KR101104089B1 - 중공형 귀금속 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

중공형 귀금속 및 그러한 귀금속을 제조하기 위한 제조방법이 개시된다.

그러한 귀금속 제조방법은 귀금속의 원본 및 코아모형을 가공하는 단계와; 상기 원본 및 코아모형을 형틀에 각각 넣고, 상기 각각의 형틀에 고무액을 각각 충전시켜 경화시킴으로써 왁스모형과 코아모형을 주조할 수 있는 왁스모형 및 코아용 고무주형 제작단계와; 상기 코아용 고무주형에 수용성 왁스를 주입하여 응고시킴으로써 코아를 주조하는 단계와; 상기 코아를 상기 왁스모형용 고무주형에 안착시키고, 상기 왁스모형용 고무주형에 불용성 왁스를 주입하여 응고시킴으로써 상기 왁스모형을 주조하는 단계와; 상기 왁스모형을 세척하여 상기 왁스모형의 내부에 삽입된 코아를 용해시켜서 상기 왁스모형만을 남기는 단계와; 그리고 상기 왁스모형을 석고주형에 배치하고, 트리에 의하여 탕도와 연결한 후, 열을 가하여 왁스모형을 용해시키고, 용융금속을 주입하여 귀금속을 주조하는 단계를 포함한다.

금속, 왁스, 코아, 주형, 석고

Description

중공형 귀금속 및 제조방법{HOLLOW-TYPE JEWERLY AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 중공형 귀금속 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수용성 왁스에 의하여 내부가 빈 형상의 귀금속을 용이하게 주조할 수 있는 중공형 귀금속 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금, 은, 플래티넘, 팔라디움을 이용하여 제조된 귀금속은 희귀하며 공급이 제약적이고 가격이 고가이다. 이러한 귀금속은 세계 각지의 전쟁, 기상이변, 환율 변동, 정치경제적 사건 등의 여러 가지 요인이 되었다. 그리고, 수시로 급등/급락이 반복되는 원자재의 중량을 줄이면서 쉽고 간편하게 디자인을 표현할 수 있는 방법을 찾고자 하는 노력은 귀금속 제조업체에게는 피할 수 없는 과제였다.

기존의 이태리나 귀금속 제조 선진국에서 원자재의 중량을 줄이면서 디자인의 차별화를 꾀하는 노력의 산물이 할로우 기법(hollow method/ 내부가 비어있는 제품)기법이다.

이러한 할로우 기법을 이용한 제품은 세계적으로 인기를 끌고 있다. 또한, 이러한 할로우 제품을 구현하기 위해서는 별도의 할로우 장비를 사용하여 제작하는 바, 전기성형/전기도금 및 약품처리(electroforming/electroplating)등의 장비를 이용한 방법이 있다.

이 기법의 경우 사용된 원자재의 내부를 빈 공간으로 만들기 위해 원자재의 융점보다 낮은 온도에서 태우거나 가벼운 소재의 경우 그대로 두는 방법을 사용한다.

또는 화학물질로 빈 공간에 채워진 물질을 녹이는 방법을 사용하기도 하는데, 비용대비 저효율의 측면과 유지기술의 난해함, 유해환경 물질 발생등의 문제가 있어서 기술을 보편화하는데 걸림돌이 되고 있다.

그리고, 전기성형/전기도금의 경우 환율변동의 영향과 외국산 장비가 주류여서, 고가이며 관리가 힘들고 원자재 함량 관리가 힘들어서 많은 제약이 있었다.

또한 기계 제작 및 기계제작 원청기술의 여건이 미비한 국내장비 제조업체의 여건상 전기성형/전기도금 장치의 개발/판매가 어려우며, 중소규모가 대부분인 국내 귀금속 제조업체의 경우 초기 설비 투자비용이 고가인 부담과 대량생산에 제한이 따르는 방법의 특성상 국내 귀금속 제조업체의 도입이 어려운 상황이었다.

또한 공간이 빈 귀금속(할로우 제품)을 제작하고자 하는 경우, 상면과 하면을 분리하여 따로 제작하여 상하면을 토치나 레이저용접기로 용접하여 제조하기도 하였지만, 접합면의 용접부분이 어색한 면이 있고, 이로 인해 색깔이 변색되기도 하고 불량률이 많고, 후처리 공정이 많고, 대량생산에 제한이 있는 문제점이 있다.

이러한 여러 가지 이유로 디자인 측면에서도 난해한 디자인을 구현하는데 한계가 있는 방법으로 제조에 적용하기 어려운 점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수용성 왁스를 이용하여 주조가공함으로써 구형의 중공 귀금속을 용이하게 가공할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 귀금속의 원본 및 코아모형을 가공하는 단계와; 상기 원본 및 코아모형을 형틀에 각각 넣고, 상기 각각의 형틀에 고무액을 각각 충전시켜 경화시킴으로써 왁스모형과 코아모형을 주조할 수 있는 왁스모형 및 코아용 고무주형 제작단계와; 상기 코아용 고무주형에 수용성 왁스를 주입하여 응고시킴으로써 코아를 주조하는 단계와; 상기 코아를 상기 왁스모형용 고무주형에 안착시키고, 상기 왁스모형용 고무주형에 불용성 왁스를 주입하여 응고시킴으로써 상기 왁스모형을 주조하는 단계와; 상기 왁스모형을 세척하여 상기 왁스모형의 내부에 삽입된 코아를 용해시켜서 상기 왁스모형만을 남기는 단계와; 상기 왁스모형을 석고주형에 배치하고, 트리에 의하여 탕도와 연결하고, 석고를 주입하여 경화시킴으로써 석고주형을 제작하는 단계와; 상기 석고주형에 열을 가하여 왁스모형을 용해시키고, 용융금속을 주입하여 귀금속을 주조하는 단계를 포함하는 중공형 귀금속의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 귀금속 및 제조방법은 수용성 및 불용성 왁스에 의하여 주조 함으로써 다수개의 귀금속을 다량으로 제조할 수 있음으로 제조단가가 절감될 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예에 따른 중공형 귀금속의 제조방법이 설명된다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 귀금속 제조방법은 귀금속의 원본 (1)및 코아모형(15)을 가공하는 단계(S100)와; 상기 원본(1) 및 코아모형(15)을 형틀(11,5)에 각각 넣고, 상기 각각의 형틀(11,5)에 고무액(13,6)을 각각 충전시켜 경화시킴으로써 왁스모형(58)과 코아모형(35)을 주조할 수 있는 고무주형(17,40)을 제작하는 단계(S110)와; 상기 코아용 고무주형(17)에 수용성 왁스를 주입하여 응고시킴으로써 코아(35)를 주조하는 단계(S120)와; 상기 코아(35)를 상기 왁스모형용 고무주형(40)에 안착시키고, 상기 왁스모형용 고무주형(40)에 불용성 왁스를 주입하여 응고시킴으로써 상기 왁스모형(58)을 주조하는 단계(S130)와; 상기 왁스모형(58)을 세척하여 상기 왁스모형(58)의 내부에 삽입된 코아(35)를 용해시켜서 상기 왁스모형(58)만을 남기는 단계(S140)와; 상기 왁스모형(58)을 석고주형(60)에 배치하고, 트리(64)에 의하여 탕도(63)와 연결하고, 석고를 주입하여 경화시킴으로써 석고주형(60)을 제작하는 단계(S150)와; 상기 석고주형(60)에 열을 가하여 왁스모형(58)을 용해시키고, 용융금속을 주입하여 귀금속을 주조하는 단계(S160)를 포함한다.

이러한 단계로 진행되는 귀금속 제조방법에 있어서, 상기 원본 가공단 계(S100)에서는 귀금속과 동일한 형상을 갖는 모형(1)이 제작된다. 이 귀금속 모형(1)은 내부가 빈 공간이 형성되고, 표면에 홀(h)들이 형성되어 이 공간과 연통되는 중공형상을 갖는다. 이때, 상기 모형(1)은 금속 혹은 목형 등 다양한 재질로 가공될 수 있다.

그리고, 상기 고무주형을 제작하는 단계(S110)에서는 먼저, 수용성 왁스를 이용하여 코아용 고무주형(17;도5)을 주조한다.

즉, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 코아형틀(11)의 내측에 구형상의 코아모형(15)을 위치시키고, 일측에 관체(P1)를 배치함으로써 추후 게이트(27,33)가 형성되도록 한다. 이때, 상기 코아(15)는 금속 혹은 목형 등 다양한 재질로 가공될 수 있다.

이러한 상태에서, 코아형틀(11)의 내부에 고무액(13)을 주입하여 응고시킨다. 이때, 상기 고무액(13)은 열경화성 재질이 바람직하다.

그리고, 일정 시간 응고시킨 후, 코아형틀(11) 및 관체(P1)를 제거함으로서 고무주형(17;도5)을 제조할 수 있다.

그리고, 고무주형(17)의 가운데를 도 5에 도시된 바와 같이, 가로방향으로 절단함으로써 상형(19)과 하형(21)으로 분리한다.

이때, 고무주형(17)은 상하로 지그재그 형상으로 절단함으로써 절단면(23)이 요철형상을 이룬다. 따라서, 후술하는 바와 같이 상형(19)과 하형(21)을 다시 합치시키는 경우, 이 요철형상의 절단면(23,29)에 의하여 접합력을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 고무주형(17)의 내부에는 코아(35)와 동일한 형상의 빈 공간이 형성되어 후술하는 바와 같이 왁스가 충전될 수 있다.

이와 같이, 상기 고무주형(17)은 상형(19) 및 하형(21)으로 분리되고, 코아모형(15)을 제거함으로써 코아와 동일한 형상의 패턴(25,31)이 형성된 코아용 고무주형(17)을 제작할 수 있다.

그리고, 코아용 고무주형(17)을 제작한 후, 왁스모형(58)을 주조하기 위한 왁스모형용 고무주형(40)을 제조한다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 원본형틀(5)을 제작하고, 이 원본형틀(5)에 상기 원본(1)을 배치하고, 일측에 관체(P2)를 배치함으로써 추후 게이트(50,56;도6)가 형성되도록 한다.

이러한 상태에서, 원본형틀(5)의 내부에 고무액(6)을 주입하여 응고시킨다. 이때, 상기 고무액(6)은 열경화성 재질이 바람직하다.

일정 시간 후, 원본형틀(5) 및 관체(P2)를 제거하고, 왁스모형용 고무주형(40)을 도 6에 도시된 바와 같이 가운데를 가로방향으로 절단한다.

이때, 고무주형(40)은 상하로 지그재그 형상으로 절단함으로써 절단면(46,52)이 요철형상을 이룬다. 따라서, 후술하는 바와 같이 상형(42)과 하형(44)을 다시 합치시키는 경우, 이 요철형상의 절단면(46,52)에 의하여 접합력을 향상시킬 수 있다.

따라서, 상기 고무주형(40)은 상형(42) 및 하형(44)으로 분리되고, 원본(1)을 제거함으로써 원본(1)과 동일한 패턴(48,54)이 형성된 고무주형(40)을 제작할 수 있다.

상기한 바와 같이, 왁스모형 및 코아용 고무주형(17,40)이 제작된 후, 코아용 고무주형(40)을 이용하여 수용성 왁스로 된 코아(35)를 주조한다.

상세하게 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고무주형(17)의 상형 (19)및 하형(21)을 다시 합치하고, 게이트(27,33)를 통하여 왁스를 주입한다. 이때, 상기 왁스는 수용성 왁스를 의미할 수 있다.

따라서, 상기 게이트(27,33)를 통하여 주입된 수용성 왁스는 코아용 고무주형(17)의 패턴(25,31) 내부를 충전시키게 된다.

그리고, 일정 시간 응고시킨 후 상기 고무주형(17)을 상형(19)과 하형(21)으로 분리하고 구형의 코아(35)를 고무주형(17)으로부터 이탈시킴으로써 코아(35)를 제조할 수 있다.

이와 같이, 코아(35)를 제조한 후, 왁스모형용 고무주형(40)을 이용하여 불용성 왁스로 된 왁스모형(58)을 주조한다.

상세하게 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 왁스모형용 고무주형(40)의 하형(44)에 상기 구형의 코아(35)를 위치시킨다.

그리고, 이 하향(44)의 상부에 상형(42)을 위치시켜서 밀봉한 후, 게이트(50,56)를 통하여 왁스를 주입한다. 이때, 상기 왁스는 불용성 왁스를 의미할 수 있다.

따라서, 상기 고무주형(40)의 게이트(50,56)를 통하여 주입된 불용성 왁스는 고무주형(40)의 패턴(48,54) 내부 중 코아(35)가 차지하는 공간을 제외한 나머지 공간을 충전시킬 수 있다.

즉, 중공형의 귀금속과 동일한 형상으로 형성되는 공간 내부를 불용성 왁스가 충전시킬 수 있다.

그리고, 이러한 고무주형(40)을 일정 시간 응고시킨 후, 상기 고무주형(40)을 상형(42)과 하형(44)으로 분리하고 구형의 왁스모형(58)을 고무주형(40)으로부터 이탈시킨다.

이때, 구형의 왁스모형(40)의 내부에는 코아(35)가 삽입된 상태이다. 그리고, 상기 왁스모형(40)은 불용성 왁스 재질이고, 상기 코아(35)는 수용성 왁스 재질이다.

따라서, 상기 왁스모형(40)을 물 탱크 등에 담그어서 초음파로 처리하거나, 물을 왁스모형(40)에 분사함으로써 내부에 삽입된 코아(35)를 용해시킨다.

결과적으로, 상기한 과정을 통하여 불용성 왁스로 된 귀금속 형상의 왁스모형(58)이 제조될 수 있다.

그리고, 상기와 동일한 과정을 수차례 반복함으로써 왁스모형(58)을 다수개 제조할 수 있다.

이와 같이, 다수개의 왁스모형(58)을 주조하는 단계(S140)가 완료된 후, 석고주형을 제작하는 단계(S150)가 진행된다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 불용성 재질의 다수개 왁스모형(58)에 트리(Tree;64)를 각각 연결하고, 석고틀(61)내에 배치한다. 이때, 상기 트리(64)는 내부에 공간이 형성된 관체형상이며, 열에 의하여 녹을 수 있는 연소성 재질을 갖는다.

이러한 석고틀(61)내에 액상의 석고를 주입하고, 일정 시간동안 경화시킴으로써 석고주형(60)을 제조한다. 이때, 상기 석고주형(60)의 내부에는 탕도(63)가 형성되며, 이 탕도(63)에는 게이트(62)와 출구(66)가 각각 형성된다.

이때, 석고의 붕괴를 방지하기 위하여 텅스텐 등의 내열재료로 된 초경기둥을 왁스모형의 높이보다 길게 하여 석고주형(60)의 내부에 배치한다.

참고로, 석고붕괴현상이란 왁스배출공정 후에 석고로 형성된 주형에서 왁스가 배출된 공간에 6000도 이상의 용융금속이 충전될 때 용융금속의 무게와 압력으로 인하여 석고주형이 무너지거나 변형되는 현상을 의미한다.

이와 같이, 석고주형(60)을 제조한 후, 전기로 등의 가열로에서 소성시킴으로써 석고주형(60)의 내부의 왁스모형(58)이 용해 배출되도록 한다.

그리고, 석고주형(60)으로부터 왁스모형(58)이 모두 용해되어 배출되면, 빈 공간이 형성되고, 이 공간에 용융금속을 주입한다.

즉, 석고주형(60)의 게이트(62)를 통하여 용융금속을 주입하면, 용융금속은 탕도(63) 및 다수의 트리(64)를 통하여 각각의 왁스모형(58)으로 공급된다.

또한, 상기 트리(64)도 용융금속의 열에 의하여 연소됨으로써 외부로 배출될 수 있다. 이와 같이, 용융금속의 주입이 완료되면, 석고주형(60)을 일정 시간 동안 냉각시킨다.

그리고, 일정 시간 냉각 후, 석고주형(60)을 파쇄함으로써 다수개의 귀금속을 주조할 수 있다.

이러한 귀금속의 표면을 최종적으로 마감처리함으로써 제품을 완성할 수 있 다.

도 1은 본 발명에 따른 중공형 귀금속의 제조방법을 보여주는 순서도이다.

도 2는 도 1에 도시된 제조방법에 의하여 귀금속을 제조하기 위한 원본을 보여주는 도면이다.

도 3은 코아용 고무형틀을 제조하기 위한 과정을 보여주는 도면이다.

도 4는 왁스모형용 고무형틀을 제조하기 위한 과정을 보여주는 도면이다.

도 5는 도 3에 도시된 형틀에 의하여 제조된 코아용 고무형틀의 내부구조를 보여주는 분해 사시도이다.

도 6은 도 3에 도시된 형틀에 의하여 제조된 왁스모형용 고무형틀의 내부구조를 보여주는 분해 사시도이다.

도 7은 석고형틀의 내부에 다수개의 왁스모형이 배치된 상태를 보여주는 도면이다.

Claims (6)

1. 원본 및 코아모형을 가공하는 단계와;

   상기 원본 및 코아모형을 형틀에 각각 넣고, 상기 각각의 형틀에 고무액을 각각 충전시켜 경화시키고, 각각의 형틀을 상형 및 하형으로 분리시킴으로써 왁스모형과 코아모형을 주조할 수 있는 왁스모형 및 코아용 고무주형 제작단계와;

   상기 코아용 고무주형의 상형과 하형을 합치시키고, 수용성 왁스를 주입하여 응고시키고, 상기 코아용 고무주형을 상형과 하형으로 분리시킴으로써 코아를 주조하는 단계와;

   상기 코아를 상기 왁스모형용 고무주형에 안착시키고, 상기 왁스모형용 고무주형의 상형과 하형을 합치시키고, 불용성 왁스를 주입하여 응고시키고, 상기 왁스모형용 고무주형의 상형과 하형을 분리시킴으로써 상기 왁스모형을 주조하는 단계와;

   상기 왁스모형을 물탱크에 담그고 초음파에 의하여 처리함으로써 상기 왁스모형의 내부에 삽입된 코아를 용해시켜서 상기 왁스모형만을 남기는 세척단계와;

   상기 왁스모형을 석고주형에 배치하고, 트리에 의하여 탕도와 연결하고, 석고를 주입하여 경화시킴으로써 석고주형을 제작하는 단계와; 그리고

   상기 석고주형에 열을 가하여 왁스모형을 용해시키고, 용융금속을 주입하여 귀금속을 주조하는 단계를 포함하며,

   상기 왁스모형 및 코아용 고무주형 제작단계는 상기 왁스모형용 고무주형 제작단계와 코아용 고무주형 제작단계를 포함하며,

   상기 왁스모형용 고무주형 제작단계는 원본형틀을 제작하고, 이 원본형틀에 상기 원본을 배치하고, 상기 원본형틀에 고무액을 충전시켜 경화시키고, 상기 원본형틀을 절단하여 상형과 하형으로 분리하는 단계로 구성되며,

   상기 코아용 고무주형 제작단계는 코아형틀을 제작하고, 이 코아형틀에 상기 코아를 배치하고, 상기 코아형틀에 고무액을 충전시켜 경화시키고, 상기 코아형틀을 절단하여 상형과 하형으로 분리하는 단계로 구성되며,

   상기 상형과 하형의 절단면은 요철형상을 갖음으로써, 상기 상형과 하형의 접합력을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 중공형 귀금속의 제조방법.
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