KR20060106792A

KR20060106792A - 세탁기용 세라믹 세탁 볼

Info

Publication number: KR20060106792A
Application number: KR1020060086555A
Authority: KR
Inventors: 배지예
Original assignee: 배지예
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2006-10-12

Abstract

본 발명은 세탁 시 세탁기 내부에 넣어 빨래를 깨끗하게 세탁할 수 있도록 도우며, 세탁조 내에 세균이나 바이러스의 발생을 차단하는 새로운 '세탁기용 세라믹 세탁 볼'에 관한 것이다.

본 발명은 합성수지로 된 케이스 내부에 '세탁기용 세탁 볼'을 투입하여 세탁 볼을 완성하고, 이를 세탁기에 넣어 세탁 시 빨래의 세탁을 돕는 원리로 구성되어 진다. 세라믹으로 구성된 세탁 볼은 물에 녹아 미네랄 농도를 높여 세탁수를 알칼리화 하여, 물 분자의 활성화로 세탁물의 세탁을 돕는 동시에, 세탁물이 부드러워지는 효과와 함께 산도를 낮추고 미네랄 성분을 세탁물에 부가하여 약한 피부에 자극을 주지 않도록 구성되어 진다. 본 발명에 따른 '세탁기용 세라믹 세탁 볼'은 '이산화티탄, 산화아연, 탄산칼슘' 등의 물질을 일정한 비율로 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 점토와 혼합하여 성형하는 단계; 상기 성형된 성형물을 1200℃에서 소결 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 '세탁기용 세라믹 세탁 볼'을 사용할 경우, 적은 세제량으로도 많은 빨래를 깨끗하게 세탁할 수 있어 환경보호에 도움이 되며, 세탁물을 부드럽게 하며, 미네랄 부가로 인체 피부 건강에 도움이 되는 장점을 지니고 있다. 또한 저렴한 가격으로 양산이 가능하며 환경친화적인 물질들로 구성되어진다는 장점도 아울러 지니고 있다.

세탁 볼. 미네랄

Description

세탁기용 세라믹 세탁 볼{ A ceramic-ball for washing machine }

[도1] 은 본 발명에 따른 '세탁기용 세라믹 세탁 볼'의 제조과정을 나타낸 구성도이다.

세탁기(洗濯機, washing machine)란 기계의 힘을 이용하여 의류의 세탁을 하는 장치를 의미한다. 세탁기는 주로 전동기를 주동력으로 하며, 세제와 물의 적용을 이용하여 의복에 묻어 있는 오염을 떼어 내도록 세탁과 헹굼, 탈수의 과정을 진행하게 된다. 구성요소로는 동력장치인 전동기와 빨래에 에너지를 전달하는 기계부, 세탁과정을 조정하는 제어부, 그리고 물을 넣고 빼는 급수장치와 배수장치들로 이루어져 있다. 세계 최초의 세탁기는 명확히 확인되어 있지 않으나, 최초의 것은 1691년 영국 특허자료에 나타나 있으며, 18세기 후반부터 활발한 발명이 이루어졌던 것으로 알려졌다.

그러나 현대적 개념의 세탁기의 시초는 1851년 미국 제임스 T.킹이 발명한 실린더식으로 이것이 오늘날 사용되는 드럼식 세탁기의 원조이다. 현재 세계에서 사용되는 세탁기는 유럽지역에서 주로 사용되는 드럼식(cylinder type)과 아메리카 주 지역의 교반식(攪拌式:agitator type), 그리고 한국과 일본 등 동아시아 지역에서 사용되는 와권식(渦捲式:pulsator type)의 세 가지로 크게 분류된다.

드럼식은 여러 개의 돌출부가 형성되어 있는 드럼의 안쪽에 물과 세제와 빨래를 넣고 수평축으로 저속 회전시켜 빨래가 돌출부에 의해 올려졌다 떨어지는 충격에 의해 세탁을 하게 된다. 이 방식은 빨래의 손상이 거의 없고, 물을 적게 사용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 세척력이 약하여 전기히터를 사용, 물을 데워줘야 하므로 전기소모가 많고, 시간이 오래 걸리며, 소음이 큰 단점을 가지고 있다. 교반식은 세탁조의 중앙에 치솟는 날개 모양의 교반기를 좌우로 회전시켜 세탁을 하는 방식이다. 세척력은 우수하나 세탁기의 소음과 진동이 크고 빨래의 손상이 있으며, 대형 세탁기에 적합한 방식이다. 한국에서 많이 쓰이는 와권식은 1960년 일본에서 개발된 방식으로 원판 모양의 펄세이터를 회전시켜 생긴 물살로 세탁을 하는 방식이다. 초기의 제품은 펄세이터의 직경이 작고 고속회전을 함으로써 옷의 꼬임과 손상이 심한 단점이 있었으나, 펄세이터가 대형화하고 좌우 반전시간이 줄어든 80년대 이후 제품은 이러한 단점이 보완되었으며 세척력도 우수하다. 특히, 좌우 반전시간이 짧은 대형 펄세이터 제품들은 특성상 교반식으로 분류되기도 한다.

또 와권식 세탁기는 세탁조와 탈수조가 분리된 2조식과, 같은 곳에서 세탁·헹굼·탈수가 진행되는 1조식으로 나누어진다. 2조식 세탁기 중에는 세탁과 헹굼이 자동으로 연결 진행되는 자동세탁기(반자동이라고도 함)와 물받기와 세탁·헹굼 등을 수작업으로 선택하여야 하는 수동세탁기로 나누어진다. 1조식 세탁기는 세탁·헹굼·탈수의 전과정이 자동으로 연결 진행되는데, 자동세탁기와 구분되어 전자동 세탁기라고도 한다.

이 밖에도 기계적 충격으로 진동판을 진동시키는 진동식 세탁기, 전기적으로 진동자를 발진시키는 초음파세탁기, 고압펌프를 이용한 수압식 세탁기 등이 있으며, 세탁소에서 사용되는 드라이클리닝용 세탁기가 있다. 드라이클리닝용 세탁기는 보통의 세탁기가 물을 사용하는 습식세탁인 데 반하여 물을 사용하지 않고 드라이클리닝용으로 개발된 석유계 용제나 퍼클로로에틸렌 등의 유기용제(有機溶劑)를 이용, 세척을 하므로 건식세탁기로 구분된다. 그 구조는 드럼식 세탁기 형태에 용제의 정제장치 등이 부착되어 있으며, 물세탁시 손상되기 쉬운 섬유나 물에 대한 견뢰성(堅牢性)이 적은 염색물들을 세탁하는 데 이용된다.

계면 활성제는 기체-액체, 액체-액체×액체-고체 간의 계면에 흡착 또는 배열하고 그 계면 활성제가 흡착하는 성질은 계면 활성제가 갖는 구조적인 특이성에 기인한다고 말할 수 있고 일반적으로는 그 희박용액으로 계면 에너지에 변화를 주며, 수용액으로는 표면 장력을 저하시키는 것으로 많이 사용되고 있다.

역사적으로 계면 활성제는 비누에서 시작되어 섬유 공업에 있어서의 염색 조제 정련제 마무리제 등으로 개발하고 현재는 화공업의 진보와 함께 합성 세제 합성수지, 유화 중합용 유화제, 농약 유화제, 금속 세정제, 대전 방지제, 분산제, 기포제, 침투제, 가용화제 등과 모든 산업에서 조제적 역할을 하며 그 종류도 연구 중인 것을 합하면 수천 종이 이르고 있다.

계면 활성제란 유기 물질로써 화학적 구조의 특성은 분자의 한쪽에는 물과 친수성이 있고 반대쪽에는 기름과 친 유성을 가지고 있어 물속에 있는 기름때와 기 름 속에 있는 수용성 오점 제거에 큰 도움을 준다.

계면 활성제는 세정 작용을 강하게 발휘하는 세제로써 미셀(계면의 집합체를 말함)을 형성한다. 비눗물과 같은 계면 활성제의 농도가 일정한 값 이상으로 커지면서 생기는 현상을 나타내며 다음과 같은 특성이 있다.

① 습윤 작용(젖는 것을 말함)

② 침투 작용(골고루 스며들 게 함)

③ 흡착 작용 (섬유의 오점에 붙게 함)

④ 분산 작용(떨어지고 부서지게 함)

⑤ 보호 작용(천에 재 부착 못하게 함)

⑥ 기포 작용(거품)

음이온 활성제는 수용액 중에서 이온 해리되어 음이온 부분이 계면 활성을 나타내는 물질이다. 음이온 활성제의 역사는 오래 되었고 비누에서 시작되어 점차 합성 계면 활성제로써 로오트유가 등장하고 그 후 합성 세제를 비롯하여 섬유 공업, 고분자 공업 등에 있어서 대량으로 소비되고 있는 알킬벤젠슬폰산염이나 고급 알콜 황산에트르염 등에 나타나고 현재에도 전 계면활성제 사용량의 주요 부문을 차지하고 있다. 용도는 합성 세제에 가장 많이 쓰이고 분산제, 농약 등에 사용한다.

양이온 활성제는 유화제, 분산제, 흡착력, 침투력 등의 계면 활성을 갖고 또한 대전 방지 작용 등을 갖고 있다. 이들 성질을 이용하여 섬유류의 염색 조제 및 유연 마무리제, 화장품의 린스 (모발 유연제),소독, 합성 수지의 대전 방지제 등에 널리 이용되고 있다. 양이온 활성제는 산성쪽에는 안정적이지만 알카리나 음이온 활성제와 배합하면 물에 녹지 않는 물질을 생성하여 효력을 잃는다. 특히 4급 암모늄염이 가장 다량으로 이용되고 있다.

수용액에서 이온으로 해리된 기를 갖지 않은 계면 활성제를 총칭하여 비이온 활성제라 부른다. 음이온 활성제에 이어서 다량으로 생산되어 소비되고 있다. 비이온 활성제는 대체로 거품이 일어나는 것이 적고 다른 거품을 억제하는 경향이 있으므로 시판되고 있는 저기포성 세정제에 배합되어 있다. 기포력이 적어 오히려 소포제로도 사용한다. 용도는 침투제, 유화제, 섬유 마무리제에 매우 적당하다. 또한 상호 용제로써 수중유의 분산제, 유중수의 오점을 제거하는 데 중요한 역할을 한다. 그리고 독성이 적어서 식품 의약품의 유화제로 쓰인다.

양성계면활성제는 구조에 있어서 양이온성기능과 음이온성기능를 하나. 또는 그 이상을 동시에 가지고 있는 것으로 이 음이온성과 양이온성의 균형이 이루어져 있는 것은 다른 형의 계면 활성제와 자유롭게 혼합하여 알카리성에서 음이온성을 보이고 산성에서 양이온성을 보이는 경우에도 이 적합성이 약해지는 것이 아니다. 양성 계면 활성제는 분자 내에 음이온성 친수기와 양이온성 친수기를 동시에 갖기 때문에 용액의 pH 에 의해 음이온 양이온 모두 해리하고 알칼리 쪽에서는 음이온, 산성측에서는 양이온, 중성 부근에서는 비이온 활성제로써 작용한다. 용도는 살균력이 강력하여 내경수성이 우수하고 양이온 음이온 비이온 활성제와 혼합성이 좋다. 가용화성, 유화성, 습윤성, 세정성 등의 우수한 성질을 가지고 있다. 음이온보다는 세정력이 떨어진다.

산업사회의 발달과 문화수준의 향상에 따라서 반대급부적으로 발생되는 환경의 오염이 지구의 생태계를 파괴하고 있는 것이 현실이며, 특히 빨래를 할 때 합성세제의 사용으로 수질의 오염을 가중시켜 토양의 황폐화, 적조현상 등 생활오수가 환경오염의 53％를 차지하고 있다. 비누는 하루만에 분해되나, 합성세제는 잘 분해되지 않는다.

일반적으로 세탁기를 이용하여 세탁을 할 때에는 세탁기 내부에 세탁물을 넣은 후 각종 합성 세제등을 투입한 상태에서 세탁을 하고 있다. 그러나, 합성세제는 환경오염의 주범이며, 동시에 화학성분으로 된 세제가 세탁물의 잔유하고 있는 상태로 건조되므로 피부가 연약한 어린이나 노약자의 경우 각종 피부질환의 원인이 되고 있다.

이러한 합성세제의 문제점을 해결하기 위하여 세제를 사용하지 않는 무세제세탁기(無洗劑洗濯機, detergent-free washing machine)가 개발되어 있다. 무세제 세탁기란 별도의 세제를 쓰지 않고 물만 사용해 세탁하는 세탁기를 의미한다. 1998년 한국의 대우전자(주)가 세계 최초로 개발하였다. 원리는 세탁기 내부에 별도로 부착된 특수 전기분해장치에서 만들어 낸 이온수를 활용하는 것으로, 수돗물과 촉매제의 상호작용을 통해 전기의 힘으로 발생된 이온수가 세탁과 살균 역할을 한다. 즉 세탁과 동시에 이온수가 세탁물에 묻어 있는 각종 세균·바이러스·오염물질 등을 제거하는 효과를 내는 것이다. 이 밖에 공기 방울을 이용한 세탁기, 삶아서 세탁함으로써 60℃ 이상에서만 죽는 일반 세균을 제거할 수 있는 세탁기, 살균 건조 기능을 별도로 만들어 세탁 후 남아 있는 세균까지 살균할 수 있는 건조일체형 드 럼세탁기, 세탁조 사이에 세탁 찌꺼기와 물때로 인해 생기는 세균 및 곰팡이를 없애는 세탁기 등 제조회사와 제조 방법에 따라 다양한 종류가 있다. 세제를 쓰지 않아 수질오염을 줄일 수 있고, 세제를 사용할 때 생길 수 있는 피부 자극과 관련된 질환을 방지할 수 있으며, 의류의 손상을 막는다는 장점이 있다. 하지만 가격이 너무 비싸고 합성세제를 사용했을 경우와 비교하여 세탁상태가 다소 불량하다는 문제점 등이 계속 지적되어 왔다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 다양한 문제점들을 극복하여 저렴한 가격으로 양산이 가능하며, 단위시간당 세탁능력을 향상시킨 새로운 세탁기용 세탁 볼을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 새로운 '세탁기용 세라믹 세탁 볼'은 환경친화적으로 세탁물의 세탁을 돕는 세탁보조용 세탁 볼에 관한 것이다.

본 발명에 따른 "세라믹 세탁볼"은 '이산화티탄, 산화아연, 탄산칼슘'등을 주원료하여 구성되어 진다.

이산화티탄(titanium dioxide)은 티탄의 산화물이다. 보통은 산화티탄(Ⅳ)를 가리킨다. 산화티탄(Ⅳ)는 이산화티탄이라고도 하며, 또 티탄산무수물·티타니아라고도 한다. 화학식 TiO2. 천연으로는 브루카이트·예추석(銳錐石)·판(板)티탄석·일메나이트(티탄철석) 등의 광물로서 존재한다. 구조가 다른 3개의 변종이 알려져 있는데, 고온에서 안정한 형을 루틸형, 저온에서 안정한 형을 예추형, 중간 온도에 서 안정한 형을 브루카이트형이라고 한다. 루틸형의 것은 각종 무기산·유기산·알칼리·가스 등에 침식되지 않으며, 열에 대해서도 1,800℃까지 용해하지 않는다. 금속티탄을 공기 속에서 강열하면 생기는데, 공업적으로는 일메나이트 등의 광물을 분쇄·건조시켜 진한 황산을 가하고, 여과액에 쇠부스러기를 가하여 위에 뜬 액체를 냉각시킨 후 물을 가해서 침전시켜 800∼900℃에서 배소하여 얻는다. 내산(耐酸)·내알칼리 도료, 은폐력이 강한 백색 안료, 인조견·스테이플파이버·화학섬유 등의 광택을 없애는데 사용되는데, 무해(無害)하므로 특히 화장품이나 그림물감, 완구의 도료, 식품의 포장용지 등에 사용된다. 또, 금속제품의 연마, 유기 티탄화합물의 원료, 법랑(琺瑯)이나 도자기의 유약, 티탄콘덴서, 치과용 재료 외에, 비누·날염·인쇄잉크·인조피혁 등에도 사용된다. 티탄의 산화물로는 이 밖에 산화티탄(Ⅱ)·산화티탄(Ⅲ)·과산화티탄 등이 알려져 있다.

본 발명에 따른 '세탁기용 세라믹 세탁 볼'에서는 '이산화티탄'중 '브루카이트형'을 사용하도록 한다. 이는 가장 안정적이며 높은 항균효과를 지니기 때문이다.

산화아연(酸化亞鉛, zinc oxide)은 산소와 아연의 화합물이다. 공업약품·의약품·안료(顔料)로서의 명칭은 아연화(亞鉛華)이다. 백색 안료로서 사용할 때는 아연백(亞鉛白:zinc white)이라고 한다. 가벼운 백색 분말로 녹는점 1,975℃(가압), 1,720℃(상압)이며, 비중 5.47(비결정성), 5.78(결정성)이다. 약 300℃로 가열하면 황색으로 변하지만, 식히면 원래의 빛깔이 된다. 물에는 거의 녹지 않지만, 묽은 산 및 진한 알칼리에는 녹는 양쪽성산화물이다. 천연으로는 홍아연석으로서 산출되며, 공업적으로는 금속아연을 가열하여 기화시켜서 공기로 연소시키거나, 황산아연 또는 질산아연을 태워서 만든다. 입자가 곱고, 연백(鉛白)보다 피복력(被覆力)은 떨어지지만 독성이 없고, 황화수소에 의하여 흑색으로 변하지 않기 때문에 백색 안료로서 중요하다. 이 밖에 아연화연고·아연화녹말 등의 의약품 또는 화장품의 원료로 사용된다.

탄산칼슘(calcium carbonate)은 탄산의 칼슘염이다. 화학식은 CaCO3이다. 자연계에 존재하는 염 중에서 가장 많다. 그 형태도 여러 가지이며, 대리석·방해석·선석(霰石)·석회석·백악·빙주석(氷洲石)·조개껍질·달걀껍질·산호 등으로서 존재한다. 일반적으로 무색의 결정 또는 백색 고체로, 비중 2.93이며, 825 ℃에서 분해한다. 가열하면 이산화탄소를 발생하고 생석회를 얻는다. 이 반응은 이산화탄소와 생석회를 공업적으로 얻기 위한 중요한 반응이다. 순수한 물에는 용해하지 않으나, 이산화탄소를 함유하는 물에는 용해하여, 중탄산칼슘을 생성하며 녹는다. 또한, 탄산칼슘에 산을 작용시키면 이산화탄소를 발생한다. 이산화탄소를 함유하는 물이 땅속의 석회석을 만나면 용해하여 공동(空洞)을 만드는데, 이것이 석회석동굴이며, 이와 같이 용해한 물이 지열(地熱) 등에 의해서 분해되어 탄산칼슘이 침전한다. 이 침전이 석회석동굴 속에서 이루어질 때 종유석이나 석순 등을 생성한다. 탄산칼슘을 실험실에서 얻는 데는 수용성 칼슘염에 탄산알칼리를 작용시키거나, 석회수에 이산화탄소를 통과시킨다. 공업적으로는 석회석을 분쇄하여 가루를 만들어 체로 쳐서 가르거나 풍피(공기 중에서 고체입자가 자유침강할 때 속도의 차이를 이용하여 입자를 크기 또는 비중에 따라 나누는 조작)하여 얻는다. 이것을 중질(重質) 탄산칼슘이라 한다. 또, 석회유(石灰乳)에 이산화탄소를 불어넣어 생기는 침전을 여과·건조·미세분쇄한다. 이것을 경질(輕質)탄산칼슘이라고 한다. 또, 조개껍질을 습식분쇄한 것을 호분(胡粉)이라 한다. 탄산칼슘은 값이 싸고, 비중도 크지 않아 공업 분야에서 널리 사용된다. 즉, 석회석·대리석으로서 시멘트의 주원료, 산화칼슘의 원료, 제철·건축재료 등의 각종 중화제(中和劑)로서 사용된다. 또, 호분은 백색 안료·수성도료에, 침강 탄산칼슘은 안료·도료·치약 등에 사용되며, 고무에도 보강제로서 배합된다.

상기한 3가지 화합물을 주성분으로 하여 다공질 세라믹 세탁볼을 제조한다.

[ 표 1 ] 세라믹을 활용한 세탁 볼의 구성 비율

상기한 구성비는 실험을 통하여 가장 적합한 황금비를 찾아낸 결과이다. 입자의 크기는 모두 2000메쉬(mesh) 이하의 고운 정제입자이며 분말형태로 혼합 제조한다. 이렇게 제조하여 만든 혼합물에 가소성 첨가제를 적당량 혼합하여 건조·소성, 가공하여 세탁기용 세라믹 세탁볼을 완성한다.

소성(燒成, firing) 가공이란 조합(調合)된 원료를 가열하여 경화성물질(硬化性物質)을 만드는 조작을 의미한다.

'세탁기용 세라믹 세탁볼'의 제조과정을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 1단계로 위에 상술한 [표1]의 배합비율에 따라 원료들을 혼합한다. 2단계로 혼합된 원료에 가소성(可塑性)을 높이기 위하여 보조 재료를 적당량 투입하여 반죽한다. 3단계로 기물의 형태는 구형이며 크기는 지름 5 ∼ 10mm가 되도록 구성한다. 4단계로 성형된 기물을 건조하여 1200℃ 이상에서 소성한다. 소성한 세라믹 세탁기용 세탁 볼을 합성수지로 제작한 용기(케이스)에 담는다. 케이스는 구형으로 제작하거나 또는 다양한 형태로의 제작이 가능하다. 크기는 지름 5∼10mm로 다양하게 구성되어질 수 있다.

예를 들어 구형으로 제작할 경우 다음과 같은 구조로 형성되어 진다.

한 쌍의 케이스편의 내부공간부에 본 발명에 따른 세탁 볼을 투입한 다음, 케이스편의 내주연에 각각 형성된 환돌조와 환요홈을 일치시켜 억지끼움 고정시킨다. 그리고 세탁 볼이 삽입된 케이스의 원주면에는 개구부를 갖는 부구를 끼워 고정하되 케이스의 원주면 상하부면에는 부구의 상·하선단에 외협내광으로 연장형성한 삽지환부가 긴밀히 밀착되어 있어 케이스가 이탈됨이 없도록 구성한다. 이러한 상태에서 세탁기에 세탁물을 넣고 세탁시 세탁 볼을 투입하면 케이스의 원주면에 밀착 고정된 부구에 의해 세탁물과 함께 물에 뜬 상태로 유지되는 것이다.

상술한 방법으로 제조한 "세탁기용 세라믹 세탁 볼"은 환경친화적인 세탁이 가능하도록 돕는 기능을 수행한다.

물이 순환할 수 있는 케이스내부에 본 발명에 따른 세탁 볼을 내장하고, 케 이스 원주면이 물에 뜰 수 있는 부구를 밀착 고정시킨 세탁 볼을 세탁시 넣어 사용할 경우, 세탁도중 물이 순환하여 세탁 볼의 세라믹을 녹여 희석된 물이 물분자활성화로 세탁물의 때를 제거함과 동시에 세탁수를 알칼리화하여, 세탁효율을 높여 적은 세제로도 많은 양의 빨래가 가능하며, 물 절약은 물론 자극성이 없어 연약한 피부보호를 할 수 있고, 인체와 환경에 유해한 인산, 붕산, ABS, LAS등의 화학성분이 잔유하지 않으므로 환경오염에 악영향을 주지 않게 된다. 또한 인체에 유용한 미네랄 용출로 피부건강에 많은 도움을 주는 효과가 있다. 더불어 저렴한 가격으로 양산이 가능한 장점을 지니고 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허등록청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims

합성수지 케이스에 내장하여 사용하며, 지름이 5∼10mm의 구형으로 제작되며, 이산화티탄 25∼35중량％, 산화아연 25∼35중량％, 탄산칼슘 35∼45중량％을 투입하여 혼합한 조성물을 주성분으로 하여, 이를 소결 가공하여 제조한 "세탁기용 세라믹 세탁 볼"