KR0133834B1 - 스멕타이트 기초 흡수제 제조방법 - Google Patents
스멕타이트 기초 흡수제 제조방법Info
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Abstract
내용없음
Description
본 발명은 액체흡수를 위한 스멕타이트 기초흡수제 제조방법에 관계한다. 이 흡수제는 원하는 액체를 흡수하기에 적합하다. 특히 이들은 애완동물에게 깔아주는 물질로서 특히 우수하며 다음의 내용도 특별히 이 분야에 관한 것이다.
도시환경에서 애완동물을 기르는 일은 깔짚(litter) 재료의 사용과 밀접한 관련이 있다. 이 재료의 목적은 동물의 배설물을 흡수하고 가능하면 냄새가 퍼지지 않도록 방지하는 것이다. 더우기 악취방지를 위하여 반고형의 습기있는 동물 배설물로부터 수분을 제거하여야 한다. 좋은 깔짚재료는 간단하고 경제적인 방법으로 제거할 수 있는 굳은 덩어리로 만들어서 분비 또는 분리된 유체를 흡수하는 능력을 갖는다. 따라서 최적의 동물깔짚은 큰 흡수력을 갖는 것이다.
시중에서 구할 수 있는 제품은 짚, 톱밥, 대패밥, 나무껍질, 다공성 합성비이드, 종이조각, 셀룰로오스 섬유, 농작물 쓰레기, 폴리아크릴레이트등이 있다 ; 이들은 그 자체로 또는 무기물질과 혼합하여 사용한다. 유기 깔짚재료의 단점은 불만족스러운 덩어리 경점성과 특히 습기가 있을 때 박테리아 분해경향이 있다는 것이다.
유기 깔짚에 비해서 장점을 가지는 벤토나이트-기초 깔짚재료(US-A-5000115와 4 657881 또는 EP-A-0 378 421과 0 424 001)도 발표되었다. 이들이 수성액체에 의해 팽창하므로서 벤토나이트는 덩어리를 형성할 수 있다. 이 덩어리화에 의해 유체에 의해 젖은 깔짚부분이 별도로 제거될 수 있어서 깔짚을 절약할 수 있다. 벤토나이트의 특별한 구조 때문에 동물배설물에 의해 발생된 불쾌한 냄새를 흡착하는 능력을 갖는다. 또한 벤토나이트 처리도 환경에 큰 문제를 일으키지 않는다.
상기 언급된 당해 기술의 상태에 따르면 벤토나이트 나트륨 또는 벤토나이트 나트륨과 벤토나이트 칼슘의 혼합물이 흡수제, 예컨대 애완동물용 깔짚재료로 사용된다.
이 흡수제는 과립형으로 사용할 수 있다.
그러나 이들은 물 흡수력이 각 성분의 수분흡수력의 평균을 나타내는 기계적 혼합물일 뿐이다.
놀랍게도 이들 혼합물의 수분흡수용량이 각 성분들을 어떤 조건에서 서로 화학반응시킬 경우 더 높아질 수 있다는 사실을 발견하였다.
따라서 본 발명은 (a) 수분 흡수용량이 115% 미만(잔류 수분함량이 6 중량%인 건조된 스멕타이트에 있어서)이고 스멕타이트 함량이 40-65 중량%인 스멕타이트와 또한 (b) 습윤상태의 2층 구조 규산염이 알칼리성 스멕타이트와 강한 전단작용으로 혼합 및 균질화하는 것을 특징으로 하며 혼합물을 천천히 건조시키고 건조 혼합물을 단편화하여 액체흡수를 위한 스멕타이트 기초 흡수제를 제조하는 방법에 관계한다.
반죽시 에너지 소모량은 2-10 특히 3-6KWh/톤 반죽혼합물이다.
건조될 재료가 150℃ 미만 특히 120℃ 미만의 온도에 노출되고 잔류수분함량이 4 중량% 이상 특히 6 중량% 이상으로 조절되도록 건조가 이루어진다.
이 처리덕분에 흡수제의 수분흡수량은 각 성분의 수분흡수용량의 산술계산으로부터 예측된 것보다 더 큰값을 갖는다 ; 즉 공동상승 효과가 있다. 특히 놀라운 것은 벤토나이트 칼슘 같은 스멕타이트와는 대조적으로 알칼리 처리에 의해 활성화될 수 없는 카올린 같은 2층구조 실리케이트를 사용할때도 수분흡수용량이 증가된다는 점이다.
알칼리 토금속 스멕타이트 특히 수분흡수용량이(잔류 수분함량이 6 중량%인 건조된 스멕타이트에 있어서) 50% 이상 특히 60-130% 더더욱 90-120%인 Ca-스멕타이트에서 시작한다.
알칼리 토금속 스멕타이트 및/또는 2층구조 규산염과 알칼리 스멕타이트간의 혼합비율이 9 : 1 내지 1 : 9 특히 7 : 3 내지 3 : 7인 것이 바람직하다.
바람직하게는 수분흡수용량이 40-80 중량%(잔류 수분함량이 6 중량%인 건조된 카올린에서)인 카올린계 2층구조 규산염에서 출발한다.
또다른 바람직한 구체예에 따르면 대체가능한 양이온으로서 Na-이온을 함유하고 수분흡수용량이 200% 이상인(잔류 수분함량이 6 중량%인 경우) 알칼리 스멕타이트를 사용한다.
선호적으로 스멕타이트는 100%미만의 수분흡수용량(잔류 수분함량이 6 중량%인 건조된 스멕타이트의 경우)을 갖고 스멕타이트 함량이 50-60 중량%이다.
또다른 구체예에 따르면 수분함량이 20-40%인 출발 혼합물이 전단기계(Bedeschi 혼합기나 Handle 사이의 벽돌 프레스)에서 반죽되거나 고속 혼합기(Eirich사 혼합기)속에서 강한 전단을 주어 혼합 및 균질화한다.
최적의 액체흡수는 건조된 생성물의 입자크기를 0.1-10㎜ 특히 1-5㎜로 조절함으로써 달성된다. 단편화 작업으로 발생된 미립성분은 분리하여 반죽기계에 돌려보낸다.
더우기 본 발명의 대상은 상기의 방법대로 제조될 수 있으며 수분함량이 3-12 특히 4-10%(건조후)이며 수분흡수용량은 120% 이상 특히 150% 이상(잔류수분이 6 중량%인 건조물질에서)인 것을 특징으로 하는 흡수제이다.
더우기 본 발명의 흡수제는 상기의 유기흡수제 같은 통상의 흡수제와 혼합할 수 있다. 더우기 흡수제는 백색 안료와 살균 소독제로 함유할 수 있다. 동물 깔짚으로 쓸 경우 다른 첨가제 예컨대 탈취제나 동물 허용제제도 넣을 수 있다. 더욱이 본 발명의 대상은 액체(체액, 유분, 액체화학물질) 흡수수단, 포장재, 또한 동물 특히 고양이 깔짚용으로 상기 흡수제를 쓸 수 있다.
본 발명의 흡수제의 수분함량은 다음과 같이 측정된다 :
10g의 흡수제를 얇은 접시에서 0.01g까지 정확히 무게를 재고 110℃의 건조용 캐비넷에서 일정무게가 될 때까지 건조시킨다(2시간이상). 그후 표본물을 데시케이터속에서 실온까지 냉각한 후 무게잰다.
평가 :
(1차 무게-최종무게)/1차무게×100=수분함량(%)
본 발명의 흡수제의 수분흡수용량은 웨스팅 하우스가 방법(No. 17-A)(cf. Industrial Minerals, August 1992, page 57)으로 측정된다. 이 방법에서 잔류 수분함량이 6 중량%되게 건조된 흡수제의 무게를 미세한 철선으로된 원뿔형 용기(메쉬60=0.25㎜, 직경 7㎝, 높이 7.6㎝)에서 단다(E=20g). 그후 총 중량이 결정된다. (용기＋E=E1g). 채워진 용기를 물로 채워진 유리 접시내에 20분간 매달아서 흡수제가 완전히 적셔지도록 한다. 20분후 용기를 물에서 꺼내고 20분정도 물이 떨어지게 한다. 직후 내용물이 들어있는 용기의 무게를 잰다(E2g).
계산치는 다음과 같다 :
수분흡수량(%)=(E2-E1)/E×100
본 발명을 다음 실시예에서 제한없이 설명한다.
[실시예1(비교예)]
순수한 2kg의 Ca-벤토나이트(30 중량% 수분함량)가 5분정도 전단작용을 하는 반죽기계(Werner-Pfleiderer- blender)에서 반죽된다. 에너지 소모량은 4KWh/톤이다. 그 결과로 응집된 과립이 4시간동안 80℃에서 천천히 건조되고 단편화되어 입자크기 1-5㎜ 및 수분함량이 6 중량%이 된다.
[실시예2(비교예)]
칼슘 벤토나이트 대신에 수분함량이 2.4 중량%인 카올린을 써서 실시예1을 반복한다. 건조 및 단편화된 과립의 수분흡수용량은 74%이다.
[실시예3(비교예)]
칼슘벤토나이트 대신 수분함량이 35%인 천연나트륨 벤토나이트를 사용하여 실시예1을 반복한다. 건조 및 단편화된 과립의 수분 흡수용량은 1차 실험에서 273 중량%이고 2차 실험에서 291 중량%이었다.
[실시예4]
실시예1과 3에서 언급한 수분함량을 가진 칼슘벤토나이트와 나트륨벤토나이트 혼합물을 사용하여 실시예1의 방법을 반복한다. 혼합된 과립에 대해 측정된 혼합비율과 수분흡수용량이 표1의 수학적 예측값과 비교된다.
[실시예5]
실시예2와 3에서 수분함량을 가진 나트륨 벤토나이트와 카올린 혼합물을 사용하여 실시예1의 방법을 반복한다. 혼합된 과립에 대해 측정된 혼합비율과 수분흡수용량이 표2의 수학적 계산치와 비교된다.
표1과 2에서 나타낸 값으로 알 수 있듯이 나트륨벤토나이트와 수분이 있는 2층구조 또는 알칼리 토금속 3층구조 규산염을 반죽하여 2층구조 또는 알칼리토금속 3층구조 규산염과 나트륨벤토나이트 단독의 물흡수용량을 합한것으로는 기대될 수 없는 물 흡수용량에서 증가를 가져온다. 실시예1에서 보여준 것 같이, 순수한 칼슘벤토나이트 90% 정도의 수분흡수용량을 가지며 순수한 카올린은 실시예2에 따르면 75%의 수분흡수용량을 갖는다.
실시예3에 따르면 나트륨벤토나이트의 수분흡수용량은 270-290%이다. 실시예4에 보여준 바와 같이 나트륨벤토나이트의 양을 달리하여 칼슘벤토나이트와 반죽하면 매우 큰 수분흡수용량을 나타내며 이것은 이론적인 값을 크게 상회한다. 실시예5에 따르면 카올린과 나트륨벤토나이트로 만들어진 흡수제에서도 같은 결과를 볼 수 있다.
Claims (13)
- (a) (ⅰ) 잔류 수분함량이 6 중량%인 건조 스멕타이트에 있어서 수분흡수용량이 115% 미만이며 40 내지 65 중량%의 스멕타이트 함량을 가지는 스멕타이트와 (ⅱ) 2층구조 규산염을 알카리성 스멕타이트와 혼합하고 ; (b) 축축한 상태의 혼합물을 격렬한 전단작용에 의해 균질화 하고 ; (c) 혼합물을 건조시키며 ; (d) 건조된 혼합물을 단편화시키는 단계로 구성된 액체 흡수용 스멕타이트 기초 흡수제 제조방법.
- 제1항에 있어서, 반죽혼합물에 대해서 에너지 소모가 2 내지 10kwh/톤이 되게 반죽이 이루어짐을 특징으로 하는 흡수제 제조방법.
- 제1항 또는 2항에 있어서, 건조될 물질이 150℃ 이하의 온도에 노출되어서 잔류 수분함량이 4 중량% 이상이 됨을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 스멕타이트가 수분흡수용량(잔류 수분함량이 6 중량%인 건조된 스멕타이트의 경우)이 60 내지 130%인 칼슘 스멕타이트임을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 2층구조 규산염이 수분흡수용량(잔류 수분함량이 6 중량%인 건조된 카올린의 경우)이 40-80 중량%인 카올린계 2층구조 규산염임을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 알카리성 스멕타이트가 대체 가능한 양이온으로서 Na-이온을 함유하고 수분흡수용량이 200% 이상(잔류 수분함량이 6 중량%인 경우)임을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 저팽창성 스멕타이트 또는 2층구조 규산염과 알카리성 스멕타이트와의 혼합비율이 9:1 내지 1:9임을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 수분함량이 20-40%인 스멕타이트, 2층구조 규산염 및 알카리성 스멕타이트를 전단 기계에서 혼합하거나 고속 혼합기에서 전단작용으로 혼합 또는 균질화시킴을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 건조된 물질이 0.1 내지 10㎜로 단편화됨을 특징으로 하는 제조방법.
- 잔류 수분함량이 6 중량%인 건조 스멕타이트에 있어서 수분흡수용량이 115중량% 미만이며 40 내지 65 중량%의 스멕타이트 함량을 가지는 스멕타이트와 2층구조 규산염을 알카리성 스멕타이트와 혼합하고 축축한 상태의 혼합물을 격렬한 전단작용에 의해 균질화 하고 혼합물을 건조시키며 건조된 혼합물을 단편화 시켜서 획득된 흡수제로서 건조후 수분함량이 3-12%이며 잔류 수분함량이 6 중량%인 건조물질에서 수분흡수 용량이 120%이상인 흡수제.
- 제10항에 있어서, 유기흡수제 같은 공지의 흡수제와 혼합된 흡수제.
- 제10항 또는 11항에 있어서, 백색안료, 살균제 또한 동물허용제제를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수제.
- 잔류 수분함량이 6 중량%인 건조 스멕타이트에 있어서 수분흡수용량이 1115 중량% 미만이며 40 내지 65 중량%의 스멕타이트 함량을 가지는 스멕타이트와 2층구조 규산염을 알카리성 스멕타이트와 혼합하고 축축한 상태의 혼합물을 격렬한 전단작용에 의해 균질화 하고 혼합물을 건조시키며 건조된 혼합물을 단편화 시켜서 획득된 흡수제로서 포장재, 액체흡수수단 또한 애완동물용 깔짚으로 사용하는 흡수제.
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