KR101104355B1 - 인조 대리석의 제조방법 및 그 인조 대리석 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인조 대리석의 제조방법 및 이로부터 제조된 인조 대리석에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 유리에 안료를 포함한 장식층, 자외선 차단제를 포함한 자외선 차단층, 및 세라믹을 포함한 바탕층을 순서대로 형성하여, 천연 대리석의 색상 및 무늬를 살리면서도 내구성이 뛰어난 인조 대리석을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 인조 대리석은 색조가 선명하여 표현력이 우수한 무기안료에 자외선에 의한 변색이 없는 세라믹안료를 첨가함으로써, 천연 대리석의 색상과 무늬를 완벽하게 재현하면서도 내광성, 내열성, 내후성이 뛰어난 장점이 있다. 또한, 옥틸 p-메톡시시나메이트, ZnO 및 TiO2와 같은 자외선 차단제로 이루어진 자외선 차단층을 구비하여 자외선에 직접 작용하게 하였으며, 세라믹 혼합물로 이루어진 바탕층을 구비하여 자외선 뿐만 아니라 강도 향상 등을 통한 내구성 제고 효과를 거둘 수 있었다.
인조 대리석, 전색제, 세라믹, 자외선

Description

인조 대리석의 제조방법 및 그 인조 대리석 {Manufacturing Method of Artificial Marble and Artificial Marble thereby}
본 발명은 인조 대리석의 제조방법 및 이로부터 제조된 인조 대리석에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 유리에 안료를 포함한 장식층, 자외선 차단제를 포함한 자외선 차단층, 및 세라믹을 포함한 바탕층을 순서대로 형성하여, 천연 대리석의 색상 및 무늬를 살리면서도 내구성이 뛰어난 인조 대리석을 제조하는 방법에 관한 것이다.
대리석은 현대 건축 인테리어에 있어서 매우 중요하게 사용되고 취급되는 석재이다.
그러나, 우리나라의 경우 대부분의 대리석이 수입산이며 가격 또한 높은 편이어서, 경제적으로 부담이 되어 왔다. 뿐만 아니라, 갈수록 대두되는 환경문제로 인하여 산지의 생산도 한계에 다다른 실정이다.
이 때문에 천연 대리석과 같은 효과를 발현하기 위해 유리를 이용한 인조 대리석이 개발되어 왔다. 그러나, 유리를 이용하여 제조한 인조 대리석은 자외선에 의해 탈색 및 박리현상 등이 발생하는 단점이 있으며, 천연 대리석의 색상을 완전 히 구현하지 못하는 한계점을 가지고 있다.
이를 극복하기 위해 먼저 자외선 문제의 경우 종래 유기 화합물인 자외선 차단제를 이용하여 도체의 표면에 프라이머층을 형성하는 방법, 또는 색의 변색을 막기 위하여 잉크를 도료에 혼합하는 방법을 사용해 왔다. 그러나, 이러한 방법은 일시적인 효과만을 가져올 뿐이어서, 일정 시간이 흐르면 효과가 반감되는 문제점을 가지고 있다.
또한, 한국특허공개 제 1999-46117 호는 합성수지인 폴리리덴플로라이드(PVDF)에 자외선 흡수제와 실리카, 규사 분을 혼합하여, 투명기판과 인쇄층 사이에 프라이머층을 형성하는 방법을 개시하였다. 그러나, 이러한 방법은 탈색 및 박리가 일어나는 시간을 지연시키는 효과는 있으나, 실리카나 규사 분을 넣어 프라이머층의 투명성을 확보를 보장하기 어렵다. 또한, 투명기판과 인쇄층 사이에 프라이머층을 형성한 후 인쇄를 한다고 하나, 이는 필연적으로 인쇄층의 접착성을 떨어뜨려, 코팅층이 박리되는 현상을 막을 수 없게 된다.
또한, 한국특허공개 제 2001-2054 호는 색상을 재현함에 있어서 마젠타로 Se(셀레늄), 시안으로 Co(코발트), 옐로우는 카드뮴(Cd), 블랙은 크롬(Cr)과 구리(Cu)가 함께 함유된 유약을 사용하였으나, 이는 색상 발현의 폭이 극도로 좁으며 유약과 무기안료의 배합율에 제한이 있으므로 조색과정과 소성과정에서 색 변이의 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 장식층, 자외선 차단층 및 바탕층을 유리에 순차적으로 형성함으로써, 천연 대리석의 색상과 무늬를 구현하고 내구성도 현저히 향상시킨 새로운 인조 대리석의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 제조된 인조 대리석을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 인조 대리석 제조방법은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,
(A) 프리트(frit) 70 내지 95 중량% 및 전색제 5 내지 30 중량%를 혼합한 상회유 100 중량부, 및
무기안료 70 내지 90 중량% 및 세라믹안료 10 내지 30 중량%를 혼합한 안료 혼합물 10 내지 35 중량부
를 혼합한 장식층용 혼합물을 유리에 도포한 후 150 내지 250 ℃에서 건조하고, 700 내지 750 ℃에서 5 내지 20 분 동안 소성시킨 다음 서냉시켜 장식층을 형성하는 단계;
(B) 전색제 100 중량부 당 자외선 차단제 5 내지 25 중량부를 혼합한 자외선 차단층용 혼합물을 상기 장식층에 도포하고 100 내지 300 ℃에서 5 내지 20 분 동 안 소성시켜 자외선 차단층을 형성하는 단계; 및
(C) SiO2 35 내지 55 중량%,
Al2O3 10 내지 20 중량%,
Fe2O3 1 내지 5 중량%,
TiO2 6 내지 10 중량%,
CaO 2 내지 5 중량%,
MgO 10 내지 15 중량%,
Na2O 1 내지 2 중량%,
K2O 1 내지 2 중량%, 및
ZnO 5 내지 15 중량%
를 혼합한 세라믹 혼합물 5 내지 30 중량% 및 프리트 70 내지 95 중량%를 혼합한 베이스를 상기 자외선 차단층에 도포하고 600 내지 800 ℃에서 10 내지 30 분 동안 소성시켜 바탕층을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 인조 대리석 제조방법은 상기 단계 (A) 이전에 석재를 원색분해하는 단계를 추가로 거칠 수 있다.
또한, 상기 단계 (A)에서 유리에 대한 장식층용 혼합물의 도포는 150 내지 250 ㎛ 두께의 감광성 수지가 경화된 250 내지 500 mesh의 스크린마스크에 상기 장 식층용 혼합물을 통과시켜 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전색제는 테르피네올(terpineol) 70 내지 90 중량%, 셀룰로오스(cellulose) 5 내지 15 중량% 및 시클로헥사논(cyclohexanone) 5 내지 15 중량%의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 자외선 차단제는 옥틸 p-메톡시시나메이트 (octyl p-methoxycinnamate) : ZnO : TiO2 = 1 : 2 내지 3 : 1 내지 2 중량비의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 자외선 차단층용 혼합물은 세리그래피 방법으로 장식층에 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 자외선 차단층용 혼합물은 50 내지 150 mesh의 스크린을 사용한 세리그래피 방법으로 장식층에 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 자외선 차단층의 두께는 20 내지 40 ㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스는 롤 인젝션 코팅 (roll injection coating) 방법으로 자외선 차단층에 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 세라믹 혼합물의 입도는 2500 내지 12000 mesh인 것이 바람직하다.
또한, 상기 안료 혼합물 100 중량부 당 TiO2 0.01 내지 0.1 중량부를 상기 안료 혼합물에 추가로 포함시키는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 인조 대리석은 상기 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 인조 대리석은 색조가 선명하여 표현력이 우수한 무기안료에 자외선에 의한 변색이 없는 세라믹안료를 첨가함으로써, 천연 대리석의 색상과 무늬를 완벽하게 재현하면서도 내광성, 내열성, 내후성이 뛰어난 장점이 있다. 또한, 옥틸 p-메톡시시나메이트, ZnO, 및 TiO2와 같은 자외선 차단제로 이루어진 자외선 차단층을 구비하여 자외선에 직접 작용하게 하였으며, 세라믹 혼합물로 이루어진 바탕층을 구비하여 자외선 뿐만 아니라 강도 향상 등을 통한 내구성 제고 효과를 거둘 수 있었다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생 략한다.
본 발명의 인조 대리석 제조방법은 먼저 상회유 100 중량부에 안료 혼합물 10 내지 35 중량부를 혼합한 장식층용 혼합물을 제조하는 것으로부터 시작된다. 여기서, 상회유는 프리트(frit) 70 내지 95 중량% 및 전색제 5 내지 30 중량%를 혼합하여 제조한 것이고, 안료 혼합물은 무기안료 70 내지 90 중량% 및 세라믹안료 10 내지 30 중량%를 혼합한 것이다.
상기 안료 혼합물로 목적하는 색상 및 무늬를 발현하게 되는데, 주로 대리석과 같이 모사하고자 하는 대리석 등의 석재를 원색분해하고 여기에 맞춰 안료 혼합물을 제조하게 된다. 상기 원색분해 방법은 모사하고자 하는 대리석 등 석재의 표면을 실사 촬영하여 컴퓨터 그래픽디자인 작업을 하게 되며, 통상적으로 실크스크린 인쇄시의 GCR 과정과 동일하다.
세리그래피를 위한 스크린마스크의 망사(screen fabric)의 mesh(메쉬)는 250 내지 500 mesh가 바람직하고, 소재는 실크, 나이론, 또는 스테인레스 스틸 망 중 하나를 사용하여, 그 위에 감광성 수지를 150 내지 250 ㎛의 두께로 도포시킨다. 이 과정에서 감광성 수지는 직물(fabric)의 구멍(hole)과 실(filament)에 골고루 입혀져야 하며, 암실에서 건조시키는 것이 바람직하다.
건조과정에서 완전히 건조되지 않은 광도전성 수지 (photoconductive resin)는 제대로 붙지 않은 접착제와 같아 분리현상이 일어나며, 따라서 인쇄의 내구성을 떨어뜨리는 원인이 된다.
감광성 수지 (유제)가 직물에 완전히 입혀져 건조되면 이것은 노출수지 역할 을 하게 되며, 그 위에 GCR된 필름을 올려놓고 자외선 광원을 2 내지 13 분간 투사하면, 디자인이 형성된 필름의 검은 부분에는 빛이 들어가지 않고 그 외의 부분에만 빛이 들어가게 된다. 빛을 받은 부분의 감광성 수지는 그대로 있고, 빛을 받지 않은 부분만 감광성 수지가 떨어져 나가 인쇄의 면이 형성된다.
이 경우 자외선 광원의 노출계는 감광성 수지의 두께에 따라서 조정이 되며, 이 과정에서 감광성 수지가 균일하게 도포되지 않으면 현상필름과 스크린마스크 망사의 밀착성이 저하된다. 이러한 밀착성 저하는 감광성 수지에서의 광굴절로 인하여 경계면의 확실성을 떨어뜨리고, 그 결과 인쇄 품질 저하의 직접적인 원인이 된다. 또한, 노출시간과 투사광도가 부족하게 되면 감광성 수지의 형성이 약해져 인쇄 불량을 초래하게 된다.
상기 원색분해에 대응하여 본 발명의 인조 대리석 제조를 위한 색상 배합은 종래 무기안료 외에 세라믹안료가 첨가됨을 특징으로 한다. 천연 대리석과 같은 색상 및 무늬를 조합하는 조색과정은 시각적으로 보이는 부분이므로 매우 중요한 과정이며, 높은 기술력을 요구하는 공정이다.
본 발명에서는 투명 유약인 프리트(frit) 70 내지 95 중량%에 전색제(vehicle) 5 내지 30 중량%를 혼합하여 상회유를 만들고, 상기 상회유 100 중량부에 각각의 색상 패턴의 안료 혼합물 10 내지 35 중량부를 혼합하여 장식층용 혼합물을 제조한다. 상기 전색제는 테르피네올(terpineol) 70 내지 90 중량%, 셀룰로오스(cellulose) 5 내지 15 중량% 및 시클로헥사논(cyclohexanone) 5 내지 15 중량%의 혼합물인 것이 바람직하다. 본 발명은 특히 상기 안료 혼합물이 무기안료 70 내지 90 중량% 및 세라믹안료 10 내지 30 중량%로 이루어져 있음이 특징이다.
본 발명의 안료 혼합물 중 무기안료는 색상을 발현함에 있어 선명하고 다양한 색상을 표현할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 자외선에 노화하는 현상을 가지고 있고, 상기 무기안료를 분쇄하여 입자를 작게 하면 색이 엷어지는 현상을 보이게 되며, 이러한 입도 (150 내지 350 mesh)의 안료를 인쇄하면 색상이 거칠게 표현되어 품질을 떨어뜨리는 원인이 된다.
이와 반대로, 세라믹안료는 자외선에 변색되지 않는 등 내광성, 내열성, 내후성은 좋으나, 색상을 발현함에 있어서 색조의 선명성이 떨어져 색 표현에 한계가 있다. 또한, 세라믹안료는 분말상태에서의 색조가 전반적으로 둔탁하며, 코팅과정에서 입자가 커짐에 따라 착색력이 떨어지는 현상을 보인다.
그러므로, 세라믹안료는 전색제와 혼합하여 입자를 더욱 미세하게 갈아서 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 과정을 거쳐 소성 시에 착색력과 색상의 표현을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 안료 혼합물은 무기안료와 세라믹안료의 은폐력 및 착색력을 향상시키기 위하여 상기 안료 혼합물 100 중량부 당 추가로 TiO2(이산화티타늄)을 0.01 내지 0.1 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 TiO2가 자외선을 차단함으로써, 장식층(20)의 내구성과 그 색상의 표현력을 향상시킬 수 있으며, 무늬의 선명도와 내구성을 향상시키게 된다. 이러한 과정을 거쳐 다양한 색상 및 무늬의 발현을 가능하게 하는 장점을 가지게 된다.
본 발명의 인조 대리석 제조방법은 이렇게 제조된 안료 혼합물과 상회유의 혼합물인 장식층용 혼합물을 유리(10)에 도포한 후 150 내지 250 ℃에서 건조하고, 700 내지 750 ℃에서 5 내지 20 분 동안 소성시킨 다음 서냉시켜 장식층(20)을 형성한다.
본 발명은 또한 상기 장식층(20) 위에 자외선 차단층(30)을 형성시켜 자외선에 의한 탈색 및 장식층(20)의 박리를 예방하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 전색제(vehicle) 100 중량부 당 자외선 차단제 5 내지 25 중량부를 혼합하여 자외선 차단층용 혼합물을 제조한다. 여기서, 전색제는 상기 장식층용 혼합물 중 상회유를 구성하는 전색제와 동일하고, 자외선 차단제는 자외선을 산란시키는 초미립자 형태의 무기 화합물, 자외선을 흡수하는 살리실산계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계 등의 유기 화합물, 또는 그 혼합물을 사용할 수 있으며, 옥틸 p-메톡시시나메이트 (octyl p-methoxycinnamate) : ZnO : TiO2 = 1 : 2 내지 3 : 1 내지 2 중량비의 혼합물인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 인조 대리석 제조방법은 상기 전색제와 자외선 차단제의 혼합물인 자외선 차단층용 혼합물을 상기 장식층(20)에 도포하고, 100 내지 300 ℃에서 5 내지 20 분 동안 소성시켜 자외선 차단층(30)을 형성하는 것을 필수 과정으로 한다.
여기서, 상기 자외선 차단층(30)을 장식층(20)에 도포하는 것은 세리그래피 방법으로 수행하는 것이 바람직하다. 롤 인젝션 코팅과 같은 종래의 방법으로 자외선 차단층을 형성하는 경우, 투명한 유리의 면에 일정한 두께의 도막을 형성하지 못하여 장식층(20)의 반사각이 난반사를 이루게 된다. 반면에, 세리그래피 방식의 코팅은 두께가 균일한 코팅막이 형성되어, 인조 대리석의 색상 및 무늬가 천연 대리석의 그것처럼 입체감을 내는 결과를 얻을 수 있다. 이러한 효과는 특히 자외선 차단층(30)의 두께가 20 내지 40 ㎛인 경우 가장 두드러지게 발현된다.
나아가, 상기 자외선 차단층용 혼합물의 세리그래피 방법에 의한 도포는 50 내지 150 mesh의 스크린을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
장식층(20) 위에 도포된 상기 자외선 차단층(30)은 자외선을 흡수, 산란시켜 차단하는 역할을 하며, 세리그래피 방법으로 도포된 자외선 차단층용 혼합물은 이후 소성과정을 거쳐 장식층(20)이 형성된 유리(10)에 고착하게 된다.
장식층(20) 위에 상기 자외선 차단층(30)이 형성되면 그 위에 바탕층(40)을 형성하게 되는데, 상기 바탕층(40)은 세라믹 혼합물과 프리트를 혼합한 베이스를 도포하고 소성시켜 만들어진다. 여기서 세라믹 혼합물이란, SiO2 35 내지 55 중량%, Al2O3 10 내지 20 중량%, Fe2O3 1 내지 5 중량%, TiO2 6 내지 10 중량%, CaO 2 내지 5 중량%, MgO 10 내지 15 중량%, Na2O 1 내지 2 중량%, K2O 1 내지 2 중량%, 및 ZnO 5 내지 15 중량%를 혼합한 것을 가리킨다.
상기 세라믹 혼합물 5 내지 30 중량%에 프리트 70 내지 95 중량%를 혼합하여 베이스를 제조한 다음 이를 상기 자외선 차단층(30)에 도포하고 600 내지 800 ℃에서 10 내지 30 분 동안 소성시킴으로써 목적하는 바탕층(40)을 수득할 수 있다.
고온에서 소성된 기본결정유인 프리트와 상기 나노 세라믹 혼합물을 혼합한 베이스는 상회유 장식의 융제와 흡사하여, 소성 시에 유리와 비슷한 열팽창 계수를 가지는 유리질막을 형성하며 표면에 융착되고, 안료는 고유의 색을 발현하게 된다.
용융하여 융착된 세라믹 화합물의 구성성분인 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO 등은 유리질결정을 이루게 되며, 이들의 무기 나노 세라믹 미립자는 도포면 전체에 유리질막의 바탕층(40)을 형성하게 되는데, 상기 바탕층(40)은 흡수한 자외선을 에너지원으로 하여 산화와 환원의 광촉매 반응을 일으킨다. 이러한 반응은 자외선을 산란시켜 영구적인 자외선의 차단효과를 나타낸다.
세라믹 혼합물과 프리트를 혼합한 상기 베이스는 공정이 간단하고 비용이 적게 드는 롤 인젝션 코팅 (roll injection coating) 방법으로 자외선 차단층(30)에 도포할 수 있다. 그리고, 상기 세라믹 혼합물의 입도는 2500 내지 12000 mesh인 것이 자외선 차단 측면에서 바람직한데, 2500 mesh 미만이면 상기 세라믹 입자가 균일하게 도포되기 어려우며, 12000 mesh를 초과하면 성능 개선에 비해 비용이 과다하게 많이 소요되며, 공정 중 비산에 의한 손실량이 증대되어 경제성이 떨어진다.
상기 베이스는 프리트에 세라믹 혼합물의 무기 슬러리(Slurry) 형태로 혼합 되며, 전색제(vehicle)와 반응하여 고온 소성 시에 유리질막을 형성하여, 표면 유리의 고강도화 등을 이루게 되고, 고온 소성과정에서 용융하여 상호 결합력이 향상된 기능성 코팅막을 얻는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
실시예
시험예 1: 세리그래피 스크린마스크
칼라무늬 인조 대리석의 제조방법에 있어 세리그래피의 스크린마스크의 mesh 및 이에 도포된 후 경화되는 감광성 수지의 두께 변화에 따른 인쇄 품질을 비교 실험하였다. 상기 mesh는 100 mesh 및 300 mesh 두 가지를 비교하였고, 감광성 수지의 도포 두께는 100 ㎛ 및 200 ㎛ 두 가지를 비교하였으며, 도포 결과 인쇄된 면의 품질과 그 경계면의 품질을 실험하였다.
먼저, 100 mesh의 스크린마스크 절반에 감광성 수지를 두께 100 ㎛가 되도록 도포하고, 나머지 절반의 스크린마스크에 두께 200 ㎛가 되도록 도포하였다. 상기 감광성 수지를 경화시키고 경화되지 않은 감광성 수지를 제거한 후 후술할 본 발명의 장식층용 혼합물을 통과시킨 결과, 상기 감광성 수지가 100 ㎛로 도포된 인쇄면은 스크린마스크의 교차점이 넓게 분포되고 인쇄된 잉크면과 경계면에 교차점이 투명판에 그대로 남아 인쇄면의 해상도를 현저하게 떨어뜨리는 현상이 관찰되었다. 반대로, 상기 감광성 수지의 두께가 200 ㎛가 되도록 도포된 스크린마스크에서는 인쇄면의 색상이 풍부하게 형성되고 해상도를 높아지는 것을 확인하였다. 또한, 인쇄된 색상의 경계면은 감광성 수지의 두께가 100 ㎛인 경우에 비해 200 ㎛인 경우 더욱 선명하게 형성되는 것을 확인하였다.
상기와 같은 방법으로 300 mesh의 스크린마스크에 두께 100 ㎛ 및 200 ㎛의 감광성 수지를 도포 경화시켜 인쇄면 및 경계면의 품질을 비교하였다. 300 mesh의 스크린마스크를 통과한 인쇄면은 100 mesh 비하여 높은 해상도를 얻었으며, 두께 200 ㎛의 감광성 수지를 통과한 경계면에서는 100 mesh 스크린마스크에서 두께 200 ㎛의 감광성 수지를 도포 경화한 경계면보다 더욱 선명한 경계면을 얻었다.
즉, 스크린마스크의 mesh가 증가함에 따라 인쇄면의 해상도가 높아졌으며, 스크린마스크에 도포된 감광성 수지의 도포막 두께가 두꺼워질수록 입체적인 인쇄면을 얻을 수 있었다. 나아가, 두꺼운 감광성 수지 도포막은 보다 선명한 경계면을 얻게 되어 고품질의 스크린 코팅면을 형성하게 됨과 아울러 스크린마스크 자체의 내구성도 높이는 결과를 얻을 수 있었다.
실시예 1: 장식층
전색제 (medium. 신세라믹, 한국) 70 g에 프리트 및 무기착색안료의 혼합물 (그라스 칼라 4000시리즈. 신세라믹, 한국) 900 g 및 세라믹안료 (신세라믹, 한국)를 30 g을 혼합하고, 투명한 유리판에 인쇄하였다. 이 경우 300 mesh의 스크린마스크를 사용하였으며, 감광성 수지의 도포막 두께는 200 ㎛로 하였다. 이를 180 ℃의 건조로에서 건조를 한 다음, 720 ℃의 소성로에서 10 분간 소성과 서냉 과정을 거친 후, 인조 대리석의 장식층을 얻었다.
세라믹안료가 첨가된 본 발명 인조 대리석 장식층은 인쇄의 경계면이 확실하게 이루어지고 전체적으로 해상도가 약 80 % 이상 높아져 천연의 대리석과 유사한 무늬를 수득할 수 있었다.
비교예 1: 장식층
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 세라믹안료를 첨가하지 않고 프리트 및 무기착색안료의 혼합물 (그라스 칼라 4000시리즈. 신세라믹, 한국) 양을 930 g으로 하여 전색제와 혼합하였다.
완성된 장식층의 색상은 전체적으로 탁하였으며, 인쇄의 경계면이 확실하지 않고 경계면을 침범하는 결과를 얻었다. 결과적으로, 인조 대리석을 이루는 장식층은 색상의 발현이 둔탁하였으며 해상력이 떨어지는 현상을 보였다.
시험예 2: 자외선 차단층
전색제 (medium. 신세라믹, 한국) 1 kg에 옥틸 p-메톡시시너메이트 20 g, ZnO 50 g 및 TiO2 30 g을 혼합하여 본 발명의 자외선 차단층용 혼합물을 준비하였다. 롤 인젝션 코팅방법으로 실시예 1의 장식층 위에 상기 자외선 차단층용 혼합물을 도포하고 250 ℃에서 15 분 간 소성시켜 자외선 차단층을 얻었다. 상기 롤 인젝션 코팅방법으로 수득된 자외선 차단층은 일정한 두께의 도막을 형성하지 못하여 코팅된 칼라 무늬의 반사각이 난반사를 이루는 것으로 나타났다.
상기와 같은 방법으로 시험하되, 롤 인젝션 코팅방법 대신 100 mesh의 스크린마스크를 이용하였다. 세리그래피 방법으로 실시예 1의 장식층 위에 상기 자외선 차단층용 혼합물을 도포하여 본 발명의 자외선 차단층을 얻었으며, 이러한 세리그래피 방식의 코팅막은 그 두께가 25 내지 30 ㎛로 균일하여 장식층의 칼라무늬가 입체적으로 잘 표현되는 것으로 나타났다.
실시예 2: 바탕층
프리트 (신세라믹, 한국) 800 g에 하기 표 1의 세라믹 혼합물 200 g을 균일하게 혼합하고, 상기 자외선 차단층 (시험예 2의 스크린마스크를 이용하여 형성한 것)에 롤 인젝션 코팅방법으로 도포한 후 720 ℃에서 20 분 간 소성시켰다. 상기 세라믹 혼합물의 입도는 2500 내지 3000 mesh였으며, 하기 표 1의 세라믹 혼합물을 함유한 본 발명 인조 대리석의 바탕층은 강도 및 자외선 내구성 측면에서 우수한 물성을 나타내었다. 구체적으로, 본 발명 인조 대리석의 바탕층은 배합 성분들이 용융하여 유리질막을 형성하며, 자외선을 흡수, 산란시켜 자외선 차단 기능을 가질 뿐만 아니라, 건물 내부 공간에 열적작용을 수행하여 열을 유지하는 단열효과를 가지는 것으로 나타났다.
성분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O ZnO
함량(%) 45.0 15.0 2.5 8.5 3.5 13.5 1.25 1.25 9.5
비교예 2: 바탕층 (1)
실시예 2와 동일한 과정을 거치되, 상기 세라믹 혼합물의 조성을 하기 표 2와 같이 변경하여 물성을 관찰하였다.
성분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O ZnO
함량(%) 60.0 15.0 2.5 3.5 3.5 3.5 1.25 1.25 9.5
표 2의 비교예로 얻은 바탕층은 720 ℃의 소성을 거친 후 비교적 안정된 형태의 코팅막을 형성하고 있었으나, 실시예 2에 비하여 강도가 약 6.2 % 떨어지는 결과를 얻었다. 그리고, 자외선 차단층과의 결합력이 떨어지고, 자외선을 차단하는 TiO2의 함량이 낮아져 자외선에 대한 내구성이 떨어지는 것으로 나타났다.
비교예 3: 바탕층 (2)
실시예 2와 동일한 과정을 거치되, 상기 세라믹 혼합물의 조성을 하기 표 3과 같이 변경하여 물성을 관찰하였다.
성분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O ZnO
함량(%) 60.0 4.25 2.5 4.25 3.5 13.5 1.25 1.25 9.5
표 3의 비교예로 얻은 바탕층은 비교적 안정된 형태의 코팅막을 형성하고 있었으나, 실시예 2에 비하여 강도가 약 6.7 % 떨어지는 결과를 얻었다. 그리고, 자외선 차단층과의 결합력이 떨어지고, 자외선을 차단하는 TiO2의 함량이 낮아져 자외선에 대한 내구성이 떨어지는 것으로 나타났다.
비교예 4: 바탕층 (3)
실시예 2와 동일한 과정을 거치되, 상기 세라믹 혼합물의 조성을 하기 표 4와 같이 변경하여 물성을 관찰하였다.
성분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O ZnO
함량(%) 60.0 6.75 2.5 8.5 3.5 6.75 1.25 1.25 9.5
표 4의 비교예로 얻은 바탕층은 약한 크랙 현상을 보였으며, 실시예 2에 비하여 강도가 약 11.2 % 떨어지고, 자외선 차단층과의 결합력 역시 감소하는 것으로 나타났다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 투명 유리판에 장식층이 형성된 단면의 개념도이다.
도 2는 투명 유리판에 장식층 및 자외선 차단층이 형성된 단면의 개념도이다.
도 3은 투명 유리판에 장식층, 자외선 차단층 및 바탕층이 형성된 단면의 개념도이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10 : 투명 유리판 20 : 장식층
30 : 자외선 차단층 40 : 바탕층

Claims (9)

  1. (A) 프리트(frit) 70 내지 95 중량% 및 전색제 5 내지 30 중량%를 혼합한 상회유 100 중량부, 및
    무기안료 70 내지 90 중량% 및 세라믹안료 10 내지 30 중량%를 혼합한 안료 혼합물 10 내지 35 중량부
    를 혼합한 장식층용 혼합물을 유리에 도포한 후 150 내지 250 ℃에서 건조하고, 700 내지 750 ℃에서 5 내지 20 분 동안 소성시킨 다음 서냉시켜 장식층을 형성하는 단계;
    (B) 전색제 100 중량부 당 자외선 차단제 5 내지 25 중량부를 혼합한 자외선 차단층용 혼합물을 상기 장식층에 도포하고 100 내지 300 ℃에서 5 내지 20 분 동안 소성시켜 자외선 차단층을 형성하는 단계; 및
    (C) SiO2 35 내지 55 중량%,
    Al2O3 10 내지 20 중량%,
    Fe2O3 1 내지 5 중량%,
    TiO2 6 내지 10 중량%,
    CaO 2 내지 5 중량%,
    MgO 10 내지 15 중량%,
    Na2O 1 내지 2 중량%,
    K2O 1 내지 2 중량%, 및
    ZnO 5 내지 15 중량%
    를 혼합한 세라믹 혼합물 5 내지 30 중량% 및 프리트 70 내지 95 중량%를 혼합한 베이스를 상기 자외선 차단층에 도포하고 600 내지 800 ℃에서 10 내지 30 분 동안 소성시켜 바탕층을 형성하는 단계
    를 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계 (A) 이전에 석재를 원색분해하는 단계를 추가로 거치는 것을 특징으로 하는 인조 대리석의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전색제는 테르피네올(terpineol) 70 내지 90 중량%, 셀룰로오스(cellulose) 5 내지 15 중량% 및 시클로헥사논(cyclohexanone) 5 내지 15 중량%의 혼합물인 것을 특징으로 하는 인조 대리석의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 자외선 차단제는 옥틸 p-메톡시시나메이트 (octyl p-methoxycinnamate) : ZnO : TiO2 = 1 : 2 내지 3 : 1 내지 2 중량비의 혼합물인 것을 특징으로 하는 인조 대리석의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 자외선 차단층용 혼합물은 세리그래피 방법으로 장식층에 도포하는 것을 특징으로 하는 인조 대리석의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스는 롤 인젝션 코팅 (roll injection coating) 방법으로 자외선 차단층에 도포하는 것을 특징으로 하는 인조 대리석의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 세라믹 혼합물의 입도는 2500 내지 12000 mesh인 것을 특징으로 하는 인조 대리석의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 안료 혼합물 100 중량부 당 TiO2 0.01 내지 0.1 중량부를 상기 안료 혼합물에 추가로 포함시키는 것을 특징으로 하는 인조 대리석의 제조방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 청구항에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 인조 대리석.
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