KR101699504B1 - Super Absorbent Polymer Resin And Method for Preparing The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 a) 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 중합개시제를 포함하는 단량체 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔상 중합체를 준비하는 단계; b) 상기 함수겔상 중합체를 건조하는 단계; c) 상기 건조된 중합체를 분쇄하는 단계; d) 상기 분쇄된 함수겔상 중합체를 입도 150㎛ 이상 300㎛ 미만인 입자, 입도 300㎛ 이상 600㎛ 미만인 입자, 및 입도 600㎛ 이상 850㎛ 이하인 입자로 분급하는 단계; e) 상기 분급된 각각의 입도별 중합체 전체 총 중량을 기준으로, 입도 600~850㎛ 크기의 입자 0.01~3.0중량%, 입도 300~600㎛ 크기의 입자 60.0~99.0 중량% 및 입도 150~300㎛ 크기의 입자 0.01~39.0중량%을 포함하여 재조합 한 후, 혼합하는 단계; 및f) 상기 재조합된 함수겔상 중합체에 표면 가교액을 첨가하여 혼합한 후, 함수겔상 중합체의 표면 가교 반응을 진행하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 기존에 사용하던 고흡수성 수지에 비하여 흡수 특성(CRC, AUP, SFC) 및 투수성을 함께 향상할 수 있다는 장점이 있다.The present invention provides a method for preparing a hydrogel polymer, comprising the steps of: a) preparing a hydrogel polymer by thermal polymerization or photopolymerization of a monomer composition comprising a water-soluble ethylenically unsaturated monomer and a polymerization initiator; b) drying the hydrogel polymer; c) pulverizing the dried polymer; d) Classifying the pulverized hydrogel polymer into particles having a particle size of 150 μm or more and less than 300 μm, particles having a particle size of 300 μm or more and less than 600 μm, and particles having a particle size of 600 μm or more and 850 μm or less; e) 0.01 to 3.0% by weight of particles having a particle size of 600 to 850 탆, 60.0 to 99.0% by weight of particles having a particle size of 300 to 600 탆 and a particle size of 150 to 300 탆 based on the total weight of the whole polymer, Size particles of 0.01 to 39.0% by weight; And f) adding a surface cross-linking liquid to the recycled functional gel-like polymer and mixing and then proceeding the surface cross-linking reaction of the hydrogel-like polymer.
The present invention has the advantage that the absorption characteristics (CRC, AUP, SFC) and permeability can be improved as compared with the conventional superabsorbent resin.
Description
본 발명은 고흡수성 수지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 투수성 등 흡수 특성이 향상된 고흡수성 수지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a superabsorbent resin, and more particularly, to a superabsorbent resin having improved water absorption properties such as permeability and a method for producing the same.
고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로, 생리용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 어린이용 종이기저귀 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다. 현재 기저귀 구성 요소 중에서 고흡수성 수지의 비율이 점차 높아지고 있으며, 이에 따라 투수성(permeability)등 물성 향상이 요구되고 있다.Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic polymer material having a function of absorbing moisture of about 500 to 1,000 times its own weight and has been put to practical use as a physiological tool. As well as hygiene products, are widely used as soil remediation agents for gardening, index materials for civil engineering and construction, sheets for seedling growing, freshness keeping agents in the field of food distribution, and fomentation materials. At present, the ratio of the super absorbent resin among the diaper components is gradually increasing, and accordingly, improvement of physical properties such as permeability is demanded.
이러한 고흡수성 수지의 흡수 메카니즘은 고분자 전해질의 전하가 나타내는 전기적 흡인력의 차이에 의한 침투압, 물과 고분자 전해질 사이의 친화력, 고분자 전해질 이온 사이의 반발력에 의한 분자 팽창 및 가교 결합으로 인한 팽창 억제의 상호 작용에 의하여 지배된다. 즉, 흡수성 수지의 흡수성은 전술한 친화력과 분자 팽창에 의존하며, 흡수 속도는 흡수성 고분자 자체의 침투압에 크게 좌우되는 것이다.The absorption mechanism of such a superabsorbent resin is characterized in that the absorption mechanism of the superabsorbent resin is a combination of the permeation pressure due to the difference in electrical attraction represented by the charge of the polymer electrolyte, the affinity between water and the polymer electrolyte, the molecular expansion due to the repulsion between the polymer electrolyte ions, . That is, the water absorbency of the water absorbent resin depends on the above-described affinity and molecular swelling, and the rate of absorption depends largely on the penetration pressure of the water absorbent polymer itself.
이러한 고흡수성 수지의 흡수 속도를 향상시키기 위하여 많은 연구가 진행되고 있으며, 예를 들어 한국공개특허 2007-0012623 A등에서, 수지 입자의 크기에 따른 함량비를 한정하는 것을 개시하고 있으나, 수지의 흡수속도 및 투수성을 동시에 향상시키는데 충분하지 못하다는 문제점이 있었다.A lot of research has been conducted to improve the absorption rate of such a superabsorbent resin. For example, Korean Patent Publication No. 2007-0012623 A discloses limiting the content ratio depending on the size of resin particles, And water permeability at the same time.
또한, 기존 기술은 일반적으로 고흡수성 수지의 입도 분포 중 600~850㎛의 비율을 35%, 300~600㎛의 비율을 50%, 150~300㎛의 비율을 15% 수준으로 만들어 사용하였는데, 고흡수성 수지의 입도 분포에서 600~850㎛의 비율을 기존 35% 수준으로 만들었을 때, 고흡수성 수지와 표면 가교액이 불균일하게 혼합함으로 인해 상대적으로 낮은 투수성(permeability)을 나타내었고, 이러한 고흡수성 수지를 사용하여 기저귀를 만들었을 때, 큰 입자로 인해 pin-hole 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있었다. In the conventional technology, 35% of the particle size distribution of the superabsorbent resin is used in the range of 600 to 850 μm, 50% of the particle size of 300 to 600 μm, and 15% of the particle size of 150 to 300 μm. When the ratio of the particle size distribution of the water absorbent resin was changed from 600 to 850 쨉 m to the conventional 35% level, the water absorptive resin and the surface cross-linking liquid showed relatively low permeability due to nonuniform mixing, When a diaper is made using resin, pin-hole phenomenon may occur due to large particles.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art,
고흡수성 수지를 제조함에 있어서, 각각의 입도 별 중합체 전체 총 중량을 기준으로 입도 600~850㎛ 크기의 입자 0.01~3.0중량%, 입도 300~600㎛ 크기의 입자 60.0~99.0 중량% 및 입도 150~300㎛ 크기의 입자 0.01~39.0중량%으로 포함함으로써 투수성 등 흡수 특성이 향상된 고흡수성 수지 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In preparing the superabsorbent resin, 0.01 to 3.0 wt.% Of particles having a particle size of 600 to 850 μm, 60.0 to 99.0 wt.% Of particles having a particle size of 300 to 600 μm, By weight of particles having a particle size of 300 mu m in an amount of 0.01 to 39.0 wt%, and a method for producing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,
a) 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 중합개시제를 포함하는 단량체 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔상 중합체를 준비하는 단계;a) preparing a hydrogel polymer by thermal polymerization or photopolymerization of a monomer composition comprising a water-soluble ethylenically unsaturated monomer and a polymerization initiator;
b) 상기 함수겔상 중합체를 건조하는 단계;b) drying the hydrogel polymer;
c) 상기 건조된 중합체를 분쇄하는 단계;c) pulverizing the dried polymer;
d) 상기 분쇄된 함수겔상 중합체를 입도 150㎛ 이상 300㎛ 미만인 입자, 입도 300㎛ 이상 600㎛ 미만인 입자, 및 입도 600㎛ 이상 850㎛ 이하인 입자로 분급하는 단계;d) Classifying the pulverized hydrogel polymer into particles having a particle size of 150 μm or more and less than 300 μm, particles having a particle size of 300 μm or more and less than 600 μm, and particles having a particle size of 600 μm or more and 850 μm or less;
e) 상기 분급된 각각의 입도별 중합체 전체 총 중량을 기준으로, 입도 600~850㎛ 크기의 입자 0.01~3.0중량%, 입도 300~600㎛ 크기의 입자 60.0~99.0 중량% 및 입도 150~300㎛ 크기의 입자 0.01~39.0중량%을 포함하여 재조합 한 후, 혼합하는 단계; 및e) 0.01 to 3.0% by weight of particles having a particle size of 600 to 850 탆, 60.0 to 99.0% by weight of particles having a particle size of 300 to 600 탆 and a particle size of 150 to 300 탆 based on the total weight of the whole polymer, Size particles of 0.01 to 39.0% by weight; And
f) 상기 재조합된 함수겔상 중합체에 표면 가교액을 첨가하여 혼합한 후, 함수겔상 중합체의 표면 가교 반응을 진행하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공한다.f) adding a surface cross-linking liquid to the recombined hydrogel polymer, mixing the resultant, and proceeding a cross-linking reaction of the hydrogel polymer.
또한, 본 발명은 상기의 고흡수성 수지의 제조 방법으로 제조된 고흡수성 수지를 제공한다. Further, the present invention provides a superabsorbent resin produced by the method for producing a superabsorbent resin.
본 발명에 따른 고흡수성 수지는 기존에 사용하던 고흡수성 수지에 비하여 입도 600~850㎛ 비율을 3% 이하로 감소시키고, 300~600㎛의 비율을 점차 증가시킴으로 인하여, 고흡수성 수지와 표면 가교액이 균일하게 혼합되어 흡수 특성(CRC, AUP, SFC) 및 투수성(permeability)을 함께 향상할 수 있다는 장점이 있다.
The superabsorbent resin according to the present invention reduces the ratio of the particle size of 600 to 850 占 퐉 to 3% or less as compared with the superabsorbent resin used in the past, and gradually increases the ratio of 300 to 600 占 퐉, (CRC, AUP, SFC) and permeability can be improved at the same time.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 a) 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 중합개시제를 포함하는 단량체 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔상 중합체를 준비하는 단계; b) 상기 함수겔상 중합체를 건조하는 단계; c) 상기 건조된 중합체를 분쇄하는 단계; d) 상기 분쇄된 함수겔상 중합체를 입도 150㎛ 이상 300㎛ 미만인 입자, 입도 300㎛ 이상 600㎛ 미만인 입자, 및 입도 600㎛ 이상 850㎛ 이하인 입자로 분급하는 단계; e) 상기 분급된 각각의 입도별 중합체 전체 총 중량을 기준으로, 입도 600~850㎛ 크기의 입자 0.01~3.0중량%, 입도 300~600㎛ 크기의 입자 60.0~99.0 중량% 및 입도 150~300㎛ 크기의 입자 0.01~39.0중량%을 포함하여 재조합 한 후, 혼합하는 단계; 및f) 상기 재조합된 함수겔상 중합체에 표면 가교액을 첨가하여 혼합한 후, 함수겔상 중합체의 표면 가교 반응을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for producing a superabsorbent resin according to the present invention comprises the steps of: a) preparing a hydrogel polymer by thermal polymerization or photopolymerization of a monomer composition comprising a water-soluble ethylenically unsaturated monomer and a polymerization initiator; b) drying the hydrogel polymer; c) pulverizing the dried polymer; d) Classifying the pulverized hydrogel polymer into particles having a particle size of 150 μm or more and less than 300 μm, particles having a particle size of 300 μm or more and less than 600 μm, and particles having a particle size of 600 μm or more and 850 μm or less; e) 0.01 to 3.0% by weight of particles having a particle size of 600 to 850 탆, 60.0 to 99.0% by weight of particles having a particle size of 300 to 600 탆 and a particle size of 150 to 300 탆 based on the total weight of the whole polymer, Size particles of 0.01 to 39.0% by weight; And f) adding a surface cross-linking liquid to the recombined hydrogel polymer, mixing the resultant, and then proceeding surface cross-linking reaction of the hydrogel polymer.
먼저, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 a) 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 중합개시제를 포함하는 단량체 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔상 중합체를 준비하는 단계를 거친다.First, a method of producing a superabsorbent resin according to the present invention is a step of preparing a hydrogel polymer by thermally polymerizing or photopolymerizing a monomer composition comprising a) a water-soluble ethylenically unsaturated monomer and a polymerization initiator.
본 발명의 고흡수성 수지 제조를 위해서는, 당해 기술 분야에서 통상 사용되는 단계 및 방법으로 중합체를 준비할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 고흡수성 수지 제조에 있어서, 상기 단량체 조성물은 중합개시제를 포함하는데, 중합 방법에 따라 광중합 방법에 의할 경우에는 광중합 개시제를 포함하고, 열중합 방법에 의할 경우에는 열중합 개시제 등을 포함할 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.For the production of the superabsorbent resin of the present invention, the polymer can be prepared by the steps and methods commonly used in the art. Specifically, in the production of the superabsorbent resin of the present invention, the monomer composition includes a polymerization initiator. When the polymerization method is used in accordance with the polymerization method, the photopolymerization initiator includes a photopolymerization initiator. When thermal polymerization is used, Initiators, and the like. However, even with the photopolymerization method, a certain amount of heat is generated by irradiation with ultraviolet radiation or the like, and a certain amount of heat is generated as the polymerization reaction, which is an exothermic reaction, proceeds.
본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 사용되는 열중합 개시제는 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 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)이염산 염(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 사용할 수 있다. The thermal polymerization initiator used in the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention is not particularly limited, but preferably at least one selected from the persulfate-based initiator, azo-based initiator, hydrogen peroxide and ascorbic acid Can be used. Specifically, examples of persulfate-based initiators include sodium persulfate (Na2S2O8), potassium persulfate (K2S2O8), ammonium persulfate (NH4) 2S2O8, and the like. Azo Examples of the initiator include 2, 2-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2, 2-azobis- (N, Isobutyramidine dihydrochloride, 2,2-azobis- (N, N-dimethylene) isobutyramidine dihydrochloride, 2- (carbamoyl azo) isobutylonitrile, Azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride), 4,4-azobis- (4-azobis- (4-cyanovaleric acid)) and the like can be used.
또한, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 사용되는 광중합 개시제로는 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 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, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)를 사용할 수 있다. The photopolymerization initiator used in the process for preparing the superabsorbent resin according to the present invention is not particularly limited but is preferably selected from the group consisting of benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxylalkyl ketone at least one selected from the group consisting of alkylketone, phenyl glyoxylate, benzyl dimethyl ketal, acyl phosphine and alpha-aminoketone can be used . On the other hand, as a specific example of the acylphosphine, a commonly used lucyrin TPO, i.e., 2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide can be used .
또한, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체로는 고흡수성 수지의 제조에 통상 사용되는 단량체라면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 음이온성 단량체와 그 염, 비이온계 친수성 함유 단량체, 및 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그의 4급화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로는 아크릴산, 메타아크릴산, 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산, 또는 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸프로판 술폰산의 음이온성 단량체 및 그 염; (메타)아크릴아미드, N-치환(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트 또는 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트의 비이온계 친수성 함유 단량체; 및 (N, N)-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 또는 (N, N)-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드의 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그의 4급화물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 바람직하게 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 아크릴산 또는 그 염을 사용할 수 있는데, 아크릴산 또는 그 염을 단량체로 하는 경우, 특히 흡수성이 향상된 고흡수성 수지를 얻을 수 있다는 장점이 있다.In the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention, the water-soluble ethylenically unsaturated monomer is not particularly limited as long as it is a monomer usually used in the production of a superabsorbent resin, but preferably an anionic monomer and its salt, At least one selected from the group consisting of an ionic hydrophilic-containing monomer and an amino group-containing unsaturated monomer and a quaternary car- bon thereof can be used. Specific examples include acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, 2-acryloylethanesulfonic acid, 2- methacryloylethanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylpropanesulfonic acid, - anionic monomers of (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and salts thereof; (Meth) acrylamide, N-substituted (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate or polyethylene glycol Non-ionic hydrophilic-containing monomer of (meth) acrylate; And at least one selected from the group consisting of unsaturated monomers containing an amino group of (N, N) -dimethylaminoethyl (meth) acrylate or (N, N) -dimethylaminopropyl (meth) Acrylic acid or a salt thereof can be used. When acrylic acid or a salt thereof is used as a monomer, there is an advantage that a highly water-absorbent resin with improved water absorption can be obtained.
그리고, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 자원 재활용에 따른 효과를 위해 상기 단량체 조성물에는 제조된 고흡수성 수지 분말 중 미분, 즉 입도가 150㎛ 미만인 중합체 또는 수지 분말을 일정량 포함시킬 수 있으며, 구체적으로는 단량체 조성물의 중합 반응 시작 전, 또는 중합 반응 시작 후 초기, 중기, 말기 단계에서 상기 입도가 150㎛ 미만인 중합체 또는 수지 분말을 추가할 수 있다. 이 때 추가 가능한 양은 한정은 없으나, 단량체 수지 조성물에 포함된 단량체 100 중량부에 대해 1 내지 10 중량부를 추가하는 것이 최종 제조되는 고흡수성 수지의 물성 저하 방지를 위해 바람직하다.In the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention, the monomer composition may contain a fine powder of the prepared superabsorbent resin powder, that is, a certain amount of polymer or resin powder having a particle size of less than 150 μm Specifically, it is possible to add a polymer or a resin powder having a particle size of less than 150 μm at the initial, middle, and late stages of the monomer composition before or after the polymerization reaction. There is no limitation on the amount that can be added at this time, but it is preferable to add 1 to 10 parts by weight to 100 parts by weight of the monomer contained in the monomer resin composition in order to prevent deterioration of the physical properties of the superabsorbent resin finally prepared.
한편, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 단량체 조성물 중 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도는 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려하여 적절히 선택하여 사용할 수 있으나, 바람직하게는 40 내지 55 중량%로 할 수 있다. 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도가 40 중량% 미만인 경우, 경제성 면에서 불리하며, 55 중량% 초과하는 경우, 중합된 함수겔상 중합체의 분쇄 시 분쇄 효율이 낮게 나타날 수 있다.Meanwhile, in the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention, the concentration of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer in the monomer composition can be appropriately selected in consideration of the polymerization time and the reaction conditions, and is preferably 40 to 55 wt% . When the concentration of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer is less than 40% by weight, it is economically disadvantageous. When the concentration of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer exceeds 55% by weight, the pulverization efficiency of the polymer gel can be lowered.
이와 같은 단량체 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔상 중합체를 준비하는 방법 또한 통상 사용되는 중합 방법이면, 그 구성의 한정이 없다. 구체적으로, 중합 방법은 중합 에너지 원에 따라 크게 열중합 및 광중합으로 나뉘며, 통상 열중합을 진행하는 경우, 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행 될 수 있으며, 광중합을 진행하는 경우, 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 진행될 수 있으나, 상술한 중합 방법은 일 예이며, 본 발명은 상술한 중합 방법에 한정되지는 않는다.The method of preparing a hydrogel polymer by thermal polymerization or photopolymerization of such a monomer composition is also not limited in its constitution as long as it is a commonly used polymerization method. Specifically, the polymerization method is divided into thermal polymerization and photopolymerization depending on a polymerization energy source. In general, when thermal polymerization is carried out, the polymerization can proceed in a reactor having an agitating axis such as a kneader, But the polymerization method described above is only one example, and the present invention is not limited to the polymerization method described above.
예를 들어, 상술한 바와 같이 교반축을 구비한 니더(kneader)와 같은 반응기에, 열풍을 공급하거나 반응기를 가열하여 열중합을 하여 얻어진 함수겔상 중합체는 반응기에 구비된 교반축의 형태에 따라, 반응기 배출구로 배출되는 함수겔상 중합체는 수 센티미터 내지 수 밀리미터 형태일 수 있다. 구체적으로, 얻어지는 함수겔상 중합체의 크기는 주입되는 모노머 조성물의 농도 및 주입속도 등에 따라 다양하게 나타날 수 있는데, 통상 입도가 2 내지 50 mm 인 함수겔상 중합체가 얻어질 수 있다.For example, as described above, the hydrogel polymer obtained by supplying hot air or heating the reactor to a reactor such as a kneader having a stirring shaft and thermally polymerizing the reactor may be fed to the reactor outlet May be in the range of a few centimeters to a few millimeters. Specifically, the size of the resulting hydrogel polymer may vary depending on the concentration and the injection rate of the monomer composition to be injected, and a hydrogel polymer having a particle size of usually 2 to 50 mm can be obtained.
또한, 상술한 바와 같이 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 광중합을 진행하는 경우, 통상 얻어지는 함수겔상 중합체의 형태는 벨트의 너비를 가진 시트 상의 함수겔상 중합체일 수 있다. 이때, 중합체 시트의 두께는 주입되는 모노머 조성물의 농도 및 주입속도에 따라 달라지나, 통상 0.5 내지 5cm의 두께를 가진 시트 상의 중합체가 얻어질 수 있도록 단량체 조성물을 공급하는 것이 바람직하다. 시트 상의 중합체의 두께가 지나치게 얇을 정도로 단량체 조성물을 공급하는 경우, 생산 효율이 낮아 바람직하지 않으며, 시트 상의 중합체 두께가 5cm를 초과하는 경우에는 지나치게 두꺼운 두께로 인해, 중합 반응이 전 두께에 걸쳐 고르게 일어나지 않을 수가 있다.
In addition, when photopolymerization proceeds in a reactor equipped with a movable conveyor belt as described above, the form of the hydrogel polymer that is usually obtained may be a hydrogel polymer on a sheet having a belt width. At this time, the thickness of the polymer sheet depends on the concentration and the injection rate of the monomer composition to be injected, but it is preferable to supply the monomer composition so that a polymer in the form of a sheet having a thickness of usually 0.5 to 5 cm can be obtained. When the monomer composition is supplied to such an extent that the thickness of the polymer in the sheet is too thin, the production efficiency is low, which is undesirable. When the thickness of the polymer on the sheet exceeds 5 cm, the polymerization reaction occurs evenly over the entire thickness due to the excessively thick thickness I can not.
이 후, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 b) 상기 함수겔상 중합체를 건조하는 단계를 거친다.Thereafter, the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention is carried out by b) drying the hydrogel polymer.
상기 a) 단계에서 얻어진 함수겔상 중합체의 통상 함수율은 30 내지 60 중량%이다. 한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 전체 함수겔상 중합체 중량에 대해, 차지하는 수분의 함량으로 함수겔상 중합체의 중량에서 건조 상태의 중합체의 중량을 뺀 값을 의미한다(구체적으로는, 적외선 가열을 통해 중합체의 온도를 올려 건조하는 과정에서 중합체 중의 수분증발에 따른 무게감소분을 측정하여 계산된 값으로 정의한다. 이때, 건조 조건은 상온에서 180℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도상승단계 5분을 포함하여 20분으로 설정하여, 함수율을 측정한다.)The normal water content of the hydrogel polymer obtained in the step a) is 30 to 60% by weight. The term "water content" as used throughout the present specification means a value obtained by subtracting the weight of the hydrogel polymer from the weight of the hydrogel polymer in terms of the content of water to the total weight of the functional gel polymer (specifically, In the drying process, the temperature is raised from 180 ° C to 180 ° C, and then maintained at 180 ° C. In this case, Drying time is set to 20 minutes including 5 minutes of temperature rise step, and water content is measured.)
상기 a) 단계에서 얻어진 함수겔상 중합체는 건조 단계를 거치는데, 바람직하게 상기 건조단계의 건조 온도는 150℃ 내지 250℃일 수 있다. 한편, 본 명세서 전체에서 "건조 온도"는 건조를 위해 공급되는 열매체의 온도 또는 건조 공정에서 열매체 및 중합체를 포함한 건조 반응기의 온도로 정의될 수 있다.The hydrogel polymer obtained in the step a) is subjected to a drying step, and preferably the drying temperature of the drying step may be 150 ° C to 250 ° C. On the other hand, throughout the present specification, the "drying temperature" can be defined as the temperature of the heating medium supplied for drying or the temperature of the drying reactor including the heating medium and the polymer in the drying process.
건조 온도가 150℃ 미만인 경우, 건조 시간이 지나치게 길어지고 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있고, 건조 온도가 250℃를 초과하는 경우, 지나치게 중합체 표면만 건조되어, 추후 이루어지는 분쇄 공정에서 미분이 발생할 수도 있고, 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있다. 바람직하게 상기 건조는 150℃ 내지 250℃의 온도에서, 더욱 바람직하게는 160℃ 내지 200℃의 온도에서 진행될 수 있다.If the drying temperature is lower than 150 ° C, the drying time becomes excessively long and the physical properties of the superabsorbent resin to be finally formed may deteriorate. When the drying temperature exceeds 250 ° C, only the polymer surface is excessively dried, And the physical properties of the finally formed superabsorbent resin may be deteriorated. Preferably, the drying can be carried out at a temperature of 150 ° C to 250 ° C, more preferably at a temperature of 160 ° C to 200 ° C.
한편, 건조 시간의 경우에는 그 구성의 한정은 없으나 공정 효율 등을 고려하여, 20분 내지 90분 동안 진행될 수 있다.On the other hand, in the case of the drying time, the composition is not limited, but may be carried out for 20 to 90 minutes in consideration of the process efficiency.
그리고, 이와 같은 건조 단계의 건조 방법 역시, 함수겔상 중합체의 건조 공정으로 통상 사용되는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 선택되어 사용될 수 있다. 구체적으로, 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법으로 건조 단계를 진행할 수 있다. 이와 같은 건조 단계 진행 후의 중합체의 함수율은 0.1 내지 10 중량%일 수 있다.The drying method of the drying step may also be selected and used without limitation of its structure as long as it is usually used as a drying step of the hydrogel polymer. Specifically, the drying step can be carried out by hot air supply, infrared irradiation, microwave irradiation, ultraviolet irradiation, or the like. The water content of the polymer after such a drying step may be 0.1 to 10% by weight.
한편, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 건조 단계의 효율을 높이기 위하여, 필요에 따라서, 건조 단계 전에 간단히 분쇄하는 단계를 더 거칠 수 있다. 상기 건조 단계의 전에 간단히 분쇄하는 단계는 함수겔상 중합체의 중합체의 입도가 1mm 내지 15mm로 되도록 분쇄할 수 있는데, 중합체의 입도가 1mm 미만이 되게 분쇄하는 것은 함수겔상 중합체의 높은 함수율로 인해 기술적으로 어려우며, 또한 분쇄된 입자 간에 서로 응집되는 현상이 나타날 수도 있으며, 입도가 15mm 초과하도록 분쇄하는 경우, 분쇄에 따른 추후 건조 단계 효율 증대의 효과가 미미해진다.Meanwhile, in order to increase the efficiency of the drying step, the method of manufacturing the super absorbent polymer according to the present invention may further include a step of simply pulverizing, if necessary, before the drying step. The step of simply pulverizing before the drying step can be carried out so that the particle size of the polymer of the hydrogel polymer is 1 mm to 15 mm. It is technically difficult to pulverize the polymer particles having a particle size of less than 1 mm due to the high water content of the hydrogel polymer , And there may be a phenomenon of agglomeration among the pulverized particles, and when the pulverization is carried out so that the particle size exceeds 15 mm, the effect of increasing the efficiency of the subsequent drying step due to pulverization becomes insignificant.
상기 건조 단계 전에 간단히 분쇄하는 단계에 있어서, 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.The pulverizer used in the simple pulverizing step prior to the drying step is not limited in its constitution, but may be a vertical pulverizer, a turbo cutter, a turbo grinder, A crusher consisting of a rotary cutter mill, a cutter mill, a disc mill, a shred crusher, a crusher, a chopper and a disc cutter And a device group. However, the present invention is not limited to the above-described examples.
이와 같이 건조 단계 전에 건조 효율을 높이기 위해서 분쇄하는 단계를 거치는 경우, 함수율이 높은 중합체로 인해, 분쇄기 표면에 들러붙는 현상이 나타날 수도 있다. 따라서, 이와 같은 함수겔상 중합체의 건조 전 분쇄 단계의 효율을 높이기 위해, 분쇄 시, 들러붙는 것을 방지할 수 있는 첨가제 등을 추가로 사용할 수 있다. 구체적으로 사용 가능한 첨가제의 종류는 그 구성의 한정은 없으나, 스팀, 물, 계면활성제, Clay 나 Silica 등의 무기 분말 등과 같은 미분 응집 방지제; 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소, 및 아스코르빈산와 같은 열중합 개시제, 에폭시계 가교제, 디올(diol)류 가교제, 2 관능기 또는 3 관능기 이상의 다관능기의 아크릴레이트를 포함하는 가교제, 수산화기를 포함하는 1관능기의 화합물과 같은 가교제일 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다.
When the step of pulverizing is carried out in order to increase the drying efficiency before the drying step, a phenomenon of sticking to the surface of the pulverizer may occur due to the polymer having a high water content. Therefore, in order to increase the efficiency of the pulverization step before drying of the hydrogel polymer, an additive capable of preventing sticking at the time of pulverization can be further used. Specific examples of usable additives include, but are not limited to, an anti-aggregation inhibitor such as steam, water, a surfactant, an inorganic powder such as Clay or Silica, and the like; A crosslinking agent comprising a hydroxyl group-containing initiator, an azo-based initiator, an azo-based initiator, hydrogen peroxide and a thermal polymerization initiator such as ascorbic acid, an epoxy crosslinking agent, a diol crosslinking agent, an acrylate of a bifunctional group or a polyfunctional group having three or more functional groups, But it is not limited to the examples described above.
이 후, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 상기 건조 단계를 거친 후, c) 상기 건조된 중합체를 분쇄하는 단계를 거친다. 상기 분쇄 단계 후 얻어지는 중합체의 입도는 150 내지 850㎛ 이다. 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 있어서, 이와 같은 입도로 분쇄하기 위해 사용되는 분쇄기는 구체적으로, 핀 밀(pin mill), 해머 밀(hammer mill), 스크류 밀(screw mill), 롤 밀(roll mill), 디스크 밀(disc mill) 또는 조그 밀(jog mill) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Thereafter, in the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention, after the above-mentioned drying step, c) the step of pulverizing the dried polymer is carried out. The particle size of the polymer obtained after the pulverization step is 150 to 850 탆. In the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention, the pulverizer used for pulverizing to such a particle size is specifically a pin mill, a hammer mill, a screw mill, a roll mill a roll mill, a disc mill or a jog mill may be used, but the present invention is not limited thereto.
이 후, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 d) 상기 분쇄된 함수겔상 중합체를 입도 150㎛ 이상 300㎛ 미만인 입자, 입도 300㎛ 이상 600㎛ 미만인 입자, 및 입도 600㎛ 이상 850㎛ 이하인 입자로 분급하는 단계를 거친다. 이때 분급 기준이 되는 입도는 중합체 입자 중량 당 비표면적 비율을 기준으로 할 수 있다. 분급 단계의 수치가 커질수록, 표면 가교제의 첨가 시, 중합체 입자에 첨가되는 표면 가교제의 분포를 더욱 균일하게 할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 첨가되는 표면 가교제의 균일성 확보 및 공정의 경제성 등을 고려하여, 150㎛ 미만인 입자, 입도 150㎛ 이상 300㎛ 미만인 입자, 입도 300㎛ 이상 600㎛ 미만인 입자, 및 입도 600㎛ 이상 850㎛ 이하인 입자로 분급한다. Thereafter, the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention comprises the steps of: d) mixing the above pulverized hydrogel polymer with particles having a particle size of 150 μm or more and less than 300 μm, particles having a particle size of 300 μm or more and less than 600 μm or particles having a particle size of 600 μm or more and 850 μm or less . ≪ / RTI > In this case, the particle size as a classification standard may be based on the specific surface area ratio per weight of the polymer particles. The larger the value of the classification step, the more advantageous the distribution of the surface cross-linking agent added to the polymer particles becomes more uniform when the surface cross-linking agent is added. Therefore, in consideration of the uniformity of the surface crosslinking agent to be added and the economical efficiency of the process, the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention requires that particles having a particle size of less than 150 mu m, particles having a particle size of not less than 150 mu m and less than 300 mu m, And a particle having a particle size of 600 μm or more and 850 μm or less.
상기 분급 단계의 제조 공정을 구체적으로 살펴보면, 중합체 공급기로부터 공급된 함수겔상 중합체를 중합체 분쇄기에서 150 내지 850㎛의 입도로 분쇄한 후, 각 입도 크기에 따른 분급기를 거쳐 분급된다. 이 때, 입도 150㎛ 미만의 미분은 별도로 분급하지 않고, 입도 850㎛을 초과하는 입자는 별도로 분급하여, 분쇄기로 다시 되돌려 보낼 수 있다.
Specifically, the functional gel-like polymer supplied from the polymer feeder is pulverized in a polymer grinder to a particle size of 150 to 850 μm, and classified through a classifier according to each particle size. At this time, the fine particles having a particle size of less than 150 占 퐉 are not separately classified, but particles having a particle size exceeding 850 占 퐉 are classified separately and can be sent back to the crusher.
본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 e) 상기 분급된 각각의 입도별 중합체 전체 총 중량을 기준으로, 입도 600~850㎛ 크기의 입자 0.01~3.0중량%, 입도 300~600㎛ 크기의 입자 60.0~99.0 중량% 및 입도 150~300㎛ 크기의 입자 0.01~39.0중량%을 포함하여 재조합 한 후, 혼합하는 단계를 거친다.
The method for producing a superabsorbent resin according to the present invention comprises the steps of: e) preparing particles classified as particles having a particle size of 600 to 850 탆, 0.01 to 3.0% by weight of particles having a particle size of 300 to 600 탆, 60.0 to 99.0% by weight and 0.01 to 39.0% by weight of particles having a particle size of 150 to 300 占 퐉, followed by mixing.
본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은 f) 상기 재조합된 함수겔상 중합체에 표면 가교액을 첨가하여 혼합한 후, 함수겔상 중합체의 표면 가교 반응을 진행하는 단계를 거친다. The method for producing a superabsorbent resin according to the present invention comprises the steps of: (f) adding a surface cross-linking liquid to the above-mentioned recycled functional gel polymer, mixing the resultant, and then proceeding surface cross-linking reaction of the hydrogel polymer.
상기 단계 f)에서, 상기 함수겔상 중합체의 표면 가교 반응을 진행하는 단계는 분급된 함수겔상 중합체를 하나의 표면 가교 반응기에서 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
In the step (f), the step of progressing the surface cross-linking reaction of the hydrogel polymer may be characterized in that the hydrogel polymer is classified into one surface cross-linking reactor.
또한, 상기 단계 f)에서, 상기 표면 가교액은, 다양한 혼합물로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 전체 표면 가교액 총중량을 기준으로 표면 가교제 0.001~1 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을 사용할 수 있다.Also, in the step f), the surface cross-linking liquid may be used in various mixtures, preferably 0.001 to 1% by weight of surface cross-linking agent based on the total weight of the total surface cross-linking agent, and the balance water .
상기 표면 가교액의 성분으로 첨가되는 표면 가교제는 중합체가 갖는 관능기와 반응 가능한 화합물이라면 그 구성의 한정이 없다. 상기 표면 가교제로서는 바람직하게는 생성되는 고흡수성 수지의 특성을 향상시키기 위해, 옥시란계 화합물; 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.The surface cross-linking agent to be added as a component of the surface cross-linking liquid is not limited in its constitution if it is a compound capable of reacting with a functional group possessed by the polymer. As the surface cross-linking agent, an oxirane-based compound is preferably used as the surface cross-linking agent in order to improve the properties of the resulting superabsorbent resin. Polyhydric alcohol compounds; Epoxy compounds; Polyamine compounds; Halo epoxy compounds; A condensation product of a haloepoxy compound; Oxazoline compounds; Mono-, di- or polyoxazolidinone compounds; Cyclic urea compounds; Polyvalent metal salts; And an alkylene carbonate compound can be used.
구체적으로, 옥시란계 화합물의 예로는 2-[2-(옥시란-2-일 메톡시)에톡시메틸]옥시란(2-[2-(oxiran-2-yl methoxy)ethoxymethyl]oxirane)을 사용할 수 있다. Specifically, an example of the oxirane-based compound is 2- [2- (oxiran-2-yl methoxy) ethoxymethyl] oxirane) Can be used.
다가 알콜 화합물의 예로는 모노-, 디-, 트리-, 테트라- 또는 폴리에틸렌 글리콜, 모노프로필렌글리콜, 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.Examples of the polyhydric alcohol compound include mono-, di-, tri-, tetra- or polyethylene glycols, monopropylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, 2,3,4-trimethyl- , Polypropylene glycol, glycerol, polyglycerol, 2-butene-1,4-diol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, -Cyclohexanedimethanol, and at least one selected from the group consisting of cyclohexanedimethanol.
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.Examples of the epoxy compounds include ethylene glycol diglycidyl ether and glycidol. Examples of the polyamine compounds include ethylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine, tetraethylene pentaamine, pentaethylene hexamine , Polyethyleneimine, and polyamide polyamines can be used.
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 다가 알코올 화합물을 포함하여 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 10의 다가 알코올 화합물류를 사용할 수 있다.As the haloepoxy compound, epichlorohydrin, epibromohydrin, and? -Methyl epichlorohydrin can be used. On the other hand, as the mono-, di- or polyoxazolidinone compounds, for example, 2-oxazolidinone and the like can be used. As the alkylene carbonate compound, ethylene carbonate and the like can be used. These may be used alone or in combination with each other. On the other hand, in order to increase the efficiency of the surface cross-linking step, it is preferable to use at least one polyhydric alcohol compound among these surface cross-linking agents, more preferably a polyhydric alcohol compound having 2 to 10 carbon atoms.
그리고, 상기와 같이 표면 가교제를 혼합하여, 중합체 입자를 표면 처리하기 위해 첨가되는 표면 가교제의 함량은 구체적으로 추가되는 표면 가교제의 종류나 반응 조건에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 통상 재조합된 함수겔상 중합체 100 중량부에 대해, 0.001 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 2중량부를 사용할 수 있다.The content of the surface cross-linking agent to be added for surface-treating the polymer particles by mixing the surface cross-linking agent as described above can be appropriately selected according to the kind of the surface cross-linking agent to be added and the reaction conditions, but usually, 0.001 to 5 parts by weight, preferably 0.01 to 3 parts by weight, and more preferably 0.05 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin composition.
표면 가교제의 함량이 지나치게 적으면, 표면 가교 반응이 거의 일어나지 않으며, 재조합된 함수겔상 중합체 100 중량부에 대해, 5 중량부를 초과하는 경우, 과도한 표면 가교 반응으로 인해 오히려 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다.If the content of the surface cross-linking agent is too small, the surface cross-linking reaction hardly occurs. If the amount of the surface cross-linking agent is more than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the recombined hydrogel polymer, the physical properties of the superabsorbent resin are lowered .
이때, 표면 가교제를 중합체에 첨가하는 방법은 그 구성의 한정은 없다. 표면 가교제와 중합체 분말을 반응조에 넣고 혼합하거나, 중합체 분말에 표면 가교제를 분사하는 방법, 연속적으로 운전되는 믹서와 같은 반응조에 중합체와 가교제를 연속적으로 공급하여 혼합하는 방법 등을 사용할 수 있다.At this time, the composition of the method of adding the surface cross-linking agent to the polymer is not limited. A method in which a surface cross-linking agent and a polymer powder are mixed in a reaction tank or spraying a surface cross-linking agent onto a polymer powder, a method in which a polymer and a cross-linking agent are continuously supplied and mixed in a reaction vessel such as a continuously operated mixer.
상기 단계 f)에서, 상기 표면 가교 반응은 100℃ 내지 200℃의 온도에서, 1 분 내지 120 분 동안 진행될 수 있다. In the step f), the surface cross-linking reaction may be carried out at a temperature of 100 ° C to 200 ° C for 1 minute to 120 minutes.
한편, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에서, 가교 반응을 위한 승온이 이루어진 후, 가교 반응은 1분 내지 120분 바람직하게는 5분 내지 100분, 가장 바람직하게는 10분 내지 80분 동안 진행될 수 있다. 가교 반응 시간이 1분 미만으로 지나치게 짧은 경우, 충분한 정도의 가교 반응이 일어나지 않을 수 있고, 가교 반응 시간이 120분을 초과하는 경우, 과도한 표면 가교 반응으로 고흡수성 수지의 물성이 오히려 나빠질 수 있고, 반응기에서 장기 체류로 인한 중합체 파쇄가 일어날 수 있다.On the other hand, in the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention, after the temperature for the crosslinking reaction is raised, the crosslinking reaction is carried out for 1 minute to 120 minutes, preferably 5 minutes to 100 minutes, and most preferably 10 minutes to 80 minutes Can proceed. When the crosslinking reaction time is less than 1 minute, a sufficient degree of crosslinking reaction may not occur. When the crosslinking reaction time exceeds 120 minutes, the physical properties of the water-absorbent resin may be deteriorated by an excessive surface crosslinking reaction, Polymer breakdown due to long-term retention in the reactor can occur.
상기 단계 f)에서는 스팀, 전기, 자외선 및 적외선으로 이루어진 열원군에서 선택되는 어느 하나 이상을 조사하여 승온할 수 있다. In the step f), the temperature may be raised by irradiating at least one selected from the group consisting of steam, electricity, ultraviolet rays and infrared rays.
그리고, 표면 가교 반응을 위한 승온 수단으로는, 그 구성의 한정이 없다. 구체적으로, 열매체를 공급하거나, 전기 등의 수단으로 직접 가열할 수 있으나, 본 발명이 상술한 예에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로 사용될 수 있는 열원으로는 스팀, 전기, 자외선, 적외선 등이 있으며, 가열된 열유체 등을 사용할 수도 있다.The composition of the temperature raising means for the surface cross-linking reaction is not limited. Specifically, the heating medium can be supplied or heated directly by means such as electricity, but the present invention is not limited to the above-described examples. Specific examples of the heat source that can be used include steam, electricity, ultraviolet rays, and infrared rays, and heated heat fluids and the like may also be used.
본 명세서 전체에서, 표면 가교 반응 온도는 가교반응을 위한 첨가되는 표면 가교제와 중합체의 전체 온도로 정의될 수 있다.
Throughout this specification, the surface cross-linking reaction temperature can be defined as the total temperature of the surface cross-linking agent and polymer added for the cross-linking reaction.
본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 의하여 제조된 고흡수성 수지는 무하중하 흡수배율(CRC)과 가압 흡수능(AUP)의 합이 45 g/g 이상의 값을 갖는다. The superabsorbent resin produced by the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention has a value of 45 g / g or more in terms of the sum of absolute load capacity (CRC) and pressure absorption capacity (AUP).
또한, 본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 의하여 제조된 고흡수성 수지는 생리식염수 흐름 유도성(SFC)값이 40×10-7cm3·sec/g 이상의 값을 갖는다. In addition, the superabsorbent resin produced by the method for producing a superabsorbent resin according to the present invention has a physiological saline flow induction (SFC) value of not less than 40 × 10 -7 cm 3 · sec / g.
또한 본 발명은 상기 기재된 고흡수성 수지의 제조 방법으로 제조된 고흡수성 수지를 제공할 수 있다.
Further, the present invention can provide a superabsorbent resin produced by the above-described method for producing a superabsorbent resin.
이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 함유하고 있다. 또한, 이하의 실시예, 비교예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the embodiments of the present invention described below are illustrative only and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated in the claims, and moreover, includes all changes within the meaning and range of equivalency of the claims. In the following Examples and Comparative Examples, "%" and "part" representing the content are on a mass basis unless otherwise specified.
실시예Example
제조예Manufacturing example : : 함수겔상Hydrogel 중합체의 제조 Preparation of polymer
아크릴산 100g, 가교제로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 0.1g, 가성소다(NaOH)38.9g, 및 물 103.9g의 비율로 혼합하여, 단량체 농도가 50 중량%인 단량체 조성물을 준비하였다.100 g of acrylic acid, 0.1 g of polyethylene glycol diacrylate as a crosslinking agent, 38.9 g of caustic soda (NaOH) and 103.9 g of water were mixed to prepare a monomer composition having a monomer concentration of 50% by weight.
이후, 상기 단량체 조성물을 연속 회전하는 니더(kneader) 중합기의 공급부를 통해 투입하고 중합개시제로 1%의 과산화수소 용액 1g과 2% 아스코빅산 수용액 1g을 투입하여 단량체와 혼합하였다.Thereafter, the monomer composition was introduced through a feeding part of a kneader polymerization machine rotating continuously, and 1 g of a 1% hydrogen peroxide solution and 1 g of a 2% ascorbic acid aqueous solution were added as a polymerization initiator to the monomers.
중합개시제를 혼합하고, 1 분 후 중합을 시작하여, 15분 동안 중합을 계속 진행하였다. 이때 반응기의 내부 온도는 99℃였다. 중합된 함수겔상 중합체를 절단기로 이송한 후, 0.2cm로 절단하였다. 이때 절단된 함수겔상 중합체의 함수율은 50 중량%였다.The polymerization initiator was mixed, polymerization was started after 1 minute, and polymerization was continued for 15 minutes. At this time, the internal temperature of the reactor was 99 ° C. The polymerized hydrogel polymer was transferred to a cutter and then cut to 0.2 cm. At this time, the moisture content of the cut functional gel polymer was 50% by weight.
이후, 절단기로부터 토출된 중합체를 180℃온도의 열풍건조기에서 1 시간 동안 건조하였다. 이어서, 핀밀 분쇄기로 분쇄한 후, 시브(sieve)를 이용하여 입도가 150㎛ 미만인 입자, 입도 150㎛ 이상 300㎛ 미만인 입자, 입도 300㎛ 이상 600㎛ 미만인 입자, 및 입도 600㎛ 이상 850㎛ 이하인 입자로 분급하였다.
Thereafter, the polymer discharged from the cutter was dried for 1 hour in a hot-air drier at 180 ° C. Subsequently, the mixture is pulverized with a pin mill and pulverized using a sieve to produce particles having a particle size of less than 150 mu m, particles having a particle size of not less than 150 mu m and less than 300 mu m, particles having a particle size of not less than 300 mu m and less than 600 mu m, Respectively.
실시예Example : 고흡수성 수지의 제조: Preparation of superabsorbent resin
상기에서 제조된 함수겔상 중합체를 이용하여 고흡수성 수지를 제조하였다. 첫번째로, 고흡수성 수지(SAP) 100g을 기준으로 미리 입도 크기별로 분리한 입자를 하기 [표 1]의 비율로 재조합한 후, 잘 섞어주었다. 분급된 각각의 입도별 중합체 100 중량부당 표면 가교액은 에틸렌 카보네이트 1.0 중량부를 포함함 용액을 스프레이로 분사 혼합하였다. 표면 가교 반응기에 모두 투입하여, 180℃ 하에서 30분간 표면 가교 반응을 진행하였다. 표면 가교 반응이 종료한 후, 냉각하는 단계를 추가로 거쳐 고흡수성 수지 분말을 얻었다. A superabsorbent resin was prepared using the hydrogel polymer prepared above. First, the particles separated in advance by the particle size size based on 100 g of the superabsorbent resin (SAP) were recombined in the ratio shown in Table 1, and then mixed well. The surface cross-linking solution containing 1.0 part by weight of ethylene carbonate per 100 parts by weight of each class size polymer was spray-mixed with a solution. Surface crosslinking reactor, and the surface cross-linking reaction was carried out at 180 캜 for 30 minutes. After completion of the surface cross-linking reaction, a step of cooling was further carried out to obtain a superabsorbent resin powder.
실험에 사용한 고흡수성 수지(SAP)의 Base resin의 무하중하 흡수배율(CRC)은 35.1 g/g이다.
The absorption capacity (CRC) of the base resin of the superabsorbent resin (SAP) used in the experiment was 35.1 g / g.
실험예Experimental Example : 물성 평가: Property evaluation
상기 비교예 1 및 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 고흡수성 수지의 물성을 평가하기 위해 하기와 같은 시험을 진행하였다.
In order to evaluate the physical properties of the superabsorbent resin according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 4, the following tests were conducted.
(1) 무하중하 흡수배율 (CRC)(1) Absorption-free magnification ratio (CRC)
상기 비교예 1 및 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 고흡수성 수지 W(g) (약 0.1g)을 부직포제의 봉투에 균일하게 넣고 밀봉(seal)한 후, 상온에서 0.9 질량%의 생리 식염수에 침수시켰다. 30분 후에 봉투를 원심 분리기를 이용하고 250G로 3분간 물기를 뺀 후에 봉투의 질량 W2(g)을 측정했다. 또 수지를 이용하지 않고 동일한 조작을 한 후에 그때의 질량 W1(g)을 측정했다. 얻어진 각 질량을 이용하여 다음과 같은 식에 따라 CRC (g/g)를 산출하였다.(About 0.1 g) of the superabsorbent resin W (g) according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 4 was uniformly put in an envelope made of a nonwoven fabric and sealed, and then 0.9% by mass of physiological saline solution Lt; / RTI > After 30 minutes, the envelope was subjected to centrifugal separation at 250G for 3 minutes, and the weight W2 (g) of the envelope was measured. After the same operation was performed without using a resin, the mass W1 (g) at that time was measured. Using the obtained masses, CRC (g / g) was calculated according to the following equation.
[수학식 1][Equation 1]
CRC (g/g) = {(W2(g) - W1(g))/ W(g)} - 1
CRC (g / g) = {(W2 (g) - W1 (g)) / W (g)
(2) 가압 흡수능 (AUP: Absorbency under Pressure)(2) Absorption under pressure (AUP)
내경 60mm의 플라스틱의 원통 바닥에 스테인레스제 400 mesh 철망을 장착시켰다. 상온, 습도 50%의 조건하에서 철망상에 상기 비교예 1 및 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 고흡수성 수지 0.90g을 각각 균일하게 살포하고, 그 위에 4.83 kPa(0.7 psi)의 하중을 균일하게 더 부여할 수 있는 피스톤(piston)은, 외경이 60 mm 보다 약간 작고 원통의 내벽과 틈이 없고, 상하의 움직임이 방해 받지 않게 하였다. 이때 상기 장치의 중량 Wa(g)을 측정하였다.A 400 mesh wire mesh made of stainless steel was attached to the bottom of a plastic cylinder having an inner diameter of 60 mm. Under the conditions of room temperature and humidity 50%, 0.90 g of the superabsorbent resin according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 4 was uniformly sprayed on the iron mesh, and a load of 4.83 kPa (0.7 psi) A piston which can be further provided has an outer diameter of slightly smaller than 60 mm and has no clearance with the inner wall of the cylinder so that the upward and downward movements are not disturbed. At this time, the weight Wa (g) of the device was measured.
직경 150 mm의 페트로 접시의 내측에 직경 90mm로 두께 5mm의 유리 필터를 두고, 0.90 중량%의 염화 나트륨으로 구성된 생리 식염수를 유리 필터의 윗면과 동일 레벨이 되도록 하였다. 그 위에 직경 90mm의 여과지 1장을 실었다. 여과지 위에 상기 측정장치를 싣고, 액을 하중 하에서 1시간 동안 흡수하였다. 1시간 후 측정 장치를 들어올리고, 그 중량 Wb(g)을 측정하였다.A glass filter having a diameter of 90 mm and a thickness of 5 mm was placed inside a Petro dish having a diameter of 150 mm and a physiological saline solution composed of 0.90% by weight sodium chloride was made to have the same level as the upper surface of the glass filter. And a filter paper having a diameter of 90 mm was placed thereon. The measuring device was placed on the filter paper and the liquid was absorbed under load for 1 hour. After one hour, the measuring device was lifted and its weight Wb (g) was measured.
그리고 Wa, Wb로부터 다음 식에 따라 가압 흡수능을 산출하였다.Then, the pressure absorption ability was calculated from Wa and Wb according to the following equation.
[수학식 2]&Quot; (2) "
AUP (g/g) = [Wb(g) - Wa(g)]/ 흡수 수지의 질량 (g)
AUP (g / g) = [Wb (g) - Wa (g)] /
(3) 생리식염수 흐름 유도성(SFC: Saline Flow conductivity)(3) saline flow conductivity (SFC)
본 발명의 SFC 값은 미국특허 제5669894호에 개시된 SFC 시험 방법에 따라, 상기 비교예 1 및 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 고흡수성 수지에 대한, 하중 2.07kPa에서의 0.69중량% 염화나트륨 수용액의 투수성을 측정하였다.
The SFC value of the present invention was measured by the SFC test method disclosed in U.S. Patent No. 5669894. The SFC value of the present invention was measured by using a 0.69 weight% sodium chloride aqueous solution at a load of 2.07 kPa for the superabsorbent resin according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 4 Water permeability was measured.
(4) 잔류 모노머(RM, Residual Monomers)(4) Residual Monomers (RM)
상기 비교예 1 로 준비된 고흡수성 수지에 대한 잔류 모노머 농도를 측정하였다. 잔류 모노머의 측정은 EDANA 법 WSP 210.3을 기준으로 하였다. 준비된 고흡수성 수지 중 입도 150 내지 850 ㎛의 시료 1.000g과 0.9% 염수 200g을 250ml 삼각 플라스크에 넣고 1시간 동안 교반시켰다. 이 후, 혼합액을 필터지로 거르고 용액을 샘플링하여 HPLC로 측정하였다.
The residual monomer concentration of the superabsorbent resin prepared in Comparative Example 1 was measured. The measurement of the residual monomer was based on EDANA method WSP 210.3. 1.000 g of a sample having a particle size of 150 to 850 mu m and 200 g of 0.9% brine in a prepared superabsorbent resin were placed in a 250 ml Erlenmeyer flask and stirred for 1 hour. Thereafter, the mixed solution was filtered with filter paper, and the solution was sampled and measured by HPLC.
상기와 같이 측정한 각각의 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The physical properties measured as described above were measured, and the results are shown in Table 2 below.
(g/g)CRC
(g / g)
(g/g)[email protected]
(g / g)
(10-7×cm3·sec/g)SFC
(10 < -7 > cm < 3 > sec / g)
(g/g)CRC + AUP
(g / g)
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4는 비교예 1 과 비교할 때, 고흡수성 수지의 SFC 값이 훨씬 향상된 것을 알 수 있었다.
As shown in Table 2, it was found that Examples 1 to 4 of the present invention had much improved SFC values of the superabsorbent resin as compared with Comparative Example 1.
Claims (13)
b) 상기 함수겔상 중합체를 건조하는 단계;
c) 상기 건조된 중합체를 분쇄하는 단계;
d) 상기 분쇄된 함수겔상 중합체를 입도 150㎛ 이상 300㎛ 미만인 입자, 입도 300㎛ 이상 600㎛ 미만인 입자, 및 입도 600㎛ 이상 850㎛ 이하인 입자로 분급하는 단계;
e) 상기 분급된 각각의 입도별 중합체 전체 총 중량을 기준으로, 입도 600~850㎛ 크기의 입자 0.01~3.0중량%, 입도 300~600㎛ 크기의 입자 60.0~99.0 중량% 및 입도 150~300㎛ 크기의 입자 0.01~39.0중량%을 포함하여 재조합 한 후, 혼합하는 단계; 및
f) 상기 재조합된 함수겔상 중합체에 표면 가교액을 첨가하여 혼합한 후, 함수겔상 중합체의 표면 가교 반응을 진행하는 단계를 포함하고,
생리식염수 흐름 유도성 (SFC) 값이 40×10-7cm3·sec/g 이상이고,
무하중하 흡수배율(CRC)과 가압 흡수능(AUP)의 합이 45 g/g 이상인 고흡수성 수지의 제조 방법.a) preparing a hydrogel polymer by thermal polymerization or photopolymerization of a monomer composition comprising a water-soluble ethylenically unsaturated monomer and a polymerization initiator;
b) drying the hydrogel polymer;
c) pulverizing the dried polymer;
d) Classifying the pulverized hydrogel polymer into particles having a particle size of 150 μm or more and less than 300 μm, particles having a particle size of 300 μm or more and less than 600 μm, and particles having a particle size of 600 μm or more and 850 μm or less;
e) 0.01 to 3.0% by weight of particles having a particle size of 600 to 850 탆, 60.0 to 99.0% by weight of particles having a particle size of 300 to 600 탆 and a particle size of 150 to 300 탆 based on the total weight of the whole polymer, Size particles of 0.01 to 39.0% by weight; And
f) adding a surface cross-linking liquid to the recombined hydrogel polymer, mixing the resultant, and proceeding a surface cross-linking reaction of the hydrogel polymer,
And saline flow induced (SFC) value of 40 × 10 -7 cm 3 · sec / g or more,
Wherein the sum of the no-load capacity (CRC) and the pressure absorption capacity (AUP) is 45 g / g or more.
상기 단계 b)의 건조 단계 전에, 함수겔상 중합체를 입도가 1mm 내지 15mm로 분쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Further comprising a step of pulverizing the hydrogel polymer to a particle size of 1 mm to 15 mm before the drying step of step b).
상기 단계 b)의 건조 단계는 150℃ 내지 250℃의 온도에서 진행되는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the drying step of step b) is carried out at a temperature of 150 ° C to 250 ° C.
상기 단계 f)에서, 상기 함수겔상 중합체의 표면 가교 반응을 진행하는 단계는 분급된 함수겔상 중합체를 하나의 표면 가교 반응기에서 진행하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
In the step (f), the step of advancing the surface cross-linking reaction of the hydrogel polymer is carried out in one surface cross-linking reactor.
상기 단계 f)에서, 상기 표면 가교액은 총중량을 기준으로 표면 가교제 0.001~1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein in the step (f), the surface cross-linking liquid comprises 0.001 to 1% by weight of surface cross-linking agent based on the total weight.
상기 표면 가교제는 옥시란계 화합물; 다가 알콜 화합물; 에폭시 화합물; 폴리아민 화합물; 할로에폭시 화합물; 할로에폭시 화합물의 축합 산물; 옥사졸린 화합물; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물; 환상 우레아 화합물; 다가금속염; 및 알킬렌 카보네이트 화합물로 이루어진 군으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method of claim 5,
The surface cross-linking agent may be an oxirane compound; Polyhydric alcohol compounds; Epoxy compounds; Polyamine compounds; Halo epoxy compounds; A condensation product of a haloepoxy compound; Oxazoline compounds; Mono-, di- or polyoxazolidinone compounds; Cyclic urea compounds; Polyvalent metal salts; And an alkylene carbonate compound. The method for producing a superabsorbent resin according to any one of claims 1 to 3,
상기 표면 가교제는 재조합된 함수겔상 중합체 100 중량부에 대해 0.001 내지 5 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method of claim 5,
Wherein the surface cross-linking agent is added in an amount of 0.001 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the recombinant hydrogel polymer.
상기 단계 f)에서, 상기 표면 가교 반응은 100℃ 내지 200℃의 온도에서 진행되는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the surface crosslinking reaction is carried out at a temperature of 100 ° C to 200 ° C in the step f).
상기 단계 f)에서, 상기 표면 가교 반응은 1 분 내지 120 분 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein in the step (f), the surface cross-linking reaction is carried out for 1 minute to 120 minutes.
상기 단계 f)에서, 스팀, 전기, 자외선 및 적외선으로 이루어진 열원군에서 선택되는 어느 하나 이상을 조사하여 승온하는 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the heating is carried out by irradiating at least one selected from the heat source group consisting of steam, electricity, ultraviolet rays and infrared rays in the step f).
A superabsorbent resin produced by the method for producing a superabsorbent resin according to any one of claims 1 to 10.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200116 Year of fee payment: 4 |