KR20240060069A - 금속염 수용액 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물에 있어서, 다음 (1) 내지 (7)를 만족하는 것을 특징으로 하는 금속염 수용액 조성물에 관한 것이다.
(1) 염화금속염은 염화아연, 염화망간, 염화구리, 염화마그네슘, 염화알루미늄 중 3종 이상 포함되고,
(2) 염화금속염에 염화아연, 염화구리는 필수로 포함되며,
(3) 염화아연의 함량은 다른 염화금속염의 총 함량보다 높고,
(4) 용매는 물이며,
(5) 첨가제로 pH 조절제가 포함되고,
(6) 조성물의 pH는 3~5이며,
(7) 조성물은 0 내지 80℃에서 침전물이 형성되지 않음

Description

금속염 수용액 조성물{METAL SALT COMPOSITION}
본 발명은 금속염 수용액 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 공기 중의 휘발성 유기화합물 및 악취를 제거하여 공기를 정화할 수 있는 금속염 수용액 조성물에 관한 것이다.
우리가 살고 있는 환경은 휘발성 유기화합물(VOCs; Volatile Organic Compounds, 이하 'VOCs'라 함) 및 각종 세균 및 곰팡이에 공기가 오염된 상태이다.
상기 휘발성 유기화합물(VOCs)은 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등이 있으며, 이들은 독성이 아주 심할 뿐만 아니라 아주 극소량이더라도 돌연변이와 암을 유발할 수 있다.
특히, 벤젠은 발암성 물질이며 백혈병 및 임파종을 유발하는 물질로, 톨루엔과 자일렌은 습관적으로 흡입될 경우, 신장과 간에 손상을 줄 뿐만 아니라 뇌기능 장애를 유발하는 물질로 알려져 있다(MOBachmann and JE Myers, Soc Sci Med 40, 245, 1995) 요즘 이들 물질에 대한 친환경적 규제는 미국, 일본의 경우 "Pollutant Release and Transfer Register(PRTR)"란 제도를 실시하여 자국 내의 환경 오염물질의 배출, 이동, 등록을 법규화 함으로써, 유럽연합에서는 2004년부터 적용된 신화학물질관리제도(REACH system)을 통해 관리되고 있으며, 우리 나라도 관련 법규를 통한 휘발성 유기화합물을 관리하고 있으나, 유해물질 방출 농도 평가나 저감 연구에 대한 대처 방안이 아직까지는 미흡한 실정이다.
또한, 세균 및 곰팡이 등의 의한 공기 오염은 실생활에 많이 사용되는 의류, 인테리어 제품 등에서 악취를 발생시켜 많은 불쾌감을 발생시킨다.
또한, 최근 지속적으로 언론에 보도된 새집증후군은 벽지, 가구, 바닥재 등과 같은 건축자재로부터 휘발성 유기화합물 등의 유해물질이 방산되어 실내공기질을 떨어뜨려 어른 뿐만 아니라 신체적으로 저항성이 약한 어린이에게 심각한 해를 주고 있다.
따라서, 최근에는 공기질의 향상이 국민적인 관심이 증대되고 있으며, 이러한 사회적 분위기는 주변생활 환경뿐만 아니라 생필품에 대해서도 쾌적하고 인체에 무해한 친환경적인 제품을 요구하고 있다.
휘발성 유기화합물 및 세균을 통한 악취를 처리하는 방법으로 다양하게 제시되어 있으나, 광촉매 반응 및 흡착에 의한 후처리 방법이 제안 활용되고 있다. 대표적인 소재로는 광촉매소재로서 이산화티타늄, 흡착소재로서는 활성탄, 숯 등이 있다. 이산화티타늄은 현재까지 연구된 광촉매 중에서 제조하기 쉽고 안정하며, 가장 많이 사용된 광촉매이며, 활성탄은 높은 유기물 흡착량을 보이고 있다.
이러한 공기를 정화하는 종래 기술로는 대한민국 특허공개 제2011-0073072호에 이산화티타늄 광촉매에 전자빔을 조사하여 상기 광촉매의 표면을 개질하여 가시광선 하에서 빛의 흡수 및 광활성도가 증가된 휘발성 유기화합물 제거용 촉매가 개시되어 있으며, 대한민국 특허공개 제2011-0072844호에는 카본 섬유를 이용한 휘발성 유기화합물의 제거방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 이산화티타늄 광촉매는 유기물 흡착율이 낮으며, 상기 활성탄은 공기정화에 너무 오랜 시간이 소요되어 실제로 큰 효과를 보기 어려우며, 이산화티타늄. 활성탄, 숯 등이 함유될 경우 특유의 색이 포함되어 사용용도가 크게 제한되는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제2397381호 및 제2351872호는 염화금속염과 철염을 이용하여 액안정성이 높고 휘발성 유기화합물 및 악취를 제거하여 공기를 정화할 수 있는 공기정화기능을 갖는 조성물에 관한 발명으로 공기정화 및 악취제거 기능이 우수하나 조성물이 사용된 제품에 미세한 흰색의 가루가 남게되어 제품 외관의 심미성을 저해하는 문제점이 있었다.
따라서, 효과적으로 공기 중의 휘발성 유기화합물을 제거하고 빠르게 악취 및 악취 발생원인인 제거할 수 있으며, 제품의 외관을 저해하지 않는 조성물의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 안정성이 높으며 높은 공기정화 기능으로 악취의 근본적인 원인을 제거하고, 각종 세균의 서식을 억제할 수 있는 염화금속염을 포함하는 금속염 수용액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 금속염 수용액 조성물이 건조 후에도 투명상태를 유지하여 외관의 심미성을 저해하지 않는 염화금속염을 포함하는 금속염 수용액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물에 있어서, 다음 (1) 내지 (7)를 만족하는 것을 특징으로 하는 금속염 수용액 조성물을 제공한다.
(1) 염화금속염은 염화아연, 염화망간, 염화구리, 염화마그네슘, 염화알루미늄 중 3종 이상 포함되고,
(2) 염화금속염에 염화아연, 염화구리는 필수로 포함되며,
(3) 염화아연의 함량은 다른 염화금속염의 총 함량보다 높고,
(4) 용매는 물이며,
(5) 첨가제로 pH 조절제가 포함되고,
(6) 조성물의 pH는 3~5이며,
(7) 조성물은 0 내지 80℃에서 침전물이 형성되지 않음
또한, 상기 조성물의 아연은 4,000~20,000ppm, 구리는 50~500ppm 포함하는 것을 특징으로 하는 금속염 수용액 조성물을 제공한다.
또한, 상기 조성물에 함유되는 금속염 중 염화금속염이 95중량%이상인 것을 특징으로 하는 금속염 수용액 조성물을 제공한다.
또한, 상기 조성물은 건조 상태에서도 투명상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 염화금속염을 포함하는 금속염 수용액 조성물을 제공한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 금속염 수용액 조성물은 염화금속염로 형성된 조성물로 조성물의 안정성이 높아 침전이 발생되지 않으면서 공기정화 기능 및 소취성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 금속염 수용액 조성물은 악취의 근본적인 원인을 제거하고, 각종 세균의 서식을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 금속염 수용액 조성물은 건조 후에도 투명상태를 유지하여 외관의 심미성을 저해하지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 금속염 수용액 조성물은 벽지, 섬유 제품에 사용시 제품에 공기정화성 및 소취성을 부여할 수 있는 조성물로 벽지, 섬유 제품에 적합한 효과가 있다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물에 있어서, 다음 (1) 내지 (7)를 만족하는 금속염 수용액 조성물에 관한 것이다.
(1) 염화금속염은 염화아연, 염화망간, 염화구리, 염화마그네슘, 염화알루미늄 중 3종 이상 포함되고,
(2) 염화금속염에 염화아연, 염화구리는 필수로 포함되며,
(3) 염화아연의 함량은 다른 염화금속염의 총 함량보다 높고,
(4) 용매는 물이며,
(5) 첨가제로 pH 조절제가 포함되고,
(6) 조성물의 pH는 3~5이며,
(7) 조성물은 0 내지 80℃에서 침전물이 형성되지 않음
본 발명의 염화금속염을 포함하는 금속염 수용액 조성물인 염화금속염은 Multi metal sol의 활성성분인 Mcl2(M은 Mn, Zn, Cu 등 전이금속)로 산화작용을 통해 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 공기 중의 유해물질을 분해하고, 유해균에 직접 작용하여 세포막을 분해시키고 유해균의 전자 전달계를 방해하여 제균하는 메카니즘을 갖는다.
즉, 상기 Mcl2는 유해균의 세포막을 녹여서 세포내의 효소와 작용하여 영양물질의 대사기능 즉, 영양 물질 유입 및 배출을 차단하고, 유해균의 호흡기능을 막아 세포내 APT(adenosine triphosphate, 아데노신 3인산)생성을 억제시켜 생육정지 및 재생능력을 파괴하여 유해균을 사멸시킨다.
또한, Mcl2는 강한 반응성 물질로써 염기성 악취성분 및 중성취기 성분과 산화·환원·중화등의 화학반응을 통해 악취성분 및 중성취기 성분을 분해 또는 무취성 화합물로 변화시킴으로서 유해 가스 성분을 근원적으로 제거하게 된다.
Mcl2는 전기 양성도가 매우 큰 금속으로 공기중의 물 분자로부터 수소(H)를 발생시키는 환원반응을 일으키며, 암모니아(2NH3)기체와 반응하여 무취성분인 암모늄염을 형성하여 악취를 제거한다.
Mcl2는 공기중의 물 분자로부터 수소(H)를 발생시키는 환원반응을 일으키며, 이때 중성취기인 포름알데히드 기체와 반응하여 무해성분인 Bicarbonate(중탄산염)로 전환되어 HCHO(포름알데히드)를 분해하는 작용을 한다.
상기 염화아연, 염화망간, 염화구리, 염화마그네슘, 염화알루미늄은 물의 용해성을 높이기 위해 수화물을 사용할 수 있을 것이다.
상 염화아연, 염화망간, 염화구리, 염화마그네슘, 염화알루미늄의 염화금속염은 소취성과 휘발성 유기화합물의 분해능력을 가지고 있으며, 각각 특정 소취 물질 및 특정 휘발성 유기화합물 제거능력이 우수한 것으로 일예로 염화아연은 포름알데히드, 암모니아, 트리메틸아민의 제거에 효과적이고, 염화망간은 포름알데히드, 트리메틸아민의 제거에 효과적이다.
상기 염화아연은 다양한 소취 물질 및 휘발성 유기화합물의 제거에 뛰어난 화합물이며, 물에 함유되어 다른 화합물의 용해도를 높이는 작용을 하며, 뛰어난 조해성으로 건조상태에서도 공기 중에 노출되면 수분을 흡수하여 투명한 상태를 유지하는 특징이 있어 본 발명의 중심이 되는 염화금속염으로 상기 염화아연의 함량은 다른 염화금속염의 총 함량보다 많이 함유되는 것이 바람직할 것이다.
즉, 염화아연의 함량이 염화망간, 염화칼슘, 염화구리의 함량을 모두 더한 함량보다 더 높을 경우 액안정성이 향상되고, 소취성 및 휘발성 유기화합물 제거 효과가 향상된다.
상기 염화구리, 염화망간은 염화아연과 같이 소취 물질 및 휘발성 유기화합물의 제거에 효율적이며, 포름알데히드, 트리메틸아민, 초산 등과 같이 특정 물질의 제거에도 효율적이다.
본 발명에 따른 금속염 수용액 조성물에는 염화금속염에 염화아연, 염화구리는 필수로 포함되어야 하며, 조성물의 아연은 4,000~20,000ppm, 구리는 50~500ppm 포함하는 것이 바람직하고, 염화아연의 함량은 다른 염화금속염의 총 함량보다 높은 것이 바람직할 것이다.
상기 금속염 수용액 조성물에 함유되는 금속염 중 염화금속염은 95중량%이상 함유되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100중량% 염화금속염을 사용하는 것이다.
상기 금속염 수용액 조성물에 기능성을 위해 황산금속염이 더 포함될 수 있으며, 상기 황산금속염이 포함될 경우 5중량% 미만으로 함유되는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 염화금속염을 포함하는 금속염 수용액 조성물은 물을 용매로 사용하여 염화금속염이 용해되어 형성되는 것으로 물은 정제수인 것이 바람직할 것이다.
상기와 같이 염화아연, 염화망간의 함량이 높은 본 발명의 금속염 수용액 조성물은 조해성을 갖는 염화금속염의 함량이 높아 건조 상태에서도 투명상태를 유지하여, 본 발명의 금속염 수용액 조성물의 사용성을 높일 수 있을 것이다.
상기와 같이 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물은 물에 염화금속염은 염화아연, 염화망간, 염화구리, 염화마그네슘, 염화알루미늄 중 3종 이상을 설정된 함량으로 함유시키고, pH조절제로 EDTA, 이미다졸 등의 산을 첨가할 수 있다.
상기 pH조절제는 본 발명의 금속염 수용액 조성물의 pH를 3~5로 조절하여 침전물 발생을 억제하여 공기정화기능, 소취성, 항균성, 항바이러스성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 금속염 수용액 조성물은 사용용도에 따라 제조된 상태 그대로 사용할 수 있으며, 물을 더 첨가하여 화장실, 세면대 등에 분사하여 사용할 수 있으며, 벽지 또는 외부에 부착되는 시트지, 광고지에 코팅, 침지 등의 방법으로 공기정화기능, 소취성, 항균성, 항바이러스성을 부여할 수 있고, 애완동물의 배변 패드, 배변 모래 등 공기정화기능, 소취성, 항균성, 항바이러스성이 필요한 모든 제품에 다양한 방법으로 적용시킬 수 있을 것이다.
상기에서와 같이 본 발명의 금속염 수용액 조성물은 침지, 코팅, 분사 등의 다양한 방법으로 제품에 공기정화기능, 소취성, 항균성, 항바이러스성을 부여할 수 있는 것으로 일예로 종이로 제조되는 시트지, 섬유 제품에 사용은 1~5중량%로 희석시키고 픽업률 50~100% 조건으로 침지 시킨 후 고온에서 열처리하여 제품에 적용시킬 수 있으며, 다른 예로 조성물을 바인더와 혼합 후에 종이로 제조되는 시트지, 섬유 제품 코팅하여 적용시킬 수 있을 것이다.
이하 본 발명에 따른 염화금속염을 포함하는 금속염 수용액 조성물을 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
▣ 측정방법
소취성, 포름알데히드 제거, 항균성 평가는 평가 조성물을 물에 첨가하여 3 ows%의 희석액으로 제조하고 폴리에스테르 섬유 100%로 제조된 평량 150gsm의 부직포를 상기 희석액에 침지한 후, 150℃에서 100초간 열 건조한 시트지를 시료로 제조하여 평가하였다.
대조군이 필요한 경우 아무런 아무런 처리가 되지 않은 폴리에스테르 섬유 100%의 평량 150gsm의 부직포를 대조군으로 사용하였으며, 온도 20 ℃, 습도 65 % R.H.의 시험환경에서 평가하였다.
1. 소취성 평가
* SEK mark마크 섬유 제품 인증 기준에서 정하는 방법으로 측정함.
2. 포름알데히드 제거 평가
* 가스검지관법을 통해 측정한 것으로 1000 mL의 용기에 포름알데히드(HCHO) 20 ㎍/mL를 주입하고 측정함
- 시험환경 : 온도 20 ℃, 습도 65 % R.H.
- 제거율(%)=[(Blank가스농도-Sample가스농도)/Blank가스농도]X100
3. 항균성 평가
* 항균성 평가는 황색포도상구균 Staphylococcus aureus(ATCC 6538), 폐렴균 Klebsiella pneumoniae(ATCC 4352)을 6시간, 12시간, 18시간 배양후 정균감소율을 측정하여 평가함
▣ 금속염 수용액 조성물 제조
실시예 1 내지 5
정제수에 염화아연, 염화망간, 염화구리를 표 1의 함량에 따라 함유시켜 용해 하였으며, pH 조절제로 이미다졸을 사용하여 pH를 조절하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
염화아연(ppm) 15000 20000 30000 15000 20000
염화망간(ppm) 1200 2500 4000 1200 1500
염화구리(ppm) 200 500 400 200 300
조성물 pH 3.5 4.5 5 7 2.5
▣ 조성물 안정성 평가실험
상기에서 제조된 실시예 1 내지 5의 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물을 20℃로 설정된 항온기에서 7일간 보관 후 육안 관찰하여 침전물의 상태를 확인하여 표 2에 나타내었다.(X: 침전물 없음, ○: 침전물 발생)
온도(℃) 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
-1 X X ○ ○ ○
30 X X ○ ○ ○
40 X X X X X
50 X X X X X
60 X X X X X
70 X X X X X
80 X X X X X
90 X X X X X
표 2에서와 같이 실시예 1, 2의 경우 0 내지 80℃의 온도 범위에서는 침전물이 발생되지 않았으나, 실시예 3 내지 5의 경우 30℃에서 침전물이 발생되었다.따라서, 본 발명의 금속염 수용액 조성물은 아연 20,000ppm이하, 망간은 2,500ppm이하, 구리는 500ppm이하로 함유되도록 염화아연, 염화망간, 염화구리를 함유시키는 것이 바람직할 것이다.
또한, 본 발명의 금속염 수용액 조성물의 pH가 3~5의 범위를 벗어날 경우 첨전물이 쉽게 발생되는 것으로 pH는 3~5인 것이 바람직할 것이다.
▣ 소취 평가실험
상기에서 제조된 실시예 중 액안정성이 우수한 실시예 1, 2의 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물에 대한 소취성을 평가하여 표 3에 나타내었다.
구분 감소율(%)
황화수소 gas 실시예1 89
실시예2 86
대조군 -20
피리딘 gas 실시예1 88
실시예2 89
대조군 43
암모니아 gas 실시예1 90
실시예2 88
대조군 21
초산 gas 실시예1 83
실시예2 80
대조군 33
트리메틸아민 gas 실시예1 94
실시예2 92
대조군 15
이소길초산 gas 실시예1 2시간 후 95% 감소
실시예2 2시간 후 95% 감소
인돌 gas 실시예1 2시간 후 90% 감소
실시예2 2시간 후 90% 감소
Nonenal gas 실시예1 2시간 후 90% 감소
실시예2 2시간 후 91% 감소
표 3서와 같이 본 발명의 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물은 대부분의 악취 물질에 대해 소취성이 우수한 것을 알 수 있다.
▣ 포름알데히드 제거율 측정
상기에서 제조된 실시예 중 액안정성이 우수한 실시예 1, 2의 금속염 수용액 조성물에 대한 포름알데히드 제거율 측정하여 표 4에 나타내었다.
시간 실시예1 실시예2
30분 89% 92%
60분 94% 94%
90분 95% 이상 95% 이상
120분 95% 이상 95% 이상
표 4에서와 같이 본 발명의 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물은 포름알데히드 제거율이 우수한 것을 알 수 있는 것으로 실시예 1,2의 경우 90분이후부터 포름알데히드 제거율에서 95%이상으로 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다.
▣ 항균 평가실험
상기에서 제조된 실시예 중 액안정성이 우수한 실시예 1, 2의 금속염 수용액 조성물에 대한 항균성을 평가하여 표 5에 나타내었다.
균주 배양시간 실시예1 실시예2
황색포도상구균 6시간 후 82.8% 81.1%
12시간 후 93.1% 91.8%
18시간 후 99.9% 99.9%
폐렴균 6시간 후 75.5% 78.5%
12시간 후 92.6% 89.8%
18시간 후 99.9% 99.9%
표 5에서와 같이 본 발명의 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물은 항균성이 우수한 것을 알 수 있는 것으로 실시예 1,2의 경우 항균성이 유사한 것을 알 수 있다.
▣ 조해성 평가실험
상기에서 제조된 실시예 중 액안정성이 우수한 실시예 2의 금속염 수용액 조성물에 대한 조해성을 평가하여 표 6에 나타내었다.
조해성 평가는 금속염 수용액 조성물을 비다공질 필름에 고르게 분사시킨 후, 실온에서 건조시켜 건조 후, 필름 상태를 관찰하였다. 비교예는 황산금속염이 포함되는 조성물이다.
실시예 2 비교예
표 6에서와 같이 비교예는 건조 후, 흰 반점 및 가루가 필름에 생겼으나, 본 발명의 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물은 건조 후에도 필름에 흰 반점과 같은 특이점이 형성되지 않은 것으로 조해성으로 인해 건조 후에도 투명상태를 유지하여 외관의 심미성을 저해하지 않는 것을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 염화금속염이 포함되는 금속염 수용액 조성물에 있어서,
    다음 (1) 내지 (7)를 만족하는 것을 특징으로 하는 금속염 수용액 조성물.
    (1) 염화금속염은 염화아연, 염화망간, 염화구리, 염화마그네슘, 염화알루미늄 중 3종 이상 포함되고,
    (2) 염화금속염에 염화아연, 염화구리는 필수로 포함되며,
    (3) 염화아연의 함량은 다른 염화금속염의 총 함량보다 높고,
    (4) 용매는 물이며,
    (5) 첨가제로 pH 조절제가 포함되고,
    (6) 조성물의 pH는 3~5이며,
    (7) 조성물은 0 내지 80℃에서 침전물이 형성되지 않음
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물의 아연은 4,000~20,000ppm, 구리는 50~500ppm 포함하는 것을 특징으로 하는 금속염 수용액 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조성물에 함유되는 금속염 중 염화금속염이 95중량%이상인 것을 특징으로 하는 금속염 수용액 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 건조 상태에서도 투명상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 금속염 수용액 조성물.
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