KR100609092B1 - 비타민 ｃ 방출 필터 및 상기 필터가 부착된 가전제품 - Google Patents

비타민 ｃ 방출 필터 및 상기 필터가 부착된 가전제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비타민 C 방출 필터에 관한 것으로, 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔 충진물이 내장되어 있어 비타민 C 성분을 지속적으로 방출하는 비타민 C 방출 필터, 상기 필터가 부착된 가전제품, 특히 공기 청정기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 비타민 C 방출 공기 청정기는 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔형태의 필터가 부착되어 있어 대기중에 비타민 C를 안정적이며 지속적으로 공급할 수 있다. 이에 따라 비타민 C 방출에 의한 항산화 효과, 살균 효과, 오존 제거 효과 및 탈취 효과를 안정적이며 지속적으로 나타낸다.
비타민, 필터, 마이크로캡슐, 항산화, 살균

Description

비타민 Ｃ 방출 필터 및 상기 필터가 부착된 가전제품{Vitamin C releasing filter and home appliance having the filter}
도 1은 본 발명에 따른 비타민 C 함유 마이크로캡슐의 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로캡슐 제조법에 대한 설명을 모식적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 비타민 필터를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비타민 필터가 부착되는 위치 및 필터가 부착된 공기 청정기를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 마이크로캡슐의 광학현미경 사진을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 비타민 필터가 부착된 공기 청정기의 요오드에 대한 항산화력 시험결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 비타민 필터가 부착된 공기 청정기의 요오드에 대한 항산화력 시험결과를 사진으로 나타낸 것이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 - 공기 청정기 커버 2 - 비타민 필터부
3 - 필터 커버
본 발명은 비타민 C 방출 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산되어 있어 비타민 C 방출에 의한 항산화 효과, 살균 효과, 오존 제거 효과 및 탈취 효과를 안정적 및 지속적으로 갖는 비타민 C 방출 필터, 상기 필터가 부착된 가전제품, 특히 공기 청정기에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 청정기는 공기중의 미세한 먼지를 코로나 방전에 의하여 집진제거 정화하는 것으로, 먼지 사이즈의 필터 기능에 초점을 맞추어 개발되었다. 최근에는 이러한 먼지 사이즈의 필터 기능에 부가적으로 항균기능, 살균기능 또는 휘발성 유기화합물(VOCs)의 제거기능 등을 필터에 첨가하여 공기를 정화하도록 한 공기 청정기가 개발되고 있다. 이러한 기능을 갖는 공기 청정기를 제 2세대공기 청정기라 부르기도 한다. 이러한 제 2세대 공기 청정기는 접촉에 의한 기능을 이용하고 광촉매(TiO2)를 이용함으로써 주로 대기중의 미세 먼지를 여과하는 기능과 각종 휘발성 유기 화합물을 중화 및 고착시키는 기능을 갖도록 개발되어 왔다.
그러나, 이러한 제 2 세대 공기 청정기는 접촉에 의한 기능 발휘와 광촉매를 이용하기 때문에 원가가 상승하고 절전 효과가 저하되는 단점을 갖고 있다.
한편, 대기중의 발암성 물질, 중금속, 방사선 또는 자외선 등과 같은 유해물질로 인해 활성 산소 또는 유리기라고 불리는 물질이 발생된다. 즉, 이러한 유해성 물질이 생체에 닿게 되면 생체의 주성분인 H2O가 분해되고 히드록실 래디칼로 불리는 가장 위험한 활성 산소가 생성된다. 이 활성 산소나 유리기는 DNA, RNA, 효소 및 세포막을 구성하고 있는 불포화 지방산을 산화시켜 과산화 지질을 형성하게 한다. 과산화지질은 생체에 매우 유독하여 생체기능을 저하시켜 피로, 당뇨병, 심혈관 질환, 암 등과 같은 질병의 원인으로 작용함은 물론이고 노화의 원인이 된다.
따라서, 공기청정기는 먼지 제거 기능, 항균기능, 살균기능 또는 휘발성 유기화합물(VOCs)의 제거기능 뿐만 아니라 활성 산소나 유리기의 발생을 억제시킬 수 있는 항산화 기능을 갖는 공기 청정기의 개발이 요구되고 있다. 또한 이러한 기능이 안정적이면서도 지속적으로 발휘되는 공기 청정기가 요구되고 있다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 먼지 제거 기능, 항균기능, 살균기능 또는 휘발성 유기화합물(VOCs)의 제거기능, 항산화 기능을 안정적이면서도 지속적으로 나타내는 공기 청정기를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔 충진 물이 내장된 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 필터, 상기 필터가 부착된 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 가전제품, 특히 공기 청정기가 제공된다.
이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 종래의 제 2세대 공기 청정기처럼 공기가 토출되는 입구의 대기중에 까지 기능 발휘가 될 수 있도록 접촉에 의한 기능이 아니라 용출에 의한 기능을 효과적으로 사용하기 위한 비타민 C 함유 마이크로캡슐 겔 필터를 장착하여 외부 자연 환경에서 안전하고 편리하게 필터기능을 할 수 있는 제 3세대 기능을 갖는 공기 청정기이다.
본 발명에 사용되는 항산화 물질인 비타민 C 성분은 아스코르브산과 Ca의 유도체로써 상기 비타민 C는 아스코르브산 단독 또는 아스코르브산과 아스코르브산-Ca 유도체를 혼합하여 안정화된 형태를 갖는 것을 사용한다. 상기 비타민 C 함유 마이크로캡슐은 연속 필름의 고분자 수지로 비타민 C를 감싼 형태를 갖는다. 상기 캡슐의 단면도를 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 캡슐은 핵물질로서 항산화물질인 비타민 C 성분과 이를 감싸는 고분자 수지로 된 주벽재 및 부벽재로 구성된다.
마이크로캡슐이란 연속 필름의 고분자 수지로 핵물질을 감싼 것으로 핵물질 이 오일 성분인 경우 상기 오일 성분을 수용성 상태에서 감싸는 O/W 형이 있고, 핵물질이 수용성 성분인 경우에는 상기 수용성 성분을 오일 성분으로 감싸는 W/O 형이 있다. 본 발명에서는 비타민 C가 수용성 성분이므로 이를 오일 성분으로 감싸는 W/O형 마이크로캡슐로 제조한다. 이때 상기 비타민 C를 W/O형 마이크로캡슐로 제조하기 위해서는 친수성 수지와 친유성 수지의 성질을 갖고 있는 고분자 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 또한 비타민 C가 열에 약하고 수분에 약하기 때문에 비타민 C와 같은 성분을 마이크로캡슐화하기 위해서는 마이크로캡슐 제조법에 의해 제조하여야 한다. 도 2에 본 발명에 따른 마이크로캡슐 제조법에 대한 설명을 모식적으로 나타내었다.
상기 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔은 비타민 C 성분을 고분자 수지와 혼합하여 마이크로캡슐을 제조한 다음 겔화제를 혼합하여 겔 형태로 제조된다.
일 구현예로, 본 발명의 비타민 필터는 다음과 같이 제조된다.
먼저, 아스코르브산과 아스코르브산-Ca 유도체를 혼합(약 1:10~10:1의 비율로 혼합)하여 아스코르빅 Ca를 제조한 다음, 상기 아스코르빅 Ca 20-40중량%와 물 60-80중량%를 혼합하고 교반한 후, 상기 아스코르빅 Ca 대비 20-30중량부의 친수성 및 친유성을 갖는 고분자 수지를 혼합하고 60-70℃의 온도에서 1000-5000 rpm으로 교반을 시작하고 그 혼합물이 상온으로 냉각될 때까지 교반을 지속하고, 상기 아스코르빅 Ca 대비 10-20중량부의 친수성 및 친유성을 갖는 고분자 수지를 혼합하고 60-70℃의 온도에서 1000-5000 rpm으로 10-50분간 교반한 다음, 그 혼합물이 상온으로 냉각될 때까지 교반을 지속하고, 그 다음 겔화제를 상기 혼합물에 1-5중량%로 혼합 및 교반한 다음 상온에서 소분 및 숙성하여 얻어질 수 있다. 이때 상기 친수성 및 친유성을 갖는 고분자 수지는 폴리비닐알코올, 젤라틴, 아라비아 검, 우레탄 및 실리콘 고분자 수지로 구성된 그룹으로부터 적어도 하나 선택될 수 있다. 이와 같이 제조된 겔은 비타민 C 함유 마이크로캡슐 1-5중량%, 겔화제(예, 카라기난, 젤라틴, 한천, 펙틴 등) 1-5중량% 및 수분(정제수) 90-95중량%를 포함할 수 있다. 또한 소취제와 같은 기타 부원료 1-3중량%를 더욱 포함할 수 있다. 상기 겔은 카트리지내에 담겨져 필터를 형성한다. 상기 카트리지는 비타민 C 성분이 잘 방출되도록 상단 혹은 측면에 소정의 직경을 갖는 홀이 형성될 수 있다. 홀의 직경은 바람직하게 1-10mm이며, 홀수는 바람직하게 2-8개이다.
상기 필터는 가전제품의 어느 위치에도 부착가능하다. 또한, 이때 적용되는 가전제품은 일반적으로 가정에서 사용되는 어떠한 가전제품일 수 있다. 예를들어, 상기 가전제품은 공기청정기, 텔레비전, 냉장고, 에어컨, 정수기, 컴퓨터 및 스탠드를 포함한다. 바람직하게 상기 가전제품은 공기청정기이다.
본 발명에 따른 비타민 필터가 부착되는 위치 및 필터가 부착된 공기 청정기를 나타내는 단면도를 도 4에 나타내었다. 예를들어, 필터부(2)는 공기 청정기 커버(1)의 전면부, 후면부, 전측 혹은 후측의 상단이나 측면에 부착될 수 있다. 바람직하 게, 상기 필터부는 공기 청정기의 토출구에 인접하도록 부착된다. 상기 필터는 실내 온도와 습도에 따라 마이크로캡슐내부의 비타민 C 성분이 대기중의 수분에 노출되면 필터내에 포함된 비타민 C 성분을 자연 방출한다. 즉, 아스코르브산 성분의 OH기와 대기중의 수분 분자인 H2O가 합성되어 수분이 대기중으로 기화할때 비타민 분자도 함께 방출되는 것이다. 또한 공기 청정기의 토출구 부근에서 나오는 깨끗해진 공기 흐름의 영향을 받아 비타민 C 성분의 방출이 촉진될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 고안을 보다 상세히 설명한다.
실시예 1 - 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔형태의 필터의 제조
아스코르브산과 Ca을 혼합하여 아스코르빅 Ca를 제조한 다음, 상기 아스코르빅 Ca 30중량% 및 물 70중량%를 혼합하고 교반한 후, 상기 아스코르빅 Ca 대비 25중량부의 P.V.A(폴리 비닐 알코올)을 혼합하고 65℃의 온도에서 3000 rpm으로 교반을 시작하고 그 혼합물이 상온으로 냉각될 때까지 교반을 지속하였다. 그 다음 그 혼합물에 상기 아스코르빅 Ca 대비 15중량부의 P.V.A를 혼합하고 65℃의 온도에서 3000 rpm으로 30분간 교반한 다음, 그 혼합물이 상온으로 냉각될 때까지 교반을 지속하였다. 상온이 되었을 때 교반을 정지하여 비타민 C 함유 마이크로캡슐을 제조하였다. 이와 같이 제조된 마이크로캡슐의 광학현미경 사진을 촬영하여 도 5에 나타내었다.
그 다음, 상기 캡슐을 겔화시키기위해 카라기난을 정제수 대비 1%로 첨가하고 90℃에서 30분간 가열 및 교반하여 겔화제를 준비하였다. 형성된 겔화제를 상기 캡슐 제조물에 3중량%로 혼합 및 교반한 다음 일정한 용기에 부어 상온에서 소분 및 숙성하여 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔형태의 필터를 제조하였다.
실시예 2 - 비타민 필터의 공기 청정기내 부착
상기 실시예 1에서 제조된 필터를 도 4에 나타낸 바와 같이 비타민 필터부(2)에 내장한 다음, 이를 공기 청정기의 커버부(1)의 후측 상단에 부착시켰다.
실시예 3 - 온도/습도별 발산량 실험
봄, 가을 및 겨울의 실내 온도/습도를 25℃±1℃, 20%±2%로 가정하고 상기 실시예 2의 비타민 필터가 부착된 공기 청정기를 이용하여 비타민의 온도/습도별 발산량을 조사하였다. 이때 풍량은 4단으로 설정하여 시험하였다. 발산량 시험은 총 168시간동안 이루어졌다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
1회(g/hr) 2회(g/hr) 3회(g/hr) 4회(g/hr) 5회(g/hr) 평균(g/hr) 일일 발산량
0.023 0.023 0.019 0.018 0.021 0.022 0.528
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 필터는 5회에 걸쳐 실험한 결과 168시간동안 평균 0.022g/hr의 비타민 C 성분 발산량을 보여 지속적인 방출이 이루어짐을 알 수 있다.
실시예 4 - 항산화력 실험
상기 실시예 2의 비타민 필터가 부착된 공기 청정기를 이용하여 항산화력에 대하여 조사하였다. 항산화력 실험은 요오드 용액(100㎖ 중 포비돈 요오드 10g 함유)을 0.3g을 떨어뜨린 탈지면을 빈 용기와 비타민 필터가 들어있는 용기에 각각 넣고 밀폐 후 8시간 후와 16시간 후의 탈지면의 색 변화로 항산화력을 측정하였으며, 이때 상기 용기는 약 10리터 용량이었다.
그 결과를 도 6 및 7에 나타내었다. 도 6 및 7로부터 알 수 있는 바와 같이 대조구(빈 용기)의 경우에는 요오드 농도가 운전시간 8시간 및 16시간 후에는 각각 약 80% 및 약 40%이나, 이에 비해 본 발명의 비타민 필터를 함께 넣어준 경우에는 운전시간 8시간 및 16시간 후에 각각 약 30% 및 약 0%로 감소되어 우수한 항산화력을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 5 - 살균 성능 실험
상기 실시예 2의 비타민 필터가 부착된 공기 청정기를 이용하여 살균 성능에 대하여 조사하였다.
실시예 2의 비타민 필터를 밀폐 챔버내에 실험균주와 함께 넣고 초기, 24시간, 48시간 및 72시간마다 챔버내부의 공기를 빼내고, 빼낸 공기에서 세균을 배양하여 세균수를 측정함으로써 부유세균에 대한 살균 성능을 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
또한, 실시예 2의 비타민 필터의 액체배지에서 배양된 시험균에 대한 살균 성능을 측정하였다. 살균 성능 시험에 대한 실험방법은 다음과 같이 수행되었다.
① 시험균을 액체배지에 진탕 배양시킨 후 배양된 세균을 희석함
② 시험시료 1g을 플라스크에 넣은 후 인산완충용액을 넣음
③ 희석한 시험균액을 접종 후, 120rpm, 37±1℃에서 1분, 2분, 3분 진탕 배양함
④ 시험시료 및 대조시료로부터 균액을 추출한 다음 평판배지에서 배양해 세균수 측정
(시험시료는 실시예 2의 비타민 필터를 칭하며, 대조시료는 아무런 필터를 넣지 않은 경우를 칭함.)
그 결과를 표 2 및 3에 나타내었다.
[표 2]
본 발명에 따른 비타민 필터를 장착하고 운전시간 24시간, 48시간 및 72시간 후에 부유세균에 대한 살균 성능 시험 결과
부유세균 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) ATCC 6538 에스케리차 콜라이(Escherichia coli) ATCC 25922
24hr 48hr 72hr 24hr 48hr 72hr
접종균 농도(CFU/ml) 1.6×105 1.3×105
접종직후 (평균치) 1.6×105 1.3×105
배양후 (평균치) 2.1×104 1.1×104 4.3×103 2.7×104 8.9×103 5.3×103
감소율(%) 86.9 93.1 97.3 79.2 93.2 95.9
[표 3]
본 발명에 따른 시험시료와 대조시료의 액체배지에서 배양된 시험균에 대한 살균 성능 시험 결과
배양세균 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) ATCC 6538 에스케리차 콜라이(Escherichia coli) ATCC 25922
1분 2분 3분 1분 2분 3분
접종균 농도(CFU/ml) 1.2×105 1.3×105
접종직후(평균치) 1.2×105 1.3×105
배양후 평균치(대조시료) 1.2×105 1.2×105 1.2×105 1.6×105 1.6×105 1.6×105
배양후 평균치(시험시료) <10 <10 <10 <10 <10 <10
감소율(%) 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9 99.9

(시험시료는 실시예 2의 비타민 필터를 칭하며, 대조시료는 아무런 필터를 넣지 않은 경우를 칭함.)
실시예 6 - 오존 제거 성능 실험
상기 실시예 2의 비타민 필터가 부착된 공기 청정기를 이용하여 오존 제거 성능에 대하여 조사하였다. 10리터 챔버에 오존을 연속 발생시키면서 대조구로서 아무런 필터를 사용하지 않은 경우와 본 발명의 비타민 필터를 함께 넣어준 경우 각 시간에 따른 오존 농도를 Ozone Analyzer(In2000-L2-LC, 범위 0.001-1ppm, 미국)를 이용하여 측정하였다. 대조구의 경우에는 오존농도가 계속 증가하여 약 1ppm까지 이르렀으나, 이에 비해 본 발명의 비타민 필터를 함께 넣어준 경우에는 운전시간 80분에 도달하였을때에도 오존농도가 0.4ppm이하로 유지되어 우수한 오존 제거능을 확인할 수 있었다.
본 발명의 공기 청정기는 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔형태의 필터가 부착되어 있어 대기중에 비타민 C를 안정적이며 지속적으로 공급할 수 있어, 이에 따라 비타민 C 방출에 의해 항산화 효과, 살균 효과, 오존 제거 효과 및 탈취 효과를 나타낸다.

Claims (12)

  1. 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔 충진물이 내장된 비타민 C 방출 필터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비타민 C 함유 마이크로캡슐은 연속 필름의 고분자 수지로 비타민 C를 감싼 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 필터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 비타민 C는 아스코르브산 단독으로 사용되거나 또는 아스코르브산과 아스코르브산-Ca 유도체를 혼합하여 안정화된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 필터.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔 충진물은
    아스코르브산과 Ca을 혼합하여 아스코르빅 Ca를 제조하는 단계;
    상기 아스코르빅 Ca를 물과 혼합하고 교반한 후, 상기 아스코르빅 Ca 대비 20-30중량부의 친수성 및 친유성을 갖는 고분자 수지를 혼합하고 60-70℃의 온도에서 1000-5000 rpm으로 교반을 시작하고 그 혼합물이 상온으로 냉각될 때까지 교반을 지속하는 단계;
    상기 아스코르빅 Ca 대비 10-20중량부의 친수성 및 친유성을 갖는 고분자 수 지를 혼합하고 60-70℃의 온도에서 1000-5000 rpm으로 10-50분간 교반한 다음, 그 혼합물이 상온으로 냉각될 때까지 교반을 지속하는 단계; 및
    겔화제를 상기 혼합물에 1-5중량%로 혼합 및 교반한 다음 상온에서 소분 및 숙성하는 단계
    에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 필터.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 친수성 및 친유성을 갖는 고분자 수지는 폴리비닐알코올, 젤라틴, 아라비아 검, 우레탄 및 실리콘 고분자 수지로 구성된 그룹으로부터 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 필터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 비타민 C 함유 마이크로캡슐이 균일하게 분산된 겔 충진물은 비타민 C 함유 마이크로캡슐 1-5중량%, 겔화제 1-5중량% 및 수분 90-95중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 필터.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 필터는 겔 충진물을 수용하는 카트리지를 구비하며, 상기 카트리지는 상단 혹은 측면에 소정의 직경을 갖는 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 필터.
  8. 제 1 항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 비타민 C 방출 필터가 부착된 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 가전제품.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 필터는 가전제품의 전면부, 후면부, 전측 혹은 후측의 상단부나 측면부에 부착되는 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 가전제품.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 가전제품은 공기 청정기, 텔레비전, 냉장고, 에어컨, 정수기, 컴퓨터 또는 스탠드인 것을 특징으로 하는 가전제품.
  11. 제 1 항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 비타민 C 방출 필터가 공기 청정기의 전면부, 후면부, 전측 혹은 후측의 상단부나 측면부에 부착되며, 상기 필터는 겔 충진물을 수용하는 카트리지를 구비하며, 상기 카트리지는 상단 혹은 측면에 소정의 직경을 갖는 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 공기 청정기.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 홀의 직경은 1-10mm이며 홀의 수는 2-8개인 것을 특징으로 하는 비타민 C 방출 공기 청정기.
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