KR100656777B1

KR100656777B1 - 기능성 항균 벽지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100656777B1
Application number: KR1020040066777A
Authority: KR
Inventors: 백우현
Original assignee: 백우현
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-12-12
Also published as: KR20060018419A

Abstract

본 발명은 기능성 항균 벽지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 황토, 일라이트 및 굴 패각에서 생산한 탄산칼슘을 함유한 기능성 항균물질을 콜로이드 입자 단위로 정제된 콜로이드 조성물(3)을 통상의 직물지(2)에 침투, 완성시킴으로써, 휘발성 유기화합물(VOCs)과 같은 유해물질에 의한 새집 증후군을 해소시켜 실내공기를 쾌적하게 함으로써 건강에 기여할 수 있고, 기존의 초배지가 원단실에 기능성 물질의 침투가 어려워 바인더를 섞어 흡착시키고 또한 부직포의 일면에 기능성 물질을 코팅해야 하는 등 공정이 복잡하나, 본 발명의 항균 벽지는 제조공정이 간단하면서도 성능이 우수하고, 시공시에는 벽지의 가장자리 일부만 접착 고정시키기 때문에, 콘크리트 구조물의 표면에 전처리를 하고나서 초배지를 바르는 통상의 방식에 비해서는 작업의 효율이 뛰어난 것이다.

기능성, 항균, 벽지, 콜로이드, 조성물, 초배지

Description

기능성 항균 벽지 및 그 제조방법{FUNCTIONAL ANTIBACTERIAL WALL PAPER AND ITS MANUFACTURING METHOD}

도1은 본 발명의 기능성 항균 벽지의 설명도

도2는 본 발명의 기능성 항균 벽지의 CO₂ 가스 흡착시험 결과 그래프

도3은 본 발명의 기능성 항균 벽지의 CO 가스 흡착시험 결과 그래프

도4는 종래 벽지의 1예의 설명도

※ 도면 중의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 기능성 항균 벽지 2 : 직물지 3 : 콜로이드 조성물

본 발명은 기능성 항균 벽지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 황토, 일라이트 및 굴 패각에서 생산한 탄산칼슘을 함유한 기능성 항균물질을 콜로이드 입자 단위로 정제된 콜로이드 조성물을 통상의 직물지에 침투, 완성시킴으로써, 휘발성 유기화합물(VOCs)과 같은 유해물질에 의한 새집 증후군을 해소시켜 실내공기를 쾌적하게 함으로써 건강에 기여할 수 있고, 기존의 초배지가 원단실에 기능성 물질의 침투가 어려워 바인더를 섞어 흡착시키고 또한 부직포의 일면에 기능성 물질을 코팅해야 하는 등 공정이 복잡하나, 본 발명의 항균 벽지는 제조공정이 간단하면서도 성능이 우수하고, 시공시에는 벽지의 가장자리 일부만 접착 고정시키기 때문에, 콘크리트 구조물의 표면에 전처리를 하고나서 초배지를 바르는 통상의 방식에 비해서는 작업의 효율이 뛰어난 것이다.

일반적으로 아파트나 주택 등 주거용 혹은 사무용 건물의 내벽이나 바닥은 시멘트 모르타르를 이용하여 마감한 뒤, 그 위에 초배지나 벽지를 바르고 있다.

상기 콘크리트 구조물의 내벽이나 바닥은 천장이나 외벽에 비해 경화가 빠르기 때문에, 건조가 균일하게 진행되지 못하여 표면에 균열이 일어나기 쉽다.

또한, 콘크리트 구조물 자체가 보온성, 내구성, 방습성이 떨어져 겨울에는 결로현상이 발생하고 여름에는 습기에 의해 곰팡이가 생겨 벽지를 손상시킬 수 있다.

이러한 현상을 방지하기 위해 콘크리트 구조물의 내벽에 스치로폼 등을 부착하 는 경우도 있으나, 이 경우에는 벽에 못을 치기 어렵고, 날카로운 물건에 의해 벽지나 내부의 스치로폼이 손상될 수 있다.

이러한 용도로서 최근에는 여러가지 물성의 콘크리트 표면처리용 전처리 조성물이나 도배용 조성물이 등장하고 있으나, 신속하게 이루어지는 도배작업에 이러한 표면 전처리 작업을 부가하는 일은 시간적으로나 경제적으로 부담이 많다.

따라서, 통상은 콘크리트와 벽지사이에 부직포를 넣어 표면처리에 갈음하기도 하고, 초배지나 벽지에 방습이나 방균성 물질을 일부 부착하여 곧바로 사용하는 예가 대부분이다.

도4에는 이러한 종래의 예를 나타낸 것으로, 통상의 직물지(13)에 기능성 물질(11)을 코팅한 예를 보여주고 있다.

즉, 방습성이나 방균성이 있는 숯이나 일부 세라믹 분말로 이루어진 기능성 물질(11)을 접착제(12)를 이용해 직물지(13)에 부착하여 이를 초배지로서 활용하고 있으나, 여기서는 원단실 침투가 안되어 바인더를 섞어 흡착시키므로 바인더에 의한 새집 증후군의 현상이 발생하고, 또한, 상기 직물지(13)에 기능성 물질(11)을 부착하는데 따른 공정상의 번거로움이 있는 외에, 사용시에 접착제(12)의 기능 저하 혹은 부작용에 의해 초배지나 벽지가 들뜨는 현상이 있어 문제가 되고 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 종래의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 황토, 일라이트 및 굴 패각에서 생산한 탄산칼슘을 함유한 기능성 항균물질을 콜로이드 입자 단 위로 정제된 콜로이드 조성물을 통상의 직물지에 침투, 완성시킴으로써, 제조공정이 간단하면서도 성능이 우수하고 작업의 효율이 뛰어난 새로운 형상의 기능성 항균 벽지 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 황토, 일라이트 및 굴 패각에서 생산한 탄산칼슘을 함유한 기능성 항균물질을 콜로이드 입자 단위로 정제된 콜로이드 조성물을 통상의 직물지에 침투, 완성시키는 것을 특징으로 한다.

상기 콜로이드 조성물은 요소수지, 초산비닐수지 및 폴리비닐알코올 가운데 1 이상의 접착제에 용해하여 형성하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에서는 콜로이드공학을 응용한 것으로, 소정의 기능성 물질을 10^-5-10^-7cm의 콜로이드 입자 크기로 미립자화하여 콜로이드 조성물 형상으로 직물지에 침투시켜 완성하는 것이다.

여기서, 상기 황토는 경남 산청, 하동 일대에 대량 매장된 고령토 광산에서 표토로서 버려지는 것을 재활용하는 것이며 일라이트는 강원도 영월, 충북 단양 일대에 다량으로 매장된 원광을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 탄산칼슘은 굴 가공공장에서 대량으로 버려지는 패각을 재활용하는 것으로 굴 패각으로부터 제조한 탄산칼슘은 경변성 단백질로 곤교린이라고 불리는데 인체에 대한 독성이 없으며, 각종 유해 세균이나 미생물에 대하여 항균 및 제균력을 갖고 있다.

또한, 중금속에 대한 강한 해독력을 갖고 있을 뿐만 아니라 각종 대기 오염물질을 중화, 해독시키는 능력도 갖고 있다.

본 발명에서는 이와 같이 유익한 성분을 함유한 황토, 일라이트 및 탄산칼슘으로 기능성 항균 초배지를 제조함으로써, 기본적인 용도 뿐만 아니라 기능면에서도 개선시켜 인체의 신진대사를 촉진시킬 수 있는 원적외선의 복사 및 온열효과와 실내의 습도가 높은 경우 습기를 흡수하고, 습도가 낮은 경우 습기를 방출하는 조습효과 및 암모니아, 포름알데히드 등의 유해가스를 정화시켜주는 탈취효과가 있으며, 또한, 세균, 곰팡이, 진드기 등의 서식 및 생성을 방지하는 항균, 항 곰팡이 효과가 있는 것이다.

이하, 첨부한 도면을 통하여 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 기능성 항균 벽지의 설명도를 나타낸다.

도면에서, 본 발명의 기능성 벽지(1)는 입자 단위의 콜로이드 조성물(3)을 통상의 직물지(2)에 침투, 함침한 상태를 확인할 수 있다.

상기 콜로이드 조성물(3)의 원료가 되는 황토는 고령토에서 출토되는 사면체판과 팔면체판이 2:1 층형 점토 광물인 몬모릴로나이트계의 황토를 사용함으로써 다공성이 풍부한 양쪽 공극을 얻을 수 있으며, 양쪽 공극에 모두 산소를 가지고 있기 때문에 커올린계에 비하여 산소가 훨씬 풍부하다.

또한, 몬모릴로나이트계의 황토는 층간에 양이온이나 수분이 흡착되거나 들어감으로써 팽윤되기 때문에 수분의 흡수, 방출 특성도 갖고 있다.

통상 황토는 출토되는 지역에 따라 광물이 차이가 나기 때문에 그 조성 성분을 제한하기 어렵다. 그러나, 요즘처럼 산성비나 대기오염에 의해 표토가 심하게 오염된 경우에는 표면으로부터 1.5m 이하의 황토를 채취하여 일광 건조 후 1,100-1,250℃의 고온에서 소성 후 분쇄하여 입자가 32.5-1,000mesh가 되도록 미세 분쇄한 후 사용한다.

본 발명에 사용된 황토의 화학조성은 하기 표1과 같다.

원소명	SiO₂	Al₂O₃	MgO	K₂O	Fe₂O₃	TiO₂	ZrO₂	L.O.I	SUM
%	55.4	25.8	0.82	1.64	6.48	0.66	0.01	9.2	100

또한, 다른 원료의 하나인 일라이트는 일반적으로 Ky(Al₄, Fe₄, Mg₄,Mg ₆)(Si₈-yAly)O₂₀(OH)₄라는 구조식으로 표시되는 화학조성을 지니고 있다. 상기 일반식에서 y는 1-1.5이다.

상기 화학조성의 특징을 살펴보면 백운모에 비하여 Al₂O₃와 K₂O의 함량이 적고 SiO₂와 H₂O의 함량이 많은 것이어서 세리사이트와 비슷하다.

일반적으로 입자의 크기가 1-2㎛ 이하라는 매우 미세한 점토질 물질이고 엷은 회색과 같은 색으로 착색되어 있는 것이 보통이다.

본 발명에서 사용된 일라이트의 화학조성은 하기 표2와 같다.

원소명	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	TiO₂	K₂O	Na₂O	L.O.I	SUM
%	53.96	31.87	1.14	Tr	0.18	0.03	7.40	0.36	4.50	100

한편, 본 발명에서 사용되는 탄산칼슘은 남해안에서 대량으로 버려지는 굴패각 류를 750-1,320℃에서 소성하여 얻은 생석회 또는 소석회를 원료물질로 사용하여 질산암모늄 수용액과 반응시켜 질산칼슘(Ca(NO₃)₂)수용액, 수산화암모늄(NH₄OH) 수용액을 제조하고, 패각류의 소성시 발생하는 이산화탄소 기체(CO₂)를, pH7 이상과 -10~95℃에서 반응을 수행하여 탄산칼슘을 제조한다. 이렇게 제조된 칸산칼슘은 0.5-10㎛의 입자크기를 갖는다.

상기 굴패각은 소성로에서 850℃의 온도에서 80분간 가열하면 소성 굴패각이 얻어지며, 이렇게 얻어진 소성 굴패각의 화학조성은 하기 표3과 같다.

원소명	CaCO₃	MgCO₃	P₂O₅	K₂O	SiO₂	강열감량	기타
%	54.10	0.35	0.01	0.03	0.19	44.30	1.02

상기 본 발명에서, 직물지(2)에 대한 콜로이드 조성물(3)의 침투 혹은 함침방법에는 특별한 제한은 없으며, 상기 콜로이드 조성물(3)를 내포하는 전용롤을 사용해 직물지(2)를 통과시키거나, 직물지(2)의 진행과정에 상기 콜로이드 조성물(3)를 분사하여 강제 침투시키는 방법 등, 당 업계에서 사용되고 있는 통상의 방법을 사용할 수 있다.

이하, 실시예와 시험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.

실시예 1-5

황토, 일라이트 및 굴 패각에서 생산한 탄산칼슘을 함유한 기능성 항균물질을 콜로이드 입자 단위로 요소수지에 용해하여 콜로이드 조성물을 얻었다.

각 실시예에서의 성분 배합비는 하기 표4와 같다.(단위 중량%)

구 분	황토 분말	일라이트 분말	탄산칼슘 분말
실시예 1	35	40	25
실시예 2	30	50	20
실시예 3	25	60	15
실시예 4	20	70	10
실시예 5	15	80	5

이어서, 상기 콜로이드 조성물을 분무기에 넣고, 직물지에 고압으로 스프레이 침투시키고 열가공하여 기능성 항균 벽지를 얻었다.

이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 기능성 항균 벽지의 성능을 시험한 결과, 실시예 5의 탈취 및 항균효과가 적었으며 실시예 4의 경우 탈취 및 항균효과나 원적외선 효과가 뛰어 났으나 직물지의 표면에 균열이 많이 생겼다.

따라서, 실시예 1-3의 경우가 탈취 및 항균효과나 원적외선 효과가 우수하였고, 직물지에 침투도 잘 되고, 직물지 표면에 균일하게 침투하였다.

이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 기능성 항균 벽지는 초배지로 사용할 수 있고, 상기 직물지가 마감지라면 곧바로 벽지로 사용할 수도 있기 때문에, 벽지와 초배지 모두를 포함하는 것이다.

또한, 상기 본 발명의 항균 벽지는 시공시에는 벽지 또는 초배지의 가장자리 일부만 접착 고정시키기 때문에, 콘크리트 구조물의 표면에 전처리를 하고나서 초배지와 벽지를 바르는 통상의 방식에 비해서는 작업의 효율이 뛰어난 것이다.

시험예

상기 실시예 1-3에서 얻어진 본 발명의 기능성 항균 벽지를 이용하여 다음과 같은 몇 가지 성능을 시험하였다.

1. 탈취율 시험

상기 각 기능성 항균 벽지를 건물 내부의 벽면에 시공하여 여러가지 냄새 등을 제거하는 능력을 평가하기 위하여 가스검지관법을 이용하여 암모니아수 탈취능력시험을 실시하였다.

경과시간에 따른 탈취율 변화를 하기 표5에 나타내었다.

시험항목	경과시간(분)	Blank 농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
탈취시험	30	470	5	98.9
	60	427	3	99.3
	90	378	2	99.5
	120	332	1	99.7
	150	202	1	99.5
	180	175	1	99.4
	1080	74	1	99.6

2. 항 곰팡이 시험

일반적으로 곰팡이류는 사방으로 뻗은 실과 같은 균사체를 가지고 있으며, 포자에 의해 증식되며 비교적 저온에서도 성장을 하는 것으로 알려져 있다.

본 시험에 사용된 곰팡이 균주는 Aspergillus niger ATCC 9642, Penicillium pinophilum ATCC 11797, Chaetomium globosum ATCC 6205 등의 포자를 채취하여 혼합 균주로 사용하였으며, 사용된 시편의 크기는 20×30×3mm로 하여 항 곰팡이 시 험을 실시하였다.

4주 후의 항 곰팡이 시험결과, 초배지 자체에서의 곰팡이 서식부위는 관찰되지 않았고, 시편의 주변에 곰팡이가 서식하는 것으로 보아 시편 주변까지 항 곰팡이 능력이 발휘되지 않는 것으로 판단된다.

3. 원적외선 복사율 및 복사강도

원적외선 복사체로서 요구되는 가장 중요한 것은 무엇보다도 그 물질에 대한 복사특성이다.

거의 모든 물질과 물체는 5-20㎛ 파장영역에서는 강한 적외선 흡수 파장대를 나타내고 있고, 실제 실생활에 원적외선을 이용함에 있어서도 복사체의 복사특성과 피사체의 흡수파장대를 상호간 일치시켜야 가장 효과를 극대화할 수 있다고 보고되고 있으며, 따라서, 전자파 영역에 걸쳐 복사율을 나타내는 실내장식 건축소재가 요구되고 있는 실정이다.

각종 재료에 있어서 원적외선 복사특성은 원료의 성상, 표면상태, 입자의 크기 등에 따라 동일 측정조건에서도 각각 다르게 나타내는 것으로 보고되어 있다.

복사율 측정은 FT-IR(모델 : FTS40, 흑체로 : WS 143, 검출기 : MCT, 분해능 : 2cm, 미국)을 사용하였고, 기능성 항균 초배지에 대해 30×30×2mm의 크기로 시편을 준비하였다.

로에 시편을 밀착시키고 시편 측정의 표면 온도를 40℃로 유지하여 측정하였으며, 표면으로부터 나오는 원적외선 복사율을 파장 5-20㎛의 범위에서 측정하였다.

상기 본 발명의 기능성 항균 벽지의 경우 복사율은 이상흑체(복사율=1)에 비하여 전파장 영역에 걸쳐 약 0.92 정도로 나타났으며 복사에너지는 3.72×10²w/m²㎛로 나타났다.

상기 본 발명에서는, 기능성 항균 소재의 다공성에 의하여 습도조절 및 통기성이 우수한 초배지를 제조함으로써 시멘트로부터 나오는 독성을 중화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기능성 항균 벽지나 초배지를 주거공간의 벽면에 시공할 경우 원적외선 공명흡수작용에 의하여 인체와 공명흡수를 하여 인체내의 세포와 물분자를 활성화시켜 신진대사를 촉진시켜 줌으로써 주거공간 내에서 생활하는 사람들의 건강을 증진시키는 효과를 가져온다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 통상의 직물지에 황토, 일라이트 및 굴 패각에서 생산한 탄산칼슘의 기능성 항균물질을 배합한 콜로이드 조성물을 통상의 직물지에 침투, 완성시킴으로써, 원단실 침투가 안되어 바인더를 섞어 흡착시키고, 직물지의 일면에 기능성 물질을 코팅한 기존의 초배지나 벽지에 비하여는 공정이 간단하면서 성능이 우수하고, 시공시에는 벽지의 가장자리 일부만 접착 고정시키기 때문에, 콘크리트 구조물의 표면에 전처리를 하고나서 초배지를 바르는 통상의 방식에 비해서는 작업의 효율이 뛰어나며, 주거공간의 벽면에 시공함으로써 주거공간을 쾌적하게 만들어 줄 수 있고 인체에 유익한 원적외선을 복사함으로써 건강증진에 크게 기여할 수 있어, 관련 분야에의 이용 및 응용이 기대된다 하겠다.

Claims

벽지의 제조방법에 있어서,

제1단계: 황토를 일광 건조하고 1,000-1,250℃의 고온에서 소성 후 32.5-1,000mesh로 분쇄하는 단계와;

제2단계: 1-2㎛의 입자크기인 일라이트를 준비하는 단계와;

제3단계: 굴패각을 소성시켜 0.5-10㎛ 로 분쇄하여 탄산칼슘을 얻는 단계와;

제4단계: 상기 황토를 중량비로 25-35%, 일라이트 40-60%와 탄산칼슘 15-25%를 고루 혼합한 기능성 항균물질에 접착제를 첨가하여 콜로이드 조성물(3)을 생산하는 단계와;

제5단계: 상기 콜로이드 조성물(3)을 통상의 직물지(2)에 침투시키는 단계들로 이루어져 벽지를 생산하는 것을 특징으로 하는 기능성 항균 벽지의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 제4단계의 접착제는,

요소수지, 초산비닐수지, 폴리비닐알코올 중 각각의 하나 또는 둘 이상이 혼합된 접착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 기능성 항균 벽지의 제조방법.
상기 제 1항 또는 제2항의 제조방법으로 얻어진 것을 특징으로 하는 기능성 항균 벽지