KR20200113813A

KR20200113813A - 기능성 정구형 볼 제조공정

Info

Publication number: KR20200113813A
Application number: KR1020190034538A
Authority: KR
Inventors: 유희재; 박성진
Original assignee: 주식회사 워터엔피플; 박성진
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-10-07
Also published as: KR102219832B1

Abstract

본 발명은 천연광석을 응용한 기존의 고온소성으로 세라믹 볼을 제조하는 방법과 달리 150℃~170℃의 열풍건조 방식으로 입자와 입자를 연결하여 광석 고유의 특성과 기능을 그대로 지속적으로 유지시키며 물의 압력과 유속에서도 풀리거나 붕괴되지 않는 내구성을 갖는 기능성 정구형 볼 제조공정에 관한 것이다.
본 발명은 (a) 200~500메쉬의 분말형태로 이루어지는 광석원료를 준비하는 단계; (b) 상기 준비된 광석원료를 구 형체로 만들 성형기에 투입하는 단계; (c) 상기 성형기의 회전속도를 15~25rpm으로 하고 시계방향으로 서서히 회전시키면서 성형기 안에서 회전하고 있는 광석원료에 준비된 바인더액상을 에어스프레이건으로 안개 분사하여 정구형 볼을 성형하는 단계; (d) 상기 성형기에서 성형된 정구형 볼을 꺼내 그늘진 장소에서 자연건조하는 단계; (e) 상기 건조된 정구형 볼을 내화세라믹 용기에 분산해서 담고 원적외선 소성기에 넣고 50℃에서 열건조 방식으로 1차 건조 소성하는 단계; (f) 상기 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 서서히 올리면서 열풍건조 방식으로 2차 소성하는 단계; (g) 상기 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 유지하면서 열풍건조 방식으로 3차 소성하는 단계; (h) 상기 원적외선 소성기의 온도를 150℃~170℃로 맞춘 후 공기 유입과 증발이 없는 열건조 방식으로 4차 소성한 후 냉각하는 단계를 포함하는 것이다.

Description

기능성 정구형 볼 제조공정{Manufacturing process of functional tongue type balls}

본 발명은 기능성 정구형 볼 제조공정에 관한 것으로, 더 상세하게는 천연광석을 응용한 기존의 고온소성으로 세라믹 볼을 제조하는 방법과 달리 150℃~170℃의 열풍건조 방식으로 입자와 입자를 연결하여 광석 고유의 특성과 기능을 그대로 지속적으로 유지시키며 물의 압력과 유속에서도 풀리거나 붕괴되지 않는 내구성을 갖는 기능성 정구형 볼 제조공정에 관한 것이다.

일반적으로 국내, 외적으로 사용되는 세라믹 볼은 많은 제품에 기능성 소재로 사용되고 있으며, 물을 정수, 정화하는 용도는 물론 중금속 제거용으로 널리 사용되고 있다. 특히 물의 청량감을 좋게 하거나 흡수율을 높일 수 있는 용도외에 물성변화를 이루기 위한 소재로 사용되고 있다.

국내, 외적으로 천연광석별 세라믹 볼의 제조공정은 대다수 고온(1050℃~1100℃)소성 또는 중온에 해당하는 700℃~800℃의 온도로 소성과정을 거쳐 강도 위주의 세라믹 볼 생산에만 주력해오다 보니 광석 특유의 성능과 기능을 다하지 못하고, 단순 원적외선 방사 기능만을 갖는 세라믹 볼로 생산하고 있는 것이 현실이다. 이러한 세라믹 볼 제조방법에 대한 선행기술의 일 예로 하기 특허문헌인 국내 등록특허 제10-0940930호에는 회전방식에 의한 진구형 세라믹 볼의 제조방법이 기재되어 있다.

세라믹 볼 성형과정 또한 일반적으로 유사 동일한 방법으로 생산된다.

시드 볼을 회전드럼(성형)기에 일정량 넣고 평균 25~30rpm 속력으로 회전하는 성형기 내에서 시드 볼 위에 물을 미세하게 분사시키며 준비된 혼합 광석분말을 일정량씩 골고루 뿌려주는 반복적 작업으로 세라믹 볼의 파이(Ø)를 키워나간다.

상기 방법으로 성형이 완성된 세라믹 볼을 건조대로 옮겨 선풍기 바람과 함께 자연 건조과정을 12시간 정도 경과 후, 세라믹 볼을 일정량씩 내화 용기에 담고 이를 소성 레일에 분산 적층시켜 전기 소성기 또는 방카시유를 연료로 하는 화도 가마(소성로) 내로 밀어 넣고 단계별 온도를 서서히 높여가며 소성한다. 단, 광석종류 또는 세라믹 볼의 용도적 특성에 따라 700℃~800℃의 열 또는 1050℃~1100℃의 온도로 소성을 달리할 수도 있다.

상기와 같이 미세한 광석분말과 물만으로 내구성을 갖는 강도 높은 세라믹 볼로 생산이 가능한 것은 어떤 광석이든 이산화규소(SiO2) 성분이 많게는 40%~25% 정도 함유하고 있다. 즉, 이산화규소의 용해 점은 600℃~700℃ 이상 열을 받게 되면 유리상태로 녹게 된다. 이로서 1050℃~1100℃로 장시간 열을 받게 되면 세라믹 볼의 중앙부에 이르기까지 원료간의 연계 고리 구조를 형성하므로 내구성을 갖는 강도 높은 세라믹 볼의 제조를 가능하게 한다. 현재 세라믹 볼로 생산해야 하는 광석류는 여러 종류가 있는 반면 그중 물 관련 소재로 사용되는 광석종류만도 약 30여 종류에 해당되며 대다수 온도(열)에 따라 광석 고유의 특성과 기능을 달리하게 된다.

그러나 일명 전기석이라고 하는 토르말린광석은 600℃ 이상의 열(온도)을 가하게 되면 전기력이 손실된다. 자철광석 역시 고온에서 환원력의 손실로 기능이 약화 될 뿐만 아니라 이산화규소(SiO2) 성분이 많이 함유된 제올라이트광석도 600℃ 이상의 열을 받게 되면 세라믹 볼 표면이 유리화되어 다기공성의 기능을 상실하게 되고, 이에 의해 원적외선 방사와 에너지방출 기능만을 갖게 될 뿐 흡착, 흡수 기능의 손실로 다용도 기능과 특성을 갖을 수가 없게 된다.

특히 항균소재, 탈염소소재(Caso₃), 환원소재(Mg)를 비롯한 활성탄 분말 등에 이르기까지 소성온도(열)에 민감한 원료는 기능성 소재 세라믹 볼로 생산이 불가능하다.

이와 같이 종래에는 세라믹 볼을 고온(1050℃~1100℃) 또는 중온(700℃~800℃)에서 소성하였기 때문에, 소성온도(열)에 민감한 원료는 기능성 소재 세라믹 볼로 제조할 수 없는 문제점이 있었다.

특허문헌 : 등록특허 제10-0940930호(등록일자 : 2010.01.29)

본 발명의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 단위 광석별 고유의 특성과 기능을 그대로 보존시켜 기능성 세라믹 볼의 흡착, 흡수, 방사, 방출, 촉매 기능을 동시에 갖는 빠른 물성변화를 일으키는 것은 물론, 실내공기 정화 기능에도 유익을 주는 내구성 있는 다층 다기공성 기능성 정구형 볼 제조공정을 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 150℃~170℃의 열풍건조 방식으로 천연광석별 고유특성과 기능에 손실 없이 그대로 작용하는 기능성 정구형 볼 제조공정을 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 열풍건조 온도로 물의 수압과 유속에서도 풀어지거나 붕괴되지 않는 내구성을 갖는 기능성 정구형 볼 제조공정을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 (a) 200~500메쉬의 분말형태로 이루어지는 광석원료를 준비하는 단계; (b) 상기 준비된 광석원료를 구 형체로 만들 성형기에 투입하는 단계; (c) 상기 성형기의 회전속도를 15~25rpm으로 하고 시계방향으로 서서히 회전시키면서 성형기 안에서 회전하고 있는 광석원료에 준비된 바인더액상을 에어스프레이건으로 안개 분사하여 정구형 볼을 성형하는 단계; (d) 상기 성형기에서 성형된 정구형 볼을 꺼내 그늘진 장소에서 자연건조하는 단계; (e) 상기 건조된 정구형 볼을 내화세라믹 용기에 분산해서 담고 원적외선 소성기에 넣고 50℃에서 열건조 방식으로 1차 건조 소성하는 단계; (f) 상기 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 서서히 올리면서 열풍건조 방식으로 2차 소성하는 단계; (g) 상기 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 유지하면서 열풍건조 방식으로 3차 소성하는 단계; (h) 상기 원적외선 소성기의 온도를 150℃~170℃로 맞춘 후 공기 유입과 증발이 없는 열건조 방식으로 4차 소성한 후 냉각하는 단계를 포함하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 (a) 단계에서 광석원료는 수분함량이 7%를 넘지 않도록 가공한 것이다.

또한 본 발명에서 상기 (b) 단계에서 성형기에 투입되는 광석원료의 투입량은 성형기의 체적에 35% 투입하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 (c) 단계에서 바인더액상은 유기바인더인 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 또는 아크릴수지를 선택적으로 선택하여 물과 천연계면활성제로 유화시켜 사용하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 (d) 단계에서 정구형 볼은 48시간 자연건조하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 (e) 단계에서는 정구형 볼을 1시간 1차 건조 소성하고, 상기 (f) 단계에서는 정구형 볼을 2시간 2차 소성하며, 상기 (g) 단계에서는 정구형 볼을 1시간 3차 소성하고, 상기 (h) 단계에서는 정구형 볼을 2시간 4차 소성하며, 상기 4차 소성 후 원적외선 소성기의 전류를 차단시키고 서서히 냉각되도록 3시간 방치하여 정구형 볼을 완성하는 것이다.

본 발명의 기능성 정구형 볼 제조공정에 따르면, 광석별 기능과 특성에 맞는 성형과 소성방법을 달리하여 기능위주의 정구형 볼을 제조함으로서 청정효과를 얻기 위한 천연광석 특유의 기능이라고 할 수 있는 흡착, 흡수, 방사, 방출, 촉매 기능을 동시에 갖는 고품질의 기능성 정구형 볼을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한 150℃~170℃의 열풍건조 방식으로 입자와 입자를 연결하여 광석 고유의 특성과 기능을 그대로 지속적으로 유지시키며 물의 압력과 유속에서도 풀리거나 붕괴되지 않는 내구성을 갖는 기능성 정구형 볼을 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열풍건조 소성 단계를 나타내는 그래프.

본 발명의 기능성 정구형 볼 제조공정은 (a) 200~500메쉬의 분말형태로 이루어지는 광석원료를 준비하는 단계; (b) 상기 준비된 광석원료를 구 형체로 만들 성형기에 투입하는 단계; (c) 상기 성형기의 회전속도를 15~25rpm으로 하고 시계방향으로 서서히 회전시키면서 성형기 안에서 회전하고 있는 광석원료에 준비된 바인더액상을 에어스프레이건으로 안개 분사하여 정구형 볼을 성형하는 단계; (d) 상기 성형기에서 성형된 정구형 볼을 꺼내 그늘진 장소에서 자연건조하는 단계; (e) 상기 건조된 정구형 볼을 내화세라믹 용기에 분산해서 담고 원적외선 소성기에 넣고 50℃에서 열건조 방식으로 1차 건조 소성하는 단계; (f) 상기 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 서서히 올리면서 열풍건조 방식으로 2차 소성하는 단계; (g) 상기 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 유지하면서 열풍건조 방식으로 3차 소성하는 단계; (h) 상기 원적외선 소성기의 온도를 150℃~170℃로 맞춘 후 공기 유입과 증발이 없는 열건조 방식으로 4차 소성한 후 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 제조되는 본 발명의 기능성 정구형 볼 제조공정을 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

(a) 단계 - 광석원료를 만드는 단계

200~500메쉬의 분말형태로 이루어지는 광석원료를 만든다. 이때, 원료입도는 200~500메쉬의 분말형태로 정구형 볼을 생산할 수 있으나, 본 발명에 따르면 상기 (a) 단계에서 광석원료는 수분함량이 7%를 넘지 않도록 가공되는 것을 특징으로 한다. 광석원료의 수분함량이 7%를 초과하면 소성시 균열이 발생할 가능성이 있으며 또한 소성시간이 오래 걸릴 수 있다.

(b) 단계 - 광석원료를 성형기에 투입하는 단계

(a) 단계에서 만든 광석원료를 구 형체로 만들 성형기에 투입한다. 이때, 본 발명에 따르면 상기 (b) 단계에서 성형기에 투입되는 광석원료의 투입량은 성형기의 체적에 35% 투입되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 일 예로 100㎏ 용량의 성형기에 광석원료 35㎏ 정도 투입하는 것이 바람직하다. 이때, 100㎏ 용량의 성형기에 투입되는 광석원료의 투입량이 35㎏을 못 미치면 광석원료들이 성형기 안에서 구르지 않고 밀려 성형이 되지 않는다.

(c) 단계 - 정구형 볼을 성형하는 단계

1). 상기 성형기의 회전속도를 15~25rpm으로 하고 시계방향으로 서서히 회전시킨다. 성형기 안에서 회전하고 있는 광석원료에 준비된 바인더액상을 에어스프레이건으로 안개 분사시킨다. 이때, 분사방법은 안개처럼 분사하지 않으면 광석원료들이 바인더액상 수분에 뭉쳐 균일한 구 형체 성형이 되지 않는다.

2). 상기 바인더액상 입자가 회전하며 돌고 있는 광석원료에 닿으면 아주 작고 미세한 덩어리가 생성되고, 15~25rpm의 속도로 돌고 있는 성형기 안에서 점점 구형화되며, 약 48시간 정도 지나면 투입된 광석원료 전체가 아주 미세한 구 형체 시드 볼로 성형된다.

3). 돌아가는 시드 볼 위에 바인더액상을 적당히 분사하면서 성형기 안에서 바인더액상으로 촉촉해진 작은 구 형체 표면에 준비된 광석원료를 흩날리듯 뿌려주는 방법으로 계속되는 반복 작업을 거쳐 계획된 정구형 볼의 크기로 성형한다. 이때, 회전하는 성형기 내의 시드 볼에 미세하게 바인더액상을 분사시켜 촉촉해진 구 형체 위에 준비된 광석원료를 흩날리듯 뿌려주면서 구 형체 표면에 고르게 붙도록 하고 계속되는 회전력에 의해 단단하게 밀착시키도록 해야 한다. 이와 같은 방법으로 정구형 볼의 파이(Ø)를 늘려나가는 작업은 원하는 규격으로 클 때까지 계속되는 반복 작업으로 성형을 완성시켜 나아가야 한다.

여기서, 본 발명에 따르면 상기 (c) 단계에서 바인더액상은 유기바인더인 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 또는 아크릴수지를 선택적으로 선택하여 물과 천연계면활성제(대두레시틴)로 유화시켜 사용하는 것을 특징으로 한다. 이때, 기능성 정구형 볼의 완성을 위한 준비 단계로는 유기바인더인 폴리에틸렌(PE)수지와 폴리프로필렌(PP)수지 외에 아크릴수지 등을 선택적으로 사용할 수 있으나 반드시 천연계면활성제(대두레시틴)를 물과 함께 유화시키도록 하여 에어스프레이건으로 안개 분사시키는 방법을 동원해야 한다. 만약 바이더액상을 안개처럼 미세하게 분사하지 않으면 광석원료가 바인더액상 수분에 뭉쳐 균일한 구 형체로 성형이 되지 않기 때문이다. 한편, 본 발명에 따르면 상기 바인더액상은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 또는 아크릴수지를 선택적으로 적용하여 다층 다기공성을 형성시킬 수 있다.

(d) 단계 - 정구형 볼을 건조하는 단계

건조단계로 구형화된 정구형 볼을 성형기에서 꺼내 그늘진 장소에서 자연건조시킨다. 이때, 본 발명에서 따르면 상기 (d) 단계에서 정구형 볼은 48시간 자연건조하는 것을 특징으로 한다.

(e) 단계 - 정구형 볼을 1차 건조 소성하는 단계

건조된 정구형 볼은 내화세라믹 용기에 분산해서 담고 원적외선 소성기에 적층시켜 넣고 열풍건조 방식으로 소성을 이루게 한다. 이때, 상기 원적외선 소성기는 하단에 위치한 공기 유입구와 상단에 있는 열풍조절 출수구의 작동을 원활하게 하여 바인더와 물로 인해 발생되는 유기물과 수분을 증발시켜 안전하고 견고한 정구형 볼을 소성한다.

여기서, 다용도 기능성 정구형 볼을 생산하기 위해선 우선 먼저 일반적으로 사용하는 방커시유를 연료로 하는 화도 가마를 이용하는 것보다 원적외선 소성기를 준비하여 열풍건조 방식으로 소성방법을 달리할 때 비로소 차별화된 고품질의 기능성 정구형 볼의 생산을 가능케 할 수 있다.

본 발명에서는 일반적으로 사용되는 전기로(가마)와 달리 열풍건조 과정을 병행할 수 있는 습기제거만이 아닌 외부공기가 스며들 수 있는 공기 유입구 조절장치 및 열풍조절 출수구 조절장치가 내장되어 있는 깊숙한 중심부로부터 열을 받아 표면으로 열을 전달시키는 원적외선 소성기를 사용하는 것이다. 이때, 열건조시에는 외부공기가 유입되지 않도록 원적외선 소성기의 공기 유입구를 닫고, 열풍건조시에는 외부공기가 유입되도록 원적외선 소성기의 공기 유입구를 개방한다.

(e) 단계에서는 상기 건조된 정구형 볼을 내화세라믹 용기에 분산해서 담고 원적외선 소성기에 넣고 50℃에서 열건조 방식으로 1차 건조 소성한다.

(f) 단계 - 정구형 볼을 2차 소성하는 단계

상기 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 서서히 올리면서 열풍건조 방식으로 2차 소성한다. 이때, 원적외선 소성기의 온도를 서서히 올리면서 열풍건조 시키는 이유는 첫째 급가열시 정구형 볼에 결착된 바인더액상에 기포가 발생하면 결합력이 떨어져 내구성이 약해지기 때문이다. 둘째는 수지 바인더액상의 유기물질 증발을 안정화시킬 수 있기 때문이다.

(g) 단계 - 정구형 볼을 3차 소성하는 단계

상기 (f) 단계의 최종온도 120℃를 그대로 유지하면서 열풍건조 방식으로 소성을 연장한다. 이는 정구형 볼 성형시 사용한 바인더와 물 중에서 수분은 거의 기화되어 날아가고 광석원료만 남게 되도록 하기 위함이다. 즉, 수분이 기화되면서 다수의 기공과 기로를 형성시키게 되어 기능성 정구형 볼의 비표면적을 크게 하여 물과 공기 속에서 흡착, 흡수 기능을 상승시키게 된다.

(h) 단계 - 정구형 볼을 4차 소성하는 단계

마지막 소성 단계로 생산하려는 기능성 정구형 볼 성능에 따라 원적외선 소성기의 온도를 150℃~170℃로 맞춘 후 최종 공기 유입과 증발이 없는 열건조 방식으로 소성과정을 갖은 후 냉각한다. 이때, 원적외선 소성기의 온도를 150℃~170℃로 맞춘 이유는 광석 고유의 특성 중 열에 약한 성분들의 산화방지효과를 얻기 위함이다.

여기서, 본 발명에 따르면 상기 (e) 단계에서는 정구형 볼을 1시간 1차 건조 소성하고, 상기 (f) 단계에서는 정구형 볼을 2시간 2차 소성하며, 상기 (g) 단계에서는 정구형 볼을 1시간 3차 소성하고, 상기 (h) 단계에서는 정구형 볼을 2시간 4차 소성하며, 상기 4차 소성 후 원적외선 소성기의 전류를 차단시키고 서서히 냉각되도록 3시간 방치하여 정구형 볼을 완성하는 것을 특징으로 한다.

(열풍건조 소성)

구분	온도(℃)	시간
(e) 단계	50	1
(f) 단계	120	2
(g) 단계	120	1
(h) 단계	160	2

상기 (e) 단계에서는 도 1에서와 같이 원적외선 소성기의 온도를 50℃로 맞춘 후 전류를 인가하면 10~15분 후에 원적외선 소성기의 온도가 50℃를 유지하고, 이와 같이 원적외선 소성기의 온도가 50℃를 유지하는 상태에서 1시간 동안 1차 건조 소성한다.

상기 (f) 단계에서는 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 맞추면 10~15분 후에 원적외선 소성기의 온도가 120℃를 유지하고, 이와 같이 원적외선 소성기의 온도가 120℃를 유지하는 상태에서 2시간 동안 2차 소성한다.

상기 (g) 단계에서는 원적외선 소성기의 온도가 120℃를 유지하는 상태에서 1시간 동안 더 연장하여 3차 소성한다.

상기 (h) 단계에서는 원적외선 소성기의 온도를 160℃로 맞추면 10~15분 후에 원적외선 소성기의 온도가 160℃를 유지하고, 이와 같이 원적외선 소성기의 온도가 160℃를 유지하는 상태에서 2시간 동안 4차 소성한다.

이와 같이 1차 건조 소성시 미열 50℃의 열에서 1시간 정도 열건조하고, 2차 소성시 120℃의 열에 2시간 정도 열풍건조 방식으로 소성한다. 온도를 서서히 올리면서 열풍건조 방식으로 소성해야 하는 것은 급가열시 정구형 볼에 결착된 바인더액상에 기포가 발생할 수 있기 때문이다. 동시에 열풍건조 방식으로 소성방법을 갖는 것은 원적외선 소성기의 하단에 위치한 공기 유입구와 상단에 있는 열풍조절 출수구 작동을 원활하게 하여 바인더와 물로 인해 발생되는 유기물과 수분을 증발시켜 안전하고 견고한 정구형 볼을 완성시키고자 하는 것이다.

상기와 같은 방법으로 3차 건조와 소성으로 120℃의 열로 1시간가량 열풍건조 방식으로 소성을 한 후, 최종 150℃~170℃의 열로 온도를 높여 2시간 정도 열건조 방식으로 소성을 반복함으로서 성형과정에서 사용했던 바인더와 물로부터 발생한 유기물질과 수분은 기화되어 날아가고, 광석원료 사이를 연계한 바인더 역할만 남게 되면서 정구형 볼 자체에는 다수의 기공과 기로를 형성시켜 비표면적을 넓게 하여 정구형 볼의 기능을 최대로 상승시킬 뿐만 아니라 탄력성과 내구성을 갖는 고품질의 정구형 볼을 생산할 수 있다.

이와 같이 원적외선 소성기에 의한 열풍건조 방식은 광석원료의 입자와 입자를 연결시켜 정구형 볼의 강도를 높여 내구성을 갖도록 하는 것이다.

한편, 본 발명에 따라 저온소성으로 기능성 정구형 볼을 생산해야 하는 광석류는 여러 종류가 있으나 그중 특수소재로 많이 소요되는 토르말린광석, 자철광석, 페라이트광석, 항균소재, 탈염소소재(caso₃), 환원소재(Mg) 등은 소성온도(열)에 민감한 소재들이다. 그러나 원적외선 소성기를 응용한 열풍건조 방식으로 기능성 정구형 볼의 생산을 가능케 할 뿐만 아니라 활성탄 분말까지도 내구성이 강한 정구형 볼로 생산을 가능케 한다. 이로서 물과 공기에 관련된 제품에 이르기까지 응용범위가 확대될 수가 있게 된다.

이와 같이 본 발명의 기능성 정구형 볼 제조공정을 적용하게 되면 광석 본래의 기능과 특성을 살려 물에서 유해물질 흡착, 흡수 기능과 물성변화를 위한 방사, 방출 외에도 촉매 기능을 동시에 갖는 기능성 정구형 볼의 생산을 가능케 할 수 있다. 이를 위한 제조과정을 열풍건조 방식으로 소성 공정을 달리할 때 기능성 정구형 볼의 생산이 가능해진다.

이는 광석종류에 따른 원료별 소성온도를 달리하기보다 광석 고유의 특성과 기능에 손실이 없도록 150℃~170℃의 열풍건조 온도로 기능성 정구형 볼을 제조하기 때문에, 특성 있는 기능성 소재의 정구형 볼 생산을 폭넓게 완성 시킬 수 있다.

따라서 이러한 본 발명은 광석별 기능과 특성에 맞는 성형과 소성방법을 달리하여 기능위주의 정구형 볼을 제조함으로서 청정효과를 얻기 위한 천연광석 특유의 기능이라고 할 수 있는 흡착, 흡수, 방사, 방출, 촉매 기능을 동시에 갖는 고품질의 기능성 정구형 볼을 제조할 수 있는 장점이 있다.

또한 이러한 본 발명은 150℃~170℃의 열풍건조 방식으로 입자와 입자를 연결하여 광석 고유의 특성과 기능을 그대로 지속적으로 유지시키며 물의 압력과 유속에서도 풀리거나 붕괴되지 않는 내구성을 갖는 기능성 정구형 볼을 제조할 수 있는 장점이 있다.

Claims

(a) 200~500메쉬의 분말형태로 이루어지는 광석원료를 준비하는 단계;
(b) 상기 준비된 광석원료를 구 형체로 만들 성형기에 투입하는 단계;
(c) 상기 성형기의 회전속도를 15~25rpm으로 하고 시계방향으로 서서히 회전시키면서 성형기 안에서 회전하고 있는 광석원료에 준비된 바인더액상을 에어스프레이건으로 안개 분사하여 정구형 볼을 성형하는 단계;
(d) 상기 성형기에서 성형된 정구형 볼을 꺼내 그늘진 장소에서 자연건조하는 단계;
(e) 상기 건조된 정구형 볼을 내화세라믹 용기에 분산해서 담고 원적외선 소성기에 넣고 50℃에서 열건조 방식으로 1차 건조 소성하는 단계;
(f) 상기 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 서서히 올리면서 열풍건조 방식으로 2차 소성하는 단계;
(g) 상기 원적외선 소성기의 온도를 120℃로 유지하면서 열풍건조 방식으로 3차 소성하는 단계;
(h) 상기 원적외선 소성기의 온도를 150℃~170℃로 맞춘 후 공기 유입과 증발이 없는 열건조 방식으로 4차 소성한 후 냉각하는 단계를 포함하는 기능성 정구형 볼 제조공정.
제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 광석원료는 수분함량이 7%를 넘지 않도록 가공되는 것을 특징으로 하는 기능성 정구형 볼 제조공정.
제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 성형기에 투입되는 광석원료의 투입량은 성형기의 체적에 35% 투입되는 것을 특징으로 하는 기능성 정구형 볼 제조공정.
제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 바인더액상은 유기바인더인 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 또는 아크릴수지를 선택적으로 선택하여 물과 천연계면활성제로 유화시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 기능성 정구형 볼 제조공정.
제 1 항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 정구형 볼은 48시간 자연건조하는 것을 특징으로 하는 기능성 정구형 볼 제조공정.
제 1 항에 있어서, 상기 (e) 단계에서는 정구형 볼을 1시간 1차 건조 소성하고, 상기 (f) 단계에서는 정구형 볼을 2시간 2차 소성하며, 상기 (g) 단계에서는 정구형 볼을 1시간 3차 소성하고, 상기 (h) 단계에서는 정구형 볼을 2시간 4차 소성하며, 상기 4차 소성 후 원적외선 소성기의 전류를 차단시키고 서서히 냉각되도록 3시간 방치하여 정구형 볼을 완성하는 것을 특징으로 하는 기능성 정구형 볼 제조공정.