KR0128110B1 - 액상 원적외선 방사 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

액상 원적외선 방사 조성물 및 그의 제조방법

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Abstract

본 발명은 규산 나트륨, 산화나트륨, 탄산칼륨, 탄산 나트륨, 정제 백당 및 티오황산은으로 이루어짐을 특징으로 하는 액상 원적외선 방사 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 원적외선 방사 조성물은 규산 나트륨, 과산화나트륨, 탄산 칼륨, 탄산나트륨, 정제 백당을 정제수에 20 내지 60℃에서 용해하고, 이 용액에 티오황산은 용액을 혼합하여 20 내지 40℃에서 12시간동안 유지시킴으로써 제조하며, 본 발명의 조성물을 소정 제품에 함침 내지 도포할 경우 다량의 원적외선을 방출할 수 있고, 항균성이 뛰어나며 정전기의 발생이 거의 없는 제품을 제조할 수 있다.

Description

액상 원적외선 방사 조성물 및 그의 제조방법
제1도는 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물을 함침함 합성섬유의 원적외선 방사율을 측정한 그래프
제2도는 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물을 함침함 합성섬유의 원적외선 방사 강도를 측정한 그래프
본 발명은 다목적용 액상(이온화) 원적외선 방사 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 규산나트륨, 과산화나트륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨 및 티오황산나트륨을 수용액중에 함유함을 특징으로 하고, 상기 조성물을 제품에 피복 내지 함침시킬 경우, 상온에서 고효율의 원적외선을 방사하는 다목적용 고기능성 액상(이온화) 원적외선 방사 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 원적외선(far infrared rays)은 핵자기 공명 분광법(NMR)에 의해 증명되었듯이, 4.0 내지 1000 미크론 사이의 전자파로서 물 분자를 활성화시켜 쉽게 신체내로 흡수되게 하며, 생체의 모든 생리 작용을 원활하게 해주는 특성이 있는 것으로 알려져 있다.
또한, 원적외선 에너지는 생체에 흡수되는 특성이 있어, 흡수된 에너지는 체액의 활성화와 생리작용에 필요한 에너지를 공급함으로써 인체의 생리작용을 원활하게 한다는 것이 여러 실험을 통해 밝혀지고 있다.
다음은 원적외선의 인체에 대한 작용을 정리해 보면, 첫째 피부 조직내로 흡수된 원적외선이 열로 변화여 피부조직내의 온도를 상승시켜 온열감을 느끼게하는 피하심부층의 체온을 상승시키는 작용, 둘째 모세혈관을 확장시켜 혈액순환을 촉진함으로서 피부혈류량을 증가시키는 작용, 셋째 신진대사의 활성화, 넷째 통증 경감작용, 다섯째 조직의 재생력 향상에 따른 피로회복, 건강증진, 불면증, 스트레스 해소 및 만성질환 치유 작용 등을 들 수 있다.
또한, 동식물의 성장 촉진, 식품의 신선도 유지와 숙성 및 맛의 증진, 및 실내 공기 정화 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
이러한, 원적외선의 특성을 이용하기 위해 섬유제품, 식기류, 건강 제품등 각종 제품들이 개발되어 시판되고 있으며, 최근에는 원적외선 냉장고와 같이 식품에 신선도를 유지하기 위해 원적외선을 이용한 가전제품도 개발되고 있다.
특히 일본에서는 이미 개발된 원적외선을 방사하는 바이오 세라믹 재료와 분채기술을 응용하여 원적외선을 방사할 수 있는 각종 제품들이 빠른 속도로 상품화되고 있으며, 그 시장 규모가 거의 3조엔 규모에 이르고 있다.
종래의 원적외선 방사 조성물을 이용한 제품들을 알루미나 규토 등의 방사체가 많이 함유된 분말 바이오세라믹스를 암모니아수 또는 양이온기를 갖는 수지에 분산시켜 이들을 각종 제품의 표면에 접착제로 부착시킴으로서 제조하여 왔다.
그러나, 이들 분말을 이용한 제품들은 원료인 원적외선 방사 조성물의 고체 상태로 존재하기 때문에, 원적외선의 방사가 불충분하며, 제품의 표면에 고르게 도포되지 못함으로 인하여 원적외선의 방사가 불충분하기 때문에 고온(200℃ 내지 500℃)의 열을 가하여야만 원적외선 방사 효과가 있으므로 실온 또는 상온에서 우수한 효과를 기대하기 어렵다.
또한, 종래 방법에 의해 제조된 원적외선 방사 조성물을 도포한 제품들은 바이오 세라믹스가 분말 상태이기 때문에, 특히 섬유에 사용할 경우에는 표면이 거칠고 가루가 발생하며, 도트 방식이나 분사 방식의 공정을 거치기 때문에, 섬유 제품의 염색성이 제한되어 다양한 제품에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 분말 제품을 사용할 경우는 분말 원료의 생산비 보다 가공시 발생되는 기계장치 및 설비의 마모로 인한 설비의 수명이 단축되어 막대한 추가 비용이 요구되어 이것이 관련 제품의 원가 상승의 주요 요인이 되고 있으며, 따라서, 이에 대한 개선책이 요구되어 왔다.
이에 본 발명들은 상기 종래 원적외선 방사체의 문제점을 획기적으로 해결하고 보다 광범위하게 응용할 수 있는 원적외선 방사체로서 액상으로 다량의 원적외선을 방사하는 액상 원적외선 방사 조성물을 개발하여 섬유용 액상(이온화) 바이오세라믹스의 제조방법 이라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허 출원 제 94-160호(1994. 1. 6.자 출원)로 이미 출원한 바 있다. 상기 발명에서 본 발명자는 규산 나트륨, 나트륨 알루미네이트, 산화 나트륨, 이산화게르마늄, 정제 포도당 및 상백당을 용해하여 혼합하고, 금과 은을 이온화하여 첨가하여 얻어지는 비중 1.05의 원액을 상온에서 48 내지 72시간 동안 방치함으로써 최초의 액상 원적외선 방사 조성물을 제조하고 있다.
본 발명자들은 상기 출원된 발명에 기초로 하여 더욱 연구한 결과 제품에 함침 내지 도포할 경우, 보다 획기적으로 다량의 원적외선을 방출할 수 있고, 향균성이 뛰어나며 정전기의 발생이 거의 없는 제품을 제조할 수 있는 액상 원적외선 방사 조성물을 개발하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 원적외선 방사 조성물의 문제점을 해결하고 보다 효율적으로 원적외선을 방출하는 이온화된 액상 원적외선 방사 조성물을 제공하는 데에 있다.
다시 말해서, 본 발명은 이온화 및 액상 상태의 원적외선 방사 조성물을 제공함으로써, 이를 제품에 적용시 보다 효율적으로 원적외선을 방사하며 종래의 분말 바이오 세라믹스에 비하여 도포성이 우수하여 다양한 제품에 응용할 수 있고, 특히 섬유제품에 사용할 경우에는, 유연성 및 염색성이 향상된 다양한 섬유원료 제품을 제조할 수 있는 액상(이온화) 원적외선 방사 조성물을 제조하는 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 액상(이온화) 원적외선 방사 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 액상 이온화 원적외선 방사 조성물을 제조하는 방법은 다음과 같다.
먼저 규산나트륨, 과산화나트륨(Na2O2), 탄산칼륨, 탄산나트륨 및 정제백당을 20 내지 60℃의 정제수(pH7.0-7.5)에 용해한다. 이 용액에 티오황산은을 혼합하여 20-40℃에서 12시간 방치함으로서 고효율로 원적외선을 방사할 수 있는 조성물이 제조된다.
또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 액상 원적외선 방사 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 사용한 정제 백당은 99% 정제된 백당을 의미한다.
본 발명의 조성물은 정제 백당에 추가로 말토즈, 락토즈와 같은 다른 이당류를 혼합하여 사용할 수 있다.
은은 자외선 방사능은 다른 금속보다 약하지만, 적외선 및 가시광선의 반사능은 최대이며, 전기 및 열전도율은 금속중에서 최대인 것으로 알려져 있다.
또한, 은은 이를 용융시킬 경우 다량의 산소를 흡수하는 성질이 있으며, 냉각시키면 산소를 그대로 방출하는 성질이 있으며, 이온화된 은 역시 가열할 경우 다량의 산소를 흡수한 후 냉각되면서 산소를 방출하는 성질갖게 되는데, 본 발명은 이러한 원리를 이용한 것이다.
본 발명에서는 사용한 이온화된 액상은의 이러한 성질은 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 원적외선 방사 조성물을 섬유 제품에 사용시 섬유의 유연성, 보온성 및 쾌적감이 증가되는 효과를 부여할 것으로 생각된다.
규소는 가장 우수한 반도체 소재로서 단파장의 원적외선을 다량 방출하는 고기능성 원료로 알려져 있다.
따라서, 본 발명에서는 귀금속 및 반도체 소재들을 액상화시킴으로써 액상 원적외선 방사 조성물을 제조하였다.
이하 본 발명의 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 조성물의 제조 방법은 우선, 20 내지 60℃의 정제수에 규산 나트륨, 과산화 나트륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨 및 정제 백당을 용해하여 제 1액을 제조한다. 이 용액에 티오황산은을 가하여 혼합하고, 이 혼합액을 20 내지 40℃에서 12시간 방치하면 무색 투명한 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물이 제조된다.
상기 제1액의 제조시에 다른 성분들은 순서에 상관없이 용해시킬 수 있으나, 정제 백당의 경우는 다른 성분을 용해한 다음 20 내지 40℃를 유지하면서 정제 백당을 가하여 약 30분 동안 교반하여 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물의 제조에 사용한 규산 나트륨의 양은 탄산나트륨을 기준으로 1 : 10-18(=탄산나트륨:규산 나트륨)의 중량비로 사용하는 것이 바람직하며, 과산화나트륨은 탄산나트륨을 기준으로 1 : 0.1-0.5(=탄산나트륨:과산화나트륨)의 중량비로 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명에 있어서 탄산칼륨 및 정제 백당은 탄산나트륨에 대하여 각각 1 : 5-10 및 1 : 10-18의 중량비를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 은이온을 제공하기 위해 사용한 티오황산은은 공지된 티오황산은 제조방법을 사용할 수 있으며, 그 중 특히 본 발명의 실시예에서는 질산은 수용액에 염화나트륨 수용액을 혼합하여 염화은 침전을 생성시킨 다음, 이 침전(염화은)에 티오황산나트륨을 가하여 약 30 내지 40℃에서 저어주며 가열함으로써 투명한 티오황산 수용액을 제조하는 방법을 사용하였다.
본 발명에서 은 이온으로서 티오황산은 수용액을 사용하는 것은 이들을 사용하여 침지 가공하여도 제품에 손상을 주지 않기 때문이다. 즉, 산화은이나 질산은을 사용할 수도 있으나 이들은 햇빛이나 열에 의해 흑변하기 때문에 가공후 제품의 변색하기는 쉽다는 단점이 있다. 특히, 질산은은 유기물에 접촉하면 산화은을 형성하여 갈변하므로 적합하지 않다.
본 발명의 조성물의 제조에 사용되는 티오황산은 용액의 양은 탄산 나트륨을 기준으로 0.1 내지 3.0배 중량의 은의 양을 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 액상 이온화 원적외선 방사 조성물은 각종 제품을 도포 또는 침지 가공하는 데에 사용할 수 있으며, 그 적용 범위로는 섬유, 가전 제품, 침구, 식기류, 각종 플라스틱 제품 등 다양하다.
본 발명의 액상 이온화 원적외선 방사 조성물은 적용되는 제품에 따라 원액 그대로 또는 적당하게 희석하여 사용할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 액상 이온화 원적이선 방사 조성물은 원적외선을 방사하는 원소, 즉 은 및 규소를 보다 다량의 원적외선을 방사할 수 있는 활성 이온 상태로 있도록 함으로써 상온에서도 종래 분말 바이오세라믹스보다 우수한 원적외선 방사 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명에 의한 액상 원적외선 방사 조성물은 액체 상태로 제품에 침지 가공 또는 도포될 수 있기 때문에, 제품에 고르게 흡수 또는 피복되어 보다 효율적으로 원적외선을 방사하는 제품을 제조할 수 있다.
또한 은 이온은 서서히 산소를 방출함으로써 특히, 섬유 제품에 사용시 보온성, 유연성 및 착용감을 좋게하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해 제조된 액상 원적외선 방사 조성물은 -15℃에서도 결빙되지 않으며, 장기 보관시에는 무색, 무취로 부패, 변질되지 않고 방사효과가 유지되는 특징이 있다.
본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 액상 원적외선 방사 조성물에 의해 제조된 제품의 원적외선 방사율 확인하기 위해 대상 제품으로서 섬유 제품을 선택하여 침지 건조하고, 이 샘플을 일본 대판시에 위치한 원적외선 연구회에 의뢰하여 원적외선 방사율 및 방사강도를 측정하였다. 그 결과 35℃에서 거의 80% 이상의 원적외선 방사율을 가지며(제1도), 최대의 원적외선 방사율을 갖는 흑체(黑體)와 거의 유사한 방사 강도를 갖는(제2도) 우수한 원적외선 방사 조성물임이 확인되었다.
또한, 본 발명의 조성물을 함침한 다음 건조시킨 모직물 샘플을 한국 섬유 기술 연구소에서 항균성 시험을 한 결과, 미처리군(본 발명의 조성물을 함침시키지 않은 모직물 샘플)에 비하여 미생물이 73.8% 감소하는 우수한 항균성을 가진 제품을 제조할 수 있음이 확인되었다.
그 밖에도, 하기 실시예에 기재한 바와 같은, 본 발명의 조성물을 처리한 제품에서는 우수한 소취(deodorization) 효과, 마찰 대전압의 방지 효과 및 인체한 유해한 자외선 차단 효과가 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물은 이를 제품에 피복, 함침시킬 경우 그 사용된 제품에 항균력, 마찰 대전압 방지, 자외선차단 등 인체에 각종 유익한 효과를 부여할 수 있어 매우 유용하며, 액상이기 때문에 그 도포 효과가 우수하고 그 응용 범위가 다양하다는 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위를 기초로하여 본 발명의 정신 및 범위내에서 다양한 변형 및 응용이 가능하다는 것과 이 변형 및 응용이 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 알 수 있을 것이다.
[실시예 1]
하기 조성물을 갖는 제1액을 제조한다.
규산 나트륨700.0g
과산화나트륨300.0g
탄산칼륨10.0g
탄산나트륨50.0g
정제백당800.0g
상기 성분중 규산나트륨, 과산화나트륨, 탄산칼륨 및 탄산나트륨을 1000ml의 정제수에 20-60℃에서 차례대로 미량씩 투입하여 잘 교반하면서 용해한다. 이 용액을 20-40℃를 유지하면서 상기량의 정제 백당을 용해한다(제1액).
질산은 100mg을 정제수 10ml에 상온에서 용해한다. 염화나트륨 250mg을 상온에서 10ml의 정제수에 용해한다. 이 두 용액을 혼합하면 백색의 염화은 침전이 생성된다. 이 침전물을 분리하여 정제수로 3회 세척한 후, 분리된 염화은에 20ml의 물을 가하고 티오황산나트륨 250mg을 가하여 약 30-40℃로 20 내지 30분간 가열교반하면 염화은은 용해되어 무색 무취의 티오황산은 용액이 제조된다(제2액).
이상과 같이 제조된 티오황산은 용액 20ml를 상기 제1액에 혼합하여 20 내지 40℃에서 12시간 유지하면 무색, 무취, 투명한 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물이 제조된다.
[실시예 2]
하기 조성물을 갖는 제1액을 제조한다.
규산 나트륨700.0g
과산화나트륨5.0g
탄산칼륨350.0g
탄산나트륨50.0g
말토즈200.0g
정제백당600.0g
상기 성분중 규산나트륨, 과산화나트륨, 탄산칼륨 및 탄산나트륨을 1000ml의 정제수에 20-60℃에서 차례대로 미량씩 투입하여 용해한다. 이 용액을 20-40℃를 유지하면서 상기량의 말토즈 및 정제 백당을 용해한다(제1액).
제2액은 상기 실시예1에서 제조한 제2액을 사용한다.
상기 제1액에 20ml의 제2액을 혼합하여 20 내지 40℃에서 12시간 유지하면 무색, 무취, 투명한 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물이 제조된다.
[실시예 3]
원적외선 방사율 및 방사강도 측정
실시예 2에서 제조된 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물 1000ml을 20배수(20ℓ)의 정제수에 혼합하여 폴리에스테르 합성 섬유로 된 바지 안감을 30초 동안 함침한 다음 건조시켜 시험 샘플을 제조하였다.
원적외선 방사율 및 방사 강도는 일본 대판시에 있는 원적외선 연구회에 의뢰하여 측정하였으며, 사용된 기기는 JIP-E500으로 측정 조건은 분해능이 1/16cm, 적산회수는 20회 및 검출기로는 MCT를 사용하고 측정온도는 35℃에서 행하였다.
측정 결과 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물을 피복한 합성 섬유의 원적외선 방사율은 제1도에 나타난 바와 같이, 파장 4.0 내지 6.0미크론 범위에서 약 65 내지 80%를 나타냈고, 파장 8.0 미크론 이상의 범위에서는 80% 이상인 것으로 나타났다. 또한, 방사 강도를 측정한 시험에서는 제2도에 나타난 바와 같이, 원적외선 방사강도가 최대인 흑체와 유사한 방사 강도 곡선을 나타내며, 그 강도 역시 흑체와 비슷한 것으로 나타났다.
[실시예 4]
항균성 시험
실시예 2에서 제조된 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물 1000ml 을 20배수(20ℓ)의 정제수에 혼합하여 30×30㎠의 모직물을 30초 동안 함침한 다음 건조시켜 시험 샘플을 제조하였다.
상기 샘플을 한국 섬유 기술 연구소(KOTITI)에 의뢰하여 항균성을 시험하였다.
시험 조건은 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus)(ATCC No.6538)을 사용하여 25℃에서 진탕 플라스크 시험법(shake flask test)을 사용하여 시험하였다.
그 결과 미처리군(본 발명의 조성물로 처리하지 않은 모직물 샘플)에 비하여 미생물이 73.8% 감소된 것으로 확인되었다.
[실시예 5]
소취율 시험
실시예 2에서 제조된 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물 1000ml 을 20배수(20ℓ)의 정제수에 혼합하여 30/30㎠의 모직물을 30초 동안 함침한 다음 건조시켜 시험 샘플을 제조하였다.
상기 샘플을 한국 섬유 기술 연구소(KOTITI)에 의뢰하여 소취율을 시험하였다.
시험 조건은 1/1㎠의 샘플 (비중 1.0025g)을 사용하였고, 암모니아 수용액 주입량은 5μl, 스트로크(strok)시 흡입된 암모니아 가스의 양은 100ml이며, 시험에 사용된 비이커의 부피는 21이었다. 시험 방법은 가스 검출기법(gas detector method)을 사용하였으며, 측정된 수치로부터 소취율은 다음의 식에 의해 산출하였다.
측정 결과는 하기 표1에 나타내었다.
표1
상기 결과로부터 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물을 함침하여 제조된 섬유의 우수한 소취성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
[실시예 6]
마찰 대전압 시험
실시예 3과 같이 처리한 폴리에스테르 안감 샘플의 마찰 대전압을 재단법인 원사 직물 시험 연구원에서 시험하였다.
측정에 사용된 시험법은 KS K 0555, B법을 사용하였으며, 마찰포로는 면포를 사용하고 20℃ 65% 상대습도에서 수행하였다.
그 결과를 하기 표2에 나타내었다.
표2
이상의 결과로부터 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물로 처리된 합성섬유는 비처리 군에 비하여 제전성이 80% 이상 감소됨을 확인 할 수 있다.
그 밖에도 실시예 3에서와 같이 본 발명의 액상 원적외선 방사 조성물을 도포한 합성섬유에 대한 자외선 투과율을 측정해 본 결과(의뢰 기관 : 한국 원사직물 시험연구원(FITI), (UV spectrophotometer 사용), 일반적으로 유해 파장으로 알려진 200-300미크론의 파장의 평균 차단율을 98%, 300-400 미크론의 파장의 평균 차단율은 84%로서 우수한 자외선 차단율을 갖는 것으로 나타났다.

Claims (5)

  1. 규산 나트륨, 과산화나트륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 정제 백당 및 티오황산은을 수용액 중에 함유하되, 그 중량비를 탄산나트륨을 기준으로 규산 나트륨의 양이 1 : 10-18, 과산화나트륨은 1 : 0.1-0.5, 탄산칼륨은 1 : 5-10, 정젤 백당은 1 : 10-18 및 티오 황산은은 1 : 0.1-3.0로 함을 특징으로 하는 액상 원적외선 방사 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 정제 백당에 추가로 이당류를 혼합하여 사용함을 특징으로 하는 조성물.
  3. 규산 나트륨, 과산화나트륨, 탄산 칼륨, 탄산나트륨, 정제 백당을 정제수에 20 내지 60℃에서 용해하고, 이 용액에 티오황산은 용액을 혼합하여 20 내지 40℃에서 12시간동안 유지시킴을 특징으로 하는 액상원적외선 방사 조성물의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 정제 백당에 추가로 이당류를 혼합하여 사용함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 탄산나트륨을 기준으로 규산 나트륨의 양이 1 : 10-18, 과산화나트륨은 1 : 0.1-0.5, 탄산칼륨은 1 : 5-10, 정제 백당은 1 : 10-18 및 티오황산은은 1 : 0.1-3.0 중량비를 사용함을 특징으로 하는 방법.
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