KR100525561B1 - 자개의 외관을 갖는 인조대리석 및 그 제조방법 - Google Patents

자개의 외관을 갖는 인조대리석 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자개의 외관을 가지는 인조대리석에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 액상의 단량체 및 중합체에 천연자개, 자개문양을 갖는 인조자개, 및/또는 투명성을 가지는 칩에 자개를 넣은 투명 자개칩을 도입하여 배합한 다음 무기충진제, 가교제, 중합개시제와 같은 첨가제를 혼합하여 가열 경화함으로써 자개의 문양과 홀로그램 효과를 가지는 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

자개의 외관을 갖는 인조대리석 및 그 제조방법{Artificial marble having external appearance of mother-of-pearl and method of making the same}
본 발명은 자개의 외관을 가지는 인조대리석에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 천연자개 또는 자개문양을 갖는 인조자개를 인조대리석을 제조할 때 첨가하거나, 투명성을 가지는 칩에 자개를 넣은 투명 자개칩을 사용하여 입체감 및 자개의 외관을 갖는 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것이다.
인조대리석은 천연 석분이나 광물을 수지성분(아크릴, 불포화폴리에스테르, 에폭시 등)이나 시멘트와 배합하고 각종 안료 및 첨가제 등을 첨가하여 천연석의 질감을 구현한 인조 합성체를 통칭하는데, 대표적으로는 아크릴계 인조대리석, 폴리에스테르계 인조대리석 등을 들 수 있다. 종래의 인조대리석은 단색 제품이거나 유색 칩을 사용한 단순한 외관을 가지고 있어서, 천연대리석의 외관을 모방하거나 다양한 무늬를 갖는 인조대리석을 개발하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다.
그리고 제품에 있어서 자개문양을 사용하는 방법으로서는 아교를 사용하여 접착하거나, 상감방법에 의한 접착 내지는 성형조건에 의한 자개부착, 열전사에 의해서 자개문양을 구현하였다. 이러한 자개문양은 자개 패나 자개 시트, 자개 타일, 악기류의 문양에 주로 사용되었으며, 인조대리석에 자개의 문양을 도입하려는 시도들은 거의 없었다. 또한 기존의 자개문양을 구현하는 방법들은 연속적인 성형방법에 맞지 않고 가공에 많은 시간을 들여야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 천연자개 또는 인조자개와 인조대리석과의 결합력을 뛰어나게 하여 가공할 때 자개들이 떨어져 나오거나 분쇄되어 버리지 않아서 가공이 용이한 자개의 외관을 갖는 인조대리석 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 투명성을 가지는 자개칩을 이용한 자개의 외관을 갖는 인조대리석 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연속적인 성형방법이 가능한 자개의 외관을 갖는 인조대리석 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인조대리석 원료인 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 천연자개, 인조자개, 투명한 칩에 자개를 넣어서 만든 투명 자개칩 또는 이들의 혼합물 10 내지 100 중량부, 무기충진제 100 내지 200 중량부, 가교제 0.5 내지 10 중량부, 중합개시제 0.1 내지 5 중량부 및 기타 첨가제를 포함하는 조성물을 배합하여 진공 탈포한 후 성형 및 경화하여 제조함을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 자개는 천연자개 또는 자개문양을 갖는 인조자개, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 투명 자개칩이다. 상기 천연자개의 재료로 천연 패각(원패)으로서 전복류를 비롯하여 소라류, 진주패 등의 바다조개류, 또는 패각이 크고 진주광택이 좋은 민물조개류를 사용한다. 상기 인조자개는 자개의 외관을 나타내기 위해서 사용될 수 있는 것으로 무지개 색깔이나 홀로글램 효과를 나타내는 여러가지 인조자개를 모두 포함한다.
본 발명에서 투명 자개칩은 투명성을 갖는 수지조성물에 천연자개 및/또는 자개문양을 갖는 인조자개를 첨가한 후 칩 형태로 분쇄한 것이다. 이러한 방법으로 만들어진 투명 자개칩을 수지와 필러 및 첨가제로 구성된 전체 원료의5 내지 40 wt% 정도가 되도록 배합한 다음 투명 자개칩이 원료에 고르게 분산되도록 섞은 후 캐스팅 방법으로 연속적으로 성형하여 만들어진 인조대리석은 투명성을 가짐으로 인해 깊이감을 가질 뿐 아니라 자개가 인조대리석 내부에 포함되어 있는 효과를 동시에 나타낼 수 있다. 자개의 양이 많아지면, 한국 전통의 고풍스러운 느낌과 홀로그램에 의한 다양한 시각적 효과를 거둘 수 있다.
본 발명에서 인조대리석 원료는 불포화폴리에스테르(UPE)계 수지, 아크릴계 수지, 비닐에스테르계 수지 중에서 선택되는 1종 이상의 베이스수지로 이루어진 시럽을 포함하고, 무기충진제와 첨가제로서 가교제, 중합개시제, 소포제, 안료나 염료, 커플링제, 자외선 흡수제, 중합억제제, 및 산화방지제 중에서 1종 이상을 포함한다. 상기 베이스수지 시럽은 통상 단량체와 중합체로 이루어지며, 시럽내의 중합체의 함량은 10 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 무기충진제는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘 및 수산화 지르코늄 중에서 선택되는 수화된 금속성분 단독 또는 2종 이상의 혼합물이며, 가장 바람직한 무기충진제는 수산화 알루미늄이다. 상기 무기충진제의 바람직한 함량은 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 100 내지 200 중량부이다. 무기충진제가 혼합되는 양이 너무 많을 경우 점도 상승, 경화속도 지연 등 작업성 저하와 인조대리석이 중량화가 되고 열성형성이 떨어지는 등 인조대리석의 기계적 특성 저하를 초래하고, 너무 적을 경우에는 인조대리석의 난연성 및 강도, 경도 등 여러가지 물성이 저하된다.
본 발명에서 사용되는 가교제는 분자내 공중합 가능한 이중결합을 포함하여 베이스수지 시럽과 가교결합하는 다관능성 아크릴 단량체로서, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜 디메타크릴레이트 및 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물이며, 이들 중에서 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트가 가장 바람직하다. 상기 가교제들을 사용하지 않거나 너무 적게 사용할 경우에는 표면의 요철이 발생하고 인조대리석의 상부와 하부에 기포가 발생하는 등 원료들간의 결합력이 떨어지게 되고, 내열성 및 내열 변색성이 나빠진다. 가교제를 너무 많이 사용할 때는 칩들의 상분리가 일어나게 되어서 인조대리석 패턴에 많은 문제점을 나타낸다. 따라서 가교제의 사용량은 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부가 바람직하다
본 발명에서 사용되는 중합개시제는 유기과산화물 내지 아조 컴파운드로서 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 부틸하이드로 퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물이다. 상기 중합개시제의 양을 많이 사용할 경우 급격한 반응에 의해 많은 반응열이 발생할 수 있어서 반응을 제어하는데 어려움이 있을 수 있다. 중합개시제의 사용량이 너무 적을 경우에는 경화속도가 늦게 되고, 열변형 온도가 떨어지며 물성에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 따라서 중합개시제의 함량은 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
이외에도 상기 조성물은 인조대리석의 첨가성분으로 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제; 유기 또는 무기안료나 염료; 실란계, 산계 또는 티타네이트계 커플링제; 페닐 살리실레이트(Phenyl Salicylates)계, 벤조페논(Benzophenone)계, 벤조트리아졸(Benzotriazole)계 또는 라디칼 스캐빈저(Radical Scavenger)계 자외선 흡수제; 카테콜계 또는 하이드로퀴논계 중합억제제; 페놀계, 아민계, 퀴논계, 유황계 또는 인계 산화방지제; 및 메르캅탄계 라디칼 운반체 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 원료와 자개를 배합한 후 최종 제품으로 제조하기 위한 성형방법은 캐스팅, 주형제조 또는 프레스방법이며, 바람직하게는 캐스팅에 의한 연속성형방법을 사용한다. 구체적으로 설명하면, 먼저 베이스수지 단량체 및 중합체로 구성된 시럽 100 중량부를 기준으로 무기물 충진제 100 내지 200 중량부, 가교제 0.5 내지 10 중량부, 중합개시제 0.1 내지 5 중량부, 소포제, 커플링제 등 첨가제 각 0.2 내지 10 중량부로 구성된 원료 혼합물에 천연자개, 인조자개 및/또는 투명성을 가진 칩속에 자개를 넣어서 만든 투명 자개칩 10 내지 100 중량부를 배합한다. 배합된 원료 혼합물이 고르게 분산되도록 한 다음 진공 탈포하여 점도를 30 내지 100 포이즈로 맞춘다. 그런 다음 연속성형장치인 스틸벨트 내지 플레이트에서 상기 원료가 이송되면서 경화되도록 함으로써 인조대리석을 제조한다. 이때 온도는 상온 내지 50∼120℃로 한다.
본 발명의 상기한 방법에 따라 제조되는 인조대리석은 자개의 외관 및 입체감을 가져 기존의 인조대리석보다 뛰어난 외관효과를 나타낸다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명한다.
실시예 1
폴리메틸메타크릴레이트(분자량 60,000) 30 중량%를 함유한 메틸메타크릴레이트(MMA) 시럽 100 중량부에 수산화 알루미늄 180 중량부, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 3 중량부, 벤조일 퍼옥사이드 0.5 중량부, 노르말도데실메르캅탄 0.4 중량부, 소포제 BYK A515(BYK-Chemie사, 독일) 0.2 중량부, 커플링제 PM(Dia-Fine사) 0.75 중량부, 자외선 안정제 Hisorb-P(LG chem.온산) 0.2 중량부, 흰색 안료 1 중량부, 그리고 크기가 3 ㎜ 내지 15 ㎜인 인조자개 각 10 중량부(혼합 1), 50 중량부(혼합 2), 100 중량부(혼합 3)를 첨가하고 잘 교반시킨 후 진공 탈포하여 점도 30 내지 100 포이즈로 만들고, 이를 연속성형장치의 성형틀에 부어 50 내지 120℃의 온도에서 경화시켜 본 발명에 따른 인조대리석을 제조하였다. 제조된 인조대리석의 표면을 연마하여 광택을 부여함으로써 자개의 외관을 돋보이도록 하였다. 원료의 배합비와 인조대리석 제조 결과는 표 1과 같다.
혼합 1 혼합 2 혼합 3
MMA 시럽 400 400 400
무기충진제 720 720 720
가교제 12 12 12
중합개시제 2 2 2
인조자개 40 200 400
인조대리석제조 결과 인조대리석 표면에 자개들이 나타남. 그 개수는 많지 않으나, 자개 특유의 무지개 빛이나 홀로그램 효과가 조금씩 나타남. 표면에 나타나는 자개들의 개수가 증가되며 자개로 인한 효과가 증가됨. 자개들이 표면을 가득 채우고 있으며, 효과가 극대화됨. 자개의 외관을 가지기 위해서는 자개양이 250 ㎏ 이상 필요함.
*단위: ㎏
실시예 2
불포화 폴리에스테르계인 M702S(세원화성) 100 중량부에 수산화 알루미늄 150 중량부, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 2 중량부, 벤조일 퍼옥사이드 0.5 중량부, 소포제 BYK A515 0.2 중량부, 커플링제 PM 0.2 중량부, 자외선 안정제 Hisorb-P 0.2 중량부, 그리고 크기가 3 ㎜ 내지 15 ㎜인 인조자개 각 25 중량부(혼합 4), 50 중량부(혼합5), 100 중량부(혼합 6)를 첨가하고 잘 교반시킨 후 진공 탈포하여 점도 30 내지 100 포이즈로 만들고, 이를 성형틀에 부어 50 내지 120℃의 온도에서 경화시켜 투명 자개판을 제조하였다. 상기 방법으로 만들어진 투명 자개판을 분쇄하여 칩크기가 3 ㎜ 내지 15 ㎜인 투명 자개칩을 제조하였다. 원료의 배합비와 투명 자개칩 제조 결과는 표 2와 같다.
혼합 4 혼합 5 혼합 6
불포화 폴리에스테르계(M 702S) 400 400 400
무기충진제 600 600 600
가교제 8 8 8
중합개시제 2 2 2
인조자개 100 200 400
투명 자개칩 제조 결과 자개판 분쇄시 자개칩 개수가 적음. 투명칩 내부에 자개가 존재하며 입체감과 무지개 색깔 및 홀로그램 효과를 얻을 수 있음. 투명칩 내부에 존재하는 자개의 개수가 증가되며 자개에 의한 효과 또한 증가됨. 투명칩 내부에 자개가 많이 존재함. 투명 자개칩을 제조하기 위해서는 300 ㎏ 이상 들어가야 함.
*단위: ㎏
실시예 3
폴리메틸메타크릴레이트(분자량 60,000) 30 중량%를 함유한 메틸메타크릴레이트 시럽 100 중량부에 수산화 알루미늄 180 중량부, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 3 중량부, 벤조일 퍼옥사이드 0.5 중량부, 노르말도데실메르캅탄 0.4 중량부, 소포제 BYK A515 0.2 중량부, 커플링제 PM 0.75 중량부, 자외선 안정제 Hisorb-P 0.2 중량부, 흰색 안료 1 중량부, 그리고 상기 실시예 2에서 제조한 크기가 3 ㎜ 내지 15 ㎜인 투명 자개칩 각 25 중량부(혼합 7), 50 중량부(혼합 8), 100 중량부(혼합 9)를 첨가하고 잘 교반시킨 후 진공 탈포하여 점도 30 내지 100 포이즈로 만들고, 이를 연속성형장치의 성형틀에 부어 50 내지 120℃의 온도에서 경화시켜 본 발명에 따른 인조대리석을 제조하였다. 제조된 인조대리석의 표면을 연마하여 광택을 부여함으로써 투명칩 및 자개의 외관을 돋보이도록 하였다. 원료의 배합비와 인조대리석 제조 결과는 표 3과 같다.
혼합 7 혼합 8 혼합 9
MMA 시럽 400 400 400
무기충진제 720 720 720
가교제 12 12 12
중합개시제 2 2 2
투명 자개칩 100 200 400
인조대리석제조 결과 인조대리석 표면에 자개칩들이 존재함. 개수가 많지 않으며, 효과가 그다지 크지 않음. 표면에 나타나는 자개들의 개수가 증가되며 투명 자개칩에 의한 입체감과 무지개 색깔 및 홀로그램 효과 나타남. 투명 자개칩들이 표면을 가득 채우고 있으며, 입체효과 및 자개효과가 극대화됨. 자개의 외관을 가지기 위해서는 자개양이 300 ㎏ 이상 필요함.
*단위: ㎏
본 발명은 연속적인 성형방법으로 자개의 외관 및 입체감을 가지는 인조대리석을 제조함으로써 기존의 인조대리석보다 뛰어난 외관효과를 부여한 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 만들어진 자개의 외관을 가지는 인조대리석의 단면 사진,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 만들어진 자개의 외관을 가지는 인조대리석의 단면 사진이다.

Claims (12)

  1. 인조대리석 원료인 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 천연자개, 인조자개, 투명한 칩에 자개를 넣어서 만든 투명 자개칩 또는 이들의 혼합물 10 내지 100 중량부, 무기충진제 100 내지 200 중량부, 가교제 0.5 내지 10 중량부, 및 중합개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 조성물로 이루어지며,
    상기 무기충진제가 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘 및 수산화 지르코늄 중에서 선택되는 1종 이상의 수화된 금속성분이고,
    상기 가교제가 분자내 공중합 가능한 이중결합을 포함하여 상기 베이스수지 시럽과 가교결합하는 다관능성 아크릴 단량체로서, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜 디메타크릴레이트 및 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트 중에서 선택되는 1종 이상이며,
    상기 중합개시제가 유기과산화물 내지 아조 컴파운드로서 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 부틸하이드로 퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 천연자개의 재료가 천연 패각(원패)으로서 전복류, 소라류, 진주패를 포함하는 바다조개류, 및 민물조개류 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 인조자개가 자개의 외관을 나타내기 위해서 사용될 수 있는 것으로 무지개 색깔이나 홀로글램 효과를 나타내는 인공적으로 제조된 자개를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 투명 자개칩이 투명성을 갖는 수지조성물에 천연자개, 자개문양을 갖는 인조자개 단독 또는 이들을 혼합하여 첨가한 후 칩 형태로 분쇄한 것임을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 베이스수지가 불포화폴리에스테르(UPE)계 수지, 아크릴계 수지, 비닐에스테르계 수지 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제; 유기 또는 무기안료나 염료; 실란계, 산계 또는 티타네이트계 커플링제; 페닐 살리실레이트(Phenyl Salicylates)계, 벤조페논(Benzophenone)계, 벤조트리아졸(Benzotriazole)계 또는 라디칼 스캐빈저(Radical Scavenger)계 자외선 흡수제; 카테콜계 또는 하이드로퀴논계 중합억제제; 페놀계, 아민계, 퀴논계, 유황계 또는 인계 산화방지제; 및 메르캅탄계 라디칼 운반체 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석.
  10. 인조대리석 원료인 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 천연자개, 인조자개, 투명한 칩에 자개를 넣어서 만든 투명 자개칩 또는 이들의 혼합물 10 내지 100 중량부, 무기충진제 100 내지 200 중량부, 가교제 0.5 내지 10 중량부, 및 중합개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 조성물을 배합하여 진공 탈포한 후 성형 및 경화하여 제조하며,
    상기 무기충진제가 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘 및 수산화 지르코늄 중에서 선택되는 1종 이상의 수화된 금속성분이고,
    상기 가교제가 분자내 공중합 가능한 이중결합을 포함하여 상기 베이스수지 시럽과 가교결합하는 다관능성 아크릴 단량체로서, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜 디메타크릴레이트 및 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트 중에서 선택되는 1종 이상이며,
    상기 중합개시제가 유기과산화물 내지 아조 컴파운드로서 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 부틸하이드로 퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 성형방법이 캐스팅, 주형제조 또는 프레스방법인 것을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 성형방법이 연속성형장치인 스틸벨트 내지 플레이트를 이용한 캐스팅 방법인 것을 특징으로 하는 자개의 외관을 갖는 인조대리석의 제조방법.
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