KR102471551B1 - 마섬유를 이용한 바닥재(장판, 타일, 마루)의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마의 속껍질과 겉껍질을 가늘게 벗겨 건조하고 5 ~ 10cm 길이로 절단하여 만든 마섬유 준비단계, 친환경 합성섬유를 잘게 썰어 솜형태(필라멘트 형태)로 제조하는 친환경 합성섬유 준비 단계, 상기 준비된 마섬유와 솜 형태의 합성섬유를 재료 배합기로 배합하여 섬유혼합물을 만드는 단계, 상기 배합된 섬유혼합물을 평편하게 롤러 가압하여 부직포(펠트)를 만드는 단계, 상기 부직포(펠트)를 가압하여 소정의 두께로 만드는 부직포 압축 단계, 상기 압축된 부직포에 액상 실리콘, 액상 친환경 수지를 함침기의 노즐로 분사하여 함침시키고 건조기에서 건조하는 단계, 롤러 금형 또는 평판 금형 인쇄기를 통하여 다양한 색상과 무늬를 인쇄하는 인쇄 단계, 내마모성 증대를 위해 표면을 코팅하는 코팅 단계 및 제품 크기 별로 자르는 재단 단계로 이루어지는 것으로 친환경적이고 경량의 내구성이 있는 바닥재 제조방법에 관한 것이다.

Description

마섬유를 이용한 바닥재(장판, 타일, 마루)의 제조방법{A flooring materials using hemp fiber}

본 발명은 친환경적이고 경량의 내구성이 있는 마섬유를 포함하는 바닥재의 제조방법으로, 상세하게는 각종 마줄기 껍질로 만든 마섬유와 친환경 합성섬유를 혼합하여 만든 부직포를 압축하고 무늬 등을 인쇄하고, 코팅한 바닥재 즉 장판, 타일, 마루를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

근래에 주택 등의 실내용 바닥재로 주로 사용하는 것은 장판, 도기타일, 데코타일, 강마루, 강화마루 등이 있다.

장판은 주로 플라스틱(PVC)나 염화비닐 등의 소재로 제조하게 되어, 환경오염 문제가 유발되며 다량의 환경호르몬이 방출되어 인체 건강에도 좋지 않다.

또한 통기성이 거의 없고, 수분의 흡수 및 배출이 불가하여 습기가 장판 밑에 고여서 부패나 곰팡이 발생 등의 문제가 발생하게 된다. 장판 소재 자체의 성질로 인하여 인장강도가 낮아, 변형, 파손 등의 치명적인 단점을 지니고 있다.

도기 타일은 주택 등에 그다지 많이 사용하지는 않으나, 표면의 특유한 인테리어 효과 등으로 종종 사용하게 되며, 시공이 까다롭고 유지 보수가 매우 어렵다.

미끄럽고 충격흡수성이 떨어져 낙상 사고가 발생하기도 하고, 열전도율이 낮은 단점이 있다.

데코타일은 플라스틱(PVC)과 멜라민 수지 등으로 제조하게 되어, 환경오염을 유발하고, 다량의 환경호르몬이 방출되어 인체건강에도 해롭고, 수축과 팽창이 심하여 많은 하자 발생이 되기도 한다.

강마루는 얇은 나무합판을 접착제로 여러겹 붙인 판재에 멜라민 수지로 인쇄하여 표면재로 사용하여 제조하게 되는바, 시공시에 면적 1m * 1m 당 4 내지 5kg 정도의 많은 접착제를 사용하므로 친환경적이지 못하고, 또한 시공이 매우 어렵고, 유지 보수도 힘들며, 열전도율이 낮아 난방비 부담이 증가한다.

강화마루는 MDF(HDF)를 주요 재질로 하여, 멜라민 수지에 인쇄하여 표면재로 사용하여 제품을 제조하게 된다.

강화마루의 주요재질인 MDF(HDF)와 멜라민 수지는 포름알데히드, 톨루엔, 벤젠 등 여러 종류의 오염물질(VOC)을 방출하게 되어 인체에 유해하다.

또한 시공시에 강화마루의 아래층에 PVC 또는 염화비닐계의 피폼지(두께 약 1mm)를 깔고, 그 위에 강화마루(두께 약 8mm)를 조립하여 시공하게 되므로 열전도율이 매우 낮아 난방비 부담이 크게 가중되며, 사용 중에 제품의 수축 팽창으로 인한 하자가 많이 발생하기도 한다.

또한 선행기술(등록실용신안 20-0413558)은 볏집 바닥재로 볏짚을 주재료로 하고, 여기에 숯, 황토, 게르마늄을 혼합하여 압축 성형하여 포름알데이드와 같은 휘발성 물질의 흡착, 제습 탈취 등의 친환경적 장점을 가지나, 황토 등 첨가물에 의해 굳어져, 파손되기 쉽고, 바닥재가 유연하지 않아 바닥과 들뜨는 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

등록실용신안 20-0413558호(2006. 4. 7. 공고)

따라서 본 발명은 종래 바닥재의 문제점을 개선한 친환경적이고, 바닥과의 밀착도가 높고, 인장 강도도 우수한 특성을 갖는 마섬유를 이용하여 실내용 바닥재를 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 특징에 따르면 마의 속껍질과 겉껍질을 벗겨 건조하고 5 ~ 10cm 길이로 절단하여 만든 마섬유 준비단계, 친환경 합성섬유를 잘게 썰어 솜형태(필라멘트 형태)로 제조하는 친환경 합성섬유 준비단계, 상기 준비된 마섬유와 솜 형태의 합성섬유를 재료 배합기로 배합하여 섬유혼합물을 만드는 단계, 상기 배합된 섬유혼합물을 평편하게 롤러 가압하여 부직포(펠트)를 만드는 단계, 상기 부직포(펠트)를 가압하여 소정의 두께로 만드는 부직포 압축 단계, 상기 압축된 부직포 일 표면에 액상 실리콘, 친환경 PVC액을 함침기의 노즐로 분사하여 함침시키고 건조기에서 건조하는 단계, 롤러 금형 또는 평판 금형 인쇄기를 통하여 상기 일 표면에 다양한 색상과 무늬를 인쇄하는 인쇄 단계, 인쇄된 표면을 보호하고, 내마모성 증대를 위해 상기 일 표면을 코팅하는 코팅 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마섬유를 이용한 바닥재(장판, 타일, 마루)의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 마줄기 껍질과 친 환경성이 검증된 풀리프로필렌(PP), 폴리에스터, 저융점(LM) 섬유를 혼합하여 실내용 바닥재를 제조함으로써 기존의 실내용 바닥재가 지닌 유기 휘발성 화합물(VOC)을 거의 방출하지 않는 친환경 소재의 제품으로, 특히 마의 줄기는 그동안 땔감 등으로 사용될 정도로 거의 버려지는 것일 뿐 아니라, 제품의 철거, 폐기시에도 재활용이 가능하고, 소각도 용이하며 토양 오염의 염려도 없어 자원 재활용의 측면에서 환경적 가치가 높다.

또한 기존의 실내용 바닥재들은 통기성이 거의 없고, 수분의 흡수 및 배출이 되지 않아서, 곰팡이나 세균 번식이 발생되고 바닥이 부식될 수 있었으나, 본 발명의 바닥재는 내부에 생성되는 미세한 기공들로 인해 이러한 문제점들을 일거에 해소할 수 있으므로 인체의 건강증진에도 많은 도움이 되고, 나아가 내부에 생성된 미세한 기공들로 흡음성과 방음성이 개선되고, 층간 소음을 줄일 수 있다.

본 발명의 바닥재는 부드럽고 유연성이 있어 실내 바닥면이 다소 평탄하지 않더라도 밀착이 쉽고, 부착이 용이하여 작업성이 좋고, 또한 밀착성과 보온성이 높아 난방비 절감에도 큰 도움이 된다.

또한 기존의 실내용 바닥재보다 무게가 1/3이하로 매우 가벼워서 운반과 취급이 편리하고 시공과 유지 및 보수도 매우 수월하며, 인장강도가 높아 파손이나 변형의 염려도 거의 없다.

부가적으로 마줄기 껍질이 지닌 원적외선 방출, 항균성, 항독성, 항곰팡이성, 탈취성 등의 효과로 건강기능성을 누릴 수 있다.

도 1은 본 발명의 바닥재 제조공정을 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바닥재 제조공정의 흐름도이다.

본 발명을 구현하기 위한 주요 재료는 마줄기 껍질(셀룰로오스계 섬유)이며, 부재료는 제품의 접착 내지 결속재(바인더) 역할을 하는 친환경 합성섬유인 폴리프로필렌(PP), 폴리에스터, 저융점 섬유 등으로, 마줄기 껍질과 합성섬유를 혼합하여 일체의 접착제를 사용하지 않고, 실내용 바닥재를 제조하는 것이다.

본 발명의 바닥재는 재료의 종류와 배합 비율 및 두께에 따라 장판, 타일, 마루로 제작할 수 있고, 그 제조 공정은 기본적으로 동일하나, 장판, 타일, 마루 의 제품 특성과 기능, 가공성에 맞추어 일부 공정의 생략 또는 변경이 있을 수 있다.

즉 바닥재 제품 중 두께는 장판이 1.8 ~ 2.0mm, 타일이 3mm, 마루가 6.0 ~ 8.5mm 정도로 제품화 되고, 장판의 경우 마섬유와 폴리에스터 섬유, 저융점 섬유로 제조되며, 타일과 마루는 마섬유와 폴리프로필렌 섬유로 제조된다.

본 발명의 바닥재 제조방법을 도 1을 참고하여 설명하면, 먼저 마섬유 준비단계(S10)는 마의 속껍질과 겉껍질을 벗겨 건조하고 5 ~ 10cm 길이로 절단하여 준비한다.

각종의 마를 수확하여 줄기를 채취하며, 껍질을 벗겨(탈피) 수분함수율 5~20%로 건조하여 5~10cm 정도의 길이로 절단하여 주재료를 준비한다.

모든 종류의 마가 다소 차이는 있지만, 인체에 유익한 성분이 많고, 장력이 우수하여 약제나 의료용, 산업용으로 다양하게 사용되나, 대마 잎의 환각성분으로 인해 대마는 재배가 엄격히 제한되어 왔으나, 대마 줄기의 껍질 등에 인체에 유익한 약용 성분이 인정되어 대마줄기는 전 세계적으로 사용이 합법화되어 의약품이나 각종 치료제, 화장품 등의 개발에 활발한 연구가 이뤄지고 있다.

그동안 마줄기 껍질에서 추출하여 천 형태인 삼베, 모시, 기타 편직물로 활용할 때에는 마줄기 중 속대는 버리고, 껍질 중에서도 겉껍질(외피)은 제거하고, 속껍질(내피)을 섬유 형태로 추출하여 사용했으나, 본 발명에 사용하는 껍질은 겉껍질에 좋은 성분이 많이 함유되어 있고, 껍질을 벗기는(탈피) 과정도 수월하여 속껍질과 겉껍질을 모두 사용하는 특징이 있다.

사용하는 마의 종류로는 동양마(Hemp), 서양마(Kenaf), 황마(Jute), 아마, 저마, 참마 등 세계 각지에서 다양하게 자생 또는 재배되고 있으며, 어느 것을 사용해도 무방하며, 종류에 따라 약성(약효성분)이 약간씩 차이가 있고, 껍질을 벗기고 가공하는 방법에서 지역에 따라 조금 차이는 있다.

마는 인류가 사용한 가장 오래된 약재이며, 농약을 사용하지 않아도 잘 자라므로 원재료 조달이 수월하고, 특히 마는 원적외선 방출, 항균성, 항독성, 방충성, 탈취성 등이 탁월하여 식품, 의약품, 화장품의 재료로 각광받고 있으며, 근래 미국 등에서는 자외선과 전자파 차단 및 흡수기능 등이 뛰어나다는 것이 밝혀져 이를 다양하게 적용하고 있다.

친환경 합성섬유 준비단계(S20)는 폴리프로필렌(PP), 폴리에스터, 저융점 섬유를 잘게 썰어서 솜형태(필라멘트 형태)로 제조하여 부재료를 준비하는 것이다.

본 발명에 사용되는 합성섬유인 폴리프로필렌 섬유는 의류, 기저귀, 젖병, 주사기, 수술봉합사, 수액팩 등의 재료로 사용되고, 폴리에스터 섬유는 침구, 커텐 등에 사용되며, 저융점 섬유는 융점온도가 비교적 낮은 섭씨 100 ~ 200도 정도이며, 생리대, 위생용품 등의 재료로 사용되어 친환경성이 검증된 재료들이다.

섬유혼합물을 만드는 단계(S30)는 준비한 마섬유(주재료)와 솜형태의 합성섬유를 제조하고자 하는 바닥재(장판, 타일, 마루)에 따라 달리한 혼합비율대로 재료배합기(30)에 투입하여 혼합물을 제조한다.

즉 배합비율은 장판이 중량비로 마섬유 50~80%, 합성섬유인 폴리에스터 섬유와 저융점 섬유를 20~50% 배합하되, 폴리에스터 섬유와 저융점 섬유의 중량 비율은 표면 인쇄를 하는 경우에는 인쇄가 잘 되도록 저융점 섬유의 비율을 높이고 즉 1 : 2로 하며, 인쇄된 필름을 부착하는 경우에는 1 : 1로 배합한다.

또한 타일과 마루는 두루마리 형태(롤타입)인 장판과 달리 판재 형태이고, 유연성이 낮으며, 강도가 높아야 하므로, 중량비로 마섬유 50~70%에 폴리프로필렌 섬유 30~50%를 부재료로 사용하고, 저융점 섬유는 표면 인쇄 시 부득이 필요한 경우 외에는 가급적 사용하지 않는다.

부직포(펠트)를 만드는 단계(S40)는 상기 섬유 혼합물을 직조기(40)에 투입하여 평편하게 펼쳐 부직포(펠트)형태로 제조하는 과정으로 바닥재의 제품에 따라 그 두께가 다르게 되며, 장판의 경우 마섬유와 솜 형태의 합성섬유가 잘 결속되므로 니들펀칭기로 결속할 필요는 없고, 두께가 비교적 큰 타일이나 마루 제품에서는 니들펀칭을 통한 결속과정이 필요하다.

부직포 압축 단계(S50)는 상기 부직포를 소정의 두께를 갖는 제품으로 만들고, 마섬유와 합성섬유를 결속시키기 위해 가열 프레스(51)로 가압한다.

가열 프레스(51) 사용시 부재료인 합성섬유의 종류별 융점을 고려하여 온도를 섭씨 70~250도로 적용하며, 프레스기의 압력은 타일 또는 마루의 바닥재 종류에 따라 50~300톤의 압력을 적용하고, 압착시간은 20~120초 요구되는 강도에 따라 차등 적용할 수 있다.

바닥재 중 장판은 두께가 얇고, 요구하는 강도 수준이 상대적으로 낮으며, 롤 형태의 제품 특성상, 가열 프레스 대신 섭씨 70~150도, 압력 50~150톤의 가열롤러(53)로 가열 압축한다.

상기 가열 압축공정 이후 타일은 500mm*500mm, 600mm*600mm, 마루는 95mm*800mm 크기 등을 갖는 보드 형태로 가열 압축이후 제품의 뒤틀림 등 변형이 발생하므로 이를 교정하기 위해 섭씨 5도 이하의 냉각 프레스(52)로 시간은 30~120초 동안, 프레스의 압력은 200~300톤을 적용할 수 있다.

바닥재 중 장판은 상대적으로 얇아, 유연성이 있으므로 냉각 프레스(52)의 압축공정이 생략될 수 있다.

바닥재 함침 및 건조단계(S60)는 마섬유를 포함하는 바닥재의 표면이 비교적 균일하지 않아 제품성을 높이기 위한 무늬 등의 인쇄가 깨끗하게 이루어지지 않으므로, 이를 개선하기 위해 압축된 부직포(펠트)를 분사노즐 함침기(60)에 투입하여 실리콘(액상), 친환경 수지(액상) 등을 함침하여 건조하며, 이경우 함침액은 친환경성이 입증된 원료를 사용한다.

본 발명에서는 함침기가 노즐 형태의 분사형으로 제품 일 표면에 함침액을 도포하고, 연속적으로 건조기(65)를 통과시키면서 제품 표면에 도포된 함침액을 건조시킬 수 있다.

인쇄 단계(S70)는 상기 함침 건조된 압축된 부직포를 롤러형의 금형이나 평판형 금형을 부착한 인쇄장치(70)에 투입하여 다양한 색상과 무늬 및 음양각(엠보싱) 등의 표면 인쇄를 하며, 이때 사용하는 조색제나 인쇄재료도 가급적 친환경성이 입증된 재료를 사용한다.

또한 인쇄의 다른 실시예로 인쇄 대신 무늬가 그려진 필름이나 천을 부착하여 대신할 수 있다.

코팅 단계(S80)는 인쇄된 제품의 표면을 보호하고, 내마모성 증대를 위해 코팅기(80)에 투입하여 표면을 코팅하여 제품을 완성한다.

표면 연출의 방식(필름 부착 등)에 따라 코팅이 필요 없을 경우에는 코팅의 과정은 생략할 수 있고, 코팅의 재료 또한 매우 다양하나 가급적 친환경성이 입증된 재료를 사용하여 본 발명 제품들의 근간이 되는 친환경성과 건강기능성이 훼손되지 않도록 한다.

재단 단계(S90)는 코팅이 끝난 후 장판의 경우 일정 길이를 칼날 형태의 재단기(90)에서 자르고 롤로 말아서 제품화하고, 타일이나 마루는 제품 크기 별로 칼날 형태의 재단기(90)에서 재단한다.

상기의 바닥재 제조 과정 중 제품의 강도 조절이나 인테리어 기능 부여, 건강기능성과 기타의 기능성 증대를 위해, 함침 공정, 코팅공정을 실시하는 과정에서 경화제나 세라믹, 석분(질석, 활석, 맥반석, 옥), 황토, 숯 분말 등의 다양한 재료들을 함침제나 표면처리제, 코팅제 등에 첨가 배합하여 제품을 제조할 수도 있다.

또한 상기 바닥재(장판, 타일, 마루) 제조 단계는 생산성 향상을 위해 연속된 공정으로 이루어 질 수 있다.

상술한 본 발명의 바닥재는 마섬유와 친환경 합성섬유를 배합하여 제조한 것으로 친환경성과 시공의 용이성, 건강 기능성 측면에서 매우 유용한 제품이라고 할 수 있을 것이나, 공정의 일부를 변형하여 각종 인테리어 자재로 사용할 수도 있고, 가구재, 생활용품, 자동차 내장재 등으로 사용할 수도 있다. 특히 본 발명 제품의 전자파 차단 및 흡수 기능이 우수하다는 점에 착안하여 각종 전자제품의 내장재나 외장재로 사용할 수도 있다는 것은 당연히 본 발명의 범위에 포함된다 할 것이다.

30 : 재료 배합기
40 : 직조기
50 : 가열롤러 또는 가열(냉각) 프레스
60 : 분사노즐 함침기, 65 : 건조기
70 : 인쇄장치
80 : 코팅기
90 : 재단기

Claims (10)

1. 실내용 장판의 제조방법에 있어서
   마의 속껍질과 겉껍질을 가늘게 벗겨 건조하고 5 ~ 10cm 길이로 절단하여 만든 마섬유 준비단계;
   친환경 합성섬유를 잘게 썰어 솜형태(필라멘트 형태)로 제조하는 친환경 합성섬유 준비단계;
   상기 준비된 마섬유와 솜 형태의 합성섬유를 재료 배합기로 배합하되, 중량비로 마섬유 50~80%, 친환경 합성섬유는 20~50%로 하고, 또한 상기 친환경 합성섬유는 폴리에스터와 저융점섬유의 중량비를 1:2로 하여 섬유혼합물을 만드는 단계;
   상기 배합된 섬유혼합물을 평편하게 롤러 가압하여 부직포(펠트)를 만드는 단계;
   상기 부직포(펠트)를 섭씨 70~150도 열간 롤러프레스로 50~150톤의 압력으로 가압하여 소정의 두께로 만드는 부직포 압축 단계;
   상기 압축된 부직포 일 표면에 액상 실리콘, 친환경 PVC액을 함침기의 노즐로 분사하여 함침시키고 건조기에서 건조하는 단계;
   롤러 금형 또는 평판 금형 인쇄기를 통하여 상기 부직포의 일 표면에 다양한 색상과 무늬를 인쇄하는 인쇄 단계;
   인쇄된 표면을 보호하고, 내마모성 증대를 위해 상기 일 표면을 코팅하는 코팅 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마섬유를 이용한 장판의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서
   상기 인쇄 단계에서 인쇄기 대신 필름이나 천을 부착하여 표면 연출을 하는 경우 코팅 단계를 생략하는 것을 특징으로 하는 마섬유를 이용한 장판의 제조방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서
   상기 코팅하는 단계는 경화제나 세라믹, 석분의 재료를 첨가 배합하는 것을 특징으로 하는 마섬유를 이용한 장판의 제조방법.
   
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5. 삭제
6. 삭제
7. 실내용 타일이나 마루의 제조방법에 있어서
   마의 속껍질과 겉껍질을 가늘게 벗겨 건조하고 5 ~ 10cm 길이로 절단하여 만든 마섬유 준비단계;
   친환경 합성섬유를 잘게 썰어 솜형태(필라멘트 형태)로 제조하는 친환경 합성섬유 준비단계;
   상기 준비된 마섬유와 솜 형태의 합성섬유를 재료 배합기로 배합하되, 중량비로 마섬유 50~70%, 폴리프로필렌 합성섬유는 30~50% 로 하여 섬유혼합물을 만드는 단계;
   상기 배합된 섬유혼합물을 평편하게 롤러 가압 후 니들 펀칭기로 부직포를 결속시키는 부직포(펠트)를 만드는 단계;
   상기 부직포(펠트)를 가열 프레스로 섭씨 70~250도, 50~300톤의 압력으로 20~120초 가압하고, 가열 프레스로 가압 후 냉각 프레스로 섭씨 5도 이하로 50~300톤의 압력을 20~120초 동안 가압하여 소정의 두께로 만드는 부직포 압축 단계;
   상기 압축된 부직포 일 표면에 액상 실리콘, 친환경 PVC액을 함침기의 노즐로 분사하여 함침시키고 건조기에서 건조하는 단계;
   롤러 금형 또는 평판 금형 인쇄기를 통하여 상기 부직포의 일 표면에 다양한 색상과 무늬를 인쇄하는 인쇄 단계;
   인쇄된 표면을 보호하고, 내마모성 증대를 위해 상기 일 표면을 코팅할 때 경화제나 세라믹, 석분을 첨가하는 코팅 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마섬유를 이용한 타일이나 마루의 제조방법.
   
8. 삭제
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