도자 소지의 입도 및 건조수축률

 소지의 입도

 

 

입도는 미세 분말의 원료 및 제품의 굵기를 말한다. 입도는 일반적으로 개개 입자의 크기
가 아닌 분체를 구성하고 있는 각 입자 전체의 통계적 크기를 말한다. 입도는 점성, 유동
성, 가소성, 성형물의 건조 및 수축, 강도 등에 큰 영향을 미치며 소결체의 유리화 반응,
소결 반응, 수경성 재료의 수화 반응 등에도 큰 영향을 준다.
분체의 입도 측정에는 입자의 크기에 따라 체 분리법, 침강법, 광학 현미경법, 전자 현미
경법, 흡착법, 투과법 등이 이용된다.
 소지의 건조수축률
도자기 소지는 건조가 진행되면서 수축이 발생한다. 건조 초기에는 입자가 물의 박막에
둘러싸여 상호 분리되어 있다가 건조가 진행되면서 수분이 제거되고, 입자 간 간격이 감소
하여 수축 상태에 이르게 된다. 그러므로 성형틀을 설계하거나 최종 제품의 정확한 치수
조절을 위해 건조수축률 측정이 반드시 필요하다. 수축에 영향을 미치는 인자로는 수분의
제거 속도, 성형체의 두께, 물의 함량, 입자의 크기 등이 있다. 소지의 건조수축률을 측정하
기 위해서는 건조시편, 건조기 및 데시케이터, 디지털 버니어 캘리퍼스 등이 필요하다.

 

 

 

 

 소지의 소성수축률

 

 

 

도자기 소지는 소성이 진행되면서 수축이 발생한다. 초기 단계에서는 입자끼리 접촉하면
서 그 부분의 면적이 점차 증가하는데, 이러한 변화를 목(neck) 성장이라고도 한다. 초기
단계를 지나 중기 단계에서는 터널상의 공극이 점차 좁아지고, 수축률이 5~20%가량 진행
되어 입자의 현격한 성장이 발생된다. 후기 단계에서는 다면체화된 입자의 각 부분이나
결정립 내에 공극이 소멸하면서 치밀화가 진행되어 소성이 완성된다.
소지의 소성수축률을 측정하기 위해서는 소성시편, 건조기 및 데시케이터, 디지털 버니어
캘리퍼스 등이 필요하다.

 

 

 

 

 소지의 흡수율

 

 

 

소지가 흡수할 수 있는 수분의 양을 측정하는 것으로 건조 무게를 기준으로 흡수로 인한
무게 증가 백분율로 나타낸다. 흡수율을 측정하기 위해서는 시편, 건조기 및 데시케이터,
젖은 헝겊 및 증류수, 화학 저울 등이 필요하다.
 소지의 열팽창계수
열팽창은 가열될 때, 소지가 3차원적으로 부피 변화를 일으키는 것으로 열팽창계수의 측
정은 온도가 약 1℃ 변할 때, 재료의 길이나 부피의 변화율을 측정하여 알 수 있다. 도자
기 소지와 같이 고온 처리를 필요로 하는 작업에서는 열팽창계수를 고려하여 제품을 생산
하는 것이 대단히 중요하다. 열팽창을 측정하는 방법에는 ➀ 표준 시료와 변화 정도의 차
를 다이얼 게이지 등으로 측정, ➁ 정밀 마이크로미터 망원경에 의한 측정, ➂ 광 간섭에
의한 측정, ➃ X-선 회절에 의한 측정, ➄ 용적 변화에 의한 측정 등이 있다.

 

 

 

 

 소지의 색도

 

색도는 색의 강도를 말하며, 흰색이나 회색으로부터 자유도에 의해 결정되는 색의 순도이
다. 색을 표시하는 여러 가지 양을 측정하는 계기인 색도계를 이용하여 주로 측정하는데,
분광 광도계로서 빛의 스펙트럼 분포, 물체의 스펙트럼 반사율(투과율)을 측정하여 필요한
양을 계산으로 구한다. 또 광전 검출기를 사용하면 종합분광 감도를 CIE 색 좌표와 비교
하여 색을 직접 읽어낼 수도 있다.

 

 

 

수행 내용 / 소지 평가하기

 

 소지의 입도를 측정한다.

 

 

1. 1kg의 시료를 4분법에 의해서 약 250g을 취한다.
2. 250g의 시료를 2리터 이상의 용기에 넣는다.
3. 용기에 1 ~ 1.5리터의 물을 넣어 2시간 이상 방치한다.
4. 어느 정도 슬립이 형성되면 교반기로 충분히 교반한다.
5. 교반한 시료를 325메시의 체에 통과시킨다.
6. 325메시의 체 위에 남은 시료들은 100메시, 140메시, 200메시, 325메시 순서대로 적층된
표준체들로 연속 통과시켜 예비 세척을 실시한다.
7. 100메시 체 위의 잔류 소지를 세척하기 위해 체 받침에 물을 20mm가량 채우고, 100메
시 체를 놓고, 회전하면서 맑은 물이 나올 때까지 충분히 세척한다.

8. 7번 작업에서 나온 잔류 소지를 세척하기 위해 체 받침에 물을 20mm가량 채우고, 140
메시 체를 놓고, 회전하면서 맑은 물이 나올 때까지 충분히 세척한다.
9. 8번 작업에서 나온 잔류 소지를 세척하기 위해 체 받침에 물을 20mm가량 채우고, 200
메시 체를 놓고, 회전하면서 맑은 물이 나올 때까지 충분히 세척한다.
10. 9번 작업에서 나온 잔류 소지를 세척하기 위해 체 받침에 물을 20mm가량 채우고,
3,250메시 체를 놓고, 회전하면서 맑은 물이 나올 때까지 충분히 세척한다.
11. 각각의 체 위에 남아 있는 잔류 소지는 건조기 등을 이용하여 충분히 건조시킨다.
12. 건조된 잔류 소지를 화학 저울을 이용하여 평균 입경을 측정한다.

 

 

 

 

 소지의 건조수축률을 측정한다.

 

 

1. 가소성 시험 방법에 의해 α=3.3의 슬립을 준비한다.
2. 준비된 슬립을 석고틀에 고형 주입한다. 시편의 크기는 길이 70mm, 폭 25mm, 높이
10mm가 되도록 하며, 최소 5개의 시편을 제작한다.
3. 시편의 장축 방향으로 50mm 크기의 수축 확인선을 표시한다.
4. 수축 확인선을 표시한 시편은 건조대 위에서 약 20~40℃로 24시간 동안 예비 건조시킨
다. 예비 건조 동안 시편의 뒤틀림을 방지하기 위해 2시간 간격으로 시편을 90도 돌려
주면서 건조한다.
5. 예비 건조가 종료된 시편을 건조기에서 약 100~110℃로 24시간 건조시킨다.
6. 건조된 시편을 데시케이터에서 상온까지 냉각 후 시편에 표시된 수축선의 길이를 디지
털 버니어 캘리퍼스를 이용하여 0.1mm까지 측정하여 5개 시편의 평균값을 구한다.
7. 건조 전 시편의 길이와 건조 후 시편의 길이의 차를 구하여 건조수축률(%)의 계산을 수
행한다.

 

 

 

 

 소지의 소성수축률을 측정한다.

 

 

1. 가소성 시험 방법에 의해 α=3.3의 슬립을 준비한다.
2. 준비된 슬립을 석고틀에 고형 주입한다. 시편의 크기는 길이 70mm, 폭 25mm, 높이
10mm이 되도록 하며, 최소 5개의 시편을 제작한다.
3. 시편의 장축 방향으로 50mm 크기의 수축 확인선을 표시한다.
4. 수축 확인선을 표시한 시편은 건조대 위에서 약 20~40℃로 24시간 동안 예비 건조시킨
다. 예비 건조 동안 시편의 뒤틀림을 방지하기 위해 2시간 간격으로 시편을 90도 돌려

주면서 건조한다.
5. 예비 건조가 종료된 시편을 건조기에서 약 100~110℃로 24시간 건조시킨다.
6. 건조된 시편을 데시케이터에서 상온까지 냉각 후 시편에 표시된 수축선의 길이를 디지
털 버니어 캘리퍼스를 이용하여 0.1mm까지 측정하여 5개 시편의 평균값을 구한다.
7. 건조된 시편을 시편 가마에 넣어 약 1,250~1,300℃, 12시간 이상 소성한다.
8. 소성된 시편에 표시된 수축선의 길이를 디지털 버니어 캘리퍼스를 이용하여 0.1mm까지
측정하여 5개 시편의 평균값을 구한다.
9. 소성 전 시편의 길이와 소성 후 시편의 길이의 차를 구하여 소성수축률(%)의 계산을 수
행한다.

 

 

 

 

 소지의 흡수율을 측정한다.

 

 

1. 준비된 시편을 110 ± 5℃의 건조기에서 항량이 될 때까지 건조하고, 데시케이터 속에
서 냉각한 다음 0.01g까지 정확한 건조 무게를 측정한다.
2. 증류수가 담긴 용기 속에 건조된 시편을 잠기게 하고, 상온에서 24시간 동안 방치한다.
3. 용기 속 시편의 상부와 수면 사이의 거리가 50~60mm 범위인지 확인한다.
4. 24시간 경과 후 증류수로 포화된 시편을 꺼내어 젖은 천으로 표면을 가볍게 닦아내고,
0.01g까지 정확한 포화 무게를 측정한다.
5. (포화 무게-건조 무게) / 건조 무게 * 100의 계산을 통해 흡수율(%)을 측정한다.

 

 

 

 소지의 열팽창계수를 측정한다.

 

 

1. 다음과 같은 시험편을 준비한다. 단면이 정사각형 또는 원형의 기둥이 되게 하고, 변환
기의 정밀도에 따라 소성시편 길이/초기 시편의 길이가 ±20㎛ 이하가 될 수 있게 한다.
2. 시편의 양쪽 끝의 단면은 거칠기가 10㎛ 이하가 될 수 있게 연마한다.
3. 측정하고자 하는 시편과 유사한 열팽창계수값을 가지는 기준 시편을 선정한다.
4. 기준 시편의 종류와 열팽창계수 범위를 확인한다. 예를 들어, 기준 시편이 재질에는 붕
규산유리(-193~407℃), 텅스텐(-193~1,527℃), 융해 석영(-193~727℃) 등이 있다.
5. 상온에서 시편의 초기 길이를 마이크로미터, 버니어 캘리퍼스 등을 사용하여 측정한다.
6. 상온에서 시편을 열팽창측정기의 로에 장착하고 시편과 로의 온도가 일정하게 될 때까
지 대기하며, 온도와 다이얼 지시기의 값을 기록한다.

7. 승온 또는 감온 속도는 3℃/분 이하로 원하는 온도까지 같은 속도가 되게 조정하며, 시
간에 따른 길이의 변화는 X-Y 기록계나 컴퓨터 기록 프로그램으로 자동 기록되도록 준
비한다.
8. 측정이 종료되면 상온에서 초기 길이를 재측정하여 소성시편의 길이가 초기 시편보다
±20㎛ 이상이면 다시 시험을 반복한다.
9. X-Y 기록계나 컴퓨터 기록 프로그램의 데이터로부터 온도 변화와 길이 변화의 그래프
를 얻는다.
10. 측정 온도 구간(상온~최종 온도)에서의 평균 열팽창계수를 계산한다.

 

 

 

 

 소지의 색도를 측정한다.

 

 

1. 색도계에 전원을 연결한 후 전압 안정기의 눈금이 100V에 오도록 조정하고, 10분간 예
열한다.
2. 5개의 원판 시료 접시 중 첫 번째 시료 접시에 백색 표준체를 넣고 두 번째부터 다섯
번째 시료 접시에는 시험체를 넣는다.
3. 시험체와 시료 접시의 높이가 동일한지 확인하고, 시험체 및 표준체의 중앙이 광축과
일치하는지 확인한다.
4. 단색광 필터를 끼우는 곳에 적색 필터를 끼우고 필터 감도 전환 손잡이를 ‘R’로 맞
춘다.
5. 색도계 장치의 보정을 위해 광축을 표준체에 맞춘 후 셔터를 닫아 광원 램프의 빛을
완전히 차단한다.
6. 광원 램프의 빛이 완전히 차단되었는지 확인하고, 영점 조정기를 백색 지시계가 0을 가
리키도록 맞춘다.
7. 셔터를 열어 표준 조정기를 조절하여 백색 지시계가 78.7을 가리키도록 맞춘다.
8. 시료 회전 원판을 돌려가며 두 번째부터 다섯 번째 시험체의 백색도를 측정한다.