KR101141023B1 - 마블링이 형성된 인조대리석 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마블링이 형성된 인조대리석 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 마블칩을 포함하는 인조대리석에 관한 것으로, 상기 본 발명에 따른 인조대리석은 생산시 산업폐기물로 폐기된 미분을 재활용하여 충전제로서 마블칩을 제조함으로써 관련 산업의 폐기물 처리비용을 절감할 뿐만 아니라 폐기물을 재활용 자원으로서의 부가가치를 가지게 하여 산업의 발전에 크게 기여할 수 있을 뿐 아니라 천연대리석 질감의 패턴을 효율적으로 표현할 수 있고 우수한 가공성으로 강도, 내구성 및 수밀성을 향상된 칩을 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

마블링이 형성된 인조대리석 및 이의 제조방법{Marble chip with marbling pattern and synthetic marble using same, and method of preparing the artificial marble}

본 발명은 마블링이 형성된 인조대리석 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 마블칩을 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.

아크릴계 수지로 제조되는 인조대리석은 외관이 미려하고 가공성이 우수하다는 등의 장점과 더불어 천연대리석에 비해 가볍고, 가공이 쉽다는 장점으로 인해 다양한 용도로 사용되고 있다.

이 때, 인조대리석의 다양한 무늬를 표현하기 위해 마블칩이 사용되는데, 마블칩은 인조대리석과 비슷한 방법으로 판상으로 경화한 다음, 판상의 제품을 파쇄하여 얻는 것으로 입도가 다양하기 때문에 입도에 따라 구분하여 사용한다.

최근에는 좀 더 천연대리석에 가까운 무늬를 표현하기 위해 칩가공용으로 제조된 인조대리석을 파쇄하여 마블칩으로 사용하기도 한다.

그러나 상기와 같은 종래의 방법으로는 제조된 마블칩은 단색 또는 작은 조각 모양의 무늬를 가진 칩밖에는 제조하지 못하여 천연대리석의 무늬를 표현하는데 한계가 있다.

이에 본 발명자들은 기존의 마블칩 모양에서 벗어나 여러 색깔의 액상수지를 동시에 혼합하여 고온 고압에서 성형 경화함으로써 마블칩으로 파쇄시 마블링을 갖는 인조대리석 마블칩을 제조하는 방법을 개발하고, 본 발명을 발명하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 마블칩을 포함하는 인조대리석을 제공하고자 한다.

본 발명은 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 마블칩을 포함하는 인조대리석을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은

a) 서로 다른 색상의 안료가 첨가된 2종 이상의 유색 컴파운드를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;

b) 상기 혼합물을 성형틀에 붓고 60 내지 200℃로 가온하여 고온 고압으로 성형 후, 경화시키는 단계; 및

c) 상기 경화된 마블칩 원판을 파쇄하는 단계;

를 포함하는 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 상기의 제조방법으로 제조된 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩을 포함하는 인조대리석을 제공한다.

본 발명에 있어서, 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩은 줄무늬의 마블링이 형성되기 위하여 서로 다른 색상의 안료가 첨가된 2종 이상의 유색 컴파운드를 동시에 혼합하여 고온 고압에서 성형 경화함으로써 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 유색 컴파운드는 바인더, 무기 충전제, 경화제, 가교제 및 안료를 포함하고, 보다 상세하게는 유색 컴파운드는 바인더 100 중량부에 대하여, 무기 충전제로 50 내지 400 중량부, 가교제 0.1 내지 10 중량부, 경화제 0.1 내지 10 중량부 및 안료를 혼합하여 가압성형 경화시킴으로서 상용성 및 강도가 매우 우수한 인조대리석용 마블링이 형성된 마블칩을 제조할 수 있다.

상기 무기 충전제는 무기 충전제로 마블칩 제조시 생산되는 0.15 mm 이하의 미분 또는 인조대리석의 제조 시 발생하는 미분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유색 컴파운드는 100,000 내지 2,000,000 cps의 점도를 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 점도는 유색 컴파운드를 구성하는 함량에 의해 달성할 수 있다.

보다 상세하게는 각각 다른 색상의 안료가 첨가된 2가지 이상의 유색 컴파운드를 각각 준비하여 Kneader에서 혼합하여 혼합물을 제조한다. 이때 각각의 혼합물의 점도는 100,000 내지 2,000,000 cps이며, 각각의 점도는 시럽에 혼합된 컴파운드의 혼합비율에 의해 조절할 수 있다. 본 발명에 따르면 각각의 유색 컴파운드는 100,000 내지 2,000,000 cps가 바람직하며, 점도가 높을 경우에는 흐름성이 저하되어 천연대리석의 자연스러운 줄무늬의 생산에 어려움이 있고, 점도가 낮을 경우에는 가압성형시 다른 색상의 컴파운드와 혼합되어 여러층의 줄무늬가 형성되지 않음을 발견하였다.

본 발명에 있어서, 상기 바인더는 불포화폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄 수지 또는 에폭시수지, 브롬계 에폭시아크릴레이트 또는 그의 올리고머(brominated epoxy-acrylate oligomer) 또는 아크릴계 가교성 모노머로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 칩의 비중 및 계면 접착강도를 조절하기 위하여 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.

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.

또한, 상기 아크릴계 가교성 모노머는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 옥실(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 옥타데실(메타)아크릴레이트, 메틸사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트,벤질(메타)아크릴레이트, 클로로페닐(메타)아크릴레이트, 메톡시페닐(메타)아크릴레이트, 브로모페닐(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,2-프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트,1,3-프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트,1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,5-펜탄디올디(메타)아크릴레이트,네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트,디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸아크릴레이트, 글리시딜메타크릴산의 에폭시아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 글리세린트리(메타)아크릴레이트, 메틸프로판디올디(메타)아크릴레이트,폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 있어서, 사용되는 무기 충전제는 마블칩 제조시 생산되는 0.15 mm 이하의 미분 또는 인조대리석의 제조 시 발생하는 미분 100 중량부에 대하여, 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 실리카, 알루미나, 유산바륨, 수산화마그네슘으로부터 선택되는 1종 이상을 30 내지 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는 상기 무기 충전제로 사용되는 미분은 상기 마블칩 생산 공정에서 선별된 상업적으로 사용 불가한 미분과 인조대리석 생산 공정 중 커팅, 샌딩 공정에서 생산되는 입자크기가 0.07 mm 내지 0.15 mm의 미분을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 마블칩 또는 인조대리석의 제조 시 발생하는 폐 미분은 자원재활용을 통한 자원 유효성과 현재 일반적인 마블칩에서는 표현할 수 없는 마블링효과가 있는 마블칩으로 부가가치를 높일 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 있어서, 무기 충전제의 함량은 마블칩 제조시 생산되는 0.15 mm 이하의 미분 또는 인조대리석의 제조 시 발생하는 미분 100 중량부에 대하여 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 실리카, 알루미나, 유산바륨, 수산화마그네슘으로부터 선택되는 1종 이상을 30 내지 100 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 30 중량부 미만으로 사용하는 경우 비중 및 성형시 흐름성 맞추기가 어렵고, 생성되는 줄무늬 간에 붙는 현상이 나타남으로 마블링이 형성되지 않아 불량 발생이 증가되며, 만약 100 중량부를 초과하는 경우 경제적인 측면에서 효과가 없어짐으로 초과하지 않는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 사용되는 가교제는 테트라에틸렌글리콜, 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 사용되는 경화제는 t-부틸퍼록시벤조에이트, t-부틸퍼록시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼록시-2-에틸헥시노에이트, 1,1,디-t-부틸퍼록시-3,3,5-트리메틸시클로헥산에서 선택되는 어느 하나 이상 또는 아조비스이소부틸로니트릴과 같은 아조 화합물을 사용 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 유색 컴파운드는 상기 구성요소 이외에도 착색제, 커플링제, 펄, 자외선 안정제 등 기타 통상의 첨가제를 더 포함할 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, 예를 들면, (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, 상기 혼합물을 성형틀에 붓고 60 내지 200℃로 가온하여 고온 고압으로 성형 후, 경화하는 것을 특징으로 한다.

상기 경화는 경화성을 조절하기 위해 경화제와 함께 아민 또는 술폰산화합물을 추가하여 사용하거나 구리, 코발트, 칼륨, 칼슘, 지르코늄, 아연의 비누화염을 추가하여 사용 할 수도 있으며, 경화 후 경화된 마블칩 원판을 파쇄하는 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 60 내지 200℃의 열원조건에서 고온 고압으로 성형 후, 경화하는 것은 여러층의 줄무늬의 형성을 위한 것이며, 단위용적중량, 강도, 내구성 및 수밀성 향상 효과 뿐 아니라 자연스러운 마블링의 줄무늬가 형성된 인조대리석 마블칩을 얻기 위한 방법이다.

본 발명은 상기와 같이 제조된 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩을 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 발명의 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩의 제조방법은 단색 및 입자로 무늬를 형성한 칩이 아닌 줄무늬가 형성된 칩의 제조방법으로 인조대리석 제품의 무늬 및 색상을 다양화 시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 인조대리석의 생산시 산업폐기물로 폐기된 미분을 재활용하여 충전제 및 마블칩으로 제조함으로써 관련 산업의 폐기물 처리비용을 절감할 뿐만 아니라 폐기물을 재활용 자원으로서의 부가가치를 가지게 하여 산업의 발전에 크게 기여할 수 있을 뿐 아니라 천연대리석 질감의 패턴을 효율적으로 표현할 수 있고 우수한 가공성으로 강도, 내구성 및 수밀성을 향상된 칩을 제조할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩이 포함된 인조대리석을 보여주는 사진이다.

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

[ 실시예 1] 미분 무기 충전제를 포함한 불포화폴리에스테르계 마블칩 제조

흰색의 컴파운드를 제조하기 위하여 바인더로 불포화폴리에스테르(MC801, 삼화페인트) 60 중량% 및 스티렌계 모노머 40 중량%로 이루어진 의 바인더 100 중량부에 대하여, 안료 White 130(은성화학), 경화제로 고온경화제인 t-부틸 퍼옥시벤조에이트(Akzo Nobel사의 Trigonox 21) 2 중량부, 가교제 1 중량부, 무기 충전제로 산화알루미늄(SANDONG HWF-10) 100 중량부 및 마블칩 제조시 생산되는 0.15 mm 이하의 미분 또는 인조대리석의 제조 시 발생하는 미분 200 중량부 첨가하여 Kneader(BMC Compound 제조용 Kneader)로 교반하여 흰색의 컴파운드를 제조하였다.

검은색의 컴파운드를 제조하기 위하여 바인더로 불포화폴리에스테르(MC801, 삼화페인트) 60 중량% 및 스티렌계 모노머 40 중량%로 이루어진 바인더 100 중량부에 대하여, 안료 Black 900(은성화학), 경화제로 고온경화제인 t-부틸 퍼옥시벤조에이트(Akzo Nobel사의 Trigonox 21) 2 중량부, 개시제 1 중량부, 무기 충전제로 산화알루미늄(SANDONG HWF-10) 100 중량부 및 마블칩 제조시 생산되는 0.15 mm 이하의 미분 또는 인조대리석의 제조 시 발생하는 미분 200 중량부 첨가하여 Kneader(BMC Compound 제조용 Kneader)로 교반하여 검은색의 컴파운드를 제조하였다.

상기 흰색의 컴파운드와 검은색의 컴파운드를 1:9로 혼합한 후 압력을 이용한 성형온도 150℃, 성형시간 400초의 고온 고압 성형으로 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩을 제조하였다.

[ 실시예 2] 미분 무기 충전제를 포함한 메틸메타아크릴레이트계 마블칩 제조

마블링 효과가 있는 마블칩 제조위한 바인더로 폴리메틸메타아크릴레이트 30 중량% 및 메틸메타아크릴레이트 모노머 70 중량%로 이루어진 수지조성물 100 중량부에 대하여 조색제로 White 130(은성화학), 경화제로 중온경화제인 디(4-터셔리-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트(Akzo Nobel사의 Perkadox 16)와 터셔리-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(Akzo Nobel사의 Trigonox 21)를 1:1중량비로 혼합한 개시제 2 중량부, 가교제 1 중량부, 충전제로 산화알루미늄(SANDONG HWF-10) 100 중량부 및 마블칩 제조시 생산되는 0.15 mm 이하의 미분 또는 인조대리석의 제조 시 발생하는 미분 200 중량부를 첨가하여 Kneader(BMC Compound 제조용 Kneader)로 교반하여 흰색의 컴파운드를 제조하였다.

검은색의 컴파운드를 제조하기 위하여 바인더로 폴리메틸메타아크릴레이트 30 중량% 및 메틸메타아크릴레이트 모노머 70 중량%로 이루어진 바인더 100 중량부에 대하여, 안료 Black 900(은성화학), 경화제로 중온경화제인 디(4-터셔리-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트(Akzo Nobel사의 Perkadox 16)와 터셔리-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(Akzo Nobel사의 Trigonox 21)를 1:1중량비로 혼합한 개시제 2 중량부, 가교제 1 중량부, 충전제로 산화알루미늄(SANDONG HWF-10) 50 중량부 및 마블칩 제조시 생산되는 0.15 mm 이하의 미분 또는 인조대리석의 제조 시 발생하는 미분 300 중량부 첨가하여 Kneader(BMC Compound 제조용 Kneader)로 교반하여 흰색의 컴파운드를 제조하였다.

상기 흰색의 컴파운드와 검은색의 컴파운드를 1:9로 혼합한 후 압력을 이용한 성형온도 80℃에서 5분간 가압 후 150℃ 승온시키면서 고온 고압 성형으로 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩을 제조하였다.

[ 실시예 3] 인조대리석의 제조

상기 제조예 1에서 제조한 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩 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 (6)

1. 서로 다른 색상의 안료가 첨가된 2종 이상의 100,000 내지 2,000,000 cps 점도를 갖는 유색 컴파운드를 동시에 혼합하여 60 내지 200℃에서 성형하는 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩의 제조에 있어서,
   상기 유색 컴파운드는 불포화폴리에스테르수지 또는 아크릴계 가교성 모노머를 포함하는 바인더 100 중량부에 대하여, 무기 충전제 50 내지 400 중량부, 가교제 0.1 내지 10 중량부, t-부틸 퍼옥시벤조에이트 또는 디(4-터셔리-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트와 터셔리-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트를 혼합한 경화제 0.1 내지 10 중량부 및 안료를 혼합하여 제조하고,
   상기 무기 충전제는 마블칩 또는 인조대리석의 제조시 생산되는 0.07 내지 0.15 mm 크기의 미분 100 중량부에 대하여, 산화알루미늄 30 내지 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 줄무늬의 마블링이 형성된 인조대리석 마블칩의 제조방법.
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