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1 Jurnal f the Krean Ceramic Sciety Vl. 46, N. 6, pp. 602~608, DOI: /KCERS Develpment f Ceramic Bdy using Waste Celadn Jea-Il Lee, J-Sek Park*, Yng-Sek Lee, and Byung-Ha Lee Department f Ceramic Engineering, Myngji University, Yngin , Krea *Krea Institute f Ceramic Engineering and Technlgy, Seul , Krea (Received April 6, 2009; Revised July 13, August 24, 2009; Accepted August 24, 2009) q» y w» Á *Á Á w w œw *w»» x l ( ; , 8 24 ; ) ABSTRACT The yield is increasing as the manufacturing technlgy f ceramics prgresses, hwever, there are many ceramics f pr quality due t variables upn prducing ceramics. Sme f thse waste ceramics are recycled by sanitary ware r tile manufacturers, but mst f them are filled in making envirnmental prblem. Therefre, a research begins t recycle waste ceramic ware as alternative t sme imprted ceramic ware materials and t reduce envirnmental pllutin. This study, succeeding last study which applied waste white ware as ceramic bdy material, aimed t slve prblems f envirnment and materials by recycling waste ceradn generated in specially frmed areas fr ceramic in Gyenggi-d such as Ichen, Yeju and Gwangju as the ceramic bdy material. Cnsequently, the additin f waste ceramic ware int the ceramic bdy was judged t have limit up t 30% accrding t plasticity measurement. As we added shredded waste ceramic ware as much as 30% int basic ceramic bdy and checked its features, the pre rate and absrptin rate were gd t be average 4% and 3% respectively. In additin, it shwed strength mre than 720 kgf/cm 2 which is higher than existing ceradn bdy n the market with gd sinter state; s it is judged t be available r develped as new ceramic bdy. KeyG wrds : Recycle, Waste ceramic, Ceradn, Ceramic bdy, Envirnmental prblem 1. ù y m»- - -» y v š, x» mw w» 1-8) y y w š. w w» œ w,, x, ƒƒ œ w w w š yw ƒ» t wš.», k, s» s» wš. w s» y k,» w, w, Crrespnding authr : Jea-Il Lee seasil2@paran.cm Tel : Fax : w š š, ƒw y š. w s» w y w w» w l»» x 9~16)ƒ w š, p y w ƒ y š ù, ù y š y w s» w w k.» ƒ y w ù q» w» 17) ù» ƒ» q»» y w» ww» w š w. q» w» w w w y w w y, p» y» z q. 602

2 603 Á Á Á w Table 1. Chemical Cmpsitins f Raw Materials fr Standard Pttery Bdies Materials SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO CaO Na 2 O K 2 O TiO 2 Obu Hampyeng Sesan Sanchung Kalin Ichen Sand Quartz Feldspar 2. x 2.1.» w q š Ÿ e» w, m, w s m, m, e, m, ³, ww. w Table 1, w» Fig. 1 ƒƒ ùkü. q» (W.P.P.: waste pttery and prcelain) š q» w w. q» ww š Table 2 ùk ü. q» flat mill ball mill w 325 mesh t m g w z» ƒƒ ƒw x w. q» s(sald-7101, Shimadzu, Japan) y w, Fig. 2 8~40 µm ùkü s³ 10 µm ùkü. w w q» y w» w X z (XRD-7000, Shimadzu, Japan) ww. Fig. 3 quartzƒ, mullite w.» ƒ w Materials Obu Hampyeng Celadn Bdy Sesan Sanchung Kalin Ichen Sand Quartz Feldspar wt% Fig. 1. Mineral cmpsitins f standard pttery bdy (wt%). Table 2. Chemical Cmpsitins f W.P.P. SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O MnO TiO 2 P 2 O 5 Ig.lss W.P.P w wz

3 q» y w» 604 Fig. 2. Particle size distributin analysis f waste pttery and prcelain(w.p.p.) after ball-milling. Fig. 3. XRD pattern f waste pttery and prcelain. Table 3. Cmpsitins f an Experiment Celadn Bdy W.P.P. CW CW CW CW CW CW w d q q»» ƒ š q x w q» y w w» w Fig. 1 w» q» Table 3 ƒw x ww. ƒ w yw y wwš 16~18% ƒ w z 7 ww r x ƒ w, yw p d w» w šx w xr w. d mm bar type, d φ25 4mm disc type xr w y d mm bar type xr ƒƒ xw xw xr { ù, ƒ w» w 4h, 6 k z dry ven ww. silicnite muffle furnace w ~600 C¾ 2 C/min, 600 C 1240~1260 C¾ 5 C/min g. z 1 jš þƒ ww p ƒ x ƒ t x w ƒ p wù, ƒ d x ¾ ³ y d y»» wwš 18) w d w. d y. ƒ ew ù ƒ ƒ š w d ww ƒ q w. w x d w» ¼ barx z ƒ ³» š ƒ q w ciling d w m 10» w ƒ sƒw DSC-TGA ƒ w w,, y w» w DSC-TGA(STA-MS-Skimmer, Netzsch, Deutschland) 1200 C¾ ww SEM d ƒ w r wš ƒ xr q HF40% 50 ƒ etching ww SEM(SS-550, Shimadzu, Japan) w d»» w x z p, w,,»œ, p w. xr,»œ,» d KS L3114 w, KS L4004 d» d w. w y d xr { d w w, d UTM(MKS Type-PP-650-D, 46«6y(2009)

4 605 Á Á Á w Fig. 4. Result f measurement f plasticity by dry strength and ciling methd. Fig. 5. DSC-TGA curve f each cmpsitins. Scientific Instrument, JAPAN) 3 x d w. 3. š 3.1. ƒ d yww w w ƒ d x d ciling w d wwš Fig. 4 ùkü. t ƒ m ƒ d» w ƒ ƒ w. x d m 47 MPa,» 34 MPa ùkü ù q» ƒ w w w. m d e 10 w z w ciling w ƒ sƒ CW1 9 x w ù, q» ƒ w ƒ x w y. w q» ƒ ƒ ƒ XRD q» ƒ quartz mullite». x q» ƒ 30% ƒ ¾ x ƒ w ù x. ƒ d q» ƒ w 30% š q DSC-TGA q»ƒ ƒ ƒ p y y w» w DSC-TGA wwš Fig. 5 ùkü. Fig. 5.(a) DSC d ƒ y j y, s» ƒ ƒ Fig. 6. Drying shrinkage rate and Firing shrinkage rate f each cmpsitin (Sintering temperature ; 1250 C). ƒ wš š. w Fig. 5(b) TGA d CW1 700 C ¾ m k w ƒ ù, CW3 CW5 300 C ¾ ƒ ù CW1 w s w d Table 3» q» ƒw ww w d wš Fig. 6 ùkü. q» ƒ ƒw w y w. ƒ 1250 C ƒƒ ww z d w w» 15% j ùkû ù, z q» w wz

5 청자 파도자기를 활용한 도자기 소지 개발 Fig. 7. Prsity and Water absrptivity f each cmpsitin sintered at 1250C. 첨가량의 증가에 따라 소성수축율도 점점 감소하여 파도 자기를 30% 첨가한 조성의 경우 약 11%로 낮아지는 것 이 확인되었다. 이는 파도자기 분쇄분이 수축에 대한 반 응이 없는 chamtte로 작용하여 소지 내의 수축율을 크게 낮추는 역할을 하는 것으로 보인다. 흡수율 및 기공율 각 조성의 소지를 1250 C로 소성한 후 시험편의 기공율 과 흡수율을 측정하고, 그 결과를 Fig. 7에 나타내었다. 기 본 소지에 파도자기 분쇄분이 첨가됨에 따라 흡수율과 기 공율은 분쇄분의 첨가량이 증가함에 따라 그 값은 증가 하는 경향이 나타났다. 기공율의 경우, CW1이 3.6% 정도 임에 반해 파도자기 50% 첨가된 CW6는 6% 정도였고, 흡수율의 경우에도 CW1은 2% 정도였지만 CW6 조성은 3.6% 정도로서 나타났다. 이러한 기공율 및 흡수율의 증가에 대한 이유를 확인 해 보고자 기본 소지와 파도자기를 30% 첨가한 소지를 1250 로 소성한 시험편의 미세구조를 관찰하고 그 결과 를 Fig. 8에 나타내었다. 기본소지인 CW1의 경우 치밀한 미세구조를 나타내고 있으나, 이에 비해 파도자기가 30% 첨가된 CW4 조성의 경우에는 기본소지에 비해 기공이 Fig. 8. Fig Bending strength f each cmpsitin sintered at 1250C. 많은 미세구조가 관찰되어 이에 소결이 충분히 이루어지 지 않았음이 보여졌다. 이는 파도자기분이 chamtte로서 작용하여 그 함량 증가에 따라 소결성을 방해하여 그로 인해 흡수율과 기공율이 증가하게 되었다고 보인다. 굽힘강도 및 하중연화 조합된 각 조성에 대한 굽힘강도 측정은 1250 C 소성 시편에 대해 행하고 그 결과를 Fig. 9에 나타내었다. 기 본소지인 CW1 조성의 굽힘 강도값은 665 kgf/cm 로 측정 되었는데 파도자기 분쇄분의 첨가량의 증가에 따라 30% 까지는 증가하여 713 kgf/cm 을 나타내고 있음이 확인되 었다. 하지만 그 이상의 첨가량에서는 큰 강도변화를 보 이지 않고 미미하지만 조금 감소하는 경향을 보였다. 이 는 앞서 흡수율 등의 물성 평가 결과와 같이 파도자기 함 량 증가에 따른 소결성의 저하에 따른 것으로 보여진다. Fig. 10에 나타낸 하중연화 측정 결과에서는 파도자기의 첨가량이 증가함에 따라 변형이 낮아지는 것이 확인되어 졌다 C 소성의 경우 CW1에서 12 mm 정도이던 변 형률이 CW4에서는 6 mm까지 낮아졌고, CW6 조성에서는 2 mm까지 떨어져 거의 변형이 일어나지 않았음이 확인되 었다. 이러한 낮은 하중연화 측정치를 나타낸 파도자기 첨 SEM phtgraphs f each cmpsitin sintered at 1250C. 제 46 권 제 6호(2009)

6 607 Á Á Á w Cmpsitin Results f lad testing (mm) 1240 C 1250 C 1260 C CW CW CW CW CW CW Fig. 10. Result f lad testing f each cmpsitin at varius temperature. Fig. 11. SEM phtgraphs f each cmpsitin bdy sintered at 1250 C. ƒ w» x w j»» ƒ w š ƒ SEM ƒ mullite k y w š SEM wwš Fig. 11 ùk ü. ƒ r HF 40% 50 e ww.,» q» 10% ƒ k CW4 ¾ mullite š y. w mullite w yƒ ƒ» w š q. CW5, CW6 CW4 j. 4. q» w y» w x,. (1) x, q»ƒ ƒ» 1250æ ƒ w. q» sw e w w» q. (2) x, y w ƒ d q» ƒ w 30%. q»ƒ 30% ƒ CW4 1250æ w,»œ s³ 4%, s³ 3% yw ùkü, 720kgf/» q. (3) y» q» w w y w w, ƒ chamtte w x q w p ƒ w wz

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