KR970011077B1 - 흡수제 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

흡수제
본 발명은 저팽창성 스멕타이트형 점토 광물에 기초한 흡수제에 관계한다. 이 ㅎ수제는 원하는 액체를 흡수하기에 적합하다. 특히 이들은 애완동물에게 깔아주는 물질로서 특히 우수하며 다음의 내용도 특별히 이 분야에 관한 것이다.
도시환경에서 애완동물을 기르는 일은 깔짚(litter) 재료의 사용과 밀접한 관련이 있다. 이 재료의 목적은 동물의 배설물을 흡수하고 가능하면 냄새가 퍼지지 않도록 방지하는 것이다. 더욱이 악취방지를 위하여 반 고형의 습기있는 동물 배설물로부터 수분을 제거하여야 한다. 좋은 깔짚재료는 간단하고 경제적인 방법으로 제거할 수 있는 굳은 덩어리로 만들어서 분비 또는 분리된 유체를 흡수하는 능력을 갖는다. 따라서 최적의 동물깔짚은 큰 흡수력을 갖는 것이다.
시중에서 구할 수 있는 제품은 짚, 톱밥, 나무껍질, 대패밥, 다공성 합성 비이드, 종이조각, 셀룰로오스 섬유, 농작물 쓰레기, 폴리아크릴레이트등이 있다. 이들은 그 자체로 또는 무기물질과 혼합하여 사용한다.
유기 깔짚재료의 단점은 불만족스러운 덩어리화 또는 덩어리의 경점성과 습기가 있을 때 박테리아 분해를 일으키는 것이다.
유기 깔짚에 비해서 장점을 가지는 벤토나이트-기초 깔짚재료(US-A-5 000115와 4 657881 또는 EP-A-0 378 421)도 발표되었다. 이들이 수성 액체에 의해 팽창함으로써 벤토나이트는 덩어리를 형성할 수 있다. 덩어리화 하므로, 유체에 의해 젖은 깔짚부분이 별도로 제거될 수 있어서 깔짚을 절약할 수 있다. 벤토나이트의 특별한 구조 때문에 동물 배설물에 의해 발생된 불쾌한 냄새를 흡착하는 능력을 갖는다. 또한 벤토나이트 처리도 환경에 큰 문제를 일으키지 않는다.
상기에 따르면 벤토나이트 나트륨 또는 벤토나이트 나트륨과 벤토나이트 칼슘의 혼합물이 흡수제 예컨대 애완동물용 깔짚재료로 사용된다. 이 흡수제는 과립형으로 사용될 수도 있다.
그러나 벤토나이트 나트륨은 어떤 지역에서만 구할 수 있으므로 특별한 분야 예컨대, 주물사 결합제와 수성매질에 대한 농후제 및 틱소트로프(thixotropic)제로 사용할 수 있을 뿐이다.
다른 한편 알칼리성 활성화 후에도 1차 광물 예컨대 몬트모릴로나이트 함량이 낮으므로 이러한 특별용도에 적합하지 않은 벤토나이트 칼슘이 많다.
액체를 흡수하는 점토 광물과 제올라이트 같은 무기흡수제를 함유한 애완동물(고양이)용 깔짚은 공지되었다(EP-A-0 242 683). 이 깔짚은 점토와 제올라이트 입자를 함유하는 배합물 입자 형태를 가질 수 있다. 사용되는 점토 광물은 수분함량이 15%이하 특히 0.5 내지 15% 더더욱 2 내지 14%인 천연 몬트모릴로나이트 칼슘 같은 스멕타이트형 점토 광물일 수 있다. 이들 입자는 제올라이트 입자와 혼합된다. 이후에 입자 혼합물은 5 내지 500KN/㎠ 로울강도의 압력으로 로울 사이에 압착하거나 또는 0.5 내지 200KN/㎝압력에 의해 치밀화될 수 있다. 성형된 블랭크는 원하는 크기의 입자로 단편화된다. 효과적인 기공직경 3 내지 9Å을 가지는 제올라이트 사용 덕택에 깔짚의 냄새 결합력이 우수하다.
본 발명의 목적은 본래 낮은 팽창력 때문에 흡수제로 사용치 못했던 스멕타이트형 광물질을 우수한 수분흡수력을 갖는 흡수제로 전환시키는 것이다.
따라서 본 발명의 대상은 본래 낮은 수분흡수력의 스멕타이트형 점토 광물 기초흡수제이다. 이들 흡수제는 스멕타이트형 점토 광물이 하나 이상의 고체 이온교환물질로 알칼리 형태로 화학전환됨을 특징으로 한다. 유기 및 무기 이온교환물질을 모두 사용할 수 있다.
EP-A-0 243 638의 방법으로 수득한 몬트모릴로나이트와 제올라이트 혼합물은 몬트모릴로나이트의 수분함량이 지나치게 낮으므로 화학반응되지 않는 것이 발견되었다. 그러나 본 발명에 따르면 알칼리형 고체 이온교환물질은 이온 교환에 의해 스멕타이트형 광물을 활성시켜서 이들의 팽창력에 예컨대 수분흡수력을 향상시킨다.
바람직하게는 고체 이온교환물질은 50 내지 1200mVal/100g, 특히 100 내지 1100mVal/100g 의 이온 교환용량(IUF)을 갖는다.
이온교환물질은 무수상태의 흡수제 총량과 비교하여 0.5 내지 50% 특히 5 내지 10% 용량으로 사용하는 알칼리형 제올라이트이다. 사용되는 양은 제올라이트의 IUF에 관계한다. 제올라이트는 흡수제 총중량에 대해 0.5 내지 5% 특히 0.5 내지 3% 양으로 사용하는 나트륨형 천연 또는 합성 제올라이트이다.
출발재료로서 사용하는 스멕타이트형 점토 광물은 수분흡수용량(6% 수분함량이 되게 건조된 재료에서)이 50중량% 이상 특히 60 내지 130중량% 더더욱 90 내지 120중량%인 벤토나이트 칼슘이다.
사용하는 벤토나이트의 수분흡수용량이 낮은 것은 1차적으로 이들이 석영, 카올린, 운모, 장석, 방해석 또한 돌로마이트 같은 비팽창성 성분을 함유하기 때문이다. 또한 낮은 수분흡수용량은 몬트모릴로나이트가 몬트모릴로나이트 칼슘 형태로 존재하는 사실에 기인한다. 벤토나이트와 알칼리성 고체 이온교환물질 사이의 반응과정에서 일차적으로 몬트모릴로나이트의 중간층에 있는 칼슘이온이 알칼리성 이온 특히 나트륨 이온으로 대체된다. 이온 교환은 벤토나이트의 수분흡수력을 증가시켜서 건조후 다량의 액체를 흡수할 수 있다.
흡수제 즉 벤토나이트와 알칼리성 이온교환물질 사이의 반응 생성물의 수분흡수력은 벤토나이트 보다 20%이상 커진다.
본 발명에 따른 흡수제는 습윤 조건에서 알칼리형 이온교환물질과 함께 반죽하여 스멕타이트형 점토 광물을 균질화하고, 건조시키고 다시 단편으로 절단하여 얻는다.
반죽시 에너지 소모량은 반죽된 혼합물 1톤당 2-10 특히 3-6KWh이다.
활성화를 위해 필요한 전단형상을 얻기 위해서 출발혼합물의 수분 함유량은 20-40 특히 25-35중량%이다; 성분들이 이 수분함량을 갖지 않을 경우 출발혼합물에 수분첨가하여 지정된 수분함량을 유지한다.
스멕타이트형 점토 광물과 알칼리성 이온교환물 사이의 반응 생성물을 적당한 조건에서 건조한다. 물질을 150℃ 특히 120℃ 이하 온도에 노출하고 잔류 수분함량이 4중량% 특히 6중량% 보다 낮게 건조가 이루어진다. 건조생성물은 파쇄 또는 과립화될 다소 큰 조각형태를 갖는다. 입자크기는 0.5-10mm 특히 2-6mm가 되게 한다. 단편화로 생성된 미립물은 골라내어 반죽장치로 다시 보낸다. 130% 이하의 출발성분으로 사용하는 스멕타이트형 점토의 수분흡수량이 본 발명에 따를 경우 2배가 된다. 더욱이 이 처리법은 덩어리화를 개선하고 또한 수분으로 적셔진 물질로 된 덩어리의 결정성을 증가시킨다.
본 발명에 따른 흡수제의 수분함량은 건조상태에서 4-12 특히 4-10중량%이고 수분흡수용량은 100%이상 특히 150% 이상이다(잔류 수분함량이 6%인 건조물질에서); 더욱이 본 발명의 흡수제는 상기의 유기 흡수제 같은 통상의 흡수제와 혼합할 수 있다. 더욱이 흡수제는 백색 안료와 살균 소독제를 함유할 수 있다. 동물 깔짚으로 쓸 경우 다른 첨가제 예컨대 탈취제나 동물 허용제제도 넣을 수 있다. 더욱이 본 발명의 대상은 액체(체액, 유분, 액체화학물) 흡수 수단으로서 또한 동물 특히 고양이 깔짚용으로 상기 흡수제를 쓸 수 있다.
본 발명의 흡수제의 수분함량은 다음과 같이 측정된다 :
10g의 흡수제를 얇은 접시에서 0.01g까지 정확이 무게를 재고 110℃의 건조용 캐비넷에 넣어 일정무게가 될 때까지 건조시킨다(2시간 이상). 그후 표본물을 데시케이터속에서 실온까지 냉각한 후 무게잰다.
평가 :
(1차 무게 최종무게)/1차 무게×100=수분함량(%)
본 발명의 흡수제의 수분흡수용량을 웨스팅 하우스사 방법(No. 17-A)(cf. Industrial Minerals, August 1992, page 57)으로 측정한다. 이 방법에서 잔류 수분함량이 6중량%까지로 건조된 흡수제의 무게를 가는 철선으로 만든 원뿔형 용기에 넣어(매쉬 60=0.25mm, 직경 7cm, 높이 7.6mm)측정한다(E=20g). 그후 총 중량을 잰다(용기+E=E1g). 흡수제를 담은 용기를 물이 채워진 유리 접시속에 20분간 매달아서 흡수제가 완전히 적셔지도록 한다. 20분후 물 밖으로 용기를 꺼내고 20분 정도 물이 떨어지게 한다. 직후 내용물이 담긴 용기의 무게를 잰다(E2g)계산치는 다음과 같다 :
수분흡수량(%)=(E2-E1)E×100
본 발명을 다음 실시예에서 제한없이 설명한다.
[실시예 1(비교예)]
건조시 몬트모릴로나이트 함량이 60중량%이며 물흡수 용량이 110%(잔류 수분이 6%가 되게 건조된 물질에서)인 순수한 2Kg의 Ca-벤토나이트(30중량% 수분함유)를 5분 정도 전단작용이 있는 반죽기계(Werner-Pfleiderer blender)에 넣어 반죽한다. 에너지 소모량은 4kWh/톤이다. 결과의 응집체를 75℃에서 4시간 동안 천천히 건조시켜 6중량% 수분함량을 갖게 하고 분쇄기에 넣어 파쇄한다. 1-5mm 파편을 분리하고 5mm이상의 입자크기를 갖는 물질은 다시 파쇄, 분리한다. 1mm이하의 미립물은 반죽기에 되돌린다. 그 결과는 하기의 표와 같다.
[실시예 2]
층 구조의 조성물인 합성 나트륨 실리케이트 Na2Si2O5(Hoechst AG사의 SKS-6 시판) 15g, 30g 및 60g을 벤토나이트에 첨가하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 반복실행한다. 층구조를 가지는 실리케이트 SKS-6의 수분흡수용량은 122%이며 1000 내지 1100mVal/100g의 IUF를 갖는다. 수분함량과 수분흡수용량 값은 다음표에 나와 있다.
[실시예 3]
나트륨형의 합성 제올라이트(Deguss사의 Wessalith P 시판) 34g, 68g, 138g 및 260g이 벤토나이트 칼슘에 첨가하는 것 이외에는 실시예 1의 방법과 같다. Wessalith P의 수분흡수용량은 57% IUF는 570mVal/100g. 그 결과는 다음표와 같다.
[실시예 4]
판상구조의 Na7O13(OH)3×3H2O로 된 규산나트륨인 100g의 합성 Na-마가디트를 벤토나이트 칼슘에 첨가하는 것 이외에는 실시예 1의 방법과 같다. 마가디트 수분흡수용량은 124%이고 IUF는 80mVal/100g이다. 그 결과는 다음과 같다.
[실시예 5]
Na-형으로 술폰산 폴리스티렌 기초의 100g 및 200g의 유기 이온교환물질(Bayer Ag사의 Lewarit S 100 시판)을 벤토나이트 칼슘에 첨가하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 반복시행한다. 이온교환물질의 수분흡수량은 2%이며 IUF는 170mVal/100g이다. 결과는 다음표와 같다.
[실시예 5(비교예)]
수분함량 15%인 2Kg의 벤토나이트 칼슘과 60g의 Wessalith P를 사용하고 EP-A-0 242 683 방법을 따라 혼합물을 수득한다. 이 혼합물을 유압프레스에서 35 내지 70KN/㎠압력으로 주조하고 실시예 1에 따라 처리한다.
그 결과는 다음표와 같다. 본 발명의 것과 비교할 때 수분흡수력이 낮음을 볼 수 있다.
[표]

Claims (22)

  1. 스멕타이트형 점토 광물이 알칼리형이며 무수 상태 흡수제의 총량에 대해서 0.5 내지 50중량%의 양으로 사용되는 하나 이상의 고형 이온교환물과 반응되며, 조합된 스멕타이트형 점토 광물과 이온교환물은 건조에 앞서 20 내지 40중량%의 수분함량을 가지면, 점토 광물을 알카리형인 하나 이상의 고형 이온교환물과 격렬하게 반축하여 혼합물을 형성함으로써 균질화하고 이후에 혼합물을 건조 및 단편화시켜서 제조되는 60 내지 130중량%의 낮은 수분흡수용량을 가지는 출발 스멕타이트형 점토 광물로부터 제조된 액체 흡수제.
  2. 제1항에 있어서, 고체 이온교환물의 이온교환용량(IEC)이 50 내지 1200meq/100g임을 특징으로 하는 흡수제.
  3. 제1항에 있어서, 이온교환물이 무수상태의 흡수제 총량에 대해 0.5 내지 5중량%로 사용되는 나트륨형 제올라이트인 것을 특징으로 하는 흡수제.
  4. 제1항에 있어서, 출발물질인 스멕타이트형 점토 광물이 6중량%의 수분함량으로 건조된 스멕타이트에 있어서 60중량% 내지 130중량%의 수분흡수용량을 가지는 벤토나이트 칼슘인 것을 특징으로 하는 흡수제.
  5. 제1항에 있어서, 수분흡수용량이 출발물질로 사용되는 스멕타이트형 점토 광물보다 20% 이상 큰 것을 특징으로 하는 흡수제.
  6. 제1항 또는 2항에 있어서, 건조상태의 수분함량이 4-12중량%이고 잔류 수분이 6%인 건조물질에 있어서 수분흡수용량은 100% 이상임을 특징으로 하는 흡수제.
  7. 제1항에 있어서, 입자크기가 0.5 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 흡수제.
  8. 제1항에 있어서, 하나 이상의 탈취제나 동물 허용제제를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수제.
  9. 제1항에 있어서, 반죽시 에너지 소모량이 반죽혼합물 1톤당 2-10KWh임을 특징으로 하는 흡수제.
  10. (a) 60 내지 130중량%의 수분흡수용량을 가지는 스멕타이트형 점토 광물을 준비하고; (b) 반죽된 혼합물을 제조하기 위해서 무수 상태 흡수제의 총중량에 대해서 0.5 내지 50중량%의 양으로 사용되며 알카리형인 하나 이상의 고형 이온교환물과 점토 광물을 반죽된 혼합물 1톤당 2 내지 10kwh의 에너지로 반죽하는 단계를 포함하는 스멕타이트형 점토 광물로부터 액체 흡수제 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 고형 이온교환물이 50 내지 1200meq/100g의 이온교환용량을 가짐을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 이온교환물이 알칼리형 제올라이트임을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 이온교환물이 나트륨 제올라이트임을 특징으로 하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 6중량%의 수분함량으로 건조된 스멕타이트형 점토 광물이 50중량% 이상의 수분 흡수용량을 가지는 칼슘 벤토나이트임을 특징으로 하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 6중량%의 수분함량으로 건조된 스멕타이트형 점토 광물이 60 내지 130중량%의 수분흡수량을 가지는 칼슘 벤토나이트임을 특징으로 하는 방법.
  16. 제10항에 있어서, 흡수제가 출발물질로 사용되는 스멕타이트형 점토 광물의 수분흡수용량보다 20% 이상 높은 수분흡수용량을 가짐을 특징으로 하는 방법.
  17. 제10항에 있어서, 흡수제가 건조 상태에서 4 내지 12중량%의 수분함량을 가지며 6중량%의 잔류 수분함량을 가지는 건조 흡수제에 있어서 100% 이상의 수분흡수력을 가짐을 특징으로 하는 방법.
  18. 제10항에 있어서, 흡수제가 건조 상태에서 4 내지 12중량%의 수분함량을 가지며 6중량%의잔류 수분함량을 가지는 건조 흡수제에 있어서 150%이상의 수분흡수력을 가짐을 특징으로 하는 방법.
  19. 제10항에 있어서, 흡수제가 0.5 내지 10mm의 입자 크기로 단편화됨을 특징으로 하는 방법.
  20. 제10항에 있어서, 흡수제가 2 내지 6mm의 입자 크기로 단편화됨을 특징으로 하는 방법.
  21. 제10항에 있어서, 하나 이상의 탈취제가 흡수제와 혼합됨을 특징으로 하는 방법.
  22. 제10항에 있어서, 하나 이상의 동물 허용제제가 흡수제와 혼합됨을 특징으로 하는 방법.
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