KR102336863B1 - 인조대리석의 제조방법 - Google Patents

인조대리석의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 인조대리석의 제조방법 및 이를 수행하기 위한 인조대리석의 제조장치에 관한 것이다. 본 출원에 따르면, 다양한 형태의 가로 줄무늬 패턴을 형성함으로써, 우수한 미감을 나타내는 인조대리석을 제공한다.

Description

인조대리석의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING ARTIFICIAL MARBLE}
본 출원은 인조대리석의 제조방법 및 이를 수행하기 위한 인조대리석의 제조장치에 관한 것이다.
인조대리석은 아크릴 수지, 불포화폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지 등의 합성 수지, 또는 시멘트와 같은 베이스에 천연석분, 입자 또는 칩 형태의 광물 및 수지 칩 등의 첨가물을 배합하고, 필요에 따라 안료 등의 첨가제를 첨가하여 천연석의 질감을 구현한 인조 합성체이다.
인조대리석의 대표적인 종류로는 아크릴계 인조대리석, 폴리에스테르계 인조대리석, 에폭시계 인조대리석, 멜라민계 인조대리석, 이스톤(Engineered stone) 계열의 인조대리석 등이 있다.
이러한 인조대리석은 기능적인 요소뿐만 아니라 고급스러운 패턴의 디자인을 구현하기 위한 관심이 확대되고 있다.
그러나, 이러한 인조대리석은 평판 제조 시에 넓은 평판형 몰드에 원료를 주입한 후 그대로 압축하는 형태로 이루어져 다양한 패턴을 형성하는데 한계가 있다. 새로운 패턴을 개발하기 위한 인조대리석의 제조방법이 요구되고 있다.
본 출원의 과제는 다양한 형태의 가로 줄무늬 패턴을 형성함으로써, 우수한 미감을 나타내는 인조대리석의 제조방법 및 이를 수행하기 위한 인조대리석의 제조장치를 제공하는 것이다.
본 출원은 인조대리석의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 출원은 도 1에 나타낸 바와 같이, 가로 줄무늬 패턴을 갖는 인조대리석을 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래 기술에서, 상기와 같은 패턴은 판상형의 인조대리석 평판을 제조하고, 안료가 채워질 수 있는 패턴 형태로 그림을 그리듯이 조각한 후 안료를 채워 넣는 방식으로 이루어졌다. 이러한 방식은 번거로울 뿐만 아니라, 인조대리석의 표면에만 패턴을 형성할 뿐, 모든 절단면에 패턴을 형성하지 못하므로, 자연스러운 패턴 구현이 어렵다는 단점이 있다.
종래 기술의 문제를 극복하고자, 본 출원의 방법은 제 1 방향에서 상대적으로 왕복 운동하는 호퍼 및 몰드를 이용하고, 상기 호퍼를 이용하여 몰드 내로 인조대리석 조성물을 주입하는 단계를 포함한다. 상기 제 1 방향은 지면 또는 핫테이블(Hot table) 등의 수평면에 놓인 몰드를 상기 호퍼가 수직으로 이동하지 않고 수평으로 운동하는 방향을 의미한다. 도 2는 본 출원의 일 실시예에 따라 몰드 내로 인조대리석 조성물 주입 시 몰드의 상면(3)을 나타낸 도면이다. 상기 제 1 방향은 도 2에 나타낸 제 1 방향(1)일 수 있다. 예를 들어, 도 3과 같이 호퍼로부터 낙하하는 인조대리석 조성물이 몰드(320)의 상면(3)으로 유입될 수 있다. 상기 몰드(320)의 상면(3)은 몰드의 개구부에 상응하는 면을 호칭할 수 있다. 이 경우, 도 2에 나타낸 부호(Y)는 몰드의 깊이 또는 몰드 내 인조대리석의 높이 또는 두께일 수 있다.
본 명세서에서 호퍼 및 몰드가 「상대적」으로 왕복 운동한다는 것은 상기 호퍼가 왕복 운동하는 경우, 상기 몰드가 왕복 운동을 하지 않는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 호퍼 및 몰드가 상대적으로 왕복 운동한다는 것은 상기 몰드가 왕복 운동하는 경우, 상기 호퍼가 왕복 운동하지 않는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 호퍼 및 몰드가 상대적으로 왕복 운동한다는 것은 제 1 방향에서 상기 호퍼와 상기 몰드가 상이한 주기로 왕복 운동하는 경우를 포함할 수 있다. 그리고, 본 명세서에서 용어 「왕복 운동」은 시작점에서 어느 한 지점까지 움직였다가 다시 시작점으로 돌아오는 방식의 운동을 의미한다.
상기 몰드의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 제조하고자 하는 인조대리석 형태에 따라 결정될 수 있다.
하나의 예시에서, 제조하고자 하는 인조대리석의 형상이 판상형 육면체인 경우, 상기 몰드는 직육면체 구조를 가질 수 있다.
상기 몰드는 적어도 하나의 면이 개방된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 몰드 내로 인조대리석 조성물을 주입할 수 있도록, 도 2 및 도 3에서와 같이 상면이 개방된 몰드가 사용될 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 몰드는 적어도 하나의 면이 개폐 가능한 구조를 가질 수 있다. 도 2를 들어 설명하면, 예를 들어, 상기 몰드는 측면(5)에 대한 개폐가 가능하도록 덮개를 더 포함할 수 있다. 몰드가 이와 같은 구조를 갖는 경우, 후술하는 압축단계에서 유리하게 사용될 수 있다.
상기 호퍼는 유입구 및 배출구를 포함할 수 있다. 상기 호퍼는 유출구의 크기가 배출구의 크기 보다 큰 용기일 수 있다. 구체적인 호퍼의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 호퍼의 형상은 원뿔 또는 각뿔일 수 있다. 또한, 상기 호퍼는 상기 인조대리석 조성물을 상기 호퍼로부터 배출하기 전까지 마개 등에 의해 배출구를 막아 상기 호퍼 내에 상기 인조대리석 조성물을 저장할 수도 있다.
상기 몰드는 상기 호퍼로부터 배출된 인조대리석 조성물이 일정 형태로 담길 수 있도록 일정 형상을 가진 용기일 수 있다. 예를 들어, 상기 인조리석은 판상형으로 제조하는 경우, 상기 호퍼로부터 유입된 인조대리석이 판상형으로 채워질 수 있고, 후술하는 가압 부재 및 가압 수단에 의해 가압될 수 있도록, 도 1과 같은 형상을 가질 수 있다.
상기 인조대리석의 제조방법은 상기 호퍼 내로 모재와 패턴재를 포함하는 인조대리석 조성물을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 모재는 인조대리석을 제조하기 위한 베이스 원료로서, 인조대리석 내 다량, 예를 들어, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상 또는 90 중량% 이상으로 포함될 수 있다. 또한, 상기 패턴재는 인조대리석의 패턴을 형성하기 위한 패턴 원료로서, 인조대리석 내 소량, 예를 들어, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하 또는 10 중량% 이하로 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 모재는 석영 분말이나 샌드, 그리고 바인더를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 석영 분말 또는 샌드를 50 중량% 내지 90 중량%로 포함할 수 있고, 상기 바인더를 10 중량% 내지 50 중량%로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 모재는 상기 석영 분말 또는 샌드를 55 중량% 내지 85 중량%, 60 중량% 내지 80 중량% 또는 65 중량% 내지 75 중량%로 포함할 수 있다. 또한, 상기 모재는 상기 바인더를 15 중량 % 내지 45 중량%, 20 중량% 내지 40 중량% 또는 25 중량% 내지 35 중량%로 포함할 수 있다. 상기 모재는 상기 각 성분을 전술한 범위 내의 함량으로 포함함으로써, 인조대리석을 제조할 수 있다.
또한, 상기 패턴재는 석영 분말이나 샌드, 바인더 및 안료나 시멘트 혼화재를 포함할 수 있다. 상기 패턴재는 석영 분말 또는 샌드를 10 중량% 내지 80 중량%로 포함할 수 있고, 바인더를 10 중량% 내지 60 중량%로 포함할 수 있으며, 안료 또는 시멘트 혼화재를 10 중량% 내지 60 중량%로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 패턴재는 상기 석영 분말 또는 샌드를 20 중량% 내지 70 중량%, 30 중량% 내지 60 중량% 또는 40 중량% 내지 50 중량%로 포함할 수 있다. 또한, 상기 패턴재는 상기 바인더를 20 중량% 내지 50 중량% 또는 30 중량% 내지 40 중량%로 포함할 수 있다. 또한, 상기 패턴재는 상기 안료 또는 시멘트 혼화재를 20 중량% 내지 50 중량% 또는 30 중량% 내지 40 중량%로 포함할 수 있다. 상기 패턴재는 상기 각 성분을 전술한 범위 내의 함량으로 포함함으로써, 다양한 형태의 가로 줄무늬 패턴을 가지는 인조대리석을 제조할 수 있고, 이로 인해 우수한 미감을 나타낼 수 있다.
상기 모재 및 패턴재에 포함된 바인더는 유기 바인더 또는 무기 바인더일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 유기 바인더는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「열경화성 수지」는, 적절한 열의 인가 또는 숙성(aging) 공정을 통하여, 경화될 수 있는 수지를 의미한다. 예를 들어, 상기 열경화성 수지의 종류로는 에폭시 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 및 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 바인더로 아크릴 수지를 사용하는 경우, 아크릴계 가교성 모노머, 가교제, 중합개시제 등을 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 가교성 모노머로 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 옥실(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 옥타데실(메타)아크릴레이트, 메틸사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 클로로페닐(메타)아크릴레이트, 메톡시페닐(메타)아크릴레이트, 브로모페닐(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,2-프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,3-프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,5-펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸아크릴레이트, 글리시딜메타크릴산의 에폭시아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 글리세린트리(메타)아크릴레이트, 메틸프로판디올디(메타)아크릴레이트 및 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 가교제로는 스티렌 모노머, 브로모스티렌, 비닐톨루엔, 디알릴테레프탈레이트, 디알릴프탈레이트, 디알릴카르보네이트, 디비닐벤젠, 알파메틸스티렌 및 알파메틸스티렌다이머로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 중합개시제로는 유기 과산화물으로서 벤조일퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드와 같은 디아실퍼옥사이드, 부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠밀하이드로퍼옥사이드와 같은 하이드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시말레인산, t-부틸하이드로퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥시부틸레이트, 아세틸퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트 및 t-아밀퍼옥시2-에틸헥사노에이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 유기 바인더로 에폭시 수지를 사용하는 경우, 경화제 등을 사용할 수 있다.
상기 경화제로 저분자량의 할로겐화 에폭시 수지 바인더를 고분자화시키기 위한 것으로, 통상적으로 지칭되는 폴리옥시알킬렌폴리아민, 폴리아미드, 아미도 아민, 지방족 아민, 3급 아민, 방향지방족 아민, 시클로지방족 아민, 방향족 아민, 이미다졸, 우레아, 이소포론디아민, 디시안디아미드 및, 무수화물계 물질, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드 및 t-부틸퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 무기 바인더는 지오폴리머 또는 시멘트를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「지오폴리머」는 알루미늄과 규소를 주성분으로 하는 반결정성 알루미노실리케이트를 의미한다. 상기 지오폴리머의 생성반응 메커니즘은 Si-Al로 이루어진 재료가 알칼리 조건하에서 알루미늄과 규소 원소가 용출되고 이를 반응시키면 축중합반응을 일으키며 그 결과 3차원 중합체 체인과 Si-O-Al-O 결합의 링 구조를 형성하는 기작으로 이루어진다. 구체적으로, 상기 지오폴리머는 슬래그 미분, 플라이 애쉬, 제지 애쉬, 실라카퓸, 카올린계 광물, 칼슘 실리케이트계 시멘트, 칼슘 알루미네이트계 시멘트, 소성 분쇄 점토, 함유혈암 애쉬(oil shale ash) 등을 출발물질로 하고, 여기에 수산화나트륨(NaOH), 알루민산나트륨(NaAlO2), 탄산나트륨(Na2CO3), 황산나트륨수화물(Na2SO4·nH2O), 무수황산나트륨(Na2SO4), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 규산나트륨(Na2SiO3), 규산칼륨(K2SiO3) 등을 포함하는 알칼리성 용액을 첨가하여 출발원료로부터 축중합반응에 요구되는 이온들을 용출시킨다.
상기 용출된 이온들과 첨가된 알칼리성 용액의 응축 및 중합반응을 통하여 알루미노실리케이트 구조인 (-Si-O-Al-O-) 타입의 poly(sialate), (-Si-O-Al-O-Si-O-) 타입의 poly(sialate-siloxo), (-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-) 타입의 poly(sialate-disiloxo)로 이루어진 알루미노실리케이트 겔(gel) 형태의 무기성 지오폴리머를 생성할 수 있다. 상기 무기성 지오폴리머를 모래에 첨가하면 지오폴리머 모르타르(mortar)가 되고, 모래와 골재에 첨가하면 지오폴리머 콘크리트가 되며, 내부 공극을 가지는 아스팔트 콘크리트에 주입하면 지오폴리머 그라우트 주입재로서의 역할을 수행할 수 있다.
상기 시멘트는 물과 수화반응을 통해 상기 석영 분말 또는 샌드를 결합해주는 바인더일 수 있다.
하나의 예시에서 상기 시멘트는 백시멘트일 수 있다. 상기 백시멘트는 탄산칼슘 및 포틀랜드 시멘트를 포함할 수 있다. 상기 탄산칼슘 및 포틀랜드 시멘트의 함량비는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 당업계에 공지된 함량비를 모두 적용할 수 있다.
상기 패턴재에 포함된 안료로는 모재에 비해 어두운 색을 가지는 안료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 패턴재에 포함된 안료는 Ni,Sb,Cr,Ti)O2, TiO2, CrO2, Co(Al,Cr)2O4, (Co,Ni,Zn)2(TiAl)O4, (Fe,Cr)O3 및 Cu(Cr,Fe)2O4로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 무기안료를 포함할 수 있다.
또한, 상기 패턴재에 무기 바인더로서, 시멘트를 사용하는 경우, 안료 대신 혼화재를 포함할 수 있다. 상기 혼화재는 상기 시멘트의 성질 개량을 위한 재료일 수 있다. 상기 혼화재의 종류는 공지된 혼화재이면 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 혼화재는 실리카퓸, 지르코늄실리카퓸, 메타카올린 및 고로슬래그로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 패턴재에 혼화재를 포함함으로써, 안료의 사용 없이도, 어두운 색상의 발현이 가능할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 시멘트는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 시멘트의 수화반응 시 물과 함께 섞어줄 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제는 감수제, AE제(Air-entraining agent), 소포제, 유동화제 및 방수제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 모재로부터 형성된 층과 패턴재로부터 형성된 층이 호퍼 내에서 교대로 적층되도록 인조대리석 조성물을 호퍼 내로 제공할 수 있다. 도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 인조대리석 조성물을 호퍼 내로 제공하는 과정을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 호퍼(310) 내로 먼저 상기 모재(31)를 공급한 후, 상기 패턴재(32)를 공급하는 방식으로 모재 및 패턴재 각각의 층구조를 형성한 후, 이를 순차적으로 반복하여 상기 모재(31)로부터 형성된 층과 패턴재(32)로부터 형성된 층이 교대로 적층되도록 인조대리석 조성물을 공급할 수 있다. 상기 호퍼 내에 상기 모재로부터 형성된 층과 패턴재로부터 형성된 층이 교대로 적층되도록 인조대리석 조성물을 제공함으로써, 호퍼로부터 배출된 상기 인조대리석 조성물이 몰드에 공급되어 가로 줄무늬 패턴을 형성할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 호퍼에 채워진 모재 내에 패턴재로 형성된 벌크물(패턴재의 벌크물)이 존재하도록 인조대리석 조성물을 호퍼 내로 제공할 수 있다. 도 4는 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 인조대리석 조성물을 호퍼 내로 제공하는 과정을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 호퍼(410)에 채워진 모재(41) 내에 패턴재(42)로 형성된 벌크물이 존재하도록 인조대리석 조성물을 공급할 수 있다. 이때, 상기 패턴재로 형성된 벌크물의 직경은 호퍼 배출구의 직경보다 클 수 있다. 상기 패턴재로 형성된 벌크물의 직경이 호퍼 배출구의 직경보다 작을 경우, 상기 벌크물 자체가 호퍼 배출구로 배출되어 일정 길이를 형성하는 가로 줄무늬 패턴을 형성할 수 없다. 즉, 상기 패턴재로 형성된 벌크물의 직경이 호퍼 배출구의 직경보다 큼으로써, 호퍼로부터 인조대리석 조성물 배출 시, 상기 호퍼 배출구의 직경만큼 상기 벌크물이 몰드에 연속적으로 공급되어 가로 줄무늬 패턴을 형성할 수 있다.
상기 몰드에 공급된 인조대리석 조성물은 모재 중에 패턴재에 의한 제 1 방향 무늬가 형성된 인조대리석 전구체를 형성할 수 있다. 본 명세서에서 「모재 중에 패턴재에 의한 제 1 방향 무늬가 형성되었다」라는 것은 모재가 몰드 내에 채워지면서 모재 내부에 패턴재가 제 1 방향 무늬를 형성하는 경우, 및 몰드 내에 채워진 모재 표면에 상기 패턴재가 제 1 방향 무늬를 형성한 경우를 모두 포괄하는 것을 의미한다. 상기 1 방향 무늬는 상기 제 1 방향에서 왕복 운동하는 호퍼에 의해 형성된 무늬를 의미할 수 있고, 예를 들어, 도 1과 같은 무늬를 가로 줄무늬라고 할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 인조대리석의 제조방법은 제 1 방향에서 왕복 운동하는 호퍼를 이용하여 몰드 내로 인조대리석 조성물을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 몰드는 상기 호퍼의 왕복 운동 범위 내에서 정지 상태이거나 운동할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 호퍼는 제 1 방향에서 상기 몰드와 반대 방향으로 왕복 운동할 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향에서 임의의 기준으로 그 우측을 (+) 방향으로 정한 경우, 상대적으로, 상기 호퍼가 (+) 방향으로 운동하면 상기 몰드가 (-) 방향으로 운동하고, 다시 상기 호퍼가 (-) 방향으로 운동하면 상기 몰드가 (+) 방향으로 운동할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 호퍼는 제 1 방향에서 상기 몰드와 상이한 주기로 왕복 운동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 방향에서 상기 호퍼의 주기는 상기 몰드의 주기보다 짧거나, 또는 길 수 있다.
상기 몰드는 상기 호퍼의 왕복 운동 범위 내에서 정지 상태이거나 상대적으로 운동함으로써, 가로 줄무늬 패턴을 형성할 수 있으며, 이로 인해 우수한 미감을 나타낼 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 호퍼는 제 2 방향에서 상대적으로 더 운동할 수 있다. 상기 제 2 방향은 제 1 방향과 상이한 방향으로서, 지면 또는 핫테이블(Hot table) 등의 수평면에 놓인 몰드를 상기 호퍼가 운동하는 제 1 방향과 교차하는 수평면에서의 임의 방향을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 방향은 도 2에 나타낸 제 2 방향(2)일 수 있다. 상기 호퍼가 제 2 방향으로 더 이동함으로써, 다양한 형태의 가로 줄무늬 패턴을 형성할 수 있으며, 이로 인해 우수한 미감을 나타낼 수 있다. 경우에 따라서, 호퍼가 제 2 방향에서 운동하는 중에는 인조대리석 조성물의 공급이 중단되도록 제어될 수 있다.
예를 들어, 상기 호퍼가 제 2 방향에서 운동하는 경우, 상기 제 1 방향에 위치하는 경우와 마찬가지로, 상기 몰드는 상기 호퍼의 왕복 운동 범위 내에서 정지 상태이거나 운동할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 인조대리석의 제조방법은 주입된 인조대리석 전구체를 압축하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 압축하는 단계에서는 인조대리석 전구체에 압력을 가하여 상기 인조대리석 전구체의 부피를 줄이고 형상을 부여할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 압축하는 단계는 제 1 압축하는 단계 및 제 2 압축하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 압축하는 단계는 상기 몰드에 형성된 인조대리석 전구체의 상면을 내측으로 가압함으로써 수행될 수 있다. 도 5는 본 출원의 제 1 압축하는 단계를 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 압축하는 단계는 몰드(520)의 상면(3)에 인조대리석 조성물을 주입한 후 형성된 인조대리석 전구체의 상면(3)을 가압 부재(530)를 이용하여 내측 방향으로 가압함으로써 수행될 수 있다. 상기 인조대리석의 제조방법은 상기 제 1 압축하는 단계를 수행함으로써, 더 가늘고 자연스러운 패턴을 가지는 인조대리석을 제조할 수 있다. 상기 가압부재(530)의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 당업계에 공지된 가압부재를 모두 사용할 수 있다.
상기 제 1 압축하는 단계는 10 MPa 내지 100 MPa 의 압력 조건 하에서 30 초 내지 10 분 간 수행될 수 있다. 상기 압력은 구체적으로, 20 MPa 내지 90 MPa, 30 MPa 내지 80 MPa, 40 MPa 내지 70 MPa 또는 50 MPa 내지 60 MPa일 수 있다. 상기 압축을 수행한 시간은 구체적으로, 1 분 내지 9 분, 2 분 내지 8 분, 3 분 내지 7 분 또는 4 분 내지 6 분일 수 있다. 전술한 조건에서 제 1 압축하는 단계를 수행함으로써, 더 가늘고 자연스러운 패턴을 가지는 인조대리석을 제조할 수 있다.
또한, 상기 제 2 압축하는 단계는 상기 제 1 압축하는 단계에서 가압된 인조대리석 전구체의 측면(도 2의 부호 5)을 내측으로 가압함으로써 수행될 수 있다. 상기 제 2 압축 단계 수행 시, 상기 몰드의 상면은 소정의 덮개 또는 가압 수단에 의해 제 1 압축 단계 이후 형성된 형상을 유지할 수 있도록 지지될 수 있다. 상기 인조대리석의 제조방법은 상기 제 2 압축하는 단계를 수행함으로써, 더 가늘고 자연스러운 패턴을 가지는 인조대리석을 제조할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 2 압축하는 단계는 몰드가 판상형 구조를 가지는 경우, 사각형의 단부를 가지는 압축기를 통해 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 압축하는 단계는 진공-진동-압축 성형을 통해 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 진공-진동-압축 성형은 1 mbar 내지 20 mbar의 진공도에서, 2000 rpm 내지 5000 rpm 속력의 진동 조건 하에서 1 분 내지 5 분 간 수행될 수 있다. 상기 진공도는 구체적으로, 5 mbar 내지 18 mbar 또는 10 mbar 내지 15 mbar일 수 있다. 상기 진동 속력은 구체적으로, 2500 rpm 내지 4500 rpm 또는 3000 rpm 내지 4000 rpm일 수 있다. 상기 진공-진동-압축 성형을 수행한 시간은 구체적으로, 2 분 내지 4 분일 수 있다. 전술한 조건에서 진공-진동-압축을 수행함으로써, 평판으로 압축된 슬래브(slab)를 제조할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 몰드는 상면에 덮개를 더 포함할 수 있다. 상기 몰드의 상면에 덮개를 더 포함함으로써, 상기 몰드의 측면을 수평면과 평행하게 회전시킬 시, 상기 몰드에 형성된 인조대리석 전구체가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 인조대리석의 제조방법은 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 경화하는 단계는 상기 제 2 압축하는 단계를 거쳐 형성된 슬래브(Slab)에 열을 가하여 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 경화하는 단계는 제 2 압축하는 단계를 거쳐 형성된 슬래브를 경화하는 경우, 상기 몰드의 측면이 수평면과 평행하게 위치한 상태에서 수행될 수 있다. 상기에서 제조된 슬래브를 경화함으로써, 인조대리석을 제조할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 모재 및 패턴재에 포함된 바인더가 유기 바인더인 경우, 상기 조건에서 제조된 슬래브는 100℃ 내지 150℃에서 30 분 내지 1 시간 30 분 동안 오븐에서 경화될 수 있다. 구체적으로, 상기 온도는 110℃ 내지 140℃ 또는 120℃ 내지 130℃일 수 있다. 또한, 상기 경화 시간은 40 분 내지 1 시간 20 분 또는 50 분 내지 1 시간 10분일 수 있다. 상기 모재 및 패턴재에 포함된 바인더가 유기 바인더인 경우, 전술한 조건에서 경화됨으로써, 다양한 형태의 가로 줄무늬 패턴을 가지는 인조대리석을 제조할 수 있고, 이로 인해 우수한 미감을 나타낼 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 모재 및 패턴재에 포함된 바인더가 무기 바인더인 경우, 상기 조건에서 제조된 슬래브에 150℃ 내지 220℃ 및 5 bar 내지 25 bar의 압력으로 3 시간 내지 16 시간 동안 스팀을 가하는 오토클레이브 공정을 적용할 수 있다. 또한, 상기 모재 및 패턴재에 포함된 바인더가 무기 바인더인 경우, 40℃ 내지 100℃의 항온항습 조건이 유지되는 양생룸에서 슬래브에 대한 경화를 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 오토클레이브 공정 적용 시, 상기 온도는 160℃ 내지 210℃, 170℃ 내지 200℃ 또는 180℃ 내지 190℃일 수 있다. 상기 압력은 8 bar 내지 23 bar, 10 bar 내지 20 bar, 13 bar 내지 18 bar 또는 14 bar 내지 16 bar일 수 있다. 상기 스팀을 가하는 시간은 5 시간 내지 14 시간, 7 시간 내지 12 시간 또는 9 시간 내지 10 시간일 수 있다. 또한, 상기 양생룸에 적용 시, 상기 온도는 50℃ 내지 90℃, 60℃ 내지 80℃ 또는 60℃ 내지 70℃일 수 있다. 상기 모재 및 패턴재에 포함된 바인더가 무기 바인더인 경우, 전술한 조건에서 경화를 수행함으로써, 다양한 형태의 가로 줄무늬 패턴을 가지는 인조대리석을 제조할 수 있고, 이로 인해 우수한 미감을 나타낼 수 있다.
본 출원은 또한, 인조대리석의 제조장치에 관한 것이다. 상기 인조대리석의 제조장치는 전술한 인조대리석의 제조방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 후술하는 인조대리석의 제조장치에 대한 구체적인 사항은 상기 인조대리석의 제조방법에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 인조대리석의 제조장치는 호퍼, 몰드 및 성형하는 수단을 포함한다. 상기 인조대리석의 제조장치를 통해 인조대리석을 제조함으로써, 다양한 형태의 가로 줄무늬 패턴을 형성할 수 있으며, 이로 인해 우수한 미감을 나타낼 수 있다.
상기 호퍼는 인조대리석 조성물을 몰드 내에 공급하고, 몰드와 상대적으로 제 1 방향에서 왕복 운동하는 용기이다. 상기 호퍼에 대한 구체적인 사항은 상기 인조대리석의 제조방법에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있으므로 이를 생략하기로 한다.
상기 몰드는 상기 호퍼와 제 1 방향에서 상대적인 왕복 운동을 하면서 호퍼로부터 공급되는 인조대리석 조성물을 수용하는 용기이다. 상기 몰드에 대한 구체적인 사항은 상기 인조대리석의 제조방법에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있으므로 이를 생략하기로 한다.
상기 성형하는 수단은 수용된 인조대리석 전구체를 압축하여 소정 형상으로 성형하는 도구이다. 예를 들어, 상기 성형하는 수단은 가압 부재 및/또는 진공-진동-압축 장비일 수 있다. 상기 가압 부재 및 상기 진공-진동-압축 장비를 이용한 성형에 대한 구체적인 사항은 상기 인조대리석의 제조방법에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있으므로 이를 생략하기로 한다.
상기 인조대리석의 제조장치는 열처리 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 수단은 오븐일 수 있다. 상기 열처리에 대한 구체적인 사항은 인조대리석의 제조방법에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있으므로 이를 생략하기로 한다.
본 출원의 인조대리석의 제조방법 및 이를 수행하기 위한 제조장치는 다양한 형태의 가로 줄무늬 패턴을 형성할 수 있고, 이로 인해 우수한 미감을 나타내는 인조대리석을 제조할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따라 제조된 가로 줄무늬 패턴을 갖는 인조대리석의 측면을 수평면과 평행하게 위치시킨 도면이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따라 몰드 내로 인조대리석 조성물 주입 시 몰드의 상면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 인조대리석 조성물을 호퍼 내로 제공하는 과정을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 인조대리석 조성물을 호퍼 내로 제공하는 과정을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 출원의 제 1 압축하는 단계를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 1의 호퍼 내로 모재와 패턴재를 포함하는 인조대리석 조성물을 제공하는 단계를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 1의 몰드 내로 인조대리석 조성물을 주입하는 단계를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 1의 인조대리석 전구체를 압축하는 단계를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
인조대리석의 제조
도 6은 실시예 1의 호퍼 내로 모재와 패턴재를 포함하는 인조대리석 조성물을 제공하는 단계를 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 550 kg 규모의 호퍼(610)에 크기별 석영 샌드와 석영 분말이 혼합된 90 중량%의 혼합물 및 10 중량%의 불포화폴리에스트레르 수지를 혼합한 모재(61)를 2 분 동안 40 kg의 양으로 공급하였다. 이후, 크기별 석영 샌드와 석영 분말이 혼합된 89 중량%의 혼합물, 10 중량%의 불포화폴리에스트레르 수지 및 1 중량%의 TiO2 안료를 혼합한 패턴재(62)를 2 분 동안 5 kg의 양으로 공급하여 층구조를 형성하였다. 이후, 상기 층구조를 형성하는 것을 순차적으로 15회 반복하여 상기 모재(61)로부터 형성된 층과 패턴재(62)로부터 형성된 층이 교대로 적층되도록 인조대리석 조성물을 공급하였다.
도 7은 실시예 1의 몰드 내로 인조대리석 조성물을 주입하는 단계를 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 내부의 X 방향 길이가 3.5 m이고, Y 방향 길이가 3 m이며, H 방향 길이가 10 cm인 몰드(720)의 상면을 수평면과 평행하게 위치시킨 후, 상기 몰드(720)를 고정시켰다. 이때, 상기 몰드(720)의 측면은 개방되어 있지 않도록 하였다.
이후, 상기 호퍼(710)를 제 1 방향(1)에서 왕복운동 시키고, 상기 호퍼(710) 내에 상기 모재(71) 및 패턴재(72)가 교대로 적층된 인조대리석 조성물을 10 cm 크기의 직경을 갖는 상기 호퍼(710)의 배출구를 통해 10 m/min의 속도로 토출시켜, 상기 몰드(720)의 상면으로 주입함으로써, 제 1 방향(1)으로 가로 줄무늬가 형성된 인조대리석 전구체를 형성하였다. 이후, 상기 몰드(720)에 형성된 인조대리석 전구체의 상면을 내측으로 가압하여, 상기에서 형성된 인조대리석 전구체의 가로 줄무늬를 더욱 가늘게 형성하였다.
이후, 상기 몰드(720)의 상면을 덮개(미도시)로 덮고, 상기 몰드(720)의 측면을 개방하였다. 도 8은 실시예 1의 인조대리석 전구체를 압축하는 단계를 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 몰드(820)의 측면을 수평면과 평행하게 회전시킨 후, 상기 몰드(820)를 진공-진동-압축 장비(830)에 투입하고, 5 mbar의 진공도 분위기 및 3000 rpm의 진동 조건 하에서, 3 분간 진공-진동-압축 성형을 수행하여 슬래브를 제조하였다. 이후 상기 슬래브를 오븐에 투입하여 125℃에서 1 시간 동안 경화를 수행하였다. 이에 따라, 도 1에 나타낸 바와 같이, 가로 줄무늬 패턴이 형성된 인조대리석을 제조하였다.
1: 제 1 방향
2: 제 2 방향
3: 상면
4: 수평면
5: 측면
310, 410, 610, 710: 호퍼
31, 41, 61, 71: 모재
32, 42, 62, 72: 패턴재
320, 420, 520, 720, 820: 몰드
830: 진공-진동-압축 장비
X: 몰드 내부의 일 방향
Y: 몰드 내부의 일 방향
H: 몰드 내부의 일 방향

Claims (11)

  1. 제 1 방향에서 상대적으로 왕복 운동하는 호퍼 및 몰드를 이용하고, 상기 호퍼를 이용하여 몰드 내로 모재와 패턴재를 포함하는 인조대리석 조성물을 주입하는 단계; 및
    상기 인조대리석 조성물이 상기 몰드에 주입되어 모재 중에 패턴재에 의해 제 1 방향 무늬가 형성된 인조대리석 전구체로 형성되며, 상기 형성된 인조대리석 전구체를 압축하는 단계를 포함하고,
    상기 압축하는 단계는 몰드에 형성된 인조대리석 전구체의 상면을 내측으로 가압함으로써 수행되는 제 1 압축하는 단계, 및 상기 제 1 압축하는 단계에서 가압된 인조대리석 전구체의 측면을 내측으로 가압함으로써 수행되는 제 2 압축하는 단계를 포함하는 인조대리석의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 호퍼 내로 모재와 패턴재를 포함하는 인조대리석 조성물을 제공하는 단계를 더 포함하는 인조대리석의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 모재로부터 형성된 층과 패턴재로부터 형성된 층이 호퍼 내에서 교대로 적층되도록 인조대리석 조성물을 호퍼 내로 제공하는 인조대리석의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 호퍼에 채워진 모재 내에 패턴재로 형성된 벌크물이 존재하도록 인조대리석 조성물을 호퍼 내로 제공하는 인조대리석의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 방향에서 왕복 운동하는 호퍼를 이용하여 몰드 내로 인조대리석 조성물을 주입하는 인조대리석의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 몰드는 상기 호퍼의 왕복 운동 범위 내에서 정지 상태이거나 운동하는 인조대리석의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 호퍼는 제 1 방향에서 상기 몰드와 반대 방향으로 왕복 운동하는 인조대리석의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 호퍼는 제 2 방향에서 운동하는 것을 더 포함하는 인조대리석의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 따른 제조방법을 수행하기 위한 장치이고,
    인조대리석 조성물을 몰드 내에 공급하고, 몰드와 제 1 방향에서 상대적으로 왕복 운동하는 호퍼;
    상기 호퍼와 제 1 방향에서 상대적으로 왕복 운동을 하면서 호퍼로부터 공급되는 인조대리석 조성물을 수용하는 몰드; 및
    수용된 인조대리석 전구체를 압축하여 소정 형상으로 성형하는 수단을 포함하는 인조대리석의 제조장치.
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