KR20120106442A

KR20120106442A - 보석용 합성석 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120106442A
Application number: KR1020110024551A
Authority: KR
Inventors: 박용도; 정부신
Original assignee: 박용도; 정부신
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-09-26

Abstract

본 발명은 보석용 합성석 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 보석용 합성석의 제조방법은, 장석, 석회석, 규석, 맥반석, 운모석을 준비한 후 각각 하소 처리하여 하소장석분말 20 ~ 25 중량부, 하소석회석분말 5 ~ 10 중량부, 하소규석분말 5 ~ 10 중량부, 하소맥반석분말 5 ~ 10 중량부, 하소운모석분말 5 ~ 10 중량부로 이루어진 하소광물분말을 준비하는 하소단계와; 쇠뜨기풀 재 4 ~ 8 중량부, 참나무 잎 재 3 ~ 7 중량부로 이루어진 재를 준비하는 재준비단계와; 카오린 3 ~ 7 중량부, 산화철 2 ~ 4중량부, 지르코늄 7 ~ 13 중량부, 붕사 3 ~ 5 중량부, 산화아연 5 ~ 10 중량부, 은 1 ~ 3 중량부, 유색광물 0.5 ~ 1.1 중량부 및 액상결합재 2 ~ 2.4 중량부로 이루어진 부재료를 준비하는 부재료준비단계와; 도가니에 상기 하소광물분말과 재 및 부재료를 첨가하여 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계와; 내부의 초기온도가 20 ~ 40℃로 설정되어 있는 가마 내부에 상기 도가니에 담긴 혼합물을 투입한 다음 1.5 ~ 2.5 시간 동안 내부를 가열하여 440 ~ 460℃의 온도까지 도달시킨 후 25 ~ 35분의 시간 동안 내부 온도를 유지하는 제1가열단계와; 상기 제1가열단계 이후에 가마 내부를 4 ~ 5 시간 동안 가열하여 680 ~ 720℃의 온도까지 도달시킨 후 25 ~ 35분의 시간 동안 내부 온도를 유지하는 제2가열단계와; 상기 제2가열단계 이후에 가마 내부를 6 ~ 7시간 동안 가열하여 1,350 ~ 1,400℃의 온도까지 도달시킨 후 4.5 ~ 5 시간 동안 내부 온도를 유지하는 제3가열단계와; 상기 제3가열단계 이후에 가마 내부를 0.5 ~ 1시간 동안 냉각시켜 1,150 ~ 1,200℃의 온도까지 도달시킨 후 6.5 ~ 7.5시간 동안 내부 온도를 유지하는 제1냉각단계와; 상기 제1냉각단계 이후에 가마 내부를 5.5 ~ 6.5시간 동안 냉각시켜 950 ~ 1,050℃의 온도까지 도달시킨 후 0.5 ~ 1시간 동안 내부 온도를 유지하는 제2냉각단계와; 상기 제2냉각단계 이후에 가마 내부를 3.5 ~ 4.5시간 동안 냉각시켜 750 ~ 850℃의 온도까지 도달시킨 후 15 ~ 45분 동안 내부 온도를 유지하는 제3냉각단계와; 상기 제3냉각단계 이후에 가마 내부를 4.5 ~ 5.5시간 동안 냉각시켜 430 ~ 470℃의 온도까지 도달시킨 후 0.5 ~ 1시간 동안 내부 온도를 유지하는 제4냉각단계와; 상기 제4냉각단계 이후에 가마 내부를 6 ~ 7시간 동안 냉각시켜 110 ~ 130℃의 온도까지 도달시킨 후 3.5 ~ 4.5시간 동안 재냉각시켜 20 ~ 40℃의 온도까지 도달시키는 제5냉각단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 장석, 석회석, 규석, 맥반석, 운모석 등 비교적 저렴한 광물을 하소하여 하소 분말을 제조한 다음, 카오린, 산화철, 지르코늄, 붕사, 산화아연, 은, 코발트를 혼합하고, 여기에 쇠뜨기풀 및 참나무잎의 재를 첨가한 후 혼합한 다음 가마에서 가열 및 냉각 과정을 거쳐 제조함으로써, 우수한 광택을 발휘하는 보석용 합성석을 제조할 수 있다.

Description

보석용 합성석 및 그 제조방법{Composition jewelry and it's making method}

본 발명은 합성석 및 제조방법에 관한 것으로서, 자연에서 쉽게 구할 수 있는 각종 광물을 이용하여 제조 원가가 저렴하면서 우수한 광택을 가지며, 경도가 우수한, 보석용 합성석 및 그 제조방법에 관한 것이다.

목걸이, 반지, 팔찌 및 시계 등에 주로 사용되는 보석류는 다양한 종류의 인조보석 및 보석 가공기술이 개발됨에 따라 최근에는 의류, 가방, 벨트, 구두 등 패션 잡화류에 폭넓게 이용되고 있다.

다이아몬드, 수정, 사파이어, 에메랄드 등의 천연 보석의 원석은 이를 각종 크기의 구형이나 각형으로 다양하게 절단한 다음 표면을 미세하게 연마하여 광택을 내 그 원석의 결정 종류에 가장 적합한 다양한 반사면을 만들어 장신구용 부재로서 사용한다.

이러한 천연 보석은 원석 자체가 지닌 특유의 광택과 색채의 미려함으로 인해 단독 혹은 여러 종류의 보석을 조합 배열시켜 장신구를 만들게 된다.

한편, 상기와 같은 천연 보석 외에 페라이트나 스트론튬과 같은 분말상의 광물질도 이를 일정한 크기로 프레싱하여 일정 크기의 평판을 만들고, 이 평판을 소정의 크기로 절단하여 가공해 인조 보석을 만든다.

이와 같은 인조 보석은 이 밖에도 매우 다양한 재료에 의해 다양한 방법에 의해 제조될 수 있는 데, 상술한바와 같이 분말상의 광석을 이용해 이를 적당한 방법으로 가공 성형하여 제조하는가 하면, 빛을 반사하는 합성수지재로서 천연 보석과 같이 가공하여 소정의 심미감을 갖도록 제조하기도 한다.

그러나, 종래에 주로 제조되고 있는 인조 보석은 단순히 그 형상에 있어 천연 보석을 모방한 것이 거의 대부분으로, 이 역시 저렴하다는 장점을 갖추고 있으나, 수요자의 다양한 욕구를 충족시킬 수 없는 문제를 가지고 있다.

또한 상기와 같은 천연 및 인조 보석은 장식구의 장식효과의 기능만 가지고 있고 인체에 유용한 원적외선 및 음이온이 방출되는 천연 및 인조 보석이 개발되지 않고 있는 실정인 것이다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 다양한 인조보석 또는 합성석의 제조방법에 대한 기술이 제안된 바 있다.

일예로, "인조보석과 그 제조방법"(한국 등록특허공보 제10-0630442호)에는 스코리아를 주원료로 하여 원적외선 및 음이온의 방출도를 높인 기술이 공개되어 있다.

상기 기술은 스코리아를 50 중량% 이상 첨가하고, 규소, 소다회, 붕사, 초석, 수산화 알루미나, 형석, 아비산, 음이온 파우더 등을 혼합, 용융한 다음 소성 과정을 거쳐 제조하는 방법이다.

또, "악세사리 인조보석의 제조방법"(한국 공개특허공보 제2003-0079629호)에는 원적외선 발산체와 규사를 혼합하여 고온에서 용융하여 괴뢰 성형하여 제조하는 방법이 공개되기도 하였다.

그러나, 전술한 기술은 스코리아 원가가 비싸 제조원가가 상승하는 문제점이 있었다.

또, 상기 기술들은 고온에서 원료를 용융하는 과정을 거치게 되므로, 고온의 열을 발생시켜야 하므로 가공 과정에서 많은 열원을 소모하므로 제조 비용이 상승하는 문제점도 있었다.

또한, 상술한 기술들은 원적외선이나 음이온을 방출하는 별도의 파우더나 원적외선 발산체를 이용하여 의도적으로 원적외선이나 음이온 방출량을 늘리게 되는데, 이 경우 제품의 경도가 떨어지고, 파우더나 원적외선 발산체 공급으로 인해 제조 원가가 상승하는 문제점도 있었다.

아울러, 상술한 종래의 제조방법들은 용융 및 용융 후의 냉각 과정에 대한 정확한 이해가 부족하고 이에 구체적인 시간 및 온도에 대한 규칙 없이 실시되어 동일한 조성을 통해 제조를 하더라도 제조시마다 제조된 품질에 큰 차이를 갖는 문제점이 있었다.

KR 10-0630442호 (2006. 09. 25) KR 10-2003-0079629호 (2003. 10. 10)

본 발명의 보석용 합성석 및 그 제조방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생되는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 장석, 석회석, 규석, 맥반석, 운모석 등 비교적 저렴한 광물을 하소하여 하소 분말을 제조한 다음, 카오린, 산화철, 지르코늄, 붕사, 산화아연, 은, 코발트를 혼합하고, 여기에 쇠뜨기풀 및 참나무잎의 재를 첨가한 후 혼합한 다음 가마에서 가열 및 냉각 과정을 거쳐 제조함으로써, 우수한 광택을 발휘하는 보석용 합성석을 제조하려는 것이다.

특히, 혼합 과정에서 철분을 다량 함유하고 있는 쇠뜨기풀과 참나무 잎을 태운 재를 첨가하여 순화작용을 촉진시키고, 제조된 보석의 광택을 향상시키고, 표면이 부드럽게 되도록 하려는 것이다.

아울러, 원료 혼합시에 지르코늄을 첨가하여 강도를 향상시키고, 산화아연을 첨가하여 결정 형성을 촉진시킴은 물론 은을 첨가하여 항균 작용을 갖는 보석용 합성석 제조방법을 제공하려는 것이다.

즉, 비교적 구하기 용이한 재료들을 첨가하여 광물들은 각각 하소 처리한 분말을 이용하고, 나머지 재료들과 혼합한 다음 고온에서 가열한 후 냉각시키는 간단한 공정을 통해 광택이 우수하고, 적절한 경도를 가지면서 항균성을 가지며, 원적외선 및 음이온을 방출하는 보석용 합성석과 그 제조방법을 제공하려는 것이다.

또한, 가마에서 가열 과정 및 냉각 과정을 시간대별로 온도 상승, 유지, 냉각 및 그 속도까지 정밀하게 조절함으로써 자동화된 공정으로 균일한 품질을 갖는 합성석을 제조하려는 것이다.

본 발명의 보석용 합성석의 제조방법은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 장석, 석회석, 규석, 맥반석, 운모석을 준비한 후 각각 하소 처리하여 하소장석분말 20 ~ 25 중량부, 하소석회석분말 5 ~ 10 중량부, 하소규석분말 5 ~ 10 중량부, 하소맥반석분말 5 ~ 10 중량부, 하소운모석분말 5 ~ 10 중량부로 이루어진 하소광물분말을 준비하는 하소단계와; 쇠뜨기풀 재 4 ~ 8 중량부, 참나무 잎 재 3 ~ 7 중량부로 이루어진 재를 준비하는 재준비단계와; 카오린 3 ~ 7 중량부, 산화철 2 ~ 4중량부, 지르코늄 7 ~ 13 중량부, 붕사 3 ~ 5 중량부, 산화아연 5 ~ 10 중량부, 은 1 ~ 3 중량부, 유색광물 0.5 ~ 1.1 중량부 및 액상결합재 2 ~ 2.4 중량부로 이루어진 부재료를 준비하는 부재료준비단계와; 도가니에 상기 하소광물분말과 재 및 부재료를 첨가하여 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계와; 내부의 초기온도가 20 ~ 40℃로 설정되어 있는 가마 내부에 상기 도가니에 담긴 혼합물을 투입한 다음 1.5 ~ 2.5 시간 동안 내부를 가열하여 440 ~ 460℃의 온도까지 도달시킨 후 25 ~ 35분의 시간 동안 내부 온도를 유지하는 제1가열단계와; 상기 제1가열단계 이후에 가마 내부를 4 ~ 5 시간 동안 가열하여 680 ~ 720℃의 온도까지 도달시킨 후 25 ~ 35분의 시간 동안 내부 온도를 유지하는 제2가열단계와; 상기 제2가열단계 이후에 가마 내부를 6 ~ 7시간 동안 가열하여 1,350 ~ 1,400℃의 온도까지 도달시킨 후 4.5 ~ 5 시간 동안 내부 온도를 유지하는 제3가열단계와; 상기 제3가열단계 이후에 가마 내부를 0.5 ~ 1시간 동안 냉각시켜 1,150 ~ 1,200℃의 온도까지 도달시킨 후 6.5 ~ 7.5시간 동안 내부 온도를 유지하는 제1냉각단계와; 상기 제1냉각단계 이후에 가마 내부를 5.5 ~ 6.5시간 동안 냉각시켜 950 ~ 1,050℃의 온도까지 도달시킨 후 0.5 ~ 1시간 동안 내부 온도를 유지하는 제2냉각단계와; 상기 제2냉각단계 이후에 가마 내부를 3.5 ~ 4.5시간 동안 냉각시켜 750 ~ 850℃의 온도까지 도달시킨 후 15 ~ 45분 동안 내부 온도를 유지하는 제3냉각단계와; 상기 제3냉각단계 이후에 가마 내부를 4.5 ~ 5.5시간 동안 냉각시켜 430 ~ 470℃의 온도까지 도달시킨 후 0.5 ~ 1시간 동안 내부 온도를 유지하는 제4냉각단계와; 상기 제4냉각단계 이후에 가마 내부를 6 ~ 7시간 동안 냉각시켜 110 ~ 130℃의 온도까지 도달시킨 후 3.5 ~ 4.5시간 동안 재냉각시켜 20 ~ 40℃의 온도까지 도달시키는 제5냉각단계;를를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 유색광물은 코발트, 염화코발트, 탄산구리, 산화망간 중 선택된 1종 또는 2 ~ 4종의 혼합물 분말인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 액상결합재는 알콜 또는 폴리비닐알콜 수용액 중 선택된 어느 한 가지인 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 보석용 합성석은, 상기 제조방법에 의해 제조되어 장석분말 20 ~ 25 중량부, 하소석회석분말 5 ~ 10 중량부, 하소규석분말 5 ~ 10 중량부, 하소맥반석분말 5 ~ 10 중량부, 하소운모석분말 5 ~ 10 중량부, 쇠뜨기풀 재 4 ~ 8 중량부, 참나무 잎 재 3 ~ 7 중량부, 카오린 3 ~ 7 중량부, 산화철 2 ~ 4중량부, 지르코늄 7 ~ 13 중량부, 붕사 3 ~ 5 중량부, 산화아연 5 ~ 10 중량부, 은 1 ~ 3 중량부, 유색광물 0.5 ~ 1.1 중량부를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의해, 장석, 석회석, 규석, 맥반석, 운모석 등 비교적 저렴한 광물을 하소하여 하소 분말을 제조한 다음, 카오린, 산화철, 지르코늄, 붕사, 산화아연, 은, 코발트를 혼합하고, 여기에 쇠뜨기풀 및 참나무잎의 재를 첨가한 후 혼합한 다음 가마에서 가열 및 냉각 과정을 거쳐 제조함으로써, 우수한 광택을 발휘하는 보석용 합성석을 제조할 수 있다.

특히, 혼합 과정에서 철분을 다량 함유하고 있는 쇠뜨기풀과 참나무 잎을 태운 재를 첨가하여 순화작용을 촉진시키고, 제조된 보석의 광택을 향상시키고, 표면이 부드러워진다.

아울러, 원료 혼합시에 지르코늄을 첨가하여 강도를 향상시키고, 산화아연을 첨가하여 결정 형성을 촉진시킴은 물론 은을 첨가하여 항균 작용을 갖는 보석용 합성석 제조방법이 제공된다.

즉, 비교적 구하기 용이한 재료들을 첨가하여 광물들은 각각 하소 처리한 분말을 이용하고, 나머지 재료들과 혼합한 다음 고온에서 가열한 후 냉각시키는 간단한 공정을 통해 광택이 우수하고, 적절한 경도를 가지면서 항균성을 가지며, 원적외선 및 음이온을 방출하는 보석용 합성석과 그 제조방법이 제공된다.

또한, 가마에서 가열 과정 및 냉각 과정을 시간대별로 온도 상승, 유지, 냉각 및 그 속도까지 정밀하게 조절함으로써 자동화된 공정으로 균일한 품질을 갖는 합성석을 제조할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 보석용 합성석의 제조방법을 나타낸 제조공정도.
도 2는 본 발명에서 제1가열단계에서부터 제5냉각단계까지의 시간에 따른 가마 내부의 온도 설정 상태를 나타낸 시간 대비 온도 그래프.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 보석용 합성석 및 이를 가공하여 제조한 보석의 일 실시예를 나타낸 사진.

이하, 본 발명의 보석용 합성석의 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 보석용 합성석의 제조방법은 도 1의 공정도에 나타난 바와 같이 하소단계, 재(ashes)준비단계, 부재료준비단계, 제1가열단계 내지 제3가열단계, 제1냉각단계 내지 제5냉각단계로 이루어진다.

1. 하소단계

장석, 석회석, 규석, 맥반석, 운모석을 준비한 후 각각 하소 처리하여 하소장석분말 20 ~ 25 중량부, 하소석회석분말 5 ~ 10 중량부, 하소규석분말 5 ~ 10 중량부, 하소맥반석분말 5 ~ 10 중량부, 하소운모석분말 5 ~ 10 중량부로 이루어진 하소광물분말을 준비한다.

장석은 통상적으로 불투명한 도자기 제조용 원료로 사용되어 온 것으로써,용제로 조직 구조를 양호하게 하는 역할을 하게 된다.

순수한 석회석의 화학조성은 CaO 56%, CO2 44%이며 가열분해에 의하여 900℃정도에서 CaO와 CO₂로 분해된다.

이러한 석회석은 수축 및 기계적 강도를 증대시키며 투광성을 높이는 역할을 하게 된다.

규석은 화학적으로는 SiO₂로 지각을 구성하는 산화물 중 약 60%를 차지하며, 공업적으로 덩어리 상태인 것을 규석, 또는 석영이라 한다.

규석의 화학조성(화학조성)은 SiO₂가 99.60% 이상이다.

규석은 하소하였을 때 소지의 조직 상태가 양호하게 되고, 제품의 백색도 및 투광도, 강도를 향상시키는 역할을 하게 된다.

맥반석은 지질학적 암석명은 아니며 화강섬록반에 속하고, 석영과 장석이 섞여 보리밥으로 만든 보리밥 같다 하여 맥반석이라 불린다.

이러한 맥반석은 투명도를 높이고, 조직 구조를 양호하게 하는 효과를 가짐과 더불어 열을 가하면 원적외선을 방출하는 것으로 알려져 있다.

운모석은 번쩍이는 광택을 가지고 있어 보석용 재료로써 유용하고, 가소성이 커서 건조강도가 크며, 장석의 역할을 겸비하고 있는 장점을 갖는다.

2. 재(ashes)준비단계

쇠뜨기풀 재 4 ~ 8 중량부, 참나무 잎 재 3 ~ 7 중량부로 이루어진 재를 준비한다.

이러한 참나무 잎은 이를 첨가하지 않고 제조하였을 때의 합성석 표면의 광택이 우수하지 않고 표면이 매끄럽지 않은 것과 비교할 때, 참나무 잎의 재는 합성석의 광택을 우수하게 하고, 표면을 매끄럽게 하는 것에 영향을 주는 것으로 판단된다.

쇠뜨기풀은 소가 즐겨 뜯어 먹는 풀이어서 쇠뜨기풀이라는 명칭을 갖는데, 다른 이름으로 공방초, 뱀밥, 마초 등으로 불리며, 속새목 속새과에 속한다.

본 출원의 발명자는 쇠뜨기풀 재와 참나무 잎 재를 상기 중량부로 첨가하였을 때 이 둘에 포함되어 있는 철분 성분이 순화 작용을 하는 것으로 판단되었다.

3. 부재료준비단계

카오린 3 ~ 7 중량부, 산화철 2 ~ 4중량부, 지르코늄 7 ~ 13 중량부, 붕사 3 ~ 5 중량부, 산화아연 5 ~ 10 중량부, 은 1 ~ 3 중량부, 유색광물 0.5 ~ 1.1 중량부 및 액상결합재 2 ~ 2.4 중량부로 이루어진 부재료를 준비한다.

이때, 유색광물은 코발트, 염화코발트, 탄산구리, 산화망간 중 선택된 1종 또는 2 ~ 4종의 혼합물 분말을 사용한다.

코발트를 사용할 경우 제조된 합성석은 짙은 코발트색을 띄며, 염화코발트를 사용했을 경우 제조된 합성석은 연한 하늘색을 띄게 된다.

아울러, 탄산구리를 사용했을 경우에는 비취색을 띄게 되고, 산화망간을 사용했을 경우에는 초콜렛 색을 띄게 된다.

본 발명에서는 상기 유색광물 중 어느 한 가지를 사용하거나, 이를 조합하여 다양한 색상을 연출하도록 할 수도 있다.

상기 부재료 중에서 카오린은 재료간의 연결 고리가 되어 접착제 역할을 함과 더불어 순하작용을 하게 된다.

산화철은 일종의 안료 역할을 하면서 원적외선 방출량을 높여주는 역할을 하게 된다.

지르코늄은 재료 중에 포함되어 전체 강도를 높여주는 역할을 하게 된다.

붕사는 유리광택을 가지며, 합성석의 광택 향상에 영향을 주게 된다.

산화아연은 소성 과정에서 물질 속의 결정을 형성시키는 역할을 함과 더불어 내화도를 향상시키고, 특히 제조된 합성석에 다양한 무늬를 형성하여 심미감을 증대시키는 역할을 하게 된다.

은은 그 자체로 항균성을 갖고 있는 바, 제조된 합성석으로 하여금 항균 작용을 할 수 있도록 한다.

액상결합재는 혼합 과정에서 액상으로 존재하여 각 원료간의 혼합 및 결합을 촉진시키기 위한 것으로 수분 또는 알콜성으로 형성하여 소성 과정에서 증발 또는 휘발되는 것이 바람직하다.

이 중에서 바람직하기로는 메틸 알콜이나 폴리비닐알콜 중 어느 한 가지를 사용하는 것이 바람직하다.

4. 혼합단계

도가니에 상기 하소광물분말과 재 및 부재료를 첨가하여 혼합하여 혼합물을 제조한다.

5. 제1가열단계

내부의 초기온도가 20 ~ 40℃로 설정되어 있는 가마 내부에 상기 도가니에 담긴 혼합물을 투입한 다음 1.5 ~ 2.5 시간 동안 내부를 가열하여 440 ~ 460℃의 온도까지 도달시킨 후 25 ~ 35분의 시간 동안 내부 온도를 유지한다.

이때, 가마는 고도의 온도 조절을 위해 요업 회사에서 판매하는 전기 가마 등을 사용하거나, 등록 특허 제62532호 등에 나와 있는 바와 같은 급냉 또는 급가온이 가능한 가마를 사용하는 것이 바람직하다.

6. 제2가열단계

상기 제1가열단계 이후에 가마 내부를 4 ~ 5 시간 동안 가열하여 680 ~ 720℃의 온도까지 도달시킨 후 25 ~ 35분의 시간 동안 내부 온도를 유지한다.

7. 제3가열단계

상기 제2가열단계 이후에 가마 내부를 6 ~ 7시간 동안 가열하여 1,350 ~ 1,400℃의 온도까지 도달시킨 후 4.5 ~ 5 시간 동안 내부 온도를 유지한다.

8. 제1냉각단계

상기 제3가열단계 이후에 가마 내부를 0.5 ~ 1시간 동안 냉각시켜 1,150 ~ 1,200℃의 온도까지 도달시킨 후 6.5 ~ 7.5시간 동안 내부 온도를 유지한다.

9. 제2냉각단계

상기 제1냉각단계 이후에 가마 내부를 5.5 ~ 6.5시간 동안 냉각시켜 950 ~ 1,050℃의 온도까지 도달시킨 후 0.5 ~ 1시간 동안 내부 온도를 유지한다.

10. 제3냉각단계

상기 제2냉각단계 이후에 가마 내부를 3.5 ~ 4.5시간 동안 냉각시켜 750 ~ 850℃의 온도까지 도달시킨 후 15 ~ 45분 동안 내부 온도를 유지한다.

11. 제4냉각단계

상기 제3냉각단계 이후에 가마 내부를 4.5 ~ 5.5시간 동안 냉각시켜 430 ~ 470℃의 온도까지 도달시킨 후 0.5 ~ 1시간 동안 내부 온도를 유지한다.

11. 제5냉각단계

상기 제4냉각단계 이후에 가마 내부를 6 ~ 7시간 동안 냉각시켜 110 ~ 130℃의 온도까지 도달시킨 후 3.5 ~ 4.5시간 동안 재냉각시켜 20 ~ 40℃의 온도까지 도달시켜 보석용 합성석의 제조를 완료한다.

상기 제1가열단계에서부터 제5냉각단계까지의 진행 과정은 도 2에 나타난 그래프와 같은 형태를 갖게 된다.

본 발명에서 이처럼 중간에 일정 시간 동안 온도를 유지하면서 가열 과정에서는 세 번에 걸쳐 진행을 하고, 냉각 과정에서는 5번에 걸쳐 진행을 하였다.

그래프를 보면 알 수 있듯이 제1가열단계 및 제3가열단계는 제2가열단계에 비해 시간 대비 온도 상승도를 높여 급가열하여 진행하였다.

아울러, 제3가열단계 및 제1냉각단계에서는 가열 및 냉각 후 지속시간을 분단위가 아니라 대략 5 ~7시간 정도 유지한 특징을 갖는다.

또한, 제1냉각단계 이후의 제2냉각단계에서부터 제5냉각단계까지의 그래프를 살펴보면 서서히 냉각하다 그 속도가 빨라지는 것을 알 수 있다.

이처럼, 가열 및 냉각을 다수 개의 단계로 구분짓고, 그 사이에 가마 내부 온도를 유지하는 기간을 설정한 것은 본 출원의 발명자가 수많은 실험을 거쳐 연구 및 실험한 결과 알아낸 것으로, 최고온도에서의 지속 시간 및 1차 냉각 후의 지속시간을 길게 할 경우 소성을 통한 구조적 안정화를 가질 수 있게 됨을 알게 된 것이다.

또한, 가마 내부의 온도 변화를 가하기 전에 항상 일정한 온도로 유지되는 시간을 갖게 하여 도가니 내부의 혼합재료의 안정성을 갖도록 한 것이다.

이상과 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명의 보석용 합성석은, 장석분말 20 ~ 25 중량부, 하소석회석분말 5 ~ 10 중량부, 하소규석분말 5 ~ 10 중량부, 하소맥반석분말 5 ~ 10 중량부, 하소운모석분말 5 ~ 10 중량부, 쇠뜨기풀 재 4 ~ 8 중량부, 참나무 잎 재 3 ~ 7 중량부, 카오린 3 ~ 7 중량부, 산화철 2 ~ 4중량부, 지르코늄 7 ~ 13 중량부, 붕사 3 ~ 5 중량부, 산화아연 5 ~ 10 중량부, 은 1 ~ 3 중량부, 유색광물 0.5 ~ 1.1 중량부를 포함하여 구성된다.

이중 가장 바람직한 실시예는, 장석분말 23 중량부, 하소석회석분말 8 중량부, 하소규석분말 8 중량부, 하소맥반석분말 7 중량부, 하소운모석분말 8 중량부, 쇠뜨기풀 재 6 중량부, 참나무 잎 재 5 중량부, 카오린 5 중량부, 산화철 3 중량부, 지르코늄 10 중량부, 붕사 4 중량부, 산화아연 8 중량부, 은 2 중량부, 유색광물 0.8 중량부로 구성될 때라 할 것이다.

<실시예 1>

유생광물로 코발트를 사용하고, 액상결합재는 메틸알콜을 사용하여 상술한 최상의 조성비로 혼합단계까지 진행한 후, 초기 온도가 40℃로 설정되어 있는 가마 내부에 도가니에 든 혼합물을 투입한 후 2시간 동안 가열하여 450℃에 도달시킨 후 30분간 유지하여 제1가열단계를 진행하였다.

아울러, 제1가열단계가 끝난 후 다시 4시간 20분 동안 가열하여 700℃까지 도달시킨 후 30분간 유지하여 제2가열단계를 진행하였다.

제2가열단계가 끝난 후 6시간 30분 동안 가열하여 1,370℃까지 도달시킨 후 5시간 동안 유지하여 제3가열단계를 진행하였다.

그런 다음 45분간 1,180℃까지 급냉한 다음 7시간 동안 유지하여 제1냉각단계를 진행하였다.

제1냉각단계가 끝난 후 1,000℃까지 6시간 동안 서서히 냉각하고, 45분간 유지하여 제2냉각단계를 진행하였다.

제2냉각단계가 끝난 후 4시간 동안 800℃까지 냉각하고 30분간 유지하여 제3냉각단계를 진행하였다.

제3냉각단계가 끝난 후 5시간 동안 450℃까지 냉각하고 45분간 유지하여 제4냉각단계를 진행하였다.

제4냉각단계가 끝난 후 6시간 30분 동안 120℃까지 냉각하고, 이어서 4시간 동안 다시 냉각하여 40℃까지 냉각하여 보석용 합성석을 제조하였다.

도 3은 제조된 합성석을 표면 가공한 사진을 나타낸 것이다.

도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 보석용 합성석은 투명도가 우수하고, 영롱한 색을 띄어 보석으로 사용하기에 적합한 것을 알 수 있다.

아울러, 본 발명에 의해 제조된 합성석의 원적외선 방사율과 방사에너지를 한국 건자재시험연구원에서 측정한 결과 방사율은 0.927㎛, 방사에너지는 3.74 × 10² W/㎡으로 조사되었다.

참고로, 이 실험은 40℃에서 시험하였으며, FT-IR 스펙트럼메타를 이용한 검은색 (Block body) 대비 측정결과이다.

또, 동일한 건자재시험연구원에서 시험방법 KICM-FIR-1042에 의거하여 전하입자 측정 장치를 이용하여 온도 23℃, 상대습도 58%, 대기중 음이온 수 54/cc 조건에서 측정대상물에서 방출되는 음이온을 측정하여 단위체적당 이온수를 표시한 시험을 거친 결과 698 ion/cc의 시험결과나 나타났다.

또한, 건자재시험연구원에서 증류수 1리터를 시료에 넣은 후 상온에서 24시간 용출하는 실험을 거친 결과 납, 카트뮴, 구리, 수은 등의 유해물질이 검출되지 않은 것으로 나타났다.

또한, 모스 경도시험을 거친 결과 경도가 5.5로 나와 일반 유리에 비해 우수한 경도를 가지는 것으로 나타났다.

또한, 건자재시험연구원에서 KICM-FIR-1003 시험방법으로 대장균 Eschericha coli ATCC 25922균주를 이용하여 24시간 동안 검사한 결과 세균감소율이 99.7%로 나타났다.

이상, 살펴본 바와 같이 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 보석용 합성석은 우수한 경도를 가지면서 그 광택이 깊고 깨끗하며, 소량의 은이 함유되어 항균성을 가짐은 물론 원적외선 및 음이온이 방출되는 것을 알 수 있다.

본원발명의 보석용 합성석은 각종 반지, 목걸이, 귀걸이, 시계, 브롯지 등 다양한 분야에서 사용될 수 있다 할 것이다.

Claims

보석용 합성석의 제조방법에 있어서,
장석, 석회석, 규석, 맥반석, 운모석을 준비한 후 각각 하소 처리하여 하소장석분말 20 ~ 25 중량부, 하소석회석분말 5 ~ 10 중량부, 하소규석분말 5 ~ 10 중량부, 하소맥반석분말 5 ~ 10 중량부, 하소운모석분말 5 ~ 10 중량부로 이루어진 하소광물분말을 준비하는 하소단계와;
쇠뜨기풀 재 4 ~ 8 중량부, 참나무 잎 재 3 ~ 7 중량부로 이루어진 재를 준비하는 재준비단계와;
카오린 3 ~ 7 중량부, 산화철 2 ~ 4중량부, 지르코늄 7 ~ 13 중량부, 붕사 3 ~ 5 중량부, 산화아연 5 ~ 10 중량부, 은 1 ~ 3 중량부, 유색광물 0.5 ~ 1.1 중량부 및 액상결합재 2 ~ 2.4 중량부로 이루어진 부재료를 준비하는 부재료준비단계와;
도가니에 상기 하소광물분말과 재 및 부재료를 첨가하여 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계와;
내부의 초기온도가 20 ~ 40℃로 설정되어 있는 가마 내부에 상기 도가니에 담긴 혼합물을 투입한 다음 1.5 ~ 2.5 시간 동안 내부를 가열하여 440 ~ 460℃의 온도까지 도달시킨 후 25 ~ 35분의 시간 동안 내부 온도를 유지하는 제1가열단계와;
상기 제1가열단계 이후에 가마 내부를 4 ~ 5 시간 동안 가열하여 680 ~ 720℃의 온도까지 도달시킨 후 25 ~ 35분의 시간 동안 내부 온도를 유지하는 제2가열단계와;
상기 제2가열단계 이후에 가마 내부를 6 ~ 7시간 동안 가열하여 1,350 ~ 1,400℃의 온도까지 도달시킨 후 4.5 ~ 5 시간 동안 내부 온도를 유지하는 제3가열단계와;
상기 제3가열단계 이후에 가마 내부를 0.5 ~ 1시간 동안 냉각시켜 1,150 ~ 1,200℃의 온도까지 도달시킨 후 6.5 ~ 7.5시간 동안 내부 온도를 유지하는 제1냉각단계와;
상기 제1냉각단계 이후에 가마 내부를 5.5 ~ 6.5시간 동안 냉각시켜 950 ~ 1,050℃의 온도까지 도달시킨 후 0.5 ~ 1시간 동안 내부 온도를 유지하는 제2냉각단계와;
상기 제2냉각단계 이후에 가마 내부를 3.5 ~ 4.5시간 동안 냉각시켜 750 ~ 850℃의 온도까지 도달시킨 후 15 ~ 45분 동안 내부 온도를 유지하는 제3냉각단계와;
상기 제3냉각단계 이후에 가마 내부를 4.5 ~ 5.5시간 동안 냉각시켜 430 ~ 470℃의 온도까지 도달시킨 후 0.5 ~ 1시간 동안 내부 온도를 유지하는 제4냉각단계와;
상기 제4냉각단계 이후에 가마 내부를 6 ~ 7시간 동안 냉각시켜 110 ~ 130℃의 온도까지 도달시킨 후 3.5 ~ 4.5시간 동안 재냉각시켜 20 ~ 40℃의 온도까지 도달시키는 제5냉각단계;를 포함하여 구성된,
보석용 합성석의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 유색광물은 코발트, 염화코발트, 탄산구리, 산화망간 중 선택된 1종 또는 2 ~ 4종의 혼합물 분말인 것을 특징으로 하는,
보석용 합성석의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 액상결합재는 알콜 또는 폴리비닐알콜 수용액 중 선택된 어느 한 가지인 것을 특징으로 하는,
보석용 합성석의 제조방법.
보석용 합성석에 있어서,
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되며,
장석분말 20 ~ 25 중량부, 하소석회석분말 5 ~ 10 중량부, 하소규석분말 5 ~ 10 중량부, 하소맥반석분말 5 ~ 10 중량부, 하소운모석분말 5 ~ 10 중량부, 쇠뜨기풀 재 4 ~ 8 중량부, 참나무 잎 재 3 ~ 7 중량부, 카오린 3 ~ 7 중량부, 산화철 2 ~ 4중량부, 지르코늄 7 ~ 13 중량부, 붕사 3 ~ 5 중량부, 산화아연 5 ~ 10 중량부, 은 1 ~ 3 중량부, 유색광물 0.5 ~ 1.1 중량부를 포함하여 구성된,
보석용 합성석.