KR101749624B1 - 황토가 함유된 식기용 경질도자기 소지 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 황토가 함유된 식기용 경질 도자기 소지 제조방법에 관한 것으로서, 볼밀에 고령토, 도석, 장석 및 규석을 소정의 비율로 배합하여 투입하고, 여기에 상기 고령토, 도석, 장석 및 규석으로 이루어진 혼합물의 100%중량에 대하여 정제된 황토를 가소한 뒤 미분하여 5 ~ 10중량%의 비율로 추가로 투입한 후, 투입된 원료의 혼수율이 120%인 상태로 24시간 분쇄하는 1차 분쇄단계와, 상기 1차 분쇄단계에서 1차 분쇄된 상기 원료를 320 ~ 330메시의 체를 이용하여 체거름 한 뒤 남는 잔여물의 양이 0.7% 이하일 때까지 분쇄하는 2차 분쇄단계와, 상기 2차 분쇄단계에서 2차 분쇄된 상기 원료를 필터프레스를 통해 20%이하로 수분을 제거하는 수분제거단계와, 상기 수분제거단계를 통해 수분이 제거된 상기 원료를 도자기 성형이 가능하도록 진공 토련하여 소지로 만드는 소지제작작업단계를 포함하여 구성되는 것이 특징이다.

Description

황토가 함유된 식기용 경질도자기 소지 제조방법{Manufacturing method of ceramic composition containing loess}

본 발명은 황토가 함유된 식기용 경질도자기 소지 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 경질자기의 주원료인 고령토와 기본 조성물인 도석, 장석 및 규석을 소정의 비율로 배합하여 소지조성을 하고, 여기에 추가로 정제된 황토를 가소한 뒤 미분쇄하여 추가함으로써, 고화도 제품 제조시 고온소성이 가능하고 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 인체에 유익한 다량의 원적외선을 방사하고 항균성을 갖으며, 흡수율을 낮추어 강도가 높고 위생적으로도 우수한 효과를 제공하는 것이 가능한 황토가 함유된 식기용 경질도자기 소지 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 황토는 인체에 유익한 원적외선을 다량 발생시키고, 해충이나 곤충 등에 대하여도 방충성을 가지며, 탈취와 같은 화학적 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 또한, 곰팡이의 번식을 막고 제습효과에 탁월할 뿐만 아니라 축열성 등에 있어서 우수한 효과를 나타내며 인체의 건강에도 여러가지 긍정적인 효과를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 이처럼 황토는 다양하고 우수한 효과를 가지고 있으므로, 이를 이용한 생활용기를 비롯하여 미용제품, 구조물 등에 널리 활용되고 있다.

그러나, 이와 같은 황토속에는 다량의 철분이 함유되어 있어 1300℃ 이상의 고열을 받게 되면 쉽게 균열되기 때문에 고화도 제품 제조시 고온소성에서 형태유지가 어려운 결점이 있었다. 또한, 광물이나 점토 등의 일반 도자기용 소지와는 달리 황토는 통기성이 많고 입자가 거칠어 황토만을 이용하여 미관이 화려하고 견고한 식기용 도자기를 제작하는 것이 용이하지 않으며, 소성 후에도 흡수율이 높아 옹기 등 저장용기 이외의 식기로 사용하기에는 위생적이지 못한 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 하기 특허문헌 1의 "황토를 이용한 도자기의 제조방법"에는 황토를 이용하여 도자기를 제조함에 있어서 황토 소재를 혼합기에 투입하여 충분히 혼합한 다음 이를 습식 분쇄기에 투입하여 120매쉬 이상의 미분말을 넣은 후 이를 탈철기에 투입하여 철분을 거의 포집 수거함을 특징으로 하는 구성이 개시되어 있으며, 하기 특허문허 2의 "고화도 소성 가능한 황토 도자기 소지"에는 점질과 사질이 일정 비율로 함유된 황토와 규석 성분이 포함된 미사를 주성분으로 이용하여 분쇄, 선별, 수분제거, 혼합, 토련 등의 과정을 거쳐 제조되는 황토 도자기 소지가 개시되어 있다.

그러나, 상기 특허문헌 1은 고온소성하는 것은 가능하나 도자기를 제조하기 위한 소지의 성분이 황토만으로 이루어짐에 따라 이를 이용하여 미관이 화려하고 견고한 식기용 도자기를 생산하는 것이 어렵고, 소성 후에도 여전히 흡수율이 높아 식기로 사용하기에 위생적이지 못한 문제점이 발생할 수 있으며, 황토속에 함유된 철분을 제거하는 별도의 탈철과정을 거치므로 도자기를 생산하는데 소요되는 시간이 길어지고 제조상 번거로운 문제점이 있었다.

또한, 상기 특허문헌 2 역시 고화도 소성은 가능하나, 황토의 입도가 60~100메쉬로 비교적 크게 구성되어 도자기 표면이 거칠어져 균열이 발생하거나 성형과정에서 갈라지는 등 내구성이 떨어지는 문제가 발생할 가능성이 있으며, 소성 후에 흡수율이 높아 위생적이지 못한 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 특1999-0045852 대한민국 공개특허공보 제 10-2009-0089016 호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 경질자기의 주원료인 고령토와 기본 조성물인 도석, 장석 및 규석을 소정의 비율로 배합하여 소지조성을 하고, 여기에 가소한 뒤 미분쇄한 정제된 황토를 추가하여 소지조성을 함으로써, 고화도 제품 제조시 고온소성이 가능할 뿐만 아니라, 내구성이 뛰어나며, 인체에 유익한 다량의 원적외선을 방사하고 항균성을 갖으며, 흡수율을 낮추어 강도가 높고 위생적으로도 우수한 효과를 제공하는 것이 가능한 황토가 함유된 식기용 경질도자기 소지 제조방법에 관한 것이다.

또한, 식기용 경질도자기 제조시, 깊이 있는 색감으로 구현하는 것이 가능하여, 다양한 디자인 및 색상으로 이루어진 식기용 도자기를 요구하는 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있는 황토가 함유된 식기용 경질도자기 소지 제조방법에 관한 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 황토가 함유된 식기용 경질도자기 소지 제조방법은 볼밀에 고령토, 도석, 장석 및 규석을 소정의 배합비대로 투입하고, 여기에 상기 고령토, 도석, 장석 및 규석으로 이루어진 조성물의 100중량%에 대하여 정제된 황토를 가소한 뒤 미분쇄하여 5 ~ 10중량% 비율로 추가하여 투입한 후, 투입된 원료의 혼수율이 120%인 상태로 24시간 분쇄하는 1차 분쇄단계;와 상기 1차 분쇄단계에서 1차 분쇄된 상기 원료를 320 ~ 330메쉬의 체를 이용하여 체거름 한 뒤 남는 잔여물의 양이 0.7% 이하일 때까지 분쇄하는 2차 분쇄단계;와 상기 2차 분쇄단계에서 2차 분쇄된 상기 원료를 필터프레스를 통해 20%이하로 수분을 제거하는 수분제거단계; 및 상기 수분제거단계를 통해 수분이 제거된 상기 원료를 도자기 성형이 가능하도록 진공 토련하여 소지로 만드는 소지제작작업단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 볼밀에 투입되는 상기 고령토, 도석, 장석 및 규석의 배합비는 각각 상기 고령토 30 ~ 40중량%, 상기 도석 20 ~ 30중량%, 상기 장석 15 ~ 20중량% 및 상기 규석 15 ~20 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 황토는 360메쉬 이하로 미분쇄되는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 경질자기의 주원료인 고령토와 기본 조성물인 도석, 장석 및 규석을 소정의 비율로 배합하여 소지조성을 하고, 여기에 가소한 뒤 미분쇄한 정제된 황토를 추가하여 소지조성을 함으로써, 고화도 제품 제조시 고온소성이 가능할 뿐만 아니라, 내구성이 뛰어나며, 인체에 유익한 다량의 원적외선을 방사하고 항균성을 갖으며, 흡수율을 낮추어 강도가 높고 위생적으로도 우수한 효과를 제공하는 것이 가능한 식기용 경질도자기를 제작할 수 있는 장점이 있다.

또한, 반응성 유약과의 호환이 가능하도록 이루어져 식기용 경질도자기 제조시 깊이 있는 색감으로 구현하는 것이 가능함에 따라, 다양한 디자인 및 색상으로 이루어진 식기용 도자기를 요구하는 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 황토가 함유된 식기용 경질도자기 소지 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 발명에 따른 황토가 함유된 식기용 경질 도자기 소지 제조방법은 1차 분쇄단계, 2차 분쇄단계, 수분제거단계 및 소지제작작업단계를 포함하여 구성된다.

먼저, 1차 분쇄단계에 대하여 설명한다. 상기 1차 분쇄단계는 볼밀에 경질 자기의 주원료인 고령토와 기본 조성물인 도석, 장석 및 규석을 소정의 배합비대로 투입하고, 여기에 정제된 황토를 가소한 뒤 미분쇄하여 상기 고령토, 도석, 장석 및 규석으로 이루어진 조성물 100중량%에 대해 5 ~ 10 중량% 비율로 추가하여 배합한다. 이후, 상기 고령토, 도석, 장석 및 규석과 황토로 이루어진 원료의 혼수율이 120%인 상태로 24시간 분쇄한다. 즉, 상기 원료가 소정의 배합비에 따라 배합된 다음 볼밀에서 분쇄되면서 자연적으로 혼합이 이루어져 소지조성이 되도록 구성된다.

이 경우, 본 발명에서 사용되는 미분쇄된 상기 황토는 Si0₂(실리카), Al₂O₃(알루미나), Fe₂O₃(산화철), TiO₂(산회티탄), CaO(산화칼슘), MgO(산화마그네슘), K₂O(산화칼륨), Na₂O(산화나트륨), MnO(산화망간) 및 기타 무기질(Ig.Loss)을 성분으로 포함하며, 그 성분비는 다음 표 1에서 나타낸 바와 같다.

미분쇄된 황토 성분표

성분	Si02	Al2O3	Fe2O3	TiO2	CaO	MgO	K2O	Na2O	MnO	Ig.Loss
성분비 (중량%)	10~20	50~60	20~30	0.01~ 0.05	0.01~ 0.05	0.01~ 0.05	1.25~ 1.3	1.25~ 1.3	0.1~ 0.2	0.70~ 0.75

또한, 본 발명에서 사용하기 위한 고령토는 다음 표 2에서 나타낸 것과 같은 화학성분과 조성을 가지는 것을 사용하는 것이 좋다.

소지제조에 사용된 고령토의 성분표

성분	Si02	Al2O3	Fe2O3	TiO2	CaO	MgO	K2O	Na2O	Ig.Loss
성분비 (중량%)	50.10	35.80	0.28	0.08	0.07	0.06	0.05	0.06	13.5

다음으로, 2차 분쇄단계에 관하여 설명한다. 상기 2차 분쇄단계는 상기 1차 분쇄단계를 통해 분쇄된 원료가 보다 더 작은 입도를 갖도록 분쇄되는 과정으로서, 이 경우 상기 1차 분쇄된 원료를 320 ~ 330메쉬의 체를 이용하여 체거름 한 뒤 남는 잔여물의 양이 0.7% 이하일 때까지 분쇄하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 의한 소지를 이용하여 식기용 경질 도자기 제조시 도자기의 표면이 매끄럽게 형성되어 부드럽고 우수한 촉감을 제공할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은, 1차 분쇄단계 및 2차 분쇄단계를 거쳐 상기 원료가 320 ~ 330메쉬의 체를 이용하여 체거름 한 뒤 남는 잔여물의 양이 0.7% 이하일 때까지 분쇄되도록 구성됨으로써, 너무 굵은 입도를 갖는 입자를 소지 속에 보유할 경우 도자기 표면이 거칠어져 성형과정에서 균열이 발생하고, 소성이 잘 이루어지지 않는 문제점과 너무 미세한 입자를 소지 속에 보유할 경우 소성과정에서 도자기가 크게 수축되는 문제점을 방지하는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 수분제거단계에 관하여 설명한다. 상기 수분제거단계는 상기 1차 및 2차 분쇄단계를 통해 습식분쇄된 상기 원료의 수분을 제거하는 과정으로서, 필터프레스를 이용하여 상기 원료에 포함된 수분량을 20%이하로 제거하도록 구성된다.

다음으로, 소지제작작업단계에 관하여 설명한다. 상기 소지제작작업단계는 앞서 설명한 수분제거단계를 통해 일정량의 수분이 제거된 상태의 원료를 도자기 성형이 가능하도록 혼련을 하면서 원료 속에 있는 기포를 제거하는 작업을 통해 소지로 만든다. 즉, 상기 원료는 진공 토련을 통해 소지 속의 기포를 제거함으로써, 소지 속의 수분의 분포를 고르게 할 뿐만 아니라, 소지를 균질화하여 가소성을 크게 증가시키는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 제조된 도자기 소지는 통상의 제조 공정에 따라 도자기로 제조할 수 있으며, 도자기 제조시 고화도 제품 제조를 위한 고온소성이 가능하고, 내구성이 뛰어난 효과를 제공하는 것이 가능하게 되므로, 특히 식기용 경질도자기를 제조하기에 좋다. 또한, 황토가 갖고 있는 원적외선 방사, 항균성, 축열성, 제습효과와 같은 우수한 특성을 포함하는 것이 가능하게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼밀에 투입되는 원료 중 고령토, 도석, 장석 및 규석의 배합비는 총 100중량%를 기준으로 다음 표 3에서 나타낸 바와 같다.

황토를 제외한 원료 배합비

구분	고령토	도석	장석	규석
배합비 (중량%)	30 ~40	20 ~ 30	15 ~ 20	15 ~20

따라서, 본 발명은 원료 중 상기 표 3의 배합비로 배합되는 상기 고령토, 도석, 장석 및 규석으로 이루어진 조성물 총 100중량%에 대하여, 여기에 정제된 황토를 가소한 뒤 미분쇄하고 5 ~ 10중량% 비율로 추가하여 식기용 경질 도자기 소지가 조성되도록 구성된다. 이에 따른 식기용 경질 도자기 소지의 성분은 다음 표 4에서 나타낸 바와 같다.

황토가 함유된 식기용 경질 도자기 소지 성분 분석결과

성분	Si02	Al2O3	Fe2O3	TiO2	CaO	MgO	K2O	Na2O	MnO	Ig.Loss
(중량%)	60~70	20~30	2~3	0.1~ 0.15	0.3~ 0.4	0.15~ 0.2	1.5~ 2	0.15~ 2	0.01	6.5~ 7

상기 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 황토가 함유된 식기용 경질 도자기 소지에는 아주 소량의 철분(Fe₂O₃)이 함유되도록 구성됨으로써, 황토를 이용하여 도자기 제조시 1300℃ 이상의 고열을 받을 경우 쉽게 균열되어 고화도 제품 제조시 고온소성에서 형태유지가 어려운 문제점을 해결하는 것이 가능하게 된다.

또한, 고온 소성을 위해 탈철작업을 필요로 하는 종래의 발명 또는 일반 백자소지와는 달리 소지 속에 철분(Fe₂O₃) 함유됨에 따라, 도자기 제조시 유약을 바르게 되면, 소지에 함유된 철(Fe)성분과 유약에 포함되는 티타늄(Ti), 아연(Zn), 인(P) 등과 같은 여러 광물질이 고온소성 시 용융하여 서로 반응하기 때문에 요변현상을 일으키므로, 본 발명에 의한 식기용 경질 도자기는 발색이 더욱 깊은 색을 띠게 되는 장점을 가질 수 있게 된다.

한편, 황토가 함유된 식기용 경질 도자기 소지를 제조하기 위한 원료에는 고령토, 도석, 장석 및 규석으로 이루어진 조성물 100중량%에 대하여, 가소한 뒤 미분쇄된 황토가 5 ~ 10 중량% 추가로 포함되는데, 이 경우 상기 황토는 360메쉬 이하로 미분쇄되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 황토가 360메쉬 이하로 미분쇄되어 원료에 포함되게 되면, 앞서 설명한 바와 같이 상기 2차 분쇄단계에서 1차 분쇄단계를 통해 분쇄된 상기 원료가 320 ~ 330메쉬의 체를 이용하여 체거름 한 뒤 남는 잔여물의 양이 0.7% 이하일 때까지 분쇄하므로, 상기 황토는 320 ~ 330메쉬의 체를 모두 통과하게 되고, 이에 따라 상기 고령토, 도석, 장석 및 규석 보더 더 작은 입도를 갖도록 형성되게 된다. 이로 인하여, 본 발명에 의한 식기용 경질 도자기 소지는 공극이 작아지고, 다량 분산분포 되어, 소성 후 흡수율을 낮추는 것이 가능하여 위생적으로도 우수한 효과 제공하는 것이 가능하게 된다.

[실시예 1]

상기 표 4의 조건을 만족하는 황토가 함유된 식기용 경질 도자기 소지를 1220℃ ~ 1230℃에서 소성하여 시료를 제조하였다.

[비교예 1]

통상의 옹기토를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시료를 제조하였다.

[실험예 1]

상기 실시예 1에서 제조된 도자기와, 비교예 1에서 따른 도자기를 한국세라믹 기술원에 의뢰하여, 온도 22± 3℃, 습도 50 ± 10 % R.H. 에서 KS L 1591 : 2013, KS L 1001 : 2013, KS L 3113 : 2006의 시험방법을 통하여 꺽임강도(MPa), 흡수율(%), 내화도(S.K)를 각각 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 5에 나타내었다.

시험분석항목		구분
		실시예 1	비교예 1
꺽임강도(MPa)	1	40	75
	2	28	73
	3	33	73
	4	38	63
	5	38
흡수율(%)		0.3	0.1
내화도(S.K)		12	19

상기 표 5의 결과에서와 같이, 본 발명에 다른 실시예 1의 황토가 함유된 식기용 경질 도자기 소지는 비교예1에 비해 꺽임강도(MPa), 흡수율(%) 및 내화도(S.K)의 모든 부분에서 우수한 특성을 갖는 것이 판명되었다.

이상에서는 명세서에 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 기술을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 볼밀에 고령토, 도석, 장석 및 규석을 소정의 배합비대로 투입하고, 여기에 상기 고령토, 도석, 장석 및 규석으로 이루어진 조성물의 100중량%에 대하여 정제된 황토를 가소한 뒤 미분쇄하여 5 ~ 10중량% 비율로 추가하여 투입한 후, 투입된 원료의 혼수율이 120중량%인 상태로 24시간 분쇄하는 1차 분쇄단계;
   상기 1차 분쇄단계에서 1차 분쇄된 상기 원료를 320 ~ 330메쉬의 체를 이용하여 체거름 한 뒤 남는 잔여물의 양이 0.7중량% 이하일 때까지 분쇄하는 2차 분쇄단계;
   상기 2차 분쇄단계에서 2차 분쇄된 상기 원료를 필터프레스를 통해 20중량%이하로 수분을 제거하는 수분제거단계;
   상기 수분제거단계를 통해 수분이 제거된 상기 원료를 도자기 성형이 가능하도록 진공 토련하여 소지로 만드는 소지제작작업단계;를 포함하되,
   상기 볼밀에 투입되는 상기 고령토, 도석, 장석 및 규석의 배합비는 각각 상기 고령토 30 ~ 40중량%, 상기 도석 20 ~ 30중량%, 상기 장석 15 ~ 20중량% 및 상기 규석 15 ~20 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 황토가 함유된 식기용 경질 도자기 소지 제조방법.
2. 삭제
3. 청구항 제1항에 있어서,
   상기 황토는 360메쉬 이하로 미분쇄되는 것을 특징으로 하는 황토가 함유된 식기용 경질 도자기 소지 제조방법.