KR100899349B1 - 티타늄족 금속의 초미분산수 제조방법과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물 수용탱크, 티타늄족 금속 전극과 카본대극으로 이루어진 고압방전발생장치, 물 공급구, 생성액 배출구, 티타늄족 금속의 전극공급장치로 이루어진 장치를 사용하여, 수중에서 티타늄족 금속의 전극과 대극과의 사이에서 플라즈마 방전에 의해 티타늄족 금속이온 증기를 초미분산상태로 함유하는 티타늄족 금속의 초미분산수를 제조하고, 얻어진 티타늄족 금속의 초미분산수는 건강용품, 의료품, 화장품 등에 이용가능하다.

티타늄족금속함유 고기능수, 플라즈마 방전, 티타늄족 이온증기, 미분산, 고압방전 발생장치

Description

티타늄족 금속의 초미분산수 제조방법과 장치{Producing Method and Apparatus for Titanium-Group Metal powder Containing Water}

본 발명은 티타늄족 금속의 초미립자(超微粒子)가 미분산(微分散)된 고기능수에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 티타늄족 금속의 초미립자가 미분산된 고기능수의 제조방법 및 그것을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.

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티타늄, 지르코늄,하프늄, 토륨과 같은 티타늄족 금속은 철, 구리, 알루미늄 등에 비해 비교적 늦게 발견된 금속재료로서, 이들은 가볍고 고온에서도 강도를 발휘할 수 있는 물성을 이용하여, 공업적으로는 젯트 엔진 등의 항공기 우주산업, 원자력 발전 또는 화력 발전에 사용되는 열교환기의 관(管)이나 관판(管板) 등의 에너지 관련분야, 그리고 안경테, 골프클럽 헤드 등의 일용품 분야에서 많이 이용되 고 있으며, 그 이용 분야는 점점 확대되는 추세에 있다.

티탄족금속중 주요금속인 티타늄은 종래, 일용품, 건강의료 또는 화장품에 활용하는 것도 비교적 많이 알려져 있으며, 예를 들면 티타늄 박막을 표면에 갖는 미용가위(일본국 특개소 62-268584호 공보), 금속 티타늄 용융물에 의한 원적외선 이용(일본국 특개소 61-59147호 공보, 특개평 1-155803호 공보, 특개평 3-112849호 공보), 침구(일본국 특개평 8-322695호 공보), 조리용구(일본국 특개평 9-140593호 공보), 아이마스크(일본국 특개평 10-71168호 공보), 건강유지용구(일본국 특개평 11-285541호 공보, 특개평 11-285543호 공보), 건강 밴드(일본국 실용신안등록 제3045835호), 건강 슬리퍼(일본국 실용등록 제3061466호) 등이 있다.

그러나, 티타늄을 함유하는 물을 기능수로서 활용한 기술은 거의 알려져 있지 않으며, 겨우 금속 티타늄을 음극에 사용한 전기삼투작용을 이용한 음료수 제조장치(일본국 특개소 50-40779호 공보)가 공개되어 있는 정도이다.

더구나, 티타늄 이외의 티타늄족 금속의 생리활성재료, 식품재료 또는 의료품 등의 용도에 관한 정보는 매우 적다.

종래, 티타늄족 금속을 생리활성재료, 식품재료 또는 의료품 등의 분야에 응용하는 것은 그 발전이 매우 기대되고 있지만, 그 논리적인 해명은 진전되고 있지 않다.

본 발명에서는 이들 티타늄족 금속의 무한대라고도 할 수 있는 유용성을, 특 히 생리활성재료나 건강의료품 분야로의 활용을 목표로 한 것이다.

본 발명에서는 티타늄족 금속을 플라즈마 수중방전으로 금속이온증기로 만들고, 이것이 물과 접촉함으로써 티타늄족 금속이 초미분산된 상태로 포함되는 고기능수를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명에서 얻어지는 생리활성기능이 뛰어난 고기능수를 건강용품, 의료품 또는 화장품에 이용하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명은 건강 의료 등의 생리활성용도에 기여하는 티타늄족 금속을 포함하는 고기능수를 효율적으로 제조하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서는 티타늄족 금속의 미크론에서 나노미크론정도(nano scale)의 초미립자가 수중에 초미분산된 상태로 포함된 물을 '티타늄족 금속 초미분산수'라 한다.

본 발명의 기본적인 특징은 수중에서 티타늄족 금속을 플라즈마 방전하여 금속이온증기로 만들고, 티타늄족 금속의 초미립자가 수중에 미분산된 고기능수를 생성시키는 것에 있으며, 구체적으로는 다음의 (1)∼(4)에 나타낸 것이다.

(1) 수중에서 플라즈마 방전에 의해 티타늄족 금속이온증기로 만들고, 물에 접촉시켜 초미분산시키는 것을 특징으로 하는 티타늄족 금속 초미립자의 초미분산수를 제조하는 방법.

(2) 물 수용탱크, 티타늄족 금속의 전극과 카본대극을 갖는 고압방전발생장치, 물공급구, 피가공수를 배출하는 배출구와 배출펌프, 전극을 진동 또는 슬라이드시키는 장치, 티타늄족 금속의 전극공급장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 티타늄족 금속이 초미분산된 초미분산수를 제조하는 장치.

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또한, 본 발명에서는 상기 티타늄족 금속이 초미분산된 초미분산수를 제조하는 장치에, 초미분산되지 않은 입경이 큰 티타늄족 금속 미립자를 제거하기 위한 여과장치를 부설하는 것도 가능하다.

일반적으로, 티타늄족 금속의 미립자 또는 그 산화물이 단순히 분산된 물분산액 또는 혼합액에서는 티타늄족 금속이 단시간내에 침전분리를 일으키는데, 본 발명에서 얻어지는 티타늄족 금속의 초미분산수에서는 이와 같은 티타늄족 금속입자의 침전은 발생되지 않는다.

즉, 본 발명에서 얻어지는 티타늄족 금속의 초미분산수의 가장 중요한 특징은 플라즈마 수중방전에 의해 초미분산된 티타늄족 금속이 수중에 초미분산된 상태에서 침전 등의 분리를 일으키지 않고 장기간에 걸쳐 안정된 상태를 유지한다.

이와 같이 본 발명의 티타늄족 금속의 초미분산수는 물분자와 티타늄족 금속과의 상관 작용에 의해 건강용품, 의료품 또는 화장품 등으로 만들어 유용한 생리활성작용을 갖는 고기능수가 된다는 예지치 못한 현저한 효과를 발휘한다.

본 발명에서 얻어지는 고기능성 티타늄족 금속의 초미분산수는 운동기능증진 크림 등의 건강용품, 항균제 등의 의료품, UV(자외선) 차단제 등의 화장품으로써 활용할 수 있다.

또한, 본 발명의 티타늄족 금속의 초미분산수는 현재 상기의 용도에 바람직하게 사용되고 있는데, 최근 사회의 건강 지향에 충분히 부응할 수 있는 획기적인 생리활성재료가 될 것으로 확신된다. 티타늄족 금속이 초미분산된 물이 왜 생리 활성의 효능을 갖는지 그 메카니즘은 불분명하지만, 본 발명자들은 이를 과학적으로 밝히기 위해 현재 예의 연구중이다.

도 1은 본 발명에 따른 티타늄족 금속의 초미분산수의 제조 플로차트.

도 2은 본 발명에 따른 티타늄족 금속의 초미분산수 제조장치를 나타내는 개략도.

(부호 설명)

1 : 고압방전발생장치 2 : 고압/고전류 방전용 전원

3 : 물 수용탱크 4 : 티타늄족 금속의 전극공급장치

5 : 전극 진동 또는 슬라이드 장치 6 : 티타늄족 금속의 전극

7 : 카본대극 8 : 물 수용탱크로의 물 공급로

9 : 티타늄족 금속의 초미분산수 배출구

10 : 배출펌프 11 : 여과장치

12 : 고기능수

[실시예]

본 발명에서 얻어지는 티타늄족 금속의 초미분산수는 종래 제조된 적이 없는 신규의 생산물이다.

또한, 본 발명에서는 그 티타늄족 금속의 용융을 위해 통상적인 금속 용해를 위한 범용 수단인 열용융 등의 수단을 사용하는 일 없이, 수중에서 플라즈마 방전에 의해 발생되는 금속이온증기를 포함하는 물을 제조하는 새로운 방법 및 장치를 개시하는 것이다.

즉, 본 발명자는 티타늄족 금속 초미분산수를 효율적이고 경제적으로 제조하는 것과, 생리활성용도로 제공하는 것에 대해 검토한 결과, 티타늄족 금속의 전극과 대극 사이에서 플라즈마 수중방전시키고, 생성된 티타늄족 금속의 이온증기를 접촉/초미분산하여 초미분산상태로 포함하는 방법을 착안하여, 물과 티타늄족 금속 이외의 물질을 만들지 않도록 하는 고안을 강구한 것이다.

본 발명의 방법에서는 효율적인 생리활성능을 얻기 위해, 특히 제조조건을 제어할 필요는 없다. 또한, 상기 제조방법에서는 수중에 티타늄족 금속의 초미분산물뿐만이 아니라, 목적으로 하는 초미립자보다도 입경이 큰 금속 산화물의 약간의 미립자도 함유되므로, 적절히 여과 시스템도 필요하다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이 수중에서 티타늄족 금속이 초미분산된 안정된 초미분산수를 제조하는 방법 및 그것을 실시하기 위한 장치를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 티타늄족 금속 초미분산수 제조의 플로차트, 도 2는 본 발명에 따른 티타늄족 금속 초미분산수의 제조를 위한 제조장치를 나타낸다.

도 2에 나타낸 본 발명에 따른 티타늄족 금속 초미분산수의 제조장치는 티타늄족 금속이 초미분산된 물을 제조하기 위한 물 수용탱크(3)내에 설치한 고압방전발생장치(1), 티타늄족 금속의 전극(6) 및 티타늄족 금속 초미분산수의 여과장치(11)로 구성되어 있다.

본 발명의 물 수용탱크(3)의 기본 구조는 티타늄족 금속의 전극(6)과 카본대극(7)을 갖는 고압방전발생장치(1), 물 공급구(8), 티타늄족 금속 초미분산수의 배출구(9), 배출펌프(10), 전극의 진동 또는 슬라이드 장치(5), 티타늄족 금속의 전극공급장치(4)를 구비한, 티타늄족 금속이 초미분산된 초미분산수(12)를 제조하는 장치이다. 또한, 생성된 티타늄족 금속 초미분산수의 여과시스템(11)이 부설된다.

본 발명의 물 수용탱크(3)는 금속제, 바람직하게는 스틸제의 플라즈마 수중방전시의 압력에 견디는 내압탱크이면 되며, 물 수용탱크(3)의 내부에 티타늄족 금속의 전극(6)과 그 대극(7)을 갖는 고압방전발생장치(1), 티타늄족 금속 전극(6)이 공급장치(4)로부터 초미분산량에 따라 점차 송출되도록 되어 있다. 전극간에 통전됨으로 인해 플라즈마 수중방전이 일어나고, 금속 이온 증기가 수중으로 방출되어 물과 접촉, 초미분산된다. 이들을 포함하는 초미분산수는 물 수용탱크의 배출구(9)를 통해 외부로 배출되어 적절히 여과장치(11)로 순차적으로 여과된다.

이와 같은 상태의 티타늄족 금속의 초미분산물이 수중에 생긴 결과, 소수성이 매우 강한 티타늄족 금속이 안정된 상태에서 수중에 초미분산된 상태로 되어 있 어, 응집제를 사용하더라도 침전되는 일은 없다.

그 때, 물 수용탱크내에서 고압방전발생장치의 전극을 진동 또는 슬라이드시킴으로써 전극의 용착을 방지하고, 순간적 아크를 발생시키기 위한 초미분자의 분산량을 간단히 제어할 수 있다. 또한, 카본 등의 대극의 지름 및 길이를 바꿈으로써 용이하게 회로로 흐르는 전류량을 변경할 수 있기 때문에 전원의 선택 필요성이 없어진다.

상술하는 바와 같이, 본 발명은 신규의 티타늄족 금속의 초미분산수의 제조방법과 그 장치를 제공하는 것으로, 이 금속의 전극과 대극 사이에서 플라즈마 수중방전을 실시할 뿐이기 때문에, 장치가 콤팩트해지기 위한 설비 투자가 적어도 되며, 외부금속의 초미분산수를 간단히 동시에 경제적으로 얻을 수 있게 하고 있다.

본 발명의 다른 특징은 상술한 바와 같이 하여 제조된, 티타늄족 금속이 수중에 초미분산된 티타늄족 금속 초미분산수를 적절히 정제하여 건강용품, 화장품, 식품, 의약품, 동부외품 등의 원료로 하는 점에 있는데, 생성된 물에는 산소와의 결합에 따른 금속 산화물의 미립자가 약간 포함되어 있어 적절히 여과, 정제를 할 필요가 있다.

이 때의 여과는 생성한 티타늄족 금속의 초미분산물을 필요 이상으로 제거하지 않도록 하기 위해, 이온 교환이나 역삼투막 등의 방법을 사용하지 않고, 목적에 맞는 물을 만들기 위해 다음과 같은 필터 장치의 사용이 바람직하다. 즉, 필터에는 중공사막이 바람직하며, 물 수용탱크로부터 배출된 가공수를 순차적으로 여과함으로써 식품 위생, 화장품, 의약품 등의 규격에 맞는 기능수를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에서 얻어지는 티타늄족 금속의 초미분산수 성분을 확인하였더니, 원료인 티타늄족 금속의 극히 미량의 용융물이 고압수중에 포함되는 것은 일단 확인할 수 있었다.

이하, 금속 티타늄을 원료로 사용한 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명에서는 원료 티타늄에 한정되지 않으며, 다른 티타늄족 금속에서도 동일한 공정으로 티타늄족 금속 초미분산수가 얻어진다.

(실시예)

도 2는 본 발명에 따른 제조장치의 대표적인 실시예를 나타낸다.

도 2에는 물 수용탱크(3), 금속 티타늄 전극(6)과 그 대극(7)을 갖는 고압방전발생장치(1), 물 공급구(8), 가공수의 배출구(9)와 배출펌프(10), 전극을 진동 또는 슬라이드하는 장치(5) 및 금속 티타늄 전극의 공급장치(4)를 구비하며, 수중에서 플라즈마 방전에 의해 티타늄의 이온 증기를 발생시켜 물과 접촉시킴으로써, 티타늄이 미분산된 티타늄 초미분산수의 제조장치가 도시되어 있다. 대극에 카본 전극을 사용한다. 티타늄족 미분산수를 500ℓ당, 금속 티타늄의 공급량은 0.5kg/1h의 설정에서 5h 가동으로 약 60∼80PPM 농도가 된다.

생성된 티타늄 초미분산수는 물 수용탱크의 배출구를 통해 배출펌프로 외부에 배출되는데, 필요에 따라 여과장치에 공급된다. 여과장치는 필터로 50미크론, 25미크론, 3미크론, 0.5미크론 및 0.1미크론의 중공사막에 의해 순차적으로 여과하며, 최종적으로는 극히 미량의 티타늄족 금속이 용해상태로 포함되는 티타늄족 금 속의 초미분산수가 얻어진다.

상기 예에서 얻어진 티타늄의 초미분산수에서는 티타늄의 초미립자가 수중에 미분산되고, 활성제를 사용할 필요도 없으며, 장기간에 걸쳐 침전이 일어나지 않고 안정상태를 유지하고 있다.

또한, 상기 티타늄 대신에, 원료인 금속 Zr를 사용하여 동일한 조건에서 실시하였더니, 티타늄의 초미분산수와 마찬가지로 지르코늄의 초미분산수가 얻어졌다.

고기능수의 사용 테스트 ;

성인남녀 10명의 평가단에 의해, 수분에 티타늄이 초미분산된 티타늄족 금속의 초미분산수를 도포 또는 분무하여 건강증진 및 생리활성기능에 대한 효과와 효능을 확인하였다.

사용조건과 평가 결과 ;

1. 평가단 남녀 10명(수시 시험사용)

2. 효능예

몸이 가볍게 느껴짐 5명

피로가 경감됨 8명

피로 회복이 빠름 7인

감기 증상이 현저하게 개선됨 1명

운동 기능이 향상됨 6명

(앞으로 상반신 구부리기, 넓이 뛰기 등)

피부가 매끈해짐 7명

어깨결림이 현저하게 경감됨 7명

눈의 피로가 풀림 3명

상처 회복이 빠름 1명

상기 평가에 따르면, 본 발명에서 얻어지는 티타늄의 초미분산수를 몸에 도포 또는 분무한 사람 중에는 피로 회복, 운동기능증진, 어깨결림 해소, 피부의 매끈거림 향상 등의 측면에서 개선 효과를 들고 있는 사람이 많은 걸로 보건데, 본 발명의 티타늄족 금속의 초미분산수는 건강 용품, 의료품 또는 화장품의 원료로서 현저한 효과를 발휘함을 알 수 있다.

본 발명은 신규 티타늄족 금속의 초미분산수와 그 제조방법과 장치를 제공하는 것으로, 티타늄족 금속이 초미분산상태로 함유되는 생리활성기능을 갖는 물을 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 얻어진 티타늄족 금속의 초미분산수는 다수의 평가단 테스트에 의해 건강 용품, 의료품, 화장품 등에 이용가능함을 알 수 있었다. 게다가, 시음 테스트로 판단하건데, 특히 건강수로서 현저한 효과가 있을 것으로 기대된다.

Claims (4)

1. 수중에서 티타늄족 금속의 전극과 카본대극간에 플라즈마 방전시켜 얻어지는 티타늄족 금속이온증기를 물과 접촉시켜 수중에 초미분산시키는 것을 특징으로 하는 티타늄족 금속의 초미분산수를 제조하는 방법.
2. 물 수용탱크, 티타늄족 금속전극과 카본대극을 갖는 고압방전발생장치, 물 공급구, 티타늄족 금속의 초미분산액을 배출하는 배출구와 배출펌프, 전극을 진동 또는 슬라이드시키는 장치 및 상기 티타늄족 금속의 전극공급장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 티타늄족 금속의 초미분산수를 제조하는 장치.
3. 삭제
4. 삭제

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