KR101022916B1 - 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무기계의 천연광물과 바인더 수지가 혼합된 베이스 컴파운드에 내부 금형을 이용하여 다양한 문양을 부여할 수 있도록 해주는 수지계 강화 천연석의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 기술구성은, 복수 개의 천연광물과 바인더 수지를 혼합하여 베이스 컴파운드(3)를 제조하고, 이 베이스 컴파운드(3)를 금형 플레이트(5)에 시트(sheet) 형태로 적재한 다음 진동 또는 진공진동으로 압축 성형하여 일정 강도를 갖는 수지계 강화 천연석으로 제조하는 방법에 있어서, 상기 금형 플레이트(5)의 바닥에 금속, 합성수지, 종이 중에서 선택된 하나의 재질로 이루어져 특정한 문양을 나타내는 내부 금형(10)을 설치하고, 이 내부 금형(10)을 내부 충진물(11)로 채운 다음 상기 베이스 컴파운드(3)를 적재하여 압축 성형하는 것으로 구성된다.

수지계 강화 천연석, 내부 금형, 내부 충진물, 문양

Description

내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법{Method for manufacturing native stone combined with resin using inner mold}

본 발명은 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무기계의 천연광물과 바인더 수지가 혼합된 베이스 컴파운드에 내부 금형을 이용하여 다양한 문양을 부여할 수 있도록 해주는 수지계 강화 천연석의 제조방법에 관한 것이다.

화강암(Granite)이나 대리석(Marble)과 같은 천연석은 표면의 무늬가 아름다워 예로부터 건축 장식재로 사용되어 왔으며, 최근에는 고품격 질감을 나타내는 재료로서 각광을 받아 바닥재, 벽체, 싱크대 상판 등의 분야에서 그 수요가 크게 증가되고 있다. 이로 인해 고가의 천연석만으로는 그 수요를 충족할 수 없게 되고, 이를 계기로 다양한 종류의 인조석이 개발되었다.

인조석은 크게 아크릴계 또는 불포화 폴리에스테르계 베이스 수지에 무기 충진제, 착색제, 경화제 등 각종 혼합재료를 첨가하여 제조되는 일반 인조석과, 무기계(실리카계) 천연광물과 바인더 수지를 혼합한 컴파운드(compound)를 진동 또는 진공진동으로 압축 성형하여 천연석의 질감을 그대로 나타내도록 만든 수지계 강화 천연석(일명 "Engineering stone"이라고 함)으로 분류된다.

상기 수지계 강화 천연석은 혼합되는 천연광물의 종류, 수지 또는 안료의 색상, 교반 공정 등에 따라 다양한 색상과 질감을 나타내도록 제조될 수 있으며, 천연광물을 주원료로 하기 때문에 일반 인조석보다 훨씬 더 우수한 천연 질감을 나타내어 최근에 그 수요가 크게 증가되고 있다.

도 1에는 일반적인 수지계 강화 천연석의 제조공정이 개략적으로 도시되어 있다.

먼저, 믹서(1)에서 천연광물과 바인더 수지가 혼합되어 베이스 컴파운드(3)가 만들어지고, 이 베이스 컴파운드(3)는 이송 컨베이어(2)를 통해 운반되어 금형 플레이트(5) 상에 시트(sheet) 형태로 공급 적재된다. 이 때, 일정 크기 이상으로 덩어리진 베이스 컴파운드(3)는 일정한 무늬의 구현을 위하여 분쇄 롤러(4)에 의해 잘게 분쇄된다.

일부 제품에 대해서는 베이스 컴파운드 시트(6) 위에 여러 가지 색상의 안료가 스프레이 노즐(7)을 통해 랜덤하게 분사되고, 교반기(8)에 의해 컴파운드 시트(6)의 두께 전체에 걸쳐 교반된다. 이 안료 분사 및 교반 공정은 흐름 무늬를 갖는 대리석의 질감을 나타내기 위하여 사용되는 선택적 공정이다.

금형 플레이트(5) 상에 일정한 두께로 적재된 베이스 컴파운드 시트(6)는 압축 성형기(9)에 넣어져 진동 또는 진공진동에 의해 일정한 강도를 가지도록 압축 성형된 다음 표면 연마, 절단 등의 후가공 단계를 거쳐 최종적으로 수지계 강화 천연석(R)이 만들어진다.

이와 같이 제조되는 수지계 강화 천연석(R)에 특정한 문양을 부여하기 위하여 종래에는 상기 금형 플레이트(5)의 바닥에 접착 성분을 도포하고 그 위에 다양한 패턴의 칩을 특정한 문양을 이루도록 접착 고정시킨 다음 그 위에 상기 베이스 컴파운드(3)를 일정한 두께로 적재하여 압축 성형하였다.

이러한 종래의 문양 부여 방법은 단순히 칩의 분포로만 문양을 형성하기 때문에 그 테두리가 불명확하고, 다양한 패턴의 칩들이 분포하기 때문에 그 사이 공간을 완전히 충진시키기 어려운 점이 있었다. 더불어 다양한 문양을 부여하기 위해 베이스 컴파운드(3)와 다른 크기를 갖는 칩들을 사용하는 경우 베이스 컴파운드와 칩들 사이에 문양의 부조화가 생기는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 베이스 컴파운드가 적재되는 금형 플레이트의 바닥에 특정한 문양을 가지는 내부 금형을 설치하고 이 내부 금형에 다양한 색상과 패턴을 가진 내부 충진물을 투입하여 베이스 컴파운드와 함께 압축 성형함으로써, 뚜렷한 형상의 문양을 얻을 수 있고, 내부 충진성도 크게 향상시킨 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법은, 복수 개의 천연광물과 바인더 수지를 혼합하여 베이스 컴파운드를 제조하고, 이 베이스 컴파운드를 금형 플레이트에 시트 형태로 적재한 다음 진동 또는 진공진동으로 압축 성형하여 일정 강도를 갖는 수지계 강화 천연석으로 제조하는 방법에 있어서, 상기 금형 플레이트의 바닥에 금속, 합성수지, 종이 중에서 선택된 하나의 재질로 이루어져 특정한 문양을 나타내는 내부 금형을 설치하고, 이 내부 금형을 내부 충진물로 채운 다음 상기 베이스 컴파운드를 적재하여 압축 성형하는 것으로 구성된다.

또한, 상기 내부 금형은 압축 성형 후 수지계 강화 천연석의 최종 두께(T)와 동일하게 될 수 있도록 설치될 수 있고, 압축 성형 후 수지계 강화 천연석의 표면으로부터 일정 두께(t)만큼 내부에 위치하도록 설치될 수도 있다. 상기 내부 금형은 그 상부 또는 하부에 수평 밀폐부(A)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 내부 충진물은 상기 베이스 컴파운드와 동일한 구성 성분으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법에 따르면, 내부 금형에 의해 베이스 컴파운드와 내부 충진물 사이의 경계가 뚜렷해지므로 더욱 선명하고 다양한 문양을 얻을 수 있다.

수평 밀폐부가 형성된 내부 금형을 사용하면 베이스 컴파운드와 내부 충진물 사이의 부조화를 방지하여 내부 충진성이 우수한 수지계 강화 천연석을 얻을 수 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 전체 제조공정은 도 1을 참조로 전술한 일반적인 수지계 강화 천연석의 제조공정과 유사하다. 즉, 믹서(1)에서 천연광물과 바인더 수지가 혼합되어 제조된 베이스 컴파운드(3)가 이송 컨베이어(2)와 분쇄 롤러(4)를 통과해 금형 플레이트(5) 상에 시트 형태로 적재되고, 이 베이스 컴파운드 시트(6)는 압축 성형기(9)에 의해 진동 또는 진공진동으로 압축 성형되어 일정 강도를 갖는 수지계 강화 천연석이 제조된다. 본 발명에 따른 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법은 스프레이 노즐(7) 및 교반기(8)를 사용하여 흐름무늬를 갖도록 제조 되는 제품에는 적용되지 아니한다.

본 발명에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 금형 플레이트(5) 상에 베이스 컴파운드(3)을 적재하기에 앞서 금형 플레이트(5)의 바닥에 특정한 문양을 나타내는 내부 금형(10)을 설치한다. 이 내부 금형(10)은 일반적인 금형과 달리 수지계 강화 천연석의 제조가 완료된 후에도 제품 내부에 남아 있게 되므로, 이러한 의미에서 그 명칭을 내부 금형이라 명명한다. 내부 금형(10)이 제품에 남아 있다 하더라도 수지계 강화 천연석의 매트릭스를 이루는 베이스 컴파운드(3)와 일체로 결합되기 때문에 제품의 강도에는 큰 영향을 미치지 아니한다.

상기 내부 금형(10)은 금속, 합성수지, 종이 중에서 선택된 하나의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 금속은 강도가 높아 얇은 두께로 제작되어도 압축 성형시에 특정한 문양을 유지할 수 있는 반면에, 성형성이 나빠 복잡한 문양을 만드는데 부적합하다. 종이는 성형성이 우수하여 복잡한 문양을 설계하는데 적합하나, 압축 성형시에 특정한 문양을 유지하기 위해서는 하드 보드지와 같이 두께가 두꺼운 것을 사용해야 하므로 미관성이 저하된다. 합성수지는 필름 형태로 만들어져 사용되며 상기 금속과 종이의 중간적인 재질 특성을 가진다. 따라서, 제품에 표현하고자 하는 문양의 복잡성, 압축 성형시에 가해지는 압력 등을 고려하여 가장 적합한 재질을 선택하여 사용한다.

상기 금형 플레이트(5)의 바닥에 내부 금형(10)을 설치한 후에는 이 내부 금형(10)에 내부 충진물(11)로 채운 다음 베이스 컴파운드(3)를 적재하여 압축 성형한다. 상기 내부 충진물(11)은 베이스 컴파운드(3)와 같이 복수 개의 천연광물과 바인더 수지가 혼합된 형태로 이루어지는데, 베이스 컴파운드(3)와 다른 종류 및 크기를 갖는 천연광물을 사용함으로써 베이스 컴파운드(3)와는 다른 표면 질감을 나타내도록 할 수도 있다.

그러나, 내부 금형(10)에 대한 내부 충진물(11) 및 베이스 컴파운드(3)의 결합력이 동일한 경우에 수지계 강화 천연석의 전체 결합 강도가 더 높아지므로, 상기 내부 충진물(11)은 베이스 컴파운드(3)와 동일한 구성 성분으로 이루어지는 것이 바람직하다. 다만, 내부 충진물(11)은 베이스 컴파운드(3)와는 다른 안료를 혼합하여 그 색상을 달리함으로써 문양을 더욱 다채롭게 할 수 있다.

도 3에는 여러 가지 종류의 내부 금형(10)이 예시되어 있다.

첫 번째 내부 금형(10a)은 금형 전체가 하나로 이루어진 일체형으로, 연결 부위가 없으므로 같은 재질을 사용하는 경우 가장 우수한 강도를 나타내지만 성형성이 나빠서 단순한 문양만을 표현할 수 있다.

두 번째 내부 금형(10b)은 금형 전체가 여러 개의 조각으로 이루어진 조각 결합형으로, 다양한 문양을 표현할 수 있으나 연결부위의 강도가 떨어지고 이음새 부분을 통해 베이스 컴파운드(3)가 금형 내부로 스며 들어가 내부 충진물(11)과 혼합될 수 있다. 내부 충진물(11)과 베이스 컴파운드(3)의 구성 성분이 상이한 경우 혼합된 부분의 부조화로 인해 결합성이 저하될 수 있다.

세 번째 내부 금형(10c)은 금형의 내부에 또 다른 금형을 설치한 내외부 분리형으로, 바깥쪽 내부 금형에 채워지는 내부 충진물과 안쪽 내부 금형에 채워지는 내부 충진물의 구성 성분이나 색상을 달리하여 다양한 표면 질감과 문양을 표현할 수 있다.

도 4에는 본 발명에 따른 내부 금형(10)이 설치되는 2가지 실시예가 도시되어 있다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 내부 금형(10)은 압축 성형 후 수지계 강화 천연석(R)의 최종 두께(T)와 동일하게 될 수 있도록 설치될 수 있다. 그 결과 최종 제품의 양면 모두에 내부 금형(10)에 의해 표현되는 문양이 나타나므로 입체적 건축 소재로 사용될 수 있다. 다만, 이 경우에는 압축 성형시 베이스 컴파운드(3)의 두께 변화를 고려하여 내부 금형(10)의 높이를 보다 정밀하게 제어할 필요가 있다. 이것이 정확하게 제어되지 못하면 압축 성형 과정에서 내부 금형(10) 자체가 변형되거나 위치가 흐트려지게 될 수도 있다.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 내부 금형(10)은 압축 성형 후 수지계 강화 천연석(R)의 표면으로부터 일정 두께(t)만큼 내부에 위치하도록 설치될 수 있다. 그 결과 최종 제품의 일면에만 내부 금형(10)에 의해 표현되는 문양이 나타나므로 평면적 건축 소재로 사용될 수 있다. 수지계 강화 천연석이 플레이트 형태로 제작되어 바닥재, 내장재 등으로 주로 사용되는 것임을 고려할 때 일면에만 문양이 나타난 제품이 기본 타입이 될 것이다.

한편, 상기 내부 금형(10)은 그 상부 또는 하부에 수평 밀폐부(A)가 형성될 수 있다. 이 수평 밀폐부(A)는 문양을 형성하는데는 불필요하나, 내부 충진물(11) 과 베이스 컴파운드(3)가 혼합되는 것을 방지하여 결합성을 높여준다. 도 4의 (b)에는 내부 금형(10)의 상부에만 수평 밀폐부(A)가 형성된 형태가 도시되어 있으나, 내부 금형(10)과 금형 플레이트(5)의 바닥 사이로 베이스 컴파운드(3)가 스며드는 것을 방지하기 위해 내부 금형(10)의 하부에도 수평 밀폐부(A)가 형성될 수 있다. 다만, 이 경우에는 수평 밀폐부(A)가 문양이 나타나는 제품의 표면에 존재하기 때문에 후공정이 연마 공정을 통해 제거되어야 한다.

도 5는 본 발명에 따라 내부 금형을 이용하여 제조된 수지계 강화 천연석을 촬영한 사진이다. 꽃잎을 이루는 보라색 부분은 내부 충진물이 압축 성형된 것이고, 꽃잎의 테두리를 따라서 형성된 흰색 부분은 금속 재질로 된 내부 금형이며, 표면의 바탕을 이루는 검은색 부분은 베이스 컴파운드가 압축 성형된 것이다. 이와 같이, 본 발명에 따르면 단순히 천연석에 가까운 질감을 나타내고자 했던 종래의 목적에서 한 차원 발전하여 다채로운 색상과 문양을 가진 인조석을 디자인할 수 있다.

도 1은 일반적인 수지계 천연 강화석의 제조공정을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 내부 금형이 설치되는 형태를 나타낸 도면.

도 3은 다양한 형태의 내부 금형을 나타낸 도면.

도 4는 내부 금형을 이용하여 제조된 수지계 강화 천연석의 단면을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따라 제조된 제품의 실제 촬영 사진.

※본 발명의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1: 믹서 2: 이송 컨베이어

3: 베이스 컴파운드 4: 분쇄 롤러

5: 금형 플레이트 6: 베이스 컴파운드 시트

7: 스프레이 노즐 8: 교반기

9: 압축 성형기 10: 내부 금형

11: 내부 충진물 A: 수평 밀폐부

R: 수지계 천연 강화석

Claims (7)

1. 복수 개의 천연광물과 바인더 수지를 혼합하여 베이스 컴파운드(3)를 제조하고, 이 베이스 컴파운드(3)를 금형 플레이트(5)에 시트(sheet) 형태로 적재한 다음 진동 또는 진공진동으로 압축 성형하여 일정 강도를 갖는 수지계 강화 천연석으로 제조하는 방법에 있어서,

   상기 금형 플레이트(5)의 바닥에 금속, 합성수지, 종이 중에서 선택된 하나의 재질로 이루어져 특정한 문양을 나타내는 내부 금형(10)을 설치하고, 이 내부 금형(10)을 내부 충진물(11)로 채운 다음 상기 베이스 컴파운드(3)를 적재하여 압축 성형하는 것을 특징으로 하는 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 내부 금형(10)은 압축 성형 후 수지계 강화 천연석의 최종 두께(T)와 동일하게 될 수 있도록 설치하는 것을 특징으로 하는 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 내부 금형(10)은 압축 성형 후 수지계 강화 천연석의 표면으로부터 일정 두께(t)만큼 내부에 위치하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 내부 금형(10)은 그 상부 또는 하부에 수평 밀폐부(A)가 형성된 것을 특징으로 하는 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 내부 충진물(11)은 상기 베이스 컴파운드와 동일한 구성 성분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석의 제조방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 내부 금형을 이용한 수지계 강화 천연석.

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