KR20000033143A - 고흡수성 세루로스 스폰지 제조방법 - Google Patents

Abstract

종전기술은 비스코스에 보강섬유인 면, 마, 등을 혼합시에 솜에 수용성기인 니트로기 큐프담 암모늄기를 사용(공고번호 83-1414)함으로 강도 보강효과가 제안되었고 항균효과로 마그네슘 및 화이트와 요소 혼합비율 10:1을 제품에 적셔 항균효과가 있음이(공고번호 88-11417)로 제안되었으나 본발명은 천연고분자인

1) CHITOSAN 수용액을 비스코스에 직접배합하여 항균성을 제고 하였고

2) 비스코스와 보강섬유 (솜)과의 원할한 혼합을하여 보강효과를 제고 하였고

3) 흡수성 고분자 물을 혼합하여 세루로스 스폰지의 흡수량을 증가한 것이 본 기술의 특징임

Description

고흡수성 세루로스 스폰지 제조방법

Cellulose Sponge의 제조방법은 비스코스에 보강섬유, 유연제, 항균제, 착색제, 망초를 혼합하여 필요로 하는 금형으로 성형하여 가열, 응고, 산처리를 실시하여 비스코스를 Cellulose로 재생하는 방법은 공지의 사실이며 본 Sponge는 친수성이기 때문에 Sponge 자체 중량의 수배 또는 수십 배의 물을 흡수하고 또한 Sponge 제품의 특성인 유연성이 있어 가정용, 산업용으로 폭넓게 사용되고 특히 합성수지계의 Sponge는 폐기시 생분해가 되지않아 극심한 환경오염과 소각 처리시는 유해 gas의 발생으로 많은 처리비가 발생하는 등 문제점이 있음은 주지의 사실인바 이것의 대체품으로서 Cellulose Sponge가 필수적이며 Sponge의 특성인 생분해성 천연섬유이기 때문에 농업분야에 적용이 바람직하고 예로써 배추등의 종묘를 Cellulose Sponge로서 적당한 모양으로 성형하여 본 성형물에 종묘를 발아시켜 이양함으로서 농지에 직접 발아시킴으로서 발생하는 쏙음, 미발아지역의 재종묘 또는 이식의 번거러움과 발아 성장도의 치이로 생기는 농작물의 크기와 품질의 불균형등의 재반문제가 해결되고 Sponge 용기는 토양의 미생물과 풍화작용으로 생분해되어 환경오염에 문제가 없고 특히 본 Cellulose Sponge는 고도의 흡수성으로 농작물 생장에 필요한 수분흡수와 기타 비료분섭취 및 발아시에도 토양으로부터 모세관현상에 의거 Sponge 용기에 물을 흡수시킴으로 별도의 물을 주는 인력의 낭비를 줄일 수 있다.

여러 가지의 물질들이 물을 흡수하는 성질이 있어 일상생활에 적절히 사용되고 있으며 대표적으로 종이, 면포, 전분, 해면, 수태, 경석, 합성수지 및 고무의 발포제, 실리카겔 등이 있으나 흡수량이 자체중량에 수배로 한정되는 단점과 외압을 가하면 흡입된 물을 방출하기 때문에 용도에 따라서는 부적절하고 합성수지 발포제 등으로 극심한 환경오염을 야기시키고 해면, 수태, 경석등의 남획으로 생태계 파괴가 심각한 실정임을 감안하여 Cellulose Sponge 제조에 있어 종래 기술이 해결하지 못한 취약점을 개선하여 공해와 생태계 파괴를 방지하는데 있어 종래 기술이 해결하지 못한 취약점을 개선하여 공해와 생태계 파괴 방지 및 고흡수성, 고강도를 부여하여 다양한 용도개발에 목적이 있음.

본 발명은 Cellulose 성분과 보강제와 결정망초, 유연제, 고흡수성 고분자물과 항균제, 착색제의 혼합물을 사용하여 고흡수성의 항균Cellulose Sponge의 제조방법에 관한 것이며 종래의 기술은 Cellulose 성분과 보강제 및 망초를 혼합 성형하여 얻어지는 Cellulose Sponge의 밀도에 관하여 흡수량이 한정되는 단점이 있어 이용분야에 한계가 있음

Cellulose Sponge의 제조방법은 천연펄프를 가성소다 용액에 침적하여 알칼리 셀룰로오스화하여 노성한 후 이류화타소로 유화공정을 거쳐 키산데이트를 제조한후 가성소다 수용액으로 용해하여 비스코스를 제조하여 보강섬유와 요구하는 밀도의 Sponge를 제조하기 위하여 결정망초를 혼합하여 응고, 재생공정을 갖는 것은 공지의 사실이며 결정망초의 입자 크기와 비스코스에 대한 결정망초의 혼합 양에 의하여 Cellulose Sponge의 탄성력, 유연성, 밀도 등에 의하여 물의 흡수량이 결정되나 최대흡수량은 Cellulose Sponge의 자체중량 및 부피의 수배에 한정됨으로 이의 한계를 극복하고 생분해성의 제고 및 유해한 곰팡이등의 번식을 억제하는 효과 및 비스코스에 보강섬유의 혼합을 원활하게 할 목적으로 한 방법으로서 다음과 같은 첨가제를 배합함으로서 종래의 기술이 해결하지 못한 문제점을 해결하고 양질의 Cellulose Sponge를 제조하게 되었음.

1. 흡수량 증가방안

물을 흡수하는 재료로 공지되어 있는 것은 Cellulose Sponge, 합성수지Sponge, Tissue Paper직물, 경석, 해면, 수태등이나 이러한 것은 자중의 20-30배의 흡수력이 없고 흡수한 물은 소력의 압력에도 쉽게 이탈하여 소기의 목적을 달성할수 없기에 고흡수성인 전분유도체등을 비스코스에 혼합하여 자중의 20 - 30배에 한정된 흡수력을 증대시킬 수 있으며 전분유도체 외에 Cellulose유도체 즉 CMC, M, C, EC도 거론될 수 있으며 그외의 고흡수성 수지와 흡수이론은 다음과 같다.

고흡수성수지 에멀젼으로 ANION성 가교형 비닐중합체, CATION성 가교형 비닐중합체, NONION성 가교형 비닐중합체도 필요로 하는 제품에 따라 사용될 수있고 바람직하게는 염형 카르복시기(-CooM, M; Na, K, NH₄), 카르복 시아미드기 (-CoNH₂) 및 수산기(-OH) 가 있으며 특히 염형 카르복시기는 고흡수성 수지의 많은 상자기를 보유하고 있고 구조적으로 ION기를 갖는 고흡수성수 지의 흡수성은 INON 망목이론에 의하여 설명할수 있다.

고흡수성수지는 고분자 전해질로 이루어진 IONN망목과 그 상태이온으로 이루어진 가동 IOION 및 물로 구성되어 고분자 전해 질이 나타내는 흡수력에 의해 가동이온의 농도는 HYDROGEL의 외관보다 내측에서 항상높기 때문에 침투압이 발생한다.

흡수성을 주는 인자는 이침투압 및 물과 고분자 전해질과의 친화력인데 흡수성을 억제하는 인자는 고분자 해질의 망목에 기초한 고무탄성이다. 이 두인자의 바란스에 따라 흡수능력이 결정된다. 흡수율 Q (흡수후의 중량/ 흡수전의 중량)는 다음의 식으로 표현된다.

Q=[ (I/Vu·S)²+ (1/2 - Xi) /V₁/ (Vc/Vθ) ]

i/Vu = 망초에 고정된 전하농도

S = 외부용액의 전해질 이온농도

(1/2 - X₁)/V₁= 망초와 물의 친화력

Vc/Vθ = 가교밀도

식에서 제1항은 침투압을 제2항은 물과의 친화력을 나타내고 함께 흡수능력을 올리는데 기여 여한다. 분모의 가교밀도는 고무탄성에 근거하고 가교밀도를 느리게 하면 흡수배열이 높아지는 것을 나타내고 있다.

이것으로 외부용액의 전해질 강도가 높은 경우 예를 들면 혈액 등의 체액의 경우는 그 흡수력이 순수한 물에 비하여 저하되는 것이다.

비전해질 고분자로된 흡수성물질은 식중의 분자 제1항이 아님으로 전해질 고분자로 된것에 비해 흡수능력이 저하되는 것이다. 이런점에서 상기거론된 물질들을 비스코스의 Cellulose함량에 2-15중량%을 혼합함으로 Cellulose Sponge의 흡수능력을 증가시키는 것을 특징으로 하며 15중량 이상을 배합시는 강도 및 유연성의 저하가 초래되며 경제성에도 문제가 있다.

2. 항균성 및 보강 섬유의 배합 방법

Cellulose Sponge의 용도는 전술한바와 같이 가정용(수세미, 목욕용 타월, 가구청소용, 가구 및 전자제품 광내기) 및 어린이용 기저귀등은 Cellulose Sponge의 유통과정에서 고도흡수성이기 때문에 곰팡이나 인체에 유해한 세균의 발생으로 안정성을 확보하기 위하여 적절한 방부제로서 CHITOSAN POLYMER를 비스코스의 Cellulose함량의 20-25중량 %을 첨가함으로서 충분한 항균성을 확보할 수 있어 전술의 문제점을 해결할수 있고 구체적인 CHITOSAN 의 물성은 탈아세칠화도가 80%이상 90%미만의 것을 비스코스에 직접 배합하여 Cellulose Sponge를 제조함으로서 항균효과를 얻음과 동시에 생산원가 절감을 기대할수 있다.

종전기술에서는Cellulose Sponge를 제조한후 별도의 방부제 수용액을 침지하는 불편과 인체에 유해한 문제를 해결되지 못하였고 CHITOSAN이 항균성이 있다는 것은 공지의 사실이나 다양한CHITOSAN중에서 Cellulose Sponge에서 최상의 항균효과를 나타내는 분자량 1.500.000, PH 6.5-7.5 탈아세칠화가 80%이상 90%미만의 특정 CHITOSAN의 제안은 본 발명이 처음해결하였으며 또한 PH 6.5-7.5바람직하게는 PH 7.5의 CHITOSAN을 비스코스에 혼합시 비스코스PH와 동일하기 때문에 효과적이며 더많은 량을 첨가시는 Cost문제와 비스코스의 탈수응고가 지연되는 부작용이 있을수 있다.

본 발명에 사용된 CHITOSAN 은 수종이 시판되고 있으나 상품명 키토메이트 CHITOSAN - HW (제조회사 : 주식회사 금호화성)가 바람직하나 그 외 CHITOSAN도 제한이 있는 것은 아니다. 또한 비스코스에 보강섬유를 혼합시에도 비이온계계면활성, 음이온계계면활성제도 가능하나 바람직하게는 상기 CHITOSAN은 고도의 친수성과 Cellulose와 유사한 물질이라 보강제로 사용하는 면, 마, 화학사를 (RAYON사)를 CHITOSAN수용액에 혼합하여 사용하면 면 및 보강제와 Cellulose와의 균일한 혼합결과를 얻고 보강효과가 상기 CHITOSAN의 특성으로 인하여 증대되는 것을 특징으로 한다.

상기의 식별자가 없습니다.

상기의 식별자가 없습니다.

1) 전술한 바와같이 Cellulose Sponge의 흡수량이 어떠한 형태의 물질보다 최대인 것은 주지의 사실이나 용도에 따라 불충분한 것은 인정되어 사용이 제한되는 경우가 있어 예로서 어린이용 기저귀는 어린이에따라 배설량이 다르기 때문에 흡착체의 두께가 다양하고 두께를 크게할 경우는 사용자의 불편한점이 있어 가능한 한 엷은 제품으로 많은 배설물을 흡수할 수 있도록 고흡수성 물질을 첨가함으로 Cellulose Sponge의 흡수성 향상과 외압에의한 물의 방출하는 결점을 보안했고

2) 인체에 무해하며 식용으로도 사용하는 CHITOSAN을 사용하여 항균성, 항취성, 생분해성, 보강섬유의 혼합성을 제고하고 소비자의 위생안전성을 높임으로 종전기술이 해결하지 못한 Cellulose Sponge의 결점을 완전히 해결하였음.

[실시예]

1. 펄프를 가성소다 18% 수용액에 침적, 압착, 탈수, 분쇄한후 유화반응 및 노성후 얻어진 비스코스에 보강제로서 통상의 면과 Cellulose Sponge의 밀도 조성역할을 하는 결정망초를 비스코스의 Cellulose함량에 대하여 50배량을 혼합하고 흡수성 고분자 물과 CHITOSAN을 Cellulose함량의 3% 및 CHITOSAN 5%를 혼합하여 얻어진 비스코스를 공지의 방법에 의거 응고, 재생하여 얻어진 Cellulose Sponge의 흡수성을 다음방법으로 비고예 1과 대비하여 시험하였음.

[비교예]

1. 실시예 1과 동일한 방법으로 얻어진 비스코스에 흡수 고분자 물과 천연 고분자물을 제외하고 공지의 방법대로 Cellulose Sponge를 얻어 실시예 1에서 얻어진 Sponge와 동일 제품을 얻어 흡수량을 시험하였음.

[결과] 흡수량 측정

실시예 1의 규격 (140 × 95 × 15m/m)

흡수전 중량 : 6.3g → W₁

흡수후 중량 : 246.6g → W₂

흡수량 (W₂- W₁) : 258.3g

비교예 1의 규격 (140 × 95 × 15m/m)

흡수전 중량 : 6.3g → W₁

흡수후 중량 : 127.4g → W₂

흡수량 (W₂- W₁) : 121g

Claims (2)

1. Cellulose 성분과 보강섬유와 결정망초의 혼합물에 흡수성 고분자물을 보강섬유와 Cellulose성분의 혼합제인 천연고분자 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 초고흡수성 Cellulose Sponge 제조방법
2. 혼합물중에 흡수성 고분자물이 Cellulose함량에 2-15% 비율과 Cellulose성분과 보강제의 Cellulose Sponge 혼합제인 분자량 1.500.000, PH 6.5-7.5인 CHITOSAN 수용액의 천연 고분자물인 CHITOSAN이 Cellulose 함량에 0.5-1.5% 첨가하는 Cellulose Sponge 제조방법