KR101543759B1 - 세척용 세라믹 볼 제조 방법 - Google Patents

세척용 세라믹 볼 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세척용 세라믹 볼 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 세척용 세라믹 볼 제조 방법에 있어서, (a) 시드분말과, 1군 세라믹 분말을 혼합 및 교반하여 시드 복합체(10)를 제조하는 시드 복합체 제조단계; (b) 상기 (a) 단계를 통해 제조된 시드 복합체의 표면에 기능성 금속을 코팅하는 1차 코팅단계; (c) 상기 (b) 단계 이후, 코팅층이 형성된 시드 복합체와, 세라믹 분말 중, 2군 세라믹 분말과 전기석 분말을 일정 비율로 혼합 및 교반하여 세라믹볼을 성형하는 세라믹볼 제조단계; (d) 상기 세라믹볼의 표면에 기능성 금속이 포함된 물 또는 수용액을 분사하여 기능성 금속의 금속 코팅층을 형성하는 2차 코팅단계; (e) 상기 (d) 단계 이후, 금속 코팅층이 형성된 세라믹볼을 80℃ ~ 200℃의 온도에서 5 시간 내지 18시간 동안 건조하는 건조단계; 및 (f) 상기 (e) 단계 이후, 700℃ ~ 1500℃에서 2시간 ~ 5 시간 동안 단계별로 소성하는 열처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법을 제공한다.

Description

세척용 세라믹 볼 제조 방법{Method for producing a ceramic ball for washing}
본 발명은 세척용 세라믹 볼 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 시드를 이용하여 세라믹 볼의 성형이 용이하고, 친환경적이며, 세균억제력 및 향균성이 우수하고, 균일한 크기의 세라믹 볼을 형성할 뿐만 아니라, 그 강성과, 입도분포가 우수한 세척용 세라믹 볼 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 세라믹 볼이란 세라믹을 재료로 하여 볼 형태로 가공한 것으로 질화규소볼, 지르코니아볼, 탄화규소볼, 알루미나볼, 초경볼 등 다양한 종류가 생산되고 있다.
이러한 세라믹 볼은 고온 소결한 치밀한 소재로, 공유결합을 유지하여, 내열성과 고온강도, 경도가 우수하고, 높은 다기공성에 의한 높은 비표면적으로 인하여 바이오 세라믹 볼, 정수용 세라믹 볼, 각종 바이오 및 건강용 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
예를 들어, 의료 및 건강산업분야, 화학분야, 축산분야, 농업분야, 수산업분야 등 다양한 분야에서 이용되고 있고, 주로 볼 형태로 만들어지며 세라믹 볼을 이용하여 정수 된 알칼리 환원수는 정수기에도 사용될 뿐만 아니라, 연수기, 이온수기, 비데용 필터, 가습기, 세척용 및 목욕 등 정수 및 기능수 처리장치 등 가정용, 산업용, 농축산용 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 세라믹이 방사하는 원적외선은 물분자 결합 강화에 따른 생체 고분자 구조의 안정화 및 생체조직의 활성화 작용으로서, 식품의 신선도 유지 및 발효 등 화학반응속도의 촉진으로 화학, 축산, 농업, 수산업 등에서 광범위하게 이용되고 있으며, 세라믹의 다공성 구조는 흡착, 흡수, 포균(浦菌)작용을 통해 물 중의 중금속류 및 균류를 흡착할 뿐 아니라 흡습성이 높아 탈습, 탈취, 곰팡이 방지 등의 작용을 함에 따라, 합성수지재로 이루어진 중공형태의 세척볼의 내부에 작은 알갱이형태로 구성된 세라믹 볼을 다수 충전한 세척볼을 세척시, 세척기의 내부에 넣고 세척을 수행하여 세척효과를 향상시키는 용도로도 사용되고 있다.
이와 같은 세라믹 볼 제조에 관한 종래기술은 한국공개특허 제1996-0004277호에 개시된 가열부로 세라믹 볼 성형용 슬러리를 방울형태로 분사하는 단계와, 분사된 방울형태의 슬러리를 가열하여 볼형태로 변형시키는 단계와, 세라믹 볼을 냉각시켜 고형화시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 세라믹 볼 제조방법에 관하여 개시하고 있다.
따라서, 전술한 종래기술에 따라 제조된 세라믹 볼은 단단해 보이지만 큰 기공 밖에 남아 있지 않아 수질정화 및 미생물 부착에도 용이하지 않아 사용 용도가 제한적인 문제가 있다.
아울러, 원적외선 및 음이온 방출 기능에 비해 세균억제력 및 향균성은 다소 낮은 문제가 있다.
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허 제1995-0018811호 (1995.07.22.)
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 살균능력이 지속적이며, 인체에 유해한 중금속을 포획할 수 있고, 생체에 유익한 영향을 주는 세라믹 볼의 성형이 용이하고, 균일한 크기의 세라믹 볼의 제조가 가능한 세척용 세라믹 볼 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 세라믹볼의 강성 및 입도분포가 우수하고, 세라믹 볼의 성형시 볼에 균열이 발생하지 않도록 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 악취제거, 수분증발, 원적외선 방사, 음이온 발생 등의 특성이 크게 향상됨에 따라 세균억제력, 향균성 및 탈취력이 우수하고, 미네랄이 풍부한 약알칼리성 음용수로 변화시키며, 음용시 인체에 필요 이상의 활성산소를 제거시킬 수 있어 다양한 용도로 사용이 가능한 세척용 세라믹 볼 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 세척용 세라믹 볼 제조 방법에 있어서, (a) 시드분말과, 1군 세라믹 분말을 혼합 및 교반하여 시드 복합체를 제조하는 시드 복합체 제조단계; (b) 상기 (a) 단계를 통해 제조된 시드 복합체의 표면에 기능성 금속을 코팅하는 1차 코팅단계; (c) 상기 (b) 단계 이후, 코팅층이 형성된 시드 복합체와, 2군 세라믹 분말 및 전기석 분말을 일정 비율로 혼합 및 교반하여 세라믹볼을 성형하는 세라믹볼 제조단계; (d) 상기 세라믹볼의 표면에 기능성 금속이 포함된 물 또는 수용액을 분사하여 기능성 금속의 금속 코팅층을 형성하는 2차 코팅단계; (e) 상기 (d) 단계 이후, 금속 코팅층이 형성된 세라믹볼을 80℃ ~ 200℃의 온도에서 5 시간 내지 18시간 동안 건조하는 건조단계; 및 (f) 상기 (e) 단계 이후, 700℃ ~ 1500℃에서 2시간 ~ 5 시간 동안 단계별로 소성하는 열처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, (a1) 토르말린, 게르마늄, 칼슘 산화물, 지르콘, 모나자이트가 2000 내지 4000 메쉬로 분쇄된 시드분말과, 제올라이트, 맥반석, 실리카, 산화알루미늄, 오산화인, 산화칼륨으로 이루어진 1군 세라믹 분말을 공급하는 시드 복합체 조성물 공급단계; (a2) 상기 (a1) 단계 이후, 상기 시드분말과 1군 세라믹 분말을 일정 시간 동안 교반 및 혼합하여 혼합물을 구성하는 교반 및 혼합단계; (a3) 상기 혼합물에 물을 분사하여 1mm ~ 5mm 의 직경으로 구성된 시드 복합체를 제조하는 시드 복합체 제조단계; (a4) 상기 시드 복합체를 80℃ ~ 200℃의 온도에서 5시간 ~ 18시간 동안 건조시키는 건조단계; 및 (a5) 상기 (a4)에 의해 건조가 완료된 시드 복합체를 300℃에서 10시간 ~ 20시간 내에서 10분 간격으로 반복 가열하는 열처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에 있어서, (c1) 상기 코팅층이 형성된 시드 복합체를 투입하는 시드 복합체 투입단계; (c2) 상기 코팅층이 형성된 시드 복합체의 투입이 완료되면, 산화규소, 숯, 백금, 마그네슘, 탄소, 아연 및 알루미나로 이루어진 2군 세라믹 분말과, 루벨라이트(Rubellite), 인디콜라이트(Watermelon Indicolite), 숄(Schorl)이 일정 비율로 혼합된 전기석 분말을 투입하여 교반 및 혼합에 의해 혼합물을 구성하는 교반 및 혼합단계; (c3) 상기 혼합물에 물을 분사하며, 직경이 10mm ~ 50mm 의 직경으로 구성되는 세라믹볼을 제조하는 세라믹볼 제조단계; (c4) 상기 (c3) 단계를 통해 성형이 완료된 세라믹볼을 건조하기 위해 진공건조기를 이용하여 건조하는 1차 건조단계와, 이후 산소 또는 공기를 공급하여 촉매를 활성화시키는 2차 건조단계로 이루어지는 세라믹볼 건조단계; 및 (c5) 건조가 완료된 세라믹볼을 1200℃ ~ 1400℃에서 10시간 ~ 20시간 내에서 10분 간격으로 반복 가열하여 소성하는 세라믹볼 열처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 전기석 분말은 루벨라이트(Rubellite), 인디콜라이트(Watermelon Indicolite), 숄(Schorl) 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 혼합분말로 이루어지며, 무게비 1:1의 비율로 상온에서 혼합 및 교반이 이루어진 후, 200℃ ~ 300℃의 온도로 2시간 건조하여 제조되는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c3) 단계는, 세라믹볼(40)의 성형시, 산화티타늄과 PVA(polyvinyl alcohol), 실리카졸(silica-sol) 및 시멘트(cement)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 결합제가 소정의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 살균능력이 지속적이며, 인체에 유해한 중금속을 포획할 수 있고, 생체에 유익한 영향을 주는 세라믹 볼의 성형이 용이하고, 균일한 크기의 세라믹 볼의 제조가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 세라믹볼의 강성 및 입도분포가 우수하고, 세라믹 볼의 성형시 볼에 균열이 발생하지 않아 고품질의 세라믹볼을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 악취제거, 수분증발, 원적외선 방사, 음이온 발생 등의 특성이 크게 향상됨에 따라 세균억제력, 향균성 및 탈취력이 우수하고, 미네랄이 풍부한 약알칼리성 음용수로 변화시키며, 음용시 인체에 필요 이상의 활성산소를 제거시킬 수 있어 다양한 용도로 사용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세척용 세라믹 볼 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세척용 세라믹 볼 제조 방법의 순서도,
도 5는 본 발명의 도 2에 의해 제조된 시드 복합체를 개략적으로 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 도 2에 의해 제조된 세라믹볼을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세척용 세라믹 볼 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성도, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세척용 세라믹 볼 제조 방법의 순서도, 도 5는 본 발명의 도 2에 의해 제조된 시드 복합체를 개략적으로 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 도 2에 의해 제조된 세라믹볼을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 따른 세척용 세라믹볼은 구동수단에 의해 회전가능하게 설치되고, 내부에 세라믹볼을 이루는 시드분말, 세라믹 분말, 전기석 분말 등이 각각 분리되게 수용되어 시드 혼합수단(120)으로 공급하는 공급부(110)와, 공급부(110)를 통해 공급된 분말들을 혼합하여 시드 복합체(10)를 제조하는 시드 혼합수단(120)과, 시드 복합체(10)를 공급받아 세라믹 분말과 혼합하여 세라믹볼(40)의 제조가 이루어지는 혼합 성형부(140)와, 시드 혼합수단(120) 및 혼합 성형부(140)에는 각각 시드 복합체(10)와 세라믹볼(40)의 표면에 기능성 금속이 코팅되는 제1 및 제2코팅수단(130, 150)이 후술할 각 단계에 따라 구동하면서 세라믹볼(40)의 제조가 이루어지게 되는 것이다.
공급부(110)는 세라믹볼을 이루는 각 성분 중, 시드분말들이 각각 분리 수용될 수 있도록 구성되며, 분리된 내부 공간에는 수용되는 각 성분들이 외부 온도, 수분 등에 의해 고착되는 것을 방지하는 고착 방지수단이 더 구성될 수 있을 것이다.
여기서, 시드분말은 토르말린, 게르마늄, 칼슘 산화물, 지르콘, 모나자이트로 이루어지는 것으로, 2000 내지 4000 메쉬가 되도록 분쇄된 분말이 이에 해당한다.
또한, 세라믹 분말은 제올라이트, 맥반석, 실리카, 산화알루미늄, 오산화인, 산화칼륨으로 구성되어 시드분말과 함께 시드 혼합수단(120)에서 혼합이 이루어지는 1군 세라믹 분말과, 시드 복합체(10)와 교반 및 혼합이 이루어지며, 세라믹볼의 성형이 이루어지도록 구성되며, 산화규소, 숯, 백금, 마그네슘, 탄소, 아연 및 알루미나로 이루어지는 2군 세라믹 분말로 구성된다.
또한, 전기석 분말은 루벨라이트(Rubellite), 인디콜라이트(Watermelon Indicolite), 숄(Schorl) 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 혼합분말을 의미한다.
이러한 전기석 분말은 전술한 성분 중, 둘 이상 혼합이 이루어질 때, 무게비 1:1의 비율로 상온에서 혼합 및 교반이 이루어지며, 200℃ ~ 300℃의 온도로 2시간 건조하여 제조가 이루어지는 것이다.
시드 혼합수단(120)은 공급부(110)로부터 공급되는 각 성분들 즉, 시드 복합체(10)를 이루는 시드분말들의 공급량을 조절하는 공급량 조절수단(122)이 구성되며, 내부에는 공급되는 각 성분들을 혼합하는 혼합장치가 구성된다.
이때, 시드분말의 공급량은 토르말린 10중량% ~ 15중량%, 게르마늄 10중량% ~ 15중량%, 칼슘 산화물 5중량% ~ 10중량%, 지르콘 3중량% ~ 5중량%, 모나자이트 1중량% ~ 3중량%와 함께 세라믹 분말 중, 1군 세라믹 분말 50중량% ~ 70중량%가 더 포함되어 혼합이 이루어진다.
그리고, 1군 세라믹 분말은 실리카 20중량% ~ 50중량%, 맥반석 25중량% ~ 35중량%, 산화알루미늄 15중량% ~ 25중량%, 오산화인 5중량% ~ 10중량%, 산화칼륨 5중량% ~ 10중량%으로 조성되어 시드분말과 함께 시드 혼합수단(120)으로 공급이 이루어진다.
아울러, 시드 혼합수단(120)에는 교반 및 혼합이 완료된 혼합물이 구형(求刑)의 볼(ball) 형태로 구성될 수 있도록 물을 분사하는 노즐수단이 더 구성되며, 볼 형태로 구성되는 시드 복합체(10)는 시드 혼합수단(120)을 통해 1mm ~ 5mm 의 직경으로 구성된다.
그리고, 시드 혼합수단(120)에 의해 제조된 시드 복합체(10)는 80 내지 200℃의 온도에서 5 시간 내지 18시간 동안 건조시키고, 건조가 완료되면, 300℃에서 일정시간 동안 가열하는 단계로써, 바람직하게는 건조된 세라믹볼(40)을 고온에서 10 내지 20시간 내에서 10분 간격으로 반복 가열하는 열처리 공정을 통해 시드 복합체(10)의 제조가 이루어지도록 한다.
한편, 시드 혼합수단(120)에 의해 제조된 시드 복합체(10)는 그 표면에 기능성 금속이 코팅되는 제1코팅수단(130)으로 이송되며, 이 제1코팅수단(130)에는 기능성 금속이 수용되며, 물과 함께 시드 복합체(10)의 표면으로 분사가 이루어지도록 구성된 제1금속 수용부(132)가 구성된다.
즉, 제1금속 수용부(132)는 기능성 금속이 포함된 물 또는 수용액이 저장되는 구성요소로서, 시드 복합체(10)의 표면에 기능성 금속의 코팅막을 형성하도록 분사노즐이 더 구성될 수 있을 것이다.
이러한 제1코팅수단(130)은 시드 복합체(10)에 제1금속 수용부(132)에 수용된 기능성 금속이 포함된 물 또는 수용액을 분사가 일정량 이루어지면, 구동수단에 의해 회전하면서 시드 복합체(10)의 표면에 기능성 금속의 코팅층(20)을 형성하는 것이다.
여기서, 기능성 금속은 은, 아연, 구리, 철, 망간, 니켈, 알루미늄, 금, 백금 중 적어도 하나가 될 수 있으며, 흡착, 탈취, 항균 살균과 같은 고유의 기능을 유지할 수 있도록 기능성 금속이 이온화된 상태인 금속 수용액 상태로 이루어진 것으로 구성되는 것이다.
아울러, 제1코팅수단(130)은 시드 복합체(10)의 표면에 코팅층(20)의 형성이 완료되면, 110℃에서 6시간 동안 건조함으로써, 도 5에 도시된 바와 같은 시드 복합체(10)의 제조를 완료하고, 이 시드 복합체(10)를 혼합 성형부(140)로 이송한다.
혼합 성형부(140)는 기능성 금속이 코팅된 시드 복합체(10)와 세라믹 분말 중, 2군 세라믹 분말과 전기석 분말을 일정 비율로 혼합 및 교반하여 세라믹볼(40)을 성형하는 구성요소이다.
이때, 2군 세라믹 분말은 분말 투입부(142)를 통해 일정 비율로 혼합 성형부(140)의 내부로 투입이 이루어지며, 투입 비율로는 2군 세라믹 분말의 총 중량에 있어서, 산화규소 13중량% ~ 54중량%, 숯 15중량% ~ 25중량%, 백금 5중량% ~ 10중량%, 마그네슘 5중량% ~ 10중량%, 탄소 5중량% ~10중량%, 아연 1중량% ~ 2중량% 및 알루미나 10중량% ~ 20중량%의 비율로 투입이 이루어지며, 전기석 분말은 루벨라이트(Rubellite), 인디콜라이트(Watermelon Indicolite), 숄(Schorl)의 혼합분말이 5중량% ~ 10중량%로 투입이 이루어지게 된다.
아울러, 혼합 성형부(140)는 시드 복합체(10)와 2군 세라믹 분말 및 전기석 분말을 볼밀기(ball mill machine) 또는 크레셔와 같은 장치로 30분간 혼합하고, 세라믹볼(40)의 형상이 구형(求刑)의 볼(ball) 형태로 구성될 수 있도록 물을 분사하며, 제조된 세라믹볼(40)의 직경이 10mm ~ 50mm 의 직경으로 구성되도록 혼합하게 된다.
또한, 혼합 성형부(140)는 세라믹볼(40)의 성형시, 산화티타늄을 더 포함하여 제조될 수가 있다.
여기서, 산화티타늄은 광촉매 반응을 발생시키는 광촉매제의 일종으로, 담배 냄새, 곰팡이 및 세균에 의한 악취, 화장실의 암모니아에 의한 악취 등을 분해시킬 수 있는 기능을 가지며, 강력한 산화/환원력으로 인해 불포화 탄화수소 등과 같은 각종 오염물질을 분해시키는 작용을 하는 것으로 본 발명의 세라믹볼(40) 제조시 0.1-5중량%의 함량이 더 포함되며, 바람직하게는 3중량%의 함량으로 포함될 수 있을 것이다.
아울러, 혼합 성형부(140)는 세라믹볼(40)의 성형시, 결합제가 추가로 포함될 수 있으며, 결합제로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로 구성되며, 바람직하게는 PVA(polyvinyl alcohol), 실리카졸(silica-sol) 및 시멘트(cement)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택하여 사용될 수가 있고, 세라믹볼(40)의 특성에 따라 직접 또는 별도의 분사 노즐수단을 통해 물과 함께 분사될 수 있으며, 결합제는 2군 세라믹 분말의 총 중량에 대해 5~10 중량%가 추가로 첨가되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명에서는 혼합 성형부(140)를 통해 성형이 완료된 세라믹볼(40)은 진공건조기를 이용하여 50℃ ~ 110℃의 온도로 2시간 ~ 4시간 동안 건조시키는 1차 건조가 이루어지며, 이후 400℃의 온도로 1시간 ~ 2시간 동안 산소 또는 공기를 공급하여 촉매를 활성화시키는 2차 건조가 이루어지게 된다.
그리고, 건조가 완료된 세라믹볼(40)은 1200℃ ~ 1400℃에서 10시간 ~ 20시간 내에서 10분 간격으로 반복 가열하여 소성하는 열차리 공정을 수행함으로써, 세라믹볼(40)의 제조를 완료하도록 한다.
한편, 본 발명에서는 제1코팅수단(130)과 동일한 방법에 의해 혼합 성형부(140)를 통해 제조된 세라믹볼(40)의 표면에 기능성 금속을 코팅하는 제2코팅수단(150)이 구성된다.
아울러, 본 발명에서는 제2코팅수단(150)에 의해 세라믹볼(40)의 표면에 기능성 금속으로 이루어진 금속 코팅층(30)의 형성이 완료되면, 80℃ ~ 200℃의 온도에서 5 시간 내지 18시간 동안 건조하고, 건조가 완료되면, 700℃ ~ 1500℃에서 2시간 ~ 5 시간 동안 단계별로 소성하는 열처리 공정을 수행함으로써, 세라믹볼(40)의 압축강도가 더욱 향상시킬 수 있을 것이다.
여기서, 세라믹볼(40)의 열처리 공정은 1 내지 3회 반복하여 소성을 실시하도록 700~ 900℃에서 1차로 소성하는 1차 소성공정과, 1100 ~ 1300℃에서 2차로 소성하는 2차 소성공정 및 1400 ~ 1500℃에서 3차로 소성하는 3차 소성공정을 포함하여 이루어질 수가 있으며, 각 1차 내지 3차 소성공정들은 각각 1 내지 3시간 반복하여 차례대로 소성이 이루어지며, 전체 소성 시간은 10 ~ 15시간 동안 이루어짐에 따라, 도 6에 도시된 바와 같은 세라믹볼(40)의 제조를 완료하게 되는 것이다.
한편, 소성된 세라믹볼(40)들을 그 크기별로 분류하여 세라믹볼(40)들을 별도의 채로 쳐서 분리하여 그 크기별로 분류하는 분류공정이 더 포함하여 이루어짐에 따라 필요한 크기의 세라믹볼(40) 만을 골라내어 사용하는 것이 가능할 것이다.
또한, 제조가 완료된 세라믹볼(40)을 합성수지재로 사출형성한 중공형태의 볼에 넣어 포장하는 포장단계를 더 포함하여 이루어짐에 따라, 세척기 내부에 세척을 위해 투입되는 제품으로 제공될 수 있고, 이에 한정되지 않고, 원통형의 필터에 포장하여 오염수 제거 또는 유로관 내 세척용 등 다양한 용도를 위해 포장되어 제품으로 제공될 수가 있을 것이다.
이하에서는, 전술한 본 발명의 세척용 세라믹볼의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 세척용 세라믹볼은 도 2에 도시된 바와 같이, 미세한 입자로 분쇄된 시드분말과, 1군 세라믹 분말을 혼합 및 교반하여 시드 복합체(10)를 제조하는 시드 복합체 제조단계(S210)를 수행한다.
시드 복합체 제조단계(S210)는 도 3에 도시된 바와 같이, 2000 내지 4000 메쉬로 분쇄된 시드분말과, 세라믹 분말 중 1군 세라믹 분말을 공급하는 시드 복합체 조성물 공급단계(S310)가 수행된다.
시드 복합체 조성물 공급이 완료되면, 이 조성물을 일정 시간 동안 교반 및 혼합하여 혼합물을 구성하는 교반 및 혼합단계(S320)가 수행된다.
이후, 상기 혼합물이 구형(求刑)의 볼(ball) 형태로 구성될 수 있도록 물을 분사하여 1mm ~ 5mm 의 직경으로 구성된 시드 복합체(10)를 제조하는 시드 복합체 제조단계(S330)가 수행된다.
상기 S330 단계에 의해 제조된 시드 복합체(10)를 80 내지 200℃의 온도에서 5 시간 내지 18시간 동안 건조시키는 건조단계(S340)가 수행된다.
또한, 건조가 완료된 시드 복합체(10)를 300℃에서 10 내지 20시간 내에서 10분 간격으로 반복 가열하는 열처리 단계(S350)를 순차적으로 수행하여 시드 복합체(10)의 제조를 완료하도록 한다.
그리고, 전술한 시드 복합체 제조단계(S210)가 완료되면, 시드 복합체(10)의 표면에 기능성 금속을 코팅하는 1차 코팅단계(S220)를 수행한다.
1차 코팅단계(S220)는 시드 복합체(10)의 표면에 기능성 금속이 포함된 물 또는 수용액을 분사하여 기능성 금속의 코팅층(20)을 형성하는 단계이다.
아울러, 코팅층(20)이 형성되면, 110℃에서 6시간 동안 건조하여 코팅층(20)이 형성된 시드 복합체(10)의 제조가 이루어지도록 한다.
그리고, 전술한 1차 코팅단계(S220)가 완료되면, 시드 복합체(10)를 혼합 성형부(140)로 이송시켜 세척용 세라믹볼을 제조하는 세라믹볼 제조단계(S230)를 수행한다.
세라믹볼 제조단계(S230)는 기능성 금속이 코팅된 시드 복합체(10)와 세라믹 분말 중, 2군 세라믹 분말과 전기석 분말을 일정 비율로 혼합 및 교반하여 세라믹볼(40)을 성형하는 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 혼합 성형부에 시드 복합체(10)를 투입하는 시드 복합체 투입단계(S410)가 수행된다.
그리고, 시드 복합체(10)의 투입이 완료되면, 2군 세라믹 분말과 전기석 분말을 일정 비율로 투입하여 일정 시간 동안 이들을 교반 및 혼합하여 혼합물을 구성하는 교반 및 혼합단계(S420)가 수행된다.
그리고, 전술한 S420 단계가 완료되면, 세라믹볼(40)의 형상이 구형(求刑)의 볼(ball) 형태로 구성될 수 있도록 물을 분사하며, 제조된 세라믹볼(40)의 직경이 10mm ~ 50mm 의 직경으로 구성되도록 하는 세라믹볼 제조단계(S430)가 수행된다.
이때, 상기 S430 단계에서는 산화티타늄 및 소정의 결합제가 추가로 더 투입되어 시드 복합체(10)의 외면으로 2군 세라믹 분말 및 전기석 분말이 더욱 잘 붙을 수 있도록 할 수 있을 것이다.
아울러, S430 단계를 통해 성형이 완료된 세라믹볼(40)은 진공건조기를 이용하여 건조하는 1차 건조가 이루어지고, 이후 산소 또는 공기를 공급하여 촉매를 활성화시키는 2차 건조가 이루어지는 세라믹볼 건조단계(S440)가 수행된다.
이후, 건조가 완료된 세라믹볼(40)은 1200℃ ~ 1400℃에서 10시간 ~ 20시간 내에서 10분 간격으로 반복 가열하여 소성하는 세라믹볼 열처리 단계(S450)가 수행되어 세라믹볼의 제조가 이루어지도록 한다.
한편, 전술한 세라믹볼 제조단계(S230)가 완료되면, 세라믹볼(40)의 표면에 기능성 금속이 포함된 물 또는 수용액을 분사하여 기능성 금속의 금속 코팅층(30)을 형성하는 2차 코팅단계(S240)를 수행한다.
2차 코팅단계(S240)는 세라믹볼(40)의 표면에 금속 코팅층(30)이 형성되면, 110℃에서 6시간 동안 건조하여 금속 코팅층(30)이 형성된 세라믹볼(40)의 제조가 이루어지도록 한다.
이후, 2차 코팅단계(S240)가 완료되면, 80℃ ~ 200℃의 온도에서 5 시간 내지 18시간 동안 건조하는 건조단계(S250)를 수행하고, 건조가 완료되면, 700℃ ~ 1500℃에서 2시간 ~ 5 시간 동안 단계별로 소성하는 열처리단계를 더 수행함으로써, 본 발명의 세라믹볼의 제조를 완료하도록 한다.
이와 같이 구성된 본 발명은 살균능력이 지속적이며, 인체에 유해한 중금속을 포획할 수 있고, 생체에 유익한 영향을 주는 세라믹 볼의 성형이 용이하고, 균일한 크기의 세라믹 볼의 제조가 가능할 뿐만 아니라, 세라믹볼의 강성 및 입도분포가 우수하고, 세라믹 볼의 성형시 볼에 균열이 발생하지 않아 고품질의 세라믹볼을 제공할 수 있는 발명이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 시드 복합체 20: 코팅층
30: 금속 코팅층 40: 세라믹볼
110: 공급부 120: 시드 혼합수단
130: 제1코팅수단 140: 혼합 성형부
150: 제2코팅수단

Claims (5)

  1. 세척용 세라믹 볼 제조 방법에 있어서,
    (a) 시드분말과, 1군 세라믹 분말을 혼합 및 교반하여 시드 복합체를 제조하는 시드 복합체 제조단계
    (b) 상기 (a) 단계를 통해 제조된 시드 복합체의 표면에 은, 아연, 구리, 철, 망간, 니켈, 알루미늄, 금, 백금 중 적어도 하나로 이루어진 기능성 금속을 코팅하는 1차 코팅단계;
    (c) 상기 (b) 단계 이후, 코팅층이 형성된 시드 복합체와, 2군 세라믹 분말및 전기석 분말을 일정 비율로 혼합 및 교반하여 세라믹볼을 성형하는 세라믹볼 제조단계;
    (d) 상기 세라믹볼의 표면에 기능성 금속이 포함된 물 또는 수용액을 분사하여 기능성 금속으로 이루어진 금속 코팅층을 형성하는 2차 코팅단계;
    (e) 상기 (d) 단계 이후, 상기 금속 코팅층이 형성된 세라믹볼을 80℃ ~ 200℃의 온도에서 5 시간 내지 18시간 동안 건조하는 건조단계; 및
    (f) 상기 (e) 단계 이후, 700℃ ~ 1500℃에서 2시간 ~ 5 시간 동안 단계별로 소성하는 열처리단계를 포함하고,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 토르말린, 게르마늄, 칼슘 산화물, 지르콘, 모나자이트가 2000 내지 4000 메쉬로 분쇄된 시드분말과, 제올라이트, 맥반석, 실리카, 산화알루미늄, 오산화인, 산화칼륨으로 이루어진 1군 세라믹 분말을 공급하는 시드 복합체 조성물 공급단계;
    (a2) 상기 (a1) 단계 이후, 상기 시드분말과 1군 세라믹 분말을 일정 시간 동안 교반 및 혼합하여 혼합물을 구성하는 교반 및 혼합단계;
    (a3) 상기 혼합물에 물을 분사하여 1mm ~ 5mm 의 직경으로 구성된 시드 복합체를 제조하는 시드 복합체 제조단계;
    (a4) 상기 시드 복합체를 80℃ ~ 200℃의 온도에서 5시간 ~ 18시간 동안 건조시키는 건조단계; 및
    (a5) 상기 (a4)에 의해 건조가 완료된 시드 복합체를 300℃에서 10시간 ~ 20시간 내에서 10분 간격으로 반복 가열하는 열처리 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에 있어서,
    (c1) 상기 코팅층이 형성된 시드 복합체를 투입하는 시드 복합체 투입단계;
    (c2) 상기 코팅층이 형성된 시드 복합체의 투입이 완료되면, 산화규소, 숯, 백금, 마그네슘, 탄소, 아연 및 알루미나로 이루어진 2군 세라믹 분말과, 루벨라이트(Rubellite), 인디콜라이트(Watermelon Indicolite), 숄(Schorl)이 일정 비율로 혼합된 전기석 분말을 투입하여 교반 및 혼합에 의해 혼합물을 구성하는 교반 및 혼합단계;
    (c3) 상기 혼합물에 물을 분사하며, 직경이 10mm ~ 50mm 의 직경으로 구성되는 세라믹볼을 제조하는 세라믹볼 제조단계;
    (c4) 상기 (c3) 단계를 통해 성형이 완료된 세라믹볼을 건조하기 위해 진공건조기를 이용하여 건조하는 1차 건조단계와, 이후 산소 또는 공기를 공급하여 촉매를 활성화시키는 2차 건조단계로 이루어지는 세라믹볼 건조단계; 및
    (c5) 건조가 완료된 세라믹볼을 1200℃ ~ 1400℃에서 10시간 ~ 20시간 내에서 10분 간격으로 반복 가열하여 소성하는 세라믹볼 열처리 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기석 분말은 루벨라이트(Rubellite), 인디콜라이트(Watermelon Indicolite), 숄(Schorl) 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 혼합분말로 이루어지며, 무게비 1:1의 비율로 상온에서 혼합 및 교반이 이루어진 후, 200℃ ~ 300℃의 온도로 2시간 건조하여 제조되는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 (c3) 단계는,
    세라믹볼(40)의 성형시, 산화티타늄과 PVA(polyvinyl alcohol), 실리카졸(silica-sol) 및 시멘트(cement)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 결합제가 소정의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 하는 세척용 세라믹 볼 제조 방법.

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