KR100490989B1 - 수산화마그네슘이 포함된 고효율 원적외선 방사 분말 - Google Patents

수산화마그네슘이 포함된 고효율 원적외선 방사 분말 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고효율 원적외선 방사 분말에 관한 것이며; 그 목적은 원적외선 방사 효율이 매우 높으면서도 수산화마그네슘이 함유되어 입도가 미세해지며 흰색을 띄어 다른 색상안료와 혼합하더라도 색상의 변화를 최소화 할 수 있는 원적외선 방사 분말을 제공함에 있다.
본 발명의 원적외선 방사 분말은, 비표면적이 1㎡/g 이상이고 Mg(OH)2 성분이 17- 99% 포함된 것으로서, 적어도 0.9이상의 원적외선 방사 효율을 나타낸다.

Description

수산화마그네슘이 포함된 고효율 원적외선 방사 분말{POWDER CONTAINING MAGNESIUM HYDROXIDES OF RADIATING FAR INFRARED RAY}
본 발명은 원적외선 방사효율이 우수한 분말에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다른 물질에 도장이 가능하도록 입도가 조절된 수산화마그네슘이 포함된 원적외선 방사 분말에 관한 것이다.
원적외선이란 적외선 중 파장이 다소 긴 2.5 ~ 20 마이크로미터 범위의 광에너지로서 일종의 전자파라 할 수 있다. 이와 같은 원적외선은 모든 재료에서 0 K 이상의 온도에서 방사되지만, 특정 세라믹의 경우 방사량이 매우 높아지는데, 이를 원적외선 방사체라 불리운다. 원적외선은 방사에 의해 에너지가 전달되므로 에너지 효율이 높아 이를 이용한 많은 응용이 되고 있다(대한민국 특허공고 제95-8584호). 또한, 인체 대한 효능이 알려지면서 원적외선 사우나로부터 가전제품 및 일반 건축소재에 이르기까지 다양한 용도로 활용되고 있다.
이와 같은 원적외선 방사체로는 옥, 맥반석(대한민국 특허출원 제88-1616호, 제95-26761호) 등이 대표적인 재료로 잘 알려져 있으며, 그 외에도 천이금속계 산화물(대한민국 특허공고 제95-8584호)에서 원적외선 방사효율이 높은 것으로 알려져 있다.
그러나, 이와 같은 재료들은 가격이 고가이고 분말화가 어려워 범용성에 한계가 있다. 또한, 이와 같은 재료들은 색상을 띄므로 도료화하여 판재에 적용하는데는 색상에 한계가 있었다.
본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서 그 목적은 원적외선 방사 효율이 매우 높으면서도 수산화마그네슘이 함유되어 입도가 미세해지며 흰색을 띄어 다른 색상안료와 혼합하더라도 색상의 변화를 최소화 할 수 있는 원적외선 방사 분말을 제공하는데 있다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 원적외선 방사 분말에 있어서,
비표면적이 1㎡/g 이상이고 Mg(OH)2 성분이 17- 99% 정도 포함된 고효율 원적외선 방사 분말에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명 중에 함유되는 분말 중에 Mg(OH)2 성분은 원적외선 방사 효율이 매우 높다. 본 발명에 적합한 Mg(OH)2 성분은 제철소의 염기성 내화물을 수화반응하여 얻는 방법이외에도 해수에서도 얻을 수 있는 등 그 제조수단은 한정하지 않는다.
예를들면, 제철소의 염기성 내화물로 사용되는 재료인 산화마그네슘(MgO)을 고온의 수용액에서 장시간 유지하여 얻을 수 있다. 즉, 산화마그네슘을 100℃ 이상의 수용액에서 가온 시효처리를 하면 표면에는 수산화마그네슘이 생성된다.
이와같이 MgO를 사용하여 일련의 처리(수화공정)를 거치면서 매우 높은 원적외선 방사효율을 갖는 방사체를 제조하려면 원적외선 방사 분말은 상기 Mg(OH)2 성분이 적어도 17중량% 이상 포함되어야 한다. 그러나, 다른 색상안료나 MgO 등을 함유한다는 점을 감안하여 상기 Mg(OH)2 성분은 약 99중량% 이하로 함유함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 원적외선 방사 분말은 그 비표면적이 작아 입도가 크면 피코팅재에 피복시 불균일해지므로 비표면적이 적어도 1.0㎡/g 이상인 것이 바람직하다.
이와같은 본 발명의 원적외선 분말은 적어도 0.9이상의 매우 높은 원적외선 방사효율을 갖으며, 그 입도가 미세하고 흰색을 띄어 다른 색상안료와 혼합하더라도 색상의 변화를 최소화할 수 있기 때문에 강판 등의 도장에 함께 사용하면 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
[실시예1]
순수한 MgO를 수열 합성기(autoclave)에 넣고 온도를 110℃로 하고 반응시간을 달리하여 수화반응을 진행시켰다. 수화반응으로 인하여 Mg(OH)2 함량이 다른 시료를 제조하였으며, 제조된 분말중의 Mg(OH)2 함량을 열중량 분석법으로 분석하였다. 이때, 수화율은 수학식 1과 같이, 열분석시의 이론 중량변화(Mg(OH)2=MgO+H2O , 30.8중량%) 대비한 중량 변화로서 상대적인 측정이 가능하다.
Mg(OH)2 함량 백분율 = (무게감량/30.8)x100
표1에는 반응 초기 물질인 MgO입도와 반응시간에 따른 Mg(OH)2 함량 변화를 보이고 있다.
단위: 중량%
구분 초기 MgO입도 1시간 2시간 6시간
비교예1 100메쉬 이상 10 14 25
발명예1 100~ 200메쉬 17 28 43
발명예2 200~ 325메쉬 31 47 54
발명예3 325메쉬 이하 60 77 88
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 반응시간에 따라 MgO는 수화가 진행되어 Mg(OH)2로 변화함을 알 수 있다. 또한, 초기 MgO입도에 따라 Mg(OH)2 함량이 크게 달라진다는 점에서 높은 Mg(OH)2 함량 시료를 얻기 위해서는 MgO의 미분쇄가 필요 함을 알 수 있다. MgO 입도 100메쉬 이상에서는 장시간 수화하여도 Mg(OH)2 생성량이 작아 Mg(OH)2 함량 확보가 곤란하였다. 따라서, 본 발명에 부합되는 Mg(OH)2 함량이 확보되는 조건은 100메쉬 이하의 MgO입도에서 얻어짐을 알 수 있다.
[실시예 2]
반응초기 물질로서 고순도 MgO를 수화반응시켜 Mg(OH)2가 포함된 실시예1의 시료에 대하여 비표면적 분석기(Micromeritics사 제조)로 입도를 측정하여 표 2에 나타내었다.
단위:㎡/g
구분 초기입도 0시간 1시간 2시간 6시간
비교예1 100메쉬 이상 0.3 0.68 0.79 0.76
발명예1 100~ 200메쉬 0.53 1.03 1.21 1.22
발명예2 200~ 325메쉬 0.67 1.68 2.45 2.38
발명예3 325메쉬 이하 0.98 3.72 4.11 3.99
표 2에 나타난 바와 같이, 초기 MgO 입자에서 수화를 시킴에 따라 분말의 비표면적이 증가하였다. 이는 수화반응으로 미세한 Mg(OH)2가 생성되기 때문이다. 그러나, 반응시간이 6시간 이상이 되면 더 이상 비표면적 증가는 이루어지지 않는다. 이는 장시간 수화 반응시 이미 생성된 Mg(OH)2가 성장이 일어나기 때문이다.
한편, 초기입도가 100메쉬 이상에서는 오랜 시간 반응하여도 상기 실시예1의 표1에서 살펴 본 바와 같이 수화율이 30%를 넘지 못하고, 표 2에서 보듯이 비표면적이 1.0 ㎡/g 이상이 되지 못하였다.
[실시예 3]
실시예1에서 얻어진 Mg(OH)2을 포함한 각각의 시료를 각각 준비한 후, 원적외선 방사능 측정기(Midac사 제조)로 원적외선 방사율을 구하여 비교 평가하였다. 각 시료의 제조 조건과 Mg(OH)2 함량에 따른 원적외선 방사율을 조사한 결과를 표 3에 나타내었다. 하기 표 3에서 나머지 성분은 수화되지 않은 MgO 및 불가피한 불순물로 구성되어 있다.
여기서, 원적외선 방사율은 본 발명재의 시료에 대하여 원적외선 분석기로 원적외선 발산강도를 측정(도1b)한 후, 이를 50℃에서 측정한 이상흑체(ideal black body)의 파장에 따른 적외선 발산강도 변화(도1a)와 비교하여 각각의 면적비율로 평가하였다. 원적외선 방사대역(2.5- 20 마이크론)에서의 상기 발산 강도의 면적은 그 시료의 원적외선 방사량이 됨을 의미한다.
구분 초기입도 반응시간(시) Mg(OH)2 조성(중량%) 비표면적(㎡/g) 원적외선 방사율
비교재1 100메쉬 이상 6 25 0.76 0.925
발명재1 100~ 200메쉬 1 17 1.03 0.923
발명재2 100~ 200메쉬 2 28 1.21 0.928
발명재3 200~325메쉬 1 31 1.68 0.929
발명재4 100~ 200메쉬 6 43 1.22 0.933
발명재5 200~325메쉬 2 47 2.45 0.935
발명재6 200~325메쉬 6 54 2.38 0.938
발명재7 325메쉬 이하 1 60 3.72 0.941
발명재8 325메쉬 이하 2 77 4.11 0.944
발명재9 325메쉬 이하 6 88 3.99 0.947
비교재2 325메쉬 이하 0 60 0.98 0.916
표 3에서 알 수 있는 바와 같이 발명재(1~9)의 경우 Mg(OH)2 함량의 증가에 따라 원적외선 방사율은 거의 직선적으로 증가함을 확인할 수 있었다. 또한, Mg(OH)2 함량의 증가는 미립 입자의 증가로 인하여 비표면적이 증가하여 도료화시 유리하다는 장점도 수반한다. 이는 Mg(OH)2가 포함된 분말은 원적외선 방사 도료화가 가능함을 의미한다.
반면, 비교재(1)의 경우 원적외선 방사효율은 만족하나, 비표면적이 적어 도료화에는 부적합을 알 수 있었다.
[실시예 4]
시중에서 판매되고 있는 99% 이상의 고순도 시약급 MgO와 해수로부터 만들어진 시약급 Mg(OH)2 원료를 사용하여 원적외선 방사효율을 조사한 결과, 원적외선 방사 효율은 각각 0.904 와 0.946으로서 Mg(OH)2가 훨씬 높음을 알 수 있었다.
즉, 본 발명에서는 Mg(OH)2가 포함된 원적외선 방사분말로서, MgO에서 수화시킨 Mg(OH)2에 한정되지 않고 해수 등에서 만들어진 Mg(OH)2를 사용하여도 무방함을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 Mg(OH)2가 포함된 원적외선 방사 분말은 방사효율이 높아 원적외선 방사체의 제조가 가능할 뿐만 아니라 특히 입자크기가 작고 흰색을 띄므로 다른 유색 안료와 섞어서 유색 원적외선 방사체 제조에 매우 유용한 효과가 있다.
도1a는 이상 흑체의 원적외선 방사 에너지 스펙트럼.
도1b는 본 발명의 분말에 대한 원적외선 방사 에너지 스펙트럼.

Claims (5)

  1. 원적외선 방사 분말에 있어서,
    비표면적이 1㎡/g 이상이고 Mg(OH)2 성분이 17- 99% 포함되고 나머지는 MgO 및 기타 불가피한 불순물로 이루어짐을 특징으로 하는 수산화마그네슘이 포함된 고효율 원적외선 방사 분말.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방사 분말은 원적외선 방사효율이 0.92이상인 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 분말.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사 분말은 Mg(OH)2 성분과 다른 유색 안료와 섞여져 있는 것을 특징으로 하는 고효율 원적외선 방사 분말.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사 분말은 Mg(OH)2 성분은 100 메쉬 이하 크기의 MgO를 수화시켜서 얻는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 분말.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방사 분말은 Mg(OH)2 성분은 해수에서 얻은 Mg(OH)2 인 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 분말.
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