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4. 원석 미세연마 (Smoothing gemstones)
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미세연마 또는 샌딩은 아마도 보석연마가공에 있어서 가장 중요한 과정일 것이다. 미세연마를 잘 하지 않으면 미려하고 거울같은 광택을 얻을 수 없다. 연마로 인해서 제거되어야 할 충격자국이나 긁힘 자국이 남게 된다. 미세연마 과정을 통해서 이러한 오점들을 제거할 뿐만 아니라, 최종 형상과 크기를 얻게 된다.
미세연마용으로 가장 일반적으로 사용되는 재료는 아마도 실리컨 카바이드 샌딩 헝겊일 것이다. 여러 가지 형태의 다이어먼드 연마재들도 역시 미세연마와 광택에 사용되며 보다 빠른 미세연마와 청결함의 편리성을 제공한다. 다이어먼드는 실리컨 카바이드보다 더 비싸기 때문에, 보석 연마가공가는 가격대비 편리성의 균형을 유지해야 한다. 다이어먼드의 사용에 대한 자세한 정보에 대해서는 '원석연마가공을 위한 다이어먼드 연마재의 사용법'과 같은 서적을 참조한다.
보석의 미세연마를 마무리하면, 광택을 하기 전에, 손, 돌과 돞 스틱을 철저히 세척해야 함을 명심한다. 한 알의 grit 라도 광택버프(polishing buff)와 보석을 망칠 수 있다.
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샌딩 헝겊
시장에 처음으로 나온 보석연마가공가용 샌딩헝겊은 건식이었다. Grit 크기들로는 120 (거친), 220 (중간)과 320 (미세)가 있다. 비록 아직까지 사용되고 있지만, 건강에 해로운 먼지로 인해서 주의하기를 충고한다. 건식샌딩을 한다면, 먼지 마스크를 쓰고 집진장치를 사용한다. 그래도 충분치 않으면, 습식샌딩을 고려하라.
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습식샌딩용으로, 실리컨 카바이드 grit가 플래스틱 수지로 헝겊에 접합된다. Grit 크기들로는 120 과 150 (거친), 220 (중간 거친), 320 (중간), 400 (중간 미세)와 600 (미세)가 있다. 습식샌딩에는 여러 가지의 이점이 있다. 습식헝겊과는 달리, 먼지를 일으키지 않는다. 물은 소재를 냉각하고 보석이 깨질 가능성을 최소화한다. 물은 헝겊을 세척하여 암석먼지가 막히는 않게 하므로써 연마재 효율을 증대시킨다.
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권장 샌딩속도
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드럼과 접착된 원판들
용수철 테 원판들
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4,000 sfm*
3,000 sfm*
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직경
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rpm* for 4,000 sfm
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rpm* for 3,000 sfm
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4 인치
6 인치
8 인치
10 인치
12 인치
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3,820
2,550
1,910
1,530
1,275
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2,865
1,910
1,430
1,145
955
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* rpm - 분당 회전수
* sfm - 분당 표면피트
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연마 휠과 마찬가지로 샌딩헝겊도 고속으로 회전하면 금방 닳아진다. 이것은 더 많은 보석을 닳아 버리게 하며 연마재 낟알들을 빠르게 깨어 내지 않는다. 보다 빠른 속도는 보다 단단한 보석들에 권장된다. 단백석(opal)과 같이 부드러운 약한 돌들에 대해서는 속도를 줄일 것을 권한다. 도표는 평균 권장 샌딩속도를 나타낸다.
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 샌더(Sander)
드럼샌더들은 6, 8과 10 인치 직경의 것들이 나온다. 현대의 드럼들은 테(rim)에 탄성 덧판 (resilient backing)이 접착된 얼루머넘 주물로 만들어 진다. 한 겹의 샌딩헝겊이 테 주위에 감겨있고 끝은 긴 틈을 통해서 당겨져 고정된다. 여러 가지의 고정장치들이 있다.
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원판샌더들은 일반적으로 얼루머넘 주물로 만든다. 합판, 경질 섬유판과 그 밖의 재료로 만든 것들이 일부 시장에 나와 있다. 탄성 덧판은 표면에 접착된다. 원판들은 편평하거나 볼록해야 할 것이다. 샌딩헝겊은 묶이거나 접합제로 붙인다. Peel 'Em Off, Stick-N-Peel'과 Stick-Tite와 같은 접합제들은 원판을 빠르게 제거하고 붙일 수 있게 한다.
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원판과 드럼샌더의 탄성 완충재는 샌딩헝겊이 돌의 형상을 이루게 하여 매끄럽고 원형이 잘 이루어진 표면이 만들어진다. 완충재로서 가장 일반적인 두 개의 재료들은 스펀지 고무와 펠트(felt)이다. 자동차용 개스킷 코르크, 융단과 니어프린(neoprene) 고무판과 같은 다른 재료들은 탄성의 변화가 요구되는 곳에 사용된다.
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Grieger's에서 공급하는 이 바퀴모양의 휠은 돌의 형상에 잘 들어맞는 오목한 샌더나 광택기이다. 샌더헝겊의 각 모서리는 이음매가 없는 용수철에 묶이거나 용수철로 부착된다. 원형 샌딩원판도 역시 우선 어떤 천에 묶인 뒤에 Peel 'Em Off 접합제로 붙여서 사용할 수도 있다.
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이음매가 없는 샌딩헝겊 벨트는 이 장비에서 매끄럽게 작동한다. 벨트샌더들은 벨트가 돌의 형상을 아주 잘 따르기 때문에 빠르고 매끄러운 샌딩으로 주목을 받는다. 이 견본에서는 편평한 표본을 샌딩하는 벨트의 아래에 부착할 수 있는 금속 덧판이 있다. 추가되는 특징의 하나는 광택버프이다. 보조 받침대는 정확한 미세연마를 위해서 여러 가지의 각도로 부착할 수 있다.
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R. H. Dollar Co.,에서 나오는 이 공기압 드럼샌더는 덧판의 탄성을 바꾸기가 용이하다. 이것은 자동차 바퀴와 같이 생겼으며 공기압을 조절하므로써 부드럽거나 단단하게 만들 수 있다. 작은 펌프가 샌더에 비치되어 있다. 이음매가 없는 샌딩헝겊이 사용된다.
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Aqua-Sander (Farmer's Gem and Rock Shop에서 공급함)는 샌딩이 외부대신 내부에서 이루어 진다. 원심력이 샌딩헝겊은 제자리에 고정시킨다. 습식샌딩을 위한 물은 압착되는 병으로 쉽게 응용할 수 있다.
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보석의 샌딩
새 샌딩헝겊은 깨어져야 (길들이기를 해야) 한다. 만약에 연마재 낟알들이 깨지지 않으면 보석에 긁힘 자국들을 깊게 남길 수 있다. 헝겊을 길들이기 위해서, 흠이 있는 돌로 회전하는 샌더를 가로질러 앞뒤로 작업을 한다 (또는 연마가공하고자 하는 단괴의 외피로 샌딩한다). 단단히 압력을 가한다. 헝겊을 만져서 부드러울 때까지 이 작업을 한다. (모터를 정지하고 만지도록 한다!). 깨는 시간은 개개인에 따라 5 에서 20 분에 걸쳐있다.
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드럼샌더에서 샌딩하기 위하여, 돞한 돌을 회전하는 샌더의 모서리에 대고 흔들면서 회전시킨다. 돌을 계속해서 붙잡지 말라 그렇지 않으면 외형이 변하거나 편평한 부분이 넓어질 우려가 있다. 가벼운 압력에서 중간 압력을 가한다. 만약에 돌이 대단히 거칠고 울퉁불퉁하면, 거친 연마헝겊으로 시작해야 하는 경우도 있다. 보통, 220 grit로 시작할 수 있다. 220 grit로 샌딩한 후, 건식샌딩을 하면 미세 grit, 320으로, 또는 습식헝겊을 사용하면 400과 그리고 나서 600으로 돌을 작업한다. 대부분의 경험 많은 연마가공가들은 600 grit로 미세연마를 마무리한다.
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한 grit에서 다른 것으로 바꿀 때마다, 손, 돌과 돞 스틱을 세척해야 함을 명심한다. 이것은 매우 중요하다. 만약에 거친 grit의 낟알이 미세한 grit 헝겊에 딸려 들어가면, 보석에 심한 긁힌 자국을 만들 수 있다. 샌딩과 연마과정에서의 세척은 특히 중요하다.
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돌의 흔들고 회전시키는 같은 규칙은 원판샌더의 사용에도 적용된다. 빠른 미세연마를 위하여, 원판의 테에 돌을 샌딩한다. 늦은 미세연마를 위하여,중심 가까이에 보석을 작업한다. 좁은 머리를 지닌 샌더 (그림 B)은 어떻게 돌의 형상에 따르는지를 관찰한다.
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벨트샌더에서, 돌의 형상에 최대한 일치하도록 지지가 없는 벨트에서 캐버션을 샌딩할 수 있다. 만약에 다소 일치시키지 않으려면, 벨트가 돌아가는 바이닐(vinyl)이 도포된 하부 풀리(pulley) 위에서 샌딩할 수 있다.
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대부분의 벨트샌더들은 벨트아래에 설치할 수 있는 고형 덧판을 지니고 있다. 덧판을 두므로써, 고저, 오목 또는 모서리의 원형화가 없이 샌딩할 수 있다.
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거친 것에서 미세한 grit로 바꾸기 전에, 앞서의 grit에 의해서 생긴 모든 긁힌 자국들은 제거해야 함을 명심한다. 이것을 점검하는 가장 쉬운 방법은 앞서의 grit로 한 쪽 방향으로만 샌딩하는 것이다, 그리고 나서 다음 grit로 작업을 할 때는 돌을 90도 돌리는 것이다; 즉, 타원형의 돌을 연마할 때, 220 grit로 장축과 평행하게 연마하고 나서 400 grit로 갈 때, 돌을 90도 돌린다. 400 grit로 샌딩한 후, 돌의 길이 방향으로 나타난 모든 긁힌 자국들은 제거되어야 한다.
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미세연마를 잘 했는지를 점검하기 위하여, 돌을 말리고 5x 또는 10x의 배율경으로 관찰한다. 긁힌 자국이 보이지 않으면, 보석은 광택을 낼 준비가 된 것이다. 적당히 미세연마되었으면, 윤이 나는 반광택을 내고 있어야 한다. 만약에 긁힌 자국이 있으면, 샌딩으로 없애야 한다; 광택은 그들을 제거할 수 없다.
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미세 grit로 보석의 상부를 샌딩한 후, 최종의 정확한 크기까지 모서리를 샌딩한다. 미세 grit 헝겊만을 사용한다. 형판 또는 난집으로 수시로 점검한다. 어떤 난집의 형태는 크기를 점검하기 위해서는 돞 스틱에서 돌을 떼어내어야 할 필요가 있다. 광택을 위해서 다시 돞한다.
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전문적이고 마무리된 외관을 위하여, 필요하다면 뒷면을 광택내고 모따기를 한다. 이것은 드럼 또는 볼록한 샌더에서 또는 벨트샌더의 하부 풀리에서 하는 것이 최상이다. 볼록한 표면에서 편평한 면을 샌딩하기가 쉽다. 편평한 원판샌더들에서는, 중앙에 완충덧판을 대기 때문에 편평한 면의 모서리만 샌딩된다.큰 돌들의 뒷면은 손으로 잡고 샌딩할 수 있다. 작은 돌들에 대해서는, 상부에 돞한다. 샌딩 후에, 뒷면을 먼저 광택내고 나서 뒷면에 돞하고 상부를 광택낸다.
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그 밖의 미세연마 휠들
고무로 접합한 실리컨 카바이드 grit 로 만든 휠들은 이제는 미세연마용으로 사용된다. 한 제조업체에서 거침과 미세 grits로 된 휠들을 만든다. 다른 업체에서는 거침, 중간, 미세와 초미세를 만든다. 이들 휠들에는 아주 약한 탄성이 지니고 있으며 초보자들은 편평한 부분이 샌딩되는 것을 방지하는 방법을 배워야 한다. 어떤 연마가공가들은 전 과정에 거쳐서 습식 휠을 사용한다; 다른 사람들은 미세연마는 대부분 습식으로, 마무리는 습식으로 하는 것을 선호한다. 건식 고무 휠로 돌을 작업할 때는 과열되는 지를 수시로 점검한다.
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분말 grit (loose grit) 에 의한 미세연마
어떤 연마가공가들은 분말 실리컨 카바이드 grit로 아주 매끄러운 표면을 만들 수 있다고 생각한다. grit와 물의 혼합을 홈이 파인 경질목재에 사용한다. grit는 곧 목재에 스며든다. 새로운 grit가 자주 더해져야 한다. 안 쪽의 홈들에 미세 grit를 사용하고 바깥 쪽의 홈들에는 거친 grit를 사용하여야 원심력에 의해서 거친 grit들이 미세한 것으로 들어갈 수 없다. 일정한 마무리를 위해서 돞된 돌을 홈 안에서 흔들다. 휠을 저속( 200~300 rpm)으로 돌린다.
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분말 grit는 버프에도 적용할 수도 있다. 가죽, 펠트와 천이 일반적으로 사용된다. 각 grit별로 다른 버프를 사용해야 한다. 가죽의 거친 면이 최상의 작업을 한다.
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한 연마가공가는 완전히 닳은 샌딩헝겊에 600 grit 실리컨 카바이드와 물의 혼합물을 붓질한다. 그는 샌딩 작업이 빠르고 매끄럽다는 것을 알았다.
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목공샌더의 사용
가반식 벨트, 원판 또는 진동 목공 샌더로 큰 표면들을 샌딩할 수 있다. 샌딩지(sanding paper)를 보석세공 샌딩헝겊으로 바꾼다. 습식샌딩을 위해서 물을 사용한다면, 기계는 철저히 접지되어야 한다. 건식샌딩은 먼지를 발생한다. 보안경과 먼지마스크를 써서 당신자신을 보호한다. 가능하다면 집진장치를 사용하고 자기자신을 위험으로부터 보호한다.
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문제점들과 기법들
샌딩에 있어서의 가장 널리 퍼져 있는 문제점들 중의 하나는 부분파임 (undercutting)이다. 어떤 돌들은 부분적으로 경도가 서로 다르다. 장미휘석 (rhodonite)이 예로, 맹거니즈(manganese)로 된 부분이 주위의 맥석보다 연하다. 부드러운 부분은 더 빨리 샌딩되어 구멍을 만든다. 실리컨 카바이드 헝겊에 단단한 덧판을 대면 이 문제점을 줄일 수 있다는 것을 많은 연마가공가들이 알아냈다. 고무접합 실리컨 카바이드 휠들도 역시 부분파임을 나타내는 돌들에 유용하다는 것을 알아냈다. 보다 좋은 것은 연질과 경질 부분을 같은 속도의 비율로 마모시키는 다이어먼드 연마재들이다.
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샌딩헝겊은 때때로 효율을 감소시키는 반질거림이 생긴다. 마노(agate)를 샌딩한다면, 흑요석(obsidian) 조각의 편평한 모서리를 샌딩하도록 한다. 흑요석 또는 부드러운 돌들을 샌딩한다면, 그 역으로 한다. 건식 샌딩헝겊은 회전할 때에 물로 솔질하여 재생할 수 있다. 사용하기 전에 완전히 건조시킨다.
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샌더를 사용하지 않을 때는 플래스틱 봉지 덮개나 샤워모자로 덮어서 오염을 방지한다. Peel 'Em Off로 접착된 샌딩헝겊 원판들 보관하려면, 냉동 파이용 얼루머넘 팬의 바닥에 그것들을 둔다. 거친 grit가 제일 아래에 위치하도록 팬들을 쌓는다.
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닳아 버린 전축판에 샌딩헝겊 원판들을 둘 수도 있다. 그리고 나서 판 봉투에 그들은 보관한다. 봉투에 grit 크기를 표시한다.
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미세연마는 연마축의 머리부, 톱날축 또는 보석연마가공 혼합형 기계에서 이루어진다. 이 장비에 대해서는 보석세공 장비 업체의 광고나 케털로그를 참조한다. 연마에 사용되는 형태와 같은 물 공급장치이면 습식 미세샌딩에 충분하다. 연마 장에 언급한 장비안전 규칙을 지켜야 함을 명심한다. 건식 샌딩을 하면 돌이 과열되었는지를 수시로 점검한다. 먼지를 흡인하지 않도록 보호한다.
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일반적으로 유용한 실리컨 카바이드 grit 크기
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습식헝겊
Grit 크기 뒤의 X는 일반적으로 습식헝겊을 의미한다.
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건식헝겊
Grit 크기 뒤의 J는 일반적으로 건식헝겊을 의미한다.
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분말 grit
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120X 거친
150X 거친
220X 중간 거친
320X 중간
400X 중간미세
600X 미세
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120J 거친
220J 중간
320J 미세
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60 특별 거친
80 아주 거친
100 거친
120 거친
220 중간
400 중간미세
600 미세
1000 아주 미세
1200 특별 미세
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4. 원석 미세연마 (Smoothing gemstones)
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