KR20160031141A - 친환경 바닥재 - Google Patents
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Abstract
결정질 폴리유산 수지를 포함하는 조성물을 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형(blow molding)하여 형성된 투명층을 포함하고, 상기 결정질 폴리유산 수지의 비등온 결정화 속도지수(t1 /2)가 약 10분 내지 약 103분이고, 상기 결정질 폴리유산 수지의 함량이 약 5 중량% 내지 약 65 중량%인 친환경 바닥재를 제공한다.
Description
친환경 바닥재에 관한 것이다.
폴리염화비닐(PVC) 등의 석유계 수지를 이용한 바닥재는, 주택, 맨션, 아파트, 오피스 또는 점포 등의 건축물에서 바닥재로 널리 이용되고 있다. 이러한 바닥재는, 폴리염화비닐(PVC) 등의 수지를 이용하여 압출 방식, 카렌더링 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. 게다가, 사용 후 철거된 바닥재는 매립 또는 소각 방법에 의해 처리되는데, 매립 방법은 바닥재가 완전히 분해되기까지 지나치게 오랜 시간이 걸리는 문제가 있고, 소각 방법은 인체에 유해한 다이옥신이 발생하고, 그 외에도 대기를 오염시키는 다량의 물질이 방출되어 환경을 오염시켜 주변 동물이나 식물에 피해를 입히는 2차 환경 오염을 유발하는 문제가 있다.
이에, 생분해성 물질인 폴리유산 수지를 이용하여 바닥재를 제조하고 있으나, 압출 성형이나 카렌더링 방식으로 성형시 가공성이 떨어져 성형이 원활하게 일어나지 않고 제조 장치에 원료 물질이 들러붙어 재료 손실률이 증가하는 문제가 있다. 또한, 겨울철 난방에 의해 바닥재의 점성 및 탄성이 크게 변하여 복원력이 떨어지고 그에 따라 바닥이 부분적으로 우묵하게 들어가 평평한 바닥 상태를 장기간 유지하지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 일 구현예에서 생분해성을 구현하면서도 우수한 가공성, 낮은 재료 손실률 및 우수한 복원력을 구현하는 친환경 바닥재를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 결정질 폴리유산 수지를 포함하는 조성물을 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형(blow molding)하여 형성된 투명층을 포함하고, 상기 결정질 폴리유산 수지의 비등온 결정화 속도지수(t1 /2)가 약 10분 내지 약 103분이고, 상기 결정질 폴리유산 수지의 함량이 5 중량% 내지 65 중량%인 친환경 바닥재를 제공한다.
상기 결정질 폴리유산 수지의 아브라미 방적식에 따라 계산한 결정화 속도 상수(rystallization rate constant)가 약 0.001 내지 약 3.12일 수 있다.
상기 조성물의 하기 계산식 2에 의한 점도 변화율이 약 2% 내지 약 20%일 수 있다:
[계산식 2]
점도 변화율(△V, %) = (Vf-Vi)/Vi×100
상기 식에서, 상기 Vi는 소정의 온도로부터 승온하여 약 160℃에 도달된 시점의 점도이고, 상기 Vf는 상기 약 160℃에 도달된 시점으로부터 약 160℃에서 약 10분 동안 유지한 시점의 점도이다.
상기 투명층에 대하여 약 80℃ 내지 약 140℃의 온도에서 측정된 tanδ가 약 0.1 내지 약 1.0일 수 있다.
상기 결정질 폴리유산 수지를 구성하는 총 중합성 화합물 중 L-유산 대 D-유산의 중량비가 약 1:0.01 내지 약 1:0.12일 수 있다.
상기 결정질 폴리유산 수지를 구성하는 총 중합성 화합물 중 D-유산의 함량이 약 1 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다.
상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 포함하지 않거나 또는 더 포함할 수 있다.
상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 결정질 폴리유산 수지 대 상기 비정질 폴리유산 수지의 중량비가 약 1:19 내지 약 100 미만:0 초과일 수 있다.
상기 결정질 폴리유산 수지의 분자량 분포가 약 1.7 내지 약 2.2이고, 상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 비정질 폴리유산 수지의 분자량 분포가 약 1.5 내지 약 2.1일 수 있다.
상기 결정질 폴리유산 수지의 중량평균 분자량이 약 160,000g/mol 내지 약 250,000g/mol이고, 상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 비정질 폴리유산 수지의 중량평균 분자량이 약 160,000g/mol 내지 약 250,000g/mol일 수 있다.
상기 투명층의 ASTM D1238의 조건에 따른 용융 지수(melt index)가 약 2g/10분 내지 약 8g/10분일 수 있다.
상기 조성물이 가소제, 용융강도 보강제, 활제 및 기타 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 가소제의 함량이 약 20 중량% 이하일 수 있다.
상기 투명층의 하부면 상에 인쇄층, 칩인레이드층, 백색층, 치수안정층, 베이스층, 밸런스층 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 친환경 바닥재가 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/베이스층; 또는 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/치수안정층/베이스층; 또는 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/베이스층/밸런스층; 또는 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/치수안정층/베이스층/밸런스층;의 구조를 포함하는 적층체일 수 있다.
상기 인쇄층, 상기 칩인레이드층, 상기 백색층, 상기 치수안정층, 상기 베이스층 및 상기 밸런스층 중 하나 이상이 상기 결정질 폴리유산 수지, 상기 비정질 폴리유산 수지 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
상기 친환경 바닥재는 생분해성을 구현하면서도 우수한 가공성, 낮은 재료 손실률 및 우수한 복원력을 구현하는 친환경 바닥재를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 바닥재의 단면을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 인쇄층, 백색층, 치수안정층, 베이스층 및 밸런스층을 더 포함하는 상기 친환경 바닥재의 단면을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 인쇄층, 백색층, 치수안정층, 베이스층 및 밸런스층을 더 포함하는 상기 친환경 바닥재의 단면을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
이하에서 기재의 “상부 (또는 하부)” 또는 기재의 “상 (또는 하)”에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 결정질 폴리유산 수지를 포함하는 조성물을 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형(blow molding)하여 형성된 투명층을 포함하고, 상기 결정질 폴리유산 수지의 비등온 결정화 속도지수(t1 /2) (non-isothermal crystallization half-life)가 약 10분 내지 약 103분이고, 상기 결정질 폴리유산 수지의 함량이 약 5 중량% 내지 약 65 중량%인 친환경 바닥재를 제공한다.
폴리유산 수지는 예를 들어, 식물성 전분을 유산 발효시켜 제조하는 친환경 수지이나, 일반적으로 사용되는 폴리유산 수지의 경우 바닥재에 사용되는 다른 종류의 수지에 비해 결정화 속도 등이 느려 가공 온도 범위에서 결정화된 정도가 낮다. 그에 따라 이를 포함하는 조성물의 점도가 상대적으로 넓은 범위에서 쉽게 달라질 수 있어 성형 가공성이 매우 낮으므로 특정한 형상으로 성형이 원활히 진행되지 않거나, 제조 장치에 들러붙는 등으로 인하여 원료 손실률이 높으면서 생산성이 낮아 비경제적인 문제가 있다.
게다가, 바닥재로서 폴리유산 수지의 제품 성형이 완전히 완료된 이후에도 폴리유산 수지의 결정화가 충분히 진행되지 않은 상태로 존재하게 되어 사용 과정에서 결정화가 더욱더 진행되면서 바닥재의 물성이 쉽게 달라질 수 있고, 또한, 이러한 바닥재는 내열성이 작아 복원력이 낮으므로 겨울철 난방 온도 등의 고온에서 바닥재의 눌림 현상이 이 쉽게 발생하여 내구성이 부족하다.
이러한 폴리유산 수지는 유산(lactic acid)을 포함하는 모노머들을 중축합 반응시켜 형성할 수 있고, 예를 들어, L-유산 및 D-유산을 중축합 반응시켜 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이에 본 발명의 일 구현예에서는, 상기 결정질 폴리유산 수지의 비등온 결정화 속도지수(t1 /2)를 약 10분 내지 약 103분의 낮은 수준으로 형성함과 동시에 함량을 약 5 중량% 내지 약 65 중량%인 수준으로 조절함으로써 상기 결정질 폴리유산 수지를 포함하는 조성물의 점도 변화율을 후술하는 바와 같이, 약 2% 내지 약 20%의 적절히 낮은 수준으로 구현할 수 있는 이점이 있다.
그에 따라 상기 결정질 폴리유산 수지가 가공 온도에서 결정화가 적절히 빠른 속도로 진행되어, 상기 결정질 폴리유산 수지를 포함하는 상기 조성물의 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형시 성형 가공성이 효과적으로 향상되므로 원료 손실률이 감소하고 생산성이 증가함으로써 우수한 가공성 및 우수한 경제성을 구현할 수 있다.
이와 동시에, 완제품에서 결정화가 충분히 진행된 상태로 존재하여 이후 사용 과정에서 결정화가 더 이상 크게 진행되지 않음으로써 상기 친환경 바닥재의 물성이 균일한 수준으로 유지되고, 또한 고온에서 내열성이 높아 복원력이 증가함에 따라 바닥재의 눌림 현상이 쉽게 발생하지 않아 평평한 바닥 형상이 오랫동안 유지됨으로써 장기간 우수한 물성의 균일성 및 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 친환경 바닥재(100)의 단면을 개략적으로 나타낸다. 상기 친환경 바닥재(100)는 결정질 폴리유산 수지를 포함하는 조성물을 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형(blow molding)하여 형성된 투명층(110)을 포함하고, 상기 결정질 폴리유산 수지의 비등온 결정화 속도지수(t1 /2) (non-isothermal crystallization half-life)가 약 10분 내지 약 103분이고, 상기 결정질 폴리유산 수지의 함량이 약 5 중량% 내지 약 65 중량%일 수 있다.
상기 비등온 결정화 속도지수(t1 /2)는 상기 결정질 폴리유산 수지를 가열하여 용융 온도보다 높은 온도 중 특정 온도로 용융시킨 후 상기 특정 온도에서 특정 시간 동안 유지시키고, 이어서 상기 특정 온도의 결정질 폴리유산 수지를 약 2.5℃/min, 약 5℃/min, 약 10℃/min 등의 냉각 속도로 결정화 온도보다 낮은 온도 중 특정 온도까지 냉각시키면서 비등온 결정화시킨 결과, 완전히 결정화된 상태에 해당하는 결정화도의 1/2, 즉 반결정화도에 도달하는데 걸리는 시간을 의미할 수 있다. 상기 결정질 폴리유산 수지의 비등온 결정화 속도지수(t1 /2)가 구체적으로, 약 2.5℃/min의 냉각 속도의 조건 하에서 측정될 수 있다.
구체적으로, 본 명세서에서, 상기 비등온 결정화 속도지수(t1 /2)를 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry, DSC)를 사용하여 측정하였고, 예를 들어, 상기 결정질 폴리유산 수지를 약 10℃/min의 승온 속도로 약 250℃까지 가열하여 용융시킨 후 용융된 상태의 결정질 폴리유산 수지를 약 2.5℃/min의 냉각속도로 약 0℃까지 냉각시키면서 비등온 결정화시켜 반 결정화도에 도달하는 시간을 측정하여 비등온 결정화 속도지수(t1 /2)로서 정의하였으나, 전술한 측정 방법으로 제한되는 것은 아니다.
상기 결정질 폴리유산 수지의 비등온 결정화 속도지수(t1 /2) (non-isothermal crystallization half-life)가 약 10분 내지 약 103분일 수 있다. 상기 범위 내의 비등온 결정화 속도지수를 가짐으로써 가공 온도에서 상기 결정질 폴리유산 수지의 결정화 속도를 적절히 빠른 속도로 조절하여 상기 조성물의 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형시 성형 가공성이 효과적으로 향상되어 원료 손실률이 감소하고 생산성이 증가함으로써 우수한 가공성 및 우수한 경제성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 조성물이 상기 결정질 폴리유산 수지를 예를 들어, 약 5 중량% 내지 약 65 중량%로 포함할 수 있고, 구체적으로는 약 10 중량% 내지 약 50 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위의 함량으로 포함함으로써 생분해성을 충분히 구현할 수 있으면서 전술한 바와 같이, 상기 결정질 폴리유산 수지의 결정화 속도를 적절히 빠른 속도로 조절하여, 완제품에서 결정화가 충분히 진행된 상태로 존재하므로 이후 사용 과정에서 결정화가 더 이상 크게 진행되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 친환경 바닥재의 물성이 균일한 수준으로 유지되고, 또한 고온에서 내열성이 높아 복원력이 증가함에 따라 바닥재의 눌림 현상이 쉽게 발생하지 않아 평평한 바닥 형상이 오랫동안 유지되므로 장기간 우수한 물성의 균일성 및 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
상기 결정질 폴리유산 수지의 결정화 속도지수(t1 /2)를 아브라미 방정식(Avrami Equation)에 대입하여 계산한 결정화 속도 상수(rystallization rate constant)가 약 0.001 내지 약 3.12일 수 있다. 상기 범위 내의 결정화 속도 상수를 가짐으로써 상기 조성물의 점도 변화율을 감소시켜 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형 과정에서 성형 가공성을 효과적으로 향상시킬 수 있고, 그에 따라 상기 조성물의 가공성을 증가시켜 원료 손실률을 감소시키므로 우수한 경제성을 구현할 수 있다. 구체적으로, 상기 결정화 속도 상수가 약 3.12 초과인 경우 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형시 가공 온도에서 들러붙는 현상이 증가하여 원료 손실률이 높고, 약 0.001 미만인 경우 상기 가공 온도에서 유동성이 너무 높아 바닥재의 형상으로 성형이 어렵다.
상기 아브라미 방정식은 하기 계산식 1로서 정의될 수 있다:
[계산식 1]
Log(-ln(1-Xt)) = logKn + nlogt
상기 식 1에서, 상기 Xt는 결정화된 상의 부피 분율이고, 상기 n은 아브라미 상수(avrami index)이고, 상기 t는 결정화 속도지수이며, 상기 Kn은 결정화 속도 상수이다. 즉, 이와 같이 상기 결정화 속도 상수는 이 기술분야에서 공지된 방법에 따라 아브라미 방정식을 사용하여 계산될 수 있다.
상기 조성물의 하기 계산식 2에 의한 점도 변화율이 약 2% 내지 약 20%인 친환경 바닥재를 제공한다:
[계산식 2]
점도 변화율(△V, %) = (Vf-Vi)/Vi×100
상기 식에서, 상기 Vi는 소정의 온도로부터 승온하여 약 160℃에 도달된 시점의 점도이고, 상기 Vf는 상기 약 160℃에 도달된 시점으로부터 약 160℃에서 약 10분 동안 유지한 시점의 점도이다. 구체적으로, 상기 Vi는 상기 조성물의 온도가 약 160℃에 안정적으로 도달된 시점으로서 상기 조성물의 전체 온도가 약 160℃에 도달하여 전체적으로 균일한 점도를 가진 상태에 도달한 시점을 의미한다.
상기 Vi의 측정시 상기 조성물의 온도를 약 160℃로 안정적으로 도달시키기 위해 승온 속도가 예를 들어, 약 10℃/min일 수 있으나, 상기 조성물의 구체적인 성분에 따라 약 160℃에 안정적으로 도달할 수 있는 범위 내에서 적절히 변경될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 조성물의 상기 점도 변화율이 예를 들어, 약 2% 내지 약 20%이고, 구체적으로는 약 2% 내지 약 15%일 수 있다. 상기 범위 내의 점도 변화율을 가짐으로써 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형의 가공 온도에서 점도를 더욱 균일하게 유지할 수 있어 성형 가공성을 효과적으로 향상시킴으로써 상기 조성물의 가공성을 증가시켜 원료 손실률을 감소시키므로 우수한 경제성을 구현할 수 있다.
통상 폴리유산 수지를 포함하는 조성물을 사용하여 형성한 바닥재는 내열성이 낮아 겨울철 난방 온도 등의 고온에서 물성 변화가 크게 일어나 복원력이 감소되어 눌림 현상이 쉽게 발생하는 등으로 인해 내구성이 열등하다.
이에, 일 구현예에서는 전술한 바와 같이, 상기 결정질 폴리유산 수지의 비등온 결정화 속도지수(t1 /2)를 약 10분 내지 약 103분의 적절히 낮은 수준으로 한정함과 동시에 함량을 약 5 중량% 내지 약 65 중량%인 수준으로 적절히 조절함으로써 상기 투명층에 대하여 약 80℃ 내지 약 140℃의 온도에서 측정된 tanδ가 약 0.1 내지 약 1.0일 수 있다. 상기 범위의 고온에서 tanδ가 약 0.1 내지 약 1.0의 좁은 범위 내의 균일한 수준으로 유지됨으로써 상기 친환경 바닥재의 물성 변화가 효과적으로 억제되어 눌림 현상이 개선될 수 있고, 그에 따라 상기 친환경 바닥재의 복원력을 증가시켜 평평한 바닥 형상을 오랫동안 유지함으로써 장기간 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 tanδ가 약 -70℃ 내지 약 150℃의 온도, 1Hz의 주파수 및 3℃/min의 승온 속도에서 측정된 점탄성의 결과로부터 얻을 수 있고, 상기 점탄성의 결과 중 약 80℃ 내지 약 140℃의 온도에서 측정된 tanδ가 범위가 전술한 바와 같이 좁아 물성이 균일한 수준으로 유지될 수 있다. 또한, 상기 점탄성의 결과로부터 얻은 tanδ는 최대값이 예를 들어 약 1.0 내지 약 2.5일 수 있고, 상기 최대값이 약 50℃ 내지 약 80℃의 온도 범위 내에 존재할 수 있다.
또한, 상기 투명층의 ASTM D1238의 조건에 따른 용융 지수(melt index)가 예를 들어, 약 2g/10분 내지 약 8g/10분일 수 있고, 구체적으로, 약 3g/10분 내지 약 7g/10분일 수 있다. 상기 범위 내의 용융 지수를 가짐으로써 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형시 바닥재 성형이 더욱 용이하여 우수한 작업성을 구현하면서 성형된 친환경 바닥재(100)는 우수한 기계적 물성을 가질 수 있다.
상기 결정질 폴리유산 수지를 구성하는 총 중합성 화합물 중 L-유산 대 D-유산의 중량비가 약 1:0.01 내지 약 1:0.12일 수 있다. 상기 범위 내의 중량비를 가짐으로써 상기 결정질 폴리유산 수지가 결정화되는 과정에서 일정한 방향성을 가지고 규칙적인 배열을 더욱 용이하게 형성할 수 있어, 상기 결정질 폴리유산 수지의 결정화 속도를 낮은 수준으로 조절할 수 있고, 그에 따라 상기 조성물의 점도 변화율을 더욱 감소시키면서 고온에서 상기 친환경 바닥재의 물성 변화를 더욱 억제할 수 있다.
상기 결정질 폴리유산 수지를 구성하는 총 중합성 화합물 중 상기 D-유산의 함량이 약 1 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다. 상기 D-유산은 상기 범위 내의 중량 범위로 포함됨으로써 상기 결정질 폴리유산 수지의 결정화 속도를 낮은 수준으로 조절할 수 있고, 그에 따라 상기 조성물의 점도 변화율을 더욱 감소시키면서 고온에서 상기 친환경 바닥재의 물성 변화를 더욱 억제할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 포함하지 않거나 또는 더 포함할 수 있다.
상기 조성물이 상기 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 결정질 폴리유산 수지 대 상기 비정질 폴리유산 수지의 중량비가 예를 들어, 약 1:19 내지 약 100 미만: 0 초과일 수 있고, 구체적으로는 약 1:4 초과 내지 약 100 미만:0 초과일 수 있다.
이와 같이, 상기 조성물이 상기 비정질 폴리유산 수지를 포함하지 않거나, 상기 비정질 수지를 포함하는 경우에는 상기 범위의 중량비를 가짐으로써 상기 조성물의 계산식 2에 따른 점도 변화율을 약 2% 내지 약 20%의 적절히 낮은 수준으로 구현할 수 있고, 그에 따라 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형의 가공 온도에서 점도를 더욱 균일하게 유지할 수 있어 성형 가공성을 효과적으로 향상시킴으로써 상기 조성물의 가공성을 증가시켜 원료 손실률을 감소시키므로 우수한 경제성을 구현할 수 있다.
상기 결정질 폴리유산 수지의 분자량 분포가 약 1.7 내지 약 2.2이고, 상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 비정질 폴리유산 수지의 분자량 분포가 약 1.5 내지 약 2.1일 수 있다. 상기 범위 내의 분자량 분포를 가짐으로써 이를 포함한 상기 조성물의 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형시 용융 점도 및 용융 강도 등을 적절히 조절하여 친환경 바닥재 성형이 용이하면서 필요한 기계적 물성을 구현할 수 있다.
상기 분자랑 분포는 분자량의 분포를 나타내는 개념으로서 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나눈 값으로 정의될 수 있다. 상기 분자량 분포가 상기 범위보다 작을 경우 상기 친환경 바닥재의 변형이 쉽게 발생하여 내구성이 저하되고, 상기 범위보다 클 경우 상기 조성물의 성형 가공성이 현저히 저하된다.
일 구현예에서, 상기 결정질 폴리유산 수지의 중량평균 분자량이 약 160,000g/mol 내지 약 250,000g/mol이고, 상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 비정질 폴리유산 수지의 중량평균 분자량이 약 160,000g/mol 내지 약 250,000g/mol일 수 있다. 상기 범위 내의 중량평균 분자량을 가짐으로써 상기 조성물의 점도 변화율을 전술한 바와 같이, 낮은 수준으로 구현하여 성형 가공성이 더욱 향상됨과 동시에 고온에서 상기 친환경 바닥재의 물성 변화가 효과적으로 억제될 수 있다. 또한, 표면 마찰 및 습기에 대한 저항력이 향상되어 우수한 내마모성 및 내가수분해성을 구현할 수 있다.
상기 결정질 폴리유산 수지의 수평균 분자량이 약 80,000g/mol 내지 약 120,000g/mol이고, 상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 비정질 폴리유산 수지의 수평균 분자량이 약 90,000g/mol 내지 약 130,000g/mol일 수 있다. 상기 범위 내의 수평균 분자량을 가짐으로써 상기 범위 내의 중량평균 분자량과 함께 전술한 각 범위 내의 수준으로 분자량 분포를 형성함으로써 상기 조성물의 용융 점도 및 용융 강도를 적절히 조절하여 친환경 바닥재 성형이 용이하고 필요한 기계적 물성을 구현할 수 있다.
상기 조성물이 가소제, 용융강도 보강제, 활제 및 기타 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 가소제로서 예를 들어, 벤조에이트계, 시트레이트계, 포스페이트계 가소제 등을 사용하여 친환경성을 도모할 수 있다. 또한 상기 가소제는 약 20 중량% 이하로 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 조성물은 성형 가공성이 향상됨으로써 상기 가소제를 포함하지 않거나, 또는 함량을 약 20 중량% 이하의 적은 값으로 포함할 수 있고, 그에 따라 가소제의 블리딩 현상을 효과적으로 억제함과 동시에 타 성분과의 상용성을 우수한 수준으로 유지하여 원하는 물성을 용이하게 구현할 수 있다.
상기 용융 강도 보강제로서 예를 들어, 아크릴계 공중합체를 사용할 수 있고, 상기 아크릴계 공중합체는 상기 결정질 폴리유산 수지 및 상기 비정질 폴리유산 수지를 합한 전체 폴리유산 수지 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 20 중량부의 비율로 포함하여 용융강도 또는 내열성을 향상시켜 카렌더링 가공, 프레스 가공을 가능하게 할 수 있다.
상기 활제는 상기 결정질 폴리유산 수지 및 상기 비정질 폴리유산 수지를 합한 전체 폴리유산 수지 100 중량부에 대하여 약 0.01 중량부 내지 약 10 중량부의 비율로 포함하여, 카렌더링, 프레스 등 가공과정에서 수지가 카렌더롤 또는 프레스에 들어붙는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 활제의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 친환경적인 고급 지방산을 포함하여 친환경성을 도모할 수 있고, 구체적으로, 탄소수 18의 포화 고급지방산인 스테아린산을 이용할 수 있다.
상기 투명층(110)은 상기 조성물로부터 형성될 수 있고, 예를 들어, 압출 성형, 카렌더링, 또는 블로우 성형을 사용하여 최종적으로 필름 형상 또는 시트 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 투명층(110)은 약 0.05mm 내지 약 1.0mm의 두께를 가질 수 있고, 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 상기 친환경 바닥재(100)의 두께를 지나치게 증가시키지 않으면서 후술하는 바와 같이 하부에 적층되는 인쇄층 또는 칩인레이층의 무늬나 패턴을 충분히 보호할 수 있다.
상기 투명층(110)의 하부면 상에 인쇄층, 칩인레이드층, 백색층, 치수안정층(140), 베이스층, 밸런스층 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 친환경 바닥재는 순차적으로 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/베이스층; 또는 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/치수안정층/베이스층; 또는 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/베이스층/밸런스층; 또는 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/치수안정층/베이스층/밸런스층;의 구조를 포함하는 적층체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 투명층의 상부면 상에 표면처리층을 더 포함할 수 있다.
도 2는 순차적으로, 표면처리층(170), 투명층(110), 인쇄층(120), 백색층(130), 치수안정층(140), 베이스층(150), 밸런스층(160)이 적층된 친환경 바닥재(100')의 단면을 개략적으로 나타낸다. 상기 인쇄층(120)은 발명의 목적 및 기능에 따라 상기 칩인레이드층으로 대체될 수 있다.
이하, 상기 친환경 바닥재(100')를 구성하는 각각의 층에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 인쇄층(120), 상기 칩인레이드층, 상기 백색층(130), 상기 치수안정층(140), 상기 베이스층(150) 및 상기 밸런스층(160) 중 하나 이상이 상기 결정질 폴리유산 수지, 상기 비정질 폴리유산 수지 또는 이들 모두를 포함할 수 있고, 그에 따라 우수한 친환성, 우수한 가공성, 낮은 재료 손실률 및 우수한 복원력을 동시에 구현할 수 있다.
또한, 상기 각각의 층이 용융강도 보강제, 활제 및 기타 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있고, 상기 각각의 층의 성질 및 기능에 따라 함량을 적절히 조절할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 표면처리층(170)은 친환경 바닥재(100')의 내스크래치성이나 내마모성 등의 표면 품질을 향상시키고, 내오염성을 개선하여 청소가 용이하도록 하기 위한 목적 등에서 상기 인쇄층(120) 또는 상기 칩인레이드층 상에 형성될 수 있다. 이러한 표면처리층(170)은 예를 들어, 우레탄 아크릴레이트계 UV 경화형 조성물과 같은 이 기술분야에서 공지된 자외선 경화형 조성물을 상기 인쇄층(120) 또는 상기 칩인레이드층 상에 도포하고, 자외선을 조사하여 경화시켜 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 투명층(110)은 전술한 바와 같이, 상기 인쇄층(120) 또는 상기 칩인레이드층 상에 형성되어 상기 인쇄층(120) 또는 상기 칩인레이드층에 형성된 무늬, 패턴 등을 보호하는 역할을 한다.
상기 인쇄층(120)은 하부에 적층되는 상기 백색층(130)의 표면에 전사 인쇄, 그라비어 인쇄, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 로터리 인쇄 또는 플렉소 인쇄 등의 다양한 방식으로 무늬를 부여함으로써 형성될 수 있다.
상기 칩 인레이드층은 폴리유산 수지로 제조된 칩들이나 향기 칩들과 같은 별도의 칩들을 포함하여 형성될 수 있고, 또는 상기 칩 인레이드층은 별도의 칩이 포함되는 것이 아니라 목분 등을 칩의 형태로 포함하여, 친환경 바닥재(100') 표면에서 보았을 때 칩이 내장된 것처럼 보이는 형태가 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 백색층(130)은 흰색 색상을 띄는 층으로서 상기 인쇄층(120) 또는 상기 칩 인레이드층의 무늬나 패턴이 선명하게 나타나게 하면서 상부에 적층되는 상기 인쇄층(120) 또는 상기 칩 인레이드층, 및 하부에 적층되는 상기 치수안정층(140) 사이의 부착력을 향상시켜 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
상기 치수안정층(140)은 상기 치수안정층(140)은 유리 섬유를 더 포함하고, 상기 치수안정층(140)에 포함된 상기 유리 섬유의 단위 면적당 질량이 약 30g/mm2 내지 약 150g/mm2일 수 있다. 상기 범위 내의 단위 면적당 질량을 가짐으로써 고온 고습 조건에서도 치수 변형률을 감소시켜 우수한 치수안정성을 구현하면서도 상부 및 하부에 적층되는 다른 층들과의 접착력을 높은 수준으로 유지하여 우수한 내구성을 구현할 수 있다. 즉, 상기 치수안정층(140)은 바인더 수지에 유리섬유가 함침된 구조를 가질 수 있고, 예를 들어, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 폴리유산 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나에 유리섬유가 함침된 구조일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 베이스층(150)은 친환경 바닥재(100')의 가장 기본이 되는 층으로 상부의 투명층(110), 인쇄층(120), 칩인레이드층 등을 지지하고, 상부나 하부의 충격을 흡수하는 역할을 할 수 있다.
상기 밸런스층(160)은 시공시 바닥면과의 접착이 이루어지는 부분으로, 친환경 바닥재(100') 표면에 반대되는 이면을 보호하며, 바닥의 습기를 막아주는 역할을 한다.
상기 백색층(130), 상기 칩인레이드층, 상기 베이스층(150) 및, 상기 밸런스층(160) 중 하나 이상은 TiO2, CaCO3, 목분, 운모(Mica), 유리섬유(Glass Fiber), 전분, 천연섬유, 왕겨, 송진, 활석(Talc) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 친환경 바닥재(100')는 예를 들어, 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형 등을 사용하여 상기 각각의 층들을 필름 또는 시트 형상으로 제조한 후 이들을 이 기술분야에서 공지된 합판 공정 등을 사용하여 열과 압력을 가해 적층시켜 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(
실시예
)
실시예 1 (투명층: 바인더 수지로서 결정질 폴리유산수지를 포함)
(투명층 준비)
L-유산 대 D-유산의 비가 1:0.015이고 중량평균 분자량이 200,000g/mol인 결정질 폴리유산 수지(Nature Works, 4032D) 65 중량%, 벤조에이트계 가소제 20 중량%, 아크릴 공중합체 10 중량% 및, 고급 지방산으로 스테아린산 0.1 중량%를 포함한 조성물을 반바리 믹서로 160℃에서 혼련한 다음, 160℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였고, 이어서, 준비된 원료를 170℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 필름으로서 투명층을 준비하였다.
(인쇄층 및 백색층 준비)
폴리유산 수지(Nature Works, 4032D) 100 중량부, 벤조에이트계 가소제 12 중량부, 아크릴 공중합체 10 중량부, 스테아린산 1 중량부, 탄산칼슘 50 중량부 및, 이산화티타늄 20 중량부를 혼합한 조성물을 사용하여 상기 투명층의 준비과정과 동일한 조건으로 카렌더링 가공하여, 두께가 0.2mm인 백색시트로서 백색층를 준비하였고, 인쇄층은 상기 백색층의 표면에 그라비아 인쇄 또는 전사 인쇄방법을 통해 무늬를 부여하여 형성하였다.
(베이스층 준비)
폴리유산 수지(Nature Works, 4032D) 100 중량부, 벤조에이트계 가소제 15 중량부, 아크릴 공중합체 10 중량부 및, 스테아린산 2 중량부, 및 탄산칼슘 500 중량부를 혼합한 조성물을 사용하여 상기 투명층의 준비과정과 동일한 조건으로 카렌더링 가공하여, 두께가 2mm인 시트로서 베이스층을 준비하였다.
(밸런스층 준비)
폴리유산 수지(Nature Works, 4032D) 100 중량부, 벤조에이트계 가소제 15 중량부, 아크릴 공중합체 10 중량부, 스테아린산 1 중량부 및, 탄산칼슘 150 중량부를 혼합한 조성물을 사용하여 상기 투명층의 준비과정과 동일한 조건으로 카렌더링 가공하여, 두께가 1.2mm인 시트로서 밸런스층을 준비하였다.
상기 준비된 투명층, 인쇄층이 적층된 백색층, 베이스층 및 밸런스층을 투명층/인쇄층/백색층/베이스층/밸런스층의 구조로 적층한 후 프레스 장치를 사용하여 열과 압력을 가해 합판함으로써 친환경 바닥재를 제조하였다.
실시예 2 (투명층: 결정질 폴리유산 수지 및 비정질 폴리유산 수지 모두 포함)
L-유산 대 D-유산의 비가 1:0.015이고 중량평균 분자량이 200,000g/mol인 결정질 폴리유산 수지(Nature Works, 4032D) 55 중량%, 중량평균 분자량이 180,000g/mol인 비정질 폴리유산 수지(Nature Works, 6302D) 10 중량%, 벤조에이트계 가소제 20 중량%, 아크릴 공중합체 10 중량% 및, 고급 지방산으로 스테아린산 0.1 중량%를 포함한 조성물을 반바리 믹서로 160℃에서 혼련한 다음, 160℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였고, 이어서, 준비된 원료를 170℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 필름으로서 투명층을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 투명층/인쇄층/백색층/베이스층/밸런스층의 적층 구조를 갖는 친환경 바닥재를 제조하였다.
실시예 3 (투명층: 결정질 폴리유산 수지 및 비정질 폴리유산 수지의 함량비가 실시예 2와 상이함)
L-유산 대 D-유산의 비가 1:0.015이고, 중량평균 분자량이 200,000g/mol인 결정질 폴리유산 수지(Nateure Works, 4032D) 35 중량%, 중량평균 분자량이 180,000g/mol인 비정질 폴리유산 수지(Nateure Works, 6302D) 30 중량%, 벤조에이트계 가소제 15 중량%, 아크릴 공중합체 10 중량% 및, 고급 지방산으로 스테아린산 0.1 중량%를 포함한 조성물을 반바리 믹서로 160℃에서 혼련한 다음, 160℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였고, 이어서, 준비된 원료를 170℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 필름으로서 투명층을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 투명층/인쇄층/백색층/베이스층/밸런스층의 적층 구조를 갖는 친환경 바닥재를 제조하였다.
실시예 4 (투명층: 결정질 폴리유산 수지 및 비정질 폴리유산 수지의 함량비가 실시예 2 및 3과 상이함)
L-유산 대 D-유산의 비가 1:0.015이고, 중량평균 분자량이 200,000g/mol인 결정질 폴리유산 수지(Nateure Works, 4032D) 6 중량%, 중량평균 분자량이 180,000g/mol인 비정질 폴리유산 수지(Nateure Works, 6302D) 54 중량%, 벤조에이트계 가소제 20 중량%, 아크릴 공중합체 15 중량% 및, 고급 지방산으로 스테아린산 1 중량%를 포함한 조성물을 반바리 믹서로 160℃에서 혼련한 다음, 160℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였고, 이어서, 준비된 원료를 170℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 필름으로서 투명층을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 투명층/인쇄층/백색층/베이스층/밸런스층의 적층 구조를 갖는 친환경 바닥재를 제조하였다.
비교예 1 (실시예 1과 비교하여, 결정질 폴리유산 수지의 결정화 속도가 다른 경우)
L-유산 대 D-유산의 비가 1:0.009이고 중량평균 분자량이 200,000g/mol인 결정질 폴리유산 수지(Nature Works, 2500HP) 65 중량%, 벤조에이트계 가소제 20 중량%, 아크릴 공중합체 10 중량% 및, 고급 지방산으로 스테아린산 0.1 중량%를 포함한 조성물을 반바리 믹서로 180℃에서 혼련한 다음, 180℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였고, 이어서, 준비된 원료를 200℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 필름으로서 투명층을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 투명층/인쇄층/백색층/베이스층/밸런스층의 적층 구조를 갖는 친환경 바닥재를 제조하였다.
비교예 2 (결정질 폴리유산 수지 대 비정질 폴리유산 수지의 중량비가 다른 경우)
L-유산 대 D-유산의 비가 1:0.015이고 중량평균 분자량이 200,000g/mol인 결정질 폴리유산 수지(Nature Works, 4032D) 2중량%, 중량평균 분자량이 180,000g/mol인 비정질 폴리유산 수지(Nature Works, 6302D) 58중량%, 벤조에이트계 가소제 20 중량%, 아크릴 공중합체 10 중량% 및, 고급 지방산으로 스테아린산 0.1 중량%를 포함한 조성물을 반바리 믹서로 180℃에서 혼련한 다음, 180℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였고, 이어서, 준비된 원료를 200℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 필름으로서 투명층을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 투명층/인쇄층/백색층/베이스층/밸런스층의 적층 구조를 갖는 친환경 바닥재를 제조하였다.
비교예 3 (투명층: 바인더 수지로서 비정질 폴리유산 수지만을 포함한 경우)
중량평균 분자량이 190,000g/mol인 비정질 폴리유산 수지(Hisun, PLA 101L) 65 중량%, 벤조에이트계 가소제 20 중량%, 아크릴 공중합체 15 중량% 및, 고급 지방산으로 스테아린산 0.1 중량%를 포함한 조성물을 반바리 믹서로 140℃에서 혼련한 다음, 140℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였고 이어서, 준비된 원료를 150℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 필름으로서 투명층을 준비한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 투명층/인쇄층/백색층/베이스층/밸런스층의 적층 구조를 갖는 친환경 바닥재를 제조하였다.
비교예 4 (결정질 폴리유산 수지의 중량평균 분자량이 큰 경우)
L-유산 대 D-유산의 비가 1:0.015이고 중량평균 분자량이 260,000g/mol인 결정질 폴리유산 수지(Purac, 주문생산) 65중량%, 벤조에이트계 가소제 20 중량%, 아크릴 공중합체 10 중량% 및, 고급 지방산으로 스테아린산 0.1 중량%를 포함한 조성물을 반바리 믹서로 200℃에서 혼련한 다음, 200℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였고, 이어서, 준비된 원료를 210℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 필름으로서 투명층을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 투명층/인쇄층/백색층/베이스층/밸런스층의 적층 구조를 갖는 친환경 바닥재를 제조하였다.
비교예 5 (결정질 폴리유산 수지의 중량평균 분자량이 작은 경우)
L-유산 대 D-유산의 비가 1:0.13이고 중량평균 분자량이 130,000g/mol인 결정질 폴리유산 수지(Hisun, PLA 210L) 65 중량%, 벤조에이트계 가소제 20 중량%, 아크릴 공중합체 10 중량% 및, 고급 지방산으로 스테아린산 0.1 중량%를 포함한 조성물을 반바리 믹서로 160℃에서 혼련한 다음, 160℃의 2본롤을 이용하여 1차 및 2차 믹싱하였고, 이어서, 준비된 원료를 170℃의 온도에서 카렌더링 가공하여, 두께가 0.5 mm인 필름으로서 투명층을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 투명층/인쇄층/백색층/베이스층/밸런스층의 적층 구조를 갖는 친환경 바닥재를 제조하였다.
(
실험예
)
상기 실시예 1-3 및 상기 비교예 1-5 각각의 투명층의 점탄성 및 용융 지수를 측정하였고, 상기 각각의 투명층을 형성하는데 사용한 조성물의 점도 변화율을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다. 또한, 상기 조성물에 포함된 결정질 폴리유산 수지의 결정화 속도를 측정하고, 상기 조성물에 포함된 결정질 폴리유산 수지 또는 비정질 폴리유산 수지 각각의 중량평균 분자량 및 수평균 분자량를 측정한 후 분자량 분포를 계산하여, 하기 표 2에 기재하였다.
실험예
1:
점탄성
측정방법: 상기 각각의 투명층으로서의 필름을 폭(Width) 5.3mm 및, 길이(Length) 18mm의 샘플로 준비하고, 이들에 대하여 DMA (TA사, DMA Q800)를 이용하여 -70℃~150℃의 범위에서 측정하였다. 주파수 1Hz, 승온 속도 3℃/min, 15㎛의 진폭 감마(amplitude gamma), Air 분위기.
실험예
2: 복원력
측정방법: 상기 각각의 친환경 바닥재의 상부면에 60kg/m2의 하중을 가한 상태에서 80℃에서 15시간 동안 유지시키고, 이어서 상기 하중을 제거하고 1시간 동안 방치한 후 상기 상부면을 육안으로 관찰하여 복원력을 측정하였다.
상기 친환경 바닥재의 상부면이 복원되어 평평한 바닥 상태로 돌아온 경우를 "○"로 표시하고, 눌림 현상이 거의 발생하지 않은 경우를 "△"로 표시하고, 복원되지 않아 눌림 현상이 발생한 경우를 "Ｘ"로 표시하였다.
실험예
3: 점도 변화율
측정 방법: 레오미터(Rheometer) (Anton Paar 제조)를 사용하여 측정하였다.
구체적으로, 각각의 조성물을 80℃로 설정된 상기 레오미터에 넣고, Plate-Plate 사이의 gap조절 한 후 5℃/min의 승온 속도로 승온하여 160℃에 도달된 시점의 점도, Vi를 측정하였고, 상기 160℃에 도달된 시점으로부터 160℃로 10분 동안 유지한 시점의 점도, Vf를 측정한 후 일 구현예에서 전술한 계산식 2에 따라 점도 변화율을 계산하였다.
실험예
4:
비등온
결정화 속도 및 결정화 속도 상수
측정 방법: 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC) (TA사, Discovery)을 사용하여 측정하였다.
구체적으로, 승온 속도 10℃/min으로 상온에서부터 250℃까지 승온시킨 후, 250℃에서 5분간 유지하였고, 이어서 냉각속도 2.5℃/min으로 0℃까지 냉각시키면서 비등온 결정화시켰다. 그에 따라 최종적으로 도달하는 결정화도를 1이라고 할 때, 결정화도가 0.5인 시점에 도달하는데 걸린 시간을 결정화 속도지수로서 정의하였다. 상기 비등온 결정화 속도지수를 전술한 계산식 1에 따른 아브라미 방정식에 대입하여 결정화 속도 상수 k를 계산하였다.
실험예
5: 중량평균 분자량(
Mw
),
수평균
분자량(
Mn
) 및 분자량 분포도
측정 방법: 각각의 폴리유산 수지를 Chloroform에 0.25중량% 농도로 용해하고, Gel permeation chromatography (제조사: Agilent사 1200, 칼럼(Column): PLgel 10㎛ Mixed-B*2ea, PLgel 10㎛ Guard*1ea, 검출기: RID)를 사용하여 측정하였다.
유속: 1.0mL, 용매: 클로로포름, 표준물질: 폴리스타이렌.
이어서, 상기 측정한 중량평균 분자량(Mw)을 상기 측정한 수평균 분자량(Mn)으로 나누어 분자량 분포도(Mw/Mn)를 계산하였다.
실험예
6: 용융 지수(
melt
index
)
측정 방법: ASTM D1238의 조건에 따라 190℃의 온도에서 2.16kg의 추를 사용하여 측정하였고, 상기 측정을 10회 반복하여 이들을 평균한 값을 용융 지수로서 평가하였다.
| 동적점탄성(tanδ) | 점도 변화율 (%) | 용융 지수(g/10분) | 복원력 | |
| 실시예1 | 0.1~0.3 |
3 | 3 | ○ |
| 실시예2 | 0.1~0.4 | 4 | 3 | ○ |
| 실시예3 | 0.2~0.6 | 8 | 4 |
○ |
| 실시예4 | 0.35~1.0 | 20 | 6 |
△ |
| 비교예1 | 0.01~0.2 | 0 | 0 |
Ⅹ |
| 비교예2 | 0.4~1.1 | 22 | 7 |
Ⅹ |
| 비교예3 | 0.4~1.5 | 25 | 7 | Ⅹ |
| 비교예4 | 0.05~0.25 | 0 | 0 | Ⅹ |
| 비교예5 | 0.3~1.1 | 25 | 15 | Ⅹ |
| 결정화 속도지수 (t1 /2) (분) |
결정화 속도 상수(K) | 분자량 분포 | 중량평균 분자량 (g/mol) |
수평균 분자량 (g/mol) |
|
| 실시예1 | 20 | 2 | 1.9 | c-PLA: 20만 | c-PLA: 10만 |
| 실시예2 | 20 | 2 | c-PLA: 1.9, a-PLA: 1.85 |
c-PLA: 20만 a-PLA: 20만 |
c-PLA: 10만 a-PLA: 11만 |
| 실시예3 | 20 | 2 | c-PLA: 1.9, a-PLA: 1.85 |
c-PLA: 20만 a-PLA: 20만 |
c-PLA: 10만 a-PLA: 11만 |
| 실시예4 | 20 | 2 | c-PLA: 1.9, a-PLA: 1.85 |
c-PLA: 20만 a-PLA: 20만 |
c-PLA: 10만 a-PLA: 11만 |
| 비교예1 | 9 | 3.12 | 2.0 | c-PLA: 20만 | c-PLA: 11만 |
| 비교예2 | 9 | 3.12 | c-PLA: 2.0, a-PLA: 2.0 |
c-PLA: 20만 a-PLA: 19만 |
c-PLA: 11만 a-PLA: 9만 |
| 비교예3 | 측정불가 | 측정불가 | 2.0 | a-PLA: 19만 | a-PLA: 9만 |
| 비교예4 | 8 | 3.5 | 2.2 | c-PLA: 26만 | c-PLA: 15만 |
| 비교예5 | 1.005Ⅹ103 | 2.72 | 1.75 | c-PLA: 13만 | c-PLA: 8만 |
상기 실시예 1-4에 따른 친환경 바닥재는 상기 비등온 결정화 속도지수, 상기 결정화 속도 상수, 상기 용융 지수, 상기 점도 변화율 및 상기 점탄성의 변화 정도가 모두 적절하여 반바리 이형성, 성형성 등의 가공성; 및 시공성, 구조적 밸런스, 복원력 등의 사용 물성;이 동시에 우수한 수준으로 구현됨을 명확히 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1, 4에 따른 친환경 바닥재는 상기 비등온 결정화 속도지수가 작고, 상기 용융 지수 및 상기 점도 변화율이 0의 값이어서, 약 160℃의 가공 온도에서는 블렌딩이 일어나지 않아, 더욱 고온에서 수행해야 하므로 가공성 및 작업성이 열등함과 동시에, 시공성, 구조적 밸런스, 복원력 등의 사용 물성도 열등하였다. 또한, 비교예 2에 따른 친환경 바닥재는 상기 결정화 속도지수가 작아 가공성 및 작업성이 열등하면서, 비정질 폴리유산 수지의 함량이 많아 상기 점탄성의 변화정도, 상기 점도 변화율, 및 상기 용융 지수가 크므로 시공성, 구조적 밸런스, 복원력 등의 사용 물성도 열등하였다. 또한, 비교예 3에 따른 친환경 바닥재는 상기 결정화 속도지수, 상기 결정화 속도 상수를 측정할 수 없는 정도로서 상기 점탄성의 변화정도, 상기 점도변화율 및 상기 용융 지수가 너무 커서, 약 160℃의 가공 온도에서는 쉽게 녹아 성형성, 반바리 이형성 등의 가공성; 및 시공성, 구조적 밸런스, 복원력 등의 사용 물성;이 모두 열등하였다. 게다가, 비교예 5는 상기 결정화 속도지수, 상기 점탄성의 변화정도, 상기 점도 변화율 및 상기 용융 지수가 현저히 커서 가공성이 열등함과 동시에 시공성, 구조적 밸런스, 복원력 등의 사용 물성도 열등하였다.
100, 100': 친환경 바닥재
110: 투명층 120: 인쇄층 130: 백색층 140: 치수안정층
150: 베이스층 160: 밸런스층 170: 표면처리층
110: 투명층 120: 인쇄층 130: 백색층 140: 치수안정층
150: 베이스층 160: 밸런스층 170: 표면처리층
Claims (16)
- 결정질 폴리유산 수지를 포함하는 조성물을 압출 성형, 카렌더링 또는 블로우 성형(blow molding)하여 형성된 투명층을 포함하고,
상기 결정질 폴리유산 수지의 비등온 결정화 속도지수(t1 /2)가 10분 내지 103분이고,
상기 결정질 폴리유산 수지의 함량이 5 중량% 내지 65 중량%인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 결정질 폴리유산 수지의 아브라미 방적식에 따라 계산한 결정화 속도 상수(rystallization rate constant)가 0.001 내지 3.12인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물의 하기 계산식 2에 의한 점도 변화율이 2% 내지 20%인
친환경 바닥재:
[계산식 2]
점도 변화율(△V, %) = (Vf-Vi)/Vi×100
상기 식에서, 상기 Vi는 소정의 온도로부터 승온하여 160℃에 도달된 시점의 점도이고, 상기 Vf는 상기 160℃에 도달된 시점으로부터 160℃에서 10분 동안 유지한 시점의 점도이다.
- 제1항에 있어서,
상기 투명층에 대하여 80℃ 내지 140℃의 온도에서 측정된 tanδ가 0.1 내지 1.0인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 결정질 폴리유산 수지를 구성하는 총 중합성 화합물 중 L-유산 대 D-유산의 중량비가 1:0.01 내지 1:0.12인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 결정질 폴리유산 수지를 구성하는 총 중합성 화합물 중 D-유산의 함량이 1 중량% 내지 10 중량%인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 포함하지 않거나 또는 더 포함하는
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 결정질 폴리유산 수지 대 상기 비정질 폴리유산 수지의 중량비가 1:19 내지 100 미만:0 초과인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 결정질 폴리유산 수지의 분자량 분포가 1.7 내지 2.2이고,
상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 비정질 폴리유산 수지의 분자량 분포가 1.5 내지 2.1인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 결정질 폴리유산 수지의 중량평균 분자량이 160,000g/mol 내지 250,000g/mol이고,
상기 조성물이 비정질 폴리유산 수지를 더 포함하는 경우 상기 비정질 폴리유산 수지의 중량평균 분자량이 160,000g/mol 내지 250,000g/mol인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 투명층의 ASTM D1238의 조건에 따른 용융 지수(melt index)가 2g/10분 내지 8g/10분인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물이 가소제, 용융강도 보강제, 활제 및 기타 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는
친환경 바닥재.
- 제12항에 있어서,
상기 가소제의 함량이 20 중량% 이하인
친환경 바닥재.
- 제1항에 있어서,
상기 투명층의 하부면 상에 인쇄층, 칩인레이드층, 백색층, 치수안정층, 베이스층, 밸런스층 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는
친환경 바닥재.
- 제14항에 있어서,
투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/베이스층; 또는 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/치수안정층/베이스층; 또는 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/베이스층/밸런스층; 또는 투명층/인쇄층 또는 칩인레이드층/백색층/치수안정층/베이스층/밸런스층;의 구조를 포함하는 적층체인
친환경 바닥재.
- 제14항에 있어서,
상기 인쇄층, 상기 칩인레이드층, 상기 백색층, 상기 치수안정층, 상기 베이스층 및 상기 밸런스층 중 하나 이상이 상기 결정질 폴리유산 수지, 상기 비정질 폴리유산 수지 또는 이들 모두를 포함하는
친환경 바닥재.
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2014
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