KR101572801B1 - 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법 - Google Patents
현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법에 관한 것으로, 현무암 원석을 선별하고 10 ~ 25㎜의 두께로 절단하여 현무암 원석판재를 제조하는 제1단계; 상기 현무암 원석판재를 2,500 ~ 3,000℃의 산소불꽃으로 5 ~ 10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 제2단계; 현무암 40 ~ 60중량%, 토르말린 10 ~ 30 중량%, 규사 5 ~ 15 중량%, 무기안료 5 ~ 15 중량%로 이루어지는 분말재료를 닥나무 추출액에 침지하고 건조시킨 다음 상기 현무암 원석판재의 표면 기공에 충진시키는 제3단계; 상기 분말재료가 충진된 현무암 원석판재를 300 ~ 900℃의 온도에서 열처리하여 소성시키는 제4단계; 상기 소성된 현무암 원석판재를 연마 또는 가공하는 제5단계를 순차적으로 포함하여 이루어지며, 일 실시예로 현무암 원석판재의 표면에 활성탄을 혼합한 코팅제를 도포하고 300 ~ 500℃의 온도로 열처리하여 융착시키는 제6단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법은 현무암 원석판재를 적절한 두께로 절단한 후 고온에서 열처리하여 중금속, 유해가스 등의 불순물을 제거하고 그 기공 사이에 닥나무 추출액에 침지된 현무암, 토르말린, 규사 및 무기안료 등으로 이루어지는 분말재료를 충진시켜 일체로 소성함으로써 중금속 등의 유해물질 발생이 전혀 없고 원적외선 방출 및 음이온 발생량이 우수하게 되는 효과가 있다.
따라서 본 발명의 제조방법으로 제조된 판재는 표면 문양이 독특하고 변색이 되지 않으며, 원적외선 및 음이온 효과 및 탈취, 항균기능이 우수하여 찜질방, 병원이나 산후조리원용 침대, 건조기 등의 기능성 판재 또는 발열판으로 사용됨으로써 공기 중의 중금속이나 휘발성 용매 등의 유해물질을 제거하고 피로회복, 혈액순환 개선, 체내 노폐물 제거효과는 물론 각종 과일 및 식품류를 가공 건조하거나 보존하는 용도에 폭넓게 사용될 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법은 현무암 원석판재를 적절한 두께로 절단한 후 고온에서 열처리하여 중금속, 유해가스 등의 불순물을 제거하고 그 기공 사이에 닥나무 추출액에 침지된 현무암, 토르말린, 규사 및 무기안료 등으로 이루어지는 분말재료를 충진시켜 일체로 소성함으로써 중금속 등의 유해물질 발생이 전혀 없고 원적외선 방출 및 음이온 발생량이 우수하게 되는 효과가 있다.
따라서 본 발명의 제조방법으로 제조된 판재는 표면 문양이 독특하고 변색이 되지 않으며, 원적외선 및 음이온 효과 및 탈취, 항균기능이 우수하여 찜질방, 병원이나 산후조리원용 침대, 건조기 등의 기능성 판재 또는 발열판으로 사용됨으로써 공기 중의 중금속이나 휘발성 용매 등의 유해물질을 제거하고 피로회복, 혈액순환 개선, 체내 노폐물 제거효과는 물론 각종 과일 및 식품류를 가공 건조하거나 보존하는 용도에 폭넓게 사용될 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현무암 원석판재를 적절한 두께로 절단한 후 현무암, 토르말린, 규사 및 무기안료 등으로 이루어지는 분말재료를 닥나무 추출액에 침지하고 이를 판재의 표면기공에 충전시켜 일체로 소성함으로써 중금속 등의 유해물질 발생이 전혀 없을 뿐만 아니라 독특한 문양과 함께 변색이 되지 않으며, 또한 원적외선 방출 및 음이온 발생량이 우수하여 찜질방, 산후조리원, 병원 침대, 건조기 등에 사용될 수 있는 기능성 판재로서, 피로회복, 혈액순환 개선, 체내 노폐물 제거, 살균, 탈취효과는 물론 각종 과일, 채소, 건어물 등과 같은 식품류를 가공 건조하거나 보존하는 용도에 사용될 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 인체의 건강을 증진시키기 위한 원적외선과 음이온을 방사하는 각종 원석이 개발, 가공되어 각종 공예품, 건축자재, 침대, 타일, 정수필터, 조리기구, 섬유재료, 온열기, 지압구 등 여러 방면에 사용되어 인간에게 이로운 영향을 미치도록 하고 있다. 그러나 이러한 원석들은 그 표면을 처리함에 있어서 단순히 세척 등에 의해 일차 가공되어 사용됨으로써 중금속 등 불순물 제거가 용이하지 않기 때문에 오히려 인체에 해로운 영향을 끼칠 수 있으며, 또는 가혹한 조건하의 화학적, 열적 가공으로 인한 제품의 변색 등 외관이 고르지 않게 되는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위해 맥반석, 옥, 게르마늄 등 원적외선 방사물질인 바이오세라믹을 기계적으로 가공하거나 분쇄시켜 제조되는 제품이 있었으나, 이러한 자연에서 채취된 원석으로 제조된 제품은 원석을 그대로 사용하기 때문에 여전히 중금속 등의 유해물질과 불순물을 다량 함유하게 되어 인체에 해로운 영향을 미치게 되는 문제점이 있고, 또한 가공에 의해 원적외선 방사율이 낮아지게 될 뿐만 아니라 장기간 수분이나 공기 중에 노출됨에 따라 변색이 되거나 균열이 발생되는 요인이 되었던 것이다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 국내특허 제10-1238160호(등록일 : 2013. 02. 28)에서 “화산석과 음이온 발생 분말을 이용한 혼화제 및 이의 제조방법”을 통해 각종 용암석 중에서 원적외선 발생이 탁월할 뿐만 아니라 가장 일반적으로 사용할 수 있는 화산석 현무암 원석을 파쇄한 입자 상태의 원석을 열처리하여 중금속, 유해가스 등의 불순물을 제거한 후, 토르말린, 플라이 애쉬, 음이온 발생 분말을 포함하는 분말재료를 고착제로 혼합하여 섬유처리제, 페인트, 건축용 내장재 등의 다양한 용도에 사용함으로써 인체에 유해한 물질의 발생이 전혀 없을 뿐만 아니라 원적외선 및 음이온 발생량이 우수한 혼화제의 제조방법을 개발하여 현재까지 유용하게 실시하고 있다.
본 발명은 본 발명자가 개발한 상기 현무암 혼화제를 응용하여 마그마 찜질 및 건조기용 판재와 같은 용도로 폭넓게 확장하는 기술로서, 현무암 원석판재를 적절한 두께로 절단한 후 고온에서 열처리하여 중금속, 유해가스 등의 불순물을 제거한 다음, 닥나무 추출액에 침지된 현무암, 토르말린, 규사 및 무기안료 등으로 이루어지는 분말재료를 그 표면 기공 사이에 충전시켜 일체로 소성함으로써 중금속 등의 유해물질 발생이 전혀 없고 원적외선 방출 및 음이온 발생량이 우수할 뿐만 아니라 표면 문양이 독특하고 변색이 되지 않는 판재를 제조하였는바, 이는 각종 침대나 마그마 찜질방, 건조기 등에 사용되어 피로회복, 혈액순환 개선, 체내 노폐물 제거는 물론 각종 과일 및 식품류를 건조하거나 보존하는 용도에 사용될 수 있는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명과 관련하여 종래기술을 살펴보면, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0211919호(등록일 : 2000. 11. 16)에는 용암석에 물과 제오라이트와 시멘트를 혼합하여 형성된 혼합액(2)에 일정두께로 켜낸 후 외주면에 다수개의 고정구(6)가 설치된 원목(4)이 외면이 드러난 상태로 다수개가 내설됨을 특징으로 하는 용암석 원목 타일이 공지되어 있고, 동 등록특허공보 제10-0512599호(등록일 : 2005. 08. 29)에 가전제품이나 조리용품 또는 건강 보조기구 등을 제조하기 위한 각종 소재 즉, 금속 또는 플라스틱 기재의 표면에 인체에 유익한 원적외선 방사 및 음이온을 방출시킬 수 있는 무기질 세라믹막을 형성하기 위한 음이온방출 및 원적외선방사 무기질 세라믹 코팅제 조성물로서, 메틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 실리카졸이 혼합되어 이루어진 바인더 혼합물 65~83wt%와, 상기 바인더 혼합물 사이에서 도막의 크랙을 방지하고 점도를 조절하여 도막의 물리화학적 특성을 개선시키기 위해 토르말린, 황토, 견운모, 자수정, 생광석, 죽탄, 의왕석, 귀양석, 흑요석, 맥반석, 광명석, 용암, 귀신석 중 선택된 하나 이상의 천연석 재질로 이루어진 분말형태의 기능성 충진제 10~19wt%와, 석영, 몬조나이트, 편마암류 및 유문암질 응회암과 같이 천연광물질군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 원적외선 방사물질과, 스트론튬, 바나듐, 지르코늄, 세륨, 네어디뮴, 란탄, 바륨, 류비듐, 세슘, 갈륨 중에서 선택된 하나의 희토류 천연석의 음이온 방출물질로 구성되는 세라믹 파우더 5~15wt%와, 색상을 내기 위한 안료분 1~2wt%이 혼합되어 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0644903호(등록일 : 2006. 11. 03)에서는 석분(石粉)이 혼합된 합성수지 복합재료 및 그 제조방법을 개시하고 있고, 이는 화강암이나 현무암 등의 자연석 분말과 불포화폴리에스테르수지를 구조체 형성의 주재료로 하고 여기에 산화마그네슘, 백탄(白炭) 등의 기능성 분말을 첨가함으로써 성형성 및 생물친화성이 뛰어난 복합재료를 얻을 수 있도록 하고 있으며, 동 등록특허공보 제10-1132243호(등록일 : 2012. 03. 26)에는 건축의 내장재와 외장재로 사용되는 천연석재에 인조석재판인 연마가 용이한 CRC판과 클립소재를 일체로 접합하여 천연석재판을 구성함으로써 두께를 일정하게 구성함과 동시에 시공이 손쉽게 형성한 조립식 천연 석재판 및 그 제조방법을 개시하고 있고, 동 등록특허공보 제10-1203447호(등록일 : 2012. 11. 15)에서는 건축의 내장재와 외장재로 사용되는 천연석재를 복합함에 있어서 섬유나 실의 부스러기를 혼합한 접착제로 접합하여 바인딩 기능이 뛰어나고 충격흡수력이 뛰어나 자연석의 파손을 억제하도록 한 건축장식용 복합 천연석재 및 그 복합방법이 기재되어 있다.
그 밖에도 대한민국 등록특허공보 제10-1030221호(등록일 : 2011. 04. 23)에서 상부에 천연 석재 층이 구비되고 이 천연석 석재층의 이면에 소정 두께의 시멘트 몰탈 층이 일체로 부착된 복합석재블록 및 그 제조방법을 개시하고 있으며, 동 등록특허공보 제10-1227987호(등록일 : 2013. 01. 24)에서는 서로 상이한 재질의 석판을 복층 구조로 접합함으로써 희소성 있는 고가의 천연 석재만을 사용할 경우에 비해 제조 단가를 크게 절감하고, 각종 강도 또한 보강할 수 있는 이종 석재 복합 석판 및 그 제조방법을 개시하고 있으나, 상기 선행기술들은 모두 자연에서 채취된 원석을 분쇄하여 사용하거나 이종의 재질과 접합하여 제조된 제품으로서 내부에 중금속 등 불순물을 다량 함유하게 되고 이는 인체에 해로운 영향을 미치게 되는 문제점이 있다.
참고로, 원적외선은 인체에 가장 유익한 에너지 곡선에 근접, 인체의 중심부분이 35℃ 이상의 체온을 유지, 혈류량을 유지시켜 신진대사 촉진으로 피로를 풀어주는 역할을 하며, 또한 음이온은 일반적으로 ‘공기 속의 비타민’ 또는 ‘공기 중에 있는 산소 알맹이’라고 일컬어지는 것으로, 공기 중에 존재하는 여러 가지 오염물질, 예를 들면, 담배연기, 아황산가스, 질소산화물, 일산화탄소, 오존 및 각종 유기물질은 양이온을 형성하고 있는데, 음이온은 이들 양이온을 중화 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하여 준다고 알려져 있다.
또한, 양이온은 세균이나 먼지, 꽃가루 곰팡이, 오염된 입자들을 자유롭게 떠다니도록 하여 공기를 혼탁하게 만드는 반면, 음이온은 (-)전하를 띤 공기의 원자요소로서 유해한 양이온을 중화, 제거시킴에 의해 피를 맑게 하고 신경안정과 피로회복, 식욕증진, 세포의 활성화를 촉진시켜 생기있는 생활을 영위케 하는 효과가 있는 것으로 널리 인식되고 있다.
지금까지 알려진 연구결과에 따르면, 보통 인체가 하루 동안 필요로 하는 음이온의 양은 700개/㎤인 반면, 도시에는 음이온의 농도가 30 ~ 150개/㎤개 정도이고 양이온의 농도는 1000 ~ 1500개/㎤ 정도라고 알려져 있다. 반면에 숲에는 2000 ~ 2500개/㎤나 되는 많은 양의 음이온이 있기 때문에 스트레스를 심하게 받거나 몸이 피로할 때 몸에서 발생되는 양이온은 음이온이 풍부한 숲에 가면 중화되어 몸이 개운해진다고 한다. 이밖에도 음이온이 많은 공기는 두통을 없애주고 호흡기질환을 일으키는 신경호르몬인 자유히스타민을 억제하며, 음이온이 피를 맑게 하고 피로를 풀어 주며 식욕을 증진시키고 집중력과 인체 면역력을 높이는 데 효과가 있다고 알려져 있다.
본 발명의 목적은 현무암 원석판재를 적절한 두께로 절단한 후 고온에서 열처리하여 중금속 등의 불순물을 제거하고 원석판재 표면의 기공 사이에 닥나무 추출액에 침지된 현무암, 토르말린, 규사 및 무기안료 등으로 이루어지는 분말재료를 충전시켜 일체로 소성함으로써 유해물질 발생이 전혀 없고 원적외선 방출 및 음이온 발생량이 우수한 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법 및 그로부터 제조된 판재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 현무암 원석판재의 표면 문양이 독특하고 변색이 되지 않으며, 원적외선 및 음이온 효과, 그리고 탈취, 항균기능이 우수하여 찜질방, 산후조리원, 병원 침대, 건조기 등의 기능성 판재나 발열매체로 사용될 경우, 공기 중의 중금속이나 휘발성 용매 등의 유해물질을 제거하고 피로회복, 혈액순환 개선, 체내 노폐물 제거는 물론 각종 과일 및 식품류를 가공 건조하거나 보존하는 용도에 사용될 수 있는 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법 및 그로부터 제조된 판재를 제공하는 것이다.
본 발명의 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법은, 현무암 원석을 선별하고 10 ~ 25㎜의 두께로 절단하여 현무암 원석판재를 제조하는 제1단계; 상기 현무암 원석판재를 2,500 ~ 3,000℃의 산소불꽃으로 5 ~ 10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 제2단계; 현무암 40 ~ 60중량%, 토르말린 10 ~ 30 중량%, 규사 5 ~ 15 중량%, 무기안료 5 ~ 15 중량%로 이루어지는 분말재료를 닥나무 추출액에 침지하고 건조시킨 다음 상기 현무암 원석판재의 표면 기공에 충전시키는 제3단계; 상기 분말재료가 충전된 현무암 원석판재를 300 ~ 900℃의 온도에서 열처리하여 소성시키는 제4단계; 상기 소성된 현무암 원석판재를 연마 또는 가공하는 제5단계를 순차적으로 포함하여 이루어지며, 일 실시예로 현무암 원석판재의 표면에 활성탄을 혼합한 코팅제를 도포하고 300 ~ 500℃의 온도로 열처리하여 융착시키는 제6단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 제1단계에서의 현무암 원석판재는 가로, 세로의 크기가 각각 100 ~ 700㎜이며, 상기 제3단계에서의 분말재료는 1000메쉬(mesh) 이하의 입도로 미분쇄한 다음, 자석에 의해 철분을 제거하는 것을 특징으로 하고 있다.
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본 발명의 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법은 현무암 원석판재를 적절한 두께로 절단한 후 고온에서 열처리하여 중금속, 유해가스 등의 불순물을 제거하고 그 기공 사이에 닥나무 추출액에 침지된 현무암, 토르말린, 규사 및 무기안료 등으로 이루어지는 분말재료를 충전시켜 일체로 소성함으로써 중금속 등의 유해물질 발생이 전혀 없고 원적외선 방출 및 음이온 발생량이 우수하게 되는 효과가 있다.
따라서 본 발명의 제조방법으로 제조된 판재는 표면 문양이 독특하고 변색이 되지 않으며, 원적외선 및 음이온 효과 및 탈취, 항균기능이 우수하여 찜질방, 병원이나 산후조리원용 침대, 건조기 등의 기능성 판재 또는 발열판으로 사용됨으로써 공기 중의 중금속이나 휘발성 용매 등의 유해물질을 제거하고 피로회복, 혈액순환 개선, 체내 노폐물 제거효과는 물론 각종 과일 및 식품류를 가공 건조하거나 보존하는 용도에 폭넓게 사용될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
본 발명의 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법은, 현무암 원석을 선별하고 10 ~ 25㎜의 두께로 절단하여 현무암 원석판재를 제조하는 제1단계; 상기 현무암 원석판재를 2,500 ~ 3,000℃의 산소불꽃으로 5 ~ 10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 제2단계; 현무암 40 ~ 60중량%, 토르말린 10 ~ 30 중량%, 규사 5 ~ 15 중량%, 무기안료 5 ~ 15 중량%로 이루어지는 분말재료를 닥나무 추출액에 침지하고 건조시킨 다음 상기 현무암 원석판재의 표면 기공에 충전시키는 제3단계; 상기 분말재료가 충전된 현무암 원석판재를 300 ~ 900℃의 온도에서 열처리하여 소성시키는 제4단계; 상기 소성된 현무암 원석판재를 연마 또는 가공하는 제5단계를 순차적으로 포함하여 이루어지며, 상기와 같이 제조된 현무암 원석판재의 표면에 활성탄을 혼합한 코팅제를 도포하고 300 ~ 500℃의 온도로 열처리하여 융착시키는 제6단계를 추가적으로 포함할 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 각 단계별 공정을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법은 제1단계 내지 제5단계를 순차적으로 포함하여 이루어지며, 그 용도에 따라 제6단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
제1단계는 현무암 원석을 선별하고 10 ~ 25㎜의 두께로 절단하여 현무암 원석판재를 제조하는 공정으로, 광산에서 채취된 현무암 중 기공이 고르게 분포되어 있고 모양이 좋은 원석을 선별하여 그 고유한 성질이 저하되지 않을 정도의 적절한 두께로 절단하여 사용함으로써 마그마 찜질 및 건조기용 판재로서 경제적으로 사용할 수 있다. 상기 현무암(basalt)은 화산활동에 의해 생성된 광물로서 마그마가 지표면에서 식으면서 형성된 광물인데, 주로 적갈색을 띠는 송이(scoria)와는 달리, 비중이 2.78 정도로 상대적으로 밀도가 높고 진회색을 띠는 경향이 있으며, 상기 현무암은 약알칼리성으로서 이산화규소, 산화알미늄, 이산화철의 기본 함량이 75 ~ 80중량%이고 산화티탄 성분은 일반적으로 2 ~ 7중량% 범위로 함유하고 있어 종래부터 원적외선 방사, 중금속 흡착, 항균, 휘발성 물질제거, 탈취 등의 효과를 나타낸다고 알려져 있다.
상기 현무암 원석판재는 크기나 모양에 특별히 제한이 있는 것은 아니지만, 본 발명에서는 가로, 세로의 크기가 각각 100 ~ 700㎜ 정도의 사각형 형태나 각진 원형으로 재단하는 것이 찜질용 또는 건조기용 판재로 결합 설치하기에 적합한데, 만일 판재를 지나치게 작게 가공하면 그 효능을 발휘하기 어렵고, 지나치게 크게 가공하면 제품불량과 시공에 어려움이 발생되므로, 본 발명에서는 사용상의 편의성과 제조공정상의 경제성을 고려하여 그 크기를 설정하였다.
제2단계는 현무암 원석판재를 2,500 ~ 3,000℃의 산소불꽃으로 5 ~ 10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 공정으로, 산소불꽃과 같은 특수한 가열수단으로 2,500 ~ 3,000℃의 고온으로 직접 열처리하여 중금속 등 유해물질을 분해시키게 되며, 가열시간은 5 ~ 10분 정도로 조절함으로써 표면이 적당히 매끄럽게 소결되어 강도가 우수하고 순도가 높은 현무암 원석판재를 얻을 수 있게 된다.
이때, 현무암 원석판재의 표면을 2,500℃보다 낮은 온도로 가열할 경우에는 원석 표면에 대한 소결이 제대로 이루어지지 않아 촉감이 매끄러운 마그마 소결체를 형성할 수 없게 되며, 이로 인하여 납과 철분 등의 중금속 제거가 용이하게 이루어지지 않으므로 현무암 판재의 강도는 물론 원적외선 발산 효과도 현저히 저하된다. 그리고 3,000℃보다 높은 온도로 현무암 판재를 가열할 경우에는 이를 가열하기 위한 에너지가 많이 소요될 뿐만 아니라 현무암 입자의 표면이 과도하게 용융되어 판재 표면의 기공이 폐쇄될 뿐만 아니라 일부 무기질 성분의 연소에 의해 기포가 많이 발생하게 되어 작업성이 불량하게 된다. 즉, 상기 현무암 원석판재를 산소불꽃으로 열처리할 경우, 2,500℃보다 낮은 온도에서는 원석 표면에 대한 가열 및 소결이 제대로 이루어지지 않아 원석 판재의 강도 및 순도가 저하되고, 3,000℃보다 높은 온도에서는 원석 표면이 용융되어 기포가 발생되면서 재료의 중량 및 부피 손실이 발생된다.
제3단계는 현무암 40 ~ 60중량%, 토르말린 10 ~ 30 중량%, 규사 5 ~ 15 중량%, 무기안료 5 ~ 15 중량%로 이루어지는 분말재료를 닥나무 추출액에 침지하고 건조시킨 다음, 상기 현무암 원석판재의 표면 기공에 충전시키는 공정으로, 상기 토르말린(전기석)은 현무암의 비중 2.78보다 약간 높은 2.98 ~ 3.20 정도로서 대표적으로 음이온이 많이 발생하는 광물로 알려져 있는데, 그 밖에도 음이온이 발생하는 광물은 모자나이트, 귀양석(군마장석), 의왕석, 게르마늄, 견운모 등의 운모계 광물 등이 보고되고 있으나, 상기 광물들은 현무암 재질과의 반응성, 내구성 및 기계적 강도, 그리고 (-)전하를 띤 입자를 정제 선별하는 기술적 수단과 광물 원료의 가격 등의 면에서 불리하므로, 본 발명에서는 현무암 재질과의 혼화성이 좋고 음이온 성향이 매우 강한 토르말린을 분말재료 총량을 기준으로 10 ~ 30중량% 포함함으로써 음이온에 의한 효능을 증진시키게 된다.
또한, 상기 규사는 음이온을 발산하는 재료로서 분말재료 총량을 기준으로 5 ~ 15중량%로 배합함으로써 다량의 음이온 발생과 더불어 분말재료를 중성 및 약알칼리성으로 조절하여 제품의 보존성 및 기능성을 더욱 높일 수 있다. 아울러 규사는 분말재료의 점성을 강화하여 현무암 원석판재의 표면기공 사이에서 소성된 분말재료에 대한 미세 크랙발생 방지와 더불어 표면의 질감이 매끄럽게 한다. 만일 규사의 함량을 5중량% 미만으로 함유하는 경우, 소성된 현무암 판재가 상온에서 냉각됨에 따라 기공에 충전된 분말재료에 미세크랙이 발생될 우려가 있어 외관 및 충격강도가 약화되며, 규사의 함량이 15중량%를 초과하는 경우, 현무암 판재의 원적외선 발생효과가 저하됨은 물론 유리질이 지나치게 풍부하여 분말재료의 용융점도가 지나치게 낮아지게 되어 소성작업 시 제품의 불량률이 높아진다.
상기 규사는 석영(石英)의 작은 알갱이로 된 흰모래로서 무수규산인 이산화규소(SiO2)성분이 95% 이상 포함되는 순도가 우수한 것을 사용하는 것이 그 작용효과 측면에서 좋으며, 일반적으로 천연규사로는 해안에 있는 해안규사(海岸硅砂)와 지층 중에 산출되는 산규사(山硅砂)가 있고 해안규사 쪽이 불순물이 적다. 이밖에 규석을 분쇄하여 분급(分級)한 인조규사도 있다. 천연규사는 화강암이 풍화 분해되어 석영 알갱이만 모여서 형성된다. 또한, 결정질 석영은 투명한 데에 반해 비정질 석영 종류는 대부분 불투명하므로 본 발명에서는 결정질 석영으로 이루어진 천연규사를 사용하는 것이 현무암 판재에 다양한 색상을 발현하기에 유리하고 제품의 품질도 우수하다.
그리고 본 발명에서 사용되는 무기안료는 분말상태로 5 ~ 15중량% 포함하여 자외선 차단효과는 물론 현무암 자체의 색깔과 어울려서 다양한 문양을 나타내게 되어 제품의 시각적 효과를 높일 수 있다. 그러나 상기 사용량의 범위를 벗어나게 되면 현무암 판재의 색상을 발현하기 어렵게 되거나 강도가 저하되는 부작용이 따르게 된다. 상기 무기안료는 본 발명의 현무암 판재의 물성에 부작용을 초래하지 않고 다양한 색상을 구현할 수 있다면 그 종류에 특별히 제한되지는 않으나, 본 발명에서는 수정(rock crystal), 자수정(amethyst), 산화티탄(titanium dioxide) 광물, 수산화알루미늄, 침강성 황산바륨 및 중정석(barite), 벤토나이트(bentonite), 운모(mica), 석고(gypsum), 탈크(talc), 천연 또는 침강 탄산칼슘, 고령토(kaolin), 복합산화물계 안료 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 것이 작업성과 제품의 품질이 있어 우수한 것으로 확인되었다.
그 중에서 수정과 자수정은 실리카 광물인 석영의 투명한 변종으로서 깨끗하고 투명한 색상 또는 보라색 때문에 준보석(準寶石)으로서의 가치를 인정받고 있으며, 최근에는 음이온을 발생시키는 물질로 각광을 받고 있으며, 복합산화물계 안료는 소성안료의 일종으로 벵가라(Fe2O3)나 산화티탄(TiO2)과 같이 단일금속의 산화물이 아니라 2종 이상의 금속산화물로 구성된 복합산화물로서 코발트-블루(CoO-Al2O3) 등을 사용한다. 복합산화물계 안료의 결합되는 산화물의 종류에 따라 발현되는 색상이 다르지만 일반적으로 복합산화물 안료는 매우 높은 내구성을 가지며, 내열성, 내후성, 내화학성 등의 물성이 우수한 것으로 알려져 있다.
상기 제3단계에서의 분말재료는 볼밀(ball mill)과 같은 회전밀 등을 사용하여 1000메쉬(mesh) 이하의 입도로 분쇄된 분말을 자석에 의해 철분을 제거하는 것이 바람직한데, 분쇄공정과 동시에 자석에 의해 유해철분을 제거함으로써 제품의 효능을 증진시킬 수 있고 수분에 의한 산화작용 등에 의한 변색을 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. 그로 인하여 상기 분말재료는 분산성이 좋은 입자크기로 되고 순도가 우수하게 되며, 만일 입도가 1000메쉬(약 0.015㎜, 15㎛) 크기를 초과하는 분말을 일부라도 함유하는 경우, 닥나무 추출액에 대한 각 분말재료의 혼합성이 저하될 뿐만 아니라 원석판재의 표면에 형성되어 있는 미세기공 내에 분말재료가 불완전하게 충전됨으로 인하여 소성과정에 있어 제품 불량의 원인이 된다.
상기와 같이 조성된 분말재료는 닥나무 추출액에 침지하고 적당히 건조시킨 다음, 현무암 원석판재의 표면 기공에 충전하는 방법에 있어 수작업이나 스프레이건 등을 사용할 수 있는바, 상기 분말재료는 닥나무를 물과 끓여서 추출시킨 닥나무 추출물에 함침시킴으로써 원석판재의 기공에 충전된 분말재료의 탈착을 방지하고 이는 친환경 천연물 고착제에 의해 매우 우수한 접착력을 발휘하게 된다. 본 발명에서 사용되는 닥나무는 나무껍질 속의 섬유를 뽑아내 전통 한지나 창호지를 만드는데 사용되고 우리나라 전지역에 분포하고 있다. 최근 닥나무의 효능을 분석한 결과에 따르면, 닥나무 잎과 속대의 추출물 등이 아토피성 피부염 원인물질의 활성화를 막고 면역력을 높이게 된다는 연구결과가 있으며, 닥나무 추출물을 포함하는 비누와 샴푸, 화장품 등의 제품도 출시되고 있다.
제4단계는 분말재료가 충전된 현무암 원석판재를 300 ~ 900℃의 온도에서 열처리하여 소성시키는 공정으로, 그 표면 기공 사이에 분말재료를 충전시킨 원석판재는 24시간 이상 공기 중에서 자연 건조시킨 후 전기로에 넣고 내부 온도를 300 ~ 900℃의 온도로 서서히 승온시켜 열처리하는 것이 좋다. 이로 인하여 원석판재의 기공에 충전된 분말재료는 현무암 원석과 일체로 형성되어 현무암 내부와 표면층의 조직이 조밀하게 되고 강도와 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론 상기 분말재료에 첨가되어 있는 천연 무기안료에 의해 현무암 원석판재는 독특한 문양을 나타내게 된다.
제5단계는 상기 소성된 현무암 원석판재를 연마 또는 가공하는 공정으로, 연마, 절삭 등의 가공에 의해 제품의 외관을 더욱 향상시킬 수 있음은 당업자에게 잘 알려진 사실이므로 이에 관한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제5단계 후 현무암 원석판재의 표면에 활성탄을 혼합한 코팅제를 도포하고 300 ~ 500℃의 온도로 열처리하여 융착시키는 제6단계 공정을 부가할 수 있는데, 본 발명에서 사용하는 활성탄(active carbon, 活性炭)은 흡착성이 강하고 대부분의 구성물질이 탄소질로 된 물질로서 기체나 습기를 흡수시키는 작용을 하며 목재나 갈탄 등을 염화아연 등의 약품으로 처리, 건조시켜 제조된다. 이로 인하여 탄화와 활성화 과정에서 분자크기 정도의 미세공(pore)을 발달시켜 흡착능력이 증대됨에 따라 미세공의 내부면적이 활성탄 1g당 1000㎡ 이상이 된다. 본 발명의 활성탄은 표면적이 크고 완벽한 가공구조로 흡착력과 물리적, 기계적 강도가 우수하고 장기사용에 의한 내구력이 강할 뿐 아니라 맛, 색, 냄새를 유발하는 유기물을 흡착 제거하는데 탁월한 효과를 나타낸다.
상기 활성탄은 투명한 유기질 또는 무기질 액상기재에 10 ~ 30중량% 정도로 첨가하여 균일하게 혼합된 코팅제를 형성할 수 있으며, 이를 현무암 판재에 도포하고 표면에 강하게 융착시키기 위해 약 300 ~ 500℃의 온도에서 약 30분 이내로 열처리함으로써 최종적으로 제조된 제품은 활성탄 성분으로 인한 흡착성능을 발휘하게 되고 상부 코팅층의 재질과 두께에 따라 공기투과성을 갖게 된다. 상기 활성탄은 100메쉬(mesh) 이하의 입도를 갖는 분말상 또는 섬유상 활성탄을 사용하는 것이 분산성, 물리흡착성, 가역성 등을 고려할 때 바람직하다.
위의 제1단계 내지 제5단계 공정에 의해 제조된 현무암 판재를 한국건자재시험연구원에 시험 의뢰하여 원적외선 방출량을 측정한 결과, 흑체(black body) 대비 40℃에서의 원적외선 방사율(5 ~ 20㎛)은 93%에 이르고, 방사에너지는 3.80× 102(W/㎡)에 이르렀음을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 현무암 판재를 제조하여 당사에서 자체 보유하고 있는 음이온측정기(COM-3010Pro/접촉식)를 사용하여 수회 측정한 결과, 상기 판재에서 발산되는 음이온 농도는 400 ~ 600개/㎤ 정도로서 본 발명이 추구하는 원적외선 및 음이온 효과를 구현하기에 상당한 정도인 것으로 조사되었다.
이상과 같이, 본 발명의 제조방법으로 제조된 현무암 판재는 유해물질 발생이 전혀 없을 뿐만 아니라 원적외선 및 음이온 발생량이 우수하여 탈취기능, 정화기능 및 인체의 혈액순환을 원활하게 하는 등의 효과가 있으며, 현무암 자체의 색깔 외에 친환경 무기안료에 의한 다양한 색깔을 부여하여 시각적 효과는 물론 제품의 질감과 강도가 매우 뛰어나다.
따라서 상기와 같이 제조된 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 예를 들면 마그마 찜질방, 산후조리원, 병원 침대, 건조기, 세라믹 발열체 등에 사용될 수 있는 기능성 판재로서 피로회복, 혈액순환 개선, 체내 노폐물 제거, 살균, 탈취효과는 물론 각종 과일, 채소, 건어물 등과 같은 식품류를 가공 건조하거나 보존하는 등의 구성부품에 다양한 용도와 형태로 사용되어 질 수 있다.
Claims (5)
- 현무암 원석을 선별하고 10 ~ 25㎜의 두께로 절단하여 가로, 세로의 크기가 각각 100 ~ 700㎜인 현무암 원석판재를 제조하는 제1단계;
상기 현무암 원석판재를 2,500 ~ 3,000℃의 산소불꽃으로 5 ~ 10분 동안 열처리하여 불순물을 제거하는 제2단계;
현무암 40 ~ 60중량%, 토르말린 10 ~ 30 중량%, 규사 5 ~ 15 중량%, 무기안료 5 ~ 15 중량%로 이루어지는 분말재료를 닥나무 추출액에 침지하고 건조시킨 다음 상기 현무암 원석판재의 표면 기공에 충전시키는 제3단계;
상기 분말재료가 충전된 현무암 원석판재를 300 ~ 900℃의 온도에서 열처리하여 소성시키는 제4단계;
상기 소성된 현무암 원석판재를 연마 또는 가공하는 제5단계;
상기 제5단계 후 현무암 원석판재의 표면에 활성탄을 혼합한 코팅제를 도포하고 300 ~ 500℃의 온도로 열처리하여 융착시키는 제6단계;
를 순차적으로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제3단계에서의 분말재료는 1000메쉬(mesh) 이하의 입도로 미분쇄한 다음, 자석에 의해 철분을 제거하는 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 마그마 찜질 및 건조기용 판재의 제조방법.
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