KR20060088891A - 이중 층 슬래브 또는 보드-형 제품의 생산방법 및 그방법에 의한 슬래브 또는 보드-형 제품 - Google Patents

Abstract

"Bretonstone" 기술은 이중층 슬래브 또는 보드-유사 제품의 생산에 사용된다. 후면층은 특히 팽창 유리, 팽창 점토 그리고 유사품의 비드로 구성된 팽창 형태의 무기 과립재와 미세 분말 형태, 바람직하게는 크리스토발라이트 형태의 충전재, 그리고 경화 수지, 특히 에폭시 수지 또는 폴리에스테르를 포함하는 혼합물로부터 형성된다. 물품의 가시적 면을 형성하는 제1층은 상기 후면층에 존재하는 수지와 동일하거나 상응하는 수지를 포함한다. 연속 유리 필라멘트 직물은 상기 두 층 사이에 배치된다.

Description

이중 층 슬래브 또는 보드-형 제품의 생산방법 및 그 방법에 의한 슬래브 또는 보드-형 제품 {METHOD FOR THE PRODUCTION OF DUAL-LAYER SLAB OR BOARD-LIKE ARTICLES AND SLAB OR BOARD-LIKE ARTICLES WHICH CAN BE OBTAINED BY THE METHOD}

본원 발명은 집성 슬래브의 제조, 더욱이 우수한 기계적 성질을 유지하면서 특히 작은 무게를 가지는 얇은 슬래브(slab) 또는 보드(board)의 제조에 관계한다.

비교적 최근에 "Bretonstone" 기술이라고 언급되는 집성 슬래브의 제조에 대한 기술이 산업계에서 제안되고 이행되어왔다. 이 기술은 본질적으로 자연 시멘트 결합제와 합성 수지에서 선택된 혼합물과, 하나 이상의 자연 석재 또는 동등한 인조 재료의 과립(granule)을 포함하는 혼합물의 제조로 구성된다.

이 혼합물은 임시적인 지지대 위에 또는 트래이-형 몰드(tray-like mould)안에 침전되고, 진동 움직임의 적용을 받는 동시에 진공 압축 단계를 거치게 된다. 결과로서 생기는 압축된 미가공 슬래브는 결합제의 성질에 의존하는 실행 모드인 경화 단계(setting step)를 거친다. 시멘트 결합제 경우에는, 며칠동안 지속되는 완전한 경화 단계를 수반하는 첫 번째 경화단계가 존재할 것이다.

그러나, 예를 들면 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지와 같은 합성 수지 기초 결합제의 경우에, 설치단계는 원료 슬래브를 가열하고, 필요하면 촉매의 도움 으로 매우 짧은 시간 안에 수행될 수 있다.

혼합물을 형성하는 과립재(granular material)의 성질은 결과물인 슬래브의 물리적, 기계적 그리고 심미적인 특성에 명백하게 영향을 준다.

예를 들면 만약 화강암 또는 대리석 미립자(particle)에 의해 형성되는 과립 재가 선택되면, 이것은 특히 특별한 심미적 성질을 가지는 슬래브의 가시적 표면(visible surface)을 제공할 것이다.

더욱이, 결과로서 생기는 슬래브는 동일한 자연 석 재료로부터 만들어진 슬래브보다 더 작은 두께를 가지며, 적어도 기계적인 성질을 유지하고 종종 개선한다.

게다가, 기계적인 성질을 개선시키고 더욱 더 작은 두께를 가지는 슬래브를 얻기 위해 많은 방법들이 이 기술분야에서 소개되어 왔다.

결합제가 합성 수지인 집성 제품(article)의 경우, 슬래브의 무게는 실제적으로 사용되는 석재 과립재에 전적으로 의존하게 되는 것을 쉽게 이해할 수 있다.

과거에는 팽창 점토나 블로운(blown) 유리 또는 이와 유사한 재료와 같은 가벼운 재료에 의해 형성된 과립재들의 사용이 제안되었다.

미국 특허 No. 6,177,179 는 예컨대, 부엌상판으로 사용되는 보드의 생산을 발표하는데 이것은 두개의 층, 즉 보드의 가시적인 표면을 형성하는 제1층과 상기 보드의 후면을 형성하는 제2층을 포함한다.

상기 특허의 설명에 의하면, 보드의 후면 층, 즉 제2층은 수지와 과립재의 혼합물로부터 만들어지고, 과립재는 0.6 g/cm³ 미만의 비중을 가지며 특히 할로우 유리 비드(hollow glass beads), 팽창 점토, 팽창 유리, 팽창 분말 석재, 경석 모래, 세라믹 할로우 비드(ceramic hollow beads) 또는 팽창 금속으로부터 선택된다.

대신에 가시적 층(visible later), 즉 제1층은 광물 성질의 과립재와 혼합된 수지로 구성된다.

상기 특허의 설명에 의하면, 두개의 층은 주조 및 상기층의 구성 성분으로 먼저 몰드를 채워서 제품의 가시적 면을 형성한 후, 후면층의 구성성분으로 몰드를 채움에 의해 형성된다.

더욱 구체적으로는 제1층은 아크릴, 폴리에스테르 또는 에폭시 수지의 형성에 유용한 모노머에서 선택된 모노머 시럽으로 구성된 혼합물을 모노머와 양립가능하고, 특히 아크릴 수지의 경우에 적절한 프리-폴리머(pre-polymer)를 부가하여 몰드 안에 주조함으로써 형성되며, 상기 혼합물은 혼합되는 시럽보다 더 높은 비중을 가져야 하는 과립재를 또한 포함한다.

상기 제1층을 주조하는 동안, 수지의 경화 이전에 과립재를 주의하여 침강시켜 표면 위에 분산의 균일성를 확보하고 결과적으로 심미적 성질을 개선시킨다. 그러나 제1층의 균일성의 다소의 결함이 일어난다.

이 선행 특허에 따라 실제적으로 보드를 제조하는 동안, 제2층의 주조에 앞서, 예를 들면 플라스틱 재료의 필름으로 구성된 분리층(a separating layer)이 제 1층의 주조 직후에 제1층의 표면에 정렬된다. 이 방법에서, 제2층의 주조 이후에, 제1층의 거품의 형성 가능성과 함께 모노머의 움직임이 제2층을 향해 일어나는 것이 방지된다.

바람직하게는 분리층은 근접한 층과 화학결합을 형성할 수 있어야 한다. 더욱 바람직하게는 분리층은 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르와 같은 플라스틱 재료의 쉬이트 또는 필름으로 구성되며, 이것은 바람직하게는 제2층 또는 후면 층을 향하는 표면 위에서 예를 들면 직물(woven fabric)(織物) 또는 유리섬유 매트로 구성된 보호층을 포함한다.

제2층, 즉 후면 층은 또한 시럽에 의해 형성되며, 이 시럽은 제1층과 동일한 조성을 가질 수 있거나 바람직하게는 가지고 있다.

제조 공정 동안, 두개의 주조 층을 형성하는 수지의 경화는 가시적 면을 형성하기 위한 층으로부터 시작된다는 것이 지적된다.

본 특허의 설명에 의하면, 결과로서 생기는 제품의 무게는 가볍다.

그러나, 본 기술은 산업적 견지에서 무시할 수 없는 문제와 결점을 제기한다.

첫째, 상기 주조 기술은 혼합물이 매우 유동적이고, 그래서 첨가되는 시럽-결과적으로 단량체와 프리-폴리머의 비율이 과립재의 함량과 비교하여 매우 높을 것을 요구한다. 결과적으로, 수지가 의심의 여지 없이 혼합물의 가장 비싼 성분이기 때문에, 제품은 높은 비용을 가진다.

둘째, 상기 제품은 한편으로는 제1층을 형성하는 과립재의 침강(settling) 때문에, 다른 한편으로는 분리 필름 또는 쉬이트의 준비(provision) 때문에 상당한 균일성의 부족을 가진다.

마지막으로, 많은 양의 정밀 충전재의 사용을 제한하는 과립재 내용물의 함량에 비해 필요한 높은 비율의 수지로 인하여 수지가 과도하게 두껍게 되기 때문에, 주조에 의한 생산은 항상 매우 낮은 물리적, 기계적 성질 그리고 제품의 광택에 대한 제한된 성질을 초래하여 결과적으로 공정의 어려움을 유발한다는 사실을 간과해서는 안된다.

그러나, "Bretonstone" 기술의 내용에서 제품은 이미 생산되었으며, 출발 혼합물에 존재하는 과립재는 팽창 점토 같은 가벼운 재료로 구성된다.

본 발명의 주된 목적은 전술한 바와 같은 문제점과 결함이 없는 얇고 가벼운 이중 층 제품을 제공하는 것이며, 이것은 공지 기술, 특히 미국특허 No. 6,177, 179 에 따라서 생산된 제품과 관계가 있다.

이러한 목적, 그리고 그밖의 다른 목적은 과립재, 충전재 그리고 경화수지를 포함하는 혼합물로부터 형성된 집성체(conglomerate)의 얇은, 바람직하게는 두께가 4.0-5.0mm인 제1층(여기서 과립재는 최종 슬래브 제품의 가시적 면을 형성하고 이것의 심미적 성질을 결정한다) 및 상기 제1층을 형성하는 경화수지와 동일하거나 상응하는 경화수지, 충전재 그리고 가벼운 재료로부터 만들어진 과립재를 포함하는 혼합물로부터 형성된, 바람직하게는 두께가 2.0-4.0cm인 보다 두꺼운 제2층, 즉 후면 층을 포함하는 이중 층 슬래브 생산을 위한 방법에 의해 성취되며, 상기 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다:

(a)최종 슬래브 제품의 가시적 면을 형성하기 위한 경화 수지, 충전재 그리고 과립재로 구성된 혼합물을 제조하는 단계;

(b)분리 재료와 평행하게 배열된 고무 또는 이와 유사한 탄성 재료-또는 제1 고무 쉬이트-로 구성된 지지대 위에 혼합물을 얇은 층- 이하 제1층이라 함-의 형태로 침전시키는 단계;

(c)상기 제1층의 비어있는 표면(free surface) 위에 상기 제1층의 혼합물을 형성하는 수지와 동일하거나 상응하는 경화수지로 미리-함침된(pre-impregnated) 연속 유리 필라멘트 웹을 침전시키는 단계;

(d)상기 웹 위에 상기 제1층에 존재하는 수지와 동일하거나 상응하는 특성 및 동일한 양을 갖는 경화수지, 충전재 그리고 가벼운 과립재에 의해 형성된 혼합물의 보다 두꺼운 층-이하 제1층이라 함-을 침전시키는 단계;

(e)상기 제2층의 비어있는 표면(free surface) 상부에, 분리 재료와 평행한 고무 또는 탄성 재료의 제2쉬이트를 적용(처리)하는 단계

(f)상기 제2슬래브 상부에 압력을 적용하고 미리 정해진 진동수의 진동운동을 적용함에 의해 진공 압축하는 단계;

(g)열 작용 및/또는 촉매 작용에 의해 경화 수지를 경화시키는 단계;

(h)결과물인 슬래브 제품을 마무리가공하는 단계;

여기서 충전재는 세립 분말형태로 상기 혼합물에 첨가됨.

본 발명에 따른 방법의 보다 바람직한 구체 예에서, 상기 제2층의 혼합물에 존재하는 상기 가벼운 과립재는 실질적으로 회전 타원체 형태의 팽창 무기 재료이며, 크기는 0.1~6.0밀리미터이며, 바람직하게는 팽창 유리나 팽창 점토로부터 선택되지만, 알루미나와 같은 그밖의 다른 팽창 무기재료의 사용을 배제하지는 않는다

경화 수지로서, 바람직하게는 에폭시 수지나 폴리에스테르 수지가 사용되며; 두번째 경우에 있어서는, 당해 기술 분야에서 공지된 방법으로, 유기기능성 실란-혼합물의 과립재 내에서 수지와 실리콘 원자 사이의 화학 결합을 형성하는 기능을 하는-이 상기 수지에 첨가된다.

상기 제1층내에 존재하는, 즉, 생성된 슬래브 또는 보드-형 제품의 가시적 면을 형성하는 과립재에 관하여, 이것은 일반적으로 "Bretonstone" 기술에서 사용되는 자연석 재료(대리석, 화강암, 반암, 석영 등)와 세라믹 재료 같은 인조 재료에서 선택된다.

상기 제1층에 있어서, 특별한 장식용 효과가 요구될 때 , 금속 원소, 쉘(shell), 금속화된 유리 과립, 거울 조각, 실리콘 과립과 같은 그밖의 다른 재료나 구성성분을 첨가하는 것도 가능하다.

마지막으로, 이제 충전재를 고려하면, 이것은 상기 수지와 함께, 과립재를 캡슐로 둘러싸서 보유하는 결합 메트릭스를 형성한다. 더 가벼운 제품을 얻는 것이 요구될 때, 충전재는 바람직하게는 석영이나 탄산염 분말에서 선택되며, 더욱 바람직하게는 분말 형태의 크리스토발석(cristobalite)으로부터 선택된다. 실제로 크리스토발석은 2.30의 비중을 가진 석영의 동소체이며, 반면에 석영은 2.65의 비중을 갖는다.

전술한 바와 같이 진공 진동-압축 (vacuum vibro-compaction) 단계에서 생성되는 미완성 제품(rough-finished article)의 가열에 의해 수반되는 촉매작용에 의해 수행되는 본 발명에 따른 방법의 경화 단계 동안, 여전히 고무 슬래브에 의해 둘러싸여있는 미완성 제품의 두 면은 두 개의 가열 플래이트(heating plate)와 접촉하여 배치된다.

전술한 바와 같이, 전술한 두 개의 층은 촉매 경화하는 동안 다양한 수축 또는 뒤틀림을 방지하고, 또한 동일한 열 팽창 계수를 가지도록 하기 위하여, 실질적으로 동일한 양으로 동일한 수지 또는 서로 상응하는 수지를 포함하고, 그 결과 제품의 변형이 일어날 때 수반하는 온도 변화가 방지된다. 그러나, 이러한 불균형을 보상하기 위한 단계들을 거치치 않는다면, 유사한 생성물을 가질 수 있는 상기 두 층 사이에 조성의 차이가 존재한다. 특히, 팽창 재료의 과립을 함유하는 더 두껍고 가벼운 층은 더 천천히 가열되게 하는 더 낮은 열 전달 계수를 가진다. 이러한 보다 낮은 열 전도성을 보상하기 위해 상기 가벼운 층과 접촉해 있는 가열 표면은 보다 따뜻해야만 한다.

이러한 이유 때문에, 고온 촉매 작용 동안, 상기 제2층의 가열을 수행하는 표면은 상기 제1층의 외부 표면을 커버하는 고무 슬래브와 접촉하는 표면보다 6 내지 15 °C 높은 온도로 만들기 위하여, 상기 미완성 제품의 두 면과 접촉해 있는 두 표면 사이에서 온도 구배가 만들어진다. 이런 식으로, 상기 제2층의 보다 낮은 열 전도성은 보상되고 미완성 제품의 두 층의 가열속도는 일정하게 되며, 결과물인 슬래브나 보드의 또다른 가능한 변형원인은 제거된다.

마지막으로, 경화 수지로 함침된 유리 섬유의 웹에 관하여, "Bretonstone" 기술에서의 이것의 특징과 기능은 출원번호 PCT/EP2004/008242 발명에서 실례를 들어 설명되었다. 이 신제품에서, 웹은 또한 두 혼합물을 분리되게 하고, 가벼운 층이 상기 가시적 층을 오염시키는 것을 방지하는 기능을 수행하며, 이것은 최적의 심미적 특징을 유지해야만 한다.

본 발명에 따른 방법에 의하면, 요구되는 성질인 가벼움과 낮은 전체 두께를 가지는 슬래브 또는 보드-형 제품이 얻어지며, 여기서 가시적 면을 형성하는 상기 제1층은 4~6mm의 두께이며, 반면에 제2층은 10~40mm 범위의 두께이다.

본 발명에 따라 제품, 특히 가시적 면을 형성하는 층을 생산함에 있어서, 특히 혼합물의 착색 및 특별한 색체 및/또는 심미적 효과의 창조와 관련하여 "Bretonstone" 기술에서 이미 알려진 수단을 사용하는 것이 가능하다.

더욱이, 본원 발명에 따른 방법에 있어서, 결과물인 슬래브나 보드-형 제품은 "Bretonstone" 기술을 사용함으로써 얻어지는 슬래브의 성질과 상응하는 기계적 성질을 갖고, 그러므로 "Bretonstone" 기술의 상업적 그리고 산업적 성공의 기초를 형성하는 장점을 보유한다.

본원 발명의 더 나은 이해를 위하여, 두 층을 형성하는 혼합물의 조성에 기초를 둔 구체예가 제공된다.

단일 폴리에스테르 수지가 아래에 제시된 두 개의 혼합물에서 사용되었다.

가시적 얇은 층의 조성(부피 %) :

- 폴리에스테르 수지: 18%

- 미세 석영 미립자: 22%

-석영 과립재, 0.1-2.5 mm : 60%

가벼운 두꺼운 층의 조성(부피 %)

- 폴리에스테르 수지: 18%

- 미세 크리스토발석 분말 : 18%

- 과립에 존재하는 0.2-4 mm의 팽창 유리: 64%

석영의 투시적 특성을 최대한 사용하기 위하여, 제1층(가시적 면)의 혼합물을 나누어서 세 가지 부분으로 착색시켰는데, 하나는 검은색이고, 나머지 둘은 착색된 접착제를 사용하였다.

제1혼합물(가시적 면)은 약 4mm 두께의 고무 쉬이트 위에 침전된 후 유리 메쉬워크(meshwork)로 보강되고, 50 x 50 mm의 메쉬를 가진 8밀리미터 두께의 체를 통하여 침전되었다.

300 g/m²의 무게를 가지며 300 g/m² 양의 폴리에스테르 수지로 함침된 연속 유리 필라멘트 웹이 상기 제1혼합층 위에 침전되었다.

제2혼합물(즉, 팽창 유리 과립재를 포함하는)을 차폐한 후, 제2 고무 쉬이트가 처리되고 진공 압축이 몇 바(bar) 정도의 압력하에서 수행되고, 동시에 2,000 내지 4,000 헤르츠의 진동수로 진동 운동이 가해졌다. 최종적으로, 결과물인 미완 성 제품은 80 내지 150°C의 온도에서 촉매적 경화 단계를 거쳤다.

3 x 1.4 m의 규격, 35 mm의 전체 두께, 135 kg/cm²의 휨 강도와 41 kg/m²의 무게의 완전한 평면 슬래브가 얻어졌다.

위의 설명으로부터, 위에서 지적한 목적이 본원 발명에 의해 구현되는 것이 명백하다.

특히, 바닥(floor)의 구현과 구조물의 안쪽과 바깥쪽 모두에서 클래딩(cladding)하는데 적합하며, 이미 알려진 "Bretonstone" 슬래브의 특징적 성질에 부가하여 50% 이상 감소된 무게를 가지는 입자와 같은 슬래브나 보드-형 제품이 얻어진다.

본 발명에 있어서, 이런 물체들은 경화수지로 함침된 연속 유리 필라멘트의 매개 웹 및 수지와 함께 바인딩 메트릭스를 형성하는 충전재의 진공 진동-압축(Bretonstone 기술의 특징인)의 조합된 사용에 의해 얻어진다.

상기 제품이 제조되는 설비와 상기 제품의 구조면 모두에서 "Bretonstone" 기술과 관련하여 과거에 개발된 모든 개선들이 본원발명의 방법에 사용될 수 있다.

"Bretonstone" 기술은 이중층 슬래브 또는 보드-유사 제품의 생산에 사용된다. 후면층은 특히 팽창 유리, 팽창 점토 그리고 유사품의 비드로 구성된 팽창 형태의 무기 과립재와 미세 분말 형태, 바람직하게는 크리스토발라이트 형태의 충전재, 그리고 경화 수지, 특히 에폭시 수지 또는 폴리에스테르를 포함하는 혼합물로 부터 형성된다. 물품의 가시적 면을 형성하는 제1층은 상기 후면층에 존재하는 수지와 동일하거나 상응하는 수지를 포함한다. 연속 유리 필라멘트 직물은 상기 두 층 사이에 배치된다.

Claims (9)

1. 과립재, 충전재 그리고 경화 수지를 포함하는 혼합물로부터 형성된 집성체의 제1층, 및 상기 제1층을 형성하는 것과 동일하거나 상응하는 경화수지와 가벼운 무게의 과립재를 포함하는 혼합물로부터 형성된 제2층을 포함하는 이중 충 슬래브의 제조방법에 있어서,

   (a)최종 슬래브 제품의 가시적 면을 형성하기 위하여 경화수지와 과립재로 구성된 혼합물을 제조하는 단계 ;

   (b)분리 재료와 평행한 고무 또는 이와 유사한 탄성 재료-또는 제1고무 쉬이트-로 구성된 지지대 위에 얇은 층-이하 제1층이라 함-의 형태로 상기 혼합물을 침전시키는 단계;

   (c)상기 제1층의 혼합물을 형성하는 경화 수지와 동일하거나 상응하는 경화수지로 미리 함침된 연속 유리 필라멘트 웹을 상기 제1층의 비어있는 표면(free surface) 위에 침전시키는 단계;

   (d)상기 제1층에 존재하는 경화 수지와 동일하거나 상응하는 성질의 경화수지, 충전재 그리고 가벼운 과립재에 의해 형성된 혼합물의 층-이하 제2층이라 함-을 상기 웹 위에 침전시키는 단계, 상기 경화수지는 상기 제1층에 존재하는 경화수지와 실질적으로 동일한 부피 백분율로서 혼합물에 존재함;

   (e)분리 재료와 평행한 고무 또는 탄성 재료의 제 2 쉬이트를 상기 제2층의 비어있는 표면(free surface) 위에 처리하는 단계;

   (f)상기 제2 고무 쉬이트 상부에 압력을 적용하고, 동시에 미리 정해진 진동수의 진동 운동을 적용함에 의한 진공 압축단계;

   (g)열 작용 및/또는 촉매 작용에 의해 경화수지를 경화시키는 단계;

   (h)결과물인 상기 슬래브 제품을 마무리가공하는 단계

   를 포함하며, 여기서 충전재는 미세 입자 형태로 상기 혼합물에 첨가되는 이중 충 슬래브의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2층의 혼합물에 존재하는 상기 가벼운 과립재가 0.1~ 6.0 mm 크기이며, 본질적으로 회전 타원체 형태의 팽창 무기 재료임을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 가벼운 과립재는 팽창 유리, 팽창 점토 또는 알루미나와 같은 그밖의 다른 팽창 무기 재료로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 경화수지는 바람직하게는 에폭시 수지 또는 폴리에스테르 수지임을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 유기기능성 실란이 상기 폴리에스테르 수지에 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 결과물인 슬래브나 보드 제품의 가시적 면을 형성하는, 상기 제1층에 존재하는 상기 과립재가 대리석, 화강암, 반암, 석영 등과 같은 자연석 재료와 유리, 실리콘, 쉘(shell), 금속 등의 세라믹 재료나 석질 재료와 같은 인조 재료로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 충전재가 석영이나 탄산염 분말에서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 석영은 분말 크리스토발석(cristobalite) 형태임을 특징으로 하는 방법.
9. 전술한 청구항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 이중 층 슬래브 제품.