KR100717509B1 - 항균 및 소취 기능이 있는 플라스틱 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는, 플라스틱 제품에 항균, 소취의 기능을 부여하기 위하여 '루비듐 또는 칼륨을 함유한 광물'을 300 내지 800℃의 온도에서 열처리한 후 입경이 200 내지 1,000메쉬로 분쇄한 분말 형태의 첨가제를 제공하며, 본 발명 첨가제를 플라스틱 원료에 대하여 중량비로 1 내지 70% 되도록 첨가하여 사용하면, 항균, 소취의 기능 외에 정전기 방지 및 전자파 차단의 부수적인 효과를 기대할 수 있다.

루비듐, 칼륨, 베타선, 항균, 소취, 플라스틱, 첨가제

Description

항균 및 소취 기능이 있는 플라스틱 및 그 제품 {The Antibiotic Plastics and The Products}

본 발명은 자연계에 존재하는 방사성동위원소를 이용하는 기술로써, 플라스틱(Plastic) 제품에 항균, 소취의 기능을 부여하기 위한 천연광석을 원료로 한 첨가제에 관한 것이다.

경제성 및 우수한 가공성 등으로 사용범위가 날로 증가하고 있는 합성수지는 미생물이 소화시키기 어려운 물질을 원료로 하고 있으므로 미생물의 번식이 어렵다고 알려져 있으나, 새로운 합성수지의 등장 및 용도의 개발과 병행하여 합성수지의 표면에 대장균, 황색포도상구균, 장염비브리오균 같은 병원균 및 곰팡이 등이 번식하는 것이 확인되고 있으며, 특히 자동차 공기필터 계통에 미생물 번식에 의한 심한 곰팡이 냄새 및 에어컨디셔너의 필터부위에 서식하는 병원균으로 인한 질병 발생 등은 우리가 쉽게 접할 수 있는 예에 해당한다. 이에 따라, 항균약품에 해당하는 유기살균제를 플라스틱 제품의 원료에 첨가하거나, 또는 금, 은, 구리, 아연, 비소 등의 항균작용이 있는 금속이온을 제오라이트의 양이온과 치환시킨 형태 및 이들 금속이온을 규산알카리 용액과 혼합하여 합성한 실리카겔을 분말형태로 가공한 무기첨가제를 플라스틱 제품의 원료에 첨가하여 항균성 플라스틱을 제조하게 되었다. 그러나 유기살균제의 경우는 플라스틱의 가공온도에서 변질 되어 살균력을 잃어버릴 우려가 있으며, 또한 무기살균제의 경우에도 원료물질에 존재할 수 있는 본 발명에서는 유효성분에 해당하는 칼륨이 다른 금속이온으로 치환되어 없어진 상태이기 때문에, 비록 초기에는 목적하는 효과를 얻을 수 있지만 시간의 경화에 따른 유효 금속의 활성 저하에 비례하여 항균 및 소취 효과는 감소할 수밖에 없다.

본 발명에서의 기술적 과제는, 기존에 사용하는 세라믹 분말 형태의 첨가제 제조공정에 해당하는, '원료물질 열처리 및 분쇄', '금속이온 담지 및 건조', '채질'의 과정으로 이루어진 공정에서, 물을 사용하는 공정에 해당하는 '금속이온 담지 및 건조'과정을 거치지 않고 '원료물질 열처리 및 분쇄' 후 곧바로 '채질' 하는 단축된 공정으로 세라믹 분말 형태의 첨가제를 제조할 수 있도록 하며, 또한 본 발명품을 첨가하여 제조한 플라스틱 제품은 주변환경에 의해 그 효능이 감소하지 않으며, 시간이 경과 하더라도 그 성능이 유지될 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명에서는, '루비듐(Rubidium) 또는 칼륨(Potassium)을 함유한 광물'을 300 내지 800℃의 온도에서 열처리한 후 입경이 200 내지 1,000메쉬로 분쇄한 분말 형태의 첨가제를 제공하며, 본 발명 첨가제는 플라스틱 원료에 대하여 중량비로 1 내지 70% 되도록 첨가하여 사용한다.

본 발명에서 '루비듐 또는 칼륨을 함유한 광물'을 주원료로 사용한 이유는, ①플라스틱 제품을 구성하는 금속의 부식을 촉진하는 양이온(화학식1)을 방출하지 않고 부식을 억제하는 음이온(화학식2)을 제공하며, ②방사선분해(Radiolysis)의 원리에 의한 악취의 원인 물질을 분해할 수 있으며, ③방사선과 물질과의 상호작용으로 10 eV 이하의 살균력이 있는 자외선을 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라, ④음전하에 의한 정전기 방지 및 전자파 차단의 효과를 기대할 수 있는, 베타선을 방출하는 방사성동위원소의 존재비가 자연에서 산출되는 원소 중에서 루비듐과 칼륨이 가장 크기 때문이며(표1,표2), 루비듐 또는 칼륨은 화학적인 반응성이 매우 큰 알칼리금속이므로 세라믹의 형태로만 사용할 수 있기 때문이다. 또한, 본 발명품 제조시 비교적 낮은 온도에 해당하는 300 내지 800℃에서 원료 물질을 열처리하는 이유는 비록 루비듐 또는 칼륨이 세라믹의 형태로 존재하더라도 고온으로 열처리하는 경우에는 유용성분이 휘발하여 감소할 가능성이 있기 때문이다.

자연계에 존재하는 루비듐은 그 동위원소비율이 안정 동위원소인 Rb-85가 72.15%, 그리고 베타선을 방출하는 Rb-87(반감기:4.8E+10년)이 27.85%로서, '표1'과 '표2'에서와 같이 우라늄과 토륨 및 이들의 붕괴생성물들에 비해 비방사능은 낮지만 순수하게 0.273MeV의 베타선만 방출하며 반영구적으로 효과를 발휘할 수 있는 장반감기의 방사성동위원소를 함유하고 있으므로 본 발명을 구현하기에 가장 적합하다고 할 수 있으며, 또한 자연에 존재하는 칼륨도 1.33MeV의 베타선을 방출하는 K-40(반감기:1.28E+9년)을 0.0118% 함유하고 있으므로 본 발명을 구현하는데 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 '루비듐을 함유한 광물'은 루비듐의 함유량이 3.15%인 레피도라이트(Lepidolite, KLi2Al(Al,Si)3O10(F,OH)2)와, 루비듐의 함유량이 1.35%인 폴루사이트(Pollucite, (Cs,Na)OAl2O3SiO2) 및 루비듐의 함유량이 20%인 루비클라인(Rubicline, RbAlSiO3) 등이 대표적이라 할 수 있으며, 본 발병에 이용할 수 있는 '칼륨을 함유한 광물'로는 산화칼륨(K2O)을 16.9% 및 11.82% 함유하고 있는 칼륨장석 및 칼륨운모 등 칼륨의 알루미노규산염 뿐만 아니라, 카올린류, 몬모릴로나이트, 일라이트 등 2층구조 또는 3층구조를 갖는 점토광물의 층간에 칼륨을 함유하고 있는 점토광물도 사용이 가능하다. 또한, 루비듐은 지구상에 16번째로 그 함량이 풍부한 광물에 해당하며 특히 적은 농도이기는 하지만 칼륨을 함유하고 있는 광물에 함께 존재하므로 본 발명의 구현을 위하여 칼륨을 함유한 광물을 사용한다면 '칼륨을 함유한 광물' 자체의 효과뿐만 아니라 루비듐의 존재 여부 및 그 양에 따라 루비듐에 의한 효과도 기대할 수도 있다. 이하, 본문에서 '루비듐 또는 칼륨을 함유한 광물'이라 함은 위에서 제시한 '루비듐을 함유한 광물' 및 '칼륨 을 함유한 광물'을 모두 포함한다.

자연계에 존재하는 베타선을 방출하는 대표적인 방사성동위원소

원소명	베타선의에너지(MeV)	비방사능 (Bq/g)	비방사능의 상대비
탄소(C-14)	0.16	0.25	1
칼륨(K-40)	1.33	30	120
루비듐(Rb-87)	0.27	883	3,532

자연계에 존재하는 알파선을 방출하는 대표적인 방사성동위원소

원소명	알파선의에너지(MeV)	비방사능 (Bq/g)	비방사능의 상대비
토륨(Th-232)	3.93, 4.01	4,041	16,164
우라늄(U-235)	4.21 ~ 4.59	570	2,280
우라늄(U-238)	4.14, 4.19	12,237	48,948

본 발명에 따른 첨가제는 열가소성 또는 열경화성 수지의 어느 하나인 천연, 반합성 또는 합성수지에 첨가하여 사용할 수 있다. 본 발명품을 적용할 수 있는 '플라스틱 제품'으로는, 막걸리통, 주방용기, 식품포장재, 장판바닥재, 매트리스, 침대용라텍스, 휴대폰, 전화기, 키보드, 마우스, 펜, 자, 집진필터, 정수필터, 가습기, 정수기, 호스, 안경테, 액세서리, 목걸이, 팔지, 단추, 자동차, 냉장고, 스티로폼, 인조가죽, 인조대리석, 전선피복, 칫솔, 의료기구, 지우개 등이 있으며, 이들 제품의 원료로 사용할 수 있는 '플라스틱'은, 염화비닐수지(PVC), 프로필렌수지(PP), 아크릴니트릴-부타디엔-스티렌수지(ABS), 메틸메타크릴레이트수지(PMMA), 에틸렌수지(PE), 카보네이트수지(PC), 나일론, 에스테르수지, 염화비닐리덴수지, 아미드수지, 스티렌수지, 아세탈수지, 아크릴수지, 불소수지, 우레탄수지, 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지, 천연고무, 합성고무, PET, PPE 및 EVA 등이며, 이들 수지를 단독으로 또는 조합으로 사용할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명하기로 하며, 본 발명은 이에 국한되지 않는다. '루비듐 또는 칼륨을 함유한 광물'을 600±20℃의 온도에서 5시간 동안 열처리한 후 1,000메쉬로 분쇄한 다음 고밀도폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등 막걸리통을 제조하기 위한 원료에 중량비로 10% 되도록 혼합한 후 분산제와 함께 균일하게 분산시킨 다음 사출기를 통하여 1.5ℓ의 막걸리통을 제조한다. 이렇게 제조한 막걸리통을 사용하면, '표3'에서와 같이 막걸리의 주요 구성성분에 해당하는 효모의 활성에는 큰 영향을 주지 않지만 병원균에 해당하는 바이러스 및 박테리아의 활성은 저하시킬 수 있게 되어, 결과적으로 막걸리의 고유한 맛을 유지시킬 수 있으며 또한 유통기간도 연장시킬 수 있다.

자외선에 대한 미생물의 생존선량 비교

구분	37% 생존선량
	자외선 (J/㎡)	감마선 또는 엑스선 (Gy)
바이러스	41	2,600
박테리아	50~85	30~33
효모	1,150	150

이와 같이 본 발명품을 적용하면, 고가의 금속이온을 첨가하지 않더라도 베타선의 직접 또는 간접효과에 의한 항균, 소취 효과뿐만 아니라, 정전기 방지 및 전자파 차단의 효과도 기대할 수 있으며, 또한 시간이 경과 하더라도 이런 유효한 성능이 저하되지 않는 '플라스틱 제품'을 공급할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 자연에서 산출되는 '루비듐 또는 칼륨을 함유한 광물'을 300 내지 800℃로 열처리한 후 200 내지 1,000메쉬로 분쇄하여, 염화비닐수지(PVC), 프로필렌수지(PP), 아크릴니트릴-부타디엔-스티렌수지(ABS), 메틸메타크릴레이트수지(PMMA), 에틸렌수지(PE), 카보네이트수지(PC), 나일론, 에스테르수지, 염화비닐리덴수지, 아미드수지, 스티렌수지, 아세탈수지, 아크릴수지, 불소수지, 우레탄수지, 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지, 천연고무, 합성고무, PET, PPE 및 EVA 등의 플라스틱 원료에, 1 내지 70 wt.% 첨가한 것을 특징으로 하는 항균 및 소취의 기능이 있는 '플라스틱'
3. 막걸리통, 주방용기, 식품포장재, 장판바닥재, 매트리스, 침대용라텍스, 휴대폰, 전화기, 키보드, 마우스, 펜, 자, 집진필터, 정수필터, 가습기, 정수기, 호스, 안경테, 액세서리, 목걸이, 팔지, 단추, 자동차, 냉장고, 스티로폼, 인조가죽, 인조대리석, 전선피복, 칫솔, 의료기구, 지우개 등의 플라스틱 제품에 있어서, 제2항의 '플라스틱'을 주원료로 사용한 것을 특징으로 하는, 항균 및 소취의 기능이 있는 '플라스틱 제품'