KR20110016064A - Sky blue colored zirconia ceramics and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for preparing sky-blue zirconia ceramics is provided to express stable sky blue color effect without physical/chemical characteristic change. CONSTITUTION: A method for preparing sky-blue zirconia ceramics comprises: a step of mixing synthesized material containing covalt oxide(CoO), zinc oxide(ZnO), and aluminium hydroxide(Al(OH)_3) to zircon oxide(ZrO_2) to obtain a mixture; a step of adding 20-50 weight% of moisture; a step of granulating to obtain a molded powder; and a step of plasticizing the molded powder.

Description

하늘색계 지르코니아 세라믹스 및 그 제조방법{Sky blue colored zirconia ceramics and method for fabricating the same}Sky blue colored zirconia ceramics and method for fabricating the same}

본 발명은 하늘색계 지르코니아 세라믹스 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지르코니아 세라믹스의 하늘색계 발색을 유도하기 위한 각종 조건(예컨대, 산화지르코늄(ZrO2), 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3) 등의 혼합조건, 수분의 혼합조건, 산화지르코늄(ZrO2) 분말의 입도조건, 분산제, 결합제, 이형제 등의 혼합조건, 소성 온도조건 등)을 최적화 하여 제공함으로써, 1400℃ 이상의 고온소성을 진행하여도, 별다른 물리적/화학적 특성 변화 없이, 안정적인 하늘색계 발색효과를 융통성 있게 나타낼 수 있게 되는 하늘색계 지르코니아 세라믹스 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to sky blue zirconia ceramics and a method for manufacturing the same, and more particularly, various conditions (eg, zirconium oxide (ZrO 2 ), cobalt oxide (CoO), zinc oxide () for inducing sky blue color development of zirconia ceramics. ZnO), mixing conditions of aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), etc., mixing conditions of water, particle size conditions of zirconium oxide (ZrO 2 ) powder, mixing conditions of dispersant, binder, release agent, etc., firing temperature conditions, etc.) The present invention relates to a sky blue zirconia ceramics and a method of manufacturing the same, which can flexibly exhibit a stable sky blue color development effect without changing physical or chemical properties even if the high temperature firing is performed at 1400 ° C. or higher.

일반적으로, 지르코니아 세라믹스(Zirconia ceramics)는 강도, 경도, 인장 등의 기계적 특성이 우수하여, 주로, 기계 부품용 구조재료로 이용되어져 왔으며, 최근에는 여러 가지 색상 표현이 가능한 <착색 지르코니아 세라믹스>가 새롭게 개발되어, 예컨대, 시계용 케이스, 시계밴드, 넥타이핀 등과 같은 각종 보석류, 장식 용 부품 등으로까지 그 활용범위를 넓히고 있다.In general, zirconia ceramics have excellent mechanical properties such as strength, hardness, and tensile strength, and have been mainly used as structural materials for mechanical components. Recently, colored zirconia ceramics, which can express various colors, is newly introduced. It has been developed, for example, to expand the range of applications to various jewelry, decorative parts, such as watch cases, watch bands, tie pins and the like.

물론, 이처럼 지르코니아 세라믹스의 활용범위를 각종 보석류, 장식용 부품 등으로까지 확대시키고자 할 경우, 생산자 측에서는 고온(예컨대, 1400℃ 이상)의 소성공정 시에도, 지르코니아 세라믹스가 본래 지니고 있는 여러 가지 우수한 물리적/화학적 특성은 물론, 해당 지르코니아 세라믹스에 부여된 안료의 색상까지도 고르게 유지시켜야만 하는 부담을 떠 안게 된다.Of course, in order to extend the scope of zirconia ceramics to various jewelry and decorative parts, the producers have many excellent physical / zirconia ceramics even in the firing process at high temperature (for example, 1400 ° C or higher). Not only the chemical properties but also the color of the pigment imparted to the zirconia ceramics bears the burden of maintaining it evenly.

그러나, 현재, 지르코니아 세라믹스에 적용되는 대부분의 안료는 1300℃ 이하의 낮은 소성온도에서만 안정적인 발색을 이룰 수 있는 저온용 안료이기 때문에, 1400℃ 이상의 고온 소성절차를 필히 거쳐야 하는 지르코니아 세라믹스에 적용될 경우, 해당 소성절차 중에 그 색이 변하게 되는 심각한 문제점을 일으키게 된다.However, since most of the pigments applied to zirconia ceramics are low-temperature pigments that can achieve stable color development only at low firing temperatures of 1300 ° C. or lower, when applied to zirconia ceramics that must undergo high temperature firing procedures of 1400 ° C. or higher, There is a serious problem that the color changes during the firing procedure.

물론, 이 상황에서, 생산자 측에서는 만족한 색상(예컨대, 만족한 하늘색계 색상)의 지르코니아 세라믹스를 전혀 획득할 수 없게 되며, 결국, 이를 장식용 부품 등으로 제품화하는데 있어서도, 큰 어려움을 겪을 수밖에 없게 된다.Of course, in this situation, the producer side cannot acquire zirconia ceramics of a satisfactory color (for example, a satisfactory sky blue color) at all, and, eventually, have a great difficulty in commercializing it as a decorative part or the like.

따라서, 본 발명의 목적은 지르코니아 세라믹스의 하늘색계 발색을 유도하기 위한 각종 조건(예컨대, 산화지르코늄(ZrO2), 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3) 등의 혼합조건, 수분의 혼합조건, 산화지르코늄(ZrO2) 분말의 입도조건, 분산제, 결합제, 이형제 등의 혼합조건, 소성 온도조건 등)을 최적화 하여 제공하고, 이를 통해, 1400℃ 이상의 고온소성을 진행하여도, 별다른 물리적/화학적 특성 변화 없이, 안정적인 하늘색계 발색효과를 융통성 있게 나타낼 수 있는 지르코니아 세라믹스를 제조·제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a variety of conditions (eg, zirconium oxide (ZrO 2 ), cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) for inducing sky blue color development of zirconia ceramics. Such as mixing conditions, moisture mixing conditions, zirconium oxide (ZrO 2 ) powder particle size conditions, dispersing agents, binders, release conditions, such as mixing conditions, sintering temperature conditions, etc.), by providing a high temperature baking of 1400 ℃ or more Even in the present invention, there is provided a zirconia ceramics that can flexibly exhibit a stable sky blue color development effect without any physical or chemical property change.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 산화지르코늄(ZrO2)에 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 상기 혼합물에 해당 혼합물 총량의 20중량% 내지 50중량%에 해당하는 수분을 첨가한 후, 과립화하여 성형분말을 제조하는 단계, 상기 성형분말로 성형체를 제조하고, 상기 성형체를 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하늘색계 지르코니아 세라믹스의 제조방법을 개시한다.In order to achieve the above object, in the present invention, a mixture of zirconium oxide (ZrO 2 ) and cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) are mixed to prepare a mixture. To prepare a molded powder by adding water corresponding to 20% to 50% by weight of the total amount of the mixture, and then granulating the mixture, preparing a molded body from the molded powder, and firing the molded body. Disclosed is a manufacturing method of light blue zirconia ceramics, which comprises:

이때, 바람직하게, 상기 산화지르코늄(ZrO2)은 평균입도가 0.3㎛ 내지 0.8㎛인 산화지르코늄 분말인 것을 특징으로 하며, 상기 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물은 산화지르코늄(ZrO2) 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 10 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 한다.In this case, preferably, the zirconium oxide (ZrO 2 ) is a zirconium oxide powder having an average particle size of 0.3 ㎛ to 0.8 ㎛, the cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) The composite consisting of 3 ) is added in an amount of 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of zirconium oxide (ZrO 2 ).

여기서, 바람직하게, 상기 혼합물을 제조하는 단계에서, 상기 혼합물에는 분산제 또는 결합제가 더 첨가되며, 이 경우, 상기 분산제 또는 결합제는 상기 산화지르코늄(ZrO2) 100 중량부에 대하여 각각 0.1 중량부 내지 10 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 한다. Here, preferably, in the preparing of the mixture, a dispersant or a binder is further added to the mixture, in which case the dispersant or binder is 0.1 parts by weight to 10 parts by weight, respectively, based on 100 parts by weight of the zirconium oxide (ZrO 2 ). The weight part is added.

이때, 상기 성형 분말을 제조하는 단계는 상기 혼합물에 해당 혼합물 총량의 20 중량% 내지 50 중량%에 해당하는 수분을 첨가한 후, 상기 혼합물을 이루는 평균입자의 크기가 40㎛ 내지 120㎛가 되도록 과립화하여 성형분말을 형성하는 과정으로 이루어지며, 상기 성형체를 소성하는 단계에서, 상기 소성온도는 1400℃ 내지 1600℃를 유지하게 된다.At this time, the step of preparing the molded powder is added to the mixture of the water corresponding to 20% to 50% by weight of the total amount of the mixture, the granules so that the average particle size of the mixture is 40㎛ to 120㎛ It is made of a process for forming a molded powder, in the step of firing the molded body, the firing temperature is maintained at 1400 ℃ to 1600 ℃.

상기 여러 제조방법을 토대로 하여, 본 발명의 다른 측면에서는 하늘색계 지르코니아 세라믹스를 개시한다. Based on the various production methods described above, another aspect of the present invention discloses light blue zirconia ceramics.

본 발명에서는 지르코니아 세라믹스의 하늘색계 발색을 유도하기 위한 각종 조건(예컨대, 산화지르코늄(ZrO2), 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미 늄(Al(OH)3) 등의 혼합조건, 수분의 혼합조건, 산화지르코늄(ZrO2) 분말의 입도조건, 분산제, 결합제, 이형제 등의 혼합조건, 소성 온도조건 등)을 최적화 하여 제공하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 생산자 측에서는 1400℃ 이상의 고온소성을 진행하여도, 별다른 물리적/화학적 특성 변화 없이, 안정적인 하늘색계 발색효과를 융통성 있게 나타낼 수 있는 지르코니아 세라믹스를 소비자 측에 효과적으로 제조·제공할 수 있게 된다. In the present invention, a mixture of various conditions (eg, zirconium oxide (ZrO 2 ), cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), or the like for inducing sky blue color development of zirconia ceramics Conditions, mixing conditions of water, particle size conditions of zirconium oxide (ZrO 2 ) powder, mixing conditions of dispersing agents, binders, release agents and the like, firing temperature conditions, etc.), so that the producer side 1400 under the implementation environment of the present invention. Even if high-temperature firing is performed at or above ℃, zirconia ceramics that can flexibly exhibit stable light blue color development effect can be effectively manufactured and provided to the consumer without any physical or chemical property change.

본 발명에 따른 하늘색계 지르코니아 세라믹스 제조방법은 크게, 산화지르코늄(ZrO2)에 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 상기 혼합물에 해당 혼합물 총량의 20중량% 내지 50중량%에 해당하는 수분을 첨가한 후, 과립화하여 성형분말을 제조하는 단계, 상기 성형분말로 성형체를 제조하고, 상기 성형체를 소성하는 단계를 포함하여 이루어지게 된다.Sky blue zirconia ceramics manufacturing method according to the present invention is large, zirconium oxide (ZrO 2 ) to a mixture of cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) to prepare a mixture Step, adding water corresponding to 20% to 50% by weight of the total amount of the mixture to the mixture, and then granulating to prepare a molded powder, to prepare a molded body from the molded powder, and to fire the molded body Including the steps.

먼저, 본 발명에서는 산화지르코늄(ZrO2)에 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물을 혼합한다. 본 발명에서 사용되는 산화지르코늄(ZrO2), 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3) 등은 특별한 제한이 없으며, 시중에서 구입할 수 있는 것은 어느 것이나 사용 가능하다.First, in the present invention, a compound composed of cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) is mixed with zirconium oxide (ZrO 2 ). Zirconium oxide (ZrO 2 ), cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), etc. used in the present invention is not particularly limited, any commercially available can be used. Do.

상기 산화지르코늄(ZrO2)은 평균 입도가 0.3 내지 0.8㎛인 산화지르코늄 분말인 것이 바람직하다. 상기 산화지르코늄(ZrO2)의 평균입도가 0.3㎛ 미만이면 소성시 수축이 큰 문제점이 발생할 수 있고, 0.8㎛를 초과하는 경우에는 소결이 잘 이루어지지 않고 소성색상이 나빠지는 문제점이 발생할 수 있다.The zirconium oxide (ZrO 2 ) is preferably a zirconium oxide powder having an average particle size of 0.3 to 0.8㎛. If the average particle size of the zirconium oxide (ZrO 2 ) is less than 0.3㎛ may cause a large shrinkage during firing, if it exceeds 0.8㎛ may cause a problem that the sintering is not made well and the plastic color worsens.

상기 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물은 바람직하게, 산화지르코늄(ZrO2) 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 10 중량부로 첨가될 수 있다. The composite consisting of cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) may be preferably added in an amount of 1 part by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of zirconium oxide (ZrO 2 ). have.

상기 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물이 1 중량부 미만으로 첨가되는 경우, 하늘색 효과가 충분히 발휘되지 못하는 문제점이 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 색상이 탁해지고 지르코니아의 물성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.When the compound consisting of the cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) is added less than 1 part by weight, there may occur a problem that the light blue effect is not fully exhibited, 10 weight In the case where the amount is exceeded, the color may become cloudy and the physical properties of the zirconia may be deteriorated.

상기 산화지르코늄(ZrO2)에 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물을 혼합한 다음, 본 발명에서는 상기 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)의 혼합물에 분산제 또는 결합제 중 적어도 하나를 더 첨가할 수 있다.The zirconium oxide (ZrO 2 ) is mixed with a composite made of cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), in the present invention, the zirconium oxide (ZrO 2 ) and cobalt oxide At least one of a dispersant or a binder may be further added to a mixture of (CoO), zinc oxide (ZnO), and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ).

이렇게 첨가된 분산제는 세라믹 조성물 중의 고형분(분말)들을 고르게 분산시키는 역할을 수행한다. 본 발명에서는 이 분야에서 공지된 분산제를 제한 없이 모두 이용할 수 있다. 구체적인 예로는, 소다계 분산제나 아크릴계 분산제를 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The dispersant thus added serves to evenly distribute the solids (powder) in the ceramic composition. In the present invention, any dispersant known in the art may be used without limitation. Specific examples include soda-based dispersants and acrylic dispersants, but are not necessarily limited thereto.

이때, 앞의 분산제는 산화지르코늄(ZrO2) 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 이러한 분산제의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우에는 분산제 첨가효과가 미미한 문제점이 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 소성 후 잔존 회분이 남아 물성 및 색상에 영향을 주는 문제점이 발생할 수 있다.At this time, the dispersant is preferably included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of zirconium oxide (ZrO 2 ). If the content of the dispersant is less than 0.1 parts by weight, the effect of dispersant addition may be insignificant, and if it exceeds 10 parts by weight, the remaining ash after firing may affect the properties and the color.

상기 결합제는 세라믹 조성물 내의 각 성분들을 잘 결합시키는 역할을 한다. 본 발명에서는 이 분야에서 공지된 분산제를 제한 없이 모두 이용할 수 있다. 구체적인 예로는 실리카졸, PVA(polyvinylalcohol) 및 카올린(kaolin) 등을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The binder serves to bind each component in the ceramic composition well. In the present invention, any dispersant known in the art may be used without limitation. Specific examples include silica sol, polyvinylalcohol (PVA), kaolin, and the like, but are not necessarily limited thereto.

상기 결합제는 산화지르코늄(ZrO2) 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 결합제의 함량이 0.1 중량부 미만이거나 10 중량부를 초과하는 경우에는 성형체의 물성이 나빠지는 문제점이 발생할 수 있다.The binder is preferably included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of zirconium oxide (ZrO 2 ). When the content of the binder is less than 0.1 parts by weight or more than 10 parts by weight, the physical properties of the molded body may be deteriorated.

본 밞녕에서는 상기 분산제, 결합제 이외에도, 선택적으로, 프레스(press)를 용이하게 하기 위하여 이형제를 더 첨가할 수도 있다. 이러한 이형제의 구체적인 예로는, 디에틸렌 글리콜 모노스테아레이트(diethylene glycol monostearate), 수산화 캐스터 오일(hydrogenated castor oil), 스테아르산(stearic acid), 올레산(oleic acid), IPA(isophthalic acid), 아디픽산(adipic acid), 스테아르산 아연(zinc stearate), 스테아르산 칼슘(calcium stearate), 에틸렌 비스(스테아르아 미드)(ethylene bis(stearamide)), 올레인 팔미트아미드(oleyl palmitamide), 미세결정 왁스(microcrystalline wax), 파라핀 왁스(paraffin wax), 카나우바 왁스(carnauba wax), 스퍼마세티 왁스(spermaceti wax), 셀로판(cellophane), 아세트산 셀룰로즈(cellulose acetate), 알긴산 나트륨(sodium alginate); 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리알킬메틸실록산(polyalkylmethylsiloxane), 폴리테트라폴루로로레틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리(플로오로아크릴레이트)(poly(fluoroacrylates)), 폴리(플루오로에테르)(poly(fluoroethers)), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리비닐알콜(poly(vinylalcohol)), 등의 합성 폴리머, 탈크(talc), 카올린(kaolin), 마이카(mica), 및 실리카(silica) 등의 무기물질 중에서 선택한 수종 이상이 선택될 수 있으며, 물론, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서는 특히, 신흥신소재 주식회사(한국)의 HS LUB A350(상품명) 또는 NOPCO LU 6418(상품명)을 사용할 수 있다.In addition, in addition to the dispersing agent and the binder, the release agent may be further added in order to facilitate the press. Specific examples of such release agents include diethylene glycol monostearate, hydrogenated castor oil, stearic acid, oleic acid, isophthalic acid, and adipic acid. adipic acid, zinc stearate, calcium stearate, ethylene bis (stearamide), oleyl palmitamide, microcrystalline wax waxes, paraffin wax, carnauba wax, spermaceti wax, cellophane, cellulose acetate, sodium alginate; Polydimethylsiloxane, polyalkylmethylsiloxane, polytetrafluorolorreethylene, poly (fluoroacrylates), poly (fluoroethers) )), Polyethylene, polypropylene, poly (vinylalcohol), synthetic polymers such as talc, kaolin, mica, silica, etc. Of the inorganic materials of the selected species or more may be selected, of course, it is not necessarily limited thereto. Especially in this invention, HS LUB A350 (brand name) or NOPCO LU 6418 (brand name) of a newly emerging material company (Korea) can be used.

한편, 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)의 혼합물, 그리고 선택적으로 분산제 및/또는 결합제와, 선택적으로, 이형제를 첨가하여 혼합하는 절차를 진행한 다음, 상기 혼합물에 수분을 첨가하고 과립화한 후 성형분말을 제조/준비하는 절차를 진행하게 된다.Meanwhile, as described above, in the present invention, a mixture of zirconium oxide (ZrO 2 ) and cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), and optionally a dispersant and / or binder Optionally, a procedure of mixing and adding a release agent is performed, followed by adding and granulating water to the mixture to prepare and prepare a molded powder.

상기 수분은 상기 혼합물(즉, 산화지르코늄(ZrO2) 및 산화코발트(CoO), 산화 아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물, 분산제 및/또는 결합제, 그리고 선택적으로 이형제를 첨가한 혼합물) 총량의 20 중량% 내지 50 중량%의 양으로 첨가될 수 있다.The moisture is a mixture of the mixture (ie, zirconium oxide (ZrO 2 ) and cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), dispersant and / or binder, and optionally a release agent. May be added in an amount of 20% to 50% by weight of the total amount).

이때, 상기 수분 함량이 20 중량% 미만이면 분무가 잘 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 수분함량이 50 중량%를 초과하는 경우에는 수분 분무 후 과립을 만들 때 풍선 모양으로 안이 빈 과립이 만들어지는 등 과립 형성이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 상기 언급한 습식 혼합은 이 기술분야에서 널리 알려진 방법에 의하여 수행될 수 있다.At this time, when the moisture content is less than 20% by weight may cause a problem that the spray is not made well, when the water content exceeds 50% by weight when the granules are made in the shape of a balloon when making granules after water spraying Such problems may occur that granules are not formed properly. The wet mixing mentioned above can be carried out by methods well known in the art.

본 발명의 실시예 에서는, 혼합물의 수분 첨가 및 과립화를 분무건조기(spray dryer)를 이용하여 수행하였는데, 이는 하나의 예시일 뿐, 본 발명의 과립화 및 성형분말의 제조/준비가 이 방법만으로 제한되는 것은 아니다. In the embodiment of the present invention, the water addition and granulation of the mixture was carried out using a spray dryer, which is just one example, and the preparation / preparation of the granulation and molding powder of the present invention is performed only by this method. It is not limited.

본 발명에서는, 상기 과립화 과정 수행 중에, 상기 혼합물을 이루는 평균 입자 크기가 40 내지 120㎛인 구형의 입자를 성형분말로서 얻을 수 있다. In the present invention, during the granulation process, spherical particles having an average particle size of 40 to 120 μm constituting the mixture can be obtained as a molding powder.

이때, 상기 성형분말의 평균 입자 크기가 40㎛ 미만이거나 120㎛ 이상 초과하는 경우에는, 성형체 제조 시 어려움이 있을 수 있다. 또한 과립의 크기가 40㎛ 미만이면, 성형할 때 과립이 비산하게 되어 밀도 조절이 어려운 문제점이 발생할 수 있다. 과립의 크기가 120㎛를 초과하는 정도로 커지면 과립 내에 만들어진 동공현상으로 성형 후 기포가 많이 존재하게 되어 물성이 나빠질 수 있다.At this time, when the average particle size of the molded powder is less than 40㎛ or more than 120㎛, there may be a difficulty in manufacturing the molded body. In addition, if the size of the granules is less than 40㎛, the granules are scattered during molding may cause a problem of difficult density control. If the size of the granules is larger than 120㎛, due to the cavitation phenomena made in the granules there are a lot of bubbles after molding may result in poor physical properties.

이렇게 하여, 성형 분말을 제조/준비한 이후에는 이 성형분말로 성형체를 제 조하고 소성하는 단계가 진행된다. 이러한 성형체 제조 시 여러 가지 모양, 예를 들어, 정사각형, 직사각형 또는 원형 등으로 성형체를 만들 수 있으며, 이 기술분야에서 널리 알려진 성형법을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 건식 일축 성형법을 사용하였는데, 본 발명의 성형 법이 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.In this way, after the production / preparation of the molded powder, a step of manufacturing and firing the molded product from the molded powder proceeds. In the production of such a molded body, it is possible to make a molded body in various shapes, for example, square, rectangular or circular, and a molding method well known in the art may be used. In the embodiment of the present invention, the dry uniaxial molding method was used, but the molding method of the present invention is not necessarily limited thereto.

이때, 상술한 소성 온도는 바람직하게, 1400℃ 내지 1600℃ 일 수 있다. In this case, the above-described firing temperature may be preferably 1400 ° C to 1600 ° C.

이러한 소성 온도는 성형체의 크기에 따라 조절 가능한데, 보통 1 시간 내지 20 시간일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 소성분위기는 산화소성이나 환원소성등이 모두 이용될 수 있다.The firing temperature is adjustable according to the size of the molded body, which may be usually 1 hour to 20 hours, but is not necessarily limited thereto. Small component crisis may be used both oxidizing and reducing firing.

상술한 종래의 기술 설명에서와 같이, 일반적으로 1400℃ 이상의 고온에서 지르코니아 세라믹스를 소성하는 경우, 발색에 사용되는 안료가 타버리기 때문에 원하는 발색효과를 나타낼 수 없다. As described in the above-described prior art description, in general, when zirconia ceramics are fired at a high temperature of 1400 ° C. or higher, the pigment used for color development burns out, and thus the desired color development effect cannot be exhibited.

그러나 본 발명에 따른 하늘색계 지르코니아 세라믹스는 1400℃ 이상의 고온에서도 하늘색이 잘 나타나는 효과가 있다. 이는 본 발명에서는 하늘색계 지르코니아 세라믹스 제조 시, 하늘색계 발색을 위한 조건(예컨대, 산화지르코늄(ZrO2), 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3) 등의 혼합조건, 수분의 혼합조건, 산화지르코늄(ZrO2) 분말의 입도조건, 분산제, 결합제, 이형제 등의 혼합조건, 소성 온도조건 등)을 최적화 하였기 때문이다.However, the sky blue zirconia ceramics according to the present invention has the effect that the sky blue appears well even at a high temperature of more than 1400 ℃. In the present invention, in the manufacture of light blue zirconia ceramics, the conditions for light blue color development (eg, zirconium oxide (ZrO 2 ), cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and the like This is because the mixing conditions, the mixing conditions of water, the particle size conditions of the zirconium oxide (ZrO 2 ) powder, the mixing conditions of the dispersing agent, the binder, the release agent, and the calcination temperature conditions) are optimized.

이때, 상술한 소성온도가 1400℃ 미만인 경우에는 소결이 잘 이루어지지 않을 수 있고, 소성 온도가 1600℃ 이상인 경우에는 지르코니아의 부피팽창이 일어나 서, 물성이 나빠지거나 하늘색계 발색이 잘 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있다.At this time, when the above-described firing temperature is less than 1400 ℃ sintering may not be made well, when the firing temperature is 1600 ℃ or more occurs the volume expansion of zirconia, poor physical properties or poor color of the light blue color This can happen.

본 발명의 제조방법에 따라 만들어진 하늘색 지르코니아 세라믹스는, 1400℃ 이상의 고온에서도 안정적으로 하늘색을 나타내고, 지르코니아가 가지는 우수한 물성을 그대로 유지한다. 따라서, 본 발명에 따른 하늘색계 지르코니아 세라믹스는 소비자가 원하는 하늘색에 대한 수요를 충족시키면서 보석류, 장식용 제품 또는 생활용품 등에 다양하게 사용될 수 있다.The sky blue zirconia ceramics produced according to the production method of the present invention stably display the sky blue even at a high temperature of 1400 ° C. or higher and maintain the excellent physical properties of zirconia. Therefore, sky blue zirconia ceramics according to the present invention can be used in various ways, such as jewelry, decorative products or household goods while meeting the demand for the sky blue desired by the consumer.

이하, 본 발명에 따른 하늘색계 지르코니아 세라믹스를 하기의 실시예 및 시험예를 통하여 더욱 자세히 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the sky blue zirconia ceramics according to the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Test Examples. However, these Examples and Test Examples are for illustrating the present invention and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

실시예 1Example 1

아래의 <표 1>에 제시된 바와 같이, 본 발명에서는 평균입도가 0.5㎛인 지르코니아(다이지사, 일본) 100g 및 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물 5g을 함께 볼밀에 혼합한 후, 분무건조기(건조용량 15L/hr)를 이용하여 상기 혼합물 총량의 40 중량%에 해당하는 수분을 첨가하고 과립화를 수행하였다. As shown in Table 1 below, in the present invention, 100 g of zirconia (Daiji, Japan) having an average particle size of 0.5 μm and cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) After mixing 5g of the composite consisting of a ball mill together, using a spray dryer (drying capacity 15L / hr) was added water corresponding to 40% by weight of the total amount of the mixture and granulation was carried out.

이때, 분무건조실 내부 온도는 180℃이었고, 분무기 내 디스크의 회전 속도를 10000rpm으로 하여 평균입자크기가 60㎛인 성형분말을 얻었다. 상기 성형분말을 40ㅧ6ㅧ5㎜의 막대형 몰드를 사용하여 건식 압축가압성형법으로 성형하고, 1500℃의 전기로에서 1시간동안 소성한 후, 자연 냉각하여 하늘색 지르코니아 세라믹스를 얻었다.At this time, the temperature inside the spray drying chamber was 180 ° C., and a molding powder having an average particle size of 60 μm was obtained at a rotational speed of the disk in the sprayer at 10000 rpm. The molded powder was molded by dry compression molding using a rod mold of 40 × 6 × 5 mm, calcined for 1 hour in an electric furnace at 1500 ° C., and then cooled naturally to obtain light blue zirconia ceramics.

조성Furtherance 과립조건Granulation condition 성형조건Molding conditions 소성조건Firing conditions 혼합물mixture 수분moisture 분무
건조실 내부
온도
Spray
Inside the drying room
Temperature
분무기 디스크 회전
속도
Atomizer disc rotation
speed
몰드Mold 성형
방법
Molding
Way
소성
온도
Firing
Temperature
소성
시간
Firing
time
지르코니아Zirconia 합성물composite 100g100 g 5g5 g 105g의 40
중량%
105g 40
weight%
180℃180 DEG C 10000
rpm
10000
rpm
막대형 몰드Stick mold 압축
가압 성형법
compression
Pressure forming method
1500℃1500 ℃ 1시간1 hours

실시예 2Example 2

아래의 <표 2>에 제시된 바와 같이, 평균입도가 0.5㎛인 지르코니아(다이지사, 일본) 100g, 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물 5g, 소다계 분산제(44CF, 신흥신소재, 한국) 1g, PVA 215 5g을 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하늘색 지르코니아 세라믹스를 얻었다.As shown in Table 2 below, a composite composed of 100 g of zirconia (Daiji, Japan) having an average particle size of 0.5 μm, cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ). A light blue zirconia ceramics was obtained in the same manner as in Example 1 except that 5 g, a soda-based dispersant (44CF, Emerging Materials, Korea) 1g, and 5 g of PVA 215 were obtained.

조성Furtherance 과립조건Granulation condition 성형조건Molding conditions 소성조건Firing conditions 혼합물mixture 수분moisture 분무
건조실 내부
온도
Spray
Inside the drying room
Temperature
분무기 디스크 회전
속도
Atomizer disc rotation
speed
몰드Mold 성형
방법
Molding
Way
소성
온도
Firing
Temperature
소성
시간
Firing
time
지르코니아Zirconia 합성물composite

minute
mountain
My
PVA
215
PVA
215
100g100 g 5g5 g 1g1 g 5g5 g 111g의 40
중량%
111g 40
weight%
180℃180 DEG C 10000
rpm
10000
rpm
막대형 몰드Stick mold 압축
가압 성형법
compression
Pressure forming method
1500℃1500 ℃ 1시간1 hours

실시예 3Example 3

아래의 <표 3>에 제시된 바와 같이, 평균입도가 0.5㎛인 지르코니아(다이지사, 일본) 100g, 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물 5g, 소다계 분산제(44CF, 신흥신소재, 한국) 1g, PVA 215 5g을 포함하고, 팔찌줄용 몰드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 하늘색계 지르코니아 세라믹스를 이용한 팔찌 장식물을 제조하였다(도 1 참조).As shown in Table 3 below, a composite composed of 100 g of zirconia (Daiji, Japan) having an average particle size of 0.5 μm, cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ). 5 g, a soda-based dispersant (44CF, Emerging Materials, Korea) 1g, PVA 215 5g, and was carried out in the same manner as in Example 2 except for using a mold for bracelet straps to prepare a bracelet ornament using light blue zirconia ceramics. (See Figure 1).

조성Furtherance 과립조건Granulation condition 성형조건Molding conditions 소성조건Firing conditions 혼합물mixture 수분moisture 분무
건조실 내부
온도
Spray
Inside the drying room
Temperature
분무기 디스크 회전
속도
Atomizer disc rotation
speed
몰드Mold 성형
방법
Molding
Way
소성
온도
Firing
Temperature
소성
시간
Firing
time
지르코니아Zirconia 합성물composite

minute
mountain
My
PVA
215
PVA
215
100g100 g 5g5 g 1g1 g 5g5 g 111g의 40
중량%
111g 40
weight%
180℃180 DEG C 10000
rpm
10000
rpm
팔찌줄용 몰드Bracelet Mold 압축
가압 성형법
compression
Pressure forming method
1500℃1500 ℃ 1시간1 hours

시험예Test Example

시험예 1 : 세라믹스의 색상분석Test Example 1: Color Analysis of Ceramics

실시예 1 및 실시예 2에서 얻은 하늘색 지르코니아 세라믹스의 색상분석은 자외선-가시광선 분광광도계(UV-2401PC, 시마쯔, 일본)로서, 국제조명위원회(CIE:Commissiom Internationalede I'Eclairage) 표색계의 값 (L*, a*, b*)으로 분석하여 그 결과를 <표 4>에 나타내었다.The color analysis of the light blue zirconia ceramics obtained in Examples 1 and 2 is an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-2401PC, Shimatsu, Japan), and the value of the CIE (Commissiom Internationalede I'Eclairage) color system ( L *, a *, b *) and the results are shown in Table 4.

실시예Example L*L * a*a * b*b * 1One 60.8460.84 15.3015.30 -36.01-36.01 22 63.1563.15 14.7514.75 -32.78-32.78

상기 <표 4>에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에서 얻은 하늘색 지르코니아 세라믹스의 경우, 명도는 60.84 또는 63.15 정도의 값이 나타났고, 채도는 a* : 15.30 또는 14.75, b* : -36.01 또는 -32.78로 하늘색이 발현되었음을 알 수 있다.As shown in Table 4, in the light blue zirconia ceramics obtained in Examples 1 and 2, the brightness was about 60.84 or 63.15, and the saturation was a *: 15.30 or 14.75, b *:- 36.01 or -32.78 indicates that sky blue was expressed.

시험예 2 : 물성분석Test Example 2: Physical property analysis

실시예1 및 실시예 2의 하늘색 지르코니아 세라믹스 시편과, 비교예로서, 시중에서 구입한 지르코니아(KZ-3YF, 교리츠, 일본)의 강도, 굽힘 강도 및 흡수율을 다음과 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 <표 5>에 나타내었다.The light blue zirconia ceramic specimens of Examples 1 and 2 and the comparative examples, the strength, the bending strength and the water absorption of commercially available zirconia (KZ-3YF, Kyoritsu, Japan) were measured by the following method It is shown in Table 5.

- 강도측정 : 만능시험기 (EZ test, 시마쯔, 일본)-Strength measurement: Universal testing machine (EZ test, Shimatsu, Japan)

- 흡수율 : KS L 3114-Absorption rate: KS L 3114

강도burglar 흡수율Absorption rate 실시예1Example 1 910910 0.00%0.00% 실시예2Example 2 904904 0.00%0.00% 비교예Comparative example 896896 0.09%0.09%

상기 <표 5>의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 하늘색 지르코니아 세라믹스는 기존 지르코니아의 우수한 물성을 그대로 유지함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 하늘색계 지르코니아 세라믹스는 보석류나 장식용 제품에 융통성 있게 적용 가능하다.As can be seen from the results of Table 5, it can be seen that the light blue zirconia ceramics according to the present invention maintain the excellent physical properties of the existing zirconia. Therefore, sky blue zirconia ceramics according to the present invention can be flexibly applied to jewelry or decorative products.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위안에 속한다 해야 할 것이다.While specific embodiments of the invention have been described and illustrated above, it will be apparent that the invention may be embodied in various modifications by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be understood individually from the technical spirit or point of view of the present invention and such modified embodiments should fall within the scope of the appended claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시에 따른 하늘색계 지르코니아 세라믹스를 이용한 팔찌 장신구를 나타내는 사진.1 is a photograph showing the bracelet ornaments using sky blue zirconia ceramics according to an embodiment of the present invention.

Claims (8)

산화지르코늄(ZrO2)에 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;Preparing a mixture by mixing a zirconium oxide (ZrO 2 ) with a composite made of cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ); 상기 혼합물에 해당 혼합물 총량의 20중량% 내지 50중량%에 해당하는 수분을 첨가한 후, 과립화하여 성형분말을 제조하는 단계;Adding water corresponding to 20% to 50% by weight of the total amount of the mixture to the mixture, and then granulating to prepare a molded powder; 상기 성형분말로 성형체를 제조하고, 상기 성형체를 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하늘색계 지르코니아 세라믹스의 제조방법.A method of manufacturing a light blue zirconia ceramics, comprising the steps of preparing a molded body with the molded powder and firing the molded body. 제 1 항에 있어서, 상기 산화지르코늄(ZrO2)은 평균입도가 0.3㎛ 내지 0.8㎛인 산화지르코늄 분말인 것을 특징으로 하는 하늘색계 지르코니아 세라믹스의 제조방법.The method of claim 1, wherein the zirconium oxide (ZrO 2 ) is a zirconium oxide powder having an average particle size of 0.3 μm to 0.8 μm. 제 1 항에 있어서, 상기 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 이루어진 합성물은 산화지르코늄(ZrO2) 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 10 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 하늘색계 지르코니아 세라믹스의 제조방법.According to claim 1, wherein the composite consisting of cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) is 1 part by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of zirconium oxide (ZrO 2 ). Method for producing a light blue zirconia ceramics, characterized in that it is added. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합물을 제조하는 단계에서, 해당 혼합물에는 분산 제 또는 결합제가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 하늘색계 지르코니아 세라믹스의 제조방법.The method of claim 1, wherein in the preparing of the mixture, a dispersant or a binder is further added to the mixture. 제 4 항에 있어서, 상기 분산제 또는 결합제는 상기 산화지르코늄(ZrO2) 100 중량부에 대하여 각각 0.1 중량부 내지 10 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 하늘색계 지르코니아 세라믹스의 제조방법.The method of claim 4, wherein the dispersing agent or the binder is 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the zirconium oxide (ZrO 2 ), respectively. 제 1 항에 있어서, 상기 성형 분말을 제조하는 단계는 상기 혼합물에 해당 혼합물 총량의 20 중량% 내지 50 중량%에 해당하는 수분을 첨가한 후, 상기 혼합물을 이루는 평균입자의 크기가 40㎛ 내지 120㎛가 되도록 과립화하여 성형분말을 제조하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하늘색계 지르코니아 세라믹스의 제조방법.The method of claim 1, wherein the preparing the powder comprises adding water corresponding to 20 wt% to 50 wt% of the total amount of the mixture to the mixture, and then the average particle size of the mixture is 40 μm to 120 A method for producing a light blue zirconia ceramics, characterized in that it comprises a process for producing a molded powder by granulating to a ㎛. 제 1 항에 있어서, 상기 성형체를 소성하는 단계에서, 상기 소성온도는 1400℃ 내지 1600℃인 것을 특징으로 하는 하늘색계 지르코니아 세라믹스의 제조방법.The method of claim 1, wherein in the step of firing the molded body, the firing temperature is 1400 ℃ to 1600 ℃. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 하늘색계 지르코니아 세라믹스.Light blue zirconia ceramics prepared according to the method of any one of claims 1 to 7.
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