WO2022114865A1 - 높은 광 투과도를 갖는 인조대리석 - Google Patents

높은 광 투과도를 갖는 인조대리석 Download PDF

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WO2022114865A1
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김동희
이중헌
서주환
예성훈
최영우
조홍관
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Definitions

  • the present invention relates to artificial marble having high light transmittance.
  • Engineered stone is an artificial marble, also called East stone, an interior material that has a texture and feel similar to natural stone.
  • Korean Patent No. 10-1270415 discloses artificial marble with various patterns and appearances using marble chips.
  • Engineered stone is increasingly in demand for interior floors, wall decorations, and kitchen tops, and products that imitate natural stone types such as granite and marble have been the main products.
  • the present inventors studied engineered stones similar to natural quartzites and excellent in light transmittance.
  • An object of the present invention is to provide an artificial marble similar to natural quartzite and excellent in light transmittance.
  • an exemplary embodiment of the present invention provides an artificial marble comprising a binder resin, an inorganic particle and a quartz powder, wherein the inorganic particle is a particle including a barium element.
  • the inorganic particles of the artificial marble according to the exemplary embodiment have a barium element content of 10% by weight or more and 35% by weight or less.
  • the artificial marble according to the embodiment includes 500 to 700 parts by weight of the inorganic particles and 200 to 400 parts by weight of the quartz powder based on 100 parts by weight of the binder resin.
  • the binder resin of the artificial marble according to the embodiment includes 90 wt% or more of the unsaturated polyester resin.
  • the SiO 2 content of the quartz powder of the artificial marble according to the embodiment is 99.5 wt% or more and 100 wt% or less.
  • the SiO 2 content of the quartz powder of the artificial marble according to the embodiment is 99.5 wt% or more and 100 wt% or less, and the alumina content is 0.5 wt% or less.
  • the artificial marble according to the embodiment is a turbidimeter (NDH 5000 manufactured by Nippon denshoku) for an artificial marble sample having a width of 7 cm, a length of 7 cm, and a thickness of 1.5 cm.
  • Combat success rate is between 6% and 20%.
  • the artificial marble according to the embodiment is made by applying a backlight of 60 lumen to the artificial marble sample with a width of 7 cm, a length of 7 cm, and a thickness of 1.5 cm.
  • a luminance meter KONICA MINOLTA's Luminance Meter LS-160
  • the luminance is 400 cd/m 2 or more 2000 cd/m 2 is below.
  • the artificial marble according to the embodiment takes a blue color when irradiated with X-rays.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides an artificial marble that is blue when irradiated with X-rays.
  • the artificial marble of the present invention has a visual sense of depth and light transmittance, and has characteristics similar to natural quartzite when observed with the naked eye.
  • Example 1 is a photograph showing an artificial marble sample of Example 1 viewed from the front when illuminated with a backlight from the back.
  • FIG. 2 is a photograph showing an artificial marble sample of Comparative Example 1 viewed from the front when illuminated with a backlight from the back.
  • Example 3 is an image showing the X-ray scan results of the artificial marble samples of Example 1 and Comparative Example 11.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides an artificial marble comprising a binder resin, an inorganic particle, and a quartz powder, wherein the inorganic particle is a particle including a barium element.
  • the artificial marble according to this embodiment may have properties similar to natural quartzites and excellent light transmittance by including particles including the element barium as inorganic particles.
  • the artificial marble includes a binder resin, an inorganic particle, and a quartz powder, and the inorganic particle includes a barium element.
  • the inorganic particles may have a barium element content of 10 wt% or more and 35 wt% or less, preferably 15 wt% or more and 25 wt% or less.
  • the artificial marble may include 500 to 700 parts by weight of the inorganic particles and 200 to 400 parts by weight of the quartz powder based on 100 parts by weight of the binder resin.
  • the binder resin preferably contains 90 wt% or more of an unsaturated polyester resin.
  • the average SiO 2 content of the quartz powder is preferably 99.5 wt% or more and 100 wt% or less.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides an artificial marble that is blue when irradiated with X-rays.
  • the artificial marble according to the above-described embodiments may have a blue color when irradiated with X-rays. Such properties can be achieved when a material to be described later, in particular, inorganic particles containing a barium element is included.
  • the X-ray is not particularly limited, and the X-ray irradiation may be performed, for example, by an X-ray scanner manufactured by Rapiscan.
  • blue is a color observed when observed with the naked eye.
  • blue color means that when the artificial marble to be measured is X-rayed, the comparison target artificial marble irradiated with X-rays under the same conditions, that is, the raw material of fused silica, fused silica, and mineral quartz (quartz / Quartz) ), including cases that show relatively blue color compared to artificial marble made of only one or two and a binder.
  • the blue color means a case in which the G value is 100 or less and the B value is 100 or more when the RGB values are measured after image scanning of the X-ray irradiated state. Each RGB value is based on the maximum value of 255, and Rapiscan's X-ray scanner can be used as a measurement device.
  • the RGB value can be measured by scanning and comparing the captured image of the screen that is visible when it passes through an X-ray scanner.
  • R, G, and B values can be obtained without error.
  • 100 or less and 100 or more are arbitrary values, and are values for defining arbitrary colors when distinguishing colors such as green and blue. It may be different depending on the R value, but when G is 100 or less and B is 100 or more, it may be classified as blue. For example, R50, G80, and B150 are observed in blue, but R50, G150, B150 and R50, G150, and B80 are observed in green.
  • light transmittance refers to a property that visible light transmits, and may be evaluated by measuring transmittance and/or luminance according to a method to be described later.
  • the artificial marble or artificial marble area having light transmittance may mean that the transmittance measured according to a method to be described later is 0.5% or more and/or the luminance is 400 cd/m 2 or more.
  • the artificial marble and/or the artificial marble region of the present invention comprises a binder resin.
  • the binder resin is a binder resin including an unsaturated polyester (UPE) resin.
  • the binder resin may include 90% by weight or more of the unsaturated polyester resin.
  • the binder resin is cured after mixing and dispersing 0.4 to 2.5 parts by weight of a curing agent, 0.05 to 0.3 parts by weight of a catalyst, and 0.5 to 7 parts by weight of a coupling agent based on 100 parts by weight of the unsaturated polyester resin. can be manufactured.
  • the unsaturated polyester resin may be prepared using a resin mixture including an unsaturated polyester polymer and a vinyl monomer.
  • the unsaturated polyester resin is prepared using a composition comprising an unsaturated polyester polymer and a vinyl monomer in a weight ratio of 100: 30 to 70. More preferably, the unsaturated polyester resin is prepared using a composition comprising 60% to 75% by weight of an unsaturated polyester polymer and 25% to 40% by weight of a vinyl monomer.
  • the unsaturated polyester resin may be a viscous solution in which the unsaturated polyester polymer is typically diluted in the vinyl-based monomer. Therefore, by satisfying the content of the vinyl-based monomer in the above-described range, the viscosity can be reduced to make it easier to handle the unsaturated polyester resin.
  • the vinyl-based monomer can cure the unsaturated polyester resin from a liquid to a solid by crosslinking of the polyester molecular chains without generating by-products.
  • the weight average molecular weight of the unsaturated polyester resin is 1,000-10,000 g/mol.
  • the unsaturated polyester polymer is not particularly limited, for example, a saturated or unsaturated dibasic acid; And an unsaturated polyester polymer prepared through a condensation reaction of a polyhydric alcohol may be used.
  • the saturated or unsaturated dibasic acid include ortho-phthalic acid, isophthalic acid, maleic anhydride, citraconic acid, fumaric acid, itaconic acid, phthalic acid, phthalic anhydride, terephthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid or tetrahydrophthalic acid.
  • polyhydric alcohol ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol, 1,3-butylene glycol, hydrogenated bisphenol A, trimethylol propane monoaryl Ethers, neopentyl glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentadiol and/or glycerin may be used.
  • monobasic acids such as acrylic acid, propionic acid or benzoic acid; Alternatively, a polybasic acid such as trimellitic acid or tetracarboxylic acid of benzol may be further used.
  • an alkyl acrylate monomer or an aromatic vinyl-based monomer may be used, but it is preferable to use an aromatic vinyl-based monomer in consideration of reactivity with the unsaturated polyester polymer.
  • an aromatic vinyl-based monomer at least one selected from the group consisting of styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, vinyl toluene, alkyl styrene substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and styrene substituted with halogen may be used. and, preferably, a styrene monomer may be used.
  • the curing agent may be included for the curing reaction of the binder, and a curing agent used in the manufacture of artificial marble, particularly engineered stone, may be used, and the curing agent is not particularly limited.
  • the curing agent may be an organic peroxide-based compound or an azo-based compound.
  • the organic peroxide-based compound is tertbutyl peroxybenzoate thermosetting agent (TBPB, Trigonox C, akzo nobel), diacyl peroxide, hydroperoxide, ketone peroxide, peroxyester, peroxyketal, dialkyl peroxide, It may be one or two or more selected from alkyl peresters, percarbonates, and peroxydicarbonates.
  • tertbutyl peroxybenzoate thermosetting agent benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, butyl hydroperoxide, cumyl hydroperoxide, methyl ethyl ketone peroxide, t-butyl peroxy maleic acid, t-butyl hydroperoxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butyl peroxy neodecanoate, or t-amyl peroxy 2-ethyl hexanoate, but is not necessarily limited thereto.
  • the azo-based compound may be azobisisobutyronitrile, but is not necessarily limited thereto.
  • the binder resin may include 0.4 to 2.5 parts by weight of a curing agent based on 100 parts by weight of the unsaturated polyester resin. When the curing agent is included in an amount of 0.4 parts by weight or more, curing of the binder may sufficiently occur, and when included in an amount of 2.5 parts by weight or less, discoloration of the binder may be prevented.
  • the catalyst may be included to promote curing of the binder at a low temperature, and a catalyst used in the manufacture of artificial marble, particularly engineered stone, may be used, but is not particularly limited.
  • the catalyst may be one or two or more selected from metal soaps such as cobalt-based, vanadium-based or manganese-based soaps, tertiary amines, quaternary ammonium salts, and mercaptans.
  • metal soaps such as cobalt-based, vanadium-based or manganese-based soaps, tertiary amines, quaternary ammonium salts, and mercaptans.
  • a cobalt 6% catalyst Hex-Cem, Borchers
  • the binder resin may be included in an amount of 0.05 to 0.3 parts by weight of the catalyst based on 100 parts by weight of the unsaturated polyester resin. When the catalyst is included in an amount of 0.05 parts by weight or more, it is advantageous to accelerate curing, and when it is included in an
  • the coupling agent may be included to improve bonding strength between the binder resin and inorganic particles and/or quartz powder, and may be silane-based or silicate-based.
  • the binder resin may be included in an amount of 0.5 to 7 parts by weight of the coupling agent based on 100 parts by weight of the unsaturated polyester resin.
  • the coupling agent is included in an amount of 0.5 parts by weight or more, it is advantageous to improve bonding strength with the inorganic particles and/or quartz powder, and when it is included in an amount of 7 parts by weight or less, it is advantageous to lower the raw material cost.
  • the artificial marble and/or the artificial marble area of the present invention includes the particles containing the barium element as inorganic particles.
  • the inorganic particles have a particle size of 0.1 mm to 4 mm.
  • the particle size can be measured using a Beckman coulter LS 13 320 Particle size analyzer particle size analyzer.
  • the inorganic particles are amorphous glass particles containing a barium element. More preferably, the glass particles of the present invention are glass particles having an elemental barium (Ba) content of 10% by weight or more and 35% by weight or less.
  • the inorganic particles may have a barium (Ba) element content of 10 wt% or more and 35 wt% or less, more preferably 15 wt% or more and 25 wt% or less, based on 100 wt% of the inorganic particles.
  • the content of barium element included in the inorganic particles may be 5 wt% or more and 25 wt% or less, more preferably 10 wt% or more and 15 wt% or less, based on 100 wt% of the artificial marble.
  • Artificial marble prepared by using glass particles with an inorganic particle content of 10 wt% or more and 35 wt% or less of barium element as inorganic particles is an inorganic particle, and is manufactured using crystalline quartz particles with an SiO 2 content of 99.5 wt% or more and 100 wt% or less Light transmittance is higher than that of artificial marble.
  • inorganic particles of the present invention artificial marble prepared by using glass particles having a barium element content of 10 wt% or more and 35 wt% or less in the particles is an inorganic particle, and crystalline quartz particles having a SiO 2 content of 99.5 wt% or more and 100 wt% or less It has a higher luminance than artificial marble manufactured using
  • the inorganic particles used in the present invention have a barium (Ba) element content of 10 wt% or more and 35 wt% or less, and more preferably 15 wt% or more and 25 wt% or less.
  • the glass particles containing the barium element of the present invention may also be referred to herein as highly transparent amorphous glass particles.
  • high transparency means that the transmittance of visible light is 90% or more and 100% or less, and specifically, it means having a transmittance of 90% or more in the visible light region when measured with a UV / VIS spectrophotometer, based on the glass plate shape before grinding into particles. .
  • the presence of barium element in the inorganic particles may be detected by X-ray scanning.
  • the content of the barium element in the inorganic particles may be measured by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF).
  • XRF X-ray fluorescence spectroscopy
  • the content of the barium (Ba) element in the inorganic particles is 10 wt% or more and 35 wt% or less, and more preferably 15 wt% or more and 25 wt% or less. Even if the barium element content is out of the above range, the transparency of the glass particles themselves may be good, but when manufacturing artificial marble using glass particles, the artificial marble takes on a bluish or jadeish color even when viewed with the naked eye. may be illegal. That is, artificial marble having a barium (Ba) element content of 10% by weight or more and 35% by weight or less must be used to prepare artificial marble, which does not have a bluish or jade color, and has a good color and excellent productability.
  • the content of barium element in the artificial marble can be confirmed as follows.
  • the artificial marble is manufactured using inorganic particles containing the barium element
  • the barium element is included in the artificial marble.
  • the artificial marble containing more than a certain amount of barium element is scanned using X-rays, the artificial marble appears blue in the X-ray photographed image.
  • the content of elemental barium in the inorganic particles may be measured by X-Ray Fluorescence spectroscopy (XRF).
  • the glass particles of the present invention may be glass particles having a particle size of 0.1 to 4 mm, and also have a transmittance of 90% or more in the visible light region when measured with a UV/VIS spectrophotometer, based on a glass plate shape before grinding into particles. It may be a highly transparent glass particle.
  • the inorganic particles may further include amorphous silica particles and/or crystalline quartz particles in addition to the particles containing the element barium.
  • Silica particle is a term commonly used in the field of artificial marble, and generally refers to SiO 2 based inorganic particles having a high SiO 2 content of 90% by weight or more and containing a small amount of other components such as minerals in addition to SiO 2 .
  • the amorphous silica particles may be amorphous fused silica particles, and the amorphous silica particles may also be referred to herein as highly transparent amorphous fused silica particles.
  • the amorphous fused silica particles may be amorphous fused silica particles having a particle size of 0.1 to 4 mm.
  • the amorphous fused silica particles have an SiO 2 content of 99.5 to 100% by weight, preferably 99.6 to 100% by weight, more preferably 99.7 to 100% by weight.
  • the amorphous fused silica particles may have an alumina content of 0.5 wt% or less, preferably 0.4 wt% or less, more preferably 0.3 wt% or less, and even more preferably 0.2 wt% or less.
  • the SiO 2 content in the amorphous silica particles is 99.5 wt% or more, preferably 99.6 wt% or more, and more preferably 99.7 wt% or more, the light transmittance of the artificial marble is further improved.
  • the content of SiO 2 of the amorphous silica particles and crystalline quartz particles can be confirmed by quantitative analysis of the content by X-Ray Fluorescence spectroscopy (XRF).
  • XRF X-Ray Fluorescence spectroscopy
  • crystalline particles and amorphous particles can be identified by XRD (X-ray diffraction).
  • XRF can be confirmed by measuring the particles after pelletizing, and XRD can be confirmed by measuring in the state of particles or artificial marble.
  • the crystalline quartz particles may also be referred to herein as highly transparent crystalline quartz particles.
  • the crystalline quartz particles may be highly transparent crystalline quartz particles having a particle size of 0.1 to 4 mm, and a SiO 2 content of 99.5 to 100 wt%, preferably 99.6 to 100 wt%, more preferably 99.7 to 100 wt% to be. Further, the crystalline quartz particles may have an alumina content of 0.5 wt% or less, preferably 0.4 wt% or less, more preferably 0.3 wt% or less, and still more preferably 0.2 wt% or less.
  • the SiO 2 content in the crystalline quartz particles is less than 99.5 wt%, for example, 99.4 wt% or less, the light transmittance of the artificial marble may be lowered. Therefore, it is preferable that the SiO 2 content be crystalline quartz particles of 99.5% by weight or more.
  • the artificial marble and/or the artificial marble area of the present invention comprises quartz powder.
  • the quartz powder means a quartz powder having a particle size of 0.1 mm or less.
  • the particle size can be measured using a Beckman coulter LS 13 320 Particle size analyzer particle size analyzer.
  • the quartz powder of the present invention may also be referred to herein as a highly transparent crystalline quartz powder.
  • the quartz powder of the present invention is a crystalline quartz powder, preferably a crystalline quartz powder having an SiO 2 content of 99.5 to 100 wt%.
  • the quartz powder of the present invention has an SiO 2 content of 99.5 to 100% by weight, preferably 99.6 to 100% by weight, more preferably 99.7 to 100% by weight, and an alumina content of 0.5% by weight or less, preferably 0.4% by weight or less , more preferably 0.3 wt% or less, and even more preferably 0.2 wt% or less.
  • the quartz powder of the present invention preferably has an average SiO 2 content of 99.5 wt% or more and 100 wt% or less, preferably 99.6 to 100 wt%, more preferably 99.7 to 100 wt%, and an average alumina content of 0.5 wt% It is preferred that the amount is not more than 0.4% by weight, more preferably not more than 0.3% by weight, even more preferably not more than 0.2% by weight.
  • the content of SiO 2 in the quartz powder of the present invention can be confirmed by quantitative analysis of the content by X-Ray Fluorescence spectroscopy (XRF). In this case, it is generally confirmed by measuring the powders after making them into pellets.
  • XRF X-Ray Fluorescence spectroscopy
  • the artificial marble of the present invention includes crystalline quartz powder having an SiO 2 content of 99.5 wt% or more. If the SiO 2 content of the quartz powder is less than 99.5 wt%, the internal light transmittance of the artificial marble is low, and it may be difficult to manufacture the artificial marble having high light transmittance for the purpose of the present invention.
  • the artificial marble and/or any area of the artificial marble of the present invention comprises a binder resin, inorganic particles and quartz powder.
  • the artificial marble and/or any region of the artificial marble of the present invention contains 500 to 700 parts by weight of inorganic particles and 200 to 400 parts by weight of quartz powder based on 100 parts by weight of the binder resin,
  • the inorganic particles are glass particles containing a barium element
  • the quartz powder may have an SiO 2 content of 99.5 to 100 wt% and an alumina content of 0.5 wt% or less.
  • the binder resin may include 90% by weight or more of the unsaturated polyester resin.
  • the inorganic particles are included in an amount of 500 to 700 parts by weight, preferably 550 to 650 parts by weight, based on 100 parts by weight of the binder resin.
  • the quartz powder is included in an amount of 200 to 400 parts by weight, preferably 250 to 350 parts by weight, based on 100 parts by weight of the binder resin.
  • the invention provides
  • inorganic particles preferably 550 to 650 parts by weight, 200 to 400 parts by weight of quartz powder, preferably 250 to 350 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin,
  • the binder resin includes an unsaturated polyester resin,
  • the unsaturated polyester resin contains an unsaturated polyester polymer and a vinyl monomer in a weight ratio of 100: 30 to 70,
  • the inorganic particles are glass particles containing a barium element
  • the quartz powder has an SiO 2 content of 99.5 to 100% by weight, preferably 99.6 to 100% by weight, more preferably 99.7 to 100% by weight, and an alumina content of 0.5% by weight or less, preferably 0.4% by weight or less, more Preferably, the content of the artificial marble is 0.3% by weight or less, and even more preferably 0.2% by weight or less.
  • inorganic particles preferably 550 to 650 parts by weight, 200 to 400 parts by weight of quartz powder, preferably 250 to 350 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin,
  • the inorganic particles are glass particles containing a barium element
  • the quartz powder has an SiO 2 content of 99.5 to 100% by weight, preferably 99.6 to 100% by weight, more preferably 99.7 to 100% by weight, and an alumina content of 0.5% by weight or less, preferably 0.4% by weight or less, more Preferably it is for the artificial marble comprising an arbitrary area of 0.3% by weight or less, even more preferably 0.2% by weight or less.
  • the binder resin may include an unsaturated polyester resin
  • the unsaturated polyester resin may include an unsaturated polyester polymer and a vinyl monomer in a weight ratio of 100: 30 to 70.
  • the artificial marble of the present invention has a battle transmittance of 0.5% or more and 20% or less when measuring the transmittance using a turbidimeter (NDH 5000 of Nippon denshoku) for an artificial marble sample of 7 cm in width, 7 cm in length, and 1.5 cm in thickness, preferably Preferably, it may be 3% or more and 20% or less, and more preferably 6% or more and 20% or less. According to one example, it is preferable that the combat pass rate is 10% or more, and more preferably 13% or more. At this time, the combat transmittance is the sum of the diffusion transmittance and the parallel transmittance.
  • the artificial marble of the present invention illuminates a backlight emitting 60 lumens of light for an artificial marble sample having a width of 7 cm, a length of 7 cm, and a thickness of 1.5 cm.
  • the luminance may be 400 cd/m 2 or more and 2000 cd/m 2 or less, preferably 500 cd/m 2 or more and 2000 cd/m 2 , more preferably 600 cd/m 2 or more and 2000 cd/m 2 or less, and still more preferably 700 cd/m 2 or more and 2000 cd/m 2 or less, It is still more preferably 800 cd/m 2 or more and 2000 cd/m 2 or less, and most preferably 900 cd/m 2 or more and 2000 cd/m 2 or less.
  • the backlight may use a point light source, for example,
  • the artificial marble of the present invention is an artificial marble in which a backlight is illuminated by contacting the artificial marble with a light of 60 lumens for an artificial marble sample having a width of 7 cm, a length of 7 cm, and a thickness of 1.5 cm.
  • the luminance is measured using a luminance meter (KONICA MINOLTA's Luminance Meter LS-160) on the opposite side of the artificial marble about 5 cm above the surface, the luminance may be 400 cd/m 2 or more and 2000 cd/m 2 or less.
  • the flexural strength according to KS F 4739 of the artificial marble may be 30 to 100 MPa.
  • the flexural strength means the maximum stress until the artificial marble breaks due to a bending load.
  • the flexural strength of the artificial marble may be 30 MPa to 100 MPa, or 50 MPa to 80 MPa. Since the artificial marble has a flexural strength within the above range, it can be appropriately applied to exterior materials.
  • the scratch resistance of the artificial marble may be 0.8 to 2 N as measured by an Erichsen tester. When the scratch resistance is within the above range, artificial marble may be appropriately used as the exterior material.
  • the absorption rate of the artificial marble may be 0.1% or less.
  • the water absorption may be measured according to ASTM C97 standard. Since the artificial marble of the present invention has a water absorption within the above range, it can be applied as a kitchen top plate, outdoor building decoration material, exterior material, etc. exposed to moisture from time to time.
  • the artificial marble according to an exemplary embodiment of the present invention is an unsaturated polyester (UPE) artificial marble, not an acrylic artificial marble.
  • UPE unsaturated polyester
  • an acrylic resin, an acrylic monomer, etc. may be included, but the artificial marble of the present invention is an unsaturated polyester (UPE) artificial marble, not an acrylic artificial marble .
  • the manufacturing method of the artificial marble of the present invention is a
  • a step of preparing an artificial marble composition comprising a binder resin, inorganic particles and quartz powder, wherein the artificial marble composition comprises 500 to 700 parts by weight of inorganic particles and 200 to 400 parts by weight of quartz powder based on 100 parts by weight of the binder resin, wherein the inorganic particles are glass particles containing elemental barium, and the quartz powder has an SiO 2 content of 99.5 to 100% by weight and an alumina content of 0.5% by weight or less;
  • the manufacturing of the artificial marble composition including the binder resin, the inorganic particles and the quartz powder includes mixing the binder resin with the inorganic particles and mixing the quartz powder with the mixture of the inorganic particles and the binder resin. includes steps.
  • the inorganic particles and the binder resin can be mixed first so that the binder resin is wrapped on the surface of the inorganic particles, and then the materials can be uniformly mixed by mixing the quartz powder to distribute the binder resin between the inorganic particles and the quartz powder. have.
  • the composition including the binder resin, the inorganic particles, and the quartz powder is maintained in a dry state, so that the composition can be put into the mold in a desired state during compression molding later.
  • glass particles containing barium element as inorganic particles are mixed in a binder resin composition, the mixture is well mixed, and then quartz powder is added and mixed and mixed well to obtain artificial marble.
  • a step of preparing the composition a vacuum vibration compression molding step of putting the artificial marble composition into a mold and compression molding using a vacuum pressure equipment, and then curing it at 90 to 130° C. for 30 minutes to 1 hour, and after curing is completed It may include cooling to room temperature (cooling) and then removing it from the mold (demolding) to prepare artificial marble, and a post-processing step of cutting the manufactured artificial marble and smoothing the surface.
  • a first sub artificial marble composition is prepared by mixing glass particles containing barium element as inorganic particles in the binder resin composition, mixing the mixture well, and mixing the quartz powder, pigment and/or chips together, and the pigment and /
  • a second sub artificial marble composition is prepared in the same manner using different types of chips, and a plurality of two or more small sub artificial marble compositions are prepared in this way, and then mixed to make a final artificial marble composition.
  • the artificial marble can be manufactured through a process including a step of removing it from the mold (demolding) and manufacturing the artificial marble, and a post-processing step of cutting the manufactured artificial marble and polishing the surface smoothly.
  • the sub artificial marble composition may include different pigments and/or chips, respectively, and the amount of each sub artificial marble composition used in manufacturing the artificial marble may also be different.
  • the sub artificial marble compositions are not thoroughly mixed with each other, and the sub artificial marble compositions may remain in agglomerates in the final artificial marble composition. It is desirable to mix incompletely so that
  • the first used sub artificial marble composition is agglomerated and remains in several places in the artificial marble. ", and the presence of these areas gives artificial marble a special aesthetic.
  • the region may refer to an arbitrary three-dimensional part of the artificial marble.
  • the first used sub artificial marble composition is agglomerated and remains in the artificial marble.
  • the artificial marble according to an exemplary embodiment is an artificial marble including two or more areas having different light transmittances, and at least one of the areas is the artificial marble according to the above-described exemplary embodiment.
  • at least one of the regions includes a binder resin, inorganic particles, and quartz powder, and the inorganic particles are particles containing a barium element. contains 500 to 700 parts by weight of inorganic particles and 200 to 400 parts by weight of quartz powder based on 100 parts by weight of the binder resin, wherein the inorganic particles are glass particles including barium element, and the quartz powder has an SiO 2 content of 99.5 to 100 It is made of artificial marble with an alumina content of 0.5% by weight or less.
  • the high-transparency amorphous glass particles high-transparency amorphous glass particles having a particle size of 0.1 to 2.5 mm in diameter were used.
  • the highly transparent amorphous glass particles are glass particles having a transmittance of 90% or more in the visible light region when measured with a UV/VIS spectrophotometer on the basis of a glass plate shape before pulverization into particles.
  • highly transparent amorphous glass particles having a barium element content of 17% by weight and highly transparent amorphous glass particles not containing barium element were used.
  • the highly transparent crystalline quartz powder As the highly transparent crystalline quartz powder, a highly transparent crystalline quartz powder having a particle size of 0.1 mm or less in diameter was used. In addition, the highly transparent crystalline quartz powder has an alumina content of 0.5 wt% or less. At this time, in this experiment, various kinds of quartz powder according to the SiO 2 content were used.
  • the SiO 2 content is 99.7% by weight or more and 100% by weight or less
  • the high transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.7% by weight the SiO 2 content is 99.5% by weight or more and less than 99.7% by weight
  • the average SiO2 content is 99.5
  • a highly transparent crystalline quartz powder of weight %, SiO 2 content of 99.4% by weight or more and less than 99.5% by weight, and transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.4% by weight was used.
  • the opaque crystalline quartz particles used in Comparative Examples are artificial marble, preferably particles generally used in the Easton industry, and opaque crystalline quartz particles having a particle size of 0.1 to 2.5 mm were used.
  • the opaque crystalline quartz particles have an SiO 2 content of 99.2 wt% or more and 99.4 wt% or less, and an average SiO 2 content of 99.2 wt%.
  • an opaque crystalline quartz powder having a particle size of 0.1 mm or less was used.
  • an opaque crystalline quartz powder having an SiO 2 content of 99 wt% or more and less than 99.4 wt% and an average SiO 2 content of 99.2 wt% was used.
  • the highly transparent crystalline quartz particles highly transparent crystalline quartz particles having a particle size of 0.1 to 2.5 mm were used.
  • the highly transparent crystalline quartz particles are made of quartz having a SiO 2 content of 99.7 wt% or more and 100 wt% or less, and a crystallinity of 100%.
  • the binder resin composition was prepared as follows. An unsaturated polyester resin in which ortho-phthalic acid is polycondensed with a polyhydric alcohol and a styrene monomer in a weight ratio of 65:35 was used. Then, based on 100 parts by weight of the unsaturated polyester resin, 1.5 parts by weight of tertbutylperoxybenzoate thermosetting agent (TBPB, Trigonox C, akzo nobel) as a curing agent, cobalt 6% catalyst as a catalyst (Hex-Cem, Borchers) 0.1 A binder resin composition was prepared by mixing and dispersing parts by weight and 3 parts by weight of a silane-based coupling agent.
  • TBPB tertbutylperoxybenzoate thermosetting agent
  • the method for measuring the light transmittance of the artificial marble sample is as follows. A turbidimeter (NDH 5000 manufactured by Nippon denshoku) was used as the equipment used. For the artificial marble sample, a sample having a width of 7 cm, a length of 7 cm, and a thickness of 1.5 cm was used, and the total transmittance was measured. At this time, the combat transmittance is the sum of the diffusion transmittance and the parallel transmittance.
  • High transparent amorphous glass particles having a barium element content of 17% by weight were mixed in the binder resin composition, and mixed well using a Planetary mixer. Then, a highly transparent crystalline quartz powder was added to the mixture, mixed and mixed well to prepare an artificial marble composition.
  • the artificial marble composition was put into a rubber mold, and compression-molded using a vacuum press equipment. Then, it was cured at 120° C. for 1 hour, and after curing was completed, it was cooled to room temperature, and then removed from the mold to prepare artificial marble. After cutting the four sides of the artificial marble, the surface was polished to a smooth surface to prepare an artificial marble sample.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, high-transparency crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.5 wt% was used instead of the high-transparency crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.7 wt% .
  • Example 1 a transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.4 wt% was used instead of the high-transparency crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.7 wt%, and an average SiO 2 content of 99.7 wt% instead of the high-transparency amorphous glass particles.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Example 1, except that highly transparent crystalline quartz particles were used.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that in Comparative Example 1, opaque crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.2 wt% was used instead of the highly transparent crystalline quartz powder.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, high transparent amorphous glass particles containing no barium element were used instead of high transparent amorphous glass particles having a barium element content of 17 wt%.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Comparative Example 3, except that in Comparative Example 3, high transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.5 wt% was used instead of the highly transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.7 wt% .
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Comparative Example 3, except that in Comparative Example 3, transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.4 wt% was used instead of the highly transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.7 wt% .
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Comparative Example 3, except that in Comparative Example 3, opaque crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.2 wt% was used instead of the highly transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.7 wt% .
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, opaque crystalline quartz particles having a SiO 2 content of 99.2 wt% were used instead of the highly transparent amorphous glass particles.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Comparative Example 7, except that in Comparative Example 7, a highly transparent crystalline quartz powder having a SiO 2 content of 99.5 wt% was used instead of a highly transparent crystalline quartz powder having a SiO 2 content of 99.7 wt%.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Comparative Example 7, except that in Comparative Example 7, transparent crystalline quartz powder having a SiO 2 content of 99.4 wt% was used instead of the highly transparent crystalline quartz powder having an SiO 2 content of 99.7 wt%.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Comparative Example 7, except that in Comparative Example 7, opaque crystalline quartz powder having a SiO 2 content of 99.2 wt% was used instead of the highly transparent crystalline quartz powder having a SiO 2 content of 99.7 wt%.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, high-transparency crystalline quartz particles having an average SiO 2 content of 99.7 wt% were used instead of the high-transparency amorphous glass particles.
  • An artificial marble sample was prepared in the same manner as in Comparative Example 11, except that in Comparative Example 11, high transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.5 wt% was used instead of the highly transparent crystalline quartz powder having an average SiO 2 content of 99.7 wt% .
  • the weight ratios of the materials used in the artificial marble samples of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 12 are as follows (Table 1).
  • the SiO 2 content is an average value of the SiO 2 content of the particles or powder.
  • Example 2 The artificial marble samples of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 12 were illuminated with a backlight from behind the sample and visually observed in front of the sample. At this time, the artificial marble sample was 7 cm wide, 7 cm long, and 1.5 cm thick. The backlight was lit with 60 lumen of light, so that the backlight came into contact with the artificial marble, and the light source was the back of the LED of the smartphone. Lite (Samsung Galaxy S7) was used.
  • luminance was measured using a luminance meter (Luminance Meter LS-160 of KONICA MINOLTA) about 5 cm above the artificial marble surface.
  • the artificial marble sample of Example 1 was shown to transmit light strongly from the front.
  • the artificial marble sample of Comparative Example 1 light was scattered and the boundary was blurred. This was judged to be due to the difference in light transmittance according to the artificial marble samples.
  • 1 is a photograph showing an artificial marble sample of Example 1 viewed from the front when illuminated with a backlight from the back.
  • FIG. 2 is a photograph showing what is seen from the front when the artificial marble sample of Comparative Example 1 is illuminated with a backlight from the back.
  • Example 3 An X-ray scan was performed on the artificial marble samples of Examples 1 and 2 and Comparative Example 11. In Examples 1 and 2, a blue color was observed as a result of an X-ray scan. The results obtained by imaging the X-ray scans of Example 1 and Comparative Example 11 are shown in FIG. 3 . In the case of the artificial marble of Example 1 containing the highly transparent amorphous glass particles containing barium element, it was confirmed that it appeared blue as a result of X-ray imaging. However, it was confirmed that the X-ray imaging results of the artificial marbles of Comparative Example 11 not containing glass particles appeared green.

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Abstract

본 발명은 바인더 수지, 무기 입자 및 석영 분말을 포함하고, 상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 입자인 것인 인조대리석에 대한 것이다.

Description

높은 광 투과도를 갖는 인조대리석
본 출원은 2020년 11월 27일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10- 2020-0163210호 및 2021년 6월 23일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2021-0081755호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 높은 광 투과도를 갖는 인조대리석에 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 천연 규암류와 유사하면서도 광 투과도가 우수한 인조대리석을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시상태는 바인더 수지, 무기 입자 및 석영 분말을 포함하고, 상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 입자인 것인 인조대리석을 제공한다.
본 발명의 추가의 실시상태에 있어서, 상기 실시상태에 따른 인조대리석의 상기 무기 입자는 바륨 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하이다.
본 발명의 추가의 실시상태에 있어서, 상기 실시상태에 따른 인조대리석은 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여 상기 무기 입자 500 내지 700 중량부 및 상기 석영 분말 200 내지 400 중량부를 포함한다.
본 발명의 추가의 실시상태에 있어서, 상기 실시상태에 따른 인조대리석의 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 90 중량% 이상 포함한다.
본 발명의 추가의 실시상태에 있어서, 상기 실시상태에 따른 인조대리석의 석영 분말의 SiO2 함량은 99.5 중량% 이상 100 중량% 이하이다.
본 발명의 추가의 실시상태에 있어서, 상기 실시상태에 따른 인조대리석의 석영 분말의 SiO2 함량은 99.5 중량% 이상 100 중량% 이하이며, 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하이다.
본 발명의 추가의 실시상태에 있어서, 상기 실시상태에 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% 이하이다.
본 발명의 추가의 실시상태에 있어서, 상기 실시상태에 따른 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 일 실시상태에 있어서, 상기 실시상태에 따른 인조대리석이 엑스선 조사시 파란색을 띈다. 본 발명의 일 실시상태는 엑스선 조사시 파란색을 띄는 인조대리석을 제공한다.
본 발명의 인조대리석은 시각적인 깊이감, 광 투과성을 갖고 있으며, 육안으로 관찰 시 천연 규암과 유사한 특징이 있다.
도 1은 실시예 1의 인조대리석 샘플의 뒤에서 백라이트로 조명을 가할 때 앞에서 보이는 것을 보여주는 사진이다.
도 2는 비교예 1의 인조대리석 샘플의 뒤에서 백라이트로 조명을 가할 때 앞에서 보이는 것을 보여주는 사진이다.
도 3은 실시예 1과 비교예 11의 인조대리석 샘플에 대한 엑스선 스캔 결과를 보여주는 이미지이다.
도 4는 엑스선 조사시 나타날 수 있는 파란색과 녹색의 RGB값을 예시한 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 바인더 수지, 무기 입자 및 석영 분말을 포함하고, 상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 입자인 것인 인조대리석을 제공한다. 이 실시상태에 따른 인조대리석은 무기 입자로서 바륨 원소를 포함하는 입자를 포함함으로써 천연 규암류와 유사하면서도 광 투과도가 우수한 특성을 가질 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 인조대리석은 바인더 수지, 무기 입자 및 석영 분말을 포함하고, 상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함한다. 상기 무기 입자는 바륨 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하, 바람직하게는 15 중량% 이상 25 중량% 이하일 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 인조대리석은 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여 상기 무기 입자 500 내지 700 중량부 및 상기 석영 분말 200 내지 400 중량부를 포함할 수 있다. 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 90 중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 상기 석영 분말의 평균 SiO2 함량은 99.5 중량% 이상 100 중량% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시상태는 엑스선 조사시 파란색을 띄는 인조대리석을 제공한다. 전술한 실시상태들에 따른 인조대리석은 엑스선 조사시 파란색을 띌 수 있다. 이와 같은 성질은 후술하는 재료, 특히 바륨 원소를 포함하는 무기 입자를 포함하는 경우 달성될 수 있다. 엑스선은 특별히 한정되지 않으며, 상기 엑스선 조사는 예컨대 Rapiscan사의 엑스선 스캐너에 의하여 수행될 수 있다. 여기서, 파란색이란 육안으로 관찰시 관찰되는 색상이다. 예컨대, 파란색을 띈다는 것은, 측정 대상인 인조대리석에 엑스선 조사를 하였을 때, 동일한 조건에서 엑스선 조사된 비교 대상인 인조대리석, 즉 퓨즈드 실리카(Fused Silica) 원재료, 퓨즈드 실리카 및 광물 석영(쿼츠/Quartz) 중 하나 또는 둘과 바인더로만 이루어진 인조대리석에 비하여 상대적으로 파란색을 나타내는 경우를 포함한다. 또한, 상기 파란색을 띈다는 것은 엑스선 조사된 상태를 이미지 스캐닝 후 RGB 값을 측정하였을 때 G값이 100 이하, B값이 100 이상인 경우를 의미한다. RGB값은 각각 255 최대값을 기준으로 하는 값이며, 측정 장비로는 Rapiscan사 엑스선 스캐너를 사용할 수 있다. RGB값은 엑스선 스캐너를 통과시켰을 때 보이는 화면을 촬영한 이미지를 스캔하여 비교함으로써 측정할 수 있다. 예시적으로 공개프로그램, 예컨대 알씨를 사용하여 마우스 커서를 올리면 해당 위치의 RGB 값을 쉽게 확인할 수 있고, 다른 여러가지 그래픽 툴을 이용해 RGB 값을 확인하는 것은 일반적이며, 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있다. 동일한 사진 이미지 파일이라면 오차없이 R,G,B 값을 획득할 수 있다. 100 이하, 100 이상은 임의의 수치이며, 녹색, 파란색 등의 색상을 구분할 때, 임의의 색상을 정의하기 위한 값이다. R값에 따라 다를 수 있으나, G가 100이하, B가 100이상인 경우 파란색으로 분류될 수 있다. 예컨대, R 50, G80, B150은 파란색으로 확인되었으나, R50, G150, B150 및 R50, G150, B80은 녹색으로 관찰된다.
이하 본 발명을 자세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, "광 투과성"란 가시광선이 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 및/또는 휘도가 400 cd/m2 이상인 것을 의미할 수 있다.
바인더 수지
본 발명의 인조대리석 및/또는 인조대리석의 영역은 바인더 수지를 포함한다.
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 석영 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 석영 분말과의 결합력을 향상시키는 데 유리하고, 7 중량부 이하로 포함될 때 원재료 단가를 낮추는데 유리하다.
무기 입자
본 발명의 인조대리석 및/또는 인조대리석의 영역은 무기 입자로서 상기 바륨 원소를 포함하는 입자를 포함한다. 상기 무기 입자는 입도가 0.1 mm 내지 4 mm 이다. 상기 입도는 Beckman coulter LS 13 320 Particle size analyzer 입도분석기를 사용하여 측정할 수 있다. 바람직하게는 상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 비정질 유리 입자이다. 더욱 바람직하게는 본 발명의 유리 입자는 입자 내 바륨(Ba) 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하인 유리 입자이다.
본 명세서에서, “입자 내 함량”으로 기재된 표현은 입자 100 중량%을 기준으로 한 것이다. 상기 무기 입자는 상기 무기 입자 100 중량%를 기준으로 바륨(Ba) 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 15 중량% 이상 25 중량% 이하일 수 있다. 상기 무기 입자에 포함된 바륨 원소의 함량은 상기 인조대리석 100 중량%를 기준으로 5 중량% 이상 25 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 10 중량% 이상 15 중량% 이하일 수 있다.
무기 입자로 입자 내 바륨 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하인 유리 입자를 사용하여 제조한 인조대리석은 무기 입자로 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상이고 100 중량% 이하인 결정질 석영 입자를 사용하여 제조한 인조대리석보다 광 투과도가 더 높다. 또한 본 발명의 무기 입자로 입자 내 바륨 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하인 유리 입자를 사용하여 제조한 인조대리석은 무기 입자로 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상이고 100 중량% 이하인 결정질 석영 입자를 사용하여 제조한 인조대리석보다 휘도가 더 높다.
본 발명에서 사용되는 무기 입자는 입자 내 바륨(Ba) 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하이고 더욱 바람직하게는 15 중량% 이상 25 중량% 이하이다.
유리는 비정질이므로, 본 발명의 바륨 원소를 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 무기 입자 내 바륨 원소의 존재는 엑스선 스캔에 의하여 검출할 수 있다. 상기 무기 입자 내 바륨 원소의 함량은 XRF(X-Ray Fluorescence spectroscopy)에 의하여 측정될 수 있다. 상기 무기 입자 내 바륨(Ba) 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하 검출되는 것이 바람직하며, 15 중량% 이상 25 중량% 이하로 검출되는 것이 더욱 바람직하다. 바륨 원소 함량이 상기 범위를 벗어나더라도 유리 입자 자체의 투명도는 양호할 수 있으나, 유리 입자를 이용하여 인조대리석을 제조 시 육안으로 보아도 인조대리석이 푸른빛 내지 옥색 빛을 띠어 최종 사용 목적에 따라 사용하기 부적법할 수 있다. 즉, 바륨(Ba) 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하인 무기 입자를 이용하여 인조대리석을 만들어야 푸른빛 내지 옥색 빛을 띠지 않고 색상이 양호하고 제품성이 우수한 인조대리석을 제조할 수 있다.
인조대리석 내 바륨 원소의 함량은 하기와 같이 확인할 수 있다. 바륨 원소를 포함하는 무기 입자를 사용하여 인조대리석을 제조하는 경우, 인조대리석 내에 바륨 원소가 포함되게 된다. 이렇게 바륨 원소가 일정 함량 이상 포함된 인조대리석을 엑스선을 이용하여 스캔하면, 엑스선 촬영된 이미지에 인조대리석이 푸른색으로 나타나게 된다. 무기 입자 내 바륨 원소 함량은 XRF(X-Ray Fluorescence spectroscopy)에 의하여 측정될 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 유리 입자는 입도가 0.1 내지 4 mm 인 유리 입자일 수 있으며, 또한 입자로 분쇄 전 유리 판형 기준으로, UV/VIS 분광 광도계로 측정시 가시광선 영역에서 90% 이상의 투과도를 갖는 고투명 유리 입자일 수 있다.
필요에 따라, 상기 무기 입자로 바륨 원소를 포함하는 입자 외에, 추가로 비정질 실리카 입자 및/또는 결정질 석영 입자를 더 포함할 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.
상기 비정질 실리카 입자는 비정질 용융 실리카 입자일 수 있으며, 상기 비정질 실리카 입자는 고투명 비정질 용융 실리카 입자로도 본 명세서에서 불릴 수 있다. 상기 비정질 용융 실리카 입자는 입도가 0.1 내지 4 mm 인 비정질 용융 실리카 입자일 수 있다. 또한 상기 비정질 용융 실리카 입자는 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 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상, 바람직하게는 99.6 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 99.7 중량% 이상이면 인조대리석의 광 투과도는 더욱 좋아진다.
상기 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 가능하다. XRF는 일반적으로 입자들을 펠렛으로 만든 후 측정하여 확인할 수 있고, XRD는 입자 상태 또는 인조대리석 상태에서 측정하여 확인할 수 있다.
상기 결정질 석영 입자는 고투명 결정질 석영 입자로도 본 명세서에서 불릴 수 있다.
이때, 결정질 석영 입자는 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%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 SiO2 함량이 99.5 중량% 미만, 예컨대, 99.4 중량% 이하가 되는 경우 인조대리석의 광 투과도가 낮아질 수 있다. 그러므로 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상인 결정질 석영 입자인 것이 바람직하다.
석영 분말
본 발명의 인조대리석 및/또는 인조대리석의 영역은 석영 분말을 포함한다. 이때 석영 분말이란 입도가 0.1 mm 이하인 석영 분말을 의미한다. 상기 입도는 Beckman coulter LS 13 320 Particle size analyzer 입도분석기를 사용하여 측정할 수 있다. 본 발명의 석영 분말은 고투명 결정질 석영 분말로도 본 명세서에서 불릴 수 있다.
본 발명의 석영 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% 이하인 것이 바람직하며, 바람직하게는 99.6 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 99.7 내지 100 중량%이며, 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 석영 분말의 SiO2의 함량은 XRF(X-Ray Fluorescence spectroscopy)로 함량을 정량분석하여 확인할 수 있다. 이때 일반적으로 분말들을 펠렛으로 만든 후 측정하여 확인한다.
석영 분말은 입자의 크기가 작기 때문에 자체 산란이 발생하게 된다. 그러므로 인조대리석의 내부 광 투과도를 높이기 위하여 본 발명의 인조대리석은 SiO2 함량이 99.5 중량% 이상인 결정질 석영 분말을 포함한다. 만약 석영 분말의 SiO2 함량이 99.5 중량% 미만인 경우, 인조대리석의 내부 광 투과도가 낮아, 본 발명의 목적으로 하는 광 투과도가 높은 인조대리석을 제조하기 어려울 수 있다.
인조대리석
본 발명의 인조대리석 및/또는 인조대리석의 임의의 영역은 바인더 수지, 무기 입자 및 석영 분말을 포함한다.
바람직하게는 본 발명의 인조대리석 및/또는 인조대리석의 임의의 영역은 바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 입자 500 내지 700 중량부 및 석영 분말 200 내지 400 중량부를 포함하고,
상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 유리 입자이며,
상기 석영 분말은 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%이며 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하일 수 있다.
상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 90 중량% 이상 포함할 수 있다.
이때, 바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 입자는 500 내지 700 중량부로 포함되며, 바람직하게는 550 내지 650 중량부로 포함된다. 이때, 바인더 수지 100 중량부에 대하여 석영 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, 석영 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 입자는 바륨 원소를 포함하는 유리 입자이며,
상기 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 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, 석영 분말 200 내지 400 중량부, 바람직하게는 250 내지 350 중량부를 포함하고,
상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 유리 입자이며,
상기 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 임의의 영역을 포함하는 인조대리석에 대한 것이다.
상기 인조대리석에 있어서, 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 포함하고, 상기 불포화 폴리에스테르 수지는 불포화 폴리에스테르 고분자 및 비닐계 단량체를 100 : 30 내지 70 중량비로 포함할 수 있다.
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 20% 이하이며, 바람직하게는 3% 이상 20% 이하이고, 더욱 바람직하게는 6% 이상 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. 상기 백라이트는 점광원, 예컨대 휴대폰 백라이트를 사용할 수 있다.
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 석영 분말을 포함하는 인조대리석 조성물을 제조하는 단계로서, 상기 인조대리석 조성물은 바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 입자 500 내지 700 중량부 및 석영 분말 200 내지 400 중량부를 포함하고, 상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 유리 입자이며, 상기 석영 분말은 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%이며 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하인 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 석영 분말을 포함하는 인조대리석 조성물을 제조하는 단계는 무기 입자에 바인더 수지를 혼합하는 단계 및 상기 무기 입자와 바인더 수지의 혼합물에 석영 분말을 혼합하는 단계를 포함한다. 무기 입자와 바인더 수지를 먼저 혼합하여 무기 입자의 표면에 바인더 수지가 감싸지도록 할 수 있으며, 그 후 석영 분말을 혼합함으로써 무기 입자와 석영 분말 사이에 바인더 수지가 분포하도록 함으로써 재료들을 균일하게 혼합할 수 있다. 이와 같은 순서로 혼합을 수행함으로써 바인더 수지, 무기 입자 및 석영 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 입자로 바륨 원소를 포함하는 유리 입자를 혼합하고 상기 혼합물을 잘 섞어준 후, 석영 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 입자로 바륨 원소를 포함하는 유리 입자를 혼합하고 상기 혼합물을 잘 섞어준 후, 석영 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 입자로 바륨 원소를 포함하는 유리 입자를 혼합하고 상기 혼합물을 잘 섞어준 후, 석영 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 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 석영 분말을 포함하고, 상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 입자인 것인 인조대리석, 또는 엑스선 조사시 파란색을 띄는 인조대리석이며, 바람직하게는 바인더 수지 100 중량부에 대하여 무기 입자 500 내지 700 중량부 및 석영 분말 200 내지 400 중량부를 포함하고, 상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 유리 입자이며, 상기 석영 분말은 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%이며 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하인 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.
<재료 및 방법>
고투명 비정질 유리 입자는 입도가 0.1 내지 2.5 mm의 직경을 갖는 고투명 비정질 유리 입자를 사용하였다. 또한 상기 고투명 비정질 유리 입자는 입자로 분쇄 전 유리 판형 기준으로, UV/VIS 분광 광도계로 측정시 가시광선 영역에서 90% 이상의 투과도를 갖는 유리 입자이다. 이때, 본 시험에서는 바륨 원소의 함량이 17 중량%인 고투명 비정질 유리 입자와, 바륨 원소를 함유하지 않는 고투명 비정질 유리입자를 사용하였다.
고투명 결정질 석영 분말은 입도가 0.1 mm 이하의 직경을 갖는 고투명 결정질 석영 분말을 사용하였다. 또한 상기 고투명 결정질 석영 분말은 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하인 것이다. 이때, 본 실험에서는 SiO2 함량에 따른 여러 종류의 석영 분말을 사용하였다.
즉, SiO2 함량이 99.7 중량% 이상 100 중량% 이하이며, 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말, SiO2 함량이 99.5 중량% 이상 99.7 중량% 미만이며, 평균 SiO2 함량이 99.5 중량%인 고투명 결정질 석영 분말, SiO2 함량이 99.4 중량% 이상 99.5 중량% 미만이며, 평균 SiO2 함량이 99.4 중량%인 투명 결정질 석영 분말을 사용하였다.
비교예에서 사용한 불투명 결정질 석영 입자는 인조대리석, 바람직하게는 이스톤 업계에서 일반적으로 사용하는 입자이며, 입도가 0.1 내지 2.5 mm 인 불투명 결정질 석영 입자를 사용하였다. 또한 상기 불투명 결정질 석영 입자는 SiO2 함량이 99.2 중량% 이상 99.4 중량% 이하이며, 평균 SiO2 함량이 99.2 중량%인 것이다.
불투명 결정질 석영 분말은 입도가 0.1 mm 이하인 불투명 결정질 석영 분말을 사용하였다. 또한 상기 불투명 결정질 석영 분말은 SiO2 함량이 99 중량% 이상 99.4 중량% 미만이며, 평균 SiO2 함량이 99.2 중량%인 불투명 결정질 석영 분말을 사용하였다.
고투명 결정질 석영 입자는 입도가 0.1 내지 2.5 mm 인 고투명 결정질 석영 입자를 사용하였다. 또한 상기 고투명 결정질 석영 입자는 SiO2 함량이 99.7 중량% 이상 100 중량% 이하이며, 결정화도가 100%인 석영(quartz)으로 되어 있다.
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.
인조대리석 샘플의 빛 투과율 측정 방법은 하기와 같다. 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.
<실시예 1>
바인더 수지 조성물에 바륨 원소 함량이 17 중량%인 고투명 비정질 유리 입자를 혼합하고, Planetary mixer 를 사용하여 잘 섞어주었다. 그리고 상기 혼합물에 고투명 결정질 석영 분말을 첨가하여 혼합하고 잘 섞어 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 빼내 인조대리석을 제조하였다. 상기 인조대리석의 사방을 재단한 후 표면을 매끄럽게 연마하여 인조대리석 샘플을 제조하였다.
이때, 바인더 수지 조성물 100 중량부에 대하여 바륨 원소 함량이 17 중량%인 고투명 비정질 유리 입자 600 중량부, 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 300 중량부를 사용하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1에서 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 대신 평균 SiO2 함량이 99.5 중량%인 고투명 결정질 석영 분말을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1에서 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 대신 평균 SiO2 함량이 99.4 중량%인 투명 결정질 석영 분말을 사용하고, 고투명 비정질 유리 입자 대신 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 입자를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 2>
상기 비교예 1에서 고투명 결정질 석영 분말 대신 평균 SiO2 함량이 99.2 중량%인 불투명 결정질 석영 분말을 사용한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 3>
상기 실시예 1에서 바륨 원소 함량이 17 중량%인 고투명 비정질 유리 입자 대신 바륨 원소를 함유하지 않은 고투명 비정질 유리 입자를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 4>
상기 비교예 3에서 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 대신 평균 SiO2 함량이 99.5 중량%인 고투명 결정질 석영 분말을 사용한 것을 제외하고 비교예 3과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 5>
상기 비교예 3에서 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 대신 평균 SiO2 함량이 99.4 중량%인 투명 결정질 석영 분말을 사용한 것을 제외하고 비교예 3과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 6>
상기 비교예 3에서 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 대신 평균 SiO2 함량이 99.2 중량%인 불투명 결정질 석영 분말을 사용한 것을 제외하고 비교예 3과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 7>
상기 실시예 1에서 고투명 비정질 유리 입자 대신 SiO2 함량이 99.2 중량%인 불투명 결정질 석영 입자를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 8>
상기 비교예 7에서 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 대신 SiO2 함량이 99.5 중량%인 고투명 결정질 석영 분말을 사용한 것을 제외하고 비교예 7과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 9>
상기 비교예 7에서 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 대신 SiO2 함량이 99.4 중량%인 투명 결정질 석영 분말을 사용한 것을 제외하고 비교예 7과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 10>
상기 비교예 7에서 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 대신 SiO2 함량이 99.2 중량%인 불투명 결정질 석영 분말을 사용한 것을 제외하고 비교예 7과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 11>
상기 실시예 1에서 고투명 비정질 유리 입자 대신 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 입자를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
<비교예 12>
상기 비교예 11에서 평균 SiO2 함량이 99.7 중량%인 고투명 결정질 석영 분말 대신 평균 SiO2 함량이 99.5 중량%인 고투명 결정질 석영 분말을 사용한 것을 제외하고 비교예 11과 동일한 방법으로 인조대리석 샘플을 제조하였다.
즉, 상기 실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 12의 인조대리석 샘플들에 사용한 재료의 중량 비율은 하기와 같다(표 1). 이때 표 1에서 SiO2 함량은 입자 또는 분말의 SiO2 함량의 평균값이다.
　 바인더 수지 조성물 무기입자 분말
고투명 비정질 유리 입자(Ba 원소 17 중량%) 고투명 비정질 유리 입자(Ba 원소 미함유) 고투명 결정질 석영 입자 (SiO2, 99.7%) 불투명 결정질 석영 입자 (SiO2, 99.2%) 고투명 결정질 석영 분말(SiO2, 99.7%) 고투명 결정질 석영 분말(SiO2, 99.5%) 투명 결정질 석영 분말(SiO2, 99.4%) 불투명 결정질 석영 분말(SiO2, 99.2%)
실시예 1 To 100 600 　 　 300 　 　 　
실시예 2 To 100 600 　 　 　 300 　 　
비교예 1 To 100 　 　 600 　 　 300 　
비교예 2 To 100 　 　 600 　 　 　 300
비교예 3 To 100 　 600 　 300 　 　 　
비교예 4 To 100 　 600 　 　 300 　 　
비교예 5 To 100 　 600 　 　 　 300 　
비교예 6 To 100 　 600 　 　 　 　 300
비교예 7 To 100 　 　 600 300 　 　 　
비교예 8 To 100 　 　 600 　 300 　 　
비교예 9 To 100 　 　 600 　 　 300 　
비교예 10 To 100 　 　 600 　 　 　 300
비교예 11 To 100 　 　 600 300 　 　 　
비교예 12 To 100 　 　 600 　 300 　 　
<실험예 1>
상기 실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 12의 인조대리석 샘플들에 대하여 탁도계(Nippon denshoku사의 NDH 5000)를 사용하여 빛 투과율을 측정하였다. 그 결과, 실시예 1 내지 2의 인조대리석 샘플들은 모두 전투과율이 6.00%를 초과하는 우수한 투과율을 보였다. 그러나 비교예 3 및 4를 제외하고 나머지 비교예들은 모두 전투과율이 낮았으며, 비교예 3 및 4는 인조대리석이 옥색 빛 또는 푸른빛을 띠어 제품성이 낮았다.(표 2).
전투과율(%)
실시예 1 12.79
실시예 2 10.17
비교예 1 3.51
비교예 2 3.19
비교예 3 7.09
비교예 4 6.11
비교예 5 4.33
비교예 6 4.24
비교예 7 3.88
비교예 8 3.11
비교예 9 2.24
비교예 10 1.92
비교예 11 7.56
비교예 12 7.02
<실험예 2> 상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 12의 인조대리석 샘플들에 대하여 샘플 뒤에서 백라이트로 조명을 비추고 샘플 앞에서 육안으로 관찰하였다. 이때 인조대리석 샘플은 가로 7 cm, 세로 7 cm, 두께 1.5 cm 의 샘플을 이용하였으며, 백라이트는 60 루멘(lumen)의 빛으로 백라이트가 인조대리석에 접촉하도록 바짝 붙여서 비추었고 광원은 스마트폰의 LED 후면 라이트(삼성 갤럭시 S7)를 이용하였다.
그리고 인조대리석 표면 약 5 cm 위에서 휘도계(KONICA MINOLTA의 Luminance Meter LS-160)를 이용하여 휘도를 측정하였다.
그 결과, 실시예 1 내지 2의 인조대리석 샘플들은 모두 휘도가 1000 cd/m2를 초과하여 우수한 휘도를 보였다. 그러나 비교예 3 및 4를 제외하고 나머지 비교예들은 모두 휘도가 낮았으며, 비교예 3 및 4는 인조대리석이 옥색 빛 또는 푸른빛을 띠어 제품성이 낮았다(표 3).
또한 실시예 1의 인조대리석 샘플은 앞에서도 불빛이 강하게 투과되는 것이 보였다. 반면, 비교예 1의 인조대리석 샘플은 빛이 산란되어 경계가 흐릿하게 보였다. 이는 인조대리석 샘플에 따른 빛 투과율의 차이 때문으로 판단되었다. 도 1은 실시예 1의 인조대리석 샘플에 뒤에서 백라이트로 조명을 가할 때 앞에서 보이는 것을 보여주는 사진이다. 도 2는 비교예 1의 인조대리석 샘플에 뒤에서 백라이트로 조명을 가할 때 앞에서 보이는 것을 보여주는 사진이다.
휘도(cd/m2)
실시예 1 1411
실시예 2 1402
비교예 1 150
비교예 2 181
비교예 3 992
비교예 4 827
비교예 5 279
비교예 6 251
비교예 7 142
비교예 8 101
비교예 9 83
비교예 10 72
비교예 11 1204
비교예 12 1004
<실험예 3>실시예 1 및 2와 비교예 11의 인조대리석 샘플에 대하여 엑스선 스캔을 수행하였다. 실시예 1 및 2는 엑스선 스캔 결과 푸른색이 관찰되었다. 실시예 1과 비교예 11의 엑스선 스캔의 이미지화한 결과는 도 3과 같다. 바륨 원소가 함유된 고투명 비정질 유리입자를 함유하는 실시예 1의 인조대리석의 경우 엑스선 촬영 결과 푸른색으로 나타나는 것이 확인되었다. 그러나 유리 입자를 함유하지 않는 비교예 11의 인조대리석들은 엑스선 촬영 결과가 초록색으로 나타나는 것이 확인되었다.

Claims (17)

  1. 바인더 수지, 무기 입자 및 석영 분말을 포함하고, 상기 무기 입자는 바륨 원소를 포함하는 입자인 것인 인조대리석.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자는 상기 무기 입자 100 중량%를 기준으로 바륨 원소 함량이 10 중량% 이상 35 중량% 이하인 것인 인조대리석.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자는 상기 무기 입자 100 중량%를 기준으로 바륨 원소 함량이 15 중량% 이상 25 중량% 이하인 것인 인조대리석.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자는 상기 인조대리석 100 중량%를 기준으로 바륨(Ba) 원소 함량이 5 중량% 이상 25 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무기 입자는 상기 인조대리석 100 중량%를 기준으로 바륨(Ba) 원소 함량이 10 중량% 이상 15 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인조대리석은 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여 상기 무기 입자 500 내지 700 중량부 및 상기 석영 분말 200 내지 400 중량부를 포함하는 것인 인조대리석.
  7. 제1항에 있어서, 상기 바인더 수지는 불포화 폴리에스테르 수지를 90 중량% 이상 포함하는 것인 인조대리석.
  8. 제1항에 있어서, 상기 석영 분말의 평균 SiO2 함량은 99.5 중량% 이상 100 중량% 이하인 것인 인조대리석.
  9. 제1항에 있어서, 상기 석영 분말은 평균 SiO2 함량이 99.5 내지 100 중량%이며, 알루미나 함량이 0.5 중량% 이하인 것인 인조대리석.
  10. 제1항에 있어서, 상기 석영 분말의 평균 SiO2 함량이 99.6 내지 100 중량%인 것인 인조대리석.
  11. 제1항에 있어서, 상기 석영 분말의 평균 SiO2 함량이 99.7 내지 100 중량%인 것인 인조대리석.
  12. 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.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 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.
  14. 제13항에 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.
  15. 제13항에 있어서, 엑스선 조사시 파란색을 띄는 인조대리석.
  16. 엑스선 조사시 파란색을 띄는 인조대리석.
  17. 제1항 내지 제12항 및 제16항 중 어느 한 항에 따른 인조대리석 영역을 포함하는 인조대리석.
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