KR20220146337A - 친환경 코르크 타일 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

친환경 코르크 타일 및 그것의 제조방법에 관한 것으로, 다수의 코르크칩과 바인더를 혼합하여 코르크혼합물을 제조하는 코르크혼합단계, 다수의 고무입자를 분쇄하는 방식으로 각 고무입자를 개질함으로써 개질된 다수의 고무입자를 포함하는 고무개질물을 제조하는 개질단계, 및 코르크혼합단계에서 제조된 코르크혼합물과 개질단계에서 제조된 고무개질물을 프레스 기기를 사용하여 타일 형태로 성형함으로써 코르크 타일을 제조하는 성형단계를 거쳐 친환경 코르크 타일을 제조함으로써 바인더를 최소한으로 사용한 친환경 코르크 타일을 제공할 수 있다.

Description

친환경 코르크 타일 및 그것의 제조 방법 {Eco-friendly cork tile and method for manufacturing the same}

코르크와 고무로 이루어진 코르크 타일 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.

타일은 매트과 같이, 사용자의 보행 시 또는 운동 시의 충격을 완화하고 층간소음을 방지하기 위하여 공동주택 실내외, 어린이 놀이터, 헬스클럽 등 다양한 장소의 바닥에 설치되어 사용되고 있으며, 그 중 친환경적인 코르크 타일에 대한 수요가 급부상하고 있다. 일반적으로 코르크 타일 또는 고무 타일을 제조할 때는 바인더가 사용되는데, 바인더 중 가장 널리 사용되고 가장 친환경적이라고 알려진 것은 우레탄 바인더이다.그러나 우레탄 바인더는 휘발성 유기화합물 및 중금속, 환경호르몬이 검출되는 경우가 보고 있어, 우레탄 바인더를 사용한 타일에 대한 유해성이 우려되는 상황이다.

대한민국등록특허 제 ‘10-1257722’호 ‘ 폐고무자석을 이용한 테니스 코트 또는 다목적 구장용 롤형 탄성타일 제작방법’은 폐고무자석칩을 바인더와 혼합한 후 고온 압축성형하여 탄성 기반층을 형성하고, 그 위에 코르크칩과 바인더로 이루어진 탄성 표층을 형성하며, 탄성 기반층과 탄성 표층을 접합할 때도 바인더를 사용하는 방법으로, 타일 제작 시 상당량의 바인더가 사용된다. 그러나 일반적으로 타일에 사용되는 바인더는 다양한 환경호르몬, 독성 물질을 포함하고 있어 작업자 또는 사용자가 유해한 물질에 노출되어 인체에 악영향을 끼칠 수 있다는 단점이 있다.

바인더를 최소한으로 사용하여 높은 탄성력과 신장률을 가진 친환경 코르크 타일을 제공하는 데에 있다.상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 친환경 코르크 타일 제조 방법은 다수의 코르크칩과 바인더를 혼합하여 코르크혼합물을 제조하는 코르크혼합단계; 다수의 고무입자를 분쇄하는 방식으로 상기 각 고무입자를 개질함으로써 상기 개질된 다수의 고무입자를 포함하는 고무개질물을 제조하는 개질단계; 및 상기 코르크혼합단계에서 제조된 코르크혼합물과 상기 개질단계에서 제조된 고무개질물을 프레스 기기를 사용하여 타일 형태로 성형함으로써 코르크 타일을 제조하는 성형단계를 포함한다.

상기 개질단계는 상기 다수의 고무입자를 용사코팅이 된 초경날을 사용하여 분쇄함으로써 상기 각 고무입자를 개질할 수 있다.

상기 친환경 코르크 타일 제조 방법은 고무분쇄물과 파라핀 오일을 혼합함으로서 고무혼합물을 제조하는 고무혼합단계; 및 상기 고무혼합단계에서 제조된 고무혼합물을 압출함으로써 상기 고무혼합물에 포함된 다수의 고무입자를 탈황 처리하는 압출단계를 더 포함하고, 상기 압출된 고무혼합물에 포함된 다수의 고무입자를 분쇄하는 방식으로 상기 각 고무입자를 개질할 수 있다.

상기 고무혼합단계는 고무분쇄물 100 중량부에 대해 파라핀 오일 5 ~ 30 중량부를 혼합함으로써 상기 고무혼합물을 제조할 수 있다.

상기 친환경 코르크 타일 제조 방법은 다수의 폐고무칩을 평균입도 6~10mm의 고무입자로 분쇄함으로써 고무분쇄물을 제조하는 고무분쇄단계를 더 포함하고, 상기 고무분쇄단계에서 제조된 고무분쇄물과 파라핀 오일을 혼합할 수 있다.

상기 개질단계는 상기 압출된 고무혼합물에 포함된 다수의 고무입자를 용사코팅이 된 초경날을 사용하여 평균입도 1.5~3.5mm의 고무입자로 분쇄하는 방식으로 상기 각 고무입자를 개질할 수 있다.

상기 친환경 코르크 타일 제조 방법은 다수의 코르크칩을 건조시키는 일차건조단계를 더 포함하고, 상기 건조된 코르크칩과 바인더를 혼합함으로써 상기 코르크혼합물을 제조하고, 상기 타일 형태의 성형물을 건조시킴으로써 코르크 타일을 완성하는 이차건조단계를 더 포함할 수 있다.

상기 코르크혼합단계는 다수의 코르크칩와 바인더에 편백나무 분말, 소나무 분말 중 적어도 하나를 포함하는 첨가물을 첨가한 후에 혼합함으로써 상기 코르크혼합물을 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 친환경 코르크 타일은 상기 친환경 코르크 타일 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

코르크칩과 바인더를 혼합하여 제조한 코르크혼합물로 코르크층을 형성하고, 폐고무칩을 원료고무와 유사한 성질을 가진 고무개질물로 제조한 후 바인더 없이 고무개질물만을 사용하여 고무층을 형성하므로, 폐고무칩을 재활용하여 환경 친화적일 뿐만 아니라 인체에 유해한 물질을 방출하는 바인더를 최소한으로 사용하여 친환경 코르크 타일을 제조할 수 있다.

또한 용사코팅이 된 초경날을 포함하는 분쇄기를 사용하여 분쇄기에 투입하는 투입물을 분쇄함과 동시에 투입물의 표면적을 넓혀 적은 양의 파라핀 오일로도 원료고무와 유사한 물리적 성질을 가질 수 있도록 탈황이 가능하며, 고무개질물 속 다수의 고무입자의 넓은 표면적을 통해 고무 내부의 점착성분이 충분히 흘러나와 바인더 없이 고온으로 가압하는 방법만으로도 타일 형상으로 성형이 가능하다.

상기된 바와 같은 효과로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 효과가 도출될 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 코르크 타일의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 코르크 타일의 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 코르크 타일 제조 방법의 흐름도이고, 도 2는 도 1에 도시된 친환경 코르크 타일 제조 방법에 따라 친환경 코르크 타일의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 코르크 타일(2)는 코르크층(21)과 고무층(22)로 구성된다. 코르크층(21)은 코르크칩과 바인더로 이루어지고, 고무층(22)는 고무혼합물로 이루어진다. 도 1 및 도 2를 참조하면서 본 발명에 따른 친환경 코르크 타일의 제조 방법을 살펴보면 다음과 같다.

일차건조단계(11)에서는 다수의 코르크칩을 건조시킨다. 건조를 통해 다수의 코르크 칩 속에 존재하는 수분을 제거할 수 있으며, 미리 건조된 코르크칩을 사용한다면 일차건조단계(11)은 생략할 수 있다. 다양한 건조 방법을 사용할 수 있으며, 그 예로 열풍 건조 방법 또는 마이크로웨이브 파장을 이용한 유전가열 건조 방법을 이용할 수 있다. 열풍 건조 방법은 180~200℃의 고온의 열풍이 다수의 코르크칩을 지나가도록 구비해놓은 후 수분량에 따라 0.1~1.5시간 정도 가열하는 방법으로, 벨트식, 교반식, 스크류식, 회전식, 원반식, 유동층식, 기류식 등의 건조기 또는 가열로를 사용하여 건조시키는 방법이다.

마이크로웨이브 파장을 이용한 유전가열 건조 방법은 각 코르크칩의 표면을 5~30MHz의 주파수를 가진 마이크로웨이브 파장에 노출시켜 건조시키는 방법으로, 열풍 건조 방법보다 단시간에 건조가 가능하지만, 마이크로파를 발광하는 장치가 필요하므로 건조 비용이 높다는 단점이 있다. 그러나 각 코르크칩의 표면은 고온의 열에 의해 쉽게 탄화될 수 있기 때문에 마이크로웨이브 파장 건조 방법이 바람직하다.

각 코르크칩 속에 수분이 남아 있는 경우, 바인더와 혼합 시 경화 반응을 일으킬 우려가 있기 때문에 일차건조단계(11)에서는 각 코르크칩 내부의 수분 함유율이 1% 미만이 될 때까지 건조시키는 것이 바람직하다. 만약, 각 코르크칩 속 수분이 0%가 되도록 건조시키는 경우 각 코르크칩 속에 수분이 존재하지 않기 때문에 후에 진행되는 과정에서 수분으로 인한 방해가 최소화될 수 있으나, 코르크칩 건조 비용이 상당히 증가하여 경제적 관점에서 1% 미만의 함수율을 가지는 코르크칩이라면 친환경 코르크 타일 제조에 적합한 것으로 본다.

코르크혼합단계(12)에서는 일차건조단계(11)에서 건조된 다수의 코르크칩과 바인더를 혼합하여 코르크 혼합물을 제조한다. 다수의 코르크칩 100 중량부에 대해 바인더 35~45 중량부를 혼합하여 코르크혼합물을 제조한다. 교반기에 다수의 코르크칩 100 중량부와 바인더 35~45 중량부를 투입하고 교반함으로써 코르크혼합물을 제조한다. 다수의 코르크칩 100 중량부에 대해 바인더를 35 중량부 미만으로 첨가하면 각각의 코르크칩을 결합시켜주는 힘이 부족하여 성형 시 적합하지 않으며, 바인더를 45 중량부를 초과하여 첨가하면, 코르크칩간의 결합력 상승이 미미하나 코르크 혼합물의 독성이 크게 증가한다.

일반적인 바인더는 독성이 강하므로, 코르크혼합단계(12)에서 사용하는 바인더는 독성이 약한 2액형 폴리우레탄바인더를 혼합함이 바람직하다. 각 코르크칩의 크기는 2 ~ 5mm가 적합하며 2mm 미만이면 상기된 바인더의 사용량이 증가되어 바람직하지 않고 5mm를 초과하면 신장율 저하가 심하다.

코르크혼합단계(12)에서는 다수의 코르크칩과 바인더에 편백나무 분말, 소나무 분말 중 적어도 하나를 포함하는 첨가물을 첨가한 후에 혼합하여 코르크혼합물을 제조할 수 있다. 편백나무 분말과 소나무 분말은 피로회복, 폐기능 강화, 심신안정 등의 인체에 이로운 효과를 주는 피톤치드 등을 방출한다. 코르크 100 중량부에 대해 편백나무 분말 또는 소나무 분말을 0.1 내지 1 중량부를 첨가할 수 있다. 0.1 중량부 미만으로 첨가한다면 피톤치드에 의한 효과를 보기 어려우며, 1 중량부를 초과하여 첨가하면 피톤치드로 얻을 수 있는 효과 대비 제작 비용이 높아 경제적 관점에서 바람직하지 않다.

고무분쇄단계(13)에서는 다수의 폐고무칩을 평균입도 6~10mm의 고무입자로 분쇄함으로써 고무분쇄물을 제조한다. 각 폐고무칩의 평균입도가 6mm 미만으로 분쇄되면 작게 분쇄하는 만큼 분쇄 시간이 증가하는데, 증가하는 분쇄 시간 및 경제적 비용 대비 크게 얻을 수 있는 효과가 미미하여 바람직하지 않다. 또한 평균입도 10mm를 초과하여 분쇄하면 각 입자의 크기가 너무 커서 아래의 고무개질단계(16)의 개질에 오랜 시간이 걸려 고무개질단계(16)에서의 과열로 인해 각 고무입자의 탄성력이 크게 떨어질 수 있다.

폐고무칩은 천연고무 소재로 이루어진 폐고무칩이 바람직하지만, 이외에도 EPDM(ethylene propylene diene monomer), SBR(styrene-butediene rubber) 소재의 폐고무칩을 사용하여도 무방하다. 분쇄기는 용사코팅 방식으로 초경합금이 날 표면에 융착된 초경날을 포함하는 분쇄기를 사용하는 것이 효과적이며, 이러한 초경날을 사용하면 각 폐고무칩의 표면적을 넓게 제조함과 동시에 잘게 분쇄할 수 있다. 고무분쇄단계(13)에서는 고무분쇄물의 전체 표면적을 최대한 넓게 제조하는 것이 바람직하며, 넓은 표면적을 가져야 후에 상술하는 고무혼합단계(14)에서 탈황을 촉진하는 파라핀 오일과의 접촉 면적 또한 넓어져, 각 폐고무칩의 표면을 최대한 넓게 탈황이 가능하며, 적은 양의 파라핀 오일만을 사용하여도 충분히 탈황할 수 있어 경제적이다.

분쇄기는 다수의 폐고무칩이 투입되는 입구에서부터 나오는 출구까지의 통로에 다수개의 용사코팅된 초경날이 부착된 두 개의 스크류가 존재하며, 스크류의 회전에 의해 용사코팅된 초경날이 분쇄기 내부를 지나가는 폐고무칩을 분쇄하는 방식을 가지는 분쇄기가 적당하다. 이러한 용사코팅된 초경날은 철 나이프의 날 표면에 용사코팅 방식으로 초경합금을 융착시킨 날로서, 용사코팅으로 인해 금속날의 표면에 초경합금으로 이루어진 미세한 돌기가 형성된 형태를 갖는다. 초경합금의 용사코팅 방식으로는 플라즈마 용사코팅 방식이 바람직하다.

다수의 폐고무칩이 평균입도 6~10mm의 고무입자로 분쇄되는 과정에서 각 고무입자의 크기가 작아짐에 따라 고무분쇄물 전체의 표면적이 늘어나며, 또한 초경날에 형성된 미세하고 오돌토돌한 돌기 형태의 용사코팅 때문에 일반적인 분쇄기의 나이프보다 표면이 거친 나이프가 된다. 이에 따라 각 고무입자 또한 표면에 많은 스크래치가 나도록 거칠게 분쇄되기 때문에 상당한 표면적 증가가 이루어질 수 있다.

고무혼합단계(14)에서는 고무분쇄물과 파라핀 오일을 혼합함으로서 고무혼합물을 제조한다. 고무분쇄물 100 중량부에 대해 파라핀 오일 5 ~ 30 중량부를 혼합함으로써 고무혼합물을 제조한다. 파라핀 오일을 5 중량부 미만으로 첨가할 경우 파라핀 오일에 의한 탈황 효과 및 가소제 효과를 보기 어려우며, 30 중량부를 초과하여 첨가하는 경우 파라핀 오일을 첨가량이 증가할수록 탈황의 정도는 증가하지만, 파라핀 오일을 첨가함으로써 발생하는 경제적 비용에 비해 얻을 수 있는 효과의 상승 정도가 미미하다. 파라핀 오일은 다수의 가공과 사용감으로 인해 탄성력과 신장력을 잃은 폐고무칩을 분쇄하여 제조한 고무분쇄물을 탈황시켜 원료 고무와 유사한 물성으로 재탄생시킬 수 있도록 해주며, 유연성을 부여하는 가소제 역할을 한다.

고무혼합단계(14)에서 고무분쇄물과 파라핀 오일을 혼합할 때는 고온의 환경인 150~200℃의 온도에서 혼합하는 것이 바람직하다. 만약, 150℃ 이하의 온도에서 혼합한다면 고무 특유의 특성인 강도와 신장율이 급격하게 저하되기 때문에 바람직하지 않으며, 200℃ 이상의 온도에서 혼합한다면, 인화점과 가까워지기 때문에 혼합 온도로 바람직하지 않다. 150~200℃에서 혼합하여야 파라핀 오일의 유동성이 향상되어 각 고무입자의 표면에 침투하기 쉽다.

고무분쇄물과 파라핀 오일이 혼합된 고무혼합물은 1일 동안 숙성시키는 것이 바람직한데, 이러한 숙성은 상온의 온도인 15 내지 25℃, 일반적인 상온의 습도인 40 내지 60%인 서늘한 환경에서 약 1일간 방치하는 과정이다. 위의 온도와 습도를 벗어난 곳에서 숙성시키는 경우, 각 고무입자에 파라핀 오일이 충분히 스며들기 어려울 수 있다. 이 과정을 통해 각 고무입자의 내부에 파라핀이 고루 스며들 수 있으며, 화학적으로 안정된 고무혼합물을 제조할 수 있다.

압출단계(15)에서는 고무혼합단계(14)에서 제조된 고무혼합물을 압출함으로써 고무혼합물에 포함된 다수의 고무입자를 탈황 처리한다. 압출기의 사출구를 통해 나온 고무압출물은 고온에 의해 살짝 무른 상태이다. 후에 타일형태로 고무압출물을 성형하기 때문에 고무 압출기는 평평한 모양의 사출부가 형성된 고무 압출기를 사용하여 평평한 사각형 모양의 고무압출물을 형성하는 것이 좋다. 고무압출기는 일반적으로 사용되는 고무 압출기라면 그 종류를 한정하지 않으나, 이축 및 다축 압출기, 위성 휠 압출기, 램 압출기, 공동 반죽기, 디스크-팩 압출기 및 드럼 압출기와 같은 고무압출기를 사용할 수 있다.

고무압출기는 200 내지 250℃의 온도, 5 내지 10 bar 의 압력으로 가동시켜 압출하는 것이 더욱 바람직하다. 이 온도와 압력을 벗어난 수치에서 압출을 진행하면, 파라핀 오일로 인한 탈황효과가 충분히 일어나지 않을 수 있다.

압출단계(15)에서 압출기에 투입된 고무혼합물은 고무분쇄물과 파라핀 오일로 이루어져 있으며, 압출기를 통과하면서 고온고압에 의해 파라핀 오일이 팽창 팽윤하게 되고, 파라핀 오일이 고무분쇄물을 이루고 있는 각 고무입자 속의 가교 사슬을 탈황시킨다. 이러한 탈황은 각 고무입자와 결합되어있는 황을 제거한다는 의미가 아니라 파라핀 오일이 각 고무입자 속의 가교 사슬의 일부를 절단하여 해중합됨을 의미한다. 각 고무입자 속에 황이 첨가되면 고무가 굳어지고, 경도, 강도가 향상되어 딱딱한 표면을 갖게되지만, 탈황과정을 거치면 원료고무와 같이 잘 늘어나며, 탄성력있는 물성을 가지게 되어 쉽게 가공 가능한 상태로 변화하게 되어 재사용이 가능하게 된다.

고무분쇄물은 고무분쇄단계(13)을 거쳐 보다 넓은 표면적을 가지기 때문에 파라핀 오일 또한 다수의 고무입자 표면에 굉장히 넓은 면적으로 밀착된다. 이 때문에 용사코팅이 된 초경날을 포함하는 분쇄기를 통해 고무분쇄단계(13)을 거치지 않은 경우보다 탈황 또한 더 넓은 면적에 대해 일어나, 각 고무입자의 물성이 더욱 원료 고무와 물성이 유사해질 수 있다.

(16)개질단계(16)에서는 압출단계(15)에서 탈황 처리된 다수의 고무입자를 분쇄하는 방식으로 각 고무입자를 개질함으로써 개질된 다수의 고무입자를 포함하는 고무개질물을 제조한다. 압출단계(15)에서 탈황 처리된 다수의 고무입자를 용사코팅된 초경날을 사용하여 평균입도 1.5~3.5mm의 고무입자로 분쇄하는 방식으로 각 고무입자를 개질한다. 평균입도가 1.5mm 미만이면 고무의 고유의 탄성력을 잃게 되고 3.5mm를 초과하면 고무개질물 전체의 표면적 감소로 인해 개질 효과가 미미하여 바람직하지 않다. 용사코팅 방식으로 초경합금이 날 표면에 융착된 초경날을 사용하면 입자의 표면적을 넓게 제조함과 동시에 잘게 분쇄할 수 있다.

개질단계(16)에서 개질이란, 용사코팅 방식으로 초경합금이 날 표면에 융착된 다수의 초경날을 포함하는 분쇄기를 사용하여 압출단계(15)에서 탈황 처리된 다수의 고무입자을 분쇄하는 공정을 통해 바인더 없이 고무입자끼리 결합될 수 있도록 하면서도 탄성과 신장율이 향상되는 물성으로 제조함을 의미한다. 파라핀 오일과의 혼합 및 압출로 인해 탈황 처리된 각 고무 입자의 분쇄로 인해 각 고무입자의 성질이 개선되었기 때문에 개질이라는 표현을 사용하였다. 고무분쇄단계(13)도 동일한 분쇄기를 사용하기 때문에 분쇄와 동시에 표면적을 넓힐 수 있지만, 파라핀 오일 첨가 및 압출공정을 진행하기 전이기 때문에 이로 인해 폐고무칩과 유사한 물성을 가진 상태이어서 고무분쇄단계(13)에서는‘개질’이라는 표현을 사용하지 않았다. (13)

성형단계(17)에서는 코르크혼합단계(12)에서 제조된 코르크혼합물과 개질단계(16)에서 제조된 고무개질물을 프레스 기기를 사용하여 타일 형태로 성형함으로써 코르크 타일을 제조한다. 코르크혼합물과 고무개질물을 제작하고자 하는 타일의 모양에 맞는 성형틀에 투입하고, 프레스 기기를 이용하여 고온 고압의 환경에서 타일 형태로 성형한다.

고무개질물을 성형틀에 넣고 고온 고압을 가하게 되면 탈황 처리된 각 고무입자의 표면이 녹아들어 접착력을 가진 액체성분이 흘러나오고, 이는 각 고무입자를 접합시키기에 충분한 점착력을 가진다. 개질단계(16)을 통해 넓어진 표면적을 가진 각 고무입자는 개질하지 않은 고무입자보다 표면에서 많은 점착 성분이 흘러나오게 되고, 이를 통해 녹아든 다수의 고무입자가 나머지 고무입자들을 결합시켜 주어 고온 고압을 가한 후 충분히 열을 식히면, 각 고무입자를 결합시켜주는 바인더 없이도 매트 형상의 고무층을 제조할 수 있다.

먼저 프레스 성형틀에 타일의 고무층을 형성하기 위해 고무개질물을 투입한 후 롤러 등을 사용하여 전면적에 걸쳐 고른 높이를 유지할 수 있도록 펼침 작업을 한다. 성형틀의 크기와 너비, 높이 등은 제작하고자 하는 타일에 따라 달라질 수 있으며, 압력에 의해 프레스 기기를 사용하기 전보다 사용 후의 높이가 더 낮아질 수 있기 때문에 혼합물 투입 시 제조하고자 하는 타일의 높이보다 약 20~30% 이상 높이 투입한다. 펼침 작업을 마치면 프레스 기기를 가동시켜 고무개질물에 고온고압을 가한다. 프레스 기기는 150~210℃의 온도에서 가동시간은 500~720초로 가동시키며, 작업공간의 온도와 습도에 따라 기계가 가하는 온도와 압력에 변화를 줄 수 있다. 프레스 온도가 150℃ 이하 또는 210℃이상으로 가동되면, 타일의 탄성 및 신장율이 떨어질 수 있다.

프레스 기기의 가동이 끝나면 기계를 열어 잠깐동안 열을 식힌 후, 가압하여 고무층 상에 코르크혼합물을 투입한 후 펼침 작업을 진행한다. 혼합물 투입 시 제조하고자 하는 타일의 높이보다 약 20~30% 이상 높이 투입한 후 프레스 기기를 150 내지 210℃의 온도에서 가동시간은 500초 내지 720초로 가동시켜 코르크층과 고무층을 가진 타일의 형상인 성형물로 성형한다.

이차건조단계(18)은 타일 형태의 성형물을 건조시킴으로써 코르크 타일을 완성한다. 성형물은 온도가 상당히 고온이기 때문에 프레스 기기에서 탈착시킨 후 건조 과정을 통해 표면의 온도를 상온 정도로 낮추어야 한다. 이차건조단계(18)을 통해 코르크층과 고무층에서 열이 빠져나가 각 층을 구성하는 입자 사이가 수축하면서 각 입자 간의 간격을 줄이고 견고하게 만들어준다. 또한 코르크층과 고무층의 경계지점 또한 두 층을 구성하고 있던 입자들이 굳건해지면서 두 층을 결합시켜준다. 코르크층과 고무층을 더욱 견고하게 연결시키기 위해 추가적으로 바인더를 도포한 후 굳히는 과정을 진행할 수 있다. 이차건조단계(18)은 상온에서 진행되며, 사용 가능한 온도까지 타일의 온도가 떨어지고 굳어질 때까지 건조시킬 수만 있다면 건조 시간은 어떠한 경우라도 무방하다.

완성된 친환경 코르크 타일(2)는 어린이 놀이터, 도로 교통, 보행로, 산책로 등 다양한 분야에서 활용 가능하다. 친환경 코르크 타일(2)는 품질의 이상 유무를 판별하기 위해 추가적으로 육안으로 검사하거나, 탄성력 평가, 유해물질 검출 여부 등을 시험하여 적절한 수치를 가지는 지를 평가할 수 있다.

본 발명의 친환경 코르크 타일(2) 및 그것의 제조 방법의 실시예 1~3은 다음 표 1과 같은 조성물과 조성비로 제조되었다.

[표 1]

<실시예 1>

표 1에서와 같이 본 발명의 실시예 1은 코르크칩 100 중량부에 바인더 40 중량부, 자연소재인 편백나무 분말 0.5 중량부를 첨가하여 코르크층(21)을 제조하고, 고무분쇄물 100 중량부에 파라핀 오일 10 중량부를 첨가하여 고무개질물 및 이를 통해 고무층을 제조하고, 고무층 제조 과정인 고무분쇄단계(13)과 개질단계(16)에서 용사코팅 방식으로 초경합금이 날 표면에 융착된 초경날을 포함하는 분쇄기를 사용하여 친환경 코르크 타일(2)를 제조하였다. 코르크 칩의 크기는 평균 4mm이고, 개질단계(16)에서 개질된 고무 입자의 크기는 평균 2mm를 갖는다.

<실시예 2>

고무혼합물에 파라핀 오일을 20 중량부를 첨가한 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 타일을 제작하였다.

<실시예 3>

고무혼합물에 파라핀 오일을 30 중량부를 첨가한 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 타일을 제작하였다.

본 발명의 실시예 1~3에 대한 비교예 1~3은 다음 표 2와 같은 조성물과 조성비로 제조되었다.

[표 2]

<비교예 1>

표 2에서와 같이, 실시예 1~3과는 다르게 비교예 1은 고무칩 제조 시 파라핀 오일과 분쇄기를 이용한 개질 과정을 거치지 않은 일반고무칩과 바인더로 이루어진 고무층을 사용하여 타일을 제조하였다. 구체적으로 일반고무칩 100 중량부에 대해 바인더 10 중량부를 혼합하여 일반고무혼합물을 제조한 후 일반고무혼합물을 본 발명과 동일한 성형틀에 투입하고 프레스 기기를 사용하여 타일 형태로 성형하는 단계를 거쳐 제조하였다.

<비교예 2>

고무층 제조 시 사용되는 바인더의 중량부를 20 중량부로 변경한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 타일을 제작하였다.

<비교예 3>

고무층 제조 시 사용되는 바인더의 중량부를 30 중량부로 변경한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 타일을 제작하였다.

[표 3]

<시험예1>

표 3에 따르면 실시예 1~3과 비교예 1~3에 대해 KS K 0730:2017 시험 방법으로 친환경 코르크 타일의 실내공기질공정시험을 진행한 결과 인체에 유해한 영향을 미치는 물질 중 Pb, Cd, Cr, Hg, 염화비닐단량체, 총휘발성유기화합물(TVOC), 톨루엔 등 인체에 유해한 영향을 끼치는 화학물질이 불검출되었으며, 포름알데히드는 0.01 또는 0.02 가 검출되어 인체에 악영향을 끼치지 않는 수준의 매우 극소량만이 검출되었다.

한 편, 비교예 1~3에서는 Pb, Cd, Cr, Hg, 염화비닐단량체는 불검출되었지만, 포름알데히드가 0.11mg/L, 0.10mg/L, 0.17mg/L 으로 유해성 기준인 0.1mg/L을 넘는 수치가 나타났다. TVOC는 비교예 1~3 모두에서 유해성 기준인 0.4mg/m³h이하로 검출되었다. 그러나 톨루엔은 0.10mg/m³h, 0.11mg/m³h, 0.13mg/m³h 으로, 모두 유해성 기준인 0.08g/m³h 이상으로 검출되어 비교예 1 내지 3와 같이 바인더를 사용하여 제작된 타일 사용 시 톨루엔에 의해 인체에 악영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있다.

따라서 비교예 1~3과 같이 고무층에 바인더를 사용한 코르크 타일보다 실시예와 같이 바인더 대신에 용사코팅 방식으로 초경합금이 날 표면에 융착된 초경날로 고무입자를 잘게 분쇄하는 분쇄기를 사용하여 각 고무입자의 표면적을 최대한 넓게 분쇄한 후 파라핀 오일과 혼합 후 압출하는 과정을 통해 제조한 친환경 코르크 타일은 유해성이 현저히 낮음을 확인할 수 있다.

<비교예 4>

비교예 4는 비교예 1과 동일한 조성물과 성분비인 코르크칩 100 중량부에 바인더 40 중량부, 자연소재인 편백나무 분말 0.5 중량부를 첨가하여 코르크층(21)을 제조하고, 고무분쇄물 100 중량부에 파라핀 오일 10 중량부를 첨가하여 고무혼합물 및 이를 통해 고무층을 제조하나, 고무분쇄단계(13)과 개질단계(16)에서 용사코팅 방식으로 초경합금이 날 표면에 융착된 초경날을 포함하는 분쇄기를 사용하지 않고 일반 분쇄기를 사용하여 친환경 코르크 타일을 제조하였다. 일반 분쇄기는 일반적으로 고무를 분쇄할 때 사용되는 분쇄기이며, 일반 분쇄기를 사용하여 고무분쇄단계(13) 및 개질단계(16)에서 폐고무칩 및 압출고무칩을 2mm로 분쇄하였다.

<비교예 5>

고무혼합물에 파라핀 오일을 20 중량부를 첨가한 한 것 이외에는 비교예 4와 동일하게 타일을 제작하였다.

<비교예 6>

고무혼합물에 파라핀 오일을 30 중량부를 첨가한 한 것 이외에는 비교예 4와 동일하게 타일을 제작하였다.

[표 4]

<시험예2>

표 4에 따르면 실시예 1~3 및 비교예 1~6에 대해 ASTM D1054에 따라 디지털 반발 탄성 시험기기(RT-90, kobunshi keiki 사)에 준하여 반발 탄성 시험과 ASTM D412에 준하여 신장율 시험을 진행한 결과를 표 4에 도시하였다.

표 4에 기재된 바와 같이, 실시예 1~3은 바인더를 사용한 비교예 1~3과 반발 탄성율(%)과 신장율(%)에서 큰 차이를 보이지 않음을 확인할 수 있다. 이를 통해 파라핀 오일과 개질 과정을 통해 제조한 타일은 기존의 바인더를 사용한 타일을 대체할 수 있을 만큼의 충분한 반발탄성력과 신장율을 가짐을 뜻한다.

또한 실시예 1~3과 비교예 4~6을 비교하였을 때, 일반 분쇄기로 분쇄한 비교예 4~6은 용사코팅이 된 초경날을 포함하는 분쇄기를 사용하여 개질한 실시예 1~3보다 반발탄성율(%)과 신장율(%)이 더 높음을 확인할 수 있다. 따라서 용사코팅이 된 초경날을 포함하는 분쇄기를 사용하여 개질하여 타일을 제작하는 경우, 일반 분쇄기를 사용하여 제작한 타일보다 물리적 물성이 뛰어남을 알 수 있다.

즉, 각 고무입자의 표면적을 최대한으로 넓혀 제조한 고무분쇄물과 파라핀 오일을 고온 고압으로 압축시켜 고무를 탈황 및 팽창시켜 제조한 유연하고 탄성있는 고무개질물을 사용한 타일은 개질하지 않은 고무칩으로 이루어진 타일보다 더 높은 반발탄성율과 신장율을 가질 수 있으며, 이에 따라 표 4와 같은 결과가 도출될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예, 비교예, 및 시험예를 살펴보았다. 본 발명의 실시예, 비교예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명하였으나 이는 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니며 단지 본 발명을 입증하기 위한 것이다. 따라서 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

2 … 친환경 코르크 타일
21 … 코르크층
22 … 고무층

Claims (9)

1. 다수의 코르크칩과 바인더를 혼합하여 코르크혼합물을 제조하는 코르크혼합단계;
   다수의 고무입자를 분쇄하는 방식으로 상기 각 고무입자를 개질함으로써 상기 개질된 다수의 고무입자를 포함하는 고무개질물을 제조하는 개질단계; 및
   상기 코르크혼합단계에서 제조된 코르크혼합물과 상기 개질단계에서 제조된 고무개질물을 프레스 기기를 사용하여 타일 형태로 성형함으로써 코르크 타일을 제조하는 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 코르크 타일 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 개질단계는 상기 다수의 고무입자를 용사코팅 방식으로 초경합금이 날 표면에 융착된 초경날을 사용하여 분쇄함으로써 상기 각 고무입자를 개질하는 것을 특징으로 하는 친환경 코르크 타일 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   고무분쇄물과 파라핀 오일을 혼합함으로서 고무혼합물을 제조하는 고무혼합단계; 및
   상기 고무혼합단계에서 제조된 고무혼합물을 압출함으로써 상기 고무혼합물에 포함된 다수의 고무입자를 탈황 처리하는 압출단계를 더 포함하고,
   상기 개질단계는 상기 압출된 고무혼합물에 포함된 다수의 고무입자를 분쇄하는 방식으로 상기 각 고무입자를 개질하는 것을 특징으로 하는 친환경 코르크 타일 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 고무혼합단계는 고무분쇄물 100 중량부에 대해 파라핀 오일 5 ~ 30 중량부를 혼합함으로써 상기 고무혼합물을 제조하는 것을 특징으로 하는 친환경 코르크 타일 제조 방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   다수의 폐고무칩을 평균입도 6~10mm의 고무입자로 분쇄함으로써 고무분쇄물을 제조하는 고무분쇄단계를 더 포함하고,
   상기 고무혼합단계는 상기 고무분쇄단계에서 제조된 고무분쇄물과 파라핀 오일을 혼합하는 특징으로 하는 친환경 코르크 타일 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 개질단계는 상기 압출된 고무혼합물에 포함된 다수의 고무입자를 용사코팅이 된 초경날을 사용하여 평균입도 1.5~3.5mm의 고무입자로 분쇄하는 방식으로 상기 각 고무입자를 개질하는 것을 특징으로 하는 친환경 코르크 타일 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   다수의 코르크칩을 건조시키는 일차건조단계를 더 포함하고,
   상기 코르크혼합단계는 상기 건조된 코르크칩과 바인더를 혼합함으로써 상기 코르크혼합물을 제조하고,
   상기 타일 형태의 성형물을 건조시킴으로써 코르크 타일을 완성하는 이차건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 코르크 타일 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 코르크혼합단계는 다수의 코르크칩과 바인더에 편백나무 분말, 소나무 분말 중 적어도 하나를 포함하는 첨가물을 첨가한 후에 혼합함으로써 상기 코르크혼합물을 제조함을 특징으로 하는 친환경 코르크 타일 제조 방법.
9. 제 1 항의 친환경 코르크 타일 제조 방법에 의해 제조된 친환경 코르크 타일.
   

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