KR20190066595A - 인조대리석 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 골재의 결합제로 무기 바인더를 사용함으로써 자외선에 의한 황변 및 고온에서의 변색 및 변형을 방지하고, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸을 일정함량 포함함으로 인하여 흡수율이 개선된 인조대리석에 관한 것이다.

Description

인조대리석{An artificial stone}
본 발명은 골재의 결합제로 무기 바인더를 사용함으로써 자외선에 의한 황변 및 고온에서의 변색 및 변형을 방지하고, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸을 일정함량 포함함으로 인하여 흡수율이 개선된 인조대리석에 관한 것이다.
화강암(granite), 대리석(marble) 등의 천연석은 표면의 무늬가 아름다워 예로부터 건축장식재로 사용되어 왔다. 천연석은 고품격 질감을 나타내는 재료로서, 바닥재, 벽체, 주방 상판, 화장실 세면대 등의 분야에서 그 수요가 크게 증가되었으나, 고가의 천연석만으로는 그 수요를 충족할 수 없어, 다양한 종류의 인조대리석이 개발되고 있다.
이러한 인조대리석 중 엔지니어드 스톤은 천연 광물 입자와 바인더의 혼합물을 진동 또는 진공 및 진동 조건 하에 압축 성형하여 천연석의 질감을 그대로 나타내도록 만든 것이다. 엔지니어드 스톤은 천연 광물을 주원료로 하므로 기존 아크릴계 인조대리석보다 천연석의 질감이 뛰어나고 내화학성, 내오염성, 내약품성, 내긁힘성 등 물성이 우수하다. 또한, 천연석과 달리 공극이 거의 없어 흡수율이 매우 낮으며 강도가 높고 화학물질 등에도 얼룩이 생기지 않아 위생적이므로 주방 상판 등 표면마감재와 식탁, 테이블 등의 가구마감재는 물론 고급 상업용 건물의 바닥재 및 벽체 등에도 사용이 가능한 고급 인조대리석이다.
엔지니어드 스톤은 혼합되는 천연 광물 입자, 바인더의 종류, 안료의 색상, 교반 공정 등에 따라 다양한 색상과 질감을 나타내도록 제조될 수 있다. 엔지니어드 스톤의 일 예로 미국공개특허공보 US 2007/0244222는 천연 광물 입자와 혼합되는 바인더로 불포화 폴리에스테르 수지를 이용한 엔지니어드 스톤에 대해 개시하고 있다.
그러나, 불포화 폴리에스테르 수지 같은 유기 바인더 기반의 엔지니어드 스톤은 자외선에 의해 황변이 발생되고 고온에서 변색 및 변형이 발생되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 유기 바인더를 무기 바인더로 대체할 수도 있으나, 무기 바인더를 이용할 경우 바인더에 포함된 무기물로 인해 엔지니어드 스톤의 흡수율이 높은 문제점이 있어 주방 상판이나 실외 건축장식재 소재로 이용하기 적절하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 무기 바인더를 기반으로 하여 자외선에 의한 황변 및 고온에서의 변색 및 변형을 방지하면서도 종래 무기 바인더 기반의 엔지니어드 스톤의 문제점인 흡수율이 개선된 엔지니어드 스톤의 개발이 요구되는 실정이다.
US 2007/0244222 A (공개일 : 2007.10.18)
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 자외선에 의한 황변 및 고온에서의 변색 및 변형을 방지하면서 흡수율이 개선된 인조대리석을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 골재의 결합제로 무기 바인더를 사용함으로써 자외선에 의한 황변 및 고온에서의 변색 및 변형을 방지하고, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸을 일정함량 포함함으로 인하여 흡수율이 개선된 인조대리석에 관한 것이다.
본 발명의 인조대리석은 무기 바인더인 백시멘트를 이용함으로써 자외선에 의한 황변 및 고온에서의 변색 및 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 인조대리석은 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸을 일정 함량 포함함으로 인해 종래의 무기 바인더 기반의 엔지니어드 스톤에 비해 흡수율, 내열성 및 굴곡강도가 개선되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 인조대리석은 지르코늄 실리카퓸을 사용할 경우 고백색의 인조대리석을 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 골재, 백시멘트, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸을 포함하되, 흡수율이 0.60% 이하인 것인 인조대리석에 관한 것이다.
본 발명의 인조대리석은 구체적 일례로 엔지니어드 스톤일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 골재는 인조대리석의 천연석과 유사한 외관을 구현함과 아울러 인조대리석의 경도와 강도를 구현하기 위해 포함되는 것으로서, 규산질 또는 석회질 천연 광물이 분쇄된 것일 수 있다. 상기 규산질 천연 광물은 석영(quartz), 규암(quartzite), 규사(silica sand), 화강암(granite) 및 반암(porphyry) 중 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있고, 상기 석회질 천연 광물은 천연 대리석일 수 있다. 상기 골재는 구체적 일 예로 석영일 수 있다.
상기 골재는 10㎛-0.1mm(d1), 0.1-0.3mm(d2) 또는 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 것을 혼합하여 사용할 수 있다. 상이한 입경을 갖는 골재를 혼합하여 사용할 경우 인조 대리석의 공극을 최소화할 수 있다. 그 일 예로 10㎛-0.1mm(d1)의 입경을 가지는 골재 40-60중량%, 0.1-0.3mm(d2)의 입경을 가지는 골재 30-50중량%, 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재 0.1-20중량%를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 골재의 입경은 예를 들어, 메쉬(mesh)를 이용하거나, 광학/전자 현미경 또는 입도분석기 장비를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 골재는 인조대리석 내 40-60중량%, 또는 45-55중량% 포함될 수 있다. 상기 골재가 상기 범위 미만으로 포함 시 천연석의 느낌이 저하되고 경도와 강도 등 물리적 성질이 저하되며, 상기 범위 초과로 포함 시 상대적으로 백시멘트 함량이 감소하여 상기 골재 간 결합력이 약해 가공성이 저하되므로 상기 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 백시멘트는 물과 수화반응을 통해 상기 골재를 결합해주는 바인더 역할을 하는 것으로서, 탄산칼슘 5-15중량%, 포틀랜드 시멘트 85-95중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 백시멘트 내 포틀랜드 시멘트 함량이 상기 범위 미만으로 포함 시 충분한 강성을 확보하기 어려울 수 있고, 상기 범위 초과로 포함 시 천연석의 느낌이 저하될 수 있으므로 상기 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 수화반응은 상기 백시멘트의 주 성분인 칼슘 실리케이트와 물이 반응하여 칼슘 실리케이트 수화물(CaO-SiO2-H2O) 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 생성하는 것일 수 있다. 구체적으로는 아래와 같다.
2Ca3SiO5+7H2O->3CaO·2SiO2·4H2O+3Ca(OH)2
상기 백시멘트는 백색도가 89이상, 또는 90 이상일 수 있다. 상기 백시멘트의 백색도가 상기 범위 미만 시 인조대리석의 고백색 구현이 어려워 미감이 저하되므로 상기 범위인 것일 수 있다.
상기 백시멘트는 pH 12 이상일 수 있다. 상기 백시멘트의 pH가 상기 범위 미만인 경우 부식이 일어날 수 있어 상기 범위인 것이 바람직하다.
상기 백시멘트는 비중이 1.7-3.2 또는 2.0-3.2일 수 있다. 상기 백시멘트의 비중이 상기 범위 미만인 경우 상기 골재를 결합해주는 바인더 역할이 어려워질 수 있고, 상기 범위 초과인 경우 백시멘트 입자가 침강하는 재료 분리 현상이 발생할 수 있다.
상기 백시멘트는 인조대리석 내 20-40중량%, 또는 25-40중량% 포함될 수 있다. 인조대리석 내 상기 백시멘트가 상기 범위 미만으로 포함 시 상기 골재 간 결합력이 약해 가공성이 저하되고 상기 범위 초과로 포함 시 상대적으로 골재 함량이 감소하여 천연석의 느낌이 저하되고 경도와 강도 등 물리적 성질이 저하되므로 상기 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 실리카퓸(silica fume) 또는 지르코늄 실리카퓸은 상기 백시멘트가 수화반응을 통해 부산물로 생성하는 수산화칼슘과 포졸란 반응을 통해 경화됨으로써, 인조대리석 내 공극을 최소화시키기 위한 구성이다.
상기 실리카퓸은 실리콘, 페로실리콘(ferro silicon) 또는 실리콘 메탈(silicon metal) 생산 전기로에서 발생되는 부산물인 이산화규소(SiO2)가스를 응축시켜 포집한 비정질의 이산화규소를 의미하는 것으로, 이산화규소가 80중량% 이상, 85중량% 이상 또는 90중량% 이상 포함된 것일 수 있다.
상기 실리카퓸은 평균 입경이 0.1-0.3㎛일 수 있다. 상기 실리카퓸의 평균 입경이 상기 범위 미만인 경우 인조대리석 제조 시 사용되는 인조대리석 조성물의 유동성이 저하되고 포졸란 특성이 감소할 수 있으며, 상기 범위 초과인 경우 상기 인조대리석의 강도가 감소할 수 있다.
상기 실리카퓸은 BET 법으로 측정한 비표면적이 15-30m2/g일 수 있다. 상기 실리카퓸의 비표면적이 상기 범위 미만이거나 초과하는 경우 인조대리석 제조 시 사용되는 인조대리석 조성물의 유동성이 저하되거나 상기 인조대리석의 흡수율이 높아져 흡수율 개선효과가 미미할 수 있다.
또한, 상기 지르코늄 실리카퓸은 지르콘(ZrSiO4 또는 ZrSiO2SiO2) 샌드를 전기로 용융 시 발생되는 배기가스를 집진한 것으로, 이산화규소가 90-96중량% 또는 91-95중량% 포함되고, 산화 지르코늄(ZrO2)이 3-10중량% 또는 3-5중량% 포함된 것일 수 있다. 상기 지르코늄 실리카퓸은 자체 색상이 백색에 가까워 이를 사용할 경우 고백색의 인조대리석을 구현할 수 있다.
상기 지르코늄 실리카퓸은 평균 입경이 0.3-1㎛ 또는 0.4-0.8㎛일 수 있다. 상기 지르코늄 실리카퓸의 평균 입경이 상기 범위 미만인 경우 상기 인조대리석 제조 시 사용되는 인조대리석 조성물의 유동성이 저하되고 포졸란 특성이 감소할 수 있으며, 상기 범위 초과인 경우 상기 인조대리석의 강도가 감소할 수 있다.
상기 지르코늄 실리카퓸은 BET 법으로 측정한 비표면적이 7-11m2/g 또는 8-10m2/g일 수 있다. 상기 지르코늄 실리카퓸의 비표면적이 상기 범위 미만이거나 초과하는 경우 인조대리석 제조 시 사용되는 인조대리석 조성물의 유동성이 저하되거나 상기 인조대리석의 흡수율이 높아져 흡수율 개선효과가 미미할 수 있다.
상기 포졸란 반응은 상기 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸에서 용출된 가용성분인 이산화규소 또는 산화 알루미늄 등과 수산화칼슘 등이 반응하여 칼슘 실리케이트 수화물 또는 칼슘 알루미네이트 수화물을 생성하는 것일 수 있다. 구체적으로는 아래와 같다.
Ca(OH)2+[SiO2, Al2O3]->3CaO·2SiO2·3H2O
3CaO·Al2O3·6H2O
상기 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸은 인조대리석 내 1-10중량%, 또는 1.5-7중량%로 포함될 수 있다. 상기 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸이 상기 범위 미만으로 포함 시 백시멘트의 수화반응 시 생성되는 수산화칼슘과의 포졸란 반응이 저조하여 인조대리석의 흡수율 개선 효과가 미미하고, 상기 범위 초과로 포함 시 흡수율 개선효과 대비 제조비용이 상승하고, 미반응 실리카퓸이 남아 백색도, 흡수율, 및 강도가 다소 저하될 수 있으므로 상기 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 인조대리석은 물을 더 포함할 수 있다. 여기서, 물은 상기 백시멘트의 주 성분인 칼슘 실리케이트가 물과 반응하여 생성된 칼슘 실리케이트 수화물 또는 이 때 생성된 부산물인 수산화칼슘이 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸과 포졸란 반응하여 생성된 칼슘 실리케이트 수화물 또는 칼슘 알루미네이트 수화물 등의 수화물 형태로 존재하는 것일 수 있다. 상기 물은 인조대리석 내 7중량% 이하 또는 5중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 물은 상기 범위로 포함되어 흡수율이 개선된 인조대리석을 구현할 수 있다.
본 발명의 인조대리석은 백색안료를 더 포함할 수 있다. 상기 백색안료는 인조대리석 내 1-15중량% 또는 3-12중량%로 포함될 수 있다. 상기 백색안료는 상기 범위로 포함되어 우수한 백색도를 구현할 수 있다.
본 발명의 인조대리석은 백시멘트, 실리카퓸 또는 지르코늄 실라카퓸의 분산성을 향상시키기 위해 감수제를 더 포함할 수 있다.
상기 감수제는 나프탈렌 설폰산계, 멜라민계 또는 폴리카르본산계 감수제를 이용할 수 있다. 상기 감수제는 인조대리석 내 0.1-1중량% 포함될 수 있다. 상기 감수제가 범위 미만으로 포함 시 감수 성능을 구현할 수 없고, 상기 범위 초과로 포함 시 인조대리석의 강도가 저하될 수 있어 상기 범위 내로 사용할 수 있다.
본 발명의 인조대리석은 그 외 통상의 기술자가 필요에 따라 선택적으로 소포제, 자외선 흡수제, 난연제, 산화방지제 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 포함할 수 있으며, 본 발명에서는 이들의 종류 및 함량은 특별히 제한하지 않는다.
본 발명의 인조대리석 제조방법은, 골재 40-60중량%, 백시멘트 20-40중량%, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸 1-10중량%, 물 5-20중량%, 백색안료 1-15중량%를 포함하는 인조대리석 조성물을 제조하는 단계(S1);
상기 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하는 단계(S2);
상기 몰드에 투입된 인조대리석 조성물을 프레스로 압착하는 프레스 성형단계(S3);
상기 프레스 성형된 성형체를 건조하는 건조 단계(S4);
상기 건조된 성형체를 양생하는 양생 단계(S5); 및
상기 양생된 성형체를 탈형하는 단계(S6)를 포함한다.
상기 인조대리석 조성물을 제조하는 단계(S1)는 골재 40-60중량% 또는 45-55 중량%, 백시멘트 20-40중량% 또는 25-40중량%, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸 1-10중량% 또는 1.5-7중량%, 물 5-20중량% 또는 10-15 중량%, 백색안료 1-15중량% 또는 3-12중량%를 혼합하는 단계일 수 있다.
상기 혼합하는 단계는 골재와 백시멘트를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 35-45℃ 물에 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸을 분산시키는 단계; 상기 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸이 분산된 물을 상기 혼합물에 첨가 후 혼합하는 단계;를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 골재, 백시멘트, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸의 함량 범위 외 문제점은 위에서 기재한 인조대리석 내 골재, 백시멘트, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸의 함량 범위 외 문제점과 동일하고, 상기 백색안료의 함량 범위 내 효과도 또한 인조대리석 내 백색안료의 함량범위 내 효과와 동일하다.
한편, 상기 물은 상기 인조대리석 조성물 내 상기 범위 외 포함 시 백시멘트의 수화반응이 충분히 일어나기 어렵고, 백시멘트 내 공극이 증가하여 강도가 저하될 수 있으므로 상기 범위 내로 포함될 수 있다.
여기서 물에 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸을 분산시킬 때 선택적으로 감수제를 더 첨가하여 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸의 분산성을 향상시킬 수 있다.
상기 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하는 단계(S2)는 상기 인조대리석 조성물의 탈형을 쉽게 하기 위해 이형필름이 부착되거나 이형제가 코팅된 몰드에 투입하는 단계일 수 있다.
상기 몰드에 투입된 인조대리석 조성물을 프레스로 압착하는 프레스 성형단계(S3)는 3-7ton/cm2의 압력으로, 1-5분 동안 압착하는 단계일 수 있다.
상기 프레스 성형된 성형체를 건조하는 건조 단계(S4)는 45-60℃, 상대습도 80-98%의 항온 챔버에서 12-24시간 동안 건조하는 단계일 수 있다.
상기 건조된 성형체를 양생하는 양생 단계(S5)는 끓임 양생 또는 고온 고압의 증기 양생으로 수행될 수 있다.
상기 끓임 양생은 밀폐된 용기에 상기 성형체를 넣고 약 100℃에서 3-7시간 또는 4-6시간 동안 이루어질 수 있다.
상기 고온 고압의 증기 양생은 6.0-10.0 bar 및 150-180℃에서 4-10시간 동안 오토클레이브에서 이루어질 수 있다. 이렇게 성형체를 끓임 양생 또는 고온 고압의 증기 양생하는 단계를 통해 이산화규소를 주성분으로 하는 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸이 백시멘트가 수화되면서 생기는 수산화칼슘과 반응하여 불용성의 화합물인 칼슘 실리케이트 수화물을 만드는 포졸란 반응이 이루어짐으로써, 인조대리석의 조직이 치밀해져 인조대리석의 흡수율을 낮추게 할 수 있다. 또한 포졸란 반응을 하지 않은 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸은 입경이 작아 그 자체로 공극을 메우는 역할을 할 수 있다.
본 발명에서 상기 양생된 성형체를 탈형하는 단계(S6)는 몰드에서 성형체를 탈형함으로서 소정의 외형을 갖는 인조대리석이 제조되게 된다.
이러한 인조대리석은 필요할 경우 선택적으로 연마 및 표면 광택 가공을 더 할 수 있다.
또한, 상기의 인조대리석 조성물을 이용한 본 발명의 인조대리석의 또 다른 제조방법은, 골재 40-60중량%, 백시멘트 20-40중량%, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸 1-10중량%, 물 5-20중량%, 백색안료 1-15중량% 또는 3-12중량%를 포함하는 인조대리석 조성물을 제조하는 단계(S1');
상기 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하는 단계(S2');
상기 몰드에 투입된 인조대리석 조성물을 진공 성형하는 진공 성형단계(S3');
상기 진공 성형된 성형체를 진공하에서 진동 성형하는 진동 성형단계(S4')
상기 진동 성형된 성형체를 건조하는 건조 단계(S5');
상기 건조된 성형체를 양생하는 양생 단계(S6'); 및
상기 양생된 성형체를 몰드에서 탈형하는 단계(S7')를 더 포함할 수 있다.
상기 인조대리석 조성물을 제조하는 단계(S1')는 상기 인조대리석 조성물을 제조하는 단계(S1)와 동일한 바 반복되는 기재는 생략한다.
상기 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하는 단계(S2')는 상기 인조대리석 조성물을 몰드에 투입하는 단계(S2)와 동일한 바 반복되는 기재는 생략한다.
상기 몰드에 투입된 인조대리석 조성물을 진공 성형하는 진공 성형단계(S3')는 70 mmHg의 진공압에서 50-60초 동안 성형하는 단계일 수 있다. 상기 1차 성형단계를 통해 인조대리석 조성물 내 기포를 제거할 수 있다.
상기 진공 성형된 성형체를 진공하에서 진동 성형하는 진동 성형단계(S4')는 55-65 mmHg의 진공압에서 분당 2900-3100 cycle의 진동수로, 1-4분 동안 성형하는 단계일 수 있다. 상기 2차 성형단계를 통해 인조대리석 조성물에 포함된 기포가 제거될 뿐만 아니라, 비중이 큰 골재를 몰드 하부로 가라앉힘으로써 인조대리석의 표면에 골재의 노출량을 높일 수 있다.
상기 진동 성형된 성형체를 건조하는 건조 단계(S5')는 상기 압착된 인조대리석 조성물을 건조하는 건조 단계(S4)와 동일한 바 반복되는 기재는 생략한다.
상기 건조된 성형체를 양생하는 양생 단계(S6')는 상기 건조된 인조대리석 조성물을 양생하는 양생 단계(S5)와 동일한 바 반복되는 기재는 생략한다.
상기 양생된 성형체를 몰드에서 탈형하는 단계(S7')는 상기 양생된 인조대리석 조성물을 몰드에서 탈형하는 단계(S6)와 동일한 바 반복되는 기재는 생략한다.
이렇게 제조된 본 발명의 인조대리석은 내광성은 0.1이하일 수 있다. 상기 내광성은 UV 조사(UV 광량 : 0.6 W/m2, 온도 : 50℃) 1000시간 후 색변화(△E)를 분광측색계(코니카미놀타 CM-3500D)를 이용하여 측정될 수 있다. 상기 인조대리석은 상기 범위의 내광성을 가짐으로써 자외선에 의한 황변이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 인조대리석은 흡수율이 0.60% 이하일 수 있다. 상기 흡수율은 KS F 2530 규격에 따라 측정될 수 있다. 본 발명의 인조대리석은 상기 범위의 흡수율을 가짐으로써 수시로 수분에 노출되는 주방 상판이나 실외 건축장식재 등으로 적용 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 인조대리석의 내열성은 500℃ 이상일 수 있다. 상기 내열성은 ASTM D648-16(Method B) 규격에 따라 측정할 수 있다. 본 발명의 인조대리석은 상기 범위의 내열성을 가짐으로써 고온에서의 변색 및 변형이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 인조대리석은 굴곡강도가 20-40 Mpa 또는 29-35 Mpa일 수 있다. 상기 굴곡강도는 UNI-10443 규격에 따라 측정할 수 있다. 본 발명의 인조대리석은 상기 범위의 굴곡강도를 가짐으로써 기계적 물성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 인조대리석의 백색도는 70 이상, 73 이상 또는 80이상 일 수 있다. 본 발명의 인조대리석은 상기 범위의 백색도를 가짐으로써 고백색의 인조대리석을 구현할 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
<실시예>
실시예 1
골재(10㎛-0.1mm(d1), 0.1-0.3mm(d2) 또는 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재를 5: 4: 1로 혼합한 혼합물) 45.2중량부, 백시멘트(탄산칼슘 5-15중량% 및 포틀랜드 시멘트 85-95중량%를 포함) 32.36중량부, 실리카퓸 1.62중량부, 물 11.22중량부, 감수제 0.56중량부, TiO2 9.04중량부를 혼합하여 실시예 1의 인조대리석 조성물을 제조하였다.
구체적으로는, 골재와 백시멘트를 먼저 혼합하여 혼합물을 제조하고, 40℃ 물에 실리카퓸과 감수제를 분산시킨 후, 이를 상기 골재와 백시멘트의 혼합물에 첨가 및 혼합하여 실시예 1의 인조대리석 조성물을 제조하였다. 상기 혼합에 사용된 장치는 Planetary mixer가 사용되었다.
그리고 나서, 상기 인조대리석 조성물을 이형필름이 부착된 몰드에 투입하였다.
그 후 상기 몰드에 투입된 인조대리석 조성물을 5ton/cm2의 압력으로, 2분동안 프레스로 압착하여 프레스 성형하였다.
상기 프레스 성형된 성형체를 50℃, 상대습도 90%의 항온 챔버에서 12-24시간 동안 건조하고, 상기 건조된 성형체를 밀폐된 용기에 상기 성형체를 넣고 약 100℃에서 6시간 동안 끓여서 양생하였다.
그 후 상기 양생된 성형체를 몰드에서 탈형한 후 연마하여 소정의 외형을 갖는 인조대리석을 제조하였다.
실시예 2
골재(10㎛-0.1mm(d1), 0.1-0.3mm(d2) 또는 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재를 5: 4: 1로 혼합한 혼합물) 45.2중량부, 백시멘트(탄산칼슘 5-15중량% 및 포틀랜드 시멘트 85-95중량%를 포함) 30.89중량부, 실리카퓸 3.09중량부, 물 11.22중량부, 감수제 0.56중량부, TiO2 9.04중량부를 혼합하여 실시예 2의 인조대리석 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2의 인조대리석을 제조하였다.
상기 혼합은 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였다.
실시예 3
골재(10㎛-0.1mm(d1), 0.1-0.3mm(d2) 또는 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재를 5: 4: 1로 혼합한 혼합물) 45.2중량부, 백시멘트(탄산칼슘 5-15중량% 및 포틀랜드 시멘트 85-95중량%를 포함) 29.55중량부, 실리카퓸 4.43중량부, 물 11.22중량부, 감수제 0.56중량부, TiO2 9.04중량부를 혼합하여 실시예 3의 인조대리석 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3의 인조대리석을 제조하였다.
상기 혼합은 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였다.
실시예 4
골재(10㎛-0.1mm(d1), 0.1-0.3mm(d2) 또는 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재를 5: 4: 1로 혼합한 혼합물) 45.2중량부, 백시멘트(탄산칼슘 5-15중량% 및 포틀랜드 시멘트 85-95중량%를 포함) 30.89중량부, 지르코늄 실리카퓸 3.09중량부, 물 11.22중량부, 감수제 0.56중량부, TiO2 9.04중량부를 혼합하여 실시예 4의 인조대리석 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 4의 인조대리석을 제조하였다.
상기 혼합은 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였다.
비교예 1
골재(10㎛-0.1mm(d1), 0.1-0.3mm(d2) 또는 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재를 5: 4: 1로 혼합한 혼합물) 45.2중량부, 백시멘트(탄산칼슘 5-15중량% 및 포틀랜드 시멘트 85-95중량%를 포함) 33.98중량부, 물 11.22중량부, 감수제 0.56중량부, TiO2 9.04중량부를 혼합하여 비교예 1의 인조대리석 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1의 인조대리석을 제조하였다.
상기 혼합은 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였다.
비교예 2
골재(10㎛-0.1mm(d1), 0.1-0.3mm(d2) 또는 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재를 5: 4: 1로 혼합한 혼합물) 45.2중량부, 백시멘트(탄산칼슘 5-15중량% 및 포틀랜드 시멘트 85-95중량%를 포함) 33.81중량부, 실리카퓸 0.17중량부, 물 11.22중량부, 감수제 0.56중량부, TiO2 9.04중량부를 혼합하여 비교예 2의 인조대리석 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 2의 인조대리석을 제조하였다.
상기 혼합은 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였다.
비교예 3
골재(10㎛-0.1mm(d1), 0.1-0.3mm(d2) 또는 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재를 5: 4: 1로 혼합한 혼합물) 45.2중량부, 백시멘트(탄산칼슘 5-15중량% 및 포틀랜드 시멘트 85-95중량%를 포함) 21.96중량부, 실리카퓸12.02중량부, 물 11.22중량부, 감수제 0.56중량부, TiO2 9.04중량부를 혼합하여 비교예 3의 인조대리석 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 3의 인조대리석을 제조하였다.
상기 혼합은 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였다.
비교예 4
불포화 폴리에스테르 수지 70중량% 및 스티렌 30중량%로 이루어진 수지 혼합물 100중량부에, 경화제 1.5중량부, 경화촉매 0.2중량부, 커플링제 2중량부를 혼합하여 유기 바인더를 제조하였다.
상기 유기 바인더 30중량부를 골재(10㎛-0.1mm(d1), 0.1-0.3mm(d2) 또는 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재를 5: 4: 1로 혼합한 혼합물) 70 중량부를 혼합하여 비교예 4의 인조대리석 조성물을 제조하였다.
그리고 나서, 상기 비교예 4의 인조대리석 조성물을 이형필름이 부착된 몰드에 투입하였다.
그 후 몰드에 투입된 인조대리석 조성물을 Hot-Press기를 사용하여 5ton/cm2의 압력에서 125℃로 40분 동안 프레스 성형하였다.
그 후 상기 성형체를 몰드에서 탈형한 후 연마하여 소정의 외형을 갖는 비교예 4의 인조대리석을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 인조대리석의 조성을 정리하면 아래 표 1과 같다.
<시험예>
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 인조대리석의 내광성, 흡수율, 열안정성, 굴곡강도 및 백색도를 측정한 결과는 하기 표 1과 같다.
-내광성은 UV 조사(UV 광량 : 0.6 W/m2, 온도 : 50℃) 1000시간 후 색변화(△E)를 분광측색계(코니카미놀타 CM-3500D)를 이용하여 측정하였다.
-흡수율은 KS F 2530 규격에 따라 측정하였다.
-내열성은 ASTM D648-16 (Method B) 측정 기준에 따라 측정하였다.
-굴곡강도는 UNI-10443 규격에 따라 측정하였다.
-백색도는 미놀타 CM-3500d로 측정하였으며, 측정 결과값으로 나오는 색지수 L*, a*, b*를 WIHunter=L*-3b* 식으로 변환하여 나타내었다.
백시멘트(중량부) 실리카퓸(중량부) 지르코늄 실리카퓸(중량부) 백색안료(중량부) 내광성(△E, @2000hr) 흡수율(%) 내열성(℃) 굴곡강도(MPa) 백색도
실시예1 32.36 1.62 0 9.04 0.1이하 0.35 ≥500℃ 30 74.13
실시예2 30.89 3.09 0 9.04 0.1이하 0.23 ≥500℃ 30 73.00
실시예3 29.55 4.43 0 9.04 0.1이하 0.30 ≥500℃ 30 71.81
실시예4 30.89 0 3.09 9.04 0.1이하 0.60 ≥500℃ 29 83.48
비교예1 33.98 0 0 9.04 0.1이하 6.62 ≥500℃ <15 83.06
비교예2 33.81 0.17 0 9.04 0.1이하 5.33 ≥500℃ <15 84.41
비교예3 21.96 12.02 0 9.04 0.1이하 0.65 ≥500℃ <20 70.01
비교예4 0 0 0 0 15.76 0.05 246℃ >30 83.82
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 4의 인조대리석은 실리카퓸이나 지르코늄 실리카퓸을 일정 함량 포함함으로 인해 실리카퓸을 포함하지 않거나 적게 포함하는 비교예 1, 2 및 실리카퓸을 많이 포함하는 비교예 3에 비해 흡수율 및 굴곡강도가 개선된 효과가 있었다.
특히, 실시예 4의 인조대리석은 백색인 지르코늄 실리카퓸을 포함함으로 인해 백색도가 더욱 우수하여 주방상판 등에 적합한 고백색의 인조대리석을 구현할 수 있었다.
한편, 비교예 1의 인조대리석은 실리카퓸이나 지르코늄 실리카퓸을 포함하지 않아 흡수율 및 굴곡강도가 저하되었다.
한편, 비교예 2의 인조대리석은 실리카퓸이나 지르코늄 실리카퓸을 함량범위 미만으로 포함하여 흡수율 및 굴곡강도가 저하되었다.
한편, 비교예 3의 인조대리석은 실리카퓸이나 지르코늄 실리카퓸을 함량범위 초과로 포함하여 흡수율 및 굴곡강도가 다소 저하되었다.
한편, 비교예 4의 인조대리석은 골재를 결합하기 위한 바인더로서 유기 바인더를 사용함으로 인해 내광성 및 내열성이 실시예들에 비해 좋지 않은 문제점이 있었다.

Claims (13)

  1. 골재, 백시멘트, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸을 포함하되, 흡수율(KS F 2530)이 0.60% 이하인 것인 인조대리석.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 골재는 석영인 것인 인조대리석.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 인조대리석은 내광성(UV 조사(UV 광량 : 0.6 W/m2, 온도 : 50℃) 1000시간 후 색변화(△E))이 0.1 이하인 것인 인조대리석.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 인조대리석은 굴곡강도(UNI-10443)가 20MPa 이상인 것인 인조대리석.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인조대리석은 굴곡강도(UNI-10443)가 29MPa 이상인 것인 인조대리석.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 인조대리석은 백색안료를 15중량% 미만으로 포함하되, 백색도가 70 이상인 것인 인조대리석.
  7. 제 1항에 있어서,
    인조대리석은 골재, 백시멘트 및 지르코늄 실리카퓸을 포함하는 것인 인조대리석.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 인조대리석은 백색안료를 15중량% 미만으로 포함하되, 백색도가 80 이상인 것인 인조대리석.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 인조대리석은 백색안료를 15중량% 미만으로 포함하되, 백색도가 83 이상인 것인 인조대리석.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 골재는 40-60중량%로 포함되는 것인 인조대리석.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 인조대리석은 백시멘트 20-40중량%, 실리카퓸 또는 지르코늄 실리카퓸 1-10중량%를 포함하는 것인 인조대리석.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 골재는 10㎛-0.1mm(d1)의 입경을 가지는 골재 40-60중량%, 0.1-0.3mm(d2)의 입경을 가지는 골재 30-50중량%, 0.3-0.7mm(d3)의 입경을 가지는 골재 0.1-20중량%를 혼합한 것인 인조대리석.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 백시멘트는 탄산칼슘 5-15중량% 및 포틀랜드 시멘트 85-95중량%를 포함하는 것인 인조대리석.
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