KR20110103808A - 치수 안정성이 우수한 ｐｌａ 바닥재 - Google Patents

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Abstract

친환경적인 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재는 위로부터, 표면처리층, 투명층, 인쇄층, 유리섬유 함침층, 베이스층 및 이지층을 포함하고, 상기 투명층, 인쇄층, 베이스층 및 이지층은 중 하나 이상의 층은 PLA 수지를 포함하는 PLA 수지층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

치수 안정성이 우수한 ＰＬＡ 바닥재 {FLOORING MATERIAL USING POLYLACTIC ACID RESIN WITH EXCELLENT DIMENSION STABILITY}
본 발명은 바닥재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바닥재를 구성하는 베이스층, 이지층 등으로 PLA 수지(Polylactic acid resin)를 사용하고, 가소제로 ATBC(Acetyl tributyl citrate) 등의 친환경 가소제를 사용함으로써 친환경 바닥재를 구현할 수 있으며, 유리섬유 함침층을 도입하여 치수안정성을 향상시킬 수 있는 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재에 관한 것이다.
폴리염화비닐(PVC) 등의 석유계 수지를 사용한 바닥재는, 주택, 맨션, 아파트, 오피스 또는 점포 등의 건축물에서 바닥재로 널리 이용되고 있다.
상기와 같은 바닥재는, 폴리염화비닐(PVC) 등의 수지를 사용하여 압출 또는 카렌더링 방식 등으로 제조된다. 그런데, 그 원료가 한정된 자원인 원유 등으로부터 전량 얻어지기 때문에, 석유자원의 고갈 등에 따라 향후 원재료의 수급 곤란 등의 문제가 발생할 것으로 예상되고 있다.
또한, 최근 높아지는 환경 문제에 대한 관심을 고려하여도, 폴리염화비닐(PVC)계 바닥재는, 유해 물질을 배출하기 쉽고, 폐기 시에도 환경에 부담을 준다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 PLA 수지를 사용하여 바닥재를 구성하는 각 층의 원료 물질의 수급 문제를 해결할 수 있으며, 친환경적인 바닥재를 구현하면서도 PLA 수지의 불안정한 치수 안정성을 유리섬유 함침층으로 보완함으로써 우수한 치수 안정성을 갖는 PLA 바닥재를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재는 베이스층; 상기 베이스층 상부에 형성되는 유리섬유(Glass Fiber: G/F) 함침층; 상기 유리섬유 함침층 상부에 형성되며, 상부면에 인쇄 무늬가 형성되는 인쇄층; 및 상기 인쇄층 상부에 형성되는 투명층;을 포함하고, 상기 베이스층, 인쇄층 및 투명층 중 하나 이상은 PLA(Polylactic acid) 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재는 베이스층; 상기 베이스층 상부에 형성되는 유리섬유 함침층; 상기 유리섬유 함침층 상부에 형성되며, 상부면에 인쇄 무늬가 형성되는 인쇄층; 상기 인쇄층 상부에 형성되는 투명층; 및 상기 베이스층의 하부에 형성되는 이지층;을 포함하고, 상기 베이스층, 인쇄층, 투명층 및 이지층 중 하나 이상은 PLA 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재는 베이스층; 상기 베이스층 상부에 형성되는 유리섬유 함침층; 상기 유리섬유 함침층 상부에 형성되는 중지층; 상기 중지층 상부에 형성되며, 상부면에 인쇄 무늬가 형성되는 인쇄층; 및 상기 인쇄층 상부에 형성되는 투명층;을 포함하고, 상기 베이스층, 중지층, 인쇄층 및 투명층 중 하나 이상은 PLA 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재는 베이스층; 상기 베이스층 상부에 형성되는 유리섬유 함침층; 상기 유리섬유 함침층 상부에 형성되는 중지층; 상기 중지층 상부에 형성되며, 상부면에 인쇄 무늬가 형성되는 인쇄층; 상기 인쇄층 상부에 형성되는 투명층; 및 상기 베이스층의 하부에 형성되는 이지층;을 포함하고, 상기 베이스층, 중지층, 인쇄층, 투명층 및 이지층 중 하나 이상은 PLA 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시예들에서 상기 투명층의 상부에 형성되는 표면처리층을 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재는 식물 자원 기반의 PLA 수지를 사용함으로써 사용시 또는 폐기시 CO2 등 환경 유해 물질의 배출을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재는 유리섬유 함침층을 도입함으로써 PLA 수지의 온도 변화에 따른 치수 변화를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재는 베이스층 및 이지층에 목분 및 송진을 적용하여 천연 나무의 질감 및 고유의 나무 향기를 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 적용되는 PLA 수지는 용융강도 보강제로 아크릴계 공중합체를 이용한 결과 용융 압출뿐만 아니라 PLA 수지의 카렌더링 또는 프레스 가공이 가능하였다.
도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재의 실시예들을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바닥재는 아래로부터 베이스층(110), 유리섬유 함침층(120), 인쇄층(130) 및 투명층(140)을 포함한다. 이때, 본 발명에 따른 바닥재는 베이스층(110), 인쇄층(130) 및 투명층(140) 중 하나 이상의 층은 PLA(Polylactic acid) 수지를 포함한다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 PLA 수지를 사용한 바닥재를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 바닥재는 기본적으로 베이스층(110), 유리섬유 함침층(120), 인쇄층(130) 및 투명층(140)을 포함하고, 또한 베이스층 하부에 이지층(150)을 더 포함한다. 이때, 본 발명에 따른 바닥재는 베이스층(110), 인쇄층(130), 투명층(140), 이지층(150) 중 하나 이상의 층은 PLA 수지를 포함한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 PLA 수지를 사용한 바닥재를 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 바닥재는 기본적으로 베이스층(110), 유리섬유 함침층(120), 인쇄층(130) 및 투명층(140)을 포함하고, 또한 유리섬유 함침층(120)과 인쇄층(130) 사이에 중지층(160)을 더 포함한다. 이때, 본 발명에 따른 바닥재는 베이스층(110), 인쇄층(130), 투명층(140) 및 중지층(160) 중 하나 이상의 층은 PLA 수지를 포함한다.
도 4은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 PLA 수지를 사용한 바닥재를 나타내는 단면도이다.
도 4에 도시된 바닥재는 기본적으로 베이스층(110), 유리섬유 함침층(120), 인쇄층(130) 및 투명층(140)을 포함하고, 또한 베이스층(110) 하부에 이지층(150)과 유리섬유 함침층(120)과 인쇄층(130) 사이에 중지층(160)을 더 포함한다. 이때, 본 발명에 따른 바닥재는 베이스층(110), 인쇄층(130), 투명층(140), 이지층(150) 및 중지층(160) 중 하나 이상의 층은 PLA 수지를 포함한다.
PLA 수지는 락타이드 또는 락트산의 열가소성 폴리에스테르로서, 제조예를 들면, 옥수수, 감자 등에서 추출한 전분을 발효시켜 제조되는 락트산을 중합시켜 제조될 수 있다. 상기 옥수수, 감자 등은 얼마든지 재생 가능한 식물 자원이므로, 이들로부터 확보할 수 있는 PLA 수지는 석유 자원 고갈에 의한 문제에 효과적으로 대처할 수 있다.
또한 PLA 수지는 사용 또는 폐기 과정에서 CO2 등의 환경 유해 물질의 배출량이 폴리염화비닐(PVC) 등의 석유기반 소재에 비해 월등히 적고, 폐기 시에도 자연 환경 하에서 용이하게 분해될 수 있는 친환경적인 특성을 가진다.
PLA 수지는 결정질 PLA(c-PLA) 수지와 비정질 PLA(a-PLA) 수지로 구분될 수 있다. 이때, 결정질 PLA 수지의 경우 가소제가 시트 표면으로 흘러나오는 브리딩(bleeding) 현상이 발생할 수 있으므로, 비정질 PLA 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 비정질 PLA 수지를 이용하는 경우, 브리딩 현상을 방지하기 위하여 필수적으로 첨가되었던 상용화제가 첨가되지 않아도 되는 장점이 있다. 비정질 PLA 수지를 이용하는 경우, PLA 수지는 100% 비정질 PLA 수지를 이용하는 것이 가장 바람직하며, 필요에 따라서는 결정질과 비정질이 공존하는 PLA 수지를 이용할 수 있다.
베이스층(110), 인쇄층(130), 투명층(140), 이지층(150), 중지층(160) 중에서 PLA 수지를 포함하는 층의 경우, PLA 수지에는 비프탈레이트계 가소제나, 용융강도 보강제로서 아크릴계 공중합체가 포함될 수 있다.
상기 비프탈레이트계 가소제는 친환경적인 가소제로서, PLA 수지를 연화하여 열가소성을 증대시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 한다. 이러한 비프탈레이트계 가소제로 ATBC(Acetyl tributyl citrate) 등을 제시할 수 있다.
비프탈레이트계 가소제는 베이스층(110)의 경우 PLA 수지 100 중량부에 대하여 5~100 중량부의 비율로 사용하는 것이 바람직하고, 인쇄층(130), 이지층(150), 중지층(160)의 경우 PLA 수지 100 중량부에 대하여 5~60 중량부의 비율로 사용하는 것이 바람직하며, 투명층(140)의 경우 PLA 수지 100 중량부에 대하여 5~50 중량부의 비율로 사용하는 것이 바람직하다.
각각의 층에서 PLA 수지 100 중량부 대비 5 중량부 미만으로 비프탈레이트계 가소제를 사용할 경우, PLA 수지의 경도가 높아져 가공성이 저하될 수 있고, 각각의 층에서 주어진 비율을 초과하여 비프탈레이트계 가소제를 사용할 경우 타 성분과의 상용성 저하에 따른 물성이 열화될 수 있다.
아크릴계 공중합체는 용융강도 보강제(melt strength enhancer)로서 사용된다. PLA 수지는 그 자체로서는 용융강도 또는 내열성이 약하며, 아크릴계 공중합체는 PLA 수지의 이러한 단점을 보완하여 용융강도를 보완할 뿐만 아니라, 카렌더링, 프레스 가공도 가능하게 하였다.
이러한 아크릴계 공중합체는 베이스층(110), 인쇄층(130), 투명층(140), 이지층(150), 중지층(160) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 20 중량부의 비율로 사용할 수 있다. 아크릴계 공중합체의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 PLA 수지의 용융 효율 및 용융 강도 개선 효율 향상이 불충분하고, 아크릴계 공중합체의 함량이 20 중량부를 초과할 경우 바닥재를 구성하는 각 층의 제조 비용이 상승하고, 각 층을 구성하는 타 물질과의 상용성 문제 등으로 각 층의 전체적인 물성이 저하될 수 있다.
또한, 베이스층(110), 인쇄층(130), 투명층(140), 이지층(150), 중지층(160) 중에서 PLA 수지를 포함하는 층의 경우, PLA 수지에 활제, 사슬연장제, 내가수분해제 등이 1종이상 더 첨가될 수 있다.
상기 활제(Lubricant)는 상기 PLA 수지의 카렌더링, 프레스, 등의 가공과정에서 수지가 카렌더롤 또는 프레스에 들러붙는 것을 방지하기 위하여 첨가된다.
이러한 활제는 다양한 종류가 있으나, 본 발명에서는 활제로서 친환경적인 고급 지방산을 사용하며, 예로 탄소수 18의 포화 고급지방산인 스테아린 산 등을 제시할 수 있다.
상기 활제는 베이스층(110), 인쇄층(130), 투명층(140), 이지층(150), 중지층(160) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 10 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 활제의 사용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 0.01 중량부 미만이면 활제 사용 효과를 얻을 수 없으며, 활제의 사용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 10 중량부를 초과하면 PLA 수지의 내충격성, 내열성, 광택도 등을 열화시킬 수 있다.
상기 사슬 연장제(chain extender)는 사슬 연장을 통한 분자량을 증가시켜 인장강도, 내열성 등을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 사슬 연장제는 디이소시아네이트, 에폭시그룹공중합체, 하이드록시카복실산 화합물 등이 이용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 사슬 연장제는 베이스층(110), 인쇄층(130), 투명층(140), 이지층(150), 중지층(160) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 10 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. PLA 수지에서 사슬 연장제의 사용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 0.01 중량부 미만이면 사슬 연장제 사용에 따른 효과를 얻을 수 없으며, 사슬 연장제의 사용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 10 중량부를 초과하면 PLA 수지의 광택도 등이 저하될 수 있다.
상기 내가수분해제(anti-hydrolysis agent)는 PLA 수지가 가수분해되어 내충격성 등의 기계적 물성이 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이러한 내가수분해제는 카보디이미드, 옥사졸린 등 통상 내가수분해제로 이용되는 것이라면 제한없이 이용될 수 있다.
이러한 내가수분해제는 베이스층(110), 인쇄층(130), 투명층(140), 이지층(150), 중지층(160) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 이하의 범위 내에서 첨가되는 것이 바람직하다. 내가수분해제가 PLA 수지 100 중량부 대비 10중량부를 초과할 경우 성형 가공성이 저하될 뿐만 아니라, 고가이기 때문에 제조비용이 대폭 상승할 수 있다.
한편, PLA 수지가 베이스층(110), 인쇄층(130), 이지층(150) 또는 중지층(160)에 적용될 경우, 각각의 층에는 보강용 무기계 필러인 탄산칼슘(CaCO3)이나 심미성 부여 등의 목적으로 백색 안료로서 이산화티타늄(TiO2)이 더 첨가될 수 있다.
탄산칼슘의 경우 베이스층(110)에는 PLA 수지 100 중량부에 대비 1,000 중량부 이하, 인쇄층(130)에는 PLA 수지 100 중량부 대비 100 중량부 이하, 이지층(150)에는 PLA 수지 100 중량부 대비 500 중량부 이하, 중지층(160)에는 PLA 수지 100 중량부 대비 200 중량부 이하로 각각 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 이산화티타늄의 경우 베이스층(110), 인쇄층(130), 이지층(150), 중지층(160) 공통적으로 PLA 수지 100 중량부에 대하여 50 중량부 이하로 사용되는 것이 바람직하다.
탄산칼슘이나 이산화티타늄이 상기 범위를 초과하여 사용될 경우 타 성분들의 결합력이 저하되어 가공성이 저하될 수 있다.
또한, 베이스층(110) 또는 이지층(150)에는 천연 나무의 질감 및 고유의 나무 향기를 부여하기 위한 목분이나 송진이 추가적으로 더 첨가될 수 있다.
목분의 경우 베이스층(110)과 이지층(150)에 공통적으로, PLA 수지 100 중량부 대비 200 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하고, 송진의 경우 베이스층(110)과 이지층(150)에 공통적으로, PLA 수지 100 중량부 대비 20 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 목분과 송진의 경우 베이스층(110)과 이지층(150)에 많이 포함될수록 천연 나무의 질감 등을 더 부여할 수 있으나, 상기 범위를 초과하여 첨가하는 경우 더이상의 천연 질감 효과 상승 없이 오히려 성형성이 저하될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4에 도시된 베이스층(110), 유리섬유 함침층(120), 인쇄층(130), 투명층(140), 이지층(150) 및 중지층(160) 각각에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에서 베이스층(110)은 바닥재의 가장 기본이 되는 층으로 상부의 유리섬유 함침층(120), 인쇄층(130) 등을 지지하고, 상부나 하부의 충격을 흡수하는 역할을 한다.
이러한 베이스층(110)은 0.5 ~ 5.0 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 베이스층(110)의 두께가 0.5 mm 미만일 경우 상기 기능들을 제대로 수행할 수 없으며, 베이스층(110)의 두께가 5.0 mm를 초과할 경우 많은 PLA 수지 등의 사용으로 바닥재 제조 비용 상승의 원인이 된다.
상기 베이스층(110)은 전술한 바와 같이, 비프탈레이트계 가소제, 아크릴계 공중합체 등을 함유하는 PLA 수지를 이용할 수 있고, PLA 수지에는 추가적으로 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제, 탄산칼슘, 이산화티타늄, 목분, 송진 등이 단독으로 혹은 2종 이상 더 첨가되어 있을 수 있다.
본 발명에서 베이스층(110) 상부에 형성되는 유리섬유(Glass Fiber: G/F) 함침층(120)은 PLA 수지의 낮은 치수 안정성을 보완하는 역할을 한다. PLA 수지를 이용한 바닥재의 경우, 온습도 차이에 의해 치수가 변화하고, 그에 따라 수축에 의해 바닥재간 연결부가 벌어지는 등의 현상이 발생할 수 있는 바, 유리섬유 함침층(120)은 이러한 치수 안정성을 확보하여 상기와 같은 현상을 방지한다.
유리섬유 함침층(120)은 유리섬유가 성형성이 우수한 아크릴 수지, 멜라민 수지, PLA 수지 등이 1종 이상 포함된 수지에 함침되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 유리섬유는 30 ~ 150 g/m2 의 단위면적당 질량을 갖는 것이 바람직하다. 유리섬유의 단위면적당 질량이 30 g/m2 미만이면, 치수안정성 보강 효과가 불충분할 수 있으며, 유리섬유의 단위면적당 질량이 150 g/m2를 초과하면, 유리섬유 함침층(140)의 상부에 위치하는 층과 하부에 위치하는 층 간의 부착력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 유리섬유 함침층(120)은 사용 목적이나 형태에 따라서 상기 수지에 가소제로서 ATBC와 같은 비프탈레이트계 가소제, 점도저하제, 원가 절감을 위한 무기질 필러인 탄산칼슘, 백색안료서 이산화티타늄 등이 단독으로 혹은 2종 이상이 더 포함될 수 있다.
상기 유리섬유 함침층(120)에 첨가되는 물질들은 친환경적인 비프탈레이트계 가소제 의 경우 상기 아크릴 등의 수지 100 중량부에 대하여 40 ~ 150 중량부로 첨가되는 것이 바람직하고, 점도저하제의 경우 30 중량부 이하, 탄산칼슘의 경우 150 중량부 이하, 이산화티타늄의 경우 20 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.
비프탈레이트계 가소제의 경우 아크릴 수지 100 중량부 대비 40 중량부 미만으로 첨가될 경우 유리섬유 함침층의 경도가 높아져 가공성이 저하될 수 있고, 반대로 150 중량부를 초과하면 타 성분들과의 상용성 문제로 인하여 치수안정성을 저해할 수 있다. 점도저하제의 경우 수지 100 중량부 대비 30 중량부를 초과하여 첨가하면 과도한 점도 저하로 인하여 성형성이 저하될 수 있다. 탄산칼슘, 이산화티타늄의 경우 상기 범위를 초과하여 첨가되면 타 성분들과의 접착력이 저하되어 가공성이 저하될 수 있다.
상기 유리섬유 함침층(120)은 0.20 ~ 1.0 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 유리섬유 함침층(120)의 두께가 0.2 mm 미만일 경우 치수안정 효과가 불충분할 수 있고, 유리섬유 함침층의 두께가 1.0 mm 를 초과할 경우 1.0 mm 이하의 두께로도 충분한 치수안정 효과를 얻을 수 있음에도 두께가 두꺼워져 전체적인 비용 상승을 초래한다.
본 발명에서 인쇄층(1320)은 PLA 수지를 포함하여 형성될 수 있으며, 상부 표면에 전사 인쇄, 그라비어 인쇄, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 로터리 인쇄 또는 플렉소 인쇄, 잉크젯 인쇄 등의 다양한 방식으로 무늬를 형성함으로써 바닥재의 심미성을 부여하는 역할을 한다.
상기 인쇄층(130)은 비프탈레이트계 가소제, 아크릴계 공중합체 등을 함유하는 PLA 수지를 이용할 수 있고, PLA 수지에는 추가적으로 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제, 탄산칼슘, 이산화티타늄 등이 단독으로 혹은 2종 이상 더 첨가되어 있을 수 있다.
이러한 인쇄층(130)은 0.01 ~ 0.3 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 인쇄층(130)의 두께가 0.01 mm 미만일 경우 인쇄가 어려워질 수 있으며, 인쇄층(130)의 두께가 0.3 mm를 초과할 경우에는 바닥재 제조 비용의 상승을 가져오게 된다.
본 발명에서 인쇄층(130) 상부에 형성되는 투명층(140)은 인쇄층(130) 상에 형성되어 부피감을 부여하고, 인쇄층(130) 상부면에 형성된 무늬 등을 보호하는 역할을 한다.
본 발명에서 투명층(140)은 전술한 바와 같이, 비프탈레이트계 가소제, 아크릴계 공중합체 등을 함유하는 PLA 수지를 이용할 수 있고, 추가적으로 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제 등이 포함될 수 있다.
이러한 투명층(140)은 0.10~ 1.0 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 투명층이 0.10 mm 미만의 두께를 가질 경우 인쇄층에 형성된 무늬를 효과적으로 보호할 수 없고 또한 부피감이 저하된다. 한편, 투명층의 두께가 1.0 mm를 초과할 경우 더 이상의 효과 상승 없이, 바닥재 제조 비용의 상승의 원인이 될 수 있다.
본 발명에서 도 2 및 도 4에 적용되는 이지층(150)은 베이스층(110)을 중심으로 하는 바닥재에서 베이스층의 상부에 형성되는 층들과 역학적 평형을 이루어 제품의 구조 안정성을 유지시키고, 바닥재 표면에 반대되는 이면을 보호하며, 상부나 하부의 충격을 흡수하는 역할을 한다.
이러한, 이지층(150)은 비프탈레이트 가소제, 아크릴계 공중합체, 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제 등이 첨가된 PLA 수지로부터 형성될 수 있다. 또한, 이지층에는 탄산칼슘, 목분, 이산화티타늄, 송진 등이 1종 이상더 포함될 수 있다.
이러한 이지층(150)은 0.10 ~ 2.0 mm 의 두께를 갖는 것이 바닥재의구조 안정성을 유지하는데 가장 바람직하다. 이지층(150)의 두께가 0.10 mm 미만이면 바닥재의 이면 보호 효과나 충격 흡수 효과가 잘 나타나지 않고, 이지층(150)이 2.0 mm를 초과할 경우 제조 비용이 상승할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바닥재에서 적용되는 중지층(160)은 유리섬유 함침층(120)과 인쇄층(130) 사이에 형성된다. 중지층(160)은 인쇄층(130)의 표면의 평활도를 향상시키는 역할 및 유리섬유 함침층(120)으로 인한 역방향 컬링을 방지하는 역할을 한다. 이러한 중지층(160)은 인쇄층(130) 대비 같거나 더 많은 탄산칼슘 필러를 첨가할 수 있어 원가절감에 기여할 수 있다.
상기 중지층(160)은 PLA 수지를 이용할 수 있고, 여기에는 비프탈레이트계 가소제, 아크릴계 공중합체, 활제, 사슬 연장제, 내가수분해제 등이 포함될 수 있다.
이러한 중지층(160)은 0.1~ 0.5 mm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 중지층(160)의 두께가 0.1 mm 미만일 경우 중지층 첨가 효과를 얻을 수 없으며, 0.5 mm를 초과할 경우 바닥재 제조 비용의 상승을 초래하게 된다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 PLA 수지를 사용한 바닥재의 실시예들을 나타내는 단면도들을 나타낸 것으로서, 각각 도 1 내지 도 4에 도시된 바닥재의 표면에 표면처리층(170)이 형성된 것을 나타낸다.
본 발명에서 표면처리층(170)은 바닥재의 내스크래치성이나 내마모성 등의 표면 품질을 향상시키고, 내오염성을 개선하여 청소가 용이하도록 하기 위한 목적 등에서 투명층(140) 상에 형성된다. 이러한 표면처리층(170)은 폴리우레탄, 우레탄 아크릴레이트, 왁스 등이 포함될 수 있다.
표면처리층(130)의 형성 방법은 다양한 방법이 있다. 예를 들어, 우레탄 아크릴레이트를 이용할 경우, 우레탄 아크릴레이트 UV 경화형 조성물을 우드 칩 인레이드층(120) 상에 도포하고, 자외선 조사를 통해 경화시켜 형성할 수 있다. 또한 열경화성의 왁스를 우드 칩 인레이드층(120) 상에 도포하고 열풍 오븐을 통과하여 경화시켜 형성할 수 있다.
상기 표면처리층(170)은 0.01 ~ 0.1 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 표면처리층(170)이 0.01 mm 미만의 두께로 형성되는 경우 내스크래치성 등의 물성 향상 효과를 기대하기 어렵고, 또한 표면처리층(170)이 0.1 mm를 초과할 경우 표면처리층 형성에 과다한 제조비용이 소요되고, 바닥재의 외관 특성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명에서, 카렌더링 공법 등을 적용하여 PLA 수지를 포함하는 베이스층 등을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 전술한 PLA 수지를 포함한 각 원료들을 혼합 및 혼련한 후, 원하는 시트 형상으로 카렌더링 성형하는 과정을 통하여 제조할 수 있다.
상기에서, 원료의 혼합 및 혼련 공정은, 예를 들면, 액상 또는 분말상의 원료를 슈퍼 믹서, 압출기, 혼련기(kneader), 2본 또는 3본 롤 등을 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 원료의 혼합 및 혼련 공정에서는 보다 효율적인 혼합을 위하여, 배합된 원료를 반바리 믹서(banbury mixer) 등을 사용하여 120 ~ 200℃ 정도의 온도에서 혼련하고, 혼련된 원료를 120 ~ 200℃ 정도의 온도에서 2본 롤 등을 사용하여, 1차 및 2차 믹싱하는 방식과 같이, 상기 혼합 및 혼련 공정을 다단계로 반복 수행할 수도 있다.
한편, 상기와 같이 혼합된 원료를 카렌더링 공법에 적용하여 시트상의 베이스층 등을 제조하는 방법 역시 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 역 L형 4본롤 카렌더 등의 통상의 장치를 사용하여 제조할 수 있다.
또한, 상기에서 카렌더링 가공 조건은, 사용되는 수지 조성물의 조성 등을 고려하여, 적절히 선택할 수 있으며, 대략 120 ~ 200℃ 정도의 가공 온도의 범위 내에서 카렌더링 가공을 실시할 수 있다.
실시예
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 바닥재의 제조
(1) 실시예 1
투명층 제조
PLA 수지 100 중량부, ATBC 10 중량부, 아크릴 공중합체 5 중량부, 스테아린 산 5 중량부, 디이소시아네이트 3 중량부 및 카보디이미드 3 중량부를 압출기를 사용하여 1차 혼련하고, 반바리 믹서로 140℃에서 혼련한 다음, 140℃의 2본롤을 사용하여 1차 및 2차 믹싱하였다. 그 후, 제조된 원료를 130℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 약 0.5 mm인 시트를 제조하였다.
인쇄층 제조
PLA 수지 100 중량부, ATBC 15 중량부, 아크릴 공중합체 5 중량부, 스테아린 산 5 중량부, 디이소시아네이트 3 중량부 및 카보디이미드 3 중량부, 탄산칼슘 50 중량부, 이산화티타늄 10 중량부를 상기 투명층 제조과정과 동일한 과정으로 가공하여, 두께가 약 0.15 mm인 백색 시트를 제조하였다.
이후, 그라비아 인쇄 또는 전사 인쇄법으로 백색 시트 표면에 인쇄 무늬를 형성하였다.
중지층 제조
PLA 수지 100 중량부, ATBC 15 중량부, 아크릴 공중합체 5 중량부, 스테아린 산 5 중량부, 디이소시아네이트 3 중량부 및 카보디이미드 3 중량부, 탄산칼슘 150 중량부, 이산화티타늄 10 중량부를 상기 투명층 제조과정과 동일한 과정으로 가공하여, 두께가 약 0.2 mm인 시트를 제조하였다.
유리섬유 함침층
아크릴 수지 100 중량부, ATBC 80 중량부, 점도저하제 10 중량부, 탄산칼슘 50 중량부 및 이산화티타늄 5 중량부를 배합하여, 아크릴계 졸을 제조하였다. 이후 롤코터를 사용하여 유리섬유(60 g/m2)에 제조된 아크릴계 졸을 함침 처리한 다음, 140℃의 오븐에서 2분 동안 건조하여 두께 약 0.3 mm의 유리섬유 함침층을 제조하였다.
베이스층 제조
PLA 수지 100 중량부, ATBC 25 중량부, 아크릴 공중합체 10 중량부, 스테아린 산 5 중량부, 디이소시아네이트 5 중량부 및 카보디이미드 5 중량부, 탄산칼슘 500 중량부, 목분 100 중량부, 이산화티타늄 20 중량부 및 송진 5 중량부를 상기 투명층 제조과정과 동일한 과정으로 가공하여, 두께가 약 2 mm인 시트를 제조하였다.
이지층 제조
PLA 수지 100 중량부, ATBC 20 중량부, 아크릴 공중합체 10 중량부, 스테아린 산 5 중량부, 디이소시아네이트 5 중량부 및 카보디이미드 5 중량부, 탄산칼슘 250 중량부, 목분 100 중량부, 이산화티타늄 20 중량부 및 송진 5 중량부를 상기 투명층 제조과정과 동일한 과정으로 가공하여, 두께가 약 1.2 mm인 시트를 제조하였다.
표면처리층 형성
상기 제조된 투명층, 인쇄층, 중지층, 유리섬유 함침층, 베이스층 및 이지층을 열합판한 후 엠보싱롤을 이용하여 엠보싱한 투명층 표면에 우레탄 아크릴레이트계 UV 경화형 도료를 도포하고, 자외선을 조사하여 두께 약 0.05 mm의 표면처리층을 형성함으로써 최종 바닥재를 제조할 수 있었다.
실시예1에서는 투명층, 인쇄층, 중지층, 베이스층 및 이지층이 PLA 수지를 기반으로 하여 제조되었다.
(2) 비교예 1
비교예 1에서는 유리섬유 함침층을 포함하지 않으며, 이지층의 두께가 0.9mm 인 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 과정으로 바닥재를 제조하였다.
2. 치수안정성 평가
실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 바닥재의 치수안정성을 평가하기 위하여 80℃ 오븐에 6시간 방치 후의 각 바닥재의 길이 방향 및 폭 방향의 치수변화율을 측정하였으며, 이를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00001
표 1을 참조하면 실시예 1에 따라 제조된 바닥재의 경우 유리섬유 함침층을 포함함으로써 비교예 1에 따라 제조된 바닥재의 경우보다 치수안정성이 우수한 것을 볼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
110 : 베이스층
120 : 유리섬유 함침층
130 : 인쇄층
140 : 투명층
150 : 이지층
160 : 중지층
170 : 표면처리층

Claims (29)

  1. 베이스층;
    상기 베이스층 상부에 형성되는 유리섬유(Glass Fiber: G/F) 함침층;
    상기 유리섬유 함침층 상부에 형성되며, 상부면에 인쇄 무늬가 형성되는 인쇄층; 및
    상기 인쇄층 상부에 형성되는 투명층;을 포함하고,
    상기 베이스층, 인쇄층 및 투명층 중 하나 이상은 PLA(Polylactic acid) 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 치수안정성이 우수한 PLA 바닥재.
  2. 베이스층;
    상기 베이스층 상부에 형성되는 유리섬유 함침층;
    상기 유리섬유 함침층 상부에 형성되며, 상부면에 인쇄 무늬가 형성되는 인쇄층;
    상기 인쇄층 상부에 형성되는 투명층; 및
    상기 베이스층의 하부에 형성되는 이지층;을 포함하고,
    상기 베이스층, 인쇄층, 투명층 및 이지층 중 하나 이상은 PLA 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 치수안정성이 우수한 PLA 바닥재.
  3. 베이스층;
    상기 베이스층 상부에 형성되는 유리섬유 함침층;
    상기 유리섬유 함침층 상부에 형성되는 중지층;
    상기 중지층 상부에 형성되며, 상부면에 인쇄 무늬가 형성되는 인쇄층; 및
    상기 인쇄층 상부에 형성되는 투명층;을 포함하고,
    상기 베이스층, 중지층, 인쇄층 및 투명층 중 하나 이상은 PLA 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 치수안정성이 우수한 PLA 바닥재.
  4. 베이스층;
    상기 베이스층 상부에 형성되는 유리섬유 함침층;
    상기 유리섬유 함침층 상부에 형성되는 중지층;
    상기 중지층 상부에 형성되며, 상부면에 인쇄 무늬가 형성되는 인쇄층;
    상기 인쇄층 상부에 형성되는 투명층; 및
    상기 베이스층의 하부에 형성되는 이지층;을 포함하고,
    상기 베이스층, 인쇄층, 중지층, 투명층 및 이지층 중 하나 이상은 PLA 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 치수안정성이 우수한 PLA 바닥재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 투명층의 상부에 형성되는 표면처리층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 PLA 수지에는 비프탈레이트계 가소제, 용융강도 보강제(melt strength enhancer)로서 아크릴계 공중합체, 활제, 사슬 연장제(chain extender), 내가수분해제 중 하나 이상이 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 PLA 수지에는 탄산칼슘, 이산화티타늄, 목분, 이산화티타늄 및 송진 중 하나 이상이 더 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 베이스층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~100 중량부 및 아크릴계 공중합체 0.1 ~ 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베이스층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01 ~ 10 중량부, 사슬 연장제 0.01 ~ 10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘 1,000 중량부 이하, 목분 200 중량부 이하, 이산화티타늄 50 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 베이스층은 0.5 ~ 5.0 mm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 유리섬유 함침층은 아크릴 수지, 멜라민 수지 및 PLA 수지 중1종 이상을 포함하는 수지에 유리섬유가 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유리섬유는 30 ~ 150 g/m2 의 면적당 단위질량을 갖는 것을 특징으로 하는 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유리섬유 함침층은 상기 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 40 ~ 150 중량부, 점도저하제 30 중량부 이하, 탄산칼슘 150 중량부 이하 및 이산화티타늄 20 중량부 이하 중에서 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 유리섬유 함침층은 0.20 ~ 1.0 mm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 치수 안정성이 우수한 PLA 바닥재.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계가소제 5~60 중량부 및 용융강도 보강제 0.1 ~ 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제 0.01 ~ 10 중량부, 사슬 연장제 0.01 ~ 10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부 이하 및 이산화티타늄(TiO2) 50 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  17. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 인쇄층은 0.01 ~ 0.3 mm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  18. 제6항에 있어서,
    상기 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~50 중량부 및 아크릴계 공중합체 0.1 ~ 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제 0.01 ~ 10 중량부, 사슬 연장제 0.01 ~ 10 중량부 및 내가수분해제 10 중량부 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  20. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 투명층은 0.10 ~ 1.0 mm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  21. 제6항에 있어서,
    상기 이지층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부 및 아크릴계 공중합체 0.1 ~ 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 이지층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제 0.01 ~ 10 중량부, 사슬 연장제 0.01 ~ 10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘 500 중량부 이하, 목분 200 중량부 이하, 이산화티타늄 50 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  23. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 이지층은 0.10 ~ 2.0 mm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  24. 제6항에 있어서,
    상기 중지층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부 및 아크릴계 공중합체 0.1 ~ 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 중지층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제 0.01 ~ 10 중량부, 사슬 연장제 0.01 ~ 10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 탄산칼슘 200 중량부 이하 및 이산화티타늄 50 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  26. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 중지층은 0.1 ~ 0.5 mm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  27. 제5항에 있어서,
    상기 표면처리층은 폴리우레탄, 우레탄 아크릴레이트 또는 왁스로 형성되는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  28. 제5항에 있어서,
    상기 표면처리층은 0.01 ~ 0.1 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
  29. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 PLA 수지는 비정질 PLA 수지인 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 사용한 바닥재.
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