KR20200128290A - 자동차 램프용 친환경 흡습제 - Google Patents

자동차 램프용 친환경 흡습제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장기간 고습에 노출될 수 있는 기계류의 부식이나 손상 및 광학기기나 램프, 자동차 헤드라이트 등에서 창이나 렌즈에 생기는 결로를 방지할 수 있도록 흡습 속도가 빠르고 흡습력은 강하면서도 흡습액이 외부로 유출되지 않는 고성능 친환경 흡습제에 관한 것으로,
투습방수지 내부에 주흡습제, 흡습액응결제 및 흡습보조제를 포함하며, 주흡습제로써 높은 조해성을 갖는 염화칼슘 또는 염화마그네슘과, 흡습액응결제로써 내용액을 겔상태로 응결시켜 유출을 방지하는 고분자응집제와, 흡습보조제로써 흡습 능력 보완 및 팽윤 공간 확보의 기능을 갖는 천연광물을 혼합한 것이다.

Description

자동차 램프용 친환경 흡습제{Environmentally friendly hygroscopic agent for automobile lamp}
본 발명은 흡습액이 외부로 유출되지 않는 친환경 흡습제에 관한 것으로, 특히 장기간 고습에 노출될 수 있는 기계류의 부식이나 손상 또는 광학기기나 램프, 자동차 헤드라이트 등의 창이나 렌즈에 생기는 결로를 방지하는 효과가 우수한 고성능 친환경 흡습제에 관한 것이다.
흡습제는 용기에 투입되어 용기 내의 수분을 흡수함으로써 물체의 보관 상태를 양호하게 유지하기 위해 사용되며, 주로 의약품 및 식품, 반도체, 금속 기계 등 습기에 민감한 제품을 보존하기 위해 적용되고 있다.
일반적으로 흡습제는 포장재 안에 흡습 성분을 내입하고 밀봉하여 구성되는 것으로, 흡습제의 흡습력은 포장재 안에 내입된 흡습 성분의 흡습력에 의해 결정되며, 이에 못지 않게 포장재 안으로 흡수된 수분을 외부로 유출되지 않도록 관리하는 것도 매우 중요한 일이다.
종래에는 흡습제로 실리카겔이 많이 이용되고 있으며, 실리카겔은 규산나트륨을 강산으로 분해시켜 제조하는 것이므로 제조경비가 많이 들고 폐기시에는 쉽게 부패되지 않아 자연계에 잔류하면서 토양을 산성화시켜 심각한 환경오염을 일으키게 되는 약점이 있다.
또한, 화학약품을 첨가하지 않은 제올라이트나 벤토나이트 점토 등의 천연광물 만을 이용한 제품을 개발 및 사용하고 있으나, 이는 흡습력이 염소화합물에 비해 저조하여 단시간에 다량의 수분을 흡수하는 데 한계가 있다.
또한, 흡습력이 강한 염화칼슘 또는 염화마그네슘 등의 염소화합물을 사용하는 경우에는 조해되어 발생한 액체 상태의 흡습액이 포장재 밖으로 흘러 용기 내부에 있는 물체에 치명적인 문제를 야기 시킬 수 있으며, 이는 주변 기기의 부식을 발생하거나 수명 단축 및 성능 저하의 원인으로 작용할 위험성을 가지고 있다.
이러한 단점을 보완하기 위해 염소화합물을 콘크리트의 원료인 산화칼슘 또는 산화마그네슘과 혼합한 흡습제도 사용되고 있으나, 흡습 시 내용물이 경화되며 부피가 팽창하기 때문에 해당 흡습제를 투입한 용기의 형태 변형을 일으키는 등의 악영향을 줄 수 있다. 이와 더불어 내용물이 경화된 후, 초과 흡수된 수분은 그대로 액상으로 잔류하게 되어 종국에는 유출의 문제를 일으킬 수 있다.
특히 용기 내부에 흡습제를 고정하기 위한 별도의 홀더가 설계된 제품이 많이 있으며, 이러한 경우에는 더욱 한정된 공간을 형성하기 때문에 흡습제가 흡습함에 따라 부피가 팽창할 때 공간의 제약으로 인해 용기 내벽과 홀더가 흡습제에 압력을 가하게 되어 흡습제 내부에 존재하는 액상의 흡습액이 포장재 외부로 유출될 수 있다.
장기간 고습에 노출될 시 유출된 흡습액에 의해 용기 내에 보관 되어 있는 물체가 산화되거나 물성의 변질을 초래하게 되는 등의 치명적인 낭패를 겪을 수 있으며, 특히 광학기기나 기계류의 경우 기기의 부식 및 손상이 발생할 뿐만 아니라 렌즈나 빛이 투과되는 창에 결로가 생겨 기능이 저하되고 고가 장비의 훼손으로 인한 경제적인 손실은 이루 말할 수 없을 것이다.
따라서, 장기간 고습에 노출될 수 있는 광학기기나 램프, 자동차 헤드라이트, 기계류에 적용 가능하도록 흡습 속도가 빠르고 흡습력은 강하면서도 흡습액이 외부로 유출되지 않는 고성능 친환경 흡습제가 절실한 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0058825호 대한민국 등록특허 제10-1760302호
본 발명의 목적은 장기간 고습에 노출될 수 있는 기계류의 부식이나 손상 및 광학기기나 램프, 자동차 헤드라이트 등에서 창이나 렌즈에 생기는 결로를 방지할 수 있도록 흡습 속도가 빠르고 흡습력은 강하면서도 흡습액이 외부로 유출되지 않는 고성능 친환경 흡습제를 제공하는 것이다.
염소화합물을 콘크리트의 원료인 산화칼슘 또는 산화마그네슘과 혼합한 흡습제가 사용되고 있으나, 흡습 시 내용물이 경화되어 흡습 능력을 상실하기 때문에 교체 비용이 발생하게 되며, 초과 흡수된 수분의 유출이 발생할 수 있으므로, 본 발명은 지속적인 흡습성을 보유하는 자동차 램프용 친환경 흡습제를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 액체의 유출이 발생하지 않는 투습방수지 안에 주흡습제, 흡습액응결제, 흡습보조제를 포함하여 이루어지되, 흡습 속도가 빠르고 흡습력은 강하면서도 흡습액이 외부로 유출되지 않는 것에 특징이 있다. 높은 조해성을 가진 주흡습제 및 흡습보조제에 의해 강한 흡습력을 가지며, 흡습액 응결제 및 투습방수지에 의해 흡습액의 유출을 방지한다.
본 발명에 따른 자동차 램프용 친환경 흡습제는, 투습방수지 내부에 주흡습제, 흡습액응결제 및 흡습보조제를 포함하는 흡습제에 있어서, 부직포(Nonwoven)가 투습방수지로 사용되고, 염화칼슘 및 염화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 10 중량% 내지 40 중량% 포함하는 주흡습제; 수분 흡수 시에 내용액을 겔상태로 응결시켜 유출을 방지하기 위하여 합성 고분자 및 천연 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 10 중량% 내지 50 중량% 포함하는 흡습액응결제; 및 흡습 능력 보완 및 팽윤 공간 확보의 기능을 갖는 벤토나이트 클레이(bentonite clay), 규조토(diatomite) 및 제올라이트(zeolite)로 이루어진 천연 광물로부터 선택된 적어도 하나 이상을 25 중량% 내지 75 중량% 포함하는 흡습보조제;를 포함하며, 상기 투습방수지 내부에 상기 주흡습제, 흡습액응결제 및 흡습보조제 주입 시에 0.1g 이하의 에탄올을 미스트로 분사하여 상기 주흡습제 분말이 공중에 날리지 않도록 한다.
상기 흡습액응결제의 합성 고분자는 폴리아크릴산 나트륨(sodium polyacrylate), 폴리아크릴산 칼륨(potassium polyacrylate), 폴리아크릴 산(polyacrylic acid) 및 폴리아크릴아미드(polyacryl amide)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 공중합체이고, 상기 흡습액응결제의 천연 고분자는 전분(starch), 잔탄검(gum xanthan) 및 구아검(gum guar)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상이다.
상기 벤토나이트 클레이(bentonite clay), 규조토(diatomite) 및 제올라이트(zeolite)의 입자 크기(직경)는 0.5∼5㎜이다.
또한, 상기 투습방수지로는 부직포(Nonwoven) 중 타이벡(Tyvek)이 사용되고, 상기 타이벡에는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스터(polyester) 및 폴리올레핀(polyolefine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 성분을 갖는 필름이 2겹 또는 3겹으로 코팅될 수 있다.
흡습액이 외부로 유출되지 않는 본 발명에 따른 고성능 친환경 흡습제에 의하면 흡습력은 강하면서도 흡습 속도가 빠르고 흡습액이 외부로 유출되지 않아 기계류, 광학기기나 램프, 자동차 헤드라이트 등이 장기간 고습에 노출되더라도 결로 발생 및 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 주흡습제 등의 투입에 대한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1과 비교예 9의 흡습률 비교 그래프.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과 할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본원 발명의 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명인 흡습액이 외부로 유출되지 않는 고성능 친환경 흡습제는 액체의 유출이 발생하지 않는 투습방수지 내부에 주흡습제, 흡습액응결제 및 흡습보조제를 포함하여 이루어진다.
주흡습제로써 높은 조해성을 갖는 염화칼슘 및 염화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상과, 흡습액응결제로써 내용액을 겔상태로 응결시켜 유출을 방지하는 고분자응집제와, 흡습보조제로써 흡습 능력 보완하고 팽윤 공간 확보의 기능을 갖는 천연광물을 혼합하는 것이다.
상기의 주흡습제인 염화칼슘 또는 염화마그네슘은 강력한 흡습성분으로 단시간에 다량의 수분을 흡수하여 광학기기나 자동차 헤드라이트, 기계류의 빛 투과부의 습기 및 서리의 발생을 방지하고 기기의 부식 및 손상을 방지하기 위한 것으로 흡습 속도를 높이기 위해 표면적을 최대화할 수 있는 분말타입을 사용하는 것이 이상적이다.
본 발명의 주흡습제인 염화칼슘 또는 염화마그네슘은 사용 목적 및 용적에 따라 혼합 비율이 달라지나 선택되는 어느 하나의 함량이 10∼40 중량% 일 경우 바람직하며, 통상적으로 300% 이상의 흡습률을 충족한다. 또한, 용적이 작은 용기에 투입할 경우, 낮은 양의 염소화합물로 대체 사용이 가능하다.
상기 흡습액응결제인 고분자응집제는 흡습되어 액화된 수분과 결합하여 겔이나 고형화함으로써 내용액이 응결되어 포장재 외부로 액체가 유출되지 않도록 방지하는 기능을 한다.
본 발명의 흡습액응결제로는 합성고분자인 폴리아크릴산나트륨(Sodium Polyacrylate), 폴리아크릴산칼륨(Potassium Polyacrylate), 폴리아크릴산(Polyacrylic acid), 폴리아크릴아미드(Polyacryl amide) 및 천연고분자인 전분(Starch), 잔탄검(Xanthan Gum), 구아검(Guar Gum) 중의 하나 이상을 사용하며, 특히 폴리아크릴아미드가 가장 효과적이다.
흡습액응결제는 상기 고분자응집제 중 하나 이상을 10∼50 중량% 사용하며, 통상적으로 주흡습제로 선택되는 염화마그네슘의 양 그 이상이다. 흡습액응결제의 비율이 10 중량% 이하일 경우에는 비율이 너무 낮아 흡습액을 겔상태로 응결하는데 어려움이 있을 수 있다.
반면에 상기 흡습액응결제의 비율이 50 중량% 이상이 되면 흡습된 내용물의 부피 팽창률이 높아, 염소화합물을 콘크리트의 원료인 산화칼슘 또는 산화마그네슘과 혼합한 흡습제와 같이 흡습제를 투입한 용기의 형태 변형을 일으키는 등의 부적절한 현상이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다.
흡습되어 액화된 수분은 흡습액응결제에 의해 겔화되고 팽윤하기 때문에 이러한 부피 팽창을 수용할 수 있는 내부 공간의 확보가 필요하다. 이때 흡습보조제인 천연광물은 사전에 팽윤공간을 확보하여 겔화된 흡습액으로 인해 발생될 수 있는 내부압력을 감소시키는 목적으로 사용되며, 적당한 입자크기를 가지는 흡습보조제에 의해 형성된 입자 사이의 공간이 이에 활용된다.
팽윤공간 확보를 위한 흡습보조제로는, 입경이 0.5mm 이상 5 mm 미만의 천연광물인 벤토나이트 점토(Bentonite Clay)를 사용하는 것이 바람직하다.
입자의 크기(입경)가 0.5 mm 미만인 경우 또는 분말인 경우에는 입자 사이의 공간이 너무 좁아 팽윤 공간 확보의 어려움이 있으며, 입자의 크기가 5mm 이상인 경우에는 입자 사이의 공간이 너무 넓어 특정 공간에 흡습액을 머금지 못하고 퍼져나가 바람직하지 않다.
특히 벤토나이트 점토가 가장 효과적이며, 주성분인 산화실리콘에 의해 흡습 기능을 가지고 몬모릴론석군 광물의 일종으로 물 팽윤성을 나타낸다.
벤토나이트 점토는 약 2000만년 전 백악기 제 3기에 화산활동에 의한 유리질 암석들이 변질되어 형성된 천연광물로써 화산재와 몬모릴로나이트(Montmorillonite)의 화합물인 천연 점토로서 다세공 층상 구조를 가지고 있으며, 산화 실리콘 65.7 %, 알루미나 17.3 %, 산화 마그네슘 3.6 %, 산화 칼슘 3.2 %, 산화 철 2.8 % 등으로 이루어져 있다. 이러한 다공성 구조의 이점으로 벤토나이트 점토는 흡습 기능과 동시에 팽윤공간 확보의 기능을 갖는다.
상기 흡습보조제는 염화마그네슘의 혼합 비율에 따라 중량비가 정해지며, 흡습보조제의 함량은 25∼75 중량%가 적절하며, 75 중량% 이상에서는 주흡습제와 흡습액응결제의 중량비가 낮아져 실제적인 흡습력 효과가 감소하게 된다.
또한, 25 중량% 이하에서는 염화물의 상대적 중량이 높아 흡습액의 증가로 인한 팽윤 공간의 확보 기능을 잃게 되고, 흡습액 응결제의 팽창으로 인한 내부압력이 증가하게 되어 바람직하지 못하게 된다.
한편, 본 발명의 흡습제는 투습도와 방수능력이 우수한 포장지로 구성된다.
투습방수 재질의 부직포(Nonwoven) 중 특히 타이벡(Tyvek)을 사용하며, 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리에스터(polyester) 및 폴리올레핀(polyolefine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 갖는 필름을 특수 코팅(1겹∼3겹 코팅)하여 투습도 및 방수능력을 향상시켜 액체의 유출이 발생하지 않는 투습방수지를 사용한다.
단층막 또는 이중막 구조 포장재의 경우, 분진이 쉽게 발생하거나 코팅액이 잘못 도포될 시 두께가 얇은 부분이 발생할 수 있으며 이는 제품 생산 시 접착력을 약화시켜 부적합품을 야기할 수 있다.
본 발명의 투습방수지는 타이벡(Tyvek) 포장지에 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스터 및 폴리올레핀 중에서 하나 이상의 성분을 갖는 필름을 코팅 또는 라미네이팅하여 3중 구조를 형성하고 우수한 투습도 및 방수능력을 동시에 유지한다.
특수 코팅에 의해 대기 중의 수증기를 일반적인 타이벡 포장지 보다 빠르게 통과시킬 수 있으며, 내용물이 흡습하여 액상으로 변한 수분을 포장재 밖으로 유출되지 않도록 방지하는 특수 포장재이다. 코팅 또는 라미네이팅을 통한 3중 구조를 만들어 줌으로써 우수한 투습도로 흡습제의 흡습능력을 향상시킬 뿐만 액화된 흡습액의 유출 방지능력을 극대화시킨 것이다.
한편, 본 발명의 흡습제는 품질관리에 용이한 생산공정으로 구성된다.
흡습제의 생산공정은 조성물인 염화칼슘 또는 염화마그네슘의 높은 조해성을 고려하여, 습도 50%RH 이하의 조건에서 신속히 진행되는 것이 좋다. 공정상에서 방습제의 성능이 감소하지 않도록 특히 포장설비 주변의 습도를 낮게 유지하여, 최대한 건조한 상태로 관리한다.
염소화합물을 산화칼슘 또는 산화마그네슘과 혼합한 흡습제의 경우, 원료의 성상 및 입자 사이즈가 같아 혼합된 정도를 판단할 수 없고, 원료 전체를 믹서에서 혼합하여 사용하기 때문에 완제품의 혼합비가 정확한 지 확인할 수 없다. 본 발명의 흡습제는 각 원료의 성상 차이가 뚜렷하여 완제품의 혼합 정도를 쉽게 판별할 수 있는 장점이 있으며, 개별적인 호퍼를 통해 투입함으로써 정확한 투입량을 확보하여 균일한 품질을 관리할 수 있다.
일반적으로 흡습 성능을 높이기 위하여 주흡습제로 사용되는 염화마그네슘은 고순도의 제품을 사용하게 되며, 이러한 95%이상의 고순도를 갖는 염화마그네슘은 200mesh 이상의 고운 입자를 갖는 미분형태로 이루어 지며, 흡습응결제로 사용되는 폴리머들 역시 많은 미분을 함유하게 된다. 이러한 미분의 원료들은 제품화하는 과정에서 포장재에 투입시 날리게 되면 접합부 사이에 끼이게 되고 이것이 접합력을 약하게 하는 등의 불량률을 높이게 된다.
본 발명에서는 각 원료들을 정해진 중량 만큼 계량 후 투입되는 과정에서 소량의 에탄올을 분무함으로써 이러한 분진의 발생을 억제하여 불량을 줄일 수 있다. 0.1g 이하의 소량의 에탄올을 미스트 형태로 분무하면 발생한 분진과 같이 결합하여 날리지 않고 포장재로 떨어지게 되고, 제품에 미량이 혼입된 후에도 제품의 성능에는 영향이 없으며, 투입라인에 남게 되더라도 금방 증발하여 없어짐으로 해서 생산라인에 잔류하지 않게 되어 제품 생산시 불량률을 줄일수 있다.
일반적으로 두 가지 이상의 원료 사용 시, 균일하게 혼합하기 위해서 각 원료의 계량 이후 공정에서 바이브레이터 등을 활용하고, 원료의 이동경로를 직선으로 하여 생산 효율성을 높이는 방법을 선택한다.
그러나, 본 발명에서는 원료의 투입 시간차와 이동 관 경로의 변형을 통하여 혼합 원료의 균일성을 확보하는 방법 또는 회전하는 원통(레미콘 믹서)를 도입하여 원료의 균일 혼합을 확보하는 방법을 적용한 제조공정 중 하나를 사용할 수 있다.
첫째, 원료의 투입 시간차와 이동 관 경로의 변형을 통하여 혼합 원료의 균일성을 확보하는 방법으로써 ‘경로 변곡 혼합 이송 공정’을 적용할 수 있다. 이는 원료이송관의 경로를 약 5∼30° 사이의 변곡을 형성하고, 주흡습제 및 흡습액응결제 원료의 이송과정 중에 입경이 0.5mm 이상 5 mm 미만의 흡습보조제를 시간차를 주고 투입하여 혼합효과를 확보하는 공정을 특징으로 한다.
원료가 호퍼에서 투입구까지 아래로 이동하는 과정에서 관 경로를 약 5∼30°사이의 각도로 두 번 꺾어 변곡을 주어 투입 경로에서의 원료 별 체류시간을 조절함으로써 투입 경로상에서 내용물이 혼합되는 효과를 얻는다.
이때 분말 타입 또는 입자 사이즈가 작은 성분이 굴곡진 경로에 잔류하게 될 수 있으나, 본 발명품의 구성에 있어서 흡습보조제로 사용된 입경이 0.5mm 이상 5 mm 미만의 천연광물인 벤토나이트 점토(Bentonite Clay)를 시간차를 두고 투입하여 곡면에 잔류한 다른 성분들을 긁어 내려오게 함으로써 원료의 정량 투입과 혼합 효과를 확보한다.
또한, 원재료 투입부에 스크류를 통한 정량투입 방법 및 하단 투입구에 회전판을 설치하는 방법을 추가로 하는 제조공정을 구성할 수 있다.
상단 투입구에 설계된 스크류에 의해 잔여물 없이 원료를 정량 투입하고, 하단 투입구에 설치된 회전판을 통해 최종적으로 혼합을 완료하여 더욱 균일한 혼합상태를 제공할 수 있다.
둘째, 회전하는 원통(레미콘 믹서)를 도입하여 혼합 원료의 균일성을 확보하는 방법으로써 ‘레미콘 믹서 혼합 이송 공정’을 적용할 수 있다. 이는 원료가 원료이송관의 중간에 위치한 회전 원통을 지나가는 과정에서 두 개의 원통의 회전을 통해 내용물의 혼합효과를 확보하는 공정을 특징으로 한다.
또한, 상기 ‘경로 변곡 혼합 이송 공정’ 방법과 같이 원재료 투입부에 스크류를 설계하여 정량 투입을 확보하고, 하단 투입구에 회전판을 설치하여 최종 혼합을 완료하는 제조공정을 구성하였다.
상기 ‘경로 변곡 혼합 이송 공정’ 및 ‘레미콘 믹서 혼합 이송 공정’의 두 가지 제조공정과 원료계량부 스크류 및 원료투입부 회전판에 대한 개략도는 도 1과 같다
이하 실시예 및 비교예를 통해 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 ∼ 9를 통해 조성 물질에 따른 흡습제의 흡습량 및 유출상태를 비교하였으며, 각 실시예와 비교예는 50 ℃, 95 %RH 조건으로 설정된 항온항습기에 넣어 흡습량 및 유출상태의 변화를 10 일간 관찰하였다.
<실시예 1 ∼ 2>
각 조성에 따라 혼합한 내용물 20 g을 준비하고, 75 * 95 mm 규격의 투습방수지 포장재에 넣고 밀봉한 후, 50 ℃, 95 %RH 조건의 항온항습기에 넣어 흡습량 및 유출상태의 변화를 10 일간 관찰한다. 이때 포장재는 타이벡(Tyvek)과 여기에 폴리에틸렌(PE) 필름 등을 이용한 3중 구조 투습방수지이다.
실시예 1. 벤토나이트 점토 50 중량%, 염화마그네슘 25 중량% 및 폴리아크릴아미드 25 중량%을 혼합한다.
실시예 2. 벤토나이트 점토 65 중량%, 염화마그네슘 15 중량% 및 폴리아크릴아미드 20 중량%을 혼합한다.
<비교예 1 ∼ 7>
각 조성에 따라 혼합한 내용물 20 g을 준비하고, 75 * 95 mm 규격의 투습방수지 포장재에 넣고 밀봉한 후, 50 ℃, 95 %RH 조건의 항온항습기에 넣어 흡습량 및 유출상태의 변화를 10 일간 관찰한다. 이때 포장재는 타이벡(Tyvek)과 여기에 폴리에틸렌(PE) 필름 및 특수 코팅한 투습방수지이다.
비교예 1. 벤토나이트 점토를 100 중량% 사용한다.
비교예 2. 벤토나이트 점토 80 중량%, 염화마그네슘 20 중량%을 혼합한다.
비교예 3. 염화마그네슘 30 중량%, 폴리아크릴아미드 70 중량%을 혼합한다.
비교예 4. 벤토나이트 점토 분말 65 중량%, 염화마그네슘 15 중량% 및 폴리아크릴아미드 20 중량%을 혼합한다.
비교예 5. 벤토나이트 점토 50 중량%, 염화마그네슘 45 중량% 및 폴리아크릴아미드 5 중량%을 혼합한다.
비교예 6. 벤토나이트 점토 20 중량%, 염화마그네슘 20 중량% 및 폴리아크릴아미드 60 중량%을 혼합한다.
비교예 7. 벤토나이트 점토 85 중량%, 염화마그네슘 5 중량% 및 폴리아크릴아미드 10 중량%을 혼합한다.
<비교예 8 ∼ 9>
각 조성에 따라 혼합한 내용물 20 g을 준비하고, 75 * 95 mm 규격의 투습·방수지 포장재에 넣고 밀봉한 후, 50 ℃, 95 %RH 조건의 항온항습기에 넣어 흡습량 및 유출상태의 변화를 10 일간 관찰한다. 이때 포장재는 타이벡(Tyvek) 투습·방수지이다.
비교예 8. 벤토나이트 점토 50 중량%, 염화마그네슘 25 중량% 및 폴리아크릴아미드 25 중량%을 혼합한다.
비교예 9. 염화마그네슘 30 중량%, 산화마그네슘 50 중량% 및 폴리에틸렌 왁스 20 중량%를 혼합한다. 그 결과는 표 1과 같다.
구분 벤토나이트 점토 염화
마그네슘		 폴리아크릴아미드 산화
마그네슘		 폴리에틸렌왁스 포장재
75*95mm		 흡습률 유출
방지		 비고
실시예1 50% 25% 25% - - 타이벡
(Tyvek)에
라미네이팅한 3중 구조
포장재		 ◎ ◎
실시예2 65% 15% 20% - - ◎ ◎
비교예1 100% - - - - Ｘ ◎ DASIPAK
비교예2 80% 20% - - - ◎ △
비교예3 - 30% 70% - - ◎ ○
비교예4 65%
(분말)		 15% 20% - - ◎ △
비교예5 50% 45% 5% - - ◎ Ｘ
비교예6 20% 20% 60% - - ◎ ○
비교예7 85% 5% 10% - - △ ◎
비교예8 50% 25% 25% - - 타이벡
(Tyvek)		 ◎ Ｘ
비교예9 - 30% - 50% 20% ◎ Ｘ
판정
기준		 흡습률 유출방지
◎ 150% 초과 ◎ 유출 없음
○ 100 ∼ 150% 이하 ○ 표면에 미세한 유출이 보임
△ 50 ∼ 100% 이하 △ 액체 방울 수준의 유출
Ｘ 0 ∼ 50% 이하 Ｘ 액체가 흘러내리는 수준의 유출
<실험 결과>
상기 비교예 1 ∼ 3 은 2성분 이하의 조성비를 갖는 흡습제로써 실시예와 흡습량 및 유출상태의 변화를 비교하였다.
비교예 1과 같이 벤토나이트 점토만으로 구성된 흡습제는 흡습력에서 현저한 차이를 나타내었다.
비교예 2의 경우, 염화마그네슘을 도입하여 흡습력이 개선되었으나, 이 염화마그네슘의 조해로 인해 발생한 흡습액의 유출 현상이 관찰되었다.
비교예 3과 같이 염화마그네슘과 흡습액응결제인 폴리아크릴아미드를 함께 적용한 경우에도 흡습액응결제의 팽윤에 따라 내부압력이 발생하여 약간의 유출 현상이 발견되었다.
비교예 4는 분말형태의 벤토나이트 점토를 적용하여 시험한 결과, 실시예 2와 같은 조성임에도 불구하고 유출 현상이 발견되었으며 이는 흡습보조제로 사용된 벤토나이트 점토의 입자크기가 영향이 있음을 보여준다. 본 발명품의 구성에 있어서 흡습보조제로 사용된 입경이 0.5mm 이상 5 mm 미만의 천연광물인 벤토나이트 점토(Bentonite Clay)가 유출 현상을 줄이는데 도움이 되는 것을 확인할 수 있다.
비교예 5 ∼ 7은 세가지 성분의 함량 변화를 통하여 각 성분의 적정 함량비를 확인 하고자 하였다.
비교예 5는 염화마그네슘의 함량을 늘리고, 폴리아크릴아미드의 함량을 줄인 결과 흡습액의 응결이 덜되어 유출 현상이 심하게 나타났다.
비교예 6은 폴리아크릴아미드를 증량하고 벤토나이트 점토를 줄인 결과 팽윤에 의한 내부압력 증가로 약간의 유출 현상이 나타났다.
비교예 7은 염화마그네슘을 줄이고 벤토나이트 점토를 증량한 결과 유출현상은 나타나지 않았으나, 흡습력이 감소하는 결과를 가져왔다.
비교예 8은 포장재를 폴리에틸렌(PE) 필름 및 특수 코팅을 하지 않은 타이벡(Tyvek)만을 사용한 결과 유출현상이 심하게 발생한 것을 확인할 수 있었다.
마지막으로 비교예 9는 흡수한 수분을 산화마그네슘이 콘크리트화함으로써 흡습제가 경화된 후 초과 흡수된 수분이 액상으로 잔류하게 되었고, 이러한 흡습액의 유출 현상이 심하게 발생한 것을 확인할 수 있었다.
상기 실시예 1 ∼ 2의 경우 50 ℃, 95 %RH 조건으로 설정된 항온항습기에 넣어 흡습량 및 유출상태의 변화를 10 일간 관찰한 결과 충분한 흡습량과 유출방지효과를 확인할 수 있었다.
다음은 한정된 공간, 예를 들어 자동차헤드라이트 내 흡습제 홀더(D-Cover, 용적 100ml)에 상기 실시예 및 비교예를 장착한 조건에서의 흡습 실험을 실시한 결과이다.
실시예 1 및 비교예 9를 통해 조성 물질에 따른 흡습제의 흡습률 및 유출상태를 비교하였으며, 각 실시예와 비교예는 100ml 용기에 투입하여 50 ℃, 95 %RH 조건으로 설정된 항온항습기에 넣어 흡습률 및 유출상태의 변화를 12 일간 관찰하였다.
<실험 결과>
도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 실시예 1의 경우 12일 이상 흡습이 지속되었으나, 비교예 9는 10일차부터 포화상태로 더 이상 흡습이 지속되지 않고 굳어져 초과 흡습된 흡습액이 포장재 밖으로 유출되었다. 이는 비교예9의 흡습보조성분으로 사용된 산화마그네슘이 수분 흡수에 의해 팽창하고 경화된 이후 흡수한 수분을 다시 방출하는 유출 현상을 보인 것이다.
앞에서 확인되는 바와 같이, 본 발명은 흡습액이 외부로 유출되지 않는 고성능 흡습제를 제공할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 흡습액이 외부로 유출되지 않는 고성능 흡습제에 의하면, 흡습속도가 빠르고 흡습력은 강하면서도 흡습액이 외부로 유출되지 않아 램프, 자동차 헤드라이트, 광학기기나 기계류의 경우 장기간 고습에 노출되더라도 결로, 부식 및 손상을 방지할 수 있는 고성능 흡습제가 제공되게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 투습방수지 내부에 주흡습제, 흡습액응결제 및 흡습보조제를 포함하는 흡습제에 있어서,
    부직포(Nonwoven)가 투습방수지로 사용되고,
    염화칼슘 및 염화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 10 중량% 내지 40 중량% 포함하는 주흡습제;
    내용액을 겔상태로 응결시켜 유출을 방지하기 위하여 합성 고분자 및 천연 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 10 중량% 내지 50 중량% 포함하는 흡습액응결제; 및
    흡습 능력 보완 및 팽윤 공간 확보의 기능을 갖는 벤토나이트 클레이(bentonite clay), 규조토(diatomite) 및 제올라이트(zeolite)로 이루어진 천연 광물로부터 선택된 적어도 하나 이상을 25 중량% 내지 75 중량% 포함하는 흡습보조제;를 포함하며,
    상기 투습방수지 내부에 상기 주흡습제, 흡습액응결제 및 흡습보조제 주입 시에 에탄올을 미스트로 분사하여 상기 주흡습제 분말이 공중에 날리지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 램프용 친환경 흡습제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡습액응결제의 합성 고분자는 폴리아크릴산 나트륨(sodium polyacrylate), 폴리아크릴산 칼륨(potassium polyacrylate), 폴리아크릴 산(polyacrylic acid) 및 폴리아크릴아미드(polyacryl amide)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 공중합체이고,
    상기 흡습액응결제의 천연 고분자는 전분(starch), 잔탄검(gum xanthan) 및 구아검(gum guar)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 자동차 램프용 친환경 흡습제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 벤토나이트 클레이(bentonite clay), 규조토(diatomite) 및 제올라이트(zeolite)의 입자 크기가 0.5∼5㎜인 것을 특징으로 하는 자동차 램프용 친환경 흡습제.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투습방수지로는 부직포(Nonwoven) 중 타이벡(Tyvek)이 사용되고,
    상기 타이벡에는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스터(polyester) 및 폴리올레핀(polyolefine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 성분을 갖는 필름이 2겹 또는 3겹으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 자동차 램프용 친환경 흡습제.
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