KR20010066712A - 자성체를 함유한 플라스틱 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 플라스틱 제품의 제조에 관한 것으로 플라스틱 제품을 제조할 때 자성체를 혼합하여 자성체를 함유한 플라스틱 제품을 제조하는 것이다.

기술의 구성은 자기적 특성과 입자형태가 엄밀하게 제어된 자기기록매체용 자성체 미립자를 폴리에스테르나 나일론 ,폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS, 페놀수지, 아크릴, 우레탄, 엔지니어링 플라스틱 등 플라스틱 제품으로 성형할 수 있는 물질들과 함께 혼합, 용융하여 압출이나 사출방법 또는 블로우 방법으로 튜브형태, 쉬트형태, 필름형태, 용기형태 등 원하는 형상으로 성형하는 것이다. 이때 전체 중량 중에서 자성물질이 0.5중량% - 70중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 자성체를 함유하는 플라스틱 제품에 관한 것이다.

Description

자성체를 함유한 플라스틱 제품{Plastic Products with Magnetic Material}

최근 각종 기능성 플라스틱 제품이 많이 등장하고 있는데 그 중에도 건강과 관련된 원적외선 , 항균 , 탈취, 소취 기능을 갖는 기능성 플라스틱 제품들이 주류를 이루고 있으며 그 밖에도 도전성, 난연성 제품 등이 신 기능에 대한 기대와 수요에 맞춰 활발히 연구되고 있다.

본 발명은 각종 플라스틱 제품을 제조할 때에 자성체 분말을 첨가하여 자성을 띠는 기능성 플라스틱 제품을 제조하는 것으로 본 발명의 플라스틱 제품을 사용함으로써 인체에 존재하는 미세 자기장이 외부의 자기파로 부터 교란되는 것을 완화시켜 미세 자기장에 의해 조절되는 신경계, 면역계 및 호르몬계가 안정한 상태를 유지할 수 있게 도와줌으로서 인체를 건강하게 하고 식품의 보관기간을 늘이거나 콩나물 등의 성장을 촉진시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 자성체 분말이 갖는 자기적인 특성을 이용하여 인체를 건강하고 편안한 상태로 유지하는데 유익한 제품을 만들고자 우리들 주변에서 항상 사용하고 있는 플라스틱 제품을 택하여 자성체를 첨가한 것이다. 즉 플라스틱 제품의 제조시 엄밀하게 제어된 자기적 특성을 갖는 자성체 미분말을 첨가함으로써 원하는 자기적특성을 갖는 플라스틱 제품을 제조하는 것이다.

기능성 분말을 첨가하여 플라스틱 제품을 제조하는 것으로 대한민국 특허출원번호 1989-005447호, 1996-026502, 1996-061989호, 1996-069458, 1996-082511, 1997-003258, 1997-051911, 1998-009463, 1998-014266등이 있다.

기존의 기능성 플라스틱 제품들은 원적외선, 항균 및 탈취, 소취 관련 제품이 대부분으로 각각의 기능으로 인체에 유익한 작용을 하고 있다. 본 발명에서 착안한 것은 다음과 같다.

인류를 포함한 모든 생명체가 지구라는 거대한 자석이 형성하는 자기장 하에서 살고 있으며 생체 내에는 미세한 자기장이 형성되어 있다. 이 같은 생체의 미세 자기장은 신경계, 면역계 및 호르몬계 등을 지배하여 조화를 이루도록 함으로써 생체를 건강하게 유지시킨다고 볼 수 있다. 물론 인간의 뇌 속에도 자철광 물질이 들어 있어 자기장 을 감지하는 능력이 있다고 알려져 있다.

이 같은 생체의 미세 자기장이 외부의 자기장에 영향을 받아 교란되면 결국 생체의 조절작용을 하는 신경계, 면역계 및 호르몬계 등의 조절작용이 원활히 이루어지지 못하고 부조화 상태가 초래되므로 생체가 병들고 노화가 촉진되게 된다.

따라서 이같은 외부의 자기파로 부터 생체의 미세 자기장이 영향을 받는 것을 방지할 수 있다면 생체의 건강유지에 매우 유익한 결과를 가져 올 것이다.

자성물질을 이용한 기능성 상품으로는 자석요와 같은 제품이 있는데 이는 제품의 군데군데에 납작한 자석을 일정한 간격으로 부착하여 상품화한 것으로 국부적인 자력의 차이가 있으며 자석을 잘못 사용할 경우 오히려 인체의 미세 자기장을 교란시켜 앞서 언급한 신경계, 면역계 및 호르몬 계를 교란하는 역효과를 나타내게 되어 생체의 건강을 해치게 될 수도 있다.

자성물질을 이용한 다른 예로는 자성을 띠는 물질을 바이오 세라믹과 함께 고온에서 열처리하여 세라믹 성형체를 만들어 물통이나 식품 보관 용기, 침대, 꽃병 등으로 이용하는 방법과 관련하여 대한민국 특허출원번호 1995-021596호가 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 것은 자성체 분말을 플라스틱 제품 제조 공정에 투입하여 원하는 자성체 함량 및 자기적 특성으로 제어한 플라스틱 제품을 제조하는 것으로 본 발명으로 제조한 플라스틱 제품으로 튜브형태, 쉬트형태, 필름형태, 용기형태 등 각종제품들을 제조하여 사용할 경우 균일하게 분포된 자성체가 외부로부터 생체의 자기장을 교란시킬 수 있는 자기파를 차단하는 역할을 함으로써 생체의 신경계, 면역계 및 호르몬계 등이 조화롭게 유지될 수 있도록 하는 것이다.

또한 인간도 사상체질 등의 분류에서도 알 수 있듯이 개인별로 각자의 체질이나 건강상태가 차이가 있다. 따라서 개인별로 각자에게 적합한 자기적 특성을 갖는 제품을 사용할 수 있다면 가장 효과적인 방법이 될 것이다.

이 같은 제품을 만들기 위해서는 엄밀하게 특성이 제어된 자성체를 사용해야만 할 것이며 이 같은 특성을 갖는 자성체로는 오디오용이나 비디오용 테이프 및 컴퓨터플로피 디스크 등의 정밀 자기기록매체에 사용되고 있는 자성체들이 있다.

본 발명은 엄격하게 제어된 공정과정을 거쳐 제조된 오디오, 비디오, 플로피디스크 및 기타 기록매체에 사용되는 자성체 미세 분말들을 플라스틱 제품 제조 공정에서 첨가하여 플라스틱 제품 속에 균일하게 분포 되도록 제조한 자성체 함유 플라스틱 제품에 관한 것이다.

본 발명의 자성체로는 산화물계의 자성 산화철과 코발트 첨가 자성 산화철, 크롬 첨가 자성 산화철, 이산화 크롬자성체 및 수직형 기록매체인 바륨 훼라이트를 사용할 수 있으며 금속 분말로는 철계 미분말, 코발트계 미분말 및 니켈계 미분말 등을 사용할 수 있다. 특히 금속계 미분말을 사용할 경우 표면이 산화되기 쉬워 자성의 손실 등이 우려되므로 미리 표면에 산화피막을 만들어 표면 산화가 잘 일어나지 않도록 처리해 놓은 금속 미분말을 사용하는 것이 좋다.

산화물계 자성체의 보자력은 100 - 1000 Oe 범위의 것을 사용할 수 있으며 금속계 자성체의 보자력은 대개 500 - 2000 Oe , 특수하게는 3000 Oe 까지도 사용할 수 있다.

또한 플라스틱 제품들은 식품의 포장이나 보관에 관련된 용도의 것이 많으므로 이같은 용도의 제품에 사용될 경우에는 인체에 유해한 성분이 포함되지 않은 자성체를 선택해야한다.

따라서 일반 페라이트나, 크롬성분이 함유된 γ-Fe₂O₃, 자철광류, 및 판상형 바륨페라이트 등은 사용하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법으로 자성체를 함유한 플라스틱 제품을 만들 경우 자기 특성의 향상을 위해서는 자성체 함유량이 많을 수록 우수한 결과를 나타내나 자성체 함유량이 70%가 넘을 때는 제조 공정상 어려움이 급격히 심해지고 경제적으로도 잇점이 적어지게 되며 0.5% 이하로 들어갈 경우 기능이 불충분해지게 되므로 플라스틱 제품중의 자성체 함유량은 0.5 - 70중량% 범위가 적당하다.

상기 언급한 자성체들을 플라스틱 제품 속에 균일하게 혼합된 상태로 만들기 위해서는 압출법이나 사출법 또는 블로우법등을 사용하면 원하는 형태로의 가공이 가능한데 압출법으로는 주로 튜브형상이나, 쉬트형상, 필름형상의 제품의 생산이 용이하고 사출법으로는 다양한 형상의 용기 제조가 용이하며 블로우법은 다양한 크기의 필름을 저가로 제조하는데 장점이 있다.

자성체를 함유한 플라스틱 제품을 제조할 경우 자성체가 플라스틱 제품에 균일하게 섞이도록 하기 위해서는 일반수지와 자성체를 미리 고농도로 혼합한 마스터 배치 칩(Master Batch Chip)을 만들고 이 마스터배치 칩을 다시 일반 자성체를 첨가하지 않은 칩과 함께 원하는 자성체 함량이 되도록 혼합하여 플라스틱 제품을 제조하는 것이 바람직하다.

한편 압출법이나 블로우법으로 제조하는 플라스틱 제품의 경우 외부에서 자기장을 걸어주어 자성체를 한 방향으로 배향시켜 주기가 용이하다. 이 방법은 압출법이나 블로우법으로 플라스틱 제품이 나올 때 플라스틱 제품이 냉각되는 등의 고화과정이 완결되기 전에 자성체가 함유된 플라스틱 제품의 출구 부위에 자기장을 걸어서 플라스틱 제품 내부의 자성체가 원하는 방향으로 배향되도록 함으로서 자기적인 특성을 향상시키는 것이다.

[실시 예1]

장축의 길이가 0.50㎛이고 장축/단축비가 7/1이며 보자력이 295Oe인 침상형의 코발트함유 자성 산화철(γ-Fe₂O₃)을 25중량%가 되도록 일반 폴리에틸렌 칩과 용융, 혼합하여 마스터 배치 칩을 만들고 이를 다시 일반 폴리에틸렌 칩과 혼합하여 최종 플라스틱 제품중의 코발트함유 자성산화철이 5중량%가 되도록 압출기를 사용하여 외부직경이 10mm이고 두께가 0.4mm인 튜브형상의 제품을 제조하였다. 이 제품은 적당한 길이로 잘라 베겟속 등의 용도로 사용할 수 있다.

[실시예2]

실시예1에서 사용한 자성체 분말을 폴리에틸렌 수지와 혼합하여 두께 2mm의 쉬트를 제조하고 이를 진공 성형하여 자성체가 7%함유된 식품 저장용기를 만들었다. 이 용기를 이용하여 딸기, 상추, 고추의 신선도 유지시험을 하였으며 결과는 표1과 같다.

[실시 예3]

장축의 길이가 0.4㎛이고 장축/단축비가 6/1이며 보자력이 610Oe인 코발트함유 자성산화철 분말을 4% 첨가하여 폴리에스터 생수용기를 만들었다. 이 용기에 1시간 담아 놓았던 수돗물의 NMR 피크의 폭이 일반 폴리에스터 생수용기에 1시간 담아놓았던 수돗물의 NMR 피크의 폭에 비해 70%정도로 좁게 나타났다.

[실시예4]

실시예3에서 사용한 자성체분말 50%와 맥반석 25%, 그리고 은(Ag)이 3% 포함된 제올라이트계 무기항균제 25%의 조성으로 이루어진 분말을 우레탄 수지와 함께 혼합하여 발포제를 이용하여 발포시켜 매트리스 제조용 우레탄 발포쉬트를 제조하였다. 이것을 실내의 벽이나 바닥재 등으로 사용하면 인체에 미치는 주변 자기장의 영향을 흡수하므로 쾌적한 환경을 유지할 수 있다.

[실시예5]

평균 입자 크기 0.4㎛이고 최대 입자 크기 2㎛이며 보자력이 200Oe인 입자상의 합성자성 Fe₃O₄와 원적외선 방사율이 40℃에서 93%이고 평균입자크기 0.8㎛인 맥반석분말을 동일한 중량비로 사용하여 일반 ABS칩과 함께 25중량%의 고형분 함량이 되도록 마스터 배치 칩을 만들고 이를 다시 일반 ABS 칩과 함께 8중량%의 자성체 및 맥반석을 함유하는 냉장고 내부 벽체를 제조하였다. 이를 이용한 냉장고에서는 음식의 보존기간이 길어지고 냄새를 적게 하는 효과가 있다.

[실시예6]

폴리에틸렌수지와 장축의 평균길이 0.5㎛이고 장축/단축비가 6/1이며 보자력이 340Oe인 γ-Fe₂O₃, 그리고 평균입자크기 0.4㎛인 견운모 입자 및 그리고 은이 3중량% 함유된 인산칼슘계 항균제를 각각 94 : 3 : 2 : 1로 혼합하여 두께 2mm의 사각용기를 제조하고 이를 같은 크기의 폴리에틸렌 수지만으로 만든 용기와 함께 콩나물 재배실험을 하였다. 결과는 표2와 같았다.

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Claims (5)

1. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC, 페놀수지, 나일론, ABS, 실리콘수지, 고무, 폴리에스터, 폴리스치렌 등 용기나, 쉬트, 필름, 튜브, 발포체 등으로 성형할 수 있는 합성 수지에 자성체 미분말을 0.5 - 70 중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 자성체를 함유한 플라스틱 성형체.
2. 제 1항에 있어서 자성체는 오디오 테입, 비디오 테잎 및 컴퓨터용 플로피디스크용 등 정밀 자기기록용 매체에 사용되고 있는 자성체로서 자기적 특성과 입자형태가 엄밀하게 제어된 자성 산화철(γ-Fe₂O₃), 코발트 첨가 자성 산화철, 크롬 첨가 자성 산화철, 산화크롬, 판상 바륨페라이트(BaOㆍ6Fe₂O₃) 등의 산화물계 자성체 미분말과 철계 미분말, 니켈계 미분말, 코발트계 미분말 등의 금속계 자성체 미분말을 선택 또는 혼합한 것을 특징으로 하는 자성체를 함유한 플라스틱 성형체.
3. 제1항에 있어서 자성체는 제2항의 자성체와 함께 합성 페라이트 미분말이나 자철광 및 함티탄 자철광 등의 미분말을 중량으로 1 : 5 - 5 : 1로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 자성체를 함유한 플라스틱 성형체.
4. 제1항에 있어서 항균성 및 원적외선 방사성등 부가적인 특성을 향상시키기위하여 자성체 미분말과 함께 무기항균제, 키토산, 맥반석, 견운모, 일라이트, 황토, 옥, 숯, 모려, 활성탄, 합성세라믹 등의 항균성 및 원적외선 방사특성을 갖는 물질들을 자성체와 1 : 5 - 5 : 1의 범위로 혼합하는 것을 특징으로 하는 자성체를 함유한 플라스틱 성형체.
5. 제1항에 있어서 플라스틱 성형체가 완전히 고화되기 전에 자계를 걸어주어 플라스틱 성형체 속에 들어있는 자성체를 원하는 방향으로 배향되게 하는 것을 특징으로 하는 자성체를 함유한 플라스틱 성형체.