KR100532164B1 - 3차원 기포 패턴을 갖는 인조 대리석의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 3차원 기포패턴을 갖는 인조 대리석의 제조방법은 인조대리석의 베이스를 형성하는 슬러리를 제조하고; 상기 슬러리를 공기 주입구와 공기 혼합기가 장착된 이송관에 투입하고; 상기 슬러리에 공기를 주입한 후, 일정한 크기의 기포가 형성하도록 혼합하고; 그리고 상기 기포가 형성된 슬러리를 성형 셀에 뿌려 경화시키는 단계로 이루어진다. 본 발명에서 제조된 인조 대리석은 기포 크기가 고르게 분포된 3차원 기포 패턴을 갖는다.

Description

3차원 기포 패턴을 갖는 인조 대리석의 제조 방법{Method of Manufacturing Artificial Marble Having 3-dimension Bubbled Pattern}

발명의 분야

본 발명은 3차원 기포 패턴을 갖는 인조 대리석의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 인조 대리석의 슬러리를 제조하여 성형 셀에 공급하는 과정에서 공기를 주입하고 일정한 혼합속도로 혼합함으로써, 3차원 기포 패턴을 갖는 인조 대리석의 제조방법에 관한 것이다.

발명의 배경

최근 건축 내장재로 많이 사용되고 있는 인조대리석은 그 사용되는 베이스 레진(Base resin)에 의해 크게 아크릴계와 불포화 폴리에스터계의 두 가지 종류로 구분된다. 이중 아크릴계 인조 대리석은 수지 자체의 은은한 투명성과 고급스러운 질감 및 우수한 내후성 등의 장점을 가져 씽크대 상판, 세면 화장대의 상판, 은행 및 일반 매장의 접수대 등 각종 카운터의 상판, 상품 매장의 내벽재, 욕조, 싱크 보울(sink bowl) 및 각종 인테리어 조형물의 소재로서 다양한 용도로 사용되고 있다. 그러나 일반적으로 알려진 공법으로 제조된 아크릴계 인조대리석은 이러한 장점에도 불구하고 천연대리석에 비해 다양한 무늬를 모두 표현하지는 못하는 문제점이 있다.

아크릴계 인조대리석 제조방법은 일반적으로 메틸메타크릴레이트(Methyl methacrylate)와 같은 모노머와 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate)를 혼합한 시럽(syrub)에 충진제, 안료 및 경화제 등과 기타 첨가제(개시제, 이형제, 분산제 등)를 혼합한 후 금형에 주입하여 경화시켜 제조된다.

대한민국공개특허 제1999-39632호에서는 열경화성 수지, 무기 충전재, 직경 3∼20 mm 의 천연석 파쇄물, 저수축제로 이루어진 인조 대리석 조성물을 금형 내에 투입하여 가압 성형하여 인조대리석을 제조하는 방법을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 방법으로 제조된 인조 대리석은 무공질로써, 제품의 보여지는 표면이 2차원적인 패턴밖에 표현할 수 없어 입체감이 부족하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명자들은 상기 단점을 극복하기 위하여, 인조 대리석의 슬러리를 제조하여 성형 셀에 공급하는 과정에서 공기를 주입하고 일정한 혼합속도로 혼합함으로써, 3차원 기포 패턴을 갖는 인조 대리석의 제조방법을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 3차원적인 기포 패턴을 갖는 인조대리석의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 크기가 일정한 분포를 갖는 3차원적인 패턴을 갖는 인조대리석의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 3차원 기포 패턴을 갖는 인조대리석의 제조방법은 인조대리석의 베이스를 형성하는 슬러리를 제조하고; 상기 슬러리를 공기 주입구와 공기 혼합기가 장착된 이송관에 투입하고; 상기 슬러리에 공기를 주입한 후, 일정한 크기의 기포가 형성하도록 혼합하고; 그리고 상기 기포가 형성된 슬러리를 성형 셀에 뿌려 경화시키는 단계로 이루어진다. 이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 인조 대리석의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 공정도이다. 인조 대리석 슬러리는 도 1과 같이 성형 셀에 뿌리기 위한 이송관의 중간에서 주입구를 통한 공기의 주입 후 기포의 크기가 일정한 분포를 갖도록 혼합된다.

본 발명에 있어서, 상기 인조대리석의 베이스를 형성하는 슬러리는 아크릴 수지 시럽, 마블 칩, 무기 충전물, 아크릴계 다 관능성 단량체, 중합 개시제를 혼합하여 제조된다.

상기 아크릴 수지는 라디칼 중합성 모노머로서 그 예로는 메타 아크릴산, 메틸 메타 아크릴레이트, 에틸 메타 아크릴레이트, 이소 프로필 메타 아크릴레이트, n-부틸 메타 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타 아클릴레이트와 같은 단량체에 이들의 중합체인 폴리아크릴레이트가 용해되어 있는 시럽이다.

본 발명의 수지 시럽은 아크릴 단량체 함량 65 중량% 이상 아크릴 중합물 함량 35 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 가교제로 사용하는 다 관능성 메타 아크릴레이트의 예로는 에틸렌 글리콜 디 메타 아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디 메타 아크릴레이트, 글리세롤 트리 메타 아크릴레이트, 트리메틸 프로판 트리 메타 아크릴레이트 및 비스페놀 A 디 메타 아크릴레이트를 들 수 있다. 상기 다 관능성 단량체는 아크릴 수지 시럽 100 중량부를 기준으로 0∼30 중량부로 첨가한다. 더욱 바람직하기로는 2∼15중량부가 바람직하다.

본 발명의 인조 대리석 슬러리에 사용될 수 있는 무기 충전물로는 입자크기가 1∼80 ㎛인 탄산칼슘, 수산화 알루미늄, 실리카, 알루미나, 수산화 마그네슘과 같이 당 분야에서 통상적으로 사용되는 무기 분말중 어느 것도 사용 가능하다. 상기 무기 분말 중 특히, 수산화 알루미늄은 투명하고 미려한 대리석 형상의 외관을 갖는 인조대리석을 제조 할 수 있다는 점에서 바람직하다. 무기 충전물의 혼합비는 아크릴 수시 시럽 100 중량부를 기준으로 100∼300 중량부, 더욱 바람직하기로는 120∼200 중량부가 바람직하다.

본 발명의 혼합물을 구성하는 마블 칩은 베이스와 동일한 조성으로 제조된 인조 대리석 제품을 햄머밀 타입의 파쇄기 또는 커터 타입의 파쇄기를 이용하여 파쇄한 후 다양한 크기의 채를 이용하여 0.1∼6 mm크기로 분류한 것이다. 상기 마블 칩의 혼합비는 아크릴 수시 시럽 100 중량부를 기준으로 0∼100 중량부 더욱 바람직하기로는 0∼60 중량부가 바람직하다.

본 발명에 있어서 중합 개시제로는 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 부틸 하이드로 퍼옥사이드, 큐밀 하이드로 퍼옥사이드등의 과산화물 또는 아조비스이소부틸로니트릴과 같은 아조 화합물을 사용한다. 상기 중합 개시제 외에도 중합 속도를 빠르게 하는 유기 금속염이나, 유기아민과 같은 가속제를 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 중합개시제의 함량은 아크릴 수지 시럽 100 중량부 기준으로 0.1∼10 중량부가 바람직하다.

본 발명의 인조 대리석 슬러리에는 상기 구성성분외에도 필요에 따라 안료, 염료, 광안정제, 열안정제, 충격보강제, 가소제 등이 첨가될 수 있다.

상기에서 혼합한 베이스를 형성하는 슬러리를 이송 펌프를 통해 이송관으로 투입한다.

본 발명에서 상기 이송관은 종래의 이송관과 달리, 공기 주입구와 공기 혼합기가 장착되어 있다.

상기 공기 주입구는 도 1에 도시된 바와 같이 혼합기 내벽에서 일정 길이 이상 내부로 돌출되어 장착이 되어 있다. 돌출된 길이는 공기 혼합기의 작동에 지장을 주지 않을 수 있는 범위에서 최대한 중앙까지 돌출되어 있는 것이 좋다. 공기 주입구가 돌출되어 있지 않으면, 주입된 공기가 공기 혼합기 내벽을 따라 이송되는 이유로 슬러리와 충분한 혼합이 이루어지지 않게 된다. 또한, 슬러리의 역류에 의한 주입구의 막힘을 방지 하기 위하여 주입구 말단에 캡이 장착되어 있어 공기가 주입되는 방향으로만 열릴 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 공기 혼합기는 슬러리를 성형 셀에 최종적으로 주입하기 전에 위치하도록 설치를 하며, 공기 혼합기는 연속적으로 혼합을 할 수 있는 라인믹서 형태로 슬러리가 주입되는 이송관의 직경보다 1배 내지 10배 정도 크기의 관 형태 중심에 혼합을 할 수 있는 판이 부착된 축이 장착되어 모터를 이용하여 회전시킬 수 있도록 되어 있는 형태이다.

이송관에 투입된 인조 대리석 슬러리는 공기 주입구로부터 투입되는 공기와 혼합되고, 이송관 내에 장착된 공기 혼합기를 통해 일정한 크기의 기포가 형성하도록 혼합된다. 이 때 기포의 크기가 일정한 분포를 갖도록 이송관에 장착된 혼합기의 회전 속도를 조절하여 성형 셀에 뿌린다.

주입된 공기를 혼합하는 혼합기의 회전속도는 30∼1000 rpm 더욱 바람직하기로는 30∼500 rpm이다. 혼합기의 회전속도가 1000 rpm이상이 되면, 형성되는 기포의 크기가 미세하게 되어 본 발명에서 달성하고자 하는 기포를 통한 패턴의 형성이 잘 나타나지 않으며, 혼합기의 회전속도가 30 rpm이하가 되면 형성된 기포의 크기 분포가 고르게 나타나지 않는다.

상기 기포가 일정하게 형성된 슬러리는 성형 셀에 뿌린 후, 45∼120 ℃의 열풍 오븐에서 경화시킨다.

경화가 왼료된 제품은 3차원의 기포패턴을 가지며, 도 2에 나타내었다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

베이스를 형성하기 위한 슬러리의 제조 : 30%의 폴리메틸 메타 아크릴레이트와 70%의 메틸메타 아크릴레이트의 혼합물로 이루어진 메틸메타 아크릴레이트 시럽(이하 수지 시럽으로 칭함) 20000 중량부, 수산화 알루미늄 30000 중량부, 트리메틸 프로판 트리 메타 아크릴레이트 600 중량부, 마블 칩 0 중량부 및 라우로일 퍼옥사이드 400 중량부를 혼합하여 제조하였다.

상기 제조된 슬러리를 100 kg/hr의 유속으로 이송관을 통하여 이송하며, 이송관 중간에서 3 ㎏의 공기를 주입하고, 이송관에 장착된 혼합기의 회전 속도를 120 rpm으로 하여 주입된 공기를 혼합한 후 공기가 혼합된 슬러리를 300×600×15 mm의 유리 성형 셀에 뿌린 후 45 ℃ 열풍오븐에 넣고, 단계적으로 오븐의 온도를 100 ℃까지 올려 경화를 시켰다. 경화가 완료된 후 상온까지 냉각 된 인조 대리석 제품에서 3 차원으로 기포가 형성된 표면과 단면을 잘라 기포의 분포와 크기를 측정하였다. 기포의 크기는 5×5 ㎠의 표면에서 중간 정도 크기의 기포를 선정하여 측정하였다.

실시예 2

이송관에 장착된 혼합기의 회전 속도를 1100 rpm으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인조 대리석을 제조하였다.

실시예 3

이송관에 장착된 혼합기의 회전 속도를 10 rpm으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인조 대리석을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교실시예 1-2에서 제조된 인조대리석의 기포의 분포와 크기를 측정하여 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3
기포의 분포	양호	양호	불량
기포의 크기	3mm	1mm이하	대표 값 선정 불가

상기 표에서 나타난 바와 같이 혼합기의 회전속도가 1000 rpm이상이 되면, 3차원 기포패턴은 형성되나, 형성되는 기포의 크기가 미세하게 되는 문제점이 있었으며, 혼합기의 회전속도가 30 rpm이하인 경우에도 3차원 기포패턴은 형성되나 형성된 기포의 크기 분포가 고르게 나타나지 않았다.

본 발명은 인조 대리석의 슬러리를 제조하여 성형 셀에 공급하는 과정에서 공기를 주입하고 일정한 혼합속도로 혼합함으로써, 3차원 기포 패턴을 갖는 인조 대리석의 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

제1도는 본 발명에 따른 인조 대리석의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 공정도이다.

제2도는 본 발명에 따라 제조된 인조 대리석의 경화 후 제품의 단면과 일부분을 나타낸 것이다.

* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *

1 : 슬러리 혼합기 2 : 슬러리 이송펌프

3 : 공기 주입구 4 : 공기 혼합기

Claims (3)

1. 인조대리석의 베이스를 형성하는 슬러리를 제조하고;

   상기 슬러리를 공기 주입구와 공기 혼합기가 장착된 이송관에 투입하고;

   상기 슬러리에 공기를 주입한 후, 일정한 크기의 기포가 형성하도록 혼합하고; 그리고

   상기 기포가 형성된 슬러리를 성형 셀에 뿌려 경화시키는;

   단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 기포패턴을 갖는 인조 대리석의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 인조 대리석의 베이스는 폴리 아크릴레이트 35 중량% 이하 및 아크릴 단량체 65 중량%이상으로 구성된 아크릴 수지 시럽 100 중량부, 다 관능성 단량체 0∼30 중량부, 무기 충전물 100∼300 중량부, 및 마블 칩 0∼100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 기포패턴을 갖는 인조 대리석의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 이송관에서 공기는 30 내지 1000 rpm의 속도로 주입되는 것을 특징으로 하는 3차원 기포패턴을 갖는 인조 대리석의 제조방법.