KR100408443B1 - 판유리의 무늬 캐스팅(casting) 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공장에서 대량 생산에 의해서만 생산이 가능하였던 무늬 유리를 몰드와 열과 중력을 이용하여 간단하게 무늬 유리를 캐스팅(CASTING)할 수 있는 방법에 대하여 개시한다.

고열에서 수축과 팽창이 없는 부정형의 내화 물질인 내화몰드 성형제를 일정한 형틀 속에 부어주어 커다란 내화몰드(CASTABLE MOULE) 판을 만들고 상기 내화몰드 표면에 무늬를 형성시킨 다음 상기 내화몰드 판재 위에 판유리를 올려 놓고 열을 가하여 용융점에 이르도록 하여 판유리가 녹으면서 판유리의 중력에 의해서 아래로 녹아 내리면서 내화몰드 표면에 형성된 무늬가 자연스럽게 판유리의 이면에 캐스팅(CASTING) 되어 나오도록 함으로서 장식용 유리판재를 대형 공장에서 만드는 것 보다 쉽고 간편하게 장식용 유리 판재를 저렴한 비용으로 다양한 무늬 유리를 대량으로 만듬으로서 건축 자재 및 장식 자재로서 폭넓게 사용되도록 한다.

Description

판유리의 무늬 캐스팅(CASTING) 방법{Casting Technology for Art Glass panel}

본 발명은 지금까지 몇몇 종류의 한정된 무늬유리가 대형 공장에 의해서만 생산되어 나오는 것을 수작업에 의해서 소규모의 시설로서 다양한 무늬 유리를 손쉽게 생산할 수 있는 방법에 관한 것이다.

지금까지 판유리는 플로트 공법으로서 대형 판유리 공장에서만 생산되고 있으며, 대부분 무늬가 없는 투명 유리가 주종을 이루고 간간히 무늬 유리를 만들고 있다. 판유리를 만드는 공장에서 무늬 유리를 만드는 방법은 투명 판유리가 만들어져 나올때 유리가 식기 전에 대형 롤러에 의해서 유리를 압축하여 찍어내는 공법에 의해서 만들어졌다. 그렇기 때문에 한 종류의 무늬 유리를 만들기 위해서는 생산 공법상 최소한 수천 수만톤의 무늬 유리를 생산하지 않으면 안되는 단점이 있기 때문에 한 종류의 무늬 유리를 디자인하고 생산한다는 것은 많은 심사 숙고를 하지 않을 수 없었다.이러한 이유 때문에 시중에서 다양한 무늬 유리를 볼수가 없었으며 또한 기계시설에 의해서 롤러로서 무늬유리를 찍어내기 때문에 벽지처럼 사방연속 무늬유리만이 생산이 가능하였다.

유리의 원료인 벳치(BATCH)는 섭씨 1500도가 되어야 녹아서 유리가 되지만 한번 유리로 만들어진 유리, 즉 창유리와 같은 유리는 불과 섭씨 700-800도 사이에서도 점성이 생기고 녹기 시작하며 가마 내부의 조건과 유리의 크기에 따라서 다르기는 하나 곡면유리의 경우는 불과 섭씨 600도 정도의 온도에서도 작업이 가능하다는 것을 알고 많은 사람들이 최소한 간단한 방법과 경비로서 유리에 무늬를 만들기 위해서 여러 가지 방법을 시도하여 왔다.

지금까지 알려진 가장 간단한 방법으로는 넓직한 가마 바닥에 유리가 녹은 후 가마의 바닥과 잘 분리될 수 있도록 석고 가루를 뿌려준 다음에 콩알만한 석고 알갱이를 뿌리거나 내화 물질로된 재료를 가마 바닥에 이리저리 놓아서 무늬를 만든 후 그 위에 커다란 창유리를 올려놓고 열을 가하여 섭씨 약 780도 정도의 열을 가함으로서 유리가 열에 의해서 점성이 낮아져 녹으면 유리의 무게에 의해서 서서히 가마 바닥에 유리가 깔리면서 가마 바닥에 뿌려져 있는 석고 알갱이나 무늬가 판유리의 이면에 돌출되는 현상이 생기는데 이렇게 하여 무늬 유리를 만들기도 하였다.

이와같은 방법은 가장 간단한 방법으로서 무늬 유리를 생산할 수 있으나, 만들어져 나온 유리가 절대적으로 가마 바닥에 영향을 받기 때문에 첫째, 가마 바닥의 수평이 잘 맞으면 유리도 수평이 잘맞는 유리가 만들어져 나오겠지만 대부분의 가마 바닥은 가마 바닥의 수평이 일정하지 않아서 창유리로서 사용하기에 적합하지 않으며 설사 가마를 제작할 때 수평이 극도로 잘맞도록 제작되었다 하더라도 가마를 사용하면서 열에 의해서 수평이 흐트러지는 현상이 발생한다.둘째는, 만들어져 나온 무늬 유리가 가마 바닥의 벽돌 모양과 가마 바닥에 만들어진 무늬가 동시에 찍혀나오는 문제가 있다. 그래서 이러한 문제점을 간단히 시정하기 위해서 벽돌과 벽돌 사이에 석고 가루를 메워주는 작업을 하지만 이역시 완벽하게 해결되지 않고 언제나 만들어진 무늬 유리속에는 가마의 벽돌 자국이 보이게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결 하기 위해서 형틀을 만든 후 내화 석고를 이용하여 간단한 몰드를 만들고 그 위에 유리를 올려놓아 무늬 유리를 만들수 있으나 내화 석고는 한번 사용하고 나면 열을 받아서 활성이 없어져 깨어지고, 내화석고 위에 올려진 유리는 내화석고가 열에 의해서 뿜어내는 가스에 의해서 유리 표면에 풍선 현상이 발생함으로서 원하는 모양의 무늬 유리를 만들 수가 없다.

좀더 나은 방법으로 금속 형틀을 만든후 내화 시멘트를 이용하여 커다란 판재를 만들고 그 위에 무늬를 형성시킨 다음 판유리를 올려놓고 유리를 녹이면 원하는 모양의 무늬 유리를 만들수가 있지만 창유리와 같이 커다란 대형 무늬 유리를 만들기 위해서는 그와 동등한 크기의 내화 시멘트 판을 만들어야 하는데 이렇게 크게 만들 경우 시멘트 판재가 열에 의해서 휘어지기 때문에 나중에 만들어져 나오는 무늬유리 판재도 수평이 맞지 않아 창유리로서 사용하는데 문제점이 있었다.

이와같이 간단하게 무늬유리를 만들기 위해서는 열에 팽창과 수축이 없는 물질을 찾아서 사용하여야 했다.

한국특허 제1994-0010085(1994년 10월 21일)도 이와같이 무늬 유리를 만들기 위한 하나의 방법으로 제안된 바 있다. 이것은 일정한 크기의 금속으로 된 후레임 내에 석면분말을 모래나 흙이나 돌가루를 혼합하여 채우고 표면을 잘고른 후 그 위에 음각이나 양각으로 무늬가 형성된 스티로품판을 눌러 찍어준 후 그 위에 판유리를 올려놓고 열을 가하여 석면판 위에 올려져 있는 판유리가 녹아서 아래 석면 몰드의 모양과 같이 찍혀서 나오도록 하는 방법이었다.

상기 특허는 석면과 모래나 흙으로 혼합된 몰드는 단단하게 굳지 않기 때문에 언제든지 허물었다가 다시 재사용할수 있는 장점이 있다고 되어 있다.

그러나 상기와 같은 방법은 몰드를 형성하고 있는 석면은 섬유와 같은 조직을 형성하고 있음으로 부드럽기는 하나 석면 자체에 완충력이 있기 때문에 약간의 스폰지와 같은 현상이 생긴다. 그렇기 때문에 유리창으로서 첫번째, 갖추어져야할 수평 평활도가 맞지 않을 수 있으며, 스치로폴과 같은 물체로 조각하여 석면표면을 찍어줄 경우 석면 표면에 섬세한 무늬가 찍혀져 나오지 않기 때문에 상기와 같은 특허에 의해서 만들어져 나온 유리들은 무늬가 섬세하지 못하고 은근히 찍혀 나오는 정도에 지나지 않으며, 또 석면 몰드 자체가 단단하지 않기 때문에 비록 재사용은 가능하나 수십 수백장의 똑같은 무늬 유리를 계속적으로 생산할 수 없는 단점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결 하기 위하여 안출한 것으로 다음과 같은 목적을 가진다.

첫째, 세라믹 화이버(CERAMIC FIBER)에 무기 바인더(BINDER)가 혼합되어 진흙과 같은 내화몰드 성형제, 즉 섭씨 1300도-1500도까지 견딜수 있는 내화몰드 성형제를 금속 용기와 같은 넓은 판재 속에 부어 넣은 후 수평을 잘 잡고 표면에 무늬를 형성시켜서 한덩어리의 내화몰드(CASTABLE MOULD)를 만든 후 상기 내화몰드를 잘 건조시킨 다음 이를 이용하여 언제나 수평이 일정한 무늬 유리를 대량 생산할 수 있으며, 단 한장의 유리라도 똑같은 가격으로 재생산이 가능하도록 제공 함에 있다.

둘째, 내화몰드 성형제는 진흙과 같기 때문에 표면에 만들어진 무늬가 예술 작품처럼 섬세하고 사방 연속 무늬가 아닌 불규칙적인 무늬를 대량 생산할 수 있도록 함에 있다.

셋째, 내화몰드 성형제는 고열에서 수축이나 팽창이 없어 균열이 생기지 않고, 가스를 방출하지 않기 때문에 만들어져 나온 무늬유리의 표면에 풍선 현상을 방지할 수 있으며, 유리가 녹아도 몰드와 서로 달라 붙지 않는 것을 제공함에 있다

네째, 철판 바닥에 뚫린 구멍은 내화몰드 성형제에 열이 고루 받도록 하여주고, 철판 바닥에 밖혀있는 수십개의 못은 내화몰드 성형제 속에 묻혀서 몰드의 이동이나 충격에 파손 되거나 금이가는 현상이나 탈착현상을 막아줌에 있다.

다섯째, 내화몰드 성형제로 만들어진 무늬의 표면을 섭씨 1260도까지 견딜수 있는 액체 상태인 내화성액체 경화제 또는 섭씨 1260도 까지 견딜수 있는 코팅 시멘트로 엷게 도포 하여주어 한번 만들어진 몰드가 반영구적으로 사용이 가능함으로서 언제나 똑같고 섬세한 무늬가 대량 생산되어 나올수 있도록 함에 있다.

여섯째. 오랫동안 사용하여 수명이 다한 내화몰드 성형제는 철판으로부터 분리하여 분쇄한 다음 다시 무기 바인더인 코팅 시멘트와 내화성액체 경화제를 혼합하여 재사용함에 있다.

도 1은 본발명의 실시예의 도면으로서(a)는 금속프레임을 나타낸 사시도이고,(b)는 철판구명을 테이프로 봉한 상태를 나타낸 사시도이고,(c)는 금속프레임에 내화몰드 성형제를 부은 상태를 나타낸 사시도이고,(d)는 내화몰드 성형제에 무늬를 새긴 상태를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본발명의 내화몰드를 가마에 넣은 상태를 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 내화몰드 성형제

200 : 금속프레임 201 : 철판 202 : 철판구멍

203 : 못 204 : 테이프

301 : 무늬 400 : 내화벽돌 500 : 판유리

600 : 가마

상기 목적을 달성하는 발명의 구성은 금속프레임을 만든 후 그 속에 철판을 깔고 구멍을 뚫어주는 단계와; 구멍이 뚫린 판재의 표면을 얇은 접착 테이프로 봉한 후 판재 위에 구멍난 자리를 피하여 구멍의 간격과 같은 넓이의 위치로 못을 박아주는 단계와; 금속프레임 내에 세라믹 화이버와 무기바인더를 혼합한 내화몰드 성형제를 부어서 평평하게 수평을 잡아준 후 표면에 무늬를 음각이나 양각을 하여준 다음 건조시켜주는 단계와; 상기 건조된 내화몰드 성형제 위에 내화성액체 경화제를 얇게 도포한 다음 그 위에 다시 코팅 시멘트를 얇게 도포하여 주어 내화몰드를 만들어 주는 단계와; 가마속에 상기 내화몰드를 올려 놓기 좋도록 내화 물질의 지지대 구조물을 받쳐준 다음 준비된 상기 내화몰드를 가마속에 넣는 단계와; 내화몰드 위에 유리를 올려놓고 가마의 문을 닿고 유리의 용융전의 온도까지 올려주는 단계로 이루어지는 것을 그 기술적 사상의 특징으로 한다.이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.도 1은 본발명의 실시예의 도면으로서 (a)는 금속프레임을 나타낸 사시도이고, (b)는 철판구명을 테이프로 봉한 상태를 나타낸 사시도이고, (c)는 금속프레임에 내화몰드 성형제를 부은 상태를 나타낸 사시도이고, (d)는 내화몰드 성형제에 무늬를 새긴 상태를 나타낸 사시도이다.도 2는 본발명의 내화몰드를 가마에 넣은 상태를 나타낸 단면도이다.

[실 시 예]

[금속프레임 제작공정]

만들고자 하는 유리의 크기에 따라서 다르겠으나 2000mm x 1500mm 의 크기의 무늬 판유리를 만든다고 할 경우 대개 30mm x 30mm의 앵글을 이용하여 2100mm x 1600mm 의 금속프레임(200)을 만든 후 아래 바닥에 약 3mm-4mm 정도의 철판(201)을 깔고 용접으로 고정시킨 후 철판(201)에 약 150mm 간격으로 30mm 정도 크기의 철판구멍(202)을 뚫어준 다음 내화몰드 성형제(100)가 구멍으로 빠져 나오지 못하도록 얇은 테이프(204)로 봉한 다음 철판(201)에 뚫린 철판구멍(202) 위치를 피하여 역시 약 150mm 간격으로 15mm 높이로 못(203)을 박아주어 나중에 내화몰드 성형제(100)가 금속프레임(200) 속에서 굳은 후 몰드의 이동이나 충격등으로부터 탈착되는 것을 막아준다.상기 내화몰드 성형제(100)는 세라믹 화이브에 무기 바인드가 혼합된 것으로서 덴시티(DENSITY) 250-1000까지를 이용하는 것이 바람직하다.또한 다른 실시예로서 상기 철판구멍은 30mm 이상 100mm 이하를 뚫어 주고, 철판에 밖는 못은 철판으로부터 10mm 이상 30mm이하의 높이로 밖는 것도 가능하다.

[무늬 성형 공정]

상기 금속프레임(200) 속에 상기 내화몰드 성형제(100)를 부어준 다음 금속프레임(200)의 높이와 꼭 맞도록 수평을 잡아준 다음 내화몰드 성형제(100)의 표면에 공구를 이용하여 무늬(301)를 형성시켜준다. 이렇게 만들어진 내화몰드를 건조 시켜준다.

[내화몰드 표면에 코팅 공정]

상기와 같이 무늬(301)가 형성되어 건조된 내화몰드의 내화몰드 성형제(100)에 내화성액체 경화제를 엷게 도포한 다음 그 위에 다시 코팅 시멘트를 얇게 도포 하여 건조시켜서 내화몰드의 내화몰드 성형제(100)가 단단하여 지도록 한다.

[내화몰드를 가마에 넣는 공정]

상기와 같이 만들어진 내화몰드를 가마 속에 넣기 전에 내화 벽돌(400)를 이용하여 약 15cm 이상 받침대를 만들어준 다음 그 위에 내화몰드를 올려 놓는다.

[판유리 재임 및 가마의 온도 상승공정]

상기와 같이 준비된 내화몰드 위에 판유리(500)를 깨끗이 닦은 후 올려 놓는다. 그리고 가마(600) 문을 닫고 온도를 상승시켜 유리의 용융 온도인 섭씨 730-섭씨 830도 정도까지 열을 올려주어 유리가 녹아서 중력에 의해 아래 몰드의 표면과 같이 유리 아래 면에 모양이 그대로 복사되어 나오도록 하여 판유리의 이면에 무늬가 형성 되도록 한다.상기 내화몰드에서 수명이 다한 내화몰드 성형제(100)를 분쇄한 다음 코팅 시멘트와 내화성액체 경화제를 혼합하여 재사용하는 것도 바람직하다.

상기와 같은 공정을 거친 판유리는 세라믹 화이브에 무기 바인드가 첨가된 부정형의 내화 물질로서 마치 진흙과 같은 재질로 만들어져 있기 때문에 다루기가 간편하여 금속프레임 속에 깔아놓고 수평을 맞추기 쉽고, 표면을 손이나 공구를 이용하여 음각하거나 양각하기에 편리하기 때문에 공장의 기계에서 만들어지는 사방 연속무늬가 아닌 부정형의 무늬를 자유 자재로 만들수 있으며, 내화몰드 성형제는 섭씨 1300도 이상 1500도까지 견딜수 있을 뿐만 아니라 수축과 팽창이 일어나지 않으며, 판유리의 무늬유리 캐스팅 방법에 이용되는 온도인 섭씨 730-830도 정도의 열에서는 전혀 변화가 없기 때문에 대형 판재를 만든다고 하여도 휘어지거나 균열이 가지 않는다.또한, 내화 석고나 내화 시멘트처럼 가스를 방출하지 않아서 유리 표면에 풍선 현상이 일어나지 않으며, 석면몰드나 주물사몰드처럼 쉽게 무너지지 않으며, 무늬 유리를 캐스팅하고 나서도 내화몰드 성형제가 유리와 달라 붙지 않고 자연스럽게 이형되는 성질이 있어 무늬 유리를 캐스팅 하는데 매우 유용하다. 또 금속프레임 바닥에 구멍을 뚫어 주어 내화몰드 성형제가 금속 프레임 속에서 굳고 나서도 상하로 공기가 통하도록 하여주고, 또 바닥에 밖힌 못은 내화몰드 성형제가 어떠한 상황에서도 움직이지 못하도록 하여 만들어진 내화몰드가 반영구적으로 사용할수 있도록 하며, 내화몰드 성형제로 만들어진 내화몰드는 사용 도중에 일부분이 손상되더라도 다시 보수함으로서 원상 복구가 가능 하여 원래의 상태와 꼭같은 효과를 가질수 있기 때문에 대형 공장에서와 같이 똑같은 무늬 유리를 대량 생산할수 있고, 수명이 다한 내화몰드 성형제는 이를 다시 분쇄하여 무기 바인더와 같은 역할을 하는 코팅 시멘트와 내화성액체 경화제를 혼합하여 다시 성형하여 재사용 할수있는 이점도 있다.

이와 같은 장점이 있는 내화몰들 성형제를 이용하여 내화몰드를 만들면 소규모의 시설과 장소에서 적은 인력으로 수작업에 의해서 쉽게 형틀을 만들 수 있기 때문에 공장에서 만들어져 나온 무늬 유리보다 더 많은 종류의 유리를 적은 비용으로 만들 수 있으며, 더 섬세하고 아름다운 불규칙한 무늬 유리를 자유 자재로 개발 할 수 있음으로서 더 이상 대형 유리공장에서만 무늬 유리를 만드는 것이 아니고 소규모의 가내 공업과 같은 작업장에서 무늬 유리를 생산할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 금속프레임을 만든 후 그 속에 철판을 깔고 구멍을 뚫어주는 단계와; 구멍이 뚫린 판재의 표면을 얇은 접착 테이프로 봉한 후 판재 위에 구멍난 자리를 피하여 구멍의 간격과 같은 넓이의 위치로 못을 박아주는 단계와; 금속프레임 내에 세라믹 화이버와 무기바인더를 혼합한 내화몰드 성형제를 부어서 평평하게 수평을 잡아준 후 표면에 무늬를 음각이나 양각을 하여준 다음 건조시켜주는 단계와; 상기 건조된 내화몰드 성형제 위에 내화성액체 경화제를 얇게 도포한 다음 그 위에 다시 코팅 시멘트를 얇게 도포하여 주어 내화몰드를 만들어 주는 단계와; 가마속에 상기 내화몰드를 올려 놓기 좋도록 내화 물질의 지지대 구조물을 받쳐준 다음 준비된 상기 내화몰드를 가마속에 넣는 단계와; 내화몰드 위에 유리를 올려놓고 가마의 문을 닿고 유리의 용융전의 온도까지 올려주는 단계;를 거쳐 판유리에 무늬를 성형하는 것을 특징으로 하는 판유리의 무늬 캐스팅 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내화몰드 성형제는 세라믹 화이브에 무기 바인드가 혼합된 것으로서 덴시티(DENSITY) 250-1000까지를 이용하는 것을 특징으로 하는 판유리의 무늬 캐스팅 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가마 내부의 온도는 섭씨 730- 섭씨 830도의 범위 내에서 가열시키는 것을 특징으로 하는 판유리의 무늬 캐스팅 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 철판구멍은 30mm 이상 100mm 이하를 뚫어 주고, 철판에 밖는 못은 철판으로부터 10mm 이상 30mm이하의 높이로 밖는 것을 특징으로 하는 판유리의 무늬 캐스팅 방법.
5. 제1항에 있어서,

   내화몰드에서 수명이 다한 내화몰드 성형제를 분쇄한 다음 코팅 시멘트와 내화성액체 경화제를 혼합하여 재사용하는 것을 특징으로 하는 판유리의 무늬 캐스팅 방법.