KR100685487B1

KR100685487B1 - 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제 및 그제조방법

Info

Publication number: KR100685487B1
Application number: KR1020040099468A
Authority: KR
Inventors: 김제춘; 이민; 조현효
Original assignee: 김제춘; 이민
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2007-02-23
Also published as: KR20060060406A

Abstract

본 발명은 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 첨가제를 이용하여 융설제를 제조하되 원적외선을 방사하는 바이오세라믹인 나노미분체에 첨가제를 포함함으로서 바이오세라믹에서 발산되는 원적외선과, 첨가제에 의해 결빙물의 빙점을 낮추어 해빙이 신속히 이루어질 수 있도록 하며, 특히 지속력이 우수하여 해빙된 물의 재결빙을 방지하고, 교량·자동차·철구조물의 부식과 자동차 타이어의 미끄럼을 방지하는 등 인체에 무해하고 제설효과가 우수한 친환경적인 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기 제조방법은 융설제 제조방법에 있어서, 천연의 사문암, 각섬석 및 지르코늄, 실리카 등 원적외선 방사량이 높은 바이오세라믹 원석을 입경이 30∼300㎛로 미분하는 1차미분과정과; 상기 바이오세라믹 미분체를 RESS법을 이용하여 평균입도 0.1∼1㎛의 나노미분체로 미분하는 2차미분과정과; 2차미분과정로 제조된 0.1∼1㎛의 나노미분체를 물에 1:2로 희석하여 30∼60분 교반반응 후에 용기에 180∼240분 정치한 다음에 침전된 미분체를 제거한 활성수(나노미분체+물)제조과정과; 2차미분과정으로 제조된 평균입도 0.1∼1㎛의 나노미분체 5∼15중량부와, 첨가제 20~40중량부, 활성수 40 ~ 75중량부와, 상기 나노미분체와 물이 분리되는 것을 방지하기 위한 음이온계 계면활성제 2 ~ 5중량부를 혼합하고 60~90분 교반반응하는 혼합과정;으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이와같은 본 발명의 원적외선을 방사하는 바이오세라믹을 나노미분화하여 표면적을 증가시키고, 상기 바이오세라믹에 금속성물질의 부식을 저하 시킬 수 있는 비염화물계의 액체융설제를 흡습시킴으로서, 살포시 바이오세라믹에서 방사되는 원적외선에 의해 결빙점이 상승되고 흡습된 액체융설제에 의해 결빙된 얼음 및 눈을 녹일 수 있게 하여 저온에서도 사용이 가능하게 되었다.

또한, 바이오세라믹에서 원적외선이 지속적으로 방사되어 제설시간증대와 2차결빙을 방지할 수 있고, 바이오세라믹이 눈 또는 물속에 포함되어 있는 각종 유해성분을 흡수흡착 제거하여 수질 및 토양을 정화하는 환경친화적인 제품이며, 사용환경에 따라서 상대적으로 저비용이 소요되는 염화물계의 첨가제를 혼합사용하여 융설제의 지속성 및 속효성를 얻을 수 있는 유용한 제품의 제공이 가능하게 된 것이다.

초산칼륨, 융설제, 나노미분체, 원적외선, 속효성, 지속성

Description

원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제 및 그 제조방법{Deicer including ceramic and process for preparation thereof}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 고체상의 융설제의 제조과정을 도시한 공정도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 액체상의 융설제의 제조과정을 도시한 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

S1 : 1차미분과정 S2 : 1차미분과정

S3 : 혼합과정 S4 : 활성수제조과정

C1 : 세척단계 C2 : 분급단계

C3 : 분리단계 C4 : 침전단계

C5 : 미분건조단계

본 발명은 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 첨가제를 이용하여 융설제를 제조하되 원적외선을 방사하는 바이오세라믹인 나노미분체에 첨가제를 포함함으로서 바이오세라믹에서 발산되는 원적외선과 첨가제에 의해 결빙물의 빙점을 낮추어 해빙이 신속히 이루어질 수 있도록 하며, 특히 지속력이 우수하여 해빙된 물의 재결빙을 방지하고, 교량·자동차·철구조물의 부식과 자동차 타이어의 미끄럼을 방지하는 등 인체에 무해하고 제설효과가 우수한 친환경적인 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

빙점강하조성물은 다양한 목적으로 널리 사용되고 있으며, 특히 물이 포함된 조성물의 빙점을 저하시켜 얼음이 형성될 수 없도록 하거나, 형성된 얼음을 녹이는 데에 사용되고 있다.

일반적으로, 제빙용 제품들은 식염, 염화칼슘 및 요소가 있으며, 저렴하고 보편적으로 사용되고 있는 것은 식염(염화나트륨)이다. 상기 식염은 도로 등의 표면상에 있는 얼음을 녹이는데 사용되고 있으며, 얼음과 접촉하고 있는 이용 가능한 액체와 용액을 형성함으로써 얼음 자체보다 낮은 빙점을 갖는 용액을 형성하여 얼음을 녹게 하는 것이다. 그러나 염은 식물뿌리의 수분흡수를 방해하고, 식물의 성장을 저해하며, 동물의 피부, 의류, 도로 및 자동차에 부식 등을 일으키는 결점을 안고 있다.

이러한 무기염으로는 염화마그네슘, 인산칼륨, 인산나트륨, 인산암모늄, 질 산암모늄, 알카리토금속 질산염, 질산마그네슘, 황산암모늄, 알칼리 황산염 등이 있으며, 빙점용액의 대표적인 것으로는 소금물, 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜 용액이 있다.

상기 소금은 물의 표준빙점 이하의 온도에서 열을 전달하는데 사용되고, 에틸렌 글리콜 용액은 온도가 물의 표준빙점 이하로 떨어질 수 있는 지역에서 자동차용 냉각제 등에 이용하는 것이 잘 알려져 있다. 또한, 에틸렌 및 프로필렌 글리콜은 북부기후지방의 혹심한 기상 중에 항공교통의 원활한 흐름을 유지하기 위하여 공항에 얼음을 제거하기 위하여 활주로와 비행기의 날개, 동체 및 꼬리에 통상적으로 적용된다. 그러나 상기 글리콜 화합물도 하수처리과정이 어려운 환경적으로 결점을 갖고 있다. 또한, 알코올은 독성이 있고, 특히 낮은 분자량 범위에 있어 휘발성이 높기 때문에 불쾌한 냄새의 원인이 될 수 있고 화재위험이 있으며, 대기중에서 산화하여 산을 생성하고, 형성된 산은 물질의 부식을 증대시키는 결점이 있다.

최근 개발된 동결방지제중에는 미국특허 제4,448,702호 카에스(Kaes)는 아디프산, 글루타르산, 석신산 또는 말론산의 나트륨, 칼륨, 암모늄 또는 유기아민염과 같은, 3개 이상의 탄소원자를 갖는 디카르복실산 1종 이상의 수용성 염의 첨가를 요하는 빙점강하조성물의 사용 및 방법을 기술하고 있으며, 필(Peel)의 미국특허 제4,746,449호는 펄프공업 흑색폐액(pulp mill black liquor)으로부터 제조되는, 초산염 12∼75%, 탄산염 미량(trace)∼36%, 포름산염 1∼24% 및 슈도락테이트 염 1∼32%를 함유하는 제빙제의 제조를 청구한 것으로, 펄프공업 흑색폐액을 분자량분류로 분별하고 회수된 저분자량 분류물을 농축하여 결빙방지제를 생산하는 것이다.

또한, 미국특허 제4,960,531호에는 소량, 즉 10% 보다 적은 양의 메틸 글루코사이드가 기존의 염 제빙제에 촉진제(trigger)로서 사용될 수 있음을 나타내고 있다. 그러나 이러한 기술내용들의 모두는 염을 사용하고 있으며, 친환경적이고 저렴한 제빙 및/또는 결빙방지제의 제조가 필요로 하고 있다.

이러한, 결빙방지제로는 산포제인 염화나트륨(NaCl), 염화칼슘(2)등이 많이 사용되고 있으나, 금속부식, 환경오염 등의 문제점으로 인해 염소이온(Cl-)을 함유하지 않은 다른 방법 등이 제시되고 있다.

즉, 각종 무기, 유기의 물질을 이용하는 일본국 특개소 58-l1578호, 동 특공소 58-19717호와; 금속방식제 및 기타의 물질을 혼합, 첨가하는 방법을 제안한 일본국 특개소 60-195178호, 동 특개소 61-28576호와; 산포제를 도로면에 정착시켜 날아가기 어렵게 하는 방법인 일본국 특개소 56-59904호와; 동결 방지 효과의 지속성을 향상시키는 첨가제를 제시한 일본국 특개소 58-l1577호등이 있다.

한편, 도로매장형의 동결방지제에 관하여는, 일본국 특공소 60-4220호에서 동결 방지성분(빙점강하제 등)을 외피로 씌워서 캡슐화하고, 이 입자를 포장층에 수%의 비율로 혼입하는 것이다. 따라서 포장층의 마모정도에 따라 차차 캡슐이 표면에 노출 마모되어 내부의 빙점강하제 등이 물에 적셔져 나오기 때문에 포장층 자신의 수명이 있는 동안 동결방지효과가 지속적으로 발생하게 하는 것이다.

다른 도로매장형의 동결방지제로는 서독특허 2512691호가 있다. 이것은 상기 일본국 특공소 60-4220호에 의한 캡슐화제의 비싼 원가 및 기타의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 용암과 같은 천연산 다공설 골재의 구멍에 빙점강하제를 충전하 고, 이 입자를 포장층에 수%의 비율로 혼입하는 것이다. 목적, 작용은 캡슐화제와 같으나, 값이 싸고, 다공성 골재 자체가 통상의 포장시에 첨가제로서 사용되는 골재를 대체할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그리고 상기 발명은 유럽특허 제 0153269호에서 더 개량된 것으로 되어 있다. 즉, 서독특허 2512691호의 발명의 동결방지성분의 흡습성에 기인하는 끈적거림에 의한 보관상, 동결방지제 제조상 및 포장시 혼입작업상의 취급 난점을 개선하고 있고, 혼입에 의한 포장층 강도의 열화에 대해 개선하고 있다. 즉, 흡습성을 개선하기 위하여, 동결방지제로서의 미립자 혼합물 전체에 소수성화(疎水性化)(발수성화)를 부여하며, 용암 등의 다공성 성분의 구멍 속에 충전된 빙점강하제(친수성)는 눈비와 접하여 서서히 물에 적셔져 나오면서 동결방지의 기능을 발휘한다는 것이지만, 동결방지효과는 아직 충분히 만족할 수 있는 것은 아니고, 특히 저온에서의 동결방지효과는 사용자의 요구를 만족시키지 못하고 있다.

따라서 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

원적외선을 방사하는 바이오세라믹을 나노미분화하여 표면적을 증가시키고, 상기 바이오세라믹에 금속성물질의 부식을 저하 시킬 수 있는 비염화물계의 액체융설제를 흡습시킴으로서, 살포시 바이오세라믹에서 방사되는 원적외선에 의해 결빙점이 상승되고 흡습된 액체융설제에 의해 결빙된 얼음 및 눈을 녹일 수 있게 하여 저온에서도 사용이 가능한 것이다.

또한, 바이오세라믹에서 원적외선과 첨가제가 지속적으로 방사 또는 방출되어 제설시간증대와 2차결빙을 방지할 수 있고, 바이오세라믹이 눈 또는 물속에 포함되어 있는 각종 유해성분을 흡수흡착 제거하여 수질 및 토양을 정화하는 환경친화적인 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제의 제조방법은,

융설제 제조방법에 있어서, 천연의 사문암, 각섬석 및 지르코늄, 실리카 등 원적외선 방사량이 높은 바이오세라믹 원석을 입경이 30∼300㎛로 미분하는 1차미분과정과; 상기 바이오세라믹 미분체를 RESS법을 이용하여 평균입도 0.1∼1㎛의 나노미분체로 미분하는 2차미분과정과; 2차미분과정으로 제조된 평균입도 0.1∼1㎛의 나노미분체 5∼15중량부와, 첨가제 20~40중량부를 혼합하고 60~90분 교반반응하는 혼합과정;으로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 상기 제조방법에는 2차미분과정로 제조된 0.1∼1㎛의 나노미분체를 물에 1:2로 희석하여 30∼60분 교반반응 후에 용기에 180∼240분 정치한 다음에 침전된 미분체를 제거한 활성수(나노미분체+물)제조과정이 더 이루어지고, 상기 혼합과정에는 제조된 활성수 40 ~ 75중량부와, 상기 나노미분체와 물이 분리되는 것을 방 지하기 위한 음이온계 계면활성제 2 ~ 5중량부가 더 포함하여 혼합됨으로서 액체상의 융설제가 제조될 수 있다.

상기 고체 및 액체상의 융설제 제조과정에서는 사용되는 첨가제로서 비염화물계 또는 염화물계 등 다양한 물질이 선택혼합될 수 있으며, 바람직하게는 금속성 물질의 부식을 방지하기위해 초산류계를 선택사용하는 것이며, 이 때 상기 초산류계를 사용할 경우에는 초산류가 나노미분체 입자에 흡착되어 초산특유의 악취가 제거되는 효과를 볼 수 있다.

그리고, 상기 1차미분과정은, 채광된 원석에는 염분과 세균이나 부식물 등 다량의 유기 불순물들이 포함되어 있으므로 이의 제거를 위한 공정으로서, 통상적으로 사용되고 있는 원석 세척탱크에 투입하여 세척하는 세척단계와; 상기 세척된 재료를 적절한 분급장치에 투입하여 20∼30㎜의 입경이하의 원료만을 분급하여 입경을 조정하는 분급단계와; 상기 세척, 분급된 원료를 원심사이클론(cyclone)에 투입하고 원심력에 의해 비중이 큰 중사(TiO₂Zr)를 제거하는 분리단계와; 상기 중사가 제거된 입자를 세척한 후 세척수에 의해 콜로이드형태로 된 입자에 고분자응집제를 투입해 응집하여 침전시키는 침전단계와; 상기 침전된 입자를 가열기에 넣고 고온건조한 수증기를 투입해 급랭을 반복하는 수열분해법으로 입경을 30~300㎛로 미분화한 후 건조시키는 미분건조단계;로 이루어진다. 상기에서 바이오세라믹은 원적외선 발산수단으로서 기능하며, 원적외선을 자연방사하는 것으로서, 본 발명의 출원전부터 공지된 것이다. 상기한 바이오세라믹은 천연사문암, 각섬석 및 지르코늄, 실리카 등 원적외선을 방사하는 기능을 갖는 원석을 의미한다.

이와같은 제조방법에 의해 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제는 고체 또는 액체상의 융설제로 제조되며, 상기 고체 융설제는, 천연사문암, 각섬석 및 지르코늄, 실리카 등 원적외선 방사량이 높은 원석인 바이오세라믹을 평균입도 0.1~1㎛로 미분화시킨 나노미분체 5~15중량부, 첨가제 20~40중량부가 혼합조성되고,

상기 액체융설제는, 천연사문암, 각섬석 및 지르코늄, 실리카 등 원적외선 방사량이 높은 원석인 바이오세라믹을 평균입도 0.1~1㎛로 미분화시킨 나노미분체 5~15중량부, 첨가제 20~40중량부, 나노미분체와 물이 1:2로 혼합된 활성수 40~75중량부, 나노미분체와 물이 분리되는 것을 방지하기 위한 음이온계 계면활성제 2~5중량부가 혼합 조성된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제의 제조방법을 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제의 제조과정을 도시한 블럭도이다.

도시된 바와같이 본 발명에 따른 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제의 제조방법은 1차미분과정(S1), 2차미분과정(S2), 혼합과정(S3)으로 고체상의 융설제를 제조한다.

상기 1차미분과정(S1)은 원적외선 방사량이 높은 원석을 이용하여 입경 30 ~ 300㎛로 미분하는 과정으로, 세척단계(C1)와, 분급단계(C2)와, 분리단계(C3)와, 침전단계(C4)와, 미분건조단계(C5)로 이루어진다.

상기 세척단계(C1)는 세라믹 원석에 포함되어 있는 염분과 세균이나 부식물 등 다량의 유기 불순물들을 제거하기 위해 원석 세척탱크에 투입하여 세척하는 단계이며, 특히 세라믹원석에 사용되는 광물질은 대한민국 구룡포 지역에 매장된 광물질로 상온에서의 원적외선 방사효과가 높고 음이온을 발생하며, 강력한 탈취효과, 무독성, 원적외선 발생 및 음이온화의 기능이 있는 천연의 사문암, 각섬석, 지르코늄, 실리카 등이 사용된다.

또한, 상기 분급단계(C2)는, 세척된 재료를 적절한 분급장치에 투입하여 20 ~ 30m의 입경 이하의 원료만을 분급하여 입경을 조정하는 단계이다.

그리고, 상기 분리단계(C3)는, 상기 세척, 분급된 원료에 입경이 유사한 중사(TiO₂Zr) 등이 포함되는데 포함된 중사는 원적외선의 방사파장이 짧고, 음이온이 발생하지 않으며, 강도도 낮음은 물론 비중이 커서 원료의 하부에 모여 균일한 입자를 얻기 어렵게 함으로, 세척분급된 원료를 원심사이클론(cyclone)에 투입하여 원심력에 의해 비중이 큰 중사(TiO₂Zr)를 제거하는 단계이다.

상기 침전단계(C4)는, 상기 중사가 제거된 원료가 세척하는 과정에서 세척수와 혼합된 상태인 죽과 같은 콜로이드 형태로 이송됨으로, 세척수와 원료를 분리하기 위해 고분자 응집제를 투입하여 세척수중에 콜로이드 입자형태로 분산된 원료를 응집하여 침전시키는 단계이다.

또한, 상기 미분건조단계(C5)는, 침전된 입자를 가열기에 넣어 수증기를 투입하여 가열하고, 급랭을 반복하는 수열 분해법을 이용하여 원료입자는 더욱 작은 입경의 미분입자를 제조하는 것이다. 이때 투입되는 수증기는 건조된 원료가 다시 수분을 흡습하여 부착되지 않도록하기 위해 고온 건조한 과열증기를 사용하는 것이 바람직하다. 이와같이 미분화된 세라믹미분은 입경이 30 ~ 300㎛로 이루어짐으로 표면적이 현저하게 증대된다. 또한 수열분해는 가열, 냉각에 따라 원료입자가 팽창, 수축하면서 분쇄되는 것이므로 분쇄된 형태가 불규칙하고, 표면조도가 높아, 가열법에 의해 제조된 동일 입경의 입자보다 표면적이 현저히 증대되는 것이다.

한편, 상기 2차미분과정(S2)은 상기 과정에서 제조된 입경 30 ~ 300㎛의 바이오세라믹미분을 용질을 포화용해한 초임계유체상을 급속팽창시키는 RESS(Rapid Expansion of Supercritical Solutions)법을 이용하여 평균입도 0.1 ~ 1㎛를 갖는 나노미분체를 제조하는 과정이다. 상기 RESS법은 공지된 방법이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 혼합과정(S3)은 고체 융설제를 제조하기 위해 나노미분체와 첨가제를 혼합하는 과정으로서, 나노미분체 5~15중량부, 첨가제 20~40중량부가 혼합된다. 상기 나노미분체가 5중량부 이하로 혼합될 경우에는 나노미분체의 흡습에 의한 지속성 및 미끄럼을 방지할 수 있는 마찰력 효과가 미비해지고, 15중량부 이상으로 혼합될 경우에는 과다한 혼합으로 융설효과보다는 마찰력만 증대되는 단점이 있다. 또한, 상기 첨가제는 융설제에 속효성, 지속성을 부여하고, 2차결빙을 방지시키며, 환경오염을 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 20중량부 이하로 혼합될 경우에는 융설의 효과가 미비하며, 40중량부 이상으로 혼합될 경우에는 나노미분체의 효과를 얻기 힘들고 과포화혼합되어 환경에 저해 됨으로 상기 범위내에서 혼합사용됨이 바람직하다.

또한, 상기 혼합에 사용되는 첨가제는, Ca3(PO4)2, Ca4Mg3K3(CH3COO)17, CaCO3·MgCO3, CaHPO4·Ca(CH3COO)2, Ca·Mg(CO3)2, COOH-1, HPO4-2, Mg3(PO4)2, MgHPO4·Mg(CH3COO)2, PO4-3, 하이드록시프로피오네이트, 개미산, 규산염, 규산염류, 글루코사이드, 글루코스, 글루코스 글루타메이트, 글루코피라노사이드, 글루코헵 톤산나트륨, 글루타르산, 글리세린, 글리세린 카보네이트, 글리코사이드, 글리콜 락테이트, 글리콜류, 나트라민, 나트륨염, 뇨소, 돌로마이트(칼슘·마그네슘의 탄산염광물), 디알킬아민(임의로 알콕시화 된 것), 디에틸렌그리콜, 디카르복실산, 디카르복실산염, 락테이트, 락트산, 락트산나트륨, 리그닌 설포네이트, 리그닌 화합물, 리신 글루타메이트, 말론산, 말토사이드, 말토트리오사이드, 메탄올, 메틸 글루코사이드, 메틸 락테이트, 메틸 말토트리오사이드, 메틸 푸라노사이드, 모노알킬 아민, 모노카르복실산, 몰리브덴산염, 미트로페놀, 베타-메틸 글루코사이드, 벤조트리아졸, 붕산, 붕산나트륨, 석신산, 소금, 소디움 글루코헵토네이트, 소디움 락테이트, 소디움 피롤리돈 카르복실레이트, 솔비톨, 슈도락테이트 염, 시트르산나트륨, 시트르산염, 아미노산, 아미노산 및 그 염, 아민, 아세트산, 아세트산마그네슘, 아세트산칼슘, 아인산, 아질산염, 아크릴산, 안식향산, 알칸올 아민, 알칼리 황산염, 알킬 글루코사이드, 알킬 락테이트, 알킬 알도사이드, 알킬알코올, 알파-메틸 글루코사이드, 암모늄, 에탄올, 에틸 글리시네이트, 에틸 락테이트, 에틸 레뷸리네이트, 에틸글루코사이드, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 및 프로필렌 글리콜, 에틸렌 카보네이트, 에틸렌글리콜과 같은 글리콜, 염화마그네슘, 염화암모늄, 염화칼슘(CaC12), 유기아민염, 유기카르본산, 이미다졸, 인산(H3PO4), 인산근(PO4-3), 인산나트륨 , 인산마그네슘(Mg3(PO4)2), 인산수소 마그네슘(MgHPO4), 인산수소칼슘(CaHPO4), 인산암모늄 , 인산염, 인산의 에스테르, 인산칼슘(Ca3(PO4)2), 저분자량의 알콜류, 지방산의 알칼리금속염, 지방족알코올, 질산마그네슘 , 질산암모늄 , 질산염 , 질산염류, 질산칼륨, 초산(CH3COOH), 초산나트륨, 초산마그네슘(MgAC2), 초산세슘, 초산염, 초산칼슘(CaAC2), 카르복실기(COOH-1), 칼륨, 칼륨인산염, 칼슘마그네슘과 아세트산 칼슘, 크롬산염, 탄산염, 텅스텐산염, 테트라하이드로푸르푸릴 아세테이트, 테트라하이드로푸르푸릴, 테트라하이드로푸로에이트, 트리아졸, 트리프로필렌그리콜, 티몰프탈레인, 티오글리콜산 및 그 유도체, 펄프공업 흑색폐액, 페놀프탈레인, 포르아미드, 포름산나트륨, 푸라노사이드, 프로판올, 프로피온산, 프로필 셀로솔브, 프로필렌글리콜, 프롤린(proline), 피-니트로페놀, 피로인산나트륨, 피페콜레이트, 피페콜산, 하이드로카르복실산 에스테르, 하이드로카빌 알도사이드, 하이드록시벤조에이트, 하이드록시부티레이트, 하이드록시아세테이트, 하이드록시올레에이트, 하이드록시카르복실산, 하이드록시팔미테이트, 하이드록시포르메이트, 하이드록시프로피오네이트, 황산나트륨, 황산마그네슘, 황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 단독 또는 2종 이상 혼합되어 사용할 수 있으며, 바람직하게는 금속성 물질의 부식을 어느정도 예방할 수 있는 초산칼륨류를 사용하는 것이다.

이와같이 제조되는 고체융설제를 이용해 하기과정을 더 수행하여 액체상의 융설제로 제조할 수 있다. 즉, 상기 2차미분과정 후 활성수제조과정을 더 수행한 후 혼합과정이 이루어지는 것이다.

상기 활성수제조과정(S4)은 2차미분과정에서 제조된 0.1 ~ 1㎛의 나노미분체를 물에 1:2의 비율로 희석하여 30 ~ 60분간 교반한 후에 180 ~ 240분 정치하여 침전된 미분체를 제거하여 활설수를 제조하는 것이다. 상기 물에 희석하는 것은 액체상의 융설제를 제조하기 위해 최종산물인 융설제의 효능에 저해되지 않는 물질을 첨가한 것이다.

또한, 상기 희석물은 일반적인 수도물을 사용할 수 있으며, 이때 상기 수도물에 용해된 부유물, 염소이온, 녹 등은 제거하여 사용함이 바람직하다. 이와같이 제조된 활성수의 이온농도는 Na 4.6, K 2.1, Ca 14.1, Mg 3.1, Si 5.6으로, 일반수도물에 비해 Na와 Si 성분은 줄어들고 K, Ca, Mg의 성분은 증가하였다. 또한, pH는 수돗물 6.5, 활성수는 8.4로 수돗물은 산성, 활성수는 알카리임이 확인되었다. 그러므로, 활성수는 인체는 물론이고 금속부식 및 수질, 토양 등 자연환경에 유익한 것임을 알수 있다.

상기 액체융설제의 제조방법에서 혼합과정은 0.1 ~ 1㎛의 입경을 갖는 나노미분체 5~15중량부, 첨가제 20~40중량부에 활성수 40 ~ 75중량부와, 상기 활성수의 나노미분체와 물이 분리되는 것을 방지하기 위한 음이온계 계면활성제 2 ~ 5중량부가 더 포함되어 이루어진다.

상기 음이온계 계면활성제는 융설제 살포시 빙결정 표면에 흡착하여 열저항에 의해 얼음결정의 성장을 억제하는 등 동결방지 효과를 증진시키는 것으로, 2중량부 미만으로 혼합될 경우에는 계면활성효과가 저하되고, 5중량부 이상으로 혼합될 경우에는 계면활성효과의 증진이 없이 과포화상태로 혼합되어 있으므로, 상기 범위내에서 혼합됨이 바람직하다.

이러한 계면활성제로는 음이온계, 양이온계, 양쪽성, 비이온계등이 사용될 수 있으나, 상술한 나노미분체와 물의 분리를 방지하기 위한 효과를 얻기 위해서는 1차고급알킬술폰산염비누, 유지, 지방산(합성, 톨유), 고급지방산염, 고급알킬디카르복시산염, 고급알코올황산에스테르염, 2차고급알코올황산에스테르염, 1차고급알킬술폰산염, 2차고급알킬술폰산염, 고급알킬디술폰산염, 황산회지방 및 지방산염, 고급알킬인산에스테염, 고급지방산에스테르의 황산에스테르염, 고급지방산에스테르의 술폰산염, 고급알코올에스테르의 황산에스테르염, 고급알코올에스테르의 술폰산염, 고급지방산과 단백질분해 아미노산의 축합물, 고급지방산과 아미노산의 축합물, 고급지방산아미드의 일킬올화 황산에스테르염, 고급지방산아미드의 알킬화술폰산염, 고급알킬술폰아미드의 알킬카르복시산염, 술포숙신산 에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬페놀술폰산염, 알킬나프탈렘술폰산염, 알킬나프탈렌술폰산염의 포르말린 축합물, 알킬테트랄린술폰산염, 알킬디페닐 고리를 갖는 술폰산염, 알킬아릴술폰산염의 케톤화합물, 석유술폰산염, 알킬벤조이미다졸술폰산염, 나프텐산염, 나프텐일알코올황산에스테르염, 수지산염, 수지산알코올황산에스테르염, 리그닌술폰산염으로 이루어진 군으로부터 단독 또는 2종 이상 혼합되어 사용됨이 바람직하다.

이하 실시예를 통해 본 발명의 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제를 상세히 설명한다.

실험조건

본 발명의 제조방법에 따라 액체상의 융설제를 제조함.

첨가제로는 초산칼륨류를 사용함.

실험예1 - 융빙량

- 시료는 얼음을 사용하였고, 외부온도는 -10℃를 유지하였고, 30분 간격으로 융빙량을 특정하였다.

30분 경과 - 21.5 ㎖

60분 경과 - 32.2 ㎖

90분 경과 - 46.3 ㎖

시간이 경과됨에 따라 재결빙없이 융빙량이 증가됨을 알수 있다.

실험예2 - 금속부식

융설제를 살포하여 동결융해를 10회 반복하여 부식정도를 측정하였다.

측정결과 0.0001㎎/㎠/24hr 로 부식이 거의 발생하지 않았다.

실험예3 - 콘크리트표면부식

측정결과, 0.00㎎/㎠/24hr 으로 부식이 발생되지 않았다.

실험예4 - 마찰력

- 외부온도 -5℃를 유지하고, 바람의 세기는 0 이다.

- 콘크리트 및 아스팔트 포장도로에 융설제를 50g/㎡으로 살포하였다.

- 1,100kg의 승용차를 진입속도 40㎞/hr로 주행하여 급브레이크를 걸어 정지할 때까지의 거리를 제동거리로 측정하였다.

콘크리트 포장(BPN) : 18.5

아스팔트 포장(BPN) : 24.5

측정결과 본 발명의 융설제에 포함되어 있는 나노미분체로 인해 일반 융설제보다 제동거리가 짧아짐을 알 수 있다.

실험예5 - 생태

- 액체상의 융설제가 함유된 물을 발아 직전의 씨앗에 투입하여 24시간 후 정상 씨앗과 비교하였다.

- 액체상의 융설제가 함유된 물에 금붕어를 넣고 24시간 후 측정하였다.

결과 - 씨앗은 정상적인 발아와 성장이 이루어졌으며, 금붕어도 정상적인 활동을 지속하였으므로, 인체에는 무해한 것을 판단됨.

상기 실험예와 같이 본 발명에 따른 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제는 조성물에 무기물류인 나노미분체가 포함되어 있어, 도로 노면에서 자동차의 타이어가 미끄러지는 것을 방지하는 등 제동거리를 단축하였다.

그리고, 상기 나노미분체는 첨가제인 초산칼륨류를 흡습하고 있어 지속적으로 얼음을 녹이고, 재결빙을 방지한다.

또한, 상기 나노미분체가 열선인 원적외선을 방사하는 물질로 제조됨에 따라 나노미분체 자체가 열을 전달받아 내부에 잠재되어 있는 원적외선을 외부로 방출하게 됨으로, 융설제를 살포한 노면의 평균온도를 상승시켜 얼음의 해빙이 용이하게 이루어지는 것이다.

이러한 나노미분체는 흡착력이 우수하여 눈이나 물속에 함유된 각종 유해 균이나, 곰팡이를 여과, 흡착하는 항균역할로 수질토양을 정화하는 환경친화적인 융설제이다.

이와같은 융설제는 액체 또는 고체 상태로 제공하기 때문에 일반 융설제와 동일한 방법으로 살포하거나, 살수차를 이용한 방법을 사용할 수 있어 도로관리의 인건비를 줄일 수 있다.

또한, 일반적인 염화물계 융설제에 나노미분체를 혼합사용하여도 융설제의 지속성과 속효성을 얻을 수 있어 제품의 단가를 낮출 수 있으며, 첨단장치가 운행되는 장소에서는 비염화물계 융설제를 사용하여 금속의 부식을 예방할 수 있는 등 다양한 분야에서의 사용이 가능한 유용한 발명이다.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제 및 그 제조방법은,

원적외선을 방사하는 바이오세라믹을 나노미분화하여 표면적을 증가시키고, 상기 바이오세라믹에 금속성물질의 부식을 저하 시킬 수 있는 비염화물계의 액체융설제를 흡습시킴으로서, 살포시 바이오세라믹에서 방사되는 원적외선에 의해 결빙점이 상승되고 흡습된 액체융설제에 의해 결빙된 얼음 및 눈을 녹일 수 있게 하여 저온에서도 사용이 가능하게 되었다.

Claims

융설제 제조방법에 있어서,

천연의 사문암, 각섬석 및 지르코늄, 실리카를 함유하는 바이오세라믹 원석을 입경이 30∼300㎛로 미분하는 1차미분과정(S1)과;

상기 바이오세라믹 미분체를 초임계유체급속팽창법(RESS법 ; Rapid Expansion of Supercritical Solutions)을 이용하여 평균입도 0.1∼1㎛의 나노미분체로 미분하는 2차미분과정(S2)과;

2차미분과정으로 제조된 평균입도 0.1∼1㎛의 나노미분체 5∼15중량부와, 첨가제 20~40중량부를 혼합하고 60~90분 교반반응하는 혼합과정(S3);으로 이루어지며,

상기 첨가제가 Ca₃(PO₄)₂, Ca₄Mg₃K₃(CH₃COO)₁₇, CaCO₃·MgCO₃, CaHPO₄·Ca(CH₃COO)₂, Ca·Mg(CO₃)₂, Mg₃(PO₄)₂, MgHPO₄·Mg(CH₃COO)₃, 하이드록시프로피오네이트, 개미산, 규산염, 규산염류, 글루코사이드, 글루코스, 글루코스 글루타메이트, 글루코피라노사이드, 글루코헵톤산나트륨, 글루타르산, 글리세린, 글리세린 카보네이트, 글리코사이드, 글리콜 락테이트, 글리콜류, 나트라민, 나트륨염, 요소, 돌로마이트(칼슘·마그네슘의 탄산염광물), 디알킬아민(임의로 알콕시화 된 것), 디에틸렌그리콜, 디카르복실산, 디카르복실산염, 락테이트, 락트산, 락트산나트륨, 리그닌 설포네이트, 리그닌 화합물, 리신 글루타메이트, 말론산, 말토사이드, 말토트리오사이드, 메탄올, 메틸 글루코사이드, 메틸 락테이트, 메틸 말토트리오사이드, 메틸 푸라노사이드, 모노알킬 아민, 모노카르복실산, 몰리브덴산염, 미트로페놀, 베타-메틸 글루코사이드, 벤조트리아졸, 붕산, 붕산나트륨, 석신산, 소금, 소디움 글루코헵토네이트, 소디움 락테이트, 소디움 피롤리돈 카르복실레이트, 솔비톨, 슈도락테이트 염, 시트르산나트륨, 시트르산염, 아미노산, 아미노산 및 그 염, 아민, 아세트산, 아세트산마그네슘, 아세트산칼슘, 아인산, 아질산염, 아크릴산, 안식향산, 알칸올 아민, 알칼리 황산염, 알킬 글루코사이드, 알킬 락테이트, 알킬 알도사이드, 알킬알코올, 알파-메틸 글루코사이드, 암모늄, 에탄올, 에틸 글리시네이트, 에틸 락테이트, 에틸 레뷸리네이트, 에틸글루코사이드, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 및 프로필렌 글리콜, 에틸렌 카보네이트, 에틸렌글리콜과 같은 글리콜, 염화마그네슘, 염화암모늄, 염화칼슘(CaC₁₂), 유기아민염, 유기카르본산, 이미다졸, 인산(H₃PO₄), 인산나트륨, 인산마그네슘(Mg₃(PO₄)₂), 인산수소 마그네슘(MgHPO₄), 인산수소칼슘(CaHPO₄), 인산암모늄 , 인산염, 인산의 에스테르, 인산칼슘(Ca₃(PO₄)₂), 지방산의 알칼리금속염, 지방족알코올, 질산마그네슘 , 질산암모늄 , 질산염 , 질산염류, 질산칼륨, 초산(CH₃COOH), 초산나트륨, 초산마그네슘(MgAC₂), 초산세슘, 초산염, 초산칼슘(CaAC₂), 칼륨, 칼륨인산염, 칼슘마그네슘과 아세트산 칼슘, 크롬산염, 탄산염, 텅스텐산염, 테트라하이드로푸르푸릴 아세테이트, 테트라하이드로푸르푸릴, 테트라하이드로푸로에이트, 트리아졸, 트리프로필렌그리콜, 티몰프탈레인, 티오글리콜산 및 그 유도체, 펄프공업 흑색폐액, 페놀프탈레인, 포르아미드, 포름산나트륨, 푸라노사이드, 프로판올, 프로피온산, 프로필 셀로솔브, 프로필렌글리콜, 프롤린(proline), 피-니트로페놀, 피로인산나트륨, 피페콜레이트, 피페콜산, 하이드로카르복실산 에스테르, 하이드로카빌 알도사이드, 하이드록시벤조에이트, 하이드록시부티레이트, 하이드록시아세테이트, 하이드록시올레에이트, 하이드록시카르복실산, 하이드록시팔미테이트, 하이드록시포르메이트, 하이드록시프로피오네이트, 황산나트륨, 황산마그네슘 또는 황산암모늄 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제의 제조방법.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 1차미분과정(S1)은,

채광된 원석에는 염분과 세균이나 부식물 등 다량의 유기 불순물들이 포함되어 있으므로 이의 제거를 위한 공정으로서, 통상적으로 사용되고 있는 원석 세척탱크에 투입하여 세척하는 세척단계(C1)와;

상기 세척된 재료를 적절한 분급장치에 투입하여 20∼30㎜의 입경이하의 원료만을 분급하여 입경을 조정하는 분급단계(C2)와;

상기 세척, 분급된 원료를 원심사이클론(cyclone)에 투입하고 원심력에 의해 비중이 큰 중사(TiO2Zr)를 제거하는 분리단계(C3)와;

상기 중사가 제거된 입자를 세척한 후 세척수에 의해 콜로이드형태로 된 입자에 고분자응집제를 투입해 응집하여 침전시키는 침전단계(C4)와;

상기 침전된 입자를 가열기에 넣고 고온건조한 수증기를 투입해 급랭을 반복하는 수열분해법으로 입경을 30~300㎛로 미분화한 후 건조시키는 미분건조단계(C5);로 이루어짐을 특징으로 하는 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제의 제조방법.
삭제
삭제
제 1항의 제조방법에 의해 수득되는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 바이오세라믹이 포함된 융설제.
삭제