinking reaction was performed at 140° C. for 30 minutes. After the surface treatment was completed, the superabsorbent polymer having a particle diameter in the range of 150 to 850 ⁇ m was obtained by classification using a sieve.
  • EX-810 ethylene glycol diglycidyl ether
  • Al-S aluminum sulfate 18 hydrate
  • silica silica
  • a surface crosslinking solution (2.5 parts by weight of water, 0.1 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether (EX-810), 0.1 part by weight of aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S ) 0.1 part by weight and 0.1 part by weight of silica (Aerosil A200) were evenly mixed, and then a surface crosslinking reaction was performed at 140° C. for 30 minutes. After the surface treatment was completed, it was classified using a sieve to obtain a superabsorbent polymer having a particle diameter in the range of 150 to 850 ⁇ m.
  • the water-containing gel polymer was transferred to a meat chopper and cut into 2 mm to 10 mm. At this time, the water content of the cut hydrogel polymer was 47% by weight. Subsequently, the hydrogel polymer was dried in a hot air dryer at 170° C. for 30 minutes, and the dried hydrogel polymer was pulverized with a pin mill grinder. Subsequently, a base resin was prepared by classifying a polymer having a particle size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m using a sieve.
  • a surface crosslinking solution (2.5 parts by weight of water, 0.1 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether (EX-810), 18 parts by weight of aluminum sulfate 18 hydrate; After evenly mixing 0.1 parts by weight of Al-S) and 0.1 parts by weight of silica (Aerosil A200), a surface crosslinking reaction was performed at 140° C. for 30 minutes. After the surface treatment was completed, the superabsorbent polymer having a particle diameter in the range of 150 to 850 ⁇ m was obtained by classification using a sieve.
  • EX-810 ethylene glycol diglycidyl ether
  • silica silica
  • the water-containing gel polymer was transferred to a meat chopper and cut into 2 mm to 10 mm. At this time, the water content of the cut hydrogel polymer was 47% by weight. Subsequently, the hydrogel polymer was dried in a hot air dryer at 170° C. for 30 minutes, and the dried hydrogel polymer was pulverized with a pin mill grinder. Subsequently, a base resin was prepared by classifying a polymer having a particle size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m using a sieve.
  • a surface crosslinking solution (2.5 parts by weight of water, 0.1 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether (EX-810), 0.1 part by weight of aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S ) 0.1 parts by weight, 0.1 parts by weight of silica (Aerosil A200)) and tannin solution were evenly mixed, and a surface crosslinking reaction was performed at 140° C. for 30 minutes.
  • the tannin solution was an aqueous solution and had a solid content of 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the solution.
  • the tannin solution was mixed with 0.05 parts by weight of solid content based on 100 parts by weight of the base resin.
  • the water-containing gel polymer was transferred to a meat chopper and cut into 2 mm to 10 mm. At this time, the water content of the cut hydrogel polymer was 47% by weight. Subsequently, the hydrogel polymer was dried in a hot air dryer at 170° C. for 30 minutes, and the dried hydrogel polymer was pulverized with a pin mill grinder. Subsequently, a base resin was prepared by classifying a polymer having a particle size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m using a sieve.
  • cysteine was mixed at 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the base resin and CuI was mixed at 0.02 part by weight based on 100 parts by weight of the base resin. Afterwards, a drying step was performed at 80° C. for 25 minutes.
  • cysteine 13 wt% of cysteine
  • CuI aqueous solution of CuI 1 wt% of CuI
  • cysteine was mixed at 0.15 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin
  • CuI was mixed at 0.01 part by weight based on 100 parts by weight of the base resin.
  • a drying step was performed at 80° C. for 25 minutes.
  • a surface crosslinking solution (2.5 parts by weight of water, 0.1 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether (EX-810), 0.1 part by weight of aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S ) 0.1 part by weight and 0.1 part by weight of silica (Aerosil A200) were evenly mixed, and then a surface crosslinking reaction was performed at 140° C. for 30 minutes. After the surface treatment was completed, the superabsorbent polymer having a particle diameter in the range of 150 to 850 ⁇ m was obtained by classification using a sieve. The content of the superabsorbent polymer having an average particle size of less than 150 ⁇ m was less than 2%.
  • UV irradiation device After the monomer aqueous solution composition was introduced into the supply unit of a polymerization reactor equipped with a continuously moving conveyor belt, ultraviolet rays were irradiated with a UV irradiation device while maintaining the polymerization ambient temperature at 80° C. (irradiation amount: 10 mW/cm 2 ), 2 A water-containing gel polymer was prepared by UV polymerization for 10 minutes.
  • the water-containing gel polymer was transferred to a meat chopper and cut into 2 mm to 10 mm. At this time, the water content of the cut hydrogel polymer was 47% by weight. Subsequently, the hydrogel polymer was dried in a hot air dryer at 170° C. for 30 minutes, and the dried hydrogel polymer was pulverized with a pin mill grinder. Subsequently, a base resin was prepared by classifying a polymer having a particle size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m using a sieve.
  • the water-containing gel polymer was transferred to a meat chopper and cut into 2 mm to 10 mm. At this time, the water content of the cut hydrogel polymer was 47% by weight. Subsequently, the hydrogel polymer was dried in a hot air dryer at 170° C. for 30 minutes, and the dried hydrogel polymer was pulverized with a pin mill grinder. Subsequently, a base resin was prepared by classifying a polymer having a particle size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m using a sieve.
  • UV irradiation device After the monomer aqueous solution composition was introduced into the supply unit of a polymerization reactor equipped with a continuously moving conveyor belt, ultraviolet rays were irradiated with a UV irradiation device while maintaining the polymerization ambient temperature at 80° C. (irradiation amount: 10 mW/cm 2 ), 2 A water-containing gel polymer was prepared by UV polymerization for 10 minutes.
  • the water-containing gel polymer was transferred to a meat chopper and cut into 2 mm to 10 mm. At this time, the water content of the cut hydrogel polymer was 47% by weight. Subsequently, the hydrogel polymer was dried in a hot air dryer at 170° C. for 30 minutes, and the dried hydrogel polymer was pulverized with a pin mill. Subsequently, a base resin was prepared by classifying a polymer having a particle size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m using a sieve.
  • zirconium phosphate was mixed with the base resin powder before surface crosslinking.
  • Zirconium phosphate was mixed to 2.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin powder.
  • a surface crosslinking solution (2.5 parts by weight of water, 0.1 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether (EX-810), 0.1 part by weight of aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S ) 0.1 parts by weight, 0.1 parts by weight of silica (Aerosil A200)) and tannin solution were evenly mixed, and a surface crosslinking reaction was performed at 140° C. for 30 minutes.
  • the tannin solution was an aqueous solution and had a solid content of 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the solution. At this time, the tannin solution was mixed with 0.05 parts by weight of solid content based on 100 parts by weight of the base resin.
  • the superabsorbent polymer having a particle diameter in the range of 150 to 850 ⁇ m was obtained by classification using a sieve.

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Abstract

본 발명에 따른 고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조 방법은, 소취 물질 조합 및 혼합비를 제어하여 고흡수성 수지에 혼합함으로써 고흡수성 수지의 물성 저하를 최소화하면서 우수한 소취력을 가진다는 특징이 있다.

Description

고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조 방법
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 12월 20일자 한국 특허 출원 제10-2021-0182480호 및 2022년 12월 9일자 한국 특허 출원 제10-2022-0171681호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원들의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 소취력 및 방취력 있는 고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다. 상기와 같은 고흡수성 수지는 생리용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 어린이용 종이기저귀 등 위생용품 외에 원예용 토양 보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품 유통 분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다.
가장 많은 경우에, 이러한 고흡수성 수지는 기저귀나 생리대 등 위생재 분야에서 널리 사용되고 있다. 이러한 위생재 내에서, 상기 고흡수성 수지는 펄프 내에 퍼진 상태로 포함되는 것이 일반적이다. 그런데, 최근 들어서는, 보다 얇은 두께의 기저귀 등 위생재를 제공하기 위한 노력이 계속되고 있으며, 그 일환으로서 펄프의 함량이 감소되거나, 더 나아가 펄프가 전혀 사용되지 않는 소위 펄프리스(pulpless) 기저귀 등의 개발이 적극적으로 진행되고 있다.
이와 같이, 펄프의 함량이 감소되거나, 펄프가 사용되지 않은 위생재의 경우, 상대적으로 고흡수성 수지가 높은 비율로 포함되며, 이러한 고흡수성 수지 입자들이 위생재 내에 불가피하게 다층으로 포함된다. 이렇게 다층으로 포함되는 전체적인 고흡수성 수지 입자들이 보다 효율적으로 소변 등의 액체를 흡수하기 위해서는, 상기 고흡수성 수지가 기본적으로 높은 흡수 성능 및 흡수 속도를 나타낼 필요가 있다. 뿐만 아니라, 외부의 압력에도 흡수된 액체가 빠져나오지 않아야 하며, 이에 더하여 액체를 흡수하여 팽윤된 상태에서도 원래의 형태를 잘 유지하기 위한 통액성(permeability)도 필요하다.
이에, 고흡수성 수지의 기본적인 흡수력 및 보수력을 개선하기 위하여 표면 가교를 하는 등 많은 연구가 이루어지고 있다.
다만, 고흡수성 수지는 위생재에 사용될 수 있고, 이 경우 사람 및 애완동물의 배설물과 같은 흡수된 액체의 악취로 인하여 사용감 저하의 문제가 있을 수 있다. 이에, 고흡수성 수지의 기본적 물성인 흡수력 및 보수력 뿐만 아니라 악취 억제에 대한 수요가 점차 증가하고 있다. 따라서, 소취력을 가지는 고흡수성 수지 제조가 필요한 실정이다.
본 발명은, 소취력 또는 방취력을 가지는 고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은 소취 물질 조합 및 혼합비를 제어하여 혼합함으로써 고흡수성 수지의 물성 저하를 최소화하면서 우수한 소취력을 가지는 고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기의 고흡수성 수지 조성물을 제공한다:
적어도 일부가 중화된 산성기를 가지는 아크릴산계 단량체가 내부 가교제와 가교 중합된 가교 중합체를 포함하는 베이스 수지, 및 상기 베이스 수지 표면에 형성되어 있고, 상기 가교 중합체가 표면 가교제를 매개로 추가 가교되어 있는 표면 가교층을 포함하는 고흡수성 수지; 및
황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염을 포함한다.
또한 본 발명은 하기의 고흡수성 수지 조성물의 제조방법을 제공한다:
내부 가교제 및 중합 개시제의 존재 하에, 적어도 일부가 중화된 산성기를 가지는 아크릴산계 단량체를 가교 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계 (단계 1);
상기 함수겔 중합체를 건조 및 분쇄한 가교 중합체를 포함하는 베이스 수지를 제조하는 단계 (단계 2);
상기 베이스 수지에 표면 가교액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 (단계 3);
상기 혼합물을 열처리하여 상기 베이스 수지의 표면 상에 표면 가교층이 형성된 고흡수성 수지를 제조하는 단계 (단계 4); 및
상기 고흡수성 수지에 황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염을 포함하는 수용액을 혼합하는 단계 (단계 5);
를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 고흡수성 수지에 최적 비율의 소취 물질을 적용함으로써 우수한 소취력을 가지는 고흡수성 수지 조성물 및 제조방법을 제공하는데 특징이 있다.
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.
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.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따라 고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
그에 앞서, 본 명세서에 사용되는 전문 용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
참고로, 본 명세서에서 “고흡수성 수지”는 문맥에 따라 고흡수성 수지 중합체 자체를 의미하거나, 또는 중합체에 대하여 추가의 공정 예를 들어 표면 가교, 미분 재조립, 건조, 분쇄, 분급 등을 거쳐 제품화에 적합한 상태로 한 것을 모두 포괄하는 것으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 명세서에서 “베이스 수지” 또는 “베이스 수지 분말”은 아크릴산계 단량체가 중합된 중합체를 건조 및 분쇄하여 입자(particle) 또는 파우더(powder) 형태로 만든 것으로, 후술하는 표면 개질 또는 표면 가교 단계를 수행하지 않은 상태의 중합체를 의미한다.
(고흡수성 수지 조성물)
본 발명의 일 구현예에 따르면, 고흡수성 수지 조성물이 제공된다.
상기 고흡수성 수지 조성물은, 적어도 일부가 중화된 산성기를 가지는 아크릴산계 단량체가 내부 가교제와 가교 중합된 가교 중합체를 포함하는 베이스 수지, 및 상기 베이스 수지의 표면에 형성되어 있고, 상기 가교 중합체가 표면 가교제를 매개로 추가 가교되어 있는 표면 가교층을 포함하는 고흡수성 수지; 및 황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염을 포함한다.
상기 아크릴산계 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 통상적으로 사용되는 임의의 단량체일 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴산계 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[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 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
상기 아크릴산계 단량체는 산성기를 가지며, 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 단량체를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알칼리 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다.
이때, 상기 단량체의 중화도는 40 내지 95 몰%, 또는 40 내지 80 몰%, 또는 45 내지 75 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 달라질 수 있지만, 중화도가 지나치게 높으면 중화된 단량체가 석출되어 중합이 원활하게 진행되기 어려울 수 있으며, 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 고분자의 흡수력이 크게 떨어질 뿐만 아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 아크릴산계 단량체의 중합에 의한 수지의 물성을 향상시키기 위하여 가교제("내부 가교제")의 존재 하에 수행된다. 상기 가교제는 함수겔 중합체를 내부 가교시키기 위한 것으로서, 후술할 "표면 가교제"와 별개로 사용될 수 있다.
상기 내부 가교제로는 상기 아크릴산계 단량체의 중합시 가교 결합의 도입을 가능케 하는 것이라면 어떠한 화합물도 사용 가능하다. 비제한적인 예로, 상기 내부 가교제는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 부탄다이올다이(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥산다이올다이(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리알릴아민, 알릴 (메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 또는 에틸렌카보네이트와 같은 다관능성 가교제가 단독 사용 또는 2 이상 병용될 수 있다.
이러한 내부 가교제는 상기 단량체 조성물에 대하여 0.001 내지 1 중량%, 혹은 0.01 내지 0.8 중량%, 혹은 0.1 내지 0.7 중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 즉, 상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 낮을 경우 수지의 흡수 속도가 낮아지고 겔 강도가 약해질 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 높을 경우 수지의 흡수력이 낮아져 흡수체로서 바람직하지 않게 될 수 있다.
이 밖에도, 상기 베이스 수지에는 필요에 따라 증점제, 가소제, 보존 안정제, 산화 방지제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
상기 표면 가교층은 표면 가교제를 매개로 가교 중합체가 추가 가교된 것으로, 이때 표면 가교제는 고흡수성 수지 표면 가교에 일반적으로 사용되는 표면 가교제로서 중합체가 가지는 관능기와 반응 가능한 화합물이면 되고 특별한 제한은 없다.
바람직하게는 생성되는 고흡수성 수지의 특성을 향상시키기 위해, 상기 표면 가교제로 다가 알콜 화합물; 에폭시 화합물; 폴리아민 화합물; 할로에폭시 화합물; 할로에폭시 화합물의 축합 산물; 옥사졸린 화합물류; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물; 환상 우레아 화합물; 다가 금속염; 및 알킬렌 카보네이트 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.
구체적으로, 다가 알콜 화합물의 예로는 모노-, 디-, 트리-, 테트라- 또는 폴리에틸렌 글리콜, 모노프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 디프로필렌 글리콜, 2,3,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 폴리프로필렌 글리콜, 글리세롤, 폴리글리세롤, 2-부텐-1,4-디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 및 1,2-사이클로헥산디메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 에폭시 화합물로는 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 및 글리시돌 등을 사용할 수 있으며, 폴리아민 화합물류로는 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 폴리에틸렌이민 및 폴리아미드폴리아민로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.
그리고 할로에폭시 화합물로는 에피클로로히드린, 에피브로모히드린 및 α-메틸에피클로로히드린을 사용할 수 있다. 한편, 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물로는 예를 들어 2-옥사졸리디논 등을 사용할 수 있다.
그리고, 알킬렌 카보네이트 화합물로는 에틸렌 카보네이트 등을 사용할 수 있다. 이들을 각각 단독으로 사용하거나 서로 조합하여 사용할 수도 있다. 한편, 표면 가교 공정의 효율을 높이기 위해, 이들 표면 가교제 중에서 1 종 이상의 탄소수 2 내지 10의 다가 알코올 화합물류를 1 종 이상 포함하여 사용할 수 있다.
상기 첨가되는 표면 가교제의 함량은 구체적으로 추가되는 표면 가교제의 종류나 반응 조건에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 통상 중합체 100 중량부에 대해, 약 0.001 내지 약 5 중량부, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 3 중량부, 더욱 바람직하게는 약 0.05 내지 약 2 중량부를 사용할 수 있다.
표면 가교제의 함량이 지나치게 적으면, 표면 가교 반응이 거의 일어나지 않으며, 중합체 100 중량부에 대해, 5 중량부를 초과하는 경우, 과도한 표면 가교 반응의 진행으로 인해 흡수능력 및 물성의 저하 현상이 발생할 수 있다.
한편, 상기 표면 가교제는 무기물질을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 무기 물질로 실리카(silica), 클레이(clay), 알루미나, 실리카-알루미나 복합재, 티타니아, 아연산화물 및 알루미늄 설페이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 무기 물질을 사용할 수 있다. 상기 무기 물질은 분말 형태 또는 액상 형태로 사용할 수 있으며, 특히 알루미나 분말, 실리카-알루미나 분말, 티타니아 분말, 또는 나노 실리카 용액으로 사용할 수 있다. 또한, 상기 무기 물질은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 약 1 중량부의 함량으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 표면 가교제는 증점제를 추가로 포함할 수 있다. 이렇게 증점제 존재 하에 베이스 수지 분말의 표면을 추가로 가교하면 분쇄 후에도 물성 저하를 최소화할 수 있다. 구체적으로, 상기 증점제로는 다당류 및 히드록시 함유 고분자 중 선택된 1 종 이상이 사용될 수 있다. 상기 다당류로는 검 계열 증점제와 셀룰로오스 계열 증점제 등이 사용될 수 있다. 상기 검 계열 증점제의 구체적인 예로는, 잔탄 검(xanthan gum), 아라빅 검(arabic gum), 카라야 검(karaya gum), 트래거캔스 검(tragacanth gum), 가티 검(ghatti gum), 구아 검(guar gum), 로커스트 빈 검(locust bean gum) 및 사일리움 씨드 검(psyllium seed gum) 등을 들 수 있고, 상기 셀룰로오스 계열 증점제의 구체적인 예로는, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시메틸프로필셀룰로오스, 히드록시에틸히드록시프로필셀룰로오스, 에틸히드록시에틸셀룰로오스 및 메틸히드록시프로필셀룰로오스 등을 들 수 있다. 한편, 상기 히드록시 함유 고분자의 구체적인 예로는 폴리에틸렌글리콜 및 폴리비닐알코올 등을 들 수 있다.
상기 황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 각각 0.1 내지 1.5 중량부 및 0.001 내지 0.05 중량부로 포함될 수 있다. 황 함유 아미노산은 고흡수성 수지에 첨가되어 소취 특성을 부여할 수 있다. 구체적으로 황 함유 아미노산은 시스테인, 시스틴 및 메티오닌으로 이루어진 군 중에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 황 함유 아미노산은 시스테인 또는 메티오닌을 포함할 수 있다.
요오드화 금속염은 CuI, NaI 및 KI로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상과 I2가 함께 물에 용해된 형태이다. 요오드화 금속염 역시 황 함유 아미노산과 마찬가지로 고흡수성 수지에 첨가되어 소취 특성을 부여할 수 있다.
황 함유 아미노산은 악취물질과 화학적으로 반응하는 방식으로 악취 물질을 포집할 수 있다. 악취물질은 분자량이 대체로 작으며, 황 함유 아미노산과 반응하여 악취가 감소되거나 없는 물질이 되어 악취를 효과적으로 제거할 수 있다. 특히 황 함유 아미노산은 알데하이드 및 케톤류 화합물 악취 저감에 효과적이다.
요오드화 금속염은 악취 물질을 산화시켜 악취를 제거하는 방식으로, 악취물질 대부분에 작용하여 전반적으로 효과가 있다.
상기 황 함유 아미노산은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다. 구체적으로 황 함유 아미노산은 0.1 중량부 이상, 0.13 중량부 이상, 또는 0.15 중량부 이상 및 1.5 중량부 이하, 1.2 중량부 이하, 1.0 중량부 이하, 0.8 중량부 이하, 0.6 중량부 이하, 0.5 중량부 이하, 0.4 중량부 이하, 0.3 중량부 이하, 또는 0.2 중량부 이하로 포함될 수 있다.
상기 요오드화 금속염은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.001 내지 0.05 중량부로 포함될 수 있다. 구체적으로 요오드화 금속염은 0.001 중량부 이상, 0.005 중량부 이상, 0.01 중량부 이상, 0.015 중량부 이상 또는 0.02 중량부 이상 및 0.05 중량부 이하, 0.04 중량부 이하, 0.03 중량부 이하, 또는 0.025 중량부 이하로 포함될 수 있다.
상기 황 함유 아미노산이 너무 적게 포함되는 경우에는 소취 특성이 구현되지 않을 수 있고, 너무 많이 포함되는 경우에는 고흡수성 수지의 고유 물성이 저하되고 불완전한 용해로 인한 공정상의 문제가 있을 수 있다.
또한, 요오드화 금속염이 너무 적게 포함되는 경우에도 소취 특성이 제대로 구현되지 않을 수 있고, 너무 많이 포함되는 경우에는 고흡수성 수지의 고유 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 공정 상에서 용액으로 공급되어 무거리가 증가되어 오히려 소취력이 감소되는 문제가 있을 수 있다.
상기 황 함유 아미노산과 요오드화 금속염은 물을 용매로 하는 수용액 상태로 고흡수성 수지에 혼합되며, 혼합되어 물리적으로 고흡수성 수지에 함입된 상태로 고흡수성 수지에 존재한다. 상기 요오드화 금속염 용액은 고형분 농도 1% 이하의 용액일 수 있다.
또한, 상기 베이스 수지는 단량체로서 중합성 항균 단량체를 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하로 더 포함하여 고흡수성 수지에 소취 특성과 함께 항균 특성을 부여할 수 있다. 상기 중합성 항균 단량체는 하기 화학식 2로 나타나는 중합성 4급 암모늄염 형태일 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2022020322-appb-img-000001
상기 화학식 2에서 R2 내지 R5는 치환 또는 비치환된 C1-30 알킬, C1-30 알콕시기, C6-30 아릴 또는 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C5-30 헤테로아릴일 수 있다.
구체적으로 상기 중합성 4급 암모늄염은 세트에틸디모늄 브로마이드(cetethyldimonium bromide), 미리스틸베타인(myristyl betaine), 및 옥테니딘 염산염(octenidine HCl)으로 이루어진 군중에 1 종 이상일 수 있다.
또한 상기 중합성 항균 단량체는 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 이상, 1 중량부 이상, 1.5 중량부 이상 또는 1.8 중량부 이상 및 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3 중량부 이하, 또는 2 중량부 이하로 포함될 수 있다. 항균 효과를 목적으로 하지 않는 경우에는 중합성 항균 단량체를 포함하지 않을 수 있으나, 항균 효과를 얻기 위하여는 중합성 항균 단량체를 너무 적게 혼합하여서는 효과를 얻을 수 없다. 반면 중합성 항균 단량체를 너무 많이 포함하는 경우에는, 고흡수성 수지로서 갖추어야 하는 보수능, 흡수능이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 지르코늄 포스페이트를 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 5.0 중량부 이하로 더 포함할 수 있다. 이때 지르코늄 포스페이트는 베이스 수지의 건조 및 분쇄 단계에서 선건식으로 혼합될 수 있다. 즉, 지르코늄 포스페이트는 표면 가교 이전 베이스 수지에 고형분 상태로 건식 물리적 방식으로 혼합될 수 있다. 지르코늄 포스페이트는 악취 물질을 물리적으로 흡착시킬 수 있는 물질이다. 이에, 베이스 수지 분말에 지르코늄 포스페이트를 더 혼합함으로써, 추가적인 소취효과를 얻을 수 있다.
이때, 지르코늄 포스페이트는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 5.0 중량부 이하로 포함될 수 있다. 지르코늄 포스페이트는 추가적인 소취력 증가를 위한 것으로 포함되지 않을 수 있나, 포함되는 경우에는 구체적으로, 0.5 중량부 이상, 0.8 중량부 이상, 1.0 중량부 이상, 1.3 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 또는 1.8 중량부 이상 및 5.0 중량부 이하, 4.0 중량부 이하, 3.0 중량부 이하 또는 2.0 중량부 이하로 포함될 수 있다. 지르코늄 포스페이트가 너무 적게 혼합되는 경우에는 이를 통한 소취효과가 미미한 문제가 있고, 너무 많이 포함하게 되면, 표면 가교가 잘 이루어지지 않아 가압하 흡수능 등이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 표면 가교층은 탄닌 고형분을 더 포함할 수 있다. 탄닌은 알데히드 계열 등의 휘발성 악취 물질과 화학적으로 결합하여 고흡수성 수지에 소취력을 부여할 수 있다.
탄닌 고형분은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 이하로 포함될 수 있다. 탄닌은 고흡수성 수지에 추가적인 소취 특성을 부여하기 위한 것이므로 포함되지 않을 수 있으나, 포함되는 경우에는 구체적으로 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.005 중량부 이상, 0.015 중량부 이상, 또는 0.025 중량부 이상 및 0.05 중량부 이하, 0.04 중량부 이하 또는 0.03 중량부 이하일 수 있다. 탄닌이 너무 적게 혼합되는 경우에는 이를 통한 소취효과가 미미한 문제가 있고, 너무 많이 포함하게 되면, 흡수능, 가압하 흡수능 등이 저하되는 등 고흡수성 수지의 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
(고흡수성 수지 조성물의 제조방법)
본 발명의 일 구현예에 따르면, 고흡수성 수지 조성물의 제조방법이 제공된다.
상기 고흡수성 수지 조성물의 제조방법은,
내부 가교제 및 중합 개시제의 존재 하에, 적어도 일부가 중화된 산성기를 가지는 아크릴산계 단량체를 가교 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; 상기 함수겔 중합체를 분쇄 및 건조한 가교 중합체를 포함하는 베이스 수지를 제조하는 단계; 상기 베이스 수지에 표면 가교액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 열처리하여 상기 베이스 수지의 표면 상에 표면 가교층이 형성된 고흡수성 수지를 제조하는 단계; 및 상기 고흡수성 수지에 황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염을 포함하는 수용액을 혼합하는 단계;를 포함한다.
고흡수성 수지의 제조 방법은, 크게 아크릴산계 단량체를 중합하여 함수겔 중합체를 제조하는 단계와, 이를 분쇄하는 단계를 포함한다. 또한, 고흡수성 수지의 각종 물성을 개선하기 위하여, 제조된 고흡수성 수지의 표면을 가교하는 방법이 사용되고 있다.
본 발명은 상기 표면 가교된 고흡수성 수지에 소취 물질을 혼합하여 소취 특성을 가지는 고흡수성 수지 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
이하 각 단계 별로 본 발명을 상세히 설명한다.
(단계 1)
상기 단계 1은, 함수겔 중합체를 제조하는 단계로서, 구체적으로, 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 아크릴산계 단량체를 포함하는 단량체 조성물을 가교 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계이다.
상기 아크릴산계 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 통상적으로 사용되는 임의의 단량체일 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴산계 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[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 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
상기 아크릴산계 단량체는 산성기를 가지며, 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 단량체를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알칼리 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다.
이때, 상기 단량체의 중화도는 40 내지 95 몰%, 또는 40 내지 80 몰%, 또는 45 내지 75 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 달라질 수 있지만, 중화도가 지나치게 높으면 중화된 단량체가 석출되어 중합이 원활하게 진행되기 어려울 수 있으며, 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 고분자의 흡수력이 크게 떨어질 뿐만 아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낼 수 있다.
또한 본 발명은 고흡수성 수지에 소취 특성과 함께 항균 특성을 부여하기 위하여, 중합성 항균 단량체를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 중합성 항균 단량체는 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하로 포함될 수 있다. 상기 중합성 항균 단량체는 하기 화학식 2로 나타나는 중합성 4급 암모늄염 형태일 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2022020322-appb-img-000002
상기 화학식 2에서 R2 내지 R5는 치환 또는 비치환된 C1-30 알킬, C1-30 알콕시기, C6-30 아릴 또는 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 C5-30 헤테로아릴일 수 있다.
구체적으로 상기 중합성 4급 암모늄염은 세트에틸디모늄 브로마이드(cetethyldimonium bromide), 미리스틸베타인(myristyl betaine), 및 옥테니딘 염산염(octenidine HCl)일 수 있다.
또한 상기 중합성 항균 단량체는 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 이상, 1 중량부 이상, 1.5 중량부 이상 또는 1.8 중량부 이상 및 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3 중량부 이하, 또는 2 중량부 이하로 포함될 수 있다. 항균 효과를 목적으로 하지 않는 경우에는 중합성 항균 단량체를 포함하지 않을 수 있으나, 항균 효과를 얻기 위하여는 중합성 항균 단량체를 너무 적게 혼합하여서는 효과를 얻을 수 없다. 반면 중합성 항균 단량체를 너무 많이 포함하는 경우에는, 고흡수성 수지로서 갖추어야 하는 보수능, 흡수능이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 단량체 조성물에는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 중합 개시제가 포함될 수 있다.
상기 중합 개시제로는 중합 방법에 따라 열 중합 개시제 또는 광 중합 개시제 등이 사용될 수 있다. 다만, 광 중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 열 중합 개시제가 추가로 포함될 수 있다.
상기 광 중합 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(a-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이 사용될 수 있다. 그 중 아실포스핀의 구체 예로서, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)가 사용될 수 있다. 보다 다양한 광 중합 개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier, 2007)"의 115 페이지에 개시되어 있으며, 이를 참조할 수 있다.
상기 열 중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소, 및 아스코르빈산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물이 사용될 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate; (NH4)2S2O8) 등을 예로 들 수 있다. 또한, 아조(Azo)계 개시제로는 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)) 등을 예로 들 수 있다. 보다 다양한 열 중합 개시제에 대해서는 Odian 저서인 "Principle of Polymerization(Wiley, 1981)"의 203 페이지에 개시되어 있으며, 이를 참조할 수 있다.
이러한 중합 개시제는 상기 단량체 조성물에 대하여 0.001 내지 1 중량%, 혹은 0.005 내지 0.1 중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 즉, 상기 중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고 최종 제품에 잔존 모노머가 다량으로 추출될 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 중합 개시제의 농도가 지나치게 높을 경우 네트워크를 이루는 고분자 체인이 짧아져 수가용 성분의 함량이 높아지고 가압 흡수능이 낮아지는 등 수지의 물성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
한편, 상기 단량체 조성물의 중합은 상기 아크릴산계 단량체의 중합에 의한 수지의 물성을 향상시키기 위하여 가교제("내부 가교제")의 존재 하에 수행된다. 상기 가교제는 함수겔 중합체를 내부 가교시키기 위한 것으로서, 후술할 "표면 가교제"와 별개로 사용될 수 있다.
상기 내부 가교제로는 상기 아크릴산계 단량체의 중합시 가교 결합의 도입을 가능케 하는 것이라면 어떠한 화합물도 사용 가능하다. 비제한적인 예로, 상기 내부 가교제는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 부탄다이올다이(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥산다이올다이(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리알릴아민, 알릴 (메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 또는 에틸렌카보네이트와 같은 다관능성 가교제가 단독 사용 또는 2 이상 병용될 수 있다.
이러한 내부 가교제는 상기 단량체 조성물에 대하여 0.001 내지 1 중량%, 혹은 0.01 내지 0.8 중량%, 혹은 0.1 내지 0.7 중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 즉, 상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 낮을 경우 수지의 흡수 속도가 낮아지고 겔 강도가 약해질 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 높을 경우 수지의 흡수력이 낮아져 흡수체로서 바람직하지 않게 될 수 있다.
또한, 상기 단량체 조성물의 가교 중합은 흡수 속도의 향상 필요성 및 정도에 따라, 발포제의 존재 하에 수행될 수 있다. 이러한 발포제는 상기 가교 중합 반응 과정에서 분해되어 기체를 발생시키고, 이에 따라 함수겔 중합체 내에 기공을 형성할 수 있다. 그 결과, 이러한 발포제의 추가 사용시 고흡수성 수지 내에 보다 발달된 다공성 구조가 형성되어, 고흡수성 수지의 흡수 속도가 더욱 향상될 수 있다.
비제한적인 예로, 상기 발포제는 소디움 바이카보네이트(sodium bicarbonate), 소디움 카보네이트(sodium carbonate), 포타슘 바이카보네이트(potassium bicarbonate), 포타슘 카보네이트(potassium carbonate), 칼슘 바이카보네이트(calcium bicarbonate), 칼슘 카보네이트(calcium bicarbonate), 마그네슘 바이카보네이트(magnesium bicarbonate), 마그네슘 카보네이트(magnesium carbonate), 아조다이카본아미드(azodicarbonamide, ADCA), 다이니트로소 펜타메틸렌 테트라민(dinitroso pentamethylene tetramine, DPT), p,p'-옥시비스(벤젠술포닐 하이드라지드)(p,p'-oxybis(benzenesulfonyl hydrazide), OBSH), p-톨루엔술포닐 하이드라지드(p-toluenesulfonyl hydrazide, TSH), 수크로스 스테아레이트(sucrose stearate), 수크로스 팔미테이트(sucrose palmitate), 및 수크로스 라우레이트(sucrose laurate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 발포제는 상기 단량체 조성물에 1000 내지 4000 ppmw의 함량으로 존재할 수 있으며, 보다 구체적으로, 1000 ppm 이상, 혹은 1100 ppmw 이상, 혹은 1200 ppmw 이상; 그리고 4000 ppmw 이하, 혹은 3500 ppmw 이하, 혹은 3000 ppmw 이하의 함량으로 존재할 수 있다.
이 밖에도, 상기 단량체 조성물에는 필요에 따라 증점제, 가소제, 보존 안정제, 산화 방지제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
그리고, 이러한 단량체 조성물은 전술한 아크릴산계 단량체, 중합 개시제, 내부 가교제, 발포제 등의 원료 물질이 용매에 용해된 용액의 형태로 준비될 수 있다.
이때 사용 가능한 용매로는 전술한 원료 물질들을 용해시킬 수 있는 것이라면 그 구성의 한정 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매로는 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 자일렌, 부티로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트, N,N-디메틸아세트아미드, 또는 이들의 혼합물 등 사용될 수 있다.
상기 단량체 조성물의 중합을 통한 함수겔 중합체의 형성은 통상적인 중합 방법으로 수행될 수 있으며, 그 공정은 특별히 한정되지 않는다.
비제한적인 예로, 상기 중합 방법은 중합 에너지원의 종류에 따라 크게 열 중합과 광 중합으로 나뉘는데, 상기 열 중합을 진행하는 경우에는 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있으며, 광 중합을 진행하는 경우에는 이동 가능한 컨베이어 벨트가 구비된 반응기에서 진행될 수 있다.
일 예로, 교반축이 구비된 니더와 같은 반응기에 상기 단량체 조성물을 투입하고, 여기에 열풍을 공급하거나 반응기를 가열하여 열 중합함으로써 함수겔 중합체를 얻을 수 있다. 이때, 반응기에 구비된 교반축의 형태에 따라 반응기 배출구로 배출되는 함수겔 중합체는 수 밀리미터 내지 수 센티미터의 입자로 얻어질 수 있다. 구체적으로, 얻어지는 함수겔 중합체는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도 등에 따라 다양한 형태로 얻어질 수 있는데, 통상 (중량 평균) 입경이 2 내지 50 mm인 함수겔 중합체가 얻어질 수 있다.
그리고, 다른 일 예로, 이동 가능한 컨베이어 벨트가 구비된 반응기에서 상기 단량체 조성물에 대한 광 중합을 진행하는 경우에는 시트 형태의 함수겔 중합체가 얻어질 수 있다. 이때 상기 시트의 두께는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도에 따라 달라질 수 있는데, 시트 전체가 고르게 중합될 수 있도록 하면서도 생산 속도 등을 확보하기 위하여, 통상적으로 0.5 내지 10 cm의 두께로 조절되는 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 형성되는 함수겔 중합체는 40 내지 80 중량%의 함수율을 나타낼 수 있다. 여기서, 함수율은 함수겔 중합체의 전체 중량에서 수분이 차지하는 중량으로서, 함수겔 중합체의 중량에서 건조 상태의 중합체의 중량을 뺀 값일 수 있다. 구체적으로, 적외선 가열을 통해 중합체의 온도를 올려 건조하는 과정에서 중합체 중의 수분 증발에 따른 무게 감소분을 측정하여 계산된 값으로 정의될 수 있다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 180℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180℃에서 유지하는 방식으로 총 건조 시간은 온도 상승 단계 5분을 포함하여 20분으로 설정될 수 있다.
(단계 2)
본 발명의 단계 2는, 앞서 단계 1에서 제조한 함수겔 중합체를 건조, 분쇄 및 분급하여 베이스 수지 분말을 형성하는 단계이다.
구체적으로 함수겔 중합체의 건조 효율을 높일 뿐만 아니라 고흡수성 수지의 형태(morphology)에 영향을 주어, 흡수 속도를 포함한 고흡수성 수지의 다양한 물성에 영향을 줄 수 있으며, 특히 고흡수성 수지의 흡수 속도를 향상시키기 위하여, 본 발명에서는 함수겔 중합체를 건조하기 전에 조분쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이하 건조 후의 분쇄와 구분하기 위하여, 건조 전 분쇄에 대하여 본 명세서에서 편의상 '조분쇄'라는 용어를 사용한다.
상기 분쇄를 위하여 사용되는 분쇄기는 구성의 한정은 없으나, 구체적으로, 수직형 절단기(Vertical pulverizer), 터보 커터(Turbo cutter), 터보 글라인더(Turbo grinder), 회전 절단식 분쇄기(Rotary cutter mill), 절단식 분쇄기(Cutter mill), 원판 분쇄기(Disc mill), 조각 파쇄기(Shred crusher), 파쇄기(Crusher), 초퍼(chopper) 및 원판식 절단기(Disc cutter)로 이루어진 분쇄 기기 군에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있으나, 상술한 예에 한정되지는 않는다.
이때 조분쇄 단계는 함수겔 중합체의 입경이 약 2 mm 내지 약 10 mm로 되도록 분쇄할 수 있다. 입경이 2 mm 미만으로 분쇄하는 것은 함수겔 중합체의 높은 함수율로 인해 기술적으로 용이하지 않으며, 또한 분쇄된 입자 간에 서로 응집되는 현상이 나타날 수도 있다. 한편, 입경이 10 mm 초과로 분쇄하는 경우, 추후 이루어지는 건조 단계의 효율 증대 효과가 미미할 수 있다.
상기 건조는 120 내지 250℃, 140 내지 200℃, 또는 150 내지 190℃의 온도 하에서 수행될 수 있다. 이때, 상기 건조 온도는 건조를 위해 공급되는 열 매체의 온도 또는 건조 공정에서 열 매체 및 중합체를 포함하는 건조 반응기 내부의 온도로 정의될 수 있다. 건조 온도가 낮아 건조 시간이 길어질 경우 공정 효율성이 저하되므로, 이를 방지하기 위하여 건조 온도는 120℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 건조 온도가 필요 이상으로 높을 경우 함수겔 중합체의 표면이 과하게 건조되어 후속 공정인 분쇄 단계에서 미분 발생이 많아질 수 있고, 최종 수지의 물성이 저하될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 건조 온도는 250℃ 이하인 것이 바람직하다.
이때, 상기 건조 단계에서의 건조 시간은 특별히 제한되지 않으나, 공정 효율 및 수지의 물성 등을 고려하여, 상기 건조 온도 하에서 20 분 내지 90 분으로 조절될 수 있다.
상기 건조는 통상의 매체를 이용하여 이루어질 수 있는데, 예를 들어, 상기 분쇄된 함수겔 중합체에 대한 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법을 통해 수행될 수 있다.
그리고, 이러한 건조는 건조된 중합체가 0.1 내지 10 중량%의 함수율을 갖도록 수행되는 것이 바람직하다. 즉, 건조된 중합체의 함수율이 0.1 중량% 미만인 경우 과도한 건조로 인한 제조 원가의 상승 및 가교 중합체의 분해(degradation)가 일어날 수 있어 바람직하지 않다. 그리고, 건조된 중합체의 함수율이 10 중량%를 초과할 경우 후속 공정에서 불량이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
이어서, 상기 건조된 함수겔 중합체를 분쇄할 수 있다. 이는 베이스 수지 분말 및 고흡수성 수지의 표면적을 최적화하기 위한 단계이다. 상기 분쇄는, 분쇄된 중합체의 입경이 150 내지 850 ㎛가 되도록 수행될 수 있다.
이때 사용할 수 있는 분쇄기로는 핀 밀(pin mill), 해머 밀(hammer mill), 스크류 밀(screw mill), 롤 밀(roll mill), 디스크 밀(disc mill), 조그 밀(jog mill) 등 통상의 것이 사용될 수 있다.
또한, 최종 제품화되는 고흡수성 수지의 물성을 관리하기 위하여, 상기 분쇄 단계를 통해 얻어지는 중합체 입자에서 150 내지 850 ㎛의 입경을 갖는 입자를 선택적으로 분급하는 단계를 수행한다.
이상의 분급 단계까지 거쳐 베이스 수지 분말을 얻을 수 있다. 이러한 베이스 수지 분말은 150 내지 850 ㎛의 입경을 가질 수 있으며, 150 ㎛ 미만의 입경을 갖는 미분을 2 중량% 이하, 혹은 1 중량% 이하로 포함할 수 있다.
또한, 건조 및 분쇄하여 베이스 수지 분말을 수득한 이후에, 지르코늄 포스페이트를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 지르코늄 포스페이트는 선건식으로 혼합될 수 있다. 즉, 지르코늄 포스페이트는 표면 가교 이전 베이스 수지에 고형분으로서 건식 물리적 방식으로 혼합될 수 있다. 지르코늄 포스페이트는 악취 물질을 물리적으로 흡착시킬 수 있는 물질이다. 이에, 베이스 수지 분말에 지르코늄 포스페이트를 더 혼합함으로써, 추가적인 소취효과를 얻을 수 있다.
이때, 지르코늄 포스페이트는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 5.0 중량부 이하로 포함될 수 있다. 지르코늄 포스페이트는 추가적인 소취력 증가를 위한 것으로 포함되지 않을 수 있나, 포함되는 경우에는 구체적으로, 0.5 중량부 이상, 0.8 중량부 이상, 1.0 중량부 이상, 1.3 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 또는 1.8 중량부 이상 및 5.0 중량부 이하, 4.0 중량부 이하, 3.0 중량부 이하 또는 2.0 중량부 이하로 포함될 수 있다. 지르코늄 포스페이트가 너무 적게 혼합되는 경우에는 이를 통한 소취효과가 미미한 문제가 있고, 너무 많이 포함하게 되면, 표면 가교가 잘 이루어지지 않아 가압하 흡수능 등이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
(단계 3)
본 발명의 단계 3은, 상기 단계 2에서 제조한 베이스 수지 분말에 표면 가교액을 혼합하는 단계이다.
단계 3에서 사용하는 표면 가교액은 표면 가교제를 포함하고, 표면 가교제는 고흡수성 수지 표면 가교에 일반적으로 사용되는 표면 가교제로서 중합체가 가지는 관능기와 반응 가능한 화합물이면 되고 특별한 제한은 없다.
바람직하게는 생성되는 고흡수성 수지의 특성을 향상시키기 위해, 상기 표면 가교제로 다가 알콜 화합물; 에폭시 화합물; 폴리아민 화합물; 할로에폭시 화합물; 할로에폭시 화합물의 축합 산물; 옥사졸린 화합물류; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물; 환상 우레아 화합물; 다가 금속염; 및 알킬렌 카보네이트 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.
구체적으로, 다가 알콜 화합물의 예로는 모노-, 디-, 트리-, 테트라- 또는 폴리에틸렌 글리콜, 모노프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 디프로필렌 글리콜, 2,3,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 폴리프로필렌 글리콜, 글리세롤, 폴리글리세롤, 2-부텐-1,4-디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 및 1,2-사이클로헥산디메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 에폭시 화합물로는 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 및 글리시돌 등을 사용할 수 있으며, 폴리아민 화합물류로는 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 폴리에틸렌이민 및 폴리아미드폴리아민로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.
그리고 할로에폭시 화합물로는 에피클로로히드린, 에피브로모히드린 및 α-메틸에피클로로히드린을 사용할 수 있다. 한편, 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물로는 예를 들어 2-옥사졸리디논 등을 사용할 수 있다.
그리고, 알킬렌 카보네이트 화합물로는 에틸렌 카보네이트 등을 사용할 수 있다. 이들을 각각 단독으로 사용하거나 서로 조합하여 사용할 수도 있다. 한편, 표면 가교 공정의 효율을 높이기 위해, 이들 표면 가교제 중에서 1 종 이상의 탄소수 2 내지 10의 다가 알코올 화합물류를 1 종 이상 포함하여 사용할 수 있다.
상기 첨가되는 표면 가교제의 함량은 구체적으로 추가되는 표면 가교제의 종류나 반응 조건에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 통상 중합체 100 중량부에 대해, 약 0.001 내지 약 5 중량부, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 3 중량부, 더욱 바람직하게는 약 0.05 내지 약 2 중량부를 사용할 수 있다.
표면 가교제의 함량이 지나치게 적으면, 표면 가교 반응이 거의 일어나지 않으며, 중합체 100 중량부에 대해, 5 중량부를 초과하는 경우, 과도한 표면 가교 반응의 진행으로 인해 흡수능력 및 물성의 저하 현상이 발생할 수 있다.
한편, 상기 표면 가교액은 무기물질을 추가로 포함하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 수행할 수도 있다. 이러한 무기 물질로 실리카(silica), 클레이(clay), 알루미나, 실리카-알루미나 복합재, 티타니아, 아연산화물 및 알루미늄 설페이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 무기 물질을 사용할 수 있다. 상기 무기 물질은 분말 형태 또는 액상 형태로 사용할 수 있으며, 특히 알루미나 분말, 실리카-알루미나 분말, 티타니아 분말, 또는 나노 실리카 용액으로 사용할 수 있다. 또한, 상기 무기 물질은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 약 1 중량부의 함량으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 표면 가교액은 증점제를 추가로 포함할 수 있다. 이렇게 증점제 존재 하에 베이스 수지 분말의 표면을 추가로 가교하면 분쇄 후에도 물성 저하를 최소화할 수 있다. 구체적으로, 상기 증점제로는 다당류 및 히드록시 함유 고분자 중 선택된 1 종 이상이 사용될 수 있다. 상기 다당류로는 검 계열 증점제와 셀룰로오스 계열 증점제 등이 사용될 수 있다. 상기 검 계열 증점제의 구체적인 예로는, 잔탄 검(xanthan gum), 아라빅 검(arabic gum), 카라야 검(karaya gum), 트래거캔스 검(tragacanth gum), 가티 검(ghatti gum), 구아 검(guar gum), 로커스트 빈 검(locust bean gum) 및 사일리움 씨드 검(psyllium seed gum) 등을 들 수 있고, 상기 셀룰로오스 계열 증점제의 구체적인 예로는, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시메틸프로필셀룰로오스, 히드록시에틸히드록시프로필셀룰로오스, 에틸히드록시에틸셀룰로오스 및 메틸히드록시프로필셀룰로오스 등을 들 수 있다. 한편, 상기 히드록시 함유 고분자의 구체적인 예로는 폴리에틸렌글리콜 및 폴리비닐알코올 등을 들 수 있다.
또한 표면 가교액은 상기 표면 가교제 외에, 탄닌 용액을 더 포함할 수 있다. 탄닌은 알데히드 계열 등의 휘발성 악취 물질과 화학적으로 결합하여 고흡수성 수지에 소취력을 부여할 수 있다.
탄닌 용액은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 1.0 중량부 이하로 포함될 수 있다. 탄닌은 고흡수성 수지에 추가적인 소취 특성을 부여하기 위한 것이므로 포함되지 않을 수 있으나, 포함되는 경우에는 구체적으로 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 또는 0.5 중량부 이상 및 1.0 중량부 이하, 0.8 중량부 이하 또는 0.6 중량부 이하일 수 있다. 탄닌이 너무 적게 혼합되는 경우에는 이를 통한 소취효과가 미미한 문제가 있고, 너무 많이 포함하게 되면, 흡수능, 가압하 흡수능 등이 저하되는 등 고흡수성 수지의 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 이때, 탄닌 용액의 고형분 농도는 0.1 중량% 이상 내지 5% 이하일 수 있다.
구체적으로, 탄닌 고형분 함량은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.005 중량부 이상, 0.015 중량부 이상, 또는 0.025 중량부 이상 및 0.05 중량부 이하, 0.04 중량부 이하 또는 0.03 중량부 이하일 수 있다.
한편, 상기 베이스 수지에 표면 가교액을 혼합하는 방법은, 상기 베이스 수지에 이들을 고르게 혼합할 수 있는 방법이라면 특별히 한정하지 않고 적절히 채택하여 사용할 수 있다.
예컨대, 상기 표면 가교액을 상기 베이스 수지를 반응조에 넣고 혼합하는 방법, 상기 베이스 수지에 표면 가교액을 분사하는 방법, 연속적으로 운전되는 믹서에 상기 베이스 수지와 표면 가교액을 연속적으로 공급하여 혼합하는 방법 등이 이용될 수 있다.
이때, 상기 표면 가교액은 용액일 수 있으며, 용액 내 고형분의 함량이 1 중량% 이상, 3 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상이거나, 50 중량% 이하, 30 중량% 이하, 또는 20 중량% 이하인 경우 베이스 수지에 골고루 분산되기에 적합하고, 동시에 베이스 수지의 뭉침 현상을 방지할 수 있다.
(단계 4)
단계 4는 베이스 수지와 표면 가교액을 반응시켜, 베이스 수지에 포함된 가교 중합체의 표면에 상호 침투 고분자 네트워크를 형성하여 고흡수성 수지의 물성을 보다 향상시키기 위한 단계이다. 이러한 표면 개질을 통하여 분쇄된 베이스 수지 입자의 표면에는 표면 가교층이 형성된다.
상기 표면 가교층 형성은 중합체 입자 표면의 가교 결합 밀도를 증가시키는 통상의 방법으로 수행될 수 있고, 예를 들어, 표면 가교제를 포함하는 표면 가교액과 상기 분쇄된 중합체를 혼합하여 열처리하여 가교 반응시키는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 단계 4는 약 80℃ 내지 약 250℃의 온도에서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 표면 가교 공정은 약 100℃ 내지 약 220℃, 또는 약 110℃ 내지 약 200℃의 온도, 또는 약 120℃ 내지 약 190℃의 온도 에서, 약 10 분 내지 약 2 시간, 또는 약 20 분 내지 약 60 분 동안 수행될 수 있다. 가교 반응 온도가 160℃ 미만이거나 반응 시간이 너무 짧을 경우 표면 가교 반응이 제대로 일어나지 않아 투과도가 낮아질 수 있고, 200℃를 초과하거나 반응 시간이 너무 길 경우 보수능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
표면 가교 반응을 위한 승온 수단은 특별히 한정되지 않는다. 열매체를 공급하거나, 열원을 직접 공급하여 가열할 수 있다. 이때, 사용 가능한 열매체의 종류로는 스팀, 열풍, 뜨거운 기름과 같은 승온한 유체 등을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 또한 공급되는 열매체의 온도는 열매체의 수단, 승온 속도 및 승온 목표 온도를 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 한편, 직접 공급되는 열원으로는 전기를 통한 가열, 가스를 통한 가열 방법을 들 수 있으나, 상술한 예에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(단계 5)
상기 단계 5는 베이스 수지에 표면 가교층이 형성된 고흡수성 수지에 황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염을 포함하는 용액을 혼합하는 단계이다. 즉, 단계 5는 고흡수성 수지에 황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염을 포함하는 용액을 혼합하여 고흡수성 수지 조성물을 수득하는 단계이다.
황 함유 아미노산은 고흡수성 수지에 첨가되어 소취 특성을 부여할 수 있다. 구체적으로 황 함유 아미노산은 시스테인, 시스틴 및 메티오닌으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 황 함유 아미노산은 시스테인 또는 메티오닌을 포함할 수 있다.
요오드화 금속염은 CuI, NaI 및 KI로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상과 I2가 함께 물에 용해된 형태이다. 요오드화 금속염 역시 황 함유 아미노산과 마찬가지로 고흡수성 수지에 첨가되어 소취 특성을 부여할 수 있다.
황 함유 아미노산은 악취물질과 화학적으로 반응하는 방식으로 악취 물질을 포집할 수 있다. 악취물질은 분자량이 대체로 작으며, 황 함유 아미노산과 반응하여 악취가 감소되거나 없는 물질이 되어 악취를 효과적으로 제거할 수 있다. 특히 황 함유 아미노산은 알데하이드 및 케톤류 화합물 악취 저감에 효과적이다.
요오드화 금속염은 악취 물질을 산화시켜 악취를 제거하는 방식으로, 악취물질 대부분에 작용하여 전반적으로 효과가 있다.
상기 황 함유 아미노산은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다. 구체적으로 황 함유 아미노산은 0.1 중량부 이상, 0.13 중량부 이상, 또는 0.15 중량부 이상 및 1.5 중량부 이하, 1.2 중량부 이하, 1.0 중량부 이하, 0.8 중량부 이하, 0.6 중량부 이하, 0.5 중량부 이하, 0.4 중량부 이하, 0.3 중량부 이하, 또는 0.2 중량부 이하로 포함될 수 있다.
상기 요오드화 금속염 용액은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부로 포함될 수 있다. 구체적으로 요오드화 금속염 용액은 0.1 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 1.0 중량부 이상, 1.5 중량부 이상 또는 2.0 중량부 이상 및 5.0 중량부 이하, 4.0 중량부 이하, 3.0 중량부 이하, 또는 2.5 중량부 이하로 포함될 수 있다. 또한 상기 요오드화 금속염 용액은 고형분 농도 1% 이하의 용액일 수 있다.
구체적으로, 요오드화 금속염은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 이상, 0.005 중량부 이상, 0.01 중량부 이상, 0.015 중량부 이상 또는 0.02 중량부 이상 및 0.05 중량부 이하, 0.04 중량부 이하, 0.03 중량부 이하, 또는 0.025 중량부 이하로 포함될 수 있다.
상기 황 함유 아미노산이 너무 적게 포함되는 경우에는 소취 특성이 구현되지 않을 수 있고, 너무 많이 포함되는 경우에는 고흡수성 수지의 고유 물성이 저하되고 불완전한 용해로 인한 공정상의 문제가 있을 수 있다.
또한, 요오드화 금속염이 너무 적게 포함되는 경우에도 소취 특성이 제대로 구현되지 않을 수 있고, 너무 많이 포함되는 경우에는 고흡수성 수지의 고유 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 공정 상에서 용액으로 공급되어 무거리가 증가되어 오히려 소취력이 감소되는 문제가 있을 수 있다.
상기 황 함유 아미노산과 요오드화 금속염은 물을 용매로 하는 수용액 상태로 고흡수성 수지에 혼합되며, 혼합되어 물리적으로 고흡수성 수지에 함입된 상태로 고흡수성 수지에 존재한다.
표면 가교층이 형성된 고흡수성 수지에 황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염을 포함하는 수용액을 혼합하는 단계(가수후첨단계) 이후에, 건조단계가 추가로 수행될 수 있다.
이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들이 제시된다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
비교예 1
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 및 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부)을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
비교예 2
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 및 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부)을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에, 시스테인 수용액 (시스테인 농도 13 wt%)을 혼합하였다. 이때 시스테인이 이 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.1 중량부가 되도록 혼합하였다. 이후 80℃에서 25분 동안 건조단계를 수행하였다.
비교예 3
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 및 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부)을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에, CuI 수용액 (CuI 농도 1 wt%)을 혼합하였다. 이때 CuI가 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.02 중량부가 되도록 혼합하였다. 이후 80℃에서 25분 동안 건조단계를 수행하였다.
비교예 4
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 및 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부)을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급 하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에 Beta-cyclodextrin을 고흡수성 수지 100 중량부 기준으로 1.0 중량부 건식 혼합하였다.
비교예 5
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후 표면가교 전에 베이스 수지 분말에 지르코늄 포스페이트를 건식 혼합하였다. 지르코늄 포스페이트는 베이스 수지 분말 100 중량부 기준 2.0 중량부가 되도록 혼합하였다.
이후, 상기 지르코늄 포스페이트가 혼합된 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 및 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부)을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
비교예 6
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부) 및 탄닌 용액을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 탄닌 용액은 수용액이며, 용액 100 중량부 기준으로 고형분 5 중량부인 것을 사용하였다. 탄닌 용액은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 고형분 0.05 중량부로 혼합하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
실시예 1
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 및 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부)을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에, 시스테인 수용액 (시스테인 농도 13wt%) 및 CuI 수용액 (CuI 농도 1 wt%)을 혼합하였다. 또한 시스테인이 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.1 중량부, CuI가 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.02 중량부가 되도록 혼합하였다. 이후 80℃에서 25 분 동안 건조단계를 수행하였다.
실시예 2
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 및 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부)을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에, 시스테인 수용액(시스테인 농도 13 wt%) 및 CuI 수용액 (CuI 농도 1 wt%)을 혼합하였다. 또한 시스테인이 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.15 중량부, CuI가 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.01 중량부가 되도록 혼합하였다. 이후 80℃에서 25 분 동안 건조단계를 수행하였다.
실시예 3
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 및 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부)을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다. 이렇게 얻은 고흡수성 수지에서 평균 입경 크기 150 ㎛ 미만의 함량은 2% 미만이었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에, 시스테인 수용액 (시스테인 농도 13 wt%) 및 CuI 수용액 (CuI 농도 1wt%)을 혼합하였다. 또한 시스테인이 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.3 중량부, CuI가 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.001 중량부가 되도록 혼합하였다. 이후 80℃에서 25 분 동안 건조단계를 수행하였다.
실시예 4
아크릴산 100 g, 항균성 중합 단량체 세트에틸디모늄 브로마이드 1.0 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후 표면가교 전에 베이스 수지 분말에 지르코늄 포스페이트를 혼합하였다. 지르코늄 포스페이트는 베이스 수지 분말 100 중량부 기준 2.0 중량부가 되도록 혼합하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부) 및 탄닌 용액을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 탄닌 용액은 수용액이고, 용액 100 중량부 기준으로 탄닌 고형분 5 중량부인 것을 사용하였다. 탄닌 용액은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 고형분 0.05 중량부로 혼합하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에, 시스테인 수용액 (13 wt%) 및 CuI 수용액 (1 wt%)를 혼합하였다. 시스테인이 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.15 중량부, CuI가 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.01 중량부가 되도록 혼합하였다. 이후 80℃에서 25 분 동안 건조단계를 수행하였다.
실시예 5
아크릴산 100 g, 항균성 중합 단량체 세트에틸디모늄 브로마이드 0.5 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후 표면가교 전에 베이스 수지 분말에 지르코늄 포스페이트를 혼합하였다. 지르코늄 포스페이트는 베이스 수지 분말 100 중량부 기준 2.0 중량부가 되도록 혼합하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부) 및 탄닌 용액을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 탄닌 용액은 수용액이고, 용액 100 중량부 기준으로 고형분 5 중량부인 것을 사용하였다. 이때 탄닌 용액은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 고형분 0.05 중량부로 혼합하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에, 시스테인 수용액 (시스테인 농도 13 wt%) 및 CuI 수용액 (CuI 농도 1 wt%)을 혼합하였다. 또한 시스테인이 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.3 중량부, CuI가 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.001 중량부가 되도록 혼합하였다. 이후 80℃에서 25 분 동안 건조단계를 수행하였다.
실시예 6
아크릴산 100 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 및 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부)을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에, 메티오닌 수용액 (메티오닌 농도 13 wt%) 및 CuI 수용액 (CuI 농도 1 wt%)를 혼합하였다. 또한 메티오닌이 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.15 중량부, CuI가 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.01 중량부가 되도록 혼합하였다. 이후 80℃에서 25 분 동안 건조단계를 수행하였다.
실시예 7
아크릴산 100 g, 항균성 중합 단량체 세트에틸디모늄 브로마이드 0.5 g, 가교제로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.37 g, 열개시제로 과황산나트륨 (sodium persulfate; SPS) 0.15 g, UV 개시제로 벤조인 에테르 0.008 g, 가성소다(NaOH) 40 g 및 물 127 g을 혼합하여, 단량체 농도가 45.8 중량%인 모노머 수용액 조성물을 제조하였다. 상기 모노머 수용액 조성물을 연속적으로 이동하는 컨베이어 벨트를 구비한 중합기의 공급부로 투입한 후, 중합 분위기 온도 80℃로 유지하면서 UV 조사 장치로 자외선을 조사하고(조사량: 10 mW/cm2), 2분 동안 UV 중합을 진행하여 함수겔 중합체를 제조하였다.
상기 함수겔 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)로 이송하여 2 mm 내지 10 mm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔 중합체의 함수율은 47 중량%이었다. 이어, 상기 함수겔 중합체를 170℃ 온도의 열풍 건조기에서 30분 동안 건조시키고, 건조된 함수겔 중합체를 핀밀 분쇄기로 분쇄하였다. 이어, 시브(sieve)로 입도가 150 ㎛ 내지 850 ㎛인 중합체를 분급하여 베이스 수지를 제조하였다.
이후 표면가교 전에 베이스 수지 분말에 지르코늄 포스페이트를 혼합하였다. 지르코늄 포스페이트는 베이스 수지 분말 100 중량부 기준 2.0 중량부가 되도록 혼합하였다.
이후, 상기 제조한 베이스 수지 100 중량부에, 표면 가교액(물 2.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EX-810) 0.1 중량부, 알루미늄 설페이트 18 수화물(aluminum sulfate 18 hydrate; Al-S) 0.1 중량부, 실리카(Aerosil A200) 0.1 중량부) 및 탄닌 용액을 고르게 혼합한 후, 140℃에서 30분 동안 표면 가교 반응을 진행하였다. 탄닌 용액은 수용액이고, 용액 100 중량부 기준으로 고형분 5 중량부인 것을 사용하였다. 이때 탄닌 용액은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 고형분 0.05 중량부로 혼합하였다. 상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 분급하여 입경 범위가 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
상기 수득된 고흡수성 수지에, 시스테인 수용액 (시스테인 농도 13 wt%) 및 CuI 수용액 (CuI 농도 1 wt%)을 혼합하였다. 또한 시스테인이 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.6 중량부, CuI가 베이스 수지 100 중량부 기준으로 0.01 중량부가 되도록 혼합하였다. 이후 80℃에서 25 분 동안 건조단계를 수행하였다.
구분 황 함유 아미노산
(베이스 수지 100 중량부 기준)		 요오드화 금속염
(베이스 수지 100 중량부 기준)		 항균성 중합 단량체
(아크릴산계 단량체 100 중량부 기준)		 탄닌 용액
(농도 5%)
(베이스 수지 100 중량부 기준)		 지르코늄 포스페이트
(베이스 수지 100 중량부 기준)		 기타
실시예 1 0.1 0.02 - - - 시스테인
실시예 2 0.15 0.01 - - - 시스테인
실시예 3 0.3 0.001 - - - 시스테인
실시예 4 0.15 0.01 1.0 0.5 2.0 시스테인
실시예 5 0.3 0.001 0.5 0.5 2.0 시스테인
실시예 6 0.15 0.01 - - - 메티오닌
실시예 7 0.6 0.01 0.5 0.5 2.0 시스테인
비교예 1 - - - - -
비교예 2 0.1 - - - - 시스테인
비교예 3 - 0.02 - - -
비교예 4 - - - - - Beta-cyclodextrin
비교예 5 - - - - 2.0
비교예 6 - - - 0.5 -
실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고흡수성 수지 조성물에 대하여, 이하의 방법으로 각 물성을 측정하였다.
1) 소취력
소취력은 흡착관 측정 방법으로 측정하였다. 악취 물질인 디아세틸(diacetyl), 3-메틸부탄알(3-methylbutanal), 및 디메틸트리설파이드(DMTS, dimethyltrisulfide)을 선정하여 소취력을 테스트하였다.
- 흡착관 측정 방법 : 500mL 유리 Bottle에 고흡수성 수지를 1g 넣은 뒤 25mL 악취 물질을 주입하였다. 이후 항온 챔버에서 3시간 Aging 진행 후 20분 포집 진행하였다. 이 때, 항온 챔버의 온도는 35℃이며 N2 Flow Rate는 250mL/min. 로 하였다. 밀려나온 악취는 이후 연결된 흡착관에 흡착되며 이를 동일 샘플 당 2회 반복하여 포집하였다. 포집 결과는 GC로 분석하여 그 결과를 확인하였다.
- 소취력 (%) = (GC로 측정한 Reference 샘플 (비교예 1의 고흡수성 수지)의 악취량 - GC로 측정한 샘플의 악취량) / GC로 측정한 Reference 샘플 (비교예 1의 고흡수성 수지)의 악취량 X 100(%)
2) 원심분리 보수능 (CRC, Centrifuge Retention Capacity)
각 수지의 무하중하 흡수 배율에 의한 보수능을 유럽부직포산업협회(European Disposables and Nonwovens Association, EDANA) 규격 EDANA WSP 241.3에 따라 측정하였다.
구체적으로, 실시예 및 비교예를 통해 각각 얻은 수지에서, 300㎛~500㎛ 입경 범위로 분급한 수지를 얻었다. 이러한 수지 W0(g) (약 0.2g)을 부직포제의 봉투에 균일하게 넣고 밀봉(seal)한 후, 상온에서 생리식염수(0.9 중량%)에 침수시켰다. 30분 경과 후, 원심 분리기를 이용하여 250G의 조건 하에서 상기 봉투로부터 3분간 물기를 빼고, 봉투의 질량 W2(g)을 측정하였다. 또, 수지를 이용하지 않고 동일한 조작을 한 후에 그때의 질량 W1(g)을 측정하였다.
얻어진 각 질량을 이용하여 하기 계산식 1에 따라 CRC(g/g)를 산출하였다.
[계산식 1]
CRC (g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1
3) 가압 흡수능 (AUP: Absorbency under Pressure)
상기 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지의 0.7 psi의 가압 흡수능을, EDANA법 WSP 242.3에 따라 측정하였다.
먼저, 가압 흡수능 측정시에는, 상기 CRC 측정시의 수지 분급분을 사용하였다.
구체적으로, 내경 25 mm의 플라스틱의 원통 바닥에 스테인레스제 400 mesh 철망을 장착시켰다. 상온 및 습도 50%의 조건 하에서 철망 상에 고흡수성 수지 W0(g)을 균일하게 살포하고, 그 위에 0.7 psi의 하중을 균일하게 더 부여할 수 있는 피스톤은 외경 25 mm 보다 약간 작고 원통의 내벽과 틈이 없고 상하 움직임이 방해 받지 않게 하였다. 이때 상기 장치의 중량 W3(g)을 측정하였다.
직경 150 mm의 페트로 접시의 내측에 직경 90 mm 및 두께 5 mm의 유리 필터를 두고, 0.9 중량% 염화나트륨으로 구성된 생리 식염수를 유리 필터의 윗면과 동일 레벨이 되도록 하였다. 그 위에 직경 90 mm의 여과지 1장을 실었다. 여과지 위에 상기 측정 장치를 싣고, 액을 하중 하에서 1시간 동안 흡수시켰다. 1시간 후 측정 장치를 들어올리고, 그 중량 W4(g)을 측정하였다. 얻어진 각 질량을 이용하여 하기 계산식 2에 따라 가압 흡수능(g/g)을 산출하였다.
[계산식 2]
AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/W0(g)
상기 소취력 실험 결과를 표 2에, 원심분리보수능, 및 가압 흡수능을 표 3에 나타내었다.
표 2의 수치는 비교예 1 대비 소취 효율을 나타낸 것으로 소취효율이 높을수록 수치가 높다.
소취력 (%) 디아세틸 3-메틸부탄알 디메틸트리설파이드
실시예 1 13 27 35
실시예 2 58 58 82
실시예 3 77 77 99
실시예 4 66 60 82
실시예 5 80 78 97
실시예 6 60 53 85
실시예 7 85 82 98
비교예 1 0 0 0
비교예 2 13 27 28
비교예 3 0 3 40
비교예 4 0 0 30
비교예 5 20 0 22
비교예 6 11 49 51
CRC
(g/g)		 AUP
(g/g)
실시예 1 29.5 21.5
실시예 2 30.1 21.3
실시예 3 30.2 21.0
실시예 4 29.4 20.9
실시예 5 30.0 21.1
실시예 6 29.5 20.7
실시예 7 29.9 21.0
비교예 1 30.8 21.1
비교예 2 31.0 20.9
비교예 3 30.0 21.4
비교예 4 30.3 20.4
비교예 5 30.2 20.2
비교예 6 30.4 21.1
상기 표 2로부터 실시예 1 내지 7이 비교예 1 내지 6에 비해 악취 물질인 디아세틸, 3-메틸부탄알, 및 디메틸트리설파이드에서 고르게 소취 능력이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한 표 3으로부터 실시예 1 내지 7의 흡수능이 비교예 1 내지 6과 유사한 수준을 유지함을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 고흡수성 수지의 경우 흡수능 저하 없이 소취 능력이 향상됨을 확인할 수 있었다.

Claims (14)

  1. 적어도 일부가 중화된 산성기를 가지는 아크릴산계 단량체가 내부 가교제와 가교 중합된 가교 중합체를 포함하는 베이스 수지, 및 상기 베이스 수지의 표면에 형성되어 있고, 상기 가교 중합체가 표면 가교제를 매개로 추가 가교되어 있는 표면 가교층을 포함하는 고흡수성 수지; 및
    황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염을 포함하는, 고흡수성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    베이스 수지 100 중량부에 대하여,
    상기 황 함유 아미노산은 0.1 내지 1.5 중량부로,
    상기 요오드화 금속염은 0.001 내지 0.05 중량부로 포함되는 것인,
    고흡수성 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 황 함유 아미노산은 시스테인, 시스틴 및 메티오닌으로 이루어진 군 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는,
    고흡수성 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 수지는 단량체로서 중합성 항균 단량체를 더 포함하는,
    고흡수성 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    지르코늄 포스페이트를 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 5.0 중량부 이하로 더 포함하는,
    고흡수성 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면 가교층은 탄닌 고형분을 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 이하로 더 포함하는,
    고흡수성 수지 조성물.
  7. 내부 가교제 및 중합 개시제의 존재 하에, 적어도 일부가 중화된 산성기를 가지는 아크릴산계 단량체를 가교 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계 (단계 1);
    상기 함수겔 중합체를 건조 및 분쇄한 가교 중합체를 포함하는 베이스 수지를 제조하는 단계 (단계 2);
    상기 베이스 수지에 표면 가교액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 (단계 3);
    상기 혼합물을 열처리하여 상기 베이스 수지의 표면 상에 표면 가교층이 형성된 고흡수성 수지를 제조하는 단계 (단계 4); 및
    상기 고흡수성 수지에 황 함유 아미노산 및 요오드화 금속염을 포함하는 수용액을 혼합하는 단계 (단계 5);
    를 포함하는, 고흡수성 수지 조성물의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (단계 5)에서 베이스 수지 100 중량부에 대하여,
    상기 황 함유 아미노산은 0.1 내지 1.5 중량부로,
    상기 요오드화 금속염은 0.001 내지 0.05 중량부로 혼합하는,
    고흡수성 수지 조성물의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 황 함유 아미노산은 시스테인, 시스틴 및 메티오닌으로 이루어진 군 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는,
    고흡수성 수지 조성물의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (단계 1)에서, 중합성 항균 단량체를 더 포함하는, 고흡수성 수지 조성물의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 (단계 2) 이후에 지르코늄 포스페이트를 혼합하는 단계를 더 포함하는,
    고흡수성 수지 조성물의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 (단계 3)의 표면 가교액은 탄닌 용액을 포함하는,
    고흡수성 수지 조성물의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 지르코늄 포스페이트는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 5.0 중량부 이하로 혼합되는,
    고흡수성 수지 조성물의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 탄닌 용액은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 1.0 중량부 이하로 포함되는, 고흡수성 수지 조성물의 제조방법.
PCT/KR2022/020322 2021-12-20 2022-12-14 고흡수성 수지 조성물 및 이의 제조 방법 WO2023121125A1 (ko)

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