KR100386832B1 - 전기석을 함유한 세라믹 결정상의 제조방법 - Google Patents

전기석을 함유한 세라믹 결정상의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부의 충격에 의하여 전기적 성질을 띄는 전기석을 점토,흑요석, 맥반석, 사문석 등의 일반 광물로 부터 선택되는 적어도 1종의 광물과 혼합하여 전기적 성질을 띄는 세라믹 결정상을 제조하는 방법에 관한 것으로, 점토, 사문암, 맥반석, 편마암 등과 전기석을 혼합하여 장신구로서 사용할 수 있는 세라믹을 제조하는 방법에 있어서, 혼합되어지는 세라믹 원료 광물 건조 분말 100중량부에 대하여 전기석 분말을 2중량부 내지 10중량부의 비율로 혼합하고, 소성온도를 1600℃ 이상의 온도로 완전 용융시킨 다음 금형내로 용융물을 흘려넣은 상태에서 냉각시킴을 특징으로 하는 전기석을 함유한 세라믹 결정상의 제조방법을 제공하는 것이다.

Description

전기석을 함유한 세라믹 결정상의 제조방법{The manufacturing method of ceramic crystal phase containing electric stone}
본 발명은 외부의 충격에 의하여 전기적 성질을 띄는 전기석을 이용하여 세라믹 결정상을 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 전기석과 점토,흑요석, 맥반석, 사문석 등의 일반 광물로 부터 선택되는 적어도 1종의 광물을 혼합하여 전기적 성질을 띄는 세라믹 결정상을 제조하는 방법에 관한 것이다.
전기석은 규산염암의 일종으로 자연계의 천연광물인 위정암(Pagmatite)이나, 변질암(Metamorphic) 등의 암석층으로부터 산출되는 것으로 NaMg3Al6B3Si6O27(OH, F)4의 분자식으로 이루어진 드라바이트(Dravite)와 Na(FeㆍMn)3Al6B3Si6O27(OH, F)4의 분자식을 갖는 스콜(Schorl) 및 Na(LiㆍAl)3Al6B3Si6O27(OH, F)4의 분자식을 갖는 엘바이트(Elbaite) 등의 3가지 종류가 존재하며, 자체적으로 영구 전극을 지니고 있어 외부로부터 마찰, 압력 또는 열 등의 에너지 충격을 받게되면 일단은 양극(Anode)으로 타단은 음극(Cathode)으로 현저하게 대전되는 경향과 고율의 원적외선을 방사하는 특성을 지니고 있다.
상기와 같은 대전특성을 지니는 전기석을 이용하여 원적외선의 방사율이 높은 세라믹을 제조하고자 하는 연구가 진행되고 있으며, 그 결과의 하나로 대한민국 특허공보 등록번호 제226422호로 공개된 바 있는 세라믹체 및 그 제조방법이 있으며, 이 방법에서는 수처리를 하기 위한 살균기능을 갖는 세라믹을 제조하기 위하여 전기석 30 내지 40중량%와 점토 20 내지 25중량%와 석영 40내지 45중량%를 혼합하고 그 혼합물에 5 내지 7중량%의 황산구리분말과, 2 내지 4중량%의 질산은을 첨가하여 일정한 형태로 성형한 다음 충분히 건조하고 1000℃에서 소성시키는 방법을 채택하고 있다.
상기와 같은 방법에 의하여 제조된 전기석을 함유하는 세라믹은 많은 량의 전기석을 함유하고 있어, 제조된 세라믹이 외부의 충격에 의하여 발생하는 전기량이 많아질 뿐만 아니라, 또한 그 소성온도가 낮아 결정상은 주로 유리질을 구성하는 산화규소(SiO2)에 의하여 이루어지고 기타의 성분은 결정에 관여되지 않은 상태로 세라믹 내에 존재하게 되므로 강도 및 경도가 낮아지는 문제가 있다.
또한, 상기의 세라믹을 장신구의 형태로 제작하여 신체에 착용하는 경우 그 충격강도가 낮아 외부로부터 가해지는 기계적 충격에 의하여 쉽게 파손이되며, 파손이 되는 경우에는 세라믹의 에지부분이 형성된 유리질에 의하여 날카로운 면을 갖게되어 신체에 상처를 입히는 등의 문제점을 않고 있다.
본 발명은 점토, 사문암, 맥반석, 편마암 등과 전기석을 혼합하여 장신구로서 사용할 수 있는 세라믹을 제조하되 외부충격에 의하여 과다한 전류를 방출하지 않으면서 인체에 원적외선을 공급하며, 적정의 강도와 경도를 지니는 장신구로 사용될 수 있는 세라믹을 제공하고자 하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 점토, 사문암, 맥반석, 편마암 등과 전기석을 혼합하여 장신구로서 사용할 수 있는 세라믹을 제조하는 방법에 있어서, 혼합되어지는 세라믹 원료 광물 건조 분말 100중량부에 대하여 전기석 분말을 2중량부 내지 10중량부의 비율로 혼합하고, 소성온도를 1600℃ 이상의 온도로 완전 용융시킨 다음 금형내로 용융물을 흘려넣은 상태에서 냉각시킴을 특징으로 하는 전기석을 함유한 세라믹 결정상의 제조방법을 제공함으로서 달성될 수 있다.
상기에서 전기석과 혼합되어지는 세라믹 원료 광물은 점토, 사문암, 맥반석, 편마암 등과 같이 일반적인 광물이 사용될 수 있으며, 단지 세라믹 원료로 사용되는 광물은 미분쇄를 하여 분말상태로 사용하는 것이 전기석 분말과의 혼합시 균질한 혼합을 할 수 있으며, 이때 분말도는 80메쉬 이상의 체를 통과할 수있는 것을 사용하는 것이 바람직하다,
전기석은 혼합되어지는 세라믹 원료 광물과 같은 정도의 입도를 갖도록 분쇄하여 사용하며, 전기석이 세라믹 원료 광물 100중량부에 대하여 전기석을 2중량부 이하로 첨가되는 경우에는 외부로 부터 가해지는 열, 압력 등의 충격에 의하여 원하는 전기적 성질을 유도할 수 없으며, 10중량부이상 사용하는 경우에는 외부의 충격에 의하여 과다한 전기적 성질을 나타내므로 장신구로 착용시 신체에 필요이상을충격을 가할 염려가 있다.
또한, 본 발명에서는 인체에 유익한 파장인 5㎛ 내지 20㎛의 원적외선을 방출하는 것이 바람직하나, 상기의 범위를 벗어나게 되면 전기석과 함께 혼합되어지는 세라믹 원료 광물의 종류에 따라 전혀 다른 파장대의 원적외선이 방출되는 문제도 따르게 된다.
또한, 일반 세라믹의 제조에 있어서는 1000℃ 내외의 온도에서 소성을 하고 있으나, 이 경우에 있어서는 앞에서 기 설명한 바와같이 제조되어지는 세라믹 전체가 용융이 되어 새로운 결정을 형성하는 것이 아니라, 유리질을 형성하는 이산화규소가 주역할을 하며, 광물성분중의 일부가 이산화 규소와 반응하여 결정상을 이루게 되므로 강도및 경도면에서 문제가 발생하나, 본 발명에서와 같이 1600℃이상의 온도에서 혼합된 세라믹 원료 혼합물을 완전하게 용융시킨 다음 냉각시키는 관계로 적정한 경도 및 강도를 지니는 세라믹 결정상을 얻을 수 있게 되는 것이다.
상기 본 발명에서 언급하지는 않았으나, 제조되어지는 세라믹의 색상을 조정하기 위하여는 색상을 발현하는 금속산화물을 0.5%이내에서 관리하여줄 수도 있으며, 예를들면, 제조되어지는 세라믹의 색상을 검은 색으로 하고자 하는 경우에는 이산화망간을 첨가하되 원료광물내에 이산화망간이 0.5%이상 들어있는 경우에는 첨가하지 않을 수도 있다.
이하 본 발명을 하기의 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하기로 하나, 본 발명이 하기의 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1 내지 실시예 8>
80메쉬체 통과분의 전기석 분말 5중량부와 고령토 분말 100중량부를 역원추형으로 되어 있는 혼합기에 넣고 내부의 스크류를 30분간 회전시켜 혼합한 다음 소성온도를 하기의 표1과 같이 변화시키면서 세라믹을 제조하고 압축강도, 경도, 내열충격성을 측정하고 그 결과를 표1에 함께 나타내었다.
소성온도(±10℃) 압축강도(㎏f/㎝) 경도 내열충격성(ΔT=500℃)
실시예1 1100 500 2.7 이상없음
실시예2 1200 700 3.0 이상없음
실시예3 1300 800 4.2 이상없음
실시예4 1400 1000 4.9 이상없음
실시예5 1500 1100 5.3 이상없음
실시예6 1600 1400 5.8 이상없음
실시예7 1700 1000 6.1 이상없음
실시예8 1800 800 6.2 이상없음
상기 표1에 나타난 경도는 KS L 1603의 고성능 요업재료의 비커스경도시험방법에 따라 시료의 임의의 5개소를 측정하고 최대치와 최소치를 제외한 3개소의 평균치를 나타낸 것이며, 압축강도는 KS L 1601의 고성능요업제품의 압축강도 시험방법에 따라 시료 5개의 압축강도를 측정하고 최대치 1개와 최소치 1개를 제외한 3개의 평균치로 나타내었으며, 내열충격성은 KS L 1003 도자니, 내열식기의 내열충격성 시험방법에 따라 시험한 결과이다.
상기의 표 1로 부터 확인되는 바와 같이,제조된 결정상의 세라믹은 1600℃인 실시예 4의 경우를 정점으로 하여 소성온도의 상승 및 하강에 따라 강도가 약해짐을 나타내고 있음을 알 수 있으며, 록크월경도계에 의하여 측정된 경도는 소성온도가 올라감에 따라 경도도 상승하고 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 표 1을 토대로 하여 분석하면 압축강도가 800㎏f/㎝이상의 경우에는 충분히 장신구로서의 사용이 가능하나, 1500℃에서는 경도가 5.3을 나타내고 있어표면에 스크래치가 쉽게 발생되므로 이 이하에서는 장신구로서의 사용이 불합리함을 알 수 있다.
<실시예 9 내지 실시예 20>
상기의 실시예 7에 의하여 실시하되 점토분말 100중량부에 대하여 전기석의 분말의 함량을 하기의 표2와 같이 변화시켜 가면서 결정상의 세라믹을 제조하고 색상, 내열충격성, 원적외선방사에너지, 음이온 등을 측정하고 그 결과를 하기의 표 2에 함께 나타내었다.
전기석첨가량 내열충격성(ΔT=500℃) 음이온(개/㏄) 원적외선방사에너지(40℃,w/㎛.㎡) 색상
실시예 9 1중량부 이상없음 67 3.66×102 청색
실시예 10 2중량부 이상없음 68 3.66×102 청색
실시예 11 3중량부 이상없음 80 3.70×102 진청색
실시예 12 4중량부 이상없음 90 3.70×102 청색
실시예 13 5중량부 이상없음 90 3.74×102 검은색
실시예 14 6중량부 이상없음 90 3.74×102 검은색
실시예 15 7중량부 이상없음 88 3.70×102 검은색
실시예 16 8중량부 이상없음 90 3.70×102 검은색
실시예 17 9중량부 이상없음 88 3.70×102 검은색
실시예 18 10중량부 이상없음 88 3.66×102 검은색
실시예 19 11중량부 이상없음 87 3.66×102 검은색
실시예 20 12중량부 이상없음 90 3.66×102 검은색
상기 표 2에서 내열충격성은 표 1에 나타난 내열충격성과 동일한 방법으로 실험하였으며, 음이온은 KFIA-FI-1042의 전자입자측정장치를 이용한 음이온 계측방법에 따라, 원적외선방사율은 KFIA-FI-1005의 적외선 분광광도계에 의한 방사율 및 방사에너지 측정방법에 따라, 그리고 색상은 육안검사에 의하여 검사한 결과이다.
상기 표 2로부터 확인되는 바와 같이, 전기석의 첨가량에 따라 음이온, 내열충격성, 원적외선방사에너지 등에 큰 변화를 발견할 수 없었으나, 2중량부이하 첨가한 경우와 10중량부 이상 첨가한 경우에는 방사에너지가 3.66×10240℃,w/㎛.㎡로 나타나 다소 떨어지는 경향을 나타내고 있어 본 발명의 범위로 하는 것이 우수한 것임을 알 수 있다.
<실시예 21 내지 실시예 25>
상기 실시예 16과 같은 방법으로 실시하되 하기의 표3에 나타나 있는 바와 같이 전기석과 혼합되는 광물을 변화시키면서 결정상의 세라믹을 제조하고, 음이온, 원적외선 방사에너지, 색상, 내열충격성을 측정하여 그 결과를 표3에 함께 나타내었다,
광물명 원적외선방사에너지(40℃,w/㎛.㎡) 음이온(개/㏄) 내열충격성(ΔT=500℃) 색상
실시예 21 고령토 3.78×102 90 이상없음 검은색
실시예 22 맥반석 3.74×102 97 이상없음 검은색
실시예 23 점토 3.70×102 88 이상없음 검은색
실시예 24 사문암 3.74×102 73 이상없음 청색
실시예 25 편마암 3.70×102 79 이상없음 청색
상기 표 3에서 원적외선 방사율, 음이온은 상기 표2에서 제시된 방법에 의하여 시험한 것이며, 내열충격성은 상기 표1에서 제시된 방법에 따라 시험한 결과이고 색상은 육안에 의하여 검사한 결과이다.
상기 표3에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에서 전기석과 함께 투입되는 천연광물에 따라서는 소성후 색상에 변화만 있을 뿐, 큰 변화를 가져오지 않음을 알수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본발명에 의하여 제조된 결정상의 세라믹은 전기발생량이 인체에 쇼크를 발생하지 않는 정도의 것이며, 또 경도, 충격강도가 우수한 결과를 가져와 잘깨지지 않는 장점이 있고 색상 및 광택이 우수하여 장신구로 사용될 수 있는 인조보석을 제조할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

  1. 점토, 사문암, 맥반석, 편마암 등과 전기석을 혼합하여 장신구로서 사용할 수 있는 세라믹을 제조하는 방법에 있어서, 혼합되어지는 세라믹 원료 광물 건조 분말 100중량부에 대하여 전기석 분말을 2중량부 내지 10중량부의 비율로 혼합하고, 소성온도를 1600℃ 이상의 온도로 완전 용융시킨 다음 금형내로 용융물을 흘려넣은 상태에서 냉각시킴을 특징으로 하는 전기석을 함유한 세라믹 결정상의 제조방법.
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