KR102278312B1 - 조립용 쿠션 매트 및 이를 구비하여 이루어진 조립식 매트 - Google Patents

Abstract

다각형 판상으로 이루어지며, 다각형의 변 전체 구간에 걸쳐 측면에는 인접 개별 매트와의 결합을 위한 홈 및 돌기로 이루어진 단차부가 두께 방향 기준 아래쪽에 설치되며, 돌기의 위를 바라보는 상면에는 변을 따라 길게 뻗는 단차홈이 설치되고, 홈의 아래를 바라보는 대응면에는 단차홈에 맞게 끼워지는 단차돌기가 설치되는 것을 특징으로 하는 조립용 개별 매트 및 이들 조립용 개별 매트를 결합시켜 이루어지는 조립식 매트가 개시된다.
본 발명에 따르면 조립식 매트 설치가 용이하고 설치 후 들뜸 현상을 방지할 수 있으며, 실질적 틈새 깊이가 줄어들게 되므로 설치 후 조립 연결부 단차로 아이들이 걸려 넘어지거나 틈새로 아이들의 손가락이나 발가락이 들어가 골절이나 삐는 안전사고 문제를 줄일 수 있고, 물기나 먼지가 조립 연결부 틈새로 들어가 바닥을 상하게 하는 문제를 억제할 수 있다. 또한, 설치 장소의 온도의 변화에 의한 제품의 수축으로 인해 설치된 매트 간의 틈이 벌어지는 문제를 예방할 수 있다.

Description

조립용 쿠션 매트 및 이를 구비하여 이루어진 조립식 매트{element mat for assembly and assembled mat having the same}

본 발명은 조립식 매트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내의 바닥에 깔아서 어린이들이 넘어져도 다치지 않도록 보호하거나 아파트 등과 같은 복층건물에서는 층간소음이 발생하지 않도록 하는데 사용하는 조립용의 개별 쿠션 매트와 이를 결합하여 이루어진 조립식 매트에 관한 것이다.

일반 가정과 키즈카페나 요양원과 같은 다용도 시설 등에 낙상방지, 층간소음 방지, 주방 등의 장소에서 근골격계 질환 방지 및 피로 완화의 목적으로 쿠션 매트가 사용되고 있다.

쿠션 매트는 필요에 따라 설치와 제거가 용이하도록 작은 정사각형이나 직사각형 개별 매트의 주변에 서로 맞물리는 돌기와 홈을 형성하여 간단히 조립되어 넓은 면적도 커버할 수 있도록 형성되는 경우가 많다.

도 1은 이러한 종래의 예를 나타낸다. 위에서 볼 때를 기준으로 정사각형의 판상의 몸체(1) 4 변에 각 양 측변(2)이 사선으로 되는 결합홈(3)과 돌출부(4)를 일정간격으로 하나 걸러 하나씩 교대로 형성하여 실내바닥의 면적에 따라 상기 결합홈에 돌출부를 결합하여 사방으로 연결하는 방식으로 다수를 조립하여 깔아주게 된다.

이런 경우, 결합홈과 돌출부들의 연결부분이 지그재그의 복잡한 선으로 되어 보고 있으면 눈이 쉽게 피로하게 되었음은 물론 연결부분의 길이가 길어지는 만큼 먼지와 같은 이물이 끼이게 되는 틈이 많아져 청소 등 유지관리하는 데에도 많은 시간과 힘이 들게 되는 등의 문제점들도 있었다.

또한, 통상의 조립용 쿠션 매트는 모두 자체 목적상 대개 폴리우레탄 폼(foam)으로 만들어져 부드럽고 신축성을 가지므로 조립 연결부에 압력이나 힘이 가해지면 틈새가 벌어지기 쉽고, 매트 위에 물이나 음료수가 떨어지면 틈새로 스며들어 물기가 아래쪽의 마루를 썩거나 변형되게 하는 등 훼손의 염려가 있다. 먼지도 틈새로 들어갈 수 있고 이런 먼지가 이용자가 활동중에 매트와 바닥의 들뜬 공간을 밟으면 압축된 공기가 틈새로 나오면서 먼지를 내뿜을 수 있다.

그리고 쉽게 틈새가 형성되면서 인접된 두 개별 매트의 조립 연결부의 한쪽만 눌러지는 경우, 단차가 발생하여 발걸림 현상이 생길 수 있고, 어른은 큰 문제가 없지만 아이의 손가락, 발가락이 틈새로 끼어 걸려 넘어지거나 심한 경우 손가락 발가락의 골절이 유발되는 등의 안전사고의 문제가 생길 수 있다.

또한, 조립 연결부에 압력이나 힘이 가해지면 연성과 신축성을 가지는 고발포 폴리우레탄 폼의 특성상 연결부가 늘어나면서 연결부 결속을 단단히 할 수가 없으므로 쉽게 결합이 해제되는 현상이 있었고, 폼재로 구성된 매트는 재질 특성상 온도에 따른 수축 및 팽창 계수가 큰 편인데, 매트 간의 연결을 유지시키는 결합력을 충분히 발휘할 수 없는 구조라면 외력이 없더라도 온도에 따라 매트 간의 틈이 생길 수 있다.

이런 문제들을 해결하기 위해 우레탄 폼 발포 시에 단단한 보형물을 삽입하여 결속을 단단히 하려는 인서트 발포가 이루어질 수 있으나, 인서트 발포는 통상의 사출 공정을 복잡하고 번거롭게 하며 부재의 추가로 인한 비용 상승의 문제도 생길 수 있다.

한편, 폴리우레탄 폼으로만 쿠션 매트를 형성하는 경우, 다공재질의 특성상 위에 물이나 기타 음료수를 쏟으면 액체가 표면으로 흡수될 수 있고, 외관상 매끈한 마무리가 어렵고, 외력에 의해 스크래치 등 표면 손상 가능성이 높아 근래에는 폴리우레탄 폼 상부 표면에 TPU와 같은 폴리우레탄 표피층을 결합시켜 제품을 만드는 경우가 있다.

이런 구성은 대개 사출용 몰드에 먼저 TPU 표피층을 설치하고 그 위에 발포 폴리우레탄을 주입하는 폴리우레탄 폼 사출 성형을 통해 이루어진다.

그러나 이런 구성에서는 사출 성형시 폴리우레탄 폼의 기포로 인하여 폴리우레탄 폼층과 TPU 표피층 사이의 실질적 접촉면적이 작아지고 접착력이 약화되어 두 층 사이에 쉽게 박리나 들뜸 현상이 일어나 상품성을 떨어뜨릴 수 있다.

그리고 이런 구성에서도 TPU 표피층을 두껍게 하면 쿠션감이 떨어지고 신축성이 떨어져 측면에서 힘을 가하면 TPU 표피층(101)과 폴리우레탄 폼 층(105) 사이의 박리현상이 더 쉽게 발생하고, 도2에 도시된 것과 같이 사출성형시 두꺼운 TPU 표피층(101)으로 인하여 모서리에서 곡률반경이 커지는데 이로 인한 두 조립용 쿠션 패드(10', 20')에서 연결부 틈새가 더 크게 되는 문제가 있어서 얇은 표피층을 사용하게 되는데, 얇은 표피층을 사용하는 경우, 앞서 나열한 표면으로의 음료수 침투나 매끈한 표면 구현과 같은 일부를 제외하고 가령 스크래치 방지와 외력이나 환경 요인에 의한 연결부의 벌어짐, 이탈과 같은 종래 쿠션 매트의 문제점들을 충분히 해결할 수 없었다.

또한, TPU 표피층은 조립식 패드 표면에 음료수 등이 쏟아졌을 때 표면에서는 음료수 등의 물질이 폼 내부로 스며드는 것은 막을 수 있지만 개별 쿠션 패드 사이의 연결부 틈새로 물이 스며들어 바닥에 닿는 경우, 해당 부분의 개별 패드를 분리하고 바닥의 음료수를 닦아내기 전에 폼으로 된 조립식 패드 바닥면으로 이런 물질이 쉽게 흡수되어 제거가 어렵게 되고, 이로 인하여 습기가 남거나 부패로 인한 악취 발생, 곰팡나 세균 번식으로 인한 위생상의 문제가 발생할 수 있었다.

대한민국 특허공개 제10-2015-0103416호: 조립식 매트 일본국 특허공개 제2011-247026호: 조인트 매트

폴리우레탄 성형공정에서 자동 밀도 조절 시스템 개발에 관한 연구(산업자원부 최종보고서) (위탁기관 :한국신발피혁연구소, 2003. 10. 31)

본 발명은 종래의 조립식 매트의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 쿠션 매트의 기능을 구현하면서도 연결부의 결합력을 강화하여 틈새로 인한 문제, 가령 단차 형성으로 인한 걸림 문제, 아이들의 손가락이나 발가락 부상 문제, 이물질 유입 및 흡수로 인한 문제 등을 경감시킬 수 있는 조립용 쿠션 매트와 이를 결합하여 만들어지는 조립식 매트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 기존 폴리우레탄 표피층의 한계로 인한 표면 스크래치 등 손상, 훼손을 방지하고 외력으로 인한 틈새 형성을 억제할 수 있는 구조를 가진 조립용 쿠션 매트와 이를 구비한 조립식 매트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조립용 쿠션 매트는

상면의 적어도 일부 면적에서 위로부터 아래로 가면서 밀도가 상대적으로 낮아지고 기공 함유 정도는 높아지는 표피층, 저발포성 폼층(고밀도층), 고발포성 폼층(저밀도층)을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 즉, 표피층과 고발포성 폼층 사이에 저발포성 폼층이 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 고발포성 폼층은 밀도 50 내지 99kg/m, 저발포성 폼층은 밀도 100 내지 300kg/m 범위의 것일 수 있다.

본 발명의 조립용 쿠션 매트에서 표피층은 10 내지 150um 범위의 두께를, 고발포성 폼층은 5 내지 100mm 범위의 두께를 가질 수 있고, 저발포성 폼층은 0.5 내지 5mm 범위의 두께를 가지면서 고발포성 폼층 대비 10% 이하 두께로 형성될 수 있다.

본 발명에서 고발포성 폼층과 저발포성 폼층의 경계는 명확하게 구분되지 않을 수 있다. 가령, 고발포성 폼 층 내에서도 폴리우레탄 표피층과 닿는 곳은 더욱 밀도가 높고 기포가 적으며, 저발포성 폼층과 닿는 곳은 상대적으로 밀도가 낮고 기포가 많을 수 있다. 마찬가지로, 저발포성 폼 층 내에서도 고발포성 폼 층과 닿는 부분은 상대적으로 밀도가 높고 기포가 적을 수 있다. 위치에 따라 저발포성 폼 층의 두께가 달라지는 불균일성이 있을 수 있다. 이런 경우, 고발포성 폼 층과 저발포성 폼 층은 구분은 밀도 범위에 의해 인위적으로 이루어질 수 있고 외관상으로도 서로 다른 층들인 저발포성 폼 층과 고발포성 폼 층이 존재함은 알 수 있지만 정확한 경계 위치나 저발포성 폼 층의 정확한 두께를 말하기는 어려울 수 있다.

본 발명에서 고발포성 폼층 아래에는 하면을 이루는 저발포성 폼층이나 표피층이 구비될 수 있다.

본 발명에서 표피층은 폴리우레탄 폼층에 비해 단단하여 쉽게 손상되지 않는 TPU(thermo plastic polyurethane)나 PVC(polyvinyl chloride)와 같은 재질의 피막 등 다른 특성을 가진 재질로 형성될 수 있고, 저발포성 폼층과 고발포성 폼층은 같은 폴리우레탄 재질로 기공 함유 정도만 다른 폴리우레탄 폼으로 일체형으로 이루어진 것일 수 있다.

이때 저발포성 폼층과 고발포성 폼층은 일관 작업을 통해 이루어지되 시간 갭을 두고 형성 조건만을 조절하여 기공 함유 정도를 조절한 것이거나, 시간 갭 없이 재료를 투입하되 몰드와 재료의 온도 차이를 이용하여 몰드와 접한 부분은 기공이 충분히 형성되기 전에 신속히 굳어 저발포성 폼층을 이루도록 조절한 것일 수 있다.

혹은 본 발명에서 저발포성 폼층과 고발포성 폼층은 기공 형성 정도가 다르도록 재료 조성을 달리한 폴리우레탄 재질로 형성되며 일단 저발포성 재료를 투입하고, 다음으로 고발포성 재료를 투입하여 서로 구분되는 두 층으로 형성한 것일 수 있다.

본 발명에서 전체 두께를 가지는 부분을 본체부, 단차진 일부 두께를 가지는 부분을 연결부라고 구분할 때 연결부는 연결을 위해 인접 쿠션 매트와 접하는 표면에 저발포성 폼층을 가질 수 있고, 이때 단차부를 포함하는 개별 매트 측면은 적어도 일부 표면이 저발포성 폼층 위에 코팅막 혹은 피막 처리를 통해 발수처리되거나 방수처리되거나 미세먼지나 먼지와 같은 이물질을 흡착하도록 처리될 수 있다. 이때 이물질 흡착을 위해서는 점성물질층이 사용될 수 있다.

본 발명에서 연결부의 적어도 일부 면은 본체부 상면와 같은 표피층, 저발포성 폼층, 고발포성 폼층의 층구조를 가질 수 있다.

본 발명의 부가적 측면에 따르면, 다각형 판상으로 이루어지는 각각의 조립용 쿠션 매트에 있어서, 연결부는 다각형의 변 전반(전체 구간)에 걸쳐 조립용 쿠션 매트의 측면에 인접 쿠션 매트와의 결합을 위해 홈 및 돌기로 이루어진 단차부가 될 수 있고, 이때 돌기는 두께 방향 기준 아래쪽에 설치되며, 돌기의 위를 바라보는 상면에는 변을 따라 길게 뻗는 단차홈이 설치되는 것이고, 홈은 두께 방향 기준 위쪽에 설치되면, 홈의 아래를 바라보는 대응면에는 단차홈에 맞게 끼워지는 단차돌기가 설치되는 것일 수 있다.

본 발명의 부가적 측면에 의하면 조립용 쿠션 매트는 주변부에 비해 가운데 부분이 조금 낮은 오목한 형태가 되도록 이루어질 수 있다. 이런 경우, 주변부와 낮은 가운데 부분은 단차가 특정 부분에 집중되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 어는 부분에 단차가 두드러지면 매트를 밟고 다니는 사람이 단차부 때문에 발이 걸릴 수 있으므로 단차부가 생기지 않도록 주변부에서 중심으로 완만한 경사를 이루도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 조립용 쿠션 매트 표면은 방오처리가 이루어져 이물질이 잘 묻지 않고, 이물질이 묻은 상태라도 쉽게 닦아 제거할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 표피층을 미리 방오처리된 것을 사용하거나, 일단 쿠션 매트를 형성한 뒤 표면에 방오물질 코팅을 하는 방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 조립식 매트는 본 발명의 조립용 쿠션 매트 둘 이상이 다각형의 변 부분에서 홈과 돌기가 서로 결합되어 측방으로 연결됨으로써 이루어진다.

본 발명에 따르면 기존 쿠션 매트의 기능을 구현하면서도 기존의 얇은 폴리우레탄 표피층의 한계로 인한 표면 스크래치 등 손상, 훼손을 더욱 잘 방지할 수 있고 외력으로 인한 변형에도 어느 정도 저항하여 틈새 형성을 억제할 수 있는 구조의 조립식 매트를 제공할 수 있다.

본 발명의 추가적 구성에 의하면 설치 후 물기나 먼지가 조립 연결부 틈새로 들어가 바닥을 상하게 하는 기존 조립식 매트의 문제를 억제할 수 있고, 물기나 먼지를 쉽게 발견하여 제거할 수 있게 된다.

도1은 종래의 조립식 매트의 일 예에서 개별 매트 두 개가 서로 결합된 상태를 나타내는 사시도,
도2는 종래에 개별 매트의 TPU 표피층을 두껍게 할 때 모서리에서 곡률반경이 커지고 연결부 틈새가 더 커지는 문제를 설명하기 위한 개념적 사시도,
도3은 본 발명의 조립식 매트의 일 실시예를 이루는 두 인접한 조립용 쿠션 매트의 결합을 나타내는 평면도,
도4은 도3과 같은 실시예를 이루는 두 조립용 쿠션 매트의 연결부 결합구조를 타나내는 부분단면 사시도,
도5는 다른 실시예를 이루는 두 조립용 쿠션 매트의 층구조를 나타내는 단면도,
도6은 도5의 실시예와 관련하여 고발포성 폴리우레탄 폼 층의 상면과 하면을 저발포성 폴리우레탄 폼 층으로 감싼 참고용 샘플 일부를 개시하는 단면 사진,
도7 및 도8은 또 다른 실시예를 이루는 두 조립용 쿠션 매트의 층구조를 나타내는 단면도들,
도9는 다른 실시예에서 본체부가 주변부에 비해 표면이 낮고 경사를 가져 전체적으로 오목하게 형성된 것을 나타내는 단면도이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도3 및 도4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 인접한 두 개별 매트의 결합 상태의 평면도, 결합 상태에서의 부분 단면 사시도가 개시된다.

여기서 개별 조립용 쿠션 매트(10, 20 : 이하 간단히 개별 매트로 혼용하기로 함)는 모두 같은 형태로 이루어져 같은 위상에서, 즉, 상하면 위치 및 회전상 위치가 같은 상태에서 인접된 개별 매트와 결합될 수 있다. 전체적으로 정사각형에 가까운 본체부의 4 변에 해당하는 각 측면에는 변 길이 방향으로 볼 때 절반 구간씩 돌기(11))와 홈(17)이 설치되어 있다. 이런 돌기(11)와 홈(17)은 변을 이루는 측면 전체에 형성된 것은 아니고 개별 매트 두께 방향으로 볼 때 아래쪽 절반 두께에 해당하는 단차부에만 형성되어 있다.

보다 상세하게, 단차부의 돌기(11)는 정사각형의 각 변이 평면도상 위쪽에 놓일 때 우측 절반 구간에 대략 돌출된 판의 형태로, 홈(17)은 좌측 절반 구간에 다른 개별 매트의 돌기(21)에 결합될 수 있도록 대응하는 형태의 오목한 공간으로서 설치되어 있다.

이렇게 형성된 동일한 개별 매트(10, 20) 두 개를 바닥에 좌우로 인접하게 놓고 개별 매트의 탄성 및 신축성을 이용하여 힘을 주어 변형시키면서 서로 마주보는 변에서 우측 개별 매트(10)의 돌기(11)는 좌측 개별 매트(20)의 홈에 좌측 개별 매트(20)의 돌기(21)는 우측 개별 매트(10)의 홈(17)에 결합되도록 한다.

돌기(11)의 상면에는 변의 길이 방향을 따라 단차홈(13)이 길게 형성되어 있고, 홈의 대응면(상면에 대응하는 면)에는 단차홈(13)에 대응하는 단차돌기(29)가 형성되어 있다. 단차돌기(29)는 돌기(11)의 상면 단차홈(13)에 대응하여 결합될 수 있는 위치 및 크기로 형성된다.

단차홈(13)의 변 방향 양단은 단차홈턱 혹은 돌출턱(15)에 의해 막혀있다. 따라서, 단차돌기(29)가 단차홈(13)에 끼워지면 돌출턱(15)에 막혀 변 방향으로 단차홈(13)을 따라 미끄러지는 것이 방지된다.

단차홈(13)은 결합된 두 개별 매트의 조립 연결부 틈새로 음료수나 먼지가 유입될 때 음료수나 먼지가 바닥에 닿기 위해 지나는 경로에 있으며, 양단의 돌출턱(15)은 단차홈(13)을 물체를 담을 수 있는 일종의 용기로 만들어, 단차홈(13)의 바닥과 단차돌기(29)의 끝단 사이에 작은 공간 혹은 틈이 있다면 실질적으로 조립 연결부 틈새를 통해 개별 매트 사이로 유입되는 음료수나 먼지는 이 단차홈을 지나지 못하고 이곳에 모이게 될 가능성이 높다.

여기서 정사각형 개별 매트의 4 변에 각각 형성되는 돌기 및 홈은 각 변의 전체 길이(전반)에 걸쳐 형성되지만 실질적 의미로 볼 때 각 변 전반에 걸쳐 형성된다는 의미는 인접 개별 매트의 조립시 편리를 위해 각 변의 길이 방향 양단 부분에는 가령 전체 구간의 10% 이하 구간에서 돌기 및 홈이 형성되지 않은 경우도 포함될 수 있고, 형태를 위에서 볼 때 라운드처리하여 인접 개별 매트와의 상충을 피하고 조립을 용이하게 하는 방법을 사용할 수도 있다.

이런 경우에도 돌기나 홈이 생략된 4각형의 모서리 부분은 전체에 비해 작은 부분이며, 이 부분으로 유입될 수 있는 음료수나 먼지는 제한된 양이며, 이 부분으로만 음료수가 유입되기에는 상당한 시간이 걸리므로 매트 사용자가 쉽게 흘린 음료수 등을 발견하여 닦는 등의 조치를 할 수 있고, 의심스러운 경우 쉽게 이 부분을 해체하고 물기를 닦는 등의 조치를 하는 것도 가능하게 된다.

도4에 표현된 부분 단면에서 개별 매트의 층구조를 살펴보면, 몸체의 대부분은 고발포성(저밀도) 폴리우레탄 폼으로 된 두꺼운 층으로 이루어지고, 고발포성 폴리우레탄 폼 층(205)의 상부에는 저발포성(고밀도) 폴리우레탄 폼 층(203)이 형성되어 고발포성 폴리우레탄 폼 층(205)을 덮고 있고, 그 위에는 다시 TPU(thermoplastic polyurethane)재질의 폴리우레탄 표피층(201)이 형성되어 개별 매트의 표피층을 이루고 있다.

고발포성 폴리우레탄 폼은 밀도 50 내지 99kg/m, 5 내지 100mm 두께로 개별 매트의 대부분의 두께를 이루고 있으며, 저발포성 폴리우레탄 폼은 밀도 100 내지 300kg/m, 0.5 내지 5mm 범위의 두께를 가지면서 고발포성 폼 대비 10% 이하 두께로 형성된다. 표피층인 폴리우레탄 필름은 10 내지 150um 범위의 두께로 형성된다.

이런 구성에서 고발포성 폴리우레탄 폼 층은 조립식 매트의 주된 기능인 소음 방지 및 완충 기능을 담당하게 되며 외력에 의해 신축이 용이하고 탄성이 있도록 형성된다. 그 상면의 저발포성 폴리우레탄 폼 층은 밀도가 크고 기계적 강성이 우수하며, TPU와 같은 폴리우레탄 필름은 좀 더 밀도, 경도 및 기계적 강도가 강화되어 단단하고 매끈한 외관을 이루도록 한다.

따라서, 개별 매트 상면에서 저발포성 폴리우레탄 폼과 폴리우레탄 필름은 그 아래쪽의 고발포성 폴리우레탄 폼 층을 보호하여 외부 물체에 의한 찍힘, 찢어짐 등 훼손을 방지하고, 액상 물질이 조립식 매트 위에 쏟아졌을 때에도 그 표면을 통해 고발포성 폴리우레탄 폼 층으로 스며들지 못하도록 한다.

이런 구성은 개별 매트를 상 하방향으로 반전시킨 형태를 이루도록 몰드를 구성하고, 인서트 사출과 비슷한 방식으로 폴리우레탄 필름을 포함시켜 형성할 수 있다.

가령, 하나의 실시예에서는 몰드 내부 저면에 개별 매트의 상면을 이룰 폴리우레탄 필름을 사전에 설치하여 정합될 수 있도록 한다. 그 위로 폴리우레탄 폼 형성을 위한 액상혼합물 상태의 재료 혹은 원료 물질을 일관적으로 일정량 주입한다. 이때, 몰드는 80~90도씨 정도로 다소 높게 운영하고, 원료 물질은 상온과 비슷한 25~30도씨 정도의 상태에서 주입하여 발포 및 경화가 이루어지도록 한다.

이런 경우, 몰드와 가깝게 접하는 외층은 충분한 발포가 이루어지기 전에 비교적 빨리 굳어 저발포성 폴리우레탄 폼층을 형성하고 내부의 대부분은 충분한 발포가 이루어지면서 천천히 굳어 고발포성 폴리우레탄 폼층을 형성하며, 몰드 저면에서는 폴리우레탄 필름과 저발포성 폴리우레탄 폼층의 자연스런 정합 및 결착이 이루어져 본 발명의 개별 매트를 이루게 된다.

다른 실시예에 따르면 몰드 저면에 폴리우레탄 필름을 놓고, 폴리우레탄 폼 형성을 위한 액상혼합물 형태의 재료(원료 물질)을 주입하여 이 폴리우레탄 필름에 접하는 일정 두께에 대해 부분적으로 발포 및 경화가 이루어지도록 하고, 다시 고발포성 폴리우레탄 폼 성형을 위해 기공 발생도가 높도록 내부 기포 형성을 위한 첨가물의 양이나 성분을 달리한 재료를 주입하여 고도의 발포가 이루어지면서 몰드를 채우고 경화가 이루어지도록 하는 과정을 통해 개별 매트를 형성할 수 있다.

이상의 실시예들에서 저발포성 폴리우레탄 폼층과 고발포성 폴리우레탄 폼층 형성을 위한 재료 주입시 액상혼합물 조성, 온도나 몰드 온도, 주입 압력, 저발포성 폼층과 고발포성 폼층 주입 사이의 대기시간을 두지 않거나 일정 시간을 두는 등 조건을 다르게 운용하여 각 폼층의 두께 및 기포 발생도를 조절할 수 있다.

폴리우레탄 폼의 형성을 위한 원료 물질과 조건은 기존에 통상적으로 널리 알려져 있는 것이며, 여기서도 액상혼합물을 만들기 위한 주된 원료로 폴리올 중량 100에 대해 이소시아네이트 중량 40~60을 혼합하여 사용하며, 물과 같이 이소시아네이트와 함께 작용하여 이산화탄소와 같은 기체를 발생시키기 위한 발포제, 실리콘과 같은 계면활성물질(surfactant), 반응 촉진을 위한 촉매 등이 추가로 포함될 수 있다.

원재료로서 폴리올은 분자 중에 수산기(Hydroxyl Group, -OH) 혹은 아민기(Amine Group, - NH2)를 2개이상 갖는 다관능(Multifunctional)알콜 또는 방향족 아민등의 개시제(Initiator)와 산화프로필렌(Propylene Oxide, PO) 또는 산화에틸렌(Ethylene Oxide, EO)을 적정 조건하에서 반응시켜 얻어지는 물질이며, 본 실시예에서도 최근 80 ~ 90% 비중으로 가장 많이 사용되는 폴레에테르 폴리올의 일종인 폴리프로필렌 글리콜(PPG)을 사용한다.

본 실시예에서 이소시아네이트로는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI, Methylene Diphenyl Diisocyanate)가 사용되며, 이는 방향족 디이소시아네이트류 화학 물질이다. 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 크게 MDI monomer와 Polymeric MDI로 구분되는데, MDI monomer는 2,2’-MDI, 2,4’-MDI, 4,4’-MDI 세 가지 이성질체로 구성되어 있다. 이중 4,4’-이성질체를 pure MDI 또는 Monomeric MDI라고 하며, Polymeric MDI는 monomeric MDI와 더 높은 분자량의 다핵체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 혼합물질이다. MDI를 사용하는 경우 원액 성분을 다양화하지 않아도 다른 특성의 폼을 얻을 수 있고, 점도 상승 및 경화 속도가 수십초 내지 수분 정도로 빨라 생산성이 우수하고, 일체 성형이 용이하고 낮은 온도 성형에 적합하다.

위의 한 실시예에서 폴리우레탄 폼 성형을 위한 몰드 온도로 80~90도씨를 제시하고 있지만 몰드 온도는 45~70도씨 정도로 운용될 수도 있고, 기본적으로 이들 온도 대역은 저온 경화 공정 대역으로 볼 수 있다. 액상혼합물은 폴리올에 첨가물을 추가한 A형 액체와 이소시아네이트로 이루어진 B형 액체를 혼합기(mixing head)로 공급하여 혼합하고 몰드로 공급하는 방식으로 형성되고, 온도는 통상적으로 상온과 비슷한 25~30도씨로 한다.

액상혼합물 주입을 위한 장비로는 사용상의 편의를 고려하여 고압발포기를 사용할 수 있으며, 고압발포기는 압력허용한도 350kg/m에, 사용압력 범위 100~250bar의 것을 사용할 수 있다.

도5는 도4의 실시예와 다른 실시예를 이루는 두 조립용 쿠션 매트의 층구조를 나타내는 단면도이다.

여기서는 도4의 실시예와 비교하여 볼 때, 저발포성 폴리우레탄 폼 층(303)이 고발포성 폴리우레탄 폼 층(305) 상부에만 형성되는 것이 아니고, 측면 및 하면에도 형성되어 저발포성 폴리우레탄 폼 층(303)이 고발포성 폴리우레탄 폼 층(305)을 둘러싸고 있다.

도6은 이러한 도5의 실시예에서 보이는 것과 같이 고발포성 폴리우레탄 폼 층의 상면과 하면을 저발포성 폴리우레탄 폼 층으로 감싼 매트의 참고용 샘플 일부를 개시하는 단면 사진이다.

도5의 실시예에서도 도4의 실시예와 같이 외층을 이루는 저발포성 폴리우레탄 폼 층(303)이 그 내부의 고발포성 폴리우레탄 폼 층(305)을 보호하여 외부 물체나 외력에 의한 찍힘, 찢어짐 등 훼손을 방지하고, 액상 물질이 조립식 매트 위에 쏟아졌을 때에도 그 표면을 통해 고발포성 폴리우레탄 폼 층(305)으로 스며들지 못하도록 하는 기능을 가진다.

아울러, 이런 구성에서는 연결부를 이루는 측면의 상당 부분이 저발포성 폴리우레탄으로 형성되어 전반적으로 연결부의 기계적 강성이 증가하고 외력에 의한 변형도 줄어들어 오래 사용하여도 개별 매트 사이로 연결부가 늘어져 연결이 느슨해지고, 조립식 매트 전체로 볼 때 틈이 많이 발생하는 것을 막을 수 있다.

또한, 틈이 많이 발생하지 않아 그 사이로 음료수나 먼지 등 이물질을 유입되는 것도 억제되며, 바닥과 접하는 표면도 저발포성 폴리우레탄으로 이루어져 유입된 음료수가 쉽게 개별 매트로 흡수되지 않게 된다. 따라서, 음료수가 쏟아지고 단시간 내에 해당 부위의 개별 매트를 분리하여 바닥에 있는 음료수를 닦아낼 수 있으므로 개별 매트 바닥부에 습기가 차거나, 곰팡이 세균이 번식하여 냄새가 나거나 위생에 문제가 생기는 것을 더욱 잘 방지할 수 있다.

이런 구성은 앞선 도4의 실시예와 비슷한 인서트 사출 방식으로 형성할 수 있지만, 몰드 접촉면에 전반적인 저발포성 폴리우레탄 폼 층(303)을 형성하기 위해 일단, 몰드 내부 저면에 표피층(301)을 이룰 폴리우레탄 필름을 사전에 설치하여 정합시키고, 그 위로 저발포성 폴리우레탄 폼 층(303) 형성을 위한 액상혼합물을 일정량 주입한 상태에서 발포 경화가 충분히 이루어지기 전에 점도가 낮은 액상혼합물 상태에서 몰드를 회전시키거나 움직여 액상혼합물이 몰드 내면에 전체적으로(엄밀하게는 공기 배출구는 제외한 내면에) 도포된 상태에서 부분적으로 발포 및 경화가 이루어지도록 하고, 다시 고발포성 폴리우레탄 폼 층(305) 성형을 위한 액상혼합물 잔량을 주입하여 고도의 발포가 이루어지면서 몰드를 채우고 경화가 이루어지도록 하는 과정을 통해 형성할 수 있다.

한편, 도6를 참조하면 외관상으로 서로 다른 층들인 저발포성 폼 층과 고발포성 폼 층이 존재함은 알 수 있지만 고발포성 폼 층 내에서도 TPU나 PVC 재질의 표피층과 닿는 곳은 더욱 밀도가 높고 기포가 적으며, 저발포성 폼층과 닿는 곳은 상대적으로 밀도가 낮고 기포가 많은 곳도 볼 수 있다. 마찬가지로, 저발포성 폼 층 내에서도 고발포성 폼 층과 닿는 부분은 상대적으로 밀도가 높고 기포가 적은 곳을 볼 수 있다. 위치에 따라 저발포성 폼 층의 두께가 일부씩 달라져 완전히 균일하지는 않은 양상을 보이고 있다. 따라서 이런 경우, 각 폼 층의 두께나 경계 위치 즉 고발포성 폼 층과 저발포성 폼 층은 구분은 기공도나 밀도 범위에 의해 인위적으로 이루어질 수 있다.

도7은 도4 및 도5의 실시예와 다른 실시예를 이루는 두 조립용 쿠션 매트의 층구조를 나타내는 단면도이다.

여기서는 도4의 실시예와 비교하여 볼 때, 저발포성 폴리우레탄 폼 층(403)이 고발포성 폴리우레탄 폼 층(405) 상부 및 측면에만 형성되고, 하면에는 형성되지 않은 상태를 이루고 있다. 그리고, 앞선 실시예와 같이 폴리우레탄 필름으로 된 표피층(401)은 고발포성 폴리우레탄 폼 층(405) 상면쪽에만 설치된다.

이런 실시예에서는 상부 및 측방의 저발포성 폴리우레탄 폼 층이 고발포성 폴리우레탄 폼 층을 보호하여 훼손을 방지하고, 액상 물질이 조립식 매트 위에 쏟아졌을 때 그 상면이나 측면을 통해 고발포성 폴리우레탄 폼 층으로 스며들지 못하도록 하며, 연결부를 이루는 측면의 저발포성 폴리우레탄이 개별 매트 사이로 연결부가 늘어져 연결이 느슨해지고, 조립식 매트 전체로 볼 때 틈이 많이 발생하는 것을 막을 수 있다. 단, 음료수나 먼지 등 이물질을 틈새로 유입될 때 바닥과 접하는 표면이 고발포성 폴리우레탄으로 이루어져 유입된 음료수가 흡수되는 문제는 존재하게 된다.

이런 구성도 앞선 도5의 실시예와 비슷한 인서트 사출 방식으로 형성할 수 있지만, 몰드 상부 내면에는 저발포성 폴리우레탄 폼 층이 형성되지 않으므로 저발포성 폴리우레탄 폼 형성을 위한 액상혼합물을 일정량 주입한 상태에서 발포 경화가 충분히 이루어지기 전에 점도가 낮은 액상혼합물 상태에서 몰드를 흔드는 동작을 가능하지만 반전시키는 동작을 이루어지지 않는다.

도8은 도7의 실시예와 비슷하지만 개별 매트의 측면 중 돌기부를 이루는 측면에 폴리우레탄 표피층(501)이 연장형성된 형태의 실시예를 나타내고 있다.

이런 상태를 형성하기 위해 앞선 실시예와 같은 인서트 사출 방식을 이용할 때 폴리우레탄 표피층(501)을 몰드 저면에만 형성하는 것이 아니고 돌기가 형성된 측면도 폴리우레탄 표피층(501)이 정합되도록 덮는 작업이 필요하다. 몰드와 정합을 위해 폴리우레탄 표피층은 얇은 두께의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 몰드 상태에서 액상혼합물을 주입하기 전에 내부에 압력을 작용시켜 표피층과 몰드 내면 사이에 잘 접촉되지 않은 부분을 밀착시키고 그 공간의 공기를 제거하도록 할 수 있다.

이런 실시예에서는 도7의 실시예와 비교할 때 연결부를 이루는 측면에서 강성을 증가시켜 연결부 틈새 형성을 더욱 잘 막을 수 있고, 연결부가 느슨해지는 것을 더욱 잘 방지하며, 음료수 등이 측벽으로 흡수되는 것을 더욱 잘 방지할 수 있다.

한편, 앞선 실시예들에서 개별 매트 측면에 점성 코팅막이나 흡착성 코팅막을 사용하는 경우도 생각할 수 있다. 이런 경우 개별 매트 사이의 결합력을 좀 더 높일 수 있으며, 작은 먼지 입자들이 개별 매트들 사이의 조립 연결부 틈새로 유입될 때 먼지 입자를 흡착, 부착시켜 먼지 입자들이 아이들 활동에 의해 다시 공기중에 퍼지고 실내 공기를 나쁘게 하는 문제를 예방할 수 있다.

도9는 본 발명의 부가적 일 측면에 의하여 조립용 쿠션 매트를 형성할 때 주변부에 비해 가운데 부분이 조금 낮은 오목한 형태가 되도록 형성한 예를 나타낸다.

이런 구성은 매트 위에 음료수 등 액상 물질을 쏟았을 때 주변부 틈새나 매트 자체로 스며들지 않는 액상 물질이 매트 중심부에 남아 걸레나 휴지로 쉽게 제거할 수 있도록 이루어진 것이다.

이 단면도에서는 특징을 부각시키기 위해 오목한 정도 및 주변부와 중심부의 높이 차이(g)를 과장하여 나타내고 있으나, 조립용 쿠션 매트는 주변부와 낮은 가운데 부분은 단차가 특정 부분에 집중되지 않도록 주변부에서 중심으로 완만한 경사를 이루고 있으며, 이런 오목한 구조는 외관상 크게 두드러지지 않고, 주변부와 중앙부의 단차때문에 매트를 밟고 다니는 사람이 단차부에 걸려 넘어지거나 불편을 겪는 일이 거의 없이 릴 수 있으므로 단차부가 생기지 않도록 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 조립용 쿠션 매트 표면은 방오처리가 이루어져 이물질이 잘 묻지 않고, 이물질이 묻은 상태라도 쉽게 닦아 제거할 수 있도록 이루어진다. 이를 위해 조립용 쿠션 매트를 만들 때 사용되는 표피층을 미리 방오처리된 것을 사용하거나, 일단 쿠션 매트를 형성한 뒤 표피층 표면에 방오물질 코팅을 하는 방법을 사용할 수 있다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 가령, 실시예는 평면이 정사각형인 개별 매트를 위주로 설명하고 있으나, 다른 다각형으로서 평면이 정삼각형 정육각형이거나 정팔각형인 개별 매트 경우도 같은 방식으로 본 발명이 적용될 수 있다.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10, 20: 개별 매트 11, 21: 돌기
13: 단차홈 15: 돌출턱
17: 홈 19, 29: 단차돌기
201, 301, 401, 501: 표피층
203, 303, 403, 503: 저발포성 폴리우레탄 폼 층
205, 305, 405, 505: 고발포성 폴리우레탄 폼 층

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 조립식 매트 형성을 위한 조립용 쿠션 매트에 있어서,
   상면의 적어도 일부 면적에서 위로부터 아래로 가면서 밀도가 상대적으로 낮아지고 기공 함유 정도는 높아지는 표피층, 저발포성 폼 층(고밀도층), 고발포성 폼 층(저밀도층)을 구비하여 이루어지고,
   상기 표피층은 TPU(thermo plastic polyurethane)나 PVC(Polyvinyl chloride) 필름으로, 상기 고발포성 폼 층은 밀도 50 내지 99kg/m³의 폴리우레탄 폼, 저발포성 폼 층은 밀도 100 내지 300kg/m³의 폴리우레탄 폼으로 이루어지며,
   상기 표피층은 10 내지 150um 범위의 두께를, 상기 고발포성 폼 층은 5 내지 100mm 범위의 두께를 가지고, 상기 저발포성 폼 층은 0.5 내지 5mm 범위의 두께를 가지면서 상기 고발포성 폼 층 대비 10% 이하 두께로 형성되고,
   상기 조립용 쿠션 매트는 다각형 판상으로 이루어지고,
   상기 다각형의 변 전반에 걸쳐 상기 조립용 개별 매트의 측면에는 인접 개별 매트와의 결합을 위한 홈 및 돌기로 이루어진 단차부가 두께 방향 기준 아래쪽에 설치되며,
   상기 돌기의 위를 바라보는 상면에는 변을 따라 길게 뻗는 단차홈이 설치되고, 상기 홈의 아래를 바라보는 대응면에는 상기 단차홈에 맞게 끼워지는 단차돌기가 설치되며,
   전체 두께를 가지는 부분을 본체부, 상기 단차부를 이루도록 상기 본체부의 일부 두께를 가지는 부분을 연결부라고 구분할 때, 상기 연결부는 상기 조립식 매트를 형성하기 위해 인접된 조립용 쿠션 매트와 접하는 표면의 적어도 일부에 상기 저발포성 폼 층을 가지는 것을 특징으로 하는 조립용 쿠션 매트.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 연결부는 상기 조립식 매트를 형성하기 위해 인접된 조립용 쿠션 매트와 접하는 표면의 적어도 일부에 상기 본체부의 상면와 같은 상기 표피층, 상기 저발포성 폼 층, 상기 고발포성 폼 층의 층구조를 가지고,
   상기 본체부의 적어도 일부는 상기 연결부에 비해 높이가 낮아 오목하게 이루어진 것을 특징으로 하는 조립용 쿠션 매트.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 고발포성 폼 층 아래에 하면을 이루는 저발포성 폼층이나 표피층이 구비되며,
   상기 표피층에는 방오처리가 이루어진 것을 특징으로 하는 조립용 쿠션 매트.
8. 제 5 항의 조립용 쿠션 매트가 둘 이상 측방으로 서로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조립식 매트.

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