KR960007375B1 - 원적외선 방사조성물 - Google Patents
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Abstract
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Description
[발명의 명칭]
원적외선 방사조성물
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
본 발명은 신규 원적외선 방사조성물에 관한 것이다. 특히 본 발명은 식품등을 포함하여 각종 재료의 건조 및 냉장, 농수산물등의 육성, 의료기구 또는 의류등에 보온기능성 부여, 냉온방, 이미용등의 분야에서 이용할 수 있는 원적외선 방사조성물에 관한 것이다.
알루미나, 타타니아, 지르코니아, 실리카등을 함유하는 각종 세라믹이 종래의 원적외선 방사재료로 제안되어 왔으며, 이들 재료는 열에너지의 흡수 및 방사효율을 증가시키기 위한 물품의 가열, 냉각 및 건조, 냉온방 또는 의학적 응용에 이용되고 있다. 원적외선을 이용하여 물품 또는 인체에 열에너지를 효율적으로 작용시키기 위해서는 원적외선을 작용시키는 물질에 포함된 물분자의 회전진동파장과 일치하는 원적외선을 효율적으로 방사하는 것이 필요하다. 그러나 통상적인 원적외선 방사재료는 물분자의 여기에 적합한 원적외선의 만족스런 방사효율을 항상 지니는 것은 아니다.
[발명의 요약]
그러므로, 식물 및 동물 예컨대 인체에 함유된 물분자의 여기에 필요한 열에너지를 효율적으로 방사하는 신규한 원적외선 방사조성물을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 목적달성을 위한 본 발명의 원적외선 방사조성물은 알루미날 5 내지 60중량%, 이산화티탄, 탄화티탄 및 붕화티탄에서 선택되는 적어도 한가지의 티탄화합물 20 내지 70중량%, 지르코니아, 탄화지르코늄 및 붕화지르코늄에서 선택되는 적어도 한가지의 지르코늄 화합물 20 내지 50중량%, 및 회토류산화물 0.01 내지 0.5중량%를 함유한다.
[상세한 설명]
본 발명의 원적외선 방사재료에 포함된 알루미나의 함량은 5 내지 60중량%이다. 함량이 60중량% 이상인 경우, 방사효율은 8 내지 10㎛ 또는 그 이상의 파장범위에서 감소하며, 함량이 5중량% 이하인 경우 방사효율은 양호하나 고분자 결합제와의 혼합에 있어서 혼합조작이 곤란하며 제작도 바람직하지 않다.
티탄화합물의 함량은 20 내지 70중량%이다. 함량이 70중량% 이상인 경우 방사효율은 20㎛ 이상의 파장범위에서 감소하고, 함량이 20중량% 이하인 경우 방사효율은 양호하나 고분자 결합제와의 혼합에 있어 혼합조작이 어려우며 결과적으로 혼련가공성이 악화된다.
지르코늄 화합물의 함량은 20 내지 50중량% 범위이다. 함량이 50중량% 이상인 경우 방사효율은 감소하고, 함량이 20중량% 이하인 경우 5㎛ 이하의 파장범위에서 감소하여 바람직하지 않다. 티탄화합물 및 지르코늄 화합물의 총함량은 70총량% 이상인 것이 바람직하다. 더욱이, 희토류 산화물은 0.01중량% 이상의 양으로 배합될 때 원적외선 방사효율을 효과적으로 개선시킨다. 그러나 희토류 산화물을 0.5중량% 이상의 많은양으로 배합하는 것은 경제적으로 실용적이지 못하다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 원적외선 방사재료는 알루미나, 이산화티탄, 탄화티탄 및 붕화티탄 등의 티탄화합물, 지르코니아, 탄화지르코늄 및 붕화지르코늄등의 지르코늄화합물, 및 네오디뮴, 티탄 및 이트륨등의 희토류원소 산화물을 함유한다. 본 발명의 원적외선 방사재료는 중대한 지장없이 부가성분, 예컨대 소량의 실리카, 알칼리 금속산화물, 알칼리성 토류산화물, 8족 금속산화물, 또는 인산화물등을 8중량% 이하의 양으로 함유할 것이다. 그러나 부가성분은 단독산화물 형태 뿐만아니라 복합산화물 형태로도 포함될 것이다.
본 발명의 원적외선 방사재료에 함유되는 성분은 분말로서 혼합되어 조성물을 형성할 것이다. 선택적으로 성분의 일부 또는 전부가 배합되어 고온에서 소결되고, 이어서 얻어진 생성물은 마쇄된다. 그와같이 얻어진 원적외선 방사재료의 입경은 하기의 각종 가공조작에서 혼합조작성 또는 성형가공성을 고려해볼때 가능한한 미세할수록 바람직하다.
본 발명의 원적외선 방사재료는 각종 형태 예컨대 필름, 플레이트, 튜브등의 형태로 만들어진 합성수지등의 수지재료 결합제와 혼합될 것이다. 또한, 재료는 섬유용고분자에 삽입되고 혼합물과 방적되어 원적외선 방사섬유로 사용될 것이다. 더나아가서 재료는 시트원료 예컨대 종이등과 혼합되어 원적외선 방사시트로 사용될 수도 있다. 그러나 시트 또는 플레이트는 더나아가서 이차성형을 통해 각종 형태의 성형체를 만드는데 사용된다. 그외에 재료는 적절한 결합제 또는 용매와 혼합되어 원적외선 방사도료로 이용될 것이다.
생존 유기체의 물은 일반적으로 생체고분자와 결합하여 수화 클러스터를 형성하며, 이는 약 6 내지 12㎛의 파장을 지닌 원적외선을 용이하게 흡수한다. 본 발명의 원적외선 방사재료는 4 내지 20㎛ 또는 그 이상의 높은 파장범위에서 원적외선을 효과적으로 방사할 수 있으므로 동식물에 얻은 식품을 효과적으로 가열하거나 건조시키는 장치에 이용될 것이다. 더나아가서, 재료는 의류 및 건축자재뿐만 아니라 의료기구에도 이용될 수 있으며, 종래의 재료에 비해 우수한 성능을 나타낸다.
[실시예 및 비교예]
하기 분말 성분을 제 1 도에 나타낸 제법에 따라 각각 혼합하여 본 발명의 원적외선 방사재료 A 내지 G 및 비교예의 원적외선 방사재료 H 내지 M을 얻었다 : 이산화티탄 분말(입경 : 0.1 내지 0.3㎛) ; 탄화티탄 분말(입경 : 약 0.3㎛) ; 붕화티탄 분말(입경 : 약 0.3㎛) ; 알루미나 분말(입경 : 0.3 내지 0.5㎛) ; 지르코니아 분말(입경 : 약 0.3㎛) ; 탄화지르코늄 분말(입경 : 약 0.3㎛) ; 붕화지르코늄 분말(입경 : 약 0.3㎛) ; 산화란탄 분말(입경 : 약 0.3㎛) ; 산화이트륨 분말(입경 : 약0.3㎛) ; 산화네오디뮴 분말(입경 : 약 0.3㎛) ; 및 이산화붕소 분말(입경 : 약 0.3㎛). 그와같이 얻은 각 원적외선 방사재료 50중량부를 고밀도 폴리에틸렌 10중량부와 배합하고 도요 테스터 주식회사가 제조한 혼련 및 압축기계 이용하여 200℃의 수지온도에서 10분간 150rpm 회전수로 혼련하여 펠릿을 얻었다. 압출기를 이용하여 각 조성물의 펠릿으로 시트를 제조하였으며, 열처리하여 두께 0.8㎜ 플레이트를 만들었다. 그와같이 얻은 각 플레이트로부터 5㎝ × 5㎝의 각 시험편을 잘라내어 원적외선방사 분광광도계(JEOL회사(일본전자)가 제조한 JIR-E500)를 이용하여 35℃ 온도에서 측정하였다. 방사효율 R은 4 내지 24㎛의 파장범위에서의 방사도 측정치를 35℃ 온도에서 측정한 혹체의 이상적인 방사도에 대한 비로 계산하였다. 또한, 표 1에는 각 시험편에 대해 얻은 방사율 R값이 나타나 있다.
[표 1]
원적외선 방사재료의 배합(중량부) 및 원적외선 방사효율 R
* : 비교예
[실시예 1]
900㎜ × 900㎜ × 0.8㎜의 원적외선 방사수지 플레이트 P를 상기와 동일한 방법으로 본 발명의 원적외선 방사재료 10중량부를 폴리에틸렌 100중량부와 배합하여 제조한 후, 너비 8m, 안길이 8m 및 높이 1.8m인 건조실의 모든 측면표면 및 천장표면을, 온풍의 입구 그릴(girlle) 및 출구그릴이 좌측 및 우측벽에 서로 마주보도록 설치된 부분을 제외하고 처리하였다. 패주가 놓여있는 7단 차폐물 선반으로 이루어진 각 4개의 스텐레스강 이동선반을 건조실에 넣어 내부에서 변화시킨 후 24℃의 온풍류에서 약 5m/분의 풍속으로 건조시켰다. 4시간동안 건조시킨후, 균일하게 반건조된 패주를 얻었다.
온도 측정은 패주의 표면 및 내부에 있는 열전쌍을 이용하여 수행하였고, 열전쌍을 1개의 이동선반의 중앙단에 위치한 입구그릴의 중앙부분에서 1m 떨어진 곳에 놓고 다른 하나는 중앙단의 출구그릴에서 1m 떨어진 곳에 놓았다. 표 2에 나타낸 바와 같이 건조를 시작한 후 48분후의 모든 측정위치에서 온도는 24℃로 동일하였다. 유사하게, 원적외선재료의 비교품 J를 이용하여 수지 플레이트 Q를 제조하였다. 건조실의 측벽표면 및 천장표면을 상기와 동일한 방법으로 소결하였다.
건조실에서 패주의 유사한 건조시험을 수행하였다. 4시간 건조는 패주를 균일하게 건조시키지 않았고, 모든 패주를 반건조시키는데 1시간이 더 요구되었다.
표 2는 또한 상기와 같이 이동선반의 동일위치에 위치한 패주의 동일위치에서 건조를 시작한 후 48분후에 열전쌍을 이용하여 측정한 온도를 보여준다. 표 2에서 알 수 있듯이, 비교되는 원적외선 방사재료는 본 발명의 원적외선 방사재료에 비해 건조되는 물질의 낮은 건조효율 및 넓은 온도 분포를 지닌다.
[표 2]
패주의 온풍건조 시작후 48분후의 온도분포(℃)
[실시예 2]
물질 A가 인견 고형물에 1중량%의 함량으로 포함되도록 배합하고 인견 섬유 방적용 도프에서 균일하게 혼합하여 원적외선 방사재료 A를 제조하였다. 방적을 통해 4데니어의 인견재료를 혼합물로부터 만들었다. 니이들 펀치(needle punch)방법으로 면적밀도 30g/㎡의 짜이지 않은 인격직물을 얻었다. 이어서 짜이지 않은 인격직물을 25㎝ × 15㎝조각으로 절단하여, 길이가 15㎝이고 직경이 8㎝인 관상이 복숭아 부대를 만들었다. 비교예의 원적외선 방사재료 M 1중량%를 함유하는 다른 한 종류의 인견재료를 상기와 동일한 방법으로 제조하였다. 비교예의 복숭아 부대를 상기화 동일한 방법으로 만들었다.
더나아가서의 비교를 위해 통상적으로 사용되는, 글라신지로 만든 부가의 복숭아 부대를 제조하였다. 무작위로 선택된 8 내지 9년생 복숭아 나무('노또' 품종)의 설익은 과일을 이들 부대에 넣고 육성시켰다. 가지의 상부, 중간부분 및 하부에서 육성된 과일을 수확기에 얻었다. 수확된 과일을 하기 평가항목에 따라 평가하였다. 표 3은 평가 결과를 보여준다. 본 발명의 원적외선 방사재료를 사용한 과일부대는 당함량이 증가하고 크기가 증대한 고품질의 복숭아를 효과적으로 생산함을 알 수 있다.
[평가항목]
(1) 크기 : 수확시에 각 과일의 높이, 길이 및 폭을 슬라이드 계측기로 측정하였다.
(2) 중량 : 수확시에 계량기를 사용하여 각 과일의 중량을 측정하였다.
(3) 당도 : 수확시에 과일의 구조에 대하여 서로 대치이고 적도에 위치한 두 과육을 각각 굴절당도계로 측정하여, 두 당도의 평균치를 구하였다.
(4) 빛깔 : 수확시에 각 과일의 색조를 1 : 나쁨, 2 : 보통, 및 3 : 좋음의 3가지 등급으로 평가하여 평균치를 구하였다.
[표 3]
복숭아의 품질
[실시예 3]
본 발명의 원적외선 방사재료 C가 나일론 수지 고형물 함량의 1중량%가 되도록 배합하고 균일하게 혼합하여 나일론 섬유방적용 원료를 제조하였다.
원료를 방적하여 4데니어의 나일론 재료를 제조하였다. 양모에 대한 나일론 재료를 20% 혼합하여 양모실을 제조하여 스웨터를 짰다.
비교예의 원적외선 방사재료 M 1중량%를 함유하는 다른 한가지의 나일론 재료를 상기와 동일한 방법으로 제조하였다. 비교예의 나일론 재료를 20% 혼합한 양모실로 유사한 스웨터를 짰다. 더나아가서의 비교를 위해 100% 양모로 스웨터를 제조하였다.
20℃ 온도의 방에서 이들 각 스웨터를 한명의 남자에게 입힌후, 30분후에 스웨터를 벗겼다. 벗긴후 즉시, 서모그라피로 신체 앞표면의 피부온도를 측정하여, 측정치를 서로 비교하였다.
표 4는 측정결과를 보여주는 바, 본 발명의 원적외선 방사재료를 사용한 의류가 체온의 유지 및 상승에 매우 효과적임을 나타낸다.
[표 4]
피부온도 측정표(℃)
본 발명의 원적외선 방사재료는 생존 유기체, 예컨대 동물, 식물 및 인체에 포함된 물이 흡수하기 용이한 파장범위의 원적외선을 효과적으로 방출하므로서 각종 물질, 예컨대 식품등의 건조 및 냉장가공, 농수산물등의 육성, 의료기구 및 의류등에 대한 단열등의 가능성 부여, 냉온방, 또는 이미용등의 용도에 우수한 효과를 제공할 수 있다.
Claims (8)
- 알루미나 5 내지 60중량%, 티탄화합물 20 내지 70중량%, 지르코늄 화합물 20 내지 50중량%, 및 희토류산화물 0.01 내지 0.5중량%로 이루어진 원적외선 방사조성물.
- 제 1 항에 있어서, 티탄화합물 및 지르코늄 화합물의 총함량은 70중량% 이상인 것을 특징으로 하는 원적외선 방사조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 희토류 산화물은 산화란탄, 산화란탄, 산화네오디뮴 또는 산화이트륨인 것을 특징으로 하는 원적외선 방사조성물.
- 제 1 항에 있어서, 각 성분은 분말인 것을 특징으로 하는 원적외선 방사조성물.
- 제 1 항에 있어서, 수지를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사조성물.
- 제 5 항에 있어서, 플레이트, 튜브, 시트, 또는 섬유형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 티탄화합물은 이산화티탄, 탄화티탄, 또는 붕화티탄인 것을 특징으로 하는 원적외선 방사조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 지르코늄 화합물은 지르코니아, 탄화지르코늄, 또는 붕화지르코늄인 것을 특징으로 하는 원적외선 방사조성물.
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