KR20100097351A - 도자기용 무유소지 조성물 및 이를 이용한 도자기 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옹기토 30~80 중량%, 와목점토 10~50 중량% 및 샤모트 5~30 중량%로 이루어지는 도자기용 무유소지(unglazed ceramic) 조성물 및 이를 이용한 도자기의 제조방법을 제공한다.

옹기토, 유약, 무광택, 강도, 무유소지

Description

도자기용 무유소지 조성물 및 이를 이용한 도자기 제조방법{UNGLAZED CERAMIC COMPOSITION AND METHOD OF PREPARING CERAMIC WARE USING THE SAME}

본 발명은 도자기용 무유소지 조성물(unglazed ceramic composition) 및 이를 이용한 도자기의 제조방법에 대한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은, 옹기토, 와목점토 및 샤모트를 이용하여 유약을 바르지 않아도 표면이 매끄럽고 강도가 우수하며 도자기 제품 표면에 다수의 미세기공이 형성될 수 있는, 도자기 소지 조성물 및 이를 이용한 도자기의 제조방법에 대한 것이다.

옹기토의 소성 온도는 일반적으로 1200℃ 미만이며 꺽임강도는 400~500 kg/cm² 정도로 비교적 낮은 편이어서, 주로 저장용기로 사용되어 왔다. 또한 옹기토 도자기 표면에 유약을 입히면 꺽임강도가 대략 20% 정도가 상승하나 유약을 입히게 되면 재료비 및 인건비 등이 상승하는 문제점이 발생하게 된다.

이에 본 발명자들은 강도가 높은 유약을 바르지 않고도 옹기토 제품의 표면 을 곱게 유지하고, 꺽임강도를 높이는 것에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과, 옹기토 제품 표면에 유약을 바르지 않아도 꺾임강도가 높고, 표면이 매우 고우며 표면에 다수의 미세기공이 형성되고, 아울러 옹기토 고유의 색상을 유지하는 도자기용 무유소지 조성물(ungalzed ceramic composition)을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명은 유약을 바르지 않아도 표면이 곱고 꺾임강도가 우수한 도자기용 무유소지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 원적외선 및 음이온 방사 능력이 우수한 도자기용 무유소지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 도자기용 무유소지 조성물을 이용한 도자기의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 유약을 바를 필요가 없으므로 도자기 제조비용을 절감할 수 있는 도자기의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 옹기토 30~80 중량%, 와목점토 10~50 중량% 및 샤모트 5~30 중량%로 이루어지는 도자기용 무유소지 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 옹기토 및 샤모트는 입도가 150 내지 250 메쉬(mesh)일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소지 조성물은 지올라이트 또는 게르마늄 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되며, 상기 소지 조성물은 옹기토 30~75 중량%, 와목점토 10~50 중량%, 샤모트 5~20 중량% 및 상기 지올라이트 또는 게르마늄 중 어느 하나 이상을 5~20중량%로 포함할 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 소지 조성물을 이용하여 성형하여 건조하는 단계; 및 상기 성형물을 1200~1300℃에서 산화소성하는 소성단계를 포함하여 이루어지는 도자기의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 도자기용 무유소지 조성물은 강도가 높은 유약을 사용하지 않아도 표면이 매끄럽고 꺾임강도가 우수하며, 흙의 자연스러운 느낌 및 옹기의 색깔을 그대로 나타낼 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 도자기용 무유소지 조성물을 이용한 도자기 제조방법은 유약을 사용하지 않아도 되므로 매우 경제적이다.

아울러, 본 발명에 따른 도자기용 무유소지 조성물을 이용한 도자기에는 유약을 바를 필요가 없으므로 원적외선 및 음이온이 다량으로 방출되는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 도자기는 제품 표면에 다량의 미세기공이 존재하므로 맥주잔, 식기 등의 제품에 적용이 가능하다.

이하에서 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 도자기용 무유소지 조성물은 옹기토 30~80 중량%, 와목점토 10~50 중량% 및 샤모트 5~30 중량%로 이루어진다.

본 발명에서 ‘무유소지 조성물(unglazed ceramic composition)’이란, 유약을 바를 필요가 없는 조성물을 의미하며, ‘무유소지’란 용어는 이 기술분야에서 널리 사용되고 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

옹기토의 꺽임강도를 높이려면 소성 온도를 높여야 한다. 본 발명의 옹기토, 와목점토 및 샤모트의 조합은 가소성이 양호하면서도 옹기토의 꺽임강도를 높이기 위한 최적의 조합에 해당한다.

상기 옹기토는 국내에서 전통 항아리를 만드는 데 사용되는 주원료서, 옹기토의 생산지별 화학적 성분은 하기 표 1과 같다.

[표 1]

생산지＼조성	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	CaO	K2O
청양	52.16	11.23	7.37	12.04	9.41	2.60
홍성	50.68	9.69	6.60	15.49	9.03	3.78
산청	60.4	19.0	6.71	1.91	0.67	2.42
경주	64.23	20.53	4.37	0.80	0.40	2.86

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 옹기토는 SiO₂ 성분이 다량 함유되어 있어서 다량의 미세기공이 존재한다. 이러한 옹기토는 꺾임강도가 낮은 단점이 있다. 옹기토의 꺾임강도를 높이려면 소성온도를 높일 필요가 있다. 본 발명에서는 미세기공이 많고 원적외선 및 음이온 발생 능력이 뛰어난 옹기토의 장점은 그대로 유지하면서 옹기토의 꺾임강도를 높이기 위하여 와목점토와 샤모트를 최적의 비율로 첨가하였다.

본 발명에서 옹기토는 30~80 중량%로 첨가될 수 있다. 옹기토의 함량이 30 중량% 미만인 경우에는 도자기 성형이 제대로 이루어지지 않을 수 있으며, 80 중량%를 초과하는 경우에는 가소성이 떨어지며 꺾임강도 값이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.

와목점토는 석영 및 카오리나이트를 주성분으로 하고 그 외에 할로이사이트, 운모 광물, 장석 등을 수반하는 가소성 점토이다. 본 발명에서는 와목점토를 10~50 중량% 사용할 수 있다. 와목점토의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 도자기의 강도가 낮아지는 문제점이 발생할 수 있고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 수축이 크며 소성온도가 높아진다는 문제점이 발생할 수 있다.

샤모트는 내화점토를 1300∼1400℃의 고온으로 가열한 후 부수어서 3 mm 이하의 알갱이로 만든 것으로, 내화성을 향상시키면서 소성시의 수축율을 저하시키기 위해 첨가하는 재료이다. 본 발명에서 샤모트의 함량은 5~30 중량%일 수 있다. 샤모트의 함량이 5 중량% 미만인 경우에는, 내화성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 가소성이 나빠져 성형이 어렵고 소성온도가 높아진다는 문제점이 발생할 수 있다.

기존에는 옹기 도자기 표면을 매끄럽게 하고 강도를 높이기 위하여 유약을 발랐다. 그러나 유약을 바르는 것은 인건비와 재료비를 증가시켜서 비경제적이다. 본 발명에 따른 옹기토, 와목점토 및 샤모트로 이루어진 소지 조성물을 이용한 도 자기는 그 제품 표면에 유약을 바르지 않고도 표면이 매끄럽고 꺾임강도가 우수한 효과를 나타낸다.

도자기 제품 표면에 유약을 바르지 않고 표면을 곱게 하려면 소지 조성물을 이루는 재료의 입도를 낮추어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 옹기토 및 샤모트의 입도가 150 내지 250 메쉬(mesh)인 것을 사용하였다. 상기 범위를 벗위를 벗어난 경우에는 수축이나 소결성에 문제점이 발생할 수 있다. 즉 입도가 미세하면 수축이 크고 미세 기공이 존재하지 않으며, 입도가 너무 굵으면 소성이 잘 안되어 물이 새기 쉬운 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 무유소지 조성물에 지올라이트 또는 게르마늄 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성할 수 있는데, 이 경우 상기 소지 조성물은 옹기토 30~75 중량%, 와목점토 10~50 중량%, 샤모트 5~20 중량% 및 상기 지올라이트 또는 게르마늄 중 어느 하나 이상을 5~20중량%로 포함할 수 있다.

상기와 같이 지올라이트를 더 포함하는 경우 항균효과 및 탈취효과가 강화되고, 게르마늄을 더 포함하는 경우 원적외선 및 음이온 발산효과가 더 강화된다. 상기 지올라이트 및/또는 게르마늄의 함량은, 다른 조성물 요소인 옹기토, 와목점토 및 샤모트와 배합되었을 때 최적의 효과를 나타내는 비율이다.

또한, 본 발명은 상기 무유소지 조성물을 이용하여 도자기를 제조할 수 있다. 구체적으로 상기 무유소지 조성물을 이용하여 성형하여 건조하는 단계; 및 상기 성형물을 1200~1300℃에서 산화소성하는 소성단계를 포함하여 이루어진다.

상기 무유소지 조성물의 성형 및 건조 단계는 통상의 도자기 제조방법에 따 른다.

산화소성은 가마 등에 산소 공급을 충분하게 하여 사용 연료가 완전 연소될 수 있게 하는 소성방법이다.

일반적으로 옹기토의 소성 온도는 1200℃ 미만인데, 본 발명에 따른 옹기토를 포함하는 소지 조성물의 소성 온도는 1200~1300℃이다. 따라서 본 발명에 따른 도자기 제품은 소성 온도가 높아서 기존의 옹기토보다 꺾임강도가 우수한 특징이 있다.

본 발명의 무유소지 조성물로 도자기를 제조하는 경우, 상기 제시된 소성온도, 소성 분위기 이외에 성형, 건조 등의 방법은 통상의 도자기 제조방법에 따른다.

위와 같이 제조된 도자기는 유약을 바르지 않아도 표면이 매끄럽고 꺾임강도가 좋으며 원적외선 방사 능력, 음이온 발생 능력 및 항균효과가 뛰어나다. 또한 도자기 제품 표면에 다수의 기공이 형성되어 있어서 도자기 내에 맥주 등을 넣었을 때 거품이 쉽게 없어지지 않는다. 따라서 본 발명에 따른 도자기 제품은 기존의 옹기 제품과 같은 저장성 용기로 활용될 뿐만 아니라 맥주잔, 식기 등의 새로운 용도에 적용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 시험예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다.

실시예

입도가 20 메쉬인 옹기토(도고 옹기토, 충남 아산, 한국)를 200 메쉬로 분쇄하고, 입도가 40㎛ 이하인 와목점토와 200 내지 250 메쉬로 분쇄된 샤모트(아세아 세라텍, 한국)를 사용하였다. 구체적으로 옹기토 분말 50 중량%, 와목점토분말 30중량% 및 샤모트 20 중량%를 혼합하여 소지 조성물을 제조하였다. 상기 소지 조성물로 시편 및 성형물을 제작하여 1260℃ 전기가마에서 산화소성하여 도자기를 제조하여 강도 및 흡수율을 측정하고 색상을 분석였다(자세한 사항은 하기 시험예 1, 2 및 4 참고). 또한 상기 소지 조성물로 시편 및 성형물을 제작하여 1240℃ 가스가마에서 산화소성하고 도자기를 제조하여 기포 및 색상을 확인하였는데, 다수의 기포(도 1 내지 3)와 옹기토의 자연스런 흙 색깔이 나타남을 확인하였다(도 4).

시험예 1 : 흡수율 및 강도측정

실시예 1의 방법으로 소지 조성물의 시편을 제작(즉, 1260℃ 전기가마에서 산화소성)하여 다음과 같이 흡수율 및 강도를 측정하였다.

- 흡수율 시험

소성을 거친 시편을 110±5℃의 온도로 건조기에서 항량이 될 때까지 건조하고 데시게이트에서 냉각시킨 후 무게를 측정하여 W1(g)이라 하고, 건조무게를 단 시편을 물 속에 넣고 3~5시간 정도 끓인 다음, 꺼내어 표면의 물을 제거하고 무게를 측정한 결과를 W3(g)이라하고, 흡수율(%)은 다음과 같이 계산하였다.

흡수율(%)= ((W3-W1)/W1)×100

상기와 같이 계산된 시편의 흡수율은 0.583%로서 본 발명의 소지조성물을 소성한 시편은 우수한 수분흡수력을 가짐을 알 수 있다.

- 강도 측정

소성을 거친 시편을 KS L 3164 방법에 의하여 꺽임강도를 측정하였는데, 그 결과 689 ㎏f/㎠로서 나타나 유약 등을 사용하지 않고 소성함에도 우수한 강도를 나타내는 것으로 나타났다.

시험예 2 : 원적외선 및 음이온 발생

실시예 1의 도자기(즉, 1260℃ 전기가마에서 산화소성)를 이용하여 원적외선 및 음이온발생 시험을 하였다. 또한 상기 실시예 1의 소지 조성물로 항균시험을 하였다. 그 결과는 다음과 같다.

- 원적외선방사시험 (시험방법: KFIA-FI-1005)

본 시험은 37℃에서 시험하였으며, FT-IR 스펙트로미터를 이용하여 흑체(BLACK BODY) 대비하여 측정한 결과로 표 2에 나타내었다.

[표 2]

방사율 (5~20 ㎛)	방사에너지 (W/㎡·㎛, 37℃)
0.913	3.47×102

상기와 같이 본 발명의 소지조성물로 제작한 도자기의 원적외선 발생률은 우수한 것으로 나타났다.

- 음이온 발생시험 (시험방법: KFIA-FI-1042 )

실시예 1의 소지 조성물을 이용하여 100×150 ㎜로 만든 시편을 1260℃ 전기가마에서 산화소성하여 도자기 시편을 제작하였으며, 전하 입자 측정 장치를 이용하여 실내온도 21℃, 습도 32%, 대기중 음이온 수 102/cc조건에서 시험하였으며 측정대상물에서 발생되는 음이온을 측정하여 단위체적당 이온수(ION/cc)로 표시하였다.

측정한 음이온 수는 340 이온/cc으로 본 발명에 따른 도자기의 음이온 발생수는 높은 것으로 나타났다.

- 항균시험 (시험방법: KFIA-F1-1003 )

사용한 균주는 Escherichia coli ATCC 25922(대장균) 이고, Blank는 시료가 없는 상태에서 측정한 것이었다. 시료는 실시예 1의 소지조성물(즉, 1260℃에서 산화소성)로서 은 나노액을 함께 적용하였다. 배지상의 균주는 희석배수를 곱하여 산출하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

[표 3]

시험항목	시료구분	초기 농도	24시간 후 농도	정균감소율(%)
대장균에 의한 항균시험	Blank	3.5×105	1.7×105	-
	실시예 1의 소지 조성물		2.3×104	98.3

상기와 같이 본 발명에 따른 도자기용 무유 소지 조성물은 항균효과가 우수한 것으로 나타났다.

시험예 3 : 미세기공 확인

실시예 1의 도자기(즉, 1240℃ 전기가마에서 산화소성) 파단면의 주사현미경(SEM) 사진을 찍어서 그 결과를 도 1 내지 3에 나타내었다, 도 1 내지 3의 결과, 본 발명에 따른 도자기 제품의 표면에는 다량의 미세기공이 형성됨을 알 수 있다.

시험예 4 : 색상 분석

실시예 1의 도자기(즉, 1260℃ 및 1240℃ 전기가마에서 산화소성)의 색상 분석은 자외선-가시광선 분광광도계(UV-2401PC, 시마쯔, 일본)로서 국제조명위원회(CIE:Commissiom Internationalede I'Eclairage) 표색계의 값(L^*, a^*, b^*)으로 분석하여 그 결과를 표 4 및 도 4에 나타내었다.

[표 4]

소성온도(℃)	L*	a*	b*
1260	62.39	-0.35	11.23
1240	53.19	3.01	11.59

상기 표 4 및 도 4의 결과로부터, 본 발명에 따라 제조된 도자기의 명도 값 L^*은 62~53의 범위에 있으며, 채도 값은a^*: -0.3~3.0, b^*: 11.2~11.5로 나타났다. 따라서 옹기토의 자연스런 흙 색깔을 나타냄을 알 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 도자기 파단면의 SEM 사진을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 도자기 시편의 색상을 UV로 분석한 후 그 결과를 나타낸 것이다.

Claims (4)

1. 옹기토 30~80 중량%, 와목점토 10~50 중량% 및 샤모트 5~30 중량%로 이루어지는 도자기용 무유소지조성물(unglazed ceramic composition).
2. 제1항에 있어서,

   상기 옹기토 및 샤모트는 입도가 150 내지 250 메쉬(mesh)인 도자기용 무유소지 조성물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 소지 조성물은 지올라이트 또는 게르마늄 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되며,

   상기 소지 조성물은 옹기토 30~75 중량%, 와목점토 10~50 중량%, 샤모트 5~20 중량% 및 상기 지올라이트 또는 게르마늄 중 어느 하나 이상을 5~20중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 도자기용 무유소지 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 소지 조성물을 이용하여 성형하여 건조하는 단계; 및

   상기 성형물을 1200~1300℃에서 산화소성하는 소성단계;

   를 포함하여 이루어지는 도자기의 제조방법.

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