KR20140001805A - 천연질감 효과가 우수한 ｐｌａ 바닥재 - Google Patents

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김지영
박귀봉
강창원
권준혁
권현종
박상선
김장기
이경민
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(주)엘지하우시스
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Abstract

PLA 수지를 사용하여 친환경적이며, 다양한 필러를 적용하여 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재는 하나 이상의 층으로 형성되는 바닥재에 있어서, 상기 바닥재의 적어도 하나의 층은 PLA(poly lactic acid) 수지를 포함하고, 필러(filler)로서 탄산칼슘, 이산화티타늄 및 실리카 중 하나 이상 및 활석(Talc), 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 왕겨, 조개껍질, 전분 및 천연섬유 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

천연질감 효과가 우수한 ＰＬＡ 바닥재 {FLOORING MATERIAL USING POLYLACTIC ACID RESIN WITH EXCELLENT NATURALQUALITY EFFECT}
본 발명은 적층 구조를 갖는 바닥재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바닥재를 구성하는 적어도 하나의 층에 PLA(polylactic acid) 수지를 적용하고, 이와 함께 다양한 천연의 필러를 적용하여 천연질감 효과를 향상시킬 수 있는 PLA 바닥재에 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, 폴리염화비닐 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 가능성이 있다.
본 발명의 목적은 바닥재를 구성함에 있어서, 적어도 하나의 층을 PLA 수지를 이용하여 친환경적인 바닥재를 구현하고, PLA 수지에 다양한 천연의 필러를 첨가하여 천연질감 효과를 높일 수 있는 PLA 바닥재를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재는 하나 이상의 층으로 형성되는 바닥재에 있어서, 상기 바닥재의 적어도 하나의 층은 PLA(poly lactic acid) 수지를 포함하고, 필러(filler)로서 탄산칼슘, 이산화티타늄 및 실리카 중 하나 이상 및 활석(Talc), 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 왕겨, 조개껍질, 전분 및 천연섬유 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재는 칩스루층(Chip Through layer)을 포함하는 바닥재에 있어서, 상기 칩스루층은 PLA 수지를 포함하고, 필러로서 탄산칼슘, 이산화티타늄 및 실리카 중 하나 이상 및 활석, 운모, 유리섬유, 왕겨, 조개껍질, 전분 및 천연섬유 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재는 위로부터, 칩인레이드층(chip inlaid layer), 유리섬유 함침층 및 이면층을 포함하는 바닥재에 있어서, 상기 칩인레이드층과 상기 이면층 중 적어도 하나의 층은 PLA 수지를 포함하고, 필러로서 탄산칼슘, 이산화티타늄 및 실리카 중 하나 이상 및 활석, 운모, 유리섬유, 왕겨, 조개껍질, 전분 및 천연섬유 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 PLA 바닥재는 PLA 수지에 왕겨, 조개껍질, 천연섬유 등 천연소재의 필러를 첨가함으로써 천연질감의 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재는 식물 자원 기반의 PLA 수지를 이용함으로써 친환경 바닥재를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 일반 적층형 바닥재의 예를 나타낸 것이다.
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 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 일반 적층형 바닥재의 예를 나타낸 것으로, 위로부터 표면처리층(110), 투명층(120), 인쇄층(130) 및 이면층(140)으로 구성된 예를 나타낸 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재는 하나의 층 혹은 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 층으로 형성될 수 있다.
이때, 바닥재를 구성하는 적어도 하나의 층은 PLA(polylactic acid) 수지를 사용하며, 또한 천연 소재의 필러가 첨가된다.
PLA 수지는 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.
한편, 본 발명에 적용되는 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.
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.
상기 PLA 수지와 함께 적용되는 필러는 천연질감을 구현하는 역할을한다. 이러한 필러는 무기 보강제로 사용되는 탄산칼슘(CaCO3), 백색 안료인 이산화티타늄(TiO2), 실리카, 활석(Talc), 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 왕겨, 조개껍질, 전분, 천연섬유 등이 될 수 있다. 천연섬유는 양마(kenaf), 황마(jute), 아마(flax), 삼(hemp), 헤네킨(henequen), 코이어(coir), 케이폭(kapok) 및 bamboo flour 등이 될 수 있다. 이들 필러는 단독으로 첨가되거나, 또는 2종 이상이 함께 첨가될 수 있다.
상기 필러는 바람직하게는 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티타늄(TiO2), 실리카 중 1종 이상을 포함하고, 활석(Talc), 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 왕겨, 조개껍질, 전분, 천연섬유 중 1종 이상을 포함하는 것을 제시할 수 있다.
이때, 필러 중 탄산칼슘 또는 실리카 각각은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 1,000 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하고, 이산화티타늄은 PLA 수지 100 중량부에 대비, 50 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄산칼슘이나 실리카 또는 이산화티타늄이 상기 범위를 초과하여 사용될 경우 타 성분들의 결합력이 저하되어 가공성이 저하될 수 있다.
또한, 활석(Talc), 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 왕겨, 조개껍질, 전분 및 천연섬유는 합산 첨가량이 PLA 수지 100 중량부에 대하여 300 중량부 이하인 것이 바람직하다. 이들 천연 소재 필러의 경우 300 중량부를 초과하여 첨가하더라도 더 이상의 천연소재 느낌을 부여하기 어려우며, 오히려 성형성 등이 저해되는 문제점이 있다.
바닥재는 도 1에 도시된 투명층(120)과 같이 표면 쪽에 위치하는 표면층과 바닥 쪽에 위치하는 이면층(140)을 포함할 수 있으며, 표면층(120)과 이면층(120) 중 적어도 하나의 층이 상기 PLA 수지 및 천연소재 기반의 필러를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 인쇄층(130)은 표면 등에 인쇄 무늬가 형성되는 층이다. 인쇄층(130)의 경우, 표면 쪽의 투명층(120)과 이면 쪽의 이면층(140) 사이에 위치하는 중간층으로서 엄격히 표현하면 표면층과 이면층은 아니나, 인쇄층(130)에도 PLA 수지 및 천연 소재 필러를 포함할 수 있다.
또한, 바닥재는 도 1에 도시된 표면처리층(110)과 같이, 표면층 상에형성되는 UV 경화형, 폴리우레탄형, 왁스형 표면처리층을 포함할 수 있고, 이때, 표면처리층을 제외한 적어도 하나의 층은 상기 PLA 수지 및 천연소재 필러를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재는 칩 스루 타입 바닥재 혹은 칩 인레이드 타입 바닥재에도 적용될 수 있다.
즉, 바닥재는 칩스루층(Chip Through layer)을 포함하는 칩스루 타입의 바닥재일 수 있으며, 이때, 상기 칩스루층은 PLA 수지 및 천연 소재 필러를 포함할 수 있다.
또한, 바닥재는 위로부터, 칩 인레이드층(chip inlaid layer), 유리섬유 함침층 및 이면층을 포함하는 칩 인레이트 타입의 바닥재일 수 있으며, 칩 인레이드층과 이면층 중 적어도 하나의 층은 PLA 수지 및 천연소재 필러를 포함할 수 있다.
칩 인레이드층 및 칩 스루층은 예를 들어 다음과 같은 형태로 형성될 수 있다.
우선 칩 인레이드층은 PLA 수지에 가소제, 천연 필러 등의 기타 첨가제를 첨가하여 시트상의 성형체로 가공한 후, 이를 분쇄하여 칩을 제조한 후 이를 배열 및 압연하여 제조될 수 있다.
또한, 목 칩 등의 우드 칩이 적용될 경우에는 칩 인레이드층은 이러한 우드 칩을 PLA 수지와 기타 첨가제 등을 포함하는 원료에 투입하여 카렌더링 방식 등으로 시트상의 성형체로 가공함으로써 제조될 수 있다.
칩 인레이드층은 바닥재가 복수의 층으로 구성될 때 1층에 칩이 포함되는 경우에 적용되고, 칩 스루층은 바닥재가 표면처리층을 제외한 1층의 칩 층으로 구성될 때 적용된다. 물론, 칩 스루층은 칩이 포함된 2층 이상의 칩 층이 열압착 등이 된 경우도 포함하여, 바닥재의 상부에서 하부까지 칩이 형성된 것처럼 보이는 형태가 된다.
상기와 같이, 일반 적층 타입, 칩 스루 타입, 칩 인레이드 타입에 적용되는 PLA 수지에는 가소제, 아크릴계 공중합체, 고급지방산, 내가수분해제 등이 더 포함될 수 있다.
가소제는 PLA 수지를 연화하여 열가소성을 증대시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 한다. 이러한 가소제는 친환경적적인 비프탈레이트계 가소제가 바람직하며, ATBC(Acetyl tributyl citrate) 등이 될 수 있다.
상기 비프탈레이트계 가소제는 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 5 ~ 100 중량부의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 가소제가 PLA 수지 100 중량부 대비 5 중량부 미만으로 첨가될 경우, PLA 수지의 경도가 높아져 가공성이 저하될 수 있고, 가소제의 첨가량이 PLA 수지 대비 100 중량부를 초과할 경우 타 성분과의 상용성 저하에 따른 가공성 등의 물성이 열화될 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체는 가공조제(processing aid) 또는 용융강도 보강제(melt strength enhancer)의 역할을 한다. PLA 수지는 그 자체로서는 용융강도 또는 내열성이 약하며, 아크릴계 공중합체는 PLA 수지의 이러한 단점을 보완하여 압출 뿐만 아니라 카렌더링, 프레스 가공도 가능하게 하였다.
상기 아크릴계 공중합체는 PLA 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 20 중량부의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. 아크릴계 공중합체의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 PLA 수지의 용융 효율 및 용융 강도의 향상이 불충분하고, 아크릴계 공중합체의 함량이 20 중량부를 초과할 경우 바닥재를 구성하는 각 층을 구성하는 타 물질과의 상용성 문제 등으로 각 층의 전체적인 물성이 저하될 수 있다.
활제(Lubricant)는 카렌더링, 프레스, 등의 가공과정에서 PLA 수지가 카렌더롤 또는 프레스에 들러붙는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 역할을 하는 활제는 고급지방산이 될 수 있으며, 구체적으로는 스테아린 산(stearic acid)이 될 수 있다.
상기 활제는 PLA 수지 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 10 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 활제가 PLA 수지 100 중량부 대비 0.01 중량부 미만이면 활제 첨가 효과를 얻을 수 없으며, 반대로 10 중량부를 초과하면 PLA 수지의 내충격성, 내열성, 광택도 등을 열화시킬 수 있다.
내가수분해제는 가수분해반응을 억제함으로써 바닥재의 내수안정성을 부여하는 역할을 한다. 이러한 내가수분해제는 폴리카보디이미드(polycarbodiimide), 옥사졸린 등 통상 내가수분해제로 이용되는 것이라면 제한없이 이용될 수 있다.
상기 내가수분해제는 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 내가수분해제가 다량 첨가될수록 내수안정성은 향상될 수 있으나, 내가수분해제가 PLA 수지 100 중량부 대비 10중량부를 초과하여 첨가될 경우 성형 가공성이 저하될 수 있다.
본 발명에서, 카렌더링 공법 등을 적용하여 PLA 수지 및 천연소재의필러를 포함하는 이면층 등을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 전술한 PLA 수지, 조개껍질 등을 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 이면층 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.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재는 PLA 수지를 이용함으로써 기존의 폴리염화비닐 기반의 바닥재보다 친환경적이며, PLA 수지에 왕겨, 조개껍질, 천연섬유 등과 같은 천연소재 필러를 첨가함으로써 천연질감 효과를 높일 수 있는 장점이 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 : 표면처리층
120 : 투명층
130 : 인쇄층
140 : 이면층

Claims (2)

  1. 칩스루층(Chip Through layer)을 포함하는 바닥재에 있어서,
    상기 칩스루층은 비정질 PLA(poly lactic acid) 수지를 포함하고, 필러로서 탄산칼슘, 이산화티타늄 및 실리카 중 하나 이상 및 활석(Talc), 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 왕겨, 조개껍질, 전분 및 천연섬유 중 하나 이상을 포함하며,
    상기 탄산칼슘 또는 상기 실리카는 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 1,000 중량부 이하로 첨가되고, 상기 이산화티타늄은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여 50 중량부 이하로 첨가되며, 상기 활석(Talc), 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 왕겨, 조개껍질, 전분 및 천연섬유는 1종 이상의 합산 첨가량이 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여 300 중량부 이하이며,
    상기 PLA 수지에는 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 5 ~ 100 중량부의 비프탈레이트계 가소제, 0.1 ~ 20 중량부의 아크릴계 공중합체, 0.01 ~ 10 중량부의 활제 및 10 중량부 이하의 내가수분해제 중에서 하나 이상의 첨가제가 포함되는 것을 특징으로 하는 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재.
  2. 위로부터, 칩인레이드층(chip inlaid layer), 유리섬유 함침층 및 이면층을 포함하는 바닥재에 있어서,
    상기 칩인레이드층과 상기 이면층 중 적어도 하나의 층은 비정질 PLA(poly lactic acid) 수지를 포함하고, 필러로서 탄산칼슘, 이산화티타늄 및 실리카 중 하나 이상 및 활석(Talc), 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 왕겨, 조개껍질, 전분 및 천연섬유 중 하나 이상을 포함하며,
    상기 탄산칼슘 또는 상기 실리카는 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 1,000 중량부 이하로 첨가되고, 상기 이산화티타늄은 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여 50 중량부 이하로 첨가되며, 상기 활석(Talc), 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 왕겨, 조개껍질, 전분 및 천연섬유는 1종 이상의 합산 첨가량이 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여 300 중량부 이하이며,
    상기 PLA 수지에는 상기 PLA 수지 100 중량부에 대하여, 5 ~ 100 중량부의 비프탈레이트계 가소제, 0.1 ~ 20 중량부의 아크릴계 공중합체, 0.01 ~ 10 중량부의 활제 및 10 중량부 이하의 내가수분해제 중에서 하나 이상의 첨가제가 포함되는 것을 특징으로 하는 천연질감 효과가 우수한 PLA 바닥재.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20150201668A1 (en) * 2014-01-20 2015-07-23 Golden Choice Products Ltd. Juice extraction devices with hollow juice extraction screw

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