KR100678586B1 - 천연광석물을 이용한 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 문짝, 선반, 가구 등의 내장재를 코팅 처리하는데 사용되는 견운모와 양파껍질을 포함하는 염화졸의 제조 방법이 개시된다. 구체적으로 견운모와 양파껍질과 물을 혼합하여 나노분쇄하여 제 1 조성물을 형성하고, 상기 제 1 조성물에 염화나트륨과 메탄올을 혼합 교반하여 제 2 조성물을 수득하고, 상기 제 2 조성물을 고/액 분리하여 여과하고, 상기 제 2 조성물로부터 분리 회수한 여과액에 일정한 함량의 과산화수소수를 혼합하여 팽윤시키고, 상기 팽윤된 화합물을 상온으로 급랭하여 이루어지는 염화졸의 제조 방법을 제공한다. 위에서 기재된 바와 같이 견운모와 양파껍질을 사용하여 제조된 염화졸을 나노분사하여 내장재의 표면에 박막을 형성함으로서 상기 내장재로부터 각종 유기화합물이나 휘발성 물질이 발산되는 것을 방지하는 동시에 상기 내장재에 곰팡이가 발생하는 것을 억제하는 효과가 있다.

견운모, 양파껍질, 과산화수소, 나노분쇄, 박막, 유기화합물, 곰팡이 억제

Description

천연광석물을 이용한 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법{A MANUFACTURING METHOD OF SALIFYING SOL FOR BLOCKING HARMFUL MATERIAL USING NATURAL MINERAL COMPOSITION}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법의 순서도

본 발명은 인체에 무해하여 문짝 등의 내장재를 코팅하는데 사용되는 염화졸의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내장재의 표면에 박막을 형성함으로서 내장재의 제조에 사용된 각종 유기화합물이 발산되는 것을 방지하는 동시에 곰팡이의 발생을 억제하는 염화졸의 제조 방법에 대한 것이다.

본 발명의 염화졸은 문짝 뿐만 아니라 선반, 가구, 창틀 등과 같은 다양한 내장재에서 적용이 가능하다.

일반적으로 문짝을 위시한 각종 내장재는 여러 장의 합성수지판이나 목재판을 접착제로 접착하여 다층 구조를 형성하고, 다층 구조로 형성된 문짝의 표면을 채색하거나 무늬목 등을 접착하여 제조되는 제품이다. 이러한 방법으로 제조되는 문짝은 상대적으로 경량이고 가격이 저렴하여 널리 사용되고 있다.

합성수지판이나 목재판을 다층 구조로 접합하기 위해서는 합성수지 접착제를 사용해야 하는데, 이러한 합성수지 접착제는 접착 강도나 접착 내구성 등과 같은 접착과 관련된 각종 물성이 우수하다는 장점이 있으나, 합성수지 접착제에 함유되는 각종 유기화합물이나 휘발성 물질로 인하여 시설물 내에서 생활하는 사람들의 건강에 악영향을 미칠 뿐만 아니라, 내장재에 곰팡이가 발생할 우려가 있다.

이에 따라, 사람들의 건강에 악영향을 미치는 각종 유기화합물이나 휘발성 물질의 발산을 방지하거나 억제하기 위하여 내장재의 표면을 코팅하는 각종 화합물이 개발되었으나, 개발된 내장재 코팅용 화합물 역시 그 자체에서 인체에 유해한 물질을 발산하기 때문에 실제로 내장재에 적용하는 것이 곤란하며, 또한 곰팡이 발생을 억제하기 위하여 내장재 코팅용 화합물에 추가적으로 화학적인 곰팡이 억제제를 함유해야 한다는 문제점이 있다.

예를 들면, 한국 등록특허 제 478178 호에서는 침엽수 추출물과 화강석을 적용하여 제조되는 새집 증후군 차단제가 개시되었으나 상기 차단제는 가격이 비싸고 내구성에 문제가 있으며 시간이 지날수록 유기화합물이나 휘발성 물질의 발산 억제 효과가 저하된다는 문제점이 있다.

한국특허공개공보 제 2004-33490 호에서는 숯가루가 함유된 압축 시트를 사용하여 가구판재를 커버하는 기술이 개시되었으나 이러한 압축 시트 역시 그 자체에서 인체에 유해한 물질을 발산하기 때문에 실제로 내장재에 적용하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.

한국특허공개공보 제 2006-15119 호에서는 황토, 제올라이트, 맥반석을 이용한 내외장재용 조성물이 개시되었으나 이러한 내외장재용 조성물은 가격이 비싸고 용도에 제한이 크다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 내장재의 표면에 나노 분사되어 박막을 형성함으로서 상기 내장재로부터 각종 유기화합물이나 휘발성 물질의 발산을 방지하며, 내장재에서 곰팡이의 발생을 억제하는 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 유해물질 차단용 염화졸은 4000 메쉬의 견운모 분말 38 내지 42 중량부, 양파껍질 분말 14 내지 16 중량부, 물 400 중량부를 혼합 교반하여 나노 분쇄하여 제 1 조성물을 형성하는 단계(S10)와, 상기 제 1 조성물에 염화나트륨과 메탄올을 각각 상기 물의 10 중량%로 혼합하고 일정한 시간동안 교반하여 제 2 조성물을 수득하는 단계(S20)와, 상기 제 2 조성물을 일정한 시간동안 방치하여 고/액 분리하고 여과하는 단계(S30)와, 상기 여과 회수한 여과액 95 중량부에 과산화수소 5 중량부를 혼합하고 300 내지 350 ℃에서 90 분간 교반하여 팽윤시키는 단계(S40) 및 상기 팽윤된 화합물을 상온으로 급랭시키는 단계(S50)로 구성된다. 또한, 상기 급랭된 화합물을 24 시간동안 방치하여 경화시키는 단계(S60)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 견운모는 K2O, Na2O의 혼합함량이 9 중량% 이상인 것으로 구성된다. 또한, 상기 조성물을 나노 분쇄하는 단계(S10)는 상기 견운모 분말이 8000 내지 10000 메쉬, 양파껍질 분말이 4000 메쉬가 되도록 교반을 실시한다. 또한, 상기 여과액의 팽윤 단계(S40)는 내열유리 재질의 반응기에서 실시한다. 본 발명에 의한 유해물질 차단용 염화졸은 일정한 함량의 견운모와 양파껍질을 적용하여 구성한다.

견운모(Sericite)는 점토 광물의 한 종류으로서, 인편상의 결정으로 이루어진 은백색의 견사 광택을 나타내며, 견사 광택의 특성을 살려 미분체로 가공하여 여러 용도로 사용되고 있다. 견운모는 롯드 밀 등으로 거칠게 분쇄하고, 이어 볼 밀 등으로 미세하게 분쇄한 후 상기 분말을 공기 분급에 의해 입도별로 분급하고, 상기 분급 과정을 반복 실시하여 미세 분말을 분리한다.

이러한 견운모의 미세 분말은 용수 중의 양이온 부유 입자와 전기적으로 중화응집되어 침전을 유발함으로써, 우수한 정수작용, 높은 보습 효과 및 활성도를 갖는다. 또한 인체의 혈액 순환을 촉진하고 세포활성을 활성화하는 원적외선을 90% 이상 방사하는 물질로서, 강력한 음이온을 발산하여 각종 유해 물질을 흡착하는 기능을 가지고 있으며, 습도 조절도 가능하다.

양파껍질은 강력한 살균 및 곰팡이 억제 기능을 가지고 있는 알리신(allicin)을 포함하여 천연식품류 중에서 곰팡이 억제 효과가 가장 탁월하여 염화졸에 곰팡이 억제 기능을 부여하는 한편, 화학적인 곰팡이 억제제의 필요성을 저감시킨다.

본 발명에서는 팽윤 단계의 온도를 저하시키기 위하여 R2O(K2O, Na2O)의 함량이 9 중량% 이상인 A 등급인 견운모를 미분쇄한 분말을 사용한다. R2O(K2O, Na2O)의 함량이 9 중량% 이상인 A 등급인 견운모의 분말은 B, C 등급인 견운모 분 말과 달리 별도의 정제 과정 없이 그대로 본 발명에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법의 순서를 도시한 것이다.

도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.

먼저, 견운모 분말, 양파껍질 분말과 상기 분말류를 용해시키는 용매인 물을 혼합하고, 고속으로 교반하여 나노 분쇄함으로써 중화응집 현상이 발생된 제 1 조성물을 형성한다(단계 S10).

구체적으로, 4000 메쉬로 미분쇄된 A등급의 견운모 분말 38 내지 42 중량부, 양파껍질 분말 14 내지 16 중량부, 물 400 중량부를 고속반응조에 주입하고 교반하여 페이스트 형태를 이루는 제 1 조성물을 형성한다.

상기 제 1 조성물에 포함되는 견운모 분말의 함량이 38 중량부 미만이면 제 1 조성물의 중화응집력과 상기 조성물로부터 제조되는 염화졸의 유해물질 차단 능력이 저하되고, 견운모 분말의 함량이 42 중량부를 초과하면 제 1 조성물을 나노 분쇄할 때 제 1 조성물의 점도가 과다하게 증가하여 나노 분쇄가 곤란하게 된다. 또한, 상기 제 1 조성물에 포함되는 양파껍질 분말의 함량이 14 중량부 미만이면 제 1 조성물로부터 제조되는 염화졸의 곰팡이 억제 기능이 저하되고, 양파껍질 분말의 함량이 16 중량부를 초과하면 염화졸의 강도, 내구성 등의 각종 물성을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있다.

상기와 같이 형성된 제 1 조성물을 7500 rpm의 고속으로 15 내지 30 분간 교반하여 제 1 조성물에 포함된 견운모 분말과 양파껍질 분말을 나노 분쇄하되, 상기 견운모 분말이 8000 내지 10000 메쉬, 양파껍질 분말이 4000 메쉬가 될 때까지 교반하여 나노 분쇄하는 동시에 상기 견운모 분말의 중화응집 현상을 유발한다.

상기 제 1 조성물의 교반 시간이 15 분 미만이면 견운모 분말과 양파껍질 분말이 상기한 수치로 미세하게 분쇄되지 않으며, 교반 시간이 30 분을 초과하면 견운모 분말과 양파껍질 분말이 더 이상 미세하게 분쇄되지 않는다. 또한, 제 1 조성물에 포함되는 견운모 분말이 8000 메쉬 미만이면 조성물이 충분히 중화응집되지 않으며, 견운모 분말이 10000 메쉬를 초과하면 견운모의 분쇄 비용 증가에 비하여 염화졸의 품질이 더 이상 향상되지 않는다. 또한, 제 1 조성물에 포함되는 양파껍질 분말이 4000 메쉬 미만이면 내장재에 도포된 염화졸 박막의 외관이 저하되며, 양파껍질 분말이 4000 메쉬를 초과하면 양파껍질의 분쇄 비용 증가에 비하여 염화졸의 곰팡이 억제 효과가 더 이상 향상되지 않는다.

상기와 같이 단계 S10에서 페이스트 형태로 형성된 제 1 조성물에 상기 견운모의 중화응집력을 촉진하기 위하여 염화나트륨을 혼합하고, 상기 제 1 조성물의 농도 조절을 위하여 메탄올을 혼합하되, 염화나트륨과 메탄올의 사용량은 각각 제 1 조성물에 포함된 물의 10 중량%를 적용하며, 상기 염화나트륨과 메탄올이 혼합된 조성물을 500 내지 600 rpm으로 10 분간 교반하여 제 1 조성물에 포함된 견운모의 중화응집력을 촉진시켜서 제 2 조성물을 수득한다(단계 S20).

조성물에 포함되는 염화나트륨의 함량이 물의 10 중량% 미만이면 상기 제 2 조성물에서 견운모 분말이 제대로 중화응집되지 않으며, 염화나트륨의 함량이 물의 10 중량%를 초과하면 제 2 조성물에서 염화나트륨이 완전히 용해되지 않는다. 또한, 제 2 조성물에 포함되는 메탄올의 함량이 물의 10 중량% 미만이면 상기 제 2 조성물의 점성이 높아져서 제대로 교반되지 않으며, 메탄올의 함량이 물의 10 중량%를 초과하면 제 2 조성물의 중화응집 현상이 과도하게 발생한다.

상기와 같이 단계 S20에서 중화응집 현상이 발생된 제 2 조성물을 약 30 분간 방치하여 견운모와 양파껍질의 미분쇄물인 침전물과, 견운모와 양파껍질의 미립자가 용해된 상등액으로 고/액 분리하고 상등액을 회수한다(단계 S30).

제 2 조성물을 방치하는 시간이 30 분 미만이면 견운모와 양파껍질의 미분쇄물이 완전히 침전되지 않으며, 방치하는 시간이 30 분을 초과하면 견운모와 양파껍질의 미분쇄물이 더 이상 침전되지 않는다.

상기와 같이 고/액 분리된 조성물을 공지 기술에 의해 여과하여 여과액(상등액)을 회수하는 것이다.

상기 회수된 여과액 95 중량부에 견운모 미립자의 조직을 약화시켜서 팽윤을 촉진하는 과산화수소 5 중량부를 혼합하고, 상기와 같은 함량의 과산화수소가 혼합된 혼합물을 저속으로 일정한 시간동안 교반하여 팽윤시킴으로서 염화졸을 형성한다(단계 S40).

상기 여과액과 혼합되는 과산화수소의 함량이 5 중량부 미만이면 상기 여과액이 제대로 팽윤되지 않으며, 과산화수소의 함량이 5 중량부를 초과하면 상기 여과액에 포함되는 견운모 미립자와 양파껍질 미립자의 물성이 저하된다.

구체적으로, 여과액 95 중량부와 과산화수소 5 중량부를 내열유리 재질의 반응기에 주입하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 300 내지 350 ℃에서 550 내지 600 rpm으로 90 분간 교반하므로서 상기 혼합물을 팽윤시킨다. 혼합물의 반응 온도가 300 ℃ 미만이면 상기 혼합물의 순도가 저하되고, 반응 온도가 350 ℃를 초과하면 상기 혼합물에 포함된 과산화수소가 분해된다. 또한, 혼합물의 반응 시간이 90 분 미만이면 혼합물의 포화도가 증가되어 소수성 염화졸이 형성되고, 반응 시간이 90 분을 초과하면 혼합물이 더 이상 팽윤되지 않는다.

그런데, 일반적인 스테인레스스틸 재질의 반응기를 사용하여 상기 반응조건에 따른 여과액과 과산화수소와의 혼합물의 팽윤 단계를 실시하는 경우에는, 혼합물의 반응 시간이 30 분을 경과한 후부터 상기 혼합물의 과산화수소와 반응기의 스테인레스스틸이 반응하여 상기 반응기가 부식하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 녹이 발생하지 않는 내열유리 재질의 반응기를 사용하여 혼합물의 팽윤 단계를 실시하는 것이다.

상기와 같이 팽윤되어 형성된 화합물을 공지 기술에 의해 상온으로 급속냉각하여 노란색의 유해물질 차단용 염화졸을 수득한다(단계 S50).

또한, 선택적으로 상기 급랭된 염화졸을 24 시간동안 방치하여 경화시킨다(단계 S60). 이 단계에서 염화졸의 색상이 노란색에서 무색으로 변화된다.

상기 무색의 염화졸을 내장재에 나노 분사하여 도포하고 90 내지 120 ℃로 일정한 시간동안 열처리하여 내장재의 표면에 염화졸의 박막을 형성하는 것이다.

상기와 같이 구성되는 유해물질 차단용 염화졸은 인체에 악영향을 미치는 각종 유기화합물이나 휘발성 물질을 포함하지 않는다.

다음의 실시예를 참조하여 본 발명의 작용을 상세하게 설명한다.

[실시예]

1. 경상북도 울진군 서면 소광리에서 채굴한 A등급의 견운모를 롯드 밀로 거칠게 분쇄하고, 이어 볼 밀로 미세하게 분쇄한 후 상기 분말을 공기 분급에 의해 입도별로 분급하는 과정을 반복 실시하여 4000 메쉬의 미세 분말을 수득한다.

2. 나노분쇄 반응기인 GLOBAL LAB SYSTEMS Model HHZ-20DN에 상기 4000 메쉬의 A등급 견운모 분말 400 g, 양파껍질 분말 150 g, 정제수 4 ℓ(4000 g)를 주입하고 7500 rpm으로 20 분간 교반하여 상기 견운모 분말이 8000 내지 10000 메쉬, 양파껍질 분말이 4000 메쉬로 나노 분쇄된 페이스트 형태를 이루는 제 1 조성물을 형성하였다.

3. 상기와 같이 형성된 제 1 조성물에 염화나트륨 400 g, 메탄올 400 g을 혼합하고 500 rpm으로 10 분간 교반하여 제 2 조성물을 수득하였다.

4. 상기와 같이 형성된 제 2 조성물을 30 분간 방치하여 견운모와 양파껍질의 미분쇄물인 침전물과, 견운모와 양파껍질의 미립자가 용해된 상등액으로 고/액 분리하였다.

5. 상기 고/액 분리된 제 2 조성물을 여과하여 침전물을 분리하고 여과액(상등액)을 회수하였다.

6. 상기 여과액 190 g과 과산화수소 10 g을 내열유리 재질의 반응기에 주입하고 300 ℃에서 90 분간 교반하여 팽윤시켰다.

7. 상기 팽윤된 염화졸이 담겨진 반응기를 25 ℃의 물이 담겨진 대용량의 수조의 표면에 부유하여 급속 냉각시킴으로서 유해물질 차단용 염화졸을 제조하였다.

8. 상기 제조된 유해물질 차단용 염화졸을 상온에서 24 시간 방치하여 경화시켰다.

9. 상기와 같은 실시예에 의거하여 제조된 유해물질 차단용 염화졸을 나노분사기(스프레이건, 제품명 DONG-A D-707)에 충전하였다. 상기 나노분사기에 충전된 염화겔을 합성수지판을 접착제로 접착하여 제조된 문짝의 표면에 분사하여 상기 문짝의 표면에 염화졸을 도포하고, 상기 문짝을 건조챔버의 내부에 거치하고 100 ℃로 열처리하여 염화졸의 박막을 형성하였다.

휘발성 유기물 검출 장치인 일본 COSMOS사 XP-309B(일본 후생노동성 지정 포름알데히드 휘발성 유기물 측정 장비)를 사용하여 문짝의 표면에 염화졸의 박막을 형성하기 전과 염화졸의 박막을 형성한지 24 시간이 경과한 후에 휘발성 유기물 방출량을 측정 비교하고, 그 결과를 다음의 표 1에 나타냈다.

[표 1]

(단위 : ppm)

구 분	염화졸의 박막 형성 이전	염화졸의 박막 형성 이후
포름알데히드*	0.35	0.01
VOC 휘발성 유기물	0.38	0.3
이산화탄소**	38.0	21.0

(* HCHO : 세계보건기구 기준치 0.08 ppm 이하, 일본 후생노동성 기준치 0.05 ppm 이하)

(** 이산화탄소 : 기준치 25 ppm 이하)

상기 표 1에서 본 발명의 염화졸의 박막을 형성한 내장재는 일반적인 내장재에서 가장 많이 방출되는 휘발성 유기물인 포름알데히드가 거의 검출되지 않았으 며, 다른 휘발성 유기물의 배출량도 상당히 감소되는 것으로 나타났다.

상기 실시예에 의하여 제조된 유해물질 차단용 염화졸을 적용하여 4대 악취 유발 물질중 하나인 암모니아에 대한 탈취 실험을 실시하고, 그 결과를 다음의 표 2에 나타냈다.

[표 2]

구 분	시료 농도(ppm)	탈취율(%)
30 분 경과	111	55.5
60 분 경과	82	65.4
90 분 경과	62	82.0
120 분 경과	48	96.4

상기 표 2에서 본 발명에 의한 유해물질 차단용 염화졸은 악취 유발 물질에 대한 탈취 효과가 우수한 것으로 나타났다.

본 발명에 의하여 제조되는 유해물질 차단용 염화졸은 내장재의 표면에 박막을 형성하여 상기 내장재의 제조에 사용된 각종 유기화합물이나 휘발성 물질이 발산되는 것을 방지하고 각종 악취를 탈취하는 작용을 수행하므로서 거주자의 건강을 향상시키도록 지원하는 동시에 양파껍질의 곰팡이 억제 작용으로 인하여 내장재에서 곰팡이가 발생하는 것을 억제하는 효과가 있다.

또한, 상기 방법에 의하여 제조된 유해물질 차단용 염화졸은 인체에 무해한 물질을 적용하여 제조되기 때문에 친환경적이고, 염화졸 자체에서 포름알데히드와 같은 유해물질의 배출이 원천적으로 차단된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으 로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 4000 메쉬의 견운모 분말 38 내지 42 중량부, 양파껍질 분말 14 내지 16 중량부, 물 400 중량부를 혼합 교반하여 나노 분쇄하여 제 1 조성물을 형성하는 단계;

   상기 제 1 조성물에 염화나트륨과 메탄올을 각각 상기 물의 10 중량%로 혼합하고 일정한 시간동안 교반하여 제 2 조성물을 수득하는 단계;

   상기 제 2 조성물을 일정한 시간동안 방치하여 고/액 분리하고 여과하는 단계;

   상기 여과 회수한 여과액 95 중량부에 과산화수소 5 중량부를 혼합하고 300 내지 350 ℃에서 90 분간 교반하여 팽윤시키는 단계; 및

   상기 팽윤된 화합물을 상온으로 급랭시키는 단계를 포함하는 천연광석물을 이용한 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 급랭된 화합물을 24 시간동안 방치하여 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연광석물을 이용한 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 견운모는 K2O, Na2O의 혼합함량이 9 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 천연광석물을 이용한 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 견운모 분말, 양파껍질 분말, 물을 혼합하고 나노 분쇄하는 단계는 상기 견운모 분말이 8000 내지 10000 메쉬, 양파껍질 분말이 4000 메쉬가 되도록 교반을 실시하는 것을 특징으로 하는 천연광석물을 이용한 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 여과액의 팽윤 단계는 내열유리 재질의 반응기에서 실시하는 것을 특징으로 하는 천연광석물을 이용한 유해물질 차단용 염화졸의 제조 방법.

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