KR102456258B1 - 흡습 조성물 및 이를 포함하는 흡습제품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡습 조성물에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전자 및 산업용 포장 사양 등에 사용되는 흡습 조성물 및 이를 포함하는 흡습제품에 관한 것이다.

Description

흡습 조성물 및 이를 포함하는 흡습제품{Desiccant composition and desiccant product comprising the same}
본 발명은 흡습 조성물에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전자 및 산업용 포장 사양 등에 사용되는 흡습 조성물 및 이를 포함하는 흡습제품에 관한 것이다.
일반적으로 상용화된 분말형 흡습제는 조해성이 높은 알칼리 이온 또는 알칼리토금속을 포함하는 염화합물을 함유하며, 흡습 후 내용물이 액상으로 전환 및 변화되는 특성이 있다. 이때 조해성 염화합물을 겔화하거나 높은 점도의 물질로 전환시키기 위해서 천연 광물질 등의 무기물이나 고분자 화합물 등을 사용해왔다.
그러나 조해성 염화합물을 겔화시키기 위해서 구비되는 천연 고분자 화합물이나 합성 고분자 화합물은 조해성 염화합물, 특히 알칼리 토금속이나 다가의 양이온과 상용성이 결여되어 흡습 초반에 액상으로 전환되는 초기 액화현상을 야기하여 흡습제의 겔안정화를 저해하고 액화된 흡습제의 누출 문제를 발생시켜서 흡습제가 이용되는 제품 내 금속 등을 부식시키고 흡습 성능이 저하되는 문제가 있다.
공개특허공보 제2003-0090648호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 고성능의 흡습 성능을 가지면서도 동시에 흡습 후 겔화된 내용물의 안정성이 우수하여 액화된 흡습 내용물이 밖으로 누출되어 흡습제가 적용된 제품 내 금속을 부식시키거나 제품을 오염시키지 않는 흡습 조성물 및 이를 포함하는 흡습제품을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 고상인 흡습성 염화합물을 포함하는 흡습제, 고분자 유기화합물 또는 이의 염인 증점제, 및 상기 흡습제와 증점제 간의 상용성을 개선시키는 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 황산마그네슘 및 인산나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 상용성 개선제를 포함하는 흡습 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흡습성 염화합물은 염화마그네슘 및 염화칼슘 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고분자 유기화합물은 전분, 폴리아크릴아마이드, 메틸셀룰로오즈 및 카르복실메틸셀룰로오즈(CMC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 전체 중량을 기준으로 상기 흡습제 40 ~ 70중량%, 증점제 5 ~ 30중량% 및 상용성 개선제 5 ~ 40중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡습성 염화합물과 상용성 개선제는 1: 0.05 ~ 0.4 중량비, 보다 바람직하게는 1: 0.1 ~ 0.2 중량비로 포함될 수 있다.
또한, 상기 증점제는 음이온성 폴리아크릴아마이드일 수 있다.
또한, 상기 상용성 개선제는 탄산수소나트륨과 탄산나트륨을 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡습성 염화합물은 염화마그네슘을 포함하고, 상기 증점제는 폴리아크릴아마이드을 포함하며, 상기 상용성 개선제는 탄산수소나트륨과 탄산나트륨을 포함할 수 있다.
또한, 고령토(kaolin), 마그네슘 스테아레이트(magnesium stearate), 칼슘 스테아레이트(calcium stearate), 제오라이트 및 벤토나이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 보조 안정제를 전체 중량을 기준으로 5 ~ 20중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 흡습 조성물, 및 상기 흡습 조성물을 내부에 수용하는 포장재를 포함하는 흡습제품을 제공한다.
본 발명의 일 실시예 의하면, 상기 포장재는 적어도 2장의 통기성 필름을 포함하거나 또는 통기성 필름과 비통기성 필름을 포함할 수 있다
본 발명의 흡습제는 고성능의 흡습 성능을 가지면서도 동시에 흡습제와 증점제 간 상용성이 증대되어 흡습 후 겔화된 내용물의 안정성이 향상됨에 따라서 액화된 흡습 내용물이 밖으로 누출되어 흡습제가 적용된 제품 내 금속을 부식시키거나 제품 오염을 방지할 수 있다. 이에 따라서 본 발명에 의한 흡습 조성물을 이용한 흡습제품은 전기전자 및 산업용 물품의 포장운송 과정에서 높은 수분에 의해서 운송제품의 손상을 방지하는 산업용 흡습제로써 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 흡습 조성물은 고상인 조해성을 갖는 염화합물을 포함하는 흡습제, 고분자 유기화합물 또는 이의 염인 증점제, 및 상기 흡습제와 증점제 간의 상용성을 개선시키는 상용성 개선제를 포함한다.
상기 흡습제는 고상인 조해성을 갖는 염화합물을 포함하며, 상기 조해성을 갖는 염화합물은 조해성이 있는 것으로 알려진 공지된 염화합물의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 조해성을 갖는 염화합물은 염화나트륨, 염화마그네슘 및 염화칼슘 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 염화마그네슘 및 염화칼슘 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 염화마그네슘을 사용하는 것이 본 발명의 목적을 달성하기 보다 용이할 수 있다.
상기 흡습제는 흡습 조성물 전체 중량을 기준으로 40 ~ 70중량%, 보다 바람직하게는 50 ~ 60 중량%로 함유될 수 있고, 이를 통해 고성능의 흡습성능을 발휘하기에 적합하면서도 흡습 조성물의 과도한 액상화를 방지할 수 있다.
상기 흡습제는 상술한 고상의 염화합물 이외에 실리카겔, 벤토나이트(bentonite), 제올라이트(zeolite) 등의 공지된 흡습성분을 더 포함할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기 증점제는 흡습작용을 통해서 액화되는 조해성을 갖는 염화합물과 반응하여 흡습제의 액상화를 방지하고 겔화시키는 물질로써, 흡습 조성물이 함유된 흡습 제품의 안정성을 제공하는 물질이다. 상기 증점제는 고분자 유기화합물 또는 이의 염일 수 있으며, 상기 고분자 유기화합물은 전분, 폴리아크릴아마이드, 메틸셀룰로오즈 및 카르복실메틸셀룰로오즈(CMC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리아크릴아마이드 또는 이의 염일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 음이온성 폴리아크릴아마이드 또는 이의 염일 수 있고, 이를 통해서 보다 향상된 제품 안정성과 경제성을 확보할 수 있는 이점이 있다. 또한, 예시된 바람직한 고분자 화합물은 흡습성능을 보유하고 있음에 따라서 흡습성능을 더욱 개선시키는데 유리할 수 있다.
상기 증점제는 전체 중량을 기준으로 5 ~ 30중량%로 함유될 수 있고, 만일 5 중량% 미만으로 함유될 경우 흡습 조성물의 흡습작용에 따른 액상화를 방지하기 어려울 수 있다. 또한, 만일 상기 증점제가 30중량%를 초과할 경우 전체 조성 중 상대적으로 조해성 염의 함량이 감소되어 충분한 흡습성능을 발휘하지 못할 수 있는 우려가 있으며, 제품의 경제성의 확보가 문제된다.
한편, 고성능의 흡습성능을 발휘하기 위해서 조해성 염화합물로 1가 양이온 또는 2가 양이온을 함유한 염화합물, 예를 들어 염화마그네슘이나 염화칼슘은 증점제로 사용되는 고분자화합물과 상용성이 좋지 못함에 따라서 증점제의 용해도를 감소시켜 겔화 안정성을 저하시키는 문제가 있다. 본 발명의 흡습 조성물에 함유되는 상용성 개선제는 이와 같은 조해성 염화합물과 증점제로 사용되는 고분자 화합물 간의 상용성을 개선시키기 위한 것으로써, 하기 반응식 1 또는 반응식2와 같이 조해성 염화합물과 반응을 통해서 물에 대한 용해도가 낮은 새로운 물질을 형성하며, 이를 통해 조해성 염화합물과 증점제 간의 반응에 따른 증점제의 용해도 저하를 방지해 겔 안정성을 향상시킬 수 있다.
[반응식 1]
CaCl2 + MgSO4 → CaSO4 + MgCl2
[반응식 2]
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl
상기 상용성 개선제는 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 황산마그네슘, 인산나트륨 및 인산수소나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 탄산수소나트륨 및/또는 탄산나트륨을 사용할 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 탄산수소나트륨과 탄산나트륨을 사용할 수 있다.
상기 상용성 개선제는 조성물 전체 중량을 기준으로 5 ~ 40중량%로 함유될 수 있다. 만일 5중량% 미만일 경우 상용성 개선제를 통한 목적한 효과를 달성하기 어려울 수 있고, 40중량%를 초과 시 흡습성능을 현저히 저하시킬 우려가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면 흡습성 염화합물과 상용성 개선제 함량을 최적화시킴으로써 흡습 후 흡습조성물이 액화되지 않으면서도 흡습성을 최대로 향상시킬 수 있으며, 이를 위해서 바람직하게는 상기 흡습성 염화합물과 상용성 개선제는 1: 0.05 ~ 0.4 중량비로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 1: 0.1 ~ 0.2 중량비로 포함될 수 있다. 만일 흡습성 염화합물의 중량 기준 상용성 개선제가 0.05 중량비 미만으로 함유되는 경우 상용성 개선제를 통한 효과를 얻기 어려울 수 있고, 만일 흡습성 염화합물의 중량 기준 상용성 개선제가 0.4 중량비를 초과할 경우 흡습성능이 현저히 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 흡습성능을 최대로 하면서 조성물의 액화를 방지하고, 우수한 겔화안정성을 확보하는 측면에서 상기 흡습성 염화합물은 염화마그네슘을 포함하고, 상기 증점제는 폴리아크릴아마이드을 포함하며, 상기 상용성 개선제는 탄산수소나트륨과 탄산나트륨을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 흡습 조성물은 고령토(kaolin), 마그네슘 스테아레이트(magnesium stearate), 칼슘 스테아레이트(calcium stearate), 제오라이트 및 벤토나이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 보조 안정제 더 포함할 수 있다. 상기 보조 안정제는 흡습작용에 의해서 액화된 흡습성 염화합물로 인한 조성물의 액화를 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 상기 보조 안정제는 조성물 전체 중량을 기준으로 5 ~ 13중량%로 포함될 수 있으며, 만일 5 중량%미만으로 함유될 경우 목적하는 효과가 미미할 수 있고, 15중량%를 초과할 경우 전체 조성물 중 차지하는 중량비율이 커져서 흡습제 등 함량비율이 상대적으로 감소해 본 발명의 목적을 달성하기 어려울 수 있다. 또한, 흡습 조성물을 함유한 제품의 안정성을 오히려 저해할 우려가 있다.
상술한 본 발명에 따른 흡습 조성물은 이를 수용하는 포장재에 봉입되어 흡습제품을 구현할 수 있다.
상기 포장재는 수분 투과성이 있는 통기성층을 포함할 수 있는데, 흡습제품이 적용되는 제품에 금속이 있는 경우 흡습 조성물로 인한 부식 우려가 있으므로 이를 방지하기 위해서 상기 포장재는 통기성층과 함께 비통기성층이 적층된 부재를 사용할 수 있다. 상기 통기성층은 부직포, 종이, 천 등일 수 있으며, 비통기성층은 폴리에틸렌 필름일 수 있다.
일예로 상기 통기성층은 타이벡, PET 부직포/PE 통기성 필름으로 합지 된 이중층 구조나 PET 부직포/PP 통기성 필름/PET 부직포, PET 부직포/PE 통기성 필름/PET 부직포 또는 PET 부직포/테프론 통기성 필름/PET 부직포인 3중층 구조일 수 있다. 또한 비통기성층은 일예로 PET/LLDPE 또는 PET/LDPE인 이중층 구조의 합지 필름일 수 있다.
상기 흡습제품은 포장재 간에 서로 맞닿도록 포장재를 상, 하로 배치시킨 뒤 그 사이에 흡습 조성물이 구비시키고, 포장재의 가장자리는 접합시킴을 통해 구현될 수 있다. 일예로 상기 포장재는 통기성필름 또는 통기성필름과 비통기성 필름을 포함할 수 있고, 이를 통해 통기성 필름 간, 또는 통기성 필름과 비통기성 필름 간에 접합되어 흡습 조성물을 봉지시킬 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예1>
흡습제로 염화칼슘 65중량%, 증점제로 카르복실메틸셀룰로오즈 15중량%, 상용성 개선제로 탄산나트륨 20중량%를 혼합하여 하기 표 1과 같은 흡습 조성물을 제조하였다.
<실시예 2 ~ 7>
실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 조성 및/또는 함량을 변경하여 하기 표 1 과 같은 흡습 조성물을 제조하였다.
<비교예1 ~ 2>
실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 조성 및/또는 함량을 변경하여 흡습 조성물을 제조하였다.
<실험예>
실시예 및 비교예에서 제조된 흡습 조성물에 대해서 하기의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 흡습률
60℃, 90% 항온항습기에서 흡습제품을 30일 동안 노출하여 흡습률을 하기 식 1을 이용하여 측정하였다.
[식 1]
{(30일 동안 노출된 후의 흡습제품 무게 - 최초 흡습제품의 무게)/최초 흡습제품의 무게}×100
2. 흡습제와 증점제 간 상용성
60℃, 90% 상대습도의 항온항습기에서 흡습제품을 30일간 흡습한 후, 흡습제품을 개봉하여 내용물의 겔화 정도를 육안으로 평가하였고, 평가결과 내용물이 포화 흡습 후 액화된 경우 ×, 고점도 액상인 경우 △, 겔화된 경우 ○로 표기했다.
3. 포장재 안정성
60℃, 90% 상대습도의 항온항습기에서 흡습제품을 더스트커버와 브라겟 등이 이용하여 장착한 후, 30일 동안 노출하여 내용물의 용출 및 누출, 포장지 손상 등의 제품 안정성을 육안으로 평가하였고, 내용물의 누출이나 포장지 손상이 없는 경우 ○, 미량 내용물이 누출인 경우 △, 내용물의 누출이나 포장지 손상이 있는 경우 ×로 표기했다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예
8		 실시예
9		 실시예10 비교예 1 비교예 2
흡습제 염화칼슘 60 60 - - - - - - - - 70 -
염화마그네슘 - - 60 60 65 60 65 60 60 55 - 70
상용성
개선제		 탄산나트륨 10 10 10 10 - - - 6 3 27.5 - -
탄산수소나트륨 - - - - 20 10 - - - - -
인산수소나트륨 - - - - - - 20 - - - - -
보조 안정제 카오린 - 15 - 15 - 15 - - - - - -
증점제 폴리아크릴아마이드 - - 30 15 15 15 15 34 37 17.5 30 -
카르복실메틸셀룰로오즈 30 15 - - - - - - - - 30
흡습제:상용성개선제 중량비 1:0.17 1:0.17 1:0.17 1:0.17 1:0.3 1:0.17 1:0.3 1:0.1 1:0.05 1:0.5 - -
물성 흡습율(%) 342 315 441 384 412 390 401 426 390 297 408 420
흡습제와 증점제 간 상용성 ○ △ ○ △ ○ △ △ ○ × ○ × ×
포장재 안정성 ○ △ ○ △ ○ △ △ ○ △ ○ × ×
표 1을 통해 확인할 수 있듯이,
상용성 개선제를 함유하지 않은 비교예의 경우 겔화안정성이 매우 열악하고 누출이 있는 반면에 실시예에 따른 흡습제의 경우 흡습성능, 겔화안정성 및 포장재 손상/누출이 양호한 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 고상인 조해성을 갖는 염화합물을 포함하는 흡습제;
    고분자 유기화합물 또는 이의 염인 증점제;및
    상기 흡습제와 상기 증점제 간의 상용성을 개선시키는 상용성 개선제;를 포함하며,
    상기 상용성 개선제는,
    탄산수소나트륨, 황산마그네슘, 인산나트륨 monobasic, dibasic, tribasic으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며,
    전체 중량을 기준으로 상기 흡습제 50 ~ 60 중량%, 상기 증점제 5 ~ 30 중량% 및 상기 상용성 개선제 5 ~ 40 중량%를 포함하는 흡습 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조해성을 갖는 염화합물은 염화마그네슘 및 염화칼슘 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 유기화합물은 전분, 폴리아크릴아마이드, 메틸셀룰로오즈 및 카르복실메틸셀룰로오즈(CMC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡습제와 상용성 개선제는 1: 0.05 ~ 0.4 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 흡습 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 흡습제와 상용성 개선제는 1: 0.1 ~ 0.2 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 흡습 조성물.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 증점제는 음이온성 폴리아크릴아마이드인 것을 특징으로 하는 흡습 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조해성을 갖는 염화합물은 염화마그네슘을 포함하고,
    상기 증점제는 폴리아크릴아마이드을 포함하며,
    상기 상용성 개선제는 탄산수소나트륨과 탄산나트륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    고령토(kaolin), 마그네슘 스테아레이트(magnesium stearate), 칼슘 스테아레이트(calcium stearate), 제오라이트 및 벤토나이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 보조 안정제를 전체 중량을 기준으로 5 ~ 20중량% 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습 조성물.
  10. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 흡습 조성물; 및
    상기 흡습 조성물을 내부에 수용하는 포장재;를 포함하는 흡습제품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 포장재는 통기성 필름을 포함하거나 또는 통기성 필름과 비통기성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습제품.
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