KR102548416B1

KR102548416B1 - 갈대를 포함하는 고흡수성 시트 제조방법 및 이를 포함하는 흡수 패드

Info

Publication number: KR102548416B1
Application number: KR1020200164835A
Authority: KR
Inventors: 박민호
Original assignee: 박민호
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2023-06-28
Also published as: KR20220076059A

Abstract

본 발명은 갈대를 포함하는 고흡수성 시트 제조방법 및 이를 포함하는 흡수 패드에 관한 것으로, 구체적으로는 1) 줄기를 제거한 갈대 꽃은 세척하고, 건조하는 단계; 2) 상기 건조된 갈대 꽃을 수산화나트륨 또는 황산나트륨 수용액으로 증해하는 단계; 3) 상기 갈대 꽃을 체로 걸러내어 정선하는 단계; 4) 갈대 꽃 펄프를 표백하는 단계; 5) 목화 섬유를 물에 불리는 단계; 6) 표백된 갈대 꽃 펄프와 목화 섬유를 혼합하는 단계;및 7) 상기 갈대 꽃 펄프 및 목화 섬유 혼합물을 압축, 탈수한 후 건조하는 단계를 포함하는 고흡수성 시트 제조방법 및 이를 포함하는 흡수 패드에 관한 것이다.

Description

갈대를 포함하는 고흡수성 시트 제조방법 및 이를 포함하는 흡수 패드{MANUFACTURING METHOD OF HIGH-ABSORBENT SHEET CONTAINING LEED AND ABSORBENT PAD COMPRISING THE SAME}

갈대는 강 입구, 습지나 냇가에서 자라는 벼과의 여러해살이풀이다. 화본과(벼과)에 속하는 갈대속(Phragmites communis trin.)은 전 세계에 수종이 있으며 우리나라에는 갈대, 달뿌리풀, 큰달뿌리풀이 자라고 있고 왕갈대속에는 왕갈대가 자라고 있다. 갈대는 부위별로 뿌리를 노근, 줄기를 노경, 잎을 노엽, 꽃을 노화라고 하고, 어린 순은 노순이라 한다.

꽃은 8~9월에 피고, 수많은 작은꽃이삭이 줄기 끝에 원추꽃차례로 달리며, 처음에는 자주색이나 담백색으로 변한다. 포영(苞穎)은 호영(護穎)보다 짧고 3맥이 있으며, 첫째 작은꽃은 수꽃이다. 양성소화(兩性小花)의 호영은 안쪽으로 말려서 끝이 까락처럼 되고, 수술은 3개이며 꽃밥은 2mm 정도이다. 열매는 영과(穎果)이고 종자에 갓털이 있어 바람에 쉽게 날려 멀리 퍼지며, 번식은 종자와 땅속줄기로 잘 된다.

일회용 흡수제품은 사용 목적, 즉 인체에서 분비되는 혈액, 뇨, 생리혈 등의 분비물을 효과적으로 흡수 저장하고 뒷마무리를 깨끗하게 하기 위한 목적을 위하여 상부시트 및 흡수패드는 흡습성이 큰 펄프(합성섬유)를 주원료로 하여 이루어져 있으며, 하부시트는 흡수된 분비물이 외부로 배어나가지 않도록 액체 불투과성의 펄프(합성섬유)를 주원료로 하여 이루어져 있다.

특히 현재 시판되고 있는 일회용 흡수제품의 흡수패드는 아크릴산 중합체 또는 폴리비닐 알코올 등의 합성 화학 물질을 원료로 하여 만든 흡수성이 높은 수지인 고분자 흡수체로 구성되어 있다. 이들 일회용 흡수제품에 사용되는 합성섬유 및 고분자 흡수체는 다량의 표백제에 의하여 가공되기 때문에 인체에 유해한 성분을 함유하고 있어 피부에 직접 접촉하는 경우 가려움과 붓고 짓무르는 등의 피부 트러블을 발생할 수도 있으며, 유해한 성분이 인체 내로 흡수될 수 있는 문제점이 있다.

또한 고분자 흡수체의 강력한 흡수력으로 인해 생리혈 등의 분비물 외에 질 내부의 무해한 수분까지 흡수시켜 질 건조증 등을 유발할 수 있다. 그러나 이러한 문제점에도 불구하고, 오늘날 사용상 등의 편리성 때문에 인체에 유해한 성분을 함유하고 있는 펄프재의 일회용 흡수제품을 다량 사용하고 있는 실정이다.

대한민국 공개실용신안 제20-2010-0011635호

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 갈대, 보다 구체적으로 갈대의 꽃 부분을 포함하는 흡수 패드를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서 1) 줄기를 제거한 갈대 꽃은 세척하고, 건조하는 단계; 2) 상기 건조된 갈대 꽃을 수산화나트륨 또는 황산나트륨 수용액으로 증해하는 단계; 3) 상기 갈대 꽃을 체로 걸러내어 정선하는 단계; 4) 갈대 꽃 펄프를 표백하는 단계; 5) 목화 섬유를 물에 불리는 단계; 6) 표백된 갈대 꽃 펄프와 목화 섬유를 혼합하는 단계;및 7) 상기 갈대 꽃 펄프 및 목화 섬유 혼합물을 압축, 탈수한 후 건조하는 단계를 포함하는 고흡수성 시트 제조방법을 제공한다.

상기 증해 단계의 최종 pH는 10 ~ 12이고, 상기 정선 단계는 5 ~ 30 mm의 체를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 표백 단계는 과산화수소 및 가성소다를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 갈대 꽃 펄프와 목화 섬유를 각각 30 ~ 70 중량%를 혼합할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 제조방법에 의하여 제조된 고흡수성 시트를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 갈대 꽃 및 목화 섬유를 포함하는 흡수층; 상기 흡수층 상부에 위치하는 투수층;및 상기 흡수층 하부에 위치하는 불투수층을 포함하는 흡수 패드를 제공한다.

상기 흡수층은 상기 제조방법에 제조된 고흡수성 시트를 포함한다.

본 발명에 따르면 고흡수성 수지 및 형광표백제의 사용을 배제한 흡수 패드를 제조함으로써, 일회용 패드 사용시 발생하는 피부질환을 예방하고, 다이옥신 등의 환경호르몬이 발생되는 것을 방지하여 일회용 패드의 사용으로 인한 환경오염을 최소화하는 등의 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고흡수성 시트 제조방법을 공정 순서대로 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에" 또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함할 수 있다.

본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 "~ (하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고흡수성 시트 제조방법을 공정별로 나타낸 순서도이다.

본 발명은 고흡수성 시트 제조방법을 제공하며, 1) 줄기를 제거한 갈대 꽃은 세척하고, 건조하는 단계(S110); 2) 상기 건조된 갈대 꽃을 수산화나트륨 또는 황산나트륨 수용액으로 증해하는 단계(S120); 3) 상기 갈대 꽃을 체로 걸러내어 정선하는 단계(S130); 4) 갈대 꽃 펄프를 표백하는 단계(S140); 5) 목화 섬유를 물에 불리는 단계(S150); 6) 표백된 갈대 꽃 펄프와 목화 섬유를 혼합하는 단계(S160); 및 7) 상기 갈대 꽃 펄프 및 목화 섬유 혼합물을 압축, 탈수한 후 건조하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.

단계 S110은 갈대 꽃을 준비하는 단계로, 갈대 꽃을 포함하는 갈대를 채취한 후 갈대 꽃 부분만을 남기고 줄기를 제거한다. 줄기가 제거된 갈대 꽃을 물로 세척하여 불순물을 제거하고 건조시킨다.

갈대 꽃(Reed Flower)은 8-9월에 피고, 수많은 작은 꽃이삭이 줄기 끝에 원추꽃차례로 달리며, 처음에는 자주색이다가 담백색으로 변한다. 포영은 호영보다 짧고 3맥이 있으며, 첫째 작은꽃은 수꽃이다. 양성소화의 호영은 안쪽으로 말려서 끝이 까락처럼 되고, 수술은 3개이며 꽃밥은 2mm 정도이다. 본 발명자는 갈대 꽃으로 흡수 시트를 제조하는 경우 높은 흡수력을 갖는 것을 확인하였다.

단계 S120은 증해 단계로 상기 건조된 갈대 꽃을 수산화나트륨 또는 황산나트륨 수용액으로 증해하여 섬유화한다. 이때, 섬유소를 제외한 성분들을 용해시켜 제거하기 위하여 수산화나트륨 또는 황산나트륨 수용액을 첨가하는데, 상기 수용액의 농도가 너무 낮으면 증해시간이 길어지고, 제거 효율이 하락하게 되며, 농도가 너무 높으면 섬유소까지 파괴되어 수득률이 떨어지게 되므로 2중량%의 수용액을 이용하는 것이 바람직하며, 약 30분간 고온으로 증해함으로써 펄프화할 수 있다.

상기 증해 단계 이후에는 증해된 상기 갈대 꽃을 최종 pH가 9.0이 될 때까지, 4 ~ 10℃의 온도에서 물로 세척하는 단계를 수행할 수 있다. 세척 단계는 10℃의 이하의 온도에서 수행되는 것이 바람직하고, 물의 온도는 특별히 제한되지 않는다. 세척 공정은 증해 공정을 거친 갈대 꽃 펄프를 pH 9.0 정도의 중성지로 만들기 위함으로 증해된 갈대 꽃 펄프에서 물기를 제거한 후에 물이 들어 있는 교반기에 넣고 세척한다. 이 경우 pH 9.0가 되면 세척 공정을 종료한다.

단계 S130은 정선 단계로 체를 이용하여 이물질을 제거한다. 정선 단계는 불순물제거와 일정한 크기의 피브릴화가 진행된 셀룰로오스를 수득하기 위한 것으로 5 ~ 30 mm의 체를 이용할 수 있는데 바람직하게는 10 ~ 20 mm의 체를 이용하며 2 ~ 5회 수행될 수 있다.

단계 S140는 표백 단계로 과산화수소와 가성소다를 이용하여 1 ~ 4회 수행할 수 있으며, 바람직하게는 갈대 꽃 펄프 총 중량에 대하여 35%(v/v) 과산화수소 10 ~ 30 중량%, 가성소다 1 ~ 10 중량%를 첨가할 수 있다. 온도는 70 ~ 120℃에서 1 ~ 3시간 수행될 수 있다. 이때 표백 단계 이후 갈대 꽃 펄프를 깨끗한 물로 세척할 수 있다.

단계 S150은 목화 섬유를 물에 불리는 단계로 목화 섬유를 준비하고, 상기 목화 섬유의 물을 첨가하여 24 ~ 48시간 동안 목화 섬유를 불리며, 불리는 과정이 끝난 목화 섬유 재료를 100 내지 120℃에서 3 내지 5시간 가열하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 물은 목화 섬유의 1 내지 20배 중량부가 첨가될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 목화 섬유 20중량%와 물 80 중량%를 혼합하였다. 이후 상기 가열 단계를 목화 섬유 재료를 실온에 방치하여 3 내지 6시간 동안 충분히 식혀 30 내지 40℃를 유지한다.

단계 S160은 갈대 꽃 펄프와 목화 섬유를 혼합하는 단계로, 상기 갈대 꽃 펄프와 목화 섬유를 각각 30 ~ 70 중량%를 혼합할 수 있으며, 목화 섬유가 30 중량% 미만으로 첨가되는 경우 촉감이 거칠어질 수 있고, 갈대 꽃 펄프가 적게 첨가되는 경우 흡수력이 약해질 수 있다.

상기 갈대 꽃 펄프와 목화 섬유 혼합물에는 결합력을 향상시키기 위하여 닥풀 수용액이 첨가될 수 있으며, 닥풀 수용액은 물 100 중량부에 대하여 닥풀 10 ~ 20 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.

닥풀은 상기 황촉규 뿌리에 함유되어 있는 점성물질을 이용하는 것인데, 물에 불린 황촉규 뿌리를 짓이기게 되면 점성물질이 생성된다. 주로 가을에 수확한 황촉규의 뿌리에서 추출하는 것이 좋다. 한편, 황촉규의 뿌리에서 추출되는 천연 점성물질 이외에 PEO(Polyethylene oxide), CMC(Carboxymethyl cellulose), 양성전분(Cation-ic starch), 아세틸전분(Acethyl starch)을 사용할 수 있다.

단계 S170은 상기 갈대 꽃 펄프 및 목화 섬유 혼합물을 압축, 탈수한 후 건조하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.

상기 갈대 꽃 펄프 및 목화 섬유 혼합물을 압력 800kgf/cm, 속도 40mm/sec로 롤프레스에 통과시켜 압출탈수한 후 건조기를 통과시켜 함수율이 5 ~ 8%가 되도록 건조하여 고흡수성 시트를 제조하고, 통상의 기술자에게 알려진 가공 방법에 의하여 가공하여 흡수 패드로 제조될 수 있다.

상기 흡수 패드는 갈대 꽃 및 목화 섬유를 포함하는 흡수층; 상기 흡수층 상부에 위치하는 투수층; 및 상기 흡수층 하부에 위치하는 불투수층을 포함할 수 있다.

상기 흡수층은 상기 언급된 고흡수성 시트를 포함할 수 있으며, 투수층 및 불투수층은 종래 흡수 패드에서 일반적으로 사용되는 물질로 제조될 수 있다. 따라서 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 흡수 패드는 애견패드, 생리대, 팬티라이너, 기저귀 및 요실금 팬티 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 따라 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

<실시예>

줄기를 제거한 담백색의 갈대 꽃을 준비하여 물로 세척하여 불순물을 제거하고, 함수율이 30% 이하가 되도록 100℃의 온도에서 열풍 건조한다.

상기 갈대 꽃을 5%(v/v) 황산나트륨(Na₂SO₄) 수용액에 넣고, 최종 pH를 10 ~ 12로 맞춘 다음 100℃의 온도에서 1시간 동안 증해하였다. 상기 증해된 갈대 꽃을 10℃ 온도의 물로 pH가 9.0이 될 때까지 세척하고, 건져낸 갈대 꽃을 15mm의 체로 걸러 정선하였다.

상기 갈대 꽃 펄프 총 중량에 대하여 35%(v/v) 과산화수소 20 중량%, 가성소다 5 중량%를 첨가하여 90℃에서 1시간 동안 표백을 실시하였다. 표백이 끝난 펄프를 스크린과 크리너를 사용하여 불순물을 제거한 후에 농축 탈수시켜 갈대 꽃 펄프를 획득하였다.

목화 섬유 20중량%와 물 80 중량%를 혼합하여 목화 섬유를 24시간 동안 불린다. 불리는 과정이 끝난 목화 섬유를 100℃에서 2시간동안 가열하였다.

상기 불려진 목화 섬유 30 중량%와 상기 갈대 꽃 펄프 70 중량%를 잘 혼합하고, 압력 800kgf/cm, 속도 40mm/sec로 롤프레스에 통과시켜 압출탈수한 후 건조기를 통과시켜 함수율이 5 ~ 8%가 되도록 건조하고 이를 일정 크기로 절단하여 고흡수성 시트를 제조하였다.

<비교예 1>

갈대 꽃 대신에 갈대 줄기를 이용하여, 실시예와 동일하게 고흡수성 시트를 제조하였다.

<비교예 2>

목화 섬유 및 갈대 꽃 펄프를 각각 50 중량%씩 혼합하여, 실시예와 동일하게 고흡수성 시트를 제조하였다.

<비교예 3>

목화 섬유 및 갈대 꽃 펄프를 각각 70 중량% 및 30 중량% 혼합하여, 실시예와 동일하게 고흡수성 시트를 제조하였다.

<실험예 1> 수분흡수량 측정

각 흡수 패드 시료의 최대수분흡수량은 제조된 고흡수성 시트 시편을 2㎝Х2㎝ 크기로 재단하고, 증류수에 30초간 침지시킨 후 중력수를 제거한 다음 흡수된 물의 무게를 측정하여 평가하였다. 시편의 무게당 흡수한 물의 양의 비로 최대수분흡수량을 나타내었다.

* 최대수분흡수량(%) = [(침지후 무게 - 시편 무게)/시편 무게] x 100

	실시예	비교예 1	비교예 2	비교예 3
최대수분흡수량(%)	1200	300	800	600

상기 실험예를 참고하면, 실시예의 경우 가장 높은 최대수분흡수량을 나타내었다. 갈대 꽃 대신에 갈대 줄기를 이용하여 제조한 고흡수성 시트의 경우에는 최대수분흡수량이 300%로 확인되어, 갈대 꽃을 이용하여 제조된 고흡수성 시트에 비하여 흡수력이 많이 저조한 것을 확인할 수 있었다.

비교예 2 및 3을 참고하면, 갈대 꽃 펄프의 함량이 증가할수록 고흡수성 시트의 흡수력이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

<실험예 2> 촉감 측정

목화섬유와 갈대 꽃 펄프를 아래 [표 2]와 같은 비율(중량%)로 혼합하여 고흡수성 시트를 제조한 후 10명의 검사원의 손에 닿는 느낌을 조사하여 고흡수성 시트의 촉감을 측정하였다.

◎ : 부드러움, △: 약간 부드러움, Х: 뻣뻣함(거침)

목화섬유	0	10	20	30	40	50
갈대 꽃 펄프	100	90	80	70	60	50
촉감	Х	Х	Х	△	△	◎

촉감 측정 결과를 참고하면, 목화섬유가 적어도 30 중량%가 혼합되는 경우에 고흡수성 시트에 대하여 부드러운 촉감을 느끼는 것으로 확인되었다. 고흡수성 시트의 경우에는 직접 피부에 닿는 경우가 많아서 목화 섬유가 30 중량% 이상 첨가되어야 부드러운 촉감과 함께 높은 흡수력을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

Claims

1) 줄기를 제거한 갈대 꽃은 세척하고, 건조하는 단계;
2) 상기 건조된 갈대 꽃을 수산화나트륨 또는 황산나트륨 수용액으로 증해하는 단계;
3) 상기 갈대 꽃을 체로 걸러내어 정선하는 단계;
4) 갈대 꽃 펄프를 표백하는 단계;
5) 목화 섬유를 물에 불리는 단계;
6) 표백된 갈대 꽃 펄프와 목화 섬유를 혼합하는 단계;및
7) 상기 갈대 꽃 펄프 및 목화 섬유 혼합물을 압축, 탈수한 후 건조하는 단계를 포함하며,
상기 갈대 꽃 펄프 및 목화 섬유를 각각 30 ~ 70 중량%를 혼합하는 고흡수성 시트 제조방법.

제1항에 있어서,
상기 건조된 갈대 꽃을 수산화나트륨 또는 황산나트륨 수용액으로 증해하는 단계의 최종 pH는 10 ~ 12인 고흡수성 시트 제조방법.

제1항에 있어서,
상기 갈대 꽃을 체로 걸러내어 정선하는 단계 는 5 ~ 30 mm의 체를 이용하는 고흡수성 시트 제조방법.

제1항에 있어서,
갈대 꽃 펄프를 표백하는 단계는 과산화수소 및 가성소다를 첨가하는 단계를 더 포함하는 고흡수성 시트 제조방법.

삭제

제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 제조방법에 의하여 제조된 고흡수성 시트.

갈대 꽃 펄프 및 목화 섬유를 포함하는 흡수층;
상기 흡수층 상부에 위치하는 투수층; 및
상기 흡수층 하부에 위치하는 불투수층을 포함하며,
상기 갈대 꽃 펄프 및 목화 섬유를 상기 갈대 꽃 펄프와 목화 섬유를 각각 30 ~ 70 중량%를 혼합한 흡수 패드.

제7항에 있어서,
상기 흡수층은 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 제조방법에 의하여 제조된 고흡수성 시트를 포함하는 흡수 패드.