KR101237700B1

KR101237700B1 - 탈취·제습·항균기능을 갖는 다기능성의 기공성 구상 소성체

Info

Publication number: KR101237700B1
Application number: KR1020120070599A
Authority: KR
Inventors: 김용석; 이장목; 오동석; 이해정
Original assignee: 김용석
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-03-04

Abstract

본 발명은 탈취·제습·항균기능을 갖는 친환경 구상 소성체에 관한 것으로 80~200메쉬의 천연화산재분말, 무기항균제, 숯분말의 조성물 또는 이 조성물에서 화산재조성물의 일부를 염화칼슘분말로 대체한 조성물에 각각 가수하여 구상형의 성형체를 성형하고 1차 소정의 온도 및 시간조건하에서 수분을 조절하여 건조시킨후 2차로 고온의 전기로 또는 소성로의 가열장치를 이용 소결소성시켜서된 탈취·제습·항균기능을 갖는 다기능성의 다공성 구상 소성체에 관한 것이다.

Description

탈취·제습·항균기능을 갖는 다기능성의 기공성 구상 소성체{Sintered body of porous ball type having multi-functuin of deodoringation, dehumidifi-cation and antibiosis etc}

본 발명은 탈취·제습·항균기능을 갖는 다기능성의 기공성 구상 소성체에 관한 것으로 구체적으로는 80~200메쉬의 천연화산재분말, 무기항균제, 숯분말의 조성물 또는 이 조성물에서 화산재조성물의 일부를 염화칼슘분말로 대체한 조성물에 각각 가수하여 구상형의 성형체를 성형하고 1차 소정의 온도 및 시간 조건하에서 수분을 조절하여 건조시킨후 2차로 고온의 전기로 또는 소성로의 가열장치를 이용 소결소성시켜서된 탈취·제습·항균기능을 갖는 다기능성의 기공성 구상 소성체에 관한 것이다.

본원 발명 기술분야에서와 같이 다기능성의 기공성 구상 소성체를 구성하는 각 재료들이나 이를 이용한 2차 제품을 알아보면, 제습제로는 실리카겔이나 염화칼슘이 사용되고 있고 흡착제로는 적은량의 수분을 포함한 압축공기의 초건조제를 사용하는 몰레규라시브(molecular seives)가 있고 알루미나 수화물을 열처리하여 제조한 다공질의 산화알루미늄으로된 표면적이크고 내마모성이 탁월하며 상대습도가 높은 습한 공기중에서 수분흡수성이 큰 황산알루미나(Activated alumina), 무정형탄소의 집합체로서 활성화 과정에서 분자크기정도의 미세크기 기공이 잘 형성되어 있는 활성탄(active ated carbon)을 비롯하여 천연광물질로서 미세기공을 가진 제올라이트, 견운모의 일종인 세리사이트, 장호석, 일라이트 등이 있다. 이상의 흡착, 탈취 및 제습기능을 가진 물질들중 하나의 물질이 위와 같은 여러가지 기능을 동시에 구비할 수 있으므로 사용하는 용도기능에 따라 다른 기능으로 부르기도 하지만 탈취, 흡착, 제습기능을 갖는 상기 물질들은 극히 미세한 기공의 집합체로 비표면적이 큰 공통적인 구조특성을 가진 물질이라 할 수 있다. 그러나 탈취제의 경우에 있어서는 상기와 같은 물리적 흡착법이 있고 다른 방법으로 강한 향을 발생시켜 악취를 은폐시키는 마스킹법이 있는가하면 악취를 산성이나 알카리성물질로 중화시켜 처리하는 중화법이 있고 균사체를 사멸시켜 부패를 막고 악취발생을 방지하는 살균법, 미생물효소를 이용하여 발효에 의한 악취발생원을 보다 저급의 무취 무독성의 물질로 분해시키는 생물학적방법도 있으나 물리적인 흡착법 이외의 방법은 본원발명의 기술분야와는 차이가 있다.

또한 본원 발명의 구상 소성체 기능중 하나인 항균 및 살균기능을 부여하기 위해선 인체에 해가 없고 미생물의 내성이 거의 없는 항균성 금속의 이온을 이용하고 있다.

이상에서 설명한 개개의 기능성 물질들은 잘 알려져 있는 기능성물질들이 있지만 본원 발명은 상기와 같은 개개의 기능성물질을 효과적으로 설계구성하므로서 흡착, 탈취, 제습, 항균 및 원적외선 방사기능을 동시에 갖이면서 재생이 가능한 반영구적이면서 친환경적인 다기능성의 기공성 구상 소성체를 제공함에 있다.?

본원 발명과 관련된 구체적인 종래기술을 알아보면, 특허공보(공고번호 제1990-0000256호)에는 "악취제거제"에 관한 기술내용이 소개되고 있다. 기술의 구성은 미강 또는 적강에 효모를 가하고 여기에 제올라이트를 혼합하고 교반한후 발효시킨 다음 여기에 소량의 황산철을 가하고 온도 15~20℃, 습도 80~90℃에 건조시켜 생성된 악취제거제는 미강 또는 적강의 발효물 및 제올라이트의 흡착기능에 의해 악취제거가 될 수 있으나 미강 및 적강 발효물 그리고 제올라이트와 황산철이 일체형의 성형체가 아니고 소입자들이므로 주위를 오염시킬 수 있으며 황산철은 수분에 의해 쉽게 용해되므로 더욱 주위를 오염시킬 수 있는 탈취제라 할 수 있다.

특허공보(공고번호 제1994-0007399호)에는 "탈취제조성물과 그 제조방법"에 관한 기술이 게재되어 있다. 기술의 내용인즉, 물에 겔화제, 다가알콜, 모노알콜, 아염소산, 나트륨용액, 티아존보존재 첨가하므로서 종래 수중에 이산화염소를 용해시킨 안정화 이산화염소의 직접적인 사용을 피하고 이산화염소(ClO₂) 담체라할 수 있는 아염소산나트륨(NaClO₂)을 물에 기타 첨가물과의 반응에 의해 ClO₂를 발생시켜 반응속도를 조절함에 의해 증발속도를 조절할 수 있게함을 특징으로 하는 이산화염소를 주성분으로 하는 탈취제조성물과 제조방법이라 할 수 있다.

상기 발명은 종래 이산화염소를 순수증에 안정화시킨 안정화이산화 염소액 탈취제의 탈취기작과 마찬가지이나 이산화염소의 증발속도를 조절할 수 있음에 차이가 있으나 양자는 모두 악취발생물질인 황화수소, 암모니아 초산가스 등과 반응에 의해 탈취하는 방법으로 화학적인 탈취기작이다.

또한 국내등록특허공보(등록번호 제171702호)에 "키토산-프탈로시아닌계 탈취제의 제조방법"이 게재되어 있으며 이는 키토산의 유기산염 또는 무기산염 용액에 금속-프탈로시아닌 칼복실산을 도입하여 복합물을 형성 여과, 세척건조시킨 것이거나 키토산의 유기산염 또는 무기산염 용액과 전이금속으로 착화합물을 형성한 다음 금속-프탈로시아닌 아민 또는 금속-프탈로시아닌 칼복시산을 도입브렌딩하고 여과 동결건조시켜서된 탈취제로서 이 역시 질소계, 메르캅탄류, 황화수소계의 악취발생물질과 반응하여 무취물질로 전환시키는 탈취제로 상기 탈취제와 마찬가지로 화학반응에 의한 탈취방법으로서 본원방법과는 차이가 있다.

그밖에 공개특허공보(공개번호 제10-2011-122894호)에는 "탈취 및 제습기능을 가진 탈취/제습제의 제조방법"이 소개되고 있으며 제조방법은 단백석(비정질의 함소 균산염으로 오팔이라고 한다)을 미분화한것에 흡착수를 첨가 가소화(반죽)한 것을 숯분말 및 알루미나와 혼합하여 구형으로 성형하고 건조하여 고온으로 소결하는 단계에서 숯분말을 연소제거시킨 구형소결체를 연마가공해서되는 탈취/제습제의 제조방법이라 할 수 없다.

이와 같은 탈취/제습제는 본원발명과 같이 물리적인 기작에 의해서 행해지는 탈취 제습제라 할 수 있으나 사용되는 원료에 있어 큰 차이가 있고 기능에서도 차이가 있다.

그밖에도 종래기술로서 탈취, 제습, 흡착성 재료 중에서 하나 이상을 선택하여 이를 분쇄가수하여 혼합반죽물을 얻고 이를 성형건조하여 소결소성해서되는 다수의 탈취제, 제습제, 흡착제를 제조하는 다수의 종래기술들이 등록 및 공개공보에 소개되고 있으나 사용하는 원료들에서 차이가 있다.

본 발명은 다기능성의 기공성 소성 구상체에 관한 것으로 구체적으로는 탈취, 제습, 항균, 원적외선 방사, 음이온 발생기능에 의하여 위생적이면서 쾌적한 분위기의 생활공간을 지속적으로 유지시킬 수 있는 친환경적인 다기능성의 기공성 구상 소성체에 관한 것이다.

천연 화산재분말, 무기항균제, 숯분말로된 조성물 또는 이 조성물의 화산재분말의 일부 대신에 염화칼슘분말을 첨가해서된 조성물에 각각 가수하여 2~20mm크기의 구상체로 성형하고 성형된 구상체를 100~200℃의 건조에 투입하여 2~24시간 건조시켜 10%이하로 건조하고 300℃에서 단계적으로 승온시켜 1000℃까지 3~5시간 환원분위기에서 소결소성시킨 다기능성의 기공성 구상 소성체를 제공하므로서 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

본 발명에 의한 다기능성의 기공성 구상 소성체는 공시체에 의한 실험결과에서 나타난 바와 같이 탈취, 제습, 항균, 원적외선 방사 및 음이온발생기능이 우수하고 안전성을 가지므로서 우리들의 생활공간을 극히 위생적이면서 쾌적한 분위기를 지속적으로 유지시킬 수 있는 다기능성의 기공성 구상 소성체라 할 수 있다.

본 발명은 무기성원료들을 이용한 탈취, 제습, 항균, 원적외선방사 음이온 발생기능을 갖는 다기능성의 기공성 구상 소성체에 관한 것으로 80~200메쉬의 천연화산재분말 94~98.5중량부, 숯분말 1.0~5.0중량부, 무기항균제 0.5~1.0중량부로 구성된 구상체조성물 100중량부에 대하여 가소화용수 110중량부를 첨가하여 가소화(반죽)시킨 가소물로 2~20mm크기의 구상체를 성형한 다음 온도 100~200℃의 건조로에서 2~24시간 건조시켜 수분함량 10%이하로 건조된 다음 300℃에서 일정온도를 승온시키면서 1000℃에 도달할때까지 3~5시간 소결시켜서된 다기능성의 기공성 구성체라 할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예로는 상기 구상체 조성물에서 천연 화산재분말의 조성비 일부를 열화칼슘 5.0~15.0중량부로 대체해서되는 구상체 조성물로된 조성물을 사용해서 상기와 같은 방법으로 처리하여된 다기능성의 기공성 구상체라 할 수 있다.

이상의 제조공정에서 건조공정은 장시간에 걸쳐 서서히 구상체내의 함수를 증발시키므로서 구상체의 조직에 무리가 가지 않으며 급격한 건조는 수분의 순간적인 증발로 구상체의 조직강도를 약화시킨다. 또한 소결소성공정에 있어서는 분당 2~4℃의 속도로 서서히 승온시키므로서 기공의 크기가 균일하고 구상체 표면균열이 발생하지 않으며 강도면에서도 유리하다. 특히 소성온도를 지나치게 높히면 구상체의 기공이 축소되기 시작하고 더욱 높히면 유리화가되면서 기공을 기대할 수 없게되고 표면이 용융막이 형성될 수 있어 구상체의 흡착기능 또한 저감된다.

이상의 본 발명 다기능성의 기공성 구상 소성체의 조성물로서 사용된 원료들의 특징에 관하여 설명하기로 한다.

가) 화산재.

화산재는 입도 80~200메쉬의 분말이고 비중 2.2~2.4으로 주성분이 SiO₂, MgO, Al₂O₃로 구성성분의 분석결과는 표1과 같다.

화산재의 구성성분 분석(XRD).

구성성분	구성비	함유율	비고
MgO	%	11.317	나머지는 유기물
Al₂O₃	%	8.911
SiO₂	%	62.323
P₂O₅	%	0.254
K₂O	%	0.333
CaO	%	0.335
TiO₂	%	0.592
MnO	%	0.121
Fe₂O₃	%	4.895
Cr₂O₃	%	0.010

엑스선 회절분석결과에 따르면 Quartz, palygorskite peak가 나타나며 palygorskite는 섬유모양의 규산알루미늄 마그네슘광물로 일반적인 구조와 화학조성은 점토광물군으로 분류된다. 특성으로는 콜로이드성질(물을 흡수 저장할 수 있는 능력)을 가지고 결합력이 우수하여 별도의 바인더가 필요하지 않는다.

또한 화산재의 안전성을 확보하기 위하여 중금속 분석을 실시한 결과 표2와 같은 결과를 얻었다.

화산재의 중금속 분석결과.

구분	단위	결과	기준처	시험방법
납	mg/L	불검출	3	폐기물공정시험기준(환경부고시 제2011-3호)
6가크롬	mg/L	불검출	1.5
구리	mg/L	0.0044(기준치이하)	3
카드늄	mg/L	불검출	0.3
비소	mg/L	불검출	1.5
수은	mg/L	불검출	0.005
시안	mg/L	불검출	1
유기인	mg/L	불검출	1
트리클로로에틸렌	mg/L	불검출	0.3
테트라클로롤에틸렌	mg/L	불검출	0.1
기름성분	mg/L	불검출	5

이상에서와 같이 화산재에서는 유해중금속이 검출되지 않았다.

나) 무기항균제.

무기항균제는 무기이온 교환제와 항균성 금속이온의 특성을 살린 은계 무기항균제로서 인체에 무해한 무기소재로 이루어져 있는 항균제로서 은이온에 의한 강력한 항균작용과 원적외선 방사세라믹에 의한 생체활성작용을 만족할 수 있는 항균제로서 기존의 인체에 유해하고 분해성이 크고 변질되기 쉬운 유기성 항균제와는 달리 내열성과 안전성이 높고 650여종에 달하는 광범위한 세균이나 곰팡이류에 대하여 지속적인 효과가 있고 세균이나 곰팡이가 내성을 갖지 못하는 무기성 항균제라 할 수 있다. 좀더 구체적으로는 인산질리코늄 또는 제오라이트 담체에 은이온을 치환시킨 무기항균제라 할 수 있어 내구성이 반영구적이라 할 수 있다.

금속이온으로서는 은, 구리, 아연이다.

또한 은이온의 항균활성매카니즘은 효소 등의 단백질을 구성하고 있는 아미노산의 하나인 시스테인(cysteine)의 -SH기와 은이온이 반응하므로서 S-Ag가 형성되어 미생물을 불활성시키는 메가니즘으로 알려져있고 또한 그 외에 미생물의 물질대사 과정중 활성산소(ROS)의 생성을 유도할 수 있으며 은이온이 미생물의 세포질막에 있는 K+ 이온을 방출시키므로서 미생물을 불활성화시키거나 미생물이 DNA에 존재하는 염기와 직접적으로 반응을 하므로서 미생물의 세포분열을 방해한다는 연구결과도 제시되었다. 그밖에 공기중의 산소(O₂)를 활성산소로 전환시켜 활성화된 산소가 미생물의 세포조직기능을 마비시키는 기작이라 할 수 있다.

또한 상기 무기항균제의 항균효과를 알아보기 위하여 은이온 무기항균제 0.01wt%을 첨가한 인산 완충용액을 시험액으로 하고 여기에 대장균, 포도상균, 농녹균, 식중독균을 첨가한후 25℃에서 진탕하여 시간경과에 따른 균의 수를 측정한 결과 표3과 같은 시험결과를 얻었다.

무기항균제의 세균에 대한 항균효과 시험결과.

균종	Sample		6hr	24hr	48hr
Escherichia coli (대장균)	Counter	2.5×10⁵	3.5×10⁵	1.2×10⁶	1.5×10⁶
Escherichia coli (대장균)	B-300Z	2.5×10⁵	< 1	< 1	< 1
Staphylococcus aureus (포도상구균)	Counter	1.2×10⁶	3.5×10⁵	1.3×10⁵	6.7×10⁶
Staphylococcus aureus (포도상구균)	B-300Z	1.2×10⁶	< 1	< 1	< 1
Pseudomonas aeruginosa (녹농균)	Counter	1.4×10⁶	8.3×10⁶	1.2×10⁷	1.2×10⁷
Pseudomonas aeruginosa (녹농균)	B-300Z	1.4×10⁶	< 1	< 1	< 1
Salmonella arizonae (식중독균)	Counter	1.5×10⁵	7.2×10⁵	6.8×10⁵	1.2×10⁷
Salmonella arizonae (식중독균)	B-300Z	1.5×10⁵	< 1	< 1	< 1

또한 곰팡이류에 대한 항균효과를 알아보기 위해 은이온 무기항균제 0.01wt%를 첨가한 인산완충용액을 시험액으로하고 여기에 곰팡이를 첨가한후 27℃에서 진탕하여 시간경과에 따른 균수를 측정한 결과 표4와 같은 시험결과를 얻었다.

무기항균제의 곰팡이에 대한 항균효과 실험결과.

균종	Sample	1DAY	3DAY	5DAY	8DAY
Aspergillus niger	Counter	2.0×10²	2.0×10²	2.0×10³	2.0×10³
Aspergillus niger	B-300Z	< 10	< 10	< 10	< 10
Penicillium cilrinum	Counter	1.1×10²	9.0×10²	1.4×10³	1.3×10⁴
Penicillium cilrinum	B-300Z	< 10	< 10	< 10	< 10

그밖에 무기항균제의 안정성을 알아보기 위해 동물 쥐에 투여하여 안정성 실험결과를 한 결과 표5와 같은 시험결과를 얻었다.

무기항균제 안정성 시험결과.

급성경구독성	LD20 > 10,000mg
피부자극성	일차피부자극성 인지 않됨
변이원성	음성
소핵시험	음성

LD50 > 10,000㎎은 동물(쥐)의 체중 1㎏당 10,000㎎의 무기성 항균제를 투여하였을 경우, 1마리도 사망하지 않는 것을 의미하며, 안전성이 매우 높다는 것을 증명함.

* 시험의뢰기관명 : (사)일본동경식품 기술연구소, 한국원사직물 시험연구원(FITI)

다) 숯 분말.

숯 분말은 20~100메쉬의 입도를 가지며 무수한 기공을 가진 탄소집적체로서 그 기능과 효과를 알아보면 아래와 같다.

(1) 음이온 발생효과.

참숯에는 음이온을 증가시키는 작용이 있습니다. 참숯이 탄소 덩어리이기 때문입니다. 음이온은 부교감 신경에 영향을 주어 기분을 안정시키고 몸의 긴장을 이완시켜 주는 효과가 있다고 알려져 있습니다. 나무가 많은 숲이나 바닷가에 가면 기분이 평온해 지는데, 이것은 음이온이 나무에서 많이 발생되기 때문입니다.

TV,컴퓨터 등이 양이온이 다량 배출되는 제품들입니다. 양 이온이 많은 곳에서는 긴장, 흥분, 초조하기 쉽고 피로가 빨라 집니다.

주위에 참숯을 두게 되면 음이온이 증가되고 양이온을 흡착, 중화시켜 공기가 균형을 취하는 상태가 되기 때문에 피로의 감소, 평온한 수면을 할 수 있는 효과를 볼 수 있고, 우리들의 생활공간을 항상 쾌적한 분위기로 유지할 수 있다.

(2) 원적외선 방사효과.

원적외선은 전자파의 일종으로 물질을 따뜻하게 하는 힘을 강하게 방사하는 유익한 광선입니다.

원적외선이 발산하는 긴 파장(3.6~16미크론)의 열에너지는 피부 속 40mm까지 침투하여 몸의 온열작용을 통해 인체의 모세혈관을 확장시킵니다.

원적외선은 지구상의 모든 물질에서 방사되나 특히 참숯, 황토, 돌, 세라믹 등이 방사율이 높습니다.

참숯이 방사하는 원적외선은 40℃에서 방사율 기준을 1로 놓고 볼 때 93% 정도로 엄청납니다.

따라서 생명의 빛인 원적외선 방사율이 많은 참숯은 혈액순환, 신진대사를 촉진시키고,

세포기능 활성화, 생육촉진 작용, 물분자의 활성화 및 숙성 효과가 있습니다.

(3) 유해전자파 차단효과.

참숯은 우수한 흡착성과 통전성, 축전성(전기가 통하고, 전기를 담는 성질)을 가지고 있으므로 컴퓨터나 TV 등 가전제품의 옆에 두면 유해 전자파를 차단하거나 흡수해 주는 효과가 있습니다 .

고온에서 구운 참숯 백탄이 전자파를 흡수하는 것은 참숯의 통전성에 있습니다.

백탄이 1000℃ 이상이 되면 철판보다도 전자파 흡수 차단력이 높으며, 1200℃ 이상에서 구운 참숯은 흑연보다 더 강한 전자파 흡수 차단력이 있습니다.

따라서 참숯은 VDT증후군(컴퓨터 스크린에서 방사되는 X선, 전리방사선 등의 해로운 전자파가 유발시키는 두통 및 시각장애 등의 증세)에 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

(4) 공기정화, 탈취, 여과, 정수효과.

참숯은 1g 당 90평 정도의 표면적을 지닌 미크론 단위의 미세한 다공질로써 미생물의 서식처가 되며, 특히 유기물의 분해력이 뛰어난 방선균이 잘 살기 때문에 공기 중에 오염된 성분이나 유해한 불순물을 흡착해서 분해하여 공기를 정화시키고 냄새를 탈취, 제거시켜 줍니다 .

참숯은 부패균의 발생을 억제해서 냄새의 근원을 없애고 그 악취를 흡착합니다.

(5) 참숯은 미네랄의 보고.

수목은 오랜 세월에 걸쳐서 대지로부터 흡수한 다량의 미네랄을 함유한 미네랄의 보고라 할 수 있다.

나무 속에는 중량비로 보아 0.3~0.6% 정도 미네랄류가 함유되어 있습니다. 이 미네랄 성분은 나무가 숯으로 구워질 때 약 4~5배로 농축되어 회분으로써 숯 속에 남게 됩니다.

숯에 함유된 미네랄은 칼슘, 나트륨, 철, 마그네슘, 칼륨, 인 등입니다.

장을 담글 때 숯을 넣는 것은 물을 정화해 세균의 번식을 막아 미생물을 활발히 번식시키는 역할을 할 뿐만 아니라 탄소와 미네랄이 풍부하기 때문이기도 합니다.

또한 숯에 가득한 이 미네랄 성분은 피부를 건강하게 바꿔줍니다. 목욕을 할 때 욕조 속에 숯을 넣어 두면 수돗물에 있는 염소, 크롤칼키 등 유해 불순물을 흡착하여 냄새제거와 물의 정화 뿐만 아니라 숯에 함유된 풍부한 미네랄이 녹아 알칼리성화된 목욕물로 온천욕을 한 것처럼 피부가 부드럽고 윤기가 나게 합니다.

(6) 제습 및 습도조절, 방수효과.

참숯은 미크론 단위의 미세한 기공이 고밀도로 분포되어 있어서 훌륭한 제습 및 습도조절 효과를 가지고 있습니다. 고온에서 구워진 참숯은 수분을 거의 함유하고 있지 않아 주위의 습도를 줄여주고, 또 너무 건조하면 수분을 방출하여 습도 조절을 자연스럽게 해주며 균이나 곰팡이의 서식을 방지하므로서 방부효과도 갖게된다.

(7) 항균, 해독 및 질병치료 효과.

숯은 그 흡착성 때문에 숯가루를 물에 타서 마시거나 상처부위에 접촉하면 체내에 들어가 인체에 유익한 성분은 그대로 두고, 인체 내의 유해 바이러스 등에 항균작용을 하거나 체외로 유해한 균을 배출시킵니다.

숯을 복용하면 위염, 위궤양, 장염, 소화불량, 식중독, 숙취제거에 좋고, 간염, 간경변, 황달에는 조정역할을 하며, 약물중독의 해독과 변비, 숙변제거 등에 효과가 있습니다.

뱀이나 벌레, 개, 모기 등에 물렸을 때, 불이나 물에 데었을 때에는 숯가루 찜질 습포나 숯가루 드레싱을 붙여 치료하면 효과가 큽니다.

숯(참숯)은 의학적으로 진통효과, 해열효과, 해독효과, 공해물질의 제거, 농약성분의 제거 효과 등이 있다는 것이 많은 실험과 임상결과로 밝혀졌으며, 현대의 고질적인 병폐로 꼽을 수 있는 새집증후군과 집먼지, 집진드기, 곰팡이균 등에 의한 피부염, 알레르기성 비염, 천식, 기침, 가려움 등의 예방과 치료에 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

(8) 산화방지 및 환원작용 효과.

숯(참숯)이 지닌 뛰어난 효과에는 산화방지와 환원작용 효과가 있습니다.

숯은 사물을 오랫동안 유지하는 힘, 복원력이 뛰어나 주위의 모든 사물을 활성화하고 인체 건강을 유지시키며 치료합니다.

병이 나거나 아픈 것을 달리 표현하면, 전자의 이탈현상으로 인해 전자가 부족한 상태라고 말할 수 있는데, 전자 밀도가 낮은 사람에게 숯은 무한정의 전자를 공급하는 환원작용으로 몸을 상쾌하고 개운하게 해주는 것입니다. 참숯 침대, 매트, 참숯 베개를 사용하면 음이온이 환원되어 잠을 조금만 자도 개운하게 정상활동을 할 수 있게 해줍니다.

또한 숯(참숯)은 산성화한 물질이나 식품을 알칼리화하는 효능을 지니고 있습니다.

피부노화는 산화에 의한 것임은 주지의 사실입니다. 숯(참숯)의 산화 방지 효과와 피부세포 활성화 작용은 아토피성 피부염, 노인성 건조피부염, 만성습진, 옴, 무좀 등 각종 피부질환의 치료에 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

상술한 구상체 조성물로 상술한 제조공정에 따라 본 발명 다기능성의 기공성 구상소성체를 실시예(1) 및 (2)에 따라 제조하여 그 물성을 알아보기로 한다.

화산재분말 97.5kg, 무기항균제분말 0.5kg, 숯분말 2kg을 균일하게 혼합한 구상체조성물 100kg에 물 110kg을 첨가하여 가소화(반죽)시킨 가소화물로 구상장치를 사용 5mm크기의 구상체를 성형한 다음 온도 100~200℃범위에서 15시간 건조시켜 수분함량 2%에서 온도를 승온시키면서 1000℃에 도달시까지 환원분위기에서 4시간 소결소성시켜 다기능성의 기공성 구상소성체(A)를 제조하였다.

화산재분말 82.5kg, 숯분말 2kg, 무기항균제 0.5kg, 염화칼슘 15kg을 균일하게 혼합한 구상체 조성물 100kg에 물 110kg을 첨가하여 가소화(반죽)시킨 가소화물로 구상장치를 이용 5mm크기의 구상체를 성형한다음 온도 100~200℃범위에서 15시간 건조시켜 수분함량 2%에서 서서히 온도를 승온시키면서 1000℃에 도달할때까지 환원성 분위기에서 4시간 소성시켜서된 다기능성의 기공성 구상소성체(B)를 제조하였다.

상기 실시예(1) 및 (2)에 의해 제조된 구상소성체(A) 및 (B)의 기능을 알아보기위해 여러가지 실험을 실시하였다.

가) 암모니아 탈취시험.

상기 구상소성체(A) 및 (B)를 한국건설생활환경시험연구원(KCL)에 의뢰하여 암모니아 탈취시험을 실시한 결과 표6 및 표7과 같은 시험결과를 얻을 수 있었다.

구상소성체(A)의 암모니아 탈취시험 결과.

시험항목		시험결과			시험방법
시험항목		Blank농도 (μmol/mol)	Sample농도 (μmol/mol)	탈취율(%)	시험방법
탈취시험 암모니아 NH₃	0 분	50	N.D.	0.0	의뢰자제 시방법
	30 분	49	N.D.	100.0
	60 분	49	N.D.	100.0
	90 분	49	N.D.	100.0
	120 분	48	N.D.	100.0

※ N.D. : Not detected (검출한계 0.2 μmol/mol)

구상소성체(B)의 암모니아 탈취시험 결과.

시험항목		시험결과			시험방법
시험항목		Blank농도 (μmol/mol)	Sample농도 (μmol/mol)	탈취율(%)	시험방법
탈취시험 암모니아 NH₃	0 분	50	50	0.0	의뢰자제 시방법
	30 분	49	1	98.0
	60 분	49	N.D.	100.0
	90 분	49	N.D.	100.0
	120 분	48	N.D.	100.0

※ N.D. : Not detected (검출한계 0.2 μmol/mol)

상기 표6 및 표7의 실험방법은,

(1) 구상소성체(A)의 시료 및 구상소성체(B)의 시료 각각 20g을 5L크기 방은기에 밀봉함.

(2) 시험가스의 초기농도를 50 μmol/mol으로 주입하고 시험가스의 농도를 초기(0분), 30분, 60분, 90분, 120분에서 측정하고 이를 sample 농도라 함.

(3) 시험가스의 농도는 KS I 2218 : 2009에 의해 측정함.

(4) 시험 중 온도는 23℃ ± 5℃, 상대습도는 50% ± 10%를 유지함.

(5) 이와 별도로 시료가 없는 상태에서 위의 2~4에 의해 시험을 진행하고 이를 blank 농도라 함.

(6) 각 시간대별 시험가스의 제거율은 다음 식에 의해 계산함.

시험가스의 제거율(%) = [{(blank 농도)-(sample 농도)}/(blank 농도)]×100

나) 흡습율.

구상소성체(A) 및 구상소성체(B)의 흡습율을 실험한 결과를 각각 표8 및 표9로 나타내었다.

구상소성체(A) 흡습율 시험결과표.

시험항목	단위	결과치	시험방법
흡습율(상대습도 20%, 48시간)	%	1.9	KS F 1084:2008 (준용)
흡습율(상대습도 50%, 48시간)	%	2.4
흡습율(상대습도 90%, 48시간)	%	9.9

구상소성체(B) 흡습율 시험결과표.

시험항목	단위	결과치	시험방법
흡습율(상대습도 20%, 48시간)	%	11.6	KS F 1084:2008 (준용)
흡습율(상대습도 50%, 48시간)	%	24.2
흡습율(상대습도 90%, 48시간)	%	49.3

다) 기공분포도.

구상소성체(A) 및 구상소성체(B)의 기공분포도를 측정한 경과 각각 표10 및 표11과 같은 기공분포도 시험결과를 얻었다.

시험방법은,

(1) 가스흡착식 비표면적, 기공분포측정기(모델:Micromeritics ASAP2420)를 이용하여, 300℃에서 1.333Pa(10㎛Hg)이하로 압력을 내려서 탈기시킨 후 질소가스를 사용하여 측정.

(2) 본 기공분포 실험에서는 Mesopore(20~1000Å)를 갖는 물질의 기공분포를 해석하는데 사용되는 BJH 모델을 사용함.

구상소성체(A)의 기공분포도 실험결과표.

시험항목	단위	결과치	시험방법
비표면적	㎡/g	115	KS L ISO 18757 (KS A 0094)
총 세공용적	㎠/g	0.59
평균세공직경	Å	205

구상소성체(B)의 기공분포도 실험결과표.

시험항목	단위	결과치
비표면적	㎡/g	116	KS L ISO 18757 (KS A 0094)
총 세공용적	㎠/g	0.61
평균세공직경	Å	204

라) 항균시험.

구상소성체(A) 및 구상소성체(B)의 각각에 대하여 3균주(대장균, 녹농균, 황색포도상균)의 항균실험을 KCL-FIR-1002:2011의 실험방법에 따라 실시한 결과 2시간 경과후의 세균감소율로 나타내었다.(시험기관: 한국건설생활환경연구원(KCL))

그 결과 표12 및 표13과 같은 시험결과를 얻을 수 있었다.

구상소성체(A)의 항균시험결과.

시험항목		시험결과			시험방법
시험항목		초기농도 (CFU/mL)	24시간 후 농도 (CFU/mL)	세균감소율 (%)	시험방법
대장균에 의한 항균시험	BLANK	1.6 × 10⁴	4.6 × 10⁴	-	KCL-FIR-1002 : 2011
	개발제품 (항균제:1%)	1.6 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
	개발제품 (항균제:0.5%)	1.6 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
녹농균에 의한 항균시험	BLANK	1.7 × 10⁴	4.9 × 10⁴	-
	개발제품 (항균제:1%)	1.7 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
	개발제품 (항균제:0.5%)	1.7 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
황색포도상구균에 의한 항균시험	BLANK	1.3 × 10⁴	4.2 × 10⁴	-
	개발제품 (항균제:1%)	1.3 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
	개발제품 (항균제:0.5%)	1.3 × 10⁴	< 10	9 9 . 9

구상소성체(B)의 항균시험결과.

시험항목		시험결과			시험방법
시험항목		초기농도 (CFU/mL)	24시간 후 농도 (CFU/mL)	세균감소율 (%)	시험방법
대장균에 의한 항균시험	BLANK	1.8 × 10⁴	4.8 × 10⁴	-	KCL-FIR-1002 : 2011
	개발제품 (항균제:1%)	1.8 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
	개발제품 (항균제:0.5%)	1.8 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
녹농균에 의한 항균시험	BLANK	1.6 × 10⁴	4.7 × 10⁴	-
	개발제품 (항균제:1%)	1.6 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
	개발제품 (항균제:0.5%)	1.6 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
황색포도상구균에 의한 항균시험	BLANK	1.5 × 10⁴	4.4 × 10⁴	-
	개발제품 (항균제:1%)	1.5 × 10⁴	< 10	9 9 . 9
	개발제품 (항균제:0.5%)	1.5 × 10⁴	< 10	9 9 . 9

☞ 시험균주 : 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)

녹농균(Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442)

황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538)

☞ 시험방법 : 시료 위에 시험균주를 접종한 후에 10cm 거리에서 2시간 동안 UV lamp에 노출시킨 후 세균감소율 측정

마) 원적외선시험.

원적외선시험은 구상소성체(A)로 하되 KICM-FIR-1005:2011의 시험방법에 따라 측정온도 40℃, 측정파장 5~20㎛으로 하여 FT-IR 스펙트로메터(Spectrometer)를 이용한 흑채대비 측정결과에 의한 원적외선 시험결과를 표14로 나타내었다.

구상소성체(A)의 원적외선 방사시험결과.

시험항목	단위	시험결과	시험방법
원적외선 방사율 (측정온도 : 40℃, 측정파장 : 5㎛~20㎛)	-	0.931	KCL-FIR-1005 : 2011
원적외선 방사에너지 (측정온도 : 40℃, 측정파장 : 5㎛~20㎛)	W/m²	3.76 x 10²	KCL-FIR-1005 : 2011

Claims

80~200메쉬의 천연화산재분말 94~98.5중량부, 무기항균제 0.5~1.0중량부, 숯분말 1.0~5.0중량부로된 구상체조성물 100중량부에 대하여 가소화용수 110중량부를 첨가 가소화시킨 가소화물로 2~20mm크기의 구상체를 성형한 다음 통상의 방법으로 100℃~200℃의 건조로에서 2~24시간 건조시켜 수분함량 10%이하 건조된 상태에서 300℃에서 일정온도로 승온시키면서 1000℃에 도달할때까지 3~5시간 소성시켜서된 다기능성의 기공성 구상 소성체.
삭제
청구항 제1항에 있어서, 무기항균제는 인산질리코늄 또는 제올라이트담체에 항균성 금속이온을 치환시킨 무기항균제임을 특징으로 하는 다기능성의 기공성 구상 소성체.
청구항 제3항에 있어서, 항균성 금속이온이 은, 동, 아연이온임을 특징으로 하는 다기능성의 기공성 구상 소성체.