KR20130088316A

KR20130088316A - 내열도기에 사용되는 소지 조성물 및 그를 이용한 내열도기의 제조방법

Info

Publication number: KR20130088316A
Application number: KR1020120009476A
Authority: KR
Inventors: 서영식; 최인숙
Original assignee: 서영식; 최인숙
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-08

Abstract

본 발명은 석회장석 50~65%, 엽장석 8~10중량% 활석 3~5중량%, 오부수비점토 15~20중량%, 중국갈색수비점토 13~15중량%를 볼밀에 투입시켜 200RPM 으로 30분간 분쇄하여 80매쉬의 내열 도기에 사용되는 소지를 얻은 후에, 교반기로 이송시켜 물을 상기 혼합입자 중량대비 100:20의 비율로 투입시켜 반죽한 다음, 성형기에 넣어 도기를 성형한 후에, 성형한 도기를 소성로에 장입시키되, 소성로에서 1100~1200℃ 로 8~10시간 소성하여 흡수율 2~3%를 갖도록 제조하는 내열도기에 사용되는 소지 조성물 및 그를 이용한 내열도기의 제조방법에 관한 것이다.

Description

내열도기에 사용되는 소지 조성물 및 그를 이용한 내열도기의 제조방법{ Manufacture method of heatproof earthenware}

본 발명은 직화조리 용기 등으로 사용되는 석회장석과 엽장석을 이용하여 제조되는 내열도기에 사용되는 소지 조성물 및 그를 이용한 내열도기의 제조방법에 관한 것이다.

옹기는 예로부터 우리 민족이 즐겨 사용해 오던 그릇으로 된장, 간장, 고추장, 김치등 각종 발효식품이 주를 이루는 우리의 음식문화와 잘 어울려 오랜 기간 우리 민족의 생활 속에 자리해 왔다.

그러나 주거 문화가 바뀌고 생활방식이 변하면서 이러한 옹기들이 많이 자취를 감추었는데, 그럼에도 불구하고뚝배기의 경우는 토속적인 멋이 있고 저온상태에서 급속하게 가열해도 균열되지 않으며 일단 뜨거워진 음식물이 쉽게 식지 않는 특징을 지니고 있어 다른 옹기류와 달리 꾸준히 사용되어 왔다.

가열조리용기나 구이판 등과 같은 뚝배기는 도기재로 이루어져 있어 내열성이 높고, 가열과 냉각시 수축성이 적어야 직화나 전자레인지 등에 의한 조리시 균열이 나타나지 않기 때문에 내열성 소지를 사용하고 있다.

뚝배기는 찌개를 끓이거나 조림을 할 때 쓰는 오지그릇으로, 배합한 소지를 사용하여 보다 고온에서 소성하는 내열성 자기에 비해 무겁고 투박하며 강도가 떨어지고 흡수성이 있는 단점이 있는 반면, 수많은 모래 알갱이가 섞여있는 점토로 만들기 때문에 가마 안에서 고열로 구워지는 동안 그릇 표면에 작은 숨구멍이 생기므로 자기와 달리 살아있는 그릇이라는 장점이 있다.

일반적으로 옹기등의 내열도기는 먼저 점토등의 혼합물로 된 소지로 성형한 다음, 성형물을 1차 로에서 소성한 다음, 냉각시킨 후에, 유약(프리트 유약 또는 천연유약 등)을 성형물의 표면에 칠한 다음, 2차 소성시켜 제조하는 방법을 사용하여 왔다.

통상 "자기"는 배합한 소지를 1,300~1,500℃의 높은 온도로 소성하여 소결시킨 것으로 일반적으로 점토, 석영, 장석계의 배합소지를 사용하며 유리질이어서 흡수성이 거의 없고 투광성이 있는 것을 의미하고,

"도기"는 소지를 보다 낮은 온도인 1,200~1,300℃에서 소결한 것으로 자기에 비해 경도와 기계적 강도가 낮고 다공질이며 흡수성이 있는 것을 의미하며, 옹기를 포함한다. "옹기"는 질그릇과 오지그릇을 아울러 이르는 말로서 독, 항아리, 뚝배기, 단지 등을 포함한다. "도자기"는 도기와 자기를 함께 지칭한다. 이러한 내열용기의 제조에 관하여 많은 연구가 있어 왔다.

예를 들면, 국내등록특허공보 등록번호 제1004420430000 (20040719)에는 알칼리 산화물과 알칼리 토류 산화물의 총량에 대한 상기 알칼리 토류 산화물의 몰(mol) 비(比)가 30 mol% 이상이고, 상기 도자기 소지의 굽힘 강도가 100 ㎫ 이상 또는 소성(燒成) 수축률이 7% 이상이며, 상기 도자기 소지의 기공률(氣孔率)이 7.5% 이상인 것을 특징으로 하는 도자기,도자기소지(素地), 이들의 제조방법 및 위생도기가 기술되어 있으며,

동 공보 등록번호 제1010173590000 (20110217)호에는 소지 원재료 중 산화알루미늄(Al2O3) 입자의 첨가비율을 높이면서 골회, 2차점토 및 장석의 혼합비율을 조정하여 꺽임강도가 우수하면서도, 성형체 소성시 연화 또는 균열 발생이 없이 내구성이 뛰어난 초강화자기의 제조가 가능한 초강화자기에 이용되는 소지 및 그들의 제조방법이 공개되어 있고,

국내공개특허공보 공개번호 제1020110087483 (20110803)호에는 SiO 2 65중량% 내지 70중량%, Al2O3 15중량% 내지 20중량%, Fe2O3 3.5중량% 내지 4.5중량% 및 MgO, CaO, Na2O, K2O를 포함하는 기타 금속산화물 6.5중량% 내지 10.5중량%를 포함하여 구성되는 내충격성을 갖는 자기 제조용 소지 조성물이 공개되어 있고,

동 공보 공개번호 제1020110134645 (20111215)호에는 기존의 3 성분계 자기 소지와 규조토 분말 및 백토 분말을 혼합 사용함으로써, 기존의 3 성분계 자기 소지로 제조된 자기보다 밀도가 감소되어 경량화를 달성할 수 있는 자기용 경량성 소지 조성물이 공개되어 있음을 알 수 있다.

국내등록특허공보 등록번호 제10-0442043호 국내등록특허공보 등록번호 제10-101017359호 국내등록특허공보 등록번호 제10-0350348호 국내공개특허공보 공개번호 제10-2005-0108994호

종래 방법에 의해 제작되어진 내열용기는 유약을 발라 건조시키게 되면, 건조과정에서 소지 또는 유약에 균열이 발생하게 되고, 이러한 균열 부위에 음식물 찌꺼기 또는 세균 등이 번식하게 됨으로 식기 용도로서의 사용에 악영향을 미치는 문제점과,

자연 상태에서 채취되는 점토를 그대로 용기 제작에 사용할 경우에는 성형과정 및 가열과정에서 적절한 점착력 및 성형력이 제공되지 못해 성형 자체가 힘들고 가열 중에 균열이 발생되는 등의 문제점과 그로 인해 건조과정에서 균열발생하고 내구성이 저하되는 문제점이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 석회장석 50~65중량%, 엽장석 8~10중량% 활석 3~5중량%, 오부수비점토 15~20중량%, 중국갈색수비점토 13~15중량%로 조성된 내열도기에 사용되는 소지 조성물 및 그를 이용한 내열도기의 제조방법을 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제해결 수단인 것이다.

본 발명은 일반적으로 생산되는 엽장석을 이용한 내열자기 보다 생산수율을 향상시키고 엽장석 대신 값이 싼 석회장석을 이용 제조원가는 낮게 하여 시장 경쟁력을 향상시키는 장점과,

수입산 와목점토 대신 국내산 오부점토를 수비하여 내열성을 증대시키고 제조원가는 낮추는 장점과,

도기 생성 융재인 엽장석과 회장석 그리고 활석을 적당량 사용하여 열팽창 계수를 3.0×10^-6이하에 되게 하여 열충격에 강하고 제품에 강도를 강화하였으며,

일반적인 1차 소성된 내열자기의 흡수율은 6~8%로 제품의 강도가 약하나, 이를 보완하기 위해서 본 발명에서는 흡수율이 2-3%대로 하여 1180℃에서 도기를 생산함으로서 강도를 증진시켜 내구성을 향상시켰고,

일반적인 내열자기 소성온도는 1230~1250℃에서 생산되나 내열도기는 1180~1200℃에서 생산하는 경제적인 장점이 있은 것이다.

본 발명에서 사용되는 오부점토의 오부수비점토는 오부지역에서 생산되는 일차 점토를 백토의 상부 층에서 중화되어 유기물이 많고 철분이 높다.

오부점토를 볼밀에 넣고 2시간 분쇄하여 출토 후 80mesh 채로 분리하면 열강 효율이 향상된다. 이때 제거되는 사질은 대부분이 규석, 장석질로 열충격에 약한 재료임이 확인되었다.

오부점토만 케이크화하여 와목수비점토를 오부수비점토로 치환이 가능하였다.

본 발명에서 사용되는 엽장석과 활석을 살펴보면, 엽장석의 열팽창 계수로 0.05~0.06×10^- ⁶이고 코디라이트 열팽창계수로 1.1~1.5×10^-6이어서 두물질을 소성 후 열팽창계수를 낮추어 주며 열충격에 강한 도기를 생산할 수 있었다.

엽장석과 활석의 비율은 3:1 중량 비율이 열충격에 강하고 제품강도가 강화되었다.

본 발명에서 사용되는 석회장석은 융점이 1552℃ 높아서 다른 광물들과 1180℃에서 반응하지 아니하고 석회장석으로 존재하여 열충격에 강하고 강도를 강화시키는 역할을 한다.

석회장석은 입도를 조정하기 알맞은 광물이어서 흡수율 조절이 용이한 장점이 있다.

본 발명의 내열도기 제조는 내열자기에서는 엽장석 사용량이 40% 이상이 되어 소지원가 상승의 주원인이 된다.

본 발명에서는 10중량% 사용으로 소지원가를 현격하게 낮추어 제품의 경쟁력을 향상시켰다. 엽장석에 의존하여 열충격에 견디게 하기 위해서는 소성온도가 1230℃ 이상이 되어야 하여 에너지 비용이 증대된다.

본 발명에서는 엽장석과 석회장석 활석을 정당한 비율로 사용하여 소성온도를 1180℃ 로 하여 에너지 비용 절감효과와 열충격에 강한 도기를 생산한다.

석회장석은 국내에 부존자원이 풍부하고 철분이 적어 소지색상이 매우 양호하게 생산된다. 소성온도를 낮추면 소지는 철분에 따른 색상이 백색에 가까워지는 장점이 있다.

이러한 점을 이용하여 내열도기 조합비율은 석회장석 50~65중량%, 엽장석 8~10중량% 활석 3~5중량%, 오부수비점토 15~20중량%, 중국갈색수비점토 13~15중량% 일 때 1180℃에서 소성시 흡수율이 2~3% 이었다.

이는 열충격 시험에서 내열자기 보다 우수하고 충격강도가 우수한 도기를 얻을 수 있었다.

본 발명의 상기 소성 과정에서의 온도가 중요한데 만일 1050℃ 미만의 온도로 소성이 이루어질 경우에는 표면상태가 불량하게 되고, 1300℃를 초과하는 온도로 소성을 하게 되면 열충격으로 소지가 깨지는 것을 실제 실험을통해 확인할 수 있었다.

사용원료 화학성분 분석결과

산지	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	TiO₂	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	LiO₂	Igloss
오부수비 점토	45.9	31.4	3.65	0.06	2.74	1.89	0.83	0.88	-	12.65
중국갈색점토	46.4	35.7	1.86	0.22	0.04	0.56	0.08	0.08	-	14.59
중국만주활석	62.8	0.43	0.16	0.21	-	36.6	0.02	-	-	-
아프리카 엽장석	78.0	16.0	0.1	-	0.3	0.1	0.5	0.6	4.0	-
석회장석	49.10	29.89	0.77	0.16	12.24	0.23	0.57	2.68		4.59

이하 본 발명을 실시예를 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

실시예 1

석회장석 50kg, 엽장석 8kg 활석 3kg, 오부수비점토 15kg, 중국갈색수비점토 13kg을 볼밀에 투입시켜 200RPM 으로 30분간 분쇄하여 80매쉬의 내열 도기에 사용되는 소지를 얻은 후에, 교반기로 이송시켜 물을 상기 혼합입자 중량대비 100:20의 비율로 투입시켜 반죽한 다음, 성형기에 넣어 도기를 성형한 후에, 성형한 도기를 소성로에 장입시키되, 소성로에서 1100~1200℃ 로 8~10시간 소성하여 흡수율 2~3%를 갖는 내열 도기를 제조하였다.

실시예 2

석회장석 65kg, 엽장석 10kg, 활석 5kg, 오부수비점토 20kg, 중국갈색수비점토 15kg을 볼밀에 투입시켜 200RPM 으로 30분간 분쇄하여 80매쉬의 내열 도기에 사용되는 소지를 얻은 후에, 교반기로 이송시켜 물을 상기 혼합입자 중량대비 100:20의 비율로 투입시켜 반죽한 다음, 성형기에 넣어 도기를 성형한 후에, 성형한 도기를 소성로에 장입시키되, 소성로에서 1100~1200℃ 로 8~10시간 소성하여 흡수율 2~3%를 갖는 내열 도기를 제조하였다.

실시예 3

석회장석 60kg, 엽장석 8kg, 활석 4kg, 오부수비점토 18kg, 중국갈색수비점토 14kg을 볼밀에 투입시켜 200RPM 으로 30분간 분쇄하여 80매쉬의 내열 도기에 사용되는 소지를 얻은 후에, 교반기로 이송시켜 물을 상기 혼합입자 중량대비 100:20의 비율로 투입시켜 반죽한 다음, 성형기에 넣어 도기를 성형한 후에, 성형한 도기를 소성로에 장입시키되, 소성로에서 1100~1200℃ 로 8~10시간 소성하여 흡수율 2~3%를 갖는 내열 도기를 제조하였다.

상기와 같이 제조한 내열 도기에 사용되는 소지의 조성물은 석회장석 50~65%, 엽장석 8~10중량% 활석 3~5중량%, 오부수비점토 15~20중량%, 중국갈색수비점토 13~15중량% 으로 조성되어 있음을 알 수 있다.

실험예

본 발명의 실시예에서 제조된 내열도기에 사용되는 소지 조성물을 이용하여 제조된 내열를 각각 200℃ 가열기에 넣고 1시간 유지시킨 후, 4℃ 의 물에 넣고 급랭한 후, 센불에서 20분간 가열하여 미세균열정도, 수분흡수율, 내열성, 침지 하지 않은 내열용기 및 장시간 물에 침지한 내열 용기의 안정성을 측정한 결과 아래와 같은 결과를 얻었다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비고
미세균열 정도	양호	양호	양호
수분흡수율(%)	2.7	2.9	2.8
내열성	크랙 없음	크랙 없음	크랙 없음
직화가열 안정성 (침지 없음)	우수	우수	우수
직화가열 안전성 (24시간 침지)	우수	우수	우수

Claims

내열도기에 사용되는 소지 조성물에 있어서,
석회장석 50~65%, 엽장석 8~10중량% 활석 3~5중량%, 오부수비점토 15~20중량%, 중국갈색수비점토 13~15중량% 으로 조성되어 있음을 특징으로 하는 내열도기에 사용되는 소지 조성물.
내열도기에 사용되는 소지 조성물을 이용한 내열도기의 제조방법에 있어서,
석회장석 50~65%, 엽장석 8~10중량% 활석 3~5중량%, 오부수비점토 15~20중량%, 중국갈색수비점토 13~15중량%를 볼밀에 투입시켜 200RPM 으로 30분간 분쇄하여 80매쉬의 내열 도기에 사용되는 소지를 얻은 후에, 교반기로 이송시켜 물을 상기 혼합입자 중량대비 100:20의 비율로 투입시켜 반죽한 다음, 성형기에 넣어 도기를 성형한 후에, 성형한 도기를 소성로에 장입시키되, 소성로에서 1100~1200℃ 로 8~10시간 소성하여 흡수율 2~3%를 갖도록 제조함을 특징으로 하는 내열도기에 사용되는 소지 조성물을 이용한 내열도기의 제조방법.