KR20060094264A - 귀금속 장신구 주조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 귀금속 장신구 주조 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 원하는 디자인의 귀금속 장신구 왁스모형을 대체로 긴 막대 형태의 중심봉(106)에 부착가지(108)를 개재하여 다수 부착시켜 왁스트리(100)를 완성하고, 외부틀(120) 내에 배치한 후, 석고를 주재료로 하는 매몰제로 매몰시킨 다음, 상기왁스트리를 제거하고, 생성되는 공동부에 귀금속 용융액을 투입하여 냉각시킴으로써, 귀금속 장신구 주물(20)을 얻는 귀금속 장신구 주조 방법에 있어서, 상기 귀금속 장신구 왁스모형(30)은 그 단면이 양 측면부(30a, 30b)와 바닥부(30c)를 가지는 형태이며, 상기 부착가지(108)는 상기 바닥부(30c)가 아닌 일 측면부(30b) 상에 접착되고, 적어도 상기 부착가지(108)와 접착되어 있는 상기 귀금속 장신구 왁스모형(30)의 측면부(30b)는 상기 중심봉(106)에 대해 대체로 평행하게 배치되도록 한다는 특징을 가진다. 이에 따라, 중공부를 가진 장신구의 경우 냉각속도의 차이를 완화하면서 균질하고 치밀한 귀금속 조직을 가지도록 하는 새로운 귀금속 장신구 주조 방법이 제공될 수 있다.

귀금속, 주조, 왁스, 장신구

Description

귀금속 장신구 주조 방법{CASTING METHOD FOR MANUFACTURING PRECIOUSMETAL ORNAMENTS}

도 1은 종래의 귀금속 장신구 주조 방법의 단계를 보여주는 흐름도.

도 2는 도 1의 단계에서 완성된 왁스 트리와 이를 덮는 외부틀의 일예를 예시하는 개략도.

도 3은 종래의 귀금속 장신구 주조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도 4는 종래 및 본 발명에 따른 귀금속 장신구 주조 방법을 좀 더 상세히 비교하기 위한 부분 확대도.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

10, 30 : 장신구 왁스모형 20 : 장신구 주물

100 :왁스트리 102 : 고무틀

104 : 유입구 106 : 중심봉

108 : 부착가지 120 : 외부틀

150 : 석고틀 208 : 주물상태의 부착가지

본 발명은 귀금속 장신구 주조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 왁스 트리를 이용하여 귀금속 장신구를 주조하는 방법에 있어서 특히 측벽과 바닥이 있는 예컨대 내부에 공동을 가지는 컵이나 병모양의 귀금속 제조시 냉각과정을 개선할 수 있어 기포 등에 의한 변형이나 비균질 문제 등의 발생을 최소화할 수 있는 새로운 귀금속 장신구 주조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 금이나 은과 같은 귀금속을 이용하여 반지나 브로치, 목걸이와 같은 장신구를 제조할 때, 왁스제 모형을 사용하는 주조 방법이 널리 사용되고 있다. 이러한 귀금속 장신구 주조 방법은, 예컨대, 대한민국 실용신안 출원번호 20-2000-0004270 "다단 주조형 귀금속 장신구"(실용신안권자: 강신영)의 등록실용신안공보와 대한민국 특허 출원번호 10-2001-0070725 "왁스파베 스톤세팅을 이용한 보석장식 귀금속 장신구의 제조방법 및 그 장신구"출원인 (주)쥬얼파크의 공개특허공보에 개시되어 있다.

종래의 귀금속 장신구 주조 방법은, 도 1 내지 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이, 먼저 각 부분별로 왁스를 사출하여 성형한 장신구 왁스모형(10)들을 부착하여 왁스 트리(100)를 완성하는 단계(S1)를 포함한다. 여기서 '왁스'란 왁스성분을 주재료로 하여 기타 첨가물을 포함할 수 있는 해당 기술분야에서 공지되어 있는 모형재료를 지칭한다. 도 2에 도시된 바와 같이 왁스트리(100)는 중심에 수직으로 중심봉(106)이 있으며, 이 중심봉(106)에 다수의 장신구 왁스모형(10)이 회전대칭으로 부착가지(108)를 개재하여 부착된다. 이에 따라 왁스 트리(100)는 대체로 트 리(나무) 형상을 하게 된다.

이때, 부착가지(108)와 장신구 왁스모형(10)은 보통 일직선상으로 연결된다. 한편 이후의 귀금속 용융액이 투입될 때 잘 흘러들어가도록 하기 위하여 중심봉(106)과 부착가지(108)의 사이는 대체로 45도 각도 내외인 것이 일반적이다.

왁스트리(100)에 있어, 중심봉(106)의 일단은 자유단이며, 타단에는 대체로 깔대기 형상의 유입부(104)가 중심봉과 동일한 왁스 재질로 형성된다. 유입부(104)의 외주에는 고무틀(102)이 부착되는데, 이 고무틀(102)은 탄성이 있는 고무재질이다. 고무틀(102)은, 도 2에 도시한 바와 같이 외부틀(120)에 왁스트리(100)를 삽입한 후, 왁스트리(100)가 외부틀(120)에 대해 일정한 위치에서 고정되도록 하는 수단이다. 외부틀(120)은 양단이 개방된 대체로 원통형 형상이며 측면에는 다수의 구멍들이 형성되어 있고, 고무틀이 고정되는 일단에는 플랜지 부분이 외측으로 확장 형성되어 있다.

왁스트리(100)가 외부틀(120)에 완전히 삽입된 상태에서, 플랜지 부분이 형성된 외부틀(120) 단부는 고무틀(102)과 유입부(104)에 의해 완전히 폐쇄되며, 중심봉(106)의 자유단이 위치되는 외부틀(120) 단부는 개방된 상태로 된다.

그후 석고틀을 형성하는 단계(S2)에서는,왁스트리(100)의 중심봉(106)의 자유단 부분 즉 외부틀(120)의 개방된 단부에서부터 액상 석고가 투입된다. 여기서 '석고'란 석고를 주재료로 하면서 기타 물과 첨가물을 포함하고 있는 해당 기술분야에서 사용하는 공지된 매몰제를 지칭한다. 석고 투입후 상태는 도 3에 다른 실시예로서 예시되어 있다. 석고는 외부틀(120) 내부에서 왁스트리(100)를 제외한 나머지 공간을 채우도록 투입되는데, 이때 좁은 공간으로의 침투를 쉽게 하기 위하여 회전 원심력이나 사출압력 등이 더 이용될 수 있다. 이에 따라, 석고틀(150)에 의해 외부틀(120)의 개방된 단부가 폐쇄된다.

석고틀(150)이 경화된 다음에는 왁스 트리가 제거된다(S3). 이러한 왁스트리 제거단계는 소위 탈랍 및 소성 단계라고도 하며, 전기로를 이용하여 열을 가하는 등의 수단을 통해 왁스를 녹여 제거하게 된다. 그러면 석고틀(150) 내부에는 왁스트리(100) 형상에 대응하는 공동부가 마련된다.

그 후, 석고틀(150) 내부에 형성된 공동부 안으로 귀금속 용융액이 투입되는 단계(S4)가 진행된다. 이 귀금속 용융액은, 유입부(104) 부분에 대응하는 공동부에서부터 투입되는데, 투입전에 고무틀(102)은 제거될 수 있다. 투입된 귀금속 용융액은 왁스트리(100)의 석고틀(150) 내부에서 이전에 왁스트리(100)에 의해 차지되어 있던 공간을 차지한다. 이때, 대체로 다공성인 석고틀(150) 외부에서 흡입력을 가하거나 외부틀(120)을 회전시킴으로써 귀금속 용융액이 좁은 공간으로 더 용이하게 침투되도록 할 수 있다.

귀금속 용융액을 투입시킨 후, 예컨대 상온에서 방치하여 귀금속 용융액이 냉각되도록 하는 귀금속 경화단계(S5)가 진행된다. 귀금속 경화단계(S5)는 최종 생산되는 귀금속 장신구(20)(도 3 참조)의 품질에 있어 가장 중요한 부분이다. 뜨거운 액체상태인 귀금속 용융액은 냉각됨으로써 결국에는 상대적으로 저온인 고체 귀금속 주물로 형성된다. 귀금속 주물에서 귀금속 장신구(20)에 붙어있는 주물상태의 부착가지(208)를 중심봉에서 떼어내고, 이후 부착가지(208)를 제거하면, 원하는 귀 금속 장신구(20)를 얻을 수 있다. 그 다음, 이 귀금속 장신구(20)에 대해 후속적인 연마, 스톤세팅 등을 포함하는 마감공정을 거쳐 완성된 장신구가 만들어질 수 있다.

상기와 같은 귀금속 주물의 냉각 과정에 있어서, 귀금속 용융액은 중심봉 부분에서 먼 거리에 있는 바깥쪽에서부터 먼저 식게 되고, 또 귀금속 주물의 얇은 부분부터 먼저 식는다는 일반적인 경향에 따라 냉각이 된다.

도 4에서 중심봉(106)과 부착가지(108) 그리고 장신구 모형(10)이 용융금속으로 채워진 상태라 가정하고 이를 참조하여, 만약 귀금속 장신구의 형태에 있어서 중심봉(106)에서부터 먼쪽 즉 외각부 보다 중심봉(106) 근처 즉 내측면부 쪽으로 얇은 부위가 존재한다면, 이런 얇은 부위가 먼저 식을 수 있다. 이때, 먼저 식은 내측면부 부위가 수축하게 되며, 아직 식지 않은 외측면부 부위에서는 화기가 빠져나가지 못하기 때문에 기포가 발생하는 등의 문제가 생기게 된다. 더 나아가, 부착가지(108)의 일단부와 장신구(10) 사이의 접착부분보다, 부착가지(108) 근처에 존재하는 장신구(10)의 다른 얇은 부분이 먼저 식어버린다면, 부착가지(108)와는 멀리 떨어진 장신구(10)의 외곽부에 존재하는 두꺼운 부분에도 유사한 문제점이 발생할 수 있다. 이와 같이 냉각속도가 정상적이지 못하여, 다시 말해 냉각이 외각에서 내부를 향하여 순차적으로 진행되지 못함에 따라 불균일 하거나 치밀하지 못한 귀금속 조직이 생겨나게 되고 결과적으로 품질이 양호하지 못한 제품이 생산될 수가 있는데 이는 통자형 장신구의 경우보다 측면부와 바닥부분을 가지는 장신구에 있어서나 또는 병이나 컵과 같이 중앙부가 빈 중공형 장신구에서 상대적으로 빈번하게 발생하고 있는 현상이다.

이러한 사정으로, 종래의 귀금속 장신구 주조 방법에 있어서, 냉각속도에서의 이러한 차이를 완화시키도록 장신구 왁스모형(10)의 두께와 모양에 따라 상기 모형과 부착가지를 적절하게 접합시키는 방법, 특히 측면부와 바닥부를 가진 귀금속 장신구에서 냉각속도의 차이를 완화하면서 균질하고 치밀한 귀금속 조직을 가지도록 하는 새로운 귀금속 장신구 주조 기술이 요구되어 왔다.

본 발명의 목적은, 상술한 종래 귀금속 장신구 주조 방법에서의 문제점을 해결하여, 일반적인 통자형 장신구 뿐만 아니라 측면부와 바닥부를 가진 장신구의 경우 냉각속도의 차이를 완화하면서 균질하고 치밀한 귀금속 조직을 가지도록 하는 새로운 귀금속 장신구 주조 방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 구체적인 목적은, 왁스트리를 제조할 때, 도4의 b를 참조하여 장신구 왁스모형(30)의 적어도 일 측면부가 왁스트리(100)의 중심봉(106)에 대해 대체로 평행하도록 위치시키고, 중심봉(106)과 장신구 왁스모형(30)의 접착 위치가 상기 평행하게 위치된 측면부 상에 존재하도록 함으로써, 이후 귀금속 용융액이 냉각될 때 모형의 두께에서의 차이에 관계없이 외측면부에서 내측면부를 향하여 순차적으로 일정하게 냉각될 수 있고, 더 나아가 동일시점에서 식는 부위의 면적(또는 중량)이 커져서 금속재질의 변화가 크지 않은, 균질하고 치밀하게 되도록 할 수 있는 새로운 귀금속 장신구 주조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 귀금속 장신구 주조 방법에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 귀금속 장신구 주조 방법은, 원하는 디자인의 귀금속 장신구 왁스모형을 왁스를 주재료로 하는 모형 형성 재료로 형성하는 단계와, 형성된 모형을 상기 모형 형성 재료로 형성된 대체로 긴 막대 형태의 중심봉에 상기 모형 형성 재료로 형성된 부착가지를 개재하여 다수 부착시켜 왁스트리를 완성하는 단계와, 완성된 왁스트리를 외부틀 내에 배치한 후, 석고를 주재료로 하는 매몰제로 매몰시켜 경화한 후, 상기왁스트리를 제거하는 단계와, 상기왁스트리가 제거된 후 생성되는 공동부에 귀금속 용융액을 투입하여 냉각시킴으로써, 상기 원하는 디자인의 귀금속 장신구 왁스모형 형상의 귀금속 장신구 주물을 얻는 단계를 포함한다. 특히, 본 방법에서, 상기 귀금속 장신구 왁스모형은 측면부와 바닥부를 가지는 형태 예컨데 내부에 공동부를 갖는 컵 또는 병의 형태이거나 육면체의 형태이며, 상기 부착가지는 상기 바닥부가 아니라 일 측면부 상에 접착되고, 적어도 상기 부착가지와 접착되어 있는 상기 귀금속 장신구 왁스모형의 측면부는 상기 중심봉에 대해 대체로 평행하게 배치되도록 한다.

본 발명의 구체적인 실시예에 따라, 상기 부착가지와 상기 장신구 왁스모형의 접착 위치는 상기 귀금속 장신구 왁스모형의 상기 중심봉에 대해 평행하게 배치되는 측면부와 바닥부의 경계지역에서 상기 측면부의 자유단를 향하여 1/4 ~ 1/2 되는 지점인 것이 바람직하다.

위와 같은 본 발명의 특징을 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 귀금속 장신구 주조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 4는 종래 및 본 발명에 따른 귀금속 장신구 주조 방법을 좀 더 상세히 비교하기 위한 부분 확대도이다.

본 발명은, 대체로 도 1 내지 도 3을 참조하여 위에서 설명한 귀금속 장신구 주조 방법과 유사한 단계를 거친다. 먼저, 원하는 디자인의 귀금속 장신구 왁스모형(10)을 왁스를 주재료로 하는 모형 형성 재료로 형성하는 단계를 포함한다. 그후, 형성된 모형(10)을 상기 모형 형성 재료로 형성된 대체로 긴 막대 형태의 중심봉(106)에 상기 모형 형성 재료로 형성된 부착가지(108)를 개재하여 다수 부착시켜 왁스트리(100)을 완성시킨다. 그 다음에 완성된 왁스트리(100)을 외부틀(120) 내에 배치한 후, 석고를 주재료로 하는 매몰제로 매몰시킨 다음, 상기왁스트리를 제거한다. 상기왁스트리가 제거된 후 생성되는 공동부에 귀금속 용융액을 투입하여 냉각시킴으로써, 상기 원하는 디자인의 귀금속 장신구 왁스모형(10) 형상의 귀금속 장신구 주물(20)을 얻는다.

본 발명에 따른 귀금속 장신구 주조 방법에 있어서의 특징은, 도 3 및 도 4에서 나타나 있는 바와 같이, 귀금속 장신구 왁스모형(10, 30)의 배치 형태에 있다. 이러한 특징적인 배치 형태는 귀금속 용융액의 냉각속도의 차이에 의한 변형을 방지하면서, 여러 부위에 따라 식는 시점의 차이를 줄일 수 있고, 동일시점에서 식는 부위의 면적 또는 중량이 커지도록 하여 재질특성의 변화가 적고 치밀하게 되도 록 하려는 것이다.

구체적으로, 본 발명에 따라 적용되는 상기 귀금속 장신구 왁스모형(10, 30)은 측면부(30a, 30b)와 바닥부(30c)를 가지는 형태로서 이와 같이 측면부와 바닥부를 갖는 형태 또는 내부에 공동부를 가지는 형태로서, 도 4의 (a)에서 도시된 바와 같이, 종래에는 부착가지(108)가 바닥부(10c)에 거의 수직으로 접착되고 중심봉(106)에 대해서는 대체로 45도 각도로 배치되어 진다. 이때, 전술한 바와 같은 냉각 특성 즉 외각부위에서부터 내부측으로 식어 들어오는 점과 얇은 부위에서부터 먼저 식는다는 점이 적용되어서, 부착가지(108)와 바닥부(10c)가 접착된 지점(d 지점)에서 다소 떨어진 근처 부위(도면에서 해칭된 부분)의 두께가 상대적으로 얇은 경우 이곳에서 먼저 식는 경우가 발생할 수 있고 이에 따라 나머지 부분에서 비균질한 냉각이 일어나 전체적으로 불량 제품이 얻어지기도 한다.

이러한 종래기술에 비하여, 본 발명에 따른 주조 방법에서는, 도 4의 (b)에서 직관적으로 도시하고 있는 바와 같이, 상기 부착가지(108)는 상기 바닥부(30c)가 아니라 일 측면부(30b) 상에 접착되고, 상기 부착가지(108)와 접착되어 있는 상기 귀금속 장신구 왁스모형(30)의 측면부(30b)는 상기 중심봉(106)에 대해 대체로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 부착가지(108)와 상기 장신구 왁스모형(30)의 접착 위치는 상기 귀금속 장신구 왁스모형(30)의 상기 중심봉(106)에 대해 평행하게 배치되는 측면부(30b)와 바닥부(30c)의 경계지역에서 상기 측면부(30b)의 자유단를 향하여 1/4 ~ 1/2 되는 지점인 것이 바람직하다. 그 이유는 부착가지(108')의 경우처럼 바닥부(30c)쪽으로 근접되어 위치하는 경우 측면부 (30b)의 하단부 보다 측면부의 중 또는 상단부 예컨대 30d 에서 먼저 냉각될 수 있음으로 해서 비균일한 냉각이 발생될 수 있기 때문이다.

또한 이와 같은 본 발명에 따르면, 중심봉(106)에서부터 거리 L 이 종래 경우(도 4의a)에 비해 짧아짐에 따라 모형(30)이 동일 시점에서 식을 수 있는 부위의 면적(또는 중량)이 증가되었음을 쉽게 확인할 수 있다. 따라서, 냉각이 진행시 그만큼 금속성질의 변화가 적은, 비교적 균일하고 치밀한 금속 조직을 얻을 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 구체적인 예는 단지 예시에 불과하며, 당업자라면 본 개시내용을 참조하여 첨부된 청구범위에서 벗어나지 않고도 다양한 수정과 변형을 쉽게 생각해낼 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 본 개시내용에 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 할 것임을 지적해둔다.

상술한 바와 같이, 본 발명의왁스트리를 이용하여 귀금속 장신구를 주조하는 방법에 의하면, 귀금속 장신구 특히 측면부와 바닥부를 갖거나 또는 중공부를 가진 장신구의 경우 냉각속도의 차이를 완화하면서 균질하고 치밀한 귀금속 조직을 가지도록 하는 등의 현저한 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 귀금속 장신구 주조 방법으로서,

   원하는 디자인의 귀금속 장신구 왁스모형을 왁스를 주재료로 하는 모형 형성 재료로 형성하는 단계와,

   형성된 모형을 상기 모형 형성 재료로 형성된 대체로 긴 막대 형태의 중심봉(106)에 상기 모형 형성 재료로 형성된 부착가지(108)를 개재하여 다수 부착시켜왁스트리(100)을 완성하는 단계와,

   완성된 왁스트리(100)를 외부틀(120) 내에 배치한 후, 석고를 주재료로 하는 매몰제로 매몰하여 경화시킨 다음, 상기왁스트리를 제거하는 단계와,

   상기왁스트리가 제거된 후 생성되는 공동부에 귀금속 용융액을 투입하여 냉각시킴으로써, 상기 원하는 디자인의 귀금속 장신구 왁스모형 형상의 귀금속 장신구 주물을 얻는 단계를 포함하는 귀금속 장신구 주조 방법에 있어서,

   상기 부착가지(108)를 상기 바닥부(30c)가 아닌 일 측면부(30b) 상에 접착하되, 상기 부착가지(108)와 접착되어 있는 상기 귀금속 장신구 왁스모형(30)의 측면부(30b)는 상기 중심봉(106)에 대해 대체로 평행하게 배치되도록 하는 동시에

   상기 부착가지(108)와 상기 장신구 왁스모형(30)의 접착 위치는 측면부(30b)와 바닥부(30c)의 경계지역에서 상기 측면부(30b)의 자유단를 향하여 1/4 ~ 1/2 되는 지점인 것을 특징으로 하는, 귀금속 장신구 주조 방법.

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