KR101660298B1 - Manufacturing method of underglazed porcelain with patterns using laser - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 성형체를 1차 소성하는 단계와, 1차 소성된 결과물 상부에 발색 유약을 시유하는 단계와, 시유된 발색 유약에 레이저를 조사하여 발색 유약을 선택적으로 용융시키면서 문양을 형성하는 단계와, 레이저가 조사되지 않은 부분의 발색 유약을 제거하는 단계와, 문양이 형성된 결과물 상부에 투명 유약을 시유하는 단계 및 투명 유약이 시유된 결과물을 2차 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 하회 문양 도자기의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 시유된 도자기물 표면에 레이저를 조사하여 부분적인 유약(glaze) 용융을 유도하고 에너지(레이저)가 가해지지 않은 영역을 세척함으로써 디자인 패턴을 정확하게 각인할 수 있고, 대량 생산이 가능할 수 있으며, 레이저 기술을 접목하여 복잡하고 다양한 문양을 표현할 수 있다. The present invention relates to a method for producing a colored glaze, comprising the steps of: firstly firing a molded body; subjecting the color fired glaze to an upper part of the first fired product; irradiating a laser to the green glaze to form a pattern while selectively melting the color glaze; , A step of removing a coloring glaze on a portion not irradiated with a laser, a step of applying a transparent glaze to the upper part of the resultant formed with the pattern, and a step of secondary firing the resultant of the transparent glaze. The present invention relates to a method of manufacturing a lowered patterned pottery. According to the present invention, it is possible to precisely imprint a design pattern by irradiating a laser on a surface of a ceramics water and inducing partial melting of glaze and cleaning an area where energy (laser) is not applied, And it can express complex and diverse patterns by combining laser technology.

Description

레이저를 이용한 하회 문양 도자기의 제조방법{Manufacturing method of underglazed porcelain with patterns using laser}Technical Field [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a low-porosity ceramic using laser,

본 발명은 문양 도자기의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시유된 도자기물 표면에 레이저를 조사하여 부분적인 유약 용융을 유도하고 에너지(레이저)가 가해지지 않은 영역을 세척하여 디자인 패턴을 정확하게 각인하는 하회 문양 도자기의 제조방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a patterned pottery, and more particularly, to a method of manufacturing a patterned pottery by irradiating a laser on a surface of a pottery water to induce partial melting of the glaze and washing the energy- The present invention relates to a method of manufacturing a lowered patterned pottery.

인류역사에 도자기가 등장한 초기부터 심미적 요소를 추가하려는 시도는 지속적으로 존재하였다. 단순한 빗살문양에서 첨단 무기안료 인쇄기술까지 방법은 다양화되고, 표현의 범위는 넓어졌다. 동시에 도자기의 분위기를 극적으로 변화시키는 유약의 발달은 도자기의 디자인적 선택 범위를 보다 넓혀주었다. Attempts have been made to add aesthetic elements from the beginning of ceramics in human history. Methods ranging from a simple comb pattern to advanced inorganic pigment printing techniques have been diversified and the range of expressions has expanded. At the same time, the development of glaze that dramatically changes the atmosphere of ceramics has widened the design choice range of ceramics.

유약은 미세기공이 존재하는 도자기 표면에 유리질 막을 형성하여 강도 증진 및 흡수율 감소를 유도하고, 고유의 발색과 질감을 활용하여 디자인적 요소로 활용되어 진다. The glaze is used as a design element by inducing the reduction of strength and absorption rate by forming a vitreous film on the porcelain surface where micropores exist, utilizing the inherent color and texture.

지속적으로 발전하는 공정기술은 물리적인 품질 평준화를 이끌어 냈고, 시장에서 경쟁하기 위해 도자기(도자제품) 제작 업체들은 생산성 향상을 보다 중요시하게 되었다. 도자기를 대량 생산되는 제품으로 규정하고 접근하는 과정에서 심미적인 만족감을 다소 배제하더라도 높은 생산성을 만족시킬 수 있는 공정기술이 우선적으로 고려된다. 가장 대중적으로 사용되는 전사지 기법은 공정 소요 자원이 저렴하고, 색 표현력이 우수하다. 그러나, 고유의 작위적인 분위기와 저가 도자기라는 인식은 도자기 제작업체들의 딜레마이다. Continuously developing process technologies led to physical quality leveling, and to compete in the market, porcelain (ceramic products) makers placed more importance on productivity improvement. Process technology that can satisfy high productivity is considered as priority even if aesthetic satisfaction is somewhat excluded in the course of defining and approaching ceramics as a mass-produced product. The most widely used transfer paper technique is inexpensive process resources and excellent color expressive power. However, it is the dilemma of pottery makers that their own unique atmosphere and low cost ceramics are recognized.

물리적인 품질의 평준화가 이루어진 대량 생산 도자 시장에서 생산성 확보와 독창적인 디자인은 중요한 요소이다. 제품 경쟁력 확보를 위해 대량생산 공정에 적용 가능한 신규 장식공정 수요는 지속적으로 요구되고 개발되고 있다. 최근에는 미니멀 디자인의 유행에 맞추어 화려한 색상 표현보다는 단순하면서도 깔끔한 제품 디자인에 대한 시장 수요가 급증하고 있다. 본 발명에서는 이러한 시장 흐름과 업체 기술수요에 맞춰 유약을 선택적으로 용융하여 문양 표현이 가능한 기술을 제시하고자 한다.
Productivity and original design are important factors in the mass production ceramic market where physical quality is leveled. To secure product competitiveness, demand for new decorative processes applicable to mass production processes is continuously being demanded and developed. In recent years, there has been a surge in market demand for simple and neat product design rather than colorful color expression in accordance with the trend of minimal design. In the present invention, a technology capable of expressing patterns by selectively melting glaze in accordance with the market trend and the demand of the technology of a company is proposed.

대한민국 공개특허공보 10-2012-0131384Korean Patent Publication No. 10-2012-0131384

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시유된 도자기물 표면에 레이저를 조사하여 부분적인 유약 용융을 유도하고 에너지(레이저)가 가해지지 않은 영역을 세척함으로써 디자인 패턴을 정확하게 각인할 수 있고, 대량 생산이 가능할 수 있으며, 복잡하고 다양한 문양을 표현할 수 있는 하회 문양 도자기의 제조방법을 제공함에 있다.
A problem to be solved by the present invention is to irradiate a surface of a ceramics water with a laser to induce partial melting of the glaze and clean the area to which energy (laser) is not applied, thereby precisely imprinting the design pattern and enabling mass production And to provide a method of manufacturing a lower pattern pottery which can express complex and diverse patterns.

본 발명은, 성형체를 1차 소성하는 단계와, 1차 소성된 결과물 상부에 발색 유약을 시유하는 단계와, 시유된 발색 유약에 레이저를 조사하여 발색 유약을 선택적으로 용융시키면서 문양을 형성하는 단계와, 레이저가 조사되지 않은 부분의 발색 유약을 제거하는 단계와, 문양이 형성된 결과물 상부에 투명 유약을 시유하는 단계 및 투명 유약이 시유된 결과물을 2차 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 하회 문양 도자기의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing a colored glaze, comprising the steps of: firstly firing a molded body; subjecting the color fired glaze to an upper part of the first fired product; irradiating a laser to the green glaze to form a pattern while selectively melting the color glaze; , A step of removing a coloring glaze on a portion not irradiated with a laser, a step of applying a transparent glaze to the upper part of the resultant formed with the pattern, and a step of secondary firing the resultant of the transparent glaze. And a method of manufacturing a lowered patterned pottery using the same.

상기 발색 유약에 가해지는 에너지가 44∼58J 범위가 되게 상기 레이저의 출력을 조절하여 조사하는 것이 바람직하다.It is preferable to adjust the output of the laser so that the energy applied to the coloring glaze ranges from 44 to 58J.

레이저가 조사되지 않은 부분의 발색 유약을 제거하는 단계는 워터젯을 이용할 수 있다.The step of removing the coloring glaze in the portion not irradiated with the laser may use a water jet.

상기 레이저는 광 증폭을 일으키는 활성매질로 CO2를 사용하는 레이저일 수 있다.
The laser may be a laser using CO 2 as the active medium causing optical amplification.

본 발명의 레이저를 이용한 하회 문양 도자기의 제조방법에 의하면, 시유된 도자기물 표면에 레이저를 조사하여 부분적인 유약 용융을 유도하고 에너지(레이저)가 가해지지 않은 영역을 세척함으로써 디자인 패턴을 정확하게 각인할 수 있고, 대량 생산이 가능할 수 있으며, 레이저 기술을 접목하여 복잡하고 다양한 문양을 표현할 수 있다.
According to the method of manufacturing a lower patterned ceramics using the laser of the present invention, the surface of the ceramics is irradiated with a laser to induce partial melting of the glaze, and the area where the energy (laser) Can be mass-produced, and it can express complex and diverse patterns by combining laser technology.

도 1은 유약의 원료에 따른 유면 형성 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실험예에서 사용된 유약의 비열을 측정한 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 실험예 1에서 광학현미경으로 촬영된 시편 #9의 결과 사진이고, 도 4a 및 도 4b는 광학현미경으로 촬영된 시편 #7의 결과 사진이며, 도 5a 및 도 5b는 광학현미경으로 촬영된 시편 #5의 결과 사진이고, 도 6a 및 도 6b는 광학현미경으로 촬영된 시편 #3의 결과 사진이다.
도 7은 하회 기법의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 8은 상회 기법의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 9는 하회 조사 과정을 나타낸 모식도이다.
도 10은 실험예 1에서 하회 조사과정으로 완성된 시편의 사진이다.
도 11은 상회 조사과정을 나타낸 모식도이다.
도 12는 실험예 1에서 상회 조사과정으로 완성된 시편의 사진이다.
도 13은 실험예 2에서 시편별 유약의 용융상태를 나타낸 사진이다.
도 14a 내지 도 14c는 실험예 2의 Sample #6에서 발생한 균열을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 15a 내지 도 15c는 실험예 2에서 벡터 방식으로 레이저를 조사하여 획득한 문양을 나타낸 사진이다.
도 16a 내지 도 16c는 실험예 2에서 레스터 방식으로 레이저를 조사하여 획득한 문양을 나타낸 사진이다.
Fig. 1 is a view showing the oil surface forming structure according to a raw material of a glaze.
2 is a graph showing the specific heat of the glaze used in the experimental example of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are photographs of a result of a specimen # 9 photographed by an optical microscope in Experimental Example 1, FIGS. 4A and 4B are photographs of a specimen # 7 photographed by an optical microscope, , And FIGS. 6A and 6B are photographs of the result of the specimen # 3 photographed by the optical microscope.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic diagram of a lower frame technique. FIG.
Fig. 8 is a schematic diagram of the upper frame technique.
Fig. 9 is a schematic diagram showing the lower irradiation process.
10 is a photograph of a specimen completed in the lower irradiation process in Experimental Example 1. FIG.
Fig. 11 is a schematic diagram showing the upper irradiation process. Fig.
12 is a photograph of a specimen completed by the upper irradiation process in Experimental Example 1. FIG.
13 is a photograph showing the molten state of the glaze according to the specimen in Experimental Example 2. FIG.
14A to 14C are scanning electron microscope (SEM) photographs showing cracks generated in Sample # 6 of Experimental Example 2. FIG.
15A to 15C are photographs showing patterns obtained by irradiating a laser in a vector system in Experimental Example 2. FIG.
16A to 16C are photographs showing patterns obtained by irradiating a laser in the raster method in Experimental Example 2. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not.

도자기는 도기(陶器)와 자기(磁器)를 포함하는 용어이다. 이하에서, 도자기라 함은 도기와 자기를 포함하는 의미로 사용하며, 문양 도자기라 함은 도자기의 표면에 문양이 있는 도자기를 의미하는 것으로 사용한다. 도자기에는 점토, 장석, 규석, 납석, 도석 등의 원료가 주로 사용되며, 도자기는 이들 원료를 일정 비율로 혼합하여 성형한 다음 소성하여 경화시킨 제품을 말한다. 도기는 흡수율이 크므로 두드려 보았을 때 탁한 음을 내고 내구성이 비교적 약하다. 자기는 흡수율이 거의 없어 두드려 보았을 때 맑은 음을 내고 내구성이 뛰어나다. 도자기에는 타일 등과 같은 도자 제품도 포함되는 것으로 사용한다. Pottery is a term that includes pottery and porcelain. In the following, the term "porcelain" means to include porcelain and porcelain, and "porcelain" means porcelain with patterns on the surface of porcelain. Ceramics are mainly made of materials such as clay, feldspar, silica, pyrophyllite, and stonite. Ceramics are products obtained by mixing and molding these materials at a certain ratio, followed by firing and curing. Pottery has a high absorption rate, so it produces a dull sound when tapped and has a relatively low durability. It has a low absorption rate and gives a clear sound when touched and has excellent durability. Ceramics include ceramics such as tiles.

생산성을 함께 고려해야하는 산업 도자기는 장식기법의 선택에 한계가 존재한다. 시장경쟁력 확보를 위한 생산성 증대 수요는 도자기의 제조업적 측면에 기인한다. 자동화된 공정을 수용하고, IT(information technology)와의 융합을 시도하는 흐름은 산업 도자기의 발전 방향이다.Industrial ceramics, which need to consider productivity together, have limitations in the selection of decorative techniques. Increasing productivity to secure market competitiveness Demand is due to the manufacturing aspect of ceramics. The flow of accepting automated processes and trying to converge with information technology is the direction of industrial ceramics.

도자기의 장식요소를 증대시키는 작업은 생산성 감소를 야기한다. 대량 생산에 적합한 전사지 장식기법은 추가적인 열처리 공정을 요구하고, 채색 및 조각 장식기법은 양산이 불가능한 수준으로 생산성을 감소시킨다. 따라서, 디자인적 요소와 생산성을 만족하는 장식기법에 대한 연구가 요구되고 있다. Increasing the decorative elements of ceramics causes a decrease in productivity. The transfer paper decoration technique suitable for mass production requires an additional heat treatment process, and the coloring and sculpting technique reduces the productivity to a level that can not be mass produced. Therefore, there is a need for research on decorative techniques that satisfy design factors and productivity.

유약은 미세기공이 존재하는 도자기 표면에 유리질 막을 형성하여 강도 증진 및 흡수율 감소를 유도하고, 고유의 발색과 질감을 발현한다. 유약의 발색과 질감을 응용하여 디자인적 요소로 사용하려는 시도가 있는데, 상이한 유약을 부분적으로 시유하여 디자인의 차별화를 시도하거나, 시유 과정에서 특정 영역을 배제하고 유약을 사용하여 문양을 표현하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 시유 과정 제어를 통해 얻어지는 디자인은 유약 경계면을 수작업으로 보정해야 하며, 이는 생산성 하락 요인으로 작용한다. The glaze forms a vitreous film on the porcelain surface where the micropores exist, inducing the strength enhancement and the reduction of the absorption rate, and exhibiting the inherent color and texture. There is an attempt to use the color and texture of glaze as a design element. It is attempted to differentiate the design by partially using different glaze, or to exclude a specific area in the process of glazing and to express the pattern using glaze . However, the design obtained through the control process must manually correct the glaze interface, which causes the productivity to drop.

본 발명의 발명자들은 대량 생산 공정에서 적용 가능한 도자기의 문양 디자인 방법으로 시유와 레이저를 융합하여 사용자의 디자인 패턴을 빠르고 정확하게 각인할 수 있는 방법을 연구하였다. 본 발명은 도자기 표면에 사용되는 유약을 레이저를 활용하여 선택적으로 용융시키는 기술을 확립하여 디자인적 요소로 활용 가능한 방법을 제시한다. The inventors of the present invention have studied a method for quickly and accurately marking a design pattern of a user by fusing a liquid and a laser in a pattern designing method of ceramics applicable in a mass production process. The present invention establishes a technique for selectively melting a glaze used on a ceramic surface using a laser, and suggests a method that can be utilized as a design element.

시유된 도자기물 표면에 레이저를 활용하여 부분적인 유약 용융을 유도하고, 에너지(레이저)가 가해지지 않은 영역을 세척하여 디자인 패턴을 정확하게 각인한다. 레이저 출력 변화에 따른 유약의 용융 상태를 광학현미경으로 관찰하여 최적의 조건을 분석하고, 세척 과정과 소성 과정을 거쳐 디지털 문양을 유약의 부분적 용융을 활용하여 각인하는 방법을 제시한다. Using the laser on the surface of the ceramics water, induced partial melting of the glaze, and clean the area where the energy (laser) is not applied, precisely imprinting the design pattern. We propose a method of observing the melting state of glaze with laser power change by optical microscope, analyzing optimum condition, and engraving digital pattern using partial melting of glaze after washing process and firing process.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저를 이용한 하회 문양 도자기의 제조방법은, 성형체를 1차 소성하는 단계와, 1차 소성된 결과물 상부에 발색 유약을 시유하는 단계와, 시유된 발색 유약에 레이저를 조사하여 발색 유약을 선택적으로 용융시키면서 문양을 형성하는 단계와, 레이저가 조사되지 않은 부분의 발색 유약을 제거하는 단계와, 문양이 형성된 결과물 상부에 투명 유약을 시유하는 단계 및 투명 유약이 시유된 결과물을 2차 소성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a lower patterned ceramics using a laser according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of: firstly firing a molded body; subjecting a coloring glaze to a first baked resultant; A step of forming a pattern while selectively melting a coloring glaze, a step of removing a coloring glaze of a part not irradiated with a laser, a step of applying a transparent glaze to the upper part of the product formed with the pattern, And a second firing step.

이하에서, 레이저를 이용한 하회 문양 도자기의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a lower patterned ceramic using a laser will be described in more detail.

점토, 규석, 장석 등을 포함하는 도자기원료를 용매(예컨대, 물)과 함께 혼합한다. 상기 도자기 원료는 볼 밀링기(ball milling machine)와 같은 분쇄 공정을 이용하여 미분화된 것일 수 있다. 볼 밀링 공정에 대하여 설명하면, 도자기원료 및 용매가 담겨있는 볼 밀링기(ball milling machine)를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 교반한다. 상기 도자기원료의 고형분이 40∼70%를 이루도록 상기 용매를 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 볼 밀링에 사용되는 볼은 알루미나, 지르코니아와 같은 세라믹 재질의 볼을 사용하는 것이 바람직하며, 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다. 볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절한다. 예를 들면, 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기는 1㎜∼50㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 50∼500rpm 정도의 범위로 설정할 수 있다. 볼 밀링은 1∼48시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 볼 밀링에 의해 도자기 원료는 미세한 크기의 입자로 분쇄되고, 균일한 입자 크기 분포를 갖게 된다. 상기와 같이 교반에 의해 도자기 원료는 미분화되어 슬러리(slurry) 상태를 이루고 있다. Clay, silica, feldspar, etc. are mixed together with a solvent (e.g., water). The ceramics raw material may be undifferentiated using a pulverizing process such as a ball milling machine. The ball milling process will be described below. The balls are rotated at a constant speed using a ball milling machine containing a ceramic material and a solvent. It is preferable to mix the solvent so that the solids content of the ceramic material becomes 40 to 70%. The ball used for the ball milling is preferably a ceramic ball such as alumina or zirconia, and the balls may be all the same size or may be used together with balls having two or more sizes. The size of the ball, the milling time, and the rotation speed per minute of the ball miller. For example, in consideration of the size of the particles, the size of the balls may be set in the range of about 1 mm to 50 mm, and the rotational speed of the ball miller may be set in the range of about 50 to 500 rpm. The ball milling is preferably performed for 1 to 48 hours. By ball milling, the ceramic material is pulverized into fine sized particles and has a uniform particle size distribution. By stirring as described above, the raw material of the ceramics is pulverized to form a slurry state.

혼합된 결과물을 성형하여 성형체를 형성한다. 상기 성형은 일반적으로 알려져 있는 주입 성형, 압출 성형 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다. The resultant mixture is molded to form a formed body. The molding can be carried out by various known methods such as injection molding, extrusion molding, and the like.

성형체를 1차 소성한다. 상기 1차 소성은 800∼1000℃ 정도의 온도에서 10분∼48시간 정도 수행하는 것이 바람직하다. The formed body is firstly baked. The first firing is preferably performed at a temperature of about 800 to 1000 DEG C for about 10 minutes to 48 hours.

1차 소성된 결과물 상부에 발색 유약을 시유한다. 상기 발색 유약은 색상을 발현하는 무기안료를 포함하는 유약이며, 도자기 제조에 사용되는 유약이라면 그 제한이 있는 것은 아니다. 유약은 미세기공이 존재하는 도자기 표면에 유리질 막을 형성하여 강도 증진 및 흡수율 감소를 유도하고, 고유의 발색과 질감을 발현한다. Color glaze is applied to the top of the first fired product. The coloring glaze is a glaze containing an inorganic pigment expressing hue, and the glaze used for manufacturing ceramics is not limited thereto. The glaze forms a vitreous film on the porcelain surface where the micropores exist, inducing the strength enhancement and the reduction of the absorption rate, and exhibiting the inherent color and texture.

무기안료로서 아연, 구리, 철, 납, 크롬, 코발트 등의 산화물이 많이 알려져 있다. 상기 무기안료는 다양한 색상을 가지는 안료일 수 있으며, 블랙(black; K), 시안(cyan; C), 마젠타(magenta; M), 옐로우(yellow; Y) 등의 색상을 발현하는 안료일 수 있다. As inorganic pigments, oxides such as zinc, copper, iron, lead, chromium and cobalt are known. The inorganic pigment may be a pigment having various colors and may be a pigment that develops colors such as black (K), cyan (C), magenta (M), yellow (Y) .

더욱 구체적으로 살펴보면, CoAl2O4는 스피넬 구조를 가지며, 열적, 화학적으로 안정하고, 청색(blue)(시안)을 내는 무기안료로 사용될 수 있다. 이러한 청색계 무기안료로 Mg1 - xCoxAl2O4(0.1≤x≤1)계 분말, Mg1 - xNixAl2O4(0.1≤x≤1)계 분말 또는 이들의 혼합물 등도 있다. More specifically, CoAl 2 O 4 has a spinel structure, is thermally and chemically stable, and can be used as an inorganic pigment that emits blue (cyan). Examples of such blue-based inorganic pigments include Mg 1 - x Co x Al 2 O 4 (0.1 ? X? 1 ) based powder, Mg 1 - x Ni x Al 2 O 4 (0.1? X? 1 ) based powder, have.

적색(마젠타)계 무기안료로는 CaSn1 - xCrxSiO4(0.01≤x≤0.5)계 분말 등을 그 예로 들 수 있다.Examples of the red (magenta) inorganic pigment include CaSn 1 - x Cr x SiO 4 (0.01? X? 0.5) based powder and the like.

노란색(옐로)계 무기안료로는 Zr1 - xCexSiO4(0.01≤x≤0.5)계 분말, Zr1 -xPrxSiO4(0.01≤x≤0.5)계 분말, Zr1 - xTaxSiO4(0.01≤x≤0.5)계 분말 또는 이들의 혼합물 등을 그 예로 들 수 있다. To yellow (yellow) based inorganic pigments Zr 1 - x Ce x SiO 4 (0.01≤x≤0.5) based powder, Zr 1 -x Pr x SiO 4 (0.01≤x≤0.5) based powder, Zr 1 - x Ta x SiO 4 (0.01? x? 0.5) powder or a mixture thereof.

검정색(블랙)계 무기안료로는 Co(Fe1 - xCrx)2O4(0.01≤x≤0.5)계 분말 등을 그 예로 들 수 있다. Examples of the black (black) inorganic pigment include Co (Fe 1 - x Cr x ) 2 O 4 (0.01? X ? 0.5) powder and the like.

시유된 발색 유약에 레이저를 조사하여 발색 유약을 선택적으로 용융시키면서 문양을 형성한다. 상기 레이저는 광 증폭을 일으키는 활성매질로 CO2를 사용하는 레이저일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며 YAG 레이저 등도 사용할 수 있음은 물론이다. 상기 발색 유약에 가해지는 에너지가 44∼58J 범위가 되게 상기 레이저의 출력을 조절하여 조사하는 것이 바람직하다.The green colored glaze is irradiated with a laser to selectively melt the color glaze to form a pattern. The laser may be a laser using CO 2 as an active medium for causing optical amplification, but the present invention is not limited thereto, and a YAG laser or the like may also be used. It is preferable to adjust the output of the laser so that the energy applied to the coloring glaze ranges from 44 to 58J.

레이저가 조사되지 않은 부분의 발색 유약을 제거한다. 레이저가 가해지지 않은 영역을 세척하여 제거한다. 레이저가 조사되지 않은 부분의 발색 유약 제거는 워터젯(WaterJET)을 이용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 워터젯은 일반적으로 잘 알려져 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. 워터젯은 상업적으로 판매되고 있는 것을 사용할 수 있다. And removes the coloring glaze at the portion where the laser is not irradiated. The area where the laser is not applied is cleaned and removed. The removal of the coloring glaze on the portion not irradiated with the laser may use WaterJET, but is not limited thereto. The water jet is well known in general, so a detailed description thereof will be omitted here. WaterJet can be used commercially sold.

문양이 형성된 결과물 상부에 투명 유약을 시유한다. 상기 투명 유약은 도자기 제조에 사용되는 유약이라면 그 제한이 있는 것은 아니다. 발색 유약에 의해 문양이 형성된 부분뿐만 아니라 발색 유약이 제거된 부분에도 전체적으로 상기 투명 유약을 시유하는 것이 바람직하다. Transparent glaze is applied to the top of the patterned product. The transparent glaze is not limited as long as it is a glaze used for manufacturing ceramics. It is preferable that the transparent glaze be entirely applied not only to the portion where the pattern is formed by the coloring glaze but also to the portion where the coloring glaze is removed.

투명 유약이 시유된 결과물을 2차 소성한다. 상기 2차 소성은 1000∼1600℃ 정도의 온도에서 10분∼48시간 정도 수행하는 것이 바람직하다. The resultant with transparent glaze is fired secondarily. The secondary firing is preferably performed at a temperature of about 1000 to 1600 DEG C for about 10 minutes to 48 hours.

이하에서, 본 발명의 실험예들을 제시한다. Hereinafter, experimental examples of the present invention will be presented.

<실험예 1><Experimental Example 1>

재료 가공 분야에의 레이저의 적용은 1960년대 후반부터 시작되었으며, 고출력 CO2와 YAG 레이저가 많은 산업분야에서 보편화될 정도로 발전하여 왔다. 재료 가공에서의 레이저의 적용분야는 금속의 절단, 용접 및 드릴링, 세라믹의 스크라이빙, 플라스틱과 복합재의 절단, 여러 가지 재료의 마킹 등을 포함한다. 이와 같은 모든 응용에서 공통적인 것이 레이저 조사에 의해 재료를 용융, 증발시키는 열적 메카니즘이다.Application of lasers to the field of material processing began in the late 1960s, and high power CO 2 and YAG lasers have developed to become common in many industries. Applications of lasers in material processing include cutting, welding and drilling of metals, scribing of ceramics, cutting of plastics and composites, and marking of various materials. Common to all such applications is a thermal mechanism that melts and evaporates material by laser irradiation.

아래의 표 1은 본 발명의 실험예에서 사용된 레이저 장비의 특징을 나타내고 있다. Table 1 below shows the characteristics of the laser equipment used in the experimental example of the present invention.

SpecificationsSpecifications DimensionsDimensions 44 × 39 × 36 in 44 × 39 × 36 in Rotary CapacityRotary Capacity Max Diameter 8 in (203 mm)Max Diameter 8 in (203 mm) Focus LensesFocus Lenses 2.0 in (51 mm)2.0 in (51 mm) TypeType CO2 CO 2 wattswatts 60 Watts60 Watts Power RequirementsPower Requirements 110V/10A; 220V-240V/5A110V / 10A; 220V-240V / 5A

광 증폭을 일으키는 활성매질로 CO2를 사용하는 레이저로서 최대 60J의 에너지를 조사할 수 있다. 내열성이 뛰어난 세라믹 특성상 위 에너지로는 절단이 힘들다. 그러나 용융되지 않은 유약에 지속적으로 조사할 경우 표면온도는 급격하게 상승하게 되고 유약 용융온도를 넘어서게 되면 유약은 소성과정 없이 유리질화 된다.As a laser using CO 2 as an active medium for causing optical amplification, it is possible to irradiate an energy of 60 J at the maximum. Due to the nature of ceramics with excellent heat resistance, it is difficult to cut with stomach energy. However, when continuously irradiating the unmelted glaze, the surface temperature rapidly increases, and when the glaze melting temperature is exceeded, the glaze is vitrified without firing.

레이저 조사는 이미지에 따라 레스터(raster)와 벡터(vector)로 나뉜다. Laser irradiation is divided into raster and vector according to the image.

레스터는 컴퓨터에서 화상 정보를 표현하는 한 가지 방법으로서, 이미지를 2차원 배열 형태의 픽셀로 구성하고, 이 점들의 모습을 조합, 일정한 간격의 픽셀들로 하나의 화상 정보를 표현하는 것을 의미한다. 레스터는 이미지의 명도에 의존하여 자동적으로 출력을 조절한다. 따라서, 원본의 명도 변화를 레이저 출력으로 표현이 가능하다. A raster is one method of representing image information in a computer, which means that an image is composed of pixels in the form of a two-dimensional array, the shapes of these points are combined, and one image information is represented by pixels at regular intervals. The raster automatically adjusts the output depending on the brightness of the image. Therefore, it is possible to express the change in brightness of the original with the laser output.

벡터는 선형화된 문양을 따라 레이저의 초점을 이동하는 방식이다. 빠른 가공과 균일한 출력을 유지할 수 있기 때문에 본 실험예에서는 벡터 조사 방식을 사용하였다.The vector is a method of moving the focus of the laser along a linearized pattern. Since it is possible to maintain a fast processing and a uniform output, a vector irradiation method is used in this experimental example.

유리의 주원료인 석영은 1600℃ 이상 온도에서 용융되지만, 고대 중동에서는 소금과 혼합되면 융점이 낮아진다는 현상을 발견하고 이를 도기에 적용하려고 시도하였다. 유리를 분쇄하여 정제된 흙과 소다를 혼합하여 도기 표면에 분장한 것이 최초의 유약이다. 그 후 중국의 자기 기술에서 유약은 소지와 완벽하게 밀착되고 흡수성이 사라진 현대 유약의 모습을 정립하였다. Quartz, which is the main material of glass, melts at temperatures above 1600 ℃, but in the ancient Middle East, it found that the melting point is low when mixed with salt, and tried to apply it to pottery. It is the first glaze that glass is crushed, and the purified soil and soda are mixed and are garnished on the pottery surface. After that, the glaze in China 's magnetic technology has established the appearance of modern glaze with perfect adhesion and absorptivity.

도자기에서 유약은 크게 2가지 이유로 사용된다.In ceramics, glaze is used for two main reasons.

첫째, 내구성이다. 도자기의 강도를 증가시키고 흡수성을 제거하여 세척과 사용을 편리하게 하는 것이 유약의 가장 기본적인 목적이다.First, it is durable. The most basic purpose of the glaze is to increase the strength of the ceramics and to remove the absorptivity to facilitate cleaning and use.

둘째, 심미성이다. 유약은 도자기의 개성을 부여한다. 유약에 첨가된 다양한 산화물을 고유의 발색과 질감을 표현하며, 이는 도자기의 미적 요소를 크게 좌우한다.Second, it is aesthetic. Glaze gives the character of the pottery. The various oxides added to the glaze represent the unique color and texture, which greatly influences the aesthetic elements of ceramics.

그 외 전기장치의 애자 또는 특수 산업분야에서 사용되는 도자기는 단열, 단전의 목적으로 유약을 사용하기도 한다. Other insulators of electric devices or ceramics used in special industries may use glazes for the purpose of insulation and cutting.

일반적으로 유약은 염기성 산화물(RO, R2O), 중성 산화물(R2O3), 그리고 산성 산화물(RO2)의 3가지 성분으로 이루어져 있으며, 염기성 산화물은 고온에서 산성 산화물과 결합하여 유리질을 형성한다. 아래의 표 2는 유약에서 사용되는 대표적인 산화물의 종류를 보여주고, 도 1에 유약의 원료가 유면을 형성하는 구조를 나타내었는데, 유약의 원료에 따른 유면 형성 구조를 보여준다. In general, the glaze is composed of three components of basic oxides (RO, R 2 O), neutral oxides (R 2 O 3 ) and acidic oxides (RO 2 ), and basic oxides combine with acidic oxides at high temperatures to form vitreous . Table 2 shows the representative types of oxides used in the glaze, and FIG. 1 shows the structure in which the raw material of the glaze forms the oil surface. FIG. 1 shows the oil surface formation structure according to the glaze raw material.

염기성산화물Basic oxide 중성산화물Neutral oxide 산성산화물Acidic oxide Na2ONa 2 O Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 K2OK 2 O Fe2O3 Fe 2 O 3 ZrO2 ZrO 2 CaOCaO Cr2O3 Cr 2 O 3 TiO2 TiO 2 MgOMgO Mn2O3 Mn 2 O 3 SnO2 SnO 2 BaOBaO B2O3 B 2 O 3 -- ZnOZnO Sb2O3 Sb 2 O 3 -- LiOLiO -- -- PbOPbO -- --

광물 정제기술의 발전으로 유약은 지속적으로 발전하였다. 첨가 산화물의 제어를 통해 용융온도를 자유롭게 조절할 수 있으며, 열팽창을 제어하여 균열, 무균열, 강도증가 효과를 유도할 수 있다. 그러나 지속적인 발전을 거듭한 유약의 물성과는 다르게 시유 방법에서는 최초 유약이 사용되기 시작한 고대에 비해 발전이 미비하다. 여전히 담금법과 분무법이 시유 방법의 대부분을 차지하고 있으며, 이러한 시유 방법의 한계는 유약을 활용한 디자인을 어렵게 만든다. 담금법은 물을 유약에 담구어 시유하는 방법으로서, 가장 대중적으로 사용되는 시유 방법으로 소요비용이 저렴하고 빠른 시유가 가능하다. 분무법은 스프레이건을 활용하여 유약을 분무하여 도자기 표면에 유약면을 형성하는 방법으로서, 균일한 두께를 빠르게 시유할 수 있기 때문에 대량 생산 공정에서 대중적으로 채택되는 시유 방법이다. As the mineral refining technology developed, the glaze continued to develop. By controlling the additive oxides, the melting temperature can be freely controlled, and thermal expansion can be controlled to induce cracking, crack free, and strength increase effect. However, unlike the properties of glaze that have been continuously developed, the method of glazing has less development than the ancient glaze which was first used. Still, the dipping method and the spraying method are the most common method, and the limitation of this method makes it difficult to design using the glaze. The immersion method is a method of immersing the water in the glaze, which is the most commonly used watering method, and the cost is low and the watering time is possible. The spraying method is a method of spraying glaze using a spray gun to form a glaze surface on the surface of ceramics, and it is popularly adopted in a mass production process because it can rapidly uniform thickness.

본 실험예에서는 CO2 레이저와 투명유로 조건을 한정하고 아래와 같이 2가지 조건을 분석하였다.In this experimental example CO 2 Laser and transparent flow conditions were limited and the following two conditions were analyzed.

첫째, 레이저 출력과 속도에 따른 결과를 분석하였다. 투명유(투명 유약)가 시유된 백자 시편을 레이저 출력과 속도를 10% 단위로 변화시키며 형성된 유리질을 광학현미경으로 분석하였다.First, the results according to laser power and speed were analyzed. The transparent glass (transparent glaze) - modified white porcelain specimens were analyzed by optical microscope.

둘째, 시편의 소성상태에 따라 결과를 분석하였다. 문양을 구성하는 유리질의 위치를 인위적으로 변화하여 결과의 차이를 확인하였다.Second, the results were analyzed according to the plasticity of the specimen. The position of the vitreous composing the pattern was artificially changed to confirm the difference in the results.

도자기에서 대중적으로 사용되는 투명 유약의 용융온도는 1220℃ 이상이다. 용융온도를 넘지 못하면 유약은 완벽한 유리질화를 이루지 못한다. 반대로 온도가 높아지면 기화가 시작되어 법랑표면에 핀홀(pin hole)이 발생한다. 한편, 소결 공정을 거친 유약은 750∼800℃에서 문양 형성에 충분한 재 용융을 유도할 수 있다. 유약의 용융에 필요한 에너지를 예측하고, 열량을 계산하기 위해 LabSYS社의 TG-DSC-DTA 비열 측정기를 사용하여 유약의 비열을 측정하였다. 아래의 표 3은 본 발명에서 사용된 비열 측정기의 스펙이다.The melting temperature of transparent glazes used in ceramics is more than 1220 ℃. If the melting temperature is not exceeded, the glaze can not be completely vitrified. On the contrary, when the temperature becomes high, vaporization starts and a pin hole is formed on the surface of the enamel. On the other hand, the glaze that has undergone the sintering process can induce sufficient re-melting at the formation temperature of 750-800 ° C. To estimate the energy required to melt the glaze and calculate the calories, the specific heat of the glaze was measured using LabSYS TG-DSC-DTA specific heat meter. Table 3 below shows specifications of the specific heat measuring instrument used in the present invention.

SpecSpec Temperature rangeTemperature range Ambient to 1600℃Ambient to 1600 ℃ Heating rateHeating rate 0.01℃~100℃/min0.01 ° C to 100 ° C / min Balance CapacityBalance Capacity 20g20g Measuring rangeMeasuring range 200㎎ / ± 1g200 mg / 1 g Balance ResolutionBalance Resolution 0.02㎍ / 0.2㎍0.02 g / 0.2 g

도 2는 본 실험예에서 사용된 유약의 비열을 측정한 그래프이다. 온도변화에 따라 유약의 물성이 변화면서 비열이 변화되는 것으로 예측된다. 2 is a graph showing the specific heat of the glaze used in this experiment. It is predicted that the specific heat changes as the physical properties of the glaze change with the temperature change.

도 2에서 유추된 유약의 비열 값을 수학식 1에 대입하여 요구되는 에너지를 유추하였다.In Fig. 2, the specific heat value of the inferred glaze was substituted into Equation 1 to deduce the required energy.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112014124896582-pat00001
Figure 112014124896582-pat00001

수학식 1은 비열과 열량의 관계를 보여주는 식이며, c는 비열, m은 질량, △는 온도변화, Q는 열량이다. Equation 1 shows the relationship between specific heat and calorie, c is specific heat, m is mass, Δ is temperature change, and Q is calorie.

아래의 수학식 2는 유약 용융을 위해 요구되는 예측 에너지를 나타낸다. 수학식 2에서 m은 질량(mass)의 단위인 그람(g)을 의미한다.Equation 2 below represents the predicted energy required for glaze melting. In Equation (2), m means gram (g) which is a unit of mass.

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

Figure 112014124896582-pat00002
Figure 112014124896582-pat00002

수학식 2에서 얻어진 예측 요구 에너지를 기준으로 아래의 표 4와 같이 조사 조건을 설정하고 시편을 분석하였다. Based on the predicted energy required in Equation (2), the irradiation condition was set as shown in Table 4 below and the specimen was analyzed.

구 분division 레이저 출력Laser output 조사시간Investigation time 최종출력Final output Sample #1Sample # 1 40watts40 watts 800ms800ms 32J32J Sample #2Sample # 2 45watts45watts 800ms800ms 36J36J Sample #3Sample # 3 50watts50watts 800ms800ms 40J40J Sample #4Sample # 4 55watts55watts 800ms800ms 44J44J Sample #5Sample # 5 60watts60watts 800ms800ms 48J48J Sample #6Sample # 6 60watts60watts 900ms900ms 54J54J Sample #7Sample # 7 60watts60watts 1000ms1000ms 60J60J Sample #8Sample # 8 60watts60watts 1100ms1100ms 66J66J Sample #9Sample # 9 60watts60watts 1200ms1200ms 72J72J Sample #10Sample # 10 60watts60watts 1300ms1300ms 78J78J

표 4의 조건으로 조사가 완료된 시편을 OLYPUMS SZ61 광학현미경을 사용하여 경계면과 용융 상태를 분석하였다. The specimens were examined under the conditions shown in Table 4 and analyzed using OLYPUMS SZ61 optical microscope.

조사된 영역을 108배 확대하여 용융 상태 및 경계면을 비교하였다. 도 3a 및 도 3b는 광학현미경으로 촬영된 시편 #9의 결과 사진이고, 도 4a 및 도 4b는 광학현미경으로 촬영된 시편 #7의 결과 사진이며, 도 5a 및 도 5b는 광학현미경으로 촬영된 시편 #5의 결과 사진이고, 도 6a 및 도 6b는 광학현미경으로 촬영된 시편 #3의 결과 사진이다.The irradiated region was enlarged 108 times to compare the molten state and interface. Figures 3a and 3b are photographs of the result of specimen # 9 taken with an optical microscope, Figures 4a and 4b are photographs of specimen # 7 taken with an optical microscope, and Figures 5a and 5b are photographs of specimen Figure 5 is a photograph of the result, and Figures 6A and 6B are photographs of the result of the specimen # 3 photographed by an optical microscope.

Sample #1 ~ #3 까지는 레이저 출력이 부족하여 유약은 완벽하게 소지와 융착되지 못하고 이탈되는 현상이 관찰되었다. In Sample # 1 ~ # 3, the laser output was insufficient, so that the glaze could not be completely fused and fused.

출력이 60J을 넘어서게 되면 유약의 용융이 급격하게 이루어지며, 열에너지가 산발적으로 전도되어 용융 경계면이 불규칙하게 형성되었다. 또한, 레이저 조사 범위보다 넓은 영역이 용융되어 문양 해상도가 감소하였다.When the output exceeded 60 J, the melting of the glaze was abruptly performed, and the thermal energy was scattered and scattered, and the melting interface was irregularly formed. In addition, the pattern resolution was decreased due to melting of the region larger than the laser irradiation range.

75J 이상의 에너지가 조사된 시편은 소지에 열 충격이 발생하여 소지에 크랙(Crack)이 발생하였다. The specimens irradiated with energy of 75 J or more were cracked due to thermal shock.

60와트(Watts)의 CO2 레이저를 1000 ms 이상 조사하였을 경우 온도가 급격히 증가하며, 유리질 경계면이 불규칙하게 형성되는 것을 확인할 수 있었으며, 800 ms 미만으로 조사할 경우 유약의 유리질 형성이 충분히 진행되지 못하고 시편에서 이탈되었다. 48J의 에너지가 조사되었을 때 유약의 용융이 이루어지면서 가장 우수한 해상도를 갖는 것을 확인하였다.60 watt (Watts) of CO 2 When the laser was irradiated for more than 1000 ms, the temperature rapidly increased and the glassy interface was irregularly formed. When the laser was irradiated for less than 800 ms, the vitreous formation of the glaze was not sufficiently progressed and the glass was detached from the specimen. When the energy of 48 J was irradiated, it was confirmed that the glaze was melted and had the best resolution.

칩(chip)이 발생하지 않는 최소 출력 이상에서 얇은 두께로 용융된 #5번 샘플을 최적의 조건으로 결정하고 실질적인 문양 디자인을 조사하였다.The sample # 5 melted to a thickness of less than the minimum power not generating a chip was determined as an optimum condition and the actual pattern design was investigated.

도자기에서 문양을 적용하는 방법은 2가지가 있다.There are two ways to apply patterns on ceramics.

첫째, 하회 장식은 유약과 소지 사이에 문양을 구성하는 산화물이 위치하는 방법이다. 유리질이 표면을 완벽하게 보호하여 내식성이 우수하고 표면 질감이 부드럽다. 그러나, 유약의 발색에 영향을 받고 문양을 구성하는 산화물이 피막을 형성하여 균일한 시유를 방해한다. 단색 전사지, 고온 핸드페인팅, 전통 문양장식기법들이 하회장식에 포함된다. 도 7은 하회 기법의 모식도를 나타낸 도면이다.First, the lower decoration is the way in which the oxides constituting the pattern are located between the glaze and the substrate. The vitreous surface protects the surface perfectly and has excellent corrosion resistance and smooth surface texture. However, it is affected by the color of the glaze, and the oxides constituting the pattern form a film to interfere with the uniform flow. Monochrome transfer paper, high-temperature hand painting and traditional patterns are included in the underlay. FIG. 7 is a diagram showing a schematic diagram of a lower frame technique. FIG.

둘째, 상회 장식은 피복된 유리질 위에 발색을 구성하는 산화물이 위치하는 방식이다. 전사지 사용이 용이하여 대량 생산 도자기에서 대중적으로 사용된다. 그러나, 도자기 유약이 유리질화 된 후 가능한 문양 장식기법으로 하회 기법에 비해 열처리 공정이 추가된다. 도 8은 상회 기법의 모식도를 나타낸 도면이다.Second, the top decoration is the way in which oxides constituting the color are placed on the coated glass. It is easy to use transfer paper and is widely used in mass production ceramics. However, after the ceramics glaze is vitrified, a heat treatment process is added as compared to the sub-glazing technique with the possible patterning technique. Fig. 8 is a schematic diagram of the upper frame technique.

본 실험예에서는 장식기법의 구조에 따라 레이저 조사 위치를 변화하여 얻어진 결과를 분석하였다.In this experiment, the results obtained by changing the laser irradiation position according to the structure of the decoration technique were analyzed.

Adobe社의 일러스트레이터(Illustrator)를 활용하여 본 실험예에 사용된 이미지를 제작하였다. 벡터 데이터로 이루어진 이미지를 제작하여 출력에 대응하고 유약의 용융에 따른 해상도 변화가 쉽게 관찰될 수 있도록 불규칙한 곡선이 좁은 간격을 갖고 배치되는 이미지로 제작하였다. 또한 문양의 해상도를 높이기 위해 레이저 장비가 지원하는 최소 조사 두께인 0.001pt로 스트로크(Stroke)를 설정하였다.Using the Adobe Illustrator, the images used in this experiment were produced. An image composed of vector data was produced and an irregular curve was arranged with a narrow interval so that the change in resolution due to melting of the glaze could be easily observed. In order to increase the resolution of the pattern, the stroke was set to 0.001pt, which is the minimum irradiation thickness supported by the laser equipment.

1. 하회 조사1. Lower survey

1차 소성 과정을 완료한 시편에 유약을 균일하게 시유하고, 시유된 표면에 레이저를 조사하였다. 워터젯(WaterJET)을 사용하여 용융되지 않은 유약을 제거하고, 상이한 발색을 갖는 유약을 재 도포하고 2차 소성을 진행하였다. 도 9는 하회 조사 과정을 나타낸 모식도이다.The glaze was uniformly applied to the specimen after the first firing process, and the irradiated surface was irradiated with laser. The unmelted glaze was removed using WaterJET, the glaze having different color was reapplied and the secondary firing was carried out. Fig. 9 is a schematic diagram showing the lower irradiation process.

하회 조사과정으로 완성된 시편은 레이저 조사로 용융시킨 유약의 발색이 우수하고, 추가적인 유리질을 형성하여 표면이 매끄러우며, 내식성이 뛰어나다. 그러나 상회 조사에 비해 공정이 복잡하고, 2차 소성 과정에서 문양을 구성하는 유약이 재차 용융되며, 해상도가 저하되는 단점이 있다. 도 10은 하회 조사과정으로 완성된 시편의 사진이다.The specimens completed by the lower irradiation process are excellent in the color development of the glaze melted by laser irradiation, have an additional glass quality, have a smooth surface, and are excellent in corrosion resistance. However, the process is complicated as compared with the upper irradiation, and the glaze constituting the pattern is melted again in the secondary firing process, and the resolution is lowered. Fig. 10 is a photograph of the psalm completed by the lower inspection process.

2. 상회 조사2. Research by the Supreme Council

2차 소성이 완료되어 표면에 유리질이 형성된 시편 위에 시유를 진행한다. 흡수성이 사라진 시편은 일반적인 담금법으로는 시유가 어렵우므로 본차이나 공정에서 사용되는 가열 스프레이 시유 방법으로 유약을 추가한다. 도 11은 상회 조사과정을 나타낸 모식도이다.The secondary sintering is completed and the glass is formed on the surface of the specimen. The glaze is added as a method of heating spraying used in this china process since the specimen with absorptivity disappeared is difficult to be dyed with conventional dipping method. Fig. 11 is a schematic diagram showing the upper irradiation process. Fig.

상회 조사 과정으로 완성된 시편은 추가적인 소성 과정을 요구하지 않아 생산성이 우수하고, 레이저로 조사된 경계가 하회 조사 과정으로 완성된 시편에 비해 명확하다. 그러나, 레이저로 용융시킨 유약이 표면에 노출되어 있어 내마모성이 취약하고, 표면조도가 연속적이지 않다. 또한, 하회 조사 과정에 비해 충분한 발색을 나타내지 못한다. 도 12는 상회 조사 과정으로 완성된 시편의 사진이다.The specimens completed by the upper irradiation process are more productive because they do not require additional firing process, and the laser irradiated boundaries are clearer than the specimens completed by the lower irradiation process. However, since the glaze melted by the laser is exposed on the surface, the abrasion resistance is weak, and the surface roughness is not continuous. In addition, it does not show sufficient coloring compared with the lower irradiation process. Fig. 12 is a photograph of the psalm completed by the upper survey process.

앞서 살펴본 바와 같이, 레이저를 시유 과정에 융합하여 공정 개선을 하여 양산 과정에서 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다. 광학현미경 분석을 통해 유약면에 가해지는 에너지가 48J일 때 가장 우수한 문양 형성을 이루어낼 수 있으며, 하회 조사 공정은 강한 내구성과 명확한 발색을 표현하고, 상회 조사 공정은 높은 해상도와 생산성 향상을 유도할 수 있다.As described above, the laser is fused to the process of sieving to improve the process, and the possibility of being used in the mass production process is confirmed. The optical microscope analysis shows that the best pattern formation can be achieved when the energy applied to the glaze surface is 48J. The lower irradiation process expresses strong durability and clear color, and the upper irradiation process leads to high resolution and productivity improvement .

본 발명은 정체되어 있는 시유 방법에 새로운 방향을 제시한다. 유약의 용융을 레이저를 활용하여 제어하는 기본 데이터(data)를 제시함으로써 요구되는 패턴(pattern)을 쉽고 빠르게 적용이 가능하다. 또한 디지털 기술의 융합은 중복되는 소요비용 없이 맞춤형 상품제작으로서 발전가능성도 내포한다. 신기술 융합속도가 느린 도자산업에 본 발명에서 분석된 데이터(data)와 방법론을 제시함으로써 시장 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
The present invention presents a new direction to the static feeding method. It is possible to easily and quickly apply a required pattern by presenting basic data for controlling the melting of the glaze by using a laser. The convergence of digital technologies also implies the possibility of development as tailor-made products without redundant costs. It is expected that the competitiveness of the market will be secured by presenting the data and methodology analyzed in the present invention to the ceramics industry where the new technology convergence speed is slow.

<실험예 2><Experimental Example 2>

도 2에서 유추된 유약의 비열 값을 이용하여 유약 용융을 위해 요구되는 에너지를 유추하였다.In FIG. 2, the specific heat value of the glaze inferred is used to deduce the energy required for glaze melting.

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

Figure 112014124896582-pat00003
Figure 112014124896582-pat00003

측정된 유약의 비열을 수학식 3에 의거하여 시편 제작 범위를 설정하였다. 표 5는 실험에 사용된 시편의 조건이다.The specimen production range was set on the basis of Equation (3) for the specific heat of the measured glaze. Table 5 shows the specimen conditions used in the experiment.

구분division Sample #1Sample # 1 Sample #2Sample # 2 Sample #3Sample # 3 Sample #4Sample # 4 Sample #5Sample # 5 Sample #6Sample # 6 레이저 출력Laser output 50W50W 55W55W 60W60W 50W50W 55W55W 60W60W 조사시간Investigation time 800ms800ms 800ms800ms 800ms800ms 1000ms1000ms 1000ms1000ms 1000ms1000ms 최종출력Final output 40J40J 44J44J 48J48J 50J50J 55J55J 60J60J

표 5의 조사조건에 따라 레이저 조사가 완료된 시편을 OLYPUMS SZ61 광학현미경을 사용하여 경계면과 용융상태를 분석하였다. 도 13은 시편별 유약의 용융상태를 나타낸다. 조사된 에너지가 44J 미만의 시편은 일부 영역에서 유약의 용융되지 못하였다. 6번 시편은 과도한 에너지가 주사되어 용융영역 주변으로 균열이 발생하였다. 이는 레이저 조사로 인해 유면의 온도가 급격한 변화하여 열 충격 균열이 발생된 것으로 판단된다. The specimens subjected to the laser irradiation according to the irradiation conditions in Table 5 were analyzed for the interface and melting state using an OLYPUMS SZ61 optical microscope. 13 shows the molten state of the glaze according to the specimen. Specimens with irradiated energy less than 44 J failed to melt the glaze in some areas. Excess energy was injected in specimen No. 6, and cracks were generated around the melting region. This is because the temperature of the oil surface is rapidly changed due to the laser irradiation, and it is judged that the heat shock crack is generated.

Sample #6 균열의 미세구조를 관찰하기 위하여 Pt 코팅 후, 주사전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscopy)(Jeol, JSM-6390) 분석을 수행하였다. 도 14a 내지 도 14c는 Sample #6에서 발생한 균열을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 유면이 급격한 온도변화로 인해 발생한 균열이 확인되였다. 미세 균열은 유리질 입자가 외부로 토출될 수 있는 가능성을 내포하고 있으며, 내식성과 내마모성이 취약하다. Sample # 6 In order to observe the microstructure of the crack, a Pt-coated SEM (Scanning Electron Microscopy) (Jeol, JSM-6390) analysis was performed. 14A to 14C are scanning electron microscope (SEM) photographs showing cracks occurring in Sample # 6. Cracks due to sudden temperature changes on the oil surface were observed. Microcracking implies the possibility that glassy particles can be discharged to the outside, and the corrosion resistance and abrasion resistance are weak.

수학식 3에서 예측된 에너지는 Sample #5에 가장 부합하지만, 광학현미경 분석결과 Sample #3의 조사조건이 가장 양호한 유약의 용융상태로 분석되었다. 레이저의 초점거리 및 렌즈(Lens)의 조건(condition)으로 인해 오차가 발생된 것으로 판단된다. Sample #3을 문양 형성의 기준 조건으로 산정하고 레이저의 조사 방식에 따라 개별적인 시편을 제작하여 연구를 진행하였다.The energy predicted in Equation (3) was the most suitable for Sample # 5, but the optical microscope analysis showed that the irradiation condition of Sample # 3 was the most favorable melting state of the glaze. It is judged that an error has occurred due to the focal length of the laser and the condition of the lens. Sample # 3 was used as a reference condition for pattern formation and individual specimens were prepared according to the laser irradiation method.

벡터 방식의 레이저 조사방식은 선 가공의 개념을 따른다. 소재 절삭에 대중적으로 사용되는 방식으로 이미지를 구성하고 있는 경계선을 따라 레이저의 출력을 고정하여 빠르게 가공하는 방식이다. 도 15a 내지 도 15c는 벡터 방식으로 레이저를 조사하여 획득한 문양을 나타내었다.The vector laser irradiation method follows the concept of line processing. It is a method to rapidly process the laser output by fixing the output along the boundary of the image, which is popularly used for cutting the material. 15A to 15C show patterns obtained by laser irradiation in a vector manner.

벡터 방식의 레이저 조사 시편으로 형성된 문양은 가독성이 뛰어나고, 유약 용융에 따른 문양의 구성으로 내식성이 우수하다. 그러나, 시편의 두께 변화는 레이저의 초점거리를 변화시켜 출력 결과물 해상도에 영향을 주었다. 또한, 에너지 조사 과정에서 발생하는 급격한 온도변화는 유면에 탄소가 잔류되는 원인으로 판단된다. 잔류 탄소를 효과적으로 제어하지 못하면 문양의 색상변화를 발생시키고 초점거리에 따라 해상도가 변화가 존재한다.The pattern formed by the vector laser irradiation specimen is excellent in readability and excellent in corrosion resistance due to the structure of the pattern due to the melting of the glaze. However, the thickness variation of the specimen affected the output resolution by changing the focal length of the laser. In addition, sudden temperature changes occurring during the energy irradiation process are considered to be caused by residual carbon on the oil surface. Failure to effectively control the residual carbon results in a change in the color of the pattern and a change in resolution depending on the focal length.

레스터는 면 가공 레이저 조사 방식이다. 출력이미지의 명도에 의거하여 레이저의 출력을 선택적으로 자동 제어한다. 도 16a 내지 도 16c는 레스터 방식으로 레이저를 조사하여 획득한 문양을 나타내었다.Lester is a faceted laser irradiation method. And selectively controls the output of the laser based on the brightness of the output image. 16A to 16C show patterns obtained by laser irradiation in the raster method.

레이저 조사 영역은 유약의 선택적 용융이 발생하여 미세한 표면 요철을 형성하였고, 급격한 온도변화로 내부 기포가 형성되었다. 표면의 요철과 기포는 빛의 난반사를 유도하여 고유의 질감을 갖는 문양을 형성한다.In the laser irradiation area, the selective melting of the glaze occurred and fine surface unevenness was formed, and the inner bubble was formed due to the rapid temperature change. Unevenness and bubbles on the surface induce the diffuse reflection of light to form a pattern having a unique texture.

레이저를 활용하여 도자기 표면에 피복되어 있는 유면을 선택적으로 용융하여 문양을 구성하는 방법은 생산성과 심미성을 동시에 만족한다. 또한 기존에 시도되지 않은 장식기법으로서 도자기의 시장 경쟁력확보가 기대된다. 레이저 조사를 통해 미세한 요철 및 기포를 선택적으로 형성하여 문양을 구성하는 장식기법은 도자기 고유의 심미성과 내식성을 유지하며, 빠르고 쉽게 문양을 구성할 수 있는 장점이 있다.  The method of constructing the pattern by selectively melting the oil surface coated on the surface of the ceramics by using the laser satisfies productivity and aesthetics at the same time. In addition, it is expected to secure the competitiveness of the pottery as a decoration technique which has not been tried. The decorative technique that forms the pattern by selectively forming fine irregularities and bubbles through the laser irradiation maintains the esthetics and corrosion resistance inherent in the ceramics, and has the advantage that the pattern can be formed quickly and easily.

앞서 살펴본 바와 같이, 레이저를 활용한 유약의 선택적 용융 효과를 통해 문양을 형성하는 방법을 분석하고, 조사 에너지 및 방식에 따른 결과물을 제시함으로써 새로운 도자기 장식기법의 발전이 기대된다.
As described above, the development of a new ceramics decoration technique is expected by analyzing the method of forming the pattern through the selective melting effect of the glaze using the laser, and presenting the result according to the irradiation energy and the method.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, This is possible.

Claims (4)

성형체를 1차 소성하는 단계;
1차 소성된 결과물 상부에 발색 유약을 시유하는 단계;
시유된 발색 유약에 레이저를 조사하여 발색 유약을 선택적으로 용융시키면서 문양을 형성하는 단계;
레이저가 조사되지 않은 부분의 발색 유약을 제거하는 단계;
문양이 형성된 결과물 상부에 투명 유약을 시유하는 단계; 및
투명 유약이 시유된 결과물을 2차 소성하는 단계를 포함하며,
상기 발색 유약은 색상을 발현하는 무기안료로서 Mg1-xCoxAl2O4(0.1≤x≤1)계 분말, Mg1-xNixAl2O4(0.1≤x≤1)계 분말 또는 이들의 혼합물을 포함하는 청색계 무기안료이거나, CaSn1-xCrxSiO4(0.01≤x≤0.5)계 분말을 포함하는 적색계 무기안료이거나, Zr1-xCexSiO4(0.01≤x≤0.5)계 분말, Zr1-xPrxSiO4(0.01≤x≤0.5)계 분말, Zr1-xTaxSiO4(0.01≤x≤0.5)계 분말 또는 이들의 혼합물을 포함하는 노란색계 무기안료이거나, Co(Fe1-xCrx)2O4(0.01≤x≤0.5)계 분말을 포함하는 검정색계 무기안료이며,
상기 발색 유약에 가해지는 에너지가 44∼58J 범위가 되게 상기 레이저의 출력을 조절하여 조사하며,
레이저가 조사되지 않은 부분의 발색 유약을 제거하는 단계는 워터젯을 이용하고,
상기 레이저는 광 증폭을 일으키는 활성매질로 CO2를 사용하는 레이저인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 하회 문양 도자기의 제조방법.
Firstly firing the molded body;
A step of sowing a coloring glaze on the first fired product;
Forming a pattern while selectively irradiating a green color glaze with a laser to selectively melt the coloring glaze;
Removing a coloring glaze at a portion where the laser is not irradiated;
Applying a transparent glaze to the top of the resulting product with the pattern; And
And secondly firing the resulting transparent glaze-treated product,
The coloring glaze is a powder of Mg 1-x Co x Al 2 O 4 (0.1 ? X? 1 ), a powder of Mg 1-x Ni x Al 2 O 4 (0.1? X? 1 ) or is a blue-based inorganic pigments, including mixtures thereof, CaSn 1-x Cr x SiO 4 (0.01≤x≤0.5) , or red based inorganic pigment containing-based powder, Zr 1-x Ce x SiO 4 (0.01≤x X? 0.5) system powder, Zr 1- xPr x SiO 4 (0.01? X? 0.5) system powder, Zr 1-x Ta x SiO 4 (0.01? X? 0.5) system powder, Pigment or a black inorganic pigment containing a powder of Co (Fe 1-x Cr x ) 2 O 4 (0.01? X ? 0.5)
Controlling the output of the laser so that the energy applied to the coloring glaze ranges from 44 to 58J,
The step of removing the coloring glaze in the portion not irradiated with the laser is performed by using a water jet,
Wherein the laser is a laser using CO 2 as an active medium for causing optical amplification.
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