KR102409400B1 - 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈실리콘과 이산화티타늄이 함유되어 공기 중의 유해성분으로부터 항균 탈취 중화작용을 하며 전자파를 차폐하여 유해 요소를 제거함과 동시에 인체에 유익한 파동에너지를 전달함으로써 건강한 생활을 영위할 수 있도록 개선된 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법에 관한 것이다.

Description

항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법{Method for preparing composition for antibacterial deodorization and neutralizing harmful substances to human body}

본 발명은 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈실리콘과 이산화티타늄이 함유되어 공기 중의 유해성분으로부터 항균 탈취 중화작용을 하며 전자파를 차폐하여 유해 요소를 제거함과 동시에 인체에 유익한 파동에너지를 전달함으로써 건강한 생활을 영위할 수 있도록 개선된 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 급격한 산업발달의 확산으로 인한 산업용품과 일상생활용품의 생산 과정과 완성된 물품에서 방출되는 인체 유해성분으로 인해 날이 갈수록 대기는 오염되고 있다.

특히, 주요 거주시설인 고층아파트와 빌딩들은 시멘트구조에 화학제품이 주를 이루는 내부 시설과 TV, 냉장고 등의 가전제품의 사용으로 밀폐된 공간속에 라돈가스와 포름알데히드 그리고 음식물 냄새와 전자파 등이 혼재되어 자주 환기를 시키지 않을 경우 인체의 건강에 커다란 해가 될 수 있는 상황에서 생활 할 수밖에 없다.

때문에, 이와 같은 오염물질을 중화 및 탈취 혹은 차폐시키면서 한편으로는 인체의 건강에 도움을 줄 수 있는 물질이 절실하게 요구되고 있다.

통상 공기 중의 냄새와 오염물질을 탈취 및 중화시키기 위해서는 필터 및 흡착제를 사용하게 되는데, 미세먼지에 함유된 일부의 냄새와 유해가스는 제거할 수 있으나 흡착공간의 밀도와 물리적 한계로 탈취 및 중화시키는데 한계가 있다.

물론, 일부 천연의 향을 분출시켜 탈취와 중화를 시도하는 방법도 있으나, 이는 제3의 물질을 형성하는 부작용의 초래로 인체에 오히려 해로울 수 있다.

따라서, 실내외를 통틀어 사람의 체취를 비롯하여 새옷, 가구, 음식물, 배기가스, 냉장고 냄새 등 공기 중의 냄새 및 유해가스를 단순 흡착 기능만을 갖는 구성요소로는 이들 유해물질을 탈취, 중화 내지는 반감시키는데 한계가 있다.

국내 공개특허 제10-2006-0059110호(2006.06.01.) 실내공기질 개선을 위한 기능성 건축마감재 제조방법 국내 등록특허 제10-0618636호(2006.08.24.) 오염방지, 탈취, 공기정화 및 항균 작용을 갖는 섬유 및 그 제조방법

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 메탈실리콘과 이산화티타늄이 함유되어 공기 중의 유해성분으로부터 항균 탈취 중화작용을 하며 전자파를 차폐하여 유해 요소를 제거함과 동시에 인체에 유익한 파동에너지를 전달함으로써 건강한 생활을 영위할 수 있도록 개선된 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 환원된 메탈실리콘 럼프를 크러셔로 부순 후 다시 롤러분쇄기에 분쇄하여 파우더로 만드는 제1단계; 상기 제1단계를 통해 제조된 파우더를 수집한 후 나노분쇄기에 넣고 분쇄하여 나노분말화시키는 제2단계; 상기 제2단계를 통해 제조된 나노분말과 이산화티타늄 분말, 바인더인 액상 규산나트륨 및 물을 4:1:1:4의 중량비로 혼합하여 겔화된 조성물을 만드는 제3단계;를 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법에 있어서;
상기 겔 조성물에는 겔 조성물 100중량부에 대해, 비닐옥시모실란(Vinyl Oximeino Silane) 10중량부, 폴리옥시에틸렌과 커피파우더를 6:4의 중량비로 혼합한 혼합물 4.5중량부, 액상실리콘과 고구마전분을 4;1의 중량비로 혼합액 6.5중량부, 제올라이트 미분 8중량부, 2-(2'-하이드록시-5'메틸페닐)벤조트리아졸 2.5중량부를 더 첨가된 것을 특징으로 하는 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법을 제공한다.

삭제

본 발명에 따르면, 메탈실리콘과 이산화티타늄이 함유되어 공기 중의 유해성분으로부터 항균 탈취 중화작용을 하며 전자파를 차폐하여 유해 요소를 제거함과 동시에 인체에 유익한 파동에너지를 전달함으로써 건강한 생활을 영위할 수 있도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 메탈실리콘 럼프를 나노수준으로 분쇄하고 분말의 이산화티타늄과 함께 분말과 겔 형태로 제조되며, 메탈실리콘의 99%를 차지하는 규소(si)에서 생성되는 파동에너지와 이산화티타늄의 광촉매 기능에 의한 시너지효과로 항균 및 탈취 그리고 인체 유해가스의 정화와 전자파 차폐 기능을 갖는 조성물(분말 혹은 겔)을 제공한다.

이를 통해, 분말로 제조된 조성물은 산업용품이나 일상용품에 사용되는 직물, 플라스틱, 실리콘, 목재, 세라믹, 금속판재 제조과정에 투입되어 기능을 발휘하도록 하고, 겔로 제조된 조성물은 완성품(제품)의 표면에 침투 혹은 코팅 고착되어 위에서 설명한 특성을 나타내도록 구현할 수 있다.

본 발명은 환원된 메탈실리콘 럼프를 크러셔로 부순 후 다시 롤러분쇄기에 분쇄하여 파우더로 만드는 제1단계; 상기 제1단계를 통해 제조된 파우더를 수집한 후 나노분쇄기에 넣고 분쇄하여 나노분말화시키는 제2단계; 상기 제2단계를 통해 제조된 나노분말과 이산화티타늄 분말, 바인더인 분말 규산나트륨을 7:2:1의 중량비로 혼합하여 분말 조성물을 만드는 제3단계;를 포함한다.

이렇게 만들어진 분말 조성물은 산업용품과 일상용품을 제조하는 원료의 물질에 투입되어 기능을 발현하도록 사용된다.

한편, 상기 제3단계는 다음과 같이 변형되어 겔 조성물을 만들 수 있다.

예컨대, 제1,2단계까지는 동일하고, 상기 제2단계를 통해 제조된 나노분말과 이산화티타늄 분말, 바인더인 액상 규산나트륨 및 물을 4:1:1:4의 중량비로 혼합하여 겔화된 조성물을 만드는 제3단계;를 수행할 수 있다.

이렇게 만들어진 겔 조성물은 완성된 상품(제품)의 표면에 코팅되거나 고착되어 항균 탈취, 유해성분 중화, 전자파 차폐 기능과 인체의 건강에 좋은 파장을 방출하는 특성을 구현하게 된다.

이러한 완성된 제품으로는 직물, 목재, 플라스틱, 실리콘, 제지, 세라믹, 철제 등이 될 수 있다.

이때, 본 발명의 주성분인 메탈실리콘은 다음과 같은 특성을 갖는다.

메탈실리콘의 99%를 차지하는 순수 규소(Si)는 4가 준금속으로 탄소보다는 반응성이 떨어지고 저마늄 보다는 반응성이 크고, 지구의 지각에서 산소 다음으로 많은 원소로 질량의 27.7%를 차지하며, 점토나 모래, 석영, 장석, 화강암 등의 형태로 산출되며, 산소와 친화력이 강해서 주로 이산화규소나 규산염 상태를 하고 있어 자연에서 생성되는 순수 형태의 규소는 쉽게 발견되지 않는다.

순수한 규소는 다른 원자와 공유할 수 있는 원자가 전자가 4개인 준금속 원소로 다양한 화학결합을 할 수 있다. 규소는 탄소와 같은 4족에 포함되지만 규소가 탄소보다 약 1.5배 더 큰 공유결합을 갖는다. 그리고, 전기음성도도 규소가 탄소의 경우보다 이중결합 및 3중 결합을 만드는 경향이 적으며, 탄소에 없는 빈 궤도를 갖고 있기 때문에 다른 원자의 전자를 끌어 들이려는 경향이 크다.

규소와 탄소 두 원자각을 같으나 규소의 공유결합 반경이 더 큰 것을 볼 수 있다. 규소에는 트리메틸실란이란 성분이 있는데 이를 추출하여 미래 연료로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 이를 사용한 규소 연료는 공기중의 80%를 차지하는 질소와 화합해 에너지를 발생시킨 후 실리지움이라는 물질을 배출하게 된다.

그런데, 실리지움은 식물의 성장을 돕는 비료로 쓰이거나 암모니아를 회수하면 연료로 다시 사용할 수 있다고 노르웨이, 독일 등의 학회에서 이미 발표된 바 있다.

또한, 희토류 없이도 고속 충방전과 높은 싸이클 특성을 보이는 이차전지도 개발중에 있으며, 규소는 컴퓨터나 태양전지에 사용되는 반도체의 대표적인 소재이다.

최근에는 규소에서 1초간 1조회 진동하는 테라헤르츠, 즉 전파와 원적외선의 중간에 해당하는 진동에너지를 동시에 발산하는 것으로 확인되어 그 쓰임재가 갈수록 다양화되고 있다.

그러나, 규소는 산소와 친화력이 강해 모래, 석영, 차돌(규석) 등의 형태로 산출되어 이산화규소나 규산염 상태를 하고 있을 뿐 자연에서 순수 형태로 발견되기가 극히 어렵기 때문에 규소를 얻기 위해서는 이산화규소를 환원시켜야 한다.

이때, 규사는 모래나 차돌 등에서 추출하고, 탄소는 코크스나 검탄을 이용하여 환원시키면 된다. 즉, 아크로에 규사, 코크스나 검탄을 넣고 고전류를 흘려 고온으로 올리면 환원반응이 일어나면서 액체 규소가 형성되고, 이산화탄소와 실리카 증기 등이 부산물로 생성되며, 용융된 규소를 응고시키면 순도 96-99%의 금속 규소를 얻게 된다.

본 발명은 이렇게 환원되어 생성된 금속 규소, 즉 메탈실리콘을 사용하여 항균 탈취력을 향상시키면서 분말 균일도를 높이고 배합효율을 좋게 하면서 기능 발현을 증대시키도록 나노분말화시킴이 바람직하다.

한편, 이산화티타늄은 전이금속인 티타늄 원자 하나와 산소원자 2개가 결합된 분자로서 무미 무취의 흰색 가루이다. 티타늄을 공기 중에 노출 시키면 쉽게 산소와 반응하여 이산화티타늄 피막을 형성한다. 이산화티타늄은 판타이타늄석 예추석 금홍석의 동질 다상 형태로 존재하며 이산화티타늄 미립자를 800~1000℃로 소성하여 성장시킨 후 원하는 크기의 이산화티타늄을 얻을 수 있다.

이러한 이산화티타늄은 빛을 흡수하여 다른 물질을 산화시키는 능력이 뛰어나며 더욱이 생물체에 영향을 주지 않는 무독성이 큰 장점으로 작용한다. 자외선 영역의 빛을 흡수하며 특히 385nm 파장의 빛을 이용한다.

뿐만 아니라, 이산화티타늄은 새집증후군 헌집증후군 등의 원인이 되는 각종 휘발성 유기화합물 포름알데히드 등을 분해 제거하고 있는데, 이처럼 광촉매 반응은 에너지 환경 분야에서 활발하게 활용되고 있는 편이며 일단 크게 특별한 에너지 없이도 빛만으로 지구 곳곳에 퍼져있는 오염물질을 분해 제거할 수 있기 때문에 유기물과 대기오염 물질을 분해 제거하는데 적극적으로 활용되고 있다. 또한, 광촉매 반응의 또 다른 대표적인 반응인 광분해 반응을 통하여 물로부터 수소와 산소를 얻어낼 수 있기 때문에 차세대 에너지나 환경문제에 대해서도 광촉매 반응에 대한 연구가 해답을 제시해줄 것으로 기대된다.

이 외에도 광촉매의 높은 제거효율을 이용해 공기 중의 미세먼지를 효율적으로 제거하는 공기청정기 기술, 물속의 계면활성제나 유기물을 분해하는 정수기 기술, 여러 가전제품의 냄새제거 기술 오염물질이 많이 존재하는 도로상에서의 활용 등 광촉매 반응은 현재 여러 분야에 적극적으로 적용되고 있다.

또한, 액상의 규산나트륨은 무기바인더로서 물과 잘 섞이며, 메탈실리콘 나노분말을 끈적거리게 만들어 겔화시킨다. 겔화시키는 이유는 혼합 첨가되는 전이금속들과의 바인딩성을 높이기 위함이다.

이에 더하여, 상기 겔 조성물에는 첨가물을 더 첨가할 수 있는데, 상기 첨가물은 겔 조성물 100중량부에 대해, 비닐옥시모실란(Vinyl Oximeino Silane) 10중량부, 폴리옥시에틸렌과 커피파우더를 6:4의 중량비로 혼합한 혼합물 4.5중량부, 액상실리콘과 고구마전분을 4;1의 중량비로 혼합액 6.5중량부, 제올라이트 미분 8중량부, 2-(2'-하이드록시-5'메틸페닐)벤조트리아졸 2.5중량부를 더 첨가할 수 있다.

이때, 비닐옥시모실란(Vinyl Oximeino Silane)은 겔 조성물의 결합력과 부착력을 높여 피착물에 대한 고정안정성을 극대화시키기 위해 첨가된다.

그리고, 폴리옥시에틸렌과 커피파우더를 6:4의 중량비로 혼합한 혼합물은 탈취, 중화 및 겔화를 위해 첨가되는 물의 부패를 막기 위해 첨가된다. 특히, 폴리옥시에틸렌은 일종의 음이온 계면활성제로서 물에 녹아 유화, 기포화, 분산화가 뛰어나고 이물질 중 기름성분들의 흡착에 효능을 나타낸다.

또한, 액상실리콘과 고구마전분을 4;1의 중량비로 혼합액은 이물부착억제성을 증대시키면서 부착고정성을 향상시키기 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 제올라이트 미분은 비석이라고도 알려진 알루미늄 규산염 광물의 일종으로, 대표적인 원적외선 방사물질이고, 이온교환성을 갖는 물질이다. 때문에, 이는 탈취, 정화 특성이 우수하다.

아울러, 2-(2'-하이드록시-5'메틸페닐)벤조트리아졸은 자외선 차단 및 변형 방지를 위해 첨가된다.

이에 더하여, 본 발명에서는 첨가물이 첨가된 겔 조성물 100중량부에 대해, 폴리우레탄수지 80중량부, 벤조구아나민 4중량부, 목초 농축액 4중량부, 레조시놀 8중량부, 구연산 3중량부 및 폴리락트산(Poly Lactic Acid) 6.5중량부를 더 첨가한 상태에서 균질하게 믹싱하고, 그런 다음 팰릿으로 압출성형하는 펠릿화단계를 더 수행할 수 있다.

이러한 펠릿화단계는 분말상은 관리하기 어렵고, 습기에 취약하여 습기에 의해 뭉침, 변질이 발생하지만, 펠릿은 쉽게 변질되지 않아 장기간 보관에 유리하고, 사용시 용제를 1:1의 중량비로 혼합한 후 액상으로 만들어 도포하면 된다.

이 경우, 벤조구아나민은 정전 특성을 유지하면서 부착력 안정화를 유지하기 위해 첨가된다.

그리고, 목초 농축액은 목재를 건류할 때 만들어지는 암갈색의 건류액으로서 주로 고무, 섬유 특유의 냄새를 분해 제거하는데 탁월한 효과를 가지므로 이를 위해 첨가된다.

또한, 레조시놀(Resorcinol)은 습윤 및 건조강도를 높이고, 고온 저항성이 커 가교강도를 유지하면서 탈취력을 높이기 위한 것이다.

아울러, 구연산은 히드록시트리 카르복실산의 하나로서 살균 효과가 있고, 건성유지를 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 폴리락트산은 점도 조절을 통해 펠릿 성형성을 좋게 하기 위해 첨가된다.

이렇게 구성된 조성물에 대한 특성을 확인하였다.

먼저, 겔 조성물을 직물에 도포한 후 충분히 건조한 상태에서 탈취 효과를 확인하였다.

탈취 및 유해가스 제거 효과를 확인하기 위해 챔버실에 겔 조성물이 도포된 직물을 설치한 후 도관을 통해 포름알데히드 등 유해가스가 직물을 통과하여 서서히 이동하도록 하였다.

그리고, 직물 전,후에 유해가스검출기를 설치하고, 1시간 단위로 검출결과를 확인하였다.

확인결과, 1시간까지는 크게 변화가 없었지만, 2시간이 경과된 시점부터 유해가스검출기의 직물 전,후단의 검출량이 다르게 나타났으며, 3시간이 경과된 시점에서 직물을 통과한 공기에서 검출되는 유해가스량이 통과전 공기의 1/2 이하로 줄어 들었다.

이러한 실험은 펠릿형 조성물에도 동일하게 적용되었으며, 펠릿형 조성물의 경우에는 1시간만에 동일한 효과가 나타났다. 즉, 더 나은 특성을 발휘하였다.

이를 통해, 탈취 및 유해가스 제거 효과가 있는 것으로 확인되었다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 환원된 메탈실리콘 럼프를 크러셔로 부순 후 다시 롤러분쇄기에 분쇄하여 파우더로 만드는 제1단계; 상기 제1단계를 통해 제조된 파우더를 수집한 후 나노분쇄기에 넣고 분쇄하여 나노분말화시키는 제2단계; 상기 제2단계를 통해 제조된 나노분말과 이산화티타늄 분말, 바인더인 액상 규산나트륨 및 물을 4:1:1:4의 중량비로 혼합하여 겔화된 조성물을 만드는 제3단계;를 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법에 있어서;
   상기 겔 조성물에는 겔 조성물 100중량부에 대해, 비닐옥시모실란(Vinyl Oximeino Silane) 10중량부, 폴리옥시에틸렌과 커피파우더를 6:4의 중량비로 혼합한 혼합물 4.5중량부, 액상실리콘과 고구마전분을 4;1의 중량비로 혼합액 6.5중량부, 제올라이트 미분 8중량부, 2-(2'-하이드록시-5'메틸페닐)벤조트리아졸 2.5중량부를 더 첨가된 것을 특징으로 하는 항균 탈취 및 인체 유해성분 중화용 조성물 제조방법.