KR100696084B1

KR100696084B1 - 원적외선 방사의 기능성 수지 제조방법

Info

Publication number: KR100696084B1
Application number: KR1020050037155A
Authority: KR
Inventors: 최봉규
Original assignee: 최봉규
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2007-03-19
Also published as: KR20060114933A

Abstract

본 발명은 고효율의 원적외선 방사의 기능성 수지 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여러분야에서 다각도로, 쉽게 응용하여 사용할 수 있는 고효율의 원적외선 방사의 기능을 갖는 기능성 수지를 제공하기 위해, 수지의 기본성분에 1차로 조성된 세라믹스 파우더(A) 및 2차로 조성된 세라믹스 파우더(B)를 혼합하여 저온에서 소성함으로써, 고효율의 원적외선 방사의 기능을 갖는 기능성 수지 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수지는 복잡하고 다양한 형태로 가공할 수 있고, 고효율의 원적외선 방사로 여러 분야에서 다각도로 응용할 수 있다는 장점을 갖는다.

원적외선, 수지, 세라믹, 방사

Description

원적외선 방사의 기능성 수지 제조방법{PROCESS FOR THE PREPARATION OF THE RESIN COMPOSITION INCLUDING FAR INFRARED RADIATION MATERIALS}

원적외선은 방사되어 생체활성화, 물분자 활성화, 탈취작용, 생육촉진, 에너지절약 등 생활주변에서 여러 가지 효과를 발휘한다. 물이나 단백질을 이루는 유기화합물 분자운동의 진동파장대가 조사되는 원적외선 파장대와 동일할 경우 유기화합물은 활성화 된다. 지구상 대부분의 유기화합물 은 에너지파 흡수 파장대가 6 ~ 12미크론에 집중되어 있고, 원적외선 파장이 3 ~ 1000㎛ 범위내에 있으므로 다른 광선과 달리 복사, 침투력, 공명흡수 하는 특징이 있다. 원적외선은 물체로 흡수되고 물체내부에 도달하여 분자 수준에서 활성화된다, 이것을 침투력 이라하는데, 침투력은 이론적으로 파장의 평방근에 비례한다, 예를 들면 파장을 4배로 길게 하면 투과력은 2배, 파장을 9배로 길게하면, 투과력은 3배가 된다. 원적위선의 특성 중 가장 중요한 것은 공명 흡수작용이라 할 수 있다. 각종 물질을 구성하는 분자의 구조는 그 분자를 구성하는 원자와 원자의 질량, 구조상의 집합방법이나 배열상태에 따라 달라지며, 그에 따른 특유의 진동과 회전의 주파수를 가지게 되는데, 이들 운동을 진동이라고 부르고 일정시간의 진동을 진동수라고 한다.

또 빛은 일반적으로 파장이 짧으면 반사가 잘 되고, 파장이 길면 물체에 도달했을 때 잘 흡수되는 성질이 있으므로 침투력이 강해서 사람의 몸도 이 적외선을 쐬면 따뜻해진다. 예를 들어 30℃의 물속에서는 따뜻한 기운을 거의 느끼지 못하지만, 같은 온도의 햇볕을 쐬고 앉아 있으면 따스함을 느낄 수 있는데 그 이유는 햇볕 속에 포함되어 있는 원적외선이 피부 깊숙이 침투하여 열을 만들기 때문이다.

이러한 열작용은 각종 질병의 원인이 되는 세균을 없애는 데 도움이 되고, 모세혈관을 확장시켜 혈액순환과 세포조직 생성에 도움을 준다. 또 세포를 구성하는 수분과 단백질 분자에 닿으면 세포를 1분에 2,000번씩 미세하게 흔들어줌으로써 세포조직을 활성화하여 노화방지, 신진대사 촉진, 만성피로 등 각종 성인병 예방에 효과가 있다.

그밖에도 발한작용 촉진, 통증완화, 중금속 제거, 숙면, 탈취, 방균, 곰팡이 번식방지, 제습, 공기정화 등의 효과가 있어 주택 및 건축자재, 주방기구, 섬유·의류·침구류, 의료기구, 찜질방 등의 여러 분야에 쓰이고 있다.

이러한 원적외선은 인체에 유익하여 각종 원적외선 방사물질을 응용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 본 발명과 관련하여, 종래의 수지의 조성으로는 나일론(Nylon66) 60 ~ 65%, 미네랄 15 ~ 25%, 유리섬유(Glass Fiber) 10 ~ 20%(미네랄과 유리섬유는 합쳐서 30 ~ 35%범위), 카본블랙(Carbon black) 2 ~ 5% 및 산화방지제를 미량으로 사용하여 수지조성물을 구성하였으나, 상기와 같은 구성으로는 다양한 형태로 성형할 수 있다는 장점은 가지고 있으나, 원적외선 방사율 자체를 기대하기 어렵다.

또한 종래의 원적외선 방사 세라믹은 주로 실리카계(SiO₂), 산화 알루미나(Al₂O₃), 지르코니아계(ZrO₂)등의 고온 소성용이 주종을 이루어지고 있으며, 내열성 내약품성과 원적외선 방사율은 우수한 효과가 있지만 대부분의 경우, 성형성이 좋지 않으며 1000℃ 이상의 고온에서 소성을 해야 하기 때문에 다양한 형태의 성형이나 판상으로서의 가공이 용이치 못한 단점이 있으며, 증착 형태의 원적외선 방사체는 난해한 형상으로도 가공이 용이하고 기계적 성질이 우수한 잇점이 있으나 막 형성을 위한 공정이 용이치 못할 뿐만 아니라 수명이 짧은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 여러 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로 복잡한 형상의 성형 및 저온 소성에 적합 하도록 한 고효율 원적외선 방사체 기능성 수지 제조 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은

수지, 미네랄, 유리섬유(Glass fiber), 산화방지제로 이루어진 수지조성물에 1차 조성된 세라믹스 파우더(A)와 2차 조성된 세라믹스 파우더(B)를 30 ~ 45시간 혼합하여 소성함으로써 고효율 원적외선 방사의 기능성 수지로써 복잡한 형태의 성형을 할 수 있고, 산업에서 다양한 형태로 응용할 수 있는 고효율 원적외선 방사체의 기능성 수지 제조방법을 안출하였다.

상기 1차 세라믹스 파우더(A)는 1차 기본성분인 SiO₂(이산화규소; Silicon Dioxide), Al₂O₃(산화알루미늄; Aluminum Oxide), Fe₂O₃(산화제이철), CaO₂(과산화칼슘), MgO(산화마그네슘; Magnesium Oxide), K₂O₃ 3 ~ 5중량%, Na₂O(산화나트륨), TiO₂(이산화티타늄), ZrO₂(이산화지르코늄), Igloss, Se(셀렌; Selenium) 및 Ge(게르마늄; Germanium)로 조성된 것을 소성한 소결체를 미분쇄 한 것이며,

2차 세라믹스 파우더(B)는 고순도 전이 금속원소인 MgZn, MnZn, NiZn, ZrO₂( 이산화지르코늄), SrO₂(이산화스트론튬), CaO(산화칼슘; Calcium Oxide), MoO₃(삼산화몰리브덴), CoO(산화코발트; Cobalt Oxide), CeO₂(이산화세륨), CuCO₃, TiO₂(이산화티타늄), Carbon black 및 Pb을 1차 세라믹스 파우더(A)와 혼합 소성하여 소결한 후 미분쇄 한 것이다.

이하 본 발명의 구성을 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

SiO₂ 55 ~ 75.46중량%, Al₂O₃ 12 ~ 20중량%, Fe₂O₃ 3 ~ 5중량%, CaO₂ 2 ~ 5중량%, MgO 1 ~ 2중량%, K₂O₃ 3 ~ 5중량%, Na₂O 2 ~ 4중량%, TiO₂ 0.5 ~ 0.7중량%, ZrO₂ 0.02 ~ 0.05중량%, Igloss 1 ~ 2중량%, Se 0.01 ~ 0.02중량% 및 Ge 0.01 ~ 0.02중량%로 조성된 것을 1000 ~ 1300℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성하여 소성된 소결체를 2 ~ 20미크론의 크기로 분쇄 미분하여 1차 세라믹스 파우더(A)를 제조하는 단계(S1);

상기 단계(S1)에서 소성 분쇄된 파우더 60 ~ 70중량%에 고순도 전이 금속 원소 MgZn 3 ~ 5중량%, MnZn 2 ~ 5중량%, NiZn 3 ~ 5중량%, ZrO₂ 2 ~ 5중량%, SrO₂2 ~ 3중량%, CaO 3 ~ 5중량%, MoO₃ 1 ~ 2중량%, CoO 1 ~ 2중량%, CeO₂ 1 ~ 2중량%, CuCO₃ 2 ~ 3중량%, TiO₂ 2 ~ 5중량%, Carbon black 7 ~ 10중량% 및 Pb 1 ~ 1.5중량%를 혼합하여 1300 ~ 1600℃의 온도로 1 ~ 3시간 동안 소성하여 소결한 후 2 ~ 20미크론의 크기로 분쇄하여 2차 세라믹스 파우더(B)를 제조하는 단계(S2);

상기 단계(S1 및 S2)에서 제조된 1차 세라믹스 파우더(A) 및 2차 세라믹스 파우더(B)를, 수지 60 ~ 65중량%, 미네랄 5 ~ 25중량%, 유리섬유(Glass fiber) 4.5 ~ 20중량%, 산화방지제 0.5 ~ 1중량%에 1차 세라믹스 파우더(A) 15 ~ 30중량% 및 2차 세라믹스 파우더(B) 10 ~ 20중량%를 혼합하여 30 ~ 45시간동안 혼합하여 220 ~ 240℃로 저온 소성하는 단계(S3);를 거쳐 원적외선 방사의 기능을 갖는 기능성 수지가 제조된다.

상기 수지로는 열가소성수지인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 합성고무, 염화비닐수지, 염화비닐리덴수지, 초산비닐수지, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세탈, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 나일론(폴리아미드), 폴리에스테르, 폴리카아보네이트, 폴리에테르, 폴리플루오르에틸렌;

열경화성수지인 페놀수지, 크실렌수지, 요소수지, 멜라민수지, 불포화폴리에스테르수지, 에폭시수지, 알키드수지, 규소수지, 폴리우레탄수지, 폴리우레탄수지, 이온교환수지; 또는

폴리술폰, PPO와 Noryl 수지, 이오노머, 폴리이미드·폴리아미드이미드, 폴리벤즈이미다졸, PPS수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중에서 선택되는 1종 이상 혼합된 것을 특징으로 한다.

상기 산화방지제로는 토코페롤, 디부틸히드록시톨루엔(BHT), 디부틸히드록시아니솔(BHA), 노르디히드로구아이아레이트산(NDGA), 아스코르브산 스테아레이트, 갈산염 중에서 선택되는 1종 이상 혼합된 것을 사용한다.

본 발명에 따른 구성을 실시예를 통해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

<1차 세라믹스 파우더(A) 제조>

실시예 1
SiO₂ 55 ~ 75.46중량%, Al₂O₃ 12 ~ 20중량%, Fe₂O₃ 3 ~ 5중량%, CaO₂ 2 ~ 5중량%, MgO 1 ~ 2중량%, K₂O₃ 3 ~ 5중량%, Na₂O 2 ~ 4중량%, TiO₂ 0.5 ~ 0.7중량%, ZrO₂ 0.02 ~ 0.05중량%, Igloss 1 ~ 2중량%, Se 0.01 ~ 0.02중량% 및 Ge 0.01 ~ 0.02중량%로 조성된 것을 1000℃에서 2시간 동안 소성하여 소성된 소결체를 2미크론의 크기로 분쇄 미분하여 1차 세라믹스 파우더(A)를 제조하였다.

실시예 2

O₂ 55 ~ 75.46중량%, Al₂O₃ 12 ~ 20중량%, Fe₂O₃ 3 ~ 5중량%, CaO₂ 2 ~ 5중량%, MgO 1 ~ 2중량%, K₂O₃ 3 ~ 5중량%, Na₂O 2 ~ 4중량%, TiO₂ 0.5 ~ 0.7중량%, ZrO₂ 0.02 ~ 0.05중량%, Igloss 1 ~ 2중량%, Se 0.01 ~ 0.02중량% 및 Ge 0.01 ~ 0.02중량%로 조성된 것을 1300℃에서 2시간 동안 소성하여 소성된 소결체를 5미크론의 크기로 분쇄 미분하여 1차 세라믹스 파우더(A)를 제조하였다.

<2차 세라믹스 파우더(B) 제조>

실시예 3

실시예 1 또는 2에서 제조된 1차 세라믹스 파우더(A) 70중량%에 MgZn 3중량%, MnZn 2중량%, NiZn 3중량%, ZrO₂ 2중량%, SrO₂2중량%, CaO 3중량%, MoO₃ 1중량%, CoO 1중량%, CeO₂ 1중량%, CuCo₃ 2중량%, TiO₂ 2중량%, Carbon black 7중량% 및 Pb 1중량%를 혼합하여 1500℃의 온도로 2시간 동안 소성하여 소결한 후 2미크론의 크기로 분쇄하여 2차 세라믹스 파우더(B)를 제조하였다.

실시예 4

실시예 1 또는 2에서 제조된 1차 세라믹스 파우더(A) 60중량%에 고순도 전이 금속 원소 MgZn 3.5중량%, MnZn 2.5중량%, NiZn 3.5중량%, ZrO₂ 5중량%, SrO₂ 3중량%, CaO 3.5중량%, MoO₃ 1.5중량%, CoO 1.5중량%, CeO₂ 1.5중량%, CuCO₃ 2중량%, TiO₂ 4.5중량%, Carbon black 7중량% 및 Pb 1중량%를 혼합하여 1300℃의 온도로 2시간 동안 소성하여 소결한 후 5미크론의 크기로 분쇄하여 2차 세라믹스 파우더(B)를 제조하였다.

<기능성 수지제조>

실시예 5

폴리에틸렌과 폴리아미드의 혼합물 65중량%, 미네랄 5중량%, 유리섬유(Glass fiber) 4.5중량%, 산화방지제 0.5중량%에 실시예 1 또는 2에서 제조된 1차 세라믹스 파우더(A) 15중량%와 실시예 3 또는 4에서 제조된 2차 세라믹스 파우더(B) 10중량%를 30시간동안 혼합하여 220℃로 소성하여 원적외선 방사의 기능을 갖는 기능성 수지를 제조하였다.

실시예 6

폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 합성고무, 염화비닐수지, 염화비닐 리덴수지, 초산비닐수지, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세탈, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 나일론(폴리아미드), 폴리에스테르, 폴리카아보네이트, 폴리에테르, 폴리플루오르에틸렌, 페놀수지, 크실렌수지, 요소수지, 멜라민수지, 불포화폴리에스테르수지, 에폭시수지, 알키드수지, 규소수지, 폴리우레탄수지, 폴리우레탄수지, 이온교환수지, 폴리술폰, PPO와 Noryl 수지, 이오노머, 폴리이미드·폴리아미드이미드, 폴리벤즈이미다졸, PPS수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중 1종 이상 혼합하여 이루어진 61.5중량%, 미네랄 6중량%, 유리섬유(Glass fiber) 5.5중량%, 산화방지제 1중량%에 실시예 1 또는 2에서 제조된 1차 세라믹스 파우더(A) 16중량%와 실시예 3 또는 4에서 제조된 2차 세라믹스 파우더(B) 10중량%를 45시간동안 혼합하여 240℃로 소성하여 원적외선 방사의 기능을 갖는 기능성 수지를 제조하였다.

이와 같이 제조된 수지는 섬유용수지, 섬유코팅제, 냉장고 악취제거용품, 자동차용품, 침실용 장판, 벽지, 의료용 밴드, 가전제품의 성형 하우징, 유아용품, 신발, 방석, 의료기기등 다양한 제품에 적용이 가능하다.

이상에서와 같은 구성을 갖는 본 발명의 고효율 원적외선 방사 기능을 갖는 수지는 각각 다른 특성의 계열의 우수한, 새로운 물질의 수지로 고효율 원적외선 방사 특징과 저온소성이 가능하고, 복잡 다양한 형태의 형상으로도 가공할 수 있으므로 여러 분야에서 응용할 수 있다는 장점을 갖는다.

Claims

수지 60 ~ 65중량%, 미네랄 5 ~ 25중량%, 유리섬유(Glass fiber) 4.5 ~ 20중량%, 산화방지제 0.5 ~ 1중량%에,

SiO₂ 55 ~ 75.46중량%, Al₂O₃ 12 ~ 20중량%, Fe₂O₃ 3 ~ 5중량%, CaO₂ 2 ~ 5중량%, MgO 1 ~ 2중량%, K₂O₃ 3 ~ 5중량%, Na₂O 2 ~ 4중량%, TiO₂ 0.5 ~ 0.7중량%, ZrO₂ 0.02 ~ 0.05중량%, Igloss 1 ~ 2중량%, Se 0.01 ~ 0.02중량% 및 Ge 0.01 ~ 0.02중량%로 조성된 것을 1000 ~ 1300℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 소결체를 2 ~ 20미크론의 크기로 미분쇄하여 제조된 1차 세라믹스 파우더(A) 15 ~ 30중량%와

SiO₂ 55 ~ 75.46중량%, Al₂O₃ 12 ~ 20중량%, Fe₂O₃ 3 ~ 5중량%, CaO₂ 2 ~ 5중량%, MgO 1 ~ 2중량%, K₂O₃ 3 ~ 5중량%, Na₂O 2 ~ 4중량%, TiO₂ 0.5 ~ 0.7중량%, ZrO₂ 0.02 ~ 0.05중량%, Igloss 1 ~ 2중량%, Se 0.01 ~ 0.02중량% 및 Ge 0.01 ~ 0.02중량%로 조성된 것의 60 ~ 70중량%;에 MgZn 3 ~ 5중량%, MnZn 2 ~ 5중량%, NiZn 3 ~ 5중량%, ZrO₂ 2 ~ 5중량%, SrO₂2 ~ 3중량%, CaO 3 ~ 5중량%, MoO₃ 1 ~ 2중량%, CoO 1 ~ 2중량%, CeO₂ 1 ~ 2중량%, CuCO₃ 2 ~ 3중량%, TiO₂ 2 ~ 5중량%, Carbon black 7 ~ 10중량% 및 Pb 1 ~ 1.5중량%를 혼합하여 1300 ~ 1600℃의 온도로 1 ~ 3시간 동안 소성하여 소결한 후 2 ~ 20미크론의 크기로 분쇄하여 제조된 2차 세라믹스 파우더(B) 10 ~ 20중량%를

30 ~ 45시간 혼합하고 220 ~ 240℃로 소성하여 원적외선 방사의 기능을 갖는 기능성 수지가 제조되는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사의 기능성 수지 제조방법.
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