KR101971461B1 - 호분 생산 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패각 호분 제조 방법에 관한 것이다. 좀더 자세하게는 패각을 원료로 호분을 제조하는 방법으로서, 호분을 패각 구조층 별로 세분하여 제조함으로써 용도별로 세분하여 사용할 수 있는 호분을 제조하는 방법 및 그 패각의 분쇄 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 패각의 분쇄 방법에 있어서, 패각을 일정 크기 이하의 입자로 분쇄하여 제1 분쇄물을 생성하는 조분쇄 과정과, 상기 제1 분쇄물을 더 작게 분쇄하여 제2 분쇄물을 생성하는 중분쇄 과정과, 상기 제2 분쇄물을 패각 구조 층 조직 별로 분리하는 분리 과정과, 상기 분리 과정을 마친 분리물을 더 작게 분쇄하는 미분쇄 과정을 포함하는 패각 분쇄 방법이 제시된다.

Description

호분 생산 공정{Process for producing shell whitewash}

본 발명은 패각 호분 제조 방법에 관한 것이다. 좀더 자세하게는 패각을 원료로 호분을 제조하는 방법으로서, 호분을 패각 구조층 별로 세분하여 제조함으로써 용도별로 세분하여 사용할 수 있는 호분을 제조하는 방법 및 그 패각의 분쇄 방법에 관한 것이다.

호분은 패각을 주원료로 하여 체질안료 및 백색안료의 용도로 예로부터 사용되어 온 물질로, 전통재료 중 하나이다.

종래에는, 패각을 분체하여 호분을 제조하는 방법으로, 패각을 세척, 분쇄하고 이 분쇄물을 수비 또는 체거름을 한 후 호분을 제조하는 것이 일반적이었다.

이러한 종래의 호분 제조 방법에 따를 경우에는, 패각 원료 세척 시 단순 물세척이나 수작업에 의한 솔세척 등의 방법으로 표면 부착물만을 제거하는 정도여서 생산 효율이 떨어지고 제품 색상의 균일성을 유지하기 어려운 문제가 있었다.

또한, 최근 연구에 따르면 패각 분말인 호분을 도료의 체질안료로 사용할 경우 채색시 작업의 용이성, 채색 도막의 은폐력과 밀착성, 도막 표면의 평활성 등에 패각 분말의 입형이 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 이는 용도에 맞게 최적 제품을 생산하기 위하여 패각 분말의 입형 조절이 필요함을 시사한다.

패각 분말의 입형은 패각의 종류와 조직 특성에 따라 결정되는데, 종래의 단순 분쇄로 얻은 패각 분말은 입형의 임의 조절이 불가능하다는 한계를 갖는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 호분의 색상 균일성 및 호분의 생산 효율을 높이는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

아울러, 호분의 용도별 세분화, 특성화를 획득할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 패각 분쇄 방법은, 패각을 일정 크기 이하의 입자로 분쇄하여 제1 분쇄물을 생성하는 조분쇄 과정과, 상기 제1 분쇄물을 더 작게 분쇄하여 제2 분쇄물을 생성하는 중분쇄 과정과, 상기 제2 분쇄물을 패각 구조 층 조직 별로 분리하는 분리 과정과, 상기 분리 과정을 마친 분리물을 더 작게 분쇄하는 미분쇄 과정을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 조분쇄 과정은, 제1 분쇄 공정을 이용하여 상기 패각을 10mm 이하의 입자로 분쇄하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 중분쇄 과정은 상기 제1 분쇄 공정과는 다른 제2 분쇄 공정을 이용하여 상기 제1 분쇄물을 더 작은 입자로 분쇄하여 제2 분쇄물을 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제2 분쇄 공정은 볼 밀 방식이고, 상기 볼 밀 방식은 20mm 볼을 사용하여 250~350 rpm의 회전속도로 4~6 시간 동안 제1 분쇄물을 분쇄하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제2 분쇄 공정은, 습식 볼 밀 방식으로서, 볼과, 제1 분쇄물과, 물의 중량비를 1:1:0.2의 비율로 혼합하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분리 과정은, 격자 크기가 1mm 인 스크린을 이용하여 입도가 1mm 보다 큰 제1 분리물과, 입도가 1mm 이하인 제2 분리물로 분리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 미분쇄 과정은, 상기 제1 분리물과 상기 제2 분리물을 각각 별도로 더 작은 입자로 분쇄하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 미분쇄 과정은 볼 밀 방식이고, 적어도 두 가지 이상의 서로 다른 크기의 볼을 일정 비율로 혼합하여 분쇄 과정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 호분 제조 방법은, 패각을 세척하는 세척 단계와, 세척된 패각을 분쇄하는 분쇄 단계와, 상기 분쇄 단계의 결과물을 수비하는 수비 단계를 포함하고, 상기 분쇄 단계는, 패각을 일정 크기 이하의 입자로 분쇄하여 제1 분쇄물을 생성하는 조분쇄 과정과, 상기 제1 분쇄물을 더 작게 분쇄하여 제2 분쇄물을 생성하는 중분쇄 과정과, 상기 제2 분쇄물을 패각 구조 층 조직 별로 분리하는 분리 과정과, 상기 분리 과정을 마친 분리물을 더 작게 분쇄하는 미분쇄 과정을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 호분의 색상 균일성 및 호분의 생산 효율을 높일 수 있는 패각 호분 제조 방법 및 패각 분쇄 방법을 제시할 수 있다. 아울러, 호분의 용도별 세분화, 특성화를 획득할 수 있도록 하는 패각 호분 제조 방법 및 패각 분쇄 방법을 제시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 패각 호분 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 패각을 세척하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 세척 단계를 마친 패각을 분쇄하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분쇄단계를 마친 분쇄 결과물을 수비하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 1차 세척된 후의 굴 패각의 모습을 보여주는 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 사용된 규사 및 연마석을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 2차 세척을 수행할 시에 세척통의 회전수와 세척 시간의 관계를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 굴 패각을 2차 세척 전, 후의 모습을 10mm 격자를 이용하여 비교한 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 세척된 굴 패각 들에 대해 1차 세척된 상태와 2차 세척된 상태를 보여주는 사진이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 패각 호분 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 패각 호분 제조 방법은, 원료인 패각을 기계적으로 세척하고(S100), 세척된 패각을 조분쇄, 중분쇄, 미분쇄를 통해 패각 조직 특성에 따라 분쇄하고(S200), 각각의 분쇄 결과물을 입도별로 분리하도록 수비하는(S300) 단계를 거쳐 패각 호분을 제조하는 것을 포함한다.

본 발명에서 이용되는 패각은, 연체동물 중에서 굴, 조개, 고막, 백합 등을 포함하는 부족류(조개류)와 소라, 전복 등을 포함하는 복족류의 패각일 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 굴 패각을 원료로 호분을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.

이들 패각은 각피층, 각주층, 진주층을 포함하는 층 구조를 갖는다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 패각을 세척하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 패각을 세척하는 단계는, 투입된 원료인 패각을 1차 세척하고(S110), 1차 세척된 패각을 2차 세척하고(S120), 세척 완료된 패각을 선별 분리하고(S130), 선별된 패각을 건조하는(S140) 과정을 포함한다.

1차 세척(S110)에서는 세척통(112)에 투입된 패각(10)을 솔세척하게 된다. 1차 세척은 호분의 백색도와 품질을 결정하는 과정으로 패각에 붙어있는 흙과 모래 같은 단순 부착 이물질과 이끼, 착색 유기질 등의 표면 유기질, 패각 조직 내에 잔류하는 염분, 유기질, 착색 금속 성분 등을 제거하는 과정이다.

세척통(112) 내에는 중앙부에 3개의 원통형 솔(114)이 장착되고, 원통형 솔은 폴리프로필렌 재질로 형성되고, 직경이 20cm, 길이가 60cm인 원통형일 수 있다.

아울러, 폴리프로필렌 재질로 된 직경 5cm의 구형 솔(116) 다수 개가 자유롭게 움직일 수 있도록 세척통(112)에 투입된다.

1차 세척에서는, 세척통(112) 자체 및 원통형 솔(114)이 모두 회전함으로써, 또는 세척통(112) 자체 또는 원통형 솔(114)이 회전함으로써, 원통형 솔과 패각이 서로 충돌 및 마찰하면서 패각이 세척된다.

아울러, 세척통(112) 자체 및/또는 원통형 솔(114)이 회전함에 따라 세척통(112) 내에서 자유롭게 움직이는 구형 솔(116)과 패각이 서로 충돌 및 마찰하면서 패각의 구석진 부분까지 세척된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 1차 세척된 후의 굴 패각의 모습을 보여주는 사진이다.

1차 세척을 통과한 굴 패각은 기존의 수작업으로 세척한 굴 패각에 비해 80% 정도로 세척될 수 있다는 결과를 얻을 수 있었다.

1차 세척된 패각은 2차 세척 과정을 거치게 된다.

2차 세척(S120)에서는 세척통(122)에 투입된 패각(10)을 패각을 세척하기 위한 세척 매체로서 연마재를 이용하여 연마 세척하게 된다. 2차 세척은 패각의 각주층, 패각 표면의 착색층 등을 규사 및 연마석을 포함한 연마재를 이용하여 연마 세척하는 과정이다. 2차 세척에 의해 호분의 백색도와 품질을 더 향상시킬 수 있다.

세척통(122) 내에 1차 세척된 패각(10)과, 연마석(124)과, 규사(126)를 투입하고, 세척통(122)을 회전시킴으로써 패각(10)을 연마 세척하게 된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 사용된 규사 및 연마석을 설명하는 도면이다.

연마석(124)으로는 탄화규소로 된 TKH, CKH, SH 타입의 연마석을 사용하였고, 규사(126)로는 규사 3호(1.4 mm ~ 2.2 mm)를 사용하였다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 2차 세척을 수행할 시에 세척통의 회전수와 세척 시간의 관계를 설명하는 도면이다.

세척통의 회전수가 너무 높으면(보통 200rpm 이상) 연마석이 낙하되는 시간이 빨라짐에 따라 패각이 쉽게 깨질 수 있다.

세척통의 회전수가 너무 낮으면(보통 120rpm 이하) 연마시간이 길어지게 되고, 이에 따라 마모되어 손실되는 패각의 양이 많아진다.

아울러, 2차 세척 전의 패각에 각주층이 드러나 있을 경우에 세척 시간이 길면 표면의 각주층은 거의 소실되고, 표면에 검게 착색된 부분을 제거하기 위하여 오랜 시간 세척하면 패각이 많이 소실된다.

예를 들면, 세척통의 회전수를 120rpm으로 6시간 세척하였을 때, 세척효과는 50% 이상이나 패각 손실이 많았다.

또한, 크기가 큰 연마석만 사용할 경우 패각의 굴곡진 부분 내의 이물질을 제거하는데 어려움이 있고, 모래만 사용할 경우 패각 표면에 검게 착색된 부분이 남아있는 경우가 많았다.

따라서, 다양한 크기의 연마석과 규사를 적절히 혼합하여 세척하는 것이 더 효과적으로 굴 패각을 연마 세척할 수 있었음을 알 수 있었다.

2차 세척 방법으로 적절하게는, 아래의 표 1에서와 같이, 규사와 연마석을 적절한 비율로 혼합하고, 세척통의 회전속도가 120 rpm 보다 클 때 연마석에 의한 패각 표면의 연마 효과가 나타나기 때문에 세척통을 140 rpm 의 회전속도로 5시간 동안 회전시켜 연마 세척하였을 경우에, 투입된 굴 패각의 80% 이상이 표면의 이물질이 80% 이상 제거됨으로써, 연마 세척 효율이 가장 우수함을 알 수 있었다.

재료 중량비						회전수 (rpm)	교반시간 (시간)
패각	CKH(10*20)	TKH(10*10*7)	CKH(6*12)	규사 3호	물
1.1	2.9	1.4	1.4	0.9	1	140		5

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 굴 패각을 2차 세척 전, 후의 모습을 10mm 격자를 이용하여 비교한 사진이다.

도 8을 참조하면, 2차 세척 전의 굴 패각의 표면의 이물질의 80% 이상이 2차 세척 후에 제거되었음을 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 세척된 굴 패각 들에 대해 1차 세척된 상태와 2차 세척된 상태를 보여주는 사진이다.

도 9를 참조하면, 2차 세척된 굴 패각들은 1차 세척된 굴 패각들에 비해 표면 착색층의 대부분이 제거됨으로써 백색도가 많이 향상되었음을 알 수 있다.

2차 세척이 완료된 패각은 선별분리 과정을 거치게 된다.

선별 분리 과정(S130)에서는, 2차 세척을 마친 패각(10)과 2차 세척에 사용된 연마석과 규사를 쏟아 넣은 거름틀(134)을 물이 담긴 분리수조(132)에 잠기게 한 후, 거름틀(134)을 좌우로 흔들어 주면서 연마석과 규사는 거름틀(134)을 통과해 분리수조 하부로 배출시키고 패각(10)은 거름틀(134) 내에 걸러낸다.

거름틀(134)에 의해 걸러진 패각은 거름틀(134)을 회전 축을 중심으로 회전시켜 선별대(136)로 이동시키고, 육안으로 분쇄 단계로 투입할 패각을 선별하여 보관통(142)에 보관한다. 세척된 패각 중에서 패각 표면의 이물질이 적어도 70% 이상 세척된 패각을 선별한다.

거름틀(134)을 통과하여 분리수조(132) 하부에 침전된 연마석과 규사는 분리수조(132)에 형성된 토출구를 통해 세척매체 배출통(133)으로 토출된다.

세척매체 배출통(133)에는 연마석 거름틀과 규사 거름틀을 설치하여 연마석과 규사를 걸러낼 수 있다.

선별 후 건조 과정(S140)에서는 선별 분리 과정을 거친 패각을 건조한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 세척 단계를 마친 패각을 분쇄하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 분쇄 단계는 선별된 패각을 조분쇄하고(S210), 조분쇄를 거친 제1 분쇄물을 중분쇄하여 제2 분쇄물을 생성하고(S230), 제2 분쇄물을 진동스크린을 이용하여 제1 분리물과 제2 분리물로 조직 분리하고(S240), 제1 분리물, 제2 분리물을 각각 미분쇄하는(S250) 과정을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 분쇄 단계는, 각피 층이 제거되어 각주층과 진주층으로 구성되어 있는 패각을 각각의 구조 조직별로 분리할 수 있도록 패각을 분쇄함으로써 용도별 세분화를 위한 호분을 제조할 수 있도록 하는데 특징이 있다.

진주층은 판상의 조직이 치밀하게 차곡차곡 쌓여있는 구조를 가지며, 각주층은 얇은 판으로 이루어진 벌집모양의 구조를 가지고 있어 진주층의 조직이 좀 더 치밀하고 단단한 것이 특징이다.

이러한 패각 조직의 구조적 특헝은 분쇄된 입자의 특성에도 영향을 미쳐 각주층은 주로 무정형의 입자들로 나타나며, 진주층은 길쭉한 막대형과 타원형의 입자들로 나타난다.

조분쇄 과정(S210)은, 조분쇄장치(212)를 이용해 세척된 패각을 일정 크기 이하의 입자로 파쇄하여 제1 분쇄물을 생성하는 과정이다. 본 실시 예에서의 조분쇄는 건식 블레이드 밀을 이용하였다. 실시 예에 따라서는 다른 방식인 조 크러셔(jaw crusher), 선동 파쇄기(gyratory crusher), 롤 파쇄기(crushing roll) 등을 이용할 수도 있다.

조분쇄 과정에서는, 블레이드 밀을 사용하여 고속회전하며 패각을 절단시키는 방법으로 바닥의 스크린 홀 크기와 회전속도를 조절하여 패각의 파쇄 정도를 조절할 수 있다.

조분쇄 과정은, 패각의 각주층과 진주층을 1차적으로 파쇄하고 분리하는 과정으로, 제1 분쇄물은 스크린 홀 사이즈에 따라 아래의 표 2에서와 같이 다른 특성을 나타낸다.

스크린 홀 크기	5mm	15mm
결과	분쇄불 크기 : 10mm 이하 입자의 크기가 작고 각주층과 진주층이 더 많이 분리됨. 각주층 ＞각주층+진주층	분쇄물 크기 : 20mm 이하 각주층과 진주층이 분리되나, 각주층과 진주층이 붙어있는 상태로 분쇄되는 경우가 더 많음. 각주층 ＜ 각주층+진주층

5mm 스크린 홀을 사용한 경우가 각주층과 진주층을 더 쉽게 분리하고 있음을 알 수 있고, 사용 필요에 따라 스크린의 종류를 적절하게 선택할 수 있다. 분쇄 단계의 공정 효율을 좀더 높이기 위하여 5mm 스크린 홀을 이용하는 것이 더 바람직할 수 있다.

아래의 표 3은 조분쇄기의 분쇄 속도에 따른 분쇄 특성을 나타낸다.

분쇄강도	3,500 rpm	5,250 rpm	7,000 rpm
결과	분쇄 속도가 너무 느려 패각이 날로 끼고 기기가 멈추는 현상 발생.	분쇄 속도가 적당하며, 패각이 날에 끼거나 멈추지 않음.	분쇄 속도가 다소 빠르며, 패각이 날에 끼거나 멈추지 않고, 5,250 rpm의 경우와 차이가 크지 않음.

위 표 2, 3에서 알 수 있는 바와 같이, 조분쇄기의 분쇄 강도는 5,000 ~ 5,500 rpm으로 수행하는 것이 적절한 것으로 나타나고 있다.

중분쇄 과정(S230)은, 중분쇄장치(232)를 이용하여 조분쇄를 마친 제1 분쇄물을 패각 구조 조직별로 더 작게 중분쇄하여 제2 분쇄물을 생성하는 과정이다.

중분쇄 과정은, 조분쇄를 거쳐 파쇄된 패각의 제1 분쇄물을 1mm 이하의 크기로 분쇄하는 것으로서, 이 과정을 통해 조분쇄를 거친 제1 분쇄물들 중 각주층과 진주층이 함께 붙어있는 입자들을 각주층과 진주층으로 더 분리하도록 하는 것을 포함한다.

본 실시 예에서의 중분쇄는 습식 볼 밀(ball mill)을 이용하였다. 실시 예에 따라서는, 다른 방식인 해머 밀(hammer mill), 보울 밀(bowl mill) 등을 필요에 따라 이용할 수도 있다.

중분쇄 단계에서는 분쇄용기(포트)와 볼의 크기, 볼과 제1 분쇄물의 비율, 회전 속도, 회전 시간 등에 따라 제2 분쇄물의 입도가 결정된다.

본 발명의 실시 예에서는 용량 2L의 분쇄용기를 사용하였고, 볼의 크기도 분쇄효율에 초점을 맞추어 비교적 큰 사이즈인 20mm의 지르코니아 볼을 사용하였다.

볼, 제1 분쇄물, 물의 비율과 용기 내에 이들 혼합물의 투입량도 분쇄 효율에 큰 영향을 미칠 수 있는데, 만약 볼의 비율이 제1 분쇄물보다 너무 높으면 볼이 마모되는 현상이 발생하며, 제1 분쇄물이나 물의 비율이 너무 높으면 분쇄가 제대로 이뤄지지 않는다.

아래의 표 4는 제1 분쇄물과 물의 비율에 따른 중분쇄 특성을 보여주고 있다. 비율은 제1 분쇄물:물의 비율을 나타내고, 단위는 그램(g)이다.

비율	1000 : 0	1000 : 200	1000 : 500
결과	- 볼 밀 벽에 달라붙어 딱딱하게 굳음. - 분쇄 거의 안 됨.	- 겔 상태의 액상을 띔. - 분쇄물의 2/3 분말화 됨.	- 분쇄 액이 매우 묽음. - 분쇄물의 1/2 분말화 됨.

또한, 전체 혼합물의 투입량이 용기에 비하여 너무 많아도 분쇄가 제대로 이뤄지지 못하며, 너무 적으면 분쇄 효율이 떨어지게 된다.

본 실시 예에서는 여러 번의 시행착오를 거쳐 패각의 중분쇄에 가장 적절한 것으로 판단되는 비율(볼: 제1 분쇄물 : 물 = 1 : 1 : 0.2의 중량 비율)로 혼합하고, 그 투입량을 분쇄 용기의 2/3 부피가 되도록 하였다.

위 조건을 바탕으로 볼 밀의 회전속도와 분쇄시간을 조절한 실험을 수행하였고, 그 결과는 아래와 같다.

먼저, 회전시간을 고정한(본 실시 예의 경우 3시간) 채로 회전속도에 따른 분쇄 효율을 실험한 결과, 200 rpm의 경우 회전속도가 느려 패각의 분쇄 능력이 떨어졌으며, 300rpm에서는 패각의 분쇄 능력이 향상되었다. 그러나 500rpm에서는 300rpm에서와 큰 차이가 보이지 않았다. 아래의 표 5는 볼 밀의 회전속도에 따른 제2 분쇄물의 특징을 보여준다.

회전속도	200 rpm	300 rpm	500 rpm
결과	1mm 이하 분쇄물 약 30%	1mm 이하 분쇄물 약 50%	1mm 이하 분쇄물 약 50%

위 실험 결과, 볼 밀의 회전속도는 250 ~ 350 rpm 이 적절한 것으로 판단되었다.

다음으로, 볼 밀의 회전속도를 300 rpm으로 고정하고 분쇄시간에 따른 분쇄 효율을 실험한 결과, 5시간 이상 정도 처리할 경우 1mm이하의 제2 분쇄물의 비율이 확연히 증가하는 것을 알 수 있었다. 그러나 5 시간 보다 오래 처리하여도 1mm 이하의 제2 분쇄물의 증가비율은 크게 나타나지 않았다. 아래의 표 6은 볼 밀의 회전시간에 따른 제2 분쇄물의 특징을 보여준다.

분쇄시간	3 시간	5 시간	10 시간
결과	1mm 이하 분쇄물 약 50%	1mm이하 분쇄물 약 70%	1mm 이하 분쇄물 약 80%.

위 실험 결과, 분쇄시간은 4 ~ 6 시간이 적절한 것으로 판단되었다.

본 발명의 실시 예에 따른 위 결과들을 종합적으로 고려할 때, 중분쇄 과정은, 볼 밀을 이용함에 있어, 20L 분쇄용기에 20mm 볼을 사용하여, 볼, 제1 분쇄물, 물을 1:1:0.2의 중량비로 혼합한 후 분쇄용기의 2/3 정도로 분쇄용기에 투입한 후, 300 rpm의 회전속도로 5 시간 정도 분쇄할 경우 최적의 분쇄 효율을 얻을 수 있었다.

볼 밀의 회전속도와 회전시간에 대한 분쇄 효율이 각각 300 rpm과 5 시간 부근에서 포화되는 것은, 중분쇄 과정에서, 각주층과 진주층이 함께 붙어있던 제1 분쇄물 입자들에서 각주층이 진주층과 분리되고, 각주층 입자들은 1mm 이하의 입자들로 분쇄되고, 단단한 조직을 이룬 진주층 입자들은 1mm 이하의 입자로는 분쇄되기 어려운 임계점을 형성하기 때문인 것으로 분석된다.

결과적으로, 중분쇄 과정을 통해, 패각의 각주층은 제2 분쇄물 중 1mm 이하의 입자들을, 패각의 진주층은 제2 분쇄물 중 1mm 이상의 입자들을 구성하게 된다.

조직 분리 과정(S240)은, 중분쇄에 이용된 분쇄매체인 볼과, 중분쇄를 마친 제2 분쇄물을 패각 구조 조직 별로, 즉 제1 분리물인 진주층과 제2 분리물인 각주층으로 분리하는 과정이다.

본 발명의 실시 예에서는, 조직 분리 과정에서, 상부 스크린과 하부 스크린을 갖는 습식 진동 스크린(242)을 이용하였고, 격자 크기가 1.5 cm인 상부 스크린에 의해 분쇄매체인 볼이 걸러지고, 격자 크기가 1mm 인 하부 스크린에 의해 제1 분리물인 진주층 입자들이 걸러지고, 제2 분리물인 각주층 입자들은 하부 스크린을 통과하여 분리 용기 하부에 침전된다.

미분쇄 과정(S250)은, 미분쇄장치(252)를 이용하여, 제1 분리물, 제2 분리물을 각각 200㎛ 이하의 더 작은 입자로 미분쇄하여 제3 분쇄물을 생성하는 과정이다.

본 발명의 실시 예에서의 미분쇄는 습식 볼 밀을 이용하였다. 실시 예에 따라서는 다른 방식인 건식 핀 밀(pin mill), 마모 밀(attrition mill), 로드 밀(rode mill) 등을 이용할 수도 있다.

미분쇄 과정에서는 볼 밀의 회전속도와 분쇄시간을 300rpm, 5시간으로 고정하고 볼과 피분쇄물(즉, 제1 분리물 또는 제2 분리물)과 물의 중량 비율을 1:1:0.2로 하였다. 이 조건에서 볼의 크기와 볼의 비율을 조절하여 최적의 분쇄조건을 실험하였다. 아래의 표 7은 볼 크기와 비율에 따른 제3 분쇄물의 입도 분포를 보여준다.

구분	볼 크기 및 중량 비율	입도 분포
		25㎛ 이하	25~100 ㎛	100~200㎛	200 ㎛ 이상
1	20mm : 5 14mm : 5	약 30 %	약 20 %	약 17 %	약 33 %
2	20mm : 3 14mm : 5 5mm : 2	약 40 %	약 15 %	약 25 %	약 20 %
3	14mm : 2.5 5mm : 2.5 2mm : 3 1mm : 2	약 40 %	약 25 %	약 15 %	약 20 %
4	14mm : 2.5 5mm : 2 2mm : 4 1mm : 1.5	약 40 %	약 25 %	약 10 %	약 25 %

위 실험 결과, 조건 3에서 분쇄 효율이 가장 좋은 것임을 알 수 있다.

미분쇄 과정을 마친 각각의 제3 분쇄물들 즉, 진주층 입자들인 제1 분리물을 분쇄한 제3 분쇄물, 각주층 입자들인 제2 분리물을 분쇄한 제3 분쇄물은 각각 별개로 분리하여 수비 단계로 이동하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분쇄단계를 마친 분쇄 결과물을 수비하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 수비 단계는, 제3 분쇄물을 비중의 차이에 따라 입도 별로 분리시키는 1차 수비 과정(S310), 1차 수비를 거친 결과물을 균일화시키는 안정화 과정(S320), 안정화 과정을 거친 결과물을 다시 입도 별로 분리시키는 2차 수비 과정(S330)을 포함할 수 있다.

1차 수비 과정(S310)은, 제3 분쇄물을 물과 함께 수비조(312)에 투입한 상태에서 수비조에 설치된 임펠러를 회전시켜 제3 분쇄물을 물과 함께 교반한 후, 일정 시간 동안 임펠러의 회전을 멈춘 상태로 침전 진행 상태를 유지하면(침전 유지 시간) 제3 분쇄물을 이루는 입자들의 비중의 차이에 따라 입도가 크고 무거운 입자들은 수비조(312)의 하부에 침전되고 입도가 작고 가벼운 입자들은 수비조(312)의 상부에 위치하게 된다.

침전 유지 시간이 경과한 후 수비조(312)의 중하부에 형성된(예컨대, 수비조의 최하단으로부터 일정 높이(본 발명의 실시 예에서는 150mm)에 형성된) 1번 토출구를 통해 1차 수비 결과물을 토출하고, 1차 수비 결과물은 안정화 과정(S320)으로 이동된다.

침전 유지 시간이 경과한 후 수비조(312)의 하부에 형성된 2번 토출구를 통해 1차 수비 잔류물을 토출하고, 1차 수비 잔류물은 미분쇄 과정(S250)으로 회귀하여 한번 더 미분쇄 과정을 수행할 수 있다.

1차 수비 과정(S310)에서는, 침전 유지 시간을 적절히 조절함으로써, 예컨대, 서로 다른 3개의 침전 유지 시간을 설정함으로써, 2가지 종류의 제3 분쇄물(제1 분리물, 제2 분리물 각각에 대한 제3 분쇄물) 각각에 대하여 각각 대, 중, 소로 세분하여 1차 수비 결과물을 획득할 수 있다.

안정화 과정(S320)은, 제조된 호분의 색상 균일화 및 일정한 품질 유지를 위한 과정으로서, 1차 수비 결과물(특히, 대, 중, 소로 세분된 1차 수비 결과물 각각)에 대한 균일화 과정이다.

안정화 과정(S320)은 1차 수비 결과물에 대한 단계적 안정화 과정을 통하여 1차 수비 결과물을 균일화한다.

안정화 과정(S320)을 수행하기 위한 안정화조(322)는 제1 단 안정화조(323), 제2 단 안정화조(325), 제3 단 안정화조(S327)로 구성된다.

제1 단 안정화조와 제2 단 안정화조를 구분하는 제1 격벽(324)은 제1 단 안정화조의 측벽(본 발명의 실시 예에서는 800mm)보다 낮게 형성된다(본 발명의 실시 예에서는 700mm).

제2 단 안정화조와 제3 단 안정화조를 구분하는 제2 격벽(326)은 제1 격벽보다 낮게 형성된다(본 발명의 실시 예에서는 600mm).

각각의 단계별 안정화조에서는 임펠러를 회전시켜 1차 수비 결과물을 물과 함께 교반하게 된다.

제1 단 안정화조(323)에서는 1차 수비 결과물을 물과 함께 교반하는 과정에서 1차 수비 결과물과 물이 계속 공급됨에 따라 1단계 안정화된 1차 수비 결과물이 제1 격벽(324)을 넘어 제2 단 안정화조(325)로 유출된다.

제2 단 안정화조(325)에서는 제1 단 안정화조(323)로부터 유입된 1차 수비 결과물을 물과 함께 교반하는 과정에서 제1 격벽(324)을 넘어 1차 수비 결과물과 물이 계속 유입됨에 따라 2단계 안정화된 1차 수비 결과물이 제2 격벽(326)을 넘어 제3 단 안정화조(327)로 유출된다.

제3 단 안정화조(327)에서는 제2 단 안정화조(325)로부터 유입된 1차 수비 결과물을 물과 함께 교반하게 된다.

일정 시간 동안 제3 단 안정화를 마친 1차 수비 결과물은 2차 수비 과정으로 이동하게 된다.

2차 수비 과정(S330)은 안정화 과정(S320)을 마친 결과물을 다시 한번 입도 별로 분리하는 과정이다.

2차 수비 과정에서는, 수비조(332)의 일측에 형성된 미립 토출구를 통해 2차 수비 결과물을 획득하고, 수비조(332)의 하측에 형성된 대립 토출구를 통해 2차 수비 잔류물을 획득한다. 2차 수비 잔류물은 더 이상 이용되지 않는다.

2차 수비 과정의 나머지 설명은 위에서 설명한 1차 수비 과정과 동일하므로 생략하기로 한다.

마지막으로, 2차 수비 결과물에 대하여 건조 해쇄 과정을 거쳐 호분을 생산하게 된다.

본 발명의 실시 예에 따라 생산된 호분 중, 각주층 입자들로 된 호분은 발림성과 붓의 흐름성 등 작업성이 우수하고, 진주층 입자들로 된 호분은 목재 시편 위에 채색 건조 후 밀착성, 연필 경도 등의 내구성에서 우수한 것으로 나타났다.

본 발명의 실시 예에 따라 생산된 호분을 단청에 이용할 경우, 각주층 입자들의 호분과 진주층 입자들의 호분을 필요에 따라 적절한 비율로 혼합하여 사용함으로써 사용자가 원하는 결과를 효율적으로 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 보호범위는 위에서 설명한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변형이 가능하다는 것을 통상의 기술자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

112 : 1차 세척통 122 : 2차 세척통
132 : 분리수조 134 : 거름틀
136 : 선별대
212 : 조분쇄 장치 232 : 중분쇄 장치
242 : 습식 진동 스크린 252 : 미분쇄 장치
312, 332 : 수비조 322 : 안정화조

Claims (10)

1. 패각의 분쇄 방법에 있어서,
   세척 용기 내에 패각, 세척 매체, 물을 투입한 후 상기 세척 용기를 회전시켜 패각을 세척하는 세척 과정과, 상기 세척 매체는 연마재로서, 규사와 적어도 두 가지의 서로 다른 타입의 연마석을 포함하고,
   상기 패각을 일정 크기 이하의 입자로 분쇄하여 제1 분쇄물을 생성하는 조분쇄 과정과,
   상기 제1 분쇄물을 더 작게 분쇄하여 제2 분쇄물을 생성하는 중분쇄 과정과, 상기 중분쇄 과정은, 습식 볼 밀 방식으로서, 볼과 상기 제1 분쇄물과 물의 중량비를 1:1:0.2의 비율로 혼합하여 20mm 볼을 사용하여 250~350 rpm의 회전속도로 4~6 시간 동안 상기 제1 분쇄물을 분쇄함으로써, 조직 강도가 강한 진주 조직과 조직 강도가 약한 각주 조직의 분쇄 정도를 조절하여 패각의 진주 조직과 각주 조직의 입도 분포를 서로 다르게 형성하고,
   상기 제2 분쇄물을 상기 입도 분포를 이용하여 패각 조직 별로 분리하는 분리 과정과,
   상기 분리 과정을 마친 분리물을 더 작게 분쇄하는 미분쇄 과정을 포함하는 패각 분쇄 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 조분쇄 과정은, 제1 분쇄 공정을 이용하여 상기 패각을 10mm 이하의 입자로 분쇄하는 패각 분쇄 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 분리 과정은,
   격자 크기가 1mm 인 스크린을 이용하여 입도가 1mm 보다 큰 제1 분리물과, 입도가 1mm 이하인 제2 분리물로 분리하는 패각 분쇄 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 미분쇄 과정은, 상기 제1 분리물과 상기 제2 분리물을 각각 별도로 더 작은 입자로 분쇄하는 패각 분쇄 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 미분쇄 과정은 볼 밀 방식이고,
   적어도 두 가지 이상의 서로 다른 크기의 볼을 일정 비율로 혼합하여 분쇄 과정을 수행하는 패각 분쇄 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 규사는 규사 3호를 포함하고,
   상기 연마석은 CKH, TKH 타입을 포함하는 패각 분쇄 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 연마석 중 CKH 타입은 적어도 두 가지의 서로 다른 크기의 연마석을 포함하는 패각 분쇄 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 세척 과정은, 물의 중량비를 1로 하였을 경우, 패각, 큰 CKH, 작은 CKH, TKH, 규사의 중량비를 각각 1.1, 2.9, 1.4, 1.4, 0.9로 혼합하여 패각을 세척하는 패각 분쇄 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 세척 용기의 회전속도는 140 rpm이고, 회전시간은 5 시간인 패각 분쇄 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 세척 과정 전에, 상기 패각을 솔 세척하는 사전 세척 과정을 더 포함하고,
    상기 사전 세척 과정은,
    세척 용기 내에 고정 설치된 원통형 솔과, 상기 세척 용기 내에 자유롭게 이동가능하게 투입된 구형 솔을 이용하여 상기 패각을 세척하는 패각 분쇄 방법.

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