KR101602551B1 - 석재 착색용 조성물 및 이를 이용한 착색된 칼라 샌드의 제조방법 - Google Patents

석재 착색용 조성물 및 이를 이용한 착색된 칼라 샌드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석재 착색용 조성물 및 이를 이용한 착색된 칼라 샌드의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 석재 착색용 조성물은 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 무기계 혼합물; 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 하나, 탄소수 1 내지 5의 알코올, 헥산, 메틸렌클로라이드 및 그 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 및 유기계 안료를 포함하는 것인 유기계 혼합물; 지방산 나트륨, 모노알킬 황산염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬설포베타인, 알킬카르복시베타인, 폴리비닐알코올, 지방산 솔비탄에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 분산제; 디메틸-폴리실록산, 데칸산(decanoic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느하나를 포함하는 침투제를 포함하고, 300 내지 3000 RPM으로 교반되어 혼합된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 석재 착색용 조성물은 석재의 표면에 다양한 색상 및 질감을 가지도록 석재 내부까지 반응성 수지와 칼라를 완전 침투 착색되도록 하여 석재의 색상 및 질감을 높일 수 있다.

Description

석재 착색용 조성물 및 이를 이용한 착색된 칼라 샌드의 제조방법{COMPOSITION FOR COLORATION OF STONE AND METHOD FOR COLORED SAND BY USING THE COMPOSION}
본 발명은 석재 착색용 조성물 및 이를 이용한 착색된 칼라 샌드의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 색감과 질감의 표현이 향상되고, 착색층의 형성이 고르며 내열성 및 내구성이 높일 수 있는 석재 착색용 조성물 및 이를 이용한 착색된 칼라 샌드의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축용 내·외장재는 건축물의 내·외부 공간의 기능과 미관에 적합하도록 다양한 재료가 사용된다. 이러한 내·외장재는 풍우, 한서, 햇볕, 불, 열 및 소음 등을 차단하는 역할을 하며, 그 재료로는 목재, 합성수지, 종이 및 석재로 구분된다.
종래 사용되던 건축용 내·외장재의 재료 중에서 석재는 내구성 및 친환경적인 재료로서 다양하게 이용되고 있다. 그러나, 기존에 사용되는 석재는 자연에서 얻어지는 질감이나 색감을 자연상태 그대로 이용하여 다양한 색상 및 질감을 요구하는 수요자들의 욕구를 충족시킬 수가 없었다.
또한, 현대의 건설에 있어서 석재는 건설물의 구조 또는 미적 기능을 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 요구가 증대하고 있다.
이에 인공적으로 만들어진 석재 및 석재 분말에 색소와 시멘트 접착제를 일정 비율로 혼합하여 되는 혼합물을 성형하여 만들어진 석재와 유사한 색상 및 질감을 가지는 내·외장재를 사용하기도 하나, 이들은 사용기간이 경과함에 따라 표면의 색상이 탈색 또는 변색되는 문제점이 있으며, 작업과정에 분진 및 색소가 비산되어 작업환경이 악화되는 문제가 있었다.
또한, 대리석의 경우 채취한 자연석의 표면을 기계적으로 가공하려면 수 차례에 걸친 연마공정을 거쳐야 하는데, 그 연마가공에 대단한 노력이 들어 원하는 석재를 얻기 위해서는 가공시간이 오래 걸리고, 그로 인하여 가공비용이 매우 고가인 단점이 있을 뿐 아니라, 연마과정에서 돌가루가 비산되어 작업환경이 악화되어 작업자들의 건강에 치명적인 해를 입히는 단점이 있었다.
종래의 내·외장재로 사용되는 대리석의 경우 일반적으로 사용되는 가공된 석재의 표면에 다양한 색상을 구현하는 대리석 문양을 띠는 코팅제를 코팅하여 제조된 것을 사용하거나, 에폭시수지조성물에 합성수지필름, 칼라 칩, 경화제 등을 소정 비율로 혼합하여 되는 혼합물을 성형하여 경화시킨 인조대리석이 알려져 있다. 이러한 예로서, 상기 코팅제의 경우 대한민국 등록특허 제10-0342176호에는 에폭시 수지조성물에 합성수지 필름칼라 칩을 혼합한 수지 혼합물에 경화제를 첨가한 조성물을 개시하고 있으며, 이를 이용하여 코팅대상의 표면에 소정 두께를 가지도록 도포하고 경화시켜 인조 대리석을 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 이 경우 코팅면이 외부자극에 의해 벗겨지거나 마모되는 단점이 있고, 또한 장시간 자외선에 노출시 탈색되는 현상이 발생하여 본래의 코팅 색감을 잃어버리는 단점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0366568호에는 에폭시 수지조성물을 30∼100℃로 가열한 상태에서 수지조성물에 합성수지 필름 칼라 칩을 혼합한 혼합물을 감압상태에서 교반하여 기포나 수분을 제거하고, 상기 수지 혼합물에 경화제를 첨가하여 재차 감압 탈포한 후, 상기 감압 탈포된 혼합물을 형틀에 부어 성형하고, 성형된 성형제를 지촉경화 상태가 되도록 하는 1차 경화단계 및 1차 경화가 완료된 성형체를 일정시간 유지시켜 성형체의 완전한 경화가 이루어지도록 하는 단계로 이루어진 인조 대리석의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기와 같은 제조방법으로 제조되는 인조 대리석의 경우 내·외장재로 요구되는 강도를 만족시키고, 내마모성, 내수축성, 내수성 및 내한성과 내화학성 면에서 우수한 성질을 가지나, 이 또한 장시간 자외선에 노출시 탈색되는 현상을 보여 본래의 색감을 잃어버리는 단점이 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하고 석재 본래의 성질을 그대로 유지하면서 장시간 자외선 노출시에도 탈색 또는 변색되지 않고, 다양한 색상을 구현할 수 있으며, 석재에 다양한 칼라를 착색시킬 수 있는 연구가 요구되고 있다.
KR 10-0342176 B1 KR 10-0366568 B1
본 발명의 목적은 석재의 표면에 다양한 색상 및 질감을 가지도록 석재 내부까지 반응성 수지와 칼라를 완전 침투 착색되도록 하는 석재 착색용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 석재의 착색용 조성물을 이용하여 착색층이 고르게 형성되고 내구성 및 내마모성이 향상된 착색된 칼라 샌드를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 석재 착색용 조성물은 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 무기계 혼합물; 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 하나, 탄소수 1 내지 5의 알코올, 헥산, 메틸렌클로라이드 및 그 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 및 유기계 안료를 포함하는 것인 유기계 혼합물; 지방산 나트륨, 모노알킬 황산염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬설포베타인, 알킬카르복시베타인, 폴리비닐알코올, 지방산 솔비탄에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 분산제; 디메틸-폴리실록산, 데칸산(decanoic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느하나를 포함하는 침투제를 포함하고, 300 내지 3000 RPM으로 교반되어 혼합된 것일 수 있다.
석재 착색용 조성물은 상기 무기계 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 유기계 혼합물 80 내지 200 중량부; 상기 분산제 0.5 내지 2 중량부 및 상기 침투제 0.01 내지 0.1 중량부가 포함된 것이고, 상기 무기계 혼합물은 비중이 1.3 내지 2.2이고, 상기 유기계 혼합물은 비중이 0.8 내지 1.2인 것일 수 있다.
석재 착색용 조성물은 상기 무기계 혼합물 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘 1 내지 5 중량부가 더 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 석재 착색용 조성물을 이용한 착색된 칼라 샌드는 석재를 일정한 크기로 선별하는 규사선별단계; 상기 규사선별단계를 거친 석재를 세척 및 건조시키는 정화단계; 상기 정화단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서, 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 무기계 혼합물, 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 하나, 탄소수 1 내지 5의 알코올, 헥산, 메틸렌클로라이드 및 그 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 및 유기계 안료를 포함하는 것인 유기계 혼합물, 지방산 나트륨, 모노알킬 황산염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬설포베타인, 알킬카르복시베타인, 폴리비닐알코올, 지방산 솔비탄에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 분산제, 디메틸-폴리실록산, 데칸산(decanoic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느하나를 포함하는 침투제를 포함하는 제1 석재 착색용 조성물로 착색하는 제1착색 단계; 상기 제1착색단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서, 세척 및 건조시키는 착색층 안정화단계; 상기 착색층 안정화 단계를 거친 석재를 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 탄소수 1 내지 5의 알코올 및 유기계 안료를 포함하는 제2 석재 착색용 조성물로 착색하는 제2 착색 단계; 상기 제2착색단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서, 건조시키는 착색층 건조단계; 상기 착색층 건조단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서 아크릴 수지 및 이산화 티타늄이 포함된 코팅액으로 코팅하는 코팅단계 및 상기 코팅단계에 따라 코팅된 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서 건조시키는 코팅층 건조단계를 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 석재 착색용 조성물은 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 무기계 혼합물; 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 하나, 탄소수 1 내지 5의 알코올, 헥산, 메틸렌클로라이드 및 그 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 및 유기계 안료를 포함하는 것인 유기계 혼합물; 지방산 나트륨, 모노알킬 황산염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬설포베타인, 알킬카르복시베타인, 폴리비닐알코올, 지방산 솔비탄에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 분산제; 디메틸-폴리실록산, 데칸산(decanoic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느하나를 포함하는 침투제를 포함하고, 300 내지 3000 RPM으로 교반되어 혼합된 것일 수 있다.
상기 무기계 혼합물은 석재의 표면을 강화하면서 무기계 안료가 포함된 착색층을 안정적으로 형성하게 하는 역할을 한다. 상기 무기계 안료는 형성하는 착색층의 색상 및 질감을 고려하여 정할 수 있으며, 해당 분야에서 통상적으로 사용할 수 있는 무기계 안료를 모두 포함하는 것으로 본다.
바람직하게 상기 무기계 혼합물은 리튬실리케이트, 칼륨실리케이트 및 무기계 안료가 포함된 것일 수 있다. 상기 리튬실리케이트 및 칼륨실리케이트를 혼합사용하는 경우 석재에 대한 보강효과가 매우 우수하며, 상기 리튬실리케이트는 접착성이 매우 우수하여 석재에 착색층을 형성하는데 우수하고, 상기 칼륨실리케이트는 상기 리튬실리케이트와 혼합되는 경우 상기 리튬실리케이트의 접착성을 조절하게 하여 작업성을 높여줄 뿐만 아니라 석재의 내구성 강화에 도움이 될 수 있다.
더 바람직하게는 상기 무기계 혼합물은 리튬실리케이트 100 중량부, 상기 리튬실리케이트에 대하여 칼륨실리케이트 20 내지 800 중량부, 칼슘실리케이트 5 내지 10 중량부 및 무기계 안료가 포함된 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 접착성과 내구성이 뛰어난 착색층을 형성하여 착색하는 석재의 자연스러운 질감을 이끌어낼 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 무기계 혼합물의 점도는 2.1 내지 30cP인 것일 수 있다. 상기 점도 범위에 의하는 경우 상기 혼합물의 일정량이 석재 알갱이 안쪽까지 침투할 수 있을 뿐만 아니라 석재 알갱이에 고르게 도포될 수 있고, 각각의 석재 알갱이가 붙어 착색층이 형성되지 않는 석재 알갱이가 생기는 것을 방지할 수 있다.
상기 유기계 혼합물은 자연스러운 색감 및 질감을 높여주는 장점이 있다. 무기계 혼합물에 유기계 혼합물에 포함된 안료를 이용하는 경우 석재의 착색층에 대한 내구성 향상은 물론 보다 자연스러운 색감과 질감을 연출할 수 있다.
상기 유기계 안료는 형성하는 착색층의 색상 및 질감을 고려하여 정할 수 있으며, 해당 분야에서 통상적으로 사용할 수 있는 유기계 안료를 모두 포함하는 것으로 본다.
바람직하게 상기 유기계 혼합물은 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 유기계 안료, 메탄올 및 헥산을 포함하는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 상기 무기계 혼합물의 사용과 잘 어울어지면서 보다 자연스러운 색감의 유기 착색층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
더 바람직하게는 상기 유기계 혼합물은 우레탄 수지 100 중량부, 상기 우레탄 수지에 대하여 아크릴 수지 100 내지 230 중량부, 폴리카보네이트 수지 12 내지 30중량부, 유기계 안료, 메탄올 10 내지 400 중량부 및 헥산 10 내지 400 중량부를 포함하는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 접착성과 내구성이 뛰어난 착색층을 형성하여 착색하는 석재의 자연스러운 질감을 이끌어낼 수 있는 장점이 있다.
상기 무기계 혼합물과 유기계 혼합물은 3 : 1 내지 1: 3 중량비로 혼합된 것일 수 있고, 바람직하게는 무기계 혼합물과 유기계 혼합물은 2 : 1 내지 1.1 : 1 중량비로 혼합된 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 착색층의 보강성 및 표현력 증가에 있어 각 혼합물의 사용에 따른 상승효과가 나타날 수 있다.
상기 분산제는 상기 무기계 혼합물과 유기계 혼합물을 고르게 분산시키기 위한 것으로 석재에 도포하는 과정에서 상기 무기계 혼합물과 유기계 혼합물이 고르게 분산되지 않으면 무기계 및 유기계 혼합물 및 안료를 사용하여 자연스러운 색감과 질감을 현출하기 어렵다.
바람직하게 상기 분산제는 알킬벤젠술폰산염, 알킬설포베타인을 1 : 3 내지 3 : 1 중량비로 혼합사용하는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 상기 무기계 혼합물 및 유기계 혼합물의 고른 분산이 용이하여 작업성이 높아지고, 상기 석재 착색용 조성물이 상기 석재에 고르게 도포될 수 있어 우수한 품질의 칼라샌드를 제조할 수 있다.
바람직하게 상기 분산제는 알킬벤젠술폰산염, 알킬설포베타인 및 지방산 솔비탄에스테르을 1 : 3 : 3 내지 3 : 1 : 1 중량비로 혼합사용 하는 것일 수 있다.
상기 침투제는 상기 석재 착색용 조성물의 거품형성을 억제하고, 상기 석재 내부까지 침투하는데 필수적으로 사용된다.
바람직하게는 상기 침투제는 디메틸-폴리실록산을 상기 석재 착색용 조성물 총량에 대하여 0.01 내지 0.1 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 상기 석재 착색용 조성물의 거품형성을 막아 침투성을 높일 수 있다. 0.01 중량부 미만으로 포함되는 경우 상기 효과가 미미하며, 0.1 중량부를 초과하는 경우 상기 침투제가 불순물로 작용하여 안료의 색감을 저하시키는 문제가 있다.
상기 석재 착색용 조성물은 300 내지 3000 RPM으로 교반되어 순간 상기 무기계 혼합물과 유기계 혼합물이 고르게 섞여 도포되는 것이다. 도포 후 석재 위에서 상기 무기계 혼합물과 유기계 혼합물이 비중차이로 일정한 층을 형성하면서 석재에 대한 보강 및 내구성 높은 착색층을 형성하고 자연스러운 색감과 질감을 표현할 수 있다. 다만 도포되는 과정에서는 상기 무기계 혼합물과 유기계 혼합물이 석재 알갱이 마다 고르게 분산되어 도포될 수 있도록 교반하는 것으로 상기 범위에 의하는 교반이 필요할 수 있다.
300RPM 미만으로 교반하는 경우 상기 효과를 누기리 어렵고, 3000RPM 이상으로 교반되는 경우 거품 형성에 따라 상기 석재 착색용 조성물의 침투성이 저하되는 문제가 있다.
더 바람직하게는 상기 석재 착색용 조성물은 1000 내지 1800 RPM으로 교반되는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 무기계 혼합물 및 유기계 혼합물을 고르게 분산시킬 수 있고, 침투성 저하를 방지할 수 있다.
석재 착색용 조성물은 상기 무기계 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 유기계 혼합물 80 내지 200 중량부; 상기 분산제 0.5 내지 2 중량부 및 상기 침투제 0.01 내지 0.1 중량부가 포함된 것이고, 상기 무기계 혼합물은 비중이 1.3 내지 2.2이고, 상기 유기계 혼합물은 비중이 0.8 내지 1.2인 것일 수 있다.
상기 범위에 의하는 경우 유기계 혼합물과 무기계 혼합물이 적절하게 혼합되면서 석재에 도포되는 경우 자연스러운 착색층을 형성할 수 있고, 특히 상기 비중범위에 의하는 경우 일정량의 석재 알갱이를 회전하면서 상기 석재 착색용 조성물을 도포하고 건조하는데, 정확한 층을 형성하는 것은 아니나, 상기 무기계 혼합물이 석재의 안쪽에서 석재의 보강 및 착색층의 내구성을 높이는 역할을 하고, 상기 유기계 혼합물이 보다 색감과 질감이 우수한 착색층을 형성하게 할 수 있다. 특히 상기 비중범위는 상기 무기계 혼합물 및 유기계 혼합물의 침투성까지 고려해야 하기 때문에 본 발명에 따른 석재 착색용 조성물에 알맞은 비중범위로서 일반적인 착색 조성물에도 일률적으로 적용할 수 있는 것은 아니다.
더 바람직하게는 상기 무기계 혼합물은 비중이 1.5 내지 2.0이고, 상기 유기계 혼합물은 비중이 0.85 내지 1.0인 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 상기 비중 차에 의한 효과가 보다 탁월할 수 있다.
석재 착색용 조성물은 상기 무기계 혼합물 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘 1 내지 5 중량부가 더 포함되는 것일 수 있다. 이에 의하는 경우 석재의 내구성 강화 및 착색층의 보강효과가 더 높아지는 장점이 있다.
더 바람직하게는 석재 착색용 조성물은 상기 무기계 혼합물 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘 1 내지 5 중량부 및 제2인산나트륨 0.01 내지 1 중량부가 더 포함되는 것일 수 있다. 특히 상기 제2인산나트륨의 사용으로 석재에 도포된 직후 착색층이 일정한 막을 형성하면서 석재 알갱이끼리 붙는 일을 방지하고 매우 높은 내구성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 석재 착색용 조성물을 이용한 착색된 칼라 샌드는 석재를 일정한 크기로 선별하는 규사선별단계; 상기 규사선별단계를 거친 석재를 세척 및 건조시키는 정화단계; 상기 정화단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서, 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 무기계 혼합물, 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 하나, 탄소수 1 내지 5의 알코올, 헥산, 메틸렌클로라이드 및 그 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 및 유기계 안료를 포함하는 것인 유기계 혼합물, 지방산 나트륨, 모노알킬 황산염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬설포베타인, 알킬카르복시베타인, 폴리비닐알코올, 지방산 솔비탄에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 분산제, 디메틸-폴리실록산, 데칸산(decanoic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느하나를 포함하는 침투제를 포함하는 제1 석재 착색용 조성물로 착색하는 제1착색 단계; 상기 제1착색단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서, 세척 및 건조시키는 착색층 안정화단계; 상기 착색층 안정화 단계를 거친 석재를 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 탄소수 1 내지 5의 알코올 및 유기계 안료를 포함하는 제2 석재 착색용 조성물로 착색하는 제2 착색 단계; 상기 제1착색단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서, 건조시키는 착색층 건조단계; 상기 착색층 건조단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서 아크릴 수지 및 이산화 티타늄이 포함된 코팅액으로 코팅하는 코팅단계 및 상기 코팅단계에 따라 코팅된 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서 건조시키는 코팅층 건조단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 명세서 전반에 걸쳐 사용한 상기 석재는 일반적인 의미 이외에 모래, 운모, 석영, 자연석 및 기타 비금속광물을 포함하는 넓은 의미로 정의한다.
본 발명의 명세서 전반에 걸쳐 사용한 칼라샌드는 1개 이상의 착색된 석재 알갱이 또는 인조석재를 제조하거나 그 자체로 사용하기 위하여 사용하는 1개 이상의 착색된 석재 알갱이를 의미하는 것으로 정의한다.
상기 규사선별단계는 상기 석재 알갱이의 직경이 0.1mm 내지 13mm인 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 상기 석재 착색용 조성물의 사용에 따른 안정적인 착색층의 형성이 가능할 수 있다.
상기 정화단계를 착색층이 상기 석재의 표면에 강하게 부착 및 형성될 수 있도록 하기 위함이다. 특히 불순물을 제거하여 착색층의 오염 방지 및 착색층의 내구성 저하를 방지하는 효과를 가질 수 있다.
상기 정화단계는 물 및 알킬벤젠술폰산염을 혼합한 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 물 및 알킬벤젠술폰산염을 1000 : 1 내지 100 : 1 중량비로 혼합한 것을 사용할 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 석재에 포함된 불순물을 제거하고, 상기 석재의 표면이 정화과정에서 오염되는 것을 방지할 수 있다.
상기 착색층 안정화 단계는 40 내지 90℃에서 이루어진 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 상기 제1착색단계에 의한 착색층이 안정적으로 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 제2 석재 착색용 조성물은 우레탄 수지(urethane resin) 100 중량부 및 상기 우레탄 수지에 대하여 에폭시 수지(epoxy resin) 80 내지 400 중량비, 메탄올 20 내지 800 중량부 및 유기계 안료를 포함하는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 석재에 대한 색감과 질감의 표현력이 보다 높아질 수 있다.
상기 제 2착책단계를 추가적인 착색으로 제 1착색단계에서 형성된 착색층을 보호하면서 보다 우수한 질감 및 색감이 나타나는 착색층을 형성하게 하기 위함이다.
상기 착색층 건조 단계는 40 내지 50℃에서 이루어진 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 상기 제2착색단계에 의한 착색층이 갈라지지 않아 안정적이고 색감과 질감이 우수한 착색층이 형성될 수 있다.
상기 코팅단계에 의하는 경우 착색층 전체에 코팅층 형성으로 상기 착색된 석재를 가공하는 과정에서 상기 착색층이 변색되거나 물리적으로 그 층이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 특히 아크릴 수지 및 이산화 티타늄을 100: 3 내지 10: 1 중량비로 혼합하여 사용하는 경우 코팅층 사용에 따른 효과가 매우 우수할 수 있다.
상기 코팅층 건조단계는 40 내지 50℃에서 이루어진 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 보다 내구성이 우수하고 표면이 고르게 경화된 코팅층을 형성하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 석재 착색용 조성물은 석재의 표면에 다양한 색상 및 질감을 가지도록 석재 내부까지 반응성 수지와 칼라를 완전 침투 착색되도록 하여 석재의 색상 및 질감을 높일 수 있으며,
상기 석재의 착색용 조성물을 이용하여 제조된 착색된 칼라샌드는 착색층이 고르게 형성되면서, 색상 및 질감이 우수할 뿐만 아니라, 내구성 및 내마모성이 향상될 수 있다.
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 스크린 공정은 통상적인 방법에 따라 동일하게 진행하였다. 그 외는 제조단계는 본 발명의 제조방법에 따라 진행하였다. 석재는 평균 직경 2 내지 3.5mm인 것을 사용하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
제1 착색층A ○ - - - - -
제1 착색층B - ○ - - - -
제1 착색층C - - ○ - - -
제1 착색층D - - - ○ ○ ○
제2 착색층 ○ ○ ○ - ○ ○
코팅층 ○ ○ ○ ○ - ○
- 제 1착색층 A 조성물: 리튬실리케이트, 칼륨실리케이트, 무기계 안료, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 유기계 안료 100 : 400: 20: 100 : 160: 10 : 15 중량비
- 제 1착색층 B 조성물: 리튬실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트, 무기계 안료, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 유기계 안료 100 : 400: 6: 20: 100 : 160: 10 : 15 중량비
- 제 1착색층 C 조성물: 리튬실리케이트, 칼륨실리케이트, 칼슘실리케이트,탄산칼슘, 무기계 안료, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 유기계 안료 100 : 400: 6: 10: 20: 100 : 160: 10 : 15 중량비
- 제 1착색층 D 조성물: 우레탄 수지, 에폭시수지, 메탄올 및 유기계 안료 100 : 200 : 200 : 30 중량비
- 제 2착색층 조성물: 우레탄 수지, 에폭시수지, 메탄올 및 유기계 안료 100 : 200 : 200 : 30 중량비
- 코팅층 조성물: 아크릴 수지 및 이산화 티타늄 40 : 3 중량비
[실험예: 칼라샌드의 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 실시예3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
내압력성 10 12 15 6 7 8
내화학성 10 10 12 5 2 7
내스크래치성 10 12 15 5 3 6
질감 10 11 13 6 7 7
색감 10 10 12 7 8 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, 착색된 석재 자체의 내구성 뿐만 아니라 착색층 자체의 내구성이 우수하여 칼라 샌드에 활용도가 크다.
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)

  1. 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 무기계 혼합물;
    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 하나, 탄소수 1 내지 5의 알코올, 헥산, 메틸렌클로라이드 및 그 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 및 유기계 안료를 포함하는 것인 유기계 혼합물;
    지방산 나트륨, 모노알킬 황산염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬설포베타인, 알킬카르복시베타인, 폴리비닐알코올, 지방산 솔비탄에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 분산제;
    디메틸-폴리실록산, 데칸산(decanoic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느하나를 포함하는 침투제를 포함하고,
    300 내지 3000 RPM으로 교반되어 혼합된 것인
    석재 착색용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무기계 혼합물 100 중량부에 대하여,
    상기 유기계 혼합물 80 내지 200 중량부;
    상기 분산제 0.5 내지 2 중량부 및
    상기 침투제 0.01 내지 0.1 중량부가 포함된 것이고
    상기 무기계 혼합물은 비중이 1.3 내지 2.2이고,
    상기 유기계 혼합물은 비중이 0.8 내지 1.2인 것인
    석재 착색용 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 무기계 혼합물 100 중량부에 대하여,
    탄산칼슘 1 내지 5 중량부가 더 포함되는 것인
    석재 착색용 조성물.
  4. 석재를 일정한 크기로 선별하는 규사선별단계;
    상기 규사선별단계를 거친 석재를 세척 및 건조시키는 정화단계;
    상기 정화단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서, 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 무기계 혼합물, 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 하나, 탄소수 1 내지 5의 알코올, 헥산, 메틸렌클로라이드 및 그 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 및 유기계 안료를 포함하는 것인 유기계 혼합물, 지방산 나트륨, 모노알킬 황산염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬설포베타인, 알킬카르복시베타인, 폴리비닐알코올, 지방산 솔비탄에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 분산제, 디메틸-폴리실록산, 데칸산(decanoic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느하나를 포함하는 침투제를 포함하는 제1 석재 착색용 조성물로 착색하는 제1착색 단계;
    상기 제1착색단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서, 세척 및 건조시키는 착색층 안정화단계;
    상기 착색층 안정화 단계를 거친 석재를 우레탄 수지(urethane resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 탄소수 1 내지 5의 알코올 및 유기계 안료를 포함하는 제2 석재 착색용 조성물로 착색하는 제2 착색 단계;
    상기 제2착색단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서, 건조시키는 착색층 건조단계;
    상기 착색층 건조단계를 거친 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서 아크릴 수지 및 이산화 티타늄이 포함된 코팅액으로 코팅하는 코팅단계 및
    상기 코팅단계에 따라 코팅된 석재를 300 내지 3000 RPM으로 교반하면서 건조시키는 코팅층 건조단계를 포함하는 것인
    석재 착색용 조성물을 이용한 착색된 칼라 샌드.
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