KR100485681B1 - 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석 및 그의 제조방법 - Google Patents

면직물 연마용 다공성 세라믹 구석 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청바지와 같은 면직물의 탈색 및 표면을 연마하기 위해 사용되는 다공성 세라믹 구석 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석은 유리분말 50 내지 80중량%, 무기 충전제 10 내지 35중량%, 발포제 1 내지 5중량%, 수산화나트륨 1 내지 10중량% 및 규산소다 1 내지 10중량%를 포함한다.

Description

면직물 연마용 다공성 세라믹 구석 및 그의 제조방법 {Porous ceramic artificial stone for polishing fabrics and process for preparing the same}
본 발명은 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청바지와 같은 면직물의 탈색 및 표면을 연마하기 위해 사용되는 다공성 세라믹 구석 및 그 제조방법에 관한 것이다.
청바지 등을 제조하기 위하여 사용되는 면직물은 그 특성상 뻣뻣한 질감 및 단조로운 색상을 가지고 있어, 패션에 민감한 주소비자인 젊은 소비자층에게 다소 불만을 야기시켜 왔다. 이를 개선하기 위하여 다양한 시도가 행해져 왔으며, 대표적으로는 부드러운 질감 및 탈색을 제공할 수 있는 연마 공정이 주로 행해지고 있다.
상기 면직물의 연마 공정은 탈색용 약품과 구형상의 연마용 구석을 의류와 함께 연마용 드럼에 넣고 이를 회전시켜 행해진다. 상기 연마공정의 결과, 의류의 표면이 연마용 구석에 의해 적절히 마모되어 뻣뻣한 질감이 부드러워지고, 부분적인 탈색에 의해 단조로운 색상을 벗어나게 되어 보다 미려한 색상을 갖게 된다.
상기 직물 탈색용 연마공정을 수행하기 위한 연마용 구석은 먼저 물에 뜨고, 연마 진행중에 크랙이 생겨 직물이 상하는 것을 방지할 수 있도록 구석의 내부 조직이 균일하며, 적절한 내마모성을 갖춘 것이 연마력의 측면에서 바람직하다고 할 수 있다.
일반적으로 직물 탈색용으로 널리 사용되는 연마용 구석은 인도네시아 및 터키산 천연 부석이 사용되고 있다. 이와 같은 천연 부석은 가볍고 연마력이 좋다는 장점이 있으나, 해외로부터의 수입으로 인한 외화 손실이 발생하며, 내구성이 부족하고, 취급시 먼지가 다량 발생할 뿐만 아니라, 연마 처리 후 의류의 호주머니에 구석의 가루가 남거나 폐수의 발생량이 많아지는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 여러가지 연마용 인조 구석의 제조방법이 제시된 바 있다. 그 일례로서 대한민국 특허공개 제99-84252호에는 흙과 퍼라이트의 혼합물에 수산화나트륨과 탄산칼슘을 첨가 후, 소성하여 형성되는 연마용 구석 및 그 제조방법이 개시되어 있는 바, 이와 같이 제조된 인조 구석은 연마력이 우수하며, 소성온도가 비교적 낮아 냉각시 급랭 현상에 의한 균열 발생은 어느 정도 방지할 수 있었으나, 소결이 완벽하게 이루어지지 않아 입자간 결합력이 약화되어 내부에 미세한 균열이 존재하게 되며, 이로 인해 세탁과정에서 고속으로 회전시키면 단시간 내에 파괴되어 직물 표면에 치명적인 손상을 입혀 연마 구석의 역할을 제대로 수행하지 못한다는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 균열 발생을 억제하면서도 내마모성 및 내구성이 개선된 면직물 연마용 세라믹 구석을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 내마모성 및 내구성이 개선된 면직물 연마용 세라믹 구석의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
유리분말 50 내지 80중량%, 무기 충전제 10 내지 35중량%, 발포제 1 내지 5중량%, 수산화나트륨 1 내지 10중량% 및 규산소다 1 내지 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석을 제공한다.
상기 유리분말로서는 소다석회 유리, 붕규산 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 납유리, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 무기 충전제로서는 제올라이트 또는 석면을 사용할 수 있다.
상기 제올라이트는 함수율 10 내지 20중량%의 천연 제올라이트를 사용할 수 있다.
상기 발포제로서는 탄산칼슘, 인산칼슘, 인산수소칼슘, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 또한,
유리 분말, 무기 충전제, 및 무기 발포제를 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계;
얻어진 혼합 분말에, 수산화나트륨 및 규산소다를 물에 녹인 수용액을 첨가 후 습식 혼합하여 혼합물을 얻는 단계;
얻어진 혼합물을 구형으로 압출 성형을 실시한 후 건조, 소성하는 단계를 포함하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석의 제조방법을 제공한다.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석은 저온에서 소결이 가능하여 급냉에 의한 균열 발생의 억제가 가능하고, 입자들간의 결합력이 우수하여 면직물 연마공정에서 주로 사용되어 온 기존의 천연 부석과 비교하여 내마모성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석은 유리분말 50 내지 80중량%, 무기 충전제 10 내지 35중량%, 발포제 1 내지 5중량%, 수산화나트륨 1 내지 10중량% 및 규산소다 1 내지 10중량%를 포함한다.
본 발명의 다공성 세라믹 구석에서 사용되는 무기 충전재는 성형 강도를 증가 시키는 역할을 수행하며, 그 예로서는 제올라이트 또는 석면을 사용하는 것이 바람직하며, 제올라이트를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 무기 충전재로서 바람직하게 사용될 수 있는 제올라이트는 통상의 무기 충전재로서 사용될 수 있는 것이라면 아무 제한 없이 사용할 수 있으나, 더욱 더 바람직하게는 함수율 10 내지 15중량%의 수분을 함유한 천연 제올라이트를 사용할 수 있다. 특히 상기와 같은 천연 제올라이트는 주변에서 용이하게 구입할 수 있어 본 발명의 다공성 세라믹 구석 제조시 제조단가를 저렴하게 유지할 수 있게 한다.
상기 무기충전재는 다공성 세라믹 구석 고형분 전체 함량에 대하여 10 내지 35중량%의 함량으로 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량이 35중량%를 초과하면 제조공정 중 건조과정에서 균열이 발생할 우려가 높아지고, 10중량% 미만이면 유리 성분의 배합량 과다로 구석 표면에 유리질 과다 현상이 발생한다.
본 발명의 다공성 세라믹 구석에 사용되는 유리 분말은 입자간 결합을 원할히 해주는 결합제와 같은 역할을 수행하며, 일반적으로 당업계에서 구석 제조시 사용되는 것이라면 아무 제한 없이 사용할 수 있으나, 소다석회 유리, 붕규산 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 납유리 중 어느 하나의 분말 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 유리 분말은 다공성 세라믹 구석 고형분 전체 함량에 대하여 50 내지 80중량%의 함량으로 사용하는 것이 바람직하고, 그 함량이 50중량% 미만이면 내부에 미세한 균열이 발생하는 문제가 있고, 80중량%를 초과하는 경우에는 구석 표면에 유리질 과다와 같은 문제가 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 다공성 세라믹 구석 제조시 사용되는 발포제는 제품이 소결될 때, 내부에 기포가 형성되도록 하는 역할과 제품이 급냉을 받지 않게 하는 역할을 수행한다. 이와 같은 발포제의 예로서는 탄산칼슘(CaCO3), 인산칼슘(Ca3(PO4 )2), 인산수소칼슘(CaHPO4·1.5H2O 또는 Ca(H2PO4)2), 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
이와 같은 발포제의 적절한 함량은 1 내지 5중량%이며, 그 함량이 1중량% 미만인 경우 소성시 발포 능력이 저하되어 구석 내의 기공 크기가 너무 작고, 불균일한 기공 분포가 형성되어 비중이 증가하므로 구석으로서 사용시 면직물에 심각한 손상을 입히게 되고, 5중량%를 초과하는 경우에는 과다 발포로 인하여 기공 크기가 지나치게 커져 내구성과 충격 강도가 저하되게 된다.
본 발명의 다공성 세라믹 구석에 사용되는 수산화나트륨은 다공성 세라믹 구석이 저온에서 소결되도록 하는 역할을 하며, 그 함량은 1 내지 10중량%를 사용할 수 있다. 상기 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 소성온도가 높아져 주어진 온도에서 발포가 이루어지기 곤란하며, 10중량%를 초과하면 소성 후 내구성이 현저히 떨어지는 단점이 있다.
소결성 향상을 위해 사용되는 상기 수산화나트륨 이외에 소다회나 수산화칼륨을 사용할 수도 있으며, 이들은 상기 수산화나트륨과 함께 혼합되어 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 다공성 세라믹 구석에 사용되는 규산소다는 성형조제와 같은 역할을 하며, 그 함량은 1 내지 10중량%를 사용할 수 있다. 상기 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 입자들간의 결합력 저하로 성형성이 현저히 떨어져 제품의 강도가 약해 건조시 부서지는 문제가 있으며, 10중량%를 초과하면 급격한 경화 현상으로 표면에 피막이 형성, 건조시 내부의 수분이 충분히 빠져나오지 않아 소성후 제품내부에 탄화 현상이 발생하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석의 제조방법은 다음과 같다.
일정 크기 이하, 바람직하게는 100메쉬 이하로 파쇄한 유리 분말, 무기 충전재 및 발포제를 건식 혼합하여 혼합 분말을 형성한 후, 이 혼합물에 수산화나트륨 및 규산소다를 물에 녹인 수용액을 첨가한 후 습식 혼합하고, 이어서 구형으로 압출 성형을 실시하고 건조 및 소성하여 목적하는 다공성 세라믹 구석을 제조할 수 있다.
상기 제조방법에서 사용되는 물의 양은 다공성 세라믹 구석의 고형분 전체 함량에 대하여 10 내지 20중량%의 함량으로 사용될 수 있다.
상기 제조방법에서 사용되는 유리 분말, 무기 충전재, 및 발포제의 종류 및 함량, 그리고 수산화나트륨 및 규산소다의 함량은 상술한 바와 같다.
상기 압출성형단계에서 형성되는 구형의 크기는 20 내지 40mm의 크기가 바람직하다.
상기 제조방법에서 구형 성형체를 얻은 후 일반적인 방법의 건조 및 소성을 행한다. 바람직한 건조 온도는 80 내지 120℃이며, 건조 시간은 적어도 6시간 이상이 바람직하다. 건조가 충분하지 못하면 급격한 온도 변화에 따라 미세 균열이 발생할 수 있으며, 또한 소성시 유기물 등이 완전하게 제거되지 못하는 원인이 되어 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 최종 제품의 내부에 탄화 현상이 발생, 제품의 내구성에 치명적인 영향을 미치게 되는 요인이 된다.
본 발명의 적절한 소성 온도는 750 내지 900℃이며, 보다 바람직하게는 780 내지 830℃이다. 소성온도가 750℃ 미만이면 최종 제품이 미발포되는 현상이 발생하여 비중이 높아지게 되어 면직물의 세탁시 직물의 표면에 충격을 주게 되며, 900℃를 초과하면 제품 표면의 유리화로 인하여 깨지기 쉬운 단점이 있다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이들이 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예
천연 제올라이트(230 메쉬) 25중량%, 100메쉬 이하로 파쇄된 폐유리 60중량%, 탄산칼슘 2중량%를 팜밀에 가하고 7분간 건식 혼합한 혼합물에, 수산화나트륨 5중량% 및 규산소다 8중량%를 물(상기 고형분 전체함량에 대하여 13중량%)에 녹인 수용액을 첨가하여 10분간 더 혼합한 다음 롤밀을 통과시켜 수분이 골고루 퍼지게 하였다. 이와 같이 습식 혼합된 혼합물을 직경 20mm의 압출기를 통하여 구형상으로 성형, 실온에서 6시간 동안 자연 건조시킨 후 60 내지 80℃의 건조로에 투입하여 12시간을 건조하였다.
얻어진 구형의 성형체를 900mm X 1800mm X 110mm의 대차에 25 내지 30kg 정도의 제품을 적재, 연속로에 투입하였다. 연속로는 예열부에서 2.7℃/분의 속도로 370℃까지 승온시킨 후, 30분간 유지하였고, 800℃까지 2℃/분의 속도로 승온, 1시간 30분 동안 유지하여 발포 기공을 형성하였다. 발포체는 300℃까지는 서서히 공냉하였으며, 그 이후에는 자연 냉각하였다. 이렇게 만들어진 발포체를 볼밀에 넣고, 10 내지 15분간 표면을 연마, 기공이 표면에 나타나게 하여 목적하는 다공성 세라믹 구석을 제조하였다.
최종적으로 얻어진 제품의 외형을 도 6 및 도 7에 나타내었다.
실험예 1: 물성 측정
실시예 1과 같이 제조된 본 발명의 구석의 물성을 KSL-4008-1996(부피비중)과 KSL-1001-1997(내마모성)의 방법으로 분석한 결과 부피비중은 0.67 내지 0.73g/cm3이며, 내마모성은 0.23g이었다.
상기와 동일한 방법으로 터키산 천연 부석을 분석한 결과 부피 밀도는 0.7g/cm3이며, 내마모성은 0.56g이었다.
또한 상기 천연부석과 실시예 1에서 제조된 구석의 SEM(주사전자현미경) 사진(500배 확대)을 각각 도 1 및 도 2에 기재하였다. 도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 실시예 1의 다공성 세라믹 구석은 터키산 천연부석과 비교하여 입자크기가 균일하며, 고르게 분포되어 있음을 알 수 있다.
실험예 2: 내구성 및 내마모성 측정
상기와 같이 제조된 제품의 내구성 및 내마모성을 천연 부석과 비교하기 위하여 높이 185cm 넓이 135cm인 공업용 세탁기를 이용, 구석의 마모 정도 및 청바지 데님의 탈색 효과를 비교하여 다음과 같이 표 1 및 표 2에 나타내었으며, 세탁후 본 발명의 다공성 세라믹 구석의 잔량을 나타내는 SEM 사진(100배 확대)을 도 3에 기재하였다.
실시예 1에 따른 다공성 세라믹 구석과 천연 부석의 청바지 세탁시 감소율 비교
구분 투입량 감소량 감소율 세탁시간 세탁수량
실시예 1에서 얻어진 다공성 세라믹 구석 50kg 2.8kg 5.6% 50분 90벌
천연부석 50kg 26.7kg 53.4% 50분 90벌
천연 부석과 다공성 세라믹 구석의 청바지 세탁시 탈색 및 손상 정도 비교
구분 실시예 1에서 얻어진 다공성 세라믹 구석 천연 부석 비고
손상 주머니 없음 없음 탈색중 깨짐 현상 전혀 없음
데님 없음 없음
탈색 정도 양호 양호
상기 표 1 및 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 다공성 세라믹 구석은 천연 부석에 비해 내마모성이 9 내지 10배 정도 우수한 것으로 나타났으며, 청바지 등의 세탁시 깨어짐이 전혀 없어 청바지의 표면 및 호주머니에 전혀 손상을 입히지 않았으며, 천연 부석을 사용한 것과 동일 또는 그 이상의 탈색 효과를 나타내었다.
본 발명은 제조 단가가 저렴하고, 저온에서 소결이 가능, 급냉에 의한 균열의 발생을 방지하면서 입자들간의 결합력이 우수하여 내마모성 및 내구성이 향상된 다공성 세라믹 구석 및 그의 제조방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 얻어진 다공성 세라믹 구석의 SEM 사진을 나타낸다.
도 2는 터키산 천연 부석의 SEM 사진을 나타낸다.
도 3은 세탁 후 본 발명의 다공성 세라믹 구석의 잔량을 나타내는 SEM 사진을 나타낸다.
도 4는 탄화현상이 발생한 구석을 나타내는 사진이다.
도 5는 탄화현상이 발생한 구석을 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다공성 세라믹 구석의 외형을 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 다공성 세라믹 구석의 외형을 나타내는 사진이다.

Claims (12)

  1. 유리분말 50 내지 80중량%, 제올라이트 또는 석면을 포함하는 무기 충전재 10 내지 35중량%, 발포제 1 내지 5중량%, 수산화나트륨 1 내지 10중량% 및 규산소다 1 내지 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리분말이 소다석회 유리, 붕규산 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 납유리, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제올라이트가 함수율 10 내지 20중량%의 천연 제올라이트인 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발포제가 탄산칼슘, 인산칼슘, 인산수소칼슘, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석.
  6. 유리 분말, 제올라이트 또는 석면을 포함하는 무기 충전재, 및 무기 발포제를 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계;
    얻어진 혼합 분말에, 수산화나트륨 및 규산소다를 물에 녹인 수용액을 첨가 후 습식 혼합하여 혼합물을 얻는 단계;
    얻어진 혼합물을 구형으로 압출 성형을 실시한 후 건조, 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 유리분말이 소다석회 유리, 붕규산 유리, 알루미늄 실리케이트 유리, 납유리, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서, 상기 제올라이트가 함수율 10 내지 20중량%의 천연 제올라이트인 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 발포제가 탄산칼슘, 인산칼슘, 인산수소칼슘, 탄산칼륨, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서, 상기 건조 온도가 80 내지 120℃인 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석의 제조방법.
  12. 제6항에 있어서, 상기 소성 온도가 750 내지 900℃인 것을 특징으로 하는 면직물 연마용 다공성 세라믹 구석의 제조방법.
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