KR20230078169A - 바닥재 - Google Patents

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KR20230078169A
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탁효원
박민경
이보빈
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(주)엘엑스하우시스
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Abstract

기재층; 및 표면에 돌출된 복수의 알루미나 입자를 갖는, 아크릴 수지 조성물의 경화층;을 포함하고, 돌출된 상기 알루미나 입자들의 돌출 평균 높이는 5㎛ 내지 10㎛ 인 바닥재가 제공된다.

Description

바닥재{FLOORING MATERIAL}
본 발명은 바닥재에 관한 것이다.
일반적으로 바닥재는 시멘트 바닥으로부터 먼지 및 냉기를 차단하여 위생적인 공간을 제공하고, 다양한 색상의 미려한 무늬가 인쇄되어 있어 고객 취향에 따라 실내분위기를 아늑하게 바꿔주는 등 장식효과도 가진다. 이러한 바닥재의 장식효과로 요즈음에는 무광택에 대한 수요가 증가하고 있다.
그리고, 종래의 바닥재는 그 표면이 오염물질로 더럽혀진 경우 사용자가 오염물질의 흔적을 쉽게 지울 수 없기 때문에 오염물질 흔적을 가진 바닥재는 그 기본 기능을 다할 수 없게 되는 문제가 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 바닥재의 최상층에 표면 처리층을 형성시킴으로써　내오염성을 부여하고자 한다.
기존의 바닥재는 광택도가 높은 경우 오염물질이 잘 지워지지만 광택도가 낮은 경우에는 내오염성이 급격히 감소하는 문제가 있다. 이에, 내오염성과 무광택을 동시에 부여하고자 하는 시도가 있으나, 이 경우 내스크래치성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 바닥재에 무광택을 구현하면서, 동시에 우수한 내오염성과 내스크래치성을 동시에 갖는 바닥재의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 우수한 무광 특성과 함께, 내오염성 및 내스크래치성을 동시에 나타내는 바닥재를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 기재층; 및 표면에 돌출된 알루미나 입자를 갖는, 아크릴 수지 조성물의 경화층;을 포함하고, 상기 알루미나의 돌출된 평균 높이는 5㎛ 내지 10㎛ 인 바닥재를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 바닥재는 우수한 무광 특성과 함께, 내오염성 및 내스크래치성을 동시에 나타낼 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 바닥재의 단면을 간략히 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 바닥재 시편의 표면에 대한 주사 전자현미경 (SEM) 분석 결과로, 돌출된 알루미나 입자의 높이를 도시한 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 바닥재 시편의 표면에 대한 주사 전자현미경 (SEM) 분석 결과로, 돌출된 알루미나 입자 간의 거리를 도시한 이미지이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 구현예에 따른 바닥재를 설명하도록 한다.
본 발명의 일 구현예에서, 기재층; 및 표면에 돌출된 복수의 알루미나 입자를 갖는, 아크릴 수지 조성물의 경화층;을 포함하고, 돌출된 상기 알루미나 입자들의 돌출 평균 높이는 5㎛ 내지 10㎛ 인 바닥재를 제공한다.
바닥재는 위생적인 공간을 제공하면서 고객 취향에 따라 실내 분위기를 바꿔주는 장식효과도 가진다. 이에, 바닥재에 무광 특성을 부여하고자 하나, 광택도가 낮은 경우에는 내오염성이 저하되는 문제가 있다. 예를 들어, 바닥재의 광택을 낮추기 위해 일반적으로 최외각층에 위치하는 표면 처리층에 실리카 등의 소광제를 사용한다. 실리카의 함량이 증가할수록 광택도는 낮아질 수 있으나, 미세먼지, 습기, 기름때 등의 흡착이 용이하게 되어 내오염성이 급격하게 감소하는 문제가 있다.
그리고, 실리카 등의 물질을 많이 사용하지 않는 대신 표면 처리층 표면에 주름을 형성하여 무광 특성을 부여하고자 하는 경우가 있으나, 이 경우에는 내스크래치성이 저하되는 문제가 있다.
이에, 본 발명의 바닥재는 최외각층에 위치하는 표면 처리층인 경화층의 표면 구조를 제어하여 향상된 무광 특성을 나타내면서, 무광택과 트레이드 오프(trade off) 관계에 있는 내스크래치성 및 내오염성을 동시에 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 바닥재의 단면을 나타낸 모식도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바닥재는 기재층(10) 상에 아크릴 수지 조성물의 경화물인 경화층(20)을 최외각층에 포함하고, 상기 경화층은 표면에 특정 구조를 갖는다. 상기 경화층은 표면에 일정 구조를 가짐으로써, 기재층에 일정 수준 이상의 코팅성을 유지하면서, 바닥재가 현저히 우수한 무광 특성, 내스크래치성, 내오염성 등의 우수한 물성을 동시에 갖도록 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 경화층은 표면에 일정 높이로 돌출된 복수의 알루미나 입자(30)를 포함한다. 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 바닥재의 표면에 대한 주사 전자현미경 (SEM) 분석 결과로, 돌출된 알루미나 입자의 높이를 도시한 이미지이다. 상기 알루미나의 높이는 경화층의 상부면으로부터 돌출된 알루미나 입자의 가장 볼록하게 돌출된 지점까지의 거리를 의미한다. 예를 들어, 상기 돌출된 부분에서 가장 높은 지점의 접선으로부터, 상기 알루미나의 돌출된 부분을 구성하는 곡선이 상기 경화층의 상부면으로 혼입되는 경화층의 지점까지의 수직 거리를 의미한다. 예를 들어, 경화층 표면의 주름(미도시)으로 인하여 상기 경화층의 상부면으로 혼입되는 경화층의 지점이 위치마다 달라지는 경우에는, 경화층 상부면으로 혼입되는 경화층의 각 지점의 평균지점을 기준으로 하여, 알루미나의 돌출된 부분에서 가장 높은 지점의 접선으로부터 상기 평균 지점까지의 수직 거리를 알루미나의 높이로 할 수 있다. 상기 높이는 주사 전자현미경 (SEM) 분석으로 측정할 수 있으며, 상기 알루미나 입자 각각은 경화층의 상부면으로부터 약 19㎛ 이하, 예를 들어, 약 0 초과 내지 약 19㎛ 의 높이로 돌출될 수 있다.
구체적으로, 상기 경화층 표면에 돌출되어 있는 복수의 알루미나 입자들의 돌출 평균 높이는 약 5㎛ 내지 약 10㎛ 이다. 예를 들어, 상기 알루미나의 돌출된 평균 높이는 약 7㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다. 상기 평균 높이가 상기 범위 미만인 경우에는, 돌출된 알루미나 주변으로 형성되는 경화층 표면의 주름의 높이 등의 형상이 달라지면서 경화층 표면의 조도가 낮아지고, 내스크래치성이 저하되고, 논슬립성이 낮아지는 문제가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 코팅성이 저하되어 바닥재로 사용할 수 없는 문제가 있다. 상기 알루미나의 돌출된 평균 높이는 돌출되어 있는 알루미나 각각의 돌출된 높이를 돌출된 알루미나 입자의 개수로 나눈 평균 값을 의미한다.
바닥재의 최외각층에 알루미나가 아닌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 비드 또는 글래스 비드 등의 물질을 포함하는 경우에는, 상기 물질들을 최외각층 표면에 상기 높이만큼 돌출시키더라도 충분한 내스크래치성을 부여할 수 없다.
상기 경화층에 포함되는 상기 알루미나 입자는 약 8 내지 9의 우수한 경도를 가질 수 있으며, 이에 따라 내스크래치성을 보다 향상시키고, 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
상기 경화층 표면에 돌출된 알루미나 입자간의 평균 거리는 약 50㎛ 이상 내지 약 180㎛ 미만일 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 바닥재 시편의 표면에 대한 주사 전자현미경 (SEM) 분석 결과로, 돌출된 알루미나 입자 간의 거리를 도시한 이미지이다. 도 3에서 보는 바와 같이, 돌출된 알루미나 입자간의 거리는 표면에 돌출된 어느 하나의 알루미나 입자와 가장 인접한 위치에 돌출된 알루미나 입자 사이에 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, 경화층 표면에 돌출된 어느 하나의 알루미나 입자의 경화층 상부면으로부터 돌출 굴곡이 형성되는 지점으로부터 다른 알루미나 입자의 돌출 굴곡이 형성되는 지점까지의 가장 짧은 길이를 측정하여 구할 수 있다.
이에 따른 알루미나 입자 간의 거리를 평균 낸 평균 거리는 약 50㎛ 이상 내지 약 180㎛ 미만일 수 있다. 상기 바닥재는 경화층 표면에 돌출된 알루미나 간의 거리를 상기 범위로 조절하여 우수한 코팅성을 유지하면서, 우수한 무광택, 내스크래치성, 기재층과의 부착력 및 논슬립성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 경화층 표면에 돌출된 알루미나 입자간의 평균 거리가 상기 범위 미만인 경우에는 내스크래치성은 보다 쉽게 향상될 수 있다. 그러나, 이는 알루미나의 함량이 너무 높은 것으로서 점도가 상승하고, 뿐만 아니라, 표면에 돌출되는 알루미나가 너무 많아 코팅성이 저하되고, 기재층과의 밀착력이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 돌출된 알루미나 입자 간의 평균 거리가 상기 범위를 초과하는 경우에는 돌출된 알루미나를 중심으로 주변의 주름 높이 등의 형상이 달라지고, 경화층 표면의 조도가 낮아지며, 광택도가 높아지고, 내스크래치성 및 논습립성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 알루미나 입자의 평균 입경(D50)은 약 25㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다. 평균 입경(D50)은 알루미늄 입자 전체 중량을 100%로 하여 입도 분포 누적곡선을 구할 때 이 누적 곡선의 50%로 되는 점의 입경으로 정의한다.　상기 입경은 particle size analyzer 을 통하여 측정될 수 있다
상기 경화층은 상기 크기를 갖는 알루미나 입자를 포함하여, 경화층 표면에 돌출된 알루미나의 높이를 조절하고, 점도 상승 없이, 내오염성을 악화시키지 않으면서 우수한 내스크래치성 및 논슬립성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 알루미나 입자의 크기가 상기 범위 미만인 경우에는 경화층 표면으로 돌출되는 알루미나 입자의 높이가 낮고, 경화층 표면의 조도가 낮아질 수 있으며, 내스크래치성이 저하되고, 논슬립성이 낮아질 수 있다. 그리고, 알루미나 입자의 크기가 상기 범위 미만으로 작은 경우에는 일종의 소광제 역할을 구현할 수 있으나, 오히려 점도를 상승시키는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 알루미나 입자의 크기가 상기 범위를 초과하는 경우에는 경화층 표면으로 돌출되는 알루미나의 높이가 높아지면서 코팅성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 알루미나는 경화층 100 중량부에 대하여 약 15 중량부 내지 약 30 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 알루미나의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 경화층 표면에 돌출된 알루미나 입자간의 평균 거리가 너무 멀어지고, 이에 따라 내스크래치성이 저하될 수 있고, 광택도가 높아지며, 논슬립성이 낮아질 수 있다. 그리고, 돌출된 알루미나 입자들의 분포가 너무 불균일해지고, 이에 따라 표면의 주름 형상 또한 불균일해지면서 균일한 무광 특성 발현을 저하시킬 수 있다. 그리고, 알루미나의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 표면에 돌출된 알루미나 입자가 너무 많아 코팅성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 상기 경화층은, 돌출된 알루미나 입자를 제외한 경화층 표면에서의 평균 표면 조도(Ra)가 약 2㎛ 내지 약 4㎛ 일 수 있다. 표면 조도는 표면에 돌출된 알루미나를 제외한, 기재층 상에 형성된　경화층 표면의 주름에 의한 "표면 거칠기"를 의미한다. 상기　표면 조도는 KS B 0161에 따른 중심선 평균 거칠기(Ra)에 따라 측정된 값일 수 있다.
상기 경화층은 상기 알루미나 입자를 포함하는 바닥재를 제조하는 방법에 의해 표면에 형성된 주름을 포함할 수 있으며, 상기　주름은 상기 경화층 표면의 전 영역에 걸쳐 관찰될 수 있고, 하나의 특정할 수 있는 점으로부터 복수의　주름이 서로 다른 방향으로 분지되는 형상을 가지면서 표면 주름을 형성할 수 있다.　
경화층 표면에 돌출된 상기 알루미나 입자가 상기 주름 형성에 관여하여 상기 주름의 형상 및 크기 등에 영향을 줄 수 있다. 구체적으로, 경화층 표면에 돌출된 상기 알루미나를 제외한, 상기 경화층 표면에서의 평균 표면 조도(Ra)는 약 2㎛ 내지 약 4㎛ 이며, 경화층 전체에 걸쳐 균일한 조도를 가질 수 있다. 이에 따라, 경화층 표면에 입사되는 광의 산란을 유도함으로써, 실리카 등의 소광제를 소량 또는 사용하지 않고도 현저히 낮은 광택도를 구현할 수 있다.
상기 경화층 표면의 상기 특성 및 바닥재의 물성은 경화층을 형성하는 아크릴 수지 조성물에 의해 영향을 받을 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴 수지 조성물은 아크릴계 모노머, 우레탄 아크릴계 올리고머, 실리콘 함유 아크릴계 올리고머, 광개시제 및 상기 알루미나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 올리고머로 질긴 특성을 부여하는 올리고머를 사용하고, 모노머 등을 조절하여 경화도를 높이고, 알루미나 입자의 탈락을 방지하며, 가혹 조건에서도 우수한 내스크래치성 등을 나타내도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 아크릴계 모노머는 단관능성 및/또는 다관능성 아크릴계　모노머를 포함할 수 있다. 여기서 단관능성과 다관능성은 화합물에 포함된 아크릴기의 개수에 따라 구분될 수 있다. 예컨대, 화합물 내에 아크릴기가 2개 이상인 경우 다관능성으로 구분될 수 있다.
구체적으로, 상기 아크릴계 모노머로서, 탄소수 5 내지 30의 직쇄 또는 측쇄 알킬기와 아크릴기를 포함하는 단관능성 아크릴계 모노머(제1 모노머)를 포함하여 신율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴 수지 조성물은 단관능성 아크릴계 모노머로 카프로락톤 아크릴레이트(Caprolactone acrylate), 노닐페놀(EO)8 아크릴레이트(Nonyl phenol(EO)8 Acrylate), 아이소데실 아크릴레이트(Isodecyl acrylate), 라우릴 아크릴레이트(Lauryl acrylate), 2(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트(2-(2-Ethoxyethoxy)ethyl acrylate), 스테아릴 아크릴레이트(stearyl acrylate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 아크릴계 모노머로서 2관능성 아크릴계 모노머(제2 모노머)를 포함하여 강도를 향상시키고, 점도 및 커팅성을 조절하여 가공성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 2관능성 아크릴계 모노머로, 1, 6-헥산디올 디아크릴레이트(1, 6-Hexanediol Diacrylate), 1, 6-헥산디올 (EO)n 디아크릴레이트(1, 6-Hexanediol (EO)n Diacrylate), 하이드록실 피발산 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트(Hydroxyl pivalic acid neophentyl glycol Diacrylate), 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Dipropylene glycol Diacrylate), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol Diacrylate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 아크릴 수지 조성물은 올리고머로 우레탄 아크릴계 올리고머 및 실리콘 함유 올리고머를 포함할 수 있다.
상기 아크릴 수지 조성물은 우레탄 아크릴계　올리고머를 포함하여 에폭시 아크릴계　올리고머를 포함하는 바닥재용 코팅제와 비교하여, 벤젠링에 기인한 황변에 대한 문제가 없다는 점에서 이점이 있다. 또한, 아크릴 수지 조성물에 포함된 우레탄 아크릴계　올리고머는 광개시제의 개시반응에 의한 라디칼 중합반응이 빠르게 일어나고, 탄성, 강인성이 우수한 경화층을 제공하며, 특히 염화비닐수지(PVC)를 포함하는 기재층에 대하여 우수한 밀착력을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 우레탄 아크릴계 올리고머로 중량평균분자량 1,000 g/mol 내지 2,000 g/mol의 2관능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머(제1 올리고머)를 포함하여 강도를 향상시킬 수 있으며, 중량평균분자량 4,000 g/mol 내지 6,000 g/mol의 2관능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머(제2 올리고머)를 포함하여 신율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 우레탄 아크릴계 올리고머로 중량평균분자량 6,000 g/mol 내지 8,000 g/mol의 3관능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머(제3 올리고머)를 포함하여 신율을 향상시키면서 경화층 표면에 질긴 특성을 부여할 수 있다. 이에 따라 표면에 돌출된 알루미나가 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 중량평균분자량은, 겔 침투 크로마토그래피 (GPC) 측정을 통해 측정된 값일 수 있다.
그리고, 상기 실리콘 함유 올리고머로 실리콘 아크릴레이트 올리고머(제4 올리고머)를 포함하여 강도를 조절하고, 내오염성 및 내스크래치성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 아크릴 수지 조성물은 아크릴 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 모노머 20 내지 25 중량부, 제2 모노머 10 내지 15 중량부를 포함하고, 상기 제1 올리고머 10 내지 15 중량부, 제2 올리고머 3 내지 7 중량부, 상기 제3 올리고머 10 내지 15 중량부, 그리고, 상기 제4 올리고머 10 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 모노머의 함량이 상기 범위 미만이고, 상기 올리고머의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는, 각 물질이 부여하는 효과를 나타내지 못하고, 게다가 광중합 반응속도가 저하되어 가교밀도 조절이 어렵고, 경화층을 경화시키기 위한 UV 조사량이 많이 요구되거나, UV 조사 시간이 장기화되어 경화층의 물성이 저하될 우려가 있고, 점도가 너무 높아져 코팅성이 떨어질 수도 있다. 그리고, 상기 모노머의 함량이 상기 범위를 초과하고, 상기 올리고머의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 각 물질이 부여하는 효과를 나타내지 못하고, 게다가 광중합 반응이 빠르게 진행됨에 따라 가교밀도가 높아져 도막의 취성이 커지고 부착성이 떨어지는 문제가 있고, 점도가 너무 낮아 코팅 공정 도중 코팅액이 흘러 내려 코팅성이 저하될 우려가 있다. 특히 3관능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 표면에 돌출된 알루미나 입자가 쉽게 탈락하여 가혹 조건에서 내스크래치성이 저하되어 장기 내스크래치성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 상기 아크릴 수지 조성물은 광개시제를 상기 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.5 중량부 내지 약 7 중량부의 함량으로 포함할 수 있다. 그리고, 상기 알루미나는 전술한 바와 같다.
상기 아크릴 수지 조성물은 소포제, 레벨링제, 분산제, 웨팅제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 아크릴 수지 조성물의 경화층의 표면에 상기 특정한 구조를 갖는 바닥재는 광택 측정기(Gloss Meter)를 이용한 표면 광택도가 글로스(Gloss) 60° 조건 하에서 약 3 이하일 수 있다. 상기 바닥재는　경화층　표면의 상기 구조를 통해 표면에 입사되는 광의 산란을 유도함으로써　경화층에 소광제를 매우 소량을 포함하거나 또는 전혀 포함하지 않고도 상기 범위의 현저히 낮은 광택을 구현할 수 있다. 이에 따라 우수한 장식효과와 함꼐 사용자의 눈 피로도를 낮출 수 있다.
상기 바닥재는 상기 표면 특성을 가짐으로써 상기와 같이 우수한 무광 특성을 나타내면서, 이와 동시에 우수한 내스크래치성을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 바닥재는 EN 16094의 B 절차에 따른 마이크로 스크래치 저항 평가에서, B2 등급 이하의 우수한 내스크래치성을 나타낼 수 있다.
뿐만 아니라, EN 16094의 B 절차에 따른 마이크로 스크래치 저항 평가에서, 4N의 추 대신에 6N의 추를 사용하여 보다 가혹한 조건에서도, B3 등급 이하의 우수한 내스크래치성을 나타낼 수 있다. 이에 따라 스크래치가 많이 생길 수 있는 환경에 많이 노출되는 장소의 바닥재에도 사용할 수 있다.
그리고, 상기 바닥재는 ASTM E303 에 따른 미끄럼 저항치 BPN(wet, 96 slider)이 45 이상일 수 있다. 상기 BPN은 숫자가 클수록 미끄럽지 않은 논슬립성을 나타내는 것으로서, 상기 바닥재의 BPN은 45 이상으로 우수한 논슬립성을 나타낼 수 있다.
상기 경화층의 두께는 내구성에 영향을 미치지 않는 적절한 범위로 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기　경화층은 외부 자극에 찢어지거나 손실되지 않도록 약 5㎛ 내지 약 25㎛ 의 평균 두께를 가질 수 있다. 상기 경화층의 두께는 표면에 형성된 주름 및 돌출된 알루미나의 높이를 배제한 경화층의 평균 두께를 의미할 수 있다.
상기 바닥재는 최외각층을 이루는 경화층의 표면에 알루미나 입자가 일정 이상으로 돌출된 구조를 갖는 것으로서, 사무실 등에 사용되는 산업용 바닥재로 사용될 수 있다. 이때, 상기 바닥재는 세라믹 타일이나 고무 타일(rubber flooring), 혹은 폴리염화비닐(PVC)을 포함하는 기재층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재층은 투명 또는 반투명 폴리염화비닐(PVC)층일 수 있으며, 약 1.0㎜ 내지 약 10.0㎜의 두께를 가질 수 있다.
그리고, 상기 바닥재는 상기 기재층 및 경화층 이외에 발포/비발포층, 바닥재의 부착 등을 안정적으로 하게 하는 이지층, 유리 섬유층 및 인쇄층을 더 포함할 수 있으며, 구체적으로는 이지층, 발포/비발포층, 유리 섬유층, 인쇄층, 기재층 및 경화층의 순서로 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
상기 바닥재는 상기 기재층의 일면에 상기 아크릴 수지 조성물을 도포하고, 특정 범위의 단파장 광을 서로 다른 조건 하에서 3 단계로 순차적으로 조사하여 경화시키는 것으로써, 상기 경화층 표면에 전술한 표면 구조를 갖는 바닥재를 제조할 수 있다.
구체적으로, 기재층 상에 도포된 아크릴 수지 조성물에, 공기 중에서 200㎚ 내지 400㎚ 파장의 광을 조사하여 조성물을 일부 경화시키는 제1　광 조사　단계; 300㎚ 미만 파장의 광을 조사하여 일부 경화된 조성물 표면에　주름을 유도하는 제2　광 조사　단계; 및 질소 가스(N2) 조건 하에서, 표면에　주름이 유도된 조성물에 200㎚ 내지 400㎚ 파장의 광을 조사하여　경화물인 경화층을 형성하는 제3　광 조사　단계;를 포함할 수 있다. 이때, 기재층, 아크릴 수지 조성물 및 경화층 표면의 구조 등에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 제조방법의 각 단계를 살펴보면 하기와 같다.
먼저, 기재층 상에 상기 아크릴 수지 조성물을 도포한다. 아크릴 수지　조성물을 도포하는 방법은 기술분야에서 공지된 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 메이어(Mayer), 디-바(D-bar), 고무롤(rubber roll), G/V 롤(G/V roll), 에어나이프(air knife), 슬롯다이(slot die), 마이크로그라비아 등을 이용하여 수행될 수 있다.
그리고, 제1 광 조사 단계는 기재 상에 도포된　조성물에 광을 조사하는 첫 번째 단계로서, 공기 중에서 아크릴 수지　조성물에, 200㎚ 내지 400㎚ 파장의 광을 조사하여　조성물을 일부 경화, 구체적으로는 20~60%, 또는 30~50%의 경화율로 아크릴 수지　조성물을 예비 경화시키는 단계이다. 여기서, 상기 경화율은 아크릴 수지　조성물의 제1 광 조사 단계 전·후의 퓨리에 변환-적외선 분광(FT-IR) 측정을 통해 C=C 결합의 스트레칭 피크의 강도 변화를 통해 확인할 수 있다.
또한, 상기 공기 조건은 일반적인 공기(air) 또는 건조된 공기(clean dry air) 조건에서 수행될 수 있고, 경우에 따라서는 산소 가스(O2)가 질소 가스(N2)에 혼합된 상태를 의미할 수 있다. 이 경우, 질소 가스(N2) 중 산소 가스(O2)의 농도는 전체 혼합 기체 100 부피부에 대하여 30 부피부 이하 일 수 있다.
상기 제1 광 조사 단계를 통하여 아크릴 수지　조성물　표면에 주름을 형성하기 이전에 예비적으로 경화시킴으로써, 상기 아크릴 수지 조성물에 포함된 알루미나 입자가 일정 높이로 돌출된 구조를 갖도록 할 수 있다. 이와 함께, 경화층 표면의 주름의 형상을 작고 균일하게 만들 수 있다.
제2 광 조사 단계는 조사된 광에 의해 발생된 엑시머(excimer)가　아크릴수지 조성물　및/또는 표면 처리층의 표면을 수축시켜 주름을 형성함으로써 표면에 입사되는 빛의 산란율을 증가시키는 단계이다. 본 발명은 엑시머를 이용하여　조성물　및/또는 표면 처리층의 표면을 주름 구조로 수축시킴으로써 빛의 산란율을 증가시킬 수 있으므로 소광제를 사용하지 않거나 소량의 소광제 만으로도 표면 처리층의 광택도를 감소시킬 수 있다. 이를 위해 상기 제2 광 조사 단계는 고에너지를 갖는 300㎚ 미만, 구체적으로는 100 내지 200㎚ 또는 150 내지 195㎚의 파장을 광을 사용하여 비반응성 가스인 질소 (N2) 분위기에서 수행될 수 있고, 경우에 따라서는 산소(O2)를 소량, 구체적으로는 1,000 ppm 이하로 포함하는 질소(N2) 분위기에서 수행될 수 있다. 또한, 제2 광 조사 단계에서　조성물과 광원의 거리는 50~150㎜일 수 있다.
아울러, 상기 제2 광 조사 단계에서 광 조사량은 5 mJ/㎠ 내지 500 mJ/㎠, 또는 예를 들어, 100 mJ/㎠ 내지 500 mJ/㎠ 일수 있다.
하나의 예로서, 상기 제2 광 조사 단계는　조성물　내에 엑시머를 형성하기 위하여　조성물에 172±2㎚ 파장을 갖는 광을 100ppm 이하의 산소(O2)를 포함하는 질소(N2) 조건에서 295~305 mJ/㎠의 광량 (즉, 광 조사량)으로 1~2초의 매우 짧은 시간 동안 조사하여 수행될 수 있다.
상기 제2 광 조사 단계 수행 시 가스 조건,　조성물과 광원의 거리 및/또는 광 조사량을 상기 범위로 제어함으로써 경화층의 표면에 형성되는 미세 주름 구조의 크기 및/또는 형태를 용이하게 제어할 수 있다.
그리고, 제3 광 조사 단계는 주름이 형성된　조성물에 자외선(UV)을 추가적으로 조사하여　조성물이 95% 이상으로 완전 경화를 수행하는 단계로서, 400㎚ 이하의 파장, 구체적으로는 100 내지 400㎚의 파장을 광을 사용하여 질소(N2) 분위기에서 수행될 수 있다. 이때, 표면 처리층의 표면 온도는 20 내지 90℃일 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 광 조사 단계는　경화층에 300±10㎚ 파장을 갖는 광을 구체적으로는 500~2000 mJ/㎠의 광량으로 1~2초의 매우 짧은 시간 동안 질소(N2) 분위기에서 조사하여 수행될 수 있고, 이때　경화층과 광원 사이의 거리는 100±50㎜일 수 있다.
본 발명에서 조사되는 광은 각 단계에서 요구되는 파장의 광을 조사할 수 있는 공지된 방법에 따라 조사될 수 있다. 예를 들어, UV 영역인 400㎚ 이하의 파장을 갖는 광은 수은 또는 메탈 할라이드 램프 등을 이용하여 조사될 수 있다.
또한, 본 발명에서 광이 조사되는 시간은 1~2초의 매우 짧은 시간일 수 있고, 이러한 광 조사 시간은 광 조사 시　조성물이 이동하는 속도, 예컨대 기재 상에 코팅된　조성물의 이동 속도에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기　조성물　및/또는　조성물이 코팅된 기재의 이동 속도는 1 내지 50 m/min일 수 있다.
본 발명은　조성물의 경화 시 특정 범위의 단파장 광을 서로 다른 조건 하에서 단계적으로 사용함으로써 개시제를 상기 범위로 소량 포함하여도 높은 경화율을 나타낼 수 있다.
(실시예)
실시예 1:
아크릴 수지 조성물 100 중량부를 기준으로, 아이소데실아크릴레이트(isodecyl acrylate) 및 라우릴 아크릴레이트(lauryl acrylate)를 혼합한 단관능 아크릴계 모노머 20.6중량부와 2관능 아크릴계 모노머인 1, 6-헥산디올 디아크릴레이트(1, 6 Hexanediol Diacylate) 12.3중량부를 포함하는 아크릴계 모노머, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Mw 1,000~2,000) 12.3중량부, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Mw 4,000~6,000) 4.1중량부, 및 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Mw 6,000~8,000) 12.3 중량부를 포함하는 우레탄 아크릴계 올리고머, 2관능 실리콘 아크릴레이트 올리고머 12.3중량부, 광개시제(Irgacure 184) 2.9중량부, 분산제 0.8 중량부, 소포제 0.8 중량부, 웨팅제 0.8 중량부 및 평균 입경(D50) 35㎛ 의 알루미나를 혼합하여 아크릴 수지 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 알루미나는 경화층 100 중량부 대비 20.6중량부가 포함되도록 하였다.
그리고, 상기 아크릴 수지 조성물을 폴리비닐클로라이드 (PVC) 기재에 도포하고 광　경화장치에 고정시켰다. 그 후 9±0.5 m/min의 이동속도로 상기 기재를 이동시키면서, 단계적으로　제1 광 조사, 제2 광 조사 및 제3 광 조사를 수행하여 경화시킨 MLS(multi-layer sheet) 타입의 기재층 및 경화층을 포함하는 비발포식 바닥재 시편을 제조하였다. 구체적으로, 상기 제1 광 조사는 건조된 공기(clean dry air) 조건(O2 농도: 20±2 vol.%) 및 50±1㎜ 의 광원과의 거리에서, 250~400 ㎚ 파장의 광을 100±2 mJ/㎠의 조사량으로 조사하고, 제2 광 조사는 N2 조건 (O2 농도: 1,000 ppm 이하)의 가스 조건 및 100±1㎜ 의 광원과의 거리에서, 172±5 ㎚ 파장의 광을 300±5 mJ/㎠ 의 조사량으로 조사하고, 제3 광 조사는 N2 조건 및 100±1㎜ 의 광원과의 거리에서, 250~400 ㎚ 파장의 광을 1000±10 mJ/㎠의 조사량으로 조사하였다.
이때, 상기 경화층의 평균 두께는 15 ㎛이였다.
실시예 2:
실시예 1의 알루미나 대신에, 평균 입경(D50) 35㎛의 알루미나를 경화층 100 중량부 대비 15 중량부의 함량으로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바닥재 시편을 제조하였다.
비교예 1:
실시예 1의 알루미나 대신에, 평균 입경(D50) 35㎛ 의 실리카를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바닥재 시편을 제조하였다.
비교예 2:
실시예 1의 알루미나 대신에, 평균 입경(D50) 10㎛ 의 알루미나를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바닥재 시편을 제조하였다.
비교예 3:
실시예 1의 알루미나 대신에, 평균 입경(D50) 35㎛ 의 알루미나를 경화층 100 중량부 대비 10 중량부의 함량으로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 바닥재 시편을 제조하였다.
평가
실험예 1: 경화층 표면 구조 측정
상기 실시예와 비교예에서 제조된 바닥재를 1㎝X1㎝의 5개 시편으로 준비하고, 상기 시편을 대상으로 주사 전자현미경(SEM) 분석을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 구체적으로, 경화층 표면에 돌출된 알루미나 입자의 평균 높이는 돌출된 알루미나 입자 각각의 가장 높은 지점의 접선에서 경화층 표면까지의 수직거리를 주사 전자현미경(SEM) 이미지에서 측정하고, 각 입자의 돌출 높이를 돌출된 알루미나 입자의 개수로 나눈 평균 값으로 나타내었다.
돌출된 알루미나 입자 간의 거리는 주사 전자현미경(SEM) 이미지에서 어느 하나의 알루미나 입자와 가장 인접한 알루미나 입자 간의 거리를 측정하고 그 평균 값을 나타내었다.
그리고, 경화층에서 돌출된 알루미나 입자를 제외한 경화층 표면의 표면 조도(Ra)는 표면　조도　측정기기(Mitutoyo사 SJ-210 모델)를 올려놓은 후, 내장 팁을 0.5mm/s의 속도로 하여, 표면　조도(Roughness)를 측정하고, 그 최대값, 최소값 및 평균 값을 수치화하여 나타내었다.
돌출된 입자들의 평균 높이(㎛) 돌출된 입자 간의 평균 거리(㎛) 경화층의 평균 표면 조도(최소 및 최대 표면 조도)(Ra,㎛)
실시예 1 8 70 3.3(최소: 2.2, 최대:3.8)
실시예 2 7 110 3 (최소:2.6, 최대:3.3)
비교예 1 8 85 3 (최소: 1.5, 최대: 4.5)
비교예 2 1.5 90 0.9 (최소: 0.6, 최대:1.1)
비교예 3 7 350 2.5 (최소:2, 최대:3)
실험예 2: 광택도 평가
실시예 및 비교예의　시편들을 대상으로 광택 측정기(Gloss Meter)를 이용하여 60° 광택도(글로스 60° 조건)를 측정하고, 그 결과를 표 3에 기재하였다.
실험예 3: 내스크래치성
EN 16094:2012의 B 절차에 따르되, 4N의 추가 대신에 6N의 추를 사용하고, 경화층 표면에 미디움 파인(medium fine)의 핸드패드(Scotch Brite SB7440)로 160회 러빙(rubbing)을 수행하여 가혹 조건에서의 스크래치 저항을 평가하였다.
러빙된 표면에 발생된 스크래치 및 스크래치로 인한 패턴 발생 여부를 육안으로 확인하고, 하기 표 2에 기재된 EN 16094:2012의 기준에 따라 등급을 부여하였다. 상기 실시예 및 비교예의 평가 결과를 표 3에 기재하였다.
Figure pat00001
실험예 4: 내오염성
　KS M 3802에 따라 시험을 수행하되, 오염 재료로서 보드마카, 매직, 스키드마크를 사용하여 표면에 약 10 cm의 선을 긋고 이후 30초가 경과하면 킴와이프스로 그어진 선을 문질러 제거하여 최초 오염면적 기준으로 지워지지 않고 잔류하는 면적 (예컨대, 흔적이나 번짐)을 육안으로 확인하였으며, 그 결과를 하기의 기준에 따라 분류하고, 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
1등급: 최초 오염면적 기준 잔류하는 면적이 90% 이상
2등급: 최초 오염면적 기준 잔류하는 면적이 60% 이상 90% 미만
3등급: 최초 오염면적 기준 잔류하는 면적이 20% 이상 60% 미만
4등급: 최초 오염면적 기준 잔류하는 면적이 5% 이상 20% 미만
5등급: 최초 오염면적 기준 잔류하는 면적이 5% 미만
실험예 5: 논슬립성
ASTM E303 방법에 따른　미끄럼　저항성을 측정한 결과를 하기 표 3에 제시하였다.
광택도 가혹, 내스크래치성 내오염성 논슬립성
보드마카 매직 스키드마크
실시예 1 3 B2 5 5 5 53
실시예 2 3 B3 5 5 5 48
비교예 1 7 B5 5 3 5 45
비교예 2 2 B5 5 5 5 35
비교예 3 4 B4 5 5 5 38
상기 표 3에서 보는 바와 같이, 실시예의 바닥재는 낮은 광택도를 나타내면서도 우수한 내오염성 및 내스크래치성 그리고, 논슬립성을 동시에 갖는 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 1은 실리카를 포함하는 것으로서 본원발명과 유사한 구조를 가지나, 광택도가 높고, 내스크래치성 및 내오염성이 현저히 저하되었다. 그리고, 비교예 2는 평균 입경이 갖은 알루미나 입자를 포함하고, 알루미나 입자의 돌출된 높이가 낮은 것으로서, 작은 입자로 인해 주름이 자잘하게 많이 형성되어 광택도는 더 낮아지나, 내스크래치성이 저하되고, 논슬립성은 보다 현저히 저하 저하되었다. 그리고, 비교예 3은 알루미나 입자 간의 거리가 멀어, 광택도가 높고, 내스크래치성 및 논슬립성이 모두 저하되는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10: 기재층
20: 경화층
30:알루미나

Claims (10)

  1. 기재층; 및
    표면에 돌출된 복수의 알루미나 입자를 갖는, 아크릴 수지 조성물의 경화층;을 포함하고,
    돌출된 상기 알루미나 입자들의 돌출 평균 높이는 5㎛ 내지 10㎛ 인
    바닥재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알루미나 입자 각각의 돌출 높이는 19㎛ 이하인
    바닥재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경화층 표면에 돌출된 알루미나 입자간의 평균 거리는 50㎛ 이상 내지 180㎛ 미만인
    바닥재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알루미나 입자의 평균 입경(D50)은 25㎛ 내지 50㎛인
    바닥재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 알루미나는 상기 경화층 100 중량부에 대하여 15 중량부 내지 30 중량부의 함량으로 포함되는
    바닥재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경화층에서, 돌출된 알루미나 입자를 제외한 경화층의 평균 표면 조도(Ra)는 2㎛ 내지 4㎛인
    바닥재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴 수지 조성물은 아크릴계 모노머, 우레탄 아크릴계 올리고머, 실리콘 함유 아크릴계 올리고머, 광개시제 및 상기 알루미나를 포함하는
    바닥재.
  8. 제1항에 있어서,
    6N의 추를 이용하고, EN 16094의 B 절차에 따른 마이크로 스크래치 저항 평가 시, B3 등급 이하인
    바닥재.
  9. 제1항에 있어서,
    표면 광택도가 글로스(Gloss) 60° 조건 하에서 3 이하인
    바닥재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    바닥재.
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