KR102042175B1 - 인조대리석 제조방법, 이에 의해 제조된 인조대리석 및 이를 이용한 인조대리석 구조물 - Google Patents
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Abstract
인조대리석 제조용 조성물을 주형 라인에 공급하고 주조하여 주형물을 형성하는 단계; 상기 주형물을 제1차 열처리하여 경화물을 제조하는 단계; 상기 경화물을 냉각시키는 단계; 및 상기 냉각된 경화물을 제2차 열처리하여 인조대리석을 제조하는 단계;를 포함하는 인조대리석의 제조방법이 제공된다.
Description
인조대리석 제조방법, 이에 의해 제조된 인조대리석 및 이를 이용한 인조대리석 구조물에 관한 것이다.
최근 인조대리석은 천연대리석의 대체 용도로서 각광받는 소재로서 은은함과 부드러운 질감, 우수한 가공성, 우수한 내후성 및 우수한 내구성 등을 가지고 있어 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 아크릴계 수지, 에스테르계 수지 등의 다양한 종류의 베이스 수지, 필러 등을 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
인조대리석의 이와 같은 물성으로 인해 예를 들어, 싱크대, 세면대, 욕조, 은행 및 일반 매장의 접수대 등 각종 카운터의 상판, 문지방, 가구, 식탁, 내벽재 등 건축용 내외장재, 마감재, 각종 인조대리석 조형물 등에 이용될 수 있다.
한편, 공개특허공보 제10-2002-0055823호(2002.07.10)에서는 자연스러운 크랙문양을 갖는 인조대리석의 제조방법을 개시하고 있을 뿐, 인조대리석을 절단하여 인조대리석 구조물을 제조함에 있어서, 절단된 인조대리석의 절단면 부근에 발생하는 휨 현상을 완화 내지 최소화하는 방법에 대하여 개시하고 있지 않다.
한편, 공개특허공보 제10-2002-0055823호(2002.07.10)에서는 자연스러운 크랙문양을 갖는 인조대리석의 제조방법을 개시하고 있을 뿐, 인조대리석을 절단하여 인조대리석 구조물을 제조함에 있어서, 절단된 인조대리석의 절단면 부근에 발생하는 휨 현상을 완화 내지 최소화하는 방법에 대하여 개시하고 있지 않다.
본 발명의 일 구현 예는 인조대리석을 절단하여 인조대리석 구조물을 제조함에 있어서, 절단된 인조대리석의 절단면 부근에 발생하는 휨 현상을 완화 내지 최소화하는 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에서, 인조대리석 제조용 조성물을 주형 라인에 공급하고 주조하여 주형물을 형성하는 단계; 상기 주형물을 제1차 열처리하여 경화물을 제조하는 단계; 상기 경화물을 냉각시키는 단계; 및 상기 냉각된 경화물을 제2차 열처리하여 인조대리석을 제조하는 단계;를 포함하는 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현 예에서, 상기 인조대리석의 제조방법에 따라 제조되고, 4 MPa 내지 7 MPa 의 잔류 응력을 가지는 인조대리석을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현 예에서, 본판; 및 본판의 일 측면 또는 양 측면에 부착된 측면판을 포함하고, 상기 측면판은 상기 판상의 인조대리석의 일 측면 또는 양 측면을 절단하여 얻고, 상기 본판은 상기 측면판이 절단되고 제거된 나머지이고, 상기 측면판의 폭은 상기 인조대리석의 전체 폭의 5 내지 7 %이고, 상기 측면판의 길이는 상기 측면판의 폭의 70 내지 90 배이고, 상기 본판과 상기 측면판을 절단한 직후, 상기 측면판의 절단면에 수직하게 상기 본판의 중앙부로부터 멀어지는 방향으로 휨이 발생하고, 상기 휨에 의해 상기 측면판의 절단면의 중앙부에서 상기 측면판의 절단면과 상기 본판의 절단면의 최대 이격 거리가 발생하고, 일 측면만 절단하는 경우의 상기 일 측면판의 최대 이격거리, 또는 양 측면을 모두 절단하는 경우의 양 측면판의 각 최대 이격거리의 합을 A라고 하고, 0 mm ≤A≤ 20 mm 인 인조대리석의 구조물을 제공한다.
상기 인조대리석 제조방법은 인조대리석 제조 과정 중에 발생된 인조대리석 내에 잔존하는 잔류 응력을 제거할 수 있다. 또한, 인조대리석 구조물을 제조하기 위해 잔류 응력이 제거된 상기 인조대리석을 절단하는 경우, 인조대리석의 절단 휨이 발생하지 않을 수 있다.
따라서, 상기 인조대리석의 제조방법에 의해 얻어진 인조대리석은 인조대리석 구조물의 제조를 위해 인조대리석을 절단하는 등의 가공이 용이하고, 절단시 발생하는 휨을 고려하여 인조대리석을 가공하지 않아도 되는바, 인조대리석의 가공시의 제약이 없어지는 이점을 가진다.
도 1의 (가)는 본 발명의 일 구현예에 따른 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석의 측면을 절단하여 측면판을 본판에 부착한 인조대리석 구조물을 얻는 과정을 나타낸 모식도이고, (나)는 잔류 응력이 별도로 제거되지 못하는 기존 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석의 측면을 절단하여 측면판을 본판에 부착한 인조대리석 구조물을 얻는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 잔류 응력이 별도로 제거되지 못하는 기존 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석 측면 절단시의 사진으로서, 절단 휨이 발생한 인조대리석 사진이다.
도 3은 잔류 응력이 별도로 제거되지 못하는 기존 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석의 측면 절단시의 휨을 나타낸 모식도로서, (가)는 인조대리석의 일 측면만 절단하는 경우의 일 측면판의 최대 이격거리(a1)를 나타내고, (나)는 인조대리석의 양 측면을 모두 절단하는 경우의 양 측면판의 각 최대 이격거리(a1 및 a2)를 나타내는 모식도이다.
도 2는 잔류 응력이 별도로 제거되지 못하는 기존 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석 측면 절단시의 사진으로서, 절단 휨이 발생한 인조대리석 사진이다.
도 3은 잔류 응력이 별도로 제거되지 못하는 기존 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석의 측면 절단시의 휨을 나타낸 모식도로서, (가)는 인조대리석의 일 측면만 절단하는 경우의 일 측면판의 최대 이격거리(a1)를 나타내고, (나)는 인조대리석의 양 측면을 모두 절단하는 경우의 양 측면판의 각 최대 이격거리(a1 및 a2)를 나타내는 모식도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도면에서 특정 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께나 크기를 확대하여 나타낼 수 있다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 특정 영역의 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 인조대리석 제조용 조성물을 주형 라인에 공급하고 주조하여 주형물을 형성하는 단계; 상기 주형물을 제1차 열처리하여 경화물을 제조하는 단계; 상기 경화물을 냉각시키는 단계; 및 상기 냉각된 경화물을 제2차 열처리하여 인조대리석을 제조하는 단계;를 포함하는 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
인조대리석을 이용하여 싱크대, 세면대 등의 인조대리석 구조물을 제조함에 있어서, 인조대리석의 측면을 절단하여 측면판과 본판을 만들고, 측면판을 세워 본판에 부착함으로써, 두꺼운 인조대리석 질감을 나타내는 것이 요즈음 디자인 트랜드이다.
상기 인조대리석의 제조 방법에 의해 제조된 인조대리석은 잔류 응력이 제거됨에 따라, 인조대리석 구조물 등을 제조하기 위해 가공 과정에서 인조대리석을 얇게 스트랩 형상으로 절단할 때 절단면 부근에 발생하는 휨 (이하, "절단 휨"이라고 칭함)이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그에 따라, 상기 인조대리석의 제조 방법에 의해 제조된 인조대리석은 가공이 용이하고, 절단시 발생하는 휨을 고려하여 인조대리석을 가공하지 않아도 되는바, 인조대리석의 가공시의 제약이 없어지는 이점을 가지며, 또한, 가공으로 얻어진 제품을 정확히 원하는 형상으로 변형없이 구현하게 됨에 따라, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1의 (나)는 기존 인조대리석 제조방법에 의하여 제조되어, 잔류 응력이 제거되지 않은 채 제조된 인조대리석을 길게 스트랩 형상으로 측면이 형성되도록 절단한 뒤, 이 측면을 나머지 본판에 부착한 인조대리석 구조물을 얻는 과정을 나타낸 모식도로서, 잔류 응력이 제거되지 않은 인조대리석은 측면 절단시 측면판이 휘는 현상, 즉, 측면판에 절단면 부근에 휨이 발생하고, 이에 따라 측면판을 본판에 부착할 때 접착면이 들뜨게 되는 문제가 발생한다.
기존에는 열 경화 공정을 통하여 인조대리석을 제조하고, 이렇게 열 경화 공정을 거쳐 제조된 인조대리석 자체는 제품 표면의 휨 등의 불량 없이 출하될 수 있다. 그러나, 이렇게 정상적으로 출하된 인조대리석일지라도 상기와 같이 인조대리석 구조물을 제조하기 위해 가공 과정에서 절단하게 되면 절단 휨이 발생하게 된다. 이는 열 경화 공정을 통하여 제조된 인조대리석 내에 잔류 응력이 존재하기 때문이다. 다시 말하면, 잔류 응력이 존재하는 인조대리석을 가공하여 인조대리석 구조물을 제조하기 위해 절단을 하는 경우, 절단과 동시에 인조대리석 내에 존재하는 잔류 응력이 제거되면서 인조대리석이 휘게 되는 것으로 이해된다.
한편, 도 1의 (가)는 본 발명의 일 구현예에 따른 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석의 측면을 절단하여 측면판을 본판에 부착하는 인조대리석 구조물을 얻는 과정을 나타낸 모식도로서, 상기 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석은 스트랩 형상으로 길게 측면판을 절단한 뒤 이를 세워서 본판에 휨 없이 부착할 수 있음을 나타내고 있다. 즉, 상기 인조대리석의 제조방법에 의하여 인조대리석 내에 잔존하는 잔류 응력을 제거할 수 있다. 또한, 이와 같이 잔류 응력이 제거된 인조대리석을 가공하여 인조대리석 구조물을 제조하는 경우, 절단 등의 가공시 절단 휨이 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 인조대리석 구조물의 제조를 위한 인조대리석의 가공이 용이하며, 인조대리석 구조물의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 상기 인조대리석의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.
먼저 인조대리석 제조용 조성물을 주형 라인에 공급하고 주조하여 주형물을 형성한다.
상기 인조대리석 제조용 조성물은 아크릴계 수지를 주성분으로 하면서, 그 용도에 따라 다른 다양한 첨가제를 포함하는 조성물로 제조될 수 있다. 예들 들어, 상기 인조대리석 제조용 조성물은 아크릴계 수지, 아크릴계 단량체, 무기충진물, 가교제 및 가교촉진제를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 기술분야에서 공지된 인조대리석 제조용 조성물을 발명의 목적 및 용도에 따라 적절하게 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 아크릴계 단량체는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 및 글리시딜메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 메타크릴레이트 단량체 단독 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있고, 상기 아크릴계 수지는 상기 아크릴계 단량체의 중합체 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 무기충진물은 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 탄산 칼슘, 실리카, 알루미나 및 알루민산 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 가교제는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트, 1,6-헥산 디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 가교촉진제는 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀 (dicumyl) 퍼옥사이드와 같은 디아실 퍼옥사이드, 부틸하이드로 퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드와 같은 하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로 퍼옥시부틸레이트, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴 (azobisdimethylvalero nitrile), t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트 (t-butyl peoxyneodecanoate) 및 t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트 로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 인조대리석 제조용 조성물은, 예를 들어, 연속적으로 이동하는 테프론 벨트, 스틸벨트, 케터필러 벨트 및 가이드 롤 등에 의해 주조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 기술분야에서 공지된 인조대리석을 주조하여 주형물을 형성하는 방법을 발명의 목적 및 용도에 따라 적절하게 사용할 수 있다.
상기 주형중인 인조대리석 주형물을 제1차 열처리하여 경화물을 제조할 수 있다. 상기 제1차 열처리는 인조대리석 조성물을 열 경화하기 위한 것으로서, 60℃ 내지 80 ℃에서 수행할 수 있다. 상기 제1차 열처리를 60℃ 내지 80 ℃에서 수행하여, 인조대리석 조성물의 경화가 원활이 되게 하면서, 동시에, 인조대리석 조성물의 온도가 각 구성성분의 비점을 초과하지 않도록 함으로써, 제품 내부에 기포가 없고, 표면에 불량이 없는 인조대리석을 제조할 수 있다.
다음으로, 상기 경화물을 냉각시킬 수 있다. 이때 경화물의 냉각은 상온에서 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 그 목적 및 용도에 따라 적절한 온도에서 수행할 수 있다.
그 후, 상기 냉각된 경화물을 제2차 열처리하여 인조대리석을 제조할 수 있다. 상기 제2차 열처리는 전자기파, 열풍 및 스팀으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 방법에 따라 수행할 수 있다. 상기 전자기파는 냉각된 경화물에 직접 열을 가하는 열풍과 달리, 냉각된 경화물의 내부 분자에 에너지를 전달하여 내부 분자를 운동시키고, 이에 따라 열을 발생시키는 것으로서, 라디오파, 마이크로파, 근적외선(Near Infra Red : N-IR), 중간 적외선(Mid Infra Red : M-IR) 및 원적외선(Far Infra Red : F-IR) 으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제2차 열처리는 잔류 응력을 제거하고, 이에 따라, 절단시 휨이 발생하지 않으며, 동시에, 제2차 열처리에도 불구하고, 인조대리석의 물성을 변화시키지 않고 그대로 유지함으로써, 제2차 열처리 후의 인조대리석을 싱크대, 세면대 등의 인조대리석 구조물을 제조하는데 이용할 수 있다.
상기 제2차 열처리는 냉각된 경화물에 약 0.5 kW 내지 약 100 kW 의 마이크로파를 가하여 수행할 수 있다. 구체적으로는 약 10 kW 내지 약 80 kW일 수 있고, 보다 구체적으로는 약 20 kW 내지 약 40 kW 일 수 있다. 상기 범위의 마이크로파로 제 2차 열처리를 수행하여, 단시간에 효율적으로 잔류응력을 제거할 수 있으며, 동시에, 제2차 열처리에도 불구하고, 인조대리석의 물성을 변화시키지 않고 그대로 유지함으로써, 제2차 열처리 후의 인조대리석을 싱크대, 세면대 등의 인조대리석 구조물을 제조하는데 이용할 수 있다.
상기 제2차 열처리는 상온 냉각된 경화물을 승온하여 경화물의 표면온도가 약 60 ℃ 내지 약 95 ℃가 되도록 수행할 수 있다. 경화물의 표면온도가 상기 범위를 가지도록 제2차 열처리를 수행하여, 효율적으로 잔류응력을 제거할 수 있으며, 동시에, 제2차 열처리에도 불구하고, 인조대리석의 물성을 변화시키지 않고 그대로 유지함으로써, 제2차 열처리 후의 인조대리석을 싱크대, 세면대 등의 인조대리석 구조물을 제조하는데 이용할 수 있다.
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또한, 상기 제2차 열처리는 냉각된 경화물 전체 또는 일부에 대하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 냉각된 경화물의 양 측면만이 통과하는 오븐을 설치하고, 상기 오븐에서 제2차 열처리를 수행하는 등의 방법을 통해, 냉각된 경화물 일부에 대하여 제2차 열처리를 수행할 수 있다.
상기 제2차 열처리는 냉각된 경화물을 오븐에 넣어서 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 오븐은 마이크로파 오븐, 열풍 오븐, 마이크로파-열풍 하이브리드(hybrid) 오븐, 적외선-열풍 하이브리드(hybrid) 오븐, 스틸벨트 오븐, 핫 스팀 오븐 등 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 제2차 열처리는 냉각된 경화물을 열풍분위기의 마이크로파 오븐에 넣어 수행할 수 있으며, 이때 열풍분위기는 약 90 ℃ 내지 약 120 ℃ 일 수 있다.
이와 같이, 열풍분위기를 동반한 마이크로파 오븐에서 제2차 열처리를 수행하면, 인조대리석의 절단 휨을 짧은 시간 내에 매우 효율적으로 잔류 응력을 제거할 수 있다는 이점이 있다. 구체적으로, 열풍분위기를 동반한 마이크로파 오븐에서 제2차 열처리는 약 1 분 내지 약 1시간 동안 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2차 열처리는 약 5 내지 약 10 분 동안 수행할 수 있다.
상기 인조대리석의 제조방법은 상기 냉각된 경화물을 절단 및 샌딩하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 제2차 열처리는 상기 냉각된 경화물을 절단 또는 샌딩한 이후에 수행할 수 있다.
상기 냉각된 경화물을 절단하는 것은 제품이 규격사이즈를 갖도록 하기 위하여 자르는 공정을 의미하며, 이는 타발 공정이라고도 한다. 상기 샌딩은 경화 및 냉각 공정을 거친 인조대리석을 출고하기 전에 연마재를 이용하여 표면을 연마 가공하는 것을 의미한다. 제2차 열처리는 상기 냉각된 경화물을 절단 또는 샌딩한 이후에도 수행할 수 있다. 이와 같이, 출고 직전의 모든 공정을 마친 인조대리석에 전술한 제2차 열처리를 수행하여도 인조대리석 내의 잔류 응력을 효율적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 인조대리석의 제조방법에 따라 제조되고, 약 4 내지 약 7 MPa 의 잔류 응력을 가지는 인조대리석을 제공한다. 상기 범위의 잔류 응력을 가지는 인조대리석은 싱크대, 세면대 등의 인조대리석 구조물을 제조하기 위한 가공 과정에서 인조대리석을 얇게 스트랩 형상으로 절단하더라도, 절단면 부근에서 휨 등이 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 인조대리석의 가공시의 제약이 없어질 수 있고, 또한, 가공으로 얻어진 제품을 정확히 원하는 형상으로 변형 없이 구현할 수 있다.
상기 인조대리석의 두께는 약 5 내지 약 20 mm 일 수 있다. 상기 범위의 두께를 가지는 인조대리석은 제2차 열처리의 온도 및 시간의 조절이 용이할 수 있고, 이에 따라, 효율적으로 잔류 응력을 제거하여, 절단시의 휨을 제거할 수 있다.
일 구현 예에서, 상기 인조대리석은 90℃ 내지 120 ℃의 열풍분위기의 마이크로파 오븐에서 5분 내지 10분 동안 제2차 열처리되어 형성된 인조대리석일 수 있다. 상기 열풍분위기의 마이크로파 오븐에서의 제2차 열처리 수행은 열풍오븐 또는 마이크로파오븐 단독에서의 제2차 열처리 수행과 비교하여 잔류 응력을 현저히 감소시키고, 잔류 응력 제거를 위한 열처리 시간을 현저히 단축시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에서, 본판; 및 본판의 일 측면 또는 양 측면에 부착된 측면판을 포함하고, 상기 측면판은 판상의 상기 인조대리석의 일 측면 또는 양 측면을 절단하여 얻고, 상기 본판은 상기 측면판이 절단되고 제거된 나머지이고, 상기 측면판의 폭은 상기 인조대리석의 전체 폭의 약 5 내지 약 7 %이고, 상기 측면판의 길이는 상기 측면판의 폭의 약 70 내지 약 90 배이고, 상기 본판과 상기 측면판을 절단한 직후, 상기 측면판의 절단면에 수직하게 상기 본판의 중앙부로부터 멀어지는 방향으로 휨이 발생하고, 상기 휨에 의해 상기 측면판의 절단면의 중앙부에서 상기 측면판의 절단면과 상기 본판의 절단면의 최대 이격 거리가 발생하고, 일 측면만 절단하는 경우의 상기 일 측면판의 최대 이격거리, 또는 양 측면을 모두 절단하는 경우의 양 측면판의 각 최대 이격거리의 합을 A 라고 하고, 0 mm ≤A≤ 20 mm 인 인조대리석의 구조물을 제공한다.
동일한 인조대리석에 대하여 일 측면만 절단하는 경우의 일 측면판의 최대 이격거리와 양 측면을 절단하는 경우의 양 측면판의 각 최대 이격거리의 합은 일정하다. 이는 인조대리석 내의 잔류 응력이 같기 때문이다.
상기 인조대리석의 구조물에서, 상기 인조대리석은 전술한 바와 같이, 상기 인조대리석의 제조방법에 의해 제조됨에 따라 잔류 응력이 제거된 인조대리석으로서, 그에 따라, 가공 시 발생하는 절단 휨이 최소화되어, 상기와 같이 정의된 A 값, 즉, 일 측면판의 최대 이격거리 또는 양 측면을 절단하는 경우의 양 측면판의 각 최대 이격거리의 합이, 상기 범위와 같이 매우 낮은 수준이 가능하다.
상기 인조대리석의 구조물은 측면판을 본판에 세워서 부착된 형상으로 제조됨에 따라, 측면판의 폭에 해당하는 두께만큼 높이를 가질 수 있게 하면서도, 본판의 두께는 측면판의 폭보다 작기 때문에 내부에 빈 공간을 형성하여, 인조대리석의 구조물의 총 무게를 줄이면서도 높이감을 갖도록 제조된 것이다.
싱크대, 세면대 등에 적용될 수 있는 인조대리석 구조물은 인조대리석의 일 측면 또는 양 측면을 절단하여 얻은 측면판과 상기 측면판을 제거한 나머지 본판을 포함할 수 있다. 상기 인조대리석 구조물은 상기 측면판을 세워서 상기 본판의 일 측면 또는 양 측면에 부착함으로써, 실제로는 얇은 두께의 인조대리석을 사용하면서도, 두께감이 있는 인조대리석을 사용한 것와 같은 외관상 착시 현상을 얻어낼 수 있다.
통상적으로, 인조대리석 구조물의 높이에 해당하게 되는 측면판의 폭이 길이에 비해 얇게 재단되기 때문에, 절단 휨의 현상이 발생하게 된다. 예를 들어, 상기 측면판의 폭은 상기 인조대리석의 전체 폭의 약 5 내지 약 7 % 일 수 있고, 상기 측면판의 길이는 상기 측면판의 폭의 약 70 내지 약 90 배일 수 있다. 이와 같이, 폭이 좁고 긴 스트랩 형상으로 측면판을 재단하여 절단하게 되면, 절단한 직후, 인조대리석 내에 존재하는 잔류 응력이 제거되면서 상기 측면판의 절단면에 수직하게 상기 본판의 중앙부로부터 멀어지는 방향으로 휨이 발생하게 된다. 그리고 상기 휨에 의해 상기 측면판의 절단면의 중앙부에서 상기 측면판의 절단면과 상기 본판의 절단면에 이격거리가 발생하게 된다
전술한 바와 같이, 상기 인조대리석 구조물은 상기 인조대리석의 제조방법에 의해 제조됨에 따라 잔류 응력이 제거된 인조대리석을 사용함에 따라, 측면판의 폭은 인조대리석의 전체 폭의 약 5 내지 약 7 % 이고, 측면판의 길이가 측면판의 폭의 약 70 내지 약 90 배인 스트랩 형상으로 재단하여 제조하여도, 절단 휨 발생이 최소화되어서, 상기 범위의 A 값을 구현할 수 있다.
도 3은 잔류 응력이 별도로 제거되지 못하는 기존 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석의 측면 절단시의 휨을 나타낸 모식도로서, (가)는 인조대리석의 일 측면만 절단한 경우이고, (나)는 인조대리석의 양 측면을 모두 절단하는 경우이다.
도 3(가)에서, X로 표시된 화살표 방향은 측면판의 절단면에 수직하게 본판의 중앙부로부터 멀어지는 방향으로 휨이 발생하는 방향이고, 휨이 발생함에 따라 발생한 최대 이격 거리는 a1으로 나타내있다. 마찬가지로, 도 3(나)에서 휨이 발생하는 방향 X에 따라 양 측면판에 발생한 양 측면판의 각 최대 이격거리를 a1 및 a2로 나타내었다.
도 3(가)에서, A는 a1 (즉, A=a1)이고, 도 3(나)에서, A는 a1와 a2의 합 (즉, A= a1+a2)이다.
전술한 바와 같이, 상기 인조대리석 구조물은 상기 인조대리석의 제조방법에 의해 제조됨에 따라 잔류 응력이 제거된 인조대리석을 사용함에 따라, 측면판의 폭은 인조대리석의 전체 폭의 약 5 내지 약 7 % 이고, 측면판의 길이가 측면판의 폭의 약 70 내지 약 90 배인 스트랩 형상으로 재단하여 제조하여도, 절단 휨 발생이 최소화되어서, 0 mm ≤A≤ 20 mm의 매우 낮은 A 값을 구현할 수 있다.
상기 범위의 A 값을 가짐으로써, 측면판을 본판에 부착하는 것이 용이하고, 따라서, 상기 제조방법으로 제조된 인조대리석으로 두께감 있는 인조대리석 구조물을 제조하는 것이 용이하다.
상기 측면판의 폭은 30 ~ 60 mm 일 수 있다. 상기 범위의 폭을 가지는 측면판은 잔류 응력의 영향을 크게 받는 바, 제2차 열처리 공정의 효율이 크고, 동시에, 두꺼운 인조대리석 질감 표현에 적합할 수 있다.
상기 본판의 일 측면 또는 양 측면에 부착된 측면판은 측면판의 절단면이 상기 본판의 상부면과 동일평면 상에 연장되도록 측면판을 부착하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하고, 이로써 본 발명이 제한되어서는 아니 된다.
실시예
1
27 중량%의 폴리메틸메타크릴레이트와 73 중량%의 메틸메타크릴레이트의 혼합물로 이루어진 수지 시럽 100 중량부, 수산화 알루미늄 130 중량부, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트 0.2 중량부, t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트 0.3 중량부, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 3 중량부, 노르말도데실메르캅탄 0.2 중량부, 소포제로서 BYK 555(BYK-Chemie사, 독일) 0.2 중량부, 커플링제로서 BYK 900(BYK-Chemie사, 독일) 0.75 중량부, 자외선 안정(흡수)제로서 Hisorp-P(LG화학) 0.2 중량부를 혼합하여 인조대리석 조성물을 제조하였다.
상기 인조대리석 조성물을 연속적으로 이동하는 주형라인의 스틸벨트에 공급하였다. 주형중인 인조대리석 주형물을 80 ℃ 에서 30분간 1차 열처리하여 경화시키고, 상기 경화물을 상온에서 냉각시킨 후 샌딩공정을 거쳐 두께 5 ~ 20 mm 의 인조대리석을 제조하였다.
상기 샌딩공정을 마친 인조대리석을 100℃의 열풍오븐 속에 넣고, 제2차 열처리하여 인조대리석을 제조하였다.
실시예
2
샌딩공정을 마친 인조대리석을 16kW, 30kW 마이크로파 오븐 속에 넣고, 제2차 열처리하여 인조대리석을 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인조대리석을 제조하였다.
실시예
3
샌딩공정을 마친 인조대리석을 90℃, 110℃의 열풍분위기를 가지는 30kW 마이크로파 오븐 속에 넣고, 제2차 열처리하여 인조대리석을 제조한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인조대리석을 제조하였다.
비교예
1
별도의 제2차 열처리를 수행하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인조대리석을 제조하였다.
평가
상기 실시예 1 내지 3의 인조대리석의 표면온도를 제2차 열처리 시간에 따라 측정하고, 상기 인조대리석의 양 측면을 잘라내어, 인조대리석의 본판과 2개의 측면판을 얻었다. 이때, 상기 2개의 측면판은 각각 폭이 40mm가 되도록 잘라내었다.
도 2는 잔류 응력이 별도로 제거되지 못하는 기존 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석 측면 절단시의 사진으로서, 절단 휨이 발생한 인조대리석 사진이다. 비교예 1의 경우, 상기 본판과 상기 측면판을 절단한 직후, 도 2과 같이, 상기 측면판의 절단면에 수직하게 상기 본판의 중앙부로부터 멀어지는 방향으로 휨이 발생하였다.
도 3은 잔류 응력이 별도로 제거되지 못하는 기존 인조대리석 제조방법에 의하여 제조된 인조대리석의 측면 절단시의 휨을 나타낸 모식도로서, (가)는 인조대리석의 일 측면만 절단한 경우이고, (나)는 인조대리석의 양 측면을 모두 절단하는 경우이다.
도 3(가)에서, X로 표시된 화살표 방향은 측면판의 절단면에 수직하게 본판의 중앙부로부터 멀어지는 방향으로 휨이 발생하는 방향이고, 휨이 발생함에 따라 발생한 최대 이격 거리는 a1으로 나타내있다. 마찬가지로, 도 3(나)에서 휨이 발생하는 방향 X에 따라 양 측면판에 발생한 양 측면판의 각 최대 이격거리를 a1 및 a2로 나타내었다.
도 3(나)에서와 같이, 실시예 1 내지 3의 인조대리석의 양 측면을 잘라내어, 최대 이격거리 (a1 및 a2)를 측정하였으며, 이때, A 는 a1과 a2의 합(즉, A= a1 + a2)을 나타낸다. 그 결과를 하기 표1 내지 표3에 나타내었다.
실험예
1
실시예 1은 샌딩공정을 마친 인조대리석을 100℃의 열풍오븐 속에 넣고, 제2차 열처리하여 제조된 인조대리석으로서, 제2차 열처리 전(0분), 5분, 15분, 30분 동안의 제2차 열처리 후의 인조대리석의 표면 온도 및 절단 후의 최대 이격거리를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
제2차 열처리 시간 (분) |
제품 표면 온도(℃) |
최대 이격거리(mm) | |
왼쪽(a1)/오른쪽(a2) | 최대 이격거리 합 (A=a1+a2) |
||
0분 (비교예 1) |
20 | 15/ 10 | 25 |
5분 | 35 | 10/ 10 | 20 |
15분 | 45 | 5/ 3 | 8 |
30분 | 60 | 0/ 0 | 0 |
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 의 경우, 제2차 열처리 시간이 증가할수록 최대 이격거리가 감소하였으며, 제2차 열처리 공정을 수행한지 30분 만에 절단 이후에 발생하던 휨으로 인한 최대 이격거리가 "0"이 되었다. 즉, 열 경화 공정을 통하여 제조되는 인조대리석에 잔존하는 응력이 제2차 열처리를 통해 완전히 소멸하고, 이에 따라 절단 이후에 발생되던 휨이 제거된 것을 알 수 있다.
실험예
2
실시예 2는 샌딩공정을 마친 인조대리석을 16kW, 30kW 마이크로파 오븐 속에 넣고, 제2차 열처리하여 제조된 인조대리석으로서, 제2차 열처리 전(0분), 5분, 10분, 13분 동안의 제2차 열처리 후의 인조대리석의 표면 온도 및 절단 후의 최대 이격거리를 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
제2차 열처리 시간 (분) |
마이크로파 오븐의 파워(kW) |
제품 표면 온도 (℃) |
최대 이격거리(mm) | |
왼쪽(a1)/오른쪽(a2) | 최대 이격거리합 (A=a1+a2) |
|||
0분 (비교예 1) |
0 | 20 | 15/ 10 | 25 |
5분 | 30 | 75±5 | 13/8 | 21 |
10분 | 16 | 50±5 | 12/5 | 17 |
13분 | 30 | 85±5 | 8/1 | 9 |
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 2의 인조대리석의 경우, 제2차 열처리 공정을 수행한지 13분 만에 절단 이후에 발생하던 휨으로 인한 최대 이격거리가 25 mm 에서 9 mm 로 현저히 감소하였다.
따라서, 제2차 열처리하여 제조된 인조대리석을 절단하여 가공하는 것이 용이하고, 절단시 발생하는 휨을 고려하여 가공하지 않아도 되는바, 인조대리석의 가공시의 제약이 없어질 수 있다.
실험예 3
실시예 3는 샌딩공정을 마친 인조대리석을 90℃, 110℃의 열풍분위기를 가지는 30kW 마이크로파 오븐 속에 넣고, 제2차 열처리하여 제조된 인조대리석으로서, 제2차 열처리 전(0분), 5분, 10분 동안의 제2차 열처리 후의 인조대리석의 표면 온도 및 절단 후의 최대 이격거리를 측정하고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
제2차 열처리 시간 (분) |
열풍분위기 온도(℃) |
마이크로파 오븐의 파워 (kW) |
제품 표면 온도 (℃) |
최대 이격거리(mm) | |
왼쪽(a1)/오른쪽(a2) | 최대 이격거리 합 (A=a1+a2) |
||||
0분 (비교예 1) |
0 | 0 | 20 | 15/ 10 | 25 |
5분 | 90 | 30 | 65±5 | 11/7 | 18 |
5분 | 110 | 30 | 65±5 | 0/0 | 0 |
10분 | 90 | 30 | 90±5 | 11/6 | 17 |
상기 표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 3의 인조대리석의 경우, 110℃의 열풍분위기를 동반하는 30kW의 마이크로파 오븐에서 제2차 열처리 공정을 수행하는 경우, 5분의 매우 짧은 제2차 열처리공정으로 절단 이후에 발생하던 휨으로 인한 최대 이격거리가 "0"이 되었다. 즉, 열 경화 공정을 통하여 제조되는 인조대리석에 잔존하는 응력이 제2차 열처리를 통해 완전히 소멸하고, 이에 따라 절단 이후에 발생되던 휨이 제거된 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10: 인조대리석의 측면판
20: 인조대리석의 본판
a1: 본판의 왼쪽 절단면으로부터 측면판의 절단면의 중앙부까지의 최대 이격거리
a2: 본판의 오른쪽 절단면으로부터 측면판의 절단면의 중앙부까지의 최대 이격거리
A: 인조대리석의 일 측면만 절단한 경우, 일 측면판의 최대 이격거리(A=a1 또는 a2) 또는 인조대리석의 양 측면을 모두 절단한 경우, 양 측면판의 최대 이격거리의 합(A=a1 + a2)
20: 인조대리석의 본판
a1: 본판의 왼쪽 절단면으로부터 측면판의 절단면의 중앙부까지의 최대 이격거리
a2: 본판의 오른쪽 절단면으로부터 측면판의 절단면의 중앙부까지의 최대 이격거리
A: 인조대리석의 일 측면만 절단한 경우, 일 측면판의 최대 이격거리(A=a1 또는 a2) 또는 인조대리석의 양 측면을 모두 절단한 경우, 양 측면판의 최대 이격거리의 합(A=a1 + a2)
Claims (20)
- 인조대리석 제조용 조성물을 주형 라인에 공급하고 주조하여 주형물을 형성하는 단계;
상기 주형물을 제1차 열처리하여 열경화물을 제조하는 단계;
상기 경화물을 냉각시키는 단계;
상기 냉각된 경화물을 절단 또는 샌딩하는 단계; 및
상기 절단 또는 샌딩된 냉각된 경화물을 제2차 열처리하여 인조대리석을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 제1차 열처리는 60℃ 내지 80 ℃에서 수행하고,
상기 제2차 열처리는 냉각된 경화물을 승온하여 경화물의 표면온도가 60℃ 내지 95℃가 되도록 수행하고,
상기 제2차 열처리는 90℃ 내지 120 ℃ 열풍분위기의 마이크로파 오븐에서 5분 내지 10분 동안 수행하고,
상기 인조대리석 제조용 조성물은 아크릴계 수지, 아크릴계 단량체, 무기충진물, 가교제 및 가교촉진제를 포함하는
인조대리석의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제2차 열처리는 경화물 전체 또는 일부에 대하여 수행하는
인조대리석의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 아크릴계 단량체는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 및 글리시딜메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 메타크릴레이트 단량체 단독 또는 2종 이상의 혼합물이고, 상기 아크릴계 수지는 상기 아크릴계 단량체의 중합체 1종 이상인 것으로 하는
인조대리석의 제조방법.
- 삭제
- 인조대리석 제조용 조성물을 주형 라인에 공급하고 주조하여 주형물을 형성하는 단계;
상기 주형물을 제1차 열처리하여 열경화물을 제조하는 단계;
상기 경화물을 냉각시키는 단계;
상기 냉각된 경화물을 절단 또는 샌딩하는 단계; 및
상기 절단 또는 샌딩된 냉각된 경화물을 제2차 열처리하여 인조대리석을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 제1차 열처리는 60℃ 내지 80 ℃에서 수행하고,
상기 제2차 열처리는 냉각된 경화물을 승온하여 경화물의 표면온도가 60℃ 내지 95℃가 되도록 수행하고,
상기 제2차 열처리는 90℃ 내지 120 ℃ 열풍분위기의 마이크로파 오븐에서 5분 내지 10분 동안 수행하고,
상기 인조대리석 제조용 조성물은 아크릴계 수지, 아크릴계 단량체, 무기충진물, 가교제 및 가교촉진제를 포함하는 인조대리석의 제조방법에 따라 제조되고,
4 MPa 내지 7 MPa 의 잔류 응력을 가지는 인조대리석.
- 제 15 항에 있어서,
상기 인조대리석의 두께는 5 내지 20 mm 인
인조대리석.
- 삭제
- 본판; 및
본판의 일 측면 또는 양 측면에 부착된 측면판을 포함하고,
상기 측면판은 제15항에 따른 판상의 인조대리석의 일 측면 또는 양 측면을 절단하여 얻고,
상기 본판은 상기 측면판이 절단되고 제거된 나머지이고,
상기 측면판의 폭은 상기 인조대리석의 전체 폭의 5 내지 7 %이고,
상기 측면판의 길이는 상기 측면판의 폭의 70 내지 90 배이고,
상기 본판과 상기 측면판을 절단한 직후, 상기 측면판의 절단면에 수직하게 상기 본판의 중앙부로부터 멀어지는 방향으로 휨이 발생하고, 상기 휨에 의해 상기 측면판의 절단면의 중앙부에서 상기 측면판의 절단면과 상기 본판의 절단면의 최대 이격 거리가 발생하고,
일 측면만 절단하는 경우의 상기 일 측면판의 최대 이격거리, 또는 양 측면을 모두 절단하는 경우의 양 측면판의 각 최대 이격거리의 합을 A라고 하고,
0 mm ≤A≤ 20 mm 인 인조대리석의 구조물.
- 제 18 항에 있어서,
상기 측면판의 폭은 30 ~ 60 mm 인
인조대리석의 구조물.
- 삭제
Priority Applications (1)
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KR1020150183659A KR102042175B1 (ko) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | 인조대리석 제조방법, 이에 의해 제조된 인조대리석 및 이를 이용한 인조대리석 구조물 |
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KR1020150183659A KR102042175B1 (ko) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | 인조대리석 제조방법, 이에 의해 제조된 인조대리석 및 이를 이용한 인조대리석 구조물 |
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