KR102205514B1 - 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법 - Google Patents

엔지니어드 스톤의 코팅시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔지니어드 스톤을 세척하는 세척단계, 상기 세척단계를 통해 세척된 엔지니어드 스톤을 나노연마제로 연마하는 나노연마단계, 상기 나노연마단계를 통해 연마된 엔지니어드 스톤을 열처리하는 열처리단계, 상기 열처리단계를 통해 열처리된 엔지니어드 스톤에 나노코팅제를 코팅하는 코팅단계 및 상기 코팅단계를 통해 코팅된 나노코팅제를 경화하는 경화단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 진행되는 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법은 가공시간이 짧을 뿐만 아니라, 우수한 광택이 오랜 기간 동안 유지되며, 항균성, 내스크래치성 및 내오염성이 향상된 엔지니어드 스톤을 제공하는 효과를 나타낸다.

Description

엔지니어드 스톤의 코팅시공방법 {COATING METHOD OF ENGINEERED STONE}
본 발명은 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공시간이 짧을 뿐만 아니라, 우수한 광택이 오랜 기간 동안 유지되며, 항균성, 내스크래치성 및 내오염성이 향상된 엔지니어드 스톤을 제공하는 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법에 관한 것이다.
엔지니어드 스톤이란 이태리 석재 기계 회사인 브레톤(Breton)社가 인조 대리석을 제조하는 공법을 탄생시켜 이를 바탕으로 만들어진 대리석 제품을 말한다.
초기에는 컴파운드 스톤(Compound Stone), 아티피셜 스톤(Artificial Stone) 등 다양한 이름으로 불리다가 최근 천연 석영(Quartz)계 재료를 주로 사용하면서 엔지니어드 스톤(Engineered Stone)으로 명명되었다.
일반적인 엔지니어드 스톤은 천연의 다양한 실리카계 원료를 주원료로 하고 이에 바인더인 불포화폴리에스테르수지를 결합하여 압축 성형시킨 제품이다. 구조적으로 가장 이상적인 형태를 가지며 뛰어난 물성과 내구성으로, 천연석의 모든 물성을 능가하는 장점을 지니고 있는데, 천연 석영(Quartz)을 주원료로 하므로 기존 아크릴계열의 MMA(Methyl Methacrylate) 인조대리석보다 천연대리석 질감이 뛰어나고 내화학성, 내오염성, 내약품성, 내긁힘성 등 물성이 우수하다.
그러나, 엔지니어드 스톤이 MMA(Methyl Methacrylate) 인조대리석에 비해 천연대리석 질감이 뛰어나고 내화학성, 내오염성, 내약품성, 내긁힘성 등 물성이 우수하지만, 주방이나 작업실 등에서 작업대 상판으로 오랜 기간동안 사용되는 경우에는 표면이 오염될 가능성이 존재한다.
또한, 광택, 오염방지나 스크래치를 방지하기 위해 엔지니어드 스톤에 하드코팅제로 하트코팅된 경우에는 쉽게 스크래치가 발생되고 이 스크래치에 오염물질이 고착되어 상판의 광택이 저하되고 변색이 일어날 뿐만 아니라, 세균이 번식하여 위생적인 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 높은 광택도를 유지하면서 높은 경도와 오염방지에 뛰어난 엔지니어드 스톤의 가공법이 절실하게 필요한 실정인데, 이에 부합하기 위해 한국특허등록 제10-1995559호에는 엔지니어드 스톤의 상판을 연마하고 나노코팅제로 코팅하여 광탱도와 내스크래치성 등을 향상시키는 엔지니어드 스톤 재질의 싱크대 상판 가공방법이 개시되어 있으나, 상기의 가공방법은 코팅제를 코팅한 후에 경화되는 시간이 7 내지 9시간으로 길고, 코팅제가 코팅된 후에는 잔사를 제거하는 후가공이 진행되어야 하는 문제점이 있었다.
한국특허공개 제10-2009-0125519(2009.12.07) 한국특허등록 제10-1995559호(2019.06.26)
본 발명의 목적은 가공시간이 짧을 뿐만 아니라, 우수한 광택이 오랜 기간 동안 유지되며, 항균성, 내스크래치성 및 내오염성이 향상된 엔지니어드 스톤을 제공하는 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 엔지니어드 스톤을 세척하는 세척단계, 상기 세척단계를 통해 세척된 엔지니어드 스톤을 나노연마제로 연마하는 나노연마단계, 상기 나노연마단계를 통해 연마된 엔지니어드 스톤을 열처리하는 열처리단계, 상기 열처리단계를 통해 열처리된 엔지니어드 스톤에 나노코팅제를 코팅하는 코팅단계 및 상기 코팅단계를 통해 코팅된 나노코팅제를 경화하는 경화단계로 이루어지며, 상기 열처리단계는 300 내지 400℃의 온도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 나노연마제는 콜로이달실리카 100 중량부, 나노 입경의 다이아몬드 0.6 내지 5 중량부 및 에틸렌글리콜 40 내지 50 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 나노코팅제는 50 내지 70mg/m2의 양으로 도포되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 나노코팅제는 이소프로필알코올 100 중량부, 메틸실세스퀴옥산 10 내지 20 중량부, 실록산 10 내지 25 중량부, 황산 0.5 내지 0.6 중량부 및 증류수 10 내지 25 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 경화단계는 4 내지 6분 동안 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 나노연마단계와 상기 열처리단계 사이에는 상기 나노연마단계를 통해 연마된 엔지니어드 스톤에 잔존하는 유지성분을 이소프로필알코올로 세척하는 알코올세척단계가 더 진행되는 것으로 한다.
본 발명에 따른 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법은 가공시간이 짧을 뿐만 아니라, 우수한 광택이 오랜 기간 동안 유지되며, 항균성, 내스크래치성 및 내오염성이 향상된 엔지니어드 스톤을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 싱크대 상판을 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2 및 비교예 2의 화장대 상판을 촬영하여 나타낸 사진이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법은 엔지니어드 스톤을 세척하는 세척단계(S101), 상기 세척단계(S101)를 통해 세척된 엔지니어드 스톤을 나노연마제로 연마하는 나노연마단계(S103), 상기 나노연마단계(S103)를 통해 연마된 엔지니어드 스톤을 열처리하는 열처리단계(S105), 상기 열처리단계(S105)를 통해 열처리된 엔지니어드 스톤에 나노코팅제를 코팅하는 코팅단계(S107) 및 상기 코팅단계(S107)를 통해 코팅된 나노코팅제를 경화하는 경화단계(S109)로 이루어진다.
상기 세척단계(S101)는 엔지니어드 스톤을 세척하는 단계로, 상기 엔지니어드 스톤에 잔존하는 분말이나 분진을 세척하여 제거하는 단계다.
이때, 상기 세척단계(S101)는 엔지니어드 스톤에 세척수를 분무하면서 스펀지가 장착된 회전식 광택기로 엔지니어드 스톤을 세척하는 것이 바람직한데, 상기와 같이 스펀지가 장착된 회전식 광택기를 이용하면 분말 뿐만 아니라, 분진의 제거효율이 향상되어 엔지니어드 스톤의 광택도가 향상된다.
상기 나노연마단계(S103)는 상기 세척단계(S101)를 통해 세척된 엔지니어드 스톤을 나노연마제로 연마하는 단계로, 상기 세척단계(S101)를 통해 세척된 엔지니어드 스톤을 나노연마제로 연마하여 상기 세척단계(S101) 이후에 엔지니어드 스톤에 잔존하는 나노사이즈의 미세홈을 제거하는 단계다.
이때, 상기 나노연마제는 콜로이달실리카 100 중량부, 나노 입경의 다이아몬드 0.6 내지 5 중량부 및 에틸렌글리콜 40 내지 50 중량부로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기의 성분으로 이루어지는 나노연마제를 사용하게 되면 엔지니어드 스톤의 표면이 고조도화 및 고평탄화될 뿐만 아니라 연마가 빠르게 진행되어 엔지니어드 스톤의 가공시간을 단축시킬 수 있다.
상기 콜로이달실리카는 수산화칼륨(KOH), 아민계열(NH4OH)을 포함한 알칼리 용액에 평균 입도가 50 내지 80nm가 되는 SiO2계 지립을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 나노 입경의 다이아몬드는 평균 입경이 입경분포가 10 내지 50nm이며, 평균입경이 30nm이것을 사용하는 것이 바람직한데, 상기의 평균입경을 나타내는 다이아몬드가 포함된 연마제를 이용하여 엔지니어드 스톤을 연마하게 되면, 엔지니어드 스톤의 표면조도가 3Å이하이고, 평탄도가 3㎛이하를 나타낼 수 있게 된다.
또한, 상기 에틸렌 글리콜은 상기 나노 입경의 다이아몬드 입자들을 콜로이달 실리카 용액에 분산 유지되어 연마제의 안정성을 위해 사용되는 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 글리콜 계열의 다른 물질을 이용할 수도 있다.
또한, 상기에 나열된 물질을 혼합 교반기에 투입하여 혼합할 때, 5 내지 20분 동안 초음파로 처리한 다음, 12 내지 24시간 동안 교반하여 혼합하는 것이 바람직한데, 상기와 같이 초음파를 조사하여 혼합을 진행하는 이유는 나노 입경의 다이아몬드 입자들이 콜로이달 실리카에 균일하게 분산되도록 하기 위해서이다.
이때, 상기 나노연마단계(S103)는 통상적인 연마장치 및 연마패드를 이용하여 진행될 수 있는데, 더욱 상세하게는 우선, 연마 정반 및 연마 패드 상에 엔지니어드 스톤을 위치시켜 고정하고, 엔지니어드 스톤이 연마 패드 상에 고정되면, 상기 연마 정반 및 연마 패드상에 상기 연마제와 윤활제를 제공하면서 연마 정반 및 연마 패드를 회전시켜, 상기 연마제로 엔지니어드 스톤을 연마하는 과정으로 이루어진다.
상기 열처리단계(S105)는 상기 나노연마단계(S103)를 통해 연마된 엔지니어드 스톤을 열처리하는 단계로, 상기 나노연마단계(S103)를 통해 연마된 엔지니어드 스톤을 300 내지 400℃로 가열하여 열처리하는 과정으로 이루어진다.
이때, 상기 열처리단계(S107)는 약 1200℃의 토치가열 램프를 이용하여 이루어지는 것이 바람직한데, 토치가열 램프의 불꽃을 엔지니어드 스톤에 적용하여 열처리하여 엔지니어드 스톤에 적용되는 온도가 300 내지 400℃를 나타내도록 진행되며, 상기의 온도로 열처리된 엔지니어드 스톤은 표면에 잔존하는 수분, 유지성분 및 이물질이 제거된다.
상기의 과정으로 진행되는 열처리단계(S105)를 거치면, 엔지니어드 스톤의 표면온도가 상승하여 잔존하던 수분, 유지성분 및 이물질이 제거되기 때문에 상기 코팅단계(S107)에서 코팅되는 나노코팅제의 코팅효과가 향상되며, 상기 나노코팅제가 코팅된 후에는 경화되는 시간이 줄어들어 가공시간을 획기적으로 단축할 수 있다.
상기 코팅단계(S107)는 상기 열처리단계(S105)를 통해 열처리된 엔지니어드 스톤에 나노코팅제를 코팅하는 단계로, 상기 열처리단계(S105)를 통해 열처리된 엔지니어드 스톤이 300 내지 400℃의 온도로 가열된 상태에서에 나노코팅제를 50 내지 70mg/m2의 양으로 도포하여 이루어진다.
통상적으로, 엔지니어드 스톤에 코팅되는 코팅제는 20mg/m2 내외인데, 나노코팅제의 경우 입자크기가 수십 나노미터크기로 작기 때문에, 엔지니어드 스톤에 존재하는 미세홈에 충전되는 비율이 높아 통상적인 코팅제에 비해 다량 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 나노코팅제의 도포량이 50mg/m2 이만이면 충분한 두께의 코팅층이 형성되지 못하기 때문에 우수한 광택이 오랜 기간 동안 유지되거나, 항균성, 내스크래치성 및 내오염성 향상효과가 미미하며, 상기 나노코팅제의 도포량이 70mg/m2를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 균일한 두께의 코팅층이 형성되지 않아 외관품질이 불량해질 수 있으며 가공비용을 증가시키게 된다.
이때, 상기 나노코팅제는 이소프로필알코올 100 중량부, 메틸실세스퀴옥산 10 내지 20 중량부, 실록산 10 내지 25 중량부, 황산 0.5 내지 0.6 중량부 및 증류수 10 내지 25 중량부로 이루어지는데, 상기의 성분으로 이루어지는 나노코팅제는 엔지니어드 스톤에 잔존하는 유지성분을 제거할 뿐만 아니라, 입자크기가 나노사이즈를 나타내기 때문에 엔지니어드 스톤에 존재하는 미세홈에 충전되는 효과가 높아 엔지니어드 스톤의 광택성을 향상시킬 뿐만 아니라, 항균성, 내스크래치성 및 내오염성을 부여한다.
상기 경화단계(S109)는 상기 코팅단계(S107)를 통해 코팅된 나노코팅제를 경화하는 단계로, 상기 코팅단계(S109)를 통해 코팅된 나노코팅제를 4 내지 6분 동안 경화하는 과정으로 이루어진다.
상기 코팅단계(S107)를 통해 코팅된 나노코팅제는 상기 열처리단계(S105)를 통해 엔지니어드 스톤이 약 300 내지 400℃의 온도로 가열되어 있는 상태에서 나노코팅제가 도포되기 때문에 나노코팅제가 상기 엔지니어드 스톤에 대해 우수한 접착성능을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 종래에 상온에서 나노코팅제를 도포한 후에 필요한 경화시간인 5 내지 10시간에 비해 월등하게 줄어든 4 내지 6분이면 경화가 완료될 수 있다.
이때, 상기 경화단계(S109)의 시간이 4분 미만이면 경화가 완전히 진행되지 못하며, 상기 경화단계(S109)의 시간이 6분을 초과하게 되면 경화가 완료된 후에도 계속적으로 경화를 진행하게 되는 것으로 바람직하지 못하다.
또한, 상기 나노연마단계(S103)와 상기 열처리단계(S105) 사이에는 상기 나노연마단계(S103)를 통해 연마된 엔지니어드 스톤에 잔존하는 유지성분을 이소프로필알코올로 세척하는 알코올세척단계(S104)가 더 진행될 수 있는데, 상기의 알코올세척단계(S104)가 더 진행되면 상기 나노연마단계(S103)를 통해 엔지니어드 스톤에 잔존하는 유지성분의 제거효율이 향상되어, 상기 열처리단계(S105)에서 제거될 유지성분이 줄어들기 때문에 상기 코팅단계(S107)에서 코팅되는 나노코팅제의 코팅효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법 및 그 코팅시공방법을 통해 가공된 엔지니어드 스톤의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
엔지니어드 스톤으로 이루어진 싱크대 상판을 세척하고, 세척된 싱크대 상판을 나노연마제(콜로이달실리카 100 중량부, 30nm 입경의 다이아몬드 3 중량부 및 에틸렌글리콜 45 중량부)로 연마하고, 나노연마제로 연마된 싱크대 상판을 1200℃의 토치가열 램프를 이용하여 300 내지 400℃의 온도로 열처리하고, 열처리된 싱크대 상판에 나노코팅제(이소프로필알코올 100 중량부, 메틸실세스퀴옥산 15 중량부, 실록산 17.5 중량부, 황산 0.55 중량부 및 증류수 17.5 중량부)를 60mg/m2의 양으로 코팅하고, 5분 동안 경화하여 싱크대 상판을 가공하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 엔지니어드 스톤으로 이루어진 화장대 상판을 대상으로 하였으며, 나노연마제로 연마된 화장대 상판을 열처리하기 전에 이소프로필알코올로 세척하는 과정을 진행하여 화장대 상판을 가공하였다.
<비교예 1>
엔지니어드 스톤으로 이루어진 싱크대 상판.
<비교예 2>
엔지니어드 스톤으로 이루어진 화장대 상판.
상기 실시예 1 및 비교예 1의 싱크대 상판을 촬영하여 아래 도 3에 나타내었으며, 상기 실시예 2 및 비교예 2의 화장대 상판을 촬영하여 아래 도 4에 나타내었다.
아래 도 3 내지 4에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 2를 통해 가공된 싱크대 상판 및 화장대 상판은 짧은 가공시간에도 불구하고, 광택도가 월등하게 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 싱크대 상판과, 실시예 2 및 비교예 2를 통해 제조된 화장대 상판의 항균성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
{단, 항균성은 싱크대 상판과 화장대 상판을 가공하고 12시간이 경과된 후에 필름밀착법을 이용하여 37℃에서 24시간 경과 후 측정된 세균의 개수를 측정하는 방법을 이용하였으며, EColi ATCC25922와 Saureous ATCC25923을 시험균주로 적용하였으며 균수는 배지상의 균수에 희석배수를 곱해 산정하였다.}
<표 1>
Figure 112020078510850-pat00001
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 싱크대 상판 및 화장대 상판은 우수한 항균성을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법은 가공시간이 짧을 뿐만 아니라, 우수한 광택이 오랜 기간 동안 유지되며, 항균성, 내스크래치성 및 내오염성이 향상된 엔지니어드 스톤을 제공한다.
S101 ; 세척단계
S103 ; 나노연마단계
S104 ; 알코올세척단계
S105 ; 열처리단계
S107 ; 코팅단계
S109 ; 경화단계

Claims (6)

  1. 엔지니어드 스톤을 세척하는 세척단계;
    상기 세척단계를 통해 세척된 엔지니어드 스톤을 나노연마제로 연마하는 나노연마단계;
    상기 나노연마단계를 통해 연마된 엔지니어드 스톤을 열처리하는 열처리단계;
    상기 열처리단계를 통해 열처리된 엔지니어드 스톤에 나노코팅제를 코팅하는 코팅단계; 및
    상기 코팅단계를 통해 코팅된 나노코팅제를 경화하는 경화단계;로 이루어지며,
    상기 열처리단계는 300 내지 400℃의 온도로 이루어지고,
    상기 나노연마제는 콜로이달실리카 100 중량부, 나노 입경의 다이아몬드 0.6 내지 5 중량부 및 에틸렌글리콜 40 내지 50 중량부로 이루어지며,
    상기 나노코팅제는 이소프로필알코올 100 중량부, 메틸실세스퀴옥산 10 내지 20 중량부, 실록산 10 내지 25 중량부, 황산 0.5 내지 0.6 중량부 및 증류수 10 내지 25 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노코팅제는 50 내지 70mg/m2의 양으로 도포되는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화단계는 4 내지 6분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노연마단계와 상기 열처리단계 사이에는 상기 나노연마단계를 통해 연마된 엔지니어드 스톤에 잔존하는 유지성분을 이소프로필알코올로 세척하는 알코올세척단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 스톤의 코팅시공방법.
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