KR101238080B1 - 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인조 대리석을 제조하는 방법에 있어서, 컴파운드를 배합하는 제 1 단계; 배합된 컴파운드를 주형 시키는 제 2 단계; 주형된 컴파운드에 칩을 분사하는 제 3 단계; 및 칩이 분사된 컴파운드를 경화시키는 제 4 단계;로 제조함으로써, 칩 패턴의 구현 시 비중의 제약이 없고, 칩들의 쏠림현상이 발생하지 않고, 그로 인해 생산된 제품패턴의 칩 균일성 향상 등에 우수한 효과를 발휘하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법을 제공한다.

칩, 분사, 인조, 대리석, 패턴

Description

칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법{Method for preparing artificial marble having chip}

본 발명은 칩을 포함하는 인조대리석의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 칩을 혼합하지 않고 분사 함으로써, 칩의 비중에 제약이 없고, 균일한 칩 분포성을 가지며, 그로 인해 제품의 패턴차를 개선시킨 칩을 포함하는 인조대리석의 제조방법에 관한 것이다.

종래 사용되어 오던 불포화 폴리에스터계 또는 아크릴계 등의 인조대리석은 투명성 및 고급스러운 시각적 효과로 인해 싱크대, 세면대, 화장대, 내벽제, 욕조, 각종 카운터의 상판 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 일반적으로 인조대리석은 무기충전제, 및 각종 첨가제 등을 혼합한 후 이를 경화시켜 제조되었다.

이때, 색상 및 패턴을 구현하기 위해 칩을 함께 혼합함으로써 보다 다양한 패턴의 제품을 생산할 수 있었고, 다양한 패턴을 생산하기 위해 다양한 칩들을 개발하고 있다.

때문에, 인조대리석의 제조시 사용되는 칩의 종류는 매우 다양하며, 그 예로는 불포화 폴리에스테르 등의 열경화성 수지에 안료를 혼합하여 경화시킨 후 분쇄한 칩, 천연소재, 또는 마블칩 등을 사용하여, 인조 대리석의 질감 및 패턴을 다양하게 할 수 있었다.

이러한 종래의 칩을 포함하는 인조대리석의 제조공정을 도 1에 도시하여 상세하게 설명하자면, 도 1은 종래의 칩을 포함하는 인조대리석의 제조공정도로서, 배합후 또는 배합전의 컴파운드를 호퍼(1)에 위치시키고, (이때, 상기 컴파운드는 칩(10)을 함께 배합한다.) 이를 저속의 임펠러(2)로 칩을 포함하는 컴파운드를 배합시켜 칩을 분산시킨다. 그 후에, 호퍼(1)의 하부에 구비된 토출구(3)를 통해 배합된 컴파운드를 스틸벨트(4)상으로 토출하여 주형시키고, 경화기(6)를 통해 경화시켜 인조 대리석을 제조하였다.

이처럼, 종래의 방법은 칩을 컴파운드와 배합한 후 주형공정을 거쳐 경화시켜 제조하였으나, 칩이 배합된 컴파운드가 주형의 틀로 주입되기 전 저장공간에서 칩의 비중으로 인해 칩이 아래로 가라앉는 현상이 발생하여 초반에 생산된 제품과 후반에 생산된 제품의 칩 함유량이 다르게 되어 칩의 균일성 및 함량이 다른 제품이 생산됐다. 때문에, 상기의 이유로 칩의 비중에 제약이 되어 왔다. 또한, 다양한 종류의 칩을 컴파운드와 함께 혼합하여 사용할 경우 각 칩들의 비중이 상이하여, 칩들의 쏠림현상이 발생하였으며, 그로 인해 생산된 제품의 칩 및 패턴의 균일성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 칩을 포함하는 인조대리석을 제조하는 방법에 있어서, 칩 패턴의 구현 시 비중의 제약이 없고, 칩들의 쏠림 현상이 발생하지 않으며, 생산된 제품패턴의 칩 균일성의 향상 등에 우수한 효과를 발휘하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 방법으로, 배합된 컴파운드를 주형시키는 단계에서 칩을 분사하는 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 인조 대리석 및 그 제조방법으로 칩 패턴의 구현 시 비중의 제약이 없고, 칩들의 쏠림현상이 발생하지 않고, 초반에 생산된 제품과 후반에 생산된 제품의 칩 함유량이 동일하게 되며, 그로 인해 생산된 제품의 칩 및 패턴의 균일성 향상 등에 우수한 효과를 발휘하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법은,

인조 대리석의 제조방법에 있어서,

컴파운드를 배합하는 제 1 단계;와

배합된 컴파운드를 주형 시키는 제 2 단계;와

주형된 컴파운드에 칩을 분사하는 제 3 단계; 및

칩이 분사된 컴파운드를 경화시키는 제 4 단계;로 이루어진다.

또한 본 발명의 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법은 상기 제 1 단계 내지 제 4 단계를 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 각 단계별로 상세하게 설명한다.

컴파운드를 배합하는 제 1 단계에서, 상기 컴파운드는 (1)수지 100 중량부에 대하여, (2)무기 충진제 100 ~ 200 중량부, (3)가교제 0.1 ~ 10중량부, (4)중합개시제 0.1 ~ 10중량부, 및 (5)첨가제를 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

(1) 수지

본 발명에서 사용되는 수지는 아크릴계 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스터계 수지, 및 에폭시계 수지로 되는 군으로부터 선택되는 하나이상을 사용하는 것 이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 아크릴 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 및 글리시딜메타크릴레이트로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 단량체로부터 형성되는 것을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니나, 이들 중에서 메틸메타크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 불포화 폴리에스터계 수지는 일반적인 불포화 폴리에스터계 수지를 사용하고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 포화 및/또는 불포화 이염기산과 다가 알코올의 축합반응에 의해 수득되는 산가 5 내지 40, 분자량 1,000 내지 5,000 정도 범위를 갖는 불포화 폴리에스터 등을 들 수 있고, 이때, 사용되는 불포화 이염기산, 포화 이염기산으로는 무수말레인산, 시트라콘산, 푸마르산, 이타콘산, 프탈산, 무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 호박산, 아디핀산, 세바신산, 또는 테트라하이드로프탈산 등을 들 수 있으며, 상기 다가 알코올로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 수소화 비스페놀 A, 트리메틸롤프로판모노아릴에테르, 네오펜틸글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타디올 또는 글리세린 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 필요에 따라서 아크릴산, 프로피온산, 안식향산 등과 같은 일염기산이나, 트리멜리트산 또는 벤졸의 테트라카아본산과 같은 다염기산도 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 멜라민 수지 및 에폭시계 수지는 인조대리석을 제조하는데 사용되는 통상의 수지를 사용할 수 있고, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

(2) 무기 충진물

본 발명에서 사용되는 무기 충진물은 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 알루민산 칼슘 등으로, 굴절율이 1.57 ~ 1.62인 것이 바람직하며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용 가능하다. 더욱이, 상기 무기충진물은 수지와의 분산성, 제품의 기계적 강도 향상 및 침전방지 등을 위해 실란계 커플링제, 티타네이트계 커릴링제 또는 스테아릴산으로 처리된 표면을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 무기충진물은 수지 100중량부에 대하여 100 ~ 200 중량부인 것이 바람직하며, 이러한, 무기 충진물이 100 중량부 미만이면, 제품의 경화시 크랙이 발생 및 강도가 떨어지게 되고, 200중량부를 초과하면 컴파운드가 점도의 상승으로 유동성이 떨어져 제조과정이 힘들어지며, 제조 과정에서 점도의 변동폭이 커져 작업성이 떨어진다.

(3) 가교제

본 발명에서 사용되는 가교제는 분자내 공중합 가능한 이중결합을 포함하여 상기 수지와 가교결합하는 다관능성 단량체로서, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산 디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

더욱이, 상기 가교제들을 사용하지 않거나 너무 적게 사용할 경우에는 표면의 요철이 발생하고, 인조대리석의 상부와 하부에 기포가 발생하는 등 원료들간의 결합력이 떨어지게 되고, 내열성 및 내열 변색성이 나빠진다.

또한, 가교제를 너무 많이 사용할 경우에는 칩들의 상 분리가 일어나게 되어서 인조대리석 패턴에 많은 문제점을 나타낸다. 이러한, 가교제가 수지 100중량부에 대하여 0.1중량부 미만이면 표면의 요철이 발생하고, 원료들간의 결합력이 떨어지게 되며, 내열성 및 내열 변색성이 나빠지게 된다. 또한, 10중량부를 초과하면 물성이 더 이상 향상되지는 않고 단지 비용만 증가하게 되므로, 가교제의 사용량은 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.

(4) 중합개시제

본 발명에서 사용되는 중합개시제는 경화제 역할을 하며, 유기 과산화물으로서 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀(Dicumyl) 퍼옥사이드와 같은 디아실 퍼옥사이드, 부틸하이드로 퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드와 같은 하이드로 퍼옥사이드, t- 부틸 퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로(valero)니트릴, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(Neodecanoate), 및 t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱이, 아민의 퍼옥사이드와 술폰산의 혼합물 또는 퍼옥사이드와 코발트 화합물의 혼합물을 사용하여 중합과 경화가 실온에서 수행되도록 할 수도 있다. 본 발명에서 중합개시제의 함량은 아크릴 수지 시럽 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하며, 중합촉진제와 함께 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

구체적으로 상기 중합개시제가 0.1중량부 미만이면, 경화시간이 길어지고, 부분적으로 미경화되며, 10중량부를 초과하면 급격한 반응으로 인하여 제품의 물성이 떨어지게 될 뿐 아니라 경화중 크랙이나 변형이 일어날 수도 있다.

(5) 기타 [첨가제]

상기 조성물은 통상적으로 알려진 인조대리석의 첨가성분으로 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제; 트리메톡시실란(Trimethoxysilane)을 주성분으로 하는 실란계, 산계 또는 티타네이트계 커플링제; 유기 또는 무기 안료나 염료; 페닐살리실레이트(Phenyl Salicylate)계, 벤조페논(Benzophenone)계, 벤조트리아졸(Benzotriazole)계, 니켈 유도체계 또는 라디칼 제거제(Radical Scavenger)계 자외선 흡수제; 할로겐계, 인계 또는 무기금속계 난연제; 스테아린산계 또는 실리콘계 이형제; 카테콜(Catechol)계 또는 하이드로퀴논류계 중합억제제; 및 페놀계, 아 민계, 퀴논계, 유황계 또는 인계 산화방지제;로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있으며, 이는 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 발색수단은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 알려진 인조대리석 첨가성분으로 유기 또는 무기 안료나 염료 등이 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 칩은 통상의 기술을 사용하여 제조할 수 있으며, 그 기술은 특별히 한정되지 않는다. 이러한, 본 발명의 칩은 예를 들면 수지 칩, 및 천연소재로 된 칩으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 적용할 수 있고, 상기 수지 칩으로는 아크릴계 수지, 불포화 폴리에스터계 수지, 및 에폭시계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하는 칩을 적의 선택하여 사용하는 것이 바람직하고, 상기 천연소재로 된 칩으로는 천연석, 자개, 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하는 칩을 적의 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 본 발명에서는 수지 100중량부에 대하여 칩을 100중량부 이하로 함유하는 것이 좋으며, 50중량부 이하로 함유하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 칩이 100중량부를 초과하게 되면 경화시 밴딩, 칩몰림, 미경화, 및 미샌딩 등의 문제를 일으키게 된다.

또한, 칩의 입경은 7mm 이하인 것이 바람직하며, 이러한 칩의 입경이 7mm를 초과할 경우 칩의 쏠림현상이 일어나며, 칩과 컴파운드간의 크랙이 발생할 확률이 높아지게 된다.

본 발명의 상기 1 단계에서 배합된 컴파운드를 주형 시키는 제 2 단계는 통상의 주형 기술을 사용할 수 있으며, 그 기술은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 주형 틀로 되는 스틸벨트에 상기 1단계의 컴파운드를 호퍼에 부어 스틸벨트에 쏟아지게 하여 주형 시키는 방법을 들 수 있다.

상기 2단계에서 주형된 컴파운드에 칩을 분사하는 제 3단계는 주형라인 상에 파쇄된 칩을 분사하는 것으로, 상기 분사하는 방법으로는 가압기구 없이 칩 자체의 하중에 의하여 떨어지는 호퍼형식이 바람직하며, 기계적으로 일정하게 칩을 밀어주는 방식을 사용할 수도 있으나, 이는 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 분사기를 통해 주형된 컴파운드상에 분사한다.

이때, 분사된 칩이 인조 대리석의 표면부가 되는 주형틀의 바닥면으로 침투되기 위해선 컴파운드의 점도가 30-300ps일 때 칩을 분사하는 것이 바람직하며, 만약, 점도가 30ps미만일 경우 컴파운드의 경화단계에서 Warping(뒤틀림)이 발생할 확률이 높아지고 칩이 모두 바닥으로 가라앉게 되어 제품면과 제품 이면의 패턴차가 심하게 되는 문제점들이 발생하고, 점도가 300ps를 초과할 경우 분사된 칩의 침강속도가 늦어져 제품의 생산속도가 늦어지게 되며, 칩의 침강 정도에 따른 패턴의 불균일성이 높아지게 된다.

상기 3단계에서 칩이 분사된 컴파운드를 경화시키는 제 4단계는 통상적으로 사용되는 경화방법을 사용할 수 있으며, 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 일정시간 자연 경화 또는 일정 온도로 가열하여 경화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 1단계의 컴파운드에 칩을 추가로 첨가할 수 있으며, 본 발명의 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조공정에서는 경화 후에 샌딩 또는 연마 공정을 추가하여, 표면을 평활하게 마무리할 수 있다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명인 칩을 포함하는 인조대리석의 제조공정도 및 단면도를 도 2 및 도4에 도시하였다.

도 2는 본 발명의 칩을 포함하는 인조대리석의 제조공정도로서, 배합전 또는 배합후의 컴파운드를 호퍼(1)에 위치시키고, (이때, 상기 컴파운드는 칩(10)을 함께 배합할 수 있다) 이를 저속의 임펠러(2)로 분산시킨다. 그 후에, 호퍼(1)의 하부에 구비된 토출구(3)를 통해 배합된 컴파운드를 스틸벨트(4)상으로 토출하여 주형시킨 후, 스틸벨트(4)의 이동과, 칩 분사기(5)를 통해 주형된 컴파운드에 칩을 분사한다. 이때, 상기 칩의 분사시 주형된 컴파운드의 점도는 30-300ps가 바람직하며, 분사되는 칩의 입경은 7mm이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기의 칩이 분사된 컴파운드는 스틸벨트(4)를 통해 이동되고, 이동된 컴파운드는 경화기(6)를 통해 경화시켜 본 발명에 따른 인조 대리석을 제조하였다.

도 4는 본 발명인 칩을 포함하는 인조대리석의 제조공정도인 도 2에서 B-B의 단면도를 보인 것으로, 도시된 바와 같이 컴파운드 내의 칩이 제품의 상면이 되는 주형틀의 하면에 고르게 분포함을 보인 것이다.

도 3은 본 발명인 칩을 포함하는 인조대리석과의 차이를 알아보기 위한 것으로 종래의 칩을 포함한 인조 대리석의 제조공정도인 도 1에서 A-A의 단면도를 보인 것으로, 도시된 바와 같이 컴파운드 내의 칩이 제품의 상면이 되는 주형틀의 하면에 고르게 분포하지 않고, 어느 한 쪽으로 쏠리는 현상이 나타난다.

도 1은 종래의 칩을 포함하는 인조대리석의 제조공정도.

도 2는 본 발명에 사용되는 칩을 포함하는 인조대리석의 제조공정의 일 실시예를 보인 제조공정도.

도 3은 도 1의 A-A의 단면도.

도 4는 도 2의 B-B의 단면도.

[도면 부호]

1: 호퍼 2: 임펠러

3: 토출구 4: 스틸벨트

5: 칩 분사기 6: 경화기

10: 칩

Claims (11)

1. 인조대리석의 제조방법에 있어서,

   컴파운드를 배합하는 제 1단계;

   배합된 컴파운드를 주형시키는 제 2단계;

   주형된 컴파운드에 칩을 분사하는 제 3단계; 및

   칩이 분사된 컴파운드를 경화시키는 제 4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   제 3 단계에서 컴파운드의 점도가 30-300ps일 때 칩을 분사하는 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   제 1 단계에서 컴파운드를 배합하기 전에 칩을 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   컴파운드는 수지 100 중량부에 대하여, 무기 충진제 100 ~ 200 중량부, 가교제 0.1 ~ 10 중량부 및 중합개시제 0.1 ~ 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하 는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   칩은 입경이 7 mm 이하인 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   칩은 컴파운드 내에 100 중량부 이하의 양으로 함유되는 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 수지는 아크릴계 수지, 불포화 폴리에스터계 수지, 및 에폭시계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 칩은 수지 칩, 및 천연소재 칩으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   수지칩은 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 불포화 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    천연소재 칩은 천연석, 자개, 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    제 1 단계 내지 제 4 단계를 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 칩을 포함하는 인조 대리석의 제조방법.

Images