KR20110103811A - Ｐｌａ 수지를 포함하는 플로팅 바닥재 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents
Ｐｌａ 수지를 포함하는 플로팅 바닥재 및 이를 제조하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 PLA(poly lactic acid) 표지를 가지는 플로팅 바닥재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 플로팅 바닥재는 PLA 수지로 형성되거나 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA 블렌드(Blend) 수지로 형성된 플로팅보드(Floating Board)를 포함하는 플로팅 바닥재를 제공하는데 있어서, 사출성형 또는 인몰드데코레이션 성형 방법을 제공하는 발명에 관한 것이다.
Description
본 발명은 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 친환경성 수지인 PLA 를 이용하여 플로팅 바닥재를 형성하는 기술에 관한 것이다.
주택, 맨션, 아파트, 오피스 또는 점포 등의 건축물에서 이용되는 바닥재는 폴리염화비닐(PVC) 등의 석유계 수지를 기반으로 하는 바닥재가 주로 이용되고 있다.
상기의 폴리염화비닐 등을 이용한 바닥재는, 폴리염화비닐(PVC) 등의 수지를 사용하여 압출 또는 카렌더링 방식 등으로 제조된다. 그런데, 폴림염화비닐 수지의 원료는 석유자원을 기반으로 하기 때문에, 석유자원의 고갈 등에 따라 향후 원재료의 수급에 큰 문제가 있을 수 있다.
또한, 폴리염화비닐(PVC)계 바닥재는 사용시 혹은 폐기시 많은 유해물질이 발생하여 친환경적인 측면에서 사용이 지양될 필요성이 있다.
이에 최근에는 폴리염화비닐계 바닥재를 대신하여, 친환경적인 수지를 기반으로 하는 그린 바닥재에 관한 관심이 높아지고 있다.
그러나, 일반적인 그린 바닥재의 경우 자체 강도가 떨어져 성형이나가공에 많은 문제점을 가지고 있으며, 또한, 사용시 난방에 따른 틈이 벌어지는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 PLA 수지로 형성되거나 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA 블렌드(Blend) 수지로 형성된 플로팅보드(Floating Board)를 제조함으로써, 친환경적이면서 가공성 및 성형성을 향상시킬 수 있는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 PLA 표지에 유리섬유 함침 구조의 치수안정층을 통하여 난방에 따른 치수안정성을 확보할 수 있도록 할 수 있으며, 인 몰드 데코레이션 방식을 사용함으로써, 종래에는 구현이 어려웠던 천연감을 향상시킬 수 있도록 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PLA(poly lactic acid) 수지를 포함하는 플로팅 바닥재는 PLA 수지로 형성되거나 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA 블렌드(Blend) 수지로 형성된 플로팅보드(Floating Board)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 플로팅보드는 측면에 이음부가 형성되어 이웃하는 보드와 연결될 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 합성수지는 PVC(polyvinyl chloride), PEG(polyethylene glycol), EVA(ethylene vinyl acetate), TPE(thermo plastic elastomer), TPU(thermo plastic polyurethane), TPS(thermo plastic starch), ENR(epoxidized natural rubber), 아이오노머(Ionomer), SBS(styrene butadiene styren), NBR(nitrile butadiene rubber), SEBS(styrene ethylene butylenes styrene), 아크릴레이트(acrylate), ABS(acrylonitrile butadiene styrene), 상용화제를 포함하는 변성 폴리올레핀(polyolefin modified with compatibilizer), PU(polyurethane) 중 선택되는 하나 이상의 수지인 것을 특징으로 한다.
다음으로, 상기 플로팅보드 표면에는 투명층, 인쇄층, 이면층 및 발포층 중 선택되는 하나 이상의 층을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 플로팅보드 표면에는 자외선 경화형 표면처리층 또는 폴리우레탄이나 왁스를 포함하는 표면처리층을 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 인쇄층의 하부 또는 상기 인쇄층의 하부에 치수안정층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 치수안정층은 아크릴 수지에 유리섬유가 함침되어 있는 것을 특징으로 하고, 상기 유리섬유는 30 ~ 150 g/m2 의 면적당 단위질량을 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 치수안정층은 상기 아크릴 수지 100 중량부에 대하여, ATBC(Acetyl tributyl citrate)인 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 한다.
다음으로, 상기 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~50 중량부, PLA 수지 용융강도 보강제로서 아크릴 공중합체 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제(chain extender) 0.01~10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그 다음으로, 상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부 및 PLA 수지 용융강도 보강제로서 아크릴 공중합체 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 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 포함한다.
그 다음으로, 상기 이면층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부, 상기 아크릴 공중합체 0.1 ~ 20 중량부, 활제로서 스테아린산 및 탄소수가 21 이상인 고급지방산 중 1종 이상 0.01 ~ 10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 목분과 왕겨 중 1종 이상 200 중량부 이하, 탄산칼슘 300 중량부 이하, 이산화티타늄 5 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재 제조 방법은 측면에 이음부가 형성되어, 이웃하는 보드와 서로 연결되는 형태를 갖는 플로팅 바닥재의 제조 방법에 있어서, PLA(Polylactic Acid) 수지 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA블렌드(Blend) 수지를 포함하는 조성물을 제조하는 단계 및 상기 플로팅 바닥재에 대응하는 성형부를 갖는 플로팅보드용 사출 금형에 상기 조성물을 주입하여 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재 제조 방법은 측면에 이음부가 형성되어, 이웃하는 보드와 서로 연결되는 형태를 갖는 플로팅 바닥재의 제조 방법에 있어서, PLA(Polylactic Acid) 수지 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA블렌드(Blend) 수지를 포함하는 조성물을 제조하는 단계와, 표면 인쇄용 시트를 형성하는 단계 및 상기 플로팅 바닥재에 대응하는 성형부를 갖는 플로팅보드용 사출 금형에 상기 표면 인쇄용 시트를 배치시키고, 상기 조성물을 주입하여 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인몰드데코레이션(In-Mold Decoration) 공법을 이용한다.
여기서, 상기 표면 인쇄용 시트는 하나 이상의 층으로 형성되며, 적어도 하나의 층은 PLA 수지로 형성되거나 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA 블렌드 수지로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 석유자원 기반의 PVC 대신에 식물 자원 기반의 PLA 수지를 이용함으로써, 석유자원 고갈에 따른 원재료 수급 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 친환경적인 플로팅 바닥재를 구현하면서도, 유리섬유 함침 구조의 치수안정층을 통하여 난방에 따른 치수안정성을 확보할 수 있으며, 사출 성형 또는 인 몰드 데코레이션 성형 방식을 이용함으로써, 종래에는 구현이 어려웠던 복잡한 형상의 플로팅보드를 형성할 수 있고, 인쇄층의 천연감을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재의 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.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재(100)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 위에서부터 투명층(110), 인쇄층(120) 및 플로팅 보드(130)의 형태로 구비된다.
이때, 투명층(110) 또는 인쇄층(120) 중 적어도 어느 하나의 층은 PLA 수지 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA블렌드(Blend) 수지를 포함하는 층으로 구비될 수 있다.
아울러, 플로팅 보드(130)는 측면에 이음부가 형성되어 서로 이웃하는 보드끼리 연결될 수 있는 구조를 갖는다. 이때, 이음부는 도시된 바와 같이 일측에는 상단바가 형성되고, 이와 대응되는 보드의 타측에는 하단바가 형성되어 서로 연결될 수 있는 형태가 있을 수 있다. 또한, 일측에는 오목부가 형성되고 타측에는 볼록부가 형성되어 서로 끼움형식으로 이어질 수도 있다. 따라서, 이와 같은 이음부의 형상에 의해서 본 발명이 제한 되는 것은 아니다.
또한, 상기와 같은 복잡한 형상의 이음부를 포함하는 플로팅 보드(130)를 형성하기 위해서는 사출 성형 또는 인몰드 데코레이션 공법을 이용하여야 한다. 이때, 가공성을 향상시키기 위해서 플로팅 보드(130) 성형을 위한 조성물의 가공 특성이 우수해야 한다.
이와 같은 조건에 적합한 특성을 제공할 수 있는 수지 조성물은 본 발명에 따른 PLA 수지 및 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA블렌드(Blend) 수지 조성물이며, 그에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.
상술한 PLA(Polylactic acid) 수지는 투명층(110), 인쇄층(120) 및 플로팅보드(130) 중 적어도 어느 하나에 사용될 수 있으며, 그 형성 방법은 다음과 같다.
먼저, 락타이드 또는 락트산의 열가소성 폴리에스테르로서, 옥수수, 감자 등의 재생 가능한 식물 자원에서 추출한 전분을 발효시켜 제조되는 락트산을 중합시켜 제조될 수 있다.
이러한 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.
상기와 같은 PLA 수지는 통상적으로 D-PLA, L-PLA, D,L-PLA 또는 meso-PLA 등으로 구분될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 적용되는 PLA 수지에서는 PLA 수지의 종류에 제한되지 않고, 각종 PLA 수지를 단독으로 혹은 2종 이상 혼합하여 제조할 수 있다.
한편, PLA 수지는 전술한 바와 같이, 락트산 또는 락타이드를 중합시켜 제조할 수 있으며, 필요에 따라서는, 락트산 또는 락타이드와 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜 등의 글리콜화합물, 에탄디오산(ethanedioic acid) 또는 테레프탈산 등의 디카복실산, 글리콜산 또는 2-히드록시벤조산 등의 히드록시카르본산 또는 카프로락톤 또는 프로피오락톤 등의 락톤류와 같은 적절한 단량체와 공중합하여 제조할 수도 있다.
아울러, 본 발명에서는 상기 PLA 수지와 함께 추가적인 합성 수지를 포함할 수 있다. 합성 수지는 PLA 수지에서 미흡할 수 있는 강도 보강, 성형성 개선, 심미성 확보 등의 역할을 할 수 있다. 통상적으로 내충격강도 또는 내열성이 떨어지면, 이를 포함하는 수지 조성물의 시트화 공정에서 카렌더링(calendering) 등 가공 방법의 적용이 곤란할 수 있다.
본 발명에서는 이와 같은 문제를 사전에 방지하기 위하여 PLA 수지에 합성 수지를 블레드(Blend)하는 방법을 사용한다.
이때, 합성 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 석유계열의 수지의 경우, 그 함량은 가급적 작은 것이 바람직하다. 이에 대한 일례로 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 합성 수지 10~70 중량부의 양으로 이용될 수 있다. 합성 수지가 10 중량부 미만으로 첨가되는 경우에는 PLA 수지의 특성 보완이 거의 일어나지 않을 수 있으며, 70 중량부를 초과하는 경우에는 생분해성이 떨어지는 등 PLA 수지를 이용함으로 인하여 얻을 수 있는 이점들이 감소될 수 있다.
아울러, 바인더로서 PLA 수지와 함께 별도의 합성 수지를 포함할 경우, 상기 합성 수지는 생분해성 수지와 혼화성(compatibility 또는 miscibility)을 가지는 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명에서 이용하는 용어 「혼화성」은 2개 이상의 성분(ex. 수지 성분)이 혼합되었을 때, 상기 성분들간에 계면 분리 현상 등이 발생되지 않고, 균일하게 혼합될 수 있는 성질을 의미한다.
이상의 특성을 따르는 본 발명의 합성수지는 PVC(polyvinyl chloride), PEG(polyethylene glycol), EVA(ethylene vinyl acetate), TPE(thermo plastic elastomer), TPU(thermo plastic polyurethane), TPS(thermo plastic starch), ENR(epoxidized natural rubber), 아이오노머(Ionomer), SBS(styrene butadiene styren), NBR(nitrile butadiene rubber), SEBS(styrene ethylene butylenes styrene), 아크릴레이트(acrylate), ABS(acrylonitrile butadiene styrene), 상용화제를 포함하는 변성 폴리올레핀(polyolefin modified with compatibilizer), PU(polyurethane) 중 선택되는 하나 이상의 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 아이오노머는 서린(Surlyn)이 이용될 수 있으며, 변성 폴리올레핀 수지에 포함되는 상용화제는 블록 코폴리머(Block copolymer), 그래프트 코폴리머(Graft copolymer) 및 레린 라이크 컴패티빌라이저(Resin like compatibilizer) 들이 이용될 수 있다.
상기와 같은, PLA 수지는 가공하기 위한 조성물 형태로 제조되어 사용되는데, 이 조성물에 포함되는 가공 조제로서 다음과 같은 것들이 있다.
먼저, 비프탈레이트계 가소제는 PLA 수지를 연화하여 열가소성을 증대시킴으로써, 고온에서 성형가공을 용이하게 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 비프탈레이트계 가소제로 친환경적인 가소제인 ATBC(Acetyl tributyl citrate)를 이용한다.
여기서, 비프탈레이트계 가소제가 PLA 수지 100 중량부 대비 기준치 미만으로 첨가될 경우, PLA 수지의 경도가 높아져 가공성이 저하될 수 있고, 비프탈레이트계 가소제의 첨가량이 각 층에서 정해진 범위를 초과하게 되면, 상기 각 층을 형성하는 타 성분과의 상용성 저하에 따른 가공성 등의 물성이 열화될 수 있다.
그 다음 가공 조제로서, 아크릴계 공중합체가 이용될 수 있다.
아크릴계 공중합체는 용융 압출시 자체로서는 내충격강도 또는 내열성이 좋지 않은 PLA 수지의 강도를 보강하여 가공성을 확보하는 역할을 한다. 또한 아크릴계 공중합체는 실험결과 PLA 수지의 카렌더링, 프레스 가공시 등에도 유용하게 적용될 수 있었다.
이러한 아크릴계 공중합체의 함량이 PLA 수지 100 중량부에 대하여 기준치 미만일 경우 PLA 수지의 용융 효율 및 용융 강도의 향상이 불충분하고, 아크릴계 공중합체의 함량이 기준치를 초과할 경우 바닥재를 구성하는 각 층의 제조 비용이 상승하고, 각 층을 구성하는 타 물질과의 상용성 문제 등으로 각 층의 전체적인 물성이 저하될 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체의 무게평균분자량(Mw)은 특별히 제한되지 않으나, 가공시 용융강도 등의 개선 및 타 물질과의 상용성 등을 고려할 때, 80만 ~ 600만인 것을 사용하는 것이 좋다.
그 다음으로, 상기 PLA 수지에는 용융 압출 등에서 침적물이나 가교물이 축적되는 것을 방지하기 위하여 활제를 더 포함될 수 있다.
활제는 본 발명의 인쇄층 형성을 위한 수지 조성물 시트 성형 시에 카렌더 롤러 등의 금속 설비의 표면을 윤활시켜 유동성을 개선하고, 금속 설비와 수지의 점착을 방지하며, 슬립성을 향상시키고, 용융 점도를 조절하여, 성형 가공성, 특히 카렌더링 성형 가공성을 극대화할 수 있다.
이러한 활제는 다양한 종류가 있으나, 본 발명의 실시예들에서는 친환경 활제에 해당하는 고급지방산을 이용하며, 구체적으로는 탄소수 18의 포화 고급지방산인 스테아린산 또는 고급 지방산을 사용하며, 이들을 단독으로 혹은 2종 이상을 혼용하여 사용할 수 있다.
PLA 수지에서 활제의 사용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 기준치 미만이면 활제 사용 효과를 얻을 수 없으며, 활제의 사용량이 PLA 수지 100 중량부 대비 기준치를 초과하면 PLA 수지의 내충격성, 내열성, 광택도 등을 열화시킬 수 있는 문제점이 있다.
또한, PLA 수지의 가수분해를 통하여 내충격성 등의 기계적 물성이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 상기 PLA 수지에는 내가수분해제(anti-hydrolysis agent)가 추가적으로 첨가될 수 있다. 내가수분해제는 카보디이미드(carbodiimide)가 이용될 수 있다.
이러한 내가수분해제는 PLA 수지 100 중량부에 대하여 기준치를 초과할 경우 성형 가공성이 저하될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 PLA 수지 조성물을 이용한 카렌더링 공법을 적용하면, 상기와 같은 각 층간 형태를 얻을 수 있다.
이와 같이 PLA 조성물을 이용하여, 각 층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 전술한 각 원료를 혼합하여 수지 조성물을 제조하는 단계와 혼합된 원료를 적절한 조건에서 가열 및 가압하여 균일하게 겔화하는 혼련 단계 및 최종 시트 형상으로 카렌더링 성형하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
이때, 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 상기 각 층 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.
그 다음으로, 상기와 같은 PLA 수지의 조성물이 완성되면, 본 발명에서는 이를 이용하여 플로팅 보드를 형성한다.
이때, 플로팅 보드는 사출 성형에 의하여 단독으로 형성될 수도 있고, 투명층 및 인쇄층 등을 포함하는 표면 인쇄용 시트 제조 후 시트를 이용한 인몰드데코레이션(In-Mold Decoration) 공법으로도 형성될 수 있다.
여기서, 이와 같이 형성된 플로팅 바닥재는 인쇄층을 중심으로 다음과 같은 다양한 기능층들을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 플로팅 바닥재는 상기와 같은 기본 조성을 바탕으로 다양한 실시예를 나타낼 수 있으며, 그 구체적인 일례를 살펴 보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재(200)를 나타낸 단면도 이다.
도 2에서는 인쇄층(210)과 플로팅 보드(220)만으로 이루어진 플로팅 바닥재를 나타낸다. 이와 같은 형태를 도시한 것은 인쇄층(210) 및 플로팅 보드(220)를 기준으로 다양한 형태의 층들이 추가될 수 있음을 설명하기 위해서 도시한 것이다.
먼저, 인쇄층(210)의 상부에는 투명층 및 표면처리층이 더 형성될 수 있으며, 인쇄층(210)의 하부에는 이면층 또는 발포층이 더 형성될 수 있다. 아울러, 인쇄층(210)과 이면층 또는 발포층 사이에는 치수안정층이 더 형성될 수 있다.
이하에서는 상기 각 층들에 PLA 수지가 적용되는 일례를 설명하는 것으로 한다. 이때, PLA 수지는 PLA 수지와 기타 합성 수지가 혼합된 PLA 블렌드 수지를 포함하는 포괄적인 개념으로 사용되는 것으로 한다.
먼저, 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~50 중량부, PLA 수지 용융강도 보강제로서 아크릴 공중합체 0.1~20 중량부를 포함하는 재질로 형성할 수 있다.
이때, 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제(chain extender) 0.01~10 중량부 및 내가수분해제(anti-hydrolysis agent) 10 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하여 형성하는 것이 바람직하다.
그 다음으로, 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부 및 PLA 수지 용융강도 보강제로서 아크릴 공중합체 0.1~20 중량부를 포함하는 재질로 형성할 수 있다.
이때, 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 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 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 각 함량에 대한 임계적 의의는 상기 도 1의 PLA층 제조 법을 따르며, 상기 범위들을 벗어날 경우 성형 가공성 및 타 성분들과의 결합력들이 저하될 수 있다.
그 다음으로, 이면층은 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부, 아크릴 공중합체 0.1 ~ 20 중량부, 활제로서 스테아린산 및 고급지방산 중 1종 이상 0.01 ~ 10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 목분과 왕겨 중 1종 이상 200 중량부 이하, 탄산칼슘 300 중량부 이하, 이산화티타늄 5 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
그 다음으로, 발포층은 상술한 투명층, 인쇄층 및 이면층 제조 방법과 동일하게 적용하되, 발포제를 혼합하여 형성할 수 있다.
그러나 상기와 같은 방법들 및 재질에 의해서 항상 제한 되는 것은 아니며, PLA 수지를 포함하는 가공 방법에 의한 층 재질은 모두 적용될 수 있다.
그 일례로는 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 가공 조제 0.5 중량부 내지 20 중량부, 가소제 25 중량부 내지 45 중량부 및 필러(ex. 탄산칼슘) 5 중량부 내지 60 중량부를 포함하는 수지 조성물로부터 제조될 수 있고, 이 경우, 상기 수지 조성물은 발포 공정을 위한 발포제를 적정량 조절할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 플로팅 바닥재의 치수 안정성을 보조하기 위한 치수안정층이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 치수안정층은 PLA 수지의 치수 안정성을 보완하는 역할을 한다. PLA 수지를 이용한 바닥재의 경우, 난방 등에 의한 온도 변화로 치수가 변화하고, 그에 따라 수축에 의해 바닥재간 연결부가 벌어지는 등의 현상이 발생할 수 있는 바, 상기 치수안정층은 이러한 치수 안정성을 확보하여 바닥재 간 벌어짐 현상 등을 방지할 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 치수안정층은 유리섬유 함침 구조를 가진다. 즉, 아크릴 수지에 유리섬유가 함침되어 있는 형태의 재질이 사용된다.
여기서, 유리섬유는 30 ~ 150 g/m2 의 면적당 단위질량을 가질 수 있다. 유리섬유의 단위면적당 질량이 30 g/m2 미만이면, 치수안정성 보강 효과가 불충분할 수 있으며, 유리섬유의 단위면적당 질량이 150 g/m2를 초과하면, 상기 인쇄층과 상기 치수안정층 간의 부착력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한 치수안정층은 사용 목적이나 형태에 따라서 아크릴 수지에 가소제로서 ATBC, 점도저하제, 원가 절감을 위한 무기질 필러인 탄산칼슘, 백색안료서 이산화티타늄 등이 단독으로 혹은 2종 이상이 더 포함될 수 있다.
이때, ATBC의 경우 상기 아크릴 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.
ATBC의 경우 아크릴 수지 100 중량부 대비 40 중량부 미만으로 첨가될 경우, 상기 치수안정층의 경도가 높아져 가공성이 저하될 수 있고, 반대로 150 중량부를 초과하면 타 성분들과의 상용성 문제로 인하여 치수안정성을 저해할 수 있다.
점도저하제의 경우 아크릴 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.
이하에서는 상술한 각 실시예에 공통적으로 적용될 수 있는 투명층, 인쇄층, 이면층 및 발포층에 대한 구체적 제조예에 대하여 설명하는 것으로 한다. 다만, 이러한 제조예는 본 발명의 일 실시예로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 따라서, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
제조예
투명층 제조
PLA 수지로서 2002D(Nature Works 제조) 100 중량부, ATBC 20 중량부, 아크릴 공중합체 10 중량부, 스테아린산 5 중량부, 카보디이미드 5 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 0.6 mm인 시트를 제조하였다.
인쇄층 제조
2002D 100 중량부, ATBC 30 중량부, 아크릴 공중합체 10 중량부, 스테아린산 5 중량부, 디이소시아네이트 5 중량부 및 카보디이미드 5 중량부, 탄산칼슘 50 중량부, 이산화티타늄 20 중량부를 상기 투명층 제조과정과 동일한 과정으로 가공하여, 두께가 0.2 mm인 백색시트를 제조하였다.
인쇄층은 상기 백색 시트 표면에 그라비어 인쇄 또는 전사 인쇄방법을 통해 무늬를 형성하였다.
이면층 제조
2002D 100 중량부, ATBC 20 중량부, 아크릴 공중합체 10 중량부, 스테아린산 5 중량부, 카보디이미드 5 중량부, 탄산칼슘 150 중량부, 목분 130 중량부, 왕겨 30 중량부, 이산화티타늄 2 중량부 및 송진 10 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 1.4 mm인 시트를 제조하였다.
치수안정층 제조
아크릴 수지 100 중량부, ATBC 60 중량부, 점도저하제 15 중량부, 탄산칼슘 50 중량부 및 이산화티타늄 5 중량부를 배합하여, 아크릴계 졸을 제조하였다. 이후 롤코터를 사용하여 제조된 아크릴계 졸에 유리섬유(60 g/m2)를 함침 처리한 다음, 140℃의 온도에서 3분 동안 건조하여 두께 0.6 mm의 치수안정층을 제조하였다.
표면처리층 제조
상기 제조된 투명층, 인쇄층, 유리섬유 함침층 및 이면층을 이용하여
열합판한 후 엠보싱롤을 이용하여 엠보싱한 투명층 표면에 왁스를 이용하여 0.05 mm의 표면처리층을 형성함으로써 최종 바닥재를 제조할 수 있었으며, 본 실시예에서는 이면층이 PLA 수지를 기반으로 하여 제조되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재는 PLA 수지(또는 PLA 수지와 기타 수지가 혼합된 PLA 블렌드 수지)를 바인더로 이용함으로써, 기존의 폴리염화비닐을 바인더로 이용한 표지재보다 친환경적이며, 인쇄층, 치수안정층, 발포층 등을 포함하여 차음성능과 완충성능, 단열특성 등을 확보하는 건축재로서 다양하게 활용될 수 있도록 하는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 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 : 투명층
120, 210 : 인쇄층
130, 220 : 플로팅 보드
120, 210 : 인쇄층
130, 220 : 플로팅 보드
Claims (17)
- PLA(Polylactic Acid) 수지로 형성되거나 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA 블렌드(Blend) 수지로 형성된 플로팅보드(Floating Board)를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 플로팅보드는 측면에 이음부가 형성되어 이웃하는 플로팅보드와 연결될 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 합성수지는 PVC(polyvinyl chloride), PEG(polyethylene glycol), EVA(ethylene vinyl acetate), TPE(thermo plastic elastomer), TPU(thermo plastic polyurethane), TPS(thermo plastic starch), ENR(epoxidized natural rubber), 아이오노머(Ionomer), SBS(styrene butadiene styren), NBR(nitrile butadiene rubber), SEBS(styrene ethylene butylenes styrene), 아크릴레이트(acrylate), ABS(acrylonitrile butadiene styrene), 상용화제를 포함하는 변성 폴리올레핀(polyolefin modified with compatibilizer), PU(polyurethane) 중 선택되는 하나 이상의 수지인 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 플로팅보드 표면에는 투명층, 인쇄층, 이면층 및 발포층 중 선택되는 하나 이상의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제4항에 있어서,
상기 플로팅보드 표면에는 자외선 경화형 표면처리층 또는 폴리우레탄이나 왁스를 포함하는 표면처리층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제4항에 있어서,
상기 인쇄층의 하부 또는 상기 인쇄층의 하부에 치수안정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제6항에 있어서,
상기 치수안정층은 아크릴 수지에 유리섬유가 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제7항에 있어서,
상기 유리섬유는 30 ~ 150 g/m2 의 면적당 단위질량을 갖는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제6항에 있어서,
상기 치수안정층은 상기 아크릴 수지 100 중량부에 대하여, ATBC(Acetyl Tributyl Citrate)인 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 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제4항에 있어서,
상기 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~50 중량부, PLA 수지 용융강도 보강제로서 아크릴 공중합체 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제10항에 있어서,
상기 투명층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 0.01~10 중량부, 사슬 연장제(chain extender) 0.01~10 중량부 및 내가수분해제(anti-hydrolysis agent) 10 중량부 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제4항에 있어서,
상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부 및 PLA 수지 용융강도 보강제로서 아크릴 공중합체 0.1~20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제12항에 있어서,
상기 인쇄층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 활제로서 고급지방산 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 포함하는 플로팅 바닥재.
- 제4항에 있어서,
상기 이면층은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 비프탈레이트계 가소제 5~60 중량부, 상기 아크릴 공중합체 0.1 ~ 20 중량부, 활제로서 스테아린산 및 탄소수가 21 이상인 고급지방산 중 1종 이상 0.01 ~ 10 중량부, 내가수분해제 10 중량부 이하, 목분과 왕겨 중 1종 이상 200 중량부 이하, 탄산칼슘 300 중량부 이하, 이산화티타늄 5 중량부 이하 및 송진 20 중량부 이하 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재.
- 측면에 이음부가 형성되어, 이웃하는 보드와 서로 연결되는 형태를 갖는 플로팅 바닥재의 제조 방법에 있어서,
PLA(Polylactic Acid) 수지 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA블렌드(Blend) 수지를 포함하는 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 플로팅 바닥재에 대응하는 성형부를 갖는 플로팅보드용 사출 금형에 상기 조성물을 주입하여 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재 제조 방법.
- 측면에 이음부가 형성되어, 이웃하는 보드와 서로 연결되는 형태를 갖는 플로팅 바닥재의 제조 방법에 있어서,
PLA(Polylactic Acid) 수지 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA블렌드(Blend) 수지를 포함하는 조성물을 제조하는 단계;
표면 인쇄용 시트를 형성하는 단계; 및
상기 플로팅 바닥재에 대응하는 성형부를 갖는 플로팅보드용 사출 금형에 상기 표면 인쇄용 시트를 배치시키고, 상기 조성물을 주입하여 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인몰드데코레이션(In-Mold Decoration) 공법을 이용한 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재 제조 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 표면 인쇄용 시트는 하나 이상의 층으로 형성되며, 적어도 하나의 층은 PLA(Polylactic Acid) 수지로 형성되거나 또는 PLA 수지와 합성수지가 혼합된 PLA 블렌드(Blend) 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 PLA 수지를 포함하는 플로팅 바닥재 제조 방법.
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2010
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