KR910009955B1 - 고효율의 원적외선 방사 세라믹스 분말체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고효율의 원적외선 방사 세라믹스 분말체의 제조방법

제1도는 본 발명에 따른 원적외선 세라믹스 분말체 성분배합에 의한 방사 파장의 변화를 나타낸 도표.

본 발명은 고효율의 원적외선 방사 세라믹스 분말체의 제조 방법에 관한 것이다.

원적외선은 가열, 건조, 육성, 숙성, 발한, 진통, 대사기능 촉진의 효과가 인정되고 있는바 이를 활용한 여러 가지 상품을 개발함에는 분말형 세라믹스가 원적외선 방사체의 원료로서의 제공이 절실한바, 본 발명은 이를 해결하기 위함을 목적으로 한 것이다.

근년 난방, 건조, 조리 의료시설 장치등에 활용되고 있는 원적외선의 방사체는 고형 세라믹스 뿐이다.

이 세라믹스의 원료는 고가인 고순도의 Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂, SiO₂등을 주성분으로 하고 용도에 따라 천이금속(遷移金屬:Transition Metal)인 Fe₂O₃, MnO₂, CuO, CaO, Cr₂O₃을 부성분으로 첨가하고 성형하기 위하여 가소성 점토인 와목점토 또는 목절점토(木節粘土)10% 내지 2%을 혼합하여 혼련→성형→건조→소성하여서 제조되는 제품은 사출성형의 봉상(棒狀), 관상(管狀) 뿐이어서 제품의 종류가 단조롭고 또한 제조공정이 복잡하고 더욱이 고가의 원료의 사용등으로 제조원가가 높아짐을 면할 수 없는 폐단이 있다.

적외선 상품을 제작하거나 또는 원적외선을 여러 산업에 활용하기 위하여서는 방사체를 값싸게 그리고 어떠한 자재에도 혼합되어 여러 가지 용도의 상품을 만들 수 있게끔 개발되어야 하며 그리고 상온에서도 원적외선이 방사되어야 함이 필요한 것이다.

값싼 방사체는 자연 방사체인 점토를 주원료로 해서 찾아야 한다는 것이다.

현재까지의 방사체는 거의 인공 세라믹스였기 때문에 고가인 것이다.

여라가지 형태의 방사체를 제조하려면 고형체가 아닌 분말체라야하고 그 분말체는 분산성(分散性)이 있고 결합체인 바인다의 사용만으로서 가압성형과 사출성형이 가능하려면 점성(粘性)이 없는 분말체라야 되는 것이다. 이의 해결에는 점토를 환원 분위기하에서 소성해서 분쇄 분말화하는 것이다.

이상과 같은 지견(知見)에 입각해서 본 발명인은 자연의 원적외선 방사체인 점토의 성분을 분석하였다.

현재 정선 세라믹스 원료로 사용되고 있는 점토의 종류수는 20여종에 달하고 그 공통적인 성분은 Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, Fe₂O₃, ZrO₂, MgO, GaO, Na₂O, K₂O으로 집약되고 있다.

또한 이들 점토 종류별 방사량을 측정하였든바, 방사량의 차가 심하였다.

점토의 성분을 표 1의 배합비율로 조금씩 변화시켰든바 도면에 나타난 바와 같은 방사량의 변화가 있었다. 특히 점토 성분 배합율이 Al₂O₃≥SiO₂의 점토가 Al₂O₃≤SiO₂의 점토보다 방사량이 큰 것임을 발견하였다.

방사량이라 함은 파장의 강약을 말하는 것이다.

방사량을 확보하는 것은 특정파장의 방사체를 만들어 내는 것이다.

그 결과 배합의 비율의 중요함을 알게 되었다.

또한 공지의 인공 세라믹스 방사체에 손색이 없는 자연 방사체 즉 점토 세라믹스가 존재할 수 있다는 새로운 사실에 입각해서 본 발명이 완성되었다.

본 발명에서 주성분으로 택한 Al₂Si₂O₅(OH)₄계 점토는 와목점토나 목절점토에 비하여 가소성이 많지 않아서 주로 결합제용이 아닌 내화물용에 사용되고 있다.

점토는 같은 종류의 것도 산지에 따라 또한 같은 산지에 있어서도 성분의 분석치에는 차가 있어 그대로 방사체원료로 사용하기에는 여러 가지 불합리한 점이 있어 원적외선 방사체 원료로 제공하려면 순수한 산화물 성분의 첨가로 배합성분의 비를 일정하게 조정할 필요가 있다. 또한 원료 점토에는 여러 가지 불순물이 함유하고 있어 정제 작업 공정이 요하게 된다.

수중에서의 침강속도차를 이용한 분리 정제공정 즉, 수비(水비)법으로 원료 점토중에 혼재한 석영, 장석, 운모, 유화철, 자철강 등의 불순물과 가용성 염류 및 치환성 염기등을 제거한 다음 압착, 탈수해서 건조한 후 이의 조직성분을 분석해서 특정파장대를 확보키 위한 Al₂O₃을 배합함으로 Al₂O₄:SiO₂=2 내지 3:1로 조정하고 다시 파장대의 변동에 따라 TiO₂나 ZrO₂, MgO, CaO 및 천이금속중의 1 내지 2를 중량비로 20% 이하를 배합→가수→혼련→성형→건조→소성한다.

소성은 환원분위기하에서 Al-Si 스피넬 결정화(spinel 結晶化) 반응이 일어나면 소성을 중지하고 냉각시켜 분쇄하면 본 발명품이 얻어진다. 이것의 방사특성은 실용성이 있는 파장대의 원적외선 방사가 높아서 공지의 Al₂O₃계와 ZrO₂계 및 TiO계의 세라믹스에 비하여 열 효율이 높고 상온하에서도 높은 방사량이 있었다.

본 발명품의 주성분인 Al₂Si₂O₅(OH)₄계 점토는 카오린(Kaolin) 광물중의“하로이사이트(Halloysite)”를 지칭하는 것이며, 도자기원료의 고령토로써 일반적으로 사용되고 있고 우리나라 각처에서 생산되고 있으나, 경남 하동지방에서 생산된 것은 특히 그 질이 우수하고 생산량이 풍부해서 가격이 저렴하다.

특히 Al₂O₃세라믹스계나 TiO₂세라믹스계 및 ZrO₂세라믹스계의 원료인 Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂에 비하면 수분지 일에 불과한 저렴한 가격이다.

소결화 반응을 일으킨 정도의 결정분이라 분산성이 좋아서 도료용이나 타원료 요컨대, 합성수지, 고낙류, 지류 등과 용이하게 혼합 합성체 가공을 이룰수가 있어 활용면이 현저하게 확대되며 더욱이 유기 바인다를 사용하면 사출성형은 물론 가압성형이 가능하고 특히 건조 공정을 생략한 소성을 할 수 있어 방사체 제품의 다양화를 기할 수 있고 생산원가 절약과 작업능률의 향상을 기할 수 있다.

특히 방사량에 있어 자연 세라믹스가 인공 세라믹스보다 현저하게 크다는 특징이 있다. 이와같이 조성한 원적외선 방사체의 건조효과를 생선, 멸치, 김, 표고버섯 등을 대상으로 조사한 결과 이들의 건조상태 및 감수율은 종전의 대류 열전도 방식인 열풍건조에 비하면 얼룩이 없고 표면과 속이 동시에 건조됨으로 건조시간이 대폭 단축되고 있었다.

본 발명의 원적외선 방사 세라믹스 분말체는 각종 산업부분에서 시간의 단축과 에너지 절약등으로 경영효율을 높이기 위한 호재로서 인정받고 있는 복사열원체의 제조원료로서 염가로 유기바인다의 사용만으로 성형소성이 가능한 능율적인 자재로 공급이 될 뿐 아니라 침구, 침장품, 조리용 기구등의 원적외선 삼품의 다양한 개발의 자료가 될 수 있어 본 발명은 서두의 목적을 달성할 수 있는 실로 유익한 것이라 하겠다.

[실시예]

Al₂Si₂O₅(OH)₄의 조직성분의 점토 1000Kg을 20배의 물에 넣어 교반기로 섞어서 약 10분간 정치하여 아랫부분에 침적한 조입자를 제거 탈수 건조하면 약 650Kg의 정제된 점토를 얻을 수 있다.

이 점토를 표 1과 같은 배합 비율로 조성한 것에 중량비로 50 내지 80%의 물을 가하여 혼합기로 혼련한 후 가압 성형해서 건조시킨후 약 환원분위기 온도하에서 스피넬의 결정반응을 진행시켜서 냉각후 미분쇄하면 본 발명품이 얻어진다.

[표 1]

Claims (1)

1. 점토광물중 Al₂Si₂O₅(OH)₄의 조직을 가진 점토를 주성분으로 하되 이에 다시 Al₂O₃를 첨가하여 성분의 비가 Al₂O₃:SiO=2 내지 3:1로 되게 조정하며 필요에 따라 ZrO₂, MgO, CaO 또는 천이금속의 1종 또는 2종 이상을 20% 이하로 첨가해서 습식으로 혼련후 가압 성형하여 건조하고 이를 환원분위기하에서 소성한후 분쇄하여 미분말화함을 특징으로 하는 원적외선 방사 세라믹스 분말체의 제조 방법.

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