KR101317922B1

KR101317922B1 - 원적외선 발열 도자기 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101317922B1
Application number: KR1020130013444A
Authority: KR
Inventors: 이오훈
Original assignee: (주)에릭스
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2013-10-16
Also published as: KR20140100398A

Abstract

본 발명은 내열도자기 표면에, 산화철 및 엽장석을 포함하는 마이크로파를 흡수하는 발열체 조성물이 도포된 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 내열도자기에 도포된 발열체가 전자레인지의 마이크로파를 흡수하여 발열되면서 원적외선을 방사하여, 원적외선에 의해 음식의 표면이 타거나 마르지 않고 속부터 골고루 음식을 조리할 수 있으면서, 조리 시간의 단축이 가능하다. 또한 본 발명의 원적외선 발열 도자기는 내열성이 강하여 직화 가열이 가능하므로, 전자레인지 뿐만 아니라 가스레인지, 오븐 등 다양한 수단을 이용한 조리가 가능하다.

Description

원적외선 발열 도자기 및 그 제조방법{Ceramic ware for heating and radiating of infra-red ray and preparation method thereof}

본 발명은 내열도자기에 도포된 발열체가 전자레인지의 마이크로파를 흡수하여 발열되면서 원적외선을 방사하여, 원적외선에 의해 음식의 표면이 타거나 마르지 않고 속부터 골고루 음식을 조리할 수 있으면서, 조리 시간의 단축이 가능한 원적외선 발열 도자기 및 그 제조방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 내열성이 강하여 직화 가열이 가능하므로, 전자레인지 뿐만 아니라 가스레인지, 오븐 등 다양한 수단을 이용한 조리가 가능한 원적외선 발열 도자기에 관한 것이다.

도자기란 원래 도기(陶器)와 자기(磁器)의 합성어로서 점토, 장석, 규석, 도석 등의 무기물질을 단독 또는 혼합하여 성형한 다음 열을 가하여 경화시킨 제품을 말한다.

도자기의 제조공정은 일반적으로 소지(素地)의 제조, 성형, 건조, 소성, 유약칠, 채식 등으로 나눌 수 있다.

소지의 제조방법은 건식과 습식이 있으며, 원료의 성질,처리방법, 사용목적 등에 따라 알맞은 방법을 택한다. 건식 방법은 원료를 곱게 분쇄하여 원료별로 저장된 것 중에서 필요한 양을 각각 저울로 달아서 혼합하며, 이때 적당량의 물을 첨가해서 균일하게 혼합이 되도록 잘 섞는다. 습식방법은 백색 소지의 도기나 자기의 경우에 주로 이용되며, 수비한 점토와 각각 미분쇄한 원료들을 적당량씩 달아서 혼합하고 물을 사용하여 이장(泥漿:slip)으로 만들어 잘 저어서 균일하게 배합이 되도록 한다. 이 방법 외에 근래에 많이 사용되는 것은 괴상(塊狀)의 원료들을 조 크러셔(jaw crusher) 또는 플랫 밀(plat mill)로 조분쇄, 중간분쇄한 각 원료의 필요량과 점토의 적당량을 달아서 적당량의 물과 함께 볼 밀(ball mill)에 넣고, 미분쇄와 동시에 혼합하는 방법을 주로 택하고 있다.

도자기의 성형방법으로는 물레성형(jiggering), 주입성형(casting, 슬립캐스팅이라고도 한다), 압출성형(plastic forming by extruding), 압착성형(pressing)의 네 가지가 중요하다. 물레성형은 진공토련기에서 이긴 소지를 써서 물레로 성형하는 방법이며, 석고틀에 소지를 놓고 물레를 돌려가면서 틀과 주걱 사이에서 성형되도록 하는 기계물레 성형이 식기류나 용기류의 제조에 가장 많이 쓰는 방법이다.

성형체에서 가마재입에 필요한 강도를 주고 소성을 위험없이 빠르게 하기 위하여 수분을 제거하여 건조하여야 한다. 성형체 건조의 제1단계 점토입자에 윤활제 구실을 하는 물의 제거 단계이다. 건조장치로는 온돌형, 상자형, 터널형 등 여러 가지가 쓰인다. 상자형에서도 건조선반이 이동식으로 되어 있는 물티제트 건조기가 많이 쓰인다. 이것은 많은 분사공이 달린 판을 통하여 최적의 건조조건으로 조절된 공기를 피건조물에 수직으로 분사 통과시켜서 건조하는 장치이다. 터널형으로는 소성용 터널가마에서의 폐열을 이용하는 열풍식 터널가마가 가장 많이 쓰이며, 이것은 소성용 터널가마의 냉각대에서 약 140℃ 정도의 열풍을 한쪽에서 끌어넣고 다른 한쪽에서 방출한다.

소지에 유약을 입히는 것을 시유 또는 유약칠이라고 한다. 시유는 소지 표면에 광택을 주어 더욱 아름답고 돋보이게 하여 미적 장식효과를 높이는 목적과 표면을 매끄럽게 하여 오염을 방지하고, 흡수성을 없애 물이나 화학약품에 대한 저항성을 증대시키는 데 있다. 유약은 기물에 입혀서 소성하면 녹아서 소지에 밀착하는데, 만일 소지의 팽창률 또는 수축률과 일치하지 않으면 잔금이 생기거나 유약이 떨어져 나간다. 일반적으로 사용하고 있는 시유방법은 담금법으로서, 유약을 이장으로 만들고, 이 이장 속에 성형하여 건조된 또는 초벌구이한 소지를 담그고, 소지의 흡수성을 이용하여 소지체 표면에 유약을 입히는 방법을 사용하고 있다.

소성은 도자기의 제조공정에서 가장 중요한 단계이며, 소지, 유약, 모양, 크기, 용도 또는 가마의 종류, 연료, 소성온도, 불꽃 등의 조건에 따라 다소의 차이는 있지만, 초벌구이(biscuit fire), 재벌구이(본구이: glost fire), 채색구이(decorating fire) 등으로 분류된다.

한편, 원적외선은 태양광선에서 식별 가능한 가시광선과 눈에 보이지 않는 불가시광선으로 분류되고, 이중 불가시광선의 일종인 적외선은 인체에 이로운 광선인데, 이는 다시 근적외선과 중적외선 그리고 원적외선으로 분류되며, 이 원적외선은 2.5 내지 1000㎛ 사이에 있는 파장이 매우 긴 빛으로 이중에서도 5.6 내지 15㎛ 사이의 파장은 생물체에 대한 침투력이 뛰어나 인체에 조사할 경우 원적외선의 흡수로 혈관확장, 혈액순환촉진 및 피하지방층의 신진대사를 원활히 하여 신체의 정신ㆍ육체적 피로회복이 빠르고 각종 질병의 예방과 치료를 도와 줌음 물론 인체내의 유해한 각종 노폐물 및 중금속등을 체외로 신속히 배출시킴과 동시에 건조, 해동, 살균, 보온 및 숙성, 연수, 선도유지, 정화 등의 다양한 효능이 있고 이온화 작용에 의한 악취제거등의 효과도 있는 것으로 알려져 있다.

따라서, 다량의 원적외선이 방사되는 물질은 자연에서 채취한 옥(玉), 게르마늄, 맥반석 등의 광석과 인공적으로 합성하여 조성한 인조물들과 천연광물과 인조물을 적절하게 배합한 혼합물이 있으며, 이런 천연광물 및 인조ㆍ혼합물들을 이용하여 추구하는 목적 및 효과를 얻기 위하여 다양하게 구성하여 산업용, 식품가공분야, 조리용품, 난방용품, 의료 및 건강기구 내지 보조용품, 침구, 가구, 의류, 가전생활용품, 운동기구, 각종 신변잡화 등에 적극 응용하여 원적외선의 효능 이 적절하게 실생활과 접목되어 활용되고 있는 실정이다.

이와 같은 원적외선 방사체를 이용하여 현대생활에서 음식 섭취에 따른 건강증진방법이 상당하게 개발, 소개되어 음식 조리에 관한 연구 뿐만 아니라, 음식을 조리하기 위한 수단인 조리용기에 대한 많은 연구가 진행되고 있고, 조리용기에 원적외선이 방사되어 음식물에 함유되어 있는 각종 독성물질의 분해 등을 수행하고, 인체내의 신진대사 촉진 등을 위한 원적외선 방사재로 조리용기의 표면층을 코팅처리한 조리용기들이 연구되고 있으나, 이러한 얇은 코팅층에 의해서는 원적외선의 발생량에 한계가 있어 원적외선에 의한 조리는 불가능하고, 조리용기의 가열된 표면의 고열에 의한 조리 방식으로 음식물의 표면이 눌어붙거나 타는 문제가 있어 전자레인지와 같이 교반하거나 뒤집지 않고 수분 이상 가열하는 것에는 적용할 수 없고, 대부분 직화 가열 조리용기의 외부코팅에만 적용되는 한계가 있었다.

실용신안등록 제218047호에는 조리용기 바닥면의 판과 판 사이에 미분의 원적외선 방사 세라믹을 삽입하여 형성한 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 세라믹을 조리기판 내에 내장한 조리용기를 제공하고 있고, 실용신안등록 제381008호는 바닥부가 순동에 의하여 이중구조로 이루어지고 바닥부 내부에 원적외선 방출물질을 내장시켜 음식물이 타거나 눌러 붙지 않으면서 원적외선의 방출하는 조리용기를 제공하고 있으나, 모두 원적외선을 방사하는 세라믹을 조리용기내에 별도로 형성한 공간부에 충전하는 방식으로서, 조리용기의 기본 재질 자체에서 원적외선이 방사되는 것이 아니라는 점에서 기본적인 원적외선 방사량에 한계가 있고, 전자레인지 조리용으로는 사용할 수 없었다.

한편 한국공개특허 제2012-0114506호는 세라믹 시트와 발열판을 포함하는 전자레인지용 발열 플레이트에 관한 것으로, 전자레인지에 가열한 후 꺼내었을 때 200 내지 250 ℃의 고열을 오랫동안 지속할 수 있어 요리를 따뜻하게 유지할 수는 있으나, 표면의 고열에 의해 음식물의 표면만 가열되기 때문에 전자레인지를 이용하여 전자레인지 내에서 수분 이상 직접 조리하기 위한 조리용기로 사용하는 데에는 부적합하였다.

또한 한국 공개특허공보 제2012-53808호는 점토 20내지40중량%와, 멀라이트 15내지25중량%와, 페라이트 15내지23중량%와, 도석 5내지10중량%와, 백토 5내지20중량%와, 물 10내지35중량%와, 규산소다 0.2내지1 중량%가 혼합되어 형성되어진 발열 도자기에 관한 것으로, 발열 도자기 성형을 위한 소지 조성물 자체에 페라이트 함량을 높이는 것으로, 페라이트의 함량이 높은 소지를 사용하기 때문에 도자기의 강도 및 내열성 발현에 한계가 있고, 전자레인지 가열에 의한 온도 상승에도 제한을 받을 수밖에 없었다.

본 발명의 목적은 도자기의 표면에 도포된 발열체가 전자레인지의 마이크로파를 흡수하여 발열되면서 원적외선을 방사하여, 원적외선에 의해 음식의 표면이 타거나 마르지 않고 속부터 골고루 음식을 조리할 수 있으면서, 조리 시간의 단축이 가능한 원적외선 발열 도자기 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 내열도자기 표면에, 금속 산화물 발열재료 및 엽장석, 코디에라이트 및 물라이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합재료를 포함하는 마이크로파를 흡수하여 발열되는 발열체 조성물이 도포되고, 상기 발열체 조성물에서 상기 금속 산화물 발열재료인 산화철 및 산화주석은 각각 30 내지 65 중량% 및 10 내지 18 중량%, 그리고 상기 결합재료는 15 내지 50 중량% 포함하는 원적외선 발열 도자기를 제공한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 발열재료는 산화주석 및 산화아연 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 전체 발열체 조성물에서 산화철 30 내지 65 중량% 및 산화주석 10 내지 18 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 전체 발열체 조성물에서 산화아연 1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 전체 발열체 조성물에서 이산화망간 1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 결합재료는 골회 및 활석 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 전체 발열체 조성물에서 골회 1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 전체 발열체 조성물에서 활석 1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 내열도자기는 엽장석 40 내지 70 중량%, 퓨리트 3 내지 15 중량% 및 맥반석 4 내지 18 중량%를 포함하는 소지 조성물로 성형된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 내열도자기는 엽장석 52 내지 68 중량%, 퓨리트 8 내지 19 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 규회석 1 내지8 중량% 및 맥반석 8 내지 25 중량% 을 포함하는 유약을 시유하여 가공된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 발열체 조성물과 유약의 40 내지 800 ℃에서의 열팽창계수의 차이는 5 × 10^-6/℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 발열체 조성물의 도포량은 20 내지 80 mg/cm²인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 발열체 조성물은 내열도자기 표면 중에서 내부면에 도포된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 엽장석 40 내지 70 중량%, 퓨리트 3 내지 15 중량% 및 맥반석 4 내지 18 중량%를 포함하는 소지 조성물로 기물을 성형한 후 그 성형체를 900 내지 1100 ℃에서 초벌구이하는 단계; 상기 초벌구이된 성형체 표면에, 금속 산화물 발열재료 및 엽장석, 코디에라이트 및 물라이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합재료를 포함하는 마이크로파를 흡수하여 발열되는 발열체 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 발열체 조성물이 도포된 성형체에 엽장석 52 내지 68 중량%, 퓨리트 8 내지 19 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 규회석 1 내지8 중량% 및 맥반석 8 내지 25 중량% 을 포함하는 유약을 시유하고 1200 내지 1350 ℃에서 재벌구이하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 발열체 조성물에서 상기 금속 산화물 발열재료인 산화철 및 산화주석은 각각 30 내지 65 중량% 및 10 내지 18 중량%, 그리고 상기 결합재료는 15 내지 50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기의 제조방법에서, 상기 초벌구이하는 단계의 소지 조성물은 엽장석 55 내지 68 중량%, 퓨리트 5 내지 10 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 카올린 6 내지 18 중량%, 점토 4 내지16 중량% 및 맥반석 8 내지 16 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 엽장석 40 내지 70 중량%, 퓨리트 3 내지 15 중량% 및 맥반석 4 내지 18 중량%를 포함하는 소지 조성물로 기물을 성형한 후 그 성형체를 900 내지 1100 ℃에서 초벌구이하는 단계; 상기 초벌구이된 성형체 표면에, 금속 산화물 발열재료 및 엽장석, 코디에라이트 및 물라이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합재료를 포함하는 마이크로파를 흡수하여 발열되는 발열체 조성물을 도포하는 단계; 상기 발열체 조성물이 도포된 성형체를 1200 내지 1350 ℃에서 재벌구이하는 단계; 및 상기 발열체 조성물이 도포된 성형체에 엽장석 52 내지 68 중량%, 퓨리트 8 내지 19 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 규회석 1 내지8 중량% 및 맥반석 8 내지 25 중량% 을 포함하는 유약을 시유하고 1000 내지 1350 ℃에서 삼벌구이하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 발열체 조성물에서 상기 금속 산화물 발열재료인 산화철 및 산화주석은 각각 30 내지 65 중량% 및 10 내지 18 중량%, 그리고 상기 결합재료는 15 내지 50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기의 제조방법에서, 상기 삼벌구이하는 단계의 유약 시유는 상기 유약을 스프레이 도포하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기는 내열도자기에 도포된 발열체가 전자레인지의 마이크로파를 흡수하여 발열되면서 원적외선을 방사하여, 원적외선에 의해 음식의 표면이 타거나 마르지 않고 속부터 골고루 음식을 조리할 수 있으면서, 조리 시간의 단축이 가능하다. 또한 본 발명의 원적외선 발열 도자기는 내열성이 강하여 직화 가열이 가능하므로, 전자레인지 뿐만 아니라 가스레인지, 오븐 등 다양한 수단을 이용한 조리가 가능하다.

도 1a 내지 도 1g는 제조예 3-3의 원적외선 발열 도자기의 각 단계별 사진을 나타낸 것으로, 도 1a는 초벌구이한 성형체의 사진이고, 도 1b 및 도 1c는 발열체 조성물을 도포하는 사진이며, 도 1d는 발열체 조성물 도포후 건조시킨 사진이며, 도 1e는 유약을 도포하는 사진이며, 도 1g는 재벌구이한 후의 사진이다.
도 2a는 제조예 3-5의 유약을 시유한 후 건조시켰을 때의 사진이고, 도 2b는 제조예 3-5의 원적외선 발열 도자기 완제품의 내부면 사진이며, 도 2c는 제조예 3-6의 원적외선 발열 도자기 완제품의 내부면 사진이다.

본 발명은 내열도자기 표면에, 금속 산화물 발열재료 및 엽장석, 코디에라이트 및 물라이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합재료를 포함하는 마이크로파를 흡수하여 발열되는 발열체 조성물이 도포되고, 상기 발열체 조성물에서 상기 금속 산화물 발열재료인 산화철 및 산화주석은 각각 30 내지 65 중량% 및 10 내지 18 중량%, 그리고 상기 결합재료는 15 내지 50 중량% 포함하는 원적외선 발열 도자기에 관한 것이다.

본 발명에서 내열도자기 표면에 도포되는 발열체 조성물은 산화철을 주성분으로 하는 금속 산화물로 된 발열재료와 상기 발열재료를 소지 및 유약과 결합시기키 위한 결합재료를 포함한다.

상기 발열재료로는 전체 발열체 조성물에서 산화철이 30 내지 65 중량%, 바람직하게는 40 내지 65 중량%, 더욱 바람직하게는 45 내지 60 중량%이다. 산화철 함량이 상기 하한치 미만일 경우 원적외선 발열 도자기 표면, 즉 발열체 조성물이 도포된 도포면의 온도가 마이크로파(전자레인지 700 W, 3분 가열 기준)를 흡수하여 250 ℃ 이상, 바람직하게는 300 내지 500 ℃, 더욱 바람직하게는 350 내지 450 ℃까지 가열되지 못하고, 발열체의 가열이 충분치 못할 경우 원적외선 방사량이 충분치 못하여 조리시간을 단축시킬 수 없으며, 산화철 함량이 상기 상한치를 초과할 경우 발열체 조성물이 도포된 도포면의 온도는 더욱 높아지지만, 결합재료의 사용량이 줄고, 또한 발열체 조성물의 열팽창계수가 증가하여 소지 또는 유약과의 융착이 이루어지지 못하고, 유약이나 발열체 조성물이 벗겨질 수 있다.

상기 발열재료로는 산화철 이외에 산화주석, 산화아연, 이산화망간 또는 이들의 혼합물을 추가로 사용할 수 있다. 산화주석, 산화아연 또는 이산화망간은 단독으로 사용될 경우 마이크로파에 의한 가열 효과를 충분히 달성할 수 없으나, 산화철과 함께 사용되어 가열 효과를 증진시키고 동시에 결합재료와의 결합력을 증진시킨다.

상기 발열재료로 산화주석을 추가로 사용할 경우 산화주석 10 내지 18 중량%, 바람직하게는 산화주석 12 내지 18 중량%를 사용하고, 산화아연을 추가로 사용할 경우 산화아연 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 산화아연 2 내지 5 중량%를 사용한다. 상기 함량으로 산화철과 함께 산화주석, 바람직하게는 산화주석과 산화아연을 함께 사용함으로 인하여, 산화철의 함량을 낮추면서도 마이크로파의 흡수능력이 증가하여 동일 시간 전자레인지 가열하더라도 발열체의 온도 상승 폭이 산화철 단독 사용시보다 높아지고, 또한 산화철 함량을 낮춤으로써 결합재료의 사용량을 증대시킬 수 있고, 소지 또는 유약과의 융착이 잘 이루어진다.

또한 상기 발열재료에 결합재료로 이산화망간을 1 내지 10 중량% 더 사용할 수 있다.

상기 발열재료를 소지 및 유약과 결합시키기 위한 결합재료로서 엽장석, 코디에라이트 및 물라이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 15 내지 50 중량%, 바람직하게는 16 내지 30 중량% 사용한다. 상기 엽장석, 코디에라이트 또는 물라이트는 모두 금속 산화물 발열재료가 소지 또는 유약에 잘 융착할 수 있도록 도울 수 있지만, 코디에라이트 또는 물라이트의 경우 엽장석과 동일한 양으로 적용했을 때에는 결합력이 약하고, 열팽창계수를 낮추는 효과가 약하여 유약과의 열팽창계수 차이가 클 수 있으므로, 엽장석을 사용하는 것이 바람직하다. 엽장석(Petalite)은 규산리튬알루미늄으로 열팽창계수가 매우 낮기 때문에 금속 산화물, 특히 산화철을 30 중량% 이상의 매우 높은 함량으로 포함하여 발열체 조성물의 열팽창계수를 낮추어 유약과의 열팽창계수 차이를 줄이고, 소지 또는 유약과의 결합력을 증대시킨다. 엽장석의 함량이 상기 하한치 미만에서는 소지 또는 유약과의 결합력을 충분히 발휘할 수 없고, 상기 상한치를 초과할 경우 발열재료의 사용량에 제한이 가해지므로 마이크로파를 충분히 흡수할 수 없다.

상기 결합재료로는 엽장석 이외에 골회 및 활석 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합재료가 추가로 사용될 수 있다.

상기 골회는 소지 또는 유약과의 결합력 뿐만 아니라 발열재료의 매용제로서 발열재료와의 결합력을 증가시키 위해서 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 5 중량% 사용할 수 있다. 상기 골회를 첨가함으로써, 엽장석을 낮추면서도 소지 또는 유약과의 융착을 잘 시킬 수 있으므로, 발열재료의 사용량을 증대시킬 수 있고, 따라서 마이크로파의 흡수 또한 증대시킬 수 있다.

상기 활석은 결합재료의 균일한 혼합을 증대시켜 결합력을 증대시키기 위해서 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 4 중량% 사용할 수 있다.

특히 본 발명에서 유약과의 열팽창계수 차이를 줄이기 위해 발열체 조성물 중에서 산화철과 엽장석의 중량비는 1:0.3 내지 1: 0.5로 유지한다.

본 발명의 내열도자기는 엽장석 40 내지 70 중량% 및 맥반석 4 내지 18 중량%를 포함하는 소지 조성물로 성형된 것이다.

엽장석(Petalite)은 소지의 열팽창 및 수축을 완화하기 위한 기본 원료로 사용되고, 수분을 제외한 소지 조성물 전체에서 40 내지 70 중량%, 바람직하게는 55 내지 68 중량% 사용된다. 상기 하한치 미만에서는 가열과 냉각에 따른 열팽창성 및 열수축성이 커서 내열성이 낮아 파손 가능성이 높고, 상한치를 초과하면 기물 성형에 필요한 퓨리트, 장석, 활석, 카올린, 규석, 점토 등의 함량이 제한을 받고, 또한 맥반석의 함량에도 제한을 받으며, 성형불량률이 높아진다.

퓨리트는 고온에서 내열성을 발휘하고 소지와 유약층의 결합력을 증진시키기 위한 원료로 사용하는 것으로, 바람직하게는 고화도 내열 퓨리트를 사용하는 것이 고, 수분을 제외한 소지 조성물 전체에서 3 내지 15 중량%, 바람직하게는 5 내지 10 중량% 사용된다. 상기 하한치 미만에서는 상기 하한치 미만에서는 가열과 냉각에 따른 열팽창성 및 열수축성이 커서 내열성이 낮아 파손 가능성이 높고, 상한치를 초과하면 기물 성형에 필요한 장석, 활석, 카올린, 규석, 점토 등의 함량이 제한을 받고, 또한 맥반석의 함량에도 제한을 받으며, 성형불량률이 높아진다.

또한 상기 퓨리트는 납을 함유하지 않은 알카리성 퓨리트 또는 붕산 퓨리트가 바람직하고, 퓨리트의 융점은 1200 내지 1300 ℃이다. 퓨리트의 조성을 특별히 한정하지는 않지만 예를 들어 SiO₂ 40 내지 45중량부, Na₂O 12 내지 18중량부, K₂O 1.5 내지 2.5중량부, BaO 2 내지 3 중량부, NiO 0.5 내지 1.0 중량부, MnO 0.5 내지 1.0중량부, CuO 0.5 내지 1.2 중량부, CoO 0.1 내지 0.2중량부 및 CaO 5 내지 10중량부를 포함하여 이루어진 것을 사용할 수 있다.

맥반석은 지질학적으로 화강암류에 속하고, 암석명으로 석영-몬조나이트로서 석영과 장석이 촘촘하게 섞여 있는 암석으로 소지 조성물에 맥반석이 첨가됨으로 인하여 장시간 수분을 흡수시킨 후 직화가열 시 안정성을 증대시킨다. 맥반석은 수분을 제외한 소지 조성물 전체에서 4 내지 18 중량%, 바람직하게는 8 내지 16 중량% 사용되고, 상기 하한치 미만에서는 내열성이 약해지고, 상한치를 초과하면 열팽창 및 수축을 억제하기 위한 맥반석의 함량에 제한을 받거나 기물 성형에 필요한 퓨리트, 활석, 카올린, 점토 등의 함량의 제한을 받는다.

본 발명의 내열도자기의 소지 조성물에는 기물의 성형을 위해 장석, 활석, 카올린, 규석 및 점토 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소지 원료를 더 포함한다. 이들 함량은 수분을 제외한 소지 조성물 전체에서 활석 0.2 내지 4 중량%, 카올린 6 내지 18 중량%, 점토 4 내지16 중량% 포함되는 것이 바람직하며, 상기 함량 범위를 벗어나면 기물의 성형이 어렵거나 소성시 균열이 발생하거나 충분한 내열성을 갖지 못할 가능성이 높다.

본 발명에서는 상기 본 발명의 소지 조성물로 기물을 성형하여 초벌구이를 한 후, 엽장석 및 맥반석을 포함하는 유약을 시유하는 것이 기물과 유약의 열팽창 및 수축율 차이를 줄이고, 24시간 침지했을 때 수분흡수율을 2 내지 5 중량%까지 낮추기 위해 바람직하다.

본 발명의 유약은 엽장석 52 내지 68 중량%, 퓨리트 8 내지 19 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 규회석 1 내지8 중량% 및 맥반석 8 내지 25 중량% 함유하는 것이 바람직하고, 상기 범위를 벗어날 경우 도자기를 가열할 때 미세한 균열이 발생할 가능성이 높다. 유약에 사용하는 퓨리트는 소지 조성물에 사용되는 퓨리트와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 그러나 바람직하게는 소지 조성물에 사용되는 퓨리트의 특성과 유사하거나 동일한 유약을 사용하는 것이 유약과 소지층의 결합력을 증진시키는데에 바람직하다.

본 발명의 유약은 장석, 카올린 및 석회석 중에서 선택된 어느 하나 이상의 유약 원료를 더 포함할 수 있고, 이 때 상기 장석의 함량은 1.5 내지 5 중량%, 카올린 함량은 2.5 내지 5 중량%, 석회석 함량은 1 내지 5 중량%인 것이 바람직하다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 발열체 조성물과 유약의 40 내지 800 ℃에서의 열팽창계수의 차이는 5 × 10^-6/℃ 이하, 바람직하게는 4 × 10^-6/℃ 이하이다. 상기 발열체 조성물과 유약의 열팽창계수 차이가 상기 범위를 초과할 경우 발열체가 유약과 일체로 소지에 융착되지 못한다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 발열체 조성물의 도포량은 20 내지 80 mg/cm², 바람직하게는 40 내지 70 mg/cm²인 것으로, 상기 상한치를 초과할 경우 발열체가 유약과 일체로 소지에 융착되지 못하고, 상기 하한치 미만에서는 충분한 발열과 원적외선 방사량을 얻을 수 없다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기에서, 상기 발열체 조성물은 내열도자기 표면 전체에 도포될 수도 있으나, 바람직하게는 도자기의 내부면 또는 외부면을 선택하여 어느 일면에만 도포되어도 발열과 원적외선 생성에 충분하다. 다만, 도자기의 내부면에 도포하는 것이 내열도자기의 외부면에 인덕션 열전사필름층을 형성하거나, 외부면의 바닥이 직화 가열시 가열되는 부분이므로 더 바람직하다.

본 발명의 원적외선 발열 도자기의 제조방법은 발열체 조성물을 초벌구이된 성형체에 도포한 후 건조시키고 재벌구이하기 전에 유약을 시유하는 방법과 재벌구이 후에 유약을 시유하는 방법 중에서 선택하여 제조할 수 있다. 발열체 조성물을 초벌구이하기 전의 성형체에 도포할 경우 발열체 조성물에 의한 마이크로파 흡수 효과가 크게 저하됨은 물론 생산성 및 작업효율이 저하된다.

먼저 초벌구이된 성형체에 도포한 후 건조시키고 재벌구이하기 전에 유약을 시유하는 방법은 통상의 재벌구이를 통해 원적외선 발열 도자기를 제조할 수 있다는 점에서 생산효율과 비용면에서 유리하다. 다만 발열체 조성물을 도포하고 건조시킨 후 소성없이 유약을 바로 도포하기 때문에 도자기 표면에서 유약이 트지 않도록 하기 위한 발열체 조성물과 유약의 조성 선택에 상대적으로 많은 주의가 필요하고, 재벌구이한 완제품의 표면에 얼룩이 발생할 수 있다.

본 발명의 초벌구이된 성형체에 도포한 후 건조시키고 재벌구이하기 전에 유약을 시유하는 방법에서는, 상기 소지용 조성물은 원료들을 혼합 및 분쇄하여 수분 함량 20 내지 24 중량%가 되도록 소지를 제조한다. 상기 소지로 원하는 기물의 형상으로 성형체를 형성하고, 상기 성형체를 소성온도 900 내지 1100 ℃에서 초벌구이한다. 초벌구이 온도가 상기보다 낮으면 초벌구이 성형체의 표면에 곰보처럼 핀홀 현상이 발생할 수 있다. 상기 성형체는 냄비나 그릇 형상이 일반적이지만, 플레이트 형상으로 성형할 수도 있다.

다음으로 초벌구이된 성형체 표면에 상기 발열체 조성물, 예를 들어 표면에 전체 발열재료 중에서 산화철을 50 중량% 이상 포함하는 금속 산화물 발열재료 30 내지 85 중량% 및 엽장석, 코디에라이트 및 물라이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합재료 15 내지 70 중량%를 포함하는 마이크로파를 흡수하여 발열되는 발열체 조성물을 도포한다. 상기 발열체 조성물은 성형체의 표면 전체에 도포될 수 있고, 음식물이 닿는 내부면에만 도포될 수도 있으며, 경우에 따라서는 외부면에만 도포될 수도 있다. 내부면 또는 외부면에 도포될 경우에도 내부면 또는 외부면의 전체에 도포될 수도 있지만, 바닥면, 옆면 또는 그 일부에만 도포될 수도 있다.

다음으로 발열체 조성물이 도포된 성형체에 유약을 시유하고, 유약이 시유된 성형체를 소성온도 1200 내지 1350 ℃, 바람직하게는 1230 내지 1350 ℃, 더욱 바람직하게는 1250 내지 1320 ℃에서 15 내지 38 시간, 바람직하게는 18 내지 28 시간, 더욱 바람직하게는 20 내지 25 시간 재벌구이 한다. 재벌구이의 온도가 상기 하한치 미만인 경우에는 도자기의 강도가 저하되고 수분함량이 높아지는 문제가 있고, 재벌구이 시간이 짧은 경우에도 수분함량을 원하는 수준으로 낮출 수 없다.

본 발명의 발열체 조성물을 초벌구이된 성형체에 도포한 후 건조시키고 재벌구이 후에 유약을 시유하는 방법은 발열체 조성물과 유약이 만나 트는 현상이 발생하지 않으므로 표면에 얼룩이 없는 원적외선 발열 도자기를 제조할 수 있으나, 재벌구이 후 유약을 시유하기 위해 스프레이를 하는 방법이 도입되어야 하므로, 유약 시유가 어렵고, 추가적인 소성공정이 부가되므로 시간과 비용이 상승할 수 있다.

본 발명의 발열체 조성물을 초벌구이된 성형체에 도포한 후 건조시키고 재벌구이 후에 유약을 시유하는 방법에서는, 상기 초벌구이된 성형체에 도포한 후 건조시키고 재벌구이하기 전에 유약을 시유하는 방법과 초벌구이하는 단계 및 발열체 조성물을 도포하는 단계를 동일하게 실시한 후, 상기 발열체 조성물이 도포된 성형체를 1200 내지 1350 ℃에서 재벌구이하는 단계; 및 상기 발열체 조성물이 도포된 성형체에 엽장석 52 내지 68 중량%, 퓨리트 8 내지 19 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 규회석 1 내지8 중량% 및 맥반석 8 내지 25 중량% 을 포함하는 유약을 시유하고 1000 내지 1350 ℃에서 삼벌구이하는 단계;를 포함하여 원적외선 발열 도자기를 제조한다.

또한 상기 삼벌구이하는 단계의 유약 시유는 상기 유약을 스프레이 도포하는 것이 바람직하다.

이하 실시예, 비교예 및 제조예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예 및 비교예에 사용된 퓨리트를 제외한 소지용 원재료의 화학조성을 표 1에 나타내었다.

구분	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	LiO₂	K₂O	Na₂O	TiO₂	P₂O₅
엽장석	78.2	16.8	0.037	0	0	4.38	0.21	0.40	0	0
카리장석	65.9	18.8	0.07	0.09	0.09	0	11.4	3.03	0.02	0
소다장석	70.9	16.7	0.30	0.60	0.10	0	2.00	6.30	0.20	0
활석	61.1	0	0.91	7.03	30.9	0	0	0	0	0
카올린	47.6	37.6	0.24	0.06	0.34	0	2.32	0	0.02	0
규석	99.5	0.20	0.02	0.01	0.01	0	0.01	0.01	0.02	0
점토	46.6	36.4	1.12	0.04	0.21	0	0.78	0.05	0.32	0
맥반석	59.1	14.6	5.26	4.22	4.04	0	2.40	3.52	0.72	0
골회	0.87	0.42	0.03	54.09	1.53	0	0.02	0.92	0.01	40.01
석회석	0.23	0.06	0.34	53.18	0	0	0	0	0	0

상기 표 1의 함량은 단위는 중량%, 상기 화학조성에 나타내지 않은 나머지는 미량 조성 및 가열감량이 포함되어 있다. 소지용 원재료 중 퓨리트의 융점은 1200 ℃ 이다.

제조예 1: 도자기용 소지 제조

상기 표 1의 소지 원재료에서 325 mesh에서 잔사 1 중량% 미만인 원료는 그대로 혼합하고, 다음 표 2의 중량비로 볼밀에 원재료 및 물을 넣고 325 mesh에서 잔사 1 중량% 미만, 평균 입자크기가 1 내지 40 ㎛가 되도록 분쇄하면서 혼합하여 수분함량 22 내지 23 중량%의 소지를 제조하였다.

구분	엽장석	퓨리트	장석	활석	카올린	규석	점토	맥반석
제조예1-1	65	6	2	2	10	0	8	7
제조예1-2	63	5	0	2	12	0	8	10
제조예1-3	58	5	0	2	15	0	8	12
제조예1-4	55	4	2	2	16	1	9	14
제조예1-5	59	11	5	5	10	5	5	0
제조예1-6	58	8	4	3	15	2	8	2
제조예1-7	50	5	2	2	12	0	9	20
제조예1-8	72	0	0	2	11	0	3	12

제조예 2: 소지 조성물을 달리한 도자기의 제조

상기 표 2의 제조예 1-1 내지 1-8의 소지를 이용해서 기물(지름 280 mm, 높이 120 mm, 바닥면 두께 4 mm, 굽 3 mm인 냄비)을 기계물레법으로 성형하였다.

상기 성형체를 실온에서 15시간 건조시킨 후, 850 ℃에서 초벌구이를 하고, 엽장석 60 중량%, 퓨리트 13 중량%, 활석 2 중량%, 카올린 5 중량%, 규회석, 5 중량% 및 맥반석 15 중량%로 이루어진 유약(제조예 4-2)을 시유한 후, 1320 ℃에서 20 시간 재벌구이를 하여 각각 제조예 2-1 내지 2-8의 내열 도자기를 제조하였다.

실험예 1: 소지에 따른 내열 도자기의 특성

제조예 2-1 내지 2-8의 내열 도자기의 성형성, 미세균열 정도, 수분 흡수율, 내열성 및 열팽창계수를 측정하여 표 3에 나타내었다.

성형성은 기물 성형이 가능하고 초벌 및 재벌구이 과정을 통해 기물의 주저앉음이나 변형이 발생하지 않으면 양호(○), 기물 성형은 가능하지만 초벌 및 재벌구이 과정에서 기물의 변형이 일부 발생하면 보통(△), 기물 성형 자체가 불가능하거나 초벌 및 재벌구이 과정에서 기물의 주저앉음이 발생하면 불량(×)으로 판정하였다.

미세균열 정도는 육안 관찰을 통해 양호(○), 보통(△), 불량(×)으로 판정하였다.

수분 흡수율은 24 시간 침지후 흡수된 수분 함량의 백분율로 계산하였다.

내열성은 시료를 각각 204 ℃ 오븐에 넣고 1시간 유지시킨 후 4 ℃ 물에 넣고 급랭하여 크랙의 발생여부를 확인하였다.

구분	제조예 2-1	제조예 2-2	제조예 2-3	제조예 2-4	제조예 2-5	제조예 2-6	제조예 2-7	제조예 2-8
성형성	○	○	○	○	△	△	×	×
미세균열 정도	○	○	○	○	○	○	△	△
수분흡수율(%)	3.6	3.2	3.0	3.1	5.8	5.2	6.5	7.6
내열성	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음	크랙 있음
열팽창계수 (× 10^-6/℃)	2.65	2.68	2.6	2.6	2.75	2.68	2.85	3.62

제조예 1-1 내지 1-4의 소지는 제조예 1-5 내지 1-8의 소지에 비해서 성형성이 우수하고, 수분흡수율이 5 중량% 이하인 것을 확인할 수 있었고, 제조예 1-8에 비하여 내열성이 뛰어나고 열팽창계수가 낮았다.

제조예 3: 발열체 조성물을 달리한 원적외선 발열 도자기의 제조

상기 제조예 1-3의 소지를 이용해서 기물(지름 280 mm, 높이 120 mm, 바닥면 두께 4 mm, 굽 4 mm인 냄비)을 기계물레법으로 성형하였다.

상기 성형체를 실온에서 15시간 건조시킨 후, 850 ℃에서 초벌구이를 하고(도 1a 참조), 표 4의 제조예 3-1 내지 3-9의 발열체 조성물을 50 mg/cm²로 내부면에 도포한 후(도 1b 및 도 1c 참조) 건조시키고(도 1d 참조), 유약(제조예 4-2)을 시유한 후(도 1e 참조) 건조시키고(도 1f 참조), 1320 ℃에서 20 시간 재벌구이를 하여(도 1g 참조) 각각 제조예 3-1 내지 3-9의 원적외선 발열 도자기를 제조하였다.

도 1a 내지 도 1g는 제조예 3-3의 원적외선 발열 도자기의 각 단계별 사진을 나타낸 것이고, 도 2a는 제조예 3-7의 유약을 시유한 후 건조시켰을 때의 사진이며, 도 2b는 제조예 3-7의 원적외선 발열 도자기 완제품의 내부면 사진이고, 도 2c는 제조예 3-8의 원적외선 발열 도자기 완제품의 내부면 사진이다.

구분	산화철	산화 주석	산화 아연	이산화 망간	엽장석	코디에라이트	물라이트	카리 장석	소다 장석	골회	활석	석회석
제조예3-1	70	0	0	0	30	0	0	0	0	0	0	0
제조예3-2	55	15	0	0	25	0	0	0	0	3	2	0
제조예3-3	52	13	5	0	23	0	0	0	0	3	2	0
제조예3-4	50	13	5	3	22	0	0	0	0	3	2	0
제조예3-5	52	13	5	0	0	23	0	0	0	3	2	0
제조예3-6	52	13	5	0	0	0	23	0	0	3	2	0
제조예3-7	50	13	5	3	0	0	0	22	0	3	2	0
제조예3-8	50	13	5	3	0	0	0	0	22	3	2	0
제조예3-9	25	20	10	3	22	0	0	0	0	3	2	3

실험예 2: 발열체 조성물에 따른 원적외선 발열 도자기의 특성

제조예 1-3의 소지에 제조예 4-2의 유약을 시유하되, 발열체 조성물을 시유하지 않은 제조예 2-3의 내열 도자기와 제조예 3-1 내지 3-9의 발열체 조성물을 도포한 원적외선 발열 도자기의 열팽창계수, 발열체 도포 부위의 표면 성상, 표면온도 및 원적외선 방출량을 측정하여 표 5에 나타내었다.

열팽창계수는 지름 7 mm, 높이 50 mm의 원주장형 측정용 시료를 독일 네취사의 열팽창계수측정장치(NETZSCH, 독일)를 이용하여 40 내지 800 ℃ 범위에서 열팽창계수를 측정하였다.

발열체 도포 부위 표면 성상은 육안 관찰을 통해 유약층의 벗겨짐이 전혀 없는 경우 양호(○), 얼룩이 생긴 경우는 보통(△), 유약 및 발열체 조성물이 벗겨져 소지가 드러난 경우를 불량(×)으로 판정하였다.

원적외선방출량은 한국건설생활환경시험연구원의 KCL-FIR-1005 방법(FT-IR 스펙트로미터를 이용한 흑체 대비 측정결과값)에 따라 발열체 부위 표면온도의 3 내지 20 ㎛ 파장의 원적외선 방사율을 측정하여 나타내었다.

구분	열팽창계수(× 10^-6/℃)	표면 성상	표면 온도(℃)	원적외선방출량(W/m²)
제조예2-3	2.49	○	75	368
제조예3-1	5.48	○	310	4,380
제조예3-2	5.45	○	360	7,520
제조예3-3	5.25	○	450	9,145
제조예3-4	5.01	○	420	8,860
제조예3-5	6.69	△	380	6,920
제조예3-6	7.01	△	370	6,705
제조예3-7	8.23	×	350*	2,970
제조예3-8	7.65	×	340*	2,450
제조예3-9	5.75	○	155	780

* 상기 제조예 3-7 및 3-8의 표면 온도는 발열체 조성물이 벗겨지지 않은 부분의 표면 온도를 측정한 것이다.

제조예 2-3의 내열 도자기는 표면 성상이 매끈하였으나, 전자레인지에 3분 가열하더라도 표면온도가 거의 상승하지 않았고, 원적외선 방출량도 미미하였다.

이에 비해서 제조예 3-1 내지 3-4의 원적외선 발열 도자기는 300 ℃ 이상으로 가열됨은 물론 제조예 2-3에 비해서 원적외선 방출량이 12 배 이상 현저히 증가하였다.

제조예 3-5 및 3-6은 발열재료의 조성은 제조예 3-3과 동일함에도 결합재료의 조성에 차이가 있어, 표면에 얼룩이 나타났고 표면온도 및 원적외선 방사량이 상대적으로 제조예 3-3에 낮았다.

제조예 3-7 및 3-8은 제조예 3-1 내지 3-4와 달리 도 2b 및 도 2c에 나타낸 것과 같이 발열체 조성물과 유약이 소지에 융착되지 못하고 완전히 벗겨지는 현상이 발생하였고, 발열층이 벗겨지지 않은 부분은 표면 온도는 제조예 3-3에 비해서는 낮지만 제조예 3-2와 유사한 수준이었으나, 원적외선 방출량은 제조예 3-2에 비해서도 현저히 낮았다.

제조예 3-9는은 표면성상에서 갈라짐은 없었으나 표면온도의 상승이나 원적외선 방사율이 제조예 3-1 내지 3-4의 원적외선 발열 도자기에 미치지 못하였다.

실험예 3: 발열체 조성물의 도포량에 따른 원적외선 발열 도자기의 특성

제조예 3의 제조예 3-3과 동일하게 원적외선 발열 도자기를 제조하되, 제조예 3-3의 발열체 조성물의 도포량을 각각 10, 30, 70 및 90 mg/cm²로 달리하여 원적외선 발열 도자기를 제조하여, 각각의 발열체 도포 부위의 표면 성상 및 표면 온도를 확인하여 표 6에 나타내었다.

구분	발열체 도포량(mg/cm²)	표면 성상	표면 온도(℃)
제조예3-3-1	10	○	190
제조예3-3-2	30	○	350
제조예3-3-3	70	△	480
제조예3-3-4	90	×	360

발열체 조성물이 도포량이 10 mg/cm²인 경우에는 동일한 가열시간 동안 충분한 표면온도 상승을 기대할 수 없었고, 발열체 조성물이 도포량이 70 mg/cm²인 경우에는 표면에 얼룩이 발생하기 시작하였으나, 표면 온도는 50 mg/cm²을 도포한 제조예 3-3에 비해 높았고, 발열체 조성물의 도포량이 90 mg/cm²인 경우에는 유약과 융착되지 못하고 표면이 트면서 갈라져서 완제품으로 사용이 불가능하였다.

제조예 4: 유약을 달리한 원적외선 발열 도자기의 제조

제조예 1-3의 소지를 이용해서 기물(지름 280 mm, 높이 120 mm, 바닥면 두께 4 mm, 굽 4 mm인 냄비)을 기계물레법으로 성형하였다.

상기 성형체를 실온에서 200 ℃에서 15시간 건조시킨 후, 850 ℃에서 초벌구이를 하고, 제조예 3-3의 발열체 조성물을 50 mg/cm²로 도포한 후 건조시키고, 표 7의 제조예 4-1 내지 4-6의 유약으로 시유한 후, 1320 ℃에서 20 시간 재벌구이를 하고, 인덕션 열전사 필름을 냄비 바닥의 외표면에 부착한 후 900 ℃로 소성하여 전자레인지에 의한 원적외선 발열 및 인덕션 조리가 가능한 도자기를 제조하였다.

구분	엽장석	퓨리트	장석	활석	카올린	규회석	규석	석회석	맥반석
제조예4-1	60	13	0	2	5	2	0	0	18
제조예4-2	60	13	0	2	5	5	0	0	15
제조예4-3	65	10	0	2	5	5	0	2	11
제조예4-4	55	15	3	2	0	2.5	0	2.5	20
제조예4-5	60	20	3	3	8	6	0	0	0
제조예4-6	35	45	5	5	8	0	2	0	0

실험예 4: 유약에 따른 원적외선 발열 도자기의 특성

실험예 1과 동일한 방법으로 원적외선 발열 도자기의 미세균열 정도, 수분 흡수율, 내열성 및 유도가열 안정성을 측정하여 표 8에 나타내었다.

도자기의 유도가열 안정성은 24시간 물에 침지시킨 도자기를 인덕션 레인지에서 10분간 유도가열 후 외표면에 수증기가 방출되면서 발생하는 도자기 몸체 또는 유약에 패인 홈이 전혀 없는 경우는 우수(◎), 1 내지 5 곳 인 경우는 양호(○), 5 내지 50 곳인 경우는 보통(△), 50 곳을 초과하는 경우는 불량(ㅧ)으로 판정하였다.

구분	제조예4-1	제조예4-2	제조예4-3	제조예4-4	제조예4-5	제조예4-6
미세균열 정도	○	○	○	○	○	○
수분흡수율(%)	3.2	3.0	3.2	3.2	4.3	4.5
내열성	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음
유도가열 안정성 (24시간 침지)	◎	◎	◎	◎	○	○

Claims

내열도자기 표면에, 금속 산화물 발열재료 및 엽장석, 코디에라이트 및 물라이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합재료를 포함하는 마이크로파를 흡수하여 발열되는 발열체 조성물이 도포되고,
상기 발열체 조성물에서 상기 금속 산화물 발열재료인 산화철 및 산화주석은 각각 30 내지 65 중량% 및 10 내지 18 중량%, 그리고 상기 결합재료는 15 내지 50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제1항에 있어서, 상기 발열재료는 산화아연 및 이산화망간 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
삭제
제2항에 있어서, 상기 전체 발열체 조성물에서 산화아연 1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제4항에 있어서, 상기 전체 발열체 조성물에서 이산화망간 1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제1항에 있어서, 상기 결합재료는 골회 및 활석 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제6항에 있어서, 상기 전체 발열체 조성물에서 골회 1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 전체 발열체 조성물에서 활석 1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제7항에 있어서, 상기 내열도자기는 엽장석 40 내지 70 중량%, 퓨리트 3 내지 15 중량% 및 맥반석 4 내지 18 중량%를 포함하는 소지 조성물로 성형된 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 내열도자기는 엽장석 52 내지 68 중량%, 퓨리트 8 내지 19 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 규회석 1 내지8 중량% 및 맥반석 8 내지 25 중량% 을 포함하는 유약을 시유하여 가공된 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제10항에 있어서, 상기 발열체 조성물과 유약의 40 내지 800 ℃에서의 열팽창계수의 차이는 5 × 10^-6/℃ 이하인 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제1항에 있어서, 상기 발열체 조성물의 도포량은 20 내지 80 mg/cm²인 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
제1항에 있어서, 상기 발열체 조성물은 내열도자기 표면 중에서 내부면에 도포된 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기.
엽장석 40 내지 70 중량%, 퓨리트 3 내지 15 중량% 및 맥반석 4 내지 18 중량%를 포함하는 소지 조성물로 기물을 성형한 후 그 성형체를 900 내지 1100 ℃에서 초벌구이하는 단계;
상기 초벌구이된 성형체 표면에, 금속 산화물 발열재료 및 엽장석, 코디에라이트 및 물라이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합재료를 포함하는 마이크로파를 흡수하여 발열되는 발열체 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 발열체 조성물이 도포된 성형체에 엽장석 52 내지 68 중량%, 퓨리트 8 내지 19 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 규회석 1 내지8 중량% 및 맥반석 8 내지 25 중량% 을 포함하는 유약을 시유하고 1200 내지 1350 ℃에서 재벌구이하는 단계;
를 포함하여 이루어지고, 상기 발열체 조성물에서 상기 금속 산화물 발열재료인 산화철 및 산화주석은 각각 30 내지 65 중량% 및 10 내지 18 중량%, 그리고 상기 결합재료는 15 내지 50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기의 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 초벌구이하는 단계의 소지 조성물은 엽장석 55 내지 68 중량%, 퓨리트 5 내지 10 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 카올린 6 내지 18 중량%, 점토 4 내지16 중량% 및 맥반석 8 내지 16 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기의 제조방법.
엽장석 40 내지 70 중량%, 퓨리트 3 내지 15 중량% 및 맥반석 4 내지 18 중량%를 포함하는 소지 조성물로 기물을 성형한 후 그 성형체를 900 내지 1100 ℃에서 초벌구이하는 단계;
상기 초벌구이된 성형체 표면에, 금속 산화물 발열재료 및 엽장석, 코디에라이트 및 물라이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합재료를 포함하는 마이크로파를 흡수하여 발열되는 발열체 조성물을 도포하는 단계;
상기 발열체 조성물이 도포된 성형체를 1200 내지 1350 ℃에서 재벌구이하는 단계; 및
상기 발열체 조성물이 도포된 성형체에 엽장석 52 내지 68 중량%, 퓨리트 8 내지 19 중량%, 활석 0.2 내지 4 중량%, 규회석 1 내지8 중량% 및 맥반석 8 내지 25 중량% 을 포함하는 유약을 시유하고 1000 내지 1350 ℃에서 삼벌구이하는 단계;
를 포함하여 이루어지고, 상기 발열체 조성물에서 상기 금속 산화물 발열재료인 산화철 및 산화주석은 각각 30 내지 65 중량% 및 10 내지 18 중량%, 그리고 상기 결합재료는 15 내지 50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기의 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 삼벌구이하는 단계의 유약 시유는 상기 유약을 스프레이 도포하는 것을 특징으로 하는 원적외선 발열 도자기의 제조방법.