KR101123948B1 - 샤프트가 내재된 인조대리석 제조방법 및 이 방법으로 제조된 인조대리석 성형품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 인조대리석 성형품을 제공하며, 보다 구체적으로는 아크릴계 액상 수지, 무기충전재를 포함하는 인조대리석 슬러리를 반응개시제와 혼합하여 반응 혼합물을 제조하고, 금형 중심부에 샤프트를 내재시킨 다음 상기 반응 혼합물을 금형의 샤프트 주변에 주입하여 경화시킴으로써 중심 부위에 샤프트를 내재한 인조대리석 성형품을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 방법을 사용하여 인조대리석 성형품을 제조할 경우 샤프트의 형태나 재질에 관계없이 인조대리석 성형품의 샤프트로서 내재시킬 수 있으며, 샤프트와 인조대리석을 접착함에 있어 타 소재나 접착제를 내재시키지 않고 직접 접착시킬 수 있으므로 내구성이 우수하고 백화나 터짐 문제가 없을 뿐만 아니라, 종래의 인조대리석 판재 절단, 벤딩, 접합 작업 등 일련의 복잡한 과정을 거쳐야 하는 번거로움이 없이 간단한 공정으로 샤프트가 내재된 인조대리석 성형품의 대량 생산이 가능하다.

인조대리석, 샤프트, 금형, 아크릴계 액상 수지, 무기충전재, 주형, 슬러리, 수산화 알루미늄, 지그, 바리브레이터, 샌드칩

Description

샤프트가 내재된 인조대리석 제조방법 및 이 방법으로 제조된 인조대리석 성형품 {Preparation method of artificial marble containing a shaft therein and articles of artificial marble prepared by the same}

본 발명은 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 인조대리석 성형품에 관한 것이다.

건축자재는 일반적으로 천연의석재, 목재, 금속재 등이 널리 사용되고 있으며, 최근에는 천연석재나 목재의 자연스러운 외관을 갖는 장점을 가지며 단점을 해소하는 방안으로 인조대리석의 사용이 점차 늘고 있는 추세이다.

상기 인조대리석으로는 열가소성계 인조대리석과 열경화성계 인조대리석으로 구분이 되며 그 중에서도 은은한 심미감과 미려한 외관 및 양호한 가공성과 더불어 우수한 내후성을 실현한 아크릴계 인조대리석의 사용이 점차 늘고 있다.

그러나 현재까지 알려진 일반적인 아크릴계 인조대리석 제조 방법으로는 메틸메타크릴레이트(Methyl Methacrylate)와 같은 중합성 단량체에 폴리 메틸메타크릴레이트(PolymethylMethacrylate) 등의 중합체를 용해한 시럽(Syrub)에 수산화알루미늄, 탄산칼슘, 클레이 등 무기충전재, 개시제 및 기타 첨가제를 혼합한 슬러리를 인조대리석 연속 제조장치인 엔들리스 스틸 벨트(Endless Steel Belt)위에 뿌려서 경화시키는 평면의 판재형태의 제품 제조방법으로서, 이러한 방법에 의해서는 원형, 타원 등 특정 형태를 갖는 제품은 생산이 불가능하며 판재 형태의 제품을 자르고 붙이는 등의 가공공정을 거쳐서 완성되므로 생산성 저하, 가공단가 상승 및 접합을 통한 가공 제품이므로 내구성이 떨어져 접합 부위가 벌어지는 등의 심각한 문제점을 나타낸다.

이러한 단점을 일부 보완할 수 있는 방법으로서 대한민국 등록특허번호 제 10-0769037호에서는 소정의 폭과 길이로 절단된 아크릴계 인조대리석 판재에 일정 수준까지 열을 가하여 원형 형태의 지그를 이용 원형 형태로 변형시키고 변형된 판재의 냉각 수축이 완료된 상태에서 쐐기를 끼워 분리 및 절단 후 절단면에 접착제를 도포하여 접착하는 방법을 예시하고 있으나, 상기 방법으로는 기존의 가공, 절단, 접착 등의 통상의 방법의 한계를 벗어날 수 없으며 외부 충격 등 물리, 화학적 변화에 의하여 접합부의 벌어짐, 변형 등의 문제를 막을 수 없다. 또한, 상기 인조대리석 가공방법으로 인조대리석 기둥 제작 시 추가적으로 원형관 내부에 힘을 지지할 수 있는 샤프트를 삽입 후 샤프트 주변을 다른 소재를 이용하여 메워 넣어야 하므로 구조적으로 약해지는 문제점이 있으며, 원형관 제작시 일정크기의 곡률반경 이하로는 벤딩이 불가능하며 벤딩시 판재의 규격(3~12mm)으로 인하여 백화현상 발생 및 판재가 터져버리는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허 제1996-10199호에서는 열경화성 수지계 일체성형품 제조방법이 개시되어 있으나 상기 특허에서는 에폭시 수지 조성물의 온도를 35~70 ℃까지 가열 후 주입구에서 금형 상단에 이르기까지 일정한 구배를 갖는 형틀에서 일정한 압력(1,000~6,000g/㎠)을 유지하면서 금형 하단으로 수지 조성물을 밀어 올려 성형하는 방식을 사용하므로, 이러한 방식을 적용하기 위해서는 금형구조가 너무 복잡해지므로 경제성이 떨어지고 또한 일정한 압력을 유지해야 하므로 아크릴계 수지 조성물의 회분(Ash)함량이 50 중량부 수준 이상에서는 기밀 유지가 어려운 단점이 있다.

이에 본 발명자는 간단한 방법으로 인조대리석 내부에 샤프트를 내재시킬 수 있는 방법으로서 내구성, 작업성, 대량 생산성이 우수하고 형태 및 재질에 상관없이 샤프트를 다양하게 사용할 수 있으며 곡률반경이 매우 작은 원형 샤프트도 내재시킬수 있는 인조대리석의 제조방법을 개발하기 위하여 연구 노력한 결과, 인조대리석 슬러리를 반응개시제와 혼합한 혼합물을 중심부에 샤프트를 내재시킨 금형에 주입하여 주형하고 경화시켜 인조대리석 성형품을 제조할 경우 백화현상이나 터짐 현상 없이 내구성이 매우 우수하고 작업성 및 대량 생산이 가능하다는 사실을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 과제는 샤프트가 내재된 인조대리석을 간단한 방법에 의해 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 이루고자 하는 두 번째 과제는 상기 방법에 의하여 제조된 인조대리석 성형품을 제공하는 것이다.

상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

인조대리석 슬러리를 제조하는 단계;

상기 인조대리석 슬러리를 반응개시제와 혼합하는 단계;

금형 중심부에 샤프트를 내재시키는 단계;

상기 샤프트가 중심부에 내재된 금형에 상기 인조대리석 슬러리와 반응개시제의 혼합물을 주입하여 주형하는 단계;

상기 인조대리석 혼합물 주형물을 경화시키는 단계; 및

경화 후 얻어진 인조대리석 성형품을 금형으로부터 분리하는 단계를 포함하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법을 제공한다.

또한 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 상기 방법에 의하여 제조된 인조대리석 성형품으로서 접착제나 타 소재의 개입 없이 샤프트가 인조대리석에 직접 접착되어 있는 인조대리석 성형품을 제공한다.

본 발명에 따른 방법을 사용하여 인조대리석 성형품을 제조할 경우 천연 석재나 목재의 자연스러운 외관을 갖는 장점과 동시에 은은한 심미감과 미려한 외관을 갖는 인조대리석을 제조할 수 있고, 상압에서 제조할 수 있으므로 가공이 용이하고 단시간에 대량 생산이 가능하며 샤프트와 인조대리석 간의 접착 내구성이 매우 우수하여 도어핸들, 전기스탠드용 기둥, 테이블 다리 등 가구 및 건축 인테리어 제품을 제조하는데 다용도로 활용될 수 있다.

본 발명은 금형 중심 부위에 샤프트를 설치한 상태에서 샤프트 주변에 인조대리석 슬러리와 반응 개시제의 혼합물을 주입하여 샤프트가 내재된 인조대리석을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법은 인조대리석 슬러리를 제조하는 단계; 상기 인조대리석 슬러리를 반응개시제와 혼합하는 단계; 금형 중심부에 샤프트를 내재시키는 단계; 상기 샤프트가 중심부에 내재된 금형에 상기 인조대리석 슬러리와 반응개시제의 혼합물을 주입하여 주형하는 단계; 상기 인조대리석 혼합물 주형물을 경화시키는 단계; 및 경화 후 얻어진 인조대리석 성형품을 금형으로부터 분리하는 단계를 포함한다.

이 방법에서 상기 인조대리석 슬러리를 반응개시제와 혼합하는 단계 및 금형 중심부에 샤프트를 내재시키는 단계는 순서에 관계없이 진행될 수 있으나, 인조대리석 반응 혼합물의 경화시간이 단시간임을 감안하여 금형 중심부에 샤프트를 내재시키는 단계를 먼저 시행하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 인조대리석 슬러리는 본 발명이 속하는 분야에서 사용되는 일반적인 인조대리석 제조용 슬러리는 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 아크릴계 액상 수지 및 무기 충전재를 포함하며, 더욱 바람직하게는 상기 아크릴계 액상 수지 100 중량부 및 무기 충전재 10 ~ 500 중량부, 바람직하게는 50 ~ 200 중량부, 더욱 바람직하게는 70 ~ 100 중량부를 포함한다.

이때 상기 아크릴계 액상 수지는 라디칼 중합성 단량체로서 본 발명이 속하는 분야에서 일반적으로 사용되는 아크릴계 단량체는 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 메타크릴산, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트 및 히드록시에틸 메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고, 가장 바람직하게는 메틸메타크릴레이트이다. 이때 상기 아크릴계 액상 수지는 상기 단량체들의 중합물을 더 포함할 수 있으며, 이 때 포함되는 중합물은 아크릴계 단량체 100 중량부에 대하여 50 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 무기 충전재는 본 발명이 속하는 분야에서 일반적으로 사용되는 인조대리석 제조용 무기 충전재는 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 수산화 알루미늄, 클레이, 탄산칼슘, 실리카, 알루미나 및 수산화 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며, 더욱 바람직하게는 수산화 알루미늄이다. 또한, 무기 충전재 입자의 크기는 제조되는 인조대리석의 투명성을 증대시키고 난연성을 향상시키는 제품으로서 평균입자 크기가 8 ~ 50 μm인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 아크릴계 액상 수지는 반응 효율과 기계적 물성 향상을 위하여 가교제, 바람직하게는 아크릴계 가교제를 더 포함할 수 있다. 이 때 상기 가교제는 인조대리석 제조분야에서 일반적으로 사용되는 다 관능성 가교제는 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 트리메틸 프로판 트리메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 가교제의 사용량은 아크릴계 액상 수지 100 중량부에 0.1 ~ 10 중량부로 사용될 수 있고, 바람직하게는 1.0 ~ 5.0 중량부로 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 반응 개시제는 인조대리석 슬러리와 혼합될 경우 라디칼 중합 반응을 개시하여 단량체를 경화시키는 역할을 하며, 이러한 반응 개시제는 인조대리석 제조분야에서 일반적으로 사용되는 개시제는 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 큐밀하이드로 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드 및 t-부틸퍼옥시-2 에틸 헥사노에이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며, 더욱 바람직하게는 벤조일 퍼옥사이드이다. 이러한 반응 개시제의 사용량은 특별히 한정하지는 않으나, 반응의 효율성을 위하여 상기 인조대리석 슬러리 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 5.0 중량부의 범위에서 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 인조대리석 슬러리에는 인조대리석 제조분야에서 일반적으로 사용되는 커플링제, 소포제, 착색안료 등의 첨가제가 제한 없이 추가될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 금형 내부에 포함되는 샤프트는 특별히 재료를 한정하지는 않으나 최종 제품의 용도를 고려하면 금속, 플라스틱 또는 목재로 된 재료인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 금형 중심부에 샤프트를 내재시킴에 있어서는 금형 내에 이형지를 삽입하고 오링을 끼워서 클램프로 금형을 체결하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 금형 중심부에 샤프트를 내재시킴에 있어서는 금형 내에 사프트의 중심을 잡아 주는 지그(jig)를 금형 상부, 하부, 좌측 및 우측 중 일측 이상에 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 인조대리석 혼합물을 주형 시 바이브레이터를 이용하여 금형 내의 기포를 제거하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 바이브레이터를 진동하여 기포를 제거할 경우에 충분히 기포가 제거될 수 있는 시간 동안 진동을 주는 것이 바람직하며, 이러한 바이브레이터의 작용에 의하여 요변제를 원하는 양만큼 사용하는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 인조대리석 혼합물의 주형을 경화시키는 것은 인조대리석 제조분야에서 일반적으로 사용되는 경화 방법을 사용하면 되나, 최적의 인조대리석 물성을 얻기 위해서는 30 ~ 60℃의 온도에서 1차 경화시키고 80 ~ 100℃의 온도에서 2차 경화시키는 것이 바람직하다. 경화 시간은 특별히 한정하지 않으나 1차 경화시간이 10 ~ 30분, 2차 경화시간이 30분 ~ 5시간 정도 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 자연스러운 석재 질감을 나타내기 위하여 상기 인조대리석 슬러리에 샌드칩(sand chip)을 선택적으로 더 첨가할 수 있다. 샌드칩은 통상 0.1 ~ 5.0 mm 정도의 평균 직경을 가지며, 종래의 방법에 의해 제조되는 샌드칩은 통상 아크릴 수지 또는 불포화 폴리에스테르 수지에 무기 충전재, 가교제, 안료, 첨가제 및 개시제를 균일하게 혼합 탈포하여 성형한 다음 분쇄, 분급을 통하여 규격별로 분류하여 제조한다. 이 때 종래의 샌드칩은 비중이 인조대리석 판재와 유사한 1.5 ~ 1.7 정도를 가지며 단독으로 또는 요변제와 함께 투입되어 판재에 균일하게 분포된다. 그러나 종래의 샌드칩은 인조대리석 판재가 경화되는 과정에서 하부로 몰리게 되므로 인조대리석 판재의 상부와 하부의 샌드칩의 분포가 불균일하게 되며 이에 따라 샌드칩이 많이 몰린 하부면을 외부로 하여 벤딩작업을 할 경우에는 샌드칩에 의하여 판재가 터지기 쉬운 문제가 있으며, 샌드칩이 상대적으로 적은 상부면을 외부로 하여 사용할 경우에는 원하는 모양을 얻지 못하는 문제가 있다.

그러나, 본 발명에서는 이러한 샌드칩 사용의 문제점을 해결하기 위하여 비중이 서로 다른 2종류의 샌드칩을 사용한다. 즉, 인조대리석 판재와 유사한 1.5 ~ 1.7의 비중을 갖는 샌드칩과 비중이 상대적으로 가벼운 1.0 ~ 1.3의 비중을 갖는 샌드칩을 혼합하여 사용한다. 이렇게 함으로써 금형 상부, 하부, 좌측, 우측 등 전체에 걸쳐 샌드칩이 균일하게 분포되도록 할 수 있다. 샌드칩의 더욱 고른 분포를 위하여 필요한 경우에는 요변제를 함께 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 2가지 비중을 갖는 샌드칩은 인조대리석 분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 사용하여 제조할 수도 있으며, 시중에 판매되는 제품을 구입하여 사용할 수도 있다. 본 발명에서 상기 샌드칩은 일반적으로 사용되는 직경을 갖는 제품이 사용될 수 있으나 바람직하게는 0.1 ~ 5.0 mm인 것을 사용하는 것이 좋다.

도 6의 상부도면 우측 두 개의 인조대리석 성형품은 이러한 샌드칩을 사용하여 만든 성형품이다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이 샌드칩이 상하부, 좌우측에 걸쳐 매우 균일하게 분포된 제품이 얻어질 수 있다.

본 발명에 따른 방법으로 제조된 인조대리석 성형품은 중심축에 샤프트가 내재되어 있고 샤프트와 인조대리석 사이가 직접 접착되어 있는 것을 특징으로 한다. 종래 제품에도 샤프트가 내재된 인조대리석 제품이 존재하나, 이러한 제품은 샤프트 주변에 인조대리석 판재를 벤딩하여 접착제로 접착시켜 제조된 것으로서 반드시 접착제나 타 소재가 샤프트와 인조대리석 판재 사이에 존재해야 하기 때문에 오래 사용할 경우 내구성이 떨어지고, 제품마다 일일이 절단, 벤딩, 접착 및 가공의 복잡한 과정을 거쳐야 하므로 시간이 많이 들어 생산성이 매우 낮으며 곡률반경이 작은 샤프트는 제조될 수 없었다.

그러나, 본 발명에 따른 인조대리석 성형품은 샤프트와 인조대리석 사이에 접착제나 타 소재를 삽입시킬 필요가 없이 인조대리석이 샤프트 주변에서 강하게 경화될 수 있으므로 오랫동안 사용하더라도 내구성이 매우 좋으며, 금형을 여러 개 준비하여 한꺼번에 인조대리석 슬러리를 주입하여 제조할 수 있으므로 단시간에 대량생산이 가능하고 샤프트의 모양이나 재질에 관계 없이 다양하게 활용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의해 제조된 상기 인조대리석 성형품은 도 6에서 보는 바와 같이 샌드칩이 상하좌우에 걸쳐 균일하게 분포되어 있으며, 이러한 성형품은 가구, 건축 분야, 예를 들면 도어 핸들, 전기스탠드용 기둥, 테이블 다리, 건축 인테리어 기둥 또는 계단 핸드 레일 등에 폭넓게 활용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 더욱 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 예를 통하여 완성된 인조대리석 코어에 샤프트가 내재된 원통형 인조대리석 기둥이며, 도 1은 본 발명에 따른 샤프트가 내재된 인조대리석 수직 주형공정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이 일 측을 마주보는 금속 재질로 만들어진 좌 우 대칭 금형(2) 내부에 인조대리석 혼합물(c) 누출을 방지하기 위한 오링(6)을 끼운 다음 순차적으로 이형지(7)를 넣고 금형(2)을 클램프(5)로 체결한다. 상기 금형 내에 하부 샤프트 지그(4-2) 및 상부 샤프트 지그(4-1)에 금속, 목재 또는 플라스틱 등으로 이루어진 샤프트(3)를 삽입 후, 상기 금형을 금형 받침대(11)의 금형 고정 지그(8)에 장착한 다음 진공 탈포가 완료된 액상 슬러리(a)와 반응 개시제(b)가 라인믹서(1)에 의해 균일하게 혼합된 인조대리석 혼합물(c)을 금형(2) 상부로 서서히 상압 주형을 시작한다. 이때 상기 인조대리석 혼합물(c)을 금형 내부로 주형과 동시에 금형 받침대(11) 하부에 장착된 바이브레이터(9)를 5~10분간 가동하여 인조대리석 혼합물(c)에 의해 밀려 들어간 공기를 제거한다. 또한 바이브레이터의 진동시간은 특별히 제한되는 것은 아니나 제품의 형태 및 크기에 따라서 소요되는 시간이 달라질 수 있다. 본 발명에서 원통형 인조대리석의 제조시 규격에 특별히 제한을 두지 않으나, 그 크기가 직경 50 mm, 길이 1000 mm 정도의 원통형 타입으로 금형 상부에서 인조대리석 혼합물을 주입시 주입 시간은 약 2분 정도가 소요되고 인조대리석 혼합물 주입이 완료됨과 동시에 5분 정도의 진동으로 금형(2) 내부로 인조대 리석 혼합물(c)과 함께 밀려 들어간 공기를 제거하여 주형을 완료한다.

도 2는 본 발명에 따른 샤프트가 내재된 인조대리석 수평 주형공정을 개략적으로 도시한 것으로 일측을 마주보는 금속 재질로 만들어진 좌 우 대칭 금형(2) 내부에 인조대리석 혼합물(c) 누출을 방지하기 위한 오링(6)을 끼운 다음 순차적으로 이형지(7)를 넣고 금형(2)을 클램프(5)로 체결한다. 상기 금형 내에 좌측 샤프트 지그(4-3) 및 우측 샤프트 지그(4-3)에 금속, 목재 또는 플라스틱 등으로 이루어진 샤프트(3)를 삽입 후, 도 1의 공정과 동일하게 진행한다.

상기 금형 받침대에서 주형이 완료된 인조대리석 혼합물은 30℃ ~ 60℃ 정도의 오븐에서 안정적인 경화물을 얻을 수 있으나, 후경화에 의한 최대의 물성을 얻을 수 있다. 후경화는 80℃ ~ 100℃에서 행해지는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따라 제조되는 샤프트가 내재된 인조대리석은 도 5에 도시된 바와 같은 모양으로 성형이 완료되며, 성형된 제품은 선반, 밀링 등의 기계가공을 거처 원하는 형태 및 크기로 가공이 되고 이렇게 가공된 성형품은 건식, 습식 샌딩으로 표면을 광택 연마하는 단계로 가공이 마무리된다.

본 발명에 따라 완성 제품을 도 6에 도시하였다. 도 6에 도시된 샤프트가 내재된 원통형 인조대리석을 이용하여 도 7의 강화 유리문 도어핸들(손잡이)을 완성 하였다.

도 3은 본 발명에 따른 주형 시 좌우 대칭형 금형(2)의 사시도 및 단면도로서 상기 금형(2)에 이형지(7)를 형성한 이유는 인조대리석 혼합물(c)의 경화 반응시 인조대리석 혼합물의 수축 거동이 발생하므로 인조대리석 혼합물의 수축시 금속 재질의 금형으로부터 원활한 이형성이 요구되며, 혼합물의 경화시 잔류 모노머의 휘발을 차단하며 공기와의 접촉에 의한 백화현상을 방지하기 위함이다. 또한 상기 이형지는 인조대리석 상하부면을 균일하게 형성하는 역할도 한다.

도 4 및 도 4a, 도 4b는 본 발명에 따른 수직 주형 시 금형의 정면도(조립도)및 상부 샤프트 지그 상세도, 하부 샤프트 지그 상세도로, 상기 샤프트 지그는 금형(2)과 샤프트(3)의 중심을 잡아준다. 상하부 지그(jig)는 금형 체결 순서에 따라 조립이 되며 혼합물(c)의 누출을 막기 위하여 하부 지그(4-2)는 샤프트(3)가 삽입되는 관통 부위(4-2-c)를 제외한 밀폐형 구조로 일정한 구배(4-2-b)를 가진다. 상부 지그(4-1)는 샤프트(3)가 하부 지그에 끼워진 다음 샤프트를 상부 지그 캡(4-1-c)에 끼워서 혼합물(c) 주형시 혼합물이 샤프트 내로 흘러 들어가지 않으면서 중심을 잡을 수 있는 밀폐형 구조(4-1-c)로 하고 혼합물의 주형이 용이하게 하기 위하여 지그 상부면을 리브(rib) 형태(4-1-a)의 구조를 가진다. 또한 금형 내에 삽입이 용이하게 하기 위하여 일정한 구배(4-1-b)를 가진다.

도 4c은 본 발명에 따른 수평 주형 시 금형의 정면도(조립도) 및 좌측 샤프트 지그(4-3), 우측 샤프트 지그(4-3)의 상세도로서, 좌우 대칭이 되는 샤프트 관통형 구조로 금형의 조립 순서는 상기 도 4와 동일하며 혼합물(c)의 누출을 막기 위하여 수평 방향으로 일정한 구배를 갖는다. 상기 상하부 및 좌우측 샤프트 지그(jig)로 사용되는 소재는 열가소성계 플라스틱이라면 어떠한 소재라도 가능하며 특별히 제한을 두지 않는다.

도 5는 본 발명에 따른 샤프트가 내재된 인조대리석 성형품의 사시도 및 단면도로서 인조 대리석(d)과 샤프트(3)의 동심도가 일정해야 기계 가공시 균일한 가공물을 얻을 수 있다. 인조대리석(d)과 샤프트(3)의 동심도가 일정하지 않으면 기계가공시 샤프트를 중심으로 가공물이 회전하므로 균일한 규격의 제품을 얻을 수 없다.

이와 같은 본 발명에 따라 제조되는 인조대리석은 천연석재나 목재의 자연스러운 외관을 갖는 동시에 양호한 가공성과 우수한 내후성, 내오염성, 내충격성, 높은 표면경도 등 물리적 성질이 우수하며 오랫동안 사용해도 내구성이 크게 저하되지 않고 단시간에 대량 생산을 할 수 있는 장점이 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 첨부된 특허청구 범위에 의해 한정되는 보호범위 를 제한하고자 하는 것은 아니다.

[ 실시예 1]

<인조대리석 혼합물 제조>

메틸메타 아크릴레이트 100 중량부, 폴리메틸 메타 아크릴레이트 20 중량부를 용해한 아크릴계 액상 수지(Syrub) 100 중량부, 25 ㎛의 평균 입경을 가지는 수산화 알루미늄 80 중량부, 1.0 ~ 1.3의 비중을 가지는 샌드칩(평균직경 0.1 ~ 5mm) 10 중량부, 1.3 ~ 1.7의 비중을 가지는 샌드칩 (평균직경 0.1 ~ 5mm) 10 중량부, 트리메틸 프로판 트리 메타크릴레이트 2 중량부, 커플링제 0.5 중량부, 소포제 0.5 중량부, 착색안료 0.01 중량부 및 기타 첨가제를 균일하게 혼합한 후 진공을 걸어서 슬러리 내 잔류기포를 제거하였다.

상기 슬러리 100 중량부에 대하여 개시제로 벤조일 퍼옥사이드 0.3 중량부를 투입하여 라인믹서 상에서 균일한 혼합을 거친 인조대리석 혼합물을 준비하였다.

<금형 준비>

직경 50 mm, 높이 1000 mm, 두께 8mm의 일측을 마주보는 좌우 대칭이 되는 알루미늄 금형(2)으로 도 1에 도시된 바와 같이 금형 내부에 인조대리석 혼합물(c) 누출을 방지하기 위한 오링(6)을 끼운 다음 순차적으로 금형 내부에 이형지로 폴리비닐알콜(PVA) 필름을 넣고 클램프로 금형을 체결한다.

이어서 도 4에 기재되어 있는 바와 같이 직경 16 mm의 알루미늄 파이프를 하부 지그(4-2)의 샤프트 관통부(4-2-c)에 끼우고 금형 내에 삽입한 다음 상부 지그(4-1)의 샤프트캡(4-1-c) 부위에 끼워서 금형 준비를 완료한다. 준비된 금형(2)을 금형받침대(11)의 고정 지그(8)에 끼운다.

<인조대리석 혼합물 수직 주형>

준비된 금형(2)에 인조대리석 혼합물(c)을 라인믹서를 통하여 금형 상부로 2분간 상압 주형을 실시한 후 5분간 진동을 주어 혼합물 내의 잔류 기포를 제거하였다. 주형이 완료된 금형을 30℃ ~ 60℃ 정도의 열풍 오븐 안에서 20 ~ 30분 경화 후 성형품을 탈형한다. 추가적으로 100℃ 에서 2시간 후경화 후 원통형 인조대리석 성형품을 얻었다. 상기 성형품에 대하여 휨, 샌드칩 분포, 기포유무를 검사하였으며 상기 성형품을 선반을 이용하여 가공한 제품을 도 6에 나타내었으며, 최종제품을 도 7에 나타내었다.

[ 실시예 2]

<금형 준비>

가로 50mm, 세로 50mm, 길이 1000mm, 두께 8mm의 좌우 대칭이 되는 정사각형 알루미늄 금형으로 도 2에 기재되어 있는 바와 같이 금형내부에 인조대리석 혼합물(c) 누출을 방지하기 위한 오링(6)을 끼운 다음 순차적으로 금형 내부에 이형지 로 폴리비닐알콜(PVA) 필름을 넣고 클램프로 금형을 체결한다.

이어서 도 4c에 도시된 바와 같이 정사각형(16mm*16mm) 알루미늄 파이프를 좌 우측 지그에 끼워서 금형 준비를 완료한 후 실시예 1과 동일한 방법으로 수평주형을 수행하였다.

상기 실시예에서 제조된 인조대리석 성형품의 기포 유무, 샌드칩 분포, 및 휨, 터짐 유무를 육안으로 관찰하여 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2
기포 유무	없 음	없 음
샌드칩 분포	양 호	양 호
휨, 터짐현상 유무	없 음	없 음

상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 샤프트가 내재된 인조대리석 성형품은 내부에 기포가 거의 없었으며, 샌드칩이 전체적으로 고르게 분포하였고, 가공 후에도 휨이나 터짐 현상 등이 발견되지 않았다.

도 1은 본 발명에 따른 수직 주형 인조대리석 제조 공정도

도 2는 본 발명에 따른 수평 주형 인조대리석 제조 공정도

도 3은 본 발명에 따른 수직 주형 시 좌,우 대칭형 금형 단면도 및 사시도

도 4는 본 발명에 따른 수직 주형 시 좌,우 대칭형 금형 조립도

도 4a는 본 발명에 따른 수직 주형 상부 샤프트 지그(Jig) 상세도

도 4b는 본 발명에 따른 수직 주형 하부 샤프트 지그(Jig) 상세도

도 4c는 본 발명에 따른 수평 주형 시 좌,우 대칭형 금형 조립도

도 5는 본 발명에 따른 샤프트가 내재된 인조대리석 사시도 및 단면도

도 6은 본 발명에 일 실시예에 의해 제조된 샤프트가 내재된 인조대리석 성형품

도 7은 본 발명에 따른 일 실시예에 의해 제조된 샤프트가 내재된 인조대리석 성형품(도어핸들)

도 8은 본 발명에 따른 인조대리석을 이용한 도어 핸들 설치도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

a : 인조대리석 슬러리(Slurry) b : 인조대리석 개시제

c : 인조대리석 혼합물 d : 인조대리석

1 : 라인믹서(Line Mixer) 2 : 금형

3 : 샤프트 4-1 : 상부 샤프트 지그

4-2 : 하부 샤프트 지그 4-1-a : 상부지그 리브(Rib)

4-2-a : 하부지그면 4-1-b : 상부지그 구배(Slope)

4-2-b : 하부지그 구배(Slope) 4-1-c : 상부지그 샤프트 캡

4-2-c : 하부지그 샤프트 관통부 4-3 : 좌,우측 지그(Jig)

5 : 체결부(Clamp) 6 : 오링(O-ring)

7 : 이형필름 8 : 금형고정지그

9 : 바이브레이터(Vibrator) 10 : 스프링

11 : 금형 받침대 12 : 건물의 출입구 도아

13 : 도어핸들 캡 14 : 핸들 체결볼트

15 : 샤프트 수나사 가공부 16 : 캡 암나사

Claims (23)

1. 인조대리석 슬러리를 제조하는 단계;

   상기 인조대리석 슬러리를 반응개시제와 혼합하는 단계;

   금형 중심부에 샤프트를 내재시키는 단계;

   상기 샤프트가 중심부에 내재된 금형에 상기 인조대리석 슬러리와 반응개시제의 혼합물을 주입하여 주형하는 단계;

   상기 인조대리석 혼합물 주형물을 경화시키는 단계; 및

   경화 후 얻어진 인조대리석 성형품을 금형으로부터 분리하는 단계를 포함하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 인조대리석 슬러리는 아크릴계 액상 수지 및 무기 충전재를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 인조대리석 슬러리는 아크릴계 액상 수지 100 중량부 및 무기 충전재 10 ~ 500 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 아크릴계 액상 수지는 메타크릴산, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트 및 히드록시에틸 메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 아크릴계 액상 수지는 상기 단량체들의 중합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 무기 충전재는 수산화 알루미늄, 클레이, 탄산칼슘, 실리카, 알루미나 및 수산화 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
7. 제2항에 있어서, 상기 무기 충전재의 평균 입자 크기는 8 ~ 50 μm 인 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
8. 제2항에 있어서, 상기 아크릴계 액상 수지는 아크릴계 가교제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 아크릴계 가교제는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 트리메틸 프로판 트리메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 아크릴계 가교제의 함량은 상기 아크릴계 액상 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 10 중량부인 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 반응개시제는 큐밀하이드로 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드 및 t-부틸퍼옥시-2 에틸 헥사노에이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 반응개시제의 사용량은 상기 인조대리석 슬러리 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 5 중량부인 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 샤프트는 금속, 플라스틱 또는 목재로 된 것임을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 금형 중심부에 샤프트를 내재시킴에 있어 금형 내에 이형지를 삽입하고 오링을 끼워서 클램프로 금형을 체결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 금형 중심부에 샤프트를 내재시킴에 있어 금형 내에 사프트의 중심을 잡아 주는 지그(jig)를 금형 상부, 하부, 좌측 및 우측 중 일측 이상에 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 인조대리석 혼합물을 주형 시 바이브레이터를 이용하여 금형 내의 기포를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
17. 제1항에 있어서, 상기 인조대리석 혼합물의 주형을 경화시키는 것은 30 ~ 60℃의 온도에서 1차 경화시키고 80 ~ 100℃의 온도에서 2차 경화시키는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
18. 제1항에 있어서, 상기 인조대리석 슬러리는 샌드칩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 샌드칩은 비중이 1.0 ~ 1.3인 것과 비중이 1.3 ~ 1.7인 것의 혼합물인 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 샌드칩은 직경이 0.1 ~ 5 mm인 것을 특징으로 하는 샤프트가 내재된 인조대리석의 제조방법.
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