KR101227987B1 - 이종 석재 복합 석판의 제조 방법 및 동 제조 방법에 의한 석판 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 이종 석재 복합 석판의 제조 방법은, 천연 석판층 준비단계, 세라믹판층 준비단계, 강화재를 포함하여 이루어진 보강 접착층을 개재하여 상기 천연 석판층과 상기 세라믹판층을 상호 접착하는 복합층 접합단계, 접착제 양생 단계 및 두께 가공 단계를 포함하여 구성되어, 종래에 비해 각종 강도가 향상되어 파손의 위험성이 낮아진 이종 석재 복합 석판을 제공할 수 있다.

Description

이종 석재 복합 석판의 제조 방법 및 동 제조 방법에 의한 석판 {METHOD FOR PRODUCING A MIXED MATERIAL SLAB AND A MIXED MATERIAL SLAB PROUDUCED BY THE METHOD}

본 발명은 복합 석판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 서로 상이한 재질의 석판을 복층 구조로 접합함으로써 희소성 있는 고가의 천연 석재만을 사용할 경우에 비해 제조 단가를 크게 절감하고, 각종 강도 또한 보강할 수 있는 이종 석재 복합 석판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

천연 석재는 종류별로 다양한 물성을 가지고 있으며, 고유의 독특한 표면 질감 등을 보유함으로써, 건축 자재, 인테리어용 재료로서 널리 사용되어 오고 있다.

그러나, 이러한 천연 재질의 석재는 자연상태로부터 채취되어야 한다는 점에서 희소성이 높고, 따라서 좋은 특성을 가지고 있을 수록 상당한 고가를 형성하고 있으나, 상대적으로 높은 압축 응력에 비해 인장강도나 전단응력이 약하고 취성이 높아 판재 형태로 가공되는 경우에는 일정 두께 이하로 가공하여 사용할 수 없는 한계가 있다.

예를 들어, 높은 표면 경도를 가지며, 우수한 외관 미감과 표면 질감으로 인하여 건축 등에 있어서 바닥이나 벽면의 고급 마감재로 사랑받아온 대리석의 경우, 순수 천연 대리석만으로 판재를 가공하여 사용하여야 할 때에는 수 ㎝ 이상(통상 20㎜)의 두께로 가공되어 취급되는 것이 일반적이다.

그러나, 천연 대리석만으로 이루어진 두께 20㎜ 수준의 판재를 사용하여야 할 경우, 고가 건축재로 인하여 건축 단가가 급상승되는 것은 물론, 필요 이상의 소비로 인한 천연 자원의 급속한 고갈 문제를 외면할 수 없고, 자재 관리나 시공 과정에서 천연 석판에 파손이 발생할 때 감당하여야 하는 위험 부담이 지나치게 높다는 단점이 있다.

따라서, 천연 석재의 사용량을 줄여 자재 단가를 크게 낮추면서도, 판재의 강도를 높은 수준으로 유지하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 얇은 천연 석판층(20)의 하부면에 상대적으로 두꺼운 두께를 가진 세라믹판층(30)이 접합된 구조의 복합 석판이 사용되기도 한다.

본 발명에서 세라믹이라는 용어는, 고온에서 구워 만든 비금속 무기질 고체 재료로 유리, 도자기, 시멘트, 내화물 따위를 통틀어 이르는 것으로서, 천연 상태에서 채취되어 그대로 가공되는 천연 석재에 비해 저가이며, 제조 성분, 공정 등의 변경에 따라 다양한 특성을 가지도록 제조하는 것이 가능하다.

따라서, 상기 복합 석판은, 접합되는 석재들과 유사한 석재 질감의 특성을 가지도록 제조된 인조 세라믹으로 이루어진 세라믹판층(30)이 천연석판층(20)의 강도를 보완하기 위해 접착제 등으로 접합된 구조를 가지는데, 복합 석판의 일종인 복합 대리석의 경우, 천연 석판층(20)을 이루는 천연 대리석은 2~3㎜, 인조 세라믹으로 구성된 세라믹판층(30)은 8~9㎜ 이상의 두께를 가지도록 구성된다.

바닥면이나 벽면과 같은 경우, 시공 완료 후에는 석판의 일 면만이 외부로 노출되기 때문에, 일면이 천연 석재로 이루어지는 것만으로 바닥면이 벽면의 마감재로서 충분한 적용이 가능하며, 따라서 전술한 바와 같이 구성되어 일 면을 이루는 일정 두께만이 얇은 천연 석판층(20)으로 이루어진 복합 석판은, 순수 천연 석재만으로 이루어진 판재를 사용하는 경우에 비해 거의 1/10 수준의 천연 석재만으로도 제조가 가능하면서도 두꺼운 세라믹판층(30)과의 접합으로 인해 충분한 강도를 확보할 수 있다.

그러나, 전술한 바와 같이, 석재는 인장강도 및 전단응력 등이 약하며, 강한 충격이 가해질 경우, 그 힘을 흡수하지 못하고 부서지는 성질을 가지고 있기 때문에, 천연 석판층(20)의 표면이나 측면 방향 등에서 강한 외력이 작용하는 등의 충격을 받게 될 경우, 일반적인 접착제만으로 접합된 상태의 종래의 복합 석판을 구성하는 천연 석판층(20)과 세라믹판층(30)은 쉽게 분리되어 부서질 뿐만 아니라, 파편이 사방으로 분산되어 안전 사고가 발생할 위험의 소지가 높다.

본 발명은 전술한 종래의 복합 석판의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 복합 석판 전체에 걸쳐 인장강도 등 각종 강도를 강화시킴으로써 상대적으로 높은 충격을 받을 경우에도 종래에 비해 파손될 위험성을 감소시키며, 석판의 파손이 일어나는 경우에도 파편의 분산 등에 의한 안전 사고가 발생할 소지도 낮출 수 있는 이종 석재 복합 석판의 제조 방법 및 동 방법에 의해 제조된 이종 석재 복합 석판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은, 종래의 복합 석판에 비해서 슬림화, 경량화가 가능한 이종 석재 복합 석판의 제조 방법 및 동 방법에 의해 제조된 이종 석재 복합 석판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이종 석재 복합 석판의 제조 방법은, 판재 형태 천연 재질의 석재로 이루어진 천연 석판층을 준비하는 천연 석판층 준비단계, 판재 형태 세라믹 재질로 이루어진 세라믹판층을 준비하는 세라믹판층 준비단계, 접착성을 가지는 접착제 원료와, 천연 석재 및 세라믹재에 비해 높은 인장강도 및 전단응력을 가지는 강화재를 포함하여 이루어진 보강 접착층을 개재하여 상기 천연 석판층과 상기 세라믹판층을 상호 접착하는 복합층 접합단계, 상기 보강 접착층 접착 성분이 완전히 고화될 때까지 상호 접합된 천연 석판층과 세라믹판층의 접합 구조를 일정하게 유지하는 접착제 양생 단계 및, 상기 접착제 양생 단계 이후, 상기 천연 석판층 또는 상기 세라믹판층 중 적어도 어느 한 층을, 면과 나란하게 두께에 수직한 방향으로 슬라이스 절단한 후 최종 목표 두께로 가공하는 두께 가공 단계를 포함하여 구성된다.

상기 보강 접착층은, 시트 형태 강화재의 양 면에 상기 접착제 원료가 도포되어 각각 상기 천연 석판층 및 상기 세라믹판층에 접합되는 접착제 원료층 사이에 강화재층이 개재된 복층 구조로 구성될 수 있다

또한, 상기 보강 접착층은, 접착 대기 상태에서 액상 또는 겔상의 성질을 가지는 접착제 원료와, 상기 접착제 원료 내에 균일하게 분산된 상태로 포함되고, 길이 방향으로 장력을 가지는 선상(線狀) 구조로 이루어지며 다양한 방향으로 배열된 강화재를 포함하여 구성된 강화 접착제로 이루어진 단일층 구조로 구성될 수 있다.

이때, 상기 강화재는, 천연섬유, 유기합성섬유, 유리섬유, 금속섬유, 탄소섬유 중 적어도 1 이상으로 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 이종 석재 복합 석판은, 판재 형태 천연 재질의 석재로 이루어진 천연 석판층과, 판재 형태 세라믹 재질로 이루어진 세라믹판층 및, 상기 천연 석판층과 상기 세라믹판층 사이에 개재되어 상기 천연 석판층과 상기 세라믹판층을 상호 접착시키기 위하여, 접착성을 가지며 접착 대기 상태에서 액상 또는 겔상의 성질을 가지는 접착제 원료와, 상기 접착제 원료 내에 균일하게 분산된 상태로 포함되며, 길이 방향으로 장력을 가지는 선상(線狀) 구조로 이루어져 다양한 방향으로 배열된 강화재를 포함하여 구성된 강화 접착제로 이루어진 보강 접착층을; 포함하여 구성된다.

이때, 상기 천연 석판층은 천연 대리석이며, 상기 세라믹판층은 두께 8㎜ 이하인 세라믹 판재가 되도록 구성할 수 있다.

상기한 바와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따른 이종 석재 복합 석판의 제조 방법 및 동 제조 방법에 의한 석판은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 종래에 비해 각종 강도가 향상되어 파손의 위험성이 낮아진 이종 석재 복합 석판을 제공할 수 있다.

둘째, 파손이 되는 경우에도 석판 본체로부터의 파편의 분리, 분산을 효과적으로 방지하여 높은 안전성이 담보된 이종 석재 복합 석판을 제공할 수 있다.

셋째, 종래에 비해 슬림화, 경량화된 구조로 제조된 이종 석재 복합 석판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종 석재 복합 석판의 구조를 도시한 사시도,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종 석재 복합 석판의 제조 과정을 각각 단계적으로 나타낸 사시도,
도 5는 종래의 이종 석재 복합 석판의 구조를 도시한 사시도이다.

이하, 전술한 본 발명에 따른 이종 석재 복합 석판의 제조 방법 및 동 제조 방법에 의한 석판의 구성을, 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

한편, 앞서 도 5를 통하여 설명한 종래의 이종 석재 복합 석판에서와 동일, 유사한 기능을 가지는 구성 요소에 대하여는, 동일 참조 번호를 부여하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종 석재 복합 석판의 구조를 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이종 석재 복합 석판 역시 도 5를 통해 설명한 종래의 이종 석재 복합 석판과 마찬가지로 천연 대리석 등과 같은 천연 재질의 석재로 이루어진 얇은 두께의 천연 석판층(20)과, 상기 천연 석판층(20)의 강도를 보강하기 위해 접합된 세라믹판층(30)을 구비한다.

다만, 종래의 복합 석판은, 에폭시 수지와 같은 순수 접착제만으로 상기 천연 석판층(20)과 세라믹판층(30)을 상호 접착한 구조를 가지나, 도 1에 도시된 본 실시예에 따른 이종 석재 복합 석판은, 천연 석판층(20)과 세라믹판층(30)의 사이에, 양 방향의 이종 석재를 접착합과 동시에, 석판 전체의 강도를 극적으로 향상시키기 위한 보강 접착층(10)이 개재된다.

보강 접착층(10)은, 석재를 접착하기 위해 일반적으로 사용될 수 있는 접착제를 접착성의 접착제 원료로서 포함함과 동시에, 상호 접착된 천연 석판층(20)과 세라믹판층(30)의 인장강도, 전단응력등을 크게 향상시킬 수 있는 높은 인장강도와 전단응력을 가지는 강화재를 포함하여 구성된다.

이러한 보강 접착층(10)은, 각종 섬유로 직조된 직물지, 부직포, 고분자 필름, 금속판과 같은 시트 형태 강화재의 양 면에 상기 접착제 원료가 도포되어 '접착제층-시트형 강화재층-접착제층'의 복층 구조를 이루어 시트형 강화재의 양 면에 도포된 접착제층이 각각 천연 석판층 및 세라믹판층을 상호 접합하는 구조로 이루어질 수도 있다.

그러나, 이러한 복층 구조 보강 접착층(10)의 경우, 시트형 강화재 자체의 두께와 접착제가 형성하는 두께로 인하여, 보강 접착층(10)이 일정 두께를 형성함으로써 복합 석판 전체의 두께가 증가하게 되는 구조적인 단점이 있으며, 종래의 단순한 접착 공정에 비해 다수의 공정이 추가되어 작업 공수가 늘어남으로써 제조 공정이 복잡해지고 단위 시간당 제조량이 줄어 제조 단가가 증가할 수 있다는 단점이 있다.

따라서, 상기 보강 접착층은(10)은 선상(線狀) 구조로 이루어진 다수의 강화재가 균일하게 분산되어 포함된 접착제 원료로 이루어진 강화 접착제로 대체될 수 있다.

강화 접착제는, 접착 대기 상태에서 액상 또는 겔상의 성질을 가지는 접착제 원료와, 상기 접착제 원료 내에 균일하게 분산된 상태로 포함되고, 길이 방향으로 장력을 가지는 선상(線狀) 구조로 이루어지며 다양한 방향으로 배열된 강화재를 포함하여 구성됨으로써, 기존의 접착제와 같이 접착부에 적용한 후 양 접착면을 상호 맞닿게 하는 것만으로 접착 작업이 수행되므로, 접착 공정과 관련한 제조의 용이성을 확보할 수 있다.

그러면서도, 천연섬유, 유기합성섬유, 유리섬유, 금속섬유, 탄소섬유와 같이 길이 방향으로 강한 장력을 가진 수많은 강화재들이 끊어진 섬유와 같은 구조를 가지며 얼기설기된 형태로 접착제 원료 내에 존재하게 됨으로써, 접착제 성분이 완전히 고화된 경우, 상기 강화재들이 철근 콘크리트 내의 철근과 같이 보강 접착층(10) 전체의 강도를 크게 강화해주는 역할을 하며, 이에 따라 보강 접착층(10)에 의해 상호 접합된 천연 석판층(20)과 세라믹판층(30)을 포함한 전체 구조의 강도 또한 크게 향상된다.

한편, 상기 접착제 원료로서는, 접착 대기 상태에서 액상 또는 겔상의 성질을 가짐으로써 강화재와의 혼합이 용이한, 액상의 용매에 고분자를 녹인 용액 상태로 구성된 용액성 접착제나, 액상 성분이 경화제의 혼합에 의해 비로소 고화되어 접착력을 발휘하는, 에폭시 수지와 같은 고분자 수지 접착제 등이 적합하다.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 이종 석재 복합 석판의 제조 방법의 실시예를 도시한다.

도 5에 도시된 종래의 이종 석재 복합 석판과 비교할 경우, 도 1에 도시된 복합 석판이 가지는 또 다른 구조적 차이점으로서, 천연 석판층(20)의 강도를 보강하기 위해 접합된 세라믹판층(30)의 두께가 종래에 비해 얇다는 점을 확인할 수 있다.

이는 보강 접착층(10)의 보강으로 인해 가능해지는 구성으로서, 이를 위한 제조 공정의 예가 도 2 내지 도 4에 나타난다.

도 2에 도시된 바와 같이, 통상적으로, 효과적인 이종 석재 복합 석판의 제조를 위해, 천연 석판층(20)의 양 면에는 보강 접착층(10)이 형성되고, 따라서, 상기 천연 석판(20)의 양 면 방향에서 두 층의 세라믹판층(30)이 각각 접합될 수 있다.

이때, 상기 천연 석판층(20)은, 그 두께가 최종적으로 제조하고자 하는 복합 석판이 포함하고자 하는 천연 석판층(20) 두께의 2배수 이상이 되도록 준비되는데, 예를 들어 복합 대리석판에 있어 최종 천연 대리석층의 두께가 3㎜가 되도록 설계하였다면, 천연 석판층 준비 단계에서의 천연 대리석은 6㎜ 이상이 되도록 하는 것이다.

이와 같이 함으로써, 얇은 천연 석판층(20)을 취급하는 과정에서 천연 석판층(20)이 파손되는 것을 방지함과 동시에, 후술할 단계들에 의해 천연 석판층(20)의 강도가 안전하게 보강된 이후 두께를 나누는 절단 작업이 수행되도록 함으로써 적은 분량으로 넓은 면적의 천연 석판층을 포함한 복합 석판을 제조할 수 있게 되는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같은 형태로 세라믹판(30)층이 접합되고, 상기 보강 접착층(10)의 접착 성분이 완전히 고화될 때까지 상호 접합된 천연 석판층(20)과 세라믹판층(30)의 접합 구조를 일정하게 유지하는 접착제 양생 단계가 완료되면, 앞서 언급한 바와 같이 도 3에서와 같은 형태로 천연 석판층(20)의 두께를 반분하여 슬라이스 절단하는 방식으로 석판을 절단 가공한다.

이와 같은 절단 가공에 의해 시공 후 노출되는 방향에 천연 석판면을 구비할 수 있도록 일 면상에 천연 석판층(20)이 접합된 두 장의 이종 석재 복합 석판이 제조된다. 이후 천연 석판층(20)의 노출면은 표면 처리 공정 등을 더욱 거칠 수 있다.

한편, 도 4는, 본 발명에 따른 이종 석재 복합 석판의 슬림화, 경량화를 위해, 세라믹판층(30)마저 면과 나란하게 두께에 수직한 방향으로 슬라이스 절단함으로써 최종 제공될 복합 석판의 두께를 더욱 얇게 가공하는 공정을 예시한다.

세라믹판층(30)의 경우, 천연 석판층(20)을 포함한 복합 석판 전체의 강도를 확보하기 위한 층으로서, 애초에 강도 확보에 적절한 두께의 세라믹판층(30)을 준비하고, 그대로 완제품 가공함으로써 도 4에서 예시한 슬라이스 절단 가공이 필수적인 것은 아니나, 본 발명에 따른 보강 접착제층(10)의 적용에 의해, 보강 접착제층(10)의 양생이 완료되어 보강 접착제층(10)에 의한 강도 보강이 확보된 이후에는, 이에 의존하여 세라믹판층(30)의 두께를 더욱 얇게 가공하는 것도 가능하다.

예를 들어, 전술한 복합 대리석의 경우, 세라믹판층(30)으로 사용되는 인조 대리석의 두께는 통상 8~9㎜이나, 본 발명에 따른 구조를 가질 경우 8㎜ 이하로 제공되는 것도 가능하다.

이와 같이 구성됨으로써, 보강 접착제층(10)의 역할에 의해 복합 석판 전체의 강도가 크게 강화되고, 특히 본 발명에 따른 강화 접착제나 직물지 구조의 시트형 강화재를 적용한 경우에는 파손시에도 파편이 분산되지 않고 그대로 위치를 유지할 수 있게 되어 안전성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 세라믹판층(30)에 전적으로 의존하던 복합 석판의 보강 효과가 보강 접착제층(10)에 의해 상호 보완적으로 수행됨으로써, 기존 복합 석판에 비해 더욱 얇은 두께로의 가공이 가능해져 슬림화, 경량화된 복합 석판을 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예 및 이를 도시한 도면에 의해 설명하였으나, 본 발명은 도시되고 설명된 실시예들에 의한 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 보강 접착층 20: 천연 석판층
30: 세라믹판층

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 판재 형태 천연 재질의 석재로 이루어진 천연 석판층(20)을 준비하는 천연 석판층 준비단계;
   판재 형태 세라믹 재질로 이루어진 세라믹판층(30)을 준비하는 세라믹판층 준비단계;
   접착성을 가지는 접착제 원료와, 천연 석재 및 세라믹재에 비해 높은 인장강도 및 전단응력을 가지는 강화재를 포함하여 이루어진 보강 접착층(10)을 개재하여 상기 천연 석판층(20)과 상기 세라믹판층(30)을 상호 접착하는 복합층 접합단계;
   상기 보강 접착층(10) 접착 성분이 완전히 고화될 때까지 상호 접합된 천연 석판층(20)과 세라믹판층(30)의 접합 구조를 일정하게 유지하는 접착제 양생 단계 및; 상기 접착제 양생 단계 이후, 상기 천연 석판층(20) 또는 상기 세라믹판층(30) 중 적어도 어느 한 층을, 면과 나란하게 두께에 수직한 방향으로 슬라이스 절단한 후 최종 목표 두께로 가공하는 두께 가공 단계;를 포함하여 구성되며,
   상기 보강 접착층(10)은, 접착 대기 상태에서 액상 또는 겔상의 성질을 가지는 접착제 원료와, 상기 접착제 원료 내에 균일하게 분산된 상태로 포함되고, 길이 방향으로 장력을 가지는 선상(線狀) 구조로 이루어지며 다양한 방향으로 배열된 강화재를 포함하여 구성된 강화 접착제로 이루어진 단일층 구조인 것을 특징으로 하는, 이종 석재 복합 석판의 제조 방법.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 강화재는, 천연섬유, 유기합성섬유, 유리섬유, 금속섬유, 탄소섬유 중 적어도 1 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는, 이종 석재 복합 석판의 제조 방법.
   
5. 판재 형태 천연 재질의 석재로 이루어진 천연 석판층(20)과;
   판재 형태 세라믹 재질로 이루어진 세라믹판층(30) 및;
   상기 천연 석판층(20)과 상기 세라믹판층(30) 사이에 개재되어 상기 천연 석판층(20)과 상기 세라믹판층(30)을 상호 접착시키기 위하여, 접착성을 가지며 접착 대기 상태에서 액상 또는 겔상의 성질을 가지는 접착제 원료와, 상기 접착제 원료 내에 균일하게 분산된 상태로 포함되며, 길이 방향으로 장력을 가지는 선상(線狀) 구조로 이루어져 다양한 방향으로 배열된 강화재를 포함하여 구성된 강화 접착제로 이루어진 보강 접착층(10)을; 포함하여 구성된, 이종 석재 복합 석판.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 천연 석판층(20)은 천연 대리석이며, 상기 세라믹판층(30)은 두께 8㎜ 이하인 세라믹 판재인 것을 특징으로 하는, 이종 석재 복합 석판.
   

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