KR101375091B1 - 경량 인조대리석 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통상의 충전재를 사용한 인조대리석 층과 경량의 충전재를 사용한 인조 대리석 층이 일체가 되도록 접합 형성시킴으로써 전체 중량이 매우 가볍게 되는 경량 인조 대리석 제조방법에 관한 것으로, 무기 충전재를 사용한 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 통상의 인조 대리석 컴파운드 조성에 있어서 무기충전재 대신에 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드를 제조하여 각각 별도의 용기에 보관하는 공정; 전기 공정에서 제조된 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드가 각각 하부층과 상부층을 이루도록 성형틀에 공급하여 성형시키는 공정; 및 통상의 방법에 의하여, 전기 공정에서 성형된 인조 대리석을 경화시키고, 연마 등 필요한 가공을 하여 최종 제품으로 완성시키는 공정;을 포함한다.

인조 대리석, 무기 충전재, 경량 충전재

Description

경량 인조대리석 제조방법{Manufacturing Method for Artificial Marble with Light Weight}

본 발명은 경량 인조 대리석의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 통상의 충전재를 사용한 인조대리석 층과 경량의 충전재를 사용한 인조 대리석 층이 일체가 되도록 접합 형성시킴으로써 전체 중량이 매우 가볍게 되는 경량 인조 대리석 제조방법에 관한 것이다.

우리 사회 전반적으로 생활수준이 향상됨에 따라 인조대리석에 대한 수요가 급격히 증가 되고 있다. 자연 대리석은 그 고급스런 질감 및 무늬로 인하여 옛날부터 동서양을 막론하고 귀족을 상징하는 장식 중의 하나로 사용되어 왔었다. 인조대리석은 자연 대리석과 비슷한 질감과 무늬를 갖는 것이나, 자연 대리석에 비하여 가격이 저렴하고, 가공이 용이하기 때문에 건축물의 내, 외장 벽체나 바닥용 자재로서 널리 사용되고 있다.

이러한 인조 대리석은 운송이나 보관 시 파손을 방지하고 또한 절단이나 접합 등과 같은 가공의 편이성을 위하여 어느 정도의 두께를 갖는 것이 필요하여, 대체로 약 1/2 인치(약 12~13㎜)의 두께로 제조되어 시장에 판매되어 왔었다. 그러나 인조 대리석은 비중이 무거운 재료로 제조되는 것이기 때문에, 약 1/2 인치의 두께로 제작되는 경우, 특히, 인조 대리석 판재의 크기가 큰 경우, 전체 중량이 너무 무거워 운반이나 설치 등에 많은 불편함이 있었다.

최근에는 인조 대리석 가공기술이 발전함으로 인하여, 인조대리석을 절단이나 접합하는 등 가공함에 필수적으로 요구되는 인조대리석의 두께는 3-9㎜ 정도에 불과하게 되었고, 따라서 가공 상의 필요에 의하여 인조 대리석의 두께를 두껍게 할 필요는 많이 줄어들었다. 그러나 인조 대리석의 가공의 문제와는 별도로, 인조 대리석을 운반이나 보관 또는 설치 후 파손을 방지하기 위해서는 여전히 인조대리석의 두께는 약 1/2 인치로 하는 것이 바람직하다.

이러한 이유로, 전체 중량을 줄이기 위해서, 종래에는 인조대리석에 경량체가 접합된 2중 구조의 인조 대리석 제조방법이 적용되어 왔다. 제1도는 이러한 종래 기술에 의하여 제조되는 인조대리석의 구성을 보여준다. 제1도에서 보듯이, 인조 대리석 층(1)과 경량폼 (light weight foam: 예를 들면, 발포 우레탄 등) 층(2)을 각각 형성시키고, 접착제를 사용하여 이들을 접합시키는 것이다. 즉, 인조 대리석을 3㎜, 6㎜ 또는 9㎜ 등의 두께가 되도록 연마하고, 이 인조대리석 층에 접착제를 사용하여 경량폼 층을 접합시킴으로써, 전체 두께는 약 1/2 인치이되, 판재 전체 중량은 종전 인조 대리석에 비하여 크게 줄일 수 있도록 하는 것이다.

그러나 이러한 종래 기술은 인조 대리석 무게의 경량화라는 목적은 달성하였으나, 인조 대리석을 일정 두께로 연마 가공하고, 이에 경량폼 층을 접합해야 하는 등 공정이 복잡하다는 문제점이 있으며, 또한 시간의 경과에 따라 접착제의 효력이 떨어지면 인조 대리석 층과 경량폼 층이 분리되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명은 간단한 공정에 의하여, 일반 인조대리석에 비하여 중량이 매우 가벼운 경량의 인조대리석 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 통상의 인조대리석 컴파운드 의 구성에서 충전재를 비중이 낮은 재료로 대체한 경량 충전재의 인조대리석 컴파운드를 제조하고, 이들을 소정의 성형 틀에 함께 주입하되 각각 하부층(표면층)과 상부층(기층)을 이루도록 하고, 그 상태로 성형한 후 경화시킴으로써, 전체로서 경량의 인조대리석을 제조하는 방법이다.

특히, 그 제조방법은, 무기 충전재를 사용한 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 통상의 인조 대리석 컴파운드 조성에 있어서 무기충전재 대신에 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드를 제조하여 각각 별도의 용기에 보관하는 공정; 전기 공정에서 제조된 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드가 각각 하부층과 상부층을 이루도록 성형틀에 공급하여 성형시키는 공정; 및 통상의 방법에 의하여 전기 공정에서 성형된 인조 대리석을 경화시키고 연마 등 필요한 가공을 하여 최종 제품으로 완성시키는 공정;을 포함한다.

전기 경량 충전재는 글라스 버블(Glass Bubble) 시리즈, EMC 시리즈, Q- Cell(Ultra High Hollow Glass Microsphere) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

또한, 전기 무기충전재는 수산화알루미늄, 탄산칼슘, 실리카, 알루미나, 유산바륨, 수산화마그네슘 중에서 선택된 하난 또는 둘 이상일 수 있다.

전기 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 전기 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드를 성형틀에 공급함에 있어서, 전기 통상의 인조 대리석 컴파운드가 공급되는 주입부(21)와 전기 경량 충전재의 인조 대리석 컴파운드가 공급되는 주입부(22)가 별도로 형성되어 있는 주입장치(20)를 사용할 수 있다.

본 발명은 간단한 공정에 의하여, 일반 인조대리석에 비하여 중량이 매우 가벼운 경량의 인조대리석 제조방법을 제공하는 것이므로, 본 발명은 인조 대리석의 활용도를 배가시키고, 그 설치의 편이성을 제고시킨 매우 유용한 것이라 하겠다.

본 발명의 구체적인 공정은 아래와 같다.

제 1 공정 : 무기충전재를 사용한 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 무기충전재 대신에 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드를 제조하여 각각 별도 용기에 보관하는 공정.

일반적으로, 인조 대리석은 수지 시럽 (resin syrub) 1 중량부에, 무기충전재 0.5-2.0 중량부, 가교제 0.001-0.1 중량부, 중합 개시제 0.001-0.1 중량부 등을 혼합한 컴파운드를 성형 및 경화하여 제조되는 것인데, 이때 사용되는 수지 시럽의 종류에 따라, 아크릴계 인조 대리석과 불포화 폴리에스터계 인조 대리석으로 구별할 수 있다.

아크릴계 인조 대리석은 메틸 메타아크릴레이트(Methyl methacrylate)와 같은 모노머와 폴리메틸 메타아크릴레이트(Ploymethyl methacrylate)를 혼합한 수지 시럽에 무기 충전재, 가교제, 안료, 중합 개시제 등을 혼합한 후, 이를 적정 온도에서 캐스팅(casting)하는 공정에 의하여 제조되고 있다.

한편, 불포화 폴리에스터계 인조 대리석은 불포화 폴리에스테르, 스티렌계 모노머, 아크릴계 단량체 등으로 이루어진 수지 시럽에 역시 무기충전재, 가교제, 안료, 중합개시제 등을 혼합한 후, 이를 적정 온도에서 캐스팅하는 공정에 의하여 제조하고 있다.

통상의 인조 대리석 컴파운드에는 무기충전재들로서 수산화알루미늄, 탄산칼슘, 실리카, 알루미나, 유산바륨, 수산화마그네슘 등이 사용되고 있는데, 이들의 비중은 모두 2 이상이며, 특히 유산바륨은 비중이 4.499에 달한다.

통상의 인조 대리석 제조에 있어서, 무기충전재는 수지 시럽 1 중량부에 대하여 약 0.5 내지 2.0 중량부로 사용되고 있으므로, 인조 대리석 전체 무게에 대한 무기충전재의 중량비는 약 1/3 내지 2/3에 달한다고 할 수 있다. 따라서 상기 무기충전재를 경량의 충전재로 대체하면, 인조 대리석의 전체 중량을 현저히 줄일 수가 있다.

무기충전재를 대체하기 위한 경량 충전재로는 글라스 버블(Glass Bubble) 시리즈, EMC 시리즈,Q-Cell(Ultra High Hollow Glass Microsphere) 등이 있으며, 이 중에 글라 스버블은 비중이 0.125로서, 일반적으로 널리 사용되고 있는 무기충전재인 수산화알루미늄의 비중인 2.42와 비교하면 약 1/19에 불과하다. 따라서 경량 충전재를 사용하는 경우, 예를 들어, 수산화알루미늄을 사용하는 경우와 비교할 때, 동일한 부피가 되도록 하기 위해서는 수산화알루미늄 사용량의 약 1/19만 사용하면 된다. 그러나 이러한 경량 충전재는 강도가 약하기 때문에 인조 대리석의 표면층에 사용될 수는 없다.

본 발명은, 통상의 인조 대리석 컴파운드를 사용하여 인조 대리석의 하부층(표면층)을 형성시키는 한편, 무기충전재를 경량의 충전재로 대체한 인조 대리석 컴파운드를 사용하여 인조 대리석의 상부층(기층)을 형성시킴으로써, 결과적으로 경량의 인조 대리석을 제조할 수 있도록 하는 것이다.

본 공정은, 본 발명을 이루는 공정에 있어서 가장 초기 단계에 해당하는 것으로, 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 통상의 인조 대리석 컴파운드에서 무기충전재를 경량 충전재로 대체한 인조 대리석 컴파운드를 제조하여 각각 별도 용기에 보관하는 공정이다.

참고로, 인조 대리석 컴파운드를 형성함에 사용되는 가교제로는, 에틸렌 글리콜 디 메타 아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디 메타 아크릴레이트, 글리세롤 트리 메타 아크릴레이트, 트리메틸 프로판 트리 메타 아크릴레이트 또는 비스페놀 A 디메타 아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 중합 개시제로는, 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 부틸 하이드로 퍼옥사이드, 큐밀 하이드로 퍼옥사이드 등의 과산화물 또는 아조비스이소부틸로니트릴과 같은 아조 화합물을 들 수 있다.

제 2 공정 : 전기 공정에서 제조된 통상의 인조 대리석 컴파운드와 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드가 각각 하부층(표면층)과 상부층(기층)을 이루도록 성형틀에 공급하여 성형시키는 공정.

본 공정은 전기 공정에서 제조되어 별도의 용기에 보관된 통상의 인조 대리석 컴파운드와 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드를 각각의 보관 용기에 연결된 공급구에 의하여 성형틀에 공급되도록 하는 공정이다.

통상의 인조 대리석 컴파운드에는 비중이 높은 무기충전재가 함유되어 있어, 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드보다 비중이 월등 높다. 따라서 통상의 인조 대리석 컴파운드를 성형틀의 하부에 주입하고, 경량 충전재의 인조 대리석 컴파운드를 그 상부에 주입하면, 이들의 현격한 비중 차이에 의하여 이들 인조 대리석 컴파운드들은 서로 섞이지 않고, 별도의 층을 이룬 상태로 성형된다.

제2도는 본 공정에 사용될 수 있는 인조 대리석 컴파운드 주입장치의 일 실시예를 보여주기 위한 것이다. 제2도에 의거 설명하면, 통상의 인조 대리석 컴파운드 보관 용기에 연결된 공급구(11)와 경량 충전재의 인조 대리석 컴파운드 보관 용기에 연결된 공급구(12)에 의하여, 각각의 인조 대리석 컴파운드가 성형 틀에 공급되는데, 이때 통상의 인조 대리석 컴파운드가 하부를 이루고, 경량 충전재의 인조 대리석 컴파운드가 그 상부를 이루도록 공급된다.

인조 대리석 컴파운드들을 성형틀에 공급함에 있어서는, 제3도에서 보듯이, 각각의 컴파운드가 별도의 루트로 공급되도록, 주입구가 각각 별도로 형성된 주입장치(20)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 도3의 주입장치(20)에는 통상의 인조 대리석 컴파운드가 공급되는 주입부(21)와 경량 충전재의 인조 대리석 컴파운드가 공급되는 주입부(22)가 별도로 형성되어 있어, 상기 주입부(21)에 의하여 공급되는 통상의 인조 대리석 컴파운드는 하부를 이루고, 상기 주입부(22)에 의하여 공급되는 경량 충전재의 인조대리석 컴파운드은 그 상부를 형성하게 된다. 이때, 상기 주입부(22)와 바닥면 사이에 형성되는 간격은 하부층의 높이에 해당하는 것이므로, 이 간격을 조정함으로써 하부층의 높이를 정할 수 있다. 이때 하부층은 최종 완성되는 인조대리석의 표면층을 이루게 되고, 상부층은 기층을 이루게 된다.

제 3 공정 : 전기 공정에서 성형된 인조 대리석을 경화시키고, 필요한 가공을 하여 최종제품으로 완성시키는 공정이다.

본 공정은 전기 공정에 의하여 성형된 인조 대리석을 통상의 방법에 의하여 가열 경화시키고, 상온 냉각시켜 최종 완성시키는 공정이다. 통상적으로, 인조 대리석 컴파운드가 성형틀 내에서 소정의 형상으로 성형되면, 이를 열풍 오븐에 넣고 오븐의 온도를 점차 올려 100℃에 이르게 하여 경화시키고, 경화가 완료되면 상온까지 냉각시켜 최종 제품으로 완성시키게 된다.

본 발명에 있어서는, 각각의 인조 대리석 컴파운드에 함유된 충전재의 종류가 크게 상이하여 열팽창의 정도가 다르므로, 경화된 상태에서 냉각시킴에 있어서, 강제 냉각 방식으로 급속 냉각시키기보다는 자연 냉각 방식으로 서서히 냉각시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 공정에 의하여 제조되는 인조 대리석은 표면층은 통상의 무기충전재를 사용하고, 기층은 경량 충전재를 사용한 것으로, 대체적으로 표면층의 두께는 3-9㎜이고, 그 하부를 이루는 기층의 두께는 4-10㎜를 이루게 된다. 따라서 본 발명의 방법에 의하여 제조되는 인조 대리석은, 통상적인 무기 충전재를 사용한 인조 대리석과 비교하면 현저히 기벼워진다. 예를 들어, 표면층과 기층의 두께가 동일하다고 가정하면, 본 발명의 방법에 의하여 제조되는 인조 대리석은 통상의 인조 대리석에 비하여 약 30-50% 가벼워진다고 할 수 있다.

한편으로, 본 발명에 있어서 표면층에 사용되는 인조 대리석 컴파운드와 기층을 이루는 인조 대리석 컴파운드는 모두 동일한 수지 시럽을 사용하는 것이기 때문에 표면층과 기층이 일체로서 공고히 결합되어진다.

제1도는 종래 기술을 적용한 경량 인조대리석의 개념도이고,

제2도는 본 발명의 인조 대리석 컴파운드 주입방법을 보여주는 도면이고,

제3도는 본 발명의 인조 대리석 컴파운드 주입장치의 일실시예를 보여주는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 인조 대리석 층 2: 경량폼층

11,12: 공급구 20: 주입장치

21,22: 주입부

Claims (4)

1. 무기 충전재를 사용한 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 통상의 인조 대리석 컴파운드 조성에 있어서 무기충전재 대신에 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드를 제조하여 각각 별도의 용기에 보관하는 공정;

   전기 공정에서 제조된 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드가 각각 하부층과 상부층을 이루도록 성형틀에 공급하여 성형시키는 공정; 및

   통상의 방법에 의하여, 전기 공정에서 성형된 인조 대리석을 경화시키고, 연마를 포함한 필요한 가공을 하여 최종 제품으로 완성시키는 공정;을 포함하고,

   전기 무기충전재는 수산화알루미늄, 탄산칼슘, 실리카, 알루미나, 유산바륨, 수산화마그네슘 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 경량 인조 대리석 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 전기 경량 충전재는 글라스 버블(Glass Bubble) 시리즈, EMC 시리즈, Q-Cell(Ultra High Hollow Glass Microsphere) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 경량 인조 대리석 제조방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 전기 통상의 인조 대리석 컴파운드와, 전기 경량 충전재를 사용한 인조 대리석 컴파운드를 성형틀에 공급함에 있어서, 전기 통상의 인조 대리석 컴파운드가 공급되는 주입부(21)와 전기 경량 충전재의 인조 대리석 컴파운드가 공급되는 주입부(22)가 별도로 형성되어 있는 주입장치(20)를 사용하는 것을 특징으로 하는 경량 인조 대리석 제조방법.

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