일반적으로, 환경호르몬, 새집증후군, 중금속 등과 관련된 인식확산과 건강에 대한 요구 증가로 친환경 인증 및 마크 사용이 요구되어지고 있어 친환경 인증을 받은 데코시트 등이 인테리어 내장재로 많이 사용되고 있다.
벽지, 데코시트 및 인테리어 내장재용에 관하여는 이에 관련된 친환경 규격이 제정되어져 있으나, 가구 표면재 및 기타 실내사용 인조가죽 등의 표면재에 대하여는 별도의 규정이 마련되어져 있지 않은 실정이다. 따라서, 기존의 인조가죽들은 데코시트 및 인테리어 내장재의 규격을 적용받고 있다.
현재 친환경 제품으로 널리 쓰이고 있는 데코시트와 벽면 마감재로 쓰이는 벽지가 후도(두께) 및 볼륨감, 쿠션, 외관효과 등의 한계와 차별화된 제품의 시장요구로 인하여 천연가죽 및 인조가죽으로 대체되고 있는 상황이다.
국내특허공보 공고번호 특1996-6787호에는 장식성 상감바닥 또는 벽피복물, 지지체와 접착제로 된 접착성 매트릭스층 및 피복물이 공개되어 있고,
동 공보 공고번호 특1995-7557호에는 폴리올레핀계수지를 포함하는 내장재에 있어서, 폴르프로피렌수지와 무기충전제 및 섬유필라멘트로 이루어지는 기재에 전자선에 의해 가교 및 화학제에 의해 가교시킨 선형-저밀도폴리에틸렌폼으로 이루어지는 쿠션재를 적층하고 상기 쿠션재에는 항균성 및 난연성이 첨가된 폴리에틀린, 폴리프로필렌필름 또는 천중 어느 하나로 이루어지는 표피재를 일체로 적층 형성시킨 차량 내장재가 공개되어 있으며,
국내등록특허공보 등록번호 제10-508146호에는 폴리리염화비닐수지, 트리메탄올프로판에스테르 가소재, Ca-Zn계안정제, 에폭시계안정제로 구성된 무독 및 저취의 폴리염화비닐수지 조성물이 기술되어 있고,
일본특허공보 특허 제3482416호에는 폴리염화비닐수지에 가소제, 칼슘-아연계 안정제, 발포제를 사용하여 중금속이 배제된 폴리염화비닐수지를 이용한 자동차 패널 외관용 발포성 보강재가 기재되어 있고,
미국특허공보 제6835328호에는 소디움, 포타지움, 칼슘, 마그네슘, 아연 및 이들의 혼합물로 이루어진 안정제와, 납카드늄 및 바륨과 같은 중금속화합물을 사용하지 않는 친환경적인 피브이시이용 안정제에 관한 기술이 알려져 있으며,
국내등록실용신안공보 등록번호 제20-3946225호에는 표면처리층에 사용되는 표면처리제로 수성우레탄 또는 아크릴을 이용하여 비유기용제 타입의 냄새가 저감되는 피브이시용 표면처리제와, 표면처리공정에서 수성원료를 사용하여 휘발성물질 및 냄새물질을 저감하는 수용성 잉크를 이용한 다층 구조 장식시트가 공개되어 있으며,
이러한 PVC발포 인테리어 마감재에 대하여 친환경 인증 및 친환경 건축자재 마크 규격 등의 성능에 부합되는 제품이 요구되고 있으나, PVC를 사용하여 0.8mm이상의 두께와 500g/m2이상의 고후도, 고중량을 갖는 인증제품이 없는 실정이다.
두께 및 중량이 증가하면 기존의 단위면적당 VOCs 의 방출량은 증가하기 때문에 개발의 어려움이 있다.
본 발명은 표지, 층, 바인더 3개층에 사용되는 피이브이시는 표지층(2) 사용 피이브이시 중합도 1400, 발포층(3) 사용 피이브이시 중합도 1050, 접착제층(4) 사용 피이브이시 중합도 1050으로 서로 다른 중합도를 가진 피이브이시를 사용함으로써 제품의 경도, 원료의 이행을 억제하도록 하며 피이브이시 제조 시 부산물로 남아있는 유화제 및 휘발 가능한 알콜류를 최대한 제거한 피이브이시 수지를 사용하며, 원재료의 특성 및 물성을 재현하기 위하여 표지층(2)과 발포층(3)의 별도의 중합도를 갖는 피이브이수지를 각각 사용하였다.
본 발명에서 사용되는 가소제는 Non-Phthalate계 가소제를 사용하여 Phthalate free(환경호르몬 유해의심물질 배제), 가열감량을 최소화하여 상온을 포 함한 고온 하에서의 휘발물질 억제로, 새집증후군 등의 원인이 될 수 있는 인체유해성 휘발물질(VOCs)의 저감하였다. Non-Phthalate 친환경 가소제로는 LGFLEX BET(LG화학)(주성분;트리메탄올프로판(TMP)계), LGFLEX EBN (LG화학)(주성분;트리메탄올프로판(TMP)계), HEXAMALL DINCH (BASF)(주성분;1,2-사이클로헥산디카르복실릭산, 디이소노닐에스테르), PYROCIZER (애경)(주성분; 알콜과에스테르혼합물) 등이 사용되어지며, 유동특성을 가지는 플라스티졸(Plastisol)을 만들기 위해 유일하게 첨가되어진 액상원료이며, 이외의 기타 원료에서 액상원료는 철저히 배제하였다.
또한, 피이브이시의 노화/분해 방지를 위하여 사용되어지는 기존의 안정제는 액상 형태(type)로 휘발방출 가능한 유기화합물로 이루어져 있어서 이를 방지하기 위해 순도가 높은 분말안정제를 적용하였으며, 피이브이시발포에 주로 사용이 되어지는 ADCA 발포제를 사용하였고, 발포제의 이물질 함량 최소화 (수분 및 기타 휘발가능물질 최소화)하였다.
본 발명의 피이브이시 발포층(3)에 사용되는 발포제는 아조계(Azo Di Carbon Amide) 발포제를 사용하여 완전발포 시스템으로 열과 압력에 의한 추가 가스발생 요소 제거 및 공정 중 발생된 가스에 대하여는 최대한 배기될 수 있도록 하여 제품내에서의 추가적 휘발물질 발생 억제하였으며,
종래의 발포제는 적정함량보다 약간 과량의 발포제를 투입하고, 그에 비례한 발포안정제의 투입으로 약간 미발포 상태의 원하는 두께(발포배율)를 얻었으나, 본 발명은 발포제의 소량변동에도 큰 영향을 받는 완전발포 시스템으로 원재료의 추가 2차적 물성변화나 성분변화로 인한 휘발물질의 생성을 억제하였다.
기존 피이브이시 안정제는 유기용제내에 피이브이시의 노화, 분해 방지물질을 녹여 플라스티졸(Plastisol)(예를 들면, 피이브시이가 포함된 액상의 졸형태를 말함)에 첨가하는 형식이나, 본 발명에서는 휘발성 물질을 배제하기 위하여 K-Zn계의 안정제 역할의 주 성분을 유기용제가 아닌 친환경 가소제에 녹여 분산시켜 제품에 적용 하여, 유기용제 및 액상 Type의 원재료의 추가적 첨가를 방지하였다.
본 발명에 사용되는 안료는 Plastisol의 색상을 구현하기 위하여 사용되는 플라스티졸 토너(Plastisol Toner)의 경우 피그먼트(Pigment)를 친환경 가소제와 밀링 분산시켜 졸(sol)에 첨가함으로서 사용 편리성 및 추가적 액상 첨가를 배제하였다.
상기에 기술한 원재료를 사용하여 하기와 같은 적정 최적의 배합비로 배합한 플라스틱졸(Plastisol)을 사용하여 제품을 제조하였다.
직물(5)은 기존 캐스팅(casting)가공에 사용되는 원사(polyester, rayon, cotton)를 사용하며, 직물(5) 제직 시 혹은 염색가공 공정에서 혼입 및 발생 가능한 포름알데히드 등을 직물(5) 원재료에서부터 관리하여 유해물질이 전혀 포함되지 아니한 직물(5)을 사용하였다.
본 발명의 가소제 이행방지 및 표면터치, 표면오염 등의 개선 목적으로 사용되는 표면 처리제를 기존의 유성처리제에서 유기용제를 완전히 배제한 수용성 PU 표면처리제를 사용하였으며, 캐스팅(Casting)공법에 의하여 여러 층을 적층 코팅하여 제품생산한 비발포층인 표지층(2)을 두어 제품의 표면강도 강화하며, 그 하부에 발포층(3)을 두어 제품의 요구물성인 부드러움(softness)과 쿠션(cushion)을 부여하였다. 물리적 특성을 좌우하는 직물(5)을 친환경 피이브이시 Plastisol 접착제층(4)을 이용하여 접착하였다.
이렇듯, 밀도와 경도, 중합도가 다른 여러층을 적층함으로써 내부 원료의 이행을 억제시켰다. 이렇게 제조되어진 제품은 이형지를 박리시켜 후가공 공정에서 외관 효과를 위하여 표면 인쇄/처리코팅 공정을 거치게 된다.
표면의 외관효과를 위한 인쇄/처리공정에서 사용되어지는 원재료의 수성화로 유기용제의 사용을 배제하여, 수용성 원재료의 개발적용으로 냄새제거, 휘발물질 제거 하여 기존제품과 동일한 외관효과 재현하였고, 별도의 친환경설비를 이용하여 외부 불순물의 혼입을 억제하며, 여러 차례의 열처리로 휘발물질을 최소화하였다.
표지층 |
|
발포층 |
|
접착제층 |
원재료 |
함량(%) |
|
원재료 |
함량(%) |
|
원재료 |
함량(%) |
PVC |
52 |
|
PVC |
52 |
|
PVC |
55 |
가소제 |
47 |
|
가소제 |
46 |
|
가소제 |
44 |
안정제 |
1 |
|
발포제 |
1 |
|
안정제 |
1 |
|
|
|
안정제 |
1 |
|
|
|
본 발명의 표지층(2)은 비발포층으로 상기 표지층(2) 처방으로 두께 0.10 ~ 0.20㎜코팅하여 밀도 1.25g/㎤의 표지층(2)을 형성하여 제품 외관 물성을 부여하고, 중합도 1400 인 피이브이시 수지를 사용한 고밀도 비발포 피이브이시 시트로서 제품의 하부를 보호하도록 두께 0.10 ~ 0.20㎜가 적당하다.
중합도 1400의 피이브이시 수지를 사용하여 표면강화를 꾀하였으며, 휘발감량/담가의 개선으로 유기휘발물질 억제하였고, 이차적 반제품에서의 가소제의 이행등을 방지키 위하여, 기존 가공조건(150~170℃)보다 더 고온(180 ~ 200℃)에서 가공하여 액상 가소제의 이행/용출을 억제시켰다.
표지층(2) 겔링(Gelling)은 180 ~ 200℃에서 약 30초가량 가공이 적당하다.
발포층(3)은 상기 표지층(2)의 표면에 적층되며 발포하여 밀도 0.45~0.50g/㎤ 유지하며, 이로 인하여 제품의 부드러움(Softness)을 부여하며, 중합도 1050 가량의 피이브이시 수지를 이용하여 Azo Di Carbonamide로 발포하며, 발포층(3)은 0.12 ~ 0.40㎜ 코팅이 적당하며, 발포배율은 300% 이하가 적당하다.
가공온도를 200℃ 이상의 고온으로 가공하며 발포시 발열반응에 의한 고온형성으로 저온 휘발가능 물질은 사전에 미리 제거 하였다.
발포층(3) 발포(Foaming)는 190 ~ 230℃에서 약 60초 ~ 90초 가량 가공이 적당하다.
접착제층(4)은 직물(5)과 발포층(3)과의 접착을 위해 사용되며, 이 또한 피이브이시플라스틱졸(피이브이시 Plastisol)을 이용하여 접착하며,
직물(5)은 폴리에스터, 레이진, 면(Polyester, Rayon, Cotton) 등의 직물(5) 사용하였다.
상기와 같이 여러층의 적층구조를 이루어 가공된 반제품은 이형지를 박리시켜 표면 후가공 설비로 인계된다.
상기의 발포기에서 생산되어진 반제품의 표면 처리는 제품의 외관(시각효과)을 표현 및 가소제의 표면 이행방지, 광택, 터치감 등을 위하여 사용되어지며 수성INK 및 처리제로 냄새와 휘발물질을 제거하여 사용한다.
표면처리 원재료의 전면적인 수성(水性)화로 일체의 유기용제를 배제하고, 수지자체의 용제 및 수성화하기 위하여 추가적으로 첨가되는 원재료를 배제하여 혼합된 원료를 사용함으로써 VOCs 저감시키며,
또한, 수성화되어져 그라비아 인쇄공법으로 표면에 코팅되어진 INK와 표면처리제등을 완벽히 건조시킬 수 있도록 건조오븐의 길이와 온도 조절로 휘발분을 제거하여 인쇄/처리층(1)을 형성하였다.
표면에 엠보(무늬)공정은 2차 표면가공을 하는 공정으로 피이브이시 시트를 열을 가하여 표면을 가소화시킨 후 무늬를 생성하게 되는데, 이때 피이브이시의 가소화를 위해 IR Heater열(약 150℃)을 제품표면에 주사하여 혹여 남아있을 휘발가능 물질을 제거한다.
또한, 표면 2차 가공 후 건조오븐을 통과시켜 반복, 순차적인 열가공으로 추후 제품화하여 발생가능성이 있는 휘발물질을 제거 하였다.
본 발명은 피이브이시졸의 제조공정에서 가소제를 제외한 모든 원료를 분말 화(분말안정제 사용)하여 제조하는 것이 특징이며, 또한, 중합도가 서로 다른 피이브이시수지를 이용하여 이형지 위에 표지층(2), 발포층(3), 접착제층(4), 직물(5)을 적층하여 제조 후 이형지를 제거하여 제품표면에 휘발성 유기용제를 배제한 수용성 잉크, 처리제로 인쇄/처리층(1)을 형성하여 제조함을 특징으로 하는 것이다.
이하 본 발명을 실시예를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
제1공정 (표지층 적층)
중합도 1400 이상인 PVC수지 52kg, Non-Phthalate가소제 로 LGFlex BET 47kg, K-Zn안정제 1kg로 조성된 밀도 1.25g/㎤ PVC졸 컴파운드를 이형지 위에 두께 0.10 ~ 0.20㎜ 로 코팅한 다음, 150 ~ 200℃에서 30초 가열하여 표지층(2)을 겔링(Gelling) 시킨 다음,
제2공정 (발포층 적층)
중합도 1050인 PVC수지 52kg, Non-Phthalate가소제로 LGFlex BET 46kg, 아조계(Azo Di-Carbonamide) 발포제 1kg, K-Zn안정제 1kg로 조성된 배합원료를 상기 표지층(2)의 상부에 0.15 ~ 0.40㎜로 코팅하여 적층한 다음, 190 ~ 230℃에서 60초 ~ 90초동안 발포배율 300% 이하로 발포층(3)을 형성한 다음,
제3공정(직물 적층)
중합도 1050인 PVC수지 55kg, Non-Phthalate가소제로 LGFlexBET 44kg, K-Zn 안정제 1kg로 조성된 접착제층(4)을 상기 발포층(3) 상부에 적층 시킨 다음, 상기 접착제층(4)의 상부에 직물(5)을 얹어 온도 150~180℃에서 약 30 ~ 45초간 겔링(Gelling) 시켜 직물(5)을 접착시켜 이형지를 제거한 다음,
제4공정(사전처리)
그라비아 인쇄로 용제를 완전히 제거하여 만든 수용성 폴리우레탄(PU) 처리제와 잉크를 사용하여 표면인쇄/처리 코팅하여 경시변화에 따른 가소제의 이행을 억제시킨 다음,
제5공정(엠보싱,후처리)
엠보싱기에서 2차 열가공에 의한 엠보(무늬)를 성형 후, 2차 인쇄/처리층(1)을 형성하여 친환경 피이브이시발포시트를 제조하였다.
실시예 2
제1공정 (표지층 적층)
중합도 1400 이상인 PVC수지 52kg, Non-Phthalate가소제 로 HEXAMALL DINCH (BASF) 47kg, K-Zn안정제 1kg로 조성된 밀도 1.25g/㎤ PVC졸 컴파운드를 이형지의 위에 두께 0.10 ~ 0.20㎜ 로 코팅한 다음, 150 ~ 200℃에서 30초 가열하여 표지층(2)을 겔링(Gelling) 시킨 다음,
제2공정 (발포층 적층)
중합도 1050인 PVC수지 52kg, Non-Phthalate가소제로 HEXAMALL DINCH (BASF) 46kg, 아조계(Azo Di-Carbonamide) 발포제 1kg, K-Zn안정제 1kg로 조성된 배합원 료를 상기 표지층(2)의 상부에 0.15 ~ 0.40㎜로 코팅하여 적층한 다음, 190 ~ 230℃에서 60초 ~ 90초동안 발포배율 300% 이하로 발포층(3)을 형성한 다음,
제3공정(직물 적층)
중합도 1050인 PVC수지 55kg, Non-Phthalate가소제로 HEXAMALL DINCH (BASF) 44kg, K-Zn안정제 1kg로 조성된 접착제층(4)을 상기 발포층(3) 상부에 적층 시킨 다음, 상기 접착제층(4)의 상부에 직물(5)을 얹어 온도 150~180℃에서 약 30 ~ 45초간 겔링(Gelling) 시켜 직물(5)을 접착시켜 이형지를 제거한 다음,
제4공정(사전처리)
그라비아 인쇄로 용제를 완전히 제거하여 만든 수용성 폴리우레탄(PU) 처리제와 잉크를 사용하여 표면인쇄/처리하여 경시변화에 따른 가소제의 이행을 억제시킨 다음,
제5공정(엠보싱,후처리)
엠보싱기에서 2차 열가공에 의한 엠보(무늬)를 성형 후, 2차 인쇄/처리층(1)을 형성하여 친환경 피이브이시발포시트를 제조하였다.
본 발명의 친환경 피이브이시발포시트는 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
최상부에 인쇄/처리층(1)과, 상기 인쇄/처리층(1)의 하부에 형성되며 중합도 1400 이상인 고중합도의 PVC로 조성된 표지층(2)과, 상기 표지층(2)의 하부에 형성 되며 중합도 1050인 저중합도의 PVC수지로 조성된 발포층(3)과, 상기 발포층(3)의 하부에 적층된 접착제층(4)과, 상기 접착제층(4)의 하부에 접착고정된 직물(5)로 구성된 친환경 피이브이시발포시트의 구조인 것이다.
실험예
본 발명의 실시예1과 실시예2에 의해 제조된 친환경 피이브이시발포시트를 샘플로 하여 실험하여 다음과 같이 실험결과를 얻었다.
1. Phthalate 검출시험
항목 |
결과 |
DINP (Diisononyl phthalate) |
N.D |
DNOP (Di-n-octyl phthalate) |
N.D |
DEHP (Di-2-ethylhexyl phthalate) |
N.D |
DIDP (Diisodecyl phthalate) |
N.D |
BBP (Butyl benxyl phthalate) |
N.D |
DBP (Di butyl phthalate) |
N.D |
(N.D=Not Detect)
2. 중금속(Heavy Metal) 검출시험
항목 |
결과 |
Pb (납) |
N.D |
Sb (안티몬) |
N.D |
As (비소) |
N.D |
Cd (카드뮴) |
N.D |
Cr (크롬) |
N.D |
Hg (수은) |
N.D |
Se (셀레늄) |
N.D |
3. 포름알데히드(Formaldehyde) 방출량시험
4. 휘발성물질(TVOCs) 방출량시험
항목 |
결과 |
피이브이시발포 인조가죽(실시예1) |
0.020mg/㎡h |
피이브이시발포 인조가죽(실시예2) |
0.098mg/㎡h |