KR100289949B1

KR100289949B1 - 산화은과7a족원소와의결합으로제조되는살균및항곰팡이제

Info

Publication number: KR100289949B1
Application number: KR1019970072878A
Authority: KR
Inventors: 이영리
Original assignee: 이영리
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2001-11-30
Also published as: KR19990053271A

Abstract

본 발명은 살균기전에 AX로 대표되는 화합물이 세균에 번식하는 환경하에서 A⁺이온과 X^-이온으로 금속분리되면 세균이 지니고 있는 효소와 결합하여 세균의 증식작용을 억제시키는 것을 이용한 것으로, 보다 구체적으로는 은산화물과 주기율표상의 7A족 원소(F, Cl, Br, I)를 유기물의 첨가하에 화학적인 방법으로 결합시켜서 RAgX(여기에서 R은 유기산, X는 7A족원소)형 화합물이 생기도록 하므로써 이 화합물이 수분의 존재하에서 RAgX → R + Ag⁺+ X^-의 이온화반응을 일으켜서 이들 이온들이 세균의 효소와 결합하여 세균의 증식을 억제시키도록 한 살균 및 항곰팡이제에 관한 발명이다.

Description

산화은과 7A족 원소와의 결합으로 제조되는 살균 및 항곰팡이제

제1도는 종래의 살균제와 본 발명상의 살균제와의 살균효과를 대비하기 위해 살균제 농도를 달리하고 또한 시간경과에 따라 진행되는 부식도를 나타낸 것이다.

[발명의 목적]

본 발명은 지금까지 식품, 상수, 음료수, 각종 식품에의 첨가제, 약제, 폐수처리제 등에 사용되어 온 염소계 살균제가 지니고 있는 여러 가지 단점들을 배제하고 동시에 우수한 살균력을 가지면서 냄새, 자극성 발암 유도 등 인체에 대한 독성을 지니지 않고 아울러 금속에 대한 부식성이 없는 살균 및 항곰팡이제를 제공하는데 목적이 있다.

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 은(Ag)의 산화물과 귀금속과 화학주기율표상의 7A족 원소, 예컨데 플루오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I) 등의 원소와를 화학적인 방법으로 결합시켜 무공해 살균제로 이용하기 위한 살균 및 항곰팡이제에 관한 것이다.

종래의 살균제는 염소화합물이 주류를 이루고 있으며 이러한 염소계 살균제는 역겨운 냄새를 유발할 뿐 아니라 상수(上水)를 처리함에 있어서 다른 유기물과 결합하여 발암성물질로 알려진 THM(트리할로메탄)을 생성할 위험성이 있다.

또한 염소계 살균제는 피부와 눈에 대한 자극성이 심하기 때문에 인체와 직접 접촉되는 환경(예로써 수영장, 욕탕 등)에는 제한적으로만 사용가능하다. 염소계 살균제의 또 다른 단점은 수도관 등을 심하게 부식시키는 점이다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

이하에 본 발명을 상세히 설명한다.

일반적으로 동식물에 질병을 유발하는 세균은 종류가 다양하고 번식의 방법도 복잡하기 때문에 세균을 사멸시키는 방법도 다양하다. 현재까지 멸균, 소독 방법으로 채택하고 있는 것은 가)오존의 산화력을 이용한 오존살균법, 나)자외선을 이용한 자외선 살균법, 다)온도차를 이용한 저온 및 고온살균법, 라)화학약품을 이용한 약품살균법, 마)방사능을 이용한 방사능 살균법 등이며 본 발명품은 라)항에 속한다. 즉, 동식물에 질병을 유발하는 세균의 살균은 식품첨가제, 식품보존제, 방부제, 농수산물처리제등의 제조에 매우 중요하며, 이러한 살균에 효과적인 살균제는 항균, 탈취, 제취, 항곰팡이를 수반해야만 각종 식품용, 식품첨가제용, 음료수제조용, 주방기구제조용, 심지어 포장, 도금용 계면활성제, 염색제 등의 제조에 사용할 수 있다. 물론, 가장 중요한 것은 인체에 해로운 물질이 함유되어서는 안된다.

따라서, 본 발명은 이를 위하여 화학적, 물리적으로 상술한 목적달성이 가능한 산화 및 부작용을 일으키지 않는 귀금속산화물, 특히 그 중에서도 산화은과 주기율표상의 7A족 원소를 사용할 것에 착안한 것이다.

[발명의 구성 및 작용]

본 발명은 살균전에 금속화합물 AX가 세균에 번식하는 환경에서 A⁺이온과 X^-이온으로 금속 분리되면 세균이 지니고 있는 효소와 결합하여 세균의 증식작용을 억제시키는 것을 이용한 것이다. 보다 구체적으로 말하면, 은산화물과 주기율표상의 7A족 원소(F, Cl, Br, I)를 유기산의 존재하에 예컨데 은(Ag) 산화물을 7A족 원소와 화학적인 방법으로 결합시키면 RAgX(R:유기산, X : 7A족 원소)형 화합물이 생성된다. 예컨데 유기산으로서는 굴루콘산칼슘(C₁₂H₂₂CaO₁₄·H₂O)과 같은 유기물을 첨가한다. 이러한 RAgX형과 같은 화합물은 수분의 존재하에서 이온화 반응을 일으키며 이때 생성된 금속이온과 비금속이온은 종래의 화합물에 비하여 대략 5배 이상의 이온화도를 나타내면서 세균의 효소와 결합하여 세균의 증식을 억제시킨다.

즉, 은산화물과 상기 7A족 원소성분 화학반응에 의하여 생성되는 화합물의 생성반응은 다음과 같다. 단, 여기에 유기물을 첨가한다. 즉, 이 화합물은 수중이나 균이 번식하는 환경속에서는 수분의 존재하에서 기본적으로 식(1)과 같이 반응한다.

RAgX +Aq(수분) → R +Ag⁺+ X^-‥‥‥‥ (1)

여기에서 R은 유기산, X는 7A족원소(F, Cl, Br, I등)

위 반응은 글루콘산칼슘과 같은 유기물질을 증류수에 투입하고, 충분히 교반후 통상 95℃∼ 110℃에서 가열하며, 반응 후 생성된 물질인 RAgX는 더욱 정확히 표현하면 RAg_mX_n로서, 그 예로서 RAg_1.1Cl_0.9등과 같이 반응, 생성되는 물질은 수분을 만나면 해리되어 금속이온과 비금속 이온이 세균의 효소와 결합하여 세균의 증식은 억제한다.(여기에서 R은 C₁₂H₂₂O₁₄와 같은 유기산) 위에서와 같이 반응 생성된 물질은 72 ∼ 96시간 냉장실에 보관 후 필터링하여 5μ이하의 물질만 분리한 뒤 증발기로 건조시켜 사용한다.

여기에서 통상 Ag_m: X_n에서 m:n의 비율을 1:1로 설정하면 7A족원소 X의 증발에 따라 은(Ag)이온이 불안정하게 되어 산화 침전되므로 RAg_mX_n의 살균력은 감퇴된다. 장기간 실험결과 RAg_mX_n에서 m : 1.1 ∼ 1.5, n : 0.5 ∼ 0.9로 설정하는 것이 반응효율과 살균력면에서 가장 양호한 것임을 알게 되었다. 그 가운데서도 RAg_mX_n에서 m:n의 비율은 1.1:0.9 이 가장 효과적이고 바람직스러운 반응물질임을 실험결과로 알게 되었다. 여기에서, m,n의 값을 조절하기 위하여는 유기산 R의 농도와 온도를 변화시켜야함을 알게 되었다.

유기산 R의 농도와 온도가 맞지 않으면 m : n= 1 : 1로 되어 시간경과에 따라 RAg_mX_n의 이온용액은 다량의 침전물을 생성하게 된다.

이 식(1)에서 생성된 금속이온들은 외부의 영향이 없는 계에서는 7A족 원소로 되는 X이온들과 완벽한 평형을 유지한다. 그러나 이 계에서 세균이 존재한다고 가정하면, 식(1)에서 평형상태에 있는 금속이온들은 세균과 결합하며 동시에 비금속 이온들은 활성화된다. 이 활성화된 X이온들은 다시 균을 공격할 수 있는 능력을 갖는다. 세균에 부착된 금속이온들은 균세포의 성장 및 증식에 필요한 효소중의 -SH기와 반응하여 효소의 기능을 마비시키는 역할을 한다. 한편 X이온들은 균의 세포막에 부착되어 균이 필요로 하는 영양소가 세균내로 이동하는 것을 방지한다.

본 발명은 살균기전 세균이 일반적으로 수소이온농도에 따라 양성 혹은 음성전하를 갖게 되는데 본 발명의 경우 Ag⁺, X^-두 극성을 동시에 갖고 있으므로 상술한 바와 같이 수소이온농도에 관계없이 세균을 공격할 수 있다는 점이다. 즉, 본 발명의 첫번째 특징은 살균기전에 Ag+, X^-양이온에 관여하므로 살균력이 종래의 살균제보다 강력하고 살균범위가 넓다는 점이다.

종래의 살균제는 살균기전에 관계하는 원소의 농도가 10PPM이상이어야 살균효과가 나타나지만 본 발명품은 살균제의 농도가 2PPM 이하에서도 살균성이 우수하게 나타난다. 즉, 종래의 살균제는 10PPM 이하에서는 레지오넬라균, 비브리오균에 살균작용을 하지 못한다. 특히 냉각탑 등에 서식하는 레지오넬라(Legionella)균과 해산물에 존재하는 비브리오(Vibro)균은 염소성분에 대하여 선천적인 저항성이 있으므로 기존 염소계 살균제가 기능을 발휘하지 못하는데 반하여 본 발명품은 금속이온이 살균기전에 관여하므로 충분한 살균력을 나타낼 수 있다.

본 발명품의 두번째 특징은 A⁺로 대표되는 금속이온은 사용후 산화가 되거나 이온화 될 수 있는 타물질과 결합하는 경우에도 그 효과가 지속된다는 것이다.

본 발명의 세번째 특성은 냄새가 없고 피부자극성이 없어 인체에 무해하다는 점이다.

본 발명의 네 번째 특징은 금속에 대한 부식성이 없다. 또한 본 발명상 가장 중요한 특징으로 상수소독시 발암물질인 트리할로메탄(THM)의 생성이 없다는 점이다.

트리할로메탄(THM)은 일반적으로 수원지에 존재하는 유기산과 염소(Cl) 및 브롬(Br)이 결합하여 생성된다. 본 발명품은 유기산과 염소 및 Br 등이 근본적으로 결합할 수 없도록 구성되어 있으므로 THM의 생성을 처음부터 배제할 수 있다. 기존 살균제중의 염소는 Cu, Fe 등과 결합하여 CuCl₂및 FeCl₃와 같은 화합물을 생성하여 철, 비철계의 소재를 서서히 부식시키나 본 발명품의 경우 살균에 관여하는 주원소가 + 상태이온이고 - 상태의 이온농도는 극히 낮으므로 철, 비철계의 소재에 대하여 부식성이 거의 관찰되지 않는다.

제1도는 살균제와 사용소재인 동판(Cu plate)과의 부식관계를 나타낸 것으로 본 발명상의 제품의 우수성을 알 수 있다. 이 제1도에서, 부식용 사용소재는 순도 99.9%의 동판(Cu plate)으로서 중량 50g의 것을 이용하였다. 여기에서 볼 수 있는 바와 같이 종래의 제품(살균제 농도 10ppm)은 시간이 경과될수록 부식도가 높아지고 있지만, 본 발명상의 제품은 살균제 농도 2ppm에서도 시간이 경과되더라도 그 현저한 살균효과로 인해 부식도는 별로 높아지지 않음을 알 수 있다.

이하에 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 일실시예를 들어 상세히 기술한다.

[실시예]

실험용으로 사용할 시편은 다음의 방법으로 제조하였다.

금속소재로는 순도 99.999%의 산화은을 사용하여 7A족 원소를 글루콘산칼슘(C12H22CaO4H20)의 유기물을 50℃, 1 기압에서 산화은과 7A족 원소와의 화합물 1kg당 500g을 첨가하였다. 이 때 7A족 원소의 첨가는 7A족을 함유하는 유기물을 이용하였고, 사용한 유기물은 99.999% 이상의 것만을 선택하였다. 다음 두 종류의 유기물질을 증류수에 투입하고 충분히 교반한 후 95℃에서 화학반응을 시켰다.

이 때 화학반응물 일례로 들면 다음과 같다.

AgX + C₁₂H₂₂CaO₁₄·H₂O → RAgX + CaX₂---- (2)

여기에서 R : C₁₂H₂₂O₁₄(유기산)

X : 7A족 원소

단, 식(2)에서 Ag와 X의 비율은 유기산의 농도는 25%로 하고, 반응온도는 95℃로 하였다.

반응후 생성된 물질은 RAg_1.1X_0.9(R: 유기산, X : 7A족원소)로 제조되었으며, 이를 72시간 냉장실에 보관한 후 필터링하여 5μ 이하의 물질만 분리하였다. 분리된 물질을 진공증발기에 투입한 후 100시간 건조시켰다.

완성된 시료를 증류수에 혼합하여 금속원소의 농도를 각각 0.1ppm, 0.2ppm 및 0.5ppm으로 조절하였다.

하기의 도표는 본 발명품을 이용하여 세종류의 균에 대한 멸균실험을 공인기관에서 실시한 결과이다. 실험결과 세종류의 균에 대한 본 발명품의 무수한 살균력을 알 수 있다.

<표 1 ∼3 참조>

가. 에스체리차 콜리(Escherichia coli)에 대한 실험결과는 표 1과 같다.

[표 1]

나. 슈도모나스 아에루기노사(Pseudomonas aeruginasa)에 대한 실험결과는 표 2와 같다.

[표 2]

다. 살모넬라 콜레라에스이스(Salmonella choleraesuis)에 대한 실험결과는 표 3과 같다.

[표 3]

또한, 본 발명은 현재 사용중인 종래의 화학살균제와 다음과 같은 물성상의 차이를 가진다.

현재사용중인 화학살균제와 본 발명품의 차이점은 하기 표와 같다.

[표 4]

표 4에서 알 수 있듯이 본 발명품은 기존 살균제가 지니고 있는 문제점들을 해결하여 줄 수 있다.

[발명의 효과]

본 발명은 따라서, 지금까지 사용되고 있는 염소계 살균제가 지니고 있는 상기의 단점들을 보완하고 동시에 우수한 살균력을 갖는, 또한 인체에 대한 독성을 지니지 않는 살균제로서 본 발명품을 이용할 수 있다. 본 발명상의 제품의 주 원소는 현재 각국의 음료수 수질기준상 관리 대상이 되지 않고, 또한 발암성물질이나 독성물질로 보고된 사례가 없으며, 본 발명상의 제품의 구성원소가 눈과 피부에 자극을 주기도 않고, 또한 피부에 침투하지도 않는다.

특히, 본 발명상의 제품은 극히 낮은 농도, 예컨데 2ppm에서 사용되므로 유해물질이 인체내에 축적될 염려가 없다.

본 발명에 의하여 염소화합물을 사용하지 않고 상수 소독을 할 수 있으며 살균력은 염소와 같이 장기간 유지 가능하고 특이한 냄새와 피부자극 없이 인체에 무해하게 살균할 수 있으며 인체와 접촉하는 제품(예:비누, 치약, 화장품 등)에 살균 및 탈취 목적으로 용이하게 첨가할 수 있게 되었다. 그 외에도 주방용 기구, 의료용 기구를 무공해 금속 살균이 가능하고, 과일, 야채 등의 식품보존제로서 효과적으로 사용할 수 있게 되었으며, 무공해 농약으로서 곰팡이에 대한 식물의 병을 예방할 수 있다.

Claims

산화은과 주기율표상의 7A족 원소(F, Cl, Br, I)를 화학적인 방법으로 결합시키고 여기에 상기 7A족원소를 글루콘산칼슘과 같은 유기물을 첨가시켜서 충분히 교반후 95℃ ∼ 110℃에서 RAgX(R: 유기산, X : 7A족원소)형 화합물을 반응생성시키므로써 생성된 금속이온과 비금속이온이 세균의 효소와 결합하여 세균의 증식을 억제하도록 한 것을 특징으로 하는 은산화물과 7A족 원소와의 결합으로 제조되는 살균 및 항곰팡이제.
제1항에 있어서, 상기 RAgX형 화합물은 상기 유기산의 농도와 온도에 따라 RAg_1.1X_0.9의 화합물형태로 되는 것을 특징으로 하는 살균 및 항곰팡이제.