일회용 기저귀에 함유된 고흡수성 고분자 입자: 팽윤 거동의 실시간 관찰 (Superabsorbent Polymer Particles in Disposable Diapers: Real-Time Observation of Swelling Behavior)

서지정보

· 발행기관 : 표준인증안전학회
· 수록지 정보 : 표준인증안전학회지 / 11권 / 2호 / 37 ~ 46페이지
· 저자명 : 홍지수, 유혜인, 이혜란, 박상수

초록

인체의 소변과 생리혈 등의 배출물을 일시적으로 저장하는 용도로 사용되는 일회용 생리대, 일회용 기저귀 등의 위생용품은 인체의 피부와 직접 접촉하면서 잠재적 위해 물질을 피부를 통하여 체내로 전달할 가능성이 있으므로, 식약처에서는 제품의 안전성에 대한 기준 및 시험방법을 정하여 관리하고 있다. 생리대와 일회용 기저귀제품들 중 대다수의 제품이 배출물 저장을 위하여 고흡수성 고분자 입자를 사용하고 있으나 이 고분자들에 대한물리 화학적 성질은 제품을 만들고 판매하는 제조자도 제공하지 않고 있으며, 식약처에서도 관련 기준을 아직 정하지 못하였고, 학계에서도 아직까지 연구된 바가 없다.
본 연구에서는 시판 중인 일회용 기저귀의 흡수체에서 고흡수성 고분자 입자를 추출하여 0.5 wt. %의 황산제2구리가 포함된 식염수와 접촉시키고, 비디오 현미경으로 관찰하면서 시간에 따라 입자가 팽윤하는 과정을 사진으로 기록하였다. 황산제2구리 수용액의 구리 이온(Cu++)은 수용액 상에서 푸른 색을 띠고, 고흡수성 고분자입자의 음이온과 결합하므로 투명한 고흡수성 고분자 입자를 현미경으로 관찰이 가능하게 해 주는 목적이었다.
고흡수성 고분자 입자의 비디오 현미경 사진을 분석하여 팽윤되는 고흡수성 고분자 입자의 단면적을 계산하였으며, 이 단면적으로부터 입자의 부피를 계산하여 식염수 접촉 후 시간의 변화에 따라 고분자 입자의 팽윤도 값의변화를 조사하였다. 고흡수성 고분자 입자는 식염수와 접촉하는 즉시 매우 빠르게 수분을 흡수하면서 팽윤하였고, 최대 24.03(±4.15)배까지 부피가 증가하였다. 초기에 급격히 팽윤하던 고흡수성 입자는 시간이 경과할수록팽윤의 속도가 감소하였으며, 약 2분후에는 평형에 도달하여 부피가 일정해지는 것이 관찰되었다. 수분을 흡수하면서 팽윤하는 고흡수성 고분자 입자의 부피 증가를 Fick’s 2nd law로 설명하기 위하여 부피비율의 자연 로그값을 시간 t에 대하여 그래프를 그려보니, 팽윤상수의 값이 점점 감소하여 0에 수렴하였다.
일회용 기저귀나 생리대에 포함된 고흡수성 고분자를 분리하여 특성을 시험한 것으로는 본 연구가 최초이다.
고흡수성 고분자가 소변이나 생리혈과 접촉하면서 팽윤하는 과정을 실시간으로 관찰함으로써, 일회용 기저귀나생리대에 포함된 고흡수성 고분자 입자의 소변 및 생리혈의 흡수 거동을 이해하여 더 편리하고 안전한 위생용품의 개발에 도움이 될 것으로 기대한다.

영어초록

Hygienic products such as disposable sanitary napkins and disposable diapers used for temporary storage of human urine and discharges such as menstrual blood have the potential to deliver potentially harmful substances through the skin while directly contacting the human skin.
Therefore, the Korean Ministry of Food and Drug Safety(MFDS) has established the standards and test methods for the safety of these products. The majority of sanitary napkin and disposable diaper products use super-absorbent polymer particles for storage of waste products, but the physicochemical properties of these polymers are not provided by the manufacturers. The Korean Ministry of Food and Drug Safety(MFDS) has not yet established relevant regulations, and it has not yet been studied by the academic community either.
In this study, superabsorbent polymer particles were extracted from the absorbent of a commercial disposable diaper, and 0.5 wt. % Cupric sulfate was dissolved in a saline solution, and the process of swelling of the particles over time after contacting the saline solution was recorded as a photograph while observing with a video microscope. The copper ions (Cu++) in the aqueous cupric sulfate solution have a blue color and bind to the anions of the superabsorbent polymer particles, allowing transparent super-absorbent polymer particles to be observed under a microscope. Video micrographs of the super-absorbent polymer particles were analyzed to calculate the cross-sectional area of the super-absorbent polymer particles, and the volume of the particles was calculated from this cross-sectional area to investigate the change in the swelling ratio of the polymer particles relative to time after contact with the saline solution. The super-absorbent polymer particles swelled while absorbing moisture very quickly upon contact with the saline solution, and the volume increased up to 24.03(±4.15) times. It was observed that the swelling rate of the super-absorbent particles, which had rapidly swelled initially, decreased as time passed, and reached equilibrium after about 2 minutes and the volume of the particle became constant. In order to explain the selling behavior of the polymer particles upon contact with the saline solution with Fick's 2nd law, a graph was drawn for the natural logarithm of the volume ratio against time t, and the value of the swelling constant gradually decreased and converged to zero.
This is the first time that a superabsorbent polymer contained in disposable diapers or sanitary napkins has been separated and tested for properties. By monitoring the swelling process of the superabsorbent polymer in contact with urine or menstrual blood in real time, it will be helpful to understand the absorption behavior of urine and menstrual blood by superabsorbent polymer particles included in disposable diapers or sanitary napkins. It is hoped that this research will help in the development of more convenient and safer hygiene products.

참고자료

· 없음