KR20130003900A - 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법 - Google Patents

Abstract

별도의 설비 추가 없이 다양한 색상 내지 질감의 연출이 가능한 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법으로서, 원재료를 믹싱하는 과정에, 적어도 어느 하나 이상의 믹서에 대해서는 수지 컴파운드의 배출 직전 해당 수지 컴파운드에 함유된 기본 착색제와는 다른 색상의 보조 착색제를 투입하여 믹싱함에 의해 기본 착색제의 색상을 갖는 수지 컴파운드에 보조 착색제가 코팅되도록 하는 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법이 소개된다.

Description

불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법{METHOD FOR PRODUCING UNSATURATED POLYESTER RESIN ARTIFICIAL STONES}

본 발명은 인조석 제조방법에 관한 것으로, 특히, 설비의 추가 없이도 착색제 투입 시점의 조절을 통해 다양한 색상 내지 질감의 연출이 가능하도록 한 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법에 관한 것이다.

화강암이나 대리석과 같은 천연석을 대신하여 건축 및 인테리어용 자재로 인조석이 많이 사용되고 있다.

이러한 인조석은 흔히 베이스를 이루는 바인더 수지의 종류에 따라 불포화폴리에스테르계 인조석과 아크릴계 인조석으로 분류된다.

상기 불포화폴리에스테르계 인조석은 통상 무기광물, 바인더 수지, 필러(파우더), 안료 등의 원재료를 믹서에서 혼합 후, 혼합된 수지 컴파운드를 몰드에 담고 성형 및 경화 후, 재단, 연마 처리함에 의해 제조된다.

상기 불포화폴리에스테르계 인조석의 믹싱은 믹서 내에서 먼저 무기광물과 안료를 혼합하고 여기에 바인더 수지를 혼합 후, 최종적으로 필러를 혼합하는 방식으로 이루어지고, 하나의 믹서에서는 하나의 색상을 갖는 수지 컴파운드가 생성된다.

상기 불포화폴리에스테르계 인조석의 제조공정에는 여러 대의 믹서가 사용될 수 있다. 각각의 믹서에서 서로 다른 색상의 수지 컴파운드가 만들어지고, 만들어진 수지 컴파운드는 몰드 등에 함께 담아져 경화, 재단 및 연마처리되어 인조석으로 제조된다.

위와 같이 제조된 불포화폴리에스테르계 인조석은 믹서당 한 가지 색상의 수지 컴파운드가 만들어기기 때문에 제조된 인조석 제품의 색상 혹은 패턴은 공정 내 믹서의 수량에 의존하게 되므로, 더욱 다채로운 색상 혹은 질감을 연출하기 위해서는 더 많은 믹서를 사용해야 한다는 한계가 있다.

또한 위와 같이 여러 믹서에서 만들어진 수지 컴파운드를 배출하여 단순 혼합함에 의해서는 서로 다른 색상의 컴파운드가 서로 혼합된 정도의 색상 혹은 패턴을 구현할 수 있을 뿐이라는 한계가 있다. 보다 다양한 패턴의 구현을 위해 유리나 특수한 마블칩을 사용하기도 하나, 비용 측면이나 패턴 다양성 측면에서 여전히 한계가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점에 대한 인식에 기초하여 제안된 것으로, 별도의 설비 추가 없이 다양한 색상 내지 질감의 연출이 가능한 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법을 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법은, 2 이상의 믹서에 원재료를 투입하여 서로 다른 색상의 수지 컴파운드를 만드는 제1 과정; 전 과정에서 만들어진 수지 컴파운드를 혼합하는 제2 과정; 및 전 과정에서 혼합된 수지 컴파운드를 제형 및 경화하는 제3 과정;을 포함한다.

본 발명에 따르면, 위의 제1 과정에서, 적어도 어느 하나 이상의 믹서에 대해서는 수지 컴파운드의 배출 전 해당 수지 컴파운드에 함유된 기본 착색제와는 다른 색상의 보조 착색제를 투입하여 추가 믹싱이 수행된다. 추가 믹싱은 3~30초가 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 위의 제3 과정 전, 상기 2 이상의 믹서에서 배출된 수지 컴파운드들을 컨베이어로 이송하는 과정; 및 전 과정에서 이송된 수지 컴파운드들을 분쇄기에 통과시켜 수지 컴파운드들의 크기를 조절하는 과정;을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 위의 제 3과정에서, 상기 보조 착색제는 분말 안료일 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 착색제 투입 시점의 조절이라는 간단한 방법에 의해 저렴한 비용으로 다양한 색상 내지 질감을 갖는 인조석을 제조할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 기존의 공정라인에 추가적으로 믹서를 설치할 필요가 없으며 나아가 믹서의 추가 설치로 인해 해당 믹서에 원재료를 공급하기 위한 컨베이어 등의 부대시설도 추가할 필요가 없으므로, 경제적이다.

또한 본 발명은 불포화폴리에스테르계 인조석의 제조과정에서 안료는 초기에 혼합되어야 하기에 하나의 믹서에서 최종적으로 배출되는 수지 컴파운드는 단일의 색상을 가진다는 기존의 통념과 관행을 벗어나 사고의 전환을 통해 새로운 시도를 한 것으로, 이를 통해 보다 경제적으로 종래 보다 다양한 색상 내지 질감을 갖는 인조석을 제조할 수 있으며 제품의 경쟁력을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 불포화폴리에스테르계 인조석 제조라인의 개략도,
도 2는 종래 방법에 따라 제조된 불포화폴리에스테르계 인조석의 패턴 설명을 위한 모식도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 불포화폴리에스테르계 인조석의 패턴 설명을 위한 모식도,
도 4는 본 발명의 실시예에 의해 표현 가능한 색상 내지 패턴의 설명을 위한 모식도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 불포화폴리에스테르계 인조석의 실물 사진이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법에 대하여 살펴본다.

실시예에 따르면, 불포화폴리에스테르계 인조석은 도 1에 도시된 것과 같은 연속성형 장치를 이용하여 제조된다.

도 1을 참조하면, 상기 연속성형 장치는 2개의 믹서(10a,10b)에서 만들어진 수지 컴파운드들(1a,1b)이 컨베이어(20) 위로 배출된 후 컨베이어(20)를 따라 이송되어 분쇄기(30)를 거치면서 크기가 조절되도록 구성된다.

상기 분쇄기(30)를 통과한 수지 컴파운드들(1a,1b)은 몰드(40)에 담아져 프레스(50)로 가압 성형되어 인조석(1)으로 제조된다. 성형된 인조석(1)은 오븐에서 경화된 후, 재단, 표면연마 등의 후처리가 이루어진다.

먼저, 상기 연속성형 장치의 믹서(10a,10b)에 투입되는 원재료에 대하여 살펴본다.

상기 믹서(10a,10b)에 투입되는 원재료에는 기본적으로 무기광물, 불포화폴리에스테르 수지, 필러, 착색제가 포함된다. 이외에 경화 개시제, 촉진제와 같은 첨가제 등이 첨가될 수 있다.

상기 컴파운드는 무기광물 입자와 입자가 물리적으로 결합되어 있으나 강제적인 힘이 없을 경우 분쇄되지 않는 덩어리 상태를 말하는 것으로, 바인더 수지의 점성과 미세입자인 필러에 의해 생성된다고 보면 된다.

상기 불포화폴리에스테르 수지로는 적어도 한 개 이상의 글리콜(Glycol)류를 갖고 포화산 및 불포화산을 포함하는 불포화 폴리에스테르 40∼90 중량%에 점도조절을 위한 모노머 10∼60 중량%를 중합한 것이 사용된다.

상기 불포화폴리에스테르 수지는 수지 컴파운드 총 중량 대비 15 중량% 이하, 바람직하게는 7~15 중량% 포함된다. 15 중량%를 초과하는 경우 제품의 휨 현상 및 표면 뜯김 등의 불량이 발생되며, 7 중량% 미만인 경우 바인더로서의 기능이 현저히 떨어진다.

상기 무기광물이나 필러로는 예로서 탄산칼슘, 실리카, 석영(Quartz) 등이 사용된다. 무기광물은 수지 컴파운드 총 중량 대비 50~70 중량% 포함되며 그 크기는 0.1~4mm인 것이 본 발명에 따른 질감 구현에 바람직하다.

상기 필러는 무기광물의 첨가량에 따라 변하겠지만 수지 컴파운드 총 중량 대비 20~35 중량% 포함되며, 그 크기는 0.078mm 이하인 것이 적당하다.

상기 착색제로는 유/무기 분말 안료 및 액상 안료가 모두 사용될 수 있다. 다만 후술하는 보조 착색제로는 무기 분말 안료를 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 연속성형 장치를 이용한 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법에 관하여 구체적으로 살펴본다.

믹싱과정

상기 2개의 믹서(10a,10b)에 각각 원재료가 투입되어 믹싱되며, 각 믹서에서 서로 다른 색상의 수지 컴파운드(1a,1b)가 만들어진다.

상기 제1 믹서(10a)에 투입되는 착색제와 제2 믹서(10b)에 투입되는 착색제는 색상이 서로 다르며, 따라서 각 믹서(10a,10b)에서 만들어지는 수지 컴파운드(1a,1b)의 베이스 색상은 서로 다르다.

위와 같이 만들어진 수지 컴파운드(1a,1b)는 믹서(10a,10b) 아래에 놓인 컨베이어(20)로 배출되며, 믹싱 완료 후 배출되기 직전에 적어도 하나 이상의 믹서, 예로서 제1 믹서(10a)에 이전에 투입된 기본 착색제와 다른 색상의 보조 착색제가 투입된다.

상기 보조 착색제의 투입 후에는, 보조 착색제가 기본 착색제의 색상을 갖는 제1 수지 컴파운드(1a)에 되도록 전체적으로 분포될 수 있도록 하되 기본 착색제와 색상적인 혼합이 발생되지 않도록, 제1 믹서(10a)의 추가 믹싱이 수행된다.

상기 추가 믹싱은 3~30초간 수행되는 것이 바람직하다. 3초 미만일 경우 보조 착색제의 분산이 고르게 이루어지지 않으며 30초 초과할 경우 기본 착색제와 보조 착색제 간의 색상적인 혼합이 발생하여 제3의 단일 색상의 컴파운드가 만들어진다.

상기 기본 착색제로는 무기 또는 유기안료가 모두 사용될 수 있으며, 보조 착색제로는 분말상의 무기안료가 바람직하다.

도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따라 3개의 믹서에서 각각 제1, 제2 및 제3 수지 컴파운드가 만들어진 경우, 제품화된 인조석 상에는 서로 다른 색상의 제1 내지 제3 수지 컴파운드가 단순히 서로 혼합된 형태로 나타나게 된다.

그러나 본 발명에 따를 경우, 기본 착색제의 색상을 갖는 수지 컴파운드의 표면에 보조 착색제가 엷게 입혀지거나 보조 착색제가 수지 컴파운드와는 따로 존재하게 되어 하나의 믹서에서 2가지 이상의 색상 및 질감을 구현할 수 있게 된다.

도 3을 참조하면, 예로서 제1 믹서의 제1 수지 컴파운드에는 추가적으로 보조 착색제를 투입 및 믹싱을 하고 제2 믹서의 제2 수지 컴파운드에는 기본 착색제만 투입된 경우, 보조 착색제는 제1 수지 컴파운드 표면에 색상 띠를 형성하거나 베이스 수지에 분산된 형태로 나타날 수 있다.

더 나아가, 본 발명에 의하면 도 4에서 보듯이, 제1 수지 컴파운드의 표면에 보조 착색제가 입혀진 형태(ⓛ 참조)가 구현되거나, 컴파운드가 다른 컴파운드와 합쳐지고 여기에 보조 착색제가 개입되는 과정을 거쳐, 보조 착색제가 1차 컴파운드 내부에 포함된 형태(② 참조) 또는 보조 착색제가 표면에 입혀진 컴파운드가 다른 컴파운드 내부에 포함된 형태(③ 참조) 등 다양한 색상, 질감의 표면이 가능하게 된다.

한편, 상기 불포화폴리에스테르계 인조석의 믹싱과정은 구체적으로 믹서 내에서 먼저 무기광물과 기본 착색제를 혼합하고 여기에 바인더 수지를 혼합 후, 필러를 혼합하는 방식으로 이루어진다. 보조 착색제의 투입 및 추가 믹싱은 필러 혼합 완료 후에 이루어진다.

그리고, 위의 믹싱과정은 제1 및 제2 수지 컴파운드(1a,1b)를 만들기 위한 1차 믹싱과정과, 이들 컴파운드(1a,1b)를 통합 믹서(미도시)에 모아 혼합시키는 2차 믹싱과정을 포함할 수 있다. 이 경우 보조 착색제의 투입 및 추가 믹싱은 1차 믹싱과정 종료 단계에서 이루어진다.

배출 및 이송과정

위와 같이 만들어진 수지 컴파운드(1a,1b)는 믹서(10a,10b) 아래에 놓인 컨베이어(20)로 배출되어 부분적으로 혼합된 후, 컨베이어(20)를 따라 이송된다. 자유낙하 과정에서의 혼합 이외에 이송 과정에 추가적인 혼합을 할 수도 있다.

분쇄과정

위의 컨베이어(20)를 따라 이송되어 온 수지 컴파운드(1a,1b)는 분쇄기(30)에서 분쇄된다.

상기 수지 컴파운드(1a,1b)의 덩어리진 크기는 원재료의 배합비, 특히 고형분에 대한 수지 비율에 의해 조절되는데, 이러한 수지 컴파운드(1a,1b) 덩어리는 분쇄기(30)를 거치면서 비교적 일정한 크기로 분쇄된다.

한편, 앞서의 보조 착색제 투입 및 추가 믹싱이 있는 경우, 수지 컴파운드(1a,1b)의 덩어리 크기에 따라 제조된 인조석에 나타나는 패턴이 다양해진다.

예를 들면, 수지 컴파운드(1a,1b)의 덩어리 크기가 큰 경우에는 기본 착색제의 색상을 갖는 수지 컴파운드의 표면에 보조 착색제가 띠를 두르고 있는 색상층이 표현된다. 분쇄기에서 분쇄되면서 이러한 덩어리의 단면 구조가 나타나게 되는 것이다.

반면 수지 컴파운드(1a,1b)의 덩어리 크기가 작은 경우에는 기본 착색제의 색상과 보조 착색제의 색상이 흩뿌려져 있는 듯한 패턴, 혹은 마치 베이스 색상이 2가지인 듯한 색상 내지 질감이 표현된다.

제형 및 성형과정

분쇄가 완료된 수지 컴파운드(1a,1b)는 몰드(40)에 담아진 후 프레스(50)로 가압 성형된다.

위의 성형 전에는 몰드(40)를 진동시켜 수지 컴파운드들(1a,1b)이 몰드(40) 전체에 고르게 분포되도록 하며, 성형 후 인조석(1)은 오븐에서 경화된 후 표면연마 등의 후처리가 이루어진다.

도 5에는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 불포화폴리에스테르계 인조석 사진이 도시되어 있다.

도 5에서 보듯이, 보조 착색제의 추가 투입 및 믹싱이 이루어진 제1 컴파운드의 경우, 보조 착색제는 제1 기본 착색제의 색상(Yellow)을 같는 제1 수지 컴파운드의 표면에 색상 띠(White)를 입힌 효과(A)를 내거나 두 가지 색상이 서로 뒤섞인 효과(B)를 낸다.

또한, 제2 기본 착색제(beige)만 투입 및 믹싱된 제2 컴파운드(C)는 그 자체로 별도의 색상 및 질감을 낸다.

도 5에 도시된 인조석은 제1 및 제2 기본 착색제의 색상과 보조 착색제의 색상 간의 차이가 크지 않아, 본 발명에 따른 색상 및 질감 구현이 다소 명확하게 나타지 않은 점이 있지만, 당연하게도 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다.

이상 살펴본 것과 같은 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법에 의하면, 착색제 투입 시점의 조절함과 아울러 통합믹서에서의 혼합 정도나 분쇄기에서의 분쇄 정도를 조절함을 통해 큰 설비의 추가 없이도 인조석에 다양한 색상 내지 질감을 연출할 수 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경될 수 있고 또 이것이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다는 것이 이해될 필요가 있다.

10a,10b: 믹서 1a,1b: 수지 컴파운드
20: 컨베이어 30: 분쇄기
40: 몰드 50: 프레스

Claims (3)

1. 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법으로서,
   2 이상의 믹서에 원재료를 투입하여 서로 다른 색상의 수지 컴파운드를 만드는 제1 과정;
   전 과정에서 만들어진 수지 컴파운드를 혼합하는 제2 과정; 및
   전 과정에서 혼합된 수지 컴파운드를 제형 및 경화하는 제3 과정;을 포함하며,
   위의 제1 과정에서, 적어도 어느 하나 이상의 믹서에 대해서는 수지 컴파운드의 배출 전 해당 수지 컴파운드에 함유된 기본 착색제와는 다른 색상의 보조 착색제를 투입하여, 3~30초간 추가 믹싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 위의 제3 과정 전,
   상기 2 이상의 믹서에서 배출된 수지 컴파운드들을 컨베이어로 이송하는 과정; 및
   전 과정에서 이송된 수지 컴파운드들을 분쇄기에 통과시켜 수지 컴파운드들의 크기를 조절하는 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서, 위의 제 3과정에서,
   상기 보조 착색제는 분말 안료인 것을 특징으로 하는 불포화폴리에스테르계 인조석 제조방법.

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