지르코니트(Zirconium Silicate) 는 세라믹 산업에서 가장 널리 사용되는 화학물질 중 하나로, 다양한 제조 산업 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다. 발전 추세에 따라 이 화학물질의 소비량은 점점 증가하고 있습니다.

세라믹 화학물질이란 무엇인가?
세라믹·유리 산업용 화학물질은 제품 생산 과정에서 사용되는 첨가제로, 제품이 원하는 특성을 가지도록 돕는 역할을 합니다. 어떤 것은 가소성을 높이고, 어떤 것은 낮추며, 어떤 것은 융제를 역할을 하고, 또 어떤 것은 유리를 형성하거나 색을 내거나 불투명하게 만드는 기능을 합니다.

세라믹 산업용 화학물질에는 어떤 종류가 있는가?
세라믹·유리 산업에서 사용하는 화학물질은 종류와 제품이 다양합니다. 그중 가장 널리 사용되는 대표적인 화학물질은 다음과 같습니다:

• 지르코늄 실리케이트(ZrSiO4): 네소실리케이트 계열에 속하는 광물로, 화학식은 지르코늄 오르토실리케이트(ZrO2 + HfO2)입니다. 지르콘은 도자기 산업에서 불투명제로 사용됩니다. 유약에 불투명한 흰색을 만들기 위해, 열에 의한 반사와 굴절 과정을 거치며 지르콘이 유약 구조 속에서 여러 단계의 반응을 거쳐 색을 형성합니다.

• 장석(Feldspar): 소성 과정에서 큰 역할을 하며 반응을 촉진합니다. 가소성이 거의 없고(있더라도 매우 낮음), 단단하여 분쇄가 어렵습니다. 원료 혼합물에 알칼리를 공급하고 소성 온도를 낮추는 기능을 합니다.

• 석회석, 경질탄산칼슘, 방해석(Calcite):
  이는 유약 프릿(frit) 생산을 위한 주요 원료입니다. 현재는 타일 본체에는 거의 사용되지 않고, 주로 무광 유약이나 유약 프릿 제조에 사용됩니다.
  석회석과 방해석은 자연 상태에서 암석 형태로 존재하며, 경질탄산칼슘은 석회석이나 방해석에서 가공됩니다.
  주요 성분은 CaCO3이며, 소량의 MgCO3 및 기타 불순물이 포함됩니다.

  주요 기능:

  • 소량 사용 시 유약 내 액상 형성을 돕고 광택을 증가시킵니다.

  • 다량 사용 시 유약을 불투명하거나 무광으로 만들며, 현재는 주로 유약 프릿 제조에 활용됩니다.

• 지르콘(Zircon): 고온 소성 후에도 매우 높은 백색도를 유지하는 특징이 있습니다. 따라서 주로 유약의 백색도를 높이는 데 사용됩니다. 또 다른 중요한 용도는 엔고브(Engobe, 바탕 유약) 에 많이 사용되어 불투명한 흰색을 형성하여 다음과 같은 효과를 줍니다:

  • 투명 유약 사용 시, 투명 유약은 유리층이므로 투과성이 있어 바탕 유약의 색이 최종 제품의 색으로 나타납니다.

  • 타일 본체가 붉거나 암갈색일 경우, 지르콘이 포함된 바탕 유약은 이를 가려 흰색 바탕을 만들어 투명 유약 및 장식 색상이 백자와 같은 미적 효과를 냅니다.

• 수용규산염(액상유리, Sodium Silicate): 전해질로서, 적정 비율 사용 시 유약 슬러리의 유동성을 높입니다.

• CMC (Carboxyl Methyl Cellulose) 결합제 첨가제: 유약 슬러리의 점도 및 결합력을 증가시킵니다.

• 산화알루미늄(Al2O3): 첨가량에 따라 다양한 기능을 합니다. 소량 사용 시 다른 산화물과 잘 반응하면 융제로 작용하여 투명하고 광택 있는 유약을 형성합니다.
  함량이 증가하면 유약의 융점과 점도가 높아져 유약의 흐름성이 감소하며, 유약의 융점 범위를 넓히고 열팽창계수를 낮추며, 내열성·내구성·내화학성을 향상시킵니다. Al2O3 함량이 높을수록 불투명도가 증가하고 결정화 경향이 줄어듭니다. Al2O3는 카올린, 점토, 장석 등을 통해 도입되며, 경우에 따라 산화알루미늄 또는 수산화알루미늄 형태로도 사용됩니다.

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