KR20100029503A - 시멘트를 포함하는 인조 대리석 및 그 제조방법 - Google Patents

시멘트를 포함하는 인조 대리석 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이스 수지 및 시멘트를 포함하는 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 시멘트를 베이스 수지와 혼합하여 수지 조성물의 점도를 상승시키고, 이에 따라 프레스 공법을 적용하여 인조대리석을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명은 인조대리석의 제조에 있어서, 열경화 방식을 적용하여 강도를 향상시킨 것을 특징으로 한다. 이에 따라 일정 두께 이하의 박판의 인조대리석을 제조할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 인조대리석은 강도가 우수하고, 내오염성 및 내스크래치성이 우수하여 벽 판넬로 적용될 수 있고, 취급 및 운반이 용이하다.
인조대리석, 시멘트, 물, 열경화성 경화제, 프레스 성형, 박판

Description

시멘트를 포함하는 인조 대리석 및 그 제조방법{Artificial marbles comprising a cement and preparation methods thereof}
본 발명은 베이스 수지 및 시멘트를 포함하는 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것이다.
인조대리석은 천연 석분이나 광물을 아크릴, 불포화폴리에스테르, 또는 에폭시 등과 같은 수지 성분과 배합하고, 각종 안료 및 첨가제 등을 첨가하여 천연석의 질감을 구현한 인조 성형체를 통칭한다. 대표적으로 아크릴계 인조 대리석 또는 폴리에스테르계 인조대리석 등의 수지계 인조 대리석; 및 시멘트 인조대리석 또는 석회석 인조대리석 등의 무기계 인조대리석이 있다.
이들 인조대리석은 우수한 가공성, 내후성 및 시공성을 가지고 있을 뿐만 아니라 천연대리석과 비교하여 가볍고, 비 다공질이며, 천연대리석에 뒤떨어지지 않는 우수한 색조 및 뛰어난 강도 등으로 인하여 천연대리석에 비하여 그 활용 범위가 넓다. 인조 대리석은 주방상판, 욕조, 세면대, 테이블, 벽재, 바닥마루 재료, 및 가구 등의 인테리어 재료로 다양하게 사용되고 있다.
특히 아크릴계 인조대리석은 우수한 내구성 및 내후성을 가지고 있으며, 목질과 비견될 만한 우수한 가공성을 가지고 있다. 또한 불포화 폴리에스테르계 인조대리석은 내후성과 내열성이 아크릴계 인조대리석보다 열악하고 열 성형이 어려운 단점이 있으나, 충진제로 사용되는 수산화 알루미늄 등과 굴절율이 비슷하여 중합물의 투명도가 우수함으로써 보다 천연 대리석과 같은 자연스럽고 깊이감 있는 외관 구현이 가능하다.
이러한 수지계 인조대리석은 합성 수지에 무기 충전제와 같은 첨가제를 혼합하여 조성물을 제조하고, 이를 연속 방식인 캐스팅 공법에 적용하여 제조하고 있다.
수지계 인조대리석이 주로 캐스팅 공법에 의해 제조되는 이유는 합성 수지를 주성분으로 하는 조성물의 점도를 프레스 공법의 적용이 가능한 수준으로 끌어올리는 것이 어렵기 때문이다. 예를 들어, 수지 조성물의 점도를 높이기 위하여 무기 충전제의 함량을 높일 경우, 점도 상승에 수반하여 흐름성이 매우 열악해져서 기포의 제거가 불가능하고, 성형된 제품의 강도 및 표면 품질도 매우 떨어지게 된다.
또한 합성 수지로 제조되는 인조대리석은 특성상 박판으로 제조되기 어렵고, 과도한 중량으로 인하여 벽 판넬로의 이용이 제한된다. 즉, 인조대리석이 벽 판넬로 적용되는 경우 파괴 및 깨짐 현상이 쉽게 발생하고, 낮은 강도로 인하여 내오염성 및 내스크래치성이 약한 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 시멘트 및 합성 수지를 수화 방식으로 혼합하여 점도를 향상시킨 수지 조성물을 제조하고, 이를 열경화 방식으로 경화시켜 제조되는 인조대리석 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 베이스 수지 및 시멘트를 포함하는 인조대리석을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 시멘트 및 베이스 수지를 혼합하는 제 1 단계; 및 제 1 단계에서 제조된 혼합물을 프레스 성형하는 제 2 단계를 포함하는 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 인조대리석은 시멘트 및 베이스 수지를 수화방식으로 혼합하여 수지 조성물의 점도를 상승시키고, 열 경화방식으로 경화시켜 제조함으로써, 강도가 우수하고, 내오염성 및 내스크래치성이 우수하다. 이에 따라 일정 두께 이하의 박판 인조대리석을 제조할 수 있고, 이를 벽 판넬로 적용할 수 있으며, 그 취급 및 운반이 용이하다.
본 발명은, 베이스 수지 및 시멘트를 포함하는 인조대리석에 관한 것이다.
본 발명에서는 수지계 인조 대리석에 시멘트를 포함하여 수지 조성물의 점도를 향상시키고, 기존의 상온 경화방식이 아닌 열 경화방식으로 인조대리석을 제조한 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 인조대리석은 탁월한 강도를 가지고, 내오염성 및 내스크래치성 등이 우수하다.
이하, 본 발명에 따른 인조대리석에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 인조대리석의 베이스 수지는 수지계 인조 대리석에 사용되는 합성 수지라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 아크릴 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 멜라민 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 아크릴 수지의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트 및 글리시딜(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 아크릴계 단량체를 포함하는 중합체를 사용할 수 있다.
또한, 상기 불포화 폴리에스테르의 종류 역시 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 α,β-불포화 이염기산 또는 상기 이염기산 및 포화 이염기산의 혼합물과 다가 알코올의 축합 반응을 통해 제조되는 것으로서, 산가가 5 내지 40이고, 분자량이 1,000 내지 5,000인 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있다. 이때 상기 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 상기 이염기산 등을 다가 알코올과 특정 비율(ex. 알코올성 수산기 몰수/카르복실기 몰수=0.8 내지 1.2)로 혼합한 후, 탄산가스 및/또는 질소 가스 등의 불활성 가스 기류 하 140 내지 250℃의 온도에서 상기 혼합물을 축합 반응시키면서 생성수를 제거하고 반응 진행 정도에 따라서 온도를 서서히 상승시키는 방법으로 제조할 수 있다.
상기에서 사용되는 α,β-불포화 이염기산 또는 포화 이염기산의 예로는 무수 말레산(maleic anhydride), 시트라콘산(citraconic acid), 푸마르산(fumaric acid), 이타콘산(itaconic acid), 프탈산(phthalic acid), 무수 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산(terephthalic acid), 호박산(succinic acid), 아디프산(aipic acid), 세바스산(sebscic acid) 및/또는 테트라히드로프탈산 등을 들 수 있고, 다가 알코올의 예로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 및/또는 글리세린 등을 들 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지는 또한 필요에 따라서는 아크릴산, 프로피온산(propionic acid) 및/또는 안식향산(benzoic acid) 등의 일염기산; 또는 트리멜리트산(trimellitic acid) 및/또는 벤졸의 테트라카본산 등의 다염기산을 등을 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기에서 사용될 수 있는 에폭시 수지의 종류 역시 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 이관능 또는 다관능성 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 이관능 또는 다관능 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 테트라 페닐 에탄 에폭시 수지 및 페놀 노볼락형 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 것을 들 수 있다.
또한, 본 발명에서 인조대리석에 포함되는 시멘트의 함량은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 30 중량부 내지 60 중량부인 것이 바람직하다.
상기 시멘트는 수지 조성물의 점도를 상승시키는 역할을 한다. 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 상기 시멘트는 물과 우선 배합된 후에 합성 수지(베이스 수지)와 혼합된다(수화 방식). 본 발명에서는 위와 같이 수화 방식을 통하여 베이스 수지(합성 수지) 및 시멘트를 혼합함으로써, 인조대리석의 제조 시에 시멘트가 그 특성을 충분히 발휘하도록 할 수 있게 된다.
본 발명의 인조대리석은 또한 전술한 성분에 추가로 열경화성 경화제를 포함할 수 있다. 이와 같은 열경화성 경화제를 포함함으로 해서, 인조대리석의 제조 과정에서 열 경화방식이 보다 효율적으로 적용될 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 열경화성 경화제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 공지된 일반적인 열경화성 경화제를 사용할 수 있다. 또한, 상기 열경화성 경화제의 함량 역시 특별히 한정되지 않고, 이 분야의 평균적 기술자는 공정 조건 등을 고려하여, 적절한 경화제의 종류 및 그 함량을 용이하게 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 인조대리석은 수지칩 또는 천연 소재칩을 포함할 수 있다. 칩을 포함하여 다양한 외관을 창출할 수 있다. 상기 수지칩의 예로는 아크릴 수지칩, 에폭시 수지칩, 또는 (불포화)폴리에스테르 수지칩 등을 들 수 있고, 천연 소재칩의 예로는 자개, 돌, 석분, 석영 및 거울 가루로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 들 수 있다. 또한 상기 수지칩 및 천연 소재칩의 함량은 특별히 한정되지 않고, 목적하는 내마모성 향상 효과 및 외관을 해치지 않는 범위에서 적절히 첨가하면 된다. 또한 상기 수지칩 및 천연 소재칩 역시 내부에 유색 재료를 함유하거나, 외부의 전부 또는 일부가 유색재료로 처리(코팅 또는 증착)되어 있을 수 있다.
또한 본 발명의 인조대리석은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 무기 충진제 100 내지 200 중량부를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 무기 충진제는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 및 알루민산 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 무기 충진제는 수지와의 분산성, 제품의 기계적 강도 향상 및 침전방지 등을 위해 실란계 커플링제 또는 티타네이트계 커플링제 등과 같은 커플링제로 표면처리하여 사용할 수도 있다.
또한 본 발명의 인조대리석은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 가교제 0.2 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 가교제 역시 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 및 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
또한 본 발명에서 인조대리석은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 중합개시제 0.1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 본 발명에서 중합개시제는 경화제 역할을 하고, 사용할 수 있는 중합개시제는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 디아실 퍼옥사이드, 하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트 및 t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 인조 대리석의 베이스 수지는 상기 외에도 통상적으로 알려진 인조 대리석의 첨가성분인 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제; 유기 또는 무기 안료 또는 염료; 자외선 흡수제; 인계 또는 무기금속계 난연제; 스테아린산계 또는 실리콘계 이형제; 카테콜(Catechol)계 또는 하이드로퀴논류계 중합 억제제; 및 페 놀계, 아민계, 퀴논계, 유황계 또는 인계 산화 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 인조대리석은 수지 조성물에 시멘트 및, 경우에 따라서는, 열경화성 경화제를 포함하여 프레스 공법을 적용하여 인조대리석을 제조할 수 있고, 이에 따라 박판으로 제조될 수 있다. 바람직하게는 두께가 0.1 내지 6 mm로 제조될 수 있다. 종래의 인조대리석은 과도한 중량감으로 인하여 벽 판넬로 적용하는 것이 어려웠으나, 본 발명에 따른 박판 인조대리석은 중량이 가볍고, 우수한 강도를 가져 벽 판넬 뿐 아니라 다양한 인테리어 소품으로 적용될 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 또한 상기 인조대리석의 일면 또는 양면에 형성되는 파티칼 보드를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 인조대리석은 박판으로 제조될 수 있고, 이에 파티칼 보드를 포함함으로써 다양한 인테리어 소품으로 이용될 수 있다. 인조대리석의 일면 또는 양면에 파티칼 보드의 형성은 시멘트 또는 접착제를 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명은 또한,
시멘트 및 베이스 수지를 혼합하는 제 1 단계; 및 제 1 단계에서 제조된 혼합물을 프레스 성형하는 제 2 단계를 포함하는 인조대리석의 제조방법에 관한 것이 다.
본 발명에 따른 인조대리석의 제조방법은 시멘트를 베이스 수지에 혼합하여 인조대리석의 원료가 되는 수지 조성물의 점도를 상승시키고, 프레스 공법을 이용하여 인조대리석을 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 단계는 시멘트 및 베이스 수지를 혼합하는 단계로써, 시멘트 및 베이스 수지의 구체적인 내용은 상술한 바와 같다. 또한 베이스 수지는 무기 충진제, 가교제, 중합 개시제 및 각종 첨가제를 추가로 포함할 수 있고, 그 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.
본 발명에서는 상기 제 1 단계의 혼합 전에 시멘트를 물과 혼합하는 공정을 추가로 수행하는 것이 바람직하다. 이 때 시멘트 및 물의 혼합 비율(물/시멘트)은 0.2 내지 0.5인 것이 바람직하다. 그러나, 상기 혼합 비율은 본 발명의 일 태양에 불과하며, 본 발명에서는 베이스 수지, 시멘트 및/또는 물의 혼합 효율을 고려하여, 상기 비율을 적절히 조정할 수 있다.
이와 같이, 합성 수지(베이스 수지)와의 혼합 전에 시멘트를 물과 우선 혼합하는 수화 방식으로 적용함으로써, 인조대리석의 제조 과정에서 시멘트가 그 특성을 효과적으로 발휘하도록 할 수 있다.
상기 제 1 단계의 혼합을 수행하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 펠러가 장착된 교반기를 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명에서는 또한 상기 제 1 단계에서 제조된 혼합물에 열경화성 경화제를 추가로 혼합하는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 제 2 단계는 제 1 단계에서 제조된 혼합물을 프레스 성형하는 단계로써, 프레스 성형을 수행하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 이 분야의 평균적 기술자는 목적에 따른 적절한 프레스 성형 조건을 용이하게 선택할 수 있다.
본 발명의 제 2 단계는 열경화 방식을 적용한 것으로, 수화 방식이 적용된 경우에, 상기 제 2 단계의 인조 대리석의 경화 과정에서 물은 기화하게 된다. 이때, 프레스 성형 과정에서 물이 기화할 수 있도록 제 1 단계에서 제조된 혼합물을 홀이 형성된 금형 내부에 투입하여 진행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 인조대리석 제조 방법에서는 상기와 같은 프레스 성형 공정을 거친 후에, 제품을 냉각하고 탈형하여 인조대리석을 제조하게 된다. 프레스 성형 공정에서 인조 대리석 판의 두께를 조절할 수 있고, 본 발명에서는 두께가 0.1 내지 6 mm인 인조 대리석을 제조할 수 있다.
인조 대리석은 용도에 따라서 샌딩 및/또는 재단 공정과 같은 후처리 공정을 추가로 수행할 수도 있다.
또한 상기 인조 대리석의 제조방법에 있어서, 제 2 단계를 거쳐 제조된 인조대리석의 일면 또는 양면에 파티칼 보드를 형성하는 공정을 추가로 수행할 수 있다.
인조 대리석의 일면 또는 양면에 파티칼 보드를 형성하는 방법은 시멘트 또 는 접착제를 사용하여 수행할 수 있다. 시멘트 및 접착제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 당업계에서 일반적으로 사용되는 시멘트 및 접착제를 사용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 베이스 수지 및 시멘트를 포함하는 인조대리석.
  2. 제 1 항에 있어서,
    베이스 수지는 아크릴 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 멜라민 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  3. 제 1 항에 있어서,
    시멘트는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 60 중량부의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  4. 제 1 항에 있어서,
    열경화성 경화제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  5. 제 1 항에 있어서,
    수지칩 및 천연소재칩으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  6. 제 1 항에 있어서,
    두께가 0.1 mm 내지 0.6 mm인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  7. 제 1 항에 있어서,
    일면 또는 양면에 형성되는 파티칼 보드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  8. 시멘트 및 베이스 수지를 혼합하는 제 1 단계; 및
    제 1 단계에서 제조된 혼합물을 프레스 성형하는 제 2 단계를 포함하는 인조대리석의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 1 단계의 혼합 전에 시멘트 및 물을 혼합하는 공정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    시멘트 및 물의 혼합 비율(물/시멘트)은 0.2 내지 0.5인 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    제 1 단계의 혼합을 인 펠러가 장착된 교반기를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    제 1 단계를 거쳐 제조된 혼합물에 열경화성 경화제를 혼합하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    제 2 단계의 프레스 성형은 제 1 단계를 거쳐 제조된 혼합물을 홀이 형성된 금형 내부에 투입하여 진행하는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    제 2 단계를 거쳐 제조된 인조대리석의 일면 또는 양면에 파티칼 보드를 형성하는 공정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
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