KR102572810B1 - 칼슘볼 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 칼슘볼 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. 상기 칼슘볼 제조 방법은, 복수의 배수구가 구비된 드럼통 내에 패각을 인입한 뒤, 상기 드럼통을 관통하는 파이프라인에 구비된 복수의 노즐을 통해 고압의 액체를 드럼통 내부로 분사하여 인입된 상기 패각을 세척하는 (a) 단계, 상기 드럼통 내에 열풍 제공하여 상기 패각을 건조시키는 (b) 단계, 회전하는 브러쉬에 상기 건조된 패각을 통과시켜 상기 패각에 붙은 이물질을 제거하는 (c) 단계, 상기 (a) 내지 (c) 단계를 거친 상기 패각을 500 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 패각분말을 생성하는 (d) 단계, 상기 패각분말과 탄산칼슘을 혼합한 혼합분말에, 물 또는 결합체를 혼합하여 씨드를 생성하는 (e) 단계, 생성된 상기 씨드와, 상기 패각분말을 회전드럼에 투입하고, 물 또는 결합체를 분사함으로써, 상기 씨드의 지름을 키워 정구형의 칼슘볼을 형성하는 (f) 단계, 및 상기 칼슘볼을 점진적으로 온도를 높여 소성시키고, 미리 정한 시간동안 접촉하는 공기의 양을 점진적으로 조절하여 냉각시키는 (g) 단계를 포함한다.

Description

칼슘볼 제조 방법{Method for making calcium-ball}

본 발명은 꼬막 패각을 이용한 칼슘볼 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 텀블러에 구비된 칼슘볼을 이용하여 텀블러 내에 충진된 물에 세균이 번식하는 것을 억제할 수 있는 칼슘볼을 생성하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 양식된 패류의 출하에 있어서 대부분의 경우, 껍질을 제거한 후에 내용물만을 판매하고 있으며, 패류 집하장 등의 주변에는 막대한 패각이 폐기물로서 남게 된다.

이러한 패각은 내용물이 완전히 제거된 상태에서 특별한 용도로 활용되지 못하고 전량 폐기처분되고 있는 실정이며, 매년 25 내지 30만톤이 배출되어 새로운 해양 오염원으로 등장하고 있어, 이러한 패각을 다시 유용하게 활용할 수 있는 방안의 필요성이 증대되고 있다.

한편, 우리나라는 유럽의 스위스나 프랑스와 같이 지하수를 수돗물로 공급하는 방식이 아니라 지표수를 수돗물로 공급하는 방식을 적용하기 때문에, 구조적으로 우리나라의 수돗물은 환경오염에 노출될 수밖에 없고, 또한 지표수에 유해물질까지 흘러 용해되면서 자연 그대로의 청정수 상태를 잃게 되다 보니, 대다수의 소비자는 정수기를 사용하여 맑고 깨끗한 식수 및 음용수 또는 몸에 유익한 환원수를 얻고자 한다.

다만, 환원수를 얻는 데에는 별도의 가정용 정수장치가 필요하며, 이러한 정수장치의 경우 초기 설치비가 가정에 부담이 되며, 주기적으로 필터교환를 하여야 수질이 유지되는 등, 유지비도 적지 않게 들기에, 가정에서 쉽게 몸에 좋은 물을 마실 수 있는 방법에 대한 니즈가 존재하였다.

또한, 하루에 물을 많이 마시기 위한 좋은 습관으로 텀블러에 물을 넣어서 가지고 다니면서 지속적으로 물을 섭취하는 방법이 있다. 다만, 텀블러에 물을 오랫동안 보관하는 경우, 또는 텀블러를 오랫동안 세척하지 않고 이용하는 경우나, 텀블러 내부에 세균이 증식하기 쉬워 오히려 세균이 번식된 물을 음용하는 부작용이 있었다. 또한, 텀블러의 내부를 깨끗하게 유지하기 위해서는 사용자가 주기적으로 텀블러를 세척해야만 하는 불편함이 있었다.

한국공개특허 제10-2019-0055386　호

본 발명은, 꼬막의 패각을 이용하여 항균력이 향상된 칼슘볼을 생성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 대량의 꼬막을 칼슘볼로 만드는 과정을 자동화하고, 대량의 칼슘볼을 효과적으로 생산할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 텀블러 내에 충진된 물에 각종 세균(예를 들어, 대장균, 녹농균, 및 황색포도상구균)이 번식하지 않도록 억제할 수 있는 칼슘볼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 칼슘볼의 이온화 정도를 향상시키고, 다른 추가 제조원료를 혼합함으로써 항균력을 향상시킬 수 있는 칼슘볼의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘볼 제조 방법은, 복수의 배수구가 구비된 드럼통 내에 패각을 인입한 뒤, 상기 드럼통을 관통하는 파이프라인에 구비된 복수의 노즐을 통해 고압의 액체를 드럼통 내부로 분사하여 인입된 상기 패각을 세척하는 (a) 단계, 상기 드럼통 내에 열풍 제공하여 상기 패각을 건조시키는 (b) 단계, 회전하는 브러쉬에 상기 건조된 패각을 통과시켜 상기 패각에 붙은 이물질을 제거하는 (c) 단계, 상기 (a) 내지 (c) 단계를 거친 상기 패각을 500 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 패각분말을 생성하는 (d) 단계, 상기 패각분말과 탄산칼슘을 혼합한 혼합분말에, 물 또는 결합체를 혼합하여 씨드를 생성하는 (e) 단계, 생성된 상기 씨드와, 상기 패각분말을 회전드럼에 투입하고, 물 또는 결합체를 분사함으로써, 상기 씨드의 지름을 키워 정구형의 칼슘볼을 형성하는 (f) 단계, 및 상기 칼슘볼을 점진적으로 온도를 높여 소성시키고, 미리 정한 시간동안 접촉하는 공기의 양을 점진적으로 조절하여 냉각시키는 (g) 단계를 포함한다.

또한, 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계는, 상기 드럼통을 미리 정한 속도로 회전시키면서 수행될 수 있다.

또한, 상기 (e) 단계는, 탄산칼슘 35~45 중량% 및 꼬막분쇄분말 55~65 중량%로 혼합하여 생성될 수 있다.

또한, 상기 (f) 단계는, 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn) 또는 티타늄(Ti) 2~8 중량부와, 마그네슘 20~40 중량부로 혼합한 금속광물분말을 추가로 상기 회전드럼에 투입하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 (f) 단계는, 상기 회전드럼의 회전속도에 따라, 상기 회전드럼의 회전축의 각도를 조절하되, 상기 회전축의 각도변화는 상기 회전속도에 비례하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 칼슘볼 제조 방법은, 꼬막의 패각을 이용하여 칼슘볼을 생성하되, 대량의 패각으로부터 이물질을 제거하고, 세균을 감소시키며, 이온화 정도를 향상시키는 공정을 자동화함으로써, 항균력이 향상된 칼슘볼을 대량으로 생산할 수 있다.

또한, 본 발명은 칼슘볼의 원재료에 항균력을 향상시킬 수 있는 재료를 첨가함으로써, 항균력이 증가된 칼슘볼을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 칼슘볼 제조 방법을 이용하여 생산한 칼슘볼을 텀블러 내에 구비시킴으로써, 텀블러에 충진된 물에 세균이 번식하는 것을 최대한 억제할 수 있으며, 이를 통해 사용자는 텀블러 내에 보관된 물을 오랫동안 안심하고 음용할 수 있다.

또한, 본 발명의 칼슘볼 제조 방법을 통해 생산된 칼슘볼이 구비된 텀블러는, 텀블러 내부의 세균 증식이 최대한 억제되므로, 텀블러를 주기적으로 세척하지 않아도 동일한 품질의 물을 사용자가 계속 음용할 수 있도록 함으로써, 텀블러 세척의 번거로움을 줄일 수 있으며, 사용자가 텀블러 내부에서 번식한 세균으로 인해 식중독의 위험에 노출되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 내용과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 칼슘볼 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 꼬막 칼슘볼이 구비된 텀블러를 나타내는 도면이다.
도 4는 꼬막 칼슘볼이 물과 작용할 때 나타나는 항균효과에 대한 시험성적서이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 칼슘볼 제조 방법에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 칼슘볼 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 꼬막 칼슘볼은 아래와 같은 복수의 공정을 통해 제조된다.

꼬막 이물질 제거 공정

우선, 집하된 꼬막의 표면에 붙은 이물질을 제거한다. 꼬막의 표면에 붙은 이물질을 제거하기 위해 그물망과 고압수를 이용할 수 있다. 꼬막보다 큰 사이즈의 이물질들은 본 공정을 통해 제거할 수 있다. 예를 들어, 꼬막의 평균 지름이 3~5센티인 경우, 평균지름보다 큰 그물코를 지닌 그물망을 이용하여 꼬막을 제외한 다른 이물질(예를 들어, 미역, 다시마, 해파리 등)을 제거할 수 있다.

꼬막의 패각 분리 공정

이어서, 이물질이 제거된 꼬막의 생꼬막육과 패각을 분리한다. 본 발명의 칼슘볼은 꼬막의 패각만을 이용하므로, 집하된 꼬막의 생꼬막육은 별도의 기계를 이용하여 패각과 분리한다. 본 발명의 칼슘볼을 제작하는 이후 공정들은 분리된 패각만을 대상으로 수행한다.

이때, 꼬막의 패각과 생꼬막육을 분리하는 장치를 이용할 수 있으며, 이러한 장치는 출원번호 10-2017-0152055에 개시되어 있는 기계를 이용할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

특수 세척 공정

이어서, 분리된 패각의 껍질에 붙은 미세한 이물질을 제거하기 위한 특수 세척 공정이 수행된다.

이때, 패각의 이물질을 제거하는 방법으로, 1~2cm 크기의 복수의 배수구가 구비되어 있는 드럼통과, 드럼통을 관통하고 복수의 노즐을 통해 고압의 담수를 드럼통 내부에 분사하는 파이프라인을 이용하여, 패각에 부착된 이물질을 제거할 수 있다. 이때, 드럼통은 파이프라인을 중심으로 회전함으로써, 내부에 패각들이 드럼통의 회전 과정에서 위치가 이동하며 서로 마찰할 수 있도록 동작할 수 있다.

예를 들어, 파이프라인에 구비된 노즐, 바람직하게는 20개의 노즐은 5~20cm 간격으로 배치되어 드럼통 내부로 고압의 액체(예를 들어, 담수 또는 지하수)를 분사할 수 있다. 이때, 액체가 분사되는 동안, 드럼통은 50-100 RPM의 속도로 회전할 수 있다. 드럼통이 회전하는 동안, 분사된 액체의 일부는 드럼통의 외부로 배출되고, 분사된 액체의 다른 일부는 드럼통 내부의 일정한 수위를 유지시킬 수 있다.

즉, 고압의 액체가 분사되는 동안 드럼통 내부에는 일정량의 액체가 머무를 수 있으며, 이를 위해 드럼통의 배수구의 숫자는 조절될 수 있다. 이때, 오픈된 배수구의 숫자 조절을 위해, 배수구의 개폐여부는 조절될 수 있다.

드럼통 내부에 일정한 수위가 유지되고, 드럼통은 계속해서 회전함 따라, 패각은 드럼통 내부에서 회전되는 액체와 상부에서 분사되는 고압의 액체로 인해 세척될 수 있으며, 패각에 부착된 이물질은 효과적으로 제거될 수 있다.

건조 및 멸균 공정

이어서, 세척된 패각을 건조 및 멸균하는 공정을 진행한다. 이때, 건조 공정 및 멸균 공정은 동시에 또는 별개의 공정으로 수행될 수 있다.

우선, 건조 공정에서는 열풍기를 이용하여 고온건조한 공기를 세척된 패각에 제공하여 패각의 수분을 최소화한다. 예를 들어, 건조 공정에서는 100~200 ℃로 공기를 가열하여 패각에 제공할 수 있다. 이를 통해, 패각의 표면에 붙은 미생물 및 세균의 숫자는 감소될 수 있다.

건조 공정은 특수 세척 공정이 진행되었던 드럼통 내에서 수행될 수 있으며, 이때 드럼통은 50-100 RPM의 속도로 회전하면서 패각에 남아있는 수분이 드럼통의 복수의 배수구 및 개구부(예를 들어, 회전축이 관통하는 드럼통의 일면 또는 타면에 구비된 개구부)를 통해 빠져나가도록 유도할 수 있다. 또한, 드럼통의 회전을 통해 패각의 위치를 이동시킴으로써, 공기와 맞닿는 패각의 표면적을 넓혀서 패각이 더 빠르게 건조되도록 할 수 있다.

또한, 건조 공정동안, 드럼통의 외부에 열을 인가함으로써 드럼통 내부의 온도가 100~200℃로 유지되도록 할 수 있다.

이어서, 건조 공정이 완료되는 경우, 드럼통에 인가하는 열을 제거하고, 드럼통의 개구부의 확장 또는 오픈된 배수구의 숫자를 증가시킴으로써, 드럼통 내부에 인입되는 공기의 양을 증가시키고, 이를 통해 드럼통 내부의 온도를 서서히 낮춘다(냉각 1단계).

이어서, 드럼통 내부의 온도가 70-100℃가 되는 경우, 패각들을 드럼통 내부에서 꺼낸다(냉각 2단계). 이어서, 패각 표현의 온도가 실온에 다다를 때까지(약 1시간 정도) 패각을 대기중에서 냉각시킨다.

정리하면, 본 발명의 몇몇 실시예의 건조 공정에서, 패각은 가열을 통해 수분이 제거된 이후, 서서히 단계적으로 냉각될 수 있다. 이렇게 가열된 패각을 대기중에서 단계적으로 서서히 냉각시키는 것은, 공기중의 수분에 의하여 패각이 급속히 산화되는 것을 방지하기 위함이다.

추가적으로, 본 발명의 몇몇 실시예에서는 건조 공정과 더불어, 또는 순차적으로 멸균 공정이 수행될 수 있다. 멸균 공정에서는 적외선 또는 자외선을 패각에 제공함으로써, 패각의 표면에 붙은 미생물 및 세균의 숫자를 더욱 감소시킬 수 있다.

이때, 적외선 및 자외선은 드럼통에서 꺼내어져 이송판 위에 패각들을 넓게 펼친 후 조사될 수 있으며, 미리 정해진 시간동안 실온에서 조사될 수 있다. 즉, 멸균 공정은 전술한 건조 공정의 '냉각 2단계'에서 수행될 수 있다.

예를 들어, 멸균 공정에서 드럼통 내부에서 꺼낸 패각의 온도가 실온이 될때까지의 약 1시간동안 패각에 적외선 또는 자외선을 제공할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 적외선 또는 자외선을 제공하는 멸균 공정은 생략되어 실시되거나, 이전 또는 이후 공정에 추가되어 실시될 수 있음은 물론이다.

미세 이물질 제거 공정

이어서, 실온으로 건조된 패각들을 대상으로, 패각의 표면에 붙은 미세 이물질을 제거하는 공정을 수행한다. 미세 이물질 제거 공정에서는 이송판 또는 컨베이어 밸트의 일측 또는 양측에 설치되어 회전하는 브러쉬를 이용한다.

패각들은 일측 또는 양측에 설치되어 회전하는 브러쉬를 통과하게 되며, 이 과정에서 브러쉬는 패각의 표면에 붙은 미세 이물질을 패각으로부터 이탈시킨다. 브러쉬는 패각이 이동되는 컨베이어 벨트의 상측에 위치하거나, 상하측에 동시에 위치할 수 있다.

이어서, 브러쉬를 통과한 패각들은 일측에 집하되고, 집하된 패각들에 대하여 1~2cm 크기의 그물코가 형성된 채를 이용하여 집하된 패각에 섞여있는 나머지 미세 이물질들을 걸러낼 수 있다. 이를 통해, 완전히 세척되어 건조된 패각만을 선별할 수 있다.

전술한 패각 분리 공정, 특수 세척 공정, 건조 및 멸균 공정, 및 미세 이물질 제거 공정은, 패각을 세척하기 위한 전처리 공정으로 정의될 수 있다.

분쇄 공정

이어서, 전술한 전처리 공정을 수행한 패각들은 분쇄기에 인입되어 분말 형태로 분쇄된다. 이때, 분쇄기는 패각 분말의 입자가 500메쉬 이하의 크기가 되도록, 패각을 분쇄할 수 있다. 이하에서는 분쇄된 꼬막의 패각을 '꼬막분쇄분말'이라 정의하고 설명하도록 한다.

씨드 생성 공정

여기에서, '씨드(seed)'라 함은 칼슘볼의 중심이 되는 작은 크기의 볼을 의미한다. 씨드 생성 공정은 칼슘볼의 코어물질인 씨드(seed)를 생성하는 공정으로, '씨드생성용 혼합분말'에 물 또는 결합체를 혼합하여 1~2mm의 씨드를 생성한다.

여기에서, 씨드생성용 혼합분말은, 탄산칼슘 35~45 중량% 및 꼬막분쇄분말 55~65 중량%로 혼합하여 생성될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하고 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨드를 만드는 제1 방법은, 회전하는 드럼에 씨드생성용 혼합분말을 넣고, 물 또는 결합체를 분사한 뒤, 미리 정해진 시간동안 드럼을 회전시켜 씨드를 생성한다. 여기에서, 결합체로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 PVA(polyvinyl alcohol), 실리카졸(silica-sol) 및 시멘트(cement)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한, 본 발명의 몇몇 실시예에서는 씨드 생성시 물과 결합체가 동시에 사용될 수 있다. 물과 결합체가 동시에 사용되는 경우, 결합체는 씨드생성용 혼합분말 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부로 첨가되는 것이 바람직하고, 물은 10 내지 30 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다.

이하에서 기술될 결합체는 전술한 내용과 동일한 물질로 이루어진 군에서 선택되어 이용될 수 있으며, 물과 결합체가 동시에 사용되는 경우의 비율도 동일할 수 있으므로 이하에서 중복되는 내용은 생략하도록 한다.

이어서, 드럼 내에 위치한 내용물을 약 2~3mm 크기의 그물코를 갖는 제1 채를 이용하여 기준크기(예를 들어, 1~2mm)보다 큰 씨드를 걸러낸다. 이어서, 제1 채를 이용하여 거른 내용물을 약 0.5~1mm 크기의 그물코를 갖는 제2 채를 이용하여 기준크기(예를 들어, 1~2mm)보다 작은 씨드 및 분말을 걸러낸다. 이때, 제2 채의 그물코는 제1 채의 그물코보다 작은 크기로 생성될 수 있다. 이어서, 제2 채 상에 남아있는 기준크기(예를 들어, 1~2mm) 내의 씨드만을 칼슘볼 생성 공정에 사용할 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨드를 만드는 제2 방법은, 씨드생성용 혼합분말에 물 또는 결합체를 혼합하여 혼합반죽을 만든다. 이때, 혼합반죽에는 물과 결합체가 동시에 사용될 수 있다. 물과 결합체가 동시에 사용되는 경우, 결합체는 씨드생성용 혼합분말 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부로 첨가되는 것이 바람직하고, 물은 10 내지 30 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다.

이어서, 만들어진 혼합반죽을 기준크기(예를 들어, 1~2mm)의 그물코를 가진 그물망에 넓게 펴 바른다. 이어서, 혼합반죽이 넓게 도포된 그물망을 100℃ 정도의 온도로 가열시켜 굳게 만든다. 이어서, 일정시간 가열되어 건조된 그물망에 충격을 가하여 그물망의 그물코로부터 건조된 씨드들을 이탈시킨다. 이때, 이탈된 씨드들은 기준크기(예를 들어, 1~2mm)로 균일하게 형성될 수 있다.

이어서, 그물망으로부터 이탈된 씨드들을 칼슘볼 생성 공정에 사용할 수 있다. 제2 방법을 통해 생성된 씨드는 제1 방법을 통해 생성된 씨드에 비해 정사각형에 가까운 모양으로 형성될 수 있으나, 채를 통해 걸러내는 작업에 비해 빠른 시간 내에 많은 양의 씨드를 생성할 수 있다.

즉, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 씨드 생성 공정은 제1 방법 또는 제2 방법이 취사 선택되어 사용될 수 있음은 물론이다.

칼슘볼 생성 공정

본 발명의 몇몇 실시예에 따른 제1 방법 또는 제2 방법을 통해 생성된 씨드와, 꼬막분쇄분말을 회전드럼에 함께 투입하고, 물 또는 결합체를 분사하여 5~8mm 지름을 갖는 정구형 칼슘볼을 생성한다. 이때, 꼬막분쇄분말은 씨드를 중심으로 뭉쳐져 충분히 커질 수 있도록 씨드의 부피에 비해 2 내지 5배 많은 양이 회전드럼 내에 인입될 수 있다.

이때, 회전드럼 내에는 부수적인 기능을 갖는 분말들이 더 추가로 투입될 수 있다. 예를 들어, 꼬막분쇄분말 100중량부에 대해, 항균성 금속광물에 속하는 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn) 또는 티타늄(Ti) 2~8 중량부, 마그네슘 20~40 중량부로 혼합한 금속광물분말을 추가할 수 있다. 이때, 상기 티타늄은 광촉매기능을 상승시켜 안정된 항균력을 갖도록 하며, 마그네슘은 물과 반응시 수소를 생성시키는 기능을 수행한다.

금속광물 중 에너지 준위가 높고 항균성 금속광물에 속하는 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn)을 비롯한 광촉매력이 높은 티타늄(Ti)소재는 항균력이 강한데다 원적외선 방사체가 매우 강한 광물이다. 또한, 마그네슘(Mg)소재는 물의 산화력을 환원력으로 전위(oxidation Reduction Potential)시켜 물의 표면 장력을 낮게 하여 세균이 서식할 수 없는 물성으로 변화 지속시키므로 항균력을 갖게 한다.

다른 예로, 회전드럼에는 수산화인회석, 산화 알루미늄, 또는 이산화규소 등의 항균성 세라믹 조성물을 추가로 투입할 수 있으며, 바람직하게 꼬막분쇄분말 100중량부에 대해, 수산화인회석 2~8 중량부, 산화 알루미늄 2~8 중량부, 또는 이산화규소 2~8 중량부를 투입할 수 있다. 이러한 항균성 세라믹 조성물은, 칼슘볼의 항균력을 강화시키는 기능을 수행할 수 있다.

또 다른 예로, 회전드럼에는 꼬막분쇄분말 100중량부에 대해 토르말린 분말 5~8중량부, 황토 또는 백토로 이루어진 점토광물 분말 5~8중량부가 추가될 수 있다. 상기 토르말린은 극미세한 다공질 광물질로서 물리적 흡착 및 흡수력이 강하며 화학적 양이온 치환 작용이 높은 광석으로, 이러한 토르말린은 마그네슘이 물과 반응하여 수소를 생성하는 과정에서 촉매로 작용하여 반응을 촉진시킨다. 이때, 상기 토르말린에 황토 또는 백토로 이루어진 점토광물을 혼합하면 원적외선 방사기능 및 촉매성능을 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 칼슘볼 제조 방법은 칼슘볼의 원재료에 항균력을 향상시킬 수 있는 재료를 첨가함으로써, 항균력이 증가된 칼슘볼을 제공할 수 있다.

한편, 칼슘볼을 형성하는 과정에서 노즐을 통해 물 또는 결합체를 구형의 회전드럼 내부에 골고루 분사할 수 있다. 이때, 회전드럼 내에는 물과 결합체가 동시에 분사될 수 있으며, 회전드럼은 약 50~100 RPM의 속도로 회전할 수 있다. 또한, 회전드럼 내부에는 고온 및 고압이 유지될 수 있으며, 바람직하게 2~5 atm, 50~100℃의 압력과 온도로 세팅될 수 있다.

분사되는 물 또는 결합체에 의해 씨드는 주변에 있는 꼬막분쇄분말이 고착될 수 있으며, 이를 통해 씨드의 지름은 점점 증가될 수 있다.

이때, 칼슘볼 생성 공정에서, 칼슘볼의 크기는 회전드럼의 회전속도 및 회전축의 각도를 조절함으로써 조절될 수 있다. 구체적으로, 칼슘볼 생성 공정에서, 회전드럼의 회전축의 각도변화는 회전속도에 비례하여 변화될 수 있다. 예를 들어, 회전속도가 빨라질수록 회전축의 각도변화의 속도는 더 빠르게 변화하고, 회전속도가 느려질수록 회전축의 각도변화의 속도도 더 느리게 변화될 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 실시예의 일 예에 해당하고 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 완성된 칼슘볼을 바람직하게 5~8mm의 그물코를 갖는 채를 이용하여 미리 설정된 일정한 기준크기의 칼슘볼 만을 선별할 수 있다.

소성 및 냉각 공정

이어서, 칼슘볼 생성 공정에서 생성되고 선별된 칼슘볼을 소성로에서 고온으로 소성 가공한다. 이어서, 소성 가공된 칼슘볼을 서서히 냉각시킴으로써, 본 발명의 꼬막 칼슘볼이 완성될 수 있다. 예를 들어, 칼슘볼은 900~1200℃(바람직하게는 1050℃)의 온도에서 72 시간 이상 소성 가공 후, 자연 냉각될 수 있다.

구체적으로, 소성 공정에서, 칼슘볼들은 소성로 내부에 적재된다. 이어서, 소성로 내부를 승온비율이 각기 상이한 다수의 소성단계에 걸쳐 1200℃까지 점차적으로 승온시켜 칼슘볼을 소성시킨다.

예를 들어, 소성로는 한시간에 100~200℃씩 점진적으로 온도를 올려서 칼슘볼을 소성시킬 수 있다. 이와 같은 점차적인 승온에 의한 소성단계를 거치면서, 칼슘볼은 외부와 내부가 균일하게 소성되면서 높은 이온화 정도에 이를 수 있다.

이어서, 미리 정해진 시간 900~1200℃의 온도(바람직하게는 1050℃)에서 소성이 완료되는 경우, 소성로의 가열용 열 공급을 차단하고, 승온된 칼슘볼을 소성로 내부에 그대로 유지하면서 소성로 내부의 온도가 200 내지 400℃ 로 될때까지 서서히 냉각시킨다. 이어서, 소성로의 문을 서서히 열고 소성로 내부로 외부 공기를 서서히 진입시키면서 소성로 내부 온도가 100 내지 150℃ 가 될 때까지 냉각시키고, 그 다음에 칼슘볼을 소성로 외부로 꺼내어 실온이 될 때까지 대기 중에서 냉각시키는 단계적 냉각과정을 수행한다.

이와 같이 단계적 냉각과정에서는 소성된 칼슘볼을 서냉시키되, 공기에 노출되는 양이 단계적으로 증가되도록 함으로써 공기중의 수분에 의하여 소성된 칼슘볼이 급속히 산화되는 것을 방지한다.

이때, 소성로 안에서 소성되는 모든 칼슘볼이 골고루 내부 및 외부가 균일하게 소성되도록 소성 및 냉각 조건을 적절하게 인가하는 것이 완성된 칼슘볼이 높은 이온화 정도를 갖는 데 중요한 의미를 가진다.

만약, 너무 급하게 소성온도를 고온으로 상승시키면 소성로 내부에 적재된 칼슘볼 중 최외각부에 위치한 부분만 과소성되고 중심부에 위치된 부분은 열전달이 더디어 소성이 늦게 이루어지므로 최외각부와 중심부의 소성정도의 불균일이 커지게 되고, 또한 소성시간이 충분하지 못하면 소성이 완전히 이루어지지 않으므로 칼슘볼을 균일하게 높은 정도로 이온화시킬 수 없게 된다.

이러한 소성 및 냉각과정을 거친 칼슘볼은 내부 및 외부가 균일하게, 그리고 높은 정도로 이온화되고 불순물이 제거된 이온화칼슘이 되며, 완전한 흰색을 이루게 된다.

추가 공정(건조 공정)

추가적으로 본 발명의 몇몇 실시예에서, 소성 공정에 들어가기에 앞서, 칼슘볼을 약 100℃에서 24 시간 건조하는 공정이 추가되어 실시될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하고, 본 발명의 몇몇 실시예에서 건조 공정은 생략되어 실시될 수 있다.

전술한 공정을 통해 완성된 꼬막 칼슘볼 직경 5~8mm 정도에 균일한 크기(오차범위 ±0.5mm)를 가질 수 있다.

전술한 공정을 통해, 본 발명의 칼슘볼 제조 방법은, 대량의 패각으로부터 이물질을 제거하고, 세균을 감소시키며, 이온화 정도를 향상시키는 공정을 자동화할 수 있고, 이를 통해 항균력이 향상된 칼슘볼을 대량으로 생산할 수 있다.

제품 조립 공정

도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 꼬막 칼슘볼이 구비되는 텀블러를 나타내는 도면이다. 도 3은 도 2의 텀블러의 필터하우징부를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전술한 칼슘볼 제조방법에 의해 생성된 꼬막 칼슘볼은 텀블러(100)의 내측에 내장될 수 있다.

구체적으로, 텀블러(100)는 물을 담을 수 있는 공간이 형성된 몸체부(110), 몸체부(110)의 일측에 결합되고, 내측에 꼬막 칼슘볼이 내장되는 필터하우징부(120), 필터하우징부(120)의 하면을 막는 마개부(125), 및 몸체부(110)의 하측에 결합되는 받침부(130)를 포함될 수 있다. 몸체부(110)의 일측에는 내측의 물을 취수할 수 있는 취수부를 덮는 커버부(115)가 구비될 수 있다.

이때, 필터하우징부(120)와 마개부(125)는 내측에 꼬막 칼슘볼을 수용하도록 공간을 마련할 수 있으며, 몸체부(110)의 내측에 충진된 물이 드나들 수 있도록 다수의 관통공이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 3의 <a1>은 필터하우징부(120)의 정면을 나타내고, <a2>는 필터하우징부(120)와 마개부(125)의 결합관계를 나타내며, <a3>는 필터하우징부(120)에 형성된 다수의 관통공의 구조를 나타낸다.

즉, 필터하우징부(120)와 마개부(125) 사이에는 다수의 관통공이 형성될 수 있으며, 이러한 관통공은 꼬막 칼슘볼의 지름보다는 작은 폭을 갖도록 형성되어 꼬막 칼슘볼이 필터하우징부(120)와 마개부(125) 사이에 위치하고, 텀블러(100) 내측에 충진된 물이 필터하우징부(120)의 내부 및 외부로 쉽게 드나들도록 할 수 있다.

따라서, 텀블러(100) 내측에 충진된 물은 필터하우징부(120)와 마개부(125) 사이에 배치된 꼬막 칼슘볼과 쉽게 작용할 수 있다. 꼬막 칼슘볼은 텀블러(100) 내부의 물과 작용하는 경우, 물에 강한 항균효과를 발생시킬 수 있다.

도 4는 꼬막 칼슘볼이 물과 작용할 때 나타나는 항균효과에 대한 시험성적서이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 꼬막 칼슘볼에 대해 생활환경시험연구원에서 <KCL-FIR-1002:2018>의 항균실험을 진행해본 결과, 꼬막 칼슘볼이 포함된 시료의 실험군의 경우, 꼬막 칼슘볼이 포함되지 않은 비교군과 비교하여, 대장균, 녹농균, 및 황색포도상구균의 수치가 99.9%이상 감소된 것을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하여 제조된 꼬막 칼슘볼은 이온화 정도가 높아서 물과의 반응성이 높으며, 텀블러(100) 내에 충진된 물이 장시간 텀블러 내에 보관되더라도 세균이 증식되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 다른 실시예에 따르면 꼬막 칼슘볼의 생성 과정에서 원료에 촉매기능이 높은 티타늄(Ti) 금속파우더를 혼합해주므로 광촉매기능을 상승시켜 어떤 환경에서든 안정된 항균력을 갖도록 한다.

다른 예로, 꼬막 칼슘볼에 포함된 금속광물 중 에너지 준위가 높은 소재일수록 항균력과 산화억제 성능이 높다. 특히 은(Ag)은 직접적인 멸균력이 높은 항균성 원료이며 에너지 전도가 높은 구리(Cu) 또한 강한 항균력을 갖는 원료이다. 이어 아연(Zn)은 산화억제기능이 높은 소재로서 환원에 의한 항균력을 갖는 반면 마그네슘(Mg)은 물과 반응시 수소(H) 생성으로 산화환원전위기능을 상승시킬 뿐만 아니라 OH라디칼(하이드록실라디칼)을 생성시켜 강력한 항균력을 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 필터하우징부(120)와 마개부(125) 사이에는 꼬막 칼슘볼 외에, 별도로 생성된 마그네슘볼을 더 포함할 수 있다. 이때, 꼬막 칼슘볼, 마그네슘볼의 비율은 1:1 또는 2:1의 비율로 섞여서 구비될 수 있다.

여기에서, 마그네슘볼은 꼬막 칼슘볼의 전술한 씨드 생성 공정 및 칼슘볼 생성 공정과 실질적으로 동일한 방법으로 생성될 수 있으며, 패각 분말 대신 마그네슘 분말로 원료만 치환함으로써 생성될 수 있다. 이에 마그네슘볼은 80% 이상의 마그네슘(Mg) 함량을 가질 수 있으며, 텀블러(100) 내에 충진된 물과 반응하여 탈이온수 및 항산화수소수를 생성하는데 촉매로써 기능할 수 있으며, 꼬막 칼슘볼과 상호 작용하여 강력한 항균력을 유지시킬 수 있다.

정리하면, 본 발명의 칼슘볼 제조 방법을 이용하여 생산한 꼬막 칼슘볼을 텀블러 내에 구비시킴으로써, 본 발명은 텀블러에 충진된 물에 세균이 번식하는 것을 최대한 억제할 수 있으며, 이를 통해 사용자는 텀블러 내에 보관된 물을 오랫동안 안심하고 음용할 수 있다.

또한, 본 발명의 칼슘볼 제조 방법을 통해 생산된 칼슘볼이 구비된 텀블러는, 텀블러 내부의 세균 증식이 최대한 억제되므로, 텀블러를 주기적으로 세척하지 않아도 동일한 품질의 물을 사용자가 계속 음용할 수 있도록 함으로써, 텀블러 세척의 번거로움을 줄일 수 있으며, 사용자가 텀블러 내부에서 번식한 세균으로 인해 식중독의 위험에 노출되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

1. 복수의 배수구가 구비된 드럼통 내에 패각을 인입한 뒤, 상기 드럼통을 관통하는 파이프라인에 구비된 복수의 노즐을 통해 고압의 액체를 드럼통 내부로 분사하여 인입된 상기 패각을 세척하는 (a) 단계;
   상기 드럼통 내에 열풍 제공하여 상기 드럼통 내에서 상기 패각을 건조시키는 (b) 단계;
   상기 드럼통의 외부에 위치한 이송판에 펼쳐진 패각에 적외선 또는 자외선을 조사하여 상기 패각을 멸균시키는 (c) 단계;
   컨베이어 밸트의 일측 또는 양측에 설치되어 회전하는 브러쉬에 상기 건조된 패각을 통과시켜 상기 패각에 붙은 이물질을 제거하는 (d) 단계;
   상기 (a) 내지 (d) 단계를 거친 상기 패각을 500 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 패각분말을 생성하는 (e) 단계;
   상기 패각분말과 탄산칼슘을 혼합한 혼합분말에, 물과 결합체를 혼합하여 씨드를 생성하는 (f) 단계;
   생성된 상기 씨드와, 상기 패각분말을 회전드럼에 투입하고, 물 또는 결합체를 분사함으로써, 상기 씨드의 지름을 5mm 이상 8mm 이하의 크기 범위로 키워 정구형의 칼슘볼을 형성하는 (g) 단계;
   상기 칼슘볼을 900도 이상 1200도 이하의 기준 온도 범위로 소성시킨 후 자연냉각 시키는 (h) 단계; 및
   상기 자연냉각된 칼슘볼이 내장되도록 텀블러를 조립하는 (i) 단계를 포함하되,
   상기 (a) 단계는, 상기 드럼통을 상기 파이프라인을 중심으로 회전시켜 상기 드럼통 내부의 복수의 상기 패각이 상기 드럼통의 회전 과정에서 위치가 이동되어 서로 마찰하도록 하는 단계를 포함하고,
   상기 (b) 단계는, 상기 드럼통 내부의 상기 패각에 100도 이상 200도 이하의 온도로 열을 가하는 단계와, 상기 드럼통을 50RPM 이상 100RPM 이하의 속도로 회전시키는 단계와, 상기 드럼통을 냉각시키는 단계를 포함하되, 상기 드럼통을 냉각시키는 단계는 상기 드럼통에 인가되는 열을 제거하고, 상기 드럼통의 개구부를 확장시키거나 또는 오픈된 상기 배수구의 숫자를 증가시킴으로써, 드럼통 내부에 인입되는 공기의 양을 증가시키는 단계 및 상기 드럼통 내부의 온도가 70도 이상 100도 이하의 범위인 경우, 상기 패각을 상기 드럼통 내부에서 꺼내어 상기 패각을 대기중에서 냉각시키는 단계를 포함하고,
   상기 (f) 단계는, 상기 혼합분말, 물 및 결합체를 혼합하여 혼합반죽을 만들고, 상기 혼합반죽을 그물코를 가진 그물망에 펴 바르고, 상기 혼합반죽이 도포된 상기 그물망을 가열시켜 상기 혼합반죽을 굳힌 후, 상기 그물망에 충격을 가하여 건조된 상기 씨드를 이탈시키는 단계를 포함하고,
   상기 결합체는 상기 혼합분말의 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부이고, 상기 물은 상기 혼합분말의 총 중량에 대하여 10 내지 30 중량부이며, 상기 그물코는 1mm 이상 2mm 이하의 크기 범위를 갖고,
   상기 (h) 단계는, 소성로의 온도를 한시간에 100도 이상 200도 이하의 단위로 상승시켜 상기 기준 온도 범위에 도달하도록 제어하는 단계와, 상기 소성로에 대한 열 공급을 차단하여 상기 소성로의 내부의 온도가 200도 이상 400도 이하의 범위에 도달할 때까지 냉각시키는 단계와, 상기 소성로의 내부의 온도가 200도 이상 400도 이하의 범위에 도달한 경우, 상기 소성로 내부에 외부 공기를 진입시켜 상기 소성로 내부의 온도가 100도 이상 150도 이하의 범위에 도달할 때까지 냉각시키는 단계와, 상기 소성로 내부의 온도가 100도 이상 150도 이하의 범위에 도달한 경우 상기 칼슘볼을 상기 소성로 외부로 꺼내어 상기 칼슘볼의 온도가 실온이 될 때까지 대기중에서 냉각시키는 단계를 포함하고,
   상기 (i) 단계는, 상기 칼슘볼이 내장된 필터하우징부를 상기 텀블러의 일측에 결합시키는 단계를 포함하되, 상기 필터하우징부는 상기 텀블러에 충진된 물이 출입 가능하도록 다수의 관통공이 형성되며, 상기 관통공의 폭은 상기 칼슘볼의 지름보다 작은
   칼슘볼을 포함하는 텀블러 제조 방법.
   
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