KR100914809B1 - 바닥재 - Google Patents

바닥재

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Abstract

본 발명은 도톨도톨한 입자를 가진 미끄럼 방지 표면을 구비한 엘라스토머 소재로 형성된 스트립형 또는 플레이트형 기초 재료를 포함하며, 높은 보행 안전성을 갖는 바닥재에 관한 것이다. 상기 바닥재의 간단한 제조 및 추후 가공이 가능하도록 하기 위해, 상기 도톨도톨한 입자는 엘라스토머 소재보다 훨씬 더 높은 경도를 갖는 폴리머 물질로 형성된다.

Description

바닥재{FLOOR COVERING}
본 발명은 높은 보행 안전성을 갖춘 바닥재(Floor Covering)에 관한 것으로, 상기 바닥재는 도톨도톨한(granular) 입자를 포함하는 미끄럼 방지 표면을 가진 엘라스토머 소재로 형성된 스트립형 또는 플레이트형 기초 재료를 포함한다.
WO 제 03/100162호에 범용형 바닥재가 공지되어 있다. 이 바닥재는 플라스틱, 바람직하게는 열가소성 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머로 된 지지물을 포함한다. 보행 안전성을 높이기 위해 지지물의 표면이 도톨도톨한 입자로 거칠기 처리된다. 이러한 도톨도톨한 입자는 바람직하게 석영, 탄화규소, 산화알루미늄의 경질 입자 및/또는 금강사(emery) 입자를 포함한다.
공지된 바닥재는 입자 재료의 너무 높은 경도로 인해 절단하기가 힘들다는 단점이 있다(커런덤(corundum) 문제). 따라서 바닥재의 재단 및/또는 추후 가공시 문제가 나타난다.
본 발명의 목적은, 높은 보행 안전성을 특징으로 하며, 간단하고 저렴하게 제조 및 가공될 수 있는 바닥재를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 모든 특징들을 가진 바닥재에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 총구항들에 기술된다.
본 발명에 따른 높은 보행 안전성을 갖는 바닥재는 엘라스토머 소재로 형성된 스트립형 또는 플레이트형 기초 재료(base material)를 포함한다. 바닥재의 표면은 도톨도톨한 입자를 사용하여 거칠기 처리가 되어, 미끄럼이 방지된다. 본 발명에 따르면 엘라스토머 소재보다 경도가 더 높은 폴리머 물질로 이루어진 도톨도톨한 입자가 사용된다. 이러한 재료는 놀랍게도, 예컨대 커런덤과 같은 무기질 입자보다 훨씬 더 부드러우면서, 날카롭지 않고 둥그스름한 모서리를 형성하는 경향이 있음에도 불구하고 보행 안전성을 높이는 것으로 밝혀졌다. 무기질 입자를 가진 바닥재와 달리, 간단한 제조 및 추후 가공이 가능하다는 장점도 있다. 특히 본 발명에 따른 바닥재는 절단하기가 매우 수월하다.
폴리머 물질의 경도가 엘라스토머 소재의 경도보다 10 Shore D만큼 더 높은 경우, 이미 미끄럼 방지 효과와 관련하여 우수한 결과가 획득되는 것으로 밝혀졌다.
폴리머 물질로는 원칙적으로 열가소성 수지(thermo-plastic)와 열경화성 수지(thermosetting plastic)가 사용될 수 있다. 두 물질 모두 예컨대, 입자의 형태로 기초 재료에 혼합될 수 있다. 열경화성 수지는 분산(dispersion)시키기에는 다소 부적절한데, 그 이유는 종래 기술에 공지된 커런덤 입자와 마찬가지로, 열경화성 수지가 가황시 그리고 그에 기인한 기초 재료의 응축시 상기 기초 재료 내에 침전될 수 있기 때문이다.
기초 재료에 혼합되는 열가소성 폴리머로는 일반적으로 추후 제조 단계에서 발생할 수 있는 높은 온도들보다 더 높은 용융 온도를 갖는 폴리머가 적합하다. 추후 제조 단계에서 재료들의 상호 혼합을 야기할 수 있는 전단력이 발생하지 않는 것이 보장된다면, 용융 온도가 보다 낮은 열가소성 폴리머도 사용될 수 있다. 입자 비말들이 그 형태를 유지하는 한, 입자 재료의 용융 자체는 문제가 되지 않는다. 이는, 전단력이 작용하지 않는 한, 이미 통상 재료들의 매우 상이한 점성으로 인해 보장된다.
바람직하게는 반결정(semi-crystalline) 열가소성 폴리머가 사용된다.
반결정 열가소성 물질로 된 입자를 분산시키는 경우, 상기 입자 물질이 기초 재료의 표면 위를 활주하도록 하기 위해, 상기 기초 재료의 가황시 상기 입자 물질을 용융시키는 것이 바람직하다. 그럼으로써 가황 동안 입자 비말이 표면에 남겨지고, 응축된 기초 재료 내에 침전되지 않게 된다. 상기 입자 비말은 냉각된 후 다시 도톨도톨한 입자로 재결정화된다.
이러한 특성은 시차 주사 열량법(Differential Scanning Calorimetry, DSC)을 이용하여 측정된 온도 기록도에 열가소성 폴리머 물질의 발열 용융 피크(melting peak)의 최고 위치에 대한 함수로서 기술된다. 일반적으로 바닥재에 사용되는 엘라스토머 및 상기 바닥재의 제조에 이용되는 일반적인 방법의 경우, DIN 53765에 따른 시차 주사 열량법에서의 검사시 온도 기록도에서 100℃ 내지 250℃의 온도 범위에서 발열 용융 피크의 최대값을 보이는 열가소성 폴리머, 특히 반결정 폴리머가 매우 적합한 것으로 밝혀졌다. 상기 온도 범위 내에 용융점이 놓이는 경우, 열가소성 폴리머는 기초 재료의 가황 동안, 입자가 분산될 경우에 기초 재료 내로 침전되지 않고 표면 위를 활주할 정도의 비말로 용융된다. 가황 프로세스에 이어서, 표면 위의 비말은 다시 도톨도톨한 입자로 재결정화된다. 미끄럼 방지 특성은 계속 유지된다.
엘라스토머 기초 재료 및 프로세스 운영이 미리 정해졌을때, 개개의 경우에 적절한 열가소성 폴리머를 선택하는 일은 당업자의 소관이다. 열가소성 폴리머의 선택을 위한 당업자의 발명 행위는 필요치 않다.
일반적으로 열가소성 폴리머는 예컨대 순 호모폴리머 또는 코폴리머 또는 그라프트 중합(graft polymerization)에 의해 변형된 호모폴리머 또는 코폴리머를 포함할 수 있다. 바람직하게는 폴리올레핀계 폴리머, 변성 폴리올레핀계 폴리머, 반결정 폴리아미드계 폴리머 및 폴리에스테르계 폴리머로 구성된 군으로부터 선택된 열가소성 폴리머를 포함한다. 사용된 폴리머는, 매트릭스 내로 입자가 더 잘 결합되도록 하기 위해, 예컨대 무수말레인산(maleic anhydride) 및/또는 아크릴산과 같은 그라프트 중합제를 이용하여 중합될 수도 있다.
본 발명에 따른 바닥재는 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 도톨도톨한 입자가, 이미 위에서 설명한 것처럼, 엘라스토머 스트립의 아직 가황되지 않은 블랭크 위에 간단하게 살포된 후, 상기 블랭크가 가황을 위한 열처리를 거칠 수 있고, 이때 바람직하게 상기 입자가 함께 용융된다.
마찬가지로 위에서 이미 설명한 것처럼, 엘라스토머 소재로 된 기초 재료에 도톨도톨한 입자를 혼합하는 것도 가능하다. 이러한 변형예에서는 도톨도톨한 입자가 표면 위에 추가로 분산될 수 있으며, 그런 다음 위에 기술한 것처럼 프로세스가 진행된다.
또 다른 한 변형예에서는, 도톨도톨한 입자가 혼합된 엘라스토머 소재의 기초 재료로 형성된 스트립 블랭크가 분할된 다음, 경우에 따라 추가 입자의 살포 후 가황 프로세스를 거치게 된다. 이러한 프로세스 운영에서도, 기본 스트립의 분할 이후 역시 상기 분할된 스트립의 표면 위에 소정의 부분이 놓이게 되는 혼합 입자를 위해서도 열가소성 폴리머, 바람직하게는 열가소성 반결정 폴리머가 사용되는 것이 바람직할 수 있으며, 상기 폴리머는 엘라스토머 기초 재료의 가황 온도의 범위에서 용융됨에 따라, 가황 동안 상기 기초 재료 내로 그 입자가 침전되지 않게 된다.
도톨도톨한 입자를 혼합하게 되면, 입자를 간단히 분산시키는 경우에 비해, 그러한 방식으로 제조된 바닥재이 더 높은 내마모성 및 그에 따른 더 긴 수명을 갖는 장점이 있다. 또한, 기본 스트립의 분할에 의한 바닥재의 제조가 가능해진다.
도톨도톨한 입자를 기초 재료 내에 혼합하는 경우, 그러한 혼합 프로세스는 통상 100℃ 내지 130℃의 온도에서 수행된다는 점에 주의해야 한다. 따라서 앞에서 기술하였듯이, 물질의 발열 용융 피크가 최대가 되는 위치로써 정의되는, 도톨도톨한 입자로 사용되는 열가소성 폴리머의 용융 온도는 130℃보다 높은 것이 바람직하다. 추가의 프로세스 단계는, 상기 온도에서 입자 재료와 기초 재료의 혼합을 야기할 수 있는 전단력이 상기 물질에 작용하지 않는 한, 열가소성 폴리머의 용융 온도보다 높은 온도에서도 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 바닥재의 제조 방법에 따라, 입자 재료의 입자 크기 및 양에 관한 다양한 요건이 주어진다. 도톨도톨한 입자를 분산시키는 방법에서는, DIN 66165에 따른 체 분석(sieve analysis)을 통해 측정된 입자의 평균 입자 크기가 100㎛ 내지 800㎛, 바람직하게는 약 300㎛인 경우에 가장 우수한 미끄럼 방지 특성이 획득되는 것으로 밝혀졌다. 탄성 바닥재에서 일반적인 2-5mm 두께의 바닥재의 경우, 입자 크기가 100㎛ 미만이면 미끄럼 방지 특성이 크게 악화되고, 입자 크기가 800㎛를 초과하면 물리적 특성 및 화재 안전(fire safety) 특성이 현저히 악화된다.
분산된 도톨도톨한 입자의 양은, 총 체적(total volume)에 대하여 표현할 때, 30㎤/㎡ 내지 360㎤/㎡, 바람직하게는 100㎤/㎡ 내지 250㎤/㎡이다. 입자량이 30㎤/㎡ 미만일 경우, 미끄럼 방지 특성이 크게 감소하고, 360㎤/㎡ 를 초과할 경우, 바닥재의 물리적 및 화재 안전 특성도 역시 크게 악화될 위험이 있다.
도톨도톨한 입자가 혼합되는 경우, DIN 66165에 따른 체 분석을 통해 측정된 입자의 평균 입자 크기는 100㎛ 내지 2000㎛, 바람직하게는 약 500㎛이다. 입자 크기가 100㎛ 미만이면 역시 미끄럼 방지 특성이 크게 감소하고, 입자 크기가 2000㎛를 초과하면 위의 경우들처럼 물리적 특성 및 화재 안전 특성이 현저히 악화된다.
혼합된 입자의 함량은 바람직하게 기초 재료의 10 부피% 내지 40 부피%, 특히 14 부피% 내지 25 부피%에 달한다. 혼합 입자의 함량이 10 부피% 미만이면 미끄럼 방지 특성이 크게 감소하고, 40 부피%를 초과하면 물리적 및 화재 안전 특성이 악화된다.
기초 재료로는 바닥재로 사용하기에 적합한 모든 엘라스토머가 고려된다. 바람직하게는 기초 재료가 황 가교, 과산화물 가교 및 첨가에 의한 가교에 의한 SBR(styrene butadiene rubber), NBR(nitrile butadiene rubber), EPM(ethylene propylene rubber), EPDM(ethylene propylene diene rubber), EVA(ethylene vinyl acetate), CSM(chlorosulfonated polyethylene), VSi(silicone rubber) 및/또는 AEM(ethylene acrylic rubber)과 같은 엘라스토머를 포함한다. 상기 엘라스토머들의 혼합물들도 사용될 수 있다.
그 외에도, 본 발명에 따른 바닥재에서는 기초 재료가, 이로만 국한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 점토(clay), 백악(chalk), 규산(silicic acid) 및/또는 규산질 백악(siliceous chalk)으로 구성된 군으로부터 선택된 무기질 충전제(inorganic filler material)를 함유할 수 있다. 그러한 충전제는 예컨대, 배합 고무의 경도 및 마모도와 같은 물리적 특성을 조절하는 역할을 한다. 또한, 상기 충전제는 화재 안전 특성을 개선하는데에도 사용된다. 일반적으로 상기 충전제는 100㎛ 미만의 입자 크기 및 10 내지 70 중량%의 양으로 첨가된다.
본 발명에 따른 바닥재는 스트립 및 플레이트 재료로 모두 사용될 수 있다.
하기에서는 실시예들을 참고로 본 발명을 더 상세히 설명한다.
제 1 실시예:
황 가교가 가능한 SBR 혼합물로 이루어진 스트립형 기초 재료 위에 ㎠당 275㎤의 폴리프로필렌 분말을 300㎛의 평균 입자 크기로 분산시켰다. DIN 53765에 따른 DSC를 이용하여 측정한 폴리프로필렌 분말의 용융 피크 최대값은 163℃였다. 이어서 분말이 분산된 스트립을 벨트 프레스(belt press)가 장착된 연속 가황 장치 내에서 5분간 180℃에서 가황 처리하였다. 그 결과, BPT(British Pendulum Tester)를 이용한 미끄럼 저항 검사에서 물을 슬라이딩 매체로 사용하였을 때 눈금(scale division) 40의 미끄럼 저항값을 갖는 엘라스토머 바닥재를 얻었다.
제 2 실시예:
황 가교가 가능한 SBR 혼합물에 상기 분말의 40 부피%를 120℃의 분출 온도에서 혼합하였다. 상기 재료로부터 블랭크를 캘린더링한 후, 상기 블랭크의 가운데를 분할하고, 그 결과로 형성된 블랭크를 불연속 가황 장치 내에서 7분간 180℃에서 가황 처리하였다. 그리하여 얻은 탄성 바닥재는 위에서 설명한 검사를 통해 물을 슬라이딩 매체로 사용하였을 때 눈금 36의 미끄럼 저항값을 획득하였다.
제 3 실시예:
제 3 변형예에서는 제 2 실시예에서 기술한, 폴리프로필렌 분말과의 혼합물로부터 스트립을 캘린더링하고, 상기 스트립 상에 추가로 동일한 폴리프로필렌 분말 275㎤/㎠를 분산시켰다. 그런 다음 벨트 프레스가 장착된 연속 가황 장치 내에서 5분간 180℃에서 가황 처리하였다. 그 결과, 전술한 검사 방법을 통해 물을 슬라이딩 매체로 사용하였을 때 눈금 40의 미끄럼 저항값을 갖는 엘라스토머 바닥재를 얻었다.
제 1 비교예:
제 1 실시예와 유사하지만 분말은 도포되지 않은, 황 가교가 가능한 SBR 혼합물로 형성된 스트립형 기초 재료를 벨트 프레스가 장착된 연속 가황 장치 내에서 5분간 180℃에서 가황 처리하였다. 그 결과 얻은 바닥재는 전술한 검사 방법에 따라 물을 슬라이딩 매체로 사용하였을 때 눈금 12의 미끄럼 저항값을 획득하였다.
제 2 비교예:
제 2 비교 실험에서는, 제 1 실시예와 유사하게 황 가교가 가능한 SBR 혼합물로 형성된 스트립형 기초 재료에 800g/㎡의 커런덤(corundum) 입자를 살포한 후, 벨트 프레스가 장착된 연속 가황 장치 내에서 5분간 180℃에서 가황 처리하였다. 상기 가황 프로세스 이후 대부분의 커런덤 입자가 기초 재료 내에 침전되어, 상기 기초 재료에 의해 둘러싸였다. 그 결과 얻은 바닥재는 전술한 검사 방법에 따라 물을 슬라이딩 매체로 사용하였을 때 눈금 14의 미끄럼 저항값을 획득하였다.
위의 실시예들을 통해, 본 발명에 따른 바닥재가 미끄럼 방지 표면을 구비하지 아니한 바닥재 뿐만 아니라, 커런덤 입자가 분산된 바닥재와 비교하더라도 훨씬 더 개선된 미끄럼 저항값을 갖는다는 사실을 알 수 있다.
또한, 제 2 및 제 3 실시예에 따라 제조된, 도톨도톨한 폴리프로필렌 입자가 섞인 바닥재는, 상기 실시예들에 개시된 방법에 따라 제조된 바닥재에 대한 ISO 9352(테이버 마모시험법, Taber Abrasion Test)에 따라 수행된 검사에서 알 수 있듯이, 제 1 실시예에서 사용된, 상응하는 혼합 과정을 거치지 않은 기초 재료에 비해 20% 이상 증가된 내마모성을 갖는 것을 특징으로 한다.

Claims (22)

  1. 도톨도톨한(Granular) 입자를 갖는 미끄럼 방지 표면을 구비한 엘라스토머 소재로 형성된 스트립형 또는 플레이트형 기초 재료(base material)를 포함하며, 높은 보행 안전성을 갖는 바닥재로서,
    상기 도톨도톨한 입자는 상기 엘라스토머 소재의 경도보다 10 Shore D 이상 더 높은 경도를 지니는 폴리머 물질로 구성됨을 특징으로 하는 바닥재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 물질이, 상기 기초 재료의 표면에 분산(dispersion)되거나 상기 기초 재료 내에 혼합되는, 열가소성(thermo-plastic) 물질, 열경화성(thermosetting plastic) 물질 또는 상기 열가소성 물질 및 열경화성 물질 둘 모두를 포함함을 특징으로 하는 바닥재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 열가소성 물질이 반결정(semi-crystalline) 열가소성 물질임을 특징으로 하는 바닥재.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 반결정 열가소성 폴리머 물질이, DIN 53765에 따른 시차 주사 열량법(DSC)을 이용하여 측정할 때, 100℃ 내지 250℃의 온도 범위에서 최대 발열 용융 피크를 나타내는 열가소성 폴리머를 포함함을 특징으로 하는 바닥재.
  6. 제 2항, 제 3항, 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머가 폴리올레핀계 폴리머, 변성 폴리올레핀계 폴리머, 반결정 폴리아미드계 폴리머 및 폴리에스테르계 폴리머로 구성된 군으로부터 선택된 열가소성 폴리머를 포함함을 특징으로 하는 바닥재.
  7. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 또는 제 5항 중 어느 한 항에 따른, 상기 입자가 상기 기초 재료의 표면에 분산된 바닥재에 있어서,
    DIN 66165에 따른 체 분석(sieve analysis)을 통해 측정된, 상기 입자의 평균 입자 크기가 100㎛ 내지 800㎛임을 특징으로 하는 바닥재.
  8. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 또는 제 5항 중 어느 한 항에 따른, 상기 입자가 상기 기초 재료의 표면에 분산된 바닥재에 있어서,
    상기 분산된 입자의 양이, 상기 분산된 입자의 총 체적(total volume)에 대하여 표현할 때, 30㎤/㎡ 내지 360㎤/㎡임을 특징으로 하는 바닥재.
  9. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 또는 제 5항 중 어느 한 항에 따른, 상기 입자가 상기 기초 재료 내에 혼합된 바닥재에 있어서,
    DIN 66165에 따른 체 분석을 통해 측정된, 상기 입자의 평균 입자 크기가 100㎛ 내지 2000㎛임을 특징으로 하는 바닥재.
  10. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 또는 제 5항 중 어느 한 항에 따른, 상기 입자가 상기 기초 재료 내에 혼합된 바닥재에 있어서,
    상기 혼합된 입자의 함량이 기초 재료의 10 부피% 내지 40 부피%에 달하는 것을 특징으로 하는 바닥재.
  11. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기초 재료가 황 가교, 과산화물 가교 또는 첨가에 의한 가교가 가능한 SBR(styrene butadiene rubber), NBR(nitrile butadiene rubber), EPM(ethylene propylene rubber), EPDM(ethylene propylene diene rubber), EVA(ethylene vinyl acetate), CSM(chlorosulfonated polyethylene), VSi(silicone rubber) 및 AEM(ethylene acrylic rubber)으로 구성된 군으로부터 선택된 엘라스토머를 포함함을 특징으로 하는 바닥재.
  12. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기초 재료가 점토(clay), 백악(chalk), 규산(silicic acid) 및 규산질 백악(siliceous chalk)으로 구성된 군으로부터 선택된 무기질 충전제(inorganic filler material)를 추가로 함유함을 특징으로 하는 바닥재.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 분산된 입자의 평균 입자 크기가 300㎛임을 특징으로 하는 바닥재.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 분산된 입자의 양이 100㎤/㎡ 내지 250㎤/㎡임을 특징으로 하는 바닥재.
  15. 삭제
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 혼합된 입자의 함량이 기초 재료의 14 부피% 내지 25 부피%에 달하는 것을 특징으로 하는 바닥재.
  17. 제 7항에 있어서,
    상기 분산된 입자의 양이, 상기 분산된 입자의 총 체적(total volume)에 대하여 표현할 때, 30㎤/㎡ 내지 360㎤/㎡임을 특징으로 하는 바닥재.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 분산된 입자의 양이 100㎤/㎡ 내지 250㎤/㎡임을 특징으로 하는 바닥재.
  19. 제 7항에 있어서,
    DIN 66165에 따른 체 분석을 통해 측정된, 상기 분산된 입자의 평균 입자 크기가 100㎛ 내지 2000㎛임을 특징으로 하는 바닥재.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 분산된 입자의 평균 입자 크기가 500㎛임을 특징으로 하는 바닥재.
  21. 제 9항에 있어서,
    상기 혼합된 입자의 함량이 기초 재료의 10 부피% 내지 40 부피%에 달하는 것을 특징으로 하는 바닥재.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 혼합된 입자의 함량이 기초 재료의 14 부피% 내지 25 부피%에 달하는 것을 특징으로 하는 바닥재.
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