KR100531160B1 - 경질 도기의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 경질 도기의 제조 방법은, 분말형 유리 재료, 분말형 알칼리 금속 규산염 및 수용성 고분자 등의 원료를 고정 비율로 혼합하여 건조 상태로 하는 단계와, 수분을 투입해 소정 형태로 성형하는 단계와, 부분적인 수분을 제거하는 단계와, 가열하여 소성하는 단계로 이루어진다. 그리고 가열하여 소성하는 과정 중에, 알칼리 금속 규산염 중의 산화물이나 수산화물은 분말형 유리 재료의 연화점을 낮출 수가 있으며, 분말형 유리 재료가 반유체 상태를 나타낼 때, 알칼리 금속 규산염으로 인한 공기와 결정수가 고온에서 팽창하여 기포를 형성한다. 이와 동시에 수용성 고분자가 고온시 기체로 변하여 배출되므로 완제품 내부에 밀봉성 기공이 형성되며, 완제품 표면에 통로식의 개방성 기공이 형성됨으로써, 밀봉성 기공이 형성된 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖게 한다.

Description

경질 도기의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT POTTERY}

본 발명은 경질 도기의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖는 도기 제품의 제조 방법에 관한 것이다.

그리고 도기 제품을 건축 재료의 도기 벽돌재로써 사용하는 등 광범위한 응용이 가능하고, 심지어 완제품을 다시 분쇄 가공하여 경질 골재로도 응용 사용할 수 있다.

건축 재료로 사용되는 도기 벽돌재는 원래 고강도의 구조적 특징을 요하며, 그것을 응용하여 부설할 수 있는 것이 요구된다. 그리고 이는 역시 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖는 것이 요구된다. 그러므로 모든 도기를 소결하는 기술로써 단열성, 방화성, 방수성의 장점을 갖춘 도기 벽돌재를 제작해낼 수는 있지만 도기 벽돌재의 품질을 저하시키는 부분을 보완하는 데는 아직도 발전이 더디다. 왜냐하면 아직까지 생산해내고 있는 도기 벽돌재는 무게가 너무 무겁다는 단점이 있어 그 응용 범위를 제한시킨다.

그리고 아직까지 도기를 소결하는 기술은 품질을 향상시킬 수 있는 기술에 발전이 없으므로 원래 도기 벽돌재가 응용에 적합하거나 대체할 수 있는 기술을 부득이하게도 다른 기술로써 대체할 수 밖에 없는 상황이다. 이 분야에 있어 아직 이렇다할 다른 출구가 없는 관계로 이는 도기 산업의 발전을 저해하고 심각한 영향을 주고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기 상황을 감안하여 행하여진 것으로, 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 가지게 되는 이상적이고 실행 가능한 경질 도기의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 경질 도기의 제조 방법은 분말형 유리 재료, 분말형 알칼리 금속 규산염 및 수용성 고분자 등의 원료를 고정 비율로 혼합하여 건조 상태로 하는 단계와, 수분을 투입해 소정 형태로 성형하는 단계와, 부분적인 수분을 제거하는 단계와, 가열하여 소성하는 단계로 이루어진다. 가열하여 소성하는 과정 중에, 알칼리 금속 규산염 중의 산화물이나 수산화물은 분말형 유리 재료의 연화점을 낮추며, 분말형 유리 재료가 반유체 상태를 나타낼 때, 알칼리 금속 규산염으로 인한 공기와 결정수가 고온에서 팽창하여 기포를 형성하며, 이와 동시에 수용성 고분자가 고온시 기체로 변하여 배출되므로 완제품 내부에 밀봉성 기공이 형성되며, 완제품 표면에 통로식의 개방성 기공이 형성됨으로써, 밀봉성 기공이 형성된 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖게 한다.

본 발명의 경질 도기의 제조 방법의 또 다른 목적은, 분말형 유리 재료, 알칼리 금속 수산화물 및 수용성 고분자 등의 원료를 고정 비율로 혼합하여 건조 상태로 하는 단계와, 수분을 투입하여 소정 형태로 성형하는 단계와, 부분적인 수분을 제거하는 단계와, 가열하여 소성하는 단계로 이루어진다. 가열하여 소성하는 과정 중에, 알칼리 금속 수산화물은 분말형 유리 재료의 연화점을 낮추며, 분말형 유리 재료가 반유체 상태를 나타낼 때, 이와 동시에 수용성 고분자가 고온시 수증기나 이산화탄소 등의 기체로 변하며, 기체는 완제품 내부에 밀봉성 기공을 형성하며, 완제품 표면에 통로식의 개방성 기공을 형성함으로써, 밀봉성 기공이 형성된 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖게 한다.

(실시 형태)

본 발명의 내용과 전체 제작 방법에 대한 정확한 이해를 돕기 위해, 하기와 같이 도면을 참조하면서 설명한다.

본 발명의 경질 도기의 제작 방법에 있어서, 주요한 내용은 도 1과 도 2에 도시하는 바와 같이 도기의 완제품(10)을 제작하는 것이고, 그 중에서도 도기의 완제품(10)의 표면은 통로식의 개방성 기공(11)이 밀집해 있으나, 그 내부는 밀봉성 기공(12)이 밀집해 있어, 전체적으로 도기의 완제품(10)은 밀봉성 기공(12)으로 이루어져 있다. 그래서 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 두루 가지고 있다.

본 발명의 경질 도기의 제조 방법에 대한 전체적인 제조 공정은 도 3과 도 4에 도시하는 바와 같으며, 그 중 각각에 대한 원료는 하기와 같다.

a. 저온형에서의 분말형 유리 재료

① 분말형 유리 재료(입자 크기 50mesh 이하) : 90 중량%

② 분말형 알칼리 금속 규산염(규산나트륨 가능) : 10 중량%

③ 따로 첨가되는 수용성 고분자(덱스트린 가능) : 3 중량%

b.고온형에서의 분말형 유리 재료

① 분말형 유리 재료(입자 크기는 50mesh 이하) : 60 중량%

② 분말형 알칼리 금속 규산염(규산나트륨 가능) : 40 중량%

③ 따로 첨가되는 수용성 고분자(덱스트린 가능) : 3 중량%

고온형과 저온형의 차이점은 다음과 같다. 분말형 유리 재료를 1000℃까지 가열해도 변형이 없으면 고온형이고 변형이 있으면 저온형이다. 그 중에서도 분말형 유리 재료의 입자 크기 차이는 고온 상태에서 온도를 유지하는 시간의 길고 짧음에 따르며, 입자가 작을 수록 온도를 유지하는 시간은 더욱 짧아진다. 그리고 수용성 고분자(덱스트린도 가능)의 첨가량이 많고 적음도 분말형 유리 재료의 입자 사이의 상온에서 점착력의 크고 작음에 따라 결정되며, 부분 기공의 공급 역할을 순조롭게 해내게 된다.

또한 기계 성형과 수작업 성형이 서로 다르며 이하의 단계로 이루어진다.

A. 먼저 분말형 유리 재료, 분말형 알칼리 금속 규산염 및 수용성 고분자 등의 원료를 고정 비율로 혼합하여 건조 상태로 만들 때, 본 실시예는 분말형 유리 재료는 50mesh 크기의 입자, 알칼리 금속 규산염은 산화나트륨, 수산화나트륨 혹은 산화규소의 규산나트륨으로 가능하며, 그리고 수용성 고분자는 고도의 탄소량을 함유한 덱스트린이 가능하며, 저온형은 분말형 유리 재료가 90 중량%, 규산나트륨이 10 중량%, 덱스트린이 3 중량%(따로 첨가)의 비율이며, 혹은 고온형일 때는 분말형 유리 재료가 60 중량%, 규산나트륨이 40 중량%, 덱스트린이 3 중량%(따로 첨가)의 비율로 혼합되어 만들어진다.

B. 수분을 투입해 소정 형태로 성형시, 수분의 비율은 기계 성형과 수작업 성형시 각각 6 중량%와 10 중량% 이하로 다르며, 원료를 투입하여 금형을 이용해 모양을 만들게 되며, 기계 성형과 수작업 성형시 각각 300㎏/㎠과 7㎏/㎠의 힘으로 성형한다.

C. 부분적인 수분을 제거시, 기계 성형시는 110℃의 온도로 불에 쬐고, 수작업 성형시는 먼저 바람 건조 후 마찬가지로 110℃의 온도로 불에 쬐어 말린다.

D. 가열하여 소성시, 원료를 800℃까지 가열한 후, 즉시 가열을 정지한다(이 소성 온도는 알칼리 금속 규산염의 조성 중량비에 따라 조정한다).

이 때, 가열하여 소성하는 과정 중에, 알칼리 금속 규산염의 다공성 분체에는 공기가 유입되며, 알칼리 금속 규산염 중의 산화물이나 수산화물에 의해 분말형 유리 재료의 연화점을 낮추게 되고, 분말형 유리 재료가 반유체 상태를 나타낼 때, 이 때 유입된 공기와 결정수는 고온에서 팽창하여 기포를 형성한다. 이와 동시에 그 수용성 고분자가 고온시 기체로 변하여 배출되므로 완제품 내부에는 밀봉성 기공이 형성되며, 완제품 표면에는 통로식의 개방성 기공이 형성됨으로써, 밀봉성 기공이 형성된 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖게 되어, 도기의 완제품은 건축용 도기 벽돌재에 광범위하게 응용 사용될 수 있게 되며, 심지어 완제품을 다시 분쇄하여 경질의 골재를 만드는데 이용될 수도 있게 된다.

본 발명의 경질 도기의 제조 방법의 다른 실시예의 원료 및 제조 공정은 도 5 또는 도 6에 도시하는 바와 같으며, 그 중 각각의 원료는 이하에 나타내는 바와 같다.

① 분말형 유리 재료(50mesh 이하의 입자 크기) : 95 중량%

② 알칼리 금속 수산화물(수산화나트륨이나 수산화칼륨으로 할 수 있다) : 5 중량%

③ 따로 첨가되는 수용성 고분자(덱스트린 가능) : 10 중량%

기계 성형과 수작업 성형은 서로 다르며 이하의 단계로 이루어진다.

A. 먼저 분말형 유리 재료와 수용성 고분자 등의 원료를 고정 비율로 혼합하여 건조 상태로 만들 때, 본 실시예는 분말형 유리 재료는 200mesh의 입자 크기, 알칼리 금속 수산화물은 수산화나트륨이나 수산화칼륨으로 가능하며, 수용성 고분자는 탄소량을 고도로 함유한 덱스트린이 가능하며, 저온형은 분말형 유리 재료가 95 중량%, 수산화나트륨 혹은 수산화칼륨 5 중량% 및 덱스트린 10 중량%(따로 첨가)의 비율로 혼합한다.

B. 수분을 투입하여 소정 형태로 성형시, 그 수분의 비율은 기계 성형과 수작업 성형에 따라 각각 6 중량%와 10 중량% 이하로 결정하며, 원료를 투입하여 금형을 이용해 모양을 만들며, 기계 성형과 수작업 성형에 따라 각각 300㎏/㎠과 7㎏/㎠의 힘으로 성형한다.

C. 가열하여 소성시, 원료는 800℃까지 가열한 후 이 온도로 약 10분간 유지시킨다.

이로써 가열하는 과정 중에, 알칼리 금속 수산화물을 이용하여 분말형 유리 재료의 연화점을 낮출 수 있으며, 분말형 유리 재료가 반유체 상태로 되었을 때, 수용성 고분자가 변하여 형성되는 기체는 배출되어 완제품 내부에 밀봉성 기공을 형성하며, 완제품 표면에 통로식의 개방성 기공을 형성함으로써, 밀봉성 기공이 형성된 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖게 된다.

당연히 본 발명으로 제조되는 도기의 완제품은 원료의 혼합 과정 중에 염료를 첨가해 직접 가열하여 소성하거나, 성형 후에 색을 넣어 다시 2차 소성을 거칠 수 있으며, 이로써 완제품은 다양한 색깔을 갖출 수 있다.

본 발명의 경질 도기의 제조 방법은 알칼리 금속 규산염 중의 산화물이나 수산화물로써 분말형 유리 재료의 연화점을 낮출 수 있으며, 분말형 유리 재료가 반유체 상태를 나타낼 때, 알칼리 금속 규산염으로 인해 유입된 공기나 결정수가 고온에서 팽창하여 기포를 형성한다. 이와 동시에 수용성 고분자는 고온시 기체로 변하여 배출되므로 완제품 내부에는 밀봉성 기공이 형성되며, 완제품 표면에는 통로식의 개방성 기공이 형성됨으로써, 밀봉성 기공이 형성되게 되어 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 가지게 된다. 또 분말형 유리 재료, 알칼리 금속 수산화물 및 수용성 고분자를 고정 비율로 혼합하여 건조 상태가 된 후에 수분을 투입해 소정 형태로 성형한 후, 가열하는 과정 중에, 알칼리 금속 수산화물을 이용하여 분말형 유리 재료의 연화점을 낮추며, 이 분말형 유리 재료가 반 유체 상태로 되었을 때, 수용성 고분자가 기체로 변하여 배출되므로 완제품의 내부에는 밀봉성 기공이 형성되며, 완제품 표면에는 통로식의 개방성 기공이 형성됨으로써, 이와 마찬가지로 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 가지게 되어 이상적이고 실행 가능한 경질 도기의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법에 의거해 발명의 특허 신청을 하는 바이다. 단지 상술의 실시 설명과 도면에 도시되는 바는 본 발명으로 창조해낸 이상적인 실시예 중의 하나임을 밝히며, 이로써 본 발명에만 제한되는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 모든 구조, 장치, 특징 등이 유사한 것이면, 모두 본 발명의 목적 및 특허 청구 범위 내에 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 가지게 되는 이상적이고 실행 가능한 경질 도기의 제조 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 도기 완제품의 외관도이다.

도 2는 본 발명의 도기 완제품의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 기계 성형의 제조 공정도이다.

도 4는 본 발명의 수작업 성형의 제조 공정도이다.

도 5는 본 발명의 기계 성형의 다른 실시예의 제조 공정도이다.

도 6은 본 발명의 수작업 성형의 다른 실시예의 제조 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 도기 완제품 11 : 개방성 기공

12 : 밀봉성 기공

Claims (15)

1. 삭제
2. A. 분말형 유리 재료, 분말형 알칼리 금속 규산염 및 수용성 고분자 등의 원료를 혼합하여 건조 상태로 하는 단계로서, 상기 분말형 유리 재료의 입자는 50mesh 이하의 크기이며, 알칼리 금속 규산염은 산화나트륨, 수산화나트륨이나 산화규소의 규산나트륨이며, 수용성 고분자는 고도의 탄소량을 함유한 덱스트린이며, 분말형 유리 재료가 90중량%, 규산나트륨은 10중량%, 덱스트린은 3중량%(따로 첨가)의 비율로 혼합하는 단계와,

   B. 수분을 투입해 소정 형태로 성형하는 단계와,

   C. 부분적인 수분을 제거하는 단계와,

   D. 가열하여 소성하는 단계로 이루어지며,

   이에 의하여, 가열하여 소성하는 과정 중에, 알칼리 금속 규산염 중의 산화물이나 수산화물은 분말형 유리 재료의 연화점을 낮추고, 이 분말형 유리 재료가 반유체 상태를 나타낼 때, 알칼리 금속 규산염으로 인한 공기와 결정수가 고온에서 팽창하여 기포를 형성하며, 이와 동시에 수용성 고분자가 고온시 기체로 변하여 배출되므로, 완제품 내부에는 밀봉성 기공이 형성되며, 완제품 표면에 통로식의 개방성 기공이 형성됨으로써, 밀봉성 기공이 형성된 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
3. A. 분말형 유리 재료, 분말형 알칼리 금속 규산염 및 수용성 고분자 등의 원료를 혼합하여 건조 상태로 하는 단계로서, 상기 분말형 유리 재료의 입자는 50mesh 이하의 크기이며, 알칼리 금속 규산염은 산화나트륨, 수산화나트륨 또는 산화규소의 규산나트륨이며, 수용성 고분자는 탄소량을 고도로 함유한 덱스트린이며, 분말형 유리 재료가 60 중량%, 규산나트륨은 40 중량%, 덱스트린은 3 중량%(따로 첨가)의 비율로 혼합하는 단계와,

   B. 수분을 투입해 소정 형태로 성형하는 단계와,

   C. 부분적인 수분을 제거하는 단계와,

   D. 가열하여 소성하는 단계로 이루어지며,

   이에 의하여, 가열하여 소성하는 과정 중에, 알칼리 금속 규산염 중의 산화물이나 수산화물은 분말형 유리 재료의 연화점을 낮추고, 이 분말형 유리 재료가 반유체 상태를 나타낼 때, 알칼리 금속 규산염으로 인한 공기와 결정수가 고온에서 팽창하여 기포를 형성하며, 이와 동시에 수용성 고분자가 고온시 기체로 변하여 배출되므로, 완제품 내부에는 밀봉성 기공이 형성되며, 완제품 표면에 통로식의 개방성 기공이 형성됨으로써, 밀봉성 기공이 형성된 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 경질 도기를 기계 성형으로 만드는 경우, 6 중량% 이내의 수분을 투입하며 이에 사용되는 금형은 300㎏/㎠의 힘으로 성형하는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 경질 도기를 수작업 성형으로 만드는 경우, 10 중량% 이내의 수분을 투입하며 이에 사용되는 금형은 7㎏/㎠의 힘으로 성형하는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
6. 제4항에 있어서,

   110℃의 온도로 불에 쬐어 건조시켜 수분을 제거하는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
7. 제5항에 있어서,

   먼저 바람으로 건조한 후, 110℃의 온도로 불에 쬐어 건조시켜 수분을 제거하는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
8. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   소성 온도는 800℃인 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
9. 삭제
10. A. 분말형 유리 재료, 알칼리 금속 수산화물 및 수용성 고분자 등의 원료를 혼합하여 건조 상태로 하는 단계로서, 상기 분말형 유리 재료의 입자는 50mesh 이하의 크기이며, 알칼리 금속 수산화물은 수산화나트륨 또는 수산화칼륨이며, 수용성 고분자는 고도의 탄소량을 함유한 덱스트린이며, 분말형 유리 재료가 95중량%, 알칼리 금속 수산화물은 5중량%, 따로 첨가하는 덱스트린은 10중량%(따로 첨가)의 비율로 혼합하는 단계와,

    B. 수분을 투입하여 소정 형태로 성형하는 단계와,

    C. 부분적인 수분을 제거하는 단계와,

    D. 가열하여 소성하는 단계로 이루어지며,

    이에 의하여, 가열하여 소성하는 과정 중에, 알칼리 금속 수산화물은 분말형 유리 재료의 연화점을 낮추고, 이 분말형 유리 재료가 반유체 상태를 나타낼 때, 이와 동시에 수용성 고분자가 고온시 수증기나 이산화탄소 등의 기체로 변하며, 이 기체는 완제품 내부에 밀봉성 기공을 형성하며, 완제품 표면에 통로식의 개방성 기공을 형성함으로써, 밀봉성 기공이 형성된 완제품은 경질성, 단열성, 방화성 및 방수성을 갖는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서,

    경질 도기를 기계 성형으로 만드는 경우, 6 중량% 이내의 수분을 투입하며 이에 사용되는 금형은 300㎏/㎠의 힘으로 성형하는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
12. 제10항에 있어서,

    경질 도기를 수작업 성형으로 만드는 경우, 10 중량% 이내의 수분을 투입하며 이에 사용되는 금형은 7㎏/㎠의 힘으로 성형하는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
13. 제11항에 있어서,

    110℃의 온도로 불에 쬐어 수분을 제거하는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
14. 제12항에 있어서,

    먼저 바람으로 건조한 후, 110℃의 온도로 불에 쬐어 건조시켜 수분을 제거하는 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.
15. 제10항에 있어서,

    소성 온도는 800~1100℃인 것을 특징으로 하는 경질 도기의 제조 방법.