KR100567855B1 - 중공 귀금속의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 중공으로 된 귀금속을 제조하는 방법에 관한 것으로, 제품과 동일한 형태의 제품모형을 만드는 단계와, 상기 제품모형으로 고무틀(rubber moulder)을 제작하는 단계와, 상기 고무틀에 왁스를 사출하고 응고후에 배출함으로서 1차 왁스모형을 얻는 단계와, 1차 왁스모형들을 석고작업 및 lost wax 공정, 그리고 주물작업을 통해 1차주물을 생산하는 단계와, 상기와 같이 제조된 1차주물의 외부를 균일한 두께의 왁스로 도포한 후 경화하는 단계와, 상기 경화왁스층이 외부에 형성된 1차주물을 금속을 용해하는데 쓰이는 유기고분자용제에 넣어 1차주물은 녹고 2차 왁스모형만을 남기는 단계와, 상기의 2차 왁스모형을 wax tree 및 석고작업과 lost wax 공정 그리고 주물작업을 거쳐 2차귀금속주물을 얻는 단계와, 최종 표면을 마감하는 단계로 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 종래의 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}

도 1은 본 발명의 기본 제조공정의 흐름도

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(이하 "석고작업" 이라 한다). 이 경화된 석고를 가열하여 왁스를 용해, 제거하면(burnning out) 석고주형이 완성되는데(이하 "lost wax 공정" 이라 한다) 여기에 주물온도에 맞추어 용 융금속을 붓고, 석고주형을 찬물에 넣으면 귀금속 제품만 남게된다(이하 "주물작업" 이라 한다). 이 방법을 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 고가여 서 제품의 원가를 상승시키는 요인이 되었다

또다른 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 이와 같이 된 고무특의 빈 공간에 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, 최초 고형왁스로 중공귀금속의 상. 하부 형태를 조형할 때 수작업으로 일일이 내부를 깍아내야 하므로 조형된 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 제품과 동일한 형태의 제품모형을 만드는 단계와, 상기 제품모형으로 고무틀(rubber moulder)을 제작하는 단계와, 상기 고무틀에 왁스를 사출하고 응고후에 배출함으로서 1차 왁스모형을 얻는 단계와, 1차 왁스모형들을 석고작업 및 lost wax 공정, 그리고 주물작업을 통해 1차주물을 생산하는 단계와, 상기와 같이 제조된 1차주물의 외부를 균일한 두께의 왁스로 도포한 후 경화시킴으로 왁스코팅1차주물을 얻는 단계와, 상기 왁스코팅1차주물을 금속을 용해하는데 쓰이는 유기고분자용제에 넣어 내부의 1차주물은 녹고 2차 왁스모형만을 남기는 단계와, 상기의 2차 왁스모형을 wax tree 및 석고작업과 lost wax 공정 그리고 주물작업을 거쳐 2차귀금속주물을 얻는 단계와, 최종 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 제품모형을 제작한다. 이때의 모형은 외형만 제품과 동일하면 되고 내부가 중공일 필요는 없다. 모형의 재료는 일예로, 비교적 쉽게 가공이 될 수 있는 금속 즉, 황동이나 납, 알루미 늄 등의 금속을 사용하여 제작할 수 있다. 제품모형을 만드는 또다른 예로서, 고형왁스를 사용하는 방식인데, 우선 고형왁스의 외부를 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 이른바, 금속으로 된 제품모형을 얻게 된다.

2단계에서는, 이와 같이 만들어진 제품모형을 가지고 고무틀(rubber moulder)을 제작하게 되는데 흔히 제품모형을 고무틀 안에 넣고 고온 고압 프레스로 고무를 찌는, 관용적인 수단으로 할 수 있다. 상기와 같이 제작된 고무틀은 제품모형과 동일한 형태의 내부공간을 갖게 된다.

다음 3단계로, 상기와 같이 만들어진 고무틀에 왁스를 사출하고 응고후에 배출하면 중공귀금속의 외부 모양과는 동일하나 속이 찬 1차 왁스모형이 되는데 이같은 작업을 계속 반복하게 되면 다량의 1차 왁스모형을 얻게 된다.

4단계는, 이렇게 만들어진 1차 왁스모형들을 주지된 wax tree 작업을 한 뒤 플라스크안에 고정하고 여기에 액상석고를 매몰한 후 경화시킨다. 이 때 wax tree의 고정은, 상기 wax tree의 아래부분을 부분적으로 녹여서 프라스크 바닥에 붙이는 등 관용된 방법으로 이루어진다. 그런 다음 경화된 석고주형(1차왁스모형이 내재)을 전기로 등 가열로에서 소성시킴으로 내부의 1차 왁스모형이 용해 배출되도록 한 후 이어서 상기 왁스가 배출된 석고주형에 유기고분자용제에 잘 녹는 구리, 신주, 은 등의 용융금속을 충진한 다음 냉각수에 침지하여 석고주형을 제거함으로서 중공귀금속 제품의 외형과 동일한 형태의 구리, 신주, 은 등으로 된 다량의 1차주 물을 얻는다.

다음 5단계에서는, 상기와 같이 제조된 다량의 1차주물들의 표면을 균일한 두께의 왁스로 도포한 후 경화시킴으로서 왁스코팅1차주물을 만든다. 여기서 경화는 별도의 처리가 필요한 것이 아니고 왁스가 도포된 체로 그냥 놓아두면 자연적으로 경화된다. 이 왁스도포의 한 실시예로는, 1차주물들을 액상의 왁스에 침지시키는 수단이 될 수 있다.

6단계는, 위와같이 다량으로 만들어진 왁스코팅1차주물들을 금속류의 용해에 쓰이는 유기고분자용제에 넣게 되면 내부에 있는 구리, 신주, 은 등으로 된 1차주물은 녹고, 외부를 이루고 있는 경화왁스층, 곧 중공귀금속과 동일한 모양의 속이 빈 2차 왁스모형만이 남게 된다.

7단계에서, 상기와 같이 제작된 다량의 2차 왁스모형을 전술한 4단계 공정과 같은 wax tree 및 석고작업과 lost wax 공정 그리고 주물작업을 다시 거치게 하면 중공귀금속 제품과 동일한 형태의 2차귀금속주물을 얻을수 있다.

마지막 8단계에서는, 이렇게 하여 만들어진 중공귀금속 주물의 표면을 마감처리함으로서 중공의 미려한 귀금속제품이 완성되는 것이다.

이상에서, 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나 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 종래 lost wax 공법에 비해 제품모형의 제작이 훨씬 간편할뿐더러 고무틀을 이중으로 제작할 필요가 없는, 다양한 디자인 특성의 귀금속을 대량으로 생산하는데 특히 적합한 발명이라 해야 할 것이다.

Claims (2)

1. 중공의 귀금속을 제조함에 있어서,

   제품의 외형과 동일한 제품모형을 성형하는 1단계와,

   제품모형으로부터 고무틀을 제작하는 2단계와,

   고무틀에 왁스를 사출한후 응고, 배출함으로서 1차 왁스모형을 제작하는 3단계와,

   1차 왁스모형들을 wax tree 작업과 석고작업, lost wax 공정, 그리고 주물작업을

   거쳐 1차 주물을 제작하는 4단계와,

   1차 주물의 표면에 왁스를 도포하여 경화시킴으로서 왁스코팅1차주물을 얻는 5단계와,

   상기 왁스코팅1차주물의 내부에 있는 1차주물을 용해시킴으로 외부의 경화 왁스층(2차 왁스모형)만을 남기는 6단계와,

   2차 왁스모형으로부터 wax tree 및 석고작업과 lost wax 공정 그리고 주물 작업을 거쳐 2차 귀금속 주물을 제작하는 7단계와,

   상기 귀금속주물의 표면을 마감 처리하는 8단계,

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

   제품모형은, 고형왁스를 중공귀금속의 외형과 동일하게 조형하고 상기 조형된 고형왁스모형을 석고작업 및 lost wax 공정, 그리고 용융금속에 의한 주물작업을 통해 제작된것에 특징이 있는 중공 귀금속의 제조방법.

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