KR102489061B1 - 아이스팩 충진제를 활용한 항균성 제습제의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아이스팩 충진제로 사용되고 있는 고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer; SAP)를 가공한 후, 항균 물질로 코팅함으로써, 항균 및 제습 효과가 우수한 항균성 제습제의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 아이스팩으로부터 분리한 고흡수성 수지를 제습제 원료로 재활용함으로써 친환경적이고, 제조단가가 낮으며, 사용 후 상대적으로 높은 비용의 폐기 처리가 필수적으로 수반되지 않아 경제적이다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 항균 제습제는 표면적이 넓고 다수의 기공이 포함되어 있으므로, 같은 중량의 고흡수성 수지에 비해 제습 및 항균 탈취 효과가 우수하다.
본 발명에 따르면, 아이스팩으로부터 분리한 고흡수성 수지를 제습제 원료로 재활용함으로써 친환경적이고, 제조단가가 낮으며, 사용 후 상대적으로 높은 비용의 폐기 처리가 필수적으로 수반되지 않아 경제적이다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 항균 제습제는 표면적이 넓고 다수의 기공이 포함되어 있으므로, 같은 중량의 고흡수성 수지에 비해 제습 및 항균 탈취 효과가 우수하다.
Description
본 발명은 아이스팩 충진제를 활용한 항균성 제습제의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아이스팩 충진제로 사용되고 있는 고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer; SAP)를 가공한 후, 항균 물질로 코팅함으로써, 항균 및 제습 효과가 우수한 항균성 제습제의 제조방법에 관한 것이다.
아이스팩을 냉동하여 얼음 대용으로 각종 음식물이나 수산물의 보관 및 운반시 또는 미용 등 다양한 목적으로 사용하게 된다. 이러한 아이스팩은 얼음에 비해 사용시간이 길어 그 효과가 우수하여 현재 널리 사용되고 있다.
이러한 아이스팩은 충진제로서 종래 물을 얼려 사용하는 형태의 팩보다 장시간 냉각 상태를 지속할 수 있다는 점에서 고흡수성 수지를 많이 사용하고 있다. 최근에는 음식 배달 문화와 온라인 주문 등으로 인하여 그 수요가 크게 증가함에 따라 아이스팩 시장은 급격한 성장세를 보이고 있다.
고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer; SAP)는 자기중량의 수백 배 내지 천여 배에 이르는 물을 흡수하여 보유할 수 있는 고분자 물질로서, 물을 첨가하면 팽윤(swelling)하여 수화젤(hydrogel)을 형성하고 이 수화된 젤은 외부로부터 압력을 가해도 물을 쉽게 배출되지 않는 특징을 가지고 있다.
그러나, 고흡수성 수지가 충진된 아이스팩은 폐기가 용이하지 못하다는 문제점이 있다.
고흡수성 수지가 충진된 아이스팩은 가격이 저렴하고, 쉽게 구매가 가능하여흔히 쓰이지만, 대부분 일회용으로 한번 쓰고 버려진다. 그런데 따로 버릴 곳이 마땅히 없고 분리배출도 어려워 쓰레기 배출량을 증가시키고 있다.
폐기 시, 포장재 내부에서 고흡수성 수지를 분리 배출해야 하는데, 가정이나 회사 등과 같이 별도의 특수처리 시설이 구비되어 있지 않은 곳에서 겔 상태의 고흡수성 수지를 싱크대나 하수구에 버리면, 겔 상태를 유지하려는 수지의 특성으로 수지가 배관 내벽에 유착되고, 결국 유로를 차단하는 문제점이 있다. 또한, 배관으로부터 수지가 배출된다 하더라도 초미세 플라스틱 상태로 강이나 바다로 흘러 들어가게 되어 환경에 악영향을 미치게 되며, 하수처리장으로 유입된 고흡수성 수지는 다양한 물질과 결합하여 하수처리 장비의 고장을 유발하는 문제점이 있다. 또한, 아이스팩을 소각처리한다 하더라도 겔 상태의 고흡수성 수지를 소각하는데 매우 큰 에너지가 필요하여, 소각 방식은 실질적으로 적용이 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 고흡수성 수지를 대체하거나 이미 사용된 고흡수성 수지를 재활용할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
이에 본 발명의 발명자는 사용 후 버려지는 아이스팩에 충진된 고흡수성 수지를 활용함으로써 제습 및 항균 탈취 효과가 우수함을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 목적은 아이스팩에 충진된 고흡수성 수지를 활용한 항균성 제습제의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제습제의 제조방법에 의하여 제조된 항균성 제습제를 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 아이스팩에 충진된 고흡수성 수지를 활용한 항균성 제습제의 제조방법을 제공한다.
보다 상세하게는, a) 아이스팩으로부터 얻은 고흡수성 수지 100 중량부에 항균성 물질 1 내지 30 중량부, 밀가루 5 내지 30 중량부, 편백나무 분말 5 내지 10 중량부 및 첨가제 0.001 내지 5 중량부를 첨가하여 혼합물을 준비하는 단계; b) 상기 혼합물의 점도를 조절하는 단계; c) 상기 혼합물을 액적으로 분무하여 다공성의 입자를 형성하는 단계; d) 상기 입자 내 함유 수분율이 10% 이하가 되도록 건조하는 단계; 및 e) 상기 건조된 입자 표면을 아로마 오일로 코팅하는 단계를 포함하는 항균 제습제의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 제습제의 제조방법에 의하여 제조되는 항균성 제습제를 제공한다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 아이스팩으로부터 분리한 고흡수성 수지를 제습제 원료로 재활용함으로써, 종래 아이스팩의 폐기로 인한 쓰레기 배출량을 감소시키고, 미세 플라스틱이 바다나 강으로 유입되는 것을 감소시킬 수 있어 친환경적이다. 또한 원료 생산 비용을 절감하여 제조단가가 낮으며, 사용 후 상대적으로 높은 비용의 폐기 처리가 필수적으로 수반되지 않아 경제적이다.
아울러, 본 발명의 항균 제습제의 제조방법에 따르면, 표면적이 넓고 다수의 기공이 포함되어 있으므로, 같은 중량의 고흡수성 수지에 비해 제습 및 항균 탈취 효과가 우수하다. 따라서, 이에 따라 제조된 항균 제습제는 실내용 또는 차량용 제습제, 건조식품, 곡물류, 제약류 및 전기, 정밀기기 등의 수분에 의한 열화를 방지를 필요로 하는 분야에 다양하게 사용될 수 있다.
도 1은 아이스팩으로부터 분리한 고흡수성 수지의 모습을 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 제습제의 제조방법 중 a) 단계에서 준비된 혼합물의 모습을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 제습제의 제조방법 중 b) 단계에서 형성된 입자의 모습을 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 제습제의 제조방법 중 a) 단계에서 준비된 혼합물의 모습을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 제습제의 제조방법 중 b) 단계에서 형성된 입자의 모습을 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 아이스팩 충진제로 사용되고 있는 고흡수성 수지(SAP)에 항균성 물질을 첨가한 후, 다공성 입자 형태로 가공함으로써, 항균 및 제습 효과가 우수한 항균성 제습제의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 아이스팩으로부터 분리한 고흡수성 수지를 제습제 원료로 재활용함으로써 친환경적이고, 제조단가가 낮으며, 사용 후 상대적으로 높은 비용의 폐기 처리가 필수적으로 수반되지 않아 경제적이다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 항균 제습제는 표면적이 넓고 다수의 기공이 포함되어 있으므로, 같은 중량의 고흡수성 수지에 비해 제습 및 항균 탈취 효과가 우수하다. 본 발명의 발명자는 이러한 결과를 거듭 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항균 제습제의 제조방법은, a) 아이스팩으로부터 얻은 고흡수성 수지 100 중량부에 항균성 물질 1 내지 30 중량부, 밀가루 5 내지 30 중량부, 편백나무 분말 5 내지 10 중량부 및 첨가제 0.001 내지 5 중량부를 첨가하여 혼합물을 준비하는 단계; b) 상기 혼합물의 점도를 조절하는 단계; c) 상기 혼합물을 액적으로 분무하여 다공성의 입자를 형성하는 단계; d) 상기 입자 내 함유 수분율이 10% 이하가 되도록 건조하는 단계; 및 e) 상기 건조된 입자 표면을 아로마 오일로 코팅하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 a) 단계의 혼합물은 고흡수성 수지에 항균성 물질과 밀가루, 편백나무 분말 및 첨가제를 더하여 준비된다.
상기 고흡수성 수지는 자기중량의 수백 배 내지 천여 배에 이르는 물을 흡수하여 보유할 수 있는 성질로 인하여, 종래에도 제습제 뿐만 아니라 기저귀 및 생리대 등 생활용품에 사용되는 물질이다. 본 발명에서는 이와 같은 특성이 있는 고흡수성 수지를 아이스팩으로부터 분리하여 재활용하는 것을 특징으로 한다.
상기 항균성 물질은 인체에 유해하지 않으며, 항균 효과가 있는 성분이라면 어느 것이든 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 나린진(naringin), 키토산(Chitosan), 토코페롤(tocopherol), 테르펜(terpene), 니신(nisin), e-폴리리신(epolylysine), 나타마이신(natamycine) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종일 수 있다.
한편, 습기를 흡수하는 흡습성은 기상 물질인 습기를 흡수하여 조해(潮解, deliquescence)되고, 상기 조해에 의해 생성된 염 용액을 고흡수성 수지가 흡수하여 유지하는 형태로 습기 제거 메커니즘이 이루어진다. 그런데 상기 고흡수성 수지는 액상 물질에 대한 흡수력은 높으나, 저습도의 기상 물질에 대해서는 흡수력이 미미한 수준이다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 고흡수성 수지에 항균성 물질과 더불어 밀가루와 편백나무 분말을 첨가함으로써, 기상 물질에 대한 흡수력을 향상시키는 동시에 후공정에서 상기 혼합물을 액적으로 분무하기 위해 요구되는 높은 점도 수준을 만족시킬 수 있다. 구체적으로 밀가루는 공기 중 수분에 대한 흡수력이 높으며, 편백나무 분말은 강력한 탈취 효과가 있다. 이에 따라, 고흡수성 수지에 이들을 첨가함으로써 제습 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 혼합물에 첨가되는 상기 첨가제는 필요에 따라 계면활성제, 가용화제, 점도조절제, 코팅제, 보존제 및 분산제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 첨가제는 본 발명에 따라 제조되는 제습제의 물성 및 특성에 영향을 주지 않는 상기 범위 내에서 적절히 첨가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 b) 단계는 앞서 준비된 혼합물의 점도를 10,000 내지 30,000 CPS로 조절할 수 있다. 이 때, 상기 점도는 공지된 방법에 의해 조절할 수 있으며, 바람직하게는 혼합물에 용매로서 물과 점도조절제를 첨가하고, 진공상태에서 용매를 휘발시켜 점도를 조절하고, 혼합물 내 갇혀 있는 미세기포를 제거함으로써 탈포하여 점도를 안정화한다. 이 때, 혼합물의 점도에 따라 표면 거칠기가 높고 균일한 기공을 갖는 다공성의 입자의 형성 여부가 결정된다. 높은 표면 거칠기 및 다공성 입자의 형성은 넓은 표면적을 확보할 수 있고, 이는 곧 공기 중 분자와 접촉할 수 면적을 의미하므로, 궁극적으로 항균 및 제습 효과를 증진시킬 수 있게 된다. 만약 점도가 상기 범위보다 낮은 경우, 에어 노즐을 이용한 스프레이 분사 방법으로 입자를 형성하는데 있어서 입자의 크기 및 강도가 적합하지 않으며, 기공을 갖는 다공성 입자를 형성하기 어렵다. 반면, 점도가 상기 범위보다 높은 경우, 에어 노즐을 이용한 스프레이 분사 방법을 적용하는 것 자체가 용이하지 않다. 이러한 점에서 상기 혼합물의 점도는 10,000 내지 30,000 CPS를 만족하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 15,000 내지 25,000 CPS일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 c) 단계는 혼합물을 에어 노즐에 투입한 후, 압력을 가하여 분사함으로써, 10 내지 100 mm의 크기를 갖는 다공성 입자를 형성할 수 있다. 이 때, 상기 다공성 입자는 표면에 0.01 내지 0.08 mm의 크기의 기공을 형성함으로써, 넓은 표면적을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 d) 단계의 건조는 상기 형성된 다공성 입자 내 함유 수분율이 10% 이하가 되도록 건조 과정을 수행할 수 있다. 그 방법에 있어서, 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 70 내지 80 ℃의 온도에서 20 내지 30 시간 동안 방치하여 수행될 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 e) 단계는 상기 건조된 입자 표면에 아로마 오일을 도포 내지 분사함으로써 항균, 탈취 및 방향 기능을 더욱 부여할 수 있다. 이 때, 상기 아로마 오일은 항균, 탈취, 방향에 효과적인 것이라면 어느 것이나 제한되지 않으나, 바람직하게는 편백오일, 스피어민트 및 그린티를 각 1:1:1로 혼합한 것일 수 있다.
아울러, 본 발명은 다른 일 실시예에서, 상기 항균 제습제의 제조방법에 의하여 제조된 항균 제습제를 제공한다. 상기 방법에 의하여 제조된 항균 제습제는 표면적이 넓고 다수의 기공이 포함되어 있으므로, 같은 중량의 고흡수성 수지에 비해 제습 및 항균 탈취 효과가 우수하다. 따라서, 이에 따라 제조된 항균 제습제는 실내용 또는 차량용 제습제, 건조식품, 곡물류, 제약류 및 전기, 정밀기기 등의 수분에 의한 열화를 방지를 필요로 하는 분야에 다양하게 사용될 수 있다.
이하에서는, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 바람직한일 구체예를 기재한 것이며, 하기 실시예의 기재 사항의 범위 내로 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
아이스팩으로부터 얻은 고흡수성 수지 100 중량부에 나린진과 토코페롤을 각 5 중량부씩 첨가하고, 밀가루 12 중량부, 편백나무 분말 10 중량부, 가용화제 0.5 중량부, 색소 0.01 중량부를 더하여 혼합하였다. 상기 혼합물에 물과 점도조절제를 첨가하고, 진공상태에서 용매를 휘발시키고, 탈포하여 점도가 15,000 CPS가 되도록 조절하였다. 상기 배합한 혼합물을 스프레이 분사 노즐에 투입하고 액적으로 분무하여 약 60~90 mm 크기의 입자를 형성하였다. 이어서, 상기 형성된 입자를 70 ℃의 온도에서 30 시간 동안 건조시켰다. 건조과정을 통해 수분의 증발로 입자의 크기가 처음 대비 약 30% 부피 이하로 감소되었다. 상기 건조된 입자 표면에 편백오일, 스피어민트 및 그린티를 각 1:1:1로 혼합한 아로마 오일을 분사하여 코팅함으로써, 본 발명에 따른 항균 제습제를 제조하였다.
비교예 1.
상기 실시예 1에서 혼합물을 탈포하여 점도가 15,000 CPS가 되도록 조절하는 단계 및 상기 혼합물을 스프레이 분사하여 액적을 형성하는 단계를 거치지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 항균 제습제를 제조하였다.
비교예 2.
상기 실시예 1에서 고흡수성 수지에 밀가루와 편백나무 분말을 첨가하지 않은 혼합물을 준비하는 단계, 상기 혼합물을 탈포하여 점도가 15,000 CPS가 되도록 조절하는 단계 및 상기 혼합물을 스프레이 분사하여 액적을 형성하는 단계를 거치지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 항균 제습제를 제조하였다.
실험예 1. 흡습율 평가
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 항균 제습제의 최대 흡습율을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
흡습율은 온도 30 ℃ 및 상대습도 80%로 습도가 높은 환경에 5일 동안 지속적으로 노출시켜 흡습율을 측정하였다.
| 흡습율(wt%) | |||||
| 1일차 | 2일차 | 3일차 | 4일차 | 5일차 | |
| 실시예 1 | 42.1 | 42.8 | 43.6 | 44.2 | 46.5 |
| 비교예 1 | 16.8 | 17.2 | 17.5 | 17.9 | 18.7 |
| 비교예 2 | 10.9 | 11.0 | 11.1 | 11.1 | 11.1 |
상기 표 1에서와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 제습제의 경우, 흡습율이 비교예 대비 현저히 높은 것을 확인할 수 있다.
반면, 비교예 1의 경우, 실시예 1의 혼합물과 동일하게 제조되었음에도 불구하고, 실시예 1 대비 현저히 낮은 흡습율을 보였다.
또한, 비교예 2의 경우, 비교예 1의 혼합물과 일부 성분의 차이만 있을 뿐, 동일한 제조과정을 거쳐 제조되었음에도 비교예 1 대비 더욱 낮은 흡습율을 보였다.
이러한 결과는, 본 발명의 실시예 1에서 10,000 CPS 이상의 높은 점도를 갖는 혼합물을 사용하여 액적을 형성하는 경우, 다공성의 입자가 형성되어 공기 중에 물 분자와 접촉하는 표면적이 더 크기 때문인 것으로 판단된다.
또한, 혼합물 내에서 밀가루 및 편백나무 분말이 기체 상태의 수분에 대한 흡수력이 크기 때문에 이들을 포함하는 혼합물을 사용하여 제습제를 제조한 경우, 흡습율이 보다 향상되는 것으로 판단된다.
실험예 2. 폼알데하이드 탈취 시험
상기 실시예 1에서 제조된 항균 제습제의 폼알데하이드 탈취 시험을 한국생활환경시험연구원에서 실시하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 단, 검출한계는 0.5 umol/mol로 설정하였다.
| 탈취시험 폼알데하이드 |
단위 | 시험결과 | 시험환경 | |||
| Blank 농도 (umol/mol) |
시료농도 (umol/mol) |
농도감소율 (%) |
||||
| 시간 | 0분 | % | 20 | 20 | 0.0 | (20.8±0.9)℃ (49.1±1.2)%R.H. |
| 30분 | % | 19 | < 0.5 | 95.6 | ||
| 60분 | % | 18 | < 0.5 | 94.2 | ||
| 90분 | % | 18 | < 0.5 | 94.2 | ||
| 120분 | % | 17 | < 0.5 | 90.1 | ||
상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 항균 제습제는 폼알데하이드를 주입하고, 30분 경과 시점에 최초 가스농도의 95.6%를 탈취하는 우수한 제거율을 보였다. 이를 통해 본 발명에 따라 제조된 제습제의 탈취 효과를 확인할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (10)
- a) 아이스팩으로부터 얻은 고흡수성 수지 100 중량부에 항균성 물질로서 나린진(naringin) 및 토코페롤(tocopherol) 1 내지 30 중량부, 밀가루 5 내지 30 중량부, 편백나무 분말 5 내지 10 중량부 및 첨가제 0.001 내지 5 중량부를 첨가하여 혼합물을 준비하는 단계;
b) 상기 혼합물의 점도를 15,000 CPS로 조절하는 단계;
c) 상기 혼합물을 액적으로 분무하여 다공성의 입자를 형성하는 단계;
d) 상기 입자 내 함유 수분율이 10% 이하가 되도록 건조하는 단계; 및
e) 상기 건조된 입자 표면을 아로마 오일로 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 e) 단계에서 아로마 오일은 편백오일, 스피어민트 및 그린티를 각 1:1:1로 혼합한 것이고,
상기 c) 단계에서 다공성 입자는 상기 혼합물을 스프레이 에어노즐로 분사하여 형성된 10 내지 100 mm의 크기의 입자이며,
상기 c) 단계에서 다공성 입자는 0.01 내지 0.08 mm의 기공을 갖는 것인, 항균 제습제의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 a) 단계에서 첨가제는 계면활성제, 가용화제, 점도조절제, 코팅제, 보존제, 분산제 및 색소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 항균 제습제의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 d) 단계에서 건조는 70 내지 80 ℃의 온도에서 20 내지 30 시간 동안 수행하는 것인, 항균 제습제의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 e) 단계는 입자 표면에 아로마 오일을 도포 내지 분사하여 코팅하는 것인, 항균 제습제의 제조방법.
- 삭제
- 제1항, 제3항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 항균 제습제.
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