KR100818828B1 - 복층구조를 갖는 세라믹 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복층구조를 갖는 세라믹 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 황토 또는 백토 분말 60~90중량%와 숯 분말 10~40중량%를 혼합한 원료혼합물을 토련(土鍊) 및 성형한 후, 그 성형물을 750~950℃의 온도가 될 때까지 8~10시간에 걸쳐 서서히 가열함과 아울러 최고온도에서 15~45분 유지하도록 소성(燒成)하여, 소성 된 세라믹 조성물(1)의 단면구조가 숯 성분이 보존된 흑색의 심층부(10) 및 숯 성분이 완전히 산화하여 소멸(燒滅)된 황색 또는 백색의 표층부(20)로 구분되어 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물 및 그 제조방법을 구성함으로써, 완성된 세라믹 조성물(1)의 표층부(20)는 숯 성분이 완전히 산화되어 소멸 됨에 따라 숯이 묻어나지 않고, 심층부(10)는 숯 성분이 온전히 보존되어 황토 또는 백토의 원적외선 방사효과와 함께 숯의 유익한 효과를 얻을 수 있도록 한 복층구조를 갖는 세라믹 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

황토, 백토, 숯, 세라믹, 원적외선, 친환경

Description

복층구조를 갖는 세라믹 조성물 및 그 제조방법{Manufacturing method and structure of multilayer type ceramic composition}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 조성물의 단면도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 조성물 제조방법으로 형성한 건축자재의 단면사진

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 조성물 제조방법으로 형성한 화분의 사진

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 조성물의 단면도

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1, 1': 세라믹 조성물

10: 심층부

15: 경계부

20: 표층부

25: 황토피막

본 발명은 복층구조를 갖는 세라믹 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원료혼합물을 토련(土鍊)하여 용도에 맞게 성형한 후 고온으로 소성(燒成)하여 세락믹 조성물을 형성함에 있어서, 황토 또는 백토 분말과 숯 분말을 소정의 비율로 혼합하여 원료혼합물을 형성하고, 상기 원료혼합물을 토련하여 성형한 성형물을 소정의 시간 및 온도로 소성하되, 소성 된 세라믹 조성물의 심층부는 숯 성분이 온전히 보존되도록 함과 아울러 표층부는 숯 성분이 완전히 산화하여 소멸(燒滅) 되도록 함으로써, 완성된 세라믹 조성물의 표층부는 숯 성분이 완전히 산화되어 소멸 됨에 따라 숯이 묻어나지 않고, 심층부의 숯 성분은 보존되어 황토 또는 백토의 원적외선 방사효과와 함께 숯의 유익한 효과를 온전히 얻을 수 있도록 한 복층구조를 갖는 세라믹 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

근래에 들어 생활주변에서 흔히 사용하던 합성수지 화합물이나 화공약품으로 처리된 건축자재 및 생활용품에서 각종 질병의 원인이 되는 환경호르몬과 같은 유해물질이 방출되는 것으로 밝혀지고, 아울러 환경과 건강에 대한 일반인의 관심이 커짐으로 인하여 보다 자연적이고 건강에 도움이 될 수 있는 친환경적 소재로 이루어진 건축자재나 생활용품의 수요가 급증하고 있다.

한편, 상기와 같은 친환경적 소재로는 황토 및 백토와 숯이 그 대표적인 예라 할 수 있는데, 상기 황토 및 백토는 그 자원이 풍부하고, 미생물에 의한 효소들의 순환작용 및 카탈라아제, 디페놀옥시다아제, 사카라제, 프로테아제 등의 효소성분이 함유되어 독소의 제거와 분해 및 정화작용을 하는 것으로 알려져 있을 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선 및 음이온을 방출하는 것으로 알려져 있다.

또한, 황토 및 백토 성형물의 결정구조는 수없이 많은 미세구멍이 형성된 다공질(多孔質) 구조로 형성되어 축열작용에 따른 에너지 절약 및 단열효과와 습도조절 능력이 뛰어나고, 탁월한 흡착력에 의한 탈취작용 및 세균의 번식을 억제하는 항균성이 있다.

그리고 숯은 공기를 정화하고, 냄새를 제거하며, 일정한 습도를 유지할 수 있도록 함과 아울러 산화방지 및 환원작용이 탁월할 뿐만 아니라, 원적외선과 음이온을 발산하여 인체의 건강에 유익하고, 항균작용 및 해독작용을 하는 등의 효과가 있다.

그러나 상기의 각 소재가 갖는 탁월한 장점에도 불구하고 황토 또는 백토와 숯을 혼합한 소재로 이루어진 종래의 건축자재나 생활용품에서는 각 소재들이 갖는 고유의 효능을 온전히 기대할 수 없는 문제점이 있었는바, 이는 황토와 백토의 경우 그 사용처에 맞는 일정한 형상과 강도를 유지하기 위하여 성형 후 소성공정(燒 成工程)을 거치게 되는데, 상기 소성과정에서 혼합된 숯이 산화하여 재가 됨으로써 탄소 성분으로 구성된 숯의 물성이 변화하고 그에 따라 숯이 갖는 고유의 기능을 상실하기 때문이다.

한편, 상기에 있어 소성공정을 거치지 않을 경우에는 성형물의 강도를 충분히 유지할 수 없을 뿐만 아니라, 표면에 노출된 숯으로부터 숯이 묻어나 건축자재나 컵 및 화분과 같은 생활용품으로 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 황토 또는 백토와 숯을 소정의 비율로 혼합한 원료혼합물을 토련(土鍊) 및 성형한 후 소성(燒成)하여 충분한 강도를 갖는 세라믹 조성물을 형성함에 있어 숯이 갖는 고유의 기능을 상실하지 않음은 물론이고 표면으로부터 숯이 묻어나지 않는 세라믹 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것으로, 상기 원료혼합물을 소정의 온도와 시간으로 소성하되 소성된 세라믹 조성물의 심층부에는 숯 성분이 온전히 보존되도록 함과 아울러 표층부에는 숯 성분이 완전히 산화하여 소멸(燒滅) 되도록 하여 건축자재 및 각종 생활용품에 적용할 수 있도록 한 복층구조를 갖는 세라믹 조성물 및 그 제조방법을 구성한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복층구조를 갖는 세라믹 조성물 및 그 제조방법은, 황토 또는 백토와 숯을 소정의 비율로 혼합한 원료혼합물을 토련(土鍊) 및 성형하여 소성(燒成)하되 소성된 세라믹 조성물의 심층부는 숯 성분이 온전히 보존되도록 함과 아울러 표층부는 숯 성분이 완전히 산화하여 소멸(燒滅) 되도록 한 세라믹 조성물과, 상기 세라믹 조성물의 제조방법으로서 황토 또는 백토와 숯 분말을 혼합하여 원료혼합물을 형성하는 원료혼합공정, 상기 원료혼합물을 적당한 수분 함수율을 갖는 소지토로 조제하는 토련공정, 상기 토련된 소지토를 성형하여 성형물을 형성하는 성형공정, 상기 성형물의 건조공정, 상기 건조된 성형물을 소정의 온도 및 시간으로 소성하여 성형물 겉면의 숯 성분을 완전히 산화시킴으로써 세라믹 조성물의 표층부에서 숯 성분을 소멸시키는 소성공정을 포함하는 것을 특징으로 하는바, 이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복층구조를 갖는 세라믹 조성물 및 그 제조방법을 상세히 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 조성물의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 조성물 제조방법으로 형성한 건축자재(건축용 마감재)의 단면사진이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 조성물 제조방법으로 형성한 화분의 사진이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 조성물의 단면도이다.

우선 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 조성물 의 구성을 살펴보면, 황토 또는 백토 분말 60~90중량%와 숯 분말 10~40중량%을 혼합한 원료혼합물을 토련 및 성형하여 소성하되, 상기 소성된 세라믹 조성물(1)의 심층부(10)는 숯 성분이 보존되도록 하여 흑색을 나타내도록 하고, 표층부(20)는 숯 성분이 완전히 산화하여 소멸(燒滅) 되도록 함으로써 황색 또는 백색을 나타내도록 한다.

상기에 있어 황토 분말과 숯 분말을 혼합하여 원료혼합물을 형성할 경우 표층부는 황색을 띄고, 백토 분말과 숯 분말을 혼합하여 원료혼합물을 형성할 경우 표층부는 백색으로 나타난다.

그리고 도 4를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 조성물의 구성을 살펴보면, 황토 또는 백토 분말 60~90중량%와 숯 분말 10~40중량%을 혼합한 원료혼합물을 토련 및 성형하여 소성하되, 황토와 물을 중량비 1:1~1.5로 혼합한 황토물을 소성 전의 성형물에 도포한 후 소성하는바, 상기 소성된 세라믹 조성물(1')의 심층부(10)는 숯 성분이 보존되도록 하여 흑색을 나타내도록 하고, 표층부(20)는 숯 성분이 완전히 산화하여 소멸(燒滅) 되도록 함으로써 황색 또는 백색을 나타내도록 하며, 상기 표층부(20)의 외부에는 황토물의 도포에 따른 황토피막(25)이 더 형성된다.

상기에 있어 황토 분말과 숯 분말을 혼합하여 원료혼합물을 형성한 경우 상 기 황토피막(25)은 표층부의 색상을 더욱 선명하게 하고, 백토 분말과 숯 분말을 혼합하여 원료혼합물을 형성한 경우 상기 황토피막(25)은 표층부의 색상을 백색에서 황색으로 변화를 줄 수 있다.

도면 중 미설명 부호인 "15"는 경계부(15)로서, 상기 경계부(15)는 숯 성분이 보존된 심층부(10)와 숯 성분이 완전 산화되어 소멸된 표층부(20) 사이에서 산화된 숯 성분이 재의 형태로 존재하여 회색으로 나타난다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 복층구조를 갖는 세라믹 조성물의 제조방법을 도 1 내지 도 3을 참조하여 각 공정별로 나누어 상세히 살펴본다.

<제1공정>

본 발명의 제1공정은 원료혼합공정으로서, 황토 또는 백토 분말 60~90중량%와 숯 분말 10~40중량%를 혼합하여 원료혼합물을 형성하는 공정으로서, 상기 황토 또는 백토 분말의 함량이 많으면 완성된 세라믹 조성물(1)의 단면 심층부(10)에서 흑색의 숯 분말이 잘 표현되지 않고, 숯 분말의 함량이 많으면 원료혼합물을 성형하기 어려워지는바, 황토 또는 백토와 숯 분말의 비율은 황토 또는 백토 분말 80중량%와 숯 분말 20중량%를 혼합함이 가장 바람직하다.

한편, 상기 황토 또는 백토 분말과 숯 분말을 혼합한 원료혼합물 100중량부 에 대하여 부가적으로 제오라이트 또는 맥반석 분말 중에서 적어도 하나를 10~30중량부 더 첨가하거나, 또는 상기 원료혼합물 100중량부에 대하여 점토를 5~20중량부 더 첨가할 수 있는바, 상기 제오라이트와 맥반석은 원적외선을 발산하는 기능성 첨가재로서 황토가 갖는 원적외선 발산효과를 증진하고, 점토는 후술할 성형공정시 소지토의 성형을 용이하게 할 수 있다.

상기 황토 또는 백토 분말, 숯 분말, 제오라이트 또는 맥반석 분말, 점토의 입자는 통상적인 세라믹 조성물의 제조시 사용되는 각종 원료 분말이 갖는 입자의 크기와 같은바, 통상적인 세라믹 조성물의 원료가 갖는 입자는 120매쉬 이상으로 형성된다.

<제2공정>

본 발명의 제2공정은 토련공정으로서, 상기 토련공정은 첨가물을 포함한 원료혼합물을 10~25%의 수분 함수율을 갖도록 반죽하여 소지토를 형성하는 공정인바, 상기 소지토를 형성하는 토련공정은 습식방법을 사용하거나 건식방법을 사용하여 원료혼합물을 토련할 수 있다.

상기 습식방법에 의한 토련공정을 보다 상세히 살펴보면, 습식토련공정은 상기 첨가물(제오라이트, 맥반석, 점토)을 포함한 전체 원료혼합물과 물을 중량비로서 1:1~1.5로 혼합하여 수비(水飛)한 후, 그 침전물을 회수하여 함수율이 10~25%가 되도록 탈수한 다음 통상의 진공토련기를 이용하여 기포가 생기지 않도록 반죽하여 소지토를 형성한다.

그리고 건식토련공정을 보다 상세히 살펴보면, 건식토련공정은 상기 첨가물(제오라이트, 맥반석,점토)을 포함한 원료혼합물 75~90중량%에 대하여 물 10~25중량%를 투입한 다음 통상의 진공토련기를 이용하여 기포가 생기지 않도록 반죽하여 소지토를 형성한다.

<제3공정>

본 발명의 제3공정은 성형공정으로서, 상기 10~25%의 수분 함수율을 갖는 소지토를 건축자재 또는 생활용품과 같은 완성된 세라믹 조성물의 용도에 맞게 성형물을 형성하는 통상의 성형공정으로서, 상기 성형공정은 통상 롤러성형기를 이용한 압출성형 또는 프레스성형기를 이용한 압착성형을 하거나 물레성형을 할 수 있는바, 본 발명은 상기 성형수단에 한정하지 않는다. 한편, 본 발명의 성형공정에 따른 성형물에 있어 가장 얇은 부분이 5mm이상의 두께를 갖도록 성형함이 바람직하다.

<제4공정>

본 발명의 제4공정은 건조공정으로서, 상기 성형물의 수분함량이 1~5%가 되도록 건조하는 공정인바, 상기 건조공정은 건조조건에 따라 다소 유동적이나 상온에서 5~15시간동안 자연건조하거나 또는 저온의 열풍을 가하여 인공적으로 건조할 수 있으며, 본 발명은 상기 건조수단에 한정하지 않는다.

<제5공정>

본 발명의 제5공정은 소성공정으로서, 상기 건조된 성형물을 고온으로 소성가공하되 상기 성형물의 내부에 포함된 숯 성분은 산화시키지 않고 겉부분에 포함된 숯 성분만을 산화시키는 공정으로서, 상기 성형물을 750~950℃의 온도가 될 때까지 8~10시간에 걸쳐 서서히 가열하되 최고온도에서 15~45분 유지함으로써, 성형물 표면의 숯 성분만을 산화시킬 수 있는바, 상기와 같은 소성공정을 거쳐 완성된 세라믹 조성물은 도 2에 도시된 바와 같이 심층부(10)의 숯 성분은 산화하지 않고 흑색을 띄고, 표층부(20)에 포함된 숯 성분은 완전히 산화하여 소멸됨으로써 황토가 갖는 황색을 나타낸다(백토를 사용할 경우에는 백색을 나타냄).

한편, 상기 본 발명에 따른 복층구조를 갖는 세라믹 조성물의 제조방법에 있어서 원료혼합공정시 황토를 사용하는 경우라면 완성된 세라믹 조성물의 표층부는 황색으로 형성될 것이고, 백토를 사용하는 경우라면 상기 완성된 세라믹 조성물의 표층부는 백색으로 형성될 것인바, 백토를 사용한 세라믹 조성물의 표층부를 황색으로 표현한다거나 황토를 사용한 세라믹 조성물에 있어서 황토색을 보다 선명하게 형성하고자 할 경우에는, 상기 제4공정인 건조공정에 의하여 건조된 성형물에 황토와 물을 중량비로서 1:1~1.5로 혼합한 황토물을 도포하여 재건조 한 후 소성함으로 써, 도 4에 도시된 바와 같이 소성된 세라믹 조성물(1')의 표층부(20) 외부에 황토피막(25)이 더 형성되도록 할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 완성된 세라믹 조성물의 표층부는 숯 성분이 완전히 산화되어 소멸되는 한편 세라믹 조성물 심층부의 숯 성분은 온전히 보존됨에 따라, 세라믹 조성물의 겉면에서 숯이 묻어나지 않음과 아울러 세라믹 조성물을 구성하는 황토 또는 백토의 원적외선 방사효과와 숯의 유익한 효과를 온전히 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 황토 또는 백토 분말과 숯 분말을 혼합한 원료혼합물을 토련 및 성형하여 소성한 세라믹 조성물의 구성에 있어서;

   상기 원료혼합물은 황토 또는 백토 분말 60~90중량%와 숯 분말10~40중량%을 혼합하여 형성하되, 상기 소성된 세라믹 조성물(1)의 심층부(10)는 숯 성분이 보존되도록 하여 흑색을 나타내도록 하고, 표층부(20)는 숯 성분이 완전히 산화하여 소멸(燒滅) 되도록 함으로써 황색 또는 백색을 나타내도록 한 것을 특징으로 하는 복층구조를 갖는 세라믹 조성물.
2. 제1항에 있어서;

   상기 원료혼합물을 토련하여 성형한 성형물에 황토와 물을 중량비 1:1~1.5로 혼합한 황토물을 도포함으로써, 소성된 세라믹 조성물(1')의 표층부(20)의 외부에 황토피막(25)이 더 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 복층구조를 갖는 세라믹 조성물.
3. 황토 또는 백토 분말 60~90중량%와 숯 분말 10~40중량%를 혼합하여 원료혼합물을 형성하는 원료혼합공정과; 원료혼합물이 10~25%의 수분 함수율을 갖도록 반죽 하여 소지토를 형성하는 토련공정과; 소지토를 세라믹 조성물의 용도에 맞게 성형물을 형성하는 통상의 성형공정과; 상기 성형물의 수분함량이 1~5%가 되도록 하는 건조하는 통상의 건조공정과; 상기 건조된 성형물을 750~950℃의 온도가 될 때까지 8~10시간에 걸쳐 서서히 가열하되 최고온도에서 15~45분 유지함으로써, 소성된 세라믹 조성물(1)의 심층부(10)는 숯 성분이 보존되도록 하여 흑색을 나타내도록 함과 아울러 세라믹 조성물(1)의 표층부(20)는 숯 성분이 완전히 산화하여 소멸(燒滅) 되도록 함으로써 황색 또는 백색을 나타내도록 한 소성공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복층구조를 갖는 세라믹 조성물의 제조방법.
4. 제3항에 있어서;

   상기 황토 또는 백토 분말과 숯 분말을 혼합한 원료혼합물 100중량부에 대하여 제오라이트 또는 맥반석 분말 중에서 적어도 하나를 10~30중량부 더 첨가한 것을 특징으로 하는 복층구조를 갖는 세라믹 조성물의 제조방법.
5. 제3항에 있어서;

   상기 황토 또는 백토 분말과 숯 분말을 혼합한 원료혼합물 100중량부에 대하여 점토를 5~20중량부 더 첨가한 것을 특징으로 하는 복층구조를 갖는 세라믹 조성물의 제조방법.
6. 제3항에 있어서;

   상기 토련공정은 전체 원료혼합물과 물을 중량비로서 1:1~1.5로 혼합하여 수비(水飛)한 후, 그 침전물을 회수하여 함수율이 10~25%가 되도록 탈수한 다음 통상의 진공토련기를 이용하여 기포가 생기지 않도록 반죽하여 소지토를 형성하는 것을 특징으로 하는 복층구조를 갖는 세라믹 조성물의 제조방법.

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