KR101251098B1 - 천연소재 칩을 포함하는 인조대리석 및 그 제조방법 - Google Patents

천연소재 칩을 포함하는 인조대리석 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연소재 칩을 포함하는 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 천연소재 표면의 전부 또는 일부가 투명 수지로 처리된 천연소재 칩 및 베이스 수지를 포함하는 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 천연소재 표면의 전부 또는 일부를 내화학성 및 내오염성이 우수한 수지로 처리함으로써, 내화학성 및 내오염성이 부족한 천연소재의 단점을 해결할 수 있으며, 또한 광투과율이 일정 범위 이상인 투명수지를 사용함으로써 천연소재가 단독으로 첨가되었을 경우와 동등한 질감 및 패턴 효과를 가져 천연대리석과 동등한 외관 효과를 나타내는 인조대리석을 얻을 수 있다.
인조대리석, 천연소재, 돌, 자개, 석분, 석영, 거울가루, 숯가루, 자석가루, 황토, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지

Description

천연소재 칩을 포함하는 인조대리석 및 그 제조방법 {An artificial marble comprising natural material chips and a preparation method thereof}
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 투명수지 내에 자개가 삽입된 칩을 사용한 인조대리석의 사진을 나타내는 도면이다.
본 발명은 천연소재 칩을 포함하는 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 투명수지로의 표면처리를 통하여 내화학성 및 내오염성이 부족한 천연소재의 단점을 해결하고, 천연대리석과 동등한 질감 및 패턴 효과를 구현할 수 있게 한 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래 사용되어 오던 아크릴계 인조대리석 등은 수지 자체의 은은한 투명성과 고급스러운 질감과 같은 장점을 가져 싱크대, 세면대, 화장대 또는 은행이나 일반 매장의 접수대와 같은 각종 카운터의 상판 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 일반 적으로 인조대리석은 베이스 수지에 무기 충전제, 색깔 및 패턴을 구현하는 칩 및 각종의 첨가제를 혼합하고, 이를 경화시키는 단계를 거쳐서 제조된다.
이러한 인조대리석을 제조할 때 사용되는 칩의 종류는 매우 다양하며, 그 예로는 불포화 폴리에스테르 등의 열경화성 수지에 안료를 혼합하여 경화시킨 후에 이를 분쇄한 칩 또는 수지 칩 상에 각종의 안료나 염료 등을 코팅하여 제조되는 칩 등을 들 수 있다. 인조대리석에 포함되는 칩으로 돌, 석분, 석영이나 자개 등의 천연소재를 사용할 경우에는 보다 천연대리석에 가까운 질감이나 패턴 효과가 발휘될 것이 기대되지만, 천연소재는 일반적으로 내화학성 및 내오염성 등이 매우 떨어져 외부 환경에 자주 노출되는 건축 소재에 적용하는 것이 곤란하다.
또한 돌이나 자개와 같은 천연소재들은 인조대리석용 베이스 수지와 비중 차이가 큰 경우가 많고, 이럴 경우 베이스 수지가 경화되기 전에 첨가된 칩이 모두 뜨거나 가라앉는 상분리 현상의 발생과 같은 가공 상의 문제점이 있기 때문에, 이를 적용하여 인조대리석을 제조하는 데에는 많은 기술적 문제점이 있다.
본 발명자는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구한 결과, 내화학성 및 내오염성이 우수한 수지로 천연소재 표면을 처리하여 인조대리석에 적용할 경우 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있고, 또한 일정 범위 이상의 광투과율을 갖는 투명수지를 사용하면 천연소재가 단독으로 인조대리석에 첨가된 경우와 동등한 질감 및 패턴이 구현된다는 점을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
이에 따라 본 발명의 목적은 천연소재 표면의 전부 또는 일부가 투명수지로 처리된 천연소재 칩 및 베이스 수지를 포함하는 인조대리석을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 인조대리석의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 천연소재 표면의 전부 또는 일부가 투명수지로 처리된 천연소재 칩 및 베이스 수지를 포함하는 인조대리석에 관한 것이다. 전술한 바와 같이 천연소재는 내화학성 및 내오염성 등의 부족 및 비중 차이로 인한 가공상의 문제 등으로 인조대리석의 제조에 적용하는 것이 곤란하였다. 그러나, 본 발명에서는 내화학성 및 내오염성이 뛰어난 수지로 천연소재 표면을 처리함으로써 상기 문제점을 해결할 수 있고, 또한 일정 광투과율 이상의 투명한 수지를 사용함으로 인해서 천연소재가 단독으로 인조대리석에 첨가된 경우와 동등한 질감 및 패턴 효과를 구현할 수 있다.
이하 본 발명의 인조대리석을 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용되는 투명수지는 광투과율이 70% 이상인 것이 바람직하다. 광투과율이 70% 미만인 경우에는 수지의 투명도가 떨어져서, 투명수지로 처리된 천 연소재가 외부에서 잘 인식되지 않기 때문에, 인조대리석의 질감 및 패턴이 저하될 우려가 있다.
본 발명에 있어서 천연소재 표면의 전부 또는 일부가 투명수지로 처리된 천연소재 칩은 (a) 투명수지에 삽입된 천연소재 칩; (b) 투명수지로 표면의 전부 또는 일부가 코팅된 천연소재 칩; 및 (c) 투명수지가 표면의 전부 또는 일부에 라미네이트된 천연소재 칩의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 의미한다. 상기에서 사용되는 천연소재의 예로는 자개, 돌, 석분, 석영, 숯가루, 황토, 자석가루, 향료, 펄(pearl) 및 거울가루로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 인조대리석 내에 함유되어 천연대리석에 가까운 질감 및 패턴 효과를 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있다.
본 발명의 천연소재 칩의 입도는 의도하는 외관 효과가 달성될 수 있도록 적절히 선택할 수 있고 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.1 mm 내지 20 mm의 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 칩의 입도는 천연소재 자체의 입도를 조절하거나 또는 분쇄 과정에서 적절하게 조절하여 달성할 수 있다. 또한 첨가되는 칩의 양 역시 특별히 한정되는 것은 아니지만, 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 500 중량부의 양으로 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 또한 전술한 천연소재 칩 외에도 인조대리석 등과 같은 바닥 재의 제조분야에서 통상적으로 사용되는 칩이 추가로 첨가될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 투명수지 또는 베이스 수지의 예로는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지 및 불포화 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 들 수 있으나, 수지가 내화학성 및 내오염성을 갖으며, 광투과율이 70% 이상인 것이라면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 아크릴 수지의 예로는 메틸 (메타)아크릴레이트 또는 에틸 (메타)아크릴레이트와 같은 탄소수 1 내지 10의 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, 벤질 (메타)아크릴레이트 및 글리시딜 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 단량체로부터 형성되는 것을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 에폭시 수지도 이 분야에서 통상 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있으나, 천연소재와의 밀착성 등의 관점에서 이관능 또는 다관능성 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 이관능 또는 다관능성 에폭시 수지의 예로는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 테트라페닐 에탄 에폭시 수지 및 페놀 노볼락형 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택 하나 이상의 것을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 불포화 폴리에스테르 수지의 종류는 특별히 한정되지 않고, 이 분야의 통상의 것을 사용할 수 있으며, 그 예로서는 디카르복실산 (dicarboxylic acid) 및 다가 알코올의 축합반응으로부터 얻어지는 것 등을 들 수 있다. 상기에서 디카르복실산의 바람직한 예로는 말레산, 무수 말레산 또는 푸마르산의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있고, 다가 알코올의 바람직한 예로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 수소화 비스페놀 A, 트리메틸롤프로판 모노아릴에테르, 네오펜틸 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 또는 글리세린의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 인조대리석은 상기와 같은 천연소재 칩을 사용하여, 이 분야에서 통상 사용되는 방법으로 제조될 수 있으며, 그 하나의 예는 다음과 같다.
본 발명의 인조대리석은
천연소재 표면의 전부 또는 일부가 투명수지로 처리된 천연소재 칩을 제조하는 단계;
상기 제조된 칩을 베이스 수지용 조성물에 첨가하여 경화용 조성물을 제조하는 단계;
상기 경화용 조성물을 감압 탈포하는 단계; 및
상기 감압 탈포된 경화용 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 공정을 거쳐서 제조할 수 있다.
이하 본 발명의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
전술한 방법에서 천연소재 칩을 제조하는 단계는 (a) 투명수지에 삽입된 칩, (b) 투명수지로 코팅된 칩 및/또는 (c) 투명수지로 라미네이트된 칩을 제조하는 단계이며, 각각의 단계에서는 이 분야의 통상의 방법이 적용될 수 있다.
구체적으로, (a) 투명수지에 삽입된 천연소재 칩은 투명수지에 천연소재의 일부 또는 전부를 삽입한 후 경화시켜 판상 경화물을 제조하고, 이어서 상기 판상 경화물을 분쇄시키는 단계를 통하여 제조할 수 있다. 상기 판상 경화물의 제조 시에는 투명수지 100 중량부에 대하여 10 내지 60 중량부의 천연소재가 포함되는 것이 바람직하다.
또한 (b) 투명수지로 표면의 전부 또는 일부가 코팅된 천연소재 칩은 적절한 입도로 분쇄된 또는 분쇄되지 않은 천연소재에 투명수지를 코팅하여 제조될 수 있다. 천연소재에 코팅층을 형성하는 방법은 이 분야의 통상의 방법을 사용할 수 있고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 코팅층을 형성하는 방법의 예로는 스프레이법 (spray method) 또는 침지법 (dipping method) 등을 들 수 있다. 천연소재 표면에 형성되는 코팅층의 두께는 0.5 내지 20 mm가 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아 니다.
(c) 투명수지가 표면의 전부 또는 일부에 라미네이트된 천연소재 칩은, 천연소재 표면의 전부 또는 일부에 투명수지를 도포한 후에 이를 경화시켜 제조할 수 있으며, 이 때 경화 방법으로는 열 경화, UV 경화 또는 가열 프레스(Press)법 등과 같은 통상의 방법을 제한 없이 적용할 수 있다. 상기에서 경화된 투명수지층의 두께는 0.5 내지 20 mm가 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 각각의 칩의 제조공정에서는 또한 베이스 수지용 조성물의 비중에 따라 칩의 비중을 적절하게 조절하기 위하여, 칩에 비중 조절층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 비중 조절층을 형성하는 방법은, 특별히 한정되지는 않으며, 그 예로서는 프레스 공법을 통하여 조절층을 라미네이트하거나 또는 분쇄물을 코팅하는 방법 등을 들 수 있다. 또한 상기 비중 조절층을 형성하는 시기 역시 특별히 한정되지 않으며, 분쇄 공정 전후의 어느 때라도 가능하다. 이와 같이 비중 조절층을 형성함으로써 인조대리석용 조성물 내에서 칩이 모두 뜨거나 가라앉아 상분리가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
전술한 비중 조절층은 고비중층 또는 저비중층일 수 있다. 상기 고비중층의 소재로는 이 분야에서 통상 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 고비중층의 예로는 경탄, 탄석 또는 황산바륨과 같은 고비중 필러를 포 함하는 화합물을 들 수 있고, 이 때 고비중 필러의 비중은 2.0 이상인 것이 바람직하다. 또한 저비중층의 소재도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 아크릴 수지, 초고분자 폴리에틸렌 (UPE), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 또는 폴리카보네이트 (PC)와 같은 투명한 고분자수지를 들 수 있고, 이 때 상기 수지의 비중은 1.5 이하인 것이 바람직하다.
경화용 조성물을 경화시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 이 분야의 기술자는 경화의 적절한 방법을 용이하게 선택하여 적용할 수 있으며, 그 예로는 칩이 첨가된 조성물을 이송 벨트에서 이송시키면서 서서히 경화시키는 방법 또는 인조대리석용 주형에 넣은 후 열풍 건조 등으로 경화시키는 방법 등을 들 수 있다.
상기 베이스 수지용 조성물로는 이 분야에서 통상 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 하나 이상의 수지로 이루어지는 매트릭스에 무기 충전제가 첨가된 것을 예로 들 수 있다. 상기 수지의 바람직한 예로는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지 또는 불포화 폴리에스테르 등을 들 수 있으며, 구체적으로는 전술한 천연소재 표면에 처리된 투명수지와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 무기 충전제는 조성물 100 중량부에 대하여 100 내지 200 중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 무기 충전제로서 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘 및 알루민산 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서는, 분산성, 대리석의 강도 및 침전 방지 등을 위해 상기 무기 충전제를 실란 커플링제 또는 티타네이트계 커플링제와 같은 커플링제로 표면처리하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 베이스 수지용 조성물에는 가교제가 추가로 첨가될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 가교제는 이 분야에서 통상 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜 디메타크릴레이트 및 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 또한 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부의 경화제를 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 경화제는 이 분야에서 통상 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있으나, 디아실 퍼옥사이드, 하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로 니트릴, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트 및 t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 베이스 수지용 조성물에는 상기 외에도 발명의 효과에 영향을 미치지 않는 범위에서 소포제; 유기 또는 무기 안료나 염료; 자외선 흡수제; 인계 또는 무기 금속계 난연제; 스테아린산계 또는 실리콘계 이형제; 카테콜계 또는 하이드로퀴논류의 중합억제제; 및 페놀계, 아민계, 퀴논계, 유황계 또는 인계 산화 방지제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제가 적절히 첨가될 수 있다.
본 발명의 인조대리석의 제조공정에서는 경화 후에 샌딩 또는 연마 공정을 추가로 거칠 수 있으며, 이로써 비중 조절층이 형성된 경우 이를 제거할 수 있고, 또한 대리석의 표면을 평활하게 마무리할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위는 하기에 제시한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
천연소재 칩의 제조
투명 아크릴 수지에 경화제 및 소포제 등의 첨가하여 시럽을 제조하였다. 상기 시럽 100 중량부에 대하여 분쇄되지 않은 천연 자개 약 15 중량부를 삽입하여 칩 제조용 시럽을 제조하고, 이어서 상기 시럽을 경화시켜 자개가 삽입된 판상 경 화물을 제작하였다. 상기 평판 상에 무기 필러가 배합된 고비중층을 프레스 공법으로 적층한 후 분쇄하여 천연소재 칩을 제조하였다.
인조대리석의 제조
폴리메틸메타크릴레이트 28중량% 및 메틸메타크릴레이트 72중량%로 이루어진 시럽 100 중량부에 무기 충전제로서 수산화알루미늄 160 중량부를 혼합하여 베이스 수지용 조성물을 제조하였다. 상기 조성물 100 중량부에 대하여 제조된 천연소재 칩 15 중량부를 첨가하고, 경화제 및 첨가제를 첨가하여 인조대리석용 슬러리를 제조한 후 감압 탈포하여 경화성 조성물을 제조하였다. 열경화를 통하여 상기 조성물을 경화시킨 후 샌딩 공정을 거쳐서 인조대리석을 제조하였으며, 제조된 인조대리석의 외관을 도 1에 나타내었다.
실시예 2
천연소재로서 자개 대신에 거울가루의 분쇄물을 사용하고, 고비중층의 적층 공정을 거치지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석을 제조하였다.
본 발명에서는 천연소재 칩에 내화학성 및 내오염성이 우수한 수지로 보호층을 형성함으로써, 천연소재의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 투명한 수지를 사용 함으로써 천연소재가 단독으로 첨가되었을 경우와 동등한 질감 및 패턴 효과를 얻을 수 있어 천연 대리석과 동등한 효과를 나타내는 인조대리석을 제조할 수 있다.

Claims (15)

  1. 천연소재 표면의 전부 또는 일부가 투명수지로 처리되며, 비중 조절층을 포함하는 천연소재 칩; 및 베이스 수지를 포함하고,
    상기 베이스 수지는 에폭시 수지 또는 멜라민 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 인조대리석.
  2. 제 1 항에 있어서,
    투명수지의 광투과율이 70% 이상인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  3. 제 1 항에 있어서,
    천연소재 칩은,
    (a) 투명수지에 삽입된 천연소재 칩;
    (b) 투명수지로 표면의 전부 또는 일부가 코팅된 천연소재 칩; 및
    (c) 투명수지가 표면의 전부 또는 일부에 라미네이트된 천연소재 칩으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  4. 제 1 항에 있어서,
    천연소재가 자개, 돌, 석분, 석영, 숯가루, 황토, 자석가루, 향료, 펄 및 거울가루로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것으로 특징으로 하는 인조대리석.
  5. 제 1 항에 있어서,
    칩의 입도가 0.1 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  6. 제 1 항에 있어서,
    베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 500 중량부의 천연소재 칩이 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    에폭시 수지가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 테트라페닐 에탄 에폭시 수지 및 페놀 노볼락형 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  10. 삭제
  11. 천연소재 표면의 전부 또는 일부가 투명수지로 처리된 천연소재 칩을 제조하는 단계;
    상기 천연소재 칩에 비중 조절층을 형성하는 단계;
    상기 천연소재 칩을 에폭시 수지 또는 멜라민 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 베이스 수지용 조성물에 첨가하여 경화용 조성물을 제조하는 단계;
    상기 경화용 조성물을 감압 탈포하는 단계; 및
    상기 감압 탈포된 경화용 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    비중 조절층이 고비중층 또는 저비중층인 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    고비중층은 경탄, 탄석 및 황산바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 화합물로 되는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    저비중층은 아크릴 수지, 초고분자 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 투명수지로 되는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
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