KR101758704B1

KR101758704B1 - 천연 황성분의 항균기능을 갖춘 비가역적 흡습제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101758704B1
Application number: KR1020160123960A
Authority: KR
Inventors: 김경열
Original assignee: 김경열
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2017-07-18

Abstract

본 발명은 황성분 함유 흡습제 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 산화칼슘 및 1000℃ 이상에서 분해되지 않는 황 화합물을 포함하는 흡습제를 제공한다. 또한, 본 발명은 산화칼슘 및 1000℃ 이상에서 분해되지 않는 황 화합물을 포함하는 흡습제를 포함하는 것을 특징으로 하는 납골 안치단을 제공한다. 나아가, 본 발명은 탄산칼슘, 수산화칼슘, 황 화합물 및 장석을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(단계 1); 상기 혼합물을 성형하여 성형물을 제조하는 단계 (단계 2); 상기 성형물을 로에서 소성하여 소성물을 제조하는 단계 (단계 3); 및 상기 소성물을 회수하는 단계 (단계 4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습제 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면 산화칼슘의 소성 과정에 수산화칼슘을 첨가하여, 산화칼슘의 순도를 높이고, 산화칼슘의 흡습 성능을 향상 시킬 수 있으며, 또한 소성 혼합물에 고온에서 분해되지 않는 황 화합물을 첨가함으로써 항균기능이 향상되는 효과가 있음은 물론 장석은 상기 흡습제의 내부 골조와 같은 기재(matrix)기능을 한다

Description

천연 황성분의 항균기능을 갖춘 비가역적 흡습제 및 그 제조방법{Irreversible moisture absorbent containing antibacterial natural sulfur and manufacturing method thereof}

본 발명은 천연 황성분의 항균기능을 갖춘 비가역적 흡습제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

흡습제는 일반적으로 물리적 흡습제와 화학적 흡습제로 구분된다. 물리적 흡습제는 흡습제 내에 다공성과 높은 비면적을 갖는 것을 특징으로 하며, 일반적으로 물리적 흡습제의 흡습반응은 가역적이며 흡수된 수분은 가열 또는 주변 습도나 온도 변화에 의해서 흡습제 외부로 배출될 수 있다. 상기의 물리적 흡습제의 예로는 제올라이트 또는 감마-알루미나 등이 있다.

반면 화학적 흡습제는 습기와 반응을 함으로써 습도를 낮추는 기능을 한다. 따라서 수분 흡수에 의해 생성되는 수분과 화학적 흡습제와의 화학 결합은 상기의 물리적 흡습제와 비교하면 훨씬 높은 강도로 결합되며, 흡수된 수분이 배출되기 위해서는 적어도 500℃를 상회하는 온도로 가열해야 흡수된 수분이 배출될 수 있다. 결과적으로 화학적 흡습제가 수분 흡수에 있어서 비가역성을 요구하는 다양한 분야에 걸쳐 선호되는 경향이 있다. 상기의 화학적 흡습제의 예로는 염화 칼슘(CaCl₂), 과염소산마그네슘 (magnesium perchlorate, Mg(CIO₄)₂), 산화칼슘(CaO) 및 산화바륨(BaO) 등이 있다. 화학 흡습제로 산화물을 사용하는 것은 사용가능성(availability) 및 경제성을 이유로 실제적인 장점이 있다.

흡습제는 공기중의 수분을 빨아들이는 흡습성 물질을 사용하여 제조되는 것으로, 통상적으로 실리카겔, 알루미나 등이 사용되고 있다. 이중에서 실리카겔은 규산나트륨을 강산으로 분해시켜 제조되는 것으로, 환경문제를 야기하고, 원료와 처리과정에 소요되는 비용이 과다하여 생산원가가 높다는 문제점이 있고, 실리카겔 및 알루미나는 고습상태에서는 수분흡착력이 양호하게 유지되나, 상대습도 50% 이하에서 흡습성이 급격히 떨어진다는 단점이 있다.

한편, 환경문제를 야기하는 실리카겔을 대신하여, 규조토, 제올라이트 또는 이들 분말에 염화칼슘 등의 염화물을 처리한 물질이 흡습제로 사용될 수 있다. 예컨대, 염화칼슘처리 규조토라 함은 입상의 규조토에 염화칼슘(CaCl₂)을 함침시키고, 탈수, 건조하여 제조되는 것이다. 그러나, 상기와 같은 염화칼슘을 처리하여 제조되는 흡습제는, 염화칼슘과 같은 염화물의 흡습성을 응용한 것으로, 제조시 염화칼슘(CaCl₂) 10% 정도의 함양으로도 고습도에서 실리카겔을 상회하는 흡수력을 얻을 수 있으나 저습도(50% 이하)에서는 효과를 발휘하기 어려운 것이다. 따라서, 통상의 염화칼슘처리 흡습제는 저습도에서 흡습력을 증대시키기 위해 많은 양의 염화칼슘이 첨가되어 제조되는 바, 이로 인해 염화칼슘에 의해 흡습된 수분이 규조토 또는 제오라이트의 흡습력을 초과하여 과잉의 수분이 외부로 누출되는 현상을 발생할 우려가 있는 것이므로 제품화할 경우 상품가치를 손상시키는 결점이 있다. 또한,염화칼슘은 알카리성으로 염소이온에 의한 강한 부식성을 가지고 있는 물질로서 누출될 경우 금속을 부식시키거나 식품 등에 유해하다는 문제점이 있다.

현재 화학적 흡습제 물질중에서 뛰어난 흡습력을 나타내는 물질은 염화칼슘(CaCl₂)이라 할 수 있으며, 이는 자체중량의 3배(300%)까지 수분을 흡착할 수 있다. (상대습도 90%, 40℃) 따라서 이를 이용한 제품으로는 국내의 경우 옥시(Oxy)사의 "물먹는 하마"등이 대표적이나, 이 경우는 염화칼슘을 물이 세지 않는 용기에 담고 용기가 넘어지지 않는 고정된 용도로만 사용이 가능하므로 유동운반되는 유동제품의 흡습용으로는 사용하기 어려운 단점이 있다.

또한, 상기한 종래 흡습제의 경우 가역적 흡습제로서 다량의 수분을 흡습한 상태에서 일정한 시간이 지나거나 혹은 주변 습도 및 온도 변화 등에 의해서 흡습된 수분을 다시 토해내게 되므로, 특히 밀폐된 장소에서 흡습제를 사용할 경우 소망하는 흡습효과를 장기간 지속적으로 유지하기가 어려웠다.

항균이란 미생물 번식을 억제, 방지하는 것을 의미하며 이러한 효과를 가지는 물질을 항균 물질 또는 항균제라고 한다. 또한, 살균(멸균)은 미생물을 근본적으로 사멸시키는 것을 의미한다. 살균제는 번식한 미생물을 모두 제거하는데 있어 뛰어난 활성을 나타내지만 효과가 지속적이지 못한 반면, 항균 물질은 비교적 지속적인 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서, 흡습제에 첨가제로 항균제를 함유하고 있는 제품은 미생물의 번식을 방지하여 미생물 감염에 의한 질병을 예방하는 효과를 기대할 수 있다.

세균 번식을 방지하기 위해 첨가되는 항균제는 크게 유기계(유기금속계 포함)와 무기계로 구분할 수 있다. 유기 항균제는 약제의 용출에 의한 효과를 주로 이용하며, 살균보다는 세균의 군락을 형성하는 것을 방지하는 항균에 가까운 작용을 한다. 유기 항균제를 사용할 경우의 가장 큰 장점은 살균을 제공하고자 하는 물체의 표면으로의 노출이 빠르게 진행되어 즉각적인 세균의 번식방지 기능을 한다는 점과 비교적 가격이 저렴하다는 장점을 가지고 있다. 반면에 유기 항균제의 빠른 이동(migration)에 의한 빠른 용출로 제품의 내구성이 취약할 뿐만 아니라 제품의 제조과정 중 고온작업이 필요한 경우 유기 항균제의 열분해로 인해 적용이 불가능하며, 인체 및 환경에의 유해성 등의 문제가 있고, 특히 유기물의 유동성과 용해성으로 인해 독성문제가 제기되는 곳에는 사용할 수 없다는 단점이 있다.

무기항균제는 주로 제올라이트, 인산칼슘, 인산지르코늄, 실리카겔 등과 같은 무기물에 항균작용을 하는 금속 이온인 은, 아연, 구리 등을 치환시켜 만든 제품으로 현재 대부분의 플라스틱제품, 종이, 섬유 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 무기항균제는 일시적인 항균력은 유기 항균제보다는 낮지만 인체 안전성이 높고, 내성균이 나타나지 않으며, 항균지속기간도 거의 반영구적이므로 그 사용영역이 확대되고 있다. 현재 이러한 무기항균제는 주로 제올라이트계, 인산칼슘계, 인산지르코늄계 형태가 시판되고 있는데, 그중 시장점유율이 가장 높은 것은 제올라이트계 무기항균제이다. 인산칼슘계열의 무기항균제는 제올라이트계 무기항균제와 비교하여 치환되는 금속이온의 농도가 낮아 항균력이 제올라이트계보다 낮은 단점이 있으며, 인산지르코늄계 무기항균제 또한 항균력이 낮고, 단가가 높으며, 항균제 입자의 경도가 높은 단점을 가지고 있다.

이와 같이 제올라이트계 무기항균제는 다른 항균제보다 변색 문제가 없고, 항균력이 높으며, 입자 경도가 낮은 점 등 몇몇 장점을 가지고 있으나, 제올라이트에 치환된 금속이온들은 수중에 침지된 조건에 있을 경우 침지된 물에 의해 용출됨에 따라 항균력을 제공하는 금속이온에 의해 수질환경을 오염시킬 확률이 매우 높을 뿐만 아니라 인산칼슘계열의 무기항균제보다 금속이온의 치환율이 약간 높을 뿐이어서 월등한 항균력을 제공한다고 평가하기는 어려운 실정이다.

대한민국 등록특허 10-0911458(특허문헌 0001)은 납골 안치단의 함체 내부에 설치하여 사용할 수 있는 납골 안치단용 비가역적 흡습제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 저렴한 비용으로 제조 가능하면서도 흡습능력이 우수하며 시간 경과나 환경(온도) 변화에도 흡습한 수분을 다시 증발키지 않는 납골 안치단용 비가역적 흡습제 및 그 제조방법을 제공코자 한 것이다. 특허문헌 0001은 석회석 또는 탄산칼슘 100g에 결합제로 소다장석 또는 회장석 20~40g을 혼합하여 성형한 후 소성온도 1100~1250℃ 조건하에서 5~12시간 소성하여 제조하는 것으로서, 기존 흡습제들에 비해 흡습효율이 개선되는 효과가 있고, 특히 납골 안치단 등과 같이 밀폐된 함체 내에 사용할 경우 내부의 수분을 흡습한 상태에서 시간경과나 온도 변화 등에도 수분을 다시 배출하지 않으므로 유골을 손상 없이 보존할 수 있다. 특허문헌 0001에 의한 흡습제는 흡습제를 제조하는 과정인 소성 단계에서 탄산칼슘만 사용하므로 흡습제로 사용되는 산화칼슘의 순도를 높이는데 한계가 있고 그로 인해 흡습 성능 또한, 제한되는 문제점이 있다. 또한, 특허문헌 0001에 의한 흡습제는 항균기능이 부재하여 납골 안치단용 흡습제로 사용시에 유골의 부패 등에 의해 발생하는 미생물 및 오염물질을 억제하지 못하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 10-1333776(특허문헌 0002)항균 기능을 갖는 봉안단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전면이 개방된 사각함체형상으로 형성되는 다수개의 봉안함 수납함(일명 "라이너"라고도 함)이 바둑판 모양으로 연결 설치되며 각각의 봉안함 수납함의 전면에는 문짝이 개폐 가능하게 설치되는 봉안단을 구성하되, 상기 봉안함 수납함을 소성 패각분말로된 천연항균제가 첨가된 ABS수지 재질로 형성함으로써, 봉안단의 내외부 온도차로 인한 결로현상에 의해 봉안함 수납함의 내부에 습기가 발생하더라도 곰팡이 등과 같은 미생물(혐기성 세균)의 번식을 억제하여 보관중인 유골이나 유품의 부패 또는 변질을 효과적으로 방지할 수 있도록 하는 항균 기능을 갖는 봉안단에 관한 것이다. 하지만, 상기 특허문헌 0002에 의한 봉안단은 유분이 상기 패각분말이 포함된 봉안단에 직접 닿아야 항균효과가 있는데 반하여 별도의 유골함에 담아서 봉안단 내부에 안치되는 유분이 봉안단에 닿을 수 없으므로 외부 습기의 지속적인 유입과 함께 원초적으로 그 항균기능을 할 수 없는 구조이다.

이에 본 발명에서는 황성분 함유 흡습제 및 이의 제조방법에 의해 제조되는 흡습제가 상대습도가 낮은 환경에서도 흡습성분이 매우 뛰어나고, 1000℃ 이상에서 분해되지 않는 황 화합물을 포함하여 가혹한 환경에서도 항균성분이 열화 되지 않는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

대한민국 등록특허 10-0911458 대한민국 등록특허 10-1333776

본 발명은 고순도의 산화칼슘으로 흡습성분이 향상되었으면서도, 고온에서 분해되지 않는 황 화합물의 첨가로 항균 기능이 추가된 황성분 함유 흡습제 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

산화칼슘 및 1000℃ 이상에서 분해되지 않는 황 화합물을 포함하는 흡습제를 제공한다.

또한, 본 발명은

산화칼슘 및 1000℃ 이상에서 분해되지 않는 황 화합물을 포함하는 흡습제를 포함하는 것을 특징으로 하는 납골 안치단을 제공한다.

나아가, 본 발명은

탄산칼슘, 수산화칼슘 및 황 화합물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(단계 1);

상기 혼합물을 성형하여 성형물을 제조하는 단계 (단계 2);

상기 성형물을 로에서 소성하여 소성물을 제조하는 단계 (단계 3); 및

상기 소성물을 회수하는 단계 (단계 4) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습제 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 탄산칼슘의 소성 과정에 수산화칼슘을 첨가하여, 소성 결과물인 산화칼슘의 순도를 높이고, 산화칼슘의 흡습 성능을 향상시킬 수 있으며, 또한, 소성 혼합물에 고온에서 분해되지 않는 황 화합물을 첨가함으로써 항균기능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제를 건초균에 대해 페이퍼 디스크법을 수행 후 촬영한 사진이고,
도 2는 본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제를 대장균에 대해 페이퍼 디스크법을 수행 후 촬영한 사진이다.

본 발명은,

본 발명에 의한 흡습제는 산화칼슘 및 1000℃ 이상에서 분해되지 않는 황 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하여, 상기 산화칼슘은 화학적 흡습제로서 비가역적 흡습기능을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기한 흡습제는 상대습도가 낮은 환경에서도 흡습 성능이 뛰어나고, 유기 화학 흡습제와 비교하여 인체에 유해한 냄새가 없는 것이 장점이다.

또한, 상기 흡습제에 포함되어 있는 황 화합물은 흡습제를 제조하는 소성 과정에서 1000℃ 이상의 온도에서도 분해되지 않는 것을 특징으로 한다. 종래에 항균 성능을 갖는 황 화합물은 황산구리(Cu₂SO₄)와 황산마그네슘(MgSO₄)등이 있는데, 상기한 황 화합물은 비교적 낮은 온도인 600 내지 700℃ 온도에서 분해되는 특성이 있다. 만약 1000℃ 미만에서 분해되는 황 화합물을 포함하는 흡습제를 제조한다면, 흡습제를 제조하는 소성 과정에서 황성분이 분해되어 항균기능이 상실되는 문제점이 있다.

이때, 상기 황 화합물은 황산바륨(BaSO₄) 또는 황산칼슘(CaSO₄)인 것이 바람직하다.

항균 기능을 갖는 황성분을 포함하는 항균제로는 황산바륨, 황산칼슘, 황산구리 및 황산마그네슘 등 다양하게 존재한다. 상기 항균제가 고온에서 소성되는 흡습제에 첨가제로 활용될 시에, 일반적으로 1000℃ 이상의 고온, 적어도 600 내지 700℃의 고온에서 소성되는 흡습제의 제조방법으로 인해 소성 중에 분해되어 항균 기능을 상실할 수 있다. 하지만, 본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제는 각각 1,580, 1360℃의 융점을 가진 황산바륨 또는 황산칼슘을 포함하는 것을 특징으로 하여, 상기한 황 화합물은 흡습제를 제조하는 1000℃를 웃도는 고온 소성 단계에서도 분해되지 않는 것이 장점이다. 따라서 본 발명에 의한 흡습제는 1000℃를 넘는 고온 소성 후에도 황 화합물이 분해되지 않고 항균력이 지속 될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡습제는 산화칼슘은 80 내지 85 중량%, 황 화합물은 5 내지 10 중량%를 포함하는 것 이 바람직하다.

본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제에 있어서, 흡습제를 구성하는 산화칼슘이 80 중량% 미만인 경우는 흡습 성능이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 산화칼슘의 중량비가 85 중량%를 초과하는 경우는 상대적으로 황성분의 중량비가 줄어들게 되어 항균 성능이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제에 있어서, 흡습제를 구성하는 황 화합물의 중량비가 5 중량% 미만인 경우에는 페이퍼 디스크법에 의한 항균 활성 영역이 작아지게 됨으로써 항균 성능이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 황 화합물의 중량비가 10 중량% 초과하는 경우에는, 상대적으로 산화칼슘의 조성이 줄어들게 되어 흡습 성능이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.

이때, 상기 흡습제는 페이퍼 디스크법에 의하여 대장균 및 건초균에 대하여 측정한 항균 활성이 6 내지 9mm인 것이 바람직하다.

일반적으로 시편의 항균력을 측정하는 방법으로는 콜로니 계수 기법(colony counting method)과 디스크 확산법이 사용된다. 콜로니 계수 기법은 일정 시간 시편과 반응한 미생물 용액을 영양한 천배지 (nutrient agar)에 도말한 후, 일정 시간 미생물을 성장시켜, 성장된 미생물 군집 계수를 통해 시편의 항균력을 측정하는 방법으로, 정량적인 측정 결과를 얻을 수 있다. 반면 디스크 확산법은 일정량의 미생물이 도말 되어 있는 영양한 천배지에 시편을 올려놓은 후, 일정 시간 미생물을 성장시켜, 시편의 영향으로 시편 주위에 생기는 미생물 성장 억제지대(inhibition zone)의 크기를 측정하는 방법으로, 시편의 정성적인 항균력 결과를 얻을 수 있다. 구체적으로, 콜로니 계수 기법의 경우, 정량적인 항균력 측정 결과를 얻을 수 있어, 다양한 연구 분야에서 많이 사용되고 있지만, 측정 가능한 미생물 군집 계수를 얻기 위해서는 다양한 희석비를 이용한 반복 실험이 요구되며, 미생물과 시편을 반응시키는 시간과 반응이 끝난 미생물을 영양한 천배지에서 성장시키는 시간이 각각 요구되어 시간적, 비용적인 측면에서 단점을 가지고 있다. 한편, 디스크 확산법의 경우, 일정량의 미생물을 영양한 천배지에 도말한 후, 그 위에 시편을 올려놓고 미생물을 성장시키므로, 미생물과 시편의 반응이 미생물 성장과 함께 일어나 콜로니 계수 기법에 비해 시험 시간 및 시험 비용적인 측면에서 유리하다. 디스크 확산법으로는 정량적인 결과를 얻어낼 수 없어, 주로 미생물 성장 억제를 위한 항균제의 최소 농도 (MIC, minimal inhibitory concentration)를 얻는 연구에 한정되어 사용되고 있다.

본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제는 대장균 또는 건초균에 대하여 측정한 항균 활성이 6 내지 9mm으로, 상기 항균 활성 범위에서 99.9% 살균된 것을 특징으로 한다. 이때 항균 활성이라 함은 영양한 천배지에 올려진 시편으로부터 미생물의 성장이 억제된 지역을 의미한다. 본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제는 오염물질 또는 미생물과 직접 닿는 부분뿐만 아니라 상기 흡습제 외곽으로부터 6 내지 9mm 거리까지 항균 및 살균 성능이 매우 높게 유지되는 특징이 있다.

상기 산화칼슘은 탄산칼슘과 수산화칼슘을 함께 소성하여 제조되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제는 산화칼슘이 화학적 흡습제로서 작용하는 것을 특징으로 하는데, 종래에 산화칼슘을 화학적 흡습제로 활용하는 경우, 고온소성을 통해 산화칼슘을 만드는 탄산칼슘 자체에 존재하는 다양한 불순물로 인해 그 고온소성 결과물인 산화칼슘의 순도를 높이는 것에 한계가 있었고, 이로 인해 흡습 성능 또한 한계가 있는 것이 특징이다. 본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제는 상기의 산화칼슘이 수분을 흡수함으로써 생성되는 수산화칼슘을 채로 걸러 내는 등의 공정을 거쳐서 일반 탄산칼슘에 들어 있는 이산화규소(SiO₂), 이산화티타늄(TiO₂) 및 산화알루미늄(Al₂O₃) 등의 불순물이 제거된 상태로, 상기 수산화칼슘을 고온 소성하여 제조되는 산화칼슘은 종래의 산화칼슘보다 순도가 높고 이로 인해 흡습 성능 또한 향상된 것이 특징이다.

또한, 본 발명은

상기한 흡습제를 포함하는 것을 특징으로 하는 납골 안치단을 제공한다.

현재 납골 안치단은 부패 및 변질되는 것을 방지하기 위한 목적으로 일반적으로 합성수지, 금속, 목재 등이 다양하게 사용되고 있지만, 본체와 뚜껑으로만 구성되고 실리콘패킹 등으로 밀봉한 단순한 형태로 내부의 결로현상과 외부습기의 지속적 유입으로 온도, 습도가 미생물의 최적의 활성요인이 되어 유골이 부패, 변질되어 납골함 내를 오염시키는 등 오랜 시간 사용에 따른 문제점을 해결해야 하는 과제가 시급한 실정이다. 본 발명에 의한 흡습제를 포함하는 납골 안치단은 탄산칼슘과 수산화칼슘을 고온 소성하여 만든 고 순도의 산화칼슘을 제공하여 상대적으로 낮은 습도에서도 뛰어난 비가역적 흡습기능을 제공하는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 흡습제에 첨가된 황 화합물로 인해 항균 기능이 더해져 미생물 및 오염물질의 활성을 억제하여 유골의 부패, 변질을 억제할 수 있는 장점이 있다.

나아가, 본 발명은

상기 혼합물을 성형하여 성형물을 제조하는 단계 (단계 2);

상기 소성물을 회수하는 단계 (단계 4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습제 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 흡습제 제조방법을 각 단계 별로 상세히 설명한다.

본 발명의 흡습제 제조에 있어, 단계 1은 탄산칼슘, 수산화칼슘 및 황 화합물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계로, 흡습제의 성형 및 소성을 위한 혼합물을 준비하는 단계이다.

상기 단계 1의 수산화칼슘은 산화칼슘이 수분을 흡수하여 형성된 후 불순물을 제거하여 준비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1의 수산화칼슘은 산화칼슘이 수분을 흡수하여 형성된 후 불순물을 제거하여 준비되는 것을 특징으로 한다. 산화칼슘은 수분을 흡수하여 쉽게 수산화칼슘으로 변환되고, 이때 수산화칼슘을 채로 걸러 내는 등의 공정을 거쳐서 산화칼슘 제조용인 일반 탄산칼슘에 들어있는 이산화규소(SiO₂), 이산화티타늄(TiO₂) 및 산화알루미늄(Al₂O₃) 등의 불순물이 제거된 상태로, 상기 수산화칼슘을 고온 소성하여 제조되는 산화칼슘은 종래의 일반 탄산칼슘을 고온 소성하여 제조되는 산화칼슘보다 순도가 높고 이로 인해 흡습 성능 또한 향상된 것이 특징이다.

상기 단계 1의 황 화합물은 황산바륨 또는 황산칼슘인 것이 바람직하다.

항균 기능을 갖는 황성분을 포함하는 항균제로는 황산바륨, 황산칼슘, 황산구리 및 황산 마그네슘 등 다양하게 존재한다. 상기 항균제가 고온에서 소성되는 흡습제에 첨가제로 활용될 시에, 일반적으로 1000℃ 이상의 고온, 적어도 600 내지 700℃의 고온에서 소성되는 흡습제의 제조방법으로 인해 소성 중에 분해되어 항균 기능을 상실할 수 있다. 하지만, 본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제의 제조방법에 있어서 소성을 위한 혼합물에 황산바륨 또는 황산칼슘을 첨가하는데, 상기한 황 화합물은 각각 1,580, 1360℃의 융점을 가지고 있어, 1000℃를 웃도는 고온 소성에서도 분해되지 않는 것이 장점이다. 따라서 본 발명에 의한 흡습제는 1000℃를 넘는 고온 소성 후에도 황 화합물이 분해되지 않고 항균력이 지속될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 단계 1의 혼합물은 탄산칼슘은 15 내지 20 중량%, 수산화칼슘은 60 내지 65 중량% 및 황 화합물은 5 내지 10 중량%일 수 있다.

상기 단계 1의 혼합물은 장석을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 의한 흡습제의 제조에 있어서, 상기 혼합물은 흡습제인 산화칼슘을 소성하기 위한 재료로서, 이때 장석을 혼합물에 포함하면, 장석은 소성시에 기재(matrix)로 작용한다. 상기 장석은 고온 소성 시에 산화칼슘을 최적의 상태로 고형화 시키면서 흡습제 외부 표면부터 시작해서 내부 끝까지 점진적으로 서서히 제습을 시켜주는 건축물의 내부 골조와 같은 기재(matrix) 기능을 한다.

이때, 상기 장석을 더 포함하는 혼합물은 탄산칼슘은 15 내지 20 중량%, 수산화칼슘은 60 내지 65 중량%, 황 화합물은 5 내지 10 중량% 및 장석은 8 내지 10 중량% 인 것일 수 있다.

본 발명의 흡습제 제조에 있어, 단계 2는 상기 혼합물을 성형하여 성형물을 제조하는 단계로, 혼합물을 원하는 크기와 형상으로 제어하여 성형물을 준비하는 단계이다.

상기 단계 2의 혼합물의 성형은 습식사출기 또는 금형프레스성형으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.

본 발명의 흡습제 제조에 있어, 단계 3은 상기 성형물을 로에서 소성하여 소성물을 제조하는 단계로, 성형물을 고온에서 장시간 소성하여 특정 모양을 갖춘 흡습제로 제조하는 단계이다.

상기 단계 3의 소성 온도는 1,100 내지 1,200℃ 이고, 소성 시간은 8 내지 12시간 인 것이 바람직하나, 이에 제한된 것은 아니다.

탄산칼슘, 수산화칼슘을 산화칼슘으로 소성하기 위한 최소 온도는 약 825℃이다. 하지만, 상기의 온도에서의 혼합물을 산화칼슘으로 소성하는데 매우 긴 시간이 필요하고, 따라서 825℃보다 높은 온도에서 소성할 필요가 있다. 상기 단계 3의 소성 온도를 1,000℃ 미만에서 수행한다면, 혼합물을 흡습제로 소성하는데 시간이 오래 소요되는 단점 및 고형화가 되지 않는 문제점이 있고, 상기 단계 3의 소성 온도를 1,200℃ 초과하는 온도에서 수행한다면, 항균 기능을 갖는 첨가물인 황 화합물이 분해될 수 있는 단점이 있다. 또한, 상기 소성 시간은 소성 온도에 맞추어 조절하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에 의한 상기 단계 3의 소성 온도는 1,100 내지 1,200℃이고, 소성 시간은 8 내지 12시간인 것이 바람직하다.

본 발명의 흡습제 제조에 있어, 단계 4는 상기 소성물을 회수하는 단계로, 소성물을 회수하고 진공포장하여 흡습제 제품으로 사용하기 위해 준비하는 단계이다.

실시예 1 - 황성분 함유 산화칼슘 흡습제의 제조

단계 1: 탄산칼슘 20g, 수산화칼슘 62g, 황산바륨 8g 및 장석 10g 을 Dry공법으로 혼합하여 혼합물을 형성하였다.

단계 2: 상기 혼합물을 금형 프레스 장치로 성형하여 성형물을 제조하였다.

단계 3: 상기 성형물을 로에서 1,150℃에서 9시간 소성하여 소성물을 제조하였다.

단계 4: 상기 소성물을 회수 후 진공 포장하여, 흡습제를 제조하였다.

비교예 1 - 산화칼슘 흡습제

단계 1: 탄산칼슘 70g 및 장석 30g을 Dry공법으로 혼합하여 혼합물을 형성하였다.

단계 3: 상기 성형물을 로에서 1,160℃에서 11시간 소성하여 소성물을 제조하였다.

실험예1 - 흡습 성능 테스트

본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제의 흡습 성능 실험을 위해서, 실시예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 흡습제에 대해서 KS T 1084:2008(준용) 조건에서 흡습율 실험을 수행하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

상기의 KS T 1084:2008(준용)은 실리카겔에 대한 흡습율 시험 방법으로, 상기한 방법에 의한 흡습율은 다음과 같이 계산된다.

흡습율(%) = {(W₁ - W₀)/W₀} X 100

W₀: 초기 시료의 무게

W₁: 흡습 후 시료의 무게

실시예 1		비교예 1
시 험 조 건	흡 습 율	시 험 조 건	흡 습 율
상대습도 20%, 168시간	2.9%	상대습도 20%, 48시간	0.19%
상대습도 50%, 168시간	7.9%	상대습도 50%, 48시간	1.23%

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 상대습도 20% 및 50%에서 실시예 1 및 비교예 1에 의한 흡습제의 흡습율은 큰 차이가 있는 것으로 측정이 되었다. 일반적으로 흡습제의 흡습기능은 초기에 큰 속도로 흡습이 되고 점차 속도가 줄어드는 것을 감안하면 실시예 1은 비교예 1에 비해 흡습 기능이 향상된 것으로 판단할 수 있다.

실험예2 - 흡습제의 산화칼슘 조성 비교

실시예 1 및 비교예 1의 제조방법에 의한 산화칼슘 함량 차이와 흡습 능력의 상관관계를 분석하기 위하여, KS L 9004:2007(준용) 조건으로 실시예 1 및 비교예 1에 의한 흡습제 내의 산화칼슘 조성 분석 실험을 수행하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

KS L 9004:2007(준용)은 석회(lime)에 대한 화학적 성분 분석 방법으로, 흡습제에 포함되어 있는 산화칼슘을 포함한 기타 성분을 분석하는 방법이다.

실시예 1		비교예 1
산화칼슘	70.6%	산화칼슘	62.6%

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 산화칼슘의 조성은 70.6%이었고, 비교예 1에 의한 흡습제의 산화칼슘 조성은 62.6%였다. 실시예 1에 의한 흡습제는 비교예 1에 의한 흡습제보다 산화칼슘 조성의 성분이 약 8.0% 높은 수치를 나타내었다. 실시예 1의 경우, 흡습제 제조를 위한 혼합물에 수산화칼슘이 포함되고, 혼합물이 소성되는 과정에서 상기 수산화칼슘이 산화칼슘으로 변환됨에 따라, 산화칼슘 조성의 성분이 비교예 1보다 높게 나타났다. 실험예 1과 실험예 2의 결과를 비교하면, 실시예 1이 비교예 1보다 산화칼슘 조성이 더 높고, 이에 따라 흡습율이 더 높아졌다고 할 수 있다. 이는 실시예 1의 흡습제 제조과정에서 순도가 높은 수산화칼슘이 첨가되고, 이에 따라 순도가 높은 산화칼슘의 양이 증가되었기 때문인 것으로 판단된다.

실험예3 - 대장균 및 건초균에 대한 항균 성능 실험

본 발명에 의한 황성분 함유 흡습제의 항균 성능 실험(부산대학교 한방전문대학원 방제학연구실)을 위해서, 실시예 1에 의해 제조된 흡습제에 대해서 페이퍼 디스크법을 이용하여 대장균 및 건초균에 대하여 실험을 수행하였고, 건초균에 대해 실시된 결과를 도 1에 나타내었고, 대장균에 대하여 실시된 결과를 도 2에 나타내었다.

도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 흡습제가 올려져 있는 영양한 천배지 주위로는 대장균 및 건초균이 배양되지 않고, 성장이 억제된 것을 확인할 수 있었다. 상기의 결과에 의해 본 발명에 의한 흡습제는 고온 소성 과정에서도 분해되지 않는 천연 황성분이 함유되어 항균력이 뛰어난 흡습제의 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.

Claims

탄산칼슘 15 내지 20 중량% 및 산화칼슘이 수분을 흡수하여 형성된 후 불순물을 제거하여 준비된 수산화칼슘 60 내지 65 중량%을 포함하는 혼합물을 형성한 후 상기 혼합물을 1000 내지 1200℃에서 소성하여 얻어진 산화칼슘 및 1000℃ 이상에서 분해되지 않는 황 화합물을 포함하되,
상기 황 화합물은 황산 바륨이고,
고형화된 성형물 형태인 것을 특징으로 하는 납골안치단용 흡습제.
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제 1항에 따른 흡습제를 포함하는 것을 특징으로 하는 납골 안치단.
탄산칼슘 15 내지 20 중량%, 산화칼슘이 수분을 흡수하여 형성된 후 불순물을 제거하여 준비된 수산화칼슘 60 내지 65 중량% 및 황 화합물 5 내지 10 중량%를 포함하는 혼합물을 형성하는 단계(단계 1);
상기 혼합물을 습식성형 또는 금형프레스성형 방법으로 성형하여 성형물을 제조하는 단계 (단계 2);
상기 성형물을 1000 내지 1200℃, 8 내지 12시간 로에서 소성하여 소성물을 제조하는 단계 (단계 3); 및
상기 소성물을 회수하는 단계 (단계 4);를 포함하고,
상기 황 화합물은 황산바륨인 것을 특징으로 하는 납골안치단용 흡습제 제조방법.
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제 7항에 있어서,
상기 단계 1의 혼합물은 장석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 납골안치단용 흡습제 제조방법.
제 11항에 있어서,
상기 장석을 더 포함하는 혼합물은 탄산칼슘은 15 내지 20 중량%, 수산화칼슘은 60 내지 65 중량%, 황 화합물은 5 내지 10 중량% 및 장석은 8 내지 10 중량% 인 것을 특징으로 하는 납골안치단용 흡습제 제조방법.
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