WO2012060580A2

WO2012060580A2 - 자수정 및 질석이 함유된 인조대리석의 제조방법

Info

Publication number: WO2012060580A2
Application number: PCT/KR2011/008092
Authority: WO
Inventors: 최영석
Original assignee: 주식회사 세경글로텍
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2012-05-10
Also published as: US20130220529A1; CN103189204A; KR101016424B1; CN103189204B; US9034136B2; WO2012060580A3

Abstract

본 발명은 자수정 및 질석이 함유된 인조대리석의 제조방법에 관한 것으로서, 미려한 외관을 제공하면서 원적외선 방출효과 및 항균성이 우수한 자수정이 포함하고, 무기충진재로는 경량이면서 단열 효과가 우수한 질석이 포함된 인조대리석을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 인조대리석은 자수정이 포함된 1차 베이스층과, 질석이 포함된 2차 베이스층이 상호 적층 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

자수정 및 질석이 함유된 인조대리석의 제조방법

본 발명은 자수정 및 질석이 함유된 인조대리석의 제조방법에 관한 것으로서, 실온에서의 원적외선 방출량이 우수하고, 항균성을 갖으며, 경량이고, 단열 및 보온 효과를 갖는 자수정 및 질석이 함유된 인조대리석의 제조방법에 관한 것이다.

인조대리석은 최근 건축 내장재로 많이 사용되고 있으며, 그 사용되는 베이스 레진(Base resin)에 따라 크게 아크릴계와 불포화 폴리에스터계의 두 가지 종류로 구분된다. 이 중 아크릴계 인조 대리석은 수지 자체의 은은한 투명성과 고급스러운 질감 및 우수한 내후성 등의 장점으로 인해 여러 가지 용도로 사용되고 있으며, 그 수요가 계속 증가하고 있다.

예를 들면, 씽크대 상판, 세면 화장대의 상판, 은행 및 일반 매장의 접수대 등 각종 카운터의 상판, 내벽재, 각종 인테리어 조형물 등의 소재로서 그 사용이 확대되고 있다.

그러나, 지금까지 개발되어온 인조대리석 소재는 천연 대리석에 가까운 질감을 내는 데에만 치중하였을 뿐, 건강 기능을 부여하는 것과는 무관하였다.

따라서 인조대리석 조성물에 황토나 옥 등을 첨가하여 건강 기능을 향상시키는 방법이 개발되었으나, 황토나 옥 등은 상온에서의 원적외선 방출 효과가 미약하기에 건강 증진에 큰 효과가 없었다.

일반적으로 자수정은 몸에 좋은 원적외선이 상온에서도 다량 방출되어 미국, 일본, 독일 등 선진국 의학연구소에서도 이미 대체의학으로 활용되어 왔으며, 근래 웰빙화의 추세에 따라 자수정이 첨가된 제품에 대하여 선호도가 점점 증가하고 있다.

따라서 상판, 내벽재, 각종 인테리어 조형물 등의 소재로 사용되고 있는 인조대리석에 자수정을 첨가시킬 경우, 보다 다양한 소비자의 욕구에 부응할 수 있을 것으로 기대되지만, 자수정과 수지 매트릭스와의 상용성, 공정 안정성 등으로 인해 인조대리석 본래의 샌딩성을 유지하는 제품의 개발은 아직까지 미미한 실정이다.

국내 공개특허 제2005-82279호에서는 자수정분말과 불포화폴리에스테르 수지를 혼합하여 형성된 자수정 욕조를 개시하고 있다. 그러나, 인조대리석 슬러리 수지 시럽에 자수정 분말을 첨가시킬 경우, 슬러리 점도의 급격한 변화로 공정 제어가 어렵고, 최종 제품에 있어서 페이퍼 샌딩이 안되는 문제점이 있다. 특히, 수지 시럽이 아크릴계 수지일 경우, 점도 변화 현상은 더욱 심각하다.

뿐만 아니라, 기존의 인조대리석은 중량이 무거워 운반 및 시공상에 어려움이 있으며, 단열 효과가 좋지 못한 문제점 등이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 미려한 외관을 갖으면서 원적외선 방출효과가 우수한 광물이 포함된 인조대리석 및 그 제조방법을 제공하고, 또한, 경량이면서 단열 효과가 우수한 무기충진재가 포함된 인조대리석 및 그 제조방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로, 본 발명에 따른 인조대리석은 제 1베이스층 및 제 2베이스층으로 적층 형성하고, 상기 제 1베이스층에는 원적외선 방출 효과가 우수한 자수정을 포함하도록 하며, 제 2베이스층에는 경량이면서 단열효과가 우수한 질석을 포함하는 기술을 강구한다.

또한, 자수정은 가공성이 좋도록 분말 형태를 사용하되, 다량 함유하면 샌딩성이 좋지 않기에 인조대리석 분쇄물에 포함된 형태의 것으로 사용하는 기술을 강구한다.

본 발명에 따른 인조대리석에 의하면, 자수정을 포함하기에 원적외선 방출효과 및 항균성과 탈취성능이 매우 뛰어나며, 미려한 빛깔 및 외관을 형성하는 효과가 있다.

또한, 자수정은 분말 형태로 적용되되 분쇄물에 함께 포함된 형태이기에 샌딩성에 영향을 미치치 않으면서도 다량의 자수정을 포함할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 인조대리석은 무기충진재로 질석을 포함하기에 경량으로 운반성 및 시공성이 좋고, 단열성이 매우 향상되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자수정 및 질석이 함유된 인조대리석의 제조방법을 나타낸 전체 공정 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인조대리석의 1차 베이스층에 대한 정면 사진이다.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 인조대리석의 2차 베이스층에 대한 정면 사진이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인조대리석에 있어서 1차 베이스층 및 2차 베이스층의 적층 상태가 도시된 측면 사진이다.

이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 인조대리석은 원적외선 방출효과 및 항균성이 우수하고, 경량이면서 단열 효과를 갖는 것으로 그 제조 방법은 도 1 을 통해 도시한 전체 공정 순서도와 같이 이루어지는 것이다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 인조대리석은 (a) 자수정이 함유된 분쇄물을 먼저 형성하고, 이후, 상기 인조대리석 분쇄물을 포함하는 (b) 1차 베이스층을 형성하며, 이후, 1차 베이스층 상부에 질석을 함유하는 (c) 2차 베이스층을 적층 형성한 다음, (d) 경화 및 (e) 마감 공정을 통해 인조대리석의 제조가 이루어지는 것이다.

(a) 자수정이 함유된 인조대리석 분쇄물 형성과정

본 발명에 따른 인조대리석은 자수정을 포함하여 이루어지는 것으로, 자수정은 몸에 좋은 원적외선을 다량 방출하여 건강 증진의 효과를 제공하며, 뛰어난 항균성을 제공하고, 고유한 빛깔을 통해 미려한 외관을 형성한다.

그러나, 자수정 광물 자체는 가공성이 좋지 않기 때문에 인조대리석의 샌딩 과정에서 어려움이 발생한다.

본 발명에서는 이와 같은 자수정을 분말 형태로 적용하는 것인데, 슬러리 수지 시럽에 자수정 분말이 혼합될 경우 슬러리 점도의 급격한 변화로 공정 제어가 어렵고, 수지에 다량의 자수정 분말이 포함되면 역시 샌딩 작업이 원활히 이루어지지 않는 문제점이 발생한다.

이에 본 발명에서는 자수정과 수지를 혼합 및 경화시킨 후 이를 불규칙한 크기로 분쇄함으로써 획득한 자수정이 포함된 수지 분쇄물을 인조대리석에 투입하는 방식을 적용한다. 상세한 과정은 다음과 같이 이루어 진다.

(a-1) 혼합

자수정이 함유된 인조대리석 분쇄물을 형성하기 위한 조성물 전체 100중량%에 대하여, 수지 40 ~ 58중량%, 안료 1 ~ 3중량%, 자수정분말 40 ~ 58중량%와, 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 0.1 ~ 0.4중량%, 소포제 0.01 ~ 0.1중량%, 분산제 0.03 ~ 0.1중량%, 가교제 0.2 ~ 1중량%, 커플링제 0.1 ~ 0.4중량%를 혼합한다.

이때, 수지는 아크릴계 수지가 적용되는 것으로, 불포화폴리에스터 및 메틸메타크릴레이트가 적용됨이 바람직하다.

또한, 상기 자수정분말은 10 ~ 50㎛의 평균 입자 크기를 갖는 것으로, 상기 범위에 해당하는 자수정분말 크기가 적용되는 것이 슬러리 점도를 안정적으로 유지하고, 제품의 샌딩 성능 및 기계적 물성을 안정적으로 유지할 수 있다.

(a-2) 경화

혼합된 액상 형태의 조성물은 70 ~ 90℃에서 20 ~ 40분동안 수지의 화학반응을 유도하여 경화시키는 과정을 거친다.

(a-3) 분쇄

경화된 자수정이 함유된 인조대리석은 다양한 형상을 갖도록 불규칙한 크기로 분쇄하는 작업을 거친다.

(a-4) 자수정 알갱이 형성

상기 분쇄 공정을 통해 자수정이 함유된 수지 분쇄물은 불규칙한 크기의 자수정 알갱이 입자를 형성하는 것이다.

(b) 1차 베이스층 형성과정

상기 자수정이 함유된 인조대리석 분쇄물 형성과정(a-1 ~ a-4)을 통해 얻어진 자수정 알갱이는 인조대리석을 형성하는 일 면에 포함되는 것으로, 1차 베이스층은 자수정 알갱이가 포함된 인조대리석 층을 형성하는 것이다.

(b-1) 혼합

1차 베이스층을 형성하기 위한 조성물 전체 100중량%에 대하여, 자수정이 함유된 인조대리석 분쇄물 형성과정(a-1 ~ a-4)을 통해 얻어진 분쇄물 60 ~ 70중량%, 수지 15 ~ 30중량%, 안료 0.1 ~ 2중량%, 수산화알미늄 5 ~ 20중량%와, 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 0.1 ~ 0.4중량%, 소포제 0.01 ~ 0.1중량%, 분산제 0.03 ~ 0.1중량%, 가교제 0.2 ~ 1중량%, 커플링제 0.1 ~ 0.4중량%를 혼합한다.

또한, 자수정이 함유된 인조대리석 분쇄물은 상기 범위일때 다른 조성물과의 혼합성이 좋으면서, 뛰어난 원적외선 방출효과 및 항균성을 제공한다.

(b-2) 1차 베이스층 형성

혼합된 액상 형태의 조성물을 틀에 부어 1차 베이스층을 형성하되, 1차 베이스층의 두께는 5 ~ 7mm가 되도록 함이 바람직하다.

(c) 2차 베이스층 형성과정

상기에서 자수정 분쇄물이 포함된 1차 베이스층 일면에 또 다른 인조대리석 층을 형성하는 것으로, 인조대리석의 전체 무게를 절감하고 단열 효과를 향상시키기 위해 다량의 질석이 함유된 2차 베이스층을 형성한다.

(c-1) 혼합

2차 베이스층을 형성하기 위한 조성물 전체 100중량%에 대하여, 수지 60 ~ 70중량%, 안료 0.1 ~ 2중량%, 질석 10 ~ 29중량%와, 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 2 ~ 4중량%, 소포제 0.4 ~ 1중량%, 분산제 0.6 ~ 1중량%, 가교제 5 ~ 10중량%, 커플링제 2 ~ 4중량%를 혼합한다.

또한, 질석은 평균 입자 크기는 0.5 ~ 2mm에 해당하는 것이 바람직하며, 상기 범위에 해당하는 질석 크기가 적용되는 것이 다른 조성물과의 혼합성 및 인조대리석의 단열성 향상을 위해 적절하다.

(c-2) 2차 베이스층 형성

혼합된 액상 형태의 조성물은 이미 도포된 1차 베이스층 상단에 적층 도포하는 것으로, 2차 베이스층의 두께는 6 ~ 9mm가 되도록 함이 바람직하다.

(d) 경화

1차 베이스층 및 2차 베이스층이 적층 형성된 액상의 인조대리석 조성물은 70 ~ 90℃에서 20 ~ 40분 동안 수지의 화학반응을 유도하여 경화시키는 과정을 거친다.

(e) 마감

경화된 인조대리석은 성형틀로부터 탈거하여 샌딩작업 등의 마감작업을 거쳐 제품화한다. 이때, 자수정이 포함된 1차 베이스층이 미려한 외관을 제공하는 상부면이 되는 것이며, 2차 베이스층은 경량이면서 단열효과를 제공하는 하부면이 되는 것이다.

실시예

아크릴계 수지 4.22kg, 안료 0.12kg, 10 ~ 50㎛의 평균 입자 크기를 갖는 자수정분말 4.22kg, 그리고 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 0.014kg, 소포제 0.0021kg, 분산제 0.0049kg, 가교제 0.035kg, 커플링제 0.014kg을 혼합하고, 혼합된 액상의 조성물은 80℃의 온도 범위에서 30분간 유지함으로 조성물 간의 화학반응을 유도하는 경화 과정을 거친다.

이후, 경화된 조성물은 성형틀로부터 탈거한 후 불규칙적인 크기로 분쇄하여 자수정이 함유된 수지 분쇄물을 형성하였다.

이후, 상기에서 획득한 자수정이 함유된 수지 분쇄물 8.63kg, 아크릴계 수지 2.86kg, 안료 0.04kg, 수산화알미늄 1.44kg, 그리고 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 0.012kg, 소포제 0.0018kg, 분산제 0.0042kg, 가교제 0.03kg, 커플링제 0.012kg을 혼합하고, 혼합된 액상의 조성물은 길이 1350mm, 폭 950mm, 높이 12mm의 성형틀에 부어 1차 인조대리석층을 형성하는 것으로, 이때, 1차 인조대리석층은 6mm 두께로 형성한다.

이후, 아크릴계 수지 2kg, 안료 0.02kg, 질석 0.5kg, 그리고 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 0.08kg, 소포제 0.016kg, 분산제 0.024kg, 가교제 0.2kg, 커플링제 0.08kg을 혼합한 액상의 조성물을 1차 베이스층의 상단면에 도포하여 1차 베이스층과 적층된 2차 베이스층을 형성한다. 이때, 2차 베이스층은 6mm 두께로 형성한다.

이후, 80℃의 온도 범위에서 30분간 유지하여 조성물 간의 화학반응을 유도함으로 인조대리석 조성물을 경화시켰다.

이후, 경화된 인조대리석을 성형틀로부터 탈거하였으며, 상기 실시예에서 사용되는 성형틀 크기에 상응하는 1350×950×12 크기의 인조대리석 샘플을 획득하였다.

비교예

아크릴계 수지 47중량%, 안료 1중량%, 수산화알미늄 51중량%와, 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 0.2중량%, 소포제 0.03중량%, 분산제 0.07중량%, 가교제 0.5중량%, 커플링제 0.2중량%를 혼합하고, 이를 80℃의 온도 범위에서 30분간 유지하여 경화시킨 인조대리석을 다시 불규칙 분쇄함으로 인조대리석 분쇄물을 획득하였다.

상기에서 획득한 인조대리석 분쇄물 15.6kg, 아크릴계 수지 5.2kg, 안료 0.078kg, 수산화알미늄 5.7kg, 그리고 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 0.0148kg, 소포제 0.00222kg, 분산제 0.00518kg, 가교제 0.037kg, 커플링제 0.0148kg을 혼합한 후, 혼합된 액상의 조성물을 길이 1350mm, 폭 950mm, 높이 12mm인 성형틀에 부은 후, 80℃의 온도 범위에서 30분간 유지하여 경화시킴으로 1350×950×12 크기의 인조대리석 샘플을 획득하였다.

실험예 1

표 1은 상기 실시예 및 비교예에 대한 원적외선 방출량과 항균성을 동일조건에서 측정 기록한 것이다. 이때, 원적외선 방출량은 상온에서 FT-IR Spectrometer기기를 이용하여 측정하였으며 BLACK BODY 대비하여 평가하였고, 항균성은 KFIA-FI-1003 방법에 의해 측정하였다.

표 1

	실시예	비교예	측정방법
원적외선방출량	92%	80%	FT-IR Spectrometer기기 이용
항균성	89%	70%	KFIA-FI-1003 방법

실험예 2

표 2는 상기 실시예 및 비교예에 대한 중량을 비교한 것이다.

표 2

	실시예	비교예
인조대리석 샘플 1350mm×950mm×12mm 에 대한 총중량	15.95kg	26.652kg

실험예 3

표 3은 상기 실시예 및 비교예에 대한 단열성을 비교한 것으로, 일 면에 80℃의 온도를 5분간 조사하였을때 반대면의 온도를 측정한 것이다.

표 3

	실시예	비교예
80℃의 온도를 5분간 조사하였을때 반대면 온도	45℃	75℃

상기 실험예 1 내지 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 인조대리석은 비교대상인 기존의 인조대리석에 비해 원적외선 방출량 및 항균성이 월등히 향상된 것임을 확인할 수 있었으며, 중량 또한 매우 경량으로 운반성 및 시공성이 매우 좋고, 열 차단율이 기존의 인조대리석에 비해 월등히 향상된 것임을 확인할 수 있었다.

Claims

자수정이 포함된 인조대리석 분쇄물을 형성하기 위한 전체 조성물 100중량%에 대하여, 수지 40 ~ 58중량%, 안료 1 ~ 3중량%, 자수정분말 40 ~ 58중량%와, 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 0.1 ~ 0.4중량%, 소포제 0.01 ~ 0.1중량%, 분산제 0.03 ~ 0.1중량%, 가교제 0.2 ~ 1중량%, 커플링제 0.1 ~ 0.4중량%를 혼합하는 과정(a-1);

상기 혼합과정(a-1)에서 혼합된 액상 형태의 조성물을 70 ~ 90℃에서 20 ~ 40분동안 경화시키는 과정(a-2);

상기 경화과정(a-2)으로부터 경화된 자수정이 함유된 인조대리석을 다양한 형상을 갖도록 불규칙한 크기로 분쇄하는 과정(a-3);

1차 베이스층을 형성하기 위한 전체 조성물 100중량%에 대하여, 자수정이 함유된 인조대리석 분쇄물 형성하는 과정(a-1 ~ a-3)을 통해 얻어진 분쇄물 60 ~ 70중량%, 수지 15 ~ 30중량%, 안료 0.1 ~ 2중량%, 수산화알미늄 5 ~ 20중량%와, 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 0.1 ~ 0.4중량%, 소포제 0.01 ~ 0.1중량%, 분산제 0.03 ~ 0.1중량%, 가교제 0.2 ~ 1중량%, 커플링제 0.1 ~ 0.4중량%를 혼합하는 과정(b-1);

상기 혼합과정(b-1)을 통해 혼합된 1차 베이스층 조성물을 성형틀에 부어 1차 베이스층을 형성하는 과정(b-2);

2차 베이스층을 형성하기 위한 전체 조성물 100중량%에 대하여, 수지 60 ~ 70중량%, 안료 0.1 ~ 2중량%, 질석 10 ~ 29중량%와, 인조대리석의 제조에 있어 요구되는 일반적인 첨가제로, 경화제 2 ~ 4중량%, 소포제 0.4 ~ 1중량%, 분산제 0.6 ~ 1중량%, 가교제 5 ~ 10중량%, 커플링제 2 ~ 4중량%를 혼합하는 과정(c-1);

상기 혼합과정(c-1)을 통해 혼합된 2차 베이스층 조성물을 1차 베이스층 상단에 적층 도포하는 과정(c-2);

1차 베이스층 및 2차 베이스층이 적층 형성된 액상의 인조대리석 조성물을 70 ~ 90℃에서 20 ~ 40분 동안 경화시키는 과정(d);

상기 과정(d)을 통해 경화된 인조대리석을 성형틀로부터 탈거하여 샌딩 작업하는 마감과정(e);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자수정 및 질석이 함유된 인조대리석의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 1차 베이스층은 5 ~ 7mm의 두께로 형성하고, 2차 베이스층은 6 ~ 9mm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 자수정 및 질석이 함유된 인조대리석의 제조방법.