KR100865508B1 - 자연석 질감을 주는 경량성 세라믹체 및 그 제조방법 - Google Patents

자연석 질감을 주는 경량성 세라믹체 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경량성 세라믹체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조방법은 통상의 점토 또는 황토에 첨가제로 수산화나트륨 또는 규산나트륨 중 선택된 1종 또는 이들의 혼합물로 구성되는 바인더와, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨 중 선택된 1종 이상의 탄산계 발포제를 물에 용해시켜 혼합하여 성형한 다음, 건조과정 없이 소성공정에 들어가되, 소성로 내부의 압력을 1 내지 1.9기압으로 유지하면서 700 내지 850℃의 온도에서 15 내지 30분간 소성하는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 세라믹체는 경량성이며, 자연석의 질감과 짙은 회색 또는 흑색의 색상을 가진다.
세라믹, 경량성, 자연석, 발포, 수산화나트륨, 규산나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨

Description

자연석 질감을 주는 경량성 세라믹체 및 그 제조방법{A Lightweight Ceramic Form Having Natural Stone Texture And Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 경량성 세라믹체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우리 나라의 제주도에서 발견되는 자연석과 같은 질감을 주는 세라믹체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
우리 나라의 제주도에서 발견되는 자연석은 색상이 짙고 무수한 기공이 형성되어 미적 가치가 매우 높은 것으로 평가되고 있다. 그러나 그 량이 제한되어 있으므로 이와 유사한 질감을 나타내는 소재를 개발하기 위하여 많은 노력이 이루어지고 있다.
이에 대하여 지금까지 개발된 기술로는, 수지에 검은 색상의 안료를 넣고 표면에 일정한 기포가 형성되도록 성형하는 것을 들 수 있다. 이 기술에 의한 제품은 어느 정도 자연석과 유사한 질감을 나타내므로 비교적 성황리에 시판되고 있다. 그러나 이 기술에 의한 제품은 제주도 자연석 특유의 미려한 질감을 발현하지는 못하며, 특히 그 재료가 유기물질이므로 간단한 기념품의 용도 외에는 사용이 제한되고 있다.
한편, 무기재료를 이용하여 경량 인조석을 제조하는 기술로는, 한국 특허 제1997-5871호를 들 수 있다. 이 기술은 제품의 경량성을 얻기 위하여 경량성 재료인 퍼라이트, 규조토 등의 고가의 재료를 사용하고 900℃ 이상의 온도에서 소성을 하므로 제조원가가 높다는 문제점과 사용되는 재료가 단열성이 높아서 제품의 내외부가 균일하게 소성되지 아니하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결한 본 발명자에 의한 한국 특허공개 제1999-84252호를 들 수 있다. 이 기술은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 수산화나트륨과, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 첨가제를 사용하여 소성온도를 770-870℃로 낮추고 소성 중에 발포를 유도함으로써 고가의 경량성 재료를 사용하지 아니하여도 경량성을 얻을 수 있었으나 소결이 불안정하여 불량률이 높고 얻어진 제품의 색상과 질감이 만족스럽지 못하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 저가의 원료를 사용하여 경량성 세라믹체를 얻는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 질감과 색상이 자연석과 유사한 세라믹체를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 불량률이 감소된 경량성 세라믹체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 세라믹체의 제조방법은 통상의 점토 또는 황토에 첨가제로 수산화나트륨 또는 규산나트륨 중 선택된 1종 또는 이들의 혼합물로 구성되는 바인더와, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨 중 선택된 1종 이상의 탄산계 발포제를 물에 용해시켜 혼합하여 성형한 다음, 건조과정 없이 소성공정에 들어가되, 소성조건이 소성로 내부의 압력이 1 내지 1.9기압이 유지되도록 하면서 700 내지 850℃의 온도에서 15 내지 30분간 소성하는 것으로 구성된다.
본 발명의 세라믹체는 상기 제조방법에 의하여 얻어지는 것으로, 흑색 또는 짙은 회색의 색상을 띠며, 비중이 0.2 내지 0.9이고, 내부 및 외부에 미세기포가 전체적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 주원료로 사용되는 통상의 점토 또는 황토는 산지에 따라 그 구성성분이 다소간 차이가 있으나 SiO2가 40 내지 70중량%, Al2O3가 14 내지 50중량% 포함되어 있으며, Fe2O3, CaO, MgO 등이 각각 2중량% 이내 함유되어 있다.
바인더로 사용되는 수산화나트륨 또는 규산나트륨은 성형성을 향상시키는 바인더의 역할과 아울러 소성온도를 낮추는 역할을 한다. 그 적절한 사용량은 점토 또는 황토 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부이다. 이 범위 미만의 경우에는 성형성이 부족할 뿐만 아니라, 소성온도가 높아져서 제조원가가 상승되는 문제점이 발생하며, 이 범위를 초과할 경우에는 얻어진 제품의 표면이 번질거리게 되는 문제점이 발생한다.
탄산계 발포제는 소성시 발포되어 피소성물에 기포를 형성시키는 역할을 하 며, 그 적절한 사용량은 점토 또는 황토 100중량부에 대하여 0.5 내지 5중량부이다. 이 범위 미만의 경우에는 발포효과가 부족하며 이 범위를 초과할 경우에는 얻어진 제품의 강도가 저하하게 된다. 탄산계 발포제는 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨 중 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으나, 이 중 탄산칼륨과 탄산나트륨이 혼합하여 사용하는 것이 얻어진 제품의 색상과 질감의 향상을 위하여 가장 바람직하다.
물은 사용되는 재료의 함수율을 감안하여 적절히 사용되며 통상 점토 또는 황토 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부를 첨가하게 되면 성형성이 좋아지며, 첨가되는 약제들을 충분히 용해할 수 있게 된다.
본 발명의 제조방법의 가장 큰 특징은 건조공정을 거치지 아니하고 바로 소성공정으로 들어가는 것과, 소성로의 압력을 1 내지 1.9기압으로 유지시킨다는 것이다.
통상 소성제품은 건조로에서 충분히 건조된 후 소성공정에 들어간다. 그러나 본 발명에서는 이 건조공정이 생략되는데, 그 이유는 건조공정을 거치게 되면 얻어진 제품이 흑색 또는 짙은 회색의 색상을 가지게 되는 것이 아니라 일반 도자기와 같은 백색 또는 밝은 갈색의 색상을 띠기 때문이다.
소성로의 압력을 1 내지 1.9기압이 되도록 유지시키는 이유도 위와 같다. 통상의 소성공정과 같이 상압하에서 소성을 하게 되면 피소성물은 백색 또는 밝은 갈색의 색상을 띠게 된다. 소성로의 압력은 연통의 크기를 조절함으로써 적절히 조절될 수 있다.
본 발명의 세라믹체는 자체로 원적외선을 방사하지만, 그 효과를 더욱 향상시키기 위해서 게르마늄, 옥, 맥반석 등을 첨가할 수 있으며, 유해 전자파 흡수를 위하여 도전성 카본블랙, Ni 분말 등을 첨가할 수도 있다.
본 발명의 실시예는 아래와 같다.
(실시예 1)
SiO2 52.4%, Al2O3 32.7%, Fe2O3 1.05%, CaO 0.93%, MgO 0.02%로 구성되며 250메쉬의 망에 걸러저서 입도가 조절된 점토 100Kg에 수산화나트륨 12.5Kg, 규산나트륨 5Kg, 탄산나트륨 1Kg, 탄산칼륨 1Kg을 물 14Kg을 용해하여 첨가하고 혼합한 다음 10cm × 10cm × 10cm의 크기로 성형하여 건조과정 없이 소성로에 적재한 후, 연통의 직경을 1/4 크기로 줄여서 내부의 온도가 780℃에 될 때까지 가온하고 이 온도를 20분간 유지시킨 후 서냉하여 시편을 얻었다.
얻어진 시편은 비중이 0.7이었고, 압축강도는 40Kg/cm2 이었으며, 색상은 흑색이고, 표면 및 내부에 직경 2mm 내외의 기포가 균일하게 형성되어 있었다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일하게 시행하되, 성형물을 함수율이 5% 이내가 되도록 건조시킨 후 소성하였으며, 얻어진 시편의 물성은 실시예 1에 의하여 얻어진 것과 유사하였으나 흑색이 발현되지 아니하고 밝은 갈색의 색상을 띠었다.
(비교예 2)
실시예 1과 동일하게 시행하되, 연통의 크기를 조절하지 아니하였으며, 얻어진 시편은 비교예 1과 유사하게 밝은 갈색의 색상을 띠었다.
(비교예 3)
흑색 발현을 위하여 비교예 1과 동일하게 시행하되 안료로 카본 블랙을 점토 100중량부에 대하여 1중량부 첨가하였다. 얻어진 시편은 전체적으로 흑색이었으나 색상이 균일하지 아니하여 자연석 고유의 색상과 질감을 느낄 수 없었다.
(실시예 2)
실시예 1에 의하여 얻어진 시편을 식물을 심을 수 있도록 화분형상으로 가공하고, 우리 나라에서 자생하고 있는 동양란을 여기에 이식하여 3개월간 생육상태를 관찰한 결과 일반 화분에 이식된 동양란보다 생육상태가 우수하였다.
이상의 실시예를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 세라믹체는 제주도산 자연석과 그 질감과 색상이 매우 유사하여 이의 대체품으로 사용될 수 있으며, 가공이 용이하여 화분이나 실내장식용으로 효과적으로 사용되어질 수 있다.

Claims (4)

  1. 점토 또는 황토에 첨가제로 수산화나트륨 또는 규산나트륨 중 선택된 1종 또는 이들의 혼합물로 구성되는 바인더와, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨 중 선택된 1종 이상의 탄산계 발포제를 물에 용해시켜 혼합하여 성형한 다음, 건조과정 없이 소성공정에 들어가되, 소성로 내부의 압력을 1 내지 1.9기압으로 유지하면서 700 내지 850℃의 온도에서 15 내지 30분간 소성하는 것을 특징으로 하는 자연석 질감을 주는 경량성 세라믹체의 제조방법.
  2. 제1항 기재의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 자연석 질감을 주는 경량성 세라믹체.
  3. 제2항에 있어서, 표면 및 내부에 직경 2mm 내외의 기포가 형성된 것을 특징으로 하는 자연석 질감을 주는 경량성 세라믹체.
  4. 제2항에 있어서, 색상은 흑색 또는 짙은 회색인 것을 특징으로 하는 자연석 질감을 주는 경량성 세라믹체.
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