KR101457945B1 - 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리카계 천연광물과 수지가 혼합되어 다양한 색상과 무늬를 가지는 수지계 강화 천연석의 표면에 특정한 연마 공정을 적용하여 천연가죽과 같은 거친 표면 질감을 가지도록 해주는 수지계 강화 천연석 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수지계 강화 천연석은, 실리카계 천연광물 분말 80 ~ 96 중량%와 수지 4 ~ 20 중량%가 혼합, 압축되어 다양한 색상과 무늬를 나타내고, 연마 공정을 통해 수지 부분만이 일정 범위의 깊이만큼 깍여 나가 울퉁불퉁한 표면을 가지도록 구성된다.

천연광물, 수지, 컴파운드, 천연가죽, 질감

Description

천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석 및 그 제조방법{Native rock combined with resin having natural leather touch and manufacturing method thereof}

본 발명은 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석 및 그 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 실리카계 천연광물과 수지가 혼합되어 다양한 색상과 무늬를 가지는 수지계 강화 천연석의 표면에 특정한 연마 공정을 적용하여 천연가죽과 같은 거친 표면 질감을 가지도록 해주는 수지계 강화 천연석 및 그 제조방법에 관한 것이다.

대리석(marble)은 석회암, 돌로마이트가 접촉 또는 광역변성작용을 받아 재결정된 암석으로, 표면의 무늬가 아름다워 예로부터 건축 장식재로 사용되어 왔으며, 최근에는 고품격 질감을 나타내는 재료로서 각광을 받아 바닥재, 벽체, 싱크대 상판 등의 분야에서 그 수요가 크게 증가되고 있다. 이로 인해 고가의 천연 대리석만으로는 그 수요를 충족할 수 없게 되고, 이를 계기로 다양한 종류의 인조 대리석이 개발되게 되었다.

인조 대리석의 일종인 수지계 강화 천연석은 실리카계 천연광물 분말과 수지 를 혼합한 컴파운드(compound)에 안료를 혼합한 후 고압으로 압축 성형하여 천연 대리석의 질감을 그대로 나타내도록 만든 것으로, 혼합되는 천연광물의 종류, 수지 또는 안료의 색상, 교반 공정 등에 따라 다양한 색상과 질감을 나타내도록 제조될 수 있다.

도 1을 참조로 종래의 수지계 강화 천연석의 제조공정에 대해 간단히 설명한다.

먼저, 믹서(1)에서 천연광물 분말과 수지가 혼합되어 여러 가지 색상을 갖는 컴파운드(3)가 제조되고, 이 컴파운드(3)는 이송 컨베이어(2)를 통해 운반되어 적재 플레이트(5) 상에 편평하게 공급된다. 이 때, 일정 크기 이상으로 덩어리진 컴파운드(3)는 분쇄 롤러(4)에 의해 잘게 분쇄된다.

상기 컴파운드(3)가 적재 플레이트(5) 위에 일정한 두께로 쌓여져 만들어진 컴파운드 시트(6)는 압축 성형기(7) 내로 인입되어 고압으로 프레싱됨으로써 일정 강도를 갖는 예비 수지계 강화 천연석(9)으로 제조된다. 도시되어 있지는 않지만 상기 컴파운드 시트(6) 위에 복수 개의 안료를 분사하고 이를 교반함으로써 다양한 색상과 무늬를 나타내도록 할 수도 있다. 상기 예비 수지계 강화 천연석(9)은 고운 입자를 갖는 연마석(8)을 사용하여 표면 전체를 균일하게 연마함으로써 고광택의 매끄러운 표면 질감을 가지도록 가공된다. 그 후 출고에 필요한 일정한 크기로 절단되면 수지계 강화 천연석(10)의 제조가 최종 완료된다.

상기한 바와 같이 연마 공정에서 연마석(8)을 사용하면 표면 전체가 균일하고 매끄럽게 연마된다. 기존의 연마석(8)은 예비 수지계 강화 천연석(9)을 구성하 는 실리카계 천연광물 분말이나 수지보다 더 강하고 고운 입자로 되어 있어서, 연마 공정에서 실리카계 천연광물 분말 및 수지가 모두 깍여 나가 고광택의 매끄러운 표면 질감을 가지도록 연마된다.

따라서 종래의 연마 공정을 통해 제조된 수지계 강화 천연석은 도 2에 도시된 표면 사진에서 보듯이 획일적인 표면 질감밖에 가질 수 없었다. 이와 같이, 단조로운 표면 질감을 갖는 수지계 강화 천연석은 최근에 건축용 고급 장식재로서 고품격의 질감을 갖는 제품을 선호하는 소비자의 요구를 충분히 충족시키지 못하는 한계가 있었다.

그러므로 종래의 획일적인 표면 질감에서 벗어나 천연 화강석이나 천연 대리석에서 발현되는 거친 표면의 질감을 가지도록 해주는 제조 방법이 새로이 요구되고 있다.

본 발명은 이러한 소비자의 요구를 충족시키기 위하여 개발된 것으로서, 실리카계 천연광물 분말과 수지가 혼합되어 다양한 색상과 무늬를 가지는 수지계 강화 천연석의 표면을 브러시 타입의 연마장치를 이용하여 불균일하게 연마함으로써 울퉁불퉁하고 거친 표면을 가지도록 하여 천연가죽과 같은 질감을 발현하도록 해주는 수지 강화계 천연석을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석은, 실리카계 천연광물 분말 80 ~ 96 중량%와 수지 4 ~ 20 중량%가 혼합, 압축되어 다양한 색상과 무늬를 나타내고, 연마 공정을 통해 수지 부분만이 일정 범위의 깊이만큼 깍여 나가 울퉁불퉁한 표면을 가지도록 제조된다.

한편, 본 발명에 따른 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석의 제조방법은, 실리카계 천연광물 분말 80 ~ 96 중량%와 수지 4 ~ 20 중량%를 혼합하여 컴파운드를 제조하는 제1 단계; 상기 컴파운드를 적재 플레이트에 시트 형태로 공급한 다음 고압으로 압축 성형하여 일정 강도를 갖는 예비 수지계 강화 천연석을 제조하는 제2 단계; 및 상기 예비 수지계 강화 천연석의 표면을 브러시 타입 연마장치를 사용해 수지 부분만을 일정 범위의 깊이로 깍아 내어 울퉁불퉁한 표면을 나타내도록 연마하는 제3 단계로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석 및 그 제조방법에 따르면, 수지계 강화 천연석이 무광 또는 유광의 거친 표면을 나타내도록 연마되어 천연가죽의 질감을 발현할 수 있게 된다. 그 결과 종래의 고광택의 매끄러운 표면에서보다 더욱 고풍스럽고 엘레강스한 표면 질감을 연출함으로써 고품격의 건축 장식재에 대한 수요자의 요구를 충족시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석은 실리카계 천연 광물 분말 80 ~ 96 중량%와 수지 4 ~ 20 중량%가 혼합, 압축되어 다양한 색상과 무늬를 나타내고, 연마 공정을 통해 수지 부분만이 일정 범위의 깊이만큼 깍여 나가 울퉁불퉁한 표면을 가지도록 제조된다.

상기 천연광물 분말은 자연에서 얻어지는 다양한 종류의 실리카계 골재가 사용될 수 있으며, 수지와의 결합력을 고려하여 80 ~ 96 중량% 함유된다. 또한, 실리카계 골재의 입자 크기가 0.1mm 체망을 통과하는 것이 20% 이상이고, 0.1mm 체망을 통과하지 못하는 것이 35% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 실라카계 골재의 입자 크기가 상기 범위를 벗어나면 최종 제품의 표면에 입자가 너무 작거나 크게 형성되어 천연석의 질감을 제대로 표현할 수 없게 된다.

상기 수지는 상기 실리카계 천연광물 분말을 고정시키는 베이스 역할을 하는 것으로 천연광물 분말과의 결합력을 고려하여 4 ~ 20 중량% 함유된다. 본 발명에 따르면 후술하는 연마 공정에서 거친 표면의 질감을 발현하기 위해 브러시 타입 연마장치를 사용하여 수지 부분만을 깍아 내도록 연마되므로, 일반적인 수지계 강화 천연석의 경우보다 상대적으로 수지 함량을 높이는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수지는 한 개 이상의 글리콜(Glycol)류를 갖고 포화산 및 불포화산을 포함하는 불포화폴리에스테르 40 ~ 90 중량%와 모노머(Monomer) 10 ~ 60 중량%가 중합된 UPE 수지(Unsaturated PolyEster resin)인 것이 바람직하다. 이 UPE 수지는 천연광물 분말과의 우수한 결합력으로 인해 인조 대리석 분야에서 결합제로서 가장 많이 사용된다.

상기 불포화폴리에스테르에 포함되는 포화산으로는 무수프탈산(Phtalic anhydride)이 사용되고, 불포화산으로는 말레산(Maleic acid), 푸마르산(Fumaric acid) 및 이타콘산(Itaconic acid) 등이 사용될 수 있다. 상기 모노머로는 스티렌(Styrene), 비닐 톨루엔(vinyl toluene), 폴리비닐피롤리톤(N-vinylpyrrolidone), 아크릴레이트(Acrylate), 메타크릴레이트(Methacrylate) 등이 사용될 수 있다.

또한, 상기 UPE 수지는 그 분자량 1100 ~ 5000 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 분자량이 클수록 천연광물 분말과의 결합력이 우수하여 연마 공정에서 수지의 일부분이 깍여 나가더라도 외부로 드러난 천연광물 분말을 효과적으로 고정시켜준다. UPE 수지의 분자량이 상기 1100보다 낮으면 미세하나마 표면에서 천연광물 분말의 탈락 현상이 발생하고, UPE 수지의 분자량이 상기 5000보다 크면 점성이 너무 커서 천연광물 분말과 잘 혼합되지 않는다.

한편, 본 발명에 따른 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석은 연마 공정에서 연마석을 사용하지 아니하고 브러시 타입 연마장치를 사용하여 표면에 무광 또는 유광의 거친 표면을 만든다. 상기 브러시 타입 연마장치를 사용하면 상대적으로 강도가 낮은 수지 부분만이 일정 범위의 깊이만큼 깍여 나가 울퉁불퉁한 거친 표면을 가지게 된다.

일반적으로 수지는 천연광물 분말보다 강도가 약하기 때문에 천연광물 분말과 수지의 중간 정도의 강도를 가진 브러시 타입 연마장치를 이용하여 표면을 연마하면 수지만이 선택적으로 깍여 나가게 된다. 또한 브러시 타입 연마장치를 사용하면 면접촉을 하는 연마석과 달리 브러시가 수지계 강화 천연석의 표면과 점접촉을 하게 되므로 수지가 깍여 나가는 깊이도 위치에 따라 서로 상이하여 천연석에 더욱 가까운 표면 질감을 나타낼 수 있다.

이와 같이 제조된 수지계 강화 천연석의 표면은 부드러운 거침성을 가지므로 손바닥으로 문지르는 경우에 마치 천연가죽과 같은 질감을 느끼도록 해준다. 또한 천연광물 분말이 표면에 완전히 드러나기 때문에 분말 자체의 칼라가 더욱 두드려져 선명한 색상이 발현된다.

한편, 수지는 본 발명에 따른 연마 공정을 통해 3 ~ 8㎛ 범위의 깊이로 깍여 나가 울퉁불퉁한 표면을 나타내도록 구성되는 것이 바람직하다. 연마 공정을 통해 깍여 나간 수지의 최대 깊이가 3㎛가 되지 않으면 상기 천연광물 분말과의 분리가 제대로 이루어지지 않아 거친 표면의 질감이 두드러지지 못한다. 반면 깍여 나간 수지의 깊이가 8㎛가 넘으면 표면에 위치한 천연광물 분말의 탈락 현상이 발생한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 연마 공정은 서로 다른 거칠기를 가진 복수 개의 브러시 연마기를 사용하는 것이 바람직한데, 이에 대해서는 후술하는 본 발명에 따른 제조방법에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석의 제조방법은 도 1, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 크게 실리카계 천연광물 분말 80 ~ 96 중량%와 수지 4 ~ 20 중량%를 혼합하여 컴파운드(3)를 제조하는 제1 단계; 상기 컴파운드(3)를 적재 플레이트(5)에 시트 형태로 공급한 다음 고압으로 압축 성형하여 일정 강도를 갖는 예비 수지계 강화 천연석(30)을 제조하는 제2 단계; 및 상기 예 비 수지계 강화 천연석(30)의 표면을 브러시 타입 연마장치(20)를 사용해 수지 부분만을 일정 범위의 깊이로 깍아 내어 울퉁불퉁한 표면을 나타내도록 연마하는 제3 단계로 구성된다.

이 중에서 상기 제1 단계 및 제2 단계는 도 1을 참조로 설명한 종래의 수지계 강화 천연석의 제조방법과 거의 유사하다.

제1 단계에서는 다양한 색상을 발현하기 위해 여러 가지 조색제가 수지와 혼합되어 사용될 수도 있다. 이러한 조색제로는 TiO₂-R, AISOL RED, LAKE RED, HOSTA PERM RED, RAVEN series, CARBON BLACK, CHROME YELLOW, PANAX BLUE, CROMIUM OXIDE GREEN, 산화철황, 황연 등이 사용된다. 이 조색제의 점도는 100 ~ 100cps 범위인 것이 바람직하다.

제2 단계에서는 다양한 색상을 가진 복수 개의 안료를 분사, 교반하여 아름다운 색상과 무늬를 형성하도록 할 수 있고, 압축 성형 과정에서 최종 제품의 강도를 유지하기 위한 경화조건을 만족시키기 위하여 UPE 수지에 개시제로서 페록시에스테르(Peroxyester)와 촉진제로서 유기산의 코발트염을 첨가할 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 제조방법의 가장 특징적인 기술구성인 브러시 타입 연마장치를 사용한 연마 공정(제3 단계)에 대해 보다 상세히 설명한다.

상기 제2 단계가 완료되면 일정 강도를 갖는 예비 수지계 강화 천연석(30)이 제조된다. 이 예비 수지계 강화 천연석(30)은 도 3에 도시된 바와 같이 단면에서 볼 때 수지(32)로 된 베이스 내에 천연광물 분말(31)이 랜덤하게 분포되어 결합된 형태로 구성된다.

이 예비 수지계 강화 천연석(30)의 표면을 천연광물 분말(31)보다 강도가 약하고 수지(32)보다는 강도가 강한 브러시 연마기(22)를 사용하여 일정 범위의 깊이(t)만큼 연마를 실시한다. 그 결과, 예비 수지계 강화 천연석(30)의 표면에서 수지(32)만이 깍여 나가 울퉁불퉁한 표면을 나타나게 된다.

브러시 연마기(22)를 사용하면 예비 수지계 강화 천연석(30)의 표면에 브러시의 끝단이 불균일하게 점접촉되므로 수지(32)를 깍아 내는 깊이가 위치에 따라 달라져 더욱 천연석에 가까운 거친 표면을 나타낼 수 있다는 것과, 이 때 수지(32)가 깍여 나가는 깊이(t)는 3 ~ 8㎛가 바람직하다는 것은 이미 상기한 바와 같다.

또한, 본 발명에 따르면 서로 다른 거칠기를 갖는 복수 개의 브러시 연마기(22)를 거칠기가 큰 순서대로 사용하여 연마하는 것이 바람직하다. 서로 다른 거칠기를 갖는 브러시 연마기(22)를 사용하면 브러시의 거칠기에 따라 수지(32)를 깍아 내는 깊이(t)가 달라져 더욱 더 천연석에 가까운 거친 표면 질감을 나타낼 수 있고, 큰 거칠기를 가진 브러시 연마기로 시작하여 작은 거칠기를 가진 브러시 연마기로 마무리하면 예비 수지계 강화 천연석(30)의 표면이 면적 전체에 걸쳐 일정한 거칠기를 가지도록 연마할 수 있다.

도 4에는 서로 다른 거칠기를 갖는 18개의 브러시 연마기(22)가 거칠기가 큰 순서대로 장착된 브러시 타입 연마장치(20)의 일 예가 도시되어 있다.

상기 브러시 타입 연마장치(20)는 메인 프레임 아래에 복수 개의 장착구(21)가 회전 가능하게 설치되고, 각각의 장착구(21)에는 동일한 거칠기를 갖는 브러시 연마기(22)가 복수 개 장착된다. 이 브러시 연마기(22)는 수지, 다이아몬드, 금속 분말이 혼합되어 만들어지는데 상기 다이아몬드, 금속 분말의 함량이나 입도에 따라 서로 다른 거칠기를 가지게 된다. 예를 들어 메인 프레임의 일측단에 장착된 제1 브러시 연마기(22a)는 굵은 입자로 만들어져 가장 큰 거칠기를 가지도록 구성되고, 제2 브러시 연마기(22b)로 갈수록 거칠기가 작아져 메인 프레임의 타측단에 장착된 제18 브러시 연마기(22c)는 고운 입자로 만들어져 가장 작은 거칠기를 가지도록 구성된다.

도 5에는 도 4에 도시된 서로 다른 거칠기를 갖는 18개의 브러시 연마기(22)로 구성된 브러시 타입 연마장치(20)를 사용한 연마 공정이 단계별로 도시되어 있다.

시트 형태의 예비 수지계 강화 천연석(30)이 수평하게 진행되면 먼저 가장 큰 거칠기를 갖는 제1 브러시 연마기가 접촉되고, 브러시 타입 연마장치(20)는 그 전체가 예비 수지계 강화 천연석(30)의 진행방향에 수직하게 이동하면서 표면을 연마한다[도 5의 (a)]. 이 때 제1 브러시 연마기는 자체적으로도 회전하면서 표면을 연마하게 된다. 제1 브러시 연마기에 의해 수지가 깍여 나가면 예비 수지계 강화 천연석(30)의 표면은 천연광물 분말이 드러나면서 부드러운 거침성이 발현되기 시작한다.

그 후, 예비 수지계 강화 천연석(30)이 일정한 속도로 수평 진행하는 동안에 제2 내지 제18 브러시 연마기가 차례로 접촉되면서 표면을 연마한다. 이 때, 서로 다른 거칠기를 갖는 복수 개의 브러시 연마기들은 직선 운동과 회전 운동을 반복하 면서 표면 전체를 균등하게 연마하고, 그 결과 예비 수지계 강화 천연석(30)의 표면 전체에 걸쳐 천연광물 분말이 선명하게 드러나면서 천연가죽과 같은 거친 표면 질감이 나타나게 된다[도 5의 (b) 내지 (d)].

도 6은 본 발명에 따라 브러시 타입 연마장치를 이용하여 연마한 수지계 강화 천연석의 최종 표면 사진이다. 도 6에서 보듯이 본 발명에 따른 연마 공정을 거친 수지계 강화 천연석은 그 표면이 천연가죽과 같은 부드러운 거침성이 발현될 뿐만 아니라, 천연광물 분말의 색상이 더욱 선명하게 드러나 더욱 고풍스럽게 엘레강스한 질감을 나타낸다.

도 1은 일반적인 수지계 강화 천연석의 제조공정을 나타낸 도면.

도 2는 부드러운 질감을 갖는 수지계 강화 천연석의 표면을 나타낸 사진.

도 3은 본 발명에 따른 연마 공정을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 브러시 타입 연마장치를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 연마 공정을 단계별로 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석의 표면을 나타낸 사진.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 믹서 2: 이송 컨베이어

3: 컴파운드 4: 분쇄 롤러

5: 적재 플레이트 6: 컴파운드 시트(sheet)

7: 압축 성형기 8: 연마석

9: 예비 수지계 강화 천연석 10: 수지계 강화 천연석

20: 브러시 타입 연마장치 21: 장착구

22: 브러시 연마기 22a: 제1 브러시 연마기

22b: 제2 브러시 연마기 22c: 제18 브러시 연마기

30: 예비 수지계 강화 천연석 31: 천연광물 분말

32: 수지

Claims (11)

1. 실리카계 천연광물 분말 80 ~ 96 중량%와 수지 4 ~ 20 중량%가 혼합, 압축되어 다양한 색상과 무늬를 나타내고, 연마 공정을 통해 수지 부분만이 일정 범위의 깊이만큼 깍여 나가 울퉁불퉁한 표면을 가지도록 되며,

   상기 연마 공정을 통해 수지 부분이 3 ~ 8㎛ 범위의 깊이로 깍여 나가 울퉁불퉁한 표면을 가지도록 되고,

   상기 연마 공정은 서로 다른 거칠기를 가진 복수 개의 브러시 연마기를 거칠기가 큰 순서대로 사용하여 이루어진 것을 특징으로 하는 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 실리카계 천연광물 분말은 그 입자의 크기가 0.1mm 체망을 통과하는 것이 20% 이상이고, 0.1mm 체망을 통과하지 못하는 것이 35% 이상이 되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석.
5. 삭제
6. 삭제
7. 실리카계 천연광물 분말 80 ~ 96 중량%와 수지 4 ~ 20 중량%를 혼합하여 컴파운드(3)를 제조하는 제1 단계;

   상기 컴파운드(3)를 적재 플레이트(5)에 시트 형태로 공급한 다음 고압으로 압축 성형하여 일정 강도를 갖는 예비 수지계 강화 천연석(30)을 제조하는 제2 단계; 및

   상기 예비 수지계 강화 천연석(30)의 표면을 브러시 타입 연마장치(20)를 사용해 수지 부분만을 일정 범위의 깊이로 깍아 내어 울퉁불퉁한 표면을 나타내도록 연마하는 제3 단계;를 포함하고,

   상기 제 3단계는, 서로 다른 거칠기를 갖는 복수 개의 브러시 연마기(22)가 거칠기가 큰 순서대로 장착된 상기 브러시 타입 연마장치(20)를 사용하여 예비 수지계 강화 천연석(30)의 표면 중 수지 부분만을 3 ~ 8㎛ 범위의 깊이로 깍아 내는 것을 특징으로 하는 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석의 제조방법.
8. 삭제
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 실리카계 천연광물 분말은 그 입자 크기가 0.1mm 체망을 통과하는 것이 20% 이상이고, 0.1mm 체망을 통과하지 못하는 것이 35% 이상이 되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 천연가죽 질감을 갖는 수지계 강화 천연석의 제조방법.
10. 삭제
11. 삭제

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