(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然石と、前記天然石の一面又は両面に形成され、一つ以上の強化層及び一つ以上の基材層を有する複合補強層と、を含み、
前記基材層は無機基材又は木材を含み、
前記強化層はスクリム形態の補強繊維層又は繊維強化プラスチック層を含み、
前記複合補強層が、前記基材層の両面に前記強化層を有することを特徴とする天然石複合パネル。
【請求項２】
天然石の厚さが０.５mm〜２０mmであることを特徴とする、請求項１に記載の天然石複合パネル。
【請求項３】
前記補強繊維層は、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、ポリアマイド繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維及びセルロース繊維からなる群から選択された一つ以上の織布、不織布又はスクリムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の天然石複合パネル。
【請求項４】
前記補強繊維層の厚さが０.１mm〜１mmであることを特徴とする、請求項１に記載の天然石複合パネル。
【請求項５】
前記繊維強化プラスチック層は、合成樹脂が含浸された織布、不織布又はスクリムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の天然石複合パネル。
【請求項６】
前記織布、前記不織布又は前記スクリムは、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、ポリアマイド繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維及びセルロース繊維からなる群から選択された一つ以上の織布、不織布又はスクリムであることを特徴とする、請求項５に記載の天然石複合パネル。
【請求項７】
前記合成樹脂は、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びポリ塩化ビニル樹脂からなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項５に記載の天然石複合パネル。
【請求項８】
前記繊維強化プラスチック層の厚さが０.０１mm〜１０mmであることを特徴とする、請求項１に記載の天然石複合パネル。
【請求項９】
前記無機基材がセメントボード、コンクリートボード、ケイ酸カルシウムボード、マグネシウムボード、バーミキュライトボード、陶器質ボード及び磁器質ボードからなる群から選択された一つ以上で、
前記木材が床板、大鋸屑、中密度繊維板、高密度繊維板、ベニヤ板及び合板からなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の天然石複合パネル。
【請求項１０】
前記基材層の厚さが１mm〜３５mmであることを特徴とする、請求項１に記載の天然石複合パネル。
【請求項１１】
天然石と、前記天然石の下部に形成されたスクリム形態の繊維強化プラスチック層と、前記繊維強化プラスチック層の下部に形成された合成樹脂基材層と、前記合成樹脂基材層の下部に形成されたスクリム形態の繊維強化プラスチック層と、を含む天然石複合パネル。
【請求項１２】
一つ以上の強化層及び一つ以上の基材層を接合して複合補強層を製造し、
前記製造された複合補強層を天然石の一面又は両面に接合することを含む、請求項１から１１のうちいずれか一つの項による天然石複合パネルの製造方法。
【請求項１３】
天然石の一面又は両面に強化層又は基材層を接合して積層物を製造し、
前記製造された積層物の一面又は両面に強化層又は基材層を追加で接合することを含む、請求項１から１１のうちいずれか一つの項による天然石複合パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非常に薄く構成される場合にも優れた強度を有し、軽量性、取り扱い性、施工性及び経済性などに優れた天然石複合パネル及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、所得水準が上昇し、インテリアに対する消費者の欲求が増加しながら、特に、天然大理石を使用した各種インテリア素材に対する関心が増加しつつある。ところが、天然大理石は、非常に高価であり、かつ重すぎるので、経済性及び施工性が低い装飾材である。また、天然石素材は、硬度は高いが、弾性が低いので、施工又は使用時に外部から加えられる衝撃によって割れやすいという問題も有している。
【０００３】
したがって、天然石を建築用内／外装材として使用するときは、大理石自体の費用の他にも、施工費用が多くかかるだけでなく、施工も非常に難しく、施工又は使用時に加えられる衝撃によって容易に破損するという問題がある。
【０００４】
このような短所を解決するために、大理石及びセラミックスタイルなどを複合したタイル製品が開発されたことがある。しかし、これら製品によれば、軽量性の問題はある程度解決されたが、衝撃による割れ及び大理石層の剥離などの不良問題が持続的に生じている。
【０００５】
一方、特許文献１は、天然大理石及び前記天然大理石の一面に付着された補強部材を含み、前記補強部材がセメント、砂及び水を含む液状モルタル又は発泡合成樹脂で構成される装飾パネルを開示する。また、特許文献２は、天然石材層及び支持シート層が接着剤によって結合された複合タイルを開示しており、前記支持シートがシリカ、セメント、砂、セルロース繊維、安定化剤及び撥水剤を含む複合タイルを開示する。
【０００６】
前記技術で開示されたもの以外にも、補強材としての使用が考慮される素材には、鉄、アルミニウム又は銅などの金属素材や、アクリル、エポキシ又はポリエステルなどのプラスチック素材などがある。しかし、現在まで知られた補強素材は、補強効果自体が微々たるものであるか、又はインテリア効果を示す天然石層から容易に剥離されるので、衝撃に対する十分な強度を提供することができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】大韓民国公開特許第２００６―０００４３８５号
【特許文献２】大韓民国公開特許第２００２―００４１４０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、非常に薄く構成される場合にも優れた強度を有し、軽量性、取り扱い性、施工性及び経済性などに優れた天然石複合パネル及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、天然石と、前記天然石の一面又は両面に形成され、一つ以上の強化層及び一つ以上の基材層を有する複合補強層と、を含み、前記基材層は無機基材又は木材を含み、前記強化層は補強繊維層又は繊維強化プラスチック層を含み、前記複合補強層が、前記基材層の両面に前記強化層を有することを特徴とする天然石複合パネルを提供する。
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するための更に他の手段として、天然石と、前記天然石の下部に形成された繊維強化プラスチック層と、前記繊維強化プラスチック層の下部に形成された合成樹脂基材層と、前記基材層の下部に形成された繊維強化プラスチック層と、を含む天然石複合パネルを提供する。
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するための更に他の手段として、一つ以上の強化層及び一つ以上の基材層を接合して複合補強層を製造し、前記製造された複合補強層を天然石の一面又は両面に接合することを含む天然石複合パネルの製造方法を提供する。
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するための更に他の手段として、天然石の一面又は両面に強化層又は基材層を接合して積層物を製造し、前記製造された積層物の一面又は両面に強化層又は基材層を追加で接合することを含む天然石複合パネルの製造方法を提供する。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明では、強化層及び基材層を含む複合補強層で天然石を補強し、パネルに含まれる天然石の厚さを薄く構成しながらも、優れた強度を与えることができる。これによって、本発明では、衝撃に対する優れた抵抗性を有しながらも、軽量性、取り扱い性、施工性及び経済性などに優れた天然石複合パネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一態様に係る天然石複合パネルの断面図である。
【図２】本発明の一態様に係る天然石複合パネルの断面図である。
【図３】本発明の実施例のパネルに対して曲げ強度を測定する過程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施例は、天然石と、前記天然石の一面又は両面に形成され、一つ以上の強化層及び一つ以上の基材層を有する複合補強層と、を含む天然石複合パネルに関するものである。
【００１７】
以下、本発明の一実施例に係る天然石複合パネルをより詳細に説明する。
【００１８】
本発明で使用される天然石の具体的な種類は特別に限定されず、インテリア素材として使用されるあらゆる天然石が使用可能である。使用可能な天然石の代表的な例としては、各種大理石素材を挙げることができる。上述したように、インテリアパネルに天然石素材を含ませる場合、既存の技術では、天然石自体の低い弾性などにより、これを薄型でパネルに適用するのが不可能であった。しかし、本発明では、天然石を非常に薄型にしながらも、実際の使用及び施工時に十分な強度をパネルに与えることができる。
【００１９】
これによって、本発明において、前記天然石の厚さは、０.５mm〜２０mm、望ましくは０.５mm〜１０mm、より望ましくは３mm〜５mmである。天然石の厚さが０.５mm未満であれば、パネル全体の強度が低下するおそれがあり、天然石の厚さが２０mmを超えれば、軽量性、加工性、経済性及び／又は取り扱い性などが低下するおそれがある。
【００２０】
本発明のパネルは、前記のような天然石の一面又は両面に形成され、天然石の強度を補強する複合補強層を含む。本発明で使用する用語「複合補強層」は、一つ以上の強化層及び一つ以上の基材層が互いに積層されて形成される層を意味し、このとき、前記強化層及び基材層の数、積層順序及び形態は特別に制限されない。
【００２１】
一方、本発明で使用する用語「強化層」は、補強繊維層又は繊維強化プラスチック層が単独で又は２層以上積層されて形成されたり、又は、前記二種類の層が複合されて形成される層を意味する。本発明において、前記二種類の層が複合されて強化層を形成するとき、前記補強繊維層及び繊維強化プラスチック層の数、積層順序及び形態は特別に制限されない。
【００２２】
本発明で使用される補強繊維層の例としては、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、ポリアマイド繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維又はセルロース繊維の一種又は二種以上を挙げることができ、このうちガラス繊維が多少望ましいが、これに制限されることはない。本発明において、前記補強繊維は、織布又は不織布形態のシート又はスクリム形態で含まれ、このうち、スクリム形態の補強繊維層がより望ましい。本発明で使用する用語「スクリム形態」は、補強繊維層を構成する繊維が網形態からなるシート（網状シート）を意味する。このように、補強繊維としてスクリム形態のシート（例えば、ガラス繊維スクリム）を使用する場合、パネルを構成する各層の接着に使用される接着剤が、スクリム形態の補強繊維の網間に通過して一体化されることによって、各層間の界面接着力を向上させ、パネル全体に優れた耐久性を与えることができる。本発明において、このようにスクリム形態の補強繊維層を使用する場合、前記補強繊維層で1平方インチ当たりに含まれた格子状の穴の個数は１０メッシュ〜２２０メッシュであることが望ましいが、これに制限されることはない。
【００２３】
本発明において、前記補強繊維層の厚さは、０.１mm〜１mmの範囲内であることが望ましい。前記厚さが０.１mm未満であれば、補強効果が微々たるものになるおそれがあり、前記厚さが１mmを超えれば、パネルの取り扱い性及び／又は経済性が低下するおそれがある。
【００２４】
本発明の強化層は、上述した補強繊維層と共に又は単独で繊維強化プラスチック層を含むことができる。本発明で使用する用語「繊維強化プラスチック層」は、ガラス繊維、炭素繊維又は合成繊維などの強化材を合成樹脂に含浸及び硬化させて製造された複合層であって、機械的強度及び耐熱性などを向上させた「補強繊維含有プラスチック層」を意味する。具体的に、本発明で使用する繊維強化プラスチックは、合成樹脂が含浸された織布、合成樹脂が含浸された不織布、又は合成樹脂が含浸されたスクリムを含むことができる。
【００２５】
本発明において、繊維強化プラスチックに含まれる織布、不織布又はスクリムの種類は特別に限定されず、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、ポリアマイド繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維及びセルロース繊維からなる群から選択された一つ以上の繊維で構成される織布、不織布又はスクリムを使用することができる。また、繊維強化プラスチックに含まれる合成樹脂の種類も特別に限定されず、例えば、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びポリ塩化ビニル樹脂を使用することができる。
【００２６】
本発明において、前記繊維強化プラスチック層の厚さは、０.０１mm〜１０mm、望ましくは０.０１mm〜２mmである。前記厚さが０.０１mm未満であれば、天然石の補強効果が低下するおそれがあり、前記厚さが１０mmを超えれば、パネルの取り扱い性が低下するおそれがある。
【００２７】
また、本発明の複合補強層は、前記強化層と共に基材層を追加で含む。このように、強化層及び基材層を複合して使用することによって、前記強化層及び基材層のうちいずれか一つを単独で使用したときに比べて、衝撃による天然石の飛散防止及び衝撃吸収効果などを著しく改善することができる。
【００２８】
前記基材層は、無機基材、合成樹脂基材又は木材などを単独で又は混用して構成することができる。このときに使用可能な無機基材としては、セメントボード、コンクリートボード、ケイ酸カルシウムボード、マグネシウムボード、バーミキュライトボード、陶器質ボード及び磁器質ボードからなる群から選択された一つ以上を挙げることができ、合成樹脂基材としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアマイド、ポリスチレン、ポリウレタン及びポリカーボネートからなる群から選択された一つ以上の樹脂の発泡体又は非発泡体を挙げることができ、木材としては、床板、大鋸屑、ＭＤＦ（中密度繊維板、Ｍｅｄｉｕｍ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｉｂｅｒｂｏａｒｄ）、ＨＤＦ（高密度繊維板、Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｉｂｅｒｂｏａｒｄ）、ベニヤ板及び合板からなる群から選択された一つ以上を挙げることができるが、これに制限されることはない。
【００２９】
複合補強層に含まれる前記基材層の厚さは、１mm〜３５mm、望ましくは１mm〜２０mmである。前記厚さが１mm未満であれば、基材による補強効果が低下するおそれがあり、前記厚さが３５mmを超えれば、パネルの取り扱い性、軽量性及び施工性などが低下するおそれがある。
【００３０】
前記のような各素材で構成される本発明の複合パネルは、多様な積層構造を有することができ、特別に制限されることはない。例えば、本発明の複合パネルは、図１に示すように、天然石１０、強化層２０及び基材層３０が順次積層された構造を有することができる。
【００３１】
本発明の天然石複合パネルが前記のような構造で形成される場合、前記強化層２０は、ガラス繊維スクリム層であることが望ましい。このように、強化層２０がガラス繊維スクリム層で形成される場合、パネル構成時に基材層と天然石層との接着に使用された接着剤が、ガラス繊維スクリムの網状構造を通過して一体化されることによって、複合パネルの各層間の界面接着力を向上させ、優れた耐久性を与えることができる。
【００３２】
また、本発明の天然石複合パネルが前記のような構造で形成される場合、前記基材層３０は、上述したような所定の無機基材であることが望ましい。このように、ガラス繊維スクリム及び無機基材を複合して補強層を形成する場合、本発明のパネルに優れた強度、寸法安定性、施工性及び耐久性などを与えることができる。
【００３３】
一方、本発明のパネルは、図２に示すように、天然石１０と、強化層２０と、前記強化層２０の下部に形成された基材層３０と、前記基材層３０の下部に形成された強化層２０が順次積層された構造を有することができる。
【００３４】
本発明のパネルが前記のような構造で形成される場合、前記強化層２０は繊維強化プラスチック層で、前記基材層３０は合成樹脂基材であることが望ましい。このように、パネルにおいて、合成樹脂基材の両面が繊維強化プラスチック層によって対称的に補強された複合補強層を使用することによって、パネルにより優れた物性を与えることができる。特に、前記繊維強化プラスチック層は、天然石との付着力が多少低い合成樹脂基材を補完し、パネルの各層間の優れた界面接着力を与え、耐久性を向上させることができる。また、前記のように繊維強化プラスチック層が基材の両面に対称的に形成されることによって、全体的に優れた強度、取り扱い性及び施工性などをパネルに与えることができる。
【００３５】
本発明において、前記のような天然石複合パネルを製造する方法は、特別に限定されない。例えば、本発明のパネルは、複合補強層を先に製造した後、製造された複合補強層を天然石の一面又は両面に接合することによって製造することができる。また、場合によって、本発明のパネルは、前記のように複合補強層を先に製造せず、天然石の一面又は両面に、目的とする積層構造によって、強化層及び基材層を順次積層し、最終的に複合補強層を含むパネルを製造することもできる。
【００３６】
すなわち、本発明は、天然石複合パネルを製造する方法の一態様として、一つ以上の強化層及び一つ以上の基材層を接合して複合補強層を製造し、前記製造された複合補強層を天然石の一面又は両面に接合することを含む製造方法に関するものである。
【００３７】
また、本発明は、天然石複合パネルを製造する方法の他の態様として、天然石の一面又は両面に強化層又は基材層を接合して積層物を製造し、前記製造された積層物の一面又は両面に強化層又は基材層を追加で接合することを含む製造方法に関するものである。
【００３８】
本発明において、強化層、基材層及び天然石を互いに接合する方法は、特別に限定されず、例えば、エポキシ系、アクリル系又はウレタン系接着剤などの汎用の接着剤を使用して接合することができる。
【００３９】
また、上述した本発明のパネル製造方法において、複合補強層、又は、天然石の一面又は両面に順次積層される強化層及び基材層の数及び接合順序は、目的とするパネルの積層構造によって決定される。このとき、前記複合補強層、強化層又は基材層は、天然石の一面又は両面に形成されるが、製造効率の観点で両面に同時に形成されることが望ましい。すなわち、このように両面に複合補強層を形成した後、前記天然石の中心を水平方向に切断することによって、１回の工程で二つの複合パネルを製造し、時間的及び経済的効果の向上を図ることができる。また、本発明では、天然石の両面に複合補強層を付着した後、天然石を切断して生成される切断面に再び複合補強層などを付着して切断する過程を繰り返すことによって、一つの天然石の原石を通して複数の複合パネルを製造することができる。
【００４０】
本発明では、前記のような工程を通して複合パネルを製造した後、これを用途に合わせて適切に裁断する工程を追加で行うことができる。このような裁断工程は、円形鋸、ベルト鋸又はウォータージェットなどの設備を使用して行うことができる。例えば、天然石の両面に複合補強層を形成した場合、前記設備を使用して天然石の中心部分を水平に切断し、成形物を両分した後、切断面を研摩し、成形物の厚さを一定に調節しながら光沢を与えることによって仕上げる。また、この過程では、成形物の横面を磨き、製品を目的とする用途に合わせた適切な大きさに裁断する工程を共に行うことができる。
【００４１】
以下、本発明に係る参考例、実施例及び比較例を通して本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲が下記に提示した実施例に制限されることはない。
【００４２】
参考例１．
【００４３】
６００mm×２４００mm×２０mm（幅×長さ×厚さ）サイズの天然大理石の両面に石材用エポキシ系粘着剤を塗布した後、ガラス繊維織布にエポキシ樹脂を１：１の重量比で含浸し、１６０℃の温度と３０ｋｇｆ／cm2の圧力で１時間処理して硬化させた繊維強化プラスチック層（厚さ：１mm）を付着した後、２４時間常温で充分に乾燥させた。引き続いて、前記プラスチック層の一面にエポキシ系接着剤を塗布し、ポリ塩化ビニルシート（厚さ：３mm）を接合した後、再び十分に乾燥させた。引き続いて、前記積層物を固定型円形鋸の刃に通過させ、天然石（大理石）の中間部分を切って両分した。その後、天然石の厚さが約４mmになるように切断面をグラインダで研摩し、引き続いて、ダイヤモンド鋸の刃を用いて所望の大きさに裁断した後、表面をきれいに磨いて光沢を出す過程を経て天然大理石複合パネルを製造した。
【００４４】
参考例２．
【００４５】
６００mm×６００mm×２０mm（幅×長さ×厚さ）サイズの天然大理石の両面に石材用エポキシ系粘着剤を塗布した後、厚さが０.２mmで、1平方インチ当たりに含まれた格子状の穴の個数が６０メッシュであるスクリム形態のガラス繊維シート、及び厚さが９mmである磁器質基材を大理石の両面に順次積層して付着した。引き続いて、前記積層物を２４時間常温で充分に乾燥させた後、固定型円形鋸の刃に通過させ、天然石（大理石）の中間部分を切って両分した。その後、天然石の厚さが約３mmになるように切断面をグラインダで研摩し、引き続いて、ダイヤモンド鋸の刃を用いて所望の大きさに裁断した後、表面をきれいに磨いて光沢を出す過程を経て天然大理石複合パネルを製造した。
【００４６】
実施例３．
【００４７】
参考例１と同一の方式を使用し、繊維強化プラスチック層にポリ塩化ビニルシート（厚さ：３mm）を接合した後、再び前記ポリ塩化ビニルシートの一面に同一の繊維強化プラスチック層を接合する過程を経ることによって、ＰＶＣ基材の両面に繊維強化プラスチック層が補強された複合補強層を含む天然石複合パネルを製造した。
【００４８】
比較例１．
【００４９】
繊維強化プラスチック層を接合した後、ポリ塩化ビニルシートを追加で接合しないことを除いては、参考例１と同一の方法でパネルを製造した。
【００５０】
実験例１．衝撃強度の測定
【００５１】
参考例１及び参考例２で製造された複合パネル及び厚さが２０mmである一般大理石（対照例１）、厚さが３mmである大理石及び厚さが９mmであるタイルを接着した汎用大理石タイル（対照例２）に対して、ＫＳ  Ｆ  ２２２１に基づいて衝撃強度を測定した。具体的には、ＫＳ  Ｌ  ５１００で規定したように砂を厚く積み上げ、その上に試験に使用される試片を積層した後、ナス型鋼製錘（５００ｇ）を、参考例１の場合には試片の１００cmの高さから落下させ、対照例１及び２の場合には試片の５０cmの高さから落下させることによって試片の破断有無を観察し、その結果を下記の表１に記載した。
【００５２】
【表１】
0005681621.tif 000002
【００５３】
前記表１に示すように、試験結果、既存に汎用されている天然石パネルに該当する対照例１及び２の場合、５０cmの高さから落下した錘によって加えられた衝撃によって試片が完全に破損する一方、参考例１及び２の場合、１００cmの高さから落下した錘によって衝撃が加えられた場合にも試片が破損しないので、衝撃強度が著しく改善した点を確認することができた。
【００５４】
実験例２．曲げ強度の測定
【００５５】
参考例１、参考例２及び比較例１で製造されたパネルの曲げ強度を、ＫＳ  Ｆ  １００１及びＫＳ  Ｌ  １００１に規定された内容に基づいて測定した。具体的には、図３に示すように、一定の間隔で置かれた直径１０mmの金属支持棒１上に試験体であるパネル３―１、３―２を置き、前記金属支持棒１間の中心位置で同一形状の加圧棒２で荷重を加え、曲げ強度を測定した。このような試験結果を下記の表２に記載した。
【００５６】
【表２】
0005681621.tif 000003
【００５７】
前記表２の結果によれば、繊維強化プラスチック層及び基材層を同時に含む複合補強層を使用した本発明の参考例１の場合、繊維強化プラスチックのみを使用した場合に比べて約８倍以上の優れた強度を示し、補強繊維層及び基材層を同時に含む複合補強層を使用した参考例２の場合、比較例１に比べて約７倍以上優れた強度を示すことが分かる。
【図１】
0005681621.tif 000004
【図２】
0005681621.tif 000005
【図３】
0005681621.tif 000006