KR20240070271A - 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법 - Google Patents

크랙 패턴을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이스 및 베이스 중에 구비된 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라진 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

크랙 패턴을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법{ARTIFICIAL MARBLE HAVING CRACK PATTERN AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인조대리석은 천연 석분이나 광물 등을 아크릴, 불포화 폴리에스테르, 에폭시 등의 수지나 시멘트와 같은 베이스에 배합하고, 안료 등의 첨가제를 첨가하여 천연석의 패턴과 질감을 구현한 인조 합성체이다. 대표적으로 아크릴계 인조대리석, 폴리에스테르계 인조대리석, 에폭시계 인조대리석, 엔지니어드 스톤계 인조대리석 등이 있다.
엔지니어드 스톤(Engineered stone)은 이스톤(E-stone)이라고도 불리며, 석영 및 천연 석분을 주성분으로 하는 인조대리석이다. 엔지니어드 스톤은 실내 바닥, 벽 장식, 주방 상판 등에서 수요가 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 다양한 디자인을 구현할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
특히, 최근 인테리어 시장에서는 보다 천연석의 외관과 비슷한 자연스러운 패턴의 디자인에 관한 관심이 점차 높아지고 있는 추세이다. 이에, 디자인의 자유도를 증가시켜 자연스러운 패턴을 형성할 수 있으면서도, 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 연구가 필요하다.
한국 등록특허공보 제10-1270415호
본 발명의 목적은 자연스러운 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라진 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 몰드에 베이스 조성물을 투입하는 단계; 상기 베이스 조성물 상에 1개 이상의 판 형상의 칩을 투입하는 단계; 상기 투입된 베이스 조성물 및 판 형상의 칩에 진공 및 진동을 가하면서 압축하여 인조대리석 평판을 제조하는 단계; 및 상기 인조대리석 평판을 경화시키는 단계를 포함하는 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 인조대리석의 제조방법은 가압시 칩이 갈라져 크랙 패턴이 형성됨으로써 천연석과 같이 자연스러운 크랙 패턴을 구현할 수 있으며, 칩과 베이스의 성분이 동일하여 이질감이 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 인조대리석을 표면에서 관찰한 도이다.
도 2는 도 1의 표시된 부분을 확대한 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 인조대리석 제조방법에 관한 각 단계를 나타낸 개략도이다.
도 4 는 인조대리석 조성물 투입 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시상태에 따른 인조대리석 제조방법에서 투입된 베이스 조성물의 표면을 나타내는 사진이다.
이하, 본 발명의 실시상태들에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명들은 상기 실시상태들을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시상태들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특정 구성요소가 존재함을 설명하기 위한 것이며, 다른 구성요소들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 특정 구성요소의 "상"에 존재한다는 표현은 특정 구성요소의 일측에 존재함을 표현하기 위한 것이며, 상하 관계를 한정하기 위한 것은 아니며, 또한 상기 구성요소와 물리적으로 접촉하는 것으로 한정되지 아니하고, 상기 구성 요소와의 사이에 다른 부재가 추가로 구비될 수 있음을 의미한다.
이하, 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라진 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석을 제공한다.
"패턴(Pattern)"이란, 전면층과 구별되는 표현으로서, 특정 재료가 하나의 층의 전체 부피를 차지하는 전면층과는 달리, 특정 재료가 하나의 층의 일부 부피만을 차지하고, 해당 층의 일부가 빈공간 또는 다른 물질로 채워진 것을 의미한다.
"베이스(Base)"란, 인조 대리석에서 패턴 이외의 바탕 부분을 의미한다.
"크랙 패턴(Crack Pattern)"이란, 특정 재료가 압력에 의해 2 이상의 조각들로 갈라지고, 이에 따라 갈라진 조각들 간에 이격 공간이 형성되어 갈라진 형태의 무늬가 관찰되는데, 이를 구성하는 조각들을 의미한다. 즉, 하나의 크랙 패턴은 하나의 판 형상의 칩으로부터 갈라져나온 조각들로 구성되어 있다.
즉, 본 발명의 인조대리석은 베이스와 베이스 중에 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라진 형태로 구비되어 있으며, 상기 조각들이 크랙 패턴을 구성한다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 인조대리석을 표면에서 관찰한 도이다. 도 1에서 어둡게 관찰된 부분은 베이스이고, 밝게 관찰된 부분은 판 형상의 칩으로부터 갈라진 조각들이다. 도 2는 도 1의 표시된 부분을 확대한 도이다. 도 2에서 판 형상의 칩이 여러 조각들로 갈라져 있고, 갈라진 조각들 간에 이격 공간이 형성되어 있으며, 이격 공간에서는 베이스가 관찰된다.
또한, 본 발명의 인조대리석은 상기 베이스 중에 구비된 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라진 크랙 패턴을 1개 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 조각의 두께가 0 mm 초과 5 mm 이하인 인조대리석을 제공한다.
구체적으로, 상기 조각의 두께는 1 mm 이상 5 mm 이하, 1.5 mm 이상 4.5 mm 이하, 또는 2 mm 이상 4 mm 이하일 수 있다.
조각의 두께란, 인조대리석의 면에 대하여 수직으로 절단한 단면을 관찰하였을 때의 조각 단면의 최단 길이를 의미한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 조각의 판면의 최장 길이가 20 mm 내지 100 mm 인 인조대리석을 제공한다.
조각의 판면의 최장 길이란, 상기 조각의 판면에 대한 장축 길이를 의미한다.
조각의 판면의 최장 길이는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 다양한 길이의 조각으로 존재함으로써, 보다 자연스러운 크랙 패턴이 형성된다.
일 실시상태에 따르면, 상기 조각의 판면의 최장 길이는 20 mm 내지 100 mm, 20 mm 내지 90 mm, 20 mm 내지 80 mm, 20 mm 내지 70 mm, 20 mm 내지 60 mm, 20 mm 내지 50 mm 일 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 조각의 판면의 최장 길이는 30 mm 내지 100 mm, 30 mm 내지 90 mm, 30 mm 내지 80 mm, 30 mm 내지 70 mm, 30 mm 내지 60 mm, 30 mm 내지 50 mm일 수 있다.
조각의 판면의 최장 길이가 상기 범위 내인 경우, 천연석에 존재하는 크랙 패턴과 가까운 외관을 보이며, 따라서 보다 자연스러운 크랙 패턴이 형성된다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격이 0 mm 초과 5 mm 이하인 인조대리석을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서 크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격은 1 mm 내지 5 mm, 1.5 mm 내지 4.5 mm, 2 mm 내지 4 mm 일 수 있다.
크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격이란, 하나의 크랙 패턴 내에서 각 조각들 간의 이격 거리를 의미한다. 따라서, 인조대리석의 베이스 중에 크랙 패턴이 2 이상 존재하는 경우에 있어서, 서로 다른 크랙 패턴을 형성하고 있는 조각들 간의 이격 거리를 의미하는 것이 아니다.
크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격이 상기 범위 내인 경우, 천연석에 존재하는 크랙 패턴과 가까운 외관을 보이며, 따라서 보다 자연스러운 크랙 패턴이 형성된다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 베이스가 베이스 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 내지 70 중량%, 무기 분말 25 내지 30 중량% 및 바인더 수지 5 내지 12 중량%를 포함하는 것인 인조대리석을 제공한다.
일 실시상태에 따르면, 상기 베이스는 베이스 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 중량% 이상, 또는 60 중량% 이상을 포함할 수 있다. 상기 베이스는 베이스 100 중량%에 대하여, 무기 입자 70 중량% 이하, 68 중량% 이하, 66 중량% 이하, 64 중량% 이하, 또는 62 중량% 이하를 포함할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 베이스는 베이스 100 중량%에 대하여, 무기 분말 25 중량% 이상, 26 중량% 이상, 27 중량% 이상, 또는 28 중량% 이상을 포함할 수 있다. 상기 베이스는 베이스 100 중량%에 대하여, 무기 분말 30 중량% 이하, 29 중량% 이하, 또는 28 중량% 이하를 포함할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 베이스는 베이스 100 중량%에 대하여, 바인더 수지 5 중량% 이상, 7 중량% 이상, 9 중량% 이상, 또는 11 중량% 이상을 포함할 수 있다. 상기 베이스는 베이스 100 중량%에 대하여, 바인더 수지 12 중량% 이하를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 조각이 조각 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 내지 70 중량%, 무기 분말 25 내지 30 중량% 및 바인더 수지 5 내지 12 중량%를 포함하는 것인 인조대리석을 제공한다.
일 실시상태에 따르면, 상기 조각은 조각 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 중량% 이상, 또는 60 중량% 이상을 포함할 수 있다. 상기 조각은 조각 100 중량%에 대하여, 무기 입자 70 중량% 이하, 68 중량% 이하, 66 중량% 이하, 64 중량% 이하, 또는 62 중량% 이하를 포함할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 조각은 조각 100 중량%에 대하여, 무기 분말 25 중량% 이상, 26 중량% 이상, 27 중량% 이상, 또는 28 중량% 이상을 포함할 수 있다. 상기 조각은 조각 100 중량%에 대하여, 무기 분말 30 중량% 이하, 29 중량% 이하, 또는 28 중량% 이하를 포함할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 조각은 조각 100 중량%에 대하여, 바인더 수지 5 중량%, 7 중량%, 9 중량%, 또는 11 중량%를 포함할 수 있다. 상기 조각은 조각 100 중량%에 대하여, 바인더 수지 12 중량% 이하를 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시상태의 인조대리석에서, 상기 베이스 및 상기 조각의 조성은 상기 범위 내에서 동일할 수 있고, 상기 범위 내에서 일부 상이할 수 있다. 즉, 디자인상의 색감 변화를 위해 일부 조성를 변경하거나, 염료 등의 첨가제가 추가될 수 있으나, 기존 베이스 조성물을 그대로 조각들의 주재료로 활용한다.
상기 베이스 및 상기 조각들은 동일한 원재료를 사용하므로, 인조대리석의 제조시는 물론 제품 적용 후 장기간 사용시에도 박리되는 등의 이질감 없이 조각들의 배열이 유지될 수 있어, 제조 공정상 및 내구성상 유리하다.
상기 본 발명의 인조대리석에 대하여, 상기 베이스 및 조각의 조성 및 원재료에 대하여는 하기 인조대리석의 제조방법에서 후술하는 내용이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 베이스 중에 구비된 상기 조각들이 인조대리석의 외부에서 육안으로 관찰되는 것인 인조대리석을 제공한다. 즉, 상기 베이스는 투명하여 인조대리석의 외부에서 관찰하였을 때, 상기 조각들이 관찰되며, 또한, 상기 조각들로 갈라진 크랙 패턴을 관찰할 수 있다. 본 발명은 베이스 중에 구비된 조각들이 관찰될 수 있어야 하므로, 투명한 베이스가 요구된다. 투명한 베이스를 제조하기 위한 조성은 하기의 인조대리석의 제조방법에서 후술한다.
상기 베이스의 투명도는 5 % 내지 15 %, 7 % 내지 14.5 %, 9 % 내지 14 %, 10 % 내지 13.5 %일 수 있다. 상기 투명도는 탁도계의 투과율 평가를 통해 측정할 수 있다.
베이스의 투명도가 상기 범위 내인 경우, 상기 베이스 중에 구비된 상기 조각들이 인조대리석의 외부에서 육안으로 관찰될 수 있으며, 이는 천연석에 존재하는 크랙 패턴과 가까운 외관을 보이므로, 보다 자연스러운 인조대리석의 크랙 패턴이 형성된다.
탁도계의 투과율 평가란, 탁도계(nippon denshoku사의 NDH 5000 모델)를 이용하여, 전투과율(total transmittance)를 특정하는 것이다. 전투과율이란, 확산투과율(diffusion transmittance)과 평행투과율(parallel transmittance)의 합이다. 상기 탁도계를 이용하여 확산투과율과 평행투과율을 측정하여, 전투과율을 도출할 수 있다.
상기 인조대리석의 베이스의 투명도는 탁도계의 투과율 평가를 통해 측정될 수 있는데, 이 때 투과율을 측정하는 부분은 판 형상의 칩 또는 조각들이 없는 부분으로 상기 판 형상의 칩 또는 조각들의 두께가 영향을 미치지 않는다. 패턴을 위한 상기 판 형상의 칩 또는 조각들은 불투명일 수 있고, 투명일 수 있으며, 이는 디자인의 요청에 의해 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 인조대리석의 외부에서 관찰시 상기 조각들의 반대면에 위치한 베이스가 육안으로 관찰되는 것인 인조대리석을 제공한다. 즉, 상기 조각들은 투명한 것일 수 있다. 따라서, 상기 조각들의 일면 방향에서 관찰시에도 조각들의 반대면 방향에 위치한 베이스가 관찰될 수 있다.
이 경우, 상기 베이스 및 상기 조각들이 모두 투명한 것이나, 상기 조각과 상기베이스의 경계면이 존재하며, 상기 경계면에서의 빛의 반사로 인해 조각이 투명한 경우라도 외부에서 관찰될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 인조대리석의 외부에서 관찰시 상기 조각들의 반대면에 위치한 베이스가 육안으로 관찰되지 않는 것인 인조대리석을 제공한다. 즉, 상기 조각들은 불투명한 것일 수 있다.
따라서, 이 경우 상기 조각들의 일면 방향에서 관찰시, 조각들의 반대면 방향에 위치한 베이스는 조각들에 가려져 관찰되지 않는다.
인조대리석의 외부에서 육안으로 관찰시 상기 내용에 따른 상기 베이스 또는 조각들이 관찰되거나 관찰되지 않는 경우, 천연석에 존재하는 크랙 패턴과 가까운 외관을 보이며, 따라서 보다 자연스러운 크랙 패턴이 형성된다.
본 발명의 일 실시상태는 몰드에 베이스 조성물을 투입하는 단계; 상기 베이스 조성물 상에 1개 이상의 판 형상의 칩을 투입하는 단계; 상기 투입된 베이스 조성물 및 판 형상의 칩에 진공 및 진동을 가하면서 압축하여 인조대리석 평판을 제조하는 단계; 및 상기 인조대리석 평판을 경화하는 단계를 포함하는 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 인조대리석 제조방법에 관한 각 단계를 나타낸 개략도이고, 도 4 는 인조대리석 조성물 투입 장치의 개략도이다.
상기 몰드에 베이스 조성물을 투입하는 단계는 몰드(100)에 베이스 조성물(10)을 넣는 단계로, 도 3의 (a)에 개략적으로 도시되어 있다.
상기 몰드(100)는 인조대리석 제조에 사용되는 일반적인 몰드이면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니다.
도 3의 (a) 및 도 4에 따르면, 상기 인조대리석 조성물 투입 장치(110)는 컨베이어 벨트(130) 및 인조대리석 조성물 투입부(120)를 포함한다. 상기 베이스 조성물(10)은 상기 컨베이어 벨트(130)를 통해 이송되며, 상기 인조대리석 조성물 투입부(120)를 통해 상기 몰드(100)에 투입될 수 있다.
상기 인조대리석 조성물 투입부(120)는 상기 베이스 조성물(10) 등의 인조대리석 조성물을 상기 몰드(100)에 투입하는 것이라면 형상 및 모양이 특별히 제한되는 것은 아니다.
인조대리석 조성물 투입부(120)는 고정된 상태에서, 상기 몰드(100)가 이동함으로써 상기 몰드(100)에 인조대리석 조성물이 투입될 수 있다. 또는, 상기 몰드(100)가 고정된 상태에서, 인조대리석 조성물 투입부(120)가 이동함으로써 인조대리석 조성물이 투입될 수 있다.
상기 몰드(100) 또는 인조대리석 조성물 투입부(120)의 이동 속도는 3 m/min 내지 20 m/min, 3 m/min 내지 17 m/min, 또는 5 m/min 내지 15 m/min 일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 투입되는 인조대리석 조성물의 양은 300 kg 내지 550 kg, 350 kg 내지 500 kg, 또는 400 kg 내지 450 kg 일 수 있고, 이는 특별히 한정되는 것은 아니며, 원하는 두께에 따라 달라질 수 있다. 상기 투입되는 인조대리석 조성물은 예컨대, 본 발명의 실시상태에 따른 베이스 조성물(10)일 수 있다.
베이스 조성물(10)로는 엔지니어드 스톤계 인조대리석 제조에 사용되는 조성물이면 되고, 특별히 제한되지 않는다. 통상의 기술자는 원하는 인조대리석의 물성 및 미감에 따라 베이스 조성물을 적절히 선택할 수 있다.
본 발명의 베이스 조성물은 베이스 조성물 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 내지 70 중량%, 무기 분말 25 내지 30 중량% 및 바인더 수지 5 내지 12 중량%를 포함하는 것일 수 있다
또한, 본 발명의 베이스 조성물은 베이스 조성물 100 중량%에 대하여, 안료를 0 내지 2 중량% 더 포함할 수 있다.
본 발명의 판 형상의 칩은 판 형상의 칩 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 내지 70 중량%, 무기 분말 25 내지 30 중량% 및 바인더 수지 5 내지 12 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 판 형상의 칩은 판 형상의 칩 100 중량%에 대하여, 안료를 0 내지 2 중량% 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 베이스 조성물 및 판 형상의 칩은 모두 안료를 포함하지 않을 수 있고, 둘 중 하나만 포함할 수 있으며, 모두 포함하지 않을 수도 있다.
본 발명의 베이스 조성물 및 판 형상의 칩의 조성은 상기 범위 내에서 각각 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
상기 무기 입자는 입도가 0.1 mm 내지 4 mm 인 무기 입자들을 의미하며, 비정질 실리카 입자, 유리 입자, 결정질 석영 입자 등이 될 수 있다. 상기 입도는 Beckman coulter LS 13 320 Particle size analyzer 입도분석기를 사용하여 측정할 수 있다.
상기 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 성분을 소량 함유하는 SiO2 계 무기 입자를 의미하는 것이 일반적이다. 상기 비정질 실리카 입자는 비정질 용융 실리카 입자일 수 있으며, 고투명 비정질 용융 실리카 입자로도 불릴 수 있다. 상기 비정질 용융 실리카 입자는 입도가 0.1 mm 내지 4 mm 인 비정질 용융 실리카 입자일 수 있다. 높은 투명도를 원하는 경우 비정질 실리카 입자의 SiO2 함량은 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. 비정질 실리카 입자 내 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상, 바람직하게는 99.6 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 99.7 중량% 이상이면 투명도는 더욱 좋아진다.
상기 실리카 입자 및 석영 입자의 SiO2의 함량은 XRF(X-Ray Fluorescence spectrometer)로 함량을 정량분석하여 확인할 수 있다. 또한 결정질 입자들 및 비정질 입자들은 XRD (X-ray diffraction)로 확인이 가능하며, 일반적으로 입자들을 펠렛으로 만든 후 측정하여 확인한다
상기 무기 입자는 결정질 석영 입자일 수 있다. 상기 결정질 석영 입자는 고투명 결정질 석영 입자일 수 있으며, 또한 불투명 결정질 석영 입자일 수 있다.
고투명 결정질 석영 입자의 경우 입도가 0.1 내지 4 mm 인 고투명 결정질 석영 입자일 수 있으며, 또한 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.
고투명 결정질 석영 입자 내 SiO2 함량이 99.5 중량% 미만, 예컨대, 99.4 중량% 이하가 되는 경우 투명도가 낮아지게 된다. 그러므로 높은 투명도를 원하는 경우 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상인 고투명 결정질 석영 입자를 사용할 수 있다.
불투명 결정질 석영 입자의 경우 입도가 0.1 mm 내지 4 mm 인 불투명 결정질 석영 입자일 수 있으며, 또한 SiO2 함량이 80.0 중량% 이상 99.5 중량% 미만, 바람직하게는 85.0 중량% 이상 99.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 90.0 중량% 이상 99.3 중량% 이하이며 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.
불투명 결정질 석영 입자 내 SiO2 함량이 99.5 중량% 미만, 예컨대, 99.4 중량% 이하가 되는 경우 투명도가 낮아지게 된다. 그러므로 낮은 투명도를 원하는 경우 SiO2 함량이 99.5 중량% 미만, 바람직하게는 99.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 99.3 중량% 이하인 불투명 결정질 석영 입자를 사용할 수 있다.
상기 무기 분말은 입도가 0.1 mm 이하인 석영 분말을 의미한다. 상기 입도는 Beckman coulter LS 13 320 Particle size analyzer 입도분석기를 사용하여 측정할 수 있다.
상기 석영 분말은 결정질 석영 분말이며, 고투명 결정질 석영 분말 또는 불투명 결정질 석영 분말일 수 있다.
높은 투명도를 원하는 경우 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%인 결정질 석영 분말을 사용할 수 있다. 높은 투명도를 원하는 경우 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. 투명도가 높은 인조대리석의 영역을 원하는 경우 석영 분말은 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상 100 중량% 이하인 것이 바람직하며, 평균 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하인 것이 바람직하다.
낮은 투명도를 원하는 경우 SiO2 함량이 80.0 중량% 이상 99.5 중량% 미만인 결정질 석영 분말을 사용할 수 있다. 낮은 투명도를 원하는 경우 석영 분말은 80.0 중량% 이상 99.5 중량% 미만, 바람직하게는 85.0 중량% 이상 99.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 90.0 중량% 이상 99.3 중량% 이하인 것일 수 있다. 투명도가 낮은 인조대리석의 영역을 원하는 경우 석영 분말은 평균 SiO2 함량이 99.5 중량% 미만, 바람직하게는 99.4 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 99.3 중량% 이하인 것이 바람직하며, 평균 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하인 것이 바람직하다.
상기 석영 분말의 SiO2의 함량은 XRF(X-Ray Fluorescence spectrometer)로 함량을 정량 분석하여 확인할 수 있다. 이때 일반적으로 분말들을 펠렛으로 만든 후 측정하여 확인한다
석영 분말은 입자의 크기가 작기 때문에 자체 산란이 발생하게 된다. 그러므로 인조대리석의 내부 투과도를 높이는 것을 원하는 경우 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상인 결정질 석영 분말을 사용할 수 있다.
상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르(unsaturated polyester, UPE) 수지를 포함하는 바인더 수지이다. 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 90 중량% 이상 포함할 수 있다.
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/mol 이다.
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, 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 상기 범위 미만으로 포함 시 바인더의 경화가 일어나기 어렵고, 상기 범위 초과로 포함 시 바인더의 변색이 발생될 수 있어 상기 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 촉매제로는 저온에서 바인더의 경화를 촉진하기 위해 포함될 수 있는 것으로, 엔지니어드 스톤의 제조에 사용되는 촉매제를 사용하면 되고 특별히 제한되는 것은 아니며, 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)를 사용할 수 있다. 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 상기 촉매제는 0.05 내지 0.3 중량부 포함될 수 있다. 상기 촉매제가 상기 범위 미만으로 포함 시 경화가 촉진되지 않고, 상기 범위 초과로 포함 시 바인더의 변색이 발생될 수 있어 상기 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 커플링제는 상기 바인더와 천연 광물 입자와의 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 중량부 포함될 수 있다. 상기 커플링제가 상기 범위 미만으로 포함 시 상기 천연 광물 입자와의 결합력이 저하되고, 상기 범위 초과로 포함 시 원재료 단가가 상승하므로 상기 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 안료는 예컨대, TiO2, NiO·Sb2O3·20TiO2, Fe2O3, Fe3O4 등이 될 수 있고, 인조대리석 제조 시 사용하는 안료이면 되고 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 몰드에 베이스 조성물을 투입하는 단계는 투입된 베이스 조성물의 노면이 고르지 않은 것인 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
도 5는 본 발명의 일 실시상태에 따른 인조대리석 제조방법에서 투입된 베이스 조성물의 표면을 나타내는 사진이다. 도 5를 참고할 때, 투입된 베이스 조성물의 노면은 고르지 않고, 일 예로 지면에 평행이지 않고 높이가 상이할 수 있다.
상기와 같이 투입된 베이스 조성물의 노면이 고르지 않은 경우에, 후술하는 판 형상의 칩이 몰드의 바닥 면과 수평이 되지 않게 투입되는 경우가 발생하게 된다. 이에 따라, 후술하는 인조대리석 평판을 제조하는 단계에서, 판 형상의 칩에 불균일하게 가해지는 압력에 의하여, 상기 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라질 수 있다.
상기 베이스 조성물 상에 1개 이상의 판 형상의 칩을 투입하는 단계는 몰드에 투입된 베이스 조성물 상에 판 형상의 칩을 넣는 단계이다.
상기 판 형상의 칩을 제조하는 방법에 관하여는 하기의 판 형상의 칩을 준비하는 단계에서 후술한다.
상기 판 형상의 칩은 판 형상의 것이면 어느 모양이든 한정되지 않는다. 예를 들어, 원판일 수도 있고, 다각형의 판일 수도 있다.
상기 판 형상의 칩을 투입하는 단계에 있어서, 2개 이상의 판 형상의 칩을 투입하는 경우, 판 형상의 칩 전부가 서로 겹쳐지지 않게 투입될 수도 있으나, 일부 판 형상의 칩이 겹쳐지게 투입될 수도 있다.
또한, 얻고자 하는 인조대리석의 디자인에 따라, 상기 판 형상의 칩을 서로 먼 간격으로 투입할 수도 있고, 가까운 간격으로 투입할 수도 있다. 서로 먼 간격으로 투입하는 경우, 크랙 패턴의 밀도가 낮은 인조대리석을 제조할 수 있고, 서로 가까운 간격으로 투입하는 경우, 크랙 패턴의 밀도가 높은 인조대리석을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 판 형상의 칩의 두께는 0 mm 초과 5 mm 이하일 수 있다.
판 형상의 칩의 두께가 상기 범위인 경우 상기 인조대리석 평판을 제조하는 단계에서 압력에 의하여 상기 판 형상의 칩이 적절한 크기의 조각들로 갈라질 수 있다. 또한, 얻고자 하는 인조대리석의 디자인에 따라, 투입되는 판 형상의 칩의 두께를 달리할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 판 형상의 칩의 판면의 장축 길이는 100 mm 내지 500 mm일 수 있다.
상기 판 형상의 칩의 판면의 장축 길이란, 판면에서 가장 긴 길이를 의미한다. 예를 들어 원판인 경우 원판의 지름이고, 직사각형 판인 경우 판면의 대각선의 길이이다. 상기 판 형상의 칩의 판면의 장축 길이는 판 형상의 칩의 크기일 수 있다.
또한, 상기 판 형상의 칩을 투입하는 단계에 있어서, 상기 100 mm 내지 500 mm의 판 형상의 칩을 그대로 투입할 수도 있고, 2 이상으로 나누어 보다 작은 크기의 판 형상의 칩으로 투입할 수도 있으며, 더 큰 크기의 판 형상의 칩을 제조하여 투입할 수도 있다. 즉, 얻고자 하는 인조대리석의 디자인에 따라, 투입되는 판 형상의 칩의 크기를 달리할 수 있다. 상기 100 mm 내지 500 mm의 판 형상의 칩을 그대로 투입하는 경우 100 mm 내지 500 mm에 가까운 크랙 패턴을 가지는 인조대리석을 제조할 수 있으며, 보다 작은 크기의 판 형상의 칩을 투입하는 경우 보다 작은 크랙 패턴을 가지는 인조대리석을 제조할 수 있고, 보다 큰 크기의 판 형상의 칩을 투입하는 경우 보다 큰 크랙 패턴을 가지는 인조대리석을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 판 형상의 칩은 상기 몰드의 바닥 면과 상기 판 형상의 칩이 이루는 각도가 0° 내지 45° 가 되도록 투입될 수 있다.
상기 몰드의 바닥 면과 상기 판 형상의 칩이 이루는 각도란, 상기 몰드의 바닥 면을 연장한 면과 상기 판 형상의 칩의 판면을 연장한 면이 만나 이루는 각도 중 예각을 의미한다.
상기 몰드에 베이스 조성물을 투입하는 단계에서, 투입된 베이스 조성물의 표면, 즉 노면이 고르게 형성되지 않기 때문에, 상기 투입된 판 형상의 칩이 상기 몰드의 바닥 면과 수평이 되지 않는 경우가 발생한다. 따라서, 2개 이상의 판 형상의 칩을 투입하는 경우, 각 판 형상의 칩의 상기 각도는 서로 상이할 수 있다.
상기 판 형상의 칩이 상기 범위의 각도로 투입되는 경우 상기 인조대리석 평판을 제조하는 단계에서 압력에 의하여 상기 판 형상의 칩이 적절한 크기의 조각들로 갈라질 수 있다.
상기 투입된 베이스 조성물 및 판 형상의 칩에 진공 및 진동을 가하면서 압축하여 인조대리석 평판을 제조하는 단계는 진동(vibration)-압축(compression)-진공(vacuum) 공정을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 진동-압축-진공 공정은 1 mbar 내지 20 mbar 의 진공도에서, 2000 rpm 내지 5000 rpm 속력의 진동 조건 하에서 1 분 내지 5 분 간 수행될 수 있다. 상기 진공도는 5 mbar 내지 18 mbar 또는 10 mbar 내지 15 mbar 일 수 있다. 상기 진동 속력은 2500 rpm 내지 4500 rpm 또는 3000 rpm 내지 4000 rpm 일 수 있다. 상기 진동-압축-진공 공정의 수행 시간은 2 분 내지 4 분일 수 있다. 상기 조건에서 진동-압축-진공 공정을 수행함으로써, 평판으로 압축된 인조대리석 조성물, 즉, 인조대리석 평판을 제조할 수 있고, 이후 이를 경화하여 인조대리석을 제조할 수 있다.
상기 인조대리석 평판을 제조하는 단계는, 상기 투입된 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라지는 단계를 포함할 수 있고, 상기 2 이상의 조각들 중 하나의 판 형상의 칩으로부터 갈라진 조각들에 의해 크랙 패턴이 형성될 수 있다.
전술한 것과 같이, 상기 투입된 판 형상의 칩은, 고르지 못하게 형성된 베이스 조성물의 표면, 즉 노면 상에 투입된다. 따라서 상기 진공 및 진동을 가하면서 압축하는 단계에서, 투입된 판 형상의 칩의 각 부분에 가해지는 압력의 크기가 상이하게 된다. 판 형상의 칩에 불균일한 압력이 가해짐에 따라, 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라지게 된다. 다만, 투입된 판 형상의 칩 중 압력에 따라 갈라지지 않고 투입된 상태 그대로의 원형을 유지하고 있는 칩도 존재할 수 있다.
상기 판 형상의 칩으로부터 갈라진 2 이상의 조각들 간에 이격 공간이 형성되며, 이격 공간에 의한 갈라진 무늬, 하나의 판 형상의 칩으로부터 갈라져 나온 조각들로 이루어진 크랙 패턴이 형성된다. 또한, 판 형상의 칩을 2개 이상 투입하는 경우에는 크랙 패턴이 2 이상 형성된다. 상기 크랙 패턴에 관하여는, 전술한 인조대리석에 관한 설명에서의 크랙 패턴에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 인조대리석 평판을 경화하는 단계는 인조대리석 제조의 일반적인 경화 공정을 사용하여 수행하면 되고 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 상기 경화는 인조대리석 평판을 90 ℃ 내지 130 ℃에서 30분 내지 1시간 동안 경화시킬 수 있고, 경화가 완료된 후 실온으로 식히고(냉각), 그 후 몰드에서 빼내는 공정(탈형)을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 판 형상의 칩을 투입하는 단계 이후, 상기 투입된 베이스 조성물 및 판 형상의 칩 상에 베이스 조성물을 2차적으로 투입하는 단계를 더 포함하는 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
상기 베이스 조성물을 2차적으로 투입하는 단계는 상기 투입된 베이스 조성물 및 판 형상의 칩 상에 베이스 조성물을 넣는 단계이다. 전술한 베이스 조성물을 투입하는 단계에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
판 형상의 칩을 투입한 이후, 베이스 조성물을 2차적으로 투입하는 경우 판 형상의 칩 상부에도 베이스 조성물이 쌓이게 된다. 이에 따라, 상기 인조대리석 평판을 제조하는 단계에서 인조대리석 평판의 표면에는 베이스가 위치하고, 베이스 내부에 판 형상의 칩으로부터 갈라진 조각들이 위치하게 된다.
상기 베이스 조성물을 2차적으로 투입하는 단계에서 투입되는 베이스 조성물의 양은 기 투입된 베이스 조성물의 양보다 적은 것이 바람직하다. 2차적으로 투입되는 베이스 조성물의 양이 기 투입된 베이스 조성물의 양보다 적은 경우에, 판 형상의 칩으로부터 갈라진 조각들이 인조대리석 중 표면에서 가까운 쪽에 위치하게 되며, 조각들에 의해 형성되는 크랙 패턴이 외관상 보다 뚜렷하게 관찰될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 인조대리석 평판을 가열하여 경화시킨 후, 상기 몰드를 제거하거나 몰드에서 꺼낸 후, 상기 경화된 인조대리석을 재단하고, 표면을 매끄럽게 연마하는 후가공 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 후가공 단계는 특별히 한정된 공정이 있는 것은 아니고, 인조대리석의 일반적인 후가공 공정을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 판 형상의 칩은 베이스 조성물과 동일한 원재료를 사용하므로, 베이스 조성물 및 판 형상의 칩으로부터 갈라진 조각들은 상기 압축하는 단계 및 경화하는 단계에서 서로 이질감 없이 부착되어 있다. 따라서, 후가공 단계에서도 상기 조각들이 박리되거나 부서지지 않고 재단 또는 연마 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 판 형상의 칩을 준비하는 단계를 더 포함하는 것인 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
상기 판 형상의 칩을 준비하는 단계는, 판 형상의 칩의 원재료를 준비하는 단계; 판 형상이 되도록 원재료를 롤 압착(Roll-press)하는 단계; 및 압착된 판 형상의 칩을 경화하는 단계를 포함한다.
상기 판 형상의 칩의 원재료를 준비하는 단계는, 상기 베이스 조성물 및 판 형상의 칩의 조성에 관하여 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 판 형상의 칩의 원재료는 엔지니어드 스톤계 인조대리석 제조에 사용되는 조성물이면 되고, 특별히 제한되지 않는다.
상기 판 형상이 되도록 원재료를 롤 압착하는 단계는 상기 원재료를 벨트에 운송하면서 롤 압착하는 단계이다. 상기 롤 압착에 의하여, 판 형상의 칩의 두께는 0 mm 초과 5 mm 이하로 제조된다. 상기 판 형상의 칩의 두께는 얻고자 하는 인조대리석의 디자인 또는 생산성을 고려하여 조절될 수 있다. 또한, 상기 판 형상의 칩의 두께는 롤 압착 조건을 변경하여, 하나의 칩 내에서도 상이한 두께를 가지도록 제조될 수 있다.
상기 판 형상의 칩의 크기는 300 mm 내지 500 mm 로 제조될 수 있다. 그러나, 상기 크기에 한정되는 것은 아니며, 얻고자 하는 인조대리석의 디자인 또는 생산성을 고려하여 조절될 수 있다.
상기 판 형상의 칩은 롤 압착 및 경화된 후에 투입되는 것이므로 베이스 조성물과 밀도가 상이할 수 있으나, 동일한 원재료를 사용함으로써, 베이스 조성물 상에 투입되어 압축 및 경화되는 경우, 베이스 조성물과의 이질감이 없이 부착될 수 있다.
상기 압착된 판 형상의 칩을 경화하는 단계는 일반적인 경화 공정을 사용하여 수행하면 되고 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 경화는 90 ℃ 내지 130 ℃에서 30분 내지 1시간 동안 경화시킬 수 있고, 경화가 완료된 후 실온으로 식히는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석으로, 상기 크랙 패턴은 2 이상의 조각들을 포함하고, 서로 인접한 조각들의 인접한 면의 형태가 서로 대응되는 형태인 조각들로 이루어진 것인 인조대리석을 제공한다.
상기 베이스 및 크랙 패턴에 관하여는, 전술한 인조대리석에 관한 설명에서의 베이스 및 크랙 패턴에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
하나의 크랙 패턴은 하나의 판 형상의 칩으로부터 갈라져 나온 2 이상의 조각들로 구성될 수 있으며, 서로 인접한 조각들의 인접한 면의 형태가 서로 대응되는 형태인 조각들로 이루어질 수 있다.
크랙 패턴 내 인접한 조각들의 인접한 면의 형태가 서로 대응되는 형태인 조각들로 이루어지는 경우, 천연석에 존재하는 크랙 패턴과 가까운 외관을 보이며, 따라서 보다 자연스러운 크랙 패턴이 형성된다.
본 발명의 일 실시상태는 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석으로, 상기 크랙 패턴은 2 이상의 조각들을 포함하고, 서로 인접한 조각들 간의 간격이 1 mm 내지 5 mm인 조각들로 이루어진 것인 인조대리석을 제공한다.
상기 크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격에 관하여는, 전술한 인조대리석에 관한 설명에서의 크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석으로, 상기 크랙 패턴은 2 이상의 조각들을 포함하고, 서로 인접한 조각들의 각 판면들이 이루는 각도는 90° 초과 180° 미만인 것인 인조대리석을 제공한다.
상기 서로 인접한 조각들의 각 판면들이 이루는 각도란, 상기 서로 인접한 조각들의 각 판면들을 연장한 면이 만나 이루는 각도 중 둔각을 의미한다.
서로 인접한 조각들의 각 판면들이 이루는 각도가 상기 범위인 경우, 천연석에 존재하는 크랙 패턴과 가까운 외관을 보일 수 있으며, 이에 보다 자연스러운 크랙 패턴이 형성된다.
본 발명의 일 실시상태는 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석으로, 상기 크랙 패턴은 2 이상의 조각들을 포함하고, 서로 인접한 조각들의 서로 대향하는 경계면의 조도는 대향하지 않는 경계면의 조도보다 큰 것인 인조대리석을 제공한다.
상기 크랙 패턴은 전술한 하나의 판 형상의 칩으로부터 갈라져 나온 2 이상의 조각들로 구성될 수 있으며, 서로 인접한 조각들의 인접한 면의 형태가 서로 대응되는 형태인 조각들로 이루어질 수 있다.
상기 "서로 대향하는 경계면의 조도"란 전술한 하나의 판 형상의 칩으로부터 갈라져 나온 서로 인접한 조각들의 인접한 면이 이루는 경계면에서의 조도를 의미하고, 상기 "대향하지 않는 경계면의 조도"란 서로 인접한 조각들의 인접한 면의 반대면이 이루는 경계면에서의 조도를 의미한다.
상기 서로 인접한 조각들의 서로 대향하는 경계면의 조도는 대향하지 않는 경계면의 조도 대비 큰 것일 수 있다. 전술한 하나의 판 형상의 칩으로부터 갈라져 나온 서로 인접한 조각들의 인접한 면은 가공된 반대면보다 비교적 고르지 못할 수 있으므로, 조도가 큰 것일 수 있다.
서로 인접한 조각들의 서로 대향하는 경계면의 조도는 대향하지 않는 경계면의 조도보다 큰 것인 경우, 천연석에 존재하는 크랙 패턴과 가까운 외관을 보일 수 있으며, 이에 보다 자연스러운 크랙 패턴이 형성된다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 후술하는 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가지 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 1>
(1) 판 형상의 칩의 제조
1) 판 형상의 칩의 조성물 준비
무기 입자 및 무기 분말은 SiO2 조성의 Silica Sand, Fused Silica, Glass Sand, Cristobalite 등을 사용하였다. 상기 무기 입자의 입도는 0.1 mm 내지 1.2 mm이고, 상기 무기 분말의 입도는 45 ㎛이하인 것을 사용하였다. 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 유기과산화물 개시제와 함께 사용하였다. 안료로는 TiO2를 사용하였으나, 디자인 요구에 따라 다양한 무기 안료를 사용할 수 있다.
이 때, 조성물 전체 100 중량%에 대하여, 무기 입자는 58.8 중량% 내지 60.3 중량%, 무기 분말은 입자는 28.5 중량% 내지 30 중량%, 바인더 수지는 입자는 11.2 중량% 를 사용하였고, 안료는 투입 바인더 함량에 0.1 중량% 내지 2 중량% 로 사용하였다.
상이 다른 이종 재료 간 혼합을 균일하게 하기 위하여 혼합 단계를 최적화 시켰다. 무기 입자에 안료를 투입 후 1차 혼합하고, 이후 바인더를 투입하여 2차 혼합하였다. 상기 2차 혼합물에 무기 분말 투입 후, 3차 혼합을 통해 최종 혼합물을 준비하였으며, 인조대리석의 디자인 요구에 따라 4차 혼합이 있을 수 있다. 또한, 무기 입자에 바인더 수지, 무기 분말 및 안료를 함께 넣고, 믹서로 혼합하여 조성물을 제조할 수 있으며, 디자인 요구에 따라 안료 투입 위치를 다양하게 변경 가능하다.
2) 판 형상의 칩의 제조
상기 판 형상의 칩의 조성물을 컨베이어 벨트에 깔고 고정형 롤러를 통과시켜 판 형상이 되도록 롤 압착(Roll-press)한다. 상기 롤 압착에 의하여, 상기 혼합물은 두께가 5 mm이고, 판면의 장축 길이가 500 mm 이 되도록 압착된다. 이 때, 롤러의 높이는 5mm 내외로 생산 공정에 맞게 높낮이를 제어할 수 있다.
롤 압착 후, 유압 핫 프레스 또는 오븐에 의하여 90 ℃ 내지 120 ℃에서 40분 내지 60분 동안 경화하여, 판 형상의 칩을 제조하였다.
(2) 인조대리석의 제조
1) 베이스 조성물 준비
무기 입자 및 무기 분말은 SiO2 조성의 Silica Sand, Fused Silica, Glass Sand, Cristobalite 등을 사용하였다. 상기 무기 입자의 입도는 0.1mm 내지 1.2 mm이고, 상기 무기 분말의 입도는 45㎛이하인 것을 사용하였다.
바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 유기과산화물 개시제와 함께 사용하였으며, 투명성을 확보하기 위하여 안료는 사용하지 않았다.
상기 베이스의 투명도는 탁도계의 투과율 평가를 통해 측정될 수 있으며, 이는 탁도계(nippon denshoku사의 NDH 5000 모델)를 이용하여 전투과율(total transmittance)를 측정하는 것으로, 상기 전투과율은 10.28% 내지 13.10%의 값을 갖는다.
이 때, 베이스 조성물은 베이스 조성물 100 중량% 에 대하여, 무기 입자 60.3 중량%, 무기 분말 28.5 중량% 및 바인더 수지 11.2 중량% 를 사용하였다.
상이 다른 이종 재료 간 혼합을 균일하게 하기 위하여 혼합 단계를 최적화 시켰다. 무기 입자에 바인더를 투입하여 1차 혼합하였으며, 이후 무기 분말을 투입하여 2차 혼합을 통해 최종 혼합물인 베이스 조성물을 준비하였다. 상기 베이스 조성물은 인조대리석의 디자인 요구에 따라 3차 혼합에 의해 준비될 수 있다.
2) 인조대리석의 제조
상기 베이스 조성물을 컨베이어 벨트를 통해 이송하여 몰드(mold)에 투입하였다. 상기 투입된 베이스 조성물 상에 판면의 장축 길이가 500mm 인 판 형상의 칩을 투입하였다. 이 때, 투입된 판 형상의 칩과 몰드의 바닥 면이 이루는 각도는 0° 내지 45°였다.
판 형상의 칩을 디자인 요구에 따른 특정 위치에 투입하고, 베이스 조성물을 2차적으로 투입해서 상기 판 형상의 칩을 덮어 베이스 조성물 내부에 위치하도록 한다. 이 때, 2차적으로 투입된 베이스 조성물의 표면, 즉 노면은 고르지 않았으며 이는 하기 도 5를 통해 확인할 수 있다.
상기 투입된 베이스 조성물 및 판 형상의 칩에 1 mbar 내지 10 mbar의 진공도에서, 2800 rpm 내지 3400 rpm 속력의 진동 조건으로 180초간 압축(면 프레스)하여, 인조대리석 평판을 제조하였다. 상기 진공 및 진동 공정은 베이스 조성물 및 판 형상의 칩으로 이루어진 혼합물을 강하게 압축하며, 이 때, 강한 진동에 의해서 베이스 조성물의 내부에 덮힌 판 형상의 칩에 힘이 가해지고 이로 인해 칩이 깨져 크랙 패턴이 발생하게 된다.
상기 몰드 안에서 강하게 압축된 혼합물은 열을 전달 할 수 있는 상/하부 플레이트에 샌드위치 형태로 삽입되며 온도는 제품별 공정조건 중 경화온도를 따른다. 상기 인조대리석 평판을 120 ℃의 조건에서 40분 동안 경화시킨 후, 실온으로 냉각한 후, 몰드를 제거하였다.
제조된 인조대리석에 있어서, 인조대리석의 두께는 20 mm 내지 30 mm 이었다. 판 형상의 칩으로부터 갈라진 조각 판면의 최장 길이는 30 mm 내지 100 mm 이고 조각의 두께는 0 mm 초과 5 mm 이하이며, 크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격은 1 mm 내지 5 mm 로, 상기 베이스 중에 구비된 상기 조각들이 인조대리석의 외부에서 육안으로 도 1과 같은 크랙 패턴이 관찰되었다.
<실시예 2>
판 형상의 칩의 크기, 즉 판 형상의 칩의 판면의 장축 길이가 300mm인 것을 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석을 제조하였다.
제조된 인조대리석에 있어서, 판 형상의 칩으로부터 갈라진 조각 판면의 최장 길이는 30 mm 내지 80 mm 이고 조각의 두께는 0 mm 초과 5 mm 이하이며, 크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격은 1 mm 내지 5 mm 로, 상기 베이스 중에 구비된 상기 조각들이 인조대리석의 외부에서 육안으로 도 1과 같은 크랙 패턴이 관찰되었다.
<실시예 3>
판 형상의 칩의 크기, 즉 판 형상의 칩의 판면의 장축 길이가 100mm인 것을 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석을 제조하였다.
제조된 인조대리석에 있어서, 판 형상의 칩으로부터 갈라진 조각 판면의 최장 길이는 20 mm 내지 50 mm 이고 조각의 두께는 0 mm 초과 5 mm 이하이며, 크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격은 1 mm 내지 5 mm 로, 상기 베이스 중에 구비된 상기 조각들이 인조대리석의 외부에서 육안으로 도 1과 같은 크랙 패턴이 관찰되었다.
본 발명의 인조대리석 제조방법은, 인조대리석 제조시 베이스 상에 판 형상의 칩을 투입하는 것을 특징으로 한다. 압축하는 단계에서 판형상의 칩에 불균일한 압력이 가해짐에 따라, 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라지게 된다. 이에 따라, 갈라진 조각들 간의 이격 공간에 의해 자연스러운 크랙 패턴을 형성할 수 있다.
100: 몰드
200: 면 프레스기
10: 베이스 조성물
20: 판 형상의 칩
30: 판 형상의 칩으로부터 갈라진 조각
110: 인조대리석 조성물 투입 장치
120: 인조대리석 조성물 투입부
130: 컨베이어 벨트

Claims (23)

  1. 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라진 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 조각의 두께는 0 mm 초과 5 mm 이하인 것인 인조대리석.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 조각의 판면의 최장 길이는 20 mm 내지 100 mm 인 것인 인조대리석.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 크랙 패턴 내 인접한 조각들 사이의 간격은 0 mm 초과 5 mm 이하인 것인 인조대리석.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스는 베이스 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 내지 70 중량%, 무기 분말 25 내지 30 중량% 및 바인더 수지 5 내지 12 중량%를 포함하는 것인 인조대리석.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 조각은 조각 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 내지 70 중량%, 무기 분말 25 내지 30 중량% 및 바인더 수지 5 내지 12 중량%를 포함하는 것인 인조대리석.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스 중에 구비된 상기 조각들이 인조대리석의 외부에서 육안으로 관찰되는 것인 인조대리석.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스의 투명도는 5 % 내지 15 % 인 것인 인조대리석.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 인조대리석의 외부에서 관찰시 상기 조각들의 반대면에 위치한 베이스가 육안으로 관찰되는 것인 인조대리석.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 인조대리석의 외부에서 관찰시 상기 조각들의 반대면에 위치한 베이스가 육안으로 관찰되지 않는 것인 인조대리석.
  11. 몰드에 베이스 조성물을 투입하는 단계;
    상기 베이스 조성물 상에 1개 이상의 판 형상의 칩을 투입하는 단계;
    상기 투입된 베이스 조성물 및 판 형상의 칩에 진공 및 진동을 가하면서 압축하여 인조대리석 평판을 제조하는 단계; 및
    상기 인조대리석 평판을 경화하는 단계를 포함하는 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 인조대리석의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 베이스 조성물은 베이스 조성물 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 내지 70 중량%, 무기 분말 25 내지 30 중량% 및 바인더 수지 5 내지 12 중량%를 포함하는 것인 인조대리석의 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 판 형상의 칩은 판 형상의 칩 100 중량%에 대하여, 무기 입자 58 내지 70 중량%, 무기 분말 25 내지 30 중량% 및 바인더 수지 5 내지 12 중량%를 포함하는 것인 인조대리석의 제조방법.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 판 형상의 칩의 두께는 0 mm 초과 5 mm 이하인 것인 인조대리석의 제조방법.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 판 형상의 칩의 판면의 장축 길이는 100 mm 내지 500 mm 인 것인 인조대리석의 제조방법.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 판 형상의 칩을 투입하는 단계는, 상기 몰드의 바닥 면과 상기 판 형상의 칩이 이루는 각도가 0° 내지 45°가 되도록 투입하는 것인 인조대리석의 제조방법.
  17. 청구항 11에 있어서, 상기 인조대리석 평판을 제조하는 단계는, 상기 투입된 판 형상의 칩이 2 이상의 조각들로 갈라진 크랙 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것인 인조대리석의 제조방법.
  18. 청구항 11에 있어서, 상기 판 형상의 칩을 투입하는 단계 이후, 상기 투입된 베이스 조성물 및 판 형상의 칩 상에 베이스 조성물을 2차적으로 투입하는 단계를 더 포함하는 인조대리석의 제조방법.
  19. 청구항 11에 있어서, 상기 판 형상의 칩을 준비하는 단계를 더 포함하는 것인 인조대리석의 제조방법.
  20. 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석으로, 상기 크랙 패턴은 2 이상의 조각들을 포함하고, 서로 인접한 조각들의 인접한 면의 형태가 서로 대응되는 형태인 조각들로 이루어진 것인 인조대리석.
  21. 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석으로, 상기 크랙 패턴은 2 이상의 조각들을 포함하고, 서로 인접한 조각들 간의 간격이 1 mm 내지 5 mm인 조각들로 이루어진 것인 인조대리석.
  22. 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석으로, 상기 크랙 패턴은 2 이상의 조각들을 포함하고, 서로 인접한 조각들의 각 판면들이 이루는 각도는 90° 초과 180° 미만인 것인 인조대리석.
  23. 베이스 및 상기 베이스 중에 구비된 크랙 패턴을 포함하는 인조대리석으로, 상기 크랙 패턴은 2 이상의 조각들을 포함하고, 서로 인접한 조각들의 서로 대향하는 경계면의 조도는 대향하지 않는 경계면의 조도보다 큰 것인 인조대리석.
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