KR100642769B1

KR100642769B1 - 고경도 연질복합재

Info

Publication number: KR100642769B1
Application number: KR1020017005048A
Authority: KR
Inventors: 사카이미에코; 사이토겐이치로
Original assignee: 가부시키가이샤 도펠
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2006-11-03
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: CA2348407C; US6750283B1; EP1174471B1; DE69923006T2; EP1174471A4; CN1326489A; DE69923006D1; CN1154698C; EP1174471A1; JP2000129134A; WO2000023524A1; CA2348407A1; KR20010099717A; JP3701480B2

Abstract

골재성분을 함유한 무기질성분이 전체량의 60질량% 이상을 차지하는 유기ㆍ무기질 복합재에 있어서, 표면경도가 비스커스경도(JIS Z 2244)로 400이상이고, 파괴없이 굽힘가공이 가능한 곡률반경이 두께 3∼15mm의 판형상체에 있어서 R25mm이상인 고경도 연질복합재를 제공하는 것으로서, 유기ㆍ무기복합재로서, 표면경도가 높고, 더욱이, 연질로 굽힘가공을 할 수 있다.

Description

고경도 연질복합재{HIGH-HARDNESS, SOFT COMPOSITE MATERIAL}

본 출원의 발명은, 고경도 연질복합재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 출원의 발명은, 표면경도가 크고, 내마모성, 내손상성이 우수함과 아울러, 연질이 대지에 친화적인 변형성을 지니며, 시공성에도 우수하고, 천연석조의 건재 또는 토목재 등으로서 유용한, 새로운 고경도 연질복합재에 관한 것이다.

종래보다, 수지 또는 수지에 무기질 충전재나 안료를 배합한 연질의 복합재가 건물의 벽, 천정, 또는 가구재 등으로 폭넓게 사용되어 오고 있다. 이들 수지복합재는 수지계의 연질제인 점에서, 산출하기 쉽고, 재료를 얇게 할 수 있어서 굽힘이 쉽고, 또한 바탕재에 친화적인 점에서, 시공성이 우수한 건재 또는 토목재로서 없어서는 안되는 것으로 되고 있다.

그러나, 예컨대 염화비닐시트나 염화비닐타일, P타일 등으로서 대표적인 것이 알려져 있는 이들 연질재는, 어느 것도 표면경도가 작고, 내마모성, 내손상성이 거의 없기 때문에 그 사용목적, 용도 등은 극히 한정되어 있었다. 또한, 이들 연질재는, 언뜻 보기에 플라스틱으로 아는 것으로서, 안료나 충전재의 배합에 의해서 조색이나 페인팅이 행해져 있어도, 질감은 어떻게 하여도 플라스틱으로서의 제약을 벗어나는 것은 불가능하였다.

이 때문에, 마모나 손상을 피할 수 없는 바닥이나 통로, 그리고 보다 고급스러움이나 의장성이 요구되는 부위에는 사용하는 것이 불가능하다는 문제가 있었다. 또한, 종래의 것은 내후성이 뒤떨어지고, 열팽창율도 크기 때문에, 옥외에는 사용할 수 없다는 문제가 있었다.

한편, 보다 표면경도가 높고, 고급스러움이 있는 재료로서 천연석조의 수지복합재도 실용화되어 있지만, 이들 종래의 경질재는 연질재가 지니고 있는 상기와 같은 특징이 부족하기 때문에, 시공성 등에 큰 제약이 있고, 또한, 천연석조라고는 할 수 있어도 대부분의 것은 수지, 플라스틱으로서의 질감이 부족하여 버리는 것으로서, 천연석의 질감과는 거리가 먼 것이 실정이었다.

본 발명은, 이상과 같이 종래의 기술의 한계를 극복하고, 연질수지계 복합재가 지닌 얇아서 나누기 어렵고, 시공도 용이하다는 장점을 손상하지 않고 또한 높은 표면경도를 보유하고, 내마모성, 내손상성이 우수함과 아울러, 깊이와 고급스러움이 있는, 새로운 건재나 토목재 등으로 유용한, 고경도 연질복합재를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

제1로는 골재성분을 함유한 무기질 성분이 전체량의 60중량% 이상을 차지하는 유기ㆍ무기복합재로서, 표면경도가 비커스경도(JIS Z 2244)로 400이상이고, 파괴없이 굽힘가공이 가능한 곡률반경이 두께 3∼15mm의 판형상체에 있어서 R25mm 이상인 것을 특징으로 하는 고경도 연질복합재를 제공한다.

그리고, 제2로는, 곡률반경 R이 25∼1000mm인 상기 복합재를 제공한다.

또한, 본 출원의 발명은, 상기 제1 또는 제2의 발명에 대해서, 또, 제3으로는, 무기질 성분이 2∼70메시의 크기의 골재성분과 100메시의 크기 이하의 입자지름이 작은 미립성분에 의해 구성되어 있는 복합재를,

제4로는, 골재성분과 미립성분의 중량비가 골재성분/미립성분 = 1/10 ∼ 10/1 인 복합제를,

제5로는, 유기성분이 전체량의 40중량% 이하 함유되어 있는 복합재를,

제6으로는, 유기성분의 주성분이 경화성 수지인 복합재를,

제7로는, 유기성분의 주성분 수지가 메타크릴계 수지인 복합재를,

제8로는, 유기성분으로서 가소제가 함유되어 있는 복합재를,

제9로는, 수지성분이 전체량의 6∼15중량% 함유되어 있는 복합재를,

제10으로는, 골재성분의 적어도 일부로서 투명성분이 배합되어 있는 복합재를,

제11로는, 골재성분의 적어도 일부로서, 투명성분의 표면에 안료성분을 피복한 것이 배합되어 있는 복합재를,

제12로는, 축광재 또는 형광재가 배합되어 있는 복합재를,

제13으로는, 난연제가 배합되어 있는 복합재를,

제14로는, 유기성분속에 착색하는 안료가 배합되어 있는 복합재를,

제15로는, 항균재가 배합되어 있는 복합재를 제공한다.

또한, 본 출원의 발명은, 제16으로는, 성형체의 표면이 연마 또는 워터젯 가공, 또는 연마후의 워터젯 가공되어 있는 복합재를,

제17로는, 유기성분의 주성분이 메타크릴계 수지인 상기의 복합재로서, 폴리 메타크릴레이트와, 메타크릴레이트모노머 및 아크릴레이트모노머의 중의 1종 이상과의 배합에 의해 경화되어 있는 복합재를,

제18로는, 폴리메타크릴레이트가, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)이고, 메타크릴레이트모노머 및 아크릴레이트모노머가, 메틸메타크릴레이트, 에틸헥실메타크릴레이트 및 에틸헥실아크릴레이트의 1종 이상인 복합재를,

제19로는, 굽힘 가공에 요하는 힘이 3∼15mm의 판형상체에 있어서, 1kgf/㎤ 이하인 상기 복합재도 제공한다.

본 발명은, 높은 경도와 연질성이라는 모순하는 특성을 양립시켜서 건재나 토목재로서의 물리적ㆍ화학적 성질이 우수하고, 더욱이 깊이와 고급스러움이 있는 천연석조의 복합재를 제공하는 것에 있어서 획기적인 것이다.

이와 같은 본 발명의 복합재는,

< Ⅰ > 골재성분을 함유한 무기질 성분(60중량% 이상, 보다 바람직하게는 80중량% 이상)

< Ⅱ > 수지성분(40중량% 이하, 보다 바람직하게는 20중량% 이하)

을 기본적인 조성으로 하고 있다.

그리고 본 발명의 고경도 연질복합재는, 적어도 다음의 어느 요건으로서 특정되는 것으로도 있다.

표면경도가 비커스경도(JIS Z 2244) 400이상이고, 파괴없이 굽힘가공이 가능한 곡률반경이 두께 3∼15mm의 판형상체에 있어서 R25mm 이상이다.

이상의 요건에 대해서는, 비커스경도가 1000이상, 더욱이는 1200이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 복합재는, 고경도고 연질이고, 또한 깊이와 고급스러움이 있는 천연석조의 것으로서 특필되는 것이지만, 그 조성에 대해서 보면, 상기 < 1 > 골재성분을 함유한 무기질 성분에 대해서는, 골재성분과 충전재 등으로서의 다른 무기질 성분으로 구분할 수 있다. 여기에서 골재성분은, 본 발명의 복합재의 표면경도를 보다 높게 하는데 없어서는 않되는 성분이다. 이들 골재성분으로는 화강암, 대리석, 변성암, 석영석, 장석, 운무 등의 천연석이나 광물, 용융실리카, 유리, 금속, 도자기 등에서의 각종의 세라믹스나 금속의 세립이 그 대표예로서 나타내어 진다.

또한, 다른 무기질재료로는, 충전재나 안료, 또는 후기하는 축광재 등이 고려된다. 충전재 성분의 대표예로는, 탄산칼슘이나 수산화알루미늄 등이 있다.

골재성분으로서의 무기질 세립성분은, 보다 바람직하게는 2∼70메시(Tyler기준)의 크기를 가지는 것으로 하고, 다른 충전재 등으로의 무기질성분은 100메시(Tyler기준) 이하의 입자지름의 보다 작은 미립성분으로 하는 것이 바람직하다. 천연석 등의 세립골재성분은, 얻어지는 인조석의 외관 및 물리적 성질에 주요한 요인으로서 기능한다. 특히 일부를 노출하는 것에 있어서 다른 성분과 더불어 외관상의 색이나 모양의 주요인으로 된다.

상기 미립성분은 세립골재성분에 비하여 100메시 레벨보다도 상당히 잘은 것이고, 세립골재성분의 하나하나의 입자 사이에 침입하여 입자 사이의 공간을 채우도록 위치하여, 얻어지는 인조석의 딱딱함이나 품질이나 부피라는 성질을 얻는 것에 기여한다. 세립공재성분과 그 미립성분은, 그 중량비에 있어서 1/10 ∼ 10/1로 하는 것이 바람직하다. 무기질 세립골재성분의 크기도 상기와 같이, 특정의 것, 즉, 무기질 세립성분은 상기와 같이 2∼70메시 크기로 하는 것이 바람직하다. 그리고 특수한 경우를 제외하고, 동일 크기의 것만을 사용하는 것이 바람직하다. 색이 있는 것과 없는 것을 사용하여, 색을 상 또는 하에 짙게 칠하는 경우 등에 있어서, 색의 유무에 따라 세립의 크기를 변경하여 사용하는 것이 고려되지만, 극단으로 차이가 있는 것의 대량 사용은, 제품의 강도를 열화시키기 때문에 사용해서는 않된다.

미립성분의 입자의 크기는, 상기와 같이 100메시이하로 하지만, 세립성분의 입자 사이에 충분히 끼워 들어가는 것이어야 한다. 따라서 세립성분의 입자의 크기에 가까운 것은 바람직하지 않고, 보다 구체적으로는 150 내지 250메시 정도의 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 수지성분은, 상기 설명한 골격을 형성하는 성분인 천연석 등의 세립성분이나 미립성분에 대해서, 이들을 포함하고 전체를 결합하는 것에 기여하며, 인조석이 완성되었을 때 제품에 탄성 또는 인장강도를 부여하는 기능이 있다.

본 발명에 있어서는 이들 성분의 구성비율이 중요한다. 특히 중요한 것은 수지성분과 다른 성분의 구성비율이다. 예컨대 본 발명에서는, 치밀한 조직을 가진 고밀도품을 가능하게 할 수 있다.

골격성분인 천연석 등의 세립성분의 제품중의 구성비율은 많을수록 천연석에 가까운 것으로 되지만, 지나치게 많으면 딱딱한 것으로 되지 않아, 제품으로서 사 용할 수 없다. 또한, 얻어지는 제품의 물리적 성질이 빈약한 것으로 되어, 통상의 용법에 따른 사용에 견디지 못하는 것으로 된다.

또한, 미립성분을 많이 사용하더라도 딱딱해 지지 않는 등의 부도합이 발생하는 것 이외에, 얻어지는 것이 윤나지 않은 것으로 되어, 돌이라고는 말하기 어려운 것으로 된다.

따라서, 세립골재성분이나 미립성분의 사용량 비율은, 이들의 총계로서, 본 발명의 복합재의 전체량에 대해서 60중량% 이상이어야만 하고, 바람직하게는 80% 이상이다. 더욱이, 90%를 초과하면 제품이 부서지기 쉽게 되어, 사용이 어려운 것 밖에 얻어지지 않는다. 또한, 60%미만에서는 제품이 지나치게 부드러워서 돌적인 성질이 얻어지지 않아, 사용범위가 수지판과 동일한 범위로 되어 버린다.

이것은, 천연석 등의 세립골재성분 및 미립성분이외의 것, 즉, 수지성분은 제품에 있어서 많더라도 전체량의 40중량%를 초과하여 존재해서는 안되는 것으로 된다.

수지성분이 40중량% 정도를 초과하면 제품이 플라스틱적으로 되어, 이미 말뿐인 인조석으로 된다. 또한, 수지성분을 과도하게 적게 하는 것은 제품의 천연색에 가까운 외관성을 증대시키는 면도 있지만 제품이 부서지는 것으로 되어, 사용에 적합하지 않게 된다.

고밀도한 인조석으로 하는 경우에는, 본 발명에 있어서는 수지성분의 비율을 전체량의 20중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 수지ㆍ무기질 복합재로는, 상기 무기질 세립골재성분의 일부 또는 전부가, 투명한 입자여도 좋고, 사전에 그 입자 또는 작은 덩어리가 무기 또는 유기물에 의해 피복되어 있는 것이어도 좋다.

이와 같은 투명성 세립골재성분 또는 그 성분입자를 표면피복된 것이 중요한 것은 다음의 이유에 따라서 있다.

즉, 본 발명의 복합재를 어떠한 색조나 의장성의 것으로 하는가의 점에 관계하는 것이다. 어영석이나 대리석은 천연의 것으로부터의 제품이 얻기 어려운 것이라도, 색염이 미려하기 때문에 자주 목표로 된다. 이 경우, 그 색염은, 어영석이나 대리석의 가치를 결정하는 중요한 테마이다. 천연의 어영석이나 대리석에 있어서는, 완전히 검은 것으로부터 흰것, 또는 붉은것까지 색의 종류도 많고, 또 동일한 색이어도 그 정도가 다르다.

종래의 기술에는, 각종의 인조석에 색을 부여하는 경우, 예컨대, 검은 것을 얻는데에는 천연석 등의 분립체의 검은 것만을 사용하면 좋지만, 중간의 색조물을 얻는데에는, 재현성이 문제로 된다. 또한, 색을 부여하여도 대리석이 지닌 독특한 광택을 부여하는 것은 곤란하였다. 에컨대, 염료나 안료를 사용하여 색을 부여한 경우에도, 종래에는 광택이나 깊이를 부여하는 것을 곤란하였다.

이것에 대해서, 본 발명에 있어서는, 세립골재성분으로서 투명성의 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 어영석조나 대리석조 등의 광택이 있는 것을 얻도록 할 때에는, 세립골재성분으로서 석영계 천연석을 분쇄하여 얻은 세립을 사용할 수 있다. 석영계 천연석을 분쇄하여 얻은 세립골재성분은, 원료가 석영계이기 때문에 표면이 독특한 평활부를 지니고 있다. 또한 많은 경우 무색으로 투명하다. 색을 지니고 있 는 경우도 너무 진하지 않아서 투명하지 않은 경우도 약간의 투명성이 남아 있는 것이 많다.

이 원료를 사용하면 얻어지는 제품복합재의 색은 제어될 수 있고, 또 그 색은 투명성의 석영계 세립성분의 존재에 의해, 깊이를 주고, 광택을 지니게 할 수 있다.

투명성 세립골재성분은, 석영계의 규석, 또는 유리가루 등으로 고려되지만, 세립골재성분 전체에 차지하는 비율은 10∼100중량% 이어야 좋다.

또한, 이 세립공재성분과 아울러 미립성분이 사용되는 경우, 예컨대 상기와 같이 탄산칼슘이나 수산화아루미늄 등과 아울러, 미립성분의 1부로서, 색조의 조정을 위한 이산화망간, 이산화티탄, 규산지르코늄, 산화철 등의 성분이나, 야광성이나 형광성이라는 기능을 부여하기 위해서, 알루미늄산스트론튬 등의 축광재나, 각종의 산화물의 무기형광재를 배합하여도 좋다.

축광재의 배합은, 야간 등의 암시야 하에 있어서 야광(발광)하는 인조석을 부여하고, 유도, 표시하기 위한 가이드, 또는 야간장식으로서 특징이 있는 경관이나 외간의장성의 기능을 지닌 것으로 된다.

이 축광재에 대해서는, 인조석 전체량의 40중량%까지 배합할 수 있다. 그리고 알루미늄산스트론튬 등의 축광재는, 상기 무기질 미립성분의 일부로서도 배합할 수 있다.

축광재의 배합에 의해 광기능이 부여되는 것에 의해서, 본 발명의 불연성 인조석은 보다 고도한 기능을 보유한 것으로 된다.

투명성의 세립골재성분의 피복이 실시되는 경우에는, 그 투명성 세립골재성분의 표면에 수지를 피복경화시키는 것이나, 또는 물유리, 도자기용의 유약 등의 무기물질을 구워 붙여서 피복하는 것 등에 의해서 실현된다. 어느 경우에도, 투명성 세립골재성분의 입자표면에는 수㎛∼수십㎛, 예컨대, 5∼50㎛, 보다 바람직하게는 20∼30㎛ 정도의 피복이 실시되어 있도록 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예컨대 아크릴계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지조성물을 사용하여, 100∼300℃ 정도로 가열하고, 또는 광조사하여 세립성분의 입자표면에 이들 수지조성물을 피복경화시키는 것이나, 또는, 물유리, 유약 등을 사용하여 800∼1100℃ 정도의 고온에서 구워 붙여서 무기질 피복을 실시할 수 있다.

복합재제품의 색은 세립골재성분의 피복층 및 수지성분의 색조에 의해 제어될 수 있고, 또, 그 색은, 투명성의 석영계 세립골재성분의 존재에 의해, 깊이를 부여하고, 광택을 지니게 할 수 있다.

예컨대, 피복층으로서 백색안료를 함유한 물유리의 구워붙임층을 보유하는 경우나, 폴리에스테르계 불포화수지의 경화층을 보유하는 경우에 있어서, 수지성분으로서 폴리에스테르계 불포화수지를 사용한 경우는, 수지가 지닌 색은 일반적으로 다소 황색느낌를 함유한 흰색이기 때문에, 얻어지는 제품은 광택이 있는 유백색의 것으로 되어, 천연의 유백색의 대리석에 매우 비슷한 색조의 제품을 얻을 수 있다.

피복층을 안료, 염료 등의 착색재를 함유시킨 것으로 하는 것에 의해서, 깊이와 광택이 있는 독특한 색조를 지니게 할 수 있다.

더욱이, 본 발명은, 색성분으로서 세립성분과 거의 동일한 크기의 입자형상 의 유색의 것을 혼합하여 사용하여, 제품에 색을 부여할 수 있다.

어느 것으로 하여도, 종래의 인조석에 비하여 색의 재현성이 매우 차이나게 용이하게 확보할 수 있고, 변색이 없고, 깊이와 광택이 우수한 것이 얻어진다.

또한, 본 발명은, 도자기 등에 착색하는 유약을 천연의 투명성 세립골재성분의 분립체에 도포하고, 이것을 구워 붙여서 희망하는 색의 분립체로 하고, 이것을 세립골재성분으로서 사용하는 것이 특히 효과적이기도 하다. 이 방법을 사용하면 색을 확실한 것으로 할 수 있을 뿐만 아니라, 폭넓게 선택할 수 있다.

석영계의 천연석을 분쇄한 것으로 세립골재성분으로서 사용하는 것과 동일한 것을 사용하고, 이것에 유약을 도포하고 구워 붙인 것을 사용하면, 검정 또는 붉은 색의 경우, 색의 재현성에 대해서는 전혀 걱정이 없고, 재현되는 색은 단지 색만이 아니라 광택이나 색조로 있는 것까지 완전히 재현된다.

이 피복은, 인조석의 골재로서 기능하는 세립골재성분의 조직전체에 대해서의 친화성을 크게 향상시킨다. 또한, 미립성분과 수지성분의 혼합에 있어서, 강도가 크고 표면이 경도도 양호하게 된다.

또한, 중요한 것은, 세립골재성분은 상기와 같이 투명성의 천연석 등을 사용하고, 그 표면에 상기 경질피복을 실시하여 있는 점에서, 인조석 제품의 표면을 연마하면 부분적으로 이 피복층이 파괴된다는 것이다. 그러면, 부분적으로 노출된 무기질 투명성 세립성분의 입자와 그 주의의 피복층의 표면조직이, 광의 반사에 독특한 효과를 얻는 것으로 된다.

요컨대, 광은 투명성의 세립골재성분에 입사하여, 그 주위의 피복층에서 반 사되어, 투명세립골재성분을 재통과하여 반사되는 것으로 된다. 이와 같은 투광과 반사의 현상은, 종래의 인조석의 표면만의 반사와는 본질적으로 다른 것으로서, 본 발명의 복합재에 독특한 깊이감을 부여하는 것으로 된다. 중후한 깊이가 있는 고품질의 대리석조의 복합재를 얻는다.

이상과 같은 피복층을 보유하는 투명세립골재성분은, 배합하는 무기질 세립골재성분의 전량으로 하고, 일반적으로는, 상기와 같이, 10∼100%의 비율로 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 수지, 무기질 복합재를 구성하는 주성분중의 하나인 수지성분에 대하여 더 설명한다.

일반적으로, 본 발명에서는, 수지성분은 연경화성의 것에서 선택할 수 있다.

예컨대, 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지 등이 예시된다. 그 중에서도, 메타크릴계 수지 또는 메타크릴계 수지와 다른 수지의 혼합, 또는 이들과의 공중합수지 등이 바람직한 것으로 나타내어 진다.

수지성분에는, 경화(촉매)제나 색조의 조정을 위한, 아조계, 프탈로시아닌계의 유기안료나 염료를 배합하여 있어도 좋다.

이 수지성분은, 상기와 같이, 본 발명의 복합재의 전체량의 40중량%를 초과하는 일은 없다. 보다 바람직하게는, 그 배합비율은 20중량% 이하, 더욱 바람직하게는 15중량% 이하이다.

이 수지성분에 대해서는, 보다 바람직하게는 경질수지를 부여하는 성분과, 이 경질수지를 보다 연질한 것으로 하는 성분, 또는 연질수지를 부여하는 성분을 조합시켜 배합하는 것이 고려된다. 다만, 이 경우에도, 각각의 성분이 분리되지 않고 일체화되어 경화되는 것으로 하는 것이 없어서는 안된다.

이들은, 동일 종, 동일 계의 성분으로 선택되는 것이 바람직하다. 예컨대, 메틸메타아크릴레이트 수지성분과, 2-에틸헥실메타아크릴레이트 수지성분을 조합시켜 배합하는 것 등이다.

또한, 투명성이 우수하다는 관점에서는, 메타크릴계 수지를 채용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 다음 식

CH₃ - CH(CH₃) - CO - O - R

(R은, 직쇄 또는 분기쇄상의 지방족 탄화수소기 또는 환상 탄화수소기 등이다.)

이상과 같은 메타크릴레이트계 수지로 하는 경우, 폴리메타아크릴레이트와 메타아크릴레이트 모노머를 배합하여 경화시키는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 메타크릴계 수지를 복합재의 수지성분으로 하는 경우에는, 다음의 배합조성으로 하는 것이 고려된다. 배합비율은, < 1 > 메틸메타크릴레이트 모노머(MMA) 100중량부를 기준으로 하고 있다.

< 1 > 메틸메타크릴레이트 폴리모노머 (PMMA)

0∼50

< 2 > 메틸메타크릴레이트모노머 (MMA)

< 3 > 알킬메타아크릴레이트 모노머

또는 알킬아크릴레이트 모노머

300이하

< 4 > 가소제

0∼300

여기에서, < 3 > 알킬메타아크릴레이트 또는 알킬아크릴레이트로는, 예컨대, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-에틸펜틸메타아크릴레이트, 2-에틸펜틸아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트 등이 예시된다.

그 중에서도, 2-에틸헥실아크릴레이트는 양호하다.

가소제는 예컨대 프탈산 에스테르 등이 예시된다.

또한, 본 발명의 수지ㆍ무기질 복합재에 있어서는, 안료 등 뿐만아니라, 색조와의 균형에 있어서는, 조직보강을 위해 단섬유성분을 배합하여도 좋다. 예컨대, 유리섬유, 세라믹스섬유, 금속섬유, 수지섬유 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 유리섬유가 바람직한 것으로 예시된다.

이들 단섬유는, 일반적으로는, 10∼100㎛경, 1∼100mm 길이정도의 것이, 세립성분의 1∼100중량% 정도의 비율로 사용된다.

더욱이 난연제가 배합되어도 좋다. 이 난연제에 대해서는, 안티몬계나 붕소계 화합물 등의 무기계 난연제 또는 브롬계 화합물 등의 유기계의 난연제가 사용되지만, 보다 바람직하게는 유기계의 것으로서, 그 중에서도 브롬계 난연제가 유효성 이 높은 것으로서 예시된다. 예컨대 페놀, 디페닐에테르, 비스페놀A, 벤질알콜 등의 방향족 화합물에 브롬이 결합된 화합물이나, 그들 에스테르, 에테르, 폴리에스테르 등의 화합물이나, 브롬화 아크릴레이트, 브롬화 에폭시아크릴레이트, 브롬화카보네이트 등의 폴리머나 올리고머 등이다.

보다 구체적으로는, 예컨대, 브롬변성 에폭시아크릴레이트 수지 등이다.

본 발명에 있어서는, 난연제의 배합은, 난연성 인조석의 구성으로서는

상기 고밀도인조석 조성성으로의 배합;

난연제의 수지로의 분산혼합과, 그 혼합물에 의한 수지층을 상기 고밀도인조석 조성물(성형체)을 적층일체화 하는 것;

의 상태에서 실현된다.

더욱이, 본 발명에서는 가구재, 욕실재, 싱크대, 변기 등으로의 응용을 고려하는 경우에는 항균재를 배합하여도 좋다. 항균제로는, 예컨대 은, 산화은, 제올라이트, 은담지 제올라이트 등의 무기질의 것이 각종 사용된다. 이들 배합량에 대해서는, 일반적으로는 복합재의 전체량의 5중량% 이하로 할 수 있다.

더욱이 예시한다면, 본 발명의 복합재에 있어서는, 상기 세립골재성분의 적어도 일부로서 투명무기질성분을 사용함과 아울러, 미립성분의 적어도 일부로서 야광성 또는 형광성 물질을 사용할 수 있다.

투명성 무기질골재로서의 미립성분에 대해서는, 실질적으로 광투과성이 큰 무기질성분인 것을 의미하고 있고, 그 투명도에는 여러 가지의 정도가 있지만, 천연, 또는 인공합성되는 무기물질에 있어서 비교적 광투과성이 큰 것이 본 발명에 있어서 사용되는 것으로 된다. 이 때문에, 투명성의 무기질세립골재성분은, 착색된 상태, 또는 고유의 색을 보유한 상태의 것으로 있어도 좋다.

대표적으로는, 석영석, 규석, 유리 등이 본 발명에서의 투명성 무기질세립성분으로서 예시되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 미립성분의 일부 또는 전부로서, 100메시 이하의, 축광성이나 자외선흡수에 수반하는 발광성인, 야광성 또는 형광성의 성분을 사용하는 것이 고려된다. 이와 같은 성분의 대표적인 것으로는 알루미늄산스트론튬계 축광재나 황화아연 등이 있다. 이들 각종의 소재가 본 발명에서 사용된다.

세립성분의 중량(W₁)과, 미립성분의 중량(W₂)과, 야광성 또는 형광성 성분의 중량(W₃)의 관계는, 예컨대

W₁/ (W₂+W₃)로, 1/10부터 10배이상이 고려되지만, 보다 바람직하게는 1/1 ∼ 4/1 정도이다.

그리고, 무기질 미립성분과 야광성 또는 형광성분의 비율에 대해서는, 후자의 것이 전체를 차지하여도 좋고, 또는 무기질미립성분이 10중량부이상의 비율로 되어 있도록 하여도 좋다.

또한, 무기질 세립성분에 대해서는, 그 중의 투명성 무기질세립성분의 비율은,

W₃ = (0.3 ∼ 1.0) ×W₁

의 관계에 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상의 것은, 인조석으로서의 강도, 경도, 밀도 등의 물리적 성질이나, 야광성 또는 형광성이라는 광기능의 실현에 있어서 적당하게 되어 있는 것이다.

더욱이, 각 성분의 크기는, 구체적으로는, 조합시키는 성분의 각각의 크기와 배합비율에 따라 적당하게 선택되는 것으로 되지만, 미립성분은, 일반적으로는 150 ∼250메시 정도의 것으로 하는 것이 보다 바람직하다.

인조석의 광기능에 대해서 더 설명하면, 본 발명의 인조석에 있어서는, 광기능은, 발광이 두께에 의해서 가능하게 되는 것이다. 종래와 같이 표층부만에서의 발광이 아니라, 인조석의 두께 전체에 있어서 발광되는 것으로 되고, 발광성능이 우수하고, 더욱이 고가의 야광성 또는 형광성성분의 사용에 수반없어 경제성에도 우수한 것으로 된다.

이것은, 투명성 골재로서의 투명성 무기질세립성분의 사용에 의해서, 외부에서 조사되는 광이 인조석의 내부에까지 투광침투하고, 효율적으로 그 광에너지가 야광성 또는 형광성 성분에 흡수되고, 또한 축광재 등으로부터 이루어지는 야광성 또는 형광성 성분이 분산된 발광층이 인조석의 내부까지 포함한 두꺼운 두께로 확보되는 점에서, 장시간, 고광도를 보유한 것이 가능하게 되기 때문이다. 발광시에는, 투명성 무기질세립골재성분은, 광투과성이 양호하게 됨으로써 고광도로 되는 것이다.

세립골재성분 전체를 차지하는 투명성분의 비율은 상기와 같이 30∼100중량%로 하지만, 인조석의 강도 등의 물리성능이나 외관의장성에 의해서는 100%의 비율로 하지만, 광기능의 관점에서는 바람직한 것은 당연하다. 물론 이것에 한정되는 것은 아니지만, 30% 미만의 경우에는 소요의 광기능을 얻기 어렵게 된다.

무기질골재의 일부로서 야광성 또는 형광성 물질로 표면을 구워 붙인 투명성 무기질골재를 사용하는 경우 세립성분에 대해서는, 본 발명에 있어서는, 적어도 그 일부가 투명성이 있고 그 표면에 축광성 등의 야광성 물질이나 자외선흡수에 수반하는 발광성이 있는 형광성 물질을 구워 붙인 것으로 사용할 수 있다. 요컨대, 세립성분의 일부 또는 전체량은, 야광성 또는 형광성 물질이 그 표면에 피복된 투명성 무기질골재로 한다. 이와 같은 투명광이 있는 무기질골재로서의 세립성분으로는 유리나 규석 등이 바람직한 것으로 예시된다.

조성물에 배합하는 세립성분에 대해서는, 그 10∼100%의 비율(중량)을 상기 야광성 물질 또 형광성 물질의 표면피복층을 보유하는 투명무기질골재로 하는 것이 바람직하다.

투명성의 무기질골재, 특히 세립골재성분의 구워붙임 피복은, 투명세립성분의 입자표면에는 수㎛∼수십㎛, 예컨대, 5∼50㎛, 보다 바람직하게는 20∼40㎛ 정도의 피복이 실시되도록 한다. 보다 구체적으로는, 120∼1200℃ 정도의 고온에서 구워붙여서 피복을 실시할 수 있다.

구워붙여지는 형광물질로는, 알루미늄산스트론튬, 황화아연 등 여러 가지의 축광성 또는 자외선조사에 의해 발광하는 각종의 형광물질이라도 좋다.

구워붙임은 종래에서 알려져 있는 각종의 방법이 아니고, 예컨대, 알루미늄산스트론튬 등의 축광재의 분립을 분사시킨 분산액, 또는 페이스트 중에 투명성 무기질골재, 예컨대 상기 세립성분을 혼합하고 건조하여 구워붙임할 수 있다.

표면이 고경도이고 또한 연질로, 또 깊이와 고급스러움이 있는 본 발명의 수지ㆍ무기질 복합재는, 예컨대 이상과 같은 조성구성으로 예시되는 것이지만, 그 형상에 있어서는 판형상, 디자인된 특수한 형상 등을 임의로 할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 복합재는, 예컨대 이하의 방법에 의해서 제조할 수 있다.

대표적인 제조법으로는, 성형형틀에 무기질성분과 수지성분 등의 성형용 혼합물을 주입하여 자연경화시키는 방법, 또는 주입후에 상형틀을 맞추어서 프레스경화시켜서 탈형틀하는 방법, 더욱이는 필요에 따라서 연마하는 것이거나 또는 워터젯 등에 의해서 조면화 처리하여 제조하는 방법이 나타내어 진다.

자연경화는 아니라, 상형틀을 맞추어서 가열압축에 의한 경화는, 예컨대 5∼100kgf/㎠ 정도의 면압으로 압압하여 압축한다. 이 성형에 있어서는, 압축시에, 개략 90∼140℃의 온도로 5∼20분간 정도 가열한다.

이와 같은 압축성형에 의한 방법은, 평판성형품과 같은 비교적 단순한 형상을 성형법으 하여 양산효과를 발휘하고, 또한, 재료의 손실이 거의 없기 때문에 경제성도 우수한 것이다.

더욱이, 표면연마를 위한 수단으로는 특히 한정하지 않고, 숫돌, 연마포, 연마벨트 등의 공구를 사용하여, 또는, 퍼프연마제, 러빙(rubbing) 화합물 등의 연마제를 사용하여 실시하는 일이 가능하다.

연마재로는, 연마작용을 주로하는 다이아몬드, 탄화붕소, 커런덤, 알루미나, 지르코늄이나, 연마작용을 주로하는 트리폴리, 돌로마이트, 알루미나, 산화크롬, 산화세륨 등이 적당하게 사용된다.

그리고, 본 발명에서는, 성형 후의 성형체 표면에 조면화 가공을 실시하여, 미립성분이 표명부에 노출하도록 하여도 좋다.

이를 위한 방법으로는, 우선, 수지성분의 선택적 제거법이 채용된다. 즉, 예컨대, 성형형틀에서 탈형틀한 후에, 성형품의 표면에 고압수를 분출시켜서 맨표면 가공을 실시하는 것이 효과적이다.

이 가공은, 두께나, 노즐과의 거리, 가공형태 등의 여러 가지의 조건에 따라 다르기 때문에 한정적은 아니지만, 통상은 2∼20㎝ 정도의 두께의 경우, 2∼50cm 정도의 노즐의 높이에서는 50∼1400 kg/㎠ 정도의 수압으로 할 수 있다. 이 압력은, 자연석을 대상으로 하는 경우에 비하여, 보다 낮은 수압조건으로 된다.

요컨대, 수지분의 존재에 의해서, 보다 용이하게, 고품위로의 가공이 가능하게 되기 때문이다.

고압수의 분출을 위한 노즐이나 그 시스템에 대해서는 특별한 제한은 없다. 각종의 것이 채용된다.

이 맨표면 가공에 의해서, 워터젯에 의한 평탄화, 또는 조면화가 실현되어, 깊이가 있는 질감을 지닌 복합재가 제조된다.

수지성분의 존재에 의해서, 표면이 뿌해지는 것도 없고, 또 약품을 사용하는 에칭방법에 비하여 폐액의 처리도 용이하게 된다.

물론, 필요에 따라서, 표면부를 유기용제로 처리하고, 수지성분을 연화 또는 용융시켜서 부분제거할 수 있다.

이 경우의 유기용제로는, 사용하는 수지성분에 대응하여 선택하면 좋고, 예컨대, 염화메틸렌, 클로로포름 등의 할로겐화 탄화수소, 무수초산, 초산에틸, 초산부틸 등의 카르복실산이나 그 에스테르화합물, 또는 아세톤, 테트라히드로푸란, DMF, DMSO 등이 예시된다.

성형체는 이들 유기용제에 침지되거나, 또는 이들 유기용매를 스프레이 또는 유화시켜, 연화 또는 용융된 수지성분을 표면부로부터 제거하는 것으로 표면요철을 형성할 수 있다.

혹은 또, 와이어브러시, 절삭수단 등에 의해서 경도가 낮은 수지성분을 표면에서 단번에 취하도록 하여 요철을 형성하여도 좋다.

이상의 각종 수단에 의해서 조면하하고, 맨표면 가공을 실시한 후에, 상기와 같이, 표면을 연마함으로써, 독특한 깊이와 광택이 있는 표면질감이 실현된다.

예컨대, 이상의 어느 방법에 의해서도, 수지성형용 혼합물로서 야광성 또는 형광성물질로 표면피복한 투명성 무기질골재를 사용하는 경우에는, 연마 등의 처리에 의해서 입자와 그 피복층의 단면이 노출한다.

이렇게 함으로써도, 우수한 발광특성과 아울러, 우수한 기질, 질감을 보유하는 복합재가 얻어진다.

그리고 본 발명의 유기, 무기질 복합재는, 상기와 같이, 표면경도가 높은 것으로부터, 얇은 판이어도, 내마모성, 내손상성이 우수하고, 또 연질이기 때문에 바탕재면으로의 적합성이 우수하고, 더욱이 깊이와 고급스러움이 있는 인공석재로서의 특징을 보유하고 있기 때문에, 바닥재, 통로재로서의 사용이나, 기둥 등의 조작 으로의 사용등에 있어서 매우 우수한 것으로 된다.

이하, 실시예를 나타내어 더욱 상세하게 본 발명의 복합재에 대하여 설명한다.

도1은 한계굴곡량의 측정방법을 나타낸 개요도이다.

실시예 1

입자지름 10∼25메시의 크기의 천연규석의 세립골재성분으로 하고, 평균입자지름 230메시의 수산화알루미늄을 미립성분으로 하고, 그 중량비를 세립골재성분/미립성분 = 2/1로 하여 무기질성분으로 하였다.

이 무기질성분을 전체량의 80중량%로하고, 표1의 구성의 수지성분을 20중량%로 하여 복합재조성물로 하였다.

이 조성물을 형틀내에 투입하여, 20kgf/㎠의 압력에서 약 110℃의 온도로 압축성형하였다. 두께 5mm의 판형상체를 얻었다.

이것에 대해서 JIS A 5209(도자기질 타일)기준에 따라, 흡수율, 내마모성, 굽힘시험을 실시하고, 또 JIS Z 2244 기준에 따라서 비커스 경도도 측정하였다. 그 결과를 표2에 나타내었다.

또한, 얻어진 복합재에 대해서, 도1에 표시하였듯이, 두께 5mm, 폭 30mm의 판재로서, 길이 80mm의 거리의 양단을 지지하고 상부 긴면을 압압하여, 파괴까지의 한계휨량(δ)과 한계압력(P)을 측정하였다. 그 결과를 표2에 나타내었다.

더욱이, 본 발명의 복합재에 대해서는, 실시예로는, 한계휨량에 관해서, 일반적으로 다음과 같이 특징지워질 수 있다.

즉, 두께 5mm, 폭 30mm의 판재로서 길이 80mm의 거리의 양단을 지지하고 상부 중앙을 1kgf로 가압한 시의 한계휨량이 2mm이상인 것으로 특징지워진다. 더욱이는 이 한계휨량은 5mm이상이다.

상기 복합재에 대해서, 파괴없이 굽힘가공이 가능한 곡률반경을 측정한 경우 R200mm 인 것이 확인되었다. 또한, 이 굽힘가공에 필요한 힘은 0.05kgf/㎠이었다.

표면경도가 높고, 또한 연질인 것이 확인되었다. 또한, 천연석조의 깊이와 고급스러움이 있는 복합재인 것도 확인되었다.

실시예 2

실시예 1에 있어서, 무기질성분의 비율을 전체량의 88중량%로 하고, 수지성분을 12중량%로하여 실시예 1과 동일한 복합재를 얻었다.

그 성능시험의 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 이 복합재는, 파괴없이 R500mm의 콘크리트제 기둥에 탄성에폭시수지로 접착할 수 있었다.

실시예 1과 동일하게 표면경도가 높고, 더욱이 연질인 것이 확인되었다. 또 깊이와 고급스러움이 있는 외관이었다.

실시예 3∼6

표 1과 같은 수지성분의 구성으로 하여, 실시예 1과 동일하게 하여 복합재를 얻었다.

그 성능시험의 결과를 표2에 나타내었다.

어느 경우도 고경도 표면과 양호한 연질성능이 얻어졌다. 깊이와 고급스러움이 있는 외관이 얻어졌다.

비교예 1∼2

수지성분으로서 표 2과 같이 2-에틸헥실메타크릴레이트를 사용하지 않고 실시예 1과 동일하게 하여 복합재를 얻었다. 그 성능시험의 결과를 표 2에 나타내었다.

표면경도는 높지만, 연질성능은 얻지 못하였다.

비교예 3∼4

불포화 폴리에스테르수지와 안료, 돌가루로 성형한 시판 인조석재(2종류)에 대해서도 동일하게 성능시험을 실시하였다. 그 결과도 표 2에 나타내었다.

표면경도가 매우 낮은 것이 확인되었다. 또한, 플라스틱판인 것이 바로 판명되는 외관을 나타내었다.

수지성분배합(중량부)

시험 No.	실시예						비교예
시험 No.	1	2	3	4	5	6	1	2
폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA)	30	30	30	25	25	25	0	50
메틸메타크릴레이트 (MMA)	100	100	100	100	100	100	100	100
2-에틸헥실메타크릴레이트	100	100	200	0	0	20	0	0
2-에틸헥실아크릴레이트	0	0	0	0	200	100	0	0
시클로헥실메타아크릴레이트	0	0	0	100	0	0	0	0
가소제	100	200	300	100	200	100	0	0

(주) 1. 가소제 : 프탈산디옥틸

2. 과산화물계 중합개시제 5중량부배합

시험 No.	실시예						비교예
시험 No.	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4
비커스 경도 (Hv)	1265	1268	1240	1243	1210	1270	1635	1630	473	480
흡 수 율 (%)	0	0	0	0	0	0	0	0	0.8	0.9
내 마 모 성 (g)	0.02	0.02	0.03	0.03	0.03	0.02	0.02	0.02	0.03	0.03
굽 힘 시 험 (kgf/㎠)	4.10	4.05	4.03	4.03	4.05	4.15	9.49	9.50	4.69	5.50
한계휨량 : δ (mm)	7.0	7.0	7.3	7.0	7.1	6.9	0.5	0.4	6.3	6.0
한계압력 : P (kgf)	1	1	1	1	1	1	24	25	5	8

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 출원의 발명에 의해서, 표면경도가 높은 점에서, 얇은 판이어도, 내마모성, 내손상성이 우수하고, 또 연질이기 때문에 바탕재면으로의 적합성이 우수하고, 더욱이 깊이와 고급스러움이 있는 인공석재로의 특징을 보유하고, 바닥재, 통로재로의 사용이나, 기둥 등의 조작으로의 사용 등에 있어서 매우 우수한 것으로 되는 유기ㆍ무기복합재가 제공된다.

Claims

골재성분을 함유한 무기질 성분과, 가소제를 함유한 수지성분으로 구성되고, 무기질성분이 전체량의 60 중량% 이상, 수지성분이 40 중량% 이하인 유기·무기질 복합재로서, 무기질 성분은 2~70메시 크기의 골재성분과 100메시 크기이하의 입자지름이 작은 미립성분에 의해 구성되고, 골재성분과 미립성분의 중량비가 골재성분/미립성분 = 1/10 ~ 10/1 이고, 상기 복합재의 표면경도가 비커스경도(JIS Z 2244)로 400 이상이고, 파괴없이 굽힘가공할 수 있는 곡률반경이 두께 3~15mm 의 판형상체에 있어서 R25mm 이상이고, 상기 굽힘가공에 필요한 힘이 1kgf/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 고경도 연질 복합재.
제1항에 있어서, 곡률반경 R 이 25~1000mm 인 것을 특징으로 하는 복합재.
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제1항 또는 제2항에 있어서, 유기성분의 주성분이 경화성 수지인 것을 특징으로 하는 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기성분의 주성분이 메타크릴계 수지인 것을 특징으로 하는 복합재.
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제1항 또는 제2항에 있어서, 수지성분이 전체량의 6~15 중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 골재성분의 적어도 일부로서 투명성분이 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 골재성분의 적어도 일부로서 투명성분의 표면에 안료성분을 피복 경화시킨 것이 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 축광재 또는 형광재가 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 난연재가 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 수지성분중에 착색하는 안료가 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 항균재가 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 성형체의 표면이 연마 또는 워터젯 가공, 또는 연마후의 워터젯 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기성분의 주성분이 메타크릴계 수지이고, 폴리메타크릴레이트와, 메타크릴레이트 모노머 및 아크릴레이트 모노머 중 1종 이상과의 배합에 의해 경화되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재.
제17항에 있어서, 폴리메타크릴레이트가 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)이고, 메타크릴레이트 모노머 및 아크릴레이트 모노머가 메틸메타크릴레이트, 에틸헥실메타크릴레이트 및 에틸헥실아크릴레이트중 1종 이상인 것을 특징으로 하는 복합재.
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