KR102125945B1 - 나노 알루미노실리케이트를 이용한 점토기와의 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점토기와의 제조에 있어 소성온도를 50 ~ 200℃ 범위 내에서 기존 소성온도에 비해 낮추어 경제성을 현저히 향상시키면서도 기와의 착색 및 물리적인 성능, 즉 흡수율을 포함하여 휨파괴하중, 내동해성 등의 물리적인 성능을 KS F 3510 품질 규정을 만족시킬 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 조성물은 총 100 중량%를 기준으로, 기와용 점토 55 ~ 99중량%, 나노 알루미노실리케이트 0.1 ~ 30 중량%, 저급고령토 0.1 ~ 30 중량%를 포함하여 구성되는 점토기와의 조성물을 제공하는 한편,
1차 기와용 점토의 함수율을 측정하고, 나노 알루미노실리케이트와 첨가물을 배합하여 혼련하는 단계와; 함수율 15 ~ 25 %를 유지하기 위하여 첨가수분을 조정하여 성형 조건을 고려한 숙성을 하는 단계와; 진공토련기로 토련한 후, 기와를 성형하는 단계와; 성형된 기와를 20 ~ 100 ℃에서 6 ~ 15일 동안 건조하는 단계와; 900 ~ 1200 ℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 후 상온까지 냉각하는 단계; 그리고 840 ~ 900 ℃에서 20분 ~ 60분 동안 환원 분위기를 유지하는 단계를 포함하여 이루어지는 점토기와의 제조방법을 제공한다.

Description

나노 알루미노실리케이트를 이용한 점토기와의 조성물 및 그 제조방법{Composition of clay roofing tiles using nano aluminosilicate and method for producing same}

본 발명은 점토기와에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 점토기와의 제조에 있어서 소성 온도를 기존에 비해 낮추어 경제성을 대폭 향상시킬 수 있도록 하면서도 흡수율을 포함한 점토기와의 휨파괴하중, 내동해성 등의 물리적인 성능이 KS F 3510 품질 규정을 만족시킬 수 있도록 한 점토기와 제조 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 기와는 전통기와와 양식기와로 나눌 수 있는데, 전통기와에 속하는 점토기와는 주로 문화재의 보수나 재건 및 한옥 집짓기 등에 사용되며, 형태 별로 평기와, 막새기와, 이형기와 등으로 나뉘게 되고, 규격별로는 특대와, 대와, 중와, 소와, 특소와, 특수기와 등으로 나뉘게 된다.

점토기와 제조방법을 살펴보면, 원하는 입도 성분 등을 만족시킬 수 있는 점토 원재료를 구할 수 있는 산지에서 구하고 점토 원재료의 수분 및 성분이 균질화가 되도록 장기 숙성시킨 다음, 야적된 점토 원재료를 컨베이어를 통해 석별기 및 분쇄기로 보내어 혼련을 시키고, 혼련 후에는 토련기로 보내어 원하는 기와 형태로 압출한다. 이때 토련기 내부는 압출된 성형체에 기공에 의한 크랙이 발생하지 않도록 진공이 유지된다.

그리고 토련기에서 압출하여 절단 후, 가압성형된 기와 성형체에 대해서는 건조를 수행하게 되는데, 성형체 내부와 외부의 건조 속도에 균형이 이루어지도록 자연건조 혹은 저온건조(50℃ 이하)를 수행한다. 이후 작업 스케쥴에 따라 건조온도를 높여 고온건조를 수행하게 되며, 건조가 완료된 다음에는 기와 성형체를 선반에 적재하여 가마에 투입하여 소성하게 된다.

이러한 점토기와 제조 시에는 원재료의 선택이 중요하며, 특히 기와용 점토의 특성은 색상이 황적색계 점토인 것이 좋은 것으로 알려져 있다. 회색이나 검은색 점토는 일반적으로 유기물과 불순불이 많아 소성 후 수축율이 커서 규격이 균등하지 못하다.

따라서, 가소성이 뛰어나고 1200℃ 부근에서 소결 범위가 넓은 것, 즉 소성온도가 높아도 과소성(過塑性)되지 않고 낮아도 미소성(未塑性)되지 않는 소결 범위가 변형이나 균열을 줄일 수 있다.

정리하면, 점토기와는 원토 배합 → 원토 분쇄 및 혼련 → 숙성 성형 → 건조 → 소성 → 냉각 및 요출의 순으로 제조되는데, 일반적으로 적색 점토기와는 고온에서 소성하며 소성 단계는 다음과 같다.

(1) : 약 450℃까지는 예열기로서 기와를 건조하고, 예열 소성 효과를 가진다.

(2) : 약 450℃ ~ 650℃는 분해기로서 황토의 화학 반응이 일어나고 유기물이 연소 탄화된다.

(3) : 약 650℃ ~ 900℃는 강열기로서 급열 소성 효과를 가지고, 새로운 원자 배열이 시작된다.

(4) : 약 900℃ ~1200 ℃는 소결기로서 점토 광물이 결정상이 변이하는 단계이다. 이때, 1200 ℃까지 온도를 높이기 위해서는 다른 단계에 비해 원료와 시간, 비용을 더 많이 요한다.

한편, 한식 그을림 기와의 제조 단계는 상술한 적색 점토기와의 제조 단계인 (1)~(4)의 단계에 더하여, 산소의 공급을 억제하여 소지나 유약 중의 광물이 연소용 산소를 빼앗아 일산화탄소(CO) 또는 이산화탄소(C02)로 되어 산소 함유량이 감소하고 삼산화이철(Fe203-붉은색)이 산화철(Fe0-푸른색)로 변하여 산소가 없는 철(Fe-검은 회색)로 변하는 과정에서 검은 은회색이 발현되는 탄화처리(환원 소성)가 추가된다.

한식 그을림 기와 제조시에는 추가 단계로서, 상기한 적색 점토기와 소성 단계 중의 (4)를 지난 후에는, 다음의 단계 (5)를 가진다.

(5) : 다시 온도를 1200 ℃에서 약 900℃까지 강제 냉각시킨 후 탄화 처리하는 단계이다.

그리고, 적색 점토기와와 한식 그을음 기와 모두 마지막으로 다음의 단계 (6)을 거친다.

(6) : 냉각기로서 연소작업은 중지되고 결정화 반응과 더불어 고상변태가 일어나는 단계이다.

일반적으로 점토기와 조성물의 소성 단계에서 온도는 약 1100 ℃ ~ 1200 ℃로 유지시키며 소성시간은 24시간 소요된다.

또한, 소성온도가 높아질수록 점토기와의 수축이 증가하므로 원하는 크기의 기와를 만들기 위해서는, 기와 성형시에 수축율을 고려하여 전체 크기에 약 10%를 덧붙여 제작하게 된다.

이와 같은 점토기와 제조에 있어, 기존의 점토기와는 높은 소성온도를 요하는데, 이는 점토 내의 유리 물질인 이산화규소 또는 산화칼륨 등의 조성물들이 고온 소성 시 유리상(狀)의 투명한 고체로 융해되어 점토 내에 균질하게 분포하도록 하기 위함으로써, 균질한 분포의 정도가 조성물의 강도와 함수율을 결정하기 때문이다.

다만, 소결 중 1200℃까지 온도를 높이기 위해서는 다른 단계에 비해 연료 나 시간을 많이 필요로 하고, 높은 소성 온도를 오랫동안 유지시켜야 하므로 인해 경제적으로 많은 비용이 소요된다.

즉, 점토기와 제조 시에 가장 중요한 고려 요소 중 하나는 경제성과 관련된 요소로서, 고온 소성에 따른 연료비 문제가 매우 중요한 요소로 작용하는데, 그 이유는 저온에서 100℃ 올리는 것과, 고온에서 100℃ 올리는 것은 같은 온도차지만 기술적 의미에서는 그 차원이 다르기 때문이다

부언컨대, 저온인 상태에서 100℃ 끌어올리는 데에는 짧은 시간이 소요되고 연료 소요량도 작지만, 이미 고온인 상태에서는 100℃ 를 끌어올리는 데에는 장시간이 소요되고 따라서 엄청 많은 연료의 소모를 필요로 하기 때문이다.

따라서, 종래에는 점토기와의 제조 시 높은 소성온도 및 이에 따른 수축율을 고려한 재료 덧붙임 등으로 인해, 투입되는 재료가 증가하고 높은 소성 온도를 오랫동안 유지하기 위해 많은 연료가 소요되므로 필연적으로 경제성이 저하되는 단점이 있었다.

이에, 전통기와인 점토기와의 제조에 있어 재료와 연료의 투입 비용을 절감하여 경제성을 높이기 위해서는 소성온도를 낮출 필요성이 있으며, 이러한 필요성을 만족시킬 수 있는 기술 개발이 절실한 실정이다.

한국공개특허 10-2010-0107967호 한국공개특허 10-2016-0030604호

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 점토기와의 제조에 있어 소성온도를 50 ~ 200 ℃ 범위 내에서 기존 소성온도에 비해 낮추어 경제성을 현저히 향상시키면서도 기와의 착색 및 물리적인 성능, 즉 흡수율을 포함하여 강도, 경도, 비중 등의 물리적인 성능을 한국산업규격의 점토 기와에 대한 규정인 KS F 3510 품질 규정을 만족시킬 수 있도록 한 점토기와 제조 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 점토기와 조성물은, 조성물은 총 100 중량%를 기준으로, 기와용 점토 55 ~ 99중량%, 나노 알루미노실리케이트 0.1 ~ 30 중량%, 저급고령토 0.1 ~ 30 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 1차 기와용 점토의 함수율을 측정하고, 나노 알루미노실리케이트와 첨가물을 배합하여 혼련하는 단계와; 함수율 15 ~ 25 %를 유지하기 위하여 첨가수분을 조정하여 성형 조건을 고려한 숙성을 행하는 단계와; 진공토련기로 토련한 후 기와를 성형하는 단계와; 성형된 기와를 20 ~ 100 ℃에서 6 ~ 15일 동안 건조하는 단계와; 900 ~ 1200 ℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 후 상온까지 냉각하는 단계; 그리고 840 ~ 900 ℃에서 20분 ~ 60분 침탄처리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 점토기와의 제조방법이 제공된다.

본 발명에 따른 효과는 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 점토기와의 제조에 있어 소성 온도를 10~200℃ 범위 내에서 기존에 비해 낮출 수 있으며, 그럼에도 불구 착색 및 물리적인 성능인 흡수율을 9% 이하로 하여 KS F 3510 품질 규정을 만족시킬 수 있다.

즉, 본 발명은 나노 알루미노실리케이트(Nano Aluminosilicate)를 이용하여 내알칼리성 및 내화학성, 내오염성 등이 우수한 전통 기와를 1,000℃ 이하 온도에서 제조 가능하도록 함으로써, 점토기와 제조시의 연료 소모량을 줄여 제조 비용을 저감시킴으로써 경제성을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 나노 알루미노실리케이트를 활용하여 저급 고령토와 같은 천연 광물질이 갖는 우수한 특성과, 나노 입자 제어 기술, 조성 흡착 분쇄 분산을 통한 나노입자 미세화 기술 등의 기술 응용화/융합화를 통해, 휨파괴하중 2800N/mm2 이상으로 KS F 3510 품질 규정을 만족하고, 흡수율이 9% 이하로 우수하며, 친환경성을 갖는 저온소성기술 측면에서 과학적으로 입증된 점토기와 제품의 상용화를 도모할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 적용된 나노 알루미노실리케이트의 입도분포를 나타낸 그래프
도 2는 본 발명에 적용된 나노 알루미노실리케이트의 열분석 그래프
도 3은 본 발명에 따른 점토기와 제조공정의 흐름도
도 4는 본 발명에 따라 제조된 점토기와의 시험편으로서, 전기로 1100℃ 조건의 소성시험에 따른 시험편 사진
도 5는 본 발명에 따라 제조된 점토기와의 시험편으로서, 기와생산 현장의 소성가마 1100℃ 조건의 소성시험에 따른 시험편 사진
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 나노 알루미노실리케이트 활용 점토기와의 개발을 위한 실험결과 그래프로서,
도 6은 소성온도 975℃ 조건에서의 비교 그래프
도 7은 소성온도 1050℃ 조건에서의 비교 그래프
도 8은 소성온도 1100℃ 조건에서의 비교 그래프

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시예에 대해 첨부도면 등을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 점토기와는 총 100 중량%를 기준으로, 기와용 점토 55 ~ 99중량%, 나노 알루미노실리케이트 0.1 ~ 30 중량%, 저급고령토 0.1 ~ 30 중량%를 포함하여 구성된다.

상기 나노 알루미노실리케이트는, 최소 0.1 이상 대략 1 중량% 일 때 소성 온도를 대략 50℃ 정도 낮출 수 있으며, 30 중량% 정도일 때 소성온도를 200℃도 정도 낮출 수 있는데, 소성 온도를 낮추면 연료비는 절감되나 나노 알루미노실리케이트 재료의 가격이 비싸서 투입량에 비례하여 재료비가 증가하므로, 소성 온도에 따른 연료비와 나노 알루미노실리케이트의 재료비 모두를 고려하여, 최소량으로 최적조건을 찾는 것이 중요하다.

이때, 본 발명에 적용되는 나노 알루미노실리케이트의 성분 조성 및 함량은 다음의 [표 1]에서와 같다.

위 [표 1]에서는 0 ~ 5wt%의 감량손실(Ignition loss)은 생략되었다.

한편, 본 발명에 적용되는 나노 알루미노실리케이트의 입도 분포는 도 1에 도시한 바와 같으며, 도 2는 나노 알루미노실리케이트의 물성 변화를 관찰을 위해 105℃에서 24시간 동안 건조시켜 얻은 시료를 열분석(TG-DTA)한 결과를 나타낸 것이다.

도 2의 열분석 그래프를 참조하면, 최초 150℃까지 무게 변화는 없으며, 이후 500℃까지 약 16 %의 무게 감량을 보이는데, 이는 건조 시료 중 수분이 완전히 제거되었음을 의미한다.

150 ~ 500℃ 사이의 중량 감량은 DTA 곡선 상에 나타나는 175℃ 인근의 흡열 피크와 연관된 것으로 시료표면에 결합되어 있는 silanol group(Si-OH)의 OH기가 열분해 되면서 발생한 것이다.

500℃ 이후부터 1000℃까지는 약 0.4%의 미미한 무게 감량을 보이며, DTA 곡선상의 600℃와 887℃ 인근에서 미세한 변화가 감지되는 것으로 보아 결정생성, 결정구조변화 등 시료의 구조적 특성 변화가 따를 것으로 예측된다.

이러한 결과로 나노 알루미노실리케이트는 105℃에서 24시간 건조시킬 경우, 표면에 흡착된 수분이 완전히 제거됨을 알 수 있으며, Si와 결합한 OH기는 500℃의 열처리만으로 제거할 수 있음을 확인할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 나노 알루미노실리케이트를 활용한 점토기와는 다음의 단계를 거쳐 제조되며, 이에 대해 도 3을 주로 참조하여 설명한다.

먼저, 1차 기와용 점토의 함수율을 측정하고, 나노 알루미노실리케이트와 첨가물을 배합하여 혼련하는 단계를 거친 다음, 함수율 15% ~ 25%를 유지하기 위하여 첨가수분을 조정하여 성형 조건을 고려한 숙성을 거친다.

이어, 진공토련기로 토련한 후, 기와를 성형하는 단계를 거친 후에, 성형된 기와를 20 ~ 100℃에서 6 ~ 15일 동안 건조하는 단계를 거친다.

이후, 900 ~ 1200℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 후 상온까지 냉각하는 단계를 거친다음, 840 ~ 900℃에서 20 ~ 60분 침탄처리 하는 단계를 거치게 된다.

이와 같이 제조되는 본 발명의 점토기와는 나노 알루미노실리케이트를 이용하여 고온 소성시의 소성 온도를 50 ~ 200℃ 범위 내에서 낮추고 착색 및 물리적인 성능인 흡수율을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 점토기와는 내알칼리성 및 내화학성, 내오염성 등이 우수하며, 고온 소성시의 온도를 1000℃ 이하 온도로 낮추어 제조할 수 있으므로, 고온 소성을 위해 소요되는 연료 소모량을 줄여 경제성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 따른 나노 알루미노실리케이트를 활용한 점토기와의 조성물 및 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

실시예1

1. 나노 알루미노실리케이트를 활용한 점토기와의 조성물

본 실시예에 따른 나노 알루미노실리케이트를 활용한 점토기와 조성물의 구체적인 조성은 다음과 같다.

본 실시예에 따른 나노 알루미노실리케이트를 활용한 점토기와 조성물은 총 100 중량%를 기준으로, 기와용 점토 55 ~ 99중량%, 나노 알루미노실리케이트 0.1 ~ 15 중량%, 저급고령토 0.1 ~ 30 중량%를 포함한다.

2. 나노 알루미노실리케이트를 활용한 본 발명의 점토기와 제조 방법

나노 알루미노실리케이트를 활용한 본 발명의 점토기와 제조 방법은 다음의 단계 (1) 내지 (6)을 거쳐 이루어진다.

(1) 1차 기와용 점토의 함수율을 측정하고 나노 알루미노실리케이트와 첨가물을 배합하여 혼련(mixing)하는 단계,

(2) 함수율 15 ~ 25%를 유지하기 위하여 첨가수분을 조정하여 성형 조건을 고려한 숙성을 행하는 단계,

(3) 진공토련기(도시는 생략함)로 토련을 수행한 후, 기와를 성형하는 단계,

(4) 성형된 기와를 20 ~ 100℃에서 6 ~ 15일 동안 건조하는 단계,

(5) 900 ~ 1200℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 후 상온까지 냉각하는 단계,

(6) 840 ~ 900℃에서 20 ~ 60분 침탄처리하는 단계.

상기한 단계 (1)~(6)에 대해서 부연 설명하면, 본 발명에 따른 나노 알루미노실리케이트를 활용한 점토기와 조성물을 통상의 토련기로 토련한 후, 보온 및 보습하여 원하는 형태로 기와를 성형하고, 성형된 기와를 20 ~ 100℃에서 6 ~ 15일 동안 건조하게 된다.

여기서, 20 ~ 100℃에서 6 ~ 15일이라는 온도와 시간의 범위를 벗어나면, 특히 저온에서 수분을 포함하고 15일을 초과하면 에너지 소모가 많아지는 문제점이 발생한다.

즉, 저온 건조 후에는 고온 건조가 필요한데, 저온건조는 기와의 내부수분이 천천히 표면으로 나오게하여 균일한 건조를 유도하는 것이고, 고온건조는 항량(건조하여 중량의 변화가 없는 무게)건조를 위하여 진행하는 것으로, 잔류 수분이 많으면 균열이 발생할수 있다.

한편, 상술한 온도와 시간 조건에서 건조된 기와는 900 ~ 1200℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 후 상온까지 냉각되는데, 소성시 900 ~ 1200℃의 온도 범위를 유지해야 하는 이유는 900℃ 미만일 때에는 소결력이 부족하여 흡수율이 증가하는 문제점이 발생하며, 1200℃를 초과하면 수축 및 과소성으로 터짐 현상이 발생하게 되기 때문이다.

최종적으로, 상기와 같이 고온 소성 처리된 기와를 840 ~ 900℃에서 20 ~ 60분 침탄처리를 하는 단계를 거치게 되는데, 환원 분위기를 유지하는 것은 LNG 또는 LPG 가스를 분사시켜 탄소 성분을 점토기와에 흡착시키기 위함이다. 즉, 환원 분위기에서의 그을림 처리를 통해 점토기와에 흑색이 착색되도록 침탄처리 단계로 유도한다.

3. 나노 알루미노실리케이트를 활용한 본 발명의 점토기와의 특성

상기한 본 발명의 실시예에 따른 나노 알루미노실리케이트를 활용한 점토기와의 특성은 다음 [표 2]에서와 같다.

위 [표 2]에서, AD는 겉보기 비중(Apparent specific gravity,이하 AD), BD는 부피비중(Bulk specific gravity, 이하 BD), AP는 기공율(Apparent porosity, 이하 AP), WA는 흡수율(Water absorption, 이하 WA)이다.

도 4는 본 발명에 따라 제조된 점토기와의 시험편으로서, 전기로 1100℃ 조건의 소성시험에 따른 시험편 사진이고, 도 5는 본 발명에 따라 제조된 점토기와의 시험편으로서, 기와생산 현장의 소성가마 1100℃ 조건의 소성시험에 따른 시험편 사진이다. 소성 시험에 따른 시험편은 산화소성일 때 붉은 색으로 착색이 되고, 환원소성일 때 그을림으로 흑색이 유도된다.

상술한 내용을 참조하면, 본 발명에 따르면, 나노 알루미노실리케이트 복합 소재로 인해, 점토기와의 물리적 특성을 향상시키고, 내구성 및 안정성을 도모할 수 있다.

본 발명의 핵심인 나노 알루미노실리케이트 복합 소재는 일반적으로 고분자, 금속, 세라믹 등의 재료에 나노 크기의 이종 소재를 혼입시켜 기존 복합 소재의 특성을 강화한 대표적인 나노 필러 복합 소재이다.

나노 기술은 산업 광물의 미래를 여는 핵심 기술로서, 다양한 광물, 특히 나노 소자, 점토, 할로이사이트가 주목을 받고 있다. 비금속 광물은 분자 구조, 그리고 급속도로 발전하고 있는 나노 기술에서 그 유용성이 인정되기 때운에 친환경 건축 소재로 주목되고 있다.

실험예

이하에서는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 점토기와의 물리적 특성을 생산 조건을 달리하여 제조된 점토기와에 대해 다음의 [표 3]과 같이 실험을 통해 비교하였다.

위 [표 3]에서 원토해교는 점토를 물에 풀어서 그중에 필요한 첨가물을 첨가하는 방법을 말하는 것으로, 조성된 배합물로 다시 성형이 가능하게 건조 및 소성하게 된다.

그리고, [표 3]에 따른 실험 11-0 내지 11-5에 대한 온도 조건별 특성 비교 그래프를 도 6 내지 도 8을 통해 나타내고 있는바, 도 6은 소성온도 975℃ 조건에서의 비교 그래프이고, 도 7은 소성온도 1050℃ 조건에서의 비교 그래프이며, 도 8은 소성온도 1100℃ 조건에서의 비교 그래프이다.

[표 3]과 도 6 내지 도 8을 참조하면, 실험 11-0은 현재 기와생산 공장에서 생산하는 조건으로, 원토를 혼련하여 성형 시 수분(18.21%)은 20% 전후이다. 현재 기와생산 공장에서는 성형후 저온건조, 고온건조를 실시한 후, 소성온도 1200℃, 그리고 그을림공정으로 생산된다.

실험 11-0과 비교되는 생산 조건별 실험의 각 조성물의 배합조건을 살펴보면, 실험 11-1은 점토기와 조성물을 해교하여 나노 알루미노실리케이트 0.1% 첨가한 것이고, 실험 11-2는 점토기와 조성물을 해교하여 나노 알루미노실리케이트 30% 첨가한 것이며, 실험 11-3은 점토기와 조성물을 24시간 분쇄하여 나노 알루미노실리케이트 0.1% 첨가한 것이고, 실험 11-4는 점토기와 조성물을 24시간 분쇄하여 나노 알루미노실리케이트 20% 첨가한 것이며, 실험 11-5는 점토기와 조성물을 24시간 분쇄하여 나노 알루미노실리케이트 30% 첨가한 것이다.

그리고, 실험 11-0은 1200℃에서 기준 물성을 유지한 점토기와에 해당한다.

실험 11-1은 위의 조성으로 나노 알루미노실리케이트 0.1% 첨가로 온도별 소성결과 흡수율 만족하려면 1100℃까지 가야만 가능함을 확인할 수 있다.

실험 11-2는 위의 조성 조건에서 나노 알루미노실리케이트 30% 첨가한 것으로 975℃ 조건에서도 만족하는 결과를 나타냄을 확인할 수 있다.

실험 11-3은 소결성을 높이기 위하여 볼밀에서 분쇄하였으나, 내부의 실리카가 소결에 참여하면서 소성온도는 높아지는 형상을 보임을 알 수 있는데, 이는 975℃ 경우에 17.81%의 흡수율을 보이고 있음을 통해 증명된다.

실험 11-4는 전술한 실험 11-3에서의 조건에 나노 알루미노실리케이트 20% 첨가한 경우도 같은 형상으로 나타나고 있으나 나노 알루미노실리케이트에 의하여 흡수율이 낮아지는 것을 알수 있다. 하지만 흡수율이 10% 이하로 낮아지는 온도가 1050℃ 정도임을 알 수 있다.

실험 11-5는 실험 11-4에서의 조건과 같으나 나노 알루미노실리케이트 30%첨가한 조건으로, 975℃부터 1100℃까지 전구간에서 흡수율이 10% 이하를 만족함을 확인할 수 있다.

하지만, 실제 경제적인 생산을 위해서는 실험 11-2에서의 조건이 최적 조건임을 알 수 있다.

Claims (5)

1. 조성물은 총 100 중량%를 기준으로,
   기와용 점토 55 ~ 99중량%, 나노 알루미노실리케이트 0.1 ~ 30 중량%, 저급고령토 0.1 ~ 30 중량%를 포함하여 구성되며,
   상기 나노 알루미노실리케이트에 포함되는 성분 및 그 성분별 함량은 하기의 표와 같이 이루어지는 것을 특징으로 하는 점토기와의 조성물.
   [표] :
   

   
2. 삭제
3. 청구항 1에 따른 점토기와의 조성물을 이용한 점토기와의 제조방법으로서,
   1차 기와용 점토의 함수율을 측정하고, 나노 알루미노실리케이트와 첨가물을 배합하여 혼련하는 단계1;
   함수율 15 ~ 25 %를 유지하기 위하여 첨가수분을 조정하여 성형 조건을 고려한 숙성을 하는 단계2;
   진공토련기로 토련한 후, 기와를 성형하는 단계3;
   성형된 기와를 20 ~ 100 ℃에서 6 ~ 15일 동안 건조하는 단계4;
   900 ~ 1200 ℃에서 1 ~ 3시간 동안 소성한 후 상온까지 냉각하는 단계5; 그리고
   840 ~ 900 ℃에서 20분 ~ 60분 침탄처리하는 단계6을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 점토기와의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   단계1에서, 나노 알루미노실리케이트는 0.1 ~ 30 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 점토기와의 제조방법.
5. 제3항에 있어서,
   단계5에서, 900 ~ 1200 ℃ 조건에서 소성하는 것을 특징으로 하는 점토기와의 제조방법.

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