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신소재공학(新素材工学)/세라믹스(セラミックス)

도자기의 원료

도자기의 원료

 

도자기의 원료는 크게 가소성원료, 비가소성 원료, 융제, 발색제, 점토 의 다섯가지로 나누어 진다. 첫째로 가소성 원료와 둘째인 비가소성 원료이다.

우선 가소성 원료는 수분이 가해지면 점력이 생기기 때문에 성형이 쉽고, 건조되어 어느정도의 강도가 생기고 열을 가하면 소결되어 영구히 강성이 나타난다. 가소성 원료들은 주로 점토질 종류이며 이에는 1차 점토와 2차점 토가 있는데 1차 점토는 고령토,와목점토등 이 있으며 2차 점토는 석기점토, 도석, 황토 등이 있다.

고령토

고령토는 도자기의 가장 널리 사용되는 원료로서 Al2O3, 2SiO2, 2H2O의 화학실을 지닌다. 점토물질과 석영,분해장석으로 구성되어 있고, 우리나라에서도 양질의 고령토가 채취되고 있다.

와목점토

와목점토는 고령토와 같은 화학식을 가지는데 점력이 좋지만 백색도는 좋지 않다. 장석과 운모가 풍화되어 점토질로 변형되었으며 석영입자가 점토속에 잔존한다.

석기점토

석기점토는 가소성이 크고 내화도가 SK8~10 정도의 중온에서 소성되는 점토이기 때문에 착색광물이 많이 섞여 있어 소성시 황갈색에서 회색계열의 유색으로 나타난다.

도석점토

도석점토는 도자기 원료의 주원료가 되는 점토질, 규산질, 장석질을 함께 함유하고 있는 물질로서 도석 그 자체만으로도 소성하면 자기질화하여 도자기를 만들 수 있다. 도석은 혼합물이기 때문에 조성이 일정치 못하다.

황토

황토는 철분이 많이 함유되어 있는 중온 점토에 속한다. 황토에 샤모트, 활석, 규석 등을 적절히 혼합하면 도예가들이 사용하기에 적절한 점토가 된다.

벤토나이트

벤토나이트는 매우 미세한 입자의 점토로써 소량을 첨가하면 가소성을 높이는 작용을 한다. 벤토나이트는 유사 이전 시대에 화산폭발에 의한 화산재로 형성된 것이다. 혼합의 경우 습식혼합을 하면 점력이 높아 잘 섞이지 않고 덩어리져서 몰려다니기 때문에 건식혼합이 적당하다.

 

다음으로 비가소성 원료는 물과 혼합하여도 점력이 생겨나지 않기 때문에 유약의 재료로 사용되거나 점토의 점력을 떨어뜨리는 첨가물의 역할을 한다. 또한 백색도, 투광성, 강도를 높이는 작용을 한다.

규석

규석은 SiO2의 화학식을 가지며 내화도가 SK32~35의 높은 온도이다. 규석은 SiO2가 주 성분이기 때문에 유약의 뼈대 역할을 하며 유리질을 형성한다. 규석은 그 자체가 유리질이나 고온에만 녹기 때문에 저온의 장석이나 석회석과 함께 적정온도의 유약을 만들어 내는 것이다. 유약에서 규석을 증가시키면 용융온도가 높아지고, 경도와 강도가 증가하며 팽창계수가 저하된다.

규사

규사는 대부분 하변이나 강가의 퇴적된 석영의 입자로 되어 있으며 판유리 제작에 사용되고 있다.

나무재

나무재는 SiO2가 주 성분으로 그 외에 철분, 망간 등이 함유되어 있어 재만으로도 유약이 되며 약간의 색채를 낼 수 있다. 우리나라 고려청자의 경우 소나무재를 주로 하여 유약을 만들어 사용하여 왔다. 그러나 비가소성이라 점력이 없기 때문에 고령토나 약간의 장석 또는 점토와 혼합하여 사용한다.

활석

활석은 전기절연성, 내열성, 기계적 강도가 증가되고 열팽창이 적어 공업도자기에 많이 사용된다. 그러나 활석이 첨가된 점토는 활석이 유탁제 작용을 하므로 유약을 시유할 경우에는 변칙적인 색상이 나온다. 그러한 이유로 점토에 활석을 많이 섞을 경우에는 백색분장토로 감추어준 후 유약을 사용하면 좋다.

백운석

백운석은 내구성을 증가시키며 표면의 잔금을 방지해 준다.

골회

골회는 철분이 없는 소뼈에서 지방질을 제거하여 약 900도에서 구워낸 후 분말로 만들어 사용한다.

 

세번째로 융제는 도자기 원료를 소성할 때에 용융을 도와주는 원료들이다. 대표적으로 장석, 석회석, 네플린 사이나이트 등이 있다.

장석

장석은 칼리장석, 회장석,조장석 등으로 나누어지며 칼리장석이나 회장석은 점토질이나 규석질을 용해하고, 조장석은 주로 유약에 첨가하여 규석, 석회석의 용융을 돕는다.

석회석

석회석은 수성암의 종류이며 칼슘성분이 많아 표면을 부드럽고 고르게 해주며 유탁작용도 한다.

네플린 사이나이트

네플린 사이나이트는 칼리장석 계열의 저온 융제이다. 발색이 매우 좋고 표면을 부드럽게 만들어 준다. 용융범위가 매우 넓어 다양하게 사용되고 있다.

 

네번째로 발색제는 도자기에 색을 내주는 역할을 하는데 주로 산화철, 산화동, 산화코발트, 루타일 등이 있다.

산화철

산화철은 검은색인 FeO, 붉은색인 Fe2O3, 검붉은색인 Fe3O4 등이 있다. 보통 적갈색에서 황갈색을 내며 점토내에서는 융제역할을 하기도 한다. 또는 부드러운 색상을 만들기 위한 색상완화제로도 사용된다.

산화동

산화동은 주석과 함께 알칼리 융제에 섞여 터키옥색을 낸다. 산화동은 납독성을 강화시키기 때문에 저온의 식탁용기에는 사용하지 말아야 하며 고온에서도 2~3%를 초과하지 말아야 한다.

산화코발트

산화코발트는 푸른색 발색제로서 망간, 크롬, 산화철 등과 섞이면 회색에서 검정색에 가깝게 변화한다. 소량의 코발트와 망간이 섞이면 핑크에서 연보라빛을 낸다. 코발트는 아주 강한 발색제이기 때문에 1%정도의 첨가로도 아주 강한 푸른색을 내준다.

루타일

루타일은 지당과 산화철을 함유한 광석을 분쇄한 것으로 순수한 티타뉴과 비슷한 효과를 내며 유약에 사용할 때에는 황색 계열에서 밤색을 띠고 약간 결정유 상태가 되기도 한다.

 

마지막으로 점토질으로서 도자기의 가장 중요한 원료이다. 주로 청자점토, 백자점토, 옹기점토등이 있다.

청자점토

청자점토는 철분이 석여 있는 황토와 점토, 고령토 등을 적절히 혼합하여 물에 풀어서 체로 걸러 앙금을 가라앉혀 건조시키는 수비 방법으로 제토하였다. 고려청자의 경우 황토나 사토 속에 적절하게 함유되어 있는 철분이 재래식 가마에서 소성할 때에 소나무에 함유되어 있는 철분과 함께 적절하게 환원되어 푸르스름한 비색의 청자가 만들어 진다. 소생온도는 1,200~1,300도 전후반이다.

백자점토

백자점토는 소성범위가 도자기중 최도온도이며 입자가 곱고 부드러워 소성 후 매끄럽고 약간 투광성이며 강도가 강한 것이 특징이다. 백자점토는 가장 섬세하고 미세한 부분까지 표현해 낼 수 있고 무게가 가벼운 반면 매우 단단하기 때문에 식기를 비롯한 생활자기에 사용되어왔다.

옹기점토

옹기점토는 퇴적점토로서 2차점토이기 때문에 많은 불순물이 함유되어 있으며 약간의 가는 모래질이 섞여있어 큰 기물을 성형하기에 적합하다.