KR20190026354A - 고흡수성 수지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고흡수성 수지에 관한 것이다. 상기 고흡수성 수지는 우수한 초기 흡수능을 나타내 상기 고흡수성 수지를 이용하면 체액을 빠르게 흡수하여 보송보송한 감촉을 부여할 수 있는 기저귀나 생리대 등의 위생재를 제공할 수 있다.

Description

고흡수성 수지{SUPER ABSORBENT POLYMER}
본 발명은 우수한 초기 흡수능을 나타내는 고흡수성 수지에 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 종이기저귀나 생리대 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다.
가장 많은 경우에, 이러한 고흡수성 수지는 기저귀나 생리대 등 위생재 분야에서 널리 사용되고 있는데, 최근 기저귀나 생리대 등의 위생재에 대해 빠른 건조 능력이 요구되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 고흡수성 수지의 표면적이 충분히 넓어 우수한 초기 흡수능을 나타낼 필요가 있다.
고흡수성 수지를 제조하는 방법에는 현탁 중합 및 용액 중합이 있다. 현탁 중합은 넓은 표면적을 가지는 고흡수성 수지를 제조할 수 있어 빠른 건조 능력이 요구되는 위생재에 유용하게 사용될 수 있다. 그러나, 현탁 중합은 유기 용매를 사용하기 때문에 대량 생산이 어렵고 유기 용매를 재순환시키는 추가의 공정으로 인해 생산 비용이 증대되는 문제가 있다. 용액 중합은 유기 용매를 사용하지 않기 때문에 경제적으로 고흡수성 수지를 대량 생산할 수 있으나, 중합체를 분쇄함에 따라 부정형의 입자가 얻어져 상대적으로 표면적이 좁은 고흡수성 수지가 얻어지는 문제가 있다.
이에, 용액 중합을 통해 고흡수성 수지를 제조하되, 고흡수성 수지의 표면적을 넓히기 위해 탄산염 발포제를 사용하는 기술이 소개되었으나, 아직까지 충분한 초기 흡수능을 나타내는 고흡수성 수지를 개발하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 우수한 초기 흡수능을 나타내는 고흡수성 수지를 제공한다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 고흡수성 수지와 이의 제조 방법 등에 대해 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체가 캡슐화된 발포제 존재 하에 가교 중합된 가교 중합체를 포함하는 베이스 수지 분말; 및 상기 가교 중합체가 추가 가교되어, 상기 베이스 수지 분말 상에 형성되어 있는 표면 가교층을 포함하고, 하기 식 1로 계산되는 초기 흡수능이 30 g/g 이상인 고흡수성 수지가 제공된다.
[식 1]
초기 흡수능 (g/g) = [W2(g) - W1(g)] / W0(g) - 1
상기 식 1에서,
W0(g)는 수지의 초기 무게(g)이고,
W1(g)는 36℃에서 생리 식염수에 수지를 넣지 않은 부직포제 빈 봉투를 1 분 동안 침수시킨 다음, 중력에 의해 1 분간 탈수한 후에 측정한 부직포제 빈 봉투의 무게이고,
W2(g)는 36℃에서 생리 식염수에 수지가 담긴 부직포제 봉투를 1 분 동안 침수하여 흡수시킨 다음, 중력에 의해 1 분간 탈수한 후에, 수지를 포함하여 측정한 부직포제 봉투의 무게이다.
상기 고흡수성 수지는 입자 형태를 가지므로, 본 명세서에서 고흡수성 수지를 구성하는 개개의 입자를 수지 입자라고 호칭하기도 한다.
고흡수성 수지를 제조하는 방법에는 현탁 중합 및 용액 중합이 있다. 현탁 중합은 넓은 표면적을 가지는 고흡수성 수지를 제조할 수 있으나, 유기 용매를 사용하기 때문에 대량 생산이 어렵고 유기 용매를 재순환시키는 추가의 공정으로 인해 생산 비용이 증대되는 문제가 있다. 용액 중합은 유기 용매를 사용하지 않기 때문에 경제적으로 고흡수성 수지를 대량 생산할 수 있으나, 중합체를 분쇄함에 따라 부정형의 입자가 얻어져 상대적으로 표면적이 좁은 고흡수성 수지가 얻어지는 문제가 있다.
그러나, 본 발명자들은 실험 결과, 용액 중합을 이용하더라도 고흡수성 수지의 제조 시에 특정한 캡슐화된 발포제를 이용하면 고흡수성 수지가 충분히 넓은 표면적을 가져 우수한 초기 흡수능을 나타내는 것을 확인하였다. 그 결과, 이러한 고흡수성 수지는 체액을 빠르게 흡수하여 보송보송한 감촉을 부여할 수 있는 기저귀나 생리대 등의 위생재를 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 고흡수성 수지는 상기 식 1로 계산되는 초기 흡수능이 30 g/g 이상, 35 g/g 이상, 40 g/g 이상 혹은 45 g/g 이상일 수 있다. 상기 초기 흡수능을 측정하는 방법은 후술하는 시험예에 자세히 기재되어 있으며, 상기 초기 흡수능의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 100 g/g 이하, 70 g/g 이하 혹은 60 g/g 이하일 수 있다.
또한, 상기 고흡수성 수지는 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)이 30 내지 45 g/g 혹은 35 내지 40 g/g일 수 있다. 상기 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능을 측정하는 방법은 후술하는 시험예에 자세히 기재되어 있다.
일 구현예에 따른 고흡수성 수지는 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체가 캡슐화된 발포제 존재 하에 가교 중합된 가교 중합체를 포함하는 베이스 수지 분말; 및 상기 가교 중합체가 추가 가교되어, 상기 베이스 수지 분말 상에 형성되어 있는 표면 가교층을 포함할 수 있다.
상기 캡슐화된 발포제는 평균 직경이 5 내지 50 ㎛, 5 내지 30 ㎛, 5 내지 20 ㎛ 혹은 7 내지 17 ㎛로 조절되어 큰 기공이 균일하게 형성된 수지 입자를 제조할 수 있다.
상기 캡슐화된 발포제는 탄화수소를 포함하는 코어와 상기 코어를 둘러싸며 열가소성 수지로 형성되는 쉘을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 캡슐화된 발포제는 원하는 크기로 팽창시킬 수 있기 때문에 고흡수성 수지의 제조 시에 사용되어 고흡수성 수지가 우수한 초기 흡수능을 나타내게 할 수 있다.
수지 입자의 표면에 적정 크기의 기공을 형성하면 고흡수성 수지의 초기 흡수능을 대폭 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 수지 입자의 입경이 300 내지 425 ㎛일 때, 기공의 크기는 20 내지 200 ㎛ 정도인 것이 적절하다. 상술한 캡슐화된 발포제를 이용하면 표면에 이러한 크기의 기공이 형성된 수지 입자를 제조할 수 있는데 적정 크기의 기공이 형성된 수지 입자를 댜량 제조하기 위해서는 캡슐화된 발포제의 팽창 특성을 파악할 필요가 있다. 그러나, 고흡수성 수지 내에서 캡슐화된 발포제가 발포된 형태는 고흡수성 수지의 제조 조건에 따라 달라질 수 있으므로 하나의 형태로 정의하기가 어렵다. 따라서, 캡슐화된 발포제를 공기 중에서 발포시켜 팽창 비율 및 크기를 확인함으로써, 적정 크기의 기공이 형성된 수지 입자를 형성하기에 적합한지 확인할 수 있다.
구체적으로, 유리 페트리 접시 위에 캡슐화된 발포제를 도포한 뒤 공기 중에서 열을 10 분 동안 가하여 캡슐화된 발포제를 팽창시킨다. 이때, 캡슐화된 발포제가 3 내지 15 배, 5 내지 15 배 혹은 8.5 내지 10 배의 공기 중에서의 최대 팽창 비율을 나타내면 큰 기공이 형성된 수지 입자를 대량 생성하기에 적합하다.
또한, 캡슐화된 발포제가 190 ㎛ 이하의 공기 중에서의 최대 팽창 크기를 나타내야 적정 크기의 기공이 형성된 수지 입자를 많이 제조할 수 있다. 구체적으로, 캡슐화된 발포제가 20 내지 190 ㎛, 50 내지 190 ㎛, 70 내지 190 ㎛, 혹은 75 내지 190 ㎛의 공기 중에서의 최대 팽창 크기를 나타내면 적정 크기의 기공이 형성된 수지 입자를 대량 생성하기에 적합하다.
캡슐화된 발포제의 공기 중에서의 최대 팽창 비율 및 최대 팽창 크기는 후술하는 제조예에 자세히 기재되어 있다.
상기 캡슐화된 발포제의 코어를 구성하는 탄화수소는 n-프로판, n-부탄, iso-부탄, 사이클로부탄, n-펜탄, iso-펜탄, 사이클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, 사이클로헥산, n-헵탄, iso-헵탄, 사이클로헵탄, n-옥탄, iso-옥탄 및 사이클로옥탄으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상일 수 있다. 이 중에서도 탄소수 3 내지 5의 탄화수소(n-프로판, n-부탄, iso-부탄, 사이클로부탄, n-펜탄, iso-펜탄, 사이클로펜탄)가 상술한 크기의 기공을 형성하기에 적합하고, iso-부탄이 가장 적합하다.
그리고, 상기 캡슐화된 발포제의 쉘을 구성하는 열가소성 수지는 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, 방향족 비닐, 초산 비닐, 할로겐화 비닐 및 할로겐화 비닐리덴으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 모노머로부터 형성되는 폴리머일 수 있다. 이 중에서도 (메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴로니트릴의 공중합체가 상술한 범위의 초기 흡수능을 구현하기에 가장 적합하다.
상기 캡슐화된 발포제는 전체 캡슐화된 발포제 중량에 대하여 탄화수소를 10 내지 30 중량%로 포함할 수 있다. 이러한 범위 내에서 상술한 범위의 초기 흡수능을 나타내는 고흡수성 수지를 제공할 수 있다.
이하, 일 구현예의 고흡수성 수지의 제조 방법 등에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 일 구현예에 따른 고흡수성 수지는 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 캡슐화된 발포제 존재 하에 가교 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; 상기 함수겔 중합체를 건조, 분쇄 및 분급하여 베이스 수지 분말을 형성하는 단계; 및 표면 가교제의 존재 하에 상기 베이스 수지 분말의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 통해 제조될 수 있다.
상기 캡슐화된 발포제는 앞서 상세히 설명하였으므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는, (메트)아크릴산, 말레산, 무수말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이타콘산, 소르브산, 비닐포스폰산, 비닐술폰산, 알릴술폰산, 2-(메트)아크릴로일에탄술폰산, 2-(메트)아크릴로일옥시에탄술폰산, 2-(메트)아크릴로일프로판술폰산 또는 2-(메트)아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산의 음이온성 단량체와 이의 염; (메트)아크릴아미드, N-치환(메트)아크릴아미드, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트 또는 폴리에틸렌 글리콜(메트)아크릴레이트의 비이온계 친수성 함유 단량체; 및 (N,N)-디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트 또는 (N,N)-디메틸아미노프로필(메트)아크릴아미드의 아미노기 함유 불포화 단량체와 그의 4급화물;로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 용어 '적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체'는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체에 산성기를 갖는 단량체가 포함되어 있으며, 상기 산성기를 갖는 단량체의 산성기 중 적어도 일부가 중화되어 있음을 의미한다.
특히, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 적어도 일부가 상기 음이온성 단량체에 포함된 산성기를 중화시킨 단량체(음이온성 단량체의 염)로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체로는 아크릴산 또는 이의 염을 사용할 수 있으며, 아크릴산을 사용하는 경우에는 적어도 일부를 중화시켜 사용할 수 있다. 이러한 단량체의 사용으로 인해 보다 우수한 물성을 갖는 고흡수성 수지의 제조가 가능해 진다. 일 예로, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체로서, 아크릴산의 알칼리 금속염을 사용하는 경우, 아크릴산을 가성소다(NaOH)와 같은 중화제로 중화시켜 사용할 수 있다. 이때, 상기 아크릴산의 중화 정도는 약 50 내지 95 몰% 혹은 약 60 내지 85 몰%로 조절될 수 있으며, 이러한 범위 내에서 중화 시 석출의 우려 없이 보수능이 뛰어난 고흡수성 수지를 제공할 수 있다.
상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 포함한 단량체 혼합물 중에서, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 농도는, 후술하는 각 원료 물질, 중합 개시제 및 용매 등을 포함하는 전체 단량체 혼합물에 대해 약 20 내지 약 60 중량%, 혹은 약 25 내지 약 50 중량%로 될 수 있으며, 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려해 적절한 농도로 될 수 있다. 다만, 상기 단량체의 농도가 지나치게 낮아지면 고흡수성 수지의 수율이 낮아지며 경제성에 문제가 생길 수 있고, 반대로 농도가 지나치게 높아지면 단량체의 일부가 석출되거나 중합된 함수겔 중합체의 분쇄 시 분쇄 효율이 낮게 나타나는 등 공정상 문제가 생길 수 있으며 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다.
상기 함수겔 중합체를 형성하는 단계에서는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 가교 중합하기 위해 내부 가교제를 사용할 수 있다. 내부 가교제는 분자 내에 2 개 이상의 가교성 관능기를 포함하는 화합물로 구성된다. 상기 내부 가교제는 상술한 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 원활한 가교 중합 반응을 위해 가교성 관능기로 탄소 간의 이중결합을 포함할 수 있다. 이러한 내부 가교제의 보다 구체적인 예로는, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 비개질 또는 에톡실화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 및 헥산디올디아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 들 수 있다.
상기 내부 가교제는 상기 단량체 혼합물에 대하여 약 0.01 내지 약 2 중량%의 농도로 포함되어, 보수능 및 가압하 흡수능이 우수하면서 빠른 흡수 속도를 나타내는 가교 중합체를 형성할 수 있다.
또한, 상기 단량체 혼합물은 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되던 중합 개시제를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 중합 개시제는 중합 방법에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 열중합 방법을 이용할 경우에는 열중합 개시제를 사용하고, 광중합 방법을 이용할 경우에는 광중합 개시제를 사용하며, 혼성 중합 방법(열 및 광을 모두 사용하는 방법)을 이용할 경우에는 열중합 개시제와 광중합 개시제를 모두 사용할 수 있다. 다만, 광중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등의 광 조사에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 추가적으로 열중합 개시제를 사용할 수도 있다.
상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다.
상기 광중합 개시제로는 예를 들어, 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 한편, 아실포스핀의 구체예로는 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, 에틸 (2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀에이트 등을 들 수 있다. 보다 다양한 광개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier 2007년)" p115에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.
상기 광중합 개시제는 상기 단량체 혼합물에 대하여 약 0.0001 내지 약 2.0 중량%의 농도로 포함될 수 있다. 이러한 광중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고, 광중합 개시제의 농도가 지나치게 높으면 고흡수성 수지의 분자량이 작고 물성이 불균일해질 수 있다.
또한, 상기 열중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate; (NH4)2S2O8) 등이 있으며, 아조(Azo)계 개시제의 예로는 2,2-아조비스-(2-아미디노프로판)이염산염 (2,2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2,2-아조비스-(N,N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드 (2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴 (2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2,2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride), 4,4-아조비스-(4-시아노발레릭 산) (4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)) 등이 있다. 보다 다양한 열중합 개시제에 대해서는 Odian 저서인 'Principle of Polymerization(Wiley, 1981)', p203에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.
상기 열중합 개시제는 상기 단량체 혼합물에 대하여 약 0.001 내지 약 2.0 중량%의 농도로 포함될 수 있다. 이러한 열중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 추가적인 열중합이 거의 일어나지 않아 열중합 개시제의 추가에 따른 효과가 미미할 수 있고, 열중합 개시제의 농도가 지나치게 높으면 고흡수성 수지의 분자량이 작고 물성이 불균일해질 수 있다.
상기 단량체 혼합물은 필요에 따라 증점제(thickener), 가소제, 보존안정제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상술한 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 캡슐화된 발포제, 내부 가교제, 중합 개시제 및 첨가제와 같은 원료 물질은 용매에 용해된 형태로 준비될 수 있다.
이 때 사용할 수 있는 상기 용매는 상술한 성분들을 용해할 수 있으면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트 및 N,N-디메틸아세트아미드 등에서 선택된 1 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 용매는 단량체 혼합물의 총 함량에 대하여 상술한 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다.
한편, 이와 같은 단량체 조성물을 열중합, 광중합 또는 혼성 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 방법 또한 통상 사용되는 중합 방법이면, 특별히 구성의 한정이 없다.
구체적으로, 중합 방법은 중합 에너지원에 따라 크게 열중합 및 광중합으로 나뉠 수 있다. 통상 열중합을 진행하는 경우, 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있다. 이때, 상기 단량체 혼합물의 중합 온도는 약 30 내지 110℃로 조절되어 적절한 가교 구조를 가지는 함수겔 중합체를 형성할 수 있다. 상술한 범위의 중합 온도를 달성하기 위한 수단은 특별히 한정되지 않으며, 상기 반응기에 열매체를 공급하거나, 열원을 직접 공급하여 가열할 수 있다. 사용 가능한 열매체의 종류로는 스팀, 열풍, 뜨거운 기름과 같은 승온한 유체 등을 사용할 수 있으나, 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 한정되는 것은 아니다.
반면, 광중합을 진행하는 경우, 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 진행될 수 있으나, 상술한 중합 방법은 일 예이며, 본 발명은 상술한 중합 방법에 한정되지는 않는다.
일 예로, 상술한 바와 같이 교반축을 구비한 니더(kneader)와 같은 반응기에, 열매체를 공급하거나 반응기를 가열하여 열중합을 진행하는 경우, 반응기 배출구로 배출되는 함수겔 중합체를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 함수겔 중합체는 반응기에 구비된 교반축의 형태에 따라, 수 센티미터 내지 수 밀리미터의 크기로 얻어질 수 있다. 구체적으로, 얻어지는 함수겔 중합체의 크기는 주입되는 단량체 혼합물의 농도 및 주입 속도 등에 따라 다양하게 나타날 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 광중합을 진행하는 경우, 통상 얻어지는 함수겔 중합체의 형태는 벨트의 너비를 가진 시트 상의 함수겔 중합체일 수 있다. 이 때, 중합체 시트의 두께는 주입되는 단량체 혼합물의 농도 및 주입속도에 따라 달라지나, 통상 약 0.5 내지 약 10 cm의 두께를 가진 시트 상의 중합체가 얻어질 수 있도록 단량체 혼합물을 공급하는 것이 바람직하다. 시트 상의 중합체의 두께가 지나치게 얇을 정도로 단량체 혼합물을 공급하는 경우, 생산 효율이 낮아 바람직하지 않으며, 시트 상의 중합체 두께가 10 cm를 초과하는 경우에는 지나치게 두꺼운 두께로 인해, 중합 반응이 전 두께에 걸쳐 고르게 일어나지 않을 수가 있다.
상기 단량체 혼합물의 중합 시간은 특별히 한정되지 않으며, 약 30 초 내지 60 분으로 조절될 수 있다.
이와 같은 방법으로 얻어진 함수겔 중합체의 통상 함수율은 약 30 내지 약 80 중량%일 수 있다. 한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 전체 함수겔 중합체 중량에 대해 차지하는 수분의 함량으로 함수겔 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 약 180℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도상승단계 5 분을 포함하여 40 분으로 설정하여, 함수율을 측정한다.
그리고, 상기 단량체를 가교 중합시킨 후에는, 건조, 분쇄 및 분급 등의 공정을 거쳐 베이스 수지 분말을 얻을 수 있는데, 이러한 분쇄 및 분급 등의 공정을 통해, 베이스 수지 분말 및 이로부터 얻어지는 고흡수성 수지는 약 150 내지 850 ㎛의 입경을 갖도록 제조 및 제공됨이 적절하다. 보다 구체적으로, 상기 베이스 수지 분말 및 이로부터 얻어지는 고흡수성 수지의 적어도 약 95 중량% 이상이 약 150 내지 850 ㎛의 입경을 가지며, 약 150 ㎛ 미만의 입경을 갖는 미분이 약 3 중량% 미만으로 될 수 있다.
이와 같이 상기 베이스 수지 분말 및 고흡수성 수지의 입경 분포가 바람직한 범위로 조절됨에 따라, 최종 제조된 고흡수성 수지가 우수한 흡수 제반 물성을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 건조, 분쇄 및 분급의 진행 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 베이스 수지 분말을 형성하는 단계에서는 건조 효율을 높이기 위해 함수겔 중합체를 건조하기 전에 조분쇄하는 공정을 포함할 수 있다.
이때, 사용되는 분쇄기는 구성의 한정이 없으며, 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), 쵸퍼(chopper) 및 원판식 절단기(Disc cutter)로 이루어진 분쇄 기기 군에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있으나, 상술한 예에 한정되지는 않는다.
이러한 조분쇄 공정을 통해 함수겔 중합체의 입경은 약 0.1 내지 약 10 mm로 조절될 수 있다. 입경이 0.1 mm 미만이 되도록 분쇄하는 것은 함수겔 중합체의 높은 함수율로 인해 기술적으로 용이하지 않으며, 또한 분쇄된 입자 간에 서로 응집되는 현상이 나타날 수도 있다. 한편, 입경이 10 mm를 초과하도록 분쇄하는 경우, 추후 이루어지는 건조 단계의 효율 증대 효과가 미미할 수 있다.
상기와 같이 조분쇄 공정을 거치거나, 혹은 조분쇄 공정을 거치지 않은 중합 직후의 함수겔 중합체에 대해 건조를 수행한다. 이때 상기 건조 단계의 건조 온도는 약 50 내지 약 250℃일 수 있다.
건조 온도가 약 50℃ 미만인 경우, 건조 시간이 지나치게 길어지고 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있고, 건조 온도가 약 250℃를 초과하는 경우, 지나치게 중합체 표면만 건조되어, 추후 이루어지는 분쇄 공정에서 미분이 발생할 수도 있고, 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있다.
한편, 건조 시간의 경우에는 공정 효율 등을 고려하여, 약 20 분 내지 약 15 시간 동안 진행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 건조 단계의 건조 방법 역시 함수겔 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 약 0.1 내지 약 10 중량%일 수 있다.
다음에, 이와 같은 건조 공정을 거쳐 얻어진 건조된 중합체를 분쇄하는 공정을 수행한다.
분쇄 공정 후 얻어지는 중합체 분말은 입경이 약 150 내지 약 850 ㎛일 수 있다. 이와 같은 입경으로 분쇄하기 위해 분쇄기로 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, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 이와 같은 분쇄 단계 이후 최종 제품화되는 고흡수성 수지 분말의 물성을 관리하기 위해, 분쇄 후 얻어지는 중합체 분말을 입경에 따라 분급하는 별도의 과정을 거칠 수 있다. 바람직하게는 입경이 약 150 내지 약 850 ㎛인 중합체를 분급하여, 이와 같은 입경을 가진 중합체 분말에 대해서만 표면 가교 반응 단계를 거쳐 제품화할 수 있다. 이러한 과정을 통해 얻어진 베이스 수지 분말의 입경 분포에 관해서는 이미 상술한 바도 있으므로, 이에 관한 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상술한 베이스 수지 분말을 형성한 후에는, 표면 가교제의 존재 하에, 상기 베이스 수지 분말의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성할 수 있으며, 이로써 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.
상기 표면 가교제로는 기존부터 고흡수성 수지의 제조에 사용되던 표면 가교제를 별다른 제한 없이 모두 사용할 수 있다. 이의 보다 구체적인 예로는, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 폴리올; 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 카보네이트계 화합물; 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르 등의 에폭시 화합물; 옥사졸리디논 등의 옥사졸린 화합물; 폴리아민 화합물; 옥사졸린 화합물; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물; 혹은 환상 우레아 화합물; 등을 들 수 있다.
이러한 표면 가교제는 베이스 수지 분말 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 3 중량부의 함량으로 사용될 수 있다. 표면 가교제의 함량 범위를 상술한 범위로 조절하여 우수한 흡수 제반 물성을 나타내는 고흡수성 수지를 제공할 수 있다.
그리고, 상기 표면 가교 공정에서는 상기 표면 가교제에 더하여 실리카(silica), 클레이(clay), 알루미나, 실리카-알루미나 복합재, 티타니아, 아연산화물 및 알루미늄 설페이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 무기 물질 등을 추가로 첨가하여 표면 가교 반응을 수행할 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 분말 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 약 2 중량부의 함량으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 표면 가교 공정에서는, 상기 무기 물질 대신 혹은 무기 물질과 함께, 다가의 금속 양이온을 첨가하여 표면 가교를 진행함에 따라, 고흡수성 수지의 표면 가교 구조를 더욱 최적화할 수 있다. 이는 이러한 금속 양이온이 고흡수성 수지의 카르복시기(COOH)와 킬레이트를 형성함으로써 가교 거리를 더욱 줄일 수 있기 때문으로 예측된다.
또, 상기 표면 가교제를 베이스 수지 분말에 첨가하는 방법에 대해서는 그 구성의 한정은 없다. 예를 들어, 표면 가교제와 베이스 수지 분말을 반응조에 넣고 혼합하거나, 베이스 수지 분말에 표면 가교제를 분사하는 방법, 연속적으로 운전되는 믹서에 베이스 수지 분말과 표면 가교제를 연속적으로 공급하여 혼합하는 방법 등을 사용할 수 있다.
상기 표면 가교제의 첨가시, 추가로 물 및 메탄올을 함께 혼합하여 첨가할 수 있다. 물 및 메탄올을 첨가하는 경우, 표면 가교제가 베이스 수지 분말에 골고루 분산될 수 있는 이점이 있다. 이때, 추가되는 물 및 메탄올의 함량은 표면 가교제의 고른 분산을 유도하고 베이스 수지 분말의 뭉침 현상을 방지함과 동시에 가교제의 표면 침투 깊이를 최적화하기 위해 적절하게 조절될 수 있다.
상기 표면 가교제가 첨가된 베이스 수지 분말에 대해 약 100℃ 이상에서 약 20 분 이상 동안 가열시킴으로써 표면 가교 결합 반응이 이루어질 수 있다. 특히, 상술한 효과를 보다 우수하게 나타낼 수 있는 고흡수성 수지를 제조하기 위해, 상기 표면 가교 공정 조건은 최대 반응온도를 약 100 내지 250℃로 조절할 수 있다.
그리고, 최대 반응온도에서의 유지 시간을 약 20 분 이상, 혹은 약 20 분 이상 2 시간 이하의 조건으로 조절할 수 있다. 또한, 최초 반응 개시시의 온도, 예를 들어, 약 100℃ 이상의 온도에서, 상기 최대 반응온도에 이르기까지의 승온 시간을 약 5 분 이상, 혹은 약 5 분 이상 1 시간 이하로 제어할 수 있다.
표면 가교 반응을 위한 승온 수단은 특별히 한정되지 않으며, 단량체 혼합물을 중합하기 위해 사용된 승온 수단이 사용될 수 있다.
상술한 제조 방법에 따라 수득된 고흡수성 수지는 발포제를 열가소성 수지가 둘러싸는 코어-쉘 구조를 가지는 캡슐화된 발포제를 이용함에 따라 넓은 표면적과 우수한 초기 흡수능을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 고흡수성 수지를 이용하면 체액을 빠르게 흡수하여 보송보송한 감촉을 부여할 수 있는 기저귀나 생리대 등의 위생재를 제공할 수 있다.
발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지는 넓은 표면적과 우수한 초기 흡수능을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 고흡수성 수지를 이용하면 체액을 빠르게 흡수하여 보송보송한 감촉을 부여할 수 있는 기저귀나 생리대 등의 위생재를 제공할 수 있다.
이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 캡슐화된 발포제의 준비
코어-쉘 구조를 가지며, 코어는 iso-부탄이고, 쉘은 아크릴레이트 및 아크릴로니트릴의 공중합체로 형성되는 캡슐화된 발포제를 준비하였다. 전체 캡슐화된 발포제 중량에 대하여 iso-부탄은 25 중량%로 포함되었다.
상기 캡슐화된 발포제의 평균 직경은 13 ㎛ 이었다. 각각의 캡슐화된 발포제의 직경은 광학 현미경을 통해 평균 페레(Feret) 지름으로 측정되었다. 그리고, 캡슐화된 발포제들의 직경의 평균값을 구하여 캡슐화된 발포제의 평균 직경으로 규정하였다.
Glass Petri dish 위에 캡슐화된 발포제 0.2 g을 도포한 뒤, 150℃로 예열된 Hot Plate 위에 10 분간 방치하였다. 캡슐화된 발포제는 열에 의하여 서서히 팽창되는데, 이를 광학 현미경으로 관찰하여 캡슐화된 발포제의 공기 중에서의 최대 팽창 비율 및 최대 팽창 크기를 측정하였다.
캡슐화된 발포제에 열을 가한 후 많이 팽창된 입자 순으로 상위 10 중량%의 직경을 측정하여 최대 팽창 크기로 규정하였으며, 캡슐화된 발포제에 열을 가하기 전 측정된 평균 직경(D0)에 대한 열을 가한 후 많이 팽창된 입자 상위 10 중량%의 평균 직경(DM)의 비율(DM/D0)을 구하여 최대 팽창 비율이라고 규정하였다. 상기 직경 및 평균 직경은 모두 캡슐화된 발포제의 직경 및 평균 직경과 동일하게 측정하였다.
상기 캡슐화된 발포제의 공기 중 최대 팽창 비율은 약 9 배이었으며, 최대 팽창 크기는 약 80 내지 150 ㎛이었다.
제조예 2: 캡슐화된 발포제의 준비
코어-쉘 구조를 가지며, 코어는 iso-부탄이고, 쉘은 아크릴레이트 및 아크릴로니트릴의 공중합체로 형성되는 캡슐화된 발포제를 준비하였다. 전체 캡슐화된 발포제 중량에 대하여 iso-부탄은 25 중량%로 포함되었다.
상기 캡슐화된 발포제의 평균 직경은 15 ㎛ 이었으며, 공기 중 팽창 최대 팽창 비율은 약 9 배이고, 최대 팽창 크기는 약 90 내지 180 ㎛이었다.
제조예 3: 캡슐화된 발포제의 준비
코어-쉘 구조를 가지며, 코어는 iso-펜탄이고, 쉘은 아크릴레이트 및 아크릴로니트릴의 공중합체로 형성되는 캡슐화된 발포제를 준비하였다. 전체 캡슐화된 발포제 중량에 대하여 iso-펜탄은 20 중량%로 포함되었다.
상기 캡슐화된 발포제의 평균 직경은 40 ㎛ 이었으며, 공기 중 팽창 최대 팽창 비율은 약 12 배이고, 최대 팽창 크기는 약 400 내지 540 ㎛이었다.
실시예 1: 고흡수성 수지의 제조
유리 반응기에 아크릴산 100 g을 주입하고, 32 중량% 가성소다 용액 123.5 g을 서서히 적가하여 혼합하였다. 상기 가성소다 용액의 적가 시에는 중화열에 의해 혼합 용액의 온도가 상승하여 혼합 용액이 냉각되기를 기다렸다. 상기 혼합 용액의 온도가 약 45℃로 냉각되면, 혼합 용액에 과황산나트륨 0.2 g, Irgacure TPO (디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드) 0.008 g, 제조예 1에서 준비한 캡슐화된 발포제 0.3 g, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 0.18 g, Cocamide monoethanolamine 0.1 g 및 물 47 g을 첨가하여 단량체 혼합물을 제조하였다.
폭 10 cm, 길이 2 m의 벨트가 50 cm/min의 속도로 회전하는 컨베이어 벨트 상에 단량체 혼합물을 500 ~ 2000 mL/min의 속도로 공급하였다. 그리고, 단량체 혼합물의 공급과 동시에 10 mW/cm2의 세기를 갖는 자외선을 조사하여 60 초 동안 중합 반응을 진행하였다.
그리고, 상기 중합 반응을 통해 얻은 중합체를 미트 쵸퍼(meat chopper)를 이용해 가루(crump)로 제조하였다. 이어서, 상하로 풍량 전이가 가능한 오븐을 이용하여 185℃의 핫 에어(hot air)를 20 분간 하방에서 상방으로 흐르게 하고, 다시 20 분간 상방에서 하방으로 흐르게 하여 상기 가루(crump)를 균일하게 건조시켰다. 건조된 가루를 분쇄기로 분쇄한 다음 분급하여 150 내지 850 ㎛ 크기의 베이스 수지 분말을 얻었다.
상기에서 제조한 베이스 수지 분말 100 g에 초순수 5.0 g, 메탄올 6.0 g, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 0.04 g, 실리카 (상품명: Aerosil 200) 0.02 g을 혼합한 용액을 투여하고 1 분간 혼합한 다음 180℃에서 60 분 동안 표면 가교 반응을 시켰다.
그리고, 얻어진 생성물을 분쇄하고 분급하여 입경이 150 내지 850 ㎛인 고흡수성 수지를 얻었다.
실시예 2: 고흡수성 수지의 제조
제조예 1에서 준비한 캡슐화된 발포제 대신 제조예 2에서 준비한 캡슐화된 발포제를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.
비교예 1: 고흡수성 수지의 제조
제조예 1에서 준비한 캡슐화된 발포제를 투입하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.
비교예 2: 고흡수성 수지의 제조
제조예 1에서 준비한 캡슐화된 발포제 대신 NaHCO3를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.
비교예 3: 고흡수성 수지의 제조
제조예 1에서 준비한 캡슐화된 발포제 대신 NaHCO3가 폴리에틸렌글리콜로 캡슐화된 발포제를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.
비교예 4: 고흡수성 수지의 제조
제조예 1에서 준비한 캡슐화된 발포제 대신 제조예 3에서 준비한 캡슐화된 발포제를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.
시험예 : 고흡수성 수지의 평가
하기와 같은 방법으로 실시예 및 비교예에 따라 제조한 고흡수성 수지의 특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 초기 흡수능
고흡수성 수지의 초기 흡수능은 기저귀가 유아의 소변을 흡수하는 환경과 유사한 환경에서 측정되었다.
구체적으로, 수지 W0 (g, 약 2 g)를 부직포제의 봉투(가로: 10 cm, 세로: 15 cm)에 균일하게 넣고 밀봉(seal)하였다. 그리고, 36℃에서 0.9 중량%의 염화나트륨 수용액(생리 식염수)에 상기 봉투를 침수시켰다. 1 분 후에 봉투를 들어올려 1 분 동안 봉투가 머금은 생리 식염수가 중력에 의해 밑으로 떨어지게 한 후, 봉투의 무게 W2 (g)를 측정하였다. 한편, 수지를 넣지 않은 빈 봉투를 이용하여 동일한 조작을 한 후 그때의 무게 W1 (g)를 측정하였다.
이렇게 얻어진 각 무게를 이용하여 다음의 식 1에 의해 초기 흡수능을 확인하였다.
[식 1]
초기 흡수능 (g/g) = [W2(g) - W1(g)] / W0(g) - 1
상기 식 1에서,
W0(g)는 수지의 초기 무게(g)이고,
W1(g)는 36℃에서 생리 식염수에 수지를 넣지 않은 부직포제 빈 봉투를 1 분 동안 침수시킨 다음, 중력에 의해 1 분간 탈수한 후에 측정한 부직포제 빈 봉투의 무게이고,
W2(g)는 36℃에서 생리 식염수에 수지가 담긴 부직포제 봉투를 1 분 동안 침수하여 흡수시킨 다음, 중력에 의해 1 분간 탈수한 후에, 수지를 포함하여 측정한 부직포제 봉투의 무게이다.
(2) 원심분리 보수능 (CRC, Centrifuge Retention Capacity)
고흡수성 수지의 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)은 EDANA 법 NWSP 241.0.R2의 방법에 따라 측정되었다.
구체적으로, 수지 W0 (g, 약 0.2 g)를 부직포제의 봉투에 균일하게 넣고 밀봉(seal)하였다. 그리고, 상온에서 0.9 중량%의 염화나트륨 수용액(생리 식염수)에 상기 봉투를 침수시켰다. 30 분 후에 봉투를 원심분리기를 사용하여 250 G로 3 분간 탈수한 후에 봉투의 무게 W4 (g)를 측정하였다. 한편, 수지를 넣지 않은 빈 봉투를 이용하여 동일한 조작을 한 후 그때의 무게 W3 (g)를 측정하였다.
이렇게 얻어진 각 무게를 이용하여 다음의 식 2에 의해 원심분리 보수능을 확인하였다.
[식 2]
CRC (g/g) = {[W4(g) - W3(g)]/W0(g)} - 1
상기 식 2에서,
W0(g)는 수지의 초기 무게(g)이고,
W3(g)는 상온에서 생리 식염수에 수지를 넣지 않은 부직포제 빈 봉투를 30 분 동안 침수시킨 다음, 원심분리기를 사용하여 250 G로 3 분간 탈수한 후에 측정한 부직포제 빈 봉투의 무게이고,
W4(g)는 상온에서 생리 식염수에 수지가 담긴 부직포제 봉투를 30 분 동안 침수하여 흡수시킨 다음, 원심분리기를 사용하여 250 G로 3 분간 탈수한 후에, 수지를 포함하여 측정한 부직포제 봉투의 무게이다.
CRC [g/g] 초기 흡수능 [g/g]
실시예 1 37.9 47.3
실시예 2 37.5 46.2
비교예 1 37.3 23.7
비교예 2 38.7 27.2
비교예 3 39.4 28.4
비교예 4 38.2 27.7
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 및 2에서는 적절한 크기로 팽창될 수 있는 발포제를 이용하여 고흡수성 수지를 제조함에 따라 매우 우수한 초기 흡수능을 나타내는 것이 확인된다.
비교예 1, 2 및 4와 같이, 발포제를 사용하지 않거나, 통상의 탄산염 발포제를 사용하거나, 혹은 너무 크게 팽창하는 캡슐화된 발포제를 사용하는 경우 고흡수성 수지 입자의 표면에 적절한 기공이 형성되지 않아 양호한 초기 흡수능을 나타내지 못하는 것이 확인된다.
비교예 3과 같이, 탄산염을 폴리에틸렌글리콜로 캡슐화한 발포제는 폴리에틸렌글리콜이 탄산염을 안정화시켜 발포 시간을 지연 시킬 뿐 원하는 크기로 팽창하지 못하므로, 고흡수성 수지 입자의 표면에 원하는 크기의 기공을 형성하지 못해 양호한 초기 흡수능을 나타내지 못하는 것이 확인된다.

Claims (7)

  1. 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체가 캡슐화된 발포제 존재 하에 가교 중합된 가교 중합체를 포함하는 베이스 수지 분말; 및 상기 가교 중합체가 추가 가교되어, 상기 베이스 수지 분말 상에 형성되어 있는 표면 가교층을 포함하고,
    하기 식 1로 계산되는 초기 흡수능이 30 g/g 이상인 고흡수성 수지:
    [식 1]
    초기 흡수능 (g/g) = [W2(g) - W1(g)] / W0(g) - 1
    상기 식 1에서,
    W0(g)는 수지의 초기 무게(g)이고,
    W1(g)는 36℃에서 생리 식염수에 수지를 넣지 않은 부직포제 빈 봉투를 1 분 동안 침수시킨 다음, 중력에 의해 1 분간 탈수한 후에 측정한 부직포제 빈 봉투의 무게이고,
    W2(g)는 36℃에서 생리 식염수에 수지가 담긴 부직포제 봉투를 1 분 동안 침수하여 흡수시킨 다음, 중력에 의해 1 분간 탈수한 후에, 수지를 포함하여 측정한 부직포제 봉투의 무게이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 생리 식염수에 대한 원심분리 보수능(CRC)이 30 내지 45 g/g인, 고흡수성 수지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐화된 발포제는 탄화수소를 포함하는 코어와 상기 코어를 둘러싸며 열가소성 수지로 형성되는 쉘을 포함하는 구조를 가지고, 공기 중에서의 최대 팽창 크기는 20 내지 190 ㎛인, 고흡수성 수지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐화된 발포제는 평균 직경이 5 내지 50 ㎛인, 고흡수성 수지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐화된 발포제는 공기 중 팽창 비율이 3 내지 15 배인, 고흡수성 수지.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 탄화수소는 n-프로판, n-부탄, iso-부탄, 사이클로부탄, n-펜탄, iso-펜탄, 사이클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, 사이클로헥산, n-헵탄, iso-헵탄, 사이클로헵탄, n-옥탄, iso-옥탄 및 사이클로옥탄으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상인, 고흡수성 수지.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, 방향족 비닐, 초산 비닐, 할로겐화 비닐 및 할로겐화 비닐리덴으로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 모노머로부터 형성되는 폴리머인, 고흡수성 수지.
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