KR100719290B1 - 연옥분 함유 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한방에서 체내의 기 흐름을 원활히 해 주는 것으로 알려져 있는 연옥의 분체를 포함하는 습식 또는 건식 도료 조성물을 적용한 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 부직포에 원적외선 방사능 및 항진균 효과 등이 우수한 연옥층을 간단하고도 용이하게 효과적으로 형성시킬 수 있으며, 특히 건식 도료 조성물의 경우에는 도장시 휘발성 유기화합물에 의한 중독이나 도장 후 유해 증발 유기물에 의한 중독의 우려가 없으면서도 연옥분의 첨가에 의해 미려한 외관을 부여할 수 있다.
연옥, 부직포

Description

연옥분 함유 부직포 및 이의 제조방법{Non-woven fabric containing nephrite powder and process for preparing the same}
본 발명은 연옥분(軟玉粉) 함유 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 한방에서 체내의 기(氣) 흐름을 원활히 해 주는 것으로 알려져 있는 연옥의 분체를 포함하는 습식 또는 건식 도료 조성물을 적용한 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근래 들어 세라믹 소재가 방사하는 원적외선이 성장 촉진 효과, 피부 조직 내로의 원적외선 흡수에 따른 온열 효과, 피부 혈류량 증가 효과, 심박출량 및 맥박수 감소 효과, 발한 작용 촉진 효과, 자율신경계 균형 촉진 효과, 뇌파 상태 안정적 유지효과, 항균 및 항진균 작용, 습도 조절 작용 등을 나타내는 것으로 규명됨에 따라, 이러한 원적외선을 이용하려는 시도가 광범위하게 행해지고 있다.
적외선이란 가시광선보다 열 효과가 큰 장파장 측에 있는 전자파로서, 적외선 파장 영역은 0.78 내지 1,000 미크론으로 구분되고, 이중 4 내지 1,000 미크론 영역을 원적외선의 파장영역으로 구분하며, 2.5 내지 25 미크론의 파장영역은 산업용으로 주로 이용되고 있다.
원적외선을 방사하는 세라믹 소재로서는 경옥, 연옥, 맥반석, 게르마늄, 견운모, 흑운모, 실리케이트, 황토, 백토, 사문암 등을 들 수 있으며, 이중에서도 특히 연옥은 방사율과 방사에너지의 효율성 측면에서 매우 효과적인 것으로 알려져 있다.
상기한 연옥(軟玉: nephrite)은 일반식 Ca2(Mg,F2)5Si3O22(OH)2로 표시되며 모스 경도(Mohs' scale)가 61/2이고 비중이 2.96이며 굴절률이 1.61 내지 1.63이고 복굴절률이 0.027이며 진주질 또는 기름질의 광택을 갖는 단사정계(monoclinic) 광물로서, 미세한 섬유상의 각섬석(角閃石) 결정이 얽혀 치밀질의 경괴(硬塊)를 이룬 유백색의 투섬석(透閃石)과 암녹색의 투녹섬석(透綠閃石)으로 대별된다.
한편, "동의보감", "본초강목", "양명술" 등의 한방 고서에 의하면 옥은 기를 방사하므로 인체에 가까이 두면 당뇨, 고혈압, 위장병, 신경통, 관절염 등에 효험이 있는 것으로 기재하고 있으며, 예로부터 옥은 상서로운 서기(瑞氣)로 인하여 질병을 퇴치하고 액운을 떨치며 행운을 전해주는 것으로 알려져 왔는바, 이러한 사실은 임금의 몸을 옥체라 하고 왕권의 상징의 임금의 도장을 옥쇄라 한 점을 보더라도 능히 헤아릴 수가 있다.
연옥이 방사하는 원적외선은 인체 내부로 깊숙이 잘 흡수되어 말초모세혈관을 강화시킴으로써 혈액순환과 신진대사를 촉진하는 능력이 우수한 것으로 보고되어 있으며, 한방적으로는 연옥이 엽록소의 배위 금속 원자인 마그네슘을 다량으로 함유하고 있어서 인체에 적합한 파장의 기를 발산하여 인체의 기와 공명 흡수됨으 로써 인체에 잠재된 기를 활성화시켜 준다는 주장이 다수 제기되어 있다.
상기한 바와 같은 이유로 건강에 대한 관심이 고조되고 있는 근자에 이르러서는 인체에 유익한 원적외선 방사능을 갖는 옥 장판, 옥 시트, 옥과 맥반석 모르타르, 옥 수지용기 등이 제안되어 있다.
그러나, 이들 옥 함유 제품들은 어느 것이나 옥 함포(含包) 과정 및 성형 과정이 복잡하고 까다로울 뿐만 아니라 만족스러운 품질 수준을 얻기 위해서는 엄밀한 공정 제어가 필요하며, 그 적용 용도가 매우 제한적이라는 문제점이 있다.
한편, 부직포는 섬유를 직포공정을 거치지 않고 평행 또는 부정방향으로 배열하고 합성수지 접착제로 결합하여 펠트 모양으로 만든 것으로, 일반적으로 장,단섬유로 제조되어 포장지, 장식용품, 벽지 등에 사용된다.
그러나, 종래의 부직포는 항균성, 탈취율, 원적외선 방사기능 등이 없기 때문에 부직포의 부드러운 질감 특성에 비해 그 활용성이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 원적외선 방사능 등의 기능성을 갖는 연옥을 간단하고도 용이하게 효과적으로 적용시킨 연옥분 함유 부직포 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 부직포를 제공하는 단계; 연옥분을 함유하는 도료 조성물을 제조하는 단계; 및 연옥분을 함유하는 도료 조성물을 부직포에 코팅하거나 함침시키는 단계를 포함하는 연옥분 함유 부직포의 제조방법 을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연옥분을 함유하는 도료 조성물의 제조단계는 (A) 희석제로서 물이 첨가되며 고형분 함량 25 내지 48 부피%의 수성 페인트를 제공하는 수성 페인트 제공 단계; (B) SiO2 55 내지 58 중량%, MgO 21 내지 25 중량%, CaO 11 내지 14 중량%, Fe2O3 1 내지 3 중량%, Al203 0.1 내지 1.0 중량%, Na2O 0.03 내지 0.10 중량%, TiO2 0.01 내지 0.05 중량%, K2O 0.01 내지 0.03 중량%, 잔부가 기타 미량 성분으로 구성되는 연옥을 입자 크기 0.1 내지 80 ㎛의 범위로 미분하는 연옥분 제공 단계; 및 (C) 상기한 단계 (A)에서의 수성 페인트 75 내지 97 중량%와 상기한 단계 (B)에서의 연옥분 3 내지 25 중량%를 교반하여 철저히 혼합하는 혼합 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연옥분을 함유하는 도료 조성물의 제조단계는 (A) SiO2 55 내지 58 중량%, MgO 21 내지 25 중량%, CaO 11 내지 14 중량%, Fe2O3 1 내지 3 중량%, Al203 0.1 내지 1.0 중량%, Na2O 0.03 내지 0.10 중량%, TiO2 0.01 내지 0.05 중량%, K2O 0.01 내지 0.03 중량%, 잔부가 기타 미량 성분으로 구성되는 연옥을 입자 크기 1.0 내지 50 ㎛의 범위로 미분하는 연옥분 제공 단계; (B) 상기한 단계 (A)에서의 연옥분 3 내지 25 중량%와 분체 도료 75 내지 97 중량%를 90 내지 110℃의 온도에서 교반하여 압출하는 건식 혼합 압출 단계; 및 (C) 상기한 단계 (B)에서의 압출물을 입자 크기가 10 내지 120 ㎛의 범위이고, 입자의 95 중량% 이 상이 70 ㎛를 초과하지 않는 입자 크기를 가지며, d(v)50(입자 부피 분포의 50%)=13 내지 35 ㎛가 되도록 연마하는 충격 연마 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 연옥분을 함유하는 도료 조성물이 코팅 또는 함침된 것을 특징으로 하는 연옥분 함유 부직포를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연옥분을 함유하는 도료 조성물은 SiO2 55 내지 58 중량%, MgO 21 내지 25 중량%, CaO 11 내지 14 중량%, Fe2O3 1 내지 3 중량%, Al203 0.1 내지 1.0 중량%, Na2O 0.03 내지 0.10 중량%, TiO2 0.01 내지 0.05 중량%, K2O 0.01 내지 0.03 중량%, 잔부가 기타 미량 성분으로 구성되며 입자 크기가 0.1 내지 150 ㎛의 범위인 연옥분 3 내지 25 중량%와, 희석제로서 물을 포함하는 고형분 함량 25 내지 48 부피%의 수성 페인트 75 내지 97 중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연옥분을 함유하는 도료 조성물은 SiO2 55 내지 58 중량%, MgO 21 내지 25 중량%, CaO 11 내지 14 중량%, Fe2O3 1 내지 3 중량%, Al203 0.1 내지 1.0 중량%, Na2O 0.03 내지 0.10 중량%, TiO2 0.01 내지 0.05 중량%, K2O 0.01 내지 0.03 중량%, 잔부가 기타 미량 성분으로 구성되며 입자 크기가 0.1 내지 150 ㎛의 범위인 연옥분 3 내지 25 중량%와, 분체 도료 조성물 75 내지 97 중량%로 구성되며, 연옥분과 상기한 분체 도료 조성물의 혼합 입자의 95 중량% 이상 이 70 ㎛를 초과하지 않는 입자 크기를 가지며 d(v)50(입자 부피 분포의 50%)= 13 내지 35 ㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 연옥분은 납 함량 20.0 ppm 이하, 비소 함량 5.0 ppm 이하, 산가용물 함량 2.0 중량% 이하이며, 건조 감량이 2.0 중량% 이하이고, 티탄 함량은 0.001 내지 0.005 중량% 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 연옥분 함유 부직포는 세탁견뢰도 4 내지 5급, 마찰견뢰도 3 내지 4급, 땀견뢰도 4 내지 5급으로 견뢰도가 우수하고, 항균성 99% 이상, 탈취율 75% 이상으로 항균성과 탈취율이 우수하며, 원적외선 방사율 0.9 이상, 원적외선 방사에너지 3.5×102 w/㎡ 이상으로 원적외선 방사성능도 우수하다.
본 발명은 부직포에 우수한 원적외선 방사능 및 항진균 효과를 갖는 연옥층을 간단하고도 용이하게 효과적으로 형성시킬 수 있으며, 특히 건식 도료 조성물의 경우에는 도장시 휘발성 유기화합물에 의한 중독이나 도장 후 유해 증발 유기물에 의한 중독의 우려가 없으면서도 연옥분의 첨가에 의해 미려한 외관을 부여할 수 있다.
본 발명의 부직포를 원적외선 방사능과 항균 효과 외에 습기 제거능 및 악취 분해능을 갖는 것으로 알려져 있는 맥반석 돌 침대의 저면 및/또는 상면에 적용할 경우 쾌적하고도 깨끗한 실내 환경의 제공과 아울러 신체 기능의 활성화에 따른 숙면과 혈액순환 촉진으로 성인병 등의 사전 예방 및 완화에 있어 누적적 상승효과를 볼 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명의 부직포는 맥반석 돌 침대 이외에 좌석시트, 침구용품, 의류용품, 내외장재, 마감재, 포장지, 장식용품, 벽지 등에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 사용되는 부직포는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 습식 부직포, 건식 부직포(케미칼본드, 서멀본드, 에어레이), 스판레스, 스판본드, 멜트블로운, 니들펀칭, 스테치본드 등을 사용할 수 있다.
부직포의 재료로는 단섬유(staple fiber, S/F사)인 비스코스 레이온, 폴리에스테르, 나일론 등 주로 화학 섬유를 사용하며, 이들은 통상 단단한 베일(bale) 상태로 공급된다.
부직포의 제조방법은 여러 종류의 원면을 일정 비율로 혼합시키고 이들 덩어리 상태의 원면을 잘게 풀어지도록 개섬시키는 혼타면 공정, 혼타면기로부터 공급된 섬유를 빗질작용과 이동작용을 통하여 하나하나의 섬유 상태로 완전히 개섬시켜주는 것으로서 섬유를 얇은 막 상태의 섬유구조(웹(web)이라 함)를 만드는 소면(carding) 공정, 두꺼운 제품을 생산할 때에 웹을 여러 겹으로 적층시키는 성형(web laying) 공정, 여러 조의 롤러 사이에 적층된 웹을 통과시키면서 제품을 얇게 만드는 연신 공정, 접착제를 사용하여 침적법, 프린트법, 스프레이법 등으로 웹을 결합시키는 수지접착 공정, 접착제로부터 수분을 증발시켜 열고착(dry curing, 130 내지 160℃, 3분간)시키는 건조 및 열고착 공정, 수지 접착제를 사용하지 않고 섬유를 녹여서 섬유간을 결합시키는 열접착(thermal bonding) 공정, 섬유간을 여러개의 침이 상하로 교차, 통과하면서 서로 얽히게 하는 니들 펀칭(needle punching) 공정, 심지에 염색을 하거나 봉제직업 과정에서 심지가 원단에 접착되도록 심지 표면에 접착제를 살포시키는 가공(finishing) 공정, 불량품을 선별하는 검사 공정, 규정 수량을 감는 작업을 하는 검단(winding) 공정, 품질 검사에 합격한 완제품을 포장작업하는 포장 공정 등으로 구성된다.
본 발명에 사용되는 연옥분은 그 화학적 성분이 SiO2, MgO, CaO, Fe2O3, Al203, Na2O, TiO2, K2O 및, 기타 미량 성분으로 구성되며, 일반적으로는 SiO2가 58 중량% 이하, MgO가 24 중량% 이하, CaO가 14 중량% 이하이고 Fe2O3 및 Al203 등의 금속 성분이 5 중량% 이하이며, 바람직하게는 SiO2 55 내지 58 중량%, MgO 21 내지 25 중량%, CaO 11 내지 14 중량%, Fe2O3 1 내지 3 중량%, Al203 0.1 내지 1.0 중량%, Na2O 0.03 내지 0.10 중량%, TiO2 0.01 내지 0.05 중량%, K2O 0.01 내지 0.03 중량%, 잔부가 기타 미량 성분으로 구성된다.
특정하게는, 상기한 연옥분이 SiO2 57.76 중량%, MgO 23.42 중량%, CaO 12.91 중량%, Fe2O3 2.21 중량%, Al203 0.15 중량%, Na2O 0.05 중량%, TiO2 0.02 중량%, K2O 0.02 중량%, 기타 미량성분 3.64 중량%로 구성되는 것이거나, 또는 SiO2 56.92 중량%, MgO 23.11 중량%, CaO 12.86 중량%, Fe2O3 1.98 중량%, Al203 0.51 중량%, Na2O 0.06 중량%, TiO2 0.03 중량%, K2O 0.02 중량%, 기타 미량성분 4.6 중량%로 구성되는 것이거나, 또는 SiO2 56.78 중량%, MgO 22.66 중량%, CaO 13.35 중량%, Fe2O3 2.15 중량%, Al203 0.79 중량%, Na2O 0.07 중량%, TiO2 0.03 중량%, K2O 0.02 중량%, 기타 미량성분 4.15 중량%로 구성되는 것 중 어느 하나를 특히 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 있어 바람직하게 사용될 수 있는 연옥분은 상기한 화학적 특성을 충족시키는 것이라면 산지를 불문하여 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 바람직하게 사용될 수 있는 연옥분은 납 함량이 20.0 ppm 이하, 비소 함량이 5.0 ppm 이하, 산가용물 함량이 2.0 중량% 이하이며, 건조 감량이 2.0 중량% 이하이고, 티탄 함량은 0.001 내지 0.005 중량% 범위인 것이다.
본 발명의 도료 조성물에 사용되는 연옥분의 입자 크기는 일반적으로 언급하면 0.1 내지 150 ㎛의 범위이고, 평균 입자 크기는 0.3 내지 50 ㎛, 바람직하게는 1 내지 10 ㎛이다.
구체적으로 언급하면, 습식 도료인 경우 바람직하게는 연옥분의 입자 크기가 0.1 내지 80 ㎛의 범위, 평균 입자 크기는 0.3 내지 50 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5 ㎛일 수 있으며, 건식 도료인 경우 바람직하게는 연옥분의 입자 크기가 1.0 내지 50 ㎛의 범위, 평균 입자 크기는 1.5 내지 30 ㎛, 보다 바람직하게는 1.8 내지 10 ㎛일 수 있다.
본 발명에 있어서의 경화 도막의 두께는 통상 20 내지 2,000 ㎛이며, 용도에 따라 초도(初塗: primer)로서, 상도(上塗: finish)로서, 또는 중도(中塗)로서 적용될 수 있으며, 초도나 중도인 경우에는 50 내지 2,000 ㎛의 경화 도막 두께 범위, 상도인 경우에는 미려한 외관을 위하여 20 내지 120 ㎛의 경화 도막 두께 범위이다. 초도나 중도로서는 적어도 1회 이상의 도막 형성 과정을 경유하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물이 습식 도료인 경우에는 수성 페인트(고형분 함량 25 내지 48 부피%이며, 희석제로서 물(상수)이 수성 페인트에 대하여 5 내지 300 부피%의 범위로 첨가되고, 적절한 무기 또는 유기 안료 또는 염료를 포함하는 경우 0.5 내지 25 중량% 포함) 75 내지 97 중량% 및 상기한 연옥분 3 내지 25 중량%로 구성되며, 연옥분의 함량은 바람직하게는 8 내지 20 중량%의 범위일 수 있다.
통상적으로, 수성 페인트는 도막 형성 수지로서의 아크릴 수지, 스티렌-부타디엔 수지, 라텍스 수지 등과 여기에 요구되는 소정의 경화제로 구성되는 고체 중합체 결합제계와 색상 부여 착색제(안료 또는 염료)를 함유하며, 도막 형성 수지는 열경화성 또는 열가소성 수지일 수 있다.
착색 안료의 예로서는, 티타늄 디옥시드 화이트, 적색 및 황색 철산화물, 주홍색 크롬 및 크롬 옐로우, 및 카본 블랙과 같은 무기 색소와, 프탈로시아닌, 아조, 안트라퀴논, 티오인디고, 이소디벤즈안트론, 트리펜디옥산, 또는 퀴나크리돈 안료와 같은 유기안료, 배트염료 안료, 또는 산, 염기성 또는 매염성 색소의 레이크 등을 들 수 있다. 안료뿐만 아니라 염료도 사용될 수 있으며, 예컨대 시안, 아닐린 등을 들 수 있다.
경화제로서는, 예컨대 비스페놀 A의 축합 글리시딜 에테르 또는 트리글리시딜 이소시아누레이트와 같은 저분자량 관능성 에폭시, 또는 베타-히드록시알킬아미드와 카르복시 관능성 폴리에스테르, 또는 이소시아네이트 관능성 경화제, 히드록 시 관능성 폴리에스테르 디시안디아미드와 같은 아민 관능성 경화제, 카르복시-, 히드록시-, 또는 에폭시-관능성 수지와 같은 관능성 아크릴 수지를 들 수 있다.
결합제로서는, 예컨대 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 에틸렌/테트라플루오로에틸렌 공중합체 또는 폴리페닐렌 설파이드와 같은 열가소성 수지를 들 수 있다.
또한, 가소제나 자외선 분해 방지 안정제나 충진제와 같은 다른 첨가제들을 함유할 수도 있다.
상기한 수성 페인트는 액체 분산 매질과 함께 분산된 상태로 존재하며, 바람직한 분산 매질은 물이나, 통상적으로는 계면활성제나 알콜 및 에테르 알콜과 같은 수 혼합성 유기 액체를 포함한다.
본 발명에 따른 연옥분 함유 습식 도료 조성물의 제조방법은 하기의 단계로 구성된다.
(A) 수성 페인트 제공 단계:
희석제로서 물(상수)을 첨가하는 고형분 함량 25 내지 48 부피%의 수성 페인트를 제공한다.
(B) 연옥분 제공 단계:
앞에서 정의한 바와 같은 연옥을 볼밀에 넣고 0.5 내지 3시간 동안 분쇄하여 입자 크기가 0.1 내지 80 ㎛의 범위, 평균 입자 크기는 0.3 내지 50 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5 ㎛로 미분한다.
(C) 혼합 단계:
상기한 단계 (A)에서의 수성 페인트 75 내지 97 중량%와 상기한 단계 (B)에 서의 연옥분 3 내지 25 중량%를 교반하여 철저히 혼합시킨다.
본 발명에 따른 연옥분 함유 부직포는 상기와 같이 제조한 연옥분 함유 습식 도료를 적용할 경우, 이 습식 도료를 붓, 롤러 등과 같은 적절한 코팅 수단에 의해 부직포에 도포한 후, 상온에서 15분 내지 5시간 정도 방치하거나 또는 30 내지 150℃의 분위기 온도에서 5 내지 30분간 방치하여 경화시킴으로써 부직포의 일면 또는 양면에 연옥분 함유 도막을 형성함에 의해 제조된다. 또한 코팅방법 대신 통상의 함침방법에 의해서도 제조가능하다.
이어서, 본 발명에 따른 조성물이 건식 도료인 경우에 대하여 설명하면, 마찬가지로 분체 도료 75 내지 97 중량% 및 상기한 연옥분 3 내지 25 중량%로 구성되며, 연옥분의 함량은 바람직하게는 8 내지 20 중량%의 범위일 수 있다.
이 건식 도료 조성물은 정전 분무법에 의해 스프레이건으로 부직포에 분무 도포되며, 분체 도료 입자들은 정전적으로 대전되고 부직포는 접지되거나 또는 반대로 대전될 수 있다. 스프레이건 내에서의 분체의 대전은 인가 전극에 의해서 또는 마찰 대전(tribocharging)에 의해 이루어지며, 도포된 조성물은 분체 입자들의 용융, 융합에 의해 도막(塗膜)으로 경화되고, 기재에 고착되지 않은 분체 도료 입자들은 재사용을 위해 회수될 수 있으므로 경제적이다. 또한, 분체도료 조성물은 유기 용제를 첨가하지 않으므로 비오염성으로서 환경친화적이다.
통상적으로 건식 도료 조성물에 있어서는 향상된 매끄러운 외관을 갖는 도막을 얻는 것은 곤란한 것으로 알려져 있으며, 그 이유는 스프레이건 내에서 미세 입자들의 상호 응집 현상 없이 원활한 유동화를 이루기 어려워서 그 취급성에 문제가 있으며 이로 인하여 평활하고 미려한 피막을 얻기 곤란하다는 점 때문이다.
그러나 전술한 바와 같은 연옥분을 건식 분체 도료 조성물에 건식 혼합하여 첨가 사용하는 경우 스프레이건 내에서 상기한 도료 조성물 미세 입자 상호 간의 점착 현상을 효과적으로 방지할 수가 있으며, 이에 의해 미려한 외관의 연옥분 함유 도막을 효과적으로 생성시킬 수가 있다.
본 발명에 있어서 건식 도료 조성물의 입자 크기는 1.0 내지 50 ㎛의 범위가 바람직하고, 입자의 95 중량% 이상이 70 ㎛를 초과하지 않는 입자 크기를 가지며 d(v)50(입자 부피 분포의 50%)= 13 내지 35 ㎛인 것이 미려한 외관의 도막을 얻는데 있어서 바람직할 수 있다. 입자들에 대한 이러한 부피 분포는 레이저광 산란 장치, 예컨대, Cis-1(갈리아사 제), Helos(심파텍사 제) 및 Mastersizer X(말버른사 제) 등을 이용하여 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 연옥분 함유 건식 도료 조성물은 적어도 1종 이상의 분체 도료 성분(즉, 도막 형성 중합체, 경화제 및 적어도 1종 이상의 착색제)을 포함한다.
본 발명에 따른 연옥분 함유 건식 도료 조성물은 폴리아미드계의 열가소성수지일 수도 있으나, 일반적으로는 열경화성 수지인 것이 바람직하다.
상기한 피막 형성 중합체로서는 카르복시 기능성 폴리에스테르 수지, 히드록시 기능성 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 기능성 아크릴 수지로부터 선택되는 1종 또는 그 이상일 수 있다.
상기한 연옥분 함유 건식 도료 조성물은 폴리에폭시드 경화제가 사용된 카르복시 기능성 폴리에스테르계 피막 형성 수지일 수 있다. 폴리에스테르는 일반적으 로 10 내지 100의 산가와, 1,500 내지 10,000의 수평균 분자량(Mn), 30 내지 85℃, 바람직하게는 적어도 40℃의 유리 전이온도(Tg)를 갖는다. 폴리에폭시드는 트리글리시딜 이소시아누레이트(TGIC) 등의 저분자량 에폭시 화합물, 디글리시딜 테레프탈레이트 또는 디글리시딜 이소프탈레이트 등의 화합물, 비스페놀 A의 응축 글리시딜 에테르 또는 내광성 에폭시 수지 등의 에폭시 수지일 수 있다. 이러한 카르복시 기능성 폴리에스테르 피막 형성 수지는 선택적으로 테트라퀴스(2-히드록시에틸)아디프아미드와 같은 비스(베타-히드록시알킬아미드) 경화제와 함께 사용될 수 있다.
선택적으로는, 히드록시 기능성 폴리에스테르는 블록 이소시아네이트 기능성 경화제, 또는 멜라민 수지, 요소-포름알데히드 수지 또는 글리콜우랄 포름알데히드 수지와 함께 사용될 수 있다. 히드록시 기능성 폴리에스테르에 대한 블록 이소시아네이트 경화제는, 예컨대, 우레트 디온형과 같이 내부적으로 블록화되거나, 또는 예컨대, 이소페론 디이소시아네이트와 같은 카프로락탐-블록형일 수 있다.
에폭시 수지는 디시안디아미드와 같은 아민 기능성 경화제와 함께 사용될 수도 있다. 또한, 에폭시 수지에 대한 아민 기능성 경화제 대신에, 페놀계 물질인 에피클로로히드린과 과잉량의 비스페놀 A의 반응에 의해 형성되는 것을 사용할 수도 있다. 기능성 아크릴 수지, 예컨대, 카르복시-, 히드록시-, 또는 에폭시 기능성 수지는 적당한 경화제와 함께 사용될 수도 있으며, 예컨대, 카르복시 기능성 폴리에스테르를 카르복시 기능성 아크릴 수지와 양중합체를 경화시키는 비스(베타-히드록시알킬아미드)와 같은 경화제와 함께 사용될 수도 있다. 또한, 카르복시-, 히드록시-, 또는 에폭시 기능성 아크릴 수지는 에폭시 수지 또는 폴리에스테르 수지와 함 께 사용될 수도 있다. 이러한 수지 조합물은 카르복시 기능성 아크릴 수지와 공경화(co-curing)되거나, 또는 카르복시 기능성 폴리에스테르가 글리시딜 기능성 아크릴 수지와 공경화되도록 선택될 수도 있으나, 통상적인 것은 단일 경화제로 경화되도록 제형화되는 것이다. 또 다른 제형화의 예로서는, 2종의 중합체 결합제 혼합물(예컨대, 블록화 이소시아네이트 경화 히드록시 기능성 아크릴 수지와 조합하여 사용되는 아민 경화 에폭시 수지)을 사용하는 것을 들 수 있다.
도막 형성 중합체의 다른 예로서는, 기능성 플루오로 중합체, 기능성 플루오로클로로중합체 및 기능성 플루오로아크릴 중합체를 들 수 있으며, 이들은 단일 도막 형성 중합체로서 사용되거나, 또는 기능성 중합체에 대한 적당한 경화제와 함께 기능성 아크릴, 폴리에스테르 및/또는 에폭시 수지와 동시에 사용될 수도 있다.
상기한 것 이외의 다른 경화제로서는, 에폭시 페놀 노볼락 및 에폭시 크레졸 노볼락이나, 메틸 에틸 케트옥심 블록화 이소페론 디이소시아네이트, 아세톤 옥심 블록화 테트라메틸렌 크실렌 디이소시아네이트 및, 메틸 에틸 케트옥심 블록화 데스모더(Desmodur) W와 같은 옥심으로 블록화된 이소시아네이트 경화제나, '산토링크(Santolink) LSE 120'과 같은 내광성 에폭시 수지나, 'EHPE-3150'과 같은 지환식 폴리에폭시드를 들 수 있다.
본 발명에 따른 연옥분 함유 건식 도료 조성물은 별도의 착색제를 포함하지 않을 수도 있으나, 일반적으로는 1종 이상의 안료 또는 염료를 포함하며, 유동성 개선제, 가소제, 안정제(예컨대, UV 분해에 대한 안정화제), 벤조인과 같은 내가스제(anti-gassing agent)와 같은 기능 개선 첨가제를 포함할 수 있다.
사용 가능한 안료의 예로서는, 이산화티타늄, 적색 및 황색 산화철, 크롬안료 및 카본 블랙과 같은 무기 안료와, 프탈로시아닌, 아조, 안트라퀴논, 티오인디고, 이소디벤즈안트론, 트리펜디옥산, 퀴나크리돈 안료, 배트 염료, 산성, 염기성 및 매염물감의 레이크를 들 수 있다.
본 발명에 따른 연옥분 함유 건식 도료 조성물의 제조방법은 하기의 단계로 구성된다.
(A) 연옥분 제공 단계:
앞에서 정의한 바와 같은 연옥을 볼밀에 넣고 0.5 내지 3시간 동안 분쇄하여 입자 크기가 입자 크기가 1.0 내지 50 ㎛의 범위, 평균 입자 크기는 1.5 내지 30 ㎛, 보다 바람직하게는 0.8 내지 10 ㎛로 미분한다.
(B) 건식 혼합 압출 단계:
상기한 단계 (A)에서의 연옥분 3 내지 25 중량%와 분체 도료 75 내지 97 중량%를 90 내지 110℃의 온도로 유지된 압출기 중에서 철저히 교반하여 압출한다.
(C) 충격 연마 단계:
압출물을 충격 연마기 중에서 건식 도료 입자 크기가 10 내지 120 ㎛의 범위이고, 입자의 95 중량% 이상이 70 ㎛를 초과하지 않는 입자 크기를 가지며, d(v)50(입자 부피 분포의 50%) = 13 내지 35 ㎛가 되도록 연마한다.
본 발명에 따른 연옥분 함유 부직포는 상기와 같이 제조한 연옥분 함유 건식 도료를 적용할 경우, 이 건식 도료 조성물을 정전 분무 도장 방법으로 부직포에 도포하는 단계와, 도포된 조성물을 112 내지 150℃의 온도에서 15초 내지 15분간 가 열하여 점착된 입자들을 용융, 응집시켜 도막으로 경화시키는 단계로 제조된다. 여기서, 정전 분무 도장 방법은 코로나 대전 또는 마찰대전 방법일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 하나 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 연옥분 함유 습식 도료 조성물을 코팅한 부직포의 제조
남양화학공업주식회사 제조 아크릴계 수성 페인트 KSM 5320 1급(색상: 백색, 비중(25/25℃): 1.45 내지 1.6, 점도(25℃ Ku): 80 내지 100, 부피고형분(%): 47.5, 희석제: 수돗물 6%, 건조시간(25℃): 지촉 건조시간-30분, 고화 건조시간-1시간) 85 중량%에 볼밀로 1시간 분쇄하여 입자 크기가 0.3 내지 50 ㎛ 범위의 연옥분(SiO2 57.76 중량%, MgO 23.42 중량%, CaO 12.91 중량%, Fe2O3 2.21 중량%, Al203 0.15 중량%, Na2O 0.05 중량%, TiO2 0.02 중량%, K2O 0.02 중량%, 기타 미량성분 3.64 중량%) 15 중량%를 철저히 교반하여 연옥분 함유 습식 도료 조성물을 얻었다.
얻어진 연옥분 함유 습식 도료 조성물을 부직포의 저면에 도포용 붓을 이용하여 도포하였고, 18℃에서 2시간 방치하여 완전히 경화시켜 연옥분 함유 부직포를 제조하였으며 평균 경화 도막 두께는 80 ㎛였다.
실시예 2: 연옥분 함유 건식 도료 조성물을 코팅한 부직포의 제조
금홍석 이산화티탄 백색 안료 250 g, 흑색 산화철 1 g, 군청남색(Ultramarine Blue) 15호 1 g, 카르복시 기능성 폴리에스테르수지 350 g, 에폭시 수지 경화제 150 g, 알데히드 수지 라로팔 A8l 50 g, 촉매 1 g, 벤조인 1 g, 유동성 개질제 4 g, 폴리에틸렌 왁스 5 g, 연옥분(평균 입경: 1.5 내지 30 ㎛) 200 g의 조성을 갖는 연옥분 함유 백색 건식 도료 조성물을 제조하였으며, 이때 연옥분의 조성은 SiO2 56.92 중량%, MgO 23.11 중량%, CaO 12.86 중량%, Fe2O3 1.98 중량%, Al203 0.51 중량%, Na2O 0.06 중량%, TiO2 0.03 중량%, K2O 0.02 중량%, 기타 미량성분 4.6 중량%이었다.
상기 구성 성분들을 혼합기 내에서 건식 혼합하고, 온도 105℃에서 작동하는 스크류 압출기 내에 도입하여 압출한 다음, 압출물을 충격 분쇄기 내에서 연마하여 다음의 입자 크기 분포를 갖는 분체를 산출하였다.
95% < 60 ㎛
D(v)50 = 32.9 ㎛
상기한 분체의 유동 지수는 SAMES AS 100 유량계를 사용해서 측정하였으며 그 값은 37.1로 판명되었다.
상기한 건식 도료 조성물을 부직포의 저면에 정전 도장하고, 160℃에서 15분간 스토빙하여 경화시켜 도막 두께 68 ㎛의 연옥분 함유 경화 도막층을 형성시킴으로써 연옥분 함유 부직포를 제조하였다.
도막층의 유동 평활도를 레이저 프로파일로메터로 평가한 결과, 거칠기 지수는 2.32 ㎛였다. 또한, 가드너(Gardener) 충격 저항치는 18 J이었으며, 에리센 압입치는 7.0 ㎜였다.
실시예 3: 연옥분 함유 건식 도료 조성물을 코팅한 부직포의 제조
금홍석 이산화티탄 백색 안료 190 g, 베이퍼록스 3 g, 남색 안료 5 g, 카본 블랙 2 g, 비스페놀 A 에폭시 수지 533 g, 스티렌/무수 말레산 수지 SMA 1440 90 g, 아민경화제 28 g, 벤조인 2 g, 유동성 개질제 6 g, 연옥분(평균 입경: 1.5 내지 30 ㎛) 100 g의 조성을 갖는 연옥분 함유 백색 초도(primer) 건식 도료 조성물을 제조하였으며, 이때 연옥분의 조성은 SiO2 56.78 중량%, MgO 22.66 중량%, CaO 13.35 중량%, Fe2O3 2.15 중량%, Al203 0.79 중량%, Na2O 0.07 중량%, TiO2 0.03 중량%, K2O 0.02 중량%, 기타 미량성분 4.15 중량%이었다.
상기 구성 성분들을 혼합기 내에서 건식 혼합하고, 온도 110℃에서 작동하는 스크류 압출기 내에 도입하여 압출한 다음, 압출물을 충격 분쇄기 내에서 연마하여 다음의 입자 크기 분포를 갖는 분체를 산출하였다.
95% < 50 ㎛
D(v)50 = 29.7 ㎛
상기한 분체의 유동 지수는 29.3으로 판명되었다.
상기한 건식 도료 조성물을 부직포의 저면에 정전 도장하고, 140℃에서 20분간 스토빙하여 경화시켜 도막 두께 42 ㎛의 연옥분 함유 경화 도막층을 형성시킴으로써 연옥분 함유 부직포를 제조하였다.
도막층의 유동 평활도를 레이저 프로파일로메터로 평가한 결과, 거칠기 지수는 1.92 ㎛였다. 또한, 가드너(Gardener) 충격 저항치는 12 J이었으며, 에리센 압 입치는 5.0 ㎜였다.
[시험예]
상기 실시예에서 제조한 연옥분 함유 부직포에 대하여 견뢰도와 항균성을 한국섬유기술연구소에 의뢰하여 측정하였으며, 그 결과는 각각 표 1과 표 2와 같다.
시험항목 시험결과 시험방법
세탁견뢰도(A-1, 40℃), 급 (변퇴색) (오염) 면 폴리에스터 4 4 내지 5 4 내지 5 KS K 0430-1996
마찰견뢰도, 급 (건) (습) 3 내지 4 3 내지 4 KS K 0650-2001
땀견뢰도(산성), 급 (변퇴색) (오염) 면 폴리에스터 4 4 내지 5 4 내지 5 KS K 0715-1997
땀견뢰도(알칼리성), 급 (변퇴색) (오염) 면 폴리에스터 4 4 내지 5 4 내지 5 KS K 0715-1997
시험균종(보존번호) Staphylococcus aureus (ATCC 6538P) Klebsiella pneumoniae (ATCC 4352)
Ma 5.0×104 2.0×103
Mb 5.0×106 1.0×107
Mc 2.0×102 2.0×102
정균 감소값 4.4 4.7
정균 감소율(%) 99.9 99.9
사용한 균: 황색포도상구균 Staphylococcus aureus(ATCC 6538P) 폐렴균 Klebsiella pneumoniae(ATCC 4352) 접종균 농도: 1.0×105 개/㎖ 사용 비이온 계면활성제: Tween 80(0.05%) 정균 감소값: logMb - logMc(무가공 시료에 대한 가공 시료의 생균수의 차) 정균 감소율: (Mb - Mc)×100/Mb Ma: 대조편의 접종직후 생균수 Mb: 대조편의 18시간 배양후 생균수 Mc: 시료의 18시간 배양후 생균수 기준치: 정균 감소값 2.2 이상(SEK: 일본 위생가공협회 기준)
표 1에 따르면, 본 발명의 연옥분 함유 부직포는 세탁견뢰도 4 내지 5급, 마찰견뢰도 3 내지 4급, 땀견뢰도 4 내지 5급으로 견뢰도가 우수하였고, 표 2에 따르면 정균 감소율 99.9%로 항균성도 우수하였다.
표 3은 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 탈취율을 측정한 결과로서, 최종 탈취율이 83%로 우수함을 알 수 있다.
시험항목 경과시간(분) Blank 농도(ppm) 시료농도(ppm) 탈취율(%)
탈취시험 초기 500 500 -
30 490 115 77
60 480 95 80
90 460 85 82
120 450 75 83
Blank: 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것임 시험방법: KFIA-FI-1004 시험가스: 암모니아 가스농도측정: 가스검지관
표 4는 요업(세라믹)기술원에 의뢰하여 원적외선 방사성능을 측정한 결과로서, 원적외선 방사율 0.918, 원적외선 방사에너지 3.703×102 w/㎡ 이상으로 원적외선 방사성능도 우수하였다.
시험분석항목 시험분석결과 시험분석방법
원적외선 방출량(40℃) 방사율(5~20㎛) 0.918 기기분석(FT-IR)
방사에너지(W/㎡) 3.703×102
FT-IR Spectrometer는 USA MIDAC사 M 2400-C를 이용한 Black Body 대비측정결과임 측정시료는 325 mesh 통과분말임
상술한 바와 같이, 본 발명은 부직포에 원적외선 방사능 및 항진균 효과 등이 우수한 연옥층을 간단하고도 용이하게 효과적으로 형성시킬 수 있으며, 특히 건 식 도료 조성물의 경우에는 도장시 휘발성 유기화합물에 의한 중독이나 도장 후 유해 증발 유기물에 의한 중독의 우려가 없으면서도 연옥분의 첨가에 의해 미려한 외관을 부여할 수 있고, 원적외선 방사능과 항균 효과 외에 습기 제거능 및 악취 분해능을 갖는 것으로 알려져 있는 맥반석 돌 침대의 저면 및/또는 상면에 본 발명의 부직포를 적용할 경우 쾌적하고도 깨끗한 실내 환경의 제공과 아울러 신체 기능의 활성화에 따른 숙면과 혈액순환 촉진으로 성인병 등의 사전 예방 및 완화에 있어 누적적 상승효과를 볼 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 부직포를 제공하는 단계와 연옥분을 함유하는 도료 조성물을 제조하는 단계 및 연옥분을 함유하는 도료 조성물을 부직포에 코팅하거나 함침시키는 단계를 거쳐서 제조되는 연옥분 함유 부직포의 제조방법에 있어서,
    상기 연옥분을 함유하는 도료 조성물의 제조단계는
    (A) 희석제로서 물이 첨가되며 고형분 함량 25 내지 48 부피%의 수성 페인트를 제공하는 수성 페인트 제공 단계;
    (B) SiO2 55 내지 58 중량%, MgO 21 내지 25 중량%, CaO 11 내지 14 중량%, Fe2O3 1 내지 3 중량%, Al203 0.1 내지 1.0 중량%, Na2O 0.03 내지 0.10 중량%, TiO2 0.01 내지 0.05 중량%, K2O 0.01 내지 0.03 중량%, 잔부가 기타 미량 성분으로 구성되는 연옥을 입자 크기 0.1 내지 80 ㎛의 범위로 미분하는 연옥분 제공 단계; 및
    (C) 상기한 단계 (A)에서의 수성 페인트 75 내지 97 중량%와 상기한 단계 (B)에서의 연옥분 3 내지 25 중량%를 교반하여 철저히 혼합하는 혼합 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 연옥분 함유 부직포의 제조방법.
  3. 부직포를 제공하는 단계와 연옥분을 함유하는 도료 조성물을 제조하는 단계 및 연옥분을 함유하는 도료 조성물을 부직포에 코팅하거나 함침시키는 단계를 거쳐서 제조되는 연옥분 함유 부직포의 제조방법에 있어서,
    상기 연옥분을 함유하는 도료 조성물의 제조단계는
    (A) SiO2 55 내지 58 중량%, MgO 21 내지 25 중량%, CaO 11 내지 14 중량%, Fe2O3 1 내지 3 중량%, Al203 0.1 내지 1.0 중량%, Na2O 0.03 내지 0.10 중량%, TiO2 0.01 내지 0.05 중량%, K2O 0.01 내지 0.03 중량%, 잔부가 기타 미량 성분으로 구성되는 연옥을 입자 크기 1.0 내지 50 ㎛의 범위로 미분하는 연옥분 제공 단계;
    (B) 상기한 단계 (A)에서의 연옥분 3 내지 25 중량%와 분체 도료 75 내지 97 중량%를 90 내지 110℃의 온도에서 교반하여 압출하는 건식 혼합 압출 단계; 및
    (C) 상기한 단계 (B)에서의 압출물을 입자 크기가 10 내지 120 ㎛의 범위이고, 입자의 95 중량% 이상이 70 ㎛를 초과하지 않는 입자 크기를 가지며, d(v)50(입자 부피 분포의 50%)=13 내지 35 ㎛가 되도록 연마하는 충격 연마 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 연옥분 함유 부직포의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 연옥분을 함유하는 도료 조성물이 코팅 또는 함침되어 제조된 연옥분 함유 부직포에 있어서,
    상기 연옥분을 함유하는 도료 조성물은
    SiO2 55 내지 58 중량%, MgO 21 내지 25 중량%, CaO 11 내지 14 중량%, Fe2O3 1 내지 3 중량%, Al203 0.1 내지 1.0 중량%, Na2O 0.03 내지 0.10 중량%, TiO2 0.01 내지 0.05 중량%, K2O 0.01 내지 0.03 중량%, 잔부가 기타 미량 성분으로 구성되며 입자 크기가 0.1 내지 150 ㎛의 범위인 연옥분 3 내지 25 중량%와,
    희석제로서 물을 포함하는 고형분 함량 25 내지 48 부피%의 수성 페인트 75 내지 97 중량%로 이루어지며,
    상기 연옥분은 납 함량 20.0 ppm 이하, 비소 함량 5.0 ppm 이하, 산가용물 함량 2.0 중량% 이하이며, 건조 감량이 2.0 중량% 이하이고, 티탄 함량은 0.001 내지 0.005 중량% 범위로 구성되는 것을 특징으로 하는 연옥분 함유 부직포.
  6. 연옥분을 함유하는 도료 조성물이 코팅 또는 함침되어 제조된 연옥분 함유 부직포에 있어서,
    상기 연옥분을 함유하는 도료 조성물은
    SiO2 55 내지 58 중량%, MgO 21 내지 25 중량%, CaO 11 내지 14 중량%, Fe2O3 1 내지 3 중량%, Al203 0.1 내지 1.0 중량%, Na2O 0.03 내지 0.10 중량%, TiO2 0.01 내지 0.05 중량%, K2O 0.01 내지 0.03 중량%, 잔부가 기타 미량 성분으로 구성되며 입자 크기가 0.1 내지 150 ㎛의 범위인 연옥분 3 내지 25 중량%와,
    분체 도료 조성물 75 내지 97 중량%로 구성되며,
    연옥분과 상기한 분체 도료 조성물의 혼합 입자의 95 중량% 이상이 70 ㎛를 초과하지 않는 입자 크기를 가지며 d(v)50(입자 부피 분포의 50%)= 13 내지 35 ㎛ 이며,
    상기 연옥분은 납 함량 20.0 ppm 이하, 비소 함량 5.0 ppm 이하, 산가용물 함량 2.0 중량% 이하이며, 건조 감량이 2.0 중량% 이하이고, 티탄 함량은 0.001 내지 0.005 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 연옥분 함유 부직포.
  7. 삭제
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 연옥분 함유 부직포는 세탁견뢰도 4 내지 5급, 마찰견뢰도 3 내지 4급, 땀견뢰도 4 내지 5급인 것을 특징으로 하는 연옥분 함유 부직포.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 연옥분 함유 부직포는 항균성 99% 이상, 탈취율 75% 이상인 것을 특징으로 하는 연옥분 함유 부직포.
  10. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 연옥분 함유 부직포는 원적외선 방사율 0.9 이상, 원적외선 방사에너지 3.5×102 w/㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 연옥분 함유 부직포.
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KR20050030085A (ko) * 2003-09-24 2005-03-29 주식회사 청송하이테크 사계절용 발열우드카펫 제조방법 및 그 제조방법에 의한우드카펫

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