KR100883053B1 - 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 참나무를 1000℃에서 구워 제조된 백탄을 400매쉬로 분쇄한 분말 600g에 수산화알미늄 100g, 토르마린 100g, 현무암 400매쉬의 분말 200g을 혼합 하여 제1혼합물을 준비한 다음,

수용성 아크릴바인다(고형분 55%) 200g과 물 1000㎖을 혼합한 후에, 통상의 은나노 용액을 혼합하여 향균바인다를 제조하여 준비한 다음,

상기와 같이 제조된 항균바인더에 제1혼합물을 조금씩 넣어 200포이즈 점도가 되도록 첨가하여, 혼합하여 제조된 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법의 제조방법에 관한 것이다.

시멘트독성제거제. 새집증후군.

Description

새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법{The Eco-environment composition}

본 발명은 시멘트 벽면에서 나오는 독성을 제거방지 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 "새집증후군"이란 화학물질이 복합적으로 작용하여 실내에 거주하는 사람의 인체에 유해한 영향을 미치는 현상을 말한다.

새집 증후군(sick house syndrome)은 세계 보건기구(WHO)의 정의에 의하면,일종의 화학 물질 과민증의 일종으로 현대 건축물에서 주로 사용하는 건축자재와 접착제에서 발생되는 포름알데히드와 휘발성 유기 화합물(VOCs)로 인해 일반적으로 나타나는 이상 증세로 크게 "자극반응"과 "알레르기반응"으로 나눌수 있는 데,자극 반응은 눈과 코,후두 점막이 자극을 받아 일어나는 증상으로 목이 쉬고,두통이 생기거나 심리적인 피로감을 느끼게 하고,드물게는 원인을 알 수 없는 알레르기성 질환들로 두드러기,아토피 피부염,기관지 천식 등을 발병시키거나 악화시키는 데,이런 제반 증상을 총칭하여 새집 증후군이라고 규정하고 있으며, 특히 건축을 신축한 후 6개월 때 가장 많이 배출되는 데,벽지,마룻바닥,타일 등을 붙일 때 사용되는 접착제 등에서 시공 후 최장 10년까지 유해물질이 계속해서 방출되어 건강을 위해하 는 요인으로 알려져 있다.

이러한 현상은 새집이나, 수리한 집에 들어가 살면서 전에 없었던 두통이나 천식, 아토피성 피부염 등의 알레르기성 질환에 걸리는 경우를 총칭하여 새집증후군이라고 말하며, 1980년대에 접어들면서 인식되기 시작하였다.

주로 이 증후군은 건축내장재로부터 방출되는 포름알데히드, 유기용제, 가스 및 먼지 등의 환경오염물질을 비롯하여 화장품, 담배, 세탁된 의복, 염화비닐, 인쇄물의 잉크에서 배출되는 가스상 물질 등이 주요한 원인으로 제시되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 많은 연구가 있어 왔다.

예를 들면, 국내공개특허공보 공개번호 제10-2006-0035145호에는 (A) 물 30- 35 중량%, 산성백토 0.6 ∼1 중량%, 셀룰로오즈계 증점제 0.5∼0.8 중량%, 방부재 0.3∼0.35 중량%, 이산화티타늄 0.5∼1.5 중량% 및 폴리카르복실산 나트륨 0.3∼0.7 중량%를 혼합하는 단계와; (B) 상기 (A) 단계의 혼합물에 325∼400 매쉬의 도석 22∼30 중량%, 납석 13∼ 20중량%, 탄산칼슘 19-25 중량%를 넣고 혼합하는 단계; 및 (C) 상기 (B) 단계의 혼합물에 아크릴 수지 11∼20 중량%를 넣고 혼합하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축물 내·외장재용 무독성 마감재의 제조방법이 공개되어 있고,

동 공보 공개번호 제10-2004-64656호에는 산화아연, 이산화망간, 산성백토, 자철석으로 구성된 휘발성 유기화합물 흡착 및 분해용 혼합물이 기술되어 있으며,

국내등록특허공보 등록번호 제10-0803110호에는 바인더, 계면활성제 및 용매를 포함하고, Ⅰ) 대나무 수액으로부터 추출한 테르펜, 규산 및 이들의 조합으로 이루 어진 군에서 선택된 1종의 식물성 정유, 및Ⅱ) 셀룰로오스, 포도당, 알긴산, 녹말 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 천연 고분자를 전자선 그라프트 중합하여 제조된 텐타클(TENTACLE) 구조의 천연 그라프트 중합체,를 포함하는 시멘트독 제거용 또는 휘발성 유기화합물 흡착용 조성물이 공개되어 있고,

국내등록특허공보 등록번호 제10-0778423호에는 벽체의 마감재로 사용되는 시멘트 몰탈에 있어서;중량%로,규사: 58~70%, 시멘트: 28.8~33.5%, 일라이트분말: 1~8%, 점토: 0.1~0.2%, 규산 3석회: 0.1~0.3중량%,로 이루어진 것을 특징으로 하는 저독성 시멘트 몰탈이 알려져 있으며,

동 공보 등록번호 제10-478178호에는 침엽수추출물의 희석액과, 세라이트, 가돌리나이트, 사마르스카이트로 이루어진 세륨함량이 높은 광물 분말과, 산화규소, 산화알루미늄, 산화철, 산화칼륨, 산화나트륨,산화칼슘, 산화마그네슘, 게루마늄으로 구성된 새집증후군방지제 및 이의 제조방법이 기술되어 있고,

동 공보 등록번호 제10-480808호에는 소듐퍼카보네이트를 이용한 새집증후군 및 과학물질 과민증 예방을 위한 저급알데히드 제거방법이 공개되어 있음을 알 수있다.

종래의 기술들은 시멘트독성을 제거하는데 만족할 만한 결과를 얻지 못하여, 새집증후군의 원인이 되는 새집증후군 시멘트 독성을 완화시키는 조성물을 제공하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인이 선출원한 국내특허출원번호 제10-2002-76756호, 발명의 명칭 인조제오라이트와 음이온 숯화합물을 이용한 접착제 제조를 개량한 것으로서,

새집증후군과 같은 실내환경 오염문제를 효과적으로 억제할 수 있는 새로운 화학조성물을 얻고, 상기 조성물을 실내 인테리어 작업시 바닥이나 벽체 등에 도포 하여 사용함으로서, 환경오염물질을 흡착, 살균, 항균, 악취 및 잡냄새 제거능력이 탁월한 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법을 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 해결하고자 하는 과제인 것이다.

본 발명은 탈취 및 흡착능력이 우수하고, 공기정화 및 흡착성, 원적외선 방사, 음이온 방출능력이 우수하며, 항균, 살균, 악취 및 잡냄새제거 능력이 우수하여, 실내 인테리어 작업전에 바닥이나 벽체 등에 도포하게 사용케 하므로서 최근 문제가 되고 있는 "화학물질 과민증" 일명 새집증후군과 같은 현상을 최소화하여 위생적이고 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있게 될 뿐 아니라, 화학물질과민증 증상이 우려되는 산업 전분야에 적용하여 이러한 현상을 현저히 줄일 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 기술 핵심은 참나무를 1000℃ 고온에서 제조된 백탄은 수많은 다공질로 되어 있어 흡착력이 매우 우수한 것이 특징이고, 각종 세균은 물론 냄새 등을 흡착하고 제습효과는 물론 살균 원적외선 방사효과는 물론 전자파를 차단하는 기능을 가지고 있다.

상기와 같은 백탄을 분쇄한 분말과 수산화알미늄을 사용한 것은 수산화알미늄은 양성화합물이고 즉 산과 알칼리에 다 녹으며 물을 가하여 겔(gel) 상태로 되어 흡착력이 매우 크다.

상기와 같이 수산화알미늄이 백탄분말과 혼합되었을 때 시멘트에서 방출되어 나오는 강알칼리 성분을 수산화알미늄과 백탄이 결합하여 흡착성을 높여주는 역할을 한다. 특히 은(Ag)은 각종 중금속과 이온화를 하여 중금속을 중화시켜 주는 기능을 하고 있다.

특히 은(Ag)은 강알칼리와 결합하는 경우 착염 형태로 브라운 색상으로 숯과 광물질에 붙어 떨어지지 않는 역할을 하고 있다. 특히 본 발명에서 현무암 분말을 사용한 것은 현무암은 수많은 다공질로 되어 있고 현무암 속에 함유된 각종 금속들이 시멘트와 작용하여 흡착할 수 있는 기능을 가지고 있다.

특히, 본 발명에서 상기와 같은 조성물을 도포제로 사용한 것이 특징인데 토르마린은 공기중의 중금속이나 미세 먼지를 흡착하는 기능을 가지고 있어 기존 페인트나 벽지에서는 시멘트에서 나오는 각종 중금속을 차단할 수 없기 때문에 본 발명의 기능성 도포제를 제조한 것이 특징이다.

토르마린은 붕소를 함유하는 사이크로 규산염 광물질로서 특이한 결정구조를 갖고 있어 자연상태에서 스스로 전하(電荷)를 띠고 있으며 우리나라와 일본에서는 전기석(電氣石)이라고 명명되어 있다. 토르마린의 화학적 조성은 다음과 같다.

X·Y9B3Si6O27(O.0H.F)₄

여기에서, X는 Ca, Na, K, Mn중 어느 하나이거나 하나 이상을 포함하며, Y는 Mg, Fe, Al, Cr, Mn, Ti, Li중 어느 하나이거나 하나 이상을 포함한다.

더 구체적인 것으로서, (Na·Ca)(Li·Mg·Fe·Al)3(Al·Fe)6(BO3)3(Si6O18)(O·OH·F)₄로 조성된 것이 있으며, 이를 숄(schol)이라고 하는데 이는 피에조전기(piezoelectricity)와 파이로전기(pyroelectricity) 특성을 모두 갖고 있다.

피에조건기란 대칭을 이루는 결정체에 있어서 대칭의 중심에 결함이 있는 결정(結晶)에 특정 방향으로 압력을 가하여 주게 되면 결정의 특정방향 양단(兩端)에서 전기분극(電氣分極)을 나타내는 현상을 말한다.

파이로전기란 극성축(極性軸)을 갖고 있는 결정에 온도변화를 주게 되면 극성축 양단에 서로 성질이 다른 대전(帶電)을 나타내는 현상을 말한다.

본 발명은 압력과 온도변화에 따라서 나타내는 토르마린의 상기한 전기적 특성을 이용하여 흡착·정화시킬 수 있는 기능을 이용한 것이다.

토르마린이 피에조건기 특성과 파이로전기 특성을 함께 나타내는 이유를 다음과 같이 추정하고 있다.

토르마린 결정은 각 결정 격자(格子)가 + 와 - 의 하전을 갖고 있는 이온결정으로 되어 있다.

수정(buartz)과 같이 일반적인 이온결정체의 결정격자는 매우 규칙적으로 정렬(整列)되어 조립(組立)되어 있는데 비하여 토르마린의 결정격자는 의곡(distortion)되게 조립되어 있다. 이러한 현상을 자발의곡(self-distortion)이라고 하는데 이와같이 전하를 띠고 있는 이온결정에 있어서 격자점의 뒤트림(의곡)은 격자의 진동 패턴(pattern)을 뒤틀리게 하여 대칭성을 잃은 격자 진동이 방출되는 전자에 영향을 주어 외부에는 전기적으로 중성을 나타내지 못하고 양극에 반대의 하전을 띠는 형태로 나타나게 된다는 것이다.

이러한 전기적 특성도 온도변화에 따라 변하게 되는데 토르마린의 경우는 700℃ 정도에서 급격하게 저하되다가 1000℃ 이상에서는 전기적 특성을 완전히 잃게 된다.

이는 고온에서는 열에 의하여 자발의곡현상이 없어지게 되기 때문이다. 토르마린이 절대온도 0도와 1000℃ 사이에서는 상기한 전기적 특성을 지니게 되나 본 발명에서는 상온~700℃ 이내의 범위에서 토르마린의 특성을 각종 정화 목적에 이용하고저 하는 것이다.

본 발명의 조성물을 아파트나 주택, 상가와 같은 신축건물의 실내인테리어 공사시 바닥이나 벽체에 먼저 도포 건조시킨 다음, 그 위에 벽지나 바닥시공등 인테리어 작업케하므로서, 각종 내장재나 시멘트로부터 방출되는 유해성분을 흡수제거, 완화시키거나 중화시켜 새집증후군과 같은 현상을 현저히 감소시켜 건축 및 건설 분야에 전반적으로 사용할 수 있다.

본 발명 조성물에 함유된 숯은 수많은 기공(1g당 약 300㎡)으로 이루어져 있을 뿐 아니라 백탄의 기공에는 미생물이 서식하기에 매우 적합하여 미생물의 서식이 활성화되므로 미생물이 세균과 냄새를 흡착하고, 흡착된 세균은 은이온이 갖는 강한 항균 및 살균작용에 의해 사멸시키게 되므로 유해세균과 잡냄새 및 악취를 제거기키게 된다.

또한 백탄이 발생시키는 음이온은 시멘트 성분으로부터 다량 방출되는 양이온을 중화시켜 실내공기를 맑게 정화시키는 기능을 하게 될 뿐 아니라, 백탄으로부터 방사되는 원적외선은 혈액순환 및 신진대사를 촉진시켜 실내에 거주하는 사람의 인체에 유익하게 작용하게 된다.

은은 지금까지 보고에 의하면 은에 접촉되어 6분간 살아남은 병균이나 바이러스가 이 지구상에 없다고 보고되고 있고 은은 인체에 아무런 해를 주지 않고 모든 병균이나 바이러스를 살균한다고 한다. 은이 어떻게 하여 모든 병균을 살균하는지 확실한 논문이 발표되지 않고 있으나 유력한 학설에 의하면 항균금속인 은이온(AG+)이 항균금속의 +이온이 전기적 부하에 의하여 세균을 질식시킨다는 설 등이 있다.

본 발명을 실시예를 참고하여 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

제1공정

은 300g를 가열로에 넣고 열을 가하면서 서서히 0.1N 50㎖질산을 첨가하여 은용액을 얻은 다음,

상기 은용액에, 0.1N 염산 100㎖에 염화제1철 100g를 투입하여 용해시킨 용액을 혼합하여 합성 은용액을 얻은 후에,

0.1N 가성소다용액을 500㎖에 산화아연 150g를 투입하여 용해한 용액을 얻고, 상기 용액을 위에서 얻어진 합성 은용액과 혼합하여 pH7.5가 되게 한 다음, 가열 건조하여 수분을 완전히 증발시켜 분말 파우다를 얻은 후에,

상기 분말파우다 300g에 300매쉬 실리카겔분말 100g를 첨가하여 분말파우다 은염을 제조하고, 상기 은염 300g를 물 1000㎖에 용해시켜 무기항균제인 은용액을 얻고, 상기 은용액에 과산화수소 2-4㎖ 투입하여 30분간 교반하면서 투입된 과산화수소를 다시 증발시킨 다음,

상기 은용액을 투명유리병에 채운 다음 일광에 1시간 정도 방치시키고, 아래로 침전하는 침전물은 여과 제거하여, 무기항균제 및 소독제 기능을 갖는 은이온용액을 제조하여 준비한 후에,

제2공정

수용성 아크릴바인다(고형분 55%) 200g과 물 1000㎖을 혼합한 후에, 상기에서 제조된 은이온 용액 1000㎖를 혼합하여 향균바인다를 제조하여 준비한 다음,

제3공정

참나무를 1000℃에서 구워 제조된 백탄을 400매쉬로 분쇄한 분말 600g에 수산화알 미늄 100g, 토르마린 100g, 현무암400매쉬의 분말 200g을 혼합 하여 제1혼합물을 준비한 다음,

제4공정

상기와 같이 제조된 항균바인더 1000㎖에 제1혼합물 1000g을(조금씩 넣어 200포이즈 점도) 첨가 혼합하여 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법을 제조하였다.

실험예1

한국건자재시험연구원에 상기 실시예에서 제조한 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법을 시멘트 벽돌에 약 0.3mm 도포하여 탈취 시험한 결과 다음 표1과 같은 결과를 얻었다.

2개의 2ℓ의 밀폐된 삼각 프라스크 용기 안에 시험하고자 하는 10×10㎠ 크기의 상기 조성물을 코팅한 여과지시편 1장과 4㎍의 암모니아와, 1㎍의 포름알데히드를 각각 투여한 다음, 60분 경과후의 잔류 암모니아 및 포름알데히드의 농도를 분석하여 탈취율을 산출하였으며, 얻어진 결과를 하기 표4에 나타내었다.

탈취율(%) = (Cb - Cs)/ Cb ×100

(Cb : 시험편을 넣지 않은 시험용기의 각 시간 경과후 남아 있는 시험가스의 농도, Cs : 시험편을 넣은 시험용기의 각 시간 경과후 남아 있는 시험가스의 농도)

시험방법 : KICM-FIR-1085

가스명 : 암모니아

가스농도측정기기: FT-IR

표1

비고	경과시간(분)	Blank농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
탈취시험	30	470	105	76.66
	60	427	60	85.95
	90	378	45	88.09
	120	332	37	88.86

실험결과 2시간 경과후 가장 이상적으로 탈취효과가 나타났음을 알 수 있었으며, 전반적으로 탈취효과가 나타나므로 새집증후군의 주원인인 유해휘발성화합물을 탈취할 수 있는 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법임을 알 수 있었다.

실험예2

한국건자재시험연구원에서 상기 실시예에서 제조된 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법을 시멘트 벽돌에 약 0.3mm 도포하여 방사율 및 방사에너지를 시험한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.

방사율(5~20 ) : 0.925

방사에너지(W/M2): 3.60 102

분석기기 : FT-IR Spectrometer

실험예3

한국건자재시험연구원에서 상기 실시예에서 제조된 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법을 시멘트 벽돌에 약 0.3mm 도포하여 음이온 시험한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.

음이온(ION/CC) : 600

시험방법 KICM-FIR-1042

Claims (1)

1. 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법에 있어서,

   제1공정

   은 300g를 가열로에 넣고 열을 가하면서 서서히 0.1N 50㎖질산을 첨가하여 은용액을 얻은 다음,

   상기 은용액에, 0.1N 염산 100㎖에 염화제1철 100g를 투입하여 용해시킨 용액을 혼합하여 합성 은용액을 얻은 후에,

   0.1N 가성소다용액을 500㎖에 산화아연 150g를 투입하여 용해한 용액을 얻고, 상기 용액을 위에서 얻어진 합성 은용액과 혼합하여 pH7.5가 되게 한 다음, 가열 건조하여 수분을 완전히 증발시켜 분말 파우다를 얻은 후에,

   상기 분말파우다 300g에 300매쉬 실리카겔분말 100g를 첨가하여 분말파우다 은염을 제조하고, 상기 은염 300g를 물 1000㎖에 용해시켜 무기항균제인 은용액을 얻고, 상기 은용액에 과산화수소 2-4㎖ 투입하여 30분간 교반하면서 투입된 과산화수소를 다시 증발시킨 다음,

   상기 은용액을 투명유리병에 채운 다음 일광에 1시간 정도 방치시키고, 아래로 침전하는 침전물은 여과 제거하여, 무기항균제 및 소독제 기능을 갖는 은이온용액을 제조하여 준비한 후에,

   제2공정

   수용성 아크릴바인다(고형분 55%) 200g과 물 1000㎖을 혼합한 후에, 상기에서 제조된 은이온 용액 1000㎖를 혼합하여 향균바인다를 제조하여 준비한 다음,

   제3공정

   참나무를 1000℃에서 구워 제조된 백탄을 400매쉬로 분쇄한 분말 600g에 수산화알미늄 100g, 토르마린 100g, 현무암400매쉬의 분말 200g을 혼합 하여 제1혼합물을 준비한 다음,

   제4공정

   상기와 같이 제조된 항균바인더 1000㎖에 제1혼합물 1000g을 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 새집증후군 시멘트 독성 제거제의 제조방법.