KR20070029996A

KR20070029996A - 음이온 발생, 항균, 살균, 탈취, 방오, 공기정화 및수질정화 기능을 갖는 요업제품

Info

Publication number: KR20070029996A
Application number: KR1020050084710A
Authority: KR
Inventors: 허필
Original assignee: 허필
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-15
Also published as: KR100711841B1

Abstract

본 발명은 생활 도자기, 장식용 자기, 각종 건자재 및 액세서리를 포함하는 요업제품에 관한 것으로, 요업제품의 성형물 표면에 도포하는 유약 성분이 이산화티탄 아나타제 결정과 천연인산광물 나노 파우더를 포함한 유약 원료로 이루어지고, 이 유약 원료는 장석(35~40중량%), 규석(22~25중량%), 석회석(12~15중량%) 및 카오린(12~15중량%)의 금속재료와 산화물인 규산 지르콘(10중량%), 아연화(3중량%), 프리트(3중량%), 이산화티탄(TiO2) 아나타제 분산용액(15~20중량%) 및 천연인산광물 나노 파우더(4~5중량%)로 구성되어 음이온 발생, 항균, 살균, 탈취, 방오, 공기정화 및 수질정화 기능을 제공하게 된다. 이러한 본 발명은 제품 표면에 완전 무기질의 고밀도 세라믹 도막이 입혀지고, 고농도의 음이온 발생과 함께 미끄럼성이 좋은 친수성으로 부유물의 분리작용이 뛰어나 장식용 또는 생활 도자기류의 제품 표면이 항상 깨끗하게 유지되며 새집증후군의 유해물질인 포름알데히드, 유기화합물, 먼지 등의 오염물질을 제거하여 실내의 공기를 정화시킬 수 있다. 또한, 인체의 신진대사를 촉진시키는 음이온의 지속적인 발생으로 쾌적한 환경에서 생활할 수 있게 된다.

요업, 도자기, 항균, 살균, 탈취, 방오, 미네랄, 음이온, 장석, 규석, 석회석, 카오린, 규산 지르콘, 아연화, 프리트, 이산화티탄(TiO2) 아나타제액, 천연인산 광물 나노 파우더

Description

음이온 발생, 항균, 살균, 탈취, 방오, 공기정화 및 수질정화 기능을 갖는 요업제품{Multi-functional Ceramic product}

본 발명은 음이온 방출 및 항균, 공기정화 및 수질정화 기능을 갖는 요업제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화티탄(TiO2)과 천연인산광물 나노 파우더를 추가로 포함시킴으로써 음이온 발생 기능을 추가한 음이온 방출 및 항균, 탈취, 살균, 공기정화, 수질정화 기능을 갖는 요업제품에 관한 것이다.

요업(窯業;Ceramic Industry)이란, 비금속광물을 이용한 화학공업의 한 부문을 일컫는 것으로, 무기재료공업(無機材料工業)이라고도 한다. 이는 좁게는 도자기·기와, 넓게는 시멘트·유리·내화물·단열재·연마재·탄소제품 등을 제조하는 공업으로, 원래 점토(粘土)를 원료로 이것을 구워서 제품을 만드는 산업을 요업이라고 하였지만, 오늘날은 범위가 넓어져서 비금속무기물질을 원료로 하고 가마를 이용 열처리공정을 거쳐 제품을 만드는 산업을 총칭한다.

요업의 형태를 크게 나누면, 전형적 요업과 신요업체(新窯業體) 공업으로 나 눌 수 있다. 전형적인 요업은 도자기, 내화물, 단열재, 연마재, 구조용 점토제품, 유리 및 법랑(琺瑯), 시멘트, 탄소제품, 비금속발열체(非金屬發熱體) 등을 만드는 공업이며, 이런 것들은 대개 제2차 세계대전 이전에 개발되어진 제품들이다. 신요업체에는 자성체(磁性體)·유전체(誘電體)·반도체·초경재료(超硬材料)·결정화유리·시멘트·핵재료(核材料)·산화물자기(酸化物瓷器)와 같이 제2차 세계대전 이후에 개발된 제품들이며, 이와 같은 특성화된 제품을 생산하게 됨에 따라 제조장치도 정밀화되고 고도의 성능 구비가 가능하게 되었다.

요업제품이 일용 생활 필수품에서부터 건축 및 건설재료, 각종 공업의 기본재료, 우주개발을 위한 재료에 이르기까지 현대 문명생활과 사회발전에서 모든 분야에 필수불가결의 재료이고 공업 발전의 근본이 되는 재료공업이므로 확고한 기반을 구축하고, 빠른 발전과 고도의 기술개발이 촉진되어야 하는 공업이다.

요업제품(窯業製品;Ceramics)은 비금속 무기물질(非金屬無機物質)을 원료로 하여 열처리공정을 거쳐서 만든 제품을 말하는 것으로, 대부분 골격성분인 규석, 성형성분인 점토를 이용하여 소정형태로 만들어진 것을 고열로 가열하여 구운 제품을 가리킨다.

요업제품을 용도별로 살펴보면 먼저 일상 생활용 및 장식용으로서 도자기·유리·법랑의 식기, 조리용구 등에 이용된다. 또한, 건축용으로서 벽돌·기와·타일·위생도기·도관(陶管)·시멘트·경량골재(輕量骨材)·판유리 등과, 고온 공업용으로서 내화재료·보온재료·단열재료·투명소결체(透明燒結體)·원자로 재료나 핵연료 피복재 등에 사용된다. 또한, 화학 공업용으로서 내산석기(耐酸石器)·내 산자기(瓷器)와 같은 내열성이 큰 도자기와 파이렉스(pyrex) 유리기구·내산법랑·세라믹코팅 제품·촉매 또는 촉매 캐리어[擔體]로 이용되는 제품 등에 이용되며, 기계 공업용으로서는 연삭숫돌·연마포지(硏磨布紙)·탄화물이나 질화물 등의 초경물질(超硬物質)을 이용한 세라믹 공구 및 엔진·터빈 등에 이용된다. 또한, 전기·전자용으로 전기애자(電氣碍子)·전극(電極)·절연재료·발열체 등의 고주파 절연재료·유전체(誘電體)·압전체(壓電體)·반도체·저항체·자성체·형광체 재료·레이저용 유리 등에 이용되고, 에너지 개발용으로서도 핵연료·중성자 감속재·제어재·방사선 차폐재 등과, 해양개발용으로서 유리섬유보강플라스틱(fiber glass reinforced plastic:FRP)·부력재료(浮力材料) 및 해양 관측 창유리 용도인 파이로세람(pyroceram) 등에 이용된다. 아울러, 우주개발용으로서도 이용될 수 있는데, 우주항공체 재료·인공위성 부품·우주광학 관측재료·태양전지 등에 이용되며, 의료 보건용으로서는 도치(陶齒)·치과용 시멘트·위경(胃鏡)·차광유리·방사선 차단유리·적외선등(燈)유리·자외선등(燈)유리·안전모·스포츠 용구들 중 스키·활·낚싯대·골프용구·보트나 요트 등에 이용되기도 한다.

위의 다양한 요업제품들 중 본 발명에서는 그 일례로 도자기류를 중심으로 상세히 설명한다.

종래의 요업제품, 즉 도자기류는 주지하는 바와 같이 백토나 점토를 이용하여 초기 성형품을 제조한 후 이를 가마에 넣고 초벌구이 한 다음 그 표면에 유약을 바르고 다시 일정온도에서 두벌구이 과정을 거쳐 완성된다.

이와 같이 만들어지는 도자기류 제품은 표면의 유약 성분에 의해 오염물이 그 내부로 침투하지 못하므로 도자기류 표면의 이물질은 물로서도 세척이 가능하게 된다. 그러나, 도자기류 표면에 유기물질과 같은 불순물이 묻어 있는 경우에는 이를 깨끗이 세척하기 위해 세제를 사용하여야 하는데, 그 일례로 도자기류인 식기 제품의 경우 다량의 계면활성제(세제)를 사용하여 식기 표면의 유기물질을 제거하게 된다. 이때, 식기 표면을 세척수로 여러번 헹궈주어야 하는 바 식기를 세척하는데 따르는 세제와 상수도 비용이 과다하게 소요되고, 그로 인해 하수구로 버려지는 세척수는 하수의 수질을 상당히 악화시켜 환경오염을 가중시키는 요인이 되었다. 또한, 세제를 사용하여 세척하였더라도 식기 자체적으로는 항균 및 살균 기능이 없는 바 음식물을 담았을 때 대장균이나 황색포도상구균 등이 쉽게 번식하여 담겨진 음식물을 쉽게 부패시키는 문제점이 있다.

한편, 식기류 표면에 항균기능을 제공하는 일반 유기계 항균제의 경우 제조가 용이하지만 열에 약하고 분해력이 떨어지며 지속력도 없어 균사체가 제품 표면에 그대로 잔존하게 되는 단점이 있고, 아울러 발암성 물질이 함유되어 있는 것으로 알려져 있어 식기 등과 같은 생활 도자기류에는 적합하지 않은 것으로 인식되어 왔다.

또한, 위의 도자기류 제품 중 각종 식기류나 장식용 자기, 건자재인 세면기, 타일, 양변기, 욕조 및 액세서리 등은 자체적으로 냄새를 분해하는 탈취기능이 없고 표면의 미끄럼성도 좋지 않아서 오염물질이 쉽게 묻고 잘 떨어지지 않는 등 방오 기능이 낮은 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 주거문화와 사람의 건강, 자연 그리고 환경을 생각하는 웰빙 트랜드에 조류하여 환경 정화 또는 장식 용도의, 그리고 일상 생활용의 요업제품을 제공함으로써 실내 공기 정화와 음이온 발생을 통해 인체에 유해한 활성산소를 억제하고 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 제품 표면에 묻은 유기물을 세제없이 단지 물로써 깨끗이 세척 제거할 수 있는 실내 장식용외, 건자재 및 생활 도자기류 등의 요업 제품을 제공함으로써 세제 등으로 인한 하수의 수질오염을 줄여 자연환경을 보존할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 어항 속에 염소가 함유된 일반 수돗물을 이용해 물고기 또는 다른 생물들을 키우더라도 산소 공급기 없이 지속적인 용존 산소의 공급이 이루어져 생물의 생태가 파괴되지 않고 꾸준히 지속될 수 있는 요업제품을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 생활 도자기, 장식용 자기, 각종 건자재 및 액세서리를 포함하는 요업제품으로서, 상기 요업제품의 성형물 표면에 도포하는 유약은 이를 구성하는 유약 원료에 천연인산광물 나노 파 우더를 추가함으로써 음이온 발생, 항균, 살균, 탈취, 방오, 공기정화 및 수질정화 기능을 제공하도록 된 요업제품이 제공된다.

유약 원료는 장석(35~40중량%), 규석(22~25중량%), 석회석(12~15중량%) 및 카오린(12~15중량%)의 금속재료와 산화물인 규산 지르콘(10중량%), 아연화(3중량%), 프리트(3중량%)를 포함하는 구성이고, 상기 천연인산광물 나노 파우더는 규소(silicon;Si), 알루미늄(Aluminum;Al), 인(phosphorus;P), 칼슘(calcium;Ca), 철(ferrum;Fe), 이트륨(yttrium;Y), 지르코늄(Zirconium;Zr), 란탄(Lanthanum;La), 세륨(Cerium;Ce), 네오디뮴(Neodymium;Nd) 및 토륨(Thorium;Th)을 포함하는 구성이다.

또한, 본 발명은 위의 구성에 이산화티탄 아나타제 분산 결정액을 더 포함시킨 것으로서, 상기 유약 중 천연인산광물 나노 파우더는 4 ~ 5 중량%를 차지하고, 이산화티탄 아나타제 분산 결정액는 15 ~ 20 중량%를 차지하며, 이러한 유약 혼합물과 물의 구성비는 4 : 6 비율로 혼합된다.

또한, 유약 원료에 포함된 이산화티탄 아나타제 분산 결정액의 입자크기는 평균 5nm 이하를 유지하도록 함이 바람직하다.

이러한 특징을 갖는 본 발명의 요업제품은 음이온 발생, 항균, 살균, 탈취, 방오, 공기정화 및 수질정화 기능을 제공하게 된다.

또한, 본 발명은 제품 표면에 완전 무기질의 고밀도 세라믹 도막이 입혀지고, 고농도의 음이온 발생과 함께 미끄럼성이 좋은 친수성으로 부유물의 분리작용이 뛰어나 장식용이나 생활 도자기류의 제품 표면이 항상 깨끗하게 유지되며 새집 증후군의 유해물질인 포름알데히드, 유기화합물, 먼지 등의 오염물질을 제거하여 실내의 공기를 정화시킬 수 있다. 또한, 인체의 신진대사를 촉진시키는 음이온의 지속적인 발생으로 쾌적한 환경에서 생활할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 요업제품의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명은 음이온 발생 및 무세제 세척 항균, 공기정화, 수질정화 기능을 갖는 실내 장식용외, 건자재 및 생활 요업제품을 제공하는 것으로서, 요업 제품의 성형물 표면에 천연인산광물을 기존 유약 원료와 혼합하여 제조한 유약을 요업제품의 표면에 도포하여 고밀도 세라믹 도막을 형성한다.

위에서 기존의 유약 원료라 함은 장석(35~40중량%), 규석(22~25중량%), 석회석(12~15중량%) 및 카오린(12~15중량%)의 금속재료와, 산화물인 규산 지르콘(10중량%), 아연화(3중량%) 및 프리트(3중량%) 등을 포함하는 것으로, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 자명하게 파악하고 있는 바이다.

천연인산광물은 인체에 이로운 미네랄과 음이온이 방출되고, 음이온 자체적으로 항균, 살균 및 탈취 기능을 가지므로 요업제품의 표면에 균이 서식할 수 없는 환경을 형성하게 되며, 주변의 실내공기를 정화시켜 제품 표면에서 자체적으로 산소가 생성되는 효과가 있다.

천연인산광물의 성분구성은 규소(Si), 알루미늄(Al), 인(P), 칼슘(Ca), 철(Fe), 이트륨(yttrium;Y), 지르코늄(zirconium;Zr), 란탄(lanthanum;La), 세륨 (cerium;Ce), 네오디뮴(neodymium;Nd), 토륨(thorium;Th)이 주성분을 이루고, 그 외 다수의 미량원소가 혼합된 구성이다.

이러한 천연인산광물은 위의 유약 원료들과의 혼합이 용이하도록 나노(nano) 크기의 미세한 입자로 제공함이 바람직한데, 더욱 바람직하게는 분말인 파우더(powder) 형태로 제공된다.

또한, 본 발명에서는 요업제품의 표면에 고밀도 세라믹 도막을 형성하는 유약 성분에 산화물 반도체인 액상의 이산화티탄(TiO2)을 추가할 수 있다. 이산화티탄(산화티탄; TiO2)은 천연으로는 광물로서 존재하며 구조가 다른 3개의 변종이 알려져 있는데. 고온에서 안정한 형을 루틸형, 저온에서 안정한 형을 예추형, 중간온도에서 안정한 형을 브루카이형이라고 한다.

루틸형의 것은 각종 무기산·유기산·알칼리·가스 등에 침식되지 않으며, 열에 대해서도 1,800℃ 까지 용해하지 않는다. 금속티탄을 공기속에서 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.

이산화티탄(TiO2)은 내산성과 내알카리성이 좋고 인체에 무해한 산화물로서, 내산(耐酸)·내알칼리 도료, 은폐력이 강한 백색 안료, 인조견·스테이플파이버·화학섬유 등의 광택을 없애는데 사용되며, 무해하므로 특히 화장품이나 그림물감, 크레파스, 완구의 도료, 페인트나 잉크의 원료, 그리고 식품의 포장용지 등에 사용된다. 또한, 금속제품의 연마, 유기 티탄화합물의 원료, 티탄콘덴서, 치과용 재료 외에, 비누, 날염 및 인조피혁 등에도 사용되며, 흙의 성분 중에도 소량의 이산화티탄(TiO2)이 함유되어 있는 것으로 알려져 있다.

본 발명에서 이산화티탄(TiO2)은 나노 크기의 미세한 입자로 이루어지며, 특히 바람직하게는 이산화티탄 아나타제(TiO2 Anatase) 분산 결정액으로 제공된다. 이산화티탄 아나타제(TiO2 Anatase)는 환원력이 -1.0 eV 이상, 산화력이 약 3.0 eV 이상의 고환원성 및 고산화성을 가지는 광촉매제로서, 태양광이나 형광등 등의 광원에서 나오는 빛 에너지와 접촉하여 공기중의 수분과 산소에 의해 요업제품의 표면에 강력한 산화 분해력을 발생시킴으로써 유기물질 등의 부착오염물을 효율적으로 분해하고, 각종 세균을 죽이는 살균 및 항균기능과 유해물질의 악취를 제거하는데 탁월한 효과를 제공한다. 잘 알려진 바와 같이, 광촉매는 빛을 받아들여 화학반응을 촉진시키는 물질로서, 그의 기능으로는 자체 정화(Self-cleaning)작용, 김서림과 같은 흐림방지 작용, 탈취 및 항균작용, 오염된 유기물을 분해하는 초친수성, 자외선 차단작용 등이 있으며, 이러한 광촉매 중 특히 이산화티탄 아나타제(TiO2 Anatase)는 광여기 반응을 일으키는데 필요한 에너지가 387.5㎚(이론적인 값) 정도로 태양광으로부터 충분한 에너지를 받을 수 있고 화학적으로 안정되며 광활성이 우수하고 인체에 무해한 점 등 그 물성이 뛰어나다.

광촉매인 이산화티탄 아나타제(TiO2 Anatase) 분산 결정액은 발암물질의 하나로서 아토피 피부염 등을 유발할 수 있는 포름알데히드나, 두통·구토·중추신경계 장애 등을 유발하는 총휘발성 유기화합물에 대한 분해효과가 뛰어나서 새집증후군을 예방하기 위한 기술로도 적용되는 등 산업 전분야에 걸쳐 매우 유용하게 이용 되고 있다.

또한, 본 발명에서 이산화티탄 아나타제(TiO2 Anatase)는 나노크기의 미세한 입자로 구성되며, 특히 바람직하게는 전술한 바와 같은 액상의 분산 결정액으로 상기 유약 원료 및 천연인산광물 나노 파우더와 혼합된다. 이 경우, 본 발명에서 천연인산광물 나노 파우더와 이산화티탄 아나타제 분산 결정액이 포함된 유약 혼합물의 용량은 물 대비 4:6의 비율로 제조함이 바람직하다.

본 발명에 따른 요업제품의 제조방법을 공정별로 설명하면 다음과 같다.

제 1 공정 : 유약 혼합물을 제조한다. 유약 혼합물은 각종 유약 원료에 이산화티탄 아나타제 분산 결정액과 천연인산광물 나노 파우더를 혼합하여 물 용량 대비 4:6의 비율로 혼합하여 형성한다. 여기서, 상기 유약을 구성하는 성분들의 상태를 보다 자세히 설명하면, 기존의 유약 원료인 장석(형틀 구조, 35~40중량%), 규석(뼈대 역할, 22~25중량%), 석회석(굳힘 역할, 12~15중량%), 카오린(점도를 높임, 12~15중량%) 등의 금속재료와 산화물인 규산 지르콘(백색도를 높임, 10중량%), 아연화(소성시 녹는점 강화, 3중량%), 프리트(광택 강화, 3 중량%) 및 기타 산화물을 첨가한 혼합 분말을 기본으로 하고, 여기에 이산화티탄 아나타제(TiO2 Anatase) 분산 결정액(15~20 중량%)과 천연인산광물 나노 파우더(4~5 중량%)를 첨가하여 구성하게 된다.

이 경우, 상기 유약 혼합물 중에 포함된 이산화티탄 아나타제(TiO2 Anatase) 액의 결정입자 크기는 평균 5nm 이하를 유지하도록 함이 바람직한데, 이는 요업제품 표면의 입자밀도를 매우 미세하고 균일하게 처리할 수 있어 제품 표면을 항상 깨끗하게 유지할 수 있고, 미끄럼성과 부유물 분리작용이 더욱 향상될 뿐 아니라, 특히 친수성을 높이게 되어 물과 만날 경우 요업제품 표면에 묻은 유기물질을 물수건이나 행주만으로도 제거할 수 있는 탁월한 세척력을 제공하게 된다.

제 2 공정 : 요업제품의 성형을 위한 재료를 준비한다. 재료 백토나 점토, 사토와 같은 원료를 곱게 분쇄한 후 불순물을 채에 걸러 제거하고 물 속에 침전시켜 미세한 앙금만을 채취하여 일정기간 그늘에서 말린다.

제 3 공정 : 잘 말려진 백토나 점토, 사토를 사용하여 요업제품의 초기 성형물을 제작한다.

제 4 공정 : 성형된 제품에 양각, 음각, 투각, 철퇴, 퇴화 등의 여러 기법을 이용하여 기면에 여러가지 문양을 디자인한다.

제 5 공정 : 문양 디자인이 끝난 성형품을 충분히 말린 후 가마(요)에 넣어 800 ~ 900℃에서 약15 ~ 25 시간 동안 가열하여 초벌구이한다.

제 6 공정 : 준비된 액상의 유약 혼합물에 초벌구이된 성형품을 넣고 성형품의 내·외 기면에 유약이 고르게 입혀지도록 도포한다. 이때, 유약을 도포하는 방법으로는 담금법과 분사법 등을 이용할 수 있다.

제 7 공정 : 유약 혼합물이 입혀진 성형품을 다시 가마(요)에 넣고 1,200 ~ 1,300℃에서 약20 ~ 30 시간 동안 가열하여 두벌구이한다.

제 8 공정 : 두벌구이된 성형품을 상온에서 자연 냉각하여 소성시킨다.

이상과 같은 공정을 통해 제조된 요업제품의 내·외 표면에는 유약층인 완전 무기질의 고밀도 세라믹 도막이 입혀지게 된다. 이 유약층은 통상 사용하는 유약 원료에 천연인산광물 나노 파우더를 추가한 것인 바, 인체에 유익한 미네랄과 음이온을 반영구적으로 방출하게 되며, 이러한 음이온은 자체적으로 항균, 살균 및 탈취 기능을 제공하여 요업제품의 표면에 균이 서식할 수 없는 환경을 형성하고, 아울러 실내공기도 정화시키는 효과를 발휘하게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서 유약층은 상기 천연인산광물 나노 파우더가 포함된 유약원료에 결정입자의 크기가 5㎚ 이하인 이산화티탄 아나타제(TiO2 Anatase)액을 추가하게 되는 바, 빛이 없어도 항균 및 살균 작용을 수행하게 되며 탈취 및 균사체의 분해, 발암물질의 제거, 공기정화, 수질정화 등의 기능을 제공할 수 있게 되는 것이다.

특히, 이산화티탄(TiO2)은 산화되지 않아 요업 제품의 표면에 부착되어 있는 한 끊임없이 광촉매 작용을 하여 인체에 전혀 무해하면서도 새집증후군 요인들인 포름알데히드, 유기화합물, 먼지 등의 오염물질을 제거함으로써 실내 공기 및 수질 정화 등의 효과를 제공하게 된다. 또한, 유약층에 포함된 천연인산광물 나노 파우더에서는 고농도의 음이온이 지속적으로 발생되어 살균작용과 공기정화작용은 물론 인체의 신진대사를 원활히 하는데 도움을 준다.

본 발명에서 유약층은 상온화(이산화티탄(TiO2)의 녹는점: 1,800℃)에서 도막의 고경도화 실현이 가능하여 내구성이 좋으면서도 미끄럼성이 좋은 친수성으로 부유물의 분리 작용이 뛰어나 이물질이 잘 떨어지고, 각종 도자기류나 건물 외벽의 외장 타일 등에 적용할 시에도 제품 표면에 묻은 유기물질을 세제없이도 물만으로 물만으로 깨끗이 세척할 수가 있어 세척비용의 절감 뿐만 아니라 세제로 인한 수질오염과 같은 환경오염을 대폭 줄일 수 있다.

아울러, 본 발명의 요업제품을 식기에 이용하는 경우에는 음식점에서 식기의 세척·보관에 따른 유지 비용을 상당히 줄일 수 있고, 균의 세포막을 파괴·사멸시켜 항균 및 살균 효과는 물론 산화분해 작용에 의한 곰팡균의 발생 억제를 통해 청결하고 위생적인 식기의 보관 및 사용이 가능하게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 통상 사용되는 유약 성분에 음이온 발생기능이 있는 천연인산광물 나노 파우더와 광촉매인 이산화티탄 아나타제액을 추가함으로써 종래의 요업제품, 좁게는 도자기류 제품(식기, 장식용 자기, 건자재인 세면기·타일·양변기·욕조·액세서리 등)이 가지고 있는 전술한 종래의 문제점들을 모두 해결할 수 있게 되는 것이다.

다음은 본 발명의 요업제품에 적용되는 천연인산광물 나노 파우더의 성분 구성을 분석한 것이다.

[천연 인산광물 나노 파우더의 성분 분석]

1. 시료명 : 인산광물 파우더

2. 시험분석방법 : 기기분석

3. 시험분석일자 : 2005년 8월 9일 ∼ 2005년 8월 11일

4. 시험기관 : 요업(세라믹)기술원

5. 시험분석결과 :

시료명	시험분석항목	시험분석결과		시험분석방법	비고
인산광물 파우다	XRF (정성분석)	주원소	Si,Al,P,Ca,Fe,Y,Zr,La,Ce,Nd,Th	기기분석
		미량원소	Mg,S,K,Ti,Zn,Sr,Mo,Pr,Sm,Gd,Ho,Yb,Hf,Pb,U

참고) 1. 본 XRF 시험 사용기기 : RIGAKU ZSX primus임.

2. 본 XRF 시험 비활성가스 등 몇가지 원소는 본 기기로 측정불가.

정량분석시 참고 요망.

위의 분석에서 확인할 수 있는 바와 같이, 천연인산광물 나노 파우더는 주성분인 규소(silicon;Si), 알루미늄(Aluminum;Al), 인(phosphorus;P), 칼슘(calcium;Ca), 철(ferrum;Fe), 이트륨(yttrium;Y), 지르코늄(Zirconium;Zr), 란탄(Lanthanum;La), 세륨(Cerium;Ce), 네오디뮴(Neodymium;Nd), 토륨(Thorium;Th)와, 그 외 다수의 미량원소인 마그네슘(Magnesium;Mg), 황(Sulfur;S), 칼륨(Kalium;K), 티타늄(Titanium;Ti), 아연(Zinc;Zn), 스트론튬(Strontium;Sr), 몰리브덴(Molybdenum;Mo), 프라세오디늄(Praseodymium;Pr), 사마륨(Samarium;Sm), 가돌리늄(Gadolinium;Gd), 홀뮴(Holmium;Ho), 이테르븀(Ytterbium;Yb), 하프늄(Hafnium;Hf), 납(Plumbum;Pb), 우라늄(Uranium;U) 등으로 이루어져 있음을 알 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 요업제품의 실제 성능과 효과에 관한 것으로, 이를 실험한 결과를 표로 나타내어 설명하기로 한다.

Ⅰ. 음이온 발생량 시험

1. 시료명 : 도자기질 시편

2. 시험방법 : KICM-FIR-1042

3. 시험조건 : 국제표준시험법의 시험환경 조건을 따름

4. 시험결과 : 일반 도자기 그릇(속이 빈 블랭크 상태)에서는 음이온이 70개(ion/cc)가 검출되었으나, 본 발명의 요업제품 도자기 그릇에서는 자그마치 음이온이 2658개(ion/cc)나 검출되었다.

시험항목		시험결과	시험방법
음이온(ION/cc)	블랭크(Blank)	70(ION/cc)	KICM-FIR-1042
	시료(Sample)	2658(ION/cc)

Ⅱ. 본 발명 요업제품(도자기 그릇)의 어류에 대한 안전성 및 수질에 미치는 영향 시험

1. 시험생물 : 송사리(killifish, 학명: Oryzias latipes)

- 국제표준 시험종으로 실험실에서 계대 사육됨

2. 시험물질 : 이산화티탄 아나타제 결정 분산액이 첨가된 도자기 그릇

그릇 A : 원액(이산화티탄 아나타제 결정 분산액) 100%

그릇 B : 원액(이산화티탄 아나타제 결정 분산액) 50%

그릇 C : 원액(이산화티탄 아나타제 결정 분산액) 20%

대조구 : 실험용 유리 Beaker

일반 도자그릇

3. 시험조건 : 국제표준시험법의 시험환경 조건을 따름

4. 시험방법 : 시험용 도자그릇과 유리 Beaker에 사육수(탈염소 수돗물) 400ml를 붓고 시험생물 10마리를 넣은 후 관찰하였다. 시험시작 후 15일간 사육수의 교체없이 형광등 조건에서 관찰하였다. 시험기간 동안 치사개체를 조사하였고, pH와 DO를 측정하였다.

5. 시험결과

1) 치사율

- 시험기간 동안 시험생물의 치사는 모든 그릇에서 나타나지 않았다.

2) pH 변화

- pH의 변화는 최저 7.4에서 최고 7.7로 일반 사육조건(6.5~8.5)을 만족하였으며 시험생물의 생존에 영향을 미치지 않은 것으로 판단되었다.

3) 용존산소(Dissolved Oxygen ;DO) 변화

- 일반실험용 유리 비이커에서는 시험 1일만에 3.0 이하로 감소하여 그 이후 비슷한 수준으로 유지되었다. 용존산소는 20 1기압에서 9.0mg/l이 포화농도이며, 어류에 필요한 산소량은 3.0~8.0mg/l으로 3.0mg/l 이하에서는 어류생존에 영향을 줄뿐만 아니라 각종 혐기성 미생물의 번식으로 수질 악화의 원인이 된다.

- 광촉매제가 첨가되지 않은 일반 도자기 그릇의 경우 시험시작 후 3일까지는 광촉매 도자기 그릇과 비슷한 수준이었으나, 3일 이후 4.0mg/l 이하로 서서히 감소되어 유리비이커와 비슷한 수준으로 감소하는 경향이 나타났다.

- 광촉매제가 첨가된 도자그릇은 시험시작 후 4시간 이후부터 15일 동안 4.5~5.5mg/l로 일정하게 유지되었다. 광촉매제 첨가량에 따른 차이는 없는 것으로 판단된다. 참고로, 이 정도의 용존 산소량은 25 에서 포화용존산소량(8.3mg/l)의 약 60%를 차지하는 양으로 어류 생존에 아무런 영향을 미치지 않는다.

- 광촉매제에 의한 용존산소의 유지현상은 어류생존에 좋은 영향을 줄뿐만 아니라 용존산소에 의한 수질정화효과를 기대할 수도 있다. 일반적으로 물속에 녹아있는 용존산소는 인체에 유익한 것으로 잘 알려져 있다. 수중의 용존산소를 높게 유지할 수 있으므로 장기간 물의 신선도를 유지시키는데 도움이 된다.

Ⅲ. 광촉매도자그릇의 무척추생물에 대한 안전성 시험

1. 시험생물 : 물벼룩(Water flea, 학명: Daphnia magna)

- 국제표준 시험종으로 실험실에서 계대사육됨

2. 시험물질 : 광촉매제가 첨가된 도자기 그릇

T-100 : 원액 100%

T-50 : 원액 50%

T-20 : 원액 20%

대조구 : 실험용 유리 Beaker

일반 도자그릇

3. 시험조건 : 국제표준시험법의 시험환경 조건을 따름

4. 시험방법 : 시험용 도자그릇과 유리 Beaker에 사육수(인공합성 사육수) 400ml를 붓고 시험생물 20마리를 넣은 후 관찰하였다. 시험시작 후 7일간 사육수의 교체없이 형광등 조건에서 관찰하였다. 시험기간 동안 치사개체를 조사하였고, pH와 DO를 측정하였다.

5. 시험결과

- 치사율 : 시험기간 동안 시험생물의 치사는 나타나지 않았다. 따라서, 광촉매제 그릇은 환경생물에 대해 안전하다고 판단된다. 참고로, 물벼룩종은 어류의 먹이가 되는 생물로 환경생태계에서 중요한 위치를 차지한다. 또한, 독성시험에서 환경변화나 독성물질에 대해 어류보다 민감하여 강이나 하천의 수질오염도를 평가하는데 일반적으로 사용되고 있다.

Ⅳ. 탈취성 시험

1. 시료명 : 도자기 그릇

2. 시험조건 : 국제표준시험법의 시험환경 조건을 따름

3. 시험항목 : 탈취율(가스검지관법)

4. 시험결과 :

시간 가스	120분
트리메탈아민	20.0
아세트산	27.0
포름알데히드	40.0
메틸멜캅탄	28.8

주) ·시험편 : 10×10㎠

·초기농도 : 트리메탈아민 : 28PPM, 아세트산 : 50 ppm

: 포름알데히드 : 15 ppm, 메틸멜캅탄 : 8 ppm

·가스배구: 3L

·탈취율(%) = ((Cb-Cs)/Cb)×100

- Cb : 블랭크(blank), 각 시간 경과 후 시험용기 안에 남아있는

시험가스의 농도

- Cs : 시료, 각 시간 경과 후 시험용기 안에 남아있는

시험가스의 농도

Ⅴ. 무독성 시험

1. 시료명 : 도자기류 그릇

2. 시험조건 : 국제표준시험법의 시험환경 조건을 따름

3. 시험분석방법 : KS L 1204-2002

4. 시험분석일자 : 2005년 8월 12일 ∼ 2005년 8월 17일

5. 시험분석결과 :

시료명	시험·분석 항목	시험·분석결과	시험·분석 방법	비고
도자기류 그릇	납(Pb, ㎎/L)	검출안됨	KS L 1204-2002
	카드뮴(Cd, ㎎/L)	검출안됨
	비소(As, ㎎/L)	검출안됨

Ⅵ. 항균성 시험

1. 시료명 : 도자기 그릇

2. 시험조건 : 국제표준시험법의 시험환경 조건을 따름

3. 시험방법 :

사용공시균주: 균주1- 황색포도상구균 Staphylococcus aureus ATCC 6538 균주2- 대장균 Escherichia coll ATCC 25922
표준피복필름: Stomacher 400 Poly-BAG
시험조건: 시험균액을 35±1℃, RH 90℃ 5%에서 24시간 정치 배양후 균수 측정
시험시료 표면적 : 25㎠	광원 : 형광등 - 600 Lux
감소율(%) : [(Mb-Mc)/Mb]×100
증가율(F) : Mb/Ma (31.6배 이상)
Ma : 대조시료의 초기 균수 (평균치)
Mb : 24시간 배양후 대조 시료의 균수 (평균치)
Mc : 24시간 배양후 대조 시료의 균수 (평균치)

4. 시험결과 :

시험균주 (공시균주번호) 내용	균주 1 : Staphylococcus aureus ATCC 6538	균주 2 : Escherichia coll ATCC 25922
접종균 농도(CFU/㎖)	1.4×10⁵	1.4×10⁵
증가율(F)	47배	48배
Ma	1.4×10⁵	1.4×10⁵
Mb	1.4×10⁶	1.4×10⁶
Mc	< 10	< 10
감소율(%)	99.9	99.9
비이온계면활성제 종류	TWEEN 80 (0.05%)

주) ·< = 미만

·CFU = 콜로니 포밍 유닛(Colony Forming Unit)

Ⅶ. 세척성 시험

1. 시료명 : 도자기 그릇

2. 목 적 : 시료에 오염물질을 도포한 후 물을 사용하여 도포된 오염물질

제거율 테스트

3. 시험조건 : 국제표준시험법의 시험환경 조건을 따름

4. 시험항목 및 결과

4.1 시험항목 : 물에 의한 오염물질 제거율

4.2 오염물질(2종)

- 식용유

- 마요네즈

4.3 시험도구 : 식기세척기

4.4 실험절차 :

1) 본 발명의 도자기 그릇(1종 3개)에 오염물질(1종) 약 1∼2g 정도를 정확하게 무게를 달아 그릇에 골고루 묻힌 뒤 식기 세척기 중앙에 세워서 놓는다.

2) 물 이외의 다른 세제류를 사용하지 않고 10분간 세척과정을 거쳐 도자기 그릇을 세척한 후에 건조기에서 건조시킨 뒤 도자기 그릇의 무게를 측정한다.

3) 위의 실험절차와 동일하게 다른 도자기 그릇(1종 3개)에 대하여 또 다른 오염물질(1종)을 대항으로 1),2)의 과정을 반복하여 측정한다.

4) 위의 전 과정을 동일하게 설정한 후 세척과정을 1시간으로 조절하여 반복 측정한다.

4.5 계산식

오염물질 제거율(%)=100-(오염물질 잔류량×100/오염물질 첨가량)

4.6 시험결과

[표 1] 10분 세척과정 후 결과

시험항목	단위	10분 세척 후
		식용유(시료 A)			마요네즈(시료 B)
		X1	X2	X3	X4	X5	X6
오염물질 제거율	%	99.0	99.2	99.1	99.6	99.5	99.5

[표 2] 1시간 세척과정 후 결과

시험항목	단위	1시간 세척 후
		식용유(시료 A)			마요네즈(시료 B)
오염물질 제거율	%	X7	X8	X9	X10	X11	X12
		100	100	100	100	100	100

위 실험 결과들에서 보는 바와 같이 본 발명이 적용된 도자기류 제품은 무독 성, 항균 및 살균성, 세척성(오염물질 제거율), 탈취 및 방오 능력이 탁월하고, 음이온의 발생량도 여타 제품에 비해 월등한 상태를 보이고 있다.

이상과 같이 산화물인 이산화티탄(TiO2) 아나타제와 음이온을 방출 기능의 천연인산광물 나노 파우더를 포함한 유약층을 가지는 본 발명의 요업제품은 이산화티탄(TiO2)의 항균·살균 및 탈취 작용과 천연인산광물의 고농도 음이온 방출 작용으로부터 발암물질과 아토피 피부염을 유발할 수 있는 포름알데히드나, 두통과 구토, 중추신경계 장애 등을 유발하는 총휘발성 유기화합물의 분해 효과를 높이게 되어 새집증후군 예방 등에 매우 유용하게 활용할 수 있다.

또한, 본 발명의 요업제품은 음이온 발생, 항균, 살균, 탈취, 방오, 공기정화 및 수질정화 기능을 제공하게 된다. 또한, 본 발명은 제품 표면에 완전 무기질의 고밀도 세라믹 도막이 입혀지고, 미끄럼성이 좋은 친수성으로 부유물의 분리작용이 뛰어나 장식용이나 생활 도자기류의 제품 표면이 항상 깨끗하게 유지되며 전술한 바와 같은 포름알데히드와 유기화합물 및 먼지 등 오염물질들을 제거하여 실내의 공기를 정화시킬 수가 있다. 또한, 인체의 신진대사를 촉진시키는 음이온의 지속적인 발생으로 쾌적한 환경에서 생활할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 요업제품의 일례로서 일상생활에 이용되는 생활 도자기류 제품을 중심으로 설명하였다. 주지하는 바와 같이, 도자기는 가소성이 뛰어난 점토나 고령토를 이용하여 소정 형태로 만들어진 것을 고열로 가열하여 구운 제품으로서, 이러한 도자기류 제품에는 식생활에 사용하는 각종 식기류와 장식용으로 사용되는 자기 제품 외에도 각종 도자기류 건자재인 세면기·타일·양변기·욕조· 액세서리 등 여러 방면에서 사용되고 있다. 이에 본 발명의 요업제품이 도자기 뿐만 아니라, 집이나 건물, 산업체 등 다양한 분야에서 적용될 수 있음은 자명하게 파악된다.

상기에서 본 발명은 바람직한 하나의 실시형태를 중심으로 설명하였지만, 이에 한정하지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범위내에서 다양한 형태로 변형 실시할 수 있음은 물론이다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 요업제품은 지속적인 항균·살균·탈취·방오 기능을 유지함과 아울러, 천연인산광물 나노 파우더로부터 인체의 신진대사를 촉진시키는 미네랄과 음이온이 지속적으로 발생되어 쾌적한 환경을 제공할 수 있게 된다. 아울러, 본 발명은 제품의 표면에 완전 무기질의 고밀도 세라믹 도막이 입혀져 새집 증후군의 포름알데히드, 유기화합물, 먼지 등의 오염물질을 제거하여 실내의 공기를 정화시킬 수 있어 실내 장식품으로서도 탁월한 기능을 제공하게 된다.

Claims

생활 도자기, 장식용 자기, 각종 건자재 및 액세서리를 포함하는 요업제품으로서,

상기 요업제품의 성형물 표면에 도포하는 유약은 이를 구성하는 유약 원료에 천연인산광물 나노 파우더를 추가함으로써 음이온 발생, 항균, 살균, 탈취, 방오, 공기정화 및 수질정화 기능을 제공하도록 한 것을 특징으로 하는 요업제품.
제 1항에 있어서,

상기 유약 원료는 장석(35~40중량%), 규석(22~25중량%), 석회석(12~15중량%) 및 카오린(12~15중량%)의 금속재료와 산화물인 규산 지르콘(10중량%), 아연화(3중량%), 프리트(3중량%)를 포함하는 구성이고, 상기 천연인산광물 나노 파우더는 규소(silicon;Si), 알루미늄(Aluminum;Al), 인(phosphorus;P), 칼슘(calcium;Ca), 철(ferrum;Fe), 이트륨(yttrium;Y), 지르코늄(Zirconium;Zr), 란탄(Lanthanum;La), 세륨(Cerium;Ce), 네오디뮴(Neodymium;Nd) 및 토륨(Thorium;Th)을 포함하는 구성인 것을 특징으로 하는 요업제품.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 유약은 이산화티탄 아나타제 분산 결정액을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 요업제품.
제 3항에 있어서,

상기 유약은 천연인산광물 나노 파우더가 4 ~ 5 중량%를 차지하고, 이산화티탄 아나타제 분산 결정액이 15 ~ 20 중량%를 차지하는 구성인 것을 특징으로 하는 요업제품.
제 4항에 있어서,

상기 유약은 물과의 구성비가 4 : 6 비율로 혼합되어진 것을 특징으로 하는 요업제품.
제 5항에 있어서,

상기 유약 원료에 포함된 이산화티탄 아나타제 분산 결정액의 입자크기는 평균 5nm 이하를 유지하는 것을 특징으로 하는 요업제품.