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WO2020218834A1 - 카르복실산으로 유기화된 규소 이온 복합체 및 복합체의 제조방법과 이를 이용한 제품 - Google Patents

카르복실산으로 유기화된 규소 이온 복합체 및 복합체의 제조방법과 이를 이용한 제품 Download PDF

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Publication number
WO2020218834A1
WO2020218834A1 PCT/KR2020/005343 KR2020005343W WO2020218834A1 WO 2020218834 A1 WO2020218834 A1 WO 2020218834A1 KR 2020005343 W KR2020005343 W KR 2020005343W WO 2020218834 A1 WO2020218834 A1 WO 2020218834A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
acid
carboxylic acid
silicon
silicate
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/005343
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
윤종오
Original Assignee
윤종오
유한회사 한국신기술
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020200025022A external-priority patent/KR102207608B1/ko
Application filed by 윤종오, 유한회사 한국신기술 filed Critical 윤종오
Priority to US17/416,071 priority Critical patent/US20220073541A1/en
Priority to CN202080006201.6A priority patent/CN113272255B/zh
Priority to CA3131085A priority patent/CA3131085C/en
Priority to AU2020260932A priority patent/AU2020260932B2/en
Priority to JP2021519651A priority patent/JP2022529754A/ja
Priority to EP20795573.3A priority patent/EP3960714A4/en
Publication of WO2020218834A1 publication Critical patent/WO2020218834A1/ko

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    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/06—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite
    • A61K47/08—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite containing oxygen, e.g. ethers, acetals, ketones, quinones, aldehydes, peroxides
    • A61K47/12—Carboxylic acids; Salts or anhydrides thereof
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P3/00—Drugs for disorders of the metabolism
    • A61P3/02—Nutrients, e.g. vitamins, minerals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D9/00—Other inorganic fertilisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers

Definitions

  • the present invention relates to a silicon ion complex organically formed with a carboxylic acid, a method for preparing the complex, and a product using the same.
  • the generic term for elements excluding oxygen (O), carbon (C), hydrogen (H), and nitrogen (N) is called mineral or mineral. In the past, it was also referred to as ash ( ⁇ ). About 96% of the elements contained in the human body are the first 4 elements, and only 4% of the total minerals.
  • the relatively large amounts are calcium (Ca), phosphorus (P), potassium (K), sulfur (S), sodium (Na), chlorine (Cl), magnesium (Mg), and iron (Fe ), copper (Cu), manganese (Mn), iodine (I), cobalt (Co), zinc (Zn), molybdenum (Mo), selenium (Se), chromium (Cr), fluorine (F), boron (B ), arsenic (As), tin (Sn), silicon (Si), vanadium (V), nickel (Ni), titanium (Ti), zirconium (Zr), and the like.
  • the present invention relates to silicon among minerals.
  • Silicon is one of the minerals necessary for the human body, and is known to play a certain role in forgetfulness, lack of patience, osteoporosis, aging phenomena, activation of metabolism, anti-aging of cells, and treatment, but not all functions have been fully identified.
  • minerals are easily expressed, minerals that exist in the state of ore are inorganic, and there are about 70 kinds of minerals on the earth.
  • inorganic minerals are absorbed by plants by agriculture and combined with amino acids, and minerals in this state are organic matter. Most of the minerals taken by humans are organic minerals that exist after being absorbed from food.
  • minerals such as selenium are not only not absorbed when ingested as inorganic minerals, but may accumulate and have side effects. Therefore, the inorganic selenium can be absorbed normally only by combining it with amino acids and changing it to an organic state. However, not all minerals do.
  • Silica is also used in the same way, so it is used in the form of making water-soluble silicon from ore and dissolving it in water and drinking it.
  • Such water-soluble silicon is made soluble in water in the form of Na 2 SiO 3, Na 2 SiO 3 ⁇ 5H 2 O, Na 2 SiO 3 ⁇ 9H 2 O, Na 2 SiO 3 ⁇ 10H 2 O, and in some cases phosphorus Compounds containing elements that can be used as minerals such as (P), magnesium (Mg), zinc (Zn) are added, and high-purity silicon dioxide and sodium carbonate are used as the main raw materials at a temperature of 1,500°C to 2,000°C. It is made in powder form.
  • silica as a digestive absorber that can be used by both plants, animals and humans is: (1) providing high-purity silicon oxide as a mineral, and (2) synthesizing the provided silicon oxide with sodium carbonate or sodium hydroxide at high temperature. It has been achieved through a step of reacting to form a water-soluble silicon compound and (3) dissolving the prepared water-soluble silicon compound. However, while reacting with water, the ionic state cannot be maintained continuously, and it takes a colloidal or colloidal form.
  • This water-soluble silicon has a very high alkalinity and is stable in alkali. (If you look at the phenomenon more, it seems to be stable in alkali, but in reality, it begins to form a fine-sized gel, and finally, the particles aggregate with each other. Precipitated.)
  • water-soluble silicon or water-soluble silicon compounds containing water-soluble silicon as a main material are stable only in alkali and cannot be maintained as ions, and are not stable in acids and alcohols.
  • Minerals are mainly minerals contained in ores (especially mica). There are various elements, such as germanium, iron, manganese, etc. that we are well aware of to make semiconductors, and these elements are gradually dissolved in stones or rock masses as groundwater flows through the ground, and they are incorporated into the water and absorbed into the ground.
  • the collapse of the soil mineral cycle is serious due to chemical farming.
  • the soil's mineral cycle is maintained by organic fertilizers such as compost and livestock manure. In this way, agricultural products produced in the soil where the mineral cycle is blocked are bound to be deficient in minerals.
  • the minerals contained in medicines are high in minerals.
  • the purpose is to consume as much mineral as necessary, and it is not harmful to the human body.
  • Minerals absorbed by the human body are temporarily ionized and then recombined into necessary organic substances, acting as enzymes in necessary parts of the body, or being deposited in tissues. That is, it is desirable that at least the human body must be ionized in order to digest (absorb) minerals. Due to the nature of minerals, there are cases in which organic substances have good absorption during absorption.
  • an object of the present invention is to provide a silicon ion complex organically formed with a carboxylic acid using a water-soluble silicon compound.
  • Another object of the present invention is to provide a technology for producing a silicon ion complex organically formed with a carboxylic acid that can be used for animal, human and plant growth by organizing a water-soluble silicon compound.
  • Another object of the present invention is to provide a method of adding titanium, zirconium, and various minerals including the same in the production of a silicon ion complex organically formed with a carboxylic acid stable to change in hydrogen ion (pH).
  • Another object of the present invention is to provide a variety of products using an organic silicon ion complex produced by using the silicon ion complex manufacturing technology organically carboxylic acid.
  • the inventor of the present invention is a person who has been continuously developing a technology for stabilizing ions in an aqueous solution of titanium and zirconium, and has been conducting ionization studies of various materials other than this, and has been conducting various titanium and zirconium related studies since 2011.
  • a patent has been filed for using ions.
  • Patent Document 0015 Korean Patent Application No. 10-2017-0034531 describes a silicate beverage to which zirconium is added and a method of manufacturing the same in the claims and contents.
  • Korean Patent Application No. 10-2002-0071408 describes a liquid composition for promoting plant growth containing titanium dioxide fine particles.
  • Zirconium does not have a known role in living organisms, but it contains about 250mg on average in the human body, and is also contained in small amounts in various foods. In daily life, it is also used in some products or for purifying tap water. (Source: Wiki Encyclopedia)
  • titanium or silicon it is already used as a plant growth accelerator or liquid fertilizer for plants, and is recognized as a mineral in the human body.
  • titanium the role in the human body has not yet been confirmed, but it is at a level that it has been found to exist in trace amounts in the human body.
  • zirconium tends to show a stable appearance at a hydrogen ion concentration lower than pH 4.5 when a water-soluble zirconium compound is dissolved in water, and tends to precipitate in alkali.
  • pH 4.5 a water-soluble zirconium compound
  • At low pH there is a tendency to retain ions without any special additives, but when the pH starts to rise, it becomes rapidly unstable and all precipitates in alkali.
  • titanium reacts with water for a very short time (e.g., less than 1 second) when water-soluble titanium compounds such as titanium tetrachloride or titanium sulfate are added to water. .
  • This titanium reacts very quickly with water, whether it is alkali or acid.
  • it is a material that is more acidic than alkali.
  • the Korean Patent Application No. 10-2016-7021929 describes a stabilized polysilicate.
  • the properties of the stabilized silicate composition according to the present invention are very suitable for use as an antiperspirant, and the safety of this composition is as excellent as polysilicic acid acceptable to the skin, and unlike aluminum salts, there is no safety problem related to systemic toxicity. Are talking.
  • the pH of the initial composition (2.5 or 3.0 to 5.0) and the pH at which gel formation occurs, i.e., pH 6 are physiologically acceptable conditions, and furthermore, the gel-forming reaction is within a short time, typically between 5 and 30 minutes.
  • the gel produced by shifting the pH of the composition is a patent that is odorless and colorless and thus does not leave noticeable stains on the skin or clothing.
  • the invention provides a method for producing stabilized polysilicic acid comprising the steps of:;
  • Korean Patent Application No. 10-2016-7021929 is aimed at causing a gel-forming reaction in the vicinity of pH 2.5 to pH 3.0, pH 5.0, and pH 6.0, which is a physiologically acceptable condition, and has an average of 20 nm or It aims to control the galling of silicates in smaller forms.
  • the invention is a silicate in the form of nanoparticles or colloids of polysilicic acid, and the cluster radius is less than 10 ⁇ , preferably the colloidal dispersion is less than 100 nm, and between 1 nm and 100 nm, preferably Explains that they are polymeric silicic acid nanoparticles with an average diameter of 20 nm.
  • silicic acid has various particle sizes in the aqueous solution is due to the hygroscopicity of the water-soluble silicate in the process of dissolving silicate in water. This hygroscopicity is also the reason silica gel acts as a dehumidifying agent.
  • the silicate reacts with water and begins to gel, and once gelled, it cannot be re-ionized in the aqueous solution.
  • Patent Document 35 Korean Patent Application No. 10-2016-7024827 Looking at the materials and methods related to the stabilized polymer silicate composition in terms of use, it can be seen that the present invention is a similar invention.
  • the carboxylic acid used in the present invention is used.
  • it is also expected to act as a stabilizer for controlling the moisture absorption of the polymer silicate composition with ethanol.
  • the present invention aims to prepare a stabilized polymeric silicate composition comprising polymeric silicic acid and nanosilicate particles having an average diameter of 20 nm or less , wherein stabilization means that the average diameter and size of the particles are continuous. It seems to refer to a form that does not grow larger and is maintained. This is similar to Patent Document 34 in some respects.
  • the invention comprises the steps of (a) providing an aqueous solution of soluble silicate at a pH of 9.5 or higher;
  • a stabilizer containing polyalkylene glycol and or sugar is added to the silicate solution, whereby the stabilizer inhibits the formation of condensed silicate.
  • the present invention describes in that a stabilizer is used for the purpose of causing polymerization to form silicic acid and nano silicate particles and to stabilize the size of the formed particles, and carboxylic acid may be used among the stabilizers. There is.
  • Patent Document 35 The inventors of the above (Patent Document 35) claim that the polymer silicate composition stabilized in [0068] is intended for use as a pharmaceutical or nutritional composition.
  • silicon is a mineral, but those skilled in the art are well aware that the safest way to ingest minerals by humans or animals is to ingest them as ions.
  • inorganic minerals and organic (chelated) minerals are classified, and the fact that ingestion of inorganic minerals can be harmful to the human body, even if it is an ion, is found in data that anyone can easily access through various media. It corresponds. You can easily access inorganic minerals through internet search alone.
  • chelate is a chemical bond that refers to a shape that can hold objects tightly with claws.
  • Mineral is a type of mineral and is also called mineral or inorganic because it is extracted from ore.
  • the minerals that we add to animal feed are also extracted from ore and are called inorganic minerals.
  • minerals exist in a different form. These minerals are called chelate minerals as inorganic minerals are consumed by animals and plants to chelate with organic matter in the body.
  • silicon has a material property that makes it impossible to make inorganic minerals except for the use of non-drinking hydrofluoric acid (HF), so the method of using it as an ion has been completely blocked.
  • HF non-drinking hydrofluoric acid
  • the trace amount of SiO2 present in natural water may not have a major problem with human health, but the fact that silicate polymer particles, a high molecular substance, enter the human body and play a role as a nutrient composition, is the claim of the inventor, and has been studying minerals so far. It may be true that it is difficult for developers to stand up and understand.
  • Amino acids and chelated minerals show a 3 to 4 times higher absorption and utilization rate than various types of minerals that exist in nature.
  • the reason why the absorption and utilization rate of chelated minerals is high is because the mechanism of digestion and absorption is different.
  • inorganic minerals when inorganic minerals are separated into ionic form in the stomach, they exhibit divalent cations. As they become fluorinated substances by combining with phosphoric acid, oxalic acid, phytic acid, and fibrin, which have anions present in the intestine, the absorption and utilization rate is significantly lowered. It becomes.
  • Patent Document 35 is a patent for silicon, and the silicate polymer, which is a high molecular substance, is not separated in an ionic form in the stomach, which is the digestive system, regardless of animal or human body. Therefore, it seems that the inventors developed or insisted that silicon, which is a tetravalent ion, is not separated into ions in the gastric acid solution when it becomes a polymer silicate composition to be used as a nutritional composition.
  • inorganic minerals are separated into ions in the stomach, they are used medically if necessary, or added to animal feed, but using a high molecular substance for such a purpose, even if it is a very small amount, has any effect on the human body or animals. It is not known whether it is crazy, and it is not suitable as a method of ingesting minerals.
  • the inventors of the present invention dissolve titanium tetrachloride and titanium sulfate, which are water-soluble titanium compounds, in a solution in which tricarboxylic acid or dicarboxylic acid is first dissolved in the process of organizing titanium and zirconium to exist as ions.
  • zirconium oxychloride and zirconium sulfate, which are water-soluble zirconium compounds were also dissolved in the same way to maintain the organic zirconium ion state.
  • Experimental Example 1 and Experimental Example 2 were conducted to investigate the ion behavior in aqueous silicate solution through an ion stabilization experiment of tungsten, which is stable in alkali, similar to that of water-soluble silicate.
  • water-soluble silicate appears to be stable in alkali, but in reality, it is not stable in alkali, but it seems that the reaction with water is only slow, and in terms of metal, similar ions as stable in alkali similar to tungsten. It only shows behavior. In reality, it is not an ion, but exists in a colloidal or colloidal form, but it is transparent enough to be indistinguishable with the naked eye, so it looks just like an ion. These can be easily confirmed whether they are ions through a high-purity ethanol reaction test. When added to high-purity ethanol, the colloidal or colloidal silicate aqueous solution shows all its particles in a transparent state.
  • silicate when it encounters water like titanium, it immediately starts to react with water, exhibits endothermic and hygroscopic properties, absorbs water molecules, expands its volume and mass, and once expanded, it is in the solution again. It is not possible to return to the original ionic state by a method such as pH change.
  • zirconium and titanium have similar properties in that the material precipitated in the solution cannot return to its original ionic state. Once the ionic state is broken in water and once precipitated, it cannot be recovered to the ionic state again by pH adjustment in the solution unless a highly toxic substance such as fluorine is used. Tungsten in the previous experimental example was able to dissolve the precipitate in ammonia to make it ionic again, but titanium and zirconium are impossible.
  • water-soluble silicate seems to show a stable appearance in alkali, similar to a metal that is stable to alkali like tungsten, but in reality, the rate of hygroscopicity with moisture is only slightly slowed, and the ionic state is once again like titanium and zirconium. After cracking, it exists in the form of colloidal or colloidal in an aqueous solution, continuously causing a polymerization reaction at a slow rate, and there is a characteristic that it cannot return to an ionic state again.
  • the method that the inventors of the present technology have been able to maintain in an ionic state in an aqueous solution of titanium or zirconium is to prepare an aqueous solution in which dicarboxylic acid or tricarboxylic acid is first dissolved, and then dissolve a water-soluble titanium compound or a water-soluble zirconium compound in the aqueous solution.
  • Water-soluble silicate also, like titanium or zirconium, an aqueous carboxylic acid solution is first prepared using dicarboxylic acid or tricarboxylic acid, and a water-soluble titanium compound or a water-soluble zirconium compound is dissolved in an aqueous carboxylic acid solution.
  • the water-soluble silicate can be organicized to exist as ions by dissolving the water-soluble silicate in an aqueous carboxylic acid solution and combining it with the carboxylic acid in the process of dissolving in an ionic state in the aqueous solution. Knowing that, I came to the present invention.
  • the process of dissolving such carboxylic acid prior to water-soluble silicate is the core of the technology to maintain the ionic state by binding with the carboxylic acid before it becomes a colloidal or colloidal form larger than the ionic state.
  • the solution was adjusted several times with ammonia and sulfuric acid from pH ⁇ 1.0 to pH ⁇ 11.0, but maintained a stable state.
  • a combination of a tricarboxylic acid and a tricarboxylic acid, or a combination of a tricarboxylic acid further including a dicarboxylic acid may further stabilize the material ions in the aqueous solution. That is, for stabilizing ions, tricarboxylic acid is more preferable than dicarboxylic acid.
  • water-soluble silicon compounds, water-soluble titanium compounds, and water-soluble zirconium compounds are organically formed through combination with organic acids through the combination of dicarboxylic acids and tricarboxylic acids such as glycine, citric acid, malic acid, tartaric acid, and succinic acid, and can be stabilized as ions. And, if a single organic acid is used, it is more preferable to use a tricarboxylic acid rather than a dicarboxylic acid.
  • silicon ions become organic and can exist as ions in an aqueous solution.
  • the present invention found that the order of organicization as much as titanium and zirconium is very important in the organic materialization of silicon as well as the order of organicization of titanium and zirconium to maintain the ionic state, and came to the present invention. .
  • water-soluble silicates are already decomposed during digestion in a non-ionic state, making it impossible to exist as ions, and most of them precipitate. Because of this phenomenon, the water-soluble silicate completely dissolved in an alkaline state becomes gelled when the pH is lowered and changes to a silica gel state. Therefore, no matter how completely water-soluble silicate is completely dissolved in alkali, it is impossible to have confidence that it can be maintained in an ionic state in the digestive system from the stomach of an animal or human body.
  • water-soluble silicates react with carboxylic acid immediately (in a short period of time in the presence of ions) in the process of dissolving in water, they may no longer have hygroscopic properties. This means that the water-soluble silicate reacts with water and is dispersed in a colloidal form or does not exist in a colloidal form, but forms a complex with a carboxylic acid and exists in the smallest ionic state.
  • silicon is soluble in hydrofluoric acid, but hydrofluoric acid is a highly toxic substance, which is difficult and dangerous to use industrially. This is also true of titanium and zirconium.
  • titanium can be dissolved in a very small amount in boiling sulfuric acid in addition to hydrofluoric acid, but the inventors of this technology could not find scientific evidence that silicon is soluble in boiling sulfuric acid even at the time of the present invention.
  • silicon becomes soluble in water when it becomes sodium silicate, a synthetic material of sodium-silicon through synthesis with sodium carbonate or sodium hydroxide. (However, although the same tetravalent metal, titanium and zirconium do not dissolve in water even when synthesized with sodium. That is, even with the same tetravalent metal, the properties of each material are different.)
  • silicon This characteristic of silicon is that "sodium” such as sodium carbonate or sodium hydroxide is added and synthesized to make sodium silicate to dissolve silicon in water in the process of obtaining silicon ions as safe ions that can be touched and eaten by humans.
  • sodium silicate thus produced in water
  • at least one selected from tricarboxylic acid and dicarboxylic acid must be first dissolved in water in order to exist as ions, so "sodium", “silicon”, “ Carboxylic acid” and “water” must be included as essential components in order to exist as ions.
  • the term unavoidably chosen is "silicon ion complex" .
  • it is because of the nature of substances that do not exist as ions in water without organic matter, such as sodium chloride.
  • an aqueous carboxylic acid solution is prepared by combining an organic acid selected from dicarboxylic acid and tricarboxylic acid.
  • an organic acid selected from dicarboxylic acid and tricarboxylic acid By dissolving a water-soluble silicate in the prepared aqueous carboxylic acid solution, silicon is an organic acid even when silicon comes into contact with water or at low pH. It exists in the form of organic matter ions combined with.
  • silicon is easy to recognize as a substance that people cannot eat, but the actual surface of the crust was an environment in which a large amount of silicon existed, and humans have been ingesting silicon through plants.
  • Collagen, elastin, mucopolysaccharides, hyaluronic aci, etc. are bound to carbon deficiency, and are involved in crosslinking.
  • prolyhydroxylase an enzyme that functions in the formation of other connective tissues including bone and cartilage.
  • silicon does not exist as an element in nature. It exists as an oxide (silica), and humans were able to ingest silicon, an element that exists in combination with amino acids through the fiber of plants, especially fiber-rich plants.
  • alfalfa is rich in calcium, magnesium, potassium, and silicon, so digestive ulcers, gastritis, liver disease, eczema, hemorrhoids, asthma, high blood pressure, anemia, constipation, bleeding gums, inflammation, It is also used for burns, cancer, and swelling.
  • Silicon supplementation is said to increase the thickness of the dermis and connective tissue support structures just below the skin surface.
  • silicon is organicized and provided as an ionized complex.
  • large-scale compounds are chemically meaningful, and representative ones can be called amino acids and fatty acids.
  • Desired results can be obtained through various types of reactions with various carboxy compounds according to need, such as for promoting plant growth, including fertilizers used in agriculture, for animals, for human medicine, for food, and for cosmetics.
  • carboxylic acids When divided into carboxylic acids in this way, those having one carboxyl group are referred to as monocarboxylic acids, those having two are referred to as dicarboxylic acids, and those having three are referred to as tricarboxylic acids.
  • Chain-shaped monocarboxylic acid is widely distributed as a component of fats or fats and oils, so it is especially called fatty acid, and fatty acids can play a role as additives, but it is difficult to stabilize water-soluble silicate, titanium, and zirconium ions in an aqueous solution. .
  • At least one carboxylic acid selected from tricarboxylic acid and dicarboxylic acid is used as the carboxyl group compound capable of stabilizing the water-soluble silicate compound in an aqueous solution. More preferably, it is a tricarboxylic acid.
  • a water-soluble silicate compound or a water-soluble titanium compound is prepared by stabilizing a water-soluble silicate compound by using one or more tricarboxylic acids, and dissolving one or more dicarboxylic acids or tricarboxylic acids as necessary. And dissolving the water-soluble zirconium compound.
  • the dicarboxylic acid or tricarboxylic acid is characterized in that it further comprises an amino acid.
  • a water-soluble silicate compound is dissolved in an aqueous carboxylic acid solution prepared by dissolving at least one dicarboxylic acid or tricarboxylic acid first and foremost, thereby preparing an organicized silicon ion complex. (At low temperature, the reaction rate of water-soluble silicate with water is reduced as much as possible to form a complex with carboxylic acid)
  • a titanium ion aqueous solution characterized in that to prepare an organic water-soluble titanium ion aqueous solution prepared by dissolving a water-soluble titanium compound in an aqueous carboxylic acid solution prepared by dissolving at least one dicarboxylic acid or tricarboxylic acid;
  • An aqueous solution of zirconium ions characterized by dissolving a water-soluble zirconium compound in an aqueous carboxylic acid solution made by dissolving one or more dicarboxylic acids or tricarboxylic acids, to prepare an organic water-soluble zirconium ion aqueous solution, as needed It is characterized in that it is prepared by adding to ions.
  • step (4) it further comprises the step of adding the organicated titanium ion solution and the organic zirconium ion solution in step (4).
  • steps (1) to (3) ions used as minerals are further added as needed.
  • the ions added at this time are magnesium (Mg), potassium (K), iron (Fe), manganese (Mn), sodium (Na), zinc (Zn), sulfur (S), calcium (Ca), and phosphorus (P). .
  • water-soluble silicates can be ionized to form a silicon ion complex in a drinkable state, and can be used in various industrial fields.
  • it can be used as a source of minerals to plants, animals, and humans lacking minerals, and can be used in medicine and pharmaceutical fields, and solves the problem that it was difficult to expect absorption through the digestive tract in the form of colloidal or colloidal in the past. It was confirmed that it can be prepared in a state capable of digestion and absorption by making it in one ionic form.
  • Fig. 2 Crystal structure diagram according to evaporation of a saturated solution of an organic silicon ion complex prepared with tartaric acid
  • Fig. 3 Crystal structure of an organic silicon ion complex prepared with tartaric acid in a saturated solution.
  • Fig. 4 Plating surface of an accessory product plated by adding an organic silicon ion complex prepared with tartaric acid of Example 3 to a gold plating solution.
  • FIG. 5 A product in which a substitution reaction was tested on the surface of a stainless steel with the organic silicon ion complex prepared with tartaric acid of Example 3 (left substitution reaction not performed product, right substitution reaction surface performed)
  • Citric acid malic acid, tartaric acid, which are organic acids having a tricarboxylic or dicarboxylic group
  • the ionization experiment was conducted through the organicization of the water-soluble silicate.
  • the water-soluble silicate used to describe the present invention is Na 2 SiO 3 ⁇ 9H 2 O, but is not limited thereto, and Na 2 SiO 3 , Na 2 SiO 3 ⁇ 5H 2 O, Na 2 SiO 3 ⁇ 10H 2 O and water-soluble silicate complex materials containing minerals during the manufacturing process of water-soluble silicates are also acceptable. Hydrates containing water molecules in the molecule have some potential to form insoluble precipitates, but when dissolved at a low temperature, it is not unreasonable to make them exist as ions without special problems.
  • a water-soluble silicate composite material including various mineral components including various mineral components is made, and the most commonly used mineral components are magnesium (Mg), potassium (K), iron (Fe), manganese (Mn), and sodium. (Na), zinc (Zn), sulfur (S), calcium (Ca), phosphorus (P).
  • These mineral components are made by adding substances such as sodium carbonate, potassium carbonate, sodium triphosphate, sodium pyrophosphate, sea salt, magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium oxide, calcium oxide, iron oxide, and manganese oxide.
  • the precipitated material cannot be ionized again in the same solution.
  • Example 1 An experiment for preparing a metasilicate organic ion complex using citric acid.
  • the prepared organic silicon ion complex was stable as a transparent solution, and 20 g was sufficiently dissolved in 500 ml to maintain the ionic state. (Converted to the amount of pure silicon ions, it is equivalent to about 3.954 g/L.)
  • a filtering step is required. This filtration is to filter impurities and impurities in the material caused by pH impact that may occur at the time of dissolution. After precipitation, precipitation filtration using the supernatant or filter filtration can be used.
  • sterilization may be required in the manufacturing process.
  • disinfection may be sterilized by one or more of ultraviolet UV sterilization, high temperature sterilization, chlorine sterilization, dioxide gas sterilization, and ozone treatment.
  • the organic silicon ion complex made of citric acid may use carboxylic acid, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, and amino acids to adjust the pH to weakly acidic or weakly alkaline, and the pH adjustment range is 1 to 13.
  • Example 2 An experiment for preparing a metasilicate organic ion complex using malic acid.
  • the prepared organic silicon ion complex was stable as a transparent solution, and 20 g was sufficiently dissolved in 500 ml to maintain the ionic state. (Converted to the amount of pure silicon ions, it is equivalent to about 3.954 g/L.)
  • Example 3 An experiment for preparing a metasilicate organic ion complex using tartaric acid.
  • the purpose of this experiment is to make a saturated solution at the time of manufacture and to check the gelation phenomenon and crystal structure in the solution.
  • Example 5 An experiment for preparing a metasilicate organic ion complex using glycine.
  • magnesium, potassium, iron, manganese, sodium, zinc, sulfur, calcium, phosphorus, titanium, and zirconium cations may be further added.
  • titanium and zirconium in the form of organicized ions that are stable to pH changes in an aqueous solution, as described above.
  • the remaining mineral components are substances that can be easily ionized in aqueous solutions, such as calcium oxide (CaO), calcium hydroxide (Ca(OH)2), calcium ascorbic acid calcium salt, Ca(C6H7O6)2), calcium carbonate (CaCO3), Calcium chloride (CaCl2), acetic acid calcium magnesium salt, calcium acetate (C4H6CaO4), magnesium acetate (C4H6MgO4), magnesium carbonate-magnesium hydroxide-5 hydrate [(MgCO3)4 ⁇ Mg(OH)2 ⁇ 5H2O] ,Magnesium chloride (MgCl2), magnesium citrate, magnesium hydroxide (Mg(OH)2), magnesium oxide (MgO), potassium acetate (CH3COOK), potassium chloride (KCl), potassium citrate (Potassium citrate), potassium hydroxide (KOH), potassium carbonate (K2CO3), potassium hydrogen carbonate (KHCO3), sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (
  • These cations are also preferably dissolved in a dicarboxylic acid or tricarboxylic acid aqueous solution and added, more preferably, dissolved in a tricarboxylic acid aqueous solution and added.
  • the silicon ion complex organically prepared with the carboxylic acid thus prepared can be used for various purposes.
  • drinking water suitable for drinking water quality standards amino acid drinks, mineral drinks, amino acid and mineral complex drinks, pharmaceutical compositions for oral administration to supply silicon minerals to animals and humans, pharmaceutical compositions for injection, bakery, confectionery, plant growth promotion It can be used for various purposes such as fertilizers, detergents, cosmetics, and medical ointments.
  • a detergent it can be prepared by adding a certain portion of the silicon ion complex organicated with the carboxylic acid of the present invention to shampoo, conditioner, face wash, soap, dish detergent, laundry soap, toothpaste, etc., and can be used as a detergent for animals and humans. .
  • This experiment was to confirm whether silicon is behaving ionic by texture and color, although silicon cannot be measured with a plating thickness measuring device. The results can be confirmed in FIG. 4 .
  • the gold-plated surface has a slight blue sensation, expressing the texture as if it was coated with a glass film, and the yellow color of gold was slightly darker.
  • the silicon ion composite according to the present invention may be added in the process of reducing and depositing metal in the electrochemical field of plating to additionally obtain the texture of glass, and thus it is likely to be used for various purposes.
  • the substitution experiment was conducted by adding 1 liter of water to the solution prepared in Example 3 and immersing various metals in 250 ml of a solution made of 2 liters.As a result, it was possible to confirm a phenomenon in which stainless steel exhibits surface purification ability and texture such as glass film coating. .
  • FIG. 5 when the surface was viewed from various angles in the sunlight, light scattering phenomenon such as glass fragments could be seen, and a slight texture of glass could be felt as a bar was seen.
  • the surface was hydrophobic to water and was not wet.
  • the present invention not only plays a role as a mineral, but also a variety of industries including electrochemistry (plating), as it was able to be used electrochemically, even though the metals of titanium and zirconium were organically made into ions as metalloid ions. It has been confirmed that it can be used in the field.
  • the organic acid, amino acid, or carboxylic acid used in the present invention does not refer to only the organic acid, amino acid, or carboxylic acid, but includes a sodium compound, potassium compound, or ammonium compound containing such components.

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Abstract

본 발명은 규소의 이온화 관련된 기술로서, 트리카르복실산 또는 디카르복실산을 이용하여, 수용성 규산염을 이용하여 규소를 유기화 하여 이온화하는 기술에 관한 것이다. 이 기술로 인하여, 전기화학 분야를 포함하여 먹는 물, 음료를 포함하는 식료품 및 의약품을 비롯한 다양한 분야에 유기화된 규소이온 복합체를 포함하는 제품을 제조 생산하여 공급할 수 있게 된다. 특히, 자연계에서 이온으로 존재하지 않는 규소를 유기화하여 공급함으로서 규소 미네랄의 부족으로 인한 다양한 질병을 치료 및 예방할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

카르복실산으로 유기화된 규소 이온 복합체 및 복합체의 제조방법과 이를 이용한 제품
본 발명은 카르복실산으로 유기물화된 규소 이온 복합체 및 복합체의 제조방법과 이를 이용한 제품에 관한 것이다.
인체나 식품에 함유된 원소 중 산소(O), 탄소(C), 수소(H), 질소(N)을 제외한 원소의 총칭을 우리는 무기질 또는 미네랄(mineral)이라고 한다. 전에는 회분(灰分)이라고도 한다. 인체에 함유된 원소 중 96％ 정도가 앞의 4원소이며 무기질은 전체의 4％밖에 되지 않는다. 그 중 비교적 양이 많은 것은 칼슘(Ca),인(P), 칼륨(K), 황(S), 나트륨(Na), 염소(Cl), 마그네슘(Mg)이고, 기타 미량성분으로서 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 요오드(I), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 셀렌(Se), 크롬(Cr), 플루오르(F), 붕소(B), 비소(As), 주석(Sn), 규소(Si), 바나듐(V), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등이 있다.
즉, 인간의 인체에 함유된 원소 중 96% 정도가 산소(O), 탄소(C), 수소(H), 질소(N)로 이루어진 유기물이며, 무기질은 전체의 약 4% 밖에 되지 않으며, 이 4%를 우리는 미네랄(mineral) 이라고 하는 것이다.
본 발명은 미네랄 중에서 규소와 관련된 것이다.
규소는 인체에 필요한 미네랄 중에 하나이며, 건망증, 인내력 부족, 골다공증, 노화현상, 신진대사의 활성화, 세포의 노화방지 및 치료에 일정한 역할을 하는 것으로 알려져 있으나 완벽하게 기능이 모두 규명되지는 아니하였다.
다만, 독성이 없으며 최근 보도에 의하면 규소가 치매환자의 인지기능 저하를 억제하는데 효과가 있는 것이 영국의 대학에서 연구되어 보도되었다.
미네랄을 쉽게 표현한다면 광석 상태로 존재하는 미네랄은 무기물이며, 지구상에 존재하는 미네랄의 종류는 대략 70여종에 달한다.
이런 무기미네랄 등이 농업에 의해서 식물에 흡수되어 아미노산과 결합된 상태가 되고 이 상태의 미네랄은 유기물이다. 사람이 복용하는 미네랄은 음식에서 흡수되어 존재하는 유기미네랄이 대부분이었다.
예를 들면, 셀레늄 같은 미네랄은 무기미네랄 상태로 섭취하면 흡수되지 않을 뿐만 아니라 축적되어 부작용이 있을 수 있다. 때문에 무기상태의 셀레늄을 아미노산과 결합시켜서 유기상태로 변화시켜서 복용해야 정상적으로 흡수가 가능하다. 그러나 모든 미네랄이 꼭 그런 것은 아니다.
규석의 사용도 이와 같아서 광석으로 나온 규석을 수용성 규소로 만들고, 수용성 규소를 물에 용해하여 그것을 음용하는 형태로 사용하고 있다.
이러한 수용성 규소는 Na 2SiO 3 , Na 2SiO 3ㅇ5H 2O , Na 2SiO 3ㅇ9H 2O , Na 2SiO 3ㅇ10H 2O 형태로 물에 용해가능하게 만들어지며, 경우에 따라서는 인(P), 마그네슘(Mg), 아연(Zn)등 미네랄로 사용될 수 있는 원소를 포함하는 화합물을 첨가하여 1,500℃ 내지는 2,000℃의 온도에서 순도 높은 이산화 규소와 탄산나트륨을 주원료로 하여 고온반응 후 응고시켜 분말형태로 만들어지는 것이다.
즉 규석을 식물, 동물, 인간이 모두 사용할 수 있는 소화 흡수체로 사용하는 것은, (1)광물인 순도 높은 규소 산화물을 제공하는 단계, (2)제공된 규소 산화물을 탄산나트륨 또는 수산화나트늄과 고온에서 합성반응시켜 수용성 규소 화합물로 만드는 단계, (3)제조된 수용성 규소 화합물을 용해하는 단계를 통하여 달성되어 왔던 것이다. 그러나 물과 반응하면서 이온 상태를 지속적으로 유지하지 못하고, 콜로이드 또는 콜로이달 형태를 띄게 된다.
이러한 수용성 규소는 매우 높은 알칼리도를 가지고 있으며, 알카리에서 안정한 특성이 있다.(좀 더 현상을 살펴보면 알칼리에서 안정한 것 같지만, 실제로는 미세사이즈의 겔 형태를 형성하기 시작하며, 최종적으로 입자가 서로 응집되어 침전된다.)
그러나, 이렇게 만들어진 수용성 규소 또는 수용성 규소를 주요 재료로 포함하는 수용성 규소 화합물들은 알칼리에만 안정할 뿐 이온으로 유지되지도 못하며, 산과 알콜에는 안정하지 아니하다.
즉, 이로 인하여 동물, 혹은 식물 혹은 인체의 소화기관에서 소화흡수를 어렵게 한다. 그러므로 위장에서부터 소화기관을 모두 지날때까지 침전되지 않고 이온상태를 유지할 필요성이 있다.
또한, 이러한 규소의 다양한 산업에서의 이용 가능성을 얻기 위해서는 산과 알칼리 모두에서 수용액 속에서의 이온의 안정성을 높이는 기술의 개발부터 체계적으로 연구할 필요성이 대두되었다.
미네랄이란 주로 광석(특히 흙운모)에 포함된 광물질들이다. 여기에는 반도체를 만드는데 필요한 게르마늄이나 우리가 잘 알고 있는 철, 망간 등의 여러가지 요소가 있으며 이들은 지하수가 땅속을 흐르며 돌이나 암반에서 조금씩 녹아서 물에 포함되고 이것이 땅에 흡수 된다.
이런 미네랄은 생명을 가진 모든 생명체에는 꼭 필요한 요소다. 하지만 조금씩 땅에 스며드는 양보다는 대단위 농업 등에 의해서 식물에 흡수되어 없어지는 양이 많아지기 때문에 지금 지구상의 모든 땅들은 미네랄 성분이 거의 고갈 되었다고 해도 과언이 아니다.
이러한 미네랄 성분이 토양에 없으면 아무리 다른 종류의 비료를 풍부하게 주더라도 식물은 영양분을 충분히 흡수할 수 없으며, 뿌리가 약하고 생장이 느리고수확도 줄어든다.
화학농법으로 말미암아 토양의 미네랄 싸이클의 붕괴가 심각하다. 토양의 미네날 싸이클은 퇴비나 가축의 분뇨 등 유기질 비료에 의해서 유지되는 것이다. 이처럼 미네랄 싸이클이 차단된 토양에서 생산된 농산물에는 미네랄이 결핍될 수 밖에 없는 것이다.
이와 같은 농산물을 먹을 수밖에 없는 현대인의 몸의 미네랄 싸이클 역시 붕괴 될 수밖에 없다. 날로 격증에 가고 있는 성인병과 현대인의 반건강(半建康)상태의 가장 큰 원인이 바로 이 미네랄의 결핍에서 기인한 것이라 할 수 있다.
세계적으로 유명한 건강학자들인 브래그, 워커, 배닉 박사등은 미네랄은 반드시 음식(동.식물)에서 흡수해야지 만약 물속에 있는 무기미네랄을 흡수할 경우나 자연에서 채취한 미네랄 원액을 물에 희석하여 복용하면 우리 몸속의 중추기관을 헤치고 각종질병의 원인이 된다는 사실을 경고하고 있다.
현재 의약품에 함유된 미네랄은 무기물이 많다. 물론 필요한 만큼의 미네랄섭취를 목적으로 한 것이며, 인체에 해로울 정도는 아니다. 인체에 흡수된 미네랄은 유기물이든 무기물이든, 일시적으로 이온화되었다가 필요한 상태의 유기물로 재결합되어 체내의 필요한 부분에서 효소의 역할을 한다거나 조직에 침착된다. 즉, 적어도 인체가 미네랄을 소화(흡수)하기 위해서는 이온화되어야하는 것이 바람직한 것이다. 미네랄의 특성 때문에 흡수과정에서 유기물이 흡수력이 좋은 경우는 있다.
그러므로 무기물이라 하더라도 미네랄을 유기화, 이온화할 필요성이 있다.
이에 본 발명에서는 수용성 규소 화합물을 이용하여 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 수용성 규소 화합물을 유기화하여 동물, 인체 및 식물생장 등에 사용할 수 있는 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체의 제조 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 수소이온(pH) 변화에 안정한 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체의 제조에 있어서, 티타늄, 지르코늄, 및 이를 포함하는 다양한 미네랄들의 첨가방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체 제조 기술을 이용하여 제조되는 유기화된 규소이온 복합체를 이용한 다양한 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 발명자는 지금까지 티타늄 및 지르코늄을 수용액 속에서 이온의 안정화를 위한 기술을 지속적으로 개발해오고 있는 자로서, 이 이외의 다양한 물질의 이온화 연구를 진행하고 있으며, 2011년부터 다양한 티타늄 및 지르코늄 관련 이온을 이용하는 특허를 출원하여왔다.
한편, 본 발명의 상기 선행기술 문헌들을 살펴보면, 규소, 지르코늄 등의 미네랄의 섭취, 식물 또는 동물들에 적용 및 음용하기 위한 다양한 기술들이 나열되어 있다.
특히, 특허문헌 0015. 대한민국 특허 출원번호 10-2017-0034531에는 청구항 및 내용에 지르코늄이 첨가된 규산염 음료 및 이의 제조방법에 대하여 기술하고 있다.
이외에, 대한민국 특허 출원번호 10-2002-0071408에는 이산화티탄 미립자를 포함하는 식물생장 촉진용 액상 조성물에 대하여 기술하고 있다.
이러한 동물, 식물, 인체에 적용하고자 하는 규소, 지르코늄, 티타늄의 공통점은 미네랄로서 무독성이라는 점이다.
지르코늄은 생명체 내에서 알려진 역할은 없으나 인체에는 평균적으로 250mg 정도 포함되어 있으며, 각종 식품에도 소량 함유되어 있다. 일상에서는 일부 제품이나 수돗물 정화에도 사용되기도 한다. (출처:위키백과사전)
티타늄이나 규소의 경우 식물생장 촉진제 내지는 식물을 위한 액상 비료로 이미 사용되고 있으며, 인체 내에 미네랄로 인정되고 있다. 티타늄에 대해서는 아직 인체 내의 역할은 확인되지 않고 있으나, 인체 내에 미량 존재하고 있는 것이 밝혀진 수준이다.
그러나, 이러한 원소들은 서로 각각 다른 특성들을 가지고 있다.
예를 들어, 지르코늄은 수용성 지르코늄 화합물을 물에 용해해보면 pH 4.5 보다 낮은 수소이온농도에서 안정한 모습을 나타내는 경향이 있으며, 알카리에서는 침전되는 경향이 있다. 낮은 pH에서는 특별한 첨가제 없이 이온을 유지하는 경향이 있으나 pH가 올라가기 시작하면 급격히 불안정해지며 알카리에서는 모두 침전되고 만다.
또, 티타늄은 사염화티타늄이나, 황산티타늄등 수용성 티타늄 화합물을 물에 첨가하면 극히 짧은 시간 ( 예를 들면 1초도 안되는 시간 )동안에 물과 반응하여 침전물을 만들어내기 때문에 물속에 이온으로 존재하기가 매우 어렵다. 이 티타늄은 알칼리, 산 여부와 상관없이 물과 반응하는 속도가 매우 빠르다. 물론 이온으로 존재하게 되면 알칼리보다는 산성에 안정한 물질이다.
아울러 수용성 규산염인 규산나트륨, 규산칼륨, 규산칼슘은 물에 용해하면, 알칼리를 띄는데 용해되는 양에 따라 통상 pH는 10.0 내지 13.0에 이른다. 이 물질들은 물에 용해되어 수용액이 되지만, 시간이 가면 갈수록 물과 반응하여 무게와 부피를 키우고 낮은 pH에서 침전되거나, 오래도록 방치하면 용해 후에도 흡습성이 있어서 침전물을 만들어낸다. 특히 pH가 낮은 산성이거나, 알콜인 경우 용해되지 못하는 불용성을 나타낸다.
실리카겔이 흡습성을 가지는 성질을 그대로 보여주는 것이다.
조금 더 살펴보면,
대한민국 특허 출원번호 10-2016-7021929 특허에는 안정화된 폴리 규산염에 대하여 기술하고 있다. 이 발명에 의한 안정화된 규산염 조성물의 특성은 발한억제제로 사용하기에 매우 적합하며, 본 조성물의 안전성은 피부에 용인되는 폴리규산만큼 우수하고, 알루미늄 염과는 달리, 전신 독성과 관련된 안전성 문제가 없음을 말하고 있다.
나아가, 초기 조성물의 pH(2.5 또는 3.0 내지 5.0)와 겔 형성이 일어나는 pH 즉, pH 6은 생리학적으로 허용가능 한 조건, 더욱이, 겔-형성 반응은 단시간 내, 전형적으로 5분 내지 30분 사이에 일어난다. 조성물의 pH 이동에 의해 생산된 겔은 무취 및 무색이고, 따라서 피부 또는 의류에 눈에 띄는 얼룩을 남기지 않는 것에 관한 특허다.
상기 발명은 하기 단계를 포함하는, 안정화된 폴리규산을 생산하는 방법을 제공한다:;
(a) pH ≥ 9.5를 갖는 알칼리 규산염 용액을 제조하는 단계;
(b) 선택적으로 알칼리 규산염 용액에 성장 지연제를 첨가하는 단계;
(c) 산 첨가에 의해 pH를 ≤ 4.0으로 낮추어 폴리규산을 포함하는 조성물을 형성하는 단계;
(d) 선택적으로 다가 양이온을 첨가하는 단계;
(e) 염기를 첨가하여 조성물의 pH를 생리학적으로 허용가능한 pH로 상승시켜 폴리규산을 포함하는 안정화된 조성물을 형성하는 단계;
(f) 선택적으로 조성물의 안전성을 증가시킬 수 있는 성장지연제를 첨가하는 단계;
(g) 선택적으로 조성물의 안전성을 증가시킬 수 있는 비-수성 용매를 첨가하는 단계; 및
(h) 선택적으로 발한억제 조성물 또는 미용 제형 내로 도입하는 단계.(c) 산 첨가에 의해 pH를 ≤ 4.0으로 낮추어 폴리규산을 포함하는 조성물을 형성하는 단계;
안정화된 규산염 조성물을 생산하는 단계를 포함하고 있으며, 이 특허에 의하여 기술된 방법으로 수득가능한 안정화된 규산염 조성물을 제공하고 있다.
즉, 종합하면, 대한민국 특허 출원번호 10-2016-7021929 특허는 pH 2.5 내지 pH 3.0, pH 5.0, 생리학적으로 허용가능한 조건인pH 6.0 인근에서 겔-형성반응을 일으키는 것을 목적으로 하고, 평균 20nm 또는 그보다 작은 형태의 규산염의 갤 상태를 조절하는 것을 목적으로 한다.
상기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 참고하면 상기 발명은 폴리규산의 나노입자 또는 콜로이드의 형태로 규산염이며 클러스터 반경이 10Å 미만이고, 바람직하게는 콜로이드 분산액은 100nm 미만이며 1nm부터 100nm사이에, 바람직하게는 20nm의 평균직경을 갖는 중합체 규산 나노입자임을 설명하고 있다.
이렇게 수용액 속에서 규산이 다양한 입자 사이즈를 가지게 되는 것은 물에 규산염을 용해하는 과정에서 수용성 규산염의 흡습성 때문이다. 이러한 흡습성은 실리카겔이 제습제로서의 역할을 하는 이유이기도 하다.
즉, 수용성 규산염을 어떠한 조치 없이 먼저 용해하는 과정을 거치면 규산염은 물과 반응하여 겔화되기 시작하고, 한번 겔화된 상태에서는 수용액내에서 다시 이온화되지 못한다.
한편, (특허문헌 35) 대한민국 특허 출원번호 10-2016-7024827 안정화된 중합체 실리케이트 조성물과 관련된 물질 및 방법을 용도 측면에서 살펴보면, 본건 발명과 유사한 용도의 발명임을 알 수 있다.
특히 명세서 [0056]을 살펴보면 본건 발명에서 사용되는 카르복실산을 사용하고 있음을 알 수 있다. 또 [0058]에서는 에탄올로 중합체 실리케이트 조성물의 습흡성을 컨트롤하는 안정화제 역할을 기대하기도 한다.
이 발명은, 2 0 nm이하의 평균 직경을 갖는 중합체 규산 및 나노 실리케이트 입자를 포함하는 안정화된 중합체 실리케이트 조성물을 제조하는 것을 목적으로 하고 있으며, 여기서 안정화되었다는 의미는 그 입자의 평균 직경과 크기가 지속적으로 더 커지지 않고 유지되는 형태를 말하는 것으로 보인다. 이 것은 어떤 면에서는 특허문헌 34와 유사하다.
발명은 (a) 가용성 실리케이트의 수용액을 9.5 이상의 PH에서 제공하는 단계;
(b) 상기 실리케이트 용액의 pH를 낮춰 실리케이트의 중합을 야기하여 중합체 규산 및 나노실리케이트 입자를 형성하는 단계; 및
(c) 단계(a) 및/또는 (b)와 동시에 또는 순차적으로, 폴리알킬렌 글리콜 및 또는 당을 포함하는 안정화제를 상기 실리케이트 용액에 첨가하여, 안정화제가 축합된 실리케이트 형성을 억제하는 안정화된 실리케이트 조성물을 제조하는 것을 설명하고 있다.
즉, 상기 발명은 중합을 야기하여 규산 및 나노 실리케이트 입자를 형성하고 그 형성된 입자의 크기를 안정화시킬 목적으로 안정화제를 사용하며, 그 안정화제 중 카르복실산을 사용할 수 있다는 것을 [0056]에서 설명하고 있는 것이다.
이 발명은 발명자들이 에초부터 규소를 이온으로 만들 목적을 가진 것이 아니기도 하거니와, 발명시에 규소를 이온화하는 것에 대한 지식이 없었던 것으로 보여진다.
상기 (특허문헌 35)의 발명자들은 [0068]에서 안정화된 중합체 실리케이트 조성물의 용도로, 약학 또는 영양 조성물로 사용하기 위한 것임을 주장하고 있다.
그러나, 영양 조성물로 예를 들면, 규소는 미네랄인데 미네랄을 인체 또는 동물이 섭취하는 가장 안전한 방법은 이온으로 섭취하는 방법임을 업계 통상의 기술자들은 잘 알고 있는 바이다.
특히, 미네랄을 섭취하는 방법에서는 무기태미네랄과 유기태(킬레이트태)미네랄을 구분하여, 설사 이온이라 하더라도 무기태미네랄의 섭취가 인체등에 해로울 수 있다는 사실은 다양한 매체를 통해 누구나 쉽게 접할 수 있는 자료에 해당한다. 인터넷 서치 만으로도 무기테 미네랄을 쉽게 접할 수 있다.
킬레이트(Chelate)란?
킬레이트란 단어는 집게발로 물건을 꽉 잡을 수 있는 형상을 화학결합에 인용한 단어이다.
미네랄은 광물의 일종으로 광석에서 추출하므로 광물질 또는 무기물이라고도 한다. 우리가 동물용 사료등에 첨가하는 미네랄도 광석에서 추출된 것으로 이를 무기태 미네랄이라고 한다. 그러나 동식물의 체내에서는 미네랄이 이와 다른 형태로 존재하는데 무기태 미네랄을 동식물이 섭취하여 체내에서 유기물과 킬레이트 결합을 한 것으로서 이를 킬레이트태 미네랄이라고 한다.
이런 상황에서 규소는 음용이 불가능한 불산(HF)을 사용하는 경우를 제외하고는 무기테 미네랄을 만들 수 없는 물질적 특성을 가지고 있기때문에, 그동안 이온으로 사용하는 방법이 완전히 막혀있었다. 즉, 무기태미네랄도 사람 몸 속에 들어가면 위산 속에서 용해되어 이온으로 존재하여 소화흡수가 가능하고, 유기태미네랄은 당연히 더 안전한 방법으로의 섭취방법을 보증한다고 할 수 있다.
그러나, 규소는 물을 만나면 수분을 흡수하여 부피와 중량을 늘리는 고분자 물질인 중합체 실리케이트 입자가 되기 때문에, 이 습흡성 반응을 중단시켜 이온상태를 유지하는 것이 업계의 난제였다.
따라서, 자연계의 물속에 존재하는 극미량의 SiO2는 인체의 건강상 커다란 문제가 없을 수 있으나, 고분자 물질인 실리케이트 중합체 입자가 인체에 들어가서 영양조성물 역할을 한다는 것은, 발명자의 주장일 뿐 그동안 미네랄을 연구해온 개발자들로서는 선 듯 이해하기가 어려운 것이 사실일 수 있다.
아미노산과 킬레이트된 미네랄은 자연상태에서 존재하는 각종 형태의 미네랄보다 3∼4배의 높은 흡수 이용율을 보여주고 있는 것이다. 이와 같이 킬레이트태 미네랄의 흡수 이용율이 높은 이유는 소화 흡수기전이 틀리기 때문인데 가축이 무기태 미네랄을 섭취했을 때는 이온화된 급속이온과 장점막에 존재하는 integral protein이 킬레이트 결합을 하였다가 이들이 다시 분리되고 Carrier protein과 킬레이트 결합되는 복잡한 이온흡수과정을 거쳐야 하는 반면 킬레이트 미네랄은 이러한 복잡한 과정을 거치지 않고 아미노산과 dipeptide가 흡수되는 경로를따라 장점막 세포로 곧바로 흡수되는 활성흡수 방법으로 흡수가 되기 때문이다.
또한 무기태 미네랄은 위 내에서 이온형태로 분리 될 때 2가의 양이온을 띄게 되는데 장내에 존재하는 음이온을 띄는 인산, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등과 결합하여 불소화 물질이 되므로서 흡수 이용율이 현저히 낮아지게 되는 것이다.
그러나, (특허문헌 35)의 발명은, 규소를 대상으로 하는 특허이고 고분자 물질인 실리케이트 중합체는 동물 또는 인체와 상관없이 소화기관인 위 내에서 이온형태로 분리 자체가 되지 않는다. 따라서, 영양 조성물로 사용하겠다는 것은 발명자들이 4가 이온인 규소가 고분자 실리케이트 조성물이 되었을때 위산 용액내에서 이온으로 분리되지 않는다는 사실을 전혀 모르고 개발한 것이거나 주장하는 것으로 보인다.
따라서, 무기태 미네랄은 위에서 이온으로 분리가 되기 때문에 부득이 필요한 경우 의학적으로 사용되기도 하고, 동물의 사료에 첨가되기도 하나, 고분자 물질을 그러한 용도로 사용한다는 것은 극미량이라 하더라도, 인체나 동물에 어떠한 영향을 미칠지 알 수 없고, 미네랄을 섭취하는 방법으로는 적당하지 아니하다.
따라서, 소량으로라도 고분자 물질을 생명체가 음용한다는 것에 대한 자료로는 녹말, 셀룰로오스등 천연고분자 물질을 제외하고는 극히 이례적인 주장이라 할 수 있다.
본 건 발명의 발명자는 종전 티타늄과 지르코늄을 유기화하여 이온으로 존재하는 과정에서 트리카르복실산 또는 디카르복실산을 먼저 용해한 용액에 수용성 티타늄 화합물인 사염화티탄과 황산티타늄을 용해하여 유기화된 티타늄 이온 상태를 유지하였으며, 수용성 지르코늄 화합물인 옥시염화지르코늄과 황산지르코늄도 같은 방법으로 용해하여 유기화된 지르코늄 이온 상태를 유지하는 기술에 성공한 바 있다.
그리고 그것은 금속이온을 가지고 다양한 합금 및 단일 금속 도금을 통하여 유기 이온 상태로 수용액 속에 존재하고 있다는 사실을 실험예 및 실시예를 통하여 증명하였으며, 특허로 등록된 바 있다. 특히 킬레이트 방식으로 금속을 수용액 속에서 이온으로 존재하게 하여도 전기화학적으로 이용이 가능하다는 점을 증명한 것이다.
즉, 전기도금 방법으로 전기에 의하여 금속의 산화와 환원과정을 모두 보여줌으로써 금속이온의 거동을 통해 티타늄과 지르코늄이 카르복실산과 결합되어 유기물화된 이온상태로 존재하고 있다는 것을 확실하게 증명한 것이다.
이 과정에서 카르복실산이라도 다른 종류의 카르복실산을 더 첨가하여 단일 카르복실산을 사용하였을 경우에 비하여 유기화된 이온의 안정상태를 더욱 개선할 수 있음을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
[실험예 1] 텅스텐 이온의 안정화 실험1.
본 실험예 1과 실험예 2는 수용성 규산염과 유사하게 알칼리에서 안정한 특성을 가진 텅스텐의 이온 안정화 실험을 통해서 규산염의 수용액속에서의 이온 거동을 알아보기 위해 실시한 것이다.
텅스텐산소다 18g과 트리카르복실산중 한가지인 구연산 18g을 60℃의 물 100ml에 용해하였다.
용해 당시 투명하고 깨끗하게 용해되었으나, 방치실험에서 48시간 경과과정에서 스펀지 형태의 침전물을 만들어내기 시작하더니, 텅스텐이온은 응집하여 침전되었으며, 재용해가 매우 어려운 상태가 되었다. ( 상기 침전물은 수용액에서 분리하여 암모니아에 반응시켜서 제용해를 할 수 있다. 그러나 실제 규산염이었다면 제용해는 불가능하다. )
규산염의 용해상태를 가정해서 알칼리에 안정한 텅스텐 이온으로 pH 3.0 상태에서의 안정한 상태를 확인하였으나 트리카르복실산으로도 완전히 안정되지 아니한 것을 확인할 수 있었다. 트리카르복실산의 양이 부족했을 수도 있다.
이렇듯, 물질의 이온화에는 다양한 변수가 작용한다.
그런데 발명자가 살펴본 바에 의하면, 수용성 규산염은 알칼리에 안정한 것처럼 보이나, 실제로는 알칼리에서도 안정한 것이 아니라, 물과의 반응이 느려지는 것에 불과한 것으로 보이며, 금속으로 따지면 텅스텐과 유사하게 알칼리에서 안정한 것 같이 유사한 이온 거동을 나타낼 뿐이다. 실제로는 이온이 아닌, 콜로이드 내지는 콜로이달 형태로 존재하는 것인데 육안상으로는 구분할 수 없을 정도로 투명하여, 마치 이온처럼 보일 뿐이다. 이러한 것들은 고순도 에탄올 반응시험을 통해서 이온인지 여부를 쉽게 확인할 수 있다. 고순도 에탄올에 첨가하면 콜로이드나 콜로이달 형태의 규산염 수용액은 투명한 상태에서 뿌옇게 자신의 입자의 모습을 모두 나타낸다.
규산염의 실체적인 모습은, 티타늄처럼 물과 만나면, 즉시 물과 반응을 시작하고, 흡열반응과 흡습성의 성질을 나타내며 물분자를 흡수하여 부피와 질량을 팽창시키고 한번 팽창된 상태에서는 다시 해당 용액내에서는 pH 변화 같은 방법으로는 원상태인 이온상태로 복귀하지 못한다.
이러한 해당 용액내에서 침전된 물질이 다시 원상태인 이온 상태로 복귀하지 못하는 특성은 금속중에서는 지르코늄과 티타늄이 유사한 성질을 가지고 있는데. 물 속에서 이온상태가 깨져서 한번 침전되고 나면, 플루오린 같은 맹독성 물질을 사용하지 않는 한, 다시 해당 용액내에서 pH조정 등의 방법으로는 이온상태로 회복되지 못한다. 앞서 실시한 실험예에서의 텅스텐은 암모니아에서 침전물을 용해하여 다시 이온상태로 만들 수 있었지만, 티타늄과 지르코늄은 불가능하다.
결국 침전물을 여과를 통해서 제거하는 수 밖에 없다.
수용성 규산염도 수용액속에서 콜로이드 내지는 콜로이달 형태로 존재하는 상태에서는 다시 이온상태로 회복시킬 수 없다. 한번 침전된 티타늄이 함수산화 티탄이 되었기에 용해가 불가능한 것과 비슷한 이유다.
즉, 수용성 규산염은 텅스텐처럼 알칼리에 안정한 금속과 유사하게 알칼리에서는 외관상으로 안정한 모습을 보여주는 듯하나, 실제적으로는 수분과의 흡습성이 발현되는 속도가 약간 늦어졌을 뿐이고, 티타늄과 지르코늄처럼 한번 이온상태가 깨지고 나면 수용액속에서 콜로이드나 콜로이달 형태로 존재하면서 느린 속도로 중합반응을 지속적으로 일으키며 존재하게 되며, 다시 이온상태로 돌아갈 수 없는 특징이 있다.
본 기술 발명자가 지금까지 티타늄이나 지르코늄을 수용액속에서 이온상태로 유지할 수 있었던 방법은 디카르복실산이나 트리카르복실산을 우선 용해한 수용액을 만든 후 해당 수용액속에 수용성 티타늄 화합물이나, 수용성 지르코늄 화합물을 용해하여 순간적으로 이온상태가 이루어질 때 카르복실산과 금속이온을 결합하는 방식으로 금속이온을 유기화하는 방법을 사용했기 때문이었다. 이를 위하여는 반드시 카르복실산을 먼저 용해하여야 했다.
수용성 규산염 또한, 티타늄이나 지르코늄처럼 디카르복실산 또는 트리카르복실산을 이용하여 카르복실산 수용액을 먼저 만들고, 수용성 티타늄 화합물이나 수용성 지르코늄 화합물을 카르복실산 수용액에서 용해하여, 침전되기 전에, 카르복실산과 금속이온이 복합체를 형성하도록 하였던 것처럼, 수용성 규산염을 카르복실산 수용액에서 용해하여 수용액 속에서 이온상태로 용해되는 과정에서 카르복실산과 결합하는 방식으로 수용성 규산염을 유기화 하여 이온으로 존재하게 할 수 있음을 알고 본 발명에 이르렀다.
이러한 카르복실산을 수용성 규산염보다 우선 용해하는 과정은 이온상태보다 큰 콜로이드 내지는 콜로이달 형태가 되기 이전에 카르복실산과 결합하여 이온상태를 유지하는 것이 기술의 핵심이다.
[실험예 2] 텅스텐 이온의 안정화 실험2.
텅스텐산 소다 18g과 트리카르복실산중 주석산 18g 여기에 구연산 9g을 첨가하고 순수를 첨가하여 100ml의 용액이 되도록 용해하였다.
용해 당시 투명하고 깨끗하게 용해되었으며, 방치실험 48시간 경과한 후에도 투명하게 안정화 되었다.
해당 용액을 암모니아와 황산으로 pH ≤1.0 ~ pH ≤11.0 까지 수차례 조절하였으나 안정한 상태를 유지하였다.
이 실험을 통하여, 카르복실산이라도 서로 다른 조합이 물질 이온을 유기화하고 pH를 안정화 시키는데 도움이 된다는 것을 알 수 있다. 특히 카르복시기가 많을수록 수용액 속에서의 물질 이온의 안정화에 도움이 된다.
즉, 트리카르복실산과 트리카르복실산의 조합, 내지는 디카르복실산을 더 포함하는 트리카르복실산의 조합으로 물질 이온을 수용액 속에서 더욱 안정화 시킬 수 있다. 즉, 이온의 안정화를 위해서는 디카르복실산보다는 트리카르복실산이 더욱 바람직하다.
예를 들면 사과산-구연산, 글리신-사과산, 글리신-구연산-사과산, 주석산-글리신, 주석산-사과산, 주석산-구연산-글리신, 주석산-사과산-글리신, 주석산-구연산의 조합을 통하여 물질 이온을 수용액 속에서 조금 더 안정화 시킬 수 있다.
즉, 수용성 규소 화합물, 수용성 티타늄 화합물, 수용성 지르코늄 화합물은 글리신, 구연산, 사과산, 주석산, 호박산등 디카르복실산과 트리카르복실산의 조합을 통해 유기산과의 결합을 통해 유기물화되고 이온으로서 안정화될 수 있으며, 단일 유기산을 사용한다면, 디카르복실산 보다는 트리카르복실산을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한 pH 1.0 이하에서부터 13.0에 이르기까지 자유롭게 조절이 가능하다.
이러한 변화는 사용하는 재료가 모두 인간, 동물, 식물등에게 해가 되지 않는 섭취가 가능한 것들로 이루어진다.
이 과정을 통해 규소이온은 유기물화 되고 수용액속에 이온으로 존재할 수 있게 된다.
본 발명은, 규소의 유기물화에 있어서도 티타늄과 지르코늄 만큼의 유기화 순서가 매우 중요하다는 사실을 종전 티타늄과 지르코늄을 유기화하여 이온상태로 유지시키는 것만큼 순서가 매우 중요하다는 것을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
수용성 규소 화합물들은 물에 용해하면 용해가 되지만, 용해되는 즉시, 물과 반응하기 때문에 무게와 질량이 일정부분 증가하기 시작하고, 이로 인하여 pH에 따라, 침전량이 늘어나고 높은 알칼리에서는 침전되는 모습이 눈에 관찰되지 않는 시간이 길어지지만, 낮은 pH일 경우에는 완전히 물에 녹지 않는 불용성인 것처럼 침전되는 모습을 즉시 확인할 수 있다. 이렇게 겔화된 상태는 다시 해당 수용액 속에서 다시 이온화되지 못한다.
예를 들어, 인간의 위산에 해당하는 pH 1.5 또는 그 이하에서는 수용성 규산염들은 이미 이온이 아닌 상태에서 소화과정에서 분해되어 이온으로 존재하는 것이 불가능 하고, 대부분이 침전된다. 이 현상 때문에 알칼리 상태에서 완전 용해시킨 수용성 규산염은 pH를 낮추면 겔화되어 실리카겔 상태로 변한다. 따라서, 아무리 수용성 규산염을 알칼리에서 완전히 용해하였다 하더라도, 동물이나 인체의 위장에서부터 소화기관 내에서 이온상태로 유지될 수 있다는 확신을 가질 수 없게 된다.
그러나, 수용성 규산염들이 물에 용해되는 과정에서 최우선적으로 디카르복실산 또는 트리카르복실산이 용해된 상태에서 복합체를 형성한 경우 더이상 흡습성을 발휘하지 않고 이온상태로 안정할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명에 이르게 된 것이다.
즉, 수용성 규산염들이 물에 용해되는 과정에서 즉시(이온으로 존재하는 짧은 시간에) 카르복실산과 반응하면 더이상 흡습성의 성질을 가지지 못하게 할 수 있다. 이것은, 수용성 규산염이 물과 반응해서 콜로이드 형태로 분산되어 있거나, 콜로이달 형태로 존재하는 것이 아니라, 카르복실산과 복합체를 이루어 가장 작은 이온상태로 존재한다는 것을 뜻한다.
이렇게 물질을 유기화하여 이온상태로 만들 수 있다는 것을 본 발명자는 지금까지 확인하여왔고, 티타늄과 지르코늄에 있어서도 이러한 방법으로 유기화하여 이온상태를 유지시키고, 이것이 이온상태인 것을 증명하기 위하여 전기도금 방식으로 금속의 산화와 환원과정을 연구하여 발명특허로서 증명한 것이다.
다만, 규소의 경우 금속이 아니기에 그러한 과정으로 증명할 수는 없었으나, 종전의 티타늄과 지르코늄의 과정을 통해 카르복실산과의 복합체를 형성하여 이온상태로 유지할 수 있음을 간접적으로 설명할 수 있는 것이다.
(용어의 정의)
본 발명에서 사용하는 용어 "규소 이온 복합체"라는 용어를 설명하고자 한다.
규소를 이온으로 존재토록하기 위하여는 최소한의 필수성분들이 필요하다.
또 그러한 필수성분들은 다음과 같이 규소가 가지는 여러 가지 특성들 때문이다.
첫째 규소는 불산에 용해가 되지만, 불산은 맹독성 물질로서 산업상 이용하기 어렵고 위험하다. 이것은, 티타늄과 지르코늄도 마찬가지이다. 또 티타늄은 불산 이외에도 끓는 황산에서 극미량 용해가 가능하나 규소는 끓는 황산에 용해된다는 과학적 증거를 이 기술의 발명자는 본 건 발명 시점에서조차도 찾을 수 없었다.
둘째 규소는 탄산나트륨 또는 수산화나트륨 등과의 합성을 통해 나트륨-규소의 합성물질인 규산나트륨이 되면 물에 용해가 가능한 상태가 된다. ( 그러나, 같은 4가의 금속이지만 티타늄과 지르코늄은 나트륨과 합성시켜도 물에 용해되지 않는다. 즉, 같은 4가의 금속이라 하더라도 각 물질의 특성이 서로 다르다. )
셋째 규소를 가공하여 규산나트륨으로 만들었다 하여도, 물에 용해하는 순간 물속에 이온으로 존재하는 시간은 매우 짧으며, 규소 자체가 투명에 가깝기때문에 그 시간을 측정하기는 매우 어렵다. 그러나, 티타늄과 지르코늄도 물과 만날 경우 황산티타늄, 황산지르코늄의 경우에도 약 1초 미만을 아주 짧은 시간에서만 이온으로 존재하고, 다시 침전되는 모습을 보여준다. 규소는 침전되는 모습을 보여주지는 않으나 물과 반응하는 순간 짧은 시간 안에 콜로이드 내지는 콜로이달 형태로 변하여 수분을 서서히 흡수하면서 상태를 유지하다가 서로 응집하여 시간이 경과함에 따라 불용성 침전물로 가라 앉는다. (이 상태가 고분자인 실리케이트 중합체 상태라 할 수 있다. )
이러한 규소의 특성은, 사람이 만질 수 있고 먹을 수 있는 안전한 이온으로서의 규소 이온을 얻는 과정에서 규소를 물에 용해하기 위하여 규산나트륨을 만들기 위하여 탄산나트륨 도는 수산화나트륨등의 "나트륨"이 첨가되고, 합성되며, 이렇게 만들어진 규산나트륨을 물에 용해하는 과정에서 이온으로 존재토록 하기 위하여 트리카르복실산, 디카르복실산중 선택되는 하나 이상이 반드시 우선적으로 물에 용해해야하기 때문에 "나트륨", "규소", "카르복실산", "물" 이 필수성분으로 들어가야 이온으로 존재할 수 있게된다. 이 때문에 부득이하게 선택된 용어가 "규소 이온 복합체" 이다. 예를 들면 염화나트륨처럼 유기물 없이도 물속에 이온으로 존재하지 못하는 물질의 특성 때문이다.
이 것은 칼륨, 칼슘의 경우도 마찬가지여서 규산칼륨, 규산칼슘을 이용하여도 같은 결과를 나타낸다.
디카르복실산과 트리카르복실산중에 선택되는 유기산을 조합하여 우선 카르복실산 수용액을 제조하고 제조된 카르복실산 수용액에 수용성 규산염을 용해함으로써 규소가 물과 접촉하거나 낮은 pH에 접촉하여도 규소가 유기산과 결합된 유기물 이온 형태로 존재하게 된다.
이것은 위산용액과 유사한 pH 1.5에서부터 pH 13.0까지에서 안정된 상태를 유지하는지의 실험을 통해서 확인할 수 있다. pH의 변화에 더 안정하게는 pH≤1.0에서도 겔화되거나 침전되지 아니하고 이온상태를 유지하게 할 수 있다.
이것은 대단히 중요하다.
일반적으로 실리콘은 사람들이 먹지 못하는 물질로 인식하기 쉬우나 실제 지각의 표면은 실리콘이 대량으로 존재하는 환경이었고, 식물등을 통해서 인간은 실리콘을 섭취하여 오고 있었다.
지금까지 알려진 바로는 규소가 몸속에 부족한 결핍증이 나타나면, 족관절과 슬관절의 형성불량, 관절연골 중의 glycosaminoglycan 함량 감소, 골다공증, 결합 조직의 탄성결여, 피부노화, 머리카락, 손톱 손상등을 일으키는 것으로 알려지고 있다.
또한 이런 규소의 인간 몸 속에서의 생리적작용을 살펴보면, 아래와 같이 알려져 있다.
(1) collagen, elastin, mucopolysaccharides, hyaluronic aci등 탄소결격에 결합되어, 가교형성에 관여한다.
(2) 결합직의 구축이나 탄성에 관여한다.
(3) 뼈의 석회화를 촉진한다. (뼈의 석회화가 왕성한 부위에 규소함량이 많다. )
(4) callagen 생성에 필수적이고 뼈형성 초기과정에서 칼슘의 흡수를 촉진한다. (골다공증 예방)
(5) 손톱, 머리카락, 피부를 탄성력있고 윤택하게 한다.
(6) 세동맥의 탄성력을 유지한다.(심혈관계질환예방)
(7) 알루미늄의 체내 축척을 방지한다.(알츠하이머병 예방)
(8) 뼈와 연골을 포함한 다른 결합조직의 형성에서 기능하는 효소인 프롤리하이드록실라제의 올바른 기능 유지에 필요하다.
또한 임상적인 효능으로는, 골다공증, 골관절염, 류머티즘성 관절염, 피부건강과 피부노화, 동맥경화증, 손톱ㅇ머리카락의 건강, 알츠하이머병 등의 예방ㅇ치료ㅇ유지를 돕는다고 알려져 있다.
명확하지는 않지만 동맥경화성 질환이 많은 문명국에서는 정제식품을 섭취하는 경우가 많기 때문에 규소의 섭취량이 적고, 규소함유량이 많은 섬유질 식품을 섭취하는 사람에게서는 혈청 cholesterol이 낮고 동맥경화도도 낮으나, 일반적으로 나이를 먹음에 따라 대동맥 중의 규소 함유량이 저하 된다.
그럼에도 불구하고 규소는 자연계에서 원소로 존재하지 못한다. 산화물(silica)로서 존재하고, 인간은 식물류 특히 섬유소가 풍부한 식물의 섬유소를 통해 아미노산과 결합되어 존재하는 원소인 규소를 섭취할 수 있었던 것이다.
규소가 가장 많은 식품 중에는 알팔파(alfalfa)가 있으며, 칼슘, 마그네슘, 포타슘, 실리콘 등이 매우 풍부하여 소화기궤양, 위염, 간장질환, 습진, 치질, 천식, 고혈압, 빈혈, 변비, 잇몸출혈, 염증, 화상, 암, 부종등에 활용되기도 한다.
규소의 보충은 피부 표면 바로 밑의 진피와 결합조직 지지구조의 두께를 증가시킨다고 한다.
문제는 자연으로부터 섬유질로 섭취할 수 있는 규소의 양이 부족해지는 것인데 본 발명은 식물이 하던 일을 대신하여 규소를 유기화하여 이온화된 복합체로 제공하게 된다.
한편 카르복시기 화합물은 Carboxylic acid. 일반식 RCOOH 로 통칭된다.
유기화합물의 종류로 액성은 대부분 산성이다. 카르복시기 계열의 화합물은 거의 대부분 '-산(酸)'이라는 접미사가 붙는다.
다른 탄화수소와는 달리 큰 규모의 화합물이 화학적으로 의미가 있는데, 대표적인 것이 아미노산, 지방산이라 할 수 있다.
농업에서 사용하는 비료를 포함하는 식물생장촉진용, 동물용, 인체 의학용, 식용, 화장품용등 필요에 따른 다양한 카르복시기 화합물과의 다양한 형태의 반응을 통해 원하는 결과를 얻을 수 있다.
이러한 카르복시기 화합물들의 카르복시기의 수소는 해리(解離) 하여 산성을 나타내므로 카르복실산이라는 이름이 붙었다.
이렇게 카르복실산으로 구분하면, 카르복시기를 1개 갖는 것을 모노카르복실산, 2개 갖는 것을 디카르복실산, 3개 갖는 것을 트리카르복실산이라고 한다.
사슬 모양의 모노카르복실산은 지방이나 유지의 성분으로서 널리 분포하므로 특히 지방산(脂肪酸)이라 하며, 지방산들은 첨가제로서의 역할을 수행할 수 있으나, 수용성 규산염, 티타늄, 지르코늄 이온을 수용액속에서 안정화시기는 어렵다.
따라서, 본 발명에 있어서 수용성 규산염 화합물을 수용액속에서 안정화시킬 수 있는 카르복시기 화합물은 트리카르복실산과 디카르복실산에서 선택되는 하나 이상의 카르복실산을 사용하는 것이 적합하다. 더욱 바람직하게는 트리카르복실산이다.
따라서 하나 이상의 트리카르복실산을 이용하여 수용성 규산염 화합물을 안정화 시키키고 여기에 필요에 따라 하나 이상의 디카르복실산 또는 트리카르복실산을 용해하여 제조한 카르복실산 수용액에 수용성규산염 화합물, 수용성 티타늄 화합물 및 수용성 지르코늄 화합물을 용해하는 것을 더 포함할 수 있다.
이때 디카르복실산 또는 트리카르복실산이 아미노산인 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
수용성 규산염을 산성 수용액으로 만들고자 할때는,
하나 이상의 디카르복실산 또는 트리카르복실산을 최우선적으로 반드시 용해하여 만들어진 카르복실산 수용액에 수용성 규산염 화합물을 용해여 유기화된 규소 이온 복합체를 제조하는 것을 특징으로 한다. ( 낮은 온도에서 수용성 규산염이 물과의 반응하는 속도를 최대한 낮춘 상태에서 카르복실산과 복합체를 형성하도록 하며 )
또, 필요에 따라, 첨가되는 티타늄 및 지르코늄을 첨가하는 방법으로,
하나 이상의 디카르복실산 또는 트리카르복실산을 용해하여 만들어진 카르복실산 수용액에 수용성 티타늄 화합물을 용해하여 제조된 유기화된 수용성 티타늄 이온 수용액을 제조하는 것을 특징으로 만들어진 티타늄 이온 수용액과,
하나 이상의 디카르복실산 또는 트리카르복실산을 용해하여 만들어진 카르복실산 수용액에 수용성 지르코늄 화합물을 용해하여 유기화된 수용성 지르코늄 이온수용액을 제조하는 것을 특징으로 만들어진 지르코늄 이온 수용액을 필요에 따라 유기화된 수용성 규산 이온에 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
따라서 하기 단계를 포함하는 수용성 규산염 화합물을 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체를 생산하는 방법이다.
(1) 증류수 내지는 음용이 가능한 깨끗한 물에 디카르복실산 또는 트리카르복실산중 선택되어지는 하나 이상의 카르복실산을 반드시 최우선적으로 용해하여 카르복실산 수용액을 제조하는 단계;
(2) 제조된 카르복실산 수용액의 pH를 필요에 따라 산 또는 알카리로 조절하는 단계;
(3) pH가 조절된 카르복실산 수용액에 수용성 규산염 화합물을 용해하는 단계;
(4) 선택적으로 다가이온을 첨가하는 단계;
유기화된 규소 이온을 제조하는 단계로 구성된다.
이 단계중 (4)단계에서 유기화 된 티타늄 이온용액 및 유기화된 지르코늄 이온용액을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 단계중 (1) 단계 내지 (3) 단계에서 필요에 따라 미네랄로 사용되는 이온을 더 첨가하는 것을 특징으로 한다.
이때 첨가되는 이온은 마그네슘(Mg),칼륨(K),철(Fe), 망간(Mn),나트륨(Na),아연(Zn),황(S),칼슘(Ca),인(P)이다.
본 발명에 따르면, 수용성 규산염을 이온화하여 음용이 가능한 상태의 규소이온 복합체로 만들 수 있으며, 다양한 산업분야에 활용할 수 있다.
특히, 미네랄이 부족한 식물, 동물, 인체에 미네랄의 공급원으로서의 역할 및 의학, 약학 분야에 활용할 수 있으며, 종래에 콜로이드 내지는 콜로이달 형태로는 소화기관을 통한 흡수를 기대하기 어렵던 문제를 해결하여, 유기화한 이온 형태로 만들어 소화 흡수가 가능한 상태로 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 1. 위산 환경 (pH 1.5) 이하에서 침전된 규산염
도 2. 주석산으로 제조된 유기화된 규소이온 복합체 포화용액의 증발에 따른 결정구조도
도 3. 주석산으로 제조된 유기화된 규소이온 복합체의 포화용액 내에서의 결정구조.
도 4. 실시예 3의 주석산으로 제조된 유기화된 규소이온 복합체를 금 도금액에 첨가하여 도금한 악세서리 제품의 도금 표면.
도 5. 실시예3의 주석산으로 제조된 유기화된 규소이온 복합체로 스테인리스 표면에 치환반응을 실험한 제품 ( 좌측 치환반응 미실시제품, 우측 치환반응 실시 표면 )
도 6. 스테인리스 표면을 규소이온으로 치환한 후 표면의 발수현상을 확인하는 실험 사진
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본발명에 의한 카르복실산으로 유기화된 규소 이온 복합체를 설명하기 위해서
1)트리카르복시기 또는 디카르복시기를 가지는 유기산인 구연산, 사과산, 주석산
2)아미노산 중에 하나인 글리신,
을 통해 수용성 규산염의 유기화를 통한 이온화 실험을 진행하였다.
본 발명을 설명하기 위해서 사용되는 수용성 규산염은 Na 2SiO 3ㅇ9H 2O이나, 여기에 국한되지 않으며, Na 2SiO 3, Na 2SiO 3ㅇ5H 2O, Na 2SiO 3ㅇ10H 2O 및 수용성 규산염 제조과정에서 미네랄이 포함된 수용성 규산염 복합물질도 무방하다. 분자내에 물분자를 포함하고 있는 수화물들은 불용성 침전물을 만들어낼 가능성이 일부 있으나, 낮은 온도에서 용해할 경우 특별한 트러블 없이 이온으로 존재하게 하는데 무리가 없다. 일반적으로, 수용성 규산염을 제조하는 과정에서 다양한 미네랄 성분을 포함한 수용성 규산염 복합물질을 만들고 있으며, 주로 사용되는 미네랄 성분들은 마그네슘(Mg),칼륨(K), 철(Fe), 망간(Mn),나트륨(Na),아연(Zn),황(S),칼슘(Ca),인(P)이다
이러한 미네랄 성분들은 탄산나트륨, 탄산칼륨, 삼인산소다, 피로인산소다, 천일염, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화철, 산화망간등의 물질을 첨가하는 방식으로 이루어진다.
이하 자세한 실시예를 통해서 설명한다.
[비교예 1] 메타 규산염 용해실험.
메타 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O)을 가지고 용해 실험을 진행하였다.
진행과정에서
(1) 메타규산염 9수화물을 1g을 500ml 순수에 첨가하여 용해하였다. 용해는 투명하게 이루어졌으며 pH는 12.23을 기록하였다. ( 디지털 pH 측정기 측정 편차가 존재한다. )
(2) 상기 용액의 pH를 37% 염산을 이용하여 1.5로 낮추어 상태를 점검하였다.
(3) 용해된 규산염은 응집하면서 겔화되었다.
[비교예 2] 메타 규산염 용해실험2. (위산조건)
(1) 250ml의 비이커에 물 150ml를 채우고 37% 염산시약을 이용하여 pH를 인체의 위산에 기준하기 위하여 1.5로 맞춘후 물을 보충하여 250ml를 만들었다.
(2) 상기 (1)번 용액에 메타규산염 9수화물 1g을 첨가하였다.
(3) 규산염은 일부 풀어지기는 하였으나 용해되지 못하고 침전되었다.
상기 비교예를 통하여, 메타규산염이 위산에서 이온 상태로 단일로 존재할 수 없다는 것을 확인할 수 있다. (도 1)
또 메타규산염을 나노화 한다고 하여도 , 실리카겔 형태로 존재하기 때문에 소화 흡수되기에는 무리가 있음을 알 수 있다.
또 이렇게 침전된 물질은 같은 용액 내에서 다시 이온화 할 수 없다.
[실시예 1] 구연산으로 하는 메타규산염 유기 이온 복합체 제조 실험.
메타 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O)을 가지고 유기 이온화 실험을 진행하였다.
진행과정에서
(1) 500ml의 비이커에 구연산 무수물 20g을 용해하였다.
(2) 그리고 탄산나트륨을 이용하여 pH를 알칼리 8.0으로 조절하였다. ( 이 조절은 메타규산염이 중성이상 알카리 상태에서 pH의 충격 없이 용해가 용이하기 때문이며, pH충격으로 생기는 불용성 불순물을 방지하기 위함이다. )
(3) 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O) 20g을 기계교반 환경에서 천천히 용해하였다. ( 용해과정에서 흡습성과 흡열반응이 발생하였다. )
(4) 제조된 유기화된 규소 이온 복합체는 투명한 용액으로 안정되었으며 500ml에 20g이 충분히 녹아서 이온상태를 유지하였다. ( 순수 규소 이온의 양으로 환산하면 약 3.954g/L 에 해당한다. )
(5) 제조된 유기화 규소 이온 복합체 100ml를 분리하여 250ml 비이커에 옮겨 담은 후 37% 염산시약으로 pH≤1.5 이하로 낮추어 안정성을 확인하였다. 약 20일간 확인하였음에도 안정된 상태를 유지하였다. 이 실험은 인간의 위산의 환경과 유사한 환경하에서 이온으로 존재할 수 있는지 여부를 확인하고자 하는 것이다.
(6) 상기 5번 용액을 암모니아를 이용하여 다시 pH를 13.0으로 전환하여 보았다. 안정성이 유지되었다.
카르복실산으로 유기화된 규소 이온 복합체를 생산 제조하는 공정에서는 여과하는 단계를 필요로 한다. 이 여과는 용해 당시에 발생할 수 있는 pH 충격에 의해서 발생하는 불순물과 물질에 있는 불순물들을 여과하기 위함이다. 침전후 상등액을 사용하는 침전여과나, 필터여과를 사용할 수 있다.
또한, 제조과정에서 소독을 필요로 할 수 있다, 이 경우, 소독은 자외선UV살균소독, 고온살균소독, 염소소독, 이산화가스소독, 오존처리 중 한가지 이상의 방법으로 살균할 수 있다.
구연산으로 만들어진 유기화된 규소 이온 복합체는 약산성 또는 약알칼리성으로 pH를 조절하기 위해서 카르복실산, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 수산화나트륨, 아미노산을 사용할 수 있으며, pH의 조정 범위는 1 내지 13이다.
이 과정을 통하여 먹는 물, 음료 등으로 사용될 수 있다. 그러나 주석산을 이용했을 때보다 안정하다고 느껴지지는 아니하였다.
[실시예 2] 사과산으로 하는 메타규산염 유기 이온 복합체 제조 실험.
메타 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O)을 가지고 유기 이온화 실험을 진행하였다.
진행과정에서
(1) 500ml의 비이커에 사과산 20g을 용해하였다.
(2) 그리고 탄산나트륨을 이용하여 pH를 알칼리 8.0으로 조절하였다. ( 이 조절은 메타규산염이 중성이상 알카리 상태에서 pH의 충격 없는 용해가 용이하기 때문이며, pH충격으로 생기는 불용성 불순물을 방지하기 위함이다. )
(3) 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O) 20g을 기계교반하에 천천히 용해하였다. ( 용해과정에서 흡습성과 흡열반응이 발생하였다. ) 규산염을 용해하는 온도가 높을수록 용해 속도가 빨라진다. 유기산과의 결합력을 높이기 위해는 낮은 온도에서 천천히 용해하는 것이 더 적합한 것으로 판단되었다.
(4) 제조된 유기화된 규소 이온 복합체는 투명한 용액으로 안정되었으며 500ml에 20g이 충분히 녹아서 이온상태를 유지하였다. ( 순수 규소 이온의 양으로 환산하면 약 3.954g/L 에 해당한다. )
(5) 제조 유기화된 규소 이온 복합체 100ml를 분리하여 250ml 비이커에 옮겨 담은 후 37% 염산시약으로 pH≤1.5 이하로 낮추어 안정성을 확인하였다. 약 20일간 확인하였음에도 안정된 상태를 유지하였다.
(6) 상기 5번 용액을 암모니아를 이용하여 다시 pH를 13.0으로 전환하여 보았다. 안정성이 유지되었다. 이 실시예 2 또한 비교적으로는 주석산을 사용했을때보다 안정하지는 아니하였다.
[실시예 3] 주석산으로 하는 메타규산염 유기 이온 복합체 제조 실험.
메타 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O)을 가지고 유기 이온화 실험을 진행하였다.
진행과정에서
(1) 500ml의 비이커에 주석산 40g을 용해하였다.
(2) pH를 조절하는 절차를 생략하였다.
(3) 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O) 40g을 기계교반하에 천천히 용해하였다.
(4) 유기화된 규소 이온 복합체는 투명한 용액으로 안정되었으며 500ml에 40g이 충분히 녹아서 이온상태를 유지하였다. ( 순수 규소 이온의 양으로 환산하면 약 7.908g/L 에 해당한다. )주석산을 이용했을 때, 왜 이렇게 많은 양의 규산염을 용해할 수 있는지에 대해서는 차후 추가 연구가 필요할 것으로 보인다.
(5) 유기화된 규소 이온 복합체 100ml를 분리하여 250ml 비이커에 옮겨 담은 후 37% 염산시약으로 pH≤1.5 이하로 낮추어 안정성을 확인하였다. 약 20일간 확인하였음에도 안정된 상태를 유지하였다.
(6) 상기 5번 용액을 암모니아를 이용하여 다시 pH를 13.0으로 전환하여 보았다. 안정성이 유지되었다.
(7) 주석산으로 제조된 규소 이온 복합체 용액을 상온에서 포화용액을 만들어 겔화여부를 확인하여 보았다. 실리카겔이 형성되지 아니하고 침상형의 새로운 구조로 침전되는 것을 확인할 수 있었다. ( 도 2)
[실시예 4] 주석산으로 하는 메타규산염 유기 이온 복합체 제조 실험2.
메타 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O)을 가지고 유기 이온화 실험을 진행하였다.
본 실험의 목적은 제조시에 포화용액을 만들어서 용액내에서 겔화현상 여부와 결정구조를 확인하기 위해서이다.
진행과정에서
(1) 500ml의 비이커에 주석산 60g을 용해하였다. ( 완전히 용해된 것을 육안으로 확인하였다. )
(2) pH를 조절하는 절차를 생략하였다.
(3) 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O) 60g을 기계 교반하여 천천히 용해하였다. ( 용해과정에서 흡습성과 흡열반응이 발생하였다. )
(4) 규산염은 완전히 용해되었다가 포화용액내에서 일부 침전물을 생성하였다. 생성된 침전물은 용해가 되지 않은 규산염의 형태가 아니라 침상구조를 가진 형태였다. 마치 식물성 섬유소에서 볼 수 있는 것 같은 섬유질을 연상케 하는 구조였다. 이 침전물은 재용해가 가능했다.(도3)
[실시예 5] 글리신으로 하는 메타규산염 유기 이온 복합체 제조 실험.
메타 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O)을 가지고 유기 이온화 실험을 진행하였다.
(1) 500ml의 비이커에 글리신 20g을 용해하였다. (완전히 용해된 것을 육안으로 확인하였다.)
(2) pH를 탄산나트륨을 이용하여 8.0으로 조절하였다. 중성에 해당하는 글리신의 경우 탄산나트륨을 소량만 넣어도 쉽게 알칼리와 할 수 있다.
(3) 규산염 9수화물(Na 2SiO 3ㅇ9H 2O) 20g을 기계교반하에 천천히 용해하였다. (용해과정에서 흡습성과 흡열반응이 발생하였다.)
(4) 규산염은 완전히 용해되었고, pH12.25를 나타내었다. pH를 구연산, 사과산, 주석산등으로 낮추어서 약알칼리 음용수로 제작할 수 있는 수준이었다.
이러한 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체의 제조에 있어서, 마그네슘, 칼륨, 철, 망간, 나트륨, 아연, 황, 칼슘, 인, 티타늄, 지르코늄 양이온을 더 첨가할 수 있다. 이 경우, 티타늄과 지르코늄은 앞서 설명한 바와같이, 수용액속에서 pH 변화에 안정한 유기화 된 이온 형태로 첨가하는 것이 바람직하다.
나머지 미네랄 성분들은 수용액속에 쉽게 이온화가 가능한 물질들로서, 산화칼슘(CaO), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 칼슘아스코베이트(ascorbic acid calcium salt, Ca(C6H7O6)2), 탄산칼슘(CaCO3), 염화칼슘(CaCl2), 초산칼슘마그네슘(Acetic acid calcium magnesium salt), 초산칼슘(C4H6CaO4),초산마그네슘(C4H6MgO4), 탄산마그네슘-수산화마그네슘-5수화물[(MgCO3)4ㅇMg(OH)2ㅇ5H2O],염화마그네슘(MgCl2),구연산마그네슘(Magnesium citrate), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 산화마그네슘(MgO), 초산칼륨(CH3COOK), 염화칼륨(KCl), 구연산칼륨(Potassium citrate), 수산화칼륨(KOH), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 초산나트륨(CH3COONa), 구연산나트륨(Sodium citrate), 산화철, 염화철, 염화아연, 산화망간, 인산나트륨, 삼인산나트륨, 등의 물질을 용해하여 얻을 수 있는 양이온이며, 이 이외에도 다양한 수용성 물질들을 통하여 얻을 수 있다.
이러한 양이온들도 디카르복실산 내지는 트리카르복실산 수용액에 용해하여 첨가하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 트리카르복실산 수용액에 용해하여 첨가하는 것이다.
이렇게 제조된 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들면, 음용수 수질 기준에 적합한 음용수, 아미노산 음료, 미네랄 음료, 아미노산 미네랄 복합음료, 동물 및 인체에 규소 미네랄을 공급하기 위한 경구 투여용 약학조성물, 주사용 약학조성물, 제빵, 제과, 식물생장촉진용 비료, 세정제, 화장품, 의학용 연고제등 다양한 용도로 사용될 수 있다.
세정제의 경우 샴푸, 린스, 세안수, 비누, 주방용세제, 세탁비누, 치약등에 본 발명의 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체를 일정부분 첨가하여 제조할 수 있으며, 동물 및 인체용 세정제로 사용 가능하다.
[실시예 6] 도금실험
한편, 실시예 3에 서 제조한 주석산을 이용한 규소 이온 복합체를 물 1리터를 추가하여 1리터당 규산나트륨 농도를 50% 낮추어서 전기화학적 이온거동을 살펴보았다.
기존 티타늄이나 지르코늄도 유기화(킬레이트화)하여 이온으로 만들었지만 전기화학적으로 사용할 수 있었기 때문이다.
상기 (1) 실시예 3의 용액에 물 1리터를 추가하여 2리터로 만든 용액 250ml
(2) 시안화금칼륨 0.1g
(3) 라우릴황산나트륨 0.01g 이하 극미량을 첨가하고, 1리터의 금도금액을 제조하였다.
이리듐코팅된 티타늄 전극을 양극으로 하여 1.5volt의 직류전류를 흘려 금속 악세서리 부품에 금도금을 실시하여 그 표면을 확인하여 보았다. 금이 부족할 경우 금을 소량씩 보충하며 색상과 질감의 변화를 측정하여 보았다.
이 실험은 도금두께 측정기 등으로는 규소가 측정 대상이 아니기에 규소의 두께등을 측정할 수는 없으나, 질감과 색상등으로 규소가 이온거동을 하고 있는지 확인하기 위함이었다. 결과는 도 4 로 확인할 수 있다.
금도금의 표면은 청색감이 미약하게 돌면서 마치 유리막 코팅이 된 것 같은 질감을 표현하고, 금 고유의 노란 색은 약간 어둡게 나타났다.
전기도금액등 도금액에서 사용할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이 현상은 대부분의 전기도금액에서도 비슷하게 나타났다. 따라서 본 발명에 의한 규소 이온 복합체는 전기화학 분야인 도금 분야에서 금속을 환원 석출하는 과정에서 첨가하여 유리의 질감을 추가적으로 얻을 수 있어 다양한 용도로 사용될 수 있을 것으로 보인다.
[실시예 7] 치환실험
또한, 본 건 발명에 의하여 제조되어 이온으로 존재하고 있는 규소 이온 복합체가 치환능력이 존재하는지 확인하고자 치환 실험을 진행하여 보았다.
이 치환실험은 규소가 준금속이어서 다른 금속과 같은 치환반응을 일으키는지 이온상태이므로 확인할 필요성이 있었기 때문이다.
치환실험은 실시예3에서 제조한 용액에 물 1리터를 추가하여 2리터로 만든용액 250ml에 다양한 금속을 침척하면서 실시하였는 바, 스테인리스에서 표면정화능력과 유리막코팅같은 질감을 나타내는 현상을 확인할 수 있었다. 도 5, 해빛에서 표면을 여러 각도에서 살펴본 바, 유리 파편같은 빛의 산란 현상을 볼 수 있었으며, 만저본 바 약간의 유리의 질감을 느낄 수 있었다. 또한 해당 표면은 물에 소수성을 가지며 물이 뭍지 아니하였다. 도 6
따라서 본 발명은, 단순히 미네랄로써의 역할 뿐만 아니라, 준금속의 이온으로서 티타늄과 지르코늄의 금속을 유기화하여 이온으로 만들었음에도 불구하고, 전기화학적으로 사용할 수 있었던 것과 마찬가지로 전기화학(도금)을 포함한 다양한 산업분야에 사용될 수 있다는 것은 확인하였다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
예를 들어 본 발명에서 사용하는 유기산이나 아미노산 혹은 카르복실산의 경우 해당 유기산이나 아미노산, 혹은 카르복실산만을 가르키는 것이 아니라 그러한 성분을 포함하는 나트륨 화합물 혹은 칼륨 화합물 혹은 암모늄 화합물을 포함하는 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (9)

  1. 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체 제조방법에 있어서,
    (1) 디카르복실산 또는 트리카르복실산 중 선택되어지는 하나 이상의 카르복실산을 용해하여 카르복실산 수용액을 제조하는 단계;
    (2) 제조된 카르복실산 수용액의 pH를 1.0 내지 13.0 범위내에서 산성 또는 염기성으로 조절하는 단계;
    (3) pH가 조절된 카르복실산 수용액에 수용성 규산염 화합물을 용해하는 단계;
    (4) 선택적으로 양이온을 첨가하는 단계;
    에 의하여 제조하는 것을 특징으로 하는 카르복실산으로 유기화 된 규소이온 복합체 제조방법.
  2. 제 1항의 (1)단계에 있어서,
    상기 디카르복실산이 아미노산인 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체 제조방법.
  3. 제 1항의 (2)단계에 있어서,
    상기 산성 또는 염기성으로 pH를 1.0 내지 13.0 범위 내에서 조절하는 것은 카르복실산(Carboxylic acid), 탄산나트륨(Na 2CO 3), 탄산수소나트륨(NaHCO 3), 수산화나트륨(NaOH), 아미노산(amino acid)에서 선택 첨가하여 조절하는 것을 특징으로 하는 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체 제조방법.
  4. 제 1항의 (3)단계에 있어서,
    상기 수용성 규산염 화합물은, 나트륨, 칼륨, 칼슘과 규소를 포함하는 수용성 규산염인 규산나트륨, 규산칼륨, 규산칼슘과 수용성 규산염 제조과정에서 미네랄을 더 포함하여 제조된 수용성 규산염 복합물질 중 한가지 이상을 선택하여 용해하는 것을 특징으로 하는 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 수용성 규산염 제조과정에서 미네랄을 더 포함하여 제조된 수용성 규산염 복합물질은 수용성 규산염 제조과정에서 선택적으로 첨가된 탄산나트륨, 탄산칼륨, 삼인산소다, 피로인산소다, 천일염, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화철, 산화망간으로부터 선택된 하나 이상을 포함하여 제조된 수용성 규산염 복합물질인 것을 특징으로 하는 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체 제조방법.
  6. 제 1항의 (4)단계에 있어서,
    상기 선택적으로 첨가되는 양이온은 마그네슘, 칼륨, 철, 망간, 나트륨, 아연, 황, 칼슘, 인, 티타늄, 지르코늄 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 선택적으로 첨가되는 양이온은 해당 양이온을 포함하는 물질을 디카르복실산 또는 트리카르복실산 수용액에 용해하여 첨가하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    (4)단계 이후에,
    자외선UV살균소독, 고온살균소독, 염소소독, 이산화가스소독, 오존처리 중 한가지 이상의 방법으로 살균하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체 제조방법.
  9. 제 1항에 의하여, 제조된 카르복실산으로 유기화된 규소이온 복합체.
PCT/KR2020/005343 2019-04-24 2020-04-23 카르복실산으로 유기화된 규소 이온 복합체 및 복합체의 제조방법과 이를 이용한 제품 WO2020218834A1 (ko)

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