KR101880511B1 - 희토류 원소 함유 기능성 장신구 - Google Patents

희토류 원소 함유 기능성 장신구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이산화규소(SiO2), 알루미나, 장석(feldspar), 붕사, 붕산, 탄산칼륨, 초석(niter), 석회석, 산화리튬(Li2O), 지르코니아(ZrO2), 인산, 탄산마그네슘, 티탄산바륨(BaTiO3), 숯, 황화제이구리(CuS), 희토류 금속 및 탄산스트론튬(SrCO3)으로 이루어진 조성물의 성형체를 포함하는 희토류 금속 함유 장신구를 제공한다. 본 발명에 따른 장신구는 희토류 금속 및 이와 상승 작용을 가지는 다양한 성분을 함유하고 있어서 다량의 음이온과 원적외선을 방출할 수 있고 항균 특성 및 방열 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명은 인체 친화적인 장신구, 특히 팔찌 등에 적용될 수 있다.

Description

희토류 원소 함유 기능성 장신구{Functional ornaments comprising rare earth element}
본 발명은 기능성 장신구에 관한 것으로서, 더 상세하게는 희토류 금속 및 이와 상승 작용을 가지는 다양한 성분을 함유하고 있어서 다량의 음이온과 원적외선을 방출할 수 있고 항균 특성 및 방열 특성이 우수한 팔찌, 목걸이 등과 같은 장신구 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 장신구는 신체의 노출된 부위를 아름답게 치장하기 위한 액세서리(accessory)의 일종으로, 목에 두르는 목걸이(necklace), 손목에 두르는 팔찌(bracelet), 반지(ring), 발찌(ankle bracelet), 귀걸이(earring), 브로치(brooch) 등이 이에 포함된다.
종래에 장신구는 주로 금, 은 등과 같은 귀금속 소재로 제조되었으나, 최근 웰빙 및 건강에 대한 관심이 증가하면서 원적외선 방출 또는 음이온 방출 특성을 가지는 게르마늄, 토르말린, 희토류 금속 소재의 장신구가 개발되거나 생산되고 있다.
이 중 희토류 금속은 주기율표 제3A족인 스칸듐, 이트륨 및 원자번호 57에서 71인 란탄계열의 15 원소를 합친 17 원소의 총칭을 말한다.란탄계열 원소 중 란탄늄을 제외한 세륨 이하의 14원소는 란탄족으로 총칭된다. 또한, 란탄늄에서 사마륨까지의 6원소를 세륨족 원소, 유로퓸에서 루테튬까지 원소, 이트륨, 및 스칸듐을 합친 11원소를 이트륨족 원소라고 한다. 희토류 금속은 음이온 방출량이 다른 소재에 비해 매우 우수한 것으로 보고되고 있다.
기능성 장신구에 대한 선행 기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허공보 제10-1696231호에는 희토류 광물로 형성된 복수개의 방사부재를 포함하는 장신구가 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-0746516호에는 희토류석, 토르말린, 피지, 수정, 운모, 숯 분말과 같은 원적외선 및 음이온 발생 입자가 충전된 장신구가 개시되어 있고, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0283665호에는 귀금속 성형체 또는 귀금속이 도금된 성형체의 표면에 희토류 금속 분말과 수지의 혼합액이 코팅된 것을 특징으로 하는 장신구가 개시되어 있다. 그러나 선행기술에 개시된 희토류 금속 함유 장신구는 여전히 음이온 및 원적외선 방출 특성이 개선될 여지가 있고 장신구가 인체의 피부와 직접 닿는 점을 감안할 때 우수한 항균 특성 및 방열 특성 등이 요구된다 할 것이다.
본 발명은 종래의 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다량의 음이온과 원적외선을 방출할 수 있고 항균 특성 및 방열 특성이 우수하여 인체 친화적인 기능성 장신구를 제공하는데에 있다.
본 발명의 발명자는 장신구의 기능성 부여 성분으로 사용하는 게르마늄, 토르말린, 희토류 금속 등을 이용하여 장신구를 개발하는 과정에서 희토류 금속 및 이와 상승 작용을 가지는 다양한 성분들의 조합을 통해 다량의 음이온 및 원적외선 방출, 우수한 항균 특성 및 우수한 방열 특성을 모두 달성할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 이산화규소(SiO2), 알루미나, 장석(feldspar), 붕사, 붕산, 탄산칼륨, 초석(niter), 석회석, 산화리튬(Li2O), 지르코니아(ZrO2), 인산, 탄산마그네슘, 티탄산바륨(BaTiO3), 숯, 황화제이구리(CuS), 희토류 금속 및 탄산스트론튬(SrCO3)으로 이루어진 조성물의 성형체를 포함하는 장신구를 제공한다.
본 발명에서 상기 성형체는 장신구 성형용 조성물을 압축 성형, 사출 성형, 등과 같은 공지의 다양한 금속 성형방법 또는 압연, 단조, 선긋기 등과 같은 공지의 다양한 금속 가공방법을 통해 제조될 수 있다. 또한, 상기 성형체는 구형, 고리형, 원판형, 판형, 선형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장신구는 상기 성형체만으로 이루어지거나 상기 성형체를 공지의 다양한 수단이나 방법을 통해 물리적으로 결합시켜 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에서 상기 성형체는 장신구에 미적 효과를 부여하기 위해 그 표면이 귀금속 등과 같이 유려한 성분으로 도금될 수 있다.
본 발명에서 상기 성형체를 형성하는 조성물은 성형체의 음이온 방출 특성, 원적외선 방출 특성, 항균 특성 및 방열 특성을 고려할 때 100 중량부를 기준으로 이산화규소(SiO2) 38~66.5 중량부, 알루미나 4~8 중량부, 장석(feldspar) 6~10 중량부, 붕사 12~18 중량부, 붕산 4~6 중량부, 탄산칼륨 2~5 중량부, 초석(niter) 0.8~2 중량부, 석회석 1~2 중량부, 산화리튬(Li2O) 0.4~1 중량부, 지르코니아(ZrO2) 0.8~2 중량부, 인산 0.1~0.5 중량부, 탄산마그네슘 0.2~1 중량부, 티탄산바륨(BaTiO3) 0.4~1 중량부, 숯 0.4~1 중량부, 황화제이구리(CuS) 0.4~1 중량부, 희토류 금속 0.6~2.5 중량부 및 탄산스트론튬(SrCO3) 0.4~1 중량부로 이루어진다.
본 발명에서 상기 성형체를 형성하는 조성물의 일 구성성분인 희토류 금속은 Sc(Scandium), Y(Yttrium), La(Lanthanum), Ce(Cerium), Pr(Praseodymium),
Nd(Neodymium), Pm(Promethium), Sm(Samarium), Eu(Europium),Gd(Gadolinium), Tb(Terbium), Dy(Dysprosium), Ho(Holmium), Er(Erbium), Tm(Thulium), Yb(Ytterbium) 또는 Lu(Lutetium)에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있고, 성형체의 음이온 방출 특성, 원적외선 방출 특성, 항균 특성 및 방열 특성을 고려할 때 세륨(Ce), 란탄늄(La), 네오듐(Nd) 및 프라세오듐(Pr)을 포함하는 것이 바람직하고, 세륨(Ce) 40~60 중량%, 란탄늄(La) 20~40 중량%, 네오듐(Nd) 5~25 중량% 및 프라세오듐(Pr) 5~15 중량%로 이루어지는 희토류 원소의 합금인 것이 더 바람직하다.
본 발명에서 장신구는 팔찌(bracelet), 반지(ring), 발찌(ankle bracelet), 귀걸이(earring), 브로치(brooch) 등에서 선택될 수 있고 음이온 방출 특성, 원적외선 방출 특성, 항균 특성 및 방열 특성에 크게 영향을 받는 팔찌인 것이 바람직하다. 본 발명이 적용될 수 있는 팔찌의 종류로는 원통으로 된 뱅글형(bangle), 한 부분이 열려 있는 커프스형(cuffs), 유니트(unit) 또는 체인(chain)으로 연결된 링크형(link), 그리고 다양한 펜던트를 체인에 매단 차암형(charm) 등이 있으며, 반드시 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 장신구는 희토류 금속 및 이와 상승 작용을 가지는 다양한 성분을 함유하고 있어서 다량의 음이온과 원적외선을 방출할 수 있고 항균 특성 및 방열 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명을 이용하면 인체 친화적인 장신구, 특히 팔찌 등을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장신구(팔찌)의 제1 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 장신구(팔찌)의 제2 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 장신구(팔찌)의 제3 예를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것을 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
1. 장신구용 성형체 밀 이를 이용한 팔찌의 제조
제조예 1.
이산화규소(SiO2) 38 중량부, 알루미나(Al2O3) 8 중량부, 장석(feldspar) 10 중량부, 붕사 18 중량부, 붕산 6 중량부, 탄산칼륨 5 중량부, 초석(niter) 2 중량부, 석회석 2 중량부, 산화리튬(Li2O) 1 중량부, 지르코니아(ZrO2) 2 중량부, 인산 0.5 중량부, 탄산마그네슘 1 중량부, 티탄산바륨(BaTiO3) 1 중량부, 숯 1 중량부, 황화제이구리(CuS) 1 중량부, 미시메탈(misch metal) 2.5 중량부 및 탄산스트론튬(SrCO3) 1 중량부를 약 1500℃의 용해로에 투입하고 약 20 hr 동안 용융하고 용융물을 펠렛 형태로 성형하고 볼밀 등의 분쇄기로 분쇄하여 미세한 분말 형태의 장신구 성형용 조성물을 제조하였다. 상기 미시메탈은 세륨(Ce) 약 40~60 중량%, 란탄늄(La) 약 20~40 중량%, 네오듐(Nd) 약 5~25 중량% 및 프라세오듐(Pr) 약 5~15 중량%로 이루어지는 희토류 원소의 합금으로서, 본 실험에서 사용한 미시메탈은 세륨(Ce) 약 60 중량%, 란탄늄(La) 약 24 중량%, 네오듐(Nd) 약 10 중량% 및 프라세오듐(Pr) 약 6 중량%을 포함한다. 상기 장신구 성형용 조성물 50 중량부 및 유기 바인더 수지 50 중량부를 혼합하고 상기 혼합물을 유압식 수직형 사출성형장비에 투입하여 다양한 형상(구형, 고리형, 원판형, 판형, 선형 등)으로 사출성형하고 용매 탈지(n-hexane으로 약 24 hr 동안 처리) 및 열간 탈지(250℃에서 약 6 hr 동안 처리하고 500℃에서 약 6 hr 동안 처리함)를 통해 유기 바인더 수지를 제거하고 약 1000℃에서 소결하여 장신구용 성형품을 제조하였다. 상기 유기 바인더 수지는 파라핀 왁스(Paraffin wax) 45 중량%, 폴리에틸렌(Polyethlene) 30 중량%, 폴리프로필렌(Polyproylene) 15 중량% 및 스테아린산(Stearin acid) 10 중량%로 구성된 것이다. 이후, 상기 장신구용 성형품을 공지의 다양한 방법으로 연결하여 도 1 내지 도 3에 보이는 형태의 팔찌를 제조하였다.
제조예 2.
이산화규소(SiO2) 66 중량부, 알루미나(Al2O3) 4 중량부, 장석(feldspar) 6 중량부, 붕사 12 중량부, 붕산 4 중량부, 탄산칼륨 2 중량부, 초석(niter) 0.8 중량부, 석회석 1 중량부, 산화리튬(Li2O) 0.4 중량부, 지르코니아(ZrO2) 0.8 중량부, 인산 0.1 중량부, 탄산마그네슘 0.2 중량부, 티탄산바륨(BaTiO3) 0.5 중량부, 숯 0.5 중량부, 황화제이구리(CuS) 0.5 중량부, 미시메탈(misch metal) 0.85 중량부 및 탄산스트론튬(SrCO3) 0.4 중량부를 약 1500℃의 용해로에 투입하고 약 20 hr 동안 용융하고 용융물을 펠렛 형태로 성형하고 볼밀 등의 분쇄기로 분쇄하여 미세한 분말 형태의 장신구 성형용 조성물을 제조하였다. 이후, 제조예 1과 동일한 방법 및 조건으로 장신구용 성형품 및 팔찌를 제조하였다.
비교제조예 1.
이산화규소(SiO2) 39.5 중량부, 알루미나(Al2O3) 8 중량부, 장석(feldspar) 10 중량부, 붕사 18 중량부, 붕산 6 중량부, 탄산칼륨 5 중량부, 초석(niter) 2 중량부, 석회석 2 중량부, 산화리튬(Li2O) 1 중량부, 지르코니아(ZrO2) 2 중량부, 인산 0.5 중량부, 탄산마그네슘 1 중량부, 탄산바륨(BaCO3) 1 중량부 및 숯 4 중량부를 약 1500℃의 용해로에 투입하고 약 20 hr 동안 용융하고 용융물을 펠렛 형태로 성형하고 볼밀 등의 분쇄기로 분쇄하여 미세한 분말 형태의 장신구 성형용 조성물을 제조하였다. 이후, 제조예 1과 동일한 방법 및 조건으로 장신구용 성형품 및 팔찌를 제조하였다.
비교제조예 2.
이산화규소(SiO2) 38 중량부, 알루미나(Al2O3) 8 중량부, 장석(feldspar) 10 중량부, 붕사 18 중량부, 붕산 6 중량부, 탄산칼륨 5 중량부, 초석(niter) 2 중량부, 석회석 2 중량부, 산화리튬(Li2O) 1 중량부, 지르코니아(ZrO2) 2 중량부, 인산 0.5 중량부, 탄산마그네슘 1 중량부, 탄산바륨(BaCO3) 1 중량부, 숯 3 중량부 및 미시메탈(misch metal) 2.5 중량부를 약 1500℃의 용해로에 투입하고 약 20 hr 동안 용융하고 용융물을 펠렛 형태로 성형하고 볼밀 등의 분쇄기로 분쇄하여 미세한 분말 형태의 장신구 성형용 조성물을 제조하였다. 이후, 제조예 1과 동일한 방법 및 조건으로 장신구용 성형품 및 팔찌를 제조하였다.
2. 장신구용 성형체의 다양한 특성 확인
(1) 원적외선 방출 특성
제조예 1, 제조예 2, 비교제조예 1 및 비교제조예 2에서 제조한 판형 성형체를 시편으로 하고 한국원적외선응용평가연구원(KIFA)에 의뢰하여 원적외선 방사율 및 강도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
시편 구분 방사율(5~20㎛) 방사 에너지(W/㎥·㎛, 37℃)
제조예 1 0.992 3.85×102
제조예 2 0.984 3.81×102
비교제조예 1 0.915 3.53×102
비교제조예 2 0.926 3.57×102
(2) 음이온 방출 특성
제조예 1, 제조예 2, 비교제조예 1 및 비교제조예 2에서 제조한 판형 성형체를 시편으로 하고 한국원적외선응용평가연구원(KIFA)에 의뢰하여 시편 단위 체적(cc) 당 음이온 방출수를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시편 구분 음이온(ION/cc)
제조예 1 1,370
제조예 2 1,210
제조예 3 328
제조예 4 678
(3) 항균 특성
제조예 1, 제조예 2, 비교제조예 1 및 비교제조예 2에서 제조한 원판형 성형체를 시편으로 하고 한국화학시험연구원에 의뢰하여 항균 특성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
시편 구분 공시균주1의 초기 세균수(CFU/㎖) 공시균주1의 감소율(%, 3일 후) 공시균주2의 초기 세균수(CFU/㎖) 공시균주1의 감소율(%, 3일 후)
제조예 1 9.9×105 98.7 9.9×105 99.4
제조예 2 9.9×105 98.5 9.9×105 99.1
비교제조예 1 9.9×105 59.3 9.9×105 65.5
비교제조예 2 9.9×105 78.6 9.9×105 79.4
* 공시균주 1 : Escherichia coli ATCC 25922
* 공시균주 2 : Staphylococcus aureus KCCM 11335
* 감소율(%) = {(A-B)/A}×100
(A는 초기 세균수이고, B는 일정시간 후 세균수이다)
(4) 방열 특성
제조예 1, 제조예 2, 비교제조예 1 및 비교제조예 2에서 제조한 판형 성형체를 시편으로 하고 열전도도 테스터기(모델명 : LFA-447, 제조사 : NETZSCH사)를 이용하여 수평 열전도도를 측정하였고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
시편 구분 수평 열전도도(W/m·K)
제조예 1 25.3
제조예 2 21.6
제조예 3 8.3
제조예 4 12.8
이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명의 보호범위가 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 이산화규소(SiO2), 알루미나, 장석(feldspar), 붕사, 붕산, 탄산칼륨, 초석(niter), 석회석, 산화리튬(Li2O), 지르코니아(ZrO2), 인산, 탄산마그네슘, 티탄산바륨(BaTiO3), 숯, 황화제이구리(CuS), 희토류 금속 및 탄산스트론튬(SrCO3)으로 이루어진 조성물의 성형체를 포함하는 장신구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 100 중량부를 기준으로 이산화규소(SiO2) 38~66.5 중량부, 알루미나 4~8 중량부, 장석(feldspar) 6~10 중량부, 붕사 12~18 중량부, 붕산 4~6 중량부, 탄산칼륨 2~5 중량부, 초석(niter) 0.8~2 중량부, 석회석 1~2 중량부, 산화리튬(Li2O) 0.4~1 중량부, 지르코니아(ZrO2) 0.8~2 중량부, 인산 0.1~0.5 중량부, 탄산마그네슘 0.2~1 중량부, 티탄산바륨(BaTiO3) 0.4~1 중량부, 숯 0.4~1 중량부, 황화제이구리(CuS) 0.4~1 중량부, 희토류 금속 0.6~2.5 중량부 및 탄산스트론튬(SrCO3) 0.4~1 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 장신구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 희토류 금속은 세륨(Ce), 란탄늄(La), 네오듐(Nd) 및 프라세오듐(Pr)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장신구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 희토류 금속은 세륨(Ce) 40~60 중량%, 란탄늄(La) 20~40 중량%, 네오듐(Nd) 5~25 중량% 및 프라세오듐(Pr) 5~15 중량%로 이루어지는 희토류 원소의 합금인 것을 특징으로 하는 장신구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 장신구는 팔찌인 것을 특징으로 하는 장신구.
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