KR101289764B1 - 철(Fe)을 함유하는 화장토 및 이를 사용하여 제조된 도자기 - Google Patents

철(Fe)을 함유하는 화장토 및 이를 사용하여 제조된 도자기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부식된 함석과, 적철석(hematite, Fe2O3), 자철석(Fe3O4) 또는 티탄철석 중 선택되는 어느 1종 이상의 석재와, 규석과, 장석, 백토와, 와목과, 동영토의 혼합으로 조성된 철(Fe)을 함유하는 화장토 및 이를 사용하여 제조된 도자기에 관한 것이다.

Description

철(Fe)을 함유하는 화장토 및 이를 사용하여 제조된 도자기{ENGOBE CONTAINING IRON}
본 발명은 철(Fe)을 함유하는 화장토 및 이를 사용하여 제조된 도자기에 관한 것으로서, 철을 포함하고 있는 화장토를 표면에 칠하여 도자기를 제조함으로써, 도자기의 표면으로 철점(철 성분에 의해 생긴 반점)이 자연스럽게 표현될 수 있도록 하는 화장토 및 상기 화장토를 이용하여 제조되는 도자기에 관한 것이다.
화장토는 기물에 칠을 하여 무늬 등을 장식하는 것과 태토의 색깔이나 질감을 감추기 위해 기물 전체에 분장한다는 의미를 내포하고 있으며, 우리나라에서는 청동기 시대의 홍도와 흑도, 고려시대의 상감 재료, 조선시대의 분청사기에 사용되었다. 이와 같은 화장토는 소지와의 융착력과 수축력이 가장 중요하며 건조와 수차례의 소성에 수반되는 수축에도 잘 견뎌야하며 초벌구이 소지가 수축을 일으키지 않도록 밀착되어야 한다.
이와 같은 화장토와 관련하여, 대한민국 등록특허 10-0302668(등록일자 2001년07월05일)에서 '도자기를 만드는데 사용되는 화장토와 그 화장토로 만들어진 도자기'에 관한 기술이 개시된 바 있다.
그러나, 상기 등록특허는 일반적인 화장토에 대한 기술이 개시되어 있을 뿐, 철 성분에 의하여 도자기 표면에 자연스럽게 반점이 형성되도록 하는 효과를 기대하기는 어렵다.
이에 본 발명자는 철 성분을 함유하는 화장토를 개발하고, 이와 같이 개발된 화장토를 이용하여 도자기를 제조함으로써 도자기 표면에 자연스러운 철점(철 성분에 의해 생긴 반점)이 형성되도록 본 발명을 개발하게 되었다.
대한민국 등록특허 10-0302668(등록일자 2001년07월05일)
상기의 문제를 해결하고자, 본 발명은 철 성분을 함유하는 화장토와, 상기 화장토를 이용함으로써 표면에 철점이 자연스럽게 표현될 수 있도록 하는 도자기를 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 입자의 직경 0.2~0.9mm인 부식된 함석 0.5~30wt%와,
입자의 직경 0.2~0.9mm인 적철석(hematite, Fe2O3), 자철석(Fe3O4) 또는 티탄철석 중 선택되는 어느 1종 이상의 석재 0.5~30wt%와,
입자의 직경 0.2~0.9mm인 규석 5~45wt%와,
입자의 직경 0.2~0.9mm인 장석 1~10wt%와,
백토 10~60wt%와,
와목 5~40wt%와,
동영토 1~30wt%의 혼합으로 조성된 철을 함유하는 화장토에 대한 기술 구성과,
산청토 12~26wt%, 분청토 35~45wt%, 청자토 32~53wt%의 혼합으로 소지를 조성한 후, 상기 소지의 표면에 유약을 도포하고, 다음으로 화장토를 피복한 다음 1,000~1,300℃에서 9~11시간 동안 소성하여 이루어지는 철을 함유하는 화장토를 이용한 도자기에 대한 기술 구성을 주요 기술구성으로 한다.
본 발명에 따른 화장토는 철 성분을 함유하고 있기 때문에, 상기 화장토를 이용하여 도자기를 제조하게 되면, 도자기의 표면에 철 성분에 의한 반점이 자연스럽게 표현되어 고풍스러운 심미감을 가질 수 있는 도자기를 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 화장토를 사용하여 제조된 도자기의 제1실시예를 보인 사진.
도 2는 본 발명의 화장토를 사용하여 제조된 도자기의 제2실시예를 보인 사진.
도 3은 본 발명의 화장토를 사용하여 제조된 도자기의 제3실시예를 보인 사진.
도 4는 본 발명의 화장토를 사용하여 제조된 도자기의 제4실시예를 보인 사진.
도 5는 본 발명의 화장토를 사용하여 제조된 도자기의 제5실시예를 보인 사진.
이하, 상기의 기술 구성에 대한 내용을 보다 구체적으로 살펴보고자 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 화장토는
입자의 직경 0.2~0.9mm인 부식된 함석 0.5~30wt%와,
입자의 직경 0.2~0.9mm인 적철석(hematite, Fe2O3), 자철석(Fe3O4) 또는 티탄철석 중 선택되는 어느 1종 이상의 석재 0.5~30wt%와,
입자의 직경 0.2~0.9mm인 규석 5~45wt%와,
입자의 직경 0.2~0.9mm인 장석 1~10wt%와,
백토 10~60wt%와,
와목 5~40wt%와,
동영토 1~30wt%를 혼합하여 조성한다.
한국 도자기의 아름다운 비색의 유약을 결정하는 요인은 크게 유약 성분 중의 철의 함량과 철의 산화상태 등이다. 철 이온 외에 티타늄 산화물(titania) 역시 평균 함량이 1% 내외지만 철이온과 결합하여 강력한 발색제가 된다. 0.2~0.5% 정도의 작은 양도 유약의 푸른 색조를 차가운 녹색이나 암녹색 등으로 바꾼다. 철은 도자기의 색을 내는 주요 발색제(coloring agent)의 역할을 하게 된다.
철의 산화 상태는 크게 Fe2O3, FeO 및 Fe3O4의 세 가지로 나누어지며, 점토안의 철 이온은 결정 상태로 존재하며 환원 정도에 따른 Fe2 +, Fe3 +의 비에 의해 점토의 색이 변한다. 철산환물이 유약 내에 존재할 때는 철 결정이 유약 내에 완전히 녹게 된다. 용액내에 철산화물의 전체량과 Fe2O3, FeO 비에 따라서 다양한 도자기 색을 제공한다.
본 발명은 이와 같은 철 성분을 함유하고 있는 재료들을 활용하여 철 성분에 의해 도자기 표면에 철점이 자연스럽게 표현될 수 있도록 화장토를 구성한다.
상기 화장토를 구성하는 성분 중 부식된 함석은 부식이 일어난 함석만을 취하여 입자의 직경 0.2~0.9mm로 분쇄된 것을 사용한다.
부식이 일어나는 금속의 대표적인 것은 철이며, 철의 환원 전위는 다음과 같다.
Fe2 +(aq) + 2e- --> Fe(s) E0 = -0.44(V) (1)
철이 수용액 환경에 노출되면 다음과 같은 반응이 진행된다.
Fe(s) + H2O +1/2O2 --> Fe(OH)2 (2)
Fe(OH)2의 물질이 순수할 경우에는 백색이지만 공기에 의한 초기의 산화 때문에 통상 녹색 또는 암록색이다. 산화된 피막 표면의 바깥쪽으로 용존 산소의 접근에 의해 Fe(OH)2가 다음 반응과 같이 산화된다.
Fe(OH)2 + 1/2H2O + 1/4O2 --> Fe(OH)3 (3)
Fe(OH)3는 오랜지색 또는 적갈색을 띄고 보통 녹의 대부분을 이루고 있다. 산소가 충분하지 못할 경우 Fe(OH)2는 Fe2O3까지 산화되지 못하고 Fe2O4 ·nH2O의 형태로 검은 녹이 된다.
그리고, 상기 적철석(hematite, Fe2O3), 티탄철석 및 자철석은 철 성분을 다량 함유하는 물질로서, 상기 적철석(hematite, Fe2O3)은 MgO 0.58wt%, TiO2 13.00wt%, FeO 9.89wt%, Fe2O3 76.53wt%의 성분 조성비를 갖으며,
상기 티탄철석은 MgO 3.51wt%, FeO 48.45wt%, TiO2 48.04wt%의 성분 조성비를 갖으며,
상기 자철석은 Fe2O3 52.6wt%, MgO 24.03wt%, SiO2 18.6wt%, Al2O3 2.54wt%, MnO 0.95wt%, K2O 0.69wt%, Na2O 0.13wt%, CaO 0.3wt%, TiO2 0.12wt%, P2O5 0.04wt%의 성분 조성비를 갖는다.
상기 석재는 적철석(hematite, Fe2O3), 자철석(Fe3O4) 또는 티탄철석 중 선택되는 어느 1종 이상을 사용하는 것으로서, 더욱 바람직하게는 적철석(hematite, Fe2O3), 자철석(Fe3O4), 티탄철석을 0.5~1: 0.5~1: 0.5~1의 중량비율로 혼합한 것을 사용한다.
상기 부식된 함석, 석재는 본 발명의 화장토에 사용하여 철점이 자연스럽게 표현될 수 있도록 하기 위해 사용하는 것으로서, 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 철점이 도자기 표면에 제대로 표현되기 어렵기 때문에 고품질의 화장토를 제공하기 위하여, 함석 및 석재의 사용량을 각각 전체 화장토에 대해 0.5~30wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 백토는 화장토의 색상을 맑게 하는 기능을 갖는 것으로서, 점토의 일종으로써 백색을 띠며 가소성을 가진 물질 중의 하나이다. 상기 백토는 2㎛ 미만의 입자 크기를 갖는 백토의 양이 50wt%이고, SiO2와 Al2O3의 성분 합이 전체 중량의 90wt%를 초과하는 것으로서, 액성한계 41.92%, 소성한계 18.57%, 비중 2.57인 것을 사용한다.
상기 백토의 사용량이 60wt%를 초과하게 되는 경우에는 소지 등에서의 고착이 제대로 이루어지지 않아 도자기 제조과정에서 균열이 발생할 우려가 있으므로, 상기 백토의 사용량은 전체 화장토에 대해 10~60wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 와목은 화강암질의 암석이 풍화, 분해하여 된 진흙으로서, 화장토 전체 중량에 대해 5~40wt%로 사용되며, 5wt% 미만인 경우에는 피복력이 떨어질 수 있고, 40wt%를 초과하게 되는 경우에는 소성과정에서 균열이 발생할 수 있으므로, 상기 와목의 사용량은 전체 화장토에 대해 5~40wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 규석은 SiO2를 주성분으로 하는 광물이나 암석을 총칭하는 것으로, 암석권에 있어서의 함유량이 59.12%에 달하는 주요 산화물로서, 그 대부분은 규산염을 이루고 있다. 상기 규석의 사용량이 5wt% 미만인 경우에는 피복력이 떨어질 수 있고, 40wt%를 초과하게 되는 경우에는 소성과정에서 균열이 발생할 수 있으므로, 상기 규석의 사용량은 전체 화장토에 대해 5~40wt%로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 장석은 칼륨장석(orthoclase), 나트륨장석(albite), 칼슘장석(anorthite), 바륨장석(celsian), 사장석(plagioclase), 리튬장석(petalite), 하석(nepheline) 중 선택되는 어느 1종 이상을 1~10wt%로 사용되는 것으로, 1wt% 미만인 경우에는 피복력이 떨어질 수 있고, 10wt%를 초과하게 되는 경우에는 소성과정에서 균열이 발생할 수 있으므로, 상기 장석의 사용량은 전체 화장토에 대해 1~10wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 동영토는 Mg 0.79wt%, Al 31.82wt%, Si 55.96wt%, K 2.96wt%, Fe 6.45wt%, Ca 2.02wt%의 성분조성을 갖는 것으로서, 상기 동영토는 점토의 일종으로서, 다른 점토에 비해 Al, Fe, Ca의 함량이 많다는 특징이 있다.
점토의 THM 흡착능이 가장 높은 것은 동영토로서, μTHM/g clay이고, 그 순서는 동영토> 조형토> 조합토> 분청토> 산청토> 세정분청토> 옹기토> 강진청자토> 청자토 순으로 나타난다.
이와 같이 동영토의 THM 흡착능이 높은 것은 화학적 조성과 관련되는 것으로서, Al, Fe 및 Ca 함량이 높기 때문이다. 동영토의 THM 흡착능은 0.478 μTHM/g clay이다.
상기 화장토에 대한 기술 구성에 대한 구체적인 예를 실시예를 통해 살펴보면 다음과 같다.
부식된 함석 0.5wt%와; 적철석(hematite, Fe2O3):자철석(Fe3O4):티탄철석을 1:1:1 중량비율로 혼합한 석재 1.5wt%와; 규석 40wt%와; 장석 10wt%와; 백토 20wt%와; 와목 18wt%와; 동영토 10wt%;의 혼합으로 화장토를 조성한다.
부식된 함석 5wt%와; 적철석(hematite, Fe2O3):자철석(Fe3O4):티탄철석을 1:1:1 중량비율로 혼합한 석재 15wt%와; 규석 25wt%와; 장석 5wt%와; 백토 20wt%와; 와목 20wt%와; 동영토 10wt%의 혼합으로 화장토를 조성한다.
부식된 함석 10wt%와; 적철석(hematite, Fe2O3):자철석(Fe3O4):티탄철석을 1:1:1 중량비율로 혼합한 석재 30wt%와; 규석 10wt%와; 장석 5wt%와; 백토 25wt%와; 와목 10wt%와; 동영토 10wt%의 혼합으로 화장토를 조성한다.
그리고, 상기 화장토를 이용하여 도자기를 제조하는 과정에 대해 살펴보면,
먼저 도자기를 제조하기 위한 원료의 선택은 가소성(可塑性), 입자의 치밀 여부, 건조 및 소성 시 수축(收縮)에 의한 변형과 파손을 방지하기 위한 산청토 또는 물토의 적정한 배합비가 고려되어야 한다.
상기 소지는 도자기의 표면에 입히게 될 유약에 많은 영향을 미치게 되는 것으로, 그 성분비율은 산청토 12~26wt%, 분청토 35~45wt%, 청자토 32~53wt%의 혼합으로 조성된다.
이와 같이 소지가 조성되면, 상기 소지의 표면에 유약을 도포한 후, 상기 실시예 3의 화장토를 피복하여 1,000~1,300℃에서 9~11시간 동안 소성과정을 거침으로써 본 발명의 화장토를 이용한 도자기가 제조된다.(도 1 내지 도 5)
본 발명에 따른 화장토는 철 성분을 함유하는 화장토를 사용하여 도자기를 제조함으로써 도자기 표면에 철 성분에 의한 검정계열의 반점이 자연스럽게 표현됨으로써 도자기의 고풍스러움을 한 층 더 높여줌으로써 수요자로 하여금 구매욕구를 더욱 높여줄 수 있어 산업상 이용가능성이 크다.

Claims (5)

  1. 입자의 직경 0.2~0.9mm인 부식된 함석 0.5~30wt%와,
    입자의 직경 0.2~0.9mm인 적철석(hematite, Fe2O3), 자철석(Fe3O4) 또는 티탄철석 중 선택되는 어느 1종 이상의 석재 0.5~30wt%와,
    입자의 직경 0.2~0.9mm인 규석 5~45wt%와,
    입자의 직경 0.2~0.9mm인 장석 1~10wt%와,
    백토 10~60wt%와,
    와목 5~40wt%와,
    동영토 1~30wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 철을 함유하는 화장토.
  2. 청구항 1에 있어서,
    적철석(hematite, Fe2O3)은 MgO 0.58wt%, TiO2 13.00wt%, FeO 9.89wt%, Fe2O3 76.53wt%의 성분 조성비를 갖으며,
    티탄철석은 MgO 3.51wt%, FeO 48.45wt%, TiO2 48.04wt%의 성분 조성비를 갖으며,
    자철석은 Fe2O3 52.6wt%, MgO 24.03wt%, SiO2 18.6wt%, Al2O3 2.54wt%, MnO 0.95wt%, K2O 0.69wt%, Na2O 0.13wt%, CaO 0.3wt%, TiO2 0.12wt%, P2O5 0.04wt%의 성분 조성비를 갖는 것임을 특징으로 하는 철을 함유하는 화장토.
  3. 청구항 1에 있어서,
    석재는 적철석(hematite, Fe2O3), 자철석(Fe3O4), 티탄철석을 0.5~1: 0.5~1: 0.5~1의 중량비율로 혼합한 것임을 특징으로 하는 철을 함유하는 화장토.
  4. 청구항 1에 있어서,
    백토는 2㎛ 미만의 입자 크기를 갖는 백토의 양이 50wt%이고, SiO2와 Al2O3의 성분 합이 전체 중량의 90wt%를 초과하는 것으로서, 액성한계 41.92%, 소성한계 18.57%, 비중 2.57인 것임을 특징으로 하는 철을 함유하는 화장토.
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