KR101141022B1 - 조약돌모양 칩을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조약돌모양 칩을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조약돌모양 칩의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 조약돌모양 칩을 포함하는 인조대리석에 관한 것으로, 상기 본 발명에 따른 인조대리석은 천연대리석에 비해 가볍고, 가공이 쉽다는 장점 뿐 아니라 오늘날 자연 그대로의 환경에 좀 더 접근하고픈 인간의 욕망이 점차 강해지고 있는 현대인에게 도심 속에서 이를 충족하기 위한 인조대리석을 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

조약돌모양 칩을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법{Marble chip with pebble pattern and synthetic marble using same, and method of preparing the artificial marble}

본 발명은 조약돌모양 칩을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조약돌모양 칩의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 조약돌모양 칩을 포함하는 인조대리석에 관한 것이다.

인조대리석은 천연대리석 칩이나 광물을 아크릴, 불포화폴리에스테르, 에폭시 수지 등과 배합하고 여러 가지의 첨가제나 안료 등을 첨가하여 천연대리석의 질감을 구현한 인조 합성체를 통칭하는데. 아크릴계 인조대리석 및 폴리에스테르계 인조대리석으로 크게 나눌 수 있다.

상기 인조대리석은 우수한 외관 및 내후성, 부드러운 촉감 등과 같은 특성을 지녀 각종 상판 및 인테리어 소재로서 수요가 계속 증가하고 있다.

이러한 인조대리석은 천연석의 질감을 발현하기 위하여 다양한 색상의 마블칩이 첨가되기도 하나, 상기 마블칩의 경우 카렌딩(calending)된 일정시트를 회전나이프 커터 및 분쇄기를 이용하여 칩을 제조하였기에 분쇄 단면을 형성하게 되어 원형에서 느끼는 부드러움과 원형크기의 다양함에서 느낄 수 있는 자연스러움이 없었다.

이처럼 인조대리석을 천연석에 보다 가깝게 하기 위하여 다양한 패턴 및 디자인을 갖는 마블칩이 다수 개발되었으나, 실제로 이러한 마블칩을 사용하여 천연석과 같은 효과를 내기에는 부족한 면이 있었다.

이에 본 발명자들은 기존의 마블칩에 대한 문제점을 연구하던 중 강가나 냇가에서 쉽게 볼 수 있는 조약돌모양의 칩이 놀라운 자연 질감을 표현할 수 있어 자연물 소재로서의 인조대리석을 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 원형에서 느끼는 부드러움과 원형크기의 다양함에서 느낄 수 있는 자연 질감의 조약돌모양 칩의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 조약돌모양 칩을 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 상기 조약돌모양 칩을 포함하는 인조대리석을 제공하고자 한다.

본 발명은 원형에서 느끼는 부드러움과 원형크기의 다양함에서 느낄 수 있는 자연 질감의 조약돌모양 칩의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 조약돌모양 칩을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은

1) 인조대리석을 분쇄하여 마블칩을 준비하는 단계;

2) 상기 마블칩을 수지시럽에 혼합 후, 진동 도포하는 단계; 및

3) 상기 도포된 마블칩의 도포층을 경화하는 단계;를 포함하는 조약돌모양 칩의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 상기의 제조방법으로 제조된 조약돌모양 칩을 포함하는 인조대리석을 제공한다.

본 발명의 조약돌모양 칩의 평균 직경은 인조대리석의 제조시 인조대리석 제조용 슬러리 내 물리적으로 서로 분리된 다수개의 조약돌모양 칩을 포함할 수 있어야 하므로 조약돌모양 칩의 평균 직경을 제어할 필요가 있으며 그 크기는 0.1 내지 2.5 ㎝인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 조약돌모양 칩의 평균 직경을 0.15 내지 2.5 ㎝으로 제어하기 위해서는 마블칩과 수지시럽의 혼합비를 조절할 필요가 있으며, 마블칩과 수지시럽의 혼합비율은 마블칩 100 중량부에 대하여 수지시럽 5 내지 100 중량부를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 수지시럽이 5 중량부 미만일 경우, 실질적으로 수행 가능한 수지시럽과 마블칩의 분쇄단면과의 점도가 낮아져 마블칩의 표면을 구성하는 결정면 및 그 형상이 제어된 원형 형태의 조약돌모양 칩을 얻기 어려움을 발견하였으며, 더 나아가 원형 형태의 조약돌모양 칩 자체가 잘 형성되지 않음을 발견하였다.

또한, 수지시럽이 100 중량부를 초과하는 경우, 충분한 점도에 따른 마블칩의 분쇄단면에서의 형상이 제어된 원형 형태가 제공되나 마블칩과 수지시럽 사이에 기포가 발생하고 칩간에 서로 엉겨 붙는 관계로 조약돌모양 칩의 평균 직경을 0.15 내지 2.5 ㎝의 크기가 제어된 조약돌모양 칩을 얻기가 힘든 것을 확인하였다.

본 발명에 있어서, 상기 2)의 수지시럽은 불포화폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄 수지 또는 에폭시수지, 브롬계 에폭시아크릴레이트 또는 그의 올리고머(brominated epoxy-acrylate oligomer) 또는 아크릴계 가교성 모노머로부터 선택되는 바인더 100중량부에 대하여, t-부틸퍼록시벤조에이트, t-부틸퍼록시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼록시-2-에틸헥시노에이트, 1,1,디-t-부틸퍼록시-3,3,5-트리메틸시클로헥산에서 선택되는 어느 하나 이상인 개시제를 0.1 내지 2.0 중량부를 포함하는 것과 또는 아조비스이소부틸로니트릴과 같은 아조 화합물을 사용 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 불포화폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄 수지 또는 에폭시수지, 브롬계 에폭시아크릴레이트 또는 그의 올리고머(brominated epoxy-acrylate oligomer) 또는 아크릴계 가교성 모노머로부터 선택되는 바인더는 칩의 비중 및 계면 접착강도를 조절하기 위하여 사용되고, 바람직하게는 불포화폴리에스테르수지를 사용한다.

상기 불포화폴리에스테르수지는 프탈산(Phthalic Acid) 20 중량%에 말레익산(Maleic Acid) 20 중량%, 프로필렌글리콜(Propylene Glycol) 15 중량%, 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol) 5 중량%, 디에틸렌글리톨(Diethylene Glycol) 10 중량%를 210℃하에서 18시간 축중합반응 시키고, 반응성 희석제인 스티렌 모노머(Styrene Monomer)를 30 중량%로 추가하여 희석시켜 제조할 수 있다. 이때 중량평균분자량은 4000이었다.

상기 불포화폴리에스테르계 수지 시럽의 예로는 애경화학의 CM-100, TP-145, 삼화페인트 MC-801 등이 있다.

또한, 상기 수지시럽은 바인더 100 중량부에 대하여 개시제를 0.1 내지 2.0 중량부를 포함하며, 보다 상세하게는 디(4-터셔리-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트와 터셔리-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트를 1:1 중량비로 혼합한 개시제를 0.1 내지 2 중량부를 포함한다.

상기 본 발명에서 개시제로는 퍼옥사이드계 개시제라면 제한 없이 사용할 수 있으나, 경화성을 향상시키기 위해서는 특히 상기 개시제로서 디(4-터셔리-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트와 터셔리-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트를 1:1중량비로 혼합하여 사용하는 경우 가장 우수한 경화성을 달성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 마블칩의 평균 직경은 0.1 내지 2.5 ㎝이고, 두께는 0.1 내지 1.0 ㎝인 것을 사용하며, 이는 인조대리석의 제조시 인조대리석 제조용 슬러리 내 물리적으로 서로 분리된 다수개의 조약돌모양 칩을 포함할 수 있어야 하므로, 상기 인조대리석의 구성인 조약돌모양 칩의 제조에 있어서, 마블칩의 평균 직경 및 두께는 0.1 내지 2.5 ㎝이고, 두께는 0.1 내지 1.0 ㎝인 것이 바람직하다.

상기 브롬계 에폭시아크릴레이트 또는 그의 올리고머(brominated epoxy-acrylate oligomer)는 브롬화된 에폭시아크릴레이트라면 특별히 제한되지 않으며, 해당분야에서 통상의 방법으로 제조된 것을 사용할 수 있으며 이는 하기 반응식에 나타내었다. 본 발명에 사용되는 브롬계 에폭시아크릴레이트 또는 그의 올리고머(brominated epoxy-acrylate oligomer)는 바람직하게는 점도가 175±50 poise, 25℃, 중량평균분자량이 500 내지 3000인 것을 사용한다.

본 발명에 있어서, 상기 수지시럽은 수지시럽 100 중량부에 대하여 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 실리카, 알루미나, 유산바륨, 수산화 마그네슘으로부터 선택되는 하나 이상의 무기 충진제 또는 첨가제를 10 내지 350 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 무기 충전제는 수산화알루미늄 또는 수산화칼슘 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 함량은 수지 조성물 100 중량부에 대하여 10 내지 350 중량부 사용하는 것이 바람직하며, 10 중량부 미만으로 사용하는 경우 비중 맞추기가 어렵고, 마블칩 간에 붙는 현상이 나타남으로 인한 불량 발생이 증가되며, 만약 350 중량부를 초과하는 경우 투명도 저하 및 칩의 계면 접착력이 떨어지는 관계로 품질문제가 있다.

사용되는 무기 충전제의 크기는 평균입경이 10 내지 100 ㎛인 것을 사용하는 경우 무기 충전제가 고르게 분산된 인조대리석을 제조할 수 있으며, 보다 바람직하게는 평균입경이 10 내지 30 ㎛인 것을 사용하여 칩의 계면에 있는 수지가 고르게 함침이 될 수 있어야 함으로써, 칩의 제조 시 비중을 조절할 수 있으면서도 무기 충전제에 의한 투명성 저하를 방지할 수 있다. 이러한 무기 충전제로는 Shandong Aluminium사의 HWF-10 제품명이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수지시럽은 상기 구성요소 이외에도 가교제, 착색제, 커플링제, 펄, 자외선 안정제 등 기타 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 필요에 따라 가교제를 첨가할 수 있으며, 테트라에틸렌글리콜, 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 착색제는 통상적으로 사용되는 유?무기안료에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하며, 예를 들면, 산화철 등의 적갈색 안료, 수산화철 등의 황색안료, 산화크롬 등의 녹색안료, 나트륨알루미노실리케이트 등의 군청색 안료, 산화티탄 등의 백색 안료 등 이 분야에서 사용되는 통상의 것을 사용할 수 있다. 또한 분산력을 좋게 하기 위하여 상기의 안료를 넣어 제조한 토너를 사용할 수 있으며, 안료는 투명성을 저해하지 않는 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 사용되는 펄은 통상의 금속펄 분말을 사용하는 것이라면 제한되지 않으며, 예를들면, (SKY Chemical CO., LTD. R-901G)이 있다. 상기 펄을 추가하는 경우 반짝이는 효과를 부여할 수 있다.

또한 본 발명은 필요에 따라 실리케이트 무수물과 같은 커플링제 또는 계면활성제를 더 추가하여 사용하는 것도 가능하다. 상기 커플링제 또는 계면활성제를 첨가하는 경우 무기 충전제와 수지의 결합력 또는 안료와 수지의 결합력을 향상시켜주는 역할을 한다. 커플링제로는 예를 들어 DEGUSSA의 AROSIL RY 200 등의 퓸드 실리카(Fumed Silica)를 사용할 수 있다. 상기 계면활성제로는 음이온계 계면활성제 또는 비이온계 계면활성제에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 자외선 안정제는 해당분야에서 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들면, CIBA사의 Tinuvin-P가 있다.

본 발명에 있어서, 마블칩과 수지시럽은 혼합 후 1,000 내지 100,000 rpm의 진동을 이용하여 진동 도포하는 것을 특징으로 하며, 상기 진동은 일반 기계적인 진동이나 초음파 진동을 이용할 수 있다.

상기 진동 도포는 조약돌모양 칩을 구성하는 마블칩의 표면에 수지시럽이 서서히 고르게 도포되어 도포층이 형성되기 위한 것이며, 크고 불균일한 기포가 주로 추출되고 공극이 감소되어, 단위용적중량, 강도, 내구성 및 수밀성 향상 효과 뿐 아니라 원형에서 느끼는 부드러움과 원형크기의 다양함에서 느낄 수 있는 자연 질감의 조약돌모양 칩을 얻기 위한 방법이다.

상기 진동 도포는 도포층을 형성시키기 위하여 밀폐된 공간에서 일정한 시간동안 상하의 진동을 통하여 이루어지는 것이다.

만약 진동수가 1,000 rpm 미만일 경우, 마블칩과 액상화된 수지시럽 사이에 점도가 낮아지고 크고 불균일한 기포가 발생하여 마블칩에 도포층이 형성되지 못하게 되는 문제점이 있어 강도 및 내구성이 향상된 원형 형태의 조약돌모양 칩을 제조할 수 없는 문제점이 있다.

만약 진동수가 100,000 rpm을 초과할 경우, 마블칩과 액상화된 수지시럽의 유동성이 크게 되어 오히려 마블칩과 수지시럽이 서로 분리가 일어나고, 마블칩의 깨짐 현상이 발생하여 조약돌모양 칩의 생산이 어려운 문제점이 발생한다.

따라서 1,000 내지 100,000 rpm의 진동은 진동에 따른 마블칩의 도포층의 충진상태가 밀실하게 되어 경화 후에 단위용적중량, 강도, 내구성 및 수밀성 향상된 원형에서 느끼는 부드러움과 원형크기의 다양함에서 느낄 수 있는 자연 질감의 조약돌모양 칩을 제조할 수 있다.

이에, 상기 조약돌모양 칩은 마블칩과 수지시럽의 배합을 통하여 마블칩에 수지시럽이 조금씩 도포되어 마블칩에 서서히 도포층을 형성하게 되어 조약돌모양 칩을 형성하게 되므로, 중요한 의미를 가진다.

본 발명에 있어서, 경화는 도포된 마블칩의 도포층을 경화시키는 것으로, 도포층 내 얇은 막의 수지 및 경화제가 있음으로 인하여 상기 물질들이 휘발하지 않도록 용기에 넣은 후 30 내지 100℃에서 일정시간 경화가 이루어져야 한다.

본 발명은 상기와 같이 제조된 조약돌모양 칩을 이용하여 인조대리석 제조용 슬러리와 혼합 한 후, 주형 및 경화를 거쳐 천연대리석과 같은 자연 질감을 표현할 수 있는 인조대리석을 제공한다. 이때 상기 인조대리석 제조용 슬러리는 통상적으로 인조대리석 제조분야에서 사용되는 조합을 사용할 수 있다. 도 1을 참조한다.

본 발명에 따른 조약돌모양 칩은 자연물 소재개발의 어려움을 다른 측면에서 착안하여 제조된 것으로, 강가나 냇가에서 쉽게 볼 수 있는 조약돌모양을 응용하여 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 대리석에 접목 가능한 장점이 있어 실제로 조약돌의 자연 질감을 표현할 수 있고 우수한 가공성으로 강도, 내구성 및 수밀성을 향상된 칩을 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 조약돌모양 칩을 포함한 인조대리석은 천연대리석에 비해 가볍고, 가공이 쉽다는 장점 뿐 아니라 오늘날 자연 그대로의 환경에 좀 더 접근하고픈 인간의 욕망이 점차 강해지고 있는 현대인에게 도심 속에서 이를 충족하기 위한 인조대리석을 제조할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 조약돌모양 칩이 포함된 인조대리석을 보여주는 사진이다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

[ 실시예 1] 조약돌모양 칩의 제조

조약돌모양 칩 제조를 위한 바인더로 불포화폴리에스테르(MC801, 삼화폐인터) 100 중량%의 바인더 100 중량부에 대하여, 개시제로서 디(4-터셔리-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트(Akzo Nobel사의 Perkadox 16)와 터셔리-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(Akzo Nobel사의 Trigonox 21)를 1:1중량비로 혼합한 개시제 0.2 중량부를 사용하여 수지시럽을 제조하였다,

상기의 수지 시럽을 미리 분쇄기(삼아엔지니어링, PF-10)를 이용하여 분쇄한 평균 직경이 0.2 내지 2 ㎝이고, 두께는 0.1 내지 1.0 ㎝인 다양한 크기의 인조대리석용 마블칩 100 중량부에 대하여, 수지시럽 20 중량부가 되도록 Kneader(BMC Compound 제조용 Kneader)로 교반하면서 수지시럽을 조금씩 투입하였다. 10분 동안 혼합한 후에 무기 충진제 50 중량부를 넣어 10분 동안 교반한 후 꺼내어 진동기에 넣고 5,000 rpm의 진동기의 작업속도로 20분으로 진동 도포하였다.

이후 용기에 넣은 후 100℃로 가온하여 경화시켰다. 상기 수지시럽이 도포된 마블칩을 쿨링믹서로 배출하여 15 내지 40℃ 정도로 냉각될 때까지 교반 후 선별기를 통해 칩의 평균 직경은 0.2 내지 2.5 ㎝의 조약돌모양 칩을 수득하였다.

[ 실시예 2] 인조대리석의 제조

상기 제조예 1에서 제조한 조약돌모양 칩 100 중량부를 25%의 폴리메틸 메타 아크릴레이트(LG IH830)와 75%의 메틸메타 아크릴레이트의 혼합물로 이루어진 메틸메타 아크릴레이트 수지시럽 100 중량부, 수산화알루미늄(SANDONG HWF-10) 160 중량부, 트리메틸 프로판 트리 메타 아크릴레이트 1.5 중량부, 라우로일 퍼옥사이드 1.5 중량부, 실란계 커플링제로서 포스페이트계 커플링제로서 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스페이트에 혼합하여 인조대리석 슬러리를 제조하여 300×300×15 ㎜의 성형 셀에 뿌린 후 열풍오븐에 넣고, 오븐의 온도를 80℃까지 상승시켜 경화를 시켰다. 경화가 완료된 후 상온까지 냉각하여 평판상의 인조대리석을 제조하였다.

Claims (7)

1. 평균 직경 0.1 내지 2.5 ㎝, 평균 두께 0.1 내지 1.0 ㎝가 되도록 분쇄한 인조대리석 표면에 불포화폴리에스테르수지 100 중량부에 대하여 디(4-터셔리-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트와 터셔리-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트를 혼합한 개시제 0.1 내지 2.0 중량부를 포함하는 수지시럽 도포층을 형성시켜 제조하는 조약돌모양 칩의 제조에 있어서,
   상기 조약돌모양 칩은 상기 분쇄된 인조대리석 100 중량부에 대하여, 상기 수지시럽 5 내지 100 중량부를 혼합한 후 1,000 내지 100,000 rpm의 진동으로 진동 도포하여 제조하고,
   상기 수지시럽은 수지시럽 100 중량부에 대하여, 수산화알루미늄, 수산화알루미늄, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 무기 충전제 10 내지 350 중량부를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 평균 직경 0.15 내지 2.5 ㎝의 조약돌모양 칩의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 무기충전제는 평균입경이 10 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 제조방법.
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