KR101620028B1 - 게르마늄 분말 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무기이산화 게르마늄이 지지체에 이온 치환된 게르마늄 분말 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 최종 물품의 용도에 따라서 게르마늄의 함유량을 조절할 수 있고 게르마늄을 적용한 물품의 제조가 편리하며 게르마늄을 고농축 된 값으로 함유될 수 있으므로 응용처(각종의류, 복대, 스포츠 용품, 목걸이, 팔찌, 반지, 의료산업 분야 등) 및 활용 범위를 넓게 적용할 수 있는 발명이다.

Description

게르마늄 분말 조성물 및 그 제조방법{Composition of germanium powder and the producing method thereof}

본 발명은 무기이산화 게르마늄이 지지체에 이온 치환된 게르마늄 분말 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 순도 99.9999중량%이상의 게르마늄이 함유된 분말에 관한 것으로, 인체의 다양한 부위에서 건강에 유익한 효능 및 효과를 얻을 수 있는 성질의 고순도 게르마늄을 함유한 분말에 관한 것이다.

천연 물질들에 극미량으로만 존재하는 게르마늄은 게르마늄을 함유한 광석에서만 얻을 수 있어 게르마늄을 함유하는 물건을 제조하는데 복잡한 공정들이 필요하므로 우리 일상에 접목시키기가 어려웠다. 따라서 우리 일상 건강 생필품에 필요로 하는 곳들에 게르마늄 적용 제품들을 접목시키기 용이 하도록 하기 위한 방법이 필요하다.

게르마늄을 천연물질에서 추출한 후 바로 제품에 적용하는 제조방법은 매우 복잡한 공정이 필요하다. 게르마늄을 적용한 제품들을 용이하게 제조하기 위하여, 게르마늄이 포함된 표준물질을 제조하면 각종 게르마늄을 포함하는 최종 제품에 쉽게 적용할 수 있을 것이다. 따라서, 게르마늄의 효능은 그대로 보유하면서도 그 효능을 이용한 제품을 제조할 때 제조공정에 용이하게 포함시킬 수 있는 표준 물질이 필요하다. 또한, 상기 표준물질을 제조할 때, 최종 제품의 게르마늄 함유율에 따라 게르마늄의 양을 조절할 수 있는 제조 방법이 필요하다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자들은 특수한 여러 지지체에 게르마늄을 이온 치환시켜 분말화 하여, 게르마늄을 다양한 곳에 적용하기에 편리하도록 하고, 뿐만 아니라 용도에 따라서 게르마늄 분자가 붙어 있거나 혹은 떨어져 나올 수 있도록 할 수 있으며, 게르마늄의 함유율을 조절할 수 있는 무기이산화 게르마늄 분말 조성물 및 그 제조 방법을 발명하였다.

따라서, 본 발명은 게르마늄이 함유된 천연물질을 전기분해를 통해 고순도 무기이산화 게르마늄을 추출하는 단계; EDTA-Ca, EDTA-Na으로 이루어진 군중에서 하나 이상을 선택하여 0.01중량% 내지 0.02중량%, 상기 무기이산화 게르마늄 0.1중량% 내지 0.5중량% 및 물을 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 20 내지 30 ℃에서 반응시키는 단계; 상기 혼합물에 지지체를 20중량% 내지 50중량%를 혼합시키는 단계를 포함하는 게르마늄 분말 조성물 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 게르마늄이 함유된 천연물질은 백운모 및 포졸란으로 이루어진 군중에서 하나 이상을 선택하는 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 지지체로서 실리케이트, 황토, 제오라이트, 운모, 탈크로 이루어진 군중에서 하나 이상을 선택한 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 지지체는 실리케이트인 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 고순도 무기이산화 게르마늄은 1000ppm 내지 2000ppm으로 추출된 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 무기이산화 게르마늄이 지지체에 이온 치환된 게르마늄 분말 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 지지체는 실리케이트, 황토, 제오라이트, 운모, 탈크로 이루어진 군중에서 하나 이상을 선택한 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 지지체는 실리케이트인 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 게르마늄을 포함하는 분말의 제조방법은 게르마늄을 포함하는 천연물질에서 전기 분해 방식을 이용하여 고순도 게르마늄을 수득하여, 최종 물품의 게르마늄 요구량에 따라 게르마늄 치환 값을 조절할 수 있는 게르마늄의 분말을 제조할 수 있고, 다양한 지지체를 선택할 수 있으므로, 지지체의 종류에 맞는 물품 제조가 매우 간편하고 용이하게 된다. 본 발명은 최종 물품의 용도에 따라서 게르마늄의 함유량을 조절할 수 있고 게르마늄을 적용한 물품의 제조가 편리하며 게르마늄을 고농축된 값으로 함유될 수 있으므로 응용처(각종의류, 복대, 스포츠 용품, 목걸이, 팔찌, 반지, 의료산업 분야 등) 및 활용 범위를 넓게 적용할 수 있는 발명이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 무기이산화 게르마늄 분말 조성물 및 이의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 순도 99.9999중량%인 무기이산화 게르마늄이 지지체에 이온 치환된 분말 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 지지체의 공극 안에 무기이산화 게르마늄을 치환시켜 게르마늄이 함유된 분말을 얻는 것에 관한 것이고, 상기 지지체는 금속, 폴리머, 무기물인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게 상기 지지체는 셀레늄(Se), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 산화아연(ZnO), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC), 실리케이트(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 산화마그네슘(MgO), 제올 라이트, 벤토 나이트, 돌로마이트, 규조토, 운모, 황토, 백토, 기타 산화 광물이고, 가장 바람직하게는 실리케이트 이다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 일 실시예로서 본 발명에 따른 무기이산화 게르마늄 분말 조성물의 제조방법에 관하여 설명한다. 본 발명은 하기 예에 한정되지 않는다.

지지체에 분자이동이 가능하려면 이온 상태의 물질이어야 하므로 분자식 GeH₂O로 나타내는 이온 상태의 무기이산화 게르마늄을 백운모 또는/및 포졸란 석으로부터 추출한다. 지지체로서 실리케이트를 선택한다. 실리케이트의 1-10 ㎛입자에 게르마늄을 치환시켜 게르마늄이 함유된 실리케이트 분말을 얻을 수 있다. 상기 실리케이트의 입자가 1㎛ 미만이면 게르마늄의 이온 치환이 어렵고, 10㎛ 초과이면 이온 치환 양이 적어 효능이 저감된다.

상기 이온상태의 게르마늄은 99.9999중량%의 고순도 물질이고, 불순물들이 존재하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이온 상태의 게르마늄은 분자이동이 커서 불순물이 포함되면 물질의 안정성을 잃기 때문이다. 백운모와 포졸란으로부터 99.999중량%의 고순도 이온 상태의 게르마늄을 1000ppm 내지 2000ppm의 값으로 추출한다.

게르마늄이 많이 함유된 백운모 또는/및 포졸란석을 3mm로 만든 후 이를 전기 분해 장치를 통하여 고순도 게르마늄 수를 얻을 수 있다. 상기 백운모 또는/및 포졸란석은 바람직하게는 1mm 내지 3mm로 만드는데, 1mm 미만으로 하면 게르마늄 추출이 더욱 용이할 수 있지만 공정이 어려울 수 있고 3mm 초과이면 게르마늄 추출이 용이하지 않다. 게르마늄 함량 값은 저농축부터 고농축 값을 자유스럽게 얻을 수 있는데, 1000ppm 내지 2000ppm이 바람직하다. 상기 게르마늄의 농도가 1000ppm 미만이면 효능이 저감되고 2000ppm 초과이면 잉여 초과분에 대한 원가 상승요인이 된다. 이 때, 제품에서 얻을 최종 ppm값을 계산하여 미리 정해진 ppm값의 이온 상태의 무기이산화 게르마늄(GeH₂O)을 준비한다. 상기 전기분해 장치의 조건은 자연 분위기 상에서 220v 내지 380v 직류 전류 공급 방식으로 하는데, 220v 미만이면 수득율이 낮고, 380v 초과하면 수득시에 불필요한 잉여 에너지를 낭비하게 되고 수득에 불필요한 전류가 방해할 수 있다.

상기 무기이산화 게르마늄 0.1 내지 0.5중량%에 EDTA-Na (Ethylenediaminetetraacetic acid-Na) 및 EDTA-Ca (Ethylenediaminetetraacetic acid)로 이루어진 군중에서 하나 이상을 선택하여 0.01중량% 내지 0.02중량%를 물과 함께 반응기에 넣고 혼합한다. 상기 EDTA-Ca 또는 EDTA-Na가 0.01중량% 미만이면 이온 치환성이 약해지고 0.02중량% 초과이면 불필요한 잉여 성분이 된다. 더욱 바람직하게는 0.02중량%를 첨가한다. EDTA-Ca 또는 EDTA-Na은 이온분자들이 쉽게 치환될 수 있고, 이들이 치환된 이온들의 부착성을 더욱 강하게 할 수 있다.

상기 무기이산화 게르마늄은 0.1중량% 미만이면 효능이 저감이 되고 0.5중량% 초과이면 잉여 성분이 많아 불필요하게 원가 상승 요인이 된다. 게르마늄의 함량은 적용되는 제품의 요구량에 따라 다양하게 할 수 있는데, 0.1중량% 내지 0.5중량%가 바람직하다.

다음으로, 실리케이트 지지체를 20 내지 50 중량%가 되도록 20 내지 30 ℃이내의 자연 분위기에서 상기 용액 속에 넣는다. 상기 실리케이트 지지체가 20중량% 미만이면 반응기 속에서 슬러리가 형성되지 아니하고 50중량% 초과이면 된 슬러리로 되기 때문에 작업성을 잃게 된다. 온도가 20 ℃미만이면 이온 분자들의 활동이 약하여 지지체에 무기이산화 게르마늄의 이온치환이 어렵고, 30℃를 초과하면 이온 분자의 활동이 커지게 된다.

상기 용액을 RPM 40 내지 50 이내에서 2시간 내지 5시간 동안 교반을 시켜 입자들끼리 서로 응집되어 성장되는 것을 방지한다. 상기 RPM이 40 미만이면 많은 시간을 교반을 시켜야 하고 50을 초과하면 이온 치환을 방해하게 된다. 상기 교반시간이 2시간 미만이면 응집이 커지게 되고 5시간을 초과하면 불필요한 잉여의 시간이 된다. 이를 반응기에서 꺼내어 탈수기에서 탈수하고 이때에 함수율은 10중량% 미만으로 탈수 한다. 다음으로 80 내지 200 ℃의 열풍 건조기에서 10시간 내지 12시간 동안 건조시켜 괴상 형태의 물질을 얻게 되며 이를 다시 분쇄기에 넣어 처음 출발 물질과 같은 입도를 얻는다. 이 때에 건조된 상태의 함수값은 50ppm이내의 값을 갖도록 하였다. 상기 함수값이 50ppm을 초과하면 수분에 의해 트러블이 생겨 적용할 수 없는 경우가 발생하므로, 폴리머 등에 적용처가 매우 제한적이게 된다.

상기 건조 온도가 80 ℃미만인 경우에는 많은 시간이 소요가 되고 200 ℃초과인 경우에는 응집이 될 수 있다. 상기 함수율이 10중량% 미만이면 탈수기의 한계선에 도달하게 되며, 10중량% 초과이면 열풍 건조기의 건조 시간이 길어 지게 된다.

상기 게르마늄이 함유된 실리케이트 분말은 게르마늄으로 기인되는 효능을 얻을 수 있도록 용도에 따라서 유기고분자인 플라스틱, 실리콘 및 귀금속 등에 포함시켜 게르마늄을 포함하는 물품을 만들 수 있다.

하기 실시예에서는 본 발명의 바람직한 구현예를 상술한다. 본 명세서를 염두에 둔 당업자에게는, 그의 실시에서 다수의 개질 및 변형이 발생됨이 예상된다. 상기 개질 및 변형은 본원에 첨부된 특허청구범위에 포함되는 것으로 여겨진다. 하기 실시예는 본 발명을 어떤 수단으로든 한정하지 않는다.

게르마늄 분말의 제조

게르마늄이 많이 함유된 백운모 석 1000g을 2mm로 자르고 직류 220v 전기 분해 장치에 넣은 후 상온 조건에서 전기분해하여 99.9999중량%의 고순도 이온 상태의 무기이산화 게르마늄을 2000ppm으로 추출했다. 추출한 이온 상태의 무기이산화 게르마늄 2g 및 EDTA-Na 0.2g을 반응기에 넣고 물을 첨가하여 용해시켰다. 25℃의 자연 분위기에서 상기 용액에 실리케이트 500g 을 첨가하여 1000 ㎖용액으로 만들었다. 이를 다시 RPM 50에서 2시간 동안 교반을 시켰다. 그런 다음 얻어진 슬러리를 물속에서 건져내어 탈수기에서 탈수하였고 함수율은 10중량%이었다. 이를 다시 200 ℃이내의 열풍 건조기에 넣어 10시간 동안 건조시켜 게르마늄 분말 조성물을 얻었다. 건조된 물질의 함수율은 50ppm 이었다.

Claims (7)

1. 게르마늄이 함유된 천연물질을 전기분해하여 무기이산화 게르마늄을 추출하는 단계;
   상기 무기이산화 게르마늄 0.1중량% 내지 0.5중량%, EDTA-Ca, EDTA-Na으로 이루어진 군중에서 하나 이상을 선택하여 0.01중량% 내지 0.02중량%, 및 물을 혼합하는 단계;
   상기 혼합물을 20 내지 30℃에서 반응시키는 단계;
   상기 혼합물에 지지체 20중량% 내지 50중량%를 혼합시키는 단계를 포함하는 게르마늄 분말 조성물 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 천연물질은 백운모 및 포졸란으로 이루어진 군중에서 하나 이상을 선택하여 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 지지체는 실리케이트인 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 무기이산화 게르마늄은 1000ppm 내지 2000ppm으로 추출된 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물 제조방법.
5. 무기이산화 게르마늄이 지지체에 이온 치환된 게르마늄 분말 조성물.
6. 제5항에 있어서, 상기 지지체는 실리케이트, 황토, 제오라이트, 운모, 탈크로 이루어진 군중에서 하나 이상을 선택한 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물.
7. 제6항에 있어서, 상기 지지체는 실리케이트인 것을 특징으로 하는 게르마늄 분말 조성물.