KR102652392B1 - 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 보수능과 가압 흡수능 등의 물성이 저하되지 않으면서 통액성이 향상된 고흡수성 수지 섬유를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 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. 따라서, 기존의 흡수재들과 비교할 때 탁월한 흡수 능력을 갖는 것으로 알려진 고흡수성 수지는 그 활용 범위가 점점 넓어지고 있어 시장 가치가 높다고 할 수 있다.
현재의 고흡수성 수지는 대부분 분말 형태로 제조되어 사용되고 있다. 이러한 분말 형태의 고흡수성 수지는 위생재를 제조할 때나 실제 사용 시 비산되거나 누출될 수 있는 부분이 있고, 특정 형태의 기질(substrate)과 함께 사용되어야 하기 때문에 사용 범위의 제한이 있는 실정이다.
이에 최근에는 고흡수성 수지를 섬유(fiber) 형태로 제조하는 방법이 제안되고 있다. 예를 들어 한국공개특허 제 2017-0110947호에는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 가교제를 중합하여 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 및 가교제가 중합된 중합체를 포함하는 중합체 수용액을 제조하고, 상기 중합체 수용액에 수산화나트륨을 첨가하여 중화된 방사 용액을 제조한 후, 상기 방사 용액을 원심방사 후 건조하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지 섬유의 제조방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 한국공개특허에 개시된 방법은, 원심방사법을 이용하여 고흡수성 수지 섬유를 제조하는 것으로, 제조 특성상 대량 생산이 어려워 생산성이 떨어지고 10 μm 이상의 직경을 가지는 섬유를 제조할 수 없어 흡수 속도 및 통액성(permeability) 저하 등의 단점이 있다.
한편, 현재 유통되는 위생재는 대부분 고흡수성 입자와, 펄프(pulp)로 통칭되는 셀룰로오스계 혹은 폴리에스테르계 섬유를 포함하여 구성되는데 위생재 전체 중량의 30 내지 50%를 차지하는 펄프는 액체에 대한 흡수성이 없거나 매우 낮은 수준이다.
이에 흡수성이 있으며 섬유 형태를 갖는 수지를 펄프의 대체재로 사용한다면 위생용품 내 고흡수성 수지의 비율이 높아지고 박막화에 유리하여 위생용품의 전체 두께가 얇아질 뿐만 아니라 통기성 등의 성능 향상을 기대해 볼 수 있다. 그러나 고흡수성 수지 섬유가 펄프를 대체하기 위해서는 용액이 위생용품 아래 부분까지 충분히 흡수될 수 있도록 충분한 통액성(permeability)을 나타내어야 하는데, 현재 개발된 고흡수성 수지 섬유는 통액성이 떨어지는 문제가 있다.
이에 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 보수능과 가압 흡수능 등의 흡수 물성이 저하되지 않으면서 통액성이 향상된 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은,
아크릴산계 중합체를 포함하며, 상기 아크릴산계 중합체의 산성기 중 적어도 일부가 중화된 중합체 용액과 가교제를 혼합하여 방사 용액을 제조하는 단계;
상기 방사 용액을 솔루션 블로운(solution blown) 공정에 의해 방사하고 1차 열처리를 수행하여 고흡수성 수지 섬유를 제조하는 단계;
상기 고흡수성 수지 섬유에 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)을 포함하는 고분자 용액을 코팅하는 단계; 및
상기 고분자 용액이 코팅된 고흡수성 수지 섬유에 대해 2차 열처리를 수행하는 단계;
를 포함하는, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은,
산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 중합체, 및 가교제가 가교 중합된, 고흡수성 수지 섬유; 및
상기 고흡수성 수지 섬유의 표면에 형성되어 있으며, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)으로부터 유래된 표면 가교층을 포함하는,
고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유를 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는 흡수성을 가지면서 분말 또는 입자 상태의 통상의 고흡수성 수지와는 달리 섬유 형태로 제품으로 비산되거나 누출될 우려가 없고, 향상된 통액성을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는 단독으로 또는 종래의 고흡수성 수지 분말과 혼합하여 플러프 펄프(fluff pulp)의 대체제로써 사용가능하며, 기저귀, 생리대 등의 위생재에 고흡수성 수지 입자 코어(core)를 감싸는 통액성 봉지재, 벽, 지붕, 케이블 등에 적용되는 방수재, 수분제거용 오일 필터, 상처 및 괘양관리 드레싱제, 수분 침출 방지 식품 패키징재, 방화복의 땀 흡수재 등 다양한 분야로 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 수지 섬유의 제조 공정을 보여주는 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유 및 이의 제조방법에 대해 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는, 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 중합체, 및 가교제가 가교 중합된, 고흡수성 수지 섬유; 및 상기 고흡수성 수지 섬유의 표면에 형성되어 있으며, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)으로부터 유래된 표면 가교층을 포함한다.
본 발명의 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는 길이가 단섬유 형태로 그 집합체는 펄프 또는 솜과 같은 형태이면서 그 자체로 액체에 대한 흡수성과 통액성을 나타낼 수 있다.
바람직하게 본 발명의 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는, 고흡수성 수지를 포함하는 기저귀 등의 흡수성 물품에 사용될 수 있으며 이러한 흡수성 물품에서 고흡수성 수지 분말(powder), 입자(particle), 또는 제3의 형태의 고흡수성 수지 등과 혼합하여 종래의 펄프의 대체제로써 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는, 충전재로 사용되는 플러프 펄프(fluff pulp)를 대체하여 제품에 사용될 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유를 포함하는 흡수성 물품은 종래의 통상적으로 사용하던 셀룰로오스계 혹은 폴리에스테르계 섬유와 같은 펄프를 사용하지 않거나, 사용량을 현저히 줄일 수 있으므로 보수능이나 가압 흡수능과 같은 흡수 물성을 저하시키지 않으면서도 향상된 통액성을 나타낼 수 있게 한다.
또한 상기 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는 우수한 흡수능 및 통액성을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 상기 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는 EDANA 법 WSP 241.2의 방법에 따라 측정한 원심분리 보수능(CRC)이 약 10 g/g 이상, 또는 약 11 g/g 이상이면서, 약 20 g/g 이하, 또는 약 18 g/g 이하, 또는 약 15 g/g 이하의 범위를 가질 수 있다.
또한 상기 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는, EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 측정한 0.9 psi의 가압 흡수능(AUL)이 약 10 g/g 이상, 또는 약 11 g/g 이상, 또는 약 12 g/g 이상이면서, 약 25 g/g 이하, 또는 약 20 g/g 이하, 또는 약 18 g/g 이하의 범위를 가질 수 있다.
또한 상기 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는, 생리 식염수 흐름 유도성(SFC) 값이 약 80 *10-7 cm3·sec/g 이상, 또는 약 90*10-7 cm3·sec/g 이상, 또는 약 100*10-7 cm3·sec/g 이상이면서, 약 150*10-7 cm3·sec/g 이하, 또는 약 140*10-7 cm3·sec/g 이하, 또는 약 130*10-7 cm3·sec/g 이하의 범위를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는 단독으로 또는 고흡수성을 지니는 다른 수지, 입자, 분말, 또는 기타 성분 등과 제한없이 혼합하여 기저귀, 위생재를 비롯하여 흡습성이 요구되는 각종 물품의 용도 등으로 적합하게 사용될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 용도는 특별히 한정되지 않으며, 위생용품, 통액성 봉지재, 방수재, 수분 제거용 필터, 드레싱제, 수분 침출 방지 식품 패키징재, 땀 흡수재 등 의학, 화학, 화공, 식료품 또는 화장품 등의 다양한 분야에서 사용되는 물품을 모두 포괄할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 중합체, 및 가교제가 가교 중합된, 고흡수성 수지 섬유; 및 상기 고흡수성 수지 섬유의 표면에 형성되어 있으며, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)으로부터 유래된 표면 가교층을 포함한다.
상기 아크릴산계 중합체는, 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴산계 단량체를 중합한 중합체이다:
[화학식 1]
R1-COOM1
상기 화학식 1에서,
R1은 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고,
M1은 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.
바람직하게는, 상기 아크릴산계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이때 상기 중합체는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 방법에 따라, 상기 아크릴산계 단량체를 단독 중합한 중합체, 또는 상기 아크릴산계 단량체 및 공단량체를 중합한 공중합체를 모두 포함하여 지칭하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아크릴산계 단량체 또는 상기 아크릴산계 단량체의 중합체는 산성기를 가지며 상기 산성기 중 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 아크릴산계 단량체 또는 상기 아크릴산계 단량체의 중합체를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알칼리 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다. 이때, 상기 중합체의 중화도는 약 40 내지 약 95 몰%, 또는 약 40 내지 약 80 몰%, 또는 약 45 내지 약 70 몰%일 수 있다. 상기 중화도가 지나치게 높으면 수소결합이 형성될 수 있는 사이트(site)가 적어 중합체의 표면에 충분한 표면 가교층이 형성되지 못할 수 있으며, 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 중합체의 흡수력이 크게 떨어질 뿐만 아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유에 있어서, 상기 가교 중합체는 상술한 아크릴산계 단량체의 중합체 및 가교제가 가교 중합된 것을 의미한다.
상기 가교제로는 상기 아크릴산계 단량체 또는 상기 아크릴산계 단량체의 중합체에 존재하는 수용성 치환기와 반응할 수 있는 관능기를 2개 이상 갖는 가교제를 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가교제로 2개 이상의 에폭시기 또는 하이드록시기를 가지는 가교제를 사용하는 것이 고흡수성 수지 섬유의 흡수 물성을 달성하기 위하여 바람직하다.
이러한 가교제의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜, 글리세롤, 폴리비닐알코올, 폴리글리시딜아크릴레이트, 폴리글리시딜메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 다이글리시딜에테르(Poly(ethylene glycol) diglycidyl ether), 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리(4-하이드록시부틸 아크릴레이트), 폴리(2-하이드록시에틸 아크릴레이트), 및 폴리(2-하이드록시프로필 아크릴레이트)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는, 가교 중합된 고흡수성 수지 섬유의 표면에 표면 가교층을 더 포함하며 상기 표면 가교층은 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)으로부터 유래된 것임을 특징으로 한다.
즉, 상기 표면 가교층은 아크릴산계 중합체의 카르복실산기의 수소와 폴리비닐피롤리돈 내 카르보닐기의 산소 원자 사이의 수소 결합에 의해 형성되어, 상기 고흡수성 수지 섬유의 표면을 둘러싼 피막 형태이며, 이러한 표면 가교층에 의해 고흡수성 수지 섬유의 표면 겔 강도가 높아짐에 따라 통액성 향상 효과를 나타낼 수 있다.
위생재는 대부분 고흡수성 입자와 펄프라 불리우는 셀룰로오스계 혹은 폴리에스테르계 섬유를 포함하는데 위생재 전체 중량의 30 내지 50%를 차지하는 이러한 펄프는 액체에 대한 흡수성이 없거나 매우 낮은 수준이다.
이에 흡수성이 있는 섬유 형태의 고흡수성 수지를 펄프의 대체재로 사용한다면 위생용품의 전체 두께가 얇아질 수 있을 뿐만 아니라, 흡수성, 통액성과 같은 위생재의 물성 또한 전반적으로 향상될 수 있을 것이다. 이를 위해서는 고흡수성 수지 섬유가 흡수성을 지닐 뿐 아니라 흡수된 용액이 위생용품 아래 부분까지 충분히 흡수될 수 있도록 충분한 수준의 통액성(permeability)을 나타내어야 한다.
본 발명의 발명자들은 이에 대해 연구를 거듭하여, 섬유 형태의 가교 중합체인 고흡수성 수지 섬유의 표면에, 표면 가교제로 폴리비닐피롤리돈을 이용하여 표면 가교층을 형성함으로써 흡수능의 저하없이 향상된 통액성을 나타내는, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유를 제공할 수 있음에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.
기존의 고흡수성 수지는 입자(particle)의 형태이며, 이에 대한 표면 가교시 통상 200 내지 1000㎛의 직경을 가지는 입자 표면에 5 내지 100㎛의 깊이로 표면 가교제가 침투하는 방법을 사용한다. 하지만 섬유 형태의 고흡수성 수지의 경우 섬유 직경이 20 내지 100㎛ 수준으로 입자 형태의 고흡수성 수지의 직경보다 훨씬 작기 때문에 고흡수성 수지 입자에서의 표면 가교 방법을 적용하면 고흡수성 수지 섬유의 내부에까지 가교 반응이 일어나게 된다. 따라서 내부와 외부의 가교 밀도가 서로 다른, 적절한 표면 가교층 구조를 구현하기 어렵고 이에 따라 통액성 향상 효과가 나타나지 않게 된다.
이에, 본 발명에 따르면 표면 가교제가 고흡수성 수지 섬유의 표면 가교 반응시 섬유 내부로 침투하지 않으면서 표면에서만 가교 반응이 일어날 수 있도록 친수성 고분자인 폴리비닐피롤리돈을 사용한다.
폴리비닐피롤리돈의 카르보닐기(-CO-기)는 고흡수성 수지 섬유의 이온화되지 않은 카르복실산기(-COOH기)와 강한 수소 결합을 형성하여 물에 불용성인 코팅층을 형성한다. 이러한 코팅층이 형성된 고흡수성 수지 섬유에 대하여 열처리를 통해 폴리비닐피롤리돈과 고흡수성 수지 섬유간의 공유결합을 형성하면 고흡수성 수지 섬유의 표면에만 표면 가교층이 형성되고 이에 따라 표면 가교층이 고흡수성 수지 섬유의 내부보다 가교 밀도가 높아지게 된다. 가교 밀도가 높아진 표면 가교층은 흡수능이 작기 때문에 팽윤 상태에서 상대적으로 높은 겔 강도를 가질 수 있다. 이에 의해 고흡수성 수지의 보수능과 가압 흡수능은 유지하면서 통액성은 향상된 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량(Mw)은 5,000 g/mol 이상, 또는 10,000 g/mol 이상이면서, 100,000 g/mol 이하, 또는 80,000 g/mol 이하, 또는 60,000 g/mol 이하일 수 있다.
상기 폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량이 5,000 g/mol 보다 낮으면 고흡수성 수지 섬유의 내부에까지 침투하여 내부 가교가 진행될 수 있고, 이에 따라 보수능이 크게 저하될 수 있다. 반대로 폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량이 100,000 g/mol 보다 높으면 고분자 용액의 용매 내에서 용해도와 확산도가 낮아져 균일한 표면 코팅이 어려울 수 있다. 따라서, 이러한 관점에서 폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량은 5,000 내지 100,000 g/mol이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10,000 내지 60,000 g/mol 일 수 있다.
이에, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면 상술한 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유를 포함하는 위생재를 제공한다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조방법은, 아크릴산계 중합체를 포함하며, 상기 아크릴산계 중합체의 산성기 중 적어도 일부가 중화된 중합체 용액과 가교제를 혼합하여 방사 용액을 제조하는 단계; 상기 방사 용액을 솔루션 블로운(solution blown) 공정에 의해 방사하고 1차 열처리를 수행하여 고흡수성 수지 섬유를 제조하는 단계; 상기 고흡수성 수지 섬유에 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)을 포함하는 고분자 용액을 코팅하는 단계; 및 상기 고분자 용액이 코팅된 고흡수성 수지 섬유에 대해 2차 열처리를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법에 있어 먼저, 아크릴산계 중합체를 포함하며, 상기 아크릴산계 중합체의 산성기 중 적어도 일부가 중화된 중합체 용액과 가교제를 혼합하여 방사 용액을 제조한다.
상기 중합체는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 방법에 따라, 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체를 단독 중합한 중합체, 또는 상기 아크릴산계 단량체 및 공단량체를 중합한 공중합체일 수 있다.
상기 아크릴산계 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:
[화학식 1]
R1-COOM1
상기 화학식 1에서,
R1은 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고,
M1은 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.
바람직하게는, 상기 아크릴산계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중합체 용액은 아크릴산계 단량체를 중합하여 아크릴산계 중합체를 제조하는 단계; 및 상기 아크릴산계 중합체에 알칼리 물질을 혼합하여 상기 아크릴산계 중합체의 산성기 중 적어도 일부를 중화하는 단계로 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 중합체 용액은 아크릴산계 단량체에 알칼리 물질을 혼합하여 상기 아크릴산계 단량체의 산성기 중 적어도 일부를 먼저 중화하고, 상기 산성기 일부가 중화된 아크릴산계 단량체를 중합하여 아크릴산계 중합체를 제조할 수도 있다.
상기 아크릴산계 단량체 또는 아크릴산계 단량체의 중합체를 중화시키는 알칼리 물질로 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등을 사용할 수 있다.
이때, 상기 아크릴산계 단량체 또는 중합체의 중화도는 약 40 내지 약 90 몰%, 또는 약 40 내지 약 80 몰%, 또는 약 45 내지 약 70 몰%일 수 있다. 상기 중화도가 지나치게 높으면 추후 진행되는 표면 가교 단계에서 충분한 수소결합을 생성하기 어려워 표면 가교층이 충분히 형성되지 않을 수 있고, 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 고흡수성 수지로서의 흡수력이 크게 떨어질 뿐만 아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법에 있어서, 상기 방사 용액은 가교제를 포함한다. 상기 방사 용액에 포함되는 가교제는 고흡수성 수지의 내부를 가교시키는 내부 가교제의 역할을 할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가교제로 2개 이상의 에폭시기 또는 하이드록시기를 가지는 가교제를 사용하는 것이 고흡수성 수지 섬유의 흡수 물성을 달성하기 위하여 바람직하다. 이러한 가교제의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜, 글리세롤, 폴리비닐알코올, 폴리글리시딜아크릴레이트, 폴리글리시딜메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 다이글리시딜에테르(Poly(ethylene glycol) diglycidyl ether), 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리(4-하이드록시부틸 아크릴레이트), 폴리(2-하이드록시에틸 아크릴레이트), 및 폴리(2-하이드록시프로필 아크릴레이트)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 가교제는 중합체 용액 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 약 2 중량부, 또는 0.1 내지 0.5 중량부의 농도로 포함되어, 중합체를 가교시킬 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서, 상기 중합체 용액은 필요에 따라 증점제(thickener), 가소제, 보존 안정제, 산화 방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
다음에, 제조된 방사 용액을 솔루션 블로운(solution blown) 공정에 의해 방사하고 1차 열처리를 수행하여 고흡수성 수지 섬유를 제조한다.
고분자를 섬유 형태로 제조하는 방법으로 멜트 블로운(melt-blown spinning), 제트(jet) 방사, 원심방사, 전기방사(electro-spinning) 등의 방법이 알려져 있다.
이중 원심방사는 용융 또는 용액 상태의 고분자를 다수의 홀이 있는 방사구금에 넣어 고속으로 회전시키고 이때 작용하는 원심력을 이용하여 고화되지 않은 고분자를 인장시킴으로써 세화하고 고화된 섬유를 수집체에 적층시켜 부직포를 제조하는 방법이다. 원심방사의 장점은 장비구성이 간단하고, 에너지 소모가 적고, 사용할 수 있는 고분자의 제한이 적고, 부직포 형태로 제조되기 때문에 공정을 간소화할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 원심방사는 대량생산이 어려워 생산성이 떨어지고 장섬유를 제조하기에 적합하지 않으며 10 μm 이상의 직경을 가지는 섬유를 제조할 수 없어 이에 따라 흡수 속도 및 통액성 저하 등의 문제가 있어 이를 개선하는 방법으로 본 발명은 솔루션 블로운 공정에 의해 고흡수성 수지 섬유를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 솔루션 블로운 공정은, 중합체를 포함하는 방사 용액을 마이크로 채널을 통하여 가는 스트림 형태로 방사하고, 방사된 중합체 용액에 대해 건조 및 내부 가교 공정을 동시에 수행하여, 유연성 있는 고흡수성 수지 섬유를 연속적으로 생산할 수 있는 공정이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 공정을 보여주는 모식도이다.
도 1을 참조하면, 준비된 중합체 용액을 이동 가능한 컨베이어 벨트 등으로 방사하는데 이때 너비가 1000㎛ 이하인 마이크로 채널(channel) 또는 노즐(nozzle)을 통하여 연속적으로 방사할 수 있다. 또한 방사되는 중합체 용액 스트림(stream)을 둘러싼 주위에 공기(air) 또는 불활성 기체(inert gas)와 같은 기체를 흘려주어 보다 균일한 스트림을 형성하도록 할 수 있다.
이러한 솔루션 블로운 공정에 의해 섬유 형태인 고흡수성 수지가 제조될 수 있다. 이때 방사된 중합체 용액에 대하여 방사 공정과 함께 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법으로 상기 방사 용액에 포함되어 있던 용매를 건조시키는 공정이 동시에 수행될 수 있다.
상기 방사 공정 후 또는 방사 공정과 동시에 1차 열처리를 수행하여 고흡수성 수지 섬유를 제조한다.
상기 1차 열처리 단계에서는 상승된 온도에 의해 상기 방사 용액에 포함되어 있던 용매를 건조시킴과 동시에 상기 방사된 중합체와 가교제가 가교 반응을 하여 섬유 형태의 가교 중합체인 고흡수성 수지가 제조될 수 있다.
상기 1차 열처리 단계는 160 내지 220℃, 또는 180 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있다. 열처리 온도가 180℃ 미만인 경우, 열처리 시간이 지나치게 길어지고 가교 반응이 충분히 일어나지 않을 우려가 있고, 열처리 온도가 220℃을 초과하는 경우, 최종 형성되는 고흡수성 수지 섬유의 흡수 물성이 저하될 우려가 있다.
또한, 1차 열처리 시간의 경우에는 그 구성의 한정은 없으나 공정 효율 등을 고려하여, 10분 내지 180분, 더욱 바람직하게는 20분 내지 120분 동안 진행될 수 있다.
상기 1차 열처리 단계의 수단으로 통상 사용되는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 선택되어 사용될 수 있다. 구체적으로, 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법으로 1차 열처리 단계를 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 열처리 공정을 수행하는 동안 보다 효과적인 건조를 위하여 발생하는 수분을 계속적으로 흡입(suction)할 수 있다.
한편, 분말 형태의 통상의 고흡수성 수지의 제조에서는 단량체 수용액의 중합을 통해 통상 함수율 약 40 내지 약 80 중량%인 함수겔상 중합체가 얻어지며, 이러한 함수겔상 중합체를 건조 및 분쇄하여 분말 형태의 고흡수성 수지를 얻는다.
그러나 본 발명의 일 구현예에 따르면, 방사된 중합체 용액에 대해 1차 열처리 단계를 수행함으로써 내부 가교 및 건조 공정을 동시에 수행하며, 이에 의해 가교 중합체가 섬유 형태로 얻어질 수 있다. 이와 같이 가교 및 건조 공정을 수행하여 얻어진 고흡수성 수지 섬유의 함수율은 2 내지 6 중량% 일 수 있다.
다음에, 이처럼 1차 열처리를 수행한 고흡수성 수지 섬유에 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 고분자 용액을 코팅하고, 이어서 상기 고분자 용액이 코팅된 고흡수성 수지 섬유에 대해 2차 열처리를 수행한다.
상기와 같이 고흡수성 수지 섬유에 대해 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 고분자 용액을 코팅하고, 이어서 상기 고분자 용액이 코팅된 고흡수성 수지 섬유에 대해 2차 열처리를 수행함으로써, 상기 고흡수성 수지 섬유와 폴리비닐피롤리돈과 표면 가교 반응이 일어나, 상기 고흡수성 수지 섬유의 표면에 폴리비닐피롤리돈으로부터 유래된 표면 가교층이 형성될 수 있다.
상기 표면 가교 반응은 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 고분자 용액의 존재 하에 상기 고흡수성 수지 섬유의 표면에서의 가교 반응을 유도함으로써, 보다 향상된 물성을 갖는 고흡수성 수지 섬유를 형성시키는 단계이다. 이러한 표면 가교 반응을 통해 상기 고흡수성 수지 섬유의 표면에는 표면 가교층이 형성된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 바람직하게는 생성되는 고흡수성 수지 섬유의 특성을 향상시키기 위해, 중량평균분자량(Mw)이 5,000 g/mol 이상, 또는 1,000 g/mol 이상, 또는 10,000 g/mol 이상이면서, 100,000 g/mol 이하, 또는 80,000 g/mol 이하, 또는 60,000 g/mol 이하인 폴리비닐피롤리돈을 사용할 수 있다.
상기 폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량이 5,000 g/mol 보다 낮으면 고흡수성 수지 섬유의 내부에까지 침투하여 내부 가교가 진행될 수 있고, 이에 따라 보수능이 크게 저하될 수 있다. 반대로 폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량이 100,000 g/mol 보다 높으면 고분자 용액의 용매 내에서 용해도와 확산도가 낮아져 균일한 표면 코팅이 어려울 수 있다. 따라서, 이러한 관점에서 폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량은 5,000 내지 100,000 g/mol이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10,000 내지 60,000 g/mol 일 수 있다.
상기 첨가되는 폴리비닐피롤리돈 용액의 용매로는 무수 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올, 케톤과 같은 친수성 알코올을 사용할 수 있다. 이때, 용매에 대한 폴리비닐피롤리돈의 농도는, 폴리비닐피롤리돈의 고른 분산을 유도하고 중합체에 대한 표면 침투 깊이를 최적화하기 위한 목적으로 0.1 내지 1 중량%, 또는 0.1 내지 0.5 중량%가 되도록 할 수 있다. 상기 폴리비닐피롤리돈의 함량이 지나치게 적으면, 표면 가교 반응이 거의 일어나지 않으며, 너무 많이 포함되는 경우 과도한 표면 가교 반응의 진행으로 인해 흡수능 및 물성의 저하 현상이 발생할 수 있다.
상기 고분자 용액을 상기 고흡수성 수지 섬유에 코팅하는 방법에 대해서는 그 구성의 한정은 없다. 상기 고분자 용액과 고흡수성 수지 섬유를 반응조에 넣고 혼합하거나, 고흡수성 수지 섬유에 고분자 용액을 분사하는 방법, 상기 고분자 용액에 고흡수성 수지 섬유를 침지하는 방법 등을 사용할 수 있으며, 중합체에 대한 폴리비닐피롤리돈의 고른 분산을 위하여 바람직하게는 상기 고분자 용액에 고흡수성 수지 섬유를 침지하는 방법을 사용할 수 있다.
한편 상기 고분자 용액과 고흡수성 수지 섬유의 혼합비는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 고흡수성 수지 섬유에 폴리비닐피롤리돈이 충분히 침투할 수 있도록, 고분자 용액 1L당 고흡수성 수지 섬유 1 내지 10g을 침지하여 코팅할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 통액성 향상 효과를 높이기 위해 상기 고분자 용액을 고흡수성 수지 섬유에 여러 층으로 코팅할 수 있다. 예를 들어, 고흡수성 수지 섬유에 고분자 용액을 혼합하여 코팅층을 형성한 후, 다시 중화되지 않은 중합체 용액을 도포하고, 그 위에 고분자 용액을 추가로 코팅하는 과정을 반복하여 멀티레이어(multi layer) 코팅층을 형성할 수도 있다.
이처럼 멀티레이어 코팅층을 형성할 경우 고흡수성 수지 섬유의 통액성이 보다 향상될 수 있다.
상기 2차 열처리 단계는 160 내지 220℃, 또는 180 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있다. 열처리 온도가 180℃ 미만인 경우, 열처리 시간이 지나치게 길어지고 표면 가교 반응이 충분히 일어나지 않을 우려가 있고, 열처리 온도가 220℃을 초과하는 경우, 부반응이 일어나거나 고흡수성 수지가 열화되어 최종 형성되는 고흡수성 수지 섬유의 물성이 오히려 저하될 우려가 있다.
상기와 같은 2차 열처리 공정에 따라 폴리비닐피롤리돈이 고흡수성 수지 섬유의 표면에 있는 작용기들과 화학적으로 결합하면서 균일하고 견고한 불용성 피막인 표면 가교층을 형성한다.
상기 2차 열처리 단계의 수단으로 통상 사용되는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 선택되어 사용될 수 있다. 구체적으로, 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법으로 2차 열처리 단계를 진행할 수 있다.
상기와 같은 제조 방법에 따라 수득된 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는 앞서 설명한 바와 같이 흡수능의 저하없이 향상된 통액성을 나타낼 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다.
<실시예>
실시예 1
폴리아크릴산(Poly(acryl acid)) 400 중량부, 수산화나트륨(NaOH) 54.4 중량부, 물 37.5 중량부를 혼합하여 고형분 32 %, 중화도 70 %로 맞춘 중합체 용액을 제조하였다. 여기에 가교제로서 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 1.45 중량부를 혼합하여 방사 용액을 준비하였다.
준비된 방사 용액을 도 1에 도시된 바와 같은 솔루션 블로운 공정으로 방사하고 190℃에서 120분 동안 가교 및 건조하여 고흡수성 수지 섬유의 집합체를 부직포 형태로 수득하였다.
수득한 고흡수성 수지 섬유의 집합체를 0.5 중량%의 폴리비닐피롤리돈 (중량평균분자량 10,000 g/mol) 용액(무수 에탄올에 용해)에 60℃에서 30분 동안 침지하여 코팅하였다.
이후 고흡수성 수지 섬유의 집합체를 폴리비닐피롤리돈 용액으로부터 분리하여 90℃에서 용매를 건조시키고, 190℃에서 90분간 열처리를 수행하여 고흡수성 수지 섬유의 표면에 연속적인 표면 가교층을 형성하였다.
실시예 2
실시예 1에서, 중량평균분자량이 58,000 g/mol인 폴리비닐피롤리돈을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 섬유를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 폴리비닐피롤리돈 용액을 코팅한 후 중화되지 않은 폴리아크릴산 중합체 용액을 도포하고, 다시 동일한 폴리비닐피롤리돈 용액을 추가로 코팅하는 과정을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 섬유를 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서, 폴리비닐피롤리돈 용액으로 코팅 처리를 하기 전의 고흡수성 수지 섬유 상태를 비교예 1로 하였다.
비교예 2
실시예 1에서, 폴리비닐피롤리돈 대신 에틸렌글리콜(중량평균분자량 62 g/mol) 을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지 섬유를 제조하였다.
<실험예>
(1) 원심분리 보수능(CRC, Centrifuge Retention Capacity)
실시예 및 비교예에서 제조한 고흡수성 수지 섬유에 대한 원심분리 보수능(CRC)은 측정 샘플로 입자 형태의 고흡수성 수지 대신 섬유 형태의 고흡수성 수지를 그대로 사용한 것을 제외하고는 EDANA 법 WSP 241.2의 방법에 따라 측정되었다.
구체적으로, 고흡수성 수지 섬유 W0(g, 약 0.2g)를 부직포제의 봉투에 균일하게 넣고 밀봉(seal)하였다. 그리고, 상온에서 0.9 중량%의 생리 식염수에 상기 봉투를 침수시켰다. 30분 후에 봉투를 원심분리기를 사용하여 250G로 3 분간 탈수한 후에 봉투의 무게 W2(g)를 측정하였다. 한편, 고흡수성 수지를 넣지 않은 빈 봉투를 이용하여 동일한 조작을 한 후 그때의 무게 W1(g)를 측정하였다.
이렇게 얻어진 각 무게를 이용하여 다음의 계산식 1에 의해 원심분리 보수능을 확인하였다.
[계산식 1]
CRC(g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1
상기 계산식 1에서,
W0(g)는 고흡수성 수지 섬유의 초기 무게(g)이고,
W1(g)는 고흡수성 수지 섬유를 사용하지 않고, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에 측정한 장치 무게이고,
W2(g)는 상온에서 0.9 중량%의 생리 식염수에 고흡수성 수지 섬유를 30분 동안 침수하여 흡수시킨 다음, 원심분리기를 사용하여 250G로 3분간 탈수한 후에, 고흡수성 수지 섬유를 포함하여 측정한 장치 무게이다.
(2) 가압 흡수능(AUL, Absorbency under Load)
실시예 및 비교예에서 제조한 고흡수성 수지 섬유에 대한 0.9 psi의 가압 흡수능(AUL)은 측정 샘플로 입자 형태의 고흡수성 수지 대신 섬유 형태의 고흡수성 수지를 그대로 사용한 것을 제외하고는 EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 측정되었다.
구체적으로, 내경이 25mm인 플라스틱 원통 하단에 스테인리스제 400 mesh 스크린을 장착하였다. 그리고, 상온 및 50%의 습도 하에서 상기 스크린에 가압 흡수능을 측정하고자 하는 고흡수성 수지 섬유 W0(g, 약 0.16g)를 균일하게 살포하였다. 이어서, 상기 고흡수성 수지 위에 0.9 psi의 하중을 균일하게 부여할 수 있는 피스톤을 부가하였다. 이때, 피스톤으로는 외경이 25mm 보다 약간 작아 원통의 내벽과 틈이 없으며, 상하로 자유롭게 움직일 수 있도록 제작된 것을 사용하였다. 그리고, 이렇게 준비된 장치의 무게 W3(g)를 측정하였다.
이어서, 직경 150mm의 페트로 접시의 내측에 직경 90mm, 두께 5mm의 유리 필터를 넣고, 상기 페트로 접시에 0.9 중량%의 생리 식염수를 부었다. 이때, 생리 식염수의 수면이 유리 필터의 윗면과 수평이 될 때까지 생리 식염수를 부었다. 그리고, 유리 필터 위에 직경 90mm의 여과지 1장을 놓았다.
이어서, 여과지 위에 준비된 장치를 얹어 장치 내의 고흡수성 수지가 하중 하에서 생리 식염수에 의해 팽윤되도록 하였다. 1 시간 후, 팽윤된 고흡수성 수지가 담긴 장치의 무게 W4(g)를 측정하였다.
이렇게 측정된 무게를 이용하여 다음의 계산식 2에 따라 가압 흡수능을 산출하였다.
[계산식 2]
AUL(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/ W0(g)
상기 계산식 2에서,
W0(g)는 고흡수성 수지 섬유의 초기 무게(g)이고,
W3(g)는 고흡수성 수지 섬유의 무게 및 상기 고흡수성 수지 섬유에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이고,
W4(g)는 하중(0.9 psi) 하에 1 시간 동안 상기 고흡수성 수지 섬유에 생리 식염수를 흡수시킨 후에, 고흡수성 수지 섬유의 무게 및 상기 고흡수성 수지 섬유에 하중을 부여할 수 있는 장치 무게의 총합이다.
(3) 생리 식염수 흐름 유도성(SFC; saline flow conductivity)
미국특허 등록번호 제5562646호의 컬럼 54 내지 컬럼 59에 개시된 방법에 따라 측정 및 산출하였다.
하기와 같은 방법으로 실시예 및 비교예에서 제조한 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
| CRC (g/g) |
0.9 AUL (g/g) |
SFC (*10-7 cm3·sec/g) |
|
| 실시예 1 | 11.9 | 12.7 | 125 |
| 실시예 2 | 12.4 | 13.2 | 97 |
| 실시예 3 | 12 | 12.3 | 131 |
| 비교예 1 | 13.7 | 13 | 76 |
| 비교예 2 | 6.2 | 9.9 | 119 |
표 1을 참조하면, 본 발명의 제조방법에 따라 폴리비닐피롤리돈을 이용하여 표면 코팅층을 형성한 고흡수성 수지 섬유는 우수한 원심분리 보수능(CRC), 0.9 psi 가압 흡수능(AUL), 생리 식염수 흐름 유도성(SFC)을 나타내었다.
한편 폴리비닐피롤리돈 가교층을 형성하지 않은 비교예 1은 생리 식염수 흐름 유도성(SFC)으로 측정되는 통액성이 좋지 않았고, 폴리비닐피롤리돈이 아닌 에틸렌글리콜로 표면 코팅층을 형성한 비교예 2는 통액성은 비교적 좋았으나 원심분리보수능과 가압 흡수능이 떨어져 만족할 만한 흡수 물성을 나타내지 못하였다. 이는 에틸렌글리콜의 경우 중량평균분자량이 너무 낮아 에틸렌글리콜이 고흡수성 수지 섬유의 내부에까지 침투하여 내부 가교가 진행됨에 따라 보수능이 저하되기 때문인 것으로 볼 수 있다.
Claims (17)
- 아크릴산계 중합체를 포함하며, 상기 아크릴산계 중합체의 산성기 중 적어도 일부가 중화된 중합체 용액과 가교제를 혼합하여 방사 용액을 제조하는 단계;
상기 방사 용액을 솔루션 블로운(solution blown) 공정에 의해 방사하고 1차 열처리를 수행하여 고흡수성 수지 섬유를 제조하는 단계;
상기 고흡수성 수지 섬유에 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)을 포함하는 고분자 용액을 코팅하는 단계;
산성기가 중화되지 않은 아크릴산계 중합체 용액을 코팅하는 단계;
고분자 용액을 추가로 코팅하는 단계; 및
상기 고분자 용액이 코팅된 고흡수성 수지 섬유에 대해 2차 열처리를 수행하는 단계;
를 포함하는 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법으로,
상기 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는, 생리 식염수 흐름 유도성(SFC) 값이 100*10-7 내지 150*10-7 cm3·sec/g 인,
고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 1차 및 2차 열처리는 160 내지 220℃의 온도로 수행하는, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 가교제는, 에틸렌글리콜, 글리세롤, 폴리비닐알코올, 폴리글리시딜아크릴레이트, 폴리글리시딜메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 다이글리시딜에테르(Poly(ethylene glycol) diglycidyl ether), 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리(4-하이드록시부틸 아크릴레이트), 폴리(2-하이드록시에틸 아크릴레이트), 및 폴리(2-하이드록시프로필 아크릴레이트)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 고분자 용액은 무수 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올, 및 케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 용매를 포함하는, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량(Mw)은 5,000 내지 100,000 g/mol인, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 아크릴산계 중합체의 중화도는, 40 내지 95 몰%인, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 중합체 용액은,
아크릴산계 단량체를 중합하여 아크릴산계 중합체를 제조하는 단계; 및 상기 아크릴산계 중합체에 알칼리 물질을 혼합하여 상기 아크릴산계 중합체의 산성기 중 적어도 일부를 중화하는 단계로 제조되는, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 아크릴산계 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유의 제조 방법:
[화학식 1]
R1-COOM1`
상기 화학식 1에서,
R1은 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고,
M1은 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.
- 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 중합체, 및 가교제가 가교 중합된, 고흡수성 수지 섬유; 및
상기 고흡수성 수지 섬유의 표면에 형성되어 있으며, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)으로부터 유래된 표면 가교층을 포함하고,
생리 식염수 흐름 유도성(SFC) 값이 100*10-7 내지 150*10-7 cm3·sec/g 인,
고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유.
- 제10항에 있어서,
상기 아크릴산계 중합체의 중화도는, 40 내지 95 몰%인, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유.
- 제10항에 있어서,
상기 가교제는, 에틸렌글리콜, 글리세롤, 폴리비닐알코올, 폴리글리시딜아크릴레이트, 폴리글리시딜메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 다이글리시딜에테르(Poly(ethylene glycol) diglycidyl ether), 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리(4-하이드록시부틸 아크릴레이트), 폴리(2-하이드록시에틸 아크릴레이트), 및 폴리(2-하이드록시프로필 아크릴레이트)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유.
- 제10항에 있어서,
폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량(Mw)은 5,000 내지 100,000 g/mol인, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유.
- 제10항에 있어서,
상기 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는 EDANA 법 WSP 241.2의 방법에 따라 측정한 원심분리 보수능(CRC)이 10 내지 20 g/g 인, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유.
- 제10항에 있어서,
상기 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유는, EDANA 법 WSP 242.2의 방법에 따라 측정한 0.9 psi의 가압 흡수능(AUL)이 10 내지 25 g/g인, 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유.
- 삭제
- 제10항 내지 15항 중 어느 한 항의 고분자 코팅 고흡수성 수지 섬유를 포함하는 위생재.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3959569A (en) | 1970-07-27 | 1976-05-25 | The Dow Chemical Company | Preparation of water-absorbent articles |
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| US4600462A (en) * | 1981-09-29 | 1986-07-15 | James River/Dixie-Northern, Inc. | Incorporation of a hydrophile in fibrous webs to enhance absorbency |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3959569A (en) | 1970-07-27 | 1976-05-25 | The Dow Chemical Company | Preparation of water-absorbent articles |
| JP2554354B2 (ja) * | 1988-02-23 | 1996-11-13 | ユニ・チャーム株式会社 | 吸収材の製造方法 |
| JP2000230075A (ja) | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 親水性ポリオレフィン微多孔膜及びその製造方法 |
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