KR20020015163A - Silica gel including mixed indicator and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실리카겔에 관한 것으로서, 구체적으로는 혼합 지시약을 함유한 실리카겔 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to silica gel, and more particularly, to a silica gel containing a mixing indicator and a preparation method thereof.
실리카겔은 산업계에서 건조제 또는 수분 흡착제로 사용된다. 이는 실리카겔이 높은 입자 강도와 작은 응력 손실을 갖는 불활성 물질이라는 점과 함께, 매우 높은 수분 흡착력을 가지고 있기 때문이다.Silica gel is used in the industry as a desiccant or moisture adsorbent. This is because silica gel is an inert material having high particle strength and small stress loss, and has a very high water adsorption capacity.
이러한 실리카겔은 수분이 흡착되는 원리에 따라 일반적으로 A형과 B형의 두가지 타입으로 나누어지며, 또한 공업용 등급으로서는 RD형, N형, AB형 및 ID형의 네가지 타입이 존재한다. 상기한 여러 가지 유형의 실리카겔의 물성은 당업계에 공지되어 있다.Such silica gel is generally divided into two types, A type and B type according to the principle of moisture absorption, and there are four types of RD type, N type, AB type and ID type as industrial grade. The physical properties of the various types of silica gels described above are known in the art.
실리카겔은 습도에 따라 수분의 흡착 방식이 다르다. 상대습도 10이하의 낮은 습도에서는 화학적으로 수분이 흡착되는 반면, 이보다 높은 습도에서는 물리적으로 수분이 흡착된다.Silica gel has a different adsorption method of moisture depending on humidity. At low humidity below 10, the moisture is chemically adsorbed, while at higher humidity the water is physically adsorbed.
이와 같은 실리카겔의 수분 흡착능력을 이용할 수 있는 산업분야는 매우 광범위하여, 기계·전자 관련분야, 식료품 분야 및 약품 분야 등에서 각 제품을 보존하고 방습 포장하는 용도로 사용될 수 있으며, 나아가 습도 조절, 결로 방지, 일반 가정에서의 옷, 구두 등에 사용되는 조습제로도 사용 가능하다. 또한, 천연가스나 수소 등의 공업가스를 탈수 정제하는 데에 사용될 수 있으며, 냉매와 유기 용제를 탈수 정제함에 있어서도 이용 가능하다. 뿐만 아니라, 수분 흡착능력과는 직접적 관련이 없으나 촉매를 운반하는 담체용으로도 유용하기 때문에 실리카겔은 그 응용분야가 매우 광범위하다고 할 수 있다.The industrial fields that can utilize the moisture adsorption capacity of silica gel are very extensive, and can be used for preserving and moisture-proof packaging of each product in the fields of machinery and electronics, foodstuffs and pharmaceuticals, and furthermore, to control humidity and to prevent dew condensation. It can also be used as a humectant for clothes, shoes, etc. It can also be used for dehydrating and purifying industrial gases such as natural gas and hydrogen, and can also be used for dehydrating and purifying refrigerants and organic solvents. In addition, silica gel has a wide range of applications because it is not directly related to moisture adsorption capacity but is also useful as a carrier for transporting a catalyst.
실리카겔의 유용성은 특히 식품 포장에 있어서 건조 식품의 신선도를 유지하기 위해 외부의 수분이 제품의 신선도에 있어 매우 치명적으로 작용하는 식료품 등의 부패에 원인이 되는 데에서 비롯된다. 따라서, 건조제로 사용되는 실리카겔이 흡착 가능용량까지 수분을 흡수하여 더 이상의 수분을 흡수할 수 없게 되면 실리카겔을 교환하여 건조제로서의 기능을 유지시켜 주어야 한다. 나아가 실리카겔에 수분이 흡착되는 점진적인 진행 상태가 수시로 확인되어진다면 건조제 교환 등에 대해 체계적인 계획을 수립하는 데에도 도움을 줄 것이다. 그러나 실리카겔 자체는 투명한 속성을 가지고 있으므로, 수분이 실리카겔에 다량 흡착되었다 하더라도 육안으로는 구별되지 않는 문제점이 있다.The usefulness of silica gel comes from the fact that the external moisture causes the decay of foodstuffs such as foodstuffs, which are very deadly in the freshness of the product in order to maintain the freshness of the dried food, especially in food packaging. Therefore, when the silica gel used as a desiccant absorbs moisture to the adsorbable capacity and cannot absorb any more moisture, the silica gel should be replaced to maintain its function as a desiccant. Furthermore, if the gradual progress of moisture adsorption on silica gel is confirmed from time to time, it will help to establish a systematic plan for desiccant exchange. However, since the silica gel itself has a transparent property, even if moisture is adsorbed on the silica gel in a large amount, there is a problem that is not distinguished by the naked eye.
따라서, 종래에는 실리카겔의 수분 흡착 정도를 알아내기 위하여 실리카겔에염화코발트를 함침시켜 사용하였다. 그러나, 상기 염화코발트는 환경 및 인체에 유해한 화학물질이고 발암가능성 물질로 추정되어 선진 외국을 비롯하여 전세계적으로 그 사용이 점차적으로 금지되어 가고 있는 추세이므로 수분의 흡착정도를 용이하게 파악할 수 있는 새로운 건조제에 대한 연구가 시급하다.Therefore, conventionally, the silica gel was impregnated with cobalt chloride in order to find out the degree of moisture adsorption of the silica gel. However, the cobalt chloride is a chemical that is harmful to the environment and the human body and is considered to be a carcinogenic substance. Therefore, its use is gradually banned in developed countries and abroad. There is an urgent need for research.
앞서 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 제조공정이 간단하고, 수분이 흡착된 상태를 그 진행과정에 따라 육안으로 용이하게 파악할 수 있는 혼합 지시약이 함유된 실리카겔의 제공을 그 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is to provide a silica gel containing a mixing indicator that the manufacturing process is simple, and can easily grasp the state that the water is adsorbed with the naked eye according to the progress thereof.
도 1은 실리카겔들의 흡습률을 노출시간에 따라 나타낸 그래프이며,1 is a graph showing the moisture absorption rate of silica gel according to the exposure time,
도 2는 실리카겔들의 흡습률을 상대습도에 따라 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the moisture absorption rate of silica gels according to relative humidity.
본 발명은 실리카겔을 제조하는 단계, 및 상기 실리카겔에 산성의 변색범위를 갖는 혼합 지시약을 산성 환경하에 함유하는 단계를 포함하는 변형 실리카겔의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a modified silica gel comprising the step of preparing a silica gel, and containing a mixed indicator having an acidic discoloration range in the silica gel under an acidic environment.
이때, 산성 환경은 제조된 상태 그대로의 실리카겔을 이용함으로써 이루어지거나 또는 제조된 실리카겔을 세척한 후 별도의 산성 용액을 적용함으로써 이루어질 수 있다.At this time, the acidic environment may be made by using the prepared silica gel as it is or may be made by applying a separate acidic solution after washing the prepared silica gel.
상기 혼합 지시약은 바람직하게는 브롬크레졸 그린 나트륨염 및 메틸 오렌지, 메틸 오렌지 및 브롬크레졸 그린, 메틸 레드 및 브롬크레졸 그린, 클로로페놀 레드 나트륨염 및 아닐린 블루, 브롬크레졸 그린 나트륨염 및 클로로페놀 레드 나트륨염, 및 브롬크레졸 퍼플 나트륨염 및 브롬티몰 블루 나트륨염의 혼합 지시약 중 어느 하나일 수 있다.The mixed indicator is preferably bromcresol green sodium salt and methyl orange, methyl orange and bromcresol green, methyl red and bromcresol green, chlorophenol red sodium salt and aniline blue, bromcresol green sodium salt and chlorophenol red sodium salt And a mixed indicator of bromcresol purple sodium salt and bromine thi blue salt.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 변형 실리카겔의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention also aims to provide a modified silica gel prepared by the above method.
본 발명의 변형 실리카겔은 수분의 흡착 진행 과정을 육안으로 용이하게 식별할 수 있도록 혼합 지시약을 실리카겔에 함유시킴으로써 제조된다. 이때 혼합 지시약이 사용되는 이유는 첫째, 수분 흡착정도에 따라 색이 점진적으로 변화되어가는 혼합 지시약의 고유 성질을 이용하기 위함이며, 둘째, 혼합 지시약의 변색범위가 단일 지시약에 비해 상대적으로 좁아 수분 흡착에 따른 pH 변화에 민감하게 반응하기 때문이다.The modified silica gel of the present invention is prepared by incorporating a mixing indicator into the silica gel to easily identify the progress of adsorption of moisture with the naked eye. In this case, the reason why the mixed indicator is used is first, to use the intrinsic properties of the mixed indicator whose color gradually changes according to the degree of moisture absorption. Second, the color change range of the mixed indicator is relatively narrower than that of a single indicator, so that the water is absorbed. This is because it reacts sensitively to the pH change.
본 발명의 변형 실리카겔은 산성 조건에서 혼합 지시약을 함유시키는 것을 특징으로 한다. 이는 다음과 같은 실리카겔의 제조공정과 관계가 깊다.The modified silica gel of the present invention is characterized by containing a mixing indicator under acidic conditions. This is deeply related to the manufacturing process of silica gel as follows.
일반적으로 흡착제 혹은 흡수제용 실리카겔은 제조공정의 마지막 단계에서 황산 등의 산성 용액이 함께 존재함으로 인해 산성화되며, 이때 상기 산성화된 실리카겔을 중화시켜 주기 위해 여러 번의 세척 공정을 거치는 것이 일반적이다. 본 발명에서는 별도로 세척 공정을 거치지 않고 제조된 그대로의 실리카겔을 이용할 수 있도록 산성의 변색범위를 갖는 혼합 지시약을 선택하여 실리카겔에 함유한다. 이와 같은 혼합 지시약의 선택을 통해 변형 실리카겔의 제조공정은 매우 단순해지며, 비용면에서도 경쟁력을 갖게 된다. 그러나, 사용되는 혼합 지시약에 따라 pH의 조절이 필요한 경우 약간의 세척이 필요할 수도 있다.In general, the silica gel for the adsorbent or the absorbent is acidified due to the presence of an acidic solution such as sulfuric acid at the end of the manufacturing process, and it is common to go through several washing processes to neutralize the acidified silica gel. In the present invention, a mixed indicator having an acidic discoloration range is selected and contained in the silica gel so that the prepared silica gel can be used without undergoing a separate washing process. Through the selection of such a mixing indicator, the manufacturing process of the modified silica gel is very simple and cost-competitive. However, depending on the mixing indicator used, some washing may be required if adjustment of the pH is required.
본 발명에서 산성의 변색 범위를 갖는 지시약을 코팅제로 사용한 이유는, 알칼리성 변색범위의 지시약을 사용할 경우 제조공정상 적용되는 황산 등을 중화시키고 다시 알칼리성으로 변화시키기 위하여 별도의 세척공정 및 알칼리성 용액의 적용이 불가피해지는 데, 상기 알칼리성 용액은 실리카겔의 흡습율 저하의 한 요인으로 작용하기 때문이다. 또한 지지체인 실리카겔 자체가 염기에 약하므로 산성 변색범위의 지시약 사용은 실리카겔의 흡습력 보존이라는 측면에서도 유용하다.In the present invention, the acidic discoloration indicator is used as a coating agent because, when using the alkaline discoloration indicator, a separate washing process and application of an alkaline solution are required in order to neutralize sulfuric acid, etc. applied in the manufacturing process and change it back to alkaline. This is inevitable because the alkaline solution acts as a factor of lowering the moisture absorption of the silica gel. In addition, since the silica gel itself, which is a support, is weak to a base, the use of an indicator of acid discoloration is useful in terms of preservation of hygroscopicity of the silica gel.
또한 본 발명에서는 단일 지시약이 아닌 혼합 지시약을 사용함으로써 단일 지시약이 변색제로서 사용될 때 발생되는 단점들을 사전에 방지할 수 있는 바, 즉 단일 지시약은 pH변화에 따른 색 변화가 점진적이지 않고 순간적으로 일어나므로 육안으로 pH를 추정하는 데에 그 오차가 상당히 심하게 발생할 수 있음에 비하여, 혼합 지시약은 하나의 색에서 다른 색으로 점진적으로 색변화가 일어나므로 육안으로도 용이하게 대체적인 pH를 짐작할 수 있어 매우 유용하다.In addition, in the present invention, by using a mixed indicator rather than a single indicator, it is possible to prevent the disadvantages that occur when a single indicator is used as a color changer in advance, that is, a single indicator occurs instantaneously without gradual change in color due to pH change. Therefore, the error may occur significantly in estimating the pH with the naked eye, whereas the mixed indicator gradually changes color from one color to the other, so it is easy to estimate the alternative pH with the naked eye. useful.
본 발명에 따른 실리카겔 중에서, 메틸 오렌지 및 브롬크레졸 그린의 혼합 지시약이 함유된 실리카겔의 물성을 표시하면 다음과 같다.Among the silica gel according to the present invention, the physical properties of the silica gel containing the mixed indicator of methyl orange and bromcresol green are as follows.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention having the features as described above are as follows.
실시예 1. 실리카겔의 제조Example 1 Preparation of Silica Gel
99.5중량% 이상으로 SiO2를 포함하고 있는 모래와 Na2CO3를 1200℃이상에서반응시켜 Na2O·xSiO2의 컬릿(cullet)을 제조하였으며, 이때 반응식은 다음과 같다.A cullet of Na 2 O · xSiO 2 was prepared by reacting Na 2 CO 3 with sand containing SiO 2 at 99.5% by weight or more at 1200 ° C. or higher.
Na2CO3+ SiO2→Na2O·xSiO2+ CO2↑Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 O · xSiO 2 + CO 2 ↑
제조된 Na2O·xSiO2를 NaOH 및 H2O와 일정 비율로 혼합하여 오토클레이브(autoclave)에서 반응시켜 규산나트륨, 즉 물유리(water glass)를 제조하였다.The prepared Na 2 O.xSiO 2 was mixed with NaOH and H 2 O at a predetermined ratio to react in an autoclave to prepare sodium silicate, that is, water glass.
상기 물유리는 여러 가지 무기산과 반응하여 무기염 이온과 실리카로 변환되는 데, 이를 반응식으로 나타내면 다음과 같다.The water glass is converted into inorganic salt ions and silica by reacting with various inorganic acids, which is represented by the following reaction scheme.
Na2CO3+ HCl →NaCl + SiO2 Na 2 CO 3 + HCl → NaCl + SiO 2
Na2CO3+ H2SO4→Na2SO4+ SiO2 Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + SiO 2
Na2CO3+ HNO3→Na2NO3+ SiO2 Na 2 CO 3 + HNO 3 → Na 2 NO 3 + SiO 2
상기 무기염 이온은 pH 2 내지 11 사이로 조절되도록 제조되었으며, 이때 반응시간을 약 3시간 내지 10시간으로, 반응온도를 약 25℃ 내지 90℃로 적절히 제어하여 SiO2가 99.5%이상인 다공성 비정질 실리카를 수득하였다. 공정중의 HCl, H2SO4, HNO3등의 반응물질로 인하여 제조된 실리카는 산성을 띠게 된다. 따라서, 일반적으로는 실리카를 건조제로 사용할 때 중성으로 만들어 주기 위하여 여러 번의 세척공정을 거치게 되나, 본 발명에서는 변색범위가 산성 pH인 혼합 지시약을 실리카겔에 함유시키게 되므로 세척공정없이 그대로 실리카겔을 사용하는 것이 가능하다.The inorganic salt ions were prepared to be adjusted between pH 2 to 11, wherein the reaction time is about 3 hours to 10 hours, the reaction temperature is appropriately controlled to about 25 ℃ to 90 ℃ to give a porous amorphous silica of 99.5% or more SiO 2 Obtained. Due to the reactants such as HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 in the process, the prepared silica becomes acidic. Therefore, in general, when using silica as a desiccant, it is subjected to several washing steps to make it neutral, but in the present invention, since the silica gel contains a mixed indicator having a discoloration range of acidic pH, it is preferable to use the silica gel without washing. It is possible.
제조된 실리카겔 A형의 중량 조성비는 다음과 같다:The weight composition of the prepared silica gel type A is as follows:
SiO2(99.0% 이상), Na2O(0.06%), Al2O3(0.03%), Fe2O3(0.01%), As(0.4ppm이하).SiO 2 (99.0% or more), Na 2 O (0.06%), Al 2 O 3 (0.03%), Fe 2 O 3 (0.01%), As (0.4 ppm or less).
이외에 B형, AB형, RD형, N형, ID형 등 다양한 형태의 실리카겔의 제조방법이 당업계에 공지되어 있으며, 본 발명에서는 실리카겔의 종류에 구애받지 않고 혼합 지시약이 함유되어 변색될 수 있는 것이라면 모두 사용할 수 있다. 따라서, 실리카 하이드로겔, 실리카 세미하이드로겔, 실리카 키시로겔 등 다양한 종류의 실리카겔을 사용할 수 있으며, 이들의 제조방법 역시 당업계에 공지되어 있다.In addition, a method for preparing silica gel in various forms, such as B, AB, RD, N, and ID, is known in the art, and in the present invention, a mixed indicator may be included and discolored regardless of the type of silica gel. Anything can be used. Accordingly, various types of silica gels, such as silica hydrogel, silica semihydrogel, silica chishiro gel, and the like, can be used, and methods for preparing the same are also known in the art.
실시예 2. 혼합 지시약의 제조Example 2. Preparation of Mixed Indicators
(1) 메틸 오렌지 및 브롬크레졸 그린의 혼합 지시약의 제조(1) Preparation of a mixed indicator of methyl orange and bromcresol green
0.002%의 메틸 오렌지를 증류수 또는 에탄올에 녹이고, 또한 0.01%의 브롬크레졸 그린을 증류수 또는 에탄올에 녹였다. 각각 용해된 상기 메틸 오렌지 및 브롬 크레졸 그린을 1: 1의 중량비로 섞은 후 잘 저어주었다. 이후, 마그네틱 교반기에서 교반시켜 에탄올을 증발시켜 메틸 오렌지 및 브롬크레졸 그린의 혼합 지시약(이하 혼합 지시약 (1)이라 함)을 제조하였다.0.002% of methyl orange was dissolved in distilled water or ethanol, and 0.01% of bromcresol green was dissolved in distilled water or ethanol. The dissolved methyl orange and bromine cresol green, respectively, were mixed at a weight ratio of 1: 1 and then stirred well. Thereafter, the mixture was stirred in a magnetic stirrer to evaporate ethanol to prepare a mixing indicator (hereinafter referred to as mixing indicator (1)) of methyl orange and bromcresol green.
(2) 메틸 레드 및 브롬크레졸 그린의 혼합 지시약의 제조(2) Preparation of Mixed Indicators of Methyl Red and Bromcresol Green
0.02%의 메틸 레드를 증류수 또는 에탄올에 녹이고, 또한 0.01%의 브롬크레졸 그린을 증류수 또는 에탄올에 녹였다. 각각 용해된 상기 메틸 레드 및 브롬크레졸 그린을 1: 3의 중량비로 섞은 후 잘 저어주었다. 이후, 마그네틱 교반기에서 교반시켜 에탄올을 증발시켜 메틸 레드 및 브롬크레졸 그린의 혼합 지시약(이하 혼합 지시약 (2)라 함)을 제조하였다.0.02% of methyl red was dissolved in distilled water or ethanol, and 0.01% of bromcresol green was dissolved in distilled water or ethanol. The dissolved methyl red and bromcresol green, respectively, were mixed at a weight ratio of 1: 3 and then stirred well. Thereafter, the mixture was stirred in a magnetic stirrer to evaporate ethanol to prepare a mixing indicator of methyl red and bromcresol green (hereinafter referred to as mixing indicator (2)).
실시예 3. 본 발명에 따른 혼합 지시약이 함유된 변형 실리카겔의 제조Example 3 Preparation of Modified Silica Gel Containing the Mixing Indicator According to the Present Invention
상기 제조된 혼합 지시약(1)을 실시예 1에서 제조된 실리카겔 10g에 수용액 혹은 에탄올 용액에 용해된 1.5중량%의 혼합 지시약을 산성 pH로 맞춰 주면서 10wt%로 디핑 또는 스프레이에 의해 도포하였다. 상기 도포된 실리카겔을 80℃의 오븐에 넣고 100 내지 110℃까지 건조시켰다. 상기 건조과정을 거친 실리카겔은 노란색을 띠었다. 이외에 상기 혼합 지시약(2)도 유사한 방법으로 하여 실리카겔에 함유시킬 수 있었다.The prepared mixing indicator (1) was applied to 10 g of silica gel prepared in Example 1 by dipping or spraying 10 wt% of the mixed indicator dissolved in an aqueous solution or an ethanol solution at an acidic pH. The coated silica gel was placed in an oven at 80 ° C. and dried to 100 to 110 ° C. The dried silica gel was yellow in color. In addition, the mixing indicator (2) could be contained in the silica gel in a similar manner.
실시예 4. 실리카겔의 흡습 및 변색Example 4 Moisture Absorption and Discoloration of Silica Gel
(1) 수분 함량 2% 이하에서 실리카겔의 변색(상대습도 90%)(1) Discoloration of silica gel at water content of 2% or less (relative humidity 90%)
실리카겔의 수분 함량을 2% 이하로 계속적으로 제어하였을 때 혼합 지시약(1)이 함유된 실리카겔은 노란색을 유지하였다. 상기 혼합 지시약(1)이 함유된 실리카겔을 상대습도가 90% 이상인 공기에 노출시킨 결과, 약 5시간 이내에 실리카겔의 노란색이 청록색으로 변하였다. 이 때 실리카겔은 A형, B형, AB형, RD형, N형 등 종류에 구애받지 않고 모두 사용할 수 있었으며, 실험 결과 다양한 종류의 실리카겔의 수분 함량에 따른 변색결과는 동일하였다.When the moisture content of the silica gel was continuously controlled to 2% or less, the silica gel containing the mixing indicator (1) remained yellow. As a result of exposing the silica gel containing the mixing indicator (1) to air having a relative humidity of 90% or more, the yellow color of the silica gel changed to cyan within about 5 hours. At this time, the silica gel could be used regardless of the type A, B, AB, RD, N type, etc., and the results of discoloration according to the moisture content of the various types of silica gel was the same.
(2) 수분 함량 2% 이하에서 실리카겔의 변색(상대습도 50%)(2) Discoloration of silica gel at water content of 2% or less (relative humidity 50%)
실리카겔을 상대습도가 50% 이상인 공기에 노출시킨다는 것을 제외하고 상기 (1)의 변색 실험의 모든 조건과 동일하게 조건을 설정하였을 때, 약 7시간 이내에실리카겔의 색이 변하였다.When the conditions were set in the same manner as in all the discoloration experiments of (1) except that the silica gel was exposed to air having a relative humidity of 50% or more, the color of the silica gel changed within about 7 hours.
(3) 수분 함량 2% 이하에서 실리카겔의 변색(상대습도 20%)(3) Discoloration of silica gel at water content of 2% or less (relative humidity 20%)
상대습도를 20%로 하고 다른 조건들을 상기 (1)과 동일하게 하여 본 발명의 변형 실리카겔에 대한 수분 흡착 실험을 진행하였으며, 대조군으로서 어떠한 변색제도 포함되어 있지 않은 원료 그대로의 실리카겔 및 염화 코발트가 함침된 실리카겔이 사용되었다.Moisture adsorption experiment on the modified silica gel of the present invention was carried out with a relative humidity of 20% and the other conditions in the same manner as in (1), and impregnated with silica gel and cobalt chloride as raw materials which did not contain any colorant as a control. Silica gel was used.
도 1은 상대 습도 20%에서 본 발명에 따른 변형 실리카겔, 원료 실리카겔 및 염화코발트가 함침되어 있는 실리카겔의 흡습률(%)을 노출시간에 따라 나타낸 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 겔을 공기에 노출한 후 약 10시간이 경과되었을 때 각 겔들의 흡습률 변화는 더 이상 거의 일어나지 않았다. 실험결과, 혼합 지시약이나 염화 코발트가 전혀 함침되어 있지 않은 원료 실리카겔의 흡습률이 가장 높게 나타났으며, 본 발명에 따른 변형 실리카겔 역시 염화코발트가 함침된 실리카겔에 비해 현저히 높은 정도의 흡습률을 나타냈다. 그러나, 염화코발트가 함침된 종래의 실리카겔은 나머지 두 실리카겔에 비해 흡습률이 매우 낮았다.1 is a graph showing the moisture absorption rate (%) of the modified silica gel, the raw material silica gel and cobalt chloride impregnated silica gel according to the present invention at a relative humidity of 20% according to the exposure time. As shown in FIG. 1, when the gel was exposed to air for about 10 hours, the change in moisture absorption of each gel almost no longer occurred. As a result, the moisture absorption rate of the raw material silica gel which is not impregnated with the mixing indicator or cobalt chloride was the highest, and the modified silica gel according to the present invention also showed a significantly higher moisture absorption rate than the silica gel impregnated with cobalt chloride. However, conventional silica gel impregnated with cobalt chloride has a very low moisture absorption rate compared to the other two silica gels.
또한 상기 실험에서는 흡습률 이외에, 원료 실리카겔을 제외한 두 개의 실리카겔, 즉 본 발명의 실리카겔과 염화 코발트가 함침된 실리카겔의 변색 과정이 관찰되었다. 실험 결과, 본 발명의 실리카겔은 약 10시간 경과 후 변색되었고, 종래 실리카겔은 약 170시간이 경과된 이후에야 변색이 완료되었다.In addition, in the above experiment, in addition to the moisture absorption rate, two silica gels except the raw silica gel, that is, the discoloration process of the silica gel of the present invention and cobalt chloride impregnated silica gel were observed. As a result, the silica gel of the present invention was discolored after about 10 hours, and the conventional silica gel was completely discolored only after about 170 hours.
이와 같은 차이는 본 발명의 실리카겔과 종래 실리카겔의 변색 메카니즘이 상이한 것으로부터 기인하는 것으로 보여진다. 즉, 종래 염화 코발트가 함침된 실리카겔은 염화 코발트와 수분이 착화합물을 형성하는 과정을 통해 변색이 되는 것이나, 본 발명의 실리카겔은 함유된 유기 염료가 흡습에 의한 pH 변화에 따라 색이 변화하는 것으로 양 실리카겔의 수분 흡착 매카니즘은 매우 다르다.This difference seems to result from the discoloration mechanism of the silica gel of the present invention and the conventional silica gel. That is, the conventional silica gel impregnated with cobalt chloride is discolored through the process of forming a complex compound of cobalt chloride and water, but the silica gel of the present invention is that the organic dye containing the color changes according to the pH change due to moisture absorption The moisture adsorption mechanism of silica gel is very different.
(4) 상대습도에 따른 흡습률의 비교(4) Comparison of moisture absorption rate according to relative humidity
도 2는 상대습도에 따른 여러 겔들의 흡습률 변화를 나타낸 그래프이다. 실험에 사용된 실리카겔은 본 발명에 따른 산성의 변색범위를 갖는 혼합 지시약이 함유된 실리카겔, 대조군으로서 염화코발트가 함침된 실리카겔 및 알칼리성 변색범위를 갖는 단일 지시약이 함유된 실리카겔이다.2 is a graph showing the change in moisture absorption rate of various gels according to relative humidity. The silica gel used in the experiment was a silica gel containing a mixed indicator having an acidic discoloration range according to the present invention, a silica gel impregnated with cobalt chloride as a control, and a silica gel containing a single indicator having an alkaline discoloration range.
도 2에 도시된 바와 같이, 상대 습도가 20% 및 50%일 때에는 대조군으로 사용된 실리카겔들과 본 발명의 실리카겔이 거의 비슷한 흡습률을 나타내었다. 그러나 상대습도가 90%일 때 본 발명에 따른 실리카겔의 흡습률이 대조군에 비해 월등히 높음을 알 수 있는 바, 이는 앞서 상술한 흡습 메카니즘의 차이 및 알칼리성 불순물의 존재에 따른 흡습력의 차이에 기인하는 것으로 추정된다.As shown in FIG. 2, when the relative humidity was 20% and 50%, the silica gels used as controls and the silica gel of the present invention showed almost similar moisture absorption rates. However, when the relative humidity is 90%, it can be seen that the moisture absorption rate of the silica gel according to the present invention is much higher than that of the control group, which is due to the difference in moisture absorption mechanism and the moisture absorption power due to the presence of alkaline impurities. It is estimated.
본 발명은 지지체인 실리카겔의 제조공정상 특성이 고려된 혼합 지시약을 함유시키는 단계를 추가함으로써 제조공정이 간단하고, 수분의 흡착 진행과정이 색 변화를 통해 육안으로 감지될 수 있는 변형 실리카겔을 제공한다.The present invention provides a modified silica gel in which the manufacturing process is simple by adding a mixing indicator in consideration of the manufacturing process characteristics of the silica gel as a support, and the process of adsorption of moisture can be visually detected through color change.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
Claims (5)
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