KR101802822B1 - 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가문비나무, 단풍나무, 오동나무, 밤나무 등과 같은 목재를 이용하여 앞판, 뒷판, 측판, 머리, 브릿지, 울림통에 내부에 위치하는 베이스바, 사운드포스트(이하 '현악기 구성품'이라 함)를 각각 제조하여, 상기 현악기 구성품의 앞면과 뒷면, 측면의 모든 노출면에 나노 무기도료를 칠하고 건조시키는 과정을 수회 반복하고, 상기 현악기 구성품을 각각 매끄럽게 표면 가공처리히고, 상기 매끄럽게 가공처리된 현악기 구성품에 바니쉬 칠하는 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 가문비나무, 단풍나무, 오동나무, 밤나무 등과 같은 목재를 이용하여 앞판, 뒷판, 측판, 머리, 브릿지, 울림통에 내부에 위치하는 베이스바, 사운드포스트(이하 '현악기 구성품'이라 함)를 각각 제조하여, 상기 현악기 구성품의 앞면과 뒷면, 측면의 모든 노출면에 나노 무기물 도료를 칠하고 건조시키는 과정을 수회 반복하고, 상기 현악기 구성품을 각각 매끄럽게 표면 가공처리하고, 상기 매끄럽게 가공처리된 현악기 구성품에 바니쉬 칠하는 현악기의 제조방법에 관한 것이다.
현악기의 울림통을 제작할 때에 전통적으로는 그 외면에 아무것도 도포시키지 않았으므로 장기간 보관하게 되면 습기로 인하여 외관이 변형되거나 부패되는 현상이 발생하여 장기간동안 보관할 수 없었고 그로 인해 음색도 크게 변화되는 문제가 있다.
종래에는 상기와 같은 문제를 다소나마 해소할 수 있도록하기 위하여 울림통의 외면에 일명 셀루로오스 도료라고 일컬어지는 화학성분의 래커(Lacqer)를 1 ~ 2회 도포시키거나, 또는 열대성식물인 캐슈의 과실껍질에 함유되어 있는 액을 주원료로 하여 제조되는 합성칠도료인 캐슈도료(Cashew resin paint)를 1 ~ 2회 도포시켜 제조하기도 하였으나, 상기와 같이 래커(Lacqer) 또는 캐슈도료(Cashew resin paint)가 칠해진 종래의 울림통은 래커(Lacqer) 또는 캐슈도료(Cashew resin paint)를 1 ~ 2회 분무하여 칠해 주는 정도로는 도료입자가 울림통에 형성된 미세구멍까지 침투하지 못하고 외면에만 접착된 상태를 유지하게 되고, 표면을 매끈하게 다듬는 과정에서 도료입자마저 제거되어 울림통의 미세구멍은 매워지지 못하였다.
또한 장기간 보관하면 피복된 래커(Lacqer) 또는 캐슈도료(Cashew resin paint)가 박피되는 현상에 발생하였고, 공기중에 함유되는 수분과 화학 성분에 의해 변색될 뿐만 아니라 산화되어 쉽게 부스러지는 문제가 발생하였으며, 이로 인하여 수분이 침투하여 외관이 뒤틀리게 되고 뿐만 아니라 음색도 크게 변하였으며, 장기간 보관할 수 없게 되는 등의 문제가 있었다.
상기와 같은 문제를 해소할 수 있도록 하기 위해 전통의 옻칠방법을 이용하여 악기통을 제조하도록 하는 것으로는 한국공개실용신안공보 제20-1995-0002037호(1995.01.04 공개) "자개무늬를 형성시킨 국악기"와 한국공개특허공보 제10-2001-0025908호(2001.04.06 공개) "옻칠도장된 현악기 및 그 옻칠도장방법"이 알려져 있다. 전자는 북이나 장고 등의 나무로 된 울림통의 표면에 일정하게 재단된 자개를 아교로 붙인 후에 그 표면을 옻칠하여서 된 것이나, 이는 울림통의 외면에 단순히 자게를 부착하고 그 외면에 옻칠하여 자개를 부착하도록 하는 것에 불과하고, 단순히 외면에 칠해진 옻이 울림통의 내부에 완전히 스며들어 공간을 메우지 못하게 되므로 음이 울림통 소재인 나무의 미세구멍의 내부로 침투하여 소멸되는 현상이 있고, 자개가 아교에 의해 부착되어 있으므로 아교의 부착력이 약화되면 자개가 떨어져 외관을 해치게 되는 문제가 발생한다.
또한, 후자는 나무를 이용하여 바이올린의 동체를 형성하여 표면을 연마하고, 동체의 외면에는 천연염료 및 구운황토 분말을 알코올에 혼합시킨 혼합물을 도포하며, 수성 또는 알코올성 천연의 착색제를 코팅하며, 착색제가 건조된 후에 옻칠하고 건조하는 과정을 수회 반복 실시하며, 옻칠이 건조되면 표면을 연마하고 광택을 내주도록 된 것이다.
그러나, 이는 나무의 미세구멍 눈매우기를 하기 위해 천연염료 및 구운황토분말을 휘발성의 알코올에 희석시켜 도포시키므로 알코올이 휘발되면 단순히 천연염료 및 구운황토분말이 잔류하게 되므로 천연염료 및 구운황토분말이 나무의 미세구멍으로 침투하지 못하고 이탈되는 현상이 발생하게 되고, 천연염료 및 구운황토분말이 이탈되어지는 상태에서 외면에 착색제 및 옻칠을 실시하게 되면 천연염료 및 구운황토분말이 착색제 및 옻과 혼합되어 퍼지게 되므로 동체의 외면이 깨끗하지 못하고 지저분해지게 되는 형상이 발생하게 되며, 동체의 외면에 착색제를 도포시키므로 몸통의 나무결을 살리지 못하게 되는 문제가 있으며, 몸통의 외면에 옻칠을 옷칠을 단순하게 반복적으로 실시하므로 옻칠을 실시할 때에 먼지 등이 부착되어 몸통의 외면이 지저분해지게 되며, 외면에 칠해지는 옻이 몸통을 형성하는 나무의 내부에 침투하지 못하고 외면에만 부착되어지므로 음이 나무에 흡음되어 소멸되어 효율적으로 발생되지 못하게 되는 문제가 있다.
또한, 현악기에서 연주자의 목부분에 고정시키기 위하여 접촉되는 부분과 현을 누르기 위하여 손과 접촉되는 부분에 연주자의 땀 등의 분비물이 부착하여 세균의 먹이가 되고, 연주후 현악기를 손질한다 하더라도 세균이 남아 있게 되어 현악기에 세균에 의한 부패가 발생하여 시간이 경과되면서 부스러지는 문제와 시간경과에 따라 변색되는 등의 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 나무의 미세구멍을 메우고, 연주자의 분비물로 인하여 발생되는 현악기의 세균 증식과 나무의 손상을 방지하기 하는 것이다. 보다 구체적으로, 가문비나무, 단풍나무, 오동나무, 밤나무 등과 같은 목재를 이용하여 앞판, 뒷판, 측판, 머리, 브릿지, 울림통에 내부에 위치하는 베이스바, 사운드포스트(이하 '현악기 구성품'이라 함)에 나노 무기물 도료를 칠하고 건조시키는 과정을 수회 반복하고, 상기 현악기 구성품을 각각 매끄럽게 표면 가공처리히고, 상기 매끄럽게 가공처리된 현악기 구성품에 바니쉬 칠함으로써, 현악기에 방습성능을 높여 장기간의 보관에도 외관의 변형과 부패를 방지하고, 나무의 미세구멍이 눈매움되어 음파의 공명이 멀리까지 전달되고 안정되도록 하는 현악기의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법은 현악기의 악기몰드 제작단계; 상기 악기몰드의 양측면과 연주자의 목에 접촉되는 하측중앙에 블록을 결합하는 블록결합단계; 상기 결합된 블록을 현악기의 외면에 맞도록 가공하는 블록가공단계; 옆판제작단계; 상기 제작된 옆판붙이기단계; 앞판과 뒷판 형상제작단계; 앞판과 뒷판 아칭가공 단계; 앞판과 뒷판 속파기단계; 앞판의 에프홀 가공단계; 베이스바 결합단계; 앞판의 퍼플링 홈 가공단계; 뒷판의 퍼플링 홈 가공단계; 머리부를 제작하는 머리부 제작단계; 악기몰드에 결합된 옆판과, 앞판, 뒷판의 외면, 머리부에 나노 무기질 도료를 칠하는 단계; 상기 칠하여진 악기몰드에 결합된 옆판에 칠하여진 앞판과 뒷판을 결합하는 앞판과 뒷판의 결합단계; 상기 결합된 앞판에 머리부를 결합하는 단계; 현악기의 외면 즉 앞판, 뒷판, 머리부 외면연마단계; 연마된 현악기의 외면 바니쉬 칠하기 단계;순으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법은 현악기의 악기몰드 제작단계; 상기 악기몰드의 양측면과 연주자의 목에 접촉되는 하측중앙에 블록을 결합하는 블록결합단계; 상기 결합된 블록을 현악기의 외면에 맞도록 가공하는 블록가공단계; 옆판제작단계; 상기 제작된 옆판붙이기단계; 앞판과 뒷판 형상제작단계; 앞판과 뒷판 아칭가공 단계; 앞판과 뒷판 속파기단계; 앞판의 에프홀 가공단계; 베이스바 결합단계; 앞판의 퍼플링 홈 가공단계; 뒷판의 퍼플링 홈 가공단계; 머리부를 제작하는 머리부 제작단계; 상기 악기몰드에 결합된 옆판에 앞판과 뒷판, 머리부을 결합하는 앞판과 뒷판의 결합단계; 상기 결합된 옆판과, 앞판, 뒷판의 외면, 머리부에 나노 무기질 도료를 칠하는 단계; 현악기의 외면 즉 앞판, 뒷판, 머리부 외면연마단계; 연마된 현악기의 외면 바니쉬 칠하기 단계;순으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법은 상기 나노 무기질 도료를 칠하는 단계;는 2 내지 5회 진행되는 것으로 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법은 상기 나노 무기질 도료를 칠하는 단계;에서 칠 두께는 1 내지 100㎛/회의 두께로 칠하고, 칠한 후에는 2 내지 4시간동안 30 내지 100℃에서 건조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법은 나노 무기물 도료는, 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트 중 적어도 하나 이상; 인산(H3PO4); KOH, NaOH 및 LiOH 중 선택된 어느 하나 이상의 강염기; 및 물(H2O);을 포함하고; 상기 알칼리 금속 실리케이트는 1 내지 100㎚의 입경인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1] xNa2O·ySiO2·nH2O
[화학식 2] xK2O·ySiO2·nH2O
[화학식 3] xLi2O·ySiO2·nH2O
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, x 및 y는 각각 0.01 ~ 500이며(바람직하게는, x : y의 비는 1 : 1.9 ~ 500), n은 1 ~ 20의 자연수이다.
본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법에서 상기 나노 무기물 도료는, 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트 중 적어도 하나 이상 25 ~ 95 중량부; 인산(H3PO4) 0.1 ~ 1 중량부; 강염기 0.5 ~ 5 중량부; 및 물(H2O) 4 ~ 84 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법에서 상기 나노 무기물 도료는, 상기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트는, 각각 고형분의 함량이 25% ~ 50%, 15% ~ 40%, 10% ~ 35%인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법에서 상기 나노 무기물 도료는, 상기 화학식 1로 표시되는 규산 나트륨염 수화물 12 ~ 40 중량부, 상기 화학식 2로 표시되는 규산칼륨염 수화물 1 ~ 30 중량부, 및 상기 화학식 3으로 표시되는 규산리튬염 수화물 12 ~ 40 중량부인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법에 의하면, 나노 무기물이 현악기의 외면에 노출된 미세공의 내부로 침투하여 충진되면서 칠해지므로 공기 및 습기의 유통을 완전히 차단시킬 수 있고, 다수의 나노 무기물 도료를 칠함으로써 나노 무기물층이 두텁게 형성되므로 현악기의 외면에 노출된 미세공이 완전한 밀폐상태로 유지시켜 불순물이 유입되거나 침투하는 것도 방지하고 습기가 침투되는 막아 침습으로 인한 현악기의 뒤틀림이나 상하판이 분리되는 현상를 방지하며 산화되어 부식되는 것을 방지할 수 있어 보다 장기간 동안 보관할 수 있으며, 외기와 열에도 변형되지 않고, 발생된 음의 공명현상을 극대화시키면서 음색이 변색되는 것을 방지하여 원래의 음색을 지속적으로 유지시킬 수 있게 된다.
또한 현악기의 표면에 칠해지는 나노 무기물은 영양소가 없는 무기물이므로, 세균의 먹이로서의 기능을 하지않아 부착된 세균이 증식할 수 없는 항균성을 갖으며, 나노 무기물 도료는 친수성이 있어, 나노 무기물 도료가 칠해진 후 칠해지는 바니쉬가 먼저 칠해진 나노 무기물 도료와 용이하게 결합된다.
도 1은 종래기술의 옻칠기법에 따른 국악 현악기 옻칠울림통의 제조순서도
도 2a는 본 발명의 1실시예에 따른 현악기용 제조순서도.
도 2b는 본 발명의 1실시예에 따른 무기도료 칠하기의 세부순서도.
도 2c는 본 발명의 1실시예에 따른 바니쉬 칠하기의 세부순서도.
도 3은 본 발명의 2실시예에 따른 현악기용 제조순서도.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 현악기 제조공정을 나타내는 사진.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 현악기 제조방법에 따라 제조된 현악기와 오래된 명품악기, 일반적인 현악기의 진동을 주파수 비교그래프.
도 2a는 본 발명의 1실시예에 따른 현악기용 제조순서도.
도 2b는 본 발명의 1실시예에 따른 무기도료 칠하기의 세부순서도.
도 2c는 본 발명의 1실시예에 따른 바니쉬 칠하기의 세부순서도.
도 3은 본 발명의 2실시예에 따른 현악기용 제조순서도.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 현악기 제조공정을 나타내는 사진.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 현악기 제조방법에 따라 제조된 현악기와 오래된 명품악기, 일반적인 현악기의 진동을 주파수 비교그래프.
이하 본 발명에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 바람직한 1 실시 예에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법의 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법은 먼저 가문비나무, 단풍나무, 오동나무, 밤나무 등과 같은 목재를 이용하여 앞판, 뒷판, 측판, 머리, 브릿지, 울림통에 내부에 위치하는 베이스바, 사운드포스트(이하 '현악기 구성품'이라 함)를 각각 제조하여, 상기 현악기 구성품의 앞면과 뒷면, 측면의 모든 노출면에 나노 무기물 도료를 칠하고 건조시키는 과정을 수회 반복하고, 상기 현악기 구성품을 각각 매끄럽게 표면 가공처리하고, 상기 매끄럽게 가공처리된 현악기 구성품에 바니쉬 칠하여 현악기를 완성한다.
<실시예 1>
먼저 현악기의 악기몰드를 제작하는 악기몰드 제작단계(S1)를 수행한다. 악기몰드는 현악기의 모양을 이루는 기본틀의 기능을 수행한다, 이때 제작된 악기몰드의 형태를 원형 그대로 유지하여야 한다. 도 4a는 악기몰드 제작사진이다.
이후 악기몰드의 양측면과 연주자의 목에 접촉되는 하측중앙에 블록을 결합하는 블록결합단계(S2)를 수행한다. 도 4b는 블록결합사진이다. 이후 결합된 블록을 현악기의 외면에 맞도록 가공하는 블록가공단계(S3)를 수행한다. 도 4c는 블록가공사진이다. 블록은 건물의 기둥과 같은 역할을 하는 것으로, 악기몰드에 닿는 면의 직각을 맞추도록 블록을 가공하는 것이 중요하다.
옆판을 제작하는 옆판제작단계(S4)를 수행한다. 상기 제작된 옆판을 상기 블록이 결합된 악기몰드에 결합하는 옆판붙이기단계(S5)를 수행한다. 제작된 옆판은 두께가 얇기 때문에 주의를 해서 붙여야 한다. 도 4d는 옆판붙이기 사진이다.
앞판 및 뒷판을 제작하는 앞판 및 뒷판 형상제작단계(S6)를 수행한다. 앞판에 사용되는 나무는 가문비나무를 사용하고, 뒷판에 사용되는 나무는 단풍나무를 사용한다.
이때 앞판과 윗판은 상기 악기몰드에 붙여진 옆판의 외측형상에 따라 앞판과 뒷판의 형상으로 절단한다,
상기 외측형상으로 절단된 앞판과 뒷판의 굴곡을 따라 각각 아칭가공하는 앞판과 뒷판 아칭가공 단계(S7)를 수행한다. 상기 아칭가공은 악기의 소리의 음량과 음색에 절대적인 영향을 미치는 작업이며, 보통 앞판의 높이가 뒤판의 높이보다 2~3mm정도 높게 가공한다. 도 4f는 아칭가공사진이다.
상기 아칭가공된 앞판과 뒷판의 속파기하는 앞판과 뒷판 속파기단계(S8)를 수행한다. 앞판과 뒤판의 속파기는 소리의 음량과 음색에 영향을 미치는 작업이며 보통 앞판은 중앙을 기준으로 3~3.5mm에서 점점 얇게 마무리 하고 뒤판은 4~4.5mm에서 얇게 마무리한다.
일반적으로 앞판과 뒷판 속파기는 3단계로 이루어지는데, 1단계는 준비단계로 끌을 이용하여 어느정도 필요없는 부분을 속아내는 작업이며 2단계는 정리단계로 조그만 대패들을 이용한 치수의 근사치를 가까이 파내고, 3단계는 마무리 단계로 스크래퍼로 이용하여 원하는 치수를 정밀하게 마무리한다. 이때 앞판과 뒷판의 두께를 정밀하게 가공하여야 하는데, 이는 앞판과 뒷판의 두께에 따라 음색과 음량이 달라지기 때문이다.
상기 속파기된 앞판의 에프홀을 가공하는 에프홀 가공단계(S9)를 수행한다. 에플홀은 앞판과 뒤판이 울려 사운드포스트를 통해 소리가 나오는 통로의 기능을 한다. 도 4e는 에프홀 가공사진이다.
앞판의 베이스바를 결합하는 베이스바 결합단계(S10)를 수행한다. 베이스바는 보통 바이올린 경우 길이가 27cm이고 두께는 5.8~6mm이다. 바이올린의 경우 지판의 길이와 베이스바의 길이가 같다. 베이스바는 소리의 주파수를 바르게 전달해 주는 역할을 한다. 도 4g는 베이스바 가공사진이다.
옆판과 결합되는 앞판의 위치에 퍼플링 홈을 가공하는 앞판의 퍼플링 홈 가공단계(S11)를 수행한다.
옆판과 결합되는 뒷판의 위치에 퍼플링 홈을 가공하는 뒷판의 퍼플링 홈 가공단계(S12)를 수행한다. 퍼플링을 하는 이유는 현악기에 가해지는 외부적인 충격을 일차적으로 흡수하는 것이고 이차적으로는 현악기의 미적요소와 악기 제작가의 제작의도를 드러내는 것이다. 도 4h는 퍼플링 홈가공사진이다.
이후 머리부를 제작(S13)한다.
상기의 악기몰드에 결합된 옆판과, 앞판, 뒷판의 외면과 머리부 외측에 각각 상기 나노 무기물 도료를 칠하는 칠단계(S14)를 수행한다. 칠하는 도구로는 솜 또는 헝겊, 붓이 사용될 수 있다. 본 발명에서는 솜 또는 헝겊을 사용하여 나노 무기물 도료를 적신후, 상기 옆판과, 앞판, 뒷판의 외면에 가볍게 두드리면서 칠을 한다.
본 발명의 나노 무기물 도료의 칠은 2 내지 5회 칠한다. 칠하는 과정은 1차 나노 무기질 도료 칠단계 (S14-1), 1차 건조단계 (S14-2)는 2 내지 4시간동안 30 내지 100℃에서 건조한 후 다음 칠을 진행한다, 이후 진행과정은 앞서 진행된 1차과정과 동일하게 진행된다. 2차 나노 무기질 도료 칠단계 (S14-3), 2차 건조단계 (S14-4), 3차 나노 무기질 도료 칠단계 (S14-5), 3차 건조단계 (S14-6), 4차 나노 무기질 도료 칠단계 (S14-7), 4차 건조단계 (S14-8), 5차 나노 무기질 도료 칠단계 (S14-9), 5차 건조단계 (S14-10)순으로 진행되고, 원하는 칠의 두께와 나무의 미세기공의 크기에 따라 칠하는 횟수는 달라질 수 있다.
이 때 칠해지는 도료층의 두께는 1회에 10 내지 100㎛의 두께로 칠하고, 마지막 칠이 칠해진 후에는 1일동안 건조한 후 후술할 다음공정이 진행된다.
상기 제조된 현악기 구성품에 칠해지는 나노 무기물 도료는 아래와 같은 성분과 조성비를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 나노 무기물 도료는, 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트 중 적어도 하나 이상; 인산(H3PO4); KOH, NaOH 및 LiOH 중 선택된 어느 하나 이상의 강염기; 및 물(H2O);을 포함하고;
[화학식 1] xNa2O·ySiO2·nH2O
[화학식 2] xK2O·ySiO2·nH2O
[화학식 3] xLi2O·ySiO2·nH2O
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, x 및 y는 각각 0.01 ~ 500이며(바람직하게는, x : y의 비는 1 : 1.9 ~ 500), n은 1 ~ 20의 자연수이다.
본 발명의 나노 무기물 도료의 알칼리 금속 실리케이트는 1 내지 100㎚의 입경인 것이 바람직하다. 알칼리 금속 실리케이트의 입경이 1㎚ 미만인 경우에는 현악기에 칠해지는 나무의 미세구멍을 충진하는 효과가 낮고, 알칼리 금속 실리케이트의 입경이 100㎚ 초과하는 경우에는 칠해지는 나무의 미세구멍으로 침투하는 효과가 낮아진다.
본 발명의 나노 무기물 도료의 상기 알칼리 금속 실리케이트는 화학식 1 내지 화학식 3에 나타난 바와 같이, 착화합물(Complex Compound)로 구성된다. 즉, 1개 또는 그 이상의 리튬, 나트륨, 칼륨 원자를 중심으로 몇 개의 비금속 원자 또는 원자단이 결합하여 이루어진 화학종이며, 중심금속 원자에 다른 비금속 원소가 치환하여 규소(Si)와 다른 원자간의 단일결합(Single bond)을 이중결합(Double bond)으로 만들어 망목 구조가 생성되어 규산염과 축합반응을 하여 규산염에 붙어 있는 수산화이온(-OH)이 다른 이온으로 치환 및 해리되므로 나무의 미세구멍으로 침투하는 물의 침습을 막아주어 내수성을 향상시키는 특징이 있다.
또한 본 발명의 나노 무기물 도료의 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 규산나트륨 수화물, 규산칼륨 수화물, 규산리튬 수화물 중 1종, 2종 또는 3종을 포함한다. 이는 상기 화학식 1 내지 3의 규산염 수화물 중 적어도 하나 이상을 포함함으로써, 현악기 구성품인 나무와의 접착력 또는 부착력을 높이면서도 칠해진 도료막의 내오염성, 내수성을 향상시키는 나노 무기물 도료로서의 특성을 갖는다. 나노 무기물 도료에 포함되는 알칼리 금속 실리케이트는 나노 무기물 도료의 25 ~ 95 중량부로 포함될 수 있다. 알칼리 금속 실리케이트가 25 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 나노 무기물 도료에 부착되는 오염물 제거 능력이 낮아지고, 경도, 내부패성 면에서 바람직한 효과를 얻을 수 없으며, 알칼리 금속 실리케이트가 95 중량부를 초과하는 경우에는 나무와의 접착성 및 부착력에 있어 문제가 생길 수 있다. 상기 화학식 1 내지 화학식 3의 알칼리 금속 실리케이트들을 모두 포함하는 경우에 있어, 상기 화학식 1로 표시되는 규산 나트륨염 수화물 12 ~ 40 중량부, 상기 화학식 2로 표시되는 규산칼륨염 수화물 1 ~ 30 중량부, 및 상기 화학식 3으로 표시되는 규산리튬염 수화물 12 ~ 40 중량부로 구성될 수 있다.
본 발명의 나노 무기물 도료의 상기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트는, 각각 고형분의 함량이 25% ~ 50%, 15% ~ 40%, 10% ~ 35%인 것이 바람직하다. 이와 같은 고형분 함량 범위의 알칼리 금속 실리케이트 수화물을 포함함으로써, 본 발명의 나노 무기물 도료는 제조시 다른 구성요소들과의 빠르고 높은 반응효율을 얻을 수 있으며, 그 제조 후에도 안정성이 향상된다.
본 발명의 나노 무기물 도료의 상기 알칼리 금속 실리케이트를 이루는 화학식 1 내지 화학식 3의 화합물의 조성비가 상기와 같은 범위를 만족하는 경우, 현악기 구성품과의 강한 결합력, 내오염성, 고경도성, 내열성 등에서 크게 개선된 효과를 발현할 수 있다.
본 발명의 나노 무기물 도료는 인산(H3PO4)을 더 포함한다.
상기 인산을 포함함으로써, 나노 무기물 도료가 현악기 구성품의 표면에 칠하여지는 경우, 수분과 도료막과의 접촉각을 증가시켜 친수성을 향상시키는 효과가 있다. 이러한 친수성는 이후에 진행되는 바니쉬 칠과 먼저 칠하여진 나노 무기질 도료와의 결합력을 향상시키는 효과를 갖는다. 상기 인산은 나노 무기물 도료에 0.1 ~ 1 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노 무기물 도료는 KOH, NaOH 및 LiOH 중 선택된 어느 하나 이상의 강염기를 더 포함한다. 이러한 강염기는 나노 무기물 도료의 0.5 ~ 5 중량부로 포함됨이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 ~ 3 중량부로 포함될 수 있다. 상기와 같은 바람직한 함량에 따라 강염기가 나노 무기물 도료에 포함되는 경우 조성물의 높은 반응효율을 얻을 수 있으며, 나노 무기물 도료의 도포성을 좋게 할 수 있고, 도료의 제조시 굳는 현상 등을 방지할 수 있다. 또한, 상기 나노 무기물 도료는 pH가 8 ~ 14가 되도록 제조함으로써 바람직한 반응효율을 얻을 수 있으며, 도료가 용액상태를 최적의 상태로 유지할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 나노 무기물 도료는 상기와 같은 조성 성분들을 혼합하는 용매로서 친수성 용매를 사용할 수 있다. 이러한 친수성 용매 중 대표적인 물은 4 ~ 84 중량부로 포함될 수 있다. 용매로 작용하는 물은 또한 알칼리 금속 실리케이트의 분산성 및 반응효율 등을 높일 수 있다. 이와 같은 분산성이 향상됨으로 인하여 현악기의 구성품에 칠하여지는 나노 무기물이 나무의 미세구멍으로 침투하는 기능이 향상된다. 또한 용매로 물을 사용함으로써 칠하여진 후 증발에 의하여 쉽게 건조될 수 있게 되는 것이다.
기타, 나노 무기물 도료에는 코팅막의 색상을 부여하기 위한 안료 및 코팅막의 유연성, 부착성, 내충격성, 평활성 등을 보다 개선하기 위하여 첨가제를 더 첨가할 수도 있다.
이러한 첨가제로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 스테아린산알루미늄, 실리카, 지르코늄실리케이트, 칼슘실리케이트, 알킬술포레이트금속염, 폴리실록산변성물, Poly-oxyethylene Sorbitan Monostearate, 실란 중에서 1 종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 이러한 첨가제는 0.1 ~ 2 중량부로 사용되어 원하는 효과를 발현할 수 있다.
본 발명의 나노 무기물 도료로부터 칠하여진 도포막은, ASTM D3363의 기준에 따라 측정한 연필경도가 9H, ASTM D3359의 기준에 따라 측정한 부착력이 5B, 도포막에 물 한 방울을 떨어뜨린 후의 도포막과 물 간의 접촉각이 30.7도 이하인 것일 수 있다.
상기와 같이 현악기에 칠해진 나노 무기물 도료는 경도가 매우 높기 때문에 현악기에서 발생된 음의 공명현상을 극대화시키면서 음색이 변색되는 것을 방지하여 원래의 음색을 지속적으로 유지시킬 수 있게 된다.
또한 높은 경도로 인하여 부지불식 간에 발생되는 충격으로 인한 파손을 방지할 수 있게 된다.
이후 악기몰드에 결합된 옆판과 앞판, 뒷판을 결합하는 앞판과 뒷판의 결합단계(S15)를 수행한다.
상기 앞판과 뒷판 결합단계이후, 머리부를 상기 앞판에 결합하는 머리부 결합단계(S16)를 수행한다. 보통 접합시 아교를 사용하는데 이물질이 없는지 잘살펴보고 디자인한 부분에 정확히 접합시켜야 한다.
상기 결합된 현악기의 외면 즉 앞판, 뒷판, 머리부에 사포를 이용하여 매끄럽게 연마하는 외면연마단계(S17)를 수행한다.
상기 매끄럽게 연마된 현악기의 외면을 바니쉬 칠하기 단계(S18)를 수행한다.
이때 칠해지는 바니쉬는 알콜바니쉬와 오일바니쉬가 있다.
알콜 바니쉬는 에틸알콜 95 내지 99 중량부에 천연염료 1 내지 5 중량부로 이루어진다. 상기 알콜 바니쉬는 건조가 빠르고, 발생되는 음색이 높고 강하고 차가운 음색을 원할 때 칠해진다.
오일바니쉬는 오일 95 내지 99 중량부에 천연염료 1 내지 5 중량부로 이루어진다. 상기 오일 바니쉬는 건조가 늦고, 음색이 따뜻하고 오케스트라 앙상블에 적합한 칠이다. 단점은 칠이 건조하는데 시간이 오래걸리고 자칫 음색이 개성이 없을수 있다.
상기 바니쉬 칠은 2회정도 칠하여지고, 1회 칠하여진 후 1일 건조한 후에 2회 칠하고 다시 1일동안 건조하는 것이 바람직하다. 바니쉬 칠단계는 1차 바니쉬 칠단계 (S18-1), 1차 건조단계 (S18-2), 2차 바니쉬 칠단계 (S18-3), 2차 건조단계 (S18-4)순으로 진행된다.
실시예 1을 다시 정리하면, 현악기의 악기몰드 제작단계(S1); 현악기몰드의 양측면, 하측중앙에 블록결합단계(S2); 블록을 현악기의 외면에 맞도록 가공하는 블록가공단계(S3); 현악기 옆판제작단계(S4); 옆판붙이기단계(S5); 앞판과 뒷판 형상제작단계(S6); 앞판과 뒷판 아칭가공 단계(S7); 앞판과 뒷판 속파기단계(S8); 앞판의 에프홀 가공단계(S9); 베이스바 결합단계(S10); 앞판의 퍼플링 홈 가공단계(S11); 뒷판의 퍼플링 홈 가공단계(S12); 머리부 제작단계(S13); 이후에 악기몰드에 결합된 옆판과, 앞판, 뒷판의 외면, 머리부에 나노 무기질 도료를 2 내지 5회 칠단계(S14)하고, 칠하여진 악기몰드에 결합된 옆판에 칠하여진 앞판과 뒷판을 결합하는 앞판과 뒷판의 결합단계(S15); 결합된 앞판 머리부 결합단계(S16); 결합된 현악기의 외면 즉 앞판, 뒷판, 머리부 외면연마단계(S17); 연마된 현악기의 외면 바니쉬 칠하기 단계(S18);순으로 제조된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 2 실시 예에 따른 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법의 순서도이다.
<실시예 2>
실시예 2는 상기 실시예 1의 현악기의 현악기의 악기몰드 제작단계(S1); 현악기몰드의 양측면, 하측중앙에 블록결합단계(S2); 블록을 현악기의 외면에 맞도록 가공하는 블록가공단계(S3); 현악기 옆판제작단계(S4); 옆판붙이기단계(S5); 앞판과 뒷판 형상제작단계(S6); 앞판과 뒷판 아칭가공 단계(S7); 앞판과 뒷판 속파기단계(S8); 앞판의 에프홀 가공단계(S9); 베이스바 결합단계(S10); 앞판의 퍼플링 홈 가공단계(S11); 뒷판의 퍼플링 홈 가공단계(S12); 머리부 제작단계(S13);까지는 동일한 제조과정이다.
이후에 악기몰드에 결합된 옆판에 칠하여진 앞판과 뒷판을 결합하는 앞판과 뒷판의 결합단계(S14');이후에 앞판과 뒷판, 옆판, 머리부의 외면에 나노 무기질 도료를 2 내지 5회 칠하는 칠단계(S15')고, 건조한 이후에, 나노 무기질 도료가 칠하여진 현악기의 외면 즉 앞판, 뒷판, 머리부 외면연마단계(S16'); 연마된 현악기의 외면 바니쉬 칠하기 단계(S17');순으로 제조된다.
실시예 2와 같이 제조되면, 현악기의 내부 즉, 앞판, 뒷판, 옆판의 내면에는 나노 무기질 도료가 칠하여지지 않고, 앞판, 뒷판, 옆판, 머리부의 외면만 나노 무기질 도료가 칠하여진다. 이때 나노 무기질 도료를 칠하는 조건은 실시예 1과 동일하고, 바니쉬를 칠하는 조건 또한 실시예 1과 동일하다.
실시예 2인 현악기의 외면만을 나노 무기질 도료로 칠한다 하더라도,
본 발명의 나노 무기질 도료가 갖는 무기질의 입경이 100㎚의 이하로 아주 작아 현악기의 구성품인 나무의 미세구멍으로 무기질이 쉽게 침투하여 미세구멍을 막아 현악기의 울림통을 구성하는 나무의 밀도를 높이고, 무기물의 주성분인 알칼리 금속 실리케이드는 착화합물(Complex Compound)로 구성되어 중심금속 원자에 다른 비금속 원소가 치환하여 규소(Si)와 다른 원자간의 단일결합(Single bond)을 이중결합(Double bond)으로 만들어 망목 구조가 생성되어 규산염과 축합반응을 하여 규산염에 붙어 있는 수산화이온(-OH)이 다른 이온으로 치환 및 해리되는 특성으로 인하여 나무에 침투하는 물의 침습을 막아주어 내수성을 갖는다.
또한 본 발명에서의 상기 알칼리 금속 실리케이트를 이루는 화학식 1 내지 화학식 3의 화합물의 조성비를 갖는 경우 현악기 구성품과의 강한 결합력, 내오염성, 고경도성, 내열성을 갖게 되며, 인산(H3PO4)을 더 포함함으로써, 나노 무기물 도료가 현악기 구성품의 표면에 칠하여지는 경우, 향후 칠하여지는 바니쉬 칠에 포함되는 알콜과 도료막과의 접촉각을 증가시켜 바니쉬 칠이 효과적으로 칠하여지는 효과를 발현할 수 있다.
따라서 실시예 2인 현악기의 외면만을 나노 무기질 도료로 칠한다 하더라도, 본 발명에서 해결하고자 하는 현악기의 미세구멍을 메우고, 연주자의 분비물로 인하여 발생되는 현악기의 세균 증식과 나무의 손상을 방지하기에 충분한 작용효과를 갖는다.
도 5a는 본 발명의 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법에 의하여 제조된 바이올린(Banish nano, 검은색)과 1867년도 제작된 명품 바이올린(1867 year old, 파란색), 일반 바이올린(general, 빨간색)의 D- string(레) 기본주파수인 293.3Hz영역과 586.6Hz의 배음영역, 879.9Hz의 3배음영역에서의 주파수를 비교한 그래프이다.
이 비교그래프를 보면, 기본주파수영역인 293.3Hz에서 본 발명에 의해 제조된 바이올린이 나노 무기도료를 칠하지 않은 일반 바이올린에 비하여 주파수 폭이 좁아졌으며 명품 바이올린쪽으로 치우처져 있는 것을 볼 수 있다. 이는 본 발명에 의해 제조된 바이올린의 음이 선명하고 깨끗한 음색을 갖는 다는 것을 의미한다.
또한 도 5b는 기본주파수영역인 293.3Hz의 배음인 586.6Hz의 배음영역에서의 주파수를 나타낸 것으로, 본 발명에 의해 제조된 바이올린이 나노 무기도료를 칠하지 않은 일반 바이올린에 비하여 주파수 폭이 넓어졌으며 명품 바이올린보다도 더 넓다.
기본주파수의 배음에서의 주파수대가 넓다는 것은 소리가 풍성해지고, 화려해 진다는 것을 의미하므로, 본 발명에 의해 제조된 바이올린의 음이 명품 바이올린보다도 더 소리가 풍성해지고, 화려해졌다는 것을 의미한다.
이와 같이 본 발명에 의해 제조된 현악기는 나노 무기물이 현악기의 외면에 노출된 미세공의 내부로 침투하여 충진되면서 칠해지므로 공기 및 습기의 유통을 완전히 차단시킬 수 있고, 다수의 나노 무기물 도료를 칠함으로써 나노 무기물층이 두텁게 형성되므로 현악기의 외면에 노출된 미세공이 완전한 밀폐상태로 유지시켜 발생된 음의 공명현상을 극대화시키면서 음색이 변색되는 것을 방지하여 원래의 음색을 지속적으로 유지시키는 작용효과를 갖는다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Claims (8)
- 현악기의 악기몰드 제작단계(S1);
상기 악기몰드의 양측면과 연주자의 목에 접촉되는 하측중앙에 블록을 결합하는 블록결합단계(S2);
상기 결합된 블록을 현악기의 외면에 맞도록 가공하는 블록가공단계(S3);
옆판제작단계(S4);
상기 제작된 옆판붙이기단계(S5);
앞판과 뒷판 형상제작단계(S6);
앞판과 뒷판 아칭가공 단계(S7);
앞판과 뒷판 속파기단계(S8);
앞판의 에프홀 가공단계(S9);
베이스바 결합단계(S10);
앞판의 퍼플링 홈 가공단계(S11);
뒷판의 퍼플링 홈 가공단계(S12);
머리부를 제작하는 머리부 제작단계(S13);
악기몰드에 결합된 옆판과, 앞판, 뒷판의 외면, 머리부에 나노 무기질 도료를 칠하는 단계(S14);
상기 칠하여진 악기몰드에 결합된 옆판에 칠하여진 앞판과 뒷판을 결합하는 앞판과 뒷판의 결합단계(S15);
상기 결합된 앞판에 머리부를 결합하는 단계(S16);
현악기의 외면 즉 앞판, 뒷판, 머리부 외면연마단계(S17);
연마된 현악기의 외면 바니쉬 칠하기 단계(S18);순으로 이루어지되;
상기 나노 무기질 도료를 칠하는 단계;는 2 내지 5회 진행되고,
상기 나노 무기질 도료를 칠하는 단계;에서 칠 두께는 1 내지 100㎛/회의 두께로 칠하고, 칠한 후에는 2 내지 4시간동안 30 내지 100℃에서 건조하며,
나노 무기물 도료는, 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트 중 적어도 하나 이상; 인산(H3PO4); KOH, NaOH 및 LiOH 중 선택된 어느 하나 이상의 강염기; 및 물(H2O);을 포함하고;
상기 알칼리 금속 실리케이트는 1 내지 100㎚의 입경이며,
[화학식 1] xNa2O·ySiO2·nH2O
[화학식 2] xK2O·ySiO2·nH2O
[화학식 3] xLi2O·ySiO2·nH2O
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서, x 및 y는 각각 0.01 ~ 500이며, n은 1 ~ 20의 자연수이고,
상기 나노 무기물 도료는,
화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트 중 적어도 하나 이상 25 ~ 95 중량부; 인산(H3PO4) 0.1 ~ 1 중량부; 강염기 0.5 ~ 5 중량부; 및 물(H2O) 4 ~ 84 중량부;를 포함하고,
상기 나노 무기물 도료는,
상기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 알칼리 금속 실리케이트는, 각각 고형분의 함량이 25% ~ 50%, 15% ~ 40%, 10% ~ 35%이며,
상기 나노 무기물 도료는,
상기 화학식 1로 표시되는 규산 나트륨염 수화물 12 ~ 40 중량부, 상기 화학식 2로 표시되는 규산칼륨염 수화물 1 ~ 30 중량부, 및 상기 화학식 3으로 표시되는 규산리튬염 수화물 12 ~ 40 중량부이되;
상기 앞판과 뒷판 형상제작단계(S6)에서, 앞판은 가문비나무이고, 뒷판은 단풍나무이며,
상기 앞판과 뒷판 아칭가공 단계(S7)에서, 앞판의 높이가 뒤판의 높이보다 2~3mm정도 높게 가공되고,
상기 앞판과 뒷판 속파기단계(S8)에서, 앞판은 중앙을 기준으로 3~3.5mm에서 점점 얇게 마무리 하고 뒤판은 4~4.5mm에서 얇게 마무리하며,
상기 악기몰드에 결합된 옆판과, 앞판, 뒷판의 외면, 머리부에 나노 무기질 도료를 칠하는 단계(S14)는, 솜 또는 헝겊을 사용하여 나노 무기물 도료를 적신후, 옆판과, 앞판, 뒷판의 외면에 가볍게 두드리면서 칠하는 방법으로 이루어지고,
상기 연마된 현악기의 외면 바니쉬 칠하기 단계(S18)는, 에틸알콜 95 내지 99 중량부에 천연염료 1 내지 5 중량부로 이루어진 알콜 바니쉬 또는 오일 95 내지 99 중량부에 천연염료 1 내지 5 중량부로 이루어진 오일바니쉬로 칠하여진 것을 특징으로 하는 나노 무기물 도료를 이용한 현악기의 제조방법. - 삭제
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| 바이올린 제작과정 (간략한 순서) no1, 네이버 블로그, 인터넷: <http://blog.naver.com/nogood74/40165833179>, (공지일 : 2012.08.17.)* |
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