KR101483285B1

KR101483285B1 - 화산부산물을 이용한 구상 소성체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101483285B1
Application number: KR20130036062A
Authority: KR
Inventors: 장득용
Original assignee: 주식회사 유니셀네트워크
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2015-01-15
Also published as: KR20140120219A

Abstract

본 발명은 화산석 및 화산재와 같은 화산부산물을 이용하여 제습 및 탈취제로 이용할 수 있는 구상 소성체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 염화칼슘 제습 및 탈취제에 비해 흡습성이 우수하며 환경을 보호할 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화산부산물을 이용한 구상 소성체는 중심에 볼이 위치하고, 볼을 감싸 소성된 소성체에는 화산부산물이 포함된 것을 기술적 특징으로 하며, 또한 화산부산물을 이용한 구상 소성체 제조방법은 60~80 메시로 분쇄한 100중량부의 화산부산물과 60~80 메시로 분쇄한 5~20중량부의 숯을 혼합한 혼합물을 제조하는 단계와, 100중량부의 물과 1.9~6.7중량부의 염화칼슘을 혼합한 혼합액을 제조하는 단계와, 회전용기에 볼들을 넣고 혼합물과 혼합액을 투입하면서 회전용기를 회전시켜 볼이 중심에 위치하는 구상화된 성형물을 제조하는 단계와, 제조된 구상 성형물을 소성하는 단계를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

화산부산물을 이용한 구상 소성체 및 그 제조방법{Sintered spherical body using volcanic by-products and the manufcturing method thereof}

본 발명은 화산석 및 화산재와 같은 화산부산물을 이용하여 제습 및 탈취제로 이용할 수 있는 구상 소성체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 염화칼슘 제습 및 탈취제에 비해 흡습성이 우수하며 반영구적인 재사용이 가능하여 환경을 보호할 수 있게 구성한 것이다.

종래의 제습 및 탈취제는 염화칼슘을 이용하여 제조되었다. 따라서 사용된 염화칼슘을 버릴 경우 염화칼슘에 의해 환경오염이 초래되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 흡습성 및 탈취성이 우수한 화산부산물인 화산석 및 화산재의 다공성 특징을 이용한 제습 및 탈취제가 개발되었다.

하지만, 현재 개발된 화산부산물을 이용한 제습 및 탈취제는 화산석을 석조하여 조형물로 제작하며, 화산재의 경우에는 반죽하여 제작한 구상 성형물을 1차, 2차 소성과정을 통해 제작되는 정도로서, 구상 성형물의 형상이 불균일하고 구상 성형물의 입자가 균일하지 않아 표면적의 확보가 어렵다는 문제점이 있다. 또한 습도가 높은 환경에 장시간 노출시 구상 성형물의 입자가 파괴되어 재활용이 어렵다는 문제점이 있다.

제습 및 탈취 성능은 조형물 및 구상 성형물의 표면적과 비례함에 따라 균일한 크기의 구상 소성체를 제작하는 것이 무엇보다 중요하다.

더구나 화산부산물은 일정한 습도를 유지하려는 성질이 있어서 화산부산물로 이루어진 제습제는 일정 온도에서 더 이상의 습도를 낮추지 못한다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1237700호(공고일 2013.03.04)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 화산부산물을 이용하여 제습 및 탈취의 효과를 구현하는 구상 소성체의 입자를 균일화하여 제습 및 탈취의 효과를 최대화한, 균일한 입자의 구상 소성체 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화산부산물을 이용한 구상 소성체는 중심에 볼이 위치하고, 볼을 감싸 소성된 소성체에는 화산부산물이 포함된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 소성체는 100중량부의 물과 1.9~6.7중량부의 염화칼슘을 혼합한 혼합액과, 60~80 메시(mesh)로 분쇄한 100중량부의 화산부산물과 60~80 메시로 분쇄한 5~20중량부의 숯을 혼합한 혼합물을 섞어 볼을 감싸도록 구상화한 후 소성한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 볼은 플라스틱 재질로서, 직경 0.05~1.0mm이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 혼합액에 항균물질이 더 추가된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 향균물질은 은나노 입자로서, 상기 혼합액은 100중량부의 물과 1.9~6.7중량부의 염화칼슘 및 1.9~6.7중량부의 은나노 입자로 이루어진다.

또한 본 발명에 따른 화산부산물을 이용한 구상 소성체 제조방법은 60~80 메시로 분쇄한 100중량부의 화산부산물과 60~80 메시로 분쇄한 5~20중량부의 숯을 혼합한 혼합물을 제조하는 단계와, 100중량부의 물과 1.9~6.7중량부의 염화칼슘을 혼합한 혼합액을 제조하는 단계와, 회전용기에 볼들을 넣고 혼합물과 혼합액을 투입하면서 회전용기를 회전시켜 볼이 중심에 위치하는 구상화된 성형물을 제조하는 단계와, 제조된 구상 성형물을 소성하는 단계를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 소성하는 단계는 1차 소성단계와 2차 소성단계로 구분되며, 1차 산화소성은 200~250도에서 2~4시간 건조하는 과정이고, 2차 소성과정은 500~600도에서 8~12시간 굽는다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 구상 성형물을 제조하는 단계 이후에, 구상 성형물들을 채로 걸러 2~7mm의 구상 성형물들을 선별하는 단계를 더 포함한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 구상 소성체는 제습, 탈취 효과가 뛰어난 화산부산물인 화산석 및 화산재를 함유하며, 또한 항균 성분을 추가함으로써, 실내의 제습, 탈취 및 항균의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 화산부산물을 이용한 구상 소성체는 습기를 머금은 상태에서도 구상 형태가 변형되지 않아 건조시켜 반영구적으로 재사용할 수 있으므로 경제적이고 친환경적이라는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 화산부산물을 이용한 구상 소성체 제조방법은 구상 소성체의 입자를 균일하게 함으로써, 표면적을 최대화하여 제습, 탈취 및 항균의 효과를 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 구상 소성체의 제조방법을 나타낸 개념도이고,
도 2는 본 발명에 따른 구상 소성체와 종래 기술에 따른 구상 소성체의 내습성 비교사진이다.

아래에서는 본 발명에 따른 화산부산물을 이용한 구상 소성체 및 그 제조방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 1은 본 발명에 따른 구상 소성체의 제조방법을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 구상 소성체와 종래 기술에 따른 구상 소성체의 내습성 비교사진이다.

본 발명에 따른 화산부산물을 이용한 구상 소성체는 아래에서 설명하는 화산부산물을 포함한 혼합물과 혼합액 및 볼을 회전 혼합하여 구상 성형물(1)로 성형한 후 소성 제작한다.

혼합액은 100중량부의 물, 1.9~6.7중량부의 염화칼슘을 혼합한 용액이다.

화산부산물은 일정한 습도를 유지하려는 성질이 있어 일정 온도에서 더 이상의 습도를 낮추지 못한다는 문제점이 있는데, 염화칼슘을 추가할 경우 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 여기서, 상기 염화칼슘의 양은 본 발명자가 오랜 시행착오를 거쳐 발견한 것으로, 염화칼슘의 양이 상기 범위 미만일 경우에는 일정 온도에서 더 이상의 습도를 낮추지 못하며, 상기 범위를 초과할 경우에는 제습 능력이 현저히 떨어진다. 염화칼슘이 상기 범위를 초과할 경우에 제습 능력이 현저히 떨어지는 이유는, 습기가 구상 성형물(1)의 안으로 흡수되는 속도보다 염화칼슘이 습기를 빨아들여 액체가 되는 시간이 빨라 염화칼슘액이 구상 성형물(1) 표면의 기공을 덮어버리기 때문이라 생각된다.

이러한 혼합액에는 항균 및 살균 효과가 뛰어난 항균 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 항균물질은 항균물질의 종류 및 역가에 따라 사용량이 달라진다. 살균 및 항균 효과가 뛰어난 은나노 입자를 사용할 경우에는 100중량부의 물에 1.9~6.7중량부의 은나노 입자를 첨가하면 적합하다. 은나노 입자가 1.9 중량부 미만일 경우에는 항균력이 급감하며 6.7 중량부를 초과할 경우에는 항균력에서 큰 차이가 없기 때문이다.

그리고 화산부산물을 포함한 혼합물은 60~80 메시로 분쇄한 100중량부의 화산부산물과 60~80 메시로 분쇄한 5~20중량부의 숯을 혼합한 것이다.

여기서, 숯은 소성과정에서 다 타서 구상 소성체에 큰 기공을 제공하는 역할을 하며, 이로 인해 제습력이 크게 향상된다.

한편, 화산부산물 및 숯의 입자 크기가 60 메시보다 작으면 입자 간 기공의 통로가 좁아져서 흡수력이 현저히 떨어지며, 80 메시보다 크면 구상 성형물로 제작시 그 결합 강도가 약해서 습기에 의해 쉽게 뭉그러진다.

또한 숯의 양이 5중량부 미만일 경우에는 소성 과정에서 숯이 타면서 확보되는 기공의 양이 적어 전체적인 제습력에 영향을 못미치며, 20중량부를 초과할 경우에는 구상 성형물의 강도가 현저히 약해진다.

상기 혼합물과 혼합액을 회전용기(101)의 내부로 연장된 투입라인(103)과 급수라인(105)을 통해 투입하면서 성형하는데, 이때 회전용기(101)의 내부에 수 만개의 아주 작은 볼을 넣은 상태에서 혼합물과 혼합액을 투입하면서 회전시킨다. 작은 볼은 직경 0.05~1.0mm의 불연성 플라스틱 재질로서, 혼합물과 혼합액이 섞여 구상으로 성형됨에 있어서 결정입자의 기능을 수행하게 되어 구상 성형에 효과적일 뿐만 아니라 균일한 구상 성형물을 제작할 수 있다.

이와 같이 회전용기(101)에서 성형된 구상 성형물(1)에는 화산부산물이 포함된다.

이와 같이 투입라인(103)과 급수라인(105)을 통해 혼합물과 혼합액을 투입하면서 작은 볼과 함께 회전용기(101)를 회전시키면 작은 볼을 핵으로 하여 구상 성형물이 제작된다.

다음으로 성형된 구상 성형물(1)들은 채(110)로 걸러 2~7mm의 구상 성형물(1)을 선별한다.

그리고 2~24시간의 자연 건조과정을 거친 후에, 1차 산화소성과 2차 소성과정을 거친다. 1차 산화소성은 200~250도에서 2~4시간 건조하는 과정이고, 2차 소성과정은 500~600도에서 8~12시간 굽는 과정이다.

이와 같은 1차 소성과정 및 2차 소성과정은 전기가마나 가스가마가 아닌 도 1에 도시된 바와 같이 숯이나 석탄가마처럼 타는 곳과 굽을 볼의 통로가 개방된 가마의 하부에 열을 가하고, 가해진 열기는 저장된 성형물(1)의 외측 통로(121)를 통해 상부로 이동한 후 상부에서 저장된 성형물(1) 내부로 유입되고, 다시 저장된 성형물(1)의 중앙에 형성된 굴뚝(123)을 통해 외부로 배출된다. 이와 같이 유동하는 열기에 의해 가마(120) 내부에서 구상 성형물(1)은 구상 소성체로 소성된다.

이와 같이 소성된 구상 소성체는 습기, 냄새, 항균, 생활방사능 문제를 동시에 해결할 수 있는 소성체로서, 다세공 층상구조의 천연 나노소재와 기타 천연 화산석소재를 앞서 설명한 바와 같이 혼합하여 조성된 환경 친화적인 우수한 방습제이다.

주성분인 SiO₂ 이외의 구성성분(ALO₃, MgO)에 의해 방청, 항균효과도 뛰어나 습기에 민감한 제품(반도체, 전자제품, 식료품, 의약품 등)에 적합하며 다세공구조의 이온교환 작용으로 강력한 흡착력으로 습기 제거, 냄새 제거, 항균, 생활방사능을 흡수한다.

또한, 도 2에서 확인할 수 있듯이 본 발명에 따른 화산부산물을 이용한 구상 소성체는 습기를 머금은 상태에서도, 종래 기술에 따른 구상 소성체와는 달리 구상 형태가 변형되지 않아 건조시켜 반영구적으로 재사용할 수 있으므로 경제적이고 친환경적이라는 장점이 있다.

1 : 성형물
101 : 회전용기
103 : 투입라인
105 : 급수라인
110 : 채
120 : 가마
121 : 외측 통로
123 : 굴뚝

Claims

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중심에는 볼이 위치하고, 볼을 감싸 소성된 소성체는 100중량부의 물과 1.9~6.7중량부의 염화칼슘을 혼합한 혼합액과, 60~80 메시(mesh)로 분쇄한 100중량부의 화산부산물과 60~80 메시로 분쇄한 5~20중량부의 숯을 혼합한 혼합물을 섞어 볼을 감싸도록 구상화한 후 소성한 것을 특징으로 하는 화산부산물을 이용한 구상 소성체.
제2항에 있어서,
볼은 플라스틱 재질로서, 직경 0.05~1.0mm인 것을 특징으로 하는 화산부산물을 이용한 구상 소성체.
제2항에 있어서,
혼합액은 항균물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화산부산물을 이용한 구상 소성체.
제4항에 있어서,
항균물질은 은나노 입자로서, 상기 혼합액은 100중량부의 물과 1.9~6.7중량부의 염화칼슘 및 1.9~6.7중량부의 은나노 입자로 이루어진 것을 특징으로 하는 화산부산물을 이용한 구상 소성체.
60~80 메시로 분쇄한 100중량부의 화산부산물과 60~80 메시로 분쇄한 5~20중량부의 숯을 혼합한 혼합물을 제조하는 단계와,
100중량부의 물과 1.9~6.7중량부의 염화칼슘을 혼합한 혼합액을 제조하는 단계와,
회전용기에 볼들을 넣고 혼합물과 혼합액을 투입하면서 회전용기를 회전시켜 볼이 중심에 위치하는 구상화된 성형물을 제조하는 단계와,
제조된 구상 성형물을 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화산부산물을 이용한 구상 소성체 제조방법.
제6항에 있어서,
소성하는 단계는 1차 소성단계와 2차 소성단계로 구분되며,
1차 산화소성은 200~250도에서 2~4시간 건조하는 과정이고, 2차 소성과정은 500~600도에서 8~12시간 굽는 것을 특징으로 하는 화산부산물을 이용한 구상 소성체 제조방법.
제6항에 있어서,
구상 성형물을 제조하는 단계 이후에,
구상 성형물들을 채로 걸러 2~7mm의 구상 성형물들을 선별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화산부산물을 이용한 구상 소성체 제조방법.