KR100796435B1 - 스티렌-메틸메타크릴레이트 칩을 포함하는 인조대리석 및이를 이용한 조명기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스티렌-메틸메타크릴레이트(SMMA) 칩을 포함하는 인조대리석 및 이를 이용한 조명기구에 관한 것으로, (a) 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 무기충진제를 함유하는 투명칩, 및 (b) 아크릴시럽 및 무기충진제를 함유하는 불투명칩을 포함하는 인조대리석 및 이를 이용한 조명기구를 제공한다.
본 발명에 따르면, 불투명한 아크릴 칩과 투명한 SMMA 칩을 혼용하여 조명효과가 가미되지 않는 상태에서는 일반적인 인조대리석의 질감을 나타내지만, 조명을 추가하게 되면 빛 투과도 차이에 따른 입체적 효과를 구현할 수 있고, 아울러 열에 의한 일체 성형이 가능하여 2차원 뿐만 아니라 3차원적인 인테리어 조명기구의 제조도 가능하다.
스티렌-메틸메타크릴레이트, 조명기구, 인조대리석

Description

스티렌-메틸메타크릴레이트 칩을 포함하는 인조대리석 및 이를 이용한 조명기구{Artificial marble containing styrene methylmethacrylate chip and lighting fixtures using the same}
도 1은 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널과 비교예로서 UP칩을 포함하는 인조대리석 패널에 대한 빛 투과 효과를 비교한 것으로, 빛 투과 전의 사진이다.
도 2는 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널과 비교예로서 UP칩을 포함하는 인조대리석 패널에 대한 빛 투과 효과를 비교한 것으로, 빛 투과 후의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널과 비교예로서 UP칩을 포함하는 인조대리석 패널의 열성형성을 비교한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널의 열성형성을 나타낸 사진이다.
도 5는 비교예로서 UP칩을 포함하는 인조대리석 패널의 열성형성을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널을 이용한 조명기구로서, 빛 투과 전의 사진이다.
도 7은 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널을 이용한 조명기구로서, 빛 투과 후의 사진이다.
본 발명은 인조대리석 및 이를 이용한 조명기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불투명한 아크릴 칩과 투명한 SMMA 칩을 혼용하여 빛 투과도 차이에 따른 입체적 효과를 구현할 수 있고, 아울러 열에 의한 일체 성형이 가능한 인조대리석 및 이를 이용한 조명기구에 관한 것이다.
인조대리석은 천연 석분이나 광물을 수지성분(아크릴, 불포화 폴리에스테르, 에폭시 등)이나 시멘트와 배합하고 각종 안료 및 첨가제 등을 첨가하여 천연석의 질감을 구현한 인조 합성체를 통칭하는데, 대표적으로는 아크릴계 인조대리석, 폴리에스테르계 인조대리석 등을 들 수 있다.
아크릴계 인조대리석과 폴리에스테르계 인조대리석은 고체 재료에 특유한 강도와 색조를 가지고 있으며, 특히 아크릴계 인조대리석은 우수한 가공성과 내후성을 가지고 있다. 아크릴계 인조대리석은 천연 대리석과 비교하여 가볍고 비다공질이며, 천연 대리석에 뒤떨어지지 않는 우아한 색조, 뛰어난 강도 및 내후성을 가지고 있으며, 더욱이 목질과 비견될만한 우수한 가공성을 가지고 있어 천연 대리석과 차별화될 수 있다.
반면, 폴리에스테르계 인조대리석은 내후성, 내열성이 아크릴계 인조대리석 보다 열악하고 열성형이 어려워 일체성형에 많은 제약이 따르는 단점이 있으나, 충진제로 사용되는 수산화 알루미늄 등과의 굴절율이 비슷하여 중합물의 투명도가 우수함으로써 보다 천연석처럼 자연스럽고 깊이감 있는 외관 구현이 가능한 장점이 있다.
이러한 인조대리석은 최근 각종 상판재료, 드레싱 테이블, 세면대, 테이블, 벽재, 바닥마루 재료, 가구, 내장재, 간접조명패널, 인테리어 소품과 같은 다양한 용도에 사용되고 있다.
아크릴은 빛 투과도가 높은 고분자 물질로써 다양한 용도로 사용된다. 아울러 열에 의해 다른 모양으로의 성형이 용이하다. 그러나 자체적으로는 강도가 약하고 인테리어적인 효과를 내기 어려워 인조대리석으로 사용되는 경우 통상적으로는 무기물 충진제(주로 수산화 알루미늄)를 혼합하여 사용된다. 무기물 충진제를 혼합할 경우 빛 투과도는 현저히 떨어지는 약점이 있다.
일본공개특허 특개평10-17350호에는 메타크릴산메틸 60∼80 중량％와 스틸렌 20∼40 중량％를 일부 공중합한 폴리머 부분이 20∼40 중량％인 아크릴계 시럽에 적절한 양의 중합개시제 및 산가가 7∼9로 되도록 유기산이 첨가되어 상기 아크릴계 시럽 30∼50 중량부와 굴절율이 1.47∼1.53의 분체상 유리 프리트 50∼70 중량부의 혼합물을 가열 중합한 것을 특징으로 하는 아크릴계 인공대리석이 개시되어 있으며, 이 발명은 빛의 투과율이 종래의 것보다도 양호하고 기포의 발생도 없는 아크릴계의 인공대리석에 관한 것이다.
일본공개특허 특개평10-298377호에는 다관능 메타크릴레이트와 방향족 비닐 화합물을 포함하는 단량체 혼액(i) 및 방향족 비닐계 중합체(ii)로 이루어지는 중합성 시럽(P)과 부피 밀도가 0.1∼0.9 g/㎖의 범위 내에 있고 또한 아마니 기름에 대한 흡유량이 10∼200 ㎖/100g의 범위 내에 있는 중합체 분말(Q)을 포함하는 수지 조성물(A) 70∼35 중량％ 및 수산화 알루미늄 30∼65 중량％를 포함하는 중합성 조성물이 개시되어 있으며, 이 발명은 중합 경화하고 얻어지는 성형품의 투명성 및 그 밖의 각종 특성에 우수하고 특히 천연 석조 인공대리석의 모양재에 유용한 중합성 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 무기물을 함유하여 빛을 투과하지 않는 기존 아크릴 칩과 무기물을 함유함에도 불구하고 빛 투과율이 UP 수준으로 우수하고 열성형도 가능한 SMMA(Styrene Methylmethacrylate) 칩을 혼용하여 조명을 비추었을 때 입체적인 효과를 구현할 수 있는 인조대리석을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 인조대리석을 이용한 조명기구를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, (a) 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 무기충진제를 함유하는 투명칩; 및 (b) 아크릴계 수지 시럽 및 무기충진제를 함유하는 불투명칩을 포함하는 인조대리석을 제공한다.
본 발명의 인조대리석에서 투명칩과 불투명칩의 구분은 육안으로도 구별가능하나, 구체적으로는 전광선 투과율(투명도)에 의해 구별된다. 즉 투명칩의 전광선 투과율은 40 내지 60%, 불투명칩의 전광선 투과율은 10 내지 30% 정도이다. 전광선 투과율은 칩 원료 조성물을 2 ㎜ 두께의 평판으로 경화시킨 후 Hazemeter로 측정한다.
본 발명에서 사용되는 투명칩은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부; 및 무기충진제 100 내지 200 중량부를 포함한다.
상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 10 내지 50 중량부; 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 50 내지 90 중량부로 이루어지며, 특히 스티렌 10 내지 70 중량부를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 무기충진제는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 알루민산 칼슘 중에서 선택되는 1종 이상으로, 입자크기가 5 내지 100 ㎛인 것이 바람직하며, 또한 상기 무기충진제가 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제 또는 스테아린산으로 표면처리된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 (a) 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 무기충진제를 함유하는 평판을 제조한 후 이를 분쇄하여 투명칩을 제조하는 단계; (b) 아크릴계 수지 시럽 및 무기충진제를 함유하는 평판을 제조한 후 이를 분쇄하여 불투명칩을 제조하는 단계; 및 (c) 인조대리석 원료로 상기 투명칩 및 불투명칩을 적용하는 단계를 포함하는 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 무기충진제를 함유하는 투명칩; 및 (b) 아크릴계 수지 시럽 및 무기충진제를 함유하는 불투명칩을 포함하는 인조대리석을 자재로 사용한 조명기구를 제공한다.
본 발명의 인조대리석을 조명기구에 적용할 때 인조대리석을 미리 설정된 크기로 절단한 후 미리 설계된 형태로 열성형하거나 혹은 판재 그대로 사용할 수 있으며, 특히 조명기구의 프론트 패널(Front panel)로 사용할 수 있다.
본 발명의 인조대리석은 불투명한 아크릴 칩과 투명한 SMMA 칩을 혼용하여 조명효과가 가미되지 않는 상태에서는 일반적인 인조대리석의 질감을 나타내지만, 조명을 추가하게 되면 빛 투과도 차이에 따른 입체적 효과를 구현할 수 있으며, 특히 열가소성 특성으로 인하여 열에 의한 일체 성형이 가능하여 2차원 뿐만 아니라 3차원적인 인테리어 조명기구의 제조도 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 인조대리석 및 이를 이용한 조명기구의 제조과정을 구체적으로 설명한다.
먼저, 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 무기충진제를 함유하는 투명칩을 제조한다.
본 발명에서 사용되는 투명칩은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부; 및 무기충진제 100 내지 200 중량부를 포함하며, 바람직하게는 가교성 단량체 0.5 내지 10 중량부, 중합개시제 0.1 내지 5 중량부, 연쇄이동제 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하며, 소포제, 커플링제, 안료나 염료, 자외선 흡수제, 난연제, 이형제, 중합억제제, 내열안정제, 산화방지제 등과 같은 첨가 제가 추가될 수 있다.
본 발명에서 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체를 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물에 넣고 40 내지 60℃에서 용해시켜 제조한 것으로, 상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부 중에서 공중합체의 함량은 10 내지 50 중량부이고, 상기 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물의 함량은 50 내지 90 중량부인 것이 바람직하다. 상기 공중합체의 함량이 10 중량부보다 적을 경우에는 반응속도 향상 및 단량체의 휘발 방지 등의 목적 달성에 효과가 없는 문제가 있고, 50 중량부보다 많을 경우에는 미용해물이 존재하기 쉽고 용해시간이 늘어나며, 점도도 과도하게 높아지는 문제가 있어서 바람직하지 않다.
스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체는 스티렌 단량체와 메틸메타크릴레이트 단량체를 중합 촉매 하에서 일반적인 중합 방식에 의해 제조되는데, 상기 공중합체는 메틸메타크릴레이트 단독 중합물에 비해 동일 수준의 광택, 투명도, 표면경도 및 저흡수성을 가지면서 우수한 내후성을 유지하며 가공성이 개선된 특성을 가진다. 본 발명의 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 100 중량부 중 스티렌의 함량은 20 내지 80 중량부가 바람직하다.
본 발명의 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부 중에서 스티렌의 총 함량은 10 내지 70 중량부가 바람직하다. 상기 스티렌의 함량이 10 중량부보다 적을 경우에는 투명성 향상효과가 크지 않은 문제가 있고, 70 중량부보다 많을 경우에는 열변형 온도의 저하 및 내후성 악화가 심해지고 그 정도가 하급 제품이라 할 수 있는 불포화 폴리에스테르계 인조대리석 수준으로 되는 문제가 있어서 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 무기충진제로는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 알루민산 칼슘 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상 혼합물이고 1.57 내지 1.62의 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 기존의 메타크릴레이트(굴절율 1.49)와 그 중합체만을 사용한 경우 충진제와의 굴절율(예를 들면, 수산화 알루미늄은 1.57 내지 1.60임)의 차이가 커서 투명도가 감소되었지만, 본 발명에서는 메틸메타크릴레이트 단량체에 굴절율이 높은 스티렌 단량체(굴절율 1.59)를 공중합시킨 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체를 사용하여 상기 굴절율 차이를 줄임으로써 그 중합물의 투명도를 향상시킬 수 있기 때문이다.
상기 무기충진제는 수지 용액과의 분산성, 제품의 기계적 강도 향상 및 침전방지 등을 위해 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제 또는 스테아린산으로 처리된 표면을 갖는 것이 바람직하다.
상기 무기충진제의 바람직한 함량은 상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부에 대하여 100 내지 200 중량부이다. 상기 함량이 100 중량부보다 적을 경우에는 인조대리석의 난연성이 약해지고 색조가 소실되며 그 강도가 크게 저하됨과 동시에 그 질감이 감소하고, 200 중량부보다 많을 경우에는 점도의 상승, 경화속도의 지연 등 작업성 저하와 인조대리석의 기계적 특성 저하를 초래한다.
또한, 상기 무기충진제의 입자크기는 5 내지 100 ㎛인 것이 바람직한데, 상기 입자크기가 5 ㎛보다 작은 경우에는 인조대리석의 광투과 성능이 떨어지고, 100 ㎛보다 클 경우에는 인조대리석의 물리적 특성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에서 사용되는 가교성 단량체(가교제)는 분자내 이중결합을 포함하는 다관능성 아크릴 단량체로서, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트 및 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물이며, 이들 중에서 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트가 특히 바람직하다. 가교성 단량체의 함량은 상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부가 바람직하다. 상기 함량이 0.5 중량부보다 적을 경우에는 중합물의 열적 성질 및 강도가 현저히 떨어지는 문제가 있고, 10 중량부보다 많을 경우에는 중합시 과도한 발열로 인한 균열발생이 생기기 쉬운 문제가 있어 바람직하지 않다.
본 발명에서는 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 조성물의 중합 및 경화를 실행하기 위하여 중합개시제가 사용된다. 상기 중합개시제는 유기 과산화물로서 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드와 같은 디아실 퍼옥사이드, 부틸하이드로 퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드와 같은 하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물이다. 아울러, 아민의 퍼옥사이드와 술폰산의 혼합물 또는 퍼옥사이드와 코발트 화합물의 혼합물을 사용하여 중합과 경화가 실온에서 수행되도록 할 수 있다. 중합개시제의 함량은 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하며, 중합촉진제와 함께 사용하는 것이 일반적이다. 상기 함량이 0.1 중량부보다 적을 경우에는 경화속도가 느리고 충분한 경화가 일어나지 않는 문제가 있으며, 5 중량부보다 많을 경우에는 오히려 경화속도가 지연되고 부분적인 미경화가 발생하기도 하는 문제가 있다.
본 발명에는 분자량을 조절하는 역할을 하는 연쇄이동제(라디칼 운반체)가 사용되는데, 상기 연쇄이동제로는 노르말도데실메르캅탄, 터어셔리도데실메르캅탄, 벤질메르캅탄 및 트리메칠벤칠메르캅탄 중에서 선택되는 메르캅탄 화합물이 바람직하다. 연쇄이동제의의 함량은 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부가 바람직한데, 상기 함량이 0.1 중량부보다 적을 경우에는 효과가 없는 문제가 있고, 5 중량부보다 많을 경우에는 경화속도가 현저히 감소하며 완전한 경화가 달성되지 않는 문제가 있다.
이외에도 상기 수지 조성물은 통상적으로 알려진 인조대리석의 첨가성분으로 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제; 트리메톡시실란을 주성분으로 하는 실란계, 산계 또는 티타네이트계 커플링제; 유기 또는 무기 안료나 염료; 페닐 살리실레이트계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 니켈유도체계 또는 라디칼 스캐빈저계 자외선 흡수제; 할로겐계, 인계 또는 무기금속계 난연제; 스테아린산계 또는 실리콘계 이형제; 카테콜계 또는 하이드로퀴논류계 중합억제제; 및 페놀계, 아민계, 퀴논계, 유황계 또는 인계 산화방지제, 내열안정제 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
투명칩의 제조를 위하여, 먼저 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체를 용제인 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물에 넣고 40 내지 60℃에서 용해시켜 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액을 제조하고, 여기에 무기충진제, 가교성 단량체, 중합개시제, 연쇄이동제 및 기타 첨가제를 첨가하고 잘 교반하여 수지 조성물을 제조한다.
이때, 상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액을 제조함에 있어서, 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물의 일부만으로 상기 공중합체를 용해하여 시럽을 제조하고, 이후 상기 시럽에 점도 및 스티렌 함량의 조절 목적으로 그 나머지를 혼합하여 제조할 수 있다.
이후, 상기 수지 조성물을 탈포시키고, 이동식 스틸벨트에 연속적으로 공급한다. 본 발명에서 바람직한 성형법은 연속 캐스팅 성형법으로, 액상 수지 혼합물이 이동식 스틸벨트에 공급되며, 벨트의 구동에 따라 혼합된 액상 수지 조성물이 연속적으로 이동하면서 경화가 진행된다. 다른 경화방법으로서 혼합 슬러리를 성형틀에 붓고 열풍 오븐에 넣어 경화시킬 수도 있다.
이때 경화조건은 20 내지 150℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 상기 경화온도가 20℃보다 낮을 경우에는 경화시키는데 곤란한 문제가 있고, 150℃보다 높을 경우에는 중합시 단량체의 휘발이 과도하게 발생하고 중합물의 변형 및 균열이 발생하는 문제가 생겨서 바람직하지 않고, 상기 경화시간이 30분보다 짧을 경우에는 경화를 위하여 과도한 에너지 공급이 요구되므로 150℃ 이상의 열을 가할 경우와 동일한 문제가 발생할 수 있고, 2시간보다 길 경우에는 무기충진제 및 입자 분쇄물이 침강이 발생하고 생산성도 떨어지는 문제가 있어 바람직하지 않다.
다음, 경화된 평판을 분쇄기에 투입한 후 일정 크기로 분쇄하여 투명칩을 제조한다. 이때, 분쇄기는 통상의 석재 분쇄용 밀(해머 밀 또는 커터밀)을 이용하며, 투명칩의 입자크기는 0.1 내지 10 ㎜, 바람직하게는 2.0 내지 6.0 ㎜ 범위가 적절하다. 투명칩은 상기 범위 내에서 다양한 크기로 제작하며, 메쉬 망을 사용하여 크기별로 선별한 후, 인조대리석 제조시에 각 크기별로 조합하여 사용한다.
다음, 아크릴계 수지 시럽 및 무기충진제를 함유하는 불투명칩을 제조한다. 불투명칩의 경우 베이스 수지 시럽을 제외하고 상기 투명칩의 조성과 동일하고 제조방법도 동일하다. 불투명칩에 사용되는 아크릴계 수지 시럽은 아크릴 수지 단량체 및/또는 아크릴 중합체로 이루어지며, 통상적으로는 아크릴 단량체와 중합체의 혼합물로 조성된다.
본 발명에서 사용되는 아크릴 수지 시럽의 중합가능한 단량체로는 아크릴 단량체가 좋다. 구체적으로 상기 아크릴 수지 시럽은 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 및 글리시딜메타크릴레이트 중에서 선택되는 메타크릴레이트 단량체 단독 또는 2종 이상의 혼합물이며, 메타크릴레이트 단량체 및 그 일부가 중합된 중합체의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이들 중에서 메틸메타크릴레이트가 특히 바람직하다. 시럽내의 중합체의 함량은 10 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.
다음, 인조대리석 원료에 상기에서 제조한 SMMA 투명칩 및 아크릴 불투명칩 을 적용하여 인조대리석 평판을 제조한다. 이때 원료의 조성은 아크릴계 등의 베이스수지 시럽, 무기충진제, 가교제, 중합개시제, SMMA 투명칩 및 아크릴 불투명칩 등으로 조성되며, SMMA 투명칩 및 아크릴 불투명칩의 첨가량은 베이스 수지 시럽 100 중량부에 대하여 각각 0.1 내지 50 중량부 정도가 적합하다. 또한 SMMA 투명칩 및 아크릴 불투명칩만으로도 인조대리석을 제조할 수 있다.
다음, 이 인조대리석을 미리 설정된 크기로 절단한 후 미리 설계된 형태로 열성형하거나 혹은 판재 그대로 사용하여 조명기구의 프론트 패널 등으로 사용한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널과 비교예로서 UP칩을 포함하는 인조대리석 패널에 대한 빛 투과 효과를 비교한 것으로, 각각 빛 투과 전과 후의 사진이다. 도면에서 어둡게 보이는 것이 투명칩이다.
도면에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 SMMA칩을 사용한 인조대리석 패널은 UP칩을 사용한 인조대리석 패널에 비하여 동등 이상의 우수한 광투과율과 그에 따른 입체효과를 나타내었다.
도 3은 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널과 비교예로서 UP칩을 포함하는 인조대리석 패널의 열성형성을 비교한 사진으로, 왼쪽에 있는 것이 SMMA칩을 사용한 패널이고 오른쪽에 있는 것이 UP칩을 사용한 패널이다.
도 4는 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널의 열성형성을 나타낸 사진으로, 열가소성 특징을 갖는 SMMA칩의 사용에 따라 아무런 손상없이 열성형에 의한 벤딩가공이 가능하였다.
도 5는 비교예로서 UP칩을 포함하는 인조대리석 패널의 열성형성을 나타낸 사진으로, 열경화성 특징을 갖는 UP칩의 사용에 따라 열성형에 의한 패널의 손상(왼쪽 중앙부분에 크랙)이 발생하였다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따라 SMMA칩을 포함하는 인조대리석 패널을 이용한 조명기구로서, 각각 빛 투과 전과 후의 사진이다. 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 불투명한 아크릴 칩과 투명한 SMMA 칩을 혼용하여 조명효과가 가미되지 않는 상태에서는 일반적인 인조대리석의 질감을 나타내지만(도 6), 조명을 추가하게 되면 불투명한 아크릴 칩과 투명한 SMMA 칩의 빛 투과도 차이에 따른 입체적 효과를 구현할 수 있다(도 7).
이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
1. 투명칩의 제조
메틸메타크릴레이트 45 중량부와 스티렌 30 중량부의 혼합물에 스티렌-메틸메타크릴레이트(SMMA) 공중합체로 MS 600(스티렌 함량 40 중량%, 신일철화학, 일본) 25 중량부를 용해해 제조한 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부에 수산화 알루미늄 180 중량부, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 3 중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 1 중량부, 노르말도데실메르캅탄 0.1 중량부, 소포제로서 BYK 555(BYK-Chemie사, 독일) 0.5 중량부, 커플링제로서 BYK 900(BYK-Chemie사, 독일) 1 중량부 및 자외선 안정(흡수)제로서 Hisorp-P(LG화학) 0.5 중량부를 혼합하여 수 지 조성물을 제조한 후, 연속 스틸벨트에 공급하면서 주형하여 두께 14 ㎜의 평판을 제조하여 경화시킨 다음, 경화된 평판을 분쇄기에 투입한 후 분쇄하여 입자크기 0.1 내지 10 ㎜의 투명칩을 제조하였다.
2. 불투명칩의 제조
30 중량%의 폴리메틸메타크릴레이트와 70 중량%의 메틸메타크릴레이트의 혼합물로 이루어진 메틸메타크릴레이트 시럽 100 중량부에 수산화 알루미늄 180 중량부, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 3 중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 1 중량부, 노르말도데실메르캅탄 0.1 중량부, 소포제로서 BYK 555(BYK-Chemie사, 독일) 0.5 중량부, 커플링제로서 BYK 900(BYK-Chemie사, 독일) 1 중량부 및 자외선 안정(흡수)제로서 Hisorp-P(LG화학) 0.5 중량부를 혼합하여 수지 조성물을 제조한 후, 연속 스틸벨트에 공급하면서 주형하여 두께 14 ㎜의 평판을 제조하여 경화시킨 다음, 경화된 평판을 분쇄기에 투입한 후 분쇄하여 입자크기 0.1 내지 10 ㎜의 불투명칩을 제조하였다.
3. 인조대리석 제조
28 중량%의 폴리메틸메타크릴레이트와 72 중량%의 메틸메타크릴레이트의 혼합물로 이루어진 메틸메타크릴레이트 시럽 100 중량부, 수산화 알루미늄 160 중량부, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트 0.2 중량부, t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트 0.3 중량부, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 3 중량부, 노르말도데실메르캅탄 0.2 중량부, 소포제로서 BYK 555(BYK-Chemie사, 독일) 0.2 중량부, 커플링제로서 BYK 900(BYK-Chemie사, 독일) 0.75 중량부, 자외선 안정(흡수)제로서 Hisorp- P(LG화학) 0.2 중량부, 미리 제조한 투명칩 20 중량부, 불투명칩 20 중량부를 혼합하여 인조대리석 슬러리를 제조한 후, 연속성형용 스틸벨트에서 주형 및 경화시켜 14 ㎜ 두께의 판재를 제조한 다음, 상부면을 1 ㎜, 하부면을 2 ㎜ 두께로 연마하여 천연석 질감의 인조대리석을 만들었다.
4. 조명기구의 제조
상기에서 제조한 인조대리석을 프론트 패널로 사용하여 도 6 및 도 7과 같은 조명기구를 제작하였다.
[비교예 1]
투명칩의 제조시 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 시럽 대신 25 중량%의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 75 중량%의 메틸메타크릴레이트의 혼합물로 이루어진 메틸메타크릴레이트 시럽을 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 인조대리석을 제조하였다.
[비교예 2]
투명칩의 제조시 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 시럽 대신 14.3 중량%의 메틸메타크릴레이트와 85.7 중량%의 불포화 폴리에스테르(UP) 수지(M-900, 세원화성, 한국)의 혼합물로 이루어진 불포화 폴리에스테르 수지 시럽을 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 인조대리석을 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 인조대리석에 대하여 투명칩의 투명도, 내열변색, 내후성 및 열변형온도를 하기 평가방법으로 측정하고 그 결과를 표 1에 비교하였다.
1. 투명도(%)
투명도는 2 ㎜ 두께의 경화물을 헤이즈 미터(Haze meter, Murakami Color Research Laboratory, Japan)를 이용하여 측정하였다. 측정값이 높을수록 투명한 것이다.
2. 내열변색(△E)
인조대리석 시편을 170℃에서 1시간 방치한 후 색차계를 이용하여 △E를 측정하였다. 색차가 적을수록 내열변색성이 양호한 것이다.
3. 내후성(△E)
ASTM G-53에 따라 QUV 시험기를 이용하여 촉진 내후성 테스트를 실시한 후 색차계를 이용하여 △E를 측정하였다. 색차가 적을수록 내후성이 양호한 것이다.
4. 열변형온도(℃)
ASTM D 648에 따라 측정하였다. 온도가 높을수록 열변형성이 양호한 것이다.
중합체 투명도(%) 내열변색(△E) 내후성(△E) 열변형온도(℃)
실시예 SMMA 45 0.67 2.5 102
비교예1 PMMA 18 0.17 1.8 106
비교예2 UP 48 4.68 7.3 94
상기 표 1에 따르면, 실시예의 SMMA칩은 비교예 2의 UP칩과 동등 수준의 투명도를 나타냄에 따라, 인조대리석에서 아크릴 불투명칩과 조화를 이루어 상호 투과도 차이에 따른 입체적 효과가 구현되었다. 그러나, 비교예 1의 경우 PMMA칩의 투명도가 떨어져 불투명칩과 구분되지 않았으며, 비교예 2의 경우 UP칩의 투명도는 우수하지만 열경화성 특성으로 인하여 열성형시에 도 5에서와 같이 크랙이 발생하였고 내열변색 및 내후성도 현저히 저하되었다.
본 발명의 인조대리석은 불투명한 아크릴 칩과 투명한 SMMA 칩을 혼용하여 조명효과가 가미되지 않는 상태에서는 일반적인 인조대리석의 질감을 나타내지만, 조명을 추가하게 되면 빛 투과도 차이에 따른 입체적 효과를 구현할 수 있으며, 특히 열가소성 특성으로 인하여 열에 의한 일체 성형이 가능하여 2차원 뿐만 아니라 3차원적인 인테리어 조명기구의 제조도 가능하다.

Claims (11)

  1. (a) 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 무기충진제를 함유하는 투명칩; 및 (b) 아크릴계 수지 시럽 및 무기충진제를 함유하는 불투명칩을 포함하며,
    상기 투명칩의 전광선 투과율이 40 내지 60%, 불투명칩의 전광선 투과율이 10 내지 30%이고,
    상기 투명칩은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부; 및 무기충진제 100 내지 200 중량부를 포함하며,
    상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 10 내지 50 중량부; 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 50 내지 90 중량부로 이루어지고,
    상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액은 스티렌 10 내지 70 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 무기충진제가 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 알루민산 칼슘 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무기충진제의 입자크기가 5 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 인조대리석.
  8. (a) 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 무기충진제를 함유하는 평판을 제조한 후 이를 분쇄하여 투명칩을 제조하는 단계;
    (b) 아크릴계 수지 시럽 및 무기충진제를 함유하는 평판을 제조한 후 이를 분쇄하여 불투명칩을 제조하는 단계; 및
    (c) 인조대리석 원료로 상기 투명칩 및 불투명칩을 적용하는 단계를 포함하며,
    상기 투명칩의 전광선 투과율이 40 내지 60%, 불투명칩의 전광선 투과율이 10 내지 30%이고,
    상기 투명칩은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부; 및 무기충진제 100 내지 200 중량부를 포함하며,
    상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 10 내지 50 중량부; 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 50 내지 90 중량부로 이루어지고,
    상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액은 스티렌 10 내지 70 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 인조대리석의 제조방법.
  9. (a) 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 무기충진제를 함유하는 투명칩; 및 (b) 아크릴계 수지 시럽 및 무기충진제를 함유하는 불투명칩을 포함하는 인조대리석을 자재로 사용하며,
    상기 투명칩의 전광선 투과율이 40 내지 60%, 불투명칩의 전광선 투과율이 10 내지 30%이고,
    상기 투명칩은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액 100 중량부; 및 무기충진제 100 내지 200 중량부를 포함하며,
    상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액은 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 10 내지 50 중량부; 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 50 내지 90 중량부로 이루어지고,
    상기 스티렌-메틸메타크릴레이트 수지 용액은 스티렌 10 내지 70 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 조명기구.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 인조대리석을 프론트 패널(Front panel)로 사용하는 것을 특징으로 하는 조명기구.
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