KR20030075683A - 고흡수성 수지 수화젤 보냉제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고흡수성 수지 수화젤에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저분자량의 당류의 수용액을 고흡수성 수지에 흡수시켜 제조된 수화젤로 이루어지는 보냉제에 관한 것이며, 본 발명에 의해 고흡수성 수지 수화젤의 녹는점을 낮추어 보냉제의 성능을 개선시키고, 사용 후에도 폐기 처리에 문제가 없는 고흡수성 수지 수화젤 보냉제를 제공할 수 있다.

Description

고흡수성 수지 수화젤 보냉제 {Cooling Aids Consisting of Super Absorbent Polymer Hydrogel}

본 발명은 고흡수성 수지 수화젤에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저분자량의 당류의 수용액을 고흡수성 수지에 흡수시켜 제조된 수화젤로 이루어지는 보냉제에 관한 것이다.

고흡수성 수지(SAP; Super Absorbent Polymer)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 배출하지 않는 특징을 가지고 있다.

보냉제에 사용되는 고흡수성 수지는 대부분 -COO^-기를 포함하고 있는 가교된 상태의 고분자 물질로서 가장 대표적인 것으로 PSA(Poly Sodium Acrylate)가 있다. 이 고흡수성 수지에 물을 흡수시키면 수지 내에 존재하는 염(salt) 형태의 이온성 부분(예를 들어 -COONa)들이 해리하여 수지 자체는 음전하를 띠게 되는데 그러면 같은 음이온간에 작용하는 정전기적 반발력 때문에 이들 수지 사이는 점점 더 벌어지게 되어 더욱 많은 양의 물을 흡수할 수 있게 된다. 그러나 흡수되는 액체가 어떤 염의 수용액으로서 고흡수성 수지에서 해리되는 양이온과 비슷한 양이온을 이미 포함하고 있을 경우에는 수지의 양이온이 녹아 나오기 어려워지고 이온성 부분의 해리도가 떨어지기 때문에 수지에서 음전하를 띠는 부분이 줄어들게 되고 이에 따라 정전기적 반발력이 감소하므로 수지의 부피 증가가 둔화되어 물의 흡수력이 크게 감소한다. 따라서 일반적인 염 수용액들은 많은 경우에 있어 포화용액의 경우에는 거의 흡수되지 않고 아주 낮은 농도의 경우에만 단지 최대 수십 배 정도의 물을 흡수시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.

한편 일정 기간 동안 밀폐된 용기 내부를 저온상태로 유지시키기 위해서는 얼음이나 드라이아이스를 사용하여 냉기를 보존하거나 최근 들어서는 보냉제를 이용하는 경우가 많은데, 보냉제에 있어 상기 고흡수성 수지가 중요한 구성성분으로 사용되고 있다. 고흡수성 수지에 물을 적당히 흡수시켜 얻어내는 수화젤은 같은 조건에서 일반적으로 얼음보다 약간 더 오랫동안 얼어있고 녹았을 때 흘러내리지 않는 특성이 있다. 특히 얼 때 부피 증가가 거의 없고 젤 상태 그대로 얼었다 녹기때문에 이 수화젤을 담고 있는 플라스틱 통 등의 용기를 손상시키지 않는다. 바로 이러한 성질들 때문에 고흡수성 수지 수화젤이 보냉제에 이용되고 있다. 이때 보냉제의 성능을 향상시키기 위하여 물을 대신하여 염 수용액을 사용하는 경우 고흡수성 수지의 흡수력이 감소하여 보냉제로서 충분한 효과를 낼 수 없는 문제점이 있다.

본 발명자들은 고흡수성 수지 수화젤 보냉제의 보냉 특성을 개선시키는 방법에 대해서 연구하는 과정에서 수화젤을 만들 때 물을 흡수시키는 대신 설탕 수용액을 흡수시키면 일반 염의 수용액과 달리 고흡수성 수지에 대한 흡수력이 순수한 물과 크게 차이가 나지 않아 기존의 고흡수성 수지 수화젤과 같은 특성의 수화젤을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 순수한 물을 흡수시켜 얻은 수화젤보다 녹는 온도가 약 5℃ 이상 낮아져 더 낮은 온도에서 냉기를 보존할 수 있는 보냉제를 얻어낼 수 있다는 사실을 알아내어 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은 저분자량의 당류의 수용액을 고흡수성 수지에 흡수시켜 제조된 수화젤로 이루어지는 보냉제에 관한 것이다.

도 1은 실시예와 비교예에서 제조된 고흡수성 수지 수화젤 보냉제의 해빙곡선을 나타낸다.

이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 보냉제는 고흡수성 수지에 저분자량의 당류의 수용액을 흡수시켜제조된다.

상기 고흡수성 수지로는 일반적으로 사용되는 스타치(starch)계, 합성수지계, 셀룰로스계 수지 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 폴리아크릴레이트 또는 폴리카르복실레이트에 알칼리 금속 양이온이나 암모늄 이온과 같은 유기 양이온이 결합된 물질을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 PSA(poly sodium acrylate)를 사용한다.

상기 저분자량의 당류로는 포도당, 과당, 갈락토오스 등의 단당류와 설탕, 젖당, 맥아당 등의 이당류를 사용할 수 있다. 바람직하게는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 설탕을 사용한다. 본 발명에서는 염 수용액 대신에 저분자량의 당류를 용해시킨 수용액을 사용하는 것에 의해 고흡수성 수지에 대한 흡수력이 높아지고, 또한 제조된 수화젤의 녹는점이 5℃ 이상 낮아져서, 성능이 향상된 보냉제를 제공할 수 있다.

상기 고흡수성 수지와 당류 수용액의 혼합비율은 고흡수성 수지 100중량부 대비 당류 수용액이 100∼100,000중량부가 되도록 혼합한다. 이때 당류 수용액의 농도는 고흡수성 수지의 종류 및 고흡수성 수지에 흡수되는 당류 수용액의 양에 따라서 달라질 수 있으나, 일반적으로 1 내지 75중량%의 범위 이내이다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

분말상태의 PSA(poly sodium acrylate)에 자체 중량의 100배에 해당하는 물 및 20중량% 설탕 수용액을 흡수시켜 수화젤을 얻은 후, 이 수화젤 시료 30g을 취하여 100ml 파이렉스 시험관에 넣고 온도계를 꽂은 후 액체질소 속에 담궈 -125℃까지 얼린 다음 꺼내어 실온(28℃)에 그대로 방치한 채 해빙시키면서 1분 간격으로 90분 동안 온도변화를 기록하였다. 디지털 멀티미터(Protek 506)에 연결된 K형 써모커플(thermocouple) 온도계를 사용하여 온도를 측정하였고, 얼음물과 드라이아이스-아세톤 슬러리를 사용하여 이 온도계의 측정값에 대한 온도 보정을 실시하였다. 그 결과를 도 1에서 그래프로 나타내었다.

도 1에 나타나 바와 같이 증류수를 흡수시켜 얻은 수화젤은 실온에서 해빙되는 동안 약 15분 후에 0℃에 도달한 후 약 50분간 0℃를 유지하고 이후 실온으로 천천히 온도가 올라감을 알 수 있다. 그러나 20중량% 설탕 수용액을 흡수시켜 얻은 수화젤은 증류수를 흡수시켜 얻은 수화젤에 비해 냉기의 지속 시간에서는 큰 차이를 보여 주지 않으나 녹는점이 5℃ 이상 낮아져 같은 온도(-125℃)로 얼렸을지라도 해빙시키기 시작한 시점에서 약 60분까지 보다 낮은 온도를 유지하고 약 15분부터 50분까지는 5℃ 이상 낮은 온도를 유지하였다.

본 발명에 의해 인체에 무해하면서 생분해성인, 설탕과 유사한 저분자량 당류 수용액을 사용하여 고흡수성 수지 수화젤의 녹는점을 낮추어 보냉제의 성능을 개선시키고, 사용 후에도 폐기 처리에 문제가 없는 고흡수성 수지 수화젤 보냉제를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 저분자량의 당류의 수용액을 고흡수성 수지에 흡수시켜 제조된 수화젤로 이루어지는 보냉제.
2. 제 1항에 있어서, 상기 저분자량의 당류로는 설탕을 사용하고, 상기 고흡수성 수지로는 PSA(poly sodium acrylate)를 사용하는 것을 특징으로 하는 보냉제.
3. 제 1항에 있어서, 상기 수용액의 농도가 1∼75중량%이고, 이 수용액이 고흡수성 수지 100중량부 대비 100∼100,000중량부 비율로 흡수되는 것을 특징으로 하는 보냉제.