KR102483301B1 - Ｐｖｃ 바닥재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PVC 바닥재에 관한 것으로, 고강도를 가지면서도 굵은 스크래치와 잔 스크래치를 비롯한 생활 스크래치에 대한 내스크래치성이 우수하고 가공성과 디자인성이 용이한 PVC 바닥재를 제공하는 효과가 있다.

Description

ＰＶＣ 바닥재 {PVC FLOORING MATERIAL}
본 발명은 PVC 바닥재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고강도를 가지면서도 굵은 스크래치와 잔 스크래치를 비롯한 생활 스크래치에 대한 내스크래치성이 우수하고 디자인성과 시공성이 용이한 필름을 포함하는 PVC 바닥재에 관한 것이다.
일반적으로 폴리염화비닐(PVC)을 사용한 바닥재는 다양한 건축물에서 바닥재로 널리 사용되고 있으며, 그라비아 인쇄 또는 전사 인쇄를 실시하여 인쇄층을 제조한 후 투명층으로 상기 인쇄층을 보호하여 외관을 표현하고 제품의 구조 안정성을 위해 상기 인쇄층 하부에 베이스층 및 밸런스층을 순차 적층하여 제조된다.
상기 투명층으로 폴리염화비닐 수지를 이용하는데, 종래 타일에는 유연성 및 성형성을 위해 가소제를 다량 포함하는 투명필름이 적용되었다.
일례로, 한국 공개특허 제10-2007-0032460호에는 인쇄층 상부에 중합도 1000 내지 1300의 염화비닐 수지 100 중량부, 디옥틸프탈레이트 35 중량부, 바륨-아연계 화합물 3 중량부 및 에폭시 수지 3 중량부를 포함하는 투명 필름이 적층된 바닥재 타일에 대해 개시하고 있다.
하지만, 이러한 종래 투명필름은 프탈레이트계 가소제를 다량 포함하여 인체의 안전에 악영향을 미칠 뿐 아니라 컬링 및 균열이 발생하는 문제가 있었으며 굵은 스크래치와 잔 스크래치로 대표되는 생활 스크래치에 대한 내스크래치성이 부족한 단점이 있다.
또한, 외부로 노출된 바닥재의 표면은 유통 과정 및 사용 과정에서 예를 들어 마찰, 스크래치 등에 의해 손상될 수 있으며, 이러한 표면층의 손상 또는 오염을 방지하기 위해 표면층 상부에 자외선 경화성 수지를 코팅하고 경화시킨 표면층을 더 형성하였으나 생활 스크래치에 대한 내스크래치성을 개선하는 기술은 아직까지 충분히 개발되지 않았다.
따라서, 생활 스크래치에 대한 내스크래치성을 갖고 고강도이면서 디자인성과 가공성이 용이한 바닥재의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
KR 10-2014-0058780 A (2014. 05. 15.)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 굵은 스크래치와 잔 스크래치로 대표되는 생활스크래치에 대한 내스크래치성이 개선되는 동시에 고강도이면서 가공성이 용이하고, 디자인성 및 인쇄성이 향상된 바닥재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
하부에서 상부로, 밸런스층, 베이스층, 인쇄층, 투명층 및 표면보호층을 포함하고, 상기 투명층은 폴리염화비닐 수지를 포함하는 이중층으로 구성되되,
상기 이중층을 구성하는 상부층은 층 두께가 하부층의 절반 이하이고,
상기 상부층의 유리전이온도가 상기 하부층의 유리전이온도보다 큰 것인 PVC 바닥재를 제공한다.
본 발명에 따른 PVC 바닥재는 잔 스크래치와 굵은 스크래치를 비롯한 생활 스크래치에 대한 내스크래치성이 우수하고 시공성, 디자인성 및 인쇄품질이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 PVC 바닥재는 경질의 PVC와 연질의 PVC를 사용하여 바닥재를 제조함으로써 내충격성이 강화되며 취급이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 PVC 바닥재의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 컬링 발생을 대비한 도면으로서, 종래 PVC 바닥재를 좌측 도면에 그리고 본 발명의 일 구현예에 따른 PVC 바닥재를 우측 도면에 나타낸다.
도 3은 굵은 스크래치 발생을 대비한 도면으로서, 종래 PVC 바닥재를 좌측 도면에 그리고 본 발명의 일 구현예에 따른 PVC 바닥재를 우측 도면에 나타낸 도면이다.
도 4는 잔 스크래치 발생을 대비한 도면으로서, 본 발명의 일 구현예에 따른 PVC 바닥재를 좌측 도면에 그리고 종래 PVC 바닥재를 우측 도면에 나타낸다.
이하에서는 본 발명을 첨부한 도면과 함께 구체적으로 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
본 기재에서 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 기재에서 “생활 스크래치”란 달리 특정하지 않는 한, 최대 10N 정도의 강한 힘에 의해 생성되는 강한 스크래치(이하, '굵은 스크래치'라 함)와 미세한 스크래치(이하, '잔 스크래치'라 함)을 지칭한다.
본 발명자들은 층 두께와 유리전이온도가 적정 범위 내를 만족하는 투명 이중층을 포함하여 굵은 스크래치에 대한 내스크래치성을 개선하고, 나아가 표면보호용 UV층에 평균 입경 범위가 상이한 비드를 포함시킬 경우 잔 스크래치에 대한 내스크래치성까지 개선하는 것을 확인하고 연구를 계속하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이하, 본 발명에 따른 PVC 바닥재에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
하기 도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 PVC 바닥재의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
하기 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 PVC 바닥재(1)는 하부에서 상부로 밸런스층(10), 베이스층(30), 인쇄층(50), 투명층(70) 및 표면보호층(90)을 포함하고, 상기 투명층(70)은 폴리염화비닐 수지를 포함하는 이중층으로 구성되되, 상기 이중층은 상부층(72)의 두께가 하부층(71)의 두께의 절반 이하이고, 상기 상부층(72)의 유리전이온도가 상기 하부층(71)의 유리전이온도보다 큰 것으로, 이 경우 제품의 뒤틀림을 방지하고 컬링과 생활 스크래치에 대한 내스크래치성을 개선하며 캘린더 가공에 적용하기에 적절하다.
상기 상부층(72)은 폴리염화비닐 수지 100 중량부, 가소제 5 내지 30 중량부를 포함하는 상부층 조성물로부터 형성될 수 있다.
상기 폴리염화비닐 수지는 일례로 캘린더 가공에 적절한 점탄성을 갖는 염화비닐의 중합체일 수 있다.
상기 염화비닐의 중합체는 단독 중합체 및 염화비닐을 50중량% 이상 함유한 혼성 중합체를 의미한다.
일반적으로 폴리염화비닐 수지는 가소제의 종류 및 첨가량에 의해 연질부터 경질까지 유연도를 자유롭게 조정 가능한 특징을 가지는 이외에, 내수성, 내약품성, 전기절연성 등이 우수하고 170℃ 이상에서 용융한다.
상기 상부층(72)을 구성하는 폴리염화비닐 수지의 중합도는 일례로 700 내지 1300, 또는 700 내지 1000일 수 있다.
상기 중합도는 관련 분야에서 통상 사용하는 방식에 따라 측정할 수 있다.
상기 상부층(72)에 사용하는 가소제는 프탈레이트계 가소제, 테레프탈레이트계 가소제, 벤조에이트계 가소제, 시트레이트계 가소제, 및 포스페이트계 가소제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 친환경적인 점을 고려하여 비프탈레이트계 가소제를 사용할 수 있다.
또한, 그 함량은 상기 폴리염화비닐 수지 100 중량부에 일례로 3 내지 24 중량부, 3 내지 20 중량부, 5 내지 15 중량부, 또는 7 내지 13 중량부로 사용할 수 있으며, 상기 가소제의 함량이 3중량부 미만일 경우 폴리염화비닐 수지 필름의 제조가 용이하지 않을 수 있고, 24 중량부 초과일 경우 가소제 이행(Migration)으로 인해 물성이 저하될 수 있다.
상기 상부층(72)은 선택적으로 산화방지제, 활제, 가공조제, 안정제, 방염제, 소광제, 충격안정제 및 난연제 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 그 함량은 특별히 제한되지 않는다.
상기 산화방지제는 일례로 페놀계, 유황계 및 인계 산화방지제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 활제는 일례로 친환경 활제에 해당하는 탄소수 18의 포화 고급지방산인 스테아르산 또는 탄소수 18 초과의 고급 지방산을 단독 또는 혼용하여 사용할 수 있다.
상기 가공조제는 일례로 아크릴계 공중합체일 수 있다.
상기 안정제는 일례로 바륨-아연계 또는 칼슘-아연계 열안정제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 안정제로는 필요에 따라서는 광안정제를 포함할 수 있다.
상기 방염제는 방염성을 구현하기 위해 포함되는 것으로, 삼산화안티몬, 인계 난연제 및 멜라민계 난연제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상용성 및 난연보조 효과를 고려하여 삼산화안티몬을 사용할 수 있다.
상기 소광제와 충격안정제는 이 분야에 공지된 것을 제한없이 사용할 수 있다.
상기 난연제는 일례로 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘을 포함하는 금속 수산화물, 인계 난연제, 및 암모늄 피로인산 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 상부층은 폴리염화비닐 100 중량부, 가소제 3 내지 24 중량부, 방염제 10 내지 30 중량부, 및 안정제를 비롯한 기타 첨가제 3 내지 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 하부층(71)은 폴리염화비닐 수지 100 중량부, 가소제 25 내지 40 중량부를 포함하는 하부층 조성물로부터 형성될 수 있다.
상기 폴리염화비닐 수지 또한 캘린더 가공에 적절한 점탄성을 갖는 염화비닐의 중합체일 수 있다.
상기 하부층(71)을 구성하는 폴리염화비닐 수지의 중합도는 일례로 1000 내지 1300 또는 1000 내지 1200일 수 있다.
본 기재에서 사용하는 폴리염화비닐 수지의 중합도는 상기 상부층(72)을 구성하는 폴리염화비닐 수지의 중합도가 상기 하부층(71)을 구성하는 폴리염화비닐 수지의 중합도보다 작을 수 있다.
상기 하부층(71)에 포함되는 가소제는 상기 폴리염화비닐 수지를 가소화하여 폴리염화비닐 수지 필름의 제조가 용이하고, 본 발명의 바닥재 필름의 가공성을 용이하도록 하기 위해 포함되는 것으로, 전술한 종류를 사용하되, 그 함량은 상기 하부층(71)을 구성하는 폴리염화비닐 수지 100 중량부에 일례로 25 내지 40중량부, 25 내지 35중량부, 또는 25 내지 30 중량부로 사용할 수 있다.
상기 가소제의 함량이 25중량부 미만일 경우 폴리염화비닐 수지 필름의 제조가 용이하지 않을 수 있고, 40중량부 초과일 경우 가소제 이행(Migration)으로 인해 물성이 저하될 수 있다.
상기 하부층(71)은 선택적으로 산화방지제, 활제, 가공조제, 안정제, 방염제, 소광제 및 난연제 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 그 함량은 특별히 제한되지 않는다.
상기 산화방지제는 일례로 페놀계, 유황계 및 인계 산화방지제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 활제는 일례로 친환경 활제에 해당하는 탄소수 18의 포화 고급지방산인 스테아르산 또는 탄소수 18 초과의 고급 지방산을 단독 또는 혼용하여 사용할 수 있다.
상기 가공조제는 일례로 아크릴계 공중합체일 수 있다.
상기 안정제는 일례로 바륨-아연계 또는 칼슘-아연계 열안정제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 안정제로는 필요에 따라서는 광안정제를 포함할 수 있다.
상기 방염제는 방염성을 구현하기 위해 포함되는 것으로, 삼산화안티몬, 인계 난연제 및 멜라민계 난연제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상용성 및 난연보조 효과를 고려하여 삼산화안티몬을 사용할 수 있다.
상기 소광제는 광택을 저감시키기 위해 포함되는 것으로, 이 분야에 공지된 것을 제한없이 사용할 수 있다.
상기 난연제는 일례로 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘을 포함하는 금속 수산화물, 인계 난연제, 및 암모늄 피로인산 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 하부층(71)은 폴리염화비닐 100 중량부, 가소제 10 내지 40 중량부, 및 안정제를 비롯한 기타 첨가제 3 내지 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 상부층(72)와 하부층(71)을 구성하는 폴리염화비닐 수지는 550nm에서의 광투과율이 75% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상일 수 있다.
상기 광투과율은 ASTM D1003에 따라 측정된 것일 수 있다.
상기 광투과율의 상한치는 특별히 제한되지 않으나 일례로 100% 이하일 수 있다.
상기 폴리염화비닐 수지는 상기 범위의 광투과율을 가짐으로써 이를 포함하는 필름은 우수한 투명성을 구현할 수 있다.
상기 폴리염화비닐 수지는 헤이즈가 7% 이하, 5% 이하, 또는 2% 이하일 수 있다.
상기 헤이즈는 ASTM D1003에 따라 측정된 것일 수 있다.
상기 헤이즈의 하한치는 특별히 제한되지 않으나, 일례로 0% 초과 또는 0.5% 이상일 수 있다.
상기 폴리염화비닐 수지는 상기 범위의 헤이즈를 가짐으로써 이를 포함하는 필름(투명층 70)은 우수한 투명성을 구현할 수 있다.
상기 폴리염화비닐 수지는 단독으로 사용하여도 되고 2종 이상의 폴리염화비닐 수지를 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 하부층(71)과 상기 상부층(72)은 1:1 이하(하부층:상부층)의 두께비율로 형성될 수 있고, 바람직하게는 1: 0.3 이하의 두께 비율(하부층:상부층)의 두께 비율로 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1: 0.05~0.24의 두께 비율(하부층:상부층)로 형성될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 구조적인 밸런스와 함께 사용 과정에서 발생할 수 있는 최대 10N 정도의 힘에도 굵은 스크래치가 발생하는 것을 방지할 수 있어 바람직하다.
상기 투명층(70)은 일례로 0.3 내지 0.7mm의 두께로 형성될 수 있고, 0.4 내지 0.6mm, 또는 0.44 내지 0.58mm의 두께로 형성되는 것일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 우수한 경도, 내마찰성 및 내구성을 유지하면서 성형성을 향상시킬 수 있다. 상기 하이브리드층의 두께가 범위 미만인 경우 경도, 내마찰성, 내구성 등이 저하될 수 있고, 범위를 초과하는 경우 공정상 어려움 및 구조 밸런스 저하(뒤틀림 발생으로 컬링 정도 심각)가 발생할 수 있고, 성형성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 투명층(70)을 구성하는 상부층(72)은 두께가 0.05 내지 0.11mm, 또는 0.07 내지 0.08mm일 수 있고, 하부층(71)은 두께가 0.42 내지 0.52mm, 또는 0.45 내지 0.50mm일 수 있다.
상기 투명층(70)은 하부층(71) 상에 상부층(72)이 재치된 것이 강성 및 유연성 제공 측면에서 바람직하다.
상기 상부층(71)은 유리전이온도가 40 내지 70℃, 40 내지 63℃, 또는 55 내지 65℃일 수 있고, 상기 하부층(72)은 유리전이온도가 15 내지 30℃, 23 내지 30℃, 또는 20 내지 25℃일 수 있으며, 이들 이중층간 차이가 본 발명을 구현하는데 중요한 역할을 수행할 수 있다.
상기 상부층(72)의 유리전이온도를 Tu라 하고 상기 하부층(71)의 유리전이온도를 Td라 할 때, Tu와 Td의 차(Tu-Td)는 일례로 10 내지 50℃, 10 내지 30℃, 15 내지 45℃, 15 내지 30℃ 또는 20 내지 40℃일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 저온의 유리전이온도를 가져 탄성체 성질을 갖는 하부층(71)과 고온의 유리전이온도를 가져 하드한 성질을 갖는 상부층(72)을 포함하므로, 바닥재가 유연성이 있어 구조적으로 밸런스를 제공할 수 있으면서 캘린더링 가공에 적절할 수 있다.
상기 유리전이온도는 본 기재의 분야에서 통상 사용하는 방식으로 측정할 수 있으며, 일례로 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry, DSC) Ta Instrument Q10을 이용하여 측정한 것일 수 있다.
상기 표면보호층(90)은 비드함유 광경화층을 적용하여 오염성과 긁힘성 및 잔스크래치에 대한 내스크래치성을 개선하는 것이 바람직하다.
상기 비드함유 광경화층은 비드함유 광경화조성물을 도포한후 경화시켜 제조되는 것으로, 일례로 광경화형 우레탄 (메트)아크릴레이트, 비드 및 광경화제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 광경화형 우레탄 (메트)아크릴레이트는 전체 조성물 중 45-85 중량% 또는 50-80 중량%로 포함될 수 있다. 적정 범위 미만의 광경화형 우레탄 (메트)아크릴레이트를 포함하는 경우, 광경화 공정상 어려움이 발생할 수 있으며 상기 표면보호층이 얇게 형성되어 내스크래치성을 충분히 개선하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 상기 범위 초과의 광경화형 우레탄계 수지를 포함하는 경우, 도포성이 저하되어 외관이 불량해질 수 있고 상기 표면보호층이 지나치게 두껍게 형성되어 성형성의 문제가 발생할 수 있다.
상기 광경화형 우레탄 (메트)아크릴레이트는 광경화 작용기를 그 주쇄 또는 측쇄에 포함할 수 있다.
상기 광경화형 우레탄 (메트)아크릴레이트에 포함된 광경화 작용기는 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기 및 이들의 조합 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 기재의 광경화형 (메트)아크릴레이트는 일례로 (메트)아크릴레이트 관능기가 5 이상, 바람직하게는 6 내지 9인 자외선 경화형 우레탄 (메트)아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 광경화형 우레탄 (메트)아크릴레이트는 본 발명의 정의에 따르는 한 시판되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 광경화형 우레탄 (메트)아크릴레이트는 중량평균 분자량이 일례로 1,000 내지 250,000 g/mol, 바람직하게는 10,000 내지 230,000 g/mol, 보다 바람직하게는 50,000 내지 200,000 g/mol인 것을 사용할 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 적절한 도포성, 인성(toughness) 및 내스크래치성을 유지할 수 있고 반응성 및 표면경도를 용이하게 확보할 수 있다. 일례로 굵은 스크래치가 생성되어도 백색선이 보이지 않아 육안으로 확인하기 어려울 수 있다.
본 기재에서 중량평균 분자량은 관련 분야에서 통상 사용하는 방식으로 측정할 수 있으며, 일례로 용출액으로 THF(테트라하이드로푸란)을 이용하여 GPC(Gel Permeation Chromatography, waters breeze)를 통해 표준 PS(standard polystyrene) 시료에 대한 상대 값으로 측정할 수 있다.
특히, 상술한 범위 미만에서 유연성이 약해지거나 경도가 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 범위 초과시 점도가 높아져 도포성이 불량하고 가사시간이 짧아져 작업이 어려워질 수 있다.
상기 비드함유 UV 조성물은 산화금속 비드, 글라스 비드 및 아크릴 비드 중에서 선택된 1종 이상의 비드를 포함할 수 있으며, 알루미나 비드를 사용하는 것이 시공 편리성을 고려할 때 바람직하다.
상기 비드함유 UV 조성물은 전술한 비드를 상기 우레탄 (메트)아크릴레이트 100 중량부를 기준으로 3 내지 45 중량부, 5 내지 33 중량부, 5 내지 25 중량부, 또는 10 내지 25 중량부로 포함할 수 있다. 상기 범위를 만족하면 잔 스크래치에 대한 내스크래치성을 개선할 수 있다.
또한 상기 비드는 전술한 우레탄 (메트)아크릴레이트 100 중량부를 기준으로 3 내지 15 중량부, 또는 5 내지 13 중량부로 포함할 수도 있다.
상기 비드로는 평균 입경이 서로 상이한 2종을 사용하는 것이 잔 스크래치에 대한 내스크래치성을 더욱 효과적으로 개선할 수 있어 바람직하다.
이때 적절한 평균 입경으로는 3 내지 8㎛, 또는 4 내지 6㎛인 비드와, 9 내지 40㎛, 또는 9 내지 25㎛인 비드를 적어도 하나씩 병용하여 사용하는 것이 잔 스크래치에 대한 내스크래치성 개선과 UV 광조사에 악영향을 나타내지 않아 바람직하다.
상기 평균 입경은 이 분야에서 공지된 방법으로 측정할 수 있으며, 일례로 동적 광산란(dynamic light scattering) 법을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 광경화제는 본 기재의 분야에서 통상 사용하는 화합물을 사용할 수 있으며, 일례로 알파-히드록시케톤계, 알파아미노 케톤계, 아세토페논, 벤조페논 또는 이들의 조합 중에서 선택된 하나 이상을 전체 조성물 중 0.1-15 중량% 또는 0.1-10 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
상기 광경화제는 본 발명의 정의에 따르는 한 시판되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 비드함유 광경화조성물은 광안정제, 습윤제, 소포제, 증점제 또는 이들의 조합 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 비드함유 광경화조성물은 25℃에서 측정한 점도가 일례로 300 내지 1500cP, 바람직하게는 500 내지 1000 cP인 것이 도포성과 가사시간 등을 고려할 때 바람직하다. 이때 점도를 조절하고자 단량체로서 다이아크릴레이트 및 트리아크릴레이트를 포함할 수 있으며, 그 사용량은 본 기재의 분야에서 공지된 범위 내에서 적당량을 사용할 수 있다.
본 기재에서 점도는 시료를 염화메틸렌에 용해시킨 뒤 얻어진 여과액을 우베로데형 점도관을 이용하여 20℃에서 측정되는 고유점도(intrinsic viscosity, η)일 수 있다.
상기 비드함유 광경화조성물은 광경화를 통해 경화되며, 이렇게 광경화된 경화물을 포함하는 상기 비드함유 광경화층은 일례로 1 내지 50㎛, 바람직하게는 10 내지 30㎛의 두께를 가질 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 우수한 경도, 내마찰성 및 내구성을 유지하면서 성형성을 향상시킬 수 있다. 두께가 상기 범위 미만인 경우 경도, 내마찰성, 내구성 등이 저하될 수 있고, 범위를 초과하는 경우 공정상 어려움이 발생할 수 있고, 성형성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 밸런스층(10)은 최하부에 위치하여 PVC 바닥재(1)에 휨 밸런스를 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 밸런스층(10)은 밸런스층(10)용 조성물을 성형하여 제조되는 것으로, 일례로 PVC 30-50 중량% 또는 35-45 중량%, 충전제 30-50 중량% 또는 35-45 중량% 및 가소제 1-15 중량% 또는 5-15 중량%를 포함할 수 있다.
상기 밸런스층(10)은 두께가 0.1-2mm 또는 0.4-1.6mm일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 타일(1)에 휨 밸런스를 부여하는 효과가 우수할 수 있다. 일례로 바닥재 총 두께가 3.0mm인 제품의 경우 상기 밸런스층(10)의 두께가 0.46mm일 수 있고, 바닥재 총 두께가 5.0mm인 제품은 상기 밸런스층(10)의 두께가 0.70mm일 수 있다.
상기 베이스층(30)은 상기 밸런스층(10) 상부에 위치하여 PVC 바닥재(1)에 볼륨과 강도를 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 베이스층(30)은 베이스층(30)용 조성물을 성형하여 제조되는 것으로, 일례로 PVC 수지 5-20 중량% 또는 10-15 중량%, 충전제 65-85 중량% 또는 70-80 중량% 및 가소제 1-15 중량% 또는 3-10 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 베이스층(30)은 두께가 0.5-5mm 또는 1-4mm일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 PVC 바닥재(1)에 볼륨과 강도를 부여하는 역할을 수행할 수 있다. 일례로 바닥재 총 두께가 3.0mm인 제품의 경우 상기 베이스층(10)의 두께가 1.45mm일 수 있고, 바닥재 총 두께가 5.0mm인 제품은 상기 밸런스층(10)의 두께가 3.70mm일 수 있다.
상기 인쇄층(50)은 상기 베이스층(30) 상부에 위치하여 PVC 바닥재(1)에 다양한 외관 및 디자인 효과를 부여하는 역할을 수행하는 것일 수 있다.
상기 인쇄층(50)은 단색필름 표면에 일례로, 전사 인쇄, 그라비아 인쇄 및 스크린 인쇄 중 선택되는 1종 이상의 인쇄 방법을 통해 인쇄하여 제조될 수 있으며, 일례로 백색층 위에 전술한 1종 이상의 인쇄 방법을 통해 인쇄하여 제조될 수 있다.
상기 단색필름은 흰색 또는 그 밖의 다른 색상을 띠는 층으로, 단색필름용 조성물을 성형하여 제조되는 것이며, 일례로 PVC 수지 60-80 중량% 또는 65-75 중량%, 충전제 5-20 중량% 또는 10-15 중량%, 가소제 1-20 중량% 또는 5-15 중량% 및 안료 0.001-5 중량% 또는 0.01-3 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 인쇄층(50)은 두께가 0.01-2mm 또는 0.05-1mm일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 PVC 바닥재(1)에 다양한 외관 및 디자인 효과를 부여할 수 있다.
상기 인쇄층(50) 상부에 전술한 투명층(70)이 위치하여 상기 인쇄층(50)을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 투명층(70)은 전술한 바와 같이 하부층(71) 및 상부층(72)의 이중층으로서 이들 이중층을 우선 합판한 다음 상기 인쇄층(50) 상에 합판하는 것이 바람직하다. 이는 투명층에 열 전달이 잘되어 합판이 잘될 뿐 아니라 합판된 필름에 기포가 발생하지 않아 물성이 우수하기 때문이다.
상기 투명층(70)은 폴리염화비닐 수지를 포함하는 이중층으로 위에서 설명한 것과 동일한 바, 반복되는 기재는 생략한다.
본 기재의 PVC 바닥재(1)는 시공시 접착제를 사용하거나 혹은 접착제가 필요없는 클릭 시스템을 가지고 열 접착 공정에 의해 간편하게 시공될 수 있다.
본 기재의 PVC 바닥재(1)는 두께가 2-6mm 또는 3-5mm일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 고강도이면서 장시간 사용에도 제품 표면이 닳지 않으며, 제조비용 또한 절감할 수 있다.
상기 PVC 바닥재(1)는 Erichsen Test 측정값이 10N 이상일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 생활 스크래치 중 특히 굵은 스크래치에 대한 내스크래치성이 효과적으로 개선될 수 있다.
상기 Erichsen Test는 샘플 표면을 장비의 팁으로 하중을 가해 스크래치를 내어 스크래치가 생성되기 시작하는 하중(힘)을 측정하는 시험방식으로 팁의 재질과 두께를 변경하면서 시험할 수 있다.
하기 도 3은 12N, 11N, 10N의 힘을 차례로 가하여 생활 스크래치의 일종인 굵은 스크래치의 발생 여부를 확인한 도면이다. 도 3의 좌측 도면과 달리, 본 기재에 따른 우측 도면에서는 10N의 힘에도 굵은 스크래치가 미발생하는 것을 육안으로 확인할 수 있었다.
상기 PVC 바닥재(1)는 EN 16094 Procedure B에 의거한 Martindale Test측정값이 Type B-1일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 생활 스크래치 중 특히 잔 스크래치에 대한 내스크래치성이 효과적으로 개선될 수 있으며 캘린더 가공에 적절한 유연성을 제공할 수 있다.
상기 Martindale Test는 마틴데일 테스터(James Heal사)를 사용하여 회전 스핀들 상단에 4N의 추로 하중을 가하고 패드를 부착하여 샘플을 사방으로 160회 왕복운동하면서 스크래치 생성 정도를 육안으로 판단하는 시험방식이다.
하기 도 4는 잔 스크래치의 발생 여부를 확인한 도면이다. 도 4에서 보듯이, 본 기재에 따르면 잔 스크래치가 미발생하는 것을 육안으로 확인할 수 있었다.
또한, 상기 PVC 바닥재(1)는 컬링 정도가 0.4mm 이하 또는 0.35mm 이하일 수 있다.
상기 컬링 정도는 80℃에서 6시간 재치후 바닥으로부터 PVC 바닥재(1)의 가장자리에 발생하는 컬링의 높낮이를 두께 게이지를 이용하여 측정한 것일 수 있다.
상기 컬링 정도의 하한치는 컬링 발생 위/아래 방향에 따라 음수 값을 가질 수 있어 특별히 한정하지 않는다.
하기 도 2는 컬링의 발생 여부를 확인한 도면이다. 도 2에서 보듯이, 본기재에 따르면 80℃ 6 시간 정도 경과 후에도 컬링이 미발생하고 평탄화된 구조를 유지하는 것을 확인할 수 있다.
상기 PVC 바닥재(1)는 규격 ISO23999로 측정한 고온(80℃, 6hrs) 및 저온(-5℃, 6hrs) 조건에서 구조 뒤틀림 정도(컬링 정도)가 +0.5 ~ -1.0 mm 범위 내인 수 있다. 상술한 범위를 만족하면 구조적인 밸런스가 확보될 수 있다.
또한, 상기 PVC 바닥재(1)는 총 휘발성 유기화합물의 방출량(Total Volatile Organic Compounds, TVOC)가 0.1mg/m2h 이하 또는 0.05mg/m2h 이하일 수 있다.
상기 TVOC는 Small Chamber 법에 의해 TVOC 측정기를 사용하여 측정한 것일 수 있다.
상기 TVOC의 하한치는 특별히 제한하지 않으나 일례로 0 mg/m2h 이상일 수 있다.
상기 PVC 바닥재(1)는 상기 범위의 TVOC를 가짐으로써 우수한 친환경성을 구현할 수 있다.
본 기재의 PVC 바닥재는 데코타일일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에는 하부층 상에 상부층을 합판하여 투명필름층을 제조하는 단계; 상기 투명 필름층의 상부면에 비드함유 광경화조성물을 도포하는 단계; 및 상기 비드함유 광경화조성물을 광경화하여 비드함유 광경화층을 형성하는 단계를 포함하는 PVC 바닥재의 제조방법을 제공한다.
이하, 각 단계에 대해 구체적으로 설명해 보도록 한다.
하부층(71)과 상부층(72)을 준비하는 단계
상기 하부층(71)과 상기 상부층(72) 준비 단계는 일례로 전술한 폴리염화비닐 수지, 가소제 및 첨가제를 배합하고 성형하여 준비하는 것일 수 있다. 상기 폴리염화비닐 수지, 가소제, 첨가제 등은 위에서 설명한 바, 반복되는 기재는 생략한다. 해당 두께 범위와 적절한 두께비 또한 앞에서 설명한 것과 동일하므로, 반복 기재를 생략한다.
합판하여 투명층(70)을 형성하는 단계
투명층(70)을 형성하는 단계는 일례로 상기 하부층(71) 상에 상부층(72)을 합판 처리하는 것일 수 있다.
상기 합판 처리는 접착제가 필요없는 클릭 시스템을 사용하거나 접착제를 사용할 수 있으며, 시공의 편리성을 고려하여 열합판으로 적층하는 것이 바람직하다.
투명층(70)의 하부면에 기재(S)를 형성하는 단계
상기 투명층(70)의 하부면에는 전술한 밸런스층(10), 베이스층(30)과 인쇄층(50)을 도 1에 나타낸 적층 구조를 갖도록 순차 적층한다. 상기 밸런스층(10), 베이스층(30), 인쇄층(50)에 대하여는 위에 설명한 바, 반복 기재를 생략한다.
비드함유 광경화층(90)을 형성하는 단계
상기 비드함유 광경화층(90)을 형성하는 단계는 일례로 상기 투명층(70) (구체적으로는 상부층 72) 상에 비드함유 UV조성물을 도포하는 것일 수 있다.
상기 비드함유 UV조성물 및 비드함유 UV층은 위에서 설명한 바, 반복되는 기재는 생략한다.
상기 비드함유 UV층을 상기 투명층 상부에 형성하는 방식은 공지된 코팅 방식일 수 있으며, 일례로, 에어나이프, 콤마 코팅, 그라비아를 비롯한 롤 코팅 방식을 사용할 수 있다.
상기 비드함유 UV조성물의 도포는 최종 비드함유 UV층 두께를 고려하여 적절한 범위로 도포할 수 있다.
또한, 상기 비드함유 UV조성물의 광경화는 일례로 200~400nm 파장의 광을 일례로 500mJ 내지 1,500mJ로 조사하여 수행될 수 있다. 바람직하게는 100 내지 1,300 mJ로 수행될 수 있다. 상기 광경화시 파장과 광에너지가 상기 범위 미만일 경우, 광경화가 적절히 이루어지지 않아 물성이 저하될 수 있다. 또한 경화가 충분히 되게 하기 위해 질소 분위기에서 경화시킬 수 있다.
상기 비드함유 UV조성물에 포함된 광경화제는 조사된 광에 의해 활성화되어 우레탄(메트)아크릴레이트에 포함된 광경화 작용기끼리 가교시키는 역할을 수행할 수 있고, 상기 가교에 의해 광경화가 진행될 수 있다.
[실시예]
<제조예 1: 하부층 제조>
폴리염화비닐 수지 100 중량부(LG화학 LS070), 가소제로서 non-phthalate계 (GL520) 30 중량부 및 첨가제로서 열안정제 3 중량부를 포함하는 수지 조성물을 제조하였다.
상기 수지 조성물을 브라벤더에서 반죽 후 카렌다 방식으로 0.4 mm 두께의 하부층을 준비하였다. 제조된 하부층의 유리전이온도는 23℃이었다.
<제조예 2: 상부층 제조>
폴리염화비닐 수지 100 중량부(LG화학 LS100), 가소제로서 non-phthalate계 (GL520) 5 중량부 및 첨가제로서 열 안정제 3 중량부를 포함하는 수지 조성물을 제조하였다.
상기 수지 조성물을 브라벤더에서 반죽 후 카렌다 방식으로 0.1 mm 두께의 상부층을 준비하였다. 제조된 상부층의 유리전이온도는 63℃이었다.
<제조예 3 : 비드함유 광경화조성물 제조>
우레탄 아크릴레이트 100 중량부(6 내지 9 관능기), 평균 입경이 5 ㎛인 알루미나 비드 10 중량부, 평균 입경이 10㎛인 알루미나 비드 10 중량부, 광경화제로서 아세토페논 2 중량부, 및 기타 첨가제로서 점도를 조절하고자 단량체로서 다이아크릴레이트 및 트리아크릴레이트를 일부 포함하는 하드코팅 용 광경화조성물을 제조하였다.
<제조예 4 : 비드미함유 광경화조성물 제조>
우레탄 아크릴레이트 100 중량부(6 내지 9 관능기), 광경화제로서 아세토페논 2 중량부, 및 기타 첨가제로서 점도를 조절하고자 단량체로서 다이아크릴레이트 및 트리아크릴레이트를 일부 포함하는 하드코팅용 광경화 조성물을 제조하였다.
<실시예 1>
상기 제조예 1에서 제조한 하부층(71)과 제조예 2에서 제조한 상부층(72)을 캘린더로 열 합판하여 투명층(70)을 제조하였다.
그런 다음 도 1에 나타낸 적층 순서대로, 상기 투명층(70)의 하부면에 기재(S)로서 두께가 0.45mm인 밸런스층(10) 상에 두께가 1.55mm인 베이스층(30)을 적층한 다음 두께가 0.07mm인 인쇄층(PVC, 티타늄 필러)을 적층하여 준비하였다.
그런 다음 상기 바닥재 필름의 상부면에 상기 제조예 3 또는 4에 의해 제조된 광경화조성물을 도포하고 1,200mJ의 광량으로 자외선을 조사하여 PVC 바닥재(1)을 제조하였다.
<실시예 2 내지 3, 비교예 1 내지 6>
하기 표 1 및 2에 개시된 성분대로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 공정을 반복하였다. 투명층(70)을 구성하는 상부층(71)과 하부층(72)의 층 두께, 광경화층(90)에 포함된 비드의 평균 입경과 함량은 하기 표 1 및 2에 나타낸 대로 변경하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3
비드5㎛(중량부) 10 10 10
비드10㎛(중량부) 10 10 10
상부층(두께) 0.07 0.13 0.07
하부층(두께) 0.45 0.37 0.43
구분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
비드5㎛(중량부) - 20 - 10 10 10
비드10㎛(중량부) - - 20 10 10 10
상부층(두께) 0.07 0.07 0.07 0.5 - 0.18
하부층(두께) 0.45 0.45 0.45 - 0.5 0.25
[시험예]
시험예 1: 굵은 스크래치에 대한 내스크래치성 측정
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 6에 따른 PVC 바닥재를 Erichsen Test로 측정하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구체적으로는, PVC 바닥재 10cm × 10cm의 정사각형 시편을 샘플로 사용하였고, 팁은 직경 0.5mm 볼펜 팁을 사용하여 Erichsen Test(413model)을 수행하고 최대 10N까지의 힘에 통과하면 Pass, 통과하지 못하면 Fail로 나타내었다.
시험예 2: 잔 스크래치에 대한 내스크래치성 측정
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 6에 따른 PVC 바닥재를 ISO 16094에 의거하여 Martindale Test로 측정하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구체적으로는, 패드를 부착하여 PVC 바닥재 15cm × 15cm 정사각형 시편을 샘플을 사용하고, 마틴데일 테스터(James Heal사)를 사용하여 회전 스핀들 상단에 4N의 추로 하중을 가하고 Scotch-Brite pad SB7440(3인치) 패드를 부착하여 사방으로 160회 왕복 운동하면서 스크래치 생성 정도를 육안으로 판단하였다.
참고로, 하기 표 3에 나타낸 스크래치 형태로부터 B1, B2에 해당할 경우 Pass로 기재하였고, B3 내지 B5의 경우에는 Fail로 나타내었다.
Figure 112020115320705-pat00001
시험예 3: 구조 밸런스 평가
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 6에 따른 PVC 바닥재를 ISO 23999에 의거하여 구조 뒤틀림(Curling)을 측정하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구체적으로는, PVC 바닥재 샘플을 80℃에서 6hr 방치한 후 -5℃에서 6hr 방치한 다음 이후 1~24시간 상온 상태로 재치한 후 샘플 모서리가 바닥으로부터 뜨는 거리를 마이크로미터로 측정하였다. +0.5 내지 -1.0mm 범위 내이면 Pass, 해당 범위를 벗어나면 Fail로 나타내었다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
굵은 스크래치 Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Fail Pass
잔 스크래치 Pass Pass Pass Fail Fail Fail Pass Pass Pass
구조 밸런스 Pass Pass Pass Pass Pass Pass Fail Pass Fail
상기 표 4에서 보듯이, 투명층으로서 특정 유리전이온도를 갖는 폴리염화비닐 수지층을 적정 두께비의 이중층으로 형성하고 비드 함유 광경화층에도 평균 입경이 상이한 2종의 비드를 포함하는 실시예 1 내지 3의 PVC 바닥재에서는 생활 스크래치에 대한 내스크래치성이 모두 우수하고 구조 밸런스 또한 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
반면, 표면보호층을 구성하는 광경화층에 비드를 전혀 포함하지 않은 비교예 1과, 표면보호층을 구성하는 광경화층에 평균 입경이 상이한 2종 비드 대신 작은 입경 범위를 갖는 비드를 과량 포함시킨 비교예 2, 큰 입경 범위를 갖는 비드를 과량 포함시킨 비교예 3에서는 각각 잔 스크래치에 대한 내스크래치성이 개선되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 바닥재 필름을 구성하는 이중층 중 하부층을 포함하지 않은 비교예 4에서는 구조 밸런스를 만족하지 못하고 컬링이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 바닥재 필름을 구성하는 이중층 중 상부층을 포함하지 않는 비교예 5에서는 굵은 스크래치에 대한 내스크래치성이 개선되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 바닥재 필름을 구성하는 이중층인 상부층과 하부층을 부적절한 두께비로 사용한 비교예 6에서는 구조 밸런스를 만족하지 못하고 컬링이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 바닥재 필름을 특정 두께의 이중층으로 구성하면서 표면 보호층으로 평균 입경이 상이한 2종 이상의 비드를 포함하는 광경화층을 적용할 경우 굵은 스크래치와 잔 스크래치를 비롯한 생활 스크래치에 대한 내스크래치성이 모두 개선될 뿐 아니라 구조 밸런스 또한 적절하게 제공하는 것을 알 수 있다.
<추가 시험예 1>
상기 실시예 1에서 사용한 상부층(72)을 유리전이온도가 37℃인 상부층으로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예1 과 동일한 공정을 반복하였다.
결과 굵은 스크래치에 대한 내스크래치성이 부족한 것을 확인하였으며, 이로부터 이중층을 구성하는 상부층과 하부층은 유리전이온도 차이가 적절한 범위를 만족하여야 함을 추가로 확인할 수 있었다.
<추가 시험예 2>
상기 실시예 1에서 사용한 하부층(71)을 유리전이온도가 50℃인 하부층으로 대체한 것을 제외하고는 상기 실시예1 과 동일한 공정을 반복하였다.
결과 구조 밸런스를 유지하지 못한 것을 확인하였으며, 이로부터 이중층을 구성하는 상부층과 하부층은 유리전이온도 차이가 적절한 범위를 만족하여야 함을 추가로 확인할 수 있었다.
결론적으로, 본 발명에 개시된 층 두께와 유리전이온도가 적정 범위 내를 만족하는 투명 이중층을 포함하여 개선된 내스크래치성을 확인할 수 있었으며, 나아가 표면보호용 광경화층에 평균 입경 범위가 상이한 비드를 포함시킬 경우 잔 스크래치까지 개선된 내스크래치성을 제공하여 바닥재로서 적합함을 확인할 수 있었다.
1: PVC 바닥재 10: 밸런스층
30: 베이스층 50: 인쇄층
70: 투명층 71: 하부층
72: 상부층 90: 표면보호층(비드 함유 UV층)
S: 기재

Claims (15)

  1. 하부에서 상부로, 밸런스층, 베이스층, 인쇄층, 투명층 및 표면보호층을 포함하고, 상기 투명층은 폴리염화비닐 수지를 포함하는 이중층으로 구성되되,
    상기 이중층을 구성하는 상부층은 0.07 내지 0.13mm의 층 두께를 가지고,
    상기 이중층을 구성하는 하부층은 0.37 내지 0.45mm의 층 두께를 가지며,
    상기 상부층의 유리전이온도는 40 내지 63℃이며,
    상기 하부층의 유리전이온도는 23 내지 30℃인 PVC 바닥재로서,
    상기 표면보호층은 (메트)아크릴레이트 관능기가 6 내지 9의 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 평균 입경이 3 내지 8um인 알루미나, 평균 입경이 9 내지 40 um인 알루미나 비드, 및 광경화제를 포함하는 조성물로 광경화시켜 수득되며,
    상기 PVC 바닥재는 80℃에서 6hr 방치한 후에도 평탄화된 구조를 유지하고, 규격 ISO23999로 측정한 고온(80℃,6hr) 및 저온(-5℃,6hr) 조건에서 구조 뒤틀림이 +0.5 ~ -1.0 mm의 구조적인 밸런스를 가지는 것을 특징으로 하는 PVC 바닥재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부층은 폴리염화비닐 수지 100 중량부에 대해 가소제는 3 내지 20 중량부로 포함되는 것인 PVC 바닥재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부층은 폴리염화비닐 수지 100 중량부에 대해 가소제 25 내지 40 중량부로 포함되는 것인 PVC 바닥재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부층과 상기 상부층은 1: 0.3 이하의 두께 비율로 형성되는 것인 PVC 바닥재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하부층과 상기 상부층은 1: 0.05~0.24의 두께 비율로 형성되는 것인 PVC 바닥재.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명층은 0.44 내지 0.58mm의 두께로 형성되는 것인 PVC 바닥재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부층의 유리전이온도를 Tu라 하고 상기 하부층의 유리전이온도를 Td라 할 때, Tu와 Td의 차(Tu-Td)가 10 내지 30℃인 것인 PVC 바닥재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부층의 유리전이온도를 Tu라 하고 상기 하부층의 유리전이온도를 Td라 할 때, Tu와 Td의 차(Tu-Td)가 15 내지 30℃인 것인 PVC 바닥재.
  10. 삭제
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  15. 제1항에 있어서,
    상기 PVC 바닥재는 Erichsen Test에 의거한 측정값이 10N 이상이고, Martindale Test에 의거한 측정값이 Type B-1인 것인 PVC 바닥재.
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