KR100938557B1 - Coloring method for nature stone - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 석재를 착색하는 방법에 있어서 석재 착색을 위한 착색방법에 있어서 무기안료, 나노 무기결합제, 분산제, 친환경 희석제로 혼합된 착색 조성물을 이용하고 석재 내의 유기물, 철의 성분을 용출시키는 공정 및 석재를 가열하여 기공을 팽창시키는 공정을 통하여 착색 조성물을 효과적으로 석재에 침투시키는 석재 착색방법 및 열경화제 또는 자외선 경화제를 이용하여 상기의 방법에 의하여 착색된 석재를 효과적으로 경화시키는 석재 착색방법에 관한 분야이다.The present invention uses a coloring composition mixed with an inorganic pigment, a nano inorganic binder, a dispersant, an environmentally friendly diluent in the coloring method for stone coloring in the method of coloring the stone and eluting the organic matter, iron components in the stone and stone It relates to a stone coloring method for effectively infiltrating the coloring composition into the stone through a process of expanding the pores by heating the method and a stone coloring method for effectively curing the stone colored by the above method using a thermosetting agent or an ultraviolet curing agent.
현대의 건설에 있어서 석재는 건설물의 구조 또는 미적기능을 더하는 내-외장재로써 이용되고 인구 증가 및 산업화의 영향으로 건설물의 수요가 증가함에 따라서 석재의 수요도 증가하고 있다. 또한 과거의 석재 수요자 대부분은 석재의 재질감에서 느끼는 자연미를 즐기기 위하여 사용하였지만 현대의 석재 수요자는 석재 고유 재질감에서 느끼는 자연미와 더불어 아름다운 색상에 대한 요구도 더해지고 그에 따라서 종래에는 석재의 색 다양성에 대한 요구를 만족시키기 위하여 많은 연구도 요구 되고 있다.In modern construction, stone is used as interior and exterior materials to add structure or aesthetic function of the construction, and the demand for stone is increasing as the demand for construction is increased due to the increase of population and industrialization. In addition, most of the stone consumers in the past used to enjoy the natural beauty felt in the texture of the stone, but the modern stone consumer adds to the natural beauty felt in the unique texture of the stone and demands for the beautiful color, and accordingly, the demand for the color diversity of the stone Much research is required to satisfy this problem.
이와 관련하여 국내등록특허 10-0837610은 석재 착색용 조성물 및 이를 이용한 석재의 착색방법에 관한 공지기술로써 유기용매 50～72wt%, 염료 0.2～4wt%, 결합제 1～30wt%, 비황변성 이소시아네이트계 경화제 0.5～15wt%, 침투제 5～10wt%를 포함하는 착색 조성물을 이용하여 석재를 착색하고 착색된 석재의 표면에 코팅제를 도포하여 석재 표면을 강화시키는 방법에 관한 것이다. 상기의 기술은 석재의 황화 현상을 줄이기 위하여 비황변성 이소시아네이트계 경화제를 이용하고 착색 조성물을 석재 내부에 효과적으로 침투시키기 위하여 침투제를 이용하였으며 착색이 완료된 석재 표면의 보호를 위하여 코팅제로써 코팅하였지만 그 착색방법이 단순하여 착색 조성물을 석재 내부로 효과적으로 침투시키기 어렵고, 염료 및 결합제가 일반적인 것이어서 유해 VOC물질을 많이 포함하며 석재의 기공을 통한 침투가 효과적이지 못한 문제가 있다.In this regard, Korean Patent No. 10-0837610 discloses a 50-72wt% organic solvent, 0.2-4wt% dye, 1-30wt% binder, and a non-yellowing isocyanate curing agent. It relates to a method of coloring a stone using a coloring composition containing 0.5 to 15 wt% and a penetrant 5 to 10 wt% and applying a coating agent to the surface of the colored stone to strengthen the stone surface. The above technique uses a non-yellowing isocyanate-based curing agent to reduce the yellowing of the stone, a penetrating agent to effectively penetrate the coloring composition into the inside of the stone, and coated with a coating agent to protect the surface of the finished stone. It is difficult to effectively penetrate the colored composition into the stone simply because it is simple, and dyes and binders are common, and thus contain a lot of harmful VOC material and the penetration through the pores of the stone is not effective.
또한 국내공개특허 10-2004-0023513은 석재의 착색방법에 관한 공지기술로써 석재를 선별하여 일정한 크기로 재단하고, 재단된 상기 석재의 표면을 다듬는 단계; 표면이 다듬어진 상기 석재는 고압의 에어를 이용하여 세척하는 단계; 유성결합제에 침투성 안료(나염)와 희석 탄화수소 용제 속에 유용성 염료를 각각 용해시키는 단계; 안료인 빙초산과 명반을 소량의 염산과 함께 희석하여 용해시키는 단계; 상기 단계를 거쳐 혼합 생성된 착색제가 저장된 초음파수조에 가공된 석재를 침적시킨 상태에서 초음파를 소정의 시간 동안 발진함으로써 석재에 조색하는 단계; 조색 처리된 칼라 석재를 소정의 시간 동안 건조하는 단계; 건조된 칼라 석재에 자외선 차단제를 코팅하는 단계로 구성되어 있다. 상기 공지기술의 특징은 착색 조성물이 석재 내부로 효과적으로 침투될 수 있도록 착색 조성물이 들어있는 초음파수조를 이용하여 가공된 석재를 침적시키는 것이지만 착색 조성물이 유기물질로 구성되어 있어서 유해 VOC물질을 많이 포함하여 환경과 인체에 유해한 문제와 착색 조성물과 석재의 구성성분이 상이하여 효과적인 결합을 유도하기 어려운 문제가 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-0023513 is a well-known technique for coloring a stone, selecting stones and cutting them to a predetermined size, and trimming the surface of the cut stone; Washing the stone having the polished surface by using high pressure air; Dissolving each of the oil-soluble dyes in a permeable pigment (printing) and a dilute hydrocarbon solvent in an oil binder; Dilute and dissolve the pigment glacial acetic acid and alum with a small amount of hydrochloric acid; Coloring the stone by oscillating ultrasonic waves for a predetermined time while depositing the processed stone in the ultrasonic bath in which the colorant mixed and produced through the above steps is stored; Drying the color-treated color stone for a predetermined time; It consists of coating a sunscreen on the dried colored stone. The characteristic of the known technology is to deposit the processed stone by using an ultrasonic bath containing the coloring composition so that the coloring composition can effectively penetrate into the stone, but the coloring composition is composed of organic materials and thus contains a lot of harmful VOC substances. There is a problem that is harmful to the environment and the human body and the components of the coloring composition and stone is difficult to induce effective bonding.
아울러 국내 공개특허 10-2005-0081726은 무기안료의 나노분산물을 이용한 석재의 착색처리 방법에 관한 공지기술로써 무기안료를 졸-겔법을 이용하여 나노입자로 만들고 무기안료의 나노분산물에 특수수지를 첨가하여 착색용 안료액을 만드는 단계; 석재를 선별하여 일정한 크기로 재단하고, 재단된 상기 석재의 표면을 연마하여 다듬는 단계; 표면이 다듬어진 상기 석재는 고압세척기로 물세척하여 고온건조로에서 수분을 건조하는 단계; 상기에서 생성된 착색용 안료액이 저장된 수조에 가공된 석재를 침적시킨 상태에서 하부에 초음파를 소정의 시간 동안 발진함과 동시에 고진공 상태를 형성시킴으로써 석재에 침투시켜 착색하는 단계; 착색처리된 칼라 석재를 무기안료가 특수수지로 인하여 석재에 충분히 고착하도록 소정의 시간동안 건조하는 단계; 건조된 칼라 석재의 표면에 플라즈마를 이용한 특수 코팅을 행하는 단계로 구성되어 있다. 상기 기술은 석재의 착색방법에 있어서 국내공개특허 10-2004-0023513와 같은 방법으로 착색용 안료액이 저장된 수조에 가공된 석재 를 침적시킨 상태에서 하부에 초음파를 소정의 시간 동안 발진하고 고진공 상태를 형성시킴으로써 석재 내부에 착색 조성물을 효과적으로 침투시키고, 착색 조성물에 있어서는 나노 분산형태의 무기안료를 이용하여 석재의 기공에 효과적으로 무기안료를 침투시키는 기술을 제시하고 있지만 착색 조성물 중에서 무기안료만이 나노 크기의 입자를 갖기 때문에 그 침투력이 떨어지며 유해 VOC물질을 많이 포함하므로 친환경적이지 못하다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-2005-0081726 is a well-known technique for the coloring process of stone using nano dispersions of inorganic pigments, and the inorganic pigments are made of nanoparticles using the sol-gel method and the special resins on the nano dispersions of inorganic pigments. Adding to form a coloring pigment liquid; Selecting and cutting the stone to a predetermined size, and polishing and trimming the surface of the cut stone; The stone having a polished surface is dried in a high temperature drying furnace by washing with water in a high pressure washer; Infiltrating and coloring the stone by oscillating ultrasonic waves for a predetermined time and forming a high vacuum state at the same time while depositing the processed stone in a water tank in which the coloring pigment liquid produced above is deposited; Drying the colored stone for a predetermined time so that the inorganic pigment is sufficiently fixed to the stone due to the special resin; It is composed of a step of performing a special coating using a plasma on the surface of the dried colored stone. In the method of coloring the stone, the ultrasonic wave is oscillated for a predetermined time in a state of depositing a processed stone in a water tank in which a coloring pigment liquid is stored by a method such as Korean Patent Publication No. 10-2004-0023513, and a high vacuum state is maintained. It is effective to infiltrate the coloring composition inside the stone by forming it, and in the coloring composition, the technique of effectively infiltrating the inorganic pigment into the pores of the stone using the nano-dispersed inorganic pigment is proposed. Because it has particles, its penetrating power is lowered and it is not environmentally friendly because it contains a lot of harmful VOC substances.
이는 착색 조성물의 석재 투과율은 착색 조성물의 분산도와 밀접한 관련이 있기 때문이다. 즉 조성물의 분산도란 전체 조성물의 각 입자들이 어느 정도나 고르게 분산되어 있느냐에 관한 수치를 나타내는 것으로써 전체 입자들의 크기가 비슷하고 분산제를 포함할 때, 조성물이 최대한 고르게 분포되고 이때의 분산도가 제일 높으며 이러한 조성물이 안정한 결합을 하기 때문에 다른 물질에 대한 투과율이 높아지게 된다.This is because the stone transmittance of the coloring composition is closely related to the dispersion degree of the coloring composition. In other words, the degree of dispersion of the composition is a measure of how evenly dispersed each particle of the composition is, and when the size of all the particles is similar and contains a dispersant, the composition is distributed as evenly as possible and the degree of dispersion at this time is the highest. It is high and the composition has a stable bond so that the transmittance to other materials is high.
또한 안료를 이용한 착색 방법에 있어서 착색 조성물은 안료, 결합제(바인더라고도 함), 희석제, 경화제 등의 성분으로 이루어져 있으며, 특히 이 성분 중에서 안료와 결합제는 착색 조성물의 주성분으로써 안료는 원하는 발색하기 위한 성분이고 결합제는 안료와 혼합하여 사용함으로써 안료를 석재와 잘 결합시켜 외부환경으로 부터 보호해주는 역할을 한다. 즉 결합제는 안료와 잘 혼합되어 분상이 이루어져야 하고 안료의 색을 잘 구현할 수 있어야 하며, 무엇보다도 외부환경에 변화되지 말아야 하고 제조공정을 통하여 유해성분을 포함하지 않는 친환경성이 중요하기 때문에 석재의 착색 방법에 관한 연구에 있어서 결합제에 관한 연구노력이 요구되고 있다.In addition, in the coloring method using a pigment, the coloring composition is composed of a component such as a pigment, a binder (also called a binder), a diluent, a curing agent, etc. Among these components, the pigment and the binder are the main components of the coloring composition, and the pigment is a component for desired color development. The binder is used in combination with the pigment to combine the pigment with the stone to protect from the external environment. In other words, the binder must be well mixed with the pigment to form powder, and can realize the color of the pigment well. Above all, the coloring of the stone is important because it must not be changed to the external environment and eco-friendliness is important because it does not contain harmful components through the manufacturing process. Research efforts on binders are required in the research on the method.
본 발명은 상기의 종래 기술에 관한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로써, 종래의 기술은 석제를 착색 조성물을 이용하여 착색하는 방법이 단순하여 착색 조성물을 석재 내부로 효과적으로 침투시키기 어렵고, 이용한 염료 및 결합제가 일반적인 것이어서 석재의 기공을 통한 침투가 효과적이지 못한 문제에 대한 해결점을 제공한다. 또한 착색 조성물이 유기물질로 구성되어 있어서 유해 VOC물질을 많이 포함하여 환경과 인체에 유해함이 발생하고 착색 조성물과 석재의 구성성분이 상이하여 효과적인 결합을 유도하기 어려운 문제에 대한 해결점을 제공하며, 착색 조성물의 분산도가 떨어져 발생하는 착색 조성물의 석재 투과율 문제를 해결하는 착색방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems related to the prior art, and the prior art has a simple method of coloring the stone using the coloring composition, which makes it difficult to effectively penetrate the coloring composition into the stone. I am common and provide a solution to the problem of infiltration through stone pores. In addition, since the coloring composition is composed of organic materials, it contains a number of harmful VOC substances, which is harmful to the environment and the human body, and the components of the coloring composition and the stone are different, thus providing a solution to a problem that is difficult to induce effective bonding. An object of the present invention is to provide a coloring method that solves the problem of stone transmittance of the coloring composition, which occurs due to the dispersion of the coloring composition.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 석재 착색을 위한 착색방법에 있어서, 무기안료 0.1~10wt%, 150nm 이하 크기의 실리카계, 알루미나계, 티타니아계 성분 중에서 1종 이상을 포함하여 만들어진 나노 무기결합제 1~20wt%, 분산제 0.1~3wt% 및 물, 알콜계 또는 에테르계 희석제 중에서 1종 이상을 포함하여 만들어진 희석제 67~98.8wt%로 혼합된 착색 조성물을 준비하는 단계(100); 소정의 크기로 절단된 석재의 표면을 연마하여 다듬고 물로 세척하는 단계(200); 상기 석재를 PH 2~6인 옥살산, 초산, 또는 염산용액에 3~24시간 침적시켜서 화학적인 방법으로써 석재 내의 유기물, 철의 성분을 용출시키고, 물리적적인 방법으로써 세척기를 이용하여 유기물, 철의 성분을 제거하는 단계(300); 상기 석재의 기공 확장을 위하여 점진적으로 100℃에서 400℃사이의 온도에서 3~6시간 가열하여 기공을 팽창시키는 단계(400); 상기 단계(100)에서 혼합된 착색 조성물을 50~90℃로 가열하고 단계(400)에서 처리된 석재를 침적시켜서 50~90℃의 온도로 12~48시간 동안 석재를 착색하는 단계(500); 상기 단계(500)에서 착색된 석재의 표면에 묻어있는 불필요한 착색 조성물을 제거하는 단계(600); 40~90℃의 열경화제 또는 자외선 경화제 용액에 상기 단계(600) 처리한 석재를 3~12시간 침적시켜서 경화제를 침투시키는 단계(700); 상기 착색 석재 내에 열경화제를 침투시킨 경우에는 전기로에서 150~200℃의 온도로 1~3시간 동안 열처리하여 착색 조성물을 경화시키고, 자외선 경화제를 침투시킨 경우에는 20~60분간 동안 자외선을 조사하여 착색 조성물을 경화시켜서 착색 조성물을 고착화하는 단계(800)로 이루어진 석재 착색방법을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention, in the coloring method for coloring the stone, inorganic pigment 0.1 ~ 10wt%, 150 nanometer or less nano-inorganic binder made by including one or more of silica-based, alumina-based, titania-based components Preparing a colored composition mixed with 1 to 20 wt%, a dispersant 0.1 to 3 wt%, and a diluent 67 to 98.8 wt%, including one or more of water, an alcoholic or ether based diluent; Polishing and polishing the surface of the stone cut to a predetermined size with water (200); The stone is immersed in an oxalic acid, acetic acid, or hydrochloric acid solution having a pH of 2 to 6 for 3 to 24 hours to elute the organic matter and iron components in the stone by a chemical method, and the organic material and iron components by using a washing machine as a physical method. Removing 300; Gradually expanding the pores by heating for 3 to 6 hours at a temperature between 100 ° C. and 400 ° C. to expand the pores of the stone; Heating the colored composition mixed in the step 100 to 50˜90 ° C. and depositing the treated stone in step 400 to color the stone at a temperature of 50˜90 ° C. for 12 to 48 hours (500); Removing the unnecessary coloring composition on the surface of the colored stone in step 500; Infiltrating the curing agent by depositing the stone treated with the step 600 in a thermosetting agent or an ultraviolet curing agent solution at 40 to 90 ° C. for 3 to 12 hours (700); In the case of infiltrating the thermosetting agent into the colored stone, heat treatment is performed at an electric furnace at a temperature of 150 to 200 ° C. for 1 to 3 hours to cure the coloring composition, and in case of infiltrating the UV curing agent, coloring is performed by irradiating ultraviolet rays for 20 to 60 minutes. It is characterized by a stone coloring method comprising the step (800) of curing the composition to fix the coloring composition.
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본 발명은 상기의 해결 수단으로써 석재의 기공을 넓게 확보하여 착색 조성물을 석재 내부로 효과적으로 침투시키는 효과가 있고, 착색 조성물이 유해 VOC물질을 포함하지 않기 때문에 환경과 인체에 유해하지 않으며 착색 조성물의 주된 성분을 무기물질로 구성함으로써 착색 조성물과 석재의 구성성분이 비슷하여 효과적인 결합을 유도하는 효과가 있다. 또한 나노 크기의 무기결합제와 착색 조성물을 이용함으로써 착색 조성물의 각 성분의 입자 크기가 달라서 분산도가 떨어지므로 발생하는 착색 조성물의 석재 투과율을 높이는 효과를 가진다.The present invention has the effect of securing a wide pores of the stone as a means of the above solution to effectively penetrate the coloring composition into the interior of the stone, and since the coloring composition does not contain harmful VOC material, it is not harmful to the environment and human body, and the main composition of the coloring composition By constituting the component with an inorganic material, the components of the coloring composition and the stone are similar, and there is an effect of inducing effective bonding. In addition, by using a nano-sized inorganic binder and a coloring composition, the particle size of each component of the coloring composition is different, so that the dispersion degree is decreased, thereby increasing the stone transmittance of the coloring composition.
본 발명은 석재 착색을 위한 착색방법에 관한 것으로 이하 본 발명을 구체적으로 설명한다.The present invention relates to a method for coloring stone, and the present invention will be described in detail below.
무기안료 0.1~10wt%, 나노 무기결합제 1~20wt%, 분산제 0.1~3wt% 및 희석제 67~98.8wt%로 혼합된 착색 조성물을 준비하는 단계(100); 소정의 크기로 절단된 석재의 표면을 연마하여 다듬고 물로 세척하는 단계(200); 상기 석재를 옥살산, 초산, 또는 염산용액에 3~24시간 침적시켜서 화학적인 방법으로써 석재 내의 유기물, 철의 성분을 용출시키고, 세척기를 이용하여 물리적인 방법으로써 유기물, 철의 성분을 제거하는 단계(300); 상기 석재의 수분 및 유기물 휘발과 기공 확장을 위하여 점진적으로 100℃에서 400℃사이의 온도에서 3~6시간 가열하여 기공을 팽창시키는 단계(400); 상기 단계(100)에서 혼합된 착색 조성물을 50~90℃로 가열하고 단계(400)에서 처리된 석재를 침적시켜서 50~90℃의 온도로 12~48시간 동안 석재를 착색하는 단계(500); 상기 단계(500)에서 착색된 석재의 표면에 묻어있는 불필요한 착색 조성물을 제거하는 단계(600); 40~90℃의 열경화제 또는 자외선 경화제 용액에 상기 단계(600) 처리한 석재를 3~12시간 침적시켜서 경화제를 침투시키는 단계(700); 상기 착색 석재 내에 침투된 경화제를 경화시켜서 착색 조성물을 고착화하는 단계(800)로 이루어진 것에 특징이 있는 석재 착색방법으로 이루어진다.Preparing a coloring composition mixed with an inorganic pigment 0.1-10 wt%, a nano inorganic binder 1-20 wt%, a dispersant 0.1-3 wt%, and a diluent 67-98.8 wt% (100); Polishing and polishing the surface of the stone cut to a predetermined size with water (200); Immersing the stone in an oxalic acid, acetic acid, or hydrochloric acid solution for 3 to 24 hours to elute the organic matter and iron components in the stone by a chemical method, and removing the organic matter and iron components by a physical method using a washer ( 300); Gradually expanding the pores by heating for 3 to 6 hours at a temperature between 100 ° C. and 400 ° C. for water and organic matter volatilization and pore expansion of the stone; Heating the colored composition mixed in the step 100 to 50˜90 ° C. and depositing the treated stone in step 400 to color the stone at a temperature of 50˜90 ° C. for 12 to 48 hours (500); Removing the unnecessary coloring composition on the surface of the colored stone in step 500; Infiltrating the curing agent by depositing the stone treated with the step 600 in a thermosetting agent or an ultraviolet curing agent solution at 40 to 90 ° C. for 3 to 12 hours (700); It is made of a stone coloring method characterized in that it comprises a step (800) of fixing the coloring composition by curing the curing agent penetrated into the colored stone.
무기안료 0.1~10wt%, 나노 무기결합제 1~20wt%, 분산제 0.1~3wt% 및 희석제 67~98.8wt%로 혼합된 착색 조성물을 준비하는 단계(100)는 통상적인 무기안료 0.1~10wt%를 포함하고, 나노 무기결합제와 희석제에 주된 기술적 사상을 부여했다. 즉 종래 기술의 무기안료만을 이용한 착색 조성물은 안료만을 나노 크기의 입자로 구성하였기 때문에 안료와 결합제 간의 분산도가 떨어져서 석재로의 투과율이 떨어지고 투과율을 높이기 위한 별도의 처리공정이 요구되었지만 본 발명에서는 나노 크기의 무기결합제에 분산제를 이용하기 때문에 종래 기술에 비하여 착색 조성물의 분산도를 높여서 별도의 처리공정 없이 착색 조성물의 석재 투과율을 높인다. 또한 본 발명의 바람직한 결합제는 150nm 이하 크기의 실리카계, 알루미나계, 티타니아계 성분 중에서 1종 이상을 포함하여 만들어진 나노 무기결합제를 첨가하는 것인데 무기 결합제 성분을 종래의 무기안료 및 대부분 석재와의 구성성분과 최대한 동일시하여 석재와 착색 조성물 간의 일체감을 높이는 구성을 하고, 조성비가 1wt%미만인 경우에는 비율이 낮아서 첨가효과가 미미하고 20wt%를 초과한 경우에는 점도가 높아 무기안료의 침투가 약해지므로 1~20wt%의 조성비로 첨가한다. Preparing a coloring composition mixed with an inorganic pigment 0.1 ~ 10wt%, nano inorganic binder 1 ~ 20wt%, dispersant 0.1 ~ 3wt% and diluent 67 ~ 98.8wt% (100) comprises 0.1 ~ 10wt% of conventional inorganic pigments In addition, major technical ideas were given to the nano-inorganic binder and the diluent. That is, since the pigment composition using only inorganic pigments of the prior art is composed of particles of nano-sized particles, the dispersion between the pigment and the binder is inferior, so that the transmittance to the stone is reduced and a separate treatment step is required to increase the transmittance. Since the dispersant is used in the inorganic binder of the size, the dispersibility of the coloring composition is increased compared to the prior art, thereby increasing the stone transmittance of the coloring composition without a separate treatment process. In addition, the preferred binder of the present invention is to add a nano-inorganic binder made of one or more of the silica-based, alumina-based, titania-based components having a size of less than 150nm, the inorganic binder component is a component of the conventional inorganic pigments and most stone In order to increase the sense of unity between the stone and the coloring composition, the composition ratio is less than 1wt%, and the ratio is low because the ratio is low, and when it exceeds 20wt%, the viscosity of the inorganic pigment is weakened. It is added in the composition ratio of 20 wt%.
또한 0.1~3wt% 조성비의 분산제는 안료의 딱딱한 침전을 방지, 유동학적 성질을 변경, 서로 다른 색의 안료가 섞여 있을 때 부력이나 범람에 기인한 색상의 변화 방지하는 효과가 있고, 무기안료와 나노 결합제가 희석제와 혼합될 때 고르게 희석되지 않을 우려가 있기 때문에 희석제와 안료, 결합제 사이에서 계면 활성 역할을 하는 분산제를 첨가한다. 이때 분산제의 조성비가 0.1wt% 미만이면 그 효과가 미미하여 바람직한 희석도를 발휘할 수 없고, 3wt%를 초과하면 착색 조성물 전체의 안정도가 떨어지기 때문에 0.1~3wt%의 조성비로써 분산제를 첨가한다.In addition, dispersants with a composition ratio of 0.1 to 3 wt% prevent the hard precipitation of pigments, change rheological properties, and prevent color changes due to buoyancy or flooding when pigments of different colors are mixed. Inorganic pigments and nano Since the binder may not be diluted evenly when mixed with the diluent, a dispersant that acts as a surfactant between the diluent, the pigment and the binder is added. At this time, if the composition ratio of the dispersant is less than 0.1wt%, the effect is insignificant and the dilution can not be exhibited, and if it exceeds 3wt%, the dispersant is added at a composition ratio of 0.1 to 3wt% because the stability of the entire coloring composition is lowered.
아울러 상기 착색 조성물의 희석제는 물, 알콜계 또는 에테르계 희석제 중에서 1종 이상을 포함하여 만들어진 것을 67~98.8wt% 이용하는데, 이는 종래에 착색 조성물의 희석도를 높이기 위하여 주로 이용한 탄화수소계 희석제가 발생시키는 유해성 VOC물질이 발생하지 않도록 하기 위함이다.In addition, the diluent of the coloring composition uses 67 ~ 98.8wt% of water, alcoholic or ether-based diluents containing at least one, which is a conventional hydrocarbon-based diluent mainly used to increase the dilution of the coloring composition This is to prevent the generation of harmful VOC substances.
또한 소정의 크기로 절단된 석재의 표면을 연마하여 다듬고 물로 세척하는 단계(200)는 착색공정 이전에 석재를 미리 연마하여 다듬음으로써 표면이 고르게 착색되고 착색가공될 석재에 묻어있는 이물질을 제거하기 위한 것이다.In addition, the step of polishing and trimming the surface of the stone cut to a predetermined size and washing with water (200) is to remove the foreign matter on the stone to be colored and processed by polishing the stone in advance before the coloring process. It is for.
상기 단계(200) 이후에는 석재를 PH 3~6인 옥살산, 초산, 또는 염산용액에 3~24시간 침적시켜서 화학적으로 석재 내의 유기물, 철의 성분을 용출시키고, 세척기를 이용하여 물리적으로 유기물, 철의 성분을 제거하는 단계(300)로써 석재가 유기물이나 철을 포함하고 있으면 착색 조성물이 석재와 안정한 결합을 할 수 없기 때문에 산성용액을 이용하여 화학적으로 유기물과 철을 제거하고, 상기의 산성용액의 PH가 3 미만이면 산도가 너무 강하여 유기물과 철뿐만 아니라 석재 자체도 손상 될 우려가 있으며 PH가 6 이상이면 산도가 약하여 유기물과 철을 완벽하게 제거할 수 없기 때문에 석재의 종류에 따라서 석재를 PH 3~6인 옥살산, 초산, 또는 염산용액에 3~24시간 침적시켜서 석재 내의 유기물과 철의 성분을 용출시키며, 석재 외부로 용출된 유기물과 철 성분을 세척기를 이용하여 제거한다.After the step 200, the stone is immersed in the oxalic acid, acetic acid, or hydrochloric acid solution of pH 3-6 for 3 to 24 hours to chemically elute the organic matter, iron components in the stone, physically organic matter, iron using a washing machine If the stone comprises an organic material or iron as a step (300) of removing the components of the coloring composition is not able to bond with the stone stable chemically using the acidic solution to remove the organic matter and iron, the acid solution of the If the pH is less than 3, the acidity is too strong to damage not only organic matter and iron, but also the stone itself. If the pH is above 6, the acidity is weak and organic matter and iron cannot be removed completely. It is immersed in oxalic acid, acetic acid, or hydrochloric acid solution of ~ 6 for 3 to 24 hours to elute the organic matter and iron components in the stone, and the organic matter and iron components eluted outside the stone Remove with a washer.
석재의 수분 및 유기물 휘발과 기공 확장을 위하여 점진적으로 100℃에서 400℃사이의 온도에서 3~6시간 가열하여 기공을 팽창시키는 단계(400)는 산성용액과 물이 침투된 상기 단계(300) 처리한 석재를 석재 내에 침투된 유기물과 물을 제거하고 석재의 기공을 확장시켜서 이후 단계(500)에서 처리되는 착색 조성물을 효과적으로 침투시키기 위함이다. 아울러 일반적인 석재는 융해점이 1,000℃ 이상이지만 400℃를 초과하여 가열처리하면 강도가 약해져서 내구성이 떨어지는 문제가 생기기 때문이고, 400℃까지 점진적으로 가열하는 것은 급격한 온도변화로 인한 석재 파손을 막기 위함이다. 또한 가열된 석재를 공기 중에서 급격하게 냉각시키면 고온의 석재가 공기와 접촉하여 냉각되기 때문에 진공상태보다도 급격한 온도 차이가 생기게 되고 이로 인하여 석재가 파손되기 때문에 가열과 냉각을 점진적으로 시행해야 한다. 이때 석재의 최종온도는 석재 내부까지 착색 조성물 침투가 용이하도록 하기 위하여 착색 조성물의 활성 적정온도인 50~90℃가 바람직하다.In step 400, the pores are expanded by heating at a temperature between 100 ° C. and 400 ° C. for 3 to 6 hours to expand the water and organic matters of the stone and expand the pores. One stone is to remove the organic matter and water penetrated into the stone and to expand the pores of the stone to effectively penetrate the coloring composition to be processed in step 500 later. In addition, the general stone has a melting point of more than 1,000 ℃ but the heat treatment is more than 400 ℃ because the strength is weakened due to the problem of durability falling, gradually heating up to 400 ℃ is to prevent the stone breakage due to rapid temperature changes. In addition, if the heated stone is rapidly cooled in the air, the hot stone is cooled in contact with the air, and thus the temperature difference is more rapid than that in the vacuum state, and thus the stone is broken. Therefore, heating and cooling should be gradually performed. At this time, the final temperature of the stone is preferably 50 ~ 90 ℃ the active titration temperature of the coloring composition in order to facilitate the penetration of the coloring composition to the inside of the stone.
상기 단계(100)에서 혼합된 착색 조성물을 50~90℃로 가열하고, 기공 확장처리 단계(400)를 거친 석재를 착색 조성물에 침적시켜서 50~90℃의 온도로 12~48시간 동안 석재를 착색하는 단계(500)는 석재 착색의 주공정으로써 석재의 내부까지 착색 조성물을 침투시키기 위하여 상기 단계(400)에서 가공된 석재의 확장된 기공을 유지시킬 필요가 있고, 착색 조성물이 최대의 활성도를 갖도록 석재의 종류에 따라서 12~48시간 동안 침적조의 온도를 50~90℃로 유지한다. 즉 침적조의 온도가 50℃ 미만이 되면 착색 조성물의 침투력과 활성도가 떨어져서 석재의 내부까지 안정적으로 착색시킬 수 없고, 90℃ 이상이 되면 착색 조성물의 물, 알콜계 또는 에테르계 희석제가 지나치게 활성화되어서 무기안료, 나노 무기결합제와의 결합이 약해져서 착색 조성물간의 결합이 끊어지는 현상이 생기기 때문이다.The coloring composition mixed in the step 100 is heated to 50 ~ 90 ℃, the stone passed through the pore expansion step 400 is deposited in the coloring composition to color the stone for 12 to 48 hours at a temperature of 50 ~ 90 ℃ Step 500 is a main process of stone coloring, it is necessary to maintain the expanded pores of the stone processed in step 400 in order to penetrate the coloring composition to the interior of the stone, so that the coloring composition has the maximum activity Depending on the type of stone, the temperature of the deposition tank is maintained at 50-90 ° C. for 12-48 hours. In other words, when the temperature of the immersion tank is less than 50 ° C., the penetrating power and activity of the coloring composition are inferior, so that it cannot be stably colored to the inside of the stone. This is because the bond between the pigment and the nano-inorganic binder is weakened and the bond between the coloring compositions is broken.
아울러 상기 단계(500)에서 착색된 석재의 표면에 묻어있는 불필요한 착색 조성물을 제거하는 단계(600)는 착색 이후 석재표면에 묻어있는 착색 조성물을 경화제를 이용하여 경화시키기 전에 타올, 솔, 세척기 등을 이용하여 물리적으로 제거함으로써 용이하게 석재표면을 정리하는 효과가 있다.In addition, the step (600) of removing the unnecessary coloring composition on the surface of the colored stone in step 500 is a towel, brush, washing machine, etc. before curing the coloring composition buried on the stone surface with a curing agent after coloring. By physically removing it, the stone surface is easily cleaned up.
상기 단계(600)에서 표면을 정리한 착색된 석재를 40~90℃의 열경화제 또는 자외선 경화제 용액에 상기 단계(600) 처리한 석재를 3~12시간 침적시켜서 경화제를 침투시키는 단계(700)는 일반적인 안료를 이용한 착색방법처럼 경화제로써 착색 조성물을 경화시키는 원리는 동일하지만 본 발명에서는 석재의 종류와 사용용도에 따라서 3~12시간 동안 40~90℃의 열경화제 또는 자외선 경화제를 침투시킴으로써 착색 석재의 용도에 따른 특성을 부여할 수 있다. 즉 열경화제 또는 자외선 경화제는 착색된 석재의 용도가 열과 습기에 많이 노출되는 환경이면 열경화제를 이용하여 열과 습기에 대한 내구성을 증가시키고, 빛에 많이 노출되는 환경이면 자외선 경화제를 이용하여 표면의 더욱 강화시키는 효과를 발휘하며, 40~90℃의 경화제 침투조건은 착색된 석재와 경화제 용액의 최초온도가 비슷해야 안정하게 경화제를 석 재 내부까지 침투시킬 수 있으므로 상기 단계(600)를 거친 착색된 석재의 평균적인 온도인 40℃에서 경화제의 활성 제한온도인 90℃를 유지하는 것이 바람직하며 시간은 착색공정(500)보다 빠르게 진행하는 것이 효과적이다.Step 700 of infiltrating the curing agent by immersing the colored stone to clean the surface in the step 600 to 40 ~ 90 ℃ thermal curing agent or ultraviolet curing agent solution of the step 600 treated for 3 to 12 hours Although the principle of curing the coloring composition with a curing agent is the same as a coloring method using a general pigment, in the present invention, the thermal curing agent or ultraviolet curing agent of 40-90 ° C. is infiltrated for 3 to 12 hours depending on the type and use of the stone. It can give a characteristic according to a use. In other words, the thermosetting agent or ultraviolet curing agent increases the durability to heat and moisture by using a heat curing agent when the colored stone is exposed to heat and moisture. The curing agent penetrating conditions of 40 ~ 90 ℃ is a colored stone that passed through the step 600 because the initial temperature of the colored stone and the curing agent solution can be stably penetrated to the inside of the stone stably. It is preferable to maintain the activity limiting temperature of the curing agent 90 ℃ at the average temperature of 40 ℃ and the time is effective to proceed faster than the coloring process (500).
상기 단계(700)와 연관하여 경화제를 침투시킨 석재 내의 경화제를 경화시켜서 착색 조성물을 고착화하는 단계(800)는 경화제로써 열경화제를 침투시킨 경우에는 전기로에서 150~200℃의 온도로 1~3시간 동안 열처리하여 착색 조성물을 경화시키고, 자외선 경화제를 침투시킨 경우에는 20~60분 동안 자외선을 조사하여 착색 조성물을 경화시키는 공정으로써, 열경화제를 착색된 석재로 침투시킨 경우에는 1~3시간 동안 일반적인 열경화제의 최저 경화온도인 150℃에서 착색 조성물을 함유하는 석재의 강도에 영향을 미치지 않는 온도인 200℃까지를 유지하며, 자외선 경화제를 착색된 석재로 침투시킨 경우에는 석재의 종류에 따라서 20~60분 동안 자외선을 조사하여 상기 단계(700)에서 침투시킨 자외선 경화제를 효과적으로 경화 처리함으로써 착색 조성물을 석재에 안정되게 고착시키는 단계(800)로 이루어진 석재 착색방법이다.The step 800 of hardening the curing agent in the stone impregnated with the curing agent in connection with the step 700 to fix the coloring composition may be performed in an electric furnace at a temperature of 150 to 200 ° C. for 1 to 3 hours if the thermal curing agent is impregnated with the curing agent. Heat-treat for 2 hours to cure the colored composition, and when the UV curing agent penetrates, the process of irradiating ultraviolet rays for 20 to 60 minutes to cure the coloring composition, when the thermal curing agent is penetrated into the colored stone for 1 to 3 hours Maintain the temperature of 150 ℃, which is the minimum curing temperature of the thermosetting agent, up to 200 ℃, which does not affect the strength of the stone containing the coloring composition, and when the UV curing agent is penetrated into the colored stone, 20 to 20 depending on the type of stone. Irradiate ultraviolet rays for 60 minutes to effectively cure the ultraviolet curing agent penetrated in step 700 to prepare the colored composition. On a stone coloring method consisting of steps 800 to stably fixed.
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이하 본 발명의 바람직한 실시 예와 비교 예를 제시한다. 또한 본 발명은 하기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백한 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment and a comparative example of the present invention are presented. In addition, the present invention is not limited only to the following examples, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention.
[석재 준비][Stone preparation]
길이*너비*높이가 900*300*50mm 크기의 화강석(포천석)을 300*300*50mm의 크기로 3등분하여 3편의 시료를 준비하였다.Three samples were prepared by dividing the granite (pocheon stone) of 900 * 300 * 50mm in length * width * height into 300 * 300 * 50mm in size.
[실시 예] - 본 발명에 의한 실시임.EXAMPLE-Example by this invention.
1. 무기안료(BASF, NEOJAPON) 5g, 나노 실리카(듀폰, HS-40) 10g, 분산제(BYK, BYK-111) 1.0g, 에틸 알콜 84g로 혼합된 착색 조성물을 준비한다.1. Prepare a coloring composition mixed with 5 g of inorganic pigment (BASF, NEOJAPON), 10 g of nano silica (Dupont, HS-40), 1.0 g of dispersant (BYK, BYK-111), and 84 g of ethyl alcohol.
2. 준비한 300*300*50mm의 화강석(포천석)의 표면을 연마하여 다듬고 물로 세척한다.2. Polish and polish the surface of prepared 300 * 300 * 50mm granite (fortune stone) and wash with water.
3. 화강석(포천석)을 PH 4의 염산용액에 10시간 침적시켜서 석재 내의 유기물, 철의 성분을 용출시키고, 타올을 이용하여 이를 제거한다.3. Dip granite (pocheon stone) in the hydrochloric acid solution of PH 4 for 10 hours to elute the organic matter and iron components in the stone, and remove it using a towel.
4. 진공오븐에서 화강석(포천석)의 기공 확장을 위하여 점진적으로 가열하여 250℃의 온도에서 4시간 동안 기공을 팽창시킨다.4. In a vacuum oven, the pores are expanded gradually to expand the pores of granite (foamstone) and expand the pores for 4 hours at a temperature of 250 ℃.
5. 상기 1.에서 준비한 착색 조성물을 70℃로 가열하고 4.에서 처리된 화강석(포천석)을 착색 조성물용액에 침적시켜서 70℃의 온도로 24시간 동안 화강석(포천석)을 착색시킨다.5. The colored composition prepared in the above 1. is heated to 70 ° C. and the granite (fortunestone) treated in 4. is dipped in the coloring composition solution to color granite (fortunestone) at a temperature of 70 ° C. for 24 hours.
6. 착색된 화강석(포천석)의 표면에 묻어있는 불필요한 착색 조성물을 타올을 이용하여 제거한다.6. Remove unnecessary coloring composition on the surface of the colored granite (fortunestone) with a towel.
7. 60℃의 수용성 열경화수지(KCC, 워터멜) 용액에 상기 착색된 화강석(포천석)을 8시간 침적시켜서 열경화제를 침투시킨다.7. Infiltrate the thermosetting agent by immersing the colored granite (fortunestone) in a water-soluble thermosetting resin (KCC, watermel) solution at 60 ° C. for 8 hours.
8. 경화제를 침투시킨 착색 화강석(포천석)을 전기로에서 170℃의 온도로 2시간 동안 열처리하여 착색 조성물을 경화시킨다.8. The colored granite (pochalite) impregnated with the curing agent is heat treated at an electric furnace at a temperature of 170 ° C. for 2 hours to cure the colored composition.
[비교 예] - 종래 기술에 의한 실시임.[Comparative Example]-The embodiment according to the prior art.
1. 무기안료(오리엔트화학,OROCO) 5.0g, 우레탄수지 결합제(KCC,코레탄) 15.0g, 희석제(KCC, 037U) 80.0g로 혼합된 착색 조성물을 준비한다.1. Prepare a coloring composition mixed with 5.0 g of inorganic pigment (Orient Chemical, OROCO), 15.0 g of urethane resin binder (KCC, Koretan), and 80.0 g of diluent (KCC, 037U).
2. 준비한 300*300*50mm의 화강석(포천석)의 표면을 연마하여 다듬고 물로 세척한다.2. Polish and polish the surface of prepared 300 * 300 * 50mm granite (fortune stone) and wash with water.
3. 상기 1.에서 준비한 착색 조성물을 50℃로 가열하고 2.에서 처리된 화강석(포천석)을 착색 조성물용액에 침적시켜서 50℃의 온도로 96시간 동안 화강석(포천석)을 착색시킨다.3. The colored composition prepared in the above 1. is heated to 50 ° C. and the granite (pulmonite) treated in 2. is dipped in the coloring composition solution to color the granite (flamestone) at a temperature of 50 ° C. for 96 hours.
4. 착색된 화강석(포천석)을 60℃의 이소시아네이트계 경화제(KCC)5.0g를 희석시킨 용액에 24시간 침적시켜서 화강석(포천석) 내의 착색 조성물을 경화시킨 다.4. The colored composition in granite (powderite) is cured by dipping colored granite (powderite) in a solution diluted with 5.0 g of isocyanate-based curing agent (KCC) at 60 ° C. for 24 hours.
[테스트][Test]
상기의 실시 예, 비교 예 및 미처리석재를 시험기관(한국건자재시험연구원)에 의뢰하여 ASTM G 155에 의한 변퇴색 촉진내후성시험을 실시한다. 또한 KS K 0911에 의한 방법으로 나타낸 변퇴색 표시등급은 1~5등급으로 나뉘고 등급이 높을수록 안정한 색 내후성을 가진다.The above examples, comparative examples, and untreated stone are commissioned by a test institute (Korea Institute of Construction Materials) and subjected to fading fade resistance weathering test according to ASTM G 155. In addition, the fading display grades indicated by the method according to KS K 0911 are divided into 1 to 5 grades, and the higher the grade, the more stable color weatherability.
[결과][result]
표1에서 알 수 있듯이 아무런 공정을 거치지 않은 화강석(포천석)을 3등급을 나타내고 본 발명에 의한 방법과 조성물로 착색한 화강석(포천석)은 4~5등급을 나타내며 종래의 기술로 착색한 화강석(포천석)은 2등급을 나타내어 오히려 등급이 떨어진 것으로 나타났다. 이는 KS K 0911의 표준회색색표(Gray Scale)로 판정했을 때 본 발명에 의한 방법과 조성물로 착색한 화강석(포천석)이 미처리하거나 종래 기술에 의한 방법으로 처리한 것보다 안정한 색 내후성을 갖는다는 것을 나타낸다.As can be seen from Table 1, the granite (fortunestone), which has not undergone any process, is represented by grade 3, and the granite (fortunestone), which is colored by the method and composition according to the present invention, represents grades 4 to 5, and the granite (fortunestone) is colored by conventional techniques. ) Was rated 2, indicating a drop in grade. This is based on the gray scale of KS K 0911, indicating that the granite (fortunestone) colored with the method and composition according to the present invention has a more stable color weathering than untreated or treated with the prior art. Indicates.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090051579A KR100938557B1 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Coloring method for nature stone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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