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KR100428262B1 - 흡수제 조성물 및 그 용도 - Google Patents

흡수제 조성물 및 그 용도 Download PDF

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KR100428262B1
KR100428262B1 KR10-2000-0042595A KR20000042595A KR100428262B1 KR 100428262 B1 KR100428262 B1 KR 100428262B1 KR 20000042595 A KR20000042595 A KR 20000042595A KR 100428262 B1 KR100428262 B1 KR 100428262B1
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composition
buffer
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KR10-2000-0042595A
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하쯔다다쿠미
기무라가즈키
미야케고지
고토에리
와다가쯔유키
Original Assignee
니폰 쇼쿠바이 컴파니 리미티드
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Publication date
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Abstract

본 발명은 흡수제 조성물과 친수성 섬유를 포함하는 흡수제 용품에서, 고농도로 흡수제 조성물을 포함하는 부분이 과통액완충효과를 나타내는 흡수제 조성물 및 이 흡수제 조성물의 용도를 제공한다. 흡수제 조성물은 흡수제 수지와 과통액완충제를 포함하며, 상기 흡수제 수지는 가교중합체의 표면근방을 더 교차결합하는 단계를 포함한 공정을 통해 얻어진 생성물이고, 이 흡수제 조성물의 통액완충지수가 0.4 이상이고, 흡수체내 가압하 흡수용량이 25 g/g 이상이며, 또한 평균 입자직경이 200~ 600 ㎛ 범위 이내인 것을 특징으로 하는 흡수제 조성물이다. 상기 흡수제 조성물에서 106 ㎛ 미만의 입자직경을 가지는 입자의 조성비는 5 중량% 이하이다. 흡수제 조성물은 예를 들어, 흡수제 조성물과 친수성 섬유를 포함하는 흡수제 용품으로 사용된다.

Description

흡수제 조성물 및 그 용도{Water-absorbing composition and its use}
본 발명은 흡수제 조성물 및 그 용도에 관한 것이다.
최근, 과량의 수분을 흡수하기 위한 흡수제를 목적으로 하여, 일회용 기저귀, 생리대 및 요실금 패드 등과 같은 위생재료의 조성물로서, 흡수제 수지 등의 흡수제가 널리 이용되고 있다. 또한, 흡수제 수지 등의 흡수제는 위생재료뿐만 아니라, 토양 보수제 및 식품 드립시트(drip sheets) 같은 흡수 및 보수 목적으로도 널리 이용되고 있다.
상기 흡수제로는 폴리(아크릴산) 부분중화 가교체; 전분-아크릴산의 그래프트중합체의 중화물; 초산비닐아크릴산에스테르 공중합체의 비누화물; 아크릴로니트릴 공중합체 또는 아크릴아미드 공중합체의 가수분해물 또는 이들의 가교중합체 및 양이온성 당량체의 가교중합체 등이 잘 알려져 있다.
그리고, 상기 위생재료 등에 상기 흡수제를 활용하기 위하여, 흡수제는 수성 액체(체액 등)와의 접촉 시 높은 흡수용량 또는 흡수속도, 높은 가압하 흡수용량 또는 통액성 등의 특성(흡수특성)을 갖도록 요구된다. 따라서, 지금까지 상기 흡수 특성 중 여러 가지 특성을 병행하여 가지며, 위생재료로 활용시 우수한 성능을 나타내는 다양한 흡수제들이 제안되어 왔다.
또한 흡수제와 유사하게, 흡수제와 친수성 섬유(펄프 등)를 포함하는 흡수제 용품들은 수성 액체(체액 등)가 흡수체내로 주입될 때, 큰 흡수량(absorption quantity), 큰 가압하 흡수량 및 흡수체 전체로 퍼지는 상기 수성 액체의 우수한 확산능력과 같은 성능을 나타내도록 요구되고 있다.
흡수체 전체로 퍼질 수 있는 수성 액체(예를 들어, 체액)의 확산 능력은, 친수성 섬유의 모세관 현상과 크게 관련되어 있다. 다시 말해, 흡수제와 친수성 섬유를 주로 포함하는 흡수제 용품에서, 흡수제 농도는(이하 “수지 농도”라 함) 통상적으로 약 20~ 50 중량%의 범위 이내이며 이 중량비 범위의 흡수제를 포함하는 흡수제 용품의 수성 액체 확산 능력은 친수성 섬유의 모세관 현상으로 인한 확산에 의해 결정된다.
결과, 상기 위생재료에서 흡수체는, 흡수체 내로 한번에 과량의 수성 액체가 주입될 경우, 흡수체에서 흡수제의 흡수속도가 수성 액체의 확산속도보다 더 느리기 때문에, 흡수제 용품의 가장자리로부터 수성 액체가 새어나오게 되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 흡수제 조성물과 친수성 섬유를 포함하는 흡수제 용품 중, 고농도로 흡수제 조성물을 포함하는 부분이 과통액완충효과를 나타내는 흡수제 조성물 및 이 흡수제 조성물의 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기의 문제를 해결하기 위해 다양한 연구를 한 결과, 흡수제 조성물의 기초중량(수지 농도)이 크고 흡수제 조성물의 입자들이 외력에 의해 밀착되어 있는 상태에서, 흡수제 조성물이 수성 액체와 접촉할 때 수성 액체의 확산을 제어하는 것(과투과에 대한 완충을 위해)이 중요하다는 사실을 발견했다. 상기 수성 액체의 분산 제어(과투과에 대한 완충)는 통액완충지수라는 새로운 물리 특성값을 도입하여 평가하였다. 다음으로, 발명자들은 다음의 특성을 나타내는 흡수제 조성물에 의해 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.:
⑴ 흡수제 조성물은 흡수제 조성물과 친수성 섬유를 포함하는 흡수제 용품에서 우수한 흡수 특성을 나타낸다.
⑵ 흡수제 조성물은 높은 통액완충지수를 가지며, 높은 수지 농도에서 수성 액체의 확산을 막을 수 있다(과투과에 대한 완충).
⑶ 높은 수지 농도 부분을 상기 (1)에서 언급된 대로 흡수제 용품의 표면에 배치할 경우, 흡수제 용품내로 한번에 다량의 수성 액체가 주입될 시 흡수제 용품의 가장자리 부분으로부터 수성 액체가 새어나오는 것을 막을 수 있다
도 1은 본 발명에 따르는 흡수제 조성물의 성능 중 하나를 나타내는 통액완충지수를 측정하고, 또한 흡수제 수지의 가압하 흡수용량을 측정하기 위해 사용된 측정장치의 개략의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 흡수제 조성물의 성능 중 하나를 나타내는 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량을 측정하기 위해 사용된 측정장치의 개략의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 흡수제 용품에 사용된 흡수체의 단면도이다.
따라서, 본 발명은 흡수제 수지 및 과통액완충제를 포함하는 흡수제 조성물에 관한 것이다. 상기 흡수제 수지는 가교 중합체의 표면근방을 더 교차결합하는 단계를 포함하는 공정을 통해 얻어진 생성물이고, 흡수제 조성물의 통액완충지수가 0.4 이상이고, 흡수체내 가압하 흡수용량이 25 g/g 이상이며 또한, 평균 입자반경이 200~ 600 ㎛ 범위 이내인 것을 특징으로 하는 흡수제 조성물이다. 상기 흡수제 조성물에서 106 ㎛ 미만의 입자직경을 가지는 입자 조성비는 5 중량% 이하이다. 또한 본 발명은, 본 발명에 따르는 상기 흡수제 조성물을 포함하는 흡수제 용품에 관한 것이다.
이하에서, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에서 통액완충지수는 흡수제 조성물의 기초중량(수지 농도)이 높고 흡수제 조성물 입자들이 외력에 의해 밀착되어 있는 상태에서, 흡수제 조성물이 수성 액체와 접촉할 때 수성 액체의 확산의 억제(과통액완충효과)를 평가하기 위한 새로운 물리적 특성 값이다.
또한, 본 발명에서 흡수제 조성물의 통액완충지수, 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량, 흡수제 조성물 또는 흡수제 수지의 무가압하 흡수용량, 흡수제 수지의 가압하 흡수용량, 및 흡수제 조성물 또는 흡수제 수지의 평균 입자 직경을 다음의 방법으로 측정하였다.
(a) 통액완충지수 : 먼저, 통액완충지수의 측정에 사용되는 측정장치에 대하여, 도 1을 참조하면서 이하 간단히 설명한다.
도 1에서 나타난 바와 같이, 측정장치는 천칭(1); 천칭(1)에 탑재된 소정량의 용기(2); 공기흡입파이프(3); 도관(4); 유리필터(6) 및 유리필터(6)에 탑재된 측정부(5)를 포함한다.
용기(2)는 꼭대기에 개구부(2a)와 측면부에 개구부(2b)를 가진다. 공기흡입파이프(3)는 개구부(2a)를 통해 삽입되고, 도관(4)은 개구부(2b)에 부착된다. 또한, 용기(2)는 소정량의 0.9 중량% 염화나트륨수용액(11)(이하, “생리 식염수”라함)으로 채워진다.
또한, 공기흡입파이프(3)의 하단부가 생리식염수(11)에 침수되고, 공기흡입 파이프(3)는 용기(2)의 내부압력이 거의 일정하게 상압(대기압)으로 유지되도록 설치된다.
유리필터(6)는 직경이 70 mm로 형성된다. 용기(2)와 유리필터(6)는 실리콘 수지로 만들어진 도관(4)에 의해 서로 연결되어 있다. 또한, 유리필터(6)의 위치와 높이는 용기(2)에 관련되어 고정되어 있다. 더욱이, 유리필터(6)은 윗면이 공기흡입파이프(3)의 하단부보다 조금 더 높게 위치하도록 고정되어 있다.
측정부(5)는 여과지(7); 지지원통(8); 지지원통(8)의 바닥에 부착된 철망(9) 및 추(10)를 포함한다. 측정부(5)는 유리필터(6) 위에 여과지(7)와 지지원통(8)(즉, 철망(9))의 순서대로 탑재되고, 지지원통(8)내 즉, 철망(9) 위에 추(10)가 더 탑재된 형태가 된다. 지지원통(8)은 내부 직경이 60 mm로 형성되고, 철망(9)은 스테인레스 스틸로 만들어져 400 메쉬로 형성되어 있다(망의 크기: 38 ㎛). 철망(9) 상에 소정량의 흡수제 조성물이 균일하게 분사될 수 있도록 배열되었다. 또한,추(10)는 철망(9) 즉, 흡수제 조성물에 대해 20 g/㎠(= 약 1.9kPa)의 하중을 균일하게 가할 수 있도록 되어 있다.
상기 구성의 측정장치로 통액완충지수를 측정하였다. 측정 방법은 이하에서 설명한다.
예를 들어, 먼저 소정량의 생리 식염수(11)가 용기(2) 내에 대체되고, 공기흡입파이프(3)가 용기(2) 내로 삽입되는 소정의 준비 작업이 이루어졌다. 다음, 여과지(7)가 유리필터(6) 위에 탑재되었다. 한편, 이 탑재 작업과 병행하여 0.9 g의 흡수제 조성물이 지지원통(8) 내부 즉, 철망(9) 위에 균일하게 분사되도록 하고, 이 흡수제 조성물 위에 추(10)를 두었다.
다음, 철망(9) 즉, 지지원통(8)(흡수제 조성물과 추(10)가 놓여진)이 여과지(7) 위에 탑재되어, 지지원통(8)의 중심선이 유리필터(6)의 중심선과 일치하게 된다.
다음으로, 지지원통(8)이 여과지(7) 위에 탑재된 이후, 60분간 흡수제 조성물에 의해 흡수되어 천칭(1)으로 측정된 값으로부터 생리식염수(11)의 중량 W1(g)을 결정하였다.
다음으로, 수분 흡수 시작 이후, 60분간 통액완충지수를 상기 중량 W1(g)과 흡수제 조성물(0.9 g)의 중량으로부터 다음의 식에 따라 계산하였다:
통액완충지수= 10 / {W1(g)의 중량/흡수제 조성물의 중량(g)}
또한, 상기 작업에 의해 결정된 통액완충지수는 본 발명에 따른 흡수제 조성물이 흡수제 용품에서 높은 수지 농도로 활용될 경우, 과통액완충효과의 범위를 나타낸다.
(b) 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량:
먼저, 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량을 측정하기 위해 사용되는 측정장치를 도 2를 참조하면서, 이하에 설명한다. 또한 설명의 편의상, 통액완충지수를 측정에 사용되는 상기의 측정장치와 동일한 기호를 사용하고, 기호에 대한 설명을 생략한다.
도 2에 나타난 대로, 측정장치는 천칭(1); 용기(2); 공기흡입파이프(3); 도관(4); 직경 140 mm로 형성된 유리필터(6) 및 유리필터(6) 위에 탑재된 측정부
(12)를 포함한다. 측정부(12)는 여과지(7), 지지각통(13) 및 추(10)를 포함한다. 또한, 측정부(12)는 앞서 언급된 철망을 가지고 있지 않다.
측정부(12)는 유리필터(6) 위에 여과지(7)와 지지각통(13)이 순서대로 탑재되고, 지지각통(13) 내부에 추(10)가 더 탑재되어 있다. 지지각통(13)의 내부 면적은 100mm × 100mm로 형성되어 있다. 지지각통(13) 내부에 소정 크기의 흡수체가 놓여지고, 또한 추(10)가 흡수체에 대해 균일하게 20 g/㎠(= 약 1.9 kPa) 의 하중을 가할 수 있도록 배열되어 있다. 측정 장치의 그 외 구성은 상기 통액완충지수의 측정에 사용되는 측정장치의 구성과 동일하다.
상기 구성의 측정 장치로, 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량을 측정하였다. 측정 방법에 대해 이하에서 설명한다. 또한, 흡수체는 다음의 방법으로 측정하였다. 먼저, 흡수제 조성물 50 중량부와 일회용 기저귀 등의 위생 재료에 주로 사용되는 목재 분쇄 펄프(친수성 섬유로서) 50 중량부를 혼합기로 건식 혼합하였다. 결과 얻어진 혼합물을 100mm × 100mm 크기의 웹(Web) 형태로 하고, 이 웹을 1분당 2 ㎏/㎠(=약 196 kPa)의 압력 하에서 압착하여, 0.047 g/㎠의 기본 중량을 가지는 흡수체를 얻었다.
더욱이, 친수성 섬유 단독의 흡수체내 가압하 흡수량을 측정하기 위하여, 빈 흡수체를 다음의 방법으로 생성하였다. 먼저, 목재 분쇄 펄프(친수성 섬유로서)를 100mm × 100mm 크기의 웹 형태로 하고 이 웹을 1분당 2 ㎏/㎠(=약 196 kPa)의 압력 하에서 압착하여 0.0235 g/㎠의 기본 중량을 가지는 흡수체를 얻었다.
먼저, 측정장치에 대한 소정의 준비 작업을 하였다. 다음, 여과지(7)가 유리필터(6) 위에 탑재되었다. 다음, 지지각통(13)의 중심선이 유리필터(6)의 것과 일치되도록 지지각통(13)이 여과지(7) 위에 탑재되었다.
이후, 흡수체가 지지각통(13) 내부 즉, 여과지(7) 위에 탑재되었고, 다음으로 추(10)가 흡수체 위에 탑재되었다. 덧붙여, 흡수체와 추(10)를 탑재하는 작업이 빠르게 이루어졌다.
다음으로, 흡수체가 여과지(7) 위에 탑재된 이후, 60분 동안에 걸쳐 흡수체에 의해 흡수된 생리식염수(11)의 중량을 천칭(1)으로 측정하였다. 또한, 흡수제 조성물과 친수성 섬유의 혼합물인 흡수체에 흡수된 생리 식염수(11)의 중량을 W2(g), 친수성 섬유 단독의 빈 흡수체에 흡수된 생리 식염수(11)의 중량을 W3(g)으로 나타내었다.
다음으로, 흡수 시작으로부터 60분 후, 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량(g/g)을 상기의 중량 W2와 W3으로부터 다음의 식에 따라 계산하였다.
흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량(g/g)=
(중량 W2(g)-중량 W3(g))/(흡수제 조성물의 중량(g))
또한, 상기 방법으로 결정된 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량은, 본 발명에 따른 흡수제 조성물이 흡수제 용품에 사용될 경우 실제적인 흡수용량 범위를 나타낸다.
(c) 무가압하 흡수용량
먼저, 0.2 g(= 중량W0(g))의 흡수제 조성물(또는, 흡수제 수지)은 부직포제 자루(60㎜ × 60㎜) 내로 균일하게 넣어져, 실온에서 생리 식염수 내에 함침되었다. 30분 뒤, 자루를 들어내고 원심분리기로 3분 동안 250G(250 × 9.81 m/s2)로 물을 배출시킨 후, 자루의 중량 W4(g)을 측정하였다. 다른 한편으로는, 흡수제 조성물(또는, 흡수제 수지)을 사용하지 않고 같은 과정을 실행하여 결과물의 중량 W5(g)을 측정하였다. 그리고, 무가압하 흡수용량(g/g)을 상기의 중량 W0, W4및 W5로부터 다음의 식에 따라 계산하였다.
무가압하 흡수용량(g/g) = (중량 W4(g)-중량 W5(g))/(중량 W0(g))
(d) 흡수제 수지의 가압하 흡수용량
흡수제 수지가 흡수제 조성물로 대체된 것을 제외하고는 통액완충지수를 측정하는데 사용된 상기 방법과 동일하게 방법으로 하여, 천칭(1)으로 측정된 값으로부터 60분 동안에 걸쳐 흡수제 수지에 의해 흡수된 생리 식염수의 중량 W6(g)을 결정하였다.
다음으로, 수분 흡수 시작 후 60분 뒤, 흡수제 수지의 가압하 흡수용량을 상기 중량 W6(g)및 흡수제 수지(0.9 g) 중량으로부터 다음의 식에 따라 계산하였다.
흡수제 수지의 가압하 흡수용량(g/g)
=(중량 W6(g)) / (흡수제 수지의 중량(g))
(e) 평균 입자직경:
흡수제 조성물, 흡수제 수지 및 흡수제 수지 전구체의 입자직경 분포를 각각 850㎛, 600 ㎛, 500 ㎛, 425 ㎛, 300 ㎛, 150 ㎛ 및 106 ㎛의 망 크기와 용기를 포함하는 JIS 표준체로 측정하였다. 다음으로, 평균 입자직경 D50을 측정된 입자직경 분포 및 로그정규분포 그래프의 망 크기 값으로부터 결정하였다.
또한, 입자들이 한정된 균일한 입자직경 분포(500~ 425 ㎛로 분류되었듯이)를 가지는 경우 및 JIS 표준체의 대부분이 입자직경 분포에서 상계와 하계 사이에 존재하지 않는 경우, 이들 상계와 하계의 평균(상기 예, 463 ㎛)을 평균 입자직경으로 하였다.
본 발명에 따르는 흡수제 조성물을 얻기 위한 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 용도에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 특히, 흡수제 조성물은 친수성의 불포화 단량체를 중합하여 가교중합체를 얻는 단계; 결과 생성된 가교중합체의 표면근방을 더 교차결합하여 수분 흡수체 수지를 얻는 단계; 이 후, 결과로 생성된흡수제 수지와 과통액완충제을 혼합하는 단계를 포함하는 공정을 통해 얻게 된다. 여기서 언급된 가교중합체는 흡수제 수지의 전구체이다.
본 발명에 따른 흡수제 조성물의 구성요소인 흡수제 수지로는 예를 들어, 카르복실기를 포함하는 친수성 가교중합체를 포함하는 것이 바람직하다. 이 친수성 가교중합체는 예를 들어, 아크릴산 및/또는 그 염을 주성분으로 하는 친수성 불포화 단량체를 (공)중합(이하, 중합으로 간단히 함)하는 단계를 포함하는 공정으로부터의 생성물이다. 친수성 가교중합체 중, 폴리아크릴레이트염들의 가교중합체가 더 바람직하다. 또한, 50~ 90 몰% 가교중합체의 산기가 알카리금속염, 암모늄염 및 아민염 등의 중화된 염의 형태인 것이 바람직하다. 친수성 불포화 단량체를 중합반응 개시 전 준비단계에서 중화하여 가교중합체를 얻거나, 결과로 생성된 가교중합체의 산기를 중합반응의 과정이나 완료 후에 중화하는 방법으로 하여 이 산기를 중화할 수 있다.
상기 친수성 불포화 단량체는 필요에 따라, 상기 아크릴산 및 그 염 이외의 불포화 단량체(이하, 그 밖의 단량체라 함)를 더 포함할 수 있다. 상기 그 밖의 단량체의 구체예로는 메타크릴산, 말레인산, 비닐술폰산, 스티렌술폰산, 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 2-(메타)아크릴로일에탄술폰산 및 2-(메타)아크릴로일프로판술폰산 등의 음이온성 불포화 단량체 및 그 염; 아크릴아미드, 메타아크릴아미드, N-에틸(메타)아크릴아미드, N-n-프로필(메타)아크릴아미드, N-이소프로필(메타)아크릴아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 비닐피리딘, N-비닐피롤리돈, N-아크릴로일피페리딘, N-아크릴로일피롤리돈 등의 친수성기를 포함하는 비이온 불포화 단량체; N,N-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필(메타)아크릴아미드 및 이들의 4급 염 등의 양이온성 불포화 단량체를 포함하나, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 이들 다른 단량체들을 사용할 경우, 그 사용량은 친수성 불포화 단량체 총량의 30 몰% 이하가 바람직하고, 10 몰% 이하가 보다 바람직하다.
친수성 불포화 단량체를 중합하는 단계를 포함하는 공정에 의한 생성물인 흡수제 수지 전구체는 카르복실기를 가진다. 흡수제 수지 전구체를 생성할 때, 내부가교제를 사용하여 내부로 가교체를 도입하는 것이 바람직하다. 상기의 내부가교제는 1분자당 중합성 불포화기 및/또는 카르복실기와 반응할 수 있는, 적어도 두개의 반응기를 가지는 화합물이면 좋고, 특별히 한정되지 않는다. 다시 말해, 1분자당 친수성 불포화 단량체와 공중합 및/또는 반응 가능한, 적어도 두 개의 치환기를 가지는 화합물이면 좋다. 또한, 친수성 불포화 단량체는 내부 가교제를 사용하지 않더라도 가교구조가 형성되는 자체 가교형의 화합물을 포함해도 좋다.
내부가교제의 구체예로는, N,N´-메틸렌비스(메타)아크릴아미드, (폴리)에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판디(메타)아크릴레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤아크릴레이트 메타아크릴레이트, 에틸렌-옥사이드-변성 트리메틸롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 트리알릴포스페이트, 트리알릴아민, 폴리(메타)알릴옥시알칸, (폴리)에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세롤디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 글리세롤, 펜타에리스리톨, 에틸렌디아민, 폴리에틸렌이민 및 글리시딜(메타)아크릴레이트 등을 포함한다. 그러나,특별히 한정되지는 않는다. 이들 내부가교제는 각각 단독으로 사용되거나 병용하여 사용될수 있다. 상기 예시화된 내부가교제 중, 1분자당 적어도 두 개의 중합 가능한 불포화기를 갖는 내부가교제를 사용하여 얻어지는 흡수제 조성물의 흡수 특성 등을 보다 향상시킬 수 있다.
내부가교제의 사용량은 친수성 불포화 단량체에 대하여, 0.005~ 3 몰%의 범위내가 바람직하고, 0.01~ 1.5 몰%가 더욱 바람직하다. 내부가교제의 사용량이 0.005 몰% 보다 더 작거나 3 몰% 보다도 많을 경우, 모두 바람직한 흡수특성을 가지는 흡수제 조성물을 얻을 수 없다.
또한, 친수성 불포화 단량체를 중합하는 단계를 포함하는 공정을 통해 수분흡수제 수지 전구체를 얻을 때, 친수성 중합체를 그래프트 중합할 수 있으며, 또한 차아인산(및 그의 염) 등의 연쇄 이동제 및 수용성 또는 물 분산성 계면활성제 등을 반응용액에 더 첨가할 수도 있다.
친수성 불포화 단량체의 중합방법은 특별히 한정되어지지는 않으나, 수용액 중합, 역상 현탁 중합, 벌크 중합 및 침전 중합과 같은 통상의 방법을 사용할 수있다. 특히, 중합반응 제어의 용이함 및 흡수제 조성물의 성능면에서 친수성 불포화 단량체를 수용액에서 중합시키는 방법 즉, 수용액 중화 및 역상 현탁 중화의 방법이 더 바람직하다.
상기 중합반응에 있어서, 단량체 성분의 수용액의 농도 즉, 수용액 중 단량체 조성비는 특별히 한정되지 않으나, 10 중량% 이상이 바람직하고 10~ 50 중량% 범위 내가 더 바람직하며 15~ 40 중량% 범위 이내가 훨씬 더 바람직하다. 또한, 반응온도 및 반응시간 등의 반응조건은 사용되는 단량체 성분의 조성 등의 요인에 따라 적절히 설정할 수 있으며 따라서 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 친수성 불포화 단량체의 중합에 예를 들어, 과황산 칼륨, 과황산 나트륨, 과황산 암모늄, t-부틸하이드로퍼옥시드, 과산화수소 및 2,2´-아조비스(2-아미디노 프로판) 2염산염 등의 라디칼 중합 개시제; 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 등의 라디칼 광중합 개시제; 또는 자외선 및 전자선 등의 활성 에너지 선 등을 사용할 수 있다. 또한, 산화성 라디킬 중합 개시제를 사용하는 경우, 아황산 나트륨, 아황산 수소 나트륨, 황산 제 1철 및 L-아스코르브산 등의 환원제와 산화성 라디칼 중합 개시제를 함께 사용하여 산화 환원 중합을 할 수 있다. 상기 중합 개시제의 사용량은 0.001~ 2 몰% 범위 이내가 바람직하고, 0.01~ 0.5 몰%의 범위내로 하는 것이 더 바람직하다.
상기 중합 방법에 따라 얻은 흡수제 수지 전구체의 경우, 필요에 따라 건조, 분쇄 및 분류 등의 조작에 의해 입자 직경이 조정된다. 흡수제 수지 전구체는 구상, 인편상, 부정형 파쇄상, 섬유상, 과립상, 봉상, 대략적인 구상 및 편편상 등의 여러 가지 형상이 될 수 있다.
흡수제 수지 전구체 생성 과정은 분쇄 및 분류 등의 반복 조작에 의한 흡수제 수지 전구체의 입자 직경을 조절하는 단계를 포함하며, 평균 입자 직경을 200~ 600㎛ 범위 내로 할 수 있고 또한, 106 ㎛ 미만의 입자 직경을 가지는 입자의 조성비가 바람직하게는 5 중량% 이하, 더 바람직하게는 3 중량% 이하, 훨씬 더 바람직하게는 1% 이하로 할 수 있다. 흡수제 수지 전구체의 평균 입자직경이 600 ㎛ 보다 클 경우, 결과 생성되는 흡수제 조성물에서의 굵은 입자 조성비가 높아져 흡수제 조성물이 흡수제 용품에 사용되는 경우 사용자에게 불편한 느낌을 줄 수 있다는 단점이 있다. 또한, 흡수제 수지 전구체의 평균 입자 직경이 200 ㎛보다 작을 경우, 평균 입자직경이 106 ㎛ 보다 작은 입자 직경을 가지는 입자의 조성비가 증가할 수 있다는 단점이 있다. 또한, 흡수제 수지 전구체에서 106 ㎛보다 작은 입자의 조성비가 5 중량% 보다 클 경우, 미세한 입자들이 흡수제 구조물 내에 오프닝(opening)을 방해하여 결과 높은 흡수체내 가압하 흡수용량을 나타내는 흡수제 조성물을 얻기가 어렵게 된다. 특히, 106 ㎛보다 작은 입자 직경을 가지는 입자의 조성비가 5 중량% 보다 클 경우, 분진이 발생하여 작업환경과 관련하여 바람직하지 못하다.
표면 가교제 존재하에서 상기 흡수제 수지 전구체의 입자들을 처리한 후 흡수제 수지 전구체 입자들을 교차 결합하는 공정을 통해, 본 발명에 사용되고 흡수제 수지 전구체의 표면근방을 더 교차결합하는 단계를 포함하는 공정의 생성물인, 흡수제 수지를 얻을 수 있다. 표면 교차결합 방법은 예를 들어, 이하에서 언급되는 제 1 및 제2 표면 가교제 중 어느 하나 또는 제 1 및 제2 표면 가교제를 모두포함하는 표면 가교제와 함께 흡수제 수지 전구체를 열처리하는 단계를 포함한다. 특히, 제 1 및 제 2 표면 가교제를 포함하는 표면 가교제 존재하에서 표면 교차결합을 처리하는 것이 바람직하다. 상기 표면 가교제는 흡수제 수지 입자의 표면근방의 교차결합 밀도를 내부 교차결합 밀도보다 더 높게 증가시킬 수 있어, 높은 흡수체내 가압하 흡수용량을 나타내는 흡수제 조성물을 제공할 수 있다.
표면 가교제는 흡수제 수지 전구체의 카르복실기와 반응 가능한 화합물로, 용해도 파라미터(SP값)가 서로 다른 제1 및 제 2 표면 가교제를 조합하여 포함하는 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 용해도 파라미터는 화합물의 극성을 나타내는 요소로서 일반적으로 사용되는 값이다. 본 발명에 있어서, 상기 용해도 파라미터에 대해, 중합체 편람 제 3판(윌레이 인터사이언스(WILEY INTERSCIENCE)사 발행) p524~ 539에 기재된 용매의 용해도 파라미터 σ(㎈/㎤)1/2의 값을 적용한다. 또한, 상기의 페이지에 기재되어 있지 않은 용매의 용해도 파라미터에 대해서는, 그 중합체 편람의 p524에 기재되어 있는 스몰의 식(Small´equation)에, p525에 기재된 호이(Hoy)의 응집 에너지상수를 대입하여 도출된 값을 적용한다.
상기 제 1 표면 가교제는, 흡수제 수지 전구체의 카르복실기와 반응 가능하고 12.5(㎈/㎤)1/2(25.6 × 103(J/㎥)1/2) 이상의 용해도 파라미터를 가지는 화합물이 바람직하며 13.0(㎈/㎤)1/2(26.6 × 103(J/㎥)1/2) 이상의 화합물이 더 바람직하다. 상기, 제 1 표면 가교제의 구체예로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 펜타에리스리톨, 소르비톨, 에틸렌카보네이트(1,3-디옥솔란-2-온) 및 프로필렌 카보네이트(4-메틸-1,3-디옥솔란-2-온) 등을 포함하지만, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다. 이들 제 1 표면가교제는 단독으로 사용할 수도 있고, 각각을 조합하여 사용할 수도 있다.
상기 제 2 표면 가교제는, 흡수제 수지 전구체의 카르복실기와 반응 가능하고 12.5 (㎈/㎤)1/2(25.6 × 103(J/㎥)1/2) 미만의 용해도 파라미터를 가지는 화합물이 바람직하고, 9.5~ 12.0 (㎈/㎤)1/2(19.4 × 103~ 24.6 × 103(J/㎥)1/2) 범위내의 화합물이 보다 바람직하다. 상기 제 2 표면 가교제의 구체예로는, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2,4-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,5-헥산디올, 트리메틸롤프로판, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세롤폴리글리시딜에테르, 디글리세롤폴리글리시딜에테르, 폴리글리세롤폴리글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 2,4-톨리엔디이소시아네이트, 4,5-디메틸-1,3-디옥솔란-2-온, 에피클로로히드린 및 에피브로모히드린 등을 포함하나, 제 2 표면 가교제가 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다. 이들 제 2 표면 가교제는, 각각 단독으로 사용할 수 있고 또는 서로 조합하여 사용할 수도 있다.
표면 가교제의 사용량은, 표면 가교제로 사용되는 화합물 또는 이들의 조합에 따라 다르지만, 흡수제 수지 전구체의 고형분 100 중량부에 대해 제 1 표면 가교제는 0.01~ 5 중량부 범위 이내가, 제 2 표면 가교제는 0.001~ 1 중량부 범위이내가 바람직하고, 제 1가교제 0.1~ 2 중량부 범위 이내, 제 2 가교제는 0.005~ 0.5 중량부 범위내인 것이 더 바람직하다. 표면 가교제 사용량이 상기 범위를 초과하는 경우, 비 경제적일뿐더러 흡수제 수지에 있어서 바람직한 가교체를 형성하기에는 그 양이 지나치게 많아 바람직하지 못하다. 또한, 표면 가교제의 사용량이 상기 범위보다 적을 경우, 높은 흡수체내 가압하 흡수용량을 나타내는 흡수제 조성물을 얻기가 어려울 수 있다.
흡수제 수지 전구체와 표면 가교제를 함께 혼합할 때, 용매로서 물을 사용하는 것이 바람직하다. 물의 사용량은 흡수제 수지 전구체의 종류나 입자직경에 따라 다르지만, 흡수제 수지 전구체 고형분의 100 중량부에 대해, 0~ 20 중량부의 범위(0 중량부는 제외) 이내가 바람직하고, 0.5~ 10 중량부 범위내가 더 바람직하다.
또한, 흡수제 수지 전구체와 표면 가교제를 함께 혼합할 경우, 필요에 따라 용매로서 친수성 유기용매를 사용할 수 있다. 상기 친수성 유기용매의 구체예로는 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, 이소부틸알콜 및 t-부틸알콜 등의 저급 알콜류; 아세톤 등의 케톤류; 디옥산, 테트라히드로푸란 및 알콕시폴리에틸렌글리콜 등의 에테르류; N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류 및 디메틸술폭사이드 등의 술폭사이드류를 포함한다. 친수성 유기 용매의 사용량은, 흡수제 수지 전구체의 종류 또는 입자직경에 따라 다르지만, 흡수제 수지 전구체의 고형분 100 중량부에 대해 20 중량부 이하가 바람직하고, 0.1~ 10 중량부의 범위 이내가 더 바람직하다.
또한, 흡수제 수지 전구체와 표면 가교제를 함께 혼합하는 방법예는, 상기 예시의 친수성 유기 용매에 흡수제 수지 전구체를 분산시킨 후, 결과로 얻어진 분산제와 표면가교제를 혼합하는 단계를 포함한다. 그러나, 혼합방법이 특별히 한정되는 것은 아니다. 여러 가지 혼합방법 중 (필요시, 물 및 친수성 유기 용매 중 어느 하나 또는 모두에 용해시킨) 표면 가교제를 흡수제 수지 전구체에 직접 분무 또는 적하하여 혼합하는 방법이 바람직하다.
흡수제 수지 전구체와 표면가교제를 함께 혼합하기 위해 사용되는 혼합장치(이하 이 혼합장치를 혼합장치(a)라 함)는 균일하고 확실하게 둘을 혼합하기 위해, 큰 혼합력을 가지는 것이 바람직하다. 상기의 혼합장치(a)의 예로는, 원통형 혼합기, 이중벽 원추형 혼합기, V자형 혼합기, 리본형 혼합기, 꽈배기형 혼합기, 유동형 화로 회전식 디스크형 혼합기, 기류형 혼합기, 쌍완형 혼련기, 내부 혼합기, 분쇄형 혼련기, 회전식 혼합기, 꽈배기형 압출기 및 터빌라이저(turbilizer) 등이 바람직하다.
흡수제 수지 전구체와 표면 가교제를 함께 혼합한 후, 열처리하여 흡수제 수지 표면근방을 교차결합시켜 흡수제 수지를 얻는다. 상기의 열처리에서 처리온도는 사용되는 표면 가교제에 따라 다르지만, 재료나 가열 매체에 대한 온도로서 80~ 250 ℃ 범위 내가 바람직하다. 처리 온도가 80℃ 보다 낮을 경우, 균일한 가교체가 형성되기 어렵고, 결과 높은 흡수체내 가압하 흡수용량을 나타내는 흡수제 조성물을 얻을 수 없다는 단점, 및 가열처리시 장시간을 필요로 하여 결과 생산성이 저하된다는 단점이 있다. 처리온도가 250 ℃보다 높을 경우, 흡수제 수지 전구체가 감성되어, 흡수제 조성물의 성능이 나빠지게 되는 단점이 있다.
통상의 건조기 또는 가열화로로 상기의 가열처리를 할 수 있다. 건조기에 대한 예로는 도랑형 혼합 건조기, 회전식 건조기, 디스크 건조기, 유동층 건조기, 기류형 건조기 및 적외선 건조기 등을 포함한다.
본 발명에 따른 흡수제 조성물의 구성물질인 과통액완충제는, 예를 들어 흡수제 조성물이 수성 액체와 접촉하였을 때 흡수제 조성물 입자가 가깝게 밀착되어 입자사이 수성 액체의 흐름을 방해하는 경우(과통액완충효과를 나타내는 경우)라면, 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 과통액완충제는 바람직하게는 미세한 입자의 형태로 25℃, pH=7 및 25rpm 조건 하에서 브룩필드(Brookfield) 점도계(이하 수용액 점도 1 중량%로 함) (물에 용해되지 않는 과통액완충제로서, 이를 물에 분산시킨 상태에서 점도를 측정함)로 측정된 과통액완충제 수용액 1 중량%의 점도는 1Pa·s이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 5Pa·s 이상, 휠씬 더 바람직하게는 10Pa·s이상이다. 1Pa·s보다 낮은 1 중량% 수용액 점도를 나타내는 미세한 입자는, 과량의 과통액완충제를 첨가해야 하며, 결과 흡수제 수지와 혼합할 때 균일 혼합력이 떨어지는 단점이 있다. 미세 입자화된 과통액완충제에 대한 구체예로는, 셀룰로오스 유도체(카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필 셀룰로오스 등), 전분, 전분유도체, 폴리(에틸렌옥사이드), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(아크릴산 및 그 염) 및 폴리(아크릴산 및 그 염)가교체 등의 유기계 증점성 미립자를 포함하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 폴리(아크릴산)이 바람직하고, 겔 안정성을 강화하기 위해서는 폴리(아크릴산)가교체가 더 바람직하다. 또한, 상기 예시된 과통액완충제를 단독으로 또는 서로 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 벤토나이트, 실리콘 디옥사이드, 티타니윰옥사이드 및 알루미늄옥사이드 등의 1Pa·s보다 낮은 1 중량% 수성 액체 점도를 나타내는 무기계 증점성 미립자가 과통액완충제로 사용되는 경우, 비록 원인이 불명확하지만, 흡수제 수지가 과통액완충제와 혼합되기 전 흡수제 수지의 무가압하 흡수용량이 강화되는 경우 및 겔 강도가 약화되는 경우, 쉽게 과통액완충효과를 나타내게 된다. 그러나, 무가압하 흡수용량을 지나치게 강화시킨 경우, 흡수체내 가압하 흡수용량의 저하를 초래하여 흡수제 수지의 가압하 흡수용량이 저하될 수 있다는 단점이 있다. 따라서, 과통액완충제와 혼합 전, 흡수제 수지는 가압하에서와 무가압하에서의 흡수용량을 고려하여 조절할 필요가 있다. 흡수제 수지의 무가압하 흡수용량은 37 g/g 이상을, 가압하 흡수용량은 32 g/g 이상을 나타내는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 무가압하 흡수용량은 40 g/g 이상을, 가압하 흡수용량은 32 g/g 이상의 흡수용량을 나타내며, 훨씬 더 바람직하게는 무가압하 흡수용량은 42 g/g 이상을, 가압하 흡수용량은 32 g/g 이상을 나타낸다.
또한, 고분자 폴리 양이온을, 미세입자 이외의 형태로 과통액완충제로 사용할 수 있다. 이에 따른 구체예로는 2,000 이상의 평균 분자 중량을 가지는 폴리에틸렌이민을 포함한다.
상기 과통액완충제는 단독으로 또는 서로 조합하여 사용할 수 있다.
사용되는 과통액완충제가 입자일 경우, 평균 입자 직경 및 형태를 용도에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 흡수제 조성물이 높은 통액완충지수를 바람직하게 나타내기 위하여, 상기 과통액완충제의 기본 입자 또는 응집체(aggregates)의 평균 입자 직경, 특히 과통액완충제의 기본 입자의 평균 입자 직경이 흡수제 수지의 평균 입자 직경의 1/5 이하가 바람직하고, 1/10 이하인 것이 더 바람직하며, 1/20 이하인 것이 훨씬 더 바람직하고, 1/100 이하인 것이 가장 바람직하다. 과통액완충제의 입자 직경이 이처럼 작을 경우, 과통액완충제가 흡수제 수지 표면에 매우 쉽게 흡수되어, 과통액완충제가 흡수제 조성물의 미세분말로서 거의 검출되지 않는다는 장점이 있다. 과통액완충제의 평균 입자직경이 흡수제 수지의 평균 입자직경의 1/5보다 클 경우, 과통액완충제와 수성 액체사이의 친화도가 낮아져, 과통액완충효과를 나타내는데 긴 시간이 걸린다는 단점이 있다.
흡수제 수지와 과통액완충제 사이의 혼합비는 특별히 한정되지는 않으나, 흡수제 수지 100 중량부에 대하여, 과투과완충제의 조성비는 0.001~ 20 중량부의 범위내가 바람직하고, 더 바람직하게는 0.01~ 10중량부 범위내로, 훨씬 더 바람직하게는 0.02~ 5 중량부 범위 이내이다. 과통액완충제의 조성비가 흡수제 수지 100 중량부에 대해 0.001 중량부 보다 낮을 경우, 이하에서 언급되는 통액완충지수가 상승될 수 없다. 또한, 흡수제 수지 100 중량부에 대하여, 과통액완충제의 조성비가 20 중량부 보다 높을 경우 20~ 50 중량%의 수지농도를 가지는 흡수체내에서 과통액완충효과를 나타내어 흡수체의 흡수특성이 저하되어 버린다.
흡수제 수지와 과통액완충제를 함께 혼합하는데 사용되는 혼합장치(이 혼합장치는 이하에서 혼합장치(b)라 함)의 예로는, 원통형 혼합기, 꽈배기형 혼합기, 꽈배기형 압출기, 터빌라이저, 나우타 혼합기, V자형 혼합기, 리본형 혼합기, 쌍완형 혼련기, 유동식 혼합기, 기류형 혼합기, 회전원반형 혼합기, 롤믹서 및 전동식 혼합기 등을 포함한다. 혼합속도는 고속 또는 저속으로 할 수 있다.
과통액완충제와 흡수제 수지의 혼합방법에 대한 예로는, 드라이 블렌드; 드라이 블렌드 후 수조립; 드라이 블렌드 후 가열 용융; 수성 액체에서 과통액완충제를 분산한 후 혼합하는 방법 및 상기 예시의 친수성 유기용매를 사용한 에멀젼 상태에서의 혼합하는 방법을 포함한다. 그 중에서도, 드라이 블렌드와 드라이 블렌드후 물 또는 물과 상기 예시된 친수성 유기 용매를 포함하는 수성 용액을 첨가하여 혼합 후, 수조립하는 방법이 바람직하다. 또한, 흡수제 수지 전구체에 표면 가교제를 혼합함과 동시에 과통액완충제를 첨가하여, 상기 예시된 표면 가교제에 과통액완충제를 용해하거나 분산시킬 수 있다.
상기의 방법으로 얻어진 흡수제 조성물은, 바람직하게는 0.4 이상의 액체 투과 완충지수를 가지고, 더 바람직하게는 0.5 이상, 훨씬 더 바람직하게는 0.6 이상, 가장 바람직하게는 0.7 이상의 통액완충지수를 가진다. 흡수제 조성물의 통액완충지수가 0.4 미만일 경우, 흡수제 조성물이 수성 액체의 확산을 방해하는 효과(과통액완충효과)가 나타나지 않는다. 따라서, 고농도의 흡수제 조성물을 포함하는 흡수체 부분을 주변부에 배치하더라도, 흡수체 부분이 과통액완충효과를 나타내기란 어려워, 기저귀 등의 위생물질에 사용함에 있어서 가장자리로부터의 액체 누출이 일어나기 쉽다.
또한 본 발명에 따른 흡수제 조성물에 있어서, 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량이 25 g/g 이상이 바람직하고, 28 g/g 이상이 더 바람직하며, 30 g/g 이상이 훨씬 더 바람직하다. 흡수제 조성물의 가압하 흡수용량이 25 g/g 미만일 경우, 기저귀에 활용함에 있어서, 습기가 증가되어 아기(착용자) 엉덩이의 건조감 또는 뽀송뽀송함이 부족할 수 있다는 단점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 흡수제 조성물은, 무가압하 흡수용량이 35 g/g 이상을 나타내는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 40 g/g 이상이다. 흡수제 조성물의 무가압하 흡수용량이 35 g/g 미만일 경우, 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량이 낮아질 뿐만 아니라, 흡수제 용품에서 바람직한 흡수량을 얻기 위해서는 과량의 흡수제 조성물을 필요로 하며, 결과 흡수체 내의 흡수제 조성물의 농도가 높아져 수성 액체의 확산이 필요한 부분에서의 확산을 방해하게 되는 단점이 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 흡수제 조성물은 200~ 600 ㎛ 범위내의 평균 입자 직경을 가지는 것이 바람직하고, 흡수제 조성물에서 106 ㎛보다 작은 입자직경을 가지는 입자의 조성비는 5 중량% 이하가 바람직하며, 더 바람직하게는 3 중량% 이하, 훨씬 더 바람직하게는 1 중량% 이하이다. 흡수제 조성물의 평균 입자직경이 600 ㎛보다 클 경우, 굵은 입자들의 조성비가 높아져 흡수제 조성물이 특히 흡수제 용품에 사용될 때, 사용자에게 불편한 느낌을 준다는 단점이 있다. 또한, 흡수제 조성물의 평균 입자직경이 200 ㎛보다 작을 경우, 그 같은 작은 평균 입자직경이, 106㎛ 보다 작은 입자직경을 가지는 입자의 조성비를 증가시키는 단점이 있다. 또한, 흡수제 조성물에서 106 ㎛ 보다 작은 입자직경을 가지는 입자의 조성비가 5 중량% 보다 클 경우, 미세입자들이 흡수체내의 오프닝(opening)을 방해하여, 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량이 낮아져 누출을 야기할 수 있다. 특히 106 ㎛ 보다 작은 입자직경을 가지는 입자 조성비가 5 중량% 이상일 경우, 분진이 발생하여 작업환경에 대하여 좋지 않은 영향을 준다.
도 3은 본 발명의 구체예를 나타내는 도면이다. 본 발명에 따라, 흡수체(31)는 친수성 펄프(친수성 섬유) 및 흡수제 조성물을 포함한다. 이 흡수체는 바람직하게는 측단부(32 와 33) 및 중심부(34)를 가지는 흡수제 구조를 가진다.
흡수체의 측단부들은 흡수체의 가장자리로부터 일정 폭을 가지는 바깥 표피부분들이다. 측단부는 흡수체의 바깥 표피부분의 모두 또는 일부분이 될 수 있다. 또한, 측단부의 폭은 3 ㎝ 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 2 ㎝ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 1 ㎝ 이하이다
흡수체의 중심부는 흡수체의 측단부 이외의 부분이다.
측단부와 중심부 각각의 수지 농도는 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 측단부와 중심부 사이에 수지 농도 차이가 있다. 측단부와 중심부 사이에 수지 농도 차이가 있을 경우, 측단부의 수지 농도가 51~ 98 중량% 범위 이내, 중심부의 수지 농도가 5~ 50 중량% 범위 이내인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 측단부의 수지농도가 61~ 90 중량% 범위 이내, 중심부가 10~ 45 중량% 범위 이내이며, 훨씬 더 바람직하게는 측단부의 수지 농도가 71~ 80 중량% 범위 이내, 중심부의 수지 농도가 15~ 40 중량% 범위 이내이다.
또한 상기 흡수체가 본 발명에 따른 주요한 조성물로서 친수성 섬유와 흡수제 조성물의 혼합물을 포함할 경우, 이 흡수체는 열가소성 수지 또는 접착제 등을 더 포함할 수 있고, 이는 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 흡수체의 활용은 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 액체 투과시트, 액체 불투과 시트 및 테이프 죔쇄(fastener) 등을 포함하는 흡수제 용품으로 사용한다. 흡수체가 흡수제 용품에 활용될 때, 중심부로부터 흡수되는 수성 액체(체액 등)은 측단부로 분산한다. 측단부는 본 발명에 따르는 흡수제 조성물을 고 농도로 포함하여, 수성 액체의 분산을 억제하여 측단부로부터 액체 누출을 막는다.
본 발명에 따른 흡수제 조성물의 통액완충지수가 0.4 이상이고, 흡수체내 가압하 흡수용량이 25 g/g 이상을 나타내며, 또한 평균 입자직경이 200~ 600 ㎛ 범위 이내이고, 흡수제 조성물 중 106 ㎛ 미만의 입자직경을 가지는 입자들의 조성비가 5 중량% 이하인 까닭에, 상기 구성의 흡수제 용품을 일회용 기저귀에 활용할 경우, 결과로 얻어지는 일회용 기저귀는 습기와 액체 누출이 거의 없을 뿐더러 착용자에게 불편한 느낌을 주지 않는다.
더욱이, 본 발명에 따른 흡수제 조성물의 활용을 포함하는 흡수제 용품은, 수성 액체를 흡수할 때, 입자 간 또는 입자와 섬유사이에 약한 결함을 형성하여 보형성이 우수하다는 것이 판명되었다.
이하, 몇몇 바람직한 구현예인 다음의 실시예와 본 발명을 따르지 않는 비교예를 비교하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
75 몰%의 중화율을 가지는 아크릴산 나트륨(친수성 불포화 단량체) 35.5 중량% 수용액 5,500 g에 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(내부 가교제로서, 에틸렌옥사이드 첨가에 대한 평균 몰랄수=8) 5.91 g을 용해하여 반응액으로 했다. 이 용액을 질소가스 대기하에서 30분 동안 탈기한 후(30분 동안 이 용액에 질소 가스를 도입하여 이 용액에 용해된 산소를 제거했다.), 2개의 시그마형 블레이드(blade)를 가지는 용적 10ℓ의 덮개가 달린 스테인레스 스틸제 쌍완형 혼련기의 뚜껑을 덮어형성한 반응기에, 상기 실험 결과 생성된 용액을 넣었다. 30 ℃로 반응용액을 유지하면서 계의 내부공기를 질소가스로 대체하였다.
반응액을 교반하면서, 과황산나트륨 2.67 g 및 L-아스코르빈산 0.011 g을 포함하는 중합개시제를 가하고 약 1분 후, 중합 반응을 시작하였다. 20~ 80℃의 범위 내에서 중합반응을 하고, 중합반응 개시 60분 후, 반응을 종료하여 실험 결과 생성된 함수 겔 중합체를 꺼냈다.
결과 생성된 함수 겔 중합체는 약 5 ㎜의 세분화된 직경을 가졌다. 이 세분화된 함수 겔 중합체를 50 메쉬 철망(메쉬 망의 크기=300 ㎛)에 분사한 뒤, 65분 동안 뜨거운 공기로 170℃에서 건조하였다. 결과 생성된 건조 생성물을 진동 분쇄기로 분쇄하고 메쉬 망의 크기가 500 ㎛ 및 425 ㎛인 철망을 분류하여 500~ 425 ㎛의 입자 직경을 가지는 흡수제 수지 전구체를 얻었다.
결과 생성된 흡수제 수지 전구체의 100중량부에, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르 0.03중량부, 프로필렌글리콜 1 중량부, 물 3 중량부 및 이소프로필 알코올 1 중량부를 포함하는 표면 가교제 수용액을 혼합하였다. 결과 생성된 혼합물을 205 ℃에서 40분 동안 가열하여 500~ 425 ㎛의 입자직경을 가지는 흡수제 수지를 얻었다.
결과 생성된 흡수제 수지 100 중량부에, 과통액완충제로 가교 아크릴산 중합체(상표명: 카보폴 934P; 비.에프.굳리치회사제; 1 중량% 수용액 점도= 40,000cP(1cP= 10-3Pa·s)(1 중량% 수용액 점도= 40Pa·s) 2.5 중량부를 드라이 블렌드하여 본 발명에 따르는 흡수제 조성물을 얻었다.
실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 통액완충지수 및 무가압하 흡수용량은 각각 0.5 및 36 g/g 이었으며, 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량은 31 g/g 이었다. 또한, 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 입자직경은 표 1에 나타내었다.
실시예 2
첨가되는 가교 아크릴산 중합체 (상표명: 카보폴 934P; 비.에프.굳리치 회사제; 1 중량% 수용액 점도= 40,000cP)(1 중량% 수용액 점도= 40Pa·s) 의 양을 5 중량부로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 흡수제 조성물을 얻었다. 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 통액완충지수 및 무가압하 흡수용량은 각각 0.8 및 36 g/g 이었고, 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 가압하 흡수용량은 30 g/g이었다. 또한, 실험 결과로 생성된 흡수제 조성물의 입자직경은 표 1에 나타내었다.
실시예 3
첨가되는 과통액완충제의 종류와 양을 각각 가교 아크릴산 중합체(상표명: 준론 PW-150; 니폰 순수화학 산업주식회사제; 1 중량% 수용액 점도= 95,000cP)(1중량% 수용액 점도= 95Pa·s) 2중량부로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 흡수제 조성물을 얻었다. 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 통액완충지수 및 무가압하 흡수용량은 각각 0.5 및 37 g/g 이었고, 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량은 32 g/g이었다. 또한, 실험 결과로 생성된 흡수제 조성물의 입자직경은 표 1에 나타내었다.
실시예 4
과통액완충제로 첨가되는 가교 아크릴산 중합체(상표명: 준론 PW-150; 니폰 순수화학 산업주식회사제; 1 중량% 수용액 점도= 95,000cP)(1 중량% 수용액 점도= 95Pa·s)의 양을 5 중량부로 바꾼 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 하여 흡수제 조성물을 얻었다. 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 통액완충지수 및 무가압하 흡수용량은 각각 1 및 36 g/g 이었고, 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량은 30 g/g이었다. 또한, 실험 결과로 생성된 흡수제 조성물의 입자 직경은 표 1에 나타내었다.
실시예 5
가교 아크릴산 중합체 (상표명: 카보폴 934P; 비.에프.굳리치회사제; 1 중량% 수용액 점도= 40,000cP)(1 중량% 수용액 점도= 40Pa·s)(과통액완충제로서)의 5 중량부를 실시예 1에서 얻은 흡수제 수지 100 중량부에 넣고 혼합하였다. 결과 생성된 혼합물을 물 3 중량부 및 이소프로필 알코올 3 중량부를 포함하는 수용액과 혼합한 뒤, 수조합하였다. 또한, 결과 생성된 혼합물을 80℃에서 30분 동안 경화하고 메쉬 망의 크기가 600 ㎛의 철망을 통과시켜, 본 발명에 따르는 흡수제 조성물을 얻었다. 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 통액완충지수 및 무가압하 흡수용량은 각각 0.5 및 38 g/g 이었고, 실험 결과 생성된 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량은 31 g/g이었다. 또한, 실험 결과로 생성된 흡수제 조성물의 입자 직경은 표 1에 나타내었다.
비교예 1
실시예 1에서 얻어진 흡수제 수지를 비교용 흡수제(비교용 흡수제 (1))로 하였다. 비교용 흡수제의 성능을 앞서 언급된 방법으로 측정하였다. 그 결과, 흡수제(비교용 흡수제(1))의 통액완충지수 및 무가압하 흡수용량은 각각 0.3 및 37 g/g 이었다. 흡수제(비교용 흡수제(1))의 흡수체내 가압하 흡수 용량은 32 g/g이었다.
실시예 6
75 몰%의 중화율을 가지는 아크릴산 나트륨(친수성 불포화 단량체) 37 중량% 수용액 5,500 g 에 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴산염(내부 가교제로서, 에틸렌옥사이드 첨가에 대한 평균 몰랄수=8) 2.22 g을 용해하여 반응액으로 하였다. 이 용액을 질소가스 대기하에서 30분 동안 탈기한 후(30분 동안 이 용액에 질소 가스를 도입하여 이 용액에 용해된 산소를 제거했다.), 2개의 시그마형 블레이드를 가지는 용적 10ℓ의 덮개가 달린 스테인레스 스틸제 쌍완형 혼련기의 뚜껑을 덮어 형성한 반응기에, 상기 실험 결과 생성된 용액을 넣었다. 25℃로 반응용액을 유지하면서, 계의 내부공기를 질소가스로 대체하였다.
반응액을 교반하면서, 과황산 나트륨 2.4 g 및 L-아스코르빈산 0.12 g을 조합하여 포함하는 중합 개시제를 가하고 약 1분 후, 중합 반응을 시작하였다. 25~ 95℃의 범위 내에서 이 중합반응을 실행하고, 중합반응 개시 40분 후, 반응을 종료하여 결과 생성된 함수 겔 중합체를 꺼냈다.
결과 생성된 함수 겔 중합체는 약 5 ㎜의 세분화된 직경을 가졌다. 이 세분화된 함수 겔 중합체를 50 메쉬 철망(메쉬 망의 크기= 300 ㎛)에 분사한 뒤, 70분 동안 뜨거운 공기로 170℃에서 건조하였다. 결과 생성된 건조 생성물을 진동 분쇄기로 분쇄하고, 분류하여 불규칙하게 분쇄된 모양의 흡수제 수지 전구체를 얻었다.
실험 결과 생성된 흡수제 수지 전구체 100 중량부에, 프로필렌 글리콜 0.8 중량부, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 0.03 중량부, 물 2.5 중량부 및 에틸 알코올 0.8 중량부를 포함하는 표면 가교제 수용액을 혼합하였다. 결과 생성된 혼합물을 195 ℃에서 45분 동안 가열하여, 무가압하 흡수용량이 46 g/g, 가압하 흡수 용량이 36 g/g, 평균 입자 직경이 350 ㎛ 및 106 ㎛ 보다 작은 평균 입자직경을 가지는 입자들의 조성비가 1 중량%인 흡수제 수지(a)를 얻었다.
다음으로, 친수성 실리콘 디옥사이드 미세입자 (상표명: 에어로질 200(기본 입자의 평균입자 직경= 약 12㎚); 니폰 에어로질 주식회사제)(과통액완충제로서) 0.3 g을 실험 결과로 생성된 흡수제 수지(a)의 100 g에 첨가, 혼합하여 본 발명에 따르는 흡수제 조성물(6)을 얻었다. 실험결과 생성된 흡수제 조성물(6)의 입자 직경은 흡수제 수지(a)의 입자 직경과 별다른 차이가 없었다. 따라서, 흡수제 조성물의 평균 입자직경은 350 ㎛ 였으며, 흡수제 조성물에서 106 ㎛보다 작은 입자 직경을 가진 입자들의 조성비는 1 중량% 였다.
상기 흡수제 조성물의 성능은 앞서 언급된 방법으로 측정하였다. 이에 따른 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 7
상기 실시예(6)에서 얻은 수분 흡수제 수지 100 g에, 친수성 실리콘 디옥사이드 미세입자(상표명: 에어로질 R972 (기본 입자의 평균 입자 직경= 약 16㎚); 니폰 에어로질 주식회사제)(과통액완충제로서) 0.1 g을 첨가 혼합(드라이 블렌딩)하여 본 발명에 따르는 흡수제 조성물(7)을 얻었다. 결과로 생성된 흡수제 조성물(7)의 입자직경은 흡수제 수지(a)의 입자직경과 별다른 차이가 없었다. 따라서, 흡수제 조성물의 평균 입자 직경은 350 ㎛ 였으며, 106 ㎛ 보다 작은 입자 직경을 가지는 입자들의 조성비는 1 중량% 였다.
상기 흡수제 조성물의 성능은 앞서 언급된 방법으로 측정하였다. 이에 따른 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 8
상기 실시예(6)에서 얻은 흡수제 수지(a) 100 g에, 양이온 친수성 실리콘 디옥사이드 미세입자 (상표명: 에어로질 RA200HS; 니폰 에어로질 주식회사제)(과통액완충제로서) 0.2 g을 첨가, 혼합(드라이블렌딩)하여 본 발명에 따르는 흡수제 조성물(8)을 얻었다. 결과로 생성된 흡수제 조성물(8)의 입자직경은 흡수제 수지(a)의 입자직경과 차이가 없었다. 따라서, 흡수제 조성물의 평균 입자직경은 350 ㎛ 였으며, 106 ㎛ 보다 작은 입자 직경을 가지는 입자들의 조성비는 1 중량% 였다.
상기 흡수제 조성물의 성능은 앞서 언급된 방법으로 측정하였다. 이에 따른 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 9
상기 실시예(6)에서 얻은 흡수제 수지(a) 100 g에, 폴리에틸렌이민(중량-평균 분자 중량= 10,000)(상표명: 에포민 SP-200; 니폰 쇼쿠바이 주식회사제)(과통액완충제로서) 1.5 g을 첨가, 혼합(드라이블렌딩)하여 본 발명에 따르는 흡수제 조성물(9)을 얻었다. 결과 생성된 흡수제 조성물(9)에 따르는 평균입자 직경은 380 ㎛ 였으며, 106 ㎛ 보다 작은 입자 직경을 가지는 입자들의 조성비는 1 중량% 였다.
상기 흡수제 조성물의 성능은 앞서 언급된 방법으로 측정하였다. 이에 따른 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 10
75 몰%의 중화율을 가지는 아크릴산 나트륨(친수성 불포화 단량체) 33 중량% 수용액 5,500 g에 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴산염(내부 가교제로서, 에틸렌옥사이드 첨가에 대한 평균 몰랄수=8) 4.46 g을 용해하여 반응액으로 하였다. 이 용액을 질소가스 대기하에서 30분 동안 탈기한 후(30분 동안 이 용액에 질소 가스를 도입하여 이 용액에 용해된 산소를 제거했다.), 2개의 시그마형 블레이드를 가지는 용적 10ℓ의 덮개가 달린 스테인레스 스틸제 쌍완형 혼련기의 뚜껑을 덮어 형성한 반응기에, 상기 실험 결과 생성된 용액을 넣었다. 25℃로 반응용액을 유지하면서, 계의 내부공기를 질소가스로 대체하였다.
반응액을 교반하면서, 과황산 암모늄 2.4 g 및 L-아스코르빈산 0.12 g을 포함하는 중합 개시제를 가하고 약 1분 후, 중합 반응을 시작하였다. 25~ 90℃의 범위 내에서 이 중합반응을 실행하고, 중합반응 개시 40분 후, 반응을 종료하여 실험 결과 생성된 함수 겔 중합체를 꺼냈다.
실험 결과 생성된 함수 겔 중합체는 약 5 ㎜의 세분화된 직경을 가졌다. 이 세분화된 함수겔 중합체를 50 메쉬 철망(메쉬 망의 크기= 300 ㎛)에 분사한 뒤, 70분 동안 뜨거운 공기로 170 ℃에서 건조하였다. 실험 결과 건조 생성물을 진동 분쇄기로 분쇄하고, 분류하여, 불규칙하게 분쇄된 모양의 흡수제 수지 전구체(b)를 얻었다.
실험 결과 생성된 흡수제 수지 전구체(b) 100 중량부에 프로필렌 글리콜 0.7 중량부, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 0.02 중량부, 물 2 중량부 및 에틸 알코올 0.7 중량부를 포함하는 표면 가교제 수용액을 혼합하였다. 실험 결과 생성된 혼합물을 185℃에서 40분 동안 가열하여, 무가압하 흡수용량이 43 g/g, 가압하 흡수 용량이 32 g/g, 평균 입자 직경이 430 ㎛ 및 106 ㎛ 보다 작은 평균 입자직경을 가지는 입자들의 조성비가 3 중량%인 흡수제 수지(b)를 얻었다.
다음으로, 친수성 실리콘 디옥사이드 미세 입자 (상표명: 에어로질 200(기본 입자의 평균입자 직경=약12㎚); 니폰 에어로질 주식회사제)(과통액완충제로서) 0.3g을 실험 결과로 생성된 흡수제 수지(b) 100 g에 첨가, 혼합(드라이블렌딩)하여 본 발명에 따르는 흡수제 조성물(10)을 얻었다. 흡수제 조성물(10)의 입자 직경은 흡수제 수지(b)의 입자 직경과 차이가 없었다. 따라서, 흡수제 조성물의 평균 입자직경은 430 ㎛ 였으며, 흡수제 조성물에서 106 ㎛ 보다 작은 입자직경을 가진 입자들의 조성비는 3 중량% 였다.
상기 흡수제 조성물의 성능은 앞서 언급된 방법으로 측정하였다. 이에 따른 결과는 표 1에 나타내었다.
비교예 2
75 몰%의 중화율을 가지는 아크릴산 나트륨(친수성 불포화 단량체) 37 중량% 수용액 4,400 g에 트리메틸롤프로판 트리아크릴산염(내부 가교제로서) 2.72 g을 용해하여 반응액으로 하였다. 이 용액을 질소가스 대기하에서 30분 동안 탈기한 후(30분 동안 이 용액에 질소 가스를 도입하여 이 용액에 용해된 산소를 제거했다.), 실시예 (6)에서 사용된 동일한 반응기에 상기 실험 결과 생성된 용액을 넣었다. 반응용액을 30℃ 유지하면서, 계의 내부공기를 질소가스로 대체하였다.
반응액을 교반하면서, 과황산나트륨염 1.1g 및 아황산나트륨 1.1g을 포함하는 중합 개시제를 가하고 약 1분 후, 중합 반응을 시작하였다. 30~ 80℃의 범위 내에서 이 중합반응을 실행하고, 중합반응 개시 40분 후, 반응을 종료하여 실험 결과 생성된 함수 겔 중합체를 꺼냈다.
결과 생성된 함수 겔 중합체는 약 5㎜의 세분화된 직경을 가졌다. 이 세분화된 함수 겔 중합체를 50 메쉬 철망(메쉬 망의 크기= 300 ㎛)에 분사한 뒤, 120분 동안 뜨거운 공기로 150 ℃에서 건조하였다. 실험 결과 건조 생성물을 햄머 분쇄기로 분쇄하여, 불규칙하게 분쇄된 모양의 수분 흡수제 수지 전구체(c)를 얻었다.
실험 결과 생성된 수분 흡수제 수지 전구체(c) 100 중량부에, 프로필렌 글리콜 1 중량부, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 0.05 중량부, 물 3 중량부 및 이소프로필 알코올 0.75 중량부를 포함하는 표면 가교제 수용액을 혼합하였다. 실험결과 생성된 혼합물을 175℃에서 40분 동안 가열하여, 무가압하 흡수용량이 40 g/g, 가압하 흡수용량이 32 g/g, 평균 입자직경이 350 ㎛ 및 106㎛ 보다 작은 평균 입자직경을 가지는 입자들의 조성비가 8 중량%인 흡수제 수지(c)를 얻었다.
다음으로, 친수성 실리콘 디옥사이드 미세입자 (상표명: 에어로질 200(기본 입자의 평균입자 직경=약12㎚); 니폰 에어로질 주식회사제)(과통액완충제로서) 1g을 실험 결과로 생성된 흡수제 수지(c) 100 g에 첨가, 혼합(드라이블렌딩)하여 비교용 흡수제 조성물(2)을 얻었다. 결과 생성된 비교용 흡수제 조성물(2)의 입자직경은 흡수제 수지(c)의 입자 직경과 차이가 없었다. 따라서, 흡수제 조성물의 평균 입자직경은 350 ㎛ 였으며, 흡수제 조성물에서 106 ㎛ 보다 작은 입자직경을 가진 입자들의 조성비는 8 중량% 였다.
상기 흡수제 조성물의 성능은 앞서 언급된 방법으로 측정하였다. 이에 따른 결과는 표 1에 나타내었다.
무가압하 흡수용량(g/g) 통액완충지수 흡수체내 가압하 흡수용량(g/g) 평균입자 직경(㎛) 106㎛보다 작은 입자 직경을 가지는 입자의 조성비(wt%)
실시예 1 36 0.5 31 463 0
실시예 2 36 0.8 30 513 <1
실시예 3 37 0.5 32 463 0
실시예 4 38 1 30 513 <1
실시예 5 38 0.5 31 513 0
실시예 6 46 0.59 35.7 350 1
실시예 7 46 0.61 35.2 350 1
실시예 8 45 0.63 35.0 350 1
실시예 9 43 0.67 32.0 380 1
실시예 10 43 0.83 31.0 430 3
비교예 1 37 0.3 32 463 0
비교예 2 37 0.59 28.0 350 8
실시예 11
실시예(1)에서 얻은 흡수제 조성물과, 일회용 기저귀 등의 위생용품에 사용되는 목재 분쇄 펄프로 부터 흡수체를 생성하였다. 이 흡수체는 폭 1㎝의 외측부와 100㎜ × 380㎜ 크기의 중심부를 포함하여 크기가 120㎜ × 400㎜이고, 외측부와 중심부의 흡수제 조성물 농도는 각각 75 중량%와 50 중량% 이다. 흡수체의 생산 공정은 다음과 같이 구체화된다. 흡수제 조성물 75 중량부와 분쇄된 펄프(친수성 섬유로서) 25 중량부를 함께 혼합기로 건조 혼합한 후, 외측부의 기본 무게가 약 0.094g/㎠인 웹(web)의 외측부에, 실험 결과 생성된 혼합물을 성형하여 흡수체의 외측부를 얻었다. 또한, 흡수제 조성물 50 중량부와 목재 분쇄 펄프(친수성 섬유로서) 50 중량부를 함께 혼합기로 건조 혼합한 후, 중심부의 기본 무게가 약 0.047 g/㎠인 상기 웹의 중심부에 실험 결과 생성된 혼합물을 성형하여 흡수제 중심부를 얻었다. 결과 생성된 웹을 1분 동안 2 ㎏/㎠(=약 196kPa)의 압력하에서 압축하여 흡수체를 얻었다.
다음으로, 상기 흡수체에서 소위 레그개더(leg gather)를 구비한 액체 불투과 폴리프로필렌의 배면 시트(액체 불투과 시트)와 액체 투과 폴리프로필렌의 상부 시트(액체 투과 시트)를 이중막 테잎으로 각각 순서대로 부착하고, 이 부착되어진 생성물에 일명 잠쇄 두 개를 제공하여, 흡수제 용품(일회용 기저귀)(1)을 얻었다. 이 흡수제 용품(1)의 중량은 51 g이었다.
이 흡수제 용품(1)을 일명 큐피(Kewpie)(상표명) 인형(길이 55㎝, 중량 5㎏)에 장착하고 이 인형을 정면으로 눕혔다. 이후, 흡수제 용품과 인형사이에 튜브를 삽입하고, 인체로부터 소변이 배출되는 것과 같은 위치에 50 ㎖의 생리 식염수를 20분마다 주입하였다. 이 후, 생리 식염수가 흡수제 용품으로부터 더 이상 흡수되지 않고 누출되기 시작할 때, 주입 기작을 끝내고 주입 횟수를 기록하였다.
표 2에서 보여진 결과대로, 주입 횟수는 6번(총 주입량= 300 ㎖)이었다.
실시예 12
실시예(1)에서 얻은 흡수제 조성물을 실시예(6)에서 얻은 흡수제 조성물(6)로 대체한 것만 제외하고는, 실시예(11)와 동일한 방법으로 하여 흡수제 용품(2)을 얻었다. 이 흡수제 용품(2)의 중량은 51 g이었다.
이 흡수제 용품(2)을 실시예(11)와 동일한 방법으로 측정하고, 주입 횟수를 기록하였다. 표 2에서의 결과대로 주입 횟수는 6번(총 주입량= 300 ㎖)이었다.
비교예 3
실시예(1)에서 얻은 흡수제 조성물을 비교예(1)에서 얻은 비교용 흡수제(비교용 흡수제(1))로 대체한 것을 제외하고는, 실시예(11)와 동일한 방법으로 하여 비교용 흡수제 용품(1)을 얻었다. 이 비교용 흡수제 용품(1)의 중량은 51 g이었다.
실시예(11)와 동일한 방법으로 하여 비교용 흡수제 용품(1)을 측정하고, 주입 횟수를 기록하였다. 표 2에서 보여진 결과대로 주입 횟수는 5번(총 주입량= 250㎖)이었다.
비교예 4
실시예(1)에서 얻은 흡수제 조성물을 비교예(2)에서 얻은 비교용 흡수제 조성물(2)로 대체한 것을 제외하고는, 실시예(11)와 동일한 방법으로 하여 비교용 흡수제 용품(2)을 얻었다. 이 비교용 흡수제 용품(2)의 중량은 51 g이었다.
실시예(11)와 동일한 방법으로 하여 비교용 흡수제 용품(2)을 측정하고, 주입 횟수를 기록하였다. 표 2에서 보여진 결과대로 주입횟수는 5번(총 주입량= 250 ㎖)이었다.
주입 횟수 총 주입량(㎖)
실시예 11 6 300
실시예 12 6 300
비교예 3 5 250
비교예 4 5 250
발명의 취지 및 범주에서 벗어남 없이, 본 발명의 여러 가지 세부사항을 바꿀 수 있다. 더욱이 본 발명에 있어서, 앞서 언급된 설명은 단지 설명을 목적으로 하여 제시된 것일 뿐, 첨부된 청구항 및 그 등가물에 의해 정의되는 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.
본 발명에 따른 흡수제 조성물은, 흡수제 용품에서 고 흡수용량을 나타내며, 또한 흡수제 조성물의 입자가 가깝게 밀착되는 고농도 부분에서 큰 통액완충효과를 나타낸다. 따라서, 일단 흡수제 용품내로 수성 액체가 한번에 과량으로 주입되더라도, 수성 액체의 빠른 분산 속도로 인해 흡수제 용품의 측단부로부터 수성 액체가 밖으로 누출되는 것을 막을 수 있고, 결과 과량의 수성 액체를 보유할 수 있다.
본 발명에 따른 흡수제 조성물을 사용하는 본 발명에 따른 흡수제 용품은,흡수제 용품내로의 극단적인 고 흡수성에도 불구하고 흡수제 용품의 주변부로부터 액체 누출을 막는다.

Claims (13)

  1. 흡수제 수지와 과통액완충제를 포함하는 흡수제 조성물로서, 흡수제 수지가 가교중합체의 표면근방을 더 교차결합시키는 단계를 포함하는 공정에 의한 생산물이며,
    상기 가교중합체는 아크릴산 또는 그 염 또는 이들의 혼합물을 주성분으로 포함하는 친수성 불포화 단량체를 (공)중합하는 단계를 포함하는 공정에 의한 생성물이고,
    상기 과통액완충제는 (1) 25℃, pH=7 및 25rpm의 조건하에서 브룩필드 회전 점도계로 측정한 1중량% 수용액의 점도가 1Pa·s 이상인 미세입자(수불용성 미세입자에 대해서는 분산상태인 채로 측정), (2) 무기입자 및 (3)중량평균 분자량이 2000 이상인 폴리에틸렌이민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이며,
    상기 흡수제 조성물은
    (a) 흡수제 조성물의 통액완충지수가 0.40 이상이고,
    (b) 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량이 25 g/g 이상이며,
    (c) 흡수제 조성물의 평균 입자직경이 200~ 600 ㎛ 범위 이내이고,
    (d) 흡수제 조성물 중 106 ㎛ 미만의 입자직경을 가지는 입자들의 비가 5 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 흡수제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 무가압하 흡수용량이 35 g/g 이상인 흡수제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 통액완충지수가 0.5 이상인 흡수제 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 흡수체내 가압하 흡수용량이 30 g/g 이상인 흡수제 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 흡수제 수지의 무가압하 흡수용량이 37 g/g 이상이고, 가압하 흡수용량이 32 g/g 이상인 흡수제 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 과통액완충제의 조성비가 흡수제 수지 100 중량부에 대하여 0.001 내지 20 중량부 범위인 흡수제 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 과통액완충제가 흡수제 수지 입자크기의 1/5 이하의 평균입자직경을 가지는 입자 형태인 흡수제 조성물.
  8. 제 2항에 있어서, 통액완충지수가 0.5 이상인 흡수제 조성물.
  9. 제 2항에 있어서, 흡수체내 가압하 흡수용량이 30 g/g 이상인 흡수제 조성물.
  10. 흡수제 수지와 과통액완충제를 포함하는 흡수제 조성물로서, 흡수제 수지가 가교중합체의 표면근방을 더 교차결합시키는 단계를 포함하는 공정에 의한 생산물이며,
    상기 가교중합체는 아크릴산 또는 그 염 또는 이들의 혼합물을 주성분으로 포함하는 친수성 불포화 단량체를 (공)중합하는 단계를 포함하는 공정에 의한 생성물이고,
    상기 과통액완충제는 (1) 25℃, pH=7 및 25rpm의 조건하에서 브룩필드 회전 점도계로 측정한 1중량% 수용액의 점도가 1Pa·s 이상인 미세입자(수불용성 미세입자에 대해서는 분산상태인 채로 측정), (2) 무기입자 및 (3)중량평균 분자량이 2000 이상인 폴리에틸렌이민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이며,
    상기 흡수제 조성물은
    (a) 흡수제 조성물의 통액완충지수가 0.50 이상이고,
    (b) 흡수제 조성물의 흡수체내 가압하 흡수용량이 30 g/g 이상이며,
    (c) 흡수제 조성물의 무가압하 흡수용량이 40 g/g 이상이고,
    (d) 흡수제 조성물의 평균 입자직경이 200~ 600 ㎛ 범위 이내이며,
    (e) 흡수제 조성물 중 106 ㎛ 미만의 입자직경을 가지는 입자들의 비가 5 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 흡수제 조성물.
  11. 제 10항에 있어서, 통액완충지수가 0.6 이상인 흡수제 조성물.
  12. 제 11항에 있어서, 통액완충지수가 0.7 이상인 흡수제 조성물.
  13. 제 1항의 흡수제 조성물을 포함하는 흡수제 용품.
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