KR101784809B1 - 친환경 바닥재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 친환경 바닥재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 천공을 포함하는 기재; 상기 천공의 적어도 일부를 채우면서 상기 기재의 일면에 형성된 식물성 접착제층; 섬유층; 및 표면 보호층;이 순차로 적층된 구조로 형성됨으로써, 우수한 열 전달 효율 향상, 방습 및 소음 방지 기능을 구현함과 동시에 바닥재의 층간의 밀착성을 확보할 수 있으며, 외부 압력이 가해지는 경우에도 바닥재의 크랙 발생 및 확산 등을 방지할 수 있는 친환경 바닥재에 관한 것이다.

Description

친환경 바닥재{ECO-FRIENDLY FLOORING}
본 발명은 친환경 바닥재에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 유해 물질이 저감되고, 열전달 효율 및 소음 방지 기능이 뛰어난 친환경 바닥재에 관한 것이다.
최근 건축물에서 재실자의 건강을 위해 실내 공기질에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 인체에 대한 영향성이 검증되지 않은 각종 화학 물질들을 포함하는 건축자재, 가구류, 집기류의 무분별한 사용으로, 이들로부터 유해한 화학 물질들이 유출되어 재실자의 건강에 악영향을 미치고 있으며, 이른바, Sick House 증후군이 급격하게 증가하고 있어, 이를 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
실내 공기질 향상을 위해서는, 먼저, 발생된 오염 물질을 외부로 배출하는 것이 중요한데, 신축 건물의 경우 기밀성 및 단열성이 강화되어 오염 물질을 외부로 배출하는 것이 용이하지 않으며, 자연 환기만으로 오염 물질을 배출하게 되어 쾌적한 공기질을 확보하는데 어려움이 있었다.
따라서, 오염 물질 자체를 배출하지 않는 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 대부분 자연에서 얻을 수 있는 친환경적인 소재를 기반으로 하게 된다. 그러나, 이러한 친환경 소재의 경우, 건축 자재 등에 이용하기 위해 점접착성이나 내수성, 다른 소재와의 상용성 등의 물성 확보가 다소 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 오염 물질 배출량이 현저히 낮고 동시에 건축자재 등에 이용하기에 적합한 우수한 물성을 가지는 재료에 대한 기술 개발이 더욱 필요하다.
한국공개특허 제10-2014-0130809호는 열전도율을 높이기 위한 바닥재를 개시하고 있으나, 상기와 같은 오염 물질 배출량을 줄이는 데는 한계가 있다.
한국공개특허 제10-2014-0130809호
본 발명은 유해 물질이 저감되고, 열 전달 효율 및 소음 방지 기능이 우수한 친환경 바닥재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 복수개의 천공을 포함하는 기재;
상기 천공의 적어도 일부를 채우면서 상기 기재의 일면에 형성된 식물성 접착제층;
섬유층; 및
표면 보호층;이 순차로 적층된, 친환경 바닥재.
2. 위 1에 있어서, 상기 천공의 총 면적은 기재 면적 대비 10 내지 50%인, 친환경 바닥재.
3. 위 1에 있어서, 상기 천공은 직경(장축의 길이)이 10 내지 50mm인, 친환경 바닥재.
4. 위 1에 있어서, 상기 기재는 합지, 목판재, 합판으로 이루어진 군에서 선택된 소재로 형성된, 친환경 바닥재.
5. 위 1에 있어서, 상기 기재는 상기 기재의 일면에 금속박이 더 접착된 것인, 친환경 바닥재.
6. 위 1에 있어서, 상기 식물성 접착제층은 송진 및 콩단백질을 포함하는, 친환경 바닥재.
7. 위 1에 있어서, 상기 식물성 접착제층은 천연 광물 및 천연 섬유를 더 포함하는. 친환경 바닥재.
8. 위 7에 있어서, 상기 천연 광물은 황토, 제올라이트, 맥반석, 질석, 운모 및 토르마린으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 친환경 바닥재.
9. 위 7에 있어서, 상기 천연 섬유는 코르크, 닥나무 섬유, 야자 섬유, 편백나무 톱밥, 천연 펄프 및 목화솜으로 이루어진 군에서 선택되는, 친환경 바닥재.
10. 위 1에 있어서, 상기 섬유층은 섬유로 직조된 원단 및 매쉬 중 적어도 하나를 포함하는, 친환경 바닥재.
11. 위 1에 있어서, 상기 섬유층 및 표면 보호층은 제2 식물성 접착제층을 매개로 접합되는, 친환경 바닥재.
12. 위 1에 있어서, 상기 섬유층 및 표면 보호층 사이에 복수개의 천공을 포함하는 압력 분산층을 더 포함하는, 친환경 바닥재.
13. 위 1에 있어서, 상기 식물성 접착제층은 물에 수산화칼륨(KOH) 1 중량부와 송진 분말 3.5 내지 4.5 중량부를 넣고 상기 송진 분말을 분산시키는 제1 단계; 18 내지 25℃의 물에 콩단백질 분말 10 내지 35 중량부를 교반하면서 넣고 40 내지 100℃로 가열하여 상기 콩단백질 분말을 죽 상태로 만드는 제2 단계; 및 제1 단계의 송진 분산액에 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질을 넣고 교반하면서 가열하는 제3 단계;를 포함하여 제조되는 식물성 접착제 조성물을 도포하여 형성된, 친환경 바닥재.
본 발명에 따른 친환경 바닥재는 상부 식물성 접착제층으로 적어도 일부가 채워진 소정 형상의 천공을 포함함으로써, 우수한 열 전달 효율 향상, 방습 및 소음 방지 기능을 구현함과 동시에 바닥재의 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 바닥재는 천공에 의해 외부로부터 가해지는 압력을 분산시켜, 바닥재의 크랙 발생 및 확산을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 바닥재는 천연 소재로 형성되어, 유해 물질 배출이 저감되어 인체에 무해하며, 향균력이 우수하고, 습도 조절 효과 및 냄새 제거 효과가 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 바닥재의 각 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 바닥재의 단면도이다.
본 발명은 친환경 바닥재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 천공을 포함하는 기재; 상기 천공의 적어도 일부를 채우면서 상기 기재의 일면에 형성된 식물성 접착제층; 섬유층; 및 표면 보호층;이 순차로 적층된 구조로 형성됨으로써, 우수한 열 전달 효율 및 소음 방지 기능을 구현함과 동시에 바닥재의 층간의 밀착성을 확보할 수 있으며, 외부 압력이 가해지는 경우에도 바닥재의 크랙 발생 및 확산을 방지할 수 있는 친환경 바닥재에 관한 것이다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥재의 각 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 친환경 바닥재는 기재(10); 식물성 접착제층(20); 섬유층(30); 및 표면 보호층(40);이 순차로 적층된 구조를 가지며, 각 구성이 모두 천연 소재로 형성됨으로써, 고온·고습의 조건 하에 바닥재가 놓이는 경우에도 유해 물질, 특히 유기 휘발성 물질을 발생하지 않아 환경 친화적이다.
기재(10)
본 발명에 따른 기재(10)는 바닥재의 가장 하부에 배치되는 것으로서, 복수개의 천공(100)을 포함한다.
본 발명에서 '상부' 및 '하부'는 바닥재가 실제로 시공되어 사용되는 경우, 해당 부재를 기준으로 사용자에 의해 사용되는 측을 상부라고 하며, 그 반대측을 하부라고 한다.
본 발명에 따른 기재(10)를 형성하기 위한 재료는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 합지, 목판재, 합판으로 이루어진 군에서 선택된 소재로 형성될 수 있으며, 상기 재료들은 내부에 소정의 공기층을 포함하는 천연 소재로서, 열 전달 효율 및 흡음 특성을 더욱 향상시킬 수 있으며 동시에 수분 흡수에 따른 팽창 정도가 작아 바닥재의 변형을 최소화할 수 있어 바람직하다. 합지는 여러 겹의 종이가 포개져 형성되는 것으로서, 이음새 부분(복수의 바닥재를 수평으로 나란히 평행하도록 배치할 경우 서로 다른 바닥재가 마주보는 측면 부분)의 수축, 팽창, 이격 또는 들뜸 현상 등을 방지하는 측면에서 합지가 기재(10)를 형성하기 위한 재료로 보다 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기재(10)는 일면에 금속박이 더 접착된 것일 수 있다. 예를 들어 금속박은 알루미늄호일, 구리호일, 은박 등일 수 있다. 금속박이 더 포함된 경우, 열전도 효과가 향상될 수 있으며, 시공대상면의 바닥에서 발생하는 습도가 기재에 흡수되는 것을 방지할 수 있고, 난방을 위한 열선과 가장 인접한 부분인 기재(10)의 하부에 접착되어 포함될 수 있다. 특히, 알루미늄호일이 접착된 합지의 경우 상부 식물성 접착제층과의 결합이 용이하여, 내구성이 뛰어난 바닥재를 구현할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따른 기재(10)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 0.1 내지 10mm, 바람직하게는 0.1 내지 5mm일 수 있으며, 이 경우, 후술할 천공(100)이 후술할 범위 내로 형성되어도 적정 강도를 확보할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따라 기재(10)가 복수개의 천공(100)을 포함함으로써, 열 전달 및 시공된 바닥재의 하부 외부에서 발생된 수분의 천공(100)을 통한 상부 외부로의 배출이 용이하게 이루어질 수 있다. 금속박이 더 포함된 경우, 기재(10)의 하부 밑면에 금속박을 접착한 후 천공을 형성할 수 있다.
또한, 상기 천공(100)에 후술하는 식물성 접착체층(20)의 일부가 채워지게 되며, 상기 천공(100)에 채워진 접착제층 사이에 존재하는 기공에 의해 보온 효과가 개선되게 되며, 소음 방지 효과도 향상될 수 있다.
한편, 바닥재는 사용 시 지속적으로 압력이 가해지게 되며, 이에 따라 크랙이 발생하고, 발생된 크랙이 수분 등에 노출되어 바닥재의 내구성이 현저하게 저하될 수 있는데, 본 발명은 기재(10)의 소정 천공(100)을 포함함으로써, 외부로부터 가해지는 압력을 효과적으로 분산시켜 크랙 발생을 감소시킬 수 있으며, 크랙이 발생되더라도 천공(100) 부분에서 크랙이 중단되게 되므로, 크랙의 확산을 방지할 수 있다.
바닥재에 천공이 형성되는 경우, 상부 적층물과의 접착력이 저하되어, 고온·고습의 조건 하에서 바닥재의 각 층이 분리되는 등의 문제가 발생할 수 있는데, 본 발명은 기재(10)에 형성된 천공(100)에 후술하는 식물성 접착제층(20)이 채워져 형성되게 되므로 전술한 효과를 구현함과 동시에 바닥재의 내구성도 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 천공(100)은 복수개가 서로 이격되어 형성되며, 상기 모든 천공(100)의 합계 면적은 기재(10) 면적 대비 10 내지 50%일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 40%일 수 있다. 상기 범위로 형성되는 경우, 우수한 열 전달 효율 및 흡음성을 나타낼 수 있다. 한편, 면적이 50%를 초과하는 경우, 바닥재의 강도가 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 천공(100)의 형상은 특별히 한정되지 않으나, 원형 또는 다각형일 수 있으며, 각 천공(100)은 기재(100)에서 서로 규칙성을 갖거나 불규칙하게 배치될 수 있으며, 서로 교호적으로 배치되는 경우, 크랙 발생시 확산을 저감시킬 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따른 천공(100)은 그 직경(장축의 길이)이 10 내지 50mm일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 40mm일 수 있다. 상기 범위로 형성되는 경우, 우수한 열 전달 효율 및 흡음성을 나타낼 수 있으며, 상부 접착제층과 효과적으로 채워져 결합될 수 있다. 한편, 직경(장축의 길이)이 50mm를 초과하는 경우, 바닥재의 강도가 저하될 수 있다.
식물성 접착제층 (20)
본 발명에 따른 친환경 바닥재는 기재(10)에 형성된 천공(100)의 적어도 일부를 채우면서 상기 기재(10)의 일면에 형성되는 식물성 접착제층(20)을 포함한다.
전술한 바와 같이, 우수한 열 전달 효율 및 기재의 침습을 방지하고, 소음 방지 기능을 위해 기재(10)의 하부 밑면에 금속박을 접착하고 천공을 형성하는 경우, 상대적으로 상하부 적층물과 접촉하는 부분이 감소하게 되므로 층간 접착력이 저하되어 고온·고습의 조건 하에서 각 층이 분리되는 등의 문제가 발생할 수 있는 데, 본 발명은 기재(10)에 형성된 천공(100)의 적어도 일부가 식물성 접착제층(20)이 채워진 형태로 형성되므로, 이러한 문제를 개선할 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명에서 천공(100)이 형성된 기재(10) 및 상기 천공(100)의 일부를 채우며 형성된 식물성 접착제층(20)을 포함하는 바닥재의 단면을 나타낸 것으로서, 기재(10)의 천공(100) 깊이의 일부가 식물성 접착체층(20)에 의해 채워진 형태로 형성될 수 있으며, 그 깊이는 특별히 한정되지 않으나, 천공의 총 깊이 대비 20 내지 100%가 채워질 수 있다. 이러한 경우, 바닥재의 내구성이 더욱 향상되게 된다.
본 발명에 따른 식물성 접착제층(20)은 송진 및 콩단백질을 포함할 수 있으며, 상기 송진과 콩단백질 성분은 전술한 기재(10)의 재료와의 상용성이 뛰어나 천공에 채워져 강한 접착력을 구현할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 식물성 적찹체층(20)은 송진 및 콩단백질을 포함하는 식물성 접착제 조성물을 도포하여 형성될 수 있으며, 상기 식물성 접착제 조성물은 천연 소재로서 유해 물질 발생이 낮고, 접착력도 우수하다.
또한, 상기 식물성 접착제 조성물은 소정 조건 하에서 제조되는 경우, 천연 재료가 가지는 고유의 접착력을 더욱 증가시켜, 바닥재에 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 식물성 접착제층(20)에 사용되는 식물성 접착제 조성물 및 이의 제조 방법의 일 실시예를 들어 설명하기로 한다.
본 발명에 사용되는 식물성 재료인 송진(rosin) 및 콩단백질은 소정 조건 하에서 우수한 접착력을 나타내는 성분이다.
보다 구체적으로, 송진은, 소나무과의 나무가 손상을 입었을 때 분비되는 끈적끈적한 액체를 정제한 것으로서, 상온에서 고형물로 존재하는 바, 접착제로 사용되기 위해서는 용매에 고르게 분산시켜 접착력을 발현시키는 것이 중요하다. 또한, 콩단백질은, 열을 가하는 경우 단백질 구조의 변성으로 접착력을 나타내는 성분으로, 콩단백질 역시 접착제에 사용되기 위해서는 적정 점도로 제조되는 것이 중요하다.
본 발명자는 접착제로 사용하기에 적합한 조건으로, 송진 및 콩단백질이 각각 가지는 고유의 접착력을 발현시키고, 이들의 혼합 시에 접착력을 극대화시킬 수 있는 제조 공정을 도출하였다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다.
송진 분산액의 제조 단계
먼저, 물에 수산화칼륨(KOH) 1 중량부를 기준으로 수산화칼륨(KOH) 1 중량부와 송진 분말 3.5 내지 4.5 중량부를 넣고 상기 송진 분말을 분산시킨다(제1 단계).
본 발명에서 수산화칼륨(KOH) 1 중량부를 기준으로 수산화칼륨(KOH) 1 중량부와 송진 분말 3.5 내지 4.5중량부로 혼합함으로써, 송진 분말이 물에 충분히 용해되어, 고르게 분산될 수 있게 된다. 보다 구체적으로, 상기 수산화칼륨이 송진 분자에 물과 상호작용을 일으킬 수 있는 관능기를 다수 도입하여 물에 고르게 분산될 수 있게 하며, 이온화된 칼륨(K+)에 의해 분산된 송진 분말이 분산액 내에서 장시간 안정화될 수 있는 것으로 판단된다.
본 발명에서 수산화칼륨(KOH)과 송진 분말의 혼합 시, 송진 분말이 상기 범위를 벗어나 과량(4.5중량부 초과)으로 혼합되는 경우, 송진 분말이 충분히 분산되지 않고 서로 응집될 수 있으며, 송진 분말이 상기 범위를 벗어나 소량(3.5중량부 미만)으로 혼합되는 경우, 분산액의 pH가 높아져 접착제로 사용하기 부적합하며, 저장 안정성이 저하된다.
본 발명에서, 상기 송진 분산액의 물의 함량은 상기 수산화칼륨과 송진 분말이 고르게 분산되어 접착제로 사용하기 적합한 범위 내라면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 수산화칼륨 1 중량부에 대하여, 50 내지 300중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 80 내지 120중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우, 송진 분말이 고르게 분산될 수 있으며, 송진 분산액의 pH를 적정 범위로 유지할 수 있게 하여, 접착제로 사용하기에 적합하다.
본 발명에서, 상기 송진 분산액의 pH는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 11 내지 13일 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우, 송진 분말이 분산액 내에서 고르게 분산될 수 있으며, 접착제로 사용하기에 적합하다. 또한, 콩단백질과의 혼합 시(후술하는 제3 단계 참조) 송진과 콩단백질의 중합 반응의 최적화 pH 범위로 송진 분산액을 유지시켜, 중합 반응을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 송진 분산액 제조 단계의 수행 온도는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 40 내지 100℃에서 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 70 내지 100℃에서 수행되는 것이 좋다. 상기 온도 범위를 만족하는 경우, 송진 분말의 분산성을 향상시킬 수 있으며, 송진이 가지는 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 콩단백질과의 혼합 시(후술하는 제3 단계 참조) 송진과 콩단백질의 중합 반응의 최적화 온도 범위로 송진 분산액을 유지시켜, 중합 반응을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.
콩단백질 변성화 단계
다음으로, 18 내지 25℃의 물에 콩단백질 분말 10 내지 35 중량부를 교반하면서 넣고, 40 내지 100℃로 가열하여 상기 콩단백질 분말을 죽 상태로 만든다(제2 단계).
본 발명에 사용되는 콩단백질은 적정 범위의 온도를 가하는 경우, 죽 상태로 변성화되어 접착력을 나타낼 수 있으며, 전술한 40 내지 100℃ 범위 내에서 가열하는 경우, 더욱 우수한 접착력을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 콩단백질의 변성화 단계에서 유레아(Urea)를 더 첨가할 수 있으며, 이 경우, 콩단백질의 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 콩단백질의 가열 온도가 40℃ 미만인 경우, 충분한 접착력이 구현되지 않으며, 100℃를 초과하는 경우, 콩단백질이 과도하게 파괴되어 접착력이 구현될 수 없다. 또한, 상기 콩단백질의 가열 온도가 전술한 범위를 만족하는 경우, 송진 분산액과의 혼합 시(후술하는 제3 단계 참조) 송진과 콩단백질의 중합 반응의 최적화 온도 범위로 콩 단백질을 유지시켜, 중합 반응을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.
본 발명에서, 가열 단계 이전에 18 내지 25℃의 물에 콩단백질 분말을 첨가하는데, 이는 콩단백질의 응집 현상을 막기 위한 것이다. 콩단백질을 변성화 적정 온도 범위인 40 내지 100℃의 물에 바로 첨가하는 경우, 서로 응집되어 응집된 입자의 내부에서는 변성화가 제대로 수행될 수 없게 된다. 상기 물의 온도 범위(18 내지 25℃)는 변성화 반응이 수행되지 않는 온도로서, 상기 온도의 물에 콩단백질을 먼저 투입하고, 교반하는 경우, 콩단백질을 물에 고르게 분산시킬 수 있게 하여, 변성화 반응이 효과적으로 수행될 수 있게 된다.
본 발명에서, 상기 콩단백질 분말은 상기 송진 분산액에 포함된 수산화칼륨 1 중량부에 대하여, 10 내지 35 중량부로 혼합되며, 상기 함량 범위를 만족하는 경우, 후술하는 혼합 단계에서, 송진과 적정 범위로 혼합되어 접착력을 극대화시킬 수 있는 것으로 판단된다.
본 발명에서, 상기 콩단백질을 변성화하기 위한 상기 18 내지 25℃인 물의 함량은 상기 콩단백질이 변성화되서, 죽 상태로 제조될 수 있는 범위 내라면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 콩단백질 1 중량부에 대하여, 50 내지 300중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 80 내지 220중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우, 가열 단계 전에 콩단백질을 고르게 분산시켜, 효과적으로 변성화 단계가 수행될 수 있게 하며, 접착제로 사용하기에 적합한 점도 범위를 구현할 수 있게 한다.
본 발명에서, 상기 죽 상태의 콩단백질의 pH는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 11 내지 13일 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우, 접착제로 사용하기에 적합하며, 송진 분산액과의 혼합 시(후술하는 제3 단계 참조) 송진과 콩단백질의 중합 반응의 최적화 pH 범위로 콩단백질을 유지시켜, 중합 반응을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.
혼합 단계
이후, 제1 단계의 송진 분산액에 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질을 넣고 교반하면서 가열한다(제3 단계).
전술한 방법으로 제조된 송진 분산액과 죽 상태의 콩단백질을 적정 조건 하에서 가열하면서 서로 혼합하는 경우, 송진과 콩단백질이 서로 중합 반응을 일으켜, 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에서, 제1 단계의 송진 분산액과 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질의 혼합비는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 송진 분산액 1 중량부에 대하여 콩단백질 0.5 내지 3중량부로 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 콩단백질 1.5 내지 2.5중량부로 혼합될 수 있다. 상기 범위에서 혼합되는 경우, 송진과 콩단백질의 중합 반응성을 향상시켜, 접착력을 더욱 향상시킬 수 있는 것으로 판단된다.
본 발명에서, 상기 혼합 반응시 혼합액의 pH는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 혼합액의 pH가 11 내지 13가 바람직하며, 상기 범위 내에서 가장 효과적으로 중합 반응이 수행될 수 있는 것으로 판단된다.
따라서, 중합 반응성을 향상시키기 위해서, 상기 혼합액의 pH가 11 내지 13이 되도록 수산화칼륨(KOH)을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 혼합 반응의 가열 온도는 특별히 한정되지 않으나, 40 내지 100℃ 범위일 수 있으며, 상기 온도 범위 내에서 가장 효과적으로 중합 반응이 수행될 수 있는 것으로 판단된다.
본 발명은 필요에 따라, 상기 제3 단계의 혼합액에 가교제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 혼합액의 pH를 안정화시킬 수 있으며, 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 가교제의 종류는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 유해 물질의 저감 효과를 위해서는 식물성 가교제인 것이 보다 바람직하다.
식물성 가교제의 구체적인 예로는, 옥수수 전분, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 밀크카제인(Milk Casein), 레반(revan), 잔탄검(xanthan gum), 알긴산, 카라기난, 아교 등을 들 수 있으며, 송진 및 콩단백질과의 상용성 측면에서 옥수수 전분, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 밀크카제인(Milk Casein), 레반(revan)이 보다 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
이외에, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서, 폴리초산비닐(poly vinyl acetate) 수지, 에폭시(epoxy) 수지 등의 화학적 수지를 첨가할 수도 있다.
본 발명에서, 가교제의 첨가 함량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 제3 단계의 혼합액 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부 포함될 수 있으며, 상기 범위로 포함되는 경우, 조성물의 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 식물성 접착제층(20)의 제조에 사용되는 식물성 접착제 조성물은 상기와 같은 방법으로 제조되어 우수한 접착력을 구현할 수 있다.
또한, 상기 식물성 접착제 조성물은 규조토, 천연 광물 및 천연 섬유를 더 포함할 수 있다.
규조토를 더 포함하는 경우, 규조토가 가지는 고유의 향균성, 단열성, 축열기능, 탈취성, 음이온 및 원적외선 발생력에 의해, 유해 물질의 방출 없이 전술한 고유한 효과를 구현할 수 있으며, 조성물에 포함되는 다른 소재와의 상용성도 뛰어나다.
천연 광물을 더 포함하는 경우, 광물이 가지는 고유의 열전도성으로 인해 바닥재의 열 전달 효율이 더욱 개선될 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 천연 광물의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 황토, 제올라이트, 맥반석, 질석, 운모 및 토르마린 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
천연 섬유를 더 포함하는 경우, 섬유에 포함되는 공극에 의해 난방, 보온, 습도 조절, 흡음 등의 효과를 구현할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 천연 섬유의 소재는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 코르크, 닥나무 섬유, 야자 섬유, 편백나무 톱밥, 천연 펄프, 목화솜 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 식물성 접찹제층(20)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 1 내지 10mm일 수 있다. 상기 범위는 천공 내부로 유입되어 융착된 부분을 제외한 두께를 의미하며, 상기 범위로 형성되는 경우, 적정 강도를 확보할 수 있어 바람직하다.
섬유층 (30)
본 발명에 따른 친환경 바닥재는 상기 식물성 접착제층(20)의 상부에 섬유층(30)을 포함하며, 상기 섬유층(30)에 의해 적정 휨, 인장 강도를 확보하여, 바닥재의 유연성을 확보하고 크랙을 방지할 수 있으며, 섬유 소재 내부에 포함되는 공극에 의해 보온, 흡음, 습도 조절, 탈취 등의 효과를 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 섬유층(30)에 사용되는 소재는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 섬유로 직조된 원단 또는 메쉬일 수 있고, 상기 섬유로는 마섬유, 야자섬유, 면섬유 등을 예로 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 형성된 것일 수 있다.
상기 섬유층은 미세 기공을 포함하는 원단 형태일 수 있으며, 또는 메쉬 원단일 수도 있다.
본 발명에 따른 섬유층(30)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 0.1 내지 5mm일 수 있으며, 상기 범위로 형성되는 경우, 적정 인장 강도를 나타내어 바닥재의 유연성을 확보할 수 있어서 바람직하다.
표면 보호층(40)
본 발명에 따른 친환경 바닥재는 최상부에 표면 보호층(40)을 포함할 수 있다.
상기 표면 보호층(40)은 하부 적층물을 보호하고 심미적 요소를 위한 것으로서, 그 소재는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 유해 물질 배출 저감, 인체 무해성 향상, 향균력 향상, 습도 조절, 냄새 제거 및 바닥재의 미관 개선 등의 효과를 위해 천연 원목 필름을 포함하는 것일 수 있다.
천연 원목 필름은 예를 들면 원목을 슬라이스 커팅한 필름일 수 있으며, 또는 대나무를 얇게 판지화한 필름일 수 있다.
상기 천연 원목의 수종은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 티크, 마호가니, 월넛, 로즈목, 오크, 호두나무, 소나무, 편백, 가죽나무, 자작나무, 너도밤나무, 흑단 등일 수 있다. 수종은 나이테 등의 문양이 아름답고 단단한 수종이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 표면 보호층(40)은 사용자와 직접적으로 접촉되는 부분이므로, 사용자가 접촉 시에 거부감이 없도록 천연 오일층을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 표면 보호층(40)의 두께는 전술한 본 발명의 효과를 발휘할 수 있을 정도면 별다른 제한이 없으나, 예를 들면 0.1 내지 3mm일 수 있다.
본 발명에서, 섬유층(30)과 표면 보호층(40)은 식물성 접착제층을 매개로 접합될 수 있으며, 상기 식물성 접착제층은 전술한 성분과 동일한 소재가 사용될 수 있다.
압력 분산층
본 발명에 따른 친환경 바닥재는 섬유층(30) 및 표면 보호층(40) 사이에 복수개의 천공을 포함하는 압력 분산층을 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 바닥재에는 사용 시 지속적으로 압력이 가해지게 되며, 이에 따라 바닥재에 크랙이 발생하고, 발생된 크랙이 수분 등에 노출되어 바닥재의 내구성이 현저하게 저하될 수 있는데, 사용자가 실제로 접촉하는 부분과 인접한 부분에 압력 분산층을 더 포함하는 경우, 전술한 기재(10)에 포함되는 천공(100)에 의한 압력 분산 효과와 시너지 작용으로, 외부로부터 가해지는 압력을 더욱 효과적으로 분산시켜 크랙 발생 및 확산을 감소시킬 수 있다.
압력 분산층의 천공 및 이를 이루는 소재는 전술한 기재(10)와 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 바닥재의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 3 내지 20mm일 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 10mm일 수 있다. 상기 두께 범위로 형성되는 경우, 적정 강도를 확보함과 동시에 열 전달 효율이 우수하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
제조예 1 - 식물성 접착제 조성물의 제조
물 100g에 수산화칼륨 1g을 넣고 교반하여 녹인 후, 송진 분말 4g을 투입하여 70℃로 100분간 가열하여 송진 분산액을 제조하였다. 제조된 송진 분산액의 pH는 13이었다.
이후, 80℃의 물에 100g에 콩단백질 분말을 20g을 투입하고 교반하여 콩단백질 분말이 고르게 분산되도록 한다. 이후, 70℃로 100분간 가열하여 죽 상태로 만든다.
상기 제조된 송진 분산액과, 죽 상태의 콩단백질을 혼합한 뒤, 혼합액의 pH가 13이 되도록 수산화칼륨을 첨가하고, 70℃로 100분간 혼합하였다.
닥나무 인피섬유를 10g을 20mm 크기로 자른 후, 물 100g에 넣고 교반기에서 1000rpm으로 교반하여 해리시켰다. 이후, 교반기에 천연 목화솜을 10g 첨가하여 교반하였다. 이후, 상기 제조된 식물성 접착제 20g을 투입하여 60분간 교반하여 고르게 혼합시킨 후, 백운모 분말 50g을 투입하여 식물성 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예 1
기재로 2mm 두께의 합지(마분지를 여러 겹 접착한 것)에 0.02mm의 알루미늄박을 제조예 1에 따른 식물성 접착제 조성물을 0.1mm로 도포하여 접착시킨 후, 직경 30mm의 천공을 기재의 총 면적 대비 40%가 되도록 복수개로 형성하였다.
이 후, 상기 기재의 일면에 제조예 1에 따른 식물성 접착제 조성물을 도포하고, 건조 공정을 거쳐, 건조 후 접착제층의 두께가 2mm가 되도록 식물성 접착제층을 형성하였다.
다음으로, 상기 식물성 접착제층 상에 두께 0.8mm의 마원단 소재의 섬유층을 적층하고, 그 위에 다시 상기 식물성 접착제층을 그 두께가 2mm가 되도록 형성시켰다.
이 후, 상기 식물성 접착제층 상에 두께 0.3mm로 오크로 제조된 표면 보호층을 적층하여 바닥재를 제조하였다.
비교예 1
기재층에 천공을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1와 동일한 방법으로 바닥재를 제조하였다.
시험 방법 및 실험 결과
(1) 내구성 평가
실시예 및 비교예에 따라 제조된 바닥재에 대하여 25℃에서 200kgf의 압력을 30회 가한 뒤, 크랙 발생 여부를 육안으로 평가하였다.
그 결과 실시예 1의 경우 30회가 지난 이후에도 크랙이 육안으로 확인되지 않았으나, 비교예 1의 경우 10회 이후부터 미세 크랙이 발생하였으며, 28회 압력을 가했을 때, 일부분에 파단이 발생하였다.
(2) 밀착성 평가
실시예 및 비교예에 따라 제조된 바닥재에 대하여 25℃, 60RH%의 조건 하에 2시간 동안 방치한 뒤, 각 층의 들뜸을 육안으로 평가하였다.
그 결과 실시예 1의 경우, 각 층의 들뜸이 전혀 발생하지 않았으며, 비교예 1의 경우 30분이 지난 후부터, 들뜸이 발생하여, 2시간이 도과한 후에는 손으로 압력을 가하는 경우, 각 층이 완전히 분리되는 것을 확인할 수 있었다.
(3) 열전도성 평가
실시예 및 비교예에 따라 제조된 바닥재의 열전도율을 열전도율 측정기기인 Heat Flow Meter를 사용하여 측정하였다.
측정 결과, 실시예의 경우, 열 전도율이 평균 0.130W/mK으로서 우수한 것을 확인할 수 있었으며, 비교예의 경우 열 전도율이 평균 0.110W/mK으로서 실시예 대비 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
10 : 기재
100 : 천공
20 : 식물성 접착제층
30 : 섬유층
40 : 표면 보호층

Claims (13)

  1. 복수개의 천공을 포함하는 기재;
    상기 천공의 적어도 일부를 채우면서 상기 기재의 일면에 형성된 식물성 접착제층;
    섬유층; 및
    표면 보호층;이 순차로 적층되고,
    상기 식물성 접착제층은 물에 수산화칼륨(KOH) 1 중량부와 송진 분말 3.5 내지 4.5 중량부를 넣고 상기 송진 분말을 분산시키는 제1 단계; 18 내지 25℃의 물에 콩단백질 분말 10 내지 35 중량부를 교반하면서 넣고 40 내지 100℃로 가열하여 상기 콩단백질 분말을 죽 상태로 만드는 제2 단계; 및 제1 단계의 송진 분산액에 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질을 넣고 교반하면서 가열하는 제3 단계;를 포함하여 제조되는 식물성 접착제 조성물을 도포하여 형성된, 친환경 바닥재.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 천공의 총 면적은 기재 면적 대비 10 내지 50%인, 친환경 바닥재.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 천공은 직경(장축의 길이)이 10 내지 50mm인, 친환경 바닥재.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 합지, 목판재, 합판으로 이루어진 군에서 선택된 소재로 형성된, 친환경 바닥재.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 상기 기재의 일면에 금속박이 더 접착된 것인, 친환경 바닥재.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 식물성 접착제층은 송진 및 콩단백질을 포함하는, 친환경 바닥재.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 식물성 접착제층은 천연 광물 및 천연 섬유를 더 포함하는. 친환경 바닥재.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 천연 광물은 황토, 제올라이트, 맥반석, 질석, 운모 및 토르마린으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 친환경 바닥재.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 천연 섬유는 코르크, 닥나무 섬유, 야자 섬유, 편백나무 톱밥, 천연 펄프 및 목화솜으로 이루어진 군에서 선택되는, 친환경 바닥재.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 섬유층은 섬유로 직조된 원단 및 매쉬 중 적어도 하나를 포함하는, 친환경 바닥재.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 섬유층 및 표면 보호층은 제2 식물성 접착제층을 매개로 접합되는, 친환경 바닥재.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 섬유층 및 표면 보호층 사이에 복수개의 천공을 포함하는 압력 분산층을 더 포함하는, 친환경 바닥재.
  13. 삭제
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