KR101993735B1 - 음이온이 방출되는 기능성 베개 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음이온이 방출되는 기능성 베개 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌글리콜, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 황토포졸란 및 희토류로 이루어지며, 폴리프로필렌글리콜, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 황토포졸란 및 희토류를 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 혼합된 혼합물에 발포제를 투입하여 발포시키는 발포제투입단계, 상기 발포제투입단계를 통해 발포가 개시된 혼합물을 금형에 투입하고 가열하는 발포가열단계 및 상기 발포가열단계를 통해 발포된 발포체를 냉각하고 건조하는 냉각건조단계를 통해 제조된다.
상기의 조성물 및 제조방법을 통해 제조되는 음이온이 방출되는 기능성 베개 는 원적외선과 음이온을 다량 방출하며, 습도조절뿐만 아니라 우수한 항균효과 및 탈취 효과를 나타낸다.

Description

음이온이 방출되는 기능성 베개 및 그 제조방법 {ANION-EMISSING FUNCTIONAL PILLOW AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 음이온이 방출되는 기능성 베개 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원적외선과 음이온을 다량 방출하며, 습도조절뿐만 아니라 우수한 항균효과 및 탈취 효과를 나타내는 기능성 베개 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 음이온을 방출하는 성분들을 이용한 다양한 제품이 제안되고 있으나 대부분 팔찌나 각종 장식과 같은 악세서리가 주류를 이류고 있는데, 이는 음이온을 방출하는 성분의 분말과 플라스틱과의 사출성형시에 음이온 방출 성분의 분말을 혼합하여 일체로 성형토록 함으로서 간단하게 제조가 가능하기 때문이다.

그러나 베개와 같이 형상이 고정적이지 않고, 사용자의 두상에 맞게 변형해야하는 제품의 경우 천연 라텍스와 같은 성분이 주재료로 사용되는데, 상기와 같이 천연 라텍스를 베개의 주재료로 사용할 경우에는 라텍스의 이형성으로 인하여 음이온을 방출하는 성분의 분말상이 천연 라텍스 성분에서 쉽게 탈리되어짐으로 실질적인 효과를 얻지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 종래에 기능성 베개 중에서 살균과 관련된 숯 플라스틱 볼 내장 베개는 베갯잇과 베갯속 통 및 베갯속 통에 내장되는 베갯속으로 구성되는 베개에 있어서, 상기 베갯속은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 수지에 입자크기가 50메시(mesh) 내지 1000메시(mesh)인 숯 분말이 1 내지 40%의 중량비율로, 나노 크기의 은이 1 내지 5%의 중량비율로 혼합된 후 압출성형과 사출성형을 거쳐 형성된 숯 플라스틱 볼로 이루어지고 상기 숯 플라스틱 볼은 반지름이 3 내지 12mm인 구형으로서 중앙부분에 2 내지 9mm의 크기로 천공되며, 상기 숯 플라스틱 볼은 표면에 음각이 것이다.

이와 같이 종래의 기술은 통상적으로 사용되고 있는 베갯잇에 살균기능을 갖는 물품을 포함한 것이 대부분이다. 상기 살균기능을 갖는 물품이 포함된 베개는 머리와 목을 받쳐줌에 있어서, 상기 물품이 견고한 제품이기 때문에 사람의 머리와 목이 피로하고 심지어는 통증까지 유발하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 문제점을 해결하고자 완충성을 갖는 스펀지체에 살균성 물질을 도포한 이후에 베갯잇을 씌운 구성으로 된 베개가 있었으나, 이와 같은 베개는 사람의 땀에 의해서 악취가 발생하고 상기 악취가 발생하는 문제점이 있었다.

한국특허등록 제10-0789480호(2007.12.20) 한국특허등록 제10-0827288호(2008.04.28)

본 발명의 목적은 원적외선과 음이온을 다량 방출하며, 습도조절뿐만 아니라 우수한 항균효과 및 탈취 효과를 나타내는 음이온이 방출되는 기능성 베개 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 폴리프로필렌글리콜, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 황토포졸란 및 희토류로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음이온이 방출되는 기능성 베개를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 음이온이 방출되는 기능성 베개는 폴리프로필렌글리콜 100 중량부, 메틸렌디페닐디이소시아네이트 35 내지 45 중량부, 황토포졸란 50 내지 60 중량부 및 희토류 20 내지 30 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르며, 상기 희토류는 란타늄 또는 세슘으로 이루어지는 것으로 한다.

또한, 본 발명의 목적은 폴리프로필렌글리콜, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 황토포졸란 및 희토류 분말을 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 혼합된 혼합물에 발포제를 투입하여 발포시키는 발포제투입단계, 상기 발포제투입단계를 통해 발포가 개시된 혼합물을 금형에 투입하고 가열하는 발포가열단계 및 상기 발포가열단계를 통해 발포된 발포체를 냉각하고 건조하는 냉각건조단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음이온이 방출되는 기능성 베개의 제조방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 원료혼합단계는 폴리프로필렌글리콜 100 중량부, 메틸렌디페닐디이소시아네이트 35 내지 45 중량부, 황토포졸란 50 내지 60 중량부 및 희토류 분말 20 내지 30 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 희토류 분말은 란타늄 또는 세슘으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 발포제는 물 또는 시클로헥산으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 발포가열단계는 40 내지 50℃의 온도로 25 내지 35분 동안 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 음이온이 방출되는 기능성 베개 및 그 제조방법은 원적외선과 음이온을 다량 방출하며, 습도조절뿐만 아니라 우수한 항균효과 및 탈취 효과를 나타내는 기능성 베개를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 음이온이 방출되는 기능성 베개의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2은 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 음이온이 방출되는 기능성 베개를 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 실시예 1을 통해 제조된 음이온이 방출되는 기능성 베개의 음이온 방출량을 측정하여 나타낸 시험성적서이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 음이온이 방출되는 기능성 베개의 탈취성능을 측정하여 나타낸 시험성적서이다.
도 5는 본 발명에 실시예 1을 통해 제조된 음이온이 방출되는 기능성 베개의 항균성능을 측정하여 나타낸 시험성적서이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 음이온이 방출되는 기능성 베개는 폴리프로필렌글리콜(PPG；polypropylene glycol), 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI, Methylene diphenyl diisocyanate), 황토포졸란 및 희토류로 이루어지며, 폴리프로필렌글리콜 100 중량부, 메틸렌디페닐디이소시아네이트 35 내지 45 중량부, 황토포졸란 50 내지 60 중량부 및 희토류 20 내지 30 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 폴리프로필렌글리콜은 상기 메틸렌디페닐디이소시아네이트와 반응하여 본 발명에 따른 음이온이 방출되는 기능성 베개의 주재료가 되는 폴리우레탄을 형성하는 역할을 한다.

일반적으로 폴리우레탄은 폴리올의 수산기와 이소시아네이트기의 반응이 주반응이나 이소시아네이트의 반응성이 매우 강하기 때문에 다음의 여러 가지 부반응이 동시에 수반된다. 특히 부반응 중 물과의 반응은 탄소가스가 생성되어 발포체의 제조에 활용되며, 디이소시아네이트의 트라이머(trimer)의 생성은 추가의 가교 구조로서 내열성을 높이기 때문에 폴리이소이아누레이트(polyisocyanurate) 발포체의 주 반응으로 활용되고 있다.

상기 메틸렌디페닐디이소시아네이트는 35 내지 45 중량부가 함유되며, 상기 폴리프로필렌글리콜의 수산화기와 반응하여 폴리우레탄을 제조하는 역할을 하는데, 본원발명에서 사용되는 상기 메틸렌디페닐디이소시아네이트는 폴리우레탄으로 제조되는 과정에서 대기 중의 수분과 격렬히 반응하기 때문에 잔류 이소시아네이트가 제품 중에 거의 없이 우레탄기로 대부분 치환되는 우수한 반응성을 나타낸다.

상기 메틸렌디페닐디이소시아네이트의 함량이 35 중량부 미만이면 상기 폴리프로필렌글리콜 대비 함량이 지나치게 낮아 폴리우레탄의 제조반응이 제대로 진행되지 못하며, 상기 메틸렌디페닐디이소시아네이트의 함량이 45 중량부를 초과하게 되면 독성을 갖는 메틸렌디페닐디이소시아네이트가 부반응물이 잔존하게 되므로 바람직하지 못하다.

상기 황토포졸란은 50 내지 60 중량부가 함유되며, 원적외선 방출, 음이온방출, 항균효과 및 습도조절효과를 나타내는 기능성 베개를 제공하는 역할을 한다.

황토포졸란은 한반도 서해안에 넓게 생산되는 천연 황토포졸란 광물을 채취하고 분쇄하여 80 내지 200 메시의 입도를 갖는 분말상태로 사용되는데, 상기의 과정을 통해 제조되는 황토포졸란 분말은 산화칼슘 3~5%, 산화규소 61~64%, 산화알루미늄 12~18%, 산화티타늄 0.5~0.7%, 칼륨 3.2~3.8%, 산화나트륨 1~3%, 산화철 4~5.5%, 산화망간 0.01~0.07%, 산화마그네슘 1.3~2%, 산화인 0.04~0.3%, 게르마늄 0.000002% 등으로 이루어진다.

황토포졸란 분말은 인체 건강에 유익한 원적외선 파장을 94~97% 정도로 다량 방출하는데, 상기 파장의 원적외선은 피로회복, 혈액순환 촉진, 순환기계 활성화, 모세혈관 확장, 악취제거 등에 효과가 있다.

또한, 상기 황토포졸란 분말은 평균 972개/cc의 음이온을 방출하는데, 이는 자연광물 중 매우 많은 양의 음이온을 방출하는 것으로, 유해물질분해, 산소공급, 살균, 탈취 등의 효과를 나타내는 베개를 제공할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 황토포졸란 분말은 분말은 다공성으로 수많은 기공을 가지고 있으며 공기와 접촉하면서 공기 중 세균과 박테리아의 99.9% 살균효과를 가지며, 탈취효과, 곰팡이 사멸, 진드기 기피, 진딧물 기피 등의 효과를 나타낸다.

또한, 상기 황토포졸란 분말은 공기 중에 있는 습도에 따라 수분을 흡수하거나 배출하여 최적의 습도를 유지시켜 주는 건습효과를 갖는데, 이는 황토에게도 있는 효과이지만 황토포졸란 분말은 다공성으로 수많은 기공을 갖고 있어 황토보다 더욱 우수한 건습효과가 우수하다.

상기 황토포졸란 분말의 함량이 50 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 황토포졸란 분말의 함량이 60 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 폴리우레탄 반응의 효과가 저하되며, 황토포졸란 성분이 폴리우레탄 반응물에 견고하게 존재하지 못하고 탈리되는 현상이 발생할 수 있다.

상기 희토류 분말은 20 내지 30 중량부가 함유되며, 음이온의 방출량이 더욱 향상된 기능성 베개를 제공하는 역할을 한다.

희토류 금속은 주기율표 제3A족인 스칸듐, 이트륨 및 원자번호 57에서 71인 란탄계열의 15원소를 합친 17원소의 총칭으로, 란탄계열 원소 중 란탄늄을 제외한 세륨 이하의 14원소는 란탄족으로 총칭된다. 또 란탄늄에서 사마륨까지의 6원소를 세륨족 원소, 유로퓸에서 루테튬까지 원소, 이트륨, 및 스칸듐을 합친 11원소를 이트륨족 원소라고 한다. 이러한 원소는 모두 희유원소에 속하며, 프로메튬은 방사성원소(放射性元素)로 안정 동위원소(同位元素)는 존재하지 않는다. 원자번호가 홀수인 것은 짝수인 것에 비해 존재량이 적으며,일반적으로 은백색 또는 회색 금속이다. 또한, 공기 중에서 서서히 산화하며, 산 및 뜨거운 물에는 녹지만 알칼리에는 녹지 않고, 화학적 성질은 아주 비슷하며, 보통 모두 ＋3가의 화합물을 만드는데, 세륨, 테르븀, 프라세오디뮴에서는 ＋4가, 이테르븀, 유로퓸, 사마륨에서는 ＋2가도 있다. 알칼리금속과 알칼리토금속에 이어 양성(陽性)이 현저하고, 수산화물은 염기이다.

이때, 본원발명에서 사용되는 희토류 분말은 음이온방출 성능이 우수한 란타늄 또는 세슘으로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 희토류 분말의 함량이 20 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 희토류 분말의 함량이 30 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.

또한, 본 발명에 따른 음이온이 방출되는 기능성 베개의 제조방법은 폴리프로필렌글리콜, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 황토포졸란 및 희토류 분말을 혼합하는 원료혼합단계(S101), 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 혼합된 혼합물에 발포제를 투입하여 발포시키는 발포제투입단계(S103), 상기 발포제투입단계(S103)를 통해 발포가 개시된 혼합물을 금형에 투입하고 가열하는 발포가열단계(S105) 및 상기 발포가열단계(S105)를 통해 발포된 발포체를 냉각하고 건조하는 냉각건조단계(S107)로 이루어진다.

상기 원료혼합단계(S101)는 폴리프로필렌글리콜, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 황토포졸란 및 희토류 분말을 혼합하는 단계로, 폴리프로필렌글리콜 100 중량부, 메틸렌디페닐디이소시아네이트 35 내지 45 중량부, 황토포졸란 50 내지 60 중량부 및 희토류 분말 20 내지 30 중량부를 고속 배합기에 투입하고 2500 내지 3500rpm의 속도로 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계다.

이때, 상기 폴리프로필렌글리콜, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 황토포졸란 및 희토류 분말의 구체적인 성분 및 역할은 상기 음이온이 방출되는 기능성 베개 에 기재된 내용과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 발포제투입단계(S103)는 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 혼합된 혼합물에 발포제를 투입하여 발포시키는 단계로, 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 혼합된 혼합물 100 중량부에 발포제 0.01 내지 0.03 중량부를 혼합하여 혼합물의 발포가 개시되도록 하는 단계다.

이때, 상기 발포제는 물 또는 휘발성 유기용매인 시클로헥산이 사용되는 것이 바람직한데, 상기의 발포제 성분은 혼합물을 가열 및 건조하는 과정에서 휘발되어 최종제품에는 함유되지 않는다.

상기 발포가열단계(S105)는 상기 발포제투입단계(S103)를 통해 발포가 개시된 혼합물을 금형에 투입하고 가열하는 단계로, 상기 발포제투입단계(S103)를 통해 발포가 개시된 혼합물을 발포금형에 투입하고 40 내지 50℃의 온도로 25 내지 35분 동안 발포성형하여 기능성 베개의 형태를 형성하는 단계다.

상기 발포금형의 온도가 40℃ 미만이면 혼합물의 발포가 제대로 진행되지 않고, 상기 발포금형의 온도가 50℃를 초과하게 되면 발포효율성은 크게 향상되지 않으면서 폴리우레탄 수지의 물성저하가 발생할 수 있다.

상기 냉각건조단계(S107)는 상기 발포가열단계(S105)를 통해 발포된 발포체를 냉각하고 건조하는 단계로, 상기 발포가열단계(S105)를 통해 발포된 발포체를 상온으로 냉각하고 20 내지 28시간 동안 건조하는 단계로, 상기의 냉각건조단계(S107)를 거치면, 상기 발포가열단계(S105)를 통해 발포된 발포체가 서서히 냉각되면서 우수한 형태안정성을 나타내게 되며, 이 과정에서는 물과 같은 발포제 성분이 제거된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 음이온이 방출되는 기능성 베개의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 음이온이 방출되는 기능성 베개의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

폴리프로필렌글리콜 400g, 메틸렌디페닐디이소시아네이트 160g, 황토포졸란 220g 및 희토류(란타늄) 100g을 고속 배합기에 투입하고 3000rpm의 속도로 10분 동안 교반하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물 100 중량부에 물 0.02 중량부를 혼합하고 물이 혼합된 혼합물을 발포 금형에 투입하고 45℃의 온도로 30분 동안 발포한 후에 발포가 완료된 발포체를 상온으로 냉각하고 24시간 동안 건조하여 음이온이 방출되는 기능성 베개를 제조하였다.

상기 실시예 1을 통해 제조된 베개의 음이온 방출량을 측정하여 아래 표 1 및 도 3에 나타내었다.

(단, 음이온 방출량은 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하여 측정하였다.)

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 베개는 음이온을 다량 방출하는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 실시예 1을 통해 제조된 베개의 탈취성능을 측정하여 아래 표 2 및 도 4에 나타내었다.

단, 탈취성능은 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하여 측정하였으며, 시작부터 120분까지 30분 단위로 암모니아의 농도를 측정하는 방법을 이용하였으며, 1. 의로자가 제시한 가로 40mm× 세로 40mm× 두께 22mm의 시료를 5L 크기 반응기어 넣고 밀봉함. 2. 시험가스의 초기농도를 50μmol/mol로 주입하고, 시험가스의 농도를 초기(0분), 30분, 60분, 90분, 120분에서 측정하고 이를 sample(실시예 1)농도라 함. 3. 시험가스의 농도는 가스검지관(구 KS l 2213:2009)에 의해 측정함. 4. 시험 중 온도는 (23.0±5.0)℃, 습도는 (50±10)% R.H.를 유지함. 5. 이와 별도로 시료가 없는 상태에서 위의 2~4에 의해 시험을 진행하고 이를 black 농도라 함. 6. 각 시간대별 시험가스의 농도 감소율은 다음 식에 의해 계산함. 시험가스의 농도 감소율(%)=[{(blank 농도)-(sample 농도)}/(blank 농도)]×100.끝.

<표 2>

위에 표 2 및 아래 도 4에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 베개는 우수한 탈취효과를 나타내는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 실시예 1을 통해 제조된 베개의 항균성능을 측정하여 아래 표 3 및 도 5에 나타내었다.

(단, 항균성능은 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하여 측정하였다.)

<표 3>

위에 표 3 및 아래 도 5에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 베개는 우수한 항균성능을 나타내는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 음이온이 방출되는 기능성 베개 및 그 제조방법은 원적외선과 음이온을 다량 방출하며, 습도조절뿐만 아니라 우수한 항균효과 및 탈취 효과를 나타내는 기능성 베개를 제공한다.

S101 ; 원료혼합단계
S103 ; 발포제투입단계
S105 ; 발포가열단계
S107; 냉각건조단계

Claims (8)

1. 폴리프로필렌글리콜, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 황토포졸란 및 희토류 분말로 이루어지되, 폴리프로필렌글리콜 100 중량부, 메틸렌디페닐디이소시아네이트 35 내지 45 중량부, 황토포졸란 50 내지 60 중량부 및 희토류 분말로서 란타늄 20 내지 30 중량부로 이루어지는 혼합물을 발포시켜서 수득되는 것을 특징으로 하는 음이온이 방출되는 기능성 베개.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 폴리프로필렌글리콜, 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 황토포졸란 및 희토류 분말을 혼합하되, 폴리프로필렌글리콜 100 중량부, 메틸렌디페닐디이소시아네이트 35 내지 45 중량부, 황토포졸란 50 내지 60 중량부 및 희토류 분말로서 란타늄 20 내지 30 중량부를 혼합하는 원료혼합단계;
   상기 원료혼합단계를 통해 혼합된 혼합물에 발포제를 투입하여 발포시키는 발포제투입단계;
   상기 발포제투입단계를 통해 발포가 개시된 혼합물을 금형에 투입하고 가열하는 발포가열단계; 및
   상기 발포가열단계를 통해 발포된 발포체를 냉각하고 건조하는 냉각건조단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음이온이 방출되는 기능성 베개의 제조방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 발포제는 물 또는 시클로헥산으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음이온이 방출되는 기능성 베개의 제조방법.
   
8. 청구항 4에 있어서,
   상기 발포가열단계는 40 내지 50℃의 온도로 25 내지 35분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 음이온이 방출되는 기능성 베개의 제조방법.

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