KR102641984B1 - 인조대리석 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아크릴 수지, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석에 대한 것이다. 또한 본 발명은 아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석 원료 조성물의 경화물인 인조대리석에 대한 것이다.
Description
본 발명은 인조대리석 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인조대리석은 천연대리석의 대체 용도로서 각광받는 소재로서 은은함과 부드러운 질감, 우수한 가공성, 우수한 내후성 및 우수한 내구성 등을 가지고 있어 다양한 용도로 사용될 수 있다. 인조대리석의 이와 같은 물성으로 인해 예를 들어, 싱크대, 세면대, 욕조, 매장의 접수대 등 각종 카운터의 상판, 문지방, 가구, 식탁, 내벽재 등 건축용 내외장재, 마감재, 각종 인테리어 조형물 등에 이용될 수 있다.
최근에는 인조대리석의 발색 및 모양을 개선하여 미감을 증진시키는 연구들이 이루어지고 있는데, 예컨대, 한국등록특허 10-1270415호는 마블칩을 이용하여 무늬 및 외관을 다양화한 인조대리석을 개시하고 있으며, 한국등록특허 10-1255006호는 다층구조의 마블칩을 이용하여 제조한 인조대리석을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 내충격성이 개선된 인조대리석을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
아크릴 수지, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석을 제공한다.
또한 본 발명은,
아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석 원료 조성물의 경화물인 인조대리석을 제공한다.
또한 본 발명은,
아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 혼합하여 인조대리석 원료 조성물을 제조하는 단계;및
상기 인조대리석 원료 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 인조대리석의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 인조대리석은 내충격성이 개선된 특징이 있다.
본 발명은,
아크릴 수지, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석에 대한 것이다.
또한 본 발명은,
아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석 원료 조성물의 경화물인 인조대리석에 대한 것이다.
또한 본 발명은,
아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 혼합하여 인조대리석 원료 조성물을 제조하는 단계;및
상기 인조대리석 원료 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 인조대리석의 제조 방법에 대한 것이다.
이하 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명의 인조대리석
본 발명은 아크릴 수지, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석에 대한 것이다.
이때 아크릴 수지란, 아크릴계 수지 및 아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 수지 시럽을 이용하여 본 발명의 방법에 따라 인조대리석이 제조되었을 때 인조대리석 내 존재하는 아크릴기를 갖는 수지를 가리킨다.
인조대리석의 제조 방법
본 발명은 아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 혼합하여 인조대리석 원료 조성물을 제조하는 단계;및 상기 인조대리석 원료 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 인조대리석의 제조 방법에 대한 것이다.
이하, 본 발명의 인조대리석 및 인조대리석의 제조 방법에 대한 설명은 상호 간에 적용된다.
인조대리석 원료 조성물
본 발명의 인조대리석의 제조 방법은 아크릴계 수지 및 아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 혼합하여 인조대리석 원료 조성물을 제조하는 단계를 포함한다. 이때, 개시제, 가교제, 분산제, 안료, 산화방지제, 커플링제 등 다른 첨가제들을 적절히 더 첨가할 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 폴리메틸메타크릴레이트인 것이 바람직하며, 중량평균분자량이 약 50,000g/mol 내지 약 150,000g/mol 일 수 있다. 상기 아크릴계 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만일 경우 상기 조성물의 점도가 낮아져 흐름성이 지나치게 커질 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 상기 조성물의 점도가 높아져 기포의 제어가 어려워지거나 성형성이 떨어질 수 있다.
상기 아크릴계 단량체는 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 히드록시 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 카르복실기 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머, 질소 함유 (메트)아크릴레이트계 모노머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 수지 및 아크릴계 단량체를 혼합하여 아크릴계 수지 시럽를 제조한다. 상기 아크릴계 수지 시럽은 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 아크릴계 단량체 200 내지 450 중량부를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 220 내지 400 중량부 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 230 내지 300 중량부 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 수지 시럽은 폴리아크릴계 수지 뿐 아니라, 폴리에스테르계 수지, 폴리스타이렌계 수지, 아크릴계 단량체, 에스테르계 단량체, 스타이렌계 단량체 등을 추가로 포함할 수 있으며, 당업자는 본 발명의 인조대리석의 물성에 유의한 영향을 주지 않는 범위 내에서 그 양을 적절히 조절할 수 있을 것이다.
본 발명의 셀룰로오스 섬유는 천연 섬유 또는 합성 섬유일 수 있으며, 예컨대, 재생 나무, 재활용 셀룰로오스, 일반 나무 등에서 추출한 셀룰로오스 펄프를 이용하여 제조된 섬유일 수 있다. 본 발명에서는 본 발명의 셀룰로오스 섬유의 조건에 맞는 섬유를 구입하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 셀룰로오스 섬유는 나무에서 추출한 천연 셀룰로우스 펄프로부터 가공된 것일 수 있고, 이 때 수분 및 용제에 대한 상용성, 내열성, 내화학성이 우수하고, 비중이 높으며 탄성이 낮은 것이 바람직하다.
본 발명의 셀룰로오스 섬유는 섬유의 개수 기준으로 전체 섬유들 중 80%가 75 μm 이상 500 μm 이하의 길이를 갖는 셀룰로오스 섬유이다. 전체 섬유들 중 80%가 500 μm를 초과하는 셀룰로오스 섬유를 사용할 경우 제조된 인조대리석에서 섬유의 존재가 육안으로 보여 미관을 해치게 된다. 또한 전체 섬유들 중 80%가 500 μm를 초과하는 셀룰로오스 섬유를 사용할 경우 인조대리석의 색상과 셀룰로오스 섬유의 색상을 일치시켜야 하기 때문에 인조대리석 제조 시 제약이 되고, 인조대리석의 고온 열성형성이 저하된다. 본 발명의 셀룰로오스 섬유는 섬유의 개수 기준으로 전체 섬유들 중 80%의 섬유의 지름이 5 내지 50 μm일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 40 μm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 μm일 수 있다.
상기 셀룰로오스 섬유는 섬유의 개수 기준으로 전체 섬유들 중 80%의 종횡비 (가로 대 세로의 비율, height to width ratio)가 1: 3 내지 20의 범위 내에 있는 것이 바람직하며, 당업자는 셀룰로오스 섬유의 지름 및 길이를 적절히 선택할 수 있다.
상기 아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여 셀룰로오스 섬유는 1 내지 10 중량부 사용될 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 7 중량부 사용된다. 셀룰로오스 섬유가 1 중량부 미만인 경우 인조대리석의 내충격성이 유의하게 개선되지 않는다. 또한 셀룰로오스 섬유가 10중량부를 초과하는 경우 셀룰로오스 섬유의 흡유성으로 인해 아크릴계 단량체를 흡수하여 배합물의 점도가 지나치게 상승하고 인조대리석 제조시 취급이 어려워진다. 또한 인조대리석의 성질이 잘 부러지게(brittle) 되어 고온열성형성이 저하된다.
본 발명의 수산화알루미늄은 입자의 개수 기준으로 전체 수산화알루미늄들 중 80%가 1㎛ 내지 100㎛의 직경을 갖는 수산화알루미늄을 사용할 수 있으며, 이 경우 아크릴계 수지와의 상호작용이 증가되어 신율 등과 같은 물성이 향상된다.
상기 아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여 수산화알루미늄은 100 내지 250 중량부 사용될 수 있고, 바람직하게는 150 내지 200 중량부 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 수산화알루미늄의 함량이 상기 범위, 즉 100 중량부 미만인 경우에는, 인조대리석의 비중이 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 상기 범위, 즉 250 중량부를 초과하는 경우에는 수산화알루미늄 뭉침, 침전, 점도 안정성 저하 등의 현상이 일어나 인조대리석의 제조 공정에 문제가 생기며, 내충격성 등 인조대리석의 물성이 저하된다.
본 발명에서 사용가능한 분산제는 인조대리석 제조에 사용되는 임의의 분산제를 적절히 사용하면 되고 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 분산제는 탄소수 2 내지 15의 알킬렌 반복단위를 갖고, 폴리에테르 작용화되고, 말단에 실란기를 갖는 화합물일 수 있다. 상기 분산제는 상기 에테르 작용기를 다른 말단에 갖는 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 분산제는 탄소수 2 내지 15의 알킬렌 반복단위를 갖는, 폴리알킬렌글라이콜 작용화된 실란 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 분산제는 탄소수 2 내지 15의 알킬렌 반복단위를 갖는, 폴리알킬렌글라이콜 작용화된 알콕시실란일 수 있다. 구체적으로, 상기 분산제는 폴리에틸렌글라이콜 알콕시실란, 폴리프로필렌글라이콜 알콕시실란, 폴리부틸렌글라이콜 알콕시실란, 폴리펜틸렌글라이콜 알콕시 실란, 폴리헥실렌글라이콜 알콕시 실란, 폴리헵틸렌글라이콜 알콕시 실란, 폴리옥틸렌글라이콜 알콕시 실란, 폴리노닐렌글라이콜 알콕시 실란, 인산 폴리에스테르 등일 수 있다.
상기 분산제의 어는 점은 약 -10℃ 미만일 수 있다. 구체적으로, 약 -30℃ 내지 약 -8℃ 일 수 있다. 그리고, 상기 분산제의 인화점(flash point)은 약 95℃ 초과일 수 있다. 구체적으로, 분산제의 인화점은 약 98℃ 내지 약 120℃ 일 수 있다. 상기 분산제는 상기 범위의 어는 점 및 인화점을 가짐으로써, 인조대리석의 물성을 저하시키지 않고, 수산화알루미늄이 적절히 분산되게 할 수 있다. 상기 아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여 분산제는 0.1 내지 3 중량부 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 개시제는 인조대리석 제조에 사용되는 임의의 개시제를 적절히 사용하면 되고 특별히 제한되지 않는다. 상기 개시제는 중합 반응 개시제로, 본 발명에서는 열 개시제인 것이 바람직하다. 상기 열 개시제는 유기과산화물로서 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀 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, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트, t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 본 발명에서는 아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여, 개시제는 0.01 내지 5 중량부 사용될 수 있고, 바람직하게는 0.4 내지 3.5 중량부 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 커플링제는 인조대리석 제조에 사용되는 임의의 커플링제를 적절히 사용하면 되고 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 커플링제는 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-(메타) 아크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-(메타) 아크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-(메타)아크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-(메타)아크릴록시프로필 트리에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필 아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란의 염산염, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 본 발명에서는 아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여, 커플링제를 0.1 내지 4 중량부 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 가교제는 인조대리석 제조에 사용되는 임의의 가교제를 적절히 사용하면 되고 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 가교제는 이관능성 (메트)아크릴레이트계 모노머, 이관능성 (메트)아크릴레이트계 올리고머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 이관능성이란 경화 반응 시 결합을 형성할 수 있는 이중 결합을 포함하는 소정의 기, 예를 들어 아크릴레이트기가 2개 존재한다는 의미를 나타낼 수 있다. 상기 이관능성 (메트)아크릴레이트계 모노머는 예를 들어, 1,2-에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,12-도데탄디올 아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 200 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 400 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 600 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트(neopentylglycol adipate) 디(메트)아크릴레이트, 히드록시피발산(hydroxyl puivalic acid) 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(dicyclopentanyl) 디(메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐 디(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 디(메트)아크릴레이트, 디(메트)아크릴록시 에틸 이소시아누레이트, 알릴(allyl)화 시클로헥실 디(메트)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올(메트)아크릴레이트, 디메틸롤 디시클로펜탄 디(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 헥사히드로프탈산 디(메트)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸프로판 디(메트)아크릴레이트, 아다만탄(adamantane) 디(메트)아크릴레이트,9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오린(fluorine) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 본 발명에서는 아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여, 상기 가교제는 0.1 내지 10 중량부 사용될 수 있고, 바람직하게는 0.4 내지 8 중량부 사용될 수 있다.
상기 인조대리석 원료 조성물은 인조대리석 원료 조성물의 제조 당시 점도가 2,000 내지 6,000 cps이고, 인조대리석 원료 조성물의 제조 후 실온에서 90분 보관 하는 동안, 점도 변화가 2,000 cps 이하인 것이 바람직하다. 이는 90분 보관하는 동안 점도가 8,000 cps를 초과하지 않는다는 것을 의미한다. 이로써 본 발명의 인조대리석 원료 조성물은 연속 캐스팅 공정을 이용할 수 있을 정도로 흐름성이 우수하게 된다.
인조대리석 원료 조성물의 경화
본 발명의 인조대리석은 아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석 원료 조성물의 경화물일 수 있다. 본 발명의 인조대리석의 제조 방법은 인조대리석 원료 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다. 상기 경화는 60 내지 125 ℃에서 열 경화로 이루어질 수 있고, 또한 연속 캐스팅 공정을 통하여 이루어질 수 있다. 본 발명의 인조대리석 원료 조성물은 적절한 점도 및 라디칼 중합 반응 속도를 갖기 때문에 연속 캐스팅 공정을 이용할 수 있을 정도의 흐름성 및 경화 반응 속도를 갖는다. 따라서, 생산 효율이 좋지 않은 프레스 공법을 사용할 필요가 없다.
인조대리석
본 발명은 아크릴 수지, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석에 대한 것이다. 또한 본 발명은 본 발명의 인조대리석의 제조 방법을 이용하여 제조된 인조대리석에 대한 것이다. 또한 본 발명은 아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 포함하는 인조대리석 원료 조성물의 경화물인 인조대리석에 대한 것이다.
이때 아크릴 수지란, 아크릴계 수지 및 아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 수지 시럽을 이용하여 본 발명의 방법에 따라 인조대리석이 제조되었을 때 인조대리석 내 존재하는 아크릴기를 갖는 수지를 가리킨다.
그 외 본 발명의 인조대리석의 성분들은 상기 인조대리석의 제조 방법에서 사용한 성분들과 공통된다. 본 발명의 인조대리석은 230 mm (길이) X 230 mm (폭) X 12 mm (두께)로 커팅한 인조대리석 시편에 대하여 EN-438-2 Part21 규격에 따른 쇠구슬 낙하 시험 시 1.9 m에서 인조대리석 시편이 깨지지 않으며, 비중이 1.6 내지 1.8이다. 바람직하게는 상기 조건으로 쇠구슬 낙하 시험 시 1.9 m에서 인조대리석 시편이 깨지지 않고, 더욱 바람직하게는 2.0 m에서 인조대리석 시편이 깨지지 않고, 더욱 더 바람직하게는 2.1 m에서 인조대리석 시편이 깨지지 않는다.
본 발명의 인조대리석은 200 mm (길이) Χ 50 mm (폭) Χ 12mm (두께)로 커팅한 인조대리석 시편에 대하여, 상기 시편을 오븐에서 180 ℃에서 10분 동안 방치하고, 시편을 오븐에서 꺼낸 직후 내경 반지름이 70 mm 인 몰드에 넣어 열성형하여 냉각시키는 경우 인조대리석이 성형성 부족으로 파손되지 않으며, 바람직하게는 내경 반지름이 60 mm 인 몰드에 넣어 열성형하여 냉각시키는 경우 인조대리석이 성형성 부족으로 파손되지 않고, 더욱 바람직하게는, 내경 반지름이 50 mm 인 몰드에 넣어 열성형하여 냉각시키는 경우 인조대리석이 성형성 부족으로 파손되지 않는다.
본 발명의 인조대리석은 아크릴계 인조대리석이며, 불포화 폴리에스테르계(unsaturated polyester, (UPE)) 인조대리석이 아니다. 즉, 본 발명의 인조대리석의 제조 시 아크릴계 수지 시럽에 폴리에스테르계 수지, 에스테르 단량체 등을 포함할 수 있으나, 본 발명의 인조대리석은 불포화 폴리에스테르계 인조대리석이 아니며, 아크릴계 인조대리석이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
<재료 및 방법>
폴리메틸메타크릴레이트 (LG화학) 100 중량부에 메틸메타크릴레이트 257 중량부를 혼합하고 60 ℃에서 30분 동안 교반하여 아크릴계 수지 시럽 (25 ℃, 점도 250 cps)을 제조하였다. 하기 실험들에서는 이렇게 제조한 아크릴계 수지 시럽을 사용하였다.
분산제인 폴리에틸렌글라이콜 알콕시실란을 사용하였으며, 커플링제로는 3-(메타) 아크릴록시프로필트리메톡시실란을 사용하였다. 가교제로는 폴리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트 올리고머를 사용하였다. 개시제로는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다.
인조대리석 원료 조성물의 점도 안정성은 하기와 같이 평가하였다. 실시예들 및 비교예들의 인조대리석 원료 조성물(본 명세서에서 “컴파운드”로도 불린다)의 제조 당시의 점도는 2000 내지 6000 cps인바, 인조대리석 원료 조성물을 제조한 후 실온에서 90분 동안의 점도 변화를 기록한다. 그리고 90분 동안 점도 변화가 2000 cps를 초과하지 않으면 안정한 것으로 판단하였다.
인조대리석의 내충격성은 하기와 같이 평가하였다. 준비된 인조대리석을 커팅기를 이용하여 230 mm (길이) X 230 mm (폭) X 12 mm (두께)로 커팅하여 시편을 제작하였다. 제작된 시편은 EN-438-2 Part21 규격으로 쇠구슬(iron ball)을 떨어뜨려 깨짐 유무로 내충격성을 판단하였다. EN-438-2 Part21은 큰 직경의 공에 대한 내충격성을 평가하는 종래의 테스트 방법으로(Resistance to impact by large diameter ball), 쇠구슬을 떨어뜨려서 시편이 깨지는 높이가 높을수록 내충격성이 높은 것이다. 이때 쇠구슬 무게는 324 g이며, 1.9 m 이상의 높이에서 시편이 깨질 때 내충격성이 우수한 것으로 판단하였다.
인조대리석의 고온 열성형성은 하기의 방법으로 평가하였다.
인조대리석을 재단기로 200 mm (길이) Χ 50 mm (폭) Χ 12mm (두께) 크기의 시편으로 제작한 후, 상기 시편을 대류 오븐에서 180℃에서 10분 동안 방치하였다. 그 후, 상기 시편을 오븐에서 꺼낸 직후 내경 반지름이 10 mm 단위로 50 mm부터 100 mm까지의 몰드에 넣어 열성형 한 후 냉각시켰다. 열성형 과정에서 인조대리석이 성형성 부족으로 파손되는지 여부를 확인한다. 기존 인조대리석의 열성형성 평가 시 내경 반지름이 50 mm 이므로, 내경 반지름이 50 mm인 경우를 양호한 것으로 평가하였다. 예컨대, 인조대리석이 내경 반지름이 60 mm인 몰드에서는 파손되었는데, 70 mm인 몰드에서는 파손되지 않았다면 그 인조대리석의 열성형성은 “불량 (내경 반지름: 70 mm)”인 것이다. 또한 인조대리석이 인조대리석이 내경 반지름이 50 mm인 몰드에서는 파손되었는데, 60 mm인 몰드에서는 파손되지 않았다면 그 인조대리석의 열성형성은 “불량 (내경 반지름: 60 mm)”인 것이다. 또한 인조대리석이 내경 반지름이 50 mm인 몰드에서 파손되지 않았다면, 그 인조대리석의 열성형성은 “양호 (내경 반지름: 50 mm)”이다.
셀룰로오스 섬유는 섬유의 개수 기준으로 전체 섬유들 중 80%가 지름이 25 μm 이고 길이가 200 μm 인 것을 사용하였다. 그러므로 이때 전체 섬유들 중 80%의 종횡비(가로 대 세로의 비율, height to width ratio)가 약 1 : 8 이었다.
<실시예 1>
아크릴계 수지 시럽에 수산화알루미늄, 셀룰오로스 섬유, 분산제, 개시제, 커플링제 및 가교제를 첨가하고 믹서에서 30 ℃에서 10 분 동안 교반하여 인조대리석 원료 조성물 (점도 5000 cps, 25℃)을 제조하였다. 이후, 상기 조성물을 80 ℃에서 1 시간 동안 경화시켜 인조대리석을 제조하였다.
이때, 아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여, 수산화알루미늄 200 중량부, 셀룰로오스 섬유 5 중량부, 분산제 0.5 중량부, 개시제 0.5 중량부, 커플링제 0.5 중량부, 가교제 2.5 중량부를 사용하였다.
셀룰로오스 섬유는 섬유의 개수 기준으로 전체 섬유들 중 80%가 지름이 25 μm 이고 길이가 200 μm 인 것을 사용하였다. 그러므로 이때 전체 섬유들 중 80%의 종횡비(가로 대 세로의 비율, height to width ratio)가 약 1 : 8 이었다.
<비교예 1>
셀룰로오스 섬유를 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석을 제조하였다.
<비교예 2>
아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여, 셀룰로오스 섬유 13 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석을 제조하였다.
<비교예 3>
전체 섬유들 중 80%의 종횡비가 1:2 인 셀룰로오스 섬유 (섬유의 지름이 25 μm, 길이가 50 μm 임) 를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석을 제조하였다.
<비교예 4>
전체 섬유들 중 80%의 종횡비가 1:30 내지 1:35인 셀룰로오스 섬유 (섬유의 지름이 25 μm, 길이가 750 내지 875 μm 임) 를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석을 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 1, 비교예 1 내지 4에 대하여 고온 열성형성, 점도 안정성 및 내충격성을 평가하였다. 이때 점도안정성은 캐스팅 공법이 적용가능한 정도인지 여부로 판단하였다.
그 결과, 실시예 1의 인조대리석은 고온 열성형성, 내충격성 및 점도안정성이 모두 적절한 것으로 나타났다. 또한 EN-438-2 Part21에 따라 내충격성을 평가한 결과, 인조대리석 시편들이 2.1 m까지 깨지지 않아 내충격성이 양호한 것으로 나타났다. 이러한 내충격성의 개선은 특정 크기 및 종횡비를 갖는 셀룰로오스 섬유 때문으로 판단되었다.
| 고온 열성형성 (내경 반지름) |
점도안정성 | 내충격성 (시편이 깨진 높이) |
|
| 실시예 1 | 양호(50 mm) | 안정 | 2.1 |
| 비교예 1 | 양호(50 mm) | 안정 | 1.8 |
| 비교예 2 | 불량(60 mm) | 불량 점도(4000cps상승) |
2.3 |
| 비교예 3 | 양호 (50 mm) |
안정 | 1.8 |
| 비교예 4 | 불량(80 mm) | 안정 | 2.3 |
Claims (7)
- 하기를 포함하는 인조대리석의 제조 방법:
아크릴계 수지 시럽, 수산화알루미늄 및 셀룰로오스 섬유를 혼합하여 인조대리석 원료 조성물을 제조하는 단계;및
상기 인조대리석 원료 조성물을 열 경화시키는 단계,
이때 상기 아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여 상기 셀룰로오스 섬유는 1 내지 10 중량부 사용되고,
상기 아크릴계 수지 시럽 100 중량부에 대하여 상기 수산화알루미늄은 100 내지 250 중량부 사용되고,
상기 셀룰로오스 섬유는 섬유의 개수 기준으로 전체 섬유들 중 80%의 종횡비가 1 : 3 내지 20의 범위 내이고,
상기 인조대리석 원료 조성물은 인조대리석 원료 조성물의 제조 당시 점도가 2,000 내지 6,000 cps이고,
인조대리석 원료 조성물의 제조 후 실온에서 90분 보관 하는 동안, 점도 변화가 2,000 cps 이하이며,
상기 인조대리석은 200 mm (길이) Χ 50 mm (폭) Χ 12mm (두께)로 커팅한 인조대리석 시편에 대하여, 상기 시편을 오븐에서 180 ℃에서 10분 동안 방치하고, 시편을 오븐에서 꺼낸 직후 내경 반지름이 70 mm 인 몰드에 넣어 열성형하여 냉각시키는 경우 인조대리석이 성형성 부족으로 파손되지 않는다.
- 제 1항에 있어서,
상기 셀룰로오스 섬유는 섬유의 개수 기준으로 전체 섬유들 중 80%가 75 μm 이상 500 μm 이하의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 아크릴계 수지 시럽은 아크릴계 수지 및 아크릴계 단량체를 포함하고,
상기 아크릴계 수지의 중량평균분자량이 50,000g/mol 내지 150,000g/mol인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 인조대리석은 230 mm (길이) X 230 mm (폭) X 12 mm (두께)로 커팅한 인조대리석 시편에 대하여 EN-438-2 Part21 규격에 따른 쇠구슬 낙하 시험 시 1.9 m에서 인조대리석 시편이 깨지지 않는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 수산화알루미늄은 입자의 개수 기준으로 전체 수산화알루미늄들 중 80%가 1㎛ 내지 100㎛의 직경을 갖는 수산화알루미늄인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 열 경화는 60 내지 125 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 열 경화는 연속 캐스팅 공정을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190171494A KR102641984B1 (ko) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | 인조대리석 및 이의 제조방법 |
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|---|---|
| KR20210079565A KR20210079565A (ko) | 2021-06-30 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP4300655B2 (ja) * | 1999-10-06 | 2009-07-22 | Ｄｉｃ化工株式会社 | 抽象模様を有する成形品の製造方法 |
-
2019
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