KR102717456B1 - Glaze Composition Comprising Urine Sludge and Method For Preparing Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소변 슬러지를 포함하는 유약 조성물 및 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 유약 조성물은 소변에 포함되어 있는 미량의 미네랄, 요소, 질산염 및 암모니아와 같은 물질이 다양한 소성 온도 및 산화 소성 조건에서 백색 또는 옅은 아이보리색의 불투명한 유리질의 질감으로 발현되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 버려지는 소변을 재활용하고 기존의 유약이 중금속을 포함하고 있는 문제를 해결하여, 일반적인 도자기 유약이 인체에 미치는 유해성을 경감할 수 있다.The present invention relates to a glaze composition comprising urine sludge and a manufacturing method thereof. The glaze composition of the present invention is characterized in that trace amounts of minerals, urea, nitrates, and ammonia contained in urine are expressed as an opaque glassy texture of white or light ivory color under various firing temperatures and oxidizing firing conditions. In addition, the present invention can reduce the harmfulness of general porcelain glazes to the human body by recycling discarded urine and solving the problem that existing glazes contain heavy metals.
Description
본 발명은 소변 슬러지를 포함하는 유약 조성물 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소변에 포함되어 있는 미량의 미네랄, 요소, 질산염 및 암모니아와 같은 물질이 다양한 질감으로 발현될 수 있는 도자기용 유약 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a glaze composition containing urine sludge and a method for producing the same, and more specifically, to a glaze composition for ceramics capable of expressing trace minerals, urea, nitrate, and ammonia contained in urine in various textures and a method for producing the same.
유약(釉藥, Glaze)이란 도자기를 제조할 때 성형하여 구운 소지(素地, body) 위에 엷게 피복하여 밀착시키기 위해 바르는 유리질의 잿물을 말한다. 유약을 바르는 이유는 도자기의 표면에 광택을 주어 제품을 아름답게 하기 위한 것 외에도 강도를 높이고 도자기의 표면을 반질반질하게 하여 더러워지는 것을 방지하는 데 있다. 또한, 도자기 표면의 흡수성을 없애어 물이나 화학약품에 대한 저항성을 증가시킨다. Glaze is a glassy lye that is applied to the molded and fired body of ceramics to make it adhere to the body. The purpose of applying glaze is not only to make the product beautiful by giving it a gloss on the surface of the ceramics, but also to increase strength and make the surface of the ceramics shiny to prevent it from getting dirty. It also eliminates the absorbency of the ceramic surface, increasing its resistance to water and chemicals.
유약의 열팽창률은 소지의 재료와 거의 같고, 녹는 점이 소지 재료보다 낮아야 한다. 도자기에 유약을 바르고 구웠을 때, 유동하여 소지에 밀착함으로써 표면에 엷은 유리막을 생성하는 것이어야 한다. 유약을 고르고 얇게 바르기 위해서는 용제를 혼합하게 된다. 이렇게 제조된 유약에는 착색제인 카드뮴이나 중금속인 탄산바륨 등 유해 성분이 포함되므로, 이를 사용하여 제조된 공예품이나 식기류 또한 인체에 유해하다는 문제점이 발생하게 된다.The coefficient of thermal expansion of the glaze should be almost the same as that of the base material, and its melting point should be lower than that of the base material. When glaze is applied to porcelain and fired, it should flow and adhere to the base material, thereby creating a thin glass film on the surface. In order to apply the glaze evenly and thinly, a solvent is mixed. Since glazes manufactured in this way contain harmful ingredients such as cadmium, a coloring agent, and barium carbonate, a heavy metal, there is a problem that crafts and tableware manufactured using it are also harmful to the human body.
납, 카드뮴과 같은 중금속은 미량이라도 체내에 축적되면 쉽게 배설되지 않고 우리 몸속의 단백질에 쌓여 장기간에 걸쳐 미나마타병, 이타이이타이병, 아토피성 피부염 등의 다양한 부작용을 나타내어 인체에 매우 위험하다. 도자기용 유약에 포함된 중금속이 인체에 미치는 악영향 및 환경오염을 해결하기 위하여, 도자기 산업 전반에 걸쳐 친환경적인 유약 대체 물질을 개발하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 친환경적인 물질 또는 주변의 버려진 쓰레기를 활용하여 도자기 제조 공정에 사용하는 사례가 늘고 있으며, 예를 들어 도축과정에서 버려지는 동물들의 피 또는 녹조류를 재료로 활용하기도 하고, 음식물 쓰레기, 공업용 분진 및 금속 폐기물을 이용하여 대체 유약을 개발하기도 한다. Heavy metals such as lead and cadmium are very dangerous to the human body as they are not easily excreted even in trace amounts and accumulate in the proteins in our bodies, causing various side effects such as Minamata disease, Itai-itai disease, and atopic dermatitis over a long period of time. In order to resolve the negative effects of heavy metals contained in ceramic glazes on the human body and environmental pollution, research is actively being conducted throughout the ceramics industry to develop eco-friendly alternative glazes. There are increasing cases of using eco-friendly materials or discarded waste from the surrounding area in the ceramics manufacturing process. For example, the blood or green algae of animals discarded during the slaughter process are being used as materials, and alternative glazes are being developed using food waste, industrial dust, and metal waste.
예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제10-0387920호에는 도자기용 유약의 제조 및 도포방법으로서, 사토질의 흙을 채취하여 물에 풀어 80 내지 100목의 채를 이용하여 고운 사토질의 평유를 만든 다음, 물과 함께 황토흙 43%, 석회석 10%, 산화철 20%, 코발트 7%, 평유 20%의 비율로 혼합하고, 혼합된 재료를 교반기에 30분 이상 교반시킨 후 100목짜리 채로 걸러 도자기용 유약을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1917133호에서는 커피 슬러지를 이용한 유약의 제조방법을 제공하고 있다. For example, Korean Patent Publication No. 10-0387920 discloses a method for manufacturing and applying a glaze for porcelain, which comprises collecting sandy soil, dissolving it in water, sieving it using a 80 to 100 mesh sieve to make fine sandy glaze, mixing it with water in a ratio of 43% yellow clay, 10% limestone, 20% iron oxide, 7% cobalt, and 20% sandy glaze, stirring the mixed materials in a mixer for 30 minutes or more, and then sieving it through a 100 mesh sieve to manufacture a glaze for porcelain. In addition, Korean Patent Publication No. 10-1917133 provides a method for manufacturing a glaze using coffee sludge.
한편, 인체의 물질대사 결과 체내에서 생긴 여러 노폐물을 수용액의 형태로 방광에 저장했다가 배출되는 소변(urine)은 미량의 미네랄뿐만 아니라, 요소(urea), 질산염(nitrate), 암모니아(ammonia) 등의 다양한 물질이 포함되어 있다. Meanwhile, urine, which is produced as a result of the body's metabolism and is stored in the bladder in the form of an aqueous solution and then discharged, contains various substances such as urea, nitrate, and ammonia as well as trace minerals.
일반적인 성인의 하루 소변 배출량은 1.5 내지 2.5L이며, 1회 소변 배출량은 0.2 내지 0.4L이다. 소변은 세계 70억 인구에 의해 하루에 105억L 가량 배출되어 버려지고 있으며, 버려진 분뇨를 정화하는데 막대한 비용과 에너지가 투입되고 있다. 하지만, 최근 소변이 포함하고 있는 유용한 성분들로 인해, 화학 분야뿐만 아니라 제조 및 디자인 분야에서도 소변의 활용 방안에 대해 광범위한 연구가 진행되고 있다.The average adult's daily urine output is 1.5 to 2.5 L, and the average urine output is 0.2 to 0.4 L per time. Approximately 10.5 billion L of urine is discharged and discarded every day by 7 billion people around the world, and enormous costs and energy are invested in purifying the discarded excrement. However, due to the useful components contained in urine, extensive research is being conducted on ways to utilize urine not only in the chemical field but also in the manufacturing and design fields.
그러나, 아직까지 소변을 세라믹 제품 등에 적용되는 유약으로 적용하는 방법에 대해서는 알려진 바가 없다.However, there is still no known method of applying urine as a glaze for ceramic products, etc.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같이, 소변의 미네랄 성분을 도자기의 유약에 사용할 경우 도자기 표면에 독특한 질감의 백색 또는 투명한 질감이 유리질이 형성된다는 점에 착안하여, 이를 이용해 중금속이 들어있지 않아 인체에 무해한 유약 조성물을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a glaze composition that does not contain heavy metals and is harmless to the human body, by taking advantage of the fact that when the mineral components of urine are used in the glaze of porcelain, a unique white or transparent texture of glass is formed on the surface of the porcelain.
본 발명의 또 다른 목적은 위와 같은 유약 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the above-mentioned glaze composition.
본 발명의 또 다른 목적은 위와 같은 유약 조성물을 도포 및 소성하여 세라믹 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic product by applying and firing the above-mentioned glaze composition.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 소변 슬러지를 포함하는 유약 조성물을 제공한다.To achieve the above object, the present invention provides a glaze composition comprising urine sludge.
본 발명에 있어서, 상기 소변 슬러지는 소변을 증류 또는 여과하거나, 증류 후 여과하여 얻어진 것일 수 있다.In the present invention, the urine sludge may be obtained by distilling or filtering urine, or by distilling and then filtering urine.
본 발명에 있어서, 상기 소변 슬러지는 소변 슬러지의 총 중량을 기준으로 20 내지 30중량%의 물을 포함할 수 있다.In the present invention, the urine sludge may contain 20 to 30 wt% of water based on the total weight of the urine sludge.
본 발명의 다른 구현 양태는, 소변을 증류 또는 여과하거나, 증류 후 여과하여 소변 슬러지를 형성하는 단계를 포함하는 유약 조성물의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method for preparing a glaze composition comprising the step of distilling or filtering urine, or distilling and then filtering urine to form urine sludge.
본 발명에 있어서, 상기 제조방법은 상기 증류를 3 내지 4시간 동안, 75 내지 80℃의 온도 조건에서 수행할 수 있다.In the present invention, the manufacturing method can perform the distillation for 3 to 4 hours at a temperature of 75 to 80°C.
본 발명에 있어서, 상기 제조방법은 상기 여과를 소변 슬러지가 소변 슬러지의 총 중량을 기준으로 20 내지 30중량%의 물을 포함할 때까지 수행할 수 있다.In the present invention, the manufacturing method can perform the filtration until the urine sludge contains 20 to 30 wt% of water based on the total weight of the urine sludge.
본 발명의 또 다른 구현 양태는, 소지를 성형하는 단계; 본 발명에 따른 유약 조성물을 성형된 소지에 도포하는 단계; 및 상기 소지를 900 내지 1250℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함하는 세라믹 제품의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a ceramic product, comprising the steps of: forming a base; applying a glaze composition according to the present invention to the formed base; and firing the base at a temperature of 900 to 1250°C.
본 발명에 있어서, 상기 세라믹 제품의 제조방법은 상기 소지를 1100 내지 1200℃의 온도범위에서 소성할 수 있다.In the present invention, the method for manufacturing the ceramic product can fire the material at a temperature range of 1100 to 1200°C.
본 발명에 따른 소변 슬러지를 포함하는 유약 조성물 및 이의 제조방법에 의하면, 별다른 용도로 쓰이지 못하고 버려지고 있는 소변을 독창적인 방법으로 재활용함으로써, 기존의 유약이 가지고 있는 중금속 등 유해성 문제를 해결하고, 소변 속의 성분들이 다양한 소성 온도 및 산화 소성 조건에서 백색 또는 옅은 아이보리색의 불투명한 유리질의 질감을 표현할 수 있는 도자기용 유약 조성물을 제공하는 것이 가능하다.According to the glaze composition containing urine sludge according to the present invention and the method for manufacturing the same, by recycling urine that is discarded without being used for any other purpose in an original way, it is possible to solve the problem of harmfulness such as heavy metals in existing glazes, and to provide a glaze composition for ceramics in which the components in urine can express an opaque glassy texture of white or light ivory color at various firing temperatures and oxidizing firing conditions.
도 1은 본 발명의 유약 조성물을 이용하여 제작한 도자기 제품을 나타낸다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 소변 슬러지 유약을 도포한 후의 도자기 시험편의 외형을 나타낸다.
도 3(a)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 D1 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 900℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 3(b)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 D1 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1100℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 4(a)은 본 발명의 실시예에 따른 백자토 A 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 900℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 4(b) 및 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 A 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1100℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 5(a)는 본 발명의 실시예에 따른 청자토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 900℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 5(b) 및 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 청자토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1100℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 6(a)는 본 발명의 실시예에 따라 조형토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 900℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 6(b) 및 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 조형토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1100℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 7(a)는 본 발명의 실시예에 따른 초벌 처리 백자토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 900℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 7(b) 및 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 초벌 처리 백자토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1000℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 7(d) 및 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 초벌 처리 백자토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1100℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 7(f)는 본 발명의 실시예에 따른 초벌 처리 백자토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1200℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 8(a)는 도자기 시편에 시판되는 유약을 도포하여 소성한 결과를 나타낸다.
도 8(b)는 본 발명의 실시예에 따른 소변 슬러지를 도자기 시편에 도포하여 소성한 결과를 나타낸다.
도 9(a)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 A 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 800℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 9(b)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 B 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 800℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 9(c)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 D1 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 800℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 9(d)는 청자토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 800℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 9(e)는 산청토 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 800℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 10(a)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 D1 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1200℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 10(b)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 D1 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1270℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 11(a)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 A 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1200℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 11(b)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 A 시편에 소변 슬러지를 도포한 후 1270℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 12(a)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 D1 시편에 물을 10중량% 함유하는 소변 슬러지를 도포하여 1000℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.
도 12(b)는 본 발명의 실시예에 따른 백자토 D1 시편에 물을 40중량% 함유하는 소변 슬러지를 도포하여 1000℃의 온도에서 소성한 결과를 나타낸다.Figure 1 shows a ceramic product manufactured using the glaze composition of the present invention.
Figure 2 shows the external appearance of a ceramic test piece after applying a urine sludge glaze according to an embodiment of the present invention.
Figure 3(a) shows the result of applying urine sludge to a D1 porcelain sample according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 900°C.
Figure 3(b) shows the result of applying urine sludge to a D1 porcelain sample according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1100°C.
Figure 4(a) shows the result of applying urine sludge to a white porcelain A specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 900°C.
Figures 4(b) and (c) show the results of applying urine sludge to a porcelain A specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1100°C.
Figure 5(a) shows the result of applying urine sludge to a celadon specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 900°C.
Figures 5(b) and (c) show the results of applying urine sludge to a celadon specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1100°C.
Figure 6(a) shows the result of applying urine sludge to a molded soil specimen and then firing it at a temperature of 900°C according to an embodiment of the present invention.
Figures 6(b) and (c) show the results of applying urine sludge to a molded soil specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1100°C.
Figure 7(a) shows the result of applying urine sludge to a first-treatment porcelain clay specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 900°C.
Figures 7(b) and (c) show the results of applying urine sludge to a first-treatment porcelain clay specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1000°C.
Figures 7(d) and (e) show the results of applying urine sludge to a first-treatment porcelain clay specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1100°C.
Figure 7(f) shows the result of applying urine sludge to a first-treatment porcelain clay specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1200°C.
Figure 8(a) shows the result of applying commercially available glaze to a porcelain specimen and firing it.
Figure 8(b) shows the result of applying urine sludge according to an embodiment of the present invention to a ceramic specimen and firing it.
Figure 9(a) shows the result of applying urine sludge to a white porcelain A specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 800°C.
Figure 9(b) shows the result of applying urine sludge to a white porcelain B specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 800°C.
Figure 9(c) shows the result of applying urine sludge to a D1 porcelain sample according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 800°C.
Figure 9(d) shows the result of applying urine sludge to a celadon specimen and then firing it at a temperature of 800°C.
Figure 9(e) shows the result of applying urine sludge to a Sancheong soil specimen and then calcining it at a temperature of 800°C.
Figure 10(a) shows the result of applying urine sludge to a D1 porcelain sample according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1200°C.
Figure 10(b) shows the result of applying urine sludge to a D1 porcelain sample according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1270°C.
Figure 11(a) shows the result of applying urine sludge to a white porcelain A specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1200°C.
Figure 11(b) shows the result of applying urine sludge to a white porcelain A specimen according to an embodiment of the present invention and then firing it at a temperature of 1270°C.
Figure 12(a) shows the result of applying urine sludge containing 10 wt% water to a D1 porcelain sample according to an embodiment of the present invention and firing it at a temperature of 1000°C.
Figure 12(b) shows the result of applying urine sludge containing 40 wt% of water to a D1 porcelain sample according to an embodiment of the present invention and firing it at a temperature of 1000°C.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.
본 발명은 소변의 신규 용도에 관한 것으로서, 소변으로부터 얻어진 소변 슬러지를 포함하는 유약 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a novel use of urine, and to a glaze composition comprising urine sludge obtained from urine.
슬러지(Sludge)란, 보통은 하수처리 또는 정수(淨水)과정에서 생긴 침전물을 의미하며, 수중의 부유물이 침전하여 진흙 상으로 된 찌꺼기 등을 뜻한다. 본 발명에서는 소변을 증류 또는 여과하거나, 증류 후 여과함으로써 소변의 미네랄 성분을 주로 포함하는 소변 슬러지를 제조하고 이의 새로운 용도를 제안하였다.Sludge usually refers to sediment produced during the process of sewage treatment or water purification, and means residue that is formed in the form of mud by precipitation of floating matters in water. In the present invention, urine sludge mainly containing mineral components of urine is produced by distilling or filtering urine, or by distilling and then filtering, and a new use thereof is proposed.
소변은 일반적으로 95%는 물로 이루어져 있고, 나머지 5%는 고체성분으로 이루어져 있다. 15리터의 소변에 들어있는 일반적인 고체 성분의 함량을 아래의 표 1에 나타내었다. Urine is generally composed of 95% water and the remaining 5% solid components. The typical solid content in 15 liters of urine is shown in Table 1 below.
소변에 포함되어 있는 고체 성분은 요소, 크레아티닌(creatinine), 암모니아, 요산(uric acid) 및 미네랄 성분이며, 15리터의 소변을 기준으로 요소 30g, 크레아티닌 1 내지 2g, 암모니아 1 내지 2g, 요산 1g, 그 외 전해질(염분 및 미네랄)이 약 25g 정도 포함되어 있다. 상기 전해질은 나트륨 이온(sodium ion, Na+), 칼륨 이온(potassium ion, K+), 마그네슘 이온(magnesium ion, Mg2+), 칼슘 이온(calcium ion, Ca2+) 등의 양이온과 염소 이온(chlorine ion, Cl-), 황산 이온(sufate ion, SO4 2-), 인산 이온(phosphate ion, PO4 3-) 등의 음이온으로 이루어져 있다. Solid components contained in urine include urea, creatinine, ammonia, uric acid, and mineral components. Based on 15 liters of urine, it contains about 30 g of urea, 1 to 2 g of creatinine, 1 to 2 g of ammonia, 1 g of uric acid, and about 25 g of other electrolytes (salts and minerals). The electrolytes are composed of cations such as sodium ion (Na + ), potassium ion (K + ), magnesium ion (Mg 2+ ), and calcium ion (Ca 2+ ), and anions such as chloride ion (Cl - ), sulfate ion (SO 4 2- ), and phosphate ion (PO 4 3- ).
소변이 유약 조성물에 사용될 경우, 소변의 미네랄 성분은 소지에 포함되어 있는 규소(silica)의 녹는 점을 낮추는 역할을 하고, 800℃부터는 서로 같이 녹으면서 혼합되어 도자기 표면에 독특한 질감의 백색 또는 투명한 질감의 유리질이 형성된다. 본 발명에서는 이러한 소변의 화학적인 특성을 활용하여 소변 미네랄 베이스의 대체 유약 물질을 개발하였다.When urine is used in a glaze composition, the mineral components of the urine serve to lower the melting point of the silica contained in the material, and from 800℃, they melt together and mix to form a white or transparent glassy substance with a unique texture on the surface of the porcelain. In the present invention, an alternative glaze material based on urine minerals was developed by utilizing these chemical characteristics of urine.
본 발명에 있어서, 소변을 유약 조성물로서 사용하기 위해서는 먼저 소변에 함유되어 있는 다량의 액체 성분을 제거하는 단계가 필요하다. 이를 위해서, 본 발명에서는 소변을 수집한 후 증류 및/또는 여과를 수행함으로써 소변 슬러지를 제조하였다.In the present invention, in order to use urine as a glazing composition, a step of removing a large amount of liquid components contained in urine is first necessary. To this end, in the present invention, urine sludge is produced by collecting urine and then performing distillation and/or filtration.
유약 조성물로서 사용할 수 있을 정도의 소변 슬러지를 제조하기 위해서는 다량의 소변을 수집하는 단계가 필요하다. 본 발명에 따르면, 소변 10L를 출발물질로 할 때, 대략적으로 3.6 내지 4g의 소변 슬러지를 제조할 수 있다. 수집된 다량의 소변은 상온보다 낮은 온도에서, 빛이 들지 않으면서 통풍이 잘되는 곳에 보관하여야 한다. 소변을 통풍이 되지 않는 곳에 보관하거나 햇빛에 노출시키면 혐기성 박테리아가 쉽게 증식할 수 있기 때문이다.In order to produce urine sludge that can be used as a glaze composition, a step of collecting a large amount of urine is necessary. According to the present invention, when 10 L of urine is used as a starting material, approximately 3.6 to 4 g of urine sludge can be produced. The collected large amount of urine should be stored in a well-ventilated place without light at a temperature lower than room temperature. This is because anaerobic bacteria can easily proliferate if urine is stored in a poorly ventilated place or exposed to sunlight.
본 발명에서 사용될 수 있는 소변은 인간의 소변인 것이 바람직하지만, 특별히 제한되지 않으며 다른 동물의 소변을 사용할 수도 있다.The urine that can be used in the present invention is preferably human urine, but is not particularly limited and urine from other animals may be used.
수집된 소변은 증류를 통하여 다량의 액체 성분을 증발시킬 수 있다. 상기 증류는 75 내지 80℃의 온도에서 액체 성분이 충분히 증발될 때까지 수행하는 것이 바람직하며, 10리터의 소변을 기준으로 3 내지 4시간 동안 증류를 수행하는 것이 바람직하다. 증류를 75℃ 미만에서 수행할 경우 온도가 너무 낮아 증류 시간이 오래걸리고 소변 성분의 변질이 발생할 수 있고, 80℃를 초과한 온도에서 수행할 경우 소변이 공기와 맞닿는 표면에 얇은 거품막이 형성되어 증류가 제대로 되기 어려우며, 증류기 밑부분에 생긴 소변 슬러지가 높은 온도에 의해 눌러붙게 되어 최종적으로 얻어지는 소변 슬러지의 양이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.Collected urine can be distilled to evaporate a large amount of liquid components. It is preferable to perform the distillation at a temperature of 75 to 80°C until the liquid components are sufficiently evaporated, and it is preferable to perform the distillation for 3 to 4 hours based on 10 liters of urine. If the distillation is performed at a temperature lower than 75°C, the temperature is too low, so the distillation time is long and the urine components may be deteriorated, and if it is performed at a temperature higher than 80°C, a thin foam film is formed on the surface where the urine comes into contact with the air, making it difficult to distill properly, and the urine sludge formed at the bottom of the still may stick due to the high temperature, which may cause a problem in that the amount of urine sludge ultimately obtained decreases.
증류를 수행한 후에는 잔류한 진갈색의 소변 용액을 여과를 이용하여 걸러서 소변 슬러지를 추출할 수 있다. 이 때, 여과는 당해 업계에서 일반적으로 사용되는 기본 필터용 여과지를 이용하여 수행될 수 있다.After distillation, the remaining dark brown urine solution can be filtered to extract urine sludge. At this time, the filtration can be performed using a basic filter paper commonly used in the industry.
여과 후에 얻어진 소변 슬러지는 슬러지의 총 중량을 기준으로 20 내지 30중량%의 물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 유약 조성물의 발림성을 높이기 위함으로써, 소변 슬러지가 20중량% 미만의 물을 포함할 경우에는 발림성이 부족하여 고르게 발리지 않고 소성 후 균열이 발생할 수 있다. 또한, 30중량% 초과의 물을 포함할 경우에는 소성 후 소변 슬러지가 도자기 표면에 흡착되지 않아 표면 일부에만 유약 처리가 될 수 있고, 미네랄이 부풀어 올라 기포들이 형성되어 소성된 유약이 단단하게 부착되지 않고 조각조각 부서질 수 있다.It is preferable that the urine sludge obtained after filtration contains 20 to 30 wt% of water based on the total weight of the sludge. This is to increase the spreadability of the glaze composition. If the urine sludge contains less than 20 wt% of water, the spreadability is insufficient and it is not spread evenly and cracks may occur after firing. In addition, if it contains more than 30 wt% of water, the urine sludge is not absorbed on the surface of the porcelain after firing, so that glaze may be applied only to a part of the surface, and the minerals may swell and form bubbles, so that the fired glaze is not firmly attached and may break into pieces.
본 발명의 유약 조성물이 세라믹 제품의 표면에서 흡수성을 감소, 즉 방수 효과를 발휘하기 위해서는 소변 슬러지가 포함하고 있는 미네랄의 양이 충분하여야 한다. 또한, 소변 슬러지에 포함되어 있는 상기 미네랄 성분은 세라믹 제품 표면의 규석(silica stone)의 녹는점을 낮추는 역할을 하고, 이로 인해 미네랄과 규석이 함께 어우러지면서 녹아 자연스럽게 유리질을 형성한다. 또한, 소지를 구성하는 물질의 종류와 온도에 따라서 본 발명의 유약을 바른 표면의 질감이 다르게 발현될 수 있다.In order for the glaze composition of the present invention to reduce absorbency on the surface of a ceramic product, that is, to exhibit a waterproofing effect, the amount of minerals contained in the urine sludge must be sufficient. In addition, the mineral component contained in the urine sludge lowers the melting point of silica stone on the surface of the ceramic product, and as a result, the mineral and silica stone naturally melt together to form a glassy substance. In addition, the texture of the surface to which the glaze of the present invention is applied may be expressed differently depending on the type and temperature of the material constituting the base.
본 발명의 유약 조성물은 상기 소변 슬러지 외에도 유약 특성의 향상을 위하여 다양한 공지된 첨가제를 첨가하는 것이 가능하지만, 다른 첨가제를 첨가하지 않고 오직 소변 슬러지만을 사용하는 것도 가능하다.In addition to the urine sludge, the glaze composition of the present invention can add various known additives to improve glaze properties, but it is also possible to use only urine sludge without adding any other additives.
본 발명의 방법으로 제조된 소변 슬러지를 포함하는 유약 조성물은 시판되는 유약 조성물과 동일한 방법으로 도자기 등의 세라믹 제품의 글레이징(glazing)을 위해 적용될 수 있다.The glaze composition comprising urine sludge produced by the method of the present invention can be applied for glazing of ceramic products such as porcelain in the same manner as commercially available glaze compositions.
구체적으로, 상기 유약 조성물을 소지의 표면에 바른 후 1000 내지 1250℃에서 소성함으로써 제품 표면에 광택을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 소성 온도는 8 내지 12시간, 바람직하게는 9 내지 10시간 동안 서서히 온도를 올린 후 목표한 온도에 도달하면 10 내지 30분간 추가 소성한 후 냉각시키는 것이 바람직하다.Specifically, by applying the glaze composition to the surface of the material and then firing at 1000 to 1250°C, gloss can be formed on the surface of the product. At this time, the firing temperature is preferably increased gradually for 8 to 12 hours, preferably 9 to 10 hours, and then, when the target temperature is reached, additional firing is performed for 10 to 30 minutes and then cooling is performed.
본 발명에 있어서, 용어 "소지(素地)"란 밑바탕이라고도 하며, 도자기, 내화물 등 소결 제품, 주조 제품의 형을 만드는 원료 혼합물을 의미한다. 도자기를 만드는 데는 점토가 사용되며, 단일한 종류의 점토만으로는 도자기를 만들 수 없고 다양한 점토류나 다양한 광물의 특성을 가감하여 용도에 맞추어 소지로 사용할 수 있다.In the present invention, the term "base" is also called a base, and refers to a mixture of raw materials for making a mold of a sintered product such as porcelain, refractory, or a cast product. Clay is used to make porcelain, and porcelain cannot be made with just a single type of clay, and the characteristics of various types of clay or various minerals can be added or subtracted to use the base according to the intended use.
본 발명에 있어서, 상기 소성은 다양한 공지의 소성 방법을 이용할 수 있으나, 산화 소성을 수행하는 것이 바람직하다. 산화 소성이란 도자기 소성 중 요(窯) 내에 산소의 공급을 증가시켜 소지나 유약 중의 광물을 산화시켜 색에 변화를 주는 방법이다.In the present invention, the firing can utilize various known firing methods, but it is preferable to perform oxidation firing. Oxidation firing is a method of increasing the supply of oxygen in a kiln during the firing of porcelain to oxidize minerals in the base or glaze, thereby changing the color.
본 발명의 소변 슬러지에는 미네랄 외에도 요소, 요산, 크레아티닌, 암모니아, 노란색 색소인 유로크롬(urochrome) 등의 다양한 유기 물질을 포함하고 있다. 이러한 유기 물질들은 약 300℃부터 타기 시작하는데, 700℃까지는 미네랄을 제외한 모든 유기 물질이 연소되어 날아가게 된다. 이 유기 물질들이 타서 없어진 공간을 미네랄이 녹으며 채우게 되는데, 이러한 이유로 소성 후 도자기 표면에 독특한 질감이 표현되게 된다.The urine sludge of the present invention contains various organic substances such as urea, uric acid, creatinine, ammonia, and urochrome, a yellow pigment, in addition to minerals. These organic substances start to burn at about 300℃, and all organic substances except minerals are burned and blown away until 700℃. The space left by the burning of these organic substances is filled with dissolved minerals, and for this reason, a unique texture is expressed on the surface of the porcelain after firing.
또한, 미네랄은 900 내지 1000℃부터 녹게 되며, 온도를 서서히 올리기 때문에 부분부분 녹지 않은 미네랄 성분이 결정화되어 빛에 반사되었을 때, 도자기 표면은 마치 크리스탈 표면처럼 독특하고 아름답게 반짝이게 된다. 1100℃부터는 거의 모든 미네랄 성분이 녹아 도자기 표면에는 더 매끈한 유리질이 형성된다.Also, minerals start to melt at 900 to 1000℃, and as the temperature is gradually increased, some of the mineral components that have not melted are crystallized, and when light is reflected, the surface of the porcelain sparkles uniquely and beautifully like a crystal surface. From 1100℃, almost all of the mineral components melt, and a smoother glassy substance is formed on the surface of the porcelain.
따라서, 상기 소성 온도는 1100℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 소성의 최적의 온도는 소지의 종류에 따라 상이하게 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도자기를 만드는 베이스가 되는 흙을 태토(胎土)라고 하며, 이러한 태토는 만들고자 하는 도자기의 종류에 따라 고령토에 여러 가지 흙을 섞어 다양하게 만들 수 있다. 본 발명의 실시예에서 사용된 태토는 청자토, 백자토, 조형토 등이다. 청자토는 철분이 약간 포함되어 있고 1250℃ 이상에서 소성이 가능한 점토로서, 갈색을 띤다. 백자토는 백색도가 좋으며 소성한 뒤에도 흰색을 띠며 1300℃ 가까이에서 소성할 수 있는 고온용 점토로서 산화 소성을 할 경우 아이보리색을 나타낸다. 백자토 D1은 백자토 A보다 백색도가 보다 더 높은 점토이다. 조형토는 다른 물질이 섞여있어 다른 점토보다 더욱 단단하고 상대적으로 균열이 발생할 확률이 적으며, 조형물 작업에 주로 쓰인다. Therefore, the firing temperature is preferably 1100℃ or higher. In addition, it is preferable that the optimum temperature of the firing is set differently depending on the type of the material. For example, the base soil for making porcelain is called mortar, and this mortar can be made in various ways by mixing various types of soil with kaolin depending on the type of porcelain to be made. The mortar used in the examples of the present invention is celadon, white porcelain, and molding clay. Celadon is a clay that contains a small amount of iron and can be fired at 1250℃ or higher, and is brown in color. White porcelain has good whiteness, remains white even after firing, and is a high-temperature clay that can be fired at close to 1300℃, and exhibits an ivory color when oxidatively fired. White porcelain D1 is a clay that has a higher whiteness than white porcelain A. Molding clay is harder than other clays because it is mixed with other substances, and is relatively less likely to crack, and is mainly used for working on molding objects.
본 발명의 소변 슬러지를 소지에 도포하여 900℃ 보다 낮은 온도에서 소성할 경우에는 소변 슬러지의 유기 물질들이 완전히 타지 않아 소지에 남아 있을 수 있으며, 1250℃를 초과한 온도에서 소성할 경우에는 소지가 휘어질 수 있다. 따라서, 소지에 유기물질이 남거나, 소지의 모양이 변형되는 것을 막기 위해서는 900℃ 내지 1250℃의 온도에서 소성하는 것이 바람직하며, 1100℃ 내지 1200℃의 온도에서 소성하는 것이 더욱 바람직하다. When the urine sludge of the present invention is applied to a substrate and calcined at a temperature lower than 900°C, organic substances of the urine sludge may not be completely burned and may remain on the substrate, and when calcined at a temperature exceeding 1250°C, the substrate may warp. Therefore, in order to prevent organic substances from remaining on the substrate or the shape of the substrate from being deformed, calcination is preferably performed at a temperature of 900°C to 1250°C, and calcination is more preferably performed at a temperature of 1100°C to 1200°C.
본 발명의 특정 구현 형태에서, 소변 슬러지를 도포하기 이전에 먼저 초벌 처리를 시킨 백자토를 소지로서 이용하는 경우, 표면에 발린 유약의 갈라짐 현상을 막기 위해서 1200 내지 1300℃에서 소성하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 초벌 처리 백자토에 소변 슬러지를 도포하여 1200℃의 온도에서 소성한 경우 갈라짐 현상이 나타났으나, 1250℃로 온도를 높여 소성한 경우에는 갈라짐 현상이 사라졌다는 것을 확인하였다.In a specific embodiment of the present invention, when using porcelain clay that has been first subjected to a first firing process before applying urine sludge as a base, it is preferable to fire at 1200 to 1300°C in order to prevent cracking of the glaze applied to the surface. In an embodiment of the present invention, when urine sludge was applied to porcelain clay that had been first fired and fired at a temperature of 1200°C, cracking occurred, but it was confirmed that when the temperature was increased to 1250°C and the firing was performed, the cracking phenomenon disappeared.
도 1은 본 발명의 유약 조성물을 이용하여 제작한 세라믹 제품들을 나타낸다. 본 발명의 유약 조성물을 사용하여 만든 세라믹 제품은 기존의 시판되는 유약으로는 발현되기 어려운 독특한 질감, 색감 및 광택을 나타낸다는 것을 알 수 있다.Figure 1 shows ceramic products manufactured using the glaze composition of the present invention. It can be seen that ceramic products manufactured using the glaze composition of the present invention exhibit unique texture, color, and gloss that are difficult to achieve with existing commercially available glazes.
실시예Example
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. It will be apparent to those skilled in the art that these examples are intended only to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.
실험예 1: 소변 슬러지 제조Experimental Example 1: Preparation of Urine Sludge
건강한 신체를 가진 20 내지 60세의 남, 녀의 소변을 수집하여 사용하였다. 수집한 소변은 상온보다 낮은 온도에서, 빛이 들지 않으면서 통풍이 잘되는 곳에 보관하였다.Urine was collected from healthy men and women aged 20 to 60 years. The collected urine was stored in a well-ventilated place, away from light, at a temperature lower than room temperature.
이와 같이 수집된 소변 10리터를 80℃에서 4시간 동안 진한 갈색의 용액이 될 때까지 증류하였다. Ten liters of urine collected in this manner was distilled at 80℃ for 4 hours until it became a dark brown solution.
상기 증류를 통하여 얻어진 진한 갈색의 소변 용액을 기본 필터용 여과지를 이용해 여과하여 최종적으로 약 25중량%의 수분을 함유하는 4g의 소변 슬러지를 얻었다.The dark brown urine solution obtained through the above distillation was filtered using a basic filter paper to finally obtain 4 g of urine sludge containing approximately 25 wt% of moisture.
동일한 방법으로 아래의 실험예에서 사용할 다량의 소변 슬러지를 추가로 제조하였다. In the same manner, additional quantities of urine sludge were prepared to be used in the experimental examples below.
실험예 2: 소변 슬러지를 이용한 도자기 시험편 제조Experimental Example 2: Preparation of Ceramic Test Pieces Using Urine Sludge
백자토 D1, 백자토 A. 청자토, 조형토 및 초벌 처리된 백자토를 준비하여 각각 가로 3㎝ x 세로 7㎝의 도자기 시험편을 제작하였다.Porcelain D1, Porcelain A, Celadon, Sculpting clay, and First-fired Porcelain clay were prepared, and porcelain test pieces measuring 3 cm in width x 7 cm in length were produced.
상기 도자기 시험편에 실험예 1에서 제조한 소변 슬러지를 시험편 표면에 유약 바르듯이 도포하여 소성을 수행하였다. 소성 전 소변 슬러지를 도포한 도자기 시편들을 도 2에 나타내었다. The urine sludge prepared in Experimental Example 1 was applied to the surface of the above porcelain test specimens like glaze and then fired. The porcelain test specimens to which the urine sludge was applied before firing are shown in Fig. 2.
소성은 전기 가마를 이용하여 산화 소성을 수행하였으며, 소변 슬러지를 도포한 도자기 시험편을 아래 표 2의 소성 온도까지 10시간 동안 승온시키고, 20분간 유지한 후 꺼내어 실온에서 자연 냉각시켰다. The firing was performed by oxidation firing using an electric kiln, and the ceramic test pieces coated with urine sludge were heated to the firing temperature in Table 2 below for 10 hours, maintained for 20 minutes, and then taken out and naturally cooled at room temperature.
2-1: 백자토 D1 소성 시험2-1: White porcelain clay D1 firing test
백자토 D1 시험편을 각각 900℃와 1100℃에서 산화 소성한 결과를 도 3(a) 및 (b)에 각각 나타내었다.The results of oxidation firing of the white porcelain D1 test pieces at 900°C and 1100°C, respectively, are shown in Figures 3(a) and (b).
도 3(a)에서, 900℃ 조건에서는 유리질이 형성되지 않았으며, 유기 물질이 다 타서 날아가고 미네랄만 결정체로 견고하게 도자기 표면에 남아있는 것을 확인할 수 있었다.In Fig. 3(a), it was confirmed that no glass was formed under the 900℃ condition, that all organic substances were burned away, and that only minerals remained firmly as crystals on the surface of the porcelain.
도 3(b)에서, 1100℃ 조건에서는 유리질이 형성되었고, 광택이 있는 유리질이 백색 또는 불투명한 색으로 발현되었으며, 미네랄이 균일하게 녹지 않았고 중간에 작은 결정체로 남아있거나, 구겨진 것과 같은 독특한 질감이 형성되어 빛을 받았을 때 크리스탈과 같은 광택이 나는 것을 확인하였다.In Fig. 3(b), it was confirmed that glass was formed under the 1100℃ condition, and the glossy glass was expressed in a white or opaque color, and the mineral did not melt uniformly but remained as small crystals in the middle, or a unique texture like a crumpled shape was formed, which had a crystal-like gloss when exposed to light.
2-2: 백자토 A 소성 시험2-2: Firing test of white porcelain clay A
백자토 A 시험편을 900℃에서 산화 소성한 결과를 도 4(a)에 나타내고, 1100℃에서 산화 소성한 결과를 도 4(b) 및 도 4(c)에 나타내었다.The results of oxidation firing of the porcelain A test piece at 900°C are shown in Fig. 4(a), and the results of oxidation firing at 1100°C are shown in Figs. 4(b) and 4(c).
백자토 D1의 결과와 동일하게, 900℃ 조건에서는 유리질이 형성되지 않았고, 유기 물질이 모두 소진되었으며, 미네랄이 결정체로 견고하게 도자기 표면에 남아있는 것을 확인할 수 있었다.Similar to the results for Baekjato D1, it was confirmed that no glass was formed under the 900℃ condition, all organic substances were consumed, and minerals remained firmly as crystals on the porcelain surface.
도 4(b) 및 (c)에서, 1100℃ 조건에서는 유리질이 형성되었고, 광택이 있는 유리질이 백색 또는 불투명한 색으로 발현되었으며, 미네랄이 균일하게 녹지 않았고 중간에 작은 결정체로 남아있거나, 구겨진 것과 같은 독특한 질감이 형성되거나 점박이 무늬가 표현되며, 빛을 받았을 때 크리스탈과 같은 광택이 나는 것을 확인하였다.In Fig. 4(b) and (c), it was confirmed that glass was formed under the 1100℃ condition, glossy glass was expressed in white or opaque color, minerals did not melt uniformly and remained as small crystals in the middle, or a unique texture like crumpled was formed or a dotted pattern was expressed, and a crystal-like gloss was expressed when exposed to light.
2-3: 청자토2-3: Blue and white clay 소성 시험Plasticity test
청자토 시험편을 900℃에서 산화 소성한 결과를 도 5(a)에 나타내고, 1100℃에서 산화 소성한 결과를 도 5(b) 및 도 5(c)에 나타내었다.The results of oxidation firing of the celadon test piece at 900°C are shown in Fig. 5(a), and the results of oxidation firing at 1100°C are shown in Figs. 5(b) and 5(c).
상기 실험예 2-1 및 2-2의 결과와 동일하게, 900℃ 조건에서는 유리질이 형성되지 않았으며, 유기 물질은 모두 타서 소진되고 미네랄만 결정체로 도자기 표면에 남아 있는 것을 확인하였다.Similar to the results of the above experimental examples 2-1 and 2-2, it was confirmed that no glass was formed under the 900℃ condition, all organic substances were burned out, and only minerals remained as crystals on the surface of the porcelain.
1100℃ 조건에서는 백색 또는 불투명하게 발현된 유리질이 형성되었고, 광택이 있는 유리질이 백색으로 발현되는 정도가 더 높았으며, 구겨진 질감 또는 점박이 무늬가 표현되었다. 청자토의 경우 백자토 D1 및 A보다 유리질의 광택 및 구겨진 듯한 질감 표현의 정도가 덜한 것을 확인하였다.Under the 1100℃ condition, white or opaque glass was formed, the degree of glossy glass being expressed as white was higher, and a crumpled texture or dotted pattern was expressed. In the case of celadon, it was confirmed that the degree of glassy gloss and crumpled texture expression was less than that of white porcelain D1 and A.
2-4: 조형토 소성 시험2-4: Plasticity test of clay
조형토 시험편을 900℃에서 산화 소성한 결과를 도 6(a)에 나타내고, 1100℃에서 산화 소성한 결과를 도 6(b) 및 도 6(c)에 나타내었다.The results of oxidation firing of the clay test piece at 900°C are shown in Fig. 6(a), and the results of oxidation firing at 1100°C are shown in Figs. 6(b) and 6(c).
조형토 시험편의 경우도 앞서 다른 실험 결과와 동일하게, 900℃ 조건에서는 유리질이 형성되지 않았으며, 유기 물질이 다 타서 날아가고 미네랄이 결정체로 견고하게 도자기 표면에 남아 있다는 것을 확인할 수 있었다. 1100℃ 조건에서는 백색 또는 노란빛으로 발현된 유리질이 약간 형성 되었으며, 광택이 거의 없고 투박한 질감을 갖는 것을 확인하였다.In the case of the molding clay test piece, it was confirmed that glass was not formed under the 900℃ condition, as in other previous experimental results, and that the organic substances were all burned away and the minerals remained firmly as crystals on the surface of the porcelain. Under the 1100℃ condition, a small amount of glass was formed that was expressed in a white or yellowish color, and that it had almost no gloss and a rough texture.
2-5: 초벌 처리 백자토2-5: Pre-treatment white porcelain clay 소성 시험Plasticity test
초벌 처리된 백자토 시험편을 900℃에서 산화 소성한 결과를 도 7(a)에 나타내고, 1000℃에서 산화 소성한 결과를 도 7(b) 및 도 7(c)에 나타내었으며, 1100℃에서 산화 소성한 결과는 도 7(d) 및 도 7(e)에 나타내고, 1200℃에서 산화 소성한 결과는 7(f)에 나타내었다. The results of oxidation firing of the first-treated porcelain clay test piece at 900°C are shown in Fig. 7(a), the results of oxidation firing at 1000°C are shown in Figs. 7(b) and 7(c), the results of oxidation firing at 1100°C are shown in Figs. 7(d) and 7(e), and the results of oxidation firing at 1200°C are shown in 7(f).
도 7(a)에서, 초벌 처리된 백자토의 경우도 900℃ 조건에서는 유리질이 형성되지 않았으며, 유기 물질이 모두 소진되었고 미네랄만 결정체로 도자기 표면에 남아 있다는 것을 확인할 수 있었다.In Fig. 7(a), it was confirmed that even in the case of the first-processed porcelain, no glass was formed under the 900℃ condition, all organic substances were consumed, and only minerals remained as crystals on the surface of the porcelain.
도 7(b) 및 도 7(c)에서, 1000℃ 조건에서는 결정체로 남아 있었던 미네랄이 일부 녹아 무광택의 유리질이 형성된 것을 확인할 수 있었다.In Fig. 7(b) and Fig. 7(c), it was confirmed that some of the minerals that remained as crystals under the 1000℃ condition melted and a matte glassy substance was formed.
도 7(d) 및 도 7(e)에서, 1100℃ 조건에서는 대부분의 미네랄이 녹아 광택을 갖는 백색의 유리질이 형성되었으나, 약간의 갈라짐 현상(crack)이 있는 것을 확인할 수 있었다.In Fig. 7(d) and Fig. 7(e), it was confirmed that under the 1100℃ condition, most of the minerals melted and a glossy white glass was formed, but there was a slight cracking phenomenon.
도 7(f)에서, 1200℃ 조건에서는 미네랄이 완전히 녹아 광택이 있는 백색의 유리질을 형성하였으며, 갈라짐 현상이 거의 사라졌다는 것을 확인할 수 있었다.In Fig. 7(f), it was confirmed that under the 1200℃ condition, the mineral was completely melted to form a glossy white glass, and the cracking phenomenon almost disappeared.
본 실험 결과를 종합하면, 본 발명의 소변 슬러지를 도포한 소지는 900℃에서는 유리질이 형성되지 않고 1100℃ 또는 그 이상의 온도 조건에서 산화 소성을 진행해야 유기 물질이 모두 날아가는 것은 물론, 대부분의 미네랄이 녹아 광택이 있는 유리질을 형성한다는 것을 확인하였다. In summary of the results of this experiment, it was confirmed that the material coated with the urine sludge of the present invention does not form glass at 900°C, and that when oxidation calcination is performed at a temperature of 1100°C or higher, not only does all organic substances evaporate, but most minerals melt to form a glossy glass.
또한, 초벌 처리된 백자토의 경우에는 갈라짐 현상을 막기 위해서 1200℃까지 온도를 높여 산화 소성을 진행하여야 함을 알 수 있다.In addition, in the case of first-processed porcelain clay, it can be seen that oxidation firing must be performed at a temperature of up to 1200℃ to prevent cracking.
실험예 3: 기존 유약과의 비교Experimental Example 3: Comparison with existing glaze
본 발명의 소변 슬러지를 포함하는 유약 조성물의 특성을 시판되는 세라믹 유약과 비교하고자 실험을 수행하였다. An experiment was conducted to compare the properties of a glaze composition containing urine sludge of the present invention with commercially available ceramic glazes.
지름이 6㎝인 원판 형태의 백자토 세라믹 조각(판매처: Clover's studio)을 준비한 후, 하나의 조각에는 시판되는 투명유약(판매처: Clover's studio)을 펼쳐 바르고, 다른 하나의 조각에는 실험예 1에서 제조한 소변 슬러지를 펴발랐다. After preparing disc-shaped white porcelain ceramic pieces measuring 6 cm in diameter (sold by: Clover's studio), commercially available transparent glaze (sold by: Clover's studio) was spread on one piece, and urine sludge prepared in Experimental Example 1 was spread on the other piece.
상기 세라믹 조각을 전기 가마에 넣고 8시간 동안 1100℃로 가열하여 소성하였다. 소성 후 자연 냉각시킨 다음 세라믹 조각의 외형을 도 8에 나타내었다.The above ceramic piece was placed in an electric kiln and fired at 1100℃ for 8 hours. After firing, it was naturally cooled, and the external appearance of the ceramic piece is shown in Fig. 8.
도 8(a)에서, 시판되는 세라믹 유약을 사용한 세라믹 조각은 투명하고 고른 광택이 코팅된 것을 확인할 수 있다. In Fig. 8(a), it can be seen that the ceramic piece using commercially available ceramic glaze is coated with a transparent and even gloss.
한편, 본 발명의 소변 슬러지 유약을 사용한 도 8(b)의 세라믹 조각은 연한 노란색의 광택이 형성되었으며, 표면에 독특한 질감이 형성된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 소변 슬러지 유래 유약 조성물의 경우 시판되는 유약 조성물로부터는 표현하기 어려운 독특한 질감과 광택을 구현할 수 있다는 것을 확인하였다. Meanwhile, it can be confirmed that the ceramic piece of Fig. 8(b) using the urine sludge glaze of the present invention has a light yellow gloss and a unique texture formed on the surface. Accordingly, it was confirmed that the urine sludge-derived glaze composition of the present invention can realize a unique texture and gloss that are difficult to express with commercially available glaze compositions.
실험예 4: 저온 조건 소성 실험Experimental Example 4: Low-temperature firing experiment
상기 실험예 1에서 제조한 소변 슬러지를 백자토 A, 백자토 B, 백자토 D1, 청자토 및 산청토에 도포하여 저온 조건인 800℃의 온도에서 산화 소성한 결과를 각각 도 9(a) 내지 (e)에 나타내었다. The urine sludge manufactured in the above Experimental Example 1 was applied to white porcelain clay A, white porcelain clay B, white porcelain clay D1, blue porcelain clay, and Sancheong clay, and the results of oxidation calcination at a low temperature of 800°C are shown in Figures 9(a) to (e), respectively.
도 9에서, 800℃ 소성의 경우 소지의 종류와 상관없이 유기물질들이 아직 완전히 소진되지 않아 재처럼 남아 갈라져 있는 모습을 확인할 수 있었다.In Fig. 9, in the case of sintering at 800℃, it was confirmed that regardless of the type of material, the organic substances were not completely consumed and remained as ash and cracked.
실험예 5: 고온 조건 소성 실험Experimental Example 5: High-temperature firing experiment
상기 실험예 1에서 제조한 소변 슬러지를 백자토 D1 및 백자토 A에 도포하여 10시간 동안 1200℃ 또는 1270℃로 승온시킨 후, 20분간 유지하여 소성하였다. The urine sludge manufactured in the above Experimental Example 1 was applied to porcelain clay D1 and porcelain clay A, heated to 1200°C or 1270°C for 10 hours, and then calcined by maintaining the temperature for 20 minutes.
도 10(a) 및 (b)는 백자토 D1을 각각 1200℃ 및 1270℃로 소성한 결과를 나타내고, 도 11(a) 및 (b)는 백자토 A를 각각 1200℃ 및 1270℃로 소성한 결과를 나타낸다. Figures 10(a) and (b) show the results of firing white porcelain clay D1 at 1200°C and 1270°C, respectively, and Figures 11(a) and (b) show the results of firing white porcelain clay A at 1200°C and 1270°C, respectively.
도 10 및 도 11에서 알 수 있듯이, 백자토 D1 및 백자토 A 모두 1200℃의 온도에서 소성할 경우에는 유약이 소지에 잘 코팅되어 소지의 모양이 변형되지 않았다. 그러나, 소성온도를 조금 더 높여 1270℃에서 소성한 경우에는 유약이 수축하면서 소지가 휘어지면서 모양이 변형된다는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Figures 10 and 11, when both porcelain clay D1 and porcelain clay A were fired at a temperature of 1200℃, the glaze was well coated on the body and the shape of the body was not deformed. However, when the firing temperature was slightly raised to 1270℃, it was confirmed that the body was warped and the shape was deformed as the glaze shrank.
실험예 6: 소변 슬러지의 수분 함유량에 따른 소성 실험Experimental Example 6: Calcination experiment according to moisture content of urine sludge
본 발명의 소변 슬러지의 수분 함유량에 따른 유약 성능을 확인하기 위한 실험을 수행하였다. An experiment was conducted to confirm the glaze performance according to the moisture content of the urine sludge of the present invention.
상기 실험예 1의 방법으로 소변 슬러지를 제조하되, 수분 함유량을 10중량% 및 40중량%로 제어한 소변 슬러지를 백자토 D1에 도포하여 1000℃로 산화 소성한 결과를 도 12(a) 및 (b)에 각각 나타내었다.Urine sludge was manufactured using the method of Experimental Example 1 above, but the moisture content was controlled to 10 wt% and 40 wt%. The results of applying the urine sludge to porcelain clay D1 and oxidizing and calcining at 1000°C are shown in Figs. 12(a) and (b), respectively.
도 12(a)에서, 10중량%의 수분을 함유하는 소변 슬러지는 소지의 표면에 유약이 고르게 발리지 않아 소지의 표면에 균열이 발생한 것을 확인할 수 있다. In Fig. 12(a), it can be confirmed that the urine sludge containing 10 wt% moisture has cracks on the surface of the material because the glaze is not evenly applied to the surface of the material.
도 12(b)에서, 40중량%의 수분을 함유하는 소변 슬러지를 도포한 소지의 경우 미네랄이 부풀어 올라 표면에 작은 기포들이 다수 형성되었고, 유약이 작은 충격에서 쉽게 으스러져 유약으로서의 기능을 하지 못하는 것을 확인하였다. In Fig. 12(b), in the case of the material coated with urine sludge containing 40 wt% moisture, it was confirmed that the minerals swelled and many small bubbles were formed on the surface, and the glaze was easily crushed by a small impact and could not function as a glaze.
Claims (8)
상기 소변 슬러지가 소변 슬러지의 총 중량을 기준으로 20 내지 30중량%의 물을 포함하는, 유약 조성물.
A glaze composition comprising urine sludge,
A glaze composition, wherein the urine sludge contains 20 to 30 wt% of water based on the total weight of the urine sludge.
상기 소변 슬러지가 소변을 증류 또는 여과하거나, 증류 후 여과하여 얻어진 것임을 특징으로 하는, 유약 조성물.
In paragraph 1,
A glaze composition, characterized in that the urine sludge is obtained by distilling or filtering urine, or by distilling and then filtering urine.
A method for producing a glaze composition, comprising the step of distilling or filtering urine, or distilling and then filtering urine, to form urine sludge containing 20 to 30 wt% of water based on the total weight of the urine sludge.
상기 증류가 3 내지 4시간 동안, 75 내지 80℃의 온도 조건에서 진행되는 것을 특징으로 하는, 유약 조성물의 제조방법.
In paragraph 4,
A method for producing a glaze composition, characterized in that the distillation is performed for 3 to 4 hours at a temperature of 75 to 80°C.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 유약 조성물을 성형된 소지에 도포하는 단계; 및
상기 소지를 900 내지 1250℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함하는, 세라믹 제품의 제조방법.
Step of shaping the possession;
A step of applying a glaze composition according to claim 1 or 2 to a molded body; and
A method for manufacturing a ceramic product, comprising the step of firing the above-mentioned material at a temperature of 900 to 1250°C.
1100 내지 1200℃의 온도범위에서 소성하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 제품의 제조방법.
In paragraph 7,
A method for manufacturing a ceramic product, characterized by firing at a temperature range of 1100 to 1200°C.
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