KR101515208B1 - 천연 광물에 포함된 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법 - Google Patents

천연 광물에 포함된 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩 제조 방법 및 다기능 섬유 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩 및 이를 이용한 다기능 섬유 제조방법에 있어서, (a) 자연계에서 산출되는 광물로부터 광물계 소마티드 캘비를 추출하는 광물계 소마티드 캘비 추출단계; (b) 추출된 순수한 광물계 소마티드 캘비를 겔(GEL) 타입의 천연젤로 제조하는 캘비 천연젤 제조단계; (c) 상기 (b) 단계에 의해 제조된 광물계 소마티드 캘비 천연젤에 포함된 수분을 제거하여 광물계 소마티드 캘비 천연 파우더를 제조하는 광물계 소마티드 캘비 천연 파우더 제조단계; (d) 상기 (c) 단계에 의해 제조된 광물계 소마티드 캘비 파우더를 0.2 ~ 0.4마이크로 미터의 크기로 분쇄하는 캘비 천연 파우더 분쇄 단계; (e) 분쇄된 캘비 천연 파우더와 에틸렌글리콜(Ethyele Glycol)을 혼합 및 교반하여 캘비 슬러리를 형성하는 EG 용액 혼합 및 교반단계; (f) 상기 캘비 슬러리와 PET(Polyethylene), PBT(Provider Backbone Transport), 나일론, 레이온, PLA(Polylactic), 탄소를 포함하는 고분자 수지를 용융 및 교반하여 캘비 융합 고분자 수지 용액을 제조하는 용융 및 교반단계; (g) 캘비 융합 고분자 수지 용액을 압출 후 냉각시켜 펠렛의 형태로 절단하여 캘비 융합 마스터 배치 칩을 제조하는 단계; 및 (h) 상기 (g) 단계에 의해 제조된 캘비 융합 마스터 배치 칩을 용융 방사하여 캘비 융합 다기능 섬유로 제조하는 캘비 융합 다기능 섬유 제조단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 광물 중에 존재하는 광물계 소마티드가 포함된 광물계 소마티드 켈비 분말(Quantum Energy Living Body: QELBY)을 고분자 수지와 일정 비율로 혼합하여 켈비 융복한 마스터 배치 칩(QELBY Master Batch Chip)을 제조하고, 이 켈비 융복합 마스터 배치 칩을 이용하여 켈비 융복합 장섬유를 제조함으로써, 다기능 천연 섬유를 보다 쉽고 편리하며, 저렴한 비용으로 용이하게 대량 생산이 가능한 효과가 있다.

Description

천연 광물에 포함된 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법{multi-function fiber method of manufacture that use mineral kingdom Somatid QELBY fusion master batch chip that include in mineral}
본 발명은 천연 광물에 포함된 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 광물 중에 존재하는 광물계 소마티드가 포함된 광물계 소마티드 캘비 분말(Quantum Energy Living Body: QELBY)을 고분자 수지와 일정 비율로 혼합하여 캘비 융복한 마스터 배치 칩(QELBY Master Batch Chip)을 제조하고, 이 캘비 융복합 마스터 배치 칩을 이용하여 PET(Polyethylene), PBT(Provider Backbone Transport), 나일론, 레이온, PLA(Polylactic), 탄소 화이버 및 섬유를 제조하는 캘비 융복합 장섬유를 제조하는 천연 광물에 포함된 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법에 관한 것이다.
물질과 생명체의 중간체적 존재로 이해되고 있는 소마티드에 대해서는 150년 전부터 베샹을 비롯하여 엔덜라인, 라이히, 라이프, 네상 등이 계속 연구하여 왔으며, 최근에는 전술한 작은 미생물체인 microzyma에 대하여 연구한 네상은 도 1에 도시된 바와 같이, 30,000 배 이상으로 확대가 가능한 고배율의 특수 현미경을 통해 관찰된 작은 미생물체가 불멸의 존재(immortal being)로서 에너지 응결체이며, 생명 현상에 불가결한 존재라고 주장하면서 소마티드라 명명하였다.
하지만, 종래 기술의 경우, 생체환경의 특성상 다량의 소마티드를 배양추출하기가 용이하지 않으며, 소마티드를 이용하여 산업에 전반적으로 활용할 수 있는 융복합 산업용 소재로 활용할 수가 없었다.
한편, 한국특허출원 제1992-0008832호에서는 무기계 항균제를 액상 폴리에스터형 분산제에 혼합하여 방사공정에 투입하는 방법을 도모 하였고, 일본특개소 61-234390, 62-101643 및 한국특허출원 제1991-0014960, 1990-0022031 등에서는 무기계 제올라이트계, 산화물계 세라믹, 다공성 알루미나 실리케이트 및 고온 소성 처리한 실리카/알루미나 등을 이용하여 마스터 배치 칩을 제조한 후 혼합방사를 통해 항균성이 우수한 폴리에스터 섬유제조에 대해 개시하였다. 그러나 이러한 기술에서는 무기항균제 입경 크기 및 균일성 미흡, 방사간 재응집 및 강력한 수분 흡수 특징으로 용융방사시 방사조업성 확보가 어렵고 점도저하에 따른 섬유의 물성저하 및 무기물 미립자에 의한 압력상승, 기타 색상불량 및 분산성 조절 등이 여전히 문제로 남아있다.
한편, 폴리에스테르, 나일론 수지와 같은 고분자 수지의 생산성 및 품질의 향상을 위해서 지속적인 연구가 이루어지고 있으며, 특히 나노기술의 눈부신 발전과 함께 나노입자를 포함한 고분자에 관한 연구가 활발하게 진행되어 왔고, 구체적인 예로서, 1㎛ 이하의 SiO₂를 함유한 광석 입자를 폴리에스테르, 나일론에 첨가하는 경우, 섬유 방사시 균일한 형태의 제품을 얻을 수 있다는 연구결과가 있으며, 혼련기를 이용하여 소량의 나노 무기 SiO₂를 함유한 광석을 용융상태의 폴리에스테르, 나일론에 투입할 경우, 섬유의 결정화 속도가 지연되어 방사가 용이하고 생산성이 증가된다는 연구결과가 있었다.
그러나 수지원료와 무기세라믹을 융합하여 용융 방사시에 비중차와 온도, 성질차 때문에 균일하게 분산, 융합이 되지 않아 원사의 강도, 신도와 기능 확보가 어려운 문제가 있다.
특히, 종래 기술에 따르면, SiO₂를 함유한 광석을 이용하여 폴리에스테르와 나일론을 제조하는 경우, 폴리에스테르, 나일론 수지와 SiO₂를 함유한 광석 간의 서로 다른 비중, 온도차, 물질 고유의 특성으로 인해 분리현상이 일어나 합성이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
이에, 주로 폴리에스테르, 나일론 원사와 화이버에 코팅 또는 염색에 의한 제조방법을 통해서 폴리에스테르, 나일론에 SiO₂를 함유한 광석과 무기광물 성분을 첨가하는 방식을 사용했었지만, 이는 SiO₂를 함유한 광석이 반영구적으로 보존되는 것이 아닌, 소멸성으로 첨가될 수밖에 없어 세탁시에 그 효율이 현저하게 저하될 수밖에 없는 문제점이 있었다.
(특허문헌 1) 한국특허출원 제1992-0008832호
(특허문헌 2) 일본특개소 제61-234390호
(특허문헌 3) 일본특개소 제62-101643호
(특허문헌 4) 한국특허출원 제1991-0014960호
(특허문헌 5) 한국특허출원 제1990-0022031호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 광물 중에 존재하는 광물계 소마티드가 포함된 광물계 소마티드 캘비 분말(Quantum Energy Living Body: QELBY)을 고분자 수지와 일정 비율로 혼합하여 캘비 융복한 마스터 배치 칩(QELBY Master Batch Chip)을 제조하고, 이 캘비 융복합 마스터 배치 칩을 이용하여 캘비 융복합 장섬유를 제조하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩 제조 방법 및 다기능 섬유 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 캘비 융복합 마스터 배치 칩을 이용하여 PET, 나일론, 레이온, PLA, 탄소 섬유를 제조함으로써, 다기능 천연 섬유를 보다 쉽고 편리하며, 저렴한 비용으로 용이하게 대량 생산이 가능한 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩 제조 방법 및 다기능 섬유 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 캘비 융복합 마스터 배치 칩을 이용하여 천연 섬유를 제조함으로써, 생체의 면역력 향상 및 생체 대사작용을 활성화시키며, 항노화 작용 유발과 같은 기능을 제공하고, 외부 환경에 따른 섬유의 발열, 냉감, 소취 작용, 난연, 항균 작용, 37℃ 상온에서 외부열 작용 없이 원사 자체에서 환원성 복사 에너지의 방사 효율을 극대화하여 인체 건강에 도움을 주는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩 제조 방법 및 다기능 섬유 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩 및 이를 이용한 다기능 섬유 제조방법에 있어서, (a) 자연계에서 산출되는 광물로부터 광물계 소마티드 캘비를 추출하는 광물계 소마티드 캘비 추출단계; (b) 추출된 순수한 광물계 소마티드 캘비를 겔(GEL) 타입의 천연젤로 제조하는 캘비 천연젤 제조단계; (c) 상기 (b) 단계에 의해 제조된 광물계 소마티드 캘비 천연젤에 포함된 수분을 제거하여 광물계 소마티드 캘비 천연 파우더를 제조하는 광물계 소마티드 캘비 천연 파우더 제조단계; (d) 상기 (c) 단계에 의해 제조된 광물계 소마티드 캘비 파우더를 0.2 ~ 2마이크로 미터의 크기로 분쇄하는 캘비 천연 파우더 분쇄 단계; (e) 분쇄된 캘비 천연 파우더와 에틸렌글리콜(Ethyele Glycol)을 혼합 및 교반하여 캘비 슬러리를 형성하는 EG 용액 혼합 및 교반단계; (f) 상기 캘비 슬러리와 PET(Polyethylene), PBT(Provider Backbone Transport), 나일론, 레이온, PLA(Polylactic), 탄소를 포함하는 고분자 수지를 용융 및 교반하여 캘비 융합 고분자 수지 용액을 제조하는 용융 및 교반단계; (g) 캘비 융합 고분자 수지 용액을 압출 후 냉각시켜 펠렛의 형태로 절단하여 캘비 융합 마스터 배치 칩을 제조하는 단계; 및 (h) 상기 (g) 단계에 의해 제조된 캘비 융합 마스터 배치 칩을 용융 방사하여 캘비 융합 다기능 원사와 화이버로 제조하는 캘비 융합 다기능 섬유 제조단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, (a1) SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO3, K 등의 성분들이 각각 독립적으로 함유되어 있거나, 또는 모두 함유된 천연광석을 채취하는 단계; (a2) 채취된 천연광물을 분쇄하는 천연광물 분쇄하는 단계; (a3) 분쇄된 천연광물을 열처리하는 열처리 단계; (a4) 열처리된 천연광물을 숙성, 건조 및 발효시켜 천연광물에 포함된 광물계 소마티드를 추출하는 광물계 소마티드 추출단계; 및 (a5) 추출된 광물계 소마티드를 건조시켜 세라믹 파우더로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 (a) 단계에 의해 추출된 광물계 소마티드 중에서 1,000℃의 고온에서 10시간 동안 가열하여도 죽지 않는 광물계 소마티드 캘비만을 분리하는 광물계 소마티드 캘비 분리단계; (b2) 상기 (b1) 단계에 의해 추출된 광물계 소마티드에서 광물계 소마티드 캘비를 분리하기 위해 100℃ ~ 1,000℃의 고온으로 재가열하는 세라믹 파우더 가열단계; (b3) 상기 (b2) 단계를 통해 가열된 광물계 소마티드로부터 광물계 소마티드 캘비를 분리하기 위해 광물계 소마티드 캘비의 층분리 현상이 이루어지도록 원심분리를 통해 층분리시키고, 층분리된 최상층부, 중간층부 및 최하층부 중, 중간층부만을 추출하는 교반 및 원심분리 단계; (b4) 상기 (b3) 단계에 의해 분리된 중간층부의 캘비 현탁액을 소정의 온도로 가열하는 건조단계; (b5) 상기 (b4) 단계에 의해 건조된 캘비 현탁액을 건조기에 투입한 후, 100~600℃의 온도로 1시간 ~ 10 시간 동안 가열에 의해 건조가 이루어지도록 함으로써, 캘비 현탁액에 포함된 수분, 증류수, 이온수만을 증발시킨 후, 고농도의 광물계 소마티드 캘비를 겔(Gel) 타입의 캘비 천연젤로 추출하는 캘비 천연젤 추출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 (b) 단계를 통해 제조된 광물계 소마티드 캘비 천연젤을 1,000℃에서 10시간 동안 재가열하는 2차 열처리 단계; (c2) 열처리된 캘비 천연젤을 건조기에 저장한 후, 100 ~ 800℃의 온도로 2시간 ~ 20 시간 동안 건조시켜 캘비 천연젤에 포함된 수분을 완전히 제거하여 캘비 고농축 고형물을 제조하는 2차 수분 제거 단계; (c3) 상기 캘비 고농축 고형물을 분쇄기를 통해 325메쉬~ 2나노입자로 분쇄하는 고형물 분쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계는 (d1) 3,000RPM으로 120분간 상기 캘비 천연 파우더의 평균입도가 5㎛ ~ 6㎛의 입도로 유지될 때까지 분쇄하는 1차 분쇄 단계; (d2) 상기 1차 분쇄가 완료되면, 4,000RPM의 회전으로 180분 동안 분쇄를 실시하여 상기 캘비 천연 파우더의 평균입도가 1.3㎛ ~1.7㎛의 입도를 유지할 때까지 분쇄하는 2차 분쇄 단계; 및 (d3) 상기 2차 분쇄가 완료되면, 5,000RPM으로 240분 동안 건식 및 습식으로 분쇄하여 상기 캘비 천연 파우더의 평균입도가 0.2㎛ ~ 2㎛의 입도를 유지할 때까지 분쇄하는 3차 분쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (e) 단계는 (e1) 상기 캘비 천연 파우더가 총 중량의 85~95중량%가 투입되고, 에틸렌글리콜이 5~10중량%가 투입되어 혼합하는 혼합 단계와, (e2) 혼합이 완료된 혼합물을 자기 교반기에 투입하고, 24시간 동안 교반하여 슬러리 타입의 캘비 슬러리로 구성하는 혼합물 교반 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (f) 단계는, (f1) 상기 캘비 천연 파우더 또는 캘비 슬러리를 1중량% ~10중량%, 고분자 수지를 90중량% ~99중량%로 혼합하는 혼합단계와, (f2) 상기 캘비 천연 파우더 또는 캘비 슬러리와 고분자 수지를 100℃ ~ 350℃의 온도로 용융시키는 용융 단계와, (f3) 상기 용융된 고분자 수지와 캘비 천연 파우더 또는 캘비 슬러리를 교반기를 통해 24 ~ 48 시간 교반하고, 90 ~ 110℃의 온도로 열풍 건조하여 켈비 슬러리에 포함된 수분을 1~10ppm으로 건조시키는 교반하는 교반 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (h) 단계는, (h1) 상기 (g) 단계에 의해 제조된 캘비 융합 마스터 배치 칩을 용융 및 압출하고, 압출된 캘비 융합 용융물을 방사시켜 캘비 융합 실의 형태로 구성하는 캘비 융합 마스터 배치 칩 용융 및 방사단계; (h2) 상기 캘비 융합 실을 연신공정을 통해 캘비가 융합된 장섬유 원사를 제조하는 캘비 융합 장섬유 제조단계; (h3) 상기 캘비 융합 장섬유를 이용해 캘비 융합 방적사 및 충진용 화이버로 제조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (h1) 단계는, 상기 (g) 단계에 의해 제조된 캘비 융합 마스터 배치 칩을 용융압출기를 통해 250℃ ~ 300℃의 온도로 용융 및 압출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (h2) 단계는 캘비 융합 장섬유를 25 ~ 45mm로 절단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (h3) 단계는, 상기 캘비 융합 방적사 및 충진용 화이버 20중량% ~ 50중량%와 천연 섬유 50중량% ~80중량%를 혼합하여 캘비 융합 방적사 및 원사를 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (h3) 단계에 있어서, 상기 캘비 융합 방적사 및 충진용 화이버는 0.8 ~ 10 데니어(denier)로 이루어지며, PET, 나일론, 레이온 PLA, 탄소 화이버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (h) 단계에 있어서, 상기 천연 섬유는 면, 모달, 텐셀, 레이온, 실크 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (h) 단계 이후, (i) 상기 캘비 융합 방적사 및 원사를 이용하여 캘비 융합 다기능 원단 및 의류를 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 광물 중에 존재하는 광물계 소마티드가 포함된 광물계 소마티드 캘비 분말(Quantum Energy Living Body: QELBY)을 고분자 수지와 일정 비율로 혼합하여 캘비 융복한 마스터 배치 칩(QELBY Master Batch Chip)을 제조하고, 이 캘비 융복합 마스터 배치 칩을 이용하여 캘비 융복합 장섬유를 제조함으로써, 다기능 천연 섬유를 보다 쉽고 편리하며, 저렴한 비용으로 용이하게 대량 생산이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 캘비 융복합 마스터 배치 칩을 이용하여 천연 섬유를 제조함으로써, 생체의 면역력 향상 및 생체 대사작용을 활성화시키며, 다기능 및 항노화 작용을 유발과 같은 기능을 제공하고, 외부 환경에 따른 섬유의 발열, 냉감, 소취 작용, 난연, 항균 작용, 37℃ 상온에서 외부열 작용 없이 원사 자체에서 환원성 복사 에너지의 방사 효율을 극대화하여 인체 건강에 도움을 주는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 30,000배 이상으로 확대가 가능한 고배율의 위상차 현미경을 통해 촬영된 혈액 내에 포함된 소마티드를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광물계 소마티드 추출 방법 및 이를 이용한 다기능 천연젤 및 천연 파우더의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩 제조 과정을 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용하여 다기능 섬유를 제조하는 과정을 나타낸 도면,
도 5는 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비와 미생물종의 탐색 및 기능성을 분석한 결과를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비분말이 포함된 천연섬유의 자외선 차단율을 나타낸 표,
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비분말이 포함된 천연섬유의 외부 온도 변화에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프 및 실험 결과 표,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비분말이 포함된 천연섬유의 항균력을 실험한 결과를 나타낸 도면,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비분말이 포함된 천연섬유의 휘발성 유기화합물(VOG)의 분해 상태를 나타낸 표,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비분말이 포함된 천연섬유의 인체 면역력을 나타낸 표,
도 15 내지 도 21은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비 천연젤 및 캘비 천연 파우더의 FT-IR, TGA, XRF, XRD 실험결과를 나타낸 도면,
도 22 내지 도 24는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비 천연젤 및 캘비 천연 파우더에 UV, 자외선 및 가시광선을 조사하였을 때 발생하는 반응에 대한 실험결과를 나타낸 도면,
도 25는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비 현탁액을 1000배 위상차 전자 현미경으로 촬영한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 광물계 소마티드 캘비가 포함된 캘비 천연젤 및 캘비 천연 파우더가 포함된 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치와, 이를 이용한 다기능 섬유를 제조하기 위하여 먼저, 광물계 소마티드 캘비를 천연광석으로부터 추출하고, 추출된 광물계 소마티드 캘비를 가공하여 캘비 천연젤 및 캘비 천연 파우더로 제조하는 과정이 이루어진다.
여기서, 광물계 소마티드 캘비(QELBY, Quaantum Energy Living Body)라 함은, 네상이 생체 소마티드에 대해 가장 작은 에너지 응결체이면서 물질과 생물의 중간 존재라고 한 의미에 주목하여 자연계에 존재하는 광물계 소마티드 중에서도 생명력을 향상시켜 건강하게 자라는 에너지적 작용을 하는 소마티드를 양자에너지 생명체라는 의미에서 광물계 소마티드 캘비(QELBY)라고 명명하였다.
실시예 1.
도 2에 도시된 바와 같이, 캘비 천연젤 및 캘비 천연 파우더로 제조하기 위하여 광물계 소마티드 추출공정(200)과, 추출된 광물계 소마티드를 이용하여 캘비 천연젤을 제조하는 캘비 천연젤 제조공정(300) 및 캘비 천연젤에 포함된 수분을 제거하여 캘비 천연 파우더를 제조하는 캘비 천연 파우더 제조공정(400)이 진행된다.
광물계 소마티드 추출공정(200)은 SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO3, K 등의 성분들이 각각 독립적으로 함유되어 있거나, 또는 모두 함유된 천연광석을 채취하고, 채취된 천연광물을 분쇄하는 천연광물 채취 및 분쇄공정(210)과, 분쇄된 광물을 열처리하는 열처리 공정(220), 열처리된 광물을 숙성, 건조 및 발효시켜 광물에 포함된 광물계 소마티드를 추출하는 광물계 소마티드 추출공정(230)을 통해 광물계 소마티드를 추출하고, 추출된 광물계 소마티드를 건조시켜 세라믹 파우더(광물계 소마티드 파우더)로 제조하는 공정이다.
천연광물 채취 및 분쇄공정(210)은 이끼, 곰팡이가 없고 식물이 건강하게 잘 자라는 특정 지역의 표층에 위치하는 광물을 채취하는 채취 공정과, 채취된 광물을 일정 크기로 분쇄하는 분쇄 공정으로 이루어진다.
즉, 채취 공정은 황토, 맥반석, 옥, 게리마늄, 토르말린, 제오라이트, 고령토, 벤토나이트, 수정을 포함하는 천연광물 중에서 SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO3, K 등의 성분들이 각각 독립적으로 함유되어 있거나, 또는 모두 함유된 장석 계열의 점토광물을 채굴하되, 생체에 유해한 중금속이나 방사능 물질이 없고, 오염되지 않은 천연광물을 땅속에서 채굴하는 공정이다.
아울러, 천연광물 분쇄공정은 채취된 광물들을 알루미나볼밀(알루미나 회전 연마)과 제트밀(jet mill)을 이용하여 건식 또는 습식 공법 중 어느 하나의 공법으로 320mesh 이하의 광물분말로 분쇄하는 공정으로, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, K 등의 성분들이 각각 독립적으로 함유되어 있거나, 또는 모두 포함되어 있는 분말만을 분류 및 추출하도록 하는 광물분말 분류 단계를 더 수행함이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
열처리 공정(220)은 천연광물 채취 및 분쇄공정(210)으로부터 분쇄된 광물 분말을 200℃ ~ 1,000℃의 고온에서 1시간 ~ 2시간 동안 가열하여 불순물과 잔류 유기물들을 제거함으로써, 광물분말들의 응집 현상을 완화시키고, 광물분말의 유동도를 극대화시키는 공정이다.
숙성, 건조 및 발효공정(230) 열처리가 완료된 광물분말을 숙성 및 발효시키는 숙성공정과, 숙성 및 발효가 완료된 광물분말을 건조시켜 광물분말에 포함된 광물계 소마티드를 추출하는 광물계 소마티드 추출공정으로 이루어진다.
숙성공정은 광물분말과 물 또는 증류수를 총중량에 있어서 일정한 비율로 혼합하고, 상온에서 일정한 시간 동안 숙성시킴으로써, 광물분말 내에서 휴먼 상태로 존재하는 광물계 소마티드를 활성화하기 위한 공정이다.
이러한 숙성공정은 광물분말 10 ~ 80중량%와, 물 또는 증류수 20 ~ 90중량%를 혼합하여 혼합물을 구성하고, 혼합이 완료되면, 이 혼합물을 소정의 용기에 저장한 뒤, 2일 ~ 60일 동안 1℃ ~ 100℃의 온도에서 숙성 및 발효가 이루어지도록 한다.
또한, 광물계 소마티드 추출공정(200)은 숙성된 혼합물을 소성기 안으로 투입하고, 180℃ 이내의 고온에서 30분~2시간 회전시켜 수분을 제거한 후, 건조기를 통해 100℃~200℃의 온도로 3시간 동안 건조시키는 1차 건조와, 400℃ ~ 1,000℃의 고온으로 가열 및 건조하는 2차 건조가 이루어지며, 2차 건조 후에도 생존하는 광물계 소마티드 분말을 광물분말로부터 추출하는 것이다.
한편, 전술한 광물계 소마티드 추출공정(200)에 의해 추출된 광물계 소마티드는 캘비 천연젤 제조공정(300)에 의해 캘비 천연젤로 제조가 이루어지게 된다.
캘비 천연젤 제조공정(300)은 광물계 소마티드 추출공정(200)에 의해 추출된 광물계 소마티드 중에서 1,000℃의 고온에서 10시간 가열하여도 죽지 않는 광물계 소마티드 캘비만을 분리하고, 분리된 광물계 소마티드 캘비를 겔(GEL) 타입의 천연젤로 제조하는 공정으로, 세라믹 파우더 가열공정(310), 교반 및 원심분리 공정(320), 건조공정(330) 및 수분 제거공정(340)을 통해 제조가 이루어지게 된다.
세라믹 파우더 가열공정(310)은 광물계 소마티드 추출공정(200)에 의해 추출된 광물계 소마티드에서 광물계 소마티드 캘비를 분리하기 위해 100℃ ~ 1,000℃의 고온으로 재가열하는 공정이다.
교반 및 원심분리 공정(320)은 세라믹 파우더 가열공정(310)을 통해 가열된 광물계 소마티드로부터 광물계 소마티드 캘비를 분리하는 공정으로, 광물분말을 물 또는 증류수, 또는 탈 이온수와 혼합하여 교반기에 넣고, 24시간 동안 통상의 일반 교반기, 또는 자기 교반(magnetic stirring)을 한 다음, 1 ~ 24시간 동안 교반기와 원심분리기로 돌린 후, 3 ~ 72시간 동안 침전시켜 광물분말과 물 또는 증류수, 또는 탈 이온수를 층분리시키는 것으로, 광물계 소마티드 캘비의 층분리 현상이 이루어지도록 하는 것이다.
특히, 교반 및 원심분리 공정(320)은 침전이 마무리되면, 최상층부에는 물 또는 증류수, 또는 탈 이온수가 위치하고, 최하층부에는 SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO3, K 등의 성분들이 모두 함유된 세라믹 분말 즉, 광물분말이 위치하며, 물 또는 증류수, 또는 탈 이온수와 광물분말의 사이, 즉 중간층부에는 고농도의 광물계 소마티드 캘비가 위치하는 캘비 현탁액으로 구성되며, 본 발명에서는 도 25에 도시된 바와 같이, 현탁액으로 이루어진 중간층부만을 취하는 방법을 통해 분리하는 것이다.
건조공정(330)은 교반 및 원심분리 공정(320)에 의해 분리된 중간층부의 캘비 현탁액을 소정의 온도로 가열하여 물 또는 증류수, 또는 탈 이온수를 증발시키는 공정이다.
수분 제거공정(340)은 건조공정(330)에 의해 건조된 캘비 현탁액을 건조기에 투입한 후, 100 ~ 600℃의 온도로 1시간 ~ 10 시간 동안 가열에 의해 건조가 이루어지도록 함으로써, 캘비 현탁액에 포함된 수분, 증류수, 이온수만을 증발시킨 후, 고농도의 광물계 소마티드 캘비를 겔(Gel) 타입의 캘비 천연젤로 추출하는 공정이다.
즉, 캘비 천연젤은 순수한 광물계 소마티드 캘비만으로 이루어지는 것이다.
아울러, 전술한 캘비 천연젤 제조공정(300)을 통해 본 발명에서는 캘비 천연 파우더로 제조하는 캘비 천연 파우더 제조공정(400)이 수행된다.
캘비 천연 파우더 제조공정(400)은 캘비 천연젤 제조공정(300)을 통해 제조된 광물계 소마티드 캘비 천연젤을 1,000℃에서 10시간 동안 재가열하는 2차 열처리 공정(410)이 수행된다.
2차 열처리 공정(410)은 2차 열처리된 캘비 천연젤을 100 ~ 800℃의 온도로 2시간 ~ 20 시간 동안 건조하고, 이후 1,000 ℃ 이상의 고온에서 10시간 이상 가열한 후, 오염의 가능성을 배제하기 위하여 오토클레이브로 121℃에 15분간 2회 다시 가압 살균 처리하는 공정이다.
또한, 캘비 천연 파우더 제조공정(400)은 전술한 2차 열처리 공정(410)에 의해 열처리된 캘비 천연젤을 건조기에 저장한 후, 100 ~ 800℃의 온도로 2시간 ~ 20 시간 동안 건조시켜 캘비 천연젤에 포함된 수분을 완전히 제거하는 2차 수분 제거공정(420)이 수행되고, 이후, 수분이 제거된 캘비 고농축 고형물 즉, 캘비 고형물의 제조가 이루어지도록 한다.
이후, 캘비 고형물을 분쇄기를 통해 325메쉬~ 2나노입자로 분쇄하는 고형물 분쇄공정(430)을 통해 캘비 천연 파우더를 제조하게 된다.
이와 같은 본 발명은 전술한 실시예 1에 의해 추출된 광물계 소마티드의 관찰실험 및 미생물종의 탐색 및 기능성을 실험하였다.
아울러, 광물계 소마티드 캘비 중에서 초고온 전처리 공정이 완료된 광물분말의 미생물 융합 가능성을 조사하고, 잠재적으로 존재하는 미생물종을 탐색·동정함은 물론, 다양한 병원성 세균에 대한 항균능력을 정성 및 정량적으로 실험하였다.
여기서, 광물분말에 포함된 미생물종의 탐색 및 기능성을 분석하기 위해 도 5에 도시된 바와 같이, 2종의 시료(시료 A, 시료 B)를 전처리 공정을 수행한 후, 실험을 실시하였다.
이후, 전처리 공정이 완료된 시료 A, 및 시료 B에 포함된 미생물 배양을 수행하였으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 미생물종 탐색 및 분리, 동정을 위한 전략 모식도에 의해 실시하였다.
그리고, 광물계 소마티드 캘비 및 다수의 미생물종이 포함된 광물분말의 미생물 융합 가능성을 조사하기 위한 미생물 배양 배지로서, 일반적으로 널리 사용되고 있는 최소영양배지와 복합영양배지를 이용하였다.
최소영양배지로서 Yeast Extract Minimal Medium (YEM)을 Na2HPO4·12H2O 3.5g, K2HPO4 1.0g, MgSO4·7H2O 0.03g, NH4Cl 0.5g, Yeast extract 4.0g, D.W. upto 1L 의 조성으로 제조하여 멸균 후 사용하였다.
복합영양배지로서 Tryptic Soy Broth(TSB, BD & Company)를 사용하고, 고체배지는 YEM과 TSB 조성에 1.5% (w/v) Bacto-agar를 추가하여 만들었다.
미생물 배양은 32℃에서 24~72시간 동안 유지하며, 호기성 배양과 혐기성 배양을 시도하였으며, 액체 호기성 배양의 경우, 진탕배양기를 이용하여 250RPM 조건으로 미생물 배양을 시도하였고, 혐기성 배양을 위하여, 자동혐기성 및 미호기성 세균배양시스템(Anoxomat Mark II System)을 이용하여 협기배양을 실시하였다.
모든 분리된 미생물종은 도 7에 도시된 바와 같이, 미생물종 동정을 위하여 현미경 관찰을 통해 세포 모양을 관찰한 뒤, CTAB 방법을 이용하여 genomic DNA를 분리 정제하였으며, BLAST 프로그램(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)을 이용하여 분석하였다.
실험 결과, 시료 A 및 시료 B로부터 총 53종의 생체에 무해한 호기성 미생물을 순수 분리하였으며, 그 중 24종에 대한 분자유전학적 동정을 미생물종 동정을 수행한 결과, 24종의 미생물종은 광물성 파우더의 시료 중 A 유래의 미생물종이 13종, B 유래의 미생물종이 11종이 탐색되었고, 배양 전 고온·고압 습열멸균을 수행한 A와 B로부터 분리된 미생물종이 3종이었던 반면, 멸균을 수행하지 않은 A와 B로부터 21종이 분리되었음을 확인할 수 있었다.
또한, 멸균을 수행하지 않은 A와 B로부터 분리된 미생물에는 1㎛ 크기의 아주 작은 미생물도 존재하는 것으로 나타났다. 특기할 점은 여기에서도 배양에 사용한 페트리 접시의 바닥에 얇은 막 형태의 것이 형성되었다.
특히, 실험상의 오류 여부를 확인하고자 배양된 미생물들을 따로 분리하여 121℃ 에서 15분 간 오토클레이브로 살균 처리 한 후, 재 배양한 결과 배양이 이루어지지 않았으나, 배양되지 않은 일반 환경 미생물을 광물계 소마티드 캘비 분말과 함께 배지에 넣고, 다시 121℃ 에서 15분 간 살균 처리 한 후 배양한 결과 배양이 됨을 확인하였다.
이와 같은 결과를 통해 광물계 소마티드 캘비는 일반 미생물들을 극한의 환경에서 보호하고 살리는 작용을 하는 것을 확인할 수 있었으며, 이와 동시에 미생물만을 분리하여 광물계 소마티드 캘비 분말이 없는 상태에서 가압 살균 처리한 다음에 증식 여부를 확인한 결과, 모두 사멸하여 아무런 미생물 증식이 일어나지 않았다는 점이다.
이것은 광물계 소마티드 캘비 분말이 고온에서 일반 환경 미생물이 견디어낼 수 있도록 피난처를 제공하였거나, 광물계 소마티드 캘비 분말이 에너지적 작용을 통해 일반 미생물들이 고온에서 견뎌낼 수 있도록 하는 것임을 확인할 수 있는 것이다.
실시예 2.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩 제조 과정을 나타낸 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩 제조 방법은 캘비 천연 파우더 분쇄 단계(S10), EG 용액 혼합 및 교반단계(S12), 캘비 슬러리와 고분자 수지를 용융 및 교반하는 단계(S14), 캘비 융합 마스터 배치 칩 제조단계(S16)를 포함하여 구성된다.
캘비 천연 파우더 분쇄 단계(S10)는 캘비 천연 파우더를 0.2 ~ 2마이크로 미터의 크기로 분쇄하는 단계로, 3,000RPM으로 120분간 1mm의 비즈(Beads)로 이루어진 분쇄수단으로 캘비 천연 파우더의 평균입도가 5㎛ ~ 6㎛의 입도로 유지될 때까지 분쇄하는 1차 분쇄를 수행한다.
그리고, 1차 분쇄가 완료되면, 0.5mm의 비즈로 이루어진 분쇄수단으로 4,000RPM의 회전으로 180분 동안 건식 및 습식으로 분쇄하여 캘비 천연 파우더의 평균입도가 1.3㎛ ~1.7㎛의 입도를 유지할 때까지 2차 분쇄를 수행한다.
또한, 2차 분쇄가 완료되면, 0.2mm의 비즈로 이루어진 분쇄수단을 통해 5,000RPM으로 240분 동안 건식 및 습식으로 분쇄하여 캘비 천연 파우더의 평균입도가 0.2㎛ ~ 2㎛의 입도를 유지할 때까지 3차 분쇄를 수행하도록 한다.
여기서, 3차 분쇄시 가장 바람직한 캘비 천연 파우더의 평균입도는 0.8㎛의 입도를 유지하는 것이 바람직하다.
EG(Ethyele Glycol) 용액 혼합 및 교반단계(S12)는 3차 분쇄까지 완료된 캘비 천연 파우더의 거친 표면을 매끄럽게 코팅시켜줄 코팅액을 혼합하는 혼합 공정이 1차 수행되고, 이 혼합 공정은 에틸렌글리콜(Ethyele Glycol)을 사용하고, 캘비 천연 파우더와 에틸렌글리콜의 혼합 조성비는 캘비 천연 파우더가 총 중량의 85~95중량%가 투입되고, 에틸렌글리콜이 5~10중량% 투입되어 혼합이 이루어지도록 한다.
또한, EG 용액 혼합 및 교반단계는 혼합이 완료된 혼합물을 자기 교반기에 캘비 천연 파우더와 에틸렌글리콜을 투입하고, 이 두 성분을 24시간 동안 교반을 수행하여 혼합이 이루어지도록 하는 혼합물 교반 공정을 수행함으로써, 캘비 천연 파우더의 표면에 에틸렌글리콜의 코팅 단계가 이루어지도록 한다.
아울러, 캘비 천연 파우더와 에틸렌글리콜의 혼합 및 코팅이 완료되면, 액상의 에틸린글리콜에 의해 캘비 천연 파우더는 슬러리 타입의 캘비 슬러리로 구성되는 것이다.
여기서, 에틸렌글리콜이라 함은, 모노에틸렌글리콜 또는 에테인-1,2-다이올이라고도 한다. 화학식 HO(CH2)2OH. 분자량 62.07, 녹는점 －12.6℃, 끓는점 197.7℃, 비중 1.1131이다. 끈적끈적하고 단맛이 있는 무색 액체로, 습기를 잘 흡수하고, 물·에탄올·아세트산 등과 임의의 비율로 섞이며, 산화하면 글리콜산·글리옥살·옥살산 등이 된다. 에틸렌에 묽은 염소수(鹽素水)를 작용시켜 에틸렌클로로하이드린을 합성하고, 이것을 탄산나트륨 수용액과 오토클레이브 속에서 가열하여 가수분해시키면 생긴다. 테트론의 합성원료로서 최대의 용도를 가지는 것 외에, 알키드 수지(樹脂)의 제조원료나 내한성(耐寒性) 냉각액, 의약품·화장품 등으로도 사용된다.
캘비 슬러리와 고분자 수지를 용융 및 교반하는 단계(S14)는 상기 S12 단계에 의해 형성된 캘비 슬러리와 PET(Polyethylene), PBT(Provider Backbone Transport), 나일론, 레이온, PLA(Polylactic), 탄소를 포함하는 고분자 수지를 용융 및 교반시키는 단계이다.
이러한 S14 단계는 캘비 슬러리를 1중량% ~40중량%, 고분자 수지를 60중량% ~99중량%로 혼합한 후, 상기 고분자 수지를 100℃ ~ 350℃의 온도로 용융시키는 용융 공정과, 이 용융 공정이 완료되면, 용융된 고분자 수지와 캘비 슬러리를 교반하는 교반 공정이 순차적으로 이루어지게 된다.
특히, 교반 공정시 캘비 슬러리와 용융된 고분자 수지가 잘 교반되도록 고분산재를 첨가할 수 있을 것이다.
아울러, 본 발명의 S14 단계에서는 광물계 소마티드 캘비 분말, 또는 캘비 슬러리를 용융된 고분자 수지와 교반하여 융복합 섬유 제조를 위한 M/B칩(마스터 배치 칩)을 제조하거나, 중합공정에 의한 중합칩을 제조할 수 있을 것이다.
즉, 본 발명의 S14 단계는 캘비 분말 또는 캘비 슬러리와 고분자 수지를 교반기를 통해 24 ~ 48 시간 교반하고, 90 ~ 110℃의 온도로 열풍 건조하여 캘비 슬러리에 포함된 수분을 10ppm 이하로 건조시키도록 하는 것이다.
캘비 융합 마스터 배치 칩 제조단계(S16)는 용융 및 교반이 완료된 캘비 융합 고분자 수지 용액을 이용하여 M/B칩을 제조하는 단계이다.
이러한 S16 단계는, 캘비 융합 고분자 수지 용액을 압출 후 냉각시켜 펠렛의 형태로 절단하는 단계로서, 방사 공정에 의해 방사하여 다기능 원사와 화이버로 생산하고, 생산된 원사를 통해 다양한 섬유재를 가공할 수 있을 것이다.
실시예 3.
도 4는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도시된 바와 같이, 도 3에 의해 제조된 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용하여 다기능 섬유를 제조하는 것으로, 캘비 융합 M/B칩을 용융 방사하는 제1단계(S20), 캘비 융합 장섬유 원사를 제조하는 제2단계(S22), 캘비 융합 방적사 및 충진용 화이버를 제조하는 제3단계(S24), 캘비 융합 방적사 및 원사를 제조하는 제4단계(S26) 및 캘비 융합 원단 및 의류를 제조하는 제5단계(S28)를 포함하여 구성된다.
제1단계(S20)는 전술한 S10 단계 내지 S16 단계를 통해 제조된 캘비 융합 M/B칩을 이용하여 다기능 섬유를 제조하기 위해서 제조될 천연 섬유의 양에 따라 캘비 융합 M/B칩을 일정량 계량하고, 계량된 캘비 융합 M/B칩의 양만큼 용융 및 방사하는 단계이다.
이러한 제1단계(S20)는 용융압출기를 통해 250℃ ~ 300℃의 온도로 용융 및 압출하고, 이후 압출이 이루어진 캘비 융합 용융물을 고온고압에 의해 방사가 이루어지도록 하여 캘비 융합 실의 형태로 구성되도록 한다.
또한, 방사된 캘비 융합 실을 일정 온도 이하로 냉각시키기 위해 Front Screen Type의 냉각기로 17℃의 온도에서 특정량의 공기를 불어 방사되는 캘비 융합 실을 냉각시킨다.
제2단계(S22)는 캘비가 융합된 장섬유 원사를 제조하는 단계로서, 제1단계를 통해 제조된 캘비 융합 실 중, PET, 나일론, 레이온 캘비, PLA, 탄소 융합 실의 저항성을 나타내는 실의 신도를 가지도록 하는 연신공정이 수행된다.
이러한 연신공정은 다수의 롤러를 구성하고, 이 다수의 롤러들의 속도를 각각 다른 속도로 회전하도록 구성함과 동시에 고온의 열을 제공하여 캘비 융합 장섬유의 안정적 물성이 갖춰지도록 한다.
또한, 연신공정이 완료된 캘비 융합 장섬유가 보빈에 권취되는 권취공정을 수행한다.
제3단계(S24)는 제2단계(S22)를 통해 제조된 PET, 나일론, 레이온, PLA, 탄소 캘비 융합 장섬유를 25 ~ 45mm로 절단하여 방적사 및 충진용 화이버로 제조하는 단계이다.
제4단계(S26)는 0.8 ~ 10 데니어 굵기의 캘비 융합 PET, 나일론, 레이온 PLA, 탄소 화이버 20중량% ~ 80중량%와 면, 모달, 텐셀, 레이온, 실크 섬유를 포함하는 천연 섬유 20중량% ~80중량%를 혼합하여 캘비 융합 방적사 및 원사를 제조하는 단계이다.
제5단계(S28)는 상기 제4단계에 의해 제조된 방적사 원사를 이용하여 캘비 융합 원단 및 의류를 제조하는 단계이다.
이하에서는, 전술한 광물계 소마티드 캘비 분말이 포함된 천연 섬유를 이용하여 광물계 소마티드 캘비의 기능 및 효과를 파악하기 위한 실험을 실시하였다.
실험 1.
자외선 차단율
- 실험조건
광원: Xenon Arc
실험기기: UV-VISIBLE-NIR Spectrophotometer
- 실험결과
도 8에 도시된 바와 같이, 자외선 차단 지수(UPF)로는 32의 결과가 도출되었고, 자외선 315~400nm 사이의 투과율 T(UV-A)%은 16.7의 결과가 도출되었으며, 자외선 290~315nm 사이의 투과율 T(UV-B)%은 1.0의 결과가 도출되었다.
또한, 자외선 315~400nm 사이의 차단율(UV-A%) 은 83.3의 결과가 도출되었으며, 자외선 290~315nm 사이의 차단율(UV-B)% 은 99.0의 결과가 도출되었다.
실험 2.
열 특성 변화
광물계 소마티드 캘비를 천연섬유에 융합한 결과 생체 최적 온도인 37℃를 기준으로 하여 이보다 외부 온도가 낮으면 발열 특성을, 반대로 높으면 냉각 특성을 보인다.
즉, 체온을 중심으로 자동 온도 조절이 되는 새로운 기능을 갖춘 살아있는 섬유가 탄생한 것으로서, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 외부 온도가 낮을 때는 일반 섬유보다 약 2~3℃, 그리고 외부 온도가 높을 때는 반대로 약 2~3℃ 낮은 온도를 유지하여 외부 온도에 따라 온열감이나 냉감을 느끼게 된다.
외부 온도 변화에 따른 섬유의 온도 변화를 나타내는 도 9는 온도 상승 시를 나타낸 그래프이고, 도 10은 온도하강시 나타나는 그래프이다. 빨간색은 일반 섬유, 녹색은 캘비 융합 천연 섬유로서, 도 11에 도시된 바와 같이, 보온율은 일반 섬유는 58.2%의 보온율을 나타내는데 반해, 캘비 천연 섬유는 89.0%의 보온율을 나타냄에 따라 약 53%의 보온율이 증가하고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 열저항으로는 일반 섬유가 0.72Clo 인데 반해, 캘비 천연 섬유는 4.04Clo 로 확인됨에 따라 약 4.6 배 증가하였음을 확인할 수 있었다.
실험 3.
항균력(곰팡이 및 포도상 구균)
도 12에 도시된 바와 같이, 캘비 천연 섬유에 융합한 결과 항균력이 뛰어나게 개선되어 곰팡이나 포도상 구균 등의 증식이 90 % 이상 억제되는 것이 관찰되었다. 또한, 캘비 천연 섬유의 항균력이 50 회 이상 세탁한 후에도 전혀 줄어들지 않았다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 공기 중의 벤젠이나 포름알데히드 등과 같은 휘발성 유기화합물(VOG)의 분해가 촉진되어 통상적으로 30분 만에 75~90% 이상 감소하는 것이 확인되었다.
아울러, 캘비 천연 섬유로 의류, 이불 등을 만들어 입거나 사용하는 것만으로도 4개월 만에 도 14에 도시된 바와 같이, 인체 면역력이 유의하게 증가하는 것이 확인되었다.
실험 4.
광물계 소마티드 캘비 천연젤 및 캘비 천연 파우더의 FT - IR , TGA , XRF , XRD 실험
1. 의뢰기관: 한국표준과학연구원
2. 시료명: Koptri-1420155
3. 실험방법: FT-IR, TGA, XRF, XRD
4-1. 실험결과
- 광물계 소마티드 캘비(시료명: Koptri-1420155)의 분석결과 도 15에 도시된 바와 같이, 수분이 약 89% 함유된 것으로 확인되었으며, 특정 유기성분, CaCO3 Carbon black 등이 함유되지 않은 것으로 나타난 바 있다. 또한, 수분을 제외한 Sio2는 7중량%, Al2O3는 2중량%, Fe2O3는 1중량%, K는 1중량%가 각각 함유되어 있음을 확인할 수 있었다.
4-2. FT-IR(Fourier Transform Unfra-Red Spectrophotometer) 실험결과
(1) 측정기기: jasco ft-ir 4100
(2) 측정모드: ATR mode
(3) Resolution: 4cm-1
(4) Scna 수: 32
(5) FTIR Library List
- FT-IR 분석 결과, 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이 건조 전, H2O 성분이 확인되었으며, 건조 후, SiO2 의 spectrum과 상당히 유사한 성분이 확인되었다.
4-3. TGA(Thermogravimetric Analyzer) 실험결과
(1) 측정기기; TA Instrument, Q500
(2) 승온속도 : 10℃/min
(3) 온도범위: RT ~ 800℃
(4) 분위기: N2
(5) 실험결과
도 19에 도시된 바와 같이, 건조 전, Char yield at 800℃(%)가 11.00이었는데 반해, 건조 후, Char yield at 800℃(%)가 92.34로 분석되었음을 확인할 수 있었다.
4-4.XRF(X-Ray Fluorescence Spectrometer) 실험결과
(1) 측정기기 Shimadzu 사 720
(2) 분위기: Vacuum
(3) Collimator: 10mm
(4) 분석모드: Na~U(Ti~U, Na~Sc), XRF는 측정범위의 원소들만을 100%로 설정한다.
(5) 실험결과
도 20 및 21에 도시된 바와 같이, Sio2 는 6.70중량%, Al2O3는 1.67중량%, Fe2O3는 1.04중량%, K는 0.76중량%가 각각 함유되어 있음을 확인할 수 있었다.
실험 5.
광물계 소마티드 캘비의 UV , 자외선 및 가시광선 조사 실험
실험 5는 도 22에 도시된 바와 같이, 전술한 광물계 소마티드 추출 방법 및 이를 이용한 다기능 천연젤 및 천연 파우더의 제조 공정들에 의해 제조된 광물계 소마티드 캘비 천연젤, 또는 캘비 천연 파우더에 UV, 자외선 및 가시광선을 조사하였을 때 발생하는 반응에 대한 실험을 실시하였다.
실험결과, 자외선을 조사하면, 즉각적으로 수분이 기화되면서 탈수가 진행되고, 이와 동시에 광물계 소마티드 캘비의 활동성이 증가하면서 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 전자기파 반응성 에너지가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
여기서, 도 23은 UV를 조사하였을 때, 광물계 소마티드 캘비의 변화를 나타낸 실험 결과로서, 붉은색 원이 UV 조사 범위를 나타내는 것이고, 이 UV 조사 범위 내부에 존재하는 광물계 소마티드 캘비의 활동성 증가로 인한 변화를 나타낸 도면이다. 또한, 도 24는 자외선을 조사한 결과로서, 자외선이 조사된 범위 주변으로 수분이 기화되는 현상을 나타내고 있다.
이는, 본 발명의 광물계 소마티드 캘비 천연젤, 또는 캘비 천연 파우더는 UV, 자외선 및 가시광선을 조사하였을 때, 빛과 반응하여 캘비가 발산하는 에너지의 증폭이 이루어지고, 이 증폭되는 에너지 효과에 의해 다양한 산업용 원료로 활용할 수 있을 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명은 광물 중에 존재하는 광물계 소마티드가 포함된 광물계 소마티드 캘비 분말(Quantum Energy Living Body: QELBY)을 고분자 수지와 일정 비율로 혼합하여 캘비 융복한 마스터 배치 칩(QELBY Master Batch Chip)을 제조하고, 이 캘비 융복합 마스터 배치 칩을 이용하여 캘비 융복합 장섬유를 제조함으로써, 다기능 천연 섬유를 보다 쉽고 편리하며, 저렴한 비용으로 용이하게 대량 생산이 가능하고, 캘비 융복합 마스터 배치 칩을 이용하여 천연 섬유를 제조함으로써, 생체의 면역력 향상 및 생체 대사작용을 활성화시키며, 다기능 및 항노화 작용을 유발과 같은 기능을 제공하고, 외부 환경에 따른 섬유의 발열, 냉감, 소취 작용, 난연, 항균 작용, 37℃ 상온에서 외부열 작용 없이 원사 자체에서 원적외선 방사 효율을 극대화하여 인체 건강에 도움을 주는 발명이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법에 있어서,
    (a) 자연계에서 산출되는 광물로부터 광물계 소마티드 캘비를 추출하는 광물계 소마티드 캘비 추출단계;
    (b) 추출된 순수한 광물계 소마티드 캘비를 겔(GEL) 타입의 천연젤로 제조하는 캘비 천연젤 제조단계;
    (c) 상기 (b) 단계에 의해 제조된 광물계 소마티드 캘비 천연젤에 포함된 수분을 제거하여 광물계 소마티드 캘비 천연 파우더를 제조하는 광물계 소마티드 캘비 천연 파우더 제조단계;
    (d) 상기 (c) 단계에 의해 제조된 광물계 소마티드 캘비 파우더를 0.2 ~ 2마이크로 미터의 크기로 분쇄하는 캘비 천연 파우더 분쇄 단계;
    (e) 분쇄된 캘비 천연 파우더와 에틸렌글리콜(Ethyele Glycol)을 혼합 및 교반하여 캘비 슬러리를 형성하는 EG 용액 혼합 및 교반단계;
    (f) 상기 캘비 슬러리와 PET(Polyethylene), PBT(Provider Backbone Transport), 나일론, 레이온, PLA(Polylactic), 탄소를 포함하는 고분자 수지를 용융 및 교반하여 캘비 융합 고분자 수지 용액을 제조하는 용융 및 교반단계;
    (g) 캘비 융합 고분자 수지 용액을 압출 후 냉각시켜 펠렛의 형태로 절단하여 캘비 융합 마스터 배치 칩을 제조하는 단계; 및
    (h) 상기 (g) 단계에 의해 제조된 캘비 융합 마스터 배치 칩을 용융 방사하여 캘비 융합 다기능 원사와 화이버로 제조하는 캘비 융합 다기능 섬유 제조단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO3, K 성분들이 각각 독립적으로 함유되어 있거나, 또는 모두 함유된 천연광석을 채취하는 단계;
    (a2) 채취된 천연광물을 분쇄하는 천연광물 분쇄하는 단계;
    (a3) 분쇄된 천연광물을 열처리하는 열처리 단계;
    (a4) 열처리된 천연광물을 숙성, 건조 및 발효시켜 천연광물에 포함된 광물계 소마티드를 추출하는 광물계 소마티드 추출단계; 및
    (a5) 추출된 광물계 소마티드를 건조시켜 세라믹 파우더로 제조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 (a) 단계에 의해 추출된 광물계 소마티드 중에서 1,000℃의 고온에서 10시간 동안 가열하여도 죽지 않는 광물계 소마티드 캘비만을 분리하는 광물계 소마티드 캘비 분리단계;
    (b2) 상기 (b1) 단계에 의해 추출된 광물계 소마티드에서 광물계 소마티드 캘비를 분리하기 위해 100℃ ~ 1,000℃의 고온으로 재가열하는 세라믹 파우더 가열단계;
    (b3) 상기 (b2) 단계를 통해 가열된 광물계 소마티드로부터 광물계 소마티드 캘비를 분리하기 위해 광물계 소마티드 캘비의 층분리 현상이 이루어지도록 원심분리를 통해 층분리시키고, 층분리된 최상층부, 중간층부 및 최하층부 중, 중간층부만을 추출하는 교반 및 원심분리 단계;
    (b4) 상기 (b3) 단계에 의해 분리된 중간층부의 캘비 현탁액을 소정의 온도로 가열하는 건조단계;
    (b5) 상기 (b4) 단계에 의해 건조된 캘비 현탁액을 건조기에 투입한 후, 100~600℃의 온도로 1시간 ~ 10 시간 동안 가열에 의해 건조가 이루어지도록 함으로써, 캘비 현탁액에 포함된 수분, 증류수, 이온수만을 증발시킨 후, 고농도의 광물계 소마티드 캘비를 겔(Gel) 타입의 캘비 천연젤로 추출하는 캘비 천연젤 추출단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 (b) 단계를 통해 제조된 광물계 소마티드 캘비 천연젤을 1,000℃에서 10시간 동안 재가열하는 2차 열처리 단계;
    (c2) 열처리된 캘비 천연젤을 건조기에 저장한 후, 100 ~ 800℃의 온도로 2시간 ~ 20 시간 동안 건조시켜 캘비 천연젤에 포함된 수분을 완전히 제거하여 캘비 고농축 고형물을 제조하는 2차 수분 제거 단계;
    (c3) 상기 캘비 고농축 고형물을 분쇄기를 통해 325메쉬~ 2나노입자로 분쇄하는 고형물 분쇄단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는
    (d1) 3,000RPM으로 120분간 상기 캘비 천연 파우더의 평균입도가 5㎛ ~ 6㎛의 입도로 유지될 때까지 분쇄하는 1차 분쇄 단계;
    (d2) 상기 1차 분쇄가 완료되면, 4,000RPM의 회전으로 180분 동안 분쇄를 실시하여 상기 캘비 천연 파우더의 평균입도가 1.3㎛ ~1.7㎛의 입도를 유지할 때까지 분쇄하는 2차 분쇄 단계; 및
    (d3) 상기 2차 분쇄가 완료되면, 5,000RPM으로 240분 동안 건식 및 습식으로 분쇄하여 상기 캘비 천연 파우더의 평균입도가 0.2㎛ ~ 2㎛의 입도를 유지할 때까지 분쇄하는 3차 분쇄단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    (e1) 상기 캘비 천연 파우더가 총 중량의 85~95중량%가 투입되고, 에틸렌글리콜이 5~10중량%가 투입되어 혼합하는 혼합 단계와,
    (e2) 혼합이 완료된 혼합물을 자기 교반기에 투입하고, 24시간 동안 교반하여 슬러리 타입의 캘비 슬러리로 구성하는 혼합물 교반 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (f) 단계는,
    (f1) 상기 캘비 천연 파우더 또는 캘비 슬러리를 1중량% ~40중량%, 고분자 수지를 60중량% ~99중량%로 혼합하는 혼합단계와,
    (f2) 상기 캘비 천연 파우더 또는 캘비 슬러리와 고분자 수지를 100℃ ~ 350℃의 온도로 용융시키는 용융 단계와,
    (f3) 상기 용융된 고분자 수지와 캘비 천연 파우더 또는 캘비 슬러리를 교반기를 통해 24 ~ 48 시간 교반하고, 90 ~ 110℃의 온도로 열풍 건조하여 켈비 슬러리에 포함된 수분을 1~10ppm으로 건조시키는 교반하는 교반 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (h) 단계는,
    (h1) 상기 (g) 단계에 의해 제조된 캘비 융합 마스터 배치 칩을 용융 및 압출하고, 압출된 캘비 융합 용융물을 방사시켜 캘비 융합 실의 형태로 구성하는 캘비 융합 마스터 배치 칩 용융 및 방사단계;
    (h2) 상기 캘비 융합 실을 연신공정을 통해 캘비가 융합된 장섬유 원사를 제조하는 캘비 융합 장섬유 제조단계;
    (h3) 상기 캘비 융합 장섬유를 이용해 캘비 융합 방적사 및 충진용 화이버로 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (h1) 단계는,
    상기 (g) 단계에 의해 제조된 캘비 융합 마스터 배치 칩을 용융압출기를 통해 250℃ ~ 300℃의 온도로 용융 및 압출하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 (h2) 단계는 캘비 융합 장섬유를 25 ~ 45mm로 절단하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 (h3) 단계는,
    상기 캘비 융합 방적사 및 충진용 화이버 20중량% ~ 80중량%와 천연 섬유 20중량% ~80중량%를 혼합하여 캘비 융합 방적사 및 원사를 제조하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 (h3) 단계에 있어서,
    상기 캘비 융합 방적사 및 충진용 화이버는 0.8 ~ 10 데니어(denier)로 이루어지며, PET, 나일론, 레이온 PLA, 탄소 화이버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 (h) 단계에 있어서,
    상기 천연 섬유는 면, 모달, 텐셀, 레이온, 실크 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 (h) 단계 이후,
    (i) 상기 캘비 융합 방적사 및 원사를 이용하여 캘비 융합 원단 및 의류를 제조하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법.
KR1020140100609A 2014-08-05 2014-08-05 천연 광물에 포함된 광물계 소마티드 캘비 융합 마스터 배치 칩을 이용한 다기능 섬유 제조방법 KR101515208B1 (ko)

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