Production and evaluation of raw materials for porcelain using clay mineral

In this work, we investigated clay and raw materials from China (black clay, red clay, white clay) and Korea (Cheonan clay, Obu clay) used for the manufacture of porcelain products. According to chemical analysis results, feldspar components containing CaO, K₂O, Na₂O and quartz are found in clay materials besides primary clay such as kaollinte, for the clay materials from Korea, which is found more in clay materials from Korea than from China. For the Fe₂O₃ content, governing whiteness of porcelain products, more iron oxide (> 5 %) is found in Korean clays (Cheonan clay, obu clay, red clay) compared to those form China (black, white clay). Through X-ray diffraction analysis, kaolinite and Halloysite are found to be main phases for all the raw materials and second phases such as quartz and pyrophyllite are found. Using these clay materials, raw materials for porcelain products were produced, and the physicochemical properties were investigated for sintered samples. Absorption rate is in order of Baekja-A < Baekja-B < Yeonbuncheong < Jinbuncheong < Cheongja, and the sample, sintered at 1250℃ in reductive atmosphere, exhibits the lowest absorption rate. Comparing the color of the sintered samples, the samples sintered in oxidative atmosphere (L^* value: 86~95 %) show higher whiteness value than those sintered in reductive atmosphere (L^* value: 81~93 %). For the Cheongja and Buncheong, the samples sintered in reductive atmosphre shows higher whiteness, L^* values, and low a^*/b^* value, which is due to reduction of iron oxide (Fe₂O₃).

점토 광물을 이용한 도자기용 소지 제조 및 물성 평가

본 연구에서는 도자기 제조용 원료(소지)에 사용되는 점토 광물의 물성 및 이로부터 제조된 소지의 품질을 조사하였다. 국내시장에 유통되고 있는 점토광물 중 중국에서 수입된 점토 (블랙점토, 홍점토, 백점토)와 충남 천안, 경남 산청에서 생산된 천안점토, 오부점토를 선택하여 비교 평가하였다. 화학분석 결과, 카올리나이트 등 1차 점토 외에 불순물로 CaO, K₂O, Na₂O을 포함하는 장석류(카리장석, 소다장석, 회장석)와 규석(SiO₂)이 포함되어 있으며 중국산 점토보다 국내 점토가 규석 및 장석질이 더 많이 함유되어 있음을 알 수 있었다. 도자기의 색상을 좌우하는 철분(Fe₂O₃)의 함량에 대해서는 천안점토, 오부점토, 홍점토의 경우 5 % 이상으로 붉은 색상을 띄며 중국산 (블랙점토, 백점토)에 비하여 철분 함량이 더 높음을 알 수 있다. X-선 결정상 분석을 통하여 원료광물에 존재하는 결정상의 종류를 분석한 결과, 원료 물질 모두 카올리나이트와 할로이사이트 등 1차점토와 함께 쿼츠(quartz)와 장석 등이 주요 결정상(main phase)으로 확인되었다. 이러한 점토광물을 원료로 하여 도자기용 소지를 제조하여 소결 후 물성을 평가하였다. 소성 후 수축률은 백자A급 < 백자B급 < 연분청 < 진분청 < 청자 소지 순으로 나타났으며 환원소성의 경우, 산화소성에 비하여 수축률이 높으며 이는 흡수율 결과와 일치하였다. 1250℃에서 환원소성한 경우, 매우 낮은 흡수율로 자화가 충분히 진행됨을 알 수 있다. 백자소지를 1200℃, 1250℃ 산화분위기에서 소성한 소성체가 환원소성한 소성체보다 백색도가 높으며, 백색도의 인자인 L^* 값이 86~95 %로 환원소성시 81~93 % 보다 높은 것을 알 수 있다. 철분 함량이 높은 청자소지나 분청소지의 경우, 환원분위기에서 소성한 소성체가 산화소성한 소성체보다 백색도가 높으며 a^*, b^* 값이 작은 양상을 확인할 수 있으며, 이는 Fe₂O₃ 산화물의 환원효과에 의한 것으로 판단된다.