KR101316181B1 - Ｐｌａ 수지 함침 무늬목을 이용한 친환경 바닥재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

PLA 수지가 함침된 무늬목을 이용하여 표면 강도가 우수하면서 친환경성을 나타낼 수 있는 바닥재 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 친환경 바닥재는 기재층; 상기 기재층 상에 형성되는 접착층; 및 상기 접착층의 상에 형성되는 무늬목 치장층;을 포함하고, 상기 무늬목 치장층은 무늬목과 PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＰＬＡ 수지 함침 무늬목을 이용한 친환경 바닥재 및 그 제조 방법 {FLOORING MATERIALS USING POLY LACTIC ACID RESIN EMBEDED VENEER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 마루바닥재와 같은 바닥재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합판이나 HDF 등의 기재층 상부에 치장층을 형성하는 미려한 무늬목에 식물원료로부터 합성된 친환경 수지인 PLA 수지를 함침, 주입 또는 코팅함으로써, 바닥재의 표면 물성을 향상시킬 수 있으며, 친환경성을 나타낼 수 있는 바닥재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 무늬목 치장층을 갖는 바닥재는 합판(plywood) 상부에 멜라민포름알데히드수지 성분의 접착제를 사용하여 무늬목 (veneer)을 미장 접착시킨 후 열프레스에서 가열된 열판에 의해 열경화 접착시켜 무늬목 치장층을 형성한다.
무늬목이 미장접착되어 형성된 상기 치장층 상부에는 UV(자외선) 경화형 도료를 코팅하여 경화시켜 투명보호층을 형성한 후 장부가공기(tenoner)를 사용하여 혀와 홈 (Tongue & Groove)의 형태로 측면을 가공하여 바닥재를 제조한다.
상기 마루바닥재의 치장층으로 사용되는 무늬목은 통상 0.3mm ~ 3.0mm 사이의 두께를 가지는 베니어(veneer)들이다. 마루 바닥재로 가공된 후 이런 베니어상태의 무늬목은 실제 환경에서의 사용시 찍힘, 눌림, 연필경도 등의 표면물성이 부족한 단점이 있어서 합성수지를 원료로 사용하는 다른 바닥재에 비해 사용시 세심한 주의와 관리가 필요한 단점이 있다.
본 발명에 관련된 배경기술로, 대한민국 특허공개공보 제10-2010-0023159호(2010.03.04. 공개)에 개시된 이중경화방식을 이용한 보호층을 가지는 마루바닥재 및 그 제조 방법이 있다.
본 발명의 하나의 목적은 표면 물성이 우수하고 친환경적인 바닥재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 특성을 갖는 바닥재 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 친환경 바닥재는 기재층; 상기 기재층 상에 형성되는 접착층; 및 상기 접착층의 상에 형성되는 무늬목 치장층;을 포함하고, 상기 무늬목 치장층은 무늬목과 PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 무늬목 치장층 상에 형성되는 표면보호층;을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 무늬목 치장층은 상기 PLA 수지가 상기 무늬목 내에 함침 또는 주입되어 있을 수 있다. 또한, 상기 무늬목 치장층은 상기 PLA 수지가 상기 무늬목 표면에 코팅되어 있을 수 있다. 또한, 상기 무늬목 치장층은 활제, 가소제 및 안정제 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 무늬목 치장층은 ATBC(Acetyl Tributyl Citrate) 및 TBC(Tributyl Citrate) 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 친환경 바닥재 제조 방법은 (a) 접착제를 이용하여 기재와 무늬목을 가접착시키는 단계; (b) 상기 무늬목 상에 PLA 수지를 함유하는 필름을 적층하는 단계; 및 (c) 프레싱을 통하여 상기 (b) 단계의 결과물을 압착하는 단계;를 포함하고, 상기 (c) 단계에서, 상기 PLA 수지를 함유하는 필름이 용융되어, 상기 PLA 수지가 상기 무늬목 내부에 함침되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 친환경 바닥재 제조 방법은 (d) 상기 PLA 수지가 함침된 무늬목 상에 표면 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 표면 보호층은 UV 경화형 도료로부터 형성될 수 있다. 또한, 상기 (a) 단계의 접착제는 열경화형 접착제가 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 바닥재는 무늬목(veneer) 치장층에 친환경 소재인 PLA 수지를 적용함으로써 종래의 바닥재에서 문제시되었던 표면 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 바닥재는 종래 바닥재에서 표면강화를 위하여 사용된 멜라민포름알데히드 수지나 페놀포름알데히드 대신에 식물원료로부터 제조되는 PLA 수지를 적용함으로써 친환경성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 바닥재를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 바닥재를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 바닥재 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 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.
이하, 본 발명에 따른 PLA 수지 함침 무늬목을 이용한 친환경 바닥재 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 바닥재를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 도시된 바닥재는 기재층(110), 접착층(120) 및 무늬목 치장층(130)을 포함한다.
기재층(110)은 바닥재의 몸체 혹은 코어의 역할을 한다.
이러한 기재층(110)으로, 목질계 보드가 이용될 수 있다. 목질계 보드는 합판(Plywood), MDF(Medium Density Fiberboard), HDF(High Density Fiberboard), 파티클 보드, 케냐프 보드, 수지목분 혼합보드 등이 이용될 수 있다.
또한, 기재층(110)으로, 합성수지계 보드가 될 수 있다. 합성수지계 보드는 PVC(Poly Vinyl Choloride) 보드, PC(Poly Carbonate) 보드, PE(Poly Ethylene) 보드, PP(Poly Propylene) 보드, PET(Poly Ethylene Terephthalate) 보드, PETG(Poly Ethylene Terephthalate Glycol modified) 보드, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 보드, 아크릴(Acryl) 보드 등이 이용될 수 있다.
또한, 기재층(110)으로, 무기질계 보드가 이용될 수 있다. 무기질계 보드는 마그네슘 보드, 규소 보드, 석고 보드, CRC(Cellulose fiber Reinforced Cement Board) 보드 등이 이용될 수 있다.
상기 보드들은 단독으로 이용될 수 있으며, 2종 이상이 서로 적층된 형태의 것을 이용할 수 있다.
상기 보드들 중에서 합판(Plywood)을 포함하여 사용하는 것이 가장 바람직하다. 그 이유는 합판의 경우, 구조적 안정성이 우수하며, 또한 온돌난방과 같은 가열 환경에서 치수안정성 확보가 용이하기 때문이다.
접착층(120)은 기재로 사용되는 보드와 치장층을 접착시켜 부착시키는 기능을 하며, 생산성과 작업성을 고려하여 에폭시계, 폴리우레탄계, 폴리이소시아네이트계, 폴리에스터계, 아크릴레이트계, 에틸렌-초산비닐공중합체, 폴리아미드계, 멜라민계, 합성고무계, 폴리비닐알콜계 수지 등이 사용 가능하며, 보다 바람직하게는 멜라민계, 우레탄아크릴레이트계, 폴리우레탄계 수지를 제시할 수 있다.
무늬목 치장층(130)은 마루바닥재의 목재외관을 형성한다. 무늬목으로는 천연무늬목 등이 이용될 수 있다.
본 발명에서, 무늬목 치장층(130)에는 무늬목과 함께 PLA(Poly Lactic Acid) 수지가 포함된다. PLA 수지는 바닥재 표면 물성의 향상과 친환경성을 부여하는 역할을 한다.
이러한PLA 수지는 무늬목 내부에 주입 또는 함침되어 있을 수 있다. 또한, PLA 수지는 무늬목 표면에 코팅되어 있을 수 있다.
상기 PLA 수지는 락틱산(lactic acid), 또는 락타이드(lactide)를 중합시켜 제조할 수 있다. 제조된 PLA 수지는 결정질 PLA(c-PLA) 또는 비정질 PLA(a-PLA)가 될 수 있다. 본 발명에서는 결정질 PLA 및 비정질 PLA 어느 것이라도 이용할 수 있으며, 경우에 따라서는 결정질 PLA와 비정질 PLA가 혼합된 것을 이용할 수 있다.
또한, PLA 수지는 압출 공법 혹은 카렌더링 공법 등에 의하여 시트 혹은 필름으로 가공될 수 있다. 이를 용이하게 하기 위하여 PLA 수지에 활제, 가소제, 안정제 등의 첨가제가 첨가될 수 있다.
특히, PLA 수지에 가소제가 첨가되는 경우, 가소제는 환경적인 측면을 고려할 때, 비프탈레이트계(non-phthalate) 가소제를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 비프탈레이트계 가소제는 ATBC(Acetyl Tributyl Citrate), TBC(Tributyl Citrate) 등이 이용될 수 있다.
이 경우, PLA 수지가 무늬목 내부에 함침되는 경우, 무늬목 치장층의 내부에도 활제, 가소제, 안정제 등이 포함될 수 있으며, 무늬목 치장층 내부에 ATBC(Acetyl Tributyl Citrate), TBC(Tributyl Citrate) 등이 포함되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 바닥재를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 도시된 바닥재는 기재층(110), 접착층(120), 무늬목 치장층(130) 및 표면보호층(140)을 포함한다.
도 2에 도시된 예의 경우, 표면보호층(140)을 제외하고는 도 1에 도시된 예와 동일하므로, 기재층(110), 접착층(120) 및 무늬목 치장층(130)에 대하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 2에 도시된 예에서, 표면보호층(140)은 바닥재의 표면을 오염 등으로부터 보호하는 역할을 한다. 이러한 표면보호층(140)은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 자외선(UV) 경화형 도료, 예를 들어 우레탄아크릴레이트계 도료 등이 무늬목 치장층(130) 상부에 도포된 후, 자외선 조사에 의해 경화됨으로써 표면 보호층(140)이 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 바닥재 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 바닥재 제조 방법은 기재/무늬목 가접착 단계(S310), PLA 수지 함유 필름 적층 단계(S320) 및 프레싱 단계(S330)를 포함한다. 또한, 프레싱 단계(S330) 이후에는 표면 보호층 형성 단계(S340)를 더 포함할 수 있다.
기재/무늬목 가접착 단계(S310)에서는 접착제를 이용하여 기재와 무늬목을 가접착시킨다. 접착제는 기재의 상부면 혹은 무늬목의 하부면에 도포될 수 있다.
접착제의 도포는 롤 스프레더(Roll Spreader) 등 다양한 것을 이용할 수 있다.
또한, 후술하는 프레싱 단계(S330)에서 열이 가해짐을 고려할 때, 접착제는 열경화성 접착제가 되는 것이 보다 바람직하다.
다음으로, PLA 수지 함유 필름 적층 단계(S320)에서는 무늬목 상에 PLA 수지를 함유하는 필름을 적층한다.
이때, PLA 수지 함유 필름은, 후술하는 프레싱 단계에서 용융 후에도 무늬목의 고유의 미려함을 훼손하지 않도록, 투명 필름의 형태인 것이 바람직하다.
또한, PLA 수지 함유 필름은 압출 공법 또는 카렌더링 공법에 의해 제조된 것을 이용할 수 있다. 이러한 압출 공법 또는 카렌더링 공법을 통한 PLA 수지 함유 필름 제조가 용이하게 될 수 있도록, 활제, 가소제, 안정제 등의 첨가제가 이용될 수 있다.
다음으로, 프레싱 단계(S330)에서는 프레싱을 통하여 기재 - 무늬목 - PLA 수지 함유 필름 적층물을 압착한다.
프레싱을 위하여, 열판온도가 대략 120℃ 정도인 다단 열판프레스와 같은 장치를 이용할 수 있다.
프레싱 과정에서, 열과 압력에 의하여 PLA 수지 함유 필름이 용융되어, PLA 수지가 무늬목 내부에 함침될 수 있다.
PLA 수지가 무늬목 내부에 함침됨으로써, 바닥재의 표면 물성이 크게 향상될 수 있다. 또한, PLA 수지는 식물원료로부터 생산되는 소재이므로, 제조되는 바닥재는 친환경성을 나타낼 수 있다.
한편, PLA 수지가 함침된 무늬목 상부에는 표면 보호층이 더 형성될 수 있다.(S340) 표면 보호층은 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 대표적으로 자외선(UV) 경화형 도료를 도포한 후 자외선 조사기를 이용하여 자외선을 조사함으로써 경화시키는 방법을 제시할 수 있다.
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. 바닥재의 제조
실시예 1
기재층으로 합판(Plywood)을 이용하고, 상기 합판에 멜라민수지 접착제를 롤 스프레더(Roll Spreader)로 도포한 후, 무늬목을 적층하여 가접착을 하였다.
이후, 무늬목 상에, 카렌더링 공법으로 제조된 PLA 수지 함유 투명필름(LG하우시스 제조)을 적층하였다.
이후, 합판, 무늬목, PLA 필름이 적층된 반제품을 열판온도가 120℃인 다단 열판 프레스에 투입시켜 1 분간 가압 프레스하여 일체화된 적층 반제품을 얻었다. 이때 PLA 수지로 제조된 투명 필름이 다단 열판 프레스의 열과 압력에 의하여 용융되어 무늬목 내부로 함침되는 것을 확인할 수 있었다.
이후, 일체화된 적층 반제품을 폭 75㎜, 길이 900㎜가 되도록 장부가공기(tenoner)이용하여 재단하고 측면에 혀와 홈(Tongue and Groove) 가공을 실시하여 마루바닥재 형상으로 제조하였다.
이후, 제조된 결과물 상부 표면에 샌딩(sanding) 처리를 하고, 그 표면에 롤 코터(Roll Coater)를 이용하여 UV 도료를 코팅한 후 자외선 경화기로 경화시켜 완제품 마루바닥재(이하, 실시예 1에 따른 바닥재)를 제조하였다.
비교예 1
무늬목 상에 PLA 함유 필름을 적층하는 것을 생략한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정으로 완제품 마루바닥재(이하, 비교예 1에 따른 바닥재)를 제조하였다.
2. 물성 평가 방법
실시예 1 및 비교예 1에 따른 바닥재의 물성 평가 방법은 다음과 같다.
표면찍힘성
표면 찍힘성 평가를 위하여, 무게 110g의 일(-)자 드라이버를 측정 대상인 실시예 1 및 비교예 1에 따른 바닥재의 표면(수평면과 45°를 이룸)에 자유 낙하시킬때 표면에 손상이 발생하는 최소 낙하 높이를 측정하였다. 낙하 높이가 증가할수록 표면 찍힘에 강한 특성을 나타낸다.
깨짐성
깨짐성 평가를 위하여, 직경 3㎝, 무게 228g의 쇠공을 실시예 1 및 비교예 1에 따른 바닥재 표면에 수직으로 자유낙하시킬 때, 바닥재 표면에 손상이 발생하는 최소 낙하 높이를 측정하였다. 낙하 높이가 증가할수록 깨짐에 강한 특성을 나타낸다.
스크래치성
스크래치성 평가를 위하여, 클레멘스형 스크래치 경도 시험기를 사용하여 하중당(N) 실시예 1 및 비교예 1에 따른 바닥재의 표면이 긁히는 정도를 KS M3332 의 3.15항 방법에 의해 측정하였다. 바닥재의 표면이 긁히는 최소 하중이 증가할수록 스크래치에 강한 특성을 나타낸다.
3. 물성 평가 결과
실시예 1 및 비교예 1에 따른 바닥재의 물성평가 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112011104346891-pat00001
표 1 에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 해당하는 실시예 1에 따른 바닥재는 비교예 1에 비하여 찍힘성, 깨짐성, 스크래치성 등의 물성이 우수하였다.
또한, 실시예 1에 따른 바닥재는 무늬목에 함침되는 수지로 식물 원료로부터 합성된 PLA 수지를 이용한다. 따라서, 실시예 1에 따른 바닥재는 친환경성을 나타낼 수 있다.
이러한 우수한 물성 및 친환경성에 따라, 본 발명에 따른 바닥재는 마루 바닥재 등의 용도로 활용되기 적합하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 : 기재층
120 : 접착층
130 : 무늬목 치장층
140 : 표면보호층

Claims (12)

  1. 기재층;
    상기 기재층 상에 형성되는 접착층; 및
    상기 접착층의 상에 형성되는 무늬목 치장층;을 포함하고,
    상기 무늬목 치장층은 무늬목과 PLA(Poly Lactic Acid) 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무늬목 치장층 상에 형성되는 표면보호층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무늬목 치장층은
    상기 PLA 수지가 상기 무늬목 내에 함침 또는 주입되어 있는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무늬목 치장층은
    상기 PLA 수지가 상기 무늬목 표면에 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무늬목 치장층은
    활제, 가소제 및 안정제 중에서 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무늬목 치장층은
    ATBC(Acetyl Tributyl Citrate) 및 TBC(Tributyl Citrate) 중에서 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기재층은
    목질계 보드, 무기질계 보드 및 합성수지계 보드 중에서 1종 이상의 보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기재층은
    합판을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재.
  9. (a) 접착제를 이용하여 기재와 무늬목을 가접착시키는 단계;
    (b) 상기 무늬목 상에 PLA 수지를 함유하는 필름을 적층하는 단계; 및
    (c) 프레싱을 통하여 상기 (b) 단계의 결과물을 압착하는 단계;를 포함하고,
    상기 (c) 단계에서, 상기 PLA 수지를 함유하는 필름이 용융되어, 상기 PLA 수지가 상기 무늬목 내부에 함침되는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    (d) 상기 PLA 수지가 함침된 무늬목 상에 표면 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 표면 보호층은
    UV 경화형 도료로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 접착제는 열경화형 접착제인 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재 제조 방법.
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