KR19990061709A - 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지조성물 및 이를 이용한 인조대리석의 제조방법 - Google Patents
열경화성 불포화 폴리에스테르 수지조성물 및 이를 이용한 인조대리석의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 불포화 폴리에스터 수지, 천연석 파쇄물, 글라스 비드, 실리카 미분 등을 주성분으로 하는 천연석과 유사한 인조대리석 제조용 수지조성물 및 이를 이용한 인조대리석의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 조성물은 다음의 조성으로 이루어 지는 것을 특징으로 한다.
A. 점도가 상온에서 100내지 800센티포아즈인 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지 100중량부
B. 천연석 파쇄물 100내지 800중량부
C. 천연실리카 미분 및 글라스 비드 300내지 800중량부.
D. 고온 경화촉매 및 코발트계 촉진제 0.05내지 3중량부
E. 실레인계 커플링제 0.1내지 5중량부
F. 안료 및 색, 열, 광안정제 등의 첨가제 5중량부 이하
상술한 본 발명에 의한 인조대리석은 수지함량이 낮을 뿐만 아니라, 성형수축율, 압축강도, 낙구충격강도, 외관특성 등이 현저하게 향상된다.
Description
본 발명은 불포화 폴리에스터 수지, 천연석 파쇄물, 글라스 비드, 실리카 미분 등을 주성분으로 하는 천연석과 유사한 인조대리석 제조용 수지조성물 및 이를 이용한 인조대리석의 제조방법에 관한 것으로, 특히 내스크래치성, 난연성, 내후성 등이 우수한 인조대리석 제조용 수지조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
천연석인 화강암 및 대리석은 바닥재, 벽재 등으로 사용되어지고 있지만, 강도가 약해서 얇은 대형 제품을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 동일한 모양으로 생산하는 데 한계가 있기 때문에 천연석 질감을 가지는 인조대리석을 천연석 대신에 사용하는 것이 행해지고 있다.
천연석 질감을 가지는 인조대리석은 천연석의 파쇄물과 무기 충진제를 열경화성 수지와 같이 성형한 후 성형품의 표면을 연마한 인조대리석이다. 그러나 상기 천연석 파쇄물을 사용한 성형품은 천연의 질감을 발현하기 위해 비교적 큰 입자를 사용해야 하나 큰 입자를 사용할 경우에는 혼합물의 유동성이 나빠져서 성형이 어려울 뿐만 아니라 성형시에 균열, 깨짐, 휨 등이 발생해서 양호한 성형품을 얻기에 쉽지 않다는 문제점이 있다.
그래서 종래에는 무기충진제만을 사용하거나(국내 특허공개 제96-4268호, 공개 제93-5942호), 천연석 파쇄물중 작은 입자를 소량 첨가하거나(국내 특허공개 제96-4267호), 혹은 수지 함량이 높은 경우 주형법과 같이 상온에서 금형의 중간에 혼합물을 부어 넣어서 성형한 후 표면을 연마하는 것(일본국 특개평 제5-330884호)에 의하여 천연석의 질감을 내는 방법이 채택되어 지고 있다.
그러나 무기 충진제만을 사용하거나 천연석 파쇄물 중 작은 입자만을 소량 첨가할 경우는 천연석과 같은 질감을 얻을 수 없고, 수지함량이 높은 성형품의 경우 20mm이하의 천연석 파쇄물을 첨가하면 입자들이 가라앉는 문제가 있어 주형법에는 적합치 않다. 또한 소량의 열경화성 수지와 천연석 파쇄물 중 큰 입자를 혼합할 경우는 앞에서도 언급한 바와 같이 혼합물의 유동성이 떨어져 가압 성형시 충전 불량 및 깨짐 등이 발생하는 문제가 있다.
기존의 인조석에서 문제점으로 지적될 수 있는 것은 성형 수축율이 커서 다양한 색상 및 패턴을 얻기 위해서는 성형 제조공정이 복잡해지는 것이다(국내 특허공고 제71-16호, 동 제85-71호). 성형시 수축율이 큰 이유는 수지량이 20∼30% 정도로 사용(국내특허 공개 제96-4267호)되므로 경화시 수지의 수축으로 인해 성형품이 수축하기 때문이다. 그러므로 제조시 수지량을 줄인다면 수축율이 크게 감소할 뿐만 아니라 제조원가도 낮아진다는 장점이 있다. 따라서 이런 문제점을 개선하기 위해서 수지량을 5∼8%로 줄일 수 있는 배합비를 개발하는 것이다.
수지량을 낮추는 방법으로 기존의 특허에 이미 출원된 것들을 살펴보면, 불포화 폴리에스터 수지와 스티렌 모노머를 일정 비율로 혼합해서 점도를 낮춰 충전재에 습윤능력(Wetting ability)을 높여 주므로 수지함량을 낮추는 방법(미국특허 제4,346,050)이 있다. 이 방법은 모노머의 스티렌의 함량이 너무 높아서 성형시 균열, 깨짐 등이 발생할 수 있고, 시공후에 모노머가 휘발하면서 백화현상이 발생하는 문제가 있다. 또한 성형품 내부에 공극(void)이 존재하므로 기계적 강도 및 물성이 떨어지는 문제가 있다.
다른 방법으로는 결합재인 열경화성 수지에 반응에 참여하지 않는 모노머를 첨가해서 점도를 낮추고 수지와 충진재(Filler)를 혼합할 때 습윤능력을 높여 주므로 수지함량을 낮추는 방법(미국 특허번호 제4,999,396호와 동 5,393,807호)이 있다. 이 방법은 공정상 반응에 참여하지 않는 모노머인 희석제를 경화시키기 전에 휘발시켜주는 공정이 필요하므로 공정이 복잡해지고 희석제를 휘발시킬 때 반응에 직접적으로 함여하는 모노머가 휘발하는 문제를 가지고 있다.
본 발명의 목적은 천연석의 질감을 잃지 않으면서 강도가 천연석의 2∼3배 정도로 커지는 양호한 천연석 질감을 가짐과 동시에, 난연성 및 내후성이 우수한 인조대리석 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 낮은 수지 함량을 가지는 인조대리석 제조용 수지조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 수지조성물은,
A. 점도가 상온에서 100내지 800센티포아즈인 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지 100중량부
B. 천연석 파쇄물 100내지 800중량부
C. 천연실리카 미분 및 글라스 비드 300내지 800중량부
D. 고온 경화촉매 및 코발트계 촉진제 0.05내지 3중량부
E. 실레인계 커플링제 0.1내지 5중량부
F. 안료 및 색, 열, 광안정제 등의 첨가제 5중량부 이하로 구성되며,
본 발명의 제조방법은 상기 조성물을 혼합 후 진공,진동 가압 성형을 한 후 열풍 오븐에서 경화를 시킨 다음, 경화된 성형품의 표면을 연마하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
A. 점도가 상온에서 100내지 800센티포아즈인 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지 100중량부.
본 발명에서 사용되는 불포화 폴리에스테르 수지로서는 일반적으로 올소 타입이 사용되지만 분자구조에 많이 존재하는 에스테르기로 인하여 화학적 침해가 쉽다. 따라서 화학적 침해를 막아주기 위해 에스테르기가 상대적으로 적은 비스페놀 타입, 입체분자 배열을 갖는 이소타입, 말단기에 이중 결합이 있어 완전 균일한 경화가 이루어지는 비닐 에스테르 타입, 페놀 수지와 유사한 노볼락형 비닐 에스테르 타입의 사용이 바람직하다.
화학물질을 취급하지 않는 일반 건물에서 사용되는 내장제는 올소타입이 사용될 수 있으며, 수지 점도가 100내지 800센티포아즈 범위에 있고, 비휘발성분은 50내지 70%의 것을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
B. 천연석 파쇄물 100내지 800중량부
본 발명에서 사용되는 천연석 파쇄물로서는 국내 각 석재 채석장에서 원석을 채굴하여 건축용 석판재로 가공하기까지 발생되는 석재 폐기물을 사용한다. 국내 화강석(포천석, 신북석, 안동석, 거창석, 운천석, 문경석, 철원석 등), 대리석, 유리조각 등을 파쇄해서 건조 체질하여 사용하며, 입자 크기는 원하는 패턴에 따라 다양하게 선택할 수 있다. 천연석에 가까운 성형품을 제조하려면 천연석 파쇄물의 평균 입자 직경을 0.5∼20mm 내에서 선택하며, 다양한 크기의 영역을 적절하게 배합하여 사용할 수 있다. 이들은 원하는 패턴에 따라 상기 종류를 단독 혹은 둘 이상의 혼합물 형태로 사용할 수 있다.
사용되는 천연석 파쇄물 (B)의 사용양은 불포화 폴리에스테르 수지 (A) 100중량부에 대하여 100 내지 700중량부이며 원하는 패턴에 따라 바람직하게는 300내지 600중량부의 범위이다.
C. 천연실리카 미분 및 글라스 비드 500내지 900 중량부
본 발명에서 사용되는 무기 충전재로서는 당분야에서 통상적으로 사용되는 실리카 미분과 함께 글라스 비드(Hellow Ceramic Glass Bead)가 사용된다. 낮은 수지함량을 가지려면 비표면적이 작은 무기 충전재를 사용해야 하는 데 탄산칼슘, 수산화알루미늄등은 비표면적이 비교적 커서 수지를 많이 흡수하는 데 반해 천연 실리카 중 입도분포를 비교적 크게 하면 비표면적이 커져서 수지를 적게 흡수한다.
또한 글라스 비드의 바람직한 형태는 원형으로 비표면적이 매우 작아서 수지를 거의 흡수하지 못하므로 낮은 수지함량의 인조석을 제조하는 데 적합하다. 형태가 구형이고 표면이 부드러워 혼합점도가 감소하므로 혼합물의 유동성이 향상될 뿐만 아니라 비 표면적이 작아 수지량을 적게 사용할 수 있어 경제적이고 성형 수축율이 작아진다는 장점이 있다.
상기의 무기충전재인 천연 실리카 미분과 글라스 비드의 비율을 달리해서 혼합해 사용할 수 있다. 사용되는 무기 충전재인 천연실리카 미분 및 글라스비드 (C)의 양은 불포화 폴리에스테르 A)100중량부에 통상 100내지 500중량부이다. 천연 실리카 미분 평균직경은 100∼300㎛가 40∼70%, 20∼100㎛가 10∼40%, 10㎛이하가 10%이하인 것이 바람직하며, 글라스 비드의 평균직경은 200내지 700㎛가 좋다.
D. 고온 경화촉매 및 코발트계 촉진제 0.05내지 3중량부
본 발명에서 사용되는 경화 촉매는 고온 경화용으로 바람직하게는 TBPB(t-부틸퍼옥시벤조에이트)와 TBHP (t-부틸하이드로퍼어옥시사이드) 이외에 10여가지 종류이다. 경화 촉진제는 코발트계 촉진제 특히, 코발트 나프라네이트 또는 코발트 옥토에이트가 사용된다. 사용되는 경화촉매와 경화 촉진제 (D)의 양은 불포화 폴리에스테르 수지 (A) 100중량부에 통상 0.05내지 3중량부이며, 바람직하게는 0.1내지 2중량부 범위이다.
E. 실레인계 커플링제 0.1내지 5중량부
본 발명에서 사용되는 커플링제는 유기 작용기 부분이 비닐기나 메타아크릴기로 된 실레인계 커플링제가 사용된다. 사용되는 커플링제 (E)의 양은 불포화 폴리에스테르 수지 (A)100중량부에 통상 0.1내지 5중량부이며, 바람직하게는 0.5내지 2중량부이다.
F. 안료 및 색, 열, 광안정제 등의 첨가제 5중량부 이하
본 발명에서는 제품의 바탕색을 내기 위해 안료 및 색, 열, 광안정제 등의 첨가제를 사용하며, 경화공정 중 제품 표면의 황변화가 문제가 될 경우 산화 방지제, 색안정제를 사용해서 이를 방지하는 것이 권장된다. 첨가제의 양은 불포화 폴리에스테르 수지 A)100중량부에 5중량부를 초과하지 않는 것이 좋다.
본 발명에서 낮은 수지 함량을 가지면서 천연석과 유사한 인조석을 제조하기 위해서는 상기의 성분 중 액상과 고상을 약 10내지 20분간 따로 혼합하고, 고상혼합물 위에 액상원료를 붓고, 3내지 20분간 혼합한다. 그 혼합물을 특수 제작된 진공,진동 프레스의 금형에 넣어 상온에서 20torr 이내로 진공을 가한 후 40내지 90Hz로 진동을 가하면서 가압 성형한다. 성형된 것을 열풍 오븐에 넣어 60∼140 ℃로 가열하여 경화시킨다. 경화된 성형품을 50메쉬로 표면을 깍아내어 두께를 맞춘 후 연마 및 광택을 내서 최종 제품을 만든다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 설명하면 다음과 같으나, 이들 실시예 및 비교예 등이 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명에서 성형수축율은 JIS 6911, 굴곡강도는 ASTM D 790, 압축강도는 ASTM C 170, 낙구충격강도는 ASTM D 5628에 준하여 평가하였다.
실시예 1∼3
표 1에 실시예 1∼3의 배합비를 나타내었다. 비표면적이 작은 천연실리카 미분과 글라스 비드의 배합 비율을 바꿔가며 시편을 제작하였다. 표 1의 성분 중 액상과 고상을 약 10분간 따로 혼합한 후 이 둘을 10분간 다시 혼합한 다음, 그 혼합물을 진공, 진동 프레스의 금형에 넣어 진동수 70Hz로 진동율 3분간 가한 후, 성형된 슬라브(SLAB)를 90℃로 가열된 열풍 오븐에 넣어 경화시켰다. 그리고 나서 열풍 오븐에서 120℃, 2시간동안 후경화시킨 다음, 경화된 성형품의 두께를 깍아낸 후, 연마 및 광택을 내고 표준 규격대로 시편을 준비하였다. 물리적 성질 및 기계적 강도의 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 1∼3
표 1에 비교예 1∼3의 배합비를 나타내었다. 비표면적이 작은 무기충전재인 천연실리카 미분, 글라스 비드와 비교하기 위하여 통상 사용하는 무기 충전재인 탄산칼슘(평균직경 10㎛), 수산화 알루미늄(평균직경 30㎛)을 바꿔가며 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법 및 조건으로 시편을 제작하고, 비교예 4는 천연석 중 임페리얼 레드를 함께 물리적 성질 및 기계적 강도를 측정, 평가하여 표 2에 나타내었다.
| 실 시 예 | 비 교 예 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | ||
| 불포화 폴리에스터 수지 | 올소타입 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 천연석 파쇄물 | 포천석 | 550 | 550 | 550 | 550 | 550 | 550 |
| 무기 충전재 | 글라스 비드 | 300 | 400 | 500 | - | - | - |
| 천연실리카 | 400 | 300 | 200 | - | - | - | |
| 수산화알루미늄 | - | - | - | 300 | 400 | 500 | |
| 탄산칼슘 | - | - | - | 400 | 300 | 200 | |
| 촉 매 | TBPB | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 촉진제 | Co-naphthnate | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 실레인계 커플링제 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 안 료 | TiO2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 수지함량(중량%) | 성형수축율(%) | 압축강도(Kgf/cm2) | 낙구충격강도(cm) | 성형후 외관 | ||
| 크랙 | 질감 | |||||
| 실시예 1 | 7.0 | 0.03 | 1560 | 53 | 無 | 양호 |
| 실시예 2 | 6.8 | 0.02 | 1530 | 57 | 無 | 양호 |
| 실시예 3 | 6.5 | 0.02 | 1500 | 49 | 無 | 양호 |
| 비교예 1 | 15 | 0.14 | 1620 | 50 | 無 | 양호 |
| 비교예 2 | 14 | 0.13 | 1480 | 45 | 無 | 양호 |
| 비교예 3 | 13 | 0.12 | 1570 | 50 | 無 | 양호 |
| 비교예 4 | - | - | 1030 | 35 | - | - |
이상의 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 인조대리석은 수지함량이 낮을 뿐만 아니라, 성형수축율, 압축강도, 낙구충격강도, 외관특성 등이 현저하게 향상된다.
Claims (4)
- 다음의 조성으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지조성물.A. 점도가 상온에서 100내지 800센티포아즈인 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지 100중량부B. 천연석 파쇄물 100내지 800중량부C. 천연실리카 미분 및 글라스 비드 300내지 800중량부.D. 고온 경화촉매 및 코발트계 촉진제 0.05내지 3중량부E. 실레인계 커플링제 0.1내지 5중량부F. 안료 및 색, 열, 광안정제 등의 첨가제 5중량부 이하
- 제 1 항에 있어서, 비휘발성분의 함량은 50내지 70중량% 인 것을 특징으로 하는 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지조성물.
- 제 1 항에 있어서, 천연 실리카 미분의 평균직경이 100∼300㎛가 40∼70%, 20∼100㎛가 10∼40%, 10㎛이하가 10%이하이며, 글라스 비드의 평균 직경은 200내지 700㎛인 것을 특징으로 하는 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지조성물.
- 제 1 항 기재의 수지 조성물을, 액상과 고상으로 분리하여 약 10 내지 20분간 혼합하고, 고상 혼합물 위에 액상원료를 붓고 3내지 20분간 혼합한 다음, 그 혼합물을 진공, 진동 프레스의 금형에 넣어 상온에서 20 torr 이내로 진공을 가한 후 40 내지 90Hz로 진동을 가하면서 가압 성형한 후, 성형된 것을 열풍 오븐에 넣어 60∼140℃로 가열하여 경화시킨 다음, 경화된 성형품을 50메쉬로 표면을 깍아내어 두께를 맞춘 후 연마 및 광택을 내는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970081998A KR19990061709A (ko) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지조성물 및 이를 이용한 인조대리석의 제조방법 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990061709A true KR19990061709A (ko) | 1999-07-26 |
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ID=66182157
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| KR1019970081998A KR19990061709A (ko) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지조성물 및 이를 이용한 인조대리석의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990061709A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010079127A (ko) * | 2001-06-15 | 2001-08-22 | 이영대 | 천연 돌가루 비석.상석 묘의 석물 사출방식 형성 방법 |
| KR101136805B1 (ko) * | 2008-12-26 | 2012-04-19 | 제일모직주식회사 | 인조대리석 조성물, 이를 이용한 인조대리석 및 그 제조방법 |
| KR101425514B1 (ko) * | 2011-12-29 | 2014-08-04 | 제일모직주식회사 | 자연석 질감 및 부분 축광성을 갖는 인조대리석 및 그 제조방법. |
-
1997
- 1997-12-31 KR KR1019970081998A patent/KR19990061709A/ko not_active Application Discontinuation
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