KR20070077725A - 세라믹 소결체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세라믹 소결체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 세라믹 성형품과 이 세라믹 성형품의 표면에 유약슬립이 도포한 후 소성시킨 세라믹 소결체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 세라믹 소결체의 제조방법은 세라믹 성형품을 형성하고 건조하는 단계, 상기의 세라믹 성형품 표면에 유약슬립을 도포하여 시유 성형품을 얻는 단계, 시유 성형품을 소성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 세라믹 소결체를 건물 내벽면, 천장(Ceiling)에의 건축 마감재로 적용함으로써 세라믹 소결체에 의해 조습기능, 원적외선 방사 기능, 음이온 방출 기능, 항균, 항곰팡이 기능을 제공하여 실내 습도 조절, 각종 유해 물질 제거, 악취 제거, 멸균, 곰팡이 서식을 억제함으로써 더욱 쾌적한 실내 문화 추구에 기여하고, 한층 강화된 원적외선 방사, 음이온 방출 기능에 의해 사용자의 건강 증진에도 크게 기여할 수 있다.

Description

세라믹 소결체 및 이의 제조방법{Sintering material of ceramic and manufacturing method thereof}
도 1은 본 발명의 세라믹 소결체의 구성도이다.
본 발명은 세라믹 소결체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 세라믹 성형품과 이 세라믹 성형품의 표면에 유약슬립이 도포한 후 소성시킨 세라믹 소결체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 천연황토, 천연고령토, 규조토, 수산화 알미늄 등이 세라믹 성형품의 주요 구성물로 포함되어 조습기능, 탈취기능, 원적외선 방사 기능이 있으며, 세라믹 성형품의 표면에 도포하는 유약슬립에 천연 음이온파우더, 무기 항균제를 포함하고 있어 음이온 방사기능, 항균 기능을 발휘할 수 있다.
종래의 건강타일은 황토, 점토, 규조토, 플라이애쉬(Fly-ash), 파쇄유리를 주재료로 사용하고, 표면을 광촉매 항균제 용액으로 코팅하여 조습효과, 탈취효과, 원적외선 방사, 항균, 항곰팡이 기능을 부여하고 있다.
종래의 흡방습 건강타일 조성물 및 건강타일의 제조방법(대한민국 특허 제 0495571호)은 구상(sphere) 형태의 세노스피어(Cenosphere)와 그의 응집체로 구성된 플라이애쉬를 주요 조성물로 하여 미세다공체를 형성함으로써 조습효과와 탈취효과를 제공한다. 그러나 구상 응집체에 의해 미세다공체를 유도하는 플라이애쉬는 제조공정 중 미분쇄를 위한 제토단계를 거치면서 구상 응집체의 파괴가 진행되어 조습효과 및 탈취효과 증진에 대한 기술적 한계성을 드러내는 큰 단점이 있다. 이와 더불어 제조 작업시 플라이애쉬는 분진 발생을 야기하여 분진에 의한 제조작업자 인체에 대한 유해성, 분진에 의한 환경오염, 작업 능률 저하를 초래하고 플라이애쉬의 저장 및 이송을 위한 신규 설비 도입이 요구되는 단점도 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 단점을 보완하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 세라믹 소결체의 조성물 내에 포함된 층간수(Interlayer water) 및 결정수(Water of crystallization)를 제거할 때 발생하는 미세다공체 생성 메카니즘을 적용하여 종래 건강타일의 조습효과 및 탈취효과 증진의 한계성을 극복하고 제조 작업시 발생하는 다중적인 문제점을 해결할 수 있는 세라믹 소결체 및 이의 제조방법 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 세라믹 소결체는 천연황토, 천연고령토, 규조토, 수산화 알미늄 등이 세라믹 성형품의 주요 구성물로 포함되어 조습기능, 탈취기능, 원적외선 방사 기능이 있으며, 또한 세라믹 성형폼의 표면에 도포하는 유약슬립에 천연 음이온파우더, 무기 항균제를 포함하고 있어 음이온 방사기능, 항균 기능이 있어 건축 마감재에 유용하게 적용할 수 있다.
즉, 본 발명의 세라믹 소결체를 건물 내벽면, 천장(Ceiling)에의 건축 마감재로 적용함으로써 세라믹 소결체에 의해 조습기능, 원적외선 방사 기능, 음이온 방출 기능, 항균, 항곰팡이 기능을 제공하여 실내 습도 조절, 각종 유해 물질 제거, 악취 제거, 멸균, 곰팡이 서식을 억제함으로써 더욱 쾌적한 실내 문화 추구에 기여하고, 한층 강화된 원적외선 방사, 음이온 방출 기능에 의해 사용자의 건강 증진에도 크게 기여할 수 있다.
본 발명은 세라믹 성형품과 이 세라믹 성형품의 표면에 유약슬립을 도포한 후 소성시킨 세라믹 소결체를 나타낸다.
즉, 본 발명에서 세라믹 소결체는 도 1은 본 발명의 세라믹 소결체의 구성도를 나타내는 도면과 같이 세라믹 성형품(a)과 이 세라믹 성형품의 표면에 도포하는 유략슬립(b)으로 이루어진다.
본 발명에서 세라믹 소결체는 주요 구성성분으로 세라믹 성형품을 포함하며, 이러한 세라믹 성형품은 세라믹 성분에 의해 조습기능, 탈취기능, 원적외선 방사 기능을 가질 수 있다.
본 발명에서 세라믹 성형품의 구성성분으로 황토, 고령토, 규조토, 파쇄유 리, 수산화알루미늄, 물유리, 탄신산 리그닌, 소다회를 포함한다.
본 발명에서 세라믹 성형품 성분의 함량은 황토 10∼40중량%, 고령토 20∼60중량%, 규조토 10∼40중량%, 파쇄유리 5∼15중량%, 수산화알루미늄(aluminium hydro×ide) 1∼10중량%, 물유리 1∼5중량%, 탄닌산 리그닌 1∼5중량%, 잔부의 소다회를 포함한다.
본 발명에서 세라믹 소결체를 얻기 위해 다양한 성분 및 함량의 조건으로 세라믹 성형품을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 상기에서 언급한 성분의 함량으로 세라믹 성형품을 얻는 것이 좋다.
본 발명에서 세라믹 소결체의 세라믹 성형품 주요 조성물인 황토와 고령토는 원적외선 고방사 물질이며, 황토와 고령토의 건조 중량비를 증가시킴에 따라 한층 증가된 원적외선 복사량을 방출하게 된다.
황토의 결정 구조는 2:1 층상 구조를 가지는 3층 구조로써 Si-O의 결합으로 이루어진 사면체층(Tetra-hedral sheet)과 Al-O의 결합으로 이루어진 팔면체(Octa-hedral sheet)층이 사면체-팔면체-사면체 층으로 배열되어 하나의 결정구조를 이룬다.
황토의 구성성분은 점토광물이 30∼70% 정도로 가장 많이 함유되어 있고, 모암에 일부 존재하는 장석, 운모 등의 광물은 화학적 풍화작용에 의해 카올리나이트(Kaolinite) 혹은 일라이트(Illite) 등의 점토광물로 변화하므로 대부분의 물리화학적 특징은 점토광물과 유사하다.
황토의 가열변화는 일반적으로 점토광물과 유사하므로 100∼200℃ 부근에서 층간수가 탈수되고, 450∼550℃에서 결정수가 탈수되기 시작하여 600∼750℃ 까지 계속된다. 이 때 제거되어지는 수분 및 OH- 자리는 공극으로 형성되어 미세다공체를 이루게 된다. 약 1000℃에서는 뮬라이트(Mullite) 결정과 다양한 고온 결정상이 생성되기 시작하여 입자간의 조밀화가 일어나므로 미세다공체는 감소하게 된다.
고령토는 카올린(Kaolin)족 광물로서, 국내 산지의 고령토는 대부분 할로사이트(Halloysite) 구조를 가진다. Al2O3 ·2SiO2 ·4H2O의 화학식으로 이루어진 할로사이트의 구조는 1:1 층상 구조를 가지는 2층 구조로서 Si-O의 결합으로 이루어진 규산염[SiO4]4- 사면체층과 Al이온을 O2-나 OH-가 6배위하는 팔면체층 사이에 약한 반데르발스 결합을 하는 2개의 물분자가 존재한다.
고령토의 대부분을 이루고 있는 할로사이트(Al2O3 ·2SiO2 ·4H2O)의 가열변화는 120℃ 부근에서 층간수가 탈수하면서 메타 할로사이트(Al2O3 ·2SiO2 ·2H2O)로 전이되고, 600℃ 부근에서 결정수가 탈수되면서 카올리나이트(Al2O3 ·2SiO2)로 전이된다. 이 때 탈착된 층간수 및 결정수의 자리(Site)에 미세다공이 형성되어 조습효과, 탈취효과를 제공하게 된다. 이 후 980℃ 부근에서 카올리나이트(Al2O3 ·2SiO2)는 뮬라이트(3Al2O3 ·2SiO2)와 γ-알루미나로 변태(Transformation)되기 시작하여 조밀한 구조로 바뀌며 미세다공체는 감소하기 시작한다.
본 발명의 세라믹 소결체의 세라믹 성형품 성분중 하나인 규조토의 순수한 화학조성은 SiO2 96% 이상으로 되어 있고, 그 특성이 약 3∼10㎛ 크기의 매우 많은 기공을 가진 다공질(porous)체로 존재하므로 조습기능, 탈취기능을 제공하게 된다.
규조토의 가열변화는 700℃ 이하에서는 0.5∼0.7 정도의 겉비중을 가지는 다공질의 석영(Quartz) 상태로 존재하지만 1000℃ 이상으로 가열하게 되면 Crystobalite 또는 Tridymite 상(Phase)으로 변이(Transformation)하면서 다공질체가 감소하여 겉비중이 약 1.4 정도 된다.
본 발명의 세라믹 소결체의 세라믹 성형품 성분중 하나인 수산화 알미늄의 화학식은 Al(OH)3으로, 그 가열변화는 150∼200℃ 사이에서 흡착수가 떨어져 나가기 시작하여 300℃ 부근에서 주 탈수 반응이 일어나 베이마이트(Al2O3(H2O))로 변태하고, 다시 550℃에서 탈수반응을 일으켜 수분이 완전 제거된다. 이 때 제거된 수분자리(Site)는 미세공극이 되어 미세다공체가 형성되기 시작한다. 다시 1000℃ 이상으로 가열하게 되면 다양한 변태를 거쳐 α-Al2O3 결정으로 변이되면서 구조의 조밀화로 미세다공체는 감소하게 된다.
상술한 세라믹 소결체의 세라믹 성형품 주요 조성물인 천연황토, 천연고령토, 규조토, 수산화 알미늄들은 약 600∼980℃의 소성온도 범위에서 층간수, 결정수 제거에 의한 미세다공체가 형성되고, 우수한 조습 및 탈취 기능을 제공하게 된다.
본 발명에서 세라믹 소결체는 상기의 세라믹 성형품의 표면에 유약슬립을 도포하여 건축 마감재로 사용 가능할 수 있도록 하고 음이온 발생과 항균기능을 갖도 록 한다.
본 발명에서 세라믹 성형품의 표면에 도포하는 유략슬립은 세라믹 성형품의 표면 처리하기 위한 프리트(Frit), 원적외선 복사 기능을 가질 뿐만 아니라 세라믹 성형품과 유약슬립의 원활한 접착을 위한 점토, 음이온 발생을 유도하는 천연 음이온 파우더 및 항균, 항곰팡이 효과를 나타내는 무기 항균제를 포함한다.
상기에서 음이온파우더는 음이온을 방출하는 광물의 분말이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 이러한 음이온파우더의 일예로서 일라이트, 토르말린, 제노다임, 제올라이트, 맥반석 중에서 선택된 어느 하나 이상의 음이온파우더를 사용할 수 있다.
상기에서무기 항균제는 항균력을 발휘하는 무기물질이라면 무엇이든 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 무기 항균제의 일예로서 건축 마감재에 적용하여 인체의 건강에 유익한 세라믹 소결체를 얻기 위해 환경오염이 적고, 저독성으로 장시간 효과를 나타내는 은 이온이 함유된 상용 무기 항균제를 사용할 수 있다.
상기에서 유약슬립은 프리트(frit) 50∼90중량%, 점토 5∼30중량%, 음이온 파우더 2.5∼10중량%, 무기항균제 2.5∼10중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 세라믹 소결체 제조시, 천연 음이온파우더 또는 무기 항균제의 비율이 높은 경우 세라믹 성형층과 유약의 표면박리, 표면핀홀(Pinhole) 현상이 유발되며, 천연 음이온파우더 또는 무기 항균제의 비율이 낮은 경우 음이온 발생, 항균, 항곰팡이 기능의 저하를 초래하므로 본 발명에서 세라믹 소결체 제조에 적합한 유약슬립은 전술한 성분 및 함량으로 이루어진 것을 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서 세라믹 성형품의 표면에 유약슬립을 도포한 후 소성하여 세라믹 소결체를 얻을 수 있다. 이때 소성은 600∼980℃에서 30∼60분 동안 실시하되, 최고소성온도 700∼950℃에서 0.5∼5분 동안 소성하는 단계를 포함한다. 본 발명에서 다양한 조건으로 세라믹 성형품의 표면에 유약슬립을 도포한 후 소성하여 세라믹 소결체를 얻어본바, 본 발명의 목적에 부합하는 세라믹 소결체를 얻기 위해서는 전술한 조건으로 소성을 실시하는 것이 좋다.
본 발명은 세라믹 소결체의 제조방법을 포함한다.
본 발명의 세라믹 소결체의 제조방법은 세라믹 성형품을 형성하고 건조하는 단계, 상기의 세라믹 성형품 표면에 유약슬립을 도포하여 시유 성형품을 얻는 단계, 시유 성형품을 소성하는 단계를 포함한다.
상기에서 세라믹 성형품의 조성은 황토 10∼40중량%, 고령토 20∼60중량%, 규조토 10∼40중량%, 파쇄유리 5∼15중량%, 수산화알미늄 1∼10중량%, 물유리 1∼5중량%, 탄닌산 리그닌 1∼5중량%, 잔부의 소다회를 포함한다.
상기에서 유약슬립의 조성은 프리트(frit) 50∼90중량%, 점토 5∼30중량%, 음이온 파우더 2.5∼10중량%, 무기항균제 2.5∼10중량% 포함한다.
상기에서 소성은 600∼980℃에서 30∼60분 동안 실시하되, 최고소성온도 700∼950℃에서 0.5∼5분 동안 소성하는 단계를 포함한다.
상기에서 세라믹 성형품은 세라믹 성형품의 건조 대신에 600∼980℃에서 30∼60분 동안 소성을 실시할 수 있다. 이때 건조 대신에 적용하는 소성에서 최고소 성온도 700∼950℃에서 0.5∼5분 동안 실시하는 단계를 포함하는 것이 좋다.
이하 본 발명의 세라믹 소결체의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
1. 세라믹 성형품을 형성하고 건조하는 단계
세라믹 성형품을 형성하기 위해서는 세라믹 성형품의 조성 성분을 분쇄하여 분말화하여야 한다.
세라믹 성형품의 조성 성분을 평량(Weighing)하여 물과 함께 볼밀(Ball mill)에 투여 후, 슬립(Slip) 잔사율이 1∼3%(230mesh 기준)가 되도록 습식 분쇄한다. 이 때 물의 투입량은 습식 분쇄 후 슬립 비중이 1.4∼1.8 정도 되도록 맞춘다. 습식 분쇄 된 슬립을 1일 이상 숙성한 후 분무 건조기를 이용하여 함수분 5∼6%, 대립(0.5mm) 입도가 15% 이하, 바람직하게는 대립(0.5mm) 입도가 5∼15%, 미립(0.08mm) 입도가 5% 이하, 바람직하게는 미립(0.08mm) 입도가 1∼5%로 되는 과립 파우더로 제조한다.
상기에서 얻은 세라믹 성형품의 과립 파우더를 일정한 모양의 몰드에 넣고 가압 성형하여 몰드의 모양을 지닌 세라믹 성형품을 얻을 수 있다.
상기에서 몰드의 모양에 따라 직사각형, 정사각형, 마름모, 원형, 타원형, 삼각형과 같이 다양한 형태의 세라믹 성형체를 얻을 수 있다.
상기의 세라믹 성형품의 가압 성형시 세라믹 성형품의 성분인 과립 파우더를 가압 성형기내에 넣고 200∼300kg/cm 2 의 가압으로 성형할 수 있다.
가압 성형한 세라믹 성형품은 함수분 0.05%∼0.5%이 되도록 건조할 수 있다.
상기에서 세라믹 성형품의 건조 대신에 600∼980℃에서 30∼60분 동안 소성을 실시하되, 최고소성온도 700∼950℃에서 0.5∼5분 동안 소성공정을 실시하여 건조공정을 1차 소성공정로 대체 할 수 있다.
2. 세라믹 성형품 표면에 유약슬립을 도포하여 시유 성형품을 얻는 단계
본 발명의 세라믹 소결체 제조시 세라믹 성형품의 표면에 도포하는 유약슬립은 프리트, 점토, 음이온파우더 및 무기항균제의 유약슬립 조성물을 물과 함께 볼밀에 투입하여 잔사율 0.5∼2%(325mesh 기준), 슬립 비중 1.3∼1.8이 되도록 제조하고 이를 100∼140gr/m2 범위의 도포량으로 세라믹 성형품 표면에 도포하여 시유 성형품을 얻는다. 경우에 따라서는 미적 효과를 부여하기 위하여 스크린 프린팅(Screen printing)법, ROTO 프린팅(ROTO gravure)법을 적용한 디자인 인쇄 단계를 추가할 수 있다.
3. 시유 성형품을 소성하는 단계
최종 소성단계에서는 상기의 세라믹 성형품 표면에 유약슬립을 도포한 시유 성형품을 소성하여 세라믹 소결체를 제조한다. 이때 소성은 600∼980℃에서 30∼60분 동안 소성을 실시하되, 최고소성온도 700∼950℃에서 0.5∼5분 동안 소성공정을 갖도록 소성을 실시할 수 있다.
상기 제조방법에 의해 제조된 세라믹 소결체는 세라믹 성형품의 조성물에 의 해 원적외선 방사, 조습, 탈취 효과를 지니며, 유약슬립의 조성물에 의해 음이온 방출, 항균, 항곰팡이 효과를 지닐 수 있다.
한편 본 발명은 상기에서 언급한 세라믹 소결체를 재료로 하는 건축물의 내벽면, 천장에 적용할 수 있는 건축 마감재를 포함한다.
이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
(1)세라믹 성형품 제조
건조 중량을 기준으로 고령토 45중량%, 규조토 20중량%, 황토 15중량%, 파쇄 유리 10중량%, 수산화알미늄 5중량%, 물유리 2중량%, 탄닌산 리그닌 2중량%, 소다회 1중량%를 평량하여 세라믹 성형품의 성분을 준비하였다.
습식 미분쇄를 위해 상기의 세라믹 성형품의 성분을 물과 함께 볼밀에 넣고 10시간 분쇄시켜 비중 1.55, 잔사율 1.87%(230mesh 기준)이 되도록 분쇄물을 얻고 이를 스프레이 드라이어에서 파우다 함수분 5.8%, 파우다 대립입도 13.2%, 미립입도 3.3%로 하는 과립형 파우더를 제조하였다.
상기의 과립형 파우더를 50mm × 70mm × 5.5mm 규격의 몰드에 충진 후 유압 프레스를 사용하여 250kg/cm2의 압력으로 가압하여 세라믹 성형품 시편을 제조하고, 이 시편을 100±5℃의 드라이 오븐에서 1일 동안 건조하였다.
(2)유약슬립 제조
건조 중량을 기준으로 프리트(Frit) 89중량%, 점토 5중량%, 음이온파우더 3중량%, 무기 항균제 3중량%의 유약슬립 조성물을 준비하였다.
상기의 유약슬립 조성물을 물과 함께 볼밀에 투입 후, 습식 미분쇄하여 잔사율 1.2%(325mesh 기준), 비중 1.6의 유약슬립을 제조하였다.
상기의 유약슬립을 상기 (1)에서 제조한 세라믹 성형품의 표면에 120gr/m2으로 도포하였다.
상기의 유약슬립 조성물에서 음이온파우더는 일라이트와 토르말린이 1:1의 중량비로 혼합된 혼합물을 사용하였고, 무기항균제는 은(Ag) 이온이 함유된 상용 무기 항균제(Bactocid-300Z, 아성정밀화학)를 사용하였다.
(3)소성
세라믹 성형품의 표면에 유약슬립을 도포한 후 700℃에서 30분 동안 소성을 실시하되 최고대 온도로서 850℃에서 2분 동안 소성하여 세라믹 소결체를 제조하였다.
<시험예 1>
상기 실시예에서 세라믹 소결체 제조시 세라믹 형성품의 구성성분인 황토, 고령토, 규조토 및 세라믹 성형품의 화학조성 분석을 실시하고 그 결과를 아래의 표 1-1, 표 1-2에 나타내었다.
하기 표 1-1, 표 1-2의 성분은 XRF 성분분석 기기를 사용하여 각각의 성분에 대한 화학조성을 분석한 결과이다. 상기 표 1에서 제외된 세라믹 성형품의 주요 성분인 수산화알미늄은 정제된 원료로 99.8% Al(OH)3의 화학조성을 가진다.
표 1-1. 조성물의 화학조성 분석
분석시료 SiO2 Al2O3 Na2O MgO K2O
황토 49.98 24.66 0.01 0.98 0.73
고령토 49.01 31.80 1.25 0.91 0.54
규조토 77.53 8.11 0.16 - 0.89
세라믹 성형품 56.10 22.21 2.85 1.01 0.79
표 1-2. 조성물의 화학조성 분석
분석시료 CaO TiO2 Fe2O3 ZrO2 Lg.loss
황토 0.17 1.54 10.33 - 10.39
고령토 2.56 0.09 1.58 0.01 10.70
규조토 0.05 0.22 1.87 - 7.47
세라믹 성형품 3.03 0.70 1.85 - 10.70
<시험예 2>
상기 실시예에서 세라믹 소결체 제조시 세라믹 형성품의 소성수축율, 강열감량, 흡수율, 소성강도, 비표면적과 같은 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
표 2의 소성수축율, 강열감량, 흡수율, 소성강도는 KS 규격에 의거하여 측정한 결과 값이며, 비표면적 분석은 BET 법으로 측정한 결과 값이다.
표 2. 세라믹 형성품의 물성
소성수축율(%) 강열감량(%) 흡수율(%) 소성강도(kg/cm2) 비표면적(m2/g)
0.61 8.49 28.19 36.95 24.53
<시험예 3>
상기 실시예에서 제조한 세라믹 소결체의 원적외선 방사율 및 방사에너지를 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
표 3은 FT-IR Spectrometer를 이용하여 40℃에서 흑체(Black Body) 대비로 측정한 결과이다. 본 발명에 따라 제조되어진 세라믹 소결체는 92.4%의 높은 평균 방사율과 3.73×10-2W/m2의 다량의 원적외선 방사에너지를 가짐을 확인 할 수 있었다.
표 3. 세라믹 소결체의 원적외선 방사율 및 방사에너지
구분 평균방사율 (5∼20㎛) 방사에너지 (W/m2)
발명품 0.924 (92.4%) 3.73 × 10-2
<시험예 4>
상기 실시예에서 제조한 세라믹 소결체의 음이온방출량을 측정하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
음이온방출량 시험은 접지식 이온 테스트기(Ion Tester)를 사용하여 세라믹 소결체에 접지 후 음이온 방출 개수를 측정한 결과이다. 음이온 방출 데이터는 10회 측정 후 최대 및 최소값을 제외한 평균값을 산출한 값으로 일반 타일의 음이온 방출량이 100ions/cc 미만인 것을 감안하면 본 발명에 의해 제조되어진 세라믹 소결체는 높은 음이온 방출량을 보임을 확인 할 수 있었다.
표 4. 세라믹 소결체의 음이온 방출량 시험
구분 음이온 방출량
발명품 1,086 ions/cc
<시험예 5>
상기 실시예에서 제조한 세라믹 소결체의 암모니아 탈취 및 포름알데히드 탈취을 측정하고 그 결과를 하기 표 5-1, 표 5-2에 나타내었다.
표 5-1, 표 5-2의 세라믹 소결체의 암모니아 및 포름알데히드에 대한 탈취율은 KICM-FIR-1085 시험방법에 의거하여 FT-IR로 잔류가스농도를 측정한 결과이다. 암모니아 및 포름알데히드에 대한 탈취율은 각각 95% 및 85% 이상의 높은 탈취율을 가짐을 확인 할 수 있다.
표 5-1. 세라믹 소결체의 암모니아 탈취시험
시험항목 경과시간(분) Blank농도(ppm) 시료농도(ppm) 탈취율(%)
암모니아 탈취시험 30 194 17 91.2
60 152 10 93.4
90 131 7 94.7
120 116 5 95.7
표 5-2. 세라믹 소결체의 포름알데히드 탈취시험
시험항목 경과시간(분) Blank농도(ppm) 시료농도(ppm) 탈취율(%)
포름알데히드 탈취시험 0 81 81 -
30 78 27 65.4
60 75 16 78.7
90 72 12 83.3
120 70 10 85.7
<시험예 6>
상기 실시예에서 제조한 세라믹 소결체의 흡습, 방습량을 측정하고 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
세라믹 소결체의 흡습, 방습량의 측정은 세라믹 소결체를 온도 25℃, 50% 상대습도(RH)의 항온항습조 안에 24시간 방치한 다음, 온도 25℃, 90% RH의 항온항습조 안에 넣고 24시간 후 흡습량(g)을 측정하고, 다시 이 시험품을 온도 25℃, 50% RH의 항온항습조 안에 넣고 24시간 후 방습량(g)을 측정한 후, 단위면적당 중량(gr/m2)으로 표시하였다.
본 시험을 통하여 세라믹 소결체는 240gr/m2 이상의 높은 흡습, 방습량을 가지는 것을 확인 할 수 있었다.
표 6. 세라믹 소결체의 흡습, 방습량 시험결과
구분 결과치 (gr/m2) 측정 조건
흡습량 266 25℃, RH 90%
방습량 240 25℃, RH 50%
<시험예 7>
상기 실시예에서 제조한 세라믹 소결체의 항균시험을 측정하고 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
세라믹 소결체의 항균시험은 필름밀착법(FC-TM-20-2003)에 의거하여 사용공시균주 Staphylo coccus aureus ACTT 6538(황색포도상구균) 및 Escherichia coli ATCC 25922(대장균)에 대한 항균 시험 결과이다. 황색포도상구균 및 대장균에 대하여 99.9%의 높은 항균력을 가짐을 확인 할 수 있다.
표 7. 세라믹 소결체의 항균시험 결과
항목 Staphylococcus aureus ACTT 6538 Escherichia coli ATCC 25922
접종균 농도(CFU/㎖) 1.6 ×105 1.4 ×105
증가율(F) 47 배 48 배
Ma 1.6 ×105 1.4 ×105
Mb 7.5 ×106 6.7 ×106
Mc < 10 < 10
감소율(%) 99.9 99.9
비이온계면활성제 종류 TWEEN 80 (0.05%)
주) · < = 미만
· CFU = Colony Forming Unit
· 감소율(%) = [(Ma - Mc) / Mb ] × 100
· 증가율(F) = Mb / Ma (31.6 배 이상)
· Ma = 대조 시료의 초기균수(평균치)
· Mb = 24시간 배양 후 대조시료의 균수(평균치)
· Mc = 24시간 배양 후 시험시료의 균수(평균치)
<시험예 8>
상기 실시예에서 제조한 세라믹 소결체의 항곰팡이 시험을 측정하고 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
세라믹 소결체의 항곰팡이 시험은 ASTM G-21-2002 시험 방법에 의해 얻어진 시험 결과로서 세라믹 소결체에서는 곰팡이 숙주가 전혀 자라지 못하는 0 등급을 나타냄을 확인 할 수 있다.
표 8. 세라믹 소결체의 항곰팡이 시험 결과
시료명 발명품
등급 0
판정 기준 0: 자라지 못함 1 : 시편 위 10% 이하로 자라남 2 : 시편 위 10∼30% 이하로 자라남 3 : 시편 위 30∼60% 이하로 자라남 4 : 시편 위 60% 이상 자라남
사용공시균주 Aspergillus niger ACTT 9642 Chaetomium globosum ACTT 6205 Penicillium pinophilum ACTT 11797 Gliocladium virens ACTT 9645 Aureobasidium pullulans ATCC 15233
배양 조건 29±1℃ (84±2℉), RH 85%
시료 크기 50mm × 50mm
비이온 계면활성제 종류 TWEEN 80 (0.05%)
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 및 시험예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 건강 세라믹 소결체 및 이의 제조방법을 제공함으로써 전술되었던 종래의 건강 타일의 문제점인 조습효과, 탈취효과 증진의 한계성을 극복하고 제조작업시 발생하는 다중적인 문제점을 개선하는 효과를 제공한다.
본 발명의 세라믹 소결체는 황토와 고령토의 함유량을 증가시켜 보다 향상된 원적외선 방사 효과를 제공하며, 황토, 고령토, 규조토, 수산화알미늄을 세라믹 소 결체의 주요 구성성분인 세라믹 성형품의 주요 구성성분으로 사용하여 보다 향상된 조습효과, 탈취효과를 제공하게 된다.
또한 본 발명의 세라믹 소결체는 유약슬립을 세라믹 성형품의 표면에 도포하여 유약슬립에 함유된 음이온 파우더, 무기 항균제에 의해 음이온 방출, 항균, 항곰팡이 기능을 제공할 수 있다.
본 발명의 세라믹 소결체은 건물 내벽면 및 천장과 같은 건축 마감재의 용도로 적용하여 조습기능, 원적외선 방사 기능, 음이온 방출 기능, 항균, 항곰팡이 기능을 제공함으로써 실내 습도 조절, 각종 유해 물질 제거, 악취 제거, 멸균, 곰팡이 서식을 억제할 수 있어 더욱 쾌적한 실내 문화 추구에 기여하고, 한층 강화된 원적외선 방사, 음이온 방출 기능에 의해 사용자의 건강 증진에도 크게 기여한다.

Claims (14)

  1. 세라믹 성형품과 이 세라믹 성형품의 표면에 유약슬립을 도포한 후 소성시킨 세라믹 소결체.
  2. 제1항에 있어서, 세라믹 성형품은 황토 10∼40중량%, 고령토 20∼60중량%, 규조토 10∼40중량%, 파쇄유리 5∼15중량%, 수산화알미늄 1∼10중량%, 물유리 1∼5중량%, 탄닌산 리그닌 1∼5중량%, 잔부의 소다회를 포함함을 특징으로 하는 세라믹 소결체.
  3. 제1항에 있어서, 유약슬립은 프리트(frit) 50∼90중량%, 점토 5∼30중량%, 음이온 파우더 2.5∼10중량%, 무기항균제 2.5∼10중량% 포함함을 특징으로 하는 세라믹 소결체.
  4. 제1항에 있어서, 소성은 600∼950℃에서 30∼60분 동안 실시하되, 최고소성온도 700∼950℃에서 0.5∼5분 동안 소성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 세라믹 소결체.
  5. 제3항에 있어서, 음이온 파우더는 일라이트, 토르말린, 제노다임, 제올라이트, 맥반석 중에서 선택된 어느 하나 이상 임을 특징으로 하는 세라믹 소결체.
  6. 제3항에 있어서, 무기항균제는 은 이온이 함유된 무기 항균제 임을 특징으로 하는 세라믹 소결체.
  7. 세라믹 소결체의 제조에 있어서,
    세라믹 성형품을 형성하고 건조하는 단계,
    상기의 세라믹 성형품 표면에 유약슬립을 도포하여 시유 성형품을 얻는 단계,
    시유 성형품을 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 세라믹 소결체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 세라믹 성형품의 조성은 황토 10∼40중량%, 고령토 20∼60중량%, 규조토 10∼40중량%, 파쇄유리 5∼15중량%, 수산화알미늄 1∼10중량%, 물유리 1∼5중량%, 탄닌산 리그닌 1∼5중량%, 잔부의 소다회를 포함하는 것을 특징으로 세라믹 소결체의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 유약슬립의 조성은 프리트(frit) 50∼90중량%, 점토 5∼30중량%, 음이온 파우더 2.5∼10중량%, 무기항균제 2.5∼10중량% 포함함을 특징으로 세라믹 소결체의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 소성은 600∼980℃에서 30∼60분 동안 실시하되, 최고소성온도 700∼950℃에서 0.5∼5분 동안 소성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 세라믹 소결체의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서, 세라믹 성형품의 건조 대신에 600∼950℃에서 30∼60분 동안 소성을 실시하되, 최고소성온도 700∼950℃에서 0.5∼5분 동안 소성공정을 실시하는 것을 특징으로 세라믹 소결체의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서, 음이온 파우더는 일라이트, 토르말린, 제노다임, 제올라이트, 맥반석 중에서 선택된 어느 하나 이상 임을 특징으로 하는 세라믹 소결체의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서, 무기항균제는 은 이온이 함유된 무기 항균제 임을 특징으로 하는 세라믹 소결체의 제조방법.
  14. 특허청구범위 제1항의 세라믹 소결체를 재료로 하는 건축 마감재.
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