KR101895728B1 - 세라믹 타일의 제조방법과 이에 의해 제조된 세라믹 타일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 타일의 제조에 따른 소성 온도를 낮추고 소성 사이클을 단축할 수 있고, 물리적, 화학적 특성이 질적으로 개선된 세라믹 타일의 제조방법과 이에 의해 제조된 세라믹 타일를 제공한다.
본 발명의 상기 목적은 세라믹 타일을 제조함에 있어서,
a) 고령토, 백색 모래, 리튬 장석의 원재료 준비단계와, b) 상기 원재료를 습식 볼 밀링으로 분쇄하는 단계와, c) 상기 분쇄된 원재료에서 철분을 체질하는 단계와, d) 체질된 분쇄 원재료를 교반하면서 희석제를 분사하여 숙성시키는 단계와, e) 숙성된 원재료를 압축하여 건조한 후 소성하는 단계 및 f) 소성된 미가공 소성재료를 연삭 연마에 의해 타일을 제조하는 단계를 포함하는 세라믹 타일의 제조방법과 이에 의해 제조된 세라믹 타일에 의해 달성된다.

Description

세라믹 타일의 제조방법과 이에 의해 제조된 세라믹 타일{Ceramic tile method and ceramic tile manufactured thereby}

본 발명은 세라믹 타일의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 세라믹 타일의 제조에 따른 소성 온도를 낮추고 소성 사이클을 단축할 수 있고, 물리적, 화학적 특성이 질적으로 개선된 유리질화 특성의 세라믹 타일의 제조방법과 이에 의해 제조된 세라믹 타일에 관한 것이다.

일반적으로 타일은 원료를 성형한 후, 초벌구이를 하고, 이어 유약을 바른 후에 소성함으로써 제조된다.

전통적인 세라믹 타일은 원료를 혼합하여 성형하고 1100℃ 정도에서 소성하여 초벌구이 제품을 얻은 상태에서 그 표면에 유약을 도포하고, 다시 소성하여 제품화하고 있다.

상기와 같은 타일의 제조방법을 활용해서 제조되는 세라믹 타일은 점토, 고령토, 장석, 도석 등을 혼합하여 소성한 후에 유약을 도포하고, 다양한 문양을 가미한 후 2차 소성으로 장식성과 유리질화의 세라믹 타일이 다양한 기술로 개시되어 있다.

이러한 세라믹 타일의 제조에 있어, 소성온도가 높고, 소성 사이클이 길게 되면, 많은 에너지 소비가 발생하고 많은 양의 원료와 연료를 소비하며 많은 양의 이산화탄소 배출로 지구 온실효과를 악화시키고, 이산화탄소 배출량의 주범으로 지적되었다.

그리하여 세라믹 타일의 제조에 있어, 소성온도를 낮추기 위해 저온 플럭스법을 이용하여 더 낮은 온도에서 타일을 소결하고 있으나, 다음과 같은 기술적인 단점이 있었다.

즉, 미가공 체는 공융점 부근에서 액상 형성을 하지 않지만, 일단 최소 공융 온도가 다수의 액체 상에 도달하면, 온도가 상승함에 따라 액상이 급속히 증가하여 성형제품의 날카로운 변형을 초래하게 된다.

따라서, 종래 기술 및 방법은 소결 온도를 감소시킬 수 있고, 또한 소성 온도 범위의 협소 화를 제공할 수 있으나, 제품은 변형되기 쉽고 부서지기 쉬운 단점으로 공업적인 대량생산 공정에서 제품의 성능을 보장할 수 없는 단점이 있다.

또한, 알려진 선행 기술의 대부분은 유리질화 소성온도를 감소시키기 위해 폐기물 유리 및 산업 시약의 광범위한 사용에 의존하여 제품의 물리적 및 화학적 특성, 높은 수분 흡수 및 낮은 제품 품질의 감소를 초래하는 단점이 있었다.

1. 한국 공개특허 제10-2003-0091933호(2003. 12. 03. 공개) 2. 한국 공개특허 제10-2010-0027471호(2010. 03. 11. 공개)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고온 하에서 서로 협력에 의해 소성온도를 감소시키고 소성 사이클을 어느 정도 단축할 수 있는 세라믹 타일의 제조방법과 이에 의해 제조된 세라믹 타일을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 타일제품의 제조 공정 성능 및 물리적, 화학적 특성이 기존 공정보다 질적으로 개선된 세라믹 타일의 제조방법과 이에 의해 제조된 세라믹 타일을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 에너지 소비를 최대한 감소시키고 제조에 따른 온실가스 CO₂의 배출을 매우 감소시킬 수 있어 경제적 및 사회적 이점이 제공되는 세라믹 타일의 제조방법과 이에 의해 제조된 세라믹 타일을 제공하는 데 있다.

본 발명이 제시하는 바람직한 세라믹 타일의 제조방법은,
a) 고령토 또는 블랙 클레이; 백색 모래; 및 리튬 장석;을 포함하는 원재료를 준비하는 단계;
b) 상기 원재료를 습식 볼 밀링으로 분쇄하는 단계;
c) 상기 분쇄된 원재료에서 철분을 체질하는 단계;
d) 체질된 분쇄 원재료를 교반하면서 희석제를 분사하여 숙성시키는 단계;
e) 숙성된 원재료를 압축하여 건조한 후 소성하는 단계; 및,
f) 소성된 미가공 소성재료를 연삭 연마에 의해 타일을 제조하는 단계;를 포함하며,

상기 d) 단계의 희석제 함량이 상기 원재료 중량 대비 0.5 내지 0.7중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 상기 세라믹 타일의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 타일을 제공한다.

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본 발명에 의하면, 세라믹 타일의 제조에 따른 소성온도 및 소성주기를 단축하게 함으로써, 에너지 소비의 최대한 감소 및 온실가스 CO₂의 배출을 매우 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제조공정을 보여주는 블록도 이다.

본 발명의 세라믹 타일의 제조방법은, 기본 원재료로서 고령토 또는 블랙 클레이; 백색 모래; 및 리튬 장석을 사용한다. 또한 상기 원재료에 희석제를 사용하는 바, 그 함량은 원재료 중량대비 0.5 내지 0.7중량%를 사용할 수 있다.

여기서 고령토는 물세척에 의해 수집된 50중량%가 바람직하고, 상기 고령토에 백색 모래 30중량%, 리튬 장석 20중량%을 혼합하여 원재료를 구비한다. 이와 다른 예로서 물세척에 의해 수집된 고령토 50중량%, 백색 모래 30중량% 및 리튬 장석 20중량%의 원재료를 사용할 수 있다. 이와 또 다른 예로서 블랙 클레이 30중량%, 백색 모래 50중량% 및 리튬 장석 20중량%를 사용할 수 있다.

본 발명에 사용되는 고령토는 우수한 내열성과 물을 20~35％ 섞으면 가소성(可塑性)을 갖게 되어 압력을 가하면 모양을 마음대로 만들 수 있는 상태가 되고 압력이 없어져도 그 형태가 유지된다. 그리고 물을 더 많이 섞으면, 걸쭉하고 묽은 현탁액이 된다. 가소성과 점성도(粘性度)를 갖는 데 필요한 물의 양은 고령석 입자의 크기에 따라 달라질 수 있으나, 본 발명에 적용된 고령토는 물세척이 가능한 고령토가 적합하였다.

이때, 천연상태의 고령토는 대개 백운모·석영·장석·아나타제 같은 광물을 포함하고 있는데, 그 양은 매우 다양하고, 또한 수산화철의 색소 때문에 노란색을 띠는 경우도 많아서 고령토를 상업적 용도로 사용하기 위해서는 점토를 화학적으로 표백하여 철분색소를 제거하고, 물로 씻어 다른 광물을 제거하는 작업이 필요하다.

그리고 백색 모래는 용융에 의한 타일의 유리질화 표면특성을 높이는 실리카 원료로 사용되는 특성을 이용하였다.

또한, 엽장석인 리튬 장석(perlite)은 열팽창계수가 작은 특성을 이용하여 첨가물로서 석영의 전이에 의한 열팽창의 변화를 줄일 수 있어 열충격에 강한 제품을 만들 수 있는 특성을 이용하였다.

이렇게 적용되는 본 발명의 원재료는 고온의 소성에 상호간 결합특성에 의한 표면이 유질질화가 가능한 소성물질을 얻을 수 있다.

이하 본 발명의 세라믹 타일의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

[실시예 1]

(공정 1)

준비된 원재료를 볼밀에 넣고 섬도를 250 메쉬(mesh)로 조절하고, 체 잔류물을 0.4% 미만으로 세팅한 상태에서 원료를 반복적으로 체질하여 표백되지 않은 원료 및 불순물 철이 제거되도록 한다. 이어서 체질된 분쇄 원재료를 교반하면서 희석제를 분사하여 숙성시킨다. 상기 원재료는 물세척에 의해 수집된 고령토 30중량%; 백색모래 50중량%; 및 리튬 장석 20중량%을 혼합하여 사용한다.

여기서, 습식 볼 밀링 중에는 슬러리의 크기는 250≤0.5%가 바람직하다.

(공정 2)

상기 공정 1에서 수득 된 분말을 반건조 프레스로 38.6MPa의 압력으로 압축해서 성형한다.

압축은 반건조 압축으로 성형되며 압축 압력은 34~40MPa의 범위가 바람직하고, 그 중 압력이 38.6MPa일 때 가장 바람직하다.

(공정 3)

반건조 상태의 성형물은 소성온도 1150℃로 소성 사이클은 32분 정도로 소결하고 후미의 냉각단계는 20℃/분으로 냉각한다.

상기 소성온도는 1150±10℃의 오차 범위가 바람직하고, 소성주기는 30~35분이 양호하였다.

또한, 소성공정 단계의 후미 건조의 냉각단계는 15~30℃/min, 바람직하게는 20℃/min으로 냉각됨이 바람직하다.

(공정 4)

냉각단계에 의해 수득 된 미가공 소성원료(성형물)은 연마 연삭에 의해 완제품의 타일을 제조하게 된다.

상기한 실시 예는 고령토의 함량이 많아 뛰어난 백색료 타일을 제조할 수 있었다.

[실시예 2]

상기한 실시예 1의 원재료 대신에 물세척에 의해 수집된 고령토 30중량%; 백색모래 50중량%; 및 리튬 장석 20중량%을 혼합한 원재료를 사용하여 실시예 1에 비해 백색 정도가 떨어지는 백색료 타일을 제조하였다.

[실시예 3]

상기한 실시예 2의 원재료에서 고령토 30중량% 대신에 블랙 클레이(검은 점토) 30중량%를 사용하여 실시예 1에 비해 백색 정도가 떨어지는 미색료 타일을 제조하였다.

이러한 본 발명에 의해 제조된 타일은 원재료가 고온의 작용에 의해 서로 작용할 수 있어 소성온도를 낮추고 소성 사이클을 어느 정도 단축할 수 있고, 타일의 공정성능 및 물리적, 화학적 특성이 개선된 장점이 있다.

Claims (9)

1. 세라믹 타일을 제조함에 있어서,
   a) 고령토 또는 블랙 클레이; 백색 모래; 및 리튬 장석;을 포함하는 원재료를 준비하는 단계;
   b) 상기 원재료를 습식 볼 밀링으로 분쇄하는 단계;
   c) 상기 분쇄된 원재료에서 철분을 체질하는 단계;
   d) 체질된 분쇄 원재료를 교반하면서 희석제를 분사하여 숙성시키는 단계;
   e) 숙성된 원재료를 압축하여 건조한 후 소성하는 단계; 및,
   f) 소성된 미가공 소성재료를 연삭 연마에 의해 타일을 제조하는 단계;를 포함하며,
   상기 e)단계의 소성 공정이 1140 내지 1160℃의 소성 온도에서 30 내지 35분의 소성 주기로 수행되는 것을 특징으로 하는 세라믹 타일의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 a) 단계의 원재료가 물세척에 의해 수집된 고령토 50중량%; 백색 모래 30중량%; 및 리튬 장석 20중량%를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 타일의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 a) 단계의 원재료가 물세척에 의해 수집된 고령토 30중량%; 백색모래 50중량%; 및 리튬 장석 20중량%을 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 타일의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 a) 단계의 원재료가 블랙 클레이 30중량%; 백색 모래 50중량%; 및 리튬 장석 20중량%을 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 타일의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 d) 단계의 희석제 함량이 상기 원재료 중량 대비 0.5 내지 0.7중량%인 것인 세라믹 타일의 제조방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의해 제조된 것인 세라믹 타일.
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