KR101427642B1 - 고백색도를 갖는 실리카 입자 및 이를 포함하는 엔지니어드 스톤 - Google Patents

고백색도를 갖는 실리카 입자 및 이를 포함하는 엔지니어드 스톤 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 변성 실리콘 입자는 실리카 입자를 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물로 코팅한 후 열처리하여 ASTM E 313에 따라 측정된 백색도가 65 이상이다.

Description

고백색도를 갖는 실리카 입자 및 이를 포함하는 엔지니어드 스톤{Silica Particles with High Whiteness and Engineered Stone Including the Same}
본 발명은 고백색도를 갖는 실리카 입자 및 이를 포함하는 엔지니어드 스톤에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 일정크기를 갖는 파우더를 코팅한 후 열처리하여 98 이상의 백색도를 갖는 실리카 입자 및 이를 포함하는 엔지니어드 스톤에 관한 것이다.
일반적으로 엔지니어드 스톤(Engineered Stone)은 천연석의 단점을 보완하고, 기존 인조대리석의 장점을 살린 소재로서, 소재의 약 93%가 천연석으로 되어 있어 친환경적이며, 내열성, 내습성, 내오염성이 우수해 깨짐이나 색상 불균일 현상, 변질 등이 일어나지 않는 차세대 대리석이다.
엔지니어드 스톤은 주방상판 및 카운터탑, 실내 벽체, 바닥재 등에 주로 사용되는 건축자재로 백색의 제품은 이들 건축자재의 인테리어를 위한 기본 색상으로 사용되므로 백색의 청결함을 강조하기 위한 고백색의 제품들이 요구되고 있다.
한국공개특허공보 제1996-0004268호는 백색도가 92 내지 94인 백운석 분말, 불포화 폴리에스테르 수지액, 안료, 경화제 및 경화촉진제를 경화시켜 제조하여 종래의 인조 대리석에 비하여 가볍고 단단함은 물론 백색도가 우수하고 제품의 고급화 및 작업성이 개량된 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법을 개시하고 있다.
그러나 상기 선행기술은 인조대리석의 백색도를 높이기 위해서 TiO2가 주성분인 백색 무기안료를 사용하거나 백색안료의 투입량을 증가시켜 사용하여 엔지니어드 스톤 제작 시 백색안료의 분산성이 저하된다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들은 TiO2를 주성분으로 하는 일반적인 백색 무기안료를 기존과 동일한 양을 사용하면서도 고백색도를 갖는 실리카 입자를 사용하여 백색도가 향상된 엔지니어드 스톤을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 고백색도를 갖는 실리카 입자를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고백색도를 갖는 실리카 입자의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고백색도를 갖는 실리카 입자를 포함하는 엔지니어드 스톤 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 모두 하기 설명되는 본 발명에 의해서 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 변성 실리카 입자는 ASTM E 313에 따라 측정된 백색도가 98 이상이다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자는 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어는 실리카 입자를 포함하고, 상기 쉘은 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 실리카 입자는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더, 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자는 상기 코어를 100 중량부로 포함하고, 상기 쉘을 0.1 내지 10 중량부로 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 코어는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더를 100 중량부로 포함하고, 상기 쉘은 상기 수산화인회석을 0.1 내지 10 중량부로 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더 100 중량부를 포함하는 코어, 및 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 쉘의 구조를 갖는 제1 변성 실리카 입자 5 내지 99 중량부, 및 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 100 중량부를 포함하는 코어, 및 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 쉘의 구조를 갖는 제2 변성 실리카 입자 1 내지 95 중량부를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자는 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성된 것이다.
본 발명에 따른 엔지니어드 스톤용 무기 충전제는 상기 변성 실리카 입자를 포함한다.
본 발명에 따른 변성 실리카 입자의 제조방법은 실리카 입자의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물을 코팅하고; 그리고 상기 코팅된 실리카 입자를 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 변성 실리카 입자의 제조방법의 일 구체예에서, 상기 실리카 입자는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더, 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자의 제조방법은 상기 실리카 입자를 100 중량부로 사용하고, 상기 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물을 0.1 내지 10 중량부로 사용한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자의 제조방법은 상기 실리카 입자로서 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더를 100 중량부로 사용하고, 상기 수산화인회석을 0.1 내지 10 중량부로 사용한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자의 제조방법은 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더 100 중량부의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 코팅하고 상기 코팅된 실리카 파우더를 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성하여 제1 변성 실리카 입자 5 내지 99 중량부를 제조하고; 그리고 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 100 중량부의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 코팅하고 상기 코팅된 실리카 샌드를 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성하여 제2 변성 실리카 입자 1 내지 95 중량부를 제조한다.
본 발명에 따른 엔지니어드 스톤은 상기 변성 실리카 입자; 폴리머 수지; 및 백색 안료를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 엔지니어드 스톤은 ASTM E 313에 따라 측정한 백색도가 65 이상이다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 엔지니어드 스톤은 상기 변성 실리카 입자를 40 내지 110 중량부로 포함하고, 상기 폴리머 수지를 10 내지 20 중량부로 포함하고, 그리고 상기 백색 안료를 0.1 내지 5 중량부로 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 폴리머 수지는 아크릴계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택된다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 백색 안료는 산화아연, 탄산칼슘, 이산화티탄, 알루미나 및 합성 스멕타이트로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택된다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 엔지니어드 스톤은 경화제, 가교제, 중합개시제, 커플링제, 경화촉진제, 착색제, 난연제, 대전방지제, 항균제 및 자외선흡수제로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 하나 이상 더 포함한다.
본 발명에 따른 엔지니어드 스톤의 제조방법은 상기 변성 실리카 입자, 폴리머 수지 및 백색 안료를 혼합하여 엔지니어드 스톤용 조성물을 제조하고; 상기 엔지니어드 스톤용 조성물을 몰드에 담고 균일하게 고르고; 몰드에 담긴 엔지니어드 스톤용 조성물을 압축성형하고; 그리고 경화 및 표면연마 처리를 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 변성 실리카 입자는 백색도가 우수하며, 본 발명에 따른 엔지니어드 스톤은 상기 변성 실리카 입자를 포함하여 백색 안료의 함량을 증가시키지 않았음에도 불구하고 우수한 백색도를 가진다.
도 1은 비교실시예 1에 의해서 제조된 실리카 입자의 모습을 찍은 사진이다.
도 2는 비교실시예 2에 의해서 제조된 실리카 입자의 모습을 찍은 사진이다.
도 3은 실시예 1에 의해서 제조된 실리카 입자의 모습을 찍은 사진이다.
이하 본 발명의 구체적인 내용을 하기에서 상세히 설명한다.
변성 실리카 입자
본 발명에 따른 변성 실리카 입자는 ASTM E 313에 따라 측정된 백색도가 98 이상이다. 예를 들어, 상기 변성 실리카 입자는 ASTM E 313에 따라 측정된 백색도가 98 내지 100 이며, 98, 98.5, 99, 99.5, 또는 100이다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자는 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어는 실리카 입자를 포함하고, 상기 쉘은 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 다시 말해서, 상기 변성 실리카 입자는 실리카 입자의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물이 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된 것이다. 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물이 코팅된 실리카 입자는 일반 실리카 입자에 비하여 더 높은 백색도를 갖는다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 실리카 입자는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더, 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 실리카 입자는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더를 포함할 수 있다. 상기 실리카 파우더의 직경이 9 ㎛ 미만인 경우 엔지니어드 스톤 제조시 조성물의 점도가 너무 높아 이의 혼합이 어려워질 수 있고, 상기 실리카 파우더의 직경이 13 ㎛ 초과인 경우 엔지니어드 스톤 제조시 공극이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들 모두의 평균직경은 0.1 내지 0.3 ㎛이다. 상기 수산화인회석 또는 규산나트륨의 평균직경이 상기 범위 내인 경우에 상기 수산화인회석 또는 규산나트륨의 코팅성이 우수하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자는 상기 코어를 100 중량부로 포함하고, 상기 쉘을 0.1 내지 10 중량부로 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 코어는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더를 100 중량부로 포함하고, 상기 쉘은 상기 수산화인회석을 0.1 내지 10 중량부로 포함한다. 상기 수산화인회석이 0.1 중량부 미만인 경우 백색도가 우수하게 유지될 수 없으며, 10 중량부 초과인 경우 상기 변성 실리카 입자의 분산성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 쉘은 상기 실리카 파우더 100 중량부에 대하여, 규산나트륨 0 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 코어는 상기 실리카 파우더 5 내지 100 중량부를 포함한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 상기 코어는 상기 실리카 파우더 5 내지 99 중량부 및 상기 실리카 샌드 1 내지 95 중량부를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더 100 중량부를 포함하는 코어, 및 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 쉘의 구조를 갖는 제1 변성 실리카 입자 5 내지 99 중량부, 및 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 100 중량부를 포함하는 코어, 및 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 쉘의 구조를 갖는 제2 변성 실리카 입자 1 내지 95 중량부를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자는 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성된 것이다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자는 색차계로 측정한 L*값이 100이다.
본 발명의 하나의 구체예에서, 상기 변성 실라카 입자는 엔지니어드 스톤용 무기 충전제로 사용될 수 있다.
변성 실리카 입자의 제조방법
본 발명에 따른 변성 실리카 입자의 제조방법은 실리카 입자의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물을 코팅하고; 그리고 상기 코팅된 실리카 입자를 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 실리카 입자는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더, 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 또한, 상기 실리카 입자는 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더를 포함할 수 있다. 바람직하게는 12 ㎛의 평균직경을 갖는 실리카 파우더를 포함할 수 있다. 상기 실리카 파우더의 직경이 9 ㎛ 미만인 경우 엔지니어드 스톤 제조시 조성물의 점도가 너무 높아 이의 혼합이 어려워질 수 있고, 상기 실리카 파우더의 직경이 13 ㎛ 초과인 경우 엔지니어드 스톤 제조시 공극이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들 모두의 평균직경은 0.1 내지 0.3 ㎛이다. 상기 수산화인회석 또는 규산나트륨의 평균직경이 상기 범위 내인 경우에 상기 수산화인회석 또는 규산나트륨의 코팅성이 우수하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자의 제조방법은 상기 실리카 입자를 100 중량부로 사용하고, 상기 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물을 0.1 내지 10 중량부로 사용한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자의 제조방법은 상기 실리카 입자로서 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더를 100 중량부로 사용하고, 상기 수산화인회석을 0.1 내지 10 중량부로 사용한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자의 제조방법은 상기 실리카 입자로서 상기 실리카 파우더 5 내지 100 중량부를 사용한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 상기 실리카 입자로서 상기 실리카 파우더 5 내지 99 중량부 및 상기 실리카 샌드 1 내지 95 중량부를 사용한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 변성 실리카 입자의 제조방법은 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더 100 중량부의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 코팅하고 상기 코팅된 실리카 파우더를 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성하여 제1 변성 실리카 입자 5 내지 99 중량부를 제조하고; 그리고 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 100 중량부의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 코팅하고 상기 코팅된 실리카 샌드를 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성하여 제2 변성 실리카 입자 1 내지 95 중량부를 제조한다.
상기 소성 온도는 800 내지 1500 ℃, 바람직하게 900 내지 1400 ℃, 더 바람직하게 1000 내지 1300 ℃이며, 상기 소성 온도가 상기 범위 내인 경우에 수산화인회석의 코팅성이 우수하게 유지될 수 있다.
엔지니어드 스톤
본 발명에 따른 엔지니어드 스톤은 상기 변성 실리카 입자; 폴리머 수지; 및 백색 안료를 포함한다.
앞서 언급한 변성 실리카 입자에 관한 내용은 엔지니어드 스톤에도 적용되며, 중복을 피하기 위하여 생략한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 엔지니어드 스톤은 상기 변성 실리카 입자를 40 내지 110 중량부로 포함하고, 상기 폴리머 수지를 10 내지 20 중량부로 포함하고, 그리고 상기 백색 안료를 0.1 내지 5 중량부로 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 폴리머 수지는 아크릴계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택된다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 아크릴계 수지는 아크릴계 수지 시럽을 경화시킨 것이다. 상기 시럽은 아크릴계 단량체의 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하고, 경우에 따라서는 아크릴계 단량체 및 그 일부가 중합된 중합체의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 아크릴계 단량체로는 아크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소 프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타클릴레이트 등이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 메틸 메타크릴레이트를 사용할 수 있다. 구체예에서 상기 아크릴계 수지 시럽은 아크릴계 단량체 65 내지 95 중량% 및 이들의 중합물인 아크릴계 중합체 5 내지 35 중량%를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 불포화 폴리에스테르계 수지의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 구체적으로 포화 및/또는 불포화 이염기산 및 다가 알코올의 축합 반응을 통해 제조되는 불포화 폴리에스테르계 수지를 경화시킨 것이다. 상기 포화 및/또는 불포화 이염기산으로는 무수 말레산, 시트라콘산, 푸마르산, 이타콘산, 프탈산, 무수 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 호박산, 아디핀산, 세바신산 및/또는 테트라히드로프탈산 등이 있고, 상기 다가 알코올로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 수소화 비스페놀 A, 트리메틸올 프로판 모노아릴에테르, 네오펜틸 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타디올 및/또는 글리세린 등을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라서 아크릴산, 프로피온산 또는 안식향산 등의 일염기산 및/또는 트리 멜리트산 또는 벤졸의 테트라카본산 등의 다염기산을 추가로 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 에폭시계 수지의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 구체적으로 이관능 또는 다관능성 에폭시 수지를 경화시킨 것이다. 상기 이관능 또는 다관능성 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 테트라페닐 에탄 에폭시 수지 및 페놀 노볼락형 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 백색 안료로는 산화아연, 탄산칼슘, 이산화티탄, 알루미나, 합성 스멕타이트 등이 있고, 이를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 백색 안료이면 특별히 한정되는 것은 없지만, 이산화티탄을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 상기 백색 안료가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우에 백색도가 저하될 수 있고, 5 중량부를 초과하여 포함되는 경우에 백색 안료의 분산성이 저하될 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 엔지니어드 스톤은 경화제, 가교제, 중합개시제, 커플링제, 경화촉진제, 착색제, 난연제, 대전방지제, 항균제 및 자외선흡수제로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 하나 이상 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 상기 엔지니어드 스톤 100 중량부에 대하여 0 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 가교제는 다 관능성 메타 아크릴레이트가 사용되며, 구체적인 예로는 에틸렌 글리콜 디 메타 아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디 메타 아크릴레이트, 글리세롤 트리 메타 아크릴레이트, 트리메틸 프로판 트리 메타 아크릴레이트 및 비스페놀 A 디 메타 아크릴레이트 등이 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 중합개시제는 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 부틸 하이드로 퍼옥사이드, 큐밀 하이드로 퍼옥사이드 등의 과산화물 또는 아조비스이소부틸로니트릴과 같은 아조 화합물을 사용할 수 있다. 여기에 중합속도를 빠르게 하는 유기 금속염이나 유기아민과 같은 가속제를 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 커플링제는 무기 충전제와 수지의 결합을 돕기 위한 것으로, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다. 구체적으로, 상기 커플링제는 3-(트리메톡시사이릴)프로필메타아크릴레이트, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란 등의 실란계 커플링제가 바람직하게 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 경화촉진제는 상기 폴리머 수지의 경화를 촉진시키기 위한 것으로, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다. 상기 경화촉진제로서 코발트 카르복실레이트, 포타슘 옥토에이트, 코발트 히드록시 네오데카노에이트, 나프텐산동, 징크 옥토에이트, 코발트 옥토에이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 엔지니어드 스톤은 ASTM E 313에 따라 측정한 백색도가 65 이상이다. 예를 들어, 상기 엔지니어드 스톤은 ASTM E 313에 따라 측정한 백색도가 65 내지 95이다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 엔지니어드 스톤은 색차계로 측정한 L*값이 91 내지 100이다.
엔지니어드 스톤의 제조방법
본 발명에 따른 엔지니어드 스톤의 제조방법은 상기 변성 실리카 입자, 폴리머 수지 및 백색 안료를 혼합하여 엔지니어드 스톤용 조성물을 제조하고; 상기 엔지니어드 스톤용 조성물을 몰드에 담고 균일하게 고르고; 몰드에 담긴 엔지니어드 스톤용 조성물을 압축성형하고; 그리고 경화 및 표면연마 처리를 하는 단계를 포함한다.
앞서 언급한 변성 실리카 입자, 폴리머 수지 및 백색 안료에 관한 내용은 엔지니어드 스톤의 제조방법에도 적용되며, 중복을 피하기 위하여 생략한다. 다만, 엔지니어드 스톤에서의 폴리머 수지는 경화 이후의 폴리머 수지를 의미하지만, 엔지니어드 스톤의 제조방법에서의 폴리머 수지는 경화 이전의 폴리머 수지를 의미한다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 엔지니어드 스톤용 조성물은 경화제, 가교제, 중합개시제, 커플링제, 경화촉진제, 착색제, 난연제, 대전방지제, 항균제 및 자외선흡수제로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 하나 이상 더 포함할 수 있다. 앞서 언급한 첨가제에 관한 내용도 엔지니어드 스톤의 제조방법에 적용되며, 중복을 피하기 위하여 생략한다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
하기의 실시예 및 비교실시예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다:
(A) 실리카 입자: 세라믹기술원 이천분원의 실리카 샌드 및 실리카 파우더를 사용하였다.
(B) 폴리머 수지: 불포화 폴리에스테르 수지(애경화학주식회사의 POLYCOAT ATM-100)를 사용하였다.
(C) 백색 안료(TiO2): HUNTSMAN사의 Tioxide TR-92 및 KRONOS사의 kronos 2310 을 사용하였다.
(D) 경화촉진제: 진양화성의 6% 코발트-옥토에이트를 사용하였다.
(E) 경화제: ARKEMA사의 Luperox P를 사용하였다.
(F) 가교제: Momentive Performance Materials사의 Silquest A-174를 사용하였다.
하기의 실시예 및 비교실시예의 물성은 다음과 같은 방법으로 측정하였다:
(1) 색차도: L*a*b* 색차계에 의하여 색차도를 측정하였다.
(2) 백색도: ASTM E 313 측정방법에 의하여 백색도를 측정하였다.
변성 실리카 입자의 제조
실시예 1 및 2
실리카 입자로서 12 ㎛의 평균직경을 갖는 실리카 파우더 100 중량부를 사용하였으며, 수산화인회석을 하기 표 1에 나타난 일정비율로 각각 코팅하였다. 상기 코팅된 실리카 입자를 1200 ℃에서 소성하여 변성 실리카 입자를 제조하였다.
비교 실시예 1
열처리와 코팅을 하지 않은 일반 실리카 파우더를 사용하였다.
비교 실시예 2
코팅되지 않은 일반 실리카 파우더를 1000 ℃로 소성한 실리카 입자를 사용하였다.
Figure 112011103446543-pat00001
상기 표 1에 의하면, 수산화인회석으로 코팅되고 열처리가 된 실시예 1 및 2의 변성 실리카 입자의 경우 색차도의 L*값이 100.00으로 흰색을 나타내는 것을 알 수 있으며, 백색도의 값이 98 이상이 됨을 알 수 있다.
반면, 코팅 과정과 열처리 과정을 거치지 않은 비교 실시예 1의 경우 색차도의 L* 값이 95.93으로, 백색도가 81.35로 현저하게 낮아지게 되며, 열처리 과정만을 거친 비교 실시예 2의 경우 색차도의 L* 값이 100.00이나 백색도가 91.73으로 실시예 1-2에 비해 백색도가 현저히 낮음을 알 수 있다.
엔지니어드 스톤의 제조
실시예 3
수산화인회석 1 중량부로 코팅한 실리카 샌드 59.5 중량부와 규산나트륨 2 중량부로 코팅한 실리카 파우더 29.5 중량부를 사용하였으며, 상기 코팅된 실리카 입자를 1200 ℃에서 소성하여 실리카 입자를 제조하였다.
상기 실리카 입자 89.0 중량부, 폴리머 수지 10.2 중량부, 분말상 백색 안료(HUNTSMAN사의 Tioxide TR-92) 0.8 중량부, 경화제 0.2 중량부, 가교제 0.1 중량부 및 경화촉진제 0.02 중량부를 혼합하여 엔지니어드 스톤용 조성물을 제조하고, 혼합된 엔지니어드 스톤용 조성물을 몰드에 담고 균일하게 고르고, 몰드에 담긴 엔지니어드 스톤용 조성물을 압축하고, 경화 및 표면연마 처리를 하여 엔지니어드 스톤을 제조하였다.
실시예 4
실리카 샌드를 수산화인회석 0.5 중량부로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 엔지니어드 스톤을 제조하였다.
실시예 5
실리카 샌드를 수산화인회석 0.5 중량부 및 규산나트륨 3 중량부로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 엔지니어드 스톤을 제조하였다.
비교 실시예 3
열처리와 코팅을 하지 않은 일반 실리카 샌드 및 실리카 파우더를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3와 동일한 방법으로 엔지니어드 스톤을 제조하였다.
실시예 6
수산화인회석 1 중량부로 코팅한 실리카 샌드 59.5 중량부와 규산나트륨 2 중량부로 코팅한 실리카 파우더 29.5 중량부를 사용하였으며, 상기 코팅된 실리카 입자를 1200 ℃에서 소성하여 실리카 입자를 제조하였다.
상기 실리카 입자 89.0 중량부, 폴리머 수지 10.2 중량부, 분말상 백색 안료(KRONOS사의 kronos 2310) 0.8 중량부, 경화제 0.2 중량부, 가교제 0.1 중량부 및 경화촉진제 0.02 중량부를 혼합하여 엔지니어드 스톤용 조성물을 제조하고, 혼합된 엔지니어드 스톤용 조성물을 몰드에 담고 균일하게 고르고, 몰드에 담긴 엔지니어드 스톤용 조성물을 압축하고, 경화 및 표면연마 처리를 하여 엔지니어드 스톤을 제조하였다.
실시예 7
실리카 샌드를 수산화인회석 0.5 중량부로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 엔지니어드 스톤을 제조하였다.
실시예 8
실리카 샌드를 수산화인회석 0.5 중량부 및 규산나트륨 3 중량부로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 엔지니어드 스톤을 제조하였다.
비교 실시예 4
열처리와 코팅을 하지 않은 일반 실리카 샌드 및 실리카 파우더를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 엔지니어드 스톤을 제조하였다.
Figure 112011103446543-pat00002
Figure 112011103446543-pat00003
상기 표 2 및 3에 의하면, 수산화인회석 및 규산나트륨으로 코팅되고 열처리가 된 실리카 입자를 사용한 실시예 3 내지 8의 엔지니어드 스톤의 경우, 색차도의 L*값이 91.959 이상이고, 분말상 백색 안료(kronos 2310) 0.8 중량부를 사용한 실시예 8 내지 10의 엔지니어드 스톤의 경우, 백색도의 값이 71.092 이상이 됨을 알 수 있다.
반면, 수산화인회석 및 규산나트륨으로 코팅하지 않고 열처리 과정도 거치지 않은 실리카 입자를 사용한 비교 실시예 3 및 4의 엔지니어드 스톤의 경우, 색차도의 L*값과 백색도의 값이 실시예보다 낮아졌음을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (20)

  1. ASTM E 313에 따라 측정된 백색도가 98 이상인 변성 실리카 입자로서, 상기 변성 실리카 입자가 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어가 실리카 입자를 포함하고, 상기 쉘이 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 변성 실리카 입자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 실리카 입자가 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더, 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 변성 실리카 입자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코어를 100 중량부로 포함하고, 상기 쉘을 0.1 내지 10 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 변성 실리카 입자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코어가 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더를 100 중량부로 포함하고, 상기 쉘이 상기 수산화인회석을 0.1 내지 10 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 변성 실리카 입자.
  6. 제1항에 있어서, 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더 100 중량부를 포함하는 코어, 및 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 쉘의 구조를 갖는 제1 변성 실리카 입자 5 내지 99 중량부, 및 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 100 중량부를 포함하는 코어, 및 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 쉘의 구조를 갖는 제2 변성 실리카 입자 1 내지 95 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변성 실리카 입자.
  7. 제1항에 있어서, 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성된 것임을 특징으로 하는 변성 실리카 입자.
  8. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 변성 실리카 입자를 포함하는 엔지니어드 스톤용 무기 충전제.
  9. 실리카 입자의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물을 코팅하고; 그리고
    상기 코팅된 실리카 입자를 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성하는;
    단계를 포함하고, 상기 실리카 입자가 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더, 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 변성 실리카 입자의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 실리카 입자를 100 중량부로 사용하고, 상기 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물을 0.1 내지 10 중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 변성 실리카 입자의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 실리카 입자로서 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더를 100 중량부로 사용하고, 상기 수산화인회석을 0.1 내지 10 중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는 변성 실리카 입자의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서, 9 내지 13 ㎛의 직경을 갖는 실리카 파우더 100 중량부의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 코팅하고 상기 코팅된 실리카 파우더를 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성하여 제1 변성 실리카 입자 5 내지 99 중량부를 제조하고; 그리고 0.1 내지 0.3 mm의 직경을 갖는 실리카 샌드 100 중량부의 표면에 수산화인회석, 규산나트륨 또는 이들의 혼합물 0.1 내지 10 중량부를 코팅하고 상기 코팅된 실리카 샌드를 800 내지 1500 ℃의 온도에서 소성하여 제2 변성 실리카 입자 1 내지 95 중량부를 제조하는 것을 특징으로 하는 변성 실리카 입자의 제조방법.
  14. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 변성 실리카 입자;
    폴리머 수지; 및
    백색 안료;
    를 포함하는 엔지니어드 스톤.
  15. 제14항에 있어서, ASTM E 313에 따라 측정한 백색도가 65 이상인 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤.
  16. 제14항에 있어서, 상기 변성 실리카 입자를 40 내지 110 중량부로 포함하고, 상기 폴리머 수지를 10 내지 20 중량부로 포함하고, 그리고 상기 백색 안료를 0.1 내지 5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤.
  17. 제14항에 있어서, 상기 폴리머 수지가 아크릴계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤.
  18. 제14항에 있어서, 상기 백색 안료가 산화아연, 탄산칼슘, 이산화티탄, 알루미나 및 합성 스멕타이트로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤.
  19. 제14항에 있어서, 경화제, 가교제, 중합개시제, 커플링제, 경화촉진제, 착색제, 난연제, 대전방지제, 항균제 및 자외선흡수제로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 하나 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤.
  20. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 변성 실리카 입자, 폴리머 수지 및 백색 안료를 혼합하여 엔지니어드 스톤용 조성물을 제조하고;
    상기 엔지니어드 스톤용 조성물을 몰드에 담고 균일하게 고르고;
    몰드에 담긴 엔지니어드 스톤용 조성물을 압축성형하고; 그리고
    경화 및 표면연마 처리를 하는;
    단계를 포함하는 엔지니어드 스톤의 제조방법.
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