KR100896847B1 - 친환경 가루풀 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풀이 벽지에 균일하게 도포되도록 하여 기계식 풀칠에 적합하면서 풀의 접착성, 침투성 및 도포성 등이 크게 향상되어 벽지 도배, 장판지, 타일, 종이 봉투 등의 접착 용도에 적합한 친환경 가루풀 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 친환경 가루풀은, 알파분, 알파전분, 변성전분, 가공전분 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 접착분말 50∼85 중량％; 이산화규소, 황산나트륨, 피로리돈카르본산나트륨, 초산비닐수지 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 코팅피막제 1∼13 중량％; 접착분말을 팽윤시키는 팽윤호화제 1∼7 중량％; 솔비톨, 벤토나이트, 폴리사카라이드, 카세인나트륨 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 점도조절제 4∼32 중량％; 및 탄산칼슘, 중탄산칼슘, 소석고 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 충진제 3∼15 중량％를 포함한다.

가루풀, 알파분, 알파전분, 코팅피막제, 팽윤호화제, 점도조절제, 충진제

Description

친환경 가루풀 및 그 제조방법{Environmental friendly powder paste and method of preparing thereof}

본 발명은 친환경 가루풀 및 그 제조방법에 관한 것으로, 풀이 벽지에 균일하게 도포되도록 하여 기계식 풀칠에 적합하면서 풀의 접착성, 침투성 및 도포성 등이 크게 향상되어 벽지 도배, 장판지, 타일(1㎏), 종이 봉투 등의 접착 용도에 적합한 친환경 가루풀 및 그 제조방법에 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 대한 관심이 증대되고 있다.

일반적으로 도배에 사용되는 도배풀은 밀가루를 주원료로 하고 수용액 상에서 적당한 농도로 유지하기 위하여 겔 상태로 숙성시킨 풀에 박테리아, 곰팡이 등에 의하여 부패되는 것을 방지하기 위하여 방부제를 첨가하여 포장시킨 겔 상태의 상품으로써, 부피가 크고 무거워 수송 및 운반에 문제가 있고, 장기간 보관을 위해 유독성의 방부제를 사용하는 문제점이 있었다.

기존의 일부 도배용 겔상 밀가루 풀에는 제조 후의 보존성 및 도배 적정성을 개선하기 위하여 포르말린, 염화아연 및 강알칼리 등이 사용되고 있으며, 이러한 풀은 도배를 하는 도배사의 안전 위험은 물론이고 도배시공 완료 후의 건축물 실내에 유해한 휘발성 유기화합물(VOCs)를 방출하는 원인이 되어 유해성 논란을 일으키고 있다.

또한, 실크 벽지 등과 같은 다양한 기능성 및 고품격 벽지 제품들의 출시에 부응하여 이에 적합한 도배풀의 품질도 개선하여야 하는 실정이다.

그리하여 분말 도배풀로써, 알파전분, EVA수용성 분말, 수용성 셀룰로오즈, 폴리아크릴산 또는 그의 암모늄염이나 알칼리금속염, 폴리아크릴아마이드, 음이온 또는 비이온계면활성제, 살균방부제를 혼합하여 도배용 분말을 제조하는 방법이 소개되었다. 상기 방법에 의해 만들어진 도배풀은 끈적임이 심하여 벽지 도포성이 불량하며, 사용된 주재료들은 분자량이 크므로 벽지에 풀의 침투가 잘 이루어지지 않아 정착되지 못하기 때문에 밀림현상이 심하여 도배 시공성이 떨어지고, 벽지에 균일하게 풀이 도포되지 않으므로 내부에 형성된 회전 롤러를 통하여 벽지에 풀을 바르는 기계식 풀칠에 부적합한 문제점이 있었다.

따라서 도배사는 불량한 도포성으로 인해 기계식 풀칠이 불가능하여 밀가루풀에 비하여 훨씬 많은 작업시간이 소요되고, 풀의 침투성이 나빠서 벽지 이음매 사이로 풀이 흘러나올 뿐만 아니라 접착성도 불량한 도배용 분말의 사용을 기피하고, 유해한 휘발성 유기화합물(VOCs)을 방출하는 밀가루 풀을 선호하는 것이 현실 이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풀이 벽지에 균일하게 도포되도록 하여 기계식 풀칠에 적합하면서 풀의 접착성, 침투성 및 도포성 등이 크게 향상되어 벽지 도배, 장판지, 타일(1㎏), 종이 봉투 등의 접착 용도에 적합한 친환경 가루풀 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 벽지의 도배 후에도 유해한 휘발성 유기화합물이 거의 방출되지 않을 뿐만 아니라 편백나무 분말이 추가로 첨가된 경우에는 항균작용 및 사용자에게 삼림욕을 하는 상쾌한 기분을 느끼게 하는 친환경 가루풀 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 친환경 가루풀은, 알파분, 알파전분, 변성전분, 가공전분 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 접착분말 50∼85 중량％; 이산화규소, 황산나트륨, 피로리돈카르본산나트륨, 초산비닐수지 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 코팅피막제 1∼13 중량％; 접착분말을 팽윤시키는 팽윤호화제 1∼7 중량％; 솔비톨, 벤토나이트, 폴리사카라이드, 카세인나트륨 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 점도조절제 4∼32 중량％; 및 탄산칼슘, 중탄산칼슘, 소석고 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 충진제 3∼15 중량％를 포함한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하며, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 친환경 가루풀은 풀의 표면 잔류성을 향상시키고 냉수 용해성을 개선하기 위하여 수용성 접착분말을 포함한다. 수용성 접착분말은 알파분, 알파전분, 변성전분, 가공전분 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 것이다. 알파분은 알파소맥분, 알파미분, 알파찹쌀분, 알파옥수수분 등이고, 알파전분은 전분과 물을 혼합하여 열처리하거나 고온 압출하여 호화시킨 상태에서 건조하여 분말화한 것을 의미하며, 미리 호화시켜 전분의 결정성이 붕괴된 전분이기 때문에 가열하지 않고도 냉수에 쉽게 용해되는 특성이 있다. 알파전분으로는 옥수수, 찰옥수수, 타피오카, 감자, 고구마, 사고(Sago), 밀 또는 쌀 유래의 전분 등을 사용할 수 있고, 변성전분은 여러 가지 곡물이나 근경에서 유래한 전분을 소량의 화학물질로 처리하여 전분의 히드록시기와 반응물질 사이의 반응에 의해 화학적으로 변형시킨 것 또는 이를 호화한 것으로서 천연 전분의 단점인 열안정성이 개선된 것이며, 가공전분은 전분이 화학적, 물리적 또는 효소처리에 의해 전분 고유의 성질이 변한 상태의 전분을 말한다.

풀의 접착력을 크게 하기 위해서는 일단 벽에서 벽지가 떨어지지 않는 접착력이 요구되는데, 이와 같은 접착력을 초기 접착력이라 하고, 초기 접착력 생성에 적당한 것이 알파전분이다. 또한, 수분이 서서히 말라서 벽지가 벽에 강하게 접착 될 수 있도록 하는 접착력은 알파분에서 얻을 수 있다. 따라서 알파전분과 알파분을 대략 1:1∼4의 비율로 적절히 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 수용성 접착분말의 함량이 너무 많으면 냉수 용해시 순간 덩어리 형성으로 분산성이 저하되고, 너무 적으면 가루풀의 벽지 또는 장판 등의 적용시 접착성이 저하되는 문제가 발생하므로, 접착분말의 함량은 50∼85 중량％인 것이 바람직하다.

가루풀이 물에서 쉽게 분산되고 엉키지 않도록 하기 위하여 이산화규소, 황산나트륨, 피로리돈카르본산나트륨, 초산비닐수지 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 코팅피막제 1∼13 중량％를 첨가한다. 코팅피막제가 1 중량％ 미만인 경우에는 가루풀이 쉽게 분산되지 않을 뿐만 아니라 쉽게 건조되어 도배 접착 불량이 발생하고, 13 중량％를 초과하는 경우에는 가루풀이 엉길 뿐만 아니라 벽지에 균일하게 풀바름이 이루어지지 않으며 특히 기계로 풀을 바르는 경우 더욱 불균일하게 된다.

또한, 접착분말을 팽윤시키는 팽윤호화제 1∼7 중량％를 첨가한다. 팽윤호화제로는 메타규산소다(Sodium Meta Silicate), Hisol(주)의 LDE(Lauryl Di-Ethanol amide), 음이온 세라믹 등이 있으며, 1종 이상을 혼합하여 사용한다. 이때, 팽윤호화제의 함량이 너무 많으면 풀의 접착성과 끈적임이 심하여 도포성이 저하되므로 벽지에 풀칠을 자동으로 하는 기계식 풀칠에 적합하지 않고, 너무 적으면 벽지에 풀의 침투성이 저하되는 문제가 발생하므로, 팽윤호화제의 함량은 1∼7 중량％인 것이 바람직하다.

풀의 점도를 조절하여 점착성과 도포성을 개선하기 위한 점도조절제로는 솔 비톨(Sorbitol), 벤토나이트(Bentonite), 폴리사카라이드(Polysaccharide), 카세인나트륨(Sodium Caseinate) 중에서 선택된 1종 이상을 혼합하여 사용하고, 풀의 점도를 상승시켜 짧은 시간 내에 최고 점도에 이르도록 하기 위한 것이다. 점도조절제가 4 중량％ 미만인 경우에는 풀의 응집력이 약하여 점착성이 저하되고, 32 중량％를 초과하는 경우에는 풀의 응집력이 너무 강해져서 도포상태가 매끄럽지 못하게 된다.

탄산칼슘, 중탄산칼슘, 소석고 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 충진제가 더 첨가되는데, 충진제는 풀의 점도조절을 보조하는 것으로서, 풀이 벽지에 균일하게 도포되게 하여 기계식 풀칠에 적합하도록 조절한다. 충진제의 함량이 너무 많으면 풀의 점도 변화를 적절히 조절할 수 없어 벽지에 풀의 균일한 도포성을 확보하지 못하고, 너무 적으면 풀의 엉킴이 발생하고 풀이 벽지에 균일하게 도포되지 않아 도포성이 나빠지는 문제가 발생하므로, 충진제의 함량은 3∼15 중량％인 것이 바람직하다.

또한, 편백나무 분말이 0.5∼1.7 중량％ 추가로 혼합될 수 있고, 피톤치드는 항바이러스 및 항진균 효과가 있으며, 천연식물인 편백나무에서 주로 추출되는 환경친화적인 항균물질로써, 인체에 무해하여 안전하게 사용될 수 있다. 편백나무 분말이 0.5 중량％ 미만으로 첨가될 경우에는 항균효과가 충분하지 못하고, 1.7 중량％ 초과하여 첨가되면 풀의 접착성, 침투성 및 도포성 등에 문제가 발생할 수 있으므로, 가루풀이 사용되는 환경요건 및 가루풀의 요구 특성 등을 감안하여 첨가 중량％를 정하는 것이 바람직하다. 피톤치드를 발산하는 편백나무 분말은 편백나무 씨앗 분말, 잎 분말 등의 다양한 편백나무 추출물이 사용될 수 있고, 편백나무 추출물이 첨가된 가루풀은 곰팡이 등이 발생하지 않을 뿐만 아니라 벽지 도배 풀로 사용될 경우 진드기 및 새집증후군 등이 퇴치될 수 있으며, 피톤치드가 발산되어 사용자에게 삼림욕을 하는 상쾌한 기분을 느끼게 한다.

한편, 본 발명에 따른 친환경 가루풀의 제조방법은, 용해제에 1∼13 중량％ 코팅피막제와 1∼7 중량％ 팽윤호화제를 혼합하여 교반하고, 50∼85 중량％ 접착분말을 더 혼합하여 교반하는 단계; 상기 용해제, 코팅피막제, 팽윤호화제 및 접착분말의 혼합물을 70∼100℃로 가열하여 상기 용해제를 증발시키는 단계; 상기 코팅피막제, 팽윤호화제 및 접착분말의 혼합물에 4∼32 중량％ 점도조절제를 혼합하여 교반하는 단계; 및 3∼15 중량％ 충진제를 더 혼합하여 교반하고, 자연건조시키는 단계를 포함한다.

먼저, 용해제에 분말 형태의 코팅피막제와 팽윤호화제를 혼합하여 교반하고, 적절히 혼합된 상태에서 접착분말을 더 혼합하여 교반하다. 이때, 용해제로는 초산에틸(Ethyl Acetate)이 바람직하나, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 등이 사용될 수도 있다.

코팅피막제, 팽윤호화제, 용해제 및 접착분말의 혼합물을 70∼100℃에서 1∼3시간 동안 가열하여 용해제를 증발시킨다.

용해제가 증발된 상기 혼합물에 분말 형태의 점도조절제를 혼합하여 교반하고, 분말 형태의 충진제를 더 혼합하여 교반하며, 편백나무 분말이 추가로 혼합될 수 있고, 7∼15시간 동안 자연건조시켜 친환경 가루풀을 제작한다. 이때, 상기 혼 합물에 점도조절제, 충진제 및 편백나무 분말을 동시에 혼합하여 교반하거나, 충진제를 먼저 혼합하여 교반하고 점도조절제 및 편백나무 분말을 더 혼합하여 교반하는 등의 혼합 순서를 변경할 수 있음은 물론이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기 표 1에 기재된 양으로 가루풀을 제조한 후 가루풀 각각 5g을 냉수 95g에 분산·용해하여 그 결과를 표 1에 표시하였다. 실시예와 비교예의 성분함량 단위는 g(중량％)이며, 코팅피막제와 팽윤호화제를 실시예1에서는 14g의 초산메틸에, 실시예2 및 실시예3에서는 15g의 초산메틸에, 실시예4에서는 17g의 초산메틸에 각각 혼합하여 교반하고, 접착성분을 더 혼합하여 교반한 후에 혼합물을 가열하여 초산메틸을 증발시켰다. 이때, 용해제는 9∼22g인 것이 바람직하다.

구분	구성	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
접착성분	알파분	61		52	39	56	47
	알파전분		75	17	21	17	19
코팅피막제	이산화규소			4.6	2.3	3.1	3.5
팽윤호화제	메타규산소다		4	2.4	1.1	0.7	0.6
	음이온세라믹			1.3	1.1	1.2	1.8
	HISOL-LDE				1.1	2.3	1.8
점도조절제	폴리사카라이드	25				1.2
	솔비톨		21	17	23	5.8	18
충진제	탄산칼슘	14		5.7	11.4	11.5	8.3
	소석고					1.2
시험결과	접착력	불량	불량	우수	우수	우수	우수
	침투성	불량	우수	우수	우수	우수	우수
	항곰팡이	불량	불량	우수	우수	우수	우수
	도포성	불량	불량	우수	우수	우수	우수

비교예1은 냉수에 가루풀의 분산이 잘 되지 않고, 침투성이 불량하여 벽지에 수분 흡수가 되지 않아 벽지의 끝단이 접하는 벽지 이음매를 통하여 풀이 흘러나오는 현상이 발생하였다. 풀의 엉김이 발생하여 도포성이 나쁘고, 풀의 접착성이 상당히 저하되어 기계식 풀칠에는 적용할 수가 없었다.

비교예2에서는 벽지에 풀을 바른 10분 후부터 72시간 동안 비닐을 씌워 상온에 방치한 결과 팽윤호화제의 첨가로 인해 침투성이 개선되어 벽지로의 수분 흡수가 잘 이루어졌다. 그러나, 풀을 상온에서 40시간 동안 방치한 결과 곰팡이가 발생하였고, 접착력도 저하되어 벽지가 일부 들뜨는 것을 확인하였으며, 특히 벽지 이음매의 들뜸이 심하였으며, 풀의 일부 엉김으로 인한 도포성이 불량하여 기계식 풀칠에의 적용이 불가능하였다.

반면에 코팅피막제, 팽윤호화제 및 충진제가 모두 첨가된 본 발명의 실시예1 내지 실시예4에서는 가루풀이 냉수에 잘 분산되어 엉김이 발생하지 않고, 벽지에 풀을 바른 10분 후부터 72시간 동안 비닐을 씌워 상온에 방치한 결과 침투성이 개선되어 벽지로의 수분 흡수가 잘 이루어져 벽지 이음매를 통해 풀이 흘러나오지 않았으며, 방부제의 첨가 없이 풀을 상온에서 2주 동안 방치하였음에도 불구하고 곰팡이가 발생하지 않았고, 풀의 도포성이 개선되어 벽지에 풀이 균일하게 도포됨에 따라 내부에 형성된 회전 롤러를 통하여 벽지에 풀을 바르는 기계식 풀칠에 아주 적합하였다.

또한, 비교예1 및 비교예2에서는 최고 점도에 도달하는데 90분 이상이 소요되었으나, 실시예1 내지 실시예4 모두에서 3∼15분 내에 풀의 최고 점도에 도달하였으며, KS F3217의 시험기준인 7.8N/25㎜를 초과하는 우수한 접착력을 나타내었다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 풀의 접착성, 침투성 및 도포성 등이 크게 향상되어 벽지 도배, 장판지, 타일(1㎏), 종이 봉투 등의 접착 용도에 적합한 효과가 있다.

또한, 풀이 벽지에 균일하게 도포되도록 하여 기계식 풀칠에 적합하므로 작업시간을 크게 감소시킬 수 있고, 벽지의 도배 후에도 유해한 휘발성 유기화합물이 거의 방출되지 않을 뿐만 아니라 편백나무 분말이 추가로 첨가된 경우에는 항균작용 및 사용자에게 삼림욕을 하는 상쾌한 기분을 느끼게 하는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 알파분, 알파전분, 변성전분, 가공전분 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 접착분말 50∼85 중량％;

   이산화규소, 황산나트륨, 피로리돈카르본산나트륨, 초산비닐수지 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 코팅피막제 1∼13 중량％;

   접착분말을 팽윤시키는 팽윤호화제 1∼7 중량％;

   솔비톨, 벤토나이트, 폴리사카라이드, 카세인나트륨 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 점도조절제 4∼32 중량％; 및

   탄산칼슘, 중탄산칼슘, 소석고 중에서 선택된 1종 이상을 혼합한 충진제 3∼15 중량％를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 가루풀.
2. 용해제에 1∼13 중량％ 코팅피막제와 1∼7 중량％ 팽윤호화제를 혼합하여 교반하고, 50∼85 중량％ 접착분말을 더 혼합하여 교반하는 단계;

   상기 용해제, 코팅피막제, 팽윤호화제 및 접착분말의 혼합물을 70∼100℃로 가열하여 상기 용해제를 증발시키는 단계;

   상기 코팅피막제, 팽윤호화제 및 접착분말의 혼합물에 4∼32 중량％ 점도조절제를 혼합하여 교반하는 단계; 및

   3∼15 중량％ 충진제를 더 혼합하여 교반하고, 자연건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 가루풀 제조방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 용해제는 초산에틸인 것을 특징으로 하는 친환경 가루풀 제조방법.