KR101658108B1 - 바닥 덮개 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바닥 덮개가 엘라스토머 재료의 실질적으로 웹- 또는 플레이트-유형의 매트릭스를 포함하고, 상기 매트릭스에 열가소성 엘라스토머로 구성된 입자들이 제공되며, 입자들이 전리 방사선으로 전처리되는 바닥 덮개를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

바닥 덮개 및 그 제조 방법{FLOOR COVERING AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 엘라스토머 재료로 만들어진 본질적으로 시트-형상 또는 플레이트 형상의 매트릭스를 포함하는 바닥 덮개로서, 매트릭스에 입자들이 제공되는 바닥 덮개에 관한 것이다.
이러한 바닥 덮개는 독일 특허 DE 198 48 137 B4에 공지되어 있다. 이에 개시된 바닥 덮개는 이에 색을 부여하기 위해서 입자들이 제공되고, 이러한 입자들은 시트로 성형된 기초 재료 위에 분산된다. 입자들은 미가황 고무재료로 구성된다. 그 뒤의 열 처리가 입자들을 부드럽게 하여 이들이 기계적 힘의 영향을 통해 변형되도록 한다. 이는 입자들의 균일한 결합이 생기게 한다.
따라서 상기에서 설명된 미가황 고무 입자들의 사용은 바닥 덮개를 착색하는데 특히 적절하다. 그러나, 입자들이 그 뒤의 기계적 및 열 처리의 범위 내에서 불규칙적으로 변형되므로 이들은 바닥 덮개에 미리 정해진 형태의 패턴을 부여하는 데 적절하지 않다. 바닥 덮개에 미리 정해진 패턴을 주기 위해, 입자들은 이미 가황처리된 고무 재료로 만들어질 수 있다. 이들은 그 뒤의 기계적 및 열 처리 단계 동안에도 치수적으로 안정 (dimensionally stable)하다. 그러나, 그 뒤의 처리 단계 동안 치수 안정성 (dimensional stability)에 대해 생기는 높은 요구사항 때문에, 한편으로 모양 다양성, 그리고 다른 한편으로 입자들에 대한 재료 선택은 제한된다.
본 발명은 용이하게 생산된 입자들을 함유하고 미리 정해진 형태의 패턴을 갖는 바닥 덮개를 제안하는 목적을 기초로 하고 있다.
이 목적은 청구항 제 1항 및 제 6항의 특징으로 달성된다. 종속항들은 유리한 구체예들을 언급한다.
목적을 달성하기 위해, 입자들은 열가소성 엘라스토머 (thermoplastic elastomer)로 만들어진다. 열가소성 엘라스토머 (TPE)는 실온에서, 엘라스토머의 특성과 비교할 만한 특성을 갖고, 고온에서, 열가소성 수지의 특성과 비교할 만한 특성을 갖는, 플라스틱이다. 결과적으로, 열가소성 엘라스토머로 만든 물건은 상대적으로 낮은 경도 (low hardness)를 갖고 실온에서 고무-같은 탄성을 갖는다. 고온에서, 열가소성 엘라스토머의 가교 지점이 가역적으로 분리되어 재료가 열가소성 수지 산업, 예컨대 사출 성형 또는 압출 성형에서 보통 사용되는 방법으로 가공될 수 있도록 하며, 여기서 엘라스토머 특성은 재료가 식은 후에 회복된다. 열가소성 엘라스토머는 다양한 색 및 특히 투명한 형태로도 사용가능하고, 여기서 특히 투명한 열가소성 엘라스토머의 사용은, 부분적으로 투명한 바닥 덮개의 생산 아니면, 입자들이 착색되는 경우 부분적으로 반투명한 바닥 덮개의 생산을 가능하게 한다. 여기서, 투명한 열가소성 엘라스토머가 매트릭스의 가황처리된 엘라스토머 재료의 경도에 본질적으로 상응하는 경도로 만들어질 수 있다는 점이 특히 유리하다. 따라서, 이의 전체 표면 영역에 걸쳐 비슷한 특성을 갖는 깔 수 있는 바닥 덮개를 생산하는 것이 가능하다. 반대로, 투명하게 구성된 가황성 엘라스토머 재료는 보통 낮은 경도만을 가져, 입자들이 매트릭스의 기초 재료만큼 단단하지 않도록 하여, 이의 결과로서 바닥 덮개는 연속적으로 균일한 특성을 전체에 걸쳐 가지지 않을 것이다.
바람직하게, 입자들은 전리 방사선 (ionizing radiation)으로 전처리된다. 전리 방사선은 원자 또는 분자로부터 전자를 제거할 수 있는 임의의 종류의 방사선을 포함하여, 이온 또는 분자 잔여물이 남도록 한다. 이러한 반응성 입자들은 이들이 적어도 부분적으로 비가역적으로 가교되는 방식으로 전처리 동안 열가소성 엘라스토머의 중합체와 반응한다. 이 가교는 가교제 (cross-linking agent) 또는 가황제 (vulcanization agent)가 재료에 추가될 필요 없이 발생한다. 이러한 적어도 부분적인 가교로 인해, 입자들은 이들의 엘라스토머 특성을 유지하면서도, 고온에 대한 노출 하에서도, 치수적으로 안정하다. 따라서, 입자들은 기계적 부하 및 고온에 대한 노출 하에서도, 예컨대 매트릭스의 가황화 동안에, 이들의 미리 정해진 형태를 유지한다. 따라서, 입자들은 매우 다양한 미리 정해진 형태로 생산될 수 있고 매트릭스 내로 혼합될 수 있다. 가교에 대해 첨가된 입자들이 방사 (radiation) 동안에 이들의 형태를 유지하고 가교 후에 치수적으로 안정하게 남도록 전리 방사선에 의한 가교는 압력 또는 고온에 대한 노출 없이 수행되는 경우에 특히 유리하다.
입자들은 적어도 부분적으로 투명하게 구성될 수 있다. 특히 열가소성 엘라스토머는 다양한 색 및 특히 투명한 형태로도 사용가능하고, 여기서 특히 투명한 열가소성 엘라스토머의 사용은, 부분적으로 투명한 바닥 덮개의 생산 아니면, 입자들이 착색되는 경우 부분적으로 반투명한 바닥 덮개의 생산을 가능하게 한다. 더욱이, 바닥 덮개는 이것이 반투명한 방식으로 만들어질 수 있다. 여기서, 투명한 열가소성 엘라스토머가 매트릭스의 가황처리된 엘라스토머 재료의 경도에 본질적으로 상응하는 경도로 만들어질 수 있다는 점이 특히 유리하다. 따라서, 이의 전체 표면 영역에 걸쳐 비슷한 특성을 갖는 바닥 덮개를 생산하는 것이 가능하다. 반대로, 투명하게 구성된 가황성 엘라스토머 재료는 항상 열가소성 재료보다 낮은 경도를 가져 바닥 덮개는 연속적으로 균일한 특성을 가지지 않는다.
더욱이, 투명하게 구성된 열가소성 재료에 효과 안료가 또한 제공될 수 있다. 효과 안료는 바닥 덮개에 색의 톤 또는 광택에 있어 각-의존적 변화를 준다. 이들은 보통 특정 광학 특성을 갖는 금속성 입자들로 만들어진다. 이러한 안료의 효과는 특히 투명한 재료에서 분명하게 나타나고, 여기서 안료는 특히 투명한 열가소성 재료의 매트릭스 내로 단단히 포함된다.
매트릭스의 엘라스토머 재료는 열가소성 엘라스토머 또는 고무로 만들어질 수 있다. 이러한 재료로 만들어진 바닥 덮개는 논슬립 특징 (non-slip characteristics), 충격음 차단 및 낮은 정전기의 축적 (low electrostatic charging)과 같은 용도의 유리한 특성을 갖는다. 더욱이, 중합체는, 바닥 덮개도 또한 유리한, 특히 저배출 (low-emission)의, 연소 특성을 갖는 방식으로 선택될 수 있다. 바닥 덮개의 매트릭스에 대한 유리한 재료는 니트릴 부타디엔 고무 (NBR), 스티렌 부타디엔 고무 (SBR), 부타디엔 고무 (BR), 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무 (EPDM), 천연 고무 (natural rubber) (NR) 및 이소프렌 고무 (IR)이다.
입자들은 반제품 (semi-finished products)으로부터 만들어질 수 있다. 이러한 목적을 위해, 열가소성 엘라스토머는 매트릭스 내로 혼합되기 전에 성형 공정을 거친다. 유리한 성형 공정은 사출 성형 및 압출 성형이다. 이 방법들은 입자들을 매우 다양한 모양으로 생산하는데 사용될 수 있다. 가능한 모양들은 둥근 (round), 원형의 링 모양 (circular ring-shaped), 별 모양 또는 타원형의 단면을 갖는 실린더형 섹션 (cylindrical sections)이다. 입자들을 생산하기 위해, 사출 성형이 자유 형태를 만드는데 사용되거나, 아니면 압출 성형이 그 뒤에 원하는 길이로 잘릴 수 있는 압출된 프로파일 (extruded profile)을 만드는데 사용된다. 바람직하게, 이런 식으로 생산된 입자들은 전리 방사선에 의한 가교를 거쳐서 이들이 매트릭스에서의 추가적인 공정 동안 이들의 모양을 유지하도록 한다.
매트릭스의 엘라스토머 재료 및 입자들의 열가소성 엘라스토머 각각은 바람직하게 하나 이상의 매칭 모노머 (matching monomer)를 갖는다. 두 성분의 동일한 모노머는 서로에 대해 좋은 접착 특성을 갖고, 매트릭스에서 입자들의 특히 좋은 접착을 형성한다. 접착은 접착 촉진제를 사용하여 더욱 더 향상될 수 있다. 유리한 재료 조합들은 스티렌을 함유하는 TPEs (여기서 매트릭스의 엘라스토머 재료가 마찬가지로 스티렌을 함유한다) 및 부타디엔을 함유하는 TPE (여기서 매트릭스의 엘라스토머 재료가 마찬가지로 부타디엔을 함유한다)이다. 예컨대 스티렌을 함유하는 TPEs는 스티렌 부타디엔 블록 공중합체 (SBS), 수소화 스티렌 부타디엔 블록 공중합체 (hydrogenated styrene butadiene block copolymer) (SEBS), 스티렌 이소프렌 블록 공중합체 (SIS), 수소화 스티렌 이소프렌 블록 공중합체 (SEBS)를 포함한다. 여기서, SBS 및 SEBS는 적어도 부분적으로, 부타디엔 모노머뿐만 아니라, 스티렌 모노머도 갖는다. 따라서, 이 TPE로부터의 입자들은 또한 부타디엔 모노머를 함유하는 매트릭스에서의 사용에도 유리하게 적절하다.
열가소성 엘라스토머가 사용되는 경우, 매트릭스의 재료 및 입자들의 재료는 서로에 대한 재료의 최선의 가능한 상용성 (compatibility)을 달성하기 위해 이들이 마찬가지로 일치하거나 적어도 화학적으로 비슷한 모노머를 갖는 방식으로 바람직하게 서로 조화되어야 한다.
바닥 덮개를 생산하는 본 발명에 따른 방법에서, 먼저, 입자들이 열가소성 엘라스토머로부터 만들어지고 그 뒤에 전리 방사선으로 처리되며, 이런 식으로 전처리된 입자들은 그 뒤에 시트-형상 또는 플레이트-형상의 매트릭스로 추가로 가공되는 엘라스토머 재료 내로 혼합된다. 전리 방사선 때문에 열가소성 엘라스토머는 적어도 부분적으로 가교된다. 이런 식으로 전처리된 입자들은 또한 160℃ 이상의 온도 및 200 bar까지의 압력에 대한 노출 하에서도, 치수적으로 안정하다. 결과적으로, 매트릭스 내로 혼합된 입자들은 예열 및 가황화와 같은 열 처리뿐만 아니라 혼합, 캘린더링 및 압출과 같은 기계적 공정을 포함하는, 바닥 덮개의 생산을 위한 일반적인 공정 단계 동안에도, 이들의 모양을 유지한다. 결과적으로, 패턴화된 바닥 덮개가 생산될 수 있고, 여기서 바닥 덮개의 패턴은 입자들의 성형에 의해 미리 정해진다.
전리 방사선에 의한 처리는 β 및/또는 γ선 조사 (radiation)를 포함할 수 있다. 이 광선들은 특히 고에너지이고 재료 내로 깊게 침투한다. 150 kGy 이상의 방사선 투여량의 방사선에 의한 방사선 처리가 유리한 것으로 증명되었다. 이러한 방사선 투여량은 상당한 가교를 초래한다. 처리는 압력 또는 고온에 대한 노출 없이 일어난다.
입자들은 반제품으로부터 만들어질 수 있다. 반제품은 사출 성형 또는 압출 성형과 같은 열가소성 재료의 공정으로부터 일반적으로 알려진 방법에 의해 생산될 수 있다. 이러한 반제품은, 만약 해당된다면, 그 뒤에 잘려지고, 방사선 처리에 의해 가교된다. 상기-언급된 방법들은 매우 다양한 모양의 반제품 생산을 가능하게 하여 상이한 패턴을 갖는 바닥 덮개가 생산될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 바닥 덮개의 몇몇 구체예는 하기에서 더 상세히 설명된다.
예로서, 도 1은 가교된 열가소성 엘라스토머로 만들어진 입자들이 제공되는 엘라스토머 재료의 매트릭스를 갖는 바닥 덮개를 보여준다. 입자들은 반제품으로부터 만들어지고, 매우 다양한 형태로 사용가능하다. 단지 예로서, 도면은 원형, 고리 모양, 반달 모양 및 별 모양의 단면을 갖는 입자들을 함유하는 바닥 덮개를 보여준다. 입자들은 색에 있어서 매트릭스와 다를 수 있거나, 아니면 투명하게 구성될 수 있어, 바닥 덮개가 부분적으로 반투명하게 한다.
도 2는 도 1에 따른 바닥 덮개를 보여주고, 여기서 이 구체예에서 입자들은 밴드 및 줄의 형태로 구성된다. 도 2는 또한 스트립 형태의 그리고 임의의 스파게티 패턴의 입자들의 배치를 보여준다.
실시예 1
바닥 덮개는 엘라스토머 재료로 만들어진 플레이트-형상의 매트릭스로 구성된다; 이 구체예에서, 이것은 스티렌 부타디엔 고무 (SBR)로 만들어진다. 매트릭스에 열가소성 엘라스토머의 투명한 입자들이 제공된다; 이 구체예에서, 이것은 스티렌 부타디엔 블록 공중합체 (SBS)로 만들어진다. 입자들을 생산하기 위해, 먼저, 압출된 프로파일은 그 뒤에 크기에 맞춰 잘리는 반제품으로서 압출에 의해 생산되었다. 이는 미리 정해진 길이의 미리 정해진 프로파일을 갖는 입자들을 생기게 하였다. 이러한 입자들은 150 kGy의 방사선 투여량의 전리 γ 방사선원에 노출되었으며, 이는 열가소성 엘라스토머의 가교를 초래하였다. 이런 식으로 가교된 입자들은 엘라스토머 재료에 첨가되었고, 그 뒤에 엘라스토머 재료는 입자들과 혼합되었고, 캘린더 (calanders)에 의해 시트로 성형되었으며, SBR을 가황화하기 위해 160℃에서 열 처리의 대상이 되었다. 혼합 공정 동안, 혼합물의 4 kW/kg의 범위의 고에너지 입력이 엘라스토머 재료 및 열가소성 엘라스토머를 함유하는 미가공 화합물 (raw compound)에 적용되었다. 이러한 기계적 에너지 입력은 결국 심각한 전단 응력으로 인해 열로 바뀌며, 이 공정에서 입자들은 안정하게 유지된다. 혼합 절차의 유리한 효과는 매트릭스에서 입자들의 특히 균일한 분배 및 그에 따른 바닥 덮개의 특히 균일한 재료 특성이다. 이러한 기계적 및 열 처리 동안, 입자들은 치수적으로 안정하게 유지될 것이다. 매칭 모노머 즉, 스티렌으로 인해, 입자들은 바닥 덮개의 매트릭스 내로 단단히 포함된다. 여기서, 입자들은 바닥 덮개의 표면까지 내내 도달하여 입자들이 바닥 덮개 위에 미리 정해진 패턴을 형성하게 한다.
실시예 2
혼합 단계 후에, 실시예 1에서 설명된 바닥 덮개는 이중 층 두께를 갖는 시트로 성형되고 그 뒤에 원형 날에 의해 같은 두께를 갖는 두 시트로 쪼개진다. 바닥 덮개가 놓인 후에, 쪼개짐에 의해 생성된 표면은 바닥의 반대쪽을 향하는 면을 형성한다. 쪼개짐으로 인해, 입자들은 새롭게 생성된 표면 위에 분명하게 표면화된다; 이는 입자들이 캘린더링 공정 동안에 넘친 매트릭스의 재료로 인해 쪼개지지 않은 시트의 표면 위에 적어도 부분적으로 덮여지는 경우 특히 유리하다. 입자들의 반투명한 효과는 매우 분명하고, 특히 투명한 입자들이 사용되는 경우 그러하다. 이 효과는 바닥 덮개의 두 뒷부분을 그라인딩하는 것 (grinding)에 의해 더욱 더 향상될 수 있다.
투명한 입자들 및 반투명한 접착제, 바람직하게는 아크릴레이트 접착제, 특히 시아노아크릴레이트 접착제를 갖는 본 발명에 따른 바닥 덮개를 포함하는, 바닥 덮개 시스템은 바닥, 다시 말해, 뒷부분으로부터 오는 조명 (illumination)과 함께 특히 매력적인 효과를 나타낸다.
실시예 3
바닥 덮개는 엘라스토머 재료로 만들어진 플레이트-형상의 매트릭스로 구성된다; 이 구체예에서, 이것은 니트릴 부타디엔 고무 (NBR)로 만들어진다. 매트릭스에 열가소성 엘라스토머로 만들어진 상이한 색의 입자들이 제공된다; 이 구체예에서, 이것은 스티렌 부타디엔 블록 공중합체 (SBS)로 만들어진다. 입자들을 생산하기 위해, 먼저, 평평한 층이 그 뒤에 잘려져 입자들을 형성하는 반제품으로 만들어졌다. 이러한 입자들은 150 kGy의 방사선 투여량의 전리 γ 방사선원에 노출되었으며, 이는 열가소성 엘라스토머의 가교를 초래하였다. 매트릭스를 생산하기 위해, 엘라스토머 재료는 혼합되었고 캘린더를 사용하여 시트로 성형되었다. 입자들은 이렇게 형성된 시트 위에 분산되었고 그 위에 입자들이 분산된 시트는 그 뒤에 가황처리 되었다. 분산시키는 단계 동안, 매력적인 표면을 얻기 위해 상대적으로 적은 입자들이 요구되는 것이 유리하다. 그 뒤에, 시트는 SBR을 가황화하기 위해 160 ℃에서 열 처리를 거쳤다. 이러한 기계적 및 열 처리 동안, 입자들은 치수적으로 안정하게 유지되었다. 매칭 모노머, 즉 스티렌으로 인해, 입자들은 바닥 덮개의 매트릭스 내로 단단히 포함된다. 여기서, 입자들은 바닥 덮개의 표면까지 내내 도달하여 입자들이 바닥 덮개 위에 미리 정해진 패턴을 형성하도록 한다.
하기의 표는 본 발명에 따른 바닥 덮개의 생산을 위한 엘라스토머 재료 및 열가소성 엘라스토머로 만들어진 본 발명에 따른 재료 조합을 보여준다:
Figure 112013026509897-pct00001
열가소성 엘라스토머의 매트릭스가 선택되는 경우, 본 발명에 따른 재료 조합도 마찬가지로 바람직하게 매칭 모노머를 갖는다.

Claims (13)

  1. 엘라스토머 재료로 만들어진 본질적으로 시트-형상, 또는 플레이트-형상의 매트릭스를 포함하는 바닥 덮개로서, 매트릭스에 입자들이 제공되고, 입자들이 열가소성 엘라스토머 (thermoplastic elastomer)로 만들어지고, 입자들이 전리 방사선 (ionizing radiation)으로 전처리되며, 상기 엘라스토머 재료의 경도가 열가소성 엘라스토머의 경도와 동일한 것을 특징으로 하는 바닥 덮개.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 매트릭스의 엘라스토머 재료가 열가소성 엘라스토머 또는 고무로 만들어지는 것을 특징으로 하는 바닥 덮개.
  4. 제 1항에 있어서, 입자들이 반제품 (semi-finished products)으로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 바닥 덮개.
  5. 제 1항에 있어서, 입자들이 부분적으로 또는 전체적으로 투명하게 구성된 것을 특징으로 하는 바닥 덮개.
  6. 제 1항에 있어서, 매트릭스의 엘라스토머 재료 및 입자들의 열가소성 엘라스토머 각각이 하나 이상의 매칭 모노머 (matching monomer)를 갖는 것을 특징으로 하는 바닥 덮개.
  7. 제 1항에 따른 바닥 덮개를 제조하는 방법으로서, 먼저, 입자들을 열가소성 엘라스토머로 만들고 그 뒤에 전리방사선으로 처리하고, 이런 식으로 전처리된 입자들을 엘라스토머 재료 내에 혼합하고 그 뒤에 엘라스토머 재료를 시트-형상 또는 플레이트-형상의 매트릭스로 추가로 가공하는 바닥 덮개를 제조하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 엘라스토머 재료를 추가로 처리하여 바닥 덮개를 형성하는 동안 입자들이 치수 안정성 (dimensional stable)을 유지하는 방식으로 전리 방사선으로 입자들의 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 전리 방사선 처리가 β선, γ선, 또는 β선 및 γ선 조사 (irradiation)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 추가의 가공이 기계적 성형 공정, 열 처리, 또는 기계적 성형 공정 및 열 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7항에 있어서, 입자들을 반제품으로 만드는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항에 따른 바닥 덮개를 포함하는 바닥 덮개 시스템으로서, 입자들이 부분적으로 또는 전체적으로 투명하도록 구성되고, 바닥 덮개가 투명한 접착제로 바닥 위에 접착될 수 있는 바닥 덮개 시스템.
  13. 제 12항에 있어서, 투명한 접착제가 아크릴레이트 접착제인 것을 특징으로 하는 바닥 덮개 시스템.


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