KR101767975B1 - 열가소성 수지 발포체를 포함하는 가구용 자재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가구용 자재 및 이를 포함하는 가구에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가구용 자재 및 이를 포함하는 가구는 압축강도 및 난연성이 향상되고 포름알데히드 방출량이 저감된 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 장시간 사용하여도 내구성이 뛰어나며, 경량화가 용이하고, 시공성이 향상된다.

Description

열가소성 수지 발포체를 포함하는 가구용 자재{Furniture Materials Including Thermoplastic Resin Foam}
본 발명은 가구용 자재에 관한 것이다.
일반적으로 도어, 장식장 및 칸막이 등의 부품으로 사용되는 가구용 자재는 중밀도 섬유판(MDF: Medium Density Fiber board), 고밀도 섬유판(HDF: High Density Fiber board), 파티클보드(PB: Particle Board), 합판(Plywood) 등과 같은 가공 목재 또는 원목으로 제작된다.
가공되지 않은 목재 또는 원목으로 제작된 장식장 등의 가구는 견고하여 내구성이 우수하고, 친환경적인 장점이 있으나, 무게가 무겁고 재질적 특성상 습기의 영향을 비교적 많이 받는 단점이 있다. 이러한 습기는 가구 내에 곰팡이나 좀의 번식을 유발하였음은 물론이고 심지어는 바퀴벌레 등의 해충이 서식하기에 적합한 환경을 제공하게 된다.
또한, 가공되지 않은 목재는 비용이 비싸기 때문에 목재를 가공한 MDF 판재를 많이 사용하는데, 이는 톱밥을 본드류로 섞어서 압출하여 만든 판재로, 포름알데하이드, 벤젠, 톨루엔 등 인체에 해로운 VOC (휘발성 유기화합물) 물질이 발생하는 단점이 있다.
VOC(휘발성 유기화합물) 중에서도 포름알데히드는 최근 들어 사회적인 문제로 크게 대두되고 있는 새집증후군(Sick House Syndrome: SHS) 및 화학물질과민증(Multiple Chemical Sensitivity: MCS) 유발의 중요한 원인물질로서 신경계와 장기 등에 심각한 영향을 미치는 것으로 판명되어 있으며, 아파트 등을 포함하는 다양한 주거 형태의 주택이나 빌딩, 학교 등과 같은 장소에서 건물 신축 시에 사용된 내장재나 가구로부터 장기간에 걸쳐 지속적으로 배출되므로, 새집 입주자 또는 거주자(특히, 유아)에게 온몸의 붉은 반점, 비염, 아토피성피부염, 두드러기, 천식, 심한 두통, 기관지염 등에 노출될 위험성이 높다.
포름알데히드에 노출되면 일시적으로는 눈과 목이 따갑거나 기침 등의 증상을 보이며, 심해지면 천식, 비염, 아토피 등의 알레르기 질환에 걸리게 되며, 이러한 질환을 앓고 있던 경우는 그 증상이 더욱 악화되며, 이를 방치하면 화학물질과민증에 걸릴 수도 있으며, 특히 이러한 증상은 실내장식과 가구를 완벽하게 갖춘 건물에서 더욱 심각하며, 단열성능이 향상된 건축기법은 궁극적으로 실내공간의 밀폐를 가져와 공기오염도를 높이는 요인으로 작용하고 있다.
이에 따라 가구를 사용하는 사용자측에서는 그 내부에 보관된 이불, 옷 또는 책 등의 물품이 변질됨을 방지하고, VOC를 저감 시키기 위하여 다양한 방법을 강구하고 있다.
따라서, VOC가 저감되고, 내구성이 우수하며, 수분에 강하고, 난연성이 향상되며, 무게가 가벼워 취급이 용이한 가구용 자재의 개발이 절실히 요구되고 있다.
미국공개특허 제2014-0196982호.
본 발명의 목적은, VOC가 저감되고, 내구성이 우수하며, 수분에 강하고, 난연성이 향상되며, 무게가 가벼워 취급이 용이한 가구용 자재 및 이를 포함하는 가구를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
열가소성 수지 발포체를 포함하며,
포름알데히드 방출량(KS F 3104:2006)이 0.5 mg/L 이하인 가구용 자재를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 가구용 자재를 포함하는 가구를 제공한다.
본 발명에 따른 가구용 자재는 VOC가 저감되어 환경 및 인체에 대한 안정성이 높고, 내구성이 우수하며, 수분에 강하고, 난연성이 향상되며, 무게가 가벼워 취급이 용이며, 가구로 제작하여 장기간 사용하여도 변형 및 훼손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 가구용 자재는 VOC가 저감되어 환경 및 인체에 대한 안정성이 높고, 내구성이 우수하며, 수분에 강하고, 난연성이 향상되며, 무게가 가벼워 취급이 용이며, 가구로 제작하여 장기간 사용하여도 변형 및 훼손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 가구용 자재를 상세하게 설명하기로 한다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 가구용 자재는 열가소성 수지 발포체를 포함하며,
포름알데히드 방출량(KS F 3104:2006)이 0.5 mg/L 이하일 수 있다.
구체적으로 상기 포름알데히드 방출량은 0 내지 0.5 mg/L, 0.001 내지 0.4 mg/L, 0.001 내지 0.35 mg/L, 0.005 내지 0.25 mg/L일 수 있다. 본 발명에 따른 가구용 자재는 KS F 3104:2006에 의거한 포름알데히드의 방출량이 상기 범위를 가짐으로써, 가구로 활용할 시에 인체에 유해한 성분이 방출되는 것을 최소화할 수 있다. 이때, 포름알데히드 방출량은 포름알데히드 방산량을 의미하는 것일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 가구용 자재는, 실내 공지질 공정 시험 기준(환경부 고시 제 2010-24 호)에 따른 VOC(휘발성 유기화합물) 함량이 0.5 mg/(㎡·h) 이하, 0.001 내지 0.4 mg/(㎡·h) 또는 0.005 내지 0.3 mg/(㎡·h)일 수 있으며, 실내 공지질 공정 시험 기준(환경부 고시 제 2010-24 호)에 따른 톨루엔 함량이 0.5 mg/(㎡·h) 이하, 0.001 내지 0.4 mg/(㎡·h) 또는 0.005 내지 0.3 mg/(㎡·h)일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 가구용 자재는, 인체에 유해한 성분이 저감된 가구를 제작하는데 유용하게 활용될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는 폴리에스테르 수지의 발포체일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르의 물성을 유지할 수 있으며, 연질특성 및 발포 성형가공성이 우수하다면, 크게 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지는 생분해성을 지닐 수 있다.
지금까지 주로 사용되던 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 1,4-부탄디올 축합중합 반응에 의하여 생산되는 고분자량의 방향족 폴리에스테르 수지이다. 여기서 고분자량 폴리에스테르는 극한점도 [η]가 0.8 (dL/g) 이상인 고분자를 의미할 수 있다. 그러나, 상기 방향족 폴리에스테르 수지는 높은 분자량, 열적 안정성, 인장강도 등의 물성이 우수하지만, 폐기 후 자연생태계 내에서 분해되지 않고 오랫동안 남아 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다.
한편, 지방족 폴리에스테르가 생분해성을 가지고 있다는 점은 이미 알려져 있다. 그러나, 기존의 지방족 폴리에스테르는 주쇄의 유연한 구조와 낮은 결정성 때문에 용융점이 낮고, 용융시 열안정성이 낮아 열분해되기 쉬우며, 용융흐름지수가 높아 성형가공이 용이하지 못할 뿐만 아니라, 인장강도나 인열강도 등의 물성이 불량하여 용도가 제한되는 문제점이 있었다. 상기 지방족 폴리에스테르는 예를 들어, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드 및 폴리부틸렌석시네이트 등을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르의 종류를 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리스티렌(PS), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르 산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)일 수 있다. 이는, 상기 수지 발포체의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90% 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체 중 폐쇄 셀은 90 내지 100% 또는 95 내지 100%일 수 있다. 본 발명에 따른 수지 발포체는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 우수한 단열특성을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체의 셀 수는 mm당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 수지 발포체는 압출 발포 성형체일 수 있다.
구체적으로, 발포 방법의 종류에는 크게 비드 발포 또는 압출 발포가 있다. 상기 비드 발포는, 일반적으로, 수지 비드를 가열하여 1차 발포시키고 이것을 적당한 시간 숙성 시킨 후 판모양, 통모양의 금형에 채우고 다시 가열하여　2차 발포에　의해 융착, 성형하여 제품을 만드는 방법이다.
반면, 압출 발포는, 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지하여 보다 우수한 굴곡강도 및 압축강도를 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 가구용 자재는 상기 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 경량성이 향상되어 시공 및 운반이 용이한 효과가 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 열가소성 수지 발포체는, KS F 2213에 의거한 내후성을 측정하였을 때, 질량 감소율이 10 % 미만일 수 있다. 구체적으로 상기 질량 감소율은 0.001 내지 9.5 %, 0.01 내지 9 %, 0.05 내지 8.5 %, 0.1 내지 8 % 또는 1 내지 5 % 일 수 있다. 본 발명에 따른 가구용 자재는, 폴리에스테르 수지를 포함함으로써, 질량 감소율이 상기 범위를 만족할 수 있고, 그에 따라 향상된 내후성을 구현할 수 있으며, 가구로 제작하여 사용할 시에 장시간 사용하여도 물성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 열소성 수지 발포체는, 하기 식 1에 의해 산출되는 함수율이 5 % 이하일 수 있다.
[식 1]
Figure 112015106010671-pat00001
상기 식 1에서, W1은 열가소성 수지 발포체를 건조하기 전의 중량을 나타내고,
W2은 열가소성 수지 발포체를 상온에서 24시간 동안 건조한 후의 중량을 나타낸다.
구체적으로 상기 함수율은 0.001 내지 5 %, 0.01 내지 4.5 %, 0.05 내지 4 %, 0.1 내지 3 % 또는 0.13 내지 2 % 일 수 있다. 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체의 함수율이 상기 범위를 가질 경우, 습기로 인한 변형이 적어 외부 보관이 용이하며, 가구용 자재로 장시간 사용하여도 훼손 또는 변형을 방지하는데 효과적이다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는, 압축강도(KS M ISO 844)가 20 내지 300 N/cm2일 수 있다. 구체적으로 상기 압축강도는, 25 내지 200 N/cm2, 30 내지 100 또는 35 내지 80 N/cm2일 수 있다. 열가소성 수지 발포체의 압축강도가 상기 범위를 만족할 경우, 가구로 제작하여 사용할 경우 하중에도 잘 견디게 되며, 장기간 사용하했을 시에 물성 저하 및 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는, 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
X/Y ≥ 1.5
상기 일반식 1에서 X는 KS M ISO 844에 따른 가구용 의 압축강도(N/cm2)를 나타내고, Y는 KS M ISO 845에 따른 열가소성 수지 발포체의 밀도(kg/m3)를 나타낸다. 상기 일반식 1에서 열가소성 수지 발포체의 밀도(Y)는 20 내지 80 kg/m3, 25 내지 80 kg/m3 또는 30 내지 75 kg/m3 일 수 있다.
예를 들어, 열가소성 수지 발포체의 밀도 대비 압축강도비는 1.5 이상, 1.5 내지 5, 1.56 내지 1.2 또는 1.6 내지 1.8 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는 상기 범위의 밀도 대비 압축강도비를 만족함으로써, 경량화 및 고강도 성능을 구현할 수 있고, 가구용 자재 특히 가구로 장기간 사용하여도 하중에 의한 변형 및 물성 저하를 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는, 굴곡강도(KS M ISO 844)가 70 내지 110 N/cm2일 수 있다.
이때, 상기 열가소성 수지 발포체의 밀도 대비 굴곡강도비는 하기 일반식 2를 만족할 수 있다.
[일반식 2]
Z/Y ≥ 1.2
상기 일반식 2에서 Z는 KS M ISO 844에 따른 열가소성 수지 발포체의 굴곡강도(N/cm2)를 나타내고, Y는 KS M ISO 845에 따른 열가소성 수지 발포체의 밀도(kg/m3)를 나타낸다.
예를 들어, 열가소성 수지 발포체의 밀도 대비 굴곡강도비는 1.2 이상, 1.2 내지 2, 1.3 내지 1.8 또는 1.4 내지 1.6 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는 상기 범위의 밀도 대비 굴곡강도비를 만족함으로써, 경량화를 구현하는 동시에 변형을 방지할 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체에 있어서, 기공이 서로 결합하지 않고 독자적으로 폐쇄 셀이 형성된 것을 의미할 수 있으며, 이를 통해 우수한 단열성도 기대할 수 있다.
상기 일반식 3에서, Z는 70 내지 110 N/cm2이고, 상기 Y는 40 내지 80 kg/m3일 수 있다. 예를 들어, Z(굴곡강도)는 75 내지 110 N/cm2, 80 내지 110 N/cm2, 80 내지 100 N/cm2 범위일 수 있고, Y(밀도)는 20 내지 80 kg/m3, 25 내지 80 kg/m3 또는 30 내지 75 kg/m3 범위일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는, KS F 5660-1 기준으로 60 초 동안의 열 방출률이 평균 50 MJ/m2 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 열 방출률은 평균 1 내지 45 MJ/m2,1.5 내지 40 MJ/m2, 2 내지 35 MJ/m2, 3 내지 30 MJ/m2 또는 5 내지 20 MJ/m2일 수 있다. 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는 상기 범위의 열 방출률을 나타냄으로서, 난연성이 향상되며, 가구용 자재로 활용할 시에 향상된 열안정성을 구현하게 된다.
하나의 예로서, 상기 열가소성 수지 발포체는, 난연 등급이 KS F 4724를 기준으로 2급 이상일 수 있다. 난연 등급이 상기 범위일 경우, 준불연 성능을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 수지 발포체를 포함하는 가구용 자재는 고온에서도 안정적으로 형태를 유지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는, 가스 유해성이 KS F 2271을 기준으로 9분 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 가스유해성은 10 내지 60분, 11 내지 40분, 또는 12 내지 20분일 수 있다. 본 발명에 따른 가구용 자재는 상기 범위의 가스유해성을 갖는 열가소성 수지 발포체를 포함함으로써, 화재가 발생할 경우 사망률이 가장 높은 유독가스로 인한 인명 손상을 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체의 외면의 적어도 일면에는, 수지시트, 섬유시트, 종이시트, 나무판재, 금속판재 및 도료 중 어느 하나 이상이 형성될 수 있다. 상기 수지시트, 섬유시트, 종이시트, 나무판재, 금속판재 및 도료의 구체적인 종류는 열가소성 수지 발포체의 물성을 저하시키지 않는 것이라면 제한 없이 사용 가능하다. 여기서 상기 수지시트, 섬유시트, 종이시트, 나무판재, 금속판재 및 도료 중 어느 하나 이상은 인쇄, 전사, 접착 또는 페인팅에 의해 마련될 수 있으며, 래핑기(wrapping machine) 또는 핫프레스(hot press)를 이용하여 접착할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명은 상기 가구용 자재를 포함하는 가구를 제공한다. 상기 가구는 옷장, 장식장, 칸막이 및 화장대 등의 일반적인 생활가구들을 모두 포괄하는 의미일 수 있다. 본 발명에 따른 가구는, 포름알데히드 방출량이 낮아 인체에 해로운 VOC에 노출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 가구는, 압축강도 및 난연성이 향상되어, 하중 및 고온에서도 우수한 물성을 구현할 수 있고, 장시간 사용하더라도 변형이 최소화 된다. 또한, 본 발명에 따른 가구는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 경량화가 가능하고 취급이 용이하며, KS F 2271을 기준으로 한 가스유해성이 9분 이상인 수지 발포체를 포함함으로써 화재가 발생할 경우 유독가스로 인한 인명 손상을 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 가구는 외면에 음양각성형물을 포함할 수 있다. 상기 음양각성형물은 단순한 가구로부터 탈피하여, 다양한 인테리어 효과를 내기 위해, 비드(beads), 곡물, 가공원단, 자수원단, 후로킹(flocking) 자재, 석분, 금속분, 반죽물, 지류(紙類), 목분(木粉), 나뭇잎 및 합성수지 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는, 친수화 기능, 방수 기능, 난연 기능 또는 자외선 차단 기능을 가질 수 있으며, 계면활성제, 자외선 차단제, 친수화제, 난연제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 충전제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 수지 발포체는 사슬연장 첨가제, 충전제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.
상기 사슬연장 첨가제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)가 사용될 수 있다.
상기 충전제의 예로는, 탈크, 마이카, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼리움, 황산바륨, 탄산수소나트륨, 그라스 비드 등의 무기 화합물;폴리테트라플루오로에틸렌, 아조다이카본아미드 등의 유기 화합물;탄산수소나트륨과 구연산과의 혼합물;질소 등의 불활성 가스 등을 들 수 있다. 이러한 충전제는 수지 발포체의 기능성 부여, 가격 절감 등을 역할을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 탈크(Talc)가 사용될 수 있다.
상기 열안정제는, 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 인 화합물은, 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 열안정제는 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 수지 발포체의 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.
상기 발포제의 예로는, N2, CO2, 프레온 등의 가스와 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, P,P'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[P,P'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 CO2가 사용될 수 있다.
본 발명에서 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 또는 인 화합물, 안티몬 화합물 및 금속 수산화물 등을 포함할 수 있다. 브롬 화합물은 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및 데카브로모디페닐에테르 등을 포함하고, 인 또는 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및 적인 등을 포함하고, 안티몬 화합물은 삼산화안티몬 및 오산화안티몬 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속 수산화물에 있어서의 금속 원소로서는, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 니켈(Ni), 코발트(Co), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 철(Fe), 티타늄(Ti) 및 붕소(B) 등을 포함할 수 있다. 그 중에서도, 알루미늄, 마그네슘 등이 바람직하다. 금속 수산화물은, 1 종의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋고, 2 종 이상의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋다. 예를 들어, 1 종의 금속 원소로 구성된 금속 수산화물로서는, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 등을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 음이온계　계면　활성제(예를 들어, 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰 산염, 알킬술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산에스테르염 등), 비이온계　계면　활성제(예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬알칸올아미드 등), 양이온계 및 양성 이온계　계면　활성제(예를 들어, 알킬아민염, 제 4 급 암모늄염, 알킬베타인, 아민옥사이드 등) 및 수용성 고분자 또는 보호 콜로이드(예를 들어, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌블록코폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 알긴산나트륨, 폴리비닐알코올 부분 비누화물 등) 등을 포함할 수 있다.
또한, 방수제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 실리콘 계열, 에폭시 계열, 시아노아크릴산 계열, 폴리비닐아크릴레이트 계열, 에틸렌비닐아세테이트 계열, 아크릴레이트 계열, 폴르클로로프렌 계열, 폴리우레탄 수지와 폴리에스터 수지의 혼합체 계열, 폴리올과 폴리 우레텐 수지의 혼합체 계열, 아크릴릭 폴리머와 폴리우레탄 수지의 혼합체 계열, 폴리이미드 계열 및 시아노아크릴레이트와 우레탄의 혼합체 계열 등의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 자외선 차단제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 유기계 또는 무기계　자외선　차단제일 수 있으며, 상기 유기계　자외선　차단제의 예로는 p-아미노벤조산 유도체, 벤질리데네캠포 유도체, 신남산 유도체, 벤조페논 유도체, 벤조트리아졸 유도체 및 이들의 혼합물을 들 수 있고, 상기 무기계　자외선　차단제의 예로는 이산화티탄, 산화아연, 산화망간, 이산화지르코늄, 이산화세륨 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상기 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체를 제조하기 위해, 먼저 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 100 phr, 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 1 phr, 탈크(Tarc) 1 phr, 및 열안정제 0.1 phr 을 중합 탱크에서 중합한 후, 상기 중합된 조성물을 압출성형기에 투입하여 200 ?에서 용융하였고, 압출기 사이드피더를 이용하여 용융수지 내에 발포제로써 CO2를 PET 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하고 압출 발포하였으며, 밀도를 100 kg/m3로 제어하여 열가소성 수지 발포체를 제조하였다. 이 때, 밀도는 KS M IOS 845 조건 하에서 측정되었다.
실시예 2
밀도를 150 kg/m3로 제어한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 3
밀도를 200 kg/m3로 제어한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 1
종래의 MDF 판재를 사용하였다.
비교예 2
폴리 스타이렌 수지 100 phr, 산화티탄 0.2 phr, 탈크 1 phr을 혼합 투입하여 220 ℃로 가열하여 수지 용융물을 제조한 후 발포제로서 HCFC-22와 탄산가스를 투입한 후 충분히 혼합하여 제조된 수지 용융물을 제 2 압출기로 보내 120 ℃로 냉각 하였다. 냉각된 수지 용융물은 다이(Die)를 통과하면서 압출 발포하여 수지 발포층을 형성하였으며 밀도는 100 kg/m3로 제어하여 두께 5 mm의 폴리 스타이렌 발포체(XPS)를 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에 대하여 포름알데히드 방출량, 내후성, 함수율, 압축강도 및 난연성을 측정하였다. 측정방법은 하기 기재하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
1) 포름알데히드 방출량 측정
KS F3104에 의거하여 측정하였다.
2) 내후성 측정
KS F 2213에 의거한 질량 감소율을 측정하였다.
3) 함수율 측정
열가소성 수지 발포체를 건조하기 전의 중량과 열가소성 수지 발포체를 상온에서 24시간 동안 건조한 후의 중량을 측정한 후, 하기 식 1에 의해 산출되는 함수율을 측정하였다.
[식 1]
Figure 112015106010671-pat00002
상기 식 1에서, W1은 열가소성 수지 발포체를 건조하기 전의 중량을 나타내고,
W2은 열가소성 수지 발포체를 상온에서 24시간 동안 건조한 후의 중량을 나타낸다.
4) 압축강도 측정
KS M ISO 844 조건 하에서 압축강도를 측정하였다.
5) 난연성 측정
KS F 5660-1 기준으로 60 초 동안의 평균 열 방출률을 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
포름알데히드 방출량 (mg/L) 0 0 0 1.2 0
질량 감소율(%) 2 2.5 2.5 15 11
함수율(%) 1.5 1.5 1.5 6.5 8
압축강도 (N/cm2) 80 90 95 40 25
열 방출률(MJ/m2) 7 6 6 60 70
상기 표 1 포름알데히드 방출량을 살펴보면, 실시예 1 내지 3은 모두 0.5 mg/L 이하로 나타나, 비교예 1 보다 인체에 유해한 VOC가 저감되는 것을 알 수 있다.
질량 감소율을 살펴보면, 실시예 1 내지 3은 모두 10 % 미만으로 나타났으나, 비교예 1 및 2의 경우 10 % 이상으로 실시예에 비해 내후성이 떨어지는 것을 확인하였다.
함수율을 살펴보면, 실시예 1 내지 3은 모두 5 % 이하로 나타나, 습기로부터 안정적인 가구용 자재로 활용가능함을 알 수 있었다.
압축강도를 살펴보면, 실시예 1 내지 3은 각각 80 N/cm2, 90 N/cm2, 및 95 N/cm2 로 높게 나타났으나, 비교예 1 및 2는 40 N/cm2 및 25 N/cm2로 실시예 보다 낮은 결과를 보였다.
난연 등급에서는, 실시예 1 내지 3은 모두 60 초 동안의 열 방출률 평균이 50 MJ/m2 이하로 나타나, 비교예에 비해 가구용 자재로 적합한 난연 성능을 가지는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 열가소성 수지 발포체는 폴리에스테르 수지를 포함함으로써 가구용 자재로 활용할 시에 인체에 유해한 VOC를 효과적으로 저감시키며, 내후성이 우수하고 외부 보관이 용이하며, 우수한 강도 및 난연 성능을 구현할 수 있음 것을 알 수 있었다.

Claims (9)

  1. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 발포체를 포함하며,
    상기 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)인 압출 발포 성형체이고,
    포름알데히드 방출량(KS F 3104:2006)이 0.5mg/L 이하이며,
    내후성(KS F 2213)을 측정하였을 때, 질량 감소율이 10% 미만이고,
    압축강도(KS M ISO 844)가 20 내지 300N/cm2이며,
    KS F 5660-1 기준으로 60초 동안의 열 방출률이 평균 50MJ/m2이하이고,
    밀도 대비 굴곡강도비가 1.2이상이며,
    하기 식 1에 의해 산출되는 함수율이 5%이하인 가구용 자재:
    [식 1]
    Figure 112017052052646-pat00004

    상기 식 1에서,
    W1은 열가소성 수지 발포체를 건조하기 전의 중량을 나타내고,
    W2은 열가소성 수지 발포체를 상온에서 24시간 동안 건조한 후의 중량을 나타낸다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 발포체의 외면의 적어도 일면에는,
    수지시트, 섬유시트, 종이시트, 나무판재, 금속판재 및 도료 중 어느 하나 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 가구용 자재.
  9. 제 1 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 가구용 자재를 포함하는 가구.
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