KR101171053B1

KR101171053B1 - 세라믹 결합체의 제조 방법

Info

Publication number: KR101171053B1
Application number: KR1020090040670A
Authority: KR
Inventors: 엄윤문
Original assignee: (주)피플스
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2012-08-03
Also published as: CN101693629B; CN101693629A; KR20100121796A

Abstract

세라믹 결합체 및 그 제조방법이 제공된다. 중앙 부위에 홈을 구비하는 제1 세라믹 부재, 및 상기 제1 세라믹 부재의 홈에 안착되는 형태의 제2 세라믹 부재로 이루어지고, 상기 제1 세라믹 부재의 홈에 제2 세라믹 부재를 안착시키고, 세라믹 형태가 변형되지 않도록 예열시킨 후, 1100~1300℃로 1~4시간동안 가열한 후 냉각시켜, 상기 제1 세라믹 부재와 제2 세라믹 부재의 용융온도 및 수축율의 차이로 인해 접착되어 형성된다.

세라믹 결합체, 소성 가공, 용융온도, 수축율

Description

세라믹 결합체의 제조 방법{Manufacturing method of Ceramic assembly}

본 발명은 세라믹 결합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용해온도 및 수축율 차이로 인해 2개의 세라믹 부재가 소성 결합하여 형성된 세라믹 결합체에 관한 것이다.

일반적으로, 온기가 없는 실내의 찬 바닥면을 일정온도로 따뜻하게 유지하기 위하여 온열매트를 사용하게 되는데, 이러한 온열매트에는 입력전압에 의해 발열하는 발열부재가 사용되고 있으며, 이와 같은 발열부재의 발열온도가 사용자가 설정한 소정 온도 이상으로 올라가지 않도록 하는 온도 조절기가 사용되고 있다.

또한, 온열매트의 상면에 원적외선을 방출하는 세라믹을 형성하여 매트의 온열기능과 함께 사용자로 하여금 세라믹에서 방출되는 원적외선을 직접 쬘 수 있도록 하는 것이다. 온열매트에 사용되는 세라믹은 효능에 따라 다양하게 사용된다.

건강에 유익한 희귀광물로 알려진 게르마늄 등 고가의 원료를 소량 사용하면서 그 효능을 발휘하기 위해 2개의 세라믹 재료를 부분적으로 결합하여 사용하기도 한다. 이 때, 2개의 세라믹 재료를 접착제를 이용하여 사용하면, 어느 정도 시간이 경과하면 접착력이 떨어져 2개의 세라믹이 분리될 염려가 있고, 접합부위에 접착제 성분이 남아있어 시각적으로 좋지 않은 느낌을 줄 수 있고, 원가가 많이 들고, 시간이 많이 드는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 2개의 서로 다른 세라믹부재를 소성 가공하여 용융온도 및 수축율 차이로 인해 결합시킨 세라믹 결합체의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 세라믹 결합체는, 중앙 부위에 홈을 구비하는 제1 세라믹 부재, 및 상기 제1 세라믹 부재의 홈에 안착되는 형태의 제2 세라믹 부재로 이루어지고, 상기 제1 세라믹 부재의 홈에 제2 세라믹 부재를 안착시키고, 세라믹 형태가 변형되지 않도록 예열시킨 후, 1100~1300℃로 1~4시간동안 가열한 후 냉각시켜, 상기 제1 세라믹 부재와 제2 세라믹 부재의 용융온도 및 수축율의 차이로 인해 접착되어 형성된다.

상기 제1 세라믹 부재는, 5~15 중량%의 황토, 5~15 중량%의 점토, 40~60 중량%의 장석, 10~30 중량%의 규석 및 5~10 중량%의 용융제를 포함할 수 있다.

상기 제2 세라믹 부재는, 40~50 중량%의 칼리장석, 10~15 중량%의 규석, 10~15 중량%의 방해석 및 1~5 중량%의 안료를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 세라믹 결합체의 제조 방법은, 중앙 부위에 홈을 구비하는 제1 세라믹 부재를 볼밀, 파우더링 및 프레스 성형 과정을 통해 형성하는 제1 세라믹 부재 형성단계; 상기 제1 세라믹 부재의 홈에 안착되는 형태의 제2 세라믹 부재를 볼밀, 파우더링 및 프레스 성형 과정을 통해 형성하는 제2 세라믹 부재 형성단계; 및 상기 제1 세라믹 부재의 홈에 제2 세라믹 부재를 안착시키고, 세라믹 형태가 변형되지 않도록 예열시킨 후, 1100~1300℃로 1~4시간동안 가열한 후 상온에서 냉각시키는 소성단계를 포함한다.

상기 소성단계에서, 900℃까지 도달하는 시간은 4~6시간으로 하고, 900℃에서 최고온도까지 도달하는 시간은 2~3시간으로 하고, 최고온도인 1100~1300℃에서는 1~4시간동안 가열한 후, 7~13 시간동안 냉각시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 용융온도 및 수축율이 다른 2개의 세라믹 부재를 결합하여, 즉, 제1 세라믹 부재의 홈에 제2 세라믹 부재를 안착 결합한 후, 소성 가공하여 세라믹 결합체를 형성함으로써, 세라믹 결합체를 형성하는 시간과 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 세라믹의 결합 부분이 매끄럽게 형성된다.

또한, 소성 가공을 통해 2개의 세라믹 부재를 결합시킴으로써, 접착제를 사용하는 것에 비해 결합력을 높일 수 있어, 장시간 사용하더라도 세라믹이 분리될 염려가 없다.

또한, 2개의 서로 다른 세라믹 부재가 결합된 세라믹 결합체는, 다른 색깔의 표면이 조화를 이룸으로써 시각적으로 심미감을 일으킬 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 세라믹 결합체의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 결합체의 제1 세라믹 부재에 대한 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 세라믹 결합체의 제2 세라믹 부재에 대한 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 제1 세라믹 부재와 제2 세라믹 부재를 결합하기 직전의 상태를 나타낸 것이고, 도 4는 제1 세라믹 부재와 제2 세라믹 부재를 결합한 세라믹 결합체를 나타낸 것이다.

제1 세라믹 부재(10)는 육각형 형태로 납작하게 형성된다. 제1 세라믹 부재(10)는 도면에는 육각형으로 도시하였지만, 사각형, 오각형, 원형 등 다양한 형태로 만들어질 수 있다.

또한, 제1 세라믹 부재(10)의 홈(20)을 제외한 상면에는 숫자나 문자를 포함하는 다양한 도형이나 무늬가 형성될 수 있다.

제1 세라믹 부재(10)는 5~15 중량%의 황토, 5~15 중량%의 점토, 40~60 중량%의 장석, 10~30 중량%의 규석 및 5~10 중량%의 용융제를 포함하여 이루어진다. 여기서, 용융제는 칼슘, 칼륨 등이 사용된다.

또한, 제1 세라믹 부재(10)의 성분 중 황토를 맥반석, 귀사문석, 일라이트(illite), 포졸란(pozzolan) 중 어느 하나로 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 제1 세라믹 부재(10)의 성분 중 점토를 맥반석, 귀사문석, 일라이트, 포졸란 중 어느 하나로 치환하여 사용할 수 있다.

제1 세라믹 부재(10)는 가운데 부위에 홈(20)을 가진다. 홈(20)은 도면에는 원통형으로 도시되었지만, 원뿔형, 잘린 원뿔형(truncated) 등일 수 있다. 홈(20)의 안쪽으로 들어갈수록, 홈(20)의 반경이 작아질 수 있다.

제2 세라믹 부재(30)는 제1 세라믹 부재(10)의 홈(20)에 안착되는 형태를 가진다. 제2 세라믹 부재(30)의 상면은 평탄하거나, 또는 볼록한 모양을 가질 수 있다. 제2 세라믹 부재(30)는 원형으로 도면에 도시되었지만, 제1 세라믹 부재(10)의 홈(20)에 안착되는 형태이면, 사각형, 오각형, 육각형 등 다양한 형태로 만들어질 수 있다.

또한, 제2 세라믹 부재(30)의 상면에는 숫자나 문자를 포함하는 다양한 도형이나 무늬가 형성될 수 있다.

제2 세라믹 부재(30)는 40~50 중량%의 칼리장석, 10~15 중량%의 규석, 10~15 중량%의 방해석 및 1~5 중량%의 안료를 포함하여 이루어진다. 여기서, 안료는 각종 산화금속 및 건강에 도움을 주는 광물질을 다량 함유한 재료이다.

제2 세라믹 부재(30)의 높이는 제1 세라믹 부재(10)의 높이의 약 1/3 ~ 1/2 정도이다.

제1 세라믹 부재(10)의 홈(20)에 제2 세라믹 부재(30)가 안착되어 1100~1300℃에서 소성 가공되어 제1 세라믹 부재(10)와 제2 세라믹 부재(30)의 용융온도 및 수축율의 차이로 접착되어 형성된다. 제2 세라믹 부재(30)의 용융온도는 제1 세라믹 부재(10)의 용융온도보다 낮다.

다음, 본 발명에 따른 세라믹 결합체의 제조 과정을 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 세라믹 결합체의 제조 과정을 흐름도로 도시한 것이 다.

우선, 5~15 중량%의 황토, 5~15 중량%의 점토, 40~60 중량%의 장석, 10~30 중량%의 규석 및 5~10 중량%의 칼슘 또는 칼륨 등의 용융제를 약 40시간 볼밀(ball-mill)하고(S50 단계), 파우더링한 후(S51 단계), 상온에서 프레스로 제1 세라믹 부재를 성형한다(S52 단계).

40~50 중량%의 칼리장석, 10~15 중량%의 규석, 10~15 중량%의 방해석 및 1~5 중량%의 안료를 약 10시간 볼밀하고(S53 단계), 파우더링한 후(S54 단계), 상온에서 프레스로 제2 세라믹 부재를 성형한다(S55 단계).

제1 세라믹 부재의 홈에 제2 세라믹 부재를 안착시켜 결합하고(S56 단계), 소성 가공을 한다(S57 단계).

소성 가공 단계는, 천천히 예열시켜 1100~1300℃에서, 바람직하게는 1200℃ 정도에서 가열한 후, 천천히 냉각시킨다. 소성 가공 단계는 약 20시간 정도로 행해진다. 이렇게 천천히 예열시키고 천천히 냉각시키는 이유는, 가열로 인해 세라믹 결합체의 모양이 변형되지 않도록 하기 위함이다.

바람직하게는, 소성 가공 단계에서 최고 온도에서 1~4시간동안 가열한다. 최고온도에서 소정의 시간을 초과하여 가열하는 경우, 세라믹의 형태가 변형되거나 접착상태가 불량하게 된다. 따라서, 세라믹 부재의 재질에 따라 최고온도에서의 가열시간이 다르게 설정된다.

900℃까지 도달하는 시간은 4~6시간으로 하고, 900℃에서 최고온도까지 도달하는 시간은 2~3시간으로 하고, 최고온도인 1100~1300℃에서는 1~4시간동안 가열한 후, 7~13 시간동안 냉각시킨다. 이러한 시간 및 온도 범위는 사용하는 재료에 따라서 차이가 있을 수 있다.

소성 가공 단계에서는, 노(furnace) 안에 세라믹 부재를 넣은 상태에서, 예열, 최고온도에서의 가열뿐만 아니라 냉각 과정도 수행된다. 노 안에서 냉각과정이 수행되는 이유는, 급격한 온도 차이로 인해 세라믹 결합체가 깨지는 것을 방지하기 위함이다.

소성 가공 단계에서, 용융온도가 낮은 제2 세라믹 부재의 표면이 먼저 용융되어, 제1 세라믹 부재의 표면에 결합된다.

다른 방법으로는, 제1 세라믹 부재의 용융온도가 제2 세라믹 부재의 용융온도보다 낮을 수 있다. 이러한 경우, 제1 세라믹 부재의 표면이 먼저 용융되어, 제2 세라믹 부재의 표면에 결합될 수 있다.

이러한 소성 가공 단계를 거쳐 형성된 세라믹 결합체는 결합 부분이 매끄럽게 형성된다. 또한, 세라믹 결합체를 형성하는 시간과 비용을 감소시킬 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 세라믹 결합체는 온열 매트뿐만 아니라, 구슬이나 거북이 등의 장신구에 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 결합체의 제1 세라믹 부재에 대한 사시도.

도 2는 세라믹 결합체의 제2 세라믹 부재에 대한 사시도.

도 3은 제1 세라믹 부재와 제2 세라믹 부재를 결합하기 직전의 상태를 나타낸 도.

도 4는 제1 세라믹 부재와 제2 세라믹 부재를 결합한 세라믹 결합체를 나타낸 도.

도 5는 본 발명에 따른 세라믹 결합체의 제조 과정을 나타내는 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 제1 세라믹 부재

20 : 홈

30 : 제2 세라믹 부재

Claims

삭제
삭제
삭제
중앙 부위에 홈을 구비하는 제1 세라믹 부재를 볼밀, 파우더링 및 프레스 성형 과정을 통해 형성하는 제1 세라믹 부재 형성단계;

상기 제1 세라믹 부재의 홈에 안착되는 형태이며, 상기 제1 세라믹 부재와 성질이 서로 상이한 제2 세라믹 부재를 볼밀, 파우더링 및 프레스 성형 과정을 통해 형성하는 제2 세라믹 부재 형성단계; 및

상기 제1 세라믹 부재의 홈에 제2 세라믹 부재를 안착시키고, 세라믹 형태가 변형되지 않도록, 하나의 노 안에서, 예열시킨 후, 1100~1300℃로 1~4시간동안 가열한 후 냉각시키는 소성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 결합체의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 소성단계에서,

900℃까지 도달하는 시간은 4~6시간으로 하고, 900℃에서 최고온도까지 도달하는 시간은 2~3시간으로 하고, 최고온도인 1100~1300℃에서는 1~4시간동안 가열한 후, 7~14 시간동안 냉각시키는 것을 특징으로 하는 세라믹 결합체의 제조 방법.