KR100415701B1

KR100415701B1 - 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형평판형상의 소결체와 그 제조방법 및 제조장치

Info

Publication number: KR100415701B1
Application number: KR1019970070408A
Authority: KR
Inventors: 히데오 이카미
Original assignee: 가부시기가이샤 클레이 번 세라믹스
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2004-04-29
Also published as: JPH10236867A; JP2998072B2; KR19980070179A; CN1095817C; CN1191853A; TW399034B

Abstract

침상결정광물이 동일한 방향으로 균일하게 배향된 조직을 가지는 소결체는 고분자나 금속재료의 이론에 있어서도 배향성이 중요한 강도 등의 요인인 것이 입증되고 있는 바와 같이 본 발명의 과제는 침상결정광물에 의해 조직이 보강되고 또한 균일한 배합조직을 가지는 대형평판형상의 소결체를 만드는 조건을 확립하는 것을 과제로 하며,

이를 해결하기 위해 본 발명에서는 배토중의 침상결정광물의 배향성을 강화하기 위해 원료로서 침상결정광물인 β-CaOㆍSiO₂를 포함하는 규회석으로서, 침상결정의 길이가 1-10mm의 것을 이용했다. 또 제조방법으로서 토련기에 의해 배토를 압출할 때에 옆쪽에서 강성의 힘이 가해지지 않는 방법을 이용한다. 또 장치로서도 토련기의 압출부의 내부구술축받이를 자유자재회전식의 것을 개발하여 사용하고, 침상결정의 배향성을 강화하며, 또한 비틀림복귀 롤러를 사용하여 배향성을 최고의 것으로 했다. 그 결과 구부림 강도는 종래의 2배이상이 되었다.

Description

침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형평판형상의 소결체와 그 제조방법 및 제조장치

본 발명은 도자기질 소결체의 최대의 결점인 「무른 성질」을 개선하고, 탄성을 가진 대형의 건축용 세라믹 타일을 제조하는 기술에 관한 것이다. 또한 이들 기술분야에 있어서 종래의 기술을 대폭적으로 진보시킨 탄성세라믹 타일에 관한 것이다.

본 발명에 관한 종래기술은 본 발명자에 의해 발명된 일본국 특허제 1366443호, 일본국 특허제 1576834호, 일본국 특허제 1584970호 및 상기 국내출원을 외국에 출원하여 얻어진 미국특허 4,495,118, 서독특허 3,313,596, 영국특허 2,317,552, 오스트레일리아특허 541,735가 있으며 이미 이들의 기술에 의해 널리 공업생산되고 있는 것이다. 상기 종래기술의 중요한 점에 대해 요약설명하면 다음과 같다.

1) 제 1의 종래기술

일본국 특허제1366443호(일본국 특원소 54-129476, 일본국 특공소 61-30887)의 내용은 연토(練土)형상 가소성 도자기 원료 조성물을 판모양으로 꼭지쇠에서 빼내어 성형하는 데 있어서, 롤러 중앙부를 향해 서로 상반되는 방향으로 보내는 나선형상의 표면홈을 갖는 한쌍 또는 여러쌍의 롤러사이에 두어 조성물을 압연(壓延)하는 공정을 지닌 판모양 도자기 성형체의 성형방법이다. 즉 연토형상 가소성 도자기의 원료 조성물에서 판모양 도자기 성형체를 성형할 때에 큰 결점과 장해가 되는 꼭지쇠에서의 발출(拔出)유동저항에 기인하는 내부밀도차의 분포나 입자의 배향성에 의한 일정한 방향성을 전체로 하여 균질한 내부조직을 지닌 성형체의 성형방법의 기술이다.

2) 제 2의 종래기술

일본국 특허제1576834호(일본국 특원소 56-174528, 일본국 특공평 1-60403)의 내용은 성형기에서 빼낸 단면이 곡선을 이루는 통형상의 생지를 벌려 판모양의 생지로 하고, 이 판모양생지를 상기 성형기에서 빼내는 방향과 동일한 방향으로 압연한 후 건조하여, 상기 빼내는 방향이 반송방향이 되도록 롤러하스킬른으로 소성하는 것을 특징으로 하는 도자기판의 제조방법이다. 즉 도자기판의 제조방법에 관해 특히 면적이 넓고 박형의 도자기판을 효율적으로 제조하는 방법의 기술이다.

3) 제 3의 종래기술

일본국 특허제1584970호 (일본국 특원소 59-39374, 일본국 특공평 1-59231)의 내용은

(1) βCaOㆍSiO₂및 천연의 운모족 광물을 포함하는 판모양 혹은 엽(葉)편 모양의 소편(素片) 혹은 결정을 모두 60〔중량 %〕이상 함유하고, 적어도 30〔중량 %〕가 βCaOㆍSiO₂이며 또한 모스경도 5이하로 소결되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭가공성에 뛰어난 세라믹 소결체(다음 βCaOㆍSiO₂를 요소 1로 칭하고, 운모족 광물을 포함하는 판모양 혹은 엽편모양의 소편 혹은 결정을 요소 2라고 칭한다)이다. 또한

(2) 상기 요소 1을 함유하고 모스경도 5이하의 원료류 및 요소 2를 함유하고모스경도 5이하의 원료류 중 1종류 이상을 소결체 베이스에서 상기 요소 1과 요소 2의 합계가 60〔중량 %〕이상이되고, 또한 적어도 30〔중량 %〕가 β-CaOㆍSiO₂가 되도록 배합하여 상기의 판모양 혹은 엽편모양의 소편 혹은 결정의 원형을 남길정도로 파쇄혼합 조정하고, 성형한 후 상기의 원형을 보유하는 정도로 1200〔℃〕이하에서 모스경도 5이하로 소결하는 것을 특징으로 하는 절삭가공성에 뛰어난 세라믹 소결체의 제조방법이다. 즉 종래 통상의 세라믹 소결체와는 전혀 다른 절삭가공성에 뛰어난 세라믹소결체 및 그 제조방법의 기술이다.

상기 각종 종래기술은 본 발명의 목적인 대형의 건축용 세라믹타일의 무른 성질을 한층 작게하고, 또한 탄성을 충분히 갖게 하기 위해서는 아직 불충분하다. 그것들을 각 종래기술에 대해 지적하면 다음과 같다.

1) 제 1의 종래기술은 가소성도자기 원료를 토련기에서 원통형상으로 빼내어 성형하는 데 있어서, 꼭지쇠의 중심에 있는 중자(中子)가 주 스크류축에 고정된 내부구슬 지지축에 의해 강성으로 지지되어 있기 때문에 연니(軟泥)모양으로 된 원료의 내부에 존재하는 가늘고 긴 조각에 닿아서 배향에 흐트러짐을 발생시키는 문제점이 있다. 또 이 종래기술에서는 도자기 원료 조성물에 일반적으로 존재하는 편평한 결정입자만을 대상으로 하고 있기 때문에 원료자체의 선별은 불충분하다는 문제점이 있다.

2) 제 2의 종래기술은 토련기에서 빼낸 통형상의 생지를 벌려 판모양생지로하고, 동일한 방향으로 압연하여 빼낸 방향이 반송방향이 되도록 하여 소성하는 방법이지만 강성의 중자축에 의해 배향의 흐트러짐을 일으키는 경향이 있기 때문에 충분하지 않다. 또 원료 그 자체의 선별은 특별히 하고 있지 않기 때문에 대형두께의 세라믹 소결체의 제조방법으로서는 아직 불충분하다는 문제점이 있다.

3) 제 3의 종래기술은 그 목적이 절삭가공성에 뛰어난 세라믹 소결체와 그 제조방법으로서, 이 방법에서는 치수변형이 극소인 대형평판형상 세라믹 소결체의 제조는 어렵다. 또 이 종래기술은 연토공정에 있어서 연토원료중의 가늘고 긴 것의 배향에 대해서는 특별히 수단을 강구하고 있지 않기 때문에 상기 대형 평판형상 소결체의 제조로서는 충분하지 않다는 문제점이 있다.

다음은 구체적으로 설명한다. 일본국 특허제 1584970호에 있어서 본 발명의 주요소인 β-CaOㆍSiO₂즉 침상결정광물인 규회석은 거의 동일한 것이지만 이 발명의 목적은 절삭가공성에 뛰어난 세라믹소결체의 제조를 목적으로 하고 규회석 특유의 모스경도를 특징으로 하여 이용하며 또한 일반 도자기질과 같이 유리상이 생성되지 않아도 충분히 높은 강도를 얻을 수 있다는 특징도 있으며 특히 규회석의 정렬배향에 대해서는 고려되지 않은 발명이다. 또한 일본국 특허제 1576834호는 현재 공업생산에 채용되는, 얇고 대형사이즈의 세라믹타일을 제조하는 기술에 채용되고 있는 것으로 진공토련기에서 원곡선상으로 빠지며 압연 롤러를 이용하여 빼내는 방향으로 압연하는 방법으로서 해외 특허도 이들 제조방법의 기본을 이루고 있는 것이지만 이 발명에 있어서는 통상 일반적인 도자기 원료인 리본형상의 결정광물인카오리나이트의 배향에 대해서의 특징이 목적이며 소결체로서의 강도향상 효과는 적고, 불량률의 감소효과를 목적으로 한 것이다. 상술한 바와 같이 본 발명의 목적은 침상결정광물인 규회석의 결정이 동일한 방향으로 균일하게 배향정렬된 조직을 가지는 소결체로서, 강도와 탄성면에 특징이 있는 제품을 제조하는 것이다. 상술한 일본국 특허제 1576834호와 같이 카오리나이트의 결정배향은 생지에서 건조 및 700〔℃〕정도까지의 초벌구이 단계에서는 리본형상의 결정체로서 배향에 의한 효과가 나타나지만 800〔℃〕를 넘으면 탈수되어 무정형의 상태가 되는 것이고 규회석안의 침상의 βCaOㆍSiO₂의 형태는 1200〔℃〕부근 까지 유지된 소결체의 보강조직으로서 도움이 되는 것이다. 또 많은 실험에 의해 카오리나이트와 같은 부드러운 리본형상의 결정과 다르며 강한 침상의 원료인 규회석은 가소성의 배토조성물로서 눌러 유동시키면 쉽게 배향하는 것이지만 불균질한 배향으로 되어있으면 강한 형상 기억성을 발휘하여 변형이 일어나기 쉬운 것이다. 여기서 종래 장치의 요점에 대해 설명한다. 도 3은 종래의 진공토련기의 배출쪽 절반부의 설명도이다. 외부몸체(1)안에 마련된 주 스크류축(5)의 스크류(6)에 의해 배토(7)가 왼쪽방향으로 압출된다. 상기 외부몸체(1)에 강성고정된 내부구슬 지지틀(8) 사이를 통해서 상기 내부구슬 지지틀(8)에 또한 고정된 내부구슬 축(3)에 고정된 내부구슬(2)의 주위와 상기 외부몸체(1) 사이를 지나가는 배토(7)가 꼭지쇠(14)에서 압출된다. 내부구슬 축(3) 및 내부구슬(2)은 강성고정이므로 배토(7)안의 침상결정(9)은 이것들에 닿아서 배향의 흐트러짐을 일으키고 있다.

본 발명은 상기 각 종래기술의 문제점, 모든 결점을 제거하며 또한 신규수단을 개발하여 기술을 진보시키는 것으로 이들 발명에 대해 새로히 강한 강도 등의 성능향상 효과를 기대하여 침상결정광물인 규회석을 배향정렬시킨 조직을 가지는 대형 평판상의 소결체를 목적으로 한 것이다. 따라서 본 발명의 목적을 달성하기 위한 키포인트는 어떤 방법으로 잠재왜곡이 적은 균일한 배향정렬을 제조공장의 각각의 조건하에서 달성하는 가를 해결해야 한다.

바꿔말하면 종래에 제조할 수 없었던 초대형 두께 판모양 세라믹 소결체를 최초로 만들고, 그 제조방법과 그 장치를 아울러 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 수단을 개발했다.

제 1로 본 발명의 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형 평판형상 소결체의 제조방법의 특징은β-CaOㆍSiO₂의 침상결정광물을 함유하는 원료로서, 이 침상결정의 길이가 1mm 이상 10mm 이하의 것으로 아스팩트비가 20 이상의 규회석을 무수환산으로 30～60 [중량 %] 와, 가소성의 점토질 원료를 무수환산으로 60～30 [중량 %] 와 배향성 개량재의 소수(疏水)성 윤활재로서의 활석을 10～20 [중량 %] 와, 필요한 경우에는 장석, 도석, 샤모트중에서 선택된 하나이상의 일반 도자기용 원료를 0～30 [중량 %] 과의 합계가 100 [중량 %] 가 되도록 조정하여 첨가하고, 물을 부어 함수율을 14～20 [중량 %] 로 하여 균질화 조정하여 가소상태로 한 배토를 진공토련기 장치에 의해 원통형상으로 압출하고 그 후 그것을 잘라서 전개하여 판모양으로 하고, 압출방향과 동일한 방향으로 압연 롤러를 이용하여 원하는 두께와 크기의 판모양 생지로 하며 다음은 이 판모양 생지를 건조한 후 1000～1250 [℃] 의 온도범위에서 소성하는 것이다.

제 2로 본 발명의 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형평판형상 소결체의 제조방법의 다른 특징은 상기에 기재한 진공토련기 장치가 출구부의 압출압력이 15～30 [kg/㎠] 이고, 이 진공토련기내의 외부몸체와 내부구슬로 이루어지는 꼭지쇠의 내부구슬을 고정하는 축 및 축받이가 이 진공토련기의 주 스크류축의 회전과 절연되며 또한 내부구슬은 배토의 유동저항에 의해 자유자재로 회전하여 변위하는 것에 의해 이 배토내의 상기 침상결정의 배향성을 향상하고, 또한 원통형상 성형체의 두께를 자동적으로 조정한 후 상기 원통생지를 잘라서 전개하여 평판형상으로 하고 압출방향과 동일한 방향으로 성형된 생지를 압연 롤러를 이용하여 압연하는 것이다.

제 3으로 본 발명의 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형평판형상 소결체의 제조방법의 또 다른 하나의 특징은 상기에 기재되어있는 성형된 생지를 압연 롤러를 이용하여 압연하는 방법이 최초로 압연하는 롤러에는 진공토련기 주 스크류의 선회에 의해 발생한 곡선형상의 배향조직을 복원하기 위해 역방향의 비틀림을 부여하면서 압연하는 나선형상의 홈을 갖는 한쌍의 롤러에 의해 압연된 후 이후 여러단계의 압연 공정을 거쳐 원하는 두께와 크기의 판모양 생지로 압연하는 것이다.

제 4로 본 발명의 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형 평판형상 소결체의 제조방법의 특징은 원통모양의 외부몸체에 수납되어 배토를 압송하는 주 스크류와, 주 스크류의 축을 회전시키는 전동기와, 상기 배토를 상기 주 스크류안에 송입하기 위해 상기 원통모양의 외부몸체의 상부단에 마련된 호퍼와, 상기 원통모양의 외부몸체 안에 마련된 진공실과, 내부구슬 지지축과 내부구슬과, 진공실에서 공기가 배제된 배토를 압출하는 꼭지쇠를 갖는 진공토련기에 있어서, 상기 주 스크류축과 내부구슬 지지축의 접합부에 배토의 설입(洩入)이 방지되는 내부구슬 축받이케이스를 마련하고, 이 내부구슬 축받이케이스의 내부에 강성이 절연되는 쓰러스트 베어링이 들어있는 내부구슬 축받이를 마련하고, 내부구슬 축과 내부구슬이 배토의 흐름에 따라 유연하게 동작하여 배토내에 함유되는 침상결정이 동일한 방향으로 저항없이 배향시키는 기능을 갖는 장치이다.

제 5로 본 발명의 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형 평판형상 소결체의 특징은 본 발명의 제 1기재의 제조방법에 띠라 제조된 것이다.

다음은 상기의 본 발명의 각 특징에 관련하여 구체적으로 설명한다. 종래 일반적인 도자기 타일 혹은 연와류를 진공토련기를 이용하여 습식 압출성형할 때의 기본적인 문제점은 옛날부터 문헌에 의해 학문적으로도 해석되고 있다. 또한 이들 대책에 대한 특허도 수없이 알려져 있지만 선회되는 스크류에 의해 배토가 압송되고, 소정 꼭지쇠을 통해 성형된다는 프로세스에 있어서, 점토와 같은 유연한 카오리나이트와 같은 결정물조차 배향될 때의 가압력에 의한 잠재왜곡이 남아 형상 기억성으로서 건조 혹은 소성시에 복원되어 불량율을 높게 하는 것이다. 또한 성형꼭지쇠의 형상이 사각형인 경우는 꼭지쇠 내벽부와 중심부와의 마찰저항의 차에 의해압출되는 속도에 차가 발생하고, 특히 금형내벽부에는 과류가 일어나 현저하게 흐트러진 배향조직이 되는 것은 문헌에 의해 상식적으로 알려져 있는 것이다. 상술한 일본국 특허제 1576834호는 이런 점을 개선하고, 원통형상의 꼭지쇠로 하는 것으로 부터 개선된 것이지만 또한 수년간의 제조경험을 거쳐 원통생지에 있어서도 두께의 차가 발생하면 잠재왜곡으로서 잔존하여 불량율이 높아지는 것을 경험하며 본 발명에 있어서는 청구항 3에 도시하는 바와 같이 성형꼭지쇠 및 주변설비의 개량연구를 행하여 발명한 것이다. 그러나 이것들은 꼭지쇠의 개량만으로는 선회스크류에 의해 발생한 나선형상의 배향이 잠재왜곡이 되어 건조, 소성후 복원하는 것이므로 청구항 4에 도시하는 바와 같이 롤러 압연시 제 1차의 압연롤러에 토련기의 선회에 발생한「나선형상의 배향」을 비틀어 복귀하는 홈을 마련하여 복원시키는 균일한 바른 배향을 갖는 생지를 얻는 방법을 발명했다. 조성물 원료의 함유율의 한계를 한정한 것은 규회석이 30〔%〕이하인 경우는 충분한 배향, 보강효과를 얻을 수 없으며 또한 60〔%〕를 넘으면 압출 혹은 압연성형의 조건이 되는 가소성 배토의 물성을 만족하는 것이 곤란했기 때문이다.

또한 점토질원료의 함유율은 가소성 배토의 조건의 범위에 있어서, 양질이고 가소성이 높은 점토의 경우는 적어도 좋지만 30〔%〕이하에 있어서는 조건을 만족하는 원료는 얻을 수 없으며 60〔%〕를 넘으면 건조에 장시간을 필요로 하여 생산성을 저하시키기 때문이다. 활석은 10〔%〕～ 20〔%〕의 범위가 필요하기 때문이다. 가소성 배토가 토련기에 의해 가압유동되어 침상결정을 배향되기 쉽도록 하기 위해서는 윤활제의 역할을 갖는 원료가 필요하며 그라파이트, 마이카 등의 소수성의 원료에 대해서도 연구했지만 침상결정물에 대해 용적비율로 약 30〔%〕를 차지하지 않으면 충분한 효과를 얻을 수 없는 것이기 때문이다. 또 필요에 따라 가해진 장석, 도석, 샤모트류는 제품의 생산적인 요구에 대응할 때에 선택하고 혹은 치환하여 조성물을 조정하기 위한 것이다. 또한 이들 목적을 달성하기 위한 모든 조건에 있어서 진공토련기의 압출압력을 15～30〔㎏/㎠〕으로 한 것은 압력이 30〔㎏/㎠〕을 넘으면 잠재왜곡의 복원이 충분하지 않기 때문이다. 또한 15〔㎏/㎠〕이하에서는 성형체의 압연시에 일어나는 전단응력에 견딜 수 없기 때문이다.

도 1은 본 발명의 배토중의 침상결정 배향기능 증대장치의 단면설명도.

도 2는 본 발명의 배토중의 침상결정 배향작용의 설명도로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도.

도 3은 종래의 기술에 있어서 토련기의 배토압출장치의 단면설명도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 외부몸체 2: 내부구슬

3: 내부구슬 축 4: 내부구슬 축받이케이스

4a: 볼베어링 4b: 쓰러스트 베어링

4c: 실커버 5: 주 스크류축

6: 스크류 7: 배토

8: 내부구슬 지지틀 9: 침상결정

10: 압연전 생지(生地) 11: 홈

12: 압연 롤러쌍 13: 압연 생지

14: 꼭지쇠

다음 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 도 1에 있어서 외부몸체(1)는 진공토련기(도면 생략)의 선단에 배치되는 것으로 그 꼭지쇠(14)의 부위에는 내부구슬(2)이 배치된다. 또한 내부구슬(2)의 외주와 외부몸체(1)의 꼭지쇠(14)의 내주와의 사이에는 갭이 설정된다. 내부구슬(2)은 미끄럼 저항을 작게 하기 위해 플라스틱 재료로 이루어지고 도시한 바와 같이 콘형상으로 형성된다. 내부구슬(2)을 지지하는 내부구슬 축(3)은 내부구슬 축받이케이스(4)안에 마련된 볼베어링(4a)에 의해 그 기단측을 추지(樞支)됨과 동시에 쓰러스트 베어링(4b)에 의해 쓰러스트 지지된다. 또 내부구슬 축받이케이스(4)의 실커버(4c)가 감착되어 배토의 침입을 방지하여 볼베어링(4a) 및 쓰러스트 베어링(4b)을 보호하고 있다. 또 내부구슬 축(3)은 직경 8～15〔㎜〕의 스프링강으로 이루어져 쉽게 탄성변형이 가능하다. 한편 내부구슬 축받이케이스(4)에는 스크류(6)를 마련한 주 스크류축(5)이 연결된다.

이상의 구조에 의해 주 스크류축(5)의 회전에 의해 스크류(6)에 의해 압출된 가소성의 배토는 외부몸체(1)안을 선회하면서 보내지고, 내부구슬 축받이케이스(4) 부분에서 일부는 과류상태가 되고 배향이 산란되어 그 후 꼭지쇠(14)의 부분에서 다시 배향되지만 기본적으로는 전체로서 나선형상의 배향조직에서 꼭지쇠(14)의 부분으로부터 압출된다. 또한 꼭지쇠(14)의 부분에서 생지두께에 차가 발생하면 좁은 부분은 속도가 빨라지고, 넓은 부분에서는 속도가 늦어지며 수초사이에 자동적으로 흐름이 조정된다. 이 조정은 내부구슬 축(3)의 탄성변형에 의해 행해진다.

도 2에 있어서 압연전 생지(10)는 도 1에 도시한 진공토련기에 의해 압출되고 배토를 잘라서 전개한 꼭지쇠 것으로서 스크류(6)에 의해 압연전 생지에는 침상의 완만한 나선형상의 침상결정(9)이 형성된다. 이 압연전 생지(10)는 상기 나선과 반대방향의 홈을 갖는 압연 롤러쌍(12)에 의해 압연된다. 압연 롤러쌍(12)의 홈(11)은 깊이 약 2〔㎜〕이고, 폭이 4～5〔㎜〕의 것을 20～30〔㎜〕의 핏치로 배열한 것으로 이루어진다. 압연 롤러쌍(12)에 의해 압연된 압연전생지(10)는 압연 롤러쌍(12)의 홈(11)에 의해 침상결정(9)이 교정되어 비틀림 복귀되고, 거의 직렬로 정렬된 배향을 이루는 압연 생지(13)가 된다. 또한 도 2에서는 압연롤러쌍(12)을 일단의 것으로 했지만 2단, 3단의 비틀림 복귀홈을 갖는 홈이 있는 롤러에 의해 압연을 행해도 좋다.

(실시예)

다음은 본 발명의 초대형 두께 세라믹 소결판을 다음과 모든 조건에 의해 실시제조한 실시예를 설명한다.

1) 사용원료

규회석 : 미국 NYCO사 G그레이드 60～40(메쉬)

중국산 규회석 60～40(메쉬)

점토 : 모토야마 목절 특급품

활석 : 중국산 활석 250(메쉬) 이하

장석 : 소다 장석 250(메쉬) 이하

2) 배토의 조정

소정의 배합율에 개량된 건조분말을 믹스마라에 투입하고, 10분간 혼합한 후 수분외 비율로 20〔%〕를 넣어 다시 10분간 혼련(混練)하여 가소성 배토로 했다.

3) 원통생산

직경 250〔㎜〕 (외) 두께 25〔㎜〕의 것을 잘라서 전개하고, 폭 720～730〔㎜〕, 두께 25〔㎜〕, 길이 300〔㎜〕의 압연전의 생산판으로 하고, 상기의 압연 롤러쌍(12)으로 일차 압연하고, 또한 평면 롤러로 3단 압연하여 두께 5〔㎜〕, 폭 700〔㎜〕, 길이 약 1500〔㎜〕의 생지평판으로 했다.

4) 건조 및 초벌구이

건조는 원적외선 조사로 5분간 처리한 후 메쉬벨트 드라이어로 350〔℃〕까지 50분간 건조하고, 이어서 1150〔℃〕의 온도까지 롤러하우스킬른으로 소성했다. 이상에 의한 생지평판의 배합율, 흡수율, 강도 등의 특성을 표 1에 도시한다.

[표 1]

배합율, 흡수율, 강도 등의 특성

이상의 결과에서 알 수 있는 바와 같이 침상결정광물인 규회석의 강도 및 탄성특성에 주어지는 효과는 극히 크고, No2에 도시하는 종래의 일반도자기 조성물은 흡수율이 본 발명품의 약 1/2의 극히 소결성이 좋은 종래품과 비교해도 구부림 강도는 본 발명품의 No1은 종래품 No2보다도 1.7～1.8배도 크고, 특히 특히 본 발명품의 탄성계수는 작아지며 종래의 2배이상의 브레키시빌리티를 갖는 것을 알 수 있다. 또 No1의 본 발명품은 배향의 불균일에 의한 변형 등도 없고, 종래에서는 종류에 없는 얇고 대형의 세라믹 타일을 얻을 수 있었다. 또 이들 실시예에 이어 최대폭 1200〔㎜〕, 길이 3000〔㎜〕, 두께 4〔㎜〕의 초대형판의 생산을 행하고 있다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명의 효과는 다음과 같이 비약적으로 현저하고, 막대한 것이다.

(1) 건축용 자재로서 세계적으로 널리 사용되고 있는 세라믹 타일의 분야에 있어서, 시공공법의 근대화, 커텐월 등의 대형 패널화에 의한 합리화 혹은 단지건축물의 오염 이나 「곰팡이」 등의 문제도 생활환경의 변화에 의해 대책이 요구되고 있기 때문에 각각의 메이커는 사이즈의 대형화와 경량화를 목적으로 한 연구가한창 행해지고 있다. 그러나 경량화를 위해 얇게 또한 사이즈를 크게 하면 「도자기」의 최대의 결점인「무른 성질」이 발생한다. 본 발명품은 이들 문제점에 있어서 종래의 「도자기」의 상식을 훨씬 넘는 높은 탄성을 지니고(석면판과 동등), 획기적인 물성을 도시하는 것이다. 이것은 다른 타일메이커가 아직 아직 달하고 있지 않은 폭 1.2〔m〕, 길이 3〔m〕로, 두께 4〔㎜〕의 대형 세라믹 타일의 실용화를 달성한 것으로 우선 기술적으로 대폭적인 진보를 얻을 수 있다는 효과를 들 수 있다.

(2) 상기의 폭 1.2〔m〕x 길이 3〔m〕로서, 무르는 성질의 결점을 거의 제거한 대형 두께 세라믹판은 길이 3〔m〕이므로, 마치 고층빌딩의 1층의 높이방향은 한 장으로 붙일 수 있기 때문에 벽면 시공비가 상당히 싸진다는 큰 경제적인 효과도 얻을 수 있다.

(3) 본 발명품은 종래의 콘크리트 패널 등과는 다르고, 원래 방수성이 뛰어나므로 방수층을 붙일 필요도 없고 4〔㎜〕라는 얇은 두께로 중량도 가볍워 지기 때문에 철골빌딩에 해도 콘크리트빌딩에 해도 설계상, 기둥, 다리, 기초까지 그만큼 경량화가 가능해지므로 건조물 전체의 경제적 효과는 막대하다.

Claims

β-CaO·SiO₂의 침상결정광물을 함유하는 원료로서 이 침상결정의 길이가 1㎜ 이상이고 10mm 이하인 규회석을 무수환산으로 30～60〔중량%〕와 가소성의 점토질 원료를 무수환산으로 60～30〔중량%〕와, 배향성 개량재의 소수성 윤활재로서의 활석을 10～20〔중량%〕와 필요한 경우에는 장석, 도석, 샤모트중에서 선택된 하나이상의 일반 도자기용 원료를 0～30〔중량%〕첨가시켜 합계가 100%가 되도록 조정하여 첨가하고 물을 부어서 함수율을 14～20〔중량%〕으로 하고, 균질화되도록 조정하여 가소상태로 한 배토를 진공토련기 장치에 의하여 원통형상으로 압출하고 그 후 그것을 잘라서 전개하여 판형상으로 하고, 압출방향과 동일한 방향으로 압연롤러를 사용하여 원하는 두께와 크기의 판형상의 생지(生地)로 하며, 다음에 이 판형상의 생지를 건조한 후 1000～1250℃의 온도범위에서 소성하는 것을 특징으로 하는 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형평판형상 소결체의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 진공토련기 장치가 출구부의 압출압력이 15～30〔㎏/㎠〕이고, 이 진공토련기내의 외부몸체와 내부구슬로 이루어지는 꼭지쇠의 내부구슬을 지지하는 축과 축받이가 이 진공토련기의 주 스크류축의 회전과 절연되고 내부구슬은 배토의 유동저항에 의해 자유자재로 회전하여 변위하는 것에 의해 이 배토내의 상기 침상결정의 배향성을 향상하고 또 원통형상 성형체의 두께를 자동적으로 조정한 후 상기 원통생지를 잘라 전개하여 평판형상으로 하여 압출방향과 동일한 방향으로 성형된 생지를 압연롤러를 사용하여 압연하는 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형평판형상의 소결체의 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 성형된 생지를 압연롤러를 이용하여 압연하는 방법이 최초에 압연하는 롤러에는 진공토련기 주 스크류의 선회에 의해 생긴 곡선형상의 배향조직을 복원하기 위해 역방향의 비틀림을 가하면서 압연하는 나선형상의 홈을 갖는 한쌍의 롤러에 의해 압연된 후 이후 여러단계의 압연공정을 거쳐 원하는 두께와 크기의 판모양 생지로 압연하는 것을 특징으로 하는 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형평판형상 소결체의 제조방법.
원통모양의 외부몸체에 수납되어 배토를 압송하는 주 스크류와, 주 스크류의 축을 회전시키는 전동기와, 상기 배토를 상기 주 스크류안에 송입하기 위해 상기 원통모양의 외부몸체의 상부단에 마련된 호퍼와, 상기 원통모양의 외부몸체에 마련된 진공실과, 내부구슬 지지축과 내부구슬과, 상기 진공실에서 공기가 배제된 배토를 압출하는 꼭지쇠를 갖는 진공토련기에 있어서, 상기 주 스크류축과 내부구슬 지지축의 접합부에 배토의 설입(洩入)이 방지되는 내부구슬 축받이케이스를 마련하고, 이 내부구슬 축받이케이스의 내부에 강성이 절연되는 쓰러스트베어링이 들어있는 내부구슬 축받이를 마련한 것을 특징으로 하는 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형평판형상 소결체의 제조장치.
청구항 1 기재의 제조방법에 의해 제조된 침상결정광물이 동일한 방향으로 배향정렬된 조직을 가지는 대형 평판형상 소결체.