KR200452226Y1

KR200452226Y1 - 세라믹 경량타일

Info

Publication number: KR200452226Y1
Application number: KR2020080011951U
Authority: KR
Inventors: 최봉석; 김상연; 이경진
Original assignee: 아이에스동서 주식회사
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2011-02-14
Also published as: KR20100002854U

Abstract

본 고안은 세라믹 경량타일에 관한 것으로 보다 상세하게는 유기질 점토, 리튬장석 또는 소다장석, 할로이사이트질 고령토, 규조토 또는 플라이애쉬, 파유리, 석회석 또는 돌로마이트, 활석, 탄닌산리그닌, 탄화규소(SiC)의 분말을 타일로 성형하는 성형단계; 상기 성형된 타일을 건조하는 건조단계 또는 상기 성형된 타일을 소성하는 소성단계; 상기 건조된 타일 또는 소성된 타일의 윗면에 1차로 고내화성의 엔고베유약(Engobe glaze)을 시유하고, 1차 시유된 표면 위에 2차로 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약을 시유하는 시유단계; 상기 시유 처리된 타일을 소성하는 소성단계; 상기 소성된 타일의 표면위에 방오제를 도포한 후 건조하는 방오제 코팅단계를 포함하는 방법에 의해 얻을 수 있는 세라믹 경량타일에 관한 것이다.

세라믹, 경량타일, 향균, 항곰팡이

Description

세라믹 경량타일 {Ceramic lightweight tile}

종래의 일반적인 실내 벽 및 바닥에 사용되는 타일은 통상적으로 사용되는 무기질 원료 즉, 점토, 고령토, 장석, 도석 등을 이용하여 소지 표면에 유약을 도 포하고 디자인을 가미하여 제품을 만든다. 하지만, 상기에 기술된 타일은 단순히 시각상으로 확인되는 장식성과 표면이 유리질(glass)화 되어 있으므로 인한 청소의 용이성 이외 특별한 기능성을 가지고 있지 않으며, 인체 접촉시 찬 기운이 그대로 느껴져 불쾌감을 형성시키고, 타일이 대형화 추세로 가고 있는 현 시점에서 두께가 두꺼우므로 인한 무거운 중량으로 운반, 취급 및 시공상의 어려움 등의 단점이 있다.

종래의 무기원료를 사용한 경량성의 발포세라믹 제품들을 보면, 폐자원을 도입하여 제조하고 있으나, 복잡한 제조공정을 통한 생산성의 저하로 제조원가가 증가되 는 문제점을 가지고 있다. 또한, 소지를 자화하여 발포팽창을 유도하여 소성온도가 높고, 과도한 발포로 인해 조대기공이 형성되며, 표면에 유약처리를 하지 않아 소성과정에서 이산화탄소(CO₂)의 가스 방출로 핀홀(Pin Hole), 기포 등에 의해 표면 불량률이 높은 단점이 있다. 또한, 폐자원을 사용한 제품의 경우 시간경과에 따른 유해물질이 방출될 수 있는 것으로 알려져 있다.

또한, 일반적으로 널리 쓰이고 있는 경량성, 단열성 및 방음성을 가진 건축자재들로써 유기화학제품, 글라스 울과 석면, 발포 폴리스틸렌 등이 광범위하게 사용되는데 이는 내열성에 취약하고, 열에 의해 쉽게 변형 또는 인화되는 단점과 함께 화재 시 유독가스 발생으로 인체에 치명적인 해를 끼칠 수 있다.

본 고안은 경량성, 단열성, 보온성, 방음성, 흡음성 등의 기능, 세라믹 소지 표면에 도포되는 유약에 나노실버 항균제를 첨가하여 항균 및 항곰팡이 기능을 가지며, 유약이 도포된 표면 위에 방오제를 코팅하여 청소의 용이성 및 표면오염방지 기능을 발휘할 수 있는 세라믹 경량타일을 제공하고자 한다.

본 고안은 유기질 점토, 리튬장석 또는 소다장석, 할로이사이트질 고령토, 규조토 또는 플라이애쉬, 파유리, 석회석 또는 돌로마이트, 활석, 탄닌산리그닌, 탄화규소(SiC)의 분말을 타일로 성형하는 성형단계; 상기 성형된 타일을 건조하는 건조단계 또는 상기 성형된 타일을 소성하는 소성단계; 상기 건조된 타일 또는 소성된 타일의 윗면에 1차로 고내화성의 엔고베유약(Engobe glaze)을 시유하고, 1차 시유된 표면 위에 2차로 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약을 시유하는 시유단계; 상기 시유 처리된 타일을 소성하는 소성단계; 상기 소성된 타일의 표면위에 방오제를 도포한 후 건조하는 방오제 코팅단계를 포함하는 방법에 의해 얻을 수 있는 세라믹 경량타일을 제공할 수 있다.

본 고안은 경량성, 단열성, 보온성, 방음성, 흡음성, 항균 및 항곰팡이 기능성과 청소의 용이성 및 표면오염방지 기능을 발휘할 수 있는 세라믹 경량타일 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 고안은 타일 소지의 일면 위에 1차 유약층 및 2차 유약층으로 구성되는 유약층이 순차적으로 도포되고, 상기 유약층 위에 방오제가 코팅된 방오제층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 경량타일을 나타낸다.

본 고안의 세라믹 경량타일은 단일 소성공정을 이용하여 얻을 수 있다.

본 고안의 세라믹 경량타일은 하기와 같은 단일 소성공정을 이용하여 얻을 수 있다.

본 고안의 세라믹 경량타일은 유기질 점토 20∼30중량％, 리튬장석 또는 소다장석 40∼42.5중량％, 할로이사이트질 고령토 10∼20중량％, 규조토 또는 플라이애쉬 5∼10중량％, 파유리 2∼10중량％, 석회석 또는 돌로마이트 5∼10중량％, 활석 1∼5중량％, 탄닌산리그닌 1∼3중량％ 및 잔부의 탄화규소(SiC) 분말을 250∼350kg/cm²의 압력하에 타일 소지를 성형하는 단계;

상기 성형된 타일 소지를 110∼150℃에서 50∼70분으로 건조하는 건조단계;

상기 건조된 타일 소지의 일면 위에 1차로 고내화성의 엔고베유약(Engobe glaze)을 100∼150gr/m² 범위로 시유하고, 1차 시유된 표면 위에 2차로 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약을 100∼150gr/m² 범위로 시유하는 시유단계;

상기 시유 처리된 타일을 최고대 소성온도 1,100∼1,170℃, 최고대 유지시간 0.5∼5분, 총 소성시간 40∼60분의 조건으로 소성시키는 소성단계;

상기 소성된 타일의 표면위에 방오제를 10∼50gr/m²으로 도포한 후 150∼200℃에서 30∼60분 동안 건조하는 방오제 코팅단계를 거쳐 얻은 세라믹 경량타일을 나타낸다.

본 고안의 세라믹 경량타일은 이중 소성공정을 이용하여 얻을 수 있다.

본 고안의 세라믹 경량타일은 하기와 같은 이중 소성공정을 이용하여 얻을 수 있다.

본 고안의 세라믹 경량타일은 유기질 점토 20∼30중량％, 리튬장석 또는 소다장석 40∼42.5중량％, 할로이사이트질 고령토 10∼20중량％, 규조토 또는 플라이애쉬 5∼10중량％, 파유리 2∼10중량％, 석회석 또는 돌로마이트 5∼10중량％, 활석 1∼5중량％, 탄닌산리그닌 1∼3중량％ 및 잔부의 탄화규소(SiC) 분말을 250∼350kg/cm²의 압력하에 타일로 성형하는 성형단계;

상기 성형된 타일을 30∼50분 동안 소성을 실시하되, 최고소성온도 1,000∼1,050℃에서 0.5∼5분 동안 소성시키는 1차 소성단계;

상기 소성된 타일 윗면에 1차로 고내화성의 엔고베유약(Engobe glaze)을 100∼150gr/m² 범위로 시유하고, 1차 시유된 표면 위에 2차로 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약을 100∼150gr/m² 범위로 시유하는 시유단계;

상기 시유 처리된 타일을 최고대 소성온도 1,100∼1,170℃, 최고대 유지시간 0.5∼5분, 총 소성시간 40∼60분의 조건으로 소성시키는 2차 소성단계;

상기 소성된 타일의 표면위에 방오제를 10∼50gr/m²으로 도포한 후 150∼200℃에서 30∼60분 동안 건조하는 방오제 코팅단계를 거쳐 얻을 수 있다.

상기에서 1차 유약층으로 도포하는 엔고베유약은 프리트(Frit) 30∼55중량％, 규석 10∼15중량％, 카올린 15∼20중량％, 지르코늄실리케이트 10∼15중량％, 칼리장석 10∼20중량％를 포함하는 것을 사용할 수 있다.

상기에서 2차 유약층으로 도포하는 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약은 프리트(frit) 20∼40중량％, 규회석 5∼20중량％, 칼리장석 5∼20중량％, 소다장석 20∼40중량％, 카올린 5∼10중량％, 점토(Clay) 5∼10중량％, 나노실버 2∼4중량％를 포함하는 것을 사용할 수 있다.

상기에서 유약층 위에 도포하는 방오제는 불소화합물 또는 소수성을 가지는 불소화합물을 사용할 수 있다.

상기 불소화합물의 일예로서 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluorethylene, PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE), 폴리플루오르화비닐리덴(polyfluorovinylidene, PVDF), 폴리플루오르화비닐(polyfluorovinyl, PVF)의 군으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 소수성을 가지는 불소화합물의 일예로서 실란 작용기를 갖는 퍼플루오로에테르(perfluoroether), 포스페이트 작용기를 갖는 퍼플루오로에테르(perfluoroether)의 군으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

이하 본 고안의 내용을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

본 고안의 단일 소성공정을 이용한 세라믹 경량타일은 다음과 같은 방법을 이용하여 얻을 수 있다.

(1) 유기질 점토 20∼30중량％, 리튬장석 또는 소다장석 40∼42.5중량％, 할로이사이트질 고령토 10∼20중량％, 규조토 또는 플라이애쉬 5∼10중량％, 파유리 2∼10중량％, 석회석 또는 돌로마이트 5∼10중량％, 활석 1∼5중량％, 탄닌산리그닌 1∼3중량％, 탄화규소(SiC) 0.1∼1중량％를 포함하는 경량타일 소지를 미분쇄 및 분무 건조하는 제토단계,

(2) 구형 분말을 유압 프레스에서 실 성형압력 250∼350kg/cm²하에 타일로 성형하는 건식분말 성형단계,

(3) 건식 성형된 그린 타일을 건조온도 110∼150℃, 건조시간 50∼70분으로 건조하는 건조단계,

(4) 건조된 그린타일 윗면에 고내화성의 1차유약(엔고베유약)을 100∼150gr/m² 범위로 시유하고, 2차로 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약을 100∼150gr/m² 범위로 시유한 이후 프린팅 페이스트를 디자인에 맞게 망사규격(24HD∼ 170T, 숫자 : 길이 1㎝안의 실의 수, HD(38미크론), T(33미크론) : 실의 굵기)을 선정하여 실크스크린으로 인쇄하거나, 또는 로토컬러(ROTO COLOR) 프린트 머신으로 인쇄하는 유약 도포인 시유단계, 및

(5) 시유 제품을 연속 소성가마(Roller Hearth Kiln)에서 최고대(예열대, 소성대, 냉각대 구간중 소성대에서 가장 높은 온도를 나타내는 곳) 소성온도 1,100∼1,170℃, 최고대 유지시간 0.5∼5분, 총 소성시간 40∼60분 조건에서 발포 팽창시키는 소성단계,

(6) 소성품 표면에 방오제를 10∼50gr/m²도포한 후 건조온도 150∼200℃, 건조시간 30∼60분으로 건조하는 표면코팅단계,

(7) 코팅 처리된 제품의 치수를 일정하게 하기 위해 습식상태의 연마지석이 부착된 그라인딩 머신(Grinding machine)에서 최대 전진속도 120m/분으로 대칭면을 연마한 후 90˚ 회전시켜 나머지 대칭면을 연마한 이후 연속 건조가마(Roller dryer)에서 건조온도 200∼300℃, 총 건조시간 30∼60분 조건에서 연마와 건조를 동시에 하는 치수 교정 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글소성 건식 성형방식에 따른 초경량성을 가진 인체에 유익하고 위생적인 다기능성의 세라믹 경량타일의 제조방법이 제공된다.

본 고안의 이중 소성공정을 이용한 세라믹 경량타일은 다음과 같은 방법을 이용하여 얻을 수 있다.

본 고안의 이중 소성공정을 이용한 세라믹 경량타일은 상기 단일 소성공정을 이용한 세라믹 경량타일 제조단계 중 단계 (3)의 건조 단계 대신에,

(3') 건식 성형된 그린타일을 최고대 소성온도가 1,000∼1,050℃, 최고대 유지 시간 0.5∼5분, 총 소성시간 30∼50분으로 하는 연속 소성가마에서 비스켓 타일을 제조하는 1차 소성 단계를 실시하여 이중 소성공정을 이용하여 세라믹 경량타일을 얻을 수 있다.

본 고안의 세라믹 경량타일은 유기질 점토 20∼30중량％, 리튬장석 또는 소다장석 40∼42.5중량％, 할로이사이트질 고령토 10∼20중량％, 규조토 또는 플라이애쉬 5∼10중량％, 파유리 2∼10중량％, 석회석 또는 돌로마이트 5∼10중량％, 활석 1∼5중량％, 탄닌산리그닌 1∼3중량％, 탄화규소(SiC) 0.1∼1중량％를 경량타일 소지의 소재로 할 수 있다.

그리고, 유약층의 일층인 고내화성의 1차 유약층은 프리트(Frit) 30∼40중량％, 규석 10∼15 중량％, 카올린 15∼20 중량％, 지르코늄실리케이트 10∼15 중량％, 칼리장석 10∼20 중량％으로 이루어진 1차유약(엔고베유약)을 사용할 수 있다.

한편, 상기 1차 유약층 위에 도포되는 2차 유약층은 나노실버 항균제를 포함하며, 이때 2차유약(결정질항균유약)으로 프리트(frit) 20∼40중량％, 규회석 5∼20중량％, 칼리장석 5∼20중량％, 소다장석 20∼40중량％, 카올린 5∼10중량％, 점토(Clay) 5∼10중량％, 항균제인 나노실버 2∼4중량％으로 이루어진 2차유약(결정질항균유약)을 사용할 수 있다.

한편, 상기 1차 유약층 및 2차 유약층 위에는 방오제로서 불소화합물 또는 소수성을 가지는 불소화합물를 도포할 수 있다.

이하 본 고안을 보다 상세히 설명하면,

본 고안에 따른 세라믹 경량타일은 저온에서 소지의 내화도를 감소시켜 소결성을 촉진시키는 장석(리튬장석 또는 소다장석), 활석과 저온 용융성 및 소지표면의 액상화를 촉진시키는 파유리, 부피비중이 낮아 경량성을 증진시키는 규조토 또는 플라이애쉬, 열팽창계수를 감소시키는 고령토, 점력부여 및 유기물의 연소에 의한 소지 내부에 미세기공을 형성시키는 유기질 점토와 탄닌산리그닌, 이산화탄소(CO₂) 방출에 의한 미세기공과 팽창기공을 형성시키는 석회석 또는 돌로마이트, 탄화규소(SiC)를 타일 소지의 주재료로 사용한다.

그리고 건조 및/또는 1차 소성된 타일의 표면에 유약층을 형성는데 이때 1차 유약층과 2차 유약층으로 유약을 도포할 수 있다. 1차 유약으로는 프리트(Frit), 규석, 카올린, 지르코늄실리케이트, 칼리장석으로 구성된 고내화성의 1차유약(엔고베유약)을 사용하고, 2차유약(결정질항균유약)으로는 프리트(Frit), 규회석, 칼리장석, 소다장석, 카올린, 점토(Clay), 나노실버(Nano Silver) 항균제로 구성된 커버유약(Cover glaze)으로 사용한 후 표면에 디자인 없이 타일을 제조하거나 또는 시유 면에 프리트(Frit), 무기안료, 카올린으로 구성된 프린팅 페이스트를 망사스크린 또는 로토컬러 프린트 머신으로 인쇄하여 경량타일을 제조할 수 있다.

본 고안에 따른 경량타일의 제조에 사용되는 타일의 소지 재료는 구체적으로 건조 중량을 기준으로 유기질 점토 20∼30중량％, 리튬장석 또는 소다장석 40∼42.5중량％, 할로이사이트질 고령토 10∼20중량％, 규조토 또는 플라이애쉬 5∼10중량％, 파유리 2∼10중량％, 석회석 또는 돌로마이트 5∼10중량％, 활석 1∼5중량％, 탄닌산리그닌 1∼3중량％, 탄화규소(SiC) 0.1∼1중량％을 포함한다.

본 고안의 세라믹 경량타일은 단일(Single) 소성공정 타일 성형방식(도 1 참조)과 이중(double) 소성공정 타일 성형방식(도 2 참조)을 이용하여 얻을 수 있다.

본 고안의 세라믹 경량타일의 제조에 대해 도 1a 및/또는 도 1b를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a에 나타낸 바와 같이 단일 소성공정 타일 성형방식을 이용하여 얻은 본 고안의 세라믹 경량타일은, 우선 제토 단계에서 철분(Fe₂O₃)의 함유량이 1.5％ 이하, 바람직하게는 철분(Fe₂O₃)의 함유량이 0.5∼1.5％인 유기질 점토, 알루미 나(Al₂O₃) 함유량이 30％ 이상, 바람직하게는 알루미나(Al₂O₃) 함유량이 30％∼50％인 고령토, SiO₂가 80％ 이상, 바람직하게는 SiO₂가 80％∼99.9％인 규조토, MgO 성분이 30％ 이상, 바람직하게는 MgO 성분이 30％∼50％인 활석, CaO 성분이 50％ 이상, 바람직하게는 CaO 성분이 50％∼80％인 석회석, Na₂O가 6％ 이상, 바람직하게는 Na₂O가 6％∼20％인 소다장석, 탄닌산리그닌, 파유리, 탄화규소를 상기에 명시된 함량만큼 평량하여 미분쇄를 위해 볼밀(Ball Mill)에 소지원료의 건조중량 대비 물 50∼80％를 함께 넣고 가동시킨다. 이때 생성 슬립의 비중은 1.4∼1.7 정도로 하며, 잔사율은 2∼5％(230mesh 기준)로 한다. 이때 잔사율을 2％ 이하, 바람직하게는 0.5％∼2％로 낮게 하면 소성과정에서 소지의 수축이 커져 의도한 만큼 발포팽창이 이루어지지 않고, 소성온도구간별 소지의 열간변형(온도변화에 따른 수축과 팽창의 변화폭)이 커져 소성변형이 쉽게 일어나며, 5％이상 높게 하면 원료와 발포제간 혼합이 적절히 이루어지지 않아 의도한 발포팽창 공극이 형성되기 어렵고, 소결도가 떨어져 원하는 물성을 얻을 수 없다. 이 슬립을 1일 이상 숙성한 후에 분무건조기(Spray dryer)에서 함수분 6∼8％, 대립(0.5㎜이상)입도가 15％ 이하, 바람직하게는 10∼15％, 미립(0.08㎜이하)입도가 3％ 이하, 바람직하게는 1∼3％로 되는 과립 파우더를 제조한 후 24시간 이상, 바람직하게는 24∼72시간 동안 숙성할 수 있다.

다음 건식성형 단계에서 상기 과립 파우더를 유압프레스에서 실 성형압력 250∼350kg/cm²로 성형한 후 건조단계에서 건식성형된 그린타일을 건조실(Vertical 또는 Mangle dryer)에서 건조온도 110∼150℃, 건조시간 50∼70분 건조한다.

이어서 시유단계에서는 건조된 그린타일 윗면에 유약을 시유하게 되는데, 고내화성의 1차 엔고베유약(Engobe glaze)을 100∼150gr/m² 시유하고, 2차 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약을 100∼150gr/m² 시유한 이후 유약 페이스트를 디자인에 맞게 망사규격(24HD∼170T)을 선정하여 실크스크린으로 인쇄하거나, 또는 로토컬러(ROTO COLOR) 프린트 머신으로 인쇄함으로써 수행될 수 있다.

다음 소성단계에서는 상기 시유제품을 콘테이너에 임시 보관하면서 연속소성가마(Roller hearth kiln)에서 최고대 소성온도 1,100∼1,170℃, 최고대 유지시간 0.5∼5분, 총 소성시간 40∼60분 조건에서 소성시킨다.

그리고, 표면코팅단계에서는 소성된 타일 윗면에 방오제로서 불소화합물 또는 소수성을 가지는 불소화합물을 10∼50gr/m²도포하여 연속 건조가마(Roller dryer)에서 건조온도 150∼200℃, 총 건조시간 30∼60분 조건에서 건조시킨다.

이어서 치수교정(Rectify)단계에서는 소성된 제품의 균일한 치수교정을 위하여 연마지석이 부착된 그라인드 머신으로 4면을 갈아내는 치수 교정공정을 거침으로써 세라믹 경량타일의 완제품을 제조할 수 있다.

도 1b에 나타낸 바와 같이 이중 소성공정 타일 성형방식을 이용하여 얻은 본 고안의 세라믹 경량타일은, 상기 싱글소성 건식 성형방식의 방법 중 건조 단계 대신에 1차 소성을 실시하며, 이때 1차 소성단계에서는 건식 성형된 그린타일을 최고대 소성온도 1,000∼1,050℃, 최고대 유지 시간 0.5∼5분, 총 소성시간 30∼60분으로 하는 연속 소성가마에서 타일을 제조함으로써 얻을 수 있다. 이하 시유단계에서, 완제품에 이르기까지의 단계는 상기의 단일 소성공정 타일 성형방식과 동일하게 수행된다.

본 고안의 세라믹 경량타일에서 타일 소지의 구성성분으로서 장석(리튬장석 또는 소다장석)과 파유리는 소지의 내화도를 감소시켜 저온에서 소결도를 증진시키므로 본 고안품을 제조하는데 있어 적합하다. 유기질 점토는 철분(Fe₂O₃)의 함유량이 1.5％이하, 바람직하게는 철분(Fe₂O₃)의 함유량이 0.5∼1.5％인 것을 사용하여 소성 백색도를 증진함과 동시에 점력이 우수하여 타일을 성형하는데 적합하다. 고령토는 알루미나(Al₂O₃)의 함유량이 30％이상, 바람직하게는 알루미나(Al₂O₃) 함유량이 30％∼50％인 것을 사용하여 소지의 열팽창계수와 자유규석(Free SiO₂)을 낮춤으로써 소성 변형을 방지할 수 있다. 활석은 산화마그네슘(MgO)의 함유량이 30％이상, 바람직하게는 MgO 성분이 30％∼50％인 것이 양호하며, 활석을 소지에 사용함으로써 내화도를 감소시키고 매끄러운 납감의 영향으로 인한 성형상의 용이성은 물론 소결 후에 수화팽창율이 낮아져 수분에 의한 소지의 팽창이 감소되므로 유면크랙을 방지하는데 유용하다. 석회석은 CaO 성분이 50％이상, 바람직하게는 CaO 성분이 50％∼80％인 것을 사용하여 소지내부에 이산화탄소(CO₂) 방출을 통한 미세기공을 형성하고, 부피비중이 낮은 다공성물질인 규조토 또는 플라이애쉬는 경량화와 다공화을 촉진하는데 사용되므로 본 고안의 목적에 부합된다. 탄닌산리그닌은 점토와 같이 점력을 보강하며, 탄화규소는 분해반응시 가스(gas) 방출로 인해 팽창 기공을 형성시킨다.

본 고안의 세라믹 경량타일에서 유약층 형성시 1차 유약층에 내화도가 높은 1차 엔고베유약(Engobe glaze)을 사용함으로써 소성과정 중 소지 내부에서 발생되는 이산화탄소(CO₂)를 1차 유약층에서 흡수하여 완제품 유약면에 발생될 수 있는 핀홀(Pin hole), 기포와 같은 불량 현상을 예방할 수 있다. 또한 상기 1차 유약층 위에 2차로 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약 사용을 통해 유면 조직이 결정질을 형성하여 내마모도, 미끄럼저항성이 높이며, 나노실버 항균제에 의한 항균 및 항곰팡이 기능성을 부여할 수 있다.

본 고안의 세라믹 경량타일에서 타일 소성품 표면에 불소화합물 또는 소수성을 가지는 불소화합물을 방오제로 도포하여 청소의 용이성 및 표면오염방지 기능을 추가로 제공하여 기능성을 한층 강화시켰으며, 칼라 프린트를 통한 미적 감각 또한 제공할 수 있다.

한편, 본 고안의 세라믹 경량타일에 대해 다양한 조건으로 실시한바, 본 고안의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건에 의해 세라믹 경량타일을 얻는 것이 바람직하다.

이하 본 고안의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 고안을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 고안의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

단일 소성공정 타일 성형방식을 이용하여 세라믹 경량타일을 제조하였다(도 1a 참조).

유기질 점토 25중량％, 소다장석 42.5중량％, 할로이사이트질 고령토 10중량％, 규조토 10중량％, 파유리 2중량％, 석회석 5중량％, 활석 3중량％, 탄닌산리그닌 2중량％, 탄화규소(SiC) 0.5중량％를 평량한 다음 습식 미분쇄를 위해 소지원료 건조 중량 대비 52％의 물과 함께 볼밀에 넣고 13시간 동안 가동시켜 비중 1.7, 잔사율 3.1％(230mesh 기준)로 슬립을 만든 다음, 스프레이 드라이어에서 파우더 함수분 7.4％, 파우더 대립입도(0.5㎜이상) 11.2％, 미립입도(0.08㎜이하) 2.8％로 하는 구형 파우더를 만들었다

다음 건식 성형단계에서, 구형 파우더를 유압프레스에서 실 성형압력이 300kg/㎠하에서 300mm×300mm×7.5mm의 규격으로 건식 성형하여 그린 타일인 타일 소지층(10)을 형성하였다.

상기 성형된 그린 타일을 130± 20℃에서 60±10분으로 건조하였다.

다음 시유단계에서 상기 건조된 그린 타일의 표면 위에 프리트(Frit) 40중량％, 규석 10중량％, 카올린 20중량％, 지르코늄실리케이트 10중량％, 칼리장석 20 중량％으로 이루어진 엔고베유약(Engobe glaze)을 스프레이(spray)로 도포하여 1차 유약층(21)을 형성하였다.

상기 1차 유약층을 도포 후 프리트(frit) 35중량％, 규회석 10중량％, 칼리장석 10중량％, 소다장석 28중량％, 카올린 8중량％, 점토(Clay) 9중량％, 항균제로써 나노실버 2중량％로 이루어진 2차 결정질항균유약(Cover glaze)을 1차 유약층 위에 스프레이로 도포하여 2차 유약층(22)을 형성하였다.

이때 상기의 각 유약원료를 물과 함께 볼밀에 투입 후, 습식 미분쇄하여 1차 엔고베유약(Engobe glaze) 잔사율은 1.05％(325mesh 기준), 비중 1.51, 2차 결정유약(Cover glaze)의 잔사율은 1.0％(325mesh 기준), 비중 1.50％의 유약슬립을 제조한 것을 사용하였으며, 그린타일 윗면에 1차 엔고베유약(Engobe glaze)을 고압분사방식(Spray)을 통해 120gr/m²으로 시유하고, 2차 결정질항균유약(Cover glaze)을 고압분사방식(Spray)을 통해 125gr/m²으로 시유하였다. 이후 무기안료가 첨가된 프린팅 페이스트를 로토컬러 프린트 머신으로 인쇄하였다.

다음 소성단계에서, 최고대 소성온도 1165℃, 최고대 유지시간 3분, 총 소성시간 45분에서 소결제품을 제조하였다.

다음 코팅단계에서, 소성품의 표면에 도포되는 방오제는 실란 작용기를 갖는 퍼플루오로에테르(perfluoroether)을 사용하여 고압분사방식(Spray)을 통해 45gr/m²으로 도포하고, 이후 연속 건조가마(Roller dryer)에서 건조온도 150℃, 총 건조시간 40분에서 건조시켜 방오제층(30)을 형성하였다.

다음 치수 교정단계에서 연마지석이 부착된 그라인딩머신(grinding machine)에서 전체 면을 가공하여 세라믹 경량타일의 완제품(150)을 제조하였다.

상기에서 제조한 세라믹 경량타일의 사시도를 도 2에 나타내었다.

<실시예 2>

상기 실시예 1의 단일 소성공정 타일 성형방식을 이용하여 세라믹 경량타일을 제조시, 성형된 그린 타일을 130± 20℃에서 60±10분으로 건조하는 공정 대신 성형된 그린타일을 최고대 소성온도가 1,025± 25℃, 최고대 유지 시간 3± 2분, 총 소성시간 40± 10분으로 하는 연속 소성가마에서 타일을 소성하는 1차 소성단계를 실시하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 적용하여 이중 소성공정 타일 성형방식을 이용한 세라믹 경량타일을 제조하였다(도 1b 참조).

<시험예 1>

상기 실시예 1에서 제조된 본 고안의 세라믹 경량타일의 물리적 성질, 원적외선 방사율 및 방사에너지, 항균 및 항곰팡이 효과, 미끄럼저항성, 내마모도를 측정하고 그 결과를 하기의 표 1 내지 표 6-2에 나타내었다.

<표 1> 세라믹 경량타일의 물리적 성질

소성수축율 (％)	소성강도 (kg/cm²)	강열감량 (％)	흡수율 (％)	열전도율 (W/mK)	겉보기비중
+5.59	173	4.23	2.29	0.6865	1.352

<표 2> 세라믹 경량타일의 원적외선 방사율 및 방사에너지

구분	평균방사율 (5∼20㎛)	방사에너지 (W/m²)
고안품	0.904(90.4％)	3.65×10²

<표 3> 세라믹 경량타일의 항균시험 결과

항 목	Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442	Escherichia coli ATCC 25922
접종균 초기농도 (CFU/40p)	2866	2794
24시간 후 농도 (CFU/40p)	662	626
세균 감소율(％)	76.9	77.6

<표 4> 세라믹 경량타일의 항곰팡이 시험 결과

시료명	고안품
등 급	0
판정 기준	0: 자라지 못함 1 : 시편 위 10％ 이하로 자라남 2 : 시편 위 10∼30％ 이하로 자라남 3 : 시편 위 30∼60％ 이하로 자라남 4 : 시편 위 60％ 이상 자라남
사용공시균주	Aspergillus niger ACTT 9642 Chaetomium globosum ACTT 6205 Penicillium pinophilum ACTT 11797 Gliocladium virens ACTT 9645 Aureobasidium pullulans ATCC 15233
배양 조건	29±1℃, 상대습도(RH) 85％
시료 크기	50mm × 50mm

<표 5> 세라믹 경량타일의 미끄럼저항성 시험 결과

시료명	마찰계수 시험결과		ISO 기준
시료명	DRY	WET	등급	DRY	WET
발명품	0.84	0.61	Class 1	<0.5	<0.4
일반바닥타일	0.79	0.38	Class 2	≥0.5	≥0.4

<표 6-1> 세라믹 경량타일의 내마모도 시험 결과(ISO 기준)

시료명	내마모도 시험결과
고안품	Class Ⅳ
일반바닥타일	Class Ⅲ

*상기 표 6-1의 세라믹 경량타일의 내마모도 시험시 타일의 내마모도 ISO 기준을 하기의 표 6-2에 나타내었다.

<표 6-2> 타일의 내마모도 ISO 기준

등급기준	PEI 회전수	사 용 (예)
Class 0	100	Floor Tile 용으로는 부적합
Class Ⅰ	150	침실
Class Ⅱ	600	거실
Class Ⅲ	750, 1500	부엌(주거용), 발코니, 테라스, 홀, 복도
Class Ⅳ	2100, 6000, 12000	부엌(상업용), 호텔, 전시실, 출입구
Class Ⅴ	12000 + 얼룩저항성	쇼핑센터, 공항, 호텔로비, 산업분야

<시험예 2>

상기 상기 실시예 1에서 제조된 본 고안의 세라믹 경량타일의 내부 기공 및 유약면의 결정형상 미세구조를 SEM에 의해 측정하고 그 결과를 도 3, 도 4에 각각 나타내었다.

도 3은 본 고안의 실시예에서 제조한 세라믹 경량 타일 내부 절단면의 기공분포를 나타낸 SEM 사진(SEM × 50)이고, 도 4는 본 고안의 실시예에서 제조한 세라믹 경량타일 유약면의 결정형상 미세구조를 나타낸 SEM 사진이다(SEM × 2000).

상술한 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예 및 시험예를 참조하여 설명하 였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 고안의 세라믹 경량타일은 소재를 낮은 소성온도에서 발포팽창된 소결체를 제조함으로써 제품의 제조원가를 절감할 수 있으며, 또한 소재를 부피비중이 낮은 원료 사용을 통해 더욱 경량화시켜 취급 및 시공상의 용이성을 증대시켰으며, 보온성 및 단열성을 통해 에너지의 효율을 증대, 흡음성 및 방음성을 통해 조용하고 안락한 실내공간을 유지하도록 하였다. 또한 항균제가 첨가된 결정유약 및 방오제 처리를 통해 바닥면 시공시 요구되는 내마모성 증진과 미끄러움을 방지, 항균 및 항곰팡이 효과, 청소의 용이성 및 표면오염방지 기능을 추가로 제공함으로써 보다 쾌적하고 위생적인 생활환경을 조성할 수 있는 장점이 있으므로 산업상 이용가능성이 크다 할 수 있다.

도 1a은 본 고안의 실시예 1에서 제조한 세라믹 경량 타일의 제조공정도이다.

도 1b은 본 고안의 실시예 2에서 제조한 세라믹 경량 타일의 제조공정도이다.

도 2는 본 고안의 세라믹 경량 타일의 사시도이다.

도 3은 본 고안의 실시예에서 제조한 세라믹 경량 타일 내부 절단면의 기공분포를 나타낸 SEM 사진이다(SEM×50).

도 4는 본 고안의 실시예에서 제조한 세라믹 경량타일 유약면의 결정형상 미세구조를 나타낸 SEM 사진이다(SEM×2000).

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 타일 소지층 20 : 유약층

21 : 1차 유약층 22 : 2차 유약층

30 : 방오제층 150 : 타일

Claims

삭제
유기질 점토 20∼30중량％, 리튬장석 또는 소다장석 40∼42.5중량％, 할로이사이트질 고령토 10∼20중량％, 규조토 또는 플라이애쉬 5∼10중량％, 파유리 2∼10중량％, 석회석 또는 돌로마이트 5∼10중량％, 활석 1∼5중량％, 탄닌산리그닌 1∼3중량％ 및 잔부의 탄화규소(SiC) 분말을 250∼350kg/cm²의 압력하에 타일 소지를 성형하는 단계;

상기 성형된 타일 소지를 110∼150℃에서 50∼70분으로 건조하는 건조단계;

상기 건조된 타일 소지의 일면 위에 1차로 고내화성의 엔고베유약(Engobe glaze)을 100∼150gr/m² 범위로 시유하고, 1차 시유된 표면 위에 2차로 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약을 100∼150gr/m² 범위로 시유하는 시유단계;

상기 시유 처리된 타일을 최고소성온도 1,100∼1,170℃, 최고소성온도 유지시간 0.5∼5분, 총 소성시간 40∼60분의 조건으로 소성시키는 소성단계;

상기 소성된 타일의 표면위에 방오제를 10∼50gr/m²으로 도포한 후 150∼200℃에서 30∼60분 동안 건조하는 방오제 코팅단계를 거쳐 얻은 세라믹 경량타일.
유기질 점토 20∼30중량％, 리튬장석 또는 소다장석 40∼42.5중량％, 할로이사이트질 고령토 10∼20중량％, 규조토 또는 플라이애쉬 5∼10중량％, 파유리 2∼10중량％, 석회석 또는 돌로마이트 5∼10중량％, 활석 1∼5중량％, 탄닌산리그닌 1∼3중량％ 및 잔부의 탄화규소(SiC) 분말을 250∼350kg/cm²의 압력하에 타일로 성형하는 성형단계;

상기 성형된 타일을 30∼50분 동안 소성을 실시하되, 최고소성온도 1,000∼1,050℃에서 0.5∼5분 동안 소성시키는 1차 소성단계;

상기 소성된 타일 윗면에 1차로 고내화성의 엔고베유약(Engobe glaze)을 100∼150gr/m² 범위로 시유하고, 1차 시유된 표면 위에 2차로 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약을 100∼150gr/m² 범위로 시유하는 시유단계;

상기 시유 처리된 타일을 최고소성온도 1,100∼1,170℃, 최고소성온도 유지시간 0.5∼5분, 총 소성시간 40∼60분의 조건으로 소성시키는 2차 소성단계;

상기 소성된 타일의 표면위에 방오제를 10∼50gr/m²으로 도포한 후 150∼200℃에서 30∼60분 동안 건조하는 방오제 코팅단계를 거쳐 얻은 세라믹 경량타일.
제2항 또는 제3항에 있어서, 엔고베유약은 프리트(Frit) 30∼55중량％, 규석 10∼15중량％, 카올린 15∼20중량％, 지르코늄실리케이트 10∼15중량％, 칼리장석 10∼20중량％를 포함하는 것인 세라믹 경량타일.
제2항 또는 제3항에 있어서, 나노실버 항균제가 첨가된 결정질항균유약은 프리트(frit) 20∼40중량％, 규회석 5∼20중량％, 칼리장석 5∼20중량％, 소다장석 20∼40중량％, 카올린 5∼10중량％, 점토(Clay) 5∼10중량％, 나노실버 2∼4중량％를 포함하는 것인 세라믹 경량타일.
제2항 또는 제3항에 있어서, 방오제는 불소화합물로서 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluorethylene, PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE), 폴리플루오르화비닐리덴(polyfluorovinylidene, PVDF), 폴리플루오르화비닐(polyfluorovinyl, PVF)의 군으로부터 선택된 어느 하나이거나 또는 소수성을 가지는 불소화합물로서 실란 작용기를 갖는 퍼플루오로에테르(perfluoroether), 포스페이트 작용기를 갖는 퍼플루오로에테르(perfluoroether)의 군으로부터 선택된 어느 하나인 세라믹 경량타일.