KR20220003990A - 저온융착이 가능한 접착 수지층을 포함하는 친환경 데코시트의 제조방법 - Google Patents

저온융착이 가능한 접착 수지층을 포함하는 친환경 데코시트의 제조방법 Download PDF

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KR20220003990A
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이정권
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Abstract

본 발명은 접착 수지 조성물을 준비하는 단계(S1); 기재를 압동롤 및 냉각롤 사이로 이송하는 단계(S2); 및 상기 압동롤 및 냉각롤 상부에 설치된 압출 다이스를 통해 상기 S1 단계의 접착 수지 조성물을 공급하여 압출 코팅을 통해 접착 수지층을 형성하는 단계(S3)를 포함하는, 친환경 데코시트의 제조방법을 제공한다.

Description

저온융착이 가능한 접착 수지층을 포함하는 친환경 데코시트의 제조방법 {Method for producing eco-friendly deco sheet containing a adhesive resin layer capable of low temperature adhesion}
본 발명은 저온융착이 가능한 접착 수지층을 포함하는 친환경 데코시트의 제조방법에 관한 것이다.
합성목과 같은 재질의 표면을 장식하기 위해 다양한 데코 시트들이 사용되고 있다. 데코시트의 재질로는 종이, PVC, PP 등이 주로 사용되어 왔다.
이중 종이 데코시트는 수분에 취약하고 환경 변화에 민감하여 그대로 사용하기 어렵고, 종이를 각종 수지에 함침하여 사용하고 있으나 함침 비용이 비싸다는 문제가 있다.
이에 따라 가소화 폴리 염화 비닐 데코시트, 일명 PVC 데코시트가 개발되어 사용되고 있는데, 염화비닐자체의 우수한 가공성과 신율 및 열변형성 등으로 인해 랩핑물성 및 성형성이 우수하여 폭넓게 사용되고 있다. 하지만 PVC 데코시트는 가공성을 높이기 위해 중금속등이 함유된 안정제 및 프탈레이트계 가소제를 사용함으로써 소각시 발생하는 다이옥신 및 중금속 관련 문제점을 가지고 있으며, 휘발성유기화합물 방출량이 높아 친환경제품으로 적합하다고 할 수 없다. 그렇기 때문에 다양한 친환경 소재를 데코시트에 적용하는 개발이 활발히 진행되고 있다.
대한민국 공개특허 제2019-0044225호
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술상의 필요성을 해소하기 위한 것으로, 접착수지층이 코팅되어 있는 데코시트의 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 접착 수지 조성물을 준비하는 단계(S1); 및
기재를 압동롤 및 냉각롤 사이로 이송하는 단계(S2); 및
상기 압동롤 및 냉각롤 상부에 설치된 압출 다이스를 통해 상기 S1 단계의 접착 수지 조성물을 공급하여 압출 코팅을 통해 접착 수지층을 형성하는 단계(S3)를 포함하는, 친환경 데코시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일구현예로, 상기 접착 수지 조성물은 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 접착 수지 조성물은 LDPE 60 내지 90 중량% 및 EVA 10 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 냉각롤은 엠보 무늬가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 S3 단계의 압출 코팅은 200 내지 600℃의 온도에서 50 내지 300m/min의 속도로 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 S3 단계 이후에 접착 수지층을 표면처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 표면처리는 코로나 방전 처리 또는 이오나이져 처리인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 기재층은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자를 포함하는 필름이거나 종이인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 기재는 종이, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜 및 폴리카보네이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 데코시트는 목재 합판 합지용인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 친환경 데코시트를 제공한다.
아울러, 본 발명은 상기 친환경 데코시트가 접착된 인테리어 자재를 제공한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 인테리어 자재는, MDF(Medium Density Fiberboard), HDF(High Density Fiberboard) 또는 PB(Particle Board)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 데코시트와 이를 이용한 인테리어 자재는 시트 접착 과정에서 유기 화합물 접착제가 사용되지 않고 접착수지층을 이용하기 때문에 친환경 조건에서 인테리어 자재의 제작이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 기존의 접착제를 이용한 장식용 패널의 제조공장 라인을 변경하지 않고 그대로 사용 가능하기 때문에 별도의 생산라인을 구축하지 않더라도 용이하게 인테리어 자재를 제작할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 인테리어 자재의 제조방법에서는 제조 과정에서 유기용제 등을 사용하는 접착제를 사용하지 않으므로 접착제가 배어나옴으로 인한 외관 불량의 문제나 장식용 패널의 제품 불량 문제가 전혀 없다.
또한, 접착수지층을 사용하여 인테리어 자재의 제작이 가능함으로 인해 대량생산이 가능하여 생산량 증대의 효과가 있다.
즉, 기존의 인테리어 패널 제작과정에서 접착제의 사용시에는 접착제 준비 및 도포, 접착제의 건조 및 경화를 위한 별도의 숙성시간이 필요하기 때문에 생산라인의 길이가 길어지고, 숙성을 위해서는 최소 48시간이 소요되는 시간적 손실 및 별도의 적재공간의 요구로 인한 공간적 손실이 발생한다. 그러나 저온 열융착이 가능한 접착수지의 열융착에 의한 접착 공정은 별도의 경화시간이 불필요하므로 공정이 간단하고 자동화 공정도 가능하여 생산량이 크게 증가하는 효과가 있으며, 시간적 공간적 손실을 줄이고 연속 공정 구현, 공정을 간소화에 따른 생산속도 향상의 효과도 기대할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명은 각종 공정이 단순화되어 전체 제조공정을 자동화함으로서 경제적이고, 신속하며 친환경적으로 고품질의 인테리어에 널리 이용되는 인테리어 자재를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조방법에서 사용되는 장치를 나타낸 도면이다(a : 기재, b : 압동롤, c : 냉각롤, d : 절단부, e : 압출 다이스).
이하, 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 종래 기술상의 필요성을 해결하기 위하여, 본 발명은 종이, 고분자 필름으로 이루어지는 기재층과 여기에 압출 공정을 통해 접착되는 저온열융착용 접착수지층으로 이루어지며 상기 접착수지층은 피착재의 표면에 열융착을 통해 접착이 가능한 소재로 데코시트층 이면에 합지되어 있는 인테리어용 데코시트의 제조방법을 개발하기 위해 예의 연구하였다.
이에 본 발명은 접착 수지 조성물을 준비하는 단계(S1); 및
기재를 압동롤 및 냉각롤 사이로 이송하는 단계(S2); 및
상기 압동롤 및 냉각롤 상부에 설치된 압출 다이스를 통해 상기 S1 단계의 접착 수지 조성물을 공급하여 압출 코팅을 통해 접착 수지층을 형성하는 단계(S3)를 포함하는, 친환경 데코시트의 제조방법을 제공할 수 있다. 또한 상기 제조방법으로 제조된 친환경 데코시트와 상기 데코시트가 합지된 인테리어 자재도 제공한다.
본 발명은 접착수지층을 제조하는 데 있어 발생할 수 있는 공정상의 문제점, 예컨대, 접착공정중 공기 유입으로 인해 열 접착시 발생할 수 있는 밀림, 코팅 불균형, 주름 등을 방지하고, 접착속도를 향상시킬 수 있는 제조방법을 제공할 수 있는 것으로, 또한 데코시트가 피착재 표면에 적층되어 있되 데코시트의 접착수지층이 피착재 표면에 맞닿아 열융착되어 있는 것을 특징으로 하는 인테리어 자재를 제공할 수 있다.
본 발명에서 데코시트라 함은 실내 장식을 위해 사용되는 것으로서 일반적으로 가구나 건축용 자재의 표면에 부착되어 목적하는 디자인을 구현하기 위한 종이, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PET(PolyEthylene Terephthalate) 등의 고분자 필름 또는 이와 유사한 재질의 소재 또는 기재에 접착수지층을 압출코팅이 되어있는 형태의 시트를 포함하는 것을 의미한다.
본 발명에서 접착 수지층이라 함은 접착의 목적으로 이용되고 압출수지층의 형태로 이루어진 것을 의미한다. 이것은 접착제를 도포하여 형성되는 층과는 다른 것이고 통상적으로 압출코팅된 수지층의 형태로 제조되는 것이다.
본 발명에서 인테리어 자재라 함은 통상적으로 MDF, PB등 목재로 이루어진 합판을 의미하지만 여기서는 실내 또는 실외에 사용되는 도어, 창문, 가구, 마감재 등에 이용되는 판재, 프레임, 타일, 창틀, 구조물 형성재료 등을 모두 포함하는 것을 의미하며, 실질적인 구조물을 이루거나 또는 기존의 구조물이나 벽체에 부착하여 사용되는 재료를 포함한다.
본 발명은 인테리어 자재를 제조함에 있어서 접착제를 사용하여 발생하는 여러 가지 문제점 예컨대 인체 유해성, 유해 물질의 수출 규제, 공정의 비효율성 등을 해결한 것이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 접착수지층은 일반적으로 열가소성 고분자로 구성되며, 압출 코팅을 통해 형성되는 것이다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기와 같은 접착수지층은 기재와 피착재인 MDF(Medium Density Fiberboard), HDF(High Density Fiberboard) 또는 PB(Particle Board) 등과 같은 목재 합판에 열융착 방법으로 합지될 수 있는 소재로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 접착수지층은 본질적으로는 열가소성수지 특히, 폴리올레핀계열의 합성수지로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 LDPE 60 내지 90 중량% 및 EVA 10 내지 40 중량%를 포함하는 접착 수지 조성물을 이용할 수 있다.
상기 EVA는 VA 함량이 10wt% 미만이 함유되어 있는 EVA를 사용하면 접착력이 약화되는 문제가 있고, 40wt%를 초과하여 함유되어 있는 EVA의 경우 접착수지층 형성시 성형성이 떨어지는 문제가 있어 VA 함량이 10wt%~40wt%를 함유하고 있는 EVA를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 접착 수지층은 기재에 형성되는 것으로, 상기 기재는 종이, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜 또는 폴리카보네이트 등의 기재일 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 실시예와 같이 박엽지를 사용할 수 있다.
본 발명의 S3 단계에서 상기 기재에 접착수지층을 압출코팅한다. 압출 코팅은 압동롤 및 냉각롤 상부에 설치된 압출 다이스를 통해 상기 접착 수지 조성물을 공급하여 압출 코팅을 통해 접착 수지층을 형성하는 것으로, 상기 압동롤 및 냉각롤의 사이로, 접착 수지층이 상부에 공급된 기재가 지나가면서, 압출 코팅이 수행되는 것이다. 상기 S3 단계의 압출 코팅은 200 내지 600℃의 온도에서 50 내지 300m/min의 속도로 수행되는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 압출코팅에 의해 제조된 데코시트의 이면(후면)의 접착수지층을 MDF 또는 PB 보드에 열압착에 의해 합지하여 인테리어 자재를 제조한다. 이때 데코시트의 접착수지층과 목재보드 간의 열압착 과정에서 공기의 유입으로 들뜸, 주름, 접착 불균일 등의 외관 불량이 발생할 수 있다. 이에 본 발명은 접착수지층 압출공정중에 냉각롤로 엠보무늬가 형성된 냉각롤을 사용하여 엠보 패턴 처리를 하여 공기의 배출경로를 확보함으로써 이러한 문제를 최소화시킨 것이다.
그 다음으로는, 상기 인테리어용 데코시트와 피착재 합판을 열융착하게 되면 합판 표면에 데코시트가 열융착되어 있는 구조의 최종 인테리어 자재를 간단하게 제조할 수 있다. 또한 열융착 공정시 기존 유기용제를 포함하는 접착제를 도포하는 공정 대비 접착력이 떨어질 수 있는데, 이 경우에 접착수지층에 코로나 방전 처리, 이오나이져 처리 등의 표면처리를 통해 접착력 향상시킬수 있다.
예를 들면, LDPE 단독 또는 LDPE/EVA의 혼합수지는 폴리올레핀 계열의 합성 고분자 수지로 표면 극성 에너지가 약하여, 접착 성능이 다소 떨어지는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 열융착 공정시 목재 피착재 표면과 데코시트의 접착수지층에 코로나 방전 처리 또는 이오나이저 처리를 하여 표면의 극성 에너지를 증가시켜 접착 친화성을 극대화시킬 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명할 것이다.
[실시예]
실시예 1
데코 기재로서 60g의 박엽지를 준비하고, 열융착 접착수지층을 형성하기 위하여 LDPE와 EVA의 중량비가 70:30의 비율로 혼합하고 두께 30㎛가 되도록 T-Die 압출코팅 성형하여 박엽지로 된 데코 기재층 표면에 접착수지층을 형성하여 데코시트를 제작하였다. 공기 유입에 의한 외관 불량을 최소화 하기 위해 다이아몬드형 엠보 처리가 된 냉각롤을 사용하였다.
이때 접착수지층의 형성을 위한 압출코팅 온도는 300℃로 하며, 접착수지층의 압출속도는 100m/min으로 하였다.
제조된 데코시트의 접착수지층이 MDF 합판의 표면을 향하도록 위치시키고, 상기 인테리어용 데코시트와 합판을 250℃도 온도 조건에서 공정속도 30m/min의 조건으로 열압착롤을 통과하면서 열압착하여 합판 표면에 데코시트를 열융착을 통해 인테리어 자재를 제작하였다.
실시예 2
실시예 1과 같은 압출코팅 공정후 권취전에 접착력을 최대한 향상시키기 위해 접착수지층에 10A 강도로 코로나 방전처리 장치를 이용하여 표면처리를 진행하였다. 제조된 데코시트는 실시예 1과 같이 MDF 합판에 열압착을 진행하였다.
비교예 1
박엽지 60g의 데코 기재에 30㎛ 요소수지 접착제를 MDF 표면에 도포하고 100℃ 1분간 건조하고 데코 기재인 박엽지 60g을 합지하여 실시예 1과 동일한 인테리어 자재를 제조하였다.
비교예 2
LDPE와 EVA수지의 중량비가 70:30인 혼합된 수지를 사용하여 블로우몰딩 성형한 필름을 박엽지 60g와 250℃ 온도로 1분간 열라미네이션을 진행하고, 실시예 1처럼 동일한 목재와 조건에서 인터리어 자재를 제작하였다.
실험예
하기의 각 실험방법에 따라 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 물성을 측정하였다.
(1) 외관
실시예 1~2 및 비교예 1~2의 제조공정 후 외관 표면에 대한 육안 검사를 수행하였다.
OK : 표면이 매끄러울 경우
NG : 표면이 거칠 경우
(2) 고온고습후 외관
85℃ 상대습도 85% 조건의 항온항습기에 실시예 1~2 및 비교예 1~2를 72시간 보관한 후 상온에서 4시간 방치후에 외관표면에 대한 육안 검사를 수행하였다.
Pass : MDF와 데코시트의 들뜸이 발생하지 않은 경우
NG : MDF로부터 데코시트가 들뜸 발생한 경우
(3) 밀착도
ASTM D3359에 따라 10 × 10 격자로 Cross-cut 후 표준테이프 박리시 남아있는 격자의 숫자를 확인하였다.
(4) 접착강도
ASTM D3330에 따라 데코시트를 MDF 목재로부터 박리하여 접착력을 측정하였다.
(5) 총유기 휘발성 화합물(TVOC, Total Volatile Organic Compounds) 측정분석
시편의 휘발성 화합물 방출량농도(㎍/㎥)는 시험 MS 300-55 에 의거하여 분석의뢰를 진행하였다.
(6) 가격
비교예 1의 생산 가격이 ‘1’인 경우에 대비하여 각각의 상대적인 가격을 수치로 나타냄
상기 실험예 (1) ~ (6)의 결과는 하기의 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
외관 OK OK NG(표면이 거침) OK
고온고습후 외관 Pass Pass NG Pass
부착성(Cross-cut) 100/100 100/100 100/100 96/100
접착강도(kg/25mm) 3.3 4.1 3.5 2.9
TVOC(㎍/㎥) 검출안됨 검출안됨 검출됨
(톨루엔 29.7/자일렌 36.8 등)		 검출안됨
생산 가격 0.95 1 1 1.3
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1~2의 경우, 외관, 고온고습후 외관, 접착강도 및 휘발성에서 우수한 물성을 확인할 수 있다. 반면에 종래의 방식인 비교예 1은 예상한바와 같이 휘발성물질이 검출되었고 더불어 외관이 미려하지 못함을 확인할 수 있다. 또한 비교예 2의 경우 부착성 및 가격적인 면에서 대안으로 적용하기 어렵다는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. LDPE 60 내지 90 중량% 및 EVA 10 내지 40 중량%를 포함하는 접착 수지 조성물을 준비하는 단계(S1); 및
    기재를 압동롤 및 표면에 엠보 무늬가 형성된 냉각롤 사이로 이송하는 단계(S2);
    상기 압동롤 및 냉각롤 상부에 설치된 압출 다이스를 통해 상기 S1 단계의 접착 수지 조성물을 공급하여 압출 코팅을 통해 접착 수지층을 형성하는 단계(S3); 및
    상기 접착 수지층을 이오나이져 처리를 통해 표면처리하여 상기 접착 수지층의 표면의 극성 에너지를 증가시키는 단계(S4)를 포함하고,
    상기 S2 단계에서, 상기 압출 코팅을 하는 과정과 동시에 상기 접착 수지층의 표면에 앰보 패턴 처리를 통해 공기 배출경로를 형성하는,
    친환경 데코시트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 S3 단계의 압출 코팅은 200 내지 600℃의 온도에서 50 내지 300m/min의 속도로 수행되는 것인, 친환경 데코시트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기재는 종이, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜 및 폴리카보네이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 친환경 데코시트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데코시트는 목재 합판 합지용인 것인, 친환경 데코시트의 제조방법.
  5. 제1항의 제조방법으로 제조된 친환경 데코시트.
  6. 제 6항의 친환경 데코시트가 합지된 인테리어 자재.
  7. 제7항에 있어서,
    상기 인테리어 자재는, MDF(Medium Density Fiberboard), HDF(High Density Fiberboard) 또는 PB(Particle Board)인 것인, 인테리어 자재.
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