KR100829163B1

KR100829163B1 - 불연성 운모벽지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100829163B1
Application number: KR1020060118238A
Authority: KR
Inventors: 조명구; 오문웅
Original assignee: 이재수
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-05-16

Abstract

본 발명은 불연성 운모벽지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원적외선 방출, 음이온 발생은 물론 습도조절, 탈취, 항균·항곰팡이 작용 등으로 항상 쾌적하고 건강한 주거환경을 제공할 뿐만 아니라, 화재발생시에 화재의 확산 및 유독가스의 발생을 방지하여 인명 및 재산피해를 최소화할 수 있는 불연성 운모벽지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는 해쇄된 운모 입자를 초지기로 떠서 만들어지는 운모초지와, 실리콘수지로 이루어진 접착제층 및 폴리에스테르 부직포, 선화지, 한지, 유리섬유 중 선택되는 어느 하나의 보강재가 순차적으로 적층되어 이루어지는 불연성 운모벽지 및 이물질을 제거한 운모 원광을 수조 속에 넣은 후 고압의 물을 분사함으로써 해쇄(解碎)하고 미세하게 해쇄된 운모 입자를 초지기로 떠서 운모초지를 만든 후, 운모초지의 배면에 실리콘수지를 이용하여 폴리에스테르 부직포, 선화지, 한지, 유리섬유 중 선택되는 어느 하나의 보강재를 접착함으로써 만들어지는 것을 특징으로 하는 불연성 운모벽지 및 그 제조방법을 제공한다.

불연성 벽지, 운모, 운모초지, 마이카

Description

불연성 운모벽지 및 그 제조방법{NONINFLAMMABLE WALLPAPER MADE OF MICA AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 의한 불연성 운모벽지의 일실시예의 단층도.

도 2는 본 발명에 의한 불연성 운모벽지의 제조과정을 보여주는 제조공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 폴리에틸렌 코팅층

2: 운모초지(mica paper)

3: 접착제층

4: 보강재

본 발명은 불연성 운모벽지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원적외선 방출, 음이온 발생은 물론 습도조절, 탈취, 항균·항곰팡이 작용 등으로 항상 쾌적하고 건강한 주거환경을 제공할 뿐만 아니라, 화재발생시에 화재의 확산 및 유독가스의 발생을 방지하여 인명 및 재산피해를 최소화할 수 있는 불연성 운모벽지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 주택의 내장재로 사용되는 벽지는 주로 폴리염화비닐계 수지를 포함하고 있는데, 폴리염화비닐계 수지는 화재에 취약할 뿐만 아니라 화재로 인한 연소시에 다량의 치명적인 유독물질을 발생시킴으로써 인명 및 재산피해를 확대시키는 문제점이 있다. 또한 폴리염화비닐계 수지의 가공과정에서 첨가되는 가소제 및 벽지에 접착제로 사용되는 유기용제 등은 휘발성 유기화합물을 방출하는 것으로 새집 증후군 등의 문제를 유발할 우려가 있다.

최근에는 종이재 벽지의 표면에 운모 등을 코팅하거나 제조과정에서 벽지의 일부 성분으로 운모를 함유시킴으로써 장식적 효과뿐만 아니라 화재시 내화특성을 갖도록 한 벽지 등이 개발되고 있으나, 이는 벽지가 완전하게 불연화(不燃化)된 것이 아니라, 대부분 착화성이나 불꽃을 일으켜 번져가는 연소성을 저하시킬 목적으로 난연(難燃) 가공한 것으로 화재발생 초기의 불꽃확산을 잠시 막아주는 방염(防炎) 수준에 머물고 있으며, 난연수준도 약 250℃ 정도를 견디지 못하는 실정이다.

한편, 펄프에 운모 등의 광물성분을 일부 혼합하여 벽지를 제조하거나, 종이재로 된 원지 표면에 운모를 코팅하는 등의 방식으로 벽지를 제조하는 기술들이 알려져 있으나, 이러한 선행기술들은 벽지를 제조하기 위해 여러 공정을 거쳐야하므로 공정 자체가 복잡하고 제조원가가 상승하는 문제점이 있었으며, 운모를 이용하는 주목적이 단열효과 또는 장식효과에 있었고, 포함되는 운모의 함량이 적어 난연 효과 또한 매우 미약한 실정이었다. 나아가 운모만를 이용하여 내장재용 벽지 등을 제조하는 것은 천연광물인 운모의 특성상 기술적으로 어려워 이제까지 적용할 수 없었을 뿐만 아니라, 운모를 벽지에 적용하는 경우에는 일반 내장재용 벽지와 대비시 제조단가가 너무 높아 경제성이 없었다. 운모는 각 산업분야에서 소재부품으로 널리 이용되어 왔고, 특히 전기, 전자, 철강전기로의 절연 내열부품으로 사용되어 왔는데, 본 발명에서는 이를 운모종이(mica paper)로 가공하여 불연성 벽지로 활용하고자 한다

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 친환경 재료일 뿐만 아니라 주요성분이 알루미나(Al₂O₃), 산화마그네슘(MgO), 실리카(SiO₂) 등의 계열인 불연성 광물인 운모를 이용하여 벽지를 제조함으로써 평상시에는 원적외선 방사는 물론 습도조절, 탈취, 항균, 항곰팡이 작용 등으로 쾌적한 주거환경을 제공하며, 화재발생시 화재의 확산은 물론 자기소염(自己消炎)에 의한 유독가스의 발생이 없어 화재방재에 이상적인 불연성 운모벽지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 또 다른 목적은 절연재료로서 활용가치가 낮은 흑운모 등의 원광도 활용 가능하도록 함으로써 일반적인 방염벽지와 대비시에도 가격경쟁력이 있는 불연성 운모벽지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 운모 원광으로부터 이물질을 제거하고 크기와 형태를 구분하는 원광선별단계, 선별된 운모 원광을 수조 속에 넣은 후 고압의 물을 분사함으로써 해쇄(解碎)하고 미세하게 해쇄된 운모 입자를 초지기로 떠서 운모초지를 만드는 초지형성단계 및 상기 단계에서 제조된 운모초지의 배면에 실리콘수지를 이용하여 폴리에스테르 부직포, 선화지, 한지, 유리섬유 중 선택되는 어느 하나의 보강재를 접착 또는 압착함으로써 운모벽지원단을 만드는 원단형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제조방법에는 운모벽지원단 표면의 광도를 조절하기 위해 산화티탄(TiO₂)을 코팅하는 광도조절단계 또는/및 운모벽지원단의 표면에 다양한 디자인의 인쇄가 가능하도록 하기 위해 폴리에틸렌을 코팅하는 표면코팅단계가 더욱 추가되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기와 같은 방법에 의해 제조된 불연성 운모벽지는, 5 내지 200 메쉬의 입도로 해쇄된 운모 입자를 초지기로 떠서 만들어지는 운모초지와, 실리콘수지로 이루어진 접착제층 및 폴리에스테르 부직포, 선화지, 한지, 유리섬유 중 선택되는 어느 하나의 보강재가 순차적으로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 불연성 운모벽지 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.

도 1은 본 발명에 의한 불연성 운모벽지의 적층구조를 보여는 단층도이고, 도 2는 불연성 운모벽지의 제조과정을 보여주는 제조공정 개념도로서, 본 발명은 기본적으로 원광선별단계, 초지형성단계, 운모벽지원단형성단계로 구성되며 광도조절단계 및/또는 표면코팅단계가 추가되어 구성될 수도 있다.

먼저, 운모(雲母, mica)는 석영, 장석과 함께 화강암 중에 있는 중요한 조암 광물 중의 하나인데, 화학성분은 매우 복잡하여, X₂Y₄~₆Z₈O₂(OH,F)₄의 화학식을 가지지며(X=K,Na,Ca, 12배위, Y=Fe,Mg,Al,Ti,Li, 6배위, Z=Si,Al, 4배위), 통상 돌비늘이라고도 한다. 층상구조를 가지며, 보통은 육각 판상의 결정형을 이루거나, 인상(鱗狀), 섬유상, 주상(柱狀)을 이루는데, 어느 형태나 밑면에 완전한 쪼개짐이 있어서 아주 엷게 벗겨지는 특징이 있다. 성분이나 그 밖의 성질에 따라 백운모, 소다운모, 흑운모, 금운모, 홍운모, 진발다이트 등으로 대별되는데, 백운모는 주로 내화성(耐火性)이 강하고 전기 부도체이므로, 전기절연물·내화재 특히 난로의 창 등에 사용되며, 분말은 은백색으로 번쩍이므로, 금은니(金銀泥)로 이용된다. 금운모도 질이 좋은 것은 백운모와 마찬가지로 쓰이는데, 흑운모는 철분이 많아 이용 가치가 적다.

한편, 제조공정 중 원광선별이라 함은 원광인 운모 광물에 붙어 있는 다른 광석이나 이물질 등을 제거하고 해쇄과정에서 운모가 고르게 분쇄되도록 하기 위해 일정한 크기 및 형태를 가지는 원광으로 구분하는 작업을 말한다(원광선별단계). 원광선별이 끝나면 원광을 해쇄(解碎, delamination)하여 운모초지(抄紙)를 형성하 는데, 해쇄는 물이 담긴 수조(물탱크)에 선별한(고른 크기와 형태를 갖는) 운모 원광을 넣은 후 여러 개의 노즐을 통하여 압축된 물을 강력하게 분사(일명 z-water라고도 함)하여 물속에서 분쇄하는 방법을 말한다. 이것은 운모가 적층상으로 되어 있어 아주 엷게 벗겨진다는 점에 착안하여 물로 분쇄하는 것이다. 일반 광물은 펄프와 달리 셀루로스 성분이 없기 때문에 그 광물 단독으로는 종이 형태로 제지(製紙)될 수 없으나, 운모는 비늘(인) 편상의 적층광물이란 물리적 특성을 이용하여 해쇄한 후 미세한 운모입자를 분급하여 5 내지 200 메쉬의 입도로 분쇄된 운모입자를 초지기(抄紙機, paper machine)에 올리면 셀루로스 첨가나 기타 화학처리를 하지 않아도 100% 운모만으로 된 순수한 운모초지(2)(운모종이, mica paper)가 된다(초지형성단계). 이 운모초지(2)는 롤 형태로 권취하여 각종 용도에 따라 사용할 수 있다. 본 발명에서 만들어 사용하는 운모초지(2)는 두께 약 0.03 내지 0.2㎜, 중량은 ㎡당 80 내지 350g 정도의 것이 바람직하다. 한편, 운모입자의 입도를 5 메쉬보다 작게하는 경우에는 추가적인 분급공정이 요구되어 불리하고, 200 메쉬보다 큰 경우에는 운모초지의 표면이 상대적으로 매끄럽지 않은 단점이 있어 5 내지 200 메쉬의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

운모초지(2)를 형성한 후에는 이를 벽지로 사용할 수 있도록 알맞은 인장력과 수축력을 부여하여야 하는데, 이를 위해 운모초지(2)의 배면에 접착제를 이용하여 보강재(4, 초배지)를 접착 또는 압착시킬 필요가 있다. 접착제로는 가급적 난연재료로서 연소시에 유해가스의 발생이 적은 성분을 사용하는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 실리콘수지, 에폭시수지, 우레탄수지, 폴리에스테르수지, 폴리에틸렌수지 등 중 선택되는 어느 하나를 사용한다. 운모초지(2)와 보강재(4)의 접착은 다양한 방식으로 이루어질 수 있는데, 접착제의 선택과 사용량은 운모초지(2)와 보강재(4)의 종류에 따라 달라진다. 보강재(4)는 폴리에스테르 부직포, 선화지, 한지, 유리섬유 직포 또는 부직포 등으로부터 선택하여 사용할 수 있다.

초지형성단계에서 운모초지(2)가 완성되면, 제조된 운모초지(2)의 배면에 보강재(4)를 접착 또는 압착하는데, 접착제로는 상기에서 설명한 실리콘수지 등의 접착제를 이용하여 접착 또는 압착함으로써 운모초지(2)+접착제층(3)+보강재(4)의 층상으로 이루어지는 운모벽지원단이 완성된다(원단형성단계).

본 발명에 따른 운모벽지 재료구성비의 일 실시예를 예시하면 다음 표와 같다.

구 성 성 분	무 게(g)	비 율(%)
운모초지(운모종이)	100	71.4 ~ 80
접착제	5~20	4 ~ 14.3
보강재(초배지)	20	14.3 ~ 16
합 계	125~140	100

일반적으로 광물성 재료인 운모종이의 함유량이 높을수록 발명의 목적에 더욱 부합하는 것으로 사료된다.

완성된 운모벽지원단은 수요자의 요구에 맞는 다양한 디자인 등을 인쇄하거나 형압(型壓)하여 벽지로 완성한다. 운모벽지원단은 그 자체가 빛의 반사율이 높은 특성이 있는데, 운모초지 표면의 광도와 조도를 조절하기 위해 산화티탄(TiO₂)을 코팅할 수 있다(광도조절단계). 산화티탄 코팅에 추가하여 또는 산화티탄 코팅과는 별도로 운모벽지원단의 표면을 긁힘 등으로부터 보호하고 다양하고 섬세한 인쇄가 가능하도록 하기 위해 폴리에틸렌을 코팅할 수도 있다(표면코팅단계).

본 발명에 따른 불연성 운모벽지에 있어서, 상기한 설명에 따른 적층구조는, 운모벽지의 표면으로부터 순서대로 운모초지(2)/접착제층(3)/보강재(4), 폴리에틸렌 코팅층(1)/운모초지(2)/접착제층(3)/보강재(4), 산화티탄코팅/운모초지(2)/접착제층(3)/보강재(4), 폴리에틸렌 코팅층(1)/산화티탄코팅/운모초지(2)/접착제층(3)/보강재(4) 가운데 하나의 적층구조인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 벽지는 천연의 광물성 무기재료로 구성되는 것으로 환경공해를 유발하지 않고도 벽지의 생산이 가능하고, 이를 시공하는 경우 원적외선 방출, 유해가스 중화, 음이온 발생은 물론 습도조절, 탈취, 항균·항곰팡이 작용 등으로 항상 쾌적하고 건강한 주거환경을 제공하는 효과가 있다. 또한 화재발생시에 화재의 확산 및 유독가스의 발생을 방지하여 인명 및 재산피해를 최소화할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. 나아가 전기전자 분야에서 절연부품용으로 사용되는 운모는 그 사용 특성상 철분 등의 성분이 함유되지 않은 높은 순도의 것을 사용하는 관계로 생산단가가 높은 문제점이 있으나, 본 발명에서는 운모의 절연 특성을 이용하는 것이 아니라 불연 특성을 이용하는 발명이므로 순도가 높지 않은 흑운모 등의 원광도 활용이 가능하여 제조원가를 저렴하게 할 수 있는바, 일반적인 방염벽지와 대비시 가격경쟁력이 있는 불연성 벽지의 제조가 가능한 효과가 있다.

Claims

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운모 원광으로부터 이물질을 제거하고 크기와 형태를 구분하는 원광선별단계; 선별된 운모 원광을 수조 속에 넣은 후 고압의 물을 분사함으로써 해쇄(解碎)하고 5 내지 200 메쉬의 입도로 해쇄된 운모 입자를 초지기로 떠서 운모초지를 만드는 초지형성단계; 및 상기 단계에서 제조된 운모초지의 배면에 실리콘수지를 이용하여 폴리에스테르 부직포, 선화지, 한지, 유리섬유 중 선택되는 어느 하나의 보강재를 접착함으로써 운모벽지원단을 만드는 원단형성단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 운모벽지의 제조방법
제3항에 있어서, 운모벽지원단 표면의 광도를 조절하기 위해 산화티탄(TiO₂)을 코팅하는 광도조절단계가 더욱 추가되는 것을 특징으로 하는 불연성 운모벽지의 제조방법
제3항에 있어서, 운모벽지원단의 표면에 다양한 디자인의 인쇄가 가능하도록 하기 위해 폴리에틸렌을 코팅하는 표면코팅단계가 더욱 추가되는 것을 특징으로 하는 불연성 운모벽지의 제조방법
제3항에 있어서, 운모벽지원단 표면의 광도를 조절하기 위해 산화티탄(TiO₂)을 코팅하는 광도조절단계 및 운모벽지원단의 표면에 다양한 디자인의 인쇄가 가능하도록 하기 위해 폴리에틸렌을 코팅하는 표면코팅단계가 더욱 추가되는 것을 특징으로 하는 불연성 운모벽지의 제조방법