KR100790482B1 - 친환경 고기능성 풀 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

친환경 고기능성 풀 조성물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 고기능 풀 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 양성전분 및 카르복시메틸셀룰로오스를 포함하는 풀 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 풀 조성물은 도배 또는 장판 접착과 같은 건축 용도 또는 종이봉투 접착 등의 용도로 사용 가능하며, 냉수 용해 분산성 증가에 의한 작업의 용이성, 접착제의 점착성, 침투성, 잔류성 등과 같은 도배 적성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 휘발성 유기화합물 (VOCs)을 거의 방출하지 않는 친환경 고기능 분말 접착제이다.
친환경, 분말 도배풀, 양성전분, 카르복시메틸셀룰로오스

Description

친환경 고기능성 풀 조성물 및 이의 제조 방법{ENVIRONMENTAL FRIENDLY AND HIGH FUNCTIONAL PASTE COMPOSITION AND METHOD OF PREPARING THE SAME}
본 발명은 친환경 고기능 풀 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 양성전분 및 카르복시메틸셀룰로오스를 포함하는 풀 조성물에 관한 것이다.
친환경 건축자재 및 이를 이용한 자연주의 컨셉이 도입된 웰빙 주택 인테리어의 수요가 증가하고 있으며, 건축관련환경규제 강화와 연계하여 건축자재품질인증제 및 실내공기질 관리법 시행 등으로 친환경 건축소재에 관심이 증대되고 있다.
일반적으로 도배에 사용되는 도배 풀은 밀가루를 주원료로 하고 수용액상에서 적당한 농도로 유지하기 위하여 겔 상태로 숙성시킨 풀에 박테리아, 곰팡이 등에 의하여 부패되는 것을 방지하기 위하여 방부제를 첨가하여 포장시킨 겔 상태의 상품으로서 소비자가 물을 첨가하여 적당한 농도로 조절하여 사용해야 하는 불편함이있다.
기존의 일부 도배용 겔상 밀풀에는 제조 후의 보존성 및 도배적성을 개선키 위하여 포르말린과 염화아연 등이 사용되고 있으며, 이러한 풀들은 도배를 하는 도배사의 안전 위험은 물론이고 도배시공 완료 후의 건축물 실내에 유해성 휘발성유 기화합물을 방산하는 원인이 되어 유해성 논란을 일으키고 있다. 또한 실크벽지 등과 같은 다양한 기능성 및 고품격 벽지 제품들의 출시에 부응하여 이에 맞는 도배풀의 품질도 개선해야 될 상황이다.
대한민국 특허 제 94033호의 '곡물을 이용한 무독성 발포 분말 도배 풀의 제조방법'과 특허 제 0359383호의 '수용성 무독성 분말 도배 풀 조성물 및 그 제조방법'에서는 옥분 또는 옥수수전분, 쌀전분, 분산제와 소량의 물을 첨가하여 10~30분간 가열하는 단계, 발포시켜 칩상태로 절단하는 단계 및 150~200mesh 정도의 분말상태로 분쇄하는 단계를 거쳐 제조하는 방법을 기술하고 있다. 그러나, 이 방법들은 발포율 향상을 위한 고온열처리 단계와 발포 단계에서 투입된 전분질 재료들의 가수분해에 의해 점도 저하를 일으키고, 본래 전분질 원료의 접착력을 감소시킬 수 있으며, 분말화에 따른 작업성 및 제조원가를 상승시킬 수 있고 냉수 용해 시 순간엉김 현상으로 냉수분산 속도를 낮추는 문제점이 있다.
대한민국 특허공개 제1994-0014716호의 '분말 도배풀 제조방법'에서는 옥수수 알파전분, 찰옥수수 알파전분, 증점제, 폴리아크릴산 나트륨, 분산제, 소포제를 혼합 교반하여 분말상의 풀을 제조하는 방법에 대해 기술하고 있다. 또한 대한민국 특허공개 제1998-0002191호의 '도배용 분말접착제'에서는 알파전분, EVA수용성 분말, 수용성 셀룰로오즈, 폴리아크릴산 또는 그의 암모늄염이나 알칼리금속염, 폴리아크릴아마이드, 중조, 황산나트륨, 음이온 또는 비이온계면활성제, 살균 방부제를 혼합하여 도배용 분말 접착제를 제조하는 방법에 대해 기술하고 있다. 이 방법들에 의해 만들어진 도배풀들은 끈적임이 심하여 벽지 도포성이 불량하며 사용된 주재료들은 분자량이 큰 편이므로 벽지에 풀이 침투가 잘 안되어 정착되지 못하기 때문에 밀림현상이 심하여 도배 시공성이 떨어지는 문제가 있다.
미국특허 제 5698052호의 벽지용 접착제에서는 산처리 변성전분을 산성 수용액에 분산시키는 단계, 70℃ 정도에서 일정시간 가열호화시키는 단계 및 보습제와 분자량이 낮은 덱스트린을 혼합하는 단계를 포함하는 도배풀 제조방법에 대해 기술하고 있다. 상기 방법에 의해 제조된 도배풀은 도배접착제로써 유동성 및 퍼짐성 향상이 가능하며, 보습제 첨가에 의한 보습성 부여로 도배 작업성이 좋아지는 특성이 있다. 그러나, 상기 방법에 의해 제조된 도배 조성물은 가수분해에 따른 점도 저하로 인하여 본래 전분질 원료의 접착력을 감소시킬 수 있으며, 풀 제조 시 고형분의 함량이 높아지므로 제조원가가 높아질 수 있다. 또한 가열호화에 따른 작업이 불편하며 완제품 성상이 겔상이어서 보관 및 운반에 어려운 문제가 있다.
미국특허 제6596860호의 풀 조성물에서는 95% 이상의 아밀로펙틴을 함유하는 아밀로펙틴 감자 및 아필로펙틴 타피오카 전분에 가교화기, 에테르화기 또는 에스테르화기를 각각 도입하거나 동시에 도입한 도배풀을 제조하는 방법에 대해 기술하고 있다. 상기 방법에 의해 제조한 도배풀은 낮은 염농도에 의해 점도 발현성이 좋고, 풀자국 방지가 가능하며, 냉수 분산성이 좋은 장점이 있다. 그러나, 이 방법들에 의해 제조한 도배풀의 냉수가용화를 위해서는 다중변성공정을 거쳐야 하므로 제조공정이 매우 복잡하고 다양한 반응설비가 필요하여 제조원가에 대한 부담이 필연적이다. 예를 들어 상기 특허 명세서의 표 3에 기술한 바와 같이 비음이온성 접착제 원료를 만들기 위해서 3단계의 전분 유도체 반응인 가교화, 하이드록시프로 필레이션, 양성화 공정을 거쳐야 하는 복잡성이 있다. 또한 상기 특허에서 사용하는 양성화제는 클로로히드린 타입이어서 단독으로 전분에 고치환 할 경우 염생성이 많아져서 접착제의 점도저하 및 도배적성에 악영향을 주며, 휘발성유기화합물에 의한 변성 전분 자체의 이취성에 대한 문제점을 여전히 가지고 있다.
최근 웰빙추세 및 환경규제 강화와 다양한 품질요구에 부응하여 기존의 유해성 액상 밀풀과 분말풀의 단점을 해결할 수 있는 친환경 고기능 분말 도배풀에 대한 개발이 요청되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 양성전분 및 카르복시메틸셀룰로오스를 포함함으로써, 친환경적이며, 접착성, 분산성, 침투성, 표면 정착성 등이 우수한, 풀 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 양성전분 및 카르복시메틸셀룰로오스를 함유하는 풀 조성물 및이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 풀 조성물은 친환경 및 고기능성 접착제로서, 그 형태가 분말, 겔형, 과립상 등으로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 분말 형태로 사용될 수 있다. 또한 상기 풀 조성물은 벽지 도배, 장판지, 종이 봉투 등의 접착 용도로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 양성전분 50 내지 70 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부를 포함하는 풀 조성물을 제공한다.
본 발명의 풀 조성물은 풀의 표면 잔류성을 향상시키고 냉수 용해성을 개선하기 위하여 양성전분을 포함한다. 양성전분으로는 옥수수, 찰옥수수, 타피오카, 감자, 고구마, 사고(Sago), 밀, 쌀, 고아밀로스 전분 유래의 것을 사용할 수 있다. 상기 양성전분은 전분의 수산기에 제3아미노기 또는 제4암모늄 에테르기를 함유하는 유도체를 의미하며, 전분 양성유도체의 치환도의 지표가 되는 질소함량이 일정 이상 높아지면 친수성이 높아지면서 우수한 냉수 용해 분산성, 점도 안정성을 갖게 되며, 또한 양이온 특성도 동시에 갖게 된다. 이 것을 풀 상태로 종이에 도포 시 일반적으로 음전하 특성을 갖는 벽지 내부로의 침투가 억제되면서 표면 잔류성이 높아지고 풀 도포성이 좋아지는 특성이 있다. 그러나 표면 잔류성이 너무 높아지면 풀의 정착성이 저하되는 문제가 있어 도배 등의 용도로 사용되는 풀로 사용되기 위해서는 적절한 개선 방안이 필요하다.
상기 양성전분의 질소함량은 1.0 내지 4.3 중량%가 바람직하며, 이는 질소함량이 1.0 중량% 이하일 경우에는 냉수 용해 분산성이 급격히 저하되고, 질소함량이 4.3 중량% 이상일 경우에는 용해 속도가 너무 빨라져서 냉수 용해 시 순간 덩어리 형성으로 분산성을 악화시키는 문제가 있기 때문이다. 양성전분의 함량이 낮은 경우는 풀의 점도안정성과 벽지에 도포 시 표면 잔류성이 떨어지며, 과도한 경우는 도포된 풀의 정착성이 떨어지는 문제가 있기 때문에, 양성전분의 함유 비율은 상기한 바와 같이 50 내지 70 중량부인 것이 바람직하다.
상기 양성전분은 독특한 이취를 감소시키기 위하여 휘발성 유기 화합물의 함량이 낮은 것이 바람직하다. 상기 이취 성분들을 제거하지 않고는 도배풀 등의 건 축용 용도로서의 적용에 많은 제약이 따른다. 이러한 이취의 원인이 되는 휘발성 유기 화합물 성분들을 제거하기 위해서는 일정시간 동안 물리적, 화학적 처리가 필요하며, 예를 들어 열처리, 감압처리, 조성물의 pH 조절 등에 의해서 이취를 제거할 수 있다. 열처리 시, 열처리 온도가 너무 낮거나 처리 시간이 너무 짧으면 이취 제거 효과가 낮고, 너무 높거나 처리 시간이 너무 길면 전분이 타버릴 수 있으므로, 열처리 온도는 40 내지 100℃ 범위로 하고, 처리시간은 10 내지 90분으로 하는 것이 좋다. 감압처리 시, 감압정도는 650 내지 760 mmHg, 처리시간은 10 내지 90분으로 하는 것이 좋으며, 이 때 열처리와 함께 병행하여 40 내지 100℃의 온도 범위에서 수행할 수 있다. pH 조절 시, pH는 3 내지 7의 약산성으로 조절하는 것이 바람직하다. 양성전분에서 이취의 주된 요인이 되는 성분은 유리 트리메틸아민이며, 이러한 유리 트리메틸아민은 약산성 환경에서 비휘발성의 염상태로 되기 때문에, 조성물 내 pH를 상기 범위로 조절하면 양성전분 내 이취를 제거할 수 있게 된다.
본 발명의 풀 조성물은 또한 벽지 또는 장판 등에 적용시 풀 침투를 용이하게 하여 풀 정착성을 개선하기 위하여, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 카르복시메틸셀룰로오스는 냉수 용해성이며 음이온성을 띄면서 점도가 높은 성질을 가진다. 양성전분의 사용으로 표면 잔류성이 너무 높아지면 접착제의 정착성이 저하되는 문제가 있는데, 여기에 음이온성의 카르복시메틸셀룰로오스를 첨가하면, 이온적 응집이 발생하여, 양성전분에 결합된 수분을 유리시킴으로써, 풀 침투를 용이하게 하여 풀 정착성을 개선시킬 수 있다. 이 때, 카르 복시메틸셀룰로오스를 과량으로 사용하면 접착제의 응집력이 너무 강해져서 도포 상태가 매끄럽지 못하게 되며, 사용량이 적은 경우에는 응집력이 약하여 접착제의 정착성이 저하되는 문제가 있으므로, 카르복시메틸셀룰로오스의 함유 비율을 상기한 바와 같이 2 내지 15 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 CMC를 첨가하지 않고 양성전분을 단독으로 조성된 풀의 경우 끈기는 좋지만 벽지에의 침투성과 점착성이 매우 불량한 하였으나 CMC 첨가시 침투성과 점착성이 향상되며 벽지 표면의 풀 정착성이 증가하여 벽지 도포적성이 향상되는 결과를 나타냈다.
또한, 상기 양성전문 및 카르복시메틸셀룰로오스를 함유하는 풀 조성물은 점도 및 보수성을 조절하여 도배 등에 적용시 접착제의 침투성, 접착력 및 정착성 향상을 위하여 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 양성전문 50 내지 70 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부를 함유하는 풀 조성물은 하이드로프로필알킬셀룰로오스 1 내지 6 중량부, 보습제 0.5 내지 5 중량부 및 유기산 0.5 내지 2.0 중량부로 이루어진 군 중에서 선택되는 한 가지 이상의 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.
상기 하이드록시프로필알킬셀룰로오스는 점도를 조절하고 보수성을 조절하기 위하여 첨가되는 것으로, 하이드록시프로필알킬셀룰로오스가 첨가됨으로써 조성물의 점도가 상승하고 보수성이 향상될 수 있다. 하이드록시프로필알킬셀룰로오스는 냉수 용해성이며 점성이 높은 것이 바람직하며, 하이드록시프로필에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 등을 예로들 수 있다. 하이드록시프로필알킬셀룰 로오스의 첨가량이 너무 많으면 풀 조성물의 점도가 너무 높아져 도배 등에 적용 시 풀 조성물의 침투성이 약화되며, 너무 낮으면 접착력이 저하되는 문제가 발생하므로, 이의 첨가량은 상기한 바와 같이 1 내지 6 중량부인 것이 바람직하다.
상기 보습제는 본 발명의 조성물을 벽지 또는 장판 등에 적용시 조성물이 쉽게 건조되어 도배 접착 불량을 일으키는 것을 방지하기 위하여 첨가되는 것이다. 사용 가능한 보습제의 예로서 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜, 글리세린 등을 들 수 있으며, 이중에서 프로필렌글리콜이 가장 바람직하다. 다른 성분의 작용에 영향을 미치지 않으면서 충분한 보습 효과를 나타내기 위하여, 보습제의 함량은 상기한 바와 같이 0.5 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
상기 유기산은 조성물의 pH를 적절한 범위로 조절하기 위한 것으로, 구연산, 말레인산 또는 그 무수물, 및 아디핀산 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 것일 수 있으며, 바람직하게는 아디핀산이다. 이러한 유기산은 양성전분에서 이취를 유발하는 주요 원인인 유리 트리메틸아민과 결합하여 비휘발성의 염상태로 만들어서, 이취의 발생을 억제하는 효과를 갖는다. 조성물의 적절한 pH 범위는 pH 3 내지 7이며, 상기 범위로 pH를 조절 하기 위하여 유기산의 첨가비율은 상기한 바와 같이 0.5 내지 2.0 중량부인 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 양성전분과 카르복시메틸셀룰로오스를 함유하는 풀 조성물은 점도 조절을 위하여 알파 전분을 추가로 함유할 수 있다. 한 양태로서 본 발명의 풀 조성물은 양성전분 50 내지 70 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부, 및 알파전분 10 내지 55 중량부를 함유하는 것일 수 있다.
상기 알파 전분은 풀 조성물의 점도를 조절하기 위하여 첨가되는 것으로, 알파전분의 함유량이 높아질수록 점도가 낮아지는 효과가 나타난다. 본 발명에 있어서, '알파전분'은 전분과 물을 혼합하여 드럼건조기에서 열처리하거나 고온 압출하여 호화시킨 상태에서 건조하여 분말화한 것을 의미하며, 미리 호화시켜 전분의 결정성이 붕괴된 전분이기 때문에 가열하지 않고도 냉수에 쉽게 용해되는 특성이 있다. 이 중에서 입자가 플레이크상인 드럼건조기에서 제조된 알파전분이 냉수 용해시의 분산성이 좋으므로 도배풀 등으로 적용되는 본 발명의 풀 조성물에 함유되기에 바람직하다. 상기에 언급된 알파전분은 옥수수, 찰옥수수, 타피오카, 감자, 고구마, 사고(Sago), 밀 또는 쌀 유래의 전분, 고아밀로스 전분 등을 사용할 수 있다. 알파전분의 함량이 너무 많으면 풀 조성물 보관 시 점도 안정성이 떨어지고 냉수 용해 시 순간 덩어리 형성으로 분산성이 저하되며, 너무 적으면 풀 조성물의 벽지 또는 장판 등의 적용시 정착성이 저하되는 문제가 발생하므로, 알파전분의 함유비율은 상기한 바와 같이 10 내지 55 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 양성전문, 카르복시메틸셀룰로오스 및 알파전분을 함유하는 풀 조성물은 점도 및 보수성을 조절하여 도배 등에 적용시 접착제의 침투성, 접착력 및 정착성 향상을 위하여 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 양성전문 50 내지 70 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부 및 알파전분 10 내지 55 중량부를 함유하는 풀 조성물은 하이드로프로필알킬셀룰로오스 1 내지 6 중량부, 보습제 0.5 내지 5 중량부 및 유기산 0.5 내지 2.0 중량부로 이루어진 군 중에서 선택되는 한 가지 이상의 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.
상기 하이드록시프로필알킬셀룰로오스는 점도를 조절하고 보수성을 조절하기 위하여 첨가되는 것으로, 하이드록시프로필알킬셀룰로오스가 첨가됨으로써 조성물의 점도가 상승하고 보수성이 향상될 수 있다. 하이드록시프로필알킬셀룰로오스는 냉수 용해성이며 점성이 높은 것이 바람직하며, 하이드록시프로필에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 등을 예로들 수 있다. 하이드록시프로필알킬셀룰로오스의 첨가량이 너무 많으면 풀 조성물의 점도가 너무 높아져 도배 등에 적용 시 풀 조성물의 침투성이 약화되며, 너무 낮으면 접착력이 저하되는 문제가 발생하므로, 이의 첨가량은 상기한 바와 같이 1 내지 6 중량부인 것이 바람직하다.
상기 보습제는 본 발명의 조성물을 벽지 또는 장판 등에 적용시 조성물이 쉽게 건조되어 도배 접착 불량을 일으키는 것을 방지하기 위하여 첨가되는 것이다. 사용 가능한 보습제의 예로서 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜, 글리세린 등을 들 수 있으며, 이중에서 프로필렌글리콜이 가장 바람직하다. 다른 성분의 작용에 영향을 미치지 않으면서 충분한 보습 효과를 나타내기 위하여, 보습제의 함량은 상기한 바와 같이 0.5 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
상기 유기산은 조성물의 pH를 적절한 범위로 조절하기 위한 것으로, 구연산, 말레인산 또는 그 무수물, 및 아디핀산 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 것일 수 있으며, 바람직하게는 아디핀산이다. 적절한 pH 범위로의 조절을 위하여 유기산의 첨가비율은 상기한 바와 같이 0.5 내지 2.0 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 양성전문 50 내지 70 중량부, 및 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부를 함유하는 풀 조성물의 제조 방법을 제공한다. 상기 풀 조성물의 제조 방법은 양성전분 내 휘발성 유기 화합물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 풀 조성물의 제조 방법은
양성전분을 열처리, 감압 처리 및 3 내지 7 범위로의 pH 조절로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 처리에 의하여 상기 양성전분 내 휘발성 유기 화합물을 제거하는 단계; 및
상기 양성전분 50 내지 70 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 양성전문 50 내지 70 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부, 및 알파전분 10 내지 55 중량부를 함유하는 풀 조성물의 제조 방법을 제공한다. 상기 풀 조성물의 제조 방법은 양성전분 내 휘발서 유기 화합물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 풀 조성물의 제조 방법은
양성전분을 열처리, 감압 처리 및 3 내지 7 범위로의 pH 조절로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 처리에 의하여 상기 양성전분 내 휘발성 유기 화합물을 제거하는 단계;
상기 양성전분 50 내지 70 중량부 및 알파전분 10 내지 55 중량부를 혼합하여 전분 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 얻어진 전분 혼합물에 카르복실메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 풀 조성물의 제조 방법에 있어서, 열처리 시, 열처리 온도는 40 내지 100℃ 범위로 하고, 처리시간은 10 내지 90분으로 하는 것이 좋다. 감압처리 시, 감압정도는 650 내지 760mmHg, 처리시간은 10 내지 90분으로 하는 것이 좋으며, 이 때 열처리와 함께 병행하여 40 내지 100℃의 온도 범위에서 수행할 수 있다. pH 조절 시, pH는 3 내지 7의 약산성으로 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명의 풀 조성물의 제조 방법은 하이드록시프로필알킬셀룰로오스 1 내지 6 중량부, 보습제 0.5 내지 5 중량부 및 유기산 0.5 내지 2.0 중량부로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 첨가제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 풀 조성물의 접착성을 시험하기 위하여, 그 적용 일례로서 벽지에 적용하여 도배 시험을 수행하였으며, 그 방법은 다음과 같다.
1) 실크벽지(대동벽지, '데코라마')를 A4 규격으로 절취한다.
2) 본 발명의 조성물을 농도 4%가 되도록 냉수에 용해시키고, 2시간 경과 후 2,000rpm에서 2분 정도 강하게 교반하여 풀을 제조한다
3) 2)에 의해 제조된 풀을 도포량을 150 내지 200g/㎡로 하고 자동 코터기를 사용하여 상기 벽지에 도포한다.
4) 상기 풀이 도포된 벽지를 즉시 비닐봉지에 넣고 밀봉 후 하룻밤 숙성시킨다.
5) 숙성된 벽지의 풀 침투성, 점착성, 도포 균일성, 표면 잔류성 등의 도배특성을 평가한다. 이 때의 평가방법은 관능평가 5점대비법이다. 평가기준에서 1점은 매우 불량, 2점은 불량, 3점은 보통, 4점은 양호, 5점은 매우 양호함을 의미 한다.
[ 실시예 ]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 양성전분의 선정에 따른 냉수 용해분산성 향상
질소함량이 각각 0.8, 1.2, 2.1, 및 4.3 중량%인 양성 옥수수전분 '젠하이켓TM' (㈜삼양제넥스)의 냉수 용해 분산성 및 호액 투명성을 분석하여 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다. 평가 방법은 전분농도 4%가 되도록 냉수에 상기 옥수수전분들을 가하여 1,000rpm으로 10분정도 교반기에서 분산 후, 냉수 용해 분산성 및 호액 투명성을 5점 대비법으로 평가하였다. 평가기준에서 1점은 매우 불량, 2점은 불량, 3점은 보통, 4점은 양호, 5점은 매우 양호함을 의미한다.
냉수 용해 분산성 및 호액 투명성
질소함량(중량%) 냉수 용해 분산성 호액 투명성
0.8 용해 안됨 Non soluble
1.2 5점 1점
2.1 4점 3점
4.3 2점 5점
표 1에 나타낸 것처럼 양성전분의 질소함량이 증가할수록 호액 투명성이 좋아짐에 따라 용해는 잘 되지만, 냉수 용해에서 분산 시 순간 엉김 현상이 높아지면서 냉수 용해 분산성은 감소하는 경향을 보였다. 양성전분이 냉수에 용해되어 점도가 발현되기 시작하는 질소함량은 1.2% 정도일 때이며, 이때의 냉수 용해 분산성이 가장 우수했다.
실시예 2: 양성전분의 휘발성 유기화합물 제거 처리
질소함량이 2.1%인 양성 옥수수전분인 젠하이켓TM(㈜삼양제넥스)의 휘발성유기화합물(이하 VOCs)성분들을 제거하기 위하여 표 2에 나타난 바와 같이 각각 처리 한 후 VOCs 함량을 비교하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 처리 조건은 열처리(50℃, 80℃)경우, 열처리 감압하였을 경우 및 열처리(50℃) 후 아디핀산으로 pH를 5.5로 조절하였을 경우이다.
본 발명에서 VOC는 다음 방법에 따라, Gas chromatograph를 사용하여 측정하였다.
1. 시료 전처리 방법
1) 헤드스페이스(Headspace)용 10 mL 바이엘에 시료 100 mg을 취하였다.
2) DMA(Dimethylacetate) 5.0 mL를 상기 1)에 가하였다.
3) 적당히 흔들어 주어 시료를 용해시킨 후, 헤드스페이스 시료 체취 보관대에 장착하였다.
2. 분석 조건
2.1 실험 기구: 헤드스페이스 시료체취기/기체 크로마토그래프 (HSS/GC)
기구명 비고(model 이름 등) 회사명
헤드스페이스 시료체취기 HP 7694 휴렛펙커드
검출기-FID G1561A 휴렛펙커드
본체 (HP 6890) G1530A 휴렛펙커드
칼럼 G43(30m, 0.53mm, 3.0μm) 슈펠코
2.2 기기 분석조건
2.2.1 헤드스페이스 시료체취기
오븐 온도: 80℃
상평형 시간: 60 분
2.2.2 기체 크로마토그래프
온도 주입기: 180℃
오븐: 40 ℃ (8 min) / 240 ℃ (6 min)
검출기: 260 ℃
유속: 4.8 mL/min (평균속도; 35 cm/sec)
이동상 가스: 헬륨
분할비율: 4:1
주입 loop volume: 3.0 mL
3. 자료출처: USP 467 방법 IV
처리 조건 VOCs 측정결과
무처리(비교구) 검출
열처리 (50℃, 1시간) 검출
열처리 (80℃, 1시간) 미검출
열처리 감압(50℃, 30분) 미검출
열처리 후 pH 5.5 조절 (50℃, 1시간) 미검출
상기 표 2에서 나타난 것처럼, 양성전분의 VOCs 성분들은 열처리 온도와 시간, 감압여부, 산성으로의 pH 조절 여부에 따라 제거되는 것을 알 수 있었다.
실시예 3: CMC 의 첨가에 의한 벽지 도포적성 향상
실시예 2에 의해 VOCs가 제거되고, 질소함량이 2.1%인 옥수수 양성전분에 표2의 배합비에 따라 Sodium Carboxymethyl cellulose(카르복시메틸셀룰로오스, 이하 'CMC'라 함, 세루진TM 제조사 : 현대패스㈜)를 혼합한 후 냉수에 4% 용액이 되도록 용해하고, 2시간 경과 후 2,000rpm 에서 2분정도 강하게 교반하여 조성물을 분산시켜 풀을 제조한후 호액특성과 도배특성시험을 하여 도포적성을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다.
CMC 첨가 농도에 따른 도배 특성 비교
배합(중량%) 양성전분 93 95 97 100
CMC 7 5 3 0
호액특성 (5점법) 점도, 4% (cps) 19,000 24,000 30,500 35,000
끈기 1 2 3 3
도배특성 (5점법) 도포량(g/㎡) 160 160 154 155
침투성 4 3 3 1
점착성 3 2 2 1
상기 표 3에서 나타난 것처럼, CMC를 첨가하지 않고 양성전분을 단독으로 조성된 풀의 끈기는 좋지만 벽지에의 침투성과 점착성이 매우 불량한 성질을 보였다. 양성전분에 CMC 첨가량이 증가할 수록 응집성이 높아져서 호액 자체의 끈기는 급격히 감소하였으며, 과량으로 첨가하면 응집에 의한 도포성이 불균일해 졌다. 상기에서 CMC 첨가량이 3~ 5%일 때, 침투성과 점착성이 좋아지면서 벽지 표면의 풀 정착성이 증가하여 벽지 도포적성이 향상되는 결과를 나타냈다.
실시예 4: 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 첨가에 의한 벽지 도포적성 향상
CMC의 함량을 3중량%로 하고, 상기 실시예2에 의해 VOCs가 제거되고 질소함량이 2.1%인 옥수수 양성전분과 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxypropylmethyl cellulose, 이하 'MC'라 함, MECELLOSETM 제조사: 삼성정밀주식회사)를 하기의 표 4에 기재된 배합비로 혼합한 후, 실시예 3과 동일한 방법으로 풀을 제조하고, 호액 특성과 도배 특성 시험을 하여 벽지 도포적성을 측정하여, 그 결과를 하기의 표 4에 나타내었다.
배합(중량%) 양성전분 96 95 94 93
CMC 3 3 3 3
MC 1 2 3 4
호액특성 (5점법) 점도, 4% (cps) 19,000 24,000 30,500 35,000
끈기 1 2 3 4
도배특성 (5점법) 도포량(g/㎡) 155 160 160 153
침투성 3 2 2 1
점착성 2 3 4 4
상기 표 4에서 나타난 것처럼, MC 첨가량이 많아질수록 호액의 끈기와 벽지 표면의 점착성은 현저히 향상 되었으나 벽지에의 풀 침투성은 서서히 저하되는 결과를 보였다. 상기에서 MC 첨가량이 2~ 4%일 때, 침투성과 점착성이 특히 적당하여 향상된 벽지 도포적성을 갖는 결과를 나타내었다.
실시예 5: 알파전분 첨가에 의한 벽지의 도포적성 향상
CMC를 5%, 및 MC를 2% 포함하는 조성물에, 하기의 표 5의 배합비에 따라 상기 실시예 2에 의해 VOCs가 제거되고, 질소함량이 2.1%인 옥수수 양성전분과 알파옥수수전분(썬프리젤TM, 제조사: ㈜삼양제넥스)을 첨가하여, 실시예 3과 동일한 방법으로 풀을 제조한 후, 호액 특성과 도배특성을 시험하여 도배 적성을 측정하여 그 결과를 하기의 표 5에 나타내었다.
배합비 (중량%) 양성전분 83 73 63 53
알파전분 10 20 30 40
CMC 5 5 5 5
MC 2 2 2 2
호액특성 (5점법) 점도,4% (cps) 40,000 37,500 27,500 24,000
냉수 분산성 양호 양호 약간 엉킴 엉킴
도포량(g/㎡) 160 158 163 157
도배특성 (5점법) 도포 균일성 4 3 3 2
표면 잔류성 2 3 3 4
침투성 4 3 3 2
점착성 4 3 2 2
표 5에서 나타난 것처럼 알파전분 첨가량이 많아질수록 냉수 분산성이 저하되며, 벽지에의 도포 균일성, 침투성, 점착성이 떨어지고 풀 점도가 낮아 지면서 흐름성은 좋아지고, 표면 잔류성이 증가하는 특성을 보였다.
실시예 6. 기존 도배풀과의 도배적성 비교
본 발명에서 얻어진 결과를 참조하여, 실시예2에 의해 VOCs가 제거되고, 질소함량이 2.1%인 옥수수 양성전분((주)삼양제넥스), CMC, MC, 알파전분((주)삼양제넥스), 프로필렌글리콜 및 아디핀산을 하기의 표 6의 배합비에 따라 혼합하여 분말풀을 제조하였다.
재료명 배합비 (중량%)
양성전분 57
알파전분 30
CMC 5
MC 3
프로필렌글리콜 4
아디핀산 1
합계 100
또한 비교 샘플로서 시중에 유통되고 있는 익스프레스TM (제조원: 프랑스 보스틱핀들리사, 후가공처: 코팅엔스패셜티) 수입산 분말풀과 칠성풀TM (제조원: 칠보산업) 국내산 겔상 밀풀을 선택하였으며, 성상, 색상 및 VOCs 검출여부을 비교하였다. 또한 풀 제조 시 희석농도는 기존 국내산 밀풀의 희석 시 점도에 비슷하도록 냉수를 첨가하면서 조절하여 희석풀을 제조하였으며, 이 풀을 이용하여, 점도, 침투성 및 점착성을 비교하여 그 결과를 하기의 표 7에 나타내었다.
분석항목 실시예 6의 조성물 비교 시료
익스프레스 칠성풀
완제품 종류 전분풀 전분풀 밀풀
성상 고운 분말 거친 분말 액상
색상 백색 백색 노란 갈색
VOCs 미검출 미검출 검출
희석제품 점도(cps) 30,500 29,500 30,000
도배특성 (5점대비법) 도포량 (g/㎡) 163 165 163
침투성 5 2 4
점착성 5 3 4
표 7에서 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예 6에 따른 조성물은 VOCs 성분이 검출되지 않으면서도 현재 시중에 유통되고 있는 분말풀과 겔상 밀풀에 비해 침투성 및 점착성이 좋아 도배적성이 우수한 것으로 나타났다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
본 발명은 기존의 액상 밀풀의 문제인 사용약품의 유해성, 보관, 저장성 문제및 기존 분말 가루풀의 용해 시 엉김성, 도배 시 풀 점착성, 침투성 부족에 따른 접착불량의 문제점을 개선한 것으로 냉수 용해 분산성 증가에 의한 작업의 용이성, 도배풀의 접착력, 도포성과 정착성 등과 같은 도배 적성을 획기적으로 개선하는 장 점 및 휘발성유기화합물을 거의 방산하지 않는 장점이 있어, 친환경 건축자재 및 이를 이용한 자연주의 컨셉이 도입된 웰빙 주택 인테리어의 증가된 수요와 다양한 기능성 및 고품격 벽지 제품들을 요구하는 소비자의 니즈에 따른 친환경 고기능 소재로서 활용이 가능하여 다양한 산업적 생산 및 이용에 기여할 수 있다.

Claims (25)

  1. 양성전분 50 내지 70 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부를 함유하는 풀 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 분말, 겔 또는 과립 형태인 풀 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 도배용 풀, 장판지 풀 또는 종이봉투 풀로서 적용되는 것인 풀 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 양성전분은 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 사고(Sago) 전분, 밀 전분, 쌀 전분, 및 고아밀로스 전분으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 전분으로부터 유래하는 것인 풀 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 양성전분은 질소함량이 전체 양성전분 중량을기준으로 1.0 내지 4.3 중량%인 풀 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 양성전분은 휘발성 유기 화합물이 제거된 것인 풀 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 휘발성 유기 화합물은 열처리, 감압 처리 및 3 내지 7 범위의 pH 조절로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 처리에 의하여 제거되는 것을 특징으로 하는 풀 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 하이드로프로필알킬셀룰로오스 1 내지 6 중량부, 보습제 0.5 내지 5 중량부 및 유기산 0.5 내지 2.0 중량부로 이루어진 군 중에서 선택되는 한 가지 이상의 첨가제를 추가로 함유하는 풀 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하이드록시프로필알킬셀룰로오스는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 및 하이드록시프로필에틸셀룰로오스로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 것인, 풀 조성물
  10. 제8항에 있어서, 상기 보습제는 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 것인, 풀 조성물.
  11. 제8항에 있어서, 상기 유기산은 구연산, 말레인산 및 그의 무수물, 및 아디핀산으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 것인, 풀 조성물.
  12. 양성전분 50 내지 70 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부 및 알파전분 10 내지 55 중량부를 함유하는 풀 조성물
  13. 제12항에 있어서, 상기 양성전분은 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 사고(Sago) 전분, 밀 전분, 쌀 전분, 및 고아밀로스 전분으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 전분으로부터 유래하는 것으로 질소함량이 전체 양성전분 중량을 기준으로 1.0 내지 4.3 중량%인 것인, 풀 조성물.
  14. 제12항에 있어서, 상기 알파전분은 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 사고(Sago) 전분, 밀 전분, 쌀 전분 및 고아밀로스 전분에서 유래하는 것인, 풀 조성물.
  15. 제12항에 있어서, 상기 양성전분은 열처리, 감압 처리 및 3 내지 7 범위의 pH 조절로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 처리에 의하여 휘발성 유기 화합물이 제거된 것을 특징으로 하는 풀 조성물.
  16. 제12항에 있어서, 하이드록시프로필알킬셀룰로오스 1 내지 6 중량부, 보습제 0.5 내지 5 중량부 및 유기산 0.5 내지 2.0 중량부로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 첨가제를 추가로 함유하는 풀 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 하이드록시프로필알킬셀룰로오스는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 및 하이드록시프로필에틸셀룰로오스로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 것인 풀 조성물.
  18. 제16항에 있어서, 상기 보습제는 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 것인, 풀 조성물.
  19. 제16항에 있어서, 상기 유기산은 구연산, 말레인산 및 그 무수물, 및 아디핀산으로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 것인, 풀 조성물.
  20. 양성전분을 열처리, 감압 처리 및 3 내지 7 범위로의 pH 조절로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 처리에 의하여 상기 양성전분 내 휘발성 유기 화합물을 제거하는 단계; 및
    상기 양성전분 50 내지 70 중량부 및 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 풀 조성물의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 열처리 또는 감압처리는 40 내지 100 ℃ 범위에서 10분 내지 90분 동안 수행되는 것인 제조 방법.
  22. 제20항에 있어서, 하이드록시프로필알킬셀룰로오스 1 내지 6 중량부, 보습제 0.5 내지 5 중량부 및 유기산 0.5 내지 2.0 중량부로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 첨가제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
  23. 양성전분을 열처리, 감압 처리 및 3 내지 7 범위로의 pH 조절로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 처리에 의하여 상기 양성전분 내 휘발성 유기 화합물을 제거하는 단계;
    상기 양성전분 50 내지 70 중량부 및 알파전분 10 내지 55 중량부를 혼합하여 전분 혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 전분 혼합물에 카르복시메틸셀룰로오스 2 내지 15 중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 풀 조성물의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 열처리 또는 감압처리는 40 내지 100 ℃ 범위에서 10분 내지 90분 동안 수행되는 것인 제조 방법.
  25. 제23항에 있어서, 하이드록시프로필알킬셀룰로오스 1 내지 6 중량부, 보습제 0.5 내지 5 중량부 및 유기산 0.5 내지 2.0 중량부로 이루어진 군 중에서 선택된 한 가지 이상의 첨가제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
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