KR20040093547A

KR20040093547A - 세라믹 분말을 이용한 진주양식용 진주핵의 제조방법 및이 제조방법에 의하여 제조된 진주양식용 진주핵

Info

Publication number: KR20040093547A
Application number: KR1020030027461A
Authority: KR
Inventors: 김판채
Original assignee: 김판채; 주식회사 케이피씨테크
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-11-06

Abstract

본 발명은 환경친화적이면서 생체친화성이 우수한 세라믹 분말을 이용한 진주양식용 진주핵의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 진주양식용 진주핵에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 분말과 결합제 및 용매를 혼합한 후 이를 성형, 소성 및 가공의 연속공정으로 처리하므로써, 조개껍데기 또는 조갯살로 만든 종래의 진주핵을 대체할 수 있을 뿐 아니라, 모패의 폐사율이 적으면서 진주층의 성장속도가 빠르고, 크기와 모양을 다양하게 할 수 있는 진주양식용 진주핵의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 진주양식용 진주핵에 관한 것이다.

Description

세라믹 분말을 이용한 진주양식용 진주핵의 제조방법 및 이 제조방법에 의하여 제조된 진주양식용 진주핵{The preparation method of pearl nucleus for pearl culture using the ceramic powders and the pearl nucleus prepared by the same method}

천연진주는 조개의 조갯살(맨틀)속에 자연적으로 들어온 모래알 등의 이물질을 조개의 분비물인 아라고나이트(aragonite)형 탄산칼슘과 단백질(conchiolin) 성분이 감싸면서 진주층이 형성되는 과정에 의해 얻어진다.

한편, 양식진주는 조개껍데기 또는 조갯살을 이용하여 만든 진주핵을 조갯살속에 삽입시킨 뒤, 조개의 분비물에 의해 진주핵 위에 진주층이 인위적으로 형성되도록 하여 얻어지는 것이다.

진주양식용 진주핵에 대한 종래의 기술들을 살펴보면, 진주양식의 초기에는 은, 납, 유리, 대리석, 산호 등 진주와는 전혀 관계가 없는 물질을 진주핵으로 이용하는 것이 시도되었다. 그 후 1900년도에 들어오면서 진주와 화학성분이 동일한조개껍데기가 진주핵으로서 적합하다는 것이 밝혀졌고, 근년에는 조갯살을 진주핵으로 이용한 진주양식이 이루어져 오고 있다.

플라스틱이나 합성수지를 이용한 진주핵에 대한 시도가 있었으나, 플라스틱이나 합성수지를 이용한 진주핵의 경우, 조개 내부와의 친화력이 없고, 진주층이 형성되더라도 진주핵과 진주층과의 흡착력이 떨어지므로 진주핵과 진주층 사이에 공간이 생기게 되어, 이로 인해 진주에 충격이 가해지면 쉽게 깨진다는 문제점이 있었다.

또한, 백운석을 가공하여 진주핵으로 이용하고자 한 시도가 한국특허등록 제0182764호에 개시되어 있으나, 이를 이용하여 실제로 양식진주를 대량으로 수확하였다는 보고는 아직 없다.

상기한 바와 같이, 진주양식용 진주핵으로 이용할 수 있는 다양한 물질들이 검토되어 왔으나, 현재는 조개껍데기 또는 조갯살로 만든 진주핵이 대부분 이용되고 있다. 이는 조개껍데기 또는 조갯살로 만든 진주핵이 조개 내부와의 친화력 및 양식진주의 색상 등이 우수하다는 장점을 가지고 있기 때문이다.

그러나, 진주핵으로 이용되고 있는 조개껍데기는 미국의 미시시피 강, 브라질의 아마존강 그리고 중국의 양쯔강에서 서식하고 있는 민물조개의 껍데기, 즉, 아라고나이트형 탄산칼슘이 주성분인 조개껍데기만이 사용가능한 것으로 알려져 있다. 따라서, 조개껍데기의 공급이 극히 제한적이며, 또한 크기가 10mmΦ 이상의 진주를 양식하기 위해서는 대형조개의 껍데기가 필요한데, 근년에 들어와서 환경오염으로 인해 조개의 패사율이 높아지면서 진주핵으로 이용할 수 있는 민물조개의 고갈현상이 나타나고 있어, 크기가 10mmΦ 이상인 진주핵의 공급은 더욱 어려워지고 있는 실정이다.

한편, 조갯살을 진주핵으로 이용한 경우는, 구형이면서 크기가 10mmΦ 이상인 가격이 비싼 고부가가치의 진주를 양식하는 데에는 한계성이 있다는 문제점이 있다. 조개껍데기의 경우, 진주핵을 일정한 크기의 구형상태로 가공하여 사용할 수 있기 때문에 크기가 큰 진주를 양식할 수 있으나, 조갯살의 경우는 구형으로 가공할 수 없을 뿐 아니라, 크기가 큰 진주를 얻기 위해 많은 양의 조갯살을 사용한다 하더라도, 이때는 조갯살의 강도가 너무 약하므로 함몰현상이 일어나서 구형의 진주가 얻어지지 않는다. 따라서, 적은 양의 조갯살을 진주핵으로 이용한 양식이 이루어지고 있으며, 이때 다양한 형상을 지닌 양식진주가 산출되고, 여기에서 구형의 진주를 선별하게 되는데, 일반적으로 10mmΦ 이하의 크기를 가진 진주가 수확되어진다. 한편, 아주 적은 양의 조갯살을 이용할 때는 양식기간중에 조갯살이 자연스럽게 없어지고 진주층만으로 이루어진 진주가 얻어지는 경우가 있는데, 이것을 무핵진주라고도 부른다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결함과 동시에, 고부가가치를 창출할 수 있는 새로운 진주양식용 진주핵의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 진주양식용 진주핵을 제공하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 환경친화적이면서 생체친화성이 우수한 세라믹 분말을 이용하여 진주핵을 제조하므로써, 조개껍데기 또는 조갯살로 만든 종래의 진주핵을 대체할 수 있을 뿐 아니라, 모패의 패사율이 적으면서 진주층의 성장속도가 빠르고 크기와 모양이 다양하며, 또한 구형이면서 크기가 10mmΦ 이상인 고부가가치의 양식진주를 대량으로 생산할 수 있는 진주양식용 진주핵의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 진주양식용 진주핵을 제공하는 것이다.

도 1은, 수산화아파타이트 분말을 이용하여 제조한 구형 진주핵(A) 및 이를 이용하여 양식한 구형 진주(B)의 사진

도 2는, 수산화아파타이트 분말을 이용하여 제조한 진주핵을 이용하여 양식한 구형 진주의 진주층에 대한 X선 회절분석 결과

도 3은, 수산화아파타이트 분말을 이용하여 제조한 진주핵을 이용하여 양식한 구형 진주의 진주층에 대한 주사전자현미경 사진

도 4는, 수산화아파타이트 분말을 이용하여 제조한 산양이 문양화된 진주핵(A) 및 이를 이용하여 양식한 전복진주(B)의 사진

도 5는, 인산3칼슘 분말을 이용하여 제조한 구형 진주핵(A) 및 이를 이용하여 양식한 구형 진주(B)의 사진

도 6은, 골회 분말을 이용하여 제조한 구형 진주핵(A) 및 이를 이용하여 양식한 구형 진주(B)의 사진

도 7은, 아라고나이트형 탄산칼슘 분말을 이용하여 제조한 구형 진주핵(A)및 이를 이용하여 양식한 구형 진주(B)의 사진

본 발명에 따른 세라믹 분말을 이용한 진주양식용 진주핵의 제조방법은 다음의 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.

(a) 세라믹 분말에 결합제를 첨가하여 혼합하는 단계;

(b) (a)단계에서 얻어진 혼합물에 용매를 첨가한 후, 성형하는 단계;

(c) (b)단계에서 얻어진 성형체를 소성시키는 단계;

(d) (c)단계에서 얻어진 소성체를 가공하는 단계.

본 발명의 세라믹 분말을 이용한 진주양식용 진주핵의 제조방법중 (a)단계의 세라믹 분말로는 환경친화적이면서 또한 생체친화성(biocompatibility)이 매우 우수한 수산화아파타이트(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂), 인산3칼슘(Ca₃(PO₄)₂), 인산1수소칼슘(CaHPO₄), 골회(Ca₂P₂O₇), 아라고나이트형 탄산칼슘(CaCO₃), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화티타늄(TiO₂) 등이 바람직하며, 결합제로는 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 본시멘트(bone cement), 전분 등이 바람직하다. 세라믹 분말은 일반적으로 그 자체만으로는 성형체로 성형하기 어려우나, 세라믹 분말을 결합제와 혼합하여 실온상태에서 성형체로 성형한 후, 고온상태에서 소성과정을 거쳐 소성체로 만드는 것이다. 여기에서, 결합제는 세라믹 분말이 소성체가 될 때까지 결합시켜주는 역할을 하는데, 결합제는 고온상태에서 소성과정을 거치면서 분해 또는 휘발하면서 소성체에 다공성을 부여하는 역할도 하게 된다.

세라믹 분말과 결합제의 혼합비는 90∼95중량％ : 5∼10중량%의 범위가 바람직하다. 결합제를 5중량% 미만으로 혼합시, 세라믹 분말을 성형체로 성형하는 데에 필요한 충분한 가소성을 부여하지 못하므로 바람직하지 않고, 10중량%를 초과하여 혼합시, 세라믹 분말 그 자체의 특성에 영향을 미치므로 바람직하지 않다.

본 발명의 세라믹 분말을 이용한 진주양식용 진주핵의 제조방법중 (b)단계의 용매로는 물, 폴리카르복실산(polycarboxylic acid), 아세톤, 알콜 등이 바람직하며, 용매는 혼합물이 최적의 성형체가 될 수 있는 가소성(plasticity)을 나타낼 때까지 첨가하는 것이 바람직한데, 혼합물과 용매의 혼합비는 40∼50중량% : 50∼60중량%의 범위가 바람직하다. 용매를 50중량% 미만으로 혼합시, 분말상태가 부분적으로 존재하여 성형체로 성형하기 어려우므로 바람직하지 않고, 60중량%를 초과하여 혼합시, 혼합물이 슬러리 상태로 되어 성형체로 성형하기 어려우므로 바람직하지 않다.

그리고, 성형방법은 사출성형 또는 가압성형의 방법이 바람직하다.

본 발명의 세라믹 분말을 이용한 진주양식용 진주핵의 제조방법중 (c)단계는, 예를 들어 전기로를 이용하여 소성온도 700∼1500℃, 소성시간 3∼4시간의 조건에서 소성시키는 것이 바람직하다. 여기에서 최적의 소성온도와 소성시간은 사용된 세라믹 분말의 종류에 따라 다공성, 소결성 등을 관찰한 뒤 결정하는 것이 바람직하다. 세라믹 분말에 있어서, 탄산칼슘의 경우는 800℃에서 CaCO₃→CaO + CO₂↑로 분해되므로 소성온도를 700℃ 정도로 하는 것이 바람직하고, 수산화아파타이트, 인산3칼슘, 인산1수소칼슘, 골회, 산화티타늄은 1200∼1300℃에서, 그리고 산화알루미늄은 1500℃에서 소성과정을 행할 때, 다공성과 소결성이 좋은 소성체를 얻을 수 있었다. 수차례에 걸친 실험에 의해 검토한 바, 탄산칼슘과 산화알루미늄은 4시간의 소성시간이 필요했으나, 그 외의 세라믹 분말은 3시간의 소성온도에서 최적의 소성체를 얻을 수 있었다.

본 발명의 세라믹 분말을 이용한 진주양식용 진주핵의 제조방법중 (d)단계는 상기 (c)단계에서 얻어진 소성체를 가공기를 이용하여 구형으로 가공시키는 단계로서, 소성체의 대량적인 구형 가공이 가능하다. 가공기는 구형의 크기를 임의로 조절할 수 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법을 이용하여 문양화된 진주핵을 제조하는 경우에는, 진주핵에 형성된 문양형태가 유지되도록 하기 위해, 구형 가공단계를 적용하지 않는다. 즉, 문양화된 진주핵의 제조방법은 상기 (d)단계의 가공과정이 필요없이, 상기 (a), (b), 및 (c)의 단계들로 이루어진다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

수산화아파타이트 분말 95중량%와 폴리비닐알콜 5중량%를 혼합한 후, 여기에물을 첨가하여 가소성의 혼합물을 만들었다. 이 혼합물을 사출성형기를 이용하여 성형체로 만든 후, 이 성형체를 1250℃에서 3시간 동안 소성시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 다공성의 아파타이트 소성체를 가공기를 이용하여 구형으로 가공하여, 도 1(A)와 같은 진주핵을 얻었다.

상기와 같이 하여 얻어진 진주핵을 진주조개에 삽입한 후 6개월 동안 양식한 결과, 도 1(B)와 같은 구형의 양식진주를 수확하였다.

본 실시예 1의 수산화아파타이트 분말을 이용하여 제조한 구형의 진주핵은 모패의 패사율이 거의 없었으며, 진주층의 성장속도는 0.17∼0.22mm/월이었다. 이는 조개껍데기 및 조갯살과 같은 종래 진주핵의 성장속도 0.08∼0.10mm/월과 비교시 약 2배 정도 빠른데, 이것은 본 발명의 세라믹 분말을 이용한 진주핵을 이용할 경우, 진주의 양식기간을 크게 단축시킬 수 있음을 보여주는 것이다.

본 실시예 1에서 얻어진 양식진주의 진주층에 대한 성분을 조사하기 위해 X선 회절분석을 행한 결과, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 천연진주와 동일하게 아라고나이트형 탄산칼슘이 주성분이었다.

또한, 주사전자현미경을 이용하여 진주층의 미세구조를 관찰한 결과, 도 3에서와 같이 아라고나이트형 탄산칼슘과 단백질성분이 층상구조를 이루며 성장하고 있음을 알 수 있었다. 이는 천연진주의 미세구조와 동일한 것이다.

실시예 2

상기 실시예 1과 같은 방법으로, 수산화아파타이트 분말 95중량%와 폴리비닐알콜 5중량%를 혼합한 후, 여기에 물을 첨가하여 가소성의 혼합물을 만들었다. 이혼합물을 산양을 문양화한 몰드(mould)에 넣고 가압성형하여 문양화된 성형체로 만든 후, 이 성형체를 1250℃에서 3시간 동안 소성하여 도 4(A)와 같은 산양이 문양화된 진주핵을 얻었다.

이와 같이, 본 발명의 세라믹 분말을 이용한 진주핵의 제조방법은 다양한 문양 및 모양을 가진 진주핵을 제조할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다.

상기와 같이 하여 얻어진 문양화된 진주핵을 전복조개에 삽입한 후 6개월 동안 양식한 결과, 도 4(B)와 같은 산양이 문양화된 전복진주를 수확하였다.

본 실시예 2의 수산화아파타이트 분말을 이용하여 제조한 산양이 문양화된 진주핵은 모패의 패사율이 거의 없었으며, 진주층의 성장속도는 0.18∼0.23mm/월이었다.

본 실시예 2에서 얻어진 양식진주의 진주층에 대한 성분을 조사하고, 진주층의 미세구조를 관찰한 결과, 실시예 1과 동일한 결과를 나타내었다.

실시예 3

인산3칼슘 분말 95중량%와 폴리비닐알콜 5중량%를 혼합한 후, 여기에 물을 첨가하여 가소성의 혼합물을 만들었다. 이 혼합물을 사출성형기를 이용하여 성형체로 만든 후, 이 성형체를 1250℃에서 3시간 동안 소성시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 다공성의 인산3칼슘 소성체를 가공기를 이용하여 구형으로 가공하여, 도 5(A)와 같은 진주핵을 얻었다.

상기와 같이 하여 얻어진 진주핵을 진주조개에 삽입한 후 6개월 동안 양식한 결과, 도 5(B)와 같은 구형의 양식진주를 수확하였다.

본 실시예 3의 인산3칼슘 분말을 이용하여 제조한 구형의 진주핵은 모패의 패사율이 거의 없었으며, 진주층의 성장속도는 0.19∼0.25mm/월이었다.

본 실시예 3에서 얻어진 양식진주의 진주층에 대한 성분을 조사하고, 진주층의 미세구조를 관찰한 결과, 실시예 1과 동일한 결과를 나타내었다.

실시예 4

골회 분말 90중량%와 폴리비닐알콜 10중량%를 혼합시킨 후, 여기에 폴리카르복실산을 첨가하여 가소성의 혼합물을 만들었다. 이 혼합물을 사출성형기를 이용하여 성형체로 만든 후, 이 성형체를 1250℃에서 3시간 동안 소성시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 다공성의 골회 소성체를 가공기를 이용하여 구형으로 가공하여, 도 6(A)와 같은 진주핵을 얻었다.

상기와 같이 하여 얻어진 진주핵을 진주조개에 삽입한 후 6개월 동안 양식한 결과, 도 6(B)와 같은 구형의 양식진주를 수확하였다.

본 실시예 4의 골회 분말을 이용하여 제조한 구형의 진주핵은 모패의 패사율이 거의 없었으며, 진주층의 성장속도는 0.15∼0.21mm/월이었다.

본 실시예 4에서 얻어진 양식진주의 진주층에 대한 성분을 조사하고, 진주층의 미세구조를 관찰한 결과, 실시예 1과 동일한 결과를 나타내었다.

실시예 5

아라고나이트형 탄산칼슘 분말 90중량%와 본시멘트 10중량%를 혼합시킨 후, 여기에 물을 첨가하여 가소성의 혼합물을 만들었다. 이 혼합물을 사출성형기를 이용하여 성형체로 만든 후, 이 성형체를 700℃에서 4시간 동안 소성시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 다공성의 아라고나이트형 탄산칼슘 소성체를 가공기를 이용하여 구형으로 가공하여, 도 7(A)와 같은 진주핵을 얻었다.

상기와 같이 하여 얻어진 진주핵을 진주조개에 삽입한 후 6개월 동안 양식한 결과, 도 7(B)와 같은 구형의 양식진주를 수확하였다.

본 실시예 5의 아라고나이트형 탄산칼슘 분말을 이용하여 제조한 구형의 진주핵은 모패의 패사율이 거의 없었으며, 진주층의 성장속도는 0.12∼0.17mm/월이었다.

본 실시예 5에서 얻어진 양식진주의 진주층에 대한 성분을 조사하고, 진주층의 미세구조를 관찰한 결과, 실시예 1과 동일한 결과를 나타내었다.

본 발명에 의하면, 환경친화적이면서 생체친화성이 우수한 세라믹 분말을 이용하여 진주핵을 제조하므로써, 조개껍데기 또는 조갯살로 만든 종래의 진주핵을 대체할 수 있을 뿐 아니라, 모패의 패사율이 적으면서 진주층의 성장속도가 빠르고, 크기 및 모양도 다양하게 할 수 있으며, 나아가서는 구형이면서 크기가 10mmΦ 이상인 고부가가치의 양식진주를 대량으로 생산할 수 있는 진주양식용 진주핵의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 진주양식용 진주핵이 제공된다.

또한, 상기와 같은 효과 이외에도 세라믹 분말을 이용하여 진주핵을 제조하므로써, 민물조개 및 진주조개를 보호할 수 있다는 측면에서도 그 파급효과는 클 것이다.

Claims

다음의 (a)∼(d)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진주양식용 진주핵의 제조방법:

(a) 세라믹 분말에 결합제를 첨가하여 혼합하는 단계;

(b) (a)단계에서 얻어진 혼합물에 용매를 첨가한 후, 성형하는 단계;

(c) (b)단계에서 얻어진 성형체를 소성시키는 단계;

(d) (c)단계에서 얻어진 소성체를 가공하는 단계.
다음의 (a)∼(c)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 문양화된 진주양식용 진주핵의 제조방법:

(a) 세라믹 분말에 결합제를 첨가하여 혼합하는 단계;

(b) (a)단계에서 얻어진 혼합물에 용매를 첨가한 후, 성형하는 단계;

(c) (b)단계에서 얻어진 성형체를 소성시키는 단계.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (a)단계의 세라믹 분말은 수산화아파타이트, 인산3칼슘, 인산1수소칼슘, 골회, 아라고나이트형 탄산칼슘, 산화알루미늄 및 산화티타늄 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진주양식용 진주핵의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (a)단계의 결합제는 폴리비닐알콜, 본시멘트 및 전분 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진주양식용 진주핵의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (a)단계의 세라믹 분말과 결합제의 혼합비는 90∼95중량％ : 5∼10중량%인 것을 특징으로 하는 진주양식용 진주핵의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (b)단계의 용매는 물, 폴리카르복실산, 아세톤 및 알콜 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진주양식용 진주핵의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (b)단계의 혼합물과 용매의 혼합비는 40∼50중량％ : 50∼60중량%인 것을 특징으로 하는 진주양식용 진주핵의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (b)단계의 성형방법은 사출성형 또는 가압성형인 것을 특징으로 하는 진주양식용 진주핵의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (c)단계에서 전기로를 사용하여 소성온도 700∼1500℃, 소성시간 3∼4시간의 조건에서 소성하는 것을 특징으로 하는 진주양식용 진주핵의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 (d)단계는 소성체를 가공기를 이용하여 구형으로 가공시키는 것을 특징으로 하는 진주양식용 진주핵의 제조방법.
제1항 내지 제10항중 어느 한항에 따른 방법에 의하여 제조된, 세라믹 분말을 주성분으로 하는 진주양식용 진주핵.