WO2024071991A1 - 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법 - Google Patents

탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법 Download PDF

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WO2024071991A1
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김민호
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주식회사 티에스제이
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/23—Solid substances, e.g. granules, powders, blocks, tablets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/02—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
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    • C04B35/64—Burning or sintering processes

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function, and more specifically, to a method of manufacturing a ceramic plate through press molding using a ceramic material with a deodorizing function.
  • Representative medical devices include There are diagnostic devices such as resonance imaging devices and full-body thermography (DITI), and treatment devices such as radiation therapy devices, infrared therapy devices, laser therapy devices, magnets, and magnetic force generators.
  • diagnostic devices such as resonance imaging devices and full-body thermography (DITI)
  • treatment devices such as radiation therapy devices, infrared therapy devices, laser therapy devices, magnets, and magnetic force generators.
  • waves that are stronger than human waves, which are waves received and emitted within the human body, are used in a limited way because they cause rejection rather than restoration of intrinsic function and cause side effects such as white blood cell reduction and tissue mutation ( ⁇ -rays, , Radiation, ultraviolet rays) and weak waves (over 36 ⁇ m) cannot be expected to have a therapeutic effect. Accordingly, many treatment methods and devices using far-infrared rays with a wavelength range of 2 to 36 ⁇ m, which is the wavelength of human body waves, are being developed.
  • infrared rays are generally classified into near-infrared rays, mid-infrared rays, and far-infrared rays according to the length of the wavelength, and among their physical characteristics, they have the properties of electromagnetic waves: propagation, reflection, transparency, and absorption.
  • infrared rays have the characteristic of generating heat by being directly irradiated to an object in the absence of a transmission medium due to the nature of electromagnetic waves.
  • far-infrared rays penetrate deep into the object and cause resonance in the object's constituent molecules, promoting biological activity and causing various effects such as heat, heat, drying, and softening, thereby maintaining the human body in a healthy state.
  • It is used for various purposes such as treatment that can be effective due to the rise in temperature inside the human body, sauna systems, and health promotion of the general public, and research on emitters that emit far-infrared rays within the wavelength range of human body waves is actively conducted. there is.
  • far-infrared rays with a long wavelength are invisible to the eye, have strong penetrating power, are easily absorbed by substances, and have a strong resonance and resonance effect on organic compound molecules, preventing various diseases caused by heat action. It helps eliminate causative bacteria and expands capillaries to help blood circulation and cell tissue creation, which is effective in preventing various adult diseases such as preventing aging, promoting metabolism, and chronic fatigue through activating cell tissue.
  • various types of heating devices with far-infrared ray heat dissipation panels have been developed and used.
  • zirconia, aluminosilicate, etc. are mainly used as materials applied to the heat dissipation panel.
  • Fe 2 O 3 , MnO 2 , etc. are added to the main materials of the heat dissipation panel, or a small amount of the above ingredients is added to a resin such as polyethylene, and the heat dissipation panel is made through processes such as molding and sintering. It is also manufactured.
  • Korean Patent No. 10-2368483 (Prior Patent No. 1) relates to a method of manufacturing a ceramic paint composition with enhanced antibacterial properties. In particular, it significantly improves the antibacterial and deodorizing performance required for coating paints for kitchen appliances, etc. while improving adhesiveness.
  • a method for manufacturing a ceramic paint composition with improved antibacterial properties that can be maintained and that has an improved structure to prevent cracks from occurring as it hardens after coating is completed is disclosed.
  • the ceramic paint composition of Prior Patent 1 can improve antibacterial and deodorizing performance and prevent cracks from occurring compared to conventional ceramic paint compositions.
  • a base material on which the paint is applied is necessary, and the form of the product changes from liquid to solid. There is a problem that ceramic products cannot be used on their own, such as having to go through several steps.
  • Korean Patent Publication No. 10-2016-0123692 (Prior Patent No. 2) discloses that it uniformly emits negative ions and far-infrared rays, has an antibacterial and anti-fungal inhibitory effect, has an effect of deodorizing odors such as various food wastes and toilet odors, and has an effect of removing chemical harmful substances.
  • a method of manufacturing tiles having various functionalities such as absorption and moisture absorption has been disclosed. According to the tile manufacturing method of prior patent 2, 10 to 30 parts by weight of firestone, 10 to 30 parts by weight of elvan stone, 10 to 30 parts by weight of kaolin, 5 to 15 parts by weight of titanium, 5 to 15 parts by weight of tourmaline, and 20 to 35 parts by weight of volcanic stone.
  • Ceramic tiles are manufactured using a mixture of different materials, but the disadvantage is that the cost of inputting raw materials is high because various types of heterogeneous materials are used. In addition, heterogeneous materials with different properties are mixed at a relatively high ratio, making it difficult to manufacture ceramic tiles. It has the disadvantage of having lower mechanical strength than ceramic products manufactured based on similar base materials.
  • One of the various tasks of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic plate having an excellent deodorizing function.
  • One of the various tasks of the present invention is to provide a method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function that can minimize sintering defects such as banding, cracks, and bubbles by optimizing detailed process conditions.
  • One of the various tasks of the present invention is to provide a process for mass production of ceramic plates with a deodorizing function.
  • a method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function includes a raw material preparation step of combining ceramic raw materials; A ball mill step of grinding the ceramic raw material to produce ceramic powder; A stirring step of preparing a ceramic slurry by stirring the ceramic powder and the binder; A granulation step of granulating the ceramic slurry by performing a spray dryer process; A molding step of filling a circular mold with the granulated ceramic and then forming it into a molded body by applying pressure using a powder press device; It may include a firing step of firing the molded body step by step.
  • the ceramic raw material may be manufactured by adding a colorant and a first additive to aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and then mixing them, and the first additive may be germanium (Ge).
  • the ceramic raw material may be prepared by mixing 55 to 45% by weight of a colorant with 45 to 55% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the colorant is 4 to 6% by weight.
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • the ceramic raw material is mixed with 55 to 45% by weight of the colorant with respect to 45 to 55% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to form a first mixture, and then mixed with 100% of the first mixture. It can be combined by adding 15 to 35 parts by weight of the first additive.
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • the spray dryer process may be performed by adding a second additive to the ceramic slurry and then rapidly drying it with a high temperature gas, and the second additive includes a binder, a mold release agent, an antifoamer, a dispersant, and moisture. can do.
  • the second additive may be added in an amount of 48.65 to 55.95 parts by weight based on 100 parts by weight of the ceramic slurry.
  • the second additive may be a mixture of 1.55 to 1.82 parts by weight of binder, 0.16 to 0.2 parts by weight of mold release agent, 0.08 to 0.1 parts by weight of defoaming agent, 0.8 to 1 part by weight of dispersant, and 46.4 to 53.4 parts by weight of moisture. .
  • the ball mill step can be performed by putting the ceramic raw material into the ball mill device and then driving the ball mill device for 22 to 26 hours, and the particle size of the ceramic powder produced in the ball mill step is 0.109 ⁇ m to 0.153 ⁇ m. It can be.
  • the stirring step may be performed by continuously stirring the ceramic powder and the binder for 22 to 26 hours.
  • the firing step may be performed by firing the molded body at a temperature of 1,170°C or lower.
  • the circular mold may be a circular mold with a size of 300 ⁇ * 8t.
  • the forming step may be performed by applying a pressure of 650 to 750 kg/cm 2 per unit area to the granulated ceramic.
  • a method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function includes a raw material preparation step of combining ceramic raw materials; A ball mill step of grinding the ceramic raw material to produce ceramic powder; A stirring step of preparing a ceramic slurry by stirring the ceramic powder and the binder; A granulation step of granulating the ceramic slurry by performing a spray dryer process; A molding step of filling a circular mold with the granulated ceramic and then forming it into a molded body by applying pressure using a powder press device; It may include a firing step of firing the molded body step by step.
  • the ceramic raw material may be manufactured by adding a colorant, a first additive, and a second additive to aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and then mixing them, and the first additive is germanium (Ge).
  • the second additive may include a binder, a release agent, an antifoaming agent, a dispersant, and moisture.
  • sintering defects such as banding, cracks, and bubbles can be minimized by optimizing detailed process conditions, and ceramics with a deodorizing function can be manufactured. It has the advantage of being able to mass produce plates.
  • a ceramic product manufactured through the method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function according to exemplary embodiments of the present invention may have an excellent deodorizing function.
  • ceramic products manufactured through the method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function may develop a black or close to black color and have a low light reflectance, along with excellent It may have a deodorizing function.
  • ceramic products manufactured through the method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function according to exemplary embodiments of the present invention can provide excellent aesthetics to the user.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function according to exemplary embodiments of the present invention.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function according to exemplary embodiments of the present invention.
  • the method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function includes a raw material preparation step (S100), a ball mill step (S200), a stirring step (S300), and a granulation step (S400). ), a molding step (S500), a drying step (S600), and a firing step (S700).
  • the ceramic raw material is prepared by mixing 55 to 45% by weight of a colorant with 45 to 55% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to form a first mixture.
  • a first additive is added to 100 parts by weight of the first mixture to form a second mixture, and 48.65 to 55.95 parts by weight of a second additive is further added to 100 parts by weight of the second mixture. They can be combined by adding.
  • the content of aluminum oxide contained in the ceramic raw material is less than 45% by weight, the physical properties of the finally manufactured ceramic plate with a deodorizing function may be reduced, and the content of aluminum oxide contained in the ceramic raw material may be less than 55% by weight. If the % is exceeded, black or close-to-black colors may not be properly expressed, and light reflectance may increase.
  • the content of aluminum oxide contained in the ceramic raw material may be 47.5% by weight to 52.5% by weight, preferably 50% by weight.
  • the colorant is 4 to 6% by weight of TiO 2 , 9 to 11% by weight of Fe 2 O 3 , 19 to 21% by weight of MnO 2 , 9 to 11% by weight or less of SiO 2 , and 4 to 6% by weight or less of It may include Co 2 O 3 .
  • the content of the colorant exceeds 55% by weight, the physical properties of the finally manufactured ceramic plate with a deodorizing function may deteriorate, and if the content of the colorant is less than 45% by weight, the color may be black to black. If the color close to the color is not properly expressed, the light reflectance of the final manufactured ceramic plate with a deodorizing function may increase.
  • the color of the manufactured ceramic plate with a deodorizing function may not be properly expressed. Therefore, the light reflectance may be increased, and if the content of TiO 2 , Co 2 O 3 , MnO 2 and Fe 2 O 3 among the components included in the colorant exceeds the above-mentioned numerical range, the manufactured ceramic with a deodorizing function The physical properties of the plate may deteriorate.
  • cracks may occur in the manufactured ceramic plate with a deodorizing function, or the theoretical density of the manufactured ceramic plate with a deodorizing function may be within the general range. It may be relatively inferior to ceramic, and sintering defects such as banding, cracks, and bubbles may occur.
  • the colorant is 5% by weight TiO 2 , 10% by weight Fe 2 O 3 , 20% by weight MnO 2 , up to 10% by weight SiO 2 , and up to 5% by weight Co 2 O 3 may include.
  • the first additive may be a single material made of germanium (Ge).
  • the first additive is 15 to 35 parts by weight, preferably, based on 100 parts by weight of the first mixture formed by mixing 45 to 55% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and 55 to 45% by weight of a colorant. It may be added in an amount of 17.5 to 22.5 parts by weight, more preferably 20 parts by weight.
  • the deodorizing function may not be properly expressed, and if the first additive is added in an amount of more than 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the first mixture If added, the physical properties of the finally manufactured ceramic plate with a deodorizing function may deteriorate, cracks may occur, or sintering defects such as banding, cracks, and bubbles may occur.
  • the ceramic raw material in the raw material preparation step (S100), is mixed with 55 to 45% by weight of a colorant with respect to 45 to 55% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to form a first mixture. Then, 15 to 35 parts by weight of the first additive is added to 100 parts by weight of the first mixture to form a second mixture, and 48.65 to 55.95 parts by weight of the second additive is further added to 100 parts by weight of the first mixture. Can be combined.
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • the ceramic raw material according to an embodiment of the present invention forms a second mixture by adding 15 to 35 parts by weight of a first additive with respect to 100 parts by weight of the first mixture, and is added to 100 parts by weight of the second mixture.
  • the ceramic raw material according to another embodiment of the present invention is prepared by adding 15 to 35 parts by weight of the first additive to 100 parts by weight of the first mixture.
  • a mixture may be formed by adding 48.65 to 55.95 parts by weight of a second additive based on 100 parts by weight of the first mixture. That is, the standard for determining the addition weight of the second additive may be 100 parts by weight of the second mixture, or alternatively, it may be 100 parts by weight of the first mixture.
  • the second additive may be added in an amount of 48.65 to 55.95 parts by weight, preferably 50.7 to 53.9 parts by weight, and more preferably 52.3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the first mixture or 100 parts by weight of the second mixture. there is.
  • the second additive may have different compositions depending on the type of ceramic product being manufactured.
  • the second additive when the form of the final ceramic product manufactured is a bead, the second additive may be a mixture consisting of moisture (H 2 O), a dispersant, and alginic acid.
  • the second additive when the finally manufactured ceramic product is a bead having a size of less than 5 ⁇ , the second additive includes 38 to 42 parts by weight of moisture (H 2 O), 1.1 to 1.3 parts by weight of a dispersant, and 9.55 to 9.55 parts by weight. It may be a mixture consisting of 12.65 parts by weight of alginic acid.
  • the second additive when the final form of the ceramic product manufactured is a plate, the second additive may be a mixture consisting of a binder, a mold release agent, an antifoamer, a dispersant, and moisture.
  • the second additive when the final form of the ceramic product manufactured is a plate having an area of 5 ⁇ or more, the second additive includes 1.55 to 1.82 parts by weight of a binder, 0.16 to 0.2 parts by weight of a release agent, 0.08 to 0.1 parts by weight of an antifoamer, It may be a mixture consisting of 0.8 to 1 part by weight of dispersant and 46.4 to 53.4 parts by weight of moisture.
  • the second additive may not be added in the raw material preparation step (S100) but may be added in the granulation step (S400) described later.
  • a ball mill step (S200) of grinding the prepared ceramic raw material to produce ceramic powder may be performed.
  • the ball mill step (S200) 50% to 70% of aluminum oxide or alumina (Al 2 O 3 ) balls are added to the ball mill device, and after adding the ceramic raw material, the driving rpm of the ball mill device is adjusted. It can be performed by setting and driving from 45 rpm to 55 rpm, preferably 48 rpm.
  • the particle size of the ceramic powder manufactured in the ball mill step (S200) may be 0.109 ⁇ m to 0.153 ⁇ m.
  • the particle size of the ceramic powder is smaller than 0.109 ⁇ m, the physical properties of the finally manufactured ceramic plate with a deodorizing function may deteriorate, and if the particle size of the ceramic powder is larger than 0.153 ⁇ m, the finally manufactured The light reflectance of a ceramic plate with a deodorizing function may increase, or sintering defects such as banding, cracks, and bubbles may occur.
  • the ball mill step (S200) may be performed by operating the ball mill device for 8 to 12 hours. At this time, if the operating time of the ball mill device is less than 8 hours, the physical properties of the finally manufactured ceramic plate with a deodorizing function may deteriorate, and if the operating time of the ball mill device exceeds 12 hours, the finally manufactured ceramic plate may deteriorate.
  • the light reflectance of a ceramic plate with a deodorizing function may increase, or sintering defects such as banding, cracks, and bubbles may occur.
  • a stirring step of stirring the ceramic powder with a binder (S300), a granulation step of granulating the ceramic slurry (S400), a molding step of molding the granulated ceramic (S500), and a ceramic molded body A drying step (S600) of drying and a firing step (S700) of baking the dried molded body may be performed sequentially.
  • the stirring step (S300) may be performed by mixing the ceramic powder and the binder and then setting the stirrer to 30 rpm and operating it for 24 hours. A ceramic slurry can be formed through the stirring step (S300).
  • the granulation step (S400) may be performed by granulating the ceramic slurry by performing a spray dryer process.
  • the spray dryer process may be performed by adding the second additive to the ceramic slurry and then rapidly drying it with high temperature gas, but the concept of the present invention is not necessarily limited thereto. That is, when the second additive is added in the raw material preparation step (S100), the spray dryer process may be performed by rapidly drying the ceramic slurry with high temperature gas without adding the second additive.
  • the stirring step (S300) may be performed together with the granulation step (S400).
  • the stirring step (S300) may be performed using only the second additive without stirring the ceramic powder with the binder. It may be possible.
  • the forming step (S500) may be performed by filling a circular mold with the granulated ceramic and then applying pressure using a powder press device.
  • the pressure of the pressurized tank can be adjusted to an appropriate pressure to control the size of the molded body.
  • the circular mold may be a circular mold with a size of 300 ⁇ * 8t, and the forming step (S500) is performed by applying a pressure of 650 to 750 kg/cm 2 per unit area to the granulated ceramic. It can be. In one embodiment, the forming step (S500) may be performed by applying a pressure of about 600 kg/cm 2 per unit area to the granulated ceramic.
  • the pressure of the pressurized tank according to exemplary embodiments of the present invention is a pressure optimized for a circular mold of 300 ⁇ * 8t, and when the size or type of the circular mold changes, the pressure of the pressurized tank can be increased or decreased. If the pressure optimized for the size and type of mold is not applied, the density of the molded body may decrease and the physical properties of the finally manufactured ceramic plate with a deodorizing function may deteriorate, and bending, cracks, and bubbles may occur. Sintering defects such as this may occur.
  • a drying step (S600) of drying the molded body formed through the molding step (S500) may be performed.
  • the drying step (S600) is a constant temperature and humidity drying step of drying the molded body for a period of 10 to 15 days in a constant temperature and humidity drying room set to the conditions of internal humidity of 80% and internal temperature of 28 ° C. After this, it can be performed by performing a heat drying step in which the molded body subjected to constant temperature and humidity drying is dried in a heat drying room set to an internal temperature of 40°C to 50°C for a period of 2 to 3 days. In one embodiment, the constant temperature and humidity drying step and the heat drying step may be performed sequentially.
  • the firing step (S700) can be performed by gradually firing the molded body at a temperature of 1,170°C or lower, and the overall progress of the firing step (S700) is shown in Table 1 below.
  • the sintering step (S700) includes a first sintering step performed by increasing the temperature from 0° C. to 250° C., a second sintering step performed by increasing the temperature from 250° C. to 400° C., and 400° C. It may include a third sintering step performed by increasing the temperature from 1,170°C.
  • the firing step (S700) includes a first temperature increase section to increase the temperature from 0 °C to 250 °C, a second temperature increase section to increase the temperature from 250 °C to 400 °C, and a second temperature increase section to increase the temperature from 400 °C to 1,170 °C. 3 It may include a temperature increase section.
  • the first temperature increase section, the second temperature increase section, and the third temperature increase section may each be performed for 4 to 6 hours, preferably about 5 hours.
  • the first temperature increase section may be a section for evaporating moisture
  • the second temperature increase section may be a section for degreasing additive components such as a dispersant, alginic acid, binder, mold release agent, and defoaming agent
  • the third temperature increase section may be a section for degreasing additives such as a dispersant, alginic acid, binder, mold release agent, and defoaming agent. This may be a section for oxidizing and removing carbon components and shrinking ceramic products.
  • the firing step (S700) may further include temperature maintenance sections that maintain the temperature for a certain period of time.
  • a first temperature maintenance section may be performed between the first temperature increase section and the second temperature increase section to maintain a temperature of about 250° C. for about 1 hour, and the second temperature increase section and Between the third temperature increase sections, a second temperature maintenance section may be performed to maintain a temperature of about 400° C. for about 1 hour, and after the third temperature increase section, a second temperature maintenance section may be performed to maintain a temperature of about 1,170° C. for about 2 hours.
  • 3 temperature maintenance sections can be performed.
  • the first temperature maintaining section may be a section for forming an internal line of the molded body
  • the second temperature maintaining section may be a section for degreasing the dispersant, removing residual binder, and forming an overall line of the ceramic product.
  • the temperature maintenance section may be a section for removing residual carbon or carbon components, completing shrinkage of the ceramic product, and completing the physical properties of the product.
  • the firing step (S700) may be completed by lowering the temperature to a specific temperature.
  • the step of lowering the temperature may also be performed step by step to suppress stress generation due to rapid cooling of the product.
  • the processing step can be performed in various ways depending on the purpose, use, function, etc. of the final product, and as the processing step is completed, the manufacture of a ceramic plate with a deodorizing function can be completed. there is.
  • the method of manufacturing a ceramic plate with a deodorizing function includes a raw material preparation step (S100), a ball mill step (S200), a stirring step (S300), and an agitation step (S400). , it can include a molding step (S500), a drying step (S600), and a firing step (S700), and the detailed process conditions for each step can be optimized, so low light is achieved by developing a color close to black.
  • a ceramic plate that has reflectivity and excellent deodorizing function can be manufactured.
  • the ceramic plate manufactured by the manufacturing method of the present invention shows a high concentration reduction rate for ammonia, trimethylamine, hydrogen sulfide, methyl mercaptan, acetaldehyde, formaldehyde, and toluene over a period of 120 minutes each. I confirmed that I have it.
  • ammonia showed a concentration reduction rate of 40.5% after the first 30 minutes, and a high concentration reduction rate of 42.1% after 120 minutes.
  • trimethylamine showed a concentration reduction rate of 33.3% after the first 30 minutes, and a high concentration reduction rate of 37.5% after 120 minutes.
  • methyl mercaptan showed a concentration decrease of 6.1% after the first 30 minutes, and a significant concentration decrease of 6.3% after 120 minutes.
  • acetaldehyde showed a concentration decrease of 2.0% after the first 30 minutes, and a significant concentration decrease of 2.1% after 120 minutes.
  • toluene showed a concentration reduction rate of 2.0% after the first 30 minutes, and a significant concentration reduction rate of 2.4% after 120 minutes.
  • sintering defects such as banding, cracks, and bubbles can be minimized by optimizing detailed process conditions, and the final It has the advantage of being able to mass-produce ceramics with a deodorizing function by using various types of molds according to the shape of the product.
  • a ceramic product manufactured through the method of manufacturing a ceramic having a deodorizing function according to exemplary embodiments of the present invention may have an excellent deodorizing function.
  • ceramic products manufactured through the method of manufacturing ceramics with a deodorizing function according to exemplary embodiments of the present invention may develop a black or close to black color and have low light reflectance, along with excellent deodorizing properties. It can have functions.
  • ceramic products manufactured through the method of manufacturing ceramics with a deodorizing function according to exemplary embodiments of the present invention can provide excellent aesthetics to users.
  • the concept of the present invention is not necessarily limited thereto, and the manufacturing method according to exemplary embodiments of the present invention can be applied to various products/technology fields in addition to the products/technology fields described above.

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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법은 세라믹 원료를 조합하는 원료 준비 단계, 상기 세라믹 원료를 분쇄하여 세라믹 파우더를 제조하는 볼밀 단계, 상기 세라믹 파우더와 바인더를 교반하여 세라믹 슬러리를 제조하는 교반 단계, 스프레이 드라이어 공정을 수행하여 상기 세라믹 슬러리를 과립화 시키는 과립화 단계, 원형 금형에 상기 과립화된 세라믹을 채운 후 분말 프레스 장치를 이용하여 압력을 가함으로써 성형체로 성형하는 성형 단계, 상기 성형체를 단계적으로 소성시키는 소성 단계를 포함할 수 있으며, 상기 원료 준비 단계에서, 상기 세라믹 원료는 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 착색제 및 제1 첨가제를 첨가한 후 혼합함으로써 제조될 수 있고, 상기 제1 첨가제는 게르마늄(Ge)일 수 있다.

Description

탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법
본 발명은 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈취 기능을 가지는 세라믹 소재를 이용하여 프레스 성형을 통해 세라믹 플레이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
현대 과학과 의학의 발전과 더불어 파(波)를 이용한 의료기기가 개발되어 진단과 치료에 혁신을 이루고 있는데, 대표적인 의료기기로는 X-선 촬영기, γ-선 촬영기, 뇌파검사기, 초음파 진단기, MRI(자기공명영상기), 전신체열촬영기(DITI) 등의 진단기,　방사선 치료기, 적외선 치료기, 레이저 치료기, 자석, 자력발생기 등의 치료기 등이 있다.
그러나, 인체 내에서 받고 내보내는 파인 인체파(human wave)보다 강한 파(2㎛ 이하)는 고유기능 회복보다 거부반응을 일으켜 백혈구 감소, 조직변이 등 부작용을 일으키기 때문에 제한적으로 사용되며(γ선, X선,　방사선, 자외선), 약한파(36㎛이상)는 치료효과를 기대할 수가 없다. 따라서, 인체파의 파장인 2~36㎛에 속하는 파장범위를 갖는　원적외선을 이용한 많은 치료방법, 기기들이 개발되고 있다.
이와 관련하여, 일반적으로 적외선은 파장의 길이에 따라 근적외선, 중적외선 및　원적외선으로 구분되고, 물리적인 특징 중 전자기파의 성질인 직진성, 반사성, 투과성 및 흡수성을 갖는다. 그리고 이와 같은 적외선은 전달 매질이 없는 상태에서 전자기파의 성질에 대해 피 대상물에 직접 조사되어 열을 발생하게 되는 특징이 있다.
즉, 원적외선은 물체의 심부까지 투시되어 물체의 구성분자에 공명, 공진작용을 일으켜서 생체활동을 촉진시켜 온열, 속성, 건조, 연수 등 다양한 작용을 유발하여 인체를 건강상태로 유지시켜 줄 수 있기 때문에, 인체 내부의 온도상승으로 인해 효과를 볼 수 있는 치료부분, 사우나 계통 및 일반인들의 건강증진 등 다양한 목적으로 이용되고 있고, 인체파의 파장범위에 속하는　원적외선을　방사하는　방사체에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이와 같은 적외선 중 긴 파장(통상 25㎛ 이상)을 갖는　원적외선은 눈에 보이지 않고 침투력이 강해 물질에 잘 흡수되며 유기화합물 분자에 대한 공진 및 공명 작용이 강한 특성이 있기 때문에 열 작용에 의한 각종 질병의 원인이 되는 세균을 없애는 데 도움이 되고, 모세혈관을 확장시켜 혈액순환과 세포조직 생성에 도움을 주게 되어 세포조직의 활성화를 통한 노화방지, 신진대사 촉진, 만성피로 등 각종 성인병 예방에 효과가 있는 것으로 알려지면서　원적외선　방열패널을 갖는 다양한 형태의 난방장치가 개발되어 사용되고 있다.
일반적으로, 상기 방열패널에 적용되는 소재로써는 지르코니아, 알루미노실리케이트 등이 주성분으로 사용된다. 한편, 방열 또는　방사　특성을 높이기 위하여, 상기 방열패널의 주요 소재에 Fe2O3, MnO2　등을 첨가하거나, 상기 성분들을 폴리에틸렌과 같은 수지에 소량 첨가하여 성형, 소결 등의 공정을 거쳐 방열 패널이 제조되기도 한다. 나아가, 방열패널의 전면에 특수한 코팅 처리를 통하여, 방열특성을 향상시키거나 항균 기능, 항곰팡이 기능, 탈취 기능 등 추가적인 기능성을 갖게 하는 기술들이 있다.
한국 등록특허 제10-2368483호(선행특허 1)에는 항균성이 강화된　세라믹　도료 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 특히 주방기기 등의 코팅용 도료에 필요로 하는　항균　탈취　성능을 대폭 향상시키면서 접착성을 유지할 수 있으며, 코팅이 완료된 후 경화됨에 따라 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 그 구조가 개선된　항균성이 강화된　세라믹　도료 조성물의 제조방법이 개시되어 있다. 선행특허 1의 세라믹 도료 조성물은 종래 세라믹 도료 조성물에 비해 항균 탈취 성능을 향상시킴과 동시에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있으나, 도료가 발려지는 모재가 반드시 필요하며 제품의 형태가 액상에서 고상으로 변화하는 단계를 거쳐야 하는 등 세라믹 제품 자체적으로 활용될 수 없다는 문제점이 있다.
한편, 한국 공개특허 제10-2016-0123692호(선행특허 2)에는 음이온 및 원적외선을 균일하게 방출하며 항균항곰팡이　억제 효과, 각종 음식물 쓰레기 및 화장실 악취 등의 냄새를 탈취하는 효과, 화학유해물질의 흡착, 흡방습의 다양한 기능성을 가지는 타일 제조방법이 개시되어 있다. 선행특허 2의 타일 제조제법에 의하면 불석 10내지 30 중량부, 맥반석 10 내지 30 중량부, 고령토 10내지 30중량부, 티탄 5 내지 15중량부, 전기석 5 내지 15 중량부, 화산석 20내지 35 중량부로 이루어진 혼합물을 이용하여 세라믹 타일이 제조되게 되는데, 다양한 종류의 이종 소재를 사용하여 원료에 투입되는 비용이 높다는 단점이 있으며, 또한 서로 다른 성질을 가지는 이종 소재들이 각각 상대적으로 높은 비율로 혼합되게 되어 한 종류의 베이스 물질을 기초로 제조된 세라믹 제품보다 기계적 강도가 낮다는 단점이 있다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 뛰어난 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 세부 공정조건을 최적화 시킴으로써 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결 불량을 최소화할 수 있는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 대량 생산 공정을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법은, 세라믹 원료를 조합하는 원료 준비 단계; 상기 세라믹 원료를 분쇄하여 세라믹 파우더를 제조하는 볼밀 단계; 상기 세라믹 파우더와 바인더를 교반하여 세라믹 슬러리를 제조하는 교반 단계; 스프레이 드라이어 공정을 수행하여 상기 세라믹 슬러리를 과립화 시키는 과립화 단계; 원형 금형에 상기 과립화된 세라믹을 채운 후 분말 프레스 장치를 이용하여 압력을 가함으로써 성형체로 성형하는 성형 단계; 상기 성형체를 단계적으로 소성시키는 소성 단계;를 포함할 수 있다. 상기 원료 준비 단계에서, 상기 세라믹 원료는 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 착색제 및 제1 첨가제를 첨가한 후 혼합함으로써 제조될 수 있으며, 상기 제1 첨가제는 게르마늄(Ge)일 수 있다.
상기 원료 준비 단계에서, 상기 세라믹 원료는 45 내지 55 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 55 내지 45 중량%의 착색제를 혼합함으로써 제조될 수 있으며, 상기 착색제는 4 내지 6 중량%의 TiO2, 9 내지 11 중량%의 Fe2O3, 19 내지 21 중량%의 MnO2, 9 내지 11 중량% 이하의 SiO2, 및 4 내지 6 중량% 이하의 Co2O3를 포함할 수 있다.
상기 원료 준비 단계에서, 상기 세라믹 원료는 45 내지 55 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 55 내지 45 중량%의 상기 착색제를 혼합하여 제1 혼합물을 형성한 후, 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 내지 35 중량부의 제1 첨가제를 첨가함으로써 조합될 수 있다.
상기 과립화 단계에서, 상기 스프레이 드라이어 공정은 상기 세라믹 슬러리에 대해 제2 첨가제를 첨가한 후 고온 가스로 급속 건조함으로써 수행될 수 있으며, 상기 제2 첨가제는 결합제, 이형제, 소포제, 분산제 및 수분을 포함할 수 있다.
상기 과립화 단계에서, 상기 제2 첨가제는 상기 세라믹 슬러리 100 중량부에 대해 48.65 내지 55.95 중량부로 첨가될 수 있다.
상기 제2 첨가제는 상기 제2첨가제는 1.55 내지 1.82 중량부의 결합제, 0.16 내지 0.2 중량부의 이형제, 0.08 내지 0.1 중량부의 소포제, 0.8 내지 1 중량부의 분산제 및 46.4 내지 53.4 중량부의 수분으로 이루어진 혼합물일 수 있다.
상기 볼밀 단계는 상기 세라믹 원료를 볼밀 장치에 투입시킨 후, 상기 볼밀 장치를 22시간 내지 26시간동안 구동시킴으로써 수행될 수 있으며, 상기 볼밀 단계에서 제조된 상기 세라믹 파우더의 입도 사이즈는 0.109 μm 내지 0.153 μm일 수 있다.
상기 교반 단계는, 상기 세라믹 파우더와 상기 바인더를 22시간 내지 26시간 동안 연속적으로 교반시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 소성 단계는, 1,170℃이하의 온도에서 상기 성형체를 소성시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 성형 단계에서, 상기 원형 금형은 300Ψ * 8t 규모의 원형 금형일 수 있다.
상기 성형 단계는 상기 과립화된 세라믹에 대해 단위면적당 650 내지 750 kg/cm2의 압력을 가함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법은, 세라믹 원료를 조합하는 원료 준비 단계; 상기 세라믹 원료를 분쇄하여 세라믹 파우더를 제조하는 볼밀 단계; 상기 세라믹 파우더와 바인더를 교반하여 세라믹 슬러리를 제조하는 교반 단계; 스프레이 드라이어 공정을 수행하여 상기 세라믹 슬러리를 과립화 시키는 과립화 단계; 원형 금형에 상기 과립화된 세라믹을 채운 후 분말 프레스 장치를 이용하여 압력을 가함으로써 성형체로 성형하는 성형 단계; 상기 성형체를 단계적으로 소성시키는 소성 단계;를 포함할 수 있다. 상기 원료 준비 단계에서, 상기 세라믹 원료는 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 착색제, 제1 첨가제 및 제2 첨가제를 첨가한 후 혼합함으로써 제조될 수 있으며, 상기 제1 첨가제는 게르마늄(Ge)일 수 있고, 상기 제2 첨가제는 결합제, 이형제, 소포제, 분산제 및 수분을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법에 의하는 경우, 세부 공정조건을 최적화 시킴으로써 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량을 최소화할 수 있으며, 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법을 통해 제조된 세라믹 제품은 뛰어난 탈취 기능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법을 통해 제조된 세라믹 제품은 검은색 내지 검은색에 가까운 색상이 발현되어 낮은 빛 반사율을 가질 수 있으며, 이와 함께 뛰어난 탈취 기능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법을 통해 제조된 세라믹 제품은 사용자에게 훌륭한 심미감을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 제조 방법을 통해 제조된 세라믹 플레이트의 탈취 기능을 테스트한 시험성적서들이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법은 원료 준비 단계(S100), 볼밀 단계(S200), 교반 단계(S300), 과립화 단계(S400), 성형 단계(S500), 건조 단계(S600) 및 소성 단계(S700)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 원료 준비 단계(S100)에서, 상기 세라믹 원료는 45 내지 55 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 55 내지 45 중량%의 착색제를 혼합하여 제1 혼합물을 형성한 후, 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 내지 35 중량부의 제1 첨가제를 첨가하여 제2 혼합물을 형성하고, 상기 제2 혼합물 100 중량부에 대해 48.65 내지 55.95 중량부의 제2 첨가제를 더 첨가함으로써 조합될 수 있다.
상기 세라믹 원료에 포함된 산화알루미늄의 함량이 45 중량%에 미달하는 경우, 최종적으로 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 물성이 저하될 수 있으며, 상기 세라믹 원료에 포함된 산화알루미늄의 함량이 55 중량%를 초과하는 경우, 검은색 내지 검은색에 가까운 색상의 발현이 제대로 이루어지지 않아 빛 반사율이 높아질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 원료에 포함된 산화알루미늄의 함량은 47.5 중량% 내지 52.5 중량%, 바람직하게는 50 중량%일 수 있다.
상기 착색제는 4 내지 6 중량%의 TiO2, 9 내지 11 중량%의 Fe2O3, 19 내지 21 중량%의 MnO2, 9 내지 11 중량% 이하의 SiO2, 및 4 내지 6 중량% 이하의 Co2O3를 포함할 수 있다.
이때, 상기 착색제의 함량이 55 중량%를 초과하는 경우, 최종적으로 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 물성이 저하될 수 있으며, 상기 착색제의 함량이 45 중량%에 미달하는 경우, 검은색 내지 검은색에 가까운 색상의 발현이 제대로 이루어지지 않아 최종적으로 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 빛 반사율이 높아질 수 있다.
상기 착색제에 포함된 성분들 중 TiO2, Co2O3, MnO2 및 Fe2O3의 함량이 전술한 수치범위에 미달하는 경우, 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 색 발현이 제대로 이루어지지 않아 빛 반사율이 높아질 수 있으며, 상기 착색제에 포함된 성분들 중 TiO2, Co2O3, MnO2 및 Fe2O3의 함량이 전술한 수치범위를 초과하는 경우, 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 물성이 저하될 수 있다.
또한, SiO2의 함량이 전술한 수치범위에 미달하거나 전술한 수치범위를 초과하는 경우, 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트에 균열이 발생하거나, 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 이론 밀도가 일반적인 세라믹에 대해 상대적으로 저하될 수 있으며, 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량이 발생할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 착색제는 5 중량%의 TiO2, 10 중량%의 Fe2O3, 20 중량%의 MnO2, 10 중량% 이하의 SiO2, 및 5 중량% 이하의 Co2O3를 포함할 수 있다.
상기 제1 첨가제는 게르마늄(Ge)으로 이루어진 단일 물질일 수 있다.
상기 제1 첨가제는, 45 내지 55 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)과 55 내지 45 중량%의 착색제를 혼합하여 형성된 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 내지 35 중량부, 바람직하게는 17.5 내지 22.5 중량부, 더욱 바람직하게는 20 중량부로 첨가될 수 있다.
상기 제1 첨가제가 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 중량부 미만으로 첨가되는 경우 탈취 기능이 제대로 발현되지 않을 수 있으며, 상기 제1 첨가제가 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 35 중량부를 초과하여 첨가되는 경우 최종적으로 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 물성이 저하될 수 있고, 균열이 발생하거나 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량이 발생할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 원료 준비 단계(S100)에서, 상기 세라믹 원료는 45 내지 55 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 55 내지 45 중량%의 착색제를 혼합하여 제1 혼합물을 형성한 후, 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 내지 35 중량부의 제1 첨가제를 첨가하여 제2 혼합물을 형성하고, 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 48.65 내지 55.95 중량부의 제2 첨가제를 더 첨가함으로써 조합될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 원료가 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 내지 35 중량부의 제1 첨가제를 첨가하여 제2 혼합물을 형성하고, 상기 제2 혼합물 100 중량부에 대해 48.65 내지 55.95 중량부의 제2 첨가제를 더 첨가함으로써 조합되는 것과 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 원료는 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 내지 35 중량부의 제1 첨가제를 첨가하여 제2 혼합물을 형성하되, 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 48.65 내지 55.95 중량부의 제2 첨가제를 더 첨가함으로써 조합될 수 있다. 즉, 상기 제2 첨가제의 첨가 중량을 결정하는 기준은 상기 제2 혼합물 100 중량부일 수도 있고, 이와는 달리 상기 제1 혼합물 100 중량부일 수도 있다.
즉, 상기 제2 첨가제는, 상기 제1 혼합물 100 중량부 또는 제2 혼합물 100 중량부에 대해, 48.65 내지 55.95 중량부, 바람직하게는 50.7 내지 53.9 중량부, 더욱 바람직하게는 52.3 중량부로 첨가될 수 있다.
한편, 상기 제2 첨가제는 제조되는 세라믹 제품의 형태에 따라 서로 다른 구성으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 최종적으로 제조되는 세라믹 제품의 형태가 비드인 경우, 상기 제2첨가제는 수분(H2O), 분산제 및 알긴산으로 이루어진 혼합물일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 최종적으로 제조되는 세라믹 제품이 5ø 미만의 크기를 가지는 비드인 경우, 상기 제2첨가제는 38 내지 42 중량부의 수분(H2O), 1.1 내지 1.3 중량부의 분산제, 및 9.55 내지 12.65 중량부의 알긴산으로 이루어지는 혼합물일 수 있다.
이와는 달리, 최종적으로 제조되는 세라믹 제품의 형태가 플레이트인 경우, 상기 제2첨가제는 결합제, 이형제, 소포제, 분산제 및 수분으로 이루어진 혼합물일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 최종적으로 제조되는 세라믹 제품의 형태가 5ø 이상의 면적을 가지는 플레이트인 경우, 상기 제2첨가제는 1.55 내지 1.82 중량부의 결합제, 0.16 내지 0.2 중량부의 이형제, 0.08 내지 0.1 중량부의 소포제, 0.8 내지 1 중량부의 분산제 및 46.4 내지 53.4 중량부의 수분으로 이루어진 혼합물일 수 있다.
한편, 상기 제2 첨가제는 원료 준비 단계(S100)에서 첨가되지 않고 후술되는 과립화 단계(S400)에서 첨가될 수도 있다.
원료 준비 단계(S100)가 완료되면, 상기 제조된 세라믹 원료를 분쇄하여 세라믹 파우더를 제조하는 볼밀 단계(S200)가 수행될 수 있다.
구체적으로, 볼밀 단계(S200)는 볼밀 장치에 산화알루미늄 내지 알루미나(Al2O3) 볼(ball)을 50% 내지 70% 투입하고, 상기 세라믹 원료를 투입한 후, 상기 볼밀 장치의 구동 rpm을 45 rpm에서 55 rpm, 바람직하게는, 48 rpm으로 설정하여 구동 시킴으로써 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 볼밀 단계(S200)에서 제조된 상기 세라믹 파우더의 입도 사이즈는 0.109 μm 내지 0.153 μm일 수 있다. 이때, 상기 세라믹 파우더의 입도 사이즈가 0.109 μm보다 작은 경우, 최종적으로 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 물성이 저하될 수 있으며, 상기 세라믹 파우더의 입도 사이즈가 0.153 μm보다 큰 경우, 최종적으로 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 빛 반사율이 높아지거나 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량이 발생할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 볼밀 단계(S200)는 상기 볼밀 장치를 8시간 내지 12시간동안 구동시킴으로써 수행될 수 있다. 이때, 상기 볼밀 장치의 구동시간이 8시간 미만인 경우, 최종적으로 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 물성이 저하될 수 있으며, 상기 볼밀 장치의 구동시간이 12시간을 초과하는 경우, 최종적으로 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 빛 반사율이 높아지거나 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량이 발생할 수 있다.
볼밀 단계(S200)가 완료되면, 상기 세라믹 파우더를 바인더와 교반하는 교반 단계(S300), 세라믹 슬러리를 과립화시키는 과립화 단계(S400), 과립화된 세라믹을 성형시키는 성형 단계(S500), 세라믹 성형체를 건조하는 건조 단계(S600) 및 상기 건조된 성형체를 소성하는 소성 단계(S700)가 순차적으로 수행될 수 있다.
교반 단계(S300)는, 상기 세라믹 파우더와 상기 바인더를 혼합한 후 교반기를 30 rpm으로 설정하여 24시간 동안 구동 시킴으로써 수행될 수 있으며, 교반 단계(S300)를 통해 세라믹 슬러리가 형성될 수 있다.
과립화 단계(S400)는 스프레이 드라이어 공정을 수행하여 상기 세라믹 슬러리를 과립화 시킴으로써 수행될 수 있다.
이때, 상기 스프레이 드라이어 공정은 상기 세라믹 슬러리에 대해 상기 제2 첨가제를 첨가한 후 고온 가스로 급속 건조함으로써 수행될 수 있으나, 본 발명의 개념은 반드시 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 제2 첨가제가 원료 준비 단계(S100)에서 첨가된 경우, 상기 스프레이 드라이어 공정은 상기 제2 첨가제를 첨가하지 않은 상태에서 상기 세라믹 슬러리를 고온 가스로 급속 건조함으로써 수행될 수도 있다.
이상에서는, 교반 단계(S300)가 수행된 후 과립화 단계(S400)가 수행되는 것을 기초로 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법을 설명하였으나, 본 발명의 개념은 반드시 이에 한정되지 않는다. 즉, 교반 단계(S300)는 과립화 단계(S400)에 포함되어 함께 수행될 수도 있으며, 이 경우 상기 세라믹 파우더를 상기 바인더와 교반하지 않고 상기 제2 첨가제만을 사용하여 교반 단계(S300)가 수행될 수도 있다.
성형 단계(S500)는, 원형 금형에 상기 과립화된 세라믹을 채운 후 분말 프레스 장치를 이용하여 압력을 가함으로써 수행될 수 있다.
이때, 가압 탱크의 압력은 성형체의 크기를 조절하기 위해 적절한 압력으로 조절될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 원형 금형은 300Ψ * 8t 규모의 원형 금형일 수 있으며, 성형 단계(S500)는 상기 과립화된 세라믹에 대해 단위면적당 650 내지 750 kg/cm2의 압력을 가함으로써 수행될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 성형 단계(S500)는 상기 과립화된 세라믹에 대해 단위면적당 약 600 kg/cm2의 압력을 가함으로써 수행될 수 있다. 한편, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 상기 가압 탱크의 압력은 300Ψ * 8t 규모의 원형 금형에 최적화된 압력이며, 원형 금형의 크기나 종류가 달라지는 경우 상기 가압 탱크의 압력을 증가시키거나 감소시켜야 할 필요가 있으며, 만약 금형의 크기와 종류에 최적화된 압력이 가해지지 않을 경우 성형체의 밀도가 낮아져 최종적으로 제조된 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 물성이 저하될 수 있고, 또한 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량이 발생할 수도 있다.
이후, 성형 단계(S500)를 통해 형성된 성형체를 건조하는 건조 단계(S600)가 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 건조 단계(S600)는, 상기 성형체를 내부 습도 80% 및 내부온도 28℃의 조건으로 설정된 항온항습 건조실에서 10일 내지 15일의 기간동안 건조하는 항온항습 건조 단계를 진행한 후, 상기 항온항습 건조가 진행된 성형체를 40℃내지 50℃내부온도 조건으로 설정된 열 건조실에서 2일 내지 3일의 기간동안 건조하는 열 건조 단계를 진행함으로써 수행될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 항온항습 건조 단계와 상기 열 건조 단계는 순차적으로 수행될 수 있다.
이후, 1,170℃이하의 온도에서 상기 성형체를 단계적으로 소성시킴으로써 소성 단계(S700)가 수행될 수 있으며, 소성 단계(S700)의 전체적인 진행 과정은 아래 표 1과 같다.
온도(℃) 시간(hour)
0 - 250 5
250 1
250 - 400 5
400 1
400 - 1170 5
1170 2
상기 표 1을 참조하면, 소성 단계(S700)는 0 ℃부터 250 ℃까지 온도를 상승 시킴으로써 수행되는 제1 소성 단계, 250 ℃부터 400 ℃까지 온도를 상승 시킴으로써 수행되는 제2 소성 단계, 및 400 ℃부터 1,170 ℃까지 온도를 상승 시킴으로써 수행되는 제3 소성 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 소성 단계(S700)는 0 ℃부터 250 ℃까지 온도를 상승시키는 제1 승온 구간, 250 ℃부터 400 ℃까지 온도를 상승시키는 제2 승온 구간, 400 ℃부터 1,170 ℃까지 온도를 상승시키는 제3 승온 구간을 포함할 수 있다.
상기 제1 승온 구간, 상기 제2 승온 구간 및 상기 제3 승온 구간은 각각 4시간 내지 6시간, 바람직하게는 약 5시간 동안 수행될 수 있다.
상기 제1 승온 구간은 수분을 증발시키는 구간일 수 있고, 상기 제2 승온 구간은 분산제, 알긴산, 결합제, 이형제, 소포제 등의 첨가제 성분을 탈지하는 구간일 수 있으며, 상기 제3 승온 구간은 카본 내지 탄소 성분을 산화 및 제거하고 세라믹 제품의 수축을 위한 구간일 수 있다.
한편, 소성 단계(S700)는 온도를 일정시간동안 유지시키는 온도 유지 구간들을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 승온 구간과 상기 제2 승온 구간 사이에는 약 250 ℃의 온도를 약 1시간동안 유지시키는 제1 온도 유지 구간이 수행될 수 있고, 상기 제2 승온 구간과 상기 제3 승온 구간 사이에는 약 400 ℃의 온도를 약 1시간동안 유지시키는 제2 온도 유지 구간이 수행될 수 있으며, 상기 제3 승온 구간 이후에는 약 1,170 ℃의 온도를 약 2시간동안 유지시키는 제3 온도 유지 구간이 수행될 수 있다.
상기 제1 온도 유지 구간은 성형체의 내부 라인 형성을 위한 구간일 수 있고, 상기 제2 온도 유지 구간은 분산제를 탈지하고 잔류 바인더를 제거하며 세라믹 제품의 전체적인 라인 형성을 위한 구간일 수 있으며, 상기 제3 온도 유지 구간은 잔류 카본 내지 탄소 성분을 제거하고 세라믹 제품의 수축을 완료함과 동시에 제품의 물성을 완성하기 위한 구간일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 승온 구간들과 상기 제1 내지 제3 온도 유지 구간들이 교대로 수행된 이후, 온도를 특정 온도까지 하강 시킴으로써 소성 단계(S700)가 완료될 수 있다. 이때, 온도를 하강시키는 단계 또한 제품의 급냉으로 인한 응력 발생을 억제하기 위해 단계적으로 수행될 수도 있다.
소성 단계(S700)가 수행된 이후, 최종 제품의 목적, 용도, 기능 등에 따라 다양한 방식으로 가공 단계가 수행될 수 있으며, 상기 가공 단계가 완료됨에 따라 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조가 완성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법은 원료 준비 단계(S100), 볼밀 단계(S200), 교반 단계(S300), 교반화 단계(S400), 성형 단계(S500), 건조 단계(S600) 및 소성 단계(S700)를 포함할 수 있으며, 각 단계에 대한 세부 공정조건을 최적화 시킬 수 있으므로, 검은색 내지 검은색에 가까운 색상을 발현시킴으로써 낮은 빛 반사율을 가지면서도, 뛰어난 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트가 제조될 수 있다.
탈취 기능을 가지는 세라믹의 실험 결과
도 2 내지 도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 제조 방법을 통해 제조된 세라믹의 탈취 기능을 테스트한 시험성적서들이다.
도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 세라믹 플레이트는 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소, 메틸머캅탄, 아세트알데하이드, 폼알데하이드 및 톨루엔에 대해 각각 120분의 시간동안 높은 농도 감소율을 가지는 것을 확인하였다.
구체적으로, 암모니아에 대해서는 최초 30분 경과 후 40.5%의 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였고 120분 경과 후 42.1%의 높은 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였다.
또한, 트리메틸아민에 대해서도 최초 30분 경과 후 33.3%의 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였고 120분 경과 후 37.5%의 높은 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였다.
한편, 황화수소에 대해서는 최초 30분 경과 후 4.1%의 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였고 120분 경과 후 6.3%의 유의미한 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였다.
또한, 메틸머캅탄에 대해서도 최초 30분 경과 후 6.1%의 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였고 120분 경과 후 6.3%의 유의미한 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였다.
또한, 아세트알데하이드에 대해서도 최초 30분 경과 후 2.0%의 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였고 120분 경과 후 2.1%의 유의미한 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였다.
또한, 톨루엔에 대해서도 최초 30분 경과 후 2.0%의 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였고 120분 경과 후 2.4%의 유의미한 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였다.
한편, 폼알데하이드에 대해서는 최초 30분 경과 후 21.1%의 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였고 120분 경과 후 23.5%의 높은 농도 감소율을 보이는 것을 확인하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹의 제조 방법에 의하는 경우, 세부 공정조건을 최적화 시킴으로써 밴딩, 크랙, 기포 등의 소결불량을 최소화할 수 있으며, 최종 제품의 형태에 맞춰 다양한 종류의 금형을 이용하여 탈취 기능을 가지는 세라믹의 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹의 제조 방법을 통해 제조된 세라믹 제품은 뛰어난 탈취 기능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹의 제조 방법을 통해 제조된 세라믹 제품은 검은색 내지 검은색에 가까운 색상이 발현되어 낮은 빛 반사율을 가질 수 있으며, 이와 함께 뛰어난 탈취 기능을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 탈취 기능을 가지는 세라믹의 제조 방법을 통해 제조된 세라믹 제품은 사용자에게 훌륭한 심미감을 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 개념은 반드시 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 제조 방법은 전술한 제품/기술분야 이외에도 다양한 제품/기술분야에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 다양한 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

  1. 세라믹 원료를 조합하는 원료 준비 단계;
    상기 세라믹 원료를 분쇄하여 세라믹 파우더를 제조하는 볼밀 단계;
    상기 세라믹 파우더와 바인더를 교반하여 세라믹 슬러리를 제조하는 교반 단계;
    스프레이 드라이어 공정을 수행하여 상기 세라믹 슬러리를 과립화 시키는 과립화 단계;
    원형 금형에 상기 과립화된 세라믹을 채운 후 분말 프레스 장치를 이용하여 압력을 가함으로써 성형체로 성형하는 성형 단계; 및
    상기 성형체를 단계적으로 소성시키는 소성 단계;를 포함하며,
    상기 원료 준비 단계에서, 상기 세라믹 원료는 45 내지 55 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 55 내지 45 중량%의 착색제를 혼합하여 제1 혼합물을 형성한 후, 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 내지 35 중량부의 제1 첨가제를 첨가하여 조합되며,
    상기 착색제는 4 내지 6 중량%의 TiO2, 9 내지 11 중량%의 Fe2O3, 19 내지 21 중량%의 MnO2, 9 내지 11 중량% 이하의 SiO2, 및 4 내지 6 중량% 이하의 Co2O3를 포함하고,
    상기 제1 첨가제는 게르마늄(Ge)인 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과립화 단계에서, 상기 스프레이 드라이어 공정은 상기 세라믹 슬러리에 대해 제2 첨가제를 첨가한 후 고온 가스로 급속 건조함으로써 수행되며,
    상기 제2 첨가제는 결합제, 이형제, 소포제, 분산제 및 수분을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 과립화 단계에서, 상기 제2 첨가제는 상기 세라믹 슬러리 100 중량부에 대해 48.65 내지 55.95 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 첨가제는 1.55 내지 1.82 중량부의 결합제, 0.16 내지 0.2 중량부의 이형제, 0.08 내지 0.1 중량부의 소포제, 0.8 내지 1 중량부의 분산제 및 46.4 내지 53.4 중량부의 수분으로 이루어진 혼합물인 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 볼밀 단계는 상기 세라믹 원료를 볼밀 장치에 투입시킨 후, 상기 볼밀 장치를 22시간 내지 26시간동안 구동시킴으로써 수행되며,
    상기 볼밀 단계에서 제조된 상기 세라믹 파우더의 입도 사이즈는 0.109 μm 내지 0.153 μm인 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 교반 단계는, 상기 세라믹 파우더와 상기 바인더를 22시간 내지 26시간 동안 연속적으로 교반시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소성 단계는, 1,170℃이하의 온도에서 상기 성형체를 소성시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 성형 단계에서, 상기 원형 금형은 300Ψ * 8t 규모의 원형 금형인 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 성형 단계는 상기 과립화된 세라믹에 대해 단위면적당 650 내지 750 kg/cm2의 압력을 가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  10. 세라믹 원료를 조합하는 원료 준비 단계;
    상기 세라믹 원료를 분쇄하여 세라믹 파우더를 제조하는 볼밀 단계;
    상기 세라믹 파우더와 바인더를 교반하여 세라믹 슬러리를 제조하는 교반 단계;
    스프레이 드라이어 공정을 수행하여 상기 세라믹 슬러리를 과립화 시키는 과립화 단계;
    원형 금형에 상기 과립화된 세라믹을 채운 후 분말 프레스 장치를 이용하여 압력을 가함으로써 성형체로 성형하는 성형 단계;
    상기 성형체를 단계적으로 소성시키는 소성 단계;를 포함하며,
    상기 원료 준비 단계에서, 상기 세라믹 원료는 45 내지 55 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 55 내지 45 중량%의 착색제를 혼합하여 제1 혼합물을 형성한 후, 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 내지 35 중량부의 제1 첨가제를 첨가하여 제2 혼합물을 형성하고, 상기 제2 혼합물 100 중량부에 대해 48.65 내지 55.95 중량부의 제2 첨가제를 더 첨가하여 조합되고,
    상기 착색제는 4 내지 6 중량%의 TiO2, 9 내지 11 중량%의 Fe2O3, 19 내지 21 중량%의 MnO2, 9 내지 11 중량% 이하의 SiO2, 및 4 내지 6 중량% 이하의 Co2O3를 포함하며,
    상기 제1 첨가제는 게르마늄(Ge)이고,
    상기 제2 첨가제는 결합제, 이형제, 소포제, 분산제 및 수분을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
  11. 세라믹 원료를 조합하는 원료 준비 단계;
    상기 세라믹 원료를 분쇄하여 세라믹 파우더를 제조하는 볼밀 단계;
    상기 세라믹 파우더와 바인더를 교반하여 세라믹 슬러리를 제조하는 교반 단계;
    스프레이 드라이어 공정을 수행하여 상기 세라믹 슬러리를 과립화 시키는 과립화 단계;
    원형 금형에 상기 과립화된 세라믹을 채운 후 분말 프레스 장치를 이용하여 압력을 가함으로써 성형체로 성형하는 성형 단계;
    상기 성형체를 단계적으로 소성시키는 소성 단계;를 포함하며,
    상기 원료 준비 단계에서, 상기 세라믹 원료는 45 내지 55 중량%의 산화알루미늄(Al2O3)에 대해 55 내지 45 중량%의 착색제를 혼합하여 제1 혼합물을 형성한 후, 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대해 15 내지 35 중량부의 제1 첨가제 및 48.65 내지 55.95 중량부의 제2 첨가제를 첨가하여 조합되고,
    상기 착색제는 4 내지 6 중량%의 TiO2, 9 내지 11 중량%의 Fe2O3, 19 내지 21 중량%의 MnO2, 9 내지 11 중량% 이하의 SiO2, 및 4 내지 6 중량% 이하의 Co2O3를 포함하며,
    상기 제1 첨가제는 게르마늄(Ge)이고,
    상기 제2 첨가제는 결합제, 이형제, 소포제, 분산제 및 수분을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 기능을 가지는 세라믹 플레이트의 제조 방법.
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KR102604667B1 (ko) 2023-11-24

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