KR101308827B1 - 성형성 및 광택성이 우수한 친환경 데코 시트 - Google Patents

성형성 및 광택성이 우수한 친환경 데코 시트 Download PDF

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Abstract

광택이 우수하고 굴곡이 심한 피착물에도 3차원 입체 성형이 가능한 친환경 데코 시트에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 친환경 데코 시트는 단일 수지 또는 복합 수지로 형성된 제1층; 및 상기 제1층 상에 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(Polyethylene terephthalate Glycol : PETG) 수지로 적층 형성된 제2층;을 포함하며, 상기 단일 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET) 수지이고, 상기 복합 수지는 PET 수지 + 에스테르계 수지인 것을 특징으로 한다.

Description

성형성 및 광택성이 우수한 친환경 데코 시트{ECO-FRIENDLY DECO SHEET WITH EXCELLENT FORMABILITY AND BRIGHTNESS}
본 발명은 가구나 싱크대 등에서 사용되는 데코 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광택이 우수하고 굴곡이 심한 피착물에도 3차원 입체 성형이 가능한 친환경 데코 시트에 관한 것이다.
가구, 싱크대, 도어 등의 소재에 데코레이션을 위한 목적으로 데코 시트가 사용되고 있다.
이러한 데코레이션 시트의 경우, 종래에는 주로 염화비닐수지(PVC) 기반의 PVC 시트가 이용되었다. PVC 시트는 가격이 저렴하면서도, 우수한 가공성, 열변형성, 우수한 신율 등을 갖기 때문에 다양한 제품에 널리 활용되고 있다.
그러나, PVC 시트는 소각할 시 다량의 다이옥신이 발생되는 문제가 있다. 다이옥신은 대표적인 환경 호르몬으로서, 한번 생성되면 분해되지 않고 안정적으로 존재하게 되는 데, 이 경우 인체에 흡수되면 잘 배출되지 못하고 체내에 축적되게 된다. 그 결과, 각종 암 발생을 유발하며, 심한 생식계 장애, 발달 장애 등을 유발할 수 있다. 또한, 호르몬의 조절기능에 손상이 일어나는 문제를 야기할 수 있다.
염화비닐수지의 인체 유해성으로 인해, 세계 각국에서는 염화비닐수지 제품에 대한 규제가 강화되고 있다. 이러한 세계적인 동향과 국내에서도 그 사용에 대한 규제가 점점 엄격화되고 있는 실정이다.
이를 위해, 최근에는 친환경 소재를 통한 개발이 이루어지고 있는 데, 그 중에서 대표적인 소재가 폴리 올레핀과 폴리 에스테르계이다. 특히, 폴리에스테르계열 중에서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기반의 PET 시트가 제시되고 있다.
그러나, PET 시트만으로 이루어진 데코 시트는 제품 성형 시 기존 염화비닐수지에 비하여 신율이 매우 떨어지며, 수지 자체가 결정성 고분자로 이루어져 있기 때문에 가공시 결정에 의한 백화현상이 발생되어 3차원 입체 성형에는 적용하는 것이 어렵고, 2차 성형으로만 적용이 가능하다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 기존 PVC 시트에 비하여 친환경적이면서, PVC와 마찬가지의 낮은 성형 온도 및 넓은 성형 온도를 가져 성형성이 우수한 친환경 데코 시트를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 데코 시트는 단일 수지 또는 복합 수지로 형성된 제1층; 및 상기 제1층 상에 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(Polyethylene terephthalate Glycol : PETG) 수지로 적층 형성된 제2층;을 포함하며, 상기 단일 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET) 수지이고, 상기 복합 수지는 PET 수지 + 에스테르계 수지인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 데코 시트는 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(Polyethylene terephthalate Glycol : PETG) 수지로 형성되는 표면층; 상기 표면층과 대향하며, 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(Polyethylene terephthalate Glycol : PETG) 수지로 형성되는 이면층; 및 상기 표면층과 이면층 사이에 개재되며, 단일 수지 또는 복합 수지로 형성되는 중간층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 데코 시트는 환경 호르몬 문제를 발생시키지 않아 PVC 시트에 비하여 친환경적이면서, 인쇄성이 우수한 PETG 등의 수지를 이용함으로써 다양한 데코레이션 구현이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 데코 시트는 PET 수지와 PETG 수지가 적층되는 2층 또는 3층 구조를 적용하는 것을 통해 원가 절감 효과를 가져오면서도 오버레이 성형뿐만 아니라 멤브레인 성형이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 데코 시트를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 데코 시트를 나타낸 단면도이다.
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 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 데코 시트에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 데코 시트를 나타낸 단면도로, 2층 구조를 갖는 친환경 데코 시트의 예를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 도시된 친환경 데코 시트(100)는 제1층(110) 및 상기 제1층(110) 상에 적층 형성되는 제2층(120)을 포함한다.
제1층(110)은 단일 수지 또는 복합 수지로 형성될 수 있다. 만일, 제1층(110)을 단일 수지만으로 형성할 경우, 단일 수지로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : 이하 PET라 약칭함.) 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 반면, 제1층(110)을 복합 수지로 형성할 경우, 복합 수지로는 PET 수지 + 에스테르계 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
제2층(120)은 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(Polyethylene terephthalate Glycol : 이하 PETG라 약칭함.) 수지로 형성될 수 있다. 제2층(120)의 재질로 이용되는 PETG 수지의 경우, 무정형 고분자이기 때문에 멤브레인(membrane) 공법을 이용한 성형 시에도 굴곡 부분에서 백화(whitening) 현상이 나타나지 않는 특성이 있다.
이러한 2층 구조의 데코 시트(100)는 T-다이를 적용한 압출을 통하여 제조될 수 있다. 이 경우, T-다이 이전에 피드 블록을 설치하여 2개의 압출기에서 나오는 각각의 수지를 이용하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 공압출시 토출량에 따라 각 층(110, 120)의 두께가 결정될 수 있다. 또한, 압출 또는 공압출을 통하여 제조되는 데코 시트(100)는 압출 장비, 공정 조건 등의 따라 대략 200 ~ 1000㎛ 두께를 가질 수 있다.
이때, 상기 1층(110)이 단일 수지로 형성될 경우, 상기 제1층(110)은 제2층(120) 두께의 2 ~ 4배로 형성하는 것이 바람직하다. 만약, 제1층(110)이 제2층(120)보다 2배 미만의 두께를 가질 경우에는 비교적 고가인 PEGT 수지의 첨가량이 증가함에 따라 제조 비용이 상승하는 문제가 있다. 반대로, 제1층(110)이 제2층(120)보다 4배를 초과하는 두께를 가질 경우에는 시트 제조시 PET 수지의 결정화로 인하여 백화 현상이 발생할 우려가 있으며, 이는 백색이 아닌 안료를 첨가할 경우 변색의 원인이 될 수도 있을 뿐만 아니라, 3 차원의 멤브레인 성형 시 차후 크랙(crack) 발생으로 인해 시트가 파단되는 문제가 발생할 수 있다.
이때, PET 수지는 상업적으로는 SKTPET(SK 케미칼 제조) 등을 적용할 수 있고, PETG 수지는 상업적으로는 SKYGREEN(SK 케미칼 제조), Spectar(Eastman 제조), 또는 Eastar(Eastman 제조) 등을 적용할 수 있다.
다만, PETG 수지는 그 자체로는 유리전이온도(Tg)가 80℃ 정도로 상대적으로 높아, 이를 기반으로 하는 시트는 성형 온도가 높은 문제점이 있다.
이때, 제1층(110)의 재질로 이용되는 PET 수지 또는 PET 수지 + 에스테르계 수지는 상기 PETG 수지의 유리전이온도(Tg) 및 성형 온도를 낮춤과 더불어 상대적으로 고가인 PETG 수지의 사용량을 줄임으로써 원가를 절감할 수 있게 된다.
상기 에스테르계 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene terephthalate, 이하 PBT), 폴리프로필렌 테레프탈레이트(Polypropylene terephthalate, 이하 PPT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalater, 이하 PEN), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(Polycyclohexylenedimethylene terephthalate, 이하 PCT) 수지 중에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
만일, 제1층(110)을 복합 수지로 형성할 경우, 상기 에스테르계 수지는 복합 수지 전체 100 중량부에 대하여 5 ~ 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 에스테르계 수지가 복합 수지 전체 100 중량부 대비 5 중량부 미만으로 포함될 경우에는 데코 시트 전체 수지의 유리전이온도(Tg) 및 성형 온도를 낮추는 정도가 미미하다.
반대로, 에스테르계 수지가 복합 수지 전체 100 중량부 대비 10 중량부를 초과하여 포함될 경우에는 유리전이온도(Tg) 및 성형온도가 과도하게 낮아지고, 이에 따라 압출 시트 제조시 급격한 점도 저하에 의한 시트 생성이 불가능해질 정도의 가공성 불량을 야기하며, 또한 시트 표면 가공성 또한 저하된다.
상기 복합 수지로 이루어진 상기 제1층(110)이 상기의 함량비로 에스테르계 수지를 포함할 때, 상기 데코 시트(100)의 전체 수지는 70±3℃의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 이는 PETG 수지가 대략 80℃ 정도의 유리전이온도를 가지는 것에 비교할 때 대략 10℃ 정도 낮은 유리전이온도에 해당한다.
한편, 상기 데코 시트(100)는 데코 시트의 전체 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 30 중량부가 함유되는 안료를 더 포함할 수 있다.
안료는 흰색 안료, 흑색 안료, 황색 안료, 청색 안료, 적색 안료, 녹색 안료 등을 1종 혹은 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.
특히, 흰색 안료의 경우 산화티타늄, 탄산칼슘, 황산바륨, 탄산마그네슘 등 무기계 입자를 이용할 수 있으며, 흑색 안료로는 카본 블랙을 이용할 수 있다. 이외에 황색 안료, 청색 안료, 적색 안료, 녹색 안료 등도 시중에서 쉽게 구할 수 있는 것을 제한 없이 이용할 수 있다.
만일, 안료가 전체 수지 100 중량부 대비 0.1 중량부 미만으로 첨가될 경우 은폐력 및 착색력이 떨어지는 문제점이 있다. 반대로, 안료가 전체 수지 100 중량부 대비 30 중량부를 초과하여 첨가되는 경우에는 점도가 저하되어 가공상의 문제점을 야기할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 친환경 데코 시트는 기존 PVC 시트에 비하여 친환경적이면서, PVC와 마찬가지의 낮은 성형 온도 및 넓은 성형 온도를 가져 성형성이 우수한 특성을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 데코 시트는 PET 수지와 PETG 수지의적층 구조를 적용하는 것을 통해 원가 절감 효과를 가져오면서도 오버레이 성형뿐만 아니라 멤브레인 성형이 가능한 효과가 있다.
한편, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 데코 시트를 나타낸 단면도로, 3층 구조를 갖는 친환경 데코 시트의 예를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 도시된 친환경 데코 시트(200)는 표면층(210), 중간층(220) 및 이면층(230)을 포함한다. 이때, 표면층(210)과 이면층(230)은 상호 대향하도록 배치되며, 상기 중간층(220)은 상호 대향하는 표면층(210)과 이면층(230) 사이에 개재된다. 따라서, 상기 친환경 데코 시트(200)는 표면층(210), 중간층(220) 및 이면층(230)이 차례로 적층되는 3층 구조를 갖는다.
표면층(210) 및 이면층(230)은 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(Polyethylene terephthalate Glycol : PETG) 수지로 각각 형성될 수 있다.
표면층(210) 및 이면층(230)의 재질로 이용되는 PETG 수지의 경우, 무정형 고분자이기 때문에 멤브레인(membrane) 공법을 이용한 성형 시에도 굴곡 부분에서 백화(whitening) 현상이 나타나지 않는 특성이 있다.
중간층(220)은 단일 수지 또는 복합 수지로 형성될 수 있다. 만일, 중간층(220)으로 단일 수지를 이용할 경우, 단일 수지로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET) 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 반면, 중간층(220)을 복합 수지로 형성할 경우, 복합 수지로는 PET 수지 + 에스테르계 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 3층 혹은 그 이상의 층을 갖는 데코 시트(200) 역시, T-다이를 적용한 공압출을 통하여 제조될 수 있다. 3층 구조의 데코 시트(200)의 경우, 공압출을 위하여 T-다이 이전에 피드블럭을 설치하고, 2개의 압출기에서 나온 복합 수지를 이용하여 3층의 구조로 제조할 수 있다. 3층 구조의 시트를 제조할 때 층간 두께 비율은 압출 토출량에 따라 결정될 수 있다.
본 발명에서 표면층(210), 중간층(220) 및 이면층(230) 모두에 안료를 적용할 시에는 원가 상승의 요인이 될 수 있고, 표면층(210) 또는 이면층(230)에만 안료를 적용할 경우에는 은폐력이 떨어질 수도 있다. 따라서, 안료는 표면층(210)과 이면층(230) 사이에 개재되며, 단독 또는 복합 수지로 형성되는 중간층(220)에만 적용되는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에서 안료는 데코 시트(200)의 전체 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 30 중량부로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 안료가 전체 수지 100 중량부 대비 0.1 중량부 미만으로 첨가될 경우에는 은폐력 및 착색력이 떨어지는 문제점이 있다. 반대로, 안료가 전체 수지 100 중량부 대비 30 중량부를 초과하여 첨가될 경우에는 점도가 저하되어 가공상의 문제점을 야기할 수 있다.
한편, 상기 중간층(220)이 단일 수지로 형성되는 경우, 상기 중간층(220)은 표면층(210) 또는 이면층(230) 두께의 2 ~ 4배로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우 중간층(230)을 구성하는 단일 수지가 PET 수지로 이루어지므로, 중간층(230)의 두께가 표면층(210) 또는 이면층(230) 두께의 4배를 초과할 경우 시트 성형시 PET 수지의 결정화로 인하여 백화 현상이 발생할 수 있다.
반대로, 중간층(220)의 두께가 표면층(210) 또는 이면층(230) 두께의2배 미만일 경우에는 비교적 고가인 PEGT 수지의 첨가량이 증가함에 따라 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 PETG 수지들 사이에 상대적으로 낮은 유리전이온도를 갖는 PET 수지 또는 PET 수지 + 에스테르계 수지의 합성 수지를 개재함으로써, 데코 시트를 제조하기 위한 수지의 유리전이온도를 대략 10℃ 정도 낮출 수 있고, 보다 폭넓은 성형 온도 범위를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 환경 호르몬을 배출하는 PVC를 사용하지 않으면서도 PVC 시트에 비하여 유리전이온도가 더 낮아짐과 동시에 연질성을 부여하여 3차원 입체 성형시 충분한 신율을 확보할 수 있는 데코 시트를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 데코 시트는 피착면의 굴곡이 심한 경우에도 굴곡부에서 백화 현상의 발생 없이 성형이 가능하며, 인쇄성이 우수한 PETG 등의 수지를 이용함으로써 다양한 데코레이션 구현이 가능하다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 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. 시트의 제조
실시예 1
PET 수지 500g과 PETG 수지 500g이 각각 토출되도록 한 후, 0.5mm로 압출 시팅(Sheeting)하였다.
실시예 2
PET 수지 600g과 PETG 수지 400g이 각각 토출되도록 한 후, 0.5mm로 압출 시팅하였다.
실시예 3
PET 수지 500g 및 PBT 수지 50g의 복합 수지와 PETG 수지 450g이 각각 토출되도록 한 후, 0.5mm로 압출 시팅하였다.
비교예 1
PETG 수지 1000g 단독을, 0.5mm로 압출 시팅하였다.
2. 성형성 평가
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따라 제조된 시트의 성형성 평가를 위하여, DMA(Dynamic Mechanical Analysis)를 이용하여 온도에 따른 탄성율의 변화 및 범위를 측정하였다.
3. 성형성 평가 결과
표 1은 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따라 제조된 시트의 성형성 및 유리전이온도를 나타낸 것이다.
[표 1]
Figure 112011031280303-pat00001
표 1을 참조하면, PET 수지와 PETG 수지로 이루어진 실시예 1 ~ 2에 따른 시트의 경우 대체로 탄성율 저하 온도범위가 88℃ 이하이며, 유리전이온도가 75±3℃인 것을 볼 수 있다.
또한, PET 수지 + PBT 수지의 복합 수지와 PET 수지로 이루어진 실시예 3에 따른 시트의 경우 탄성율 저하 온도범위가 77℃ 이하이며, 유리전이온도가 실시예 1 ~ 2에 비하여 5 ~ 6℃ 낮아진 72℃인 것을 확인할 수 있다.
반면, PETG 단독으로 제조된 비교예 1에 따른 시트의 경우 실시예 1~ 3에 비하여 탄성율 저하 온도 범위가 상대적으로 높게 측정되었으며, 유리전이온도가 80℃로서 실시예 3에 비하여 대략 8℃ 정도 높게 나타났다.
따라서, 비교예 1에 따라 제조된 시트에 비하여 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시트의 경우 낮은 성형 온도 범위에서 성형이 가능하다는 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
100, 200 : 친환경 데코 시트
110 : 제1층
120 : 제2층
210 : 표면층
220 : 중간층
230 : 이면층

Claims (10)

  1. 단일 수지 또는 복합 수지로 형성된 제1층; 및
    상기 제1층 상에 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(Polyethylene terephthalate Glycol : PETG) 수지로 적층 형성된 제2층;을 포함하며,
    상기 단일 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET) 수지이고,
    상기 복합 수지는 PET 수지 + 에스테르계 수지이고,
    상기 에스테르계 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutylene terephthalate : PBT), 폴리프로필렌 테레프탈레이트(Polypropylene terephthalate : PPT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate : PEN) 및 폴리사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(Polycyclohexylenedimethylene terephthalate : PCT) 수지 중에서 선택된 1종 이상이고,
    상기 복합 수지로 형성되는 제1층은 상기 복합 수지 100 중량부에 대하여 에스테르계 수지 5 ~ 10 중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 데코 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데코 시트는
    상기 데코 시트의 전체 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 30 중량부가 함유되는 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 데코 시트.
  5. 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(Polyethylene terephthalate Glycol : PETG) 수지로 형성된 표면층;
    상기 표면층과 대향하며, 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(Polyethylene terephthalate Glycol : PETG) 수지로 형성된 이면층; 및
    상기 표면층과 이면층 사이에 개재되며, 단일 수지 또는 복합 수지로 형성되는 중간층;을 포함하고,
    상기 중간층의 단일 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET) 수지이고,
    상기 복합 수지는 PET 수지 + 에스테르계 수지이고
    상기 에스테르계 수지는 PBT, PPT, PEN 및 PCT 수지 중에서 선택된 1종 이상이고,
    상기 복합 수지로 형성되는 중간층은 상기 복합 수지 100 중량부에 대하여 에스테르계 수지가 5 ~ 10 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 데코 시트.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서,
    상기 데코 시트는
    상기 데코 시트의 전체 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 30 중량부로 함유되는 안료를 더 포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 데코 시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 안료는
    상기 단일 또는 복합 수지로 형성되는 중간층에만 함유되는 것을 특징으로 하는 친환경 데코 시트.
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