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KR101743804B1 - 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 및 이를 포함하는 수지계 강화 천연석 - Google Patents

수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 및 이를 포함하는 수지계 강화 천연석 Download PDF

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KR101743804B1
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손창호
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Abstract

본 발명은 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 및 이를 포함하는 수지계 강화 천연석에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파쇄된 강화 천연석 칩의 표면에 안료를 코팅한 입체질감 칩을 적용한 수지계 강화 천연석에 관한 것이다. 이러한 입체질감 칩을 적용한 수지계 강화 천연석은 칩과 모재간의 경계면을 갖게 하여 천연석의 느낌 및 3차원적인 입체감을 부여하여 심미적으로 미려한 특성을 나타낼 수 있다.

Description

수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 및 이를 포함하는 수지계 강화 천연석{ENGINEERED STONE CHIPS WITH THREE-DIMENSIONAL PATTERNS AND ENGINEERED STONE USING THE SAME}
본 발명은 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 및 이를 포함하는 수지계 강화 천연석에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파쇄된 강화 천연석 칩의 표면에 안료를 코팅한 입체질감 칩을 적용한 수지계 강화 천연석으로써 칩과 모재간의 경계면을 갖게 하여 천연석의 느낌 및 3차원적인 입체감을 부여하여 심미적으로 미려한 특성을 나타낼 수 있는 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 및 이를 포함하는 수지계 강화 천연석에 관한 것이다.
화강암(granite)나 대리석(marble)과 같은 천연석은 표면의 무늬가 아름다워 예로부터 건축 장식재로 사용되어 왔으며, 최근에는 고품격 질감을 나타내는 재료로써 각광을 받아 바닥재, 벽체, 싱크대 상판 등의 분야에서 그 수요가 크게 증가되고 있다. 이로 인해 천연석은 높은 표면경도와 수려한 문양에도 불구하고 높은 가격과 무게가 무겁고 충격에 약하다는 단점으로 인하여 대중화되지 못하고, 다양한 종류의 인조석이 개발되었다. 이렇게 개발된 인조석은 천연석과는 달리 다양한 이미지와 무늬를 구현하며 광택이 뛰어나고, 심한 온도 변화에 잘 견디며, 수분 흡수율이 낮고 강도가 높아 고급주택과 호텔, 아파트 등에 사용하면 훌륭한 인테리어 효과를 구현할 수 있어 전 세계적으로 급격한 수요의 증가를 가져오고 있다.
일반적으로 인조석은 크게 아크릴계 또는 불포화 폴리에스테르계 수지에 무기 충전제, 착색제, 경화제 등 각종 첨가제를 첨가하여 제조되는 일반 인조대리석과 무기계(실리카계) 천연광물과 바인더 수지를 혼합한 컴파운드(compound)를 진동 또는 진공-진동으로 압축 성형하여 천연석의 질감을 그대로 나타내도록 만든 수지계 강화 천연석(일명, 엔지니어드 스톤(engineered stone)이라고 함)으로 분류된다.
상기 수지계 강화 천연석은 혼합되는 천연광물의 종류, 바인더 수지 또는 안료의 색상, 교반 공정 등에 따라 다양한 색상과 질감을 나타내도록 제조될 수 있으며, 천연광물을 주원료로 하기 때문에 일반 인조대리석보다 훨씬 더 우수한 천연질감을 나타내어 최근에 그 수요가 크게 증가되고 있다.
이와 같은 수지계 강화 천연성은 단색으로 제조되거나 서로 다른 색상의 안료를 첨가하여 다색 톤(tone)을 갖도록 제조되거나, 칩(chip)을 사용하여 천연석 질감을 갖도록 하고 있다.
그러나, 이러한 수지계 강화 천연석의 패턴들은 대부분 2차원적이며, 채도가 높지 않고 계면의 구분이 없어 입체적 질감을 갖기 어려움이 있다. 간혹 천연석에는 특별한 무늬를 가지며 입체감이 있는 패턴이 나오고는 있으나, 매우 희소성이 높으며, 그만큼 고가에 거래되고 있다.
입체감을 두드러지게 표현하기 위하여, 대한민국 공개특허 제2013-0010143호(특허문헌 1)에는 단계적으로 수지계 강화 천연석의 표면을 연마함으로써, 입체감과 평면감을 동시에 부여할 수 있는 수지계 강화 천연석의 제조방법에 관하여 개시하고 있다.
그러나, 수지계 강화 천연석 자체가 가지는 입체감이 미미하여, 표면 연마 만으로는 목적한 입체질감 구현에 한계가 있었다.
이에, 대한민국 공개특허 제2012-0064233호(특허문헌 2)에서는 수지계 강화 천연석 자체의 백색도를 향상시키기 위하여 전처리한 실리카를 포함하는 엔지니어드 스톤의 제조방법에 관하여 개시하고 있다. 그러나, 백색도가 향상되더라도 입체질감이 향상되지 않는 한계가 있었다.
따라서, 복잡한 표면 연마 과정이 없이도 수지계 강화 천연석 자체의 입체감을 살려 천연석의 질감을 구현할 수 있는 수지계 강화 천연석에 대한 기술 개선이 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허 제2013-0010143호 대한민국 공개특허 제2012-0064233호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 입체감 구현을 위한 별도의 표면 연마 공정이 없이도 자연석과 같은 패턴 구현, 채도 대비 및 포인트 패턴의 경계를 강조하여 3차원적인 입체질감을 구현할 수 있는 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 및 이를 포함하는 수지계 강화 천연석을 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로, 일정 크기로 파쇄된 수지계 강화천연석 칩의 표면에 바인더 코팅제를 이용 안료를 코팅하여 입체질감 칩을 제조함으로써, 천연석과 같은 자연스러운 질감을 나타내고, 입체질감 칩을 포인트 칩으로 하여, 모재(matrix)와의 경계를 강조할 수 있으며, 채도가 대비되어 입체적인 질감을 극대화함으로써 더욱 고급스러운 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 포함하여, 3차원적인 입체질감을 구현할 수 있는 수지계 강화 천연석을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상술한 수지계 강화 천연석의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수지계 강화 천연석 칩; 바인더 코팅제; 및 안료를 포함하며, 일정 크기로 파쇄된 상기 수지계 강화 천연석 칩의 표면에 바인더 코팅제 및 안료가 코팅되는 것을 특징으로 하는 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩은 상기 수지계 강화 천연석 칩 100중량부에 대하여, 상기 바인더 코팅제 1 내지 3 중량부 및 상기 안료 0.5 내지 3 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지계 강화 천연석 칩은 불포화 폴리에스테르 수지 10 내지 30중량%, 샌드형 실리카계 무기물 40 내지 60중량% 및 파우더형 실리카계 무기물 15 내지 35중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지계 강화 천연석 칩은 평균입도가 5.0 내지 20.0mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바인더 코팅제는 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지이며, 중량평균분자량이 20,000 내지 70,000g/mol일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지계 강화 천연석 칩은 표면경도가 80 이상이고, 표면조도(Ra)가 1㎛ 미만일 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상술한 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 1 내지 20 중량%, 불포화 폴리에스테르 수지 5 내지 15 중량% 및 실리카계 무기물 70 내지 93 중량%를 포함하는 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예 따르면, 상기 실리카계 무기물은 평균입도가 0.1 내지 1.2mm인 샌드형 실리카계 무기물, 평균입도가 45㎛ 미만인 파우더형 실리카계 무기물 및 평균입도가 1 내지 9mm인 석영 칩을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석은 경화제, 경화촉진제, 가교제, 유/무기안료, 레벨링제, 자외선 흡수제, 저장안정제, 중합방지제, 난연제 및 대전방지제 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석은 표면경도가 80 내지 90 이고, 표면조도(Ra)가 1.0㎛ 미만일 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (A) 불포화 폴리에스테르 수지 10 내지 30중량%, 샌드형 실리카계 무기물 40 내지 60중량% 및 파우더형 실리카계 무기물 15 내지 35중량%를 포함하는 수지계 강화 천연석용 칩 컴파운드를 제조하는 단계, (B) 상기 수지계 강화 천연석용 칩 컴파운드를 경화하고 파쇄하여 수지계 강화 천연석용 칩을 제조하는 단계, (C) 상기 수지계 강화 천연석용 칩에 바인더 코팅제 및 안료를 혼합하고 경화하여 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 제조하는 단계, (D) 상기 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 1 내지 20 중량%, 불포화 폴리에스테르 수지 5 내지 15 중량% 및 실리카계 무기물 70 내지 93 중량%를 혼합하여 수지계 강화 천연석 컴파운드를 제조하는 단계; 및 (E) 상기 수지계 강화 천연석 컴파운드를 진동-압축 성형하여 수지계 강화 천연석을 제조하는 단계를 포함하는 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 제조하는 단계에서 상기 경화는 90 내지 150℃ 온도에서 20 내지 30분간 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 및 이를 포함하는 수지계 강화 천연석은 입체감 구현을 위한 별도의 표면 연마 공정이 없이도 자연석과 같은 패턴 구현, 채도 대비 및 포인트 패턴의 경계를 강조하여 3차원적인 입체질감을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 포함하는 수지계 강화 천연석은 기계적 물성 및 평활성이 우수하여 내흡수율 및 내오염성이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 수지계 강화 천연석의 디지털 사진이다.
이하 본 발명의 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 및 이를 포함하는 수지계 강화 천연석에 관하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 본 발명에서 "평균입도"란 입자에 대한 최대 길이와 최소 길이의 평균값을 의미한다.
본 발명의 발명자들은 자연석과 같은 입체질감을 표현할 수 있는 수지계 강화 천연석 칩을 개발하기 위하여 연구한 결과, 수지계 강화 천연석용 칩의 표면에 바인더 코팅제 및 안료를 코팅한 입체질감 칩을 제조하고, 이를 포함하는 수지계 강화 천연석을 제조함으로써, 입체질감 칩이 포인트 칩이 되어 패턴의 경계를 강조할 수 있어 자연석과 같은 패턴 구현 및 3차원적인 입체질감을 구현할 수 있으며, 기계적 물성의 저하 없이 내흡수율 및 내오염성이 향상되는 것을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 각 구성성분에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
수지계 강화 천연석용 입체질감 칩
본 발명의 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩은 수지계 강화 천연석 칩; 바인더 코팅제; 및 안료를 포함하며, 일정 크기로 파쇄된 상기 수지계 강화 천연석 칩의 표면에 바인더 코팅제 및 안료를 코팅하여 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예 따른 수지계 강화 천연석 칩은 불포화 폴리에스테르 수지, 샌드형 실리카계 무기물 및 파우더형 실리카계 무기물을 포함할 수 있다.
본 발명의 불포화 폴리에스테르 수지(UPR; Unsaturated Polyester Resin)는 실리카계 천연석과의 결합력이 우수하여 샌드형 실리카계 무기물과 파우더형 실리카계 무기물과 함께 수지계 강화 천연석이 형성되었을 때, 기계적 물성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 불포화 폴리에스테르 수지는 당해 기술분야에 통상적으로 공지된 수지를 사용할 수 있으며, 다가산과 다가알콜의 에스테르화 반응 생성물로서 상기 다가산 및/또는 다가알콜 화합물은 불포화 부분을 포함할 수 있다.
상기 다가산으로는 폴리카르복실산, 폴리카르복실산 무수물, 폴리카르복실산 할라이드, 폴리카르복실산 에스테르를 사용할 수 있으며, 폴리카르복실산의 구체적인 예로는 말레익산, 무수말레산, 푸마르산, 클로로말레익산, 에틸말레익산, 이타코닉산, 시트라코닉산, 제로닉산, 메사코닉산, 아코닉산, 아세틸렌 다카르복실산 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에스테르 수지의 제조에 통상적으로 사용되는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 숙신산 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 다가 알콜로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디올 등의 2가 알콜, 글리세린 등의 3가 알콜, 펜타에리쓰리톨 등의 4가 알콜 등 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 불포화 다가 알콜의 구체적인 예로는 부텐디올, 펜텐디올, 알릴 또는 비닐 글리세롤 에테르, 알릴 또는 비닐 펜타에리쓰리톨, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 중량평균분자량이 70,000 내지 100,000g/mol일 수 있다. 중량평균분자량이 상기 범위일 때, 실리카계 무기물과의 결합력이 향상되어 표면 연마 등의 공정에서 평활성 및 샌딩(sanding)성을 우수하게 유지할 수 있다. 상기 불포화 폴리에스테르 수지의 중량평균분자량이 70,000g/mol미만일 경우에는 실리카계 무기물의 탈락현상이 발생할 수 있으며, 100,000g/mol 초과일 경우에는 점도가 너무 높아져 성형 가공성이 저하될 우려가 있다.
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 수지계 강화 천연석 칩 컴파운드 전체 중량에 대하여 10 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 보다 바람직하게 20 내지 25중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써, 실리카계 무기물과의 결합력을 향상시키고, 자연석의 외관 및 질감을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 발명의 샌드형 실리카계 무기물은 자연석에 가까운 질감 및 기계적 물성을 구현하기 위하여 첨가될 수 있다.
본 발명에서 샌드형 실리카계 무기물과 파우더형 실리카계 무기물은 평균입도에 따라 구분되는 것으로, 상기 샌드형 실리카계 무기물은 평균입도가 0.1 내지 1.2mm일 수 있다. 즉, 16 내지 150mesh일 수 있다. 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.5mm 일 수 있다.
상기 샌드형 실리카계 무기물의 평균입도가 0.1mm 미만일 경우에는 자연석 질감이 미미해질 우려가 있으며, 1.2mm 초과일 경우에는 표면경도 등의 기계적 물성이 감소할 우려가 있다.
본 발명의 샌드형 실리카계 무기물은 수지계 강화 천연석 칩 컴파운드 전체 중량에 대하여 40 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써, 불포화 폴리에스테르 수지와의 결합력 및 기계적 물성을 향상시키고, 자연석의 입체질감을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 발명의 파우더형 실리카계 무기물은 불포화 폴리에스테르 수지의 사용을 최소화하면서 자연석의 질감을 구현할 수 있으며, 수지계 강화 천연석을 치밀화(compaction)하여 기계적 물성을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다.
상기 파우더형 실리카계 무기물은 평균입도가 45㎛ 미만일 수 있다. 보다 바람직하게는 입도분석기를 통해 측정된 평균입도(D50)가 6 내지 15㎛인 것이 효과적이다.
본 발명의 파우더형 실리카계 무기물은 수지계 강화 천연석 칩 컴파운드 전체 중량에 대하여 15 내지 35중량%로 포함될 수 있다. 상기 파우더형 실리카계 무기물의 함량이 15중량% 미만일 경우에는 제품 성형이 용이하지 않고, 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생하며, 35중량% 초과일 경우에는 제품 형성을 위해 요구되는 불포화 폴리에스테르 수지의 함량이 증가하여 표면경도가 저하될 우려가 있다.
본 발명의 수지계 강화 천연석 칩을 제조하기 위하여, 통상의 경화제를 더 포함할 수 있다.
상기 경화제로는 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 부틸 하이드로 퍼옥사이드, 큐밀 하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 벤조에이트, 비스(부틸퍼옥시)시클로도데칸, 디부틸 퍼옥사이드 등의 유기 과산화물을 사용할 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 경화 작용을 촉진하기 위하여 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 경화촉진제로는 나프텐산 코발트, 나프텐산 구리, 나프텐산 바륨 등의 나프텐산염; 옥텐산 코발트, 옥텐산 망간, 옥텐산 아연, 옥텐산 바나듐 등의 옥텐산염; 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 보다 바람직하게 코발트계 경화촉진제를 사용하는 것이 효과적이다.
상기 경화제의 함량은 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부 기준으로 1.5 내지 3 중량부가 바람직하다. 상기 범위를 벗어날 경우, 경화가 되지 않거나 급격한 반응으로 경화되어 균일한 수지계 강화 천연석 칩의 제조가 어려울 수 있다.
또한, 본 발명의 수지계 강화 천연석 칩은 상술한 구성성분 이외에 목적하는 물성 및 용도를 달성하기 위하여 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 가교제, 유/무기안료, 레벨링제, 자외선 흡수제, 저장안정제, 중합방지제, 난연제 및 대전방지제 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
본 발명의 수지계 강화 천연석 칩은 바콜경도계(GYZJ 934-1, Barber Colman社)로 측정한 표면경도가 80 이상이고, 조도 측정기(SJ-301, Mitutoyo社)로 측정한 표면조도(Ra)가 1㎛ 미만일 수 있다.
상기 수지계 강화 천연석 칩의 표면경도 및 표면조도가 상기 범위일 때, 입체질감 칩 형성시 기계적 물성의 저하 없이 균일하게 바인더 코팅제 및 안료가 코팅될 수 있으므로 바람직하다.
본 발명의 수지계 강화 천연석 칩은 통상의 방법으로 파쇄하여 사용할 수 있다. 본 발명에 따라 파쇄된 수지계 강화 천연석 칩은 평균입도가 5.0 내지 20.0 mm 일 수 있다. 파쇄된 평균입도가 5.0 mm 미만일 경우에는 3차원 입체질감 형성이 어렵고, 20.0 mm 초과일 경우에는 수지계 강화 천연석 제조시 치밀화가 충분히 이루어지지 않아 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
또한, 보다 효과적으로 입체적인 질감을 부여하고 기계적 물성의 향상을 위하여, 평균입도가 상이한 2종 이상의 수지계 강화 천연석 칩을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩은 파쇄된 수지계 강화 천연석 칩에 바인더 코팅제를 사용하여 안료를 균일하게 코팅할 수 있다. 상기 바인더 코팅제는 수지계 강화 천연석 칩과의 결합력이 우수하고, 천연석의 표면에 균일하게 코팅될 수 있는 수지이면 제한 없이 적용할 수 있으며, 특히 우레탄계 수지 또는 아크릴계 수지인 것이 효과적이다.
상기 바인더 코팅제는 중량평균분자량이 20,000 내지 70,000g/mol인 것이 바람직하다. 바인더 코팅제의 중량평균분자량이 20,000g/mol 미만일 경우에는 수지계 강화 천연석 칩과의 결합력이 약해 균일한 안료의 코팅이 어렵고, 바인더 코팅제의 중량평균분자량이 70,000g/mol 초과일 경우에는 파쇄된 수지계 강화 천연석 칩들 간의 응집이 발생할 우려가 있다.
상기 바인더 코팅제는 상기 수지계 강화 천연석 칩 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 1.5 내지 2.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 바인더 코팅제가 1 중량부 미만일 경우에는 안료가 균일하게 코팅되지 않을 우려가 있으며, 3 중량부 초과일 경우에는 수지계 강화 천연석 칩들 간의 응집이 발생하여 안료가 균일하게 코팅되지 않을 우려가 있다.
본 발명의 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 형성하기 위한 안료는 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 유기 또는 무기안료에서 적어도 1종 이상 선택될 수 있다. 예를 들면, 산화철 등의 적갈색 안료, 수산화철 등의 황색안료, 산화크롬 등의 녹색안료, 나트륨 알루미노실리케이트 등의 군청색 안료, 산화티탄 등의 백색안료 및 금속펄 중에서 선택될 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 안료의 분산력을 향상시키고 수지계 강화 천연석 칩과의 결합력 향상을 위하여 커플링제 또는 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 안료는 상기 수지계 강화 천연석 칩 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 보다 바람직하게는 1.0 내지 2.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 안료가 0.5 중량부 미만일 경우에는 수지계 강화 천연석 칩 표면에 충분히 코팅되지 않을 우려가 있으며, 3 중량부 초과일 경우에는 안료 간의 응집이 발생하여 불균일하게 코팅될 우려가 있다.
입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석
이하는 상술한 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 포함하는 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석은 상술한 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩, 불포화 폴리에스테르 수지, 실리카계 무기물을 포함할 수 있다.
수지계 강화 천연석용 입체질감 칩
본 발명의 일 실시예에 따른 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩은 자연석과 같은 패턴 구현, 채도 대비 및 포인트 패턴의 경계를 강조하여 3차원적인 입체질감을 구현하기 위한 것으로 상술한 본 발명의 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 사용할 수 있다.
본 발명의 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩은 본 발명의 수지계 강화 천연석 컴파운드 100중량%에 있어서, 1 내지 20중량%로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 3 내지 15중량%로 포함될 수 있다.
상기 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 3차원적인 입체질감이 미미해지는 문제가 발생할 수 있으며, 20중량% 초과일 경우에는 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
또한, 색상을 달리한 2 종 이상의 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 혼합하여 사용할 수 있다.
불포화 폴리에스테르 수지
본 발명의 일 실시예에 따른 불포화 폴리에스테르 수지는 수지계 강화 천연석의 모재(matrix)를 형성하는 것으로, 상술한 수지계 강화 천연석 칩에 사용된 불포화 폴리에스테르 수지일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 불포화 폴리에스테르 수지는 본 발명의 수지계 강화 천연석 컴파운드 100중량%에 있어서, 5 내지 15중량%로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 6 내지 13중량%로 포함될 수 있다.
상기 불포화 폴리에스테르 수지의 함량이 5중량% 미만일 경우에는 실리카계 무기물 및 입체질감 칩과의 결합력이 저하되어 제품 형성이 어려운 문제가 발생할 수 있으며, 15중량% 초과일 경우에는 표면경도 등의 기계적 물성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상술한 범위로 포함됨으로써, 실리카계 무기물 및 입체질감 칩과의 결합력을 향상시키고, 자연석의 3차원적인 입체질감을 효과적으로 구현할 수 있다.
실리카계 무기물
본 발명의 일실시예에 따른 실리카계 무기물은 자연석에 가까운 외관 및 질감을 형성하고, 기계적 물성을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다.
상기 실리카계 무기물은 자연에서 얻어지는 다양한 종류의 실리카계 무기물이면 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 샌드형 실리카계 무기물, 파우더형 실리카계 무기물, 석영 칩 등을 포함할 수 있다.
상기 샌드형 실리카계 무기물은 평균입도가 0.1 내지 1.2mm일 수 있고, 상기 파우더형 실리카계 무기물은 평균입도가 45㎛ 미만일 수 있으며, 상기 석영 칩은 평균입도가 1 내지 9mm 일 수 있다.
다양한 크기를 갖는 실리카계 무기물을 혼합하여 사용함에 따라 자연석과 같은 입체질감을 효과적으로 구현할 수 있으며, 수지계 강화 천연석의 치밀화가 효과적으로 이루어져 기계적 물성을 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
보다 구체적으로 전체 실리카계 무기물 중에서 샌드형 실리카계 무기물은 40 내지 55중량%, 파우더형 실리카계 무기물은 22 내지 40중량% 및 석영 칩은 10 내지 30중량%로 포함되는 것이 효과적이다.
상기 실리카계 무기물은 본 발명의 수지계 강화 천연석 컴파운드 100중량%에 있어서, 70 내지 93중량%로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 78 내지 91 중량%로 포함될 수 있다.
상기 실리카계 무기물의 함량이 70중량% 미만일 경우에는 기계적 물성이 저하될 우려가 있으며, 93중량% 초과일 경우에는 상대적으로 불포화 폴리에스테르 수지 및 입체질감 칩의 함량이 저하되어 구성성분 간의 결합력이 저하되어 제품형성이 어려우며, 3차원적인 입체감 구현이 미미해질 우려가 있다.
따라서, 상술한 범위로 포함됨으로써, 불포화 폴리에스테르 수지, 실리카계 무기물 및 입체질감 칩과의 상호 결합력을 향상시키고, 자연석의 3차원적인 입체질감을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 발명의 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석을 제조하기 위하여, 통상의 경화제를 더 포함할 수 있다.
상기 경화제로는 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 부틸 하이드로 퍼옥사이드, 큐밀 하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 벤조에이트, 비스(부틸퍼옥시)시클로도데칸, 디부틸 퍼옥사이드 등의 유기 과산화물을 사용할 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 경화 작용을 촉진하기 위하여 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 경화촉진제로는 나프텐산 코발트, 나프텐산 구리, 나프텐산 바륨 등의 나프텐산염; 옥텐산 코발트, 옥텐산 망간, 옥텐산 아연, 옥텐산 바나듐 등의 옥텐산염; 중에서 선택한 1종 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 보다 바람직하게 코발트계 경화촉진제를 사용하는 것이 효과적이다.
상기 경화제의 함량은 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부 기준으로 1.5 내지 3 중량부가 바람직하다. 상기 범위를 벗어날 경우, 경화가 되지 않거나 급격한 반응으로 경화되어 균일한 수지계 강화 천연석의 제조가 어려울 수 있다.
또한, 본 발명의 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석은 상술한 구성성분 이외에 목적하는 물성 및 용도를 달성하기 위하여 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 가교제, 유/무기안료, 레벨링제, 자외선 흡수제, 저장안정제, 중합방지제, 난연제 및 대전방지제 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
본 발명의 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석은 바콜경도계(GYZJ 934-1, Barber Colman社)로 측정한 표면경도가 80 내지 90이고, 조도 측정기(SJ-301, Mitutoyo社)로 측정한 표면조도(Ra)가 1.0㎛ 미만일 수 있다.
또한, 본 발명의 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석은 입체감 구현을 위한 포인트 패턴의 경계를 강조하여 3차원적인 입체질감을 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 기계적 물성 및 평활성이 우수하여 내흡수율 및 내오염성이 향상되는 장점이 있다.
입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석의 제조방법
본 발명의 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석은
수지계 강화 천연석 칩을 제조하는 단계;
상기 수지계 강화 천연석 칩을 이용하여 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 제조하는 단계;
상기 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩, 불포화 폴리에스테르 수지 및 실리카계 무기물을 포함하여 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로,
(a) 불포화 폴리에스테르 수지 10 내지 30중량%, 샌드형 실리카계 무기물 40 내지 60중량% 및 파우더형 실리카계 무기물 15 내지 35중량%를 포함하는 수지계 강화 천연석용 칩 컴파운드를 제조하는 단계;
(b) 상기 수지계 강화 천연석용 칩 컴파운드를 경화하고 파쇄하여 수지계 강화 천연석용 칩을 제조하는 단계;
(c) 상기 수지계 강화 천연석용 칩에 바인더 코팅제 및 안료를 혼합하고 경화하여 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 제조하는 단계;
(d) 상기 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 1 내지 20 중량%, 불포화 폴리에스테르 수지 5 내지 15 중량% 및 실리카계 무기물 70 내지 93 중량%를 혼합하여 수지계 강화 천연석 컴파운드를 제조하는 단계; 및
(e) 상기 수지계 강화 천연석 컴파운드를 진동-압축 성형하여 수지계 강화 천연석을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계에서 샌드형 실리카계 무기물, 각종 첨가제 및 불포화 폴리에스테르 수지를 혼합하고, 안료, 경화제 및 파우더형 실리카계 무기물을 차례로 투입하여 혼합할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 혼합방법은 공지의 혼합방법을 적용할 수 있다.
상기 (b) 단계에서 수지계 강화 천연석 칩을 경화시키기 위해서는 80 내지 90℃ 온도에서 40 내지 120분간 경화시킬 수 있다. 상술한 조건에서 경화시키는 것이 기계적 물성의 저하 없이 수지계 강화 천연석 칩을 수득할 수 있으므로 효과적이다.
상기 (c) 단계에서 경화는 바인더 코팅제가 경화되는 온도이면 제한되지 않으나, 90 내지 150℃ 온도에서 20 내지 30분간 수행되는 것이 효과적이다.
상기 경화 온도가 90℃ 미만이거나 경화시간이 20분 미만일 경우에는 바인더 코팅제가 충분히 경화되지 않아, 3차원적인 입체질감 구현이 미미해질 우려가 있으며, 경화온도가 150℃ 초과이거나, 경화시간이 30분 초과일 경우에는 바인더 코팅제의 열화로 안료와 수지계 천연 강화석 칩 간의 결합력이 저하되어 안료의 균일한 코팅이 어려운 문제가 발생할 수 있다.
상기 (d) 단계에서 제조된 수지계 강화 천연석 컴파운드를 분상설비를 이용하여 일정한 형태를 유지하도록 균일하게 분포시킨 후 (e) 압축성형하여 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석을 제조할 수 있다. 상기 (e)압축성형은 진동 또는 진공-진동 상태에서 진행할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 하기 일 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
물성 측정
(1) 표면경도
ASTM D 2583 규격에 의거하여 바콜경도계(GYZJ 934-1, Barber Colman社)를 이용하여 칩 계면에서의 바콜경도를 측정하였다.
(2) 표면조도
JIS 2001 규격에 의거하여 조도 측정기(SJ-301, Mitutoyo社)를 이용하여 표면조도(Ra)를 측정하였다.
(3) 입체질감
본 발명에 따른 수지계 천연 강화석의 표면을 육안으로 관찰하여, 입체질감 칩과의 경계가 뚜렷하며 자연석과 같은 3차원적인 입체질감이 두드러지게 나타날 경우 “양호”로 기재하였으며, 그렇지 않을 경우 “불량”으로 기재하였다.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 불포화 폴리에스테르 수지
애경화학社의 ATM 100를 사용하였다.
(B) 샌드형 실리카계 무기물
평균입도가 각각 0.1 내지 0.3mm 및 0.3 내지 1.2mm인 Kale Maden社의 실리카 샌드를 사용하였다.
(C) 파우더형 실리카계 무기물
평균입도가 45㎛ 미만인 21세기 실리카社의 실리카 파우더를 사용하였다.
(D) 석영 칩
평균입도가 1.2 내지 9.0mm인 21세기 실리카社의 석영 칩을 사용하였다.
(E) 경화제
세기 아케마社의 Luperox P를 사용하였다.
(F) 경화촉진제
진양화성社의 6%-Cobalt를 사용하였다.
(G) 가교제
구담社의 WD-70 실란계 커플링제를 사용하였다.
(H) 안료
우신 피그먼트社의 318M, TR92, Y3910, Y8G, Y6R 및 Red110를 사용하였다.
(I) 바인더 코팅제
애경화학社의 SA-261(휘발분 50% 아크릴 레진 계열)를 사용하였다.
[제조예 1]
수지계 강화 천연석 칩의 제조
하기 표 1에 기재된 바와 같이, (A) 불포화 폴리에스테르 수지 25중량%, (B) 샌드형 실리카계 무기물 45중량% 및 (C) 파우더형 실리카계 무기물 30중량%를 포함하는 혼합물 100중량부에 대하여, (E) 경화제 0.5중량부, (F) 경화촉진제 0.05중량부, (G) 가교제 0.25중량부, (H) 안료 1중량부를 포함하는 조성물을 사용하였다. 먼저 통상의 믹서에 샌드형 실리카계 무기물을 투입하고, 경화촉진제와 가교제가 포함된 불포화 폴리에스테르 수지 조성물을 투입하여 혼합하였다. 그 다음 안료, 경화제 및 파우더형 실리카계 무기물을 차례로 투입 후 혼합하여 수지계 강화 천연석 칩용 컴파운드를 제조하였다. 상기 컴파운드를 판재 틀에 넣고 80℃ 온도에서 1시간 동안 경화하여 수지계 강화 천연석 판재를 제조하였으며, 제조된 판재를 파쇄기에 넣고 평균입도가 5 내지 20mm가 되도록 파쇄하여 수지계 강화 천연석 칩을 제조하였다.
입체질감 칩의 제조
통상의 믹서에 파쇄한 상기 수지계 강화 천연석 칩 100중량부를 투입하고 (I) 바인더 코팅제 1.5중량부를 투입하여 혼합한 다음, (H) 안료 1중량부를 투입하고 다시 혼합하였다. 상기 혼합물을 일정 모양의 틀에 넓게 도포하고 120℃ 온도에서 20분간 경화(건조)하여 입체질감 칩을 제조하였다.
[제조예 2,5]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, (B) 샌드형 실리카계 무기물 및 (C) 파우더형 실리카계 무기물의 함량을 변경한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 입체질감 칩을 제조하였다.
[제조예 3,6]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, (A) 불포화 폴리에스테르 수지, (B) 샌드형 실리카계 무기물 및 (C) 파우더형 실리카계 무기물의 함량을 변경한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 입체질감 칩을 제조하였다.
[제조예 4,7,8]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, (I) 바인더 코팅제의 함량을 변화시킨 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 입체질감 칩을 제조하였다.
[실시예 1]
수지계 강화 천연석의 제조
하기 표 2에 기재된 바와 같이, (A) 불포화 폴리에스테르 수지 10중량%, (B) 샌드형 실리카계 무기물 45중량%, (C) 파우더형 실리카계 무기물 25중량%, (D) 석영 칩 13중량% 및 상기 제조예 1의 입체질감 칩 7중량%를 포함하는 혼합물 100중량부에 대하여, (E) 경화제 0.2중량부, (F) 경화촉진제 0.02중량부, (G) 가교제 0.1중량부, (H) 안료 1중량부를 포함하는 조성물을 통상의 믹서기에서 혼합하여 수지계 강화 천연석 컴파운드를 제조하였다. 상기 컴파운드를 몰드에 넣고 균일하게 한 다음, 진동 및 압축을 가해 컴파운드가 몰드 전체에 균일하게 분포되도록 한다.
균일하게 분포된 컴파운드를 프레스를 이용하여 압축성형한 후 경화 및 표면 연마처리를 하여 수지계 강화 천연석을 제조하였다.
[실시예 2 내지 4]
하기 표 2에 기재된 바와 같이, [제조예 1]의 입체질감 칩 대신 각각 [제조예 2] 내지 [제조예 4]의 입체질감 칩을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 수지계 강화 천연석을 제조하였다.
[비교예 1]
하기 표 2에 기재된 바와 같이, 입체질감 칩을 사용하지 않고, (A) 불포화 폴리에스테르 수지와 (D) 석영 칩을 각각 5중량% 및 2중량% 더 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 수지계 강화 천연석을 제조하였다.
[비교예 2 내지 5]
하기 표 2에 기재된 바와 같이, [제조예 1]의 입체질감 칩 대신 각각 [제조예 5] 내지 [제조예 8]의 입체질감 칩을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 수지계 강화 천연석을 제조하였다.
[비교예 6 내지 7]
하기 표 2에 기재된 바와 같이, (D) 석영 칩 및 상기 제조예 1의 입체질감 칩의 함량을 변화시킨 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 수지계 강화 천연석을 제조하였다.
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Figure 112014051291029-pat00002

Figure 112014051291029-pat00003

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 수지계 강화 천연석의 디지털 사진을 나타낸 것이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4에 따른 수지계 강화 천연석은 입체질감 칩을 포인트 칩으로 하여 모재(matrix)와의 경계가 강조되어 3차원적인 입체적인 질감을 극대화 할 수 있음을 알 수 있었다.
반면, 입체질감 칩을 함유하지 않은 비교예 1은 입체질감 특성이 현저히 감소될 뿐 아니라, 표면경도 및 표면조도 역시 저하되는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 2 및 3과 같이, 샌드형 실리카계 무기물이 과량이거나, 불포화 폴리에스테르 수지의 함량이 과량일 경우에도 표면경도 및 표면조도가 저하되며 입체질감 특성도 저하되는 것을 알 수 있었다.
비교예 6과 같이 입체질감 칩이 과량 함유된 경우 표면경도 및 표면조도가 저하되고 표면불량에 따른 입체질감 특성이 저하되는 문제가 발생하였으며, 비교예7과 같이 입체질감 칩이 소량 함유된 경우 입체질감 특성이 제대로 발현되지 않는 문제가 있었다.
이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 수지계 강화 천연석 칩 100중량부; 바인더 코팅제 1 내지 3 중량부; 및 안료0.5 내지 3 중량부를 포함하며,
    파쇄된 상기 수지계 강화 천연석 칩의 표면에 바인더 코팅제 및 안료가 코팅되고,
    상기 수지계 강화 천연석 칩은
    불포화 폴리에스테르 수지 10 내지 30중량%, 샌드형 실리카계 무기물 40 내지 60중량% 및 파우더형 실리카계 무기물 15 내지 35중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수지계 강화 천연석 칩은 평균입도가 5.0 내지 20.0mm인 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 바인더 코팅제는 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지이며,
    중량평균분자량이 20,000 내지 70,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수지계 강화 천연석 칩은 표면경도(바콜경도)가 80 이상이고, 표면조도(Ra)가 1㎛ 미만인 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩.
  7. 제 1항 및 제4항 내지 제 6항 중에서 선택되는 어느 한 항의 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 1 내지 20 중량%;
    불포화 폴리에스테르 수지 5 내지 15 중량%; 및
    실리카계 무기물 70 내지 93 중량%;를 포함하는 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 실리카계 무기물은
    평균입도가 0.1 내지 1.2mm인 샌드형 실리카계 무기물,
    평균입도가 45㎛ 미만인 파우더형 실시카계 무기물 및
    평균입도가 1 내지 9mm인 석영 칩을 포함하는 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석은 경화제, 경화촉진제, 가교제, 유/무기안료, 레벨링제, 자외선 흡수제, 저장안정제, 중합방지제, 난연제 및 대전방지제 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 첨가제가 더 포함되는 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 수지계 강화 천연석은 표면경도(바콜경도)가 80 내지 90 이고, 표면조도(Ra)가 1.0㎛ 미만인 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석.
  11. (a) 불포화 폴리에스테르 수지 10 내지 30중량%, 샌드형 실리카계 무기물 40 내지 60중량% 및 파우더형 실리카계 무기물 15 내지 35중량%를 포함하는 수지계 강화 천연석용 칩 컴파운드를 제조하는 단계;
    (b) 상기 수지계 강화 천연석용 칩 컴파운드를 경화하고 파쇄하여 수지계 강화 천연석용 칩을 제조하는 단계;
    (c) 상기 수지계 강화 천연석용 칩에 바인더 코팅제 및 안료를 혼합하고 경화하여 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩을 제조하는 단계;
    (d) 상기 수지계 강화 천연석용 입체질감 칩 1 내지 20 중량%, 불포화 폴리에스테르 수지 5 내지 15 중량% 및 실리카계 무기물 70 내지 93 중량%를 혼합하여 수지계 강화 천연석 컴파운드를 제조하는 단계; 및
    (e) 상기 수지계 강화 천연석 컴파운드를 진동-압축 성형하여 수지계 강화 천연석을 제조하는 단계;를 포함하는 입체질감이 향상된 수지계 강화 천연석의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 경화는 90 내지 150℃ 온도에서 20 내지 30분간 수행되는 수지계 강화 천연석의 제조방법.
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