KR102641981B1 - 인조대리석 - Google Patents
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Abstract
아크릴계 수지 시럽, 무기 충진제 및 안료 분산액을 포함하는 인조 대리석 조성물의 경화물이고, 색차계로 측정한 L 값이 33 내지 38이고, ASTM D790 조건에서 측정한 굴곡강도가 6.1 kgf/cm2 이상인 인조 대리석이 제공된다.
Description
본 발명은 인조대리석에 관한 것이다.
무기 충진제를 포함하는 복합체는 건축 재료 등에 다양하게 사용되고 있다. 예를 들어, 인조대리석은 무기 충진제를 포함하고, 천연대리석의 대체 용도로 각광받는 소재로서 은은함과 부드러운 질감, 우수한 가공성, 우수한 내후성 및 우수한 내구성 등을 가지고 있어 다양한 용도로 사용되고 있다.
그리고, 상기와 같은 복합체의 외관과 미적 특성을 개선하기 위하여 안료 등의 착색제가 종종 사용되고 있다. 이때, 상기 복합체 내에서 안료가 잘 분산되지 않으면 색상이 불균일하게 되어 색상편차를 유발할 수 있고, 이는 제품 불량으로 취급될 수 있다. 그리고, 안료의 함량이 적으면 색상 발현이 충분하지 못하여, 복합체에 스크래치 또는 충격 등의 물리적 손상이 가해지거나, 굽힘 등의 성형이 가해질 때, 복합체 표면이 백색으로 변화하는 백화(whitening)현상이 나타나 제품의 품질이 저하되는 문제가 있다.
그리고, 입자크기가 작고 잘 분산된 안료를 제조하기 위하여 분산용매 하에서 안료를 분쇄하는 경우, 사용되는 분산용매로 인해 복합체의 물성이 떨어지는 문제가 발생한다.
이에, 열변형 등의 성형을 가하거나 물리적 손상이 가해지더라도, 제품의 물성을 저하시키지 않으면서, 백화현상에 대해 저항성을 갖는 우수한 착색력을 나타내는 대리석이 요구된다.
본 발명의 목적은 우수한 착색력과 함께 우수한 물성을 갖는 인조대리석을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 아크릴계 수지 시럽, 무기 충진제 및 안료 분산액을 포함하는 인조 대리석 조성물의 경화물이고, 색차계로 측정한 L 값이 33 내지 38이고, ASTM D790 조건에서 측정한 굴곡강도가 6.1 kgf/cm2 이상인 인조 대리석을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 인조 대리석은 우수한 착색력으로 굽힘 등의 굴곡 성형시 백화현상이 발생하는 것을 방지하면서 동시에, 우수한 표면경도, 굴곡강도 및 내열성을 나타낼 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 실험예 3에 따른 열성형 후의 인조 대리석 시편의 일부를 모식화한 것이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 구현예는 아크릴계 수지 시럽, 무기 충진제 및 안료 분산액을 포함하는 인조 대리석 조성물의 경화물이고, 색차계로 측정한 L 값이 33 내지 38이고, ASTM D790 조건에서 측정한 굴곡강도가 6.1 kgf/cm2 이상인 인조 대리석을 제공한다.
인조 대리석은 아크릴계 수지 시럽, 무기 충진제 및 안료 분산액을 포함하는 인조 대리석 조성물의 경화물로서, 인조 대리석은 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 탄산 칼슘, 실리카, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 무기 충진제를 포함하여 난연성을 부여하고, 물성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 안료 분산액은 인조 대리석 조성물에 포함되어 우수한 미적 특성을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 인조 대리석 조성물 내에서 안료, 예를 들어 카본 블랙이 잘 분산되지 않거나, 안료의 함량이 적거나, 안료의 입자 크기가 크면, 색상 발현이 충분하지 못하여 인조 대리석에 스크래치 또는 충격 등의 물리적 손상이 가해지거나, 굽힘 등의 굴곡성형이 가해질 때, 인조 대리석의 무기 충진제가 표면에 노출되고, 이에 따라 인조 대리석 표면이 무기 충진제의 색깔인 백색으로 변화하는 백화(whitening)현상이 나타나 제품의 품질이 저하되는 문제가 있다. 그리고, 안료의 함량을 증가시키기 위하여 분산용매의 양을 함께 증가시키면 인조 대리석의 물성이 저하되는 문제가 발생한다.
상기 인조 대리석은 작은 크기의 균일한 안료를 포함하면서, 우수한 분산성 및 저장 안정성을 나타내고, 무기 충진제에 대하여 우수한 착색성을 나타낼 수 있다. 그리고, 높은 함량의 안료를 포함하면서도 우수한 물성을 동시에 나타낼 수 있다.
상기 인조 대리석은 색차계로 측정한 L 값이 약 33 내지 약 38로서, 우수한 흑색도를 나타내어 향상된 심미감을 부여할 수 있다. 그리고, 인조 대리석 전체에 걸쳐 색상편차 없이 균일한 색상을 나타낼 수 있다. 구체적으로, L 값이 상기 범위를 초과할 경우에는 제품의 흑색도가 부족하여 심미적인 효과가 부족한 문제가 있을 수 있다.
그리고, 상기 인조 대리석의 ASTM D790 조건에서 측정한 굴곡강도는 약 6.1 kgf/cm2 이다. 구체적으로, 상기 인조 대리석은 약 6.1 kgf/cm2 내지 약 9.0 kgf/cm2의 굴곡강도를 가질 수 있다. 상기 인조대리석은 상기 범위의 우수한 L 값과 함께, 상기 범위의 우수한 굴곡 강도를 동시에 가질 수 있다. 예를 들어, 인조 대리석의 굴곡강도가 상기 범위 미만인 경우에는 인조 대리석이 외부 충격에 쉽게 파손되는 문제가 있을 수 있다.
상기 인조 대리석에 포함된 안료 분산액은 안료, 분산용매 및 분산제를 포함하고, 상기 분산용매는 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머일 수 있다. 안료 분산액은 인조 대리석에 포함되어 미적 특성을 나타낼 수 있다. 이때, 안료 분산액에 포함되는 안료의 입자 크기가 작을 수록 효과적으로 색채 특성을 발현할 수 있다. 그리고, 안료의 입자 크기를 작게 하기 위하여, 일반적으로 분산기기를 사용하여 안료를 분산용매에서 분쇄 및 분산하는 전처리 작업을 거친다. 분산용매 및 분쇄된 안료은 안료 분산액에 포함되어 인조 대리석에 미적 특성을 나타낼 수 있다. 이때, 분산용매로서 MEK(Methyl Ethyl Ketone) 등의 유기용제를 사용하는 것이 일반적이나, 인조 대리석과 같이, 두꺼운 두께를 갖는 복합체 제품을 제작하는 경우에는 제품 경화과정 중에 분산용매, 즉 용제의 휘발에 의해서 제품에 용제 끓음 자국이나 용제 기포 자국 등이 남아 불량으로 취급되는 문제가 있다.
이에, 상기와 같은 문제를 극복하기 위하여 분산용매로 휘발성이 적은 디이소데실프탈레이트(DIDP, Diisodecyl phthalate) 등의 가소제를 사용할 수 있다. 그러나, 가소제의 특성으로 인해 가소제를 포함하는 안료 분산액을 이용하여 인조 대리석을 제조하는 경우 인조 대리석의 물성이 저하되는 문제가 있고, 디이소데실프탈레이트 등의 프탈레이트계 화합물은 인체에 유해물질로 사용에 제한이 따른다. 이에 따라, 가소제의 함량을 크게 높일 수 없게 되고, 이와 함께, 투입할 수 있는 안료의 함량이 제한되어, 물리적 손상이 가해지거나, 굽힘 등의 성형이 가해질 때, 인조 대리석 표면이 백색으로 변화하는 백화(whitening)현상이 나타나 제품의 품질이 저하되는 문제가 있다.
상기 안료 분산액은 안료, 분산용매 및 분산제를 포함하고, 상기 분산용매로 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머을 사용하여, 우수한 분산성 및 저장 안정성을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 안료 분산액은 복합체인 인조 대리석에 우수한 착색력을 나타내어 스크래치 또는 충격 등의 물리적 손상이 가해지거나, 굽힘 등의 성형이 가해질 때, 인조 대리석 표면이 백색으로 변화하는 백화(whitening)현상이 나타나는 것을 방지할 수 있으며, 이와 동시에 우수한 표면경도, 굴곡강도 및 내열성 등의 물성을 나타낼 수 있다.
분산용매인 상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머는 반응성 물질로서 가소제와 달리, 인조 대리석의 제조과정에서 경화 반응 등에 참여하여 높은 함량으로 포함되어도 인조 대리석의 물성 저하를 일으키지 않을 수 있다. 이에 따라 상기 안료 분산액은 높은 함량의 안료를 포함할 수 있고, 인조 대리석의 색채 발현도를 높여 백화현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머는 안료 및 분산제와 함께 상기 안료 분산액에 포함되어, 적정의 점도를 부여하고, 안료가 분산기기 안에서 균일하고 작은 입자로 분산될 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머는 메틸(메타)아크릴레이트， 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트， 펜틸(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머는 메틸메타크릴레이트일 수 있으며, 안료를 효율적으로 미립화하고, 인조 대리석의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머를 분산용매로 포함하는 상기 안료 분산액은 폴리아크릴레이트를 포함하는 인조 대리석 조성물에 포함될 수 있다. 이때, 상기 메틸메타크릴레이트는 수지 시럽에 포함된 폴리아크릴레이트와 우수한 상용성을 나타내어 안료의 분산성을 향상시키고, 인조 대리석의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 안료 분산액은 인조 대리석 경화과정에서 상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머가 서로 반응하여 연결될 수 있다. 그리고, 상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머는 상기 인조 대리석 조성물 내의 아크릴계 수지 시럽에 포함된 수지 및/또는 모노머와 반응하여 경화 구조를 형성할 수 있다. 이에 따라, 인조 대리석에 우수한 물성을 부여할 수 있다.
또한, 상기 안료 분산액은 물을 포함하는 수용액이 아닐 수 있다. 상기 안료 분산액은 분산용매로 물을 포함하지 않음으로써, 인조 대리석과 같이, 두꺼운 두께로 복합체 제품을 제작하는 경우에 있어서, 제품에 끓음 자국이나 기포 자국 등이 남아 불량으로 취급되는 것을 방지할 수 있다.
상기 안료 분산액은 안료를 포함하며, 상기 안료의 평균 직경은 약 200nm 내지 약 800nm일 수 있다.
안료, 예를 들어, 카본 블랙은 불안정하여 공기 중에서도 쉽게 응집된 상태로 존재한다. 예를 들어, 일정 범위의 평균입경(이하, 1차 평균입경(Primary Particle size))을 가진 안료를 공기 중에 놓아두면 카본 블랙은 쉽게 응집하여 그보다 더 큰 평균입경을 가진 응집체로 존재한다. 그리고, 공기 중에서 응집된 안료 응집체를 분산용매 내에서 분산기기를 이용하여 분쇄하는 경우, 분산용매 내에서 안료 응집체는 분쇄되면서 동시에 서로의 인력에 의해 쉽게 응집되어 일정 범위의 평균입경(이하, 2차 평균입경(secondary particle size))을 갖게 된다.
상기 안료 분산액에 포함된 상기 안료의 상기 평균 직경은 분산용매 내에서 분산기기를 이용하여 분쇄 및 분산시킨 후에 형성된 상기 안료의 2차 평균입경(secondary particle size)을 의미한다.
상기 안료 분산액은 안료입자의 종류 및 안료입자의 제조방식을 조절하여 약 15nm 내지 약 100nm의 1차 평균입경(Primary Particle size)을 가진 안료를 이용하여, 안료가 적용된 제품 즉, 인조 대리석에 우수한 색상을 발현시킬 수 있다. 그리고, 상기 안료 분산액은 상기 범위의 1차 평균입경(Primary Particle size)을 가진 안료로 이루어진 안료 응집체를 분산용매, 분산장비 및 분산 작업시간 등의 안료 분산작업 조건을 조절하여, 약 200nm 내지 약 800nm의 2차 평균입경(secondary particle size)을 가진 안료를 포함하도록 할 수 있다. 상기 안료 분산액은 상기 범위의 2차 평균입경을 가진 안료를 포함하여, 우수한 분산성 및 저장안정성을 나타낼 수 있다. 안료의 평균 입경은 입도분석기(Zetasizer ZS60, Malvern) 을 이용하여 측정할 수 있다.
구체적으로, 안료의 1차 평균입경 및 2차 평균입경이 상기 범위를 초과하는 경우, 색상 발현이 충분하지 못할 수 있다. 이에 따라, 인조 대리석에 스크래치 또는 충격 등의 물리적 손상이 가해지거나, 굽힘 등의 성형이 가해질 때, 인조 대리석 표면에 발생하는 미세 크랙에 의해 백색으로 변화하는 백화(whitening)현상이 나타나 제품의 품질이 저하되는 문제가 있다. 그리고, 안료의 1차 평균입경 및 2차 평균입경이 상기 범위 미만인 경우에는 안료의 흡유량이 높아지게 되어 안료 분산액의 점도를 조절하기 어렵거나 안료의 재응집이 쉽게 발생할 수 있는 문제가 있다. 또한, 안료의 2차 평균입경이 상기 범위를 초과하는 경우에는 안료 분산액에서 안료가 안정하게 분산되지 못하고 침전되어 장기 보관 안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 안료는 상기 분산용매 내에서 상기 범위의 평균 직경으로 분쇄 및 분산되어 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 안료 분산액은 상기 분산용매를 사용하여 적정의 점도를 부여할 수 있고, 이에 따라, 전단력이 우수한 분산기기를 사용하여 작고 균일한 안료 입자를 생성할 수 있다.
그리고, 상기 안료의 다분산 지수는 (PDI, Poly Dispersity Index)는 약 0.1 내지 약 0.5일 수 있다. 상기 안료 분산액은 상기 범위의 낮은 다분산 지수를 갖는 균일한 안료를 포함하여 분산성을 높일 수 있다. 안료의 다분산 지수는 Zetasizer ZS60, Malvern 을 이용하여 측정될 수 있다.
상기 안료는 상기 안료 분산액 100 중량부 대비 약 10 중량부 내지 약 40 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 안료의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 인조 대리석의 색채 발현이 저하되고, 인조 대리석에 일정 이상의 색채를 발현시키기 위하여 안료 분산액의 함량을 증가시키면 이에 함께 분산용매의 함량이 필요 이상으로 많아져 비용이 상승하는 문제가 있고, 안료의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 재응집이 발생하고 분산안정성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 안료는 카본 블랙, 아닐린블랙, 티타늄 블랙, 그라파이트, 팽창 흑연, 산화철 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 안료 분산액은 카본 블랙을 포함하여 인조 대리석에 우수한 흑색도를 나타낼 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 카본 블랙의 pH는 약 2.5 내지 약 4일 수 있다. 상기 안료 분산액은 상기 범위의 표면 pH를 갖는 카본 블랙을 포함하여 상기 분산용매 특히, 메틸메타크릴레이트와의 상용성을 향상시켜 분산 안정성 및 저장 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 안료 분산액은 상기 안료 대 상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머를 약 1:7 내지 약 5:7의 중량비로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 안료의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 불필요하게 투입되는 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머의 양이 많아져서 점도 조절이 어려워지고, 인조 대리석의 물성이 떨어지며, 비용이 상승하여 비경제적일 수 있다. 예를 들어, 짙은 색깔 발현을 위하여 안료의 양을 증가시키기 위해서는 투입되는 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머 양이 더불어 많아지게 되고, 이렇게 증가된 과량의 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머에 의해서 미반응된 잔류 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머들이 발생하여 가스가 발생하거나 폴리메틸메타크릴레이트 수지의 중합도가 낮아지게 되어 인조 대리석의 물성이 저하될 수 있다. 예를 들어, 상기 범위 미만의 함량비로 안료 및 분산용매를 포함하는 안료 분산액으로부터 제조된 인조 대리석은 바콜경도 및 열변형온도(HDT) 등에 있어서 건축용 인조 대리석 등에서 요구하는 스펙에 못 미칠 수 있다.
그리고, 안료의 함량비가 상기 범위를 초과하는 경우에는 안료가 응집하여 침전되는 등 분산성이 저하되고, 안료 분산액 내에서 안료의 상분리가 발생할 수 있으며, 안료 분산액의 점도가 높아져 분산작업의 효율성이 떨어지는 등의 문제가 있을 수 있다. 또한, 안료의 응집으로 인해 안료 분산액의 저장 안정성이 떨어지게 되고, 안료 분산액 보관 중에 응집되고, 침전된 안료들은 인조 대리석 조성물 내에서 분산되지 못하고 응집된 상태로 인조 대리석에 남을 수 있다. 이에 따라, 인조 대리석 등의 제품의 색상이 다른 이물질로 보이게 되거나, 울퉁불퉁한 표면을 만들거나, 제품색상이 불균일하게 되어 색상편차를 유발하게 되어 품질 균일도가 저하될 수 있다. 그리고, 저장안정성이 부족한 안료 분산액을 인조 대리석 제조에 사용하게 되면, 계량한 안료 분산액에 포함된 안료의 함량이 달라지게 되어, 인조 대리석 등의 표면의 '표면 색상(L value)'이 불량해지거나, 성형부위에 백화현상이 나타날 수 있다.
상기 안료 분산액은 분산제를 포함하여, 상기 안료의 분산성을 향상시키고, 저장 안정성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 안료 분산액은 분산제로 아민가 및 산가를 동시에 갖는 고분자를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 분산제는 약 0mg KOH/g 내지 약 50mg KOH/g의 아민가 또는 약 15mg KOH/g 내지 약 20mg KOH/g의 아민가를 가질 수 있다. 그리고, 상기 분산제는 약 0mg KOH/g 내지 약 50mg KOH/g의 산가 또는 약 5mg KOH/g 내지 약 10mg KOH/g의 산가를 가질 수 있다. 상기 안료 분산액은 상기 범위의 아민가 및 산가를 갖는 분산제를 포함하여 안료, 특히 카본 블랙과의 친화력(affinity)을 향상시켜 카본 블랙의 응집을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 분산제는 고분자량 공중합체의 알킬암모늄 염일 수 있다.
상기 분산제는 상기 안료 분산액 100 중량부 대비 약 2 중량부 내지 약 15 중량부의 함량으로 포함되어 많은 비용을 들이지 않고도 우수한 분산력을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 안료 분산액에 포함된 상기 안료 대 상기 분산제의 중량비는 약 30:3 내지 약 30:15일 수 있다. 상기 안료 분산액은 상기 안료 및 상기 분산제를 상기 범위의 중량비로 포함하여 경제적으로 분산성 및 저장 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 안료 분산액은 상기 분산용매, 상기 안료 및 상기 분산제를 포함하는 것으로서, 25℃에서 약 10cps 내지 약 500cps의 점도를 가질 수 있다. 구체적으로, 25℃에서 약 10cps 내지 약 100cps의 점도를 가질 수 있다. 상기 안료 분산액은 상기 범위의 점도를 가져 비드밀에 의해 우수한 전단력으로 작고 균일한 안료를 효율적으로 분쇄 및 분산시킬 수 있다. 안료 분산액의 점도가 상기 범위를 초과하는 경우에는 고점도의 물질을 분쇄시킬 수 있는 분산기기를 사용하여 안료를 분쇄시켜야 한다. 그러나, 고점도 물질에 적합한 분산기기는 비드밀과 비교하여 전단력이 떨어지는 바, 분쇄된 안료의 입자 크기가 상대적으로 커지게 되고 이에 따라, 색채의 발현이 떨어지고, 백화현상 개선에 효율적이지 못하다. 그리고, 안료 분산액의 점도가 상기 범위 미만인 경우에는 안료의 재응집이 쉽게 발생하고 침전하는 등의 문제가 있을 수 있다.
상기 인조 대리석은 상기 안료의 우수한 분산 안정성 등으로 인조 대리석 전체에 걸쳐 색상편차 없이 균일한 색상을 나타내고, 스크래치 또는 충격 등의 물리적 손상이 가해지거나, 굽힘 등의 성형이 가해질 때 인조 대리석 표면의 백화 현상을 방지할 수 있다. 이와 동시에, 상기 인조 대리석은 우수한 표면경도, 굴곡강도 및 내열성를 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 인조 대리석은 ASTM D648에 따른, 열 변형 온도가 약 85℃ 이상으로 우수한 내열성을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 인조 대리석은 약 85℃ 내지 약 120℃의 열 변형 온도를 가질 수 있다. 인조 대리석의 열 변형 온도가 상기 범위 미만인 경우에는 여름철의 높은 온도로 인해 보관 중에 제품의 변형이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 상기 인조 대리석의 바콜경도는 약 58 이상으로 우수한 표면경도를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 인조 대리석의 바콜경도는 약 58 내지 약 80일 수 있다. 인조대리석의 바콜경도가 상기 범위 미만인 경우에는 성형과정이나 외부 충격 등에 쉽게 스크래치가 발생할 수 있다.
또한, 상기 인조 대리석은 16R 몰드에서 열성형한 후, 곡선으로 성형된 부분(L1)과 곡선으로 성형되지 않은 부분(L2)의 색차계 L값 차이(△L=|L1 - L2|)가 4 미만일 수 있다. 상기 인조 대리석은 상기 범위의 색차계 L값 차이를 가짐으로써, 인조 대리석에 스크래치 또는 충격 등의 물리적 손상이 가해지거나, 굽힘 등의 굴곡성형이 가해질 때, 인조 대리석의 무기 충진제가 표면에 노출되고, 이에 따라 인조 대리석 표면이 무기 충진제의 색깔인 백색으로 변화하는 백화(whitening)현상이 나타나 제품의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 색차계 L값 차이가 4를 초과하는 경우, 인조 대리석에 스크래치 또는 충격 등의 물리적 손상이 가해지거나, 굽힘 등의 굴곡성형이 가해질 때 백화현상이 나타날 수 있다.
(실시예)
실시예 1:
약 50nm의 1차 평균입경을 갖는 카본 블랙이 응집하여 형성된 응집체 10 중량부를 메틸메타크릴레이트 70 중량부 및 분산제 3 중량부에 혼합하고, 1㎜구경의 비드를 갖는 비드밀(bead-mill) 장치로 상기 카본 블랙을 분쇄하여 약 500㎚의 평균 직경(2차 평균입경)을 갖는 카본 블랙을 분산시킨 안료 분산액을 제조하였다. 이때, 상기 안료 분산액은 25℃에서 약 15cps의 점도를 가진다.
그리고, 폴리메틸메타아크릴레이트 30중량%와 메틸메타아크릴레이트 70중량%를 60℃, 30분 동안 교반하여 아크릴계 수지 시럽(25℃, 점도 1000 cps)을 제조하였다. 그리고 상기 아크릴계 수지 시럽 33중량부에 수산화알루미늄(ATH) 60 중량부, 가교제 및 열개시제를 포함하는 첨가제 2중량부 및 상기 안료 분산액 6 중량부를 포함하고, 30℃에서 40분 동안 교반하여 인조대리석 조성물 (점도 5000 cps, 25℃)을 제조하였다. 이 후, 상기 인조 대리석 조성물을 몰드에 투입한 후, 80℃에서 30분 동안 경화시켜 인조 대리석을 제조하였다.
실시예 2:
메틸메타크릴레이트 70 중량부에 카본 블랙 30 중량부 및 분산제 9 중량부를 혼합하고, 1㎜구경의 비드를 갖는 비드밀(bead-mill) 장치로 상기 카본 블랙을 분쇄하여 평균 직경 500㎚ 의 카본 블랙을 분산시킨 안료 분산액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조 대리석을 제조하였다. 이때, 상기 안료 분산액은 25℃에서 약 20cps의 점도를 가진다.
실시예 3:
메틸메타크릴레이트 70 중량부에 카본 블랙 50 중량부 및 분산제 15 중량부를 혼합하고, 1㎜구경의 비드를 갖는 비드밀(bead-mill) 장치로 상기 카본 블랙을 분쇄하여 평균 직경 500㎚ 의 카본 블랙을 분산시킨 안료 분산액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조 대리석을 제조하였다. 이때, 상기 안료 분산액은 25℃에서 약 100cps의 점도를 가진다.
비교예 1:
메틸메타크릴레이트 70 중량부에 카본 블랙 8 중량부 및 분산제 2.4 중량부를 혼합하고, 1㎜구경의 비드를 갖는 비드밀(bead-mill) 장치로 상기 카본 블랙을 분쇄하여 평균 직경 500㎚ 의 카본 블랙을 분산시킨 안료 분산액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조 대리석을 제조하였다. 이때, 상기 안료 분산액은 25℃에서 약 10cps의 점도를 가진다.
비교예 2:
메틸메타크릴레이트 70 중량부에 카본 블랙 60 중량부 및 분산제 18 중량부를 혼합하고, 1㎜구경의 비드를 갖는 비드밀(bead-mill) 장치로 상기 카본 블랙을 분쇄하여 평균 직경 500㎚ 의 카본 블랙을 분산시킨 안료 분산액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조 대리석을 제조하였다. 이때, 상기 안료 분산액은 25℃에서 약 210cps의 점도를 가진다.
비교예 3:
메틸메타크릴레이트 대신에 디이소데실프탈레이트(DIDP, Diisodecyl phthalate) 70 중량부에 카본 블랙 30 중량부 및 분산제 10 중량부를 혼합하고, 1㎜구경의 비드를 갖는 비드밀(bead-mill) 장치로 상기 카본 블랙을 분쇄하여 평균 직경 500㎚ 의 카본 블랙을 분산시킨 안료 분산액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조 대리석을 제조하였다. 이때, 상기 안료 분산액은 25℃에서 약 1,000cps의 점도를 가진다.
평가
실험예 1: 안료 분산액의 저장 안정성
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 안료 분산액을 80㎖ 바이알에 넣고, 3개월 동안 방치하였다. 그 후, 상기 바이알에 카본 블랙 침전물이 발생하는지 육안으로 확인하고, 하기 기준에 따라 저장 안정성을 평가하였다. 그리고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
(평가 기준)
침전물이 보이지 않는 경우: Ｏ
침전물이 보이는 경우: Ｘ
실험예 2: : 인조대리석의 흑색도 평가
상기 실시예 및 비교예의 인조대리석을 거칠기가 1000방(#1000)인 샌드페이퍼로 연마하고, 재단기로 100mm(L)Х100mm(W)Х12mm(T) 크기의 시편으로 제작하였다.
그리고, 상기 시편의 표면을 색차계 CR-400를 이용하여 색차값(L)을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 이때, L값이 낮을수록 흑색도가 높음을 의미한다.
실험예 3: 인조대리석 열성형시 곡선 부분의 백화 정도 평가
상기 실시예 및 비교예의 인조대리석을 거칠기가 1000방(#1000)인 샌드페이퍼로 연마하고, 재단기로 200 mm(L)Х50 mm(W)Х12mm(T) 크기의 시편으로 제작한 후, 상기 시편을 대류 오븐에서 180℃에서 10분 동안 방치하였다.
그 후, 상기 시편을 오븐에서 꺼낸 직후 곡률반경이 16mm인 몰드(16R 몰드)에 넣고 열성형 후 냉각시켰다. 도 1은 상기 열성형 후의 시편 일부를 모식화한 것이고, 2점 쇄선 부분은 생략된 부분을 나타낸다. 그리고, 색차계 CR-400을 이용하여 상기 시편의 곡선으로 성형된 부분(L1)과 성형되지 않은 부분(L2)의 백화 정도를 하기 기준에 따라 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
(평가 기준)
곡선 성형부분과 성형되지 않은 부분의 L값 차이 (△L=|L1 - L2|)가 4 미만인 경우: ○
L값 차이 (△L)가 4를 이상이거나, 성형과정에서 인조대리석이 성형성 부족으로 파손되어 측정이 불가능한 경우: X
실험예 4: 열변형 온도(HDT)
상기 실시예 및 비교예의 인조대리석을 거칠기가 1000방(#1000)인 샌드페이퍼로 연마하고, 재단기로 100mm(L)Х 20mm(W)Х12mm(T) 크기의 시편으로 제작하였다.
그리고, 열변형 온도 측정장비(148-HD-PC, YASUDA)를 사용하여 열변형 온도를 측정하였다. 구체적으로, 상기 시편을 측정장비 홀더에 고정하고 실리콘 오일에 침적한후 1분당 2℃씩 승온하였다. 그리고, 수축, 치수변화, 휨 등 외형적인 변화가 발생하기 시작하는 온도를 측정하였으며 이 결과는 표 1에 기재하였다.
실험예 5: 바콜경도
상기 실시예 및 비교예의 인조대리석을 거칠기가 1000방(#1000)인 샌드페이퍼로 연마하고, 재단기로 100mm(L)Х100mm(W)Х12mm(T) 크기의 시편으로 제작하였다.
그리고, 바콜경도계(GYZJ 934-1, Barber Colman company)를 이용하여 상기 시편의 바콜경도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 6: 굴곡강도(kgf/cm2)
상기 실시예 및 비교예의 인조대리석을 거칠기가 1000방인 샌드페이퍼로 연마하고, 재단기로 100mm(L)Х20 mm(W)Х12mm(T) 크기의 시편으로 제작하였다.
그리고, 상기 시편의 굴곡강도는 ASTM D 790 조건에서 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
| 안료 분산액의저장 안정성 |
인조대리석의 색차값(L) | 굴곡 성형시 백화 정도 | 열변형 온도 (℃) |
바콜 경도 | 굴곡 강도 (kgf/cm2) |
|
| 실시예 1 | O | 37 | O | 97 | 61 | 7.3 |
| 실시예 2 | O | 34 | O | 96 | 60 | 7.2 |
| 실시예 3 | O | 33 | O | 95 | 58 | 6.7 |
| 비교예 1 | O | 40 | X | 97 | 61 | 7.3 |
| 비교예 2 | X | 31 | O | 93 | 57 | 6.1 |
| 비교예 3 | X | 34 | O | 70 | 48 | 5.6 |
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예의 안료 분산액은 우수한 저장 안정성을 나타내며, 이로부터 제조된 인조대리석은 인조대리석 전체에 걸쳐 우수한 착색력으로 굽힘 등의 굴곡 성형시 백화현상이 발생하지 않으며, 동시에 우수한 바콜경도, 굴곡강도 및 열변형 온도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 1의 경우, 카본블랙의 함량이 낮아 저장 안정성은 문제되지 않으나 색차 값이 높고, 백화현상이 발생하는 문제가 있다. 그리고, 비교예 2의 경우 카본 블랙의 함량이 높아 저장 안정성이 저하되고, 표 1에는 나타내지 않았으나, 인조대리석 전체에 걸쳐 제품색상이 불균일하게 색상편차가 나타났다. 그리고, 비교예 3의 경우 분산용매로 가소제를 사용하여 점도가 높아지고 평균 직경이 큰 카본 블랙을 포함하여 안료 분산액의 저장 안정성이 현저히 저하되고, 열변형 온도, 바콜경도 및 굴곡 강도 등의 물성이 현저히 떨어지는 것을 확인 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
Claims (11)
- 아크릴계 수지 시럽, 무기 충진제 및 안료 분산액을 포함하는 인조 대리석 조성물의 경화물이고,
상기 안료 분산액은 안료, 분산용매 및 분산제를 포함하고,
상기 분산용매는 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머이며,
상기 안료 대 상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머의 중량비가 1:7 내지 5:7 이고,
상기 C1 내지 C11의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 모노머는 메틸(메타)아크릴레이트， 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트， 펜틸(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고,
색차계로 측정한 L 값이 33 내지 38이고,
ASTM D790 조건에서 측정한 굴곡강도가 6.1 kgf/cm2 내지 9.0 kgf/cm2 인
인조 대리석.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 안료는 카본 블랙, 아닐린블랙, 티타늄 블랙, 그라파이트, 팽창 흑연, 산화철 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
인조 대리석.
- 제1항에 있어서,
상기 안료의 평균 직경이 200㎚ 내지 800㎚인
인조 대리석.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 안료 대 상기 분산제의 중량비가 30:3 내지 30:15인
인조 대리석.
- 제1항에 있어서,
상기 분산용매는 물을 포함하지 않는
인조 대리석.
- 제1항에 있어서,
ASTM D648에 따른, 열 변형 온도가 85 ℃ 이상인
인조 대리석.
- 제1항에 있어서,
바콜경도가 58 이상인
인조 대리석.
- 제1항에 있어서,
상기 인조대리석을 곡률반경이 16mm인 몰드에서 열성형한 후, 곡선으로 성형된 부분(L1)과 곡선으로 성형되지 않은 부분(L2)의 색차계 L값 차이(△L=|L1 - L2|)가 4 미만인
인조 대리석.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190049190A KR102641981B1 (ko) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 인조대리석 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020190049190A KR102641981B1 (ko) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 인조대리석 |
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|---|---|
| KR20200125865A KR20200125865A (ko) | 2020-11-05 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2003327460A (ja) | 2001-11-06 | 2003-11-19 | Nippon Shokubai Co Ltd | 人工大理石およびその製造方法 |
| KR100715606B1 (ko) | 2005-12-30 | 2007-05-10 | 제일모직주식회사 | 고투명 인조대리석 마블칩, 그 제조방법 및 이를 이용한 인조대리석 |
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|---|---|---|---|---|
| US4413089A (en) * | 1982-03-10 | 1983-11-01 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Use of iron oxide pigments in a polymethyl methacrylate article |
| KR20080041501A (ko) * | 2006-11-07 | 2008-05-13 | 주식회사 에스켐 | 인조대리석용 칩 및 그의 제조방법 |
-
2019
- 2019-04-26 KR KR1020190049190A patent/KR102641981B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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