KR950008584B1 - 고효율 원적외선 세라믹 방사체 및 그 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

고효율 원적외선 세라믹 방사체 및 그 제조방법

제1도는 원적외선 세라믹 방사체의 제조공정도.

제2도는 원적외선 세라믹 방사체의 구조도.

제3도는 원적외선 세라믹 방사체를 방사율 측정도, (a) 원적외선 세라믹 방사체의 방사율, (b) 고효율 원적외선 세라믹 방사체의 방사율.

본 발명은 고효율 원적외선 세라믹 방사체 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상세히 설명하면 본 발명은 소자의 유약 양쪽의 열팽창율을 가능한 작게 하는 재료를 선택하여 내열충격성을 높이고, 단파장 영역인 2.5∼5㎛에서 방사율을 높은 고효율 방사체 및 단파장영역의 방사율은 낮지만 5㎛ 이후에서는 방사율이 높은 원적외선 세라믹 방사체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

원적외선 세라믹 방사체는 통상 가열한 상태로 이용하므로 열팽창율이 작고, 또한 상온에서 사용온도 및 그 이상온도에서 이상 열팽창이 생기지 않은 재료를 이용할 필요가 있다. 또한 흡수성의 재료를 이용하면, 흡수된 수분이 가열에 의하여 기화하여 그 팽창압에 의하여 구조가 파괴되는 것이 있으므로 흡수성이 작은 것이 요구된다.

이러한 교효율 원적외선 세라믹 방사체 및 원적외선 세라믹 방사체에 대한 요구 특성을 만족시킴과 동시에 표면의 외관을 개선하고, 또한 표면의 오염을 방지하기 위하여 세라믹 방사체의 표면을 시유하는 것이 좋으나, 가열하여 사용할 때 열팽창율의 차이에 의해 소지와 유(釉)와의 박리가 있거나 그 경계 부분에서 크랙이 발생될 수 있다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 열팽창율이 낮은 코디어 라이트계 자기를 소지로 하고 그 위에 페타라이트 원료를 주체로한 저팽창성 매트유 및 이 매트유약 원료에 하소하지 않았던 흑색의 천이 금속 산화물을 배합한 것을 시유하여 1100∼1150℃로 소성한 것을 특징으로 한 고효율 원적외선 세라믹 방사체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

그리고 이미 알려진 특허공고 85-1362호는 지르콘계 또는 Al₂O₃-SiO₅소지를 주원료로 하고 그 성형체 표면에 유백제 또는 천이금속화합물 및 금속(CO)을 첨가, 시유하여 원적외석 파장대에서 선택적인 파장만을 발산하는 원적외선 세라믹 방사체를 제공하는 것으로서, 원적외선 세라믹방사체는 원적외선 파장영역에 있어서 선택적인 특정파장대(3㎛, 4㎛)에서만 방사율을 높게 한 것을 특징으로 하는 것이지만 본 발명의 경우, 매트유로 시유한 원적외선 세라믹 방사체는 원적외선 파장대의 단파장영역은(5∼6㎛ 이하)에서의 방사율은 낮으나 장파장영역에서는 약 0.9정도의 높은 방사율을 갖는 것을 특징으로 하고 또한 흑색유로 시유한 고효율 원적외선 세라믹 방사체는 원적외선 파장영역 전구간(2.5㎛∼25㎛)에 걸쳐서 0.8 이상의 높은 방사율을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

즉, 본 발명은 세라믹 방사체 소지로서는 열팽창율이 낮고 내열충격성이 우수한 코디어라이트(2MgO, 2Al₂O₃, 5SiO₂)을 주원료로 하고 가소성 및 소결성을 향상시킬 목적으로 점토등을 이용하였다.

소지원료로는 색상 및 화학조성이 다른 2종류의 원료의 출발평균 입경은 모두 30㎛이었다.

결합 성분으로는 비가소성 원료인 코디어라이트 분말을 결합시켜 성형에 필요한 가소성 및 결합성을 부여하고 소결성을 향상시키기 위해 2차 점토인 목적 선정 사용하였다.

이들 원료들을 이용하여 세라믹 방사체 주입성형을 위한 소지 슬립 제조시, 원료분말들의 해교 및 슬립내의 기포제거를 위해 해교제 및 소포제등이 첨가되었다.

해교체로는 무기해교제인 SS와 유기해교제인 SN을, 소포제로는 TSA을 사용하였다. 또한 원료 분말들의 분쇄 및 혼합을 위해 적정양의 물과 볼을 넣었다.

본 발명의 세라믹 방사체 소지의 조성물은 다음과 같다.

[표 1]

위와 같이 조합된 소지원료들은 48시간 동안 혼합, 습식 분쇄하여 소지슬립을 제조한 후, 1-2일 정도 방치하여 소지 슬립을 숙성하였다.

이와같이 숙성된 소지슬립을 석고 몰드에 주입, 성형하고 탈형시킨 다음, 이 성형체를 건조시킨후 900℃에서 1시간 동안 소성하였다.

금속 발열체인 니크롬선은 주입성형 과정에서 세라믹 방사체 내부에 매입시켰다.

소성하고 난 세라믹 방사체 표면을 시유하기 위한 유약 원료로서는 소지의 주원료가 저팽창성을 갖는 코디어라이트 원료로 구성되어 있다는 점을 고려해서 열팽창율이 매우 낮은 페타라이트를 주원료로 하고 프릿트, 카올린, 탄산리듐, 탄산칼슘 및 아연화는 1000℃ 하소하였으며 프릿트는 습식 분쇄하여 100mesh체에 전통시켜 사용하였다. 위와 같이 조합된 유양원료들을 혼합, 습식분쇄하여 스러리상으로 만들어 매트유를 제조하였다.

또한 고효율 세라믹 방사체 유약을 만들기 위해서는 이 백색 매트유약 원료에 하소하지 않았던 천이금속 산화물 즉, MnO₂50-60wt.%, FeO₃20-230wt.%, CoO10-20wt.%, CuO 10-20wt.%을 배합시켜 흑색의 유약도 제조하였다.

상기 매트유약에 대한 천이금속산화물의 배합양은 15-20wt.% 범위로 하였다.

본 발명의 매트유 및 흑색유의 유약조성물은 다음과 같다.

[표 2]

상기 조성물들은 혼합, 습식 분쇄하여 스러리상으로 제조된 백색 매트유 및 흑색유를 소정된 소정의 세라믹 방사체의 표면에 시유한후, 건조공정을 거쳐 1100∼1150℃에서 1시간동안 소성하였다.

위와 같이 하여 백색 매트유로 시유된 원적외선 세라믹 방사체와 흑색유로 시유된 고효율 원적외선 세라믹 방사체를 얻을 수 있다. 제1도에는 본 발명의 시유된 원적외선 세라믹 방사체의 제조공정도를 나타내었다.

본 발명의 시유된 원적외선 세라믹 방사체의 구조는 제2도와 같다. 도면중 부호(1)은 도자기체 (2)는 니크롬선 (3)은 부착단자 (4)는 홈이다.

본 발명에서 얻어진 시유된 원적외선 세라믹 방사체는 방사율이 높고 내열출격성도 우수하며, 또한 장기간에 걸쳐 사용하여도 소자와 유약간에 박리나 크랙이 생기지 않으며 유약으로 도포되어 습기나 가스등에 오염되어 어려운 장점이 있다.

다음에는 실시예 의해 본 발명에 대해 상세히 설명하였다.

실시예 Ⅰ

소지로서는 중량비로 백색의 코디어라이트 70%, 목절점토 30%의 혼합물을 이용하였고, 이 혼합조성물을 습식 분쇄법에 의해 소지 슬립을 제조한후, 직사각형 형태면서 밑면이 곡면이 크기 L 122 X W 60mm의 세라믹 방사체를 주입성형한 다음 탈형, 건조 및 소성공정을 거쳐 세라믹 방사체를 제작하였다.

소성과정에서 세라믹 방사체 방사체 내부에 들어가 있는 금속 발열체인 니크롬선과 방사체 소지와의 상반된 열팽창차이도 생기는 클랙을 방지키 위해 50℃/h 속도로 천천히 승온시켜 900에서 1시간 동안 소성하였다.

다음에 유약으로는 중량비로 페타라이트 52.0%, 프릿트 606 18.0%, 카올린 14.0%, 탄산리듐 9.0%, 탄산칼슘 3.0%, 아연화 2.0%, 수산알루미늄 2.0% 혼합물을 이용하였고, 이 혼합조성물을 습식분쇄하여 스러리상의 백색 매트유를 제조하였다.

상기 소성된 세라믹 방사체의 표면을 이 백색 매트유로 시유하여 1100℃ 온도에서 1시간 동안 소성하여 원적외선 세라믹 방사체를 제조하였다.

실시예 Ⅱ

소지로서는 중량비로 황색의 코디어라이트 70%, 목절점토 30%의 혼합물을 이용하였고, 이 혼합 조성물을 실시예 Ⅰ과 같은 방법으로 세라믹 방사체를 성형, 소성하였다.

다음에 유약으로는 실시예 Ⅰ에서 서술한 바와같은 동일한 매트유약 원료에 하소하지 않았던 천이금속산화물을 중량비로 15% 비율 첨가시켰고, 이 혼합 조성물을 습식분쇄하여 스러리상의 흑색유를 제조하였다.

이때, 첨가된 천이금속산화물은 중량비로 산화망간 50%, 산화철 30%, 산화코발트 10%, 산화구리 10% 배율로 배합하여 사용하였다.

상기 소성된 세라믹 방사체의 표면을 이 흑색유로 시유하여 1150℃온도에서 1시간 동안 소성하여 고효율 원적외선 세라믹 방사체를 제조하였다.

상기 조성으로 된 실시예 Ⅰ과 실시예 Ⅱ의 원적외선 세라믹 방사체에 대한 특성을 평가한 결과, 물리적 특성은 (표 3), 방사율은(제3도), 열팽창율 및 내열충격성 등은 (표 5)와 같다.

이와같이 된 본 발명중 특히 흑색유의 경우는 원적외선 파장영역 전구간(2.5㎛∼25㎛)에 걸쳐서 0.8 이상의 높은 방사율을 갖게되어 해당산업분야에 실용화시킬 수 있는 것이다.

[표 3]

[표 5]

Claims (2)

1. 코디어라이트계를 주원료로 한 원적외선 세라믹 방사체 소지에 성형시 금속열선을 매몰하여 일체화시킨 성형제를 900℃로 소성한 다음, 그 소성체 표면위에 페타라이트 원료를 주체로한 저팽창성 매트유 및 이 매트유약 원료에 하소하지 않았던 천이금속산화물을 첨가한 흑색유로 시유한후, 1100℃∼1150℃로 소성하여 특히 흑색유의 경우는 원적외선 파장영역 전구간에 걸쳐서 0.8 이상의 높은 방사율을 갖도록 제조된 것을 특징으로 하는 고효율 원적외선 세라믹 방사체.
2. 중량비로서 코디어라이트(70∼80%)와 점토(25∼30%)로 조합된 조성물을 소지로 하고 성형시 니크롬선을 매몰시켜 일체화시킨 성형체를 900℃온도에서 소성한후, 이 세라믹 방사체의 표면을 중량비로 페타라이트(50∼55%), 프릿트(15∼20%), 카올린(10∼15%), 탄산리듐(6∼10%), 탄산칼슘(2∼6%), 아연화(1∼3%), 수산화 알루미늄(1∼3%)로 구성된 매트유 및 이 매트유약 원료에 하소되지 않았던 산화망간(50∼60%), 산화철(20∼30%), 산화코발트(10∼20%), 산화구리(10∼20%) 비율로 배합된 천이금속산화물을 15∼20% 첨가시켜 스러리상으로 제조된 흑색유를 상기 세라믹 방사체 표면위에 시유하여 1100∼1150℃로 소성하였으며 특히 흑색유의 경우는 원적외선 파장영역 전구간에 걸쳐서 0.8 이상의 높은 방사율을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 교효율 원적외선 세라믹 방사체의 제조방법.