KR20090113497A - 저변형 도자기의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 장석, 납석, 도석 및 세르벤을 적어도 포함하는 도자기 원료를 이용하여 도자기를 제조하는 방법에 있어서, 상기 도자기 원료를 40㎛ 보다 작은 크기로 분쇄하여 미분화하고, 상기 도자기 원료에 실리카 졸, 알루미나 졸, 티나니아 졸 및 지르코니아 졸 중에서 선택된 적어도 하나의 무기 나노 가소화제를 0.01∼5중량％를 첨가하여 혼합한 다음, 성형하고 소성하는 공정을 포함하며, 상기 무기 나노 가소화제를 첨가함에 의해 도자기 원료의 소성 시의 액상 점도를 높이고 액상의 결정화를 촉진하여 도자기의 소성 수축률을 13% 보다 작게 하고 도자기의 소성 변형량을 20㎜ 보다 작게 하는 저변형 도자기의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 미분화된 도자기 원료에 무기나노 가소화제를 일정량 첨가하여 고온에서 형성하는 액상의 점도를 높이고 액상의 결정화를 촉진하여 열변형 저감과 소성체의 강도를 증진시킬 수가 있다.
도자기, 소성, 무기 나노 가소화제, 소성수축율, 소성변형량

Description

저변형 도자기의 제조방법{Manufacturing method of ceramic ware with low deformation}
본 발명은 도자기의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미분화된 도자기 원료에 무기나노 가소화제를 일정량 첨가하여 고온에서 형성하는 액상의 점도를 높이고 액상의 결정화를 촉진하여 열변형 저감과 소성체의 강도를 증진시킬 수 있는 저변형 도자기의 제조방법에 관한 것이다.
도자기는 도기(陶器)와 자기(磁器)를 포함하는 용어이다. 도자기에는 점토, 장석, 규석, 납석, 도석 등의 원료가 주로 사용되며, 도자기는 이들 원료를 일정 비율로 혼합하여 성형한 다음 소성하여 경화시킨 제품을 말한다. 도기는 흡수율이 크므로 두드려 보았을 때 탁한 음을 내고 내구성이 비교적 약하다. 자기는 흡수율이 거의 없어 두드려 보았을 때 맑은 음을 내고 내구성이 뛰어나다.
근래에는 장독, 뚝배기와 같은 생활식기, 비데, 변기, 세면기와 같은 위생도기, 타일 등 도기 분야는 가볍고 얇으며 대형의 새로운 물성을 갖는 제품이 요구되 고 있고, 이에 따라 열변형이 적은 제품이 개발이 요구되고 있다.
특히, 최근 문화와 생활 수준이 고도화됨에 따라, 어둡고, 냄새 나고, 더러운 곳에서 인간의 욕구를 해소시키던 기능 중심의 위생도기는 밝고, 깨끗하며, 아름다움을 추구하는 공간 속의 일부분으로 인식되어 지고 있다. 위생도기는 기능의 개발은 물론 그 형태에서도 많은 변화를 나타내고 있으며, 특히 단순화 및 대형화된 스타일(style)의 디자인과 제품으로 생산할 수 있는 제조 공정이 중요하다. 제조 공정 모두 그 중요성을 무시할 수 없으나, 각 원료의 특성을 잘 활용한 소지의 조성이 특히 중요하다고 할 수 있다.
위생도기 소지 조성의 기본을 나타내는 물질은 점토, 규석, 장석이며, 이들의 조합은 소성 중 열적 변화에 의하여 그 특성이 다르다.
규석은 도자기 소지에서 백색도를 높이고, 골격의 역할로 변형을 방지하여 기물의 형태를 유지한다. 점토는 성형에 필요한 가소성을 주며, 건조 강도를 높이고, 고온에서 열 변화를 일으켜 뮬라이트를 생성한다. 장석은 비교적 낮은 1000℃ 이하의 온도에서 용융을 시작하여 기계적 결합에 참여함과 동시에 점토나 규석을 융해하는 융제로서 작용한다. 약 1000℃ 부근에서 나타나는 자화과정을 통해 소지내의 기공들이 감소하여 치밀해짐으로서 도자기의 수축이 일어나게 되는데, 이때 여러 변수들의 의한 불규칙한 수축 성향은 도자기(특히 위생도기)의 치수 제어에 큰 어려움으로 인식되어 있다.
일반적으로 위생도기의 소성 수축 및 변형이 작도록 제어하는 방법으로, 점토를 하소하여 미분쇄한 샤모트와 규석을 위생도기 소지 조성에 첨가하는 것이 가 장 보편화 되어 있다. 샤모트를 사용하여 조합한 소지의 경우 수축율 및 변형은 작게 제어할 수 있으나, 소성 후 흡수율이 높아서 대형 세면기 등에는 적용이 가능하지만, 변기에의 적용은 많은 제약이 따른다. 따라서 위생도기용 저변형 제품 개발을 위한 방안을 모색할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 미분화된 도자기 원료에 무기나노 가소화제를 일정량 첨가하여 고온에서 형성하는 액상의 점도를 높이고 액상의 결정화를 촉진하여 열변형 저감과 소성체의 강도를 증진시킬 수 있는 저변형 도자기의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 장석, 납석, 도석 및 세르벤을 적어도 포함하는 도자기 원료를 이용하여 도자기를 제조하는 방법에 있어서, 상기 도자기 원료를 40㎛ 보다 작은 크기로 분쇄하여 미분화하고, 상기 도자기 원료에 실리카 졸, 알루미나 졸, 티나니아 졸 및 지르코니아 졸 중에서 선택된 적어도 하나의 무기 나노 가소화제를 0.01∼5중량％를 첨가하여 혼합한 다음, 성형하고 소성하는 공정을 포함하며, 상기 무기 나노 가소화제를 첨가함에 의해 도자기 원료의 소성 시의 액상 점도를 높이고 액상의 결정화를 촉진하여 도자기의 소성 수축률을 13% 보다 작게 하고 도자기의 소성 변형량을 20㎜ 보다 작게 하는 저변형 도자기의 제조방법을 제공한다.
상기 도자기 원료의 성분 중에서 소성 시에 유리상을 형성하는 성분은 전체 도자기 원료의 20∼50중량%을 포함하고, 유리상 성분으로 SiO2 40∼70중량% 및 Na2O와 K2O 2∼7중량%를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 무기 나노 가소화제로는 10∼900㎚ 크기의 입경을 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 입자가 균일하게 혼합된 도자기 소지 성형체를 만들 수 있고, 저수축, 변형 안정성, 치밀화된 도자기 소결체를 제조할 수 있다.
장석, 납석, 도석 및 세르벤 원료를 40마이크로미터(㎛) 이하로 미분화하였고, 이들 원료를 미분화하여 분별충전하면 성형밀도를 높이고 열변형뿐 아니라 소성 온도를 낮출 수 있어 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 실리카 졸, 알루미나 졸, 티나니아 졸, 지르코니아 졸 중에서 선택된 무기나노 가소화제를 첨가하여 고온에서 형성하는 액상의 점도를 올리고, 액상의 결정화를 촉진하여 열변형 저감과 소성체의 강도를 증진시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 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.
생활식기, 위생도기, 타일 등 도자기 분야는 가볍고 얇으며 대형의 새로운 물성을 갖는 제품이 요구되고 있고, 본 발명은 열변형이 적은 도자기를 제조하는 방법을 제시한다.
일반적으로 도자기에 사용되는 원료로는 점토, 장석, 규석, 도석 등이 주로 사용되며, 이들 원료의 조합은 소성 중 열적 변화에 의하여 그 특성이 다르다.
규석은 도자기 소지에서 백색도를 높이고, 골격의 역할로 변형을 방지하여 도자기의 형태를 유지한다. 점토는 성형에 필요한 가소성을 주며, 건조 강도를 높이고, 고온에서 열 변화를 일으켜 뮬라이트를 생성한다. 장석은 비교적 낮은 1000℃ 이하의 온도에서 용융을 시작하여 기계적 결합에 참여함과 동시에 점토나 규석을 융해하는 융제로서 작용한다. 약 1000℃ 부근에서 나타나는 자화과정을 통해 소지내의 기공들이 감소하여 치밀해짐으로서 도자기의 수축이 일어나게 되는데, 이때 여러 변수들의 의한 불규칙한 수축 성향은 도자기의 치수 제어에 큰 어려움으로 인식되어 있다.
원료로부터 소성까지의 제조 과정에서 도자기의 중요한 특성으로서 건조 수축(건조 시의 수축), 소성 수축(소성 시의 수축), 소성 변형(소성 시의 재료의 연화에 의한 변형) 등이 있다.
도자기 소지를 보다 저온에서 소결시키기 위해 원료의 용융을 촉진하는 장석의 함량을 증가시키는 방법이나, 원료의 분말을 미분화하는 방법이 있다.
장석에는 알칼리성 성분으로서 K2O 및 Na2O를 많이 함유하고 있어 장석의 함량을 증가시키면 용융이 촉진되어 융점이 낮아져 보다 저온에서 소결이 가능하다. 그러나, 장석의 함량을 증가시켰을 경우, 소성 시에 원료의 점성(粘性)이 감소되기 때문에 소성 시에 자중(自重) 등의 응력에 의한 소지의 소성 변형량이 커진다. 즉, 장석 성분을 많이 함유할 경우에는, 도자기 소지의 소결이 진행됨에 따라 소지의 연화에 의한 소성 변형이 증대된다. 장석을 함유하는 도자기 소지에서 소결 밀도를 낮게 억제함으로써 재료의 소성 수축량 또는 소성 변형량을 작게 한 경우에는 재료의 강도가 저하된다는 문제가 있다. 도 1은 유리상의 점도를 나타내는 도면으로서, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 Na2O의 함량이 증가할수록 점도는 감소한다.
소성 시의 소지의 연화에 의한 소성 변형, 도자기의 강도 등을 고려하여 도자기의 두께를 일정 두께 이상으로 하게 되면 도자기 결과물이 무거워지게 된다. 소성 변형과 도자기의 강도가 저하되지 않으면서 도자기의 소지 두께를 얇게 만들어 경량화하는 것은 매우 어려운 문제이다. 소지 두께가 얇아지면 소성 시의 변형량은 감소하겠지만, 성형체와 소성체의 강도 문제가 발생하므로 소지 두께를 얇게 하면서 도자기의 변형량이 작고 강도가 유지되도록 제어하는 것은 쉽지가 않다. 비중이 작은 소지를 이용하여 경량화를 도모하는 것도 고려할 수 있으나, 비중이 작은 소지는 일반적으로 강도가 낮다는 문제가 있다. 이와 같이 소성 수축 또는 소성 변형의 감소를 도모한 경우는 도자기 강도의 저하가 문제로 되고, 도자기의 강도 저하를 방지하기 위해 소지의 두께를 두껍게 하면 도자기가 무거워지게 된다.
상술한 점들을 고려하여 본 발명의 바람직한 실시예에서는 도자기에 사용되는 원료의 특성을 파악하고, 저변형 소지 개발에 유리한 원료들을 적용하여 시험 소지를 제작한다.
일반적으로 도자기의 원료로 사용되는 장석, 납석, 도석, 세르벤 등은 수 ㎜ 까지의 크기를 갖는 굵은 암석질로 이루어진다. 세르벤은 도자기의 소성 파품을 분쇄한 것을 의미한다. 일반적으로 이들 암석질 원료들을 그대로 사용할 경우 소결 온도를 낮추는데 한계가 있고 치밀화를 높이는데 한계가 있다. 따라서, 이들 원료를 사용하여 열변형이 적은 도자기를 제조하기 위하여 장석, 납석, 도석, 세르벤 등의 원료를 40 마이크로미터(㎛) 이하(예컨대, 1∼40㎛)로 미분화한다. 소성 변형량을 작게 하기 위해 원료 분말을 미분화(미세화)할 경우 소성 시의 변형은 적어진다. 이들 원료를 미분화하면, 열변형뿐 아니라 소성 온도를 낮출 수 있어 에너지 절감에도 유리하다. 도자기의 원료를 분쇄하여 미분화하고 분별충전하면, 성형체 단계에서 밀도가 상승하고, 소성 밀도를 높일 수 있으며, 흡수율은 감소되고, 소성 온도는 낮아지게 된다. 도자기의 원료로서 사용되는 장석, 납석, 도석, 세르벤 등을 미분화하는 방법은 볼 밀링법 등 다양한 분쇄 방법을 사용할 수 있다.
장석, 납석, 도석, 세르벤 등을 미분화하기 위하여 이들 원료를 볼밀링기(ball milling machine)에 장입하여 용매와 함께 습식 혼합한다. 볼 밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 도자기 원료를 기계화학적으로 분쇄하고 균일하게 혼합한다. 볼 밀링에 사용되는 볼은 알루미나, 지르코니아와 같은 세라믹으로 이루어진 볼을 사용할 수 있으며, 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 조절하여 목표하는 입자의 크기로 분쇄한다. 예를 들면, 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기는 1㎜∼50㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 100∼400rpm 정도의 범위로 설정할 수 있다. 볼 밀링은 목표하는 입자의 크기 등을 고려하여 12∼36시간 동안 실시한다. 볼 밀링에 의해 도자기의 원료들은 미세한 크기의 입자로 분쇄되고, 균일한 입자 크기 분포를 갖게 되며, 균일하게 혼합되게 된다.
또한, 미분화된 도자기의 원료에 무기나노 가소화제를 첨가하여, 고온에서 형성하는 액상의 점도를 올리고, 액상의 결정화를 촉진하여 열변형 저감과 소성체의 강도를 증진시킨다. 상기 무기 나노 가소화제는 실리카 졸, 알루미나 졸, 티타니아 졸 및 지르코니아 졸 중에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함한다. 상기 무기 나노 가소화제는 원료의 표면을 개질하여 우수한 가소성을 가지도록 하며, 소성 시에 용융된 소지의 점도를 증가시켜 소성 수축량 또는 소성 변형량을 감소시킨다.
무기 나노 가소화제의 첨가량이 증가됨에 따라 높은 강도가 얻어지고, 소성 변형량은 작아지지만, 소성온도가 다소 높아지게 된다. 따라서, 이러한 점을 고려하여 무기 나노 가소화제는 전체 도자기 원료의 0.01∼5중량％를 첨가하고, 바람직하게는 0.2∼0.4중량％를 첨가한다. 무기 나노 가소화제의 입경은 10∼900㎚ 정도인 것이 바람직하다. 무기 나노 가소화제를 첨가하게 되면, 소성 수축률을 13% 이하로 줄일 수 있고, 소성 변형량을 20㎜ 이하로 감소시킬 수 있다. 무기 나노 가소화제는 액상의 점도를 올리고, 액상의 결정화를 촉진하여 열변형 저감과 소성체의 강도를 증진시킨다.
본 발명의 도자기의 원료로서 소성 시에 유리상을 형성하는 유리상 성분은 전체 도자기 원료의 20~50중량%을 포함하고, 무기 나노 가소화제는 0.01~5중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 유리상 성분으로는 SiO2 40~70중량%, Na2O와 K2O 2~7중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 유리상에서 SiO2의 양이 70중량%를 초과한다면 가소성이 떨어지게 된다. Na2O와 K2O의 함량이 7중량%를 초과하면 소성된 도자기의 강도는 감소되고 소성 동안 도자기의 소성 변형도는 크게 증가하게 된다. Na2O와 K2O의 함량이 2중량% 보다 작으면 치밀화가 적어지고 소성 온도가 높아지게 된다. Na2O와 K2O의 상대적인 양은 특정되는 것은 아니고 Na2O와 K2O의 전체적인 함량을 기준으로 그 함량을 결정한다. 무기 나노 가소화제의 양이 5중량%를 초과한다면 소성 온도가 높아지며, 무기 나노 가소화제의 양이 0.01중량% 미만이면 충분한 소성 수축량 또는 소성 변형량의 감소를 기대하기 어렵다.
본 발명은 하기의 실험예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
<점토(clay, kaolin), 장석, 규석의 삼성분계 시험>
점토(clay), 카올린(kaolin), 장석(feldspar), 규석(silica)이 위생도기 소지에 미치는 영향을 파악하기 위하여 표 1과 같이 조합하여 시험을 실시하였으며, 삼성분계로 나타내면 도 2와 같다. 그 결과는 표 2 및 도 3에 나타내었다.
점토의 첨가량이 증가하면 착육중량, 변형이 감소하고, 수축율 및 강도는 증가하며, 미립으로 나타났다. 장석의 첨가량이 증가하면 강도, 흡수율이 감소하고, 잔사, 변형이 증가하며, 조립으로 나타났다. 그리고 규석의 첨가량이 증가하면 강도와 수축이 감소하고, 흡수율이 증가하며, 조립으로 나타났다.
시편 1 시편 2 시편 3 시편 4
점토(Clay) 21.5 18. 17.0 16.5
카올린(Kaolin) 21.5 18.5 17.0 16.5
장석(Feldspar) 31.0 34.0 40.0 31.0
규석(Silica) 26.0 29.0 26.0 36.0
합계 100.0 100.0 100.0 100.0
시편 1 시편 2 시편 3 시편 4
비중(Specific gravity) 1.84 1.87 1.87 1.87
잔사(Residual on 400#)(g/ℓ) 11.5 11.0 17.0 13.5
점도(Viscosity)(sec) 29.0 33.0 28.5 31.0
요변성(Thixotropy)(cp) 290 215 229 249
착육중량(Casted weight)(g/Hr) 670 721 778 763
건조강도(Dry strength)(kgf/㎠) 41.0 41.5 39.0 34.0
입도(Particle size)(10㎛↓,%) 58.0 56.5 54.0 52.0
건조수축율(Dry shrinkage)(%) 2.8 2.4 1.8 1.8
소성수축율(Fire shrinkage)(%) 6.6 6.7 6.8 6.4
전체 수축율(Total shrinkage)(%) 9.10 8.7 8.2 8.0
소성 변형량(Deformation)(㎜) 17.5 22.5 26.0 23.0
강열감량(Ig.-Loss)(%) 4.9 4.8 4.4 4.5
흡수율(Water absorption)(%) 1.75 1.80 1.6 2.2
백색도(Whiteness) 91.5 91.5 90.9 91.8
잉크침투도(Ink test)(％) 2.4 2.7 1.9 3.6
<실험예>
본 실험예에서 사용한 원료는 위생도기의 원료로서 카올린, 점토, 도석, 납석, 규석, 장석, 세르벤을 사용하였으며, 여기에 실리카 졸, 알루미나 졸, 티나니아 졸 및 지르코니아 졸 중에서 선택된 적어도 1종의 무기나노 가소화제를 일정량 첨가하였다. 표 1에 사용된 세르벤은 위생도기의 소성 파품을 분쇄한 것을 의미한다.
본 실험예에서의 시편 제조과정은 다음과 같다.
원료를 시험 목적에 맞도록 알루미나 포트(pot)에 담아 30㎜ 크기의 알루미나 볼을 이용하여 200 rpm으로 12시간 분쇄한 후, 325 메쉬(mesh)체를 통과시켜 슬립(slip)을 얻었다. 이 슬립에 물유리를 가하여 조정한 후, 석고형에 주입 성형(slip casting)하여 건조 시편을 제조하고, 최고구간 온도 1182℃ 및 운전 시간 24시간으로 도 4에서 보여주는 곡선으로 소성하여 시편을 제조하였다.
◎ 시험 항목 및 비교 시험
위생도기용 저변형 시험 소지의 조합비를 표 3과 같이 표준 소지와 비교하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다. 표 3에 나타난 값의 단위는 중량％이고, 무기 나노 가소화제의 함량은 표준 소지에 사용되는 전체 원료의 함량에 대하여 첨가되는 무기 나노 가소화제의 양을 의미한다. 표 3 및 표 4에서 실시예 1 내지 실시예 3은 무기 나노 가소화제로서 실리카 졸을 첨가한 경우이고, 실시예 3 내지 실시예 6은 무기 나노 가소화제로서 알루미나 졸을 첨가한 경우이며, 실시예 7 내지 실시예 9는 무기 나노 가소화제로서 실리카 졸과 알루미나 졸을 첨가한 경우를 보여준다.
표준소지 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9
카올린 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
점토 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
도석 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14
납석 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14
장석 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
세르벤 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
무기 나노 가소화제의 함량 0 0.05 0.2 2 0.05 0.2 2 0.05 0.2 2
표준 소지 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9
비중 1.79 1.80 1.80 1.82 1.81 1.81 1.82 1.80 1.81 1.82
잔사(Residual on 325#)(g/ℓ) 29.0 30.0 29.5 30.5 30.6 29.8 30.1 29.8 30.9 31.0
점도(sec) 30.4 29.5 29.3 29.7 29.4 29.6 29.9 29.5 29.0 29.6
요변성(cp) 142 140 139 139 138 138 137 138 136 137
착육중량(g/Hr) 1060 1062 1065 1067 1062 1066 1067 1065 1068 1069
가소성(균열 갯수) 5 4 4 4 4 4 3 3 3 3
건조강도도(kgf/㎠) 34.0 36.0 36.7 37.0 36.0 36.6 37.0 37.3 37.9 38.0
입경(Particle size)(10㎛↓,%) 57.0 66.5 67.0 67.0 66.5 67.2 68.6 67.9 68.6 68.5
건조수축율(%) 2.7 2.8 2.4 2.6 2.7 2.7 2.8 2.8 2.9 2.8
소성수축율(%) 8.9 8.9 9.0 8.8 9.0 8.9 8.7 9.0 9.1 8.8
전체수축율(%) 10.9 11.2 11.2 10.8 11.1 11.2 11.2 10.8 11.4 10.3
소성 변형량(㎜) 24.5 23.0 20.0 22.5 22.5 21.5 23.0 20.0 17.0 19.0
강열감량(%) 6.2 6.1 6.0 5.9 5.8 6.3 6.1 6.2 6.0 6.3
백색도 77.0 77.7 78.0 78.0 77.7 78.0 79.3 78.5 79.0 79.0
잉크침투도(㎜) 0.90 0.88 0.87 0.91 0.88 0.86 0.86 0.89 0.88 0.93
흡수율(%) 0.89 0.85 0.88 0.90 0.92 0.86 0.85 0.84 0.80 0.95
1. 비중 및 잔사
물유리를 가하여 조정이 끝난 슬립을 200g, 100㎖의 비중병에 담아 비중을 측정하고, 비중을 측정한 슬립 100㎖를 325메쉬 표준체를 통과시켜 잔사를 측정하였다.
표 4에 나타난 바와 같이 비중은 표준 소지와 실시예 1 내지 실시예 9의 시험소지가 비슷하였으며, 잔사 또한 표준 소지와 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지가 비슷하였다.
2. 점도 및 요변성
슬립의 점도 측정을 위해 용량 500㎖, 노즐 직경 8㎜의 용기를 이용하여 완전히 배출되는 시간을 측정하였고, 요변성의 측정을 위하여 브룩필드(Brookfield) 사의 DV-I+ 점도계를 사용하였다. 요변성은 측정용기에 슬립을 담고, 스핀들(spindle)을 결합하여 1분 및 5분이 경과한 점도로 측정하였다.
표 4에 나타난 바와 같이 표준 소지에 비하여 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지의 점도와 요변성이 낮았다.
3. 착육중량
도 5에 나타낸 석고형에 슬립을 주입하여 1시간 후 배출시키고, 다시 1시간을 유지한 다음 탈형하여 성형 시편의 착육중량을 측정하였다.
착육중량은 표준 소지가 적게 나타났으며, 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지가 크게 나타났다.
4. 가소성
도 6에 나타난 석고형 (a)와 (b)를 결합하여 슬립을 주입하고, 1시간을 유지한 다음 석고형(a)를 제거한다. 그리고 석고형(b)에 탈형을 하지 않은 성형 시편을 5분 간격으로 1시간 동안 균열을 관찰하여 가소성을 비교하였다.
가소성은 표 4에 나타난 바와 같이 표준 소지에 비하여 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지가 크게 나타났다.
5. 강도
도 7에 나타난 석고형의 (a)와 (b)를 결합하여 슬립을 주입하고 40분 후 탈형한다. 탈형한 성형 시편을 건조기를 이용하여 110±5℃의 온도로 24시간 건조하여 3점 꺽임강도를 측정하고 다음의 식을 이용하여 계산하였다.
강도(kgf/㎠)=(3×N×L)/(2×B×D×g)
여기서, N=㎏fㆍ m/sec2, L=지지대간 거리(cm), B=시편의 너비(cm), D=시편의 두께(cm), g=중력가속도(m/sec2)이다.
건조강도는 표준 소지에 비하여 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지가 높았다.
6. 입도분포
슬립의 입도분포는 미국 베크만 컬터(Beckman Coulter)사의 입도분석기(LS13320 모델)를 이용하여 측정하였다.
표 4에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지의 입도가 표준 소지에 비하여 미립이었다.
7. 수축 및 변형
도 8에 나타난 석고형 (a)와 (b)를 결합하여 슬립을 주입하고 40분 후 탈형한 성형 시편을 이용하여 수축 및 변형을 측정하였다. 변형은 도 9에 나타난 내화물에 올려 소성한 후, 도 10과 같이 L 값을 측정하였고, 수축율은 아래의 식을 이용하여 계산하였다.
건조수축율(%)=(성형 길이-건조 길이)/성형 길이×100
소성수축율(%)=(건조 길이-소성 길이)/건조 길이×100
총 수축율(%)=(성형 길이-소성 길이)/성형 길이×100
건조수축율은 표준 소지 및 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지가 비슷하게 나타났다. 소성수축율은 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지와 표준 소지가 비슷하게 나타났다. 소성변형률은 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지가 작게 나타났으며, 표준 소지의 변형이 크게 나타났다.
8. 강열감량(Ig.-loss)
성형 시편을 건조기에서 110±5℃의 온도로 24시간 건조한 후, 데시케이터 안에서 상온까지 냉각시킨 후 무게를 측정하고, 소성한 다음 건조기에서 110±5℃의 온도로 24시간 건조한 후, 데시케이터 안에서 상온까지 냉각시킨 다음 무게를 측정하여 아래의 식을 이용하여 강열감량을 계산하였다.
강열감량(Ig.-loss)(%)=(건조 무게-소성 무게)/건조 무게×100
표 4에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지의 강열감량은 표준 소지와 비슷하게 나타났다.
9. 백색도(whiteness)
일본 미놀타(Minolta)사의 CR-400 색채 색차계를 이용하여 소성된 수축 측정용 시편의 L,a,b 값을 측정하고 아래의 식을 이용하여 계산하였다.
백색도(Whiteness)=(L2-a2-b2)1/2
백색도는 실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지에 비하여 표준 소지가 작게 나타났다.
10. 잉크침투도
소성시편을 건조기에서 110±5℃의 온도로 24시간 건조한 후, 데시케이터 안에서 상온까지 냉각시킨 다음 잘라서 적색 잉크에 1시간 담가 두었다 꺼내어 반으로 잘라서 적색 잉크에 접촉된 파면으로부터의 최대 침투 길이를 측정하였다.
실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지의 잉크침투도는 표준 소지와 비슷하게 나타났다.
11. 흡수율
소성 시편을 건조기에서 110±5℃의 온도로 24시간 건조한 후, 데시케이터 안에서 상온까지 냉각시킨 다음 무게를 측정하고, 물속에서 24시간 방치한 후 꺼내어 젖은 수건으로 표면을 닦은 후 무게를 측정하여 아래의 식을 이용하여 계산하였다.
흡수율(%)=(흡수 후 무게-흡수 전 무게)/흡수 전 무게×100
실시예 1 내지 실시예 9의 시험 소지의 흡수율은 표준 소지와 비슷하게 나타났다.
위생도기 제조에 있어서 소지의 저변형은 도자기의 대형화에 유리할 뿐 아니라 작은 도자기에서도 평면이 잘 표현되어 제품에 굴곡이 생기지 않도록 하는데 절대적으로 필요하다. 각 원료의 특성을 파악하고, 이를 고려한 조합으로 생성된 위생도기용 저변형 시험 소지는 다음과 같은 특성이 나타났다.
치밀화를 높이고 소성 온도를 낮추기 위해 장석, 납석, 도석, 세르벤 원료를 40마이크로미터(㎛) 이하로 미분화하고, 실리카 졸, 알루미나 졸, 티나니아 졸 및 지르코니아 졸 중에서 선택된 적어도 하나의 무기나노 가소화제를 첨가하면 고온에서 형성하는 액상의 점도를 올리고, 액상의 결정화를 촉진하여 열변형 저감과 소성체의 강도를 증진시킬 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 유리상의 점도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 점토, 장석 및 규석의 삼성분계 도표(ternary diagram)이다.
도 3은 삼성분계 시험의 입경 분포(particle size distribution)를 도시한 그래프이다.
도 4는 소성 곡선(firing curve)를 도시한 그래프이다.
도 5는 주입 성형을 위한 몰드(mould)의 개략도이다.
도 6은 가소성 시험을 위한 몰드의 개략도이다.
도 7은 강도 시험을 위한 몰드의 개략도이다.
도 8은 수축 시험을 위한 몰드의 개략도이다.
도 9는 변형 시험을 위한 내화물(fire brick)의 개략도이다.
도 10은 열간 변형 측정을 나타내는 개략도이다.

Claims (3)

  1. 장석, 납석, 도석 및 세르벤을 적어도 포함하는 도자기 원료를 이용하여 도자기를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 도자기 원료를 40㎛ 보다 작은 크기로 분쇄하여 미분화하고, 상기 도자기 원료에 실리카 졸, 알루미나 졸, 티나니아 졸 및 지르코니아 졸 중에서 선택된 적어도 하나의 무기 나노 가소화제를 0.05∼5중량％를 첨가하여 혼합한 다음, 성형하고 소성하는 공정을 포함하며, 상기 무기 나노 가소화제를 첨가함에 의해 도자기 원료의 소성 시의 액상 점도를 높이고 액상의 결정화를 촉진하여 도자기의 소성 수축률을 13% 보다 작게 하고 도자기의 소성 변형량을 20㎜ 보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 저변형 도자기의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도자기 원료의 성분 중에서 소성 시에 유리상을 형성하는 성분은 전체 도자기 원료의 20∼50중량%을 포함하고, 유리상 성분으로 SiO2 40∼70중량% 및 Na2O와 K2O 2∼7중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 저변형 도자기의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기 나노 가소화제로는 10∼900㎚ 크기의 입경을 갖는 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 저변형 도자기의 제조방법.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101280314B1 (ko) * 2010-12-30 2013-07-01 한국세라믹기술원 실리케이트계 결정화 고강도 도자소지
KR101325509B1 (ko) * 2012-11-20 2013-11-07 김은경 고가소성과 고강도를 나타내는 도자기의 제조방법
KR101409171B1 (ko) * 2012-12-20 2014-06-19 한국세라믹기술원 도자기원료의 비정질상 코팅을 이용한 도자기의 제조방법
KR101453648B1 (ko) * 2013-01-25 2014-10-22 경남대학교 산학협력단 고령토로부터 나노크기 입자를 함유한 점토의 제조방법
KR20200062518A (ko) * 2018-11-27 2020-06-04 대동산업 주식회사 도자타일용 고유동성 과립분말의 제조방법
CN112125646A (zh) * 2020-09-30 2020-12-25 山东兴豪陶瓷有限公司 一种利用粉煤渣生产高档陶瓷的制备工艺
EP3687956A4 (en) * 2017-09-26 2021-08-04 Delta Faucet Company AQUEOUS GEL CASTING FORMULATION FOR CERAMIC PRODUCTS
CN116023117A (zh) * 2022-12-13 2023-04-28 佛山欧神诺陶瓷有限公司 一种适用于密缝铺贴的陶瓷岩板及其制备方法
KR20240063339A (ko) * 2022-11-03 2024-05-10 한국세라믹기술원 방사능 저감 유약 조성물 및 이를 이용한 도기의 제조방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101101128B1 (ko) 2011-06-27 2011-12-30 장상욱 친환경 기능성을 구현한 부조 타일 제조용 조성물 및 이 부조 타일의 제조방법
KR101262809B1 (ko) 2012-11-26 2013-05-09 최대현 주입성형이 가능한 분청소지 조성물 및 이를 이용한 분청도자기의 제조방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0959054A (ja) * 1995-08-22 1997-03-04 Senda Kawara Kogyo Kk 粘土瓦の製造方法
KR19980051225A (ko) * 1996-12-23 1998-09-15 김종진 폐도자기류를 이용한 고강도 다공성 벽돌 제조방법
KR100336871B1 (ko) 2000-01-22 2002-05-16 박오근 경량 타일 및 그 제조방법
KR20070111706A (ko) * 2006-05-18 2007-11-22 요업기술원 유무기 가소제를 포함하는 도자 소지용 개질 점토 복합체,및 이의 제조방법

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101280314B1 (ko) * 2010-12-30 2013-07-01 한국세라믹기술원 실리케이트계 결정화 고강도 도자소지
KR101325509B1 (ko) * 2012-11-20 2013-11-07 김은경 고가소성과 고강도를 나타내는 도자기의 제조방법
KR101409171B1 (ko) * 2012-12-20 2014-06-19 한국세라믹기술원 도자기원료의 비정질상 코팅을 이용한 도자기의 제조방법
KR101453648B1 (ko) * 2013-01-25 2014-10-22 경남대학교 산학협력단 고령토로부터 나노크기 입자를 함유한 점토의 제조방법
EP3687956A4 (en) * 2017-09-26 2021-08-04 Delta Faucet Company AQUEOUS GEL CASTING FORMULATION FOR CERAMIC PRODUCTS
US11384023B2 (en) 2017-09-26 2022-07-12 Delta Faucet Company Aqueous gelcasting formulation for ceramic products
US11851376B2 (en) 2017-09-26 2023-12-26 Delta Faucet Company Aqueous gelcasting method for ceramic products
KR20200062518A (ko) * 2018-11-27 2020-06-04 대동산업 주식회사 도자타일용 고유동성 과립분말의 제조방법
CN112125646A (zh) * 2020-09-30 2020-12-25 山东兴豪陶瓷有限公司 一种利用粉煤渣生产高档陶瓷的制备工艺
KR20240063339A (ko) * 2022-11-03 2024-05-10 한국세라믹기술원 방사능 저감 유약 조성물 및 이를 이용한 도기의 제조방법
CN116023117A (zh) * 2022-12-13 2023-04-28 佛山欧神诺陶瓷有限公司 一种适用于密缝铺贴的陶瓷岩板及其制备方法
CN116023117B (zh) * 2022-12-13 2023-12-08 佛山欧神诺陶瓷有限公司 一种适用于密缝铺贴的陶瓷岩板及其制备方法

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