KR100689763B1 - 인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크 및 그것을 이용한인조대리석 - Google Patents

Abstract

투명유리나 투명 플라스틱 등으로 된 투명기판(1)상에 콜로이드상 실리카를 주재료로 하고 거기에 무기안료와 충전제를 첨가한 다음 물에 분산시켜서 된 인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크로 인쇄층(2)을 형성하되, 인쇄층(2)의 상면이나 하면에 통상의 유약과 같은 백색 불투명 배면층(3)을 형성하여 인조대리석을 제조하므로서 상온이나 저온 및 고온등 어떤 온도에서도 인쇄층(2)의 경화가 용이하고 인쇄층의 경도, 내열성, 내마모성 및 내약품성이 우수하여 별도의 보호막을 형성하지 않고도 인쇄층이 마모 또는 훼손되지 않는 특징이 있는 것이다.

Description

인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크 및 그것을 이용한 인조대리석{Print ink for artificial marble hardening in low temperature and artificial marble thereof}

도 1(a)(b) 는 본 발명에 따른 각기 상이한 층을 갖는 두가지 인조대리석의 예시 단면도.

도 2 는 종래의 인조대리석(유리판넬)의 예시 단면도.

도 3 은 종래의 다른 인조대리석(유리판넬)의 예시 단면도.

도 4 는 종래의 또 다른 인조대리석의 예시 단면도.

* 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 투명기판 2 : 인쇄층

3 : 배면층

본 발명은 투명유리나 투명 플라스틱판을 비롯한 투명 기판에 다색의 대리석 무늬를 현출하는 인쇄층과 백색의 불투명 배면층만을 형성하여 상온이나 고,저온에서도 경화 또는 소성이 가능한 다양한 대리석 무늬를 갖는 판넬이나 인조대리석(이하 인조대리석이라 함)을 제조하기 위한 인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크 및 그 인쇄잉크를 이용한 인조대리석에 관한 것이다.

현재까지 투명유리나 투명 플라스틱판을 비롯한 투명 기판을 이용하여 다색의 대리석 무늬를 나타내는 인조대리석을 제조함에 있어서는,

도2 및 도3에서 도시된 바와같이, 투명유리나 투명 플라스틱판을 비롯한 투명기판(100)에 인쇄층(200)을 형성하되, 상기 투명기판(100)과 인쇄층(200)의 박리현상을 막고 인쇄층(200)을 더욱 선명하게 현출되게 하면서 자외선에 의한 인쇄층의 노화방지를 위하여 상기 투명기판(100)과 인쇄층(200)사이에 복잡한 특수 재질로 된 불투명 프라이머층(300)을 형성한 다음 그 위에 인쇄층(200)을 형성한후 상기 인쇄층 위에는 인쇄층 보호막(400)을 도포한 다음 그 위에 유리섬유 강화플라스틱(FRP)층(700)이나, 유리섬유매트(500)와 합성수지층(600)으로 된 파편보호층(P)을 도포하여 인조대리석을 제조하거나, 도4에 도시된 바와같이 기판유리(110)에 다색무늬 인쇄층(120)과 백색 불투명 유약층(130)을 차례로 적층하여 다색 무늬 유리판넬을 제조한 예가 있으나, 전자의 경우에는 투명기판(100)과 인쇄층(200)사이에 인쇄층의 색상을 선명하게 하기위해 프라이머층(300)을 형성하되, 투명기판과 인쇄층이 박리되기 쉽고 인쇄층이 노화(탈색)되기 쉬운 결점을 해소하기 위하여 접착력이 강한 물질인 폴리비닐리덴플루오라이드와 보강충전제인 실리카와 자외선 흡수겸 방지제등 고가 물질로 상기 프라이머층(300)을 형성하여야 하므로 제조 원가가 고가이고 제조공정이 복잡한 결점이 있었다.

또한 전자의 경우에는 인쇄층(200)위에 별도로 인쇄층 보호막(400)과 파편보호층(P)을 형성해야 하므로 제조공정이 복잡 다양하고 재료비가 많이 소요되는 결점이 있었으며, 뿐만아니라 상기와 같이 제조되는 인조대리석은 투명기판(100)에 형성된 인쇄층(200), 프라이머층(300), 인쇄층 보호막(400) 및 파편보호층(P)등의 고착, 경화를 위해 적어도 120∼250℃의 고온 가열로에서 장시간에 걸쳐 가열시켜야 하므로 복잡한 제조공정 및 고가의 제조 원가로 인한 많은 문제점이 있었다.

또 후자의 경우에는 유리표면에 간편하게 인쇄면을 형성한 다음 그 위에 백색의 불투명 유약을 도포한후 450∼800℃의 고온 소성로에서 경화시키는 방법이므로 다색 무늬의 유리판넬을 간편하게 제조하기는 하나 이 경우에는 인쇄층이나 백색 불투명 유약층을 경화시키기 위해서는 450∼800℃의 고온에서 장시간 가열 경화시켜야 하므로 소성 경화공정에 따른 제조시간의 장기화와 제조원가가 고가로 되는 결점이 있었다.

특히 상기한 전,후자 모두의 경우 투명기판에 인쇄층을 형성시에 인쇄잉크를 부러쉬나 롤러등에 의한 도포만 가능할뿐 스프레이 방법에 의한 인쇄층 도포는 불가능한 결점도 있었다.

또한 상기 종래의 다색 무늬의 유리판넬이나 인조대리석 제조에서 투명기판과 인쇄층의 고착 경화를 위해 고온으로 소성시에는 플라스틱인 경우에는 기판이 용해되게 되고 유리인 경우에는 유리의 경도(강도)가 너무 높아져서 절단이 어려운 결점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와같이 유리나 플라스틱과 같은 투명기판에 각종 인쇄잉크로 대리석과 같은 다양한 형태의 무늬를 인쇄하여 유리나 플라스틱 패널이나 인조대리석을 제조함에 있어서의 문제점을 해소하여 유리나 플라스틱으로 된 투명기판에 대리석 무늬와 같은 다양한 색상의 인쇄층을 인쇄하되 인쇄층의 하면이나 상면중 어느 한면에 인쇄층을 선명하게 나타내기 위한 불투명 배면층을 형성하는 것만으로 다양한 대리석 무늬가 현출되는 유리나 플라스틱으로 된 판넬이나 인조대리석(이하 인조대리석으로 통일함)을 제조하면서도 그와같이 투명기판에 형성된 인쇄층과 불투명 배면층을 상온에서 경화시키거나 저온 또는 고온등 어떤 온도 범위에서도 시간만 달리하여 임의로 소성 및 경화시켜 인조대리석을 제조할 수 있도록한 인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크 및 그것을 이용한 인조대리석을 제공코저 하는 것으로서 이를 실예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

콜로이드상 실리카(colloidal silica:(SiO₂·×H₂O))45∼48wt%를 주재료로 하고 거기에 필요로하는 소정 색상의 인쇄잉크용 무기안료 20∼30wt%와, 별도로 산화알루미늄(Al₂O₃)과 탄화규소(Sic)및 탄산칼슘(CaCo₃)을 각각 1:1:1의 혼합비로 혼합한 첨가제 혼합물 3∼7wt%를 첨가하여 혼련 교반한 것을 물25∼30wt%에 골고루 분산시켜 인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크를 얻는다.

이상과 같이 얻어진 인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크는 도1(a)(b)에 도시된 바와같이 그 잉크를 사용하여 투명 유리나 투명 플라스틱으로 된 투명기판(1)상에 다양한 대리석 문양이 나타나도록 인쇄하여 인쇄층(2)을 형성하되, 상기 인쇄층의 선명도를 높이기 위해 상기 인쇄층(2)의 상,하면중 어느 한면에 상용되는 유약과 같은 백색 불투명의 배면층(3)을 형성한후 상온에서 3∼4일간 자연 경화시키거나, 120℃∼180℃ 저온에서 약15∼20분간 소성 경화시켜 인조대리석을 만든다.

백색 불투명의 배면층(3)을 인쇄층(2)의 상면이나 하면에 형성하게 되면 투명기판(1)의 인쇄되지 않은 부분을 가리게 되어 인쇄층(2)이 돌출되어 선명하게 보이도록 하는 것은 기존의 투명기판(1)을 이용하여 인조대리석이나 유리판넬을 만드는 것과 동일하나, 다만 배면층(3)이 투명기판(1)과 인쇄층(2) 사이에 있게 되면 인쇄층 반대편에서는 인쇄층이 안보이게 되고 배면층(3)이 인쇄층(2)위에 도포되게 되면 인쇄층 반대편 유리면을 통하여 인쇄층(2)을 볼 수 있게 되는 특징이 있으므로 인조대리석 제조방법의 선택성과 제품의 선택성이 있게되는 것이다.

이상과 같이 만들어진 본 발명 인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크로 투명기 판(1)에 인쇄층(2)을 형성하게 되면 콜로이드상 실리카의 강력한 흡착력과 접착력에 의하여 상온에서도 3∼4일이면 자연 경화되어 별도의 접착제 없이도 인쇄층(2)이 박리됨이 없이 강력하게 접착되면서 인쇄층의 피막강도 또한 우수하게 되며 인쇄층(2)을 속성 경화시키기 위해서는 120℃∼180℃의 온도에서는 15∼20분동안만 가열하여도 소성 및 경화가 이루어지게 되므로 단시간에 소성 경화를 이룰 수 있는 특징이 있으며, 설사 소성경화중 고온으로 온도가 급상승하드라도 약1200℃까지는 파괴나 변형이 없이 내화성을 유지하면서 경화가 이루어지므로 소성경화 조건이 다양하고 편리한 장점이 있다.

이는 본 발명 저온 경화 인쇄 잉크는 무기안료를 사용하였기 때문에 높은 온도에서도 연소되지않고 소성만 되게 되며 특히 무기안료를 사용하므로서 다른 조성 물질(첨가물질)들과의 화학적 변화가 일어나지 않을뿐 아니라 각 첨가물질들이 수용성이기 때문에 현장에서도 인조대리석 형태의 시설물 작업을 할 수 있는 특징이 있다.

뿐만아니라 본 발명 인쇄 잉크로 형성된 인쇄층은 저온 경화는 물론이지만 1200℃이상의 고온에서도 변형 파괴가 일어나지 않으면서 고경도 및 내마모성을 유지하게 되는 특징이 있다.

상기에서 콜로이드상 실리카를 45∼48wt% 첨가하므로서 안료 및 첨가제와 혼합하여 인쇄를 위해 투명기판(1)에 도포시 스프레이 도포나 롤러 또는 부러쉬 도포등 어떤 방법으로도 도포를 용이하게 할 수 있는 점도(농도)가 되는 것이다.
이때 콜로이드상 실리카를 45wt%이하로 첨가하게되면 점도가 약하여 인쇄잉크가 선명하게 도포 인쇄되지 못하고 퍼지게 되며 48wt%이상이 되면 점도가 너무 진하여 스프레이 도포는 물론 롤러나 브러쉬 도포도 어려운 결점이 있다.

안료는 20∼30wt%의 양으로 첨가하므로서 피착면인 투명기판(1)에 도포하기 위한 농도와 분산성 및 접착성이 가장 양호하게 된다.
여기에서 안료를 20wt% 이하로 첨가하게 되면, 잉크가 색상이 선명치 못한 결점이 있고 30wt%이상 첨가하게 되면 무기안료가 표면에 석출되어 인쇄층이 평활하지 못한 결점이 있다.

첨가제 혼합물중 산화알루미늄은 인쇄층(2)에 경도 및 내약품성을 부여하여 보호피막층을 별도로 형성하지 않드라도 인쇄층의 마모나 훼손등을 예방하게 되며, 탄화규소(Sic)는 경도와 융점이 극히 높으므로 상기 콜로이드상 실리카에 의한 경도와 융점의 부족분을 보충해 주면서 약2000℃의 고온에서도 열분해가 이루어지지 않으므로 인조대리석의 내화성을 고도로 유지해 주게되고 탄산칼슘은 점도 조절 및 재료절감을 위한 증량제로서 사용되는 것이다.
상기에서 첨가제 혼합물을 이루는 산화알루미늄, 탄화규소 및 탄산칼슘을 각각 동일량, 즉 각각 1:1:1의 혼합비로 혼합하지 않으면, 인쇄층의 경도가 약하여 마모되기 쉽거나 너무 강하여 균열이 생기기 쉽고 내화성이 약하거나 잉크의 농도 및 경도를 너무 높혀서 균일 인쇄가 안되게 할 수도 있으며, 점도가 너무 강하거나 약하여 인쇄잉크의 접착성을 약화시키게되는 결점이 있게 되고, 상기한 첨가제 혼합물을 전체 인쇄잉크에 3~7wt% 혼합하는 것은 3wt%이하에서는 그 첨가제 혼합물의 감소된 양 대신에 무기안료를 그만큼 첨가하여야 하므로 잉크색상에 문제가 야기되며 7wt%이상에서는 충전제가 너무 과량이어서 무기안료가 상대적으로 감소되어 역시 잉크의 색상과 선명성에 문제가 있게 된다.

여기에서 사용되는 무기안료로서 흑색안료로는 4.3 산화철(Fe₃O₄), 적색안료로는 산화제일철(Fe₂O₃), 청색안료로는 군청, 백색안료로는 아연화(ZnO), 황색안료로는 크롬황(황연)(PbCrO₄), 녹색안료로는 에머랄드 그린(Ca(C₂H₈O₂ )₂, 2Ca(ASO₂))등의 통상 사용되는 무기안료가 사용될 수 있고 기타 색상에 따라 각종 통상의 무기안료가 사용될 수도 있다.

이상과 같은 본 발명의 인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크로 인조대리석을 제조하게 되면 장시간에 걸쳐 고온에서 가열 소성하지 않고도 자연경화나 120℃∼180℃의 저온에서도 15∼20분간의 단시간에 소성 및 경화가 쉽게 이루어지므로 제조공정이 간편 용이하여 단시간에 양산이 가능한 효과가 있으며 인쇄층(2)의 경도가 우수하고 내약품성 및 내충격등이 양호하여 특별히 인쇄층 보호용 보호 층을 별도로 형성하지 않아도 인쇄층의 경도가 유지되게 되며 제조공정도 간편하여 제조원가가 절감되는 효과도 있는 것이다.

Claims (3)

1. 콜로이드상 실리카(colloidal silica:(SiO₂·×H₂O))45∼48wt%를 주재료로 하고, 거기에 필요로하는 소정 색상의 인쇄잉크용 무기안료 20∼30wt%와, 별도로 산화알루미늄(Al₂O₃), 탄화규소(Sic)및 탄산칼슘(CaCo₃)을 각각 1:1:1의 혼합비로 혼합한 첨가제 혼합물 3∼7wt%를 첨가하여 혼련 교반한 것을 물25∼30wt%에 골고루 분산시킨 것으로 구성됨을 특징으로 하는 인조대리석용 저온 경화 인쇄 잉크.
2. 투명유리나 투명 플라스틱으로 된 투명기판(1)상에, 콜로이드상 실리카에 무기안료와, 첨가제로서 산화알루미늄, 탄화규소 및 탄산칼슘의 혼합물을 혼련 교반하여 물에 분산시켜서 얻어지는 제1항의 저온 경화 인쇄 잉크로 다양한 색상의 대리석 문양을 인쇄하여 인쇄층(2)을 형성하되, 상기 인쇄층(2) 상,하면중 어느 한면에 유약과 같은 백색 불투명 배면층(3)을 형성한후 상온 경화나 소성, 경화에 의해 경화시키는 것으로 구성됨을 특징으로 하는 저온 경화 잉크로 인쇄층을 형성한 인조대리석.
3. 제 2 항에 있어서, 투명기판(1)상에 인쇄층(2)과 배면층(3)을 형성후 경화는 상온에서 3∼4일간 방치하여 경화시키거나, 120∼180℃의 저온에서 15∼25분간 속성으로 소성하여 경화시키는 방법중 어느 한가지 방법으로 소성 경화시킴을 특징으로 하는 저온 경화 잉크로 인쇄층을 형성한 인조대리석.

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