KR101262646B1 - Ｐｌａ 및 ｂｉｏ 블렌드 수지를 이용한 바닥재 - Google Patents

Abstract

친환경적인 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재는 하나 이상의 층으로 형성되는 바닥재에 있어서, 상기 바닥재의 적어도 하나의 층은 셀룰로오스(Cellulose), 키틴(Chitin), 녹말(Starch), PHA(Poly Hydroxyl Alkanoate), PHBV(Hydroxy Butyrate Valerate), PVA(Poly Vinyl Alcohol), PGA(Poly Glycolic Acid), PBS(Poly Butylene Succinate), PBSA(Poly Butyleneadipate-co-Butylene Succinate), PBAT(Poly Butylene Adipate Terephthalate), PCL(Poly Capro Lactone), 폴리(에스테르-아미드)(Poly(Ester-Amide)) 및 폴리(에스테르-우레탄)(Poly(Ester-Urethane)) 중 선택되는 하나 이상의 바이오 수지가 블렌드(Blend)된 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＰＬＡ 및 ＢＩＯ 블렌드 수지를 이용한 바닥재 {FLOORING MATERIAL USING POLYLACTIC ACID BLEND AND BIO RESIN}

본 발명은 바닥재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PLA 수지 및 바이오 수지가 블렌딩(Blending)된 바인더를 이용하여 바닥재를 구성하는 각 층을 형성함으로써, 석유 자원 고갈에 따른 원료 물질의 수급 문제를 해결할 수 있으며, 친환경적인 바닥재를 구현할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

폴리염화비닐(PVC) 등의 석유계 수지를 이용한 바닥재는, 주택, 맨션, 아파트, 오피스 또는 점포 등의 건축물에서 바닥재로 널리 이용되고 있다.

상기와 같은 바닥재는, 폴리염화비닐(PVC) 등의 수지를 이용하여 압출 또는 카렌더링 방식 등으로 제조된다. 그런데, 그 원료가 한정된 자원인 원유 등으로부터 전량 얻어지기 때문에, 석유자원의 고갈 등에 따라 향후 원재료의 수급 곤란 등의 문제가 발생할 것으로 예상되고 있다.

또한, 최근 높아지는 환경 문제에 대한 관심을 고려하여도, 폴리염화비닐(PVC)계 바닥재는, 유해 물질을 배출하기 쉽고, 폐기 시에도 환경에 부담을 준다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 베이스층, 이지층 등에 사용되는 바인더로서 PLA 수지(Polylactic acid resin) 및 바이오 수지(Bio resin)가 혼합된 블렌드 수지를 이용하고, 가소제로 ATBC(Acetyl tributyl citrate) 등의 친환경 가소제를 이용함으로써 친환경 바닥재를 구현할 수 있으며, 아울러 용융강도 보강제(Melt strength Enhancer)로 아크릴계 공중합체를 이용함으로써 카렌더링, 프레스 가공이 가능한 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재는 하나 이상의 층으로 형성되는 바닥재에 있어서, 상기 바닥재의 적어도 하나의 층은 PLA(poly lactic acid) 수지에 바이오 수지가 블렌드(Blend)된 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 바이오 수지는 셀룰로오스(Cellulose), 키틴(Chitin), 녹말(Starch), PHA(Poly Hydroxyl Alkanoate), PHBV(Hydroxy Butyrate Valerate), PVA(Poly Vinyl Alcohol), PGA(Poly Glycolic Acid), PBS(Poly Butylene Succinate), PBSA(Poly Butyleneadipate-co-Butylene Succinate), PBAT(Poly Butylene Adipate Terephthalate), PCL(Poly Capro Lactone), 폴리(에스테르-아미드)(Poly(Ester-Amide)) 및 폴리(에스테르-우레탄)(Poly(Ester-Urethane)) 중 선택되는 하나 이상의 수지인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바닥재는 위로부터 표면처리층, 투명층, 인쇄층, 베이스층 및 이지층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 상기 바이오 수지10~70중량부, 비프탈레이트계 가소제 5~50 중량부, 용융강도 보강제 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제(chain extender) 0.01~10 중량부 및 내가수분해제(anti-hydrolysis agent) 10 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 상기 바이오 수지10~70 중량부, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부 및 융강도 보강제 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제 0.01~10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘(CaCO₃) 100 중량부 이하 및 이산화티타늄(TiO₂) 50 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그 다음으로, 상기 베이스층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 상기 바이오 수지 10~70 중량부, 비프탈레이트계 가소제 5~100 중량부 및 용융강도 보강제 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 베이스층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제 0.01~10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘(CaCO₃) 1,000 중량부 이하, 목분 200 중량부 이하, 이산화티타늄(TiO₂) 50 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그 다음으로, 상기 이지층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 상기 바이오 수지 10~70 중량부, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부 및 용융강도 보강제 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 이지층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제 0.01~10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘 500 중량부 이하, 목분 200 중량부 이하, 이산화티타늄 50 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재는 위로부터 표면처리층, 투명층, 인쇄층, 베이스층 및 이지층을 포함하고, 상기 투명층, 인쇄층, 베이스층 및 이지층 각각은 바인더로서 PLA 수지와 바이오 수지를 포함하고, ATBC 인 비프탈레이트계 가소제, 용융강도 보강제로서 아크릴계 공중합체, 활제로서 고급지방산 및 사슬 연장제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 투명층은 내가수분해제가 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하고, 상기 인쇄층은 내가수분해제, 탄산칼슘 및 이산화티타늄 중 하나 이상이 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하고, 상기 베이스층은 내가수분해제, 탄산칼슘, 목분, 이산화티타늄 및 송진 중 하나 이상이 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하고, 상기 이지층은 내가수분해제, 탄산칼슘, 목분, 이산화티타늄 및 송진 중 하나 이상이 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재는 바인더로 일반적으로 이용하는 석유자원 기반의 PVC 대신에 식물 자원 기반의 PLA 수지 및 바이오 수지를 이용함으로써 석유자원 고갈에 따른 원재료 수급 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재는 베이스층, 이지층 등 각 층의 제조시나 적층시에 CO₂ 등 환경 유해 물질의 배출이 적고, 폐기가 용이한 친환경적인 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재는 베이스층 및 이지층에 목분 및 송진을 적용하여 천연 나무의 질감 및 고유의 나무 향기를 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 적용되는 PLA 수지는 용융강도 보강제로 아크릴계 공중합체를 이용한 결과 용융 압출뿐만 아니라 PLA 수지의 카렌더링 또는 프레스 가공이 가능하였다.

도 1은 본 발명에 따른 PLA 수지 및 바이오 수지를 이용한 바닥재의 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 PLA 수지 및 바이오 수지를 이용한 바닥재를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재는 위로부터 표면처리층(110), 투명층(120), 인쇄층(130), 베이스층(140) 및 이지층(150)을 포함한다.

이때, 본 발명에서는 투명층(120), 인쇄층(130), 베이스층(140) 및 이지층(150) 중 하나 이상의 층은 바인더로 PLA(Polylactic acid) 수지에 바이오 수지가 블렌드된 바인더를 이용하고, 비프탈레이트계 가소제로서 ATBC(Acetyl tributyl citrate), 용융강도 보강제(melt strength enhancer)로서 아크릴계 공중합체를 포함한다.

PLA 수지는 락타이드 또는 락트산의 열가소성 폴리에스테르로서, 옥수수, 감자 등에서 추출한 전분을 발효시켜 제조되는 락트산을 중합시켜 제조될 수 있다. 상기 옥수수, 감자 등은 얼마든지 재생 가능한 식물 자원이므로, 이들로부터 확보할 수 있는 PLA 수지는 석유 자원 고갈에 의한 문제에 효과적으로 대처할 수 있다.

또한 PLA 수지는 이용 또는 폐기 과정에서 CO₂ 등의 환경 유해 물질의 배출량이 폴리염화비닐(PVC) 등의 석유기반 소재에 비해 월등히 적고, 폐기 시에도 자연 환경 하에서 용이하게 분해될 수 있는 친환경적인 특성을 가진다.

상기와 같은 PLA 수지는 통상적으로 D-PLA, L-PLA, D,L-PLA 또는 meso-PLA 등으로 구분될 수 있는데, 본 발명에서는 그 종류에 제한되지 않고, 상기의 PLA 수지를 단독으로 혹은 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.

한편, 본 발명에서 이용되는 PLA 수지는, 전술한 바와 같이, 락트산 또는 락타이드를 중합시켜 제조할 수 있으며, 필요에 따라서는, 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜 등의 글리콜화합물, 에탄디오산(ethanedioic acid) 또는 테레프탈산 등의 디카복실산, 글리콜산 또는 2-히드록시벤조산 등의 히드록시카르본산 또는 카프로락톤 또는 프로피오락톤 등의 락톤류와 같은 적절한 공중합 성분이 단량체와 공중합될 수도 있다.

아울러, 본 발명에서는 상기 PLA 수지와 함께 추가적인 바이오 수지를 포함할 수 있다. 바이오 수지는 PLA 수지에서 미흡할 수 있는 강도 보강, 성형성 개선, 심미성 확보 등의 역할을 할 수 있다. 통상적으로 내충격강도 또는 내열성이 떨어지면, 이를 포함하는 수지 조성물의 시트화 공정에서 카렌더링(calendering) 등 가공 방법의 적용이 곤란할 수 있다.

본 발명에서는 이와 같은 문제를 사전에 방지하기 위하여 PLA 수지에 바이오 수지를 블레드(Blend)하는 방법을 사용한다.

이때, 바이오 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 이에 대한 일례로 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 바이오 수지 10~70 중량부의 양으로 이용될 수 있다. 바이오 수지가 10 중량부 미만으로 첨가되는 경우에는 PLA 수지의 특성 보완이 거의 일어나지 않을 수 있으며, 70 중량부를 초과하는 경우에는 생분해성이 과다해져서 가공특성이 저하될 수 있다.

아울러, 바인더로서 PLA 수지와 함께 별도의 바이오 수지를 포함할 경우, 상기 바이오 수지는 생분해성 수지와 혼화성(compatibility 또는 miscibility)을 가지는 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

이때, 본 발명에서 이용하는 용어 「혼화성」은 2개 이상의 성분(ex. 수지 성분)이 혼합되었을 때, 상기 성분들간에 계면 분리 현상 등이 발생되지 않고, 균일하게 혼합될 수 있는 성질을 의미한다.

이상의 특성을 따르는 본 발명의 바이오 수지는 상기 바이오 수지는 셀룰로오스(Cellulose), 키틴(Chitin), 녹말(Starch), PHA(Poly Hydroxyl Alkanoate), PHBV(Hydroxy Butyrate Valerate), PVA(Poly Vinyl Alcohol), PGA(Poly Glycolic Acid), PBS(Poly Butylene Succinate), PBSA(Poly Butyleneadipate-co-Butylene Succinate), PBAT(Poly Butylene Adipate Terephthalate), PCL(Poly Capro Lactone), 폴리(에스테르-아미드)(Poly(Ester-Amide)) 및 폴리(에스테르-우레탄)(Poly(Ester-Urethane)) 중 선택되는 하나 이상의 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 비프탈레이트계 가소제는 PLA 수지를 연화하여 열가소성을 증대시킴으로써 적절한 가공온도에서 성형가공을 용이하게 한다. 본 발명에서는 비프탈레이트계 가소제로 친환경적인 가소제인 ATBC(Acetyl Tributyl Citrate)를 이용한다.

비프탈레이트계 가소제는 투명층(120)의 경우 PLA 수지 100 중량부에 대하여 5~50 중량부의 비율로 이용하는 것이 바람직하고, 인쇄층(130), 이지층(150)의 경우 PLA 수지 100 중량부에 대하여 5~60 중량부의 비율로 이용하는 것이 바람직하고, 베이스층(140)의 경우 5~100 중량부의 비율로 이용하는 것이 바람직하다.

각각의 층에서 PLA 수지 100 중량부 대비 5 중량부 미만으로 비프탈레이트계 가소제를 이용할 경우, PLA 수지의 경도가 높아져 가공성이 저하될 수 있고, 각각의 층에서 주어진 비율을 초과하여 비프탈레이트계 가소제를 이용할 경우 타 성분과의 상용성 저하에 따른 물성이 열화될 수 있다.

용융강도 보강제로서 이용되는 아크릴계 공중합체는 PLA 수지의 용융강도를 보강하여 카렌더링, 프레스 가공을 가능하게 하였다.

이러한 아크릴계 공중합체는 투명층(120), 인쇄층(130), 베이스층(140) 및 이지층(150) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 0.1~20 중량부의 비율로 이용할 수 있다. 아크릴계 공중합체의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 PLA 수지의 용융 효율 및 용융 강도 개선 효율 향상이 불충분하고, 아크릴계 공중합체의 함량이 20 중량부를 초과할 경우 바닥재를 구성하는 각 층의 제조 비용이 상승하고, 각 층을 구성하는 타 물질과의 상용성 문제 등으로 각 층의 전체적인 물성이 저하될 수 있다.

상기 PLA 수지에는 카렌더링, 프레스 등 가공과정에서 수지가 카렌더롤 또는 프레스에 들어붙는 것을 방지하기 위하여 활제를 더 포함할 수 있다.

이러한 활제는 다양한 종류가 있으나, 본 발명에서는 활제로서 친환경적인 고급 지방산을 이용하며, 구체적으로는 탄소수 18의 포화 고급지방산인 스테아린산 등을 이용할 수 있다.

상기 활제는 투명층(120), 인쇄층(130), 베이스층(140) 및 이지층(150) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 0.01~10 중량부로 이용할 수 있다. PLA 수지에서 활제의 이용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 0.01 중량부 미만이면 활제 이용 효과를 얻을 수 없으며, 활제의 이용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 10 중량부를 초과하면 PLA 수지의 내충격성, 내열성, 광택도 등을 열화시킬 수 있는 문제점이 있다.

또한, 상기 PLA 수지에는 사슬 연장을 통한 분자량을 증가시켜 인장강도, 내열성 등을 향상시키기 위하여 사슬 연장제(chain extender)가 더 첨가될 수 있다.

이러한 사슬 연장제는 디이소시아네이트, 하이드록시카복실산 화합물 등이 이용될 수 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐, 현재 이용되는 다양한 종류의 사슬 연장제가 제한없이 이용될 수 있다.

상기 사슬 연장제는 투명층(120), 인쇄층(130), 베이스층(140) 및 이지층(150) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 0.01~10 중량부로 이용할 수 있다. PLA 수지에서 사슬 연장제의 이용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 0.01 중량부 미만이면 사슬 연장제 이용에 따른 효과를 얻을 수 없으며, 사슬 연장제의 이용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 10 중량부를 초과하면 PLA 수지의 광택도 등이 저하될 수 있다.

또한, PLA 수지의 가수분해를 통하여 내충격성 등의 기계적 물성이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 상기 PLA 수지에는 내가수분해제(anti-hydrolysis agent)가 추가적으로 첨가될 수 있다. 내가수분해제는 폴리카보디이미드, 카보디이미드, 옥사졸린 등 통상 내가수분해제로 이용되는 것이라면 제한없이 이용될 수 있다.

이러한 내가수분해제는 투명층(120), 인쇄층(130), 베이스층(140) 및 이지층(150) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 이하의 범위 내에서 첨가되는 것이 바람직하다. 내가수분해제가 PLA 수지 100 중량부 대비 10중량부를 초과할 경우 성형 가공성이 저하될 수 있다.

또한, PLA 수지가 인쇄층(130), 베이스층(140) 또는 이지층(150)에 적용될 경우, 각각의 층에는 보강용 무기계 필러인 탄산칼슘(CaCO₃)이나 심미성 부여 등의 목적으로 백색 안료로서 이산화티타늄(TiO₂)이 더 첨가될 수 있다.

탄산칼슘의 경우 인쇄층(140)에는 PLA 수지 100 중량부 대비 100 중량부 이하, 베이스층(140)에는 PLA 수지 100 중량부에 대비 1,000 중량부 이하, 이지층(150)에는 PLA 수지 100 중량부 대비 500 중량부 이하로 각각 이용되는 것이 바람직하다. 또한, 이산화티타늄의 경우 인쇄층(130), 베이스층(140) 및 이지층(150) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 50 중량부 이하로 이용되는 것이 바람직하다.

탄산칼슘이나 이산화티타늄이 상기 범위를 초과하여 이용될 경우 타 성분들의 결합력이 저하되어 가공성이 저하될 수 있다.

또한, 베이스층(140) 또는 이지층(150)에는 천연 나무의 질감 및 고유의 나무 향기를 부여하기 위한 목분이나 송진이 추가적으로 더 첨가될 수 있다.

목분의 경우 베이스층(140)과 이지층(150)에 공통적으로, PLA 수지 100 중량부 대비 200 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하고, 송진의 경우 베이스층(140)과 이지층(150)에 공통적으로, PLA 수지 100 중량부 대비 20 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 목분과 송진의 경우 베이스층(140)과 이지층(150)에 많이 포함될수록 천연 나무의 질감 등을 더 부여할 수 있으나, 타 성분들의 결합력이 저하되어 가공성 등의 물성이 저하될 수 있다.

상기와 같이, 투명층(120), 인쇄층(130), 베이스층(140) 및 이지층(150) 중 하나 이상의 층은 전술한 바와 같은 PLA 수지에 바이오 수지를 첨가시키고, 비프탈레이트계 가소제 및 아크릴계 공중합체를 포함하여 형성된 시트상의 성형체를 이용할 수 있다. 또한, PLA 수지에는 추가적으로 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제 등이 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재는 바람직하게는 투명층(120), 인쇄층(130), 베이스층(140) 및 이지층(150) 모두가 PLA 수지를 바인더로 하고, 여기에 ATBC인 비프탈레이트계 가소제, 아크릴계 공중합체, 활제로서 고급지방산 및 사슬 연장제가 첨가되어 형성된 것을 제시할 수 있다.

본 발명에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재의 가장 바람직한 예는 다음과 같다.

투명층(120)은 PLA 수지에 바이오 수지, 비프탈레이트계 가소제, 용융강도 보강제, 활제, 사슬 연장제 및 내가수분해제가 첨가되어 있는 것이 가장 바람직하다.

인쇄층(130)은 PLA 수지에 바이오 수지, 비프탈레이트계 가소제, 용융강도 보강제, 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제, 탄산칼슘 및 이산화티타늄이 첨가되어 있는 것이 가장 바람직하다.

베이스층(140) 및 이지층(150)은 비프탈레이트계 가소제, 용융강도 보강제, 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제, 탄산칼슘, 이산화티타늄, 목분 및 송진이 포함되어 있는 것이 가장 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 바닥재를 구성하는 각각의 층에 대하여 살펴보기로 한다.

본 발명에서 표면처리층(110)은 바닥재의 내스크래치성이나 내마모성 등의 표면 품질을 향상시키고, 내오염성을 개선하여 청소가 용이하도록 하기 위한 목적 등에서 투명층(120) 상에 형성된다. 이러한 표면처리층(110)은 예를 들어, 우레탄 아크릴레이트계 UV 경화형 조성물과 같은 일반적인 자외선 경화형 조성물을 투명층(120) 상에 도포하고, 자외선 조사를 통해 경화시켜 형성할 수 있으며, 이외에도 다양한 방식으로 형성할 수 있다.

이러한, 표면처리층(110)은 0.01 ~ 0.1 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 표면처리층(110)이 0.01 mm 미만의 두께로 형성되는 경우 내스크래치성 등의 물성 향상 효과를 기대하기 어렵고, 또한 표면처리층(110)이 0.1 mm를 초과할 경우 표면처리층 형성에 과다한 제조비용이 소요되고, 바닥재의 외관 특성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명에서 투명층은 인쇄층(130) 상에 형성되어 입체감을 부여하고, 인쇄층(130)에 형성된 무늬 등을 보호하는 역할을 한다.

본 발명에서 투명층(120)은 전술한 바와 같이, 비프탈레이트계 가소제, 아크릴계 공중합체를 함유하는 PLA 수지를 이용할 수 있고, 추가적으로 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제 등이 포함될 수 있다. 이때, PLA 수지는 바이오 수지가 블렌드 된 것을 이용한다.

이러한 투명층(120)은 0.10~ 1.0 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 투명층이 0.10 mm 미만의 두께를 가질 경우 인쇄층에 형성된 무늬를 효과적으로 보호할 수 없고 또한 입체감이 저하된다. 한편, 투명층의 두께가 1.0 mm를 초과할 경우 더 이상의 효과 상승 없이, 바닥재 제조 비용의 상승의 원인이 될 수 있다.

본 발명에서 인쇄층(130)은 PLA 수지 등의 표면에 전사 인쇄, 그라비어 인쇄, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 로터리 인쇄 또는 플렉소 인쇄 등의 다양한 방식으로 무늬를 형성함으로써 바닥재의 심미성을 부여하는 역할을 한다.

상기 인쇄층(130)은 전술한 바와 같이, 비프탈레이트계 가소제, 아크릴계 공중합체를 함유하는 PLA 수지를 이용할 수 있고, 추가적으로 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제, 탄산칼슘, 이산화티타늄 등이 단독으로 혹은 2종 이상 더 첨가되어 있을 수 있다. 이때, PLA 수지는 바이오 수지가 블렌드 된 것을 이용한다.

이러한 인쇄층(130)은 0.01 ~ 0.3 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 인쇄층(130)의 두께가 0.01 mm 미만일 경우 인쇄가 어려워질 수 있으며, 인쇄층(130)의 두께가 0.3 mm를 초과할 경우에는 바닥재 제조 비용의 상승을 가져오게 된다.

본 발명에서 베이스층(140)은 바닥재의 가장 기본이 되는 층으로 상부의 투명층(120), 인쇄층(130)을 지지하고, 상부나 하부의 충격을 흡수하는 역할을 한다.

이러한 베이스층(140)은 1.0 ~ 5.0 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 베이스층(140)의 두께가 1.0 mm 이하일 경우 상기 기능들을 제대로 수행할 수 없으며, 베이스층(140)의 두께가 5.0 mm를 초과할 경우 많은 PLA 수지 등의 이용으로 바닥재 제조 비용 상승의 원인이 된다.

상기 베이스층(140)은 전술한 바와 같이, 비프탈레이트계 가소제, 아크릴계 공중합체를 함유하는 PLA 수지를 이용할 수 있고, 추가적으로 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제, 탄산칼슘, 이산화티타늄, 목분, 송진 등이 단독으로 혹은 2종 이상 더 첨가되어 있을 수 있다. 이때, PLA 수지는 바이오 수지가 블렌드 된 것을 이용한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 PLA 수지 조성물을 이용한 카렌더링 공법을 적용하면, 상기와 같은 각 층간 형태를 얻을 수 있다.

이와 같이 PLA 조성물을 이용하여, 각 층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 전술한 각 원료를 혼합하여 수지 조성물을 제조하는 단계와 혼합된 원료를 적절한 조건에서 가열 및 가압하여 균일하게 겔화하는 혼련 단계 및 최종 시트 형상으로 카렌더링 성형하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

이때, 상기에서 원료의 혼합 및 혼련 공정은, 예를 들면, 액상 또는 분말상의 원료를 슈퍼 믹서, 압출기, 혼련기(kneader), 2본 또는 3본 롤 등을 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 원료의 혼합 및 혼련 공정에서는 보다 효율적인 혼합을 위하여, 배합된 원료를 반바리 믹서(banbury mixer) 등을 사용하여 120 ~ 200℃ 정도의 온도에서 혼련하고, 혼련된 원료를 120 ~ 200℃ 정도의 온도에서 2본 롤 등을 사용하여, 1차 및 2차 믹싱하는 방식과 같이, 상기 혼합 및 혼련 공정을 다단계로 반복 수행할 수도 있다.

한편, 상기와 같이 혼합된 원료를 카렌더링 공법에 적용하여 상기 각 층 등을 제조하는 방법 역시 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 역 L형 4본롤 카렌더 등의 통상의 장치를 사용하여 제조할 수 있다.

또한, 상기에서 카렌더링 가공 조건은, 사용되는 수지 조성물의 조성 등을 고려하여, 적절히 선택할 수 있으며, 대략 120 ~ 200℃ 정도의 가공 온도의 범위 내에서 카렌더링 가공을 실시할 수 있다.

본 발명에서 이지층(150)은 시공시 바닥면과의 접착이 이루어지는 부분으로, 바닥재 표면에 반대되는 이면을 보호하며, 바닥의 습기를 막아주는 역할을 한다.

이러한, 이지층(150)은 PLA 수지 100 중량부, 바이오 수지 10~70중량부, ATBC인 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부, 아크릴계 공중합체 0.1~20 중량부, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부 및 사슬 연장제 0.01~10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 이지층(150)은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘(CaCO₃) 500 중량부 이하, 목분 200 중량부 이하, 이산화티타늄(TiO₂) 50 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

이러한 이지층(150)은 0.10 ~ 2.0 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이지층(150)의 두께가 0.10 mm 미만이면 바닥재의 이면 보호 효과나 습기 방지 효과가 잘 나타나지 않고, 이지층(150)이 2.0 mm를 초과할 경우 제조 비용이 상승할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 제조예를 제시한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 바닥재의 제조

(1) 실시예 1

투명층 제조

PLA 수지로서 2002D(Nature Works 제조) 100 중량부, 셀룰로오스 30 중량부, ATBC 5 중량부, 아크릴 공중합체 5 중량부, 고급 지방산으로 스테아린산 3 중량부, 및 폴리카보디이미드 1 중량부를 압출기를 이용하여 1차 혼련하고, 반바리 믹서로 140℃에서 혼련한 다음, 140℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였다. 그 후, 제조된 원료를 130℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 시트를 제조하였다.

인쇄층 제조

2002D 100 중량부, 셀룰로오스 20 중량부, ATBC 10 중량부, 아크릴 공중합체 5 중량부, 스테아린산 3 중량부 및 폴리카보디이미드 1 중량부, 탄산칼슘 100 중량부, 이산화티타늄 10 중량부를 상기 투명층 제조과정과 동일한 과정으로 가공하여, 두께가 0.2 mm인 백색시트를 제조하고, 상기 백색시트 표면에 그라비아 인쇄 또는 전사 인쇄방법을 통해 무늬를 형성하였다.

베이스층 제조

2002D 100 중량부, 셀룰로오스 30 중량부, ATBC 20 중량부, 아크릴 공중합체 5 중량부, 스테아린산 3 중량부 및 폴리카보디이미드 1 중량부, 탄산칼슘 500 중량부, 목분 10 중량부 및 송진 5 중량부를 상기 투명층 제조과정과 동일한 과정으로 가공하여, 두께가 2 mm인 시트를 제조하였다.

이지층 제조

2002D 100 중량부, 셀룰로오스 10 중량부, ATBC 15 중량부, 아크릴 공중합체 5 중량부, 스테아린산 3 중량부 및 폴리카보디이미드 1 중량부, 탄산칼슘 250 중량부, 목분 10 중량부 및 송진 5 중량부를 상기 투명층 제조과정과 동일한 과정으로 가공하여, 두께가 0.6 mm인 시트를 제조하였다.

표면처리층 제조

상기 제조된 투명층, 전사 인쇄된 인쇄층, 베이스층 및 이지층을 열합판한 후, 엠보싱롤을 이용하여 엠보싱한 투명층 표면에 우레탄 아크릴레이트계 UV 경화형 도료를 도포하고, 자외선을 조사하여 두께 0.05 mm의 표면처리층을 형성함으로써 최종 바닥재를 제조할 수 있었으며, 본 실시예에서는 투명층, 인쇄층, 베이스층 및 이지층이 PLA 수지를 기반으로 하여 제조되었다.

(2) 실시예2

바이오 수지로서 셀룰로오스 대신 녹말을 사용하였다는 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 과정으로 바닥재를 제조하였다.

(3) 비교예1

비교예 1에서는 셀룰로오스를 포함하지 않는다는 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 과정으로 바닥재를 제조하였다.

(4) 비교예 2

투명층, 인쇄층, 베이스층, 이지층 제조시 PLA 100중량부에 대하여 셀룰로오스를 50 중량부 사용하였다는 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 과정으로 바닥재를 제조하였다.

2. 평가

실시예 및 비교예에 따라 제조된 바닥재의 강도 및 제조과정에서의 가공성을 평가하였다. 평가결과는 하기 표 1과 같다.

	인 장 강 도, kgf/cm2		가공성*
	길이 방향	폭 방향
실시예 1	92	85	5
실시예 2	78	66	4
비교예 1	46	38	1
비교예 2	88	78	3

*가공성 평가는 5점 만점 기준

상기 평가결과에서 알 수 있듯, 본 발명의 경우 바이오 수지를 사용함으로써 PLA 수지에서 미흡할 수 있는 강도 보강 및 성형성 개선의 효과가 있었으며, 바람직한 양을 초과하여 바이오 수지를 사용한 경우에는 생분해성이 과다해져 가공성이 저하될 수 있다는 점을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재는 복수개의 층간 구조를 가지고 있으나, 상기 기재 사항에 항시 제한 되는 것은 아니다. 예를 들면 PLA 블렌드 수지층 단독층으로도 바닥재로서 사용될 수 있으며, 투명층 또는 인쇄층과 PLA 블렌드 2중층만으로도 바닥재로서 사용될 수 있다.

또한, 상술한 표면처리층, 투명층, 인쇄층, 베이스층 및 이지층 이외에 유리 섬유(Glass Fiber) 함침 구조로 형성되는 치수안정층이 더 포함될 수 있으며, 칩스루층(Chip Through layer)을 포함하는 바닥재 및 칩인레이드층(chip inlaid layer)을 포함하는 그린 바닥재에도 활용될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

110 : 표면처리층
120 : 투명층
130 : 인쇄층
140 : 베이스층
150 : 이지층

Claims (16)

1. 위로부터 표면처리층, 투명층, 인쇄층, 베이스층 및 이지층을 포함하는 바닥재로서,
   상기 바닥재의 적어도 하나의 층은 PLA 수지에 셀룰로오스 또는 녹말이 블렌드된 바인더를 포함하며,
   상기 투명층은 상기 PLA 수지 100중량부에 대하여, 상기 셀룰로오스 또는 녹말 10~70중량부, 비프탈레이트계 가소제 5~50중량부, 용융강도보강제 0.1~20중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제(chain extender) 0.01~10 중량부 및 내가수분해제(anti-hydrolysis agent) 10 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 상기 셀룰로오스 또는 녹말 10~70 중량부, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부 및 용융강도 보강제 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제 0.01~10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘(CaCO₃) 100 중량부 이하 및 이산화티타늄(TiO₂) 50 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 베이스층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 상기 셀룰로오스 또는 녹말 10~70 중량부, 비프탈레이트계 가소제 5~100 중량부 및 용융강도 보강제 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 베이스층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제 0.01~10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘(CaCO₃) 1,000 중량부 이하, 목분 200 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 이지층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 상기 셀룰로오스 또는 녹말 10~70 중량부, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부 및 용융강도 보강제 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 이지층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제 0.01~10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘 500 중량부 이하, 목분 200 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
    
12. 위로부터 표면처리층, 투명층, 인쇄층, 베이스층 및 이지층을 포함하고,
    상기 투명층, 인쇄층, 베이스층 및 이지층 각각은 바인더로서 PLA 수지와 셀룰로오스 또는 녹말을 포함하고, 비프탈레이트계 가소제, 용융강도 보강제로서 아크릴계 공중합체, 활제로서 고급지방산 및 사슬 연장제를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 투명층은 내가수분해제가 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 인쇄층은 내가수분해제, 탄산칼슘 및 이산화티타늄 중 하나 이상이 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
    
15. 제12항에 있어서,
    상기 베이스층은 내가수분해제, 탄산칼슘, 목분 및 송진 중 하나 이상이 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
    
16. 제12항에 있어서,
    상기 이지층은 내가수분해제, 탄산칼슘, 목분 및 송진 중 하나 이상이 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 PLA 및 바이오 블렌드 수지를 이용한 바닥재.
    

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