KR20010002054A - 다채무늬 유리판넬의 제조방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 주로 건축물의 내외장재로 사용되는 석재대용 다채무늬 유리판넬의 제조방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명의 목적은 자외선에 의하여 변색되거나 탈색되지 않고, 인쇄층과 유리와의 접착강도가 높아 물에 노출되더라도 인쇄층이 박리되지 않으며, 건물벽에 시공을 할 경우 모르타르만으로 접착시킬 수 있는 천연석재의 무늬를 재현한 유리판넬의 제조방법을 제공하는 것이다.

3. 발명의 해결방법의 요지

대리석 또는 화강암등 재현하고자 하는 천연석재의 표면을 촬영하여 마젠타(빨강), 시안(파랑), 옐로우(노랑), 검정(블랙)의 기본색으로 색분해하는 제1 단계와; 색분해된 필름에 의거하여 유리의 표면에 마젠타, 시안, 옐로우, 블랙의 4가지 색으로 발색되는 유약을 실크스크린(silk screen)으로 각각 인쇄하고, 백색의 불투명 유약을 인쇄면 위에 전체적으로 도포하는 제2 단계와; 이를 소성로에서 450∼800℃의 온도에서 3∼30분간 소성한 후, 냉각시키는 제3 단계로 이루어진다.

4. 발명의 중요한 용도

건축물의 내외장재 뿐만 아니라 반투명하게 제작하여 평면광원으로 활용한다.

Description

다채무늬 유리판넬의 제조방법{Production Method of Glass Panel of Miscellaneous Patterns}

본 발명은 주로 건축물의 내외장재로 사용되는 석재대용 다채무늬 유리판넬의 제조방법에 관한 것이다.

건축물이 고급화됨에 따라 전통적인 타일이나 유리 외에 건축물의 내외장재로서 천연석재 판넬이 많이 사용되고 있다. 그 밖에 천연석재 판넬은 식탁, 회의용 테이블의 상판 등 여러 가지로 그 용도가 확대되고 있는데 본질적으로 천연물이기 때문에 품질관리가 어렵고, 무엇보다도 값이 매우 비싸서 대체품의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

이러한 천연석재 패널의 대체품 개발은 종래에는 크게 나누어 유리나 합성수지의 투명판에 천연석재의 무늬가 인쇄된 필름을 붙이는 방법(필름접착식)과 투명판에 직접 인쇄하는 방법(직접인쇄법)의 2 가지 방향으로 연구되어 왔다.

필름접착식은 이를테면, 천연대리석의 무늬를 가지는 판넬을 제조하고자 하는 경우 대리석 무늬가 인쇄된 합성수지 필름을 투명한 유리나 플라스틱의 배면에 접착제 또는 열융착에 의하여 접착시키므로써 전면에서 볼 때 투명한 유리를 통하여 대리석 무늬가 현출되도록 하는 것이다. 그러나, 이 방법에 의하여 제조된 판넬은 건축물의 외장재로 사용하는 경우 인쇄층이 자외선에 의하여 변색 또는 탈색되어 건물의 수명(20∼50년)만큼 색상이 유지되기 어렵다. 또한, 플라스틱 필름은 임계표면장력이 낮아서 건물벽에 시멘트 모르타르(mortar)를 사용하여 벽면에 접착시키는 경우 그 접착강도에 문제가 있다.

직접인쇄법은 유기용매에 안료를 분산시킨 인쇄잉크를 사용하여 투명판의 배면에 직접 실크스크린 등의 방법에 의하여 대리석 무늬 등을 인쇄한 후 열처리에 의하여 유리 또는 플라스틱 판넬에 밀착시키는 방법이다. 그러나, 유리를 기판으로 사용하는 경우 인쇄잉크가 유리속으로 흡수되지 않기 때문에 인쇄된 망점들이 경화되기 전에 주위로 번져서 인근의 다른 색상과 혼합되어 무늬의 선명도가 낮아져 천연석재의 무늬를 재현하기 어려운 결점이 있으며 또한, 물기에 노출되는 경우 인쇄층이 박리되거나 햇빛(자외선)에 노출되는 경우 변색이나 탈색된다.

본 발명의 발명자의 선출원인 특출 제99-10164호에 의하면 유리 또는 플라스틱의 투명판에 무늬를 인쇄하기 전에 먼저 자외선 차단제를 코팅하므로써 무늬층이 변색되는 것은 방지될 수 있다. 그러나 이 방법에 의하더라도 자외선에 의하여 변색되는 것만 방지될 뿐 인쇄충은 본질적으로 합성수지와 같은 물성을 가지기 때문에 모르타르를 사용하여 벽면에 접착시키기 어려운 결점은 그대로 남는다.

본 발명의 목적은 자외선에 의하여 변색되거나 탈색되지 않고, 인쇄층과 유리와의 접착강도가 높아 물에 노출되더라도 인쇄층이 박리되지 않으며, 건물벽에 시공을 할 경우 모르타르만으로 접착시킬 수 있는 천연석재의 무늬를 재현한 유리판넬의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 다채무늬 유리판넬의 단면사시도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

11: 기판(유리) 12: 인쇄층

13: 백색의 불투명 유약층

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 대리석 또는 화강암등 재현하고자 하는 천연석재의 표면을 촬영하여 빨강(마젠타), 파랑(시안), 노랑(옐로우), 검정(블랙)의 기본색으로 색분해하는 제1 단계와;

색분해된 필름에 의거하여 유리의 표면에 빨강, 파랑, 노랑, 검정의 4가지 색으로 발색되는 유약을 실크스크린(silk screen)으로 각각 인쇄하고, 백색의 불투명 유약을 인쇄면 위에 전체적으로 도포하는 제2 단계와;

이를 소성로에서 450∼800℃의 온도에서 3∼30분간 소성한 후, 냉각시키는 제3 단계로 이루어진다.

상기 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1 단계의 재현하고자 하는 천연석재의 표면을 촬영하여 색분해 공정은 통상의 지면(紙面) 인쇄시 색분해 방법과 동일하다.

통상적으로는 마젠타, 시안, 옐로우, 블랙의 4가지 기본색으로 분해하면 충분하나 기본색을 달리 하여도 되고, 특별한 색을 보다 선명하게 발색시키고자 그 색만의 유약을 따로 조제하여 사용하고자 하는 경우에는 해당 색깔을 별색으로 취급할 수도 있다. 이 경우 색분해는 5도 이상이 된다.

그리고, 컴퓨터 그래픽을 활용하면 대리석 등의 천연석재 뿐만 아니라 면이 좁은 옥이나 호안석 등의 보석의 표면을 재현할 수도 있다.

제2 단계의 실크스크린에 의한 인쇄 공정에서 사용하는 유약은 도자기에 인쇄하는 유약을 사용하면 충분하다. 즉, 소성후 각각 마젠타, 시안, 옐로우, 블랙으로 발색되는 유약을 사용하는데 주로 프리트(frits)와 발색 성분으로 이루어지며 각 색깔별로 발색 성분의 조합은 여러 가지 있을 수 있다.

이를테면, 마젠타로는 셀레늄(Se) 성분, 시안으로는 코발트(Co) 성분, 옐로우로는 카드뮴(Cd) 성분을 각각 함유하는 유약을 사용하고, 블랙으로는 크롬(Cr)과 구리(Cu)가 함께 함유된 유약을 사용할 수 있는데 시판되고 있는 저온 소성용 유약을 사용하여도 된다. 다만, 시편에 사용하고자 하는 유약을 도포하여 소성시켜 발색을 확인하여 본 후에 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 특징으로 유약성분이 표면에 노출되지 않기 때문에 납(Pb)이나 카드뮴(Cd)등 인체에 유해한 중금속이 함유된 유약을 사용하여도 무방하다.

유약은 실크스크린으로 인쇄하기 위하여는 혼화제(medium)와 혼합하여 사용하여야 하는데 혼화제로는 발색 성분이 없고, 소성시 타서 없어지며, 적당한 점도를 가지는 것이면 사용할 수 있다. 이를테면, 테르펜(terpene)유 등이 적당하며 점도를 조절하기 위하여 저비점의 유기용매와 함께 사용할 수도 있다.

백색의 불투명 유약은 발색유약을 도포한 후에 인쇄면위에 전체적으로 고르게 도포하는데 스프레이에 의하여 분사할 수도 있다. 이는 지면인쇄에서의 종이와 같은 역할을 한다.

백색의 불투명 유약은 이를테면, 이산화티탄(TiO₂)과 프리트로 이루어지는데 불투명한 이산화티탄의 함량을 낮추거나 도포하는 두께를 얇게 하면 반투명하게 제조할 수 있다. 반투명하게 제조된 유리판넬은 배면에 광원을 장착하여 평면광원으로 활용할 수 있다. 그리고, 기판으로 사용하는 유리는 완전히 투명한 유리 뿐만아니라 무광처리된 유리나 색유리를 사용할 수도 있다.

제3 단계의 소성공정은 450∼800℃의 온도에서 3∼30분간 이루어지며, 소성온도가 높을수록 소성시간이 짧아진다.

소성로는 회분식(batch type), 연속식 어느 형태로 하여도 좋고, 소성로의 분위기는 산화나 환원중 어느 쪽으로 하여도 된다.

소성후의 냉각공정을 강화유리 제조공정과 같이 온도제어를 하면(급랭시키면) 강도가 높아진다.

본 발명의 구성은 이하 실시예에 의하여 더욱 명확해 질 것이다.

〈실시예 1〉

제1 단계로, 붉은색의 장석 결정과 검정색의 운모 결정을 가지는 인도산 화강암의 연마면을 슬라이드 필름으로 촬영한 후, 마젠타, 시안, 옐로우 및 블랙으로 4도 색분해를하여 이에 의하여 4장의 실크스크린을 준비하였다.

제2 단계로, 제1 단계에 의하여 준비된 실크스크린을 사용하여 4가지 색의 유약을 테르펜유에 혼화하여 유리면 위에 차례로 인쇄한 후, 마지막으로 백색의 유약을 전면에 걸쳐 1mm의 두께로 도포하였다. 여기에서 사용된 유약은 시판되고 있는 세르덱 사(Cerdec AG, 독일)의 제품을 사용하였으며 각 색깔별 유약을 구성하는 성분의 CAS-No. 및 속명(common name)은 다음의 표 1에 기재하였다.

제3 단계로, 유약이 도포된 유리판을 700℃의 온도에서 10분간 소성시킨 후, 통상의 강화유리 제조공정에 따라 급랭시켰다.

이상의 3 단계 공정을 통하여 제조된 다채무늬 유리판넬은 화강암중의 반짝이는 결정을 제외한 모든 부분이 색의 섞임없이 선명하고 완벽하게 재현되었다. KSL 2002-97에 의하여 만곡시험을 한 결과 만곡도가 0.02%로 측정되었고, KSL 2002-97에 의하여 내충격성 및 파편의 상태를 측정한 결과 내충격성이 일반 강화유리의 요구조건에 부합하였으며, KSM 5000-95에 의하여 촉진내후성 시험을 한 결과(sunshine carbon arc × 300시간) 변색되거나 탈색되지 않았다.

무엇보다도 유약 도포면의 임계표면장력(γ_c)이 78.0 mN/m으로 측정되어 임계표면장력(γ_c)이 25∼45 mN/m인 합성수지 필름을 접착시킨 종래의 다채무늬 유리판넬보다 높아 모르타르를 사용하여 벽에 시공하는 것이 가능함을 알았다.

〈실시예 2〉

제1 단계로, 황토색(옐로우 오커)에 흰 줄무늬가 있는 이탈리아산 대리석의 연마면을 슬라이드 필름으로 촬영한 후, 실시예 1에서와 마찬가지로 4장의 실크스크린을 준비하였다.

제2 단계로, 실시예 1과 동일한 유약을 사용하였고, 백색의 유약은 0.5mm의 두께로 도포하였으며, 제3 단계의 소성공정은 실시예 1과 동일하게 하였다.

이상의 3 단계 공정을 통하여 제조된 다채무늬 유리판넬은 대리석 표면의 결점까지 선명하고 완벽하게 재현되었으며, 배면에 형광등을 설치하고 광투과율을 조사한 결과 대략 10%(어둡게 인쇄된 부분)∼25%(흰색 줄무늬 부분)로 조사되었다.

본 발명에 의하면 강화유리로 제작하는 경우 천연석재보다 얇게 제작할 수 있어 건물을 경량화할 수 있다.

또한, 천연석재의 무늬 뿐만 아니라 보석의 표면을 재현할 수도 있고, 반투명하게 제작하는 경우 발광체를 내부에 장착하여 평면광원으로 활용할 수도 있다.

Claims (4)

1. 재현하고자 하는 천연석재의 표면을 촬영하여 마젠타(빨강), 시안(파랑), 옐로우(노랑), 블랙의 기본색으로 색분해하는 제1 단계와;

   색분해된 필름에 의거하여 유리의 표면에 마젠타, 시안, 옐로우, 블랙의 4가지 색으로 발색되는 유약을 실크스크린(silk screen)으로 각각 인쇄하고, 백색의 불투명 유약을 인쇄면 위에 전체적으로 도포하는 제2 단계와;

   이를 소성로에서 450∼800℃의 온도에서 3∼30분간 소성한 후, 냉각시키는 제3 단계로 이루어지는 다채무늬 유리판넬의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 제2 단계의 백색의 불투명 유약을 얇게 도포하여 반투명하게 하는 것을 특징으로 하는 다채무늬 유리판넬의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 제3 단계의 소성후 냉각공정에서의 온도를 급랭시키므로써 기판이 되는 유리를 강화시키는 것을 특징으로 하는 다채무늬 유리판넬의 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 반투명하게 제조된 다채무늬 유리판넬의 내부에 광원을 장착하여 평면광원으로 사용하는 다채무늬 유리판넬의 용도.