KR20060073796A - Multi-functional nano-bio ceramic composition :l-bas and preparation thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생활용품인 매트, 비누, 치약, 의복, 신발, 필터 등의 제조에 사용되는 각종 소재를 코팅하거나 또는 상기 소재에 첨가하여 원적외선 방사, 음이온 방출, 항균?살균, 탈취, 전자파차단 등 다수의 복합기능을 발현할 수 있는 무기질 세라믹 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복합기능성 나노-바이오 세라믹 조성물은 은 나노 입자로 코팅된 토르말린 분말 20 내지 45 중량%; 금 나노 입자로 코팅된 일라이트 분말 45 내지 20 중량%; 제올라이트 분말 5 내지 20 중량%; 및 초산가리, 소다회, 붕사로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 융점 조절제 30 내지 15 중량%를 포함한다. The present invention is a coating of various materials used in the manufacture of mats, soaps, toothpaste, clothing, shoes, filters, etc., which are daily necessities, or by adding to the materials, a lot of far infrared radiation, anion emission, antibacterial sterilization, deodorization, electromagnetic wave blocking, etc. It relates to an inorganic ceramic composition capable of expressing a complex function of. Multifunctional nano-bio ceramic composition according to the present invention is 20 to 45% by weight tourmaline powder coated with silver nanoparticles; 45 to 20% by weight of illite powder coated with gold nanoparticles; Zeolite powder 5-20 wt%; And 30 to 15% by weight of at least one melting point regulator selected from the group consisting of fumed acetate, soda ash, and borax.
원적외선, 음이온, 융점 조절제, 복합기능성, 세라믹Far Infrared Ray, Anion, Melting Point Control Agent, Multifunctional, Ceramic
Description
도 1은 복합기능성 세라믹 분말 제조 공정 과정을 블록도로서 도시한 것이다. 1 is a block diagram illustrating a process of manufacturing a multifunctional ceramic powder.
도 2는 소성온도에 따른 복합기능성 세라믹 분말의 XRD 패턴(pattern) 분석 결과로서 (a) 소성전의 복합체 구조, (b) 500℃에서 12시간 소성후의 복합체의 구조, (c) 600℃에서 12시간 소성후의 복합체의 구조, (d) 800℃에서 12시간 소성후의 복합체의 구조를 각각 도시한 것이다. Figure 2 shows the results of XRD pattern analysis of the composite functional ceramic powder according to the firing temperature (a) composite structure before firing, (b) structure of the composite after firing for 12 hours at 500 ℃, (c) 12 hours at 600 ℃ The structure of the composite after baking, (d) The structure of the composite after baking for 12 hours at 800 degreeC is shown, respectively.
도 3은 실시예 3에 따라 얻어진 복합기능성 세라믹 분말의 전자파흡수시험 결과를 도시한 것이다.Figure 3 shows the results of the electromagnetic wave absorption test of the composite functional ceramic powder obtained in Example 3.
본 발명은 무기 세라믹 복합체의 조성물에 관한 것이며, 구체적으로 각종 생활 용품의 소재에 첨가하거나 또는 상기 소재를 코팅하여 원적외선방사, 음이온 방출, 항균 및 살균, 탈취, 전자파차단 등 다수의 복합기능이 발현되도록 하는 무기질 세라믹 복합체 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a composition of an inorganic ceramic composite, specifically, added to the material of various household goods or by coating the material so that a plurality of complex functions such as far-infrared radiation, anion release, antibacterial and sterilization, deodorization, electromagnetic wave blocking, etc. are expressed. It relates to an inorganic ceramic composite composition.
원적외선이란 파장이 4 μm 이상인 적외선으로서 적외선 중에서도 특히 파장이 긴 전자기파를 말한다. 일반적으로 적외선은 열작용이 큰 전자파의 일종으로 눈에 보이지 않고 물질에 잘 흡수되며 유기화합물 분자에 대한 공진 및 공명작용이 강한 것으로 알려져 있다. 그 중에서도 특히 원적외선은 각종 질병의 원인이 되는 세균을 없애는 데 도움이 되고, 모세혈관을 확장시켜 혈액순환과 세포조직 생성에 도움을 준다. 그리고 음이온은 사람의 신체의 혈액 중에 미네랄 성분인 칼슘, 나트륨, 칼륨 등의 이온화 비율을 상승시켜 알칼리화의 진행을 통해 혈액을 정화해주고, 혈청 중에 포함된 면역 성분인 글루블린의 양을 증가시켜 감염증세에 대한 저항력을 증가시킬 뿐만 아니라 자율신경계 조절 작용, 공기정화작용, 먼지 제거 및 살균작용과 더불어 유해한 양이온을 중화시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 은은 박테리아, 곰팡이균 등은 물론 일반 항생제가 전혀 듣지 않는 바이러스까지 약 650 여 종의 각종 병원체에 대하여 광범위한 항균/살균 효력이 있는 것으로 알려져 있다. 은 미립자는 쉽게 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 세균 등의 세포 속으로 침투하여 호흡할 때 필요한 효소의 기능을 정지시켜 질식시킴으로 이들을 죽게 하며, 여타의 항균제가 장기적으로 사용하면 미생물 등에 내성이 생기는 데에 반해 은은 내성이 없는 천연 항균제로서 잘 알려져 있다. 이러한 은의 항균성을 이용하여 건축용 실란트, 냉장고, 세탁기, 공기청정기, 생활용품, 정수기, 섬유, 플라스틱 등 항균성이 요구되는 다양한 분야에 이용되고 있는 실정이다.Far infrared rays are infrared rays having a wavelength of 4 μm or more, and especially infrared rays are electromagnetic waves having a long wavelength. In general, infrared rays are a kind of electromagnetic waves with a large thermal action, and are known to be absorbed well by materials and have strong resonance and resonance effects on organic compound molecules. In particular, far-infrared rays help to eliminate bacteria that cause various diseases, and expand the capillaries to help blood circulation and cell tissue production. In addition, the anion increases the ionization rate of minerals such as calcium, sodium, and potassium in the blood of the human body to purify the blood through the progress of alkalinization, and increases the amount of gluulin, the immune component contained in the serum, to cause infection. In addition to increasing the resistance to, it is known to play a role in neutralizing harmful cations, as well as autonomic nervous system regulation, air purification, dust removal and sterilization. In addition, silver is known to have a wide range of antimicrobial and bactericidal effects against about 650 kinds of pathogens, including bacteria and fungi, as well as viruses that do not contain common antibiotics. Silver fine particles easily penetrate into cells such as viruses, bacteria, fungi, and bacteria, killing them by suffocating by stopping the function of the enzymes needed to breathe. Silver is well known as a natural antibacterial agent that is not resistant. The antimicrobial properties of silver are used in various fields that require antimicrobial properties such as construction sealants, refrigerators, washing machines, air purifiers, household goods, water purifiers, textiles, and plastics.
상기와 같은 원적외선, 음이온 또는 은을 포함하는 공지의 세라믹 제품은 방사되는 원적외선의 방사율과 방사에너지가 미약하고, 음이온의 발생이 적고 또 국 부적으로 발생량이 차이가 생긴다는 단점을 가지고 있었다. 아울러 항균성을 주기 위해 첨가되는 은은 분말의 형태로 사용하였기에 많은 량이 필요하였으며 또 식물에서 추출한 사포닌 등의 용액을 사용할 경우에는 항균성이 낮을 뿐만 아니라 건조 공정이 추가되는 등 공정상의 복잡성을 야기하는 문제점을 가지고 있었다. Known ceramic products containing far-infrared, anion or silver as described above had the disadvantages that the emissivity and radiation energy of the far-infrared rays to be emitted are weak, the generation of anions is small, and the amount of generation occurs locally. In addition, the silver added to give antimicrobial was used in the form of a powder, so a large amount was needed, and when using a solution such as saponin extracted from a plant, the antimicrobial activity was low, and there was a problem causing process complexity such as the addition of a drying process. there was.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 아래와 같은 목적을 가진다. The present invention is to solve the above problems and has the following object.
본 발명의 목적은 은 나노 미립자로 코팅된 토르말린 분말 및 금 나노 입자로 코팅된 일라이트를 포함하는 저온 소성 가능한 복합 기능성 바이오 세라믹 조성물을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a low temperature calcinable composite functional bioceramic composition comprising tourmaline powder coated with silver nanoparticles and illite coated with gold nanoparticles.
본 발명의 다른 목적은 상기 바이오 세라믹 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for producing the bioceramic composition.
본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 따른 조성물은 주변의 수분이나 물과 접촉하면서 전기분해를 일으켜 발생되는 수소를 산화시키고 촉매 작용에 의해 원적외선, 음이온 발생 및 탈취효율이 좋은 토르마린(tourmaline) 미세 분말에 은을 나노 미립자로 코팅하여 줌으로써 소량으로도 우수한 항균성이 나타날 수 있도록 한다. According to a feature of the present invention, the composition according to the present invention oxidizes hydrogen generated by electrolysis while in contact with surrounding water or water, and tourmaline fine powder having good far-infrared, anion generation and deodorization efficiency by catalytic action Silver is coated with nano fine particles so that excellent antimicrobial properties can be exhibited even in small amounts.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 원적외선 방사 및 탈취 효율을 증진시키기 위해 산화규소(SiO2) 및 알루미나(Al2O3)를 주성분으로 하는 제올라이트, 벤토나이 트(bentonite), 일라이트(illite) 미세 분말을 혼합하여 주고, 그리고 혈행 개선 효과를 극대화시키기 위하여 나노 크기의 금미립자를 전체적으로 균일하도록 코팅처리를 해 준다. According to another feature of the present invention, zeolite, bentonite, and illite microparticles based on silicon oxide (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) to improve far-infrared radiation and deodorization efficiency The powder is mixed and coated to make nano-sized gold particles uniform throughout to maximize blood circulation improvement.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 산화티탄(TiO2), 게르마늄, 란탄 또는 바륨 등의 희토류 천연석 내지는 알카리계 산화물인 LiO, Na2O, K2O, CaO 등을 소량 첨가함에 의해 음이온발생을 증진시키고, 산화철(Fe2O3)을 추가하여 지자기효과를 줄 수 있도록 한다. According to another feature of the present invention, anion generation is enhanced by adding a small amount of rare earth natural stone or alkali-based oxides such as titanium oxide (TiO 2), germanium, lanthanum or barium, or LiO, Na 2 O, K 2 O, or CaO. And add iron oxide (Fe2O3) to give geomagnetic effect.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 초산가리, 소다회, 붕사(Borax) 등의 융점 조절제를 추가하여 저온 소성이 가능하도록 한다. According to another feature of the invention, by adding a melting point regulator such as nitric acid, soda ash, borax (Borax) to enable low-temperature firing.
제시된 목적을 이루기 위한 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,본 발명에 따른 나노-바이오 세라믹 조성물은 토르말린 분말 중량에 대하여 0.1 내지 0.4 중량%의 은 나노 입자로 코팅된 토르말린 분말 20 내지 45 중량%; 일라이트 분말 중량에 대하여 0.01 내지 0.05 중량%의 금 나노 입자로 코팅된 일라이트 분말 45 내지 20 중량%; 제올라이트 분말 5 내지 20 중량%; 및 초산가리, 소다회, 붕사로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 융점 조절제 30 내지 15 중량%를 포함할 수 있다. According to a suitable embodiment of the present invention for achieving the object set forth, the nano-bio ceramic composition according to the present invention comprises 20 to 45% by weight tourmaline powder coated with 0.1 to 0.4% by weight silver nanoparticles relative to the weight of tourmaline powder; 45 to 20 wt% of the illite powder coated with 0.01 to 0.05 wt% gold nanoparticles based on the weight of the illite powder; Zeolite powder 5-20 wt%; And 30 to 15% by weight of at least one melting point regulator selected from the group consisting of nitric acid, soda ash, borax.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 옥, 게르마늄, 란탄, 바륨, Li, Na, K 및 Ca로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 알칼리 광물원소를 전체 중량에 대하여 5 내지 20 중량%로 더 포함하거나 또는 전체 중량에 대하여 0.5 내지 5.5 중량%의 산화철 나노 입자를 더 포함할 수 있다. According to another suitable embodiment of the present invention, it further comprises 5 to 20% by weight of at least one alkali mineral element selected from the group consisting of jade, germanium, lanthanum, barium, Li, Na, K and Ca or Or it may further comprise 0.5 to 5.5% by weight iron oxide nanoparticles relative to the total weight.
본 발명이 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 조성물은 전체 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량%의 은 나노 입자를 더 포함하거나 또는 전체 중량에 대하여 3 내지 15 중량%의 산화규소(SiO2) 및 1 내지 12 중량%의 산화티탄(TiO2)을 더 포함할 수 있다. According to another suitable embodiment of the present invention, the composition further comprises 0.5 to 5% by weight of silver nanoparticles relative to the total weight or 3 to 15% by weight of silicon oxide (SiO 2) and 1 to 1 based on the total weight. 12 wt% of titanium oxide (TiO 2) may be further included.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따른 나노 바이소 세라믹 조성물의 제조 방법은 은 수용액에 계면 활성제를 첨가하여 혼합 용액을 만드는 단계; 상기 수용액에 환원제를 첨가하여 은 나노 입자가 분산된 콜로이드를 제조하는 단계; 토르말린 분말을 산으로 처리하고 상기 은 나노 입자가 분산된 콜로이드로서 코팅하여 은-토르말린 복합체를 제조하는 단계; 금 나노 입자가 코팅된 일라이트 분말을 제조하는 단계; 상기 은-토르말린 복합체 및 금 나노 입자가 코팅된 일라이트 분말에 제올라이트를 첨가하여 분산 처리하여 복합체 혼합 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 복합체 혼합 조성물을 소성 처리하는 단계를 포함하고, 상기에서 계면 활성제는 폴리옥시에틸렌 모노라우레이트 및 환원제는 붕수소산나트륨이 될 수 있다. According to another suitable embodiment of the present invention, the method for producing a nano-biso ceramic composition according to the present invention comprises the steps of adding a surfactant to an aqueous silver solution to form a mixed solution; Preparing a colloid in which silver nanoparticles are dispersed by adding a reducing agent to the aqueous solution; Treating the tourmaline powder with an acid and coating the silver nanoparticles as a colloid in which the silver nanoparticles are dispersed to prepare a silver-tourmaline complex; Preparing an illite powder coated with gold nanoparticles; Preparing a composite mixture composition by adding zeolite to the silver tourmaline composite and the gold nanoparticle-coated illite powder and dispersing the zeolite; And calcinating the complex mixture composition, wherein the surfactant may be polyoxyethylene monolaurate and the reducing agent may be sodium borate.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 복합체 혼합 조성물을 제조하는 단계는 알카리 산화물, 은 분말, 산화철 나노 미립자 및 소성 온도를 낮추기 위한 융점 조절제로 혼합물을 제조하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 소성처리는 450 ~ 750℃의 온도에서 8 ~ 24시간 동안 소성시킬 수 있다. According to another suitable embodiment of the present invention, preparing the composite mixture composition comprises preparing a mixture with alkali oxides, silver powder, iron oxide nanoparticles, and a melting point regulator for lowering the firing temperature, and the firing The treatment may be calcined for 8 to 24 hours at a temperature of 450 to 750 ° C.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 은 나노 입자로 코팅된 토르말린 분말은 토르말린 분말 중량에 대하여 0.1내지 0.4 중량%의 은 나노 입자로 코팅이 되거나 또는 금 나노 입자로 코팅된 일라이트 분말은 일라이트 분말 중량에 대하여 0.01 내지 0.05 중량%의 금 나노 입자로 코팅이 된다. According to another suitable embodiment of the present invention, the tourmaline powder coated with silver nanoparticles is coated with 0.1 to 0.4% by weight silver nanoparticles or the illite powder coated with gold nanoparticles, The coating is coated with 0.01 to 0.05% by weight of gold nanoparticles based on the weight of the light powder.
아래에서 본 발명의 구성을 실시 예로서 제시된 도면을 이용하여 상세하게 설명하지만, 제시된 실시 예는 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which are provided by way of example only.
도 1은 본 발명에 따른 무기질 세라믹 복합체 조성물의 제조 공정을 도시한 것이다. 1 illustrates a process for preparing an inorganic ceramic composite composition according to the present invention.
1. 은 나노-입자의 제조 및 코팅 공정1. Preparation and coating process of silver nano-particles
(1) 은 나노 입자의 제조 (1) Preparation of Silver Nanoparticles
복합기능성 무기질 세라믹 복합체의 항균성을 소량의 양으로 극대화시키기 위하여 첨가되는 은 나노-입자는 아래와 같은 방법으로 제조된다. The silver nano-particles added to maximize the antimicrobial properties of the composite functional inorganic ceramic composite in a small amount are prepared by the following method.
일정량의 계면활성제, 예를 들어 양이온, 음이온, 비이온 계면활성제가 모두 가능하나 구조를 고려할 때 바람직하게는 에틸렌옥사이드 관능기를 지닌 폴리옥시에틸렌 모노라우레이트(polysorbate 20)와 같은 비이온 계면활성제인 폴리옥시에틸렌 모노라우레이트와 질산은을 첨가하여 혼합용액을 제조한다. 상기 혼합 용액에 환원제로서 붕수소산나트륨(NaBH4)이 용해되어 있는 수용액을 첨가하여 주면 녹아 있는 은이온이 환원되는 과정에서 상기 혼합 용액의 색은 무색에서 점점 검갈색으로 변하면서 은 미립자가 생성된다. 한편으로 가해준 계면활성제는 은 미립자의 성장을 방해함으로서 수용액상에 은 나노입자가 분산된 콜로이드가 얻어진다. 상기와 같은 은 미립자의 생성 후 반응하지 않은 물질 및 불순물을 제거하기 위하여 5000 내지 8,000rpm의 속도로 원심분리를 하면 생성된 은 나노미립자 및 용액으로 분리되는데, 상등액을 버리고 3회에 걸쳐 세척공정을 반복하여 주면 최종적으로는 계면활성제에 의해 안정화된 실버 콜로이드가 제조된다. A certain amount of surfactants, e.g. cationic, anionic and nonionic surfactants, are all possible, but considering the structure, poly is preferably a nonionic surfactant such as polyoxyethylene monolaurate (polysorbate 20) having an ethylene oxide functional group. Oxyethylene monolaurate and silver nitrate are added to prepare a mixed solution. When an aqueous solution in which sodium borohydride (NaBH 4) is dissolved is added to the mixed solution as the reducing agent, the color of the mixed solution becomes colorless to dark brown in the process of reducing the dissolved silver ions, thereby producing silver fine particles. On the other hand, the surfactant added impedes the growth of silver fine particles, whereby a colloid in which silver nanoparticles are dispersed in an aqueous solution is obtained. In order to remove the unreacted substances and impurities after the production of the silver particles as described above, centrifugation at a speed of 5000 to 8,000 rpm separates the generated silver nanoparticles and the solution. The supernatant is discarded and washed three times. Repeatedly, a silver colloid is finally prepared which is stabilized by a surfactant.
(2) 은 나노 미립자의 코팅 공정(2) Coating Process of Silver Nanoparticles
공정 과정(1)에 의하여 제조된 은 나노미립자가 균일하게 분산된 분말을 얻기 위해서는 코팅처리를 한다. 상기 코팅 처리를 위하여 4000 mesh의 토르마린 분말에 0.5%의 염산(HCl)이나 불산(HF) 용액을 가하여 산처리를 하여 주면 토르마린 분말의 표면에 실라놀 그룹(SiOH)이 많이 생성됨과 아울러 불순물이 제거되므로 은 나노미립자가 용이하게 고착이 될 수 있다. 실버 콜로이드에 산으로 처리한 후 얻어진 토르마린 분말 적정량을 가하여 주고 교반하면 은 나노 미립자가 코팅된 은-토르마린 복합체를 얻게 되고, 상기 은-토르말린 복합체를 110℃에서 6시간 동안 건조한다. 상기 코팅 과정에서 항균력이 99.9%이상이 되도록 하기 위해서는 최종적으로 은 함량이 0.02% 이상이 되어야 하므로 은나노미립자가 토르마린에 0.1 내지 0.4 중량%로 코팅을 시켜주는 것이 바람직하다.In order to obtain a powder in which the silver nanoparticles produced by the process (1) are uniformly dispersed, a coating treatment is performed. For the coating process, 0.5% hydrochloric acid (HCl) or hydrofluoric acid (HF) solution is added to 4000 mesh tourmaline powder to give acid treatment, and silanol groups (SiOH) are generated on the surface of the tourmaline powder and impurities are removed. Therefore, the silver nanoparticles can be easily fixed. After treating with silver colloid, an appropriate amount of tourmaline powder obtained by adding acid and stirring was obtained to obtain a silver tourmaline complex coated with silver nanoparticles, and the silver tourmaline complex was dried at 110 ° C. for 6 hours. In order to have an antimicrobial activity of 99.9% or more in the coating process, the final silver content should be 0.02% or more. Therefore, it is preferable that silver nanoparticles be coated with 0.1 to 0.4% by weight of tourmaline.
2. 금 나노입자의 제조 및 코팅 공정 2. Manufacturing and Coating Process of Gold Nanoparticles
혈액 순환을 개선하기 위해 극소량의 금을 첨가하여 나노미립자의 형태로 제조하여 코팅처리를 하였다. 나노미립자의 금은 기존의 폴리올(polyol) 방법에 따 라 제조된다. 먼저 에탄올의 용매에 환원제 및 입자 크기 조절제로 폴리비닐피놀리돈(PVP, 분자량 40,000)을 첨가한 다음 소량의 분산제를 넣고 염화금산(HAuCl4)을 일정량을 첨가하여 염화금산 용액을 제조한다. 상기 염화금산 용액을 에탄올의 비등점에서 4시간 동안 환류시키면 금이온이 환원되어 금 나노미립자가 형성되면서 황금색의 용액이 자주빛의 용액으로 변화하게 된다. 얻어진 상기 금 나노미립자를 효과적으로 분산시키기 위하여 먼저 일라이트 분말에 금 콜로이드를 가하고 1시간 이상 교반하여 주면 나노미립자의 표면 활성이 매우 강하므로 쉽게 일라이트 분말에 흡착되게 된다. 따라서 일라이트 분말의 활성점이나 홀(hole)에 금 나노미립자가 코팅되어진 금-일라이트 복합체가 얻어지게 된다. 상기 제조된 금-일라이트 복합체를 80℃에서 건조하여 금 나노미립자가 코팅된 일라이트 분말을 제조한다. 일반적인 금 분말 입자의 크기는 수 마이크로 이상인데 반하여 금 나노미립자의 크기가 약 5nm의 크기이므로 전체적으로 분산되기 위해서는 극미량만이 필요할 뿐만 아니라 적은 양에 의해서도 충분한 금 나노 입자로 인한 혈액 순환 개선 효과를 나타낸다.In order to improve blood circulation, a very small amount of gold was added and prepared in the form of nanoparticles to be coated. Nanoparticulate gold is produced according to existing polyol methods. First, polyvinylpinolidon (PVP, molecular weight 40,000) is added to a solvent of ethanol as a reducing agent and a particle size adjusting agent, a small amount of dispersant is added thereto, and a predetermined amount of geum chloride (HAuCl 4 ) is added to prepare a hydrochloric acid solution. When the gold chloride solution is refluxed for 4 hours at the boiling point of ethanol, gold ions are reduced to form gold nanoparticles, thereby changing the golden solution into a purple solution. In order to effectively disperse the obtained gold nanoparticles, gold colloid is first added to the illite powder and stirred for 1 hour or more, so that the surface activity of the nanoparticles is very strong, so that they are easily adsorbed onto the illite powder. Therefore, a gold-illite composite obtained by coating gold nanoparticles at an active point or a hole of the illite powder is obtained. The prepared gold-illite composite is dried at 80 ° C. to prepare an illite powder coated with gold nanoparticles. In general, the size of the gold powder particles is more than a few micro, whereas the size of the gold nanoparticles is about 5nm size not only requires a very small amount to be dispersed as a whole, but also a small amount of sufficient to improve the blood circulation due to the sufficient gold nanoparticles.
3. 분산 공정3. Dispersion Process
앞에서 언급한 공정에 의하여 제조된 0.1내지 0.4 중량%의 은 나노 입자가 코팅된 토르말린 분말 20 내지 40 중량%; 0.01내지 0.05 중량%의 금 나노 입자로 코팅된 일라이트 분말 30 내지 10 중량%; 제올라이트 분말 40 내지 20 중량%의 나 노 분말 혼합물을 준비한다. 일반적으로 미량 첨가되는 물질과 과량으로 첨가되는 물질을 혼합하여 섞으면 일반적으로 농도가 혼합물 전체에 걸쳐서 균일하게 되지 않고 국부적으로 치우치게 되는 단점을 가진다. 상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 입자간의 조직을 치밀하게 하고 소성온도를 낮추기 위해 초산가리, 소다회, 붕사(Borax) 등의 융점 조절제 10 ~ 20 중량% 로서 전체 중량이 100 중량%가 되도록 한다. 그리고 상기 융점 조절제에 옥, 게르마늄, 란탄 또는 바륨 등의 희토류 천연석내지는 전위차가 높은 알카리계 광물원소, 예를 들어 Li, Na, K, Ca 등으로 구성된 알카리 산화물 5 ~ 20 중량% 및 전기전도성이 매우 우수한 은 분말 0.5 내지 5 중량%; 지자기 효능을 주기 위해 산화철 나노미립자로 구성된 나노 분말 0.5 ~ 5.5 중량%를 상기 융점 조절제에 첨가하여 균일한 혼합물이 형성되도록 충분히 혼합하여 준다. 상기에서 알칼리 산화물, 은 분말 및 산화철 나노 입자는 전체 구성 성분을 100중량%를 기준으로 한 중량%를 의미한다. 이하 아래에서도 동일하다. 상기 혼합물을 준비된 나노 분말 혼합물에 첨가하고 충분히 혼합한 후 약 150 내지 250rpm의 속도로 볼 밀(ball mill) 또는 아트리션 밀(attrition mill)을 사용하여 각각 6 ~ 12시간 또는 0.5 ~ 2시간 동안 분산처리를 함으로써 전체적으로 모든 입자들의 조성이 균일한 복합체 혼합 조성물을 제조한다.20 to 40% by weight of tourmaline powder coated with 0.1 to 0.4% by weight of silver nanoparticles prepared by the aforementioned process; 30 to 10 wt% of the illite powder coated with 0.01 to 0.05 wt% gold nanoparticles; Prepare a 40 to 20 wt% nano powder mixture of zeolite powder. In general, mixing and mixing a small amount of material and an excessively added material generally has a disadvantage in that the concentration is not uniform throughout the mixture but is biased locally. In order to overcome the above problems, in order to densify the structure between the particles and lower the firing temperature, the total weight is 100% by weight as 10 to 20% by weight of melting point regulators such as nitric acid, soda ash and borax. In addition, in the melting point modifier, rare earth natural stones, such as jade, germanium, lanthanum or barium, have 5 to 20% by weight of an alkali oxide composed of an alkaline mineral element having a high potential difference, for example, Li, Na, K, and Ca, and have very high electrical conductivity. Excellent silver powder from 0.5 to 5% by weight; In order to give geomagnetic efficacy, 0.5 to 5.5% by weight of nanopowders composed of iron oxide nanoparticles are added to the melting point regulator and mixed sufficiently to form a uniform mixture. Alkali oxide, silver powder and iron oxide nanoparticles in the above means a weight% based on 100% by weight of the total constituents. The same applies to the following. The mixture is added to the prepared nanopowder mixture and thoroughly mixed and then dispersed for 6 to 12 hours or 0.5 to 2 hours using a ball mill or attrition mill at a speed of about 150 to 250 rpm, respectively. The treatment produces a composite mixed composition having a uniform composition of all particles as a whole.
4. 열처리 공정4. Heat treatment process
위에서 설명한 것과 같은 조성물로 구성된 복합기능성 세라믹 분말은 원적외선 및 음이온 방출 특성을 높이기 위하여 소성 처리가 필요하다. 상기 소성 처리 는 조직의 치밀성, 재-구조화가 이루어짐으로서 보다 나은 원적외선 방사성, 음이온 방출 특성이 높아지도록 만든다. 상기 소성 처리에서 소성 온도를 900℃ 이상으로 너무 높게 하여 주면 광물이 완전히 녹아서 분말 형태(powder phase)가 되기 힘들고, 구성 성분중의 토르마린의 경우 전기적 특성이 급격히 저하되고, 제올라이트의 경우 결정 구조가 완전히 무너져 세공이 없는 무정형의 물질이 되므로 소성 온도를 낮게 유지할 필요가 있다. 그러므로 소성 온도는 450 ~ 750℃의 온도에서 8 ~ 24시간 동안 소성시키는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500 ~ 700 ℃의 온도에서 12 ~ 16시간 소성하여 주는 것이 원래의 광물질의 특성을 파괴시키지 않고 원적외선 방사성, 음이온 방출성, 탈취성 등이 우수한 세라믹 분말을 얻을 수 있도록 한다. 각각의 소성온도에 따른 복합 기능성 세라믹 분말의 구조변화를 도 2로 도시하였다. 이와 같은 분말을 이용하여 매트알로 성형하거나 의복, 신발, 필터 등을 제조하기 위한 각종 소재를 코팅하거나 또는 소재에 첨가하기 위해서는 입자의 평균 직경이 325 ~ 600 mesh 이상일 경우에는 성형물 제조시 표면이 거칠어지거나 빈 공간이 생길 수 있으므로 소성 처리를 한 다음 분급 공정을 통하여 평균 입경 325 ~ 600mesh로 되는 것을 사용하는 것이 바람직하다. Multifunctional ceramic powder composed of a composition as described above requires a firing treatment in order to enhance the far infrared and anion emission characteristics. The calcining treatment results in higher density of the infrared radiation and higher anion release properties by densification and re-structuring of the tissue. If the firing temperature in the firing treatment is set too high to 900 ° C. or higher, the minerals are completely dissolved, so that it is difficult to form a powder phase. In the case of tourmaline, the electrical properties of the constituents are drastically reduced, and in the case of zeolite, the crystal structure is completely It is necessary to keep the firing temperature low because it is collapsed and becomes an amorphous material without pores. Therefore, the firing temperature is preferably fired for 8 to 24 hours at a temperature of 450 to 750 ° C, and more preferably for 12 to 16 hours at a temperature of 500 to 700 ° C without destroying the original mineral properties. It is possible to obtain a ceramic powder excellent in far-infrared radiation, anion emission, deodorization and the like. The structural change of the composite functional ceramic powder according to each firing temperature is shown in FIG. 2. In order to form a matte using such a powder or to coat various materials for manufacturing clothes, shoes, filters, etc., or to add them to the material, when the average diameter of the particles is 325 to 600 mesh or more, the surface becomes rough during the molding. Since empty spaces may be generated, it is preferable to use the one having an average particle diameter of 325 to 600mesh through a classification process after firing.
실시 예 Example
실시 예 1Example 1
0.2 중량%의 은이 코팅된 토르마린 분말 35 중량%; 0.02 중량%의 금이 코팅된 일라이트 분말 30 중량%; 제올라이트 10 중량%; 초산가리, 소다회, 붕사(Borax) 등의 융점 조절제 25 중량% 및 상기 혼합물 전체 중량에 대하여 옥, 게르마늄, 란탄 또는 바륨 등의 희토류 천연석내지는 전위차가 높은 알카리계 광물원소(Li, Na, K, Ca 등)로 구성된 알칼리 산화물 7 중량%; 은 나노분말 1 중량%; 산화철 나노분말 5 중량%; 산화규소(SiO2) 5 중량%; 산화티탄(TiO2) 5 중량%를 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물을 아트리션 밀(Attrition mill)을 사용하여 200rpm의 속도로 1시간 동안 분산처리를 한 다음 분급 공정을 통하여 평균입경 400mesh 이하의 분말로 만들었다. 얻어진 상기 분말을 400 mesh 크기의 체를 사용하여 분급하였다. 분급 후 얻어진 분말을 공기 흐름 아래에서 500 ℃의 온도에서 12시간 동안 소성을 하여 분말의 표면에 존재할 수 있는 불순물을 제거함과 동시에 혼합된 분말이 재구조화될 수 있도록 본 발명에 따른 복합물을 제조하였다. 35% by weight of 0.2% by weight silver-coated tourmaline powder; 30% by weight of an illite powder coated with 0.02% by weight of gold; 10 wt% zeolite; Alkali mineral elements (Li, Na, K, Ca with high potential difference) such as rare earth natural stones such as jade, germanium, lanthanum or barium based on 25% by weight of melting point regulators such as nitric acid, soda ash and Borax and the total weight of the mixture 7% by weight of an alkali oxide consisting of; 1 weight percent silver nanopowder; Iron oxide nanopowder 5% by weight; 5 weight percent silicon oxide (SiO 2); A mixture was prepared by mixing 5 wt% titanium oxide (TiO 2). The mixture was dispersed for 1 hour using an Attrition mill at a speed of 200 rpm and then made into a powder having an average particle diameter of 400 mesh or less through a classification process. The powder obtained was classified using a sieve of 400 mesh size. The powder obtained after classification was calcined at a temperature of 500 ° C. for 12 hours under an air stream to remove impurities that may exist on the surface of the powder and to prepare a composite according to the present invention so that the mixed powder could be restructured.
실시 예 2 Example 2
다른 조건은 실시 예 1과 동일하며 다만 800 ℃의 온도에서 12시간 동안 소성하여 열처리하였다.Other conditions were the same as in Example 1, but were calcined for 12 hours at a temperature of 800 ℃ heat treatment.
실시 예 3Example 3
0.2 중량%의 은이 코팅된 토르마린 분말 35 중량%; 0.02 중량%의 금이 코팅된 일라이트 분말 25 중량%; 제오라이트 15 중량%; 초산가리, 소다회, 붕사(Borax) 등의 융점 조절제 25 중량% 및 상기 혼합물 전체 중량에 대하여 실버 나노분말 1 중량%; 산화철 나노분말 5 중량%; 옥, 게르마늄, 란탄 또는 바륨 등의 희토류 천연 석내지는 전위차가 높은 알카리계 광물원소(Li, Na, K, Ca 등)로 구성된 알카리 산화물 12 중량%; 산화규소(SiO2) 5 중량%; 산화티탄(TiO2) 5 중량%를 혼합한 다음 아트리션 밀(Attrition mill)을 사용하여 200rpm의 속도로 1시간 동안 분산처리를 한 다음 분급 공정을 통하여 평균입경 400mesh 이하의 분말을 얻었다. 얻어진 분말을 400mesh 크기의 체를 사용하여 분급하였다. 분급 후 얻어진 분말을 공기흐름 아래에서 450 ℃의 온도에서 12시간 동안 소성을 하여 분말의 표면에 존재할 수 있는 불순물을 제거함과 동시에 혼합된 분말이 재구조화되도록 하여 본 발명에 따른 복합체를 제조하였다. 35% by weight of 0.2% by weight silver-coated tourmaline powder; 25 wt% of 0.02 wt% gold coated illite powder; Zeolite 15% by weight; 25 wt% of melting point regulators such as nitric acid, soda ash and Borax and 1 wt% of silver nanopowders based on the total weight of the mixture; Iron oxide nanopowder 5% by weight; 12 wt% of an alkali oxide composed of an alkaline mineral element (Li, Na, K, Ca, etc.) having a high potential difference, such as jade, germanium, lanthanum or barium; 5 weight percent silicon oxide (SiO 2); 5 wt% of titanium oxide (TiO2) was mixed, and then dispersed at a speed of 200 rpm using an Attrition mill for 1 hour, and then a powder having an average particle diameter of 400 mesh or less was obtained through a classification process. The powder obtained was classified using a 400mesh sieve. The powder obtained after classification was calcined at a temperature of 450 ° C. under air flow for 12 hours to remove impurities that may exist on the surface of the powder and simultaneously to restructure the mixed powder to prepare a composite according to the present invention.
실시 예 4 Example 4
다른 조건은 실시 예 3과 동일하며, 다만 550 ℃의 온도에서 12시간 동안 소성하여 열처리하였다. The other conditions were the same as in Example 3, except that the mixture was calcined for 12 hours at a temperature of 550 ° C. and heat-treated.
실시 예 5 Example 5
다른 조건은 실시 예3과 동일하며, 다만 700 ℃의 온도에서 12시간 동안 소성하여 열처리하였다. Other conditions were the same as in Example 3, but were calcined for 12 hours at a temperature of 700 ℃ heat treatment.
실시 예 6 Example 6
다른 조건은 실시 예3과 동일하며, 다만 850 ℃의 온도에서 12시간 동안 소성하여 열처리하였다. Other conditions are the same as in Example 3, except that it was calcined for 12 hours at a temperature of 850 ℃ heat treatment.
상기 실시 예 1 내지 실시 예 6을 아래의 표 1로 나타내었다.Examples 1 to 6 are shown in Table 1 below.
표 1 : 실시 예Table 1: Example
각각 실시 예에 따라 얻어진 복합기능성 나노-바이오 세라믹 분말의 원적외선 방사성, 방사에너지 및 음이온 방출성을 측정한 결과를 표 2에 제시하였고, 또한 표 3 및 표 4에 제시된 것처럼 실시예 3에 의해 얻어진 복합기능성 나노-바이오 세라믹 분말은 Staphylococcus aureus(ATCC 6538)와 Escherichia Coli(ATCC 25922)의 균에 대해 99.9%의 우수한 항균성을 나타내었으며, 암모니아를 이용한 가스검지관법을 이용하여 탈취력을 측정한 결과 2시간 경과 후 88%의 높은 탈취력을 나타내었으며, 도3에 도시된 것처럼 전자파 흡수에도 상당한 효과가 있음이 확인되었다. The results of measurement of far-infrared radioactivity, radiation energy and anion emission of the composite functional nano-bio ceramic powders obtained according to the examples are shown in Table 2, and the composites obtained by Example 3 as shown in Tables 3 and 4, respectively. Functional nano-bio ceramic powder showed excellent antimicrobial activity of 99.9% against Staphylococcus aureus (ATCC 6538) and Escherichia Coli (ATCC 25922). After a high deodorizing power of 88%, it was confirmed that there is a significant effect on the electromagnetic wave absorption as shown in FIG.
표 2 : 각 실시예에 따른 원적외선 방사율, 방사에너지 및 음이온 방출성 Table 2: Far Infrared Emissivity, Radiation Energy and Anion Emission According to Each Example
1. 방사율 및 방사에너지는 40℃에서 FT-IR Spectrometer를 이용하여 Black body 대비 결과1. Emissivity and radiation energy are compared with black body using FT-IR Spectrometer at 40 ℃
2. 음이온 방출량은 공기조건하에서 측정2. Anion release is measured under air condition
표 3 : 항균효과(실시예 3)Table 3: Antibacterial Effect (Example 3)
1. 시험 방법 : SHAKE FLASK METHOD - KS M 0146-20031.Test Method: SHAKE FLASK METHOD-KS M 0146-2003
2. 분석기관 : 한국소비과학연구센터(FITI)2. Analytical Institution: Korea Consumer Science Research Center (FITI)
표 4 탈취효과 (실시예 3)Table 4 Deodorizing Effect (Example 3)
1. 시험방법 : KFIA-FI-1004(암모니아 가스검지관법)1. Test method: KFIA-FI-1004 (Ammonia gas detection tube method)
2. 분석기관 : 한국원적외선협회2. Analysis organization: Korea Far Infrared Association
도 3은 실시예 3에 따라 얻어진 복합기능성 세라믹 분말의 전자파흡수시험 결과를 도시한 것이다.Figure 3 shows the results of the electromagnetic wave absorption test of the composite functional ceramic powder obtained in Example 3.
도 3에서 전송 손실 및 반사 손실을 로그 크기(log scale)로 도시하였다. 그래프에서 나타난 것처럼 반사로 인한 손실은 -12 데시벨 이하가 된다. 그러므로 전송된 적외선이 대부분이 반사되지 않고 투과된다는 것을 알 수 있다. Transmission loss and return loss are shown in log scale in FIG. As shown in the graph, the loss due to reflection falls below -12 decibels. Therefore, it can be seen that most of the transmitted infrared rays are transmitted without being reflected.
본 발명에 따른 복합기능성 무기질 세라믹 복합체 분말은 은, 금, 산화철 분말의 비표면적이 크므로 소량에 의해서도 항균/살균성이 우수하며, 혈행개선의 효과, 지자기 특성이 우수하다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 나노미립자는 각각의 지지체인 토르마린과 일라이트 분말에 코팅되어 있으며, 단순혼합 공정이 아닌 전체적으로 고른 조성을 갖도록 분산처리가 되어 조성이 균일하여 분말의 특성이 일정하며, 400 mesh 이하의 체로 분급되어 있으므로 염료나 안료의 크기정도이므로 효과적으로 혼합하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 섬유 조직내로 침투가 가능한 크 기이므로 고착이 용이하다는 이점을 지니고 있다. 또한 본 발명에 따른 세라믹 조성물은 PP, Nylon, PET 등의 고분자와 혼합 조성물을 형성시켜(compounding) 필터, 부직포, 차량시트 등을 만들면 원적외선방사, 음이온방출, 탈취, 전자파차단의 효과가 있으므로 쾌적한 실내 환경 조성, 깨끗한 물, 상쾌한 신발 착용, 자동차 실내의 탈취, 질병예방의 효과가 있다.The composite functional inorganic ceramic composite powder according to the present invention has a large specific surface area of silver, gold, and iron oxide powder, and thus has an advantage of excellent antibacterial / disinfectant properties even with a small amount, and excellent blood circulation improvement and geomagnetic properties. In addition, the nanoparticles according to the present invention are coated on the respective tourmaline and illite powder, and the dispersion is processed to have an even composition as a whole, rather than a simple mixing process, the composition is uniform, the characteristics of the powder is constant, 400 mesh or less Since it is classified as a sieve, the size of the dye or pigment can be effectively mixed and used, and since it is penetrated into the fiber tissue, it has the advantage of easy fixing. In addition, the ceramic composition according to the present invention forms a mixed composition with a polymer such as PP, Nylon, PET (compounding) to make a filter, a nonwoven fabric, a vehicle sheet, etc., so that there is an effect of far-infrared radiation, anion emission, deodorization, electromagnetic shielding, comfortable room It has the effect of creating an environment, clean water, refreshing shoes, deodorizing the interior of a car, and preventing disease.
또한 본 발명에 따른 세라믹 분말을 이용하여 의료용 매트를 만들 경우 원적외선 방사, 음이온방출, 탈취, 혈행개선, 전자파차단, 항균/살균의 효과를 가져다 줄 수 있으므로 인체의 피로회복증진 및 세포 활성화의 촉진으로 인해 건강한 삶을 영위할 수 있도록 하는 효과가 있다.
In addition, when making a medical mat using the ceramic powder according to the present invention can bring the effect of far-infrared radiation, anion release, deodorization, blood circulation improvement, electromagnetic wave blocking, antibacterial / sterilization, so as to promote fatigue recovery and cell activation of the human body It is effective to lead a healthy life.
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