KR100953776B1

KR100953776B1 - 입자 형상 또는 분말 형상의 기능성 물질 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100953776B1
Application number: KR1020090038683A
Authority: KR
Inventors: 유이치로 마쓰오
Original assignee: 이기덕
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2010-04-21
Also published as: KR20080020444A; KR100903003B1; KR20090057201A; JP2008057003A

Abstract

(과제) 입자 형상 또는 분말 형상의 기능성 물질 및 그 제조 방법을 제공하는 것.

(해결 수단) 알루미늄 또는 그 합금으로 형성된 호일 형상의 모재의 표면에, 다수의 세공을 가지는 양극산화피막을 형성하는 양극산화피막 형성공정(S11)과, 양극산화피막의 다수의 세공 내에 금속을 석출시켜, 석출시킨 금속의 기능을 양극산화피막에 부여하는 금속석출공정(S12)과, 양극산화피막의 다수의 세공의 개구를 좁게 하는 협공(挾孔)처리공정(S13)과, 생성된 기능성 생성물을 입자 형상 또는 분말 형상으로 가공하는 입자 형상 또는 분말 형상 가공공정(S14)이 제공된다.

분말, 은

Description

입자 형상 또는 분말 형상의 기능성 물질 및 그 제조 방법{Functional Material having Particles or Powder Type and Method thereof}

본 발명은, 항균성 기능 또는 마이너스 이온 발생 기능 등의 기능을 갖는 입자 형상 또는 분말 형상의 기능성 물질 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

(특허문헌 1) 일본공개특허공보 2002-47596호

알루미늄 또는 그 합금으로 형성된 모재에 항균성을 갖게 하고, 이 항균성을 가지는 모재를 냄비, 솥, 식기, 핫 플레이트 등에 적용하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 항균성을 가지는 모재는, 예를 들면, 황산욕(또는 옥살산욕)에 황산은(또는 질산은)을 첨가한 전해액 중에 모재를 침지하고, 이러한 상태에서 교직 중첩전류(또는 마이너스파를 가지는 PR전류, 마이너스파를 가지는 펄스파 전류)를 가해 전해처리함으로써 제조되며, 이와 같이 처리함으로써, 모재의 표면에, 다수의 세공을 가지는 양극산화피막이 형성됨과 동시에, 형성된 양극산화피막의 다수의 세공 내에 은이 석출되며, 석출된 은에 의해 모재에 항균성 기능을 갖게 할 수 있다.

이러한 종래의 방법에서는, 모재의 양극산화피막 내에 석출된 은으로부터 발생하는 은이온에 의해 모재에 항균성 기능을 갖게 할 수 있지만, 그 적용은 플레이트상 내지 블록상의 부재에 한정되어, 은이온 효과에 의한 항균성 기능 등을 갖게 할 수 있는 것이 한정된다는 문제가 있다.

최근, 은이온, 마이너스 이온 등의 효능이 주목받아, 보다 넓은 분야로의 적용이 기대되며, 은 등의 금속을 입자 형상 또는 분말 형상으로 가공한 것이 실용에 제공되고 있다. 이러한 입자 형상 또는 분말 형상 물질은, 적용하는 물질에 혼련(混練)하여 사용되는데, 금속을 직접적으로 혼입하기 때문에, 금속의 특성으로서의 기능이 충분히 발휘되지 않는다는 문제가 있다. 예를 들면, 항균성을 부여하기 위해 은분말을 혼입했다 해도, 은에 의한 항균성 기능을 충분히 갖게 할 수가 없다.

본 발명의 목적은, 입자 형상 또는 분말 형상의 기능성 물질을 생성하기에 적합한 기능성 물질의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 항균성 기능 또는 마이너스 이온 발생 기능 등의 기능을 충분히 발휘하는 입자 형상 또는 분말 형상 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 기능성 물질의 제조방법은, 알루미늄 또는 그 합금으로 형성된 호일 형상의 모재의 표면에, 다수의 세공을 가지는 양극산화피막을 완전하게 형성하는 양극산화피막 형성공정과, 상기 양극산화피막의 상기 다수의 세공 내에 금속을 석출시켜, 석출시킨 금속의 기능을 상기 양극산화피막에 부여하는 금속석출공정과, 상기 양극산화피막의 상기 다수의 세공의 개구를 좁게 하는 협공처리공정과, 상기 협공처리공정이 종료된 상기 모재를 입자 형상 또는 분말 형상으로 가공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 청구항 2에 기재된 기능성 물질의 제조방법에서는, 상기 양극산화피막 형성공정에서는, 황산욕, 옥살산욕, 인산 및 크롬산욕 중 어느 하나 혹은 이들 중 둘 이상의 혼합욕 또는 산성 심층수욕 중에 상기 모재를 침지하여 양극산화처리를 실시하여 상기 모재에 상기 양극산화피막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 청구항 3에 기재된 기능성 물질의 제조방법에서는, 상기 금속석출공정에서는, 황산욕, 옥살산욕, 인산 및 크롬산욕 중 어느 하나 혹은 이들 중 둘 이상의 혼합욕 또는 산성 심층수욕 중에 금속의 질산염으로서의 질산은 및 질산구리 중 어느 하나 또는 둘, 또는 금속의 황산염으로서의 황산은 및 황산구리 중 어느 하나 또는 둘을 첨가한 전해액 중에서 전해처리하고, 이것에 의해 상기 양극산화피막의 상기 다수의 세공 내에 첨가된 질산염 또는 황산염의 금속을 석출시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 청구항 4에 기재된 기능성 물질의 제조방법에서는, 상기 금속석출공정에서는, 황산욕, 옥살산욕, 인산 및 크롬산욕 중 어느 하나 혹은 이들 중 둘 이상의 혼합욕 또는 산성 심층수욕 중에 금속으로서의 금과 백금 중 어느 하나 또는 둘의 금속염을 첨가한 전해액 중에서 전해처리하고, 이것에 의해 상기 양극산 화피막의 상기 다수의 세공 내에 금과 백금 중 어느 하나 또는 둘을 석출시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 청구항 5에 기재된 기능성 물질의 제조방법에서는, 상기 금속석출공정에서는, 황산욕, 옥살산욕, 인산 및 크롬산욕 중 어느 하나 혹은 이들 중 둘 이상의 혼합욕 또는 산성 심층수욕 중에 마이너스 이온 발생 금속염을 첨가한 전해액 중에서 전해처리하고, 이것에 의해 상기 양극산화피막의 상기 다수의 세공 내에 마이너스 이온 발생 금속을 석출시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 청구항 6에 기재된 기능성 물질의 제조방법에서는, 상기 마이너스 이온 금속이 지르코늄, 바나듐, 리튬, 이트륨, 팔라듐, 게르마늄, 토르말린, 토륨, 우라늄, 라듐 또는 라돈으로부터 선택된 하나 또는 복수의 금속이며, 또 상기 원적외선 발생 금속이 팔라듐, 게르마늄 또는 토르말린으로부터 선택된 하나 또는 복수의 금속인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 청구항 7에 기재된 기능성 물질은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 입자 형상 내지 분말 형상 기능성 물질인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 입자 형상 또는 분말 형상의 기능성 물질의 제조방법에 의하면, 양극산화피막 형성공정에 있어서 호일 형상의 모재에 완전하게 양극산화피막을 형성하고, 이 양극산화피막에 금속을 석출시키고 있으므로, 그 자체로 금속이 석출된 양극산화피막이 되고, 또 부여하는 기능도 높일 수 있고, 이 생성물을 분쇄 가공처리 등을 함으로써 기능성을 가지는 입자 형상 또는 분말 형상물로 할 수 있어, 비교적 간단한 제조 공정으로 제작할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따르는 기능성 물질의 제조방법에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명에 따르는 기능성 물질의 제조방법의 프로세스를 나타내는 공정도이며, 도 2는, 양극산화피막 형성공정에 의한 가공 후의 모재의 일부를 확대하여 나타내는 부분확대단면도이며, 도 3은, 금속석출공정에 의한 가공 후의 모재의 일부를 확대하여 나타내는 부분확대단면도이며, 도 4는, 협공처리공정에 의한 가공 후의 모재의 일부를 확대하여 나타내는 부분확대단면도이다.

도 1 ~ 도 4를 참조하여, 이 제조방법에 있어서는, 기능성 물질을 제조하는데 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 호일 형상의 모재가 사용되며, 이 모재에 다음과 같은 처리 가공이 실시된다.

기능성 물질을 제조하려면, 우선, 양극산화피막 형성공정(S11)이 수행되고, 이 공정(S11)에 의해, 모재(2)의 표면에 양극산화피막(4)(소위, 알루마이트 피막)이 형성된다. 이 양극산화피막 형성공정(S11)에 있어서는, 그 자체가 공지의 방법에 의해 형성되어, 황산욕, 옥살산욕, 인산욕 및 크롬산욕 중 어느 하나 또는 이들 중 둘 이상을 혼합한 혼합욕이 사용되며, 이러한 양극산화처리의 욕액에 모재가 침지되고, 이러한 모재(2)를 양극(플러스)측으로 하여, 예를 들면, 이 모재(2)에 상용 교류 전류를 인가함으로써 행해진다. 이와 같이 하면, 모재(2)의 표면에 양극산화처리가 실시되어 모재(2)의 표면에 양극산화피막(4)이 형성된다. 이 경우, 인가 하는 교류 전류의 전류 밀도는 1~5A/dm² 정도이면 된다. 또한, 상용 교류 전류 대신에, 교직 중첩전류 등을 인가하도록 해도 된다.

이와 같이 하여 양극산화피막(4)을 형성하면, 모재(2)는, 도 2에 나타내는 바와 같은 상태가 된다. 도 2에 있어서, 모재(2)의 표면에 형성되는 양극산화피막(4)은, 모재(2)의 표면에 형성되는 배리어층(6)과, 이 배리어층(6)의 표면에 형성되는 다공질층(8)으로 구성되며, 이 다공질층(8)에는, 표면측에 개구되는 다수의 세공(10)이 존재한다. 이와 같이 형성되는 양극산화피막(4)에서는, 배리어층(6)의 두께가, 예를 들면 0.01~0.1㎛ 정도이며, 다공질층(8)의 두께가 예를 들면 5~20㎛ 정도가 된다.

이 양극산화피막 형성공정(S11) 후에 금속석출공정(S12)이 수행되어, 모재(2) 표면에 형성된 양극산화피막(4)(특히, 다공질층(8))으로의 금속의 석출이 행해진다. 이 금속석출공정(S12)에 있어서는, 황산욕, 옥살산욕, 인산욕 및 크롬산욕 중 어느 하나 또는 이들 중 둘 이상을 혼합한 혼합욕이 사용되며, 금속으로서의 은(12)을 석출시키는 경우에, 질산은 또는 황산은이 첨가되고, 질산은 또는 황산은이 첨가된 전해처리액이 사용된다. 이 전해처리욕의 액 중에 모재(2)가 침지되고, 이러한 모재(2)를 양극(플러스)측으로 하여, 예를 들면, 이 모재(2)에 교직 중첩전류를 인가함으로써 행해진다. 이와 같이 하면, 모재(2)의 표면의 양극산화피막(4)에 전해처리액 중의 은(12)이 석출된다. 이 경우, 인가하는 교직 중첩전류의 전류 밀도는 1~10A/dm² 정도이면 된다. 또한, 교직 중첩전류 대신에, 마이너스파를 흘려 보내는 PR전류 또는 마이너스파를 흘려보내는 펄스파 전류 등을 인가하도록 해도 된다.

이와 같이 금속으로서의 은(12)을 석출하면, 모재(2)는 도 3에 나타내는 바와 같은 상태가 된다. 도 3에 있어서, 석출되는 은(12)은 양극산화피막(4)의 다공질층(8)의 다수의 세공(10)의 바닥부로부터 개구를 향해 퇴적하듯이 석출된다. 이와 같이 석출된 은은 이온화되어 있고, 따라서 은이온의 방출이 커, 석출된 은(12)에 의한 기능, 예를 들면 항균성 기능, 탈취성 기능, 열전도성 기능, 도전성 기능, 정전기 방지 기능 등을 양극산화피막(4)에 충분히 갖게 할 수 있다.

이 실시형태에서는 은(12)을 석출시키고 있지만, 은(12)과 동일한 기능을 갖게 하기 위해서, 금속으로서의 구리를 석출시키도록 해도 된다. 이 경우, 상술한 전해처리욕의 액에 질산구리 또는 황산구리를 첨가하면 되고, 이러한 전해처리욕의 액을 사용함으로써, 양극산화피막(4)의 다수의 세공(10) 내에 구리를 석출시킬 수 있다. 또한, 은(12) 및 구리를 석출시키는 경우, 전해처리욕의 액에 질산은 및 질산구리를 첨가하거나, 또는 황산은 및 황산구리를 첨가하면 된다.

또, 예를 들면, 열전도성 기능, 도전성 기능, 정전기 방지 기능 등의 기능을 갖게 하기 위해서는, 전해처리욕의 액에 금속으로서의 금과 백금 중 어느 하나 또는 둘의 금속염을 첨가하여, 상술한 것과 동일한 전해처리에 의해, 모재(2)의 표면의 양극산화피막(4)의 다수의 세공(10)에 금과 백금 중 어느 하나 또는 둘을 석출시키면 된다.

또, 마이너스 이온 발생 기능 또는 원적외선 발생 기능을 갖게 하기 위해서 는, 전해처리욕의 액에 마이너스 이온 발생 금속 또는 원적외선 발생 금속의 염을 첨가하여, 상술한 것과 동일하게 하여 전해처리를 하면 되고, 이렇게 전해처리함으로써, 모재(2)의 양극산화피막(4)의 다수의 세공(10)에 마이너스 이온 발생 금속 또는 원적외선 발생 금속을 석출시킬 수 있다. 마이너스 이온 발생 금속은, 단순히 마이너스 이온을 발생시키는 금속과, 마이너스 이온을 발생시킴과 함께 방사성을 가지는 방사성 금속을 포함하며, 단순히 마이너스 이온을 발생시키는 금속으로서, 예를 들면 지르코늄, 바나듐, 리튬, 이트륨, 팔라듐, 게르마늄, 토르말린 등이 있고, 방사성 금속으로서, 예를 들면 토륨, 우라늄, 라듐, 라돈 등이 있다. 또, 원적외선 발생 금속이란, 팔라듐, 게르마늄, 토르말린 등이며, 이들 금속은 상술한 바와 같이 마이너스 이온 발생 금속으로서 사용된다.

이 금속석출공정(S12) 후에 협공처리공정(S13)이 수행되어, 양극산화피막(4)의 다공질층(8)에 존재하는 다수의 세공(10)의 개구가 좁혀진다. 이 협공처리공정(S13)에 있어서는, 협공처리욕의 액 중에 모재(2)를 침지함으로써 행해진다. 이와 같이 처리하면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 모재(2) 표면의 양극산화피막(4)의 다수의 세공(10)의 개구가 좁혀져, 양극산화피막(4)이 안정화됨과 함께 석출된 은(12)의 양극산화피막(4)으로부터의 이탈이 확실히 방지된다. 이 협공처리공정(S13)에 있어서의 협공처리욕은, 예를 들면, 아세트산 니켈을 첨가한 수용액이면 되고, 이 협공처리액이 예를 들면 90℃ 전후로 끓인 상태로 사용된다.

이 협공처리공정(S13)의 후에 은(12)이 석출된 양극산화피막(4), 즉 기능성을 가지는 생성물(이 경우, 항균성 등의 은(12)에 의한 기능을 발휘하는 물질을 제 조할 수 있다.

이 기능성 생성물을 입자 형상 또는 분말 형상으로 형성하고자 하는 경우, 그 후에 입자 형상 또는 분말 형상으로 가공하는 가공 공정(S14)이 수행된다. 이 입자 형상 또는 분말 형상 가공 공정(S14)은, 예를 들면 전동 믹서(도시하지 않음) 등을 사용하여 작게 분쇄하여, 기능성 생성물을 원하는 크기의 입자 형상 또는 분말 형상으로 가공한다.

이와 같이 가공한 기능성 물질은, 작은 입자 형상 또는 분말 형상으로 형성되어 있으므로, 각종 재료에 혼련하거나, 혼합시키거나 하여 널리 적용할 수 있고, 다공질 물질(예를 들면, 아크릴 수지, 페놀 수지, 불소 수지 등), 섬유(예를 들면, 직포, 부직포 등)에 혼련함으로써 이들에 기능성 물질에 의한 기능을 갖게 할 수 있고, 또 도료 등에 혼합함으로써 도료를 도포, 분사한 것에 기능성 물질에 의한 기능을 갖게 할 수 있다.

또, 상술한 실시형태에서는, 양극산화피막 형성공정(S11)에 있어서의 양극산화처리욕에 황산욕 등을 사용함과 함께, 금속석출공정(S12)에 있어서의 전해처리욕에 황산욕 등을 사용하고 있지만, 양극산화처리욕 또는 전해처리욕으로서 산성 심층수의 욕을 사용하도록 해도 된다. 이 경우, 산성 심층수는 카드뮴, 납, 수은, 비소, 크롬 등의 유해 물질을 포함하지 않기 때문에, 환경으로의 악영향이 적고, 또 처리를 행하는 작업자의 인체로의 악영향도 줄일 수 있다.

이상, 본 발명에 따르는 기능성 물질의 제조방법 및 이 제조방법을 이용하여 제조한 기능성 입자 형상 또는 분말 형상 물질에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러 한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 여러 가지의 변형 내지 수정이 가능하다.

실시예

실시예로서, 알루미늄 재질의 호일 형상의 모재를 사용하여 다음과 같이 하여 기능성 물질을 제조했다. 호일 형상의 모재를 사용하여 기능성 물질을 제조하는 경우, 모재의 표면에만 양극산화피막을 형성하는 것이 아니라, 모재의 전체에 양극산화피막을 형성하게 되며, 그 때문에, 모재로서 두께가 7~20㎛ 정도인 것을 사용하게 된다. 이 경우, 양극산화피막 형성공정(S11)에 있어서, 호일형상의 모재에 양극산화피막을 완전하게 형성하도록(알루미늄 또는 알루미늄 합금이 남지 않게 모재에 양극산화처리를 가하도록) 하는 것이 중요하다. 양극산화처리욕으로서 황산욕을 사용하고, 이 양극산화처리액에 모재를 침지시켜 양극산화처리를 행했다(양극산화피막 형성공정). 양극산화처리시에는 교류 전류를 공급하고, 그 때의 전류 밀도는 2A/dm²였다.

그 후, 전해처리욕으로서 황산욕을 사용하여, 이 황산욕에 질산은을 첨가한 전해처리액에 모재를 침지시켜 전해처리를 행했다(금속석출공정). 전해처리시에는, 교직 중첩전류를 공급하고, 그 때의 전류 밀도는 3A/dm²였다. 이와 같이 처리함으로써, 양극산화피막의 세공 내에 은이 석출되었다. 이와 같이 생성한 생성물은 은이온의 방출이 통상의 은보다 많아, 항균성 기능 등의 기능을 충분히 발휘하는 것을 확인할 수 있었다.

도 1은, 본 발명에 따르는 기능성 물질의 제조방법의 프로세스를 나타내는 공정도.

도 2는, 양극산화피막 형성공정에 의한 가공 후의 모재의 일부를 확대하여 나타내는 부분확대단면도.

도 3은, 금속석출공정에 의한 가공 후의 모재의 일부를 확대하여 나타내는 부분확대단면도.

도 4는, 협공처리공정에 의한 가공 후의 모재의 일부를 확대하여 나타내는 부분확대단면도.

<부호의 설명>

2 모재

4 양극산화피막

6 배리어층

8 다공질층

10 세공

12 은

Claims

알루미늄 또는 그 합금으로 형성된 호일 형상의 모재에 다수의 세공을 가지는 양극산화피막을 완전하게 형성하는 양극산화피막 형성공정과, 상기 양극산화피막의 상기 다수의 세공 내에 금속을 석출시켜, 석출시킨 금속의 기능을 상기 양극산화피막에 부여하는 금속석출공정과, 상기 양극산화피막의 상기 다수의 세공의 개구를 좁게 하되 밀봉하지 않는 협공처리공정과, 협공처리공정이 종료된 상기 모재를 입자 형상 또는 분말 형상으로 가공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 양극산화피막 형성공정에서는, 황산욕, 옥살산욕, 인산 및 크롬산욕 중 어느 하나 혹은 이들 중 둘 이상의 혼합욕 또는 산성 심층수욕 중에 상기 모재를 침지하여 양극산화처리를 실시하여 상기 모재에 상기 양극산화피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 금속석출공정에서는, 황산욕, 옥살산욕, 인산 및 크롬산욕 중 어느 하나 혹은 이들 중 둘 이상의 혼합욕 또는 산성 심층수욕 중에 금속의 질산염으로서의 질산은 및 질산구리 중 어느 하나 또는 둘, 또는 금속의 황산염으로서의 황산은 및 황산구리 중 어느 하나 또는 둘을 첨가한 전해액 중에서 전해처리하고, 이것에 의해 상기 양극산화피막의 상기 다수의 세공 내에 첨가된 질산염 또는 황산염의 금속을 석출시키는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 금속석출공정에서는, 황산욕, 옥살산욕, 인산 및 크롬산욕 중 어느 하나 혹은 이들 중 둘 이상의 혼합욕 또는 산성 심층수욕 중에 금속으로서의 금과 백금 중 어느 하나 또는 둘의 금속염을 첨가한 전해액 중에서 전해처리하고, 이것에 의해 상기 양극산화피막의 상기 다수의 세공 내에 금과 백금 중 어느 하나 또는 둘을 석출시키는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 금속석출공정에서는, 황산욕, 옥살산욕, 인산 및 크롬산욕 중 어느 하나 혹은 이들 중 둘 이상의 혼합욕 또는 산성 심층수욕 중에 마이너스 이온 발생 금속염 또는 원적외선 발생 금속염을 첨가한 전해액 중에서 전해처리하고, 이것에 의해 상기 양극산화피막의 상기 다수의 세공 내에 마이너스 이온 발생 금속 또는 원적외선 발생 금속을 석출시키는 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 마이너스 이온 금속이 지르코늄, 바나듐, 리튬, 이트륨, 팔라듐, 게르 마늄, 토르말린, 토륨, 우라늄, 라듐 또는 라돈으로부터 선택된 하나 또는 복수의 금속이며, 또 상기 원적외선 발생 금속이 팔라듐, 게르마늄 또는 토르말린으로부터 선택된 하나 또는 복수의 금속인 것을 특징으로 하는 기능성 물질의 제조 방법.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 제조된 입자 형상 또는 분말 형상의 기능성 물질.