KR101236345B1 - 배설물 처리용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (a) 단량체를 중합시켜 형성되는 아크릴계 중합체 또는 그의 염, 및 (b) 코코넛 활성탄 분말을 포함하는 배설물 처리용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물에 포함되는 (a) 아크릴계 중합체 또는 그의 염은 10 g 당 수분 900 cc의 흡수 효과를 나타내어 배설물에 함유된 수분을 흡수하여 고형화시킴으로써 배설물 처리를 용이하게 할 수 있음을 확인하였다. 또한, 본 발명의 조성물은 (a) 아크릴계 중합체 또는 그의 염에 (b) 코코넛 활성탄 분말을 혼합하여 우수한 암모니아 탈취 효과를 나타낸다. 그 결과, 휴대용 변기(야외 또는 유아용 등)에 본 배설물의 수분을 흡수함으로써 고형화시키고, 암모니아를 탈취시켜 용이하게 배설물을 처리할 수 있다.
Description
본 발명은 (a) 단량체를 중합시켜 형성되는 아크릴계 중합체 또는 그의 염, 및 (b) 코코넛 활성탄 분말을 포함하는 배설물 처리용 조성물에 관한 것이다.
소변 또는 대변을 처리하는데 있어, 기저귀를 착용하는 경우에는 소변 또는 대변과 함께 기저귀를 처리함으로써 소변 또는 대변을 버릴 수 있다.
아울러, 소변 또는 대변 수거를 위한 여러 장치들도 고안되어 인체에 부착하는 방식으로 결합되어 대변을 본 후 장치에 수거된 소변 또는 대변을 처리하는 기술에 대해서는 다수 알려져 있다.
그러나, 이러한 방법이 아닌 야외 혹은 실내의 휴대용 변기를 이용하는 유아, 환자 또는 애완견 대변을 처리하는데 있어 일차적으로 수분을 흡수하여 대변을 고형화시킴과 아울러 대변의 암모니아 등을 탈취시킨 후에 종이에 싸서 버린다면 보다 용이하게 대변을 처리할 수 있을 거라 판단되는데, 지금까지 이러한 기술이 알려져 있지 않고 있다.
한편, 이러한 대변 처리 기술 중, 대한민국 등록특허 제10-1094273호에는 전단에 항문 주변 폐쇄부가 마련된 통로부; 상기 통로부의 후단에 연결되어 상기 통로부를 통하여 들어오는 대변을 저장하기 위한 대변 탱크가 마련되는 본체부; 상기 통로부의 전단부 하부에 결합되는 엉덩이 받침판 지지대; 상기 엉덩이 받침판 지지대의 전방에 마련되되 쐐기 형태로 형성된 엉덩이 받침판; 상기 엉덩이 받침판의 상면에 마련되는 벨트 부재; 상기 벨트 부재를 구동시키기 위하여 상기 엉덩이 받침판에 마련되는 벨트 구동원;을 포함하여 이루어지며, 상기 엉덩이 받침판 지지대의 전방에 받침판 회동 지지부가 마련되며, 상기 엉덩이 받침판은 2개로 분할되어 상기 받침판 회동 지지부의 양측에 각각 회동 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 대변 처리 장치에 대해서 개시되어 있다.
그러나, 본 발명자들은 이러한 복잡한 장치 구성인 아닌 화학적인 방법으로 용이하게 배설물을 처리할 수 있는 기술의 필요성을 인식하였다.
본 발명자들은 휴대용 변기(야외 또는 유아용 등)에 본 배설물의 수분을 흡수함으로써 고형화시켜 용이하게 처리할 수 있는 배설물 고화용 조성물을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, (a) 단량체를 중합시켜 형성되는 아크릴계 중합체 또는 그의 염, 및 (b) 코코넛 활성탄 분말을 포함하는 배설물 처리용 조성물을 제조하여 수분 흡수 및 암모니아 탈취 효과를 확인한 결과, 수분 흡수 효과와 암모니아 탈취 효과가 우수함을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 배설물 처리용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 단량체를 중합시켜 형성되는 아크릴계 중합체 또는 그의 염, 및 (b) 코코넛 활성탄 분말을 포함하는 배설물 처리용 조성물을 제공한다.
본 발명자들은 휴대용 변기(야외 또는 유아용 등)에 본 배설물의 수분을 흡수함으로써 고형화시켜 용이하게 처리할 수 있는 배설물 고화용 조성물을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, (a) 단량체를 중합시켜 형성되는 아크릴계 중합체 또는 그의 염, 및 (b) 코코넛 활성탄 분말을 포함하는 배설물 처리용 조성물을 제조하여 수분 흡수 및 암모니아 탈취 효과를 확인한 결과, 수분 흡수 효과와 암모니아 탈취 효과가 우수함을 확인하였다.
본 명세서에서 용어, "중합체"는 일반적으로 호모중합체, 블록 공중합체, 그래프트 공중합체, 랜덤 공중합체, 교대 공중합체, 삼원 공중합체, 블렌드 및 이의 변형을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 용어, "배설물 처리"는 배설물의 수분을 흡수하여 고화시키는 "배설물 고화"와 동일한 의미로 혼용되어 사용된다. 그리고, 본 명세서에서 용어 "배설물"은 체내에서 배출되는 물질로서 소변, 대변 또는 구토물을 포함한다.
본 발명의 조성물에 의해서 배설물의 수분을 흡수하여 고화시키는 원리는 아크릴계 중합체 또는 그의 염의 친수성 그룹이 유체의 주요 성분인 물 분자에 대해서 흡수성을 갖는 것이다. 특히, 이러한 친수성 그룹이 전하를 가지게 되면 흡수성은 수백 배 또는 수천 배 이상으로 증가하게 된다. 이들이 유체를 흡수하는 메카니즘은 화학적으로 아크릴계 중합체 또는 그의 염 내의 친수성 그룹과 물 분자 간의 상호 작용을 통해서인데, 예를 들어 카르복실 그룹은 물에 대한 강한 친화력을 갖고 있어, 가성소다(NaOH)와 같은 염기에 의해 중화되면 전하를 가지게 되며 정전기력을 통해서 이온들과 직접적인 접촉을 일으키며 동시에 이온들은 많은 양의 물 분자들을 동반하게 된다.
동일한 전하를 가진 카르복실 이온들은 반발력에 의해서 일정한 공간을 차지하려고 하며, 주위에 충분한 물 분자들의 공급은 이러한 반발력을 돕게 되어, 결과적으로 뭉쳐 있는 아크릴계 중합체 또는 그의 염의 사슬들은 팽창을 하게 된다.
따라서, 아크릴계 중합체 또는 그의 염 내에 전하를 가진 친수성 그룹이 증가하면 할수록 아크릴계 중합체 또는 그의 염 사슬들 간의 팽창과 더불어 더 많은 양의 물 분자를 수용할 수 있게 된다.
한편, 물리적으로는 아크릴계 중합체 또는 그의 염의 망상 구조는 사슬들 간에 작은 통로들을 가지고 있고 이 사슬들은 모세관 현상에 의해서 유체들을 흡수하게 되며, 이로 인해 더욱 많은 양의 수용액이 아크릴계 중합체 또는 그의 염이 보유하고 있는 전해질의 농도를 계속 희석시키는 방향으로 물이 이동되는 삼투압 작용에 의해서 아크릴계 중합체 또는 그의 염의 사슬 내로 들어오게 된다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 (a) 아크릴계 중합체 또는 그의 염, 및 (b) 코코넛 활성탄 분말을 중량비 10 : 1로 포함한다.
본 발명의 조성물에 (a) 아크릴계 중합체 또는 그의 염, 및 (b) 코코넛 활성탄 분말이 상기 중량비로 포함된 경우에 배설물 내 수분 흡수율이 증가하고, 아울러 암모니아 탈취 효과도 우수하다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물에 이용되는 단량체는 아크릴산, 아크릴아미드 또는 알킬(C1-C6) 아크릴레이트이다. 보다 바람직하게는 아크릴산 또는 아크릴아미드이고, 가장 바람직하게는 아크릴산 및 아크릴아미드이다.
바람직한 구현예에서, 본 발명의 조성물에 이용되는 단량체로 알킬(C1-C6) 아크릴레이트는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 또는 이의 혼합물의 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물에 이용되는 중합체는 폴리(아크릴산), 전분가교 폴리(아크릴산), 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 비누화 비닐 아세테이트-아크릴산 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴아미드 공중합체, 또는 그의 염 또는 혼합물이다. 보다 바람직하게는 폴리(아크릴산), 가수분해된 아크릴아미드 공중합체 또는 그의 염이고, 보다 더 바람직하게는 폴리(아크릴산) 또는 그의 염이며, 가장 바람직하게는 폴리(아크릴산) 또는 소듐폴리아크릴레이트이다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 코코넛 활성탄 분말은 입자의 크기가 450-550 mesh이고, 보다 바람직하게는 470-530 mesh이다. 가장 바람직하게는 490-510 mesh이다.
입자 크기가 상기 범위를 가지는 경우에 본 발명의 조성물에 포함되는 (a) 아크릴계 공중합체 또는 그의 염이 조성물에 고르게 분포되도록 하여 수분 흡수율이 높아지며 코코넛 활성탄 분말에 의한 탈취 효과가 우수하다.
본 발명에서의 중합체의 제조는 물에 하나 이상의 단량체, 가교결합제 및 계면활성제를 혼합하여 중합체를 형성시킨다.
바람직한 구현예로서, 중합체 제조에 이용되는 단량체는 아크릴산, 아크릴아미드 또는 알킬(C1-C6) 아크릴레이트이다. 보다 바람직하게는 아크릴산 또는 아크릴아미드이고, 가장 바람직하게는 아크릴산 및 아크릴아미드이다.
다른 바람직한 구현예에서, 아크릴산은 그의 카르복실기 중 20 내지 50%, 바람직하게는 35 내지 45%가 나트륨염으로 중화된 것을 사용한다. 중화도가 20% 미만인 경우에는 물에 대한 용해성이 급격하게 증가되는 반면 물 흡수력은 저하되게 되고, 중화도가 50% 초과인 경우에는 제조된 폴리머의 물에 대한 용해성이 급격하게 저하(45% 이하로 감소)되어 물 흡수력을 크게 향상시킬 수 없다.
또한, 본 발명에서 아크릴산을 중화시키기 위한 염기는 수산화나트륨 또는 탄산수소나트륨을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 수산화나트륨이다.
바람직한 구현예에서, 본 발명의 방법에 이용되는 가교결합제는 당 업계에 공지된 다양한 가교결합제를 사용할 수 있으며, 특히 분자 내에 둘 이상의 이중결합을 가지며 부분 중화 아크릴산나트륨과 공중합할 수 있는 것을 사용한다. 예를 들어, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, N,N'-메틸렌비스메타크릴아미드, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 , 또는 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 또는 이의 혼합물을 포함한다.
또 다른 바람직한 구현예로서, 중합체 제조에 이용되는 계면활성제는 당 업계에 공지된 다양한 계면활성제를 이용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 SPAN-80이다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에서, 본 발명에서 중합체 제조에 중합개시제를 추가적으로 포함할 수 있다. 중합개시제는 당 업계에 공지된 다양한 중합개시제를 사용할 수 있으며, 특히 과황산 암모늄 및 아황산 수소 나트륨을 포함하는 산화환원 개시제, 및 아조비스이소부티로니트릴 및 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디-히드로클로라이드와 같은 아조개시제가 바람직하다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(ⅰ) 본 발명은 (a) 단량체를 중합시켜 형성되는 아크릴계 중합체 또는 그의 염, 및 (b) 코코넛 활성탄 분말을 포함하는 배설물 처리용 조성물에 관한 것이다.
(ⅱ) 본 발명의 조성물에 포함되는 (a) 아크릴계 중합체 또는 그의 염은 10 g 당 수분 900 cc의 흡수 효과를 나타내어 배설물에 함유된 수분을 흡수하여 고형화시킴으로써 배설물 처리를 용이하게 할 수 있음을 확인하였다.
(ⅲ) 또한, 본 발명의 조성물은 (a) 아크릴계 중합체 또는 그의 염에 (b) 코코넛 활성탄 분말을 혼합하여 우수한 암모니아 탈취 효과를 나타낸다.
(ⅳ) 그 결과, 휴대용 변기(야외 또는 유아용 등)에 본 배설물의 수분을 흡수함으로써 고형화시키고, 암모니아를 탈취시켜 용이하게 배설물을 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 배설물 처리용 조성물에 포함되는 소듐폴리아크릴레이트의 수분 흡수 효과를 확인하기 위한 과정 및 결과를 나타내는 사진이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 %는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다.
제조예 1: 소듐폴리아크릴레이트의 제조
다음 표 1과 같은 조성으로 본 발명의 조성물에 이용되는 소듐폴리아크릴레이트를 제조하였다:
| 재료 | 실시예1 (%) |
실시예2 (%) |
실시예3 (%) |
| 아크릴산 | 44.6 | 54.8 | 65.04 |
| NaOH | 35 | 30 | 25 |
| 아크릴아미드 | 20 | 15 | 10 |
| N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 | 0.1 | 0.05 | 0.01 |
| SPAN-80 | 0.3 | 0.15 | 0.05 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 |
구체적으로 제조과정은 수산화나트륨을 물에 용해시키고 이에 아크릴산을 첨가하였다. 그 다음, 외부를 얼음으로 냉각시키면서 카르복실기 40%를 중화시킨다. 이때, 물 속의 단량체 농도는 중화된 모노머에 대하여 측정한 결과 30%에 달하였다. 이어, 상기 용액에 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드와 SPAN-80을 첨가하여 용해하고, 가열하여 플라스크의 내부 온도를 60℃에 도달하도록 한 다음, 10분 후에는 75℃에 도달하도록 하였다.
한편, 반응은 상기의 내부 온도를 60℃ 내지 65℃로 유지하면서 3시간 동안 145 rpm의 속도로 교반시키면서 실시하였다. 그 다음, 둥근 플라스크의 밑 부분에 가라앉은 습성 소듐폴리아크릴레이트 입자를 기울여 따라 내어 분리하였다.
상기 분리된 습성폴리머를 진공건조기로 90℃에서 가열하여 폴리머에 부착되어 있는 물을 제거하였다. 그 결과, 건조 소듐폴리아크릴레이트를 수득할 수 있었다.
실험예
1:
소듐폴리아크릴레이트의
특성 시험
상기 제조예 1에서 제조한 실시예 2의 소듐폴리아크릴레이트에 대해서 DACON NATURAL PRODUCT사의 프로토콜에 따라 특성 시험을 하였고, 그 결과는 아래 표 2에 정리하였다:
| 항목 | 특징 | 비고 |
| 외관(appearance) | 백색의 균일한 반투명 입자 | 직경: 0.1 mm-4 mm |
| 탈이온화수 흡수배수(g/g) (multiples of deionized water absorption) |
450-500 | Bibulous filtering method |
| 0.9 NaCl 용액 흡수 배수(g/g) (multiples of 0.9 NaCl solution absorption) |
55 | - |
| 흡수 후 상태 (state after absorbing) |
투명 겔 상태, 끈적거리지 않음 | - |
| 건조 후 손실(%) (loss on drying) |
8 | Gravimetric method |
| pH(1:250 용액) | 6.0-8.0 | pH acidity plan method |
| 입자 크기 | 10-100 mesh | Sieving method |
| 고체 함량 (solid content) |
92% | - |
실험예
2:
소듐폴리아크릴레이트의
수분 흡수 측정
아래 첨부한 도 1에서 볼 수 있는 대로, 소듐폴리아크릴레이트의 수분 흡수 효과를 확인하였다.
실험 결과, 소듐폴리아크릴레이트 10 g 당 물 900 cc의 흡수 효과를 나타냄을 확인하였다.
제조예
2: 배설물 처리용 조성물의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 실시예 2의 소듐폴리아크릴레이트에 코코넛 활성탄 분말을 중량비 10 : 1로 혼합하여 배설물 처리용 조성물을 제조하였다.
실험예
3: 배설물 처리용 조성물의 암모니아 탈취 효과
아래 표 3은 상기 실시예 2, 제조예 2 그리고 무처리 군(대조군, Blank)의 암모니아(NH3)에 대한 탈취 시험 결과이다. 그리고, 아래 수학식 1을 이용하여 탈취율을 계산하였다.
| 시험항목 | 탈취시험(NH3) | ||
| 경과시간(분) | Blank 농도 | 실시예 2 농도 | 탈취율(%) |
| 0 | 200 | 200 | - |
| 30 | 195 | 142 | 29 |
| 60 | 192 | 120 | 40 |
| 90 | 188 | 102 | 49 |
| 120 | 185 | 84 | 58 |
| 시험항목 | 탈취시험(NH3) | ||
| 경과시간(분) | Blank 농도 | 제조예 2 농도 | 탈취율(%) |
| 0 | 200 | 200 | - |
| 30 | 195 | 52 | 74 |
| 60 | 192 | 36 | 82 |
| 90 | 188 | 16 | 92 |
| 120 | 185 | 8 | 96 |
상기 표 3에서 볼 수 있듯이, 실시예 2에 비해서 코코넛 활성탄 분말이 혼합된 제조예 2의 배설물 처리용 조성물이 암모니아에 대하여 우수한 탈취 효과를 보임을 확인할 수 있었다.
이러한 실험 결과를 통하여, 본 발명의 배설물 처리용 조성물은 우수한 수분 흡수 효과 및 탈취 효과로 인하여 배설물을 고형화시켜 배설물을 처리하는데 용이함을 알 수 있었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (4)
- (a) 카르복실기의 20~50%가 나트륨염으로 중화된 소듐폴리아크릴레이트, 및 (b) 입자크기가 450~550mesh인 코코넛 활성탄 분말을 중량비 10:1로 포함하는 배설물 처리용 조성물로서,
상기 (a)의 소듐폴리아크릴레이트는 아크릴산 54.8 중량%, 수산화나트륨 30 중량%, 아크릴아미드 15 중량%, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 0.05 중량% 및 계면활성제로서 SPAN-80 0.15 중량%로 제조되는 것을 특징으로 하는 배설물 처리용 조성물. - 삭제
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Publications (1)
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| KR (1) | KR101236345B1 (ko) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109455783A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-03-12 | 嘉兴珠韵服装有限公司 | 一种印染废水深度处理剂及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| KR970009239B1 (ko) * | 1988-06-16 | 1997-06-09 | 미츠비시유카 가부시키가이샤 | 고흡수성 폴리머의 제조방법 |
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-
2012
- 2012-03-07 KR KR1020120023457A patent/KR101236345B1/ko active IP Right Grant
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