KR100403756B1 - 폐유리를 이용한 장식용 유리판재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 제품의 표면에 용융 상태가 불규칙적 이면서 자연스러운 무늬가 무작위로 형성되어 자연 대리석에 근접한 미감을 형성하는 폐유리를 이용한 장식용 유리 판넬의 제조 방법에 대하여 개시한다.

폐 유리를 과립상태로 분쇄한후 도자용 저화도 안료와 혼합한 다음, 일정한 크기의 판유리 위에 일정한 두께로 도포 시키거나 적층 하여, 소성로의 내부 온도가 유리변형의 온도에 이르도록 가열하여 상기 판유리 위의 과립상태의 유리입자가 상기 판유리 위에 자연스럽게 열에 의해 녹아서 용융화되어 한장의 유리가 되거나, 또는 상기 판유리 위에 도포 시키거나 적층된 유리 위에 다시 한 장의 판유리를 더 올려놓고 소성로에 소성 시켜서 유리속에 무늬가 들어 있는 한장의 유리가 되게하여 장식용 유리판넬을 제조 함으로서 지금까지 볼수 없었던 새로운 유리 판재로서 건축자재 및 장식 자재로서 사용할 수 있게 한다.

Description

폐유리를 이용한 장식용 유리판재의 제조방법{manufacturing method for fancy glass pannel using humble glass}

본발명은 유리 가게나 유리 대리점에서 유리를 절단 사용하고 난후 폐기 되는 판유리를 이용하여 건축용과 장식자재로서 다양하게 사용 할수있는 폐유리 판넬의 제조 방법에 관한 것이다.

종래에도 일반 창유리와 폐 색유리의 색상을 이용하여 시각적으로 화려하고 아름다움을 느낄 수 있는 유리 타일을 제조하는 방법이 한국 특허 공고 특 제2000-0054795호(2000. 09. 05)로 제안된 바 있다.

이것은 폐 투명유리(창유리)를 1-10mm크기로 분쇄하고 폐 색유리(스텐드글라스)는 1-5mm의 크기로 분쇄한 것을 1 : 2의 무게 비율로 혼합하여 100mm x 300mm 의 크기의 판유리상에 별모양, 원형, 마름모꼴, 줄무늬 등의 문양을 만들기 위해서 파쇄된 유리조각들을 접착제를 이용하여 붙여 나갔으며, 이렇게 준비된 유리판을 섭씨1000℃에서 견딜수 있는 내열판에 상기 판유리의 크기로 알루미나를 도포하고 그위에 상기 판유리를 위치 시킨다음 전기로에 넣고 약 섭씨 880℃ 까지 3시간 동안 온도를 올려 가열 하였으며, 시간당 온도를 섭씨 약 180℃ 씩 내리면서 냉각 하였다. 이렇게 만들어진 유리 타일을 강화로에 넣고 3분 20초 동안 균일하게 가열한후 양면에 공기를 불어 급냉시켜 강화유리 타일을 제작 하였다.

실시예 2에서는 실시1의 예와 같으나, 다만 판유리상에 문양을 배열한후 그위에 다시 한 장의 판유리를 적층 시키는것과, 적층이 완료된 판유리를 전기로에 넣고 섭씨 800도 까지 3시간 동안 온도를 가열하는것과 가열이 완료된 판유리를 시간당 150℃씩내리면서 냉각 시키는것과 이 유리타일을 섭씨700℃에서 5분 20초를 가열한후 급냉 시켜서 강화 유리 타일을 만드는 것을 제시하였다.

상기와 같은 특허 공고 특제2000-0054795호(2000. 09. 05)는 근본적으로 유리 타일이 만들어져 나오는 것이 불가능 하다. 그러한 이유로서,

첫째, 지금까지 인류가 유리를 발견한 이래 크게 Sodalime Glass(창유리와 병유리 계통), Lead Crystal Glass (납 유리), Borosilicate Glass(이 화학용 실험기구등) 와 같이 3가지 종류의 유리로서 구별 할수 있으며 그외에도 특수한 용도와 목적에 따라서 만들어지고 있는 유리는 천여종에 달한다고 할수있다. 이러한 유리들은 각각 그 유리를 구성하고 있는 조성 성분이 다르며 심지어는 같은 계통의 유리라고 할지라도 유리를 제조하는 회사에 따라서 조성 성분이 약간씩 틀리기 때문에 서로 다른 유리를 저온에서 혼합하여 사용한다는것 자체가 불가능 하다.

유리 조각 파편들을 저온에서 서서히 녹여서 제품을 만들때 유리가 깨어지는 2가지 현상이 있는데, 첫째는 조성 성분이 서로 다른 유리를 혼합하여 몰드속에 놓고 녹인다음 식히면 아무리 서냉을 잘주고 오랫동안 서냉 하였다고 하더라도 조성 성분이 서로 다른 유리끼리는 붙지않고 깨어져 버린다. 이것은 조성 성분이 다른 유리, 즉 다시 말해서 열팽창 계수가 서로 다른 유리들로서 유리가 녹았다가 식을때 서로 수축과 팽창하는 계수가 틀림으로서 깨어지는 현상으로 모면할수 없는 현상이다.

이러한 현상은 똑같은 한 종류의 판유리 조각들을 손바닥 만한 몰드속에 가득 채워 넣은 후 5mm 크기의 조성 성분이 다른 유리 알갱이가 섞여서 들어간것을 모르고 로속에 넣은후 유리를 녹여서 꺼내어 보면 5mm 크기의 유리조각이 들어간 자리는 마치 망치로 때린것 처럼 파손된 것을 발견하게 된다. 바로 이러한 이유는 상기 설명한 바와 같이 서로 조성성분이 다른 유리는 결코 한덩어리가 될수 없다는 증거이다.

어떤 경우에는 조성 성분이 서로 다른 유리를 가마속에 넣고 녹였는데도 깨어지지 않고 나오는 수가 있는데 이런 경우 하루 이틀 또는 일주일 후에 라도 깨어지는 수가 있다. 이러한 경우는 열팽창 계수가 거의 비숫하지만 똑같지는 않았다는 증거이며, 세계 각국에서 만들어져 나오는 수많은 종류의 유리들 중에서 열팽창 계수가 똑같은 것을 찾는다는 것은 극히 드문 일이다.

따라서 한국 특허공보 특제2000-0054795 (2000. 09. 05)는 판유리 위에 각국에서 수입된 색유리들이 적어도 1mm 이상, 크게는 어린아이 손톱만한 10mm 크기의 조성 성분이 다른 유리를 올려놓고 녹인다는 것은 불가능 하다. 물론 공장에서 여러 종류의 폐유리를 한 도가니속에 넣고 섭씨 1500℃ 이상의 고열에서 유리를 녹여 버리면 이것은 조성 성분이 서로 다른 유리들어섞였다고 하여도 고열에서 물처럼 녹아서 완전히 혼합되어 하나의 새로운 유리가 만들어지기 때문에 이것은 별개의 문제이다.

둘째, 판유리위에 폐 색유리 조각들이 문양을 이루면서 배열된 판을 전기로 속에 넣고, 실시예 1 에서는 섭씨 880℃ 까지 3시간동안 온도를 올려 가열 한다고 하였고, 실시예 2 에서는 섭씨 800℃ 까지 3시간동안 온도를 올려 가열 한다고 하였는데, 시중에서 만들어져 나오는 열감지기의 편차를 5-10도 정도 감안 한다고 하여도 네모난 판유리를 로속에 넣고 섭씨 800℃이상 올리면 로속에 들어있는 유리는 녹아 퍼져서 원래의 네모난 유리가 아닌 원형모양으로 펴져 나갈 뿐만 아니라 880℃가 되면 그 형체조차도 알아보기 힘들게 되고 판유리 위에 적층된 수입 대부분의 폐 색유리는 납이 40%이상 함유된 연질 유리의 계통으로서 아래 놓여있는 판유리 보다 훨씬 용융점이 낮기 때문에 더욱 더 퍼져서 형체를 알아 볼수 없음으로 현실성이 없으며, 이러한 온도대 에서 유리 타일을 만들기 위해서는 유리가 고온에서 형체가 이그러지지 않게 하기 위해서 별도의 몰드가 있어야 한다.

셋째, 준비된 판유리위에 폐 색유리 조각들이 열에 의해서 움직이지 못하도록 이탈을 방지 하기 위하여 일일이 접착제를 발라야 하는 불편한 점이 있기 때문에 대량 생산의 어려움이 있으며,

넷째, 준비된 내열판에 상기 판유리 크기로 알루미나를 도포 한다고 하였는데 정상적으로 유리타일이 만들어질수 있는 온도대인 섭씨 800℃ 정도의 열에서는 특수한 알루미나를 이형제로 사용하지 않아도 일반 석고 가루를 바닥에 살짝 뿌려 준다음 그대로 판유리 타일을 놓고 녹여도 별 문제가 없이 충분히 작업을 수행할 수가 있으며,

다섯째, 로 속에서 목적한 최고의 온도에서 유리 타일의 형태가 완료되면 무조건 시간당 섭씨180℃나 또는 섭씨150℃로 서서히 냉각 시켜 가열기구에서 꺼낸다 라고 하였는데, 유리의 서냉은 대단히 중요한 분야로서 지금까지 과학적으로 알려진 바로는 Sodalime Glass(창유리)는 서냉점이 섭씨550℃이며, Lead Crystal Glass(납유리, 일명 크리스탈유리)는 섭씨480℃ 이므로 상기 판유리는 서냉점이 섭씨550℃ 이고 그위에 적층된 파유리 조각들은 서냉점이 섭씨480℃로서 로속에서 유리 타일의 형태가 만들어진 최고 온도대로 부터 서냉점 까지는 필요 없는 온도대 로서 유리타일이 만들어진 온도대로부터 서냉점까지는 아무리 유리를 빨리 식혀도 깨어지는 현상이 일어나지 않는다. 그렇기 때문에 무조건 섭씨180도씩 내린다거나 또는 섭씨150℃씩 내린다고 하는 것은 아무런 의미가 없으며, 더 중요한 것은 상기와 같이 서냉점이 서로 다른 유리, 즉 유리의 조성 성분이 다른 유리들이 서로 포개어져있는 상황으로서 아무리 유리를 잘 서냉 시켰다고 하더라도 유리는 깨어지고 만다.

유리의 서냉에 대하여 더 자세히 설명한다면 만일 조성 성분이 똑같은 두장의 5mm유리를 포개어 놓으면 유리의 두께는 10mm가 될것이며, 아래 유리를 5mm로 놓고 위에 포개는 유리를 3mm로 올려 놓았다고 할경우에는 유리의 두께는 8mm가 될것이다.

따라서 10mm 와 8mm 두께의 유리일 경우(유리 아래에 놓여지는 내열판이 있는 경우와 없는 경우 서냉시간은 크게 차이난다)삶과 꿈이라는 출판사에서 펴낸 "유리의 근원과 현대 유리미술"(저자 정문건 1997.9. 10.) 이라는 책에서는 5mm 유리 일 경우 서냉 시간표는 섭씨552℃ 에서 15분간 유지하고 섭씨552℃부터 섭씨515℃ 까지 시간당 60℃씩 내리며 섭씨515℃ 부터 섭씨465℃ 까지 시간당 120℃씩 내린다. 그후는 자연서냉 한다라고 하였다. 상기와 같은 서냉표를 볼때 한국 특허 공개 번호 특제2000-0054795 (2000. 09. 05)는 현실성이 없는 서냉 계획을 가지고 있으며,

여섯째, 다행히 운이 좋게 조성 성분이 꼭 같지는 않지만 비숫한 두장의 유리를 올려놓고 녹여 붙여서 커다란 유리타일이 만들어져 나와서 이것을 강화로에 넣고 실시예1 에서는 700℃ 에서 3분 20초. 가열한 다음 급냉 시키고, 실시예2 에서는 700℃에서 5분 20초 동안 가열 한후 급냉 시킨다고 하였는데, 강화로는 봉으로 만들어진 롤러에 의해서 유리가 움직여서 로속으로 들어가기 때문에 일상 생활에서 가장 많이 사용되는 15cm 미만의 정사각형 유리타일은 강화로 속에 들어 가서 롤러와 롤러 사이 공간의 바닥에 빠져 버림으로서 작은 유리타일을 만들수 없는 단점이 있으며, 이보다 더 중요한 것은 만일 조성 성분이 서로 비숫하여 요행히 로속에서 만들어져 나온 유리타일들이 있다면 이런 유리 조차도 강화로 속의 급냉에 의해서 유리타일 표면에 급격한 긴장감이 생겨서 결국은 파열되고 만다.

이외에도 한국특허 출원번호 제 1983-0000601호(1983. 02. 15) 유리타일의 제조방법은 도자기에 사용되는 물질과 유리에 사용되는 두 물질을 혼합하여 지금까지 만들어져 나온 도자 타일의 결점을 개량 보완한 것이었으며, 한국 특허 공개번호 제 94-11383호(1994. 06. 21)는 분쇄한 폐유리를 수지와 안료를 혼합하여 유리표면에 코팅하고 양생하여 표면을 연마하는 공법을 사용 하였다.

상기와 같이 여러 사람들이 장식용 유리판넬과 유리타일을 만들기 위해서 다각적으로 노력하여 왔으나 현실성 없다거나 또는 장식용의 효과가 없었다.

본발명은 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 폐유리인 판유리 가루와 도자용 안료를 이용함으로서 판유리의 표면에 불규칙적이면서 불특정한 무늬가 무작위하게 자연스럽게 형성되어 자연에 가까운 미감을 표출하도록 하는데 그 목적이 있다.

도1은 본발명에 적용되는 폐유리를 이용한 장식용 유리판재의 제조 공정도.

도2는 본발명에 적용되는 실시예로 제조된 재활용 장식 유리 판재의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100--창유리부재 101--분쇄된 유리가루

200--도자용 저화도 안료 201--색유리 가루(분쇄된 유리가루와

혼합된 도자용 안료)

300--창유리 400--유리를 녹이는 로

상기 목적을 달성하는 본발명에 대한 제조 방법은

1. 폐유리를 분쇄기에 넣고 분쇄하여 소정의 크기 이하를 채택하는 선별 단계와, 선별된 유리를 준비된 용기에 담고 이를 도자용 안료와 혼합하여 여러 가지 색유리 가루를 만들어 놓거나 또는 색유리 가루를 물이나 도자 안료용 오일을 혼합하여 여러가지 색채의 유리가루를 만들어 놓는 단계와, 상기 안료와 혼합된 색유리 가루들을 조성 성분이 동일한 일정한 크기의 상기 판유리위에 상기 색유리가루 끼리 적당히 혼합하여 무늬를 만들어 가면서 얇게 도포 하거나 적층 시키는 단계,

2. 상기1.과 같이 판유리위에 무늬가 만들어지면서 얇게 도포되거나 적층된 색유리 가루위에 다시 조성 성분이 동일한 한장의 유리를 더올려 놓아 샌드위치 유리를 만드는 단계,

상기 1.과 같이 유리 판재위에 여러 가지 색유리 가루가 무늬를 이루면서 도포나 적층 된것, 또는 상기 2.와 같이 유리 판재위에 여러 가지 색유리가루가 무늬를 이루면서 도포나 적층된 색유리가루 위에 조성 성분이 동일한 또다른 유리 판재를 올려 놓아 샌드위치 유리가된 유리판재를 소성로의 유리용융 온도로 가열 하는 단계,

상기 가열 단계 이후 소성로의 온도를 서냉 온도까지 서서히 냉각한후 다시 실내 온도까지 서서히 내려 주는 것을 특징으로 한다.

이러한 본발명에 대한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

[판유리 절단공정]

시중에 있는 판유리 중에서 대개 5mm에서 10mm의 두께를 이용하여 원하는 크기의 규격으로 유리를 절단하여 놓는다(300). 이때 유리의 두께를 결정하는 것은 만들고자 하는 유리판재의 크기에 따라서 결정되는데 이것은 최종적으로 만들어지는 유리 판재의 두께를 결정하게 된다.

[유리가루 선별공정]

판유리 대리점이나 또는 소매상 등의 업소에서 절단하고 난 후 폐유리로 처리하는 폐 판유리 등으로 된 폐유리 부재(100)를 수집하여 분쇄기에 넣고 분쇄 한다.

이때, 선별 공정에서는 폐유리 부자재(100)에서 분쇄되어 형성되는 유리입자(101)의 크기는 미립자 에서부터 크게는 1mm 이하의 크기로 분쇄하는 것이 본 발명의 목적을 달성하기에 충분하다, 따라서 상기 분쇄 과정에서 1mm이상 되는 것은 채택하지 않고 상기의 1mm 이하의 크기만을 갖는 것을 선별한다.

이와같이 분쇄 선별되는 유리 가루들은 모두 판유리 절단 공정에서 절단되는 유리(300)와 동일 조성 성분의 유리여야 한다.

[색깔 혼합공정]

상기의 크기로 분쇄된 유리가루(101)를 색상이 있는 유리판넬로 제조하기 위하여 선별공정에서 선별된 유리가루(101)에 원하는 색상의 농도 만큼의 도자용 안료(200)를 고루 혼합 하여 놓거나(201), 작업하기에 편리한 만큼 적당량의 물이나 도자용 오일을 잘혼합 하여 각각 색상별로 색유리 가루(201)를 준비하여 놓는다.

[색유리 가루 도포 및 적층 공정]

색유리 가루 도포 및 적층 공정 방법 1.

상기와 같이 분쇄 혼합된 색유리 가루(201)들 을 조성 성분이 동일한 유리판재(300)위에 여러 가지 색깔을 적당한 두께로 자연스러운 무늬가 생기게 도포 하거나 적층 하여 준다.

색유리 가루 도포 및 적층 공정 방법 2.

상기 색유리 가루 도포 및 적층 공정 1과 같이 도포 하거나 적층시킨후, 그위에 아래 판재 유리(300)와 색유리 가루(201)와 조성 성분이 똑같은 상기 유리판재(300) 한 장 더 올려 놓아 샌드위치 유리판넬을 만들어준다.

[소성공정]

상기와 같이 색유리 가루 도포 및 적층 공정1.이나 2.와 같이 공정이 완료된 유리판재를 준비된 소성로(400)에 넣고 소성로 내의 온도가 유리 용융전의 온도인 섭씨750℃의 온도대 부터 섭씨790℃의 온도대 까지 올려 줌으로서 온도의 차이에 따라 용융 상태가 미세하게 달라 질수 있다.

[서냉공정]

이렇게 목적 한바와 같이 용융 상태에 완전히 이르게 한후 판유리의 서냉점인 섭씨 540℃ 까지 떨어 트린후 이미 알려진 바와 같이 판유리 공장의 유리서냉 공정에 준하여 유리의 두께에 따라서 서서히 서냉 시킨후 서냉점을 벗어나면 이때 부터 가마 내부의 온도에 의해서 실내 온도까지 서서히 자연 서냉 시켜서 서냉 공정을 완료한다.상기 [실시예1]의 유리 도포 및 적층 공정 1. 방법과 같이 동일성질의 유리로서 상기 유리판재(300)위에 도포, 적층된 유리 판재를 소성로 에 넣고 용융점에 이르도록 소성 시킨다음 서서히 서냉 시켜서 실내 온도까지 떨어뜨린후 유리판재(300)를 꺼내어 보면 유리판재(300)와 분쇄 혼합된 색채 유리가루(201)는 한덩어리의 유리판재가 되면서 표면은 도자용 안료와 색유리 가루가 녹아서 자연스럽게 칠보나 아름다운 대리석과 같은 무늬를 형성 하게되고,상기 유리 도포 및 적층 공정 2. 방법과 같이 샌드위치 유리판재을 소성로에 넣고 용융점에 이르도록 소성 시킨다음 서서히 서냉 시켜서 실내온도 까지 떨어트린후 유리판재를 꺼내어 보면 유리판재(300)와 유리판재(300) 사이에 들어있는 분쇄된 색유리 가루는(201)는 소성로의 열에 의해서 녹아 유리와 유리사이 에서 미려한 색채를 띠면서 한덩어리의 유리판재가 만들어진다.상기와 같은 유리판넬 들은 대개 섭씨750-800℃ 정도의 저온에서 작업을 하기 때문에 별도의 금형이 없이도 로속에 들어간 네모 나거나 원형등으로 절단된 유리 판재들이 로속의 열에 의해서 형태의 이그러짐이 없이 완벽한 모양이 되어 나올 뿐만 아니라 유리판재 표면에 얇게 도포 되거나 적층된 색유리 가루가 아래 유리판재 보다 먼저 녹으면서 가마의 열에 의해서 자연적으로 표면에 광택이 나면서 아래 유리 판재와 한장의 유리로 만들어져 나옴과 동시에 유리칼로 절단된 날카로운 유리판재의 가장 자리도 열에 의해서 날카로운 면이 없어지면서 매끄럽게 되기 때문에 더 이상 가공할 필요가 없는 유리판재가 만들어 진다.이와같이, 본 발명은 폐기되는 판유리를 소정의 크기로 분쇄 한후 이것을 동일 유리 조성 성분의 유리 판재위에 얇게 도포 하거나 적층하여 유리의 용융 온도까지 상승 시켜서 간단하고 경제적인 방법에 의해서 견고하고 미려하며 시공하기 쉬운 건축 자재와 장식 자재로서 활용이 가능하며, 소정의 크기로 분쇄된 폐유리 가루를 도자용 안료와 혼합하여 판유리위에 얇게 도포 되거나 적층된 상태로 용융시키면 색유리 가루들은 가마속의 열에 의해 녹아서 칠보처럼 되거나 대리석 표면 처럼 자연스러운 무늬를 형성한다.또한, 유리 판재위에 동일 성질의 색유리 가루를 얇게 도포 하거나 적층한 다음 그위에 또 다시 동일 성질의 유리판재 한장을 더 올려 놓아 샌드위치 처럼 만든후 가마속에 넣고 용융 시켜서 유리속에 대리석 무늬가 자연스럽게 형성 되게 하며, 유리판재 위에 동일 성질의 색유리 가루를 얇게 도포 하거나 적층하여 가마 속에 넣고 유리를 완전히 녹이지 않고 유리의 변형점 까지만 용융 시키기 때문에 별도의 금형이나 몰드가 필요 없고 단지 유리 판재의 크기와 두께에 따라서 얼마든지 크거나 두꺼운 장식용 유리판재를 형성하게 하며 별도의 연마공정 없이 유리판넬의 가장 자리나 표면은 가마의 열에 의해서 자연 스럽게 유리의 절단된 날카로움이 없어지고 표면은 광택이 나게 한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은, 우리 주위에 있는 폐유리들을 이용하지만, 칠보나 또는 자연 대리석과 같은 아름다움을 느끼게 한다. 또 제작 공법이 매우 간단할 뿐만 아니라 폐유리를 이용하기 때문에 경제성이 매우 높고, 그 효과가 대단히 독특한 유리 판재를 만들수 있음으로서 크게는 파티숀이나 대리석의 용도로 사용될수 있으며 적게는 타일등의 건축자재 및 장식 부자재로서 유용도가 높은 이점이 있다.

Claims (5)

1. 폐유리 부자재를 분쇄하여 폐유리 가루의 크기가 1mm 이하인 것을 채택하는 선별 단계와, 상기 분쇄 선별된 폐유리 가루에 750℃∼790℃에서 소성되는 도자용 저화도 안료를 혼합한 다음 도자용 오일이나 물을 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 색유리 가루들을 유리판재 위에 얇게 도포 하거나 적층 시키는 단계 또는 상기 유리판재 위에 색유리 가루를 도포 하거나 적층시킨 위에 또다른 유리판재를 올려놓는 단계와, 상기 적층 완료된 유리판재를 소성로에 넣고 유리의 용융전의 온도인 750℃∼790℃까지 올려주는 단계와, 상기 유리의 용융점 이후 소성로의 온도를 서냉점 540℃까지 냉각 시킨 후 서서히 실내 온도까지 자연 서냉시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐유리를 이용한 장식용 유리판재의 제조 방법.
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