KR100837514B1 - 내후성이 개선된 라텍스 무늬형성층을 포함하는 합성수지계바닥장식재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수 개의 층으로 이루어진 합성수지계 바닥장식재에 있어서, 내후성이 개선된 라텍스를 이용하여 인쇄한 무늬형성층을 포함하는 합성수지계 바닥장식재에 관한 것이다.

본 발명에 따른 바닥재는 염소 및 가소제를 함유하지 않아 다이옥신 등의 환경오염물질을 배출하지 않는 친환경적인 제품으로, 라텍스의 유동성을 이용하여 PVC를 사용하지 않고도 무늬부여를 위한 스크린 인쇄가 가능하도록 하여 미감이나 인테리어 장식적인 측면에서도 손색이 없는 바닥장식재이며, 특히 라텍스를 이용한 무늬형성층의 내후성을 개선시킨 바닥재이다.

바닥장식재, 라텍스(Latex), 무늬형성층, 내후성

Description

내후성이 개선된 라텍스 무늬형성층을 포함하는 합성수지계 바닥장식재{Synthetic resin flooring having latex decorative layer and improved weather resistance}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥장식재의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바닥장식재의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 바닥장식재의 제조공정도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 기재층 20 : 무늬부여용 원단

21 : 상부층 22 : 라텍스 무늬형성층

23 : 무늬부여 후 원단 30 : 하부층

40 : 표면처리층

본 발명은 내후성이 개선된 라텍스 무늬형성층을 포함하는 합성수지계 바닥장식재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염소와 가소제를 포함하는 PVC 플라스티졸 대신 스티렌-아크릴레이트계 라텍스를 이용하여 무늬를 부여함으로써 친환경적이면 서 특히 내후성이 개선된 바닥장식재에 관한 것이다.

일반적인 무늬형성층을 포함하는 바닥장식재(대한민국 등록특허 제143791호)에서 무늬형성층의 재질 및 그 제조공정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

무늬를 형성시키기 위하여 표면층 위에 PVC(Polyvinyl Chloride) 플라스티졸(Plastisol)을 이용하여 로터리 스크린(Rotary Screen) 인쇄공법(이하 R/S 인쇄공법이라 한다)으로 무늬를 형성하는 방법을 사용하였다. 이 경우, R/S 인쇄공법에서는 사용하는 PVC 플라스티졸이 스크린 망을 통과하여 표면층으로 전이되도록 원료물질이 흐름성을 가져야만 하므로, 강성의 PVC 수지에 가공성, 유연성 및 탄성을 부여하기 위하여, DOP(Dioctyl Phthalate), BBP(Buthyl Benzyl Phthalate)로 대표되는 1차 가소제, 유기용제 계통의 2차 가소제가 혼합된 PVC 플라스티졸을 사용한다.

이와 같은 무늬형성층을 갖는 바닥장식재의 경우, PVC 플라스티졸을 사용함에 따라 소각시 PVC 분자내의 염소(Cl) 원자가 공기중의 산소와 반응하여 발암물질인 다이옥신(Dioxin)이 생성되는 문제점과 열에 의한 겔링(Gelling) 후에도 PVC 플라스티졸에 혼입된 1차 가소제 및 2차 가소제가 공기중에 서서히 휘발되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자들은 최근 라텍스를 이용한 무늬형성층을 포함하는 합성수지계 바닥장식재를 개발하였으나, 상기 무늬형성층에 사용되는 스티렌-부타디엔 라텍스(Styrene-Butadiene Latex)의 경우 분자내에 이중결합이 존재하므로, 빛(자외선)에 의하여 변색, 갈라짐 현상 등의 노화가 발생하는 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제409076호에는 스티렌 및 부타디엔 단량체 조성물 100 중량부에 대하여 i) 단관능성 티올계 화합물, 및 ii) 2개 이상의 티올을 갖는 다관능성 티올계 화합물을 1:0.1 내지 1:10의 중량비로 함유하는 연쇄 이동제 0.1 내지 10 중량부를 첨가하여 유화중합시키는 단계를 포함하는 스티렌-부타디엔계 라텍스의 제조방법이 개시되어 있으나, 이 특허는 라텍스의 중합안정성과 기계적 안정성 개선에 관한 것이다.

일본 특허공개 평9-324395호에는 각각 안료와 접착제를 함유하는 초벌칠 도피층과 마감칠 도피층을 갖는 윤전 오프셋 인쇄용 도피지에 있어서, 초벌칠 도피층에 겔 함량이 75 내지 90 중량%인　스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스를 함유하고, 마감칠 도피층에 부타디엔 함유량이 20 내지 40 중량%인　스티렌-부타디엔계 공중합체 라텍스를 함유하는 것을 특징으로 하는 윤전 오프셋 인쇄용 도피지가 개시되어 있으나, 이 특허는 윤전 오프셋 인쇄용 도피지의 고속 조업성, 내블리스터성, 백지 광택도 개선에 관한 것이다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무늬형성층에 염소를 함유하지 않아 소각시에도 다이옥신이 발생되지 않고 종래의 PVC 플라스티졸에 혼입된 가소제에 의한 유기물질의 휘발을 획기적으로 저감시킬 수 있으며, 특히 무늬형성층에 사용되는 라텍스의 내후성을 개선하여 빛에 의한 노화현상을 최소화시킬 수 있는 합성수지계 바닥장식재를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 다수의 층으로 이루어진 합성수지계 바닥장식재에 있어서, 스티렌-아크릴레이트계 라텍스(Styrene-Acrylate Latex)를 이용하여 인쇄한 무늬형성층을 1층 이상 포함하는 합성수지계 바닥장식재를 제공한다.

본 발명에서 라텍스 무늬형성층에 사용되는 스티렌-아크릴레이트계 라텍스로는 스티렌-부틸아크릴레이트(Styrene-Butyl Acrylate)가 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 바닥장식재는 아래로부터 하부층, 기재층, 상부층, 라텍스 무늬형성층 및 표면처리층으로 이루어진다.

본 발명에서 상부층과 하부층에 사용되는 합성수지는 역시 환경오염을 고려하여, 올레핀계 수지, 고무, 열가소성 탄성체(TPE계 수지) 및 이들의 공중합체 중에서 선택되는 1종 이상의 비염소계 수지가 바람직하며, 특히 열가소성 탄성체(폴리올레핀계, 스티렌계, 우레탄계, 에스테르계, 아미드계 등)가 바람직하다.

또한, 본 발명은 기재층 위에 상부층을 가열 합판하여 무늬부여용 원단을 제조하는 단계; 상기 무늬부여용 원단 위에 스티렌-아크릴레이트계 라텍스를 적용한 무늬형성층을 인쇄하여 무늬부여후 원단을 제조하는 단계; 및 상기 무늬부여용 원단의 기재층 아래에 하부층을 가온 합판하는 단계를 포함하는 합성수지계 바닥장식재의 제조방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 제조방법은 라텍스 무늬형성층 위에 자외선 경화형 표면처리층을 추가로 형성시키는 단계를 포함하며, 특히 상기 무늬형성층은 로타리 스크린 인쇄방식으로 인쇄하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바닥장식재는 염소 및 가소제를 포함하는 PVC 플라스티졸 대신 라텍스를 이용하여 무늬를 부여함으로써, 소각시에도 다이옥신 등의 환경오염물질이 발생되지 않고 가소제에 의한 유기물질의 휘발을 획기적으로 저감시킨 친환경적인 합성수지계 바닥장식재이다.

본 발명은 종래의 PVC 플라스티졸을 사용하지 않아도 무늬부여를 위한 R/S 인쇄가 가능하도록, PVC 대신 라텍스 자체의 유동성을 이용한 것으로, 가소제를 첨가하지 않아도 흐름성이 좋아 로타리 스크린 인쇄가 가능한 것을 특징으로 한다.

특히, 본 발명의 경우 무늬형성층에 사용되는 라텍스로서, 분자내에 이중결합을 포함하는 스티렌-부타디엔 라텍스 대신 분자내에 이중결합을 포함하지 않는 스티렌-아크릴레이트계 라텍스를 사용함으로써, 빛(자외선)에 의한 노화를 방지하여 내후성이 현저하게 개선된 무늬형성층을 획득할 수 있다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥장식재의 단면도로서, 상기 바닥장식재는 아래로부터, 하부층(30), 무늬부여후 원단(23) 및 표면처리층(40)으로 이루어져 있다. 상기 무늬부여후 원단(23)은 무늬부여용 원단(20) 및 라텍스 무늬형성층(22)으로 구성되며, 상기 무늬부여용 원단(20)은 기재층(10)과 상부층으로 구성되어 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바닥장식재의 단면도로서, 도 1의 구성에서 표면처리층(40)이 제외된 구조이다.

상기 라텍스 무늬형성층(22)은 일반적인 PVC 플라스티졸 및 스티렌-부타디엔 라텍스를 사용하는 종래 바닥장식재의 문제점을 해결하기 위하여, 분자내에 염소 및 이중결합을 포함하지 않는 라텍스를 이용하여 무늬부여용 원단(20) 위에 R/S 인쇄방식으로 인쇄한 인쇄층으로, 소각시 다이옥신 발생을 근본적으로 없애고 사용중에 유기성 휘발물질의 발산량을 획기적으로 저감시킬 뿐만 아니라, 특히 내후성을 현저하게 개선하도록 구성한 층이다.

상기 라텍스 무늬형성층(22)은 라텍스를 사용하여 성형하는데, 이때 사용할 수 있는 라텍스로는 분자내에 이중결합을 포함하지 않는 스티렌-부틸아크릴레이트와 같은 스티렌-아크릴레이트계 라텍스가 바람직하다.

라텍스는 수지입자가 물에 에멀젼(Emulsion) 상태로 분산되어 있는 것으로, 라텍스 자체로 유동성을 가지며, 열에 의해 물이 휘발되면서 성형됨에 따라 유동성 부여 및 성형을 위한 별도의 용제를 투여하여야 할 필요가 없으며, 분자내 염소원자를 포함하지 않고 있어 소각시 다이옥신이 발생되지 않는 특징을 가지고 있다.

특히, 스티렌-아크릴레이트계 라텍스는 분자내에 이중결합을 포함하지 않아서, 빛(자외선)에 의한 노화를 방지하여 내후성을 현저하게 개선시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 바닥장식재의 제조공정도로서, 본 발명에 따른 바닥장식재의 제조방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1. 기재층(10)의 제조

기재층(10)은 치수안정성을 부여하기 위한 층으로, 유리섬유를 사용하며, 이를 수지로 함침하여 사용할 수도 있다.

2. 상부층(21)의 제조

상부층(21)은 무늬부여를 위하여 합성수지 시트층으로, 여기에 사용할 수 있는 합성수지로는 비염소계 수지로서, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수지, PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), EVA(Ethyl Vinyl Acetate) 등의 올레핀계 수지, SBR(Styrene Butadiene Rubber), IR(Isoprene Rubber), BR(Butadiene Rubber), NBR(Acrylonitrile Butadiene Rubber) 등의 고무, TPU(Thermoplastic Polyurethanes), SEBS(Styrene Ethene Butene Styrene Block Copolymer), TPO(Thermoplastic Olefin) 등의 TPE(Thermoplastic Elastomer)계 수지 및 이들로부터 2종 이상 선택되는 공중합체 등이다.

물론, 연질 PVC 등의 PVC수지도 사용할 수 있으나, 소각시 다이옥신의 발생을 방지하는 본 발명의 특징을 살리기 위해서는 상부층에 PVC 수지를 사용하지 않는 것이 바람직하다.

일반적인 처방으로는 합성수지 100 중량부에 대하여 충진제 0 내지 300 중량부 등을 필요에 따라 사용한다.

상기 수지를 이용하여 시트 제조시 적용할 수 있는 공법으로는 칼렌더링(Calendering) 가공방식과 티-다이(T-Die)를 이용한 압출 가공방식 중에서 선택하며, 필요에 따라 한층 또는 다층으로 구성할 수 있다.

3. 무늬부여용 원단(20)의 제조

상기 기재층(10) 위에 상부층(21)을 합판하여 무늬부여용 원단(20)을 제조하며, 이때 열, 접착제 등을 이용하여 합판할 수 있다.

4. 무늬부여 후 원단(23)의 제조

상기 무늬부여용 원단(20) 위에 라텍스 무늬형성층(22)을 1 내지 5도 인쇄하여 적층함으로써 무늬부여 후 원단(23)을 제조한다. 적층방법으로는 스크린 인쇄방식이 적층과 인쇄효과를 부여할 수 있어 적당하며, 특히 대량생산 등을 고려한다면 로타리 스크린 인쇄방식이 적합하다.

이때 적층두께는 다양하게 적용할 수 있으나, 양산성을 고려한다면 0.10 ㎜ 미만으로 적층하는 것이 좋다. 양산성을 위해서는 열풍으로 건조하는 방식을 사용하여야 하나, 0.10 ㎜ 이상으로 적층시에는 표면이 먼저 건조됨에 따라 부풀어 오르거나, 적층면이 갈라지는 현상이 발생하기 때문이다.

라텍스 무늬형성층(22)에 사용되는 원재료는 스티렌-아크릴레이트계 라텍스, 무기계 충진제(Filler), 증점제, 염기, 안료 등으로 조성되고, 그 적정 배합 비율은 스티렌-아크릴레이트계 라텍스 100 중량부, 충진제 0 내지 200 중량부, 물 0 내지 100 중량부, 증점제 0.1 내지 7 중량부, 염기 0.1 내지 5 중량부, 안료 0.1 내지 2 중량부이며, 상기 중량비는 대표적인 것으로 이 범위로 한정되는 것은 아니다.

여기서 물, 염기 및 증점제는 무늬형성층에 적절한 점도를 부여하여 사용에 편리하도록 점도를 조정하는 역할을 한다. 대표적인 염기로는 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등이며, 대표적인 증점제로는 알칼리 라텍스(Alkali Latex), 전분(Starch), 단백질(Protein), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC: Carboxy Methyl Cellulose), 카세인, 폴리아크릴산 나트륨 등이 있다.

5. 하부층(30)의 제조

적용가능 합성수지와 가공법은 상부층(21)과 동일하나, 충진제의 비율은 필요에 따라 조정하여 사용할 수 있으며, 선택적으로 비발포물 또는 발포물을 한층 또는 다층으로 구성할 수 있다.

6. 무늬부여 후 원단(23)과 하부층(30)의 합판

상기 무늬부여된 원단(23)의 기재층(10) 아래에 하부층(30)을 열, 접착제 등을 이용하여 합판한다.

7. 표면처리층의 형성

무늬부여후 원단(23)의 라텍스 무늬형성층(22) 위에 왁스 타입, 우레탄 아크릴레이트 타입 등을 선택적으로 부가하여 표면처리층(40)을 형성할 수 있다.

이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.

[실시예 1]

1. 기재층(10)의 제조

기재층(10)은 치수안정성을 부여하기 위하여, 60 g/㎡의 유리섬유를 사용하였다.

2. 상부층(21)의 제조

SEBS 수지 100 중량부, 안료인 산화티타늄 5 중량부, 충진제인 중탄산칼슘 100 중량부를 반바리 믹서(Banbury mixer)에서 혼련한 후, 160℃의 온도에서 칼렌더(Calender)를 사용하여 시트를 형성함으로써 상부층(21)을 제조하였다.

3. 무늬부여용 원단(20)의 제조

상기 기재층(10) 위에 상부층(21)을 합판하여 무늬부여용 원단(20)을 제조하였으며, 이때 130℃의 온도로 가열하여 합판하였다.

4. 무늬부여 후 원단(23)의 제조

상기 무늬부여용 원단(20) 위에 라텍스 무늬형성층(22)을 적층하기 위하여, 스티렌-부틸아크릴레이트 라텍스 100 중량부, 충진제인 중탄산칼슘 100 중량부, 폴리아크릴산 나트륨 2 중량부를 교반기를 이용하여 배합한 후, 로타리 스크린 인쇄방법으로 0.08 ㎜ 코팅한 다음, 160℃에서 30초간 건조시켜 무늬부여후 원단(23)을 제조하였다.

5. 하부층(30)의 제조

SEBS 수지 100 중량부, 충진제인 중탄산칼슘 100 중량부를 반바리 믹서를 이용하여 혼련한 후, 160℃의 온도에서 칼렌더로 시트를 형성하여 하부층(30)을 제조하였다.

6. 무늬부여 후 원단(23)과 하부층(30)의 합판

상기 무늬부여된 원단(23)의 기재층(10) 아래에 하부층(30)을 적층하고 130℃로 가온하여 합판함으로써, 도 2에 도시된 구조를 갖는 본 발명에 따른 바닥장식재를 제조하였다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 기재층(10), 기재층(10) 위에 상부층(21), 상부층(21) 위에 라텍스 무늬형성층(22), 기재층(10) 아래에 하부층(30)을 적층한 후, 라텍스 무늬형성층(22) 위에 표면처리층(40)으로 자외선경화형 표면처리층을 형성시켰다.

이때 자외선경화형 표면처리층의 조성은 주성분으로 우레탄아크릴레이트 올리고머 46 중량부, 상기 올리고머의 희석, 점도 조정, 부착 증대를 위한 아크릴레이트계 모노머 35 중량부, 광개시제인 아세토페논 및 벤조페논 2 중량부, 소포제로 실리콘 1 중량부, 레벨링제로 실리콘 0.7 중량부, 실리카 매팅제 5 중량부, 반응촉진제인 아민 화합물 0.3 중량부를 혼합한 조성물 92 중량부, 및 모노머로 2-HPA(2-Hydroxypropyl Acrylate) 75 중량부를 함유시킨 것이며, 이를 25 ㎛의 두께로 에어나이프 코팅한 다음 자외선으로 경화시켜 표면처리층(40)을 형성시킴으로써, 도 1에 도시된 구조를 갖는 본 발명에 따른 바닥장식재를 제조하였다.

[비교예 1]

상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 무늬형성층에 스티렌-부틸아크릴레이트 라텍스 대신 PVC 플라스티졸을 적용한 바닥장식재

[비교예 2]

상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 무늬형성층에 스티렌-부틸아크릴레이트 라텍스 대신 스티렌-부타디엔 라텍스를 적용한 바닥장식재.

[시험예]

상기 실시예 1 및 비교예 1의 바닥장식재에 대하여, 표면으로 발산되는 유기성 휘발물질의 양과 무늬형성층 내 염소(Cl)의 함유량을 측정한 결과, 표 1과 같은 결과를 얻었다.

여기서, 표면으로 발산되는 유기성 휘발물질의 검출실험은 500 ㎖ 플라스크 에 0.5 ㎜ 두께의 시트를 10㎝×20㎝의 크기로 절단하여 넣고 50℃의 온도에서 24시간 동안 유기성 휘발물질을 방출시킨 후 방출가스를 포집하여 GC-MSD로 분석하였다.

구분	비교예 1	실시예 1
염소 함유량	60 wt%	N.D.(not detected)
유기성 휘발물질 발산량	157 ㎎/㎡	N.D.(not detected)

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 종래의 PVC 플라스티졸을 사용한 바닥장식재는 다량의 염소를 함유하고 다량의 유기성 휘발물질을 발산한 반면에, 본 발명에 따라 라텍스를 사용하여 무늬를 부여한 바닥장식재는 염소를 전혀 함유하지 않고 또한 유기성 휘발물질도 전혀 발산하지 않았다.

또한, 본 발명에 따라 내후성이 개선된 라텍스 무늬형성층을 포함하는 합성수지계 바닥장식재의 내후성 개선효과를 확인하기 위해, 상기 실시예 1 및 비교예 2의 바닥장식재에 대하여, Q-UV에 의한 변색을 시험한 결과 표 2와 같은 결과를 얻었다.

구분	비교예 2	실시예 1
초기 yellowness-C	2.506	-6.890
Q-UV 5일 조사후 yellowness-C	25.240	-5.139
Gap	22.734	1.751

표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 종래의 스티렌-부타디엔 라텍스를 무니형성층에 적용한 바닥장식재의 경우 황색도(yellowness) 차이(gap)가 커서 변색이 심하게 발생한 반면에, 본 발명에 따라 스티렌-부틸아크릴레이트 라텍스를 적용한 바닥장식재의 경우 황색도 차이가 매우 작아서 내후성이 현저하게 개선되었음을 알 수 있다.

본 발명은 무늬형성층에 라텍스를 적용하여 제조함으로써 종래의 문제점으로 제기되었던 염소의 혼입에 따른 소각시 다이옥신의 발생 및 사용중의 유기성 휘발물질의 발산량을 획기적으로 저감하였으며, 라텍스의 유동성을 이용하여 PVC를 사용하지 않고도 무늬부여를 위한 스크린 인쇄가 가능하도록 하여 미감이나 인테리어 장식적인 측면에서도 손색이 없다.

특히, 본 발명은 무늬형성층에 사용되는 라텍스로서, 종래에 사용된 스티렌-부타디엔 라텍스 대신 분자내에 이중결합을 포함하지 않는 스티렌-아크릴레이트계 라텍스를 사용함으로써, 빛(자외선)에 의한 노화를 방지하여 내후성이 현저하게 개선된 무늬형성층을 획득할 수 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 스티렌-아크릴레이트계 라텍스를 적용한 무늬형성층을 포함하며,

   상기 스티렌-아크릴레이트계 라텍스가 스티렌-부틸아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 바닥장식재.
3. 스티렌-아크릴레이트계 라텍스를 적용한 무늬형성층을 포함하며,

   아래로부터 하부층, 기재층, 상부층, 라텍스 무늬형성층 및 표면처리층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 바닥장식재.
4. 제3항에 있어서, 상기 상부층과 하부층에 사용되는 합성수지는 올레핀계 수지, 고무, 열가소성 탄성체(TPE계 수지) 및 이들의 공중합체 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바닥장식재.
5. 기재층 위에 상부층을 가열 합판하여 무늬부여용 원단을 제조하는 단계;

   상기 무늬부여용 원단 위에 스티렌-아크릴레이트계 라텍스를 적용한 무늬형성층을 인쇄하여 무늬부여후 원단을 제조하는 단계; 및

   상기 무늬부여용 원단의 기재층 아래에 하부층을 가온 합판하는 단계를 포함하는 바닥장식재의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 라텍스 무늬형성층 위에 자외선 경화형 표면처리층을 추가로 형성시키는 단계를 포함하는 바닥장식재의 제조방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 무늬형성층을 로타리 스크린 인쇄방식으로 인쇄하는 것을 특징으로 하는 바닥장식재의 제조방법.

Images