KR20120003734A - 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물 및 이를 이용한 마루바닥재 - Google Patents

강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물 및 이를 이용한 마루바닥재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내수성 및 내구성을 높이기 위해 아크릴 단량체에 실리콘 단량체를 공중합시켜 목재에의 접착력과 필름의 조막성이 뛰어나면서, 실란의 발수 및 내수성, 내오염성이 우수하게 나타나도록 설계된 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물 및 이를 이용한 마루바닥재에 관한 것으로서, 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a) 0.1 내지 5중량%; 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b) 0.1 내지 10 중량%; 수산기 함유 불포화 단량체(c) 0.1 내지 10중량%; (메타)아크릴산 단량체(d) 0.1 내지 10중량%; 2개 이상의 이중결합을 함유한 고분자를 가교시킬 수 있는 가교성 단량체(e) 0.1 내지 5중량%; 및 잔량으로서 상기의 반응성 유화제 및 불포화 단량체(b-e)와 공중합이 가능한 다른 불포화 단량체(f);를 포함하여 이루어지는 단량체 혼합물을 유화중합하여 수득되는 수지 수성 분산액을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물 및 이를 이용한 마루바닥재{Acryl silicone emulsion resin composition having improved waterproofness and flooring using the composition}
본 발명은 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물 및 이를 이용한 마루바닥재에 관한 것으로 특히, 내수성 및 내구성을 높이기 위해 아크릴 단량체에 반응성 실리콘 단량체를 공중합시켜 목재에의 접착력과 필름의 조막성이 뛰어나면서, 실리콘의 발수 및 내수성, 내오염성이 우수하게 나타나도록 설계된 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물 및 이를 이용한 마루바닥재에 관한 것이다.
목질계 마루바닥재는 원목마루, 합판마루(온돌마루), 강화마루, 강마루로 구분할 수 있으며, 이중에서 마루바닥재의 시공방법에 따라 접착식시공(바닥에 접착제 도포 후 마루바닥재 접착) 및 현가식시공(마루바닥재의 측면부에 혀와 홈의 체결구조를 이용한 비접착식 시공)으로 다시 구분할 수 있으며, 가장 일반적인 현가식시공 마루바닥재는 강화마루이다. 하지만 현가식시공 시, 마루바닥재 체결틈새로 수분의 침투 및 증발이 지속적으로 발생하여 목재 고유의 자연적인 특성인 수축과 팽창을 반복하게 되고, 수분에 장시간 노출될 경우, 부풀어 오르는 등 심각한 하자가 발생하고 있는 실정이다. 접착식시공을 적용할 경우, 마루바닥재와 바닥면 그리고 마루바닥재 체결부위까지 접착제가 강력하고 견고히 고정하여 주기 때문에 수분의 침투 및 수축팽창을 억제토록 할 수 있으나, 접착제 남용으로 인한 소비자들의 거부감이 있는 실정이다.
따라서 현가식시공의 대표제품인 강화마루를 현가식시공 상태에서도 수분침투로 인한 하자발생을 줄일 수 있는 방안이 지속적으로 연구개발 되고 있다. 강화마루 마루바닥재는 고밀도섬유판(HDF ; High Density Fiberboard) 또는 중밀도섬유판(MDF ; Medium Density Fiberboard)를 기재(substrate)로 하고 상,하 표층에 멜라민 함침된 종이를 열압프레스를 이용하여 고온에서 가압하여 상,하부 표면층을 장식하는 강화마루(Laminate Flooring)에 있어서 강화마루의 상,하부가 멜라민 함침된 종이로 가압성형되면서 접착되어 있어서 상,하 표면은 내수, 내열, 내구성이 매우 우수하다는 장점이 있으나, 측면은 가공 시 기재로 사용된 고밀도섬유판 및 중밀도섬유판이 노출되어 있다. 상,하 표층 외에 4방향의 측면 엣지(edge)부위는 그대로 기재인 고밀도섬유판이 노출되도록 가공한 후, 바닥에 시공하고 있으며, 이 경우, 측면부위는 수분에 노출이 잘되어 목질섬유판이 쉽게 물을 흡수하거나 방출하게 되며, 그로 인해 4방향의 측면 엣지부위가 심하게 부풀어 오르는 문제가 있으며, 이에 대한 해결방안으로 대한민국 등록실용신안 제20-0362163호 “엣지부위의 방습성을 향상시킨 강화마루”의 선행기술과 같이 별도의 칼라착색 및 왁스처리를 하는 기술이 개발되었으나, 이는 발수의 성능만 부여할 뿐 실제로 물의 침투를 원천적으로 막을 수 없는 단점과, 동절기 바닥난방 시 왁스가 녹아버려 최소한의 발수능력마저 상실되는 경우가 빈번하여 시공후 소비자의 불만이 있어 왔다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-0913438호 “조립식 바닥재 및 이의 제조방법”과 같이 아크릴계 중합체로 코팅처리하는 기술이 개발되었으며, 이는 왁스를 대체하여 아크릴계 중합체로 4방향 엣지부위를 완전 도포하고 자외선(UV)경화를 함으로써 원천적으로 수분의 침투를 차단하려고 하였으나, 그 실시예에서 나타난 바와 같이 2회 도포 후의 자외선 건조를 통해 기술의 목적을 달성하기 때문에 제조가 복잡하여 생산성이 저하될 뿐만 아니라 생산단가가 높아지는 단점이 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 친환경 소재인 수성의 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 이용하여 새로운 4방향 엣지부위 코팅에 의한 마루바닥재의 제조방법을 완성하고, 또한 이를 실제 양산화에 적용하는 방법을 제공하여 강화마루 바닥재의 브이자형-경사면(V-bevel면: 도 3에서 원으로 표시되는 면취부위)의 착색을 포함한 내수성, 스팀청소기에 대한 내열수성 및 내구성을 제공하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물은, 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a) 0.1 내지 5중량%; 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b) 0.1 내지 10 중량%; 수산기 함유 불포화 단량체(c) 0.1 내지 10중량%; (메타)아크릴산 단량체(d) 0.1 내지 10중량%; 2개 이상의 이중결합을 함유한 고분자를 가교시킬 수 있는 가교성 단량체(e) 0.1 내지 5중량%; 및 잔량으로서 상기의 반응성 유화제 및 불포화 단량체(b-e)와 공중합이 가능한 다른 불포화 단량체(f);를 포함하여 이루어지는 단량체 혼합물을 유화중합하여 수득되는 수지 수성 분산액을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 코폴리머 에멀젼 수지 조성물을 이용한 마루바닥재는, 수지 수성 분산액으로서 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a) 0.1 내지 5중량%; 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b) 0.1 내지 10 중량%; 수산기 함유 불포화 단량체(c) 0.1 내지 10중량%; (메타)아크릴산 단량체(d) 0.1 내지 10중량%; 2개 이상의 이중결합을 함유한 고분자를 가교시킬 수 있는 가교성 단량체(e) 0.1 내지 5중량%; 및 잔량으로서 상기의 반응성 유화제 및 불포화 단량체(b-e)와 공중합이 가능한 다른 불포화 단량체(f);를 포함하여 이루어지는 단량체 혼합물을 유화중합하여 수득되는 수지 수성 분산액을 사용하여 이 수지 수성 분산액을 서로에 대해 결합가능한 결합구조를 갖는 마루바닥재의 측면부에 코팅시켜서 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 마루바닥재의 측면부에 형성되는 상기 결합구조는 혀와, 상기 혀가 삽입되어 고정되는 홈을 갖는 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면 내수성 및 내구성을 높이기 위해 아크릴 단량체에 실리콘 단량체를 공중합시켜 목재에의 접착력과 필름의 조막성이 뛰어나면서, 실리콘의 발수 및 내수성, 내오염성이 우수하게 나타나도록 설계된 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물 및 이를 이용한 마루바닥재를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마루바닥재의 제조 시 본 발명에 따른 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 마루바닥재의 모서리에 코팅하기에 적절한 코팅기의 하나의 구체적인 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 마루바닥재의 내수성을 평가하기 위한 댐테스트의 평가방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 원으로 표시되는 면취부위에 코팅하는 강화마루 바닥재의 브이자형-경사면(V-bevel면)을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 종래의 선행기술에서와는 다른 친환경 수분산성 수지인 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 제조하고, 여기에 원하는 색깔을 내는 안료와 혼합하여 브이자형-경사면 처리된 부분에 도포처리 함으로써 안료에 의한 고밀도섬유판 소재의 노출면을 커버함과 동시에 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물로 내수성, 내열수성, 내구성을 이루었으며, 또한 대한민국 특허 제10-0913438호에 개시된 선행기술의 실시예에서 보이는 바와 같이 2회 도포 후 자외선 건조를 통해 기술의 목적을 달성하는 것에 비하여 본 발명은 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물의 우수한 건조성 및 내수성 등의 성능 효과로 1회 도포 후 자연건조 또는 순간적인 적외선(IR)건조 만으로도 목표하는 성능이 발현되며, 또한 이로써 실제 대량생산 체제에서의 양산화가 용이하고, 또한 수분산성의 친환경 물질로서 세계적인 그린정책 기조에도 적합한 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 따른 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물은, 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a) 0.1 내지 5중량%; 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b) 0.1 내지 10 중량%; 수산기 함유 불포화 단량체(c) 0.1 내지 10중량%; (메타)아크릴산 단량체(d) 0.1 내지 10중량%; 2개 이상의 이중결합을 함유한 고분자를 가교시킬 수 있는 가교성 단량체(e) 0.1 내지 5중량%; 및 잔량으로서 상기의 반응성 유화제 및 불포화 단량체(b-e)와 공중합이 가능한 다른 불포화 단량체(f);를 포함하여 이루어지는 단량체 혼합물을 유화중합하여 수득되는 수지 수성 분산액을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a)의 구체적인 예로서는 폴리옥시알킬렌알케닐에테르 설페이트염, 알릴 폴리옥시알킬렌 에틸렌옥사이드 10몰 설페이트 암모늄염, 알릴 폴리옥시알킬렌 에틸렌옥사이드10몰 소듐염, 소듐 비닐 설페이트, 알릴옥시폴리에틸렌옥사이드 10몰 설페이트 암모늄염 등의 음이온계 반응성 유화제와 비닐 알콕실레이트 에틸렌옥사이드10몰, 비닐 알콕실레이트 에틸렌옥사이드20, 비닐 알콕실레이트 에틸렌옥사이드30몰, 알릴알콕실레이트 에틸렌옥사이드 10몰, 알릴알콕실레이트 에틸렌옥사이드 20몰, 알릴알콕실레이트 에틸렌옥사이드 30몰 등의 비이온계 반응성 유화제를 들 수 있으나, 본 발명이 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기의 유화제(a)는 음이온 단독 또는 비이온 단독, 혼용하여 반응 할 수가 있다. 상기 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a)는 반응 시 단량체와 공중합되어 수지 코팅 후, 물의 침투를 막아주어 내수성을 높이는 효과를 나타내도록 기능한다. 상기 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a)는 본 발명에 따른 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물의 분산안정성을 높이면서, 고압의 스프레이 작업 시, 분산액이 안정하게 하도록 하는 기능을 한다. 상기 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a)의 사용량은 상기 단량체 혼합물 총량을 기준으로 하여 0.1 내지 5중량%, 바람직하게는 1 내지 3중량%이다. 상기 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a)의 사용량이 0.1중량% 미만이 되는 경우에는 상기의 기능을 충분히 얻지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 5중량%를 초과하는 경우에는 반응에 참여하지 못하는 유화제의 영향으로 인해 코팅 후에 내수성이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 또한 그 이상의 기능적인 향상이 인정되지 않을 뿐만 아니라 코팅된 마루를 냉수 및 열수에 침지했을 때에 코팅층이 백화하는 등의 문제점이 있을 수 있다.
상기 이중결합 함유 실리콘 단량체(b)는 분자 중에 적어도 1 내지 2개의 중합가능한 이중결합을 함유하는 불포화 단량체이다. 상기 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b)의 구체적인 예로서는, 메타크릴릭 모노터미날 폴리디메틸실옥산, 메타크릴릭 바이터미날 디메틸 실옥산 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b) 중에서는 메타크릴릭 모노터미날 폴리디메틸실옥산이 바람직하다. 또한, 상기 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b)는 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b)의 사용량은 상기 단량체 혼합물 총량을 기준으로 하여 0.1 내지 10중량%이다. 상기 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b)의 사용량이 0.1중량% 미만인 경우, 발수성 및 내열수성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 10중량%를 초과하는 경우, 반응성 저하로 인해 생산성이 나빠지고, 연속도막이 형성되지 않아 내수성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 수산기 함유 불포화 단량체(c)는 분자 중에 적어도 1개의 수산기를 함유하는 중합가능한 이중결합을 함유하는 불포화 단량체이다. 상기 수산기 함유 불포화 단량체(c)의 구체적인 예로서는, 예를 들면, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 수산기 함유 불포화 단량체(c) 중에서는 2-히드록시에틸아크릴레이트 및 2-히드록시에틸메타크릴레이트가 바람직하다. 또한 상기 수산기 함유 불포화 단량체(c)들 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 수산기 함유 불포화 단량체(c)의 사용량은 상기 단량체 혼합물 총량을 기준으로 하여 0.1 내지 10중량%이다. 상기 수산기 함유 불포화 단량체(c)의 사용량이 0.1중량% 미만인 경우, 필름형성도가 저해되어 내수성이 떨어지는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 10중량%를 초과하는 경우, 히드록시기 자체가 친수성 이므로 내수성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 (메타)아크릴산 단량체(d) 의 구체적인 예로서는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이들에 제한되는 것은 아니다. 특히, 코팅제 피막 강도의 조정이 용이해지고, 공중합성이 양호하다라는 이유로 인하여 메타크릴산, 아크릴산이 매우 적합하게 사용될 수 있다. 상기 단량체(d)는 본 발명의 코팅제 조성물의 접착성을 발현시키는 것 외에, 얻어지는 적층재의 유연성을 보유 유지하는 기능을 갖는다. 상기 단량체(d)의 사용량은 상기 단량체 혼합물 총량을 기준으로 하여 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 1 내지 5중량%이다. 상기 (메타)아크릴산 단량체(d)의 사용량이 0.1중량% 미만인 경우, 에멀젼의 반응안정성 및 저장안정성, 접착력 등의 기능이 충분치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 10중량%를 초과하는 경우, 수득되는 본 발명의 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물의 점도안정성이 저하되고, 결과적으로 코팅 후의 내수성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 가교성 단량체(e)는 2개 이상의 이중결합을 함유한 단량체 혹은 반응중에 내부가교를 시킬 수 있는 단량체이거나 서로다른 2개이상의 단량체 끼리 가교반응을 일으킬 수 있는 것을 의미하며, 그의 구체적인 예로서는, 글리시딜메타크릴레이트, 디비닐벤젠, 알릴메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리알릴시안유레이트 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 가교성 단량체(e)의 사용량은 상기 단량체 혼합물 총량을 기준으로 하여 0.1 내지 5중량%이다. 상기 가교성 단량체(e)의 사용량이 0.1중량% 미만인 경우, 가교 효과가 없어서 내수성 및 내열수성이 저해되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 5중량%를 초과하는 경우, 반응성 저해로 인한 생산성이 나빠지고 저장 중 겔화되는 저장안정성 불량 문제점이 있을 수 있다.
상기 불포화 단량체(f)는 잔량으로서 상기의 반응성 유화제 및 불포화 단량체(b-e)와 공중합이 가능한 다른 불포화 단량체로서, 그의 구체적인 예로서는, 메틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 노말-부틸메타크릴레이트, 이소-부틸메타크릴레이트, 헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 노말-옥틸아크릴레이트, 노닐아크릴레이트, 데실아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 초산비닐, 프로피온산비닐 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 불포화 단량체(f)의 사용량은 상기 단량체 혼합물 총량을 기준으로 하여 상기한 성분들을 제외한 잔량으로 포함될 수 있으나, 바람직하게는 60 내지 95중량%의 범위의 양으로 사용될 수 있다. 상기 불포화 단량체(f)의 배합 시 이론적인 유리전이온도값(Tg값)은 -30℃ 내지 +30℃ 부근이 좋으며 최적의 유리전이온도값은 -10℃ 내지 +10℃ 가 적당하다. 이때 유리전이온도값이 낮을 경우, 택(tack)이 발생되어 작업 시 코팅성에 문제가 생길 수 있으며, 유리전이온도값이 높을 경우 조막성이 불량하여 내수 및 발수성을 저해되는 문제점이 생길 수 있다.
상기한 단량체 혼합물은 유화중합에 의하여 수지 수성 분산액의 형태로 본 발명에 따른 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물로 제조될 수 있다. 상기 수지 수성 분산액을 얻기 위한 유화 중합은 일반적인 방법에 따라 실시할 수가 있다. 즉, 연쇄이동제, 분산제, 유화제, 보호 콜로이드 등을 함유하는 수중에서 중합개시제의 존재 하에 예를 들면 70 내지 95℃의 온도로 상기 단량체 혼합물을 유화중합 시킨다. 단량체의 공급 방법은 일괄공급 방법이어도 좋고, 단량체의 순서대로 첨가하는 방법이어도 좋고, 단량체를 수성 에멀젼으로 하고 나서 첨가하는 방법이어도 좋으며, 본 발명이 유화중합의 방법에 의해 제한되는 것은 아니다.
부가적으로 반응에 첨가되는 분자량 조절제로서는 티오글리콜산유도체, 메르캅탄계 화합물, β-메르캅토프로피온산 유도체 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것이 사용될 수 있다. 상기 분자량 조절제의 사용량은 상기 단량체 혼합물 총량에 대해서 0 내지 1중량%의 범위가 될 수 있다.
상기 반응의 중합개시제로서는 과황산칼륨, 과황산나트륨, 과황산암모늄 등의 과황산염, 과산화벤조일, 과산화-디-t-부틸 등의 과산화물촉매; 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스이소낙산니트릴 등의 아조계 촉매;가 사용된다. 또한, 환원제를 사용한 레독스(Redox) 반응을 사용해도 좋다.
본 발명의 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물에는 그 물성을 손상하지 않는 범위 내에서 다른 수지 성분을 첨가할 수가 있다. 상기의 수지 성분으로서는, 예를 들면, 셀룰로오스 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지 등의 수용성 수지나 알칼리 가용성 수지 외에, 아크릴 에멀젼 등 분산액을 들 수 있다.
또한 본 발명의 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물에는 주로 도공성이나 저장성을 조정하는 목적으로, 분산제, 소포제, 증점제, 습윤제, 용제, 가소제, 동결방지제 등의 각종의 첨가제를 첨가할 수가 있다.
본 발명의 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물은 유화 중합에 의해 제조한 후, 중화제로 중화하는 것이 일반적이다. 여기서, 중화제로서 암모니아나 트리에틸아민 등의 휘발성 알칼리성 화합물을 사용할 수 있다. 휘발성 알칼리성 화합물이 악취 등을 내므로 바람직하지 않기 때문에, 중화제로서 무기 알칼리 화합물 또는 불휘발성 아민을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 알칼리 화합물로서는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 들 수 있고, 불휘발성 아민으로서는 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디에틸렌트리아민 등을 들 수 있다.
또한 본 발명의 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물 중에 존재하는 암모니아 성분으로서는 중화제로서의 암모니아 이외에, 유화 중합에 사용하는 음이온성 계면활성제, 과황산암모늄 등의 개시제에서 유래하는 것도 있다. 따라서 본 발명의 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물의 용도에 따라서는 유화 중합을 설계할 때에 상기의 점을 고려할 필요가 있다.
또한, 본 발명에 따른 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 이용한 마루바닥재는, 수지 수성 분산액으로서 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a) 0.1 내지 5중량%; 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b) 0.1 내지 10 중량%; 수산기 함유 불포화 단량체(c) 0.1 내지 10중량%; (메타)아크릴산 단량체(d) 0.1 내지 10중량%; 2개 이상의 이중결합을 함유한 고분자를 가교시킬 수 있는 가교성 단량체(e) 0.1 내지 5중량%; 및 잔량으로서 상기의 반응성 유화제 및 불포화 단량체(b-e)와 공중합이 가능한 다른 불포화 단량체(f);를 포함하여 이루어지는 단량체 혼합물을 유화중합하여 수득되는 수지 수성 분산액을 사용하여 이 수지 수성 분산액을 서로에 대해 결합가능한 결합구조를 갖는 마루바닥재의 측면부에 코팅시켜서 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 수지 수성 분산액은 앞서 설명된 본 발명에 따른 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물에 대한 설명과 동일한 것으로서, 반복되는 설명은 더 하지 않는다.
상기 본 발명에 따른 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 코팅제로 사용하는 도포방법은 다음과 같이 수행될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 코팅제로서의 본 발명에 따른 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물의 도포 시, 통상적인 도포에 의해 도포된 후, 건조가 수행될 수 있으며, 특히 코팅의 대상이 되는 마루바닥재가 강화마루바닥재와 같이 특정의 돌출된 혀와 함몰된 홈을 갖는 경우, 코팅헤드는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 마루바닥재는 4방향 엣지부위의 체결구조로서 혀와 홈이 있으며, 돌출된 혀와 함몰된 홈의 형상에 맞게 제작된 “ㄷ”자 형태의 것으로 도포액의 분사 방식은 기 개발되어 적용되고 있는 독일 델레베도베(Delle Vedove) 사의 분사 및 흡입을 통해 측면에 도포액이 접촉되면서 코팅되는 방식을 사용할 수 있다.
또한, 코팅 후, 건조가 수행되며, 건조는 적외선(IR)건조기 장치를 통한 건조 또는 상온 20 내지 30℃ 조건에서 20 내지 30시간 자연건조하는 방법이 모두 가능하며, 본 발명이 이러한 건조방법에 제한되는 것은 아니며, 기타 가능한 건조방법들이 사용될 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다. 바람직하게는 적외선(IR)건조 후, 자연건조를 병행하여 실시하는 것이 실제 생산조건에서는 더 효율적일 수 있다. 마루바닥재의 측면 4방향 엣지부위에 도포된 코팅제는 자연건조 또는 강제건조가 가능하며, 강제건조의 일 태양으로서 적외선(IR) 건조를 통해 순간 건조를 하여 생산한 후, 포장하여 24시간동안 보관하면 완전한 필름성형이 끝나 내수성, 내열성, 내구성을 얻을 수 있다.
또한, 아크릴 실리콘 에멀젼 수지에서 성분 조성을 변경하여 적외선(IR) 건조를 하지 않고, 상온에서도 자연건조가 되도록 조정이 가능하나, 강화마루 생산 시 및 포장 시, 최소한의 지촉 건조를 발휘하게 하여 포장 시 포장박스 내에서 인접한 강화마루간의 접촉과 그로 인한 접착이 발생하지 않도록 하기 위해 적외선(IR)건조기를 통과하여 지촉건조(손으로 만졌을 때 묻어나지 않을 정도의 건조상태)가 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 코팅제의 조성에서 건조속도를 빠르게 조정할 수도 있으나, 이 경우 상기한 바와 같은 “ㄷ”자 형태의 코팅헤드의 노즐부분에 코팅제가 적층되면서 건조되어 노즐이 막히는 현상이 발생할 수 있으므로, 강화마루용 4방향 엣지부위에는 바람직하지 않을 수 있다. 다만, 4방향 엣지부위에 돌출된 형태의 혀와 홈이 없는 편평한 엣지인 경우, 일반적인 스프레이 또는 롤러를 이용하여 건조속도가 빠른 코팅제를 적용할 수도 있다.
상기 마루바닥재의 측면부에 형성되는 상기 결합구조는 혀와, 상기 혀가 삽입되어 고정되는 홈을 갖는 구조로 이루어질 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.
이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.
실시예 1(중량%)
불포화단량체(f) ; 메틸메타크릴레이트 : 35
불포화단량체(f) ; 노말부틸 메타크릴레이트 : 10
불포화단량체(f) ; 2-에틸헥실 아크릴레이트 : 40
수산기 함유 불포화 단량체(c) ; 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 : 3
가교성 단량체(e) ; 알릴메타크릴레이트 : 4
아크릴산(d) : 1
메타크릴산(d) : 2
반응성 실리콘(b) : 2
음이온계 반응성 유화제(a) : 2
암모늄퍼설페이트(촉매) : 1
위의 단량체, 유화제 및 촉매들을 혼합한 후, 약 80℃에서 5시간 동안 유화중합시켜 물 55중량%를 함유하는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 2(중량%)
불포화단량체(f) ; 메틸메타크릴레이트 : 20
불포화단량체(f) ; 노말부틸 메타크릴레이트 : 34
불포화단량체(f) ; 부틸 아크릴레이트 : 30
수산기 함유 불포화 단량체(c) ; 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 : 5
가교성 단량체(e) ; 디비닐벤젠 : 1
아크릴산(d) : 2
메타크릴산(d) : 2
반응성 실리콘(b) : 2
음이온계 반응성 유화제(a) : 2
t-부틸 하이드로퍼옥사이드(촉매) : 1
소듐바이설파이트(촉매) : 1
위의 단량체, 유화제 및 촉매들을 혼합한 후, 약 60℃에서 5시간 동안 유화중합시켜 물 55중량%를 함유하는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 3
내수보강 마루바닥재 제조예
코팅제로서 상기 실시예 1의 본 발명에 따른 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 사용하였으며, 도 1에 도시한 바와 같은 “ㄷ자형" 코팅헤드를 기존의 진공코팅기(vacuum coating machine ; 독일 소재 델레베도베 사 제품)에 설치한 후, 강화마루의 혀와 홈 가공 직후, 상기 "ㄷ자형” 코팅헤드로 이송시켜 정지한 후, 코팅헤드를 마루바닥재의 4면 측면부위에 0.5 내지 1.0㎜의 간격을 두고 밀착되도록 조정하였다. 조정이 끝난 후, 길이방향의 이송 속도 150m/분에서 혀와 홈 가공 후 길이방향의 양쪽 혀와홈 측면부위가 상기 “ㄷ자형” 코팅헤드를 통과하면서 코팅제가 도포되고, 통과 후, 즉시 500㎜길이의 IR(적외선)건조램프 3개의 아래로 통과시켰다. 다음으로, 이송속도 50m/분에서 폭 방향의 양쪽 혀와 홈 측면부위가 상기 “ㄷ자형” 코팅헤드를 통과하면서 코팅제가 도포되고, 이후 연이어 500㎜길이의 IR(적외선)건조램프 1개의 아래로 통과시켜 결과적으로 강화마루의 4면 측면부위(edge)를 실란변성 아크릴 에멀젼 수지를 적용한 강화마루 바닥재 제조하였다.
이송속도가 150m/분 보다 느릴수록 코팅제의 도포량 및 도포상태가 더욱 좋아지기는 하나, 생산성에 영향을 주지 않고 생산하는 동일한 조건인 150m/분에서 작업하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
비교예 1
강화마루 바닥재 제조 비교예
상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 제조함에 있어, 4면 측면부위(edge)를 선행기술인 왁스코팅을 적용하여 생산, 제조하였다. 이때 IR건조기는 사용하지 않았다.
비교예 2
강화마루 바닥재 제조 비교예
상기 실시예 3에서와 동일한 방법으로 제조함에 있어, 4면 측면부위(edge)에 어떠한 것도 처리하지 않고 혀와 홈만 있는 마루바닥재를 제조하였다.
실험예 1
침지내수 실험결과
상기 실시예 3 및 비교예1, 2들에 의해 수득된 마루바닥재들을 20℃ 상온수에 담그고 수분침투에 의한 시간별 두께팽창율(%)을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2들에 나타내었다.
단, 실험예 1 내지 3들에 걸쳐서 두께팽창율 및 개선율은 하기 수학식 1(두께팽창율) 및 수학식 2(개선율)에 따라 계산하였다.
Figure pat00001
여기에서, de는 두께 팽창율이고, df는 실험 후 바닥재의 두께이고, 그리고 db는 실험 전 바닥재의 두께를 의미한다.
Figure pat00002
시간(분) 30 60 90 120
실시예 3 0.23% 0.42% 0.60% 0.78%
비교예 1 0.36% 0.68% 1.04% 1.39%
개선율(%) 158.6% 163.6% 174.0% 178.2%
시간(분) 30 60 90 120
실시예 3 0.23% 0.42% 0.60% 0.78%
비교예 2 0.89% 2.03% 2.77% 4.93%
개선율(%) 386.7% 485.8% 463.5% 632.2%
상기 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 마루바닥재는 무처리군인 비교예 2에 비하여는 물론 종래의 왁스코팅처리된 비교예 1에 비하여도 월등히 개선된 내수성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
실험예 2
댐테스트 실험결과
상기 실시예 3 및 비교예1, 2들에 의해 수득된 마루바닥재들을 도 2에 나타낸 바와 같이 체결하여 바닥에 시공한 후, 도 2의 1 내지 7의 7개소의 부위들의 두께팽창율(%)을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
시간(시) 2시간 4시간 8시간
실시예 3 149% 369% 446%
비교예 1 587% 912% 1236%
개선율(%) 394.3% 247.2% 277.5%
시간(시) 2시간 4시간 8시간
실시예 3 149% 369% 446%
비교예 2 1380% 1267% 870%
개선율(%) 927.3% 343.5% 195.2%
상기 표 3 및 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 마루바닥재는 무처리군인 비교예 2에 비하여는 물론 종래의 왁스코팅처리된 비교예 1에 비하여도 월등히 개선된 내수성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
실험예 3
스팀저항성 실험결과
한국 내 시장에서는 일부 소비자들이 바닥청소에 스팀청소기를 사용하며, 이 경우 고온열수에 의해 목질의 마루바닥재가 심하게 부풀어 오르는 등의 훼손이 발생함에 따라 본 발명에 따른 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 마루바닥재가 갖고 있는 특성의 하나인 내열수성 효과를 증명하기 위해 본 실험을 실시하였다. 본 실험은 규정된 공인시험항목이 없기 때문에 상대비교로서의 목적으로 실행되었으며, 시험방법은 먼저 마루바닥재를 시공한 후, 도 2에 나타낸 바와 같이 체결부분에 대한 단차를 측정한 후, 스팀청소기를 정치시켜 시간별로 스팀영향을 준 후, 측정부분별 팽창두께 변화값을 측정한 후 평균값을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 5 및 표 6에 나타내었다.
시간(분) 1 2 3 4 5
실시예 3 13% 19% 58% 87% 101%
비교예 1 117% 139% 164% 187% 219%
개선율(%) 887.0% 741.2% 282.8% 215.7% 216.2%
시간(분) 1 2 3 4 5
실시예 3 13% 19% 58% 87% 101%
비교예 2 290% 363% 447% 519% 590%
개선율(%) 2206.8% 1933.6% 769.3% 599.1% 582.8%
상기 표 5 및 표 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 마루바닥재는 무처리군인 비교예 2에 비하여는 물론 종래의 왁스코팅처리된 비교예 1에 비하여도 월등히 개선된 스팀저항성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
본 발명은 마루바닥재를 제조하는 산업 및 이러한 마루바닥재를 사용하여 생활공간이나 사무공간 등을 건축하는 산업에서 이용될 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

  1. 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a) 0.1 내지 5중량%; 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b) 0.1 내지 10 중량%; 수산기 함유 불포화 단량체(c) 0.1 내지 10중량%; (메타)아크릴산 단량체(d) 0.1 내지 10중량%; 2개 이상의 이중결합을 함유한 고분자를 가교시킬 수 있는 가교성 단량체(e) 0.1 내지 5중량%; 및 잔량으로서 상기의 반응성 유화제 및 불포화 단량체(b-e)와 공중합이 가능한 다른 불포화 단량체(f);를 포함하여 이루어지는 단량체 혼합물을 유화중합하여 수득되는 수지 수성 분산액을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물.
  2. 수지 수성 분산액으로서 이중결합을 갖는 반응성 유화제(a) 0.1 내지 5중량%; 이중결합 함유 반응성 실리콘 단량체(b) 0.1 내지 10 중량%; 수산기 함유 불포화 단량체(c) 0.1 내지 10중량%; (메타)아크릴산 단량체(d) 0.1 내지 10중량%; 2개 이상의 이중결합을 함유한 고분자를 가교시킬 수 있는 가교성 단량체(e) 0.1 내지 5중량%; 및 잔량으로서 상기의 반응성 유화제 및 불포화 단량체(b-e)와 공중합이 가능한 다른 불포화 단량체(f);를 포함하여 이루어지는 단량체 혼합물을 유화중합하여 수득되는 수지 수성 분산액을 사용하여 이 수지 수성 분산액을 서로에 대해 결합가능한 결합구조를 갖는 마루바닥재의 측면부에 코팅시켜서 이루어짐을 특징으로 하는 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 이용한 마루바닥재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마루바닥재의 측면부에 형성되는 상기 결합구조는 혀와, 상기 혀가 삽입되어 고정되는 홈을 갖는 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 강화된 내수성을 갖는 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물을 이용한 마루바닥재.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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