KR100715606B1 - 고투명 인조대리석 마블칩, 그 제조방법 및 이를 이용한 인조대리석 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고투명 인조대리석 마블칩의 제조방법은 불포화 폴리에스테르 수지 50∼70 중량%, 스티렌계 모노머 25∼45 중량% 및 아크릴계 단량체 5∼15 중량%로 이루어진 수지 조성물 100 중량부에 대하여 실리카 15∼40 중량부를 혼합한 후, 경화시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 인조대리석 마블칩은 기존의 강도를 유지하면서 투명성이 우수할 뿐만 아니라, 무색성을 실현하여 다른 색상으로 조절이 용이하고, 반복성이 우수하다.

인조대리석, 고투명, 마블칩, 불포화 폴리에스테르 수지, 실리카, 경화제, 수산화알루미늄

Description

고투명 인조대리석 마블칩, 그 제조방법 및 이를 이용한 인조대리석{Artificial Marble Chip having High Transparency, Method for Preparing Thereof and Artificial Marble Using the Same}

제1도는 종래의 ATH 사용하여 제조된 마블칩 사진이다.

제2도는 실시예 1에 따라 제조된 마블칩 사진이다.(황색투명)

제3도는 실시예 2에 따라 제조된 마블칩 사진이다.(무색투명)

제4도는 실시예 3에 따라 제조된 인조대리석 사진이다.

제5도는 본 발명의 마블칩을 사용한 인조대리석에 빛 투과시 내부의 무늬가 표출된 것을 나타낸 사진이다.

발명의 분야

본 발명은 고투명 인조대리석 마블칩, 그 제조방법 및 이를 이용한 인조대리 석에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 인조대리석 마블칩제조시 실리카를 특정 함량 사용하여 고비중으로 조절함으로써, 투명성이 우수할 뿐만 아니라, 강도 및 변색현상이 현저히 개선된 고투명 인조대리석 마블칩, 그 제조방법 및 이를 이용한 인조대리석에 관한 것이다.

발명의 배경

일반적으로 인조 대리석은 구성하는 레진(resin)에 따라 크게 아크릴계와 불포화 폴리에스터계의 두 종류로 구분된다. 이중 아크릴계 인조 대리석은 우수한 외관, 부드러운 감촉, 우수한 내후성 등과 같은 특성을 지녀 각종 상판 및 인테리어 소재로서 수요가 계속 증가하고 있다.

아크릴계 인조 대리석은 메틸 메타아크릴레이트(Methyl methacrylate)와 같은 모노머와 폴리메틸 메타아크릴레이트(Polymethyl methacrylate)를 혼합한 시럽(syrub)에 무기 충전제, 색깔 및 패턴을 구현하는 마블칩을 혼합하고 중합 개시제를 용해시킨 후, 이를 적정한 온도에서 캐스팅(Casting)하여 제조되는 것이 일반적이다.

인조대리석의 다양한 색깔 및 패턴을 구현하기 위해 다양한 종류의 마블칩이 투입된다. 특히 인조대리석은 용도의 특성상 마블칩에 의해 구현되는 외관이 상품 가치에 큰 영향을 미친다.

마블칩은 아크릴계 인조대리석과 비슷한 방법에 의해 판상으로 경화한 다음, 파쇄하여 다양한 입도로 얻을 수 있으며, 통상 매트릭스와 동일한 재질인 아크릴계 가 사용된다.

최근에는 투박한 인조대리석에 경쾌하고 세련된 느낌을 주거나 보석과 같은 느낌을 부여하기 위해 투명한 마블칩이 사용되고 있으며, 최근 그 수요가 늘고 있는 추세이다.

특히 근래에는 인조대리석 표면에 나타난 무늬외에 대리석 뒷면에 빛을 투과시켜 인조대리석 내부에 형성된 무늬를 보여줄 수 있는 장식적 효과가 각광을 받고 있다. 이때 인조대리석 내부의 마블칩에 의해 형성된 무늬가 빛에 의해 투명되기 위해서는 마블칩 자체의 높은 투명성이 요구된다.

그런데, 투명 마블칩으로 아크릴계 입자를 사용하여 인조대리석을 제조할 경우, 아크릴계 수지 시럽과 혼합, 경화시키는 과정에서 아크릴계 마블칩의 헤이즈(haze)가 증가하여 투명성이 떨어지는 문제점이 있다.

이에 따라 최근에는 인조대리석 매트릭스는 아크릴계를 사용하되, 마블칩으로는 불포화에스테르를 사용하는 방법이 제기되고 있으나, 여전히 투명도는 만족할 만한 수준이 되지 못하였다.

이는 마블칩 제조시 강도 조절을 위해 필수적으로 첨가되는 수산화알루미늄(aluminium trihydroxide)에 의해 비롯된 것으로, 투명성을 위해 수산화알루미늄을 첨가하지 않을 경우, 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

또한 불포화에스테르 수지를 사용하여 투명 마블칩 제조시, 자체의 색상으로 인해 다른 색상으로 조절이 어렵고, 반복성이 떨어지는 단점이 있다. 즉, 원하는 색상의 안료를 투입한다 하더라도 자체의 색상으로 인해 목적하고자 하는 색상을 얻을 수 없는 것이다. 따라서, 다른 색상으로의 조절 및 반복성을 위해서는 마블칩의 무색성이 요구된다.

한편 불포화 폴리에스테르 수지에 경화제를 첨가하여 경화시킬 경우, 경화과정을 거친 최종 제품이 황색으로 변색되는 문제가 제기되고 있다. 이는 경화제가 제대로 분산되지 않은 상태에서 반응하여 기인한 것으로, 외관이 중시되는 인조대리석으로 적용시 치명적인 문제로 작용한다.

또한 투명성을 위해 불포화폴리에스테르 수지를 마블칩으로 사용할 경우, 매트릭스 수지로 사용되는 아크릴계 수지와의 결합성 문제 역시 아직까지 해결되어야 할 문제로 자리잡고 있다.

대한민국특허공개 제1988-10059호에서는 특정 입도범위의 수산화알루미늄을 사용하여 적은 착색 및 투명성을 가진 불포화폴리에스테르를 개시하고 있다. 그러나 상기 특허는 수산화알루미늄의 사용으로 인해 투명성 개선에 한계가 있다.

이에 본 발명자는 상기의 문제점을 개선하기 위하여, 인조대리석 제조시 실리카를 특정 함량 사용하여 고비중으로 조절하고, 특정한 안료 및 경화제를 사용함으로써, 기존의 강도를 유지하면서 투명성이 우수할 뿐만 아니라, 다른 색상으로 조절이 용이하고, 반복성이 우수하며, 변색현상을 현저히 개선하고, 경화시간을 단축시킬 수 있는 고투명 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 투명성이 우수한 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수산화 알루미늄을 사용하지 않고도 강도가 우수한 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다른 색상으로 조절이 용이하고, 반복성이 우수한 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 변색현상이 개선된 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 경화시간을 단축시킬 수 있는 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 컨케이브 현상이 현저히 감소된 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 입체적 질감을 표현할 수 있는 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내구성이 우수한 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 안료 분산성이 우수한 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 매트릭스와의 결합성이 향상된 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연속 생산이 가능한 인조대리석 마블칩 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고투명 마블칩을 사용함으로써, 대리석 뒷면에 조명투과시 인조대리석 내부에 형성된 무늬를 보여줄 수 있는 인조대리석을 제공하기 위한 것이다.

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

본 발명의 고투명 인조대리석 마블칩의 제조방법은 불포화 폴리에스테르 수지 50∼70 중량%, 스티렌계 모노머 25∼45 중량% 및 아크릴계 단량체 5∼15 중량%로 이루어진 수지 조성물 100 중량부에 대하여 실리카 15∼40 중량부를 혼합한 후, 경화시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법으로 제조된 인조대리석 마블칩은 비중 1.47∼2.00 및 굴절률 1.520∼1.600, 바람직하게는 1.560∼1.570의 굴절율을 갖는다. 이하, 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명의 하나의 구체예에서는 인조대리석 마블칩은 불포화 폴리에스테르 수지 50∼70 중량%, 스티렌계 모노머 25∼45 중량% 및 아크릴계 단량체 5∼15 중량%로 이루어진 수지 조성물 100 중량부에 대하여 실리카 15∼40 중량부를 혼합한 후 , 경화시켜 제조된다.

상기 불포화 폴리에스테르는 말레산, 무수말레산, 푸마릭산(fumaric acid)과 같은 불포화디카르본산과 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디올 등의 2가 알콜; 글리세린 등의 3가 알콜; 펜타에리트리톨 등의 4가 알콜 등과 같은 다가알코올을 통상적인 중축합반응에 의해 통상의 방법으로 제조될 수 있다. 상기 불포화 폴리에스테르는 수지 조성물 100 중량부에 대하여 50∼70 중량%를 구성한다. 70 중량%를 초과하여 사용할 경우, 작업성이 저하되며, 50 중량% 미만으로 사용할 경우, 내열성이 다소 떨어진다.

상기 스티렌계 모노머의 예로는 스티렌, α-메틸스티렌, 클로로스티렌, 비닐톨루엔 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 스티렌계 모노머는 수지 조성물 100 중량부에 대하여 25∼45 중량% 로 사용된다.

일반적으로 불포화폴리에스테르에 스티렌계 모노머만을 적용하여 마블칩을 제조할 경우, 비중이 매우 낮기 때문에 아크릴계 매트릭스에서 부유하는 현상이 일어난다.

따라서 본 발명에서는 수지 조성물 100 중량부에 대하여 5∼15 중량%로 아크릴계 단량체를 함께 적용한다. 상기 아크릴계 단량체로는 메타 아크릴산, 메틸 메타아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트, 이소프로필 메타아크릴레이트, n-부틸 메타아크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타아크릴레이트 등이 있다.

상기 불포화에스테르, 스티렌계모노머 및 아크릴계 단량체가 혼합된 수지 조 성물의 비중은 대략 1.15∼1.18이다.

본 발명에서는 상기 수지 조성물만으로는 강도가 부족하므로 실리카를 첨가하여 비중을 1.47∼2.00, 바람직하게는 1.47∼1.70의 범위로 조절한다. 실리카의 첨가량은 수지 조성물 100 중량부에 대하여 15∼40 중량부를 사용한다. 실리카를 40 중량부 초과하여 사용할 경우, 가공이 어렵고, 15 중량부 미만으로 사용할 경우, 충분한 강도를 확보할 수 없다.

본 발명에서 수지 조성물은 상기 구성요소 외에도 안정제, 착색제 등 기타 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 실리카가 혼합된 수지 조성물은 통상의 방법으로 경화시켜 인조대리석 판재를 제조한 후, 이를 파쇄하여 인조대리석 마블칩으로 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 구체예에서는 실리카를 혼합한 후, 안료를 투입하여 탈색하는 단계를 더 포함한다.

수산화알루미늄 대신 실리카를 첨가할 경우, 제조된 마블칩은 고투명성은 확보될 수 있으나, 제품 색상이 다소 황색(yellowish)을 띤다. 이때 안료를 첨가하여 다양한 색상을 구현하고자 할 경우, 자체의 색상으로 인해 목적하고자 하는 색상을 얻는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라, 동일한 색상으로의 반복성이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 다른 색상으로의 조절 및 반복성을 위해서는 마블칩의 무색성이 요구된다.

따라서 본발명에서는 상기 실리카를 혼합한 후, 흑색, 청색, 보라색 및 이들의 혼합색으로 이루어진 안료를 첨가함으로써, 무색성을 실현할 수 있게 된 것이 다. 이와 같이 무색으로 조절된 후, 원하는 색상의 안료를 추가로 투입하여 목적하고자 하는 색상을 용이하게 얻을 수 있다.

본 발명의 또 다른 구체예에서는 상기 안료 투입시 메틸 메타아크릴레이트(MMA) 모노머를 안료 분산제로 사용한다.

통상 안료 분산제로 종래에는 스티렌계 모노머가 사용되어 왔으나, 스티렌계 모노머를 사용할 경우, 비중이 낮아지는 단점이 있다.

따라서 본 발명에서는 스티렌 모노머 대신 메틸 메타아크릴레이트(MMA) 모노머를 사용함으로써, 비중 저하의 문제를 해결할 뿐만 아니라, 매트릭스 수지로 사용되는 아크릴계 수지와의 결합성 문제를 해소할 수 있게 된 것이다.

또한 이와 같이 메틸 메타아크릴레이트를 사용할 경우, 대리석 표면의 칩이 함몰되는 컨케이브 현상을 현저히 감소시킬 수 있다.

본 발명의 다른 구체예에서는 상기 최종 경화단계에서 (ⅰ)점도 40∼60 cps 범위를 갖는 경화제와 (ⅱ)점도 400∼600 cps 범위를 갖는 경화제를 혼합하여 사용한다.

일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지에 경화제를 첨가하여 경화시킬 경우, 경화과정을 거친 최종 제품이 황색으로 변색되는 문제가 제기되고 있다. 이는 경화제가 제대로 분산되지 않은 상태에서 반응하여 기인한 것으로, 외관이 중시되는 인조대리석으로 사용시 치명적인 문제로 작용한다.

이제까지 통상적으로 사용되어온 경화제는 MEK-PO계로서 점도범위가 400∼600 cps(25 ℃)를 갖는다.

본발명에서는 경화제로 일반적으로 사용되는 점도범위가 400∼600 cps(25 ℃)인 MEK-PO계(메틸에틸케톤 퍼옥사이드)와 함께 점도 40∼60 cps(25 ℃) 범위를 갖는 MEK-PO계 경화제를 사용함으로써, 반응성을 향상시켜 분산성을 향상시키고, 종래에 고질적으로 문제되어온 황변현상을 방지한 것이다.

상기 2종의 경화제의 비율은 중량비로 1 : 1 의 비율로 사용하며, 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부, 바람직하게는 0.7 내지 1.5 중량부로 사용한다.

본 발명의 또 다른 구체예에서는 상기 2종의 경화제 대신 점도 범위 90∼110 cps범위, 바람직하게는 100 cps(25 ℃)를 갖는 경화제를 사용한다.

상기의 방법으로 제조된 인조대리석 마블칩은 1.47∼2.00의 고비중을 가지며, 굴절율 1.520∼1.600, 바람직하게는 1.560∼1.570의 고투명성을 실현할 수 있으므로, 대리석 표면은 보석과 같은 느낌을 부여할 수 있고, 대리석 뒷면에 빛을 투과시킬 경우, 인조대리석 내부에 형성된 무늬를 보여줄 수 있다.

본 발명의 인조대리석 마블칩은 아크릴계 수지나 불포화폴리에스테르계 수지로 이루어진 매트릭스에 모두 사용될 수 있으나, 아크릴계 매트릭스 수지에 사용되는 것이 더욱 바람직하다.

또한 본 발명의 인조대리석 마블칩을 아크릴계 매트릭스 수지에 적용하여 인조대리석 제조시, 아크릴계 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 마블칩 1∼100 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 인조대리석은 상기 고투명 마블칩 외에도 통상의 불투명 또는 반 투명 아크릴계 마블칩을 함께 혼용하여 다양한 무늬를 연출할 수 있다.

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

실시예 1

불포화폴리에스테르 60 중량%, 스티렌 모노머 35 중량%, 메틸 메타아크릴레이트 5 중량%로 이루어진 수지 조성물 100 중량부에 대하여 실리카 17 중량부를 첨가한 후, 경화제로 점도 500 cps인 MEK-PO를 1 중량부 사용하여 경화시켰다. 경화된 제품은 투명한 황색을 띠었으며 제품 사진은 도2에 나타내었다.

실시예 2

불포화폴리에스테르 60 중량%, 스티렌 모노머 35 중량%, 메틸 메타아크릴레이트 5 중량%로 이루어진 수지 조성물 100 중량부에 대하여 실리카 40 중량부를 첨가한 후, 보라색계열의 안료를 사용하여 탈색하였다. 경화제로 점도 500 cps인 MEK-PO과 점도 50 cps인 MEK-PO를 각 0.5 중량부씩 함께 사용하여 경화시켰다. 경화된 제품은 투명한 무색을 띠었으며, 제품 사진은 도3에 나타내었다.

비교실시예

불포화폴리에스테르 60 중량%, 스티렌 모노머 35 중량%, 메틸 메타아크릴레이트 5 중량%로 이루어진 수지 조성물 100 중량부에 대하여 수산화알루미늄 20 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 제품 사진은 도 1에 나타내었다.

상기 경화된 제품에 대하여 아베굴절계를 사용하여 굴절율을 측정하였으며, 측정 결과는 표 1에 나타내었다.

	굴절율	비중
실시예 1	1.560	1.470
실시예 2	1.560	1.650
비교실시예	1.570	1.697

실시예 3

상기 실시예 2와 동일한 방법으로 탈색한 후, 적색 안료를 추가로 첨가하여 점도 100 cps인 MEK-PO를 1 중량부 사용하여 경화시켰다. 경화된 제품을 0.1 내지 5 mm로 분쇄하여 투명적색의 인조대리석 마블칩을 얻었으며, 이를 아크릴 수지 시럽 100 중량부, 수산화알루미늄 100 중량부 및 라우로일퍼옥사이드 2 중량부로 이루어진 매트릭스 수지에 0.1∼5.0 mm 크기의 아크릴계 불투명 마블칩 20 중량부와 함께 30 중량부로 첨가한 다음 경화시켰다. 최종 인조대리석 제품 사진은 도 4에 나타내었으며, 인조대리석 뒷면에 빛을 투과시키자, 인조대리석 내부의 형성된 무늬가 표출된 것을 확인할 수 있었다(도 5).

본 발명은 인조대리석 제조시 실리카를 특정 함량 사용하여 고비중으로 조절하고, 특정한 안료 및 경화제를 사용함으로써, 기존의 강도를 유지하면서 투명성이 우수할 뿐만 아니라, 무색성을 실현하여 다른 색상으로 조절이 용이하고, 반복성이 우수하며, 변색현상을 현저히 개선하고, 컨케이브 현상을 현저히 감소시키며, 입체적 질감을 표현할 수 있고, 내구성과 안료 분산성이 우수하며, 매트릭스 결합성이 향상되고, 연속생산이 가능하며, 경화시간을 단축시킬 수 있는 마블칩을 제공하고, 상기 고투명 마블칩을 사용함으로써, 대리석 뒷면에 조명투과시 인조대리석 내부에 형성된 무늬를 보여줄 수 있는 인조대리석을 제공하는 발명의 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.

Claims (9)

1. 불포화 폴리에스테르 수지 50∼70 중량%, 스티렌계 모노머 25∼45 중량% 및 아크릴계 단량체 5∼15 중량%로 이루어진 수지 조성물 100 중량부에 대하여 실리카 15∼40 중량부를 혼합한 후, 경화시키는 것을 특징으로 하는 고투명 인조대리석 마블칩의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 실리카를 혼합한 후, 흑색, 청색, 보라색 및 이들의 혼합색으로 이루어진 안료를 투입하여 탈색하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고투명 인조대리석 마블칩의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 안료 투입시 메틸 메타아크릴레이트(MMA) 모노머를 분산제로 사용하는 것을 특징으로 하는 고투명 인조대리석 마블칩의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 경화시 (ⅰ)점도 40∼60 cps(25℃ 기준) 범위를 갖는 경화제와 (ⅱ)점도 400∼600 cps(25℃ 기준) 범위를 갖는 경화제를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 고투명 인조대리석 마블칩의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 경화제 (ⅰ)와 (ⅱ)의 혼합비율은 중량비로 1:1인 것을 특징으로 하는 고투명 인조대리석 마블칩의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 경화시 점도 90-110 cps(25℃ 기준) 범위를 갖는 경화제를 사용하는 것을 특징으로 하는 고투명 인조대리석 마블칩의 제조방법.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항의 방법으로 제조되고, 1.47∼2.00의 비중 및 1.520∼1.600의 굴절율을 갖는 인조대리석 마블칩.
8. 제7항의 인조대리석 마블칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 인조대리석.
9. 제8항에 있어서, 인조대리석 마블칩 1∼100 중량부 및 아크릴계 매트릭스 수지 100 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조대리석.

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