CN113195436A

CN113195436A - 生物陶瓷及其制备方法

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Publication number: CN113195436A
Application number: CN201980081776.1A
Authority: CN
Inventors: 李奎植
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-07-30
Also published as: KR20200071925A; WO2020122543A1; KR102146794B1

Abstract

本发明涉及生物陶瓷的制备方法，更详细地，涉及如下生物陶瓷的制备方法：绝热性、超轻量性、不燃性、抗有害气体性、导热率、除臭性优秀，并且通过远红外线辐射率、辐射能量、负离子产生、抗菌性能来提供提高免疫功能及改善炎症的功效。

Description

生物陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物陶瓷的制备方法，更详细地，涉及如下生物陶瓷的制备方法：绝热性、超轻量性、不燃性、抗有害气体性、导热率、除臭性优秀，通过远红外线辐射率、辐射能量、负离子产生、抗菌性能来提供提高免疫功能及改善炎症的功效。

背景技术

发泡陶瓷是将陶瓷发泡而制备的超轻量材料，可以替代人工骨料及石料，因此备受瞩目。制备上述发泡陶瓷的技术通常是以将粘土和黄土、沸石(Zeolite)和氧化铝等几种原料按照用途来配合的技术为基础，具有能够自由调节强度表达、气孔的数量和大小、产品的形态及大小的特征。并且，能够以原料的配合和焙烧技术基础，自由地将密度调节为0.4至0.9。

发泡陶瓷制备的最大技术价值在于原料的配合与焙烧过程，即，简要来说，是在预热带中的预热曲线调节和在熔融点中的熔融时间调节、发泡气体的控制、在冷却区间中的温度收率调节。并且，其特征在于，可以通过在各不同阶段调节时间和温度来人为地操作比重、大小、形态及气泡。

发泡陶瓷是比重在0.5水平的，可以替代人工骨料及板型石材的超轻量装饰材料，可以利用其加工及切割的便利性，用作木材等的替代材料。

并且，制备的发泡陶瓷可以应用于利用发泡型材料特有的吸音、绝热、轻量性的多种用途中。

以往虽利用废弃资源开发了轻量生物陶瓷，但却伴有在发泡膨胀时生成过度的气孔而不合格率高的缺点。虽然在利用废弃资源的层面来说是好的，但已知的是，随着时间的流逝，会放出对人体有害的物质。现在，随着技术的发达，提供了很多具有绝热、隔音效果的材料，但大部分都有耐热性低的特性，成为发生火灾时产生有毒气体的主要原因。

另一方面，18世纪以来，科学界认为光是一种波动。1900年12月，德国物理学家马克斯普朗克(Max Planck)揭示了光作为能量的粒子，光的量子是一份一份传递的事实。20世纪开始的时候，物理学家们认识到若将物质分解，可以得到分子，若将分子分解，可以得到原子，若将原子分解，可以得到原子核与电子。在揭示电子的本来面目的过程中，查明电子具有粒子和波动的双重性。也就是说，存在的所有物质都是由粒子和波动的双重结构构成的。量子已知是无法再分解的能量的最小单位。超量子场重叠会变为波动阶段，波动重叠会变为能量，当能量重叠时，小粒子重叠就会变为原子，原子重叠就会变为分子，分子重叠就形成物质。

即，所有物质(人、动物、植物等)通过超量子场的重叠，经过波动、能量阶段形成为物质，因此在超量子场重叠的具有量子能量的区域，包括人在内的生命能够被激活。相反，在没有超量子能量且超量子场没有重叠的区域，人和所有生物都不会被激活，从而死亡。

虽然生活在维度现实中的我们认为通过感觉(五感)感受到的就是所有一切，但当我们进入作为物质最小单位的小粒子(原子核、电子)以下的极微细世界时会发现还存在有我们用眼睛看不到的量子能量场的世界。

在所有物质的微小(超微细)世界中，不是被物质充满，而是由在原子核周围无休止地转动的电子的活动构成。

通过电子在小粒子原子核周围的旋转，在其周边形成电磁场，发出承载该物质的固有信息的微小的量子能量，上述量子能量场承载着有关自然界、物质系统或精神系统的固有信息并通过波动在相互间交换信息。爱因斯坦也通过量子物理学告诉我们，当我们把我们生活的世界中的物质无限分解下去，会发现最后只是由一个振动的能量场来相互连接。

辐射远红外线的本发明的生物陶瓷不仅传递通过量子波动产生能量的热疗效果，还起到缓解疼痛、提高免疫力、改善寒冷体质的血液循环的作用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：韩国公开专利第10-2012-0077746号

专利文献2：韩国授权专利第10-1067371号

专利文献3：韩国授权专利第10-1220726号

专利文献4：韩国授权专利第10-0803513号

专利文献5：韩国授权专利第10-1383875号

发明内容

技术问题

本发明为解决上述问题而提出，本发明的目的在于，提供在绝热性、超轻量性、不燃性、抗有害气体性、导热率、除臭性等方面具有优秀性能的生物陶瓷的制备方法。

本发明提供具有通过远红外线辐射率、辐射能量、负离子产生、抗菌性能来提供提高免疫功能及改善炎症的功效的生物陶瓷的制备方法。

本发明所要解决的问题不局限于上述提及的内容，本发明所属技术领域的普通技术人员还可以通过下述记载明确理解未提及的所要解决的问题。

技术方案

为此，本发明的生物陶瓷的制备方法的特征在于，包括：步骤S1，粉碎珍珠岩后，加热至850℃～950℃的温度来准备发泡硅石；步骤S2，以100重量份的上述发泡硅石为基准，混合20重量份～40重量份的无机结合材料后成型；以及步骤S3，在900℃～1200℃的温度下焙烧经过上述步骤S2而成的成型体。

并且，本发明的生物陶瓷的制备方法的特征在于，步骤S2中的无机结合材料由100重量份的粘土、40重量份～60重量份的水形成。

并且，本发明的生物陶瓷的制备方法的特征在于，步骤S2中的无机结合材料由100重量份的粘土、30重量份～50重量份的中空体、10重量份～30重量份的凹土(Attapulgite)、5重量份～15重量份的发泡剂以及50重量份～70重量份的水形成。在上述步骤S3中，成型体在焙烧时发泡。

并且，本发明的生物陶瓷的制备方法的特征在于，以100重量份的上述发泡硅石为基准，步骤S2中的混合物还包含10重量份～30重量份的硅藻土、膨润土、沸石、氧化铝中至少一种的无机填充材料。

并且，本发明的生物陶瓷的制备方法的特征在于，中空体为在表面涂敷有硅粉的中空二氧化硅粉末，上述发泡剂为碳化硅或碳酸钙。

发明的效果

本发明即为解决上述问题而提出，本发明的生物陶瓷的制备方法绝热性、超轻量性、不燃性、抗有害气体性、导热率、除臭性优秀。

并且，本发明涉及通过远红外线辐射率、辐射能量、负离子产生、抗菌性能来提供提高免疫功能及改善炎症功效的生物陶瓷的制备方法。

本发明的效果不局限于上述提及的内容，本发明所属技术领域的普通技术人员还可以通过下述记载明确理解未提及的效果。

附图说明

图1为示出本发明生物陶瓷的制备方法的各步骤的工序图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。

在说明本发明的过程中，在判断为对于相关公知技术的具体说明有可能会造成混淆本发明的要旨的情况下，将省略对其的详细说明。并且，后述的术语为考虑到其在本发明中的功能而定义的术语，可以根据使用人员的意图或判例而不同。因此，其定义应以本说明书全文为基础来下定义。

图1为示出本发明生物陶瓷的制备方法的各步骤的工序图。

参照图1，作为例示，本发明生物陶瓷的制备方法可以大体包括：步骤S1，粉碎珍珠岩后，加热至850℃～950℃的温度来准备发泡硅石；步骤S2，以100重量份的上述发泡硅石为基准，混合20重量份～40重量份的无机结合材料后成型；以及步骤S3，在900℃～1200℃的温度下焙烧经过上述步骤S2而成的成型体。

上述步骤S1为如下的步骤，即，将作为火成岩一种的珍珠岩粉碎并在80℃～90℃的温度下预热20分钟～30分钟后，急速加热至850℃～950℃的温度，通过内部包含的结晶水发泡后冷却来形成发泡硅石。

如韩国公开专利第10-0803513号所公开的，现有的生物陶瓷的制备过程使将陶瓷原料与发泡剂混合后，通过成型后在焙烧的同时发泡的方式来制备陶瓷板等，在此情况下，焙烧时会发生裂纹或出现成型体相互结团的问题，但在本发明的步骤S1中，在先将生物陶瓷原料之一的珍珠岩进行一次发泡后，再与其他原料混合，之后经过焙烧过程，从而可以解决上述问题。

上述步骤S2为如下的步骤，即，混合上述发泡硅石、无机结合材料以及无机填充材料。

作为例示，以100重量份的上述发泡硅石为基准，可以混合10重量份～30重量份的上述无机填充材料，可以选择硅藻土、膨润土、沸石、氧化铝中的一种。

优选地，以100重量份的上述发泡硅石为基准，可以混合20重量份～40重量份的上述无机结合材料，若小于20重量份，具有成型不良且结合力急剧下降的问题，若大于40重量份，则气孔率降低，产品的密度增加而难以提供轻量性，因此，优选地，限制于上述范围。

在本发明中，提出两种无机结合材料。

作为例示，第一种无机结合材料由100重量份的伊利石或蒙脱石与40重量份～60重量份的水形成。

作为例示，第二种无机结合材料由100重量份的凹土、30重量份～50重量份的中空体、10重量份～30重量份的凹土、5重量份～15重量份的发泡剂以及50重量份～70重量份的水形成。

两种无机结合材料的区别在于，第一种无机结合材料不形成二次发泡，因此只形成通过发泡硅石的制备过程的一次发泡形成气孔，而相反，第二种无机结合材料除发泡硅石的制备过程中的一次发泡外，还形成二次发泡，因此可以显著增加气孔率

以下，以第二种无机结合材料为中心进行说明。

上述凹土为粘土矿物，化学式为(Mg，Al)₅Si₈O₂₀·4H2O)，与伊利石或蒙脱石不同，呈针状，具有通过硅酸四面体的链状结构形成的隧道(tunnel)结构，由于隧道内含有水分子，因此不仅起到通过所含的水分子提高焙烧时的发泡性能的作用，还在步骤S2的成型时起到通过粘度调节来提高成型性的作用。

作为例示，上述中空体为平均粒径为50μm～300μm的中空二氧化硅粉末。

作为例示，中空二氧化硅粉末可以通过将二氧化硅(Silica)与氧化钙混合并熔融后，急速冷却并粉碎后，使粉碎的粒子发泡来获得，但不限定于此，可以通过喷雾热分解、溶胶-凝胶工序等公知的制备方法来制备。

优选地，上述中空二氧化硅粉末通过浸渍于由作为可再利用资源的硅粉和溶剂形成的溶液后干燥的过程，来形成在表面涂敷有硅粉的复合结构。上述硅粉不仅起到提高分散性来防止中空二氧化硅粉末相互之间固着的作用，而且还起到提高中空二氧化硅粉末的耐久性的作用。

作为例示，上述发泡剂可以为碳化硅或碳酸钙。

韩国授权专利第10-1067371号详细说明了上述碳化硅的发泡机制，韩国公开专利第10-2012-0077746号详细说明了碳酸钙的发泡机制，因此，在此将省略其详细说明。

另一方面，虽然在韩国公开专利第10-2012-0077746号中公开了硅粉，但硅粉是1μm～3μm大小的超微粒子，因相互间的凝集而不易分散，尤其在本发明的干式成型方式中，比起上述单独混合的方式，采用涂敷于中空二氧化硅粉末的方式为优选。

本发明的生物陶瓷可以用作建筑物的装饰材料、温热器的散热板，尤其是在用作温热器的散热板的情况下，为了使温热效果最大化，可以通过喷雾包含功能性粒子的涂敷液后干燥，或者浸渍于涂敷液后干燥来使功能性粒子附着或插入在生物陶瓷的表面或内部气孔的一部分。

作为例示，上述功能性粒子可以具有100nm～500nm的平均粒径，内部可以由油以及收容上述油的二氧化硅壳构成。以100重量份的基础油为基准，上述油可以包含10重量份～30重量份的芍药提取物。

优选地，上述基础油为具有无炎症、无菌、消毒功能的，具有预防痉挛、缓解痛症、预防毒性的效果的薰衣草油。上述芍药提取物为干燥芍药根部后提取的，具有缓解女性月经不调、缓解疼痛的效果。而且，作为主要成分的芍药苷(paeoniflorin)已知对镇痛、镇静、抗炎症、降低血压、血管扩张、平滑肌松弛作用具有效果。

上述功能性粒子准备为在100重量份的水中混合1重量份～10重量份的油、0.1重量份～1重量份的蔗糖脂肪酸酯的乳液。而且，还可以通过向乳液添加0.1重量份～1重量份的二甲基二乙氧基硅烷和0.1重量份～1重量份的环氧氯丙烷并搅拌后，接下来在5小时～10小时内徐徐加入10重量份～20重量份的硅酸钠并使它们反应来获得。最终，形成以100重量份的生成物为基准混合1重量份～5重量份的阿拉伯胶的包含功能性粒子的涂敷液。

当生物陶瓷被加热时，填充于上述功能性粒子的二氧化硅壳内部的芍药提取物的有效成分与薰衣草油一同释放出来，从而发挥缓解月经失调、抗炎症等功效。

以下，通过更优选的实施例说明本发明的生物陶瓷的制备方法。

实施例1

将粉碎珍珠岩至130μm～140μm的粉末并在85℃的温度下预热25分钟后，急速加热至890℃～900℃的温度，形成体积比以11倍～12倍发泡膨胀的发泡硅石。

以100重量份的上述发泡硅石为基准，混合30重量份的无机结合材料和20重量份的无机填充材料后压缩成型。其中，以100重量份的凹土为基准，无机结合材料由40重量份的涂敷有硅粉的中空二氧化硅粉末、10重量份的碳酸钙、50重量份的水构成，以1∶1的重量比混合硅藻土和膨润土用作无机填充材料。

在950℃的电炉中焙烧上述成型体来制备生物陶瓷。

实验例1

测定实施例1的生物陶瓷的密度、抗弯强度、湿润时的抗弯强度，其结果如下述表1所示。

根据KSF 2459：2002测定密度，根据KSF3200：2006测定抗弯强度、湿润时抗弯强度，根据KSF 3504：2003测定总吸收率。

表1

测试项目	密度(g/cm<sup>3</sup>)	抗弯强度(N/mm<sup>2</sup>)	湿润时抗弯强度(N/mm<sup>2</sup>)	总吸收率(％)
					实施例1	0.32	2.5	2.3	89

参照上述表1可以确认，实施例1的生物陶瓷的密度为0.32g/cm³，与韩国公开专利第10-2012-0077746号的0.44g/cm³相比，具有超轻量性，强度也非常优秀。而且，从实施例1的生物陶瓷的总吸收率来看，可以含有最大为自身重量89％的水分，在干燥时排出水分，在潮湿的气候时吸收水分，调节施工空间湿度的功能非常优秀。

实验例2

进行了实施例1的生物陶瓷的不燃性测试，其结果如下述表2所示。

根据KSF ISO 1182：2004测定不燃性。

表2

测试项目	质量减少率(％)	炉的温度上升(℃)	火花持续时间(s)
				标准	30％以下	20℃以下	10秒钟(sec)以下
实施例1	0.3	1.9	0

参照上述表2，根据韩国建设与交通部发布的第2006-476号建筑物内部材料的阻燃性能标准第二条第一款的不燃材料的规定，质量减少率为30％以下，温度上升为20℃以下，火花持续时间为10秒钟以下，可以确认实施例1的生物陶瓷的各项指标远远高出阻燃性能的相关标准。

实验例3

对实施例1的生物陶瓷进行了抗有害气体性测试及新建公寓室内空气质量的推荐标准(第七条的两个关联项)测试，其结果如下述表3所示。

根据KSF 2271：2006测定抗有害气体性。

表3

参照上述表3可以确认，抗有害气体性测试的情况下，韩国建设公告第2006-476号第二条第二款规定小鼠的行动静止时间为9分钟以上，而实施例1的生物陶瓷最小是远远超出的该标准的17分钟93秒，总挥发性有机化合物(TVOC)及甲醛(HCHO)(mg/m²，h)满足标准。

实验例4

对实施例1的生物陶瓷进行了导热率测试，其结果如下述表4所示。

根据KSL9016：2005测定导热率。

表4

测试项目	导热率(w/mK)
		实施例1	0.059

参照上述表4可以确认，实施例1的生物陶瓷的导热率(w/mK)为0.059。比起韩国公开专利第10-2012-0077746号的0.12，导热率显著提高。

实验例5

对实施例1的生物陶瓷的除臭性能进行了测试，其结果如下述表5所示。

在下述表5中，BLANK表示在未放入试样的状态下测定的值，测试方法使用韩国远红外线应用评价研究院的规格KFIA-1004，测试气体为氨气，气体浓度测定为使用气体检测管测定的值。

表5

参照上述表5可以确认，实施例1的生物陶瓷的除臭率最高为96％，发挥非常优秀的除臭性能。

实验例6

测定了实施例1的生物陶瓷的远红外线辐射率、反射能量及负离子产生量，其结果如下述表6所示。

远红外线辐射率、辐射能量的测试方法是通过韩国远红外线应用评价研究院的测试方法KFIA-FI-1005使用40℃红外光谱仪(40℃FT-IR spectrometer)对比BLANK BODY的测定结果，负离子辐射量测试方法是通过韩国远红外线应用评价研究院规则KFIA-FI-1042使用电荷粒子测定装置，在温度23℃、湿度32％的大气中，以负离子水102/cc的条件测定的，从测定对象物中释放的负离子以单位体积的离子(ION)数量来表示结果。

表6

参照上述表6可以确认，实施例1的生物陶瓷的远红外线辐射及负离子产生非常优秀。

实验例7

对实施例1的生物陶瓷进行了抗菌测试，其结果如下述表7所示。

根据KSL9016：2005测定导热率。

表7

参照上述表7可以确认，实施例1的生物陶瓷发挥优秀的抗菌性能。

另一方面，虽然以上本发明的详细说明及附图中说明了有关具体实施例的内容，但本发明不局限于公开的实施例，本发明所属技术领域的普通技术人员可以在不脱离本发明技术思想的范围内进行多种替换、变形及变更。因此，本发明的范围不应局限于说明的实施例，而应解释为不仅包括随附的发明要求保护范围，还包括与发明要求保护范围同等的范围。

Claims

1.一种生物陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：

步骤S1，粉碎珍珠岩后，加热至850℃～950℃的温度来准备发泡硅石；

步骤S2，以100重量份的上述发泡硅石为基准，混合20重量份～40重量份的无机结合材料后成型；以及

步骤S3，在900℃～1200℃的温度下焙烧经过上述步骤S2而成的成型体。

2.根据权利要求1所述的生物陶瓷的制备方法，其特征在于，上述步骤S2中的无机结合材料由100重量份的粘土、40重量份～60重量份的水形成。

3.根据权利要求1所述的生物陶瓷的制备方法，其特征在于，

上述步骤S2中的无机结合材料由100重量份的粘土、30重量份～50重量份的中空体、10重量份～30重量份的凹土、5重量份～15重量份的发泡剂以及50重量份～70重量份的水形成，

在上述步骤S3中，成型体在焙烧时发泡。

4.根据权利要求1所述的生物陶瓷的制备方法，其特征在于，以100重量份的上述发泡硅石为基准，上述步骤S2中的混合物还包含10重量份～30重量份的硅藻土、膨润土、沸石、氧化铝中至少一种的无机填充材料。

5.根据权利要求1所述的生物陶瓷的制备方法，其特征在于，上述中空体为在表面涂敷有硅粉的中空二氧化硅粉末，上述发泡剂为碳化硅或碳酸钙。

6.一种生物陶瓷，其特征在于，使用权利要求1至5所述的方法制备。