KR101512806B1

KR101512806B1 - 친환경 놀이방 매트

Info

Publication number: KR101512806B1
Application number: KR1020140184216A
Authority: KR
Inventors: 한중희
Original assignee: 주식회사 제이월드산업
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2015-04-20

Abstract

본 발명은 친환경 놀이방 매트에 관한 것으로, 폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 형성된 내부충진재(10)를 열가소성 폴리우레탄(TPU) 원단으로 형성된 외피(20)가 전체적으로 감싸도록 구성된 놀이방 매트에 있어서, 상기 내부충진재(10)는 폴리에틸렌 발포배율이 40 ~ 50배로 형성되는 폴리에틸렌 발포성형체로 이루어지는 상부충격흡수시트(11); 상기 상부충격흡수시트(11)의 하부면에 폴리에틸렌 발포배율이 25 ~ 35배로 형성되는 폴리에틸렌 발포성형체가 열융착되어 이루어지는 중간완충시트(12); 상기 중간완충시트(12)의 하부면에 폴리에틸렌 발포배율이 40 ~ 50배로 형성된 폴리에틸렌 발포성형체가 열융착되어 이루어지는 하부충격흡수시트(13)로 구성되며, 상기 외피(20)는 열가소성 폴리우레탄 시트(21)의 하부면에 섬유원단(22)이 일체로 접합되는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 형성된 내부충진재(10)는 폴리에틸렌(PE) 발포성형체 100중량부를 기준으로 할 때, 황토와 모나자이트(Monazite)가 각각 1 : 0.5 ~ 2의 중량비율로 혼합된 무기질 분말을 1 ~ 10중량부의 범위로 포함하고 있으며, 상기 내부충진재(10)를 구성하는 상부충격흡수시트(11), 중간완충시트(12), 하부충격흡수시트(13) 중의 어느 하나 이상은 2개의 시트가 열융착으로 접합되어 이루어진다. 그리고 상기 외피(20)는 코팅 또는 열융착에 의해 열가소성 폴리우레탄 시트(21)를 섬유원단(22)에 접합시키고, 매트 표면의 밀림현상 및 늘어짐을 방지하기 위해 2 ~ 6등분으로 분할시키고 이들을 재봉하여 이어붙이며, 상기 외피(20)의 일측면에는 내부충진재(10)를 결합하거나 분리하기 위한 개폐부(23)를 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 친환경 놀이방 매트는 발포배율이 서로 다른 폴리에틸렌 발포성형체가 열융착으로 접합된 내부충진재를 사용함으로써 인체에 유해성이 전혀 없고 상부면에서 발생된 진동과 소음을 완벽하게 완충 및 흡음시킬 뿐만 아니라 소각시 유해가스가 발생하지 않고 재활용이 가능하여 환경에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있으며, 또한 상기 내부충진재는 원적외선과 음이온이 발산되는 무기질 분말을 함유함으로써 항균 및 탈취기능이 우수하게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 친환경 놀이방 매트는 내부충진재 전체를 열가소성 폴리우레탄 시트에 섬유원단이 일체로 접합된 외피로 감싸도록 구성됨으로써 촉감이 좋고 미끄러짐을 방지할 수 있어 유아들의 건강과 안전을 최대한 보장할 수 있으며, 외피가 일부 훼손된 경우에는 개폐부를 통해 내부충진재를 쉽게 분리할 수 있어 부분수리 및 교체가 가능하다. 특히 상기 열가소성 폴리우레탄 시트는 PVC를 대체할 수 있는 비할로겐 소재로서 접착제를 일절 사용하지 않고 제조되므로 휘발성 유기용제(VOC) 규제에도 문제가 되지 않는 장점이 있다.

Description

친환경 놀이방 매트{ENVIRONMENTAL FRIENDLY MAT FOR A PLAY ROOM}

본 발명은 친환경 놀이방 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발포배율이 서로 다른 폴리에틸렌 발포성형체 시트가 융착된 내부충진재를 사용하여 상부로부터 발생된 진동 및 소음을 완벽하게 완충 및 흡음시킬 뿐 아니라 내부충진재에 원적외선과 음이온을 발생시키는 무기질 분말을 첨가시킴으로써 탈취, 항균기능이 우수하게 되며, 또한 상기 내부충진재는 열가소성 폴리우레탄 시트에 섬유원단이 일체로 접합된 외피를 사용하여 전체적으로 감싸도록 구성됨으로써 촉감이 좋고 유아들의 건강과 안전을 최대한 보장할 수 있는 친환경 놀이방 매트에 관한 것이다.

놀이방 매트는 아이들이 자주 뛰노는 놀이방의 바닥에 설치함으로써 아이들이 다치는 것을 방지하고 놀이방 바닥의 냉기나 오염을 방지하게 하는 등 다목적으로 널리 사용되는데, 일반적으로 아이들이 넘어지거나 부딪힐 때 부상을 당하지 않도록 인체와 접촉되는 상층과 바닥에 접촉되는 하층으로 이루어지고 이러한 상층과 하층을 서로 접합시켜 완충기능을 수행하며, 부가적으로 발포층의 표면에 인쇄층을 구비하여 인쇄층에 도시된 각종 도형 또는 문자 등에 의해 교육적 목표로 사용되기 위한 기능이 있는 정도이다.

이와 같은 종래의 매트는 상층과 하층이 모두 연질 PVC와 같은 합성수지를 사출하여 이루어지는 구조로서, 놀이방은 물론 주방이나 다용도실 등에서 사용함으로써 사람의 피부와 수시로 접촉하게 되는데, 보통 인체와 접촉되는 상층은 물론 하층에 사용된 접착제 등에 의해 다이옥신이나 휘발성 유기물질 등과 같은 환경호르몬이 다량으로 배출되는 합성수지 접착 성형물로 이루어지기 때문에 공기 중의 냄새는 물론 피부와 접촉되는 것만으로도 유해물질이 인체로 유입되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 매트는 촉감이 끈적한 고무판의 느낌이 나서 접촉되는 부위에 불쾌감을 유발하고 인체에서 분비되는 땀과 기타 지방이나 단백질 등의 유기물에 의해 세균이나 곰팡이가 번식하게 되며, 이 미생물들이 유기물을 분해하면서 악취를 발생시키거나 접촉에 의해 피부에 질병을 유발하기도 한다. 더욱이 특유의 기름 냄새가 오랫동안 나거나 악취 원인물질이 쉽게 흡착되어 냄새가 오랫동안 잔류할 뿐만 아니라 수분, 먼지 등의 각종 오염물질이 표면의 끈적거림에 의해 흡착되어 쉽게 더러워지는 등 많은 문제점이 있었다.

위와 같이, 종래의 합성수지로 제조된 매트는 유해물질이 노출되어 놀이방에서 오랜 시간동안 생활하는 아이들에게 매우 치명적이기 때문에 아이들의 정상적인 성장에 나쁜 영향을 줄 수도 있으며, 나아가 주방 등에서 장시간 매트에 접촉되는 주부나 임산부의 건강에도 심각한 영향을 미칠 수도 있었다. 특히, 놀이방 매트의 경우에는 사용 대상이 주로 면역력이 약한 유아 등 어린이들이므로 이와 같은 오염물질이 발생하지 않은 친환경 놀이방 매트에 대한 관심과 수요가 꾸준히 증가하고 있는 실정이다.

최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 발포원단으로 사용되는 수지를 PVC(폴리비닐클로라이드) 대신 TPO(Thermoplastic Olefin, 열가소성 올레핀) 또는 TPU(Thermoplastic Urethane, 열가소성 우레탄)와 같은 TPE(Thermoplastic elastomer, 열가소성 엘라스토머)로 매트를 제조하여 유해물질이 방출되지 않도록 차단함으로써 인체에 무해하고 촉감을 우수하게 하기 위한 친환경 놀이방 매트에 관한 다양한 시도가 이루어지고 있다.

이와 관련하여 주목할 만한 종래기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허 제10-1317873호의 친환경 놀이방 매트 원단의 제조방법에서는 인체에 무해한 친환경 놀이방 매트를 제공하기 위해 친환경 재질의 원료를 사용하고 제조과정 중에서 잔류할 수 있는 유해물질을 제거하는 가열/가압 숙성단계와 추가 열처리단계를 도입함으로써 친환경적이면서도 인체에 무해한 친환경 놀이방 매트의 제조에 사용되는 놀이방 매트 원단과 이의 제조방법을 제공하고, 이를 사용하여 PE폼과 봉제함으로써 친환경 놀이방 매트의 제조방법과 친환경 놀이방 매트를 제공하고 있으나, 이는 EVA(ethylvinylacetate)로 이루어지는 접착제를 사용함으로써 일반적인 환경성능은 우수하지만 제조과정 중에 잔류할 수 있는 유해물질을 제거하는 가열/가압 숙성단계와 추가 열처리단계를 도입하기 때문에 제조공정상의 복잡한 단점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허 제10-2014-0102882호의 친환경 놀이방 매트는 놀이방 매트의 인쇄층 상부에 PLA수지를 이용한 PLA필름층을 적용하여 그 표면을 통하여 유해물질이 방출되지 않도록 차단함으로써 다수의 어린이들이 함께 뛰어놀면서 활동하는 놀이방이 친환경적인 환경이 되도록 하는 효과가 있으며, 또한 상기 PLA필름층 표면에 오염방지 코팅층을 부가적으로 형성시킴으로써 표면오염까지 개선할 수 있어 많은 어린이들이 사용하는 놀이방매트 표면이 쉽게 오염되지 않도록 하는 효과가 있다고 한다.

그리고 대한민국 등록실용신안 제20-0473768호의 바이오 차음층을 구비하는 놀이방 매트에서는 3㎝ 이상의 두께로 형성되는 견면층과; 바이오 세라믹 분말과 참숯 분말을 포함한 폴리우레탄 혼합액을 상기 견면층의 상면에 도포하여 0.5㎝ 이상의 두께로 발포시켜 형성하는 제1바이오 차음층과; 상기 폴리우레탄 혼합액을 상기 견면층의 저면에 도포하여 0.5㎝ 이상의 두께로 발포시켜 형성하는 제2바이오 차음층; 및 상기 제1바이오 차음층 및 제2바이오 차음층이 형성된 견면층의 테두리에 부착되는 마감재로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있고, 상기 고안은 견면층의 상하면에 폴리우레탄과 참숯 분말 및 바이오 세라믹 분말이 혼합된 혼합액을 도포하여 발포시켜 바이오 차음층을 형성함으로써 사용시 신체가 접촉되어도 친환경 무독성 재료를 적용하기 때문에 인체에 무해하고, 제조단가가 저렴하고, 무게가 가벼운 4㎝ 두께 이상의 매트를 제공하여 층간 소음발생을 차단하며, 바닥의 냉기를 차단하여 열효율을 증대시킬 수 있다고 기재되어 있다. 그밖에도 동 등록실용신안 제20-0399699호에서는 다수개의 층으로 적층되는 매트에 있어서 매트의 최상부층은 산화티탄계 또는 산화아연계 광촉매를 0.01∼100nm의 미세입자로 분쇄하여 최상부층에 대하여 1∼10중량% 첨가된 음이온 광촉매층으로 이루어진 음이온 광촉매 매트를 개시하고 있다.

한편, 본 발명은 본 출원인이 개발한 등록특허 제10-1308380호(등록일자 : 2013. 09. 09)의 바닥용 완충재를 이용하여 놀이방 매트에 적용시킨 것으로, 발포배율이 서로 다른 폴리에틸렌 발포성형체가 적층된 내부충진재를 사용하고 그 내부에 바이오세라믹 물질을 첨가시킴으로써 상부면에서 발생된 진동 및 소음을 완벽하게 완충 및 흡음시킬 뿐 아니라 실내공기를 정화시키게 되며, 또한 상기 내부충진재는 열가소성 폴리우레탄 시트에 섬유원단이 일체로 접합된 외피를 전체적으로 감싸도록 구성됨으로써 촉감이 좋고 미끄러짐을 방지할 수 있어 유아들의 건강과 안전을 최대한 보장할 수 있는 친환경 놀이방 매트를 제공할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성한 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1317873호(등록일자 : 2013. 10. 07) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0102882호(공개일자 : 2014. 8. 25) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0473768호(등록일자 : 2014. 07. 21) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0399699호(등록일자 : 2005. 10. 25)

본 발명의 목적은, 발포배율이 서로 다른 폴리에틸렌 발포성형체가 적층된 내부충진재를 사용하여 상부면에서 발생된 진동 및 소음을 완벽하게 완충 및 흡음시킬 뿐 아니라 인체에 유해성이 없고, 내부충진재에 원적외선과 음이온이 발산되는 무기질 분말을 함유함으로써 탈취, 항균기능이 우수하며, 또한 상기 내부충진재는 열가소성 폴리우레탄 시트에 섬유원단이 일체로 접합된 외피를 전체적으로 감싸도록 구성됨으로써 촉감이 좋고 미끄러짐을 방지할 수 있어 유아들의 건강과 안전을 최대한 보장할 수 있는 친환경 놀이방 매트를 제공하는 것이다.

본 발명의 친환경 놀이방 매트는, 폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 형성된 내부충진재(10)를 열가소성 폴리우레탄(TPU) 원단으로 형성된 외피(20)가 전체적으로 감싸도록 구성된 놀이방 매트에 있어서, 상기 폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 형성된 내부충진재(10)는 폴리에틸렌(PE) 발포성형체 100중량부를 기준으로 할 때, 황토와 모나자이트(Monazite)가 각각 1 : 0.5 ~ 2의 중량비율로 혼합된 무기질 분말을 1 ~ 10중량부의 범위로 포함하고, 폴리에틸렌 발포배율이 40 ~ 50배로 형성되는 폴리에틸렌 발포성형체로 이루어지는 상부충격흡수시트(11); 상기 상부충격흡수시트(11)의 하부면에 폴리에틸렌 발포배율이 25 ~ 35배로 형성되는 폴리에틸렌 발포성형체가 열융착되어 이루어지는 중간완충시트(12); 상기 중간완충시트(12)의 하부면에 폴리에틸렌 발포배율이 40 ~ 50배로 형성된 폴리에틸렌 발포성형체가 열융착되어 이루어지는 하부충격흡수시트(13)로 구성되며, 상기 외피(20)는 코팅 또는 열융착에 의해 열가소성 폴리우레탄 시트(21)의 하부면에 섬유원단(22)이 일체로 접합되며, 매트 표면의 밀림현상 및 늘어짐을 방지하기 위해 2 ~ 6등분으로 분할시키고 이들을 재봉하여 이어붙이는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 상기 내부충진재(10)를 구성하는 상부충격흡수시트(11), 중간완충시트(12), 하부충격흡수시트(13) 중의 어느 하나 이상은 2개의 시트가 열융착으로 접합되어 이루어지며, 상기 외피(20)의 일측면에는 내부충진재(10)를 결합하거나 분리하기 위한 개폐부(23)를 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 친환경 놀이방 매트는 발포배율이 서로 다른 폴리에틸렌 발포성형체가 열융착으로 접합된 내부충진재를 사용함으로써 인체에 유해성이 전혀 없고 상부면에서 발생된 진동과 소음을 완벽하게 완충 및 흡음시킬 뿐만 아니라 소각시 유해가스가 발생하지 않고 재활용이 가능하여 환경에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있으며, 또한 상기 내부충진재는 원적외선과 음이온이 발산되는 무기질 분말을 함유함으로써 항균 및 탈취기능이 우수하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 친환경 놀이방 매트는 내부충진재 전체를 열가소성 폴리우레탄 시트에 섬유원단이 일체로 접합된 외피로 감싸도록 구성됨으로써 촉감이 좋고 미끄러짐을 방지할 수 있어 유아들의 건강과 안전을 최대한 보장할 수 있으며, 외피가 일부 훼손된 경우에는 개폐부를 통해 내부충진재를 쉽게 분리할 수 있어 부분수리 및 교체가 가능하다. 특히 상기 열가소성 폴리우레탄 시트는 PVC를 대체할 수 있는 비할로겐 소재로서 접착제를 일절 사용하지 않고 제조되므로 휘발성 유기용제(VOC) 규제에도 문제가 되지 않는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 친환경 놀이방 매트를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 친환경 놀이방 매트를 나타내는 일 실시예에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 친환경 놀이방 매트를 나타내는 다른 실시예에 대한 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 의한 친환경 놀이방 매트에 대하여 설명하기로 하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 친환경 놀이방 매트는 폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 형성된 내부충진재(10)를 열가소성 폴리우레탄(TPU) 원단으로 형성된 외피(20)가 전체적으로 감싸도록 구성되며, 상기 내부충진재(10)는 상부로부터 상부충격흡수시트(11), 중간완충시트(12), 하부충격흡수시트(13)가 적층되고 각 시트들은 열융착으로 접합된다.

상기 내부충진재(10)의 최상층에 위치하는 상부충격흡수시트(11)는 시트상 폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 형성됨으로써 상부로부터 발생되는 충격이나 진동을 흡수하게 되는바, 본 발명에서는 폴리에틸렌 발포배율이 40 ~ 50배로 형성되는 폴리에틸렌 발포성형체로 이루어지는 것이 아이들에게 적합한 쿠션감과 완충효과를 기대할 수 있다.

또한, 중간완충시트(12)는 상부충격흡수시트(11)의 하부면에 열융착되어 위치함으로써 상부충격흡수시트(11)에서 발생된 진동에 의한 충격을 전체면으로 확산시키게 되는바, 상기 중간완충시트(12)는 폴리에틸렌 발포배율이 25 ~ 35배로 형성되는 폴리에틸렌 발포성형체를 사용하는 것이 잔류된 충격을 흡수하면서 매트의 탄력성이 적당하여 형태복원성과 안전성 측면에서 바람직한 것으로 연구되었다. 만일 중간완충시트(12)에서 사용되는 폴리에틸렌 발포배율을 25배보다 작게 할 경우 너무 딱딱한 소재의 특성으로 인하여 잔류된 충격을 적절하게 흡수할 수 없을 뿐만 아니라 상부충격흡수시트(11)에서 발생된 진동에 의한 충격이나 소음이 급격하게 주변으로 확산되는 현상이 발생하여 매트 자체의 형태복원성을 해치게 되며, 또한 폴리에틸렌 발포배율을 35배보다 크게 할 경우에는 충격을 감소시키는 효과는 크지만 과다한 쿠션감으로 인하여 오히려 뛰어노는 아이들의 안전성에 문제가 발생할 소지가 있다. 이러한 이유로 상기 중간완충시트(12)는 상부충격흡수시트(11)와의 밀도차가 너무 크거나 작은 경우에 본 발명에서 목적으로 하는 기능을 충분히 발휘할 수 없게 되는 것이다.

그리고 하부충격흡수시트(13)는 중간완충시트(12)의 하부면에 열융착으로 접합되는데, 이는 중간완충시트(12)에서 전달되는 진동 및 소음을 최소화시키기 위해 상부충격흡수시트(11)와 동일하게 폴리에틸렌 발포배율이 40 ~ 50배로 형성되는 폴리에틸렌 발포성형체로 이루어지며, 그로 인하여 매트 자체에 더욱 효율적인 완충 및 흡음작용을 나타낼 뿐만 아니라 이는 바닥으로부터 올라오는 냉기를 차단하기에 적합한 폴리에틸렌 발포배율로 설계된 것이다.

위와 같이, 본 발명의 내부충진재(10)는 상부충격흡수시트(11), 중간완충시트(12), 하부충격흡수시트(13)가 거의 비슷한 두께로 적층되고 상기 시트들은 약 90 ~ 115℃의 온도에서 열융착으로 접합됨으로써 총두께 3 ~ 5㎝ 정도의 내부충진재(10)를 형성하게 되는바, 이는 종래와 같이 접착제를 사용하는 공정에 비해 비용이 적게 들고 작업성과 생산성도 양호하다.
상기 내부충진재(10)를 형성하는 폴리에틸렌 수지조성물은 보통 폴리에틸렌 88 ~ 92중량%, 발포제 2중량% 이하, 난연제 6 ~ 8중량%, 가교제 0.1% 이하, 안료 1중량% 이하 등으로 함유되고 압출가공에 의해 폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 제조되며, 상기 발포성형체는 발포제의 함량 등에 따라 발포배율을 조절할 수도 있다. 일반적으로, 폴리에틸렌은 폴리스티렌과 달리 결정성의 수지이고 또한 유리전이점(Tg)이 -70℃ 정도로 낮기 때문에 발포의 균일성이 약간 떨어지지만 유연하고 완충성이 높으며, 단열성, 방수성, 내약품성 등이 뛰어난 것으로 알려져 있다. 그리고 내후성이 좋기 때문에 시간경과에 의한 색변화가 거의 없으며, 제조과정에서 프레온가스를 전혀 사용하지 않고 폐기하기 위해 소각하더라도 유해성분이나 유해한 가스(염소를 포함하는 가스)를 발생하지 않는다.

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본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 내부충진재(10)를 구성하는 상부충격흡수시트(11), 중간완충시트(12), 하부충격흡수시트(13) 중의 어느 하나 이상은 2개의 시트가 열융착으로 접합된 복층 시트형태로 이루어지고, 이를 다시 상부충격흡수시트(11), 중간완충시트(12), 하부충격흡수시트(13) 순으로 적층하여 열융착으로 접합시킴으로써 더욱 효과적인 완충 및 흡음기능을 나타낼 수 있는바, 상기와 같은 구성으로 인하여 각 시트들(11, 12, 13)이 2층으로 이루어지는 접합면에는 2개의 시트를 접합하기 위해 실시되는 열융착 작업으로 인하여 수지의 밀도가 증가되어 내부충진재(10) 자체의 복원성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 형성된 내부충진재(10)는 폴리에틸렌(PE) 발포성형체 100중량부를 기준으로 할 때, 황토와 모나자이트(Monazite)가 각각 1 : 0.5 ~ 2의 중량비율로 혼합된 무기질 분말을 1 ~ 10중량부의 범위로 포함시킴으로써 원적외선 방출 및 음이온 발생은 물론 탈취, 항균기능이 발휘되는 특성을 부여할 수 있다.

참고로, 원적외선은 인체에 가장 유익한 에너지 곡선에 근접, 인체의 중심부분이 35℃ 이상의 체온을 유지, 혈류량을 유지시켜 신진대사 촉진으로 피로를 풀어주는 역할을 하며, 또한 음이온은 일반적으로 ‘공기 속의 비타민’ 또는 ‘공기 중에 있는 산소 알맹이’라고 일컬어지는 것으로, 공기 중에 존재하는 여러 가지 오염물질, 예를 들면, 담배연기, 아황산가스, 질소산화물, 일산화탄소, 오존 및 각종 유기물질은 양이온을 형성하고 있는데, 음이온은 이들 양이온을 중화 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하여 준다고 알려져 있다.

지금까지 알려진 연구결과에 따르면, 보통 도시에는 음이온의 농도가 30 ~ 150개/㎤ 정도이고 양이온의 농도는 1000 ~ 1500개/㎤ 정도라고 하는데, 양이온은 세균이나 먼지, 꽃가루, 곰팡이, 오염된 입자들을 자유롭게 떠다니도록 하여 공기를 혼탁하게 만드는 반면, 음이온은 이들을 중화, 제거해 주며, 통상적으로 음이온은 (-)전하를 띤 공기의 원자요소로서 유해한 양이온을 중화, 제거시킴에 의해 피를 맑게 하고 신경안정과 피로회복, 세포의 활성화를 촉진시켜 생기 있는 생활을 영위케 하는 효과가 있다고 한다. 그 외에도 음이온이 많은 공기는 두통을 없애주고 호흡기질환을 일으키는 신경호르몬인 자유히스타민을 억제하며, 식욕을 증진시키고 집중력과 인체 면역력을 높이는데 효과가 있다고 알려져 있다.

본 발명에서 사용되는 황토와 모나자이트(Monazite)는 각각 원적외선과 음이온을 발생시키는 물질로 알려져 있어 이들을 적절한 비율로 혼합 사용하는 것이 그 복합기능을 발휘하기에 유리하므로, 황토와 모나자이트를 각각 충분히 건조시킨 다음, 325매쉬(mesh) 이하로 1차 분쇄하여 자석 등에 의해 이물질과 유해철분을 제거함으로써 제품의 품질을 향상시킬 수 있고 인체에 전혀 유해하지 않음은 물론 상기 분말은 PH 7.2 ~ 7.8 정도를 나타내는 약알칼리성의 환경 친화적인 소재로서 인체에 미치는 효능을 효과적으로 증진시킬 수 있다.

또한, 상기 황토와 모나자이트 분말은 2차 분쇄를 통해 입도 1 ~ 5㎛의 분말을 선별함으로써 분산성이 우수한 입자크기로 되며, 만일 입도가 5㎛를 초과하는 분말을 함유하는 경우, PE 발포성형체 내에서 무기질 분말의 분산성이 저하되며, 입도가 1㎛ 미만의 나노크기 분말을 함유하는 경우에도 나노크기 입자간의 강한 응집력 때문에 균일한 혼합을 하거나 결함이 없는 PE 발포성형체를 제조하는데 어려움이 있다. 이때, 상기 PE 발포성형체를 제조하기 위한 용융수지에 분산제를 첨가하여 무기질 분말의 분산성을 높일 수도 있으며, 상기 분산제는 상기 무기질 분말이나 PE수지와 반응성이 없는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 본 발명에서는 다가알콜에스테르, 다가카르복시산에스테르 및 하이드록시-다가카르복시산에스테르 중의 어느 하나로 이루어지는 에스테르계, 아크릴계, 폴리실록산, 폴리올레핀 왁스, 광유 중에서 선택되는 어느 1종 이상의 물질을 사용하는 것이 분산도와 환경 측면에서 가장 바람직한 것으로 조사되었다.

본 발명에 사용되는 황토 분말은 융점이 700 ~ 1000℃로서, PE 발포성형체 내에서 고체상태를 그대로 유지한 채 수지 내에 혼재하기 때문에 원적외선 방사효과를 반영구적으로 지속시킬 수 있다. 또 상기 황토 분말은 평균중량비율로 이산화규소(SiO₂) 42.5%, 산화철(Fe₂O₃) 4.05%, 산화알루미늄(Al2O3) 36.6%, 산화칼슘(CaO) 0.57%, 산화마그네슘(MgO) 0.69%, 산화티탄(TiO₂) 0.23%, 산화칼륨(K₂O) 0.41%, 산화나트륨(Na₂O) 0.18%, 강열감량 14.8% 범위로 구성되어 있으며, 원적외선 방사, 중금속 흡착, 항균, 휘발성 물질 제거, 탈취 등의 효과를 나타낸다고 알려져 있다.

그리고 모나자이트는 음이온 광물로 알려져 있으며, 음이온이 발생하는 광물은 상기 모자나이트 이외에 일반적으로 알려진 음이온 광물을 사용하여도 무방하지만, 본 발명에서 사용되는 모나자이트는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 세륨족 희토류원소의 인산염광물로서 화학성분은 (Ce, La, Y, Th)PO₄로서, 경도는 5 ~ 5.5, 비중은 4.6 ~ 5.4, 황색, 황갈색, 적갈색, 회색, 회록색을 띠면서 투명 또는 반투명하며, 수지광택(樹脂光澤)을 띠는 결정(結晶)으로 산출되기 때문에 PE 발포성형체에 혼입되어 음이온 발산기능과 더불어 자외선 차단작용 등을 하게 된다.

참고로, 음이온이 발생하는 광물은 상기 모자나이트 이외에 토르말린(전기석), 귀양석(군마장석), 의왕석, 게르마늄, 견운모 등의 운모계 광물 등이 보고되고 있으며, 상기 광물들은 각각의 구성성분과 화학적 성질이 상이하여 황토 분말과의 반응성, 경도와 비중, 그리고 (-)전하를 띤 입자를 정제 선별하는 방법과 광물 원료의 가격 등의 면에서 불리한 것으로 조사되었다.

상기 무기질 분말은 PE 발포성형체 100중량부를 기준으로 황토와 모나자이트가 혼합된 무기질 분말의 함량을 1중량부 미만으로 하는 경우, 매트에 대한 기능성이 저하되어 본 발명에 따른 원적외선 및 음이온발생 기능을 발휘하기에 충분하지 않으며, 무기질 분말의 함량이 10중량부를 초과하는 경우, 기능성은 향상되나 용융 수지의 점도가 지나치게 높아지게 되어 작업성과 생산성이 불량하게 되고 제품의 물성 저하와 변색의 우려가 있다.

다음으로, 본 발명에서는 내부충진재(10)를 형성하는 폴리에틸렌(PE) 발포성형체의 최고안전온도는 80℃ 정도이므로 이를 보완하기 위해 상기 내부충진재(10)를 열가소성 폴리우레탄(TPU) 원단으로 형성된 외피(20)가 전체적으로 감싸도록 구성된다.

상기 외피(20)는 코팅 또는 열융착에 의해 열가소성 폴리우레탄 시트(21)를 섬유원단(22)과 접합시키게 되는데, 접착제를 전혀 사용하지 아니하므로 무독성이고 제작이 용이하다. 상기와 같이 제조되는 열가소성 폴리우레탄 원단은 이를 재단하고 각 모서리가 연결될 수 있도록 재봉하여 6면체의 외피(20)로 제조됨으로써 내부충진재(10) 전체를 감쌀 수 있게 되며, 상기 재봉선의 틈새는 내부충진재(10)로부터 발산되는 원적외선과 음이온을 방출하는 통로가 된다.

상기 열가소성 폴리우레탄 시트(21)는 코팅에 의해 방수기능뿐만 아니라 투습기능을 부여할 수도 있고 열융착에 의해 우수한 방수기능을 부여할 수도 있는데, 외피(20) 표면에 형성된 열가소성 폴리우레탄 시트(21)는 그 하면에 섬유원단(22)이 부착되어 복원력이 탁월하고 사용 중에 제품 손상도 잘 발생되지 않으며, 표면의 촉감이 부드러워 아이들의 피부에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 훨씬 줄어들게 된다. 이때 사용되는 섬유원단(22)은 그 상면에 부착되는 열가소성 폴리우레탄 시트(21)와 열융착 상용성이 있는 것이면 천연섬유(면직물 등)나 인조섬유(폴리에스터 직물 등) 등 그 구체적인 섬유의 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
본 발명의 매트 표면에 사용되는 열가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic Polyurethane)은 고무와 같은 성질을 갖고 있는 열가소성 재료로서, 히드로옥실 말단기를 갖고 있어 폴리에스테르 또는 폴리에테르를 디이소시아네이트와 반응시키고 우레탄그룹(NHCOO)을 포함하는 선상폴리머를 부여시킴으로써 얻어지며, 높은 강도, 탄성 및 유연성이 있다. 이 TPU는 넓은 온도영역, 예를 들면 -40 ~ 140℃에 걸쳐 사용이 적합하고 또 투명하게 사용할 수도 있어 표면에 인쇄를 하거나 착색도 용이하고 높은 압축강도와 낮은 압축영구변형과 같은 바람직한 특성을 갖는다.

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본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 상기 외피(20)는 표면의 밀림현상 및 늘어짐을 방지하기 위해 2 ~ 6등분으로 분할시키고 이들을 재봉하여 이어붙임으로써 외피(20)를 형성할 수 있으며, 상기 분할된 조각은 서로 다른 색상으로 구성할 수도 있으므로 놀이방 매트로서의 탁월한 시각적인 효과를 부여할 수도 있다. 또한, 외피(20)의 일측면에는 내부충진재(10)를 결합하거나 분리하기 위한 개폐부(23)를 설치할 수도 있는데, 상기 개폐부(23)는 슬라이드 파스너 또는 매직테이프 등을 부착하여 외피(20)의 일단을 개방하거나 밀폐하게 된다.

상기와 같이, 본 발명에서는 열가소성 폴리우레탄 시트(21)의 하부면에 섬유원단(22)이 일체로 접합된 외피(20)로 인하여 매트 표면이 쉽게 오염되지 않고 촉감 및 미끄럼방지 효과가 우수하며, -40 ~ 140℃에 이르는 온도변화에도 품질을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 혹시 날카로운 물건에 의해 매트가 손상되더라도 외피(20)의 부분보수나 교체가 용이하기 때문에 경제적이다. 또한, 상기 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 고무나 연질 PVC 대체재로서 비할로겐 소재이기 때문에 휘발성 유기용제(VOC) 규제에도 문제가 되지 않고 재활용이 가능한 점 등 환경성능도 양호하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 수많은 실험을 거쳐 완성되었으나, 이하에서는 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있을 정도의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

[실시예 1] ~ [실시예 3]

아래 [표 1]과 같은 원료의 배합조건으로 입경이 1.0 ~ 5.0㎛인 무기질 분말을 폴리에틸렌 수지조성물에 투입하고 폴리에틸렌 발포성형체를 제조하였으며, 각각 발포배율 45배인 상부충격흡수시트, 발포배율 30배인 중간완충시트, 발포배율 45배인 하부충격흡수시트를 형성한 다음, 이를 90 ~ 115℃의 온도로 열융착시켜 총두께 4㎝ 정도로 구성된 내부충진재를 제조하였다.

배합의 종류(중량부)		실시예 1	실시예 2	실시예 3
PE 수지조성물		100	100	100
무기질 분말	황토	1	3	6
무기질 분말	모나자이트	2	3	3

[실험예]

실시예 1 내지 실시예 3에서 각각 제조된 내부충진재에 대한 물리적 특성 및 기능성 평가결과에 대한 평균값을 아래 [표 2]에 나타내었다.

항 목	실시예 1	실시예 2	실시예 3
원적외선 방사율(%)	0.853	0.895	0.918
원적외선 방사에너지(10²W/㎡)	3.10	3.35	3.48
음이온 농도(개/㎤)	425	530	528
탈취율(%)	43.1	45.6	46.7
분산성	우수	우수	우수

상기 [표 2]에서와 같이, 실시예의 공정에 의해 제조된 내부충진재에 대한 원적외선 방출량을 측정한 결과, 흑체(black body) 대비 40℃에서의 원적외선 방사율(5 ~ 20㎛)이 평균 0.85 이상, 방사에너지(W/㎡)는 평균 3.0× 10²이상에 이르렀음을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 내부충진재를 접촉식 음이온측정기를 사용하여 수회 측정한 결과, 발산되는 음이온 농도는 평균 400 ~ 500개/㎤ 이상으로 그로 인한 효능을 발휘하기에 충분한 정도이고 탈취율도 매우 높은 수준인 것으로 측정되었다. 다만 본 발명에서는 내부충진재를 외피로 감쌈으로써 매트의 표면에서 방출되는 원적외선 방사에너지 및 음이온 농도가 약 10 ~ 20% 정도 감소되는 현상이 관찰되었으나, 이는 외피의 모서리 연결부나 개폐부에 형성되는 재봉선의 틈새로부터 그 효과가 상당하게 구현될 수 있음을 확인하였다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 친환경 놀이방 매트는 발포배율이 서로 다른 폴리에틸렌 발포성형체가 적층된 내부충진재를 사용하여 상부면으로부터 발생된 진동이나 소음을 완벽하게 완충 및 흡음시킬 뿐 아니라 상기 내부충진재에 원적외선과 음이온이 발산되는 무기질 분말을 함유함으로써 탈취, 항균기능이 우수하며, 나아가 상기 내부충진재는 열가소성 폴리우레탄 시트의 하부면에 섬유원단이 일체로 접합된 외피를 전체적으로 감싸도록 구성됨으로써 촉감이 좋고 미끄러짐을 방지할 수 있어 유아들의 건강과 안전을 최대한 보장할 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 따라 제조된 놀이방 매트는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능한 것으로, 사람의 발이 자주 접촉하는 학습장 매트, 체육관 매트, 주방 매트, 싱크대 매트, 요가 매트, 지압 매트, 체육관 매트, 방석, 발판, 깔개 등 각종 바닥면에 설치되는 친환경 소재로서 다양한 용도와 형태로 사용되어 질 수 있다.

10 : 내부충진재
11 : 상부충격흡수시트
12 : 중간완충시트
13 : 하부충격흡수시트
20 : 외피
21 : 폴리우레탄 시트
22 : 섬유원단
23 : 개폐부

Claims

폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 형성된 내부충진재(10)를 열가소성 폴리우레탄(TPU) 원단으로 형성된 외피(20)가 전체적으로 감싸도록 구성된 놀이방 매트에 있어서,
상기 폴리에틸렌(PE) 발포성형체로 형성된 내부충진재(10)는 폴리에틸렌(PE) 발포성형체 100중량부를 기준으로 할 때, 황토와 모나자이트(Monazite)가 각각 1 : 0.5 ~ 2의 중량비율로 혼합된 무기질 분말을 1 ~ 10중량부의 범위로 포함하고, 폴리에틸렌 발포배율이 40 ~ 50배로 형성되는 폴리에틸렌 발포성형체로 이루어지는 상부충격흡수시트(11); 상기 상부충격흡수시트(11)의 하부면에 폴리에틸렌 발포배율이 25 ~ 35배로 형성되는 폴리에틸렌 발포성형체가 열융착되어 이루어지는 중간완충시트(12); 상기 중간완충시트(12)의 하부면에 폴리에틸렌 발포배율이 40 ~ 50배로 형성된 폴리에틸렌 발포성형체가 열융착되어 이루어지는 하부충격흡수시트(13)로 구성되며,
상기 외피(20)는 코팅 또는 열융착에 의해 열가소성 폴리우레탄 시트(21)의 하부면에 섬유원단(22)이 일체로 접합되며, 매트 표면의 밀림현상 및 늘어짐을 방지하기 위해 2 ~ 6등분으로 분할시키고 이들을 재봉하여 이어붙이는 것을 특징으로 하는 친환경 놀이방 매트.
삭제
제1항에 있어서,
상기 내부충진재(10)를 구성하는 상부충격흡수시트(11), 중간완충시트(12), 하부충격흡수시트(13) 중의 어느 하나 이상은 2개의 시트가 열융착으로 접합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 놀이방 매트.
삭제
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 외피(20)의 일측면에는 내부충진재(10)를 결합하거나 분리하기 위한 개폐부(23)를 설치한 것을 특징으로 하는 친환경 놀이방 매트.