KR100948362B1 - 인조대리석 조형물의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복잡한 3차원 형상을 갖는 인테리어 기둥과 같은 인조대리석 조형물을 용이하게 제작할 수 있는 인조대리석 조형물의 제작방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 인조대리석 조형물의 제작방법은, (a) 3차원 도면을 통해 제작하고자 하는 조형물의 형태를 복수개로 분할하는 단계; (b) 상기 각각의 분할된 형태에 대응하는 형태로 복수개의 몰드를 성형하는 단계; (c) 인조대리석 판재를 상기 성형된 몰드의 외면에 대응하는 형태들로 재단하는 단계; (d) 상기 몰드와 인조대리석 판재들을 진공 열성형하여 인조대리석 판재들을 몰드의 외면과 상응하는 형태로 성형하는 단계; 및 (e) 상기 성형된 인조대리석들을 서로 맞대어 조립하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

인테리어 기둥, 조형물, 인조대리석, 몰드, 열성형

Description

인조대리석 조형물의 제작방법{Method for Manufacturing Architectural Model Made of Artificial Marble}

본 발명은 인조대리석 조형물을 제작하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복잡한 3차원 형상을 갖는 인테리어 기둥과 같은 인조대리석 조형물을 용이하게 제작할 수 있는 인조대리석 조형물의 제작방법에 관한 것이다.

인조대리석은 천연 석분이나 광물을 수지성분(아크릴, 불포화폴리에스테르, 에폭시 등)이나 시멘트와 배합하고 각종 안료 및 첨가제를 첨가하여 천연석의 질감을 구현한 인조 합성체를 통칭하는데, 대표적으로는 아크릴계 인조대리석, 폴리에스테르 인조대리석 등을 들 수 있다. 이들 아크릴계 인조대리석과 폴리에스테르 인조대리석은 고체 재료에 특유한 강도와 색조를 가지고 있으며, 특히 아크릴계 인조대리석은 우수한 가공성과 내후성을 가지고 있다. 아크릴계 인조대리석은 천연 대리석과 비교하여 가볍고 비다공질이며, 천연 대리석에 뒤떨어지지 않는 우아한 색조, 뛰어난 강도 및 내후성을 가지고 있으며, 더욱이 목질과 비견될만한 우수한 가공성을 가지고 있어 천연대리석과 차별화 될 수 있다. 따라서 최근에는 세면대, 싱크대, 광고용 표시판 뿐만 아니라 각종 인테리어 제품 등 다양한 용도에 이용된다.

특히, 인조대리석을 건축물의 인테리어 기둥과 같은 건축 조형물에 이용할 경우, 고가의 천연 대리석을 대체하여 고급스럽고 미려한 분위기를 연출할 수 있다.

그러나, 이러한 인조대리석의 장점에도 불구하고, 종래에는 인조대리석을 대형으로 제작하기가 매우 어려웠으며, 특히 도자기 모양이나 꽈배기 모양 등의 복잡한 3차원 형상을 갖도록 하는 것이 거의 불가능하였기 때문에 건물의 인테리어 기둥과 같은 대형 건축 조형물에 인조대리석을 이용하는 것이 매우 제한적일 수 밖에 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인조대리석을 이용하여 인테리어 기둥과 같이 3차원 형상을 갖는 대형의 건축 조형물을 용이하게 제작할 수 있는 인조대리석 조형물의 제작방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (a) 3차원 도면을 통해 제작하고자 하는 조형물의 형태를 복수개로 분할하는 단계; (b) 상기 각각의 분할된 형태에 대응하는 형태로 복수개의 몰드를 성형하는 단계; (c) 인조대리석 판재를 상기 성형된 몰드의 외면에 대응하는 형태들로 재단하는 단계; (d) 상기 몰드와 인조대리석 판재들을 진공 열성형하여 인조대리석 판재들을 몰드의 외면과 상응하는 형태로 성형하는 단계; 및 (e) 상기 성형된 인조대리석들을 서로 맞대어 조립하는 단계를 포함하여 구성된 인조대리석 조형물의 제작방법을 제공한다.

본 발명의 한 실시형태에 따르면, 상기 (b) 단계는, 목재판재를 CNC 가공하여 몰드 형태와 대응하는 복수개의 판재 조각들로 분할한 다음, 상기 분할된 판재 조각들을 상호 접합하여 원하는 형태와 크기의 몰드를 성형하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 한 실시형태에 따르면, 페이퍼를 몰드의 외면에 밀착시킨 상태에서 몰드의 윤곽선을 따라 가면서 페이퍼를 입체 재단식으로 재단하는 단계와, 상기 재단된 페이퍼를 인조대리석 판재에 대고 윤곽선을 따라 재단하는 단 계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 한 실시형태에 따르면, 상기 인조대리석 판재를 재단하고 난 후, 재단된 인조대리석 판재의 에지(edge)를 곡면으로 가공하는 단계를 추가로 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 한 실시형태에 따르면, 상기 (d) 단계를 수행하기 전에 인조대리석 판재를 가열하는 단계를 수행하는 것이 바람직하며, 상기 (d) 단계를 수행할 때, 몰드와 인조대리석 판재 사이에 유연한 천을 개재시킨 상태로 인조대리석 판재를 몰드의 외면에 밀착시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 한 실시형태에 따르면, 상기 (d) 단계에서 성형된 인조대리석을 상기 몰드의 외면에 밀착시키고 인조대리석의 에지 부분을 몰드 크기와 일치하도록 면취 작업을 수행하는 단계를 더 포함하여 구성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 (e) 단계는, 조형물이 세워질 위치에 서포트프레임을 수직하게 설치하는 단계와, 상기 서포트프레임의 외측에 하측에서부터 성형된 인조대리석 조각들을 서로 맞대고 이음부위를 접합시키는 단계와, 상호 접합된 인조대리석의 외면을 매끄럽게 그라인딩하여 마무리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (e) 단계에서 상기 인조대리석 조각들을 서로 접합시킬 때 인조대리석의 접합 부위에 보강대를 부착시키는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 따르면, 조형물의 3차원 입체 형상을 복수개로 분할하여 몰드를 성형하고, 각 몰드에 대하여 인조대리석 판재를 진공 열성형하여 원하는 형 상의 인조대리석 조각을 성형한 다음, 이 인조대리석 조각들을 상호 조립하여 원하는 형태의 조형물을 제작할 수 있다. 따라서, 복잡한 3차원 형상을 가진 대형의 인조대리석 조형물을 정확한 형태로 제작할 수 있으므로, 미려한 외관을 갖는 다양한 인조대리석 조형물을 원하는 형태로 제작할 수 있다.

또한, 완성된 몰드를 반복 사용하여 동일한 형태의 인조대리석 조각들을 대량으로 만들어낼 수 있으므로, 양산이 용이하며, 제작 비용을 감소시킬 수 있는 이점도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인조대리석 조형물의 제작방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 16은 도 1에 도시된 것과 같이 회오리처럼 휘어진 도자기 형태의 인조대리석 인테리어 기둥을 제작하는 방법을 나타낸 것이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인조대리석 조형물의 제작 공정은 크게 몰드 성형 공정(S1)과, 인조대리석 성형 공정(S2), 인조대리석 조립 공정(S3)으로 이루어진다.

상기 몰드 성형 공정(S1)은 인조대리석 판재를 원하는 형태로 성형하기 위한 복수개의 몰드들을 설계하고 성형하는 공정으로, 3차원 도면을 통해 제작하고자 하는 조형물의 형태를 복수개로 분할하는 공정과, 상기 각각의 분할된 형태에 대응하는 형태로 복수개의 몰드를 성형하는 공정으로 이루어진다.

상기 인조대리석 성형 공정(S2)은 상기 몰드를 이용하여 각 분할된 형태에 대응하는 형태의 인조대리석 조각들을 성형하는 공정으로, 인조대리석 판재를 상기 성형된 몰드의 외면에 대응하는 형태들로 재단하는 공정과, 상기 몰드와 인조대리석 판재들을 진공 열성형하여 인조대리석 판재들을 몰드의 외면과 상응하는 형태로 성형하는 공정으로 이루어진다.

그리고, 상기 인조대리석 조립 공정(S3)은 상기 인조대리석 성형 공정(S2)을 통해 성형된 복수개의 인조대리석 조각들을 상호 조립하여 조형물을 완성하는 공정으로, 상기 성형된 인조대리석들을 서로 맞대어 접합하는 공정과, 접합이 완료된 인조대리석의 표면을 매끄럽게 처리하는 공정 등으로 이루어진다.

각 공정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

1. 몰드 성형 공정

도 3에 도시된 것과 같이, 컴퓨터에 입력된 조형물(이 실시예에서 인테리어 기둥)의 3차원 형상에 대하여 곡면의 곡률반경, 곡면길이, 곡면형태, 작업성 등을 분석하여, 3차원 형상을 인조대리석 판재에 대한 진공 열성형이 가능한 부분들로 분할한다. 이 때, 진공 열성형시 인조대리석 판재가 늘어나는 성질을 감안하여 분할하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 4에 도시된 것과 같이 분할된 각 부분을 덩어리로 하여 분할된 부분에 대해 몰드 성형용 목재 판재의 두께에 맞게 2차 분할 작업을 수행하고, 2차 분할된 도면을 평판 배열 작업한다.

이어서, 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 2차 분할된 도면의 평판 치수를 바 탕으로 목재 판재(W)를 CNC 가공하여 복수개의 판재 조각(11)들을 만든 다음, 이 판재 조각(11)들을 접착제 또는 타카 등을 이용하여 서로 접합시켜 몰드 형태를 만들고, 5축 CNC 가공을 하거나 그라인딩하여 정확한 크기와 형상으로 만든다(도 6참조).

한편, 인조대리석은 진공 열성형되면 각 에지 부분이 굽어지면서 올라가는 등의 변형이 발생할 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 것과 같이, 상기 몰드(10)를 설계하고 성형할 때, 몰드(10)의 성형면(12)을 제외한 각 평면에 몰드여유값 판재(15)들을 결합시킨다. 상기 몰드여유값 판재(15)의 일면은 상기 몰드(10)의 성형면(12)의 가장자리 부분과 대응하는 형상으로 되어, 몰드(10)의 성형면(12)의 크기를 확장시켜주는 기능을 한다. 따라서, 상기 몰드여유값 판재(15)를 결합시키게 되면, 몰드(10)의 각 가장자리가 확장되어 몰드(10)의 크기가 일정 정도 더 커지는 효과를 얻을 수 있다.

상기 몰드여유값 판재(15)는 몰드(10)에 용이하게 착탈될 수 있도록 몰드(10)의 면에 볼트 또는 나사(17)와 같은 체결수단에 의해 결합될 수 있다. 상기 몰드여유값 판재(15)는 상기 몰드(10)를 설계하는 단계에서 함께 설계된 다음, CNC 가공된다.

2. 인조대리석 성형 공정

먼저, 페이퍼를 몰드(10)의 성형면(12)에 밀착시킨 다음, 몰드(10)의 아우트라인을 따라 가면서 페이퍼를 입체 재단식으로 재단하여 도 8에 도시된 것과 같은 페이퍼 도면을 만든다. 이 때, 상기 몰드(10)에는 몰드여유값 판재(15)가 부착된 상태이다.

이어서, 도 9에 도시된 것과 같이 상기 페이퍼 도면을 인조대리석 판재(30)에 대고 윤곽선을 따라 가면서 인조대리석 판재(30)를 절단한다. 그리고, 상기 절단된 인조대리석 판재(30)의 에지(edge)를 곡면날을 이용하여 부드러운 곡면으로 가공하는 것이 바람직한데, 이는 이후에 인조대리석 판재(30)를 진공 열성형기에서 진공 열성형할 때 인조대리석 판재의 날카로운 에지에 의해 진공 열성형기의 실리콘 보호막이 찢어지는 것을 방지하기 위함이다.

이어서, 절단된 인조대리석 판재(30)를 가열장치에 투입하여 대략 175~180℃의 온도에서 약 5분~10분 동안 가열하여 인조대리석 판재(30)를 유연하게 하여 변형이 용이한 상태로 만든다.

그리고, 도 10에 도시된 것과 같이 몰드(10)와 인조대리석 판재(30)를 진공 열성형기 내에 투입하고, 진공압을 발생시켜 인조대리석 판재(30)를 몰드(10)의 성형면(12)에 압착시킨다. 이 때, 상기 인조대리석 판재(30)와 몰드(10) 사이에 얇은 천(c)을 개재시킴으로써, 진공 성형 과정에서 천(c)에 의해 공기가 외부로 빠져나올 수 있도록 하여 인조대리석 판재(30)가 몰드(10) 면에 완전히 밀착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 진공 열성형된 인조대리석 판재(30)는 몰드(10)의 성형면(12)의 형상과 대응하는 3차원적 형상을 갖게 되나, 그 크기는 최종 성형하고자 하는 크기보다 약간 크다. 이는 전술한 것과 같이 인조대리석의 열성형 과정에서 가장자리 부분이 휘어지는 등의 변형을 고려하였기 때문이다.

인조대리석 판재(30)의 열성형 후, 성형된 인조대리석 조각(31)과 몰드(10)를 진공 열성형기로부터 인출한다. 그리고, 도 11에 도시된 것과 같이 상기 성형된 인조대리석 조각(31)을 몰드(10)의 성형면(12)에 밀착시키고, 몰드(10)의 각 평면에 부착된 몰드여유값 판재(15)를 몰드(10)로부터 분리시켜 정확한 크기의 몰드(10)만 남긴다. 이 상태에서 몰드(10)의 크기에 맞도록 인조대리석 조각(31)의 각 가장자리 부분을 공구로 정밀하게 면취하여 인조대리석 조각(31)이 정확한 크기를 갖도록 한다.

상술한 것과 동일한 과정으로 분할된 조형물의 각 부분들에 대한 인조대리석 조각(31)들을 완성한다.

3. 인조대리석 조립 공정

상술한 것와 같이 완성된 인조대리석 조각(31)들은 조형물이 세워질 장소에서 상호 조립된다.

먼저, 도 12에 도시한 것과 같이, 인조대리석 조각(31)들을 지지하기 위한 금속 재질의 서포트 프레임(40)을 콘크리트 타설 또는 앵커볼트 등으로 조형물 설치 위치에 수직하게 설치한다.

그리고, 상기 서포트 프레임(40)의 외측에 하부에서부터 인조대리석 조각(31)들을 서로 맞대어 접합시킨다. 이러한 인조대리석 조각(31)들을 상호 접합시키기 위하여, 인조대리석 조각(31)의 가장자리 부분의 외면에 복수개의 조립용 사 각돌기(32)들을 순간접착제 등을 이용하여 부착시킨다. 그런 다음, 인조대리석 조각(31)들을 서로 맞댄 상태에서 상기 사각돌기(32)들을 조임쇠(35)를 이용하여 서로 당기면서 고정시켜 인조대리석 조각(31)들의 에지(edge)들이 서로 견고하게 밀착되도록 한다.

이 상태에서 인조대리석 조각(31)들의 이음 부분을 알코올 등으로 닦아내 이물질을 제거하고, 인조대리석 전용접착제를 사용하여 인조대리석 조각(31)들을 접합시킨다. 상기 사각돌기(32)들은 인조대리석들의 접합이 완료된 후 끌과 같은 도구를 사용하여 제거한다.

한편, 상기 인조대리석 조각(31)들을 접합시킬 때, 도 13과 도 14에 도시된 것과 같이 인조대리석 조각(31)들의 내면의 인조대리석 조각 이음부위에 복수개의 보강부재(50)를 접합시킴으로써 인조대리석 조각(31)들의 이음 부분의 강도를 보강하고, 견고한 접합 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이 실시예에서 상기 보강부재(50)는 2개의 인조대리석 조각(31)의 내측 가장자리에 각각 부착되는 한 쌍의 고정블록(51)과, 상기 고정블록(51)들을 상호 연결하는 연결블록(52)으로 이루어져 2개의 인조대리석 조각(31)들의 이음부분을 따라 부착된다.

이 실시예와 다르게, 도 15와 도 16에 도시된 것과 같이, 인조대리석 조각(31)들의 가장자리의 두께 중심부에 오목한 삽입홈(33)을 서로 대향되게 형성하고, 이 삽입홈(33)의 내측에 기다란 바아 형태의 보강부재(150)를 전용접착제를 넣어 삽입하여, 인조대리석 조각(31)들이 상호 접합될 때 상기 보강부재(150)에 의해 인조대리석 조각(31)들의 이음부분 강도를 보강할 수도 있을 것이다. 이 때, 상기 보강부재(150)의 외면에 복수개의 접착제 수용홈(151)을 오목하게 형성하여 접착제(160)가 상기 접착제 수용홈(151) 내측으로 스며들어 접착력이 증대되도록 하는 것이 바람직하다.

전술한 것과 같은 과정을 통해 인조대리석 조각(31)들을 서로 접합시키며 시공할 때, 인조대리석과 서포트프레임(40)(도 12참조) 사이에 목재 판재등을 삽입하여 인조대리석 내측을 보강하고, 인조대리석의 접합 부위를 우레탄 폼 등으로 추가 보강하는 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

이러한 과정을 통해 모든 인조대리석 조각(31)들의 접합 및 보강이 완료되어 조형물의 외관이 대략적으로 완성되면, 인조대리석 조형물의 외면을 샌딩페이퍼로 그라인딩하여 표면을 매끄럽게 처리한다. 이로써 인조대리석 조형물의 최종 형태가 완성된다.

전술한 실시예는 단지 예시 목적으로서, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하고, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 실시 및 변경이 가능할 것이다.

도 1은 제작하고자 하는 조형물의 일례로서 전통 도자기 형태의 인테리어 기둥을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 인조대리석 조형물의 제작방법의 전체 공정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 3은 본 발명에 따른 인조대리석 조형물의 제작방법의 공정 중 몰드 성형 공정에서 몰드를 설계하는 과정의 일 실시예를 나타낸 조형물의 3차원 도면 분석도이다.

도 4는 도 3에서 분할된 조형물의 일 부분에 대한 2차 분할 형태를 나타낸 도면이다.

도 5는 도 4에 도시된 분할 형태에 따라 목재 판재를 CNC 가공하여 복수개의 판재 조각을 얻는 공정을 나타낸 도면이다.

도 6은 도 5에서 가공된 판재 조각들을 접합하여 완성된 몰드의 일 실시형태를 나타낸 사시도이다.

도 7은 도 6의 몰드에 몰드여유값 판재가 결합되는 상태를 나타낸 사시도이다.

도 8은 인조대리석 판재의 재단을 위해 몰드 형태에 따라 재단된 페이퍼 도면의 일 실시형태를 나타낸 평면도이다.

도 9는 도 8의 페이퍼 도면이 인조대리석 판재에 포개진 상태를 나타낸 평면도이다.

도 10은 인조대리석 판재가 진공 열성형기에서 진공 열성형되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 11a 내지 도 11c는 열성형된 인조대리석 조각을 몰드에 맞추어 면취 작업을 수행하는 공정을 개략적으로 설명하는 도면이다.

도 12는 인조대리석 조각들을 시공 현장에서 상호 조립하는 상태를 보여주는 도면이다.

도 13은 인조대리석 조각들의 보강 구조의 일 실시예를 나타낸 것으로, 인조대리석 조각의 내면의 이음부분에 보강대가 설치되는 구조를 나타낸 도면이다.

도 14는 도 13의 I-I 선 단면도이다.

도 15와 도 16은 인조대리석 조각들에 적용되는 보강 구조의 다른 실시예를 나타낸 사시도 및 요부 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

W : 목재 판재 c : 천

10 : 몰드 11 : 판재 조각

12 : 성형면 15 : 몰드여유값 판재

20 : 페이퍼 도면 30 : 인조대리석 판재

31 : 성형된 인조대리석 조각 40 : 서포트 프레임

50, 150 : 보강부재

Claims (9)

1. (a) 3차원 도면을 통해 제작하고자 하는 조형물의 형태를 복수개로 분할하는 단계;

   (b) 상기 각각의 분할된 형태에 대응하는 형태로 복수개의 몰드를 성형하는 단계;

   (c) 인조대리석 판재를 상기 성형된 몰드의 외면에 대응하는 형태들로 재단하는 단계;

   (d) 상기 몰드와 인조대리석 판재들을 진공 열성형하여 인조대리석 판재들을 몰드의 외면과 상응하는 형태로 성형하는 단계; 및

   (e) 상기 성형된 인조대리석들을 서로 맞대어 조립하는 단계를 포함하여 구성된 인조대리석 조형물의 제작방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는, 목재판재를 CNC 가공하여 몰드 형태와 대응하는 복수개의 판재 조각들로 분할한 다음, 상기 분할된 판재 조각들을 상호 접합하여 원하는 형태와 크기의 몰드를 성형하는 것을 특징으로 하는 인조대리석 조형물의 제작방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는, 페이퍼를 몰드의 외면에 밀착시킨 상태에서 몰드의 윤곽선을 따라 가면서 페이퍼를 입체 재단식으로 재단하는 단계와, 상기 재단된 페이퍼를 인조대리석 판재에 대고 윤곽선을 따라 재단하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인조대리석 조형물의 제작방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 인조대리석 판재를 재단하고 난 후, 재단된 인조대리석 판재의 에지(edge)를 곡면으로 가공하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 인조대리석 조형물의 제작방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계를 수행하기 전에 인조대리석 판재를 가열하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 인조대리석 조형물의 제작방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계를 수행할 때, 몰드와 인조대리석 판재 사이에 유연한 천을 개재시킨 상태로 인조대리석 판재를 몰드의 외면에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 인조대리석 조형물의 제작방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 성형된 인조대리석을 상기 몰드의 외면에 밀착시키고 인조대리석의 에지 부분을 몰드 크기와 일치하도록 면취 작업을 수행하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인조대리석 조형물의 제작방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 (e) 단계는, 조형물이 세워질 위치에 서포트프레임을 수직하게 설치하는 단계와, 상기 서포트프레임의 외측에 하측에서부터 성형된 인조대리석 조각들을 서로 맞대고 이음부위를 접합시키는 단계와, 상호 접합된 인조대리석의 외면을 매끄럽게 그라인딩하여 마무리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인조대리석 조형물의 제작방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 인조대리석 조각들을 서로 접합시킬 때 인조대리석의 접합 부위에 보강대를 부착시키는 것을 특징으로 하는 인조대리석 조형물의 제작방법.

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