KR100246089B1 - 아트 유리제품 캐스팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개선된 아트 유리제품 캐스팅방법을 개시한다.

본 발명은 소정형상의 고무모형을 프레임 속에 넣고, 그 위에 액상의 내화석고를 부어 경화시킴으로써 소정두께의 내화석고 몰드층을 형성하는 단계와; 이 내화석고 몰드층상에 액상의 내화시멘트를 부어 경화시킴으로써 유리성형공간의 내벽에 내화석고 몰드층을 갖는 내화시멘트 몰드를 형성하는 단계와; 위 프레임과 고무모형을 제거한 상태의 내화시멘트 몰드 유리성형공간에 판유리 또는 파유리를 적재하는 단계와; 유리가 적재된 내화시멘트 몰드를 가마내에 투입하고, 소정의 온도로 일정시간동안 지연 가열하는 단계와; 가열에 의해 용융되어 소정형태로 성형된 유리제품을 냉각시키는 단계;로 이루어진다.

이에 따라 본 발명은, 유리제품의 표면에 소망하는 무늬모양의 아주 미세한 부분까지도 매우 뚜렷하고 섬세하게 형성할 수 있음은 물론 수입 내화석고의 사용량이 최소화되어 성형시 종래와 같은 기포발생이 최대한 억제되므로 아트 유리제품으로서의 품위와 예술적 가치 향상 및 제조원가 절감 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.

Description

아트 유리제품 캐스팅방법

본 발명은 유리제품(glass product) 제조에 관한 것으로서, 특히 표면에 여러 가지 형태의 독특한 입체모양을 가짐으로써 각종 장식용으로 사용하기에 적합한 아트(art) 유리제품을 캐스팅(casting)하는 방법에 관한 것이다.

유리는 규사, 소다, 석회 등을 혼합하여 소정의 용융온도로 가열한 뒤, 냉각시킴으로써 이루어진 투명체로서, 건물 등의 유리창이나 유리병, 유리컵, 유리그릇등 사회전반에 걸쳐서 갖가지 용도로 광범위하게 사용되고 있다.

이와 같은 유리제품을 만드는 방법으로는 대개 소위 "불대"라 칭하는 중공(中空)의 막대에 유리를 매달아 돌리면서 불어줌으로써 소정형태의 용기를 만드는 브로잉(blowing)기법과, 주물작업과 같이 소정형태의 몰드(mold)속에 유리를 부어넣어 제작하는 캐스팅방법이 이용되고 있다.

한편 캐스팅방법에는 모래위에 모형을 찍어 놓고 유리를 붓는 샌드(sand)캐스팅과, 석고몰드를 만들어 놓고 유리를 붓는 방법이 있는데, 이들은 철의 주물작업과 같이 형체가 뚜렷한 유리물체를 구현하기가 대단히 어려웠다. 즉 유리는 그 특성상 용융상태에서도 매우 높은 점성을 유지할 뿐만 아니라 용융상태의 유리는 가마에서 나와 외부공기에 노출되자마자 곧바로 냉각되면서 점성이 더욱 높아지기 때문에 유리가 짧은시간내에 몰드의 구석 구석까지 흘러 들어가지 못하게 되는 것이며, 이로 인해 아직까지 뚜렷하면서도 섬세한 입체모양을 갖는 마치 조각품과 같은 예술적인 유리제품을 얻어내지 못하였다.

이에 따라 예술적 가치를 지닌 섬세한 무늬모양을 갖는 장식용 유리제품을 구현하기 위한 노력이 다각도로 모색되어 왔으며, 그 결과 내화석고 몰드에 유리를 넣고 그 용융온도에서 장시간 가열유지함으로써 몰드의 구석 구석까지 유리가 스며들어가 섬세한 무늬모양을 갖는 유리제품을 캐스팅하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다.

즉 도 1에 도시한 바와 같이, 단계(10)에서 흙으로 소정의 모형을 제작하고, 단계(20)에서 이 흙 모형을 이용하여 기본 석고모형을 제작한 뒤, 이를 이용하여 단계(30)에서 고무모형을 제작한다. 다음, 단계(40)에서 도 2a에 잘 도시된 바와 같이 위 고무모형(2)의 둘레에 프레임(frame:4)을 위치시키고, 고무모형(2)의 위에 액상(液狀)의 내화석고를 부어 경화시킴으로써 일측면에 유리성형공간(3a)을 갖는 소정형태의 내화석고 몰드(3)를 제작한다. 다음, 단계(50)에서 도 2b에 도시한 바와 같이 프레임(4)과 고무모형(2)을 제거하고, 단계(60)에서 도 2c에 도시한 바와 같이 내화석고 몰드(3)의 유리성형공간(3a)에 판유리나 파쇄된 파유리(1')를 적재한 뒤, 단계(70)에서 가마(도시하지 않음)에 투입하여 소정의 온도에서 일정시간동안 가열유지시킴으로써 용융된 유리액이 내화석고 몰드(3)의 무늬모양 구석구석까지 유입되도록 한다. 다음, 단계(80)에서 가열을 종료하고 냉각시킨 뒤, 단계(90)에서 내화석고 몰드(3)를 깨뜨림으로써 도 2d와 같은 유리제품(1)을 취출하게 되는데, 이와 같이 제작된 유리패널(1)은 뚜렷하면서도 매우 섬세한 마치 조각품같은 무늬모양을 갖게 된다.

그런데 이러한 종래의 방법은 가마속에 투입된 내화석고 몰드(3)에서 그 특성상 고열에 의해 가스가 방출되는데, 이 가스는 내화석고 몰드(3)에 적재된 파유리(1') 등의 유리가 완전히 녹아서 액체로 된 상태에서도 계속 방출되어 유리액이 냉각되는 과정에서 그 내부에 다량의 기포(1a)가 잔존함으로써 완성된 유리제품(1)의 품위와 미관을 떨어뜨리는 문제가 있었다. 또한 내화석고 몰드(3)로부터 유리패널(1)을 분리하기 위해서는 내화석고 몰드(3)를 깨뜨려야 하므로 재사용이 불가능하여 제조비용이 상당히 높은 문제도 있었다. 이에 따라 동일 무늬모양을 갖는 유리패널(1)을 대량으로 생산하기 위해서는 금형을 제작하여 유리제품을 순간적으로 찍어내야 하는데, 이 경우에는 세밀한 무늬의 형성이 불가능하여 제품의 품위를 보장할 수 없게 된다.

따라서 본 발명자는 이러한 기포발생을 방지하기 위해 가마 속의 온도를 상승시켜보기도 하고, 한 번 사용된 내화석고를 재사용하는 등 여러 가지 방법을 시행해보았으나, 다소의 정도 차이는 있지만 여전히 유리제품의 내부에 기포(1a)가 발생되었다.

한편 한국 특허공고 제 94-10085 호에는 용기내에 석면분말을 채워 표면을 균일하게 고른 후 그 표면위에 원하는 무늬모양을 조각하여 몰드를 제작한 뒤, 그 위에 판유리를 얹어 그 배면을 약 700-800℃ 정도로 가열함으로써 판유리의 표면에 입체 무늬모양이 형성되도록 하는 판유리의 무늬 형성방법이 제공되어 있다.

그러나 이러한 무늬 형성방법은 몰드가 석면분말로 이루어져 있는 바, 유리를 고열로 완전히 용융시킬 경우 유리가 석면분말의 미세한 틈새로 스며들어 표면이 거칠어질 뿐만 아니라 몰드가 깨지기전에는 유리를 분리해 낼 수가 없었다. 특히 석면분말상에 무늬의 원판을 찍어 몰드에 무늬모양을 조각하므로, 예를들어 사람의 손금과 같은 미세한 무늬는 몰드상에 조각하기가 사실상 불가능한 바, 형성가능 무늬에 제약이 따르게 된다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 제반 문제들을 감안하여 예술적인 시각효과를 극대화시킬 시킬 수 있도록 유리패널의 표면에 아주 미세한 무늬모양까지 소망하는 무늬모양을 기포의 발생없이 뚜렷하고 매끄럽게 형성할 수 있는 아트 유리제품 캐스팅방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 금형과 같이 유리제품을 대량으로 생산하지는 않지만 저비용으로 동일한 무늬모양을 갖는 유리제품을 소망하는만큼 다량으로 생산할 수 있는 아트 유리제품 캐스팅방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 아트 유리패널 캐스팅방법은, 소정형상의 고무모형을 프레임 속에 넣고, 그 위에 액상의 내화석고를 부어 경화시킴으로써 소정두께의 내화석고 몰드층을 형성하는 단계와; 이 내화석고 몰드층상에 액상의 내화시멘트를 부어 경화시킴으로써 유리성형공간의 내벽에 내화석고 몰드층을 갖는 내화시멘트 몰드를 형성하는 단계와; 위 프레임과 고무모형을 제거한 상태의 내화시멘트 몰드 유리성형공간에 판유리 또는 파유리를 적재하는 단계와; 유리가 적재된 내화시멘트 몰드를 가마내에 투입하고, 소정의 온도로 일정시간동안 지연 가열하는 단계와; 가열에 의해 용융되어 소정형태로 성형된 유리제품을 냉각시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 유리물체의 크기와 모양에 따라 다르기는 하나 가마내의 온도를 750℃∼950℃로 2 내지 10시간동안 유지시킴으로써 유리제품을 저비용으로 생산할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 내화석고 몰드층의 두께는 5 내지 20㎜로 형성된다.

이에 따라 본 발명은, 유리제품의 표면에 소망하는 무늬모양의 아주 미세한 부분까지도 매우 뚜렷하고 섬세하게 형성할 수 있음은 물론 수입에 의존하는 내화석고의 사용량이 최소화되어 성형시 종래와 같은 기포발생이 최대한 억제되면서도 다량으로 생산할 수 있게 되므로 아트 유리제품으로서의 품위와 예술적 가치 향상 및 제조원가 절감 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.

도 1 및 도 2는 종래의 아트 유리제품 캐스팅방법을 순차적으로 보인 블록도와 중요부분 단면도들,

도 3은 본 발명에 의한 아트 유리제품 캐스팅방법을 보인 블록도,

도 4는 본 발명의 방법을 순차적으로 보인 중요부분 단면도들과 사시도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1' : 파유리 2 : 고무모형

4 : 프레임(frame) 5 : 내화석고 몰드층

6 : 내화시멘트 몰드

6a : (내화시멘트 몰드층의) 유리성형공간

7 : 방수층 8 : 아트 유리제품

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도 3에서, 본 발명에 의한 아트 유리제품 캐스팅방법은 먼저, 단계(110)에서 소정형태의 용기(도시하지 않음)내에 흙을 넣고 표면을 균일하게 고른 뒤 그 위에 소망하는 소정형태의 무늬모양을 각인하여 흙 모형을 제작하거나 또는 작업자가 수작으로 소망하는 흙 모형을 제작한다. 이때 사용되는 흙은 무늬모양의 미세한 부분까지도 세밀하게 각인될 수 있도록 입자의 크기가 아주 미세하고 고우면서도 결합력이 우수한 도자기 제조용 흙이 사용되는 것이 바람직하다.

다음, 단계(120)에서, 흙 모형위에 액상의 석고를 부어 경화시킴으로써 소망하는 무늬모양의 기초가 되는 기본 석고모형을 제작한다.

다음, 단계(130)에서, 원 석고모형내에 액상의 고무를 적정량 부어 경화시킴으로써 그에 대응하는 형태의 고무모형을 제작한다. 이러한 고무모형은 유리제품의 생산효율을 위해 기본 석고모형을 이용하여 다수개 제작하는 것이 바람직하다.

다음, 단계(140)에서, 도 4a에 도시한 바와 같이 위 고무모형(2)의 둘레에 프레임(4)을 위치시킨 뒤, 도 4b와 같이 고무모형(2) 위에 액상의 내화석고를 적정량 붓고 경화시킴으로써 고무모형(2)에 대응하는 소정두께의 내화석고 몰드층(5)을 형성한다. 이러한 내화석고 몰드층(5)의 두께는 유리의 가열시 가스발생이 최소화되도록 가능한 한 얇게 형성되는 좋은데, 유리의 성형에 필요한 최소한의 두께, 즉 가열시 고온의 유리액에 의해 변형되거나 파손되지 않아야 하는 바, 대략 5 내지 20㎜로 형성되는 것이 바람직하다.

다음, 단계(150)에서, 도 4c에 도시한 바와 같이 내화석고 몰드층(5) 위에 액상의 내화시멘트를 붓고 경화시킴으로써 그 유리성형공간(6a)의 내벽면에 내화석고 몰드층(5)을 갖는 내화시멘트 몰드(6)를 형성한다.

이와 같이 내화시멘트 몰드(6)의 제작이 완료되면, 단계(160)에서 프레임(4)을 제거하고, 그 내화석고 몰드층(5)으로부터 고무모형(2)을 빼낸다.

한편 이와 같이 제작된 내화시멘트 몰드(6)는 내화시멘트의 특성상 고열에서의 강도가 비교적 약해 유리제품을 반복적으로 성형하는데에는 다소의 어려움이 따르게 된다. 이에 따라 본 발명 내화시멘트 몰드(6)는 실질적인 유리의 성형에 우선하여 약 1300℃정도의 고열하에서 구워 열처리함으로써 그 강도를 향상시킨 뒤 사용하는 것이 바람직하다.

다음, 단계(170)에서, 도 4d에 도시한 바와 같이 내화시멘트 몰드(6)를 그 유리성형공간(6a)이 상방을 향하도록 위치시킨 뒤, 그 내화석고 몰드층(5)의 내부에 판유리나 또는 도시된 바와 같이 파쇄된 파유리(1')를 적재한다.

다음, 단계(180)에서, 파유리(1')가 적재된 내화시멘트 몰드(6)를 가마(도시하지 않음)속에 투입하고, 소정의 온도로 일정시간동안 가열한다. 이때 파유리(1')가 녹아서 내화석고 몰드층(5)의 구석구석으로 신속히 흘러들어갈 수 있을 정도로 가열하기 위해서는 유리의 특성한 적어도 가마내의 온도를 1000℃이상으로 유지해야 하는데, 이 경우 유리제품의 캐스팅시간은 단축시킬 수 있지만 온도상승에 따른 비용이 크게 상승하여 완성된 유리제품의 가격이 그만큼 증가하게 됨으로써 소비자에 경제적인 부담을 야기시키게 된다.

따라서 본 발명은 미세한 흐름이 발생될 정도로만 파유리(1')를 용융시켜 그 유리액이 내화석고 몰드층(5)의 구석구석으로 서서히 흘러들어갈 수 있도록 지연 가열하게 되는데, 유리물체의 크기와 모양에 따라 다르기는 하나 이를 위한 가마내의 온도는 750℃∼950℃가 바람직하며, 그 지연시간은 약 2 내지 10시간이 적당한다. 그러면 제조시간은 다소 연장되기는 하지만 아트 유리제품의 경우 다품종 소량생산이 일반적이므로 별다른 문제가 되지 않으며, 고온가열에 비해 완제품의 제조비용을 현저히 낮출 수 있게 된다.

다음, 단계(190)에서, 가열에 의해 내화석고 몰드층(5)과 동일한 모양으로 성형된 유리액을 서냉으로 냉각시킨 뒤, 단계(200)에서 냉각완료된 유리를 내화시멘트 몰드(6)로부터 취출함으로써 도 4e에 도시한 바와 같은 입체무늬모양을 갖는 유리제품(8)을 형성할 수 있게 된다. 이때 내화석고 몰드층(5)은 유리제품(8)의 취출시 자연적으로 깨져버리고 단단한 내화시멘트 몰드(6)만이 남게 된다.

이와 같은 본 발명은 몰드(6)가 내화시멘트로 구성되고, 그 유리성형공간(6a)의 내벽에만 얇은 내화석고 몰드층(5)이 형성되어 있으므로 가열 및 냉각시 내화석고로부터 종래와 같은 가스방출이 최소화되며, 이에 따라 성형완료된 유리제품(8)에 내화석고부터의 방출가스에 의한 기포(도 2d의 1a) 발생이 최대한 억제되어 매우 양호한 유리제품(8)을 얻을 수 있게 된다.

또한 유리를 그 용융온도에서 일정시간동안 유지시켜주는 바, 유리액이 내화석고 몰드층(5)의 무늬모양 구석구석까지 완전히 유입될 뿐만 아니라 그 상태에서 냉각이 이루어지므로 본 발명은 내화석고 몰드층(5)의 무늬모양에 정확히 대응하는 무늬모양을 갖는 아트 유리제품(8)을 캐스팅할 수 있게 된다.

더욱이 흙을 이용하여 소망하는 무늬모양을 각인하거나 또는 수작업으로 만든 뒤, 이를 이용하여 기본 석고모형을 제작하므로 본 발명은 사람의 손금까지도 정확히 표현할 수 있는등 아주 세밀한 무늬모양까지 유리에 섬세하게 성형할 수 있어 유리제품(8)의 예술적인 가치를 극대화시킬 수 있게 된다.

한편 도 4f와 같이 1차로 유리제품(8)을 성형하고 난 내화시멘트 몰드(6)는 단계(210)에서, 도 4g에 도시한 바와 같이 그 유리성형공간(6a)내에 다시 액상의 내화석고를 적정량 붓고 그 위에 고무모형(2)을 결합하여 경화시킴으로써 내화시멘트 몰드(6)의 유리성형공간(6a) 내벽에 적정두께의 내화석고 몰드층(5)을 재형성한 뒤, 전술한 바와 같은 단계(160∼200)의 공정을 재차 거침으로써 동일한 유리제품(8)을 다량으로 성형할 수 있게 된다.

그런데 이와 같이 내화시멘트 몰드(6)상에 석고액을 붓고 고무모형(2)을 뜨는 과정에서, 완전히 건조된 내화시멘트 몰드(6)가 석고액의 수분을 순간적으로 흡수하게 됨으로써 내화석고가 뭉쳐서 골고루 퍼지지 않게 되며, 이로 인해 고무모형(2)에 대응하는 내화석고 몰드층(5)의 정확한 성형작업이 상당히 어렵게 된다.

이에 따라 본 발명은 도 4f에 확대 도시한 바와 같이, 바람직하기로 내화시멘트 몰드(6)의 유리형성공간(6a) 내벽면에 적절한 방수액을 도포하여 건조시킴으로써 내화시멘트 몰드(6)에 방수층(7)을 형성한 뒤, 이 방수층(7) 위에 내화석고액을 붓고 고무모형(2)의 무늬모양을 각인하여 내화석고액의 수분 탈수현상을 효과적으로 방지한다. 이러한 방수액은 한 번의 도포로 수회의 캐스팅작업에 걸쳐 내화시멘트 몰드(6)를 방수액 도포작업없이 사용할 수 있도록 내화 방수액을 사용하는 것이 바람직하며, 이를 위한 방수액으로는 예를들어 가마의 내벽면 경화에 일반적으로 사용되는 리지다이저(rigidizer)가 사용되는데, 그 도포방법은 스프레이(spray) 또는 붓에 의한 2-3회의 반복도포로 이루어질 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 몰드가 내화시멘트로 구성되고, 그 유리성형공간의 내벽에만 얇은 내화석고 몰드층이 형성되어 있으므로 가열 및 냉각시 내화석고로부터 가스방출이 최소화되며, 이에 따라 성형완료된 유리제품에 종래와 같이 내화석고부터의 방출가스에 의한 기포가 거의 발생되지 않아 매우 양호한 상태의 유리제품을 얻을 수 있게 된다. 뿐만 아니라 내화시멘트 몰드를 유리패널의 제조시마다 일일이 다시 제작하지 않고서도 내화시멘트 몰드를 반복적으로 사용할 수 있으므로 동일한 유리패널을 계속해서 제조할 수 있는 바, 종래에 비해 제조작업이 상당히 간소화됨은 물론 그에 따른 비용절감도 기대할 수 있다.

또한 유리를 그 용융온도에서 일정시간동안 유지시켜주는 바, 유리액이 내화석고 몰드층의 무늬모양 구석 구석까지 완전히 유입될 뿐만 아니라 그 상태에서 냉각이 이루어지므로 내화석고 몰드층, 즉 고무모형에 정확히 대응하는 무늬모양이 매끄럽게 형성된 유리제품을 간단히 제조할 수 있게 된다.

더욱이 본 발명은 흙을 이용하여 소망하는 무늬모양을 각인하거나 손으로 만들어 이에 석고액을 부어 경화시킴으로써 유리제품의 기초가 되는 기본 석고모형을 제작하는 바, 사람의 손금이나 피부의 땀구멍까지도 정확히 표현할 수 있는등 아주 세밀한 무늬모양까지 유리에 섬세하게 성형할 수 있어 장식용 유리제품이 갖는 예술적인 미관을 극대화시킬 수 있게 된다. 뿐만 아니라 소망하는 여러 가지 무늬모양을 간편하게 만들 수 있으므로 장식용에 부응하는 다품종 소량생산에도 탁원한 효과를 발휘하게 된다.

그러므로 본 발명은, 장식용등으로 사용하기에 적합한 아트 유리제품의 품위와 생산성 및 외관의 예술적 시각효과를 크게 향상시킬 수 있음은 물론 제조비용을 절감할 수 있는 매우 우수한 효과를 가진다.

Claims (6)

1. 소정형상의 고무모형을 프레임 속에 넣고, 그 위에 액상의 내화석고를 부어 경화시킴으로써 소정두께의 내화석고 몰드층을 형성하는 단계와;

   상기 내화석고 몰드층상에 액상의 내화시멘트를 부어 경화시킴으로써 유리성형공간의 내벽에 상기 내화석고 몰드층을 갖는 내화시멘트 몰드를 형성하는 단계와;

   상기 프레임과 고무모형을 제거한 상태의 상기 내화시멘트 몰드 유리성형공간에 판유리 또는 파유리를 적재하는 단계와;

   유리가 적재된 상기 내화시멘트 몰드를 가마내에 투입하고, 소정의 온도로 일정시간동안 지연 가열하는 단계와;

   가열에 의해 용융되어 소정형태로 성형된 유리제품 냉각시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 아트 유리제품 캐스팅방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가마내의 온도를 약 750℃∼950℃로 2 내지 10시간동안 유지시키는 것을 특징으로 하는 아트 유리제품 캐스팅방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내화석고 몰드층의 두께는 5 내지 20㎜로 형성되는 것을 특징으로 하는 아트 유리제품 캐스팅방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각완료된 유리제품과 내화석고 몰드층을 상기 내화시멘트 몰드로부터 취출한 뒤, 그 유리성형공간내에 다시 액상의 내화석고를 붓고, 그 위에 상기 고무모형을 결합하여 경화시킴으로써 내화시멘트 몰드의 유리성형공간 내벽에 소정두께의 내화석고 몰드층을 재차 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아트 유리제품 캐스팅방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 내화시멘트 몰드의 유리성형공간 내벽에 방수액을 도포하여 건조시킴으로써 미세한 방수층을 형성한 뒤, 상기 액상의 내화석고을 붓는 것을 특징으로 하는 아트 유리제품 캐스팅방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 고무모형은,

   용기내에 흙을 채워 넣고 표면을 균일하게 고른 뒤 그 위에 소망하는 무늬모양을 각인하거나 또는 수작업으로 소망하는 형태의 흑 모형을 제작하는 단계와;

   상기 흙 모형 위에 액상의 석고를 부어 경화시킴으로써 그에 대응하는 소정의 기본 석고모형을 제작하는 단계와;

   상기 기본 석고모형의 공간내에 고무를 부어 경화시킴으로써 그에 대응하는 고무모형을 제작하는 단계;에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 아트 유리제품 캐스팅방법.