KR101540879B1 - 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석은 평균직경이 0.3 내지 200 mm인 비금속광물의 표면에 리튬실리케이트(lithium silicate), 소듐실리케이트(sodium silicate), 칼륨실리케이트(potassium silicate), 칼슘실리케이트(calcium silicate), 마그네슘실리케이트(magnesium silicate), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 무기계 안료를 포함하는 제1 착색도료가 도포된 것인 제1 착색층 및 상기 제1 착색층 표면에 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 실리콘 수지(silicone resin), 초산비닐 수지(polyvinyl acetate resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 유기계 안료, 무기계 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 혼합된 것을 포함하는 제2 착색도료가 도포된 것인 제2 착색층, 상기 제2 착색층 표면에 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 초산비닐수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 리튬실리케이트, 소듐실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트, 마그네슘실리케이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 그리고 계면활성제가 혼합된 것을 포함하는 코팅액이 도포된 것인 코팅층을 포함하는 착색층을 포함하는 착색된 비금속 광물을 포함하는 것일 수 있다.
Description
본 발명은 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 착색된 비금속 광물을 포함하면서 압착 성형과정을 통해 제조된 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물에서 많이 사용되고 있는 천연 석재 또는 천연 대리석은 그 자체가 지니고 있는 문양과 질감이나, 석재 자체가 지닌 내구성, 내화학성, 내식성, 고강도 등의 특성에 의하여 건축재 등으로 널리 사용되고 있으나, 생산량에 가격과 생산량에 제한이 있고, 특히 석재의 물성 내지 석재가 가진 무늬 등이 일정하지 않기 때문에 사용할 수 있는 천연석이 제한적이라는 문제점이 있다.
이에 천연석 또는 천연 대리석의 색상 및 무늬 등의 특성과 유사한 형태를 가지도록 하는 인조 석재 또는 석재에 붙이는 필름, 기타 석재의 가공품으로서 등으로서 다양한 방면으로 천연 석재를 대체하기 위한 연구가 진행되어 왔으며, 그 결과 다양한 방식에 의해서 천연 석재와 유사한 형태를 가지는 인테리어 등의 제품이 개발되어 다양한 용도로 고급되고 있다.
구체적으로 보면, 일정한 조성의 무기화합물을 배합하여 석재와 유사한 형태의 인조석을 제조하는 방법의 경우 석재의 물성을 일정하게 유지하게 할 수 있는 장점이 있으나, 석재의 색감과 질감이 보다 자연스럽게 연출될 수 있도록 하는데 한계가 있고, 상기 인조석에 무늬 등을 가하는 후처리 공정에 의하는 경우에 제조공정상 비용이 증대하고 입체감 및 자연스러운 질감이나 무늬를 표현하기 어렵다는 단점이 있다.
이에 상기 석재에 대리석 표면의 무늬가 인쇄된 필름을 부착하는 방법이 있으나, 이는 인조석재에 상기 인쇄된 필름을 부착하는 것으로서 공정상 비용이 저렴한 장점이 있으나, 석재가 평면으로 가공된 경우에만 사용이 가능하고, 표현된 질감이나 입체감이 천연석 보다 떨어지며, 필름 자체의 내구성이 매우 낮아 활용할 수 있는 용도가 한정적이라는 단점이 있다.
나아가 천연석재의 표면에 대리석 무늬로 직접 착색하는 형태의 인조 대리석 가공방법의 경우 석재 자체에 기공을 통하여 착색물이 흡수될 뿐이어서 표면 이외에 석재의 내부까지 자연스러운 느낌을 살리는 효과가 거의 없고, 상기 인조 대리석의 가공방법의 경우 일정한 모양을 석재에 직접 인쇄하는 방식이 일반적이어서 다양한 대리석의 무늬를 형성하게 하는 데 현실적인 한계가 있고, 자연적인 질감을 표현하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라 인조 대리석의 표면부위의 내구성도 상당히 떨어진다. 특히, 천연석재를 그대로 사용하는 것이므로 제품의 균일성이 낮고, 공정상 불편한 점이 많다는 단점이 있다.
이에, 대리석의 자연스러운 질감을 나타내고, 다양한 무늬를 담을 수 있으며, 일정한 품질의 균일성을 낼 수 있는 인조대리석 및 그 제조방법에 대한 개발이 필요하다.
관련된 특허선행 문헌을 보면, 선행기술 1(KR 10-0837610 B1, 공고일자: 2008년 06월 12일)은 석재의 내부에 침투 고착하여 석재를 착색하는 석재 착색용 조성물에 대한 것이다. 이는 상기 언급한 바와 같이 천연 석재에 직접 착색하는 방법을 전제하는 것으로서, 천연석의 채취 과정에서 각각의 석재의 특성 차이에 따라, 자연스러운 질감 연출이 어렵고, 공정의 단순화를 이룰 수 없을 뿐만 아니라 특히 표면에 착색된 착색층의 내구성이 낮다는 문제가 있다.
선행기술 2(KR 10-2010-0030977 A, 공개일자: 2010년 03월 19일)는 무기물을 주재료로 하는 접착용 조성물에 대한 것으로 상기 접착용 조성물은 세라믹 분말 등을 포함하는 것으로 이후 자연 경화로서 성형체를 제조하는 것이다. 이는 일종의 인조 석재 제조방법에 대한 것으로 상기 접착제를 이용한 성형체는 각각의 세라믹 입자가 고점도 상태의 무기 접착제에 의하여 성형체의 형태를 이루고 있는 것일 뿐, 내구성이 상당히 낮고, 전체적인 외형이 자연스러운 질감을 나타내지 못한다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 착색된 비금속 광물을 칩으로 포함하여 보다 색감 및 질감이 자연스러울 뿐만 아니라 내구성 및 내화학성이 높은 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석은 평균직경이 0.3 내지 200 mm인 비금속광물의 표면에
리튬실리케이트(lithium silicate), 소듐실리케이트(sodium silicate), 칼륨실리케이트(potassium silicate), 칼슘실리케이트(calcium silicate), 마그네슘실리케이트(magnesium silicate), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 무기계 안료를 포함하는 제1 착색도료가 도포된 것인 제1 착색층 및 상기 제1 착색층 표면에 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 실리콘 수지(silicone resin), 초산비닐 수지(polyvinyl acetate resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 유기계 안료, 무기계 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 혼합된 것을 포함하는 제2 착색도료가 도포된 것인 제2 착색층, 상기 제2 착색층 표면에 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 초산비닐수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 리튬실리케이트, 소듐실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트, 마그네슘실리케이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 그리고 계면활성제가 혼합된 것을 포함하는 코팅액이 도포된 것인 코팅층을 포함하는 착색층을 포함하는 착색된 비금속 광물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제 1착색층은 인산이수소칼륨(Potassium dihydrogen phosphate)을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석은 무기 충전제 및 에폭시 수지 접착제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석의 제조방법은 평균직경이 0.3 내지 200 mm인 비금속광물을 선별하는 선별단계, 상기 선별단계를 거친 비금속광물의 표면에 리튬실리케이트(lithium silicate), 소듐실리케이트(sodium silicate), 칼륨실리케이트(potassium silicate), 칼슘실리케이트(calcium silicate), 마그네슘실리케이트(magnesium silicate), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 무기계 안료를 포함하는 제1 착색도료가 도포되는 제1 착색층 도포단계, 상기 제1 착색층 도포단계를 거친 비금속광물을 건조하여 제1 착색층을 형성하는 제1 착색층 형성단계, 상기 제1 착색층 형성단계를 거친 비금속광물의 표면에 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 실리콘 수지(silicone resin), 초산비닐 수지(polyvinyl acetate resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 유기계 안료, 무기계 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 혼합된 것을 포함하는 제2 착색도료가 도포되는 제2착색층 도포단계, 상기 제2 착색층 도포단계를 거친 비금속광물을 건조하여 제2 착색층을 형성하는 제2 착색층 형성단계, 상기 제2 착색층이 형성단계를 거친 비금속광물의 표면에 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 초산비닐수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 리튬실리케이트, 소듐실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트, 마그네슘실리케이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 그리고 계면활성제가 혼합된 것을 포함하는 코팅액이 도포하는 코팅액 도포단계 및 상기 코팅액이 도포된 비금속광물을 교반하면서 100 내지 800℃에서 열처리하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계를 포함하는 착색된 비금속 광물 제조단계; 상기 착색된 비금속 광물을 무기충전제와 혼합하여 혼합 원료를 제조하는 혼합단계; 상기 혼합 원료에 에폭시 수지를 혼합하고, 압착성형하여 인조 대리석을 제조하는 압착성형단계; 상기 인조대리석의 표면을 연마하는 연마단계를 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석은 평균직경이 0.3 내지 200 mm인 비금속광물의 표면에
리튬실리케이트(lithium silicate), 소듐실리케이트(sodium silicate), 칼륨실리케이트(potassium silicate), 칼슘실리케이트(calcium silicate), 마그네슘실리케이트(magnesium silicate), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 무기계 안료를 포함하는 제1 착색도료가 도포된 것인 제1 착색층 및 상기 제1 착색층 표면에 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 실리콘 수지(silicone resin), 초산비닐 수지(polyvinyl acetate resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 유기계 안료, 무기계 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 혼합된 것을 포함하는 제2 착색도료가 도포된 것인 제2 착색층, 상기 제2 착색층 표면에 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 초산비닐수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 리튬실리케이트, 소듐실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트, 마그네슘실리케이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 그리고 계면활성제가 혼합된 것을 포함하는 코팅액이 도포된 것인 코팅층을 포함하는 착색층을 포함하는 착색된 비금속 광물을 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서 전반에 걸쳐 기재된 비금속광물은 인조 대지석에 사용하기 위해 사용할 수 있는 광물을 의미하며, 금속성 광물 이외에 자연석 및 인조석 등 모든 광물을 포함하는 것으로 본다.
상기 비금속광물은 평균직경이 0.3 내지 200 mm인 것일 수 있다. 1mm 미만인 경우 상기 착색층이 고르게 형성되기 어려워 인조석재에 사용하는 착색된 비금속광물로 제조하는데 어려움이 있고, 200 mm를 초과하는 경우 교반에 의하면서 착색 공정을 진행하여도 상기 착색층이 고르게 형성되지 않아 추가적인 공정이 필요하다는 단점이 있다.
한편, 더 바람직하게는 상기 비금속광물은 평균직경이 1 내지 30 mm인 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 비교적 간단한 공정에 의하면서도 고르게 형성된 착색층을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
상기 제1 착색층을 형성하는 제1 착색도료는 선택된 비금속광물의 기공 또는 미세기공에 침투하여 내구성과 내마모성을 보강하여 상기 비금속광물이 가공과정에서 깨지지 않도록 한다. 이는 인조 대리석의 압착 성형 후 일정한 크기로 절단하는 과정에서 중요한 특징이 될 수 있다.
아울러, 상기 비금속광물의 표면을 도포함으로서 상기 제2 착색층의 색감과 질감이 보다 선명하게 나타나게 할 수 있다. 이는 상기 비금속광물을 자연석을 사용하는 경우 표면처리가 매끄러워질 수 있기 때문에 상기 제2 착색층과 상기 코팅층이 전면에 고르게 형성되게 할 수 있는 장점을 가진다.
바람직하게는 상기 제1 착색도료는 리튬 실리케이트 및 칼륨 실리케이트를 1 : 10 내지 10 : 1의 중량비로 혼합한 뒤 이를 물과 1: 10 내지 10:1의 중량비로 혼합하여 사용한 것일 수 있다. 상기 리튬 실리케이트 및 칼륨실리케이트의 혼합물을 사용하는 경우 상기 비금속광물에 대한 물성 보강효과가 가장 우수하며 낮은 점도에서도 상대적으로 높은 접착성을 가지기 때문에 상기 제1 착색층 위에 도포되는 상기 제2 착색층과 강하게 결합할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 중량비 범위에 의하는 경우 리튬 실리케이드 사용에 따른 접착성과 칼륨실리케이트 사용에 따른 보강효과가 가장 우수하다.
더 바람직하게는 상기 제1 착색도료는 리튬 실리케이트 및 콜로이달 실리카를 1 : 10 내지 10 : 1의 중량비 혼합한 것일 수 있다. 이 경우 상기 콜로이달 실리카에 의한 보강효과가 더 우수할 수 있기 때문이다.
상기 제1 착색도료에 포함되는 무기안료는 상기 보강효과와 더불어 착색층의 색감과 질감이 더 자연스럽게 형성되게 할 수 있는 장점이 있다. 다만, 상기 무기안료는 제1 착색도료 1 내지 10 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 1 중량% 미만의 경우 상기의 효과가 없으며, 10중량%를 초과하는 경우 보강효과가 저하되고, 상기 제2 착색층의 색감과의 조화가 어렵고, 상기 제2 착색층과의 접착성이 저하될 수 있기 때문이다.
바람직하게 상기 제2 착색도료는 상기 우레탄 수지 및 에폭시 수지를 1: 10 내지 10 : 1 중량비로 혼합사용하거나, 우레탄수지와 실리콘 수지를 1: 1 내지 10 : 1 중량비로 혼합하여 사용한 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 안료의 색감이 연출되기 좋고, 제1 착색층과의 접착성 및 전반적으로 고르게 분산된 착색층을 형성하면서 우수한 질감을 표현할 수 있다. 특히, 상기 제1 착색층 위에 도포되면서 일반적인 자연석 내지 인조석의 표면에 직접 도포하는 경우보다 기공에 따른 손실이 적고 제1 착색층 형성으로 상대적으로 상기 비금속광물의 표면이 고르게 되어 원하는 색감과 질감의 표현에 유리하고 상기 비금속광물 전면에 제2 착색도료가 고르게 분산되어 제2 착색층이 형성되게 할 수 있다.
상기 안료는 유기계 및 무기계 안료를 모두 포함하는 것으로, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 사용할 수 있는 안료를 모두 포함하는 것으로 본다.
상기 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 실리콘 수지(silicone resin), 초산비닐 수지(polyvinyl acetate resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 유기계 안료, 무기계 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나는 10 : 1 내지 3 : 1의 중량비로 혼합되는 것일 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 즉, 안료의 함량이 상대적으로 증가하여 제2 착색층의 내구성이 저하되는 문제가 있고, 반대로 안료의 함량이 상대적으로 감소하는 경우 원하는 색감과 질감을 표현하는데 어려움이 있다.
상기 코팅층은 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 초산비닐수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 리튬실리케이트, 소듐실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트, 마그네슘실리케이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 1 : 10 내지 10: 1의 중량비로 혼합되는 것일 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 계면활성제를 사용하여도 이를 고르게 분산시키기 어렵고, 이후 도포된 코팅층이 불규칙하게 형성되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 코팅액은 우레탄 수지 100 중량부에 대하여 실리콘 수지 30 내지 100 중량부, 리튬실리케이트 10 내지 50 중량부, 계면활성제 0.01 내지 5 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 내구성이 극대화 되는 장점이 있다.
바람직하게 상기 코팅층은 우레탄 수지 100 중량부에 대하여 초산비닐 수지 20 내지 100 중량부 칼륨실리케이트 수지 10 내지 30중량부, 리튬실리케이트 1 내지 10를 혼합한 것일 수 있고, 계면활성제를 포함하면서 강하게 5000 내지 10000 RPM으로 강하게 교반시킨 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 수지가 순간적으로 고르게 분산되므로 이를 도포하면 상기 제2 착색층 위에 고른 형태로 도포된 코팅층을 형성하게 할 수 있다.
상기 코팅층은 제2 착색층의 안료를 보호하고, 상기 착색층의 표면이 매우 자연스럽게 표현될 수 있도록 하며, 착색층의 내구성이 극대화될 수 있다.
상기 착색층은 상기 비금속광물을 교반하면서 100 내지 800℃에서 열처리한 것일 수 있다.
상기 착색층의 도포는 상기 비금속광물 알갱이들을 교반기에 담아 5 내지 1000 RPM으로 회전시키면서 상기 제1, 2 착색도료 및 코팅층을 분사하는 방법으로 도포한 것일 수 있다.
상기 착색층은 상기 비금속광물을 교반하면서 100 내지 800℃에서 열처리한 것일 수 있다. 상기 교반은 상기 비금속광물 알갱이들을 담아 100 내지 3000 RPM으로 회전시키면서 100 내지 800℃ 열처리 되는 것일 수 있다. 회전시키면서 열처리하는 경우 상기 착색층의 안정적인 건조를 할 수 있다는 장점은 물론 상기 제1, 2 착색도료 및 코팅층이 안정하게 각 층을 유지하고, 착색된 표면이 고른 형태를 유지하면서 건조될 수 있다는 장점이 있다.
상기 제1 착색도료는 점도가 1 내지 50cP이고, 상기 코팅액의 점도가 70 내지 240000cP 인 것일 수 있다.
상기 제1 착색도료의 점도가 1cP을 초과하는 경우 제1 착색도료의 도포과정에서 흘러내리거나 도포되지 않은 면이 생길 수 있으므로 제1 착색층 형성이 어렵고, 50 cP를 초과하는 경우 미세기공까지 제1 착색도료가 침투하지 못하므로 제1 착색도료 사용에 따른 보강 효과가 낮다는 단점이 있다.
상기 코팅액의 점도는 70cP를 초과하는 경우 제2 착색층 표면 위에 도포된 코팅액이 건조되기 전에 흘러내릴 수 있으므로 안정적인 코팅층 형성이 이루어질 수 없고, 240000cP를 초과하는 경우 고점도에 의한 분산성 저하로 코팅층이 고르게 형성될 수 없다는 문제를 가진다.
바람직하게는 상기 코팅액의 점도는 1000 내지 10000cP인 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 교반하면서 열처리 할 때 고르게 분산되어 분포된 코팅층이 형성되게 할 수 있고, 특히 유기층과 무기층이 고르게 분포될 수 있으므로 상기 비금속광물의 효과적인 마감처리와 함께 열처리 과정에 있어서도 유리할 수 있다.
상기 착색된 비금속광물을 포함하는 경우 사용하는 안료에 무관하게 착색층이 선명하게 형성될 뿐만 아니라 상기 착색된 비금속광물의 물성이 우수하여 인조 대리석으로 가공하는 과정에서 상기 착색된 비금속광물이 깨지거나 갈라지는 문제가 없고, 선명한 착색층을 유지할 수 있다.
상기 제 1착색층은 인산이수소칼륨(Potassium dihydrogen phosphate)을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 인산이수소칼륨은 리튬실리케이트(lithium silicate), 소듐실리케이트(sodium silicate), 칼륨실리케이트(potassium silicate), 칼슘실리케이트(calcium silicate), 마그네슘실리케이트(magnesium silicate), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 혼합되는 경우 상기 제 1착색층의 경과속도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 착색층의 강도를 급격하게 증가시킬 수 있다.
바람직하게는 상기 인산이수소칼륨은 0.1 내지 1 중량% 수용액으로 사용되는 것일 수 있으며, 상기 인산수소칼륨 수용액은 리튬실리케이트(lithium silicate), 소듐실리케이트(sodium silicate), 칼륨실리케이트(potassium silicate), 칼슘실리케이트(calcium silicate), 마그네슘실리케이트(magnesium silicate), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 1 : 10 내지 1: 1000 중량비로 포함되는 것일 수 있다.
상기 범위에 의하는 경우 상기 착색층의 입자가 고르게 형성되면서 상기 비금속광물에 대한 물성 보강효과가 증가할 수 있다.
더 바람직하게는 칼륨실리케이트와 상기 인산이수소칼륨은 170 : 1 내지 230 : 1 중량비로 혼합되는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 착색층이 고르게 형성되어 상기 무기계 안료와 함께 선명한 색상을 나타내며, 상기 제 1착색층에 대한 보강효과가 더 높아질 수 있다.
또한, 더 바람직하게는 상기 리튬실리케이트, 상기 칼륨실리케이트 및 상기 인산이수소칼륨은 1 : 1 : 340 내지 1: 2 : 500의 중량비로 혼합되는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 경도 증가와 함께 상기 제2 착색층과의 결합성이 우수하여 인조 대리석용 칩으로 포함하는데 최적의 효과를 낼 수 있다.
상기 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석은 무기 충전제 및 에폭시 수지 접착제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 무기충전제는 석영, 거울, 유리, 실리카 분말, 발포 실리카, 퍼라이트 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 에폭시 수지 접착제는 상기 착색된 칩을 강하게 고정시킬 수 있어 인조 대리석용으로 사용하는데 적합할 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 인조 대리석은 상기 에폭시 수지 접착제 100중량부와 상기 에폭시 수지에 대하여 칼륨실리케이트와 상기 인산이수소칼륨은 170 : 1 내지 230 : 1 중량비로 혼합된 무기접착제 50 내지 300 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다. 이에 의하는 경우 인조대리석의 강도가 급격히 높아지므로 보다 내구성 및 내스크래치성이 우수한 인조 대리석을 제조할 수 있다.
상기 인조 석재는 압착성형 후 표면에 표면 코팅제가 도포된 것일 수 있다.
상기 표면 코팅제는 아크릴 수지 및 에폭시 수지를 1: 3 내지 1: 5 중량비로 혼합된 것일 수 있다. 상기 범위의 코팅제를 사용하는 경우 연마과정에서 내부의 인조 석재에 스크래치 발생을 최소화시킬 수 있고, 선명한 코팅으로 상기 인조석재의 무늬와 질감에 대한 표현이 우수하게 나타날 수 있다.
더 바람직하게는 상기 표면 코팅제는 아크릴 수지 100 중량부, 상기 아크릴 수지에 대하여 에폭시 수지 200 내지 500 중량부 및 스틸렌 수지 10 내지 40 중량부가 포함된 것일 수 있다. 상기 표면 코팅제에 의하는 경우 선명한 코팅과 상기 인조 대리석에 강한 접착으로 인조 대리석의 무늬와 질감의 표현을 우수하게 할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석의 제조방법은 평균직경이 0.3 내지 200 mm인 비금속광물을 선별하는 선별단계, 상기 선별단계를 거친 비금속광물의 표면에 리튬실리케이트(lithium silicate), 소듐실리케이트(sodium silicate), 칼륨실리케이트(potassium silicate), 칼슘실리케이트(calcium silicate), 마그네슘실리케이트(magnesium silicate), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 무기계 안료를 포함하는 제1 착색도료가 도포되는 제1 착색층 도포단계, 상기 제1 착색층 도포단계를 거친 비금속광물을 건조하여 제1 착색층을 형성하는 제1 착색층 형성단계, 상기 제1 착색층 형성단계를 거친 비금속광물의 표면에 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 실리콘 수지(silicone resin), 초산비닐 수지(polyvinyl acetate resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 유기계 안료, 무기계 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 혼합된 것을 포함하는 제2 착색도료가 도포되는 제2착색층 도포단계, 상기 제2 착색층 도포단계를 거친 비금속광물을 건조하여 제2 착색층을 형성하는 제2 착색층 형성단계, 상기 제2 착색층이 형성단계를 거친 비금속광물의 표면에 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 초산비닐수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 리튬실리케이트, 소듐실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트, 마그네슘실리케이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 그리고 계면활성제가 혼합된 것을 포함하는 코팅액이 도포하는 코팅액 도포단계 및 상기 코팅액이 도포된 비금속광물을 교반하면서 100 내지 800℃에서 열처리하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계를 포함하는 착색된 비금속 광물 제조단계; 상기 착색된 비금속 광물을 무기충전제와 혼합하여 혼합 원료를 제조하는 혼합단계; 상기 혼합 원료에 에폭시 수지를 혼합하고, 압착성형 하여 인조 대리석을 제조하는 압착성형단계; 상기 인조대리석의 표면을 연마하는 연마단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 압착 성형 및 연마단계는 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 활용할 수 있는 방법을 모두 포함하는 것으로 본다.
본 발명에 따른 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석은 착색된 비금속 광물을 칩으로 포함하여 보다 색감 및 질감이 자연스러울 뿐만 아니라 내구성 및 내화학성이 높아 천연 대리적 내지 종래의 인조대리석을 대체하여 다양한 분야에서 건축자재 내지 인테리어 자재 등으로 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예: 실시예 및 비교예 제조]
본 발명에 따른 효과를 확인하기 위해 하기의 표 1과 같은 조성으로 착색을 진행하였다. 착색단계 이외의 비금속광물의 선별과 세척, 규격화 및 착색 후 스키린 공정은 통상적인 방법에 따라 동일하게 진행하였다. 그 외는 제조단계는 본 발명의 제조방법에 따라 진행하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | |
| 제1 착색층 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | - | ○ |
| 인산이수소칼륨 수용액 |
- | - | ○ | - | - | - | - |
| 제2 착색층 | ○ | ○ | ○ | - | - | ○ | ○ |
| 보강층 | ○ | ○ | ○ | - | - | - | - |
| 코팅층 | - | ○ | ○ | - | ○ | - | - |
- 제1 착색층: 리튬실리케이트 및 칼륨실리케이트를 1: 2의 중량비로 혼합하고, 상기 혼합된 혼합물을 물과 1: 0.7로 혼합하여 제조한 제1착색도료(점도는 50cP)를 사용하였고, 비금속광물을 교반기에 넣고 500RPM으로 회전시키면서 상기 제1착색도료를 분사시켜 도포하였다.
- 인산이수소칼륨수용액: 상기 제1 착색도료와 0.2w% 인산이수소칼륨수용액을 210 : 1 중량비로 혼합하여 사용하였다.
- 제2 착색층: 우레탄수지 및 에폭시 수지는 8 : 2의 중량비로 혼합하고, 카본블랙을 안료로 사용하였으며, 비금속광물을 교반기에 넣고 500RPM으로 회전시키면서 상기 제2착색도료를 분사시켜 도포하였다.
- -코팅층: 우레탄 수지, 실리콘 수지, 리튬실리케이트 및 계면활성제를 100 : 35 :20 : 0.3 중량비로 혼합하였고, 상기 혼합물에 상기 우레탄 수지 100중량부에 대하여 아세트산 1중량부를 혼합하여 코팅액을 제조하여, 교반시에서 고속으로 분사하여 상기 코팅액을 분사하여 도포하였다.
- 보강층: 에탄올과 콜로이달 실리카가 4 : 1 중량비로 혼합된 것을 사용하였다.
- 한편, 비교예의 경우 실시예와 색감 및 질감이 비교될 수 있도록 각각의 투입된 층에 안료를 카본블랙을 안료로 사용하였다.
[실험예 1: 색감 및 내구성 평가]
실시예 1을 10으로 하고, 이를 기준으로 하기의 표 2에 따른 항목을 내용을 지수화하여 각 실시예 및 비교예에 대하여 평가하였다. 각 항목은 그 숫자가 높을수록 그 효과가 우수한 것이다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | |
| 내압력성 | 10 | 12 | 20 | 5 | 10 | 2 | 7 |
| 내화학성 | 10 | 10 | 10 | 5 | 10 | 3 | 5 |
| 내스크래치성 | 10 | 12 | 20 | 1 | 7 | 3 | 5 |
| 질감 | 10 | 11 | 15 | 3 | 4 | 5 | 8 |
| 색감 | 10 | 10 | 12 | 2 | 4 | 4 | 8 |
상기 표 2를 참조하면, 본 발명의 구성에 따른 실시예에 의하는 경우 각 항목에서 가장 우수한 착색이 가능할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 특히 자연석에 존재하는 기공을 통해 안료가 빠지지 않아 전체적인 색감과 질감이 자연스럽게 유지될 수 있고, 비금속성 광물 자체의 내구성 뿐만 아니라 착색층 자체의 내구성이 우수하여 인조 대리석에 포함시키는 경우 다양한 색상을 자연스럽게 표현할 수 있고, 인조 대리석의 가공 과정에서 변색의 문제나 상기 착색층이 마모 또는 깨지는 문제를 해소할 수 있다.
[실험예 2: 인조 대리석의 색감 및 질감 평가]
상기 실시예 및 비교예를 포함하여 인조대리석을 제조하였고, 상기 인조대리석은 일반적인 접착 및 압착 성형방식을 사용하였고, 상기 인조대리석의 표면 코팅제는 표면 코팅제는 아크릴 수지 100 중량부, 상기 아크릴 수지에 대하여 에폭시 수지 200 내지 500 중량부 및 스틸렌 수지 10 내지 40 중량부가 포함된 것을 사용하였다.
상기 제조된 인조 대리석의 색감 및 절단면의 형상을 평가하여 하기의 실시예 1을 10으로 하여 각 실시예 및 비교예를 지수화 하여 평가하였다. 각 항목은 그 숫자가 높을수록 그 효과가 우수한 것이다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | |
| 색감 | 10 | 14 | 15 | 2 | 3 | 2 | 3 |
| 질감 | 10 | 11 | 13 | 5 | 3 | 4 | 5 |
| 절단면 형성 | 10 | 12 | 14 | 5 | 7 | 3 | 5 |
상기 표 3을 표 2를 참조하면, 본 발명의 구성에 따른 실시예에 의하는 경우 색감과 질감이 우수한 인조대리석을 제조할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 특히 상기 실시예에 의하는 경우 다양한 색상의 자연스럽고 내구성이 우수한 인조대리석을 제조할 수 있는 장점이 있다.
[실험예 4: 인조 대리석의 내구성 평가]
인조 대리석의 접착 및 압착성형 과정에서 상기 실시예1에 에폭시 수지를 접착제로 사용한 인조대리석에 대한 제조예 1과 에폭시 수지 및 상기 실시예 1에 에폭시 수지 접착제 100중량부와 상기 에폭시 수지에 대하여 칼륨실리케이트와 상기 인산이수소칼륨은 210 : 1 중량비로 혼합된 무기접착제 100 중량부를 포함하는 접착제를 사용한 인조대리석에 대한 제조예 2에 대한 내구성 및 내스크레치성을 평가하였다.
상기 평가 결과는 상기 제조예 1은 10으로 하고 그에 기초하여 지수화하여 평가하였다. 그 결과를 하기의 표 4에 나타내었다. 각 항목은 그 숫자가 높을수록 그 효과가 우수한 것이다.
| 제조예1 | 제조예 2 | |
| 내구성 | 10 | 33 |
| 내스크레치성 | 10 | 25 |
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (4)
- 평균직경이 0.3 내지 200 mm인 비금속광물의 표면에
리튬실리케이트(lithium silicate), 소듐실리케이트(sodium silicate), 칼륨실리케이트(potassium silicate), 칼슘실리케이트(calcium silicate), 마그네슘실리케이트(magnesium silicate), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 무기계 안료를 포함하는 제1 착색도료가 도포된 것인 제1 착색층 및
상기 제1 착색층 표면에 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 실리콘 수지(silicone resin), 초산비닐 수지(polyvinyl acetate resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 유기계 안료, 무기계 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 혼합된 것을 포함하는 제2 착색도료가 도포된 것인 제2 착색층,
상기 제2 착색층 표면에 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 초산비닐수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 리튬실리케이트, 소듐실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트, 마그네슘실리케이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 그리고 계면활성제가 혼합된 것을 포함하는 코팅액이 도포된 것인 코팅층을 포함하는 착색층을 포함하는 착색된 비금속 광물을 포함하는
착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1착색층은 인산이수소칼륨(Potassium dihydrogen phosphate)을 더 포함하는 것인
착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석. - 제 1항에 있어서,
무기 충전제 및 에폭시 수지 접착제를 더 포함하는
착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석. - 평균직경이 0.3 내지 200 mm인 비금속광물을 선별하는 선별단계,
상기 선별단계를 거친 비금속광물의 표면에 리튬실리케이트(lithium silicate), 소듐실리케이트(sodium silicate), 칼륨실리케이트(potassium silicate), 칼슘실리케이트(calcium silicate), 마그네슘실리케이트(magnesium silicate), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 무기계 안료를 포함하는 제1 착색도료가 도포되는 제1 착색층 도포단계,
상기 제1 착색층 도포단계를 거친 비금속광물을 건조하여 제1 착색층을 형성하는 제1 착색층 형성단계,
상기 제1 착색층 형성단계를 거친 비금속광물의 표면에 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 실리콘 수지(silicone resin), 초산비닐 수지(polyvinyl acetate resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나와 유기계 안료, 무기계 안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 혼합된 것을 포함하는 제2 착색도료가 도포되는 제2 착색층 도포단계,
상기 제2 착색층 도포단계를 거친 비금속광물을 건조하여 제2 착색층을 형성하는 제2 착색층 형성단계,
상기 제2 착색층이 형성단계를 거친 비금속광물의 표면에 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 초산비닐수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 리튬실리케이트, 소듐실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트, 마그네슘실리케이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나, 그리고 계면활성제가 혼합된 것을 포함하는 코팅액이 도포하는 코팅액 도포단계 및
상기 코팅액이 도포된 비금속광물을 교반하면서 100 내지 800℃에서 열처리하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계를 포함하는 착색된 비금속 광물 제조단계;
상기 착색된 비금속 광물을 무기충전제와 혼합하여 혼합 원료를 제조하는 혼합단계;
상기 혼합 원료에 에폭시 수지를 혼합하고, 압착성형하여 인조 대리석을 제조하는 압착성형단계;
상기 인조대리석의 표면을 연마하는 연마단계를 포함하는 것인
착색된 비금속 광물을 이용한 인조대리석의 제조방법.
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