KR20010019799A

KR20010019799A - 활성기능을 갖는 다용도 자화 소성 세라믹 및 그 분말의 제조

Info

Publication number: KR20010019799A
Application number: KR1019990036410A
Authority: KR
Inventors: 변상율
Original assignee: 변상율
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2001-03-15
Also published as: KR100309182B1; US6264875B1

Abstract

본 발명은 원적외선 방사율이 우수하고, 이온화,전기현상등 다양한 작용이 발생하여 인체 및 생체에 활성화기능을 부여하며,식품의 신선도유지,탈취,정수효과등을 발휘하여 의료,의류,청량음료,신선도유지제,화장수,화장품,세제,목욕수,식물성장제,토지개량제,벽지,등 주로 건강산업전반에 걸쳐 활용이 가능한 자화된 소성 세라믹체 및 그 분말의 제조 방법에 관한 것으로, 250-350매쉬의 맥반석65%,견운모35%로 혼합하여 이를 적량의 물을 가하여 혼련한후 통상의 온도에서 3일정도 숙성 시킨다음 압형하여 얻은 고형물을 소성로에서 720-790℃의 온도에서 4-6시간동안 소결하고 이를 230-550매쉬로 분쇄하여 분말화 한다음 800-1200가우스의 자력을 조사 하여 소성 자화된 세라믹 분말을 얻고, 이 소성 자화된 세라믹분말 60-100중량부에 전기석분말 10-40중량부, 세피오라이트분말 10-20중량부를 혼합,압형하여 얻은 고형물을 감압소성로에서 600-690℃의 온도로 1-5시간동안 소결하여 소성체를 얻고, 이 소성체 또는 이를 200-500메쉬로 분쇄하여 분말화한 다음 재차 1200-1400가우스의 자력을 조사 하는 것을 특징으로 한다.

Description

활성기능을 갖는 다용도 자화 소성 세라믹 및 그 분말의 제조 방법{Magnetized versatile plastic ceramic having activation(active function) and a method of preparing powder thereof}

본원발명은 자기력이 부여된 세라믹소성체와,전기석,세피오라이트를 이용한 다용도 세라믹분말을 제조 하는 방법에 관한 것이다.

좀더 상세하게는 자기력이 부여된 세라믹 소성체,전기석,세피오라이트로 구성 하여 제조된 분말 및 성형체는 인체,생체 활성기능과 함께 탈취,살균,흡습, 높은 원적외선를 방사하는 효과가 있어 토양개량제,수질 및 공기정화제,피부치료, 생선 야채 및 각종 식품의 신선도유지제,하수정화제,식물성장제,탈취제,스포츠 및 환자용 등 각종 의류함침제,폐유정화제,산업폐수정화제,신진대사 촉진제,건축물의벽재 및 천장재,각종 청량음료수 및 술, 화장비누 화장수 및 각종 세척수 및 욕수, 자동차매연 정화제,각종포장지 및 벽지를 제조 하는데 응용 될 수 있는 세라믹에 관한 것이다.

최근, 천연광석을 화학적 또는 물리적으로 처리하여 인체의 건강증진과 생체의 활성화에 활용함은 물론 산업적으로 유익하게 이용 할려고하는 연구개발이 활발이 진행 되고 있으며, 또한 그 분야도 의료,정수기 필터,건축자재,건강산업등 각종 산업 분야에 응용 되어 파급 되고있다. 예를들면,일정한 형상으로 소결된 세락믹체를 자동차,거실등에 깔아 놓고 사용 할 경우 원적외선이 방사 되어 인체의 신진 대사가 촉진되어 성인병의 예방 효과가 있고,어항,어장,양어장에 넣어 들 경우에는 어류의 생육이 좋아지고 질병이 감소되며, 막걸리등 알콜 음료에 넣을 경우는 숙성을 촉진시키고 장기간 보존 할수 있으며,냉장고 넣어들 경우 산패를 억제 하여 식품의 신선도를 유지 할 수 있고,주방용기로 만들어 사용 할 경우 음식물의 고유한 맛과 영양을 그 대로 유지할 수 있는 효과를 나타 내는 것으로 알려져 있다.

한편,이러한 세라믹조성물 및 분말에 인체에 유익한 효과 및 그 밖에 탈취,정수등의 다양한 효과를 나타내는 맥반석,견운모,전기석,세피오라이트를 단독으로 사용하게나 유,무기물과 혼합사용하게나 하여 그 효과를 더욱 향상 시킨 기술들이 최근 개발 되기 시작 하였으며,그 예로는 일본국공개특허평1-299691호를 들 수 있다.

이 기술은 무수규소,산화알미늄,산화철,산화티탄,산화칼슘,산화마그네슘,산화칼륨,산화나트륨, 무수산망간등으로 이루어진 맥반석분말80-90중량%에 실리카,알루미나을 포함한 것을 분말화 하여 이를 20중량% 혼합한 것에 물유리를 첨가하여 형성된 구형의 성형물을 소성로에 넣어 1400-1600℃의 온도로 소성한 것으로,주로 오염된 물을 재생시키는 정수기의 여과제로 사용 되고 있다.

그러나 이 기술은 첨가된 물유리에 의하여 성형은 용이하게 되나 자체에 함유된 미네랄성분들의 활성이 저하 되어 실용화에 문제점이 있었다.

또한 한국공개특허96-22326호에는 원적외선 방사체인 황토분말,점토분말,맥반석분말을 혼합한다음 한방건재인 약쑥을 혼합하여 제조한 원적외선 방사체 분말이 기재되어 있으며,한국공개특허97-59144호에는 견운모,알루미나,맥반석을 혼합,분쇄,소성시킨후 다시 일정입도로 분쇄한 분말에 유황,소금을 일정량 혼합하여 고루 섞은 다음 2차로 1500-1600℃에서 48-72시간 소성한 후 500메쉬로 분쇄하여 제조한 원적외선 방사분말의 제조 방법이 기재되어 있다.

이외에 일본국 특허공고 소53-44928호,한국공개특허98-2434호, 한국공개특허 92-14735호,한국특허공고96-11319호,한국공개특허94-23831호,한국공개실용97-51968호,한국공개특허93-413호, 한국공개특허92-9729호,한국공개특허95-23630호,한국공개특허92-9727호,한국공개특허91-9596호,한국공개특허90-2824호,한국공개특허89-11804호,한국공개특허91-7566호,한국공개특허91-19926호,한국특허공고97-10301호, 한국공개특허95-23626호,한국특허공고97-5872호등이 있으며,이러한 기술들은 천연광물인 맥반석,견운모을 그대로 분쇄하여 사용하게나 다른 원료 물질 및 합성수지와 혼합 사용 하게나 시멘트와 혼합하여 사용 함으로 인하여 원적외선 방사효율이 우수하게 발휘되지 못하여 소기의 목적을 충분히 달성시킬수 없었고, 또한, 활성기능에 따른 용출효과도 좋지 않아 탈취,흡습,정화기능등 다양한 효과를 나타낼수 없었다.그리고 소성제품의 강도가 낮고 고온에서 사용시 크랙현상이 발생하는등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결 하기 위해 자력이 부여된 세라믹소성체와 규산염 광물로서 특이한 결정구조를 갖고 있어 자연상태에서 스스로 전하를 띠고 있는 전기석 및 섬유질 조직을 갖고 있는 세피오라이트를 분쇄,혼합,소성하여 일정한 자력을 부여 하여 제조한 것으로 이러한 세라믹 분말은 인체 또는 생체의 활성화 작용,그 밖에 살균,탈취,정수,산화지연,이온화작용, 물의 활성화등 다양한 물리적,화학적작용이 발생하게 하고, 소성제품의 강도도 높이므로서 선행기술 보다 향상된 세라믹분말 및 그 성형체를 제공함과 아울러 본 발명의 목적을 달성 하도록 하는 것이다.

본발명은 250-350매쉬의 맥반석65%,견운모35%로 혼합하여 이를 적량의 물을 가하여 혼련한후 통상의 온도에서 3일정도 숙성 시킨다음 압형하여 얻은 고형물을 소성로에서 720-790℃의 온도에서 4-6시간동안 소결하고 이를 230-550매쉬로 분쇄하여 분말화 한다음 800-1200가우스의 자력을 조사 하여 소성 자화된 세라믹 분말을 얻고, 이 소성 자화된세라믹분말 60-100중량부에 전기석분말10-40중량부,세피오라이트분말10-20중량부를 혼합,압형하여 얻은 고형물을 감압 소성로에서 600-690℃의 온도로 1-5시간동안 소결하여 소성체를 얻고, 이 소성체 또는 이를 200-500메쉬로 분쇄하여 분말화한 다음 재차1200-1400가우스의 자력을 조사 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명 한다.

본 발명에서 사용 되는 맥반석과 견운모는 옛날 부터 잘 알려져 있는 광석으로 우리나라에 전반적으로 존재 하고 있으나 주로 포항일대에서 많이 산출되며 실시예의 조성표에 기재된 바와 같이 무수규산,산화알루미늄이 주성분으로 각종 미네랄을 함유하고 있는 천연 광물로서 식물의 발육을 촉진시켜 줌은 물론이고,인체에도 대단히 이로운 광물로서 알려져 있고,또한 수중에서는 이온교환작용,흡착작용을 함으로써 수질을 정화하여 줄 뿐만이니라 함유하고 있는 미네랄이 물에 용해하여 풍부한 미네랄을 함유하는 물을 제조할 수 있으므로 수처리용으로 많이 사용되고 있다.

또한, 전기석(투르말린)은 붕소를 함유하는 사이크로 규산염 광물질로서 피에조 전기와 파이로 전기의 특성을 갖고 있는 것으로 알려져 있고,조성중에 함유 되어 있는 금속원소에 따라서 흙색,청흙색,암갈색,청색,녹색,적색,핑크색등의 다앙한 색으로 천연에 존재 하고 있다.

피에조전기란 대칭을 이루는 결정체에 있어서 대칭의 중심에 결함이 있는 결정에 특정방향으로 압력을 가하면 특정방향 양단에 전기분극현상이 나타나는 것을 말한다.

파이로전기란 극성축을 갖고 있는 결정에 온도변화를 주게 되면 극성축 양단에 서로 성질이 다른 대전을 나타내는 현상을 나타내는 현상을 말한다.

이와같이 압력과 온도 변화에 따라 특이한 전기적현상을 나타내는 것은 전기석이 +,-의 하전을 갖고 있는 이온 결정으로 되어 있는 것으로 추정 하고 있다.

수정과 같이 일반적인 이온결정체의 결정격자는 매우 규칙적으로 정렬되어 조립 되어 있는데 비하여 전기석의 결정격자는 의곡(distorition)되게 조립 되어 있다.이러한 현상을 자발의곡이라고 하는데 이와같이 전하를 띠고 있는 이온결정에 있어서 격자점의 뒤트림은 격자의 진동 패턴을 뒤틀리게 하여 대칭성을 잃은 격자의 진동이 방출되는 전자에 영향을 주어 외부에는 중성을 나타내지 못하고 양극에 반대의 하전을 띠는 형태로 나타내게 되는 것이다. 결국 이로 인해 극성체에 전장을 놓아두면 전극 분극현상 나타내어 정전기를 발생시키고 또한 태양으로 부터 끊임없는 전자파를 받아들어 영구적으로 미세전하를 방출시키는 방전현상을 일으키게 되며, 이 방전된 전하의 축적으로 온도는 주변의 온도 보다 상승하게 되어 보온효과가 있고,그리고 물을 전기분해하여 하이드록실이온(H₃O₂ ^-)을 발생시킴으로서 물을 활성화 시키고. 공기중의 악취를 제거하여 신진대사를 촉진시킴은 물론 탈취등의 다양한 기능을 발휘하는 효과가 있다.

세피오라이트는 Si_l2MgO₃0 (OH₂)₄8H₂O 로서 8면체 배위중의 마그네슘 원자의 중심평면에 산소원자에 따라 결합한 규소4면체의 2층에 따라 형성된 섬유축에 평행한 줄처럼 되어 있는 섬유질 조직체이다.이 섬유체는 점토에서는 통상적으로 볼수 없는 미공도의 성질을 부여 하고 있어 자신중량의 20배 정도의 물을 흡수 하는 성질이 있고, 또한, 여러 가지 형태의 수분형 구조을 가지고 있어 공기중의 유해물질을 쉽게 흡수 하는 성질을 가지고 있다.

소성 자화된 세라믹60-100중량부,전기석분말10-40량부,세피오라이트분말10-20중량부로서 이범위의 것이 상호간의 조성성분이 잘 조화 되어 이온화작용,전기적현상,흡수,흡착작용등 다양한 작용을 원활히 일으켜 본 발명의 목적을 달성 할수 있다.

상기 소성 자화된 세라믹분말은 60-100중량부의 범위를 벗어나면 이온화 작용이 잘 일어 나지 않아 미네랄의 용출이 어렵게 되어 정수효과 및 탈취효과가 없어지게 되고,입자의 크기를 230-550메쉬로 하는 것은 다른 물질과의 혼련 교반이 용이하게 하기 위함이며 그 이상의 입자크기로는 혼련 교반이 잘 되지 않기 때문이다.

전기석은 10중량부이하 첨가 하면 자발 의곡현상이 나타나지 않아 전기적인 특성을 잃게 되어 물을 전기분해 하기 어렵기 때문에 하이드록실이온(H₃O₂ ^-)을 발생 시킬수 없어 물을 활성화 시킬 수 없고.40중량부이상 첨가 하면 다른 물질과의 융화가 어렵게 된다.

세피오라이트를 10중량부이하 첨가 하면 흡수나 흡착에 의한 환원작용이 잘 일어 나지 않아 탈취,멸균효과을 얻을 수 없고,20중량부 이상 첨가 하면 흡수나 흡착현상 잘 일어 날 수 있으나 다른 물질과의 융화을 기대 할 수 없다.

또한, 600-690℃의 온도에서 소성을 하면 상기 광물질들의 고유한 특성을 유지할수 있어 최적의 물리적,화학적 환경을 조성 할 수 있어 유효 미네랄의 파괴 현상을 최대한 방지 할수 있는 잇점이 있으나 이 범위를 벗어나서 소성을 하게 되면 광물질이 포함하고 있는 결정수를 잃거나 활성화기능이 약화되어 자외선에 의한 변색이 쉽게 생기고,흡착.흡수기능이 떨어 지게 되는 결점이 있다.

소성후 자력을 조사하는 이유는 소성과정에서 일부 소실된 구성원소의 물리적,화학적성질을 개선 하기위함이고, 자기력이 부여된 세라믹 소성체는 기존의 세라믹 소성체보다 원적외선이 많이 방출됨은 물론 미네랄의 용출을 증대시켜 생체기능을 활성화 시킬 수 있다.

※이하 본 발명을 실시예를 들어 설명 한다.

실시예에 사용된 맥반석의 조성은 아래와 같다.

무 수 규 산 69.8중량%

산화알루미늄 14중량%

산 화제 2 철 1.3중량%

산 화제 1 철 1.4중량%

마 그 네 슘 3.6중량%

산 화 칼 슘 2.0중량%

나 트 륨 3.2중량%

칼 륨 3.2중량%

티 탄 0.3중 량%

무 수 인 산 0.3중량%

산 화 망 간 0.02중량%

견운모의 조성은 아래와 같다.

무 수 규 산 48.9중량%

산화알루미늄 31.0중량%

산화제 1,2 철 5.0중량%

산 화 칼 륨 7.3중량%

나 트 륨 0.23중량%

[실시예1]

제1공정

상기 조성으로 구성된 맥반석65% 견운모35%를 325메쉬로 분쇄하여 혼합하고 적량의 물을 넣어 교반기에서 1-3시간 교반한 후 압형기에 넣어 고형물을 얻은 다음 150℃에서 24시간동안 건조,숙성시킨후 소성로에서 720-790℃로 3시간 소결하여 소성체를 얻었다.

제2공정

제1공정에서 얻어진 소성체을 230-550메쉬로 분말화 하여 1100가우스의 자력을 투입하여 자화된 소성 세라믹분말을 얻었다.

제3공정

제2공정에서 자화된 소성 세라믹분말 80중량부,전기석분말 30중량부,세피오라이트분말 15중량부를 혼합,적량의 물과 함께 충분히 교반후 압형하여 고형물을 얻은 다음,감압 소성로에서 680℃로 2시간 소결하여 소성체를 얻는다. 이 소성체와 또는 이를 350메쉬로 분쇄하여 분말화한 소성분말에 1400가우스의 자력을 조사하여 최종 자화 소성 세라믹 및 그 분말을 얻었다.

[실시예2]

상기 제3공정에서 제조된 자화 소성 세락믹체 및 분말의 선도유지 효과 테스트는 아래와 같다.

같은 크기의 딸기 2개를 30X28X23(cm)의 종이 박스에 각각 넣고 한쪽에는 자화 소성 세라믹체을 넣은 다음,실온(15-22℃)에서 7일간 방치하였다. 자화 소성 세라믹체를 넣지 않은 딸기는 썩은 냄새가 났으나 자화 소성 세리믹체를 넣은 딸기는 거의 그대로 유지될 뿐아니라 썩은냄새도 나지 않았다.

[실시예3]

탈취효과 테스트는 다음과 같다.

가정에서 통상적으로 사용되고 있는 냉장고에 자화 소성 세라믹체를 넣고,3개월간에 걸쳐 냄새발생 유무를 관찰한 결과는 아래 표와 같다.

[실시예4]

정수효과 테스트는 다음과 같다.

수도물과 제조 실시예에서 얻어진 자화된 세라믹 소성체를 담그고 24시간 방치후 수도물과 자화 세라믹 소성체의 물을 분석한 결과 다음과 같았다.

※정수물의 수질 분석표 [1]

※수도물의 수질분석표 [2]

상기 표1,2에서 살펴 보듯이 기존의 수도물에는 암모니아성 질소,증발잔유물,탁도가 기준을 초과하나 본 발명의 자화 소성 세라믹은 그러하지 않음을 알 수 있다.

[응용 실시예]

제3공정에서 제조된 자화 소성 세라믹분말체 7kg과 질이 우수한 맥반석 5kg을 혼합,열을 조절 있는 장치가 달린 1000ℓ탱크통에 넣고,물의 온도를 85-90℃로 올려 2-3시간 유지 시켜다가 그 물의 온도가 80℃로 내려 갔을 때 10%식염수 50cc와 감,배등의 식물 열매 씨를 발효한 다음 용해한 물의 20cc를 세라믹분말 3kg과 함께 넣어 혼합,교반하여 기능이 활성화 된 물을 제조 한다. 이 물 속에 섬유를 일정시간 동안 담그어 함침시킨 다음 끄집어 내어 탈수시키고, 30℃정도의 온도에서 건조 한다.

이렇게 가공된 섬유는 촉감이 좋아, 스포츠, 환자용의류 특히 남,여 속옷등에 이용 된다.

이상의 실시예에 의해서 확인되는 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 자화 소성 세라믹는 선도유지,탈취,정수효과가 우수 하고,그외에 살균작용,각종 미네랄 용출 할 수 있을 뿐만 아니라,이온화작용을 일으켜 생체와 친화력을 도모 할수 있으며,생명체을 활성화 시키는 기능이 있어 건강 산업이나 식품,의료,섬유.제지산업등의 산업 전반에 걸쳐 다양한 용도로 응용 되거나 직접 이용 될 수 있는 것이다.

Claims

250-350매쉬의 맥반석65%,견운모35%로 혼합하여 이를 적량의 물을 가하여 혼련한후 통상의 온도에서 3일정도 숙성 시킨다음 압형하여 얻은 고형물을 소성로에서 720-790℃의 온도에서 4-6시간동안 소결하고 이를 230-550매쉬로 분쇄하여 분말화 한다음 800-1200가우스의 자력을 조사 하여 소성 자화된 세라믹 분말을 얻고, 이 소성 자화된 세라믹 분말 60-100중량부에 전기석분말 10-40중량부,세피오라이트분말 10-20중량부를 혼합,압형하여 얻은 고형물을 감압 소성로에서 600-690℃의 온도로 1-5시간동안 소결하여 소성체를 얻고, 이 소성체 또는 이를 200-500메쉬로 분쇄하여 분말화한 다음 재차1200-1400가우스의 자력을 조사 하는 것을 특징으로 하는 활성 기능을 갖는 다용도 자화소성 세라믹 및 그 분말의 제조 방법.