KR100558893B1

KR100558893B1 - 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지 제조방법

Info

Publication number: KR100558893B1
Application number: KR1020030085606A
Authority: KR
Inventors: 이신종
Original assignee: 주식회사 운산실업; 이신종
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20050051923A

Abstract

본 발명은 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지 제조방법에 관한 것으로서, 특히 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 함유됨으로써, 원적외선 방사는 물론 게르마늄 효과와, 탈취 및 항균 효과가 발생되어 포장되는 제품의 신선도가 향상되고, 합성수지가 폐기된 후에, 부패되는 기간이 단축되며, 소각 시에 발생되는 다이옥신이 현저하게 저감되므로 음식물 포장지 등으로 사용되면 유통기한이 연장되고, 사용 후에 폐기 및 재활용이 용이하도록 한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지는 중량% 64 ~ 74인 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene, 선형저밀도폴리에틸렌)와, 중량% 25 ~ 30인 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도폴리에틸렌)와, 중량% 1 ~ 6인 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 포함된 것을 특징으로 한다.

기능성 합성수지, LLDPE, LDPE, 게르마늄, 도석, 세라믹

Description

천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지 제조방법{A functional synthetic resin using the natural mineral powder contains germanium and manufacturing method thereof}

도 1은 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석분말을 이용한 기능성 합성수지에서 방사되는 원적외선의 방사율이 도시된 그래프,

도 2는 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석분말을 이용한 기능성 합성수지에서 방사되는 원적외선의 방사 에너지가 도시된 그래프,

도 3은 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석분말을 이용한 기능성 합성수지의 탈취효과를 도시한 그래프,

도 4는 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석분말을 이용한 기능성 합성수지가 투여되지 않은 상태의 대장균이 도시된 사진,

도 5는 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석분말을 이용한 기능성 합성수지가 투여된 상태에서 24시간 경과된 후의 상태의 대장균이 도시된 사진,

도 6은 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석분말을 이용한 기능성 합성수지가 투여되지 않은 상태의 녹농균이 도시된 사진,

도 7은 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석분말을 이용한 기능성 합성수지가 투여된 상태의 녹농균이 도시된 사진이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

일반적으로 합성수지는 석유에서 추출한 물질로서, 그 종류가 다양할 뿐만 아니라, 그 용도 또한 현대 사회에서 없어서는 안될 정도로 무궁무진한 응용범위를 가지고 있는 바, 여기서는, 음식물의 포장에 사용되는 합성수지에 한정하여 설명하는 바, 본원발명에 의한 합성수지는 공지된 어떠한 기능으로 사용되어도 무방함을 밝힌다.

종래 기술에 의한 합성수지 제조방법은 합성수지의 주원료이고, 중량% 65 ~ 75인 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene, 선형저밀도폴리에틸렌, 이하 LLDPE라 함)와, 중량% 25 ~ 35인 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도폴리에틸렌, 이하, LDPE라 함)가 섞이는 혼합단계와, 상기 혼합단계에서 공급되는 합성수지 원료를 150 ~ 170℃의 온도에서 용융시키는 가열단계와, 상기 가열단계에서 용융된 합성수지를 블로윙(Blowing)시킴으로써, 일정치의 연성이 있는 합성수지를 이루며, 중공된 모양을 이루어 포장지로 사용될 수 있도록 하는 냉각단계와, 상기 냉각단계에서 공급된 합성수지의 외면에 제조자가 원하는 광고나 제품의 이름 등의 정보가 인쇄된 나일론이나, OPP(Oriented Poly-Propylene, 이하 OPP라 함), PET(Poly Ethylen Telephtalate, 이하 PET라 함)를 합지시키는 포장단계가 포함되어 구성된다.

그러나, 종래 기술에 의한 합성수지는 별도의 첨가제 없이 LLDPE와 LDPE의 조성에 의해서만 이루어지기 때문에 음식물 포장지로 사용하였을 때에 음식에서 발생되는 악취를 제거할 수 없는 문제점이 있고, 사용 후에 폐기하였을 때에는 부패하는데 소요되는 시간의 약 10년 이상 소요되고, 빠른 처리를 위해 소각할 시에는 다량의 다이옥신이 발생되어 환경오염을 유발시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 합성수지에 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 첨가함으로써, 게르마늄 성분이 함유된 광석에 의해 합성수지에 탈취 및 항균 효능이 나타나고, 원적외선이 방사되므로 합성수지로 포장되는 제품의 신선도를 향상시켜 제품의 유통기한이 연장되도록 한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 합성수지에 첨가되는 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말에 의해 합성수지가 부패되는 기간이 현저하게 짧아지고, 소각 시에 발생되는 다이옥신 또한 저감됨으로써, 합성수지가 폐기될 때에 보다 빠르게 부패되고, 다이옥신의 발생이 억제되므로 환경오염을 방지할 수 있도록 한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지는 중량% 64 ~ 74인 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene, 선형저밀도폴리에틸렌)와, 중량% 25 ~ 30인 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도폴리에틸렌)와, 중량% 1 ~ 6인 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지의 제조방법은 중량% 64 ~ 74인 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene, 선형저밀도폴리에틸렌, 이하 LLDPE라 함) 및 중량% 25 ~ 30인 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도폴리에틸렌, 이하, LDPE라 함), 중량% 1 ~ 6인 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 섞이는 혼합단계와; 상기 혼합단계에서 공급되는 합성수지 원료를 150 ~ 170℃의 온도에서 용융시키는 가열단계와, 상기 가열단계에서 용융된 합성수지를 블로윙(Blowing)시킴으로써, 일정치의 연성이 있는 합성수지를 이루어 포장지로 사용될 수 있도록 하는 냉각단계가 포함된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지 제조방법의 일 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지는 중량% 64 ~ 74인 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene, 선형저밀도폴리에틸렌)와, 중량% 25 ~ 30인 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도폴리에틸렌)와, 중량% 1 ~ 6인 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 포함되어 구성된다.

여기서, 상기 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석은 강원도 정선군 정선읍 광하리에서 채취되고, 1982년 도석(세라믹) 광물로 등록된 천연 광석이며, 상기 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석은 고령토가 자연 상태에서 석화된 광물로서, 그 색상과 무늬가 환상적이고, 아름다울 뿐만 아니라 강도가 강하여 공예품이나 사우나용 자재, 건축자재, 건강용 장신구 제품에 많이 사용되며, 게르마늄 및 무수규산 등등 각종 농작물에 유익한 성분으로 구성된다.

자세히 설명하면, 본원 발명에서 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석으로 지칭되는 광물은 일반적으로 도석이라 칭하는 광물이며, 이 도석은 원석(原石)만으로 도자기를 제조할 수 있는 암석을 뜻한다.

상기 도석의 주요성분은 견운모, 규석, 단백석 등이며, 이와 비교하여 본 발명에 사용되는 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석의 주요성분을 표 1에 도시한 바, 상기 표 1의 내용은 2002년2울27일 출원인이 제일분석센터 주식회사에 의뢰하여 분석된 결과이며, 문헌상에 기록된 통상의 도석은 SiO₂ 70 ~ 80%, Al₂O₃ 13 ~ 22%, Fe₂O₃ 0.04 ~ 2%, CaO 0.03 ~ 3.0%, MgO 0.4%이하, K₂O 0.06 ~ 4%, Na ₂O 0.1 ~ 3%, H₂O 1.5 ~ 5%의 조성으로 이루어진다.

표 1

SiO₂	Fe₂O₃	TiO₂	Al₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	Ge
71.02%	1.99%	0.04%	21.10%	2.80%	0.40%	0.18%	0.11%	199.6 (ppm)

상기 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석의 효능을 검증하기 위해 본 발명의 출원인은 다양한 실험을 통해 이를 입증하는 바, 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말의 탈취 효능을 검사하기 위해 2003년 2월 11일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 500ppm의 암모니아 가스에 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 분사한 후에 시간 경과에 따라 암모니아 가스의 농도가 낮아지는 현상을 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 투여되지 않은 상태(Blank)와 비교한 탈취 실험의 결과를 표 2에 도시하였다.

표 2

시험항목	경과시간(분)	Blank농도 (ppm)	시료농도 (ppm)	탈취율(%)
탈취시험	초 기	500	500
	30	490	50	90
	60	480	35	93
	90	460	25	95
	120	450	20	96

표 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 사용되는 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말은 암모니아 가스에 대해 최고 96%의 탈취율을 나타내며, 이는 통상의 탈취제와 비교하여 상당히 높은 탈취율임을 알 수 있다.

또한, 상기 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석의 원적외선 방사율을 시험하기 위해 본 발명의 출원인은 2003년2월12일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석이 40℃의 온도 조건에서 방사하는 원적외선 방사 정도를 측정한 결과 표 3에 도시된 바와 같이 그 효능이 뛰어남을 알 수 있다.

표 3

방 사 율 (5 ~ 20 ㎛)	방 사 에 너 지 (Ｗ/㎡·㎛, 40℃)
0.926	3.73×10²

또한, 상기 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석의 항균 효능을 측정하기 위해 본 발명의 출원인은 2003년 2월 14일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 대장균 및 녹농균에 대한 항균시험을 행하여 그 결과를 표 4에 도시한 바, 항균 효능 또한 탁월함을 알 수 있다.

표 4

시험항목	시료구분	초기 농도	24시간 후 농도	정균감소율(%)
대장균에 의한 항균시험	Blank	2.4×10⁶	4.4×10⁶	-
대장균에 의한 항균시험	도석	2.4×10⁶	4.1×10⁵	82.9
녹농균에 의한 항균시험	Blank	2.1×10⁷	3.9×10⁷	-
녹농균에 의한 항균시험	도석	2.1×10⁷	4.0×10⁶	81.0

아울러, 상기한 바와 같은 효능을 발휘하도록 사용하기 위해 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석을 분말로 제조하는 바, 상기 분쇄단계는 분말의 입자 크기가 200 ~ 325메쉬를 이루도록 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석을 분쇄하는 단계로서, 입자의 크기가 200메쉬 이하로 크게 성형되면 상기 혼합단계에서 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 LLDPE 및 LDPE에 충분히 혼합되어도 그 입자가 크기 때문에 균일하게 분산되지 않으므로 LLDPE 및 LDPE에 쉽게 혼합되지 않고, 325메쉬 이상으로 입자 크기가 작은 미분으로 분쇄하는 것은 종래에 알려진 분쇄기로는 그 작업이 용이하지 않으며, 다수 차례 분쇄작업을 행하면 325메쉬 이상의 분진이 발생되기는 하나, 이는 고가의 제조비용이 소비되므로 적절하지 않다.

상기한 바와 같이 구성된 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지 제조방법의 일 실시 예를 다음에서 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 기능성 합성섬유 제조방법은 LLDPE 및 LDPE, 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 섞는 혼합단계와, 상기 혼합단계에서 공급되는 분말을 가열로에서 용융하여 융합되도록 하는 가열단계와, 상기 가열단계에서 혼합되면서 용융된 합성수지를 블로윙(Blowing)시켜 일정 모양을 이루도록 하는 냉각단계와, 상기 냉각단계에서 공급된 합성수지의 외면에 광고나 제조자가 원하는 내용이 인쇄된 외피를 도포하는 포장단계가 포함되어 구성된다.

여기서, 상기 혼합단계는 중량% 64 ~ 74인 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene, 선형저밀도폴리에틸렌)와, 중량% 25 ~ 30인 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도폴리에틸렌)와, 중량% 1 ~ 6인 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 그 조성을 이루도록 하여 섞이고, 상기 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석의 비율이 중량% 6를 초과하는 경우에는 광물의 기본 특성에 의해 합성수지의 연성 및 강도가 저하되어 쉽게 포장지가 파손되는 문제점이 발생되며, 투명도가 급격하게 낮아져 포장지 내부의 제품을 구별하기 어렵게 된다.

상기 가열단계는 혼합단계에서 공급된 혼합분말을 150 ~ 170℃의 온도에서 용융시키는 단계로서, 150℃ 이하로 가열될 때에는 LLDPE 및 LDPE, 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 유기적으로 융합되지 않으므로 기능성 합성수지의 효과가 발생되지 않는 문제점이 발생될 수 있다.

상기 냉각단계는 기존의 합성수지 제조방법에서 통상적으로 사용되는 단계로서, 대기 중에 합성수지를 노출시킴으로써, 일정 시간 동안 자연스럽게 냉각, 건조되므로 일정치의 연성이 생성되고, 어느 정도의 강도를 이루는 포장지를 이룬다.

표 5

방사율 (5 ~ 20㎛)	방사에너지 (Ｗ/㎡·㎛, 37℃)
0.901	3.47×10²

상기한 방법에 의해 제조된 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지의 효능을 가시적으로 표현하기 위해 본 발명의 출원인이 실시한 각종 시험을 명시하는 바, 표 5에 도시된 수치는 본 발명의 출원인이 2003년 6 월 23일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 실행한 시험의 시험성적서이며, 37도의 환경에서 원적외선이 방사되는 정도를 나타낸 수치이다.

본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석분말을 이용한 합성수지는 도 1에 도시된 바와 같이 인체에 유익한 빛의 파장범위인 5 ~ 20마이크로미터의 파장 범위에서 그 방사율을 시험한 결과 0.901의 방사율이 측정되었으며, 5 ~ 20마이크로미터의 파장 범위에서 방사에너지를 시험한 결과 도 2 및 표 5에 도시된 바와 같이 3.47×10²(Ｗ/㎡·㎛, 37℃)의 방사에너지가 측정되었으며, 이는 기존의 합성수지와 비교하여 인체에 유익한 원적외선이 다량으로 방사됨을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 출원인은 2003년 6월 23일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 암모니아 가스의 분위기에 본 발명에 의한 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석분말을 이용한 합성수지를 투입하고, 일정시간을 관찰하는 탈취시험을 행하였고, 그 시험성적을 표 6 및 도 3에 도시한 바, 본 발명에 의한 합성수지를 투입한 후에 120분 경과 후에는 탈취율이 63%까지 나타남을 알 수 있으며, 표 6에 도시한 Blank는 본 발명에 의한 합성수지를 투입하지 않을 상태를 나타낸다.

아울러, 본 발명의 출원인은 2003년 6월 28일 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 항균시험을 행하였으며, 그 결과를 도 4 내지 도 7 그리고, 표 7에 도시한 바, 밀폐 공간에 담겨진 대장균의 농도가 1.0×10⁵에서 24시간 경과 후에 표 7 및 도 4에 도시된 바와 같이 그 농도가 2.6×10⁵로 증가하는 반면에 본 발명에 의한 합성수지가 투여되면 표 7 및 도 5에 도시된 바와 같이 24시간 경과 후에 9.0×10³으로 대장균의 농도가 감소되는 것을 알 수 있다.

표 6

시험항목	경과시간(분)	Blank농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
탈취시험	초기	500	500	-
	30	490	210	57
	60	480	190	60
	90	460	175	62
	120	450	165	63

그리고, 녹농균의 경우 밀폐 공간에 그 농도가 2.6×10⁶ 인 녹농균이 24시간 방치되면 표 7 및 도 6에 도시된 바와 같이 녹농균의 농도가 6.5×10⁶으로 증가되는 반면에, 본 발명에 의한 합성수지를 투여하면 24시간 경과 후에 표 7 및 도 7에 도시된 바와 같이 녹농균의 농도가 1.9×10⁵로 감소되는 것을 확인할 수 있다.

이로써, 본 발명에 의한 합성수지는 음식물의 포장지로 사용될 때에 대장균에 경우 그 정균감소율이 96.5%에 이르고, 녹농균의 경우에는 정균감소율이 97.1%를 이룸을 표 7에서 확인할 수 있다.

표 7

시험항목	시료구분	초기 농도	24시간 후 농도	정균감소율(%)
대장균에 의한 항균시험	Blank	1.0×10⁵	2.6×10⁵	-
대장균에 의한 항균시험	합성수지첨가	1.0×10⁵	9.0×10³	96.5
녹농균에 의한 항균시험	Blank	2.6×10⁶	6.5×10⁶	-
녹농균에 의한 항균시험	합성수지첨가	2.6×10⁶	1.9×10⁵	97.1

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 기능성 합성수지 및 그 제조방법은 합성수지에 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 첨가함으로써, 게르마늄 성분에 의해 합성수지에 탈취 및 항균 효능이 나타나고, 원적외선이 방사되므로 합성수지로 포장되는 제품의 신선도를 향상시켜 제품의 유통기한이 연장되기 때문에 식료품 포장지로 사용되면 구매자에게 신선한 식료품을 장기간 제공할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 합성수지에 첨가되는 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말에 의해 합성수지가 부패되는 기간이 현저하게 짧아지고, 소각 시에 발생되는 다이옥신 또한 저감됨으로써, 합성수지가 폐기될 때에 보다 빠르게 부패되고, 다이옥신의 발생이 억제되므로 환경오염을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims

삭제
삭제
LLDPE인 선형저밀도폴리에틸렌과, LDPE인 저밀도폴리에틸렌의 조성에 의해 이루어지는 기능성 합성수지의 제조방법에 있어서,

중량% 64 ~ 74인 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene, 선형저밀도폴리에틸렌, 이하 LLDPE라 함) 및 중량% 25 ~ 30인 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도폴리에틸렌, 이하, LDPE라 함) 그리고 중량% 1 ~ 6인 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말이 섞이는 혼합단계와;

상기 혼합단계에서 공급되는 합성수지 원료를 150 ~ 170℃의 온도에서 용융시키는 가열단계와;

상기 가열단계에서 용융된 합성수지를 블로윙(Blowing)시킴으로써, 일정치의 연성이 있는 합성수지를 이루어 포장지로 사용될 수 있도록 하는 냉각단계;가 더 포함된 것을 특징으로 하는 천연 게르마늄 성분이 함유된 광석 분말을 이용한 기능성 합성수지 제조방법.