엽장석 60~70중량%, 백색점토 10~20중량%, 백토 10~15중량%, 도석 5~8중량%, 납석 3~8중량%으로 조성한 소지를 사용하여 기물을 성형하여 초벌구이 한 후,
엽장석 55~65중량%, 장석 3~5중량%, 백토 10~15중량%, 점토 7~10중량%, 석회석 2~7중량%, 백운석 2~8중량%, 지르코늄 2~7중량%, 벤토나이트 2~6중량%로 혼합 조성된 유약으로 시유해 재벌구이가 이루어짐을 특징으로 하는 무균열 내열자기 제조방법
무균열 내열자기 제조방법 {A crack-free heat resistance ceramic kaolin manucture method} <technical-field class="style-scope patent-text">
본 발명은 대량생산에 부담이 없고 내구성이 우수하며 신속한 시유작업이 가능한 무균열 내열자기 제조방법에 관한 것이다.
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최근, 합성수지나 금속 재료로 이루어진, 주방용 식기 내지 조리 용기(이하, '주방 용기'라 한다)기로부터 생물 체에 흡수되면 내분비계의 정상적인 기능을 방해하거나 혼란케 하는 화학물질인 환경호르몬이나 생체 축적시 중독을 일으킬 수 있는 금속의 용출 가능성으로, 그동안 제조의 용이성이나 비용상 이점 등 때문에 많이 사용되어왔던 이들 소재의 생체 유해성에 대한 우려가 커지고 있다. 특히 이러한 합성 수지나 금속 재료는 열을 가할 경우, 유해물질의 방출 정도가 더 심각해지기 때문에, 적어도 성질상 가열이 수반되는 용도에 있어서는 이러한 재료의 사용을 피해야만 한다.
이러한 합성 수지나 금속 재료의 대안으로, 인체에 유해한 물질을 방출하지 않을뿐만 아니라 원적외선 등을 방출하여 오히려 생체에 유익한 영향을 주는 세라믹 재료에 대한 관심이 급증하고 있다.
일반적으로 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.
종래 내열도자기의 소지원료로는 고령토나 점토, 산청토, 페타라이트 등의 무기물질을 혼합 반죽한 소지를 가마에서 1000℃ 이상의 고열로 소성하여 제작하였다. 즉, 상기와 같은 내열도자기를 초벌구이한 후 0.5% 노르말 농도값을 갖는 게르마늄 졸 90%와 염화철 약 2%, 염화니켈 약6%, 염화코발트 약 1%, 염화동 약 1%를 혼합 교반한 고농축복합 금속용질액에 담궜다 꺼내서, 약 1240℃로 재벌구이하는 방식이나, 초벌구어낸 내열자기에 엽장석 57~87중량%, 활석 2~8중랑%, 칼리장석과 석회석의 혼합물 10중량%, 알루미나와 규석의 혼합물 3중량% 등을 가미한 유약을 도포한 후 재벌구이하는 방식으로 이루어졌다.
그러나, 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 문제점이 있었다.
이와 같은 소지 또는 유약의 균열 문제를 해결하기 위해서 특허등록 제512648호, 제811396호 등에서는 엽장석, 활석, 백색점토, 장석, 뮬라이트로 조성한 소지를 성형한 후 엽장석, 내열 후리트, 백토, 장석, 석회석, 활석, 탄산리튬, 규회석으로 혼합 조성한 유약을 시유하는 무균열 내열자기 제조방법이 제시되었다.
하지만, 상기 방법에 따라 생산된 내열자기는 가장자리 부위가 외부 충격에 쉽게 파손되고, 또한 상기 방법에 사용되는 유약은 일정시간 방치시 침전은 물론,유약의 용융성이 저하되어 신속한 시유공정에 문제가 있다. 게다가, 상기 방법에 의하면 소성온도가 높아 대량 생산에 부담이 있다.
</background-art> <disclosure class="style-scope patent-text"><tech-problem class="style-scope patent-text">
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
기존의 무균열 내열자기의 제조공정에 비해 소성온도를 낮게하여 대량생산에 부담이 없고 내구성이 우수하며 신속한 시유작업이 가능한 무균열 내열자기 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
</tech-problem> <tech-solution class="style-scope patent-text">
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 무균열 내열자기 제조방법은, 엽장석 60~70중량%, 백색점토 10~20중량%, 백토 10~15중량%, 도석 5~8중량%, 납석 3~8중량%으로 조성한 소지를 사용하여 기물을 성형하여 초벌구이 한 후,엽장석 55~65중량%, 장석 3~5중량%, 백토 10~15중량%, 점토 7~10중량%, 석회석 2~7중량%, 백운석 2~8중량%, 지르코늄 2~7중량%, 벤토나이트 2~6중량%로 혼합 조성된 유약으로 시유해 재벌구이가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
</tech-solution> <advantageous-effects class="style-scope patent-text">
본 발명에 의하면, 내구성이 향상되어 주방식기로 사용이 가능하고, 유약의 물리적 특성이 향상되어 신속한 시유작업은 물론, 소성온도가 낮게 되어 대량 생산시 생산성이 높아진다.
</advantageous-effects> </disclosure> <description-of-embodiments class="style-scope patent-text">
이하, 본 발명의 일실시예를 통해 본 발명의 내용을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 무균열 내열자기 소지조성물의 최적조성비는 수차례의 시험을 거친 결과, 엽장석 60~70중량%, 백색점토 10~20중량%, 백토 10~20중량%, 도석 5~8중량%, 납석 3~8중량%의 비율에서 가장 안정성을 보였다.
엽장석은 소지의 열팽창률을 낮추어 소지의 내열성을 증대시키며 60% 보다 적을 때는 내열성이 있는 세라믹으로 사용할 수 없게 된다. 그리고 엽장석이 70% 보다 많을 때 유약과 부합상태가 불량하고 백색점토와 백토의 양이 감소하여 성형능력이 떨어진다.
백색점토와 백토는 내열자기의 성형성을 좋게 하며 기본 몸체를 이룰 수 있게 한다. 10% 보다 적게 되면 내열 세라믹으로 성형하기 힘들다. 또한 백색점토와 백토의 양을 증가시키면 생산 중 성형공정에서 좋은 결과를 기대할 수는 있으나, 제품의 내열성이 떨어져 제품의 질적 저하를 가져온다. 그리고 20% 보다 많을 때 소지의 소결성 및 내열성이 낮아진다.
도석은 내열자기의 소성시 소성온도를 낮추어 준다. 8% 보다 많게 되면 내열강도가 저하되는 문제가 있고, 5%보다 적게 되면 소성온도를 낮추는데 영향이 미미하다.
납석은 소결성을 좋게 하며 소지의 화도를 낮추어 적정 온도에서 자기화를 할 수 있게 한다. 자기화를 통해 흡수율을 없애주어 세라믹 조성물의 내구성을 좋게 하며 조성물을 사용할 때 불순물이 세라믹 속으로 침투하지 않게 한다. 3% 보다 적을 때는 소지의 화도가 올라가며 조성물을 완전 자화시키지 못한다. 그리고 8% 보다 많을 때는 소지의 내화도가 낮아지고 내열성이 떨어진다.
상기와 같은 소지원료 혼합물에 의한 제품은 성형성, 소결성, 내열성 및 강도에 우수한 물성을 가진다. 이와 같은, 소지를 이용하여 기물을 성형한 후, 기물을 가마에서 900~1000℃에서 8~10시간 동안 초벌구이 후, 별도 조성된 유약을 시유하여 다시 1000~1100℃에서 5~6시간 동안 재벌구이 한다.
여기서 본 발명에 사용되는 유약조성물은, 엽장석 55~65중량%, 장석 3~5중량%, 백토 10~15중량%, 점토 7~10중량%, 석회석 2~7중량%, 백운석 5~15중량%, 지르코늄 2~7중량%, 벤토나이트 3~8중량%로 혼합 조성된다.
엽장석은 내열성을 높여 유약균열을 방지해주고 65%보다 많으면 유약의 용융성이 떨어지고 55%보다 적으면 유면 균열이 발생한다.
백토 및 점토는 각각 10%, 7%이하이면 유약의 제반 물성이 저하되어 생산성이 감소하고, 15%, 10%이상이면 내열성이 현저하게 저하된다.
석회석은 7%보다 많으면 유약의 내화도가 낮아져 제품의 질이 저하되는 문제가 있다.
백운석은 유약의 용융성을 높여주고 유면을 평활하게 해주나, 15중량% 보다 많으면 유면 균열이 발생한다. 그리고 5% 보다 적으면 유약이 불용상태가 된다.
지르코늄은 백색도를 높여주고 내열성 및 유약의 소결 반응을 좋게 한다. 2%보다 적게 되면 백색도와 내열성이 떨어진다. 그리고 7% 보다 많을 때 유약 말림현상이 발생한다.
벤토나이트는 유약의 침전 및 응고를 방지한다. 3%보다 적게 되면 침전 방지 효과가 거의 없고, 8% 보다 많을 경우는 내열성이 떨어진다.
이와 같이 조성된 유약조성물은 소지조성물의 열팽창 계수와 비슷한 열팽창계수를 갖게 되어 유약균열이 생기지 않고, 또한 상기 조성된 유약에 다양한 색상을 갖는 세라믹 안료를 적정량으로 혼합하면 다양한 색상의 내열자기를 만들 수 있다.
이상과 같은 제조방법으로 조성, 제조된 무균열 내열자기는 열적 팽창에 따른 균열이 없을 뿐만 아니라, 내구성 우수하여 다양한 형태의 조리기구에 사용할 수 있다