KR101875908B1 - 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법 - Google Patents

항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기능성 세라믹 볼 총량 100중량%에 대하여, 제오라이트분말 70 내지 89 중량%, 폐화석분말 5 내지 15 중량%, CeO2분말 2.5 내지 6.5 중량%, La2O3분말 2.5 내지 6.5 중량%, TiO2분말 1 내지 2 중량%를 교반기에 투입하여 혼합하는 교반단계; 상기 교반한 혼합물을 원심진동밀을 이용하여 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계를 거친 혼합물을 펠렛타이저를 이용하여 1 내지 10㎜의 지름을 갖도록 볼제품으로 성형하는 성형단계; 상기 볼제품을 20 내지 30℃의 온도를 유지하는 건조실에서 온풍 건조하는 건조단계; 상기 건조단계를 거친 볼제품을 소성로에 투입하여 600 내지 1100℃의 온도로 8 내지 12시간 소성하는 소성단계; 상기 소성단계를 거친 볼제품을 냉각 후 표면을 연마하는 래핑단계; 상기 래핑단계를 거친 볼제품을 일정크기별로 분류를 위한 선별단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 항균력 및 탈취력이 우수하고 살균능력의 지속력을 향상할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 세라믹 볼의 사용효율 및 활용범위를 향상할 수 있는 효과를 갖는다. 특히 본 발명은 일련적인 단계를 통해서 세라믹 볼의 성형 및 제조가 용이하고 균일한 크기의 세라믹 볼을 제조할 수 있는 효과를 갖는다. 아울러 본 발명은 세라믹 볼의 강성 및 입도분포가 우수하고 세라믹 볼의 성형시 균열이 발생하지 않아 고품질의 세라믹 볼을 제조할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법{Manufacturing method of functional ceramic balls for antibacterial and deodorization}
본 발명은 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항균력과 탈취력을 향상시켜 기능성을 극대화할 수 있도록 하는 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 실내용으로 사용되는 세라믹 볼은 주로 흡착력이 우수한 활성탄 및 각종 항균력을 가진 재료를 사용하고 있다.
그러나 종래의 세라믹 볼은 흡착력이 우수한 장점이 비해, 일정기간이 지날수록 흡착력 및 탈취력에 대한 지속력이 떨어져 주기적으로 교체해야하는 문제를 갖게 되었다.
또한, 종래에는 세라믹 볼의 표면에서 분진이 발생하고 항균재료가 쉽게 박리되면서 항균기능을 저하시키는 문제를 갖게 되었다.
아울러 종래에는 소성과정을 통해서 세라믹 볼을 제조하고 있으나, 이는 제조과정이 복잡하고 어려워 기술구현에 많은 제약이 뒤따르면서 생산 및 제조효율이 떨어지는 문제를 갖게 되었다.
또한, 종래에는 흑운모, 견운모, 일라이트 등과 같은 천연의 광물을 이용한 세라믹 볼을 생산하고 있으나, 이는 원적외선 및 음이온 방출 기능에 비해 세균억제력 및 항균력이 다소 떨어지는 문제를 갖게 되었다.
한국공개특허 제10-2003-0046159호(2003.06.12.) 한국공개특허 제10-2006-0000673호(2006.01.06.) 한국등록특허 제10-0609824호(2006.08.08.) 한국공개특허 제10-2007-0003329호(2007.01.05.) 한국공개특허 제10-2011-0101947호(2011.09.16.) 한국공개특허 제10-2015-0003623호(2015.01.09.)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서,
본 발명은 항균력과 탈취력을 발현하고 활성화를 증대시켜 제조효율 및 기능성을 향상할 수 있는 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 인체에 유효하게 작용하는 원적외선 및 음이온을 방출하고 유해물질을 효과적으로 흡수 및 분해할 수 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법은,
기능성 세라믹 볼 총량 100중량%에 대하여,
제오라이트분말 70 내지 89 중량%, 폐화석분말 5 내지 15 중량%, CeO2분말 2.5 내지 6.5 중량%, La2O3분말 2.5 내지 6.5 중량%, TiO2분말 1 내지 2 중량%를 교반기에 투입하여 혼합하는 교반단계;
상기 교반한 혼합물을 원심진동밀을 이용하여 분쇄하는 분쇄단계;
상기 분쇄단계를 거친 혼합물을 펠렛타이저를 이용하여 1 내지 10㎜의 지름을 갖도록 볼제품으로 성형하는 성형단계;
상기 볼제품을 20 내지 30℃의 온도를 유지하는 건조실에서 온풍 건조하는 건조단계;
상기 건조단계를 거친 볼제품을 소성로에 투입하여 600 내지 1100℃의 온도로 8 내지 12시간 소성하는 소성단계;
상기 소성단계를 거친 볼제품을 냉각 후 표면을 연마하는 래핑단계;
상기 래핑단계를 거친 볼제품을 일정크기별로 분류를 위한 선별단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 성형단계에서 볼제품의 함수율은 20 내지 40%인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소성단계에서 볼제품을 소성 완료한 후에는 소성로를 8 내지 12시간 동안 그 내부 온도가 40 내지 60℃로 떨어지도록 서냉한 후 소성로에서 꺼내는 인출단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 항균력 및 탈취력이 우수하고 살균능력의 지속력을 향상할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 세라믹 볼의 사용효율 및 활용범위를 향상할 수 있는 효과를 갖는다.
특히 본 발명은 일련적인 단계를 통해서 세라믹 볼의 성형 및 제조가 용이하고 균일한 크기의 세라믹 볼을 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
아울러 본 발명은 세라믹 볼의 강성 및 입도분포가 우수하고 세라믹 볼의 성형시 균열이 발생하지 않아 고품질의 세라믹 볼을 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법을 단계별로 나타내기 위한 순서도.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법을 단계별로 나타내기 위한 순서도를 도시한 것이다.
본 발명은 기능성 세라믹 볼 총량 100중량%에 대하여,
제오라이트분말 70 내지 89 중량%, 폐화석분말 5 내지 15 중량%, CeO2분말 2.5 내지 6.5 중량%, La2O3분말 2.5 내지 6.5 중량%, TiO2분말 1 내지 2 중량%를 교반기에 투입하여 혼합하는 교반단계;
상기 교반한 혼합물을 원심진동밀을 이용하여 분쇄하는 분쇄단계;
상기 분쇄단계를 거친 혼합물을 펠렛타이저를 이용하여 1 내지 10㎜의 지름을 갖도록 볼제품으로 성형하는 성형단계;
상기 볼제품을 20 내지 30℃의 온도를 유지하는 건조실에서 온풍 건조하는 건조단계;
상기 건조단계를 거친 볼제품을 소성로에 투입하여 600 내지 1100℃의 온도로 8 내지 12시간 소성하는 소성단계;
상기 소성단계를 거친 볼제품을 냉각 후 표면을 연마하는 래핑단계;
상기 래핑단계를 거친 볼제품을 일정크기별로 분류를 위한 선별단계;로 이루어진다.
<교반단계>
이 단계는 상기한 각 재료인 기능성 세라믹 볼 총량 100중량%에 대하여,
제오라이트분말 70 내지 89 중량%, 폐화석분말 5 내지 15 중량%, CeO2분말 2.5 내지 6.5 중량%, La2O3분말 2.5 내지 6.5 중량%, TiO2분말 1 내지 2 중량%를 교반기에 투입하여 혼합(교반)하여 상기한 각 재료가 고르게 혼합된 혼합물을 얻는 단계이다.
여기서 상기 제오라이트분말은 다공질 물질로서 수분 및 유해물질을 흡수 및 흡착하는 역할을 수행한다.
이때 상기 제오라이트분말은 70 중량% 미만일 경우에는 유해물질의 흡수 및 흡착력이 저하되고, 반대로 89 중량% 초과일 경우 다른 성분과의 상호 교반이 원활하지 않을 뿐만 아니라 제품의 균질도가 떨어지는 문제가 발생한다.
또한, 상기 폐화석분말은 순수 굴 껍질을 고온에서 소성 및 분쇄하여 다공질 입자가 활성화되어 통기 및 통수성이 좋고 분해 및 흡수력이 뛰어나다.
이때 상기 폐화석분말이 5 중량% 미만일 경우에는 폐화석의 특징을 발현할 수 없고, 반대로 15 중량% 초과일 경우 제오라이트분말의 성능을 저하한다.
본 발명에서 상기 CeO2분말 및 La2O3분말은 원적외선 및 음이온의 방출을 위하여 첨가되는 것이다.
이때 상기 CeO2분말 및 La2O3분말이 2.5 중량% 미만일 경우에는 원적외선 및 음이온 방출이 미미해지는 문제가 발생하고, 반대로 6.5 중량% 초과일 경우에는 원적외선 및 음이온 방출량이 일정량 이상 증가하지 않는 한계를 갖게 된다.
한편, 상기 TiO2분말은 산화력이 커서 항균 작용이 크고, 악취제거 및 살균작용이 있다.
여기서 상기 TiO2분말 1 미만일 경우에는 항균 및 살균기능을 수행할 수 없고, 반대로 2 중량% 초과일 경우 다른 성분들과의 분산력이 떨어지는 문제가 발생한다.
<분쇄단계>
이 단계는 상기 교반단계에서 교반한 혼합물을 분쇄하여 활성화하기 위한 단계이다.
이때 교반한 혼합물은 일정 입도를 갖도록 분쇄하기 위해서 원심 진동밀을 이용하여 20 내지 50 mesh로 분쇄함이 바람직하다.
여기서 분쇄한 혼합물 입도가 20 mesh 미만일 경우 단위질량당 균일한 분포가 나타나지 않는 한계를 갖게 되고, 반대로 50 mesh 초과일 경우 반응성이 저하된다.
따라서 상기 분쇄단계를 통해서 혼합물을 활성화시켜 소성시 소성온도를 저하시키고 탈취성을 증가할 수 있다.
<성형단계>
이 단계는 상기 분쇄단계에서 활성화된 분말을 펠렛타이저를 이용하여 성형하는 단계이다.
삭제
특히 상기 성형단계에서 생산한 성형제품은 1 내지 10mm 지름을 갖도록 생산함이 바람직하다.
<건조단계>
이 단계는 상기 성형단계에서 생산된 성형제품(볼제품)을 20 내지 30℃를 유지하는 건조실에서 건조하는 단계이다.
이때 성형제품은 온풍기를 이용하여 2 내지 5 시간 동안 건조한다.
여기서 상기 건조실은 저온 진공 건조방식의 밀폐된 구조로 성형제품으로부터의 수분증발을 촉진시켜 비교적 저온에서 건조하는 방법이다.
특히 건조실의 감압 정도는 50 내지 100Torr로 건조실 내부 공기의 수증기압을 낮게 하였다.
<소성단계>
이 단계는 상기 건조단계에서 건조된 볼제품을 소성로에 투입하여 600 내지 1100℃의 고온으로 8 내지 12시간 소성하여 볼제품을 생산하는 단계이다.
특히 상기 소성로에서 고온으로 소성된 볼제품은 그 표면에 많은 기공을 갖는 상태가 되므로, 유해물질의 흡수 및 흡착률을 향상할 수 있고 표면의 균열이 쉽게 발생하지 않고 단단하게 소성된 볼제품을 생산할 수 있다.
여기서 상기 소성온도가 600℃ 미만일 경우 소성효율이 저하되고. 반대로 1100℃ 초과할 경우 혼합물의 물성변화 및 균열을 유발하게 되므로, 본 발명에서 소성온도는 600 내지 1100℃가 바람직하다.
이때 소성시간은 활성효율의 향상을 위해서 8 내지 12시간이 바람직하다.
<래핑단계>
이 단계는 상기 소성단계를 거친 볼제품의 표면 균일도를 조정하기 위한 단계이다.
먼저, 상기 소성단계를 통과한 볼제품은 소성로에서 바로 인출하지 않고 소성로의 내부로 온도가 40 내지 60℃가 될 때까지 8 내지 12시간 대기한 다음, 상기 소성로의 내부 온도가 40 내지 60℃로 떨어질 경우 소성로에서 볼제품을 인출한다.
만일 상기 소성로를 40 내지 60℃의 온도가 되도록 충분히 떨어뜨리지 아니한 상태에서 소성로의 문을 열게 되면 급격한 온도변화로 인해 볼제품의 모양이 손상되고 기능이 저하될 수 있으므로 소성단계를 거친 볼제품은 서냉 후 인출함이 바람직하다.
따라서 상기 소성단계를 거친 볼제품을 래핑(lapping)하여 표면을 균일하고 매끄럽게 가공처리를 함으로써 세라믹 볼의 제조가 완료된다.
<선별단계>
이 단계는 상기 래핑단계를 거친 볼제품을 일정크기별로 분류 및 선별하기 위한 단계이다.
이때 상기 볼제품은 표면에 일정크기별로 다수개의 통공을 형성하는 진동선별기를 이용하여 볼제품이 이동하면서 상기 통공을 통과하여 하부로 자유낙하시켜 선별할 수 있다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시한 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시한 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연하다.

Claims (3)

  1. 기능성 세라믹 볼 총량 100중량%에 대하여,
    제오라이트분말 70 내지 89 중량%, 폐화석분말 5 내지 15 중량%, CeO2분말 2.5 내지 6.5 중량%, La2O3분말 2.5 내지 6.5 중량%, TiO2분말 1 내지 2 중량%를 교반기에 투입하여 혼합하는 교반단계;
    상기 교반한 혼합물을 원심진동밀을 이용하여 20 내지 50 mesh로 분쇄하는 분쇄단계;
    상기 분쇄단계를 거친 혼합물을 펠렛타이저를 이용하여 1 내지 10㎜의 지름을 갖도록 볼제품으로 성형하는 성형단계;
    상기 볼제품을 20 내지 30℃의 온도와 50 내지 100Torr를 유지하는 건조실에서 온풍기를 이용하여 2 내지 5 시간 동안 건조하는 건조단계;
    상기 건조단계를 거친 볼제품을 소성로에 투입하여 600 내지 1100℃의 온도로 8 내지 12시간 소성하되, 볼제품을 소성 완료한 후에는 소성로를 8 내지 12시간 동안 그 내부 온도가 40 내지 60℃로 떨어지도록 서냉한 후 소성로에서 꺼내는 인출단계;를 더 포함하는 소성단계;
    상기 소성단계를 거친 볼제품을 냉각 후 표면을 연마하는 래핑단계;
    상기 래핑단계를 거친 볼제품은 다수개의 통공을 형성하는 진동선별기를 이용하여 볼제품이 이동하면서 상기 통공을 통과하여 하부로 자유낙하시켜 일정크기별로 분류를 위한 선별단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취를 위한 기능성 세라믹 볼의 제조방법.
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