KR100750635B1 - 소다석회유리와 크리스탈유리에 금을 첨가한 인조보석의 제조방법 - Google Patents

소다석회유리와 크리스탈유리에 금을 첨가한 인조보석의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소다석회유리와 크리스탈유리에 금(Gold)을 첨가한 인조보석의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 여러 가지 인조보석들 중 PbO2 (산화납)이 첨가된 크리스탈 유리 제품이 일반화된 대중적인 상품이었으나 세계적인 경제발전과 더불어 사람들의 문화적 생활수준이 높아짐에 따라 한층 더 고품격인 제품이 요구됨으로 이에 부응하고자 기존의 소다석회유리와 크리스탈 유리에 금을 넣어 만든 인조보석을 발명하게 되었다.
이의 발명요지는 종래의 소다석회 유리와 크리스탈 유리에 금(GOLD)을 첨가함에 있어 모 유리를 기본으로 한 기존 유리와 차별된 첨가재료와 함량의 내용인 즉 ① 소다(알카리) 라임 실리카 유리(소다석회유리)에 염화금(AuCl, AuCl2 , AuCl3 , HAuCl4 ) 및 Au powder(금분말)를 첨가할 시 염화금의 경우는 상기 소다 라임 실리카 유리에 염화금 0.2~5wt%, SnO2 0.1~2wt%을 첨가하고, Au powder의 경우에는 소다 라임 실리카유리에 Au powder 0.2~5wt%, SnCl4 0.1~2wt%을 첨가하며 ② 크리스탈 유리에 염화금 및 Au powder를 첨가할 시 염화금의 경우에는 크리스탈 유리에 염화금 0.2~5wt%, Sb2O3 0.01~2wt%를 첨가하고, Au powder를 첨가할 경우에는 크리스탈 유리에 Au powder 0.2~5wt%, Sb2O3 0.01~2wt%를 첨가한다.
이리하여 고품격의 다양한 색상발현(pink, red, yellow, violet color)의 인조보석을 얻고 이를 각종 악세사리 및 와인잔, 술잔, 찻잔, 화채그릇, 접시 등과 같은 식기류나 기물 성형 소재로 이용할 수 있게 한 것이다.
금을 첨가한 인조보석의 제조방법

Description

소다석회유리와 크리스탈유리에 금을 첨가한 인조보석의 제조방법{Manufacturing process of alkali glass wares and crystal glass wares added gold}
도1은 본 발명의 공정표시도
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1-배합공정 1a-Au 투입 1b-염화금 투입
2-용융공정 2a-가열 3-성형 공정
3a-자동성형 3b-수동성형 4-서냉공정
5-절단연마공정 6-열처리 공정 7-검사공정
본 발명은 소다석회유리와 크리스탈유리에 금(Gold)을 첨가한 인조보석의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 여러 가지 종류의 인조보석의 제조방법이 공지된 바 있으나 이와 같은 인조보석들 중 PbO2(산화납)이 첨가된 크리스탈 유리제품이 일반화 된 대중적인 상품이 었으나 세계적인 경제발전과 더불어 사람들의 문화적 생활수준이 높아짐에 따라 한층 더 높은 수준의 색상 발현을 가진 인조보석이 요구되고 있는 것이다.
본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로 이의 발명요지는 종래의 소다석회유리와 크리스탈유리에 금(Gold)을 첨가하여 고품격의 다양한 색상이 발현된 인조보석을 얻고 이를 각종 악세사리와 와인잔, 찻잔, 화채그릇, 접시와 같은 다양한 기물의 성형 소재로 이용할 수 있게 한 것이다.
이를 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 발현색상에 있어 맑고 투명한 pink, red, yellow, violet color를 얻음에 있어 이의 제조공정을 설명하면,
제1공정 이는 재료배합공정(1)으로서 Au 첨가 시는 일반적인 유리 제조공정(방법)과 동일하고 염화금(AuCl , AuCl2, AuCl3, Aucl4, HAucl4) 첨가 시는 염화금을 제외한 이미 배합된 재료를 떠내어서 수작업으로 배합한 후 이미 배합된 재료에 넣어서 다시 배합한다.
제2공정 이는 용융(melting)공정(2)으로서 가열(2a)을 이용하여 1300~1500℃ 도 가열하여 용융되게 한다.
제3공정 이는 성형 공정(3)으로서 금형을 이용한다.
제4공정 이는 서냉공정(4)으로서 서냉처리 시의 서냉온도는 450~500℃로 한다.
제5공정 이는 절단 연마공정(5)으로서 성형품을 마감 처리한다.
제6공정 열처리공정(6)으로서 500~550도로 마감 열처리한다.
제7공정 이는 검사공정(7)으로서 완제품 선정한다.
상기 재료배합공정에 있어 ① 소다(알카리) 라임 실리카 유리(소다석회 유리)에 염화금(AuCl , AuCl2, AuCl3, Aucl4, HAuCl4) 및 Au Powder(금분말)를 첨가함에 있어 염화금의 경우에는 소다라임 실리카 유리에 염화금 0.2~5wt%, SnO2 0.1~2wt%를 첨가하고 Au powder의 경우에는 소다라임 실리카 유리에 Au Powder 0.2~5wt%, SnCl4 0.1~ 2wt%를 첨가한다.
② 크리스탈유리에 Au Powder 및 염화금을 첨가할 시는 Au Powder의 경우에는 크리스탈유리에 Au Powder 0.2~5wt%, Sb2O3 0.01~2wt%를 첨가하고 상기 크리스탈에 염화금을 첨가할 경우는 염화금 0.2~5wt%, Sb2O3 0.01~2wt%를 첨가한다.
※Au Powder , 염화금(AuCl , AuCl2, AuCl3, Aucl4, HAucl4), SnO2, Sb2O3 등의 조성비율의 범위를 넓게 잡은 것은 경제성, 색상 , 온도의 변화에 따라서 적절한 범위 내에서 가공 생산하기 위한 것이다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
1. 먼저 착색유리에 관하여 설명하면
일반적으로 유리의 착색은 유리 내 이론의 전자각에 의한 광흡수와 광방사에 의한다. 다른 표현으로 유리에 광을 조사시키면 특정이온의 이동도가 높은 최외각 전자들은 일정한 파장의 에너지를 흡수하며 나머지 파장(착색파장)을 통과시키는 것에 의하여 색을 내게 된다.
착색유리에는 이온에 의한 착색유리, Striking 착색유리, 금속 콜로이드에 의한 착색유리(Ruby 유리), 적외선 흡수유리, 적외선 투과유리, 유백유리 등이 있다.
이 중에 있어 본 발명은 gold를 첨가함으로 해서 적색계열의 색을 내고자 하는 루비유리이므로 이에 관해서만 설명하고자 한다.
2. 금속 콜로이드에 의한 착색유리(Ruby 유리)를 설명하면
모 유리는 착색기구에 큰 영향을 미치지 않으며 그 보다는 해당 유리의 용융특성과 가공특성이 중요한 역할을 한다.
약 0.003~0.1wt%의 구리(Cucl2), 은(AgNo3), 금염(AuCl3)과 환원제로서 KH(NO3)2, SnCl4, SnO2 혹은 Sb2O3가 첨가된 모 유리 조성은 용융 후 대개 무색, 투명하거나 약간 착색되기도 한다. 이 유리를 열처리하면 구리나 금이 첨가된 경우에는 진한 적색으로, 은이 첨가된 경우에는 노란색 내지 황갈색으로 착색된다. 여러 가지 적색 색조를 발현할 수 있으므로 순수 루비유리는 주로 예술품 생산이나 피복유리 생산에 이용된다. 생산 재현성이 높은 cadmium chalcogenide가 바탕인 유리의 투과율 곡선과 비교해보면 금 루비유리의 경우 생산 재현성이 아주 작음을 알 수 있다.
Striking 착색유리의 흡수단이 단파장에서 급격하므로 순수한 색상을 나타내는 반면, 금 루비유리는 UV영역에서도 약 30%의 잔여 투과율을 나타내므로 푸르스름한 적색을 나타낸다.
이와 같이 단점과 일정한 투과율을 재현시킬 수 없다는 이유로 금 루비유리는 실제로 광학분야에서 색유리와 필터유리로 사용되지 않는다.
루비유리에서의 착색은 금속 콜로이드의 석출과 성장에 의거하므로 용융염에 첨가되는 환원제가 중요한 역할을 한다. 금 루비유리의 경우에는 유리를 가열하기만 해도 착색과정을 일으키기에 충분한 열적 환원(thermal reduction)이 일어나는 반면, 은이나 구리가 첨가된 루비유리의 경우는 그렇지가 못하다. 가장 간단한 방법으로는 탄소화합물, 포도산(tartrate), 옥살산염(oxalate), 설탕 등이 환원제로 용융액에 첨가된다. 안티몬 산화물(Sb2O3)도 동일한 효과를 낸다. 쉽게 환원되는 이온이 공존하면 안티몬 산화물(Sb2O3)은 낮은 전자가로 환원되거나 귀금속 이온들을 중 성 금속으로 환원시킨다.
산화물(Sb2O3)은 1300℃이상의 고온에서 산소를 버리고 다시 Sb2O3로 전환되므로 약 1~3wt%를 첨가하여 유리 용융액의 화학 청칭에 응용한다. 루비유리 용융액에 다량의 Sb2O3를 첨가하면 귀금속 이온이 금속으로 환원되거나 귀금속이 콜로이드 형태로 석출되어 착색된다.
3. Gold에 관하여
금이 콜로이드상태를 유지하기 위해선 금속효과를 주기위한 극성성분이 필요하다. 납유리에선 이 효과가 Pb에 의해서 나타나는 반면, 납이 함유되지 않은 소다(알칼리) 라임 실리카 유리에서는 SnO의 함유가 요구된다. 따라서 납유리의 경우에는 SnO가 필요치 않으나 이들 유리에 SnO가 약 0.5~1%정도 존재하기 때문에 소다(알칼리) 라임 실리카 유리에서는 납유리에 함유된 SnO의 두 배의 양(약 1~2%)을 필요로 한다.
SnO2는 금 루비유리의 일반적인 성분이다. 낮은 온도에서 금속Au의 용융성을 향상시키고 상대적으로 높은 점도를 가지는 과포화 온도영역을 이동시켜 급속하게 침전되는 것으로부터 금속 Au를 보호한다. 그러므로 용융된 유리를 냉각시키는 과정에서의 급속한 교착(coagulation)을 억제하는 효과가 있다.
짧은 서냉 과정이 장시간의 서냉 과정보다 색상발현에 좋다. 짧은 서냉 과정이 과포화와 작은 크기의 핵의 다수 생성을 유도하기 때문이다.
4. 결과에 관하여
추가적인 언급이 없을 경우 크리스탈의 경우에는 1300℃에서 1hr 동안, 소다라임의 경우에는 1500℃에서 1.5hr동안 melting하였다. melting 후 annealing은 500℃에서 2hr가 시행하며 melting, annealing 모두 승온 속도에 있어서 10℃/min을 취한다.
4-1. 크리스탈의 경우
4-1-1 Sb2O3의 영향
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4-1-2 Au 첨가
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4-1-3 Au의 조건고정
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4-1-4 AuCl3 첨가
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4-1-5 AuCl3의 조건고정
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4-2 소다라임의 경우
4-2-1 SnO의 영향
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4-2-2 Gold 첨가
Figure 112006003541935-pat00010
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이상과 같이 본 발명은 통상의 소다 석회유리와 크리스탈유리에 금(GOLD)을 첨가하여 가공함으로서 최상급의 다양한 색상(pink, red, yellow, violet color)이 발현된 인조보석을 얻고 이를 각종 악세사리와 와인 잔(wine glass), 주스 잔 (juice glass), 커피 잔(coffee glass), 화채그릇, 접시등과 같은 식기류나 기물류 성형소재가 되게 하였기 때문에 산업발전에 크게 기여할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

  1. 통상의 소다(알카리)라임 실리카 유리(소다석회 유리)에 금(Gold)을 첨가한 인조보석을 만들기 위한 재료배합 공정의 재료 조성에 있어 첨가재료와 함량은 소다(알카리) 실리카 유리(소다석회 유리)에 염화금(AuCl4 )을 첨가할 경우는 염화금 0.2~5wt%, SnO2 0.1~2wt%를 첨가하고 소다(알카리) 실리카 유리(소다석회 유리)에 Au powder(금분말)을 첨가할 경우는 Au powder 0.2~5wt%, SnCl4 0.1~2wt%를 첨가함을 특징으로 하는 소다 석회유리에 금을 첨가한 인조보석의 제조방법.
  2. 통상의 크리스탈 유리에 금(Gold)을 첨가한 인조보석을 만들기 위한 재료배합 공정의 재료 조성에 있어 첨가재료와 함량은 크리스탈 유리에 염화금(AuCl4 )을 첨가할 경우는 염화금 0.2~5wt%, Sb2O3 0.01~2wt%를 첨가하고 크리스탈 유리에 Au powder(금분말)를 첨가할 경우는 Au powder 0.2~5wt%, Sb2O3 0.01~2wt%를 첨가함을 특징으로 하는 크리스탈 유리에 금을 첨가한 인조보석의 제조방법.
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