KR100977860B1 - 건축 내장재의 코팅에 사용되는 제올라이트 산성수를이용한 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 건축 내장재에 코팅함으로써 내장재로부터의 유해물질을 흡착할 수 있는 천연 제올라이트 산성수를 주성분으로 하는 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 제올라이트 분말, 산성수, 및 염화나트륨을 혼합하여 일정한 주기로 나노 분쇄하는 단계, 상기 혼합물을 고/액 분리하여 제올라이트 산성수 수용액을 회수하는 단계, 상기 제올라이트 산성수 수용액에 과산화수소와 메틸알콜을 혼합한 다음, 이 조성물을 일정한 속도로 교반하여 1차 팽윤시키는 단계, 상기 1차 팽윤된 조성물에 과산화수소를 추가 혼합한 다음, 교반하여 2차 팽윤시키는 단계, 상기 2차 팽윤된 조성물을 상온으로 급랭시키는 단계로 이루어지는 양이온 졸의 제조 방법이 제공된다. 본 발명에 의하여 제조된 양이온 졸은 건축 내장재에 코팅되었을 때, 상기 내장재로부터 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질이 발산되는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한, 습기 흡수 및 악취 탈취의 효과를 나타냄으로써 실내공기를 정화할 수 있어 인체 건강에 유익한 효과를 가져다준다.

제올라이트, 산성수, 양이온 교환, 내장재, 탈취, 흡착

Description

건축 내장재의 코팅에 사용되는 제올라이트 산성수를 이용한 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법{PREPARING METHOD OF ZEOLITE +ION SOL FOR COATING BUILDING MATERIALS}

본 발명은 건축 내장재를 코팅하는데 사용되는, 제올라이트 산성수를 주원료로 사용하여 제조한 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법에 관한 것으로서, 건축 내장재의 제조에 사용된 각종 유기 화합물의 발산을 방지하는 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

건축물에서 사람이 거주하고 활동하기 위해서는 실내의 벽체, 바닥 및 천정을 각종 마감재로 시공해야 하며, 문, 창문, 칸막이 등을 설치해야 하고, 이외에도 각종 고정식 가구류를 설치하거나 또는 이동식 가구류를 거치해야 하기 때문에, 건축물을 실제 사용하기 위해서는 각종 내장재가 다량으로 실내에 시공되거나 설치되어야 한다.

실내에 시공 또는 설치되는 각종 내장재는 주로 경제적인 이유로 인하여, 여러 장의 합성수지판이나 목재판을 접착제로 접착하여 다층 구조를 형성하고, 다층 구조로 형성된 내장재의 표면을 도료로 채색하거나 무늬목 등을 접착하여 제조되고 있다. 상기와 같은 방법으로 제조되는 내장재는 경량이고 가격이 저렴한데다 외관이 미려하여 광범위하게 사용되고 있다.

그러나, 이러한 내장재를 제조하는 단계에서 합성수지판이나 목재판을 다층 구조로 접합하기 위하여 접착과 관련된 각종 물성이 우수한 합성수지 접착제가 사용되고, 내장재의 표면을 채색하기 위하여 도장과 관련된 각종 물성이 우수한 합성도료가 사용되므로, 상기 합성수지 접착제와 합성도료에 포함되는 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질이 발산되어 건축물 내부에서 거주하거나 활동하는 사람들의 건강에 악영향을 미치게 된다.

이에 따라서, 사람들의 건강에 악영향을 미치는 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질의 발산을 방지하거나 억제하기 위하여 내장재의 표면을 코팅하여 피복하는 각종 화합물이 개발되었으나, 개발된 내장재 코팅용 화합물 역시 그 자체에서 인체에 유해한 물질을 발산하기 때문에 실제로 내장재에 적용하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.

예를 들면, 한국 특허공개공보 제2004-3528호에서는 아크릴계 공중합물 에멀전, 수성 우레탄계 수지, 왁스 에멀전, 알칼리 가용성 수지, 자외선 흡수제로 이루어지는 코팅제 조성물이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 아크릴계 코팅제 조성물은 그 자체에서 인체에 유해한 물질을 발산하여 실제로 내장재에 적용하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.

또한, 다관능성 중합체성 담체, 친수성 중합체, 다관능성 수성 콜로이드 금속산화물, 다관능성 가교제를 포함하는 수성 코팅 조성물이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 수성 코팅 조성물은 중합을 하기 위하여 유기용매가 사용되므로 내장재 등에 코팅된 상태에서 유해한 물질을 발산한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 양이온 산성수와 제올라이트를 주원료로 사용하여 제조되며, 건축 내장재의 표면에 코팅되어 박막을 형성함으로써 상기 내장재로부터 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질이 발산되는 것을 방지하는 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여,

산성수 100 중량부에 대하여, 2000 내지 2500 메쉬의 제올라이트 분말 10 내지 15 중량부 및 염화나트륨 3 내지 4.5 중량부를 혼합하고 나노 분쇄하여 제 1 조성물을 형성하는 단계,

상기 제 1 조성물을 방치하여 침전물과 상등액으로 고/액 구분하고, 여과하여 상등액인 제올라이트 산성수 수용액을 수득하는 단계,

상기 제올라이트 산성수 수용액 100 중량부에 대하여, 과산화수소 5 내지 10 중량부 및 메틸알콜 5 내지 10 중량부를 혼합 교반하여 제 2 조성물을 형성하는 단계,

상기 제 2 조성물을 80℃에서 95℃까지 30분간 일정하게 승온하면서 교반하여 1차 팽윤시키는 단계,

상기 1차 팽윤된 조성물 100 중량부에 대하여, 과산화수소 15 내지 25 중량부를 혼합 교반하여 2차 팽윤시키는 단계, 및

상기 2차 팽윤된 조성물을 상온으로 급랭시키는 단계

로 이루어지는 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 방법에 의하여 제조되는 건축 내장재 코팅용 양이온 졸 조성물은 내장재의 표면에 분사하여 박막을 형성한 경우, 상기 내장재의 제조에 사용된 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질이 발산되는 것을 방지함으로써 거주자의 건강을 향상시키도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 건축 내장재 코팅용 양이온 졸 조성물은 인체에 무해한 물질을 사용하여 제조되기 때문에 친환경적이며 양이온 졸 자체로부터의 포름알데히드와 같은 유해물질의 배출이 원천적으로 차단된다.

본 발명의 일 실시예에서, 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법은,

산성수 100 중량부에 대하여, 2000 내지 2500 메쉬의 제올라이트 분말 10 내지 15 중량부 및 염화나트륨 3 내지 4.5 중량부를 혼합하고 나노 분쇄하여 제 1 조성물을 형성하는 단계,

상기 제 1 조성물을 방치하여 침전물과 상등액으로 고/액 구분하고, 여과하여 상등액인 제올라이트 산성수 수용액을 수득하는 단계,

상기 제올라이트 산성수 수용액 100 중량부에 대하여, 과산화수소 5 내지 10 중량부 및 메틸알콜 5 내지 10 중량부를 혼합 교반하여 제 2 조성물을 형성하는 단계,

상기 제 2 조성물을 80℃에서 95℃까지 30분간 일정하게 승온하면서 교반하여 1차 팽윤시키는 단계,

상기 1차 팽윤된 조성물 100 중량부에 대하여, 과산화수소 15 내지 25 중량부를 혼합 교반하여 2차 팽윤시키는 단계, 및

상기 2차 팽윤된 조성물을 상온으로 급랭시키는 단계

로 이루어진다.

또한, 본 발명에서는, 상기 산성수, 제올라이트, 및 염화나트륨을 혼합하여 나노 분쇄하는 단계에서, 5분간의 나노 분쇄와 5분간의 휴지기로 이루어지는 나노 분쇄 주기를 5회 반복하여 조성물을 형성한다.

또한, 본 발명에서는, 상기 1차 팽윤된 조성물 화합물 100 중량부에 과산화수소 15 내지 25 중량부를 혼합하고 30분간 교반하여 2차 팽윤된 조성물을 형성한다.

본 발명의 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸의 주원료인 제올라이트는 유해물질 흡착 및 악취 탈취 기능을 가지는데, 이는 유해물질 중의 하전된 부유 입자와 전기적으로 이온 교환되어 흡착을 유발함으로써 야기되는 것이다. 제올라이트는 우수한 정수작용, 높은 흡착 및 탈취 기능에 더하여, 습도 조절 효과를 가지기도 한다. 또한, 제올라이트는 원적외선을 방사하는 기능을 가지는데, 이로써 인체의 혈액순환을 촉진하고 세포활성을 활성화할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 제올라이트에 산성수를 혼합하고 나노 분쇄하여 이루어지는 제올라이트 산성수 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, 산성수에 제올라이트가 균일하게 분산됨으로써, 양이온 부유 입자와의 전기적 작용이 매우 균일하고 안정적으로 되어, 유해물질의 흡착이 효과적으로 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법의 순서를 도시한 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제 1 단계에서 제올라이트를 평균 입도 2000 내지 2500 메쉬가 되도록 분쇄한다(단계 S1).

제올라이트 분말의 평균 입도가 2000 메쉬 미만이면 제올라이트 분말의 크기가 과다하여 염화나트륨과 산성수의 혼합물에서 제올라이트 분말이 제대로 중화 응집되지 않으며, 입도가 2500 메쉬를 초과하면 제올라이트 분말의 분쇄에 소요되는 비용에 비하여 제올라이트 분말, 염화나트륨 및 산성수의 혼합물에서 더 이상의 중화 응집 효과가 발생하지 않는다.

다음에, 상기 분쇄한 제올라이트 분말, 산성수 용매, 그리고 조성물의 중화 응집력을 조절하기 위한 염화나트륨을 혼합하여 혼합물을 형성하고, 나노 분쇄하여 제 1 조성물을 형성한다(단계 S2).

구체적으로, 산성수 100 중량부에 대하여, 평균 입도 2000 내지 2500 메쉬의 제올라이트 분말 10 내지 15 중량부 및 염화나트륨 3 내지 4.5 중량부를 혼합한 다음에, 7500rpm의 고속으로 교반하여, 상기 제올라이트 분말을 더욱 미세하게 분쇄하는 동시에 상기 조성물의 중화 응집 현상을 촉진하여 혼합물을 형성한다.

상기 조성물에 있어서, 산성수 100 중량부에 대한 제올라이트 분말의 함량이 10 중량부 미만이면 본 발명의 양이온 교환 졸의 조직이 약화되어 유기 화합물이나 휘발성 물질이 발산되는 것을 방지하는 효과가 저하되고, 제올라이트 분말의 함량이 15 중량부를 초과하면 혼합물의 점도가 너무 증가되어 취급이 곤란해진다.

또한, 상기 조성물에 있어서, 산성수 100 중량부에 대한 염화나트륨의 함량이 3 중량부 미만이면 제올라이트 분말이 제대로 중화 응집되지 않으며, 염화나트륨의 함량이 4.5 중량부를 초과하면 본 발명의 양이온 교환 졸의 물성이 저하된다.

그런데, 제 1 조성물을 형성하기 위해 나노 분쇄하는 과정에서, 균질화 작업을 장시간 계속하여 실시하게 되면 혼합물의 점도가 갑자기 증가되어 더 이상의 균질화 작업이 곤란해지기 때문에, 5분간의 나노 분쇄와 5분간의 휴지기를 하나의 균질화 나노 분쇄 주기로 하고, 상기와 같은 균질화 주기의 과정을 5회 반복 실시하여 제 1 조성물을 형성한다.

본 발명에서는 원수(수돗물)를 전해환원수 기기에 통과시켜 - 이온을 제거한 후, + 이온수를 수득하는 과정에 의해 생성된 + 산성수를 사용한다. 이러한 + 산성수에는 살균 및 유해물질 분해 기능이 있다. 본 발명에서는 + 산성수를 사용함으로써, 양전하와의 상호작용으로 인하여 제올라이트가 산성수에 균일하게 용해 및 분산되는 것을 촉진하여 조성물의 물성을 증진시킬 수 있다.

다음에, 상기 제 1 조성물을 방치하여 침전물과 상등액으로 고/액 구분하고, 여과하여 상등액인 제올라이트 산성수 수용액을 회수한다(단계 S3).

구체적으로, 혼합물을 일정 시간 동안 방치하여, 용해되지 않은 제올라이트의 미세 분쇄물인 침전물과, 산성수에 제올라이트 미립자가 용해된 상등액으로 고/액 분리한다. 상기와 같이 고/액 분리된 혼합물을 여과하여 상등액인 제올라이트 산성수 수용액을 회수한다.

다음에, 상기 회수된 제올라이트 산성수 수용액에 과산화수소와 메틸알콜을 일정한 함량으로 혼합, 교반하여 제 2 조성물을 형성한다(단계 S4).

구체적으로, 상기 제올라이트 산성수 수용액 100 중량부에 대하여, 제올라이트 미립자의 조직을 약화시켜서 팽윤을 촉진하는 과산화수소 5 내지 10 중량부 및 상기 수용액의 농도 조절을 위한 메틸알콜 5 내지 10 중량부를 혼합 교반하여 제 2 조성물을 형성한다.

제올라이트 산성수 수용액 100 중량부에 대한 과산화수소의 함량이 5 중량부 미만이면 상기 산성수 수용액이 제대로 팽윤되지 않으며, 과산화수소의 함량이 10 중량부를 초과하면 상기 산성수 수용액에 포함되는 제올라이트 미립자의 물성이 저하된다.

또한, 산성수 수용액 100 중량부에 대한 메틸알콜의 함량이 5 중량부 미만이면 혼합액의 점성이 높아져서 제대로 교반되지 않으며, 메틸알콜의 함량이 10 중량부를 초과하면 조성물의 1차 팽윤이 과도하게 발생한다.

다음에, 상기 과산화수소와 메틸알콜을 혼합하여 형성한 제 2 조성물을 일정 한 속도로 승온하면서 교반함으로써 1차 팽윤시킨다(단계 S5).

구체적으로, 조성물을 80℃로 예열하고 30분간에 걸쳐서 95℃까지 일정하게 승온하면서 일정한 속도로 교반하여 조성물을 1차 팽윤시킨다. 조성물의 예열 온도를 80℃ 미만으로 적용하면 상기 조성물의 1차 팽윤에 과도한 시간이 소요되고, 조성물의 최종 온도가 95℃를 초과하면 상기 조성물에 포함된 과산화수소가 분해된다. 또한, 상기와 같은 온도로 조성물을 승온하는 시간이 30분 미만이면 1차 팽윤된 조성물의 물성이 저하되고, 조성물을 승온하는 시간이 30분을 초과하면 조성물의 1차 팽윤이 더 이상 진행되지 않는다.

다음에, 상기와 같이 1차 팽윤된 조성물에 다시 일정한 함량의 과산화수소를 혼합하고 일정한 속도로 교반하여 2차 팽윤시켜서 양이온 졸을 형성한다(단계 S6).

구체적으로, 상기 1차 팽윤 조성물 100 중량부에 대하여, 과산화수소 15 내지 25 중량부를 혼합하고, 상기 1차 팽윤 최종 온도인 95℃를 계속 유지하면서 30분간 교반하여 2차 팽윤시키는 것이 양이온 졸의 물성 측면에서 바람직하다.

또한, 1차 팽윤된 조성물 100 중량부에 대한 과산화수소의 함량이 15 중량부 미만이면 양이온 졸이 경화될 수 있으며, 과산화수소의 함량이 25 중량부를 초과하면 반대로 양이온 졸이 해리될 가능성이 발생한다.

마지막으로, 상기와 같이 2차 팽윤된 양이온 졸을 상온으로 급속냉각하여 본 발명의 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸을 제조한다(단계 S7).

상기와 같이, 본 발명의 방법에 의하여 제조되는 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸은 인체에 악영향을 미치는 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질을 포함하지 않는다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

단, 아래의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지, 이것만으로 한정하는 것은 아니다.

[실시예]

A. 제올라이트 산성수 양이온 교환 졸의 제조

1. 제올라이트 1kg을 볼 밀을 사용하여 2000 메쉬의 분말로 분쇄하였다.

2. 전해 환원수기를 이용하여 + 산성수를 제조하였다. 사용된 전해 환원수기는 일본 OSG 코퍼레이션사 HU-50 모델이고, 수도압은 0.07-0.35mpa 범위이다.

3. 상기 얻어진 + 산성수 5L, 제올라이트 분말 0.6kg, 및 시약 등급 염화나트륨 0.2kg을 나노 분쇄 반응기에 넣고, 7500rpm으로 고속 회전하여, 남아 있는 조대 입자들을 나노 분쇄하여 균일하게 혼합된 제 1 조성물을 형성하였다. 이때, 점도의 급격한 증가를 방지하기 위해 5분간의 나노 분쇄와 5분간의 휴지기로 이루어진 나노 분쇄 주기를 5회 수행하였다. 사용된 나노 분쇄 반응기는 한국 풍림상사 HMZ-70DN Homogenizer 모델이다.

4. 상기와 같이 형성된 제 1 조성물을 60분간 방치하여 제올라이트의 미 분쇄물인 침전물과 산성수에 제올라이트 미립자가 용해된 제올라이트 산성수 수용액인 상등액으로 고/액 분리하였다.

5. 상기 고/액 분리된 혼합물을 여과하여 침전물을 분리하고, 상등액인 제올라이트 산성수 수용액을 회수하였다.

6. 상기 회수된 제올라이트 산성수 수용액 2.5L에 과산화수소 175g과 메틸알콜 175g을 혼합하고, 550-650rpm으로 60분간 교반하여 제 2 조성물을 형성하였다.

7. 상기 제 2 조성물을 80℃로 예열된 반응기에 넣고 30분간에 걸쳐 95℃까지 일정하게 승온하면서 550rpm으로 교반하여 상기 제 2 조성물을 1차 팽윤시켰다.

8. 상기 1차 팽윤된 조성물 2㎏에 과산화수소 400g을 혼합하고, 상기 1차 팽윤의 최종 온도인 95℃를 계속 유지하면서 550rpm으로 30분간 교반하여 2차 팽윤시킴으로써 졸을 형성하였다.

9. 상기 2차 팽윤된 졸이 담긴 반응기를 23℃의 물이 담긴 대용량 수조의 표면에 부유시켜 상온으로 냉각시킴으로써 본 발명의 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸을 제조하였다.

B. 본 발명의 양이온 졸의 유해물질 발산 억제 시험

상기 A에서 제조된 건축 내장재 코팅용 양이온 졸을 합성수지판을 접착제로 접착하여 제조된 문짝의 표면에 분사하여 상기 문짝의 표면에 양이온 졸의 박막을 형성하였다.

그리고, 휘발성 유기물 검출 장치인 일본 COSMOS사 XP-309B(일본 후생노동성 지정 휘발성 유기물 측정 장비)를 사용하여 문짝의 표면에 양이온 졸의 박막을 형성하기 전과 양이온 졸의 박막을 형성한 후에 포름알데히드(HCHO)의 방출량을 측정 비교하였다. 측정 결과는, 양이온 졸의 박막을 형성하기 전의 포름알데히드(HCHO) 검출량이 1.19ppm인 반면, 양이온 졸의 박막을 형성한 후에는 포름알데히드(HCHO)가 전혀 검출되지 않았다(HCHO: 세계보건기구 기준치 0.08ppm 이하, 일본 후생노동 성 기준치 0.05ppm 이하).

C. 본 발명의 양이온 졸의 탈취 시험

본 시험에서는 상기 A에서 제조된 양이온 졸을 사용하여 4대 악취 유발 물질중 하나인 암모니아에 대한 탈취시험을 실시하였다. 그 결과를 다음의 표 1에 나타내는데, 표로부터 알 수 있듯이 본 발명의 양이온 졸은 탈취율 또한 매우 우수하였다.

구분	암모니아 농도 (ppm)	탈취율 (%)
30분 경과	120	45.5
60분 경과	92	55.4
90분 경과	69	85.0
120분 경과	42	98.9
한국 건자재 시험 연구원 KICM-FIR-1085를 사용하여 시료 농도의 탈취율(%) 측정

상기와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 건축 내장재 코팅용 양이온 졸을 내장재의 표면에 코팅하여 박막을 형성하면 상기 내장재로부터 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질이 발산되는 것을 완전히 방지할 수 있으며, 악취의 탈취 또한 가능한 것으로 나타났다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법의 순서를 도시한 것이다.

Claims (4)

1. 산성수 100 중량부에 대하여, 2000 내지 2500 메쉬의 제올라이트 분말 10 내지 15 중량부 및 염화나트륨 3 내지 4.5 중량부를 혼합하고 나노 분쇄하여 제 1 조성물을 형성하는 단계로서, 상기 나노 분쇄는 5분간의 나노 분쇄와 5분간의 휴지기로 이루어지는 나노 분쇄 주기를 5회 이용하는 것인 단계,

   상기 제 1 조성물을 방치하여 침전물과 상등액으로 고/액 구분하고, 여과하여 상등액인 제올라이트 산성수 수용액을 수득하는 단계,

   상기 제올라이트 산성수 수용액 100 중량부에 대하여, 과산화수소 5 내지 10 중량부 및 메틸알콜 5 내지 10 중량부를 혼합 교반하여 제 2 조성물을 형성하는 단계,

   상기 제 2 조성물을 80℃에서 95℃까지 30분간 일정하게 승온하면서 교반하여 1차 팽윤시키는 단계,

   상기 1차 팽윤된 조성물 100 중량부에 대하여, 과산화수소 15 내지 25 중량부를 95℃까지 30분간 혼합 교반하여 2차 팽윤시키는 단계, 및

   상기 2차 팽윤된 조성물을 상온으로 급랭시키는 단계

   로 이루어지는 건축 내장재 코팅용 양이온 교환 졸 조성물의 제조 방법.
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