KR101136893B1 - Self inflating device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기팽창기구에 관한 것으로서, 나일론 필름과 폴리에틸렌 필름이 열접착되어 2층 구조를 이루는 본체(A)내에 (ⅰ) 고흡수성 수지 분말(1), (ⅱ) 소다(Sodium bicarbonate) 분말(2) 및 (ⅲ) 봉지(B)에 담겨져 있는 구연산 수용액(3)이 내장되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 본체(A)내에 내장된 고흡수성 수지 분말(1)이 본체(A)내에 내장된 물과 화학반응으로 생성된 중화수(액체)를 빨리 흡수, 제거해 주기 때문에, 발생된 탄산가스가 본체(A)내에 내장된 물에 용해되어 손실되는 현상을 차단하여 자기팽창상태를 오랫동안 유지함과 동시에 여름철 반응온도 상승시에도 탄산가스 발생속도를 조절하여 급상승하는 탄산가스의 팽창압으로 인해 본체가 파손되는 것을 방지할 수 있고, 본체(A)가 파손되는 경우에도 본체(A)로부터 액체가 누출되지 않아 사용자의 옷이 오염되지 않는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-expansion mechanism, comprising: (i) superabsorbent resin powders (1) and (ii) sodium bicarbonate powder in a body (A) in which a nylon film and a polyethylene film are thermally bonded to form a two-layer structure ( 2) and (iii) the citric acid aqueous solution 3 contained in the bag B is characterized in that it is built-in.
According to the present invention, since the superabsorbent polymer powder (1) contained in the main body (A) quickly absorbs and removes the neutralized water (liquid) generated by chemical reaction with the water contained in the main body (A), Maintaining self-expansion state for a long time by blocking phenomena dissolved in water contained in the main body (A) and controlling the rate of generation of carbon dioxide gas even when the reaction temperature rises in the summer. It can be prevented, even when the body (A) is broken there is an effect that the liquid does not leak from the body (A) does not contaminate the user's clothes.
Description
본 발명은 자기팽창기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기팽창상태를 보다 오랫동안 유지함과 동시에 반응온도 상승시에도 반응속도 조절이 가능하여 급상승하는 탄산가스의 팽창압으로 인해 본체가 파손되는 것을 효과적으로 방지하고, 본체 파손시에도 액체 누출로 인해 사용자의 옷이 오염되는 현상을 효과적으로 예방할 수 있는 자기팽창기구에 관한 것이다.The present invention relates to a self-expansion mechanism, and more particularly, to maintain the self-expansion state for a longer time and to control the reaction rate even when the reaction temperature rises to effectively prevent the body from being damaged by the expansion pressure of the rapidly rising carbon dioxide gas. In addition, the present invention relates to a self-expansion mechanism that can effectively prevent the phenomenon that the user's clothing is contaminated due to liquid leakage even when the body is damaged.
본 발명에 있어서 자기팽창기구란 본체 내부에 기체가 없는 상태로 간편하게 휴대하다가 필요시 손으로 본체 내에 내장된 용액 봉지를 터트리면 산(Acid)과 염기(Base)의 중화반응에 의한 가스발생으로 자기팽창하는 기구를 의미한다.
In the present invention, the self-expansion mechanism is easily carried in the absence of gas inside the main body, and when necessary, the self-expansion is caused by gas generation by neutralization of acid and base when the encapsulated solution bag is opened by hand. It means a mechanism to do it.
산(Acid)과 염기(Base)에 의해 발생되는 가스를 최초, 상업적으로 이용한 것은 1767년 영국의 죠셉 프레스틀리 박사(Dr. Joseph Priestly)로서, 소위 구연산(Citric acid)이 함유되어 있는 레몬쥬스(Lemon Juice)와 소다(Sodium bicarbonate)를 혼합하여 탄산수(Carbonated water)를 제조하였다.The first commercial use of gases produced by acid and base was Dr. Joseph Priestly of England in 1767, the so-called lemon juice containing citric acid ( Carbonated water was prepared by mixing Lemon Juice and Soda (Sodium bicarbonate).
이 같은 탄산수는 구연산이 약 5%가량 함유되어 있는 레몬쥬스와 소다가 혼합될 때 반응에 의해 발생되는 탄산가스를 물에 용해시켜 마실 때 용해된 탄산 가스가 방출되어 청량감을 부여하는 청량음료임은 주지의 사실이다.Such carbonated water is a soft drink that dissolves carbonic acid gas produced by the reaction when lemon juice and soda are mixed with about 5% citric acid in water and releases the dissolved carbonic acid when drinking. It is a well known fact.
이 같은 기술을 이용하여 미국특허 제1,771,730호에서는 구연산 (Citric Acid ), 탄닌산(Tartaric acid) 등의 산(Acid)류와 소다(Sodium bicarbonate)등의 염기(Base)류 들을 이용하여 이들이 혼합될 때 발생되는 탄산가스를 이용한 부양체를 제조하는 기술을 소개하고 있다. 특히, 발생된 탄산가스의 유실을 억제하기 위하여 포장체의 재질을 폴리비닐클로라이드로 특정하고 있음이 특징이다.Using this technique, U.S. Patent No. 1,771,730 discloses a mixture of acids such as citric acid and tannic acid and bases such as sodium bicarbonate. It introduces a technique for producing a flotation using the generated carbon dioxide gas. In particular, the material of the package is characterized as polyvinyl chloride in order to suppress the loss of generated carbon dioxide gas.
또한, 미국특허 제4,781,645호에서는 산과 염기의 중화반응에 의한 가스 발생 원리를 이용하되 산류와 염기류의 분리 포장 방법을 변형시켜 팽창성 백의 제조법을 기재하고 있다.In addition, U.S. Patent No. 4,781,645 describes a method for producing an expandable bag by using a gas generating principle by neutralization of an acid and a base, but modifying a separate packaging method of an acid and a base.
또한, 미국특허 제4,898,561호에서는 구연산이 함유되어 있는 레몬쥬스와 소다를 이용한 자기 팽창 인형에 관한 제법을 기재하고 있다.In addition, U.S. Patent No. 4,898,561 describes a method for a self-expansive doll using lemon juice and soda containing citric acid.
한편, 미국특허 제4,929,214호에서는 구연산(Citric acid) 와 소다(Sodium bicarbonate)를 분말 혹은 액상 포장으로 분리하여 시스템을 구성시키고 외력에 의해 두 물질이 접촉케 하여 반응을 일으켜 탄산가스를 발생시키도록 한 자기 팽창 시스템으로서 본체의 강도를 고려하여 2축 연신 필름 또는 발생 가스의 투과율을 낮추기 위하여 알루미늄 증착 필름등을 사용할 수 있음을 명기하였다. 또한 가스 발생이 완료 후 발생된 가스의 물에 용해 흡수되는 것을 줄이기 위하여 본체에 셀룰로이즈를 코팅하여 물을 일부 흡수하도록 한 것 또한 특징이다.On the other hand, US Patent No. 4,929,214, citric acid and soda (Sodium bicarbonate) is separated into a powder or liquid packaging to form a system and by contacting the two materials by an external force to react to generate carbon dioxide gas. In consideration of the strength of the main body as a self-expansion system, it was specified that a biaxially stretched film or an aluminum deposited film or the like can be used to lower the transmittance of the generated gas. In addition, in order to reduce the absorption of dissolved gas in the water generated after the completion of gas generation is characterized by coating the cellulose on the body to absorb some of the water.
대한민국 등록 실용신안 제20-0408330호에서는 이미 선행 기술로 알려진 레몬쥬스 와 소다와 두 물질의 비접촉 시스템을 이용하여 막대 풍선에 적용함을 특정한 기술로서 통념적인 형태 변화만을 특정한 개념적 기술로 사려된다.In Korean Registered Utility Model No. 20-0408330, it is considered that the conventional form change is applied to the bar balloon by using the non-contact system of lemon juice and soda and the two materials, which are known as prior arts, and only conventional shape change is considered as a specific conceptual technology.
이 기술은 통상 응원용 막대 풍선의 공간 부피(통상 약 1.8 리터)에 대하여 적용 시 레몬쥬스(통상, 구연산 5%)와 소다가 반응하여 발생된 탄산 가스에 의해 막대 풍선이 충분하게 팽창되기 위해서는 레몬 쥬스의 중량이 약 100 그램 이상이 필요하기 때문에 막대 풍선 1개당 중량이 너무 무거워 실용적이지 못 할 뿐만 아니라, 발생된 탄산가스가 풍선 내에 존재하는 많은 물에 의해 용해 손실되어 버리는 량이 크게 되어, 팽창 유지능이 짧은 단점이 있으며, 아울러 발생된 탄산 가스의 투과율을 감안하지 않고 본체를 구성하는 재질로 폴리비닐클로라이드 또는 폴리프로필렌 등의 열가소성 필름을 사용함을 원칙으로 하고 있기 때문에 이들 폴리비닐클로라이드 혹은 폴리프로필렌의 탄산가스 투과율이 높은 포장지로는 충분한 팽창 유지 시간을 확보할 수 없는 단점이 있다.This technique is usually applied to the space of a cheering balloon (approximately 1.8 liters), so that the lemon balloon (usually 5% citric acid) and soda react with the carbon dioxide produced by the soda to inflate the balloon sufficiently. Since the weight of the juice is about 100 grams or more, the weight per bar balloon is too heavy to be practical, and the amount of carbon dioxide generated is dissolved and lost by a large amount of water present in the balloon, thereby maintaining expansion. There are shortcomings, and in addition, since the principle of using a thermoplastic film such as polyvinyl chloride or polypropylene is used as a material of the main body without considering the permeability of generated carbon dioxide, carbonic acid of these polyvinyl chloride or polypropylene Packaging paper with high gas permeability can ensure sufficient expansion and retention time. There are drawbacks.
대한민국 공개특허 제10-2009-0038053호에서는 선행 기술의 탄산 가스 발생에 의한 자기 팽창 시스템을 구성함에 있어서, 팽창 유지능을 확보시키기 위하여 탄산가스의 투과율이 낮은 폴리에틸렌-나일론 공압출 필름을 사용한 자기 팽창 튜브를 기재하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0038053 discloses a self-expansion using a polyethylene-nylon coextrusion film having a low permeability of carbon dioxide in order to secure expansion expansion capability in constructing a self-expansion system by generating carbon dioxide. The tube is described.
그러나, 이상에서 살펴본 종래의 자기팽창기구들은 구연산과 소다(Sodium bicarhonate)의 화학반응을 원활하게 하기 위해서 구연산과 소다층 어느 하나를 수용액화 시킬때 투입되는 물이나 어느 하나가 수용액화된 구연산과 소다의 반응으로 생성되는 중화수(이하 "액체"라고 통칭한다)가 자기팽창기구내에서 화학반응으로 발생된 탄산가스를 용해시켜 흡수해 버리기 때문에 시간이 지날수록 탄산가스의 팽창압이 점차 낮아져 자기팽창기구의 팽창상태가 오랫동안 유지되지 못하는 문제가 발생되었다.However, the conventional self-expansion mechanisms described above are water introduced when the citric acid and the soda layer are aqueous solution in order to facilitate the chemical reaction between citric acid and soda (Sodium bicarhonate), either citric acid and soda Since the neutralized water (hereinafter referred to as "liquid") produced by the reaction of Mg dissolves and absorbs the carbon dioxide generated by the chemical reaction in the self-expansion mechanism, the expansion pressure of the carbon dioxide gas gradually decreases as time passes. There was a problem that the expansion state of can not be maintained for a long time.
그 근거로, 칼롤등(Carroll. J. J., Slupsky,J.D and Mather)의 연구에 의하면 시스템 내의 압력이 증가할수록 그리고 온도가 낮을수록 아래 표 1과 같이 탄산가스의 물에 대한 용해도가 증가하는 것으로 보고되어 있다.
On the basis of this, Carroll et al. (Carroll. JJ, Slupsky, JD and Mather) study reported that the solubility of carbon dioxide gas in water increases with increasing pressure and lower temperature in the system. have.
상기 표 1에서 알 수 있듯이 산-염기 반응 자기 팽창 시스템의 최적 압력이 1~1.03 atm이기 때문에 탄산가스의 용해도는 0.481 ~ 1.337 mole% 까지 높아짐을 예측할 수 있다.As can be seen in Table 1, since the optimum pressure of the acid-base reaction self-expansion system is 1 ~ 1.03 atm it can be expected that the solubility of carbon dioxide gas is increased to 0.481 ~ 1.337 mole%.
따라서, 탄산 가스에 의한 팽창압을 유지시키기 위해서는 자기 팽창 시스템 내에서의 반응이 종료된 후에 투입된 물과 반응에 의해 생성된 중화수를 제거시킬 수 있다면, 탄산 가스의 물에 의한 용해 손실을 극소화시킴으로서 본 발명의 목적인 보다 자기 팽창 유지능을 획기적으로 연장시킬 수 있을 것이다.Therefore, in order to maintain the expansion pressure by the carbon dioxide gas, if the neutralized water generated by the reaction with the introduced water after the reaction in the self-expansion system can be removed, by minimizing the dissolution loss by the water of the carbon dioxide gas The purpose of the present invention will be able to significantly extend the self-swelling capacity.
이에, 본 발명은 물을 제거할 수단으로 증류수의 경우, 자기 무게의 약 300배가량 물을 흡수할 수 있는 고흡수성 수지(High absorbent polymer)를 첨가제로 사용함으로서 이 같은 문제를 해결하고자 하였다.Thus, the present invention was intended to solve this problem by using a high absorbent polymer (High absorbent polymer) that can absorb about 300 times the water weight of distilled water as a means for removing water.
이와 같이 팽창상태가 오랫동안 유지되지 못하는 문제는 본체의 재질로 탄산가스의 투과율이 높은 필름을 사용함으로써 더욱 심각하게 되었다.The problem of not maintaining the expanded state for a long time has become more serious by using a film having a high transmittance of carbon dioxide as the material of the main body.
또한, 종래의 자기팽창기구들은 여름철 반응온도가 상승하게 되면 구연산과 소다의 반응속도가 빨라져 탄산가스의 팽창압이 급속하게 상승함으로 인해 기구 본체가 파손될 위험도 높은 문제가 있었다.
In addition, the conventional self-expansion mechanism has a high risk of damage to the appliance body due to the rapid increase in the expansion pressure of the carbon dioxide gas so that the reaction rate of citric acid and soda is increased when the reaction temperature in the summer rises.
본 발명의 과제는 이와 같은 종래의 문제점들을 해결할 수 있도록 자기팽창상태가 오랫동안 유지되고, 여름철 반응온도 상승시에도 반응속도조절이 가능하여 급상승하는 탄산가스 팽창압으로 인한 본체의 파손위험이 없고, 본체 파손의 경우 액체 누출로 인한 사용자 옷이 오염되는 것도 효과적으로 방지하는 자기팽창기구를 제공하는 것이다.
The problem of the present invention is that the self-expansion state is maintained for a long time to solve such conventional problems, the reaction rate can be adjusted even when the reaction temperature rises in the summer, there is no risk of damage to the body due to the rapidly rising carbon dioxide expansion pressure, body breakage In the case of the user to provide a self-expansion mechanism that effectively prevents contamination of the user clothes due to leakage of liquid.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 본체(A)내에 소다(Sodium bicarbonade) 분말(2)과 봉지(B)에 담겨져 있는 구연산 수용액(3)을 내장시킴과 동시에 고흡수성 수지 분말(1)도 함께 내장시켜 본체내에 함유된 물과 반응중 발생하는 중화수(액체)를 고흡수성 수지 셀(Cell)내로 고정화(Isolation) 시켜 화학반응으로 발생된 탄산가스가 액체에 의해 용해, 제거되는 것을 방지함과 동시에 여름철 반응온도 상승시에도 화학반응 속도를 일정하게 조절한다.In order to achieve such a problem, in the present invention, the soda (Sodium bicarbonade) powder (2) and the citric acid aqueous solution (3) contained in the bag (B) in the main body (A) and at the same time superabsorbent resin powder (1) In addition, the neutralized water (liquid) generated during the reaction with the water contained in the main body is immobilized into the super absorbent polymer cell to prevent the carbon dioxide generated by the chemical reaction from being dissolved and removed by the liquid. At the same time, the rate of chemical reaction is controlled to be constant even when the reaction temperature rises in summer.
또한, 본 발명에서는 나일론 필름과 폴리에틸렌 필름이 열접착된 2층 구조를 이루어 탄산가스 투과율이 낮은 재질로 본체(A)를 구성한다.
In addition, in the present invention, the main body A is formed of a material having a low carbon dioxide transmittance by forming a two-layer structure in which the nylon film and the polyethylene film are heat-bonded.
본 발명은 본체(A)내에 내장된 고흡수성 수지 분말(1)이 본체(A)내에 내장된 물과 화학반응으로 생성된 중화수(액체)를 빨리 흡수, 제거해 주기 때문에, 발생된 탄산가스가 본체(A)내에 내장된 물에 용해되어 손실되는 현상을 차단하여 자기팽창상태를 오랫동안 유지함과 동시에 여름철 반응온도 상승시에도 탄산가스 발생속도를 조절하여 급상승하는 탄산가스의 팽창압으로 인해 본체가 파손되는 것을 방지할 수 있고, 본체(A)가 파손되는 경우에도 본체(A)로부터 액체가 누출되지 않아 사용자의 옷이 오염되지 않는 효과가 있다.
According to the present invention, since the superabsorbent polymer powder (1) contained in the main body (A) quickly absorbs and removes the neutralized water (liquid) generated by chemical reaction with the water contained in the main body (A), Maintaining self-expansion state for a long time by blocking phenomena dissolved in water contained in the main body (A) and controlling the rate of generation of carbon dioxide gas even when the reaction temperature rises in the summer. It can be prevented, even when the body (A) is broken there is an effect that the liquid does not leak from the body (A) does not contaminate the user's clothes.
도 1은 본 발명에 따른 자기팽창기구의 단면 모식도.1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic expansion mechanism according to the present invention.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 나일론 필름과 폴리에틸렌 필름이 열접착되어 2층 구조를 이루는 본체(A)내에 (ⅰ) 고흡수성 수지 분말(1), (ⅱ) 소다(Sodium bicarbonate) 분말(2) 및 (ⅲ) 봉지(B)에 담겨져 있는 구연산 수용액(3)이 내장되어 있는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 1, the present invention is characterized in that (i) superabsorbent polymer powders (1) and (ii) sodium bicarbonate powder in the main body (A) in which a nylon film and a polyethylene film are heat bonded to form a two-layer structure ( 2) and (iii) the citric acid
도 1은 본 발명에 따른 자기팽창기구의 단면 모식도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic expansion mechanism according to the present invention.
상기 본체(A)는 탄산가스 투과율이 0.1g/㎡×24시간?atm 이하 수준인 나일론 필름과 열접착이 가능한 폴리에틸렌 필름, 보다 바람직하기로는 저밀도 폴리에틸렌 필름들을 공압출시켜 열접착시킨 2층 구조로서, 화학반응으로 발생되는 탄산가스가 본체 외부로 빠져나가는 것을 효과적으로 차단하여 결국 자기팽창상태가 오랫동안 유지될 수 있게 한다.The main body A is a two-layer structure in which carbon dioxide gas transmittance is 0.1 g /
본 발명의 본체(A)중 나일론 필름의 두께는 15㎛이상이고, 폴리에틸렌 필름의 두께는 60㎛ 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness of a nylon film is 15 micrometers or more in the main body (A) of this invention, and the thickness of a polyethylene film is 60 micrometers or more.
나일론 필름의 두께가 15㎛미만일 경우에는 외부 충격에 튜브의 파손 경향이 심하고 탄산가스의 차단 효과가 약하여 팽창 시간 유지에 바람직하지 못하며, 폴리에틸렌 필름의 두께가 60㎛ 미만일 경우에는 열접착력이 약해져 탄산가스 팽창압에 의해 탄산 가스 누출되는 경향이 높아져 바람직하지 못하다.If the thickness of the nylon film is less than 15㎛, it is not preferable to maintain the expansion time because the tube tends to be damaged by external shock and the blocking effect of carbon dioxide is weak.If the thickness of the polyethylene film is less than 60㎛, the thermal adhesive strength is weakened. The tendency for carbon dioxide gas to leak due to the expansion pressure becomes high, which is undesirable.
상기 본체(A)는 막대형태, 다각형 형태, 원통형태, 중앙부가 중공인 튜브형태등이며, 본 발명에서는 본체(A)의 형태를 특별하게 한정하는 것은 아니다.The main body A has a rod shape, a polygonal shape, a cylindrical shape, a hollow tube shape, and the like, and in the present invention, the shape of the main body A is not particularly limited.
구연산 용액이 담겨지는 봉투(B)는 폴리프로필렌 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리에틸렌 필름 등으로 제조될 수 있다.The bag B in which the citric acid solution is contained may be made of a polypropylene film, a polyester film, a polyethylene film, or the like.
상기 고흡수성 수지는 소디움-아크릴 가교 폴리머인 것이 바람직하다.It is preferable that the superabsorbent resin is a sodium-acrylic crosslinked polymer.
고흡수성 수지는 뛰어난 물 흡수 능력으로 인하여 소량의 첨가로도 많은 물을 흡수하여 고흡수성 수지 셀(Cell) 내에 고정화(Isolation)시키기 때문에 주로 아기들의 기저귀와 생리대에 주요 물질로 사용되고 있는 생리 화학적으로도 안정한 고분자 물질이다The super absorbent polymer absorbs a lot of water even with a small amount due to its excellent water absorption ability and is immobilized in the super absorbent polymer cell. It is a stable polymer
이 같은 고흡수성 수지는 아크릴산 모노머에 일부 알카리토금속, 특히 소디움(Sodium)으로 염화(鹽化, Salting) 한 후 개시제(Initiator)로 완전 가교를 형성시켜 불용불융의 3차원 고분자 망목 구조를 갖는 소디움-아크릴 가교 폴리머이다.These superabsorbent polymers are salts of some alkaline earth metals, especially sodium, in acrylic acid monomers, and then completely crosslinked with initiators to form insoluble, insoluble, three-dimensional polymer mesh structures. Acrylic crosslinked polymer.
이들 고흡수성 수지의 물 흡수 기저( Water absorbent mechanism)는 가교 고분자 내의 친수성 소디움에 의한 물의 이온 확산 흡수와 이로 인하여 팽윤되면서 형성된 미세 공극에 의한 모세관 흡수가 동시에 일어나는 것으로 보고되어 있다.The water absorbent mechanism of these superabsorbent polymers has been reported to simultaneously occur absorption of water by the hydrophilic sodium in the crosslinked polymer and capillary absorption by the micropores formed by swelling.
고흡수성 수지의 또 다른 특징은 증류수 혹은 일반수가 아닌 소금물과 같은 염수용액의 경우, 소금물의 소금 염에 의한 이온 농도가 상대적으로 일반 물 보다 크기 때문에 고흡수성 수지의 이온 농도차가 감소되어 고흡수성 수지의 소금물 흡수능이 떨어진다.Another feature of superabsorbent polymers is that in the case of saline solutions such as distilled or non-normal brine, the ionic concentration difference of superabsorbent polymers is reduced due to the relatively higher ion concentration due to salt salts of brine. Poor water absorption.
본 발명에 고흡수성 수지를 사용함에 있어서 자기 팽창 시스템 내에 구연산 과 소다의 수용액이 반응하여 형성된 구연산소다 수용액 또한 소금물과 같은 거동을 하게 된다.In using the superabsorbent polymer in the present invention, an aqueous sodium citrate solution formed by reacting an aqueous solution of citric acid and soda in a self-expansion system also behaves like salt water.
본 발명은 이 같은 고흡수성 수지의 염수용액 흡수 성질, 특히 구연산과 소다 수용액 및 반응 생성물인 구연산 소다 수용액에 대한 고흡수성 수지의 흡수 성질을 이용하여 반응 초기부터 반응이 완료될 때까지 신규 도입한 고흡성 수지의 염수 용액 흡수 거동을 이용함에 있어서, 비교적 초기 흡수능 및 흡수 속도가 느린 고흡수성 수지를 선정하여 본 발명에 적용하였다.The present invention utilizes the absorption properties of the superabsorbent polymer of the superabsorbent polymer, especially the aqueous solution of citric acid and soda and the aqueous solution of citric acid soda as a reaction product. In utilizing the salt solution absorption behavior of the absorbent resin, a superabsorbent polymer having a relatively initial initial absorption capacity and a slow absorption rate was selected and applied to the present invention.
이 같이 초기 흡수능 및 초기 흡수 속도가 느린 고흡성 수지의 도입 목적은 구연산과 소다 수용액의 초기 반응 시 활성화제로 도입한 물의 반응 활성도를 갖게 하여 초기 반응에 의한 탄산 가스 발생 속도를 훼손시키지 않음으로서 제품의 성능 발현 시간에 도움을 주면서 반응 중간 이후부터 물을 흡수하면서 반응 속도를 조절시킴으로서 여름철 반응 온도 향상에 따른 빠른 탄산가스 발생 속도를 조절하는 기능을 부여하면서, 아울러 반응이 완료된 후에 자기 팽창 시스템 내의 모든 구연산소다 수용액을 흡수하여 고흡수성 수지 셀(Cell)내로 고정화(Isolation)시켜 탄산가스의 물에 의한 용해 손실을 획기적으로 줄이기 위한 것이다.The purpose of the introduction of superabsorbent polymer having a low initial absorption capacity and a slow initial absorption rate is to give a reaction activity of water introduced as an activator during the initial reaction of citric acid and soda solution so that the rate of carbon dioxide gas generated by the initial reaction is not impaired. By adjusting the reaction rate by absorbing water from the middle of the reaction and helping to develop the performance time, it gives the ability to control the rapid carbon dioxide generation rate according to the improvement of the reaction temperature in the summer, and all citric acid in the self-expansion system after the reaction is completed. It is to drastically reduce dissolution loss of carbon dioxide gas by absorbing soda aqueous solution and immobilizing it into a super absorbent polymer cell.
본체(A)내에 내장된 고흡수성 수지 분말의 함량은 본체(A) 내에 내장된 물 100중량부에 대하여 5~20중량부인 것이 바람직하다.The content of the super absorbent polymer powder contained in the main body A is preferably 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of water embedded in the main body A.
고흡수성 수지의 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 고흡수성 수지가 구연산 수용액 및 화학반응중 발생되는 중화수(액체)를 전량흡수하여 고정화 시키는데 충분하지 못하여 발생된 탄산 가스가 액체에 용해, 제거되는 현상을 효과적으로 방지하지 못해 자기팽창 상태가 오랫동안 유지하는데 한계가 있고, 고흡수성 수지의 함량이 20 중량부를 초과하는 경우에는 고흡수성 수지가 본체내 액체를 너무 빨리 흡수하여 고정화시킴으로 인해 자기팽창속도가 늘어지는 문제가 발생된다.When the content of the super absorbent polymer is less than 5 parts by weight, the super absorbent polymer is not sufficient to absorb and fix the citric acid aqueous solution and the neutralized water (liquid) generated during the chemical reaction, so that the generated carbon dioxide gas is dissolved and removed in the liquid. There is a limit to maintain the self-expansion state for a long time, and if the content of the super absorbent resin exceeds 20 parts by weight, the self-expansion rate is increased by absorbing the liquid in the body too fast to fix it A problem arises.
상기 구연산 수용액내 물의 함량은 구연산 1그램-물(g-mole)에 대하여 1~5.6그램-몰(g-mole)인 것이 바람직하다.The content of water in the citric acid aqueous solution is preferably 1 to 5.6 gram-mole (g-mole) relative to 1 gram-water (g-mole) of citric acid.
통상의 폴리에틸렌 필름 및 폴리비닐클로라이드 혹은 폴리 프로필렌 (PP) 필름의 경우 탄산가스 투과율이 70~80g/㎡×24hr×atm 이상이기 때문에 본 발명의 목적에는 부합되지 않는다.Conventional polyethylene films and polyvinyl chloride or polypropylene (PP) films do not meet the purpose of the present invention because the carbon dioxide permeability is 70-80 g /
본 발명의 구성상 구연산 용액 물봉투 혹은 소다 용액 물봉투의 재질은 폴리 프로필렌, 폴리에스테르 혹은 폴리에틸렌 계열의 열접착 필름 중 어느 종류를 사용하여도 가능하다.In the configuration of the present invention, the material of the citric acid solution water bag or the soda solution water bag may be any kind of polypropylene, polyester, or polyethylene-based thermal adhesive film.
본 발명의 구성 성분중 구연산과 소다, 그리고 반응 활성 성분으로 도입된 물의 배합량은 다음과 같은 이상기체 방정식에 의하여 산출할 수 있다.The blending amount of citric acid, soda, and water introduced into the reaction active ingredient among the constituents of the present invention can be calculated by the following ideal gas equation.
● PV = nRT ● PV = nRT
여기서 P = 자기 팽창 시스템 내의 압력 (atm)Where P = pressure in the self-expansion system (atm)
V = 제품의 내부 부피(외피의 용적, Liter)V = internal volume of the product (volume of the skin, Liter)
n = 탄산가스의 그램-몰(g-mole)n = gram-mole of carbon dioxide
R = 이상기체 상수 (0.08205 ℓ×atm/mole×Ｋ)R = ideal gas constant (0.08205 ℓ × atm / mole × Ｋ)
T = 절대온도 (K, ℃+273)T = absolute temperature (K, ℃ + 273)
즉, 탄산가스의 그램-몰(n)은 PV/RT 이므로 통상 제품의 안전 팽창압을 1~1.03 atm으로 산정되기 때문에 제품의 사이즈가 결정되면 탄산가스의 그램-몰(g-mole)을 상기 식으로 산출할 수 있으며, 이때의 구연산의 첨가량은 탄산 가스 그램-몰(g-mole)의 약 1/3 그램-몰(g-mole), 소다의 첨가량은 탄산 가스의 그램-몰(g-mole)과 동등한 첨가량이 필요함을 알 수 있다. 이때 이들의 구연산을 용해시키기 위한 물(water)의 함량은 구연산 1 그램-몰(g-mole)에 대하여 통상 1 ~ 5.6 그램-몰(g-mole)정도가 합당하다.That is, since the gram-mole (n) of carbon dioxide is PV / RT, the safety expansion pressure of the product is normally calculated to be 1 to 1.03 atm. Therefore, when the size of the product is determined, the gram-mole (g-mole) of the carbon dioxide is determined. The amount of citric acid added is about 1/3 gram-mole of g-mole of carbon dioxide gas, and the amount of soda is gram-mol (g-mole) of carbon dioxide gas. It can be seen that the addition amount equivalent to mole) is required. In this case, the content of water for dissolving these citric acids is usually about 1 ~ 5.6 gram-mole (g-mole) relative to 1 gram-mole (g-mole) of citric acid.
사용 물의 량이 1 그램-몰(g-mole)미만의 경우 확산 반응 속도 저하에 의한 구연산과 소다의 초기 반응 속도가 저하로 인하여 제품의 초기 자기 팽창 속도가 완만하여 제품의 유니크성이 떨어지며 5.6 그램-몰(g-mole) 이상의 경우 초기 자기 팽창 속도가 빠르게 되어 제품의 유니크성은 발현될 수 있으나, 발생된 탄산 가스의 용해 흡수량이 많아져 시간이 경과됨에 따라 팽창압이 떨어지게 됨으로서 제품의 팽팽하지 않게 되어 성능이 약화되고 전체 중량이 상승되어 사용하기에 중량감이 커져서 바람직하지 못하다.When the amount of water used is less than 1 gram-mole, the initial reaction rate of citric acid and soda decreases due to the decrease of the diffusion reaction rate, and thus the initial self-expansion rate of the product is slow. In the case of more than a mole (g-mole), the initial self-expansion rate is high, the uniqueness of the product can be expressed, but the dissolved pressure of the generated carbon dioxide is increased, the expansion pressure drops over time, the product is not taut It is not desirable because the performance is weakened and the overall weight is increased, which makes the weight great for use.
본 발명의 구연산과 소다의 반응 메카니즘은 다음과 같다.The reaction mechanism of citric acid and soda of the present invention is as follows.
즉, 구연산 1 그램-몰(g-mole)이 소다 3 그램-몰(g-mole)과 반응하여 반응 생성물로 1 그램-몰(g-mole)의 구연산 소다가 생성되고, 3 그램-몰(g-mole)의 물과 3 그램-몰(g-mole)e의 탄산가스가 생성된다.That is, 1 gram-mol (g-mole) of citric acid is reacted with 3 gram-mole (g-mole) of soda to produce 1 gram-mole (g-mole) of citric acid soda as a reaction product. g-mole) of water and 3 gram-mole of carbon dioxide are produced.
다시 말하여, 본 발명의 제품 중량 측면에서는 순수 구연산을 산(Acid)류로 사용함이 레몬쥬스를 사용하는 것 보다, 실용적으로 적은 중량을 투입하여 효과적인 탄산가스를 생성시킬 수 있음을 알 수 있다.(레몬 쥬스는 구연산이 5% 나머지 95%가 물로 구성되어 있다)In other words, it can be seen that in terms of the weight of the present invention, using pure citric acid as an acid can produce an effective carbon dioxide by applying a practically less weight than using lemon juice. Lemon juice is 5% citric acid and 95% water)
이때, 반응 속도 계수(k)는 온도와 반응 원료의 농도와의 함수 관계이며, 통상의 반응 원료의 농도가 일정할 경우 반응속도계수(k)는 반응 온도에 비례하여 증가하며, 반응물의 온도가 높을 경우, 특히, 여름철의 경우 반응 속도가 증가되어 탄산가스의 발생 속도는 증가할 수 밖에 없어 반응 속도 콘트롤이 필요로 할 것으로 예측된다.At this time, the reaction rate coefficient (k) is a function of the temperature and the concentration of the reaction raw material, if the concentration of the usual reaction raw material is constant, the reaction rate coefficient (k) increases in proportion to the reaction temperature, the temperature of the reactant If it is high, especially in summer, the reaction rate is increased and the generation rate of carbon dioxide gas is inevitably increased, so it is expected that the reaction rate control is necessary.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해 그의 보호범위가 한정되는 것은 아니다.However, the present invention is not limited to the protection scope by the following examples.
실시예Example 1 One
두께가 15㎛인 나일론 필름과 두께가 60㎛인 폴리에틸렌 필름을 공압출시켜 제조한 2층구조의 공압출 필름으로 구성되며, 개구부가 형성된 막대풍선(규격 : 가로 110㎜ × 세로 600㎜) 모양의 본체(A)를 제조하였다. 다음으로, 상기 본체(A)의 개구부를 통해 고흡수성 수지(일본 스미또모 아구아퀵 SA-600) 분말 0.8g, 소다분말 9.6g 및 구연산 8g이 물 10g에 용해되어 있는 구연산 수용액이 담겨진 폴리에틸렌 필름 봉지를 본체(A) 내에 투입한 후, 상기 개구부를 열접착하여 자기팽창기구를 제조하였다.Consists of a 2-layer coextruded film made by co-extrusion of a nylon film having a thickness of 15 μm and a polyethylene film having a thickness of 60 μm, and has a rod balloon (standard: 110 mm × 600 mm) having an opening. The main body A was manufactured. Next, a polyethylene film bag containing citric acid aqueous solution in which 0.8 g of superabsorbent resin (Japan Sumitomo Aguaquick SA-600) powder, 9.6 g of soda powder, and 8 g of citric acid are dissolved in 10 g of water through the opening of the main body A. Was injected into the body A, and then the openings were thermally bonded to prepare a self-expansion mechanism.
자기팽창 후 경과시간별 탄산 가스의 팽창압을 측정한 결과는 표 3과 같았다.
Table 3 shows the results of measuring the expansion pressure of the carbon dioxide gas after the self expansion.
실시예 2 내지 실시예 4 및 비교실시예 1 내지 비교실시예 2 Time is it
제조조건을 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 자기팽창기구를 제조하였다.A magnetic expansion mechanism was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the manufacturing conditions were changed as shown in Table 2.
자기팽창 후 경과시간별 탄산 가스의 팽창압을 측정한 결과는 표 3과 같았다.
Table 3 shows the results of measuring the expansion pressure of the carbon dioxide gas after the self expansion.
(구연산 농도 5%)Lemon Juice
(5% citric acid concentration)
표 2에서 N/PE는 나일론 필름과 폴리에틸렌 필름을 공압출시켜 제조한 2층 구조의 공압출 필름을 나타낸다.In Table 2, N / PE represents a co-extrusion film having a two-layer structure prepared by co-extrusion of a nylon film and a polyethylene film.
경과
시간
lapse
time
표 3에서 팽창압은 압력계로 측정하였다.
In Table 3, the expansion pressure was measured by a pressure gauge.
A : 자기팽창기구의 본체 B : 구연산 수용액이 담겨진 봉지
1 : 고흡수성 수지 분말 2 : 소다 분말
3 : 구연산 수용액A: main body of magnetic expansion mechanism B: bag containing citric acid aqueous solution
1: super absorbent polymer powder 2: soda powder
3: citric acid aqueous solution
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Citations (3)
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| US4929214A (en) | 1987-11-02 | 1990-05-29 | Liebermann Ron B | Inflatable enclosure and means to inflate same |
| US6153222A (en) * | 1994-06-07 | 2000-11-28 | Lts Lohmann Therapie - Systeme Gmbh | Volume-expandable, sheet-like application form suitable as an active substance carrier, in particular for oral application |
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2010
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| KR20090038053A (en) * | 2007-10-15 | 2009-04-20 | 정영호 | One touch type self-inflatable tube |
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