KR20040058769A - 내크랙성이 우수한 인조대리석 판재용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 인조대리석 판재용 조성물은 (A) 아크릴계 수지 100 중량부; (B) 수산화 관능기를 포함한 하이드록시 알킬 사슬을 분자 구조내에 갖는 기능성 단량체 0.5 내지 3 중량부; (C) 무기충진제 100 내지 200 중량부; 및 (D) 가교제 0.5 내지 5 중량부를 포함하며, 우수한 내크랙성을 갖는다.

Description

내크랙성이 우수한 인조대리석 판재용 조성물{Composition for Artificial Marble Having Superior Anti-Cracking Property}

발명의 분야

본 발명은 내크랙성이 우수한 인조대리석 판재용 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 아크릴계 수지, 수산화 관능기를 포함한 하이드록시 알킬 사슬을 분자 구조내에 갖는 기능성 단량체, 무기 충전물 및 가교제를 포함하는 내크랙성이 우수한 인조대리석 판재용 조성물에 관한 것이다.

발명의 배경

일반적으로 인조대리석 판재는 아크릴계 수지, 무기 충전물 및 각종 염료를 혼합한 시럽에 라디칼 중합용 개시제로서 소량의 유기 과산화물 및 아조 화합물을 용해시킨 다음, 판재 형태로 경화시키는 방법으로 제조되며, 부엌 씽크대, 세면대 혹은 탁자나 각종 카운터 등의 상판 재료로 널리 사용되고 있다.

그런데, 인조대리석을 부엌 씽크대 상판으로 인조대리석을 사용하는 경우, 가스렌지등 각종 열기구에 의해 가열-냉각이 반복되기 때문에 사용중에 변형 및 크랙이 일어나는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 일본 특개평 6-147993호에서는 우레탄 메타크릴레이트를 아크릴 수지시럽에 첨가하여 인조 대리석 판재를 제조하는 방법을 개시하고 있다.

또한, 일본 특개평 제3-45542호에서는 무기 충전물의 표면을 실란커플링제로 처리하여 적용하는 방법(일본 특허 평 3-45542)을 개시하고 있다.

그러나, 상기 방법들은 별도의 공정이 추가되어야 하기 때문에 제조 공정이 복잡해지며 제조 원가가 상승되는 결점이 있다.

반복되는 가열-냉각에 의한 크랙은 무기 충전물과 아크릴 수지와의 계면 결합력이 상대적으로 약하기 때문에 발생하며, 또한, 무기 충전물과 결합하고 있는 아크릴계 수지 고분자의 연성(ductility)이 부족한 것에 기인한다. 따라서 이러한 계면 결합력을 증가시키고 무기충전물에 결합한 수지고분자의 연성을 향상시킴으로써 궁극적으로는 인조대리석 판재의 내크랙성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 아크릴계 수지 및 무기 충전물로 이루어진 수지 시럽에 수산화 관능기를 포함한 하이드록시 알킬 사슬을 분자 구조내에 갖는 기능성 단량체를 첨가함으로써, 무기충전물과 아크릴계 수지간의 결합력 및 수지 고분자의 연성을 증가시켜 내크랙성이 향상된 인조대리석 판재용수지 조성물을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 무기 충전물과 아크릴 수지와의 계면 결합력이 향상된 인조대리석 판재용 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 무기 충전물과 결합하고 있는 아크릴계 수지 고분자의 연성(ductility)이 향상된 인조대리석 판재용 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고온 및 저온이 반복되는 환경에서도 내크랙성이 우수한 인조대리석 판재용 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기의 목적 및 기타의 목적들은 하기 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명의 인조대리석 판재용 수지 조성물은 (A) 아크릴계 수지, (B) 수산화 관능기를 포함한 하이드록시 알킬 사슬을 갖는 기능성 단량체, (C) 무기충진제 및 (D) 가교제를 포함한다. 이들 각각의 성분에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.

(A) 아크릴계 수지

상기 아크릴계 수지는 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 아크릴계 단량체에 이들의 중합물인 아크릴중합물이 용해되어 있는 수지 시럽이다. 상기 수지 시럽은 아크릴 단량체 함량 65-85 중량%, 아크릴 중합물 함량 15-35 중량%의 중량비로 제조된다.

(B) 수산화 관능기를 포함한 하이드록시 알킬 사슬을 갖는 기능성 단량체

본 발명의 수산화 관능기를 포함한 하이드록시 알킬 사슬을 갖는 기능성 단량체는 하기 화학식 1로 표시된다.

[화학식 1]

(상기 식에서 R₁은 CH₂CH₂또는 CH₂CH(CH₃)이고; R₂은 H 또는 CH₃이며; n은 2≤n≤6임)

상기 수산화 관능기를 포함한 하이드록시 알킬 사슬을 갖는 기능성 단량체의 구체적인 예로는 하이드록시 에틸 아크릴레이트, 하이드록시 프로필 아크릴레이트,하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시 프로필 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명의 수산화 관능기를 포함하고 폴리알킬렌 사슬을 갖는 기능성 단량체는 무기 충전물과 아크릴계 수지에 각각 결합을 형성함으로써, 계면 결합력을 증가시키고 분자구조내 폴리알킬렌 사슬 때문에 수지 연성이 증가하여 궁극적으로는 내크랙성이 향상되는 것으로 생각된다.

특히 이들 화합물은 기존의 실란계 커플링제 등과 달리, 단순히 수지 시럽에 첨가하여 사용하는 것만으로도 우수한 효과를 나타낸다.

상기 기능성 단량체는 수지 시럽 전체에 대하여 0.5 내지 3 중량부 첨가하는 것이 좋다. 3 중량부를 초과하여 첨가할 경우, 제조시에 변형이 심해지며, 0.5 중량부 미만으로 첨가할 경우, 첨가 효과가 나타나지 않는다.

(C) 무기 충진제

본 발명에 사용되는 무기 충전물은 평균 입자 크기가 5-80 ㎛인 수산화 알루미늄을 사용한다. 인조대리석의 특징적인 반투명성을 나타내기 위해서는 상술한 아크릴 수지 시럽 100 중량부에 대해서 100 내지 200 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.

(D) 가교제

본 발명에서 사용되는 가교제는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트와 같이 분자내에 2-3 개의 이중결합을 포함하는 다관능성 단량체를 사용하며, 수지 전체에 대하여 0.5 내지 5 중량부의 범위로 첨가된다.

(E) 중합 개시제

상기 중합 개시제로는 벤조일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 부틸 하이드로퍼옥사이드, 큐밀 하이드로퍼옥사이드 등의 과산화물, 또는 아조비스이소부틸로니트릴 등의 아조 화합물이 사용된다. 본 발명에서는 중합개시제를 아크릴 수지에 대하여 0.1 내지 3 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

폴리 메틸 메타크릴레이트가 메틸 메타크릴레이트에 21 중량% 용해되어 있는 수지 시럽 2kg에 하이드록시 에틸 메타크릴레이트 40g을 첨가하여 충분히 교반, 용해시키고 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트 60g, 중합 개시제로서 벤조일 퍼옥사이드 12g을 용해시켰다. 이어서 평균 입자 크기 40 마이크론의 수산화 알루미늄 3kg을 넣고 교반하여 균일하게 분산시켰다.

균일하게 분산시킨 상기의 혼합물을 20분간 진공방법으로 기포를 제거한 다음 600㎜×300㎜×15㎜ 크기의 유리 몰드에 주형하여 90℃열풍 오븐에서 경화시켰다.

경화반응이 완료된 후 상온까지 냉각시켜 물성시편을 제조하였다.

실시예 2

하이드록시 에틸 메타크릴레이트 대신에 하이드록시 프로필 메타크릴레이트 40g을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

실시예 3

하이드록시 에틸 메타크릴레이트 대신에 하이드록시 프로필 아크릴레이트 40g을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

비교실시예 1

하이드록시 에틸 메타크릴레이트를 첨가하지 않고, 메틸 메타크릴레이트 모노머 40g을 더 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

비교실시예 2

하이드록시 에틸 메타크릴레이트를 6g으로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교실시예에서 제조된 시편의 내크랙성을 평가하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 내크랙성은 하기의 방법으로 평가되었다.

※ 내크랙성 평가벙법 : 시편의 중앙에 100㎜×100㎜의 정사각형 구멍을 내고 구멍의 주위만을 적외선 히터로 반복하여 가열 및 냉각하되 2시간 동안 가열한 다음 상온까지 냉각하는 것을 1회로 하여 구멍의 한 모서리에 크랙이 발생할 때까지 반복하였다. 단, 가열시에 정사각형 구멍의 한변에서 1㎝떨어진 곳의 온도가 95℃에 도달하면 이 온도를 유지하였다. 내크랙성은 크랙이 발생하기 전까지의 가열-냉각 반복 횟수로 측정되었다.

	실시예	비교실시예
	1	2	3	1	2
(A) 아크릴계 수지	100	100	100	100	100
(B)	하이드록시 에틸 메타크릴레이트	2	-	-	-	0.3
	하이드록시 프로필 메타크릴레이트	-	2	-	-	-
	하이드록시 프로필 아크릴레이트	-	-	2	-	-
(C) 무기충진제	150	150	150	150	150
(D) 가교제	3	3	3	3	3
내크랙성	54	64	60	8	10

상기 표1의 결과로부터, 하이드록시 알킬 아크릴레이트나, 하이드록시 알킬 메타크릴레이트를 수지 시럽에 첨가할 경우, 가열-냉각의 반복에 의한 내크랙성이 현저하게 향상된다는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 아크릴계 수지 및 무기 충전물로 이루어진 수지 시럽에 수산화 관능기를 포함한 하이드록시 알킬 사슬을 분자 구조내에 갖는 기능성 단량체를 첨가함으로써, 무기충전물과 아크릴계 수지간의 결합력 및 수지 고분자의 연성을 증가시켜 내크랙성이 향상된 인조대리석 판재용 수지 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

1. (A) 아크릴계 수지 100 중량부;

   (B) 하기 화학식 1로 표시되는 수산화 관능기를 포함한 하이드록시 알킬 사슬을 분자 구조내에 갖는 기능성 단량체 0.5 내지 3 중량부;

   [화학식 1]

   (상기 식에서 R₁은 CH₂CH₂또는 CH₂CH(CH₃)이고; R₂은 H 또는 CH₃이며; n은 2≤n≤6임)

   (C) 무기충진제 100 내지 200 중량부; 및

   (D) 가교제 0.5 내지 5 중량부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조대리석 판재용 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 아크릴계 수지(A)는 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 아크릴계 단량체에 이들의 중합물인 아크릴중합물이 용해되어 있는 수지 시럽으로서, 아크릴 단량체 함량이 65-85 중량%, 아크릴 중합물 함량이 15-35 중량%인 것을 특징으로 하는 인조대리석 판재용 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 기능성 단량체(B)는 하이드록시 에틸 아크릴레이트, 하이드록시 프로필 아크릴레이트, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시 프로필 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인조대리석 판재용 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 무기충진제(C)는 평균 입자 크기가 5-80 ㎛인 수산화 알루미늄인 것을 특징으로 하는 인조대리석 판재용 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 가교제(D)는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인조대리석 판재용 조성물.
6. 제1항의 조성물을 사용하여 제조된 인조대리석 판재.