KR20040023513A - 석재의 착색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석재에 다양한 색상 및 질감을 가지도록 착색함으로써, 기존 석재가 가지고 있는 단조로움을 극복하여 내, 외장재는 물론 장식품으로서도 그 활용범위를 확대시킬 뿐만 아니라, 종전과 같이 석분이나 분말색소를 사용하지 않음으로써 착색과정에서 분진이 비산되지 않도록 하여 그 주변환경을 보호함은 물론 수입에 의존하는 내,외장재를 국내에서 직접 생산함으로써 수입대체 효과를 기대할 수 있는 석재의 착색방법에 관한 것으로서,

특히, 본 발명은 석재를 선별하여 일정한 크기로 재단하고, 재단된 상기 석재의 표면을 다듬는 단계(S1); 표면이 다듬어진 상기 석재는 고압의 에어를 이용하여 세척하는 단계(S2); 유성착색제에 침투성 안료(나염)와, 희석 탄화수소 용제속에 유용성 염료를 각각 용해시키는 단계(S3); 안료인 빙초산(C₂H₄O₂)과 명반(M¹A¹(So₄)12H₂O)을 소량의 염산과 함께 희석하여 용해시키는 단계(S4); S3, S4 단계를 거쳐 혼합 생성된 착색제가 저장된 초음파수조에 가공된 석재를 침적시킨 상태에서 초음파를 소정의 시간동안 발진함으로써 석재에 조색하는 단계(S5); 조색처리된 칼라 석재를 소정의 시간동안 건조하는 단계(S6); 건조된 칼라 석재에 자외선 차단제를 코팅하는 단계(S7); 등을 순차적으로 거쳐 완성됨을 특징으로 한 것이다.

Description

석재의 착색방법{coloration method of a stone}

본 발명은 석재의 착색방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 석재에 다양한 색상 및 질감을 가지도록 착색함으로써, 기존 석재가 가지고 있는 단조로움을 극복하여 내, 외장재로서의 활용범위를 확대시킬 뿐만 아니라 환경보호 및 수입대체효과를 기대할 수 있는 석재의 착색방법에 관한 것이다.

일반적으로, 건축용 내, 외장재는 건축물의 내, 외부공간의 기능과 요구되는 각각의 성능을 충족시키며, 쾌적한 환경을 얻기 위한 소재이다. 이러한 내, 외장재는 풍우(風雨), 한서, 일사(日射), 불, 열 및 소음 등을 차단하는 역할을 하며, 그 재료로는 목재, 합성수지 및 석재로 구분된다.

전술한 재료 중 석재로 이루어진 건축용 내, 외장재는 다양한 색상을 얻을 수 없어 수요자들에게 단조롭다는 인상을 주게 되는 단점이 있다. 이러한 단점을 보안하기 위해서 인조석의 돌가루에 색소와 접착제를 일정한 비율로 혼합한 내, 외장재가 수입 사용되고 있으나 이러한, 내, 외장재는 자외선의 영향 등으로 인하여 사용기간이 경과함에 따라서 표면의 색상이 변형되거나 탈색되어 원상태 장기간 유지되지 못할 뿐만 아니라, 인조석을 제조하는 과정에 분진 및 색소가 비산되어 환경오염을 초래하는 등의 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 연구개발한 것으로서 석재에 다양한 색상 및 질감을 가지도록 착색함으로써, 기존 석재가 가지고 있는 단조로움을 극복하여 내, 외장재는 물론 장식품으로서도 그 활용범위를 확대시킬 뿐만 아니라, 종전과 같이 석분이나 분말색소를 사용하지 않음으로써 착색과정에서 분진이 비산되지 않도록 하여 그 주변환경을 보호함은 물론 수입에 의존하는 내,외장재를 국내에서 직접 생산함으로써 수입대체 효과를 기대할 수 있는 석재의 착색방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 석재의 착색공정을 보인 개요도,

도 2는 본 발명에 따른 석재의 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:초음파수조 20:착색제통

30:자동조절기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 석재를 선별하여 일정한 크기로 재단하고, 재단된 상기 석재의 표면을 다듬는 단계(S1); 표면이 다듬어진 상기석재는 고압의 에어를 이용하여 세척하는 단계(S2); 유성착색제에 침투성 안료(나염)와, 희석 탄화수소 용제속에 유용성 염료를 각각 용해시키는 단계(S3); 안료인 빙초산(C₂H₄O₂)과 명반(M¹A¹(So₄)12H₂O)을 소량의 염산과 함께 희석하여 용해시키는 단계(S4); S3, S4 단계를 거쳐 혼합 생성된 착색제가 저장된 초음파수조에 가공된 석재를 침적시킨 상태에서 초음파를 소정의 시간동안 발진함으로써 석재에 조색하는 단계(S5); 조색처리된 칼라 석재를 소정의 시간동안 건조하는 단계(S6); 건조된 칼라 석재에 자외선 차단제를 코팅하는 단계(S7); 등을 순차적으로 거쳐 완성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 또, S3에서 유용성 착색제를 1∼10 중량%, 희석제를 70∼98 중량%, 고분자 수지(불소수지)를 1∼15 중량%, 자외선 차단제를 0.1∼1 중량%를 혼합한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 조색처리된 칼라 석재를 소정의 시간동안 건조하되, 상기 칼라 석재에 음극과 양극을 순간적인 교차자극을 주어 건조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또, S7 단계를 거치기 전 건조된 칼라 석재의 표면을 세척제로서 세척하게 되는데, 상기 세척제는 톨루엔 50∼90 중량%, 아세트산 5∼20 중량%, 알코올 5∼10 중량%로 조성된 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 S7 단계에서 사용되는 코팅제는 희석제를 70∼95 중량%, 고분자 수지(불소수지)를 5∼15 중량%, 자외선 차단제를 0.1∼10 중량%를 혼합한 것을특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 석재의 착색공정을 보인 개요도이고, 도 2는 본 발명에 따른 석재의 공정도이다.

먼저, 석재를 선별하여 일정한 크기로 재단하고, 재단된 상기 석재의 표면을 연마장치를 이용하여 다듬는다. (단계 S1) 이때, 석재는 우리나라에서 고루 분포되어 있는 화강석을 사용하는데, 화강석(花崗石)이라 함은 미세한 돌의 입자(粒子)와 ①유리와 같은 광택을 내는 석영(石英)과, ②조암광물의 한가지로서 널판지나 비늘모양의 규산광물인 운모(雲母)와, ③규산염광물의 한가지로서 칼륨, 나트륨, 칼슘, 바륨 및 규산이 주성분으로 된 장석(長石)의 입자가 서로 결정체(結晶體)를 이루면서 입자간에 미세한 구멍이 형성되고, 그 구멍에는 자연에 의하여 철분과 마그네슘의 성분이 침투된 상태의 이산화규소로 된 육방정계(六方晶系)의 광물로서, 회색의 화강석 바탕에 유리와 같은 투명체의 입자와 검정색의 비늘과 같은 모양의 색상으로 구성된 것이다. 특히, 우리 나라의 화강석은 삼한사온(三寒四溫)의 기후와 토양(土壤)의 특성 등에 의하여 그 강도가 높고 결이 고와 장식용 및 건축내외강재의 석재(石材)로 널리 사용되고 있다.

그런 다음, 표면이 다듬어진 석재는 그 표면을 물로 깨끗이 세척한다. (단계S2)

상기와 같이 세척된 석재가 완전히 건조되면, 유성착색제 50∼90 중량%에 침투성 안료(나염) 2∼10 중량%와, 희석 탄화수소 용제속에 유용성 염료 약간을 각각 용해시킨다.(단계S3) 이때, 유성 착색제로는 일반적으로 널리 사용되고 있는 오일스테인(OIL STAIN)을 사용하는데, 유성 착색제(오일스테인)에는 침투형과 비침투형이 있다. 침투형은 수지 ·건성유 ·니스 등을 5~10 % 함유한 탄화수소에 용제 속에 유용성 염료를 1~3 % 용해시킨 것으로 내부용 ·가구 목재 등의 재도장(再塗裝)에 이용된다. 비침투형은 같은 용제 속에 불용성안료를 분산시킨 것으로 견뢰도 ·착색은폐성이 필요한 곳에 사용된다. 건축에서는 판벽 ·창틀 ·마루 ·징두리판벽(wainscoting) 등에, 또 가구류 ·악기류 등의 목공품의 착색에 사용된다. 착색제의 주요성분은 착색제의 종류에 따라 다르며, 각각 결점이 있으므로 도장하는 목재의 종류나 표면상태에 따라 이에 맞는 것을 선택해야 한다. 도장방법에는 솔칠 ·분무칠 ·침지(沈漬)칠 등이 있다.

안료는 물 및 대부분의 유기용제에 녹지 않는 분말상(粉末狀)의 착색제가 사용되며, 염료는 물에 녹지 않고, 광물유(鑛物油)·유지(油脂)·유기용제 등에 녹는 것으로서 대부분은 아조염료에 속하는데, 상기 아조염료는 분자 내에 발색단(發色團)으로서 아조기(基) －N＝N－를 가지는 염료로서 방향족 1차아민에 아질산을 작용시켜 디아조늄염을 만들고(디아조화 반응), 이것과 방향족 아민 또는 페놀류를 결합시키면(커플링 반응) 생성된다. 분자 내의 아조기의 수에 의해서 아조기 1개인 것을 모노아조 염료, 2개인 것을 디아조 염료, 3개인 것을 트리아조 염료, 4개인 것을 테트라키스아조 염료라 하고, 트리아조 이상을 폴리아조 염료라 하며, 그 색깔은 이 차례에 따라 짙어진다.

그런 다음, 안료인 빙초산(C₂H₄O₂) 3∼10 중량%과 명반(M¹A¹(So₄)12H₂O) 2∼10 중량%를 용해하여 희석시킨다. (단계S4) 이때, 빙초산은 무색의 액체로서 물과 대부분의 유기용매에 용해되고 수용액은 산성이다.

S3, S4 단계를 거쳐 혼합 생성된 착색제가 저장된 초음파수조에 가공된 석재를 침적시킨 상태에서 초음파를 소정의 시간동안 발진함으로써 석재에 조색하는 단계(S5)를 수행한다.

즉, 초음파 수조에 상술한 혼합액을 투입하여 초음파를 소정의 시간동안 발진시키게 되면, 상기 혼합액이 미세화되어 석재의 공극으로 신속하게 침투하게 되는 것이다. 이때, 초음파의 발진시간은 석재의 두께에 따라, 그리고 석재의 공극률에 따라 초음파의 발진시간을 정하게 된다.

그리고, 도 1과 같이 상기 착색제에 가공된 석재를 초음파 수조(10)에 소정의 간극을 두고 석재를 적치시킨 후 자동조절기(30)를 이용, 착색제통(20) 내의 착색제를 초음파 수조(10) 내부로 공급하여 약 30분 동안 석재를 침지시킨 다음 자동조절기(30)를 조작하여 초음파 수조(10) 내부의 착색제를 착색제통(20)으로 회수한다.

그런 다음, 조색처리된 칼라 석재를 소정의 시간동안 건조하는 단계(S6)를 수행하게 되는데, 상기 칼라 석재의 건조방법은 상기 칼라 석재에 전극을 통전시켜 순간적으로 건조하는 방법이다. 즉, 칼라 석재에 전극을 통전하면 물이 전도체가 되어 순간적인 쇼트가 발생하게 되며, 이때 쇼트시 발생하는 강한 열로서 칼라 석재의 표면은 물론 그 내부의 수분까지 건조시키는 것이다.

상기와 같이 칼라 석재의 내부가 모두 건조되면 칼라 석재의 표면을 세척제로서 깨끗이 세척함이 바람직하며, 이때 사용되는 세척제는 톨루엔 50∼90 중량%, 아세트산 5∼20 중량%, 알코올 5∼10 중량%로 조성된 것이다.

칼라 석재의 표면을 세척하고 나면, 건조된 칼라 석재에 자외선 차단제를 코팅한다(단계S7). 이때, 사용되는 자외선 차단제는 수용성 아크리수지재질로서 에어 스프레이나 붓으로 피복하고, 이때 코팅 조건은 온도 = 10 ℃ 이상, 습도 = 80 % 이하가 적당하다. 그리고, 상기 칼라 석재의 수량이 많을 시에는 자외선 코팅롤러를 이용하여 자외선 차단제를 코팅함이 바람직하다.

이때 사용되어지는 코팅제로는 희석제를 70∼95 중량%, 고분자 수지(불소수지)를 5∼15 중량%, 자외선 차단제를 0.1∼10 중량%를 혼합하여 사용함이 바람직하다.

(실시예 1)

먼저, 착색대상 석재를 선별하여 두께 3㎝, 가로 및 세로길이 30㎝ ×30㎝ 크기로 재단한 다음, 상기 석재의 표면을 매끈하게 다듬었다. 단계(S1)

그런 다음, 표면이 다듬어진 석재에 고압의 에어를 분사하여 석재분말과 각종 이물질을 제거하였다.단계(S2)

유용성 착색제를 5 중량%, 희석제를 86 중량%, 고분자 수지(불소수지)를 8 중량%, 자외선 차단제를 1 중량%를 혼합하여 용해하였다. 단계(S3);

안료인 빙초산(C₂H₄O₂)과 명반(M¹A¹(So₄)12H₂O)을 소량의 염산과 함께 희석하여 용해하였다. 단계(S4)

S3, S4 단계를 거쳐 혼합 생성된 착색제가 저장된 초음파수조에 가공된 석재를 침적시킨 상태에서 초음파를 30분 동안 발진하여 석재를 조색하였다. 단계(S5)

상기 칼라 석재에 음극과 양극을 순간적으로 교차하여 전기쇼트건조를 하였다. 단계(S6)

건조된 칼라 석재에 희석제 83 중량%, 고분자 수지(불소수지) 10 중량%, 자외선 차단제 7 중량%를 혼합하여 된 자외선 차단제를 코팅하였다. 단계(S7)

따라서, 본 발명과 같이 제작된 칼라 석재는 종래의 내, 외장재용 석재가 가지고 있는 색상의 단조로움을 극복할 수 있어 건축용 내, 외장재로서의 활용범위를 극대화 할 수 있다.

또한, 전량 수입에만 의존했던 칼라 석재를 대체할 수 있는 잇점이 있으며, 자연 석재의 채굴로 인해 수반되는 자연파괴를 막을 수 있어 환경보호에 긍정적 영향을 줄 수 있는 잇점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 석재를 선별하여 일정한 크기로 재단하고, 재단된 상기 석재의 표면을 다듬는 단계(S1);

   표면이 다듬어진 상기 석재는 고압의 에어를 이용하여 세척하는 단계(S2);

   유성착색제에 침투성 안료(나염)와, 희석 탄화수소 용제속에 유용성 염료를 각각 용해시키는 단계(S3);

   안료인 빙초산(C₂H₄O₂)과 명반(M¹A¹(So₄)12H₂O)을 소량의 염산과 함께 희석하여 용해시키는 단계(S4);

   S3, S4 단계를 거쳐 혼합 생성된 착색제가 저장된 초음파수조에 가공된 석재를 침적시킨 상태에서 초음파를 소정의 시간동안 발진함으로써 석재에 조색하는 단계(S5);

   조색처리된 칼라 석재를 소정의 시간동안 건조하는 단계(S6);

   건조된 칼라 석재에 자외선 차단제를 코팅하는 단계(S7); 등을 순차적으로 거쳐 완성됨을 특징으로 한 석재의 착색방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   S3에서 유용성 착색제를 1∼10 중량%, 희석제를 70∼98 중량%, 고분자 수지(불소수지)를 1∼15 중량%, 자외선 차단제를 0.1∼1 중량%를 혼합한 것을 특징으로 한 석재의 착색방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   조색처리된 칼라 석재를 소정의 시간동안 건조하되, 상기 칼라 석재에 음극과 양극을 순간적인 교차자극을 주어 건조하는 것을 특징으로 한 석재의 착색방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   S7 단계를 거치기 전 건조된 칼라 석재의 표면을 세척제로서 세척하게 되는데, 상기 세척제는 톨루엔 50∼90 중량%, 아세트산 5∼20 중량%, 알코올 5∼10 중량%로 조성된 것을 특징으로 한 석재의 착색방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   S7 단계에서 사용되는 코팅제는 희석제를 70∼95 중량%, 고분자 수지(불소수지)를 5∼15 중량%, 자외선 차단제를 0.1∼10 중량%를 혼합한 것을 특징으로 한 석재의 착색방법.