KR20020083715A - 액상의 다기능성 원적외선 방사체 및 그의 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패류껍질 및(또는) 광물질 추출액을 포함하는 액상의 다기능성 원적외선 방사체 및 이를 포함하는 탈취제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액상의 원적외선 방사체는 패류껍질 또는 광물질을 알칼리수로 처리한 다음 이를 다양한 무기물로 처리하고 자성체에 통과시킴으로써 제조된다. 이 액상의 원적외선 방사체는 환경친화적일 뿐만 아니라 무취, 무색, 무독성이고 액상의 상태에서 여러 가지 기능성을 나타내므로 다양한 산업적 용도로 사용될 수 있으며, 이러한 방사체로부터 제조된 탈취제는 염기성 및 산성 취기물 모두에 대해 뛰어난 탈취력을 나타낸다.

Description

액상의 다기능성 원적외선 방사체 및 그의 용도{Multi-functional material emitting far-infrared ray in aqueous phase and the use thereof}

본 발명은 액상의 다기능성 원적외선 방사체 및 그의 용도에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 여러 가지의 산업적 용도로 사용될 수 있는 패각류 및(또는) 광물질 추출용액을 포함하는 원적외선 방사액 및 이로부터 제조된 탈취제에 관한 것이다.

원적외선은 전자파의 일종으로 적외선(0.76 ∼ 1000㎛) 중 파장이 긴 것을 지칭하며, 정확한 파장 영역의 경계는 명확하지는 않으나 일반적으로 4 ∼ 1000㎛ 범위의 것을 의미하며 가시광선보다 강한 열 작용을 하며 방사에너지가 직접적이고 순간적인 열 전달에 의해 빠르게 흑체를 가열하여, 에너지 절약효과가 커서 널리이용되고 있는 유용한 마이크로파이다. 이 파장 영역은 생체 내로 잘 흡수되어 생체 내의 분자를 자극하여 활성화시키는 작용을 하게 된다.

이와 같은 특성을 갖는 원적외선 방사체는 일반적으로 의류 및 침구류, 식기 및 조리기, 각종 건축자재, 도료의 건조제, 분산 보조제, 다공성 흡착제 등의 화학공업 분야, 식품 가공 및 보존 분야 뿐만 아니라 농업 및 원예, 축산 분야에도 이용되고 있으며, 특히 사우나, 열맛사지기, 매트 및 요대 등과 같은 온열치료제 등의 각종 건강보조 기구에 활용되고 있다.

종래의 원적외선 방사 물질을 이용한 제품들은 알루미나, 규조토 등 방사체가 많이 함유된 분말 바이오 세라믹스를 암모니아수에 분산시키거나 또는 양이온기를 수지에 분산시켜 이들을 각종 제품의 표면에 접착제로 부착시킴으로서 제조하여 왔다.

그러나, 이들 분말을 이용한 제품들은 원료인 원적외선 방사조성물이 고체 상태로 존재하기 때문에 원적외선의 방사가 불충분하고, 또 섬유제품의 경우, 표면에 고르게 도포되지 못하여 원적외선의 방사가 불충분하여서 고온 예컨대, 200℃∼500℃의 열을 가하여야만 원적외선 방사효과가 있으므로 실온 또는 상온에서 우수한 효과를 기대하기 어려웠다.

최근 개발된 원적외선 방사 물질로는 섬유용 액상(이온화) 바이오 세라믹스가 대한민국 특허공보 제1996-15657호(1996.11.20)에 개시된 것을 예로 들 수 있으며, 이는 규산나트륨, 알루미늄나트륨, 산화나트륨, 치오황산나트륨, 이산화게르마늄 및 정제포도당, 상백당을 용해혼합하고, 이를 이온화시켜서 제조되는 것으로 기재되어 있다.

그러나, 이러한 세라믹스 제품들은 재료의 처리 과정이 복잡할 뿐만 아니라 처리과정에 있어서도 강산을 사용하는 등 환경에 악영향을 줄 우려가 있었으며, 제조된 제품의 원적외선 방사 효능이 떨어져서 고온 처리를 해야만 원적외선 방사율이 높아진다거나 하는 문제가 있어서 목적하는 기능에 대하여 불충분한 경우가 대부분이었다

한편, 악취는 황화수소, 메르캅탄류, 아민류, 기타 자극성 있는 기체상 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새를 말한다. 악취의 물리적 특성으로는 증기압이 높을수록 냄새가 강하고, 용해도가 클수록 냄새가 강하다. 또한 악취는 흡착성이 있고, 산화성을 갖는다.

악취를 감소시키는 방법으로는 후드(Hood)나 닥트(Duct) 또는 높은 굴뚝에 의해 통제 확산시키는 방법인 통풍 및 희석법과 악취물질을 세정기에 통과시켜 세정액으로 흡수하여 제거하는 흡수법, 냉각기를 사용하여 악취물질을 응축제거하는 응결법, 악취물질을 600∼800℃의 화염으로 직접 연소시키는 연소산화법, 백금 등의 촉매를 사용하여 악취물질을 산화처리하는 촉매산화법, O₃, KMnO₄및 차아염소산나트륨(NaClO) 등의 염소화합물로 악취물질을 화학적으로 산화시키는 화학적 산화법 등이 있다. 또한 강한 방향취를 갖는 성분을 살포하고 악취를 위장하는 방법으로 바닐린, 송진유, 초산벤질 등의 향료를 사용하는 위장법과 그 종류의 각기 다른 취기를 갖는 물질을 혼합시켜 무취화 또는 악취를 감소시키는 중화법이 이용되고있다.

근래 여러 가지 광물질을 원재료로 하여 제조된 탈취제가 다수 공지되어 있으며 예를 들면, 대한민국 공개특허공보 제2000-74767호(2000.12.15.)에는 사문암, 각섬석 및 지르코늄 실리케이트 등의 여러 가지 천연 광물을 1200∼1300 ℃의 고온에서 소성하여 이를 미분시킨 다음 성형·건조·소성시켜 제조되는 세라믹스 탈취제가 기재되어 있으며, 대한민국 공개특허공보 제2000-74767호(2000.12.15)에는 맥섬섬을 주재료로 한 탈취제가 알려져 있다. 그러나 종래의 광물유래 탈취제는 광물을 용해시키기 위하여 고온에서 소성을 해야하고 이럴 경우 광물이 본래 가지고 있는 흡수능이 저하되는 등 탈취성능이 개선되기 위해서는 광물 본래의 성질을 지니게 하는 처리가 요망되고 있다.

따라서, 본 발명자는 위와 같은 종래의 원적외선 방사체가 가지는 결점들을 개선함과 동시에 원적외선 방사율이나 방사 강도가 뛰어나 다양한 용도로 활용될 수 있는 방사물질을 개발하기 위하여 예의 연구하던 중, 여러 가지 광물이나 패각류 등을 후술하는 방법에 의해 처리하고 여기에 활성화 촉매 등을 첨가하여 액상의 원적외선 방사체를 제조한 결과, 이것이 강력한 원적외선 방사 기능 외에 다양한 생화학적 기능을 가짐을 발견하였으며, 이로부터 제조된 탈취제도 역시 염기성 취화물 및 산성 취화물 모두에 대해 뛰어난 탈취능을 가짐을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은 다양한 생화학적 기능을 가진 환경친화적, 무색, 무취, 무독성의 액상 원적외선 방사체을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기 방사체의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 추가의 목적은 상기 원적외선 방사체의 탈취제로서의 용도를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 액상 원적외선 방사체를 코팅한 합판 시료의 원적외선 방사 강도를 측정한 그래프도.

도 2는 본 발명의 액상 원적외선 방사체로부터 제조된 탈취제의 각종 취화물에 대한 탈취력을 나타내는 그래프도.

본 발명은 일면에 있어서 다양한 생화학적 기능을 가진 환경친화적, 무색, 무취, 무독성의 액상 원적외선 방사체 및 그러한 방사체 및 그의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 액상 원적외선 방사체는 천연 광물질과 패각류의 추출 용액에 금속이온을 첨가하여 합성된 무독성의 강알칼리성 물질로서 다양한 기능성을 가지며, 상온에서 원적외선을 방사하므로 최소한의 활성화 에너지에 의해 다양한 화학적 변화를 일으킬 수 있는 초기능성 물질이다.

농산물 또는 생명체(사람, 동물)는 실온이나 상온에서 활동이 왕성해지는 반면, 종래 원적외선 방사를 응용한 바이오세라믹스(파우다) 제품들은 대부분 고온(50∼300℃)에서 원적외선이 방사되므로 이들 농산물이나 생명체에서는 원적외선 효과를 기대할 수 없었다. 따라서 본 발명에 의해 천연 광물질이나 패각류를 액상화함으로써 실온 및 상온(20∼30℃)에서도 원적외선을 방사 효과를 나타나게 하였으며, 또한 원적외선 방사체를 액상화함으로써 물과 혼합이 용이하고 물분자를 활성화시킴으로써 물의 부패방지 등 보존안정성을 도모하였다.

이와 같은 본 발명의 액상 원적외선 방사체는

(a) 석화껍질, 2가철염 및(또는) 3가철염과 알칼리 수용액을 혼합하여 교반하에 가열시켜 석화 용해액을 제조하는 단계,

(b) 제올라이트를 알칼리 수용액에 용해시켜 제올라이트 용해액을 제조하는 단계,

(c) 맥반석을 알칼리수 수용액에 가열 및 교반하에 용해시켜 맥반석 용해액을 제조하는 단계,

(d) 상기 용해액들, 규산소다 용액, 붕사, 및 구연산칼륨을 혼합하여 가열 및 교반하에 숙성시켜 원적외선 방사체를 얻는 단계, 및

(e) 상기 (d) 단계의 용액을 자석에 통과시켜 자화된 액상의 원적외선 방사체를 얻는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된다.

이하, 본 발명의 다기능성 액상 원적외선 방사체 및 그의 제조 방법에 관하여 더욱 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 전반에 걸쳐서 사용된 용어 "다기능성 원적외선 방사체"란 상온 액체 상태에서 원적외선을 방출함으로서 산업적 용도로 활용될 수 있는 여러 가지 생화학적 기능을 가진 용액을 의미하는 것으로 정의한다.

본 발명의 명세서 및 특허청구범위의 기재에 있어서 원료 등을 혼합하는 여러 가지 비율은 편의상 액체일 경우에는 ml를 나타내고, 고체일 경우에는 g을 기준으로 한 값으로 정의한다.

기존의 원적외선 방사 물질로는 규산나트륨, 알루미늄산나트륨, 티오황산나트륨, 이산화게르마늄, 산화아연, 산화칼륨, 산화붕소, 산화마그네슘, 산화알루미늄(Al₂O₃), 실리카(SiO₂), 산화나트륨, 산화망간(MnO₂), 산화구리CuO), 산화철, 산화지르코늄(ZrO₂), 산화코발트, 산화니켈, 산화크롬, 산화티탄(TiO₂), 산화몰리브덴, 탄소계 물질, 산화바륨, 산화리튬, 산화제2철(Fe₂O₃), 점토, 활석, 황토 등이 알려져 있으며, 이러한 성분들은 여러 가지 점토나 광물 등에서 흔히 발견된다.

본 발명의 원적외선 방사체는 상기 성분들을 풍부하게 함유하는 여러 가지의 광물, 바람직하게는, 예컨대 제올라이트(불석), 맥반석, 점토 등의 규산염을 풍부하게 함유하는 광물이나 패류껍질, 특히 석화 껍질 등의 원재료를 알칼리 수용액을 포함한 용매로 용해시킨 다음 이를 물리·화학적 처리하여 얻을 수 있다.

패류껍질에는 산화칼슘(CaO)이나 산화마그네슘(MgO) 등의 원적외선 방사물질 들을 풍부하게 함유하고 있으며, 강알칼리성을 띈다. 그 중, 석화껍질은 입수가 용이하여 원재료에 대한 비용 부담이 없으므로 본 발명에 바람직하게 사용할 수 있다. 수집한 석화껍질을 자동세척기로 깨끗하게 수세하여 모래, 오물 등의 이물질을 제거한 후 건조시키고, 이어서 분쇄기에서 분쇄하여 원적외선 방사체 원료로 사용한다. 이 분말처리된 석화껍질에 철염, 특히 2가철염 및(또는) 3가철염을 첨가한 후 일정 온도, 예컨대 100∼150 ℃, 바람직하게는 약 100℃ 이하, 가장 바람직하게는 75∼85 ℃의 온도에서 용해 용매로서 알칼리 수용액을 사용하여 적절한 기간, 예컨대 1 시간 내지 24시간, 보다 바람직하게는 1 내지 7시간 동안, 가장 바람직하게는 3시간 정도 교반하에 숙성시킴으로써 석화 용해액을 얻는다. 이때, 사용하는알칼리 용액은 pH 농도가 높은 강알칼리 수용액이 특히 바람직하며, 그 예로서는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨 등의 강알칼리 수용액 또는 이들의 혼합 용액을 사용한다. 특히, 탄산칼륨 수용액과 수산화칼륨 수용액의 혼합 용액을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 석화 또는 광물 용해액으로 사용되는 알칼리 수용액은 예를 들면 증류수와 수산화칼륨을 1:0.5의 부피비, 더욱 바람직하게는 1:0.42의 부피비로 혼합한 것 또는 증류수와 탄산칼륨을 1:0.5의 부피비, 더욱 바람직하게는 1:0.42의 중량비로 혼합한 것을 단독으로 또는 혼합하여 사용하며, 석화 용해액의 제조시에는 각각의 알칼리수 원액을 2:1의 비율로 사용하는 것이 좋다.

철염은 석화 용해액을 안정화시키는 역할을 하며, 2가철염 및(또는) 3가철염을 석화 용해액에 소량으로 첨가하는 것이 좋으며, 본 발명에 사용가능한 2가철염은 예를 들면 산화제1철, 황산제1철, 염화제1철, 질산제1철, 브롬화제1철, 요오도화제1철 등의 무기철염이나 몰식자산제1철, 사과산제1철, 푸마르산제1철 등의 유기철염을 사용할 수 있으며, 3가철염으로는 산화제2철, 염화제2철, 수산화제2철, 질산제2철 등을 사용할 수 있다.

석화 용해액의 제조시 KOH 용액:K₂CO₃용액:석화껍질:2가철염:3가철염의 혼합비는 부피 및 중량을 기준으로 대략 5∼20:2.5∼10:1∼5:0.1∼2:0.1∼2의 비율이 적당하며, 8∼15:3∼8:2∼3:0.1∼2:0.1∼2의 비율이 더욱 바람직하고, 10:5:2.52:0.15:0.15의 비율이 가장 바람직하다. 상기 석화 용해액중 철염의 양이가장 중요하며 0.1중량부 이하일 경우 액상 방사체의 기능, 즉 촉매 및 안정화제로서의 기능이 약해지고, 2중량부 이상으로 함유되는 경우 작용효과상의 이점이 없다. 본 발명자의 실험 결과에 의하면 상기 제시한 범위를 다소 벗어나서 석화 용해액을 제조하더라도 원적외선의 방사능이 다소 저하되는 점 이외에는 큰 문제는 없었다. 따라서 상기 설정한 범위는 본 발명을 더욱 이해하기 용이하게 제시한 범위이지 본 발명은 이러한 범위에만 한정되는 것은 아니다. 상기 범위에서 다소 벗어나더라도 이는 석화 용해액을 제조하여 본 발명에서 목적하는 효과를 나타내는 것이라면 이는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

석화 용해액의 제조시, 처리 온도는 고온을 사용하는 것은 석회질을 포함한 구성 성분들이 기화되어 상품의 효용가치가 없으므로 가급적 150℃ 이하의 저온하에 혼합물을 교반시켜서 원료 물질의 고유 성상을 변형시키지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 원적외선 방사 액의 추가 성분으로서 제올라이트나 맥반석, 점토 등의 광물을 상기한 바와 유사한 방식으로 처리함으로써 광물 용해액을 제조할 수 있다.

제올라이트(불석)는 다공성 물질로 화학실험 및 화학공업 분야에서 흡착제로 사용하거나, 경수를 연화시킬때 이온교환 등에 의한 경수연화제로 사용하여 왔고, 분뇨나 기타 쓰레기의 악취 제거에서 미생물과 함께 사용된 바 있다. 제올라이트는 알루미노실리케이트 광물의 일종으로 사면체인 TO₄(T는 tetrahedral atom으로 Si 혹은 Al)로 이루어진 분자차원의 동공(cavity)들로 3차원으로 연결되어 분자차원의 통로를 구성하고 있다. 동공내에서 일어나는 물분자의 가역적인 흡·탈착 현상을 일으키며 천연 제올라이트는 약 40 여종, 합성 제올라이트는 약 130 여종이 존재한다. 본 발명에 사용되는 제올라이트에는 특별한 제한은 없으며, 공지의 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 제올라이트 용해액을 얻고자 할 때는 제올라이트를 상기 수산화칼륨 원액에 첨가함으로서 특별한 조건을 부가하지 않고 일정 시간 동안, 예컨대 3 시간 정도 용해시킴으로써 제조한다. 특히 이때 열을 가하게 되면 제올라이트의 슬러리화가 일어나게 될 우려가 있으므로 제올라이트 용해액의 제조시에는 비열처리가 바람직하다. 제올라이트 용해액은 상기 수산화칼륨 원액:제올라이트의 비율을 바람직하게는 대략 2.5∼10:0.5∼2, 더욱 바람직하게는 대략 5:1, 가장 바람직하게는 5:0.84의 비율로 하여 혼합하는 것이 좋다. 따라서 상기 설정한 범위는 본 발명을 더욱 이해하기 용이하게 제시한 범위이지 본 발명은 이러한 범위에만 한정되는 것은 아니다. 상기 범위에서 다소 벗어나더라도 이는 제올라이트 용해액을 제조하여 본 발명에서 목적하는 효과를 나타내는 것이라면 이는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

맥반석은 다공질 구조로, 색은 황백색의 광물로서 그 주성분이 실리카, 산화알루미늄, 산화철, 산화마그네슘, 산화칼슘을 포함하므로 원적외선 방사체의 재료로 사용하기에 적합하다.

맥반석 용해액을 얻고자 할 때는 맥반석을 상기 수산화칼륨 원액에 첨가한후, 상기 석화 용해액의 제조 조건과 유사하게 처리함으로써 얻을 수 있다. 즉, 맥반석 함유 알칼리 수용액을 일정 온도, 예컨대 100∼150 ℃, 바람직하게는 약 100℃ 이하, 가장 바람직하게는 75∼85 ℃의 온도에서 용매로서 알칼리 수용액을 사용하여 적절한 기간, 예컨대 1 시간 내지 24시간, 보다 바람직하게는 1 내지 7시간 동안, 가장 바람직하게는 3시간 정도 교반하에 숙성시킴으로써 본 발명의 맥반석 용해액을 얻는다.

맥반석 용해액은 상기 수산화칼륨 용액:맥반석 비율을 중량을 기준으로 대략 2.5∼10:0.5∼2, 더욱 바람직하게는 대략 5:1, 가장 바람직하게는 대략 5:0.84의 비율로 하여 혼합하는 것이 좋다. 따라서 상기 설정한 범위는 본 발명을 더욱 이해하기 용이하게 제시한 범위이지 본 발명은 이러한 범위에만 한정되는 것은 아니다. 상기 범위에서 다소 벗어나더라도 이는 맥반석 용해액을 제조하여 본 발명에서 목적하는 효과를 나타내는 것이라면 이는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

상기 성분 이외에도, 점토에는 규소, 알루미늄, 철, 마그네슘, 알칼리금속, 알칼리토금속 등을 함유하고 있으므로 이들을 광물 용해액도 사용 가능하며, 이외에도, 맥섬석, 사문암, 각섬석, 벤토나이트, 규조토 등을 본 발명의 알칼리수로 처리하여 광물 용해액으로 사용하여 여러 가지 알칼리 용해액을 제조하는 것이 가능하다.

이와 같이 개별적으로 제조된 상기 광물 용해액들은 각각 원적외선을 방사할 수 있으므로 단독으로 사용할 수도 있으나, 이를 일정 비율로 혼합하여 다양한 생화학적 기능을 갖는 원적외선 방사체를 제조하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 액상의 원적외선 방사체는 상기 석화 용해액, 제올라이트 용해액, 맥반석 용해액, 규산소다 용액(Na₂O·nSiO₂-xH₂O, 물유리), 붕사(Na₂B₄O₇) 및 구연산칼륨(K₂C₆H₅O₇)을 적정한 비율로 혼합시킨 다음, 실온에서 내지 100℃ 이하의 온도에서 적당한 기간, 예컨대 10분 내지 5시간, 보다 바람직하게는 10분 내지 3 시간 동안, 가장 바람직하게는 1시간 정도 교반하에 숙성시킴으로써 원적외선 방사체의 혼합물을 얻는다. 본 발명에 따른 액상 방사체의 제조시 원료의 열처리에 있어서 가급적 100℃ 이상의 고온을 사용하지 않는 것이 좋다.

상기 광물 용해액에 추가의 미량성분으로서 은수용액, 이산화 게르마늄 등을 첨가하여 사용해도 좋다.

액상의 원적외선 방사체의 제조시, 석화 용해액:제올라이트 용해액: 맥반석 용해액:규산소다 용액:붕사:구연산칼륨의 혼합비는 부피 및 중량을 기준으로 대략 10∼40:2∼10:5∼20:5∼20:1∼5:1∼5의 비율, 더욱 바람직하게는 10∼40:3∼8:8∼15:8∼15:1∼5:1∼5의 비율, 가장 바람직하게는 20:5:10:10:3:3의 비율로 혼합한다. 물론 상기 조성이 이러한 범위를 벗어나더라도 원적외선 방사능이 다소 낮아지는 것 외에는 큰 문제는 없으므로 본 발명의 액상 원적외선 방사체의 조성은 상기한 범위에만 한정되는 것이 아니며 상기 조성비의 범위에서 다소 벗어나더라도 일정 수준의 품질을 가진 액상의 원적외선 방사체를 제조하는 데에 문제가 없는 것이라면 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

상기 광물을 함유하는 혼합물은 15,000 ∼ 30,000 가우스 용량을 가진 영구자석, 예컨대 ND 자석에 의해 자장을 발생시키는 장치에 통과시키면 자석과 직교하여 용액은 자화수의 성격을 띄게 되어, 자화된 액상의 원적외선 방사체가 얻어진다.

이와 같은 방식으로 제조된 본 발명에 따른 원적외선 방사체는 그 주된 원소 구성성분이 칼륨(0.17%), 나트륨(0.05%), 칼슘(0.001%), 규소(0.0001%)로 구성되어 있어서 알칼리토금속류를 주로 함유하고 있으며 그외에 미량성분으로서 각종 미네랄을 함유하여 원적외선을 방사하는 세라믹이나 광석이 가지는 본래의 기능을 상온 액체 상태에서도 아주 적은 에너지를 사용하여 수행할 수 있다. 이와 같이 증류수에 100배 희석한, 철염을 함유하는 액상의 원적외선 방사체는 자화수의 성질을 지니며 비등점이 95℃로서 보통의 물보다 낮으며, 물분자의 결합 집단이 작은 액체로서 강알칼리수(pH11∼13, 20℃)에 해당하고, 비중(20/4℃)은 1.010이며 건조감량은 98.0으로 나타났다.

또한, 본 발명의 액상 방사체에 대한 중금속 및 환경유해물질 함량은 다음의 표 1에 나타낸 바와 같다.

시험 항목	단위	결과치	시험 방법
Cu	ppm	0.6	I.C.P.분석
Cd	ppm	검출안됨	"
Pb	ppm	검출안됨	"
As	ppm	검출안됨	"
Hg	ppm	검출안됨	"
CN	ppm	검출안됨	KS M 0111-98
Cr	ppm	0.1	I.C.P.분석
Zn	ppm	0.3	"
Mn	ppm	0.2	"
Fe	ppm	2.7	"
Se	ppm	검출안됨	"
Al	ppm	1.8	"
벤젠	㎎/ℓ	검출안됨	GC(FID)
톨루엔	㎎/ℓ	검출안됨	GC(FID)
페놀	㎎/ℓ	검출안됨	수질오염공정시험법

상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본원 발명의 액상 원적외선 방사체는 중금속이나 환경유해물질을 거의 함유하고 있지 않아서 인체나 동물 및 주위환경에 전혀 악영향을 미칠 우려가 전혀 없음을 알 수 있다.

이 원액은 목적하는 바의 용도에 따라 최고 200배까지 희석하여 다양한 용도로 사용하는 것이 가능하다.

본 발명은 추가의 일면에 있어서 상기 액상 원적외선 방사체의 탈취제로서의 용도를 제공한다.

본 발명의 탈취제는 원적외선 방사체 용액에 물, 과황산칼륨, 차아염소산나트륨 등을 혼합한 후 이를 대략 2시간 정도 교반시킴으로써 제조된다. 이때, 추가의 성분으로서 아스코르브산, 설탕(정백당 또는 상백당), 과망간산칼륨, 과망간산나트륨, 이산화게르마늄, 황산마그네슘 등을 첨가해도 좋다.

원적외선 방사체 원액:물:과황산칼륨:차아염소산나트륨의 혼합비는 부피 및 중량을 기준으로 대략 3∼40:20∼100:0.5∼5:0.5∼5의 비율이 바람직하고,10:100:1.5:1이 가장 바람직하다. 이중 과황산칼륨의 함량이 중요한데 그 양이 0.5이하이면 탈취효과가 떨어지는 단점이 있고, 5.0을 초과하면 탈취효과에 있어서 증가를 가져오지 못하므로 비경제적이다. 이 탈취제 용액은 목적하는 바의 용도에 따라 최고 20배까지 희석하여 사용하는 것이 가능하다. 상기 추가 성분의 양은 과황산칼륨의 양의 범위와 유사하게 사용해도 좋다.

본 발명에 의한 탈취제는 중금속이나 환경유해물질을 포함하고 있지 않으며 독성이나 자극성이 없으므로 친환경적이며, 산성취기물 및 염기성 취기물 모두에 대하여 뛰어난 탈취능을 가지므로 주위환경뿐만 아니라 동물용 탈취제로서 사용가능하다.

<실시예>

이하, 본 발명을 실시예에 의해 좀더 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 단지 예시적인 것이며, 본 발명을 이들에 한정하고자 의도한 것은 아니다.

실시예 1: 광물 용해액의 제조

수집한 석화껍질을 자동세척기로 깨끗하게 수세하여 모래, 오물 등의 이물질을 제거하여 건조시킨 다음 분쇄기에서 분쇄시켰다. 이 전처리된 굴껍질에 황산제1철, 산화제2철(Fe₂O₃)과 용매를 하기 표 2에 나타낸 비율로 혼합한 후, 80 ℃의 온도에서 3시간 동안 교반하에 숙성시킴으로써 석화 용해액을 얻었다. 마찬가지로 제올라이트(Clinoptilolite-(Na₂, Ca) Al₂Si₇O₁₈·6H₂0, 대신에 Mordenite-Na₂(AlSi₅)₁₂)₂·7H₂0를 사용해도 좋음) 용해액 및 맥반석 용해액을 제조하였다.

	성 분	실시예
		1a	1b	1c	1d	1e
석화용해액(80℃, 3시간 교반)	수산화칼륨액*	500 ml	750 ml	1000 ml	1500 ml	2000 ml
	탄산칼륨액**	1000 ml	750 ml	500 ml	500 ml	250 ml
	석화	120 g	175 g	252 g	425 g	500 g
	황산제1철	5 g	-	-	10 g	15 g
	산화제2철	20 g	15 g	15 g	5 g	5 g
	염화제2철	-	10 g	15 g	15 g	20 g
제올라이트용해액(30분 교반)	수산화칼륨액*	125 ml	175 ml	250 ml	500 ml	1000 ml
	제올라이트	200 g	100 g	42 g	35 g	25 g
맥반석용해액(80℃, 3시간 교반)	수산화칼륨액*	200 ml	300 ml	500 ml	750 ml	1000 ml
	맥반석	400 g	200 g	84 g	70 ml	50 g

*수산화칼륨 용액=증류수 1000ml과 수산화칼륨 420g을 혼합하여 제조

**탄산칼륨 용액 = 증류수 1000ml과 탄산칼륨을 420g을 혼합하여 제조

실시예 2: 액상 원적외선 방사체의 제조

상기 실시예 1에서 제조된 각각의 용해액과, 규산소다 용액(Na₂O·nSiO₂-xH₂O), 붕사(Na₂B₄O₇) 및 구연산칼륨(K₂C₆H₅O₇)을 하기 표 3에 기재된 함량으로 혼합하여 80 ℃에서 약 30분 동안 교반하에 숙성시킴으로써 본 발명의 액상의 원적외선 방사체를 얻었다. 상기 광물을 함유하는 원적외선 방사 용액을 15,000 ∼ 30,000가우스 용량을 가진 ND 자석에 의해 자장을 발생시키는 장치(기기명: NO-FE-B, 제작사: 서울자석)에 통과시켜 자화된 액상의 원적외선 방사체를 제조하였다.

성 분	실시예
	2a	2b	2c	2d	2e
석화용해액	100 ml	150 ml	200 ml	300 ml	400 ml
제올라이트용해액	100 ml	75 ml	50 ml	30 ml	20 ml
맥반석용해액	50 ml	75 ml	100 ml	150 ml	200 ml
규산소다 용액	200 ml	150 ml	100 ml	75 ml	50 ml
붕사	10 g	20 g	30 g	40 g	50 g
구연산칼륨	50 g	40 g	30 g	20 g	10 g
이산화게르마늄	-	2 g	-	-	-
은 수용액*	-	-	-	5 ml	-

*은 수용액: 전기분해 전해수 은용액

실시예 3: 탈취제의 제조

실시예 2c에서 제조된 액상의 원적외선 방사체에 하기 4표에 나타낸 조성의 성분들을 혼합한 후 상온에서(28∼30℃) 2시간 동안 교반시킴으로써 탈취제를 제조하였다. 이 원액은 목적하는 바의 용도에 따라 최고 20배까지 희석하여 사용하는 것이 가능하다.

성 분	실시예
	3a	3b	3c	3d	3e
원적외선방사원액	10 ml	25 ml	50 ml	75 ml	100 ml
차아염소산나트륨	10 ml	7.5 ml	5 ml	2.5 ml	1 ml
아스코르빈산	5 g	-	-	-	-
설탕(정백당)	50 g	-	100 g	150 g	200 g
과황산칼륨	1 g	5 g	7.5g	10 g	15 g
과망간산칼륨	-	2 g	-	-	-
과망간산나트륨	-	-	-	5 g	-
이산화게르마늄	15 g	-	-	-	-
황산마그네슘	-	-	-	-	10 g
증류수	500 ml	500 ml	500ml	500 ml	500 ml

시험예 1: 원적외선 방사능 측정 시험

원적외선 방사체가 액상인 경우, 방사율 및 방사강도를 측정하기가 기술적으로 곤란하였으므로 본발명의 액상 원적외선 방사체(실시예 3c)는 합판에 코팅하여 간접적인 방식으로 한국건자재시험연구원(KICM) 원적외선 응용평가센터에 의뢰하여 IR-분광기로 시험하였다. 그 결과, 대조군 합판에 대한 40℃ 및 5-20㎛의 파장 범위에서 방사율은 0.904이었고, 방사에너지는 3.65x10²(w/m²)임에 반하여 본원 발명의 액상 원적외선 방사체는 동일한 조건하에서 0.909의 방사율을 나타냈고, 방사에너지는 3.66x10²(w/m²)인 것으로 나타났다. 첨부된 도 1에는 액상 원적외선 코팅물의 방사강도를 측정한 그래프도이며, 5.0μ 이상의 파장에서 최대의 원적외선 방사율을 갖는 흑체와 거의 유사한 방사 강도를 갖는 우수한 방사체인 것으로 나타났다.

이 결과에 의하면 본 발명의 원적외선 방사체는 액상에서 직접적으로 원적외선 방사여부를 시험하지 않은 간접적인 방식이긴 하나 40℃의 온도에서 시험하였을 경우 상온에서 원적외선을 방사가능한 것이 확인되었으며, 온도를 증가시킬 경우 금속들은 산화금속으로 변하게 되므로 원적외선 방사율이 높아질 것임은 자명하다.

시험예 2: 탈취 능력 시험

본 발명에 의한 액상 원적외선 방사체로부터 제조된 탈취제(실시예 3c, 10배희석)에 대하여 염기성 취기물인 암모니아, 트리메틸아민 및 산성 취기물인 황화수소 및 메틸메르캅탄에 대한 탈취 능력을 한국화학시험연구원에 의뢰하여 시험하였다. 시험 기기는 Model 801(GASTEC Co., Japan)을 사용하였으며, 탈취시험용 장치(40cmx40cmx60cm)안에 악취발생원인 암모니아를 장치내부에 주입하여 50ppm이 되도록 가스텍으로 측정하여 조절하며, 트리메틸아민, 황화수소 및 메틸메르캅탄에 대해서도 동일하게 각각의 탈취시험용기에 주입하여 50ppm이 되도록 조절한 다음, 초기 농도에 맞게 조절된 장치안에 시험용 탈취제 원액 20 ml를 분사기를 통해 분사시켜, 각각 30 분, 1 시간, 3 시간 및 6 시간 후에 농도를 기기로 측정하였다. 실험실내 조건은 다음과 같다: 실내온도=22℃±5℃, 상대습도=43%±5%. 그 결과는 도 2에 나타냈다.

도 2의 결과에 의하면, 염기성 취기물인 암모니아 및 트리메틸아민의 경우 6시간 이후 초기 농도에 비해 각각 81.0% 및 71.0%의 제거율을 보였으며, 산성 취기물인 황화수소 및 메틸메르캅탄에 대한 탈취력이 6시간 이후 초기농도에 비해 각각 53.0% 및 51%의 제거율을 보였다. 따라서, 본 발명의 탈취제는 염기성 취기물 및 산성 취기물 모두에 대하여 뛰어난 탈취 기능을 갖는 것임을 알 수 있다.

시험예 3: 급성독성시험

실시예 3c에 따른 탈취제의 실험동물에 대한 급성 독성 실험을 수행하고 그 독성유무를 관찰하였다. 실험용동물은 4, 5주령의 체중 105±4g의 수컷과 95±3g의 암컷의 SPF SD계 래트(구입처: 소망축산) 60마리를 사용하였고 본 발명의 탈취제용액과 음성대조군으로서 증류수를 사용하여 시험하였다. 먼저, 상기 래트들을 온도 22±2℃, 상대습도 53±2% 및 형광등 조명(09:00 점등-18:00 소등)의 명암사이클, 150-300 Lux의 조도 조건을 갖춘 실험실 사육상자에서 약 1주일 정도의 기간에 걸쳐 순화시킨 다음, 건강한 동물들만을 선택하여 평균체중이 일치하도록 각 군으로 나누고 일일 1회 20ml/kg의 양으로 14일 동안 강제 경구투여한 다음, 일반상태의 변화, 중독증상, 운동성, 외관, 자율신경, 체중변화 및 사망동물의 유무에 관하여 점검하였다.

실험 결과에 의하면, 실험기간 동안 체중에 있어서 5% 이내의 변화를 보였으나 유의성은 없었고, 시료의 양을 액상으로 시험동물에 투여가능한 최대량인 kg당 20ml의 최고 농도를 선정하였음에도 사망동물이 관찰되지 않아 개략의 치사량 산출은 불가하였으므로 LD₅₀은 20ml/kg B.W.이상인 것으로 나타났고, 특이한 일반증상이나 부검시 특이한 병변이 관찰되지 않았으므로 이를 종합적으로 판단해보면 상기 탈취제는 독성이 없는 것으로 판명되었다.

시험예 4: 안점막자극시험

실시예 3c에 따른 탈취제의 실험동물에 대한 자극성 정도를 알아보고자 안점막자극 실험을 수행하였다. 실험동물로는 체중 2.5-2.8 kg의 4개월령의 뉴질랜드 white rabbit(공급원: 소망축산) 9 마리를 사용하였다 먼저, 실험 동물들을 입수후 2주일간 동물실에서 순화시키고 순화기간중 일반 상태를 관찰하여 건강한 동물만을시험에 사용하였다. 시험 개시 약 24시간 전에 토기의 좌우 안구의 각막, 결막, 홍채 등의 병변상태를 검사하여 건강한 좌우 양안을 갖는 토끼를 실험동물로 선정하였다. 토기 한 마리당 시험물질 0.1 ml씩 점안 투여하고, 그 중 3마리는 20-30초후 양쪽 눈에 무균생리식염수 20ml로 1분간 세안하고 나머지 6마리는 세안하지 않았다. 관찰은 시험물질을 투여하지 않은 다른쪽 눈을 대조군으로 사용하여, 시험물질을 투여한 후 1, 2, 3, 4, 7일에 그 상태를 관찰하고, 그후 3일 간격으로 13일 이상 일반증상, 사료 및 물 섭취 상태 등을 중심으로 수행하였다.

안구 병변의 등급평가 및 자극성의 판정기준은 각각 식품의약품안전청 고시 1999-61호 "의약품 등의 독성시험기준"과 식품의약품안전청에서 발간한 "표준작업지침서(I)"에 준하여 평가하였으며, 안구 병변의 등급표 및 안점막 자극판정표를 이용하여 자극성의 정도를 판정하였다. 즉, 안점막 자극을 평점화한 것을 이용하여 각 관찰시간 때마다의 각막(최대치 80점), 홍채(최대치 10점), 결막 (최대치 20점)을 산출하여 각 동물의 총계를 구하고, 각 마리마다의 총계의 합을 마리수로 나눈값을 M.O.I.(Mean Ocular Irritation Index)라 하고 이 값을 구하였다. 관찰기간중 M.O.I.의 최대치인 A.O.I.(급성안자극지수, Acute Ocular Irritation Index) 등의 값으로 안점막 자극성의 강도를 평가하였다. 실험결과에 의하면, 시험물질의 점안 투여후 자극에 의한 어떠한 현상도 확인되지 않았으며, 사망 동물도 발견되지 않았고, 점안 투여후, 1, 2, 3, 4 및 7일에 각각 각막, 홍채 및 결막에 대한 어떠한 이상증상이 확인되지 않았고, A.O.I. 값은 "0"으로 본 시험물질은 무자극물로 나타났다.

시험예 5: 피부자극시험

본 발명의 실시예 3c에 따른 탈취제의 실험동물에 대한 자극성 정도를 알아보고자 피부자극 실험을 수행하였다. 실험동물로는 체중 2.5-2.8 kg의 3-4개월령의 뉴질랜드 white rabbit(공급원: 소망축산) 6 마리를 사용하였다. 먼저, 실험 동물들을 입수후 1주일간 동물실에서 순화시키고 순화기간중 일반 상태를 관찰하여 건강한 동물만을 시험에 사용하였다. 토끼는 시험물질 적용 24시간 전에 제모를 실시하여 처치구획 및 대조구획으로 구분한 다음 시험동물 한 마리당 시험물질 0.5 ml씩 투여부위에 1회 도포하고, 무처치 대조구획에는 멸균생리식염수를 동량 도포하였다. 부착 후 고형 재질의 박지로 덮고 테이프를 사용하여 고정한 후 일정시간 적용시켰다. 적용시간 종료후에는 생리식염수를 이용해 도포부를 가볍게 세정해 주었다. 시험물질 투여후 일주일간 매일 외관, 사료 및 음수 소비 상태와 임상증상 등에 대하여 관찰하고, 적용후 7일째에 국소마취제(리도카인, 광명약품)를 귀정맥을 통해 주입하여 안락사시킨 후 부검하여 이상유무를 육안으로 관찰하였다.

피부반응의 평가는 "의약품 등의 독성시험기준"을 이용하여 24시간과 72시간에 대하여 판정하였다. 또한 피부에 대한 자극성의 정도 판정은 일반적으로 많이 이용되는 Draize의 P.I.I.(Primary Irritation Index)의 산출방법에 따랐다. 시험결과 시험물질 도포부위의 홍반과 가피형성 및 부종 등의 자극성은 인정되지 않았으며, Draize의 P.I.I에 의한 피부1차 자극율은 "0"으로 평가되었다.

이상의 시험 결과로부터 알수 있는 바와 같이 본원 발명에 의한 탈취제는 시험동물에 대해 전혀 독성이나 자극성이 전혀없음이 판명되었고, 따라서 그 출발물질인 액상 원적외선 방사체 역시 주위환경이나 동물체에 대해 어떠한 부작용도 갖지 않음은 자명하다.

상기 시험예의 기재로부터 알수 있는 바와 같이 본 발명의 액상 원적외선 방사체는 환경친화적일 뿐만 아니라 무취, 무색, 무독성이며 상온에서 원적외선을 방사하므로 최소한의 활성화 에너지에 의해 다양한 화학적 변화를 일으킬 수 있으므로, 에너지절약의 효과가 있을 뿐 아니라, 물분자의 활성화 등의 작용을 통한 동식물의 신진대사 또는 생체기능의 촉진 효과를 발휘할 수 있다. 특히, 본 발명의 원적외선 방사액은 미량의 2가3가철염을 함유하고 산소가 풍부한 비이온수에 가까워 생체수에 근접한 기하학적 구조를 가지고 있으므로, 액상에서 산화환원 반응을 하지 않는 매우 안정된 구조를 취하고 있으며, 높은 세포내 침투성을 가지고 있어서 세포내 신진대사를 적은 에너지를 사용하여 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라 미생물의 번식 방지 효과가 있고 보존안정성이 뛰어나 살균제 또는 보존제로서로서도 활용될 수 있다. 본 발명의 원적외선 방사 물질은 액상의 상태에서 여러 가지 기능성 물질과 혼합할 경우 목적하는 용도에 대해 상승작용을 갖는다. 이는 단독으로 특정 용도로 사용될 수 있으며, 이로부터 제조된 탈취제는 산성 및 염기성 취기물 모두에 대해 뛰어난 탈취 효과를 가지면서도 주위 환경이나 동물체에 대하여 독성 등의 부작용이 전혀 없다.

Claims (6)

1. 패각류 및 광물질을 알칼리수로 처리한 다음, 여기에 활성화 촉매로서 2가 철염, 3가철염, 규산소다용액 및 구연산칼륨을 첨가한 후, 얻어진 혼합물을 자성체에 통과시켜서 제조된 액상의 원적외선 방사체에 물, 과황산칼륨 및 차아염소산나트륨과 함께 교반시킴을 특징으로 하는 액상 탈취제의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 액상의 원적외선 방사체, 물, 과황산 칼륨 및 차아염소산나트륨의 혼합비율이 3∼40:20∼100:0.5∼5:0.5∼5의 범위인 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 액상의 원적외선 방사체, 물, 과황산 칼륨 및 차아염소산나트의 혼합비율이 10:100:1.5:1의 범위인 것인 방법.
4. 제1항에 있어서, 추가로 아스코르빈산, 정백당, 이산화게르마늄, 과망간산칼륨, 과망간산나트륨 및 황산마그네슘으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것인 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 각각의 성분을 0.5∼5비율로 혼합하는 것인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 방법에 의해 제조된 액상의 탈취제.