KR20180000794A - 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가루로만 조합되던 열경화성수지들을 원형 또는 다각형 크기의 입체적 알갱이로 제조하여 색상과 무늬 등을 입체적으로 다양하게 표현할 수 있도록 개선된 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지 및 그 제조방법{Thermosetting resins with a variety of particles with different colors and materials is one of expressiveness and method for manufacturing thereof}

본 발명은 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가루로만 조합되던 열경화성수지들을 원형 또는 다각형 크기의 입체적 알갱이로 제조하여 색상과 무늬 등을 입체적으로 다양하게 표현할 수 있도록 개선된 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 멜라민수지나 요소수지(우레아수지)는 대표적인 열경화성수지로서 각종 그릇, 주방용품류, 건축용 외장재, 전기자재류, 화장품 용기류, 악세사리류, 의류용 부자재 등 합성수지제품의 전반에 걸쳐 다양한 용도로 활용되고 있다.

그런데, 이들 합성수지제품의 원료로 사용되는 열경화성수지는 주로 가루 상태로 공급된 후 성형되기 때문에 다양한 색상 표현에 한계가 있고, 다양한 입체감을 줄 수 없어 화려한 무늬의 표현이 어렵다는 단점이 있다.

이를 개선한 예로, 백색 원료인 열경화성수지 가루에 단색의 무기안료나 혹은 목분을 첨가하기도 하지만 여전히 색상 표현에는 한계가 있다.

특히, 다양한 색상을 갖는 무기안료를 첨가 혼합한다고 하더라도 원료 자체가 가루 상태이므로 성형시 퍼져버리기 때문에 경계가 또렷한 무늬와 색감 표현이 어렵고, 오히려 조잡한 색상이나 무늬를 연출하게 되어 소비자로부터 외면 받게 된다.

더구나, 가루 상태의 원료로는 무늬 구현시 입체감을 표출할 수 없다는 근본적인 한계가 내재되어 있다.

때문에, 관련 선행기술은 뚜렷하게 존재하지 않는 것으로 파악되지만, 그나마 참고할 수 있는 기술로 하기 선행기술문헌에 예시한 정도를 들 수 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0091124호(2015.08.07.) '미립자 충전 물질을 갖는 열성형 가능한 멜라민 수지 발포체'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 가루로만 조합되던 열경화성수지들을 원형 또는 다각형 크기의 입체적 알갱이로 제조하여 색상과 무늬 등을 입체적으로 다양하게 표현할 수 있도록 개선된 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지 및 그 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 일정 반경을 갖는 코어알갱이(100)와, 상기 코어알갱이(100)의 외표면에 도포된 제1접착제(110)와, 상기 제1접착제(110)에 도포된 일정두께의 제1코팅층(120)과, 상기 제1코팅층(120)의 외표면에 도포된 제2접착제(130)와, 상기 제2접착제(130)에 도포된 일정두께의 제2코팅층(140)과, 상기 제2코팅층(140)의 외표면에 도포된 투명코팅층(150)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지를 제공한다.

이때, 상기 코어알갱이(100)는 백색의 멜라민수지 또는 요소수지이고; 상기 제1,2코팅층(120,140)는 색상수지로서 멜라민수지 가루 또는 요소수지 가루 100중량부에 대해 무기안료 또는 유기안료 10중량부, 금분ㆍ은분ㆍ반짝이ㆍ목분 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 성분 10중량부를 포함하며, 회전식 착색기에서 적어도 12시간 이상 혼합시킨 후 액상으로 만든 것을 사용하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 투명코팅층(150)은 액상수지로 코팅되는데, 상기 액상수지는 멜라민수지 1몰에 포름알데히드 4-6몰(pH 7-9)을 혼합한 후 60-90℃에서 3-5시간 반응 후 경화제와 점도조절제(콩, 소맥분, 증류수 중에서 선택된 하나)를 투입하여 적정 점도를 갖도록 제조된 멜라민 액상수지를 사용하거나 혹은 요소수지 32.5중량%에 전분 3.5중량%, 에틸렌글리콜 9중량%, 암모니아 5중량% 및 나머지 포름알데히드로 조성된 혼합물을 70℃까지 끓인 후 교반한 다음 냉각시켜 제조된 요소 액상수지를 사용하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기에 기재된 열경화성수지를 제조하는 방법에 있어서; 열경화성수지인 멜라민수지 또는 요소수지에 물을 넣거나 혹은 멜라민수지액 또는 요소수지액을 입고하여 반죽하는 단계; 반죽이 완료되어 일정 점도에 이르면 다양한 알갱이로 제조하는 코어알갱이 제조단계; 코어알갱이가 제조되면 항아리 형태의 회전기에 다수의 코어알갱이를 투입한 상태에서 회전교반하면서 제1접착제를 스프레이하는 제1접착제 도포단계; 제1접착제가 도포된 후 일정시간이 경과하면 색상수지를 스프레이하여 도포하는 제1코팅층 도포단계; 상기 제1접착제 도포단계 및 제1코팅층 도포단계와 동일한 방식으로 수행하는 제2접착제 도포단계 및 제2코팅층 도포단계; 제2코팅층 표면에 액상수지를 스프레이하여 투명코팅층을 형성하는 투명코팅층 도포단계; 투명코팅층이 형성되면 마무리 건조하는 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지 제조방법도 제공한다.

본 발명에 따르면, 합성수지제품의 원료가 되는 열경화성수지를 원형 또는 다각형 크기의 입체적 알갱이로 제조하여 성형함으로써 색상과 무늬 등을 입체적으로 다양하게 표현할 수 있고, 경계가 뚜렷하고 선명하여 고급스럽게 보이는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지의 알갱이 구조도.
도 2는 도 1의 알갱이를 압출성형할 때 나타나는 색상 및 무늬의 예시적인 사진.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 합성수지제품 제조용 원료인 열가소성수지는 기존 가루 형태와 달리 알갱이, 다시 말해 환 형태로 이루어진다.

여기에서, 본 발명에서는 바람직한 예시를 위해 알갱이, 즉 환 형태로 설명하고 있지만, 이에 국한되지 않고 알갱이는 다각형도 가능함은 물론이다.

예컨대, 바람직한 실시예에 따른 환 형태의 알갱이는 도 1의 예시와 같이, 일정 반경을 갖는 코어알갱이(100)와, 상기 코어알갱이(100)의 외표면에 도포된 제1접착제(110)와, 상기 제1접착제(110)에 도포된 일정두께의 제1코팅층(120)과, 상기 제1코팅층(120)의 외표면에 도포된 제2접착제(130)와, 상기 제2접착제(130)에 도포된 일정두께의 제2코팅층(140)과, 상기 제2코팅층(140)의 외표면에 도포된 투명코팅층(150)으로 이루어진다.

이때, 상기 코어알갱이(100)는 백색의 멜라민수지 또는 요소수지이고, 상기 제1,2접착제(110,130)는 통상적으로 알려진 열경화성수지, 특히 멜라민수지 또는 요소수지를 잘 부착시킬 수 있는 수지접착제로서, 멜라민수지 또는 요소수지가 포함된 접착제를 사용함이 바람직하다.

그리고, 상기 제1,2코팅층(120,140)는 색상수지로서, 색상을 갖는 멜라민수지 또는 색상을 갖는 요소수지이다.

여기에서, 상기 색상수지는 멜라민수지 가루 또는 요소수지 가루 100중량부에 대해 무기안료 또는 유기안료 10중량부; 금분, 은분, 반짝이, 목분 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 성분 10중량부;를 포함하며, 회전식 착색기에서 적어도 12시간 이상 혼합시킨 후 액상으로 만든 것이다.

이때, 무기안료는 카본블랙, 산화티타늄, 벵갈라 안료, 황연, 감청색 안료, 군청색 안료 중에서 선택된 하나 이상을 사용하며; 상기 유기안료는 지스 아조옐로(황색), 카민 6B(홍색), 프탈로시아닌 블루(남색) 중에서 선택된 하나 이상을 사용한다.

아울러, 금분이나 은분, 반짝이, 목분 등은 입체감을 증대시키기 위해 첨가되는 부원료이다.

다만, 안료와 부원료가 각각 10중량부를 초과하면 점도를 높여 스프레이(도포)시 도포성을 떨어뜨리므로 상기 범위로 한정해야 한다.

이에 더하여, 보열성과 내구성 및 정전방지성을 증대시키기 위해, 상기 색상수지에는 멜라민수지 가루 또는 요소수지 가루 100중량부에 대해 이트리아 6중량부, 파라핀왁스 4중량부, 폴리옥시에틸렌 4중량부, 과산화벤조일(BPO:Benzoyl Peroxide) 2중량부, 디아릴프탈레이트(diarylphthalae) 6중량부, 실리콘 3중량부, 아미노프로필트리에톡시실란 2중량부, 트라가칸타 2중량부로 이루어진 기능성물질을 더 첨가할 수 있다.

이때, 이트리아는 대표적인 보열성 분말이며, 6중량부를 초과하면 성형성을 떨어뜨리므로 상기 범위로 한정되어야 하며, 파라핀왁스는 열차단능력이 우수한 이트리아의 특성 발현을 조력하도록 열변화를 안정화시키기 위해 첨가되는 대표적인 상변화물질로서 이트리아보다 작게 첨가되어야 하므로 상기 범위로 한정된다.

그리고, 폴리옥시에틸렌은 정전기 발생을 억제하기 위해 첨가되며, 특성변화를 최소화하기 위해 상기 범위로 한정되어야 하고, 과산화벤조일(BPO:Benzoyl Peroxide)은 백색의 고체로서 코팅액 형성 및 코팅층 강성 향상을 위해 첨가되며, 디아릴프탈레이트(diarylphthalae)는 접착성과 인성을 개선하여 부착안정성을 포함한 내열성, 치수안정성, 내약품성을 높이기 위해 첨가되고, 실리콘은 대표적인 발수기능을 수행하는 물질이며, 아미노프로필트리에톡시실란은 수지와 무기계 첨가물의 커플링성을 증대시키기 위해 첨가되고, 트라가칸타는 일종의 고무성분으로서 점도 조절을 위해 첨가된다.

또한, 상기 투명코팅층(150)은 알갱이의 표면 보호 및 성형시 색상 또는 무늬와의 경계를 확실하게 나타내기 위해 형성된다.

이를 위해, 상기 투명코팅층(150)은 액상수지로 코팅되는데, 상기 액상수지는 멜라민수지 1몰에 포름알데히드 4-6몰(pH 7-9)을 혼합한 후 60-90℃에서 3-5시간 반응 후 경화제와 점도조절제(콩, 소맥분, 증류수 중에서 선택된 하나)를 투입하여 적정 점도를 갖도록 제조된 멜라민 액상수지를 사용하거나 혹은 요소수지 32.5중량%에 전분 3.5중량%, 에틸렌글리콜 9중량%, 암모니아 5중량% 및 나머지 포름알데히드로 조성된 혼합물을 70℃까지 끓인 후 교반한 다음 냉각시켜 제조된 요소 액상수지를 사용할 수 있다.

즉, 투명코팅층(150)은 코어알갱이(100)에 따라 선택되는데, 코어알갱이(100)가 멜라민수지라면 멜라민 액상수지를 선택하고, 코어알갱이(100)가 요소수지라면 요소 액상수지를 선택하여 사용하면 된다.

이때, 포름알데히드를 혼합하는 이유는 내수성과 내열성을 갖도록 하기 위함이며, 멜라민수지 혹은 요소수지와의 반응성을 고려하여 상기와 같이 첨가량이 몰비율 혹은 중량비로 한정되어야 한다.

또한, 요소 액상수지의 경우 전분을 더 포함하는 이유는 접착성을 높이기 위함이며, 에틸렌글리콜은 부동성 향상을 위해 첨가되고, 암모니아는 요소수지와의 축합결합에 의해 열에 의한 비틀림 특성을 줄이기 위해 첨가된다.

이와 같은 구조로 이루어진 알갱이 형태의 열경화성수지를 압출 성형하게 되면 도 2와 같이 다양한 색상과 무늬가 마치 데칼코마니 표현방식에서 번지듯이 형성되되, 각 색상과 무늬의 경계가 뚜렷하게 나타나 매우 미려하면서도 고급스러운 표현이 가능하게 된다.

특히, 기능성물질에 대한 특성 확인을 위해 아크릴시트에 상기 기능성물질만 도포한 상태에서 물을 뿌려 발수성을 테스트한 결과, 55°로 세워진 아크릴시트 표면에 물을 뿌리자 몽글몽글하게 뭉치면서 곧바로 굴러떨어졌다. 이를 통해 발수특성이 있는 것으로 확인되었다.

또한, 내구성 테스트를 위해 표면강도 및 내스크래치성을 확인한 결과, 도포된 기능성물질의 표면강도는 690kg/㎠로서 일반 플라스틱재에 비해 80kg/㎠ 이상 높게 나타났으며, 100원짜리 동전으로 표면을 긁었을 때 긁힘 자국이 나타나지 않아 내스크래치성도 우수한 것으로 확인되었다.

뿐만 아니라, 정전방지성, 특히 전자파차폐성은 32dB로서, 통상적인 플라스틱제품이 갖는 5-8dB에 비해 현저히 높게 나타났다.

이하에서는 본 발명에 따른 열경화성수지 제조방법에 대하여 설명한다.

먼저, 열경화성수지인 멜라민수지 또는 요소수지에 물을 넣거나 혹은 멜라민수지액 또는 요소수지액을 입고하여 반죽하는 단계가 수행된다.

반죽이 완료되어 일정 점도에 이르면 다양한 알갱이로 제조하는 코어알갱이 제조단계가 수행된다.

이때, 코어알갱이는 구형상, 즉 환 형태가 될 수도 있고, 다각형상이 될 수도 있다.

코어알갱이가 제조되면 항아리 형태의 회전기에 다수의 코어알갱이를 투입한 상태에서 회전교반하면서 제1접착제를 스프레이하는 제1접착제 도포단계가 수행된다.

제1접착제가 도포된 후 일정시간이 경과하면 색상수지를 스프레이하여 도포하는 제1코팅층 도포단계가 수행되는데, 색상수지는 멜라민수지 또는 요소수지와 유무기안료 및 부원료와 볼밀(둥근돌)을 혼합기에 넣고 12-14시간 교반하게 되면 선명한 색상을 갖는 색상수지가 된다.

이렇게 하여, 제1코팅층이 형성되면 건조시킨 상태에서 제2접착제 도포단계, 제2코팅층 형성단계가 동일한 방식으로 진행된다.

그런 다음, 액상수지를 스프레이하여 투명코팅층을 형성하는 투명코팅층 도포단계를 거친 후 마지막으로 건조단계를 거치게 되면 최종적으로 본 발명이 목적하는 열경화성수지를 얻을 수 있게 된다.

100: 코어알갱이 110: 제1접착제
120: 제1코팅층 130: 제2접착제
140: 제2코팅층 150: 투명코팅층

Claims (4)

1. 일정 반경을 갖는 코어알갱이(100)와,
   상기 코어알갱이(100)의 외표면에 도포된 제1접착제(110)와,
   상기 제1접착제(110)에 도포된 일정두께의 제1코팅층(120)과,
   상기 제1코팅층(120)의 외표면에 도포된 제2접착제(130)와,
   상기 제2접착제(130)에 도포된 일정두께의 제2코팅층(140)과,
   상기 제2코팅층(140)의 외표면에 도포된 투명코팅층(150)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 코어알갱이(100)는 백색의 멜라민수지 또는 요소수지이고; 상기 제1,2코팅층(120,140)는 색상수지로서 멜라민수지 가루 또는 요소수지 가루 100중량부에 대해 무기안료 또는 유기안료 10중량부, 금분ㆍ은분ㆍ반짝이ㆍ목분 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 성분 10중량부를 포함하며, 회전식 착색기에서 적어도 12시간 이상 혼합시킨 후 액상으로 만든 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 투명코팅층(150)은 액상수지로 코팅되는데, 상기 액상수지는 멜라민수지 1몰에 포름알데히드 4-6몰(pH 7-9)을 혼합한 후 60-90℃에서 3-5시간 반응 후 경화제와 점도조절제(콩, 소맥분, 증류수 중에서 선택된 하나)를 투입하여 적정 점도를 갖도록 제조된 멜라민 액상수지를 사용하거나 혹은 요소수지 32.5중량%에 전분 3.5중량%, 에틸렌글리콜 9중량%, 암모니아 5중량% 및 나머지 포름알데히드로 조성된 혼합물을 70℃까지 끓인 후 교반한 다음 냉각시켜 제조된 요소 액상수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 열경화성수지를 제조하는 방법에 있어서;
   열경화성수지인 멜라민수지 또는 요소수지에 물을 넣거나 혹은 멜라민수지액 또는 요소수지액을 입고하여 반죽하는 단계;
   반죽이 완료되어 일정 점도에 이르면 다양한 알갱이로 제조하는 코어알갱이 제조단계;
   코어알갱이가 제조되면 항아리 형태의 회전기에 다수의 코어알갱이를 투입한 상태에서 회전교반하면서 제1접착제를 스프레이하는 제1접착제 도포단계;
   제1접착제가 도포된 후 일정시간이 경과하면 색상수지를 스프레이하여 도포하는 제1코팅층 도포단계;
   상기 제1접착제 도포단계 및 제1코팅층 도포단계와 동일한 방식으로 수행하는 제2접착제 도포단계 및 제2코팅층 도포단계;
   제2코팅층 표면에 액상수지를 스프레이하여 투명코팅층을 형성하는 투명코팅층 도포단계;
   투명코팅층이 형성되면 마무리 건조하는 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다양한 입자와 색상 및 재료가 하나된 다양한 표현성을 가진 열경화성수지 제조방법.

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