KR101988218B1 - 내마모 고투광성 유약 조성물을 이용한 도자기의 제조방법 - Google Patents

내마모 고투광성 유약 조성물을 이용한 도자기의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101988218B1
KR101988218B1 KR1020170107035A KR20170107035A KR101988218B1 KR 101988218 B1 KR101988218 B1 KR 101988218B1 KR 1020170107035 A KR1020170107035 A KR 1020170107035A KR 20170107035 A KR20170107035 A KR 20170107035A KR 101988218 B1 KR101988218 B1 KR 101988218B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glaze
molar ratio
sio
cao
composition
Prior art date
Application number
KR1020170107035A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190021797A (ko
Inventor
김응수
조우석
노형구
김대용
이주원
Original Assignee
(주)광주요
한국세라믹기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)광주요, 한국세라믹기술원 filed Critical (주)광주요
Priority to KR1020170107035A priority Critical patent/KR101988218B1/ko
Publication of KR20190021797A publication Critical patent/KR20190021797A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101988218B1 publication Critical patent/KR101988218B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/04—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/08—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/10—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing lead
    • C03C8/12—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing lead containing titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/24—Manufacture of porcelain or white ware
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/32—Burning methods
    • C04B33/34—Burning methods combined with glazing

Abstract

본 발명은, 화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루고, 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이루는 것을 특징으로 하는 내마모 고투광성 유약 조성물 및 이를 이용한 도자기의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 소결 후에, 균열 및 핀홀이 없는 안정적인 유약층 표면을 갖게 하고, 도자기에 매끄러운 표면이 발현될 수 있게 하며, 우수한 광택도를 나타내고, 높은 경도값을 나타내며, 높은 명도를 나타낼 수 있다.

Description

내마모 고투광성 유약 조성물을 이용한 도자기의 제조방법{Manufacturing method of porcelain using the glaze composition for high wear resistance and translucency}
본 발명은 유약 조성물 및 이를 이용한 도자기의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시유하고 소결 후에, 균열 및 핀홀이 없는 안정적인 유약층 표면을 갖게 하고, 도자기에 매끄러운 표면이 발현될 수 있게 하며, 우수한 광택도를 나타내고, 높은 경도값을 나타내며, 높은 명도를 나타내는 유약 조성물 및 이를 이용한 도자기의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유약은 도자기의 표면에 얇게 씌워서 광택과 색채 또는 무늬를 내어주는 유리질의 분말을 칭한다. 이러한 유약은 주성분이 SiO2(실리카)로 되어 있다.
도자기에 발생하는 균열은 제품에 미적 효과를 주는 장식이 될 수도 있고 중대한 결함이 될 수도 있다. 균열이 결함이 되는 경우는 도자기에 긴 균열이 몇개 발생하여 보기 싫게 되는 경우로서 이와 같은 현상은 사용중에 나타나는 경우도 많다.
도자기는 세척시 제품들 간의 마찰이나 충돌로 쉽게 깨지지 않을 정도의 제품 강도를 가져야 하며, 나이프와 포크와 같은 금속 식기로 인한 스크래치가 발생하지 않는 내마모성 유약을 필요로 한다.
유약의 표면에 발생하는 스크래치는 유약의 일부가 깨져서 떨어지는 파손 현상으로 음식물로 인한 오염이 발생할 수 있다.
그러므로, 마찰이나 충돌로부터 파손이 일어나지 않아 도자기 원형을 유지하면서 도자기 제품으로서의 심미적 특성(광택도, 표면조도, 색도)을 가지는 내마모 고투광성 유약의 개발이 필요하다.
현재 시중에서 판매되고 있는 도자기 제품의 유약 경도는 4.6∼6.1GPa 범위를 나타낸다.
대한민국 특허등록 제10-1265941호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소결 후에, 균열 및 핀홀이 없는 안정적인 유약층 표면을 갖게 하고, 도자기에 매끄러운 표면이 발현될 수 있게 하며, 우수한 광택도를 나타내고, 높은 경도값을 나타내며, 높은 명도를 나타내는 유약 조성물 및 이를 이용한 도자기의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루고, 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이루는 것을 특징으로 하는 유약 조성물을 제공한다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2, MnO, P2O5, ZrO2, Li2O, Cr2O3, SrO, ZnO, PbO 및 BaO를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 상기 SiO2 60.0∼66.5 중량%, 상기 Al2O3 9.5∼13.5 중량%, 상기 Fe2O3 0.05∼1.0 중량%, 상기 CaO 12.5∼17.5 중량%, 상기 MgO 0.05∼1.5 중량%, 상기 K2O 1.5∼5.5 중량%, 상기 Na2O 2.0∼6.0 중량%, 상기 TiO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 MnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 P2O5 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZrO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 Li2O 0.01∼0.8 중량%, 상기 Cr2O3 0.01∼0.8 중량%, 상기 SrO 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 PbO 0.01∼0.8 중량% 및 상기 BaO 0.01∼0.8 중량%를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 장석, 석회석, 카올린 및 규석을 포함할 수 있으며, 상기 장석, 상기 석회석, 상기 카올린 및 상기 규석의 함량이 조절되어 상기 KNaO와 상기 CaO의 몰비와 상기 Al2O3와 상기 SiO2의 몰비가 조절될 수 있다.
또한, 본 발명은, 초벌 도자기 상부에 유약 조성물을 시유하는 단계 및 상기 유약 조성물이 시유된 결과물을 소결하는 단계를 포함하며, 상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루고 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이루는 것을 특징으로 하는 도자기의 제조방법을 제공한다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2, MnO, P2O5, ZrO2, Li2O, Cr2O3, SrO, ZnO, PbO 및 BaO를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 상기 SiO2 60.0∼66.5 중량%, 상기 Al2O3 9.5∼13.5 중량%, 상기 Fe2O3 0.05∼1.0 중량%, 상기 CaO 12.5∼17.5 중량%, 상기 MgO 0.05∼1.5 중량%, 상기 K2O 1.5∼5.5 중량%, 상기 Na2O 2.0∼6.0 중량%, 상기 TiO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 MnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 P2O5 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZrO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 Li2O 0.01∼0.8 중량%, 상기 Cr2O3 0.01∼0.8 중량%, 상기 SrO 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 PbO 0.01∼0.8 중량% 및 상기 BaO 0.01∼0.8 중량%를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 장석, 석회석, 카올린 및 규석을 포함할 수 있으며, 상기 장석, 상기 석회석, 상기 카올린 및 상기 규석의 함량을 조절하여 상기 KNaO와 상기 CaO의 몰비와 상기 Al2O3와 상기 SiO2의 몰비를 조절할 수 있다.
상기 소결은, 유리질을 형성하여 유약 장력과 점도를 증가시키기 위하여 1150∼1300℃의 제1 소결온도에서 유지하는 단계 및 형성되는 유약층의 경도 및 강도를 증대시키기 위하여 상기 제1 소결온도보다 높은 제2 소결온도에서 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 소결온도는 1250∼1400℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 내마모 고투광성 유약 조성물을 시유하고 소결하면 균열 및 핀홀이 없는 안정적인 유약 표면을 갖게 하고, 도자기에 매끄러운 표면이 발현되며, 우수한 광택도를 나타내고, 높은 경도값을 나타내며, 높은 명도를 나타낸다.
본 발명의 유약 조성물을 시유하고 소결하면 광택도 70.2GU 정도로 우수한 광택을 나타내며, 1.3㎛ 정도의 표면조도로 매끄러운 유약 표면을 갖는다.
본 발명의 유약 조성물을 시유하고 소결하면, 기존 유약의 경도가 ~5.5Gpa인 것을 고려할 때, 유약층 경도는 7.14Gpa 정도로 높은 값을 나타낸다.
본 발명의 유약 조성물을 시유하고 소결하면, 명도 92.31 정도로 매우 높은 명도 값을 나타낸다.
본 발명의 유약 조성물은 유약의 높은 명도와 투명성을 고려할 때, 무기안료 및 발색 산화물 적용으로 다양한 색상 구현이 용이하다.
도 1은 실험예에 따른 소결 조건을 나타낸 그래프이다.
도 2는 KNaO : CaO의 몰비를 0.3 : 0.7로 하고 Al2O3와 SiO2를 0.4 : 4.5의 몰비로 배합하여 형성한 내마모 고투광성 유약층의 X-선회절(XRD; X-ray diffraction) 패턴을 보여주는 도면이다.
도 3은 KNaO : CaO의 몰비를 0.3 : 0.7로 하고 Al2O3와 SiO2를 0.4 : 4.5의 몰비로 배합하여 형성한 내마모 고투광성 유약층의 표면을 보여주는 도면이다.
도 4는 KNaO : CaO의 몰비를 0.3 : 0.7로 하고 Al2O3와 SiO2를 0.4 : 4.5의 몰비로 배합하여 형성한 내마모 고투광성 유약층의 광택도를 보여주는 도면이다.
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.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모 고투광성 유약 조성물은, 화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루고, 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이룬다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2, MnO, P2O5, ZrO2, Li2O, Cr2O3, SrO, ZnO, PbO 및 BaO를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 상기 SiO2 60.0∼66.5 중량%, 상기 Al2O3 9.5∼13.5 중량%, 상기 Fe2O3 0.05∼1.0 중량%, 상기 CaO 12.5∼17.5 중량%, 상기 MgO 0.05∼1.5 중량%, 상기 K2O 1.5∼5.5 중량%, 상기 Na2O 2.0∼6.0 중량%, 상기 TiO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 MnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 P2O5 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZrO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 Li2O 0.01∼0.8 중량%, 상기 Cr2O3 0.01∼0.8 중량%, 상기 SrO 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 PbO 0.01∼0.8 중량% 및 상기 BaO 0.01∼0.8 중량%를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 장석, 석회석, 카올린 및 규석을 포함할 수 있으며, 상기 장석, 상기 석회석, 상기 카올린 및 상기 규석의 함량이 조절되어 상기 KNaO와 상기 CaO의 몰비와 상기 Al2O3와 상기 SiO2의 몰비가 조절될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도자기의 제조방법은, 초벌 도자기 상부에 유약 조성물을 시유하는 단계 및 상기 유약 조성물이 시유된 결과물을 소결하는 단계를 포함하며, 상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루고 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2, MnO, P2O5, ZrO2, Li2O, Cr2O3, SrO, ZnO, PbO 및 BaO를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 상기 SiO2 60.0∼66.5 중량%, 상기 Al2O3 9.5∼13.5 중량%, 상기 Fe2O3 0.05∼1.0 중량%, 상기 CaO 12.5∼17.5 중량%, 상기 MgO 0.05∼1.5 중량%, 상기 K2O 1.5∼5.5 중량%, 상기 Na2O 2.0∼6.0 중량%, 상기 TiO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 MnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 P2O5 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZrO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 Li2O 0.01∼0.8 중량%, 상기 Cr2O3 0.01∼0.8 중량%, 상기 SrO 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 PbO 0.01∼0.8 중량% 및 상기 BaO 0.01∼0.8 중량%를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 장석, 석회석, 카올린 및 규석을 포함할 수 있으며, 상기 장석, 상기 석회석, 상기 카올린 및 상기 규석의 함량을 조절하여 상기 KNaO와 상기 CaO의 몰비와 상기 Al2O3와 상기 SiO2의 몰비를 조절할 수 있다.
상기 소결은, 유리질을 형성하여 유약 장력과 점도를 증가시키기 위하여 1150∼1300℃의 제1 소결온도에서 유지하는 단계 및 형성되는 유약층의 경도 및 강도를 증대시키기 위하여 상기 제1 소결온도보다 높은 제2 소결온도에서 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 소결온도는 1250∼1400℃인 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모 고투광성 유약 조성물을 더욱 구체적으로 설명한다.
생활식기 등과 같은 도자기 간의 충돌이 외부 충격에도 균열이나 파손 현상이 최소화될 수 있는 높은 강도의 내마모성 유약의 개발이 필요하다. 특히, 마찰, 충격 등으로부터 파손이 일어나지 않고, 도자기 제품의 심미적 특성인 디자인 및 질감을 유지하고 색상을 유지하는 내마모 고투광성 유약의 개발이 필요하다.
유약 조성은 유약의 화학성분에 따라 알카리 산화물, 중성 산화물, 산성 산화물로 분류된다. 융제의 역할을 하는 알카리 산화물은 Na2O, K2O, Li2O 등과 같은 R2O계 알칼리 산화물(여기서, R은 Na, K, Li 등)과, CaO, MgO, SrO, BaO, ZnO, PbO 등과 같은 RO계 알칼리토 산화물(여기서, R은 Ca, Mg, Sr, Ba, Zn, Pb 등)을 포함한다. 상기 중성 산화물은 Fe2O3, Al2O3 등과 같은 R2O3계 산화물(여기서, R은 Fe, Al 등)을 포함하며, 상기 산성 산화물은 SiO2 , TiO2 등과 같은 RO2계 산화물(여기서, R은 Si, Ti 등)을 포함한다.
RO계 알칼리토 산화물 중에서 CaO는 유약의 표면 장력을 증가시키고, Al2O3와 SiO2의 비율을 조절하여 변형에 대응할 수 있는 유연한 유리 구조가 형성되게 할 수 있다. SiO2의 비율 증가는 고온의 소성 과정에서 용융되면서 크리스토바라이트(cristobalite) 결정화 되어 기계적인 물성인 내마모성을 향상시키고 고투광성 유약층이 형성되게 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모 고투광성 유약 조성물은, 화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루고, 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이룬다.
상기 KNaO는 K2O와 Na2O를 포함하는 의미이다. R2O 성분인 Na를 K로 대체하여 고온 소결 과정에서 용융 범위를 확대시키고 표면 내구력을 높일 수가 있다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2, MnO, P2O5, ZrO2, Li2O, Cr2O3, SrO, ZnO, PbO 및 BaO를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 상기 SiO2 60.0∼66.5 중량%, 상기 Al2O3 9.5∼13.5 중량%, 상기 Fe2O3 0.05∼1.0 중량%, 상기 CaO 12.5∼17.5 중량%, 상기 MgO 0.05∼1.5 중량%, 상기 K2O 1.5∼5.5 중량%, 상기 Na2O 2.0∼6.0 중량%, 상기 TiO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 MnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 P2O5 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZrO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 Li2O 0.01∼0.8 중량%, 상기 Cr2O3 0.01∼0.8 중량%, 상기 SrO 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 PbO 0.01∼0.8 중량% 및 상기 BaO 0.01∼0.8 중량%를 포함할 수 있다.
상기 유약 조성물은 원료로 장석, 석회석, 카올린 및 규석을 포함할 수 있으며, 상기 장석, 상기 석회석, 상기 카올린 및 상기 규석의 함량을 조절하여 상기 KNaO와 상기 CaO의 몰비와 상기 Al2O3와 상기 SiO2의 몰비를 조절할 수 있다. 상기 유약 조성물은 장석, 석회석, 카올린 및 규석을 혼합하여 화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루고 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이루게 하여 제조할 수 있다.
화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루게 함으로써 유약의 강도와 경도를 높여줄 수가 있다. 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이루게 함으로써 유약의 변형에 대응할 수 있는 유연한 유리구조를 형성할 수가 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도자기의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
상술한 유약 조성물을 준비한다. 상기 유약 조성물은 원료로 장석, 석회석, 카올린 및 규석을 혼합하여 화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루고 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이루게 하여 제조할 수 있다.
상기 혼합은 볼밀링 등의 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 여기서는 습식 볼밀링 공정을 이용하는 예를 설명한다.
상기 볼 밀링 공정에 대하여 설명하면, 유약 조성물의 원료를 볼 밀링기(ball milling machine)에 장입하여 용매인 물(증류수)과 함께 습식 혼합한다. 볼 밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 상기 유약 조성물의 원료를 기계적으로 혼합한다. 상기 볼 밀링에 사용되는 볼은 불순물의 생성을 억제하기 위하여 알루미나, 지르코니아 등의 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, 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 유약 조성물의 원료는 혼합되고, 균일한 입자 크기 분포를 갖게 된다. 상기와 같이 습식 혼합 공정을 거치면 미분화되어 슬러리(slurry) 상태를 이루며, 이러한 슬러리 상태의 물질을 유약 조성물로 사용할 수 있다. 슬러리 상태의 유약 조성물은 원료의 함량(고형분 함량)이 45∼65 중량%를 이루고, 용매인 물의 함량이 35∼55 중량%를 이루게 하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 얻어진 유약 조성물은 원하는 형태로 성형되어 있는 초벌 도자기에 원하는 형태로 시유하여 내마모 고투광성 도자기를 제조하는데 사용할 수 있다.
초벌 도자기 상부에 상기 유약 조성물을 시유한다. 유약은 미세기공이 존재하는 초벌 도자기 표면에 유리질 막을 형성하여 강도 증진 및 흡수율 감소를 유도하고, 고유의 발색과 질감을 발현한다. 시유하는 방법은 다양한 방식으로 이루어질 수 있는데, 예컨대 초벌 도자기를 유약 조성물에 담그거나, 유약 조성물을 붓과 같은 도구로 초벌 도자기의 표면에 바르거나, 유약 조성물을 스프레이 장치로 초벌 도자기의 표면에 뿌리는 방식 등을 이용할 수 있다.
상기 초벌 도자기는 장석, 점토 등의 도자기 원료를 혼합하고, 원하는 형태로 성형하며, 성형된 결과물을 초벌 소성하여 제조할 수 있다. 상기 성형은 일반적으로 알려져 있는 주입 성형, 압출 성형 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다. 초벌 소성은 공기(air), 산소와 같은 산화 분위기 등에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 800∼1000℃ 정도의 온도에서 수행한다.
상기 유약 조성물이 시유된 결과물을 소결(재벌 소성)한다. 유약은 소지와의 계면으로 인하여 유약층에 기공을 형성하게 되는데, 이는 유약의 파괴를 일으키는 원인으로 작용하게 되므로, 소결 공정의 최적화를 통하여 기공 발생을 최소화함으로써 유약층의 경도를 높이는 것이 바람직하다.
상기 소결은, 유리질을 형성하여 유약 장력과 점도를 증가시키기 위하여 1150∼1300℃의 제1 소결온도에서 유지하는 단계와, 유약층의 경도 및 강도를 증대시키기 위하여 상기 제1 소결온도보다 높은 제2 소결온도에서 유지하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제2 소결온도는 1250∼1400℃인 것이 바람직하다.
이하에서, 소결 공정을 더욱 구체적으로 설명한다.
유약 조성물이 시유된 결과물을 전기로와 같은 퍼니스(furnace)에 장입하고 소결(재벌) 공정을 수행한다.
퍼니스의 온도를 제1 소결온도(예컨대, 1150∼1300℃의 온도)로 상승시키고, 제1 소결온도에서 소정 시간(예컨대, 1∼120분) 정도 유지시킨다. 유리질을 형성하여 유약 장력과 점도를 증가시키기 위하여 제1 소결온도에서 유지한다. 승온 속도는 1∼50℃/min 정도인 것이 바람직하다. 승온 속도가 너무 낮은 경우에는 소결 시간이 오래 걸려서 경제적이지 못하고, 승온 속도가 너무 높은 경우에는 급격한 온도 상승으로 인해 도자기 유면이 매끄럽지 못할 수 있다.
퍼니스의 온도를 제1 소결온도 보다 높은 제2 소결온도(예컨대, 1250∼1400℃)로 상승시키고, 제2 소결온도에서 소정 시간(예컨대, 10분∼24시간) 정도 유지시킨다. 유약의 경도 및 강도를 증대시키기 이하여 상기 제1 소결온도보다 높은 제2 소결온도에서 유지한다. 승온 속도는 1∼20℃/min 정도인 것이 바람직하다. 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. 상기 제2 소결온도에서의 유지시간은 10분∼24시간 정도인 것이 바람직하다.
소결하는 동안에 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 소결은 공기(air), 산소(O2) 등의 산화 분위기에서 수행할 수도 있고, 환원 분위기(예컨대, 액화석유가스(liquefied petroleum gas; LPG) 분위기 또는 액화석유가스(liquefied petroleum gas; LPG) 분위기와 공기가 혼합된 분위기)에서 수행할 수도 있다.
소결 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 도자기를 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 1∼10℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 퍼니스 온도를 하강시키는 동안에도 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
상기 소결 후에 도자기 표면에 형성된 유약층에는 크리스토바라이트(cristobalite), 쿼츠(Quartz), 칼슘실리케이트(Calcium Silicat) 결정상이 존재한다. 상기 유약층은 균열 및 핀홀이 없고 안정적인 표면을 가지며, 이에 의해 도자기에 매끄러운 표면이 발현되고, 우수한 광택도를 나타내며, 높은 경도값을 나타내고, 높은 명도를 나타낸다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
생활식기 등과 같은 도자기 간의 충돌이 외부 충격에도 균열이나 파손 현상이 최소화될 수 있는 높은 강도의 내마모성 유약의 개발이 필요하다. 특히, 마찰, 충격 등으로부터 파손이 일어나지 않고, 도자기 제품의 심미적 특성인 디자인 및 질감을 유지하고 색상을 유지하는 내마모 고투광성 유약의 개발이 필요하다.
도자기 유약은 알칼리성, 중성, 산성 산화물들의 혼합물로 이루어지는데, 산성 산화물인 SiO2의 비율을 높이고자 하였다.
유약 조성은 유약의 화학성분에 따라 알카리 산화물, 중성 산화물, 산성 산화물로 분류된다. 융제의 역할을 하는 알카리 산화물은 Na2O, K2O, Li2O 등과 같은 R2O계 알칼리 산화물(여기서, R은 Na, K, Li 등)과, CaO, MgO, SrO, BaO, ZnO, PbO 등과 같은 RO계 알칼리토 산화물(여기서, R은 Ca, Mg, Sr, Ba, Zn, Pb 등)을 포함한다. 상기 중성 산화물은 Fe2O3, Al2O3 등과 같은 R2O3계 산화물(여기서, R은 Fe, Al 등)을 포함하며, 상기 산성 산화물은 SiO2 , TiO2 등과 같은 RO2계 산화물(여기서, R은 Si, Ti 등)을 포함한다.
RO계 알칼리토 산화물 중에서 CaO는 유약의 표면 장력을 증가시키고, Al2O3와 SiO2의 비율을 조절하여 변형에 대응할 수 있는 유연한 유리 구조가 형성되게 할 수 있다. SiO2의 비율 증가는 고온의 소성 과정에서 용융되면서 크리스토바라이트(cristobalite) 결정화 되어 기계적인 물성인 내마모성을 향상시키고 고투광성 유약층이 형성되게 한다.
유약의 특성을 구현하기 위해서 유약의 조성과 소결 공정, 분위기에 대한 이해, 소재 간의 반응 및 차이를 제어하였다.
스털(Stull)의 UMF(Unity Molecular Formula)를 이용하여 유약의 조성과 경도와의 상관관계를 정의하였다. 모든 산화물을 몰(mole) 수로 전환하고, 이중 알카리 산화물들의 합으로 중성과 산성 산화물을 나누게 되면 UMF 조성식을 얻게 된다.
내마모 고투광성 유약 실험을 위해 KNaO : CaO의 비율(몰비)을 0.3 : 0.7로 고정하였고, Al2O3 0.2∼0.6과 SiO2 1.5∼4.5 범위로 변화시켜 내마모 고투광성 유약의 최적화 조성을 확인하였다. 아래의 조성식에 최적화 조성 범위(몰비)를 나타내었다.
0.3KNaO·0.7CaO·0.2∼0.6Al2O3·1.5∼4.5SiO2
아래의 표 1에 일 예에 따른 내마모 고투광성 유약 조성물의 배합비를 나타내었다.
원료 배합비(wt%)
장석 48.8
석회석 17.1
카올린 6.3
규석 27.8
합 100
아래의 표 2에 일 예에 따른 내마모 고투광성 유약 조성물의 화학 조성 성분을 분석하여 나타내었다.
항목 화학성분
SiO2 63.25
Al2O3 11.58
Fe2O3 0.32
CaO 14.91
MgO 0.47
K2O 3.55
Na2O 4.02
TiO2 0.20
MnO 0.20
P2O5 0.19
ZrO2 0.19
Li2O 0.18
Cr2O3 0.18
SrO 0.20
ZnO 0.19
PbO 0.19
BaO 0.18
유약 원료에 물을 배합하고 볼밀로 48시간 동안 미분쇄를 진행하여 유약 원료의 입자를 균일하게 분포할 수 있도록 혼합하였다. 이때, 유약 원료인 고형분 55 중량%와 물 45 중량%를 배합하였다.
초벌 백자 시편에 유약을 시유하여 소결을 진행하였다.
유약의 내마모성 및 투광성을 증대시키기 위한 소결 조건은 2.5℃/m으로 승온시키고 1250℃에서 3시간 동안 유지한 후, 1300℃로 온도를 상승시켜 1.5시간 유지하여 조건으로 수행하였다. 도 1에 소결 조건을 나타내었다.
도 2는 KNaO : CaO의 비율(몰비)을 0.3 : 0.7로 하고 Al2O3와 SiO2를 0.4 : 4.5의 비율(몰비)로 배합하여 형성한 내마모 고투광성 유약층의 X-선회절(XRD; X-ray diffraction) 패턴을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 크리스토바라이트(cristobalite), 쿼츠(Quartz), 칼슘실리케이트(Calcium Silicat) 결정상이 존재한다. SiO2의 비율 증가는 고온의 소성 과정에서 용융되면서 크리스토바라이트(cristobalite) 결정화 되어 기계적인 물성인 내마모성을 향상시키고 고투광성 유약층이 형성되게 된다.
도 3은 KNaO : CaO의 몰비를 0.3 : 0.7로 하고 Al2O3와 SiO2를 0.4 : 4.5의 몰비로 배합하여 형성한 내마모 고투광성 유약층의 표면을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 내마모 고투광성 유약층은 표면에 균열이 없으며, 소재와 안정적인 반응으로 매끄러운 표면이 관찰되었다. 유약 표면에 결정이 없는 고투광성 유약으로 확인되었다.
KNaO : CaO의 비율(몰비)을 0.3 : 0.7로 하고 Al2O3와 SiO2를 0.4 : 4.5의 비율(몰비)로 배합하여 형성한 유약층의 물성을 분석하여 아래의 표 3에 나타내었다. 도 4는 KNaO : CaO의 몰비를 0.3 : 0.7로 하고 Al2O3와 SiO2를 0.4 : 4.5의 몰비로 배합하여 형성한 유약층의 광택도를 보여주는 도면이다.
항목 광택도(GU) 표면조도(um) 비커스경도(Gpa) Britteness ㎛-1/2
유약층 70.2 1.3 7.14 86.62
유약층의 광택도는 70.2GU로 우수한 광택을 나타냈으며, 1.3㎛의 표면조도로 매끄러운 유약 표면이 확인되었다.
기존 유약의 경도가 5.5GPa인 것을 고려할 때, 7.14GPa로 높게 나타났으며, 상대적으로 내마모성인 Britteness 86.62㎛-1/2로 높게 나타났다.
KNaO : CaO의 비율(몰비)을 0.3 : 0.7로 하고 Al2O3와 SiO2를 0.4 : 4.5의 비율(몰비)로 배합하여 형성한 유약층의 백색도를 분석하여 아래의 표 4에 나타내었다.
항목 CIEL (Value) CIEa (Value) CIEb (Value)
유약층 92.31 0.13 4.62
유약층의 명도가 92.31 정도로 매우 높은 명도 값을 나타내었다. 유약층의 높은 명도와 투명성을 고려할 때, 생활도자기에 적용하는 디자인의 질감이 잘 나타나며, 안료 및 발색 산화물의 색상 구현 용이하다.
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.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 초벌 도자기 상부에 유약 조성물을 시유하는 단계; 및
    상기 유약 조성물이 시유된 결과물을 소결하는 단계를 포함하며,
    상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 KNaO와 CaO가 0.2∼0.4 : 0.6∼0.8의 몰비를 이루고 화학 조성 성분으로 Al2O3와 SiO2가 0.2∼0.6 : 1.5∼4.5의 몰비를 이루고,
    상기 유약 조성물은 장석, 석회석, 카올린 및 규석을 포함하며,
    상기 장석, 상기 석회석, 상기 카올린 및 상기 규석의 함량을 조절하여 상기 KNaO와 상기 CaO의 몰비와 상기 Al2O3와 상기 SiO2의 몰비를 조절하며,
    상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2, MnO, P2O5, ZrO2, Li2O, Cr2O3, SrO, ZnO, PbO 및 BaO를 포함하고,
    상기 유약 조성물은 화학 조성 성분으로 상기 SiO2 60.0∼66.5 중량%, 상기 Al2O3 9.5∼13.5 중량%, 상기 Fe2O3 0.05∼1.0 중량%, 상기 CaO 12.5∼17.5 중량%, 상기 MgO 0.05∼1.5 중량%, 상기 K2O 1.5∼5.5 중량%, 상기 Na2O 2.0∼6.0 중량%, 상기 TiO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 MnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 P2O5 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZrO2 0.01∼0.8 중량%, 상기 Li2O 0.01∼0.8 중량%, 상기 Cr2O3 0.01∼0.8 중량%, 상기 SrO 0.01∼0.8 중량%, 상기 ZnO 0.01∼0.8 중량%, 상기 PbO 0.01∼0.8 중량% 및 상기 BaO 0.01∼0.8 중량%를 포함하고,
    상기 소결은,
    유리질을 형성하여 유약 장력과 점도를 증가시키기 위하여 1150∼1300℃의 제1 소결온도에서 유지하는 단계; 및
    형성되는 유약층의 경도 및 강도를 증대시키기 위하여 상기 제1 소결온도보다 높은 제2 소결온도에서 유지하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 소결온도는 1250∼1400℃인 것을 특징으로 하는 도자기의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020170107035A 2017-08-24 2017-08-24 내마모 고투광성 유약 조성물을 이용한 도자기의 제조방법 KR101988218B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170107035A KR101988218B1 (ko) 2017-08-24 2017-08-24 내마모 고투광성 유약 조성물을 이용한 도자기의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170107035A KR101988218B1 (ko) 2017-08-24 2017-08-24 내마모 고투광성 유약 조성물을 이용한 도자기의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190021797A KR20190021797A (ko) 2019-03-06
KR101988218B1 true KR101988218B1 (ko) 2019-06-12

Family

ID=65761614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170107035A KR101988218B1 (ko) 2017-08-24 2017-08-24 내마모 고투광성 유약 조성물을 이용한 도자기의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101988218B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102293418B1 (ko) * 2019-12-18 2021-08-26 한국세라믹기술원 항균 유약 조성물 및 이를 이용한 항균 도자기의 제조방법
KR102354671B1 (ko) * 2021-05-21 2022-01-21 백승민 내마모 및 질감이 우수한 도자기용 저광택 유약 조성물 및 이의 제조방법
CN115159850B (zh) * 2022-08-26 2023-08-08 佛山市东鹏陶瓷有限公司 一种低成本耐磨的抛釉砖釉料及其制备方法、抛釉砖
CN116751038A (zh) * 2023-05-11 2023-09-15 蒙娜丽莎集团股份有限公司 透光陶瓷粉料、数码定位透光陶瓷板及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101315126B1 (ko) 2012-05-08 2013-10-07 최인규 도자기용 진사유약 조성물 및 이를 이용한 도자기의 제조방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100251897B1 (ko) * 1998-05-22 2000-04-15 권혁이 세라믹타일용 건식유약의 제조방법
KR101265941B1 (ko) 2010-11-30 2013-05-21 한국세라믹기술원 유약의 제조방법
KR101660299B1 (ko) * 2015-03-05 2016-09-27 한국세라믹기술원 내스크래치성이 우수한 청자유약 조성물 및 이를 이용한 내스크래치성이 개선된 청자의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101315126B1 (ko) 2012-05-08 2013-10-07 최인규 도자기용 진사유약 조성물 및 이를 이용한 도자기의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
응용화학회지, 제6권, 제1호, pp. 131-134(2002.05.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190021797A (ko) 2019-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101988218B1 (ko) 내마모 고투광성 유약 조성물을 이용한 도자기의 제조방법
KR102354671B1 (ko) 내마모 및 질감이 우수한 도자기용 저광택 유약 조성물 및 이의 제조방법
CN112592063B (zh) 高耐磨仿大理石瓷砖及其制备方法
CN111943724B (zh) 一种亚光透明釉瓷片的制造方法
EP1971559B1 (en) Glaze compositions
CN108455857A (zh) 一种卫生陶瓷洁具柔光温润釉及其制备工艺
EP1734017B1 (en) Manufacturing method of frits for antique tiles
CN113402264B (zh) 一种三维立体大尺寸晶花装饰陶瓷板及其制备方法
EP0784036A1 (en) Process for producing body of whiteware with high strength and excellent thermal impact resistance
CN108840665A (zh) 一种高透、高白、高强薄胎瓷板
CN113999054A (zh) 一种晶钻大理石瓷质砖及其制备方法
CN110615616A (zh) 一种绿釉料及其施用方法
CN115124244A (zh) 透明熔块、晶质耐磨釉料、抛釉砖及其制备方法
KR20140122388A (ko) 무흡수 내열세라믹 제조방법
KR101098243B1 (ko) 고강도 도자기용 소지 조성물 및 이를 이용한 고강도 도자기의 제조방법
CZ2000200A3 (cs) Sklokeramické materiály, způsob jejich přípravy a uľití
US7037868B2 (en) Transparent tile glaze
KR101865750B1 (ko) 고경도 유약 조성물을 이용한 고경도 도자기의 제조방법
Pekkan et al. Evaluation of borax solid wastes in production of frits suitable for fast single-fired wall tile opaque glass-ceramic glazes
KR101660299B1 (ko) 내스크래치성이 우수한 청자유약 조성물 및 이를 이용한 내스크래치성이 개선된 청자의 제조방법
KR102571886B1 (ko) 항균 유약 조성물 및 이를 이용한 세라믹 타일의 제조방법
CN103497006B (zh) 一种带有冰裂状的抛晶砖及其制造方法
KR102269261B1 (ko) 백옥 질감의 고경도 유약층 형성방법
CN115433022A (zh) 一种具有冰裂效果的透光瓷砖及其制备工艺
KR20220067133A (ko) 고경도 유약 조성물을 이용한 고경도 도자기의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant