KR101265942B1 - 내열식기용 유약의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 탄산리튬 20~40중량%와 산화규소 60~80중량%가 제1 열처리되어 형성된 중간체와, 점토(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)가 제2 열처리되어 형성된 메타카오린이 제3 열처리되어 프리트 형태를 이루며, 상기 중간체와 상기 메타카오린은 50:50∼75:25 범위의 중량비로 함유된 것을 특징으로 하는 내열식기용 유약의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 스포듀민과 페탈라이트가 가지고 있는 장점인 내열 충격성을 가지면서도 스포듀민과 페탈라이트가 가지고 있는 단점인 미용융된 상황에서 나타날 수 있는 피크 앤 밸리(peak & valley)를 제거하여 고온에서 급냉하는 과정을 거치더라도 표면에 균열이 발생하지 않으며, 고평활도를 갖는 내열식기용 유약을 얻을 수 있다.

Description

내열식기용 유약의 제조방법{Manufacturing method of glaze for heat resistant ceramic table ware}

본 발명은 유약의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Li₂CO₃와 SiO₂의 선별적 배칭(batching)을 통하여 내열 충격성과 고평활도를 갖는 내열식기용 유약의 제조방법에 관한 것이다.

합성수지나 금속재료로 이루어진 주방용 식기 내지 조리 용기(이하 주방용기라고 한다)로부터 생물체 내에 흡수되면 내분비계의 정상적인 기능을 방해하거나 혼란케 하는 화학 물질인 환경 호르몬이나 생체 축적시 중독을 일으킬 수 있는 금속의 용출가능성이 있다. 합성수지나 금속재료로 이루어진 주방용기는 제조의 용이성이나 비용상 이점 등 때문에 많이 사용되어 왔으나, 이들 소재의 생체 유해성에 대한 우려가 커지고 있다. 특히 이러한 합성수지나 금속재료는 열을 가할 경우, 유해물질의 방출 정도가 심각하기 때문에, 적어도 성질상 가열이 수반되는 용도에 있어서는 이러한 재료의 사용을 피해야만 한다.

이러한 합성수지나 금속재료의 대안으로, 인체에 유해한 물질을 방출하지 않을 뿐만 아니라, 원적외선 등을 방출하여 오히려 생체에 유익한 영향을 주는 세라믹 재료에 대한 관심이 급증하고 있다.

일반적으로 가열조리용이나 구이판 등과 같은 뚝배기는 도기재로 이루어져 있어 내열성이 높고, 가열과 냉각시 수축성이 적어야 직화나 전자 레인지 등에 의한 조리시 균열이 나타나지 않기 때문에 내열성 소지를 많이 사용하고 있다.

종래 내열 도자기의 소지 원료로는 고령토나 점토, 산청토, 페타라이트 등의 무기물질을 혼합 반죽한 소지를 가마에서 1000℃ 이상의 고열로 소성하여 제작하였다. 즉, 상기와 같은 내열 도자기를 초벌구이 한 후 0.5% 노르말 농도값을 갖는 게르마늄 졸 90%의 염화철 약 2%, 염화니켈 약 6%, 염화코발트 약 1%, 염화동 약 1%를 혼합 교반한 고농축 복합 금속질 액에 담궜다 꺼내서, 약 1240℃로 재벌구이하는 방식이나, 초벌 구어낸 내열자기에 엽장석 57~87중량%, 활석 2~8중량%, 칼리 장석과 석회석의 혼합물 10 중량%, 알루미나와 규석와의 혼합물 3 중량% 등을 가미한 유약을 도포한 후 재벌구이하는 방식으로 이루어졌다.

그러나, 종래 방법에 의하여서는 제작되어진 내열용기는 유약을 발라 소성하는 과정에서 열팽창계수의 차이나 결정상의 상전이 등으로 소지 또는 유약에 균열이 발생하게 되고, 이러한 균열부위에 음식물 찌꺼기 또는 세균 등이 번식하게 됨으로써 식기용도로서의 사용에 악영향을 끼치는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 식기들의 경우 반복적인 사용에서 유약면에 균열이 발생하게 되는 문제가 있었다. 이처럼 내열식기에 사용되는 유약의 물성은 1) 열충격강도, 2) 소지와의 열팽창계수의 차이, 3) 열처리 후 유면의 색상과 질감, 4) 시유공정 등에 의하여 결정된다. 이러한 물성과 특성은 유약을 내열식기 제품에 적용하여 사용중이거나 일정기간 동안 사용후에도 유지되어야만 제품의 안정성을 보장하고, 불량으로 인한 문제점을 해결할 수 있다.

유약의 열충격강도와 열팽창계수는 소성 후 유면에 형성되는 결정상인 스포듀민과 페탈라이트들에 의하여 크게 영향을 받는다고 알려져 있다.

즉 도자 제조업체에서 사용되는 소성로는 최대 소성온도가 1300℃ 정도이므로 처음에 사용하는 산화리튬 융제의 성분 및 양에 의하여 열적특성이 결정된다. 이는 스포듀민의 녹는점이 1350℃이고 페탈라이트의 녹는점이 1420℃ 이므로 실제 소성온도가 되어도 두 결정상은 완전히 융해되지 않기 때문이다.

그러므로 유약면의 미세구조는 융해된 유리상이 페탈라이트와 스포듀민 사이를 메우는 형태가 된다. 스포듀민이나 페탈라이트는 분쇄공정을 거친다 하더라도 10~40㎛ 범위에서 존재하므로 이 입자들이 형성하는 피크 앤 밸리(peak & valley)가 오염의 생성원인으로 작용하게 되는 것이다.

따라서 이러한 스포듀민이나 페탈라이트의 존재라고 하는 근본적인 문제에 대한 접근이 이루어지지 않으면 내열식기의 유약면에 대한 안정성의 확보는 요원한 과제가 된다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 해결하려는 과제는 백색 내열식기의 오염원인이 되는 불균일한 유면을 개선하여 반복되는 사용에도 처음과 같은 유약면의 품질을 유지할 수 있고, 기존 제품과 유사한 열충격 특성을 유지하면서 고평활도를 갖는 내열식기용 유약의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은, 탄산리튬 20~40중량%와 산화규소 60~80중량%가 제1 열처리되어 형성된 중간체와, 점토(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)가 제2 열처리되어 형성된 메타카오린이 제3 열처리되어 프리트 형태를 이루며, 상기 중간체와 상기 메타카오린은 50:50∼75:25 범위의 중량비로 함유된 것을 특징으로 하는 내열식기용 유약을 제공한다.

상기 중간체는 상기 탄산리튬과 상기 산화규소가 900~1100℃의 온도에서 제1 열처리되어 형성될 수 있다.

상기 메타카오린은 상기 점토가 700~900℃의 온도에서 제2 열처리되어 형성될 수 있다.

상기 내열식기용 유약은, 상기 중간체와 상기 메타카오린으로부터 결정화된 LAS(LiAlSi₂O₆) 결정상을 포함한다.

상기 중간체는 Li₂SiO₃이고, 상기 내열식기용 유약은 Li₂SiO₃ 결정상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은, (a) 탄산리튬 20~40중량%와 산화규소 60~80중량%를 선별적으로 배칭하고 제1 열처리하여 중간체를 형성하는 단계와, (b) 점토(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)를 제2 열처리하여 메타카오린을 형성하는 단계 및 (c) 상기 중간체와 상기 메타카오린을 50:50~75:25 범위의 중량비로 혼합하고 제3 열처리하여 프리트 형태로 형성하는 단계를 포함하는 내열식기용 유약의 제조방법을 제공한다.

상기 제1 열처리는 900~1100℃의 온도에서 30분∼24시간 동안 실시되는 것이 바람직하다.

상기 제2 열처리는 700~900℃의 온도에서 6∼48시간 동안 실시되는 것이 바람직하다.

상기 제3 열처리는 1200~1400℃의 온도에서 1∼24시간 동안 실시되는 것이 바람직하다.

상기 중간체는 Li₂SiO₃ 이고, 상기 중간체와 상기 메타카오린을 혼합하고 제3 열처리하여 형성되는 결정상은 LAS(LiAlSi₂O₆)를 포함한다.

상기 (c) 단계 후에, 프리트 형태의 유약을 분쇄하고 수분과 혼합하여 고형분의 함량이 30∼60%를 이루는 유약을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 스포듀민과 페탈라이트가 가지고 있는 장점인 내열 충격성을 가지면서도 스포듀민과 페탈라이트가 가지고 있는 단점인 미용융된 상황에서 나타날 수 있는 피크 앤 밸리(peak & valley)를 제거하여 고온에서 급냉하는 과정을 거치더라도 표면에 균열이 발생하지 않으며, 고평활도를 갖는 내열식기용 유약을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 백색 내열식기의 오염원인이 되는 불균일한 유면을 개선하여 반복되는 사용에도 처음과 같은 유약면의 품질을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 매우 낮은 열팽창계수를 갖는 미세한 크기의 스포듀민이나 페탈라이트 결정상을 형성하기 위하여 Li₂CO₃와 SiO₂의 고용체를 이용하고 메타카오린을 첨가하여 넓은 온도 범위에서 안정한 열적 특성을 갖는 내열식기용 유약을 제조할 수 있다.

도 1은 실시예 1에 따라 제조된 내열식기용 유약의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 도면이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 내열식기용 유약을 소지 위에 적용하여 소결한 시편을 보여주는 사진이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 내열식기용 유약의 열팽창계수를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 산화리튬(Li₂O), 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 산화규소(SiO₂)로부터 형성되는 LAS(LiAlSi₂O₆) 결정상을 포함하며, 열충격 특성이 우수하고, 높은 광택도를 유지하며, 고평활도를 가지며, 400℃ 이상의 고온에서 급냉시키는 과정에서도 도자기의 표면에 균열이 발생하지 않는 안정성을 갖는 내열식기용 유약을 제시한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내열식기용 유약은, 탄산리튬 20~40중량%와 산화규소 60~80중량%가 제1 열처리되어 형성된 중간체와, 점토(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)가 제2 열처리되어 형성된 메타카오린이 제3 열처리되어 프리트 형태를 이루며, 상기 중간체와 상기 메타카오린은 50:50∼75:25 범위의 중량비로 함유된다. 상기 중간체는 상기 탄산리튬과 상기 산화규소가 900~1100℃의 온도에서 제1 열처리되어 형성될 수 있다. 상기 메타카오린은 상기 점토가 700~900℃의 온도에서 제2 열처리되어 형성될 수 있다. 상기 내열식기용 유약은, 상기 중간체와 상기 메타카오린으로부터 결정화된 LAS(LiAlSi₂O₆) 결정상을 포함한다. 상기 중간체는 Li₂SiO₃이고, 상기 내열식기용 유약은 Li₂SiO₃ 결정상을 포함할 수 있다.

본 발명에서는 먼저 Li₂O의 소스(source)인 Li₂CO₃와 SiO₂의 선별적 배칭을 통하여 녹는점(예컨대, 1028℃)이 낮은 중간체를 형성하고, 산화알루미늄(Al₂O₃)의 소스인 점토(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)를 열처리하여 메타카오린을 형성한 후, 상기 중간체와 메타카오린을 혼합 용융시킨 후 여기에 결정화 공정을 통하여 LAS(LiAlSi₂O₆)를 형성하는 방법을 사용할 수 있다.

점토는 융제가 존재할 경우 1000℃ 부근에서 액상을 형성하는 것으로 알려져 있다. 그러므로 1250℃ 부근에서 Li₂O-SiO₂ 중간체와 메타카오린이 모두 용융되어 LAS(Li₂O-Al₂O₃-SiO₂계)의 액상 형성이 가능하리라 판단된다.

원칙적으로 LAS의 반응식은 다음과 같은 과정을 거친다.

Li₂CO₃ + Al₂O₃ + (SiO₂)₄

→ Li+ Al + Si₂ + O₆ + CO₂

→ LiAlSi₂O₆

반응식에서는 촉매로 ZrO₂ 또는 ZrSiO₄가 사용될 수 있다.

LAS를 형성하는 제조방법을 살펴보면, 탄산리튬(Li₂CO₃), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화규소(SiO₂)에 포함된 Li, Al 및 Si를 주성분으로 하여 이들을 몰비로 1:1:4가 되도록 혼합한다. 상기한 공정을 거치면, 리튬(Li) 원자가 Al, Si 원자들과 결합하여 온도변화에 따른 Al, Si 원자간 운동량의 변화가 현저히 감소하게 되어 내열온도가 약 1400℃인 팽창이 거의 없는 LAS 결정상을 얻을 수 있다. 이때, 리튬(Li), 알루미늄(Al), 실리콘(Si)의 조성비율이 올바로 1:1:4를 유지하면, 원재료가 규석, 점토, 또는 납석 등 천연재료의 조성상태와는 관계없이 양호한 LAS를 얻을 수 있다.

이러한 합성 후 상기 각 주성분인 리튬(Li), 알루미늄(Al), 실리콘(Si)의 결합정도의 확인은 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 피크치 분석으로 가능하다.

Li₂O-Al₂O₃-SiO₂계 유리를 열처리하여 제조되는, 주결정상으로 β-석영을 가지는 유리-세라믹스는 대부분 용융공정에 의하여 제조된다.

이러한 유리-세라믹스의 표면 거칠기는 유리-세라믹스의 결정입자 직경에 의하여 결정되는 것이 일반적이며, 따라서 평균 결정입자 직경을 감소시킴으로써 표면 거칠기가 작아질 것으로 예상된다. 그러나, 초평탄성이 요구되는 경우, 유리-세라믹스의 평균 결정입자 직경만을 고려하는 것만으로는 충분하지 않다.

평균 결정입자 직경은 유리-세라믹스의 결정입자 직경의 평균값으로, 유리-세라믹스 내에 지극히 큰 직경을 가지는 결정입자가 존재할 지라도, 이러한 지극히 큰 결정입자 직경은 유리-세라믹스 내의 다른 결정입장의 결정입자 직경과 평균값으로 계산되므로, 이러한 지극히 큰 결정입자 직경의 존재는 유리-세라믹스의 평균 결정입자 직경에는 유의적인 수준의 영향을 미치지 못한다.

한편 유리-세라믹스의 표면 거칠기에 있어서는, 유리-세라믹스 표면상에서 돌출 및 함몰에 대한 피크 앤 밸리(peak & valley) 값은 이러한 지극히 큰 결정입자 직경을 가지는 결정입장의 존재로 인하여 커지게 된다.

따라서, 유리-세라믹스는 평균 결정입자 직경 뿐만 아니라 결정입자 직경의 분포상태도 조절되어야 한다.

내열식기용 유약 조성에 있어서도 이에 대한 고려가 있어야 함은 자명한 결과이다.

이러한 결정입자 직경 및 결정입자 직경의 분포를 조절하기 위해서는 2가지 방법을 생각할 수 있다. 첫째는 결정화 온도를 조절하는 것이다. 둘째는 결정화에 소요되는 시간을 조절하는 것이다.

첫번째 방법에 있어서, 결정화 온도의 조절은 결정입자 직경의 크기 및 결정입자 직경의 분포를 결정하는 결정의 성장 및 응집에 직접적으로 영향을 미쳐서, 온도가 약간만 변할지라도 결정입자 직경의 크기 및 결정입자 직경의 분포가 많이 달라지게 된다. 게다가 이러한 방법에 있어서는 결정화에 사용되는 노(furnace)의 온도 분포 성능에 비해 상대적으로 좁은 범위에서 조절될 경우에는 온도를 조절하는 것이 실질적으로 불가능하다.

이에 따라 본 발명에서는 Li₂CO₃와 SiO₂를 선별적으로 배칭하고 제1 열처리하여 1028℃의 융점을 갖는 중간체를 형성하고, 여기에 Al₂O₃의 소스로서 점토를 제2 열처리하여 메타카오린을 형성한 후, 상기 중간체와 상기 메타카오린을 혼합 용융시킨 뒤, 결정화(LAS 결정상 형성) 공정을 통하여 기존의 제품과 유사한 열충격 특성을 유지하면서 고평활도를 갖는 내열식기용 유약을 제조한다.

탄산리튬(lithium carbonate)(Li₂CO₃)은 산화리튬(Li₂O)의 소스로 작용하며, 유약의 내구성을 좋게 만든다. 산화리튬(Li₂O)은 광석에 아주 적은 양이 들어있기 때문에 비싸다. 반면에 탄산리튬은 저렴하고, 열팽창으로 일어나는 장력과 수축을 감소시키는 영향력을 갖고 있다. 탄산리튬을 첨가하면 이온 크기가 작은 이온이 물체 내의 결정격자 내를 자유롭게 이동하면서, 열전달을 촉진시키는 역할을 한다. 이러한 열전달 촉진 결과, 물질 내부에 흔히 발생할 수 있는 열적인 스트레스가 현저히 감소하여 급열, 급냉에 의한 열충격에 강한 특성을 만들어낸다.

이것은 앞에서 상술한 바와 같은 내열식기의 안정성 확보에 있어서 필수적인 요소라고 할 수 있다. 특히 Li₂CO₃의 첨가로 서냉에 의하여 제품에 균열이 생기는 율이 적어 내열충격성을 확보하는 역할을 한다. 냉각시간을 단축시킬 수 있어서 생산속도를 빠르게 할 수 있고, 가열 또는 재소성 속도를 빠르게 할 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내열식기용 유약의 제조방법을 구체적으로 설명한다.

탄산리튬 20~40중량%와 산화규소 60~80중량%를 선별적으로 배칭하고 제1 열처리하여 중간체를 형성한다. 상기 중간체는 Li₂SiO₃ 이다. 상기 제1 열처리는 900~1100℃의 온도에서 30분∼24시간 동안 실시되는 것이 바람직하다.

점토(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)를 제2 열처리하여 메타카오린을 형성한다. 상기 제2 열처리는 700~900℃의 온도에서 6∼48시간 동안 실시되는 것이 바람직하다.

카오린(점토)(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)은 일종의 점토광물에 속한다. 카오린의 일반적인 구조는 알루미나 집사이트(gibbsite) 층이라고 불리우는 수산화알루미늄(Al₂(OH)₄)층들로 결합된 규산염(Si₂O₅) 판으로 구성되어 진다. 규산염이나 집사이트 층들은 s-g 짝층들 사이에 존재하는 약한 결합만으로 단단히 결합되어 진다. 이러한 점토는 700~900℃에서 열처리되면 중간체인 메타카오린을 형성한다.

상기 중간체와 상기 메타카오린을 50:50~75:25 범위의 중량비로 혼합하고 제3 열처리하여 프리트 형태로 형성한다. 상기 제3 열처리는 1200~1400℃의 온도에서 1∼24시간 동안 실시되는 것이 바람직하다. 상기 중간체와 상기 메타카오린을 혼합하고 제3 열처리하면 LAS(LiAlSi₂O₆) 결정상이 형성된다.

프리트 형태의 유약을 분쇄하고 수분과 혼합하여 고형분의 함량이 30∼60%를 이루는 내열식기용 유약을 형성할 수 있다.

이렇게 제조된 내열식기용 유약은 좋은 내열 충격성을 나타내고, 고평활도를 가지며, 높은 안정성을 보여준다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

Li₂CO₃와 SiO₂를 준비하고, Li₂CO₃ 31.38중량%와 SiO₂ 68.62중량%로 하여 혼합하였다. Li₂CO₃와 SiO₂의 혼합물을 1000℃에서 4시간 동안 제1 열처리하였다. 이렇게 하여, 1028℃의 융점을 갖는 중간체(Li₂SiO₃)를 얻었다.

여기에 점토(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)를 800℃에서 24시간 동안 제2 열처리하여 메타카오린을 형성하였다.

이렇게 얻은 중간체와 메타카오린을 64:36의 중량비로 혼합하였다. 이는 LAS(LiAlSi₂O₆)를 얻기 위한 최적의 중량비라고 판단하였다.

이렇게 얻어진 중간체(Li₂SiO₃)와 메타카오린의 혼합물을 1300℃에서 12시간동안 열처리하여 프리트(frit) 형태로 제조하여 내열식기용 유약을 제조하였다.

도 1은 실시예 1에 따라 제조된 내열식기용 유약의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 내열식기용 유약의 주상은 LAS(LiAlSi₂O₆) 결정상이고, 리튬실리케이트(lithium Silicate)(Li₂SiO₃)와 석영(Quartz)(SiO₂) 상도 나타났다. 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 LAS(LiAlSi₂O₆) 결정상은 융점이 소성온도인 1300℃보다 낮기 때문에 피크 앤 밸리(peak & valley) 현상이 생기지 않는다.

또한 이러한 현상이 생기지 않았다는 것은 400℃ 이상의 고온에서 급냉시키는 과정에서 균열이 발생하지 않았다는 사실로부터 확인이 가능하였다.

도 2는 실시예 1에 따라 제조된 내열식기용 유약을 소지 위에 적용하여 소결한 시편을 보여주는 사진이다. 실시예 1에 따라 제조된 내열식기용 유약을 볼밀을 이용하여 24시간 동안 분쇄하고 증류수와 혼합하여 고형분이 50%를 이루는 유약을 제조하였으며, 상기 유약을 디핑(dipping) 방식으로 소지 위에 적용하였다.

디핑(dipping) 방식이라고 하는 것은 유약에 소지를 담그는 방식을 말하며, 이렇게 제조된 시편은 공기 중에서 완전히 건조한 후, 1260℃에서 열처리하는 과정을 거쳤으며, 승온속도는 분당 5℃ 이었고 1260℃에서 1시간 유지한 후 로냉하였다.

이렇게 제조된 내열식기 시편은 백색을 띠며, 육안 검색에서 균일한 표면 구조를 나타내었다. 또한 잉크를 이용한 세척 검사에서도 적용된 잉크가 쉽게 세척이 되는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 내열식기용 유약을 바른 시편의 광택도를 조사하였다.

광택도는 제품표면의 형상에 따라 빛의 반사량이 차이가 발생하는데 이 반사되는 빛의 밝기의 정도를 말한다. 표면이 거칠수록 빛이 반사보다는 산란이 많아 광택도는 상대적으로 하락하게 된다. 즉 물체 표면이 정반사 성분의 다소에 따라 발생되는 감각의 속성을 의미한다.

통상 광택도계를 이용하여 입사각 30°, 수광각 30°, 또는 입사각 60°, 수광각 60°로 측정한다. 본 발명에서는 60°에서 측정된 광택도를 이용하였다. 광택도는 포터블(portable) 광택도 측정기(모델명 BYK Micro Tri Gloss)를 이요하여 측정하였다. 위에서와 같이 준비한 유약면의 광택도는 19±2 GU 이었다.

준비된 시편 표면의 평활도를 측정하였다. 이와 같은 유약 표면의 평활도는 포터블(portable) 평활도 측정기(모델명 Mahr Marsurf)를 이용하여 측정하였다. 측정기를 이용하여 5.6㎜를 측정하여 그 평균값을 사용하였다. 유약면의 거칠기는 1.13±0.36microns 이었다.

내열식기는 말 그대로 열에 잘 견디는 식기이다. 즉 직화에서 가열 후 급랭시키는 상황에서도 균열이나 파괴가 일어나지 않아야 한다. 내열식기 시편의 열충격강도를 KS L1003 직화용(280℃ 이상) 규정에 따라 측정하였다. 즉 내열식기 시편을 280℃의 오븐에서 가열 후 상온의 물에 급격히 담그는 실험을 반복하여 유면에 균열이나 파괴가 일어나는가를 판단하였다. 실험결과 3회 이상의 반복실험에서도 유면에 균열이 나타나지 않았다. 이로부터 스포듀민과 페탈라이트의 단점인 내열충격성의 문제를 해결하였음을 확인할 수 있었다.

도 3은 실시예 1에 따라 제조된 내열식기용 유약의 열팽창계수를 보여주는 도면이다.

도 3에 보여진 바와 같이, 열팽창계수를 딜라토미터(Dilatometer)를 이용하여 측정하였다. 800℃까지 분당 10℃씩 승온하여 열적 거동을 분석하였다. 본 발명에 따른 내열식기용 유약은 가장 큰 팽창계수를 나타내는 800℃에서도 2.24×10^-6/℃의 열팽창계수를 나타내었다. 300℃ 이하에서는 1.0×10^-6/℃이하의 매우 작은 열팽창계수를 나타내었다. 이와 같은 수치는 유약의 열팽창계수의 목표치인 2.5×10^-6/K 이하의 수치를 만족시켰으며, 내열식기의 내열충격성을 만족시키기 위한 충분한 물성을 띠는 것으로 확인되었다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (11)

1. 삭제
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3. 삭제
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5. 삭제
6. (a) 탄산리튬 20~40중량%와 산화규소 60~80중량%를 선별적으로 배칭하고 제1 열처리하여 중간체를 형성하는 단계;
   (b) 점토(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)를 제2 열처리하여 메타카오린을 형성하는 단계; 및
   (c) 상기 중간체와 상기 메타카오린을 50:50~75:25 범위의 중량비로 혼합하고 제3 열처리하여 프리트 형태로 형성하는 단계를 포함하는 내열식기용 유약의 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 열처리는 900~1100℃의 온도에서 30분∼24시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 내열식기용 유약의 제조방법.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 제2 열처리는 700~900℃의 온도에서 6∼48시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 내열식기용 유약의 제조방법.
   
9. 제6항에 있어서, 상기 제3 열처리는 1200~1400℃의 온도에서 1∼24시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 내열식기용 유약의 제조방법.
   
10. 제6항에 있어서, 상기 중간체는 Li₂SiO₃ 이고, 상기 중간체와 상기 메타카오린을 혼합하고 제3 열처리하여 형성되는 결정상은 LAS(LiAlSi₂O₆)를 포함하는 내열식기용 유약의 제조방법.
    
11. 제6항에 있어서, 상기 (c) 단계 후에,
    프리트 형태의 유약을 분쇄하고 수분과 혼합하여 고형분의 함량이 30∼60%를 이루는 유약을 형성하는 단계를 더 포함하는 내열식기용 유약의 제조방법.

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