KR100983845B1 - 세정용 세라믹 볼의 제조방법 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세정용 세라믹 볼의 제조방법 및 그 제품에 관한 것으로서, 구체적으로는 세라믹 원료, 분산제, 가소제, 결합재를 혼합 및 1차 분쇄하는 단계; 상기 혼합물을 1차 건조하는 단계; 상기 건조된 혼합물을 2차 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 혼합물을 일정한 크기의 볼 형태로 성형하는 단계; 상기 볼 형태로 형성된 성형물을 2차 건조시키는 단계; 상기 건조된 성형물을 소성하는 단계; 및 상기 소성된 성형물을 연마하여 표면 처리하는 단계;로 세정용 세라믹 볼을 제조함에 따라, 원적외선의 방출 및 항균 성능의 향상을 통해 세정 능력이 크게 증대되어 각종 세척이나 세탁시 이물질이나 오염물질의 제거가 더욱 효과적으로 이루어질 수 있도록 한 세정용 세라믹 볼을 제공하게 된다.

Description

세정용 세라믹 볼의 제조방법 및 그 제품{Clearing ceramic ball and method for preparing the same}

본 발명은 원적외선 방출과 항균 성능이 향상되어 세척 또는 세탁용으로 사용하기 위한 세정용 세라믹 볼의 제조방법 및 그 제품에 관한 것이다.

일반적으로 세라믹은 고온에서 구워 만든 비금속 무기질 고체 재료로서, 유리, 도자기, 내화물 등과 같은 여러 산업 분야에서 매우 다양한 형태로 생산 및 제공되고 있다.

이와 같은 세라믹 기술은 아직도 많은 분야에서 여러 방면으로 연구가 진행되고 있으며, 그 산업성도 무궁무진하다 할 수 있다.

본 발명은 원적외선 방출 및 항균 성능이 향상되어 세척 또는 세탁용으로 사용하기 위한 세정용 세라믹 볼의 제조방법 및 그 제품을 제공하려는 것이다.

본 발명의 세정용 세라믹 볼의 제조방법은 세라믹 원료 70~75 중량%, 분산제 0.5~10 중량%, 가소제 0.5~10 중량%, 결합재 0.5~10 중량%를 볼 밀(ball mill)에 투입하여 48시간 이상 혼합 및 1차 분쇄하는 단계; 상기 혼합물을 필터 프레스(Filter press)를 이용하여 케이크 형태로 만들어 일정량의 수분을 제거한 후, 건조기에서 100~120℃의 온도로 가열하여 수분이 완전히 제거되도록 1차 건조하는 단계; 상기 건조된 혼합물을 핀 밀(pin mill)을 이용하여 300~350 mesh로 2차 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 혼합물을 원통형의 다면체 회전식 성형기 내부에 넣고, 시드(Seed)를 투입한 상태에서 유기 결합재를 물에 희석시킨 용액을 분무 후, 원적외선 방사율이 높은 망간(Mn), 철(Fe), 규소(Si), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합한 파우더를 뿌리면서 상기 혼합물을 일정한 크기의 볼 형태로 성형하는 단계; 상기 볼 형태로 형성된 성형물의 표면에 있는 흡착수를 상온에서 증발시킨 후, 건조기에서 60~100℃로 가열하여 수분을 완전히 제거하는 2차 건조시키는 단계; 및 상기 건조된 성형물을 1200~1400℃의 온도로 20시간 소성하는 단계;로 이루어진다.

이때, 상기 세라믹 원료는 규산, 규산 알루미늄, 알루미나, 석회, 마그네시아, 장석, 산화붕소, 탄산바륨, 산화아연, 산화리튬, 산화티타늄, 지르코니아, 산 화철 중 적어도 5개 이상으로 혼합되는 것이고, 상기 시드는 이산화규소(SiO₂) 재질의 모래 또는 은사 입자로 이루어진 것이며, 상기 유기 결합재는 PVA(polyvinyl alchole: 폴리 초산 비닐)로 이루어진다.

한편, 상기 원통형 다면체 회전식 성형기 내부에서 분쇄된 혼합물을 일정한 크기의 볼 형태로 성형한 상태에서 마지막 성형 1~2mm 전 단계 성형시 그 내부로 농축된 산화방지용액, 초미립자 형태의 백금나노(Platinum Nano)용액, 원적외선에너지가 방출되는 용액(일명 에너지워터)을 뿌리면서 각 볼의 표면에 1~2mm 로 코팅하는 과정을 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 세정용 세라믹 볼의 제조방법은 소성된 성형물을 연마기에 넣고 습식으로 표면 처리하는 단계: 표면 처리된 성형물을 건조기에 넣고 80~120℃의 온도로 3차 건조시키는 단계; 및 상기 건조된 성형물을 일정한 크기의 마대에 넣어 포장하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

아울러, 본 발명의 세라믹 볼은 상기 제조방법 중 어느 하나로 성형된 것을 제공한다.

본 발명의 세정용 세라믹 볼의 제조방법 및 그 제품에 의하면 원적외선의 방출 및 항균 성능의 향상을 통해 세정 능력이 크게 증대됨으로써, 각종 세척이나 세탁시 이물질이나 오염물질의 제거가 더욱 효과적으로 이루어져 위생적이고 친환경적인 매우 유용한 효과가 발휘된다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명이 적용된 세정용 세라믹 볼의 제조방법을 도시한 플로우 차트, 도 2는 본 발명이 적용된 세정용 세라믹 볼을 도시한 사용상태도이다.

본 발명의 세정용 세라믹 볼 제조방법은 도 1에 도시한 바와 같이 크게, 세라믹 원료, 분산제, 가소제, 결합재를 혼합 및 1차 분쇄하는 1차분쇄단계(ST100), 상기 1차분쇄단계에서 혼합 및 1차 분쇄된 혼합물을 1차 건조하는 1차건조단계(ST200), 상기 1차건조단계에서 건조된 혼합물을 2차 분쇄하는 2차분쇄단계(ST300), 상기 2차분쇄단계에서 2차 분쇄된 혼합물을 일정한 크기의 볼 형태로 성형하는 성형단계(ST400), 상기 성형단계에서 볼 형태로 형성된 성형물을 2차 건조시키는 2차건조단계(ST500), 상기 2차건조단계에서 2차 건조된 성형물을 소성하는 소성단계(ST600) 및 상기 소성단계에서 소성된 성형물을 연마하여 표면 처리하는 단계(ST700)로 이루어진다.

상기 혼합 및 1차 분쇄하는 1차분쇄단계(ST100)에서 혼합물은 세라믹 원료 70~75 중량%, 분산제 0.5~10 중량%, 가소제 0.5~10 중량%, 결합재 0.5~10 중량%로 이루어지는데, 그 중 세라믹 원료는 규산, 규산 알루미늄, 알루미나, 석회, 마그네시아, 장석, 산화붕소, 탄산바륨, 산화아연, 산화리튬, 산화티타늄, 지르코니아, 산화철 중 적어도 5개 이상을 혼합한다. 이때, 상기 분산제는 통상 고체의 미립자를 액체 속에 분산하는 데에 쓰는 것이고, 상기 가소제는 열가소성을 증대시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 하는 유기물질이며, 상기 결합제는 응집력이나 접착력을 향상시키기 위한 물질이다. 또한, 상기 혼합물은 볼 밀(ball mill)에 투입하여 48시간 이상 분쇄한다. 이때, 상기 혼합물의 혼합 및 분쇄는 습식으로 이루어지며, 혼합물의 입도는 325 mesh 이상으로 한다. 또한, 볼 밀은 드럼 내부 용적의 1/2을 다수개의 볼로 충진한 것으로서, 그 내부에 혼합물을 넣으면 충진된 볼과의 마찰 및 충격에 의해 분쇄가 이루어지는 것이다.

상기 1차건조단계(ST200)에서는 상기 1차분쇄단계에서 혼합 및 1차 분쇄된 혼합물을 100~120℃의 온도에서 수분이 완전히 제거될 때까지 건조한다. 이때, 상기 건조를 위해서 필터 프레스(Filter press)를 이용하여 수분 함량이 20% 정도인 케이크 형태의 고형물을 만든 후 건조기에서 건조하는 것이다. 이와 같이 고형물의 수분을 완전히 제거함으로써 다음 공정이 원활하게 이루어질 수 있다. 한편, 상기 필터 프레스는 압력으로 액체를 빨리 거르는 기구로서 널리 사용되고 있다.

상기 2차분쇄단계(ST300)는 상기 1차건조단계에서 건조된 혼합물을 핀 밀(pin mill)을 이용하여 300~350 mesh의 분말 형태로 분쇄한다. 즉, 핀 밀은 호퍼 내부에 돌출된 다수개의 고정핀과 다수개의 회전핀이 서로 긴밀하게 회전하면서 유입된 혼합물을 분말 형태로 잘게 분쇄하는 것이다.

상기 성형단계(ST400)는 상기 2차분쇄단계에서 2차 분쇄된 혼합물을 원통형의 다면체 회전식 성형기 내부에 넣고, 시드(Seed)를 투입한 상태에서 유기 결합재를 물에 희석시킨 용액을 분무 후, 원적외선 방사율이 높은 망간(Mn), 철(Fe), 규소(Si), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합한 파우더를 뿌리면서 상기 혼합물을 일정한 크기의 볼 형태로 성형한다. 즉, 상기 2차 분쇄단계에서 2차 분쇄된 혼합물을 다면체 회전식 성형틀에 넣은 후. 상기 성형틀을 회전시키면 그 내부에서 유기 결합재를 물에 희석시킨 용액에 의해 분쇄된 혼합물이 시드와 함께 서로 응집하여 여러 개의 볼 형태가 성형된다. 이때, 상기 혼합물로 볼 형태의 성형물을 만드는 과정에서 원적외선 방사율이 높은 망간(Mn), 철(Fe), 규소(Si), 탄소(C) 중 적어도 하나 이상을 혼합한 파우더를 뿌리게 되는데, 이와 같은 과정을 반복하여 일정한 크기의 볼 형태를 성형하게 되는 것이다. 따라서 이와 같이 성형되는 볼은 원적외선 방출이나 항균기능 및 강도 등이 더욱 향상된다. 이때, 상기 시드는 이산화규소(SiO₂) 재질의 모래 또는 은사 입자로 이루어지며, 상기 유기 결합재는 PVA(polyvinyl alchole: 폴리 초산 비닐)로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 원통형 다면체 회전식 성형기 내부에서 분쇄된 혼합물을 일정한 크기의 볼 형태로 성형한 상태에서 마지막 성형 1~2mm 전 단계 성형시 그 내부로 농축된 산화방지용액, 초미립자 형태의 백금나노(Platinum Nano)용액, 원적외선에너지가 방출되는 용액(일명 에너지워터용액)을 뿌리면서 각 볼의 표면에 1~2mm 로 코팅하는 과정을 포함하여 이루어 질 수 있다. 이때, 상기 산화방지용액은 이산화규소(Sio2)를 다량으로 포함한 수정석을 1600 ~ 1700 ℃의 용해로에 넣고 8시간 이상 열을 가해 얻어진 가스 형태의 규소성분을 회수한 것으로서 환원력, 살균력, 침투성, 정화능력, 세포 활성화, 소염 효과 등이 우수하다. 또한, 상기 백금나노용액은 항산화 작용이 뛰어나고 항균 및 항취 작용이 우수하다. 원적외선에너지가 방출되는 에너지워터용액은 원적외선 방사율이 매우 높은 금속인 Mn, Fe, Cu, Co 원소를 함유하는 복합금속 colloid 용액으로서 수질정화, 중화작용, 악취제거, 물활성화 등의 효과가 우수하다. 따라서 이와 같은 산화방지용액, 백금나노용액, 에너지 워터용액을 볼 형태의 마지막 1~2mm 표면에 코팅하여 세정 및 항균 기능이 더욱 향상시킨다.

상기 2차건조단계(ST500)는 상기 성형단계에서 상기 볼 형태로 형성된 성형물의 표면에 있는 흡착수를 상온에서 증발시킨 후, 건조기에서 60~100℃로 가열하여 수분을 완전히 제거시킨다. 이와 같은 2차건조단계를 통하여 성형물을 소성하는 과정에서 발생할 수 있는 뒤틀림 현상이나 균열 현상을 방지할 수 있다.

상기 소성단계(ST600)는 상기 2차건조단계에서 2차 건조된 성형물을 1200~1400℃의 온도로 20시간 소성하여 제품을 완성한다. 이때, 소성을 위해 성형물을 사각 또는 원형의 내화물 용기에 담아서 소성로 내부에 적재하여 소성한다. 한편, 상기 소성 과정에서 시간과 온도에 따른 변화는 제품의 크기에 따라 다르게 나타날 수 있는데, 이를 위해 온도 상승, 유지 냉각에 있어서 불량이 발생하지 않도록 잘 체크한다. 아울러, 소성 후 냉각된 소성로로부터 제품을 빼낼 경우에는 소성로의 내부 온도가 200℃ 이하에서 소성로의 문을 열어두는 것이 바람직하다.

상기 표면처리단계(ST700)은 상기 소성단계에서 소성된 성형물을 연마기에 넣고 습식으로 연마한다. 즉, 볼 형태의 성형물은 그 표면이 거칠기 때문에 사용중 분진이 발생할 수 있으므로 이와 같은 분진의 발생을 방지하기 위한 것이다. 이때, 습식으로 표면 처리된 성형물은 건조기에 넣고 80~120℃의 온도로 3차 건조시키는 단계(ST800)와 건조된 성형물을 일정한 크기의 마대에 넣어 포장하는 포장단계(ST900)를 거쳐 제품으로 제공될 수 있다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이 작은 세라믹 볼(100) 형태로 형성되기 때문에 이를 투수성이 높은 폴리프로필렌 재질의 직물지(200)에 밀봉하여 주머니 형태로 제공하게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 세정용 세라믹 볼 제조방법 및 그 제품에 의하면 원적외선 방출 및 항균기능이 크게 향상되는 한편, 각 세라믹 볼(100)이 서로 마찰하면서 원적외선 효과가 극대화되어 마치 포도송이가 무쳐져 잇는 듯이 존재하는 클러스터를 분해함으로써, 분해된 클러스터가 섬유질의 침투를 용이하게 하여 세척력 및 항균 기능의 극대화가 이루어질 수 있는 것이다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 세정용 세라믹 볼의 제조방법을 도시한 플로우 차트.

도 2는 본 발명이 적용된 세정용 세라믹 볼의 포장 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

100: 세라믹 볼 200: 주머니

Claims (7)

1. 세라믹 원료 70~75 중량%, 분산제 0.5~10 중량%, 가소제 0.5~10 중량%, 결합재 0.5~10 중량%를 볼 밀(ball mill)에 투입하여 48시간 이상 혼합 및 1차 분쇄하는 1차분쇄단계;

   상기 1차분쇄단계에서 혼합 및 1차 분쇄된 혼합물을 필터 프레스(Filter press)를 이용하여 케이크 형태로 만들어 일정량의 수분을 제거한 후, 건조기에서 100~120℃의 온도로 가열하여 수분이 완전히 제거되도록 1차 건조하는 1차건조단계;

   상기 1차건조단계의 1차 건조된 혼합물을 핀 밀(pin mill)을 이용하여 300~350 mesh로 2차 분쇄하는 2차분쇄단계;

   상기 2차분쇄단계에서 2차 분쇄된 혼합물을 원통형의 다면체 회전식 성형기 내부에 넣고, 시드(Seed)를 투입한 상태에서 유기 결합재를 물에 희석시킨 용액을 분무한 후, 원적외선 방사율이 높은 망간(Mn), 철(Fe), 규소(Si), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합한 파우더를 뿌리면서 상기 혼합물을 일정한 크기의 볼 형태로 성형하는 성형단계;

   상기 성형단계에서 볼 형태로 성형된 성형물의 표면에 있는 흡착수를 상온에서 증발시킨 후, 건조기에서 60~100℃로 가열하여 수분을 완전히 제거하는 2차 건조시키는 2차건조단계; 및

   상기 2차건조단계에서 2차 건조된 성형물을 1200~1400℃의 온도로 20시간 소성하는 소성단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세정용 세락믹 볼의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 원료는 규산, 규산 알루미늄, 알루미나, 석회, 마그네시아, 장석, 산화붕소, 탄산바륨, 산화아연, 산화리튬, 산화티타늄, 지르코니아, 산화철 중 적어도 5개 이상으로 혼합되는 것을 특징으로 하는 세정용 세라믹 볼의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 시드는 이산화규소(SiO₂) 재질의 모래 또는 은사 입자로 이루어진 것을 특징으로 하는 세정용 세라믹 볼의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 결합재는 PVA(polyvinyl alchole: 폴리 초산 비닐)인 것을 특징으로 하는 세정용 세라믹 볼의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 원통형 다면체 회전식 성형기 내부에서 분쇄된 혼합물을 일정한 크기의 볼 형태로 성형한 상태에서 마지막 성형 1~2mm 전 단계 성형시 그 내부로 농축된 산화방지용액, 초미립자 형태의 백금나노(Platinum Nano)용액, 원적외선에너지가 방출되는 용액(일명 에너지워터용액)을 뿌리면서 각 볼의 표면에 1~2mm 로 코팅하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세정용 세라믹 볼의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 소성단계에서 소성된 성형물을 연마기에 넣고 습식으로 표면 처리하는 표면처리단계:

   상기 표면처리단계에서 표면 처리된 성형물을 건조기에 넣고 80~120℃의 온도로 3차 건조시키는 3차건조단계; 및

   상기 3차건조단계에서 3차 건조된 성형물을 일정한 크기의 마대에 넣어 포장하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세정용 세라믹 볼의 제조방법.
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