KR20100006996A - 저화 자기용 소지 조성물, 유약 조성물 및 그것으로 제조된도자기 - Google Patents

저화 자기용 소지 조성물, 유약 조성물 및 그것으로 제조된도자기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 합성 본애쉬(Bone ash) 20~30 중량%, 활석 10~20 중량%, 장석 10~20 중량%, 도석 10~20 중량%, 석회석 5~10 중량%, 카오린 10~20 중량%, 점토 5~10 중량%를 포함하는 자기용 소지 조성물과, 장석 30~40 중량%, 석회석 20~30 중량%, 저온용 프리트 20~30 중량%, 점토 5~10 중량%, 규석 5~10 중량%를 포함하는 자기용 유약 조성물 및 그것에 의헤 제조된 자기에 관한 것이다.
소지 조성물, 유약 조성물, 자기, 소성 온도

Description

저화 자기용 소지 조성물, 유약 조성물 및 그것으로 제조된 도자기 {Composition and glaze for low temperature porcelain and porcelain made of the same}
본 발명은 저화(低火) 자기(磁器)용 소지 조성물 및 유약 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 합성 본애쉬(Bone ash)를 이용하여 약 1,100℃ 범위의 저온으로 소성하여 자기 제품을 제조하되 기존의 제품에 비해 물리적 특성이 결코 뒤떨어지지 않도록 한 저화 자기용 소지 조성물 및 유약 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 그러한 소지 조성물과 유약 조성물을 사용하여 제조된 자기에 관한 것이기도 하다.
일반적으로 도자기 제조 공정은 소지(素地) 조성물 조제, 성형, 건조, 초벌구이, 시유(施釉), 소성, 화공 등으로 분류된다.
소지 조성물은 도자기의 원료(소지토)를 분쇄한 후 적당량의 물을 사용하여 반죽함으로써 제조된다. 이렇게 조제된 소지 조성물로 도자기를 성형하고, 건조시 킨다.
이어서 건조된 도자기는 초벌구이를 거친 후, 표면에 유약(釉藥)을 바르고 소성(燒成) 공정을 거침으로써 완성된다. 이러한 과정 중에 붓을 이용하여 소지 표면에 원하는 문양을 직접 채식·채화하거나 또는 전사지를 이용하여 장식을 하게 된다.
상기 공정 중에서 소성 공정은 도자기 제조 공정에 있어서 가장 중요한 단계로서, 초벌구이와 시유를 거친 소지를 1,250∼1,410℃의 고온에서 광택이 날 때까지 소성하게 된다.
종래의 도자기 제조에 있어서는 상기 소정 공정에 소요되는 에너지 비용이 매우 큰 비중을 차지하고 있으며, 특히 유가를 비롯한 에너지 비용의 증가로 인해 도자기 제조에 더욱 부담이 가중되고 있는 실정이다.
이러한 점을 감안하여 도자기의 소성 온도를 낮추고자 하는 시도가 있어 왔으나, 소성 온도가 낮아지면 제품의 강도가 낮아지고 흡수율이 증가하며 투광성이 저하되어 제품의 품위가 현격히 떨어지는 문제점이 초래된다.
종래의 소성 온도를 약 150℃ 정도만 낮추더라도 도자기 제조에 투여되는 에너지 비용을 30~40% 이상 줄일 수 있으며 이에 따라 제조 원가 또한 15~25%까지 낮출 수 있음에도 불구하고, 상기와 같은 문제점으로 인해 그 실현이 어려운 상태이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 소성 온도보다 낮은 약 1100℃에서도 소성이 가능하도록 함으로써 에너지 비용과 제조 원가를 현저히 절감할 수 있도록 한 소지 조성물 및 유약 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 낮은 온도에서 소성이 이루어짐에도 불구하고 강도, 흡수율, 투광도 등의 물리적 특성이 조금도 저하되지 않는 소지 조성물 및 유약 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 전술한 특성을 가진 소지 조성물과 유약 조성물을 사용하여 제조된 자기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기용 소지 조성물은, 합성 본애쉬(Bone ash) 20~30 중량%, 활석 10~20 중량%, 장석 10~20 중량%, 도석 10~20 중량%, 석회석 5~10 중량%, 카오린 10~20 중량%, 점토 5~10 중량%를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 장석 30~40 중량%, 석회석 20~30 중량%, 저온용 프리트 20~30 중량%, 점토 5~10 중량%, 규석 5~10 중량%를 포함하는 자기용 유약 조성물이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 소지 조성물과, 상기 유약 조성물에 의해 제조 된 자기가 제공된다.
본 발명에 따르면 소지 조성물과 유약 조성물에 의해서 자기의 소성 온도를 종래에 비해 약 150℃∼200℃ 정도 낮출 수 있으므로 도자기 제조 공정의 상당 부분을 차지하는 소성 공정에 소요되는 에너지 비용을 30∼40%, 그리고 도자기 제조 원가를 15∼25%까지 대폭 절감할 수 있다.
또한, 소성 시간과 그에 따른 냉각 시간이 짧아지므로 단위 생산시간 단축으로 20∼30% 이상의 생산량 증대 효과를 기대할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 본 발명의 소지 조성물과 유약 조성물에 의해 제조된 자기는 기존의 제품과 비교하여 곡강도, 투광도, 백색도, 흡수율, 기공율 등의 물리적 특성에 있어서 대체로 비슷한 수준을 나타내거나 오히려 우수한 것으로 나타나 고품위 자기를 생산할 수 있다.
그 외 본 발명의 특징적인 효과들은 이하에서 설명하는 구체적인 실시예를 통해서 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에서는 소성 온도를 낮추어 도자기를 제조하더라도 제품 특성이 저하되지 않도록 하기 위해서, 본 발명의 특징에 따른 저화 도자기용 소지 조성물과 유약 조성물이 제공된다.
소지 조성물
본 발명에 따른 자기용 소지 조성물은, 합성 본애쉬(Bone ash), 활석, 장석, 도석, 석회석, 카오린, 및 점토 등으로 이루어진다.
상기 합성 본애쉬는 인공으로 만든 골회(骨灰)로서 보통 인산(燐酸)과 석회(石灰)를 합성하여 소성함으로써 제조된다. 합성 본애쉬의 주성분은 삼인산칼슘으로 되어 있다.
활석은 운모와 같은 결정구조를 가지는 단사정계에 속하는 암석으로서 화학성분은 Mg3(OH)2Si4O10이다. 보통 인상(鱗狀) 또는 엽편상(葉片狀)을 이루며, 대부분 치밀질의 집합체로서, 백색, 은백색, 담녹색, 또는 암녹색, 갈색이다. 조흔색 (條痕色)은 백색이며, 굳기 1, 비중 2.7∼2.8로서 칼로 자를 수 있는 정도의 강도이다.
장석은 칼륨, 나트륨, 칼슘, 바륨을 함유한 알루미늄 규산염광물로서, 화학성분은 (K,Na,Ca,Ba)(Al,Si)4O8이다. 또한, 장석은 지각을 구성하는 광물 중에서 가장 많으며, 굳기 6, 비중 2∼2.7이고 색깔은 흰색, 회색 또는 짙은 갈색 등을 띤다. 도자기의 원료로 사용되는 것은 주로 풍화된 장석이다.
도석은 견운모, 규석, 단백석 등으로 구성되어 원석만으로 도자기를 제조할 수 있는 암석으로서, 화학조성은 SiO2 70∼80%, Al2O3 13∼20%, Fe2O3 0.04∼1%, CaO 0.03∼0.8%, MgO 0.4% 이하, K2O 0.06∼4%, Na2O 0.1∼3%, H2O 1.5∼5%이다. 굳기는 1~3, 비중은 2.61~2.74이며 내화물, 제지용, 농약용 등으로도 사용된다.
석회석은 탄산칼슘을 주성분으로 하는 퇴적암으로서, 백색, 회색, 또는 암회색, 흑색을 띠며, 괴상 또는 층상을 이룬다. 시멘트 제조의 주원료인 석회석은 고화도 유약의 매용 재료로서 가장 많이 사용되고 있다.
카오린(Kaolin)은 가장 대표적인 1차 점토로서 가소성과 내화성이 강하므로 유약이 녹는 것을 방지하는 특징이 있다.
본 발명자는 상기 조성물의 성분 중에서 합성 본애쉬와 장석 그리고 석회석의 세 가지 성분비를 조절함으로써 소성 온도와 제품의 특성 특히, 강도가 변화된다는 점을 알아냈다.
도자기 제조 공정과 제조된 도자기의 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 활 석은 10~20 중량%, 도석은 10~20 중량%, 카오린은 10~20 중량%, 점토는 5~10 중량%로 각각 고정하고, 도 1에 도시된 바와 같이 합성 본애쉬, 장석 및 석회석의 3성분 다이어그램에 따른 제조 공정과 제품 특성을 파악하였다.
그 결과, 합성 본애쉬의 조성 비율이 증가하면 소지의 소결 온도가 상승되어 원하는 바와 상치된 결과가 나타났으며, 반면 석회석과 장석의 조성 비율이 증가하면 소지의 소결 온도는 낮아지지만 제품의 강도가 저하되는 단점이 있었다. 도 1에서 점선으로 표시된 영역은 최적 소지 조성물이 얻어지는 영역을 나타낸다.
상기와 같은 시험 결과에 따라 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소지 조성물은, 합성 본애쉬(Bone ash) 20~30 중량%, 활석 10~20 중량%, 장석 10~20 중량%, 도석 10~20 중량%, 석회석 5~10 중량%, 카오린 10~20 중량%, 점토 5~10 중량%로 이루어진다.
유약 조성물
본 발명에 따른 자기용 유약 조성물은 장석, 석회석, 저온용 프리트(frit), 점토, 규석 등으로 구성된다.
바람직하게, 상기 저온용 프리트는 붕산염(M-B2O3)을 30% 첨가한 것이다.
본 발명자는 상기 저온용 프리트와 장석 및 석회석의 세 가지 성분비를 조절함으로써 원하는 유약 조성물을 얻을 수 있었다.
이에 따라, 점토를 5~10 중량%, 규석을 5~10 중량%로 각각 고정한 상태에서 도 2에 도시된 바와 같이 저온용 프리트, 장석 및 석회석의 3성분 다이어그램에 따른 제품의 제조 특성을 조사하였다.
실험에 따르면, 저온용 프리트의 성분비가 증가하면 유면에 작은 핀홀들이 발생하였으며, 장석의 성분이 증가하면 유면에 틈(crazing)이 발생하였다. 또한, 석회석 성분이 많아질 경우에는 유약의 광택이 퇴색되는 동시에 유말림 현상으로 인해 유약 무늬가 다르게 나타났다. 도 2에서 점선으로 표시된 부분은 최적 조성의 유약 조성물이 얻어지는 범위를 가리킨다.
이와 같은 결과에 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유약 조성물은 장석 30~40 중량%, 석회석 20~30 중량%, 저온용 프리트 20~30 중량%, 점토 5~10 중량%, 규석 5~10 중량%로 이루어진다.
실시예
합성 본애쉬(Boneash) 28중량%, 활석 16중량%, 장석 15중량%, 도석 12중량%, 석회석 7중량%, 카오린 15중량%, 점토 7중량%를 혼합하여 볼밀(ball mill)에 투입하고 습식으로 분쇄하여 1㎛ ~ 44㎛ 범위의 입도를 가진 소지 조성물을 얻었다. 여기서, 상기 합성 본애쉬로는 (주)삼조실업에서 생산하는 50메쉬(mesh) 제품이 사용되었다.
이렇게 얻어진 소지 조성물을 여과(Filtering) 및 토련(Extruding) 공정을 거쳐 원하는 형태로 기물을 성형(成形)하고 정형(整形) 공정으로 다듬었다.
완성된 기물을 약 800℃에서 초벌구이 한 후, 장석 36중량%, 석회석 26중량 %, 저온용 프리트 24중량%, 점토 8중량%, 규석 6중량%로 이루어진 유약을 도포하여 건조시켰다.
이어서, 유약이 도포된 기물을 가마에 투입하고 약 1,100℃에서 저온 소성하였다.
상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 자기의 물리적 특성을 종래 기술에 따라 1,250℃에서 고온 소성된 연질 자기와 대비하여 아래 표 1에 나타내었다.
구 분 본원발명 비교예 비 고
곡강도(曲强度) 1657.4 kg/㎠ 1648.2 kg/㎠ 비슷함
투광도 4 3 본원발명이 우수함
백색도 4 3 본원발명이 우수함
흡수율 0.0% 0.0% 비슷함
기공율 0.0% 0.0% 비슷함
여기서, 투광도는 외부 조명이 없는 상태에서 자기 내부에 램프를 설치하고 외부에서 느끼는 밝기를 측정한 값을 1 에서 5까지 상대적으로 표시한 값이다. 투광도 1은 빛의 투과가 전혀 없는 상태이고, 투광도 5는 조명기구로 사용이 가능할 정도로 투과되는 것을 가리킨다.
상기 백색도는 표면을 육안으로 관찰한 상태에서 검은 빛이 도는 정도를 1 에서 5까지의 값으로 상대적으로 나타낸 것이다. 백색도 1은 소성 과정에서 이물질이 제거되지 않아서 검은 빛이 육안으로 확인되는 정도이며, 백색도 5는 이물질이 모두 연소되어 순백색 상태에 해당한다.
상기 결과에서 알 수 있듯이, 본원 발명의 자기는 1,100℃의 저온에서 소성됨에도 불구하고 기존의 연질 자기와 물리적 특성에 있어서 대체로 비슷한 수준을 나타내거나 일부 특성에서는 오히려 우수한 것으로 나타났다.
본 발명자의 또 다른 실험에 따르면, 본 발명의 소지 조성물과 유약 조성물로 자기를 제조함에 있어서, 소성 온도를 1,080℃ ~ 1,120℃ 범위로 설정할 경우 원하는 제품 특성을 얻을 수 있는 것으로 나타났다.
만약 소성 온도를 1,120℃ 이상으로 올리게 되면 유리(琉璃)상이 증가되어 내화도가 약화되고 이것은 강도 저하 및 형태 변형으로 이어질 수 있다. 반대로, 1,080℃ 이하의 낮은 온도에서는 정상적인 자화(sintering)가 이루어지지 않아서 제대로 된 자기 제품을 얻을 수 없었다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명되지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소지 조성물의 조성을 합성 본애쉬, 장석 및 석회석의 3성분 다이어그램에 따라 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유약 조성물의 조성을 저온용 프리트, 장석 및 석회석의 3성분 다이어그램에 따라 나타낸 도면이다.

Claims (5)

  1. 합성 본애쉬(Bone ash) 20~30 중량%, 활석 10~20 중량%, 장석 10~20 중량%, 도석 10~20 중량%, 석회석 5~10 중량%, 카오린 10~20 중량%, 점토 5~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기용 소지 조성물.
  2. 장석 30~40 중량%, 석회석 20~30 중량%, 저온용 프리트 20~30 중량%, 점토 5~10 중량%, 규석 5~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기용 유약 조성물.
  3. 상기 제1항에 기재된 소지 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 자기.
  4. 상기 제2항에 기재된 유약 조성물에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 자기.
  5. 상기 제1항에 기재된 소지 조성물과, 상기 제2항에 기재된 유약 조성물에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 자기.
KR1020080067389A 2008-07-11 2008-07-11 저화 자기용 소지 조성물, 유약 조성물 및 그것으로 제조된도자기 KR20100006996A (ko)

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