KR20080042995A - 무기질 소재의 도료로 표면처리된 바닥재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네슘계 또는 시멘트계의 소재로 구성된 무기계 바닥재의 표면 처리에 관한 것으로, 인쇄 타입 등의 다층구조로 이루어진 바닥재 및 바닥재 전체가 일체형(Homogeneous) 구조로 이루어진 바닥재의 표면처리에 있어서, 무기질 도료를 코팅함으로써 무기계 바닥재의 표면 물성을 개선시킨 바닥재를 제공한다.
기존 무기계 바닥재의 표면처리는 우레탄, 에폭시, 아크릴계 등의 유기 소재를 열 또는 자외선을 수단으로 표면에 경화시켜 표면 막을 형성시킴으로써 표면 스크래치성이나 내오염성과 광택 조절 등의 기능을 부여하였으나, 본 발명은 소성의 방법으로 마그네슘계 또는 시멘트계 바닥재의 표면에 세라믹 계통의 무기소재를 코팅 및 경화시켜 바닥재의 표면을 처리하는 방법으로 유기 소재 표면처리제의 근본적인 한계인 표면 내스크래치성, 내마모성과 내열성을 현저하게 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
무기질, 도료, 표면처리, 바닥재

Description

무기질 소재의 도료로 표면처리된 바닥재{Flooring having surface layer treated with inorganic paint}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바닥재의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 무기질계 표면처리층
20: 다층구조 반제품
21: 보호층
22: 인쇄층
23: 접착층
24: 기재층
30: 일체형 반제품
본 발명은 마그네슘 또는 시멘트계 바닥재의 표면처리에 있어, 기존의 폴리머계의 유기소재 표면처리제가 아닌, 금속 산화물, 금속 인산화물, 알칼리 실리케 이트 등의 세라믹 재료로 구성된 표면처리 도료를 바닥재의 표면에 코팅하여 경화시킴으로써, 바닥재의 가장 큰 고려 물성인 내스크래치성, 내구성과 내열성을 현저하게 향상시킨 바닥재에 관한 것이다.
종래의 바닥재 표면처리의 방법은 우레탄 또는 아크릴계의 소재와 광개시제를 포함한 자외선 경화 타입의 표면 처리제를 사용하거나, 불소수지, 우레탄, 페놀수지, 에스테르 등의 열경화성 수지, 또는 PE, PP계의 왁스류 등으로 표면을 코팅하는 방식에 의해 바닥재의 표면 스크래치 발생을 방지하고 내오염성 등을 보완하였다.
그러나, 이러한 표면처리 시스템은 유기 소재의 한계로, 표면에 스크래치 발생이 심하며 내열성에 취약성을 가지고 있는 문제가 있었다.
일본 특허공개 제1999-44080호에는 표면에 내열성 재료로 이루어지는 피막을 형성한 바닥재가 개시되어 있으나, 주로 금속 피막으로 이루어져 있다. 또한 리노륨이라는 유기소재를 기본으로 하는 바닥재 위에 금속 또는 세라믹 코팅을 플라즈마 방식으로 코팅하는 내용이지만, 본 발명은 마그네슘계 또는 시멘트계 바닥재와 같은 무기소재 바닥재에 무기질 코팅액을 도포하여 제작한 형태이다.
일본 특허공개 제1998-506086호에는 마그네슘계 패널이 개시되어 있으나, 표면처리와는 관련 없다.
일본 특허공개 제1997-78524호에는 바닥면의 표면처리방법이 개시되어 있으나, 주로 포장도로의 표면처리에 관한 것이다.
대한민국 특허등록 제353869호에는 직물을 포함하는 바닥장식재가 개시되어 있으나, 원적외선 방사기능을 부여할 목적으로 표면처리층에 세라믹 분말을 첨가하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 내스크래치성, 내구성 및 내열성이 개선된 바닥재 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 무기질 소재로 구성되는 표면처리층을 포함하는 바닥재를 제공한다.
종래기술에서는 플라즈마 용사에 의하거나 UV 경화 등의 방법으로 금속코팅을 이루고 있으나, 본 발명은 스프레이 또는 롤코팅에 의한 저온(100 내지 300℃)으로의 코팅 경화과정을 거쳐 피막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 종래기술에서는 리노륨 및 염화비닐, 카펫타일, 고무타일, 목질계, 우레탄계 등 유기계 바닥재 위에 플라즈마 용사, UV경화 등의 방법으로 코팅되므로 무기계 바닥재인 본 발명과 달리 난연성을 부여할 수 없다.
또한, 종래기술에서는 플라즈마 용사의 방법으로 코팅되므로 설비적 부담과 고에너지 소모 및 양산의 한계성을 나타낼 수 있으나, 본 발명의 경우 스프레이 또는 롤코팅으로 코팅한 다음 저온(100 내지 300℃)에서 소성하는 방법이므로 설비 및 양산성에 부담이 없으며 저온 소성에 따른 제품의 열변형을 방지할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 무기질 소재는 금속 산화물, 금속 인산화물, 알칼리 실리케이트 중에서 선택되는 1종 이상이며, 금속 산화물로는 SiO2, Al2O3, MgO, CaO, Al(OH)3, TiO2, ZrO2 등을 사용할 수 있다. 또한, 무기질 소재로서 유약을 사용할 수 있다.
본 발명에서 무기질 표면처리제는 주로 SiO2를 주성분으로 하여 이소프로필알콜과 같은 알코올류 또는 물에 수분산하여 액상의 코팅액을 형성하거나, 유무기 하이브리드의 형태로 액상으로 형성되어 있어, 코팅시 분산 및 코팅성을 향상시킬 수 있다. 이렇게 형성된 코팅액은 코팅시 액상으로 코팅된 후 건조 및 소성의 과정에서 용제는 휘발되고 무기질 성분만이 기재에 코팅되어, SiO2 성분의 고경도 및 내스크래치성, 내마모성이 부여될 수 있다.
본 발명의 바닥재는 위로부터 무기질계 표면처리층 및 마그네슘계 또는 시멘트계 반제품으로 구성된다.
근본적으로 저온소성(100 내지 300℃)의 방법에서는 합성수지 바닥재의 사용이 가능하나, 유약을 코팅한다는 측면에서는 불가능하다. 유약의 소성온도는 최저 700℃ 이상이므로 합성수지와 같은 유기소재에 사용시 소재의 파손이 예상된다. 따라서 본 발명에서는 유약까지 포함된 무기코팅액을 선정하였기에 기재를 무기질계 반제품으로 선정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바닥재는 반제품이 위로부터 보호층, 인쇄층, 접착층, 마그네슘계 또는 시멘트계 기재층으로 구성되는 다층구조를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 바닥재는 반제품이 마그네슘계 또는 시멘트계 소재로 구성되는 일체형 단층구조를 갖는다.
또한, 본 발명은 마그네슘계 또는 시멘트계 기재층 상부에 무기질 소재로 이루어진 표면처리제를 도포한 후 소성하여 경화시키는 것을 특징으로 바닥재의 제조방법을 제공한다. 이때 소성온도는 가공 중 열에 의한 제품의 변형/변색을 방지하기 위하여 100 내지 300℃인 것이 바람직하다.
저온소성(100 내지 300℃) 코팅액의 종류가 다양하고, 100 내지 300℃에서 코팅이 얼마든지 가능하다. 그러나, 300℃ 이상에서는 마그네슘계 또는 시멘트계 반제품의 변형이 예상되는 바 이를 방지할 수 있는 범위를 설정한 것이다.
본 발명은 금속산화물, 금속 인산화물, 알칼리실리케이트 등 세라믹 재료의 무기 코팅제를 마그네슘 또는 시멘트계 무기 바닥재에 코팅하는 기술을 포함한다.
바닥재의 표면층에 무기질 코팅재를 코팅함에 있어서는 바닥재의 재질이 손상되지 않는 가공 조건에서의 적절한 코팅 조건이 필요하다. 고온에서의 코팅조건에서는 바닥재 자체의 물성을 손상시키지 않고 바닥재 자체의 재질이 고려된 소재를 사용하여, 너무 높지 않는 온도에서의 소성 과정으로 무기질 처리제를 코팅하는 것이 무엇보다 중요하다.
본 발명에서 바람직하게 실시되는 코팅 방법은 수분산된 무기질 코팅액을 스프레이 분사하여 마그네슘계 바닥 반제품에 도포한 후, 이를 150℃로 1차 건조한 후에 250℃에서 10분간 소성하는 방법이다.
본 발명은 금속 또는 비금속계의 산화물로 이루어진 세라믹 물질로 구성되어, 소성 과정을 거쳐 경화되는 무기질 표면 처리제를 마그네슘 또는 시멘트계 바 닥재 반제품 표면에 처리함으로써, 바닥재의 중요한 물성 중의 하나인 표면 경도를 증가시켜 스크래치 발생을 현저히 저하시킬 수 있다.
또한, 유기물이 아닌 무기소재로 구성되어 있어, 불연 물질이며, 열에 의해 변형이 없는 탁월한 내열성을 나타낸다는 점이 특징이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1과 2는 일체형(Homogeneous) 또는 다층구조(Heterogeneous)의 마그네슘계 또는 시멘트계 반제품(20, 30)의 표면에, SiO2, Al2O3, MgO, CaO, Al(OH)3, TiO2, ZrO2와 같은 금속 산화물, 금속 인산화물, 알칼리 실리케이트 등의 무기질 물질로 구성된 무기 코팅 도료를 도포하여, 소성 과정을 거쳐 무기질계 표면처리층(10)을 형성한 바닥재를 도시한 것이다.
반제품(20, 30)은 마그네슘계 또는 시멘트계의 성분을 주성분으로 하고, 섬유 보강제와 기타 첨가제로 구성되어 수화반응을 통한 소성과정을 거쳐 생성된다.
표면처리층(10)은 무기질 표면 처리제를 바닥재의 표면에 코팅 및 건조 과정을 1회 이상 거쳐 코팅한 후, 100 내지 1,700℃, 바람직하게는 100 내지 300℃의 온도 범위에서 소성 과정을 거쳐 바닥재 최상위층에 수 내지 수백 ㎛의 두께로 형성한다. 가공 중 열에 의한 제품의 변형/변색을 방지하기 위하여, 100 내지 300℃의 온도 범위를 가진 무기질 코팅 처리제가 추천된다.
도 1은 다층구조의 마그네슘 또는 시멘트계 바닥재로서, 아래로부터 다층구조의 마그네슘 또는 시멘트계 반제품(20)의 상부에 무기질계 표면처리층(10)이 형 성되어 있다.
다층구조의 마그네슘 또는 시멘트계 반제품(20)은 위로부터 보호층(21), 인쇄층(22), 접착층(23), 기재층(24) 순으로 구성되어 있다.
기재층(24)은 마그네슘 또는 시멘트계 무기 보드류로서, 마그네슘계 또는 시멘트계 소재로 이루어지며, 원료 배합, 성형, 소성 과정으로부터 제조된다.
접착층(23)은 기재층(24) 위에 인쇄층(22)과의 접착을 위한 층으로, 유기 또는 무기 소재의 접착제를 사용할 수 있으나, 내열성을 극대화하기 위하여 무기계 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
인쇄층(22)은 유기 또는 무기 안료로 색상을 부여하여 표면 디자인한 층으로, 무기 안료의 사용이 바람직하다.
보호층(21)은 인쇄층(22)을 보호하기 위하여 형성하며, 내열성을 극대화하기 위한 제품에 있어서는 생략이 가능하다.
보호층(21) 위에 본 발명의 무기질 표면처리제를 코팅 소성함으로써 표면처리층(10)을 형성한다.
도 2의 일체형의 마그네슘 또는 시멘트계 바닥재로서, 일체형 반제품(30)은 마그네슘 또는 시멘트계 보드 제조 과정에서 바닥재의 기능 및 외관 디자인을 부여한 것으로, 층의 구분없이 전체적으로 하나의 구조로 구성되어 있다. 이러한 마그네슘 또는 시멘트계 바닥재 반제품(30)에 도 1과 같이 무기질 표면처리제를 코팅 소성하여 표면처리층(10)을 형성한다.
[실시예]
마그네슘계 기재층(24)에 접착층(23)을 형성하고 인쇄하여 인쇄층(22)을 형성한 후 인쇄보호층(21)을 형성한 마그네슘계 바닥 반제품(20) 상부에, SiO2계의 세라믹 재질이 물에 수분산되어 있는 무기질 코팅액을 스프레이 방법으로 약 15 ㎛ 정도로 도포한 후, 150℃의 온도에서 1차 건조하여 약 5 ㎛의 코팅 두께를 형성한 다음, 250℃에서 10분간 소성하여 완전 경화시켜 표면처리층(10)을 형성함으로써 도 1과 같은 바닥재를 제조하였다.
[비교예]
마그네슘계 기재에 인쇄하고, 인쇄면 상부에 우레탄 아크릴레이트계 수지를 도포한 후 자외선 경화시켜 표면처리층을 형성하여 바닥재를 제조하였다.
[시험예]
실시예 및 비교예의 바닥재에 대하여 표면경도 및 내스크래치성을 측정하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
실시예 비교예
표면경도(연필경도) 9H 3H
내스크래치성 5N 1N
바닥재의 제조에 있어서, 표면층(Top Layer)에 내오염성 및 내스크래치성 등을 보완하기 위한 표면처리층을 형성함에 있어, 기존의 표면처리층은 자외선 및 열경화 타입의 유기 소재를 사용하여 바닥재에 적용하였다.
그러나, 이러한 유기 소재 표면 처리제는 근본적으로 내스크래치성 및 내열성에 그 한계성을 가지고 있다. 특히, 표면처리층의 표면 경도가 유기 소재의 경우 연필 경도의 측면에서 1H 내지 7H의 경도가 부여되어 실사용에서 자주 접하는 모래의 경도보다 현저히 떨어져 스크래치가 쉽게 발생되는 문제가 있었다. 본 발명에 사용되는 무기질 코팅 도료의 경우는 9H 이상의 고경도를 부여할 수 있다. 이러한 이유로 본 발명의 바닥재는 내스크래치성이 우수한 특징을 가지고 있다.

Claims (10)

  1. 무기질 소재로 구성되는 표면처리층을 포함하는 바닥재.
  2. 제1항에 있어서, 무기질 소재가 금속 산화물, 금속 인산화물, 알칼리 실리케이트 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바닥재.
  3. 제2항에 있어서, 금속 산화물이 SiO2, Al2O3, MgO, CaO, Al(OH)3, TiO2, ZrO2 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바닥재.
  4. 제1항에 있어서, 무기질 소재가 유약인 것을 특징으로 하는 바닥재.
  5. 제1항에 있어서, 바닥재가 위로부터 무기질계 표면처리층 및 마그네슘계 또는 시멘트계 반제품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥재.
  6. 제5항에 있어서, 반제품이 위로부터 보호층, 인쇄층, 접착층, 마그네슘계 또는 시멘트계 기재층으로 구성되는 다층구조를 갖는 것을 특징으로 하는 바닥재.
  7. 제5항에 있어서, 반제품이 마그네슘계 또는 시멘트계 소재로 구성되는 일체 형 단층구조를 갖는 것을 특징으로 하는 바닥재.
  8. 마그네슘계 또는 시멘트계 기재층 상부에 무기질 소재로 이루어진 표면처리제를 도포한 후 소성하여 경화시키는 것을 특징으로 바닥재의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 소성온도가 100 내지 300℃인 것을 특징으로 바닥재의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 표면처리체가 무기질 소재를 알코올류 또는 물에 수분산시킨 액상의 코팅액 또는 유무기 하이브리드의 형태인 것을 특징으로 바닥재의 제조방법.
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