KR100798221B1 - 코어-쉘 구조의 탄소재를 포함하는 소취제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코어-쉘 구조를 갖는 탄소재를 포함하는 소취제에 관한 것으로, 본 발명에 의한 탄소재는 코어 부분이 중공 구조로 되어 있고, 쉘 부분이 미세한 기공을 포함하는 섬유상 탄소들로 이루어지는 코어-쉘 구조를 가짐으로서 다양한 악취 물질에 대하여 소취 성능이 우수하여 일상생활, 산업현장 및 기타 여러 환경에서 소취제로 사용하기에 적합하다.

탄소재, 코어-쉘 구조, 소취제

Description

코어-쉘 구조의 탄소재를 포함하는 소취제 {Deodorant comprising carbon materials having core-shell structure}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 코어-쉘 구조를 갖는 탄소재를 포함하는 소취제의 구조 및 제조공정도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

1 : 코어

2 : 쉘

본 발명은 코어-쉘 구조의 탄소재를 포함하는 소취제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소재가 코어 부분이 중공 구조로 되어 있고, 쉘 부분이 미세한 기공을 포함하는 코어-쉘 구조를 형성하여 다양한 악취에 대하여 우수한 소취력을 발휘하는 소취제로 사용하는데 적합한 코어-쉘 구조의 탄소재를 포함하는 소취제에 관한 것이다.

냉장고, 에어컨, 기저귀, 생리대, 담배, 침실 등의 생활공간, 화장실, 신발장, 옷장, 자동차 실내 등의 일상생활과 쓰레기 처리장, 폐수 처리장, 자동차 배기 가스 처리, 공장 매연 처리 등의 산업현장 및 기타 여러 환경에서 다양한 악취가 발생하며, 이러한 악취의 감지는 후각기관에 도달하는 몇 종류의 화학적, 물리적 반응의 결과로서 휘발성 물질이 비공 내의 상피세포에 흡수되어 변화가 생기면 그로 인한 전위적 자극이 발생하여 신경을 통하여 뇌에 전달됨으로서 악취를 감지하게 되는데, 대표적인 악취 물질로는 황화합물, 암모니아, 아민류 등이 있고 이 밖에도 악취의 종류는 매우 다양하다.

따라서, 악취들을 제거하기 위한 소취제들을 제공하기 위한 연구들이 수행되어 왔다. 대한민국공개특허 제1997-033020호는 향료물질 및 식물성 복합 엑기스를, 대한민국공개특허 제1999-0080808호는 첨착활성탄을, 대한민국공개특허 제2000-0023970호는 키틴 및 키토산의 올리고머를, 대한민국공개특허 제2000-0025753호는 알코올계 및 케톤계 향료 성분을, 대한민국공개특허 제2000-0039604호는 글리옥살(glyoxal) 및 구연산(citric acid)을, 대한민국공개특허 제2001-0007714호는 정제 목초액을, 대한민국공개특허 제2001-0049580호는 파라티노스 가열분해물을, 대한민국공개특허 제2001-0081733호는 퓨리에어(puriair)를, 대한민국공개특허 제2001-0085546호 및 미합중국특허 제5882638호는 시클로덱스트린을, 일본공개특허 소60-88558호는 옥틸크로토네이트(octyl crotonate)를, 일본공개특허 소61-8055호는 플라보노이드(flavonoid)를 소취제로 개시하고 있다.

그러나 종래의 소취제들 대부분은 다양한 악취들 중 일부에 대해서만 소취 성능을 발휘하는 단점이 있으며, 따라서 이러한 단점을 보완하기 위하여 여러 소취제를 혼용하여 사용하려는 시도가 있었으나, 그 소취 성능이 충분하지 못한 실정이 다.

따라서, 본 발명은 다양한 악취에 대하여 소취 성능이 우수한 코어-쉘 구조를 갖는 탄소재를 포함하는 소취제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중공의 코어부분과 섬유상 탄소들로 이루어지며, 다수의 기공들을 포함하도록 형성된 쉘 부분을 포함하여 이루어지는 코어-쉘 구조의 탄소재를 포함하는 소취제를 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에서 탄소재는 코어-쉘 구조인 것을 특징으로 하는데, 코어(1) 부분은 중공구조이고, 쉘(2) 부분은 탄소섬유들로 이루어지며 미세한 기공들을 형성하는 구형 입자 형태의 구조로, 이러한 구조가 다양한 악취 물질을 효과적으로 제거하는 역할을 하게 된다. 상기 코어(1) 부분의 지름은 10 내지 1000nm, 쉘(2) 부분의 두께는 1 내지 200nm, 쉘 부분에 존재하는 다수의 기공들의 입경이 1 내지 100nm인 것이 바람직한데, 더욱 바람직하게는 코어(1) 부분의 지름이 100 내지 300nm이고, 쉘(2) 부분의 두께가 30 내지 70nm이며, 쉘(2) 부분에 존재하는 기공들의 입경이 2 내지 50nm인 것이 좋다.

또한 상기와 같은 코어-쉘 구조의 탄소재로 이루어진 소취제는 소취 성능을 더욱 향상시키기 위하여 다른 금속이온과 착화합물화시키거나, 소취 성능이 높은 기존의 소취제와 혼합 사용할 수 있다. 즉, 탄소재의 코어-쉘 구조를 갖는 소취제 의 표면 및 내부(코어 부분의 중공 및 쉘 부분의 미세 기공포함)를 구리(Cu), 아연(Zn), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속이온과 착화합물화할 수 있으며, 제올라이트(Zeolite) 특히 ZSM-5, 염화구리(CuCl₂) 등과 같은 소취제와 혼합하여 시너지 효과를 낼 수도 있다.

본 발명의 소취제는 도 1에서 보여주는 바와 같이 제조될 수 있는데, 실리카 전구체로부터 코어를 형성하게 되는 구형의 실리카를 스토버(stober)공정에 의해 합성한 후, 상기 구형의 실리카 외층에 계면활성제와 실리카 전구체의 혼합물을 코팅하여 400 내지 600℃에서 소성하여 계면활성제를 제거한다. 계면활성제가 제거된 자리에 형성된 기공에 탄소원으로서의 고분자 물질을 함침시킨 후 700 내지 1300℃에서 열처리하여 탄화시킨 섬유상의 탄소재를 제조한다. 탄소재를 제조한 후 주형으로 사용된 실리카를 용출하기 위하여 산처리를 하여 코어-쉘 구조의 탄소재를 포함하는 소취제를 제조한다.

이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

테트라에톡시실란 6㎖를 스토버 공정에 의해 코어를 형성할 구형의 실리카를 합성하고 실리카의 표면에 옥타데실트리메톡시실란 2㎖와 테트라에톡시실란 5㎖의 혼합물을 코팅한 후 500℃에서 소성하여 옥타데실트리메톡시실란을 제거한다. 제거된 자리에 형성된 기공에 폴리디비닐벤젠을 함침시킨 후, 1,000℃에서 열처리하 여 탄소구조체를 제조하고 플르오르화수소산을 이용한 산처리를 통해 주형으로 사용된 실리카를 녹여냄으로서, 탄소재의 코어-쉘 구조를 갖는 소취제를 제조하였다.

위와 같이 제조된 소취제의 소취 성능을 시험하기 위하여 악취원으로써 암모니아, 트리메틸아민, 아세트알데히드 및 메틸메르캅탄을 250ml의 투명한 플라스틱 용기에 각각 준비한 후 여기에 악취원 일정량(암모니아 80 ㎕; 트리메틸아민 70㎕; 아세트알데히드 160㎕; 메틸메르캅탄 60㎕)과 소취제 0.1g를 서로 접촉하지 않도록 하여 투입하였고 악취원의 잔량을 측정할 수 있는 검지관이 부착된 마개로 밀봉하여 30분 동안 방치한 후 용기 내의 기체를 검지관으로 통과시켜 검지관의 색깔변화를 관찰함으로서 소취제의 성능을 측정하였다. 이러한 소취제의 성능은 소취제를 넣지 않고 악취원만 넣은 바탕실험(Blank test)을 기준으로 하여 하기 식에 의하여 계산하였으며, 그 결과를 표 1에 제시하였다.

*소취 성능(%)=[{(바탕실험 검지관 수치(ppm))-(측정된 검지관수치(ppm))}/(바탕실험 검지관 수치(ppm))]×100

[실시예 2]

소취제의 소취 성능을 시험하기 위하여 사용한 소취제의 양이 0.01g으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였으며, 그 결과를 표 1에 제시하였다.

[비교예 1 내지 10]

실시예의 소취제와 비교하기 위하여 표 1에서 나타내는 통상적인 소취제를 분말상의 고체 형태로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하였으며, 그 결과를 표 1에 제시하였다.

구분	소취제	소취제 의 무게(g)	각 악취원에 대한 소취 성능(%)
			악취원
			암모니아	트리메틸아민	아세트알데히드	메틸메르캅탄
실시예 1	탄소재의 코어-쉘 구조를 갖는 소취제	0.1	80.0	83.5	40.0	90.6
실시예 2	탄소재의 코어-쉘 구조를 갖는 소취제	0.01	42.9	85.0	6.7	28.6
비교예 1	제올라이트 ZSM-5	0.1	73.0	81.0	56.4	60.3
비교예 2	시클로덱스트린 알파	0.1	25.0	8.0	1.8	0.0
비교예 3	시클로덱스트린 베타	0.1	15.0	2.0	0.0	0.0
비교예 4	염화아연	0.1	68.4	84.7	3.8	84.4
비교예 5	염화구리	0.1	100.0	100.0	0.0	75.9
비교예 6	황산아연	0.1	76.1	78.0	0.0	0.0
비교예 7	카바솔 W7 MCT	0.1	59.8	8.8	11.5	0.0
비교예 8	염화 알루미늄	0.1	92.2	96.7	0.0	0.0
비교예 9	제올라이트-4A	0.1	43.5	0.0	4.0	0.0
비교예 10	제올라이트-P	0.1	30.4	27.0	8.0	0.0

상기의 표 1에 제시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소취제는 비교예에 비하여 4가지 악취원 모두에 대하여 그리고 적은 양으로도 소취 성능이 우수함을 알 수 있다.

이와 같이 상기 실시예의 결과에서 제시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 코어-쉘 구조의 탄소재는 구형입자 형태의 탄소구조체로 중공의 코어 부분과 많은 기공을 가지고 있는 쉘 부분으로 이루어져 있어서 다양한 악취 물질에 대하여 소취 성능이 우수하여 일상생활, 산업현장 및 기타 여러 환경에서 소취제로 제공될 수 있다.

Claims (3)

1. 중공의 코어부분과 탄소섬유들로 이루어지며 다수의 기공들을 포함하도록 형성된 쉘 부분을 포함하여 이루어지는 코어-쉘 구조의 탄소재를 포함하는 소취제.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어-쉘 구조의 탄소재가 코어 부분의 지름이 10 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는 소취제.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어-쉘 구조의 탄소재가 쉘 부분의 두께가 1 내지 200nm이고, 쉘 부분에 존재하는 기공들의 입경이 1 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 소취제.

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