KR910008722B1 - 흡착제용 해조류 과립의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

흡착제용 해조류 과립의 제조방법

본 발명은 연초 필터, 에어필터, 마스크, 냉장고의 탈취제 등에 사용되고, 연초의 연기나 공기중에 함유되는 유해한 물질 또는 악취를 흡착하여 제거하기 위한 흡착제에 관한 것이다.

종래 이와 같은 종류의 흡착제로서는, 그 사용 목적에 따라서도 다르지만, 주로 활성탄, 알루미나, 실리카겔, 제올라이트 등이 사용되고 있다. 그러나 예를 들면, 연초의 연기 중에는, 니코틴, 타르, 일산화탄소 이외에 3,4-벤조피렌등의 발암성을 갖는 유해 물질도 함유되어 있으며, 또 배기 가스중에서 질소 산화물이나, 황산화물도 함유되어 있으며, 또한 냉장고 속에서는 각종의 식품으로부터 발생하는 냄새가 혼합하여 악취로 되는 수가 있다.

그런데 이와같이 다종 다양의 유해물질이나 악취물질이, 기체 중에 혼재해있을때에는, 상기 활성탄 등의 흡착제만으로써는, 이들 모든 유해물질이나 악취물질을 완전히 흡착 제거함은 곤란하며, 또 그 흡착 성능도 불충분하였다.

그러므로, 상기 활성탄, 알루미나, 실리카겔, 제올라이트 등에 가하여, 어떤 특정의 유해물질이나 악취물질에 대하여 뛰어난 흡착 성능을 발휘하는 다른 흡착성 물질을 배합하여 양자의 특징을 인출하여 뛰어난 성능을 발휘하는 흡착제를 개발하는 시도도 행해지고 있다.

이와 같은 목적으로 사용되는 흡착성 물질로서 크로렐라 분말이나 스피루리나 분말 등의 해조류 분말이 있으며, 이들 해조류 분말은 발암성 물질인 3.4-벤조피렌을 비롯한 많은 유해물질이나 악취물질에 대하여 뛰어난 흡착성능을 발휘함이 알려져 있다(미국 특허 제4,269,204호와 일본국 공개특허 공보 제156684/1980호).

그러나, 이들 해조류 분말은 예를들면 크로렐라가 직경 2∼10μ정도, 스피루리나가 8μ×400μ정도의 크기로서, 이들 그대로 흡착제로서 사용한 경우에는, 상기 유해물질이나 악취물질이 해조류 분말 중에 원할하게 들어갈 수가 없으므로, 이들 해조류 분말이 아무리 뛰어난 흡착 성능을 갖고 있다하여도, 그 기능을 충분히 발휘시킬 수가 없는 문제가 있었다.

특히, 이들 해조류 분말을 연초용 필터의 흡착제로서 사용할 경우에는, 흡연할때의 흡인력에 의하여 미세한 해조류 분말이 필터 기재의 섬유질 체내를 통과하여, 연초의 맛이 변화하는 문제가 생겼었다.

이는, 이들 해조류 분말을 활성탄, 알루미나, 실리카겔, 제올라이트 등의 종래 흡착제에 배합하여 사용할 경우에는 같으며, 비중과 입자의 크기가 다른 양자가 편석(偏析)을 일으켜서, 해조류 분말을 배합하는 의미가 없어지는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 활성탄과 크로렐라 및 /또는 스피루리나로써 된 해조류 분말과의 혼합물에 수성용제를 첨가하여 조립한후, 건조시켜서 이를 과립으로하고, 크로렐라 분말이나 스피루리나 분말등의 해조류 분말이 갖는 뛰어난 흡착 성능을 충분히 발휘시키기 위한 수단을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은, 입경 2mm 이하의 활성탄 5∼90중량%와 크로랠라 및/또는 스피루리나로 된 해조류 분말 10∼95중량%와의 혼합물에 수성용제를 첨가하여 조립한후, 건조시켜서 평균 0.1∼10mm의 과립으로하는 흡착제용 해조류 과립의 제조법에 관한 것이다.

그런데, 크로렐라는, 통상직경 10μ 이하의 구상 또는 타원상의 단세포 녹조류로서, 건조 중량으로하여 55∼65중량%의 다량의 단백질을 함유하고 있다. 또 스피루리나는, 청녹색 나선상의 해조류로서, 굵기 약 8μ, 길이 약 300∼500μ의 큰 모상(毛狀)조체로서, 건조 중량으로하여 통상 60∼75중량%의 극히 많은 단백질을 함유하고 있다.

이들 해조류 분말은, 채취한후 건조하여 분말상으로 하여서 사용된다. 이 해조류 분말은 그대로 사용할수도 있고, 또 알콜추출 등의 수단에 의하여 색소를 제거함으로써, 단백질 함유량을 높여서 사용할 수도 있다.

또 이들 해조류 분말과 함께 사용되는 활성탄으로서는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 목재, 톱밥이나, 야자 열매 껍데기나 아탄, 갈탄, 이탄등의 석탄류나, 석유 잔사, 석유코크스, 석유 피치 등의 석유류등을 원료로하여 제조되는, 분말상, 과립상 등을 들수가 있다. 이 활성탄의 입경에 대하여는, 통상 2mm 이하, 바람직하기는 0.15∼0.7mm의 것이다.

상기 활성탄과 해조류 분말과의 배합 비율에 대하여는, 통상전자가 5∼90중량%, 바람직하기는 20∼50중량%이며, 후자가 10∼95중량%, 바람직하기는 50∼80중량%이다.

해조류 분말의 배합 비율이 10중량%보다 적으면, 이 해조류 분말을 배합하는 효과가 적어지며, 또 95중량%보다 많아지면 활성탄을 배합하는 의미가 없어질 뿐 아니라, 제품 원가가 높아져서 바람직하지 못하다.

다음에, 상기 활성탄과 해조류 분말과는 혼합되고, 이어서 수성용제를 사용하여 과립상으로 조립된다.

활성탄과 해조류 분말과의 혼합물을 조립하는 방법으로서는, 통상 과립을 제조할 때에 행해지는 종래 공지의 방법. 예를들면 압축 조립법이나, 유동층법을 채용할 수가 있다.

압출조립법에 의하여 조립할 경우에는, 활성탄과 해조류 분말과의 혼합물에, 수성용제를 첨가하고, 반죽기등의 혼련기를 사용하여 혼련한 후, 압출 조립기에 의하여 압출하여, 자연 붕괴 또는 절단 수단에 의하여 소정의 크기로 파쇄하여 조립한다.

이 압출 조립법에 있어, 활성탄과 해조류 분말의 혼합은, 수성용제를 첨가한 후의 혼련 때에 동시에 행할 수도 있지만, 제품의 균일성을 높이기 위하여 바람직하기는 수성 용제를 첨가하기전에 충분히 행하여 전체를 균일한 혼합물로 함이 바람직하다.

또 이 압출 조리법에 있어 사용되는 수성 용제로서는, 알콜수용액이 적합하며, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 비점이 낮은 저급 알콜의 수용액을 사용할 수가 있다. 그리고 예를 들면 연초 필터용, 냉장고의 탈취제용 등에 사용되는 흡착제인 경우에는, 상기 알콜 수용액이 건조후에 흡착제 중에 잔류할 수가 있으므로, 안정성의 견지에서 바람직하기는 에탄올 수용액이다. 수성용제로서 알콜 수용액을 사용 할 경우의 그 알콜 농도는, 통상 30∼70중량%, 바람직하기는 40∼50중량%이다. 특히 45∼50중량%의 알콜 수용액을 사용한 경우에는, 압출조립기에 의하여 압출한 때에, 스트랜드가 자연 붕괴하여, 적당한 크기로 되므로 절단 수단을 사용할 필요가 없는 이점이 있다.

또한, 상기 수성용제의 사용량은, 통상 활성탄과 해조류 분말과의 혼합물 100중량부에 대하여 수성용제 50∼300중량부, 바람직하기는 140∼160중량부 사용한다. 수성용제의 사용량이 너무 적으면 압출할때에 조립되지 않을 수가 있으며, 또 너무 많으면 압출할때에 유상으로 되어서 조립되지 않을 수가 있다.

압출 조립기로부터 압출된 스트랜드는, 자연 붕괴 또는 필요에 따라서 절단수단을 사용하여 파쇄된 후, 다음의 건조 공정으로 이송된다.

다음에, 활성탄과 해조류 분말과의 혼합물을 조립하는 방법으로서, 유동층법을 채용 할 경우에는, 조립기내에서 상기 활상탄과 해조류 분말의 혼합물의 유동층을 형성하고, 이 유동층에 수성용제를 분무하는 방법으로 조립할 수가 있다. 이 경우, 활성탄과 해조류 분말과의 혼합 비율에 대하여는, 상기 압출 조립법의 경우와 같으나, 수성용제에 대하여는, 물 단독 또는 이에 필요한 결합제를 첨가하여 행함이 바람직하다. 이 목적으로 사용되는 결합제로서는, 예를 들면 감자전분, 보리전분, 옥수수전분, 등의 각종 전분류, 구아르고무, 아라비아고무 등의 각종 고무류, 기타 덱스트린, 카르복시메틸 셀루로즈등, 종래 공지의 결합제를 사용할 수가 있다.

이 유동층법에 의하면, 조립과 건조를 같은 장치에 의하여 행할 수가 있을 뿐 아니라, 제조된 과립의 표면적이 상기 압출 조립법에 의하여 제조된 과립의 표면적 보다도 커져서, 흡착성능이 뛰어나는 특징이 있는 반면, 소량의 제조에 있어서는 제조원가가 높아지는 문제도 있으므로, 제조량이 어느 정도 많은 경우에 유효하다.

상기 압출 조립법에 의하여 조립된 과립은 건조기에 넣어서 건조 공정에 회부되며, 또 유동층법에 의하여 조립된 과립은 그대로 건조 공정에 회부되어, 수분 함유량이 10%이하, 바람직하기는 7%이하로 될 때까지 건조된다. 조립 방법이 압출조립법인 경우에는, 통상 70∼100℃에서 4∼7시간 정도 건조하고, 조립 공정에서 사용한 알콜류에 대하여는 실질적으로 완전히 제거한다.

이와같이 하여 형성된 해조류 과립은, 다음에 그 입경을 조정하기 위하여 체에 걸러서 정립된다. 해조류 과립의 입경은, 그 사용 목적에 따라서 다르지만, 통상 편균 0.1∼10mm이며, 예를 들면 연초 필터용의 것이면 바람직하기는 평균 0.4∼5mm로 조정된다. 해조류 과립의 입도가 평균 10mm보다 크면 이를 흡착제로서 사용했을 경우에 그 흡착 성능이 저하하여 바람직하지 못하며, 또 평균 0.1mm보다 적으면 이를 흡착제로서 사용했을 때에, 그 통기성이 저하하여 유해물질이나 악취물질이 해조류 과립중에 원할하게 들어갈 수가 없으므로, 흡착성능을 충분히 발휘할 수가 없게되어, 과립상으로 조립하는 의미가 없어진다.

다음에 본 발명 방법에 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다.

균일하게 혼합된 입경 0.18∼0.59mm의 활성탄과 크로렐라 분말을 제 1표에 나타낸 비율로 혼합하고, 이 혼합물 100중량부에 50중량% 에탄올 수용액 150중량부를 첨가하고, 반죽기에 의하여 충분히 혼련하여 균일한 혼련물로 조정하고, 이어서 이 혼련물을 구경 1mmψ의 다수의 압출구를 갖는 압출 조립기에 장입하여 그 압출구로부터 스트랜드 상으로 압출함과 동시에 자연 붕괴시켜서, 이를 1∼2cm의 두께로 펴서 건조기에 삽입하고, 70∼80℃로 5∼8시간 건조하여, 0.5mm 와 1.41mm의 체에 걸려서 정립한 과립을 흡착제용 크로렐라 과립의 제품으로 하였다. 또 상기 범위밖의 과립에 대하여는 재차 활성탄과 크로렐라 분말의 혼합물중에 재순환시켜, 흡착제용 크로렐라 과립의 제조원료로서 이용하였다. 얻어진 크로렐라 과립의 유보는 90중량%이었다.

얻어진 크로렐라 과립 0.1g을, 직경 8mmø, 길이 20mm로 감아서 형성된 연초용 아세테이트 섬유 필터중에 균일하게 분산시켰다. 이 연초 필터에 8mmø ×180mm의 양절 연초를 장착하고, 흡연유량 17.5ml/sec, 흡연길이 40mm, 30초에 2초의 간격으로 흡연하는 자동 흡연기(Heiner Borgwald 사제)에 걸어서 이 연초 필터을 통과한 연기 중의 니코틴, 타르, 3, 4-벤조피렌(이상 측정은 동양여지 TM5의 0.1μ을 사용) 과 일산화탄소(측정은 NDIR 법 CO측정기에 의함)의 통과량과 상기 연초 필터 및/또는 연초의 통기 저항을 측정하였다. 측정을 5회 반복하고, 그 평균치를 계산하여 측정치로 하였다. 결과를 제1표와 제2표에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

본 발명의 방법에 의하여 제조된 해조류 과립은, 미세한 해조류 분말이 활성탄과 함께 표면적이 큰 소정의 입도를 갖는 해조류 과립을 형성하고 있으며, 또 이 해조류 과립의 표면에는 활성탄과 해조류 분말이 각각 외면으로 노출해 있으며, 이 결과, 이 해조류 과립을 흡착제로서 사용한 때에 있어서의 유체, 특히 기체의 통기 저항이 작아질 뿐 아니라, 이 유체 중에 함유되는 유해 물질이나 악취물질이 상기 조류 과립중의 활성탄이나 해조류 분말과 접촉할 기회가 많아져서, 이들 유해물질이나 악취물질에 대하여 뛰어난 흡착 성능을 발휘할 뿐 아니라, 활성탄과 해조류 분말이 갖는 각각의 특징이 효과적으로 인출되어서 많은 종류의 유해물질이나 악취물질에 대하여 뛰어난 흡착성능을 발휘한다.

Claims (3)

1. 입경 2mm 이하의 활성탄 5∼90중량%와 크로렐라 및/또는 스피루리나로 된 해조류 분말 10∼95중량%와의 혼합물에 수성용제를 첨가하고, 조립한 후 건조시켜서 평균 0.1∼10mm의 과립으로 함을 특징으로 하는 흡착제용 해조류 과립의 제조법.
2. 제1항에 있어서, 활성탄과 해조류 분말과의 혼합물 100중량부에 대하여 수성 용제로서 30∼70중량%알콜 수용액 50∼300중량부를 첨가하고, 혼련한후 압출 구경 0.5∼5mmø의 압출 조립기로 압출하고, 자연 붕괴 또는 절단 수단에 의하여 소정의 크기로 파쇄하고, 건조시켜서 상기 알콜 수용액을 제거한후 분급하여 과립으로 조립하는 흡착제용 해조류 과립의 제조법.
3. 제2항에 있어서, 알콜 수용액이 40∼60중량% 에탄올 수용액으로서 그 첨가량이 활성탄과 해조류 분말의 100중량부에 대하여 100∼200중량부인 흡착제용 해조류 과립의 제조법.