KR102453560B1 - 다기능성 분말 임클리 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 성분; 및 산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 산화스트론튬(SrO), 삼산화황(SO3), 산화붕소(B2O3), 산화망간(MnO), 이산화티타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 성분을 포함하고, 37℃에서 5㎛ 내지 20㎛ 파장 영역의 원적외선 방사율이 0.5% 내지 5%이고, 유해가스 탈취 균형 지수(Harmful gas deodorization balance index)가 0.8 내지 2.0이며, 황색포도상구균(ATCC 6538, Staphylococcus aureus), 대장균(ATCC 8739, Escherichia coli), 폐렴균(ATCC 4352, Klebsiella pneumonia) 및 녹농균(ATCC 10145, Pseudomonas aeruginosa) 각각에 대하여 균 감소율(%)이 90% 이상인 다기능성 분말을 제공한다.

Description

다기능성 분말 임클리 및 이의 제조방법{MULTIFUNCTIONAL POWDER IMCREE AND THE PREPARING METHOD FOR THE SAME}
건축 분야, 농수산업 분야, 자동차 산업 분야 등 다양한 기술 분야에 적용되어 친환경 소재로서 기능을 할 수 있는 다기능성 분말 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인류는 변화하는 환경 하에서 보다 적합하고 나은 도구를 만들기 위하여 노력하며 발전해왔다. 이러한 과정에서 다양한 소재들이 개발되어 왔으며, 새로운 소재의 개발은 현대 산업 사회에서 전기전자, 의료, 자동차, 섬유, 건축 등에 이르기까지 국가 주력 산업 분야 전반에 걸쳐 상당히 중요하다. 신소재는 그 재질에 따라 금속재료, 비금속무기재료, 신고분자재료, 복합재료 등으로 구별될 수 있다. 비금속무기재료는 천연 또는 인공적으로 합성된 무기화합물을 가공하여 만들어진 재료로서 이러한 비금속무기재료가 천연 성분을 적절히 가공하여 신소재로 개발될 경우 친환경 소재로서 활용될 수 있다. 4차 산업혁명시대에 접어들면서 빅데이터 및 인공지능 등의 영향으로 경제의 생산성 및 인간의 삶의 질이 급속하게 향상되고 있다. 인구 구조 측면에서 고령화가 진행되고 있고, 이에 따라 건강 및 안전에 대한 추구가 강화되고 있는 실정이다. 이에 따라 바이오 기반 소재 기술, 재생 의료 소재 기술 등이 각광받고 있다. 또한, 기후 환경 측면에서 친환경 산업과 청정 에너지 기술 분야가 확대되고 있는 추세이며, 이에 따라, 친환경 에너지 소재 기술과 자원 순환 소재 기술 등이 유망 기술로 부상하고 있다. 이러한 시대적 요구를 고려할 때, 환경 오염 및 유해 화학 물질 등의 요소를 저감시키고, 인류의 건강과 복지 증진을 추구하는 새로운 친환경 신소재의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 다기능성 분말으로서 원적외선을 방사하여 인체의 체온을 적정 온도로 유지시키는 온열 작용 및 인체의 수준을 적정 수준으로 유지시키는 건습 작용을 하며, 각종 영양분의 균형을 통해 대사기능을 촉진하고 면역성을 강화하는 이점을 갖는 분말을 제공한다. 또한, 상기 다기능성 분말을 통하여 유해 가스의 탈취 효과를 구현하며, 특히, 생체 조직에 자극적이고 유해한 암모니아 가스 및 포름알데히드 가스의 소취 효과가 동시에 뛰어난 효과를 얻고, 항균 작용이 우수한 효과를 얻고자 한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 다기능성 분말을 적용하여 유기물의 장기 보관 성능이 우수하고, 다양한 형태로 제조되어 광범위한 활용성을 갖는 보관 물품을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 성분; 및 산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 산화스트론튬(SrO), 삼산화황(SO3), 산화붕소(B2O3), 산화망간(MnO), 이산화티타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 성분;을 포함하고, 37℃에서 5㎛ 내지 20㎛ 파장 영역의 원적외선 방사율이 0.5% 내지 5%이고, 하기 식 1에 의한 유해가스 탈취 균형 지수(Harmful gas deodorization balance index)가 0.8 내지 2.0인 다기능성 분말을 제공한다.
[식 1]
{(Ca i - Ca f )/Ca i } / {(Cf i - Cf f )/Cf i }
상기 식 1에서, 상기 Ca i 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 암모니아 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Ca f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 암모니아(ammonia) 가스 농도 값이며, 상기 Cf i 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 포름알데히드(formaldehyde) 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Cf f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 포름알데히드 가스 농도 값이다.
상기 다기능성 분말은 하기 식 2에 의한 암모니아 탈취율이 90% 이상일 수 있다.
[식 2]
암모니아 탈취율(%) = (Ca i - Ca f )/Ca i × 100
상기 식 2에서, 상기 Ca i 는 23℃의 온도 및 45%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Ca f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 가스 농도 값이다.
상기 다기능성 분말은 하기 식 3에 의한 포름알데히드 탈취율(%)이 50% 이상일 수 있다.
[식 3]
포름알데히드 탈취율(%) = (Cf i - Cf f )/Cf i × 100
상기 식 3에서, 상기 Cf i 는 23℃의 온도 및 45%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Cf f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 가스 농도 값이다.
상기 다기능성 분말은 황색포도상구균(ATCC 6538, Staphylococcus aureus), 대장균(ATCC 8739, Escherichia coli), 폐렴균(ATCC 4352, Klebsiella pneumonia) 및 녹농균(ATCC 10145, Pseudomonas aeruginosa) 각각에 대하여, 하기 식 4에 의한 균 감소율(%)이 약 90% 이상일 수 있다.
[식 4]
균 감소율(%) = (X-Y)/X * 100
상기 식 4에서, 상기 X는 대조군 생균수(CFU, Colony-Forming Unit)이고, 상기 Y는 상기 다기능성 분말을 처리한 시료처리군 생균수(CFU)이다.
상기 다기능성 분말은 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비가 70:30 이상, 100:0 미만일 수 있다.
일 구현예에 따른 상기 다기능성 분말은, 상기 제1 성분이 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO)을 포함하고, 상기 제2 성분이 삼산화황(SO3) 및 산화스트론튬(SrO)을 포함하며, 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비가 95:5 이상, 100:0 미만일 수 있다.
다른 구현예에 따른 상기 다기능성 분말은, 상기 제1 성분이 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화칼슘(CaO)을 포함하고, 상기 제2 성분이 산화철(Fe2O3)을 포함하며, 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비가 75:25 이상, 100:0 미만일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 다기능성 분말 또는 이의 가공물을 포함하는 기능재; 및 수지 또는 점토를 포함하는 바탕재를 포함하고, 보관 대상 수용부 및 보관 대상 보호부를 포함하는 다기능성 보관 물품을 제공한다.
상기 다기능성 분말은 원적외선 방사 성능을 바탕으로 인체에 이로운 영향을 끼칠 수 있다. 구체적으로, 상기 다기능성 분말에 의한 원적외선은 인체의 체온을 적정 온도로 유지시키는 온열 작용 및 인체의 수준을 적정 수준으로 유지시키는 건습 작용을 하며, 각종 영양분의 균형을 통해 대사기능을 촉진하고 면역성을 강화하는 이점을 갖는다. 또한, 모세혈관의 확장과 세포 조직의 생성을 도와 혈액순환을 촉진하여 발한 작용 및 통증 완화 효과가 있고, 신진대사를 촉진할 수 있다.
또한, 상기 다기능성 분말은 유해 가스의 탈취 효과를 구현하며, 특히, 암모니아 및 포름알데히드와 같은 생체 조직에 자극적이고 유해한 가스의 소취 효과가 뛰어난 이점을 갖는다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명에 따른 일 구현예에서, 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 성분; 및 산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 산화스트론튬(SrO), 삼산화황(SO3), 산화붕소(B2O3), 산화망간(MnO), 이산화티타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 성분;을 포함하고,
37℃에서 5㎛ 내지 20㎛ 파장 영역의 원적외선 방사율이 0.5% 내지 5%이고,
하기 식 1에 의한 유해가스 탈취 균형 지수(Harmful gas deodorization balance index)가 0.8 내지 2.0인,
다기능성 분말을 제공한다.
[식 1]
{(Ca i - Ca f )/Ca i } / {(Cf i - Cf f )/Cf i }
상기 식 1에서, 상기 Ca i 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 암모니아 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Ca f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 암모니아(ammonia) 가스 농도 값이며, 상기 Cf i 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 포름알데히드(formaldehyde) 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Cf f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 포름알데히드 가스 농도 값이다.
천연 물질로부터 추출된 다양한 광물질은 친환경 소재로서 활용 가능성이 높다. 또한, 이들의 원료, 최종 조성 및 제조 공법 등에 따라 구현 가능한 기능 및 효과들이 상당히 광범위하게 조절될 수 있다. 일 구현예에 따른 상기 다기능성 분말은 원적외선 방사 기능 및 유해가스 소취 기능을 동시에 구현하는 이점을 갖는다.
상기 다기능성 분말은 37℃에서 5㎛ 내지 20㎛ 파장 영역의 원적외선 방사율이 약 0.5% 내지 약 5%일 수 있고, 예를 들어, 약 0.5% 내지 약 4%일 수 있고, 예를 들어, 약 0.5% 내지 약 3.5%일 수 있고, 예를 들어, 약 0.5% 내지 약 2%일 수 있고, 예를 들어, 약 0.5% 내지 약 1.5%일 수 있다. 상기 '원적외선 방사율'은 5㎛ 내지 20㎛ 범위의 파장 영역대 중에서 적어도 하나의 파장대에 대한 방사율을 의미한다.
상기 다기능성 분말은 37℃에서 5㎛ 내지 20㎛ 파장 영역의 원적외선 방사 에너지가 약 1.00×102 W/㎡·㎛ 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 1.00×102 W/㎡·㎛ 내지 약 5.00×102 W/㎡·㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 2.00×102 W/㎡·㎛ 내지 약 4.00×102 W/㎡·㎛ 일 수 있다. 상기 원적외선 방사 에너지는 전술한 파장 영역에서 방사되는 에너지의 총합으로 정의되며, 파장별 방사에너지 그래프의 하기 면적 값으로 구할 수 있다.
상기 다기능성 분말의 원적외선 방사 에너지의 최대 피크 값은 37℃에서 약 6㎛ 내지 약 12㎛ 파장 영역에 나타날 수 있다. 이때, 상기 원적외선 방사 에너지의 최대 피크 값은 약 25 W/㎡·㎛ 내지 약 40 W/㎡·㎛일 수 있다.
상기 다기능성 분말은 인체의 체온과 유사한 37℃ 조건 하에서 전술한 원적외선 방사 특성을 가진다. 즉, 상기 다기능성 분말에 의한 원적외선은 인체의 체온을 적정 온도로 유지시키는 온열 작용 및 인체의 수준을 적정 수준으로 유지시키는 건습 작용을 하며, 각종 영양분의 균형을 통해 대사기능을 촉진하고 면역성을 강화하는 이점을 갖는다. 또한, 모세혈관의 확장과 세포 조직의 생성을 도와 혈액순환을 촉진하여 발한 작용 및 통증 완화 효과가 있고, 신진대사를 촉진하는 데 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 원적외선 방사율 및 방사 에너지는 KFIA-FI-1005 표준 규격 방법에 의해 측정될 수 있다.
상기 다기능성 분말은 암모니아 가스와 포름알데히드 가스 각각에 대한 유해 가스 탈취 성능이 우수함과 동시에, 일반적으로 동시에 제거율이 높기 어려운 상기 두 가스의 탈취 성능이 모두 소정의 수준 이상으로 구현되는 효과를 나타낼 수 있다. 상기 식 1의 유해가스 탈취 균형 지수(Harmful gas deodorization balance index)는 상기 다기능성 분말의 암모니아 가스 탈취 성능과 포름알데히드 가스 탈취 성능의 균형도를 나타낸 것이다. 상기 식 1에 의한 유해가스 탈취 균형 지수가 약 0.8 내지 약 2.0일 수 있고, 예를 들어, 약 0.8 이상, 약 2.0 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 0.8 내지 약 1.7일 수 있고, 예를 들어, 약 0.9 내지 약 1.6일 수 있다. 상기 다기능성 분말은 암모니아 및 포름알데히드 탈취 성능에 있어서, 두 유해가스 중에서 어느 하나의 가스에 대해서만 극단적으로 치중되지 않고, 두 유해가스 모두에 대하여 상기 유해가스 탈취 균형 지수에 상응하는 균형적인 탈취 성능을 나타낼 수 있다. 특히, 상기 다기능성 분말은 상기 유해가스 탈취 균형 지수가 상기 범위에 상응하는 탈취 균형도를 구현함에 따라, 암모니아 및 포름알데히드가 존재하는 조건 하에서 효과적으로 가스 탈취 성능을 구현할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 다기능성 분말은 하기 식 2에 의한 암모니아 탈취율(%)이 90% 이상일 수 있다.
[식 2]
암모니아 탈취율(%) = (Ca i - Ca f )/Ca i × 100
상기 식 2에서, 상기 Ca i 는 23℃의 온도 및 45%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Ca f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 가스 농도 값이다.
상기 다기능성 분말은 상기 식 2에 의한 암모니아 탈취율(%)이 약 90% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 92% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 94% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 95% 이상일 수 있다. 암모니아는 인체에 접촉할 경우 피부 조직을 손상시킬 수 있고, 후두염 및 기관지염 등의 각종 염증의 원인이 될 수 있는 유해 가스이다. 상기 다기능성 분말은 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분을 포함하면서 특정 구조 및 크기의 입자 형상을 가짐으로써 이와 같은 우수한 암모니아 가스 제거 성능을 구현할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 다기능성 분말은 하기 식 3에 의한 포름알데히드 탈취율(%)이 50% 이상일 수 있다.
[식 3]
포름알데히드 탈취율(%) = (Cf i - Cf f )/Cf i × 100
상기 식 3에서, 상기 Cf i 는 23℃의 온도 및 45%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Cf f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 가스 농도 값이다.
상기 다기능성 분말은 상기 식 3에 의한 포름알데히드 탈취율(%)이 약 50% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 55% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 60% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 90% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 95% 이상일 수 있다. 포름알데히드는 가연성 무색 기체로서 인화점이 낮아 폭발의 위험성이 있고, 반복 노출될 경우 호흡기에 만성 자극을 일으키는 등 유해한 가스이다. 상기 다기능성 분말은 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분을 포함하면서 특정 구조 및 크기의 입자 형상을 가짐으로써 이와 같은 우수한 포름알데히드 가스 제거 성능을 구현할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 다기능성 분말은 황색포도상구균(ATCC 6538, Staphylococcus aureus), 대장균(ATCC 8739, Escherichia coli), 폐렴균(ATCC 4352, Klebsiella pneumonia) 및 녹농균(ATCC 10145, Pseudomonas aeruginosa) 각각에 대하여, 하기 식 4에 의한 균 감소율(%)이 90% 이상일 수 있다.
[식 4]
균 감소율(%) = (X-Y)/X * 100
상기 식 4에서, 상기 X는 대조군 생균수(CFU, Colony-Forming Unit)이고, 상기 Y는 상기 다기능성 분말을 처리한 시료처리군 생균수(CFU)이다.
예를 들어, 상기 균 감소율(%)은 황색포도상구균(ATCC 6538, Staphylococcus aureus), 대장균(ATCC 8739, Escherichia coli), 폐렴균(ATCC 4352, Klebsiella pneumonia) 및 녹농균(ATCC 10145, Pseudomonas aeruginosa) 각각에 대하여, 약 90% 이상, 예를 들어, 약 95% 이상, 예를 들어, 약 96% 내지 약 100%, 예를 들어, 약 97% 내지 약 100%, 예를 들어, 약 99% 내지 약 100%일 수 있다. 각각의 균에 대하여, 모두 전술한 범위의 균 감소 성능을 구현함으로써 상기 다기능성 분말은 항균 성능이 요구되는 응용 분야에 적용되기 유리할 수 있고, 인체 및 환경 친화적인 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 다기능성 분말은 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 성분; 및 산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 산화스트론튬(SrO), 삼산화황(SO3), 산화붕소(B2O3), 산화망간(MnO), 이산화티타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 성분을 포함한다.
상기 다기능성 분말의 상기 제1 성분은 상기 기재된 이의 구체 종류에 더하여 이종 성분을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 성분도 상기 기재된 이의 구체 종류에 더하여 이종 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 다기능성 분말의 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분의 중량비는 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분이 약 70:30 이상, 약 100:0 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 70:30 내지 약 99.9:0.1일 수 있고, 예를 들어, 약 75:25 이상, 약 100:0 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 75:25 내지 약 99.9:0.1일 수 있고, 예를 들어, 약 80:20 내지 약 99.9:0.1일 수 있고, 예를 들어, 약 85:15 내지 약 99.9:0.1일 수 있고, 예를 들어, 약 90:10 내지 약 99.9:0.1일 수 있고, 예를 들어, 약 75:25 내지 약 95:5일 수 있고, 예를 들어, 약 75:25 내지 약 90:10일 수 있고, 예를 들어, 약 75:25 내지 약 89:11일 수 있고, 예를 들어, 약 80:20 내지 약 89:11일 수 있고, 예를 들어, 약 96:4 내지 약 99.9:0.1일 수 있고, 예를 들어, 약 97:3 내지 약 99.9:0.1일 수 있다. 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비가 상기 범위를 만족함으로써 원적외선 방사 성능 및 유해가스 탈취 성능이 동시에 목적하는 수준으로 구현 가능할 수 있다.
일 구현예에 따른 상기 다기능성 분말(이하, '다기능성 분말-I'로 지칭할 수 있음)은 상기 제1 성분이 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO)을 포함하고, 상기 제2 성분이 삼산화황(SO3) 및 산화스트론튬(SrO)를 포함하며, 상기 제1 성분(A) 및 상기 제2 성분(B)의 중량비(A:B) 95 : 5 이상, 100 : 0 미만일 수 있다.
상기 제1 성분은 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO) 이외에 상대적 소량의 이종 성분을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 성분도 삼산화황(SO3) 및 산화스트론튬(SrO) 이외에 상대적 소량의 이종 성분을 더 포함할 수 있다. 이때, '상대적 소량의 이종 성분'이란 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 삼산화황(SO3), 산화스트론튬(SrO) 등 명시된 각 성분보다 적은 함량의 이종 성분을 의미한다.
구체적으로, 상기 다기능성 분말-I에서 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비는 약 96:4 내지 약 99:1일 수 있고, 예를 들어, 약 97:3 내지 약 99:1일 수 있다. 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분의 중량비가 이와 같은 범위를 만족함으로써 원적외선 방사 성능 및 암모니아/포름알데히드 소취 성능이 목적 수준으로 구현될 수 있다. 특히, 항균 및 탈취 성능이 우수하고, 천연 광물질로서 인공 화학물질에 비하여 인체 친화적 기능이 우수한 이점을 얻을 수 있다.
구체적으로, 상기 다기능성 분말-I에서 상기 제1 성분이 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO)을 포함하고, 상기 제1 성분 전체 100중량% 중의 산화칼슘(CaO)이 90중량% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 성분 전체 100 중량% 중의 상기 산화칼슘(CaO)이 약 91중량% 이상일 수 있고, 약 92중량% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 93 중량% 이상, 약 98 중량% 이하일 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 성분의 주성분이 산화칼슘(CaO)인 경우, 항균 및 탈취 성능을 고려한 측면에서 보다 유리할 수 있다.
구체적으로, 상기 다기능성 분말-I에서 상기 제1 성분은 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 성분 전체 100중량% 중의 산화칼슘(CaO)이 90중량% 이상이고, 상기 산화마그네슘(MgO)의 함량이 상기 산화알루미늄(Al2O3)의 함량보다 많을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 산화마그네슘(MgO) 대 상기 산화알루미늄(Al2O3)의 중량비는 약 5:1 내지 약 25:1일 수 있고, 예를 들어, 약 8:1 내지 약 24:1일 수 있고, 예를 들어, 약 10:1 내지 약 25:1일 수 있고, 예를 들어, 약 15:1 내지 약 20:1일 수 있다. 상기 제1 성분의 조성이 이와 같은 조건을 항균 및 탈취 성능을 고려한 측면에서 보다 유리할 수 있다.
구체적으로, 상기 다기능성 분말-I에서 상기 제2 성분이 삼산화황(SO3) 및 산화스트론튬(SrO)를 포함하며, 상기 제2 성분 중의 상기 삼산화황(SO3)의 함량이 상기 산화스트론튬(SrO)의 함량보다 많을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 삼산화황(SO3) 대 상기 산화스트론튬(SrO)의 중량비는 약 1:1 초과, 약 10:1 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 2:1 내지 약 8:1일 수 있고, 예를 들어, 약 2:1 내지 약 6:1일 수 있고, 예를 들어, 약 3:1 내지 약 6:1일 수 있다. 상기 제2 성분의 조성이 이와 같은 조건을 만족함으로써 항균 및 탈취 성능을 고려한 측면에서 보다 유리할 수 있다.
다른 구현예에 따른 상기 다기능성 분말(이하, '다기능성 분말-II'로 지칭할 수 있음)은 상기 제1 성분이 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화칼슘(CaO)을 포함하고, 상기 제2 성분이 산화철(Fe2O3)을 포함하며, 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비가 약 75:25 이상, 약 100:0 미만일 수 있다.
상기 제1 성분은 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화칼슘(CaO) 이외에 상대적 소량의 이종 성분을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 성분도 산화철(Fe2O3) 이외에 상대적 소량의 이종 성분을 더 포함할 수 있다. 이때, '상대적 소량의 이종 성분'이란 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe2O3) 등 명시된 각 성분보다 적은 함량의 이종 성분을 의미한다.
구체적으로, 다른 구현예에 따른 상기 다기능성 분말-II에서 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비는 예를 들어, 약 75:25 내지 약 99:1일 수 있고, 예를 들어, 약 85:15 내지 약 99:1일 수 있고, 예를 들어, 약 90;10 내지 약 99:1일 수 있고, 예를 들어, 약 95:5 내지 약 99:1일 수 있다. 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분의 중량비가 이와 같은 범위를 만족함으로써 원적외선 방사 성능 및 암모니아/포름알데히드 소취 성능이 목적 수준으로 구현될 수 있다.
구체적으로, 상기 다기능성 분말-II는 상기 제1 성분이 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화칼슘(CaO)을 포함하고, 상기 제1 성분 전체 100중량% 중의 상기 산화규소(SiO2) 및 상기 산화알루미늄(Al2O3) 총 중량이 약 80중량% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 성분 전체 100중량% 중의 상기 산화규소(SiO2) 및 상기 산화알루미늄(Al2O3) 총 중량이 약 85중량% 이상, 예를 들어, 약 85중량% 내지 99중량%, 예를 들어, 예를 들어, 약 90중량% 내지 99중량%일 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 성분의 주성분이 산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)인 경우, 원적외선 방사 성능이 우수한 이점을 극대화할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 다기능성 분말-II는 상기 제1 성분 중의 상기 산화규소(SiO2)의 함량이 상기 산화알루미늄(Al2O3)의 함량과 같거나 보다 많을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 성분 중의 상기 산화규소(SiO2) 대 상기 산화알루미늄(Al2O3)의 중량비는 약 1:1 내지 약 4:1일 수 있고, 예를 들어, 약 1:1 내지 약 3:1일 수 있고, 예를 들어, 약 1:1 내지 약 2:1일 수 있고, 예를 들어, 약 1:1 내지 약 1.8:1일 수 있고, 예를 들어, 약 1:1 내지 1.5:1일 수 있고, 예를 들어, 약 1:1 내지 약 1.2:1일 수 있다. 이로써, 상기 다기능성 분말은 우수한 원적외선 방사 성능 및 탈취 성능을 구현할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 다기능성 분말-II는 상기 제2 성분이 산화철(Fe2O3) 및 산화나트륨(Na2O)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 산화철(Fe2O3)의 함량이 상기 산화나트륨(Na2O)의 함량과 같거나 보다 많을 수 있다. 이로써 보다 향상된 원적외선 방사 성능을 구현할 수 있다. 구체적으로, 상기 산화철(Fe2O3) 대 상기 산화나트륨(Na2O)의 중량비가 약 1:1 내지 약 3:1일 수 있고, 예를 들어, 약 1:1 내지 약 2:1일 수 있고, 예를 들어, 약 1:1 내지 1.8:1일 수 있고, 예를 들어, 약 1.1:1 내지 약 1.5:1일 수 있다. 이로써, 상기 다기능성 분말은 우수한 원적외선 방사 성능 및 탈취 성능을 동시에 구현하기 유리할 수 있다.
상기 다기능성 분말의 조성은 X선 형광분석기(X-Ray Fluorescence, XRF)를 이용하여 확인할 수 있으며, 상기 다기능성 분말의 제조를 위한 원료 및 제조 과정에서의 여러 공정 조건에 의하여 조절될 수 있다.
상기 다기능성 분말의 산화환원전위(Oxidation-Reduction Potential, ORP)는 약 600mV 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 다기능성 분말의 ORP는 약 -20mV 내지 약 600mV일 수 있고, 예를 들어, 약 -20mV 내지 약 550mV일 수 있고, 예를 들어, 약 -20mV 내지 약 250mV일 수 있고, 예를 들어, 약 -10mV 내지 약 220mV일 수 있고, 예를 들어, 약 -10mv 내지 약 10mV일 수 있고, 예를 들어, 약 170mV 내지 약 200mV일 수 있다. 상기 산화환원전위는 상기 다기능성 분말 1g을 탈이온수(deionized water) 10mL에 분산시킨 후 24시간 동안 진탕 추출 후 원심분리하여 그 상등액을 대상으로 측정하였다. 상기 다기능성 분말은 상기 범위의 산화환원전위에 상응하는 환원력을 가짐으로써 인체 및 환경에 친화적인 성능을 구현할 수 있고, 탈취 및 항균 작용에 보다 유리할 수 있다.
상기 다기능성 분말의 수소이온농도(pH)는 약 5.0 내지 약 13.5일 수 있고, 예를 들어, 약 5.0 내지 약 7.0일 수 있고, 예를 들어, 약 5.5 내지 7.0일 수 있고, 예를 들어, 약 7.0 내지 13.5일 수 있고, 예를 들어, 약 8.0 내지 13.5일 수 있고, 예를 들어, 약 10.0 내지 13.0일 수 있다. 이때, 상기 수소이온농도(pH)는 상기 다기능성 분말 1.0g을 증류수 10mL 내에 분산시킨 용액을 제조한 후 24±2℃의 온도 및 35±5% 의 상대습도 조건 하에서 30분 배치한 후 상기 용액의 상층액의 pH를 측정하여 얻었다. 상기 다기능성 분말은 상기 범위의 수소이온농도를 가짐으로써 인체 및 환경에 친화적인 성능을 구현할 수 있고, 탈취 및 항균 작용에 보다 유리할 수 있다.
상기 다기능성 분말의 염기치환용량(CEC)이 약 5cmol(+)/kg 내지 약 50cmol(+)/kg일 수 있고, 예를 들어, 약 5cmol(+)/kg 내지 약 45cmol(+)/kg일 수 있고, 예를 들어, 약 10cmol(+)/kg 내지 약 45cmol(+)/kg cmol(+)/kg일 수 있고, 예를 들어, 약 15cmol(+)/kg 내지 약 45cmol(+)/kg일 수 있고, 예를 들어, 약 15cmol(+)/kg 내지 약 25cmol(+)/kg일 수 있고, 예를 들어, 약 30cmol(+)/kg 내지 약 45cmol(+)/kg일 수 있다. 상기 '염기치환용량'은 양이온치환용량을 의미하며, 구체적으로, 상기 다기능성 분말이 보유한 교환 가능한 치환성 양이온의 총량을 나타낸 것으로서, 양분 보유 능력을 나타내는 지표로 활용될 수 있다. 상기 다기능성 분말이 상기 범위의 염기치환용량에 상응하는 양이온 치환 능력을 보유함으로써, 유해 가스 탈취 성능 및 유해 금속 흡착 성능이 우수할 수 있고, 오폐수 등의 정화 기능을 구현하기에 유리할 수 있다.
상기 다기능성 분말의 전기전도도(EC)는 약 0.01ds/m(1:10) 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 0.01ds/m(1:10) 내지 약 10ds/m(1:10)일 수 있고, 예를 들어, 약 0.01ds/m(1:10) 내지 약 2ds/m(1:10)일 수 있고, 예를 들어, 약 5ds/m(1:10) 내지 약 10ds/m(1:10)일 수 있다. 상기 전기전도도가 전술한 범위를 만족함으로써 상기 다기능성 분말은 인체 및 환경 친화성을 극대화할 수 있다.
상기 다기능성 분말은 평균 입경(D50)이 약 20㎛ 내지 약 200㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 150㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 100㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 80㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 60㎛일 수 있고, 예를 들어, 예를 들어, 약 25㎛ 내지 약 55㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 30㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다. 상기 범위의 크기를 갖는 다기능성 분말을 사용함으로써 유통 및 후속 가공이 유리할 수 있으며, 상기 분말에 의한 우수한 원적외선 방사 성능 및 탈취 성능을 구현하기에 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 구현예에서, 상기 다기능성 분말 또는 이의 가공물을 포함하는 기능재; 및 수지 또는 점토를 포함하는 바탕재를 포함하고, 보관 대상 수용부 및 보관 대상 보호부를 포함하는 다기능성 보관 물품을 제공한다.
상기 다기능성 보관 물품에 있어서, 상기 다기능성 분말에 관한 사항은 모두 전술한 바와 같다.
상기 기능재는 상기 다기능성 분말로부터 유래되는 원적외선 방사 성능 및 암모니아 소취 성능 등의 여러 기능을 구현하는 재료로서 상기 다기능성 분말 자체 또는 이의 가공물을 포함할 수 있다. 상기 다기능성 분말의 가공물이란 상기 다기능성 분말의 본연의 기능을 해하지 않으면서 열처리, 표면처리 또는 상변화 등의 가공을 가한 물질로서, 상기 기능재는 상기 다기능성 분말, 이의 가공물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 바탕재는 상기 기능재와 함께 혼합되어 상기 다기능성 물품의 골격을 이루는 물질로서 수지 또는 점토를 포함할 수 있다.
상기 바탕재가 수지를 포함하는 경우, 상기 수지는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리염화비닐(Polyvinylchloride, PVC), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS), 스티렌-아크릴로니트릴 공중합 수지(Styrene-acrylonitrile copolymer) 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate, PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylene sulfide, PPS), 페놀 수지(Phenolics), 에폭시 수지(Epoxy resin), 폴리우레탄(polyurethane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 바탕재가 점토를 포함하는 경우, 상기 점토는 오색혈토를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 다기능성 보관 물품은 상기 바탕재 100 중량부 대비, 상기 기능재를 약 1 중량부 내지 약 80 중량부 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 1 중량부 내지 약 40 중량부, 예를 들어, 약 1 중량부 내지 약 20 중량부 포함할 수 있다.
상기 다기능성 보관 물품은 상기 기능재 및 상기 바탕재가 혼합된 혼합 원료를 제조하는 단계; 및 상기 혼합 원료를 성형하여 상기 보관 대상 수용부 및 상기 보관 대상 보호부를 구비한 형태의 물품을 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 바탕재가 수지를 포함하는 경우, 상기 혼합 원료의 성형은 상기 수지의 녹는점 이상의 온도에서 상기 혼합 원료를 용융 시킨 후 압출, 사출 또는 제막하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 구현예에서 상기 바탕재가 점토를 포함하는 경우, 상기 혼합 원료의 성형은 상기 혼합 원료를 약 1,000℃ 내지 약 1,500℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다기능성 보관 물품은 그 용도가 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 식품 보관 용기, 식품 숙성 용기, 음료 보관 용기, 비닐백, 휴대폰 케이스 등 다양할 수 있다.
상기 다기능성 분말은 원적외선 방사 성능을 바탕으로 인체에 이로운 영향을 끼칠 수 있다. 구체적으로, 상기 다기능성 분말에 의한 원적외선은 인체의 체온을 적정 온도로 유지시키는 온열 작용 및 인체의 수준을 적정 수준으로 유지시키는 건습 작용을 하며, 각종 영양분의 균형을 통해 대사기능을 촉진하고 면역성을 강화하는 이점을 갖는다. 또한, 모세혈관의 확장과 세포 조직의 생성을 도와 혈액순환을 촉진하여 발한 작용 및 통증 완화 효과가 있고, 신진대사를 촉진할 수 있다.
또한, 상기 다기능성 분말은 유해 가스의 탈취 효과를 구현하며, 특히, 암모니아 및 포름알데히드와 같은 생체 조직에 자극적이고 유해한 가스의 소취 효과가 뛰어난 이점을 갖는다.
나아가, 상기 다기능성 분말을 포함하는 상기 다기능성 보관 물품은 보관 대상의 장기간 보관 및 상태 유지 성능이 우수하며, 중금속, 미생물 및 유해 가스 등으로부터 상기 보관 대상을 보호하는 성능이 우수할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
<실시예 및 비교예>
실시예 1
천연 광물질 원료를 정제한 후 325메쉬(mesh) 크기로 분쇄하여 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 제1 성분; 및 삼산화황(SO3) 및 산화스트론튬(SrO)을 포함하는 제2 성분이 함유된 다기능성 분말을 제조하였다. 그 조성은 하기 표 1과 같다. 표 1을 참조할 때, 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비는 99.7 : 0.3이고, 상기 제1 성분 중의 산화마그네슘 대 산화알루미늄의 중량비는 18.3 : 1이며, 상기 제2 성분 중의 삼산화황 대 산화스트론튬의 중량비는 5.4 : 1이다.
성분 중량%
제1 성분 산화칼슘 94.0
산화마그네슘 5.43
산화알루미늄 0.296
제2 성분 삼산화황 0.235
산화스트론튬 0.0432
실시예 2
천연 광물질 원료를 정제한 후 325메쉬(mesh) 크기로 분쇄하여 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 제1 성분; 및 산화철(Fe2O3), 산화나트륨(Na2O), 산화붕소(B2O3), 산화칼륨(K2O), 이산화티타늄(TiO2), 삼산화황(SO3), 산화망간(MnO)을 포함하는 제2 성분이 함유된 다기능성 분말을 제조하였다. 그 조성은 하기 표 2와 같다. 표 2를 참조할 때, 상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비는 97 : 3이고, 상기 제1 성분 전체 100 중량% 중에서 상기 산화규소 및 상기 산화알루미늄 총 중량이 약 97%이며, 상기 산화규소 대 상기 산화알루미늄의 중량비가 1.09 : 1이고, 상기 산화철 대 상기 산화나트륨의 중량비가 1.43 : 1이다.
성분 중량%
제1 성분 산화규소 49.44
산화알루미늄 45.43
산화칼슘 1.92
산화마그네슘 0.31
제2 성분 산화철 1.01
산화나트륨 0.71
산화붕소 0.54
산화칼륨 0.42
이산화티타늄 0.14
삼산화황 0.06
산화망간 0.02
<평가>
실험예 1: 원적외선 방사 특성 평가
상기 실시예 1 및 2의 다기능성 분말 각각에 대하여, KFIA-FI-1005 표준 규격 방법에 의하여 원적외선 방사율 및 방사 에너지를 측정하였다. 구체적으로 37℃에서 측정되었으며, 푸리에 변환 적외분광법(FT-IR Spectrometer)을 이용한 흑체(Blabk body) 대비 측정 결과이다. 그 결과는 하기 표 3에 기재된 바와 같다.
실험예 2: 유해가스 탈취 성능 평가
상기 실시예 1 및 2의 다기능성 분말 각각에 대하여, 1.0g의 시료를 마련하고, 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 암모니아 가스 또는 포름알데히드 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값(C i )을 측정한 다음 상기 다기능성 분말 1.0g을 상기 밀폐 공간 내에 배치한 후 30분, 60분, 90분 및 120분이 경과한 각각의 시각에 가스 농도 값(C f )을 측정하였다. 이어서, 하기 식 2 및 하기 식 3에 의하여 각각 암모니아 탈취율 및 포름알데히드 탈취율을 측정하였고, 하기 식 1의 유해가스 탈취 균형 지수(Harmful gas deodorization balance index)를 도출하였다. 그 결과는 하기 표 3에 기재된 바와 같다.
[식 1]
{(Ca i - Ca f )/Ca i } / {(Cf i - Cf f )/Cf i }
[식 2]
암모니아 탈취율(%) = (Ca i - Ca f )/Ca i × 100
[식 3]
포름알데히드 탈취율(%) = (Cf i - Cf f )/Cf i × 100
상기 식 1 내지 식 3에서, 상기 Ca i 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 암모니아 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Ca f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 암모니아(ammonia) 가스 농도 값이며, 상기 Cf i 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 포름알데히드(formaldehyde) 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Cf f 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 포름알데히드 가스 농도 값이다.
실험예 3: 산화환원전위(Oxidation-Reduction Potential, ORP)
상기 실시예 1 및 2의 다기능성 분말 각각에 대하여, 1.0g의 시료를 마련하고, 이를 코니컬 튜브(conical tube)에 넣은 후 탈이온수(deionized water) 10mL를 가하여 24시간 동안 진탕 추출한 후 원심분리하여 상등액을 얻었다. 상기 상등액에 대하여 ORP를 측정하였다. 1) ORP 측정을 위해 Water Quality Analyzer HORIBA LAQUA F-72(Kyoto, Japan)를 사용하였다. 2) 전극은 HORIBA 9300-10D ORP Electrode(Kyoto, Japan)을 사용하였다. 3) 시료의 ORP 를 측정하기 전에 ORP 표준용액 Quinhydrone 263mV±30mV, 25℃ (Thermo scientific, Waltham, MA, USA)을 사용하여, 보정 후 측정하였다. 4) 각 시료는 10회 측정 후 평균과 표준오차를 나타내었다. 그 결과는 하기 표 3과 같다.
실험예 4: 수소이온농도(pH)
상기 실시예 1 및 2의 다기능성 분말 각각에 대하여, 1.0g의 시료를 마련한 후, 각 시료를 증류수 10mL 내에 분산시킨 용액을 제조한 후 24±2℃의 온도 및 35±5% 의 상대습도 조건 하에서 30분 배치한 후 상기 용액의 상층액에 대하여 Thermo/orion 5 star pH meter를 이용하여 pH를 측정하였다.
실험예 5: 염기치환용량(CEC) 및 전기 전도도
상기 실시예 1 및 2의 다기능성 분말 각각에 대하여, 하기 방법으로 염기치환용량을 측정하였다. 침출관, 세정액 용기와 수기가 연결된 장치를 설치한다. 상기 침출관은 길이 4cm, 내경 0.3cm의 다리와 길이 12cm, 내경 1.3cm의 관으로 구성되고, 상기 세정액 용기는 100ml 용량으로서 10ml의 눈금이 있는 것을 사용하였다. 상기 침출관의 하부에 탈지면을 소량 넣어 지지층으로 하고, 그 위에 여과지(6종)를 잘게 잘라 물에 넣고 끓여 여지 펄프를 만든 후 5mm 두께로 여과면을 만든다. 이어서, 상기 침출관 하부에 초산암모늄액 수 ml를 가하고, 상기 다기능성 분말 5~10g을 소량씩 넣어 잠기게 하되, 세정액 용기의 코크를 조정하여 초산암모늄액 100ml가 4~8시간 내에 침투되도록 떨어뜨리는 속도를 조절한다. 침투액은 치환 염기의 정량 분석에 사용한다. 침투 완료 후 소량의 알코올로 침투관의 내측 상부를 세척하고, 알코올 50ml를 사용하여 과잉의 초산암모늄액을 제거한다. NH4+ 이온으로 포화된 분석 시료를 10%의 염화나트륨액 100ml로 치환하여 NH4+를 치환 침출하여 공시액으로 한다. 공시액 전량 또는 일정량을 증류 플라스크에 취하고 침출액 중의 암모니아 대 질소를 질소 정량법에 의해 증류하고 적정하여 NH4+를 정량하고 얻어진 수치를 시료 100g당 당량(me)으로 환산하여 염기치환용량으로 한다.
상기 실시예 1 및 2의 다기능성 분말 각각에 대하여, 시료 10g를 취하여 100ml의 삼각 플라스크에 넣고 증류수 50ml를 가하여 1시간 진탕한다. 이어서, 여지로 여과하여 전기전도도 측정 장치로 전기전도도를 측정하였다.
실험예 6: 평균 입경
상기 실시예 1 및 2의 다기능성 분말 각각에 대하여, 메쉬(mesh)를 이용하여 분급 처리를 실시하였고, 통상의 입도 분석 방법을 이용하여 각각의 평균 입경을 산출하였다.
실험예 7: 항균 성능 평가
상기 실시예 1의 다기능성 분말에 대하여, 3g의 시료를 준비하고 증류수 100mL에 이를 잘 섞어주어 혼합액을 제조하였다. 이어서, 상기 혼합액을 5분 동안 방치하여 침전시킨 후 맑은 상부액을 평가에 사용하였다. 상기 상부액을 각각 황색포도상구균(ATCC 6538, Staphylococcus aureus), 대장균(ATCC 8739, Escherichia coli), 폐렴균(ATCC 4352, Klebsiella pneumonia) 및 녹농균(ATCC 10145, Pseudomonas aeruginosa)과 5분 동안 반응시킨 후 하기 식 4에 의한 균 감소율(%)을 산출하였다. 그 결과는 하기 표 3에 기재된 바와 같다.
[식 4]
균 감소율(%) = (X-Y)/X * 100
상기 식 4에서, 상기 X는 대조군 생균수(CFU, Colony-Forming Unit)이고, 상기 Y는 시료처리군 생균수(CFU)이다.
평가 결과 단위 실시예 1 실시예 2
원적외선 방사 특성 방사율 % 0.924 0.922
방사에너지 W/㎡·㎛ 3.56 × 102 3.55 × 102
암모니아
소취율		 30분 % 75 95
60분 95 95
90분 97 95
120분 98 95
포름알데히드
소취율		 30분 % 97 40
60분 97 40
90분 97 40
120분 97 60
유해가스 탈취 균형 지수 - 1.01 1.58
산화환원전위(ORP) mV -8.56±0.81 186.87±11.75
수소이온농도(pH) - 12.3 6.13
염기치환용량(CEC) cmol(+)/kg 43.80 17.70
전기전도도 ds/m(1:10) 8.52 0.08
평균 입경 ㎛(46) 46±1 46±1
균 감소율 ATCC 6538 % 99.9 -
ATCC 8739 99.9 -
ATCC 4352 99.9 -
ATCC 10145 99.9 -
상기 표 3을 참조할 때, 상기 실시예 1 내지 2의 다기능성 분말은 인체에 이로운 원적외선 방사 성능이 우수하고, 암모니아 및 포름알데히드의 소취 효과가 동시에 우수하게 구현되는 이점을 갖는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 상기 실시예 1 내지 2의 다기능성 분말은 유해가스 탈취 균형 지수가 약 0.8 내지 약 2.0, 보다 구체적으로, 약 0.9 내지 약 1.7, 보다 구체적으로, 약 1.0 내지 1.6의 범위를 만족함으로써 암모니아 및 포름알데히드 두 유해가스에 대하여 이에 상응하는 탈취 균형도를 나타낼 수 있고, 이는 상기 다기능성 분말의 응용에 있어서 향상된 유해가스 제거 성능으로 구현될 수 있다.
특히, 상기 실시예 1의 다기능성 분말의 경우 황색포도상구균(ATCC 6538, Staphylococcus aureus), 대장균(ATCC 8739, Escherichia coli), 폐렴균(ATCC 4352, Klebsiella pneumonia) 및 녹농균(ATCC 10145, Pseudomonas aeruginosa) 각각에 대한 균 감소율이 99% 초과, 예를 들어, 99.5% 내지 100%의 범위를 만족함으로써 암모니아 및 포름알데히드 탈취 성능에 더하여 항균 성능에 있어서 현저히 향상된 기능을 구현하는 것을 확인할 수 있었다.
이와 동시에, 상기 실시예 1 및 2의 다기능성 분말은 산화환원전위(ORP), 수소이온농도(pH), 염기치환용량(CEC) 및 전기전도도도 소정의 범위를 만족함으로써 다양한 응용 분야에 활용 가능할 수 있다.

Claims (10)

  1. 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 성분; 및
    산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 산화스트론튬(SrO), 삼산화황(SO3), 산화붕소(B2O3), 산화망간(MnO), 이산화티타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 성분;을 포함하고,
    상기 제1 성분은 산화칼슘(CaO)을 포함하고,
    상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비가 80:20 내지 99.9:0.1이고,
    37℃에서 5㎛ 내지 20㎛ 파장 영역의 원적외선 방사율이 0.5% 내지 5%이고,
    하기 식 1에 의한 유해가스 탈취 균형 지수(Harmful gas deodorization balance index)가 0.8 내지 2.0이며,
    하기 식 2에 의한 암모니아 탈취율이 90% 이상이고,
    하기 식 3에 의한 포름알데히드 탈취율이 50% 이상인,
    다기능성 분말:
    [식 1]
    {(Cai - Caf )/Cai } / {(Cfi - Cff )/Cfi }
    [식 2]
    암모니아 탈취율(%) = (Cai - Caf )/Cai × 100
    [식 3]
    포름알데히드 탈취율(%) = (Cfi - Cff )/Cfi × 100
    상기 식 1, 상기 식 2 및 상기 식 3에서, 상기 Cai 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 암모니아 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Caf 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 암모니아(ammonia) 가스 농도 값이며, 상기 Cfi 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 포름알데히드(formaldehyde) 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Cff 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 포름알데히드 가스 농도 값이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    황색포도상구균(ATCC 6538, Staphylococcus aureus), 대장균(ATCC 8739, Escherichia coli), 폐렴균(ATCC 4352, Klebsiella pneumonia) 및 녹농균(ATCC 10145, Pseudomonas aeruginosa) 각각에 대하여, 하기 식 4에 의한 균 감소율(%)이 90% 이상인,
    다기능성 분말:
    [식 4]
    균 감소율(%) = (X-Y)/X * 100
    상기 식 4에서, 상기 X는 대조군 생균수(CFU, Colony-Forming Unit)이고, 상기 Y는 상기 다기능성 분말을 처리한 시료처리군 생균수(CFU)이다.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분이 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO)을 포함하고,
    상기 제2 성분이 삼산화황(SO3) 및 산화스트론튬(SrO)을 포함하며,
    상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비가 95:5 이상, 100:0 미만인,
    다기능성 분말.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 성분 전체 중량 100중량% 중의 상기 산화칼슘의 중량이 90중량% 이상인,
    다기능성 분말
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분이 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화칼슘(CaO)을 포함하고,
    상기 제2 성분이 산화철(Fe2O3)을 포함하며,
    상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비가 75:25 이상, 100:0 미만인,
    다기능성 분말.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 성분 전체 중량 100중량% 중의 산화규소 및 산화알루미늄 총 중량이 80중량% 이상인,
    다기능성 분말.
  10. 다기능성 분말 또는 이의 가공물을 포함하는 기능재; 및 수지 또는 점토를 포함하는 바탕재를 포함하고,
    보관 대상 수용부 및 보관 대상 보호부를 포함하며,
    상기 다기능성 분말이 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 성분; 및
    산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 산화스트론튬(SrO), 삼산화황(SO3), 산화붕소(B2O3), 산화망간(MnO), 이산화티타늄(TiO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 제2 성분;을 포함하고,
    상기 제1 성분은 산화칼슘(CaO)을 포함하고,
    상기 제1 성분 대 상기 제2 성분의 중량비가 80:20 내지 99.9:0.1이고,
    37℃에서 5㎛ 내지 20㎛ 파장 영역의 원적외선 방사율이 0.5% 내지 5%이고,
    하기 식 1에 의한 유해가스 탈취 균형 지수(Harmful gas deodorization balance index)가 0.8 내지 2.0이며,
    하기 식 2에 의한 암모니아 탈취율이 90% 이상이고,
    하기 식 3에 의한 포름알데히드 탈취율이 50% 이상인,
    다기능성 보관 물품:
    [식 1]
    {(Cai - Caf )/Cai } / {(Cfi - Cff )/Cfi }
    [식 2]
    암모니아 탈취율(%) = (Cai - Caf )/Cai × 100
    [식 3]
    포름알데히드 탈취율(%) = (Cfi - Cff )/Cfi × 100
    상기 식 1, 상기 식 2 및 상기 식 3에서, 상기 Cai 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 암모니아 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Caf 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 암모니아(ammonia) 가스 농도 값이며, 상기 Cfi 는 23±5℃의 온도 및 45±10%의 상대 습도 조건 하 2L 부피의 밀폐 공간 내에 100ppm 부피%의 포름알데히드(formaldehyde) 가스를 주입한 후 초기 가스 농도 값이고, 상기 Cff 는 상기 밀폐 공간 내에 상기 다기능성 분말 1.0g을 배치하고 120분 경과한 후의 포름알데히드 가스 농도 값이다.
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