KR20090109333A - 문양이 삽입된 유리 제품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내화성 기판 상에 제1 유리층을 배치하는 단계; 상기 제1 유리층의 적어도 일부 상에 점토 및 규사로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 문양 재료를 도포하여 문양을 형성하는 단계; 상기 제1 유리층 상의 상기 문양 상에 제2 유리층을 배치하여 유리 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 유리 적층체를 건조, 소성 및 냉각하는 단계를 포함하는, 유리 제품의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 제조 방법을 사용하면, 유리 내부에 점토 및 규사를 이용하여 형성된 문양이 삽입된 유리 제품을 효과적으로 제조할 수 있다.

Description

문양이 삽입된 유리 제품 및 이의 제조 방법{GLASS ARTICLE HAVING PATTERNS THEREIN, AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 내부에 문양이 삽입된 유리 제품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
현재까지 유리는 일상 생활에서 다양한 용도로 사용되고 있으며, 특히 단단하고, 아름다운 광택 및 투명성으로 인해 다양한 유리 제품의 재료로 사용되고 있다.
유리 제품에서 색상 및 문양을 내는 방법으로는 착색 도료 등을 사용하여 유리판의 일면에 문양을 표현하거나, 황토, 고령토, 모래, 숯 또는 돌의 분말 등을 접착제를 사용하여 유리의 일면에 배치함으로써 문양을 표현하는 방법이 사용되었다. 이외에도 유리판에 색깔이 있는 코팅 필름을 접착제를 이용하여 부착하여 문양을 표현하는 방법도 사용되었다. 그러나 이러한 경우, 문양이 유리판의 일면에 형성됨으로써, 시간이 지남에 따라 문양이 형성된 면이 습기, 오염, 마찰, 풍화 등 에 의해 손상되는 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 유리 공예품에서 색상 및 문양을 내는 다른 방법으로서, 투명 유리 분말 또는 색유리 분말 자체, 또는 이를 안료와 혼합하여 유리판 위에 일정한 두께로 도포하거나 적층한 후, 추가의 유리판을 그 위에 배치하고 소성시켜 장식용 유리 패널을 제조하는 방법이 제안되었다. 이 방법은 유리판 내에 문양이 생성됨으로써, 상기와 같은 문양 손상의 문제를 해결할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 상하 유리판 사이에 이들과 동일한 성분의 유리 분말만을 사용해야 하는 단점이 있다. 즉, 성분이 다른 유리 분말을 사용하게 되면, 각각의 유리들의 상이한 열팽창 계수 때문에 가열 후 냉각하는 과정에서 유리판 내에 기포가 발생하거나 균열이 생기는 문제점이 있었다. 또한 온도에 따라 문양을 표현한 유리가루들이 퍼지듯 녹으면서 정확한 형태의 문양을 나타내기 힘든 단점이 있었다.
이와 같이, 많은 재료들이 유리와 상이한 열팽창 계수를 갖기 때문에, 이들을 사용하여 소성 및 서냉할 경우 기포가 발생하거나 균열이 생기는 문제점이 있었으며, 이로 인해 유리 공예품에서 문양을 내기 위해 이들을 사용할 수 없었다.
따라서, 좀더 다양한 재료를 사용하여 유리에 문양을 안정적으로 표현할 수 있는 방법이 요구되고 있는 실정이다
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 재료를 이용하여 효과적으로 색상 및 문양을 표현할 수 있는 유리 제품의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 유리 제품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유리 내부에 점토 및 규사로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 재료로 형성된 문양이 삽입된 유리 제품을 제공한다.
또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내화성 기판 상에 제1 유리층을 배치하는 단계; 상기 제1 유리층의 적어도 일부 상에 점토 및 규사로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 문양 재료를 도포하여 문양을 형성하는 단계; 상기 제1 유리층 상의 상기 문양 상에 제2 유리층을 배치하여 유리 적층체를 형성하는 단계; 상기 유리 적층체를 30 내지 50℃에서 건조하는 단계; 700 내지 800℃에서 소성하는 단계; 및 500 내지 600℃에서 1 내지 10시간 동안 유지한 후, 실온으로 서냉하는 냉각 단계를 포함하는, 유리 제품의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유리 제품의 제조 방법을 이용하면, 점토 및 규사를 이용하여 효과적으로 색상 및 문양이 표현된 유리 제품을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유리 제품의 제조 방법을 이용하면 비교적 큰 크기의 유리판을 사용하여도 기포의 생성이나 균열 없이 효과적으로 유리 제품을 생산할 수 있다.
본 발명에 따른 유리 제품을 제조하기 위해서, 먼저 내화성 기판, 제1 유리층, 제2 유리층 및 문양 재료를 준비한다.
상기 내화성 기판으로는 석고, 초벌 구이한 도자기, 세라믹, 금형 등을 사용할 수 있다. 상기 기판의 형태는 평판형, 요철형, 오목형 등일 수 있다. 상기 기판의 형태는 평판인 것이 바람직하지만, 이와 달리 요철형이나 오목형 등일 경우에는 깊이가 5 cm 이내인 것이 바람직하다. 가마를 사용하는 경우, 기판을 사용하지 않고 가마 내부를 활용할 수도 있으나, 세척 및 반복 사용을 위해서는 별도의 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 기판의 크기는 상기 제1 유리층보다 더 큰 것이 바람직하다.
또한, 작업 완료 후 상기 기판으로부터 유리를 용이하게 제거하기 위해 상기 기판 상에 이형제 등을 도포할 수 있으며 이 경우, 상기 이형제로는 석고 : 규사를 50 : 50으로 혼합한 후 살포하여 사용하거나, 주성분이 알루미나인 캐나다 로팍(ROPAK)사의 쉘프 프라이머(shelf primer) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 유리와의 분리를 위해 이형제 대신에 세라믹 페이퍼를 사용할 수도 있다.
이어서, 상기 기판 상에 제1 유리층을 배치한다.
상기 제1 유리층으로는 나트륨 석회 유리(일명, 소다 석회 유리), 칼륨 석회 유리, 납유리, 바륨 유리, 규산 유리 등과 같은 규산염 유리를 사용할 수 있으며, 이중에서 특히 나트륨 석회 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 유리층은 투명하거나, 경우에 × 따라 색상이 있는 것일 수 있다.
상기 제1 유리층의 크기를 한정할 필요는 없으나, 유리 제품 제조 공정의 용이성을 위해 1 × 1 cm2 내지 2 × 2 m2 범위의 크기인 것이 바람직하다. 상기 제1 유리층은 상기 크기 범위 내의 정사각형, 직사각형, 마름모, 원형, 타원형, 반원형, 별형 등의 여러 형태일 수 있으며, 이와 다르게 불규칙한 형태일 수도 있다.
이어서 상기 제1 유리층 상에 문양을 형성하기 위해 점토 및 규사 중의 하나 이상, 및 안료, 물, 접착제 등과 같은 부재료를 포함하는 문양 재료를 준비한다.
상기 점토는 카올리나이트, 디카이트, 핼로이사이트 등의 카올린류; 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 산성백토 등의 몬모릴로나이트류; 일라이트, 해록석(海綠石) 등의 운모류; 녹니석류(綠泥石類); 앨로판 단독 및 이들의 혼합물을 포함하며, 그 중에서 도자 작업에 사용되는 백자토, 슈퍼 화이트, 조합토, 중국백토, 청자토 등이 바람직하다. 또한, 유리와의 접합을 위해서, 상기 점토는 초벌이나 재벌되지 않은 상태의 것이 바람직하다. 상기 규사는 해안규사, 산규사(山硅砂)와 같은 천연 규사 또는 인조규사 단독 및 이들의 혼합물을 포함하며, 그 중에서 다양한 컬러를 표현하기에는 안료의 색을 쉽게 구분할 수 있는 백규사를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 안료는 무기안료 및 유기안료를 모두 포함하며, 그 중에서도 저화도 또는 고화도 도자용 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 접착제는 유리용 접착제라면 그 종류가 제한되지 않는다.
이어서, 상기 문양 재료들을 조합하여 제1 유리층의 일부 또는 전체 상에 문양을 형성할 수 있다. 상기 문양은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 예를 들어, 상기 문양은 사람, 자연(예를 들어 동물, 식물, 태양, 강, 바다 등), 건물, 물건과 같은 구체적인 형상을 표현한 것일 수 있으며, 이와 다르게 추상적인 개념을 표현한 것일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 한 실시 양태로서, 점토를 주재료로 사용하여 문양을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 유리층 상에 원하는 형태의 점토를 성형하여 유리 접착제로 점토를 부착시켜 문양을 형성할 수 있다. 점토를 사용하는 경우에는 반드시 물을 첨가할 필요는 없으며, 점토의 수분량에 따라 원하는 형태로 성형가능한 정도로만 물을 첨가하면 된다. 점토에는 안료를 표현하고자 하는 색상에 따라 1 : 1 내지 2 : 1의 부피비로 혼합하여 사용할 수 있다.
점토가 일정량 이상의 수분을 포함하는 경우, 점토 자체 또는 점토/안료 혼합물은 자체로 점성이 있기 때문에 접착제를 사용하지 않고도 상기 제1 유리층 상에 문양을 형성할 수 있다. 그러나, 문양의 안정화를 위해, 접착제를 사용하여 상기 제1 유리층 상에 표현하고자 하는 문양을 표현한 후, 형성된 문양 상에 상기 점토, 점토/물 혼합물, 점토/안료 혼합물, 점토/안료/물 혼합물을 배치할 수도 있다.
경우에 따라, 상기 제1 유리층 상에 물감, 페인트, 펜 등으로 밑그림을 그린 후, 형성된 밑그림 상에 상기와 같은 방식으로 점토, 안료, 물 등을 사용하여 문양을 형성할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시양태로서, 규사를 주재료로 사용하여 문양을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 유리층 상에 접착제로 일정한 문양을 형성한 후, 상기 접착제 상에 규사를 부착시켜 문양을 형성할 수 있다. 다르게는, 규사에 안료를 2 : 1 내지 3 : 1 부피비로 혼합하거나, 규사/안료 혼합물에 추가로 물을 1 : 1 내지 2 : 1 부피비로 혼합하여 문양을 형성할 수도 있다. 규사는 점토와 달리 점성이 없기 때문에, 이 경우 접착제를 사용하는 것이 안정적인 문양 형성에 바람직하다. 또한, 경우에 따라 접착제를 사용하기 전에 상기 제1 유리층 상에 물감, 페인트, 펜 등으로 밑그림을 그린 후, 형성된 밑그림 상에 접착제를 도포한 다음, 상기 밑그림 상에 규사, 규사/안료 혼합물 또는 규사/안료/물 혼합물을 배치할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시 양태로서, 점토와 규사를 모두 사용하여 문양을 형성할 수도 있다. 이 경우, 점토와 규사를 1 : 1 내지 2 : 1 부피비로 혼합하거나, 점토/규사 혼합물에 추가로 안료를 1 : 1 내지 2 : 1 부피비로 혼합하거나, 점토/규사/안료 혼합물에 추가로 물을 1 : 1 내지 2 : 1 부피비로 혼합하여 문양을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 규사와 점토를 함께 사용하여 전체 문양을 형성할 수 있으며, 다르게는 문양의 일부는 점토/안료/물 혼합물을 사용하여 표현하고, 나머지 문양의 일부는 규사/안료/물 혼합물을 사용하여 표현할 수도 있다. 또한, 상기 혼합물에 의해 형성된 문양 외에 손이나 막대 등과 같은 도구를 사용하여 2차 문양 을 추가로 표현할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태로서, 점토, 규사 또는 이들의 혼합물을 상기 제1 유리층 상에 부착하여 1차 문양을 형성한 다음, 그 위에 안료를 1차 문양 상에 도포함으로써 최종 문양을 완성할 수도 있다. 상기 안료는 1종 이상의 색상을 가질 수 있다.
상기와 같이 제1 유리층 상에 표현된 문양의 두께는 3 mm 이하, 바람직하게는 2 mm 이하이며, 문양의 두께가 3 mm를 초과하면 유리 제품의 제조 시 제1 유리층과 제2 유리층이 제대로 밀착되지 않아서 유리 제품의 제조 후 제1 유리층과 제2 유리층 사이에 빈 공간이 잔존할 수 있다.
이어서, 상기와 같이 문양이 형성된 제1 유리층 상에 제2 유리층을 배치하여 유리 적층체를 형성한다.
상기 제2 유리층은 나트륨 석회 유리(일명 소다 석회 유리), 칼륨 석회 유리, 납유리, 바륨 유리, 규산 유리 등과 같은 규산염 유리를 사용할 수 있으며, 이중에서 특히 나트륨 석회 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제2 유리층은 상기 제1 유리층과 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, 상기 제2 유리층의 크기는 상기 제1 유리층과 동일하거나 상이할 수 있으며, 상기 제2 유리층이 하나의 조각으로서 문양 전체를 덮거나, 복수개의 조각으로서 문양 전체를 덮을 수 있으면 그 크기가 제한되지 않는다.
또한, 상기 제2 유리층은 상기 크기 범위 내의 정사각형, 직사각형, 마름모, 원형, 타원형, 반원형, 별형 등의 여러 형태일 수 있으며, 이와 다르게 불규칙한 형태일 수도 있다.
상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층이 30 × 30 cm2 이하의 크기를 갖는 경우에는 영향이 없으나, 상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층의 적어도 한 변의 길이가 30 cm를 초과하는 경우에는, 상기 내화성 기판, 상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층이 하나 이상의 배기구를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 상기 내화성 기판이 배기구를 갖는 경우, 상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층은 배기구를 갖지 않을 수 있으며, 반대로 상기 내화성 기판은 배기구를 갖지 않고, 상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층이 배기구를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 유리층이 배기구를 갖는 경우, 상기 제2 유리층은 배기구를 갖지 않을 수 있고, 반대로 상기 제1 유리층은 배기구를 갖지 않고 상기 제2 유리층만 배기구를 가질 수 있으며, 경우에 따라 상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층 모두에 배기구가 존재할 수 있다. 또한, 상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층의 크기가 30 × 30 cm2 이하인 경우라도, 문양이 밀집하여 많이 형성된 경우에도 배기구를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 유리층과 상기 제2 유리층이 모두 배기구를 갖는 경우, 배기구들의 위치는 동일하거나 상이할 수 있으나, 배기구의 위치가 상이한 것이 기포의 제거에 보다 용이할 수 있다.
상기 배기구는 이후 유리 적층체를 소성 및 냉각하면서 생성되는 기포가 제거되는 통로로 사용된다.
상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층이 배기구를 갖는 경우, 상기 배기구 의 직경이 1 mm 미만이면 유리 제품의 제조 중에 생성되는 기포를 효과적으로 제거하기 어려우며, 배기구의 직경이 3 mm를 초과하면 유리 제품을 제조하고 난 후에도 배기구가 유리에 의해 메워지지 않고 그대로 남아있게 된다. 따라서, 상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층의 배기구의 직경은 1 내지 3 mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 내화성 기판이 배기구를 갖는 경우, 상기 배기구의 직경이 1 mm보다 작으면 유리 제품의 제조 시 유리층 내에서 생성되는 기포를 효과적으로 제거하기 어려우며, 배기구의 직경이 3 mm보다 크게 되면 유리 표면이 매끄럽게 채워지지 않아 완성도가 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 상기 기판의 배기구의 직경은 1 내지 3 mm인 것이 바람직하다.
상기 배기구의 위치는 기판, 제1 유리층 또는 제2 유리층의 바깥쪽보다는 중앙에 배치되는 것이 바람직하며, 특히 문양이 많이 존재하는 곳에 배치되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 기판, 상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층이 배기구를 갖는 경우, 소정의 두께를 갖는 각종 송곳(drill)을 이용하여 기판 또는 유리층에 배기구를 형성할 수 있으며, 경우에 따라 송곳의 말단에 다이아몬드나 기타 지립 분말이 코팅된 것을 이용할 수도 있다. 이외에도 배기구를 형성하기 위해 16 내지 30 kHz 정도의 진동수로 공구를 진동시켜 구멍을 뚫는 초음파 가공을 이용하거나, 유리를 부분적으로 가열 연화시킨 후 내열 경질 금속으로 제조된 펀치로 구멍을 내는 열간 펀치법 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제1 유리층 또는 제1 유리층은 유리판의 크기에 따라 복수개의 배기구를 가질 수 있다. 또한, 배기구의 개수는 유리층 상에 표현하고자 하는 문양의 형태에 따라 달라질 수 있다. 즉, 유리층이 클수록, 문양이 복잡하고 많을수록 많은 수의 배기구를 사용하는 것이 효과적이다. 배기구가 복수개인 경우, 각각의 배기구 간의 간격은 30 cm 이하인 것이 바람직하며, 배기구 간의 간격이 30 cm를 초과하면 각각의 배기구들 사이에 제거되지 않은 기포가 잔존할 가능성이 있다.
또한, 상기 제1 유리층의 두께가 3 mm 미만인 경우에는 유리에 배기구를 형성하면서 유리가 파손될 가능성이 높으며, 두께가 10 mm 초과인 경우에는 유리층에 배기구를 형성하여도 기포가 효과적으로 제거되지 않을 수 있다. 따라서 상기 제1 유리층의 두께는 3 내지 10 mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층의 적어도 한 변의 길이가 30 cm를 초과하는 경우에, 상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층은 배기구를 갖는 대신, 2개 이상의 유리 조각으로 구성된 모자이크 형태일 수 있다. 또한, 상기 제1 유리층이 모자이크 형태인 경우, 상기 제2 유리층은 모자이크 형태가 아닐 수 있으며, 반대로 상기 제1 유리층은 모자이크 형태가 아니고 상기 제2 유리층만 모자이크 형태일 수 있다, 경우에 따라 상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층 모두가 모자이크 형태일 수 있다. 또한, 상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층의 크기가 30 × 30 cm2 이하인 경우라도, 문양이 밀집하여 많이 형성된 경우에도 상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층이 모자이크 형태의 유리 조각일 수 있다.
또한, 상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층은 특정 색상을 가질 수 있으며, 상기 제1 유리층이 다양한 색상의 모자이크 형태인 경우, 상기 제2 유리는 원판의 투명유리를 사용하여 제1 유리층의 문양 및 색상이 잘 보일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층이 모자이크 형태인 경우, 각각의 유리 조각들의 개수 및 형태를 한정할 필요는 없다. 또한, 각각의 유리 조각들 사이의 간격도 다양할 수 있으나, 유리 제품을 완성한 후 각각의 유리 조각들끼리 결합되기 위해서는 2 mm 이하의 간격을 두고 유리 조각들이 배치되는 것이 바람직하다.
상기 제1 유리층 또는 상기 제2 유리층이 모자이크 형태인 경우, 각각의 조각들은 상이한 종류의 유리일 수 있다. 상기와 같이 유리들이 일정한 간격을 두고 모자이크 형태로 존재하면, 유리 제품의 제조 시에 발생하는 기포를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 상이한 열팽창 계수를 갖는 유리들을 함께 가열 및 냉각할 경우 열팽창 계수의 차이에 따라 발생된 스트레스가 각각의 유리 조각들 사이의 틈에 의해 해소됨으로써 유리 제품의 균열을 방지할 수 있다.
선택적으로, 제조된 유리 적층체에 일정한 압력을 가하여 표현된 문양을 편평하게 해주는 작업을 할 수 있다. 이 경우 압력의 크기는 너무 크지 않은 것이 좋으며, 단지 문양을 편평하게 해줄 수 있는 정도이면 충분하다. 특히, 점토를 사용하여 문양을 표현한 경우에 이러한 작업을 해주면 점토가 뒤틀리거나 점토에 균열이 생기는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 제조된 유리 적층체의 수분을 예를 들면 30 내지 50℃의 온도에서 1 시간 내지 1일 동안 건조하여 제거한다. 이 경우, 건조 온도가 50℃를 초과하면, 급격한 수분 증발로 인해 문양에 균열이 생기며, 건조 온도가 30℃ 미만이면 건조 시간이 너무 길어지는 단점이 있다.
제조된 유리 적층체는 수분을 많이 함유하고 있으며, 이러한 수분은 유리 제품의 제조 시 기포를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 유리 적층체는 충분히 건조하여 사용하는 것이 바람직하다.
이어서, 건조된 유리 적층체를 퓨징(fusing) 기법을 이용하여 유리의 소성 곡선에 따라 소성(firing) 및 냉각한다. 상기 퓨징 기법은 유리들을 퓨징 온도(fusing temperature)까지 가열하여 용융시킨 다음 서로 밀착시키는 방법이다. 이 경우, 소성 및 냉각을 위해 오븐 또는 가마 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이 경우, 유리 적층체의 소성은 유리의 종류에 따라 예를 들면 700 내지 800℃의 퓨징 온도에서 30분 내지 2시간 동안 유지하는 것을 포함한다. 예를 들어, 소다 석회 유리의 경우에는 720 내지 730℃에서 30분 내지 50분 동안 소성할 수 있으며, 일반적인 창유리인 소다 유리의 경우에는 750 내지 780℃에서 1시간 내지 1시간 30분 동안 소성할 수 있다.
일반적으로 2장의 유리를 함께 소성시키면 표면 또는 가장자리로부터 연화(softening)가 일어나면서 2장의 유리가 퓨징(fusing)된다. 이 경우, 유리판의 크기가 30 cm를 초과하게 되면, 2장의 유리가 퓨징되면서 형성된 기포가 효과적으로 제거되지 못하고 내부에 포집된다. 그러나 본 발명에 따른 유리 적층체는 배기 구를 갖거나 모자이크 형태로 존재함으로써, 소성 및 서냉 시 형성된 기포가 이들을 통해 효과적으로 제거될 수 있다.
이어서, 상기 소성이 완료된 유리 적층체를 냉각한다. 상기 냉각은 상기 유리 적층체를 예를 들면 500 내지 600℃의 범위에서 1 내지 10시간, 바람직하게는 5 내지 10 시간 동안 유지한 후, 10 내지 24시간, 바람직하게는 12 내지 20 시간 동안 실온으로 서냉하는 것을 포함한다. 상기와 같은 냉각 조건은 유리 종류 및 두께 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 3 mm 소다 유리의 경우, 530℃에서 6 내지 7 시간 동안 유지한 후 12 내지 15 시간 동안 실온으로 서냉할 수 있으며, 6 mm 두께의 일반 창유리의 경우 550℃에서 6 내지 7 시간 동안 유지한 후 12 내지 15 시간 동안 실온으로 서냉할 수 있다. 또한, 기물의 크기가 클 수록, 유리의 두께가 두꺼울 수록 냉각 시간을 더 길게 하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 냉각이 완료되면, 기판을 제거하여 완성된 유리 제품을 수득할 수 있다.
상기 문양 재료가 점토를 포함하지 않는 경우, 즉 문양 재료로 규사, 규사/안료 혼합물, 규사/안료/물 혼합물 등을 사용하는 경우에는, 상기와 같이 1차 소성 및 1차 냉각이 완료된 유리 제품을 슬럼핑(slumping) 기법을 이용하여 추가로 2차 소성 및 2차 냉각하거나, 블로잉(blowing) 기법을 이용하여 추가 성형할 수 있다. 그러나, 문양 재료로 점토를 사용하여 유리 제품을 제조한 경우에 추가의 소성이나 블로잉 작업을 수행하게 되면 점토에 균열이 발생하므로, 점토 단독, 점토/규사 혼합물 등을 문양 재료로 사용한 경우에는 추가의 소성이나 블로잉 작업을 수행하지 않는 것이 바람직하다.
먼저, 슬럼핑 기법은 판유리를 일정한 형태의 몰드 상에 배치하고 열을 가함으로써 유리가 유연해지면서 유리 자체의 무게와 중력에 의해 스스로 내려앉는 유리의 물리적 성질을 이용하여 성형하는 방법이다.
그러나, 형성된 문양이 제1 유리층과 제2 유리층 사이에서 완전히 융합되지 않은 상태로 유리의 형태를 급격히 변형시키면, 문양이 유리에 안정적으로 안착되지 않고 변형되거나 추가적인 기포 형성이 유발될 수 있다. 따라서, 변형이 심한 경우, 예를 들어 깊이가 5 cm를 초과하는 곡선형 또는 요철형의 몰드를 사용하여 슬럼핑하는 경우에는, 먼저 퓨징 기법을 이용하여 문양을 형성한 후, 특정 형태의 몰드 상에서 상기 유리 제품을 슬럼핑하여 상기 유리 제품의 형태를 변형시키는 것이 효과적이다. 반면에 깊이가 5 cm 이하인 곡선형 요철형 몰드를 사용하는 경우에는 상기 몰드를 내화성 기판으로 사용하여 퓨징 기법과 슬럼핑 기법을 동시에 이용한 유리 제품을 제조할 수도 있다.
슬럼핑 기법을 이용하여 유리 제품을 추가 성형하기 위해서는, 먼저 퓨징 기법에 따라 수득된 1차 유리 제품을 소정의 형태를 갖는 몰드 상에 배치한다. 상기 몰드로는 석고 몰드, 초벌 구이한 도자기 몰드, 세라믹 몰드, 금형 몰드 등이 사용될 수 있으며, 곡선형, 요철형 등의 여러 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 몰드가 곡선형 또는 요철형 등의 형태를 가질 경우, 상기 몰드는 표현하고자 하는 형태에 따라 5 mm 초과의 깊이를 가질 수 있다. 이러한 몰드의 형태에 따라 본 발명의 유리 제품이 다양한 형태를 가질 수 있다.
또한, 작업 완료 후 상기 몰드로부터 유리를 용이하게 제거하기 위해 상기 몰드 상에 이형제 등을 도포할 수 있다. 이 경우, 상기 이형제는 석고 : 규사를 50 : 50으로 혼합한 후 살포하여 사용하거나, 주성분이 알루미나인 캐나다 로팍(ROPAK)사의 쉘프 프라이머(shelf primer) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 유리와의 분리를 위해 이형제 대신에 세라믹 페이퍼를 사용할 수도 있다.
이어서, 몰드 상에 배치된 1차 유리 제품을 사용하여, 유리의 종류에 따라 1차 소성 및 1차 냉각과 유사한 조건으로 2차 소성 및 2차 냉각을 수행한다. 즉, 상기 2차 소성은 유리의 종류에 따라 예를 들면 700 내지 800℃의 퓨징 온도에서 30분 내지 2시간 동안 유지할 수 있으며, 상기 2차 냉각은 상기 유리 적층체를 예를 들면 500 내지 600℃의 범위에서 1 내지 10시간, 바람직하게는 5 내지 10 시간 동안 유지한 후, 10 내지 24시간, 바람직하게는 12 내지 20 시간 동안 실온으로 서냉할 수 있다.
둘째로, 유리 제품의 형태를 추가로 변화시킬 수 있는 블로잉 기법은 규사와 소다 등을 용해로에 넣어 1500℃에서 녹여 만든 유리를 쇠파이프에 말아 공기를 주입하면서 형태를 만드는 방법이다.
블로잉 기법을 추가로 사용하는 경우에는, 먼저 퓨징 방법을 이용하여 문양을 표현한 유리 제품을 그 자체로, 또는 일정한 크기로 절단하여 예를 들면 600 내지 800℃의 온도로 예열한다.
이어서, 예를 들면 1250 내지 1500도의 온도의 가마 내에서 유리의 원료인 규석, 석회석, 소다 등으로 구성된 배치(batch) 또는 큐렛(cullet) 등을 용융시킨 후, 예열된 블로잉 파이프에 부착시킨다. 상기 유리는 일반적으로 투명하며, 이와 다르게 다양한 컬러를 표현하고자 할 경우에는 원하는 컬러 유리봉을 투명 유리가 묻어 있는 파이프에 부착시켜 공기 주입시켜 작업한다. 상기 유리봉으로는 독일의 쿠글러(Kugler)사의 유리봉 등을 사용할 수 있으나, 블로잉 유리와 동일한 성분이면 어느 것이나 가능하다.
이어서, 블로잉 파이프에 공기를 주입하면서 다시 투명 유리를 씌운 다음, 여기에 예열시켜 준비한 퓨징 기법으로 제조된 유리 제품을 부착시킨다. 이어서, 이것을 여러 번 열처리하여 블로잉 기물의 표면에 밀착시켜 도포한 다음, 공기를 주입하면서 목적하는 형태로 성형한다. 이 경우, 1차 유리 제품의 문양이 크게 변하지 않는 정도로만 공기를 주입하는 것이 바람직하다. 이어서, 글로리홀(glory hole)에서 여러 번 열처리하고 집게 형태의 트위저(Tweezer) 등을 이용하여 원하는 형태로 성형할 수 있다.
성형이 완료된 유리는 예를 들면 500 내지 600℃의 온도에서 5 내지 10시간 동안 유지한 후, 12시간 내지 20시간 동안 실온으로 서냉하여 2차 유리 제품을 수득할 수 있다. 이 경우, 기물의 크기가 클 수록, 유리의 두께가 두꺼울 수록 냉각 시간을 길게 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법을 이용하면, 규사나 점토를 이용하여 형성된 문양이 삽입된, 작은 크기의 유리 액세서리로부터 식기, 유리 공예품 및 장식용 창에 이르기까지의 다양한 유리 제품을 효과적으로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 퓨징 기법을 이용한 유리 제품의 제조(점토 이용)
(주) 한글라스사의 판유리 2장을 사용하여 퓨징 기법으로 유리 제품을 제조하였다. 이 경우, 크기가 45 cm × 45 cm이고, 두께가 6 mm인 청색 판유리를 하판 유리로 이용하였으며, 크기가 45 cm × 45 cm이고, 두께가 5 mm인 투명한 판유리를 상판 유리로 이용하였다. 먼저, 하판 유리 상에 접착제로 디자인 한 다음, 안료 없이 색상이 상이한 중국 백토, 슈퍼 화이트, 청자토 및 조합토를 이용하여 하판 유리 상에 문양을 형성하였으며, 이 경우 점토 : 물을 5 : 1 부피비로 혼합하여 사용하였다. 이어서, 문양이 형성된 유리 적층체를, 40℃에서 5시간 동안 수분을 건조하였다. 이어서, 건조된 유리 적층체를, 2 mm 배기구가 1개 형성된 도자 초벌 접시 몰드 상에 배치하고, 780℃의 가마에서 1시간 동안 소성한 후, 550℃에서 7시간 동안 유지한 다음, 15시간 동안 실온으로 서냉하여 유리 제품을 수득하였다.
실시예 2: 퓨징 기법을 이용한 유리 제품의 제조(규사 이용)
스펙트럼96 소다 유리(미국) 2장을 사용하여 퓨징 기법으로 유리 제품을 제조하였다. 이 경우 크기가 30 cm × 30 cm이고, 두께가 3 mm인 스펙트럼 96 소다 유리를 하판 유리로 이용하였으며, 크기가 30 cm × 30 cm이고, 두께가 6 mm인 스펙트럼 96 소다 유리를 상판 유리로 이용하였다. 상기 하판 유리 상에 유리용 접착제로 디자인 한 다음, 백규사와 물을 2 : 1 부피비로 혼합하여 하판 유리 상에 문양을 형성하였다. 이어서, 문양이 형성된 유리 적층체를 40℃에서 1시간 동안 수분 건조하였다. 이어서, 건조된 유리 적층체를 도자 초벌 접시 몰드 상에 배치하고, 725℃의 가마에서 30분 동안 소성한 후, 530℃에서 6시간 동안 유지시킨 다음, 13시간 동안 실온으로 서냉하여 유리 제품을 수득하였다.
실시예 3: 퓨징 기법을 이용한 유리 제품의 제조(규사 및 안료 이용)
스펙트럼 96 소다 유리 2장을 사용하여 퓨징 기법으로 유리 제품을 제조하였다. 이 경우, 크기가 30 cm × 30 cm이고, 두께가 3 mm인 녹색의 스펙트럼 96 소다 유리를 하판 유리로 이용하였으며, 3개의 2 mm 배기구가 있고 크기가 30 cm × 30 cm이고, 두께가 6 mm인 스펙트럼 96 투명 소다 유리를 상판 유리로 이용하였다. 상기 하판 유리 상에 유리용 접착제로 디자인 한 다음, 규사 : 안료 : 물을 5 : 3 : 2 부피비로 혼합하여 하판 유리 상에 문양을 형성하였으며, 이 경우 규사는 천연 규사를 사용하였고, 안료는 도자용 저화도 안료를 사용하였다. 이어서, 문양이 형성된 유리 적층체를 40℃에서 2시간 동안 수분 건조하였다. 이어서, 건조된 유리 적층체를 도자 초벌 접시 상에 배치하고, 720℃의 가마에서 20분 동안 소성한 후, 520℃에서 6시간 동안 유지한 다음, 12시간 동안 실온으로 서냉하여 유리 제품을 수득하였다.
실시예 4: 퓨징 기법을 이용한 유리 제품의 제조(규사 및 안료 이용)
스펙트럼 96 소다 유리 2장을 사용하여 퓨징 기법으로 유리 제품을 제조하였다. 이 경우, 크기가 다양하게 디자인되고 두께가 3 mm인 스펙트럼 96 컬러 소다 유리 조각 4개를 하판 유리로 이용하였으며, 크기가 60 cm × 60 cm이고, 두께가 6 mm인 스펙트럼 96 투명 소다 유리를 상판 유리로 이용하였다. 상기 하판 유리 상에 유리용 접착제로 디자인 한 다음, 규사 : 안료 : 물을 5 : 3 : 2 부피비로 혼합하여 하판 유리 상에 문양을 형성하였으며, 이 경우 안료는 도자용 저화도 안료를 사용하였다. 이어서, 문양이 형성된 유리 적층체를 40℃에서 2시간 동안 수분 건조하였다. 이어서, 건조된 유리 적층체를 도자 초벌 접시 상에 배치하고, 725℃의 가마에서 30분 동안 소성하였으며, 520℃에서 7시간 유지한 다음, 15시간 동안 실온으로 서냉하여 유리 제품을 수득하였다.
실시예 5: 퓨징 기법을 이용한 유리 제품의 제조(규사 및 안료 이용)
(주) 한글라스사의 창유리를 사용하여 퓨징 기법으로 유리 제품을 제조하였다. 이 경우 크기가 120 cm × 30 cm이고, 두께가 5 mm인 녹색 창유리를 하판 유리로 이용하였으며, 크기가 120 cm × 30 cm이고, 두께가 5 mm인 투명 창유리를 상판 유리로 이용하였다. 먼저, 유리용 접착제를 사용하여 하판 유리 전체 상에 백규사를 균일하게 펴서 뿌려준 다음, 디자인에 따라 안료를 자연스럽게 채반을 이용하여 뿌려주었다. 이어서, 손가락 및 도구를 사용하여 문양을 표현한 다음, 상기 문양 상에 투명 상판 유리를 배치하여 유리 적층체를 제조하였다. 이어서, 문양이 형성된 유리 적층체를 40℃에서 5시간 동안 수분 건조하였다. 이어서, 건조된 유리 적층체를 도자 초벌 접시 상에 배치하고, 상기 유리 적층체를 760℃의 가마에서 1시간 동안 소성한 후, 550℃에서 7시간 동안 유지한 다음, 15 시간 동안 실온으로 서냉하여 유리 제품을 수득하였다.
실시예 6: 퓨징 기법을 이용한 유리 제품의 제조(규사, 점토 및 안료 이용)
(주) 한글라스사의 소다 유리 2장을 사용하여 퓨징 기법으로 유리 제품을 제조하였다. 이 경우 크기가 30 cm × 30 cm이고, 두께가 3 mm인 청색의 판유리를 하판 유리로 이용하였으며, 크기가 30 cm × 30 cm이고, 두께가 6 mm인 투명한 판유리를 상판 유리로 이용하였다. 상기 하판 유리 상에 유리용 접착제로 디자인 한 다음, 규사 : 점토 : 안료 : 물을 3 : 4 : 2 : 1 부피비로 혼합하여 하판 유리 상에 문양을 형성하였다. 이 경우 규사는 백규사를 사용하였고, 점토는 중국 백토 및 백자토를 사용하였으며, 안료는 도자용 저화도 안료를 사용하였다. 이어서, 문양이 형성된 유리 적층체를 40℃에서 5시간 동안 수분을 건조하였다. 이어서, 상기 건조된 유리 적층체를 도자 초벌 접시 상에 배치하고, 760℃의 가마에서 1시간 동안 소성한 다음, 550℃에서 6시간 동안 유지한 후 12 시간 동안 서냉하여 유리 제품을 수득하였다.
실시예 7: 퓨징 기법 및 슬럼핑 기법을 이용한 유리 제품의 제조 (규사 및 안료 이용)
스펙트럼 96 소다 유리 2장을 사용하여 퓨징 기법 및 슬럼핑 기법으로 유리 제품을 제조하였다. 이 경우 크기가 30 cm × 30 cm이고, 두께가 3 mm인 스펙트럼 96 불투명 오렌지컬러의 소다 유리를 하판 유리로 이용하였으며, 1개의 2 mm 배기구가 있고 크기가 30 cm × 30 cm이고, 두께가 6 mm인 스펙트럼 96 투명소다 유리를 상판 유리로 이용하였다. 상기 하판 유리 상에 유리용 접착제로 디자인 한 다음, 규사 : 안료 : 물을 5 : 3 : 2 부피비로 혼합하여 하판 유리 상에 문양을 형성하였으며, 이 경우 규사는 백규사를 사용하였고, 안료는 도자용 저화도 안료를 사용하였다. 이어서, 문양이 형성된 유리 적층체를 40℃에서 2시간 동안 수분 건조하였다. 이어서, 건조된 유리 적층체를 도자 초벌 접시 상에 배치하고, 720℃의 가마에서 40분 동안 소성한 후, 530℃에서 6시간 유지한 다음 15 시간 동안 실온으로 서냉하여 1차 유리 제품을 제조하였다. 이어서, 상기 1차 유리 제품을, 석고: 규사를 50:50으로 섞어 만든 깊이 18 cm의 몰드 상에 배치하고 720℃의 가마에서 20분 동안 소성한 후, 530℃에서 6시간 동안 유지한 다음, 15 시간 동안 실온으로 서냉하여 최종 유리 제품을 수득하였다.
실시예 8: 퓨징 기법 및 블로잉 기법을 이용한 유리 제품의 제조 (규사 및 안료 이용)
(주) 한글라스사의 소다 유리 2장을 사용하여 퓨징 기법 및 블로잉 기법으로 유리 제품을 제조하였다. 크기가 10 cm × 10 cm이고, 두께가 5 mm인 투명한 소다 유리를 하판 유리로 이용하였으며, 크기가 10 cm × 10 cm이고, 두께가 5 mm인 투 명한 소다 유리를 상판 유리로 이용하였다. 상기 하판 유리 상에 유리용 접착제로 디자인 한 다음, 규사 : 안료 : 물을 5 : 3 : 2 부피비로 혼합하여 하판 유리 상에 문양을 형성하였으며, 이 경우 규사는 백규사를 사용하였고, 안료는 저화도 안료를 사용하였다. 이어서, 문양이 형성된 유리 적층체를 40℃에서 1시간 동안 수분 건조하였다. 이어서, 건조된 유리 적층체를 도자 초벌 접시 상에 배치하고, 750℃의 가마에서 1시간 동안 소성하였으며 530℃에서 7시간 동안 유지한 다음, 12시간 동안 실온으로 서냉하여 1차 유리 제품을 수득하였다. 상기 1차 유리 제품을 600℃의 픽업(pickup) 가마 내에서 2시간 동안 예열시켰다. 이어서, 유리봉(쿠글러(Kugler), 독일)을 이용하여 초구를 만들고 투명한 유리를 한번 더 모은(gather) 다음, 예열된 1차 유리 제품을 부착시켜 공기 주입 및 열처리하여 성형하였다. 이어서, 블로잉 파이프와 여러 도구를 이용하여 블로잉 성형 후 바로 서냉로에 넣어 530℃에서 6시간 동안 유지한 다음, 15시간 동안 실온으로 서냉하여 최종 유리 제품을 수득하였다.

Claims (8)

  1. 유리 내부에 점토 및 규사로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 재료로 형성된 문양이 삽입된 유리 제품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 문양의 재료가 안료를 추가로 포함하는, 유리 제품.
  3. 내화성 기판 상에 제1 유리층을 배치하는 단계;
    상기 제1 유리층의 적어도 일부 상에 점토 및 규사로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 문양 재료를 도포하여 문양을 형성하는 단계;
    상기 제1 유리층 상의 상기 문양 상에 제2 유리층을 배치하여 유리 적층체를 형성하는 단계;
    상기 유리 적층체를 30 내지 50℃에서 건조하는 단계;
    700 내지 800℃에서 소성하는 단계; 및
    500 내지 600℃에서 1 내지 10시간 동안 유지한 후, 실온으로 서냉하는 냉각 단계
    를 포함하는, 문양이 삽입된 유리 제품의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 문양 재료가 안료, 접착제, 물 또는 이들의 조합물을 추가로 포함하는, 문양 이 삽입된 유리 제품의 제조 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 내화성 기판, 제1 유리층 및 제2 유리층 중 적어도 하나가 배기구를 갖는, 문양이 삽입된 유리 제품의 제조 방법.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 유리층 및 제2 유리층 중 적어도 하나가 2개 이상의 유리 조각으로 구성된 모자이크 형태로 제공되는, 문양이 삽입된 유리 제품의 제조 방법.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 문양 재료가 규사이고,.
    상기 냉각 후, 유리 적층체를 내화성 몰드 상에 배치하는 단계;
    상기 유리 적층체를 700 내지 800℃에서 2차 소성하는 단계; 및
    상기 유리 적층체를 500 내지 600℃에서 1 내지 10시간 동안 유지한 후, 실온으로 서냉하는 2차 냉각 단계
    를 추가로 포함하는, 문양이 삽입된 유리 제품의 제조 방법.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 문양 재료가 규사이고,
    상기 냉각 후, 유리 적층체를 블로잉(blowing) 성형하는 단계를 추가로 포함하는, 문양이 삽입된 유리 제품의 제조 방법.
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