KR20050098394A

KR20050098394A - 조형용 나노실버 점토 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20050098394A
Application number: KR1020040023597A
Authority: KR
Inventors: 박병일
Original assignee: 박병일
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2005-10-12

Abstract

본 발명은 나노실버(銀, Nano Silver)를 이용한 귀금속 조형용 나노실버점토와 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 나노실버를 이용하여 장식품, 귀금속, 공예품 등에 사용되는 점토상의 조형용 나노실버점토를 제공하는데 있다. 이를 위하여 본 발명은 20 nm(나노미터) ~ 500 nm 범위내의 원형상의 나노실버 분말 80wt% ~ 90wt% 에 폴리비닐필로리돈, 폴리실록산, 폴리비닐알코올, 물 등이 10wt% ~ 20wt% 로 구성된 유기계수용성 바인더용액의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

조형용 나노실버 점토 및 그 제조방법{Nano silver Clay}

일반적으로 알려진 점토상의 은 제조상법은 은분말(평균입경 1~90um 마이크로미터)을 메틸셀룰로스, 전분, 물 등 과 혼합하여 평균 900도의 전기로 내부에서 30분간 소성하여 목적물을 얻는 방법(특허 등록번호 10-0255996), 또 평균입경(3~15um) 의 은분말과 물, 송진액, 전분, 아크릴수지, 린시드유 등을 혼합하여 전술한 바와 같이 소성하는 방법(특허 공개번호 2003-0027142) 등이 있다.

상기의 방법들은 은분말의 평균입경이 매우 큰 관계로 고온 소성시에 분말 입자들간의 간극이 매우 크게 작용하므로 소성후의 강도가 매우 낮으며 조형중에도 강도가 낮아 조형 후 건조시에 부러지거나 조각칼등을 사용하여 조형하기 여려운 점이 상존하고 있었다. 또한 소결온도가 높아서 전기로 혹은 가스로를 이용하지 않으면 안되며, 입자크기가 크기 때문에 소결시간이 매우 길어서 일반 사용자들이 사용하기에 어려움이 있었다. 또한 아크릴수지와 같은 고분자물질은 소성중에 유독성 가스가 발생하여 발암물질로 알려진 다이옥신을 발생시킬 가능성을 가지고 있다

나노실버점토는 은을 이용하여 점토와 같은 형태로 제조하여 손, 혹은 기구를 이용하여 손쉽게 조형하여 원하는 형태를 조성하여 고온에서 소성하면 99.9%의 순도 높은 은제 귀금속 제품을 만들 수 있는 원료물질이다. 이는 종래에 귀금속 기술자들만이 만들 수 있었던 반지, 귀걸이, 목걸이 등을 일반인들도 쉽게 조형하여 자신만의 은을 이용한 액세서리를 만들 수 있도록 고안된 제품이다.

본 발명은 나노실버를 이용하여 기존에 사용되고 있던 점토상의 은보다 소성온도를 더욱 낮추고 소결물의 강도를 높이며, 소성후 조형물의 수축정도를 낮추기 위한 제조공법의 발명을 목표로 한다.

본 발명은 나노입자크기의 은 분말을 이용하여 이용하여 소성온도가 낮고 소결강도가 매우 높은 나노실버를 이용한 조형용 점토 제조를 목적으로 한다.

제시된 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 평균입경 20nm ~ 500nm(나노미터) 크기의 은분말 80wt% ~ 90wt% 에 폴리비닐필로리돈, 폴리실록산, 폴리비닐알코올, 물 등이 10wt% ~ 20wt% 로 구성된 유기계 수용성 바인더용액의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 상기 유기계 수용성 바인더의 각 요소의 혼합비는 폴리비닐필로리돈 1wt% ~ 5 wt%, 폴리실록산 1 wt% ~ 2 wt%, 폴리비닐알코올 2 wt% ~ 6 wt% 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용하는 나노실버 입자는 평균입경 20nm ~ 500nm 의 것이 사용되며 이것은 기존에 마이크로 사이즈의 입자보다 밀도가 높고 입자간의 간극이 작아서 소성후의 조형물의 수축 정도에 매우 큰 영향을 주어 기존의 10% 내외로 수축되는 소성 조형물을 5% 이하로 줄일 수 있다. 또한 입자의 크기가 작기 때문에 각 입자간의 전자 이동이 매우 빠르게 일어나므로 소결온도는 현저하게 낮출수 있는 효과를 기대할 수 있다. 기존에 850℃ ~ 900℃에서 얻을 수 있는 소결 강도를 600℃ 까지만 가열하여도 동일한 강도를 얻을 수 있다. 이것은 나노실버 입자를 사용하여야만 얻을 수 있는 잇점으로 기존의 마이크로급의 분말을 이용하여 제조된 점토에서는 기대할 수 없는 기능이다. 이것은 사용자의 사용성에 중대한 영향을 미치는 요소로서 점토 조성후에 전기로 혹은 가스로를 이용하여야만 가능했던 소성공정을 가정용 버너 혹은 가스렌지를 이용하여 낮은 온도에서도 소성할 수 있게 한다.

폴리비닐필로리돈은 바스프사의 Luvitec K90을 사용하였으며 분말상을 물과 혼합하여 녹인후 혼합한다. 폴리비닐필로리돈의 효과는 조형시에 입자가 손에 묻지 안도록 도와주며, 조형후의 건조 강도를 증대 시킨다. 조형후 건조강도는 입자의 크기와도 관계가 있는데, 입자의 크기가 작을수록 입자간의 공극이 적어져서 건조강도가 좋아진다. 폴리비닐필로리돈의 사용량이 5wt%를 넘으면 조형시 탄력성이 너무 커서 조형에 어려움이 따르며, 수축뮬도 증가하게 된다.

폴리실록산은 분말 입자간의 분산성을 좋게 하여 주는 첨가제로서 분말과 유기계 바인더 수용액간에 고분자 고리를 형성하여 분말의 유동성을 좋게하며, 분말과 수용액의 분리현상을 막아 준다.

폴리비닐알코올은 분말입자의 접착성을 높여준다. 2 wt% ~ 6 wt%를 사용하며 너무 적으면 분말 입자의 접착성이 떨어져 조형이 불가능하며 6wt%보다 많으면 손에 분말이 묻어나는 현상이 발생하며 조형시에 원하는 형상을 구성하는 것이 매우 어려워 진다.

상기 각 성분을 사용하여 나노실버점토를 제작하는 과정은 먼저 폴리비닐필로리돈을 물에 혼합하여 가열하여 용해하고 그 용액에 나노실버분말, 폴리실록산, 폴리비닐아코올을 소정의 비율로 혼합하여 교반기에 충분히 혼련하여 점토상의 나노실버점토를 얻을 수 있다.

소성방법은 나노실버점토를 손 또는 기구를 이용하여 원하는 형상으로 조형하고, 건조하여, 600℃ 까지 전기로 혹은 가정용 버너 등을 이용하여 가열한후 10분간 소결한 후 방냉하는 것으로 목적하는 은 조형물을 얻을 수 있다. 소결온도는 600℃ 이상 960℃ 이하이면 되므로 정확하게 맞출 필요는 없다. 그 이유는 가정용 버너의 경우 정확한 온도를 측정할 수 없으므로 소결온도를 600℃로 한정하지 않는다. 이것은 단시간 급속 가열에도 조형물의 형태가 변하지 않고, 내부에서 발생하는 가스로 인해 형태가 변하는 등의 이상이 발생하지 않으므로 기존에 장시간 천천히 가열해야 하는 사용상의 어려움을 극복할 수 있다.

이상과 같이 나노실버를 이용한 점토 조성물은 소결강도, 소결시간, 소결온도, 수축율 등에서 매우 뛰어난 점토 조성물을 얻을 수 있다.

Claims

평균입경 20nm ~ 500nm(나노미터) 크기의 나노실버분말과 유기계바인더로서 폴리비닐필로리돈, 폴리실록산, 폴리비닐알코올, 물로 이루어지는 조성물로 조형, 건조, 소성의 단계를 거쳐 은 귀금속 액세서리를 제작할 수 있는 실버점토 조성물.
제1항에 있어서 유기계바인더의 함량이 총량에 대하여 10wt% ~ 20wt% 범위내에 있는 실버점토 조성물.
제1항에 있어서 소성온도가 최저 600℃ 부터 사용할 수 있는 실버점토 조성물.