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KR102729142B1 - 경량형 부직포 타일 및 이의 제조방법 - Google Patents

경량형 부직포 타일 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102729142B1
KR102729142B1 KR1020200129171A KR20200129171A KR102729142B1 KR 102729142 B1 KR102729142 B1 KR 102729142B1 KR 1020200129171 A KR1020200129171 A KR 1020200129171A KR 20200129171 A KR20200129171 A KR 20200129171A KR 102729142 B1 KR102729142 B1 KR 102729142B1
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유다영
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Abstract

본 발명은 부직 섬유 집합체 구조를 포함하는 코어층; 및 상기 코어층의 적어도 일면 이상에 적층된 세라믹 타일층;을 포함하는, 경량형 부직포 타일에 관한 것이다. 상기 경량형 부직포 타일은 경량화 되었음에도 내균열성, 흡음성 및 보온성이 우수한 효과를 제공한다.

Description

경량형 부직포 타일 및 이의 제조방법{LIGHT WEIGHT NON-WOVEN FABRIC TILE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 경량형 부직포 타일 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 세라믹 타일층을 포함하는 경량형 부직포 타일 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
타일(Tile)은 바닥, 벽 등을 피복하기 위하여 만든 제품으로써, 내구성과 함께 시공이 간단하고 시공 후에 균열과 변색을 일으키지 않는 점에서 구조물의 표면을 피복 보호하는데 좋은 재료로써, 생활 속 위생적 관리가 요구되는 주방, 화장실, 목욕탕, 세면장 등에서 널리 사용되고 있다.
상기 타일은 용도에 따라 벽면용 타일과 바닥용 타일 등이 있으며, 재질에 따라 자기질 타일과 도기질 타일로 구분될 수 있다.
자기질 타일은 보통 자기타일이라 불리며, 바닥용 타일의 대부분을 차지한다. 소성온도가 1250도 이상으로 강도가 높고, 흡수율이 1% 이내로 특히 내구성이 뛰어나다. 그 종류는 표면의 유약처리 여부에 따라 시유타일과 무유타일로 구분된다. 구체적으로, 시유타일은 표면에 유약을 덧입혀 구운 타일로써, 겉과 속이 다르며 두께가 얇은 특징을 가지고 있다. 반대로, 무유타일은 유약을 덧입히지 않고 마감한 타일로써, 겉과 속이 같다는 점에서 얇은 줄눈 시공이 가능하여 시공시 마무리 작업이 용이한 특징을 가지며, 폴리싱 타일과 포세린 타일이 이에 해당할 수 있다.
반면, 도기질 타일은 1000 내지 1150도 내외에서 소성되는 타일로써, 자기질 타일 대비 흡수율이 높다는 점에서 바닥용 타일보다는 벽면용 및 실내용 타일로 주로 사용된다.
상기 타일들은 재질과 용도 및 각 종류에 따라 표면의 촉감과 디자인이 서로 상이하다는 차이를 가지고 있었지만, 단위면적당 질량이 큰 점에서 공통적으로 작업자의 운반과 시공시 어려움을 가져온다는 한계점을 가지고 있었다. 대표적인 예로 세라믹 타일은 실외 또는 실내의 바닥재용이나 벽재용 등으로 널리 사용될 수 있다는 장점을 가지고 있었으나, 표준 세라믹 타일의 단위면적당 질량이 장당 11 내지 25kg/m2으로 크다는 점에서 시공 작업상 한계점을 가지고 있었다.
이에 따라 연구자들에 의하여 상기의 한계점을 극복하기 위한 다양한 시도가 종래부터 지속되어 왔다. 다만, 타일을 경량화하는 경우 기존 범용 타일 대비 물성이 급격히 떨어져 타일을 원래의 목적에 부합하는 용도로 활용하기 어렵다는 점에서, 이를 해결하기 위한 연구개발이 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2004-0052631호, 복합 샌드위치 패널보드
본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해, 기존의 세라믹 타일 대비 동등한 수준의 기계적 물성을 가지면서도 중량이 경량화된 부직포 타일에 대하여 연구하여 본 발명을 완성시켰다.
따라서, 본 발명의 목적은 부직 섬유 집합체 구조의 코어층을 세라믹 타일 내에 포함하여 기존의 세라믹 타일 대비 중량을 경량화 하면서도 동등한 수준의 기계적 물성을 나타내며, 주변 소음 및 보온 등의 기능성 측면에서도 우수한 경량형 부직포 타일을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면,
부직 섬유 집합체 구조를 포함하는 코어층; 및 상기 코어층의 적어도 일면 이상에 적층된 세라믹 타일층;을 포함하는, 경량형 부직포 타일을 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 부직 섬유 집합체 구조는 단일 성분 섬유인 제 1 폴리올레핀계 섬유; 및 시스-코어형(sheath-core type) 이성분(bicomponent) 섬유인 제 2 폴리올레핀계 섬유;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 제 1 폴리올레핀계 섬유와 제 2 폴리올레핀계 섬유를 50:50 내지 90:10의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 코어층과 상기 세라믹 타일층은 두께의 비가 2:1 내지 4:1일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 경량형 부직포 타일은 꺽임강도가 21 내지 40 N/cm일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 경량형 부직포 타일은 주파수 100 내지 3150 Hz에 대한 노이즈 감소량이 10 내지 30dB일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 경량형 부직포 타일은 열전도도가 0.1 내지 0.9 W/m·K 일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 경량형 부직포 타일의 단위면적당 질량이 3 내지 15 kg/m2 일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 부직 섬유 집합체 구조는 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 포함하고, 상기 부직 섬유 집합체는 웹(Web)상 또는 시트(Sheet)상의 부직섬유를 접착제로 접착시키거나, 열가소성 섬유를 이용하여 접착시킨 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 경량형 부직포 타일은 상기 코어층과 세라믹 타일층을 접착하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면,
a) 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 준비하는 단계; b) 상기 둘 이상의 부직 섬유 집합체의 계면을 니들펀칭 공정으로 상호 접합시켜 코어층을 제조하는 단계; 및 c) 상기 코어층 상에 세라믹 타일층을 형성하는 단계;를 포함하는, 경량형 부직포 타일의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 c) 단계 이전에 상기 코어층의 적어도 일면 이상에 접착층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 c) 단계는 상기 접착층에 세라믹 타일층의 일면을 접착하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 c) 단계는 150 내지 300℃의 온도 조건에서 상기 코어층의 적어도 일면 이상을 세라믹으로 코팅한 후 표면을 경화시키는 단계일 수 있다.
본 발명에 따른 경량형 부직포 타일은, 타일의 코어층으로 부직 섬유 집합체 구조를 포함하고 코어층의 일면 이상에 세라믹 타일층을 포함함으로써, 기존의 범용 세라믹 타일 대비 단위면적당 질량을 급격히 줄여 타일을 경량화시킨 장점을 가지고 있다. 이로 인하여 시공시 타일의 운반 및 작업자의 시공을 용이하게하는 효과를 제공할 수 있다.
또한 경량화를 이루었음에도 범용의 세라믹 타일 대비 동등한 수준의 꺽임강도을 통한 우수한 내균열성을 기계적 물성으로 나타내며, 부직 섬유 집합체의 다공성 구조로 인하여 타일의 기능성 측면에서도 우수한 흡음성, 차음성 및 보온 효과를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 비교예 1에 따른 범용의 세라믹 타일을 개략적으로 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예 1에 따른 경량형 부직포 타일을 개략적으로 도식화 한 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 발명의 바람직한 실시예에 따른 경량형 부직포 타일에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명자들의 실험 결과, 종래의 범용 세라믹 타일은 실외 또는 실내의 바닥재나 벽재로 사용되는 종류에 따라 각각 촉감과 디자인이 다르더라도, 단위면적당 질량이 크다는 공통점을 가지고 있었다. 이로 인하여 세라믹 타일의 운반 및 작업자의 시공상 어려움이 존재하였으며, 무거운 중량 대비 특별한 기능성을 가지지 못한다는 한계점을 가지고 있었다.
본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 부직 섬유 집합체 구조를 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 적어도 일면 이상에 적층된 세라믹 타일층을 포함하는 경량의 부직포 타일을 제조하여, 종래의 범용 세라믹 타일 대비 경량화를 통해 타일 시공상의 용이함을 제공함은 물론 우수한 내균열성, 차음성, 흠음성 및 보온 효과를 가지는 경량형 부직포 타일을 제조하기에 이르렀다.
경량형 부직포 타일
본 발명에 따른 경량형 부직포 타일은 부직 섬유 집합체 구조를 포함하는 코어층; 및 상기 코어층의 적어도 일면 이상에 적층된 세라믹 타일층;을 포함한다.
본 발명에 있어서 '부직 섬유 집합체 구조'는 둘 이상의 부직 섬유 집합체가 접합된 구조로, 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 포함할 수 있다. '부직 섬유 집합체'라 함은, 웹(Web)상 또는 시트(Sheet)상의 부직 섬유를 접착체로 접착시키거나, 열가소성 섬유를 이용하여 접착시킨 것을 말하며, 본 발명의 코어층는 섬유가 서로 엉켜 있는 부직 섬유 집합체를 가지고 있기 때문에, 폴리프로필렌계 섬유의 전부 또는 일부는 바인더에 의하여 융착되고, 따라서 상기 코어층 내에는 자연 기공이 포함되어, 통기성이 양호해지고, 경량화를 향상시킬 수 있다. 즉, 섬유들이 서로 엉키면서 형성된 자연 기공을 가지기 때문에, 발포제와 같은 첨가제에 의해 인위적으로 기공을 형성하는 경우와 달리 비발포성 코어이므로, 제조비용을 절감할 수 있으며, 발포 공정을 생략할 수 있어 공정 효율도 높일 수 있다.
상기 부직 섬유 집합체 구조는 단일 성분 섬유인 제 1 폴리올레핀계 섬유; 및 시스-코어형(sheath-core type) 이성분(bicomponent) 섬유인 제 2 폴리올레핀계 섬유;를 포함할 수 있다.
상기 제 1 폴리올레핀계 섬유와 제 2 폴리올레핀계 섬유를 50:50 내지 90:10, 바람직하게는 55:45 내지 85:15, 더 바람직하게는 60:40 내지 80:20의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 범위의 중량비를 만족하지 못하는 경우, 부직 섬유 집합체 구조의 포함으로 경량화되더라도 굴곡강도 저하 또는 박리강도 저하의 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제 1 폴리올레핀계 섬유는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부텐(PB), 폴리프로필렌 공중합체(PPCO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌일 수 있다. 
상기 제 2 폴리올레핀계 섬유는 폴리올레핀계 섬유인 코어부(core part); 및 상기 코어부를 둘러싼 시스부(sheath part);를 포함한다. 상기 시스-코어형 이성분 섬유는, 코어층의 제조단계에서 투입되었던 것이 시스부의 수지가 융해되지 않은 상태로 남아 있게 되어, 코어층에 포함될 수 있다
상기 시스-코어형 이성분 섬유인 제 2 폴리올레핀계 섬유의 코어부는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부텐(PB), 폴리프로필렌 공중합체(PPCO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌일 수 있다. 
상기 부직 섬유 집합체 구조는 단일 성분 섬유인 제 1 폴리에스테르계 섬유; 및 시스-코어형(sheath-core type) 이성분(bicomponent) 섬유인 제 2 폴리에스테르계 섬유;를 포함할 수 있다.
상기 단일 성분 섬유인 제 1 폴리에스테르계 섬유의 평균 길이는 5~100mm인 것이 바람직하다. 상기 섬유의 평균 길이가 5mm 미만인 경우, 섬유의 길이가 짧아 연신율이 높은 효과를 기대하기 어려울 수 있다. 반대로, 100mm를 초과하는 경우, 서로 엉클어지는 섬유의 함량이 많아지기 때문에 성형체의 틈이 차지하는 공간이 감소될 수 있다. 또한, 100mm를 초과하는 경우, 성형체의 제조 시, 섬유의 분산이 원활하게 이루어지지 않아, 성형체의 물성이 저하될 수 있다.
상기 제 1 폴리에스테르계 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유인 제 2 폴리에스테르계 섬유는 폴리에스테르계 섬유인 코어부(core part); 및 상기 코어부를 둘러싼 시스부(sheath part);를 포함한다. 상기 시스-코어형 이성분 섬유는, 성형체의 제조단계에서 투입되었던 것이 시스부의 수지가 융해되지 않은 상태로 남아 있게 되어, 성형체에 포함될 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유인 제 2 폴리에스테르계 섬유의 코어부는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 제 1 폴리에스테르계 섬유와 제 2 폴리에스테르계 섬유를 50:50 내지 90:10, 바람직하게는 55:45 내지 85:15, 더 바람직하게는 60:40 내지 80:20의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 범위의 중량비를 만족하지 못하는 경우, 부직 섬유 집합체 구조의 포함으로 경량화되더라도 굴곡강도 저하 또는 박리강도 저하의 문제점이 발생할 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유 중 시스부는, 코어층에 포함될 수 있는 바인더와 동일한 비흡습성 공중합 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 비흡습성 공중합 수지는 공기 중의 수분을 흡수하지 않는 성질을 가지는 수지를 말하며, 구체적으로는 상기 수지를 이용하여 제조되는 본 발명의 코어층을 기준으로, 85℃ 온도 및 상대습도 85%에서 100시간 방치한 후의 코어층의 중량 변화율(즉 수분량의 증가율)이 0.1% 미만, 바람직하게는 0.08% 미만, 더욱 바람직하게는 0.07% 미만인 것을 사용할 수 있다. 이러한 비흡습성 공중합 수지로는, 올레핀계 수지와, 결정성이 강하고 탄성이 우수한 디올계 단량체와 유연성을 부여할 수 있는 산성분을 함께 공중합하여 제조한 것으로서, 상기 흡수율을 만족하는 것을 사용할 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유는 상기 코어부의 성분과 시스부의 성분을 사용하여 용융방사하고 연신하여 제조한다.
또한 상기 비흡습성 수지를 시스-코어형 이성분 섬유의 시스성분으로 사용하면 굴곡강도 및 인장강도가 향상되고, 건식공정으로 코어층을 제조할 수 있어 고밀도의 코어층을 제조하기에 용이해진다.
상기 부직 섬유 집합체 구조는 바인더를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 바인더는 비흡습성 공중합 수지 또는 흡습성 공중합 수지일 수 있다.
특히, 상기 비흡습성 공중합 수지는 공기 중의 수분을 흡수하지 않는 성질을 가지는 수지를 말하며, 구체적으로는 상기 수지를 이용하여 제조되는 본 발명의 코어층을 기준으로, 85℃ 온도 및 상대습도 85%에서 100시간 방치한 후의 코어층의 중량 변화율(즉 수분량의 증가율)이 0.1% 미만, 바람직하게는 0.08% 미만, 더욱 바람직하게는 0.07% 미만인 것을 사용할 수 있다.
이러한 비흡습성 공중합 수지로는, 올레핀계 수지와, 결정성이 강하고 탄성이 우수한 디올계 단량체와 유연성을 부여할 수 있는 산성분을 함께 공중합하여 제조한 것으로서, 상기 흡수율을 만족하는 것을 사용할 수 있다.
상기 세라믹 타일층은 미리 형성된 박판 형태의 세라믹 타일이거나, 코어층의 일면을 150 내지 300℃에서 저온 경화 세라믹 코팅하여 형성한 세라믹 타일일 수 있다. 상기 미리 형성된 박판 형태의 세라믹 타일을 사용하는 경우 경량형 부직포 타일을 대량 생산하는데 유리하며, 상기 저온 경화 세라믹 코팅을 하는 경우는 별도의 접착성분을 필요로 하지 않는다는 점에서 장점을 가질 수 있다.
상기 박판 형태의 세라믹 타일의 제조 공정은 원료의 습윤혼합, 분무건조, 압축성형, 건조, 시유 및 소성단계를 포함할 수 있다. 구체적으로 밀링(Milling)한 원료를 습윤 혼합하여 얻어진 습윤 슬러리를 필터 프레싱하여 물을 제거할 수 있다. 이후 분무 건조하여 분말형태의 원료를 준비한 후 수압 프레싱에 의해 타일 형태로 압축한 이후 건조 및 소성 공정을 거쳐 무광택의 세라믹타일을 제조할 수 있다.
상기 코어층과 상기 세라믹 타일층은 두께의 비가 2:1 내지 4:1, 바람직하게는 2.25:1 내지 3.75:1, 더 바람직하게는 2.5:1 내지 3.5:1 일 수 있다. 상기 두께의 비가 2:1 미만인 경우는 세라믹 타일층의 두께가 상대적으로 두꺼워져 단위면적당 질량의 증가로 타일의 경량화 효과가 미미해질 수 있다. 반면, 상기 두께의 비가 4:1를 초과하는 경우는 코어층의 두께는 증가하여 경량화에는 유리하나, 세라믹 타일층의 두께가 지나치게 얇아져 기계적 물성이 저하될 수 있다.
본 명세서 상에서 꺽임강도(N/cm)는 너비 1cm당 꺽임 파괴 하중으로 정의될 수 있다. 상기 꺽임강도는 표준 규격 KS L 1001에 의거하여 측정될 수 있으며, 꺽임강도가 높은 경우 타일의 크랙 발생시 이를 잘 견디는 내균열성이 우수하다고 할 수 있다.
상기 경량형 부직포 타일은 꺽임강도가 21 내지 40 N/cm, 바람직하게는 23 내지 40 N/cm, 더 바람직하게는 25 내지 40 N/cm일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 기존의 세라믹 타일 대비 경량화 되었음에도 동등한 수준의 꺽임강도를 통해 우수한 내균열성을 제공할 수 있다.
본 명세서 상에서 노이즈 감소량은 표준 규격 UNI EN ISO 717-2:2007에 의거하여 측정될 수 있으며, 노이즈 감소량이 큰 경우 다공성 구조에 의하여 소리의 저감현상 즉, 흡음 성능이 우수하다고 할 수 있다.
상기 경량형 부직포 타일은 주파수 100 내지 3150 Hz에 대한 노이즈 감소량이 10 내지 30dB, 바람직하게는 13 내지 30dB, 더 바람직하게는 15 내지 30dB일 수 있다. 상기 노이즈 감소량은 저주파 영역인 100 내지 1000 Hz 및 고주파 영역인 1000 내지 3150 Hz에서 각각 노이즈 감소량을 동일한 횟수 측정한 후, 전체 측정 횟수의 평균을 계산한 값일 수 있다.
상기 범위를 만족하는 경우, 부직 섬유 집합체 구조의 코어층이 갖는 다공성 구조로 인하여 기존의 세라믹 타일 대비 향상된 흡음 성능을 갖는 기능성 타일을 제공할 수 있고, 그 예로 층간 소음을 감소시키는데 효과가 있다.
본 명세서 상에서 열전도도는 열 유량계를 사용하는 표준 규격 ASTM E1530에 의거하여 측정될 수 있으며, 열전도도가 낮은 경우 타일의 단열효과로 내부의 열이 외부로 전달되는 것을 방해함으로써 보온효과가 우수하다고 할 수 있다.
상기 경량형 부직포 타일은 열전도도가 0.1 내지 0.9 W/m·K, 바람직하게는 0.1 내지 0.7 W/m·K, 더 바람직하게는 0.1 내지 0.5 W/m·K 일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 부직 섬유 집합체 구조의 다공성 구조로 인하여 열 전달 효율이 저하되고, 내부의 열이 외부로 잘 빠져나가지 않아 보온 성능이 우수한 기능성 타일을 제공할 수 있다.
상기 경량형 부직포 타일의 단위면적당 질량이 3 내지 15 kg/m2, 바람직하게는 3 내지 13 kg/m2, 더 바람직하게는 3 내지 11 kg/m2 일 수 있다. 상기 단위면적당 질량이 3 kg/m2 미만인 경우는 경량화된 장점은 있지만 세라믹층의 얇은 두께로 인하여 구조적 강도가 떨어져 충격에 의한 저항성이 낮아질 수 있고, 충격 강도 및 굴곡 강도가 저하될 경우 잦은 파손으로 재시공이 필요할 수 있다. 반면, 상기 단위면적당 질량이 15 kg/m2를 초과하는 경우는 코어층으로 부직 섬유 집합체 구조를 포함하였음에도 기존 범용의 세라믹 타일 대비 운반 및 시공상 경량화의 효과가 미미할 수 있다.
상기 경량형 부직포 타일은 상기 코어층과 세라믹 타일층을 접착하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
경량형 부직포 타일 제조 시에 박판 형태의 세라믹 타일층을 미리 형성한 후 이를 접착하는 경우, 상기 코어층의 일면 이상과 접착하기 위하여 접착제를 미리 도포하여 접착층을 형성할 수 있다.
상기 접착층은 상기 코어층과 세라믹 타일층 사이에 도포되어, 코어층과 세라믹 타일층을 접착하는 것일 수 있다. 상기 접착층은 점도를 고려하여 균일한 두께로 도포하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 코어층과 세라믹 타일층을 적층한 후, 경화시켜 경량형 부직포 타일을 제조할 수 있고, 또는 코어층과 세라믹 타일층을 적층한 후, 이를 열 압착하여 경량형 부직포 타일을 제조할 수 있다. 이때, 경화 또는 열압착하는 과정에서 접착제가 코어층으로 파고 들어가면서, 코어층을 이루는 성분들과의 화학적 결합뿐만 아니라, 기계적 결합에 의해 세라믹 타일층과 코어층의 접착력이 향상되는 효과가 있다. 상기 화학적 결합은 접착제가 코어층의 상부면, 하부면과의 공유 결합, 수소결합, 반데르발스 결합, 이온 결합 등이 되는 것을 의미한다.
상기 기계적 결합은 접착제가 코어층에 스며들어가면서 고리가 서로 걸려 있는 것처럼 물리적으로 걸려 있는 형태를 의미한다. 이러한 형태를 Mechanical interlocking이라고도 한다. 코어층에 포함된 자연 기공에 의해, 접착제가 코어층 의 상부면과 하부면에 스며든다.
상기 접착층을 이루는 접착제는 올레핀계 접착제, 우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 및 에폭시계 접착제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 올레핀계 접착제는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 비정질 폴리알파올레핀 접착제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 우레탄계 접착제는 우레탄 구조(-NH-CO-O-)를 포함하는 접착제라면 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 아크릴계 접착제는 폴리메틸메타크릴레이트 접착제, 히드록시기 함유 폴리아크릴레이트 접착제 및 카르복시기 함유 폴리아크릴레이트 접착제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 에폭시계 접착제는 비스페놀-A형 에폭시 접착제, 비스페놀-F형 에폭시 접착제, 노볼락 에폭시 접착제, 선형 지방족 에폭시 접착제 (Linear aliphatic epoxy resins) 및 고리형 지방족 에폭시 접착제(cycloaliphatic epoxy resins) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착제는 광경화성 접착제, 핫멜트형 접착제 또는 열경화성 접착제를 포함할 수 있고, 광경화 방법 및 열경화 방법 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 타일층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열경화시킴으로써, 경량형 부직포 타일을 제조할 수 있다. 상기 열경화는 에폭시 수지의 경화 온도인 50~110℃에서 대략 5분 내지 2시간 동안 수행될 수 있으며, 상온에서도 대략 1~10시간 동안 경화가 수행될 수도 있다.
상기 접착층은 대략 20~300㎛의 두께로 도포될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 접착층을 상기 세라믹 타일층의 일면에 도포하는 방법은 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 나이프 코팅법 또는 스프레이 코팅법 중 선택된 어느 하나의 방법을 이용할 수 있다
상기 접착층에 사용되는 또 다른 접착제는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 포함할 수 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 밀도가 0.940 내지 0.965g/cm3 이고, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 0.910 내지 0.925 g/cm3 일 수 있다.
상기 접착층을 구성하는 접착제는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 형성할 수 있다면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 필름 압출기를 사용하여 공압출하여 제조한다.
상기 접착층은 대략 20~300㎛의 두께로 도포될 수 있으며, 제 1 접착층과 제 2 접착층은 각각 10 내지 150㎛의 두께를 가지도록 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제 1 접착층과 제 2 접착층의 두께는 동일할 수도, 상이할 수도 있다.
접착층 상에 세라믹 타일층을 형성하기 위하여, 접착층 상에 세라믹 타일층을 위치 시킨 후, 세라믹 타일층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열압착시킴으로써, 경량형 부직포 타일을 제조할 수 있다. 상기 열압착은 150~200℃에서 대략 3분 내지 10분 동안 2 내지 10 MPa의 압력으로 수행될 수 있다.
이 때, 코어층과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 접착제가 붙고, 세라믹 타일층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 접착제가 맞붙도록 위치 시킨다. 이렇게 세라믹 타일층은 상대적으로 낮은 열로도 쉽게 잘 붙을 수 있도록 LDPE 접착제를 사용하고, 코어층의 경우에는 열에 의해 용융된 접착제가 코어 내부로 모두 스며들어 접착력을 발휘하지 못하는 것을 방지하기 위하여 HDPE 접착제를 사용함으로써, 각 구성들간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 부직 섬유 집합체 구조인 코어층은 겉보기 밀도가 0.5~0.7g/cm3이다. 상기 밀도 범위를 만족하기 때문에 경량형 세라믹 타일을 건축용 특히 바닥재용, 벽면용으로 사용하기에 충분한 기계적 물성을 가질 수 있다.
경량형 부직포 타일의 제조방법
본 발명에 따른 상기 경량형 부직포 타일의 제조방법은 하기와 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 경량형 부직포 타일의 제조방법은, a) 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 준비하는 단계; b) 상기 둘 이상의 부직 섬유 집합체의 계면을 니들펀칭 공정으로 상호 접합시켜 코어층을 제조하는 단계; 및 c) 상기 코어층 상에 세라믹 타일층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 경량형 부직포 타일의 제조방법은, a) 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 준비하는 단계를 포함한다.
a) 단계에서는, 먼저 부직 섬유 집합체를 제조하기 위하여 (A) 제 1 폴리올레핀계 섬유 및 (B) 시스-코어형(sheath-core type) 이성분(bicomponent) 섬유인 제 2 폴리올레핀계 섬유를 준비할 수 있다.
이때, (A) 제 1 폴리올레핀계 섬유 및 (B) 제 2 폴리올레핀계 섬유는 50:50 내지 90:10, 바람직하게는 55:45 내지 85:15, 더 바람직하게는 60:40 내지 80:20의 중량비로 혼합될 수 있다. 상기 범위의 중량비를 만족하지 못하는 경우, 부직 섬유 집합체 구조의 포함으로 경량화되더라도 굴곡강도 저하 또는 박리강도 저하의 문제점이 발생할 수 있다..
상기 제 1 폴리올레핀계 섬유는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부텐(PB), 폴리프로필렌 공중합체(PPCO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌일 수 있다. 
상기 제 2 폴리올레핀계 섬유는 폴리올레핀계 섬유인 코어부(core part); 및 상기 코어부를 둘러싼 시스부(sheath part);를 포함한다. 상기 시스-코어형 이성분 섬유는, 코어층의 제조단계에서 투입되었던 것이 시스부의 수지가 융해되지 않은 상태로 남아 있게 되어, 코어층에 포함될 수 있다
상기 시스-코어형 이성분 섬유인 제 2 폴리올레핀계 섬유의 코어부는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부텐(PB), 폴리프로필렌 공중합체(PPCO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌일 수 있다. 
상기 a) 단계에서는 부직 섬유 집합체를 제조하기 위하여 상기 제 1 폴리올레핀계 섬유 및 제 2 폴리올레핀계 섬유 대신 (A) 제 1 폴리에스테르계 섬유 및 (B) 시스-코어형(sheath-core type) 이성분(bicomponent) 섬유인 제 2 폴리에스테르계 섬유를 준비할 수 있다.
이때, (A) 제 1 폴리에스테르계 섬유 및 (B) 제 2 폴리에스테르계 섬유는 50:50 내지 90:10, 바람직하게는 55:45 내지 85:15, 더 바람직하게는 60:40 내지 80:20의 중량비로 혼합될 수 있다. 상기 범위의 중량비를 만족하지 못하는 경우, 부직 섬유 집합체 구조의 포함으로 경량화되더라도 굴곡강도 저하 또는 박리강도 저하의 문제점이 발생할 수 있다..
상기 제 1 폴리에스테르계 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유인 제 2 폴리에스테르계 섬유는 폴리에스테르계 섬유인 코어부(core part); 및 상기 코어부를 둘러싼 시스부(sheath part);를 포함한다. 상기 시스-코어형 이성분 섬유는, 성형체의 제조단계에서 투입되었던 것이 시스부의 수지가 융해되지 않은 상태로 남아 있게 되어, 성형체에 포함될 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유인 제 2 폴리에스테르계 섬유의 코어부는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 시스-코어형 이성분 섬유 중 시스부는, 코어층에 포함될 수 있는 바인더와 동일한 비흡습성 공중합 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 비흡습성 공중합 수지는 공기 중의 수분을 흡수하지 않는 성질을 가지는 수지를 말하며, 구체적으로는 상기 수지를 이용하여 제조되는 본 발명의 코어층을 기준으로, 85℃ 온도 및 상대습도 85%에서 100시간 방치한 후의 코어층의 중량 변화율(즉 수분량의 증가율)이 0.1% 미만, 바람직하게는 0.08% 미만, 더욱 바람직하게는 0.07% 미만인 것을 사용할 수 있다. 이러한 비흡습성 공중합 수지로는, 올레핀계 수지와, 결정성이 강하고 탄성이 우수한 디올계 단량체와 유연성을 부여할 수 있는 산성분을 함께 공중합하여 제조한 것으로서, 상기 흡수율을 만족하는 것을 사용할 수 있다.
상기 경량형 부직포 타일의 제조방법은, b) 상기 둘 이상의 부직 섬유 집합체의 계면을 니들펀칭 공정으로 상호 접합시켜 코어층을 제조하는 단계를 포함한다.
이후, b) 단계에서는 상기 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수 300 내지 1000회, 이동속도 1 내지 8 m/min, 펀칭 밀도 100 내지 500 punches/cm2의 니들펀칭 공정을 진행하여 부직 섬유 집합체 구조의 코어층을 제조할 수 있다.
상기 니들펀칭 공정은, 상기 혼합된 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수를 300 내지 1000회로, 부직 섬유 집합체의 이동속도를 1 내지 8 m/min로, 펀칭 밀도를 100 내지 500 punches/cm2 로 하여, 니들 펀칭 공정을 진행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 부직 섬유 집합체에 분당 펀칭 횟수를 400 내지 700회로, 부직 섬유 집합체의 이동속도를 1.5 내지 6 m/min으로, 펀칭 밀도를 200 내지 400 punches/cm2 로 하여 니들 펀칭 공정을 진행할 수 있다.
상기 분당 펀칭 횟수가 300회 보다 적으면 부직 섬유 집합체 간의 결착 정도가 떨어지는 문제가 있고, 1000회 보다 많으면 부직 섬유 집합체의 파단이 발생하는 문제가 있다. 또한, 상기 부직 섬유 집합체의 이동속도가 1 m/min 보다 느리면 생산 속도가 너무 느려지는 문제가 있고, 8 m/min 보다 빠르면 펀칭 밀도의 조절이 용이하지 않은 문제가 있다. 또한, 상기 펀칭 밀도가 100 punches/cm2 보다 적으면 부직 섬유 집합체 간의 결착 정도가 떨어지는 문제가 있고,500 punches/cm2 보다 많으면 부직 섬유 집합체의 파단이 발생하는 문제가 있다.
상기 니들펀칭 공정은 2회 이상 실시할 수 있다. 니들 펀칭 공정을 2회 이상 실시하게 되면, 층간 섬유들의 결착력을 증가시킬 수 있어, 층간 박리를 방지하는데 효과적이다.
상기 범위의 니들펀칭 공정을 수행함에 따라서, 니들펀칭에 의한 물리적 결합력이 향상되어, 코어층의 인장 강도와 같은 물성이 향상될 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 폴리프로필렌계 섬유 및 제 2 폴리프로필렌계 섬유를 혼합 한 후 카딩기를 사용하여 카딩을 진행한 후, 상기 조건의 니들 펀칭 공정을 수행하여 2000 내지 4000 gsm 평량의 부직섬유 집합체를 제조할 수 있다.
이후, 상기 제조된 부직 섬유 집합체를 복수의 언와인딩 장치에 장착한 후, 가열 프레스로 이동시킨다. 이때, 제조된 부직 섬유 집합체 1 내지 10장을 개수에 맞게 복수의 언와인딩 장치에 장착한 후, 코어층 제조를 위한 가열 프레스로 이동시킬 수 있다. 이렇게 복수의 언와인딩 장치를 사용하여 복수의 부직 섬유 집합체를 사용하게 되면, 각각의 부직 섬유 집합체의 두께가 얇아지기 때문에, 하나의 언와인딩 장치에 권취되는 부직 섬유 집합체의 길이가 길어지게 된다. 따라서 연속적인 공정 중에 연속적으로 투입되는 부직 섬유 집합체 사이를 이어주기 위한 연폭기의 사용 횟수를 줄일 수 있기 때문에, 공정을 단순화 시킬 수 있다는 장점이 있다.
이후, 상기 가열 프레스로 이동된 복수의 부직 섬유 집합체를 180 내지 210℃의 온도조건 및 100 내지 200 kgf/cm2의 압력조건에서 가열 및 가압하여 부직 섬유 집합체 구조의 코어층을 제조할 수 있다.
상기 가열 프레스는, 통상 업계에서 사용하는 것이라면 특별한 제한은 없으며, 구체적인 일례로 더블 벨트 프레스(Double Belt Press), 히팅롤 프레스(Heating Roll Press) 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 경량형 부직포 타일의 제조방법은,
상기 b) 단계의 니들 펀칭 공정을 진행한 후, 180 내지 230℃의 온도 조건에서 3 내지 10분간 예열하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 경량형 부직포 타일의 제조방법은, c) 상기 코어층 상에 세라믹 타일층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 세라믹 타일층은 미리 형성된 박판 형태의 세라믹 타일이거나, 코어층의 일면을 저온 경화 세라믹 코팅하여 형성한 세라믹 타일일 수 있다.
상기 박판 형태의 세라믹 타일을 코어층의 일면 이상에 부착하기 위해서,
상기 c) 단계 이전에 상기 코어층의 적어도 일면 이상에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 접착층을 이루는 접착제는 올레핀계 접착제, 우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 및 에폭시계 접착제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 올레핀계 접착제는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 비정질 폴리알파올레핀 접착제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 우레탄계 접착제는 우레탄 구조(-NH-CO-O-)를 포함하는 접착제라면 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 아크릴계 접착제는 폴리메틸메타크릴레이트 접착제, 히드록시기 함유 폴리아크릴레이트 접착제 및 카르복시기 함유 폴리아크릴레이트 접착제 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 에폭시계 접착제는 비스페놀-A형 에폭시 접착제, 비스페놀-F형 에폭시 접착제, 노볼락 에폭시 접착제, 선형 지방족 에폭시 접착제 (Linear aliphatic epoxy resins) 및 고리형 지방족 에폭시 접착제(cycloaliphatic epoxy resins) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착제는 광경화성 접착제, 핫멜트형 접착제 또는 열경화성 접착제를 포함할 수 있고, 광경화 방법 및 열경화 방법 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 타일층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열경화시킴으로써, 경량형 부직포 타일을 제조할 수 있다. 상기 열경화는 에폭시 수지의 경화 온도인 50~110℃에서 대략 5분 내지 2시간 동안 수행될 수 있으며, 상온에서도 대략 1~10시간 동안 경화가 수행될 수도 있다.
상기 접착층은 대략 20~300㎛의 두께로 도포될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 접착층을 상기 세라믹 타일층의 일면에 도포하는 방법은 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 나이프 코팅법 또는 스프레이 코팅법 중 선택된 어느 하나의 방법을 이용할 수 있다.
상기 접착층에 사용되는 또 다른 접착제는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 포함할 수 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 밀도가 0.940 내지 0.965g/cm3 이고, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 0.910 내지 0.925 g/cm3 일 수 있다.
상기 접착층을 구성하는 접착제는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 형성할 수 있다면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 필름 압출기를 사용하여 공압출하여 제조한다.
상기 접착층은 대략 20~300㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 제 1 접착층과 제 2 접착층은 각각 10 내지 150㎛의 두께를 가지도록 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제 1 접착층과 제 2 접착층의 두께는 동일할 수도, 상이할 수도 있다.
상기 c) 단계는 상기 접착층에 세라믹 타일층의 일면을 접착하는 단계일 수 있다.
접착층 상에 세라믹 타일층을 형성하기 위하여, 광경화 방법, 열경화 방법 및 열압착 방법 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 타일층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열경화시키거나 열압착함으로써, 경량형 부직포 타일을 제조할 수 있다.
상기 열경화는 에폭시 수지의 경화 온도인 50~110℃에서 대략 5분 내지 2시간 동안 수행될 수 있으며, 상온에서도 대략 1~10시간 동안 경화가 수행될 수도 있다.
상기 열압착은 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 제 1 접착층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 포함하는 제 2 접착층을 포함하는 접착제를 사용하는 경우, 접착층 상에 세라믹 타일층을 위치 시킨 후, 세라믹 타일층, 코어층, 접착제가 포함된 적층물을 열압착시킴으로써, 경량형 부직포 타일을 제조할 수 있다. 상기 열압착은 150~200℃에서 대략 3분 내지 10분 동안 2 내지 10 MPa의 압력으로 수행될 수 있다.
이 때, 코어층과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 접착제가 붙고, 세라믹 타일층과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 접착제가 맞붙도록 위치 시킨다. 이렇게 세라믹 타일층은 상대적으로 낮은 열로도 쉽게 잘 붙을 수 있도록 LDPE 접착제를 사용하고, 코어층의 경우에는 열에 의해 용융된 접착제가 코어 내부로 모두 스며들어 접착력을 발휘하지 못하는 것을 방지하기 위하여 HDPE 접착제를 사용함으로써, 각 구성들간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 코어층의 일면상에 세라믹 코팅을 통해 세라믹 타일층을 형성하기 위해서, 상기 c) 단계는 150 내지 300℃의 온도 조건에서 상기 코어층의 적어도 일면 이상을 세라믹으로 코팅한 후 표면을 경화시키는 단계일 수 있다. 구체적으로, 부직 섬유 집합체 구조의 코어층 상에 150 내지 300℃의 조건에서 세라믹 코팅을 실시 한 후 IR이나 화염을 통해 표면을 경화시켜, 기존의 세라믹 타일과 동일한 외관의 세라믹 타일층을 포함하는, 경량형 부직포 타일을 제조할 수 있다.
상기 경량형 부직포 타일은 기존 세라믹 타일 대비 부직 섬유 집합체 구조의 코어층을 포함함으로써 경량화 되었음에도 동등한 수준의 내균열성 및 기능성 타일로써 차음성, 흠음성, 보온성을 나타낸다는 점에서, 건축 내·외장재용, 바닥용, 벽재용, 화장실용 타일로써 다용도로 활용될 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
부직포 타일의 제조 : 실시예 1 및 비교예 1
[실시예 1]
폴리프로필렌(PP) 섬유(GH 신소재, 섬도 15데니어)와 시스부가 비흡습성 수지인 시스-코어형 PP 섬유(섬도 4데니어, 시스부 녹는점 164℃, 섬유 길이 64 ㎜)를 준비한 후, 이들을 70:30의 중량비로 혼합하였다.
상기 섬유에 대하여 혼합 이후, 카딩기를 사용하여 카딩을 진행한 후, 분당 펀칭 횟수를 500회, 부직 섬유 집합체의 이동속도를 2 m/min, 펀칭 밀도를 200 punches/cm2 로 하는 니들펀칭 공정을 통해 3000gsm의 평량을 가지는 부직 섬유 집합체(부직포)를 제조하였다.
상기 부직 섬유 집합체를 2개의 언와인딩 장치에 장착한 후, 분당 펀칭 횟수를 500회, 부직 섬유 집합체의 이동속도를 2 m/min, 펀칭 밀도를 200 punches/cm2 로 하는 니들펀칭 공정을 반복시켜 부직 섬유 집합체 간에 물리적 재 결속을 형성시켰다.
니들펀칭으로 결합된 상기 부직 섬유 집합체를 챔버 내 온도가 220℃인 예열 챔버에 진입시킨 후 3분간 예열시켰다.
이후 상기 부직 섬유 집합체를 5 m/분의 속도로 히팅롤 프레스(Heating Roll Press)에 이송시켰다. 이 때 히팅롤 프레스의 가열온도는 180℃, 압력은 150kgf/cm2이었으며, 2분간 가열 / 가압처리하여 부직 섬유 집합체 구조의 코어층을 제조하였다. 제조된 코어층의 두께는 6mm 였다.
상기 코어층의 양면에, 폴리올레핀 접착제(삼성그라테크)를 50μm 두께로 도포하여 접착층을 형성하였다. 상기 접착층 상에 2mm 두께를 가지는 범용적으로 사용되는 세라믹 박판 타일을 각각 적층시키고, 적층된 결과물을 100℃에서 열경화하여 경량형 부직포 타일을 제조하였다. 제조된 경량형 부직포 타일의 단위면적당 질량은 3.5kg/m2이고, 타일 면적은 300mm x 600mm이고, 타일 두께는 10mm였다.
[비교예 1]
코어층을 사용하지 않고, 범용적으로 사용되는 10mm 두께의 세라믹 타일(아이에스동서, DQK 2404 OA)을 사용하였다. 상기 세라믹 타일의 단위면적당 질량은 17.4kg/m2이고, 타일 면적은 300mm x 600mm 였다.
실험예 : 경량형 부직포 타일의 물성 측정
상기 실시예 1을 통해 제조된 경량형 부직포 타일과 비교예 1을 통해 제조된 세라믹 타일에 대하여, 하기의 방법으로 꺽임강도, 노이즈 감소량 및 열전도도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1과 같이 나타내었다.
- 꺽임강도(N/cm): KS L 1001에 의거하여 경량형 부직포 타일 및 세라믹 타일의 꺽임강도를 측정하였다.
- 노이즈 감소량(dB): UNI EN ISO 717-2:2007에 의거하여, 주파수 100 내지 3150Hz인 경우의 경량형 부직포 타일 및 세라믹 타일의 노이즈 감소량을 측정하였다. 상기 노이즈 감소량은 저주파 영역에 속하는 100 내지 1000 Hz에서 5회, 고주파 영역인 1000 내지 3150 Hz에서 5회 측정한 후, 총 10회의 평균을 계산한 값이다.
- 열전도도(W/m·K): ASTM E1530에 의거하여 경량형 부직포 타일 및 세라믹 타일의 열전도도를 측정하였다.
꺽임강도(N/cm) 노이즈 감소량(dB) 열전도도(W/m·K)
실시예 1 25 15 0.3
비교예 1 20 6 1.4
상기 표 1과 같이 부직 섬유 집합체 구조의 코어층을 포함하는 경량형 부직포 타일인 실시예 1은 범용의 세라믹 타일인 비교예 1과 대비하여, 단위면적 당 질량의 감소로 경량화 되었음에도, 동등 이상 수준의 우수한 꺽임 강도를 가지는 것을 통하여 기계적 물성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
또한 실시예 1의 부직포 타일은 부직 섬유 집합체 구조의 다공성 구조로 인하여 비교예 1의 범용의 세라믹 타일에 비하여, 노이즈 감소량이 증가하고 열전도도는 감소하는 결과를 나타내었다. 이를 통해 부직 섬유 집합체 구조의 코어층을 포함하는 경량형 부직포 타일인 실시예 1은 경량화를 이루었음에도, 타일의 기능성 측면에서 범용의 세라믹 타일 대비 흡음성, 차음성 및 보온 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것이며, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 범용의 세라믹 타일
210 : 세라믹 타일층
220 : 코어층

Claims (14)

  1. 부직 섬유 집합체 구조를 포함하는 코어층;
    상기 코어층의 적어도 일면 이상에 적층된 세라믹 타일층;을 포함하는, 경량형 부직포 타일로서,
    상기 부직 섬유 집합체 구조는 단일 성분 섬유인 제 1 폴리올레핀계 섬유; 및 시스-코어형(sheath-core type) 이성분(bicomponent) 섬유인 제 2 폴리올레핀계 섬유;를 포함하고,
    상기 제 1 폴리올레핀계 섬유와 제 2 폴리올레핀계 섬유를 50:50 내지 90:10의 중량비로 포함하고,
    상기 경량형 부직포 타일은 열전도도가 0.1 내지 0.9 W/m·K 인, 경량형 부직포 타일.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어층과 상기 세라믹 타일층은 두께의 비가 2:1 내지 4:1인, 경량형 부직포 타일.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 경량형 부직포 타일은 꺽임강도가 21 내지 40 N/cm인, 경량형 부직포 타일.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 경량형 부직포 타일은 주파수 100 내지 3150 Hz에 대한 노이즈 감소량이 10 내지 30dB인, 경량형 부직포 타일.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 경량형 부직포 타일의 단위면적당 질량이 3 내지 15 kg/m2 인, 경량형 부직포 타일.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 부직 섬유 집합체 구조는 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 포함하고,
    상기 부직 섬유 집합체는 웹(Web)상 또는 시트(Sheet)상의 부직섬유를 접착제로 접착시키거나, 열가소성 섬유를 이용하여 접착시킨 것인, 경량형 부직포 타일.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 경량형 부직포 타일은 상기 코어층과 세라믹 타일층을 접착하는 접착층을 더 포함하는, 경량형 부직포 타일.
  11. 제 1 항에 따른 경량형 부직포 타일의 제조방법으로서,
    a) 둘 이상의 부직 섬유 집합체를 준비하는 단계;
    b) 상기 둘 이상의 부직 섬유 집합체의 계면을 니들펀칭 공정으로 상호 접합시켜 코어층을 제조하는 단계; 및
    c) 상기 코어층 상에 세라믹 타일층을 형성하는 단계;를 포함하는, 경량형 부직포 타일의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 c) 단계 이전에 상기 코어층의 적어도 일면 이상에 접착층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 경량형 부직포 타일의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 c) 단계는 상기 접착층에 세라믹 타일층의 일면을 접착하는 단계인, 경량형 부직포 타일의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 c) 단계는 150 내지 300℃의 온도 조건에서 상기 코어층의 적어도 일면 이상을 세라믹으로 코팅한 후 표면을 경화시키는 단계인, 경량형 부직포 타일의 제조방법.
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