KR20130066739A - 고경도 인조대리석 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인조대리석의 제조 공정에서 시트에 고경도 원료를 코팅하는 단계를 포함시킴으로써 제조된 표면층의 원료가 이산화규소인 것을 특징으로 하는 인조대리석은 표면 경도가 우수하여 스크래치가 발생하지 않아 오염되지 않으며 청소가 간편하다.

Description

고경도 인조대리석 및 그 제조방법{Synthetic marble with acrylic solid surface having anti-scratch property and method of preparing the same}
본 발명은 고경도 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인조대리석의 제조 공정에서 시트에 고경도 원료를 코팅하는 단계를 포함시킴으로써 제조된 표면 층의 원료가 이산화규소인 것을 특징으로 하는 인조대리석은 표면 경도가 우수하여 스크래치가 발생하지 않아 오염이 잘되지 않으며 청소가 간편한 고경도 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 아크릴계 수지로 제조된 인조대리석은 미려한 외관 및 우수한 가공성의 장점과 더불어, 천연대리석에 비하여 가볍고 우수한 강도를 지닌 장점으로 인하여, 카운터 테이블 및 각종 인테리어 재료로 널리 사용되고 있으나, 표면경도가 떨어져 쉽게 오염이 되는 문제점을 갖고 있으며, 특히 스크래치 홈에 오염이 되어 청소가 어렵다.
아크릴계 인조대리석은 일반적으로 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate)와 같은 모노머와 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)를 혼합한 시럽(syrup)에 수산화알루미늄, 탄산칼슘, 실리카 등과 같은 충진제, 기타 안료 및 경화제를 혼합한 후 성형틀 및 연속 스틸벨트에서 주형하여 경화시켜 제조한다.
이때, 형상 및 색상을 나타내는 수단으로는 안료 및 칩(chip)이라는 원료가 사용되며, 칩의 주성분은 통상 인조대리석과 동일하며, 단색의 안료를 투입하여 인조대리석과 동일 공정으로 제조한 후 분쇄하여 다양한 색상 및 입자크기를 가지도록 제조한다.
종래기술은 주형 후 표면을 샌딩하는 방법으로 제조되므로 표면의 경도를 향상시키기 위해서는 별도로 코팅을 해야 하는 공정을 거쳐야 한다. 따라서 원가가 상승되는 문제점을 안고 있다.
본 발명의 목적은 표면경도가 약하고 쉽게 오염이 되는 종래의 인조대리석의 문제점을 개선하여 내스크래치 경도가 우수한 인조대리석 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성 될 수 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 표면층의 원료가 표면층의 원료가 연필 경도가 7 내지 9인 화합물인 것을 특징으로 하는 인조대리석을 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) 인조대리석 원료를 반죽하는 단계; (b) 반죽된 원료를 시트로 만드는 단계; (c) 2종 이상의 시트를 별도의 니더에 투입하여 혼련시키는 단계; (d) 펄 안료를 투입하여 혼련시키는 단계; (e) 혼련된 원료를 시트 상태로 만드는 단계; (f) 시트에 연필 경도가 7 내지 9인 화합물을 코팅하는 단계; 및 (g) 코팅된 컴파운드를 금형에 투입, 성형, 탈형 및 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 도 1에서 보는 바와 같이, 경도가 우수한 이산화규소(실리카) 성분으로 구성된 원료가 코팅, 성형되어 연필경도가 7~8H 수준으로서 기존 캐스팅 제품의 5H 보다 우수한 내스크래치 경도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인조대리석 패널의 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인조대리석의 제조방법의 공정도이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 표면층의 원료가 연필 경도가 7 내지 9인 화합물인 것을 특징으로 하는 인조대리석을 제공한다.
상기 연필 경도가 7 내지 9인 화합물은 이산화규소 및 실리콘 카바이드로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되며, 바람직하게는 이산화규소를 사용한다.
상기 연필 경도가 7 내지 9인 화합물의 함량은 수지 100중량부에 대하여 50 내지 300중량부인 것이 바람직하다.
상기 이산화규소의 입자 크기가 1 내지 30㎛인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 인조대리석의 제조방법은 (a) 인조대리석 원료를 반죽하는 단계; (b) 반죽된 원료를 시트로 만드는 단계; (c) 2종 이상의 시트를 별도의 니더에 투입하여 혼련시키는 단계; (d) 펄 안료를 투입하여 혼련시키는 단계; (e) 혼련된 원료를 시트 상태로 만드는 단계; (f) 시트에 연필 경도가 7 내지 9인 화합물을 코팅하는 단계; 및 (g) 코팅된 컴파운드를 금형에 투입, 성형, 탈형 및 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 인조대리석의 제조방법의 공정을 보다 상세하게 설명하면, (a) 인조대리석 원료를 반죽하는 단계; (b) 반죽된 원료를 시트로 만드는 단계; (c) 2종 이상의 시트를 별도의 니더에 투입하여 컴파운드 상태의 마블 무늬를 구현하기 위하여 혼련시키는 단계; (d) 펄 안료를 투입하여 혼련시키는 단계; (e) 혼련된 원료를 다시 시트 상태로 만드는 단계; (f) 시트에 고경도 원료 연필 경도가 7 내지 9인 화합물을 얇게 코팅하는 단계; (g) 코팅된 컴파운드를 금형에 투입(charging)하는 단계; (h) 프레스로 성형하는 단계; (i) 성형된 제품을 탈형하는 단계; (j) 탈형한 제품을 냉각하는 단계; 및 (k) 냉각된 제품을 포장하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조 방법 중 첫 번째 단계인 (a) 원료를 반죽하는 단계에서, 원료를 반죽하는 이유는 프레스 성형시 최적의 상태를 구현하기 위해 원료의 점도를 높여서 제조하기 때문이며, (b) 단계에서는 시트로 만드는 이유는 금형에 챠지하여 성형을 용이하게 하기 위함이다.
상기 (a) 단계의 인조대리석 원료는 아크릴계 수지 10 내지 50중량% 및 아크릴계 단량체 50 내지 90중량%를 포함하는 아크릴계 수지 시럽 100중량부에 대하여, 무기충진물 200 내지 500중량부, 가교제 0.2 내지 5중량부, 가교촉진제 0.2 내지 3중량부를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 아크릴 수지 시럽의 중합가능한 단량체로는 아크릴 단량체가 좋다. 구체적으로 상기 아크릴 수지 시럽은 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 및 글리시딜메타크릴레이트 중에서 선택되는 메타크릴레이트 단량체 단독 또는 2종 이상의 혼합물이며, 메타크릴레이트 단량체 및 그 일부가 중합된 중합체의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이들 중에서 메틸메타크릴레이트가 특히 바람직하다. 시럽 내의 중합체의 함량은 10 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 무기충진물은 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 알루민산 칼슘, 탄산칼슘, 실리카 분말, 알루미나 등 동 분야에서 통상적으로 사용되는 무기분말 중 어느 것을 사용해도 무방하며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용 가능하다. 상기 무기충진물의 입자크기가 3 내지 200㎛인 것이 바람직하며, 수지와의 분산성, 제품의 기계적 강도 향상 및 침전방지 등을 위해 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제 또는 스테아린산으로 처리된 표면을 갖는 것이 바람직하다. 상기 무기충진물의 바람직한 함량은 수지 시럽 100중량부에 대하여 200 내지 500중량부이다. 무기충진물의 함량이 낮으면 비중차이에 의해 한 방향으로 펄이 몰리게 되고 함량이 너무 높으면 성형 및 작업성이 떨어지게 된다.
본 발명에서 사용되는 가교제는 분자 내 공중합 가능한 이중결합을 포함하여 상기 아크릴 수지 시럽과 가교결합하는 다관능성 아크릴계 단량체로서, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트, 1,6-헥산 디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물이며, 이들 중에서 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트가 특히 바람직하다.
상기 가교제들을 사용하지 않거나 너무 적게 사용할 경우에는 표면의 요철이 발생하고, 인조대리석의 상부와 하부에 기포가 발생하는 등 원료들간의 결합력이 떨어지게 되고, 내열성 및 내열 변색성이 나빠진다. 가교제를 너무 많이 사용할 경우에는 칩들의 상분리가 일어나게 되어서 인조대리석 패턴에 많은 문제점을 나타낸다. 따라서 가교제의 사용량은 수지 시럽 100중량부에 대하여 0.2 내지 5중량부가 바람직하다. 가교제의 함량이 0.2중량부 미만일 경우 성형시간이 길어져 생산성이 떨어지고, 5중량부를 초과할 경우 급격한 경화로 인하여 크랙이 생길 수 있다.
본 발명에서 사용되는 가교촉진제는 유기 과산화물으로서 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀(dicumyl) 퍼옥사이드와 같은 디아실 퍼옥사이드, 부틸하이드로 퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드와 같은 하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로 퍼옥시부틸레이트, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴(azobisdimethylvalero nitrile), t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(t-butyl peoxyneodecanoate), t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 사용한다. 아울러, 아민의 퍼옥사이드와 술폰산의 혼합물 또는 퍼옥사이드와 코발트 화합물의 혼합물을 사용하여 중합과 경화가 실온에서 수행되도록 할 수 있다. 상기 가교촉진제의 함량은 수지 시럽 100중량부에 대하여 0.2 내지 3중량부인 것이 바람직하며, 중합촉진제와 함께 사용하는 것이 일반적이다.
또한, 노르말도데실메르캅탄, 터셔리도데실메르캅탄, 벤질메르캅탄 및 트리메틸벤질메르캅탄 등의 메르캅탄 화합물과 같은 라디칼 운반체를 사용할 수 있다. 라디칼 운반체의 함량은 수지 시럽 100중량부에 대하여 0.1 내지 5중량부가 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 발색수단은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 알려진 인조대리석 첨가성분으로 유기 또는 무기 안료나 염료 등이 사용될 수 있다. 또한 펄안료로는 금, 은, 동, 알루미늄, 진주 등 다양한 안료를 사용할 수 있다.
이외에도 상기 조성물은 통상적으로 알려진 인조대리석의 첨가성분으로 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제; 트리메톡시실란(trimethoxysilane)을 주성분으로 하는 실란계, 산계 또는 티타네이트계 커플링제; 페닐 살리실레이트(phenyl salicylate)계, 벤조페논(benzophenone)계, 벤조트리아졸(benzotriazole)계, 니켈 유도체계 또는 라디칼 제거제(radical scavenger)계 자외선 흡수제; 할로겐계, 인계 또는 무기금속계 난연제; 스테아린산계 또는 실리콘계 이형제; 카테콜(catechol)계 또는 하이드로퀴논류계 중합억제제; 페놀계, 아민계, 퀴논계, 유황계 또는 인계 산화방지제 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 성형 단계의 성형압력은 5~50kg/cm2이고, 성형온도는 30~150℃일 수 있다. 성형압력이 5kg/cm2 미만일 경우에는 미성형이 발생되고, 50kg/cm2 초과일 경우에는 버(burr)량이 과도하게 된다.
상기 제조 방법에 의하여 제조된 인조대리석의 연필경도는 7H 이상으로 바람직하게는 7~8H 수준이다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
1. 시트의 제조
30중량%의 폴리메틸메타크릴레이트와 70중량%의 메틸메타크릴레이트의 혼합물로 이루어진 메틸메타크릴레이트 시럽 100중량부, 수산화 알루미늄 400중량부, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트 0.2중량부, t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트 0.3중량부, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 3중량부, 노르말도데실메르캅탄 0.2중량부, 소포제로서 BYK 555(BYK-Chemie사, 독일) 0.2중량부, 커플링제로서 BYK 900(BYK-Chemie사, 독일) 0.75중량부, 자외선 안정(흡수)제로서 Hisorp-P(LG화학) 0.2중량부를 포함하는 원료 슬러리에 안료 0.3중량부를 혼합하여 한가지 색상의 수지안료 조성물을 제조하였다.
2. 인조대리석 제조
시트 상태로 제조된 컴파운드에 롤코터를 이용하여 약 1mm 정도의 두께로 코팅을 하였다. 이 때 원료는 불포화 폴리에스테르 수지 100중량부, t-부틸 하이드로 퍼옥시부틸레이트 1.0중량부, 충진제로서 이산화규소 100중량부, 이형제로서 징크스테아레이트 10중량부를 믹싱한 후 코팅하였다. 코팅된 시트는 온도 120℃로 예열된 금형에 투입하여 압력 15kg/cm2으로 성형하여 탈형한 후 냉각을 통해 고경도 인조대리석을 제조하였다.
3. 평가
이로써 표면이 경도가 우수한 이산화규소(실리카)성분으로 구성된 원료가 코팅, 성형되어 연필경도가 7~8H수준으로서 기존 캐스팅 제품의 5H보다 우수한 내스크래치 경도를 확보하였다.

Claims (12)

  1. 표면층의 원료가 연필 경도가 7 내지 9인 화합물인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연필 경도가 7 내지 9인 화합물은 이산화규소 및 실리콘 카바이드로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연필 경도가 7 내지 9인 화합물의 함량은 수지 100중량부에 대하여 50 내지 300중량부인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 이산화규소의 입자 크기가 1 내지 30㎛인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  5. (a) 인조대리석 원료를 반죽하는 단계;
    (b) 반죽된 원료를 시트로 만드는 단계;
    (c) 2종 이상의 시트를 별도의 니더에 투입하여 혼련시키는 단계;
    (d) 펄 안료를 투입하여 혼련시키는 단계;
    (e) 혼련된 원료를 시트 상태로 만드는 단계;
    (f) 시트에 연필 경도가 7 내지 9인 화합물을 코팅하는 단계; 및
    (g) 코팅된 컴파운드를 금형에 투입, 성형, 탈형 및 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연필 경도가 7 내지 9인 화합물은 이산화규소 및 실리콘 카바이드로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 인조대리석 원료는 아크릴계 수지 10 내지 50중량% 및 아크릴계 단량체 50 내지 90중량%를 포함하는 아크릴계 수지 시럽 100중량부에 대하여, 무기충진물 200 내지 500중량부, 가교제 0.2 내지 5중량부, 가교촉진제 0.2 내지 3중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 아크릴계 단량체는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 및 글리시딜메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 메타크릴레이트 단량체 단독 또는 2종 이상의 혼합물이고, 상기 아크릴계 수지는 상기 아크릴계 단량체의 중합체 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 무기 충진물은 산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 알루민산 칼슘, 탄산칼슘, 실리카 분말 및 알루미나로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 가교제는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메티롤 프로판 트리메타크릴레이트, 1,6-헥산 디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 가교촉진제는 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 부틸하이드로 퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로 퍼옥시부틸레이트, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴 및 t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트, t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 (g) 단계의 성형압력은 5~50kg/cm2이고, 성형온도는 30~150℃인 것을 특징으로 하는 아크릴계 인조대리석의 제조방법.
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