KR20220067134A - 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물 및 이를 이용하여 제조한 도자기 - Google Patents

원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물 및 이를 이용하여 제조한 도자기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물 및 도자기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유약 조성물은 물 및 화산사로 이루어진 것을 특징으로 하고, 화산사는 600 메쉬의 크기를 가질 수 있고, 화산사는 물 100 중량부 대비 10 내지 30 중량부 포함될 수 있다. 본 발명에 의하면 원적외선을 다량으로 방출하여 인체에 유용한 기능성을 제공할 수 있는 유약 조성물 및 도자기를 제공할 수 있다. 또한, 항균성이 우수한 유약 조성물 및 도자기를 제공할 수 있다.

Description

원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물 및 이를 이용하여 제조한 도자기{A Glaze Composition With An Excellent Far Infrared Radiation And Antibiosis And A Pottery Manufactured Using The Same}
본 발명은 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물 및 이를 이용하여 제조한 도자기에 관한 것이다.
유약은 도자기 표면을 피복시키기 위해 사용하는 유리질 소재로서, 도자기를 제조할 때 성형하여 구운 소지 위에 엷게 피복 밀착시키기 위해 바르는 유리질의 잿물이다. 유약을 바르는 목적은 표면에 광택을 주어 제품을 아름답게 하는 것 외에도 강도를 더하고 표면을 반질반질하게 하여 더러워지는 것을 방지하는 데 있다. 또 흡수성을 없애 물이나 화학약품에 대한 저항성을 증가시킨다는 실용적인 면에서도 도움이 된다. 유약의 성질로서는 열팽창율이 소지의 재료와 거의 같고 녹는점이 소지재료보다 낮아야 한다. 도자기에 유약을 바르고 구웠을 때 잘 녹아 유동하여 소지에 밀착함으로써 표면에 엷은 유리막을 생성하는 것이라야 한다. 유약이 소지의 팽창 수축과 일치하지 않을 때는 벗겨지거나 균열이 생긴다. 이 균열을 관유라고 하며, 이것을 장식으로 이용하는 도자기도 있다.
유약은 일반적으로 투명한 것이지만 유백유, 색유, 결정유, 청자유, 균열유 등이 있다. 유약의 조성은 소성 온도의 고저와 토질에 따라서 조합과 조성이 다르며, 일반적으로 자기유와 도기유로 분류된다. 유약의 주성분은 규산화합물이다. 고온(1,200 ~ 1,500℃)에서 소성되는 자기의 경우에는 장석, 석영, 석회석, 고령토 등을 사용된다. 저온(960 ~ 1,000℃) 소성되는 도기의 경우에는 고령토, 붕사, 장석, 석회석 등이 사용된다. 색채를 가하기 위해서는 철, 구리, 코발트 등의 산화금속 화합물을 첨가한다. 또한 청자 등을 제조하는데 사용되는 유약으로는 대부분 화학약품을 사용하게 되므로 환경을 오염시키는 요인이 될 뿐만 아니라, 원래 목적으로 하는 자연적인 도자기의 고유한 색상이나 질감을 얻기가 용이하지 않다.
본 발명은 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물 및 이를 이용하여 제조한 도자기를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면은, 물 및 화산사로 이루어진 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물일 수 있다.
화산사는 600 메쉬의 체를 통과하는 크기를 가질 수 있다.
화산사는 물 100 중량부 대비 10 내지 30 중량부 포함될 수 있다.
본 발명의 제2 측면은, (i) 현무암을 세척하여 100℃ 내지 150℃ 에서 열처리하는 단계, (ii) 상기 열처리된 현무암을 분쇄하는 단계 (iii) 분쇄물을 600 메쉬의 체로 걸러 화산사를 마련하는 단계 및 (iv) 화산사 및 물을 혼합하여 유약을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물의 제조 방법일 수 있다.
본 발명의 제3 측면은, (a) 물 및 화산사를 혼합하여 유약을 제조하는 단계 및 (b) 유약을 소지 표면에 도포한 후 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 도자기의 제조 방법일 수 있다.
(a) 단계에서, 화산사는 물 100 중량부 대비 10 중량부 내지 30 중량부 사용할 수 있다.
(a) 단계 전에, (i) 현무암을 세척하여 100℃ 내지 150℃ 에서 열처리하는 단계, (ii) 열처리된 현무암을 분쇄하는 단계 및 (iii) 분쇄물을 600 메쉬의 체로 걸러 화산사를 마련하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 측면은, 제3 측면의 제조방법에 따라 제조된 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 도자기일 수 있다.
본 발명에 따르면 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물을 구현할 수 있다. 또한 이러한 유약 조성물을 사용하여 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 도자기를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 도자기의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따라 제조된 도자기에 대한 원적외선 시험 결과이다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따라 제조된 도자기에 대한 항균 시험에 사용된 시료의 사진이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명의 일 측면에 따라 제조된 도자기에 대한 항균 시험 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
본 발명은 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물 및 이를 이용하여 제조한 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 도자기에 관한 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 측면에 따른 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 도자기의 제조 방법을 개략적으로 도시하였다. 도 2에는 본 발명의 일 측면에 따라 제조된 도자기에 대한 원적외선 시험 결과를 도시하였다. 도 3에는 본 발명의 일 측면에 따라 제조된 도자기의 항균 시험 시료의 사진을 나타내었다. 도 4에는 본 발명의 일 측면에 따라 제조된 도자기에 대한 항균 시험 결과를 도시하였다.
본 발명의 제1 측면은 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물로서, 물 및 화산사로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 화산사를 유약에 적용하여 화산사의 특성을 유약에 적용하여 발현시키고자 함을 주요한 특징으로 한다.
화산사는 현무암을 분쇄하여 얻은 현무암 분말을 말한다. 현무암은 지하 100km 이상에서 1,200℃ 내지 1,400℃ 의 마그마가 용출될 때 식어 굳으면서 형성된 암석을 말한다. 이러한 현무암을 화산석이라고 하기도 하며, 현무암이 분쇄된 것을 화산사라고 한다.
화산석의 내화도, 흡수율 및 마모율은 일반 자갈이나 모래보다 높다. 중금속 흡착율이 뛰어나고 독성 제거 효과가 탁월하다. 특히, 실내 공기정화 효과가 뛰어나며, 음이온 및 원적외선 방사량이 우수한 약 알칼리성 소재라고 할 수 있다.
현무암은 주로 산화규소, 산화알루미늄 및 산화철로 이루어지며, 황토, 옥, 맥반석 및 게르마늄석 등에는 없는 이산화티타늄를 포함한다. 현무암에는 이산화티타늄이 3% 내지 7% 존재하며, 이산화티타늄은 광촉매 작용을 수행할 수 있다. 이러한 광촉매 작용에 의해 활성산소가 생성되며, 활성산소는 대기오염 물질, 수질오염 물질 및 악취물 등을 산화적으로 분해시킨다. 이러한 항균, 살균, 탈취 및 유기물 분해 기능 등은 반영구적이다.
현무암 분말로는 제주도 화산석으로부터 유래된 현무암 분말을 사용할 수 있다. 제주 화산석은 실생활에서 다음과 같이 사용되고 있다. 제주 화산석은 습도가 높으면 수분을 흡수하고, 습도가 낮으면 수분을 배출하기 때문에 자연적 습도 조절 도구로 사용된다. 또한 제주 화산석을 수족관에 투입하면 수족관에는 이끼가 생기기 않으며 물고기의 상처 치유 능력도 향상되고, 식물 화분에 투입하면 식물의 생존 기간이 더 길어진다. 또한 제주 화산석을 냉장고에 넣으면 냉장고의 악취를 제거할 수 있다. 특히 제주 현무암은 상온에서 음이온을 발생시키며, 상온(40℃ 이하)에서 92% 이상의 적외선을 방사하는 것으로 알려져 있고, 또한 다공질로서, 흡수성, 통기성이 다른 암석보다 우수하다. 내화도는 1,120℃ 내지 1,210℃ 이고, 흡수율은 17.7% 내지 32.5% 이고, 마모율은 47.25% 내지 67.22% 로 알려져 있다.
화산사는 600 메쉬의 체를 통과하는 크기를 가질 수 있다. 600 메쉬의 체를 통과하지 못하는 크기의 화산사를 사용하는 경우 화산사의 알갱이가 커서 도자기 표면에 요철을 형성할 수 있으며 도자기 표면이 매끄럽지 못하여 허용될 수 없다.
화산사는 물 100 중량부 대비 10 내지 30 중량부 포함될 수 있다. 화산사의 함량이 10 중량부보다 작은 경우에는 시유시에 흘러내리는 현상이 심하여 유약을 고르게 도포할 수 없다. 화산사의 함량이 30 중량부보다 높은 경우에는 화산사의 뭉침이 발생하여 도자기 표면에 울퉁불퉁한 요철이 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 측면은 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물의 제조 방법으로서, (i) 현무암을 세척하여 100℃ 내지 150℃ 에서 열처리하는 단계, (ii) 상기 열처리된 현무암을 분쇄하는 단계 (iii) 분쇄물을 600 메쉬의 체로 걸러 화산사를 마련하는 단계 및 (iv) 화산사를 물과 혼합하여 유약을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 현무암을 고압의 물로 세척하여 불순물을 제거할 수 있다. 1㎜ ~ 25㎜ 크기의 현무암 원석을 고압의 수도물로 세척할 수 있다. 고압 세척을 통하여 현무암의 표면에 부착되어 존재하는 이물질 등을 제거할 수 있다. 현무암은 땅 위에서 마그마가 뿜어져 나오게 도는 현상인 화산 폭발로 마그마가 지표에 노출되어 빠르게 식은 화산암 종류 중의 하나이다. 현무암은 풍부한 산소량 높은 수치의 원적외선 방사량, 음이온 배출량으로 혈액순환 및 신진대사를 촉진해 주며 항균력과 강력한 흡착력과 탈취력이 뛰어나다.
다음으로, 세척한 현무암을 열처리 하여 수분을 제거할 수 있다. 열처리 온도는 100℃ 내지 150℃에서 수행하는 것이 바람직하다. 건조오븐을 사용할 수도 있다. 현무암은 다공질의 암석이므로 세척된 현무암의 기공에는 수분이 존재할 수 있다. 이러한 수분의 존재는 추후 유약의 특성에 악영향을 미칠 수 있으므로 이를 제거해야 할 필요가 있다. 따라서 물의 끓는점 이상의 온도에서 열처리를 하여 현무암 기공 내 존재하는 수분을 제거할 수 있다.
다음으로, 건조된 현무암을 세라믹 볼을 이용한 볼 밀링 등을 통하여 분쇄할 수 있다. 분쇄 공정은 2단계로 이루어질 수 있다. 현무암은 단단한 광물질로 이루어져 있기 때문에 1차적으로 대략 0.3mm 정도의 크기로 분쇄한 후에, 2차적으로 분쇄하여 약 1 um 정도의 입자의 화산사를 얻을 수 있다. 입자가 미세할수록 유약으로 적용하여 도자기를 제조하였을 때 원적외선 방사 및 항균 성능 등의 화산사가 가지는 효능과 장점이 극대화 될 수 있다.
다음으로, 분쇄물을 600 메쉬의 체로 걸러 화산사를 마련할 수 있다. 분쇄 공정을 거쳐 얻은 화산사를 체를 사용하여 선별할 수 있는데, 600 메쉬의 체를 사용하는 것이 바람직하다. 600 메쉬의 체를 통과하지 못하는 크기의 화산사를 사용하는 경우 화산사의 알갱이가 커서 도자기 표면에 요철을 형성할 수 있어 표면이 매끄럽지 못하여 허용될 수 없다.
다음으로, 화산사를 물과 혼합하여 유약을 제조할 수 있다. 본 발명의 특징은 오직 물에 화산사만을 혼합할 뿐, 다른 첨가제 등은 혼합하지 않는다는 점이다. 화산사만을 첨가하여 사용하는 경우에도 유약으로서의 일반적인 기능을 수행할 수 있으며, 이에 더불어 원적외선을 방출하고 항균성을 나타내므로 인체의 건강에 매우 유익하다.
본 발명의 제3 측면은 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 도자기를 제조하는 방법으로서, (a) 물 및 화산사를 혼합하여 유약을 제조하는 단계 및 (b) 유약을 소지 표면에 도포한 후 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 물에 화산사를 혼합하여 유약을 제조할 수 있다. 물에 단순히 화산사만을 혼합할 수 있다. 다른 첨가제 등은 혼합하지 않는다.
화산사는 물 100 중량부 대비 10 중량부 내지 30 중량부 사용할 수 있다. 화산사의 함량이 10 중량부보다 작은 경우에는 시유시에 흘러내리는 현상이 심하여 유약이 제대로 도포되지 않을 수 있다. 화산사의 함량이 30 중량부보다 높은 경우에는 화산사의 뭉침이 발생하여 도자기 표면에 울퉁불퉁한 요철이 형성될 수 있다.
화산사는 다음 공정에 의하여 미리 마련할 수 있다. 즉 (i) 현무암을 세척하여 100℃ 내지 150℃ 에서 열처리하고, (ii) 열처리된 현무암을 분쇄하고, (iii) 분쇄물을 600 메쉬의 체로 걸러 화산사를 마련할 수 있다. 화산사를 준비하는 공정에 관한 사항에 대하여는 앞에서 설명한 바와 동일하다.
다음으로, 제조한 유약을 초벌구이한 소지에 도포한 후 소성하여 도자기를 제조할 수 있다. 도포는 초벌구이한 소지를 유약에 담그거나 붓 등을 이용하여 초벌구이 소지의 표면에 유약을 칠할 수 있다. 초벌이나 소성은 일반적으로 널리 알려진 방법에 따라 수행할 수 있다. 예를 들면, 생점토, 볼클레이, 카오린, 웰라스토나이트 등을 이용하여 소지를 제조하고, 이를 900℃ 에서 초벌구이를 실시할 수 있다. 소성은 환원 분위기에서 수행할 수 있으며, 약 1,200℃~1,400℃ 에서 소성을 할 수 있다.
본 발명의 제4 측면은, 제3 측면의 제조방법에 따라 제조된 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 도자기일 수 있다.
본 측면에 따른 도자기에는 표면에 화산사가 존재하는 커버층이 존재하며, 여기에 존재하는 화산사로부터 원적외선이 방사되고 또한 화산사가 가지는 고유의 특성으로 인하여 항균 특성을 발휘할 수 있다.
만약, 일반적으로 사용하고 있는 기존 유약 조성물에 화산사를 혼합하여 사용하는 경우에는 도자기에서 원적외선 방사 및 항균 특성이 나타나지 않을 수 있다. 화산사는 기본적으로 다공성 물질로서 이러한 다공성 특징으로 인하여 고유한 물성을 나타낼 수 있는데, 기존 유약 조성물과 화산사를 혼합하는 경우에는 기존 유약 조성물의 성분들이 화산사의 기공을 모두 막거나 화산사의 외면을 둘러싸도록 코팅되는 셈이 되어 화산사가 가지는 자체 특성이 차폐되기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 기존 유약 조성물이나 첨가제 등을 혼합하지 않고 화산사만을 물에 혼합하여 유약으로 사용한 것이다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 자세하게 설명한다.
<실시예>
먼저, 1㎜ ~ 25㎜ 크기의 현무암 원석을 준비하고, 이물질 등을 제거하기 위하여 고압으로 수도물을 분사하여 세척하였다.
다음으로, 세척한 현무암을 오븐에 넣고 120℃ 에서 1시간 동안 열처리 하여, 현무암을 건조시켰다.
다음으로, 현무암을 지르코니아 볼을 이용한 볼밀을 통하여 현무암을 분쇄하여 평균 입경이 0.3 mm 인 화산사를 제조하였다.
다음으로, 다시 화산사를 2차 분쇄하여 평균 입경이 약 1 um 인 화산사를 제조하였다.
다음으로, 600 메쉬의 체를 이용하여 선별하여 화산사를 얻었다.
다음으로, 화산사 200g을 물 1000g 에 넣고 교반하여 유약을 제조하였다.
다음으로, 생점토, 볼클레이, 카오린 및 웰라스톤나이트를 이용하여 소지를 제조하고, 900℃ 에서 6시간 동안 초벌구이 하였다.
다음으로, 초벌구이 소지에 유약을 0.1mm 두께로 도포한 후 1,250℃ 에서 15시간 동안 환원 소성하여 도자기를 제조하였다. 1,000℃ 까지는 0.1℃/min 의 승온율로 가열하고, 이후에는 5℃/min 의 승온율로 가열하였다.
<평가>
제조한 도자기에 대하여 한국원적외선 응용평가연구원에 의뢰하여 원적외선 방사율 시험을 실시하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2를 참조하면, 원적외선 방사율이 0.924 이었으며, 방사에너지는 3.26×102 의 우수한 결과를 나타냄을 확인할 수 있다.
제조한 도자기에 대하여, 원사직물시험연구원에 의뢰하여 항균력 시험을 실시하였다. 항균력 시험은 JIS Z 281:2010 에 따라 필름밀착법에 따라 수행하였으며, 결과로서 세균수/cm2, 항균활성치를 측정하였다. 도 3에 시료 사진을 도시하였고, 표 1, 도 4(a) 및 도 4(b)에 항균 시험 결과를 나타내었다.
시험균액을 (35±1)℃, 90% R.H. 에서 24 시간 동안 정치 배양 후 균수를 측정하였으며, 균주로는 Staphylococcus aureus ATCC 6538P(균주 1), Escherichia Coli ATCC 8739(균주 2) 를 사용하였다. 표준필름으로는 Stomacher 400POLY-BAG 을 사용하였다.
Figure pat00001
표 1을 참조하면, 균주 1의 경우 BLANK 시료의 경우 24시간 경과 후에도 균수는 별 다른 변화가 없었지만, 실시예의 경우 균수가 현저히 감소하였고, 항균활성치 또한 매우 높다는 점을 확인할 수 있다. 균주 2의 경우 BLANK 시료의 경우 균수가 약 100 배 정도 증가하였지만, 실시예의 경우에는 균수가 증가하지 않았음을 확인할 수 있고, 항균활성치가 높다는 점을 확인할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용어는 특정한 실시형태를 설명하기 위한 것으로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부한 도면에 의하여 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 보아야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 물 및 화산사로 이루어진 것을 특징으로 하는, 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화산사는 600 내지 1200 메쉬인 것을 특징으로 하는, 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화산사는 상기 물 100 중량부 대비 10 내지 30 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는, 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 화산사는
    (a) 현무암을 세척하여 섭씨 100도 내지 150도 에서 열처리되고,
    (b) 상기 열처리된 현무함을 분쇄하여,
    (c) 600 메쉬 내지 1200메쉬 체로 걸러 준비되는 것을 특징으로 하는, 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 유약 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 유약 조성물을 포함하여 제조되는 원적외선 방사 및 항균 성능이 우수한 도자기.
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