습도인지성 세라믹 성형체, 습도인지성 조습 타일 및 습도인지성 조습 타일을 제조하는 방법

습도인지성 세라믹 성형체, 습도인지성 조습 타일 및 습도인지성 조습 타일을 제조하는 방법{CERAMIC MOLDED PRODUCT AS HUMIDITY INDICATOR, HUMIDITY CONTROLLABLE TILE FOR HUMIDITY INDICATOR AND METHOD FOR PREPARING HUMIDITY CONTROLLABLE TILE FOR HUMIDITY INDICATOR}

습도인지성 세라믹 성형체, 습도인지성 조습 타일 및 습도인지성 조습 타일을 제조하는 방법에 관한 것이다.

조습 타일은 실내 습도의 정도에 따라 수분을 흡탈착으로 실내 습도를 조절할 수 있는 능력을 가진 기술이다. 상대 습도가 높은 환경에서는 수분을 흡착하고 저습한 환경에서는 흡착된 수분을 탈착하여 실내의 적정 수준의 습도를 유지시킨다. 그러나 상대 습도가 낮은 건조한 실내 상태에서는 수분을 공급해주어야 하나 건조 상태의 정도를 육안으로 확인하기 위해 습도계와 같은 부가 장치가 필요하다.

본 발명의 일 구현예는 습도의 정도를 파악할 수 있게 하는 습도인지성 세라믹 성형체를 제공한다.

본 발명의 다른 구현예는 상기 습도인지성 세라믹 성형체를 이용하여 제조된 습도의 정도를 파악할 수 있게 하는 습도인지성 조습 타일를 제공한다.

본 발명의 또 다른 구현예는 습도의 정도를 파악할 수 있게 하는 상기 습도인지성 조습 타일을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에서, 다공성 세라믹 물질 및 상기 다공성 세라믹 물질 내부에 포함되는 무기 바인더 및 수분변색 유발 물질을 포함하는 습도인지성 세라믹 성형체를 제공한다.

상기 수분변색 유발 물질은 코발트 함유 화합물, 철화합물, 유기염료 또는 알칼리금속이나 알칼리토금속과 결합된 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 코발트 함유 화합물은 염화코발트일 수 있다.

상기 다공성 세라믹 물질은 화산 점토, 규조토, 감마알루미나, 실리카겔, 퓸드실리카 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 무기 바인더는 유리질의 무기물 재료일 수 있다.

상기 유리질의 무기물 재료는 유리, 프리트, 폐유리, 물유리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체는 0.5 내지 10 중량%의 수분변색 유발 물질을 포함할 수 있다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체는 점토, 카올린, 석고 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가 물질을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 습도인지성 세라믹 성형체를 포함하는 습도인지성 조습 타일을 제공한다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체는 10 내지 70 부피%의 기공도를 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에서,

다공성 세라믹 물질로 평판상의 세라믹 성형체를 성형하는 단계;

무기 바인더 및 수분변색 유발 물질을 포함하는 혼합 조성 용액에 상기 세라믹 성형체를 함침하는 단계; 및

상기 세라믹 성형체를 건조 및 열처리하는 단계

를 포함하는 습도인지성 조습 타일을 제조하는 방법을 제공한다.

상기 열처리 온도가 80 내지 약 200℃일 수 있다.

상기 습도인지성 조습 타일은 육안으로 습도의 정도를 대략 파악할 수 있게 하여 실내 습도의 정도를 쉽게 알 수 있게 한다.

도 1은 실시예 및 비교예에서 제조된 조습 타일의 건조 상태 사진이다.
도 2는 실시예 및 비교예에서 제조된 조습 타일을 특정 상대습도 조건에서 방치한 뒤 사진이다.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 일 구현예에서, 다공성 세라믹 물질 및 상기 다공성 세라믹 물질 내부에 포함되는 무기 바인더 및 수분변색 유발 물질을 포함하는 습도인지성 세라믹 성형체를 제공한다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체는 먼저 다공성 세라믹 물질로 평판상의 세라믹 성형체를 성형한 다음, 무기 바인더 및 수분변색 유발 물질을 포함하는 혼합 조성 용액에 상기 세라믹 성형체를 함침시켜 상기 혼합 조성 용액이 상기 세라믹 성형체로 스며들게 한 후, 건조 및 열처리하여 제조된다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체는 다공성 세라믹 물질 내부로 고르게 수분변색 유발 물질을 분포시켜, 어느 단면을 이용하더라도 습도인지성 작용을 기대할 수 있고, 그에 따라 자유롭게 성형체를 절단하여 이용할 수 있다는 장점이 있다.

상기 다공성 세라믹 물질로 형성된 상기 세라믹 성형체를 상기 혼합 조성 용액에 함침시키게 되면 상기 다공성 세라믹 물질 내부로 무기 바인더 및 수분변색 유발 물질이 스며들게 되어, 상기 다공성 세라믹 물질 내부에 수분변색 유발 물질이 포함되도록 하여 습도인지성 세라믹 성형체를 제조할 수 있게 된다.

상기 다공성 세라믹 물질은 미세한 기공을 가지고, 그러한 미세한 기공으로 인하여 상대습도에 따라서 자율적으로 수분을 흡탈착할 수 있다. 상기 습도인지성 세라믹 성형체는 상기 다공성 세라믹 물질을 포함하여 조습 특성이 부여된다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체는 이러한 기공을 포함하는 상기 다공성 세라믹 물질을 포함하여 내부에 많은 기공을 포함하게 되고, 이 기공 내로 습기가 응결되어 수분을 함유 내지는 내포하는 함습 기능을 갖는다. 상기 습도인지성 세라믹 성형체는 얇은 판상으로 성형되어 건축용 내장재로서 예를 들어 타일 용도로 적용되기에 유용하다.

상기 다공성 세라믹 물질은 일정 수준 이상의 강도를 가진 물질인 경우 상기 습도인지성 세라믹 성형체를 타일 등의 건축용 내장재 용도로 적용하기에 유용할 수 있다.

상기 다공성 세라믹 물질은 예를 들어, 감마알루미나, 실리카겔, 퓸드실리카 질화 알루미노실리케이트 등 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않는다.

상기 다공성 세라믹 물질은 점토, 카올린, 석고 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가 물질을 더 포함하여 제조될 수 있고, 그에 따라, 상기 습도인지성 세라믹 성형체는 점토, 카올린, 석고 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가 물질을 더 포함할 수 있다.

상기 다공성 세라믹 물질은 점토, 카올린, 석고 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가 물질을 더 포함하여 제조될 수 있고, 그에 따라, 상기 습도인지성 세라믹 성형체는 점토, 카올린, 석고 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 첨가 물질을 더 포함할 수 있다.

상기 무기 바인더는 유리질의 무기물 재료를 사용할 수 있고, 유리, 프리트, 폐유리, 물유리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 유리 프리트는 저융점 유리로서 일반적인 타일의 소성 온도보다 낮은 약 700℃ 정도의 온도에서 녹기 시작하여 타일 소성 과정에서 입자간에 이동이 용이하게 하며 접착제, 즉 바인더 역할을 하여 타일의 강도를 높이는 역할을 한다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체는 상기 수분변색 유발 물질을 포함하는 혼합 조성물로부터 성형되어 습도인지 특성이 부여된다. 상기 수분변색 유발 물질은 공기 중의 수분을 흡수하여 변색하는 물질로서, 상기 습도인지성 세라믹 성형체는 상기 수분변색 유발 물질을 포함하여 일정 수준이상의 습도 환경에서 색이 변할 수 있다. 따라서, 이와 같이 변색된 습도인지성 세라믹 성형체로부터 주변 환경이 일정 수준이상의 습도를 가짐을 파악할 수 있게 된다.

일 구현예에 따른 상기 습도인지성 세라믹 성형체에 의해 습도계와 같이 실내 습도의 정도를 변색 정도에 따라 육안으로 파악할 수 있다.

상기 수분변색 유발 물질은 구체적으로 코발트 함유 화합물, 철화합물, 유기염료 또는 알칼리금속이나 알칼리토금속과 결합된 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 코발트 함유 화합물은 예를 들어 염화코발트일 수 있고, 이에 한정되지는 않는다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체는 약 0.5 내지 약 10 중량%, 구체적으로 약 1 내지 약 5 중량%의 수분변색 유발 물질을 포함할 수 있다. 상기 습도인지성 세라믹 성형체는 비교적 고함량의 수분변색 유발 물질을 포함하여 습도 변화를 예민하게 인지할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 습도인지성 세라믹 성형체를 포함하는 습도인지성 조습 타일을 제공한다.

상기 습도인지성 조습 타일은 상기 습도인지성 세라믹 성형체를 얇은 판상으로 성형된 타일이며, 상기 습도인지성 조습 타일은 달리 특별히 언급하지 않는 한, 유약 등의 처리를 하지 않아 표면에 기공들이 노출된 상태의 것을 그대로 사용한다. 종래의 장식용 타일의 경우, 장식성을 높이기 위하여 유약으로 표면을 처리한 후, 소성하여 상기 유약이 유리질로 변화되면서 표면이 매끄럽고 광택이 나도록 함에 비해, 상기 습도인지성 조습 타일은 함습기능 및 습도인지기능을 위하여 유약처리를 하지 않을 수 있고, 필요에 따라서 습도인지 성능이 필요하지 않는 부분에는 유약의 처리에 의하여 매끄럽고, 광택이 있는 표면을 형성할 수도 있다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체에 포함되는 다공성 세라믹 물질, 무기 바인더, 수분변색 유발 물질 및 선택적으로 첨가 물질에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.

상기 습도인지성 조습 타일은 그 변색 정도에 따라 육안으로 습도의 정도를 대략 파악할 수 있게 하여 실내 습도의 정도를 쉽게 알 수 있게 한다.

상기 습도인지성 세라믹 성형체는 구체적으로 약 10 내지 약 70 부피%의 기공도를 가질 수 있다. 상기 범위의 기공도를 가지는 상기 습도인지성 세라믹 성형체는 후술되는 습도인지성 조습 타일용으로 적용되기에 유용하다.

본 발명의 또 다른 구현예에서 다공성 세라믹 물질로 평판상의 세라믹 성형체를 성형하는 단계; 무기 바인더 및 수분변색 유발 물질을 포함하는 혼합 조성 용액에 상기 세라믹 성형체를 함침하는 단계; 및 상기 습도인지성 세라믹 성형체를 건조 및 열처리하는 단계를 포함하는 습도인지성 조습 타일을 제조하는 방법을 제공한다.

상기 습도인지성 조습 타일을 제조하는 방법에 의해 전술한 습도인지성 조습 타일을 제조할 수 있다. 따라서, 상기 습도인지성 세라믹 성형체에 포함되는 다공성 세라믹 물질, 무기 바인더, 수분변색 유발 물질 및 선택적으로 첨가 물질에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.

상기 다공성 세라믹 물질을 평판상으로 성형하여 세라믹 성형체로 형성하는 방법은 통상적으로 공지된 타일 제조 방법에 의하며 판상으로 성형할 수 있다.

상기 혼합 조성 용액에 상기 세라믹 성형체를 함침시키고 열처리로 건조 시킬 수 있다. 상기 열처리 온도는 예를 들어, 약 80 내지 약 200℃일 수 있다.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

( 실시예 )

실시예 1

BET 식(Brunauer, Emmett, Teller Equation)에 따라 측정된 기공 크기(pore size)가 10㎛ 내지 200㎛ 인 점토 분말 55 중량부, 수산화알루미늄 20중량부, 유리 프리트 15중량부에 규조토 4중량부, 도석 3중량부, 장석 2중량부를 혼합하여 혼합 조성물을 준비하고, 상기 혼합 조성물을 볼밀을 이용하여 상기 혼합물을 분쇄하고 얻어진 슬러리를 분무 건조하여 함수율이 8%, 평균 직경 300㎛인 구형의 과립분말을 제조하였다.

상기 과립분말을 건식으로 프레스 성형하여 가로, 세로, 두께가 각각 100㎜(길이)*100㎜(넓이)*7㎜(두께)의 규격으로 가압, 성형한 후, 1차로 120℃에서 건조시키고, 2차로 900℃까지 승온시키면서 소성시켜 세라믹 성형체를 제조하였다.

별도로, 상기 세라믹 성형체에 염화코발트 고형분이 5중량% 함침되도록 염화코발트 수용액을 계산하여 제조하고 함침시켰다. 이어서, 120℃에서 열처리하여 건조시켜 제조하였다

비교예 1

수분변색 유발 물질을 사용하지 않은 비교예로 나머지 조건은 실시예 1과 동일하게 타일을 제조하였다.

평가

상기 실시예 1 내지 및 비교예 1에서 제조된 각 타일 시편에 대하여, 각각 23℃, 0% 상대습도 조건에서 1시간 동안 보관한 뒤 육안으로 관찰하였다.

또한, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 각 타일 시편에 대하여, 각각 23℃, 50% 및 20% 상대습도 조건에서 1시간 동안 보관한 뒤 육안으로 관찰하였다.

상기 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

도 1은 실험 전 건조 상태의 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 각 타일 시편에 대한 사진이고, 도 2는 특정 상대습도 조건에서 1시간 보관 뒤의 각 타일 시편에 대한 사진이다.

비교예 1은 주변 습도 조건에 따라 변화가 없는데 반하여, 실시예 1에서 50% 상대습도인 경우와 20% 및 0% 상대습도인 경우 색이 명확히 대비되어 습도의 정도를 파악할 수 있었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.