KR100531456B1 - 중공 귀금속의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 중공으로 된 귀금속을 제조하는 방법에 관한 것으로, 제품의 외형과 동일한 1차모형을 성형하는 1단계와, 1차모형의 외부에 왁스를 도포하여 경화시키고 상기 경화 왁스를 1차모형으로부터 분리하여 1차 상.하부왁스모형을 얻는 2단계와, 1차 상.하부왁스모형으로부터 석고작업과 lost wax 및 주물공정을 거쳐 2차 상.하부모형을 제작하는 3단계와, 상기 2차 상.하부모형으로부터 고무틀을 제작하는 4단계와, 상기 고무틀에 왁스를 사출한후 응고, 배출함으로서 2차 상.하부왁스모형을 제작하는 5단계와, 2차 상.하부왁스모형에 석고작업과 lost wax 및 주물공정을 거쳐 상.하부 귀금속주물을 제작하는 6단계와. 상기 상.하부 귀금속주물을 금땜 등으로 결합하고 표면을 마감하는 7단계로 이루어진것을 특징으로 하는 것으로서, 본원 발명은 중공귀금속 제품의 형태에 관계없이 순금을 포함하여 여러 종류의 귀금속재료를 사용하여 대량으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 단조 공법에 비해 금형이나 프레스 등의 시설이 필요 없어 제조원가가 획기적으로 절감되거나 또는 lost wax 공법에 비해 제품모형의 제작이 훨씬 간편하고 쉽기때문에 다양한 디자인 특성의 귀금속을 대량으로 생산하는데 특히 적합한 발명이라 할수 있다.

Description

중공 귀금속의 제조방법{Manufacturing method of empted Jewelry}

본 발명은 내부가 비어있는(중공) 귀금속을 주조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고가의 금속인 금, 은, 동 등의 재료로부터 제품의 내부가 중공인 귀금속제품을 간편하면서도 대량으로 주조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다

종래 내부가 찬, 즉 통자로 된 귀금속의 제조방법은 일반적으로 연, 전성이 강한 재료(주로 은)로 제품모형을 제작하고 이 모형을 이용하여 고무틀(rubber mould)을 만든 다음 여기에 왁스를 주입(injection)하여 제품과 동일한 왁스모형을 뽑고 이들 여러개의 왁스 모형들을 연결하는 왁스트리(wax tree) 작업을 한 다음 왁스트리를 플라스크안에 넣어서 석고를 매몰하여 경화시킨다. 이 경화된 석고를 가열하여 왁스를 용해, 제거하면(burnning out) 석고주형이 완성되는데 여기에 주물온도에 맞추어 용융금속을 붓고, 석고주형을 찬물에 넣으면 귀금속 제품만 남게된다. 이방법을 lost wax casting이라 하는데 현재 가장 보편화된 귀금속 제조 공정이라 할 수 있다.

반면, 속이 빈 중공(hollow)의 귀금속 예컨대 마고자단추, 한복노리개 또는 하트나 공 모양의 귀금속들은 상기와 같이 통자형으로 제작하는 경우 중량이 너무 나가 착용이 어렵거나, 지나치게 고가여서 시장성이 떨어지기 때문에, 내부를 비워 가볍게 하기위해 귀금속을 반으로 나누어 정교하고 입체적으로 만든 다음 이들 반쪽짜리들을 다시 금땜 등으로 결합하는 방식을 쓰고 있는데 현재 세공업 분야에서 흔히 사용하고 있는 중공 귀금속의 생산 방식을 예로 들면 다음과 같다.

귀금속 제품의 디자인이 결정되면 귀금속 공장에서 금형공장에 한쌍의 금형을 주문하고, 납품된 한쌍의 금형에 귀금속 판재를 위에 얹어 유압프레스 등으로 단조가공한다. 단조가공시 금형외부로 나오는 자투리 부분은 절단하고 절단작업을 마친 후 단조가공으로 얻어진 단조품을 다듬질작업하여 다른 금형의 단조가공으로 제조된 나머지 제품과 결합용접하여 제품을 완성한다

상기와 같은 방법은 금속에 물리적 외력만을 가하는 것이므로 비교적 깨끗하고 적은 중량으로 부피를 크게 할 수 있을뿐 아니라 제작시간이 단축되는 장점이 있는 반면에, 복잡하고 섬세한 디자인의 제품은 제작하기 어렵고 또한 연성, 전성이 강한 귀금속 즉, 황금, 은, 백금 등과 같이 재질이 무른 재료로만 생산이 가능하기 때문에 금의 순도가 18k, 14k, 칼라골드 등과 같은 연성이 떨어지는 딱딱한 재료는 부서지기가 쉬워 만들수가 없었으며, 금형자체의 가격이나 시설비도 고가여서 제품의 원가를 상승시키는 요인이 되었다

또 다른 방법의 예로서 전술한 바 있는 lost wax 공법을 중공귀금속 제조에 이용하는 경우는, 보통 직육면체의 고형왁스를 반으로(편의상 상부, 하부라 함) 짜르고 그 각각을 원하는 중공귀금속의 상. 하부 형태로 조형 또는 조각한 뒤 이들을 석고작업 및 lost wax 과정과 주물공정을 거쳐 중공귀금속의 상. 하부 형태의 주물을 만든다. 계속하여 상기의 상하부 주물로부터 각각의 상.하부 고무판을 갖는 고무틀을 제작하고 여기에 왁스를 사출하여 중공제품의 상.하부 형태와 동일한 왁스모형을 얻는다. 그런 다음 상기 왁스모형에 대해 다시 석고작업과 lost wax 과정과 주물공정을 밟아 중공귀금속의 상.하부를 만들고 이들 상.하부를 금땜 등으로 결합한 뒤 연마 광택작업으로 마무리하면 출고가 가능해진다.

이같은 공법은, 왁스의 두께가 일정치 못하여 기포발생 등 불량품의 원인이 될 뿐 아니라 두께가 지나치게 얇을 경우 왁스 사출이 제대로 되지 않으면서 쉽게 붕괴될 수 있고, 반대로 두꺼울 경우는 귀금속의 소요량이 많아 시장성이 떨어진다. 또한 수작업으로 장시간 고형왁스를 가공하기 때문에 생산성이 낮아질뿐더러 섬세하고 복잡한 디자인이나 기하학적인 모형은 제작 자체가 불가능하다는 결점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 그중요한 공정은 1차모형을 성형하는 단계와, 1차모형의 외부에 왁스를 도포하여 경화시킨 후 상기 경화 왁스를 1차모형으로부터 분리하여 1차 상.하부왁스모형을 얻는 단계와, 1차 상.하부왁스모형으로부터 석고작업과 lost wax 및 주물공정을 거쳐 2차 상.하부모형을 제작하는 단계와, 상기 2차 상.하부모형으로부터 고무틀을 제작하는 단계와, 상기 고무틀에 왁스를 사출한후 응고, 배출함으로서 2차 상.하부왁스모형을 제작하는 단계와, 2차 상.하부왁스모형에 석고작업과 lost wax 및 주물공정을 거쳐 상.하부 귀금속주물을 제작하는 단계 및 상기 상.하부 귀금속주물을 금땜 등으로 결합하고 표면을 마감하는 단계로 이루어짐으로서 귀금속이 중공으로 된 경우 특히 비대칭 중공으로 된 제품에서 형태에 구애받지 않으면서도 귀금속 재료의 종류에 제한 없이 대량으로 생산할 수 있는 방법을 제공하고 있다.

이하, 첨부된 작업흐름도(도면 1)를 참조하여 본 발명의 기술에 의해 중공형 귀금속이 제작되는 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제품의 디자인이 결정되면 1단계로 제품과 동일한 형태의 1차모형을 제작한다. 이때의 모형은 외형만 제품과 동일하면 되고 내부가 중공일 필요는 없다. 모형의 재료는 일예로, 비교적 쉽게 가공이 될 수 있는 금속 즉, 황동이나 납, 알루미늄 등의 금속을 사용하여 제작할 수 있다. 1차모형을 만드는 또다른 예로서, 고형왁스를 사용하는 방식인데, 우선 고형왁스를 중공귀금속의 외형과 동일하게 조형하고(내부는 꽉 찬 상태임) 상기 조형된 고형왁스모형을 석고작업 및 lost wax 과정, 그리고 용융금속에 의한 주물공정을 통해 중공귀금속 제품의 외부 형태와 동일한 주물 즉, 1차모형을 얻게 된다.

2단계는 상기와 같이 제조된 1차모형의 외부를 균일한 두께의 왁스로 도포한 후 경화한다. 여기서 경화는 별도의 처리가 필요한 것이 아니고 왁스가 도포된 체로 그냥 놓아두면 자연적으로 경화된다. 이 왁스도포의 한 실시예로는, 1차모형을 액상의 왁스에 침지시키는 수단이 될 수 있다.

상기와 같이 1차모형의 표면에 형성된 경화왁스를 상.하부 반으로 나누어지도록 절개하여 이들을 1차모형으로부터 분리하면 1차 상.하부왁스모형이 된다..

1차 상.하부왁스모형을 만드는 또다른 예로서, 1차모형의 상.하부 중 어느 한 부분을 먼저 왁스로 코팅하고 경화한 후 이를 1차모형으로부터 분리한 다음 계속해서 나머지 반쪽 부분도 위와 같이 하여 1차 상.하부왁스모형을 얻을수 있다.

3단계는, 이렇게 만들어진 1차 상.하부왁스모형을 플라스크안에 고정하고 여기에 액상석고를 매몰한 후 경화시킨다(이하 '석고작업'이라 한다). 이 때 왁스모형의 고정은, 상기 왁스모형의 아래부분을 부분적으로 녹여서 프라스크 바닥에 붙이는 등 관용된 방법으로 이루어진다. 그런 다음 경화된 석고주형(왁스모형이 내재)을 전기로 등 가열로에서 소성시킴으로 내부의 1차 상.하부왁스모형이 용해 배출되도록 한 후(이하 'lost wax 과정'이라 한다) 이어서 상기 왁스가 배출된 석고주형에 은 등의 용융금속을 충진한 다음 냉각수에 침지하여 석고주형을 제거함(이하 '주물공정' 이라 한다)으로서 중공귀금속 제품의 상.하부와 동일한 형태의 주물로 된, 2차 상.하부모형을 얻는다.

4단계에서는, 이와 같이 만들어진 2차 상.하부모형을 가지고 그 각각에 대해 고무틀(rubber moulder)을 제작하게 되는데 흔히 모형을 고무틀 안에 넣고 고온 고압 프레스로 고무를 찌는, 관용적인 수단으로 하게 된다.

다음 5단계로, 상기와 같이 만들어진 2개의 고무틀(각 2개의 상.하판을 갖고 있음) 에 왁스를 주입하고 뽑으면 각각이 중공귀금속의 상.하부 모양과 동일한 2차 상.하부 왁스모형이 된다.

6단계에서, 위와 같이 제작된 2차 상.하부 왁스모형을 전술한 4단계 공정과 같은 석고작업과 lost wax 과정 그리고 주물작업을 다시 밟게 하면 중공귀금속 제품의 상.하부와 동일한 형태의 귀금속주물을 얻을수 있다.

마지막 7단계에서는, 이렇게 하여 만들어진 상.하부 귀금속 주물을 같은 재질의 귀금속으로 땜질등으로 결합하고 표면을 마감처리함으로서 중공의 미려한 귀금속제품이 완성되는 것이다.

참고로 중공귀금속의 모양이 대칭일때는 상.하부 어느 한쪽의 모형만으로 상기 공정을 진행시킬 수 있고 이 경우 고무틀 또한 한개만으로 제작이 가능하다.

또한 고무틀에 왁스를 주입하는 공정의 경우, 일반적으로, 주입된 왁스가 고무틀 사이로 유출되는 것을 막기위해 도2에서처럼 상.하판 고무틀의 외부 측면에 서 알미늄 등으로 된 가압판(11, 12)으로 (프레스 등에 의해) 일정하게 압력을 가하게 되는데, 이 때 상기 가압력으로 인해서 고무틀의 내부모형공간(22)이 압박되어 내부모형공간의 두께가 얇아지게 된다, 고무틀 내부모형공간의 원래 두께 가 대략 4-5mm 이상일때는 가압판으로 압박하더라도 내부공간의 얇아지는 정도가 내부모형공간의 원래 두께에 비해 상대적으로 미미하여 왁스를 사출해도 왁스가 고무틀 내로 원활하게 스며드는 측면에 있어서나 왁스모형을 유지하기 위한 강도 측면에 있어서도 별다른 문제가 없으나, 내부모형공간이 4mm 미만의 두께일 때는 상기 가압력으로 인해 상기 공간의 얇아지는 정도가 상대적으로 커서 왁스가 균일 하면서 안정된 강도의 두께로 사출되지 못하는 경향이 있다.

상기 문제점의 개선을 위해 도3 에서 보는바와 같이, 상.하부 고무판(13, 14)에 상.하 가압판(11, 12)과 마주보는 위치에다 왁스모형과 크기가 유사한 요입부 (23, 24)를 구성, 이 부분이 가압판과 닿지 않도록 함으로서 상.하 가압판으로 부터 압력이 가해지더라도 상기 요입부에는 압력이 직접 전달되지 않아 고무틀 내부모형 공간에 왁스가 원활히 유입될수 있는 공간 두께를 유지하게 할 수 있다. 이는 비단 중공귀금속의 제작 에도 유용할 뿐만 아니라 속이 찬 일반적인 귀금속 제작의 경우라도 고무틀에 왁스를 사출하고 이를 응고, 배출하여 왁스모형을 만들어 주물한다면 적용할수 있는 기술이다.

이상에서, 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였다. 도시된 실시예는 본 발명의 특징을 구체적으로 나타낸 예시에 불과하며, 본 발명의 기술범위를 제한하는 것이 아님을 지적해둔다.

전술하였던 바와 같이, 본원 발명은 중공귀금속 제품의 형태에 관계없이 순금을 포함하여 여러 종류의 귀금속재료를 사용하여 대량으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 단조 공법에 비해 금형이나 프레스 등의 시설이 필요없어 제조원가가 획기적으로 절감되거나 또는 lost wax 공법에 비해 제품모형의 제작이 훨씬 간편하고 쉽기때문에 다양한 디자인 특성의 귀금속을 대량으로 생산하는데 특히 적합한 발명이라 해야 할 것이다

도 1은 본 발명의 기본 제조공정이고

도 2는 고무틀의 정면도이며

도 3은 고무틀의 사시도이다

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 고무틀 11 ; 상부가압판 12 ; 하부가압판

13 ; 상부고무판 14 ; 하부고무판 21 ; 왁스주입구

22 ; 내부모형공간 23 ; 요입부

Claims (4)

1. 중공의 귀금속을 제조함에 있어서,

   제품의 외형과 동일한 1차모형을 성형하는 1단계와,

   1차모형의 외부에 왁스를 도포하여 경화시키고 상기 경화 왁스를 1차모형으로부터 분리하여 1차 상.하부왁스모형을 얻는 2단계와,

   1차 상.하부왁스모형으로부터 석고작업과 lost wax 및 주물공정을 거쳐 2차 상.하부모형을 제작하는 3단계와,

   상기 2차 상.하부모형으로부터 고무틀을 제작하는 4단계와,

   상기 고무틀에 왁스를 사출한후 응고, 배출함으로서 2차 상.하부왁스모형을 제작하는 5단계와,

   2차 상.하부왁스모형에 석고작업과 lost wax 및 주물공정을 거쳐 상.하부 귀금속주물을 제작하는 6단계와.

   상기 상.하부 귀금속주물을 금땜 등으로 결합하고 표면을 마감하는 7단계,

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 귀금속의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   중공귀금속의 상.하부가 같은 모양의 대칭 형태일 경우, 상기 모형들(1차모형, 1차 상.하부왁스모형, 2차 상.하부모형. 2차 상.하부왁스모형)은 각각 한개씩의 모형(상부 또는 하부 중 어느 하나)으로 되는 것에 특징이 있는, 중공귀금속의 제조방법.
3. 삭제
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 고무틀은, 그 상.하고무판이 상.하 가압판과 마주보는 위치의 상.하고무판 상에, 왁스모형의 평면 크기를 갖는 요입부가 형성되어 이루어진 것임을 특징으로 하는 귀금속의 제조방법.