KR100502696B1 - 모자이크 결정화 유리판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

제작공정을 크게 간소화시켰으며 그로 인한 인력 및 작업시간을 크게 절감할 수 있도록 한 모자이크 결정화 유리판의 제조방법이 개시되어 있다. 상기 모자이크 결정화 유리판의 제조방법은 초자안료를 제조하여 일반 투명유리에 인쇄하는 단계; 인쇄된 유리를 430∼640℃의 온도범위 내에서 1차소성(열처리)을 하는 단계; 그림이 형성된 칼라 유리판을 다시 유리판의 두께에 따라 600∼740℃의 온도범위에서 4∼10분 동안 2차소성하는 단계; 2차 소성이 완료되면 유리판을 200∼300㎃q 공기압으로 3∼6분간 급냉시키는 단계; 냉각된 유리판의 한쪽면 전체에 석면판, 판재, 천 등을 접착하는 단계; 완성된 유리판의 어느 한 부분을 끝이 예리한 도구로 충격을 가하는 단계; 및 충격에 의해 쪼개진 유리판을 그대로 650∼850℃에서 15∼30분 재열처리하는 단계;를 포함한다.

Description

모자이크 결정화 유리판의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF STAINED GLASS PLATE}

본 발명은 모자이크 결정화 유리판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사각형 또는 원형의 일정한 규격을 갖는 유리편들을 결합시켜 모자이크 유리판을 제작하는 대신에 대형 유리에 인쇄를 직접한 후에 적정의 충격을 주어 모자이크 유리판을 제작함으로써, 제작공정을 크게 간소화시켰으며 그로 인한 인력 및 작업시간을 크게 절감할 수 있도록 한 모자이크 결정화 유리판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유리표면에 모자이크하는 작업(스테인드 글라스)은 도안이나 각종문양을 다양한 색상으로 형성시켜 건물의 유리벽이나 각종 유리문 및 실내장식을 위한 인테리어재료로 많이 사용되고 있다.

이렇게 모자이크 유리를 제작하는 방법으로는, 각종 문양에 따라 색유리를 이용하여 그 문양에 맞도록 각양의 색유리를 절단, 조합하여 모자이크식으로 형성시키는 방법으로, 또한 상기 각종 문양에 따라 그 문양에 맞도록 여러 가지의 색상으로 착색하여 인쇄방식으로 형성된 셀룰로이드(Celluliod)를 유리표면에 붙여 형성시키는 방법이 사용되어 지고 있다.

또한 유리면에 직접 도안이나 문양을 그리는 작업으로는, 비교적 점도가 높은 에폭시 수지(Epoxy resin)를 이용하여 유리면에 문양에 따라 3-5mm정도의 폭으로 된 형상의 라인을 긋게 되면, 이 라인의 높이가 약 2-3mm정도의 높이를 유지하게되고 이 상태에서 라인의 안쪽의 공간부에 색소가 첨가되고 비교적 점도가 낮은 에폭시 수지의 물감액을 도포하는 방법이 사용되고 있다.

그런데 상기와 같이 색유리를 이용하여 그 문양에 맞도록 제작하는 방법의 단점으로는, 색유리를 일일이 도안이나 문양에 맞도록 각각 분절(分節)하고 상기 각 색유리를 단면이 I자형의 납선으로 결합시켜 형성된 스테인드 글라스판을 유리표면에 붙여 설치하므로, 작업의 난이도가 높고 시간이 많이 소요되며, 이에 따른 코스트가 상승되는 요인이 되었으며, 또한 셀룰로이드를 이용하여 유리표면에 붙여 작업하는 방법으로는, 기온의 변화나 주위환경에 따라 셀룰로이드가 떨어지거나 셀룰로이드 자체의 광택을 장기간 유지하기가 어려운 문제점이 있었던 것이다.

또한 에폭시 수지를 이용하여 유리면에 모자이크식으로 형성하는 방법의 단점으로는, 우선 상기 에폭시 수지로 작업할 시에는 에폭시 수지자체는 스스로 경화작용이 이루어지지 않기 때문에 경화제를 첨가하여야 만이 경화작용이 이루어지는 이액형이고 또한 에폭시 수지에 경화제를 첨가하는 순간부터 약 30분정도가 경과 되면 바로 응고가 되기 때문에 상기 에폭시 수지가 경과되는 시간과 작업의 속도에 따라 일정한 양을 측정하여 경화제를 첨가하여 작업을 하여야 되었고, 또한 작업중 에폭시 수지가 경화되는 것을 방지하기 위해 상기 에폭시 수지에 경화제를 자주 투입시켜야 되므로 작업이 번거로운것이다.

상기와 같이 유리면에 점도가 높은 에폭시 수지를 이용하여 도안이나 문양에 맞게 라인을 긋고 그 라인내에 유성계통의 안료를 섞고 점도가 낮은 에폭시 수지를 도포할 시 상기 에폭시 수지의 성질상 유리면에 일정한 두께가 형성되도록 일일이 칠해야 하는 작업이 어렵고, 또한 상기 에폭시 수지에 의해 완성된 스테인드 글라스는 사용할 때 계절의 변화나 외부의 온도변화에 따른 열팽창계수에 의해 유리와 에폭시 수지와의 사이에 기포가 발생되어 점착력이 약해지기 때문에 상기에폭시 수지가 유리면으로부터 이탈되는 문제점이 있었고, 또한 시간이 경과됨에 따라 점차적으로 광택과 선명도가 떨어지는 폐단이 있었던 것이다.

또한, 기존 모자이크 유리 제품은 일정한 규격에 의한 단색 또는 이중색으로 한정된 사각형 또는 원형으로 평균 크기는 20∼40㎜까지 형성된 것으로, 기존 그림 형태를 색깔별로 직접 많은 인력이 투입되어 장시간에 걸쳐 건물 등에 직접 또는 헝겁 또는 판재 등에 붙이는 방법 등으로 그림을 형성하여 모자이크화 한다. 따라서, 많은 인력과 시간이 소요되기 때문에 고단가가 될 수밖에 없었다.

또 다른 모자이크 제조방법으로서, 결정화 유리와 색소를 혼합하여 용해로에서 평균 1,000℃의 온도에서 녹인 유리 용해물을 사각 또는 원으로 만들어진 형틀(금형)에 부어서 냉각시켜 모자이크 제품을 제조하거나, 사전 유리가루 또는 결정화 유리와 색소(철 산화물류)에 의한 칼라를 혼합하여 일정한 크기와 모양의 형틀(금형)에 넣어 압력을 가하여 찍어낸 후 열처리함으로써 모자이크 제품을 제조한다.

그러나, 이렇게 형틀에 의한 사각형 또는 원형의 일정한 규격 크기를 갖는 모자이크 제품은 단조로운 색상에 의한 딱딱하고 억지 그림의 색채 연결 등으로 예술적 가치가 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제조공정을 간소화하여 투입되는 인력 및 작업시간을 크게 줄임으로써 원가를 절감할 수 있도록 한 모자이크 결정화 유리판의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유리의 결정화 후 열처리를 함으로써 자연미를 갖출 고유의 색상을 얻고 부드러운 색채 연결로 인한 예술적 가치를 크게 증대시킬 수 있도록 한 모자이크 결정화 유리판의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소비자가 원하는 그림이나 문양을 복잡함에 상관없이 인쇄를 통해 정밀하게 그릴 수 있도록 한 모자이크 결정화 유리판의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 모자이크 결정화 유리판의 제조방법은 초자안료를 제조하여 일반 투명유리에 인쇄하는 단계; 인쇄된 유리를 430∼640℃의 온도범위 내에서 1차소성(열처리)을 하는 단계; 그림이 형성된 칼라 유리판을 다시 유리판의 두께에 따라 600∼740℃의 온도범위에서 4∼10분 동안 2차소성하는 단계; 2차 소성이 완료되면 유리판을 200∼300㎃q 공기압으로 3∼6분간 급냉시키는 단계; 냉각된 유리판의 한쪽면 전체에 석면판, 판재, 천 등을 접착하는 단계; 완성된 유리판의 어느 한 부분을 끝이 예리한 도구로 충격을 가하는 단계; 및 충격에 의해 쪼개진 유리판을 그대로 650∼850℃에서 15∼30분 재열처리하는 단계;를 포함한다.

이때, 상기 초자안료를 제조하는 단계는, 산화크롬(Cr₂O), 산화칼슘(CaO), 산화셀레늄(SeO₂), 산화망간(MnO) 중 선택된 어느 하나의 색소용 금속산화물에 산화규소(SiO₂), 산화크롬납(PbCrO₄), 산화붕소(B₂O₃) 및 산화나트륨(Na ₂O₃)의 금속산화물을 혼합하여 구운 후에 가루로 분쇄하는 단계; 솔벤트나 신나류 용액에 레진이나 아크릴류를 첨가하여 용융재를 제조하는 단계; 및 상기 용융재를 상기 금속산화물 가루에 혼합하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 초자안료를 일반 투명유리에 인쇄하는 단계는, 투명 유리 윗면이 아닌 밑면에 인쇄 그림칼라 색상 순서를 일반인쇄 순서가 아닌 역순으로 인쇄하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 모자이크 결정화 유리판의 제조방법을 상세히 설명한다.

본 발명은 기존에 유통되고 있는 규칙적인 모양과 크기, 색상의 단조로움을 벗어난 자연스러운 무늬가 나타나도록 하는 모자이크 유리판을 제조하는 것이다.

이러한 모자이크 유리판은 건축자재 및 건축환경의 고급화, 다양화 추세에 부응하고, 주변 환경과의 조화를 이루고 도시 미관의 획일적 분위기에 변화를 주기 위한 것이다.

본 발명에 따른 모자이크 결정화 유리판을 제조하기 위해서는 먼저, 초자안료를 일반 투명유리에 색깔별로 스크린 인쇄 또는 직접 인쇄한다. 이때, 초자안료는 산화크롬(Cr₂O), 산화칼슘(CaO), 산화셀레늄(SeO₂), 산화망간(MnO) 중 선택된 어느 하나의 색소용 금속산화물에 산화규소(SiO₂), 산화크롬납(PbCrO₄), 산화붕소(B₂O₃) 및 산화나트륨(Na₂O₃)의 금속산화물을 혼합하여 구운 후에 가루로 분쇄하고, 솔벤트나 신나류 용액에 레진이나 아크릴류를 첨가하여 만든 용융재(일명, 아크릴수지)를 상기 금속산화물 가루에 섞어서 제조한다. 상기 솔벤트나 신나류 용액에 레진이나 아크릴류를 첨가하는 것은 점도를 높이기 위한 것이다.

여기서, 상기 금속산화물 가루와 용융재(아크릴수지)의 혼합비율은 1 : 6∼10 인 것이 바람직하며, 이러한 배합비를 벗어나면 원하는 색상과 일정한 점도를 얻을 수가 없어 스크린 프린팅을 할 수 없으며 일정한 용융점을 찾을 수 없으므로 유리 융착에 문제가 발생하게 된다.

그리고, 상기 색소용 금속산화물 중에서, 산화크롬(Cr₂O)은 녹색을, 산화칼슘(CaO)은 노랑색을, 산화셀레늄(SeO₂)은 빨간색을, 산화망간(MnO)은 녹색을 띠게 한다.

그 후에, 인쇄된 유리를 430∼640℃의 온도범위 내에서 1차소성(열처리)을 함으로써 유리에 대리석 칼라무늬가 융착되는 것이다. 이때, 소성온도는 안료의 종류에 따라 다르게 적용되는데, 즉 안료의 용융점에 따라 소성온도가 달라지게 된다. 상기 1차 소성온도 범위는 안료의 용융점과 유리의 표면 용융점이며 저온일 때는 안료와 유리의 용융점이 미달되므로 접착이 불가능하며 고온일 때는 색상변화로 원하는 색상을 얻을 수 없으며 또한 유리결정화(모자이크 조각)와 평활도를 잃게 된다.

상기와 같이 1차 소성 후에 천연석 자연무늬 그림이 형성된 칼라 유리판을 다시 유리판의 두께에 따라 600∼740℃의 온도범위에서 4∼10분 동안 2차소성시킨다. 이때, 유리판의 두께는 약 3∼19㎜의 범위 내인 것이 바람직한데, 두께가 얇은 경우에는 소성온도 및 소성시간을 낮게 하고 두께가 두꺼운 경우에는 소성온도 및 소성시간을 크게 한다.

이때, 두께에 따라 정해진 온도와 시간은 유리의 속까지 완전 익히는 온도와 시간이며 이는 급냉시 유리의 형성조직 결정화를 같게 하는데 중요하며 온도가 낮고 시간이 미달되는 경우 유리의 완전 속까지 익지 못하며 유리가 녹은 일부 조직만 변하므로 원하는 모자이크 조각을 형성할 수 없다. 고온과 시간이 길면 색상변화와 유리가 녹아서 원형과 평활도를 유지 못하므로 모자이크 조각을 형성할 수 없다

2차 소성이 완료되면 유리판을 200∼300㎃q 공기압으로 3∼6분간 급냉시키고, 냉각된 유리판의 한쪽면 전체에 석면판, 판재, 천 등을 접착하여 유리판을 완성한다. 여기서, 공기압이 약하면 익은 유리를 급냉시켜 주지 못하므로 모자이크 결정화 조직이 파괴되며, 공기압이 강하면 공기압에 의해 익은 유리가 휘어지거나 파괴된다.

완성된 유리판의 어느 한 부분을 끝이 예리한(약 1∼3㎜) 도구로 충격을 가하는데, 이러한 충격은 아무리 큰 유리판(2,500 X 3,500㎜)이라 하더라도 제품 전체가 약 7∼40㎜의 불규칙한 모양과 크기로 쪼개지면서 자연미와 예술적 가치의 모자이크화가 순간적으로 형성되며, 꺾임 강도가 약 500∼600N/㎝로 강한 강도의 조각에 의한 모자이크 그림이 순간적으로 형성되는 것이다.

이때, 쪼개진 모자이크 조각들은 모자이크선(조각가면)의 날카로움을 그림 제품 형태 그대로 650∼850℃에서 15∼30분 재열처리(소성)하면 날카로운 조각의 가장자리 부분들을 녹여주므로 부드러운 모자이크선 처리가 이루어지기 때문에 안전에도 좋다. 이때, 재열처리 온도와 시간은 유리의 깨진 가장자리 용융점이며 약하면 녹지 않으며, 높으면 유리 전체가 휘어지거나 색상이 날아가 버리므로 모자이크화 형성단계를 이룰 수 없다.

특히, 유리에 그림 인쇄 시, 투명 유리 윗면이 아닌 밑면에 인쇄 그림칼라 색상 순서를 일반인쇄 순서가 아닌 역순으로 인쇄하므로 유리 윗면에서 보이는 부분에 의해 더욱 선명하고 부드럽고 운치가 있는 그림이 형성되면서 외부에 의한 그림보호도 되며 재열처리시 녹으면서 밑부분 받침 물체(모래, 석면, 석고 등)의 오염물질에 의한 그림의 오염, 손상도 막을 수 있다.

이때, 유리면에 직접인쇄가 아닌 전사용 인쇄시에도 그림칼라 인쇄를 일반 인쇄방법과는 정반대인 역순에 의한 인쇄 방법으로 인쇄하여 물전사 방법을 선택하는 것이 바람직하다

또한, 모자이크 유리조각 크기는 열처리 온도, 시간 또는 공기압에 따라 다양하게 제조될 수 있으며, 어떤 것이든지 자연미와 예술적 가치가 넘치는 다양한 모양과 크기를 갖는 모자이크 조각을 형성할 수 있는 것이다.

그리고, 유리판의 두께에 따라 온도, 소성시간, 공기압 및 냉각시간을 적절하게 조정해야 하는데, 불규칙한 온도로 소성하거나 불규칙한 공기압으로 냉각할 경우에는 모자이크 조각을 형성할 수 없으며 재소성 후 압력을 가하는 과정에서 파손될 수 있다

이렇게 해서 완성된 모자이크 결정화 유리판은 건물의 내외장, 바닥, 천정 및 욕실, 사우나, 수영장 등에 사용될 수 있고, 병원이나 은행 등의 바텐 또는 테이블 상판 및 가구의 중앙자리 포인트 그림 등으로도 사용될 수 있다.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 모자이크 결정화 유리판의 제조방법은 획기적인 제조 공정 간소화로 원가를 크게 절감할 수 있고, 순간적으로 유리에 의한 그림이 모자이크화 이루어지므로 인력과 시간의 낭비를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 방법은 원하는 그림이라면 무엇이든 정밀하게 인쇄하여 모자이크 제작할 수 있다는 장점이 있고, 자연스런 색채 연결로 인한 부드러움으로 예술적인 가치를 크게 높일 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 초자안료를 제조하여 일반 투명유리에 인쇄하는 단계;

   인쇄된 유리를 430∼640℃의 온도범위 내에서 1차소성(열처리)을 하는 단계;

   그림이 형성된 칼라 유리판을 다시 유리판의 두께에 따라 600∼740℃의 온도범위에서 4∼10분 동안 2차소성하는 단계로 이루어진 모자이크 결정화유리판의 제조방법에 있어서,

   (a) 2차 소성이 완료된 유리판을 200∼300mAq 공기압으로 3∼6 분간 급냉시키는 단계;

   (b) 냉각된 유리판의 한쪽면 전체에 석면판, 판재, 천 등을 접착하는 단계;

   (c) 완성된 유리판의 어느 한 부분을 끝이 예리한 도구로 충격을 가하는 단계; 및

   (d) 충격에 의해 쪼개진 유리판을 그대로 650∼850℃에서 15∼30분 재열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모자이크 결정화 유리판의 제조방법.
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