KR100666077B1 - 바코드가 인쇄된 합성수지 바닥재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율이동로봇이 무인작동될 수 있도록 하기 위하여 필요한 데이터를 제공하는 이차원바코드가 인쇄된 합성수지 바닥재를 제공한다.

이를 위한 본 발명에 따른 수평밸런스 유지를 위한 이면층; 하부 발포층 또는 하부 비발포층; 기재층; 및 무늬층과 이 무늬층을 보호하기 위한 투명스킨층과 표면강도유지를 위한 표면처리층을 포함하는 표면층;이 차례로 적층된 구조를 갖는 합성수지 바닥재에 있어서, 서로 다른 데이터를 갖는 바코드가 상기 표면층에 소정의 간격으로 잉크인쇄된 것을 특징으로 한다.

바코드, 이차원바코드, 바코드리더, 바닥재, PVC, QR 코드, 자율이동로봇

Description

바코드가 인쇄된 합성수지 바닥재{Floor composed of synthetic resin with bar code}

도 1은 종래의 RFID 카드가 설치된 바닥재를 단면구조로 나타낸 개략도이다.

도 2은 종래의 이차원바코드가 인쇄된 시트를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 합성수지 바닥재의 단면구조를 나타낸 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따라 네거티브 인쇄된 이차원바코드의 나타낸 개념도이다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 합성수지 바닥재의 단면구조를 나타낸 개략도이다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 합성수지 바닥재의 단면구조를 나타낸 개략도이다.

도 7은 본 발명에 따라 이차원바코드가 인쇄된 합성수지 바닥재를 따라 바코드리더가 이동하며 이차원바코드를 스캔하는 것을 나타낸 개념도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20: 기재층 21: 베이스층

22: 무늬층 23, 23a, 23b: 투명스킨층

24: 표면처리층 25: 하부 발포층 또는 하부 비발포층

26: 이면층 30, 31a, 31b, 41: 바코드

40: 바닥재

본 발명은 이차원바코드가 인쇄된 합성수지 바닥재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자율이동로봇이 무인작동될 수 있도록 하기 위하여 필요한 데이터를 제공하는 바코드가 인쇄된 합성수지 바닥재에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 오피스텔 및 관공서 등에는 바닥면의 외관향상을 위한 비닐장판, 마루, 타일 등과 같은 바닥재가 설치하는데, 최근에는 홈 오토메이션(Home Automation)의 일환으로 바닥재에 위치정보가 엔코딩된 이차원바코드층을 형성하고 바코드리더기가 장착된 자율이동로봇이 이러한 바코드의 정보를 이용하여 무인작동될 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있다.

일례로, 바닥재 등의 내부에 RFID(Radio frequency ID) 카드가 내장됨으로써, 자율이동로봇이 상기 RFID 카드로부터 절대좌표에 대한 정보를 받고 이 절대좌표로부터 상대좌표, 이동방향, 거리등을 신속하고 정확하게 연산할 수 있는 기술이 알려져 있으며, 이 기술은, 도 1에 도시된 것처럼, RFID 카드(1a, 1b, 1c)가 다층의 구조를 갖는 바닥재(2)의 내부 선택된 곳에 매설되는 구성을 갖는다.

이렇게 RFID 카드(1a, 1b, 1c)를 이용한 경우, RFID 카드(1a, 1b, 1c)의 분 포 밀도에 따라 자율이동로봇(3)의 위치 및 방향 인식의 정밀도가 결정되는데, RFID 카드(1a, 1b, 1c)의 분포밀도가 지나치게 낮으면 자율이동로봇(3)의 정밀한 위치 및 방향인식은 기대할 수 없고, RFID 카드(1a, 1b, 1c)의 분포 밀도가 지나치게 높으면 각 RFID 카드에서 출력되는 RF신호들 사이의 상호간섭에 의해 고유번호의 판독에 오류가 발생할 수 있다.

따라서, 오류가 발생하지 않도록 하기 위해서는 RFID 카드(1a, 1b, 1c)의 매설 분포 밀도를 적절한 범위로 제한하는 것이 좋은데, 이 제한은 RFID 카드를 이용한 위치 및 방향 인식방법의 정밀도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 뿐만 아니라, RFID 카드(1a, 1b, 1c)를 이용한 방법에서는 방향을 인식하기 위해서는 RFID 카드리더(4)가 내장된 자율이동로봇(3)이 적어도 두 개 이상의 RFID 카드를 동시에 인식해야 하는데 RFID 카드의 분포 밀도가 충분히 높지 않으면 방향을 인식하는 것이 곤란하게 된다.

또한, RFID 카드(1a, 1b, 1c)가 매설된 장소에 자기장을 흡수하는 물체가 있는 경우에도 오류가 발생할 수 있다.

특히, RFID 카드(1a, 1b, 1c)를 이용한 방법은 RFID 카드(1a, 1b, 1c)를 마루 바닥재의 내부에 매설해야 하므로 제조 공정이 불편하게 되는 문제점이 있었다.

아울러, RFID 카드(1a, 1b, 1c)를 넓은 면적에 사용할 경우 다수개의 RFID 카드가 사용되어야 함으로써, 자율이동로봇(3)을 운영하는 데에 있어 고가의 설치비용이 지출됨은 물론 유지 보수시에도 파손의 주의가 필요하며 고가의 유지보수비가 지출되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, RFID 카드(1a, 1b, 1c) 및 이 RFID 카드를 인식하는 RFID 카드리더(4)는 고가의 부품으로서, 마루 바닥재 및 자율이동로봇(3)의 원가를 상승시키게 되는 문제점을 갖는다.

이러한 단점을 보완하기 위하여, 별도의 시트에 데이터를 갖는 이차원바코드층을 형성하고 바코드리더기가 장착된 자율이동로봇이 이러한 이차원바코드의 정보를 이용하여 무인작동될 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있다.

이는 도 2에 도시된 것처럼, 이차원바코드(11)가 시트(10)에 종횡방향으로 일정간격으로 배열되고 그 각각의 이차원바코드(11)는 서로 다른 데이터, 예컨대 좌표값을 가짐으로써 좌표계로 기능한다. 즉, 바코드리더(미도시)는 이차원바코드로부터 절대좌표를 획득하고 이러한 절대좌표로부터 상대좌표를 연산하고 나아가 이동방향 및 거리 등을 연산하게 된다.

그러나, 이렇게 이차원바코드(11)가 시트(10)에 형성된 경우, 바닥재 등에 사용되려면 시트(10)의 이면에 접착층이 구비되어야 하는데, 시트와 바닥재의 연신율이 서로 다른 경우 시트가 바닥재에서 분리되거나 이동하는 등 이차원바코드의 위치가 변화되는 문제점을 갖는다.

또한, 이차원바코드는, 도 2에 도시된 바와 같이, 니폰덴소 아이디 시스템(Nippondenso ID System)에서 개발된 QR 코드(Ouick Response Code)가 주로 사용된다. 사각형 모양의 QR 코드는 용이한 식별을 위하여 모서리에 3개의 파인더를 가지며, 검정색으로 표시된 부분이 데이터를 갖는 부분이다.

현재 개발되고 있는 이차원바코드용 형광잉크에 대하여 살펴보면, 형광잉크 는 유기염료 또는 안료에 우레탄계, 비닐계, 아크릴계, 변성 아크릴계 수지와 기타의 첨가제가 포함되며, 유색으로 사용하거나 육안에 의해서는 이차원바코드가 식별되지 않도록 무색으로 사용된다. 다만, PVC 바닥재의 특성상 표면에 인쇄된 무늬층의 미관을 해치지 않도록 무색의 투명한 형광잉크가 주로 사용된다.

그러나 이러한 유기염료 또는 유기안료를 사용하여 이차원바코드를 인쇄하는 경우에는, 내광성 및 내열성이 저하되며 그 유기염료 또는 안료에 포함되는 수지의 종류에 따라 변색이 되어 바닥재의 미관을 해치는 문제점이 있었다. 여기서 내광성이란 인쇄된 이차원바코드가 자연광이나 바코드리더에 의해 발광되며 점차 발광성이 약해지지 않는 능력을 말하는 것으로, 바닥재는 그 사용기간이 평균 5년 정도로 길지만 유기염료를 사용한 이차원바코드는 내광성이 약해 그 수명이 1년 정도로 짧은 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 바닥재로부터 쉽게 분리되지 않으며 표면마모 또는 열변형이 되지 않는 바코드를 갖는 합성수지 바닥재를 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 내광성이 우수하여 사용수명을 획기적으로 연장시킨 바코드를 갖는 합성수지 바닥재를 제공한다.

또한 바코드리더기에 의한 인식률이 향상된 바코드를 갖는 합성수지 바닥재를 제공한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바코드가 인쇄된 합성수지 바닥재는, 수평밸런스 유지를 위한 이면층; 하부 발포층 또는 하부 비발포층; 기재층; 및 무늬층과 이 무늬층을 보호하기 위한 투명스킨층과 표면강도유지를 위한 표면처리층을 포함하는 표면층;이 차례로 적층된 구조를 갖는 합성수지 바닥재에 있어서, 서로 다른 데이터를 갖는 바코드가 상기 표면층에 소정의 간격으로 잉크인쇄된 것을 특징으로 한다.

상기 바코드는 이차원바코드인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 네거티브 인쇄된다.

또한, 잉크는 투명한 것이 바람직하며, 상기 바코드의 잉크인쇄에 사용되는 잉크의 안료에는 무기계 형광 또는 축광안료가 사용되며, 적외선 또는 자외선 파장대에서 발광되는 것이 사용된다.

상기 바코드는 상기 무늬층 위에 인쇄되거나, 상기 투명스킨층 위에 인쇄되거나, 상기 투명스킨층이 다중코팅되는 중에 인쇄되어 상기 투명스킨층의 내부에 배치될 수 있다.

상기 바코드는 실사출력, 그라비아 인쇄, 전사 인쇄, 마킹기 인쇄 중 어느 하나의 방법을 사용하여 인쇄되며, 상기 기재층 위에는 발포층 또는 비발포층이 적층될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바코드가 인쇄된 PVC 바닥재에 대하여 살펴본다. 본 실시예에서는 이차원바코드를 중심으로 설명한다.

제 1 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 통상 '륨' 또는 '매트'로 불리워지는 PVC 바닥재는 기재층(20)의 상부에 베이스층(21), 무늬층(21), 투명스킨층(22) 및 표면처리층(23)이 차례로 적층되며, 기재층(20)의 하부에는 이면층(26), 하부 발포층 또는 하부 비발포층(2)이 차례로 적층되어 있는 구조로 이루어져 있다. 여기서 기재층(20)의 상부에 적층되는 베이스층, 무늬층, 투명스킨층 및 표면처리층은 바닥재의 무늬가 형성되고 이러한 무늬를 보호하기 위한 층으로서 표면층이라 하며, 베이스층(21)과 이면층(26)은 경우에 따라 형성되거나 생략된다.

기재층(20)은 바닥재의 기재가 되는 층으로서 유리섬유, 모조지 또는 광물질 종이 등의 기재 위에 중합도 1000∼1500인 염화비닐수지 100중량부를 기준으로 가소제 10∼100중량부, 안정제 1∼20중량부, 안료 1∼20중량부, 충전제인 중탄산칼슘 1∼200중량부 및 기타 첨가제를 혼합하여 졸을 침적한 다음 150∼230℃에서 겔링하여 제조된다. 특히 기재층은 유리섬유 내에 PVC 페이스트상 수지를 졸상태로 만들어 함침시켜 베이스화하는 것이 최근의 추세인데, 이를 유리섬유 함침층 또는 기재함침층이라 지칭하기도 한다.

베이스층(21)은 기재층(20) 상부에 쿠션감을 부여하기 위한 발포층으로 구성되거나 경도를 부여하기 위한 비발포층으로 구성된다.

무늬층(22)은 베이스층(21) 상부에 형성되거나 베이스층이 생략된 경우에는 기재층(20)에 형성되는데, 유성잉크 또는 수성잉크를 이용하여 그라비아 인쇄, 전사인쇄되거나 또는 칩(chip layer)층으로 형성된다. 여기서 칩층은 인쇄에 의하여 도포되는 것이 아니라 합성수지의 굴곡을 이용하여 무늬를 띄도록 한 것이다.

투명 스킨층(23)은 무늬층(22)에 투명도를 향상시키고 내구성을 부여하여 인쇄된 무늬를 보호하기 위한 층으로서, 투명 스킨층의 조성물을 무늬층 상부에 0.1∼1.5mm의 두께로 졸(sol) 코팅 후, 150∼230℃의 온도로 오븐 또는 드럼에서 열을 가하여 겔화시켜 형성시키거나, 이미 캘린더(calender)에서 가공된 0.1∼1.5mm의 투명시트를 열 또는 졸 합판한다.

표면처리층(24)은 PCV바닥재의 표면강도 향상시키고, 내오염성을 개선하여 청소가 용이하도록 하기 위한 투명층으로서, 표면처리층의 조성물을 투명 스킨층(23)의 상부에 에어나이프 코팅 또는 메쉬롤코팅한 다음 건조하여 형성시킨다. 주로 UV도료 코팅층이 사용된다.

하부 발포층 또는 하부 비발포층(25)은 서로 선택관계에 있는 것으로 륨과 같이 쿠션감을 주기 위해서는 하부 발포층이 형성되며, 매트와 같은 바닥재에는 하부 발포층 대신 하부 비발포층이 형성된다.

이면층(26)은 시공성 및 투명스킨층과의 관계에서 바닥재의 발란스를 제공하기 위하여 형성시키는 층으로서, 중합도 1000∼2000인 염화비닐수지 100중량부를 기준으로 가소제로 10∼120중량부, 안료 1∼20중량부, 안정제 1∼20중량부, 탄산칼슘 1∼200중량부 및 기타 첨가제를 혼합하여 졸을 코팅한 후, 150∼230℃에서 겔링하여 형성되거나 칼렌더(calender)로 가공된 합성수지 시트, 직포, 부직포, 칩층 등으로 구성된다.

바코드(30)는 무늬층(22) 위에 인쇄되는데, 무늬층 형성시 바인더의 양을 조절하여 무늬층 상에 바코드(30)가 번짐현상 없이 직접인쇄되도록 하는 것이 바람직 하며, 경우에 따라서는 바코드의 인쇄를 위하여 무늬층의 표면에 대한 별도의 후공정으로 무늬층에 프라이머층을 형성시킬 수 있다.

이러한 바코드는, 종래의 기술에서 설명된 바와 같이, 바닥재 위를 이동하는 자율이동로봇에 대하여 좌표계로 기능할 수 있도록 종횡방향으로 일정간격으로 배열되며 각각 서로 다른 데이터, 예컨대 좌표값을 갖는다. 바코드(30)의 상부에 적층되어 있는 투명스킨층(23)과 표면처리층(24)은 투명층으로서, 자율이동로봇에 장착된 바코드리드에 의한 바코드의 인식이 방해하지 않으며 오히려 바코드(30)가 바닥재에 가해지는 표면스크래치나 열 등에 의하여 쉽게 손상되지 않도록 보호하는 기능을 한다.

또한, 이러한 바코드(30)는 바닥재를 이루는 무늬층(22)에 인쇄되는 것이므로 종래와 같이 접착용 시트를 바닥재와 접착함에 따라 발생되는 문제점이 해소된다.

바코드(30)의 인쇄방법으로는 실사출력, 그라비아 인쇄, 전사 인쇄, 마킹기(산업용 잉크젯 프린터) 인쇄 등이 사용되는데, 사용되는 잉크로는 유기염료계 형광잉크를 사용할 수도 있겠으나 바람직하게는 무기계 형광 또는 축광안료를 용제와 혼합한 잉크를 사용한다.

무기계 형광 또는 축광안료를 포함한 잉크의 조성은 무기계 형광 또는 축광안료, 우레탄계, 비닐계, 아크릴계, 변성 아크릴계 수지를 사용할 수 있으며 침전방지 및 분산성의 향상, 기포제거의 용이성을 위해 첨가제가 포함되어지며, 용제류 또는 모노머를 포함하고, 수지 및 기타 첨가제의 내광성 및 내열성을 향상시키기 위하여 자외선 흡수제, 차단제, 산화방지제 등을 포함한다.

이러한 무기계 형광잉크는 무색으로서 인쇄된 상태에서 육안에 의해 식별되지 않도록 하며, 적외선 및 자외선 파장대에서 발광되는 재료를 사용하도록 한다. 인쇄된 무늬의 미감을 해치지 않도록 하기 위함이다.

이차원바코드는 도 4의 (a)와 같이 통상적인 방식과 같이 인쇄될 수 있으나, 도 4의 (b)와 같이 네거티브(Negative) 인쇄될 수 있다. 여기서 통상적인 방식의 인쇄란, 정보를 표현하는 이미지(31a)를 직접 인쇄하는 포지티브(Positive) 인쇄방식을 말하며, 이에 대하여 네거티브 인쇄는 이미지(31a) 대신 배경(31b)을 인쇄하여 이미지(31a)가 배경(31b)에 의해 표현될 수 있도록 하는 인쇄방식을 말한다.

도 4에 도시된 이차원바코드는 유색의 잉크로 인쇄된 것 같이 검정색으로 표현되어 있으나, 본 발명에서는 무색의 무기계 형광잉크를 사용하여 인쇄된 것으로 실제로는 육안으로 식별되지는 않으며 이차원바코드의 검정색은 형광잉크가 인쇄된 부분인 것으로 가정한다. 이와 같이 이차원바코드가 네거티브 인쇄된 경우에는 바코드리더에 의한 인식률 현저히 향상되는 것으로 나타났다. 이는 이미지(31a)가 배경(31b)에 의해 표현됨으로써 이차원바코드에 뚜렷한 경계부가 발생되기 때문인 것으로 판단된다. 도 4에 예시된 이차원바코드는 QR 코드이다.

제 2 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 바코드(30)는 투명스킨층 (23)위에 인쇄될 수 있다.

제 3 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 바코드(30)는 투명스킨층이 다중코팅되는 중에 인쇄되어 상기 투명스킨층의 내부에 배치될 수 있다. 투명스킨층이 2회에 걸친 도포되어 하부 투명스킨층(23b)과 상부 투명스킨층(23a)으로 구성된 경우, 바코드(30)는 하부 투명스킨층(23b)에 인쇄된다. 이때 상하부 투명스킨층(23a, 23b)은 필요에 따라 다른 조성물로 도포될 수 있다.

제 2 실시예와 제 3 실시예에서 바코드(30)가 형성된 위치를 제외한 이외의 사항은 제 1 실시예에서와 동일하다.

도 7을 참조하여, 위와 같은 바코드가 인쇄된 PVC 바닥재의 사용례를 살펴본다.

도 7에 도시된 바와 같이, 바닥재(40)의 표면층에 인쇄되어 종횡방향으로 일정한 규칙을 따라 배열되는 바코드(41)는 그 위를 이동하는 자율이동로봇(미도시) 장착된 바코드리더(42)에 의해 인식되며, 바코드리더는 이러한 바코드(41)의 데이터를 이용하여 이동거리 및 방향을 판단하게 된다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 바코드가 인쇄된 합성수지 바닥재에 따르면, 바코드가 바닥재를 구성하는 표면층에 직접 인쇄되므로 바닥재로부터 쉽게 분리되지 않는다

또한 바코드는 표면층 내에 배치되므로 표면마모 또는 열에도 쉽게 손상되지 않는다.

또한 바코드를 인쇄하기 위한 잉크로서 무기계 형광 및 축광안료를 사용하므로 열에 강하며 내광성이 우수하다.

또한 바코드가 네거티브 인쇄되어 바코드리더기에 의한 인식률이 향상된다.

Claims (11)

1. 하부 발포층 또는 하부 비발포층; 기재층; 및 무늬층을 포함하는 표면층;이 차례로 적층된 구조를 갖는 합성수지 바닥재에 있어서,

   상기 표면층에는, 서로 다른 데이터를 갖는 이차원바코드가 일정간격으로 네거티브 인쇄된 바코드층이 설치된 것을 특징으로 하는 합성수지 바닥재.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 이차원바코드의 잉크인쇄에 사용되는 잉크의 안료에는 무기계 형광 또는 축광안료가 사용되는 것을 특징으로 하는 합성수지 바닥재.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 이차원바코드의 인쇄에 사용되는 잉크는 투명한 것을 특징으로 하는 합성수지 바닥재.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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