KR100587991B1

KR100587991B1 - 접착제 조성물 및 이를 이용한 합판 마루바닥재

Info

Publication number: KR100587991B1
Application number: KR20040060437A
Authority: KR
Inventors: 이승우; 최정일
Original assignee: 주식회사 세건산업
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-06-12
Also published as: KR20040102351A; WO2006011697A1; CN101001931A

Abstract

본 발명은 환경 유해물질을 흡착할 수 있는 제올라이트, 항균성 및/또는 귀사문석 분말, 음이온 및 원적외선을 방출하는 토루말린 및 모나자이트 분말로 이루어진 조성물을 통상의 수용성 접착제에 배합하여 통상의 방법으로 제조한 합판 마루바닥재에 관한 것이다.

본 발명의 합판 마루바닥재를 사용하여 설치하면 실내의 각종 유해물질을 제거하고, 음이온 발생으로 인하여 건강하고 쾌적한 실내를 유지할 수 있다.

Description

접착제 조성물 및 이를 이용한 합판 마루바닥재 {ADHESIVE COMPOSITION AND FLOOR PLYWOOD USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 조성물을 마루바닥재에 사용한 바닥재의 단면도.

본 발명은 접착제 조성물 및 이를 이용한 합판 마루바닥재에 관한 것이다. 더 상세히는 수성 접착제에 모나자이트, 토루말린 및 활성탄을 배합한 접착제 조성물 및 이를 이용한 합판 마루바닥재에 관한 것이다.

시멘트로 만들어진 주거 공간에는 눈에 보이지 않는 200여종의 유해물질이 발생되며, 더욱이 주택에 사용된 도배재와 건축 마감재에서 발생되는 포름알데히드, 라돈가스, 휘발성 유기화합물(VOC) 등의 유해물질이 주거자의 건강을 심각하게 해치고 있기 때문에 정부도 "다중 이용시설 등의 실내 공기질 관리법"이 제정되어 아파트 실내 오염도를 2004년 5월부터 측정하기 시작하였다. 이와 같이 최근 건설되는 아파트 등의 실내환경 오염 및 주변 환경의 악화가 커다란 사회적 문제로 대두되고 있다.

이러한 문제를 해결하는 방법으로 은 입자(나노 실버)나 은사 등을 함유시키 거나 부착시킨 도배지, 건축마감재, 외장재 등이 소개되었으나, 이와 같은 나노 실버는 항균성은 우수하나, 공기중의 휘발성 유기 화합물을 제거하기 어려운 단점이 있고, 더욱이 나노 실버의 가격이 고가이고, 또한 사용되는 기재에 접착제 등에 의해 몰입되어 그의 항균 활성이 저하되는 문제점이 있어서, 실내 유해물질의 제거에는 그의 사용이 제한적이고, 적합하지 않다.

종래부터 정수, 방사선 폐기물 처리, 세정, 건조, 단열 등의 목적으로 제올라이트가 널리 사용되어 이를 실내 유해물질 제거에 적용하려는 시도도 있었으나, 제올라이트는 그의 흡착능으로 인해 어느 정도 유해물질을 제거할 수 있고, 휘발성 유기 물질을 실험실적으로 직접 접촉시키면 그의 제거능을 유의하게 인정할 수 있다. 그러나, 주거 환경 등에서 휘발성 유기물질이 스스로 제올라이트 쪽으로 이동하여 처리되는 것이 아니기 때문에, 이들 유해물질이 제올라이트에 직접적으로 접촉되지 않는 물질까지 제올라이트만으로 실질적으로 목적하는 유기화합물을 제거할 수 없다.

상기 문제점들을 해결하기 위하여, 최근 음이온 및/또는 원적외선 발생 물질을 사용하는 것이 제안되었다(실용신안 등록 제 20-328609호, 공개 특허공보 10-2004-34625호, 동제 특2003-78841호 등). 그의 종류로서는 대표적으로 토루마린, 모나자이트, 귀양석, 맥반석, 의왕석, 귀신석, 석영, 몬조나이트 등을 들 수 있으나, 이들 광물들을 사용하는 것에 대한 특허 출원 등은 광물질 자체의 각종 활성 및 용도에 대해서 아직 확정적으로 알려지지 않은 것이 많고, 발명자들이 임의로 사용하거나 판단하여 출원한 경우가 대부분이다. 음이온이 혈관확장, 정상 혈압의 유지, 혈액의 알카리화, 피로회복, 자율신경 안정 등 건강에 이롭다고 하나, 대부분의 발명자들은 상기 광물질이 음이온이나 원적외선이 매우 미약하여 거의 효과가 없는데도 불구하고, 침소붕대하여 효과를 과대하게 표현하거나, 또는 음이온 및/또는 방사선이 지나치게 많이 발생하여 유해 유기물질을 제거하는 필요한 양 이상으로 발생하여 건강에 악영향을 주는 것에 대한 검토 없이 유해 물질을 제거할 수 있다고 주장하는 것이 대부분이다.

토루말린은 주로 브라질, 인도, 중국, 아프리카에서 산출되며, 1880년에 퀴리부인의 남편인 피에르가 광물학자인 형의 도움을 받아 토루말린 결정에 열이나 압력을 가하면 결정 표면에 전하가 생기는 것을 발견하고, 이를 피에조 전기(압전)라고 명명하고, 이루 토루말린은 별명으로 "전기석"으로 불리고 있다. 이러한 토루말린은 자연 상태에서 1cc당 200∼600개의 음이온을 발생시키고, 또한 원적외선을 발산하는 것이 알려져 있다. 특히, 이러한 음이온 및 원적외선은 공기중의 양이온을 띄는 유해물질, 배기가스, 실내 건축재에 쓰이는 화학물질 등이 제거하고, 아토피 피부병 등의 예방 및 치료에 유효한 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기와 같은 정도의 음이온의 발생은 공기중의 유해물질을 제거하기에 충분한 양은 못되며, 더욱이 이 톨루마린이 접착제 등에 혼합되어 재료의 표면이 아닌, 내부에 사용되는 경우, 음이온 발생이 저하되어 그의 효과는 의심스러운 정도이다.

또한, 근래 희토류 원소가 함유된 광물로 알려진 모나자이트(모나즈석)이 음이온 발생물질로서 사용되고 있다. 모나자이트는 란타니드계 원소를 함유하는 광석으로서 채굴되는 광석에 따라 그의 성분이 다르며, 음이온 발생량도 1cc당 약 20,000에서 100,000개 정도로 다양하며, 이들 광물은 저선량의 방사선을 방출하나 원적외선을 방출하지 않는 것으로 확인되고 있다. 이와 같이 다량으로 발생되는 음이온을 이용하여 공기중의 휘발성 유기화합물을 제거하는 것에 시도되고 있다. 그러나, 이와 같이 다량의 음이온은 공기중의 유해물질 등과 반응하여 이를 제거하지만, 반응에 이용되지 아니한 과량의 음이온은 공기중의 산소를 활성화하여 피부암이나 각종 암을 유발시킬 원인이 될 수 있다. 음이온은 자연에서 폭포수, 숲속, 시냇물 등에서는 약 1000개 내지 3000개 정도로 발생하며, 이 정도의 음이온의 양으로 공기중의 유해물질을 제거하는 것이 바람직한 것으로 판단될 뿐이며, 이 보다 지나치게 적으면, 음이온으로서의 활성을 기대할 수 없고, 또한 상기 범위보다 지나치게 많으면, 오히려 건강에 유해한 것으로 판단된다.

따라서, 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 일소하기 위하여 예의 연구한 결과, 토루말린과 모나자이트를 제올라이트 및 기사문석을 적당히 배합하면, 발생되는 음이온의 수를 1000∼2200개/cc로 제어할 수 있으며, 포름알데히드를 포함한 실내 휘발성 유기화합물을 효과적으로 제거할 수 있고, 또한 원적외선의 방사를 높일 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은 통상의 수성 접착제에 토루말린과 모나자이트, 제올라이트 및 귀사문석에 배합하여 이루어진 접착제 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 접착제 조성물을 이용하여 제조한 합판 마루바닥재를 제공하는 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

우선 본 발명에서 수성 접착제에 배합되는 토루말린과 모나자이트를 제올라이트 및 귀사문석에 대하여 설명한다.

토루말린은 공급처에 따라 그의 성분, 음이온 발생수, 방사율 등이 다르므로, 본 발명에서 사용되는 것은 중국 장흥토루마린사에서 수입하여 사용하였으며, 이하 설명에서도 이를 기준으로 한다. 이 토루말린의 분석 결과(분석처: 한국기초과학지원연구원)에 의하면 SiO₂ 64.37%, Al₂O₃ 15.04%, Fe₂O ₃ 5.08%, MnO 0.05%, CaO 2.16%, MgO 2.88%, K₂O 1.90%, Na₂O 2.01%, P₂O₅ 0.13%, TiO ₂ 0.63% 등으로 이루어져 있으며, 음이온 발생수(시험기관: 한국원적외선협회)는 412개/cc이고, 방사율(5∼20㎛)은 40℃에서 0.928이었고, 방사량은 364 W/㎡이었다.

토루말린은 미약 정전기 및 원적외선이 계속하여 발생하기 때문에 건강에 도움이 되며, 또한 공기중의 유해물질을 제거할 수 있다고 알려져 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 토루마린에서 발생하는 음이온은 토루마린의 종류 및 발생원에 따라 다르나, 대개 200∼600개/cc이며, 이러한 정도로서 최근의 문제로 되는 실내 오염물질, 즉, 암모니아, 휘발성 유기화합물을 제거하기 위하여, 사용하기에는 충분치 못하거나, 지나치게 장시간을 요하기 때문에 바람직하지 못하다. 토루말린의 함 량은 접착제를 제외한 전조성물에 대해 20∼30중량부가 바람직하다.

본 발명의 조성물의 1 성분으로 사용되는 모나자이트는 화학조성이 (Ce,La, Nd,Th)PO₄인 광물로서 분석값은 세륨이 Ce₂O₃로서 40∼70% 포함하는 것이다. 이 물질의 색상은 담갈색이며, 모스 경도가 5∼5.5이고, 비중 5.2 정도이다. 이 물질은 저선량 방사선이 발생되며, 발생되는 음이온은 종류에 따라 다르나, 20,000∼100,000개/cc이며, 대개 약 30,000개/cc가 통용되고 있으며, 본 발명에서는 브라질산으로 금영 아카데미 마인 코리아에서 수입 판매하는 모나자이트를 사용하였다.

한편, 저선량 방사선은 건강에 유해하지 않다고 보고되어 있다(K. Yamaoka, Biochim, Biophys. Acta., Acta., 1381, 265(1998)).

상기 모나자이트에서 발생하는 음이온은 지나치게 높고, 이러한 과량의 음이온은 공기중의 산소를 활성화하기 때문에 인체에 무해하다고 할 수 없다. 따라서, 이러한 물질을 토루마린에 일정량 배합하면, 토루마린의 정전기 발생을 높이고, 음이온의 수를 일정한 정도로 높일 수 있다. 이 모나자이트의 배합량은 배합되는 토루말린에 대해 음이온을 측정하면서 음이온이 1000∼2200개/cc가 되도록 조정하여 배합한다. 실험에 의하면, 통상 접착제를 제외한 전조성물에 대해 22∼45 중량배 정도가 상기 범위의 음이온을 방출하도록 하는 양으로 바람직하다.

본 발명의 1 성분인 제올라이트는 천연 제올라이트와 합성 제올라이트가 있으며, 천연 제올라이트중, 경주 부근에서 채굴되는 제올라이트는 암모니아, 휘발성 유기화합물의 흡착에 그다지 유효하지 못하여 사용하기 곤란하고, 바람직하기로는 모스 경도가 3.5이상이고, 암모니아 교환능이 약 1.7∼2.1 milliequiv./g 인 것이 바람직하다. 이러한 성능을 갖는 것의 예로서는 U. S. ZEOLITES, INC의 ECOSORB M 등을 들 수 있다. 이러한 제올라이트는 공기중의 휘발성 유기화합물, 암모니아 등을 제거하는 데 적합하다. 제올라이트의 배합량은 특히 한정하는 것은 아니나, 상기 토루마린과 모나자이트 배합에 따른 음이온 발생량을 고려하여 이들 합계량의 0.2∼0.4중량비로 조성하는 것이 바람직하다. 접착제를 제외한 전조성물에 대해 10∼20중량부가 바람직하다.

또한, 본 발명의 1성분인 귀사문석은 부여에서 채굴되는 것으로 원적외선이 93%이상 방사되는 것으로 보고되어 있으며, 항균효과가 86%, 항곰팡이 억제력이 100%, 탈취능력이 우수한 것으로 보고되어 있다. 귀사문석의 배합량은 접착제를 제외한 전조성물에 대해 15∼20중량부로 배합하는 것이 바람직하다. 10중량부 이하에서는 포름알데히드 등의 유기 화합물의 제거율이 현저히 저하하여 바람직하지 않고, 또한 20중량부 정도로 배합하면 시험 유기화합물이 전혀 검출되지 않으므로, 더 이상 배합하는 것은 무의미하며, 후술하는 접착제와의 접착력을 저하시키는 등의 문제점을 일으킬 뿐이므로 바람직하지 않다.

상기 성분들중, 제올라이트는 그의 크기가 0.8∼1.5g/㎤가 바람직하고, 나머지 토루마린, 제올라이트 및 귀사문석을 400∼1000메쉬의 입도를 갖는 것이 후술하는 접착제와의 혼화성 등에서 바람직하다.

접착제의 종류로서는 특히 한정되는 것은 아니며, 통상의 시판 접착제가 사용될 수 있으며, 그의 예로서는 페놀수지 접착제, 레조르시놀 수지 접착제, 요소수 지 접착제, 폴리에스테르 수지 접착제, 에폭시 수지 접착제, 폴리비닐알코올 수지 접착제, 폴리아크릴산 수지 접착제, 실리콘 수지 접착제, 폴리우레탄 수지 접착제, 멜라민 수지 접착제 등을 들 수 있으며, 이들 중, 특히 수성 접착제로 시판되는 에멀젼 아크릴수지 접착제가 바람직하다.

상기 토루말린, 모나자이트, 제올라이트 및 귀사문석의 광물질 조성에 대한 접착제의 중량비는 약 4:6으로 하는 것이 바람직하다.

상기 광물질과 접착제를 혼합하여 통상의 방법으로 접착제 조성물을 제조한다.

본 발명에 따른 마루바닥재는 상기 접착제 조성물을 사용하여 통상의 마루바닥재의 제조방법으로 제조할 수 있으며, 그의 구성은 목재로 제조된 합판(10), 제1접착제층(20), 합판(30), 본 발명의 접착제 조성물에 의한 제2접착제층(40), 무늬목(50)으로 구성된다. 이와 같이 제조된 마루바닥재는 필요에 따라, 통상의 방법으로 무늬목 상면 또는 하면에 다시 나노 실버로 코팅하여도 좋다.

이하, 실시예를 들어 본 발명은 더 구체적으로 설명한다.

실시예 1∼10 및 비교예 1∼6

하기 표 1에 기재된 양의 광물질 성분을 에멀젼 타입의 접착제(주성분: EVA, 상품명: 175HY, 오공본드주식회사)과 4:6 중량비로 혼합하였다. 또, 이들 접착제 조성물을 사용하여 마루바닥재를 제작하였다. 즉, 경기도 광주시의 모 마루합판 제조업체에서 기존의 마루바닥재를 제작하기 위한 설비의 변경 없이 합판과 합판 사이에 접착제(오공본드주식회사의 175HY, 에멀젼타입)에 상기 표 1의 실시예 1∼10 및 비교예 1∼6의 성분을 4:6로 혼합하여 종래의 방법으로 마루 합판을 제조하였다.

	토루말린¹⁾	모나자이트²⁾	제올라이트³⁾	귀사문석⁴⁾	음이온방산량(개/cc)^*)	포름알데히드 검출량(%)^**)
실시예 1	12	23	5	9	2000∼2100	0.01
실시예 2	15	18	7	9	1100∼1200	0.01
실시예 3	10	20	10	9	1900∼2000	0.01
실시예 4	20	30	10	9	1900∼2000	0.01
실시예 5	13	22	5	8	1600∼1700	0.08
실시예 6	13	23	6	9	1700∼1800	0.06
실시예 7	13	25	5	9	1900∼2000	0.07
실시예 8	13	24	5	9	2000∼2100	0.06
실시예 9	14	25	6	9	1800∼1900	0.06
실시예 10	15	28	7	10	2100∼2200	0.05
비교예 1	12	23	5	3	2000∼2100	16.4
비교예 2	15	18	7	3	1100∼1200	10.4
비교예 3	12	-	5	9	700∼800	0.01
비교예 4	-	23	5	9	3000∼3500	0.01
비교예 5	13	24	5	-	1600∼1700	18.6
비교예 6	13	24	5	3	1600∼1700	10.5

1) 공급원: 중국 장흥 토루마린사, 600메쉬

2) 공급원: 브라질 수입품, 수입원 금영 아카데미 마인 코리아, 600메쉬

3) 제조원: U. S. ZEOLITES, INC의 상품명 ECOSORB M

4) 공급원: "사문옥 나라", 500메쉬

*) KCIM-FIR-1042 법에 준함.

**) KS F 3111-'01 법에 준함.

위 표에 따르면, 귀사문석을 실시예들보다 약 1/3 양으로 배합한 접착제 조성물에서는 포름알데히드가 16.4% 및 10.4%로 검출되어 유기화합물의 제거 효과가 떨어짐을 확인할 수 있고, 상기 실시예의 조성물을 전하입자 측정장치를 이용하여 실내온도 27℃, 습도 47%, 대기중 음이온수 96 ION/cc 조건에서 음이온 방출량을 측정(한국 원적외선 응용평가연구원의 시험)한 결과, 단위체적당 음이온수는 1100∼2200개/cc이었으며, 모나자이트가 조성되지 않은 비교예 3의 조성물을 사용한 접착제 조성물에서의 단위체적당 음이온수는 약 700∼800개/cc로 저하하는 것으로부터 모나자이트가 토루마린의 음이온 방출의 활성을 나타냄을 확인할 수 있고, 또한 비교예에서의 포름알데히드의 제거율이 저하하는 것은 귀사문석이 휘발성 유기화합물을 제거하는데 중요한 인자임을 확인할 수 있다.

시험예 1

상기 실시예 1의 접착제 조성물의 접착강도를 시험하기 위하여, 하기 표 2에 기재된 바와 같이, 접착제 양과 실시예 1 조성물의 양을 달리하여 실시예 1에 기재된 방법으로 마루바닥재를 제조하고, 그의 접착강도를 측정하였다.

광물질의 양 (중량부)	접착제 (중량부)	최종 접착상태
40	60	10회 실험에서 요철이 전혀 없고, 원형상태가 그대로 유지됨
45	55	10회 실험에서 요철 발생
50	50	10회 실험에서 접착제 들뜸
55	45	5회 실험에서 요철이 발생하고 접착제가 들뜸
60	40	3회 실험에서 접착상태가 불량하고, 박리됨

위 표의 시험 결과와 같이, 활성탄과 접착제의 혼합에 대한 비율은 접착제에 대해 광물질을 6: 4의 비율로 혼합하는 것이 양호함을 알 수 있다.

시험예 2

ASTM G-21의 시험법에 따라 아스페르질루스 니거 ATCC 9642, 페니실린 피로필룸 ATCC 11797 및 채토미움 글로보숨 ATCC 6205의 혼합균주를 사용하여 항곰팡이 시험을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

시료	시험항목	배양시험 기간
실시예 1의 합판 마루재	항곰팡이 시험	1주후	2주후	3주후	4주후
실시예 1의 합판 마루재	항곰팡이 시험	0	0	0	0

시험 결과, 시료에서 균의 성장을 인지할 수 없었다.

시험예 3

본 발명의 실시예의 시료를 한국생물환경시험연구원에 의뢰하여 휘발성 유기화합물인 아세톤, 메탄올, 메틸에틸케톤, 에탄올, 벤젠, 2-프로판올, 메틸이소부틸케톤, 이소부탄올, 톨루엔, 아세트산부틸, 1-부틸알코올, 셀로솔브, o-자일렌, m-자일렌, p-자일렌, 스테렌, 부틸셀로솔브에 대해 검출 시험한 바, 모두 불검출이었 다.

이를 하기 표 4에 나타낸다.

시험항목	단위	시험결과	시험방법
총 휘발성 유기화합물(TVOCs)^*	g/ℓ	검출안됨	GC 분석
포름알데히드	mg/kg	불검출(검출한계 1)	HPLC 분석

* TVOCs : GC에서 분석화 n-헥산에서 n-헥사데칸까지의 범위에서 검출된 VOC.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 조성물을 사용하면 모나자이트가 토루말린의 음이온 및 원적외선의 방출을 극력 상승시키므로 이를 적당히 배합함으로서 토루말린의 음이온 및 원적외선의 방출을 소기의 목적으로 제어할 수 있고, 여기에 제올라이트를 배합하여 수분 등을 조절할 수 있을 뿐 아니라 각종 유기 화합물을 제거하며, 더욱이 귀사문석을 배합함으로서 실내의 휘발성 유기화합물 및 각종 유해성 물질을 제거할 수 있고, 또한 항균작용까지 나타내므로, 최근 문제로 되는 아토피 피부병 등의 발생의 예방, 치료할 수 있으며, 쾌적한 주거환경을 유지할 수 있게 한다.

Claims

토루말린 20∼30 중량부, 모나자이트 22∼45 중량부, 제올라이트 10∼20 중량부, 귀사문석 15∼20 중량부로 이루어진 광물질 조성에 대해 접착제를 4:6의 중량비로 혼합하여 이루어지고, 음이온 발생이 1100∼2200개/cc이고, 포름알데히드의 검출량이 KSF 3111-'01법에 의해 0.1%이하인 것을 특징으로 하는 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서, 제올라이트가 모스 경도가 3.5이상이고, 암모니아 교환능이 약 1.7∼2.1 milliequiv./g 인 것을 특징으로 하는 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서, 접착제가 에멀젼형 접착임을 특징으로 하는 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서, 토루말린, 모나자이트 및 귀사문석의 입경이 각각 400∼1000메쉬인 것을 특징으로 하는 접착제 조성물.
제 1항 기재의 접착제 조성물을 사용하여 통상의 방법에 따라 제조한 합판 마루바닥재