원적외선 방사 항균성 글라스 세라믹스 조성물의 제조방법 등록번호 : 10-0388281 출원번호 : 10-2000-0043663 공개번호 : 특2002-0009963 특허권자 : 강원호 발명자 : 강원호 발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술 본 발명은 글라스 세라믹스 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항균성을 가짐과 동시에 생체에 유익한 작용을 하는 원적외선을 방사하는 글라스 세라믹스 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명자에 의하여 항균성이 우수한 다공성 글라스 세라믹스의 제조방법에 관한 특허출원이 있었다(한국 특허출원 제2000-5702호). 상기 출원에 의한 글라스 세라믹스는 결정화 온도가 낮고 기공율과 비표면적이 매우 높으며, 항균성 또한 우수하여 식기, 위생도기 등과 같은 도자기 분야 및 가습기, 식품보관용기 등과 같은 합성수지 분야와 정수필터 재료 등에 효과적으로 적용될 수 있다. 그러나 상기 기술에 의한 글라스 세라믹스는 상기 장점에도 불구하고, 최근선도유지 효과가 있는 것으로 판명된 원적외선 방사효과가 부족하여 고급 식품보관용기에 적용이 어려운 문제점이 있다. 발명의 구성 및 작용 본 발명은 0~5 Ag2O, 0~5 Li2O, 30~40 CaO, 10~25 TiO2, 20~30 P2O5(mole ratio)의 조성이 되도록 LiCO3, CaCO3, TiO2(anantase)와 H3PO4 용액을 처방하고, 여기에 0.3~1.5wt%의 CuO를 첨가하여 물을 가하면서 혼합하여 슬러리 상태로 만든 다음 건조시키고, 건조된 슬러리를 300메쉬 이하의 분말상태로 분쇄한 후, 700~900℃의 온도에서 1시간 내외 유지시킨 다음, 1250~1350℃의 온도에서 용융시키고 가열된 흑연판 위에 부어 급냉시켜 모유리를 제조하고, 얻어진 모유리를 600~620℃의 온도에서 5~20시간동안 가열하여 핵생성 시킨 다음, 720~740℃의 온도에서 10~20시간동안 결정화시킨 후, 산용액에 1~5시간동안 담지 시키는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 원적외선은 4~1000㎛의 파장을 가지는 적외선을 말하며, 이것은 지구상에 존재하는 생명체의 고유 진동운동과 공명현상을 일으킬 수 있으므로 생명체에 좋은 영향을 주는 것이 확인됨에 따라 최근에는 여러 분야에 적용되고 있다. 특히, 도자기나 식품보관용기의 경우에는 식품의 선도유지와 맛과 영양분의 장기간 유지를 위하여 원적외선 방사재료의 적용이 집중되고 있다. 지금까지 잘 알려진 원적외선 방사물질은 Al2O3, SiO2, ZrO2, Y2O3, La2O3, CeO2, Fe2O3, MgO, BaO, SnO2, Sb2O5, TiO2 등이다. 그러나 이러한 물질들을 글라스 세라믹스에 적용시킬 경우, 방사효율이 저하하거나 글라스 세라믹스 조성물과의 상용성 부족으로 물성이 저하되는 문제점과 아울러, 재료 자체가 고가이어서 일반적인 식품용기에는 적용이 어려운 경우가 많았다. 본 발명자는 다공성 글라스 세라믹스에 원적외선 방사효능을 부여하기 위하여 다양한 실험을 한 결과, CuO가 가장 효과적임을 밝혀내게 되었다. 비교적 저가의 CuO는 다공성 글라스 세라믹스에 아무런 물성 저하를 야기 시키지 아니하면서 상온에서 높은 효율의 원적외선을 방사효과를 부여하였다. 즉, CuO의 첨가에 의하여 항균성과 다공성을 그대로 유지하면서 원적외선까지 고효율로 방사할 수 있게 되었으며, 이러한 재료는 식품용기의 첨가제로 가장 이상적인 것이다. CuO의 적절한 첨가량은 0.3~1.5wt%로, 이 범위 미만의 경우에는 원적외선 방사효과가 부족하고, 이 범위를 초과하더라도 더 이상의 원적외선 방사효과의 상승이 없다. 상기 범위의 CuO를 첨가하였을 경우, 원적외선 방사에너지는 369.4 내지 370.8(w/ m2)이며, 원적외선 방사율은 91.6 내지 92.6%이다. 원적외선 방사체로 널리 사용되고 있는 맥반석의 원적외선 방사에너지가 373.0(w/m2)이고 원적외선 방사율이 92.5%인 점을 감안할 때 본 발명에 의한 글라스 세라믹스는 매우 높은 효율로 원적외선을 방사함을 알 수 있다. 본 발명의 실시 예는 아래와 같다. Ag2O 3, Li2O 2, CaO 36, TiO2 20, P2O5 27(몰비)의 조성이 되도록 Ag2O, Li2CO3, CaCO3, TiO2 (anatase)와 H3PO4(85%) 용액을 처방하고, 여기에 CuO를 0.3~1.5wt% 첨가하여 혼합한 후 물을 가하면서 저어주어서 슬러리 상태로 만든 다음, 이를 건조시키고 건조된 덩어리를 300메쉬 이하의 분말상태로 분쇄하였다. 분쇄된 분말을 800℃에서 1시간동안 유지시켜 탈포 시킨 후, 1300℃에서 1시간동안 용융시켰다. 용융된 유리를 흑연판에 부어 급냉시켜 모유리를 제조하였고, 얻어진 모유리를 615℃에서 20시간동안 유지시켜 핵생성 시켰으며, 이를 730℃에서 20시간동안 유지시켜 결정화시켰다. 얻어진 글라스 세라믹스를 1N HCl 용액에 3일간 침지시켜 가용성분인 Ca(PO4)2 결정상을 용출시켜 다공성을 부여하였다. 얻어진 글라스 세라믹스의 기공율과 비표면적을 측정한 결과는 46.8(%) 및 15.4(m2/g)이었으며, 항균성은 도면 1과 같았다. 원적외선 방사율과 방사에너지는 아래의 표 1 및 도면 1 내지 도면 2와 같았다. ※ 항균성 측정방법 1. 세균의 전배양 그람 양성균인 포도상 구균(Staphylococcus aure us)과 그람 음성균인 장티프스(Salmonella typhi)는 영양배지에서 18시간 배양한 후 phosphate buffer 용액으로 104 cfu/ml이 되게 희석한 후 사용. 2. 항균효과 측정 글라스 세라믹스 샘플을 121℃에서 15분간 습윤멸균한 다음, 각각의 샘플 2.5㎎을 세균(104 cfu/ml) 또는 진균 포자현탁액(104 spores/ml)이 첨가된 PBS(phosphate buffer solution) 5ml에 첨가 후, 25℃에서 배양하며 시간별로 샘플 0.1ml 씩을 취하여 적정배수로 희석한 후 세균은 nutrient agar에서 진균은 sabouraud dextrose agar에서 배양한 후 생성된 colony를 세고 희석배수를 곱하여 C.F.U(Colony Forming Unit, 생균수/ml)를 계산함으로써 살균효과를 측정. ※ 원적외선 방사율 측정방법 3~20㎛의 파장을 대상으로 40℃에서 측정하였음. (비교 예 1) 실시 예와 동일하게 시행하되, CuO를 첨가하지 아니하였다. 기공율과 비표면적을 측정한 결과는 실시 예와 동일하였으며, 원적외선 방사율과 방사에너지는 아래의 표 1과 같았다. (비교 예 2) 실시 예와 동일하게 시행하되 CuO를 2.0wt%를 첨가하였다. 기공율과 비표면적을 측정한 결과는 실시 예와 같았으며, 원적외선 방사율과 방사에너지는 아래의 표 1과 같았다. 발명의 효과 본 발명에 의한 글라스 세라믹스는 항균성과 아울러, 높은 기공율과 비표면적을 가짐과 동시에, 상온에서 높은 효율로 원적외선을 방사함으로써 식기, 위생도기 등과 같은 도자기 분야 및 식품보관용기 등과 정수재료 등에 효과적으로 적용될 수 있다. (편집부)