KR20100043405A - 은점토용 바인더 조성물 및 이를 포함하는 은점토 조성물 - Google Patents

Abstract

은점토용 바인더 조성물은 아크릴산 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함하는 점진제 30 내지 90중량%, 유지 5 내지 15중량%를 포함하고 여분의 물을 포함한다.상기 은점토용 바인더 조성물은 은점토의 조형유지성을 개선할 수 있다.

은점토, 은점토용 바인더 조성물, 아크릴산, 글리세린

Description

은점토용 바인더 조성물 및 이를 포함하는 은점토 조성물{BINDER COMPOSITION FOR SILVER CLAY AND SILVER CLAY COMPOSITION HAVING THE SAME}

본 발명은 바인더 조성물 및 이를 포함하는 은점토 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 은점토에 사용될 수 있는 바인더 조성물 및 이를 포함하는 은점토 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 은 및 그의 합금으로 제작되는 은공예품들은 주조 또는 단조 공정에 의해서 제조되고 있다. 주조를 이용하여 제품을 만들기 위해서는 최종 제품의 디자인 시안-왁스(마스터 패턴)패턴 가공-석고플라스크-왁스분해-은 용탕주입-후가공 완성품을 만드는 공정을 거친다. 또한, 단조를 이용하는 공정은 프레스를 이용하여 고온상태의 반 용융 은 덩어리를 소성변형시키고 특정한 형상으로 절단 및 필요요소를 접합하는 공정을 거친다. 그러나 위와 같은 공정은 복잡한 부가 공정을 거침에 따른 시간과 노동력이 소요되고, 주조 공정에서는 금속을 용해하는데 많은 에너지가 드는 단점과 단조 공정에서는 프레스와 절단작업 시의 안정성이 우려되는 문제가 있다.

이에따라, 최근 은분말과 유기계 바인더를 혼합하여 점토와 비슷한 성질을 띄는 귀금속점토를 제조하는 공정을 이용하여 금속 소결체를 얻는 방법이 적용되었다. 이는 조형물의 형상으로 성형 후 융점이하에서 열처리 하게 되면 유기바인더 물질이 열분해되어 제거됨에 따라, 금속분말의 확산에 의한 결합에 의해 소결공정을 거치는데, 이를 이용하면 기존의 귀금속 세공방법인 주조, 접합, 절단, 연마 등의 방법에 비해 공정시간 및 노동력을 줄일 수 있는 장점이 있다.

은점토는 유기계 바인더의 성분과 그 함량비율에 따라 그 소결거동이 달라져, 소결된 조형물의 수축률, 미세구조, 경도, 밀도 등의 물성이 달라진다. 적절한 최종조형물의 형상을 유지하기 위해서는 소결 수축율이 20%이하, 경도와 밀도가 높은 것이 표면처리에 유리하므로, 적절한 물성을 가져야만 하는 특징이 있다. 또한 형상이 얇거나 가늘더라도 파괴가 일어나지 않는 충분한 강도가 확보되어야 한다. 그러나, 은점토 공예품을 제작하고 소결을 실시함에 따라, 수분이 부족하여 갈라지는 현상, 건조가 잘 되지 않아 소결시 형상이 일그러지거나 무너지는 등의 그 형상 유지의 어려움이 있다. 또한 기존의 여러 가지 산업용 은점토 바인더 성분에는 피부조직이나 점막에 자극을 주는 물질이 함유되어 있어, 손으로 직접 조형시 인체에 유해한 영향을 끼칠수 있으며, 소결시 바인더가 기상으로 제거될 때 발생된 기상의 물질이 인체에 유해하여, 소결시 특별한 환기 시스템을 필요로 한다. 또한, 은점토 공예에서 금속 조형물을 제작함에 따라 발생하는 은분말의 손실 또한 문제점이다. 기존의 바인더 물질을 이용하였을 경우, 제작시 작업하는 공간, 제작도구나 손 등에 은점토가 쉽게 흡착되는 특성이 있어, 이로 인한 손실을 야기하여 경제적인 면에서도 영향을 끼치게 된다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 조형물의 형상을 유지하며, 소결시 유해가스가 발생하지 않고, 손에 묻는 현상이 개선되어 은의 손실이 적은 특성을 가진 은점토용 바인더 조성물 및 이를 포함하는 은점토 조성물을 제공 하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물은 아크릴산 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함하는 점진제 30 내지 90중량%, 유지 5 내지 15중량%를 포함하고 여분의 물을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 은점토용 바인더 조성물은 유화제 또는 계면활성제를 0.5 내지 5 질량%를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유화제는 올리브 리퀴드 오일을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 계면활성제는 비이온 계면활성제를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유지는 해바라기씨 오일 및 팜오일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 은점토 조성물은 아크릴산 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함하는 점진제 30 내지 90중량%, 유 지 5 내지 15중량% 및 여분의 물을 포함하는 은점토용 바인더 조성물을 10 내지 50중량% 및 여분의 3 내지 7㎛의 입경의 은 분말을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물 및 이를 포함하는 은점토 조성물은 20%이내의 수축률을 보여서 얇은 성형체를 만들어도 파괴가 일어나지 않고 목적하는 형상을 유지할 수 있으며, 조형시 손에 잘 묻지 않아 작업시 은의 손실을 줄일수 있으며, 또한 소결공정에 의해 유해가스가 발생하지 않아, 작업 환경을 개선할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 일 실시예들에 따른 은점토용 바인더 조성물 및 이를 포함하는 은점토 조성물을 제조하는 방법을 상세하게 설명한다.

은점토용 바인더 조성물

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물은 아크릴산 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함하는 점진제 약 30 내지 90중량%, 유지 약 5 내지 15중량%를 포함하고 여분의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 점진제는 점도를 높여주는 물질로써, 가열시 신속하게 겔화되어 조형체의 형상유지를 용이하게 하기 위해 첨가되며, 본 발명의 은점토용 바인더 조성물에 함유되는 점진제는 셀룰로오스계 바인더, 폴리비닐계 바인더, 폴리에스테르계 바인더, 아크릴계 바인더, 왁스계 바인더, 수지계 바인더, 전분, 젤라틴 및 소맥분 등을 예로 들 수 있으며, 바람직하게는 아크릴계 바인더, 폴리 에스테르계 바인더, 더욱 바람직하게는 아크릴산 또는 글리세린 등이 사용될 수 있다.

상기 아크릴산은 불포화카르복실산의 하나로 아세트산과 비슷한 냄새가 나는 액체이며, 물과 임의의 비율로 혼합되어 사용될 수 있다. 공업적으로 아세틸렌의 카르보닐화반응에 의해 제조되고, 중합하기 쉽고 이 화합물이 단독으로 중합하여 생기는 고분자는 물에 녹아 높은 점성도를 가진 용액이 되므로, 점진제로서 사용될 수 있다.

상기 글리세린은 유지가 가수분해될때 지방산과 함께 생성되는 액체로, 의약품, 폭약, 화장품의 원료나 기계류의 윤활제로 쓰인다.

선행특허에서는 사용되지 않은 상기의 점진제들을 이용하여 실험을 한 결과 소성후 조형물의 형상이 잘 이루어 지는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물은 점진제인 아크릴산 및 글리세린중 적어도 하나를 약 30 내지 90중량% 포함한다. 상기 아크릴산 또는 글리세린은 은분말과의 응집을 일으켜, 형상유지를 용이하게 하는 역할을 수행한다. 상기 아크릴산 및 글리세린 중 적어도 어느하나의 첨가량이 30중량% 미만에서는 점진제로서의 효과가 불충분하고, 90 중량%를 초과하면 얻어진 조형체에 미세한 균열이 발생하고, 광택도 감소되므로 바람직하지 않다.

상기 유지는 3가의 알코올과 지방산의 에스테르로 되어 있으며, 식용, 비누제조 또는 의약품제조에 주로 쓰이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물에 함유되는 유지는 올리브유, 동백유, 땅콩유, 해바라기씨유, 피마자유, 야자유, 팜오일 등을 예로 들 수 있으며, 바람직하게는 해바라기씨유 또는 팜 오일 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물은 유지인 해바라기씨유 및 팜오일중 적어도 하나를 약 5 내지 15중량% 포함한다. 은점토용 바인더 조성물의 보습을 유지시키며, 손에 점토가 붙는 것을 방지하기 위한 역할을 수행하며, 상기 해바라기씨 또는 팜오일 중 적어도 어느하나의 첨가량이 5중량% 미만에서는 다른 제작도구나 손에 쉽게 흡착되는 은의 특성으로 인한 은의 손실을 야기하며, 15 중량%를 초과하면 소결 시 밀도하락의 원인이 되며 은분말의 상호작용을 방해하는 원인이 되므로 바람직하지 않다.

본 발명의 일 실시예예 따르면, 상기 은점토용 바인더 조성물은 필요에 따라 유화제 또는 계면활성제를 더 포함할 수 있다.

상기 유화제는 서로 혼합하지 않는 두 종의 액체를 안정한 에멀션으로 만드는 물질로, 한분자속에 친수성 그룹과 친유성 그룹의 양쪽을 가진다. 유화제에는 두 가지 종류가 있는데 O/W형에는 친수성이 강한 알칼리비누, 합성세제, 단백질, 식물고무, 알긴산염, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 사포닌 등을 예로 들수 있으며, W/O형에는 친유성이 강한 중금속비누, 라놀린, 로딘, 리세틴, 올리브리퀴드, 다가알코올의 지방산에스테르 등이 있으며, 바람직하게는 올리브 리퀴드를 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물은 유화제로서 올리브 리퀴드(olive liquid)를 약 0.3 내지 5중량% 포함한다. 상기 올리브 리퀴드는 올리브 오일에서 추출해서 만들어진 가용화제로 다른 유화제와는 달리 올리브 오일로 만들어져, 자체 보습력이 있어, 물과의 혼합을 용이하게 하며, 상기 올리브 리퀴드의 첨가량이 0.3중량% 미만에서는 유화성이 떨어져 바인더의 혼합이 용이하게 일어 나지 못하게 되며, 5%중량을 초과하면 소결 시 기화되며 많은 연기가 나며, 조형물의 강도를 낮추는 결과를 초래하여 바람직하지 않다.

상기 계면활성제는 용액에서 계면에 흡착하여 그 표면장력을 감소시키는 물질로, 본 발명의 일 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물은 알데히드계의 고분자 화합물을 포함하는 계면활성제를 약 0.3 내지 9중량% 포함할 수 있으며, 구체적으로, 비이온 계면활성제인'Gell mild D'(제품명, 신일본화학사, 일본)가 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물은 각각 아크릴산 약 30 내지 70 중량%, 해바라기씨 약 5 내지 15중량%, 올리브 리퀴드 약 0.5 내지 5 중량% 및 여분의 물을 포함하며, 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물은 각각 글리세린 약 50 내지 90 중량%, 팜 오일 약 5 내지 25중량%, GMD(gell mild D) 약 0.3 내지 9 중량% 및 여분의 물을 포함한다.

은점토 조성물

본 발명의 일 실시예에 따른 은점토 조성물은 아크릴산 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함하는 점진제 약 30 내지 90중량%, 유지 약 5 내지 15중량%를 포함하고 여분의 물을 포함하는 은점토용 바인더 조성물을 약 10 내지 50중량% 포함하고 약 3 내지 7㎛의 입경의 은 분말을 약 50 내지 95중량% 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 은점토에 함유되는 평균입경이 약 3 내지 7㎛ 인 은분말은 화학환원법 등에 의해 제조된 구상의 은 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 은점토는 은분말을 약 50 내지 95중량% 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 은분말의 함량은 약 50 내지 80중량% 일 수 있다. 상기 은분말의 함유량이 50중량% 미만에서는 얻어진 소성체의 금속광택을 나타내는 데에 충분한 효과가 얻어지지 않고, 은 분말의 함유량이 95중량%를 초과하면 점토로서의 신장 및 강도가 저하되게 되므로 바람직하지 않다.

상기 은분말의 입경이 3 ㎛ 미만에서는 얻어지는 소결체의 물리적 강도가 약해지므로 바람직하지 않고, 은분말의 입경이 7㎛를 초과하면 소결시에 있어서의 수축률이 커지므로 바람직하지 않다.

본 발명의 일 실시예에 따른 은점토 조성물은 아크릴산 약 30 내지 70 중량%, 해바라기씨 약 5 내지 15중량%, 올리브 리퀴드 약 0.5 내지 5 중량% 및 여분의 물로 이루어진 은점토용 바인더 조성물과 입경 약 3 내지 7㎛의 은 분말을 약 50 내지 95중량% 함유한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 은점토 조성물은 글리세린 약 50 내지 90 중량%, 팜 오일 약 5 내지 25중량%, 비이온 계면활성제 약 0.3 내지 9 중량% 및 여분의 물로 이루어진 은점토용 바인더 조성물과 입경 약 3 내지 7㎛의 은 분말을 약 50 내지 95중량% 함유한다.

이하에서는 구체적인 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 은점토용 바인더 조성물을 함유하는 은점토의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

실시예 1

아크릴산 약 50질량%, 해바라기씨 오일 약 10질량%, 올리브 리퀴드 약 2질량% 및 물 약 38질량%를 전자저울로 계량하여 무게비로 준비하여 180℃항온수조에서 10분간 교반하였다. 이후 냉각하여 증발에 의해 소진된 무게를 물로 보정하여 본 발명의 은점토용 바인더 조성물을 제조하였다. 상기 은점토용 바인더 조성물 250g 및 입경의 분포가 약 3 내지 7㎛인 구형인 은 분말 750g를 교반기에 넣고 20분간 교반을 실시하여 은점토 조성물을 제조하였다.

실시예 2

글리세린 약 85질량%, 팜 오일 약 10질량%, GMD 약 5질량%를 전자저울로 계량하여 무게비로 준비하여 180℃항온수조에서 10분간 교반하였다. 이후 냉각하여 증발에 의해 소진된 무게를 물로 보정하여 본 발명의 은점토용 바인더 조성물을 제조하였다. 상기 은점토용 바인더 조성물 250g 및 입경의 분포가 약 3 내지 7㎛인 구형인 은 분말 750g을 교반기에 넣고 20분간 교반을 실시하여 은점토 조성물을 제조하였다.

실험예 1

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1의 은점토를 임의의 나뭇잎 후면부에 약 0.3 내지 0.5mm로 도포하고 80℃에서 15분간 건조시켰다. 건조된 은점토를 프로판-산소 토오치를 이용하여 가열하여 나뭇잎을 연소시켰다. 나뭇잎이 제거된 은점토는 나뭇잎의 형상으로 조형되며, 표면의 이물질을 묽은 황산에 침지시켜 닦고 수세미로 마무리하여 나뭇잎 모양의 조형물을 제작하였다.

따라서, 최종 조형물의 두께는 약 0.5mm이하로 장식물로 활용하는데 충분한 강도를 유지하였으며, 30분 안에 성공적으로 제작할 수 있었다.

실험예 2

본 발명의 일 실시예에 따른 은점토 조성물의 소결 후 형상변화를 확인하기 위하여, 도 2에 나타낸 바와 같이 직경 1cm의 아크릴 틀을 이용하여 동일한 형상의 복수의 시편을 제작하고 건조시켰다. 구체적으로, 은분말 70wt% 및 은점토 조성물 (팜 오일10%, 글리세린 85%, GMD 5%)30wt%로 이루어진 PMC를 상기 도 2의 틀에 채워넣은 후, 알루미늄 재질의 상형몰드위에 2Kg의 추를 이용하여 가압 성형하여 다수의 동일한 직경의 디스크형 시편을 제조하여 전기오븐을 이용하여 150℃에 시편을 장입하고 ± 1℃로 유지하면서 약 10분 동안 건조시켰다. 이후, 진공소결로를 이용하여 20mtorr 의 진공에서 700℃, 750℃, 800℃, 850℃, 900℃로 온도를 설정하여 각각 50분 동안 승온하여 15분 유지후 진공상태에서 로냉하는 소결공정을 실시하였다.

도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 800℃, 15분의 소결조건에서 가장 적합한 소결특성(도 5b참조)을 보였으며, 21%의 선 수축률 및 31의 비커스 경도값을 나타내는 소결체를 얻을 수 있었다.

은점토 조성물로 이루어진 조형체를 건조시킨 후, 전기로에서 소결할 때에는 은의 융점이상의 온도를 유지하면서 소결하지 않으면, 충분한 강도를 갖는 소결체가 얻어지지 않는다. 또한 로내의 온도를 정확히 제어할 수 없는 경우가 많고 또한 로내의 온도가 지나치게 고온이면 소결체가 변형될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 은점토 조성물을 이용하여 조성물을 제조하는 경우, 소결 시간을 단축시킬 수 있으며, 결과적으로 조형물 제작에 적합한 21% 정도의 선수축률 이하의 소결체를 성공적으로 얻을 수 있었으며, 20이상의 비커스경도 또한 성공적으로 얻을 수 있었다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 은점토 조성물은 20%이하의 선수축률 및 20이상의 비커스 경도를 갖는 조형물을 제조할 수 있으며, 따라서, 조형물의 형상을 효과적으로 유지할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 나뭇잎을 템플레이트로 이용한 은점토 조형공정을 나타낸 것이다.

도 2는 은점토의 소결조건에 따른 변화를 알기위한 시편 은점토 시편 제작 공정을 나타낸 것이다.

도 3은 소결온도에 따른 비커스 경도의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4는 소결온도에 따른 선수축율의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5a는 700℃, 15분의 소결조건에 따른 글리세린 위주의 은점토의 소결체의 미세구조의 변화를 나타낸 것이다.

도 5b는 800℃, 15분의 소결조건에 따른 글리세린 위주의 은점토의 소결체의 미세구조의 변화를 나타낸 것이다.

도 5c는 900℃, 15분의 소결조건에 따른 글리세린 위주의 은점토의 소결체의 미세구조의 변화를 나타낸 것이다.

Claims (6)

1. 아크릴산 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함하는 점진제 30 내지 90중량%, 유지 5 내지 15중량%를 포함하고 여분의 물을 포함하는 은점토용 바인더 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 은점토용 바인더 조성물은 유화제 또는 계면활성제를 0.5 내지 5 질량%를 더 포함하는 은점토용 바인더 조성물.
3. 제 2항에 있어서, 상기 유화제는 올리브 리퀴드 오일을 포함하는 은점토용 바인더 조성물.
4. 제 2항에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온 계면활성제를 포함하는 은점토용 바인더 조성물.
5. 제 1항에 있어서, 상기 유지는 해바라기씨 오일 및 팜오일 중 적어도 하나를 포함하는 은점토용 바인더 조성물.
6. 아크릴산 및 글리세린 중 적어도 하나를 포함하는 점진제 30 내지 90중량%, 유지 5 내지 15중량%를 포함하고 여분의 물을 포함하는 은점토용 바인더 조성물을 10 내지 50중량%; 및

   여분의 3 내지 7㎛의 입경의 은 분말을 포함하는 은점토 조성물.

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