KR100602522B1 - 원적외선 황토 도자기 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성 퇴토 제조단계, 제조된 퇴토의 표면에 바르는 유약 제조단계 및 소성단계로 구성된 원적외선 황토 도자기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 주거용 도자기 제조과정에서 퇴토 및 유약에, 국내에서 산출되는 황토를 25~35중량%까지 혼합하여 인체에 유익한 생명 광선인 원적외선의 복사율을 높히고 흡,방습 효과를 갖도록 한 것이다.

상기 본 발명의 방법으로 만들어진 원적외선 황토 도자기를 실내 공간에 비치하게 되면, 기존의 단순한 기능적 작용과 관상용 효과에 더하여, 실내 주거공간의 공기나 습도를 조절할 수 있고, 황토 도자기로부터 고효율의 원적외선이 연속적으로 방사됨으로써, 실내의 항균, 탈취, 정화 기능은 물론, 인체의 혈액순환 개선, 세포조직의 활성, 노화방지, 신진대사 촉진 등 원적외선 고유의 각종 유익한 기능을 통해 쾌적한 실내 주거환경을 만들 수 있는 효과가 있다.

원적외선, 황토, 도자기, 제조방법

Description

원적외선 황토 도자기 및 이의 제조방법{Far-Infrared Ray Radiating Porcelain and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 다공성 퇴토 제조단계, 제조된 퇴토의 표면에 바르는 유약 제조단계 및 소성단계로 구성된 원적외선 황토 도자기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 주거용 도자기 제조과정에서 퇴토 및 유약에, 국내에서 산출되는 황토를 25~35중량%까지 혼합하여 인체에 유익한 생명 광선인 원적외선의 복사율을 높히고 흡,방습 효과를 갖도록 한 것이다.

상기 본 발명의 방법으로 만들어진 원적외선 황토 도자기를 실내 공간에 비치하게 되면, 기존의 단순한 기능적 작용과 관상용 효과에 더하여, 실내 주거공간의 공기나 습도를 조절할 수 있고, 황토 도자기로부터 고효율의 원적외선이 연속적으로 방사됨으로써, 실내의 항균, 탈취, 정화 기능은 물론, 인체의 혈액순환 개선, 세포조직의 활성, 노화방지, 신진대사 촉진 등 원적외선 고유의 각종 유익한 기능을 통해 쾌적한 실내 주거환경을 만들 수 있는 효과가 있다.

일반적으로 자기나 도자기 등(이하, 도자기로 통칭함)으로 총칭되는 유기제 품은 점토, 장석, 규석, 도석 등의 무기물질을 단독 또는 혼합하여 성형한 후 열을 가하여 경화시킨 제품으로, 미관이 화려하고 열이나 전기 전도성이 낮으며 견고한 특성을 가지고 있어 예로부터 우리의 일상생활과 함께 해왔다.

특히, 인류는 신선한 음식물을 장기간 위생적으로 안전하고 편리하게 섭취하기 위하여 생활 도자기를 만들어 사용해 왔고, 실내,외의 쾌적한 주거 공간에 도자기를 비치하여 시각적인 효과를 얻어 건강한 생활을 영위하고자 하였다.

종래, 도자기는 인류 역사와 함께 인간생활과 밀접한 관계를 유지하면서 다양한 기능을 가진 제품들이 있었으나, 이들 대부분은 퇴토를 초벌구이한 다음 그 표면에 유약층을 발라 완성한 것들이다.

그런데, 이러한 도자기들은 단순히 자기로서의 역할만 할 뿐, 표면의 기공이 작아서 습도 조절능력이 거의 없으므로 습도가 높은 실내 주거 공간에서는 습도 조절은 거의 없는 실정이다.

그러나, 근래에 와서는 고도의 경제성장에 힘입어 국민 생활수준이 향상되면서 보건 위생에 대한 인식이 크게 높아 짐과 동시에, 음식물을 위생적이고 안전하게 섭취하기 위한 수단의 하나로서 생활자기의 사용이 급격히 늘어 나면서 도자기에 대한 관심이 고조되고 있다.

즉, 이러한 생활 도자기의 경우, 기존의 관상용 혹은 단순한 음식물을 섭취하기 위한 수단에서 각종 효능이 추가된 기능성 도자기로 전환되는 추세로서, 예컨데 본 발명자는 황토를 이용한 생활 도자기(특허 제242212호)를 발명하여 소개한 바 있으나, 아직까지는 주거공간에 비치한 도자기의 기능성에 대한 과학적 입증이 전무한 실정이다.

더우기 최근 우리나라 주택 공간은 대부분 시멘트 콘크리트 바닥에다 접착제 등의 화학물질이나 벽지로 시공하여, 자체 습도 조절기능이 없어 바닥이나 벽면에 곰팡이가 발생하고 실내공기를 혼탁하게 만들게 되어 불결한 실내환경의 주 요인을 제공함으로써, 많은 사람들의 호흡기 질환을 일으키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 원적외선이 인체에 친화성이 크다는 과학적인 근거에 착안하여, 주거공간에 있어서, 항균, 탈취, 정화기능은 물론, 신진대사 촉진 등의 원적외선 고유의 각종 유익한 기능을 발휘하도록 함으로써, 쾌적한 실내 주거환경을 누릴 수 있는 원적외선 황토 도자기 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원적외선 황토 도자기 및 이의 제조방법은 다공성 퇴토 제조단계, 제조된 퇴토의 표면에 바르는 유약 제조단계 및 소성단계로 구성된다.

이하, 각 공정 단계별로 상술한다.

가) 다공성 퇴토 제조단계

도자기의 흡수효과를 자유롭게 하기 위해서는 퇴토가 다공성이어야 하므로 원료 선택이 중요하다.

천연 원료중 미세기공을 갖는 점토광물인 고령토 20~30중량%의 유기질 점토에 황토 25~35중량%를 혼합하고, 점력을 높이는 활성 도석 10~20중량%와, 내구성을 부여시키는 석회석 10~15중량%를 혼합한 다음, 흡수효과를 증진시키는 벤토나이트 5~15중량%를 첨가하여 300~350메쉬로 분쇄 혼합하고 10~20일간 숙성시켜 퇴토를 얻는다.

나) 유약 제조단계

도자기 표면의 미적효과와 흡수효과를 나타내기 위하여 황토 35~40중량%, 고령토 20~25중량% 및 프릿트 15~20중량%를 혼합하고 250~350메쉬로 분쇄한 다음, 여기에 산화티타늄 10~15중량%, 골회분 5~10중량% 및 토루마린 1~5중량%를 첨가하고 40~60일간 자연 숙성시켜 원하는 유약을 얻는다.

다) 소성 단계

방습효과를 발현할 수 있는 퇴토를 얻기 위해서는 퇴토 내부가 다공성이어야 하므로, 초벌구이 소성온도는 비교적 낮아야 하고, 표면의 유약 용융온도를 고려하여 750~800℃의 온도로 전통 가마에서 15~20시간 소성하여 초벌구이를 만든다.

상기 자연 냉각된 초벌구이에 상기 나)항에서 얻어진 소정의 유약을 시유한 후 2~4일간 자연 건조하고, 전통 가마속에서 1,250~1,280℃의 온도로 22~26시간 동 안 소성시킨 다음, 다시 전통 가마속에서 45~50시간 자연 냉각시켜 본 발명의 원적외선 황토 도자기를 얻는다.

이하, 실시예를 통하여 좀더 상세히 설명한다.

실시예 1

상기 다공성 퇴토 제조단계, 유약 제조단계 및 소성 단계를 거쳐 원하는 원적외선 황토 도자기를 얻는다.

여기서, 본 발명에 따른 원적외선 황토 도자기의 출발물질인 각 원료의 특성에 대해 살펴보면, 황토가 본 발명의 출발물질중 가장 중요한 원료이기 때문에 여기서는 주로 황토에 대해서 설명한다.

본 발명에서는 대한민국 고성지방에서 채취한 고성황토를 사용하였다.

상기 고성황토의 결정구조는 2:1 층상구조를 갖는 3층 구조로서, SiO₂와 O의 결합으로 이루어진 4면체 시트(tetrahedral sheet)와 Al과 O의 결합으로 이루어진 8면체 시트(octahedral sheet)가 층을 이루되, 4면체-8면체-4면체와 같이 3개의 시트가 반복적으로 겹쳐져 한 개의 층을 구성하는 2:1형 층상구조임을 확인하였다.

이와같은 구조적 특징을 갖는 황토는 사면체 시트내에 Si⁴⁺ 이온 대신 Al³⁺ 이온과 8면체 시트내에 Al³⁺, Fe³⁺ 이온 대신 Mg²⁺, Fe²⁺ 등의 동형 치환에 의하여 황토로부터 음전하가 발생할 경우 이 음전하를 중화시키기 위해 Na⁺, Ca²⁺ 및 H⁺ 이온 이 상기 4면체에 약하게 부착되어 있어 고효율의 원적외선이 복사된다.

본 실험에 사용된 상기 황토의 단미물성 및 화학성분은 다음의 표1과 표2와 같으며, 얻어진 황토 도자기의 물리적 성질을 표3에 나타낸다.

사용된 고성황토의 단미물성,%

소성온도＼물성	소성수축율	흡수율	강열감량
1120℃	-4.59	23.34	10.32
1170℃	-7.6	17.8	10.41

사용된 고성황토의 화학성분,%

SiO2	Al2O3	MgO	K2O	Fe2O3	TiO2	ZrO2	L.O.I	SUM
65.4	18.8	0.82	1.64	3.48	0.66	0.01	9.2	100

원적외선 황토 도자기의 물리적 성질

수축율	강열감량	흡수율	겉보기 부피	부피비중	겉보기 기공율	겉보기 비중	Open pore 부피	Closed pore 부피
1.07%	8.18%	22.18%	26.51	1.57	35.89%	2.45	9.52	17.0

실시예 2

본 발명에 따른 원적외선 황토 도자기의 기능성 평가 시험을 다음과 같이 실시하였다.

(1) 탈취율 시험

원적외선 황토 도자기를 주거공간 내부에 설치하여 여러 냄새 등을 제거하는 능력을 평가하기 위하여 가스 검지관법을 이용하여 암모니아수 탈취 능력시험을 실시하였다.

표4에 경과시간에 따른 원적외선 황토 도자기의 암모니아 탈취율 변화를 나타내었다.

경과시간에 따른 원적외선 황토 도자기의 가스 농도 및 탈취율의 변화

	측정항목＼측정시간	초기	30분	60분	90분	120분
원적외선 황토 도자기	기준농도(PPM)	500	480	460	450	440
	시료농도(PPM)	500	190	150	130	98
	탈취율(%)	-	60	67	71	78

상기 표4에 나타낸 바와 같이, 황토의 함량에 따라 탈취율은 증가하는 것을 알 수 있다.

이와 같은 결과는 가스의 압력구배, 농도차이, 삼투효과 등에 의해서 좌우되고 있는 것으로 알려져 있으나, 여기서는 유약 원료중 황토구조에 형성되어 있는 기공과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단된다.

(2) 흡수율시험

흡수율은 무게백분율 시험방법을 채택하여 실시하였다.

흡수율은 황토의 배합비가 35 중량 % 일때 3.95%를 나타내었다.

(3) 항 곰팡이 시험

일반적으로 곰팡이류는 사방에서 뻗은 실과 같은 균사체를 가지고 있으며, 포자에 의해 증식되며 비교적 저온에서도 성장을 하는 것으로 알려져 있다.

본 시험에 사용된 곰팡이 균주는 Aspergillus niger ATCC 9642, Penicllium pinophilum ATCC11797, Chactomium globosum ATCC 6205 등의 포자를 채취하여 혼합균주로 사용하였으며, 사용된 시편의 크기는 20×30×3㎜로 하였다.

4주 후의 항 곰팡이 시험결과, 원적외선 황토 도자기 자체에서의 곰팡이 서식부위는 관찰되지 않았고, 시편의 주변에 곰팡이가 서식하는 것으로 보아 시편 주변까지 항 곰팡이 능력이 발휘되지 않는 것으로 판단된다.

(4) 원적외선 복사율 및 복사강도

복사율 측정은 FT-IR(모델:FTS 40, 흑체로:WS 143, 검출기:MCT, 분해능:2㎝, 미국)을 사용하였고, 원적외선 황토 도자기에 대해 30×30×2㎜의 크기로 시편을 준비하였다.

시료 로에 시편을 밀착시키고 시편을 가열하여 표면으로부터 나오는 원적외선 복사율을 파장 5~20㎛의 범위에서 측정하였다.

본 발명의 원적외선 황토 도자기의 경우의 복사율과 복사강도를 전파장 영역에서 하기 표5에 나타낸다.

원적외선 황토 도자기의 소성전,후 원적외선 복사율과 복사강도

	평균복사율(4.5~18㎛)	복사에너지(W/㎡)	파수범위
소성전	0.86	3.41×10-2	2,200(4.5)~550cm-1(18㎛)
소성후	0.98	3.81×10-2	2,200(4.5)~550cm-1(18㎛)

상기와 같이 본 발명으로부터 얻어진 원적외선 황토 도자기는, 소성 전에 비하여 평균 복사율과 복사 에너지에 있어서 상당한 신장이 확인됨으로써, 단순한 도자기가 아닌 기능성 도자기로서의 독특한 원적외선 효과가 예상된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 도자기 고유의 기존의 단순한 기능적 작용과 관상용 효과에 더하여, 실내 주거공간의 공기나 습도를 조절할 수 있고, 황토 도자기로부터 고효율의 원적외선이 연속적으로 방사됨으로써, 실내의 항균, 탈취, 정화 기능은 물론, 인체의 혈액순환 개선, 세포조직의 활성, 노화방지, 신진대사 촉진 등 원적외선 고유의 각종 유익한 기능을 통해 쾌적한 실내 주거환경을 만들 수 있는 효과가 있어, 관련 분야에의 이용 및 응용이 기대된다 하겠다.

Claims (3)

1. 도자기를 제조하는 방법에 있어서,

   천연 원료중 미세기공을 갖는 점토광물인 고령토 20~30중량%의 유기질 점토에 황토 25~35중량%를 혼합하고, 점력을 높이는 활성 도석 10~20중량%와, 내구성을 부여시키는 석회석 10~15중량%를 혼합한 다음, 흡수효과를 증진시키는 벤토나이트 5~15중량%를 첨가하여 300~350메쉬로 분쇄 혼합하고 10~20일간 숙성시켜 퇴토를 얻는 다공성 퇴토 제조단계와;

   황토 35~40중량%, 고령토 20~25중량% 및 프릿트 15~20중량%를 혼합하고 250~350메쉬로 분쇄한 다음, 여기에 산화티타늄 10~15중량%, 골회분 5~10중량% 및 토루마린 1~5중량%를 첨가하고 40~60일간 자연 숙성시켜 제조하는 유약 제조단계와;

   750~800℃의 온도로 전통 가마에서 15~20시간 소성하여 초벌구이를 만든 다음, 상기 자연 냉각된 초벌구이에 상기 나)항에서 얻어진 소정의 유약을 시유한 후 2~4일간 자연 건조하고, 전통 가마속에서 1,250~1,280℃의 온도로 22~26시간 동안 소성시킨 다음, 다시 전통 가마속에서 45~50시간 자연 냉각시키는 소성단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 원적외선 황토 도자기의 제조방법
2. 삭제
3. 황토도자기에 있어서,

   제1항의 제조방법으로 얻어진 원적외선 황토 도자기