KR101186343B1

KR101186343B1 - 기능성 천연첨가물의 제조 방법 및 이를 이용한 복합 기능성 제품

Info

Publication number: KR101186343B1
Application number: KR1020120040175A
Authority: KR
Inventors: 천조정인; 이승복
Original assignee: 이승복
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2012-09-26

Abstract

본 발명은 기능성 천연첨가물의 제조 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 과제는 소취, 항균 및 살균 기능을 갖는 천연물을 혼합한 후, 소성 및 냉각을 통해 불순물을 제거하고, 이후, 다양한 크기로 분쇄함으로써 각종의 기능성 제품에 적용이 용이한 천연첨가물을 제조할 수 있는 기능성 천연첨가물의 제조 방법을 제공하는데 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 제조 방법은 황토, 정제염, 맥반석, 옥 및 게르마늄을 350 내지 500메쉬 단위로 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 황토, 정제염, 맥반석, 옥 및 게르마늄 분말을 혼합하여 천연혼합물을 형성하는 혼합물 형성 단계; 상기 천연혼합물을 가열하여 천연소성물을 형성하는 소성물 형성 단계; 상기 천연소성물을 냉각하여 천연냉각물을 형성하는 냉각물 형성 단계; 및 상기 천연냉각물을 크기별로 분쇄하여 다양한 크기를 가지는 천연분쇄물을 형성하는 분쇄물 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기능성 천연첨가물의 제조 방법 및 이를 이용한 복합 기능성 제품{Manufacturing method of functional natural additive matter and the product use thereof}

본 발명은 기능성 천연첨가물의 제조 방법에 관한 것으로서, 다양한 기능성 제품에 적용이 용이한 천연첨가물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

천연물을 이용한 가공 소재는 병원성 및 일반 세균, 진균 등의 넓은 범위에 대해 항생 활성을 나타내고 있고, 또한, 탈취, 원적외선 방사, 음이온 방출 등의 기능을 환경친화적으로 사용할 수 있어 다양한 제품을 제조하는데 적용할 수 있다는 장점이 있다

예를 들어, 대한민국 특허출원번호 제10-2008-0040648호는 일라이트 분말에 수분흡수력 및 냄새흡착력이 있는 제올라이트 분말 및 살균력이 있는 이산화티타늄 분말을 배합하여 조성물을 제조하여 이를 섬유에 첨가하여 항균력, 복원력, 피부보호력, 수분 흡수력, 냄새흡착력이 향상된 기능성 조성물을 소개하고 있다.

그러나, 상기 발명은 일라이트 및 제올라이트를 먼저 일정 크기로 분쇄한 후, 혼합 및 소성하여 1차 배합물을 형성하고, 이후, 1차 배합물에 폴리우레탄 수지를 혼합 및 소성하여 2차 배합물을 형성하는 등 그 제조 공정이 복잡하고 시간이 많이 소용되어 현실화되는데 많은 문제점이 있고, 또한, 소성 전에 먼저 일정 크기로 분쇄하여 조성물을 형성하므로 특정 제품, 예를 들어 상기 발명에서는 의복에 적용할 수 있을 뿐 다양한 제품을 제조하는데 적용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 탈취, 항균 및 살균 기능을 갖는 천연물을 혼합한 후, 소성 및 냉각을 통해 불순물을 제거하고, 이후, 다양한 크기로 분쇄함으로써 각종의 기능성 제품에 적용이 용이한 천연첨가물을 제조할 수 있는 기능성 천연첨가물의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 제조 방법은 황토, 정제염, 맥반석, 옥 및 게르마늄을 350 내지 500메쉬 단위로 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 황토, 정제염, 맥반석, 옥 및 게르마늄 분말을 혼합하여 천연혼합물을 형성하는 혼합물 형성 단계; 상기 천연혼합물을 가열하여 천연소성물을 형성하는 소성물 형성 단계; 상기 천연소성물을 냉각하여 천연냉각물을 형성하는 냉각물 형성 단계; 및 상기 천연냉각물을 크기별로 분쇄하여 다양한 크기를 가지는 천연분쇄물을 형성하는 분쇄물 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 혼합물 형성 단계에서, 상기 천연혼합물은 20 내지 30중량 %의 황토와, 5 내지 10 중량 %의 정제염과, 30 내지 40 중량 %의 맥반석과, 5 내지 10 중량 %의 옥 및 20 내지 30 중량 %의 게르마늄 분말이 균일하게 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 소성물 형성 단계는, 상기 천연혼합물을 소성로에 공급하는 혼합물 공급 공정; 상기 소성로를 가열하여 상기 소성로 내부의 온도를 1200 내지 1500℃로 상승시키는 소성로 가열 공정; 및 상기 소성로 내부의 온도를 1200 내지 1500℃로 유지시키면서 상기 소성로 내부의 천연혼합물을 일정 시간 소성시키는 혼합물 소성 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 냉각물 형성 단계에서, 상기 천연냉각물은 상기 천연소성물이 외부 공기와 차단된 상태로 자연 냉각되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 제조 방법에 의하면, 탈취, 항균 및 살균 기능을 갖는 천연물을 혼합한 후, 소성 및 냉각을 통해 불순물을 제거하고, 이후, 다양한 크기로 분쇄함으로써 각종의 기능성 제품에 적용이 용이한 천연첨가물을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 불순물을 제거하여 무해한 효능만이 확보된 천연첨가물을 다양한 제품을 제조하는데 이용함으로써 천연물의 효능을 최대한 이용할 수 있는 복합 기능성 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 제조 방법의 일 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 제조 방법 중 소성물 형성 단계의 일 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 제조 방법의 일 블록도이다.

본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 제조 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 분쇄단계(S10)와, 혼합물 형성 단계(S20)와, 소성물 형성 단계(S30)와, 냉각물 형성 단계(S40) 및 분쇄물 형성 단계(S50)를 포함한다.

상기 분쇄단계(S10)는 황토, 정제염, 맥반석, 옥 및 게르마늄을 100 내지 300 메쉬 단위로 분쇄하는 단계로서, 이들 천연물을 혼합시키는 혼합물 형성 단계(S20)에서 원활한 혼합 및 소성물 형성단계(S30)에서 가열을 통해 불순물을 제거할 수 있을 정도의 표면적만 확보되면 되므로 100 내지 300 메쉬 정도의 다소 큰 사이즈로 분쇄하는 것으로도 충분하다.

상기 혼합물 형성 단계(S20)는 황토, 정제염, 맥반석, 옥 및 게르마늄 분말을 혼합하여 천연혼합물을 형성하는 단계이다.

여기서 상기 혼합물 형성 단계에서, 상기 천연혼합물은 20 내지 30중량%의 황토와, 5 내지 10 중량%의 정제염과, 30 내지 40 중량%의 맥반석과, 5 내지 10 중량 %의 옥 및 20 내지 30 중량%의 게르마늄 분말을 균일하게 혼합되어 형성될 수 있다.

한편, 상기한 천연물들은 각각 고유한 효능을 가지고 있는데, 상기 황토는 마그네슘, 칼륨, 알루미늄, 셀렌, 게르마늄, 바나듐 등 인체에 유익한 성분과 미생물을 풍부하게 함유하고 있고, 미립자를 보면 미세한 기공들을 많이 갖고 있기 때문에 습기를 흡착하여 악취성분을 빨아들이고, 원적외선 방사를 통하여 악취성분을 분해하며 유기물질도 분해시킨다. 나아가, 혈액순환 촉진, 항균, 제독, 공기정화, 습도조절 등의 효과도 갖고 있고, 상기 정제염은 항균효과가 있으며, 상기 맥반석은 화성암류 중 화강섬록반암에 속하는 암석으로서 이산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3)이 주성분이며, 인체 및 살아 있는 세포에 꼭 필요한 산화 제2철(Fe2O3)이 함유된 것이 특징이며, 무수히 많은 공극(다공질)으로 되어 있어, 이것으로 강력한 흡착작용, 미네랄 용출, 이온교환 또는 원적외선을 방사하는 효과를 갖고, 상기 옥과 게르마늄 분말은 원적외선을 방출할 수 있다.

상기 소성물 형성 단계(S20)는 상기 천연혼합물을 소성하여 천연소성물을 형성하는 단계이다.

여기서, 상기 소성물 형성 단계(S20)는 상기 천연혼합물을 고온으로 소성하여 상기 천연혼합물에 포함되어 있는 불순물인 유해한 물질을 제거함으로서 각각의 천연물이 가지고 있는 무해한 성분만을 얻어내기 위한 단계이다.

도 2는 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 제조 방법 중 소성물 형성 단계의 일 블록도이다.

구체적으로, 상기 소성물 형성 단계(S20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 혼합물 공급 공정(S31)과, 소성로 가열 공정(S32) 및 혼합물 소성 공정(S33)을 포함한다.

상기 혼합물 공급 공정(S31)은 상기 천연혼합물을 소성로에 공급하는 공정이다.

구체적으로, 상기 혼합물 공급 공정(S31)에서는 상기 혼합물 형성 단계(S10)에서 형성된 천연혼합물을 소성로, 예를 들면 가마에 투입하고, 이후, 상기 천연혼합물을 외부 공기와 차단시키는 공정이다.

상기 소성로 가열 공정(S32)은 상기 소성로를 가열하여 상기 소성로 내부의 온도를 1200 내지 1500℃로 상승시키는 공정이다.

구체적으로, 상기 소성로 가열 공정(S32)에서는 상기 소성로에 불을 점화하고 이후, 상기 소성로 내부의 온도가 1200 내지 1500℃가 되도록 상기 소성로를 지속적으로 가열시키는 공정이다.

상기 혼합물 소성 공정(S33)은 상기 소성로 내부의 온도를 1200 내지 1500 ℃로 유지시키면서 상기 소성로 내부의 천연혼합물을 일정 시간 소성시키는 공정이다.

구체적으로, 상기 혼합물 소성 공정(S33)에서는 상기 소성로 내부의 온도를 1200 내지 1500 ℃로 지속적으로 유지시키면서 일정 시간, 예를 들면 5시간 동안 상기 천연혼합물을 소성시켜 상기 천연혼합물에 포함된 불순물을 제거할 수 있는데, 여기서, 상기 소성로 내부의 온도가 1200 ℃이하인 경우에는 상기 천연혼합물에 포함된 불순물을 완전히 제거하지 못할 수 있고, 또한, 상기 소성로 내부의 온도가 1500℃ 이상인 경우에는 상기 천연혼합물이 용융되거나 연소될 수 있으므로, 상기 소성로 내부의 온도는 1200 내지 1500 ℃로 지속적으로 유지되는 것이 바람직하다.

상기 냉각물 형성 단계(S30)는 상기 천연소성물을 냉각하여 천연냉각물을 형성하는 단계이다.

여기서, 상기 천연냉각물은 상기 천연소성물이 외부 공기와 차단된 상태로 자연 냉각되어 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 냉각물 형성 단계(S30)에서는 상기 소성로에 불을 소화하고 이후, 상기 소성로 내부에 형성된 천연소성물을 외부 공기와 차단시킨 상태로 일정 시간, 예를 들면, 소성 시간과 동일한 5시간 동안 자연 냉각시킬 수 있는데, 여기서, 상기 천연소성물이 외부 공기와 차단되지 않고 냉각되는 경우에는 천연소성물의 색상이 변하거나 굳어질 수 있는 문제점이 있으므로 상기 천연소성물은 반드시 외부 공기와 차단된 상태로 냉각되어야 하며, 상기 천연소성물이 자연 냉각으로 서서히 냉각됨에 따라 상기 천연소성물의 조직이 파괴되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 소성물을 상온에서 자연 냉각시킬 때, 소성물을 급속 냉각 또는 저온 냉각을 시키는 경우에는 냉각시설의 설치로 인해 추가적인 비용이 발생하므로 상온에서 자연적으로 냉각시키는 것이 바람직하다. 단, 대량생산의 경우에는 신속하게 많은 제품을 생산하여야 하므로 급속 또는 저온 냉각시스템이 필요할 수도 있다.

상기 분쇄물 형성 단계(S40)는 상기 천연냉각물을 크기별로 분쇄하여 다양한 크기를 가지는 천연분쇄물을 형성하는 단계이다.

구체적으로, 상기 분쇄물 형성 단계(S40)에서는 상기 냉각물 형성 단계(S30)에서 형성된 천연냉각물을 크기별로 분쇄하여 다양한 크기의 천연분쇄물을 형성할 수 있는데, 여기서, 상기 천연냉각물은 상기 소성물 형성 단계(S20) 및 냉각물 형성 단계(S30)를 통해 분쇄가 용이한 구조가 형성되므로, 상기 천연냉각물을 용도에 따른 크기별로 다르게 분쇄하여 다양한 크기를 가지는 천연분쇄물을 형성할 수 있다.

즉, 상기 천연분쇄물은 폐수처리제, 보건 위생 제품, 생필품, 농업용품, 섬유제품 및 종이제품 등 다양한 제품을 제조하는데 첨가물로 이용하여 다양한 복합 기능성 제품을 제조할 수 있다.

구체적으로, 상기 천연분쇄물을 폐수처리제 제조용으로 이용하는 경우, 보건 위생 제품 제조용으로 이용하는 경우, 생필품 제조용으로 이용하는 경우,농업용품 제조용으로 이용하는 경우, 석유제품 제조용으로 이용하는 경우 등 사용도에 따라 다양한 메쉬 단위로 분쇄가 가능하여, 다양한 산업용도로 사용가능하다.

이 뿐만 아니라, 냉각물을 메쉬 단위가 아닌 마이크로 입자 또는 나노 입자로 분쇄한 후 적용하고자 하는 용도에 따라서 액상, 콜로이드상 또는 고체상 제품으로 제조할 수도 있으며, 비누, 화장품, 농약, 비료, 사료, 악취 제거, 건축자재, 의료분야, 식물성장 촉진, 내부 건자재, 건강용품, 악세사리, 기능성 섬유, 적조 제거와 관련된 환경정화, 식량증산, 찜질방 및 사우나, 식품보존등의 제품에 적용하기 위해, 바람직하게는, 상기 냉각물을 1 내지 1000 ㎛ 크기의 마이크로 입자 분말 또는 1 내지 1000 ㎚ 크기의 나노입자 분말로 제조하여 사용할 수도 있다.

이처럼, 상기 천연분쇄물을 각각의 제품을 제조하는데 필요한 다양한 크기로 형성하고, 다양한 크기의 천연분쇄물 중 특정 크기의 천연분쇄물을 선택하여 특정 제품을 제조하는데 첨가제로 이용함으로써 천연물의 효능을 최대한 이용한 다양한 복합 기능성 제품을 제조할 수 있다.

<실시예 1> 기능성 천연첨가물의 항균 및 항진균 활성 조사

실시예 1은 25 중량%의 황토와, 7 중량%의 정제염과, 35 중량%의 맥반석과, 8 중량%의 옥 및 25 중량%의 게르마늄 분말을 400 메쉬로 분쇄하여 혼합한 후, 소성로에서 1300℃로 5시간 동안 가열시킨 후, 자연냉각시켜, 10 ㎛ 평균 크기의 마이크로 입자 분말로 제조한 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 항균 및 항진균 활성 조사에 관한 것이다.

본 발명의 기능성 천연첨가물의 항균 및 항진균 활성을 조사하기 위하여 한국미생물 보존센터(KCCM)로부터 대장균(E.coli) KCCM 70030을 분양받아 실험하였고, 여기서, 대장균은 LB 배지(펩톤 1.0%, 효모 추출물 0.5%, pH 7.0)에 접종하고 진탕배양기(shaking incubator)에서 25℃, 200 rpm의 조건으로 24시간 동안 배양하였다.

한편, 상기 실시예 1에서 제조된 나노입자 크기의 기능성 천연첨가물을 수돗물 100 ㎖에 0, 1, 2, 3 중량%가 되도록 각각 첨가하여 준비한 후 130℃에서 20분간 멸균하여 천연첨가물 수용액을 준비하였다.

준비된 천연첨가물 수용액을 배양된 대장균의 배양액 100 ㎕에 접종한 후 진탕 배양기에서 25℃, 200 rpm의 조건으로 다시 24시간 동안 처리하였다.

상기와 같은 기능성 천연첨가물을 이용한 대장균에 의한 항균 시험결과는 아래의 표 1과 같다.

여기서, 블랭크(Blank) 농도는 본 발명의 기능성 천연첨가물을 첨가하지 않은 상태에서 측정한 결과이고, KICM-FIR-1002 방법에 따라 초기 농도와 24시간 후 농도를 측정하여 세균 감소율을 결정하였다.

시험 항목		시험 결과			시험 방법
시험 항목		초기 농도 (CFU/40p)	24시간 후 농도 (CFU/40p)	세균 감소율(%)	시험 방법
	Blank	411	2863	-
대장균에 의한 항균시험	무기질 생지 적용 (베게/방석/침구류 적용)	411	1	99.8	KICM-FIR-1002

[표 1]에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물은 대장균의 생육을 효과적으로 억제하여 항균 및 항진균 활성이 뛰어남을 확인하였다.

<실시예 2> 기능성 천연첨가물의 탈취력 조사

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 기능성 천연첨가물을 이용한 암모니아(NH₃) 탈취력 실험결과는 아래의 표 2와 같다.

여기서, 블랭크(Blank) 농도는 본 발명의 기능성 천연첨가물을 첨가하지 않은 상태에서 측정한 결과이고, 첨가 전, 첨가하고 30, 60, 90 및 120분 경과 후에 KICM-FIR-1085 방법에 따라 잔여 암모니아(NH₃) 농도를 측정하여 탈취율을 결정하였다.

시험 항목	탈취 시험(NH₃)
시험 항목	경과 시간(분)	Blank 농도(ppm)	시료 농도(ppm)	탈취율 %
시험 결과	0	200	200	-
	30	176	32	81.8
	60	169	24	85.8
	90	152	18	88.2
	120	145	15	89.7
시험 방법	KICM-FIR-1085

<실시예 3> 기능성 천연첨가물의 원적외선 방출 조사

상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조된 기능성 천연첨가물을 이용하여 원적외선 방출량을 조사하였고, 원적외선 방출 분석은 KICM-FIR-1005 방법에 따라 40℃에서 FT-OR 분광계(Spectrometer)를 이용하여 수행되었으며, 그 결과를 블랙 바디(black body) 대비 측정 결과로 아래의 표 3에 나타내었다.

시험 항목		시험 결과	시험 방법
원적외선 방출량(40℃)	방사율(5~20㎛)	0.905	KICM-FIR-1005
	방사에너지(W/m²)	3.65×10²

<실시예 4> 기능성 천연첨가물의 음이온 방출 조사

상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 제조된 기능성 천연첨가물을 이용하여 음이온 방출량을 조사하였고, 음이온 방출 분석은 KICM-FIR-1042 방법에 따라 수행하여, 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.

시험 항목		시험 결과	시험 방법
음이온(ION/cc)	Blank	74	KICM-FIR-1042
	Sample	78

[표1] 내지 [표4]를 통해 볼 때, 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물은 우수한 항균력, 탈취력, 원적외선 방출성능 및 음이온 방출성능을 갖고 있으므로, 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물을 다양한 크기로 분쇄함으로써 각종의 기능성 제품에 적용이 용이한 천연첨가물을 제조할 수 있고, 이에 따라, 불순물을 제거하여 무해한 효능만이 확보된 천연첨가물을 다양한 제품을 제조하는데 이용함으로써 천연물의 효능을 최대한 이용할 수 있는 복합 기능성 제품을 제조할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 기능성 천연첨가물의 제조 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

S10:분쇄단계
S20:혼합물 형성 단계
S30:소성물 형성 단계
S31:혼합물 공급 공정
S32:소성로 가열 공정
S33:혼합물 소성 공정
S40:냉각물 형성 단계
S50:분쇄물 형성 단계

Claims

황토, 정제염, 맥반석, 옥 및 게르마늄을 350 내지 500메쉬 단위로 분쇄하는 분쇄단계;
상기 분쇄단계에서 분쇄된 황토, 정제염, 맥반석, 옥 및 게르마늄 분말을 혼합하여 천연혼합물을 형성하는 혼합물 형성 단계;
상기 천연혼합물을 가열하여 천연소성물을 형성하는 소성물 형성 단계;
상기 천연소성물을 냉각하여 천연냉각물을 형성하는 냉각물 형성 단계; 및
상기 천연냉각물을 크기별로 분쇄하여 다양한 크기를 가지는 천연분쇄물을 형성하는 분쇄물 형성 단계;
를 포함하고,
상기 혼합물 형성 단계에서,
상기 천연혼합물은 20 내지 30중량 %의 황토와, 5 내지 10 중량 %의 정제염과, 30 내지 40 중량 %의 맥반석과, 5 내지 10 중량 %의 옥 및 20 내지 30 중량 %의 게르마늄 분말이 균일하게 혼합되어 형성되며,
상기 소성물 형성 단계는,
상기 천연혼합물을 소성로에 공급하는 혼합물 공급 공정;
상기 소성로를 가열하여 상기 소성로 내부의 온도를 1200℃ 초과되고, 1500℃ 미만인 상태로 상승시키는 소성로 가열 공정; 및
상기 소성로 내부의 온도를 1200℃ 초과되고, 1500℃ 미만인 상태로 유지시키면서 상기 소성로 내부의 천연혼합물을 일정 시간 소성시키는 혼합물 소성 공정;
을 포함하며,
상기 냉각물 형성 단계에서,
상기 천연냉각물은 상기 천연소성물이 외부 공기와 차단된 상태로 자연 냉각되어 형성되는 것을 특징으로 하는 기능성 천연첨가물의 제조 방법.
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