KR20030029043A - 내마모성 라미네이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 내마모성 라미네이트는 기판 및 그 기판의 상부측 위에 적층된 내구성의 내마모 상층 어셈블리를 포함한다. 상기 상층 어셈블리는 내마모 상부층과 그 밑에 배치되는 모양층을 포함하며, 상기 상층과 상기 모양층은 제1 수지로 함침된 제1 종이 시트를 함께 포함한다. 상층 어셈블리는 모양층 밑에 배치되는 코어층을 추가로 포함한다. 코어층은 제2 수지로 함침된 제2 및 제3 종이 시트를 포함한다. 코어층의 제2 종이 시트와 및 제3 종이 시트 사이에는 제4 종이 시트가 삽입된다. 제4 종이 시트는 제1 수지로 함침되고, 그 결과 제4 종이 시트는 환경적 요인의 영향 하에 상기 층들의 팽창 및 수축을 균등하게 하기 위한 밸런스 시트로서 기능한다.

Description

내마모성 라미네이트 {ABRASION RESISTANT LAMINATE}
내마모성 입자는 라미네이트의 내마모성을 높이기 위해 오버레이층(overlay layer) 또는 장식 시트(decor sheet) 표면 또는 내부에 적용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 입자들을 적용하기 위한 기술의 예로는 레인(Lane)에 허여된 미국특허 제3,798,111호, 메타(Mehta)에 허여된 미국특허 제5,141,799호 및 Ungar르(Ungar)에 허여된 미국특허 제4,713,138호 등이 있다.
바닥 및 카운터 상부를 피복하기 위해 폴리머 기판, 특히 폴리비닐클로라이드를 사용하는 것도 잘 알려져 있다. 그러나, 이러한 형태의 피복재에는 제품의 내구성 및 표면 마모 특성 뿐 아니라 그들의 제한된 심미감을 포함하는 많은 문제들이 있었다. 특히 백화점, 오피스 빌딩 및 대형 종합상가와 같이 사람들의 왕래가 빈번한 곳에서 이들 피복재의 내구성을 증가시키기 위한 노력으로 많은 소비자들이 화강암 및 대리석과 같은 석재를 사용하는 것에 의존했다. 이러한 형태의 재료들은 내구성이 뛰어난 반면 일반 소비자들에게는 가격면에서 지나치게 고가이다.
내마모성(abrasion resistant) 또는 내마멸성(wear-resistant) 상층 라미네이트를 갖는 내마모성 바닥재의 예는 현재 PERGO(R)라는 상표명으로 스웨덴의 페르스토르프 플로어링 에이비(Perstorp Flooring AB)사에 의해 제조되고 있다. PERGO(R)브랜드는 강도와 내구성을 제공하는 표면층, 디자인을 갖고 있는 모양층(decorative layer) 및 강도, 안정성 및 내열성을 제공하는 베이스층(base layer), 즉 기재층을 포함한다. 표면층은 셀룰로오즈지(cellulose paper)와 조합된 경화 멜라민 수지로 이루어져 있으며, 층 내에 또는 층 표면에 경질의 내마모성 입자를 포함하고 있다. 모양층은 종이 또는 멜라민 수지로 이루어져 있다. PERGO(R)제품에서는 목제품에 기초한 베이스, 즉 기재층에 표면층과 모양층이 적층되어야 한다. 이러한 목재계(wood-based) 기판은 일반적으로 입자 보드(particle board)이지만 중간 밀도의 섬유 보드 또는 하드 보드를 포함할 수도 있다. 이러한 목재계 기판의 강도 및 내수성은 바닥재가 사용되는 환경, 예를 들면 일반가정용, 대가족/보통 상업용 또는 일반 상업용 여부를 기준으로 선택된다.
PERGO(R)제품에서의 목재계 기판 및 다른 유사한 형태의 라미네이트를 사용하는 것은 많은 단점을 수반하는데, 그중 가장 중요한 것은 목재계 기판에 어느 정도 방수성을 제공하고 제한된 양의 습기에만 제품이 노출될 것이라는 것을 보장하기 위해서는 부가적 단계를 실행해야 하는 점이다. 이 제품을 설치할 때에는 물이 목재계 기판으로 침투하는 것을 방지하기 위하여 충분한 접착제가 판자들(planks) 사이에 사용되도록 주의를 기울여야 한다. 이 라미네이트의 또 다른 단점은 이들이 목재계 기판을 갖기 때문에 환경 조건에 민감하고 종종 팽창 및 수축한다는 것이다. 따라서, 이들은 바닥과 같은 표면에 직접 접착될 수 없고 "떠 있는(floating)" 형태로 설치되어야 한다. "떠 있는" 바닥을 설치하기 위해서는 설치 중 및 설치 완료 후 서로에 대하여 판자의 이동을 최소화하기 위해 제품의 모서리를 따라 특수한 텅(tongue) 및 홈을 제공할 필요가 있다. 이들 모서리를 따라 접착제를 도포하여 바닥의 제위치에 바닥 판자를 고정시킨다. 목재계 기판 바닥재의 또 다른 단점은 그들을 설치할 때 일반적으로 충격완화(cushioning) 특성을 제공하고 바닥에 충격을 가할시 소음을 감소시키기 위하여 폴리에틸렌 재질의 필름 기포 차폐층(barrier layer) 및 폴리에틸렌 재질의 발포층(foam layer)의 배치가 필요한 점이다. 이러한 형태의 바닥재 설치는 매우 복잡하고 종종 숙련된 전문가의 서비스가 필요하므로 많은 소비자가 감당할 수 없는 비용이 소요된다.
도 1(A) 내지 도 1(C)는 앞에서 기술한 바와 같이 현재 공지되어 있는 다양한 장식재의 단면도이다. 도 1(A)에 도시된 제품은 염화비닐 시트(1)를 포함한다. 이 시트는 제한된 심미감을 가지며 스크래칭(scratching), 스커핑(scuffing) 및/또는 찢어짐(tearing)에 대하여 내마모성이 극히 적다. 도 1(B)에 도시된 제품은 투명한 염화비닐 상부층(2), 염화비닐 장식 시트(3) 및 염화비닐 베이스 시트(1)로 이루어진 라미네이트를 포함한다. 도 1(B)의 제품은 보다 넓은 범위의 심미적 옵션을 제공하지만, 상부의 투명한 염화비닐 시트(2)는 이 장식 시트에 대한 보호가 거의 없으며 종종 스크래치, 스커프 및/또는 오염된다. 도 1(C)는 마블 칩(marble chip)층(4)을 도시한 것이다. 이 제품은 우수한 내구성을 갖지만 매우 고가여서일반 소비자들이 구입하기 힘들다.
본 발명은 바닥, 카운터 상부, 상점 설치물 등의 피복재(covering)로 사용되는 내마모성 라미네이트에 관한 것이다.
도 1(A) 내지 도 1(C)는 종래기술에 공지되고 상업적으로 입수가능한 다양한 장식 제품의 단면도를 도시한 것이다.
도 2는 내마모성 라미네이트의 분해 단면도이다.
도 3은 내마모성 라미네이트의 분해 단면도이다.
도 4(A)는 도 2의 라미네이트를 제조하기 위한 기술의 블록도이다.
도 4(B)는 도 3의 라미네이트를 제조하기 위한 기술의 블록도이다.
도 5는 도 4(B)의 기술에서 진행되는 단계를 예시하는 개념도이다.
도 6은 다른 내마모성 라미네이트의 분해 단면도이다.
본 발명은 베이스층에 적층된 내마모성의 내구성 다층 표면 조립체를 갖는 내마모성 라미네이트를 제공한다. 상기 베이스층은 폴리머 기판으로 형성되는 것이 바람직하다. 내마모성 라미네이트는 심미적으로 만족스럽고, 흡음성이며, 내구성을 갖고, 내마모성이며, 내수성/방수성이고, 내오염성이며, 저렴하게 제조할 수 있고 설치가 쉽다. 라미네이트는 또한 가요성이며 감소된 컬(curl)과 왜곡(warp)을 갖는다. 본 발명의 내마모성 라미네이트는 특히 바닥재의 제조용으로 유용하지만, 카운터 상부, 테이블 상부, 상점 설치물, 벽 피복재와 같이 위에 언급한 특성 중 어느 하나 또는 모두를 구비한 제품이 소망되는 곳에는 어디든지 유용할 수 있다.
본 발명의 내마모성 제품은 내마모 상부층(upper layer), 모양층 및 코어층을 포함하는 내구성의 내마모 상층 어셈블리(top layer assembly)를 포함한다. 내마모 상부층은 그 표면 상에, 또는 시트 자체에 분산된 내마모성 입자를 갖는 별도의 오버레이층일 수 있다. 이와는 달리, 내마모 상부층은 모양층 상에 연마재를 직접 코팅하거나 장식 시트에 연마재를 분산시킴으로써 형성될 수 있다. 오버레이층 또는 장식 시트에 연마재를 분산시키는 기술은 오버레이층 또는 장식 시트의 제지(papermaking) 단계 중에 발생된다. 내마모성 입자를 적용하기 위해서 공지의 기술을 사용할 수 있다.
코어층은 조립체를 강화시키는 물질로 이루어진 최소한 하나, 바람직하게는둘 이상의 층을 포함할 수 있다. 이 코어층은 일반적으로 페놀 수지와 같은 수지가 함침된 크래프트지 시트와 같은 종이 시트를 포함할 수 있다. 또한, 코어층은 유리섬유, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 나일론, 탄소섬유 또는 공지된 다른 내수성 물질로 이루어진 하나 이상의 추가층을 포함할 수 있다. 추가층은 또한 직포 또는 부직 시트로 이루어질 수 있는데 이들 시트는 페놀 수지와 같은 수지로 함침될 수도 있고 함침되지 않을 수도 있다. 상기한 추가층의 사용은 라미네이트의 팽창과 수축 차이를 감소시킴으로써 치수 안정성 및 가요성을 제공할 뿐만 아니라 개선된 내충격성 및 펑크에 견디는 특성을 제공한다.
이미 공지된 라미네이트는 일반적으로 시트의 약 35-40 중량%인 양의 수지, 통상 멜라민 수지로 모양층을 함침시키는 것이 필요하다. 본 발명에서는 이러한 함침 수지의 바람직한 양은 시트의 0 내지 40 중량%이고, 시트의 30 중량% 이하의 양이 바람직하다. 장식 시트에서 적은 양의 수지를 사용하거나 전혀 사용하지 않으면 감소된 컬, 감소된 수축, 보다 큰 가요성과 강도, 보다 적은 취성(brittleness) 및 그에 따라 보다 적은 크랙킹을 갖는 더욱 안정된 라미네이트 부분을 제공한다.
내마모성 라미네이트를 위한 베이스층의 형성에는 폴리머 기판이 선호된다. 이 폴리머 베이스층은 내수성 접착제로 상층 어셈블리의 바닥면(또는 코어층 바닥측)에 접착된다.
얇은 밸런스층은 일반적으로 폴리머 기판의 바닥면 상에 적층되어 제품의 균형, 감소된 컬링 및/또는 감소된 왜곡을 제공하며, 제품이 바닥면과 일치하는 데도움을 주고 흡음 특성을 향상시킨다.
내마모 상층 어셈블리는 두 가지 상이한 기술로 폴리머 기판에 부착될 수 있다. 이 기술 중 첫째는 내마모 상층 어셈블리의 층들을 겹쳐 쌓고 이 조립체에 열과 고압을 가하여 층들을 서로 경화 및 적층시킴으로써 고압 라미네이트를 형성하는 것이다. 이어서 이 고압 라미네이트를 내수성 접착제로 폴리머 기판에 접착시킨다.
이러한 제품을 형성하는 다른 기술은 저압 방법을 이용하는 것이다. 저압 방법은 두 가지 상이한 기술에 따라 수행될 수 있다. 그 기술 중 첫째는 내마모 상층 어셈블리, 내수성 접착제 및 베이스층을 형성하는 모든 층을 겹쳐 쌓고 이 스택(stack)에 열과 낮은 압력을 가하여 상기 층들을 경화시켜 1단계 공정으로 층들을 함께 적층시키는 것을 요구한다. 두번째 기술은 먼저 가열 및 저압 하에서 내마모 상층 어셈블리를 적층하고, 이어서 이 라미네이트를 내수성 접착제로 베이스층에 접착하는 것을 요구한다.
또한 본 발명에 따라, 내마모성 라미네이트는 기판 및 그 기판의 최상측 위에 적층된 내구성의 내마모 상층 어셈블리를 포함한다. 상층 어셈블리는 내마모 상부층 및 밑에 배치된 모양층을 포함하고, 이 두 층은 제1 수지로 함침된 제1 종이 시트를 포함한다. 상층 어셈블리는 또한 상기 모양층 밑에 배치된 코어층을 포함한다. 코어층은 제2 수지로 함침된 제2 및 제3 종이 시트를 포함한다. 상기 코어층의 제2 및 제3 종이 시트 사이에는 제4 종이 시트가 삽입된다. 제4 종이 시트는 제1 수지로 함침되며, 그 결과 제4 종이 시트는 환경적 요인의 영향 하에 상기층들의 팽창 및 수축을 균등하게 하는 밸런스 시트로서의 기능을 제공한다.
도 2는 내마모성 라미네이트의 분해 단면도이다. 이 라미네이트는 내구성의 내마모 상층 어셈블리(5), 접착층(9) 및 베이스층(10)을 포함한다. 내마모 상층 어셈블리(5)는 내마모 상부층 또는 오버레이층(6), 모양층(7) 및 코어층(8)을 포함한다. 베이스층(10)은 접착층(9)을 거쳐 내마모 상층 어셈블리에 접착된다. 이 베이스층(10)은 폴리비닐클로라이드와 같은 폴리머 기판을 포함한다. 폴리머 기판의 하부면에는 밸런스층(11)이 접착되어 라미네이트의 컬링을 감소 또는 조절하고 라미네이트에 추가의 충격완화성을 제공할 수 있다.
도 3 및 도 4(B)는 내마모성 최상층이 가열 및 압력 하에 적층되어 베이스 기판에 적용되기 전에 라미네이트(12)를 형성하는 실시예를 도시한 것이다. 이 라미네이트(12)는 도 2를 참고로 설명된 내마모 상층 어셈블리(5)와 동일한 층, 구체적으로는 내마모 상부층(6), 모양층(7) 및 코어층(8)을 포함한다. 이 라미네이트는 이어서 베이스층(10)에 적층된다.
이 라미네이트(12)는 이하에 상세히 기술되는 바와 같이 고압법 또는 저압법에 따라 제조될 수 있다. 밸런스층(11)은 폴리머 기판의 바닥면에 접착되어 라미네이트의 컬링을 감소 또는 조절하고 제품에 추가의 충격완화성을 제공할 수 있다.
내마모 상층 어셈블리는 두 가지 상이한 기술 중 하나로 폴리머 기판에 적용되는 것이 바람직하다. 이 기술 중 첫째는 내마모 상층 어셈블리의 층들을 겹쳐 쌓고 이 조립체에 고압 하에 가열하여 층들을 서로 경화 및 적층시킴으로써 고압 라미네이트를 형성하는 것이다. 고압 라미네이트는 일반적으로 750 psi 이상의 압력과 약 250℉ 이상의 온도에서 제조되는 라미네이트이다. 이 고압 라미네이트는 이어서 내수성 접착제를 사용하여 폴리머 기판에 접착된다. 이 기술에 대한 단계들을 도 4(B)에 예시한다.
본 발명의 제품을 형성하는 두번째 기술은 저압 방법을 사용하는 것이다. 저압 방법은 두 가지 상이한 형태로 수행될 수 있다. 그 형태의 첫번째는 내마모 상층 어셈블리, 내수성 접착제층 및 폴리머 기판 베이스층을 형성하는 층 모두를 겹쳐 쌓고 그 스택에 열과 낮은 압력을 가하여 상기 층들을 경화시키고 단일 단계로 층들을 함께 적층시키는 것이 요구된다. 이에 대한 단계를 도 4(A)에 예시한다.
저압 방법을 수행하기 위한 두번째 기술은 먼저 저압 하에 가열하여 내마모상층 어셈블리의 층들을 적층하고 이어서 이 적층체를 내수성 접착제로 폴리머 기판 베이스층에 접착하는 것이 요구된다. 이에 대한 단계를 도 4(B)에 예시한다. 저압 라미네이트는 정적 프레스(static press)에서 회분식으로 또는 이중 벨트 프레스에서 연속적으로 성형될 수 있다. 저압 라미네이트는 일반적으로 300 psi에서 약 325-375℉로 열을 가함으로써 형성되는 라미네이트이다. 도 5는 도 4(B) 실시예에 대응하는 라미네이트를 형성하는 예시적 방법을 도시하는 것으로, 내마모 상층 어셈블리의 층들이 먼저 고압 또는 저압 라미네이트(18)를 형성하기 위한 조건 하에서 적층되고, 후속하여 이 고압 또는 저압 라미네이트가 폴리머 베이스층(16)에 적층된다. 엘리먼트(element)(14)는 폴리머 베이스층(16)을 한 쌍의 접착제 롤러(15)의 닙(nip)으로 공급함으로써 폴리머 베이스층(16)에 접착제를 연속적으로 도포하는 것을 나타낸다. 엘리먼트(17)는 고압 또는 저압 라미네이트(18)의 제공을 도시한 것이고, 엘리먼트(19)는 이 라미네이트와 접착제 코팅된 폴리머 베이스층(16)을 그 사이에 있는 코어층(23) 및 베이스층(16) 아래에 배치되는 밸런스층(20)과 함께 겹쳐 쌓는 단계를 나타낸다. 다음에, 이 스택은 평판 프레스(21)에 놓이고 평판(22)을 통해 열과 압력이 가해진다. 엘리먼트(24)는 적층된 제품(29)를 라우터(router)로 공급하여 스트립(25)를 형성하는 것을 나타낸다. 이들 스트립은 이어서 엘리먼트(26)에서 타일(tile)(27) 형태로 절단된다. 제품은 엘리먼트(28)에 제시된 바와 같이 포장 및 선적 장소로 운반되어 포장된다.
내마모층 또는 오버레이층(6)은 그 표면 상에 코팅되거나 내부에 분산된 내마모성 입자를 가질 수 있다. 또한, 도 2는 내마모성 상부층을 개별적인 오버레이시트로서 도시하고 있지만, 내마모성 상부층은 장식 시트(7)에 직접 연마재를 코팅하거나 연마재를 장식 시트(7) 내부에 분산시킴으로써 형성될 수 있다. 연마재를 오버레이 시트 또는 장식 시트에 분산시키는 기술은 오버레이 시트 또는 장식 시트의 제지 단계중에 발생한다. 오버레이 시트 및/또는 장식 시트 상에 또는 내부에 내마모성 입자를 적용하기 위한 기술의 예는 상기한 Lane, Mehta 및 Ungar의 특허에 기술되어 있으며 이하에 상세히 언급한다.
Lane에게 허여된 미국특허 제3,798,111호는 그 제조 과정중에 베이스 종이로 이루어진 상부층 내부 및/또는 근처에 작은 미네랄 입자를 도입하는 것을 기술하고 있다. 따라서, 내마모성 입자는 베이스층이 아직도 습윤상태로 성형 와이어 상에 지지된 후에 도입된다. 그 제조 후 이 종이는 인쇄 및 함침되고 오버레이를 이용할 필요없이 인쇄 시트로서 적층 조작에 사용될 수 있다.
Mehta에게 허여된 미국특허 제5,141,799호는 오버레이 또는 장식 시트 중 어느 한 쪽이 내마모성 입자를 함유할 수 있는 내연마 오버레이 시트 및 장식 시트를 제시한다. Mehta의 특허는 세 가지의 개별적인 기술로 내마모성 오버레이 시트를 형성하는 것을 제시한다. 첫번째 기술은 내연마 응집물과 종이 공급체를 혼합하는 것이다. 두번째 기술은 제지기의 2차 헤드박스(headbox)를 통하여 종이의 습윤 웨브(web) 표면에 수성 슬러리 형태로 무정형 실리카를 균일하게 첨가하는 것이다. 세번째 공정은 종래의 수단으로 다져진 셀룰로오즈 펄프를 제조하고, 이어서 제조된 펄프를, 종래 방식으로 펄프가 종이 시트 형태로 전환되는 제지기로 이송하는 것이다. 종이의 습윤 웨브 형태로 있는 동안, 요구량의 내마모성 연마 응집물은제지기의 제2 헤드박스로부터 수성 슬러리의 형태로 이 습윤 웨브 표면 상에 가해진다. 그 결과 얻어지는 내마모성 입자를 함유하는 습윤 시트는 습윤 프레싱(wet pressing)되고 이에 의해 시트에 또는 그 내부에 내마모성 입자의 접착이 촉진된다.
Mehta의 특허는 또한 모양층 자체가 내마모성 입자를 포함함으로써 별도의 오버레이층의 필요성을 배제할 수 있음을 기술한다. 입자들은 인쇄된 모양층을 위한 베이스층을 제공함으로써 모양층에 적용된다. 이 베이스층은 통상적인 제지기의 와이어 상에 형성된다. 제지기의 성형 와이어에 의해 운반되는 동안, 상기 성형된 습윤 베이층에 내연마 응집물을 포함하는 상부층이 추가된다. 이 상부층은 섬유를 포함할 수도 있다. 일반적으로 베이스층은 잘 성형되어야 하지만, 상부층의 적용 전에 상부층 성분이 부분적으로 베이스층과 혼합되어 결합할 수 있도록 지나치게 수분이 제거되지 않아야 한다.
Ungar에게 허여된 미국특허 제4,713,138호는 다층의 내마모성 상부층 라미네이트를 제시한다. 이 특허는 액체 함침 수지 및 미소결정성(microcrystalline) 셀룰로오즈와 알루미나와 같은 내마모성 미네랄 입자로 이루어진 내마모성 조성물의 혼합물을 사용하여 라미네이트 장식 시트를 동시에 함침 및 코팅하는 것을 기술하고 있다. 이 혼합물은 내마모성 조성물과 소량의 수지로 이루어진 층을 상부에 남기는 액체 수지를 흡수하는 장식 시트의 상부면 상에 부착된다. 이 층은 라미네이트의 상부 내연마층을 형성한다. 건조 후, 모양층은 고압 및 저압 장식 라미네이트의 제조에 바로 사용할 수 있다.
내마모층(6)은 최종 제품이 실색(solid color) 라미네이트인지 인쇄된 라미네이트인지에 따라 공지의 다양한 기술로 형성될 수 있다. 실색 라미네이트의 내마모성 층은 세 가지 기술로 형성될 수 있다. 첫째 기술은 제지기의 성형 와이어 상에 착색된 펄프를 위치시켜 제1층을 형성하고 여기에 연마재를 포함하는 비착색된 펄프로 이루어진 제2층을 부착하는 것이다. 두번째 기술은 착색된 모양층 상에 위치될 수 있고 상기한 Lane 또는 Mehta 특허에 기술된 바와 같은 공지 기술로 제조되는 연마제 코팅된 오버레이층을 사용하는 것이다. 세번째 기술은 멜라민 포화된 착색 종이를 제공하고 이 종이를 경화시키기 위해 오븐에 넣기 전에 연마재를 포함시키는 것이다.
최종 제품이 그 상부에 디자인을 갖는 인쇄된 라미네이트일 경우, 내마모층은 두 가지 공지의 기술로 형성될 수 없다. 첫째는 공지의 기술로 제조된 별도의 오버레이층을 이용하는 것이다. 두번째는 수지 함침된 인쇄지 상에 이것을 건조하기 전에 직접 연마재를 코팅하는 것이다.
내마모층(6)으로서 오버레이층을 사용할 때는 실색 제품이든지 또는 인쇄된 제품이든지간에, 이 오버레이층은 알파 셀루로오즈 또는 종이시트를 멜라민, 폴리에스터 또는 디알릴프탈레이트와 같은 열경화성 수지로 함침시키고 시이트 상에 또는 그 내부에 알루미나, 실리카 또는 이들의 혼합물과 같은 내마모성 입자를 도포함으로써 제조되는 투명 시트를 포함할 수 있다. 임의의 공지된 내마모성 입자, 바람직하게는 모 경도(moh hardness)가 6 이상인 내마모성 입자를 사용할 수 있다. 이 층은 모양층(7)을 보호하고 오염, 스크래칭 및 화학약품에 견디는 표면을 제공한다.
내마모성 입자를 함유하는 오버레이층 또는 코팅 종이층은 입자측이 위를 향하도록 프레스될 경우에는 상부층의 원하는 내연마 특성에 거의 영향을 미치지 않고 프레싱 플레이트를 보호하기 위해 연마 입자층의 상부에 알파 셀룰로오즈 등과 같은 낮은 기본 중량의 표면을 사용할 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다.
모양층(7)은 수지로 처리되거나 처리되지 않은 인쇄지 또는 착색지이다. 멜라민, 폴리에스터 또는 디알릴프탈레이트도 이 처리에 사용될 수 있다. 모양층이 수지 함침된 경우에는 소량의 수지가 사용되어야 한다. 사용되는 수지의 양은 종이 중량당 약 0% 내지 약 40%, 바람직하게는 약 30% 이하의 범위이다. 기존의 제품은 일반적으로 사용되는 종이 중량당 약 35-40%의 수지가 요구되는 것으로 알려져 있지만 본 발명에서는 이 양이 감소되거나 모두 배제되어 제품의 컬링을 방지하고, 크래킹을 감소시키며 가용성을 향상시킨다.
코어층(8)은 페놀, 멜라민 또는 이들의 혼합물과 같은 열경화성 수지로 처리된 하나 이상의 비장식(non-decorative) 종이의 층으로 형성될 수 있다. 이 코어층은 조립체에 대한 보강을 제공한다. 또한, 코어층은 폴리머 베이스 기재층의 표면 결함이 압착(compression) 시에 내마모성 상부층의 표면으로 이동되는 것을 방지한다. 이 코어층은 상기한 종이 시트를 포함하는데, 이 시트는 통상 크래프트지라 지칭되며 일반적으로 페놀수지로 함침되어 있다. 이 코어층은 유리섬유, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 나일론, 탄소섬유 또는 임의의 공지된 내수성 재료로 형성된 하나 이상의 추가층을 포함할 수 있다. 이 추가층은 편직 시트 또는 부직 시트이며 이 시트들은 페놀과 같은 수지로 함침되거나 함침되지 않을 수 있다. 상기 추가층의 사용은 라미네이트의 팽창 및 수축의 차이를 감소시켜 치수 안정성 및 가요성을 제공할 뿐 아니라 개선된 내충격성 및 펑크에 견디는 특성을 제공한다. 코어층(8)에 대한 바람직한 배열은 수지 함침된 종이로 이루어진 두개의 시트를 제공하고 이 종이층들 사이에 상기한 추가층 중 하나를 삽입시키는 것이다. 추가층은 초기에 수지로 함침되거나 함침되지 않을 수 있다. 라미네이트를 프레스하는 동안 종이 시트의 수지는 이 추가층으로 이동한다. 바람직한 추가층은 약 25-60g/m2의 기본 중량을 갖는 유리섬유층을 포함한다.
상기한 바와 같이 기존의 라미네이트에서는 장식 시트를 시트의 약 35-40%인 양의 멜라민 수지와 같은 수지로 함침시키는 것이 요구된다. 본 발명에 사용되는 함침 수지의 양은 시트 중량 당 0% 내지 약 40%, 바람직하게는 약 30% 이내의 범위이다. 장식 시트에 멜라민 수지를 사용하지 않거나 소량 사용하면 감소된 컬링, 보다 큰 가요성, 보다 큰 강도 및 보다 적은 크래킹을 갖는 더욱 안정된 라미네이트 부분을 제공한다.
폴리머 기판은 내연마 라미네이트용 베이스층을 형성하는 데 선호된다. 이 폴리머 베이스층은 내수성 접착제에 의해 상층 어셈블리의 바닥면(또는 코어층 바닥측)에 접착된다. 폴리머 기재층은 50-100, 바람직하게는 약 85의 쇼어 A 경도(Shore A hardness)를 갖는다. 이 기판은 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 천연 및 합성고무, 폴리올레핀, 및 폴리에스터 엘라스토머 또는 본 발명 제품을 위한 원하는 특성을 나타내는 임의의 다른 공지된 재료와 같은 다양한 물질로 형성될 수 있으며, 이 기판은 또한 가요성이며 방수성이다. 기판을 형성하기 위한 바람직한 물질은 재사용 폴리비닐클로라이드 스크랩(scrap) 물질과 같은 재사용 스크랩 물질이며, 이는 재사용 스크랩 물질의 사용이 경제적 잇점을 가지기 때문이다. 기판용으로 재사용 스크랩 물질을 사용할 때는 기판의 바닥면에 밸런스층을 적층하는 것이 바람직하다. 밸런스층은 하기에 상세히 기술된다. 기판은 또한 당업자에게 알려져 있는 카본블랙, 탈크, 클레이, 실리케이트, 다른 미네랄 등과 같은 충전제, 첨가제 및 개질제를 포함할 수 있다.
얇은 밸런스층은 일반적으로 폴리머 기판의 바닥면에 적층되어 밸런스를 제공하고, 제품의 컬링 및/또는 왜곡을 감소시키며, 연질 쿠션을 제공한다. 이 밸런스층은 페놀 수지, 멜라민 수지 및/또는 아크릴 수지로 처리된 종이; 폴리비닐클로라이드 수지로 처리된 유리섬유; 부직포; 연질 폴리비닐클로라이드층; 또는 버진(virgin) 폴리비닐클로라이드층일 수 있다. 버진 폴리비닐클로라이드가 재사용 비닐폴리머 기판을 사용할 때 컬링을 최소화하기에 가장 효과적인 것으로 보인다.
라미네이트의 컬링 또는 왜곡의 영향은 장식 시트를 사용하기 위해 사용되는 열가소성 수지의 양을 줄임으로써 감소될 수 있다.
사용된 방수성 접착제(9)는 네오프렌, 니트릴, 아크릴, 폴리에스터, 우레탄, 고무, 비닐 또는 임의의 다른 공지된 폴리머 또는 폴리머들의 조합으로 이루어질 수 있다. 방수성이고, 예를 들면, 베이스 기재층(10) 및 코어층(8)과 접촉하게 되는 층과 상용성을 갖는다면 임의의 접착제도 사용될 수 있다. 접착제(9)는 코어층(8)의 바닥면 또는 베이스 기재층(10)의 상부면에 코팅될 수 있다. 대안으로서, 접착제(9)는 선택적으로 폴리우레탄 또는 페놀성 필름 접착제와 같은 별도의 접착 필름일 수 있다.
도 6은 다른 내마모성 라미네이트의 개략도이다. 라미네이트는 내구성의 내마모 상층 어셈블리(5), 상층 어셈블리(5)를 기판(10)의 상측에 접합시키는 접착제층(9), 및 기판(10)의 바닥측에 있는 밸런스층(11)을 포함한다.
상기 층(6, 7, 9, 10, 11) 각각은 도 2 및 도 3에 예시한 라미네이트의 대응하는 층을 참고로 앞에서 설명한 임의의 적합한 구조 및 조성을 가질 수 있다. 따라서 도 6의 라미네이트는 내수성 상층(6) 및 밑에 배치되는 모양층(7)을 포함하고, 이 두 층은 함께 제1 수지로 함침된 제1 종이 시트를 포함한다. 그러나, 도 6의 코어층은 수지 함침된 종이인 4개의 시트(8A, 8B, 8C, 8D)를 포함한다. 네번째 시트(8D)와 앞의 두 시트(8A, 8B)는 제2 수지로 함침된다. 제2 수지는 제1 수지와 상이하다. 예를 들면, 제1 수지는 멜라민 수지인 것이 바람직하고, 제2 수지는 페놀 수지인 것이 바람직하다. 제1 수지와 제2 수지의 조성이 다름에 따라, 층(6, 7) 및 시트(8A, 8B, 8D)는 열과 습도와 같은 환경적 요인의 영향 하에서 팽창하고 수축하는 데에 상이한 경향을 갖는다. 따라서, 코어층에서 수지 함침된 종이의 제3 시트(8C)는 제2 수지가 아닌 제1 수지로 함침된다. 이로써 제3 시트(8C)는 환경적 요인의 영향 하에서 팽창하고 수축하는 데에 상층(6), 모양층(7) 및 코어층(8A-8D)이 가지는 경향을 균등하게 하기 위한 밸런스 시트로서 제공된다.
도 6에 제시된 라미네이트의 바람직한 특징은 앞에서 설명한 바와 같이 유리섬유, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 나일론, 탄소 충전제 등으로 형성되는 추가적 보강층을 생략한 점이다. 밸런스 시트(8C)는 추가 재료를 필요로 하지 않고 그러한 추가층의 기능을 수행한다. 도 6에 제시된 라미네이트의 또 다른 바람직한 특징은 코어층의 최하 시트(8D), 즉 상층 어셈블리(5)의 하부 면을 정의하는 시트(8D) 위에 밸런스 시트(8C)기 배치되는 점이다. 상기 시트(8D)는 상층 어셈블리(5)를 기판(10) 상에 적층하기에 앞서 원하는 두께를 갖는 상층 어셈블리(5)를 제공하기 위해 그 바닥면을 모래 연마(sanding)할 수 있다. 이렇게 해서 최하 시트(8D)의 두께가 감소될 때 밸런스 시트(8C)의 두께가 유지되도록 밸런스 시트(8C)는 모래 연마된 표면으로부터 이격(離隔)된다.
실시예 1
장식 라미네이트와 폴리머 베이스를 조립하여 내연마층을 제조했다.
Ⅰ. 장식 라미네이트는 다음을 포함한다:
A) 미국 오하이오주 데이톤 소재 Mead Corporation에 의해 제조된 것과 같은 통상의 멜라민 포름알데히드 수지로 함침되고 오븐에서 B-단계화(staged)되어, 68-72%, 일반적으로는 69.2%의 수지 함량, 6-8%, 일반적으로는 7.5%의 휘발분 함량 및 8-25%, 일반적으로는 18%의 유동물(flow)을 제공하는, 알루미나 또는 실리카와 같은 경질 입자를 함유하는 30파운드/연(ream) 오버레이;
B) 함침되어 0-30%, 일반적으로는 20%로 B-단계화되고, 3-5%, 일반적으로는 4.5%의 휘발분 함량을 갖는 65파운드/연 목재 그레인이 인쇄된 포화 종이; 및
C) 수성 페놀 포름알데히드 수지로 함침되고 B-단계화되어 27-30%, 일반적으로는 29.2%의 수지 함량, 6-9%, 일반적으로는 7.8%의 휘발분 함량 및 2-5%, 일반적으로 3.1%의 유동물을 제공하는, 97파운드/연의 포화 크래프트지를 2매 포함하는 코어 팩(core pack). 크래프트 시트들 사이에는 중량이 일반적으로 25-60g/m2, 일반적으로는 35g/m2인 유리섬유와 같은 불포화 부직 매트가 배치된다.
이들 층들은 통상의 다중-개구 프레스(multi-opening press)에서 적층되는데 일반적으로 14 라미네이트와 8 플레이트를 함유하는 것으로, 고압 라미네이트(HPL)을 형성한다. 열과 압력은 1시간의 총 프레스 사이클 동안 약 1200 psi(81 bar)의 압력 하에서 약 297℉로 가해진다. 이어서 이 라미네이트를 트리밍하고 원하는 두께로 모래 연마한다.
Ⅱ. 폴리머 베이스는 하기 단계로 형성될 수 있다:
A) 폴리비닐클로라이드 스크랩, 색소, 첨가제 및 충전제를 균질해질 때까지 밴버리(Banbury) 믹서 및 2롤 밀에서 혼합하는 단계. 사용될 수 있는 이들 성분의 양과 형태의 예로는 100부의 폴리비닐클로라이드 스크랩; 3부의 카본블랙 색소; 2부의 화학 첨가제; 및 10부의 클레이 충전제를 포함한다.
B) 두께가 약 2.4㎜인 기판 시트를 제조하기 위해 상기 혼합물을 캘린더링하는 단계;
C) 상용화된 흑색 연질인 버진 폴리비닐클로라이드의 시트를 제공하는 단계;
D) 약 2.5㎜의 두께를 갖는 베이스 기판을 형성하기 위해 상기 시트를 기판시트에 접합하기에 충분한 온도에서 버진 폴리비닐클로라이드 시트를 고온 닙 롤링(nip rolling)하는 단계; 및
E) 상기 베이스 기판을 일련의 평탄 롤러에 주행시켜 평탄화하고 이어서 베이스 기판을 향후 사용을 위해 롤로 감는 단계.
Ⅲ. 고압 장식 라미네이트를 하기 단계로 폴리머 베이스에 접합한다:
A) 폴리비닐클로라이드 베이스와 라미네이트를 동일한 크기로 절단하는 단계;
B) 우레탄 접착제를 폴리머 베이스의 스크랩 폴리비닐클로라이드측에 코팅하는 단계. 대안으로서, 접착제를 장식 라미네이트의 코어측(또는 모래 연마된 쪽)에 도포할 수 있음; 및
C) 라미네이트의 모래 연마된 쪽을 접착제 상에 위치시키는 단계;
D) 접착제가 경화될 때까지 조립체를 약 266℉(130℃) 및 약 212 psi(14.4 bar)에서 다중-개구 프레스로 압착하는 단계.
Ⅳ. 이 시트를 최종적으로 타일 사이즈로 절단, 검사 및 포장한다.
본 실시예의 라미네이트는 NEMA TABER ABRASION LD3 3.13(1995)에 기초하여 10,000 사이클 이상인 내마모성을 갖는다. 이 내마모성은 상부에 추가의 내마모성 오버레이를 적용함으로써 증가될 수 있다.
실시예 2
I. 장식 라미네이트:
장식 라미네이트는 통상적인 이중 벨트 프레스를 사용하여 연속 라미네이트프레스에서 제조될 수 있다. 라미네이트는 오버레이층에 약 75% 및 코어에 약 37-38%의 양으로 약간 더 많은 수지 함량을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기술된 것과 동일한 성분을 포함한다. 종이와 다른 웨브 성분은 실시예 1에서와 같다. 이중 벨트 프레스는 약 350℉(117℃)의 온도에서 약 700 psi(48 bar)로 압력을 가하여 저압 라미네이트를 형성한다.
단계 Ⅱ, Ⅲ 및 Ⅳ, 베이스 형성, 접합 및 절단/검사 단계는 실시예 1과 동일하다. 이 실시예는 실시예 1의 라미네이트와 유사한 라미네이트를 제조한다.
실시예 3
Ⅰ. 장식 라미네이트:
중량이 35-60g/㎡인 보다 무거운 유리섬유 매트 및 크래프트지를 사용하여 약 0.7㎜의 두께를 갖는 최종 라미네이트를 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 성분으로 고압 라미네이트를 제조한다. 보다 두꺼운 층 및/또는 추가층을 사용함으로써 상업적인 바닥재와 같은 보다 험한 사용 구역용으로 바람직한 양호한 내충격성을 갖는 최종 라미네이트가 제조된다.
Ⅱ. 폴리머 베이스:
0.4㎜의 폴리비닐클로라이드 밸런스 시트를 갖는, 상업적인 3.0㎜ 열가소성 우레탄 베이스를 장식 라미네이트의 바닥에 접합시킨다.
Ⅲ. 접합:
페놀성 필름 접착제를 사용하고, 상기 층들을 260℉(130℃)의 고온 프레스에 위치시켜 장식 라미네이트를 폴리머 베이스에 접착시켰다.
Ⅳ. 절단 및 검사는 실시예 1에서와 동일하다.
실시예 4
I. 장식 라미네이트:
실시예 2의 연속 라미네이트를 사용한다.
Ⅱ. 폴리머 베이스:
실시예 3에 기술된 것과 동일한 폴리머 베이스를 사용한다.
Ⅲ. 접합:
실시예 3에 기술된 바와 동일한 필름 접착제 및 온도를 사용한다.
Ⅳ. 절단 및 검사는 선행 실시예와 동일하다.
모든 경우에서 특성, 성능 및 외관은 보다 두꺼운 라미네이트와 베이스를 사용할 때의 두께를 제외하고는 동일하다.
실시예 5
장식 라미네이트를 폴리머 베이스와 조립하여 내마모성 라미네이트 복합체를 만든다.
장식 라미네이트는 다음을 포함한다:
a. 알루미나 또는 실리카의 경질 입자를 함유하는 46#/연(74g/㎡) 오버레이. 그러한 제품은 Mead Paper사에 의해 제조된다. 오버레이는 통상적인 수성 멜라민 포름알데히드 수지로 포화되고 "B" 단계화 되어 70-75%의 수지 함량(72% RC), 6-7% 휘발분 함량(6.5%) 및 10% 이하의 유동물을 제공함;
b. 0-40%, 바람직하게는 35%의 수지 함량 및 5-6%, 바람직하게는 5.5%의 휘발분 함량을 가지도록 포화된 50-65#/연 모양층;
c. 수성 페놀 수지로 함침되고 B-단계화되어 27-30%, 일반적으로는 29%의 수지 함량, 6-9%, 일반적으로는 7.8%의 휘발분 함량 및 2-5%, 일반적으로는 3%의 유동물을 제공하는 코어층;
d. 수성 멜라민 포름알데히드 수지로 포화되어 50-65%, 바람직하게는 60%의 수지 함량 및 5-6%, 바람직하게는 5.5%의 휘발분을 제공하는 97# 크래프트지 1매로 추가 형성되는 코어층;
e. 멜라민 코어 시트는 페놀 함침된 97# 크래프트 중 최종 시트와 최종 시트의 바로 앞 시트 사이에 배치됨;
f. 라미네이트는 Min 특허에 기술된 바와 같이 일반 목적의 사이클로 프레스되고 소정의 두께로 모래 연마됨.
g. 기타 단계는 모두 동일함.
20-95% RH로부터 사이클 처리될 때 복합체는 콘크리트 또는 통상의 서브플로어에 대한 표준 접착제로 고정되도록 평탄한 상태를 유지함.
본 발명은 바람직한 실시예를 참고하여 이상과 같이 기술하였지만, 당업자는 개선, 변경 및 변형을 인지할 것이다. 그러한 개선, 변경 및 변형는 본 발명의 청구의 범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (17)

  1. 기판 및
    상기 기판의 최상측 위에 적층된 내구성을 갖는 내마모 상층 어셈블리(wear-resistant top layer assembly)
    를 포함하는 내마모성 라미네이트(abrasion resistant laminate)로서,
    상기 상층 어셈블리는 내마모 상부층(upper layer)과 그 밑에 배치되는 모양층(decorative layer)을 포함하며, 상기 상층과 상기 모양층은 제1 수지로 함침된 제1 종이 시트를 함께 포함하고,
    상기 상층 어셈블리는 상기 모양층 밑에 배치되는 코어층(core layer)을 추가로 포함하며, 상기 코어층은 제2 수지로 함침된 제2 및 제3 종이 시트 그리고 상기 제1 수지로 함침된 제4 종이 시트를 포함하고, 상기 제4 종이 시트는 상기 제2 및 제3 종이 시트 사이에 배치됨으로써 상기 제4 종이 시트는 환경적 요인의 영향 하에 상기 층들의 팽창 및 수축을 균등하게 하기 위한 밸런스 시트(balance sheet)로서 기능하는 내마모성 라미네이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수지는 멜라민 수지이고 상기 제2 수지는 페놀 수지인 내마모성 라미네이트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 종이 시트가 상기 상층 어셈블리의 최하부 종이 시트인 내마모성 라미네이트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 종이 시트가, 상기 상층 어셈블리를 상기 기판의 상측 위에 적층하기에 앞서, 상기 제3 종이층을 모래 연마(sanding)하여 얻어지는 감소된 두께를 갖는 내마모성 라미네이트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상층 어셈블리가 유리섬유, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 나일론 및 탄소섬유로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질의 시트를 갖지 않는 내마모성 라미네이트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 바닥측에 접착되는 추가적 밸런스층을 더 포함하는 내마모성 라미네이트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 추가적 밸런스층이 수지 처리 종이, 폴리비닐클로라이드 처리 유리섬유, 부직포, 연질(soft) 폴리비닐클로라이드 또는 버진(virgin) 폴리비닐클로라이드를 포함하는 내마모성 라미네이트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상층이 내마모성 입자로 표면이 코팅되어 있거나 전반적으로 분산되어 있는 수지 함침 종이를 1매 포함하는 오버레이층(overlay layer)인 내마모성 라미네이트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모양층은 상기 제1 종이 시트를 포함하고, 상기 상층은 상기 모양층에 직접 도포되어 있거나 상기 모양층 전반에 걸쳐 분산되어 있는 내마모성 물질의 코팅을 포함하는 내마모성 라미네이트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모양층이 상기 제1 종이 시트를 포함하고 또한 상기 제1 종이 시트의 중량 대비 약 30% 이하 양의 열경화성 수지가 함침되어 있는 내마모성 라미네이트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상층 어셈블리가, 상기 기판의 상측 위에 상기 상층 어셈블리를 적층하기에 앞서 상기 층들을 고온과 고압 하에 경화시키고 적층함으로써 형성되는 저압라미네이트를 포함하는 내마모성 라미네이트.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 상층 어셈블리가, 상기 기판의 상측 위에 상기 상층 어셈블리를 적층하기에 앞서 상기 층들을 고온과 저압 하에 경화시키고 적층함으로써 형성되는 고압 라미네이트를 포함하는 내마모성 라미네이트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 내마모성 라미네이트가 상기 기판 및 상기 상층 어셈블리를 스택(stack) 상태로 겹쳐 쌓고 열과 압력을 가하여 1단계 공정으로 상기 스택을 경화시키고 적층시킴으로써 형성되는 저압 라미네이트인 내마모성 라미네이트.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기판이 폴리머 물질로 형성되는 내마모성 라미네이트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 폴리머 물질이 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리에스터, 합성 고무 및 천연 고무로 이루어지는 군으로부터 선택되는 가요성(flexible) 방수 물질을 포함하는 내마모성 라미네이트.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 폴리머 물질이 재생된(recycled) 폴리머 물질을 포함하는 내마모성 라미네이트.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 내마모성 라미네이트가 바닥 피복재(floor covering)인 내마모성 라미네이트.
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