KR20140063116A

KR20140063116A - 함습된 고흡수성 중합체로부터 물을 제거하는 방법 및 이를 이용한 위생용 흡수 제품의 재활용 방법

Info

Publication number: KR20140063116A
Application number: KR1020120130094A
Authority: KR
Inventors: 박직환; 진재승; 이호선; 이원영
Original assignee: 유한킴벌리 주식회사
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2014-05-27
Also published as: EP2919822B1; EP2919822A4; AU2013345559A1; AU2013345559B2; EP2919822A1; CN104955491A; US20150307681A1; RU2015121068A; BR112015011151B1; CN104955491B; BR112015011151A2; RU2607900C2; WO2014077619A1; MX349976B; US9650488B2; KR102061673B1; MX2015006153A

Abstract

본 발명은 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체로부터 물을 제거하는 방법 및 이를 이용한 위생용 흡수 제품의 재활용 방법에 관한 것으로, 함습한 겔 상태의 고흡수성 중합체를, 구입이 용이하고 저렴한 염화칼슘과 입수하기 쉬운 바닷물 등의 해수를 혼합하여 얻어진 조성물에 일정 시간 동안 침지시키는 본 발명의 방법에 따르면, 함습된 겔 상태의 SAP로부터 경제적이면서도 용이하게 물을 제거할 수 있어, SAP와 셀룰로오스 펄프로 이루어진 흡수체를 포함하는 위생용 흡수 제품을 배변 흡수 목적으로 사용 후 환경 친화적이면서도 경제적으로 재활용할 수 있다.

Description

함습된 고흡수성 중합체로부터 물을 제거하는 방법 및 이를 이용한 위생용 흡수 제품의 재활용 방법 {METHOD FOR BELCHING WATER FROM SWOLLEN SUPERABSORBENT POLYMERS AND METHOD FOR RECYCLING SANITARY ABSORBENT ARTICLES USING THE SAME}

본 발명은 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체로부터 물을 제거하는 방법 및 이를 이용한 위생용 흡수 제품의 재활용 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 입수하기 쉬운 해수와 저렴하면서도 공정상 취급이 용이한 염화칼슘을 상기 해수의 중량을 기준으로 0.5 내지 3 중량% 혼합하여 얻어진 조성물에 겔 상태의 고흡수성 중합체를 10분 내지 4시간 동안 침지시켜 반응시킴으로써, 고흡수성 중합체에 흡수된 수분을 용이하면서도 경제적으로 제거하는 방법과, 이를 이용하여 사용한 기저귀 등의 위생용 흡수 제품을 환경친화적이면서도 경제적으로 재활용하는 방법에 관한 것이다.

기저귀를 비롯한 위생용 흡수 제품은 해마다 그 사용량이 증가하고 있는 추세이다. 현재 이러한 위생용 흡수 제품은 사용한 뒤 전량 소각 또는 매립의 방법으로 폐기되고 있는데, 사용한 위생용 흡수 제품은 인체분비물인 소변 등의 수분을 포함하고 있어 소각 처리비용이 높고 소각 시 발생하는 이산화탄소 등으로 인해 환경에도 영향을 미치며, 매립지 부족 등의 문제를 수반한다.

또한, 위생용 흡수 제품은 배변 처리 등의 사용 목적에 비해 제조하기 위한 물질(자원)의 소모가 커, 위생용 흡수 제품을 사용한 후 재활용 또는 재사용의 필요성이 고조되고 있다. 따라서, 생태학적 파괴 문제를 일으키지 않으면서 사용한 위생용 흡수 제품의 주요 구성성분들을 물질별로 분해 또는 분리하여 효율적이면서도 경제적으로 재자원화하는 방법이 요구되어 왔다.

사용한 기저귀 등의 위생용 흡수 제품을 재활용하기 위해서는 이들을 구성하고 있는 각각의 구성물질들을 물질별로 분리할 수 있는 기술이 선행되어야 하는데, 일반적으로 유아용 기저귀를 비롯한 위생용 흡수 제품은 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(PE) 및 고흡수성 중합체(SAP)와 셀룰로오스 펄프 등으로 구성되어 있다.

상기 위생용 흡수 제품의 주요 구성 물질 중 물리적으로 결합되어 있는 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등은 파쇄를 통해 서로 쉽게 분리가 가능하나, 고흡수성 중합체와 셀룰로오스 펄프를 기계적으로 고르게 분포시켜 일정한 배열 상태로 혼합하여 제조된 흡수체는 신체 배출물에 의해 수분을 흡수하면 고흡수성 중합체가 겔 상태로 변화되면서 부피가 커지고 셀룰로오스 펄프 섬유와 서로 엉켜 기계적 또는 기타 물리적 방법으로는 분리가 불가능한 상태가 된다.

이러한 겔 상태의 고흡수성 중합체와 셀룰로오스 펄프를 물질별로 분리하기 위해서는, 고흡수성 중합체에 흡수된 수분을 제거하여 겔 상태에서 원래의 입자 상태로 전환시켜야만 분리가 가능해진다.

이에, 고흡수성 중합체와 셀룰로오스 펄프로 이루어진 흡수체를 갖는 위생용 흡수 제품을 사용한 후 물질별로 서로 분리하여 상기 물질들을 재자원화할 수 있기 위해서는, 고흡수성 중합체에 흡수된 수분을 중합체 물질 외부로 배출시켜 겔 상태에서 원래의 상태로 전환시킴으로써 고흡수성 중합체와 셀룰로오스 펄프를 물질별로 분리가 용이하도록 하는 기술을 개발할 필요가 있다.

한국 특허공개 제2011-0029724호에는, 물이 흡수된 흡수체의 구성 물질을 분리하기 위하여, 간수, 초산 및 차아염소산 등의 화학 물질을 사용하여 고흡수성 중합체와 펄프를 분리하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술에서 사용된 물질들은 인체에 매우 자극적인 냄새를 유발할 뿐만 아니라 유해가스가 생성되고 공정 중 취급이 용이하지 않으며, 별도의 정제 또는 가공이 요구되는 고가의 간수가 사용되는 등의 문제가 있다.

또한, 사용한 기저귀 등을 기계적으로 파쇄하고 이를 재압출시켜 저급 연료용으로 사용함으로써 재활용하는 기술 등이 공지된 바 있으나, 이러한 기술은 경제성이 없어 상용화되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 자체 중량의 수백 배의 수분을 흡수할 수 있는 고흡수성 중합체를 흡수목적으로 사용한 후, 고흡수성 중합체에 흡수된 수분을 경제적이면서도 용이하게 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 방법을 이용하여, 고흡수성 중합체와 셀룰로오스 펄프로 이루어진 흡수체를 포함하는 위생용 흡수 제품을 사용한 후, 고흡수성 중합체에 흡수된 수분을 중합체 물질 외부로 배출시켜 겔 상태에서 원래의 상태로 전환시킴으로써 고흡수성 중합체와 셀룰로오스 펄프가 용이하게 분리되도록 하여, 환경친화적이면서도 경제적으로 재활용하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체를 해수와 해수의 중량을 기준으로 0.5 내지 3 중량%의 염화칼슘을 혼합한 수분 제거용 조성물에 10분 내지 4시간 동안 침지시키는 것을 포함하는, 함습된 고흡수성 중합체로부터 물을 제거하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서는 상기 방법을 이용하여 고흡수성 중합체와 셀룰로오스 펄프를 흡수체로서 포함하는 위생용 흡수 제품을 사용 후 재활용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 방법에 따르면, 고흡수성 중합체에 흡수된 수분을 경제적이고 용이하면서도 높은 효율로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 방법은, 고흡수성 중합체 및 셀룰로오스 펄프로 이루어진 흡수체를 포함하는 위생용 흡수 제품을 배변 처리 목적으로 사용 후, 기존의 화학적 분리 방식을 통해 물질별로 분리하여 재자원화하기 어려웠던 고흡수성 중합체와 셀룰로오스 펄프를 용이하게 물질별로 분리하여 재활용하는데 유리하게 이용될 수 있다.

도 1은 바닷물별 염화칼슘(CaCl₂) 농도에 따른 수분 치환율(%)을 나타내는 그래프이다.
도 2는 바닷물별 반응시간에 따른 수분 치환율(%)을 나타내는 그래프이다.
도 3은 다양한 수분 제거용 조성물의 사용에 따른 수분 치환율(%)을 나타내는 그래프이다.
도 4는 염화칼슘(CaCl₂) 농도에 따른 수분 치환율(%)을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 함습된 고흡수성 중합체로부터 물을 제거하는 방법 및 그를 이용한 위생용 흡수 제품의 재활용 방법을 제공한다.

보다 구체적으로, 본 발명은 구입이 용이하고 저렴한 염화칼슘과, 별도의 정제 및 가공 공정을 거치지 않은 입수가 용이한 바닷물 또는 이와 유사한 조성의 인공해수를 특정 비율로 혼합한 수용액에, 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체를 특정 시간 동안 침지시켜 반응시킴으로써, 겔 상태의 고흡수성 중합체로부터 물을 분리해 내는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 함습된 고흡수성 중합체로부터 물을 제거하는 방법은, 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체를 해수와 해수의 중량을 기준으로 0.5 내지 3 중량%의 염화칼슘을 혼합하여 얻어진 수분 제거용 조성물에 10분 내지 4시간 동안 침지시키는 것을 포함한다.

유아용 기저귀를 비롯한 위생용 흡수 제품은 일반적으로, 안감, 흡수 전달층과 흡수체, 방수막, 및 다리/허리 밴드 등으로 구성되어 있고, 흡수체는 고흡수성 중합체 물질과 셀룰로오스 펄프로 형성되어 있으며, 이들의 기능 및 작용을 개략적으로 기술하면 다음과 같다.

안감은 사용자의 피부에 접촉하는 부분으로서 인체 분비물이 발생할 경우 이를 흡수체로 통과시킨 뒤 건조한 상태를 유지한다. 또한, 흡수 전달층은 인체 분비물이 안감을 통과한 후, 통과한 분비물이 흡수체로 전달되도록 하고 다시 안감으로 되돌아 가는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 자체 중량의 수백 배의 수분을 흡수할 수 있는 고흡수성 중합체와 셀룰로오스 펄프로 이루어져 있는 흡수체는 그의 형체를 유지하기 위해 폴리프로필렌 부직포에 싸여져 있으며, 흡수체를 비롯한 안감과 방수막, 허리 밴드 및 다리 밴드 등은 물리적 또는 화학적인 접착 방법을 통해 상호 고정되어 있다.

흡수체를 이루고 있는 물질 중 고흡수성 중합체의 흡수력은 흡수하고자 하는 용액과 중합체 물질간의 접촉 면적이 클수록, 중합체 물질 내부와 외부 사이의 이온 농도 차에 의한 삼투압이 클수록, 그리고 중합체 물질 내 분자 사슬간 반발력이 높을수록 커지는 함수로 나타내어지며, 이상적으로는 가역 반응이다.

따라서, 상기 중합체 물질의 흡수 원리를 역으로 이용하여, 고흡수성 중합체 물질에 흡수된 수분을 제거하기 위한 수분 제거용 용액을 투입하여 새로운 외부 환경을 조성함으로써 중합체 물질의 내부에서 외부로 향하는 삼투압 흐름을 만들어내거나 또는 중합체 물질 내 분자 사슬간 반발력을 낮추어, 중합체 물질이 흡수한 수분을 중합체 물질의 외부로 배출시킬 수 있다.

일반적으로 당업계에서 고흡수성 중합체 물질은 아크릴산과 수산화나트륨의 중합을 통하여 얻어지므로, 고흡수성 중합체 분자 내에 나트륨 이온을 포함하게 되고, 소변 등의 인체 분비물, 인공뇨 또는 물 등의 수분과 접할 시 중합체 분자 내 나트륨 이온이 쉽게 해리됨으로써, 중합체 물질의 내부와 외부 사이의 농도 구배가 형성되어, 이를 통해 중합체 물질 외부의 수분이 내부로 유입된다. 이와 반대로, 중합체 물질의 외부에 상대적으로 높은 나트륨 이온 농도를 조성하게 될 경우, 상기와 반대의 흐름이 생성되어 중합체 물질에 흡수된 수분이 중합체 물질 외부로 유출될 수 있게 된다.

또한, 고흡수성 중합체 물질의 분자간 반발력은 중합체 분자 내부에 포함되어 있는 나트륨 이온이 산화되면서 생성되는 음전하에 의해 유도되는데, 이러한 음전하 간의 반발력을 약화시킬 수 있는 산화제 (예컨대, 2가 금속 양이온)가 존재할 경우 반발력 약화로 중합체 분자 사슬 사이의 거리가 좁아지게 되어, 수분을 보유할 수 있는 공간이 좁아져 중합체 물질에 흡수된 수분이 중합체 외부로 배출될 수 있다.

흡수 물질이 강한 산성 환경에 있을 때도 이와 비슷한 효과를 나타낼 수는 있으나, 이러한 경우 재활용 시 사용되는 용액에 대한 취급 우려와 냄새 등의 이유로 실용적인 대안으로 고려하기는 어려운 점이 있다.

본 발명에서 사용되는 고흡수성 중합체(SAP)는 특별한 제한은 없으며, 위생용 흡수 제품에 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있고, 시중에서 용이하게 입수가능하다. 본 발명에서, 바람직하게는, 다음과 같은 특성을 갖는 SAP가 사용될 수 있다:

외관: 백색분말,

pH: 5.5∼6.5 (＠ 5.0 g/ℓ 0.9% NaCl 용액)

비중: 0.6∼0.8 g/cm³ (겉보기밀도),

흡수력: 49∼55 g/g

가압 (0.9 psi)하의 흡수력: 19.5∼21 g/g,

겔 강도: 65,000∼90,000 dyne/cm²

본 발명에 있어서, 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체는 고흡수성 중합체가 자체 중량의 40배 내지 1,000배 정도의 수분을 흡수한 겔 상태의 SAP를 의미하며, 흡수 제품의 사용 조건과 유사한 조건에서의 기능을 검증하기 위해, 예를 들면 인체 분비물인 소변과 유사한 인공뇨, 즉, 0.9 중량% 농도의 NaCl 수용액 (이하 "생리식염수"라 함), 또는 실제 인체분비물인 소변, 또는 증류수 등의 물을 SAP에 흡수시켜 얻을 수 있다.

본 발명에서, 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체로부터 흡수된 수분을 제거하는데 사용되는 수분 제거용 조성물 중 해수는 손쉽게 입수가능한 자연 상태의 바닷물을 별도의 가공 및 정제 공정을 거치지 않고 바로 사용할 수 있거나, 또는 바닷물과 유사한 조성을 갖는 인공 해수를 구입 또는 제조하여 사용할 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 해수는 염도(%)가 2.0 내지 4.0% 범위일 수 있으며, 염화나트륨은 해수 중에 1.5 내지 3.1 중량%의 양으로 포함되어 있고, Mg² ⁺, Ca² ⁺와 같은 알칼리토금속 이온은 해수 중에 0.4 내지 0.8 중량% 범위의 양으로 포함될 수 있다.

이와 같이, 해수는 염도 3.5%를 기준으로 할 때 해주 중에 염화나트륨이 약 2.7 중량% 함유되어 있고, 이는 소변의 염분 0.9 중량%에 비해 약 3배 정도 높은 수치로, 함습된 겔 상태의 SAP를 해수를 포함하는 수용액에 침지시킬 경우 SAP 물질 내부에서 외부로 흐르는 삼투압 흐름을 생성하는 역할을 한다. 또한, 해수에 함유되어 있는 Mg² ⁺, Ca² ⁺와 같은 알칼리토금속 이온은 함습된 겔 상태의 SAP 물질 내부의 음이온에 작용하여 SAP 분자간 반발력을 낮추는 작용을 하여 SAP에 흡수된 수분을 SAP 분자 외부로 배출시키는 효과를 증대시키는 역할을 한다.

본 발명의 수분 제거용 조성물에 사용되는 염화칼슘은 취급이 용이할 뿐만 아니라 독성과 냄새가 거의 없고, 구입이 용이하고 저렴하며, 이온화도가 매우 높아 수용액 상에서 대부분 이온으로 존재한다. 상기 염화칼슘은 시중에서 구입한 순도 74 내지 99 중량%의 염화칼슘을 정제하지 않고 그대로 사용할 수 있다. SAP에 흡수된 수분을 제거할 때, 해수의 중량을 기준으로 0.5 내지 3 중량%의 염화칼슘을 해수에 첨가하여 얻어진 조성물을 이용하면, 해수 자체에 함유된 Ca² ⁺ 이온에 추가로 Ca² ⁺ 이온 농도를 증가시키는 효과를 가져와, 겔 상태의 SAP 내부의 음이온간 반발력을 더욱 낮추어, SAP에 흡수된 수분을 좀더 효율적으로 배출시킬 수 있게 된다.

해수와 염화칼슘을 포함하는 수용액은 pH가 7.0 내지 8.0 범위일 수 있으며, 상기 pH 범위에서, 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체로부터의 수분 제거율이 높아 바람직하다.

이와 같이, 별도의 가공 및 정제 처리하지 않은 용이하게 입수할 수 있는 자연 상태의 바닷물과, 독성과 냄새가 거의 없으면서 저렴한 염화칼슘의 혼합 수용액에, 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체를 침지시키는 본 발명의 방법에 따르면, 고흡수성 중합체에 흡수된 수분을 80 내지 90%의 높은 치환율로 용이하면서도 경제적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 방법은, SAP와 셀룰로오스 펄프로 이루어진 흡수체를 포함하는 유아용 기저귀를 비롯한 위생용 흡수 제품을 흡수목적으로 사용 후, 환경친화적이면서 경제적으로 재활용하는데 유리하게 이용될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

시험예:

하기 치환 실험법을 수행하여, 소변과 유사한 조성의 생리식염수로 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체로부터의 수분 치환율을 측정하였다.

1. 고흡수성 중합체(SAP) (SAP GS 4700, (주)LG화학) 1 g 당 생리식염수 100 g을 넣고 40분간 충분히 흡수시킨다.

2. 흡수되지 않은 생리식염수를 300 ㎛ 거름망을 이용하여 제거하여 겔 상태의 함습된 SAP 시료를 얻는다. 이 때, 생리식염수의 경우에는 고흡수성 중합체가 자체 중량의 약 43배 내지 50배의 수분을 흡수하여 SAP 1 g 당 약 43 내지 50 g의 겔 상태의 고흡수성 중합체가 얻어진다.

3. 함습된 SAP 시료를 각각의 수분 제거용 조성물 (함습된 SAP 중량의 약 2배의 중량을 사용함)에 침지시키고, 40분 동안 반응시킨다.

4. 반응 후 잔여하는 함습된 SAP를 300 ㎛ 거름망을 이용하여 걸러내고, 치환된 수분을 포함한 여과 용액의 양을 측정한다.

5. 치환 반응 전/후의 흡수력(g/g)을 측정하여 치환율을 계산한다.

실시예 1: 해수의 주요 성분별 치환효과

바닷물의 주요 성분별 치환효과를 측정하기 위해, 인공 해수의 주요 성분을 조사 하였으며 (출처:http://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_seawater), 그의 주요 구성 성분은 하기 표 1에 나타낸 바와 같았다.

물질	함량 (중량%)	물질	함량 (중량%)
염화나트륨(NaCl)	2.4	붕산(H₃BO₃)	0.0026
황산나트륨(Na₂SO₄)	0.4	불화나트륨(NaF)	0.0003
염화칼륨(KCl)	0.7	염화마그네슘육수화물(MgCl₂·6H₂O)	1.1
탄산수소나트륨(NaHCO₃)	0.02	염화칼슘이수화물(CaCl₂·2H₂O)	0.2
브롬화칼륨(KBr)	0.01	염화스트론튬육수화물(SrCl₂·6H₂O)	0.0024

상기 시험예의 단계 1에서, 생리식염수 100 g을 사용하고, 단계 3에서 수분 제거용 조성물로서 상기 농도를 갖는 각 성분들의 수용액과 상기 해수를 각각 사용하고 반응 시간을 10분으로 하여 시험예 1의 치환 실험을 수행하고, 치환 반응 전의 함습된 겔 상태의 SAP의 흡수력(g/g)과 치환 반응 후의 SAP의 흡수력(g/g)을 각각 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

성분	인공해수	2.4 중량% 염화나트륨 수용액	0.4 중량% 황산나트륨 수용액	0.07 중량% 염화칼륨 수용액	0.02 중량% 탄산수소나트륨 수용액	0.01 중량% 브롬화칼륨 수용액
치환 반응 전(g/g)	44.4	43.1	43.1	43.1	43.1	43.1
치환 반응 후(g/g)	10.5	18.8	24.6	26.4	26.7	28.1
성분	0.0026 중량% 붕산 수용액	0.0003 중량% 불화나트륨 수용액	1.1 중량% 염화마그네슘수용액	0.2 중량% 염화칼슘 수용액	0.0024 중량% 염화스트론튬수용액	-
치환 반응 전(g/g)	43.1	43.1	43.1	43.1	43.1	-
치환 반응 후(g/g)	28.5	25.8	13.7	18.5	22.5	-

상기 표 2로부터, 바닷물의 주요 성분을 분리하여 각 주요 성분별 치환율을 측정한 결과, 바닷물의 구성 성분 중, 함습된 겔 상태의 SAP로부터 수분을 제거하는 효과는 특히 염화나트륨, 염화마그네슘 및 염화칼슘에 기인한 것임을 알 수 있다.

실시예 2: 바닷물의 염도와 염화칼슘의 농도 및 반응 시간에 따른 치환효과

강원도 속초시 조양동 인근 해변에서 동해 바닷물을, 경기도 인천시 영종도 인근 해변에서 서해 바닷물을 입수하고, 한국화학융합시험연구원에 각 바닷물의 성분 분석을 의뢰한 결과 표 3에 나타낸 바와 같다.

상기 동해 및 서해 바닷물에 염화칼슘을 첨가하여 0.1 내지 5 중량% 농도의 혼합 수용액을 얻고, 이러한 혼합 수용액을 함습된 SAP 시료의 수분 제거용 조성물로서 사용하여 시험예 1을 수행하고 (단, 단계 3에서 반응 시간을 10분으로 함), 염화칼슘 농도에 따른 수분 치환율을 측정하여 도 1에 나타내었다.

또한, 각 바닷물의 중량을 기준으로 염화칼슘 0.5 중량%를 혼합하여 얻어진 수용액을 함습된 SAP 시료의 수분 제거용 조성물로서 사용하고, 단계 3에서의 반응 시간을 10분 내지 60분으로 변화시켜 수분 치환율을 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 1 및 도 2로부터, 염도가 3.2%로 높은 동해 바닷물의 경우 염도가 2.2%로 낮은 서해 바닷물보다 함습된 겔 상태의 SAP로부터의 수분 치환 효과가 크고, 이러한 염도의 차이는 치환 반응시간으로 그 효율을 충분히 보완할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 염도를 비롯한 구성성분의 차이에 의한 치환 효과를 반응시간에 의해 보완할 수 있으므로, 2.0% 내지 4.0% 정도의 염도를 갖는 바닷물을 함습된 SAP 시료의 수분 제거용 조성물로서 사용하는 것이 가능함을 알 수 있다.

실시예 3: 기타 물질의 치환효과

인공뇨(생리식염수)가 함습된 겔 상태의 SAP로부터 수분을 제거하기 위해 사용되는 수분 제거용 조성물로서 5 부피% 농도의 초산 수용액 및 하기 A 내지 K의 수용액을 사용하고, 반응 시간을 40분으로 하여 시험예를 수행하고, 인공뇨를 함습한 겔 상태의 치환 반응 전의 SAP의 흡수력 (g/g)과, 치환 반응 후의 SAP의 흡수력 (g/g)을 각각 측정하여, 다양한 물질의 치환 효과를 실험하고, 그 결과를 하기 표 4 및 도 3에 나타내었다:

· A: 5 중량% 농도의 염화칼슘(CaCl₂) 수용액

· B: 5 중량% 농도의 염화나트륨(NaCl) 수용액

· C: 5 중량% 농도의 황산나트륨(Na₂SO₄) 수용액

· D: 5 중량% 농도의 염화칼륨(KCl) 수용액

· E: 5 중량% 농도의 탄산수소나트륨(NaHCO₃) 수용액

· F: 5 중량% 농도의 브롬화칼륨(KBr) 수용액

· G: 동해 바닷물

· H: 서해 바닷물

· K: 증류수

상기 표 4 및 도 3의 결과로부터, 함습된 겔 상태의 SAP의 수분 제거용 조성물로서, 5 중량%의 초산 수용액을 사용하는 경우에는 54%의 낮은 치환률을 나타내는 반면, 5 중량%의 염화칼슘 수용액의 경우에는 90%의 높은 치환률을 나타내어 함습된 SAP로부터의 수분 제거 효과가 우수함을 알 수 있다. 또한, 바닷물(G 및 H)의 경우에는, 인공뇨에 의한 치환 효과가 염화칼슘에 비해 다소 감소하나 초산과 비슷한 수준의 치환 효과(52~54%)를 나타내었다. 또한, 물을 이용한 치환반응 결과는 K(증류수)의 경우처럼 오히려 인공뇨를 흡수하는 결과를 보여 물에 의해 치환의 가능성이 없음을 알 수 있다.

실시예 4: 염화칼슘 농도에 따른 치환효과

인공뇨가 함습된 겔 상태의 SAP로부터 수분을 제거하기 위한 수용액으로서 0.5 내지 5 중량% 농도의 염화칼슘 수용액을 사용하거나, 또는 동해에서 입수한 바닷물 중의 0.5 중량%의 염화칼슘 수용액을 사용하여 시험예 1을 수행하고, 인공뇨를 함습한 치환 반응 전의 겔 상태의 SAP의 흡수력 (g/g)과, 치환 반응 후의 SAP의 흡수력 (g/g)을 각각 측정하여 각 용액에 대한 치환 효과를 실험하고, 그 결과를 하기 표 5 및 도 4에 나타내었다.

상기 표 5 및 도 4의 결과로부터, 인공뇨를 함습한 겔 상태의 SAP로부터 수분을 제거하는데 있어서 염화칼슘 수용액을 사용하는 경우에는 염화칼슘을 2 중량% 이상의 농도로 사용해야 수분 치환율이 80% 이상을 나타내는 반면, 염화칼슘 수용액의 물 대신 바닷물을 사용하는 경우 (즉, 바닷물과 염화칼슘의 혼합 수용액을 사용하는 경우)에는 염화칼슘의 농도를 0.5 중량%로 적게 사용하여도 80% 이상의 높은 치환율을 나타내어, 바닷물과 염화칼슘의 혼합 수용액을 사용하는 것이 함습된 겔 상태의 SAP로부터 수분을 제거하는데 경제적으로 유리함을 알 수 있다.

실시예 5: 원료 물질의 회수 효과

셀룰로오스와 SAP로 이루어진 흡수체의 수분 흡수 후, 바닷물과 염화칼슘의 혼합 수용액 (농도 0.5 내지 3 중량%)을 사용하여 SAP에 흡수된 수분을 제거하는 본 발명의 방법을 이용한 후, 각각의 셀룰로오스 및 SAP 원료 물질의 회수 정도를 측정하기 위해 다음과 같이 회수실험법을 수행하였다.

· 흡수 제품에 일반적으로 사용되는 플러프(fluff) 펄프 (GP4860, 조지아퍼시픽) 5 g을 준비한다.

· 흡수 제품에 일반적으로 사용되는 SAP (SAP GS 4700, (주)LG화학) 10 g을 준비한다.

· 비커에 상기 준비된 플러프 펄프를 넣고 생리식염수 600 cc 넣어 교반한다.

· 교반하면서 상기 준비된 SAP을 혼합하여 40분 동안 충분히 흡수시켜 겔 상태가 되도록 한다.

· 흡수되고 남은 생리식염수를 제거한 뒤, 표 5에 나타낸 조성물 1500 cc를 넣고 혼합하여 40분 내지 4시간 동안 치환 반응시킨다.

· 반응 후 1.18 mm 거름망을 사용하여 플러프 펄프를 분리한다.

· 300 ㎛ 거름망에 의해 SAP을 분리한다.

· 분리한 각각의 시료 물질을 105 내지 110 ℃의 건조기에 넣고 12시간 이상 건조시킨 후 건조 전/후의 무게를 측정하여 SAP 최초 투입량과 회수량을 측정하여 회수율(%)을 산정한다.

상기와 같이, 흡수 제품의 실제 사용 조건과 동일하게, SAP와 셀룰로오스 펄프를 생리식염수에 인위적으로 함습시킨 후, 본 발명에 의한 조성물을 사용하여 겔 상태의 흡수체로부터 물을 제거하고 SAP 물질의 분리 회수율을 측정한 결과를 하기 표 6에 나타낸 바와 같은 회수율을 얻을 수 있었다.

회차	SAP 투입량 (g)	SAP 회수량 (g)	회수율(%)	조성물 조건	반응시간(분)	사용된 바닷물
1	10.00	7.94	79.4	CaCl₂ 0.5% + 바닷물	40	동해
2	10.00	8.36	83.6	CaCl₂ 0.5% + 바닷물	60	서해
3	10.00	7.33	73.3	CaCl₂ 1.0% + 바닷물	40	동해
4	10.00	7.78	77.8	CaCl₂ 1.0% + 바닷물	60	서해
5	10.00	9.12	91.2	CaCl₂ 3.0% + 바닷물	60	동해
6	10.00	8.52	85.2	CaCl₂ 3.0% + 바닷물	60	서해

상기 표 6으로부터, SAP 회수율은 염화칼슘 농도, 반응시간 및 바닷물의 염도가 증가함에 따라 증가함을 알 수 있다.

Claims

함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체 (SAP)를 해수와 해수의 중량을 기준으로 0.5 내지 3 중량%의 염화칼슘을 혼합한 수분 제거용 조성물에 10분 내지 4시간 동안 침지시키는 것을 포함하는, 함습된 고흡수성 중합체로부터 물을 제거하는 방법.
제1항에 있어서, 함습된 겔 상태의 고흡수성 중합체 (SAP)가, SAP 1 g 당 40 내지 1,000g의 수분을 흡수한 것인 방법.
제1항에 있어서, 해수가, 별도의 가공 또는 정제를 거치지 않은 바닷물, 또는 인공 해수인 것인 방법.
제1항에 있어서, 해수가 염류를 해수의 총 중량을 기준으로 2.0 내지 4.0 중량% 포함하는 것인 방법.
제4항에 있어서, 해수가 해수의 총 중량을 기준으로 1.5 내지 3.1 중량%의 염화나트륨 및 0.4 내지 0.8 중량%의 알칼리토금속 이온을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 수분 제거용 조성물의 pH가 7.0 내지 8.0 범위인 것인 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여, 인체 배설물을 포함한 수분을 흡수한 위생용 흡수 제품을 재활용하는 방법.
제7항에 있어서, 위생용 흡수 제품이, 고흡수성 고분자와 셀룰로오스 펄프로 이루어진 흡수체를 포함하는 것인 방법.
제8항에 있어서, 위생용 흡수 제품이 기저귀인 것인 방법.