KR20230076174A - 높은 광 투과도를 갖는 인조대리석 및 이의 제조방법 - Google Patents

높은 광 투과도를 갖는 인조대리석 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하고, 상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고, 상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정, 비정질, 또는 다결정인 것인 인조대리석 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

높은 광 투과도를 갖는 인조대리석 및 이의 제조방법{ARTIFICIAL MARBLE HAVING HIGH LIGHT TRANSMITTANCE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 높은 광 투과도를 갖는 인조대리석 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
엔지니어드 스톤은 이스톤이라고도 불리는 인조대리석으로, 천연석과 비슷한 질감과 느낌을 갖는 인테리어 소재이다. 업계에서는 인조대리석의 발색 및 모양 등을 개선하여 미감을 증진시키는 연구들이 이루어져 왔는데, 예컨대, 한국등록특허 10-1270415호는 마블칩을 이용하여 무늬 및 외관을 다양화한 인조대리석을 개시하고 있다. 엔지니어드 스톤은 실내 바닥, 벽 장식, 주방 상판 등에서 수요가 점차 증가하고 있으며, 화강암과 대리석 계열의 천연 석종들을 모사한 제품들이 주를 이루어 왔다.
그러나 최근 인테리어 시장에서는 보다 고급스러운 무늬를 갖는 규암(quartzite)에 대한 관심이 점차 높아지고 있는 추세이다. 이러한 트렌드를 반영하여 이스톤 업계에서도 해당 석종을 구현하고자 많은 노력을 기울이고 있다.
그러나 현재의 이스톤 생산 기술로는 천연 규암류 디자인의 구현이 쉽지 않다. 기존의 이스톤 생산 공정에서 많이 사용되는 유색 안료와 불투명한 무기계 석영 입자로는 천연 규암류와 유사하며 투명하고 시각적인 깊이감이 있는 엔지니어드 스톤을 구현하기 어렵다.
이에 본 발명자들은 천연 규암류와 유사하면서도 광 투과도가 우수한 엔지니어드 스톤을 연구하였다.
본 발명의 목적은 광 투과도가 우수한 인조대리석 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하고, 상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고, 상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정(mono crystalline), 비정질(amorphous), 또는 다결정(poly crystalline)인 것인 인조대리석을 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 무기 입자는 상기 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자 100 내지 300 중량부 및 입도가 0.7 mm 내지 2 mm인 제2 무기 입자 300 내지 500 중량부를 포함한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자는 입도가 0.1 mm 이상 0.3 mm 미만인 소형 무기 입자 및 0.3 mm 이상 0.7 mm 미만인 중형 무기 입자를 포함한다. 이 때, 상기 중형 무기 입자의 함량이 상기 소형 무기 입자의 함량보다 많을 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 인조대리석은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 인조대리석 샘플에 대하여 탁도계(Nippon denshoku사의 NDH 5000)를 사용하여 전투과율 측정 시 전투과율이 6 이상 20 이하이다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 인조대리석은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 인조대리석 샘플에 대하여 60 루멘(lumen)의 빛으로 백라이트를 인조대리석에 접촉하여 비추고 백라이트를 접촉하는 인조대리석의 반대편에서 인조대리석의 표면 약 5 cm 위에서 휘도계(KONICA MINOLTA의 Luminance Meter LS-160)를 이용하여 휘도를 측정 시 휘도가 400 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이하이다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자는 무기 입자 100 중량부에 대하여 무기 분말 50 중량부, 바인더 수지 15 중량부를 이용하여 가로 7cm, 세로 7cm, 두께 1.5cm의 인조대리석을 제조하였을 때 전투과율이 6% 이상인 무기 입자이다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 무기 입자는 단결정으로 성장한 크리스탈, 비정질 실리카 입자, 바륨 이온을 포함하는 유리 입자 및 결정질 석영 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상을 포함한다. 본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 무기 입자의 입도는 0.1 mm 내지 1.2 mm이다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 무기 분말은 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상 100 중량% 이하인 결정질 석영 분말이다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 바인더 수지의 굴절율은 1.49 내지 1.57이다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 무기 분말은 상기 바인더 수지와 633 nm에서의 굴절률 차이가 0.2 이하, 바람직하게는 0.1 이하이다.
또한 본 발명의 또 하나의 실시상태는 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하는 인조대리석 조성물을 제조하는 단계로서, 상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고, 상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정, 비정질, 또는 다결정인 것인 단계;
상기 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하고 압축성형하는 압축 성형 단계;
상기 인조대리석 조성물을 경화시킨 후 몰드에서 빼내(탈형) 인조대리석을 제조하는 단계, 및
상기 인조대리석을 재단하고 표면을 매끄럽게 연마하는 후가공 단계를 포함하는 전술한 실시상태들에 따른 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 인조대리석은 우수한 광 투과성을 갖고 있으므로, 육안으로 관찰 시 천연 규암과 유사한 특징이 있다.
이하에서 본 발명을 자세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, "광 투과성" 또는 "투광성"이란 다른 정의가 없는 한, 가시광선의 적어도 일부 또는 전부가 투과하는 성질을 나타내는 것으로서, 후술하는 방법에 따른 전투과율 및/또는 휘도의 측정에 의하여 평가될 수 있다. 예컨대, 광 투과성을 갖는 인조대리석 또는 인조대리석 영역은 후술하는 방법에 따라 측정되는 전투과율이 0.5 이상, 바람직하게는 6 이상 및/또는 휘도가 400 cd/m2 이상인 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하고, 상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고, 상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정(mono crystalline), 비정질(amorphous), 또는 다결정(poly crystalline)인 것인 인조대리석을 제공한다.
상기 인조대리석에는 조성 및/또는 성질이 다른 2종 이상의 성분이 포함되므로, 이들 성분들에 의하여 인조대리석의 광 투과도가 달라질 수 있다. 본 발명자들은 상기 성분들 중 인조대리석의 광 투과도에 주요 영향을 미칠 수 있는 요소를 밝혀내고 본 발명에 도달하였다. 구체적으로, 본 발명자들은 인조대리석을 구성하는 성분들 중 입도가 0.1 mm 이상인 성분들은 다른 성분들과의 계면 특성 또는 다른 성분들과의 상용성보다는 그 자체의 광 투과성이 인조대리석 전체의 광 투과성에 주요 영향을 미침을 밝혀내었으며, 이에 따라 보 발명은 인조대리석의 광 투과성을 최적으로 구현할 수 있는 특정 종류의 무기 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 특징에 의하여, 상대적으로 입도가 작은 성분들을 인조대리석의 광 투과성 이외의 물성을 만족하기 위하여 선택할 수 있으므로, 인조대리석의 물성을 개선하는데 유리하다.
상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정(mono crystalline), 비정질(amorphous), 또는 다결정(poly crystalline)이다. 상기 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자는 일부 또는 전부가 가시광 영역에서 투광성을 갖는 것이다. 예컨대, 단결정 또는 비정질 무기 입자는 전부 투광성을 가질 수 있으나, 천연 광물의 경우에는 투과율이 균일하지 않아 일부 투광성을 가질 수 있다. 일부 투광성이란 쿼츠 샌드의 가시광 투과율이 위치마다 편차가 있음을 의미한다.
상기 입도는 하기 수식 1을 기준으로 한 것일 수 있다:
[수식 1] d43 (μm) = (∑nidi^4)/(∑nidi^3) (ni: 입자 개수, di: 입자 직경)
상기 입도는 입도 분석기를 이용하여 측정될 수 있으며, 예컨대 Malvern社 Mastersizer3000을 이용하여 측정될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 무기 입자는 상기 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 500 내지 800 중량부로 포함될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 무기 입자는 상기 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자 100 내지 300 중량부 및 입도가 0.7 mm 내지 2 mm인 제2 무기 입자 300 내지 500 중량부를 포함한다.
일 실시상태에 따르면, 상기 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자는 입도가 0.1 mm 이상 0.3 mm 미만인 무기 입자만으로 이루어질 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자는 입도가 0.1 mm 이상 0.3 mm 미만인 소형 무기 입자 및 0.3 mm 이상 0.7 mm 미만인 중형 무기 입자를 포함한다. 이 때, 상기 중형 무기 입자의 함량이 상기 소형 무기 입자의 함량과 동등 이상일 수 있으며, 바람직하게는 상기 소형 무기 입자의 함량 보다 많을 수 있다. 상기 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자 100 중량부를 기준으로, 상기 중형 무기 입자는 50 중량부 내지 90 중량부, 바람직하게는 60 중량부 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 상기 소형 무기 입자는 10 중량부 내지 50 중량부, 바람직하게는 20 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있다.
상기와 같은 입도를 갖는 무기 입자를 포함함으로써 인조대리석의 광투과도를 개선함과 동시에 성분들의 패킹성 및 강도를 향상시킴으로써 인조대리석의 물성을 개선하는데 유리하다.
상기 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자는 무기 입자 100 중량부에 대하여 무기 분말 50 중량부, 바인더 수지 15 중량부를 이용하여 가로 7cm, 세로 7cm, 두께 1.5cm의 인조대리석을 제조하였을 때 전투과율이 6% 이상인 무기 입자인 것이 바람직하다.
전술한 구성들을 통하여, 전술한 실시상태들에 따른 인조대리석은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 인조대리석 샘플에 대하여 탁도계(Nippon denshoku사의 NDH 5000)를 사용하여 전투과율 측정 시 전투과율이 6 이상 20 이하일 수 있다. 또한, 상기 인조대리석은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 인조대리석 샘플에 대하여 60 루멘(lumen)의 빛으로 백라이트를 인조대리석에 접촉하여 비추고 백라이트를 접촉하는 인조대리석의 반대편에서 인조대리석의 표면 약 5 cm 위에서 휘도계(KONICA MINOLTA의 Luminance Meter LS-160)를 이용하여 휘도를 측정 시 휘도가 400 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이하일 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 무기 입자는 단결정으로 성장한 크리스탈, 비정질 실리카 입자, 바륨 이온을 포함하는 유리 입자 및 결정질 석영 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상을 포함한다. 상기 무기 입자로서 광 투과성이 우수한 재료를 이용함으로써 인조대리석의 광 투과성을 개선할 수 있다.
상기 무기 입자는 입자로 분쇄 전 유리 판형 기준으로, UV/VIS 분광 광도계로 측정시 가시광선 영역에서 90% 이상의 투과도를 갖는 것이 바람직하다.
일 실시상태에 따르면, 상기 무기 입자의 입도는 상기 수식 1을 기준으로 0.1 mm 내지 1.2 mm이다. 이와 같은 입도를 갖는 것이 인조대리석 내에서 무기 분말과 함께 우수한 팩킹성을 나타내고, 광 투과성도 개선하는데 유리하다.
상기 무기 입자의 굴절율은 가시광선영역(380~780nm)에서 1.49 내지 1.57일 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 무기 분말의 입도는 상기 수식 1을 기준으로 0.1 mm 미만이며, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 75 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 내지 45 ㎛이다. 이와 같은 입도 범위 내의 무기 분말은 전술한 무기 입자에 비하여 인조대리석의 광 투과성에 미치는 영향이 크지 않음을 밝혀내었다. 이에 따라, 광 투과성 이외의 인조대리석의 물성 개선을 위하여 무기 분말의 종류를 선택하는 데 유리하다.
또한, 상기와 같은 범위의 입도를 갖는 무기 분말은 굴절율을 조절함으로써 인조대리석의 광 투과도를 더욱 향상시킬 수 있다. 예컨대, 633 nm에서의 상기 무기 분말의 굴절율과 상기 바인더 수지의 굴절율의 차이가 0.2 이하인 것이 바람직하고, 0.1 이하인 것이 더욱 바람직하다. 상기 무기 분말의 굴절율은 가시광선영역(380~780nm)에서 1.55 내지 1.57일 수 있다.
이하에서는 각 성분들에 대하여 설명한다.
바인더 수지
본 발명의 인조대리석 및/또는 인조대리석의 영역은 바인더 수지를 포함한다.
일 예에 따르면, 상기 바인더 수지의 굴절율은 1.49 내지 1.57일 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르(unsaturated polyester, UPE) 수지를 포함하는 바인더 수지이다. 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 90 중량% 이상 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 경화제 0.4 내지 2.5 중량부, 촉매제 0.05 내지 0.3 중량부, 및 커플링제 0.5 내지 7 중량부를 혼합하고 분산시킨 후 경화하여 제조할 수 있다.
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 불포화 폴리에스테르 고분자 및 비닐계 단량체를 포함하는 수지 혼합물을 이용하여 제조될 수 있다. 바람직하게는 상기 불포화 폴리에스테르 수지는 불포화 폴리에스테르 고분자 및 비닐계 단량체를 100 : 30 내지 70 중량비로 포함하는 조성물을 이용하여 제조한다. 더욱 바람직하게는 상기 불포화 폴리에스테르 수지는 불포화 폴리에스테르 고분자 60 중량% 내지 75 중량% 및 비닐계 단량체 25 중량% 내지 40 중량%로 이루어지는 조성물을 이용하여 제조한다.
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 통상적으로 상기 비닐계 단량체 내에 불포화 폴리에스테르 고분자가 희석되어 점성이 있는 용액일 수 있다. 따라서, 상기 비닐계 단량체를 전술한 범위의 함량으로 만족시킴으로써, 점도를 줄여주어 상기 불포화 폴리에스테르 수지를 취급하는데 더욱 용이하게 할 수 있다. 게다가 상기 비닐계 단량체는 부산물의 생성 없이, 상기 불포화 폴리에스테르 수지를 폴리에스테르 분자 사슬의 교차결합에 의해 액체에서 고체로 경화시킬 수 있다. 상기 불포화 폴리에스테르 수지의 중량평균분자량은 1,000-10,000 g/mol이다.
상기 불포화 폴리에스테르 고분자는 특별히 제한되지 않으며, 예컨대, 포화 또는 불포화 이염기산; 및 다가 알코올의 축합반응을 통해 제조되는 불포화 폴리에스테르 고분자를 사용할 수 있다. 상기 포화 또는 불포화 이염기산으로는 오쏘(ortho)-프탈산, 이소프탈산, 무수말레산, 시트라콘산, 푸마르산, 이타콘산, 프탈산, 무수프탈산, 테레프탈산, 호박산, 아디핀산, 세바신산 또는 테트라히드로프탈산을 사용할 수 있다. 또한, 상기 다가 알코올로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 수소화 비스페놀 A, 트리메틸롤 프로판 모노아릴에테르, 네오펜틸 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타디올 및/또는 글리세린을 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 아크릴산, 프로피온산 또는 안식향산과 같은 일염기산; 또는 트리멜리트산 또는 벤졸의 테트라카본산과 같은 다염기산을 더 사용할 수 있다.
상기 비닐계 단량체의 종류로는 알킬 아크릴레이트 단량체 또는 방향족 비닐계 단량체를 사용할 수 있으나, 불포화 폴리에스테르 고분자와의 반응성을 고려하여, 방향족 비닐계 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 방향족 비닐계 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐 톨루엔, 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 치환된 알킬 스티렌 및 할로겐으로 치환된 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 스티렌 단량체를 사용할 수 있다.
상기 경화제는 바인더의 경화 반응을 위해 포함될 수 있는 것으로, 인조대리석, 특히 엔지니어드 스톤의 제조에 사용되는 경화제를 사용하면 되고 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 경화제는 유기퍼옥사이드계 화합물 또는 아조계 화합물일 수 있다. 상기 유기퍼옥사이드계 화합물은 터트부틸퍼옥시벤조에이트 열경화제(TBPB, Trigonox C, akzo nobel), 디아실퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드, 케톤퍼옥사이드, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥사이드, 알킬 퍼에스테르, 퍼카보네이트 및 퍼옥시디카보네이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 일 예로, 터트부틸퍼옥시벤조에이트 열경화제, 벤조일퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드, 과산화메틸에틸케톤, t-부틸 퍼옥시 말레산, t-부틸 하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트, 또는 t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트일 수 있으나 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.
또한 상기 아조계 화합물은 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile)일 수 있으나 반드시 이로 제한되는 것은 아니다. 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 경화제 0.4 내지 2.5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 경화제가 0.4 중량부 이상으로 포함될 때 바인더의 경화가 충분히 일어날 수 있고, 2.5 중량부 이하로 포함될 때 바인더의 변색 발생을 방지할 수 있다.
상기 촉매제로는 저온에서 바인더의 경화를 촉진하기 위해 포함될 수 있는 것으로, 인조대리석, 특히 엔지니어드 스톤의 제조에 사용되는 촉매제를 사용하면 되고 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 촉매제는 코발트계, 바나듐계 또는 망간계 등의 금속 비누류, 제3급 아민류, 제4급 암모늄염 및 메르캅탄류 중 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 예컨대 코발트 6% 촉매제(Hex-Cem, Borchers)가 사용될 수 있다. 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 상기 촉매제는 0.05 내지 0.3 중량부로 포함될 수 있다. 상기 촉매제가 0.05 중량부 이상으로 포함될 때 경화를 촉진하는 데 유리하고, 0.3 중량부 이하로 포함될 때 바인더의 변색 발생을 방지할 수 있다.
상기 커플링제는 상기 바인더 수지와 무기 입자 및/또는 무기 분말과의 결합력을 향상시켜 주기 위해 포함될 수 있는 것으로, 실란계 또는 실리케이트계일 수 있다. 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 상기 커플링제는 0.5 내지 7 중량부로 포함될 수 있다. 상기 커플링제가 0.5 중량부 이상으로 포함될 때 상기 무기 입자 및/또는 무기 분말과의 결합력을 향상시키는 데 유리하고, 7 중량부 이하로 포함될 때 원재료 단가를 낮추는데 유리하다.
무기 입자
본 발명의 인조대리석 및/또는 인조대리석의 영역은 무기 입자를 포함한다. 일 예에 따르면, 상기 무기 입자는 입도가 0.1 mm 이상, 예컨대 0.1 mm 내지 4 mm, 바람직하게는 0.1 mm 내지 1.2 mm이다.
상기 무기 입자는 상기 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자 100 내지 300 중량부 및 입도가 0.7 mm 내지 2 mm인 제2 무기 입자 300 내지 500 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자는 입도가 0.1 mm 이상 0.3 mm 미만인 소형 무기 입자 및 0.3 mm 이상 0.7 mm 미만인 중형 무기 입자를 포함하고, 상기 중형 무기 입자의 함량이 상기 소형 무기 입자의 함량보다 많은 것이 바람직하다.
상기 무기 입자는 단결정으로 성장한 크리스탈, 비정질 실리카 입자, 바륨 이온을 포함하는 유리 입자, 결정질 석영 입자 등이 될 수 있다. 상기 입도는 Beckman coulter LS 13 320 Particle size analyzer 입도분석기를 사용하여 측정할 수 있다.
바람직하게는 상기 무기 입자는 비정질 실리카 입자, 바륨 이온을 포함하는 유리 입자 및/또는 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상이고 100 중량% 이하인 결정질 석영 입자이다. 더욱 바람직하게는 본 발명의 무기 입자는 비정질 실리카 입자, 바륨(Ba) 이온 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하인 유리 입자 및/또는 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상이고 100 중량% 이하인 결정질 석영 입자이다. 더욱 바람직하게는 본 발명의 무기 입자는 비정질 실리카 입자, 또는 입자 내 바륨(Ba) 이온 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하인 유리 입자이다.
본 발명의 무기 입자로 비정질 실리카 입자 또는 입자 내 바륨(Ba) 이온 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하인 유리 입자를 사용하여 제조한 인조대리석은 무기 입자로 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상이고 100 중량% 이하인 결정질 석영 입자를 사용하여 제조한 인조대리석보다 광 투과도가 더 높다. 또한 본 발명의 무기 입자로 비정질 실리카 입자 또는 입자 내 바륨(Ba) 이온 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하인 유리 입자를 사용하여 제조한 인조대리석은 무기 입자로 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상이고 100 중량% 이하인 결정질 석영 입자를 사용하여 제조한 인조대리석보다 휘도가 더 높다.
본 발명의 무기 입자는 비정질 실리카 입자일 수 있다. 실리카 입자는 인조대리석 분야에서 일반적으로 사용되는 용어로, 일반적으로 SiO2 함량이 90 중량 % 이상으로 높고 SiO2 외에도 광물 등의 다른 성분이 소량 함유하는 SiO2 계 무기 입자를 의미하는 것이 일반적이다. 본 발명의 비정질 실리카 입자는 비정질 용융 실리카 입자일 수 있으며, 본 발명의 비정질 실리카 입자는 고투명 비정질 용융 실리카 입자로도 본 명세서에서 불릴 수 있다. 상기 비정질 용융 실리카 입자는 평균 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%, 바람직하게는 99.6 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.7 내지 100 중량%이다. 또한, 상기 비정질 용융 실리카 입자는 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하, 바람직하게는 0.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.2 중량% 이하인 것일 수 있다. 비정질 실리카 입자 내 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상, 바람직하게는 99.6 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 99.7 중량% 이상이면 인조대리석의 광 투과도는 더욱 좋아진다.
본 발명의 비정질 실리카 입자 및 결정질 석영 입자의 SiO2의 함량은 XRF(X-Ray Fluorescence spectroscopy)로 함량을 정량분석하여 확인할 수 있다. 또한, 결정질 입자들 및 비정질 입자들은 XRD (X-ray diffraction)로 확인이 가능하며, 일반적으로 입자들을 펠렛으로 만든 후 또는 인조대리석 자체에서 측정하여 확인한다.
본 발명의 무기 입자는 바륨 이온을 포함하는 유리 입자일 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 유리 입자는 입자 내 바륨(Ba) 이온 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하이고 더욱 바람직하게는 15 중량% 이상 25 중량% 이하이다.
유리는 비정질이므로, 본 발명의 바륨 이온을 포함하는 유리 입자는 고투명 비정질 유리 입자로도 본 명세서에서 불릴 수 있다. 이때, 고투명이란 가시광선의 투과도가 90% 이상 100% 이하인 것을 의미하며, 구체적으로 입자로 분쇄 전 유리 판형 기준으로, UV/VIS 분광 광도계로 측정시 가시광선 영역에서 90% 이상의 투과도를 갖는 것을 의미한다.
상기 유리 입자 내 바륨 이온의 함량은 엑스선 스캔에 의하여 측정할 수 있다. 엑스선 스캔에 의하여 검출 시 유리 입자 내 바륨(Ba) 이온 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하 검출되는 것이 바람직하며, 15 중량% 이상 25 중량% 이하로 검출되는 것이 더욱 바람직하다. 바륨 이온 함량이 상기 범위를 벗어나더라도 유리 입자 자체의 투명도는 양호하나, 유리 입자를 이용하여 인조대리석을 제조 시 육안으로 보아도 인조대리석이 푸른빛 내지 옥색 빛을 띨 수 있다. 그러나, 엑스선 스캔에 의하여 검출 시 바륨(Ba) 이온 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하 검출되는 유리 입자를 이용하여 인조대리석을 만드는 경우, 푸른빛 내지 옥색 빛을 띠지 않고 색상이 양호하고 제품성이 우수한 인조대리석을 제조할 수 있다.
인조대리석 내 바륨 이온의 함량은 하기와 같이 확인할 수 있다. 바륨 이온을 포함하는 유리 입자를 사용하여 인조대리석을 제조하는 경우, 인조대리석 내에 바륨 이온이 포함되게 된다. 이렇게 바륨 이온이 일정 함량 이상 포함된 인조대리석을 엑스선을 이용하여 스캔하면, 엑스선 촬영된 이미지에 인조대리석이 푸른색으로 나타나게 된다. 유리 입자 내 바륨 이온 함량도 같은 방법으로 측정한다.
바람직하게는 본 발명의 유리 입자는 입자로 분쇄 전 유리 판형 기준으로, UV/VIS 분광 광도계로 측정시 가시광선 영역에서 90% 이상의 투과도를 갖는 고투명 유리 입자일 수 있다.
본 발명의 무기 입자는 결정질 석영 입자일 수 있다. 본 발명의 결정질 석영 입자는 고투명 결정질 석영 입자로도 본 명세서에서 불릴 수 있다.
이때, 결정질 석영 입자는 평균 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%, 바람직하게는 99.6 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.7 내지 100 중량%이다. 또한, 결정질 석영 입자는 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하, 바람직하게는 0.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.2 중량% 이하인 것일 수 있다.
결정질 석영 입자 내 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 미만, 예컨대, 99.4 중량% 이하가 되는 경우 인조대리석의 광 투과도가 낮아질 수 있다. 그러므로 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상인 결정질 석영 입자인 것이 바람직하다.
무기 분말
본 발명의 인조대리석 및/또는 인조대리석의 영역은 무기 분말을 포함한다. 이때 무기 분말이란 입도가 0.1 mm 미만인 무기 분말을 의미한다. 예컨대, 무기 분말의 입도는 1㎛ 내지 75㎛일 수 있으며, 구체적인 예로서 1 ㎛ 내지 45 ㎛이다. 이와 같은 범위의 무기 분말의 경우, 다른 성분들, 특히 바인더 수지와의 계면의 면적이 넓어지기 때문에 그 자체의 투명성보다는 다른 성분들, 특히 바인더 수지와의 굴절율의 차이가 적도록 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 굴절율의 차이가 적도록 무기 분말 또는 바인더 수지의 종류를 결정할 수 있으며, 유리 분말의 경우 조성을 컨트롤하여 굴절율을 조절할 수 있다. 상기 무기 분말은 상기 바인더 수지와 633 nm에서의 굴절률 차이가 0.2 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 이하이다.
상기 입도는 Beckman coulter LS 13 320 Particle size analyzer 입도분석기를 사용하여 측정할 수 있다. 본 발명의 무기 분말은 고투명 결정질 무기 분말로도 본 명세서에서 불릴 수 있다.
본 발명의 무기 분말은 결정질 석영 분말이며, 바람직하게는 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%인 결정질 석영 분말이다. 본 발명의 석영 분말은 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%, 바람직하게는 99.6 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.7 내지 100 중량%이며 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하, 바람직하게는 0.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.2 중량% 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 석영 분말은 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상 100 중량% 이하%, 바람직하게는 99.6 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.7 내지 100 중량%인 것이 바람직하며, 평균 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하, 바람직하게는 0.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.2 중량% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 무기 분말의 SiO2의 함량은 XRF(X-Ray Fluorescence spectroscopy)로 함량을 정량분석하여 확인할 수 있다. 이때 일반적으로 분말들을 펠렛으로 만든 후 측정하여 확인한다.
무기 분말은 입도가 작기 때문에 자체 산란이 발생할 수 있다. 그러므로 인조대리석의 내부 광 투과도를 높이기 위하여 본 발명의 인조대리석은 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상인 결정질 석영 분말을 포함하는 것이 바람직하다.
인조대리석
본 발명의 인조대리석 및/또는 인조대리석의 임의의 영역은 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함한다. 여기서, 상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고, 상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정, 비정질, 또는 다결정이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 인조대리석은 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 입자 500 내지 800 중량부 및 무기 분말 200 내지 400 중량부를 포함한다.
구체적인 예로서, 바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 입자는 500 내지 700 중량부로 포함되며, 바람직하게는 550 내지 650 중량부로 포함된다. 또한, 바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 분말은 200 내지 400 중량부로 포함되며, 바람직하게는 250 내지 350 중량부로 포함된다.
한 측면에서 본 발명은,
바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 입자 500 내지 700 중량부, 바람직하게는 550 내지 650 중량부, 무기 분말 200 내지 400 중량부, 바람직하게는 250 내지 350 중량부를 포함하고,
상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 포함하고,
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 불포화 폴리에스테르 고분자 및 비닐계 단량체를 100 : 30 내지 70 중량비로 포함하며,
상기 무기 분말은 평균 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%, 바람직하게는 99.6 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.7 내지 100 중량%이며 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하, 바람직하게는 0.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.2 중량% 이하인 인조대리석에 대한 것이다.
또 하나의 한 측면에서 본 발명은,
바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 입자 500 내지 700 중량부, 바람직하게는 550 내지 650 중량부, 무기 분말 200 내지 400 중량부, 바람직하게는 250 내지 350 중량부를 포함하고,
상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고, 상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정, 비정질, 또는 다결정이며,
상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 포함하고,
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 불포화 폴리에스테르 고분자 및 비닐계 단량체를 100 : 30 내지 70 중량비로 포함하며,
상기 무기 분말은 평균 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%, 바람직하게는 99.6 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.7 내지 100 중량%이며 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하, 바람직하게는 0.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.2 중량% 이하인 임의의 영역을 포함하는 인조대리석에 대한 것이다. 더욱 바람직한 실시상태에 따른 인조대리석은 바인더 수지 100 중량부에 대하여 고투명 비정질 용융 실리카 입자 500 내지 700 중량부, 및 평균 SiO2를 99.5 중량% 이상 함유한 석영분말 200 내지 400 중량부를 포함하는 인조대리석이며, 상기 인조대리석의 광 투과도가 우수하다.
또는 더욱 바람직한 실시상태에 따른 인조대리석은 바인더 수지 100 중량부에 대하여 바륨을 10 내지 35 중량% 함유한 유리 입자 500 내지 700 중량부 및 평균 SiO2를 99.5 중량% 이상 함유하는 무기 분말 200 내지 400 중량부를 포함하는 인조대리석이며, 상기 인조대리석의 광 투과명도가 우수하다.
또는 다른 바람직한 실시상태에 따른 인조대리석은 바인더 수지 100 중량부에 대하여 평균 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%이고 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하인 고투명 결정질 석영 입자 500 내지 700 중량부, 평균 SiO2를 99.5 중량% 이상 함유한 무기 분말 200 내지 400 중량부를 포함하는 인조대리석이며, 상기 인조대리석의 광 투과도가 우수하다.
본 발명의 인조대리석은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 인조대리석 샘플에 대하여 탁도계(Nippon denshoku사의 NDH 5000)를 사용하여 전투과율 측정 시 전투과율이 0.5% 이상, 바람직하게는 3% 이상, 더욱 바람직하게는 6% 이상일 수 있다. 상기 전투과율은 예컨대 20% 이하일 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 전투과율이 10% 이상인 것이 바람직하며, 13% 이상인 것이 더욱 바람직하다 이때 전투과율은 확산투과율(diffusion transmittance)와 평행투과율(parallel transmittance)의 합이다.
또한 본 발명의 인조대리석은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 인조대리석 샘플에 대하여 60 루멘(lumen)의 빛을 방출하는 백라이트를 인조대리석에 접촉하여 비추고, 백라이트를 접촉하는 인조대리석의 반대편에서 인조대리석의 표면 약 5 cm 위에서 휘도계(KONICA MINOLTA의 Luminance Meter LS-160)를 이용하여 휘도를 측정 시 휘도가 400 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이하인 것일 수 있으며, 바람직하게는 500 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이고, 더욱 바람직하게는 600 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이하이고, 더욱 더 바람직하게는 700 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이하이고, 더더욱 바람직하게는 800 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이하이며, 가장 바람직하게는 900 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이하이다.
바람직한 한 예에서, 본 발명의 인조대리석은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 인조대리석 샘플에 대하여 60 루멘(lumen)의 빛으로 백라이트를 인조대리석에 접촉하여 비추고 백라이트를 접촉하는 인조대리석의 반대편에서 인조대리석의 표면 약 5 cm 위에서 휘도계(KONICA MINOLTA의 Luminance Meter LS-160)를 이용하여 휘도를 측정 시 휘도가 400 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이하일 수 있다.
상기 인조대리석의 KS F 4739에 따른 굴곡 강도는 30 내지 100 MPa일 수 있다. 상기 굴곡 강도는 굽힘 하중에 의해 상기 인조대리석이 파단에 이르기까지의 최대 응력을 의미한다. 구체적으로, 상기 인조대리석의 굴곡 강도는 30 MPa 내지 100 MPa, 또는 50 MPa 내지 80 MPa일 수 있다. 상기 인조대리석이 전술한 범위 내의 굴곡 강도를 가짐으로써, 외장재에 적절히 적용할 수 있다
상기 인조대리석의 내스크래치성은 Erichsen 시험기로 측정 시 0.8 내지 2 N일 수 있다. 내스크래치성이 상기 범위를 가질 때 인조대리석이 외장재로서 적절히 사용될 수 있다.
상기 인조대리석의 흡수율은 0.1% 이하일 수 있다. 상기 흡수율은 ASTM C97 규격에 따라 측정될 수 있다. 본 발명의 인조대리석은 상기 범위의 흡수율을 가짐으로써 수시로 수분에 노출되는 주방 상판이나 실외 건축장식재, 외장재 등으로 적용 가능하다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 인조대리석은 불포화 폴리에스테르계(unsaturated polyester, (UPE)) 인조대리석이며, 아크릴계 인조대리석이 아니다. 상기 실시상태에 따른 인조대리석의 제조 시 아크릴계 수지, 아크릴계 단량체 등을 소량 포함할 수 있으나, 본 발명의 인조대리석은 불포화 폴리에스테르계(unsaturated polyester, (UPE)) 인조대리석이며, 아크릴계 인조대리석이 아니다.
인조대리석의 제조 방법
본 발명의 인조대리석의 제조 방법은
바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하는 인조대리석 조성물을 제조하는 단계로서, 상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고, 상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정, 비정질, 또는 다결정인 것인 단계;
상기 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하고 압축성형하는 압축 성형 단계;
상기 인조대리석 조성물을 경화시킨 후 몰드에서 빼내(탈형) 인조대리석을 제조하는 단계, 및
상기 인조대리석을 재단하고 표면을 매끄럽게 연마하는 후가공 단계를 포함한다.
일 실시상태에 따르면, 상기 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하는 인조대리석 조성물을 제조하는 단계는 무기 입자에 바인더 수지를 혼합하는 단계 및 상기 무기 입자와 바인더 수지의 혼합물에 무기 분말을 혼합하는 단계를 포함한다. 무기 입자와 바인더 수지를 먼저 혼합하여 무기 입자의 표면에 바인더 수지가 감싸지도록 할 수 있으며, 그 후 무기 분말을 혼합함으로써 무기 입자와 무기 분말 사이에 바인더 수지가 분포하도록 함으로써 재료들을 균일하게 혼합할 수 있다. 이와 같은 순서로 혼합을 수행함으로써 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하는 조성물이 건조한 상태를 유지함으로써 추후 압축성형시 상기 조성물을 몰드에 원하는 상태로 투입할 수 있다.
일 실시상태에 따른 본 발명의 인조대리석의 제조 방법은 바인더 수지 조성물에 무기 입자를 혼합하고 상기 혼합물을 잘 섞어준 후, 무기 분말을 첨가하여 혼합하고 잘 섞어 인조대리석 조성물을 제조하는 단계, 상기 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하고 진공가압 장비를 이용하여 압축성형하는 진공진동압축 성형 단계, 그 후 90 내지 130 ℃에서 30분 내지 1시간 동안 경화시키고, 경화가 완료된 후 실온으로 식히고(냉각) 그 후 몰드에서 빼내(탈형) 인조대리석을 제조하는 단계, 상기 제조된 인조대리석을 재단하고 표면을 매끄럽게 연마하는 후가공 단계를 포함할 수 있다.
이때, 바인더 수지 조성물에 무기 입자를 혼합하고 상기 혼합물을 잘 섞어준 후, 무기 분말을 첨가하여 혼합하고 잘 섞어 인조대리석 조성물을 제조할 때, 하나 이상의 색상의 안료 및/또는 칩을 함께 섞어 인조대리석 조성물을 제조할 수 있다. 또한 바인더 수지 조성물에 무기 입자를 혼합하고 상기 혼합물을 잘 섞어준 후, 무기 분말, 안료 및/또는 칩을 함께 섞어 제1의 서브 인조대리석 조성물을 제조하고, 안료 및/또는 칩의 종류를 상이하게 사용하되 같은 방식으로 제2의 서브 인조대리석 조성물을 제조하고, 이런 식으로 둘 이상의 적은 양의 서브(sub) 인조대리석 조성물들을 복수 개 제조한 후 이를 섞어 최종적인 인조대리석 조성물을 제조하여 이용할 수도 있다. 이렇게 최종적인 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하고 진공가압 장비를 이용하여 압축성형하는 진공진동압축 성형 단계, 그 후 90 내지 130 ℃에서 30분 내지 1시간 동안 경화시키고, 경화가 완료된 후 실온으로 식히고(냉각) 그 후 몰드에서 빼내(탈형) 인조대리석을 제조하는 단계, 상기 제조된 인조대리석을 재단하고 표면을 매끄럽게 연마하는 후가공 단계를 포함하는 공정을 거쳐 인조대리석을 제조할 수 있다. 이때, 서브 인조대리석 조성물은 각각 서로 다른 안료 및/또는 칩을 포함할 수 있으며, 인조대리석 제조 시 사용되는 각각의 서브 인조대리석 조성물의 첨가량 또한 상이할 수 있다. 또한 복수 개의 서브 인조대리석 조성물을 섞어 최종적인 인조대리석 조성물을 제조할 때, 서브 인조대리석 조성물들이 서로 완전히 잘 섞이게 혼합하지 않고, 서브 인조대리석 조성물들이 최종 인조대리석 조성물의 군데군데에 덩어리가 져서 남아있을 수 있도록 불완전하게 혼합하는 것이 바람직하다.
이렇게 복수 개의 서브 인조대리석 조성물들을 불완전하게 혼합하여 최종 인조대리석 조성물을 제조하여 인조대리석을 제조하는 경우, 처음 사용된 서브 인조대리석 조성물이 뭉쳐서 인조대리석 내에 군데군데 남아있게 되는데, 이를 본 발명에서는 "영역"이라 부를 수 있으며, 이러한 영역들의 존재가 인조대리석에 특별한 미감을 갖게 한다.
영역
상기 영역이란, 인조대리석의 임의의 입체적인 한 부분을 가리킬 수 있다. 또한 본 발명에서, 복수 개의 서브 인조대리석 조성물들을 이용하여 최종 인조대리석 조성물을 제조하여 인조대리석을 제조하는 경우, 처음 사용된 서브 인조대리석 조성물이 뭉쳐서 인조대리석 내에 남아있게 되는데, 이를 본 발명에서는 "영역"이라 부를 수 있다.
일 실시상태에 따른 인조대리석은 전술한 실시상태들 중 적어도 하나에 따른 인조대리석으로 이루어진 영역을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 따른 인조대리석은 광 투과도가 상이한 2 이상의 영역을 포함하는 인조대리석으로서, 상기 영역 중 적어도 하나는 전술한 실시상태에 따른 인조대리석이다. 다시 말하면, 상기 영역 중 적어도 하나는 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하고, 상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고, 상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정, 비정질, 또는 다결정인 인조대리석으로 이루어져 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
<제조예>
바인더 수지 조성물에 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 혼합하고, planetary mixer를 사용하여 잘 섞어주었다. 그리고, 상기 혼합물에 고투명 결정질 석영 분말을 첨가하여 혼합하고 잘 섞어 건식(dry) 인조대리석 조성물을 제조하였다. 상기 인조대리석 조성물을 고무 몰드(mold)에 투입하고, 진공가압 장비를 이용하여 압축성형하였다. 그리고, 120℃에서 1시간 동안 경화시키고, 경화가 완료된 후 실온으로 식히고 그 후 몰드에서 빼낸 인조대리석을 제조하였다. 상기 인조대리석의 사방을 재단한 후 표면을 매끄럽게 연마하여 인조대리석 샘플을 제조하였다.
최종 제품의 두께는 14 mm, 오차범위 1 mm가 되도록 연마하였다.
바인더 수지 조성물은 하기와 같이 제조하였다. 오쏘(ortho)-프탈산이 다가 알코올과 중축합된 불포화 폴리에스테르 고분자와 스티렌 모노머가 65:35의 중량비로 사용된 불포화 폴리에스테르 수지를 사용하였다. 이후, 상기 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 경화제로서 터트부틸퍼옥시벤조에이트 열경화제(TBPB, Trigonox C, akzo nobel) 1.5 중량부, 촉매제로서 코발트 6% 촉매제(Hex-Cem, Borchers) 0.1 중량부, 및 실란계 커플링제 3 중량부를 혼합하고, 분산시켜 바인더 수지 조성물을 제조하였다.
<실시예 1>
바인더 수지 조성물 100 중량부에 대하여 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자 600 중량부, 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 300 중량부를 사용하여 제조예와 같이 인조대리석을 제조하였다.
상기 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로는 바륨 이온 함량이 17 중량%인 고투명 비정질 유리 입자를 사용하였다.
상기 고투명 결정질 석영 분말로는 입도가 0.1 mm 이하의 직경을 갖고, SiO2 함량이 99.7 중량% 이상 100 중량% 이하이며, 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%이고, 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하인 석영 분말을 사용하였다.
이 때, 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로는 입도 0.1 mm 내지 0.3 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 190 중량부와, 입도 0.7 mm 내지 1.2 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 410 중량부 사용하였다.
<실시예 2>
가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로는 입도 0.1 mm 내지 0.3 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 95 중량부, 입도 0.3 mm 내지 0.7 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 95 중량부, 및 입도 0.7 mm 내지 1.2 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 410 중량부 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 인조대리석을 제조하였다.
<실시예 3>
가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로는 입도 0.1 mm 내지 0.3 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 50 중량부, 입도 0.3 mm 내지 0.7 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 140 중량부, 및 입도 0.7 mm 내지 1.2 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 410 중량부 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 인조대리석을 제조하였다.
<실시예 4>
가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로는 SiO2 함량이 99.7 중량% 이상 100 중량% 이하이며, 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 비정질 용융 실리카 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
<실시예 5>
가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로는 입도 0.1 mm 내지 0.3 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 95 중량부, 입도 0.3 mm 내지 0.7 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 95 중량부, 및 입도 0.7 mm 내지 1.2 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 410 중량부 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일하게 인조대리석을 제조하였다.
<실시예 6>
가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로는 입도 0.1 mm 내지 0.3 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 50 중량부, 입도 0.3 mm 내지 0.7 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 140 중량부, 및 입도 0.7 mm 내지 1.2 mm인 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 바인더 수지 100 중량부 대비 410 중량부 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일하게 인조대리석을 제조하였다.
<비교예 1>
가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자 대신, 입도 0.1 mm 내지 2.5 mm이고, SiO2 함량이 99.2 중량% 내지 99.4 중량%이며, 평균 SiO2 함량이 99.2 중량%인 불투명 결정질 석영 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 인조대리석을 제조하였다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 제조된 인조대리석의 전투과율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 전투과율의 측정시, 사용 장비로는 탁도계(Nippon denshoku사의 NDH 5000)를 사용하였다. 인조대리석 샘플은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 샘플을 이용하였으며, 전투과율(total transmittance)을 측정하여 수행하였다. 이때 전투과율은 확산투과율(diffusion transmittance)와 평행투과율(parallel transmittance)의 합이다.
무기 입자 무기 입자 입도 전투과율 (%)
0.1~0.3mm 0.3~0.7mm 0.7~1.2mm
실시예 1 바륨 이온 함량이 17 중량%인 고투명 비정질 유리 입자 190 중량부 0 중량부 410 중량부 11.51
실시예 2 95 중량부 95 중량부 410 중량부 12.63
실시예 3 50 중량부 140 중량부 410 중량부 13.10
실시예 4 고투명 비정질 용융 실리카 입자 190 중량부 0 중량부 410 중량부 9.51
실시예 5 95 중량부 95 중량부 410 중량부 10.52
실시예 6 50 중량부 140 중량부 410 중량부 11.08
비교예 1 불투명 결정질 석영 입자 - - - 0.00
상기 표에 나타난 바와 같이, 입도가 0.1 mm 이상인 무기 입자로 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자를 사용함으로써, 전투과율이 우수한 인조대리석을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (19)

  1. 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하고,
    상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고,
    상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정(mono crystalline), 비정질(amorphous), 또는 다결정(poly crystalline)인 것인 인조대리석.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자는 상기 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자 100 내지 300 중량부 및 입도가 0.7 mm 내지 2 mm인 제2 무기 입자 300 내지 500 중량부를 포함하는 것인 인조대리석.
  3. 제2항에 있어서, 상기 입도가 0.1 mm 내지 0.7 mm인 제1 무기 입자는 입도가 0.1 mm 이상 0.3 mm 미만인 소형 무기 입자 및 0.3 mm 이상 0.7 mm 미만인 중형 무기 입자를 포함하고, 상기 중형 무기 입자의 함량이 상기 소형 무기 입자의 함량보다 많은 것인 인조대리석.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인조대리석은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 인조대리석 샘플에 대하여 탁도계(Nippon denshoku사의 NDH 5000)를 사용하여 전투과율 측정 시 전투과율이 6 이상 20 이하인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인조대리석은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 인조대리석 샘플에 대하여 60 루멘(lumen)의 빛으로 백라이트를 인조대리석에 접촉하여 비추고 백라이트를 접촉하는 인조대리석의 반대편에서 인조대리석의 표면 약 5 cm 위에서 휘도계(KONICA MINOLTA의 Luminance Meter LS-160)를 이용하여 휘도를 측정 시 휘도가 400 cd/m2 이상 2000 cd/m2 이하인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자는 무기 입자 100 중량부에 대하여 무기 분말 50 중량부, 바인더 수지 15 중량부를 이용하여 가로 7cm, 세로 7cm, 두께 1.5cm의 인조대리석을 제조하였을 때 전투과율이 6% 이상인 무기 입자인 것인 인조대리석.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자는 단결정으로 성장한 크리스탈, 비정질 실리카 입자, 바륨 이온을 포함하는 유리 입자 및 결정질 석영 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상을 포함하는 것인 인조대리석.
  8. 제1항에 있어서, 상기 무기 분말의 입도는 0.1 mm 미만인 것인 인조대리석.
  9. 제1항에 있어서, 상기 무기 분말의 입도는 1 ㎛ 내지 75 ㎛인 것인 인조대리석.
  10. 제1항에 있어서, 상기 바인더 수지의 굴절율은 1.49 내지 1.57인 것인 인조대리석.
  11. 제1항에 있어서, 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 90 중량% 이상 포함하고, 상기 불포화 폴리에스테르 수지는 불포화 폴리에스테르 고분자 및 비닐계 단량체를 100 : 30 내지 70 중량비로 포함하는 조성물을 이용하여 제조되는 것인 인조대리석.
  12. 제1항에 있어서, 상기 무기 분말은 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상 100 중량% 이하인 결정질 석영 분말인 것인 인조대리석.
  13. 제1항에 있어서, 상기 무기 분말은 평균 SiO2 함량이 99.7 내지 100 중량%인 결정질 석영 분말인 것인 인조대리석.
  14. 제1항에 있어서, 상기 무기 분말은 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상 100 중량% 이하이고, 알루미나의 함량이 0.5 중량% 이하인 결정질 석영 분말인 것인 인조대리석.
  15. 제1항에 있어서, 상기 무기 분말은 상기 바인더 수지와 633 nm에서의 굴절률 차이가 0.2 이하인 것인 인조대리석.
  16. 제1항에 있어서, 상기 무기 분말은 상기 바인더 수지와 633 nm에서의 굴절률 차이가 0.1 이하인 것인 인조대리석.
  17. 제1항에 있어서, 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 입자 500 내지 800 중량부 및 무기 분말 200 내지 400 중량부를 포함하는 것인 인조대리석.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 인조대리석으로 이루어진 영역을 포함하는 인조대리석.
  19. 바인더 수지, 무기 입자 및 무기 분말을 포함하는 인조대리석 조성물을 제조하는 단계로서, 상기 무기 입자의 입도가 0.1 mm 이상이고, 상기 무기 입자는 적어도 일부가 가시광 영역에서 투광성을 가지는 무기 입자로, 단결정, 비정질 또는 다결정인 것인 단계;
    상기 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하고 압축성형하는 압축 성형 단계;
    상기 인조대리석 조성물을 경화시킨 후 몰드에서 빼내(탈형) 인조대리석을 제조하는 단계, 및
    상기 인조대리석을 재단하고 표면을 매끄럽게 연마하는 후가공 단계를 포함하는 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 인조대리석의 제조방법.
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