KR102580422B1 - 산소발생 항균 스티커 구조체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스티커(sticker) 구조의 고체 형상을 유지하면서 주변의 이산화탄소 또는 습기와 서서히 반응하여 산소를 방출하고 산소 방출이 끝난 상태에서는 유해물질 제거와 항균 기능을 계속 유지하므로 주변의 과도한 습기를 제거하면서 폐활량이 부족하거나 운동 후 지친 체력에 대하여 빠른 회복이 가능하도록 하고 주변의 바이러스와 유해물질 등을 제거하여 건강증진에 도움을 주는 산소발생 항균 스티커 구조에 관한 것으로 전체적으로 반구 형상을 하고 가운데가 오목하며 하나 이상 다수의 관통공이 균일하게 형성된 산소용기부; 산소용기부의 오목한 내측면과 동일한 곡면을 형성하는 일측면이 상기 산소용기부의 오목한 내측면에 밀착 접촉하고 타측면은 평편하게 형성되는 산소발생 조성물; 상기 산소발생조성물의 타측면에 일측면이 밀착상태로 접착되고 원 형상으로 이루어지는 양면테이프부를 포함하는 특징이 있다.
Description
본 발명은 스티커 구조를 하고 산소를 발생하면서 유해물질을 제거하고 항균물질을 배출하는 산소발생 항균 스티커 구조체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 스티커(sticker) 구조의 고체 형상을 유지하면서 주변의 이산화탄소 또는 습기와 서서히 반응하여 산소를 방출하고 산소 방출이 끝난 상태에서는 유해물질 제거와 항균 기능을 계속 유지하므로 주변의 과도한 습기를 제거하면서 폐활량이 부족하거나 운동 후 지친 체력에 대하여 빠른 회복이 가능하도록 하고 주변의 바이러스와 유해물질 등을 제거하여 건강증진에 도움을 주는 산소발생 항균 스티커 구조체에 관한 것이다.
최근 지구의 온난화와 같은 기후환경 변화에 의해 가속되는 사막화 지역의 모래폭풍과 황무지 벌판 지역 등에서 발생되는 황사 등에 의하여 자연적으로 발생되는 미세먼지 그리고 산업화와 공업화 등에 의하여 인공적으로 만들어지는 자동차 매연, 공장 매연에 포함되는 각종 유해물질에 의하여 오염된 공기 속에서 생활하는 것이 현대인의 일상생활 일 수 있다. 이하에서 미세먼지에는 질소산화물인 NOX와 황산화물인 SOX 등 각종 유해물질이 포함되는 것으로 설명하고 이해하기로 한다.
인간의 기관지는 호흡으로 인해 미세먼지 등에 직접 노출되어 기침, 천식, 기관지염 등과 같은 호흡기계 질환이 발생되고 특히, 공기(대기) 중에 포함되는 해로운 물질이 많아지면서 호흡기 질병으로 인한 사망자도 점차 늘어나는 추세이며, 서울의 대기는 황사 등의 영향으로 다른 대도시들과 비교할 때 미세먼지의 농도가 더 높은 것으로 잘 알려지고 있다.
환경부의 2013년도 대기환경연보에 발표된 내용에 의하면 다른 대도시 중 서울의 미세먼지 농도는 45 μg/m3 이고 런던의 18 μg/m3 에 대비하여 약 3 배 이며, LA의 30 μg/m3 에 대비하여 약 1.5 배 수준으로 미세먼지 농도가 다른 도시 보다 비교적 높은 것을 알 수 있다.
그러므로 미세먼지와 각종 유해물질로부터 인간(사람)의 기관지를 보호해야 할 필요가 있으며, 많은 사람들은 이러한 필요에 의하여 외출 시 마스크를 필수적으로 착용하고 있다.
마스크는 공기(대기) 중에 부유하는 분진과 미세먼지 등의 호흡기 유입을 차단하여 호흡기를 미세먼지로부터 보호한다. 한편, 방진마스크와 KF 번호가 높은 마스크 등은 일반 마스크에 비해 미세먼지를 차단하는 비율이 월등히 높고 미세먼지가 유입될 틈을 줄이기 위하여 얼굴곡면에 맞추도록 형태가 조절되는 금속 보형물을 더 구비하며 마스크의 내부 또는 일부분에 유해물질의 유입을 차단하는 필터를 구비하여 외부 공기에 포함된 미세먼지와 유해물질의 차단 비율을 높이고 있다.
그러나 마스크 착용만으로는 유해물질의 호흡기 유입을 어느 정도 차단할 수 있으나 산소부족에 의한 체력회복 지연 등의 문제를 해결할 수 없는 문제가 여전히 남아 있다 .
이러한 문제를 일부 해결하는 종래 기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-1577931호(2015. 12. 09.) 의한 것으로 ‘응급처치용 휴대형 산소발생장치’가 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 산소발생장치의 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술을 상세히 설명하면, 흡기 포트(7)와 배기 포트(8)와 내부가 비어 있는 펌프 하우징(1)과 코일 와이어(5,6)가 전달하는 제어신호에 의하여 펌핑동작하는 영구자석 피스톤(2)과 플렉서블 다이아프램(flexiblediaphragm)(4)를 포함하여 펌프를 구성한다.
신호입력부(11)의 제어신호에 의하여 헤파필터(10)로부터 유입되는 산소가 포함된 공기흐름은 공기유입밸브(9)가 제어하고 산소농축 보틀(oxygenconcentrator bottles)(21,22)은 포집된 산소를 저장한다.
컨트롤 밸브(27)는 환자에게 공급되는 산소 공기의 경로 개폐를 제어하고, 압력센서(29)는 공기의 압력을 측정하며 공급구(32)는 호흡 보조장비 등이 결합된다. 옥시미터(33)는 환자의 산소 레벨을 모니터링하여 임베디드 컴퓨터에서 전달하고 LED(35)는 인공호흡기(ventilator)로 환자에게 산소를 공급하는 동안 발생될 수 있는 경고 상황을 알리기 위해 점등되며 푸시모터(37)는 신축식 관(36)을 포함하고 LED(35)가 보이는 위치를 높이거나 낮춘다.
종래기술은 농축된 산소 공기를 환자에게 공급하는 장점이 있으나 비교적 부피가 크고 무거운 기계적 장치이며 확보, 운용 유지 등의 비용이 많이 소요되고 사용자 또는 환자와 함께 이동하기가 비교적 어려운 등의 문제를 여전히 해소하지 못하는 문제가 남아 있다.
따라서, 소형이고 가벼우며 사용자가 필요한 위치에 신속하며 간편하게 부착하는 것으로 이동이 쉽고 비교적 저렴한 가격으로 사용자에게 깨끗한 산소를 공급할 수 있는 기술을 개발할 필요가 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 스티커 형상으로 제작되어 산소 공급이 필요한 사용자의 주변에 간편하게 부착하므로 해당 주변의 습기와 이산화탄소를 제거하면서 신선한 산소를 원활하며 빠르게 공급하는 산소발생 항균 스티커 구조체를 제공하는 것이 그 목적이다.
또한, 본 발명은 산소 공급을 위한 스티커가 악세서리를 겸할 수 있으므로 사용자에게 선호도를 높이면서 체력을 높이는 산소발생 항균 스티커 구조체를 제공하는 것이 그 목적이다.
한편, 본 발명은 사용자의 산소 부족에 의한 두통 발생과 체력저하를 빠르게 회복시키면서 산소를 장시간 안정되게 방출하고 대기 중의 녹스(NoX)와 삭스(SoX)가 포함되는 유해물질, 세균과 전염성 병원균을 제거하는 산소발생 항균 스티커 구조체를 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 산소발생 항균 스티커 구조체는 전체적으로 반구 형상을 하고 가운데가 오목하며 하나 이상 다수의 관통공(1010)이 균일하게 형성된 산소용기부(1000); 상기 산소용기부(1000)의 오목한 내측면과 동일한 곡면을 형성하는 일측면이 상기 산소용기부(1000)의 오목한 내측면에 밀착 접촉하고 타측면은 평편하게 형성되는 산소발생 조성물(2000); 상기 산소발생조성물(2000)의 타측면에 일측면이 밀착상태로 접착되고 원 형상으로 이루어지는 양면테이프부(3000); 를 포함할 수 있다.
상기 산소용기부(1000)의 오목한 내측 면과 같은 형상을 하며 500 내지 1000 마이크로 미터 범위의 두께로 이루어지고 상기 산소용기부(1000)와 상기 산소발생조성물(2000) 사이에 삽입 설치되어 외부 습기가 상기 산소발생 조성물(2000)과의 직접 접촉을 차단하고 이산화탄소를 통과시키는 산소부직포부(4000); 를 더 포함할 수 있다.
상기 산소용기부(1000)의 개방된 방향 테두리 부분에 융착 설치되어 상기 산소발생 조성물(2000)이 상기 산소용기부(1000)의 개방된 부분으로 유출되지 않도록 고정시키는 조성물커버(5000); 를 더 포함할 수 있다.
상기 산소용기부(1000)의 볼록한 외측면과 동일한 곡면을 형성하고 상기 산소용기부(1000)의 볼록한 외측면에 밀착상태로 접착되어 상기 관통공(1010)을 막아 차단하며 외력에 의하여 분리되면서 상기 관통공(1010)을 개방시키는 보호라벨부(6000); 를 더 포함할 수 있다.
산소용기부(1000)막의 표면에는 30-50 나노미터(nm) 크기 이하의 광촉매 이산화티타늄(TiO2)을 실리카 무기바인더에 분산시켜 도포시킨다.
상기 양면테이프부(3000)와 동일한 원 형상을 하며 상기 양면테이프부(3000)의 타측면에 접착되고 외력에 의하여 분리 제거되는 이형지부(7000); 를 더 포함할 수 있다.
상기 산소발생 조성물(2000)은 산소발생제 100 중량부에 대하여 다공성 무기소재를 10 내지 30 중량부로 혼합하여 조성될 수 있다.
상기 산소발생제 100 중량부에 대하여 바인더를 1 내지 5 중량부로 더 혼합하여 조성될 수 있다.
상기 산소발생제 100 중량부에 대하여 항균제 조성물을 2 내지 8 중량부로 더 혼합하여 조성될 수 있다.
상기 산소발생제는 초과산화칼륨과 과산화나트륨과 과산화칼슘 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 다공성 무기소재는 제올라이트와 알루미나와 실리카와 규조토 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 항균제 조성물은 사이클로규산염, 필로규산염의 혼합물과 일라이트와 은, 아연, 백금 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 항균제 조성물은 이산화티타늄을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 사이클로규산염, 필로규산염의 혼합물은 사이클로규산염과 필로규산염을 동일한 무게비로 혼합하여 이루어질 수 있다.
상기 바인더는 경화수지와 송진으로 혼합되어 조성될 수 있다.
상기 경화수지와 송진의 무게비를 1 : 9 내지 4 : 6 으로 하여 혼합 조성될 수 있다.
상기 제올라이트와 알루미나와 실리카와 규조토는 직경 5 내지 10 마이크로 미터 크기의 입자로 이루어질 수 있다.
상기 사이클로규산염과 필로규산염과 일라이트와 은과 아연과 백금은 직경 1 마이크로 미터 미만 크기의 입자로 이루어질 수 있다.
상기 이산화티타늄은 직경 100 나노미터 미만 크기의 입자로 이루어 질 수 있다.
상기 경화수지는 우레탄 아크릴레이트와 에폭시 아크릴레이트와 폴리에스테르 아크릴레이트 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 바인더는 상기 경화수지 100 중량부를 기준으로 항균제 조성물을 1 내지 10 중량부 더 포함되어 이루어질 수 있다.
상기 경화수지는 100 중량부 기준으로 반응성 모노머 희석제를 10 내지 30 중량부 더 포함되어 이루어 질 수 있다.
상기 희석제는 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 2-디카프로락톤 에틸 아크릴레이트, 싸이클로헥실(메타) 아크릴레이트, 페녹시에틸(메타) 아크릴레이트, 아이소보닐(메타) 아크릴레이트, 아크릴로일몰포린, N-비닐피로리돈, N-비닐카프로락탐, 디메틸아미노에틸(메타) 아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타) 아크릴레이트, 싸이클로펜테닐(메타) 아크릴레이트, 트리싸이클로 데칸디메타놀디(메타) 아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타) 아크릴레이트로 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 은, 아연, 백금은 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 항균제 조성물은 상기 사이클로규산염과 필로규산염의 혼합물은 무게비 70 내지 90 %이고, 상기 일라이트는 무게비 5 내지 25 % 이며, 상기 은과 아연과 백금 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 혼합물이 포함되어 이루어질 수 있다.
상기 은과 아연과 백금은 균등한 무게비로 혼합되어 이루어질 수 있다.
상기 은과 아연과 백금은 각각 이온으로 이루어질 수 있다.
상기 산소용기부(1000)의 내부 표면과 외부 표면 중 선택된 어느 하나의 표면 또는 양쪽 표면에 30 내지 50 나노미터(nm) 범위 이하 크기의 광촉매 이산화티타늄(TiO2)을 실리카 무기바인더에 분산 도포시킨 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 산소용기부(1000)의 내부 표면과 외부 표면 중 선택된 어느 하나의 표면 또는 양쪽 표면에 30 내지 50 나노미터(nm) 범위 이하 크기의 광촉매 이산화티타늄(TiO2)을 실리카 무기바인더에 분산시켜 도포한 막을 부착시킨 구성으로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 스티커 형상으로 제작되어 산소 공급이 필요한 사용자의 주변에 간편하게 부착하므로 해당 주변의 습기와 이산화탄소를 제거하면서 신선한 산소를 원활하며 빠르게 공급하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 산소 공급을 위한 스티커가 악세서리를 겸할 수 있으므로 사용자에게 선호도를 높이면서 체력과 저항력을 높이는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 사용자의 산소 부족에 의한 두통 발생과 체력저하를 빠르게 회복시키면서 산소를 장시간 안정되게 방출하고 대기 중의 녹스(NoX)와 삭스(SoX)가 포함되는 유해물질, 세균과 전염성 병원균을 제거하는 장점이 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 산소발생장치의 구성도,
도 2 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 미세먼지가 인체에 흡수되어 발생할 수 있는 각종 질병의 설명도,
도 3 은 본 발명을 설명하기 위한 것으로 광촉매가 항균과 탈취에 영향을 주는 상태 설명도,
도 4 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 광촉매의 방오와 정수에 영향을 주는 상태 설명도,
도 5 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 화력발전소와 자동차 등에서 발생된 1 차 미세번지의 녹스와 삭스를 광촉매로 분해하는 개념 설명도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 산소발생 항균 스티커 구조체의 분해 사시도,
그리고
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 산소발생 항균 스티커 구조체의 단면도 이다.
도 2 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 미세먼지가 인체에 흡수되어 발생할 수 있는 각종 질병의 설명도,
도 3 은 본 발명을 설명하기 위한 것으로 광촉매가 항균과 탈취에 영향을 주는 상태 설명도,
도 4 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 광촉매의 방오와 정수에 영향을 주는 상태 설명도,
도 5 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 화력발전소와 자동차 등에서 발생된 1 차 미세번지의 녹스와 삭스를 광촉매로 분해하는 개념 설명도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 산소발생 항균 스티커 구조체의 분해 사시도,
그리고
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 산소발생 항균 스티커 구조체의 단면도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 산화티타늄 또는 이산화티타늄(TiO2)은 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
도 2 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 미세먼지가 인체에 흡수되어 발생할 수 있는 각종 질병의 설명도 이고, 도 3 은 본 발명을 설명하기 위한 것으로 광촉매가 항균과 탈취에 영향을 주는 상태 설명도 이며, 도 4 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 광촉매의 방오와 정수에 영향을 주는 상태 설명도 이고, 도 5 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 화력발전소와 자동차 등에서 발생된 1 차 미세번지의 녹스와 삭스를 광촉매로 분해하는 개념 설명도 이며, 도 6 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 산소발생 항균 스티커 구조체의 분해 사시도 이고, 도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 산소발생 항균 스티커 구조체의 단면도 이다.
이하, 첨부된 모든 도면을 참조하여 설명한다.
광촉매(photocatalyst)란 광화학(photochemistry)과 촉매(catalyst)가 결합된 의미로 빛에너지에 의하여 활성을 나타내는 촉매를 말한다. 일반적으로 촉매란 촉매 자신은 변화하지 않으면서 화학반응의 속도를 빠르게 또는 느리게 조절하는 역할을 하는 것으로서, 화학반응 과정에서는 열이나 기타 에너지원들이 사용되는데, 광촉매의 경우에는 화학반응에 사용되는 에너지로 빛을 사용한다. 햇빛이나 또는 인공 광에 의한 빛에너지를 촉매에 조사하면 빛에너지를 흡수한 촉매가 활성을 나타내어 유기물들을 산화 또는 환원시키는 역할을 한다.
광촉매가 산화환원에 의한 광촉매로 작용하기 위하여 빛 에너지를 흡수하는 것이 반드시 필요하며, 일 례에 의한 광촉매인 산화티타늄 또는 이산화티타늄(TiO2)이 흡수할 수 있는 태양광(빛)의 파장은 약 380 nm 이하의 자외선이다. 이러한 산화티타늄의 광촉매 반응은 태양광 또는 자외선 또는 빛이 조사될 때에만, 자외선의 광량만큼 반응이 일어난다.
이하의 설명에서 태양광과 자외선과 빛은 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하며, 또한, 산화티타늄과 이산화티타늄(TiO2)은 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용한다.
이산화티타늄은 3.2 일렉트론 볼트(eV)의 전위가 인가되면 여기(Excitation) 되어 광촉매 기능을 하고, 태양에 포함된 자외선을 조사받는 경우에 여기되어 산화와 환원에 의한 광촉매 기능을 발생한다.
전자볼트 또는 일렉트론볼트(eV : electron volt)는 운동에너지의 단위를 나타내는 것으로 전자(e, electron)가 진공에서 1 볼트(V)의 전위차를 가진 두 점 사이를 횡단할 때 마다 얻는 운동에너지이고, 소립자의 질량을 에너지로 환산하여 나타낼 때 많이 사용하며, 1 일렉트론볼트는 1.602 * 10에 마이너스 19승 줄(joule)d에 해당하며 기호는 eV를 사용한다.
즉, 이산화티타늄의 산화환원전위차(ORP, Oxidation-Reduction Potential)는 3.2 eV 이고, 이 값은 물의 산화와 환원을 측정하는 중요한 변수 중에 하나이다.
이산화티타늄은 백색 안료나 고주파용 콘덴서 소재, 저반사 코팅 등의 광학 재료, 쎈서 및 보호재료 등으로 매우 광범위하게 이용되고 있으며 특히 무한한 응용 가능성을 지닌 새로운 환경 개선형 광촉매 소재로써 매우 활발하게 연구되어지고 있다.
티타늄 광물은 지구상에서 9번째로 흔한 광물이며 지맥의 0.6%, 지표의 약 1% 정도를 차지한다.
이러한 광촉매 재료를 제조하는 방법은 선행기술인 대한민국 특허 등록번호 제10-1450389호(2014. 10. 06.)에 의한 것으로 ‘광촉매재, 그 제조 방법 및 광촉매 장치’에 상세하게 잘 기재되어 있다.
광촉매 재료(원료)에는 산화티타늄, 산화텅스텐, 산화아연, 산화니오븀 등이 있는 것으로 알려져 있으며 이하에서 설명과 이해를 쉽게하기 위하여 산화티타늄을 위주로 설명하기로 한다.
반도체 재료인 이산화티타늄의 광활성에 관한 연구는 1972년 후지시마 교수에 의하여 발표된 혼다-후지시마 효과에 그 시초를 두고 있다. 이산화티타늄 전극과 백금 전극으로 이루어진 전지에 광을 조사하면 약 -0.5 V에서 물의 분해가 일어나며 이산화티타늄 전극의 표면에서 산소가 발생하고 백금 전극의 주변에서 수소가 발생한다. 이는 물의 통상적인 산화 분해 전위인 +1.23 V에 크게 못 미치는 전위에서 발생하는 특이한 현상으로 후지시마 교수는 이러한 현상을 자외선에 의해 이산화티타늄의 가전자띠(valance band)의 전도띠(conduction band)로 전이되며 이때 발생하는 정공에 의하여 물의 산화가 일어나 수소를 발생시키는 것으로 설명하였다.
반도체 성질의 광촉매 물질에 고유의 띠에너지-반도체 물질 내에는 전자가 채워지지 않은 전도띠(Conduction Band, E cb)와 전자가 채워져 있는 공유띠(Valaence Band, E vb)라는 원자궤도들의 선형결합으로 이루어진 분자궤도가 존재한다. 이에 따라, 이 두 띠의 사이에는 전자가 점유할 수 없는 금지된 공간이 존재한다. 이를 띠에너지(Eg)라 하며, 그 크기는 E cb -E vb 에 해당한다. 빛에너지를 받고 전자(e-)가 여기(Excitation)된 후 생성된 전자(e-)와 정공(h+) 쌍이 유익하게 쓰이는 광화학 시스템은 기존 반응기 설계의 제약을 해소할 수 있는 빛의 전달을 가능하게 한다.
광화학 반응의 과정을 거쳐 빛에너지를 화학에너지 또는 전기에너지로 전환시키는 것은 생성된 전자/정공이 광촉매에 흡착되거나 확산층(Diffusion Layer) 내에 있는 물질을 환원/산화시키거나, 구성된 전극회로에 의하여 전류를 생성시킴으로 가능하다. 이를 활용하면 주변의 유기물질을 분해하는 환경정화는 물론, 물분해 수소제조, 태양전지 등에 활용할 수 있는 장점이 있다.
광촉매가 산화와 환원에 의한 광촉매로 동작하기 위하여는 전자(e-)가 여기(Excitation)되기 위한 에너지로 광을 이용하고 있으나 광을 이용하지 아니하고서도 전자(e-)가 여기(Excitation)되도록 하므로 광촉매로 작용 하도록 하는 것이 본 발명의 기술적 사상 중에 하나이다.
즉, 이산화티타늄의 경우 광촉매로 동작하기 위하여는 빛 에너지의 조사에 의하여 3.2 eV의 전위가 인가되어야 산화와 환원에 의한 광촉매로 동작하고 있으나, 본 발명에서는 빛의 조사 없이 전자(e-)가 여기(Excitation) 되도록 필요한 에너지를 공급하므로 어두운 장소에서도 신속하게 광촉매 기능을 발생시키는 것이 기술적 사상 중에 하나이다.
한편, 미세먼지(분진, fine dust, particle dust matter)는 지름이 50 - 70 마이크로미터(um) 굵기인 머리카락의 약 1/10 정도 크기인 10 마이크로미터(um) 이하이며 호흡하거나 세포속으로 침투되는 경우 어린이와 노약자는 물론 건강한 사람까지도 면역성이 떨어지면서 심각한 질환에 직면하는 경우가 있을 수 있다. 한편, 초미세먼지는 입자의 크기가 2.5 마이크로미터(um) 이하인 먼지를 지칭한다.
최근 주변 국가와 일부지역의 급속한 공업화 및 사막화 가속 등에 의하여 대기 중에 많은 양의 분진, 미세먼지가 포함된 상태로 유입되고 이러한 먼지가 포함된 공기를 직접 호흡하는 경우 호흡기 질환 등을 유발하는 연구사례가 매우 많이 보고되고 있는 실정이다. 또한, 미세먼지에는 각종 유해 세균, 병균, 곰팡이 등이 포함될 수 있다.
그러므로 미세먼지를 포함하는 주변환경의 공기를 정화할 친환경적 기술의 개발 필요성이 매우 크게 대두되고 있으며 현실적으로 매우 시급하게 해결할 과제 중에 하나이다.
도 2 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 미세먼지가 인체에 흡수되어 발생할 수 있는 각종 질병의 설명도 이다.
첨부된 도면을 참조하면 미세먼지의 지름이 10 마이크로미터 이하 크기는 눈에 침투하여 알레르기성 결막염, 각막염 등을 발생시킨다. 그리고 2 내지 5 마이크로미터 크기의 미세먼지는 기관지에 침투하고 1 내지 2 마이크로미터 크기의 미세먼지는 허파에 침부하며 0.1 내지 1 마이크로미터 크기의 미세먼지는 허파꽈리에 침부한다. 기관지에 침투한 미세먼지는 기관지염, 폐기종, 천식 등을 유발하고, 폐 또는 허파꽈리에 침부한 미세먼지는 폐포 손상을 유발한다.
도 3 은 본 발명을 설명하기 위한 것으로 광촉매가 항균과 탈취에 영향을 주는 상태 설명도 이다.
첨부된 도면을 참조하면 광촉매는 박테리아, 곰팡이, 바이러스 등 단세포 유기체에 강한 산화 작용을 하므로 해당 세포막을 파괴시키는 살균력가지며, 염소나 오존에 비하여 1.5 배 이상 강한 살균력이 있음을 설명하고 있다.
광촉매 활성화에 의한 OH 라디칼은 강력한 산화작용에 의하여 각종 부패균을 멸균하고 악취의 원인 물질들을 분해와 살균하는 정화능력이 비교적 뛰어나게 주변환경을 청결하게 유지시킬 수 있다.
도 4 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 광촉매의 방오와 정수에 영향을 주는 상태 설명도 이다.
첨부된 도면을 참조하여 설명하면 광촉매는 표면에서 유기물을 분해와 제거하므로 더러운 먼지를 자연스럽게 없애는 방오 기능에 의한 광촉매 사용으로 사회적 비용을 절감시킬 수 있다.
그리고 광촉매를 정수용 필터에 포함시키는 경우 물속의 바이러스와 유기물을 분해와 제거할 수 있다.
도 5 는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 화력발전소와 자동차 등에서 발생된 1 차 미세번지의 녹스와 삭스를 광촉매로 분해하는 개념 설명도 이다.
첨부된 모든 도면을 참조하여 설명하면 석탄 등을 사용하는 화력 발전소의 굴뚝으로 배출되는 연기와 자동차 배기가스 등의 매연에 포함된 상태로 발생되는 1 차 미세먼지에는 질소화합물(NOx, 녹스)와 황산화물(SOx, 삭스)이 포함되고 이러한 1 차 미세먼지는 대기 중의 수증기 등과 만나면서 2 차 미세먼지를 발생한다.
이러한 1 차 또는 2 차미세먼지는 산화티타늄에 의한 광촉매에 의하여 분해되므로 주변의 대기환경을 친환경 적으로 정화하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 의한 산소발생 항균 스티커 구조체(900)는 산소용기부(1000)와 산소발생 조성물(2000)과 양면테이프부(3000)와 산소부직포부(4000)와 조성물커버(5000)와 보호라벨부(6000)와 이형지부(7000)를 포함하는 구성이다.
산소용기부(1000)는 전체적으로 반구 또는 돔 형상을 하고 가운데가 오목하며 하나 이상 다수의 관통공(1010)이 균일하게 형성된다. 산소용기부(1000)는 산소발생 조성물(2000)을 담는 용기 기능을 하고, 잘 알려져 있는 재질로써 휘어질 수 있는 재질 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다. 산소용기부(1000)는 사용자가 전체적으로 부드러운 질감을 느낄 수 있도록 한다.
산소용기부(1000)의 볼록한 표면에는 다양한 문양, 도안 등이 선택된 색상으로 인쇄되거나 식각될 수 있으며 이러한 문양 등은 광고, 안내메시지 등으로 사용될 수 있다.
산소용기부(1000)는 전체적으로 균일하게 1 내지 1.5 밀리미터의 두께로 이루어지며, 바람직하게는 1 밀리미터의 두께로 이루어지고, 관통공(1010)은 0.4 내지 0.6 밀리미터 직경의 관통된 홀로 이루어지며 바람직하게는 0.5 밀리미터 직경의 관통된 홀로 이루어진다.
산소용기부(1000)의 내부와 외부 표면 중 선택된 어느 하나의 표면 또는 양쪽 표면에는 30 내지 50 나노미터(nm) 크기 이하의 광촉매기능을 하는 이산화티타늄(TiO2)을 실리카 무기바인더에 분산시켜 도포시킨다.
한편, 필요에 의하여 500 내지 1000 마이크로 미터(um) 두께의 막(스크린)에 광촉매기능을 하는 이산화티타늄(TiO2)을 실리카 무기바인더에 분산시켜 도포한 후 산소용기부(1000)의 내부와 외부 표면 중 선택된 어느 하나의 표면 또는 양쪽 표면에 각각 부착시킬 수 있다.
산소용기부(1000)의 볼록한 표면은 직경 1 밀리미터의 반구가 돌출된 형상의 돌기가 균일한 간격으로 다수 형성되어 그립 감을 좋게 형성할 수 있다.
산소발생 조성물(2000)은 산소용기부(1000)의 오목한 내측면과 동일한 곡면을 형성하는 일측면이 산소용기부(1000)의 오목한 내측면에 밀착 접촉하고 타측면은 평편하게 형성되는 구성이다.
산소발생 조성물(2000)은 산소발생제와 다공성 무기소재와 항균제 조성물로 이루어지고 필요에 의하여 바인더를 더 포함시킬 수 있다.
바인더는 경화수지 10w%~40w% 에 송진(로진) 60 내지 90 무게비(wt%)를 혼합하여 이루어진다. 송진(레진)의 혼합비율을 60 wr% 미만으로 혼합하는 경우 건조된 상태에서 스티커 형태의 유연성이 저하되어 쉽게 부서지는 단점이 있다.
경화수지는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 혼합한 수지 100 중량부에 항균력과 살균력(멸균력)을 가지는 항균제 조설물 1 중량부 내지 10 중량부를 더 포함하여 완성될 수 있다.
항균제 조성물은 사이클로규산염과 필로규산염의 혼합물; 일라이트; 은과 아연과 백금 이온 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 혼합물이 각각 포함되어 이루어지는 조성물이 사용된다. 은과 아연과 백금 이온 중에서 어느 하나 이상이 포함되는 경우 무게비로 동일 량이 혼합되거나 선택된 어느 하나가 단독으로 사용될 수 있다. 한편, 필요에 의하여 40 나노미터(nm) 크기 이하의 이산화티타늄(TiO2) 입자가 더 포함된다.
경화수지에 있어서 복수개의 수지를 혼합하여 사용하는 이유는 우레탄 아크릴레이트의 경우 반응성이 좋아 경화가 쉽고, 경화 후 유연성을 유지할 수 있으며 황변현상이 비교적 적기 때문이다.
또한, 에폭시 아크릴레이트의 경우 고 반응성을 가지고 있어 고경도와 연마성 등이 좋고, 경화가 쉽고, 유연성이 우수하며, 산소와의 접촉에도 경화된 상태가 안정적으로 유지된다.
또한, 폴리에스테르 아크릴레이트의 경우 반응성이 우수하고 우레탄 아크릴레이트와 에폭시 아크릴레이트 보다 점도가 낮아 항균과 산소발생을 위한 파우더 재료의 분산성이 우수한 장점을 가지게 된다.
또한, 경화수지에는 올리고머인 수지의 점도를 조절하기 위해 반응성 모노머 희석제 10 내지 30 중량부를 더 혼합하게 되는데, 희석제로는 2-에틸헥실(메타) 아크릴레이트, 2-디카프로락톤 에틸 아크릴레이트, 싸이클로헥실(메타) 아크릴레이트, 페녹시에틸(메타) 아크릴레이트, 아이소보닐(메타) 아크릴레이트, 아크릴로일몰포린, N-비닐피로리돈, N-비닐카프로락탐, 디메틸아미노에틸(메타) 아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타) 아크릴레이트, 싸이클로펜테닐(메타) 아크릴레이트, 트리싸이클로 데칸디메타놀디(메타) 아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타) 아크릴레이트로 이루어진 군 중에서 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 적용한다.
경화수지와 혼합되는 송진(로진)은 비독성 물질로 소나무의 줄기 껍질에 상처를 내면 나오는 끈적끈적한 액체성 물질로 송진 또는 송지라고도 한다.
깨끗한 송진은 무색 투명한 액체성이나 시간이 지나면 희뿌옇고 끈질긴 성질이 생기며, 수지산에서 나오는 백색 고체를 석출한다.
송진은 북아메리카가 주산지로 세계 산출량의 50 % 이상이 생산되고, 멕시코, 프랑스 등지에서 생산된다. 채취 방법은 나무에 상처 낸 부분에서 나오는 송진을 컵 등으로 받는데, 상처에 황산을 뿌리면 더 많은 양의 송진을 얻을 수 있다.
송진은 에탄올, 클로로폼, 아세트산 등에 녹으나 물에는 녹지 않으며, 증류하여 테레빈유를 얻게되면 로진(rosin)이 남게 된다.
로진의 성분은 수지분(로진)이 70 내지 75 %, 정유(테레빈유)가 18 내지 22 %, 물과 기타 불순물이 5 내지 7 %인데, 그 중 송진산은 전체의 60 내지 65 %로 레보피마르산, 네오아비에틴산 등으로 이루어진다. 테레빈유는 주로 연고제, 도료 용제, 보혁제, 구두약, 고무나 방수제의 용매에 쓰인다.
로진은 주로 비누, 도료 건조제, 살충제, 인쇄잉크, 제지용 첨가약품, 반창고 등의 의약품으로 활용된다.
항균과 살균 물질 또는 항균제 조성물은 사이클로규산염과 필로규산염의 혼합물; 일라이트; 은, 아연, 백금 이온의 혼합물이 포함되는 조성물이 사용된다.
사이클로규산염과 필로규산염은 동일한 무게비율(wt%)로 혼합되고, 사이클로규산염과 필로규산염은 70 wt% 내지 90 wt% 로 혼합되며, 일라이트는 5 wt% 내지 25 wt% 로 혼합되고, 나머지는 은, 아연, 백금 이온으로 이루어진다. 항균제 조성물은 필요에 의하여 다양한 배합의 조성물이 더 포함될 수 있다. 바람직하게는 이산화티타늄(이산화티탄, TiO2)를 더 포함할 수 있다.
항균제 조성물은 무기 항균, 항진균, 소취 기능을 갖는 조성물로서, 대한민국 특허 등록번호 제10-1303503호(발명의 명칭: 무기 항균, 항진균 및 소취 조성물 및 이의 제조 방법)에 개시된 조성물이 본 실시예의 항균제 조성물로 사용되었으며, 각 성분의 임계적 의의 등은 대한민국 특허 등록번호 제10-1303503호 명세서에 기재된 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예와 비교예를 통하여 검증할 수 있다.
산소발생 항균 스티커 조성물은 이산화탄소 또는 수분과 반응하여 산소를 발생시키는 것으로서 초과산화칼륨(KO2) 또는 과산화나트륨(Na2O2) 또는 과산화칼슘(CaO2) 중 선택된 산소발생 화합물 및 향균제 조성물 등을 포함시켜 분말상의 다공성 무기소재와 혼합한 다음 부직포층에 도포하고 건조시켜 사용한다. 산소발생 항균 스티커 조성물은 산소 방출이 끝난 상태에서 항균제 조성물에 의하여 항균 기능을 계속 유지하는 장점이 있다.
초과산화칼륨(KO2) 또는 과산화나트륨(Na2O2)은 산소발생 효율이 좋으며 과산화칼슘(CaO2)은 산소발생 량이 좋은 장점이 각각 있다. 본 발명에서는 초과산화칼륨(KO2) 또는 과산화나트륨(Na2O2) 중 어느하나 또는 혼합물을 중량비 30 %로 혼합하고 과산화칼슘(CaO2)을 중량비 70 %로 혼합하여 사용할 수 있다.
양면테이프부(3000)는 산소발생조성물(2000)의 타측면에 일측면이 밀착상태로 접착되고 원 형상으로 이루어지되, 두께는 500 내지 1000 마이크로미터 범위로 이루어진다. 양면테이프부(3000)는 양쪽면에 접착력이 있으며 입방 센티미터 단위마다 1 킬로그람 이상의 물체를 30 내지 60초 동안 접착되어 유지되는 접착력이 있으면 충분히 사용할 수 있다.
산소부직포부(4000)는 산소용기부(1000)의 오목한 내측 면과 같은 형상을 하며 500 내지 1000 마이크로 미터 범위의 두께로 이루어지고 상기 산소용기부(1000)와 산소발생조성물(2000) 사이에 삽입 설치되어 외부 습기가 산소발생 조성물(2000)과의 직접 접촉을 차단하고 이산화탄소를 통과시키는 기능을 한다.
산소부직포부(4000)는 PE, PP, PV 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상으로 만들어진 섬유(실, 사, 絲)이되 직경 50 내지 150 마이크로 미터의 섬유가 적층되어 이루어진다.
조성물커버(5000)는 원 형상이며 가장자리 부분이 산소용기부(1000)의 개방된 방향 테두리 부분에 융착 설치되어 충진된 산소발생 조성물(2000)이 산소용기부(1000)의 개방된 부분으로 유출 또는 배출되지 않도록 고정시키는 구성이다.
조성물커버(5000)는 평균 두께 400 마이크로미터로 이루어지며, PE, PP, PV 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상으로 만들어진 막 형상이며, 막의 표면에는 30 내지 50 나노미터(nm) 크기 이하의 광촉매인 이산화티타늄(TiO2)를 실리카 무기바인더에 분산시켜 도포시킨다.
보호라벨부(6000)는 산소용기부(1000)의 볼록한 외측면과 동일한 곡면을 형성하고 산소용기부(1000)의 볼록한 외측면에 밀착상태로 접착되어 관통공(1010)을 막아 차단하며 외력에 의하여 분리되면서 관통공(1010)을 개방시키는 구성이다.
보호라벨부(6000)의 노출된 표면에는 다양한 문양의 문자, 그림, 도안 등이 선택된 색상으로 인쇄 또는 식각될 수 있다.
보호라벨부(6000)와 산소용기부(1000)에 형성되는 문양은 광고선전용으로 사용될 수 있음은 매우 당연하다.
이형지부(7000)는 양면테이프부(3000)와 동일한 원 형상을 하며 양면테이프부(3000)의 타측면에 접착되고 외력에 의하여 분리 제거되는 구성이다.
이형지부(7000)가 양면테이프부(3000)와 접착되지 않는 면에는 다양한 문양의 문자, 그림, 도안 등이 선택된 색상으로 인쇄 또는 식각될 수 있고, 광고선전용으로 사용될 수 있다.
보호라벨부(6000)와 이형지부(7000)는 분리를 용이하게 하기 위하여 테두리의 일부분에 돌출된 돌기부를 각각 형성할 수 있다.
양면테이프부(3000)의 타측면은 접착력을 높이기 위하여 반경 0.5 밀리미터의 반구 형상을 하는 접착제 돌기가 더 포함될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 산소발생 항균 스티커 구조체는 산소를 공급하여 체력회복을 빠르게 하면서 공기(대기) 중에 포함된 녹스(NoX)와 삭스(SoX)의 오염물질을 제거하고 또한 호흡기에 유입되지 않도록 하는 등의 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
900 : 산소발생 항균 스티커 구조체
1000 : 산소용기부 1010 : 관통공
2000 : 산소발생 조성물 3000 : 양면테이프부
4000 : 산소부직포부 5000 : 조성물커버
6000 : 보호라벨부 7000 : 이형지부
1000 : 산소용기부 1010 : 관통공
2000 : 산소발생 조성물 3000 : 양면테이프부
4000 : 산소부직포부 5000 : 조성물커버
6000 : 보호라벨부 7000 : 이형지부
Claims (7)
- 전체적으로 반구 형상을 하고 가운데가 오목하며 하나 이상 다수의 관통공(1010)이 균일하게 형성된 산소용기부(1000);
상기 산소용기부(1000)의 오목한 내측면과 동일한 곡면을 형성하는 일측면이 상기 산소용기부(1000)의 오목한 내측면에 밀착 접촉하고 타측면은 평편하게 형성되는 산소발생 조성물(2000);
상기 산소발생조성물(2000)의 타측면에 일측면이 밀착상태로 접착되고 원 형상으로 이루어지는 양면테이프부(3000); 를 포함하고,
상기 산소발생 조성물(2000)은
산소발생제 100 중량부에 대하여 다공성 무기소재를 10 내지 30 중량부로 혼합하여 조성하고,
상기 산소발생제 100 중량부에 대하여 바인더를 1 내지 5 중량부로 더 혼합하여 조성하고,
상기 산소발생제 100 중량부에 대하여 항균제 조성물을 2 내지 8 중량부로 더 혼합하여 조성하고,
상기 산소발생제는 초과산화칼륨과 과산화나트륨과 과산화칼슘 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지고,
상기 다공성 무기소재는 제올라이트와 알루미나와 실리카와 규조토 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지고,
상기 항균제 조성물은 사이클로규산염, 필로규산염의 혼합물과 일라이트와 은, 아연, 백금 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어지고,
상기 항균제 조성물은 이산화티타늄을 더 포함하여 이루어지고,
상기 사이클로규산염, 필로규산염의 혼합물은 사이클로규산염과 필로규산염을 동일한 무게비로 혼합하여 이루어지고,
상기 바인더는 경화수지와 송진으로 혼합되어 조성되고,
상기 경화수지와 송진은 무게비를 1 : 9 내지 4 : 6 으로 하여 혼합 조성하고,
상기 제올라이트와 알루미나와 실리카와 규조토는 직경 5 내지 10 마이크로 미터 크기의 입자로 이루어지고,
상기 사이클로규산염과 필로규산염과 일라이트와 은과 아연과 백금은 직경 1 마이크로 미터 미만 크기의 입자로 이루어지고,
상기 이산화티타늄은 직경 100 나노미터 미만 크기의 입자로 이루어지고,
상기 경화수지는 우레탄 아크릴레이트와 에폭시 아크릴레이트와 폴리에스테르 아크릴레이트 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지고,
상기 바인더는 상기 경화수지 100 중량부를 기준으로 항균제 조성물을 1 내지 10 중량부 더 포함되어 이루어지고,
상기 경화수지는 100 중량부 기준으로 반응성 모노머 희석제를 10 내지 30 중량부 더 포함되어 이루어지는 산소발생 항균 스티커 구조체.
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- 제 1 항에 있어서,
상기 산소용기부(1000)의 오목한 내측 면과 같은 형상을 하며 500 내지 1000 마이크로 미터 범위의 두께로 이루어지고 상기 산소용기부(1000)와 상기 산소발생조성물(2000) 사이에 삽입 설치되어 외부 습기가 상기 산소발생 조성물(2000)과의 직접 접촉을 차단하고 이산화탄소를 통과시키는 산소부직포부(4000); 를 더 포함하고,
상기 산소용기부(1000)의 개방된 방향 테두리 부분에 융착 설치되어 상기 산소발생 조성물(2000)이 상기 산소용기부(1000)의 개방된 부분으로 유출되지 않도록 고정시키는 조성물커버(5000); 를 더 포함하고,
상기 산소용기부(1000)의 볼록한 외측면과 동일한 곡면을 형성하고 상기 산소용기부(1000)의 볼록한 외측면에 밀착상태로 접착되어 상기 관통공(1010)을 막아 차단하며 외력에 의하여 분리되면서 상기 관통공(1010)을 개방시키는 보호라벨부(6000); 를 더 포함하고,
상기 양면테이프부(3000)와 동일한 원 형상을 하며 상기 양면테이프부(3000)의 타측면에 접착되고 외력에 의하여 분리 제거되는 이형지부(7000); 를 더 포함하며,
상기 산소용기부(1000)의 내부 표면과 외부 표면 중 선택된 어느 하나의 표면 또는 양쪽 표면에 30 내지 50 나노미터(nm) 범위 이하 크기의 광촉매 이산화티타늄(TiO2)을 실리카 무기바인더에 분산 도포시킨 구성으로 이루어지고,
상기 항균제 조성물은 상기 사이클로규산염과 필로규산염의 혼합물은 무게비 70 내지 90 %이고, 상기 일라이트는 무게비 5 내지 25 % 이며, 상기 은과 아연과 백금 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 혼합물이 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소발생 항균 스티커 구조체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 산소용기부(1000)의 내부 표면과 외부 표면 중 선택된 어느 하나의 표면 또는 양쪽 표면에 30 내지 50 나노미터(nm) 범위 이하 크기의 광촉매 이산화티타늄(TiO2)을 실리카 무기바인더에 분산시켜 도포한 막을 부착시킨 구성으로 이루어지고,
상기 은과 아연과 백금은 균등한 무게비로 혼합되어 이루어지고,
상기 은과 아연과 백금은 각각 이온으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소발생 항균 스티커 구조체.
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