폴리에틸렌과 폴리염화비닐이 합지된 점착매트

폴리에틸렌과 폴리염화비닐이 합지된 점착매트{an adhesive mat coincided with PE and PVC}

도 1은 본 고안의 사시도.

도 2는 도 1의 AA선의 단면도.

도 3은 본 고안의 합지공정을 나타낸 상태도.

도 4는 엠버를 구비한 본 고안의 AA선의 단면도.

도 5는 종래 매트의 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 매트 10 : 상부매트

20 : 하부매트 30 : 수성 점착제

40 : 테두리 50 : 인쇄층

60 : 엠버 R : 롤러

본 고안은 가정, 놀이방, 음식점 등에서 바닥에 깔아 사용되는 매트로, 폴리에틸렌으로 제작된 매트와 폴리염화비닐로 제작된 매트를 점착하여 구성함으로써, 폴리에틸렌의 쿠션이 약한 단점 등을 보완하고 폴리염화비닐의 값이 비싼 단점 등을 보완하며, 폴리에틸렌 매트와 폴리염화비닐 매트는 탈착 가능하도록 구성함으로써, 각각 재활용할 수 있고 이로 인해 친환경적이고 경제적으로도 이득이 되는 폴리에틸렌과 폴리염화비닐이 합지된 점착매트에 관한 것이다.

일반적으로 매트는 가정의 거실이나 아가방, 놀이방 시설, 음식점 등에서 폭넓게 사용되며 바닥에 깔아 바닥의 냉기를 차단하는 단열효과 및 쿠션의 효과 등의 이점이 있는 생활용품이다. 매트의 종류는 놀이방매트, 요가매트, 자동차매트, 카페트, TNT알루미늄매트, 고무매트, 특수매트 등으로 상당히 다양하며 그 쓰임새에 따라 다양한 재질로 이루어져 있다.

특히, 종래의 가정, 놀이방, 음식점 등에서 쓰이는 매트는 도 5에 도시된 바와 같이, 단열효과 및 복원력을 갖는 쿠션 효과를 갖는 합성수지를 선택하였고, 합성수지 중에서는 폴리에틸렌 수지로 형성되고 상단 면 전체에 걸쳐 인쇄부(P)를 형성하여 매트를 제작하거나, 폴리염화비닐 수지로 제작되고 상단 면 전체에 걸쳐 인쇄부(P)를 형성하여 매트를 제작하였다. 여기서 폴리에틸렌 수지와 폴리염화비닐 수지의 특징을 간단히 설명하면 다음과 같다.

폴리에틸렌(PE)은 반투명한 열가소성 재료로 흔히 투명한 얇은 막으로 가공된다. 두꺼운 단면은 반투명의 왁스 같은 모양이다. 하지만 착색제를 쓰면 다양한 색의 제품을 얻을 수 있다. 특징으로는 비용이 저렴하고, 실온에서 뛰어난 인성, 저온에서도 충분한 강도, -73℃까지도 가능한 유연성, 부식저항 및 뛰어난 절연성, 무취, 무미, 낮은 물-증기 투과성 등 여러가지로 공업적인 면에서 중요한 성질을 갖는다.

폴리염화비닐(PVC)은 두 번째로 널리 사용되고 있는 합성 플라스틱이다. 폴리염화비닐의 용도는 주로 높은 화학적 저항과 첨가제를 혼합하여 다양한 물리적, 화학적 성질을 갖는 화합물을 만드는 독특한 능력에 기인한다. 폴리염화비닐은 가공이 어렵고 충격강도가 낮다. 따라서 고무수지를 첨가함으로써, 가공 중 융체의 유동성을 향상시킬 수 있다. 고무재료는 재료의 충격저항을 증가시켜 충격에너지를 흡수 분산시킨다. 이렇게 성질을 향상시킴으로써, 단단한 풀리염화비닐의 응용범위를 확대시키게 되었다.

그러나 기존의 폴리에틸렌으로만 제작된 매트는 값이 싼 장점이 있었으나, 가볍기 때문에 매트가 바닥에 안정하게 밀착되지 못하고, 잘 밀리며, 약한 바람에도 매트가 잘 날아가기 때문에 사용하는데 불편함이 있었다. 또한 매트에 있어서 쿠션과 촉감은 제품의 질을 판단하는 기준인 만큼 중요한 요소이다. 그러나 폴리에틸렌으로 제작된 매트는 복원력이 약하여 쿠션과 촉감이 좋지 않기 때문에 매트의 질을 낮추어 상품가치를 떨어트렸다.

또한 폴리염화비닐만으로 제작된 매트는 무게감이 있어 잘 밀리지 않고, 쿠션 감이 좋은 장점 등이 있으나, 폴리에틸렌 수지에 비해 가격이 비싸기 때문에 제조원가가 상승되는 단점이 있었다. 또한 폴리염화비닐 매트는 프탈레이트라는 가소재를 이용하는데, 프탈레이트라는 물질이 환경호르몬으로 인체에 유해하다는 것이 입증되고 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 폴리에틸렌 수지와 폴리염화비닐 수지의 단점을 서로 보완하도록 두 수지를 점착함으로써, 가격을 낮추고, 쿠션이 좋아 제품의 상품가치를 높이고, 밀리지 않아 놀이방, 가정 등에서 효과적으로 사용가능하며, 폴리에틸렌과 폴리염화비닐로 제작된 매트를 서로 탈착 가능하도록 함으로써, 폐기할 때 각각 재활용 가능하도록 한 친환경적인 매트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에서는 가정, 놀이방, 음식점 등에서 바닥에 깔아 사용되는 매트에 있어서, 상단에 인쇄층을 구비하고 폴리에틸렌을 발포 성형하여 제작된 상부매트와, 폴리염화비닐을 발포 성형하여 제작된 하부매트, 상기 하부매트의 상단에 수성 점착제를 도포하고 상기 상부매트는 상기 수성 점착제의 점착력에 의해 하부매트에 합지되며, 합지된 상부매트와 하부매트의 가장자리를 따라 봉제하여 헤리 처리한 테두리로 구성된 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌과 폴리염화비닐이 합지된 점착매트를 제공하고자 한다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 매트(100)는 폴리에틸렌을 발포 성형하여 제작된 상부매트(10), 폴리염화비닐을 발포 성형하여 제작된 하부매트(20), 상기 하부매트(20)의 상단에 수성 점착제(30)를 도포하여 상기 상부매트(10)가 하부매트(20)에 합지되고, 합지된 상부매트(10)와 하부매트(20)의 가장자리를 따라 봉제하여 헤리 처리한 테두리(40)로 구성된다.

상기 매트(100)는 가정의 거실이나 어린이들을 위한 놀이방 또는 음식점 등에서 많이 사용되는 생활용품으로, 주로 합성수지로 이루어지며, 그 중에서도 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(PVC)이 많이 사용된다. 매트는 바닥에 깔아 바닥의 냉기로부터 신체를 보호하고 복원력이 있어 쿠션 감을 갖으며, 사용자가 매트 위에서 편안하게 활동할 수 있도록 한다.

상기 상부매트(10)는 폴리에틸렌 수지를 발포 성형하여 제작되고, 상단 면 전체에 걸쳐 인쇄층(50)을 구비한다. 상부매트(10)의 상단 표면은 미끄럼 방지를 위해 울퉁불퉁한 무늬를 형성할 수 있다. 폴리에틸렌은 값이 싸고 가벼운 특성이 있어 매트의 원가를 절감시키고, 매트의 중량을 줄일 수 있는 합성수지이다. 또한 폴리에틸렌으로 제작된 매트는 인체에 무해하여 사용자의 신체가 접촉하여도 안심하고 사용할 수 있다.

상기 인쇄층(50)은 상부매트(10)의 상단부 면 전체에 걸쳐 표면에 색을 칠하고 각종 그림 등을 인쇄한다. 인쇄는 스티커를 붙여 형성하거나 코팅을 하는 방법 등 다양하게 선택가능 하고, 색이나 디자인도 다양하게 제작가능하여 놀이방에서의 유아용 디자인에서부터 삽화그림이나 예술작품 등을 그려넣을 수 있다. 인쇄층(50)은 매트(100)의 외관을 미적으로 보기 좋게 하는 작용을 한다.

여기서 발포 플라스틱에 대해 부연하면, 발포 플라스틱은 거의 모든 곳에서 사용되어 의자 쿠션, 카펫 심, 가정용 단열재, 일회용 기저귀, 패스트푸드 용기, 커피 잔, 포장재와 같은 범용 제품들이 포함된다. 이러한 다양한 제품들은 모두 뜨 거운 액체 플라스틱에 CFC가스를 주입하는 방법으로 제조된다. 기체 방울이 물질 안에서 고루 퍼질 때 발포물은 더 강해지고 단단해진다. 그리고, 발포 플라스틱은 일반 플라스틱에 비해 기계적 강도 및 물리적 성질이 좋아 많은 연구가 이루어지고 있으며, 친환경적이어서 미래에 각광받는 재료로 부각되고 있다. 또한, 최근 학계에서는 CFC발포제를 대체하는 이산화탄소를 이용한 발포 플라스틱이 많이 연구되고 있다.

상기 하부매트(20)는 폴리염화비닐 수지를 발포 성형하여 제작된다. 폴리염화비닐 수지는 복원력이 좋아 쿠션과 촉감이 좋고, 무게가 있어 밀리지 않아 고급매트의 재료로 많이 사용된다.

상기 수성 점착제(30)는 폴리염화비닐(PVC)을 발포 성형하여 제작된 하부매트(20)의 상면 전체에 걸쳐 점착 안료를 도포한 후 60℃ ~ 80℃로 가열함으로써 점착제가 반건조 상태로 형성된다.

수성 점착제(30)는 상부매트(10)와 하부매트(20)를 합지되게 하는 매개체로서, 상부매트(10)와 하부매트(20)를 탈, 부착이 가능하게 한다. 접착제를 이용하여 상부매트(10)와 하부매트(20)를 고정시키지 않고 수성 점착제(30)를 이용하여 점착시키는 이유는, 매트(100)의 수명이 다하여 폐기할 때, 폴리에틸렌으로 제작된 상부매트(10)와 폴리염화비닐로 제작된 하부매트(20)를 분리하여 각각 재활용 하기 위한 것이다. 폴리에틸렌과 폴리염화비닐은 각각 재활용 가능한 수지이지만 둘을 합쳐서는 재활용할 수 없기 때문이다.

여기서 점착제에 대해 추가 설명하면, 점착제는 스카치테이프나 양면테이 프, 점착시트 등 쉽게 탈, 부착이 가능한 물질이다. 아트릴레이트나 실리콘 등을 원료로 에스테르고무, 페놀수지 등을 보조제로 사용해 피마자유, 폴리이소부틸렌 등 저분자의 물질을 합쳐 끈적끈적한 점착력을 가지게 한다. 접착제와 달리 점착제는 탈, 부착이 가능하도록 하기 위해 열경화성 수지보다는 고무류의 수지를 사용한다.

특히 수성 점착제는 양면 테이프 대용으로 사용할 수 있는 스크린 인쇄용 수성 점착제로서 인쇄적성이 좋고, 점착력이 강하다. 적용범위로는 명판, 라벨, 스티커, Self Adhesive POP, Dry Transfers POP 등이 있다. 보관방법은 열과 직사광선이 들지 않는 서늘한곳에 보관하고, 사용 후 뚜껑을 잘 봉합하여 남은 내용물이 건조하지 않도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상부매트(10)와 하부매트(20)는 롤러(R)에 상부매트(10)와 하부매트(20)를 통과시켜 압출성형하여 합지되게 한다. 그리고 상부매트(10)와 하부매트(20)는 수성 점착제(30)의 점착력에 의해 탈, 부착이 가능하게 된다.

상기와 같이 폴리에틸렌과 폴리염화비닐을 합지하여 매트(100)를 형성함으로써, 폴리에틸렌의 장점은 살리되 단점은 보완하며, 폴리염화비닐의 장점은 살리되 단점을 보완하여 폴리에틸렌과 폴리염화비닐 수지의 장점만을 갖는 매트를 얻을 수 있는 효과가 있다.

폴리에틸렌과 폴리염화비닐의 장, 단점을 통해 본 고안의 특징을 상세히 설명하면 다음과 같다.

폴리에틸렌(polyethylene : PE)은 석유의 원유를 분류하여 나프타 부분(약 100∼200 ℃ 유출부분)을 분리시키고, 이것을 분해시켜 약 25 % 에틸렌을 분취한 후 이 에틸렌을 중합시켜서 만든다. 중합방법에 따라 여러 종류의 폴리에틸렌이 생기는데, 저밀도 폴리에틸렌(연질 폴리에틸렌)과, 고밀도 폴리에틸렌(경질 폴리에틸렌)이 주요 제품이며, 저밀도 폴리에틸렌이 많이 제조된다. 폴리에틸렌의 분자량은 대부분 5만~10만의 것으로 장점으로는 다양하고 용이한 가공성, 강인성, 화학 안정성, 전기 절연성, 경제성 등을 들 수 있다.

또한 폴리염화비닐(polyvinyl chloride : PVC)은 염화비닐수지라고도 하며, 단독중합체라도 분자량에 따라 성질이 달라진다. 중합은 과산화물과 아조산계 촉매를 써서 이루어지는데, α선의 조사로도 중합된다. 중합방식은 에멀션화 중합법과 서스펜션중합법의 두 가지가 있으며, 물 속에 염화비닐을 분산시켜서 중합열을 분산시킨다. 반응조건에 따라 성질이 다른 각종 중합도의 것이 생긴다. 중합체는 결정성이 현저하게 낮아서 빛과 열로 인해 분해하여 황색 또는 갈색으로 착색되며, 기체적 성질이 열화한다. 이 때문에 일반적으로 실온에서 모든 산, 알칼리, 산화제에 안정하고, 아세톤, 알코올, 벤젠에도 녹지 않기 때문에 가공시의 접착이 어렵다. 폴리염화비닐은 단독으로 비교적 단단하고 잘 부서지나, 프탈산디옥틸과 같은 가소제를 첨가하면 탄성을 갖는다. 폴리염화비닐은 각종 조제를 배합하여 열가공되어 포장용, 농업용 등의 시트나 필름으로 사용되며, 폴리에틸렌 제품과 비교하여 내한성, 신장성은 뒤떨어지나, 투명성, 강도에서 우수하다.

즉, 폴리염화비닐만으로 제작된 매트는 무게감이 있어 잘 밀리지 않고, 복원 력이 강해 쿠션감이 좋으며 촉감이 좋은 장점이 있으나, 폴리에틸렌으로 제작된 매트에 비해 가격이 비싼 단점이 있다. 더군다나 폴리염화비닐 매트는 프탈레이트라는 가소재를 이용하는데, 프탈레이트라는 물질이 환경호르몬으로 인체에 유해함이 입증되고 있다.

또한 폴리에틸렌으로만 제작된 매트는 가볍기 때문에 매트가 바닥에 안정되게 밀착되지 못하고, 잘 밀리며, 약한 바람에도 매트가 잘 날아간다. 또한 복원력이 약하여 쿠션감이 좋지 않고 촉감이 좋지 않은 단점이 있다. 하지만 폴리에틸렌으로 제작된 매트는 비용이 저렴하고 비프탈레이트계 가소재를 사용하므로 친환경적이다.

여기서 환경호르몬이란 생물체에서 정상적으로 생성, 분비되는 물질이 아니라, 인간의 산업활동을 통해서 생성, 방출된 화학물질로, 생물체에 흡수되면 내분비계의 정상적인 기능을 방해하거나 혼란케 하는 화학물질로서, 환경호르몬으로 추정되는 물질은 각종 산업용 물질, 살충제, 농약, 유기중금속류, 다이옥신류, 의약품으로 사용되는 합성에스트로겐류 등을 들 수 있다. 환경호르몬은 극히 적은 양으로 생태계 및 인간의 생식기능 저하, 성장장애, 기형, 암 등을 유발하는 중대한 영향을 끼치기 때문에 심각한 문제가 되고 있다.

본 고안에서는 폴리염화비닐을 발포 성형하여 제작된 하부매트(20)의 상면에 수성 점착제(30)를 도포하고, 수성 점착제(30)의 상단에 폴리에틸렌을 발포 성형하여 제작된 상부매트(10)를 합지함으로써, 폴리염화비닐 수지에서 발생하는 환경호르몬인 프탈레이트가 사용자의 신체에 직접 접촉되지 않으며, 값이 비싼 폴리염화 비닐 수지와 값이 싼 폴리에틸렌 수지를 혼합사용 하므로 매트의 원가를 낮출 수 있고, 지나치게 무거워질 수 있는 매트의 무게를 적당하게 하며, 폴리에틸렌의 쿠션감이 좋지 않은 단점을 폴리염화비닐 수지가 보완하여 매트의 쿠션감을 좋게 한다.

또한, 상부매트(10)와 하부매트(20)를 합지한 후 상부매트(10)와 하부매트(20)의 가장자리를 따라 봉제하여 헤리 처리한 테두리(40)를 구성한다. 이를 통해 상부매트(10)와 하부매트(20)가 단단히 고정하여 분리되지 않게 된다.

여기서 헤리처리(binding)란 시접을 깔끔하게 처리하기 위해서 안감소재를 바이어스로 재단해 시접부분을 덧대어 박아 처리하여 깔끔하게 봉제하는 봉제 뒤처리 기술이다.

상기와 같이, 상부매트(10)와 하부매트(20)를 합지한 후 헤리 처리한 테두리를 구성함으로써, 매트(100)의 수명이 다하여 폐기하여야 할 때, 헤리 처리한 테두리(40)의 봉제부분을 뜯어내고, 상부매트(10)와 하부매트(20)를 떼어내어 분리 가능하다. 따라서 폴리에틸렌을 발포 성형하여 제작된 상부매트(10)와 폴리염화비닐을 발포 성형하여 제작된 하부매트(20)를 각각 재활용할 수 있어 경제적으로, 그리고 환경적인 측면에서 큰 이득이 된다.

또한 본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 하부매트(20)의 하단 면 전체에 걸쳐 다수의 볼록한 형상으로 엠버(60)를 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌과 폴리염화비닐이 합지된 점착매트가 제공된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 엠버(60)는 하부매트(20)의 하단 면 전체에 걸쳐 다수의 볼록한 형상으로 형성된다. 이와 같이, 폴리염화비닐을 발포 성형하여 제작된 하부매트(20)의 바닥과 접촉되는 면에 엠버(60)를 형성함으로써, 하부매트(20)가 미끄러지지 않고 쿠션감을 더욱 좋게 하는 작용을 한다.

상기에서 엠버(60)란 냅킨, 가죽, 합성수지 등의 표면을 가공하는 방법으로서, 표면을 볼록하게 성형하여 제품을 고급스럽게 하고 미끄럼을 방지하는 기능을 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 점착매트는 폴리에틸렌 수지와 폴리염화비닐 수지의 장점을 취해, 값이 저렴하고, 적당한 무게를 갖고, 쿠션감이 좋으며, 바닥에 접한 상태로 잘 밀리지 않으며, 폴리에틸렌 매트와 폴리염화비닐 매트를 점착력에 의해 합지하여 구성함에 따라 매트를 폐기할 때, 각각 분리한 상태로 재활용 가능하여 경제적으로 이득이 되고, 친환경적인 매우 유용한 고안이다.