KR101711253B1 - 색상을 발현하는 다공성 세라믹 타일 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

금속입자, 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질 함유 다공성 세라믹 타일용 조성물을 포함하는 다공성 세라믹 타일을 제공한다.
세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 분쇄하여 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 분무건조하여 과립분말을 형성하는 단계; 상기 과립분말을 프레스 성형하여 다공성 세라믹 타일을 형성하는 단계; 상기 다공성 세라믹 타일에 금속 전구체가 용해된 용액이 스며들도록 도포하는 단계; 및 상기 다공성 세라믹 타일을 열처리하는 단계를 포함하는 다공성 세라믹 타일 제조방법을 제공한다.
세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 분쇄하여 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 분무건조하여 과립분말을 형성하는 단계; 상기 과립분말을 교반하면서 상기 과립분말에 금속 전구체가 용해된 용액이 스며들도록 도포하여 복수의 소립자를 형성하는 단계; 상기 소립자를 프레스 성형하여 다공성 세라믹 타일을 형성하는 단계; 및 상기 다공성 세라믹 타일을 열처리하는 단계를 포함하는 다공성 세라믹 타일 제조방법을 제공한다.

Description

색상을 발현하는 다공성 세라믹 타일 및 그의 제조방법{POROUS CERAMIC TILE EXPRESSING COLOR AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
색상을 발현하는 다공성 세라믹 타일 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
타일이란 바닥 및 벽 등의 표면을 피복하기 위하여 만든 평판상의 점토질 소성 제품으로서, 보통은 표면적에 비하여 매우 얇으며, 유약을 바르거나 부어서 유약 처리 하거나 또는 유약 처리하지 않은 제조공정 중에 적열이상의 온도에서 화학반응, 경정개질 및 성분의 용융에 의해 세라믹 본체의 기계적 특성의 실질적인 변화를 유발시키는 가열처리를 하여 특별한 물리적 성질 및 특징을 가지게 한 것을 말한다. 상기 타일에는 내장 타일, 외장 타일, 모자이크 타일, 내산 타일, 바닥 타일, 염전 타일, 쿼리 타일 등이 있다.
타일은 여러 가지 성능을 가지고 있으며 비교적 시공도 간단할 뿐 아니라 시공 후에 균열을 일으키거나 변색하는 일이 거의 없고 특히 내구성이 우수하므로 구조물의 표면을 피복 보호하는 데 가장 좋은 재료이며, 특히 위생적이어야 하는 주방, 화장실, 목욕탕, 세면장 등에 많이 활용된다.
일반적으로 타일은 건축용 마감재인 외장 또는 내장재로서 표면장식에 사용되어 건축물의 미적 효과를 높이는데 사용되는 재료이므로 표면의 색상이나 모양이 아름다워야 한다. 따라서 요즘에는 장식성이 우수한 타일의 개발이 증가되고 있는 추세이다.
본 발명의 일 구현예는 금속입자를 포함함으로써, 무기안료를 첨가한 것 같이 색상을 발현하는 다공성 세라믹 타일을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 금속 전구체가 용해된 용액을 사용하는 상기 다공성 세라믹 타일의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 금속입자, 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질 함유 다공성 세라믹 타일용 조성물을 포함하는 다공성 세라믹 타일을 제공한다.
상기 다공성 세라믹 타일용 조성물은 상기 세라믹 입자 및 상기 모물질 입자가 상기 유리질 결합물질을 매개로 서로 부착되어 고정됨으로써 기공 및 내표면을 포함하고, 상기 기공 및 내표면이 상기 금속입자에 의해 코팅될 수 있다.
상기 다공성 세라믹 타일용 조성물이 일체화된 단일구조를 포함할 수 있다.
상기 다공성 세라믹 타일용 조성물이 복수의 소립자 형태이고, 상기 소립자가 집합된 구조를 포함할 수 있다.
금속입자는 Fe, Ni, Mn, Cu, Cr 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 금속입자의 평균직경은 약 1nm 내지 약 200nm일 수 있다.
상기 세라믹 입자의 평균직경은 약 1nm 내지 약 20nm일 수 있다.
상기 세라믹 입자의 기공률이 약 20% 내지 약 70%일 수 있다.
상기 유리질 결합물질은 유리 프리트, 폐유리, 물유리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 모물질은 점토, 백토, 황토 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 다공성 세라믹 타일용 조성물 100중량부에 대해서, 상기 세라믹 입자 약 10중량부 내지 약 70중량부, 상기 유리질 결합물질 약 10중량부 내지 약 40중량부 및 모물질 약 10중량부 내지 약 70중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 분쇄하여 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 분무건조하여 과립분말을 형성하는 단계; 상기 과립분말을 프레스 성형하여 다공성 세라믹 타일을 형성하는 단계; 상기 다공성 세라믹 타일에 금속 전구체가 용해된 용액이 스며들도록 도포하는 단계; 및 상기 다공성 세라믹 타일을 열처리하는 단계를 포함하는 다공성 세라믹 타일 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 분쇄하여 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 분무건조하여 과립분말을 형성하는 단계; 상기 과립분말을 교반하면서 상기 과립분말에 금속 전구체가 용해된 용액이 스며들도록 도포하여 복수의 소립자를 형성하는 단계; 상기 소립자를 프레스 성형하여 다공성 세라믹 타일을 형성하는 단계; 및 상기 다공성 세라믹 타일을 열처리하는 단계를 포함하는 다공성 세라믹 타일 제조방법을 제공한다.
상기 금속 전구체는 FeCl2, FeCl3, NiCl2, CuCl2, CrCl3 또는 MnCl2인 금속 염화물, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, Ni(NO3)2 또는 Mn(NO3)2인 금속 질화물, FeSO4, Fe2(SO4)3, NiSO4 또는 Mn(SO4)인 금속 황화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 금속 전구체가 용해된 용액은 스프레이에 의해 스며들도록 도포될 수 있다.
상기 다공성 세라믹 타일은 무기안료를 첨가한 것과 같은 색상효과를 구현할 수 있다.
상기 다공성 세라믹 타일의 제조방법을 사용함으로써, 고가의 무기안료로 인해 발생하는 제조비용을 감소하고, 균일하게 색상을 발현하는 다공성 세라믹 타일을 제조할 수 있다.
도 1(a)는 본 발명의 일 구현예인 다공성 세라믹 타일용 조성물을, 도 1(b)는 종래의 다공성 세라믹 타일용 조성물을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 2(a), (b)는 본 발명의 다른 구현예인 다공성 세라믹 타일의 제조방법을 순차적으로 나타낸 것이다.
도 3은 종래의 다공성 세라믹 타일의 제조방법을 순차적으로 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 및 비교예의 다공성 세라믹 타일을 사진기로 촬영한 사진이다.
도 5는 실시예 1의 금속 전구체 함량에 따른 다공성 세라믹 타일을 사진기로 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
다공성 세라믹 타일
본 발명의 일 구현예에서, 금속입자, 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질 함유 다공성 세라믹 타일용 조성물을 포함하는 다공성 세라믹 타일을 제공한다.
통상적으로 다공성 세라믹 타일에 색상을 발현하게 하기 위해서는 타일 표면에 무기안료를 함유하는 유약의 시유가 필요하다. 그러나, 이 경우 상기 타일표면에 스크래치 등과 같은 손상이 생기면 유약이 벗겨지면서 내부타일이 드러나게 되어 미관을 손상시킬 수 있었다.
이에, 상기 타일 표면 손상을 고려하여, 내부타일 자체가 색상을 발휘하도록 무기 안료를 타일 내부에 함유하게 하였으나, 이 경우, 무기안료의 첨가량에 따라 제조비용이 증가하였고, 타일의 채도를 균일하게 높이는데 어려움이 있었다.
이에, 상기 다공성 세라믹 타일은 무기안료를 사용하지 않고, 제조공정 중 금속 전구체가 용해된 용액을 첨가하고, 소성 중에 산화시킴으로써 무기안료를 넣은 것과 같은 색상효과를 발현할 수 있는 것으로, 금속입자, 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질 함유 다공성 세라믹 타일용 조성물을 포함할 수 있다.
상기 다공성 세라믹 타일용 조성물은 상기 세라믹 입자 및 상기 모물질 입자가 상기 유리질 결합물질을 매개로 서로 부착되어 고정됨으로써 기공 및 내표면을 포함하고, 상기 기공 및 내표면이 상기 금속입자에 의해 코팅될 수 있다.
도 1(a)는 본 발명의 일 구현예인 다공성 세라믹 타일용 조성물을 도식화하여 나타낸 것으로, 도 1(a)를 참고하면, 상기 세라믹 입자 및 상기 모물질이 상기 유리질 결합물질을 매개로 서로 부착되어 고정됨으로써, 기공 및 내표면을 형성할 수 있다.
상기 기공은 다공성 세라믹 타일용 조성물의 기공을 의미하며, 상기 내표면은 상기 기공의 표면, 상기 세라믹 입자 및 상기 모물질 입자의 표면, 예를 들어 상기 유리질 결합물질이 부착되어 있지 않은 세라믹 입자 및 모물질 입자의 표면 또는 유리질 결합물질의 표면 등을 의미한다.
이때, 상기 기공 및 내표면은 상기 금속입자에 의해 코팅될 수 있다. 상기 금속입자는 후술할 금속전구체가 용해된 용액에 의해 야기되는 것으로, 소성 중 금속 전구체의 산화반응에 의해 형성되며, 금속입자 고유의 색으로 인해 색상을 발현하는 다공성 세라믹 타일을 형성할 수 있다.
금속입자는 Fe, Ni, Mn, Cu, Cr 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, FeCl2로 인해 철(Fe)을 얻을 수 있고, 상기 철은 연노랑색을 구현할 수 있다. 또한, NiCl2로 인해 니켈(Ni)을 얻을 수 있고, 상기 니켈은 구리빛색을 구현할 수 있다. 또한, CrCl3로 인해 크롬(Cr)를 얻을 수 있고, 상기 크롬은 녹색을 구현할 수 있다.
상기 금속입자의 평균직경은 약 1nm 내지 약 200nm일 수 있다. '평균직경'은 입자 직경의 평균값을 의미하는바, 상기 금속입자는 나노단위의 평균직경을 가질 수 있다. 상기 평균직경의 금속입자를 사용하는 경우 소량의 금속전구체 투입으로 다량의 무기안료를 첨가한 정도의 색상 효과를 구현할 수 있고, 상기 금속입자 평균직경은 타일 제조시 소성중 응집효과에 의해서 결정될 수 있다.
도 1(b)는 종래의 다공성 세라믹 타일용 조성물을 도식화하여 나타낸 것으로, 도 1(b)를 참고하면, 종래에는 다공성 세라믹 타일용 조성물이 무기안료를 포함하였고, 무기안료는 세라믹 입자, 모물질, 유리질 결합물질과 독립적이게 분포되어 있는바, 무기안료 분포에 따라 색상이 고르지 못한 부분이 발생하였고, 무기안료로 인해 비용 또한 많이 발생하였다.
그러나, 상기 금속입자는 상기 기공 및 내표면을 코팅하고, 상기 세라믹 입자, 모물질, 유리질 결합물질의 결합과 유기적으로 분포되어 있는바, 상기 무기안료의 분포보다 균일하며, 비용절감의 효과가 있다.
구체적으로, 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물이 일체화된 단일구조를 포함할 수 있다. 후술할 다공성 세라믹 제조방법에 의하면, 제조된 다공성 세라믹 타일에 금속전구체가 용해된 용액이 스며들도록 하여, 열처리에 의해 기공 및 내표면을 금속입자가 코팅하게 하는바, 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물이 일체화된 단일구조의 다공성 세라믹 타일을 형성할 수 있다.
또한, 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물이 복수의 소립자 형태이고, 상기 소립자가 집합된 구조를 포함할 수 있다. 후술할 다공성 세라믹 제조방법에 의하면, 형성된 과립분말에 금속 전구체가 용해된 용액이 스며들도록 하여 복수의 소립자를 형성하고, 열처리에 의해 기공 및 내표면을 급속 입자가 코팅하게 하는바, 상기 소립자가 집합된 구조의 다공성 세라믹 타일을 형성할 수 있다.
상기 세라믹 입자는 질화알루미늄, 탄산알루미늄, 염화알루미늄, 염화알루미늄 이수화물, 수산화알루미늄, 알루미늄클로라이드, 알루미늄 나이트래이트, 알루미나 졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
상기 세라믹 입자는 자체적으로 기공을 포함하는바, 이는 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물의 기공과는 구별된다. 상기 세라믹 입자의 기공률은 약 20% 내지 약 70%일 수 있고, 상기 기공률은 세라믹 입자 부피대비 기공의 부피를 계산한 값이다. 상기 기공률을 유지함으로써 금속 전구체가 용해된 용액에 쉽게 흡수될 수 있고, 다공성 세라믹 타일의 표면뿐 아니라 내표면에서도 동일한 색상을 발현하게 할 수 있다. 상기 기공률 범위를 벗어나는 경우 다공성 타일 구조가 무너져 타일 생산에 어려움이 있다.
또한, 상기 세라믹 입자의 평균직경은 약 1nm 내지 20nm일 수 있고, 상기 평균직경의 세라믹 입자를 사용하는 경우 타일 제조시 사용하는 용액 내 수분이 타일 소성시 쉽게 빠져나갈 수 있으며, 상기 범위를 벗어나는 경우 용액 내 수분이 상기 타일 내부에 잔존할 수 있는바, 갑작스런 열팽창으로 인하여 타일에 크랙이 발생하거나 깨질 수 있다.
상기 세라믹 입자는 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물 100중량부에 대해서, 약 10중량부 내지 약 70중량부, 구체적으로 약 20중량부 내지 약 50중량부를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 입자가 약 10중량부 미만인 경우, 충분한 조습 기능을 나타내기 어려워질 우려가 있으며, 약 70중량부를 초과하는 경우, 다공성 세라믹 타일의 소결성이 저하됨에 따라 타일의 강도가 저하될 우려가 있다.
상기 유리질 결합물질은 유리 프리트, 폐유리, 물유리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 유리 프리트는 저융점 유리로써 일반적인 타일의 소성온도보다 낮은 약 700℃정도의 온도에서 녹기 시작하여 타일 소성과정에서 입자간에 이동이 용이하게 하며 접착제, 즉 바인더 역할을 하여 다공성 세라믹 타일의 강도를 높이는 역할을 한다.
상기 폐유리는 건축자재나 다른 제품에 적용되었던 유리를 의미하는바, 분말형태로 분쇄되어 사용될 수 있다. 상기 물유리는 알칼리-규산염계 유리의 진한 수용액으로 무색이며 고점성인바, 상기 물유리를 통해 상기 세라믹 입자 및 상기 모물질이 서로 부착되어 고정되게 할 수 있다.
상기 유리질 결합물질은 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물 100중량부에 대해서, 약 10중량부 내지 약 40중량부를 포함할 수 있다. 상기 유리질 결합물질이 약 10중량부 미만인 경우 소성강도가 약해지는 염려가 있고, 약 40중량부를 초과하는 경우 제작비용이 증가되는 문제점이 있다. 그러므로, 상기 함량범위의 유리질 결합물질을 포함함으로써 제작비용대비 높은 소성강도를 발휘하는 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
상기 모물질은 상기 다공성 세라믹 타일을 구성하는 기초 모재가 되는 물질, 즉 타일 내에서 뼈대 역할을 하는 물질로서, 상기 모물질은 점토, 백토, 황토 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 모물질의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니고, 다공성 세라믹 타일의 적용분야 및 용도에 따라 기타 다른 첨가물이 첨가됨에 따라 그 함량이 달라질 수 있으나, 예를 들면 상기 모물질은 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물 100중량부에 대해서, 약 10중량부 내지 약 70중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위의 모물질을 포함함으로써 상기 다공성 세라믹 타일에 적절한 성형성 및 소결성을 부여할 수 있고, 나아가 기계적 안정성을 확보할 수 있다.
상기 다공성 세라믹 타일용 조성물은 규조토, 장석, 도석, 석회, 유백제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가물을 더 포함할 수 있다. 상기 첨가물의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니고, 상기 다공성 세라믹 타일의 기능이 손상되지 않는 범위 내에서 적절하게 채용할 수 있다.
구체적으로, 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물 총 100중량부에 대해서 상기 첨가물을 약 5중량부 이하, 구체적으로 약 3중량부 이하를 포함할 수 있다. 상기 함량의 첨가제를 포함함으로써 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질 함량을 적절하게 조절할 수 있고, 상기 다공성 세라믹 타일의 성형강도, 소성강도 등의 물리적 안정성을 유지할 수 있다.
상기 첨가물 중 규조토는 흡수성이 풍부한 다공질로서, 다공성 세라믹 타일 형성에 첨가되는 경우, 흡습 기능을 보다 향상시킬 수 있고, 기타 규석, 장석, 도석 및 석회 등도 각각 적절한 양으로 내에 포함될 수 있다. 아울러, 상기 유백제는 유리 제품에 흰빛이 나게 하기 위하여 첨가하는 분말로서, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 염화물, 주석, 티타늄 산화물, 황산염, 인산염, 비산염 및 불화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
다공성 세라믹 타일 제조방법
본 발명의 다른 구현예에서, 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 분쇄하여 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 분무건조하여 과립분말을 형성하는 단계; 상기 과립분말을 프레스 성형하여 다공성 세라믹 타일을 형성하는 단계; 상기 다공성 세라믹 타일에 금속 전구체가 용해된 용액이 스며들도록 도포하는 단계; 및 상기 다공성 세라믹 타일을 열처리하는 단계를 포함하는 다공성 세라믹 타일 제조방법을 제공한다.
상기 다공성 세라믹 타일을 열처리 함으로써, 상기 용액 내 금속 전구체가 산화되어 금속입자를 형성하게 되고, 전술한 다공성 세라믹 타일용 조성물의 기공 및 내표면이 금속입자에 의해 코팅될 수 있다.
이로 인해, 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물이 일체화된 단일구조를 포함하는 다공성 세라믹 타일을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 또다른 구현예에서, 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 분쇄하여 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 분무건조하여 과립분말을 형성하는 단계; 상기 과립분말을 교반하면서 상기 과립분말에 금속 전구체가 용해된 용액이 스며들도록 도포하여 복수의 소립자를 형성하는 단계; 상기 소립자를 프레스 성형하여 다공성 세라믹 타일을 형성하는 단계; 및 상기 다공성 세라믹 타일을 열처리하는 단계를 포함하는 다공성 세라믹 타일 제조방법을 제공한다.
상기 과립분말에 상기 용액이 도포된 복수의 소립자를 형성할 수 있고, 상기 열처리를 통해 상기 용액 내 금속전구체가 산화되어 금속입자를 형성하게 되는바, 전술한 다공성 세라믹 타일용 조성물의 기공 및 내표면이 금속입자에 의해 코팅될 수 있다.
이로 인해, 상기 다공성 세라믹 타일용 조성물이 복수의 소립자 형태이고, 상기 소립자 집합된 구조를 포함하는 다공성 세라믹 타일을 제조할 수 있다.
상기 혼합물을 형성하는데 있어서, 유리질 결합물질에 의해 상기 혼합물에 유동성이 부여되어 상기 혼합물이 분쇄됨으로써 슬러리를 형성할 수 있다. 또한, 상기 슬러리를 분무건조하여 과립분말을 형성할 수 있다.
상기 '분무건조'는 상기 슬러리를 열풍속에 분무시켜, 1mm이하의 미세한 물방울 상태로 기류에 동반시키면서 건조시키는 방법을 일컫는바, 상기 슬러리의 분무건조를 통해 과립분말을 형성할 수 있다.
상기 제조된 '과립분말'은 수분을 함유하는 세라믹 입자, 유리질 결합물질, 모물질 혼합물의 분말형태를 일컫는바, 상기 과립분말의 함수율은 약 5% 내지 약 30%일 수 있다. '함수율'은 과립분말 전체중량에서 물의 중량이 차지하는 비율을 의미한다. 예를 들어 상기 '과립분말'은 함수율이 약 8%, 평균직경이 약 300um일 수 있다.
상기 금속 전구체는 FeCl2, FeCl3, NiCl2, CuCl2, CrCl3 또는 MnCl2인 금속 염화물, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, Ni(NO3)2 또는 Mn(NO3)2인 금속 질화물, FeSO4, Fe2(SO4)3, NiSO4 또는 Mn(SO4)인 금속 황화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 금속 전구체를 용해한 용액이 상기 타일에 스며들도록 도포되는 경우, 상기 열처리에 의해 상기 용액 내 금속전구체가 산화됨으로써, 금속입자가 상기 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질의 결합으로 형성된 기공 및 내표면을 물리적으로 코팅할 수 있다.
이때, 상기 금속 전구체가 용해된 용액은 스프레이에 의해 상기 다공성 세라믹 타일에 스며들도록 도포될 수 있다.
또한, 상기 용액에 용해된 금속 전구체의 함량에 따라 다공성 세라믹 타일의 색상을 조절할 수 있고, 금속 전구체의 함량이 증가할수록 금속 색상의 농도가 진해지는바, 상기 타일의 색상이 짙어질 수 있다.
상기 열처리는 전기로, 가스 소성로, 가마 등 여러방식으로 수행될 수 있고, 약 700℃ 내지 약 100℃를 도달하게 하여 열처리, 즉 상기 다공성 세라믹 타일을 소성할 수 있다.
도 2(a), (b)는 본 발명의 다른 구현예인 다공성 세라믹 타일의 제조방법을 도식화하여 순차적으로 나타낸 것이고, 도 3은 종래의 다공성 세라믹 타일의 제조방법을 순차적으로 나타낸 것이다.
상기 다공성 세라믹 타일의 제조방법은 종래의 다공성 세라믹 타일과 같이 무기안료를 투입하는 단계를 거치지 않는바, 고가의 무기안료로 인해 발생하는 제조비용을 감소하고, 균일하게 색상을 발현하는 다공성 세라믹 타일을 제조할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 비교예 >
실시예1
점토 55중량부, 수산화알루미늄 20중량부, 유리 프리트 15중량부에 규조토 4중량부, 도석 3중량부, 장석 2중량부, 산화바륨 1중량부를 첨가하여 혼합해 혼합물을 형성한 후, 볼밀을 이용하여 상기 혼합물을 분쇄하고 얻어진 슬러리를 분무건조하여 함수율이 8%, 평균직경 300um인 구형의 과립분말을 제조하였다.
상기 과립분말을 건식으로 프레스 성형하여 가로, 세로, 두께가 각각 10cm, 10cm, 6mm인 다공성 세라믹 타일을 제조하였다. 그 후, 상기 다공성 세라믹 타일에 0.5N FeCl3 수용액이 스며들도록 스프레이를 이용하여 도포하였다.
상기 타일에 상기 수용액이 고르게 분사되어 타일 표면의 색이 균일해지면 스프레이를 멈추고 상온에서 건조하였고, 상기 타일을 전기로에 투입하고, 전기로를 10℃/min 승온속도로 850℃에 도달하게 열처리하여(소성) 다공성 세라믹 타일을 제조하였다.
실시예2
점토 55중량부, 수산화알루미늄 20중량부, 유리 프리트 15중량부에 규조토 4중량부, 도석 3중량부, 장석 2중량부, 산화바륨 1중량부을 첨가하여 혼합해 혼합물을 형성한 후, 볼밀을 이용하여 상기 혼합물을 분쇄하고 얻어진 슬러리를 분무건조하여 함수율이 8%, 평균입도 300um인 구형의 과립분말을 제조하였다.
상기 과립분말을 교반기에 넣고 교반하면서 상기 과립분말에 0.5N FeCl3 수용액이 스며들도록 스프레이로 도포하여 복수의 소립자를 형성하였다.
상기 소립자에 상기 수용액에 고르게 분사되어 상기 소립자의 색이 균일해지면 스프레이를 멈추고, 계속 교반시키면서 상기 소립자의 함수율이 약 8% 내지 약 10%가 될 때까지 열풍을 이용하여 건조시켰고, 상기 소립자의 함수율을 균일하게 하기 위하여, 밀폐된 공간에서 하루 동안 상온 저장하였다.
상기 소립자를 건식 프레스 성형하여 가로, 세로, 두께가 각각 5cm, 5cm, 5mm인 다공성 세라믹 타일을 제조하였다. 그 후, 상기 타일을 전기로에 투입하고 전기로를 10℃/min 승온속도로 850℃에 도달하게 열처리하여(소성) 다공성 세라믹 타일을 제조하였다.
비교예 1
점토 55중량부, 수산화알루미늄 20중량부, 유리 프리트 15중량부에 규조토 4중량부, 도석 3중량부, 장석 2중량부, 산화바륨 1중량부를 첨가하여 혼합해 혼합물을 형성한 후, 볼밀을 이용하여 상기 혼합물을 분쇄하고 얻어진 슬러리를 분무건조하여 함수율이 8%, 평균입도 300um인 구형의 과립분말을 제조하였다.
상기 과립분말을 건식으로 프레스 성형하여 가로, 세로, 두께가 각각 10cm, 10cm, 6mm인 다공성 세라믹 타일을 제조하였고, 상기 타일을 전기로에 투입하고, 전기로를 10℃/min 승온속도로 850℃에 도달하게 열처리하여(소성) 다공성 세라믹 타일을 제조하였다.
비교예 2
혼합물을 형성하기 전에 무기안료 10중량부를 첨가하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 다공성 세라믹 타일을 제조하였다.
< 실험예 > - 다공성 세라믹 타일 색상 구현 효과
상기 실시예 및 비교예의 다공성 세라믹 타일의 색상을 육안으로 관찰하여 색상 구현여부를 평가하였다.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
색상구현우수 색상구현우수 색상구현없음 색상구현보통
실시예 1 및 2의 다공성 세라믹 타일은 제조과정중 금속 전구체가 용해된 용액을 도포하는 단계를 포함하여 형성된 것으로, 초기단계에 무기안료를 투입하여 다공성 세라믹 타일을 제조한 비교예2에 비해 색상구현이 우수하였다.
비교예 1은 색상구현을 위한 제조단계를 거치지 않았는바 색상구현이 없는 무색으로 관찰되었다. 도 4는 실시예 및 비교예의 다공성 세라믹 타일을 사진기로 촬영한 사진이다.
또한, 금속 전구체가 용해된 용액을 사용하는데 있어서, 금속 전구체의 함량에 따라 색상의 농도를 조절할 수 있다. 도 5는 실시예 1의 금속 전구체 함량에 따른 다공성 세라믹 타일을 사진기로 촬영한 사진으로, 도 5를 참고하면, 금속 전구체의 함량을 0%, 10%, 30%, 50%, 70%, 80%, 90%, 100%로 증가시켰고, 각각의 함량에서의 색상을 확인할 수 있는바, 금속 전구체의 함량이 증가할수록 다공성 세라믹 타일의 색상이 짙어짐을 알 수 있었다.
10: 세라믹 입자, 20: 모물질,
30: 유리질 결합물질, 40: 금속입자,
100: 다공성 세라믹 타일용 조성물

Claims (15)

  1. 금속입자, 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질 함유 다공성 세라믹 타일용 조성물을 포함하고,
    상기 금속입자의 평균직경은 1nm 내지 200nm이고,
    상기 세라믹 입자의 기공률이 20% 내지 70%인
    다공성 세라믹 타일.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 타일용 조성물은 상기 세라믹 입자 및 상기 모물질 입자가 상기 유리질 결합물질을 매개로 서로 부착되어 고정됨으로써 기공 및 내표면을 포함하고, 상기 기공 및 내표면이 상기 금속입자에 의해 코팅된
    다공성 세라믹 타일.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 타일용 조성물이 일체화된 단일구조를 포함하는
    다공성 세라믹 타일.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 타일용 조성물이 복수의 소립자 형태이고, 상기 소립자가 집합된 구조를 포함하는
    다공성 세라믹 타일.
  5. 제 1항에 있어서,
    금속입자는 Fe, Ni, Mn, Cu, Cr 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인
    다공성 세라믹 타일.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹 입자의 평균직경은 1nm 내지 20nm인
    다공성 세라믹 타일.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 유리질 결합물질은 유리 프리트, 폐유리, 물유리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인
    다공성 세라믹 타일.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 모물질은 점토, 백토, 황토 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인
    다공성 세라믹 타일.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 타일용 조성물 100중량부에 대해서,
    상기 세라믹 입자 10중량부 내지 70중량부, 상기 유리질 결합물질 10중량부 내지 40중량부 및 모물질 10중량부 내지 70중량부를 포함하는
    다공성 세라믹 타일.
  12. 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 혼합물을 분쇄하여 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 분무건조하여 과립분말을 형성하는 단계;
    상기 과립분말을 프레스 성형하여 다공성 세라믹 타일을 형성하는 단계;
    상기 다공성 세라믹 타일에 금속 전구체가 용해된 용액이 스며들도록 도포하는 단계; 및
    상기 다공성 세라믹 타일을 열처리하는 단계를 포함하고,
    상기 다공성 세라믹 타일을 열처리 함으로써, 상기 용액 내 금속 전구체가 산화되어 형성된 금속입자의 평균직경이 1nm 내지 200nm이고,
    상기 세라믹 입자의 기공률이 20% 내지 70%인
    다공성 세라믹 타일 제조방법.
  13. 세라믹 입자, 유리질 결합물질 및 모물질을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 혼합물을 분쇄하여 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 분무건조하여 과립분말을 형성하는 단계;
    상기 과립분말을 교반하면서 상기 과립분말에 금속 전구체가 용해된 용액이 스며들도록 도포하여 복수의 소립자를 형성하는 단계;
    상기 소립자를 프레스 성형하여 다공성 세라믹 타일을 형성하는 단계; 및
    상기 다공성 세라믹 타일을 열처리하는 단계를 포함하고,
    상기 다공성 세라믹 타일을 열처리 함으로써, 상기 용액 내 금속 전구체가 산화되어 형성된 금속입자의 평균직경이 1nm 내지 200nm이고,
    상기 세라믹 입자의 기공률이 20% 내지 70%인
    다공성 세라믹 타일 제조방법.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 금속 전구체는 FeCl2, FeCl3, NiCl2, CuCl2, CrCl3 또는 MnCl2인 금속 염화물, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, Ni(NO3)2 또는 Mn(NO3)2인 금속 질화물, FeSO4, Fe2(SO4)3, NiSO4 또는 Mn(SO4)인 금속 황화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인
    다공성 세라믹 타일 제조방법.
  15. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 금속 전구체가 용해된 용액은 스프레이에 의해 스며들도록 도포되는
    다공성 세라믹 타일 제조방법.
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