KR100478583B1

KR100478583B1 - 금속 타일용 유약 조성물과 이를 이용한 금속 타일 및 그제조방법

Info

Publication number: KR100478583B1
Application number: KR10-2001-0071346A
Authority: KR
Inventors: 이용재
Original assignee: 주식회사 서울세라믹스
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2005-03-28
Also published as: KR20030040771A

Abstract

본 발명은 금속 타일 제조용 유약 조성물, 이로부터 제조된 금속성 타일 및 금속 타일 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여러 가지 광택 유약을 시유한 자기질 소자의 타일에 사용할 수 있도록 금속 분말과 같은 산화물로 금속 타일 제조용 유약 조성물을 제조하고, 이를 이용한 자기질 금속성 타일 및 금속타일 제조 방법을 제공한다.

본 발명에서는 제조 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 자연스러운 금속의 질감을 표현해 내면서 우수한 내구성과 내식성의 물성을 가지는 자기질 금속성 타일을 제공한다.

Description

금속 타일용 유약 조성물과 이를 이용한 금속 타일 및 그 제조방법{Glaze composition for metallic tile using thereof and Preparing method}

상기 타일 (tile)이란 바닥 및 벽 등의 표면을 피복하기 위하여 만든 평판상 (平板狀)의 점토질 소성 제품으로서, 보통은 표면적에 비하여 매우 얇으며, 유약을 바르거나 부어서 유약 처리 하거나 (이하 "시유 (施釉)"라 칭함) 또는 유약 처리하지 않은 (이하 "무유"라 칭함) 제조공정 중에 적열 (赤熱)이상의 온도에서 화학반응, 경정개질 및 성분의 용융에 의해 세라믹 본체의 기계적 특성의 실질적인 변화를 유발시키는 가열 처리 (이하 "소성 (燒成)"이라 칭함)를 하여 특별한 물리적 성질 및 특징을 가지게 한 것을 말한다. 이러한 타일에는 내장 (內裝) 타일, 외장 타일, 모자이크 타일, 내산 타일, 바닥 타일, 염전 타일, 쿼리 타일 등이 있다.

타일은 여러 가지 성능을 가지고 있으며 비교적 시공도 간단할 뿐 아니라 시공 후에 균열을 일으키거나 변색하는 일이 거의 없고 특히 내구성이 우수하므로 구조물의 표면을 피복 보호하는 데 가장 좋은 재료이며, 특히 위생적이어야 하는 주방, 화장실, 목욕탕, 세면장 등에 없어서는 안 되는 재료이다.

타일을 분류하는 방법에는 여러 가지가 있으나 소지 (素地)의 질로 살펴보면, 자기질 타일, 석기질 타일, 반자기질 타일, 도기질 타일, 점토 타일 등으로 분류된다. 일반적인 제법은 원료인 규석, 장석, 도석 등의 분말에 점토를 혼합하여 미분쇄하고 물로 반죽한 다음 성형해서 소성 (초벌구이)하고 유약 처리한 다음 재차 소성 (본구이)하여 제조한다.

자기질 타일 (ceramic tile)은 보통 자기 타일이라 불리며 바닥용 타일의 대부분을 차지한다. 이는 건식법 (乾式法)을 사용하며 소성온도가 1,250℃ 이상이며, 경도와 내구성이 높고, 소지가 자기질화 되어 있어 흡수율은 1% 이내이며, 너비가 5.5cm 이하인 것은 모자이크 타일이라고 한다.

타일의 색상은 안료 (顔料)에 제한이 있어 종류는 다양하지 않으며, 유약을 입힌 것과 입히지 않은 것으로 분류될 수 있다. 우선 석기질 타일은 롤식 압출성형에 의한 습식법을 사용하며 소성온도가 1,200∼1,350℃이고 흡수율은 8% 정도이다. 이는 바닥용으로 사용되며 내구성이 뛰어나고, 소지 표면에 여러 가지 모양을 넣어 미끄러지지 않게 만든다. 반자기질 타일 및 경질 도기타일의 경우 건식법을 사용하며, 소지가 거의 백색이고 흡수율은 15% 이하로, 유약을 입혀 화장실 및 목욕탕 등의 바닥에 주로 사용하지만 내구성은 적은 단점이 있다. 또한, 도기질 타일은 건식법을 사용하며 1,000∼1,200℃로 소성하고 유약을 입힌다. 소지는 다공질로서 20%에 가까운 흡수율을 가지고 있으며 내구성 및 내마모성이 약하다.

일반적으로 타일은 건축용 마감재인 외장 또는 내장재로서 표면장식에 사용되어 건축물의 미적 효과를 높이는데 사용되는 재료이므로 표면의 색상이나 모양이 아름다워야 한다. 따라서 요즘에는 장식성이 우수한 타일의 개발이 증가되고 있는 추세이다.

금속 타일 (metallic tile)이란 타일 표면이 금속의 질감을 가지도록 제조된 타일로서 고대로부터 선호되는 황금, 은 또는 동 등의 색상 및 표면 질감을 자기질 타일 즉, 세라믹 타일의 표면에 표현한 것이다. 이러한 금속 타일은 세라믹이 가지는 건축 자재로서의 반영구적인 우수한 물성과 금속이 가지는 화려한 색상 및 연성을 동시에 가진다는 장점이 있다.

종래 금속 타일에는 황금 또는 은 등의 색상을 내기 위하여 금의 분말이나 은의 분말을 사용하여 타일 표면에 도금 처리하는 방법을 사용하였으나, 이는 원가가 매우 높고 내구성이 낮아 사용에 제한이 많았다. 최근에는 동 또는 주석 등의 용융 금속을 세라믹 타일 표면에 스퍼터링 (sputtering)하여 금이나 은의 질감을 표현했으나, 이는 내구성과 내식성이 낮아 사용 용도에 제한을 받고 있다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 방법으로 제조된 자기질 금속성 타일의 단점을 극복할 수 있는 우수한 물성의 자기질 금속성 타일을 제조하기 위하여 노력하던 중 타일의 자연스러운 질감과 강한 물성을 가지는 새로운 개념의 자기질 금속성 타일을 개발하였다.

본 발명의 목적은 여러 가지 광택 유약을 시유한 자기질 소자의 타일 위에 금속 분말과 같은 산화물로 만든 유약을 시유하여 금속의 자연스런 질감과 높은 내구성, 내식성 등의 우수한 물성을 가지는 자기질 금속성 타일을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 여러 가지 광택 유약을 시유한 자기질 소자의 타일에 사용할 수 있도록 금속 분말과 같은 산화물로 금속 타일 제조용 유약 조성물을 제조하고, 이를 이용한 자기질 금속성 타일 및 금속성 타일 제조 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 금속 산화물로 이루어진 메탈릭 파우더; 붕규산 산화물; 및 유기 결합재를 혼합하여 금속 타일용 유약 조성물을 제조한다.

상기 메탈릭 파우더는 금색, 은색, 동색의 주원료 분말로서, 알루미나 (Al), 철 (Fe), 납 (Pb), 산소 (O), 규소 (Si)를 포함하고, 보조원소로서 몰리브덴 (Mo), 티타늄 (Ti), 구리 (Cu), 칼륨 (K) 및 염소 (Cl) 등을 더 포함하며, 메탈릭 파우더를 구성하는 원소들의 총합에 대한 무게 비율은 알루미나 (Al) 1∼3wt%, 철 (Fe) 5∼20wt%, 납 (Pb) 10∼40wt%, 산소 (O) 20∼40wt%, 규소 (Si) 6.5∼20wt%, 몰리브덴 (Mo) 0.1∼0.5wt%, 티타늄 (Ti) 0.1∼0.5wt%, 구리 (Cu) 0.1∼0.5wt%, 칼륨 (K) 1∼5wt% 및 염소 (Cl) 1∼4wt% 등을 포함하고, 바람직하게는 보조 원소인 몰리브덴, 티타늄, 구리, 칼륨 및 염소의 첨가량을 각각 0.1∼3 wt%로 고정하고, 필수 원소인 알루미나 3∼20 %, 철 5∼20 %, 납 5∼25 %, 산소 5∼30 %, 규소 0∼20 %를 혼합한다.

상기 분말들은 혼합하여 미분쇄 처리 한 후, 전기로를 사용하여 830℃에서 24시간 가소 처리한 후 마이크론 밀도로 분쇄하여 5∼50 마이크론으로 분급 처리하여 사용한다.

이때, 상기 원소 분말의 양을 100 wt%로 하였을 때, 철과 납의 비율을 각각 5∼10 wt% 및 20∼25 wt%의 양으로 혼합하여 은색 메탈릭 파우더를 제조하고, 철, 납 및 규소를 각각 8∼15 wt%, 15∼25 wt% 및 10∼18 wt%의 비율로 혼합하여 금색 메탈릭 파우더를 제조하며, 철, 납 및 규소를 각각 10∼20 wt%, 15∼25 wt% 및 10∼16 wt%의 비율로로 혼합하여 동색의 메탈릭 파우더를 제조한다.

또한, 상기 메탈릭 파우더에 코발트 0.1∼0.5 wt%와 니켈 0.1∼0.5 wt%를 추가로 더 혼합하여 청색과 녹색의 메탈릭 파우더를 제조한다.

이런 조성으로 제조된 메탈릭 파우더는 점도와 비중이 낮고 소성 시 높은 용융점으로 인하여 저온에서 소성할 경우 자기질 타일 표면에 융착이 잘 되지 않으므로, 메탈릭 파우더에 붕규산 산화물과 유기 결합재를 혼합하여 금속 타일용 유약조성물을 제조한다.

붕규산 산화물은 800∼900 ℃의 낮은 온도에서도 완전히 소결 될 수 있는 소결 보조재로, 붕규산 나트륨 및 붕규산 납 등을 사용하며, 바람직하게는 붕규산 칼륨을 사용한다. 상기 유기 결합재는 타일 표면에 점성이 낮은 유약을 융착시키고, 건조 시에 타일의 균열이 발생되는 것을 방지하기 위한 것으로 아교 분말을 사용하는 것이 바람직하다.

상기에서 제조한 메탈릭 파우더 20∼70 wt%와; 붕규산 산화물 20∼70 wt%; 및 유기 결합재 3∼10 wt%를 혼합하여 금속 타일용 유약 조성물을 제조한다.

또한, 본 발명에서는

(a) 광택 유약을 타일 표면에 시유하는 단계;

(b) 본 발명에서 제조된 금속 타일용 유약을 (a) 단계의 타일 표면에 재 시유하는 단계; 및

(c) 상기 (b) 단계의 금속 타일용 유약을 시유한 타일을 소성 처리하는 단계를 포함하는 금속성 타일 제조방법을 제공한다.

상기 (a) 단계의 광택 유약은 검정색, 청색, 녹색, 흰색, 회색을 사용하며, 1차 소성 완료되어 제조된 무유 타일, 석재 타일 및 모자이크 타일 등의 자기질 시유 타일을 사용한다.

또한, 상기 (b) 단계의 금속 타일용 유약을 자기질 타일에 시유 할 때, 자기질의 흡수율이 0.5% 미만이므로, 50∼200℃ 정도에서 가열할 수 있는 히터가 장치된 시유 콘베어 위에 올려 놓고 타일을 가열하여 완전히 건조시킨 후, 분사식 노즐 시유기를 사용하여 금속 타일용 유약을 자기질 시유 타일 표면에 융착시킨다.

금속 타일용 유약의 시유량은 0.5∼3.0g, 바람직하게는 0.5g∼2.0g으로 여과지에 묻은 분무량을 전자식 저울로 측정 하였을 때 0.2g의 편차로 가지도록 시유량을 맞추어 분무하면서 시편을 제조한다.

이 후, (c) 단계에서 시유된 타일을 길이를 15m 폭 40 ㎝의 네트 킬른 (Net Kiln)을 사용하여 연속적으로 800∼900℃로 1시간∼3시간 동안 재 소성하여 금속성 타일을 제조한다.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

하기 실시예는 다양한 색상과 형태를 가진 기본 자기질 시유 타일 및 무유 타일 모두에 실시한다. 단 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

I. 메탈릭 파우더의 제조

제조예 1. 동색과 금색의 메탈릭 파우더의 제조.

전체 원소의 양을 100 wt%로 하였을 때, 몰리브덴 0.5 wt%, 티타늄 0.5 wt%, 구리 0.5 wt%, 칼륨 2 wt%, 염소 2wt%로 고정하고, 필수성분인 알루미나 5.5 wt%, 산소 35 wt%, 규소 15 wt%를 고정한 후 철 14 wt와 납 15 wt%로 혼합한 후 폿트밀을 이용하여 미분쇄하고, 전기로를 사용하여 830℃에서 소성하여 황금색의 메탈릭 파우더를 제조하였다.

제조예 2. 청색과 녹색의 메탈릭 파우더의 제조.

상기 제조예 1의 메탈릭 파우더 원소에 코발트 0.3 wt%, 니켈 0.3 wt%를 추가로 혼합하여 제조예와 동일한 방법으로 실시하여 청색과 녹색의 메탈릭 파우더를 제조하였다.

II. 금속 타일용 유약의 제조.

제조예 3. 금속 타일용 유약 제조.

제조예 1의 황금색 메탈릭 파우더 50 wt% 와 붕규산 칼륨(혜광 요업사) 47 wt% 및 아교 분말 3 wt%를 혼합한 후, 볼밀을 이용하여 24시간 습식 미분쇄하고, 60∼80㎛로 분급 처리하여 금속 타일용 유약을 제조하였다.

III. 타일에 대한 유약 비교

실시예 1. 광택 유약 처리한 모자이크 타일에 대한 금속 타일용 유약.

모자이크 타일((주)서울 세라믹스)에 다양한 색상의 광택 유약을 시유한 후, 모자이크 타일을 시유 콘베어 위에 올려 놓고 가열한 후, 상기에서 제조예 3의 금속 타일용 유약을 스프레이 시유기를 사용하여 0.5g∼1.5g이 되도록 분무하여 시편을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 시편을 전기로 및 체인 콘베어 롤러 킬론에서 분당 10℃ 미만의 승온 속도로 800℃∼900℃ 까지 승온하고, 900℃에서 3시간 소성하여 하기 표 1과 같은 결과를 얻었다.

[표 1] 광택 유약 처리한 모자이크 타일에 대한 금속 타일용 유약

광택 유약	표면 색상	표면 질감
검정색	우수한 발색	매끈하고 반짝거리는 금속 질감
청색	X	X
녹색	X	X
흰색	옅게 발색	X
회색	우수한 발색	주석 표면 질감
※ 상기 x 는 발색정도가 약하거나 금속성 질감이 낮은 것을 나타낸다.

실시예 2. 매트 유약 처리한 모자이크 타일에 대한 금속 타일용 유약.

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 매트 유약 처리한 모자이크 타일을 실험하였으나 메탈릭의 색상이 우수하지 못하고 표면 질감이 무광택으로 광택의 유약으로 된 모자이크 타일을 사용했을 때 보다 떨어진다.

실시예 3. 광택 유약 처리한 석재 타일에 대한 금속 타일용 유약.

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광택 유약 처리한 석재 타일을 실험하였다.

[표 2] 광택 유약 처리한 석재 타일에 대한 금속 타일용 유약

광택 유약	표면 색상	표면 질감
검정색	우수한 발색	매끈하고 반짝거리는 금속 질감에 러스틱한 금속질감 추가
청색	X	X
녹색	X	X
흰색	옅게 발색	X
회색	우수한 발색	주석 표면 질감에 러스틱한금속 질감 추가
※ 상기 x는 발색정도가 약하거나, 금속성 질감이 낮은 것을 나타낸다.

IV. 금속 타일의 물성 비교

실시예 4. 물성 비교

본 발명의 자기질 금속성 타일 시편과 시판되는 스포터링 제품을 10% HCl 과 10% NaOH 용액에 각각 1시간 동안 침전 시킨 후 표면의 금속 용출을 관찰하였다(표 3 참조).

[표 3]

	내약품성	스크래치
스포터링 제품	10% HCl, 10% NaOH 용액에 침전 1시간 이후부터 표면 금속 용출	약함
본 발명품	변화 없음	강함

이와 같이 본 발명에 의해 제조된 자기질 금속성 타일은 금속의 자연스러운 질감을 가지며, 종래의 금속성 타일보다 내구성과 내식성이 강한 물성을 가지고 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 여러 가지 광택 유약을 시유한 자기질 소자의 타일 위에 금속 분말과 같은 산화물로 만든 금속 타일용 유약을 재 시유하여 제조 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 자연스러운 금속의 질감을 표현해 내면서 우수한 내구성과 내식성의 물성을 가지는 자기질 금속성 타일을 얻을 수 있다.

Claims

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(a) 광택 유약을 타일 표면에 시유하는 단계;

(b) 금속 타일용 유약을 상기 (a) 단계의 타일 표면에 재 시유하는 단계; 및

(c) 상기 (b) 단계의 타일을 소성 처리하는 단계를 포함하는 금속성 타일 제조방법에 있어서,

상기 (b) 단계의 금속 타일용 유약은 메탈릭 파우더의 주원료 분말로 알루미나(Al), 철(Fe), 납(Pb), 산소(O) 및 규소(Si)를 모두 포함하고, 메탈릭 파우더의 보조 원료 분말로서 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 칼륨(K), 염소(Cl), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 금속을 포함하는 메탈릭 파우더 20∼70wt%;

붕규산 산화물 20∼70wt% ; 및

유기결합제로 아교 분말 3∼10wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 금속성 타일 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 (a) 단계의 타일은 1차 소성 완료되어 제조된 무유 타일, 석재 타일 및 모자이크 타일의 자기질 시유 타일을 사용하는 것을 특징으로 하는 금속성 타일 제조방법.
상기 (b) 단계의 금속 타일용 유약을 시유하기 전 타일을 가열한 후 유약을 분사하는 것을 특징으로 하는 금속성 타일의 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 (b) 단계의 금속 타일용 유약의 시유량은 0.5∼3.0g 이내인 것을 특징으로 하는 금속성 타일의 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 (c) 단계의 소성은 네트 킬런 (Net Kiln)을 사용하여 800∼900℃에서 소성하는 것을 특징으로 하는 금속성 타일의 제조방법.
삭제
제 8 항에 있어서,

상기 메탈릭 파우더는 알루미나(Al) 1∼3wt%, 철(Fe) 5∼20wt%, 납(Pb) 10∼40wt%, 산소(O) 20∼40wt%, 규소(Si) 6.5∼20wt%, 몰리브덴(Mo) 0.1∼0.5 wt%, 티타늄(Ti) 0.1∼0.5 wt%, 구리(Cu) 0.1∼0.5 wt%, 칼륨(K) 1∼5 wt% 및 염소(Cl) 1∼4 wt%의 조성비로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속성 타일의 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 붕규산 산화물은 붕규산 나트륨, 붕규산 납 및 붕규산 칼륨으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 금속성 타일의 제조방법.