KR20130130365A - Composite for lightweight ceramic ware and manufacturing method of the lightweight ceramic ware using the composite - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도자기용 소지 조성물 및 이를 이용한 도자기의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온에서 가스를 방출하는 산화세리움(CeO2)을 이용하여 소성 단계에서 기공을 형성할 수 있는 경량도자기용 소지 조성물 및 이를 이용한 경량도자기의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a ceramic composition for porcelain and a method of manufacturing ceramics using the same, and more particularly, for a light ceramic that can form pores in a firing step by using a cerium oxide (CeO 2 ) that emits gas at a high temperature. It relates to a holding composition and a method of manufacturing a light ceramics using the same.
식기, 위생도기, 점토벽돌, 타일 등은 의식주 생활에서 많이 사용되는 것으로 전통 생활도자기 산업의 대표적인 제품들이다. 그러나 이러한 전통 생활도자기 제품들은 비중이 2.7 이상으로 높은 중량 때문에 생활 속에서의 그 수요가 감소되는 추세이다. Tableware, sanitary ware, clay bricks, and tiles are typical products of the traditional life ceramics industry, which are widely used in food and shelter. However, these traditional ceramics products tend to decrease in demand because of their heavy weight, which is over 2.7.
특히 한식 세계화의 실행 단계인 요즘에는 일반 가정 또는 대중음식점에서 육체적 노동의 가중화로 고비중, 난취급성 도자기 제품의 식기 사용을 기피하는 현상이 발생하고 있다. 건축용 도자 제품(타일, 위생도기 등)에서도 같은 현상이 나타나고 있다. 거주 공간에는 건축용 도자제품(타일, 위생도기 등)이 적용되고 있으나, 고비중의 도자제품으로 인해 건축물 초고층화에 문제점으로 지적되고 있다. Especially, nowadays, as a stage of globalization of Korean food, there is a phenomenon that general households or restaurants are avoiding the use of utensils used for high - and low - handed ceramics by weighting of physical labor. The same phenomenon is occurring in ceramic products for architectural use (tiles, sanitary ware, etc.). Architectural ceramics (tiles, sanitary ceramics, etc.) are applied to the residential space, but it is pointed out as a problem in the construction of the high-rise buildings due to the high-cost ceramic products.
따라서, 도자기 수요의 확산을 위해 소비자들의 가장 큰 요구인 강하고 가벼운 경량도자기 제품의 개발이 요구되고 있다. Therefore, it is required to develop strong and lightweight ceramics products which are the biggest demand of consumers for the diffusion of ceramics demand.
또한, 에너지 절감을 위한 보온성이 탁월한 도자제품의 개발은 생활식기 시장에서 뿐만 아니라 건축시장에까지 널리 요구되는 사항이다. In addition, the development of ceramic products with excellent thermal insulation for energy saving is widely required not only in the kitchenware market but also in the construction market.
이러한 경량도자기 제품은 한식문화 보급화에 대한 문제점을 개선할 것이며, 고층건물의 건축용 도자제품 점유율을 향상시킬 것이다.
Such lightweight ceramic products will improve the problem of the spread of Korean food culture and improve the share of ceramic products for construction of high-rise buildings.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고온에서 가스를 방출하는 산화세리움(CeO2)을 이용하여 소성 단계에서 기공을 형성할 수 있는 경량도자기용 소지 조성물 및 이를 이용한 경량도자기의 제조방법을 제공함에 있다.
The problem to be solved by the present invention is to provide a composition for lightweight ceramics that can form pores in the firing step by using a cerium oxide (CeO 2 ) to release the gas at a high temperature and a method of manufacturing a lightweight ceramics using the same. .
본 발명은, 점토 25∼38중량%, 장석 20∼40중량% 및 규석 25∼40중량%를 포함하는 소지원료를 포함하되 함수율이 20∼45%인 소지원료 슬러리와, 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 산화세리움(CeO2) 0.1∼20중량부 포함하는 경량도자기용 소지 조성물을 제공한다.The present invention includes a sub-support slurry including a sub-support charge including 25 to 38% by weight of clay, 20 to 40% by weight of feldspar and 25 to 40% by weight of silica, and a sub-support material slurry having a water content of 20 to 45%; It provides a holding composition for lightweight ceramics containing 0.1 to 20 parts by weight of cerium oxide (CeO 2 ) relative to the portion.
상기 경량도자기용 소지 조성물은 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 베마이트 0.01∼10중량부를 더 포함할 수 있다.The light weight porcelain holding composition may further include 0.01-10 parts by weight of boehmite based on 100 parts by weight of the small support material slurry.
또한, 상기 경량도자기용 소지 조성물은 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 하이드록시아파타이트 0.01∼10중량부를 더 포함할 수 있다.In addition, the light weight ceramic holding composition may further comprise 0.01 to 10 parts by weight of hydroxyapatite with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry.
또한, 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 카본 0.01∼10중량부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further comprise 0.01 to 10 parts by weight of carbon based on 100 parts by weight of the sub-support slurry.
상기 소지원료 슬러리는 백자 슬러리일 수 있고, 상기 소지원료는 SiO2 65∼80중량%, Al2O3 10∼25중량%, K2O 0.1∼6중량%, Na2O 0.01∼3중량%, Fe2O3 0.01∼2중량%, CaO 0.01∼2중량%, MgO 0.01∼1중량%, TiO2 0.001∼1중량%, Li2O 0.01∼1중량%, MnO 0.01∼1중량% 및 P2O5 0.001∼0.5중량%를 포함하는 조성 성분으로 이루어질 수 있다.The small support material slurry may be a white porcelain slurry, and the small support material may be 65 to 80% by weight of SiO 2 , 10 to 25% by weight of Al 2 O 3 , 0.1 to 6% by weight of K 2 O, and 0.01 to 3% by weight of Na 2 O. , Fe 2 O 3 0.01-2% by weight, CaO 0.01-2% by weight, MgO 0.01-1%, TiO 2 0.001-1%, Li 2 O 0.01-1%, MnO 0.01-1%, and P 2 O 5 It may be composed of a composition component containing 0.001 to 0.5% by weight.
또한, 본 발명은, (a) 점토 25∼38중량%, 장석 20∼40중량% 및 규석 25∼40중량%를 포함하는 소지원료를 준비하는 단계와, (b) 상기 소지원료를 분쇄하고 함수율이 20∼45%인 소지원료 슬러리를 형성하는 단계와, (c) 상기 소지원료 슬러리에 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 산화세리움(CeO2) 0.1∼20중량부를 혼합하여 경량도자기용 소지 조성물을 형성하는 단계와, (d) 상기 경량도자기용 소지 조성물을 성형하는 단계 및 (e) 성형된 결과물을 1100∼1500℃에서 소성하는 단계를 포함하며, 상기 소성이 이루어짐에 따라 상기 소지원료 슬러리의 치밀화가 이루어지고, 상기 산화세리움(CeO2)에 의해 가스가 방출되며, 상기 소지원료 슬러리의 치밀화가 이루어진 후에도 상기 가스가 발생하여 소성체 내에 기공이 형성되는 경량도자기의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (a) preparing a small support material comprising 25 to 38% by weight of clay, 20 to 40% by weight of feldspar and 25 to 40% by weight of quartz; Forming a 20 to 45% micro-support slurry, and (c) mixing 0.1 to 20 parts by weight of cerium oxide (CeO 2 ) with respect to 100 parts by weight of the micro-support slurry. Forming a composition, (d) molding the base material composition for light ceramics, and (e) firing the molded product at 1100 to 1500 ° C, wherein the baking support slurry is produced as the baking is performed. Densification of the gas is made, the gas is released by the cerium oxide (CeO 2 ), the gas is generated even after the densification of the small support material slurry provides a method for producing a light-weight ceramics in which pores are formed in the plastic body. .
상기 (c) 단계에서 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 베마이트 0.01∼10중량부를 더 혼합할 수 있다.In the step (c), 0.01 to 10 parts by weight of boehmite may be further mixed with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry.
상기 (c) 단계에서 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 하이드록시아파타이트 0.01∼10중량부를 더 혼합할 수 있다.In the step (c), 0.01 to 10 parts by weight of hydroxyapatite may be further mixed with respect to 100 parts by weight of the sub-support slurry.
상기 (c) 단계에서 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 카본 0.01∼10중량부를 더 혼합할 수 있다.0.01 to 10 parts by weight of carbon may be further mixed with respect to 100 parts by weight of the sub-support slurry in step (c).
상기 소지원료 슬러리는 백자 슬러리이고, 상기 소지원료는 SiO2 65∼80중량%, Al2O3 10∼25중량%, K2O 0.1∼6중량%, Na2O 0.01∼3중량%, Fe2O3 0.01∼2중량%, CaO 0.01∼2중량%, MgO 0.01∼1중량%, TiO2 0.001∼1중량%, Li2O 0.01∼1중량%, MnO 0.01∼1중량% 및 P2O5 0.001∼0.5중량%를 포함하는 조성 성분으로 이루어질 수 있다.
The small support material slurry is a white porcelain slurry, the small support material is 65 to 80% by weight of SiO 2 , 10 to 25% by weight of Al 2 O 3 , 0.1 to 6% by weight of K 2 O, 0.01 to 3 % by weight of Na 2 O, Fe 0.01 to 2 weight percent 2 O 3, 0.01 to 2 weight percent CaO, 0.01 to 1 weight percent MgO, 0.001 to 1 weight percent TiO 2 , 0.01 to 1 weight percent Li 2 O, 0.01 to 1 weight percent MnO and P 2 O 5 may comprise a composition component comprising from 0.001 to 0.5% by weight.
본 발명에 의하면, 고온에서 가스를 방출하는 산화세리움(CeO2)을 이용하여 소성 단계에서 기공을 형성하여 경량도자기를 제조할 수 있다. According to the present invention, by using the cerium oxide (CeO 2 ) to release the gas at a high temperature can form a porcelain in the firing step to produce a lightweight ceramic.
본 발명에 의해 제조된 경량도자기에는 10㎛ 이상의 비교적 큰 기공들이 분포하며, 상기 경량도자기는 기공 형성에 의한 비중 감소가 커서 매우 가벼운 특성을 갖는다.
Light porcelain produced by the present invention is distributed in the relatively large pores of 10㎛ or more, the light weight porcelain has a very light characteristic of the large specific gravity decrease by the pore formation.
도 1은 실시예 1에서 사용된 산화세리움(CeO2)의 입도 분포를 보여주는 그래프이다.
도 2는 산화세리움(CeO2)의 모습을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 산화세리움(CeO2)의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 바형 성형체를 보여주는 사진이다.
도 5는 베마이트(AlOOH), 카본(carbon), 산화세리움(CeO2) 및 하이드록시아파타이트(HAp)의 소성 온도에 따른 중량 감소(weight loss)를 보여주는 그래프이다.
도 6은 산화세리움(CeO2)의 소성 온도에 따른 중량 감소를 보여주는 그래프이다.
도 7은 백자 슬러리 고형분의 치밀화 거동을 보여주는 그래프이다.
도 8은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 경량도자기의 밀도를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 경량도자기의 흡수율(absorption rate)을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 경량도자기의 꺽임강도(bending strength)를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 경량도자기의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 회절 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 12는 실시예 2에 따라 1200℃에서 소성하여 제조된 경량도자기의 미세구조를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 13은 실시예 2에 따라 1250℃에서 소성하여 제조된 경량도자기의 미세구조를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 14는 실시예 2에 따라 1300℃에서 소성하여 제조된 경량도자기의 미세구조를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 15는 실시예 2에 따라 1200℃, 1250℃ 및 1300℃에서 각각 소성하여 제조된 경량도자기의 기공분포도를 보여주는 그래프이다.1 is a graph showing the particle size distribution of cerium oxide (CeO 2 ) used in Example 1. FIG.
2 is a scanning electron micrograph showing the appearance of cerium oxide (CeO 2 ).
3 is a graph showing an X-ray diffraction (XRD) pattern of cerium oxide (CeO 2 ).
Figure 4 is a photograph showing a bar shaped body prepared according to Example 1.
FIG. 5 is a graph showing weight loss according to firing temperature of boehmite (AlOOH), carbon, carbon, cerium oxide (CeO 2 ), and hydroxyapatite (HAp).
6 is a graph showing the weight decrease with the firing temperature of cerium oxide (CeO 2 ).
7 is a graph showing densification behavior of white porcelain slurry solids.
Figure 8 is a graph showing the results of measuring the density of the light weight pottery prepared in Example 1, Example 2 and Comparative Example.
FIG. 9 is a graph showing the results of measuring absorption rates of lightweight ceramics manufactured according to Examples 1, 2, and Comparative Examples. FIG.
Figure 10 is a graph showing the results of measuring the bending strength (bending strength) of the lightweight ceramics manufactured according to Examples 1, 2 and Comparative Examples.
FIG. 11 is a graph showing X-ray diffraction (XRD) diffraction patterns of lightweight ceramics prepared according to Examples 1, 2 and Comparative Examples. FIG.
12 is a scanning electron micrograph showing the microstructure of the light weight ceramics produced by firing at 1200 ℃ according to Example 2.
FIG. 13 is a scanning electron micrograph showing the microstructure of a lightweight ceramic prepared by baking at 1250 ° C. according to Example 2. FIG.
FIG. 14 is a scanning electron micrograph showing the microstructure of a lightweight ceramic prepared by firing at 1300 ° C. according to Example 2. FIG.
FIG. 15 is a graph showing pore distribution diagrams of lightweight ceramics manufactured by firing at 1200 ° C., 1250 ° C., and 1300 ° C., respectively.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not.
이하에서, 카본이라 함은 카본(carbon) 성분으로 이루어진 흑연, 카본블랙(carbon black), 그라핀(graphene) 및 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 의미로 사용한다. Hereinafter, carbon refers to one or more materials selected from graphite, carbon black, graphene, and carbon nanotubes (CNT) including carbon components. do.
이하에서, 도자기라 함은 도기와 자기를 포함하는 의미로 사용한다. In the following, the term porcelain is used to mean both porcelain and porcelain.
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. Pottery is a term that includes pottery and porcelain. Ceramics are mainly made of materials such as clay, feldspar, silica, pyrophyllite, and stonite. Ceramics are products obtained by mixing and molding these materials at a certain ratio, followed by firing and curing. Pottery has a high absorption rate, so it produces a dull sound when tapped and has a relatively low durability. It has a low absorption rate and gives a clear sound when touched and has excellent durability.
본 발명에서는 기존에 알려져 있는 도자기 성형 단계에서 기공을 형성하는 방법과 달리 고온에서 가스를 방출하여 소성 단계에서 기공을 형성하는 방법으로 경량화된 도자기를 제조하는 방법을 제시한다. In the present invention, unlike the method of forming pores in the porcelain molding step known in the prior art, a method of manufacturing a lightened porcelain by the method of forming a pore in the firing step by emitting a gas at a high temperature.
성형 단계에서 기공을 형성하는 방식이 아닌, 소성 단계에서 기공을 형성하여 경량화시키는 방식이다. 성형 단계에서의 기공 형성은 소성 시 소결에 의한 수축작용으로 인하여 기공이 닫히거나 미세해져 비중 저하를 억제하는 문제점이 발생할 수 있다. 하지만 소성 단계에서 기공을 형성하면 이러한 현상을 억제할 수 있다. Rather than forming pores in the molding step, it is a way to reduce the weight by forming pores in the firing step. Pore formation in the molding step may cause a problem that the pores are closed or fine due to shrinkage action by sintering during firing to suppress the decrease in specific gravity. However, the formation of pores in the firing step can suppress this phenomenon.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량도자기용 소지 조성물은, 점토 25∼38중량%, 장석 20∼40중량% 및 규석 25∼40중량%를 포함하는 소지원료를 포함하되 함수율이 20∼45%인 소지원료 슬러리와, 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 산화세리움(CeO2) 0.1∼20중량부 포함한다. The possession composition for lightweight ceramics according to a preferred embodiment of the present invention includes a small support material containing 25 to 38% by weight of clay, 20 to 40% by weight of feldspar and 25 to 40% by weight of silica, but has a water content of 20 to 45%. possession of the slurry and the slurry carrying the three oxide based on 100 parts by weight of Solarium (CeO 2) 0.1~20 includes parts by weight.
상기 소지원료 슬러리는 백자 슬러리일 수 있고, 상기 소지원료는 SiO2 65∼80중량%, Al2O3 10∼25중량%, K2O 0.1∼6중량%, Na2O 0.01∼3중량%, Fe2O3 0.01∼2중량%, CaO 0.01∼2중량%, MgO 0.01∼1중량%, TiO2 0.001∼1중량%, Li2O 0.01∼1중량%, MnO 0.01∼1중량% 및 P2O5 0.001∼0.5중량%를 포함하는 조성 성분으로 이루어질 수 있다.The small support material slurry may be a white porcelain slurry, and the small support material may be 65 to 80% by weight of SiO 2 , 10 to 25% by weight of Al 2 O 3 , 0.1 to 6% by weight of K 2 O, and 0.01 to 3% by weight of Na 2 O. , Fe 2 O 3 0.01-2% by weight, CaO 0.01-2% by weight, MgO 0.01-1%, TiO 2 0.001-1%, Li 2 O 0.01-1%, MnO 0.01-1%, and P 2 O 5 It may be composed of a composition component containing 0.001 to 0.5% by weight.
경량도자기 제조를 위해 소성 단계에서 기공을 형성하기 위하여 산화세리움(CeO2)를 첨가하며, 산화세리움(CeO2)은 고온에서 가스를 방출하기 때문에 소성 단계에서 기공을 형성하기에 적합한 물질이다. Cerium oxide (CeO 2 ) is added to form pores in the firing step for the manufacture of lightweight ceramics, and cerium oxide (CeO 2 ) is a suitable material for forming pores in the firing step because it releases gas at a high temperature. .
산화세리움(CeO2)이 소성 공정에서 산소 가스를 방출하는 반응을 아래의 반응식 1에 나타내었다. 아래의 반응식 1에서 x는 2 미만의 양의 정수이다. The reaction in which cerium oxide (CeO 2 ) releases oxygen gas in the firing process is shown in
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
CeO2 → CeO2 -x + 0.5xO2 CeO 2 → CeO 2 -x + 0.5xO 2
소성 단계에서 기공 형성을 위하여 고온 가열 시에 가스를 방출하는 산화세리움(CeO2)을 배합한다. 산화세리움(CeO2)은 특히 소지의 소결이 시작되는 1100℃ 이상에서 산소 가스를 방출하기 때문에 소성 시의 수축작용이 일어나면서 기공을 형성한다. 소성이 이루어짐에 따라 상기 소지원료 슬러리의 치밀화가 이루어지고, 상기 산화세리움(CeO2)에 의해 가스가 방출되며, 상기 소지원료 슬러리의 치밀화가 이루어진 후에도 상기 가스가 발생하여 소성체 내에 기공이 형성되는 것이다. In the firing step, cerium oxide (CeO 2 ), which releases gas upon high temperature heating, is blended to form pores. Since cerium oxide (CeO 2 ) emits oxygen gas, particularly at 1100 ° C. or more at which sintering of the body starts, pores are formed during shrinkage during firing. As the sintering is performed, densification of the small support material slurry is performed, gas is released by the cerium oxide (CeO 2 ), and the gas is generated even after the compaction of the small support material slurry is formed to form pores in the fired body. Will be.
산화세리움(CeO2)은 소성하였을 때 가스 발생으로 인하여 중량 감소가 나타나며, 또한 상용 백자 슬러리에 대하여 산화세리움(CeO2)을 첨가하여 소성하였을 때 일반 백자 대비 밀도가 감소한다. The weight of cerium oxide (CeO 2 ) is reduced due to gas generation when calcined, and the density is lower than that of normal white porcelain when calcined by adding cerium oxide (CeO 2 ) to commercial white slurry.
산화세리움(CeO2)은 소성 온도에서의 유지 시간이 증가함에 따라서 산소 가스 방출양이 증가하며, 소성 온도가 높을수록 산소 가스를 많이 방출한다. 소성 온도와 산화세리움(CeO2)의 첨가량이 증가할수록 가스 방출양이 증가한다.Cerium oxide (CeO 2 ) increases the amount of oxygen gas released as the holding time at the firing temperature increases, and the higher the firing temperature, the more oxygen gas is released. As the firing temperature and the amount of cerium oxide (CeO 2 ) added increase, the amount of gas released increases.
일반적으로 백자 슬러리는 약 1000℃ 미만에서부터 치밀화가 진행되며, 1200℃ 이상에서는 치밀화가 진행되어 수축이 된 상태로 나타나며, 산화세리움(CeO2)은 1200℃ 이상에서도 산소 가스를 방출하며, 따라서 백자 슬러리의 치밀화가 진행되고 난 후에도 산소 가스가 방출되므로 이로 인한 기공이 형성되게 된다. In general, the white slurry is densified from less than about 1000 ℃, the densification proceeds to appear in the contracted state above 1200 ℃, cerium oxide (CeO 2 ) emits oxygen gas even at 1200 ℃ or more, so white Oxygen gas is released even after the densification of the slurry proceeds, thereby forming pores.
소지원료 슬러리와 산화세리움(CeO2)을 포함하는 경량도자기용 소지 조성물에 대한 소성체는 산화세리움(CeO2)을 첨가하지 않은 경우로서 소지원료 슬러리에 대한 소성체에 비하여 기공 형성에 의해 3점꺽임강도가 낮게 나타나지만 경량화를 구현할 수 있다. The fired body for the light-weight ceramic holding composition including the micro-support slurry and cerium oxide (CeO 2 ) is a case in which the cerium oxide (CeO 2 ) is not added and the pores are formed by the formation of pores as compared to the fired body for the micro-support slurry. Although the three-point bending strength appears low, the weight can be realized.
상기 경량도자기용 소지 조성물은 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 베마이트(AlOOH) 0.01∼10중량부를 더 포함할 수 있다. 베마이트(AlOOH)는 소성 공정 중에 약 600℃ 이상에서 가스를 방출하여 기공을 형성하는 역할을 함으로써 경량도자기를 제조하는데 기여할 수 있다. The light weight porcelain holding composition may further include 0.01-10 parts by weight of boehmite (AlOOH) based on 100 parts by weight of the small support material slurry. The boehmite (AlOOH) plays a role of releasing gas at about 600 ° C or higher during the firing process to form pores, thereby contributing to the production of lightweight ceramics.
또한, 상기 경량도자기용 소지 조성물은 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite; HAp) 0.01∼10중량부를 더 포함할 수 있다. 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite; HAp)는 소성 공정 중에 약 800℃ 이상에서 가스를 방출하여 기공을 형성하는 역할을 함으로써 경량도자기를 제조하는데 기여할 수 있다. In addition, the light weight porcelain holding composition may further include 0.01 to 10 parts by weight of hydroxyapatite (HAp) based on 100 parts by weight of the small support material slurry. Hydroxyapatite (HAp) plays a role in releasing gas at about 800 ° C or higher during the firing process to form pores, thereby contributing to the production of lightweight ceramics.
또한, 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 카본 0.01∼10중량부를 더 포함할 수 있다. 카본은 소성 공정 중에 약 600℃ 이상에서 가스를 방출하여 기공을 형성하는 역할을 함으로써 경량도자기를 제조하는데 기여할 수 있다.
In addition, it may further comprise 0.01 to 10 parts by weight of carbon based on 100 parts by weight of the sub-support slurry. Carbon may contribute to the manufacture of lightweight ceramics by releasing gas at about 600 ° C. or higher during the firing process to form pores.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량도자기의 제조방법을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a lightweight ceramics according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
점토 25∼38중량%, 장석 20∼40중량% 및 규석 25∼40중량%를 소지원료를 준비한다. Prepare a small support fee of 25 to 38% by weight of clay, 20 to 40% by weight of feldspar and 25 to 40% by weight of quartzite.
점토, 장석 및 규석을 포함하는 상기 소지원료는 백자 소지로서 SiO2 65∼80중량%, Al2O3 10∼25중량%, K2O 0.1∼6중량%, Na2O 0.01∼3중량%, Fe2O3 0.01∼2중량%, CaO 0.01∼2중량%, MgO 0.01∼1중량%, TiO2 0.001∼1중량%, Li2O 0.01∼1중량%, MnO 0.01∼1중량% 및 P2O5 0.001∼0.5중량%를 포함하는 조성 성분으로 이루어질 수 있다.The possession of raw materials containing clay, feldspar and silica is 65~80% by weight in terms of SiO 2 hold porcelain, Al 2 O 3 10~25% by weight, K 2 O 0.1~6% by weight, Na 2 O 0.01~3% by weight , Fe 2 O 3 0.01-2% by weight, CaO 0.01-2% by weight, MgO 0.01-1%, TiO 2 0.001-1%, Li 2 O 0.01-1%, MnO 0.01-1%, and P 2 O 5 It may be composed of a composition component containing 0.001 to 0.5% by weight.
상기 소지원료를 분쇄하고 함수율이 20∼45%인 소지원료 슬러리를 형성한다. The small support material is pulverized to form a small support material slurry having a water content of 20 to 45%.
상기 분쇄는 습식 분쇄 공정을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 습식 분쇄 공정은 볼 밀링 공정을 이용할 수 있다. The grinding is preferably a wet grinding process. The wet milling process may use a ball milling process.
상기 볼 밀링 공정에 대하여 설명하면, 소지원료를 볼 밀링기(ball milling machine)에 장입하고 물, 에탄올과 같은 용매와 함께 혼합한다. 볼 밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 상기 소지원료를 기계적으로 분쇄한다. 상기 볼 밀링에 사용되는 볼은 알루미나, 지르코니아와 같은 세라믹 재질의 볼을 사용하는 것이 바람직하며, 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 50∼500rpm 정도의 범위로 설정할 수 있다. 볼 밀링은 목표하는 입자의 크기 등을 고려하여 1∼48시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 볼 밀링에 의해 소지원료는 미세한 크기의 입자로 분쇄되고, 균일한 입자 크기 분포를 갖게 된다. 이때, 소지원료의 평균 입경이 1∼100㎛가 되도록 분쇄하는 것이 합성되는 경량도자기의 기계적 특성 등을 고려할 때 바람직하다. 상기와 같이 습식 분쇄 공정을 거친 소지원료는 미분화되어 슬러리(slurry) 상태를 이루고 있다. The ball milling process will be described. The raw material is charged into a ball milling machine and mixed with a solvent such as water or ethanol. The raw material is mechanically pulverized by rotating it at a constant speed using a ball milling machine. The ball used for the ball milling is preferably a ceramic ball such as alumina or zirconia, and the balls may be all the same size or may be used together with balls having two or more sizes. The size of the balls, the milling time, and the rotation speed per minute of the ball miller are adjusted so as to be crushed to the target particle size. For example, in consideration of the size of the particles, the size of the balls may be set in the range of about 1 mm to 50 mm, and the rotational speed of the ball miller may be set in the range of about 50 to 500 rpm. The ball milling is preferably performed for 1 to 48 hours in consideration of the target particle size and the like. By ball milling, the base stock is pulverized into fine sized particles and has a uniform particle size distribution. At this time, it is preferable in view of the mechanical characteristics and the like of lightweight ceramics to be pulverized so that the average particle size of the raw material is 1 to 100 mu m. The raw material having undergone the wet milling process as described above is pulverized to form a slurry state.
상기 소지원료에 포함된 철(Fe) 성분을 제거하기 위하여 탈철기로 탈철하는 공정을 수행할 수도 있다. 탈철 공정은 일반적으로 알려진 방법을 이용할 수 있으며, 여기서는 그 설명을 생략한다. A process of de-ironing with a de-ironing machine may be performed to remove iron (Fe) contained in the raw material. A known method can be used for the de-ironing process, and a description thereof will be omitted here.
소지원료 슬러리에 대하여 탈수 공정을 수행할 수도 있으며, 상기 탈수 공정은 압출 여과기(filter press)를 이용하여 수행할 수 있고, 탈수 처리한 후에는 토련기로 혼합할 수도 있다. The dewatering process may be performed on the raw material slurry, and the dewatering process may be performed using an extruder (filter press).
이렇게 형성된 소지원료 슬러리에 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 산화세리움(CeO2) 0.1∼20중량부를 혼합하여 경량도자기용 소지 조성물을 형성한다. 이때, 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 베마이트 0.01∼10중량부를 더 혼합할 수 있다. 또한, 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 하이드록시아파타이트 0.01∼10중량부를 더 혼합할 수도 있다. 또한, 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 카본 0.01∼10중량부를 더 혼합할 수도 있다.The small support material slurry thus formed is mixed with 0.1 to 20 parts by weight of cerium oxide (CeO 2 ) based on 100 parts by weight of the small support material slurry to form a holding composition for lightweight ceramics. In this case, 0.01 to 10 parts by weight of boehmite may be further mixed with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry. Further, 0.01 to 10 parts by weight of hydroxyapatite may be further mixed with 100 parts by weight of the sub-support slurry. In addition, 0.01 to 10 parts by weight of carbon may be further mixed with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry.
상기 경량도자기용 소지 조성물을 성형한다. 상기 성형은 알반적으로 알려져 있는 주입 성형, 압출 성형 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다. The base composition for lightweight ceramics is molded. The above-mentioned molding can be variously adopted, such as injection molding, extrusion molding, etc.
성형된 결과물을 1100∼1500℃에서 소성한다. 상기 소성이 이루어짐에 따라 상기 소지원료 슬러리의 치밀화가 이루어지고, 상기 산화세리움(CeO2)에 의해 가스가 방출되며, 상기 소지원료 슬러리의 치밀화가 이루어진 후에도 상기 가스가 발생하여 소성체 내에 기공이 형성된다.The molded result is fired at 1100-1500 ° C. As the sintering is performed, densification of the small support material slurry is performed, gas is released by the cerium oxide (CeO 2 ), and the gas is generated even after the compaction of the small support material slurry is made, so that pores are formed in the fired body. Is formed.
이하에서, 소성 공정에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the firing step will be described in detail.
성형된 결과물을 전기로와 같은 퍼니스(furnace)에 장입하고 소성 공정을 수행한다. 상기 소성 공정은 1100∼1500℃ 정도의 온도에서 1시간∼48시간 정도 수행하는 것이 바람직하다. 소성하는 동안에 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. The molded product is charged into a furnace such as an electric furnace, and a sintering process is performed. The firing step is preferably performed at a temperature of about 1100 to 1500 DEG C for about 1 to 48 hours. It is desirable to keep the pressure inside the furnace constant during firing.
상기 소성은 1100∼1500℃ 범위의 온도에서 이루어지는 것이 바람직하다. 소성온도가 1100℃ 미만인 경우에는 산화세리움(CeO2)으로부터 경량도자기 제조를 위한 충분한 양의 가스가 발생하지 않을 수 있고 불완전한 소성으로 인해 경량도자기의 열적 또는 기계적 특성이 좋지 않을 수 있고, 1500℃를 초과하는 경우에는 에너지의 소모가 많아 비경제적일 뿐만 아니라 과도한 입자성장을 가져와 경량도자기의 물성이 좋지 않을 수 있다. The firing is preferably carried out at a temperature in the range of 1100 to 1500 ° C. If the firing temperature is less than 1100 ℃ may not generate enough gas from the cerium oxide (CeO 2 ) for the manufacture of lightweight ceramics, due to incomplete firing may not be good thermal or mechanical properties of the light ceramics, 1500 ℃ In case of exceeding a large amount of energy, it is not only uneconomical but also results in excessive grain growth, which may lead to poor physical properties of light ceramics.
상기 소성온도까지는 1∼50℃/min의 승온속도로 상승시키는 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. The firing temperature is preferably raised at a heating rate of 1 to 50 ° C / min. If the heating rate is too slow, the time is long and productivity is deteriorated. If the heating rate is too high, thermal stress is applied due to a rapid temperature rise It is preferable to raise the temperature at the temperature raising rate in the above range.
또한, 상기 소성은 소성온도에서 1∼48시간 동안 유지하는 것이 바람직하다. 소성 시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 더 이상의 소성 효과를 기대하기 어려우며, 소성 시간이 작은 경우에는 불완전한 소성으로 인해 경량도자기의 물성이 좋지 않을 수 있다. The firing is preferably carried out at a firing temperature for 1 to 48 hours. If the firing time is too long, the energy consumption is high, so it is not economical and further firing effect is not expected. If the firing time is small, the physical properties of the lightweight ceramic may not be good due to incomplete firing.
또한, 상기 소성은 산화 분위기(예컨대, 산소(O2) 또는 공기(air) 분위기) 또는 환원 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다. The firing is preferably carried out in an oxidizing atmosphere (for example, oxygen (O 2 ) or air atmosphere) or a reducing atmosphere.
산화세리움(CeO2)은 소성 과정에서 가스를 방출하게 되며, 이러한 가스 방출에 의해 소성체 내부에 기공이 형성되게 된다. 상기 소성이 이루어짐에 따라 산화세리움(CeO2)에 의해 가스가 방출되고 상기 소지원료 슬러리의 치밀화가 이루어진 후에도 상기 가스가 발생하여 소성체 내에 기공이 형성되어 경량도자기가 얻어진다. 소지원료 슬러리는 약 1000℃ 미만에서부터 치밀화가 진행되며, 1200℃ 이상에서는 치밀화가 진행되어 수축이 된 상태로 나타나며, 1200℃ 이상의 고온에서 소성할 경우에는 산화세리움(CeO2)은 1200℃ 이상에서도 산소 가스를 방출하며, 따라서 소지원료 슬러리의 치밀화가 진행되고 난 후에도 산소 가스가 방출되므로 이로 인한 기공이 형성되게 된다. Cerium oxide (CeO 2 ) is to release the gas during the firing process, the pores are formed in the fired body by this gas release. As the sintering is carried out, the gas is released by cerium oxide (CeO 2 ), and even after the densification of the small support material slurry occurs, the gas is generated to form pores in the sintered body, thereby obtaining lightweight ceramics. The small support slurry is densified from less than about 1000 ℃, the densification proceeds in the state of shrinkage occurs over 1200 ℃, and when firing at a high temperature of more than 1200 ℃ cerium oxide (CeO 2 ) even at 1200 ℃ or more Oxygen gas is released, and thus the pores are formed because oxygen gas is released even after the densification of the small support slurry proceeds.
소성 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 다공성 경량 세라믹스를 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 10℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 퍼니스 온도를 하강시키는 동안에도 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. After carrying out the firing process, the furnace temperature is lowered to unload the porous lightweight ceramics. The furnace cooling may be allowed to cool down in a natural state by turning off the furnace power source, or to set a temperature drop rate (eg, 10 ° C./min) arbitrarily. It is preferable to keep the pressure inside the furnace constant even while the furnace temperature is lowered.
본 발명에 따라 제조된 경량도자기의 결정상을 분석하며 보면, 전체적으로 SiO2의 인텐시티(intensity)가 감소하고, CeO2 의 인텐시티가 증가하는 것으로 나타나며, 소성 온도가 증가할수록 크리스토발라이트(cristobalite)의 인텐시티가 생성되며 뮬라이트(mullite)의 인텐시티 또한 증가하는 것으로 나타난다.
As a result of analyzing the crystal phase of the light-weight ceramics prepared according to the present invention, the intensity of SiO 2 is reduced, the intensity of CeO 2 is increased, and the intensity of cristobalite is produced as the firing temperature is increased. And the intensity of mullite also appears to increase.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be specifically shown, and the present invention is not limited to the following embodiments.
<실시예 1>≪ Example 1 >
함수율 33%의 백자 슬러리에 상기 백자 슬러리 100중량부에 대하여 산화세리움(CeO2) 5중량부를 첨가하였다. 5 parts by weight of cerium oxide (CeO 2 ) was added to 100 parts by weight of the white porcelain slurry to a white porcelain slurry having a water content of 33%.
아래의 표 1은 실시예 1에서 사용된 백자 슬러리의 조성 성분을 보여준다. Table 1 below shows the composition components of the white porcelain slurry used in Example 1.
(wt%)content
(wt%)
상기 산화세리움(CeO2)은 평균 입경이 약 20㎛인 분말을 사용하였다. 도 1은 실시예 1에서 사용된 산화세리움(CeO2)의 입도 분포를 보여주는 그래프이고, 도 2는 산화세리움(CeO2)의 모습을 보여주는 주사전자현미경 사진이며, 도 3은 산화세리움(CeO2)의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 그래프이다.As the cerium oxide (CeO 2 ), a powder having an average particle diameter of about 20 μm was used. 1 is a graph showing a particle size distribution of cerium oxide (CeO 2 ) used in Example 1, FIG. 2 is a scanning electron micrograph showing the appearance of cerium oxide (CeO 2 ), and FIG. 3 is cerium oxide. This graph shows the X-ray diffraction (XRD) pattern of (CeO 2 ).
상기 백자 슬러리에 산화세리움(CeO2)을 첨가하여 바형 석고몰드에 주입성형한 후 탈형하여 상온에서 24시간 동안 건조하였다. 도 4는 바형 성형체를 보여주는 사진이다. Cerium oxide (CeO 2 ) was added to the white slurry, followed by injection molding into a bar-shaped gypsum mold, followed by demolding and drying at room temperature for 24 hours. 4 is a photograph showing a bar shaped body.
각각의 온도에서 산소 가스가 방출되는 양을 확인하기 위하여 1200, 1250, 1300℃에서 1시간씩 유지하여 소성한 후, 로냉하여 바형 소성체를 얻었다.
In order to confirm the amount of oxygen gas released at each temperature, the resultant was baked at 1200, 1250, and 1300 ° C for 1 hour, and then fired to obtain a bar-shaped fired body.
<실시예 2><Example 2>
함수율 33%의 백자 슬러리에 상기 백자 슬러리 100중량부에 대하여 산화세리움(CeO2) 10중량부를 첨가하였다. 10 parts by weight of cerium oxide (CeO 2 ) was added to 100 parts by weight of the white porcelain slurry to a white porcelain slurry having a water content of 33%.
이후의 공정은 상기 실시예 1과 동일하게 진행하여 바형 소성체를 얻었다.
The subsequent steps were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a bar-shaped fired body.
<비교예><Comparative Example>
함수율 33%의 백자 슬러리를 바형 석고몰드에 주입성형한 후 탈형하여 상온에서 24시간 동안 건조하였다. A white slurry of 33% moisture content was injected into a bar gypsum mold and demolded and dried at room temperature for 24 hours.
각각의 온도에서 산소 가스가 방출되는 양을 확인하기 위하여 1200, 1250, 1300℃에서 1시간씩 유지하여 소성한 후, 로냉하여 바형 소성체를 얻었다.
In order to confirm the amount of oxygen gas released at each temperature, the resultant was baked at 1200, 1250, and 1300 ° C for 1 hour, and then fired to obtain a bar-shaped fired body.
도 5는 베마이트(AlOOH), 카본(carbon), 산화세리움(CeO2) 및 하이드록시아파타이트(HAp)의 소성 온도에 따른 중량 감소(weight loss)를 보여주는 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing weight loss according to firing temperature of boehmite (AlOOH), carbon, carbon, cerium oxide (CeO 2 ), and hydroxyapatite (HAp).
도 5를 참조하면, 베마이트(AlOOH), 카본(carbon), 산화세리움(CeO2) 및 하이드록시아파타이트(HAp)의 중량이 감소하는 것은 소성 공정 중에 가스를 방출하는 것이 하나의 요인인 것으로 판단된다.
5, the decrease in the weight of boehmite (AlOOH), carbon (carbon), cerium oxide (CeO 2 ), and hydroxyapatite (HAp) is one of the factors releasing gas during the firing process. Judging.
산화세리움(CeO2)의 산소 가스 방출양을 확인하기 위하여 열중량 분석을 시행하였다. 도 6은 산화세리움(CeO2)의 소성 온도에 따른 중량 감소를 보여주는 그래프이다. 산화세리움(CeO2) 입자의 크기가 50㎛ 이상인 경우와 50㎛ 이하인 경우에 대하여 각각 측정하여 도 6에 나타내었다. Thermogravimetric analysis was performed to confirm the amount of oxygen gas released from cerium oxide (CeO 2 ). 6 is a graph showing the weight decrease with the firing temperature of cerium oxide (CeO 2 ). The case where the size of cerium oxide (CeO 2 ) particles is 50 μm or more and 50 μm or less is measured and shown in FIG. 6.
도 6을 참조하면, 1100, 1200, 1300℃에서 1시간씩 유지한 경우에 대하여 열중량 분석 결과, 1100, 1200, 1300℃에서 온도가 증가할수록 산소 가스 방출양이 증가하였고, 온도가 높을수록 산소 가스가 최대 0.14%까지 방출되는 것을 확인하였다.
Referring to FIG. 6, as a result of thermogravimetric analysis for 1 hour at 1100, 1200, and 1300 ° C., the amount of oxygen gas released increased with increasing temperature at 1100, 1200, and 1300 ° C., and the higher the temperature, the higher the amount of oxygen gas. It was confirmed that up to 0.14% was released.
도 7은 백자 슬러리 고형분의 치밀화 거동을 보여주는 그래프이다.7 is a graph showing densification behavior of white porcelain slurry solids.
도 7을 참조하면, 백자 슬러리 고형분(소지원료)의 치밀화 거동을 살펴본 결과, 약 1000℃ 미만에서부터 치밀화가 진행되는 것으로 나타났으며, 1200℃ 이상에서는 치밀화가 진행되어 수축이 된 상태로 나타났다. 산화세리움(CeO2)은 1250℃와 1300℃에서 산소 가스가 가장 크게 방출되는 것으로 나타나 백자 슬러리의 치밀화가 진행되고 난 후 산소 가스로 인한 기공을 형성하는 것으로 나타났다.
Referring to FIG. 7, when the densification behavior of the white porcelain slurry solids (small support material) was examined, densification proceeded from less than about 1000 ° C., and densification proceeded and contracted at 1200 ° C. or more. Cerium oxide (CeO 2 ) was the largest release of oxygen gas at 1250 ℃ and 1300 ℃ to form pores due to oxygen gas after the densification of the white porcelain slurry proceeds.
도 8은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 경량도자기의 밀도를 측정한 결과를 보여주는 그래프이고, 도 9는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 경량도자기의 흡수율(absorption rate)을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.Figure 8 is a graph showing the results of measuring the density of the light weight ceramics manufactured according to Examples 1, 2 and Comparative Examples, Figure 9 is a light ceramics prepared according to Examples 1, 2 and Comparative Examples It is a graph showing the result of measuring the absorption rate.
도 8 및 도 9를 참조하면, 소성체의 밀도와 흡수율을 측정한 결과, 산화세리움(CeO2)은 1300℃까지 소성하였을 때 가스 발생으로 인하여 약 0.35%의 중량 감소가 나타났다. 상용 백자 슬러리 100중량부에 대하여 산화세리움(CeO2) 10중량부를 첨가하여 1300℃에서 소성하였을 때 일반 백자 대비 33.3%의 밀도가 감소하였다. 소성 온도와 산화세리움(CeO2)의 첨가량이 증가할수록 가스방출양이 증가하였으며, 산화세리움(CeO2)을 10중량부 첨가하여 1300℃에서 소성한 경우에는 밀도값이 최대 33.3%까지 감소하는 것으로 나타났고 흡수율 또한 1.65%로 높은 수치를 나타내었다.
8 and 9, as a result of measuring the density and the water absorption of the fired body, when cerium oxide (CeO 2 ) was fired to 1300 ° C., a weight loss of about 0.35% was observed due to gas generation. 10 parts by weight of cerium oxide (CeO 2 ) was added to 100 parts by weight of commercially available white slurry, and when calcined at 1300 ° C., the density of the white porcelain slurry was reduced by 33.3%. As the firing temperature and the amount of cerium oxide (CeO 2 ) were increased, the amount of gas released increased, and when 10 parts by weight of cerium oxide (CeO 2 ) was added and calcined at 1300 ° C., the density value decreased up to 33.3%. Absorption rate was also high, 1.65%.
도 10은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 경량도자기의 꺽임강도(bending strength)를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.Figure 10 is a graph showing the results of measuring the bending strength (bending strength) of the lightweight ceramics manufactured according to Examples 1, 2 and Comparative Examples.
도 10을 참조하면, 3점꺾임강도를 측정한 결과, 산화세리움(CeO2)을 첨가하지 않고 1300℃에서 소성한 소성체는 120MP로 나타났으나, 산화세리움(CeO2)을 10중량부 첨가한 소성체는 약 50MP로 나타났으며 이는 기공 형성에 의하여 강도값이 저하된 것으로 판단된다.
Referring to FIG. 10, as a result of measuring the three-point bending strength, the calcined body baked at 1300 ° C. without adding cerium oxide (CeO 2 ) was found to be 120 MP, but the cerium oxide (CeO 2 ) was 10 wt. The additionally added calcined body was found to be about 50MP, which is considered to have decreased the strength value due to the pore formation.
도 11은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따라 제조된 경량도자기의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 회절 패턴을 보여주는 그래프이다.FIG. 11 is a graph showing X-ray diffraction (XRD) diffraction patterns of lightweight ceramics prepared according to Examples 1, 2 and Comparative Examples. FIG.
도 11을 참조하면, 소성체의 결정상을 분석한 결과, 전체적으로 SiO2의 인텐시티(intensity)는 감소하였고, CeO2 의 인텐시티가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 온도가 증가할수록 크리스토발라이트(cristobalite)의 인텐시티가 생성되었으며 뮬라이트(mullite)의 인텐시티 또한 증가하는 것으로 나타났다.
Referring to FIG. 11, as a result of analyzing the crystal phase of the fired body, the intensity of SiO 2 was decreased as a whole and the intensity of CeO 2 was increased. In addition, as the temperature increases, the intensity of cristobalite is generated, and the intensity of mullite also increases.
도 12는 실시예 2에 따라 1200℃에서 소성하여 제조된 경량도자기의 미세구조를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, 도 13은 실시예 2에 따라 1250℃에서 소성하여 제조된 경량도자기의 미세구조를 보여주는 주사전자현미경 사진이며, 도 14는 실시예 2에 따라 1300℃에서 소성하여 제조된 경량도자기의 미세구조를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
12 is a scanning electron micrograph showing a microstructure of a light weight ceramic prepared by firing at 1200 ℃ according to Example 2, Figure 13 shows a microstructure of a lightweight ceramic prepared by firing at 1250 ℃ according to Example 2 Scanning electron microscope picture, Figure 14 is a scanning electron microscope picture showing the microstructure of the light-weight ceramics produced by firing at 1300 ℃ according to Example 2.
도 15는 실시예 2에 따라 1200℃, 1250℃ 및 1300℃에서 각각 소성하여 제조된 경량도자기의 기공분포도를 보여주는 그래프이다.FIG. 15 is a graph showing pore distribution diagrams of lightweight ceramics manufactured by firing at 1200 ° C., 1250 ° C., and 1300 ° C., respectively.
도 15를 참조하면, 10㎛ 이상의 비교적 큰 기공들이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
Referring to Figure 15, it can be seen that relatively large pores are formed 10㎛ or more.
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.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.
Claims (10)
A small support slurry including a subsidiary material comprising 25 to 38% by weight of clay, 20 to 40% by weight of feldspar and 25 to 40% by weight of quartz, and oxidized to 100 parts by weight of a small support material slurry having a water content of 20 to 45% Cerium (CeO 2 ) The composition for lightweight ceramics containing 0.1 to 20 parts by weight.
The holding composition for light ceramics according to claim 1, further comprising 0.01 to 10 parts by weight of boehmite with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry.
The composition according to claim 1, further comprising 0.01 to 10 parts by weight of hydroxyapatite with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry.
The composition according to claim 1, further comprising 0.01 to 10 parts by weight of carbon with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry.
The method of claim 1, wherein the support material slurry is a white porcelain slurry, the support material is 65 to 80% by weight of SiO 2 , 10 to 25% by weight of Al 2 O 3 , 0.1 to 6% by weight of K 2 O, Na 2 O 0.01 ~ 3% by weight, Fe 2 O 3 0.01-2% by weight, CaO 0.01-2% by weight, MgO 0.01-1% by weight, TiO 2 0.001-1% by weight, Li 2 O 0.01-1% by weight, MnO 0.01-1 A light weight ceramic holding composition comprising a composition component comprising 0.001 to 0.5% by weight and P 2 O 5 % by weight.
(b) 상기 소지원료를 분쇄하고 함수율이 20∼45%인 소지원료 슬러리를 형성하는 단계;
(c) 상기 소지원료 슬러리에 상기 소지원료 슬러리 100중량부에 대하여 산화세리움(CeO2) 0.1∼20중량부를 혼합하여 경량도자기용 소지 조성물을 형성하는 단계;
(d) 상기 경량도자기용 소지 조성물을 성형하는 단계; 및
(e) 성형된 결과물을 1100∼1500℃에서 소성하는 단계를 포함하며,
상기 소성이 이루어짐에 따라 상기 소지원료 슬러리의 치밀화가 이루어지고, 상기 산화세리움(CeO2)에 의해 가스가 방출되며, 상기 소지원료 슬러리의 치밀화가 이루어진 후에도 상기 가스가 발생하여 소성체 내에 기공이 형성되는 것을 특징으로 하는 경량도자기의 제조방법.
(a) preparing a small support fee comprising 25 to 38% by weight of clay, 20 to 40% by weight of feldspar and 25 to 40% by weight of quartzite;
(b) pulverizing the small support material and forming a small support material slurry having a water content of 20 to 45%;
(c) mixing 0.1-20 parts by weight of cerium oxide (CeO 2 ) with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry to form a base material composition for lightweight ceramics;
(d) molding the holding composition for the light ceramics; And
(e) firing the molded product at 1100-1500 ° C.,
As the sintering is performed, densification of the small support material slurry is performed, gas is released by the cerium oxide (CeO 2 ), and the gas is generated even after the compaction of the small support material slurry is made, so that pores are formed in the fired body. Method for producing a light weight ceramics, characterized in that formed.
The method of claim 6, wherein in the step (c), the method of manufacturing a light ceramics, characterized in that the mixture further comprises 0.01 to 10 parts by weight of boehmite with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry.
The method of claim 6, wherein in the step (c), the hydroxyapatite is mixed with 0.01 to 10 parts by weight of 100 parts by weight of the small support material slurry.
The method of claim 6, wherein in the step (c), the light ceramics manufacturing method characterized in that the mixture of 0.01 to 10 parts by weight of carbon with respect to 100 parts by weight of the small support material slurry.
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