KR101032519B1 - 친환경고체물질을 이용한 자동산소발생 신발밑창과 그 제조방법 - Google Patents

친환경고체물질을 이용한 자동산소발생 신발밑창과 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창과 그 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 신발밑창을 통해 연속적으로 산소를 제공하여 혈행 (血行)을 촉진시켜 인체대사활동을 원활하게 하고, 활동 중에 소모되는 산소를 발의 피부를 통해 직접 공급하여 신경반사를 통해 췌장의 기능을 활성화시키며, 산소가 부족하여 생기는 기혈 (氣血)의 정체를 막아주고 동시에 발의 저림, 차가움, 열, 무거움을 해결하는 것이다.
본 발명은 potassium superoxide, sodium superoxide를 혼합하고 polyethylen glycole에 분산시켜 1차혼합물을 생성하는 1차혼합물 생성단계; 상기 1차혼합물에 수산화알루미늄을 가하여 2차혼합물을 생성하는 2차혼합물 생성단계; 상기 2차혼합물을 저어주면서 탄산칼슘(powder, 10㎛), 실리카젤(230~400mesh:~0.8㎤/g:surface area 550), 제올라이트를 가하고, 여기에 aromatic heavy oil을 혼합하여 분산시켜 콜로이드 상태의 분산혼합액을 생성하는 분산혼합액 생성단계; 상기 분산혼합액에 calcium superoxide, 이산화철을 혼합하여 산소발생 혼합물을 생성하는 혼합물 생성단계; 상기 산소발생 혼합물을 신발밑창 표면에 도포하여 부착하는 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.

Description

친환경고체물질을 이용한 자동산소발생 신발밑창과 그 제조방법{Production method of automatic oxygen generating insole using the green environmental solid material}
본 발명은 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창과 그 제조방법에 관한 것으로, 인체에 무해한 친환경고체로서 산소를 발생하는 물질을 녹색안정제와 함께 가공하여 특수 가공된 천에 입힌 후 신발 밑창과 같은 모양으로 만든 후 신발 밑창과 발 표면이 닿는 곳에 부착시켜 보행 중이나 혹은 작업하거나 운동할 때 발에서 발생하는 땀을 제거하는 동시에 살균, 항바이러스 작용을 극대화하고 피로를 풀어 주어 생체 대사를 원활하게 할 수 있는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창과 그 제조방법에 관한 것이다.
건강한 발은 인체의 건강과 직결된다. 동양은 물론이고 서양의학에서도 발에는 인간의 오장육부가 모두 연결되어 있다고 기술하고 있다. 따라서 발은 제2의 심장이라고 불린다. 발바닥에 있는 각 신경반응지점과 경락을 다스려서 관절염, 근골격통증, 피부질환, 신경혈관 및 당뇨합병증을 다스리는 의학은 5000년 전부터 중국, 이집트, 인도 등에서 치료법에 활용되고 있다.
인체에서 발은 아침 기상과 동시에 저녁에 취침 때까지 무거운 인체를 지탱하고 균형을 잡아준다. 이렇게 중요한 발의 기능에 맞는 신발을 제조하는 기술은 신발산업을 첨단산업으로 도약시켜 각종 기능성 신발이 발명, 제조, 판매되고 있다. 최근에는 인체의 체중과 지구 중력과의 최적 비율을 활용하여 제조한 신발이 몸의 신진대사는 물론 혈액순환을 좋게 하고, 혈당을 조절하여 당뇨로 인한 합병증을 완화하고 어린이의 키 성장에도 도움이 되는 신발이 선보여 건강에 도움을 주고 있다. 보행이나 운동 및 작업 시 인체에 미치는 발과 신발의 역학적 관계를 과학적으로 설계하고 친환경적으로 만든 건강 신발이 국내외 많은 신발제조업체에서 제조 판매되고 있다. 이들 기능성 신발은 대부분 항균성을 높여 무좀을 예방 혹은 치료하거나 신발의 통풍성을 강조하며 인체의 균형을 잡아주는 역할을 하는 단순기능을 신발에 적용한 것으로 이러한 신발이 다양하게 생산 판매되고 실제로 효과가 크게 나타나 소비자들에게 인정받고 있다. 현재 시중에 생산. 판매되는 기능성 신발은 신체의 각 부위별 체형균형을 잡아 주거나 항균성 재료를 부착한 제품으로서 신발이라는 고정된 공간에서 혹사하는 발의 건강을 근원적으로 해결해 주지는 못한다. 우리 인체의 피부는 항상 공기에 노출되어 산소를 받아들이고 땀을 배출해야 하는 구조로 되어 있다. 신발이라는 공간에 갇혀있는 발에 있는 피부는 항상 산소가 부족하고 산소의 부족은 인체대사활동에 지장을 준다. 지금도 인도에서는 발 건강을 위하여 많은 사람들이 맨발로 다닌다. 신발에 갇혀있는 발에 산소를 직접공급하면 발에 있는 피부 세포에 산소 분자가 제공되어 인체의 대사활동을 도와줄 수 있다.
그러나 신발 밑창에 산소발생기능을 접목하여 혈행을 촉진시키고 인체대사활동을 도와주는 신발은 국내는 물론 외국에서도 아직 생산되지 않고 있다. 비록 신발에 산소를 직접 보급하는 재료나 기구는 아직 없을지라도 코나 입에 산소를 직접 공급하기 위한 산소 발생장치나 기구 및 재료는 많이 보급되어 있다.
상기 산소 발생장치 중 가장 간단한 산소 공급 장치는 산소 기체를 통에 넣어 직접 제공하는 것이 있고 다른 방법은 산소기체를 낼 수 있는 금속 과산화물을 사용하는 것이다. 그러나 이러한 방법들은 신발이라는 특수한 공간과 환경에 적용시키기 어려운 실정이다. 현재 화재 진압 시 소방관들이 착용하는 산소마스크에 쓰이거나 혹은 휴대용 산소발생재료로 쓰이는 산소발생장치는 미국인 Blum과 Mei가 특허출원(특허명: Hand-held potassium super oxide oxygen generating apparatus:미국 특허번호: 20060280656, A1, 출원날자: 2006년 12월 14일) 한 것과 미국 거주 교포 박상길이 특허 출원한 비상용산소마스크(특허명: Emergency oxygen mask: 미국 특허번호: 20070144513 A1, 출원일 : 2007년 6월 28일) 와 미국인 Whitley, Roger가 미국특허청에 특허출원한 단순화한 의료용 산소발생장치(특허명: Simplified dual mode medical oxygen concentrator: 미국특허번호: 20050161043 A1, 출원일 : 2005년 6월 28일)의 특허발명 등이 있다. 이들 장치는 알칼리금속의 과산화물로 구성되어 있다.
단순히 산소발생만을 목적으로 하는 산소발생재료의 특허는 미국 거주 교포 노만균이 특허 출원한 산소발생재료조성(특허명: Oxygen generating composition: 미국특허번호: 20050287224 A1, 출원일 : 2005년 12월 29일)과 일본인 타카미치 몬마(Monma, Takamichi)가 일본 특허청에 특허 출원한 단순산소발생기(특허명: Simple oxygen producer: 일본특허청 특허번호: JP 80-51537, 출원일 : 1981년 11월 19일) 및 러시아인 Ferapontov Ju A.와 Zhdanov D. V. 그리고 Gladyshev N. F. 가 공동으로 러시아 특허청에 출원한 연속산소발생장치(특허명: Regenerative product and a method for preparation thereof: 러시아특허번호: RU2210416(C1), 출원일 : 2003년 8월 20일)가 있다. 산소통을 직접 사용하지 않고 안전하게 산소를 발생시키는 장치와 재료에 대한 연구는 이산화티타늄에 광촉매를 사용하여 산소를 발생시키는 연구(Claudia Gomes Silva, Younnes Bouizi, Vincente Fornes and Hermenegildo Garcia, Layered Double Hydroxides as Highly Efficient Photocatalysis for Visible Light Oxygen Generation from Water, Journal of the American Chemical Society, 2009, 131, 13833-13839.)와 석유부산물로 더럽혀진 생체치료용 휴대용 산소발생장치에 대한 연구(Yasemin Kacar Kunukcu, In bioremediation of groundwater contaminated with petroleum constituents using oxygen release compounds (ORCs), Environmental & Ecological Toxicology: Environmental Health, 2007, 14, 839-845)등이 있다. 최근에는 휴대가 간편하면서 동시에 산소분자를 안정적으로 공급할 수 있는 방법으로 산소분자를 발생시키는 산소분자원천물질을 탄소로 주위를 둘러 싼 나노분자를 이용하여 산소를 생산할 수 있는 연구(Jisheng Zhou, Huaihe Song, Xiaohong Chen, Linjie Zhi, Shubin Yang, Junping Huo and Wantai Yang, Chemistry of Materials, 2009, 21, 2935-2940)가 보고된 바 있다. 그리고 산소를 발생하는 금속산화물을 다공성 탄소로 둘러싼 나노구조물의 제조방법에 대한 연구(Porous Carbon and Carbon/Metal Oxide Microfibers with Well-Controlled Pore Structure and Interface, Journal of the American Chemical Society, 2008, 130, 5034-5035)도 보고되었다. 이상에서 살펴 본 산소 발생장치 및 재료에 대한 기존 특허와 연구결과는 신발에 적용하기가 어렵다. 지금까지 특허 출원된 휴대용 산소발생장치 및 재료는 손에 들거나 혹은 등에 지고 다니기에는 편리하나 신발 밑창에 적용하기는 어렵다. 예를 들면 미국인 Blum과 Mei가 특허 출원한 Hand-held potassium super oxide oxygen generating apparatus는 potassium super oxide를 재료로 사용한 것으로 potassium superoxide(KO2)는 수분에 민감하고 동시에 이산화탄소와 반응하여 탄산칼륨을 생산한다. 발은 걷거나 움직일 때 많은 수분을 발생하고 동시에 발의 피부로부터 이산화탄소가 배출된다. 이때 potassium superoxide는 쉽게 땀과 이산화탄소와 반응하여 탄산칼륨(K2CO3)이 생성되기 때문에 깨끗한 산소만을 발의 피부에 전달하기가 쉽지 않다. 그리고 Whitley, Roger가 출원한 단순화한 의료용 산소발생장치는 소형휴대용산소발생장치에 공기를 연속적으로 주입시키는 펌프가 있어 이 펌프를 돌리는 휴대용 연료전지를 사용하기 때문에 신발창에 이러한 기기를 적용하기 어렵다. 노만균과 타카미치 몬마 그리고 Ferapontov Ju A.와 Zhdanov D. V. 와 Gladyshev N. F.가 공동으로 특허출원한 산소발생재료조성도 특수 장치로 구성된 기기가 물속에서 작동되도록 설계되어 이산화티타늄이 빛의 광자(photon)와 반응하여 산소를 발생시키기 때문에 신발에 적용하기가 어렵다. 한편 Yasemin Kacar KunukcuJisheng Zhou 와, Huaihe Song, Xiaohong Chen, Linjie Zhi, Shubin Yang, Junping Huo 및 Wantai Yang이 공동으로 연구 발표한 산소발생장치는 탄소 나노구조물을 이용하기 때문에 안정성과 산소발생의 연속성에는 좋으나 신발에 적용하기에는 천문학적인 비용이 들어 상품성이 떨어진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 친환경적이면서 가격이 상대적으로 저렴한 금속 과산화물을 주재료로 하고 금속과산화물로 부터 발생되는 산소분자의 단위 시간당 발생속도를 일정하게 유지해 주는 친환경적인 안정제를 첨가하여 자동적으로 일정속도로 산소발생을 유도할 수 있는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창과 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 친환경적인 수분제거제를 첨가하여 금속산화물이 발의 피부에 직접 산소를 제공하기 전에 금속산화물이 발에서 나오는 땀과 반응하여 분해되는 과정을 방지하고 이를 통해 산소발생 시간을 향상시킬 수 있는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창과 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 산소발생과 동시에 세균과 박테리아로부터 발을 보호할 수 있는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창과 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 신발밑창에 산소발생 혼합물을 도포 부착시키되, 상기 산소발생 혼합물은 potassium superoxide 분말 100 중량부, sodium superoxide 분말 45∼55 중량부, 수산화알루미늄 85∼95 중량부, polyethylene glycole 280∼320 중량부, 탄산칼슘(powder, 10㎛) 25~30중량부와 실리카젤(230~400mesh:~0.8㎤/g:surface area 550) 20~25중량부, 제올라이트 20∼25 중량부, aromatic heavy oil 280∼320중량부, calcium superoxide 75∼85 중량부, 이산화철 35∼45 중량부를 포함하도록 되어 있다.
이와 같이 본 발명은 인체에 무해한 친환경고체물질만을 이용하여 산소를 자동발생시킴으로써, 신체에 직접적으로 접촉되어도 무해하고, 산소의 공급을 지속적으로 할 수 있다.
즉, 일반적으로 산소를 발생하는 물질은 대부분 인체에 치명적인 독성을 가하는 맹독성물질이다. 예를 들면 오존과 과산화수소, 기타 유기과산화물등은 산소를 발생하지만 인체에 치명적인 영향을 주는데 반하여, 본 발명에 따른 친환경고체물질은 화합계에서 친환경물질, 혹은 녹색물질이라 부르는 친환경고체물질을 의미하는 것으로, 이러한 친환경고체물질은 인체에 해가 없는 산소발생 물질을 엄선하여 학술적으로 인체에 무해한 것이 증명된 화합물로써, 화학제품이 아니고 천연식물에서 추출하고 인체에 무해한 물질이므로, 인체에 직접적으로 접촉되어도 무해하고, 지속적인 산소공급이 가능하다.
또한, 본 발명은 10가지 화합물의 유효성분을 함유한 산소발생 혼합물을 신발밑창으로 재단된 polytetrafluoroethylene에 일정면적과 두께로 부착하여 산소 발생을 지속적으로 유도하였기 때문에 발생한 산소가 발의 피부에 작용하여 발에 있는 피부 세포에 산소분자가 직접 공급된다.
또한, 본 발명에서 단위 시간당 산소발생량을 측정하여 발의 피로를 풀어주고 인체대사를 원활하게 하는 최적조건의 산소발생량을 도출하였으며, 친환경적으로 제조되므로, 일정 기간 사용 후 신발 폐기 시에도 환경오염이 발생되지 않는다.
또한, 본 발명은 연(蓮)잎에서 추출한 천연항균 및 항바이러스 추출물을 첨가하도록 되어 있어, 각종 세균과 바이러스로 부터 인체의 건강한 발을 유지시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 제조과정을 보인 블록예시도
본 발명은 신발밑창에 산소발생 혼합물을 도포 부착시키되,
상기 산소발생 혼합물은 potassium superoxide 100 중량부, sodium superoxide 45∼55 중량부, 수산화알루미늄 85∼95 중량부, aromatic heavy oil 280∼320 중량부, polyethylene glycole 280∼320 중량부, 탄산칼슘 25~30 중량부, 실리카젤 20~25 중량부, 제올라이트 20~25 중량부, calcium superoxide 75∼85 중량부, 이산화철 35∼45 중량부를 포함하도록 되어 있다.
또한, 본 발명은 천연항균 및 항바이러스 추출물 7∼13중량부를 더 포함한다.
상기 산소발생 혼합물은 친환경 고체물질인 금속이온의 과산화물을 이용하여 친환경 녹생화학(green chemistry) 안정제를 이용하여 형성한 것으로, 연속적으로 산소를 제공하여 혈행을 촉진시켜 인체대사활동을 원활하게 한다.
상기 신발밑창은 소재가 polytetrafluoroethylene으로 이루어져 있으며, 상기 polytetrafluoroethylene은 공기중의 질소와 기타 이산화탄소 등은 쉽게 공기중으로 배출시키기 위한 직물로, 산소발생 혼합물로부터 발생되는 산소를 쉽게 배출시키는 기능을 구비하고 있다.
이와 같이, 본 발명은 친환경적이면서 가격이 저렴한 금속 과산화물을 주재료로 하고 금속과산화물로부터 발생되는 산소분자의 단위 시간당 발생속도를 일정하게 유지하는 안정제를 첨가하여 자동적으로 산소발생을 유도하게 하였다.
또한, 본 발명은 안정제로 인체에 무해한 탄산칼슘, 실리카 젤, 제올라이트와 polyethyleneglycole을 첨가하여 산소발생을 돕게 만들어 추가하였다.
또한, 본 발명은 금속산화물이 발의 피부에 직접 산소를 제공하기 전에 금속산화물이 발에서 나오는 땀과 반응하여 분해되는 과정을 막기 위하여 친환경적인 수분제거제를 첨가하였다.
즉, 본 발명은 K2O, NaO2, CaO2 등 금속과산화물은 산소를 발생하는 주 원료물질이고, 그 외에는 전부 수분제거제와 안정제이다.
즉, 상기 실리카 젤, 산화알루미늄은 수분제거제이며, 상기 제올라이트는 실리카젤과 산화알루미늄 등의 수분제거제와 금속과산화물이 직접 반응하는 것을 방지하고 금속과산화물과 수분제거제가 안정되게 존재할 수 있도록 하는 역할을 하는 안정제 기능을 구비한다.
또한, polyethleneglycole과 aromatic heavy oil은 상기의 물질들이 콜로이드 상태로 존재하도록 하여 신발을 장시간 신고 있어도 일정량의 산소를 지속적으로 발에 가해 주는 완충제 역할뿐만 아니라, polyethyleneglycole과 aromatic heavy oil은 신발 밑창과 접착되도록 하는 기능을 구비한다.
또한, 본 발명은 산소발생과 동시에 세균과 박테리아로부터 발을 보호하기 위하여 연(蓮)잎에서 추출한 친환경적인 천연항균 및 항바이러스 추출물인, Nelumbo nucifera와 α-longifolene, pterodontoside가 첨가되어 있다.
즉, 본 발명은 상기 산소발생 혼합물에 천연항균 및 항바이러스 추출물 7∼13중량부을 더 첨가할 수 있다.
이하, 본 발명의 기능성 섬유에 대한 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 potassium superoxide, sodium superoxide를 혼합하고 polyethylen glycole에 분산시켜 1차혼합물을 생성하는 1차혼합물 생성단계;
상기 1차혼합물에 수산화알루미늄을 가하여 2차혼합물을 생성하는 2차혼합물 생성단계;
상기 2차혼합물을 저어주면서 탄산칼슘, 실리카젤과 제올라이트를 넣고 여기에 aromatic heavy oil을 혼합하여 분산시켜 콜로이드 상태의 분산혼합액을 생성하는 분산혼합액 생성단계;
상기 분산혼합액에 calcium superoxide, 이산화철을 혼합하여 산소발생 혼합물을 생성하는 혼합물 생성단계;
상기 산소발생 혼합물을 신발밑창에 도포하여 부착하는 코팅단계를 포함하도록 되어 있다.
또한, 본 발명은 산소발생 혼합물이 코팅된 신발밑창에 천연항균 및 항바이러스 추출물을 도포하는 항균처리단계를 더 포함한다.
상기 1차혼합물 생성단계는 친환경적이고 인체에 무해한 potassium superoxide 100중량부를 rubber grinding mill에서 서서히 분말로 한다. 또한, 친환경적이고 인체에 무해한 sodium superoxide 45∼55중량부를 rubber grinding mill에서 천천히 분말로 만든다. 이때, 상기 potassium superoxide, sodium superoxide의 분말화 과정은 금속 grinding mill은 위험하므로, 사용하지 아니한다.
80rpm의 속도로 작동하는 교반기 안에 위에서 만든 potassium superoxide 100중량부와 sodium superoxide 45∼55중량부를 혼합하고, 인체에 무해한 안정제인 polyethylen glycole 280∼320중량부(부피비로 약 3:1)를 자석 교반기로 서서히 저어 주면서 potassium superoxide와 sodoum superoxide 혼합물 분말을 유도관을 통해 10g/min의 속도로 분산시켜 1차혼합물을 생성한다.
(KO2 + NaO2) in PE(polyethylene glycole: C2n+2H4n+6On+2) → Dispersion
상기 2차혼합물 생성단계는 생성된 1차혼합물을 70rpm으로 저어 주면서 별도의 유도관을 통하여 완전히 건조한(drying oven에서 2시간 이상 가열한 후 진공 냉각시킴) 수산화알루미늄 85∼95중량부를 8g/min 의 속도로 가하여 2차혼합물을 생성한다.
(KO2 + NaO2) in PE(polyethylene glycole: C2n+2H4n+6On+2) → Dispersion → Al2O3 powder (particle size: 10㎛)
상기 분산혼합액 생성단계는 2차혼합물에 탄산칼슘 25~30중량부와 실리카젤 20~25중량부 및 제올라이트 20~25중량부를 넣고 여기에 aromatic heavy oil를 가한다.
즉, 2차혼합물을 50∼80rpm의 속도로 저어 주면서 제올라이트 (BioChemika : product No. 96096: particle size< 45㎛) 20∼25중량부와 탄산칼슘(powder, 10㎛) 25~30중량부와 실리카젤(230~400mesh:~0.8㎤/g:surface area 550) 20~25중량부를 넣고 여기에 aromatic heavy oil을 별도의 유도관을 통하여 가하여, 콜로이드 상태의 분산혼합액을 생성한다.
(KO2 + NaO2) in PE(polyethylene glycole: C2n+2H4n+6On+2)→ Dispersion → Al2O3 powder (particle size: 10㎛)→Zeolite (grain size: 1.8㎛ STPP) + CaCO3 (powder, 10㎛) +SiO2 (230~400mesh:~0.8㎤/g:surface area 550)
상기 혼합물 생성단계는 분산혼합액을 36rpm의 속도로 서서히 저어주면서 여기에 별도의 유도관을 통해 calcium superoxide 75∼85중량부를 서서히 가하고, 다른 유도관을 통하여 이산화철 35∼45중량부를 서서히 가하여 산소발생 혼합물을 생성한다.
(KO2 + NaO2) in PE(polyethylene glycole: C2n+2H4n+6On+2) → Dispersion → Al2O3 powder (particle size: 10㎛) → Zeolite (grain size: 1.8㎛ STPP) + CaCO3 (powder, 10㎛) +SiO2 (230~400mesh:~0.8㎤/g:surface area 550) → (CaO2+Fe2O3)
상기 코팅단계는 신발밑창에 산소발생 혼합물을 밀링도포하여 부착하는 단계로, 산소발생 혼합물을 신발밑창 소재 즉, polytetrafluoroethylene으로 이루어진 천에 밀링을 이용하여 고르게 도포하고, 상기 산소발생 혼합물이 도포된 천을 진공펌프에 연결시켜 진공감압하에서 45℃로 20분 동안 가열한다. 이때, 상기 밀링의 속도는 70rpm이하로 하여 고르게 도포하고, 가열 온도는 50℃이상으로 올리면 위험하므로 주의하여야 한다.
상기 polytetrafluoroethylene으로 이루어진 천은 신발밑창 소재로써, 산소발생 혼합물을 산소가 일정하게 발생되어 피부에 쉽게 접촉되게 하고, 공기 중 질소와 기타 이산화탄소 등은 쉽게 공기 중으로 배출되는 기능을 구비한다.
상기 항균처리단계는 유해 세균과 박테리아 및 바이러스로부터 발을 보호하기 위하여 친환경적으로 연(蓮)잎에서 추출한 천연 살균제, Nelumbo nucifera, α-longifolene, pterodontoside를 가하는 단계로, 산소발생 혼합물 100중량부가 코팅된 polytetrafluororethylene 천에 연(蓮)잎에서 추출한 천연항균 및 항바이러스 추출물 7∼13중량부를 밀링으로 도포한다. 상기와 같은 천연항균 및 항바이러스 추출물의 중량비율은 천연항균 및 항바이러스 추출물을 필요 이상으로 처리할 경우, 오히려 발의 건강을 해칠 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 최적배합비율을 규정한 것이다.
또한, 상기 천연항균 및 항바이러스 추출물은 Nelumbo nucifera 4∼6중량부, α-longifolene 2∼4중량부, pterodontoside 1∼3중량부로 이루어져 있다.
또한, 상기 천연항균 및 항바이러스 추출물은 항균처리단계 없이 산소발생 혼합물에 첨가되어 코팅될 수 있으며, 신발밑창의 경우, 별도의 항균처리단계를 구비하는 것이 우수한 항균성을 구비한다.
상기 Nulembo nucifera와 α-longifolene, pterodotoside는 연잎에서만 추출 가능한 독성이 없는 천연항균, 항바이러스 화합물로, 본 발명은 연잎에서 Nulembo nucifera와 α-longifolene, pterodotoside 만 정확하게 분리 추출하여 사용한다.
상기 연(蓮)잎으로부터의 천연항균 및 항바이러스 추출물은 다음과 같이 추출한다. 둥근 플라스크에 Soxhlet 추출기를 연결하고 둥근 플라스크에 냉암소에서 잘 건조한 연(蓮)잎 100중량부를 각각 1.0∼2.0㎜ 크기로 잘게 부수어 2차증류수(2번의 증류과정을 거친 일반적인 2차증류수) 500중량부를 가한 다음 100℃의 온도에서 추출한다. 증류수에서 추출한 추출물을 glass filter로 여과하고, 또 다른 둥근플라스크에 위에서 추출하고 남은 여액위에 있는 연(蓮)잎 고체 성분에 무수에탄올(C2H5OH) 110∼130중량부 가하고 Soxhlet 추출기를 연결하여 80℃의 온도에서 추출한 후, 무수에탄올에서 추출한 추출물을 glass filter로 여과한다.
상기 2차증류수에서 추출한 성분과 무수에탄올에서 추출한 성분을 합치고 고성능 분취용 액체크로마토그래피 상에서 분취하고, 분취물에 미량 함유된 Nelumbo nucifera 과 α-longifolene 및, pterodontoside를 획득한다.
이와 같은 천연항균 및 항바이러스 추출물 추출과정을 특정수치에 의해 좀더 상세하게 설명하면, 1000㎖의 둥근 플라스크에 Soxhlet 추출기를 연결하고 둥근 플라스크에 냉암소에서 잘 건조한 연(蓮)잎 100g을 각각 1.0∼2.0㎜ 크기로 잘게 부수어 2차 증류수 500㎖를 가한 다음 100℃의 온도에서 추출한다. 증류수에서 추출한 추출물을 glass filter로 여과하고, 또다른 1000㎖의 둥근플라스크에 위에서 추출하고 남은 여액위에 있는 연(蓮)잎 고체 성분에 무수에탄올(C2H5OH) 120㎖를 가하고 Soxhlet 추출기를 연결하여 80℃의 온도에서 추출한 후, 무수에탄올에서 추출한 추출물을 glass filter로 여과한다.
상기 2차증류수에서 추출한 성분과 무수에탄올에서 추출한 성분을 합치고 고성능 분취용 액체크로마토그래피 상에서 분취하고, 분취물에 미량 함유된 Nelumbo nucifera 과 α-longifolene 및, pterodontoside를 획득한다.
상기와 같이 연(蓮)잎으로부터 추출한 Nelumbo nucifera과 α-longifolene 및, pterodontoside 의 수득율은 아래의 [표1]과 같다.
[표1]
Figure 112010028798199-pat00001

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
potassium superoxide 100g을 rubber grinding mill에서 서서히 분말화하고, sodium superoxide 50g을 rubber grinding mill에서 천천히 분말로 만든 후, 80rpm의 속도로 작동하는 교반기 안에 위에서 만든 potassium superoxide 100g과 sodium superoxide 50g을 혼합하였다.
polyethylen glycole 300㎖을 자석 교반기로 서서히 저어 주면서 potassium superoxide와 sodoum superoxide 혼합물 분말을 유도관을 통해 10g/min 의 속도로 분산시켜 1차혼합물을 생성하였다.
상기 생성된 1차혼합물을 70rpm으로 저어 주면서 별도의 유도관을 통하여 완전히 건조한 (drying oven에서 2시간 이상 가열한 후 진공 냉각시킴) 수산화알루미늄 90g을 8g/min 의 속도로 가하여 2차혼합물을 생성하였다.
상기 생성된 2차혼합물 540g을 80rpm의 속도로 저어 주면서 제올라이트 (BioChemika : product No. 96096: particle size< 45㎛) 25중량부와 탄산칼슘(powder, 10ㅅm) 30중량부와 실리카젤(230~400mesh:~0.8cm3/g:surface area 550) 25중량부를 넣고 여기에 aromatic heavy oil 180g을 별도의 유도관을 통하여 가하여 콜로이드 상태의 분산혼합액을 생성하였다.
상기 생성된 분산혼합액을 36rpm의 속도로 서서히 저어주면서 여기에 별도의 유도관을 통해 calcium superoxide 81g을 서서히 가하고, 다른 유도관을 통하여 이산화철 40.5g을 서서히 가하여 산소발생 혼합물을 생성하였다.
실시예 2.
상기 실시예 1 에 따라 생성된 산소발생 혼합물 40g을 보통 성인의 신발 밑창 크기인 세로 22㎝(발바닥의 긴축의 길이), 위 측 가로 8.5㎝(위 발바닥 부분의 큰 폭), 아래 측 가로 6.0㎝(아래 발다박의 작은 폭)으로 재단된 polytetrafluoroethylene 천 위에 70rpm의 속도로 회전하는 밀링 상에서 도포한 후, 연(蓮)잎에서 추출한 Nelumbo nucifera 2.0g과 α-longifolene 1.2g 및, pterodontoside 0.8g을 밀링으로 도포하였다. 이때, Polytetrafluoroethylene 천의 두께는 1.0∼1.2㎜로 하였다.
상기와 같이 산소발생 혼합물 및 천연항균 및 항바이러스 추출물이 도포된 천을 진공감압하에서 45℃로 20분 동안 가열한 후 냉각데시케이터에서 실온까지 냉각하였으며, 이를 시료로 사용하여 측정 시간당 산소발생량을 Bacon F. Chow와 Kamerling, S. E.의 방법 ( Bacon F. Chow; Kamerling, S. E. The Journal of Biological Chemistry, 1933, pp 69-79.) 과 Troy Schmidtke; Daniel White 및 Craig Woolard 방법 (Troy Schmidtke; Daniel White; Craig Woolard, Journal of Hazardous Materials, B64, 1999, pp157-165.)에 따라 측정하였다.
상기 시료는 가로 1.5㎝, 세로 3.0㎝로 가위로 잘라내었으며, 잘라낸 시료 3.0g을 50㎖ 둥근플라스크에 넣고 자석젓게로 서서히 저어 주면서 플라스크를 환류냉각관에 연결하고, 환류냉각관의 위 부분을 막고 환류냉각관의 상부를 리비히 냉각 유도관에 연결하여 발생한 산소를 오른쪽에 100㎖의 메스실린더로 이동시켰으며, 유도관 주위를 냉각수로 냉각시키고 100㎖ 메스실린더안에 phosphate buffer 20㎖와 0.05M 짜리 oleic acid 2.0㎖ 및 0.1 M짜리 potassium hexacyanoferrate 0.2㎖를 채웠다.
초시계로 반응시작 후 일정 시간이 경과할 때 오른쪽 메스실린더에 있는 액체의 눈금이 밀려 내려간 점을 읽어 산소 발생량을 측정한 결과는 아래의 [표2], [표3], 및 [표4]과 같다.
이때, 산소발생은 다음 [화학식1]에서와 같이 반응이 진행되었으며, 처음 반응에 가해 준 반응물, 2㏖ 비의 KO2와 2㏖ 비의 NaO2 및 1㏖ 비인 CaO2 에 대해 발생한 산소의 양 (7/2O2 ㏖)을 측정한 것이다.
[화학식1]
2KO2 + 2NaO2 + CaO2 + 3CO2 → K2CO3 + Na2CO3 + CaCO3 +7/2O2
[표2]
Figure 112010028798199-pat00002
[표3]
Figure 112010028798199-pat00003
[표4]
Figure 112010028798199-pat00004

상기 [표2]는 에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 산소를 발생하는 기능성 섬유는 단위 시간 당 산소 발생량이 일정함을 알 수 있다. [표2]에서 O2/K4Fe(CN)6의 비율은 측정시간 최초 20분에서 0.35를 보이나 그 이후 30분부터 20분 내지 30분 60분 간격으로 측정하여 단위 시간 당 생성량을 환산하면 1.16∼1.32로 거의 일정한 비율을 보인다.
또한, 상기 [표3]에서는 K3Fe(CN)6의 농도를 [표2]에 비해 10분의 1로 줄였으나 [표2]와 마찬가지로 단위 시간 당 생성비율은 최초 30분 이 후부터는 1.02∼1.03으로 거의 일정함을 보였다. [표4]에서는 K3Fe(CN)6의 농도를 [표2]에 비해 20분의 1로 줄였으나 [표2]와 마찬가지로 단위 시간당 생성비율은 최초 30분 이 후부터는 0.84∼0.87로 거의 일정하였다. 이러한 결과는 본 발명에 따른 산소를 발생하는 기능성 섬유에서 발생하는 단위 시간 당 산소 발생량이 일정함을 증명한다.
실시예 3
상기 실시예 2 와 동일한 방법에 의해 제조된 시료를 사용하여 항균, 항바이러스효과를 다음과 같이 관측하였다. Barrow, G. I. (Barrow G. I.; Feltham R. K. A. Manual for the Identification of Medical Bacteria, Cambridge University Press, Cambridge, UK. 1933.)과 Krogstad, D. J. (Krogstad, D. J.; Moellering, R. C. Combinations of Antibiotics, Mechanisms of Interaction against Bacteria, Chapter 11. In: Antibiotics in Laboratory Medicine, Lorian V. Ed., Williams and Wilkins, Baltimore/London, 1990: pp. 298-331.) 및 Sarkar, SA. (Sarkar, A.; Kumar, K. A.; Dutta, N. K.; Chakraborty, P.; Dastidar, S. G. Evaluation of in vitro and in vivo Antibacterial Activity of Dobutamine Hydrochloride, Indian Journal of Medical and microbiology, 2003, 21 (3), pp. 172-178.)와 Lopez, A. I. ( Lopez, A. I.; Reins, R. Y.; McDermott, A. M.; Trautner, B. W,; Chengzhi, C. Antibacterial Activity and Cytotoxicity of PEGylated Poly ( Amidoamine) Dendrimers, ㏖ecular Biosystems, 2009, Vol.5, pp.1148-1156.)의 방법에 따라 항균, 항바이러스 효과를 측정하였다.
항균제 감수성 검사를 위하여 [표5]에 보는 바와 같이 8종의 박테리아를 Barrow 와 Feltham의 방법(Barrow G. I.; Feltham R. K. A. Manual for the Identification of Medical Bacteria, Cambridge University Press, Cambridge, UK. 1933.)에 따라 박테리아의 특성을 확인한 후 peptone 용액에서 minimum inhibitory concentration(MIC)를 측정하였다.
Peptone 용액은 다음과 같이 제조하였다. Oxoid사 제품 peptone 1.0%(w/v) 를 순수 NaCl (100% 짜리)을 3차 증류수에 녹여 만든 0.5%(w/v) 혼합액에 섞고, 여기에 Oxoid사 제품, nutrient broth 1.0%(w/v)와 Hugo사 제품, Mueller Hinton broth agar 0.5%(w/v)를 혼합하였다. 위 혼합물을 pH 7.2∼7.4 범위에서 조절하여 미생물배지(nutrient agar)를 만들었다.
항균제 감수성 검사는 앞에서 만든 미생물배지를 이용한 한천 희석법(agar dilution method)으로 수행하였다. 양이온이 첨가된 Mueller-Hinton broth agar (pH 7.2∼7.4)에 항균제를 단계적으로 희석하여 각 시험관에 첨가하였다. Macrodilution broth 법에 따라 106 CFU의 균주 (strain)를 0.1㎖로 표준화시킨 용액에 앞서 만든 양이온이 첨가된 Mueller-Hinton agar(pH 7.2∼7.4)를 가하여 각각의 농도가 10, 20, 50 100㎎/㎖가 되게 하였다.
상기 시료를 가로 0.5㎝, 세로 0.5㎝로 가위로 잘라내고, 이를 시료의 농도가 각각 10, 20, 50, 100 ㎎/㎖가 되도록 환산하여 nutrient agar에 녹여 앞서 만든 시험관에 가하고 37℃로 유지된 Incubator 안에서 72시간 동안 항온하였다. 항균, 항바이러스 감수성 효과는 다음 [표 5]와 같이 관측되었다.
[표5]
Figure 112010028798199-pat00005

상기 [표5]는 항균 및 항바이러스효과를 Minimum Inhibitory Concentration: MIC ㎎/㎖로 나타낸 것으로,
산소발생 혼합물만을 입힌 소재보다는 산소발생 혼합물과 천연항균 및 항바이러스 추출물을 도포한 소재의 항균, 항바이러스 효율이 크게 나타남을 알 수 있다. 예로서 박테리아 P. aeruginosa 경우, 산소발생 혼합물만을 입힌 소재에서 항균 및 항바이러스 효과를 나타내는 MIC는 85㎎/㎖를 보인다. 그러나 산소발생 혼합물과 동시에 천연항균 및 항바이러스 추출물을 도포한 소재의 항균, 항바이러스 효과를 나타내는 MIC는 아주 작은 값, 22∼29㎎/㎖를 보인다.
이와 같이 모든 세균과 바이러스에서 산소발생 혼합물과 동시에 천연항균 및 항바이러스 추출물을 도포한 소재의 항균, 항바이러스 효과를 나타내는 MIC는 아주 작은 값을 보인다.
또한 [표 5]에서 보면 천연항균 및 항바이러스 추출물의 환산 농도가 10, 20, 50, 100 ㎎/㎖로 변할 때 항균 및 항바이러스의 MIC값은 농도가 묽을 때보다도 농도가 50㎎/㎖로 진하게 될 때 MIC값은 감소한다. 그러나 농도가 100㎎/㎖로 증가하면 오히려 MIC값은 증가한다. 이것은 본 발명에서 제조한 산소발생 혼합물과 동시에 천연항균 및 항바이러스 추출물을 도포한 소재의 항균, 항바이러스 효과는 50㎎/㎖의 농도일 때가 최적조건임을 나타내 준다.
이상의 결과에서 보면 산소발생 혼합물과 동시에 천연항균 및 항바이러스 추출물을 도포한 소재는 자동적으로 일정한 시간 간격으로 산소를 발생하여 인체의 건강을 도와주고 항균, 항바이러스 효과를 나타내는 이상적인 것임을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (13)

  1. 신발밑창에 산소발생 혼합물을 도포 부착시키되,
    상기 산소발생 혼합물은 potassium superoxide 분말 100 중량부, sodium superoxide 분말 45∼55 중량부, 수산화알루미늄 85∼95 중량부, aromatic heavy oil 280∼320 중량부, polyethylene glycole 280∼320 중량부, 탄산칼슘 25~30중량부, 실리카젤 20~25중량부, 제올라이트 20~25중량부, calcium superoxide 75∼85 중량부, 이산화철 35∼45 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창.
  2. 청구항 1 에 있어서;
    상기 신발밑창은 polytetrafluoroethylene 로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창.
  3. 청구항 1 에 있어서;
    상기 산소발생 혼합물은 천연항균 및 항바이러스 추출물 7∼13중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창.
  4. 청구항 3 에 있어서;
    상기 천연항균 및 항바이러스 추출물은 Nelumbo nucifera 4∼6중량부, α-longifolene 2∼4중량부, pterodontoside 1∼3중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창.
  5. potassium superoxide, sodium superoxide를 혼합하고 polyethylen glycole에 분산시켜 1차혼합물을 생성하는 1차혼합물 생성단계;
    상기 1차혼합물에 수산화알루미늄을 가하여 2차혼합물을 생성하는 2차혼합물 생성단계;
    상기 2차혼합물을 저어주면서 탄산칼슘, 실리카젤과 제올라이트를 넣고 여기에 aromatic heavy oil을 가하여 콜로이드 상태의 분산혼합액을 생성하는 분산혼합액 생성단계;
    상기 분산혼합액에 calcium superoxide, 이산화철을 혼합하여 산소발생 혼합물을 생성하는 혼합물 생성단계;
    상기 산소발생 혼합물을 신발밑창 표면에 도포하여 부착하는 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.
  6. 청구항 5 에 있어서;
    상기 산소발생 혼합물은 potassium superoxide 분말 100 중량부, sodium superoxide 분말 45∼55 중량부, 수산화알루미늄 85∼95 중량부, aromatic heavy oil 280∼320 중량부, polyethylene glycole 280∼320 중량부, 탄산칼슘 25~30중량부, 실리카젤 20~25중량부, 제올라이트 20~25중량부, calcium superoxide 75∼85 중량부, 이산화철 35∼45 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.
  7. 청구항 5 에 있어서;
    상기 1차혼합물 생성단계는 potassium superoxide 100중량부를 rubber grinding mill에서 분말화하고, sodium superoxide 45∼55중량부를 rubber grinding mill에서 분말화하며, 교반기에서 potassium superoxide 100중량부와 sodium superoxide 45∼55중량부를 혼합하고, polyethylen glycole 280∼320중량부를 자석 교반기로 저어 주면서 potassium superoxide와 sodoum superoxide 혼합물 분말을 유도관을 통해 10g/min의 속도로 분산시켜 1차혼합물을 생성하는 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.
  8. 청구항 5 에 있어서;
    상기 2차혼합물 생성단계는 생성된 1차혼합물을 믹싱하면서 별도의 유도관을 통하여 완전히 건조한(drying oven에서 2시간 이상 가열한 후 진공 냉각시킴) 수산화알루미늄 85∼95중량부를 가하여 2차혼합물을 생성하는 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.
  9. 청구항 5 에 있어서;
    상기 코팅단계는 산소발생 혼합물을 신발밑창에 밀링을 이용하여 도포하고, 상기 산소발생 혼합물이 도포된 신발밑창을 진공펌프에 연결시켜 진공감압하에서 45℃로 20분 동안 가열한 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.
  10. 청구항 5 에 있어서;
    상기 코팅단계는 산소발생 혼합물이 코팅된 신발밑창에 천연항균 및 항바이러스 추출물을 도포하는 항균처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.
  11. 청구항 5,9,10 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 신발밑창은 polytetrafluoroethylene으로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.
  12. 청구항 10 에 있어서;
    상기 천연항균 및 항바이러스 추출물은 냉암소에서 잘 건조한 연(蓮)잎 100중량부를 각각 1.0∼2.0㎜ 크기로 잘게 부수고, 2차 증류수 500중량부를 가하여 100℃의 온도에서 추출하며,
    증류수에서 추출한 추출물을 glass filter로 여과하고,
    추출하고 남은 여액 위에 있는 연(蓮)잎 고체 성분에 무수에탄올(C2H5OH) 110∼130중량부 가하고 Soxhlet 추출기를 연결하여 80℃의 온도에서 추출한 후, 무수에탄올에서 추출한 추출물을 glass filter로 여과하며,
    상기 2차증류수에서 추출한 성분과 무수에탄올에서 추출한 성분을 합치어 고성능 분취용 액체크로마토그래피 상에서 분취하고, 분취물에 미량 함유된 Nelumbo nucifera 과 α-longifolene 및, pterodontoside를 획득하는 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.
  13. 청구항 10 또는 청구항 12 에 있어서;
    상기 천연항균 및 항바이러스 추출물은 Nelumbo nucifera 4∼6중량부, α-longifolene 2∼4중량부, pterodontoside 1∼3중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경고체물질을 이용한 산소발생 신발 밑창 제조방법.
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