KR101510443B1 - 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수 - Google Patents

활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수 Download PDF

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Abstract

본 발명은 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수에 관한 것으로, 구체적으로는 유기물 분해능이 있는 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어진 활성산소(reactive oxygen species, ROS) 생성 조성물을 이용하여 세척수를 제조함으로써, 화학물질이 함유된 세제를 첨가하거나 또는 고온, 고압으로 가열하지 않고도 상기 세척수가 강력한 세척력을 가질 수 있도록 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수에 관한 것이다.

Description

활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수{MANUFACTURING METHOD OF CLEANING WATER USING THE REACTIVE OXYGEN SPECIES AND CLEANING WATER USING THE SAME}
본 발명은 유기물 분해능이 있는 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어진 활성산소(reactive oxygen species, ROS) 생성 조성물을 이용하여 세척수를 제조함으로써, 화학물질이 함유된 세제를 첨가하거나 또는 고온, 고압으로 가열하지 않고도 상기 세척수가 강력한 세척력을 가질 수 있도록 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수에 관한 것이다.
일반적으로 식기 세척기 등에 사용되는 세제는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등 단지 높은 알카리성을 나타내는 화학물질이 포함된 세척수를 사용하고 있는데, 이는 강력한 세정효과를 발휘하지만 제대로 헹구어지지 않을 경우 피부나 눈 등을 자극하여 피부염을 발생시키거나 각막을 손상시키는 등의 문제점이 있었다.
따라서, 화학물질을 배제하고, 조리기구나 식기를 고온, 고압의 스팀을 이용하여 살균하는 방식이 개발되었으며, 관련 선행기술로써 특허문헌 1 내지 3 등이 있다.
구체적으로 특허문헌 1은 스팀발생장치를 이용하여 세척조 내부에 스팀을 공급하여 식기를 세척하는 기술에 관한 것으로,식기의 세척을 위한 공간을 제공하는 세척조에 스팀발생장치 및 스팀순환장치를 통해 스팀을 공급함으로써, 스팀을 효율적으로 이용하여 식기를 세척하여 세척효과 및 세척효율을 향상시키고자 한 것이다.
그리고 특허문헌 2는 식기를 고온의 스팀으로 살균할 수 있도록 하여 식기를 세척 및 보관하는 기술에 관한 것으로, 세척기 내부를 주기적으로 고온의 스팀으로 살균할 수 있도록 구성하여 비용을 크게 들이지 않고도 식기를 깨끗하고 위생적으로 세척 및 보관하고자 한 것이다.
또한 특허문헌 3은 용수를 스팀이 직접 식기에 분사되도록 하여 세척도 및 세척력을 향상할 수 있도록 하는 기술에 관한 것으로, 세척수를 가열하여 스팀을 발생시키는 스팀발생기와, 상기 스팀발생기로부터 발생된 스팀을 분사하는 스팀분사노즐을 통해 스팀을 공급함으로써, 식기의 세척도 및 세척력을 향상시키고자 한 것이다.
하지만, 상기와 같은 종래기술은 스팀 세척, 고온 압축, 가열 등을 위한 전기와 열이 과다하게 사용되는 문제점이 있었을 뿐만 아니라 세척효과가 미비하여 잔류물질의 제거에 한계가 있는 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0058875호 "스팀 식기세척기" 특허문헌 2 : 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0099358호 "식기세척기" 특허문헌 3 : 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0100554호 "스팀세척이 가능한 식기세척기 및 식기세척방법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기물 분해능이 있는 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어진 활성산소(reactive oxygen species, ROS) 생성 조성물을 이용하여 세척수를 제조함으로써, 화학물질이 함유된 세제를 첨가하거나 또는 고온, 고압으로 가열하지 않고도 상기 세척수가 강력한 세척력을 가질 수 있도록 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수를 제공함을 과제로 한다.
아울러, 상기와 같이 화학물질이 함유된 세제를 첨가하거나 또는 고온, 고압으로 가열하지 않은 세척수를 사용함으로써, 손 등의 피부나 눈의 각막 등에 무해하며, 전기와 열 등의 과다한 소모가 없으면서도 식기 등에 잔류한 유해물질 등을 효율적으로 세척할 수 있도록 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수를 제공함을 다른 과제로 한다.
본 발명은 세척수의 제조방법에 있어서,
활성산소(reactive oxygen species)생성 조성물을 물에 함유시켜 세척수를 제조하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수를 과제의 해결 수단으로 한다.
여기서, 상기 활성 산소 생성 조성물은,
물 100 중량부에 대하여, 5 ~ 15 중량부가 함유되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 활성 산소 생성 조성물은,
하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 하이드록시 라디칼 생성 조성물은,
코어의 표면에 쉘이 코팅된 구조로 이루어지되,
상기 코어는 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 고착되어 이루어지고,
상기 쉘은 제 2 실리카 전구체의 표면에 전이금속 화합물이 고착되어 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슈퍼 옥사이드 생성 조성물은,
코어의 표면에 쉘이 코팅된 구조로 이루어지되,
상기 코어는 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 고착되어 이루어지고,
상기 쉘은 제 2 실리카 전구체의 표면에 칼슘화합물이 고착되어 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 실리카 전구체는,
실리카졸로써, 0.2 ~ 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80 중량%를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물은,
질산은(AgNO3), 염화금(AuCl3, HAuCl4), 또는 염화백금(PtCl4) 중에서 단독 도는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 실리카 전구체는,
테트라에톡시오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS), 테트라프록톡시오르소실리케이트(TPOS), 테트라부톡시오르소실리케이트(TBOS), 테트라 펜톡시오르로실리케이트(TPEOS), 테트라(메틸에틸케토옥시모)실란, 비닐옥시모실란(VOS), 페닐 트리스(부타논옥심)실란(POS), 메칠옥시모실란(MOS) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전이금속 화합물은,
철염 화합물 또는 구리염 화합물 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 칼슘화합물은,
칼슘옥사이드 또는 칼슘하이드록시옥사이드 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소성칼슘은, 탄산칼슘(CaCO3)을 200 ~ 1500℃에서 2 ~ 10시간 소성, 건조시켜 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명은 유기물 분해능이 있는 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어진 활성산소(reactive oxygen species, ROS) 생성 조성물을 이용하여 세척수를 제조함으로써, 화학물질이 함유된 세제를 첨가하거나 또는 고온, 고압으로 가열하지 않고도 상기 세척수가 강력한 세척력을 가질 수 있도록 하며, 아울러, 상기와 같이 화학물질이 함유된 세제를 첨가하거나 또는 고온, 고압으로 가열하지 않은 세척수를 사용함으로써, 손 등의 피부나 눈의 각막 등에 무해하며, 전기와 열 등의 과다한 소모가 없으면서도 식기 등에 잔류한 유해물질 등을 효율적으로 세척할 수 있도록 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법을 나타낸 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드록시 라디칼 생성 조성물의 구조를 나타낸 개략도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드록시 라디칼 생성 조성물의 제조방법을 나타낸 흐름도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 옥사이드 생성 조성물의 구조를 나타낸 개략도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 옥사이드 생성 조성물의 제조방법을 나타낸 흐름도
도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 세척수의 세척력을 비교하기 위한 실물 사진
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수에 관한 것으로써, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 활성산소(reactive oxygen species)생성 조성물을 물에 함유시켜 세척수를 제조하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같이 활성산소(reactive oxygen species)생성 조성물을 물에 함유시킴에 있어, 도 1에서는 침지되는 형태를 일 실시예로 하였지만, 여기에 한정되는 것은 아니며, 침지 이외에 분산, 혼합 등 다양한 형태로 함유될 수 있다.
여기서, 상기 활성 산소 생성 조성물은, 물 100 중량부에 대하여, 5 ~ 15 중량부가 함유되는데, 상기 활성 산소 생성 조성물의 함유량이 5 중량부 미만일 경우, 세척수의 세척력이 미비해질 우려가 있으며, 15 중량를 초과할 경우, 비경제적일 우려가 있다.
이때, 상기 활성 산소 생성 조성물은, 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용한다.
구체적으로 상기 하이드록시 라디칼 생성 조성물은 본 발명의 출원인에 의해 선출원(국내 특허출원 제10-2012-0148559호)된 하이드록시 라디칼 생성 조성물을 적용한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 실리카 전구체(10)에 슈퍼옥사이드 생성 화합물(11)이 고착된 코어(100)의 외면에, 제 2 실리카 전구체(20)의 표면에 전이금속 화합물(21)이 고착된 쉘(S200)이 코팅되어 구성된다.
구체적으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물을 고착시키는 코어 형성 단계(S100) 및, 제 2 실리카 전구체의 표면에 전이금속 화합물을 고착시킨 쉘을 상기 코어의 외면에 코팅시키는 쉘 형성 단계(S200)를 거쳐 제조된다.
상기 코어 형성 단계(S100)는, 슈퍼옥사이드 생성하는 코어를 형성시키는 단계로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 제 1 실리카 전구체 30 ~ 40 중량부를 혼합하여 분산(S110)시킨 후, 별도로, 증류수 100 중량부에 대하여, 슈퍼옥사이드 생성 화합물 5 ~ 10 중량부를 용해(S120)시키고, 상기 S110 단계의 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 S120 단계의 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액 10 ~ 30 중량부를 투입하여 분산(S130)시킴으로써 코어를 형성한다.
여기서, 상기 제 1 실리카 전구체는 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 부착되는 전구체로써 실리카졸을 사용하며, 상기 실리카졸은 0.2 ~ 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80 중량%를 혼합한 것을 사용한다. 이때, 분말 산화규소의 입자크기가 0.2 미만이거나 그 함량이 20 중량% 미만일 경우, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 부착되는 전구체로써의 역할을 제대로 하지 못할 우려가 있으며, 상기 분말 산화규소의 입자크기가 1.0을 초과하거나 그 함량이 40 중량%를 초과할 경우, 상기 전구체에 의해 오히려 세척력이 미비해질 우려가 있다.
한편, 상기 제 1 실리카 전구체의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 30 중량부 미만일 경우, 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액과 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우, 제 1 실리카 전구체가 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.
또한, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물은, 슈퍼옥사이드를 생성할 수 있는 화합물로써, 질산은(AgNO3), 염화금(AuCl3, HAuCl4) 또는 염화백금(PtCl4) 중에서 단독 도는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있으며, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 세척력이 미비해질 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.
그리고, 상기 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액의 함량이 10 중량부 미만일 경우, 세척력이 미비해질 우려가 있으며, 30 중량부를 초과할 경우, 상기 제 1 실리카 전구체와 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있다.
상기 쉘 형성단계(S200)는, 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 반응하여 하이드록시 라디칼을 생성시키기 위한 쉘을 형성시키는 단계로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 전이금속 화합물 5 ~ 10 중량부를 용해(S210)시키고, 상기 S130 단계를 거쳐 제조된 코어 100 중량부에 대하여, 상기 S210 단계의 전이금속 화합물이 용해된 수용액 1 ~ 5 중량부를 투입하여 분산(S220)시킨 후, 상기 S220 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 제 2 실리카 전구체 120 ~ 150 중량부를 투입, 반응시켜 겔(gel)화(S230)시킴으로써 쉘을 형성시킨다.
여기서, 상기 전이금속 화합물은 산화력을 갖는 전이금속으로 하이드록시 라디칼의 생성을 목적으로 첨가되는 것으로, 철염 화합물 또는 구리염 화합물이 바람직하며, 구체적으로는 2가 철염(FeSO4), 3가 철염(FeCl3), 2가 구리염(CuSO4), 3가 구리염(bis(hydrogenperiodato)cuprate(III)[K5Cu(HIO6)2] 등이 사용되어진다.
한편, 상기와 같은 전이금속 화합물의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우, 전이금속 화합물이 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.
또한, S130 단계를 거쳐 제조된 코어 100 중량부에 대하여, 전이금속 화합물이 용해된 수용액의 함량이 1 중량부 미만일 경우, 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있으며, 5 중량부를 초과할 경우, 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있다.
그리고, 상기 제 2 실리카 전구체는 상기 전이금속 화합물이 부착되는 전구체로써, 테트라에톡시오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS), 테트라프록톡시오르소실리케이트(TPOS), 테트라부톡시오르소실리케이트(TBOS), 테트라 펜톡시오르로실리케이트(TPEOS)테트라(메틸에틸케토옥시모)실란, 비닐옥시모실란(VOS), 페닐 트리스(부타논옥심)실란(POS), 메칠옥시모실란(MOS) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 적절한 조성비로 사용할 수 있으며, 상기 제 2 실리카 전구체의 함량이 상기 S220 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 120 중량부 미만일 경우, 전이금속 화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 150 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 전이금속 화합물의 반응에 의한 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있다.
한편, 상기 제 2 실리카 전구체의 경우, 상기와 같은 균등물 중에서도 TEOS(tetraethoxysilane) 20 ~ 40 중량부 및 MTMS(methyltrimethoxysilane) 100 ~ 110 중량부로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
상기와 같이 제 2 실리카 전구체가 TEOS와 MTMS로 이루어질 경우, TEOS의 사용량이 20 중량부 미만일 경우, 전이금속 화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 전이금속 화합물의 반응에 의한 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있다.
아울러, MTMS의 사용량이 100 중량부 미만일 경우, 전이금속 화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 110 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 전이금속 화합물의 반응에 의한 하이드록시 라디칼의 생성효과가 미비할 우려가 있다.
그리고, 상기 슈퍼 옥사이드 생성 조성물은 본 발명의 출원인에 의해 선출원(국내 특허출원 제10-2013-0002100호)된 슈퍼 옥사이드 생성 조성물을 적용한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 실리카 전구체(10')에 슈퍼옥사이드 생성 화합물(11')이 고착된 코어(100')의 외면에, 제 2 실리카 전구체(20')의 표면에 칼슘화합물(21')이 고착된 쉘(S200')이 코팅되어 구성된다.
구체적으로는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물을 고착시키는 코어 형성 단계(S100') 및, 제 2 실리카 전구체의 표면에 칼슘화합물을 고착시킨 쉘을 상기 코어의 외면에 코팅시키는 쉘 형성 단계(S200')를 포함하여 구성된다.
상기 코어 형성 단계(S100')는, 슈퍼옥사이드 생성하는 코어를 형성시키는 단계로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 제 1 실리카 전구체 30 ~ 40 중량부를 혼합하여 분산(S110')시킨 후, 별도로, 증류수 100 중량부에 대하여, 슈퍼옥사이드 생성 화합물 5 ~ 10 중량부를 용해(S120')시키고, 상기 S110' 단계의 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 S120' 단계의 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액 10 ~ 30 중량부를 투입하여 분산(S130')시킴으로써 코어를 형성한다.
여기서, 상기 제 1 실리카 전구체는 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 부착되는 전구체로써 실리카졸을 사용하며, 상기 실리카졸은 0.2 ~ 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80 중량%를 혼합한 것을 사용한다. 이때, 분말 산화규소의 입자크기가 0.2 미만이거나 그 함량이 20 중량% 미만일 경우, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 부착되는 전구체로써의 역할을 제대로 하지 못할 우려가 있으며, 상기 분말 산화규소의 입자크기가 1.0을 초과하거나 그 함량이 40 중량%를 초과할 경우, 상기 전구체에 의해 오히려 세척력이 미비해질 우려가 있다.
한편, 상기 제 1 실리카 전구체의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 30 중량부 미만일 경우, 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액과 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우, 제 1 실리카 전구체가 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.
또한, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물은, 슈퍼옥사이드를 생성할 수 있는 화합물로써, 질산은(AgNO3), 염화금(AuCl3, HAuCl4) 또는 염화백금(PtCl4) 중에서 단독 도는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있으며, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 세척력이 미비해질 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.
그리고, 상기 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액의 함량이 10 중량부 미만일 경우, 세척력이 미비해질 우려가 있으며, 30 중량부를 초과할 경우, 상기 제 1 실리카 전구체와 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있다.
상기 쉘 형성단계(S200')는, 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 반응하여 슈퍼옥사이드의 반감기를 연장시키기 위한 쉘을 형성시키는 단계로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 칼슘화합물 5 ~ 10 중량부를 용해(S210')시키고, 상기 S130' 단계를 거쳐 제조된 코어 100 중량부에 대하여, 상기 S210' 단계의 칼슘화합물이 용해된 수용액 1 ~ 5 중량부를 투입하여 분산(S220')시킨 후, 상기 S220' 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 제 2 실리카 전구체 120 ~ 150 중량부를 투입, 반응시켜 겔(gel)화(S230')시킴으로써 쉘을 형성시킨다.
여기서, 상기 칼슘화합물은 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 반응하여 슈퍼옥사이드의 반감기를 연장시켜 슈퍼옥사이드가 소멸되는 것을 지연시킬 목적으로 첨가되는 것으로, 칼슘옥사이드 또는 칼슘하이드록시옥사이드 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기와 같은 칼슘화합물의 함량이 증류수 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만일 경우, 상기 효과가 미비할 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우, 칼슘화합물이 증류수 자체에 제대로 분산되지 못할 우려가 있다.
또한, S130' 단계를 거쳐 제조된 코어 100 중량부에 대하여, 칼슘화합물이 용해된 수용액의 함량이 1 중량부 미만일 경우, 상기 칼슘화합물에 의한 효과가 미비할 우려가 있으며, 5 중량부를 초과할 경우, 상기 코어로부터 생성되는 슈퍼옥사이드와 제대로 반응하지 못하여 반응수율이 저하될 우려가 있다.
그리고, 상기 제 2 실리카 전구체는 상기 칼슘화합물이 부착되는 전구체로써, 테트라에톡시오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS), 테트라프록톡시오르소실리케이트(TPOS), 테트라부톡시오르소실리케이트(TBOS), 테트라 펜톡시오르로실리케이트(TPEOS)테트라(메틸에틸케토옥시모)실란, 비닐옥시모실란(VOS), 페닐 트리스(부타논옥심)실란(POS), 메칠옥시모실란(MOS) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 적절한 조성비로 사용할 수 있으며, 상기 제 2 실리카 전구체의 함량이 상기 S220' 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 120 중량부 미만일 경우, 칼슘화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 150 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 칼슘화합물의 반응에 의한 슈퍼옥사이드 반감기의 연장효과가 미비해질 우려가 있다.
한편, 상기 제 2 실리카 전구체의 경우, 상기와 같은 균등물 중에서도 TEOS(tetraethoxysilane) 20 ~ 40 중량부 및 MTMS(methyltrimethoxysilane) 100 ~ 110 중량부로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
상기와 같이 제 2 실리카 전구체가 TEOS와 MTMS로 이루어질 경우, TEOS의 사용량이 20 중량부 미만일 경우, 칼슘화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 칼슘화합물의 반응에 의한 슈퍼옥사이드 반감기의 연장효과가 미비해질 우려가 있다.
아울러, MTMS의 사용량이 100 중량부 미만일 경우, 칼슘화합물이 상기 코어의 외면에 제대로 코팅되지 못할 우려가 있으며, 110 중량부를 초과할 경우, 슈퍼옥사이드와 칼슘화합물의 반응에 의한 슈퍼옥사이드 반감기의 연장효과가 미비해질 우려가 있다.
상기 소성칼슘은, 탄산칼슘(CaCO3)을 200 ~ 1500℃에서 2 ~ 10시간 소성, 건조시켜 제조된다. 즉, 탄산칼슘(CaCO3)이 소성되어 생석회(CaO)로 변하고, 이를 물에 함유시킬 경우, 이 생석회가 물과 접촉함으로써 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액이 생성되고, 이 수용액은 강한 알칼리성을 나타내어 세척력을 발휘하게 되는 것이다.
이때 상기 탄산칼슘의 소성온도 및 시간이 상기 범위 미만일 경우, 패각의 성분인 탄산칼슘으로부터 생석회가 충분히 생성되지 않을 우려가 있으며, 상기 범위를 초과할 경우, 소성로의 구동시간 및 구동비용 대비 생석회의 생성량의 증가율이 미비하여 비경제적일 우려가 있다.
한편, 상기 활성 산소 생성 조성물 중, 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물은, 필터링(filtering)한 후, 그 결정체를 110 ~ 130℃에서 5 ~ 15시간 소성한 후, 볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태로 가공될 수 있으며, 소성칼슘은 상기와 같이 탄산칼슘(CaCO3)을 200 ~ 1500℃에서 2 ~ 10시간 소성, 건조시켜 볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태로 가공될 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니고 상기 형태 이외에도 다양한 형태로 가공될 수 있다.
이때, 볼(ball), 플레이크(flake) 또는 분말 형태로의 가공 시, 그 형태를 더욱 효율적으로 형성 및 유지시키기 위해 광물질을 혼합할 수 있으며, 상기 광물질은, 제올라이트, 백토, 황토, 규조토, 적토, 고령토, 몬조나이트 및 점토로 이루어진 군에서 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 광물질이 혼합될 경우, 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 100 중량부에 대하여, 40 ~ 90 중량부가 혼합될 수 있으며, 40 중량부 미만일 경우, 광물질의 혼합으로 인한 형태유지 효과가 미비할 우려가 있으며, 90 중량부를 초과할 경우, 비경제적일 우려가 있다.
즉, 본 발명은 유기물 분해능이 있는 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 이루어진 활성산소(reactive oxygen species, ROS) 생성 조성물인 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하여 세척수를 제조함으로써, 화학물질이 함유된 세제를 첨가하거나 또는 고온, 고압으로 가열하지 않고도 상기 세척수가 강력한 세척력을 가질 수 있게 되는 것이다.
이하 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 활성 산소 생성 조성물의 제조
(제조예 1) 하이드록시 라디칼 생성 조성물
코어 형성 단계(S100)로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 제 1 실리카 전구체로써 0.2 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 중량%에 물 80 중량%를 혼합한 실리카졸 30 중량부를 혼합하여 분산(S110)시킨 후, 별도로, 증류수 100 중량부에 대하여, 슈퍼옥사이드 생성 화합물로써 질산은(AgNO3) 10 중량부를 용해(S120)시키고, 상기 S110 단계의 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 S120 단계의 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액 10 ~ 30 중량부를 투입하여 분산(S130)시킴으로써 코어를 형성한 후, 쉘 형성 단계(S200)로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 전이금속 화합물로써, 황산 제1철 7수화물 5 중량부를 용해(S210)시키고, 상기 코어 100 중량부에 대하여, 상기 S210 단계의 황산 제1철 7수화물이 용해된 수용액 1 중량부를 투입하여 분산(S220)시킨 후, 상기 S220 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, TEOS(tetraethoxysilane) 20 중량부 및 MTMS(methyltrimethoxysilane) 100 중량부를 투입, 반응시켜 겔(gel)화(S230)시키고, 상기 S230 단계를 거쳐 겔화된 화합물을 필터링(filtering)한 후, 그 결정체를 120℃에서 10시간 소성, 건조시킨 하이드록시 라디칼 생성 조성물을 볼(ball) 형태로 가공하여 활성 산소 생성 조성물을 제조하였다.
(제조예 2) 슈퍼 옥사이드 생성 조성물
코어 형성 단계(S100')로써 증류수 100 중량부에 대하여, 제 1 실리카 전구체로써 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 40 중량%에 물 60 중량%를 혼합한 실리카졸 40 중량부를 혼합하여 분산(S110')시킨 후, 별도로, 증류수 100 중량부에 대하여, 슈퍼옥사이드 생성 화합물로써 질산은(AgNO3) 5 중량부를 용해(S120')시키고, 상기 S110' 단계의 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 S120' 단계의 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액 10 ~ 30 중량부를 투입하여 분산(S130')시킴으로써 코어를 형성한 후, 쉘 형성단계(S200')로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 칼슘화합물로써, 칼슘옥사이드 5 중량부를 용해(S210')시키고, 상기 코어 100 중량부에 대하여, 상기 S210 단계의 칼슘하이드록시옥사이드가 용해된 수용액 5 중량부를 투입하여 분산(S220')시킨 후, 상기 S220' 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS) 40 중량부 및 테트라(메틸에틸케토옥시모)실란 110 중량부를 투입, 반응시켜 겔(gel)화(S230')시키고, 상기 S230' 단계를 거쳐 겔화된 화합물을 필터링(filtering)한 후, 그 결정체를 120℃에서 10시간 소성, 건조시킨 슈퍼 옥사이드 생성 조성물을 플레이크(flake) 형태로 가공하여 활성 산소 생성 조성물을 제조하였다.
(제조예 3) 하이드록시 라디칼 생성 조성물 + 소성칼슘
코어 형성 단계(S100)로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 제 1 실리카 전구체로써 0.2 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 중량%에 물 80 중량%를 혼합한 실리카졸 30 중량부를 혼합하여 분산(S110)시킨 후, 별도로, 증류수 100 중량부에 대하여, 슈퍼옥사이드 생성 화합물로써 질산은(AgNO3) 10 중량부를 용해(S120)시키고, 상기 S110 단계의 제 1 실리카 전구체가 분산된 분산액 100 중량부에 대하여, 상기 S120 단계의 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 용해된 수용액 10 ~ 30 중량부를 투입하여 분산(S130)시킴으로써 코어를 형성한 후, 쉘 형성 단계(S200)로써, 증류수 100 중량부에 대하여, 전이금속 화합물로써, 황산 제1철 7수화물 5 중량부를 용해(S210)시키고, 상기 코어 100 중량부에 대하여, 상기 S210 단계의 황산 제1철 7수화물이 용해된 수용액 1 중량부를 투입하여 분산(S220)시킨 후, 상기 S220 단계를 거쳐 제조된 분산액 100 중량부에 대하여, TEOS(tetraethoxysilane) 20 중량부 및 MTMS(methyltrimethoxysilane) 100 중량부를 투입, 반응시켜 겔(gel)화(S230)시키고, 상기 S230 단계를 거쳐 겔화된 화합물을 필터링(filtering)한 후, 그 결정체를 120℃에서 10시간 소성, 건조시킨 하이드록시 라디칼 생성 조성물을 볼(ball) 형태로 가공하고, 상기 하이드록시 라디칼 생성 조성물 50 중량%에 소성칼슘 50 중량%를 혼합하여 활성 산소 생성 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 소성칼슘은, 탄산칼슘(CaCO3)을 900℃에서 5시간 소성, 건조시켜 제조하였다.
2. 세척수 제조
(실시예 1)
물 100 중량부에 대하여, 상기 제조예 1에 따른 활성 산소 생성 조성물 5 중량부를 함유시켜 세척수를 제조하였다.
(실시예 2)
물 100 중량부에 대하여, 상기 제조예 2에 따른 활성 산소 생성 조성물 10 중량부를 함유시켜 세척수를 제조하였다.
(실시예 3)
물 100 중량부에 대하여, 상기 제조예 3에 따른 활성 산소 생성 조성물 15 중량부를 함유시켜 세척수를 제조하였다.
(비교예 1)
물 100 중량부를 세척수로 사용하였다.
(비교예 2)
물 100 중량부에 대하여, 수산화나트륨 15 중량부가 포함된 세제를 세척수로 사용하였다.
3. 세척력 측정
KS C IEC 60436(전기 식기 세척기의 성능 측정방법)에 기준하여, 원형 접시를 4 영역으로 구획하고, 각 영역에 달걀노른자, 땅콩버터, 커피, 케찹, 스테이크 소스를 선택적으로 적용하여 자연 건조시킨 후, 식기세척기(Miele G 1222 SC. Miele사의 표준 코스로 가동한 후, 그 세척력을 육안으로 평가하였다.
이때, 상기 접시는 실시예 및 비교예 별로 각각 3개를 사용하였으며, 상기 식기세척기 내부의 동일한 위치에 각각 위치시켜 시험하였으며, 그 결과는 도 6에 나타내었다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 경우, 화학물질이 함유된 세제를 첨가하거나 또는 고온, 고압으로 가열하지 않고도 세척력이 발생함을 알 수 있으며, 특히 실시예 3의 경우, 일반 세제와 비슷한 강력한 세척력을 가짐을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 세척수를 상기한 설명 및 도면에 따라 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 세척수의 제조방법에 있어서,
    활성산소(reactive oxygen species)생성 조성물을 물에 함유시켜 세척수를 제조하되,
    상기 활성 산소 생성 조성물은, 하이드록시 라디칼 생성 조성물, 슈퍼 옥사이드 생성 조성물 또는 소성칼슘 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 활성 산소 생성 조성물은,
    물 100 중량부에 대하여, 5 ~ 15 중량부가 함유되는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하이드록시 라디칼 생성 조성물은,
    코어의 표면에 쉘이 코팅된 구조로 이루어지되,
    상기 코어는 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 고착되어 이루어지고,
    상기 쉘은 제 2 실리카 전구체의 표면에 전이금속 화합물이 고착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 슈퍼 옥사이드 생성 조성물은,
    코어의 표면에 쉘이 코팅된 구조로 이루어지되,
    상기 코어는 제 1 실리카 전구체의 표면에 슈퍼옥사이드 생성 화합물이 고착되어 이루어지고,
    상기 쉘은 제 2 실리카 전구체의 표면에 칼슘화합물이 고착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 실리카 전구체는,
    실리카졸로써, 0.2 ~ 1.0 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20 ~ 40 중량%에 물 60 ~ 80 중량%를 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 슈퍼옥사이드 생성 화합물은,
    질산은(AgNO3), 염화금(AuCl3, HAuCl4), 또는 염화백금(PtCl4) 중에서 단독 도는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 실리카 전구체는,
    테트라에톡시오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 테트라메톡시오르소실리케이트(TMOS), 테트라프록톡시오르소실리케이트(TPOS), 테트라부톡시오르소실리케이트(TBOS), 테트라 펜톡시오르로실리케이트(TPEOS), 테트라(메틸에틸케토옥시모)실란, 비닐옥시모실란(VOS), 페닐 트리스(부타논옥심)실란(POS), 메칠옥시모실란(MOS) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 전이금속 화합물은,
    철염 화합물 또는 구리염 화합물 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 칼슘화합물은,
    칼슘옥사이드 또는 칼슘하이드록시옥사이드 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 소성칼슘은,
    탄산칼슘(CaCO3)을 200 ~ 1500℃에서 2 ~ 10시간 소성, 건조시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 활성 산소 생성 조성물을 이용한 세척수의 제조방법.
  12. 제 1항에 따른 제조방법에 의해 제조된 세척수.
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