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KR-102959275-B1 - Process for producing of Cork Elastic Bottom Packing Materials with Excellent Durability due to Change in Shape and Cork Elastic Bottom Packing Materials Made by the Same

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Abstract

본 발명은 천연 그대로이며 재사용과 재활용이 가능한 코르크 칩에 형질 변경을 통하여 조직을 연화시켜 인장강도, 신장률 등 내구성이 우수한 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법 및 그에 의한 코르크 탄성 바닥 포장재에 관한 것이다.

Inventors

  • 정병욱
  • 이원채
  • 김희숙
  • 윤성호
  • 임성욱

Assignees

  • 주식회사 라온피플인더스트리

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20260202

Claims (7)

  1. 1) 코르크칩을 준비하는 제 1단계; 2) 상기 제 1단계에서 준비된 코르크칩 100중량부에 유기산 0.5~5중량부를 물 10~50중량부로 희석하여 교반조에서 100~1000rpm으로 혼합한 후 100~150℃의 챔버에서 300~1000g/min 속도로 토출(吐出)시켜 상기 코르크칩을 형질 변경하여 연화시키는 제 2단계; 3) 상기 제 2단계에서 연화된 코르크칩 100중량부에 수분산 오르가노실란 우레탄변성 에폭시코팅액 10~40중량부, 무기재료 5~20중량부를 투입하고 코팅한 후 100~150℃에서 100~500rpm으로 30~60분 동안 건조하여 하이브리드 코르크칩을 제조하는 제 3단계; 4) 이소시아네이트를 70~80℃에서 용해시킨 후 60℃로 냉각시켜 가교제를 투입하여 75~80℃에서 1~2시간 반응시킨 후 폴리올과 폴리부타디엔 오일을 투입하여 75~80℃에서 2~3시간 반응시킨 다음 이소시아네이트 함량을 측정하고 가소제를 혼합한 후, 60℃에서 자외선안정제, 습윤개선제, 촉매, 용매를 투입하여 폴리우레탄 바인더를 제조하는 제 4단계; 5) 상기 제 3단계에서 제조된 하이브리드 코르크칩과 상기 제 4단계에서 제조된 폴리우레탄 바인더를 100 : 80~150중량부로 혼합하는 제 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1단계의 코르크 칩은 0.1~6.0㎜의 크기인 것을 특징으로 하는 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2단계의 유기산은 구연산, 숙신산, 사과산 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 3단계의 무기재료는 탄산칼슘, 산화마그네슘, 황산바륨 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 4단계 중 이소시아네이트, 가교제, 폴리올, 폴리부타디엔 오일, 가소제, 자외선안정제, 습윤개선제, 촉매, 용매는 각각 20~45중량부, 1~5중량부, 40~60중량부, 0.5~2중량부, 10~20중량부, 0.5~1중량부, 0.1~0.5중량부, 0.1~0.5중량부, 1~5중량부를 투입하는 것을 특징으로 하는 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 4단계 중 이소시아네이트는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 중에서 선택된 1종 이상이고, 가교제는 부틸렌글리콜, 메틸프로판디올(MPO), 트리메틸올프로판, 폴리아스파르트산 아민 중에서 선택된 1종 이상이며, 폴리올은 폴리에테르폴리올로서 중합도 2000, 3000, 4000 중에서 선택된 1종 이상이고, 가소제는 트라이메틸 펜탄디올 디이소뷰티레이트(TXIB), 비프탈레이트 범용가소제 중에서 선택된 1종 이상이며, 자외선안정제는 포름아미딘이고, 습윤개선제는 폴리디메틸실록산, 에폭시실란, 아크릴코폴리머 중에서 선택된 1종 이상이며, 촉매는 비스무스 복합체, 디모르폴리노디에틸에테르(DMDEE), 메조포러스 실리카(MS) 중에서 선택된 1종 이상이고, 용매는 크실렌인 것을 특징으로 하는 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중에서 선택되는 어느 하나의 항의 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 코르크 탄성 바닥 포장재.

Description

형질 변경으로 내구성이 우수한 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법 및 그에 의한 코르크 탄성 바닥 포장재{Process for producing of Cork Elastic Bottom Packing Materials with Excellent Durability due to Change in Shape and Cork Elastic Bottom Packing Materials Made by the Same} 본 발명은 형질 변경으로 내구성이 우수한 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법 및 그에 의한 코르크 탄성 바닥 포장재에 관한 것이다. 더 구체적으로는 천연 그대로이며 재사용과 재활용이 가능한 코르크칩에 형질 변경을 통하여 조직을 연화시켜 인장강도, 신장률 등 내구성이 우수한 코르크 탄성 바닥 포장재를 제조하기 위한 방법 및 그에 의한 코르크 탄성 바닥 포장재에 관한 것이다. 일반적으로 공원, 산책로, 아파트 내부 도로 등에는 주민들의 편의성 향상과 건강 증진을 위하여 시공 시 아스팔트나 콘크리트가 포장되고 있다. 그러나 아스팔트나 콘크리트는 비교적 높은 강도를 가져 시공이 용이한 이점이 있으나, 태양 복사열을 흡수하지 못하여 그대로 대기 온도를 상승시키고 있는 실정이다. 또한 도로의 파손 시 잔해가 토양 오염원이 되며, 공원이나 산책로 등의 경우에는 주위 자연환경과의 친화성이 떨어져 이질감을 발생시켜 전체 자연경관을 손상시키는 문제점이 있다. 상기한 바와 같은 포장도로의 문제점을 해결하기 위해, 아스팔트나 콘크리트 대신에 점토, 황토, 자연토 또는 마사토를 주재료로 한 포장도로를 시공하고자 하는 기술들이 제안되고 있다. 그러나, 이러한 종래 포장재는 황토 등 재료의 특성을 충분히 고려하지 않은 채 배합비, 재료를 적절히 선택하지 못하는 등으로 인하여, 강도 및 내구성이 미흡하여 쉽게 파손되거나 크랙이 발생하는 등 여러 가지 문제가 발생하고 있다. 나아가 포장재 조성물에 유해 화학결합제나 시멘트를 전혀 사용하지 않고 친환경적인 천연소재를 원료로 사용하는 경우 친환경적인 포장재를 제조할 수 있는 장점이 있지만, 압축강도가 미흡한 문제가 있다. 이에 따라, 최근에 코르크 등의 친환경 재료로 하여 탄성, 투수 또는 배수 유도 성능이 우수하면서도 친환경적 포장이 가능한 코르크 포장재가 많이 사용되고 있다. 그러나 코르크 포장재는 소재가 가볍고 취급이 용이하다는 장점은 있지만, 코르크를 압착시켜 모양을 만들어야 하므로 인장강도 및 신장률이 약해 내구성이 취약하고, 다양한 형태의 마감재를 만들 수 없다는 문제점이 있다. 본 발명인은 코르크를 주재료로 하는 탄성 바닥 포장재 및 그 제조방법에 관한 연구를 계속하던 중 코르크칩에 형질 변경을 통하여 조직을 연화시켜 인장강도, 신장률 등 내구성이 우수한 코르크 탄성 바닥 포장재를 제조할 수 있게 되어 본 발명을 완성하게 되었다. 도 1은 본 발명에 따른 형질 변경으로 내구성이 우수한 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 형질 변경으로 내구성이 우수한 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 발명은 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법으로서, 1) 코르크칩을 준비하는 제 1단계; 2) 상기 제 1단계에서 준비된 코르크칩 100중량부에 유기산 0.5~5중량부를 물 10~50중량부로 희석하여 교반조에서 100~1000rpm으로 혼합한 후 100~150℃의 챔버에서 300~1000g/min 속도로 토출(吐出)시켜 상기 코르크칩을 형질 변경하여 연화시키는 제 2단계; 3) 상기 제 2단계에서 연화된 코르크칩 100중량부에 수분산 오르가노실란 우레탄변성 에폭시코팅액 10~40중량부, 무기재료 5~20중량부를 투입하고 코팅한 후 100~150℃에서 100~500rpm으로 30~60분 동안 건조하여 하이브리드 코르크칩을 제조하는 제 3단계; 4) 이소시아네이트를 70~80℃에서 용해시킨 후 60℃로 냉각시켜 가교제를 투입하여 75~80℃에서 1~2시간 반응시킨 후 폴리올과 폴리부타디엔 오일을 투입하여 75~80℃에서 2~3시간 반응시킨 다음 이소시아네이트 함량을 측정하고 가소제를 혼합한 후, 60℃에서 자외선안정제, 습윤개선제, 촉매, 용매를 투입하여 폴리우레탄 바인더를 제조하는 제 4단계; 5) 상기 제 3단계에서 제조된 하이브리드 코르크칩과 상기 제 4단계에서 제조된 폴리우레탄 바인더를 100 : 80~150중량부로 혼합하는 제 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하에서는 본 발명의 구성을 각 단계별로 상세히 설명하기로 한다. 먼저 본 발명에 의한 형질 변경으로 내구성이 우수한 코르크 탄성 바닥 포장재의 제조방법 중 제 1단계는 코르크 칩을 준비하는 것이다. 코르크는 스페인 등 남유럽에 산출되는 너도밤나무과의 코르크 참나무과로부터 유래하고 있으며, 우리나라에서는 굴참나무의 껍질을 코르크로 이용하고 있다. 코르크의 세포벽은 리그닌(lignin), 수베린(suberin)이라는 지방산의 중합체가 퇴적되어 형성되는 것이다. 그 특성으로 단열, 방음, 전기적 절연, 탄력성이 뛰어나므로 병마개, 신발용 깔창, 보온용기, 방음벽, 실내 내장재로 널리 이용되고 있는 재료이다. 코르크칩 입자는 다공성 구조로 되어 있으며, 2,500~3,500만개/1㎤의 미세한 6각형 벌집 모양의 세포로 구성되어 있어서 공기 함유율이 높고 세포 밀도가 낮아서 질량이 가볍다. 공기가 충진된 미세한 세포층들로 인해 높은 압축률을 갖고 원래 부피대로 돌아오는 탄성력도 우수하며, 액체나 가스물질이 세포벽을 침투할 수 없어서 부식이나 마모에 강한 저항성을 갖는다. 따라서, 이를 바닥포장재의 주재로 사용하는 경우 탄성과 투수 효과를 높일 수 있다. 코르크칩 입자는 알부민이 적고 탄닌을 포함하여 잘 썩지 않고 습도에 변형이 안되며, 100% 생분해가 가능하여 재활용 및 재사용이 가능한 자연산 원재료이다. 이때, 상기 코르크칩은 입도 크기가 0.1 내지 6㎜인 것이 바람직하다. 그 크기가 0.1㎜ 미만이면, 코팅막을 형성하는 코팅 과정에서 코르크칩의 뭉침 현상이 발생되어 코팅막이 제대로 형성되지 않을 수 있다. 또한 그 크기가 6㎜를 초과하면, 포장재로 만들어 시공한 후 포장된 표면이 고르지 않고 일부가 울퉁불퉁해지게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이때 상기 코르크칩은 KS F 8980에 의한 시험방법으로 함수율을 측정하면, 약 16%를 유지한다. 상기 제 2단계는 제 1단계에서 준비된 코르크칩 100중량부에 유기산 0.5~5중량부를 물 10~50중량부로 희석하여 교반조에서 100~1000rpm으로 혼합한 후 100~150℃의 챔버에서 300~1000g/min 속도로 토출(吐出)시켜 상기 코르크칩을 형질 변경하여 연화시키는 것이다. 상기 유기산은 코르크칩을 연화시키기 위한 것, 즉 그 주요 화학 성분인 리그닌의 함량을 제거하기 위한 목적으로 사용한다. 그 종류로서는 구연산, 숙신산, 사과산 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 것으로 EG-C(에코그린&케미칼 제품)가 바람직하다. 이때 그 첨가량이 0.5 중량부 미만일 경우 리그닌 함량의 감소가 적어 하이브리드 코르크칩 제조 후 폴리우레탄 바인더와의 혼합 시 기계적 강도가 저하된다. 또한 5중량부를 초과할 경우 리그닌 함량이 소폭 감소되나, 하이브리드 코르크칩 제조 후 폴리우레탄 바인더와의 혼합 시 기계적 강도의 증가 현상이 미비하게 된다. 상기 물은 코르크칩을 습윤(젖음성)하기 위한 용매로 사용된다. 그 첨가량이 10중량부 미만일 경우 코르크칩에 습윤이 되지 않아 코르크칩의 리그닌 함량 감소가 없으며, 50중량부 초과일 경우 습윤성은 우수하나 다음 공정에서의 건조속도가 늦어 생산성이 감소되는 문제가 발생할 수 있다. 또한 교반조의 회전속도가 100rpm 미만일 경우 코르크칩과 유기산, 물의 혼합 시간이 증가되어 생산시간이 증가되고, 1000rpm 초과하면 비중이 낮은 코르크칩이 비산되어 혼합비율이 일정하지 않은 문제가 발생할 수 있다. 또한 코르크칩을 100~150℃로 건조 처리하여 가수분해하면 비표면적이 증가하는데, 이때 챔버의 온도가 100℃ 미만일 경우 건조시간이 증가하여 생산성이 감소하고, 150℃를 초과할 경우 코르크칩이 탄화되어 색상이 일정하지 않은 문제가 발생할 수 있다. 또한 토출속도가 300g/min 미만일 경우 건조 챔버의 길이가 늘어나서 제작비용이 증가하며, 1000g/min 초과일 경우 함수율이 10중량% 이상 증가되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 제 3단계는 상기 제 2단계에서 연화된 코르크칩 100중량부에 수분산 오르가노실란 우레탄변성 에폭시코팅액 10~40중량부, 무기재료 5~20중량부를 투입하고 코팅한 후 100~150℃에서 100~500rpm으로 30~60분 동안 건조하여 하이브리드 코르크칩을 제조하는 것이다. 상기 수분산 오르가노실란 우레탄변성 에폭시 코팅액은 폴리우레탄 바인더와의 화학적 반응을 위한 것으로서, 실란올기(Si-OH), 에폭시수지의 하이드록시기(-OH), 우레탄기(NHCOO), 우레아기(NHCONH)의 관능기를 코르크칩에 포함시켜 기계적 물성을 향상시키는 목적으로 사용된다. 바람직한 것으로는 코쎄스(Co-sess)사 제품명 PCE-100이고, 그 첨가량이 10중량부 미만일 경우 폴리우레탄 바인더와 혼합 시 기계적 물성이 감소되며, 40중량부를 초과할 경우 기계적 물성이 증가하나 경제성 효과가 미미할 수 있다. 또한 무기재료는 코르크칩의 비중을 증가시켜 설치 시 재료 분리 및 들뜸을 방지하며, 콘크리트와 폴리우레탄 바인더와의 물리적 부착성을 향상시키기 위한 것이다. 그 종류로서 탄산칼슘, 산화마그네슘, 황산바륨 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 그 첨가량이 5중량부 미만일 경우 비중의 증가가 미비하고 기계적 강도가 증가되지 않으며, 20중량부를 초과할 경우 자연적인 코르크 색상이 발현되지 않아 미관상 좋지 않은 문제가 발생할 수 있다. 또한 건조를 위해 챔버의 온도가 100℃ 미만일 경우 건조시간이 증가하여 생산성이 감소하고, 150℃ 초과할 경우 코르크칩이 탄화되어 색상이 일정하지 않은 문제가 발생할 수 있다. 그리고 100rpm 미만일 경