KR101012126B1 - 친환경 ｐｅ+ｐｐ 수지 혼합물을 이용한 고 기능성 벽지 마감재 조성물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 벽지 제조 공정에서 사용되는 PVC 수지를 이 수지의 열분해시 발산되는 인체에 유해한 DOP, 할로겐 화합물을 함유하지 않는 PE + PP 혼합 수지로 대체하고, 인체에 유익한 천연 무기 물질 및 무기 단열재 물질 등을 더 배합시킴으로써 기능성을 높인 친환경 벽지 마감재 조성물의 제조 방법을 제공하며, 이러한 조성물은 벽지 제조 공정에서 활용될 수 있다.

Description

친환경 ＰＥ+ＰＰ 수지 혼합물을 이용한 고 기능성 벽지 마감재 조성물의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING FINISH COMPOSITIONS FOR WALL PAPER HAVING HIGH FUNCTIONALITY USING ENVIRONMENTALLY FRIENDLY PE+PP RESIN MIXTURE}

본 발명은 기존의 벽지 제조 공정에서 사용되는 유해 PVC 수지를 친환경 PE + PP 혼합물 수지로 대체하고, 여기에 천연 무기 물질 및 무기 단열재 물질을 포함시켜서 고 기능성을 부여한 친환경 PE + PP 수지 혼합물을 이용한 고 기능성 벽지 마감재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

기존 벽지 제조 공정에서는 PVC 합성수지를 베이스 수지로서 주로 사용하고 있다. 그러나, PVC 수지를 사용하는 경우, 제조 공정에서 인체에 유해한 유기용매가 사용되며, 가소제, 안정제 등이 첨가되므로, 제조된 벽지에서 유해 화학물질이 발산되는 등, 환경 저해 요소가 야기된다. 이러한 문제는 현재 새집증후군이라는 것으로 잘 알려져 있다. 특히, 벽지는 주거용이든 비주거용이든 대부분의 건축물에 필수적으로, 그리고 건축물의 거의 전 면적에 걸쳐 사용되고 있기 때문에, 그것의 환경 위해적인 영향은 대단히 크다고 할 수 있다.

이러한 PVC 수지의 유해성을 감소시키고자, PVC 겔화된 벽지 원지 위에 천연 복합 광물을 포함하는 충전제와 친환경 바인더를 사용한 액상형 혼합물을 탑 코팅 인쇄하는 친환경 기능성 벽지의 제조방법(한국 특허등록공보 10-0633243) 등이 개시되었다. 그러나, 이러한 제조 방법에서도 역시 PVC 수지를 사용하기 때문에 유해물질을 근원적으로 차단하는 효과를 나타낼 수는 없다.

따라서, 본 발명은 제조 공정에서 인체에 유해한 화학물질을 사용할 수밖에 없는 PVC 수지를 유기용매나 기타 화학 첨가제를 사용하지 않아도 되는 친환경 수지로 대체할 수 있는 친환경 벽지 마감재 조성물을 제조하는 방법을 개발하고자 한 것이다.

본 발명의 목적은 기존의 벽지 제조 공정에서 사용되는 PVC 수지를 이 수지의 열분해시 발산되는 인체에 유해한 DOP, 할로겐 화합물을 함유하지 않는 PE + PP 혼합 수지로 대체하고, 여기에 인체에 유익한 천연 무기 물질 및 무기 단열재 물질 등을 배합시켜서 제조한 친환경 벽지 마감재 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이며, 이와 같이 제조된 조성물은 벽지 제조 공정에서 활용될 수 있다.

일반적으로, PE + PP 수지는 소수성이라서 종이에는 코팅하기 어려운 것으로 알려져 있는데, 본 발명에서 제조된 조성물은 고주파 접합기를 활용하여 혼합 수지 막을 녹여 벽지 원지에 배접할 수 있으므로, 기존의 수지 코팅 박리 문제를 극복할 수 있고, 이러한 기술을 벽지 코팅 공정에 활용함으로써 충분한 코팅 내구성이 확보될 것으로 예상된다.

또한, 일반적으로, 기존의 벽지 제조 공정에서 PE 코팅 면에는 유성 잉크가 사용되므로 이러한 잉크가 유해물질 방출원으로서 작용했지만, 본 발명에서 제조된 PE + PP 혼합 수지를 사용한 조성물은 코팅한 면에 수성 잉크를 사용하는 것이 가능하므로 유해물질이 저감될 것으로 예상된다.

환경적 측면에서는, PVC 수지에는 가소제인 DOP가 사용되기 때문에 열분해시 이 물질이 방출되어 유해성 문제가 생긴다. 본 발명에서는 PVC 수지 대신 PE + PP 혼합 수지를 사용하며, PE + PP 혼합 수지층에 통기성을 부여해, 벽지 내외부의 공기, 수분 등을 교류시킴으로써, 벽지 안쪽의 수분에 의해 발생하는 벽지의 부착성 저하, 내구성 저하, 결로 발생, 세균-곰팡이 방지 기능을 부여함으로써 또 다른 실내 오염원들을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 실내와 직접 접하는 벽지에 축열 효과를 부여하기 위해 무기 단열재 물질을 포함시킨 벽지 마감재 조성물을 제조하는 것을 목표로 한다.

본 발명에서는 벽지 제조 공정에서 PVC 수지를 사용하지 않고 PP + PE 혼합 수지를 대체 적용할 수 있는 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에서는 PP + PE 혼합 수지에 통기성을 부여하기 위하여 무기물을 배합하여 생산하며, 또한 이러한 베이스 수지에 인체에 유익한 소재를 접목함으로써 웰빙 실내 내장재 등으로 활용될 수도 있다.

본 발명에서 확립한 PP + PE 혼합 수지 코팅 기술은 고주파 접합기를 활용하는 코팅 기술로서 수지 막을 녹여 코팅함으로써, 제조된 조성물이 벽지 원지에 코팅되는 경우 충분한 내구성이 확보할 수 있다.

상기 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 벽지 마감재 조성물의 제조 방법은 폴리에틸렌(PE) 수지 20-25 중량부, 폴리프로필렌(PP) 수지 35-40 중량부, 수성 잉크 분산 용매 15-20 중량부, 혼합 광물 분말 15 중량부, 무기 항균제 5 중량부, 무기 항곰팡이제 2 중량부, 호제 2 중량부, 규조토 5 중량부, 피톤치드 분말 5 중량부, 및 무기 단열재 상변화 물질 5-10 중량부를 실온에서 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 실온에서 48시간 이상 숙성하는 단계; 및 선택적으로 상기 숙성된 혼합물에 수성 발포체 2-3 중량부, 수지 안정제 2-5 중량부, 수지 표면처리제 3 중량부, 및 수지 표면제 3 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계를 포함한다.

상기 방법에서, 혼합 광물 분말은 토르말린, 견운모 및 귀양석 혼합 광물 분말로서, 입자 크기는 3000 메쉬 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 방법에서 호제는 옥수수 전분 혼합물이다. 또한, 상기 방법에서 상변화 물질은 22℃의 상변화 온도를 가진 헵타데칸이다.

본 발명의 방법에 의해 기존의 유해성 PVC 수지를 전혀 포함하지 않고, PVC 수지 대신 친환경 혼합 수지를 이용한 벽지 마감재 조성물이 제조된다. 또한, 본 발명의 방법에서는 조성물에 분산 용매로서 수성 잉크를 사용함으로써 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔과 같은 휘발성 유기화합물을 방출하지 않을 뿐만 아니라, 제조된 조성물에 포함된 기능성 첨가제들로 인해 건축물 실내에 시공되었을 때 건축물에서 발생하는 유독 물질과 휘발성 유기화합물 등을 흡착제거하는 탈취성을 나타내는 한편, 인체에 유익한 음이온을 방출하기 때문에, 본 발명에 따라서 제조된 조성물을 벽지 원지에 코팅이나 배접하여 사용하였을 때 친환경 벽지를 안정적이고 효율적으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라서 제조된 벽지 마감재 조성물은 혼합 과정에서 숙성되는 음이온 발생 무기 광물, 무기 단열재, 및 피톤치드를 포함하기 때문에, 벽지에 사용되었을 때 탈취, 항균, 에너지 절약, 공기 정화 등의 기능을 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 방법에 따라서 벽지를 제조하기 위한 벽지 제조 공정의 순서도를 나타낸다.
도 2는 벽지 제조시 사용되는 그라비아 인쇄 공정을 나타낸다.

본 발명은 인체에 유해한 PVC 수지를 친환경 수지로 대체한 벽지 마감재 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에서 제조된 조성물은 벽지 원지에 배접 또는 코팅하여 사용되며, 기존의 벽지 그라비아 제조 공정을 그대로 이용할 수 있다. 본 발명에 따라서 벽지 표면에 PE(폴리에틸렌) 수지 PP 수지(폴리프로필렌)의 혼합 수지를 함침 배접해 기존 PVC 벽지 표면의 광택 및 세정력을 유지하면서, PVC 수지 벽지 그라비아 생산 공정 및 시공 후에 벽지에서 발생할 수 있는 환경악화 유발 인자를 제어할 수 있는 에코-그린 기술(Eco-Green Tech.)이 달성되었다. 이를 위하여, 본원에 개시된 방법에 의해 특정 조성을 가진 벽지 마감재 조성물을 제조하고, PE + PP 혼합 수지의 수분 흡수로 인한 그리고 엠보싱 공정 등에서의 박리를 차단할 수 있는 개선된 접착 공정 기술에 의해서 이러한 조성물의 적층 PE + PP 혼합 수지층에 통기성을 부여하여, 시공시에 발생할 수 있는 수분을 배출하고, 수분으로 인하여 발생할 수 있는 벽지의 부착성 저하, 내구성 저하, 결로 발생, 미생물 성장 등 실내 오염 원인의 유발을 방지할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 벽지의 제조 공정에 있어서, 기존의 유해성 PVC 수지를 대체한 안정한 PE + PP 혼합 수지에 천연 광물 등의 통기성 소재와 무기 단열재 등을 첨가하여 물성을 개선한 신규한 벽지 마감재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명의 벽지 마감재 조성물의 제조 방법은 폴리에틸렌(PE) 수지 20-25 중량부, 폴리프로필렌(PP) 수지 35-40 중량부, 수성 잉크 분산 용매 15-20 중량부, 혼합 광물 분말 15 중량부, 무기 항균제 5 중량부, 무기 항곰팡이제 2 중량부, 호제 2 중량부, 규조토 5 중량부, 피톤치드 분말 5 중량부, 및 무기 단열재 상변화 물질 5-10 중량부를 실온에서 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 실온에서 48시간 이상 숙성하는 단계; 및 선택적으로 상기 숙성된 혼합물에 수성 발포체 2-3 중량부, 수지 안정제 2-5 중량부, 수지 표면처리제 3 중량부, 및 수지 표면제 3 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계를 포함한다.

상기 방법에서, 혼합 광물 분말은 토르말린, 견운모 및 귀양석 혼합 광물 분말로서, 입자 크기는 3000 메쉬 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 방법에서 호제는 옥수수 전분 혼합물이다. 또한, 상기 방법에서 상변화 물질은 22℃의 상변화 온도를 가진 헵타데칸이다.

본 발명에 따라서, 본원에 개시된 방법에 의해 제조된 조성물을 벽지 원지에 코팅 또는 배접하여 사용하여, PVC 수지를 대체할 수 있는 통기성을 가지는 친환경 고 내구성 PP + PE 혼합 수지 벽지를 제조할 수 있다.

본 발명의 방법에서 베이스 수지로 사용되는 PP 및 PE 수지는 매우 안정적인 구조를 형성하며, VOCs 및 HCHO을 방출하지 않는 친환경 소재로서 PVC 대용으로 연구가 진행되고 있으나, 이들의 구조가 안정적이어서 통기성이 부족해, 벽지 시공시에 포함하는 수분을 밖으로 배출하지 못한다는 문제가 있었다. 벽지 안쪽의 수분은 벽지의 부착성 저하, 내구성 저하, 결로 발생, 항균 및 곰팡이 등의 또 다른 실내 오염 발생원으로 작용하므로, PP 및 PE 수지에 통기성을 부여해 2차, 3차 오염 발생원 및 내구성 저하를 방지할 필요가 있다. 이를 위하여, 본 발명의 방법에서는 무기 충전제로서 혼합 광물 분말을 사용하여 PP + PE 혼합 수지에 통기성을 부여하고 있다. 바람직하게, 혼합 광물 분말은 토르말린, 견운모 및 귀양석 혼합 광물 분말이고, 분말의 입자 크기는 바람직하게 3000 메쉬 이상이다.

본 발명에 따라서 제조된 벽지 마감재 조성물은 벽지 원지에 코팅 또는 배접하여 사용되는 것이 바람직하다.

일반적으로, PP 수지는 소수성이며, 합지 등의 벽지 원지에 코팅하기 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서, 벽지에 문양을 인쇄하는 공정이나 엠보싱 공정에서 합지와 PP 박막 사이의 박리 현상이 일어나는데, 이를 방지하여 고 내구성을 벽지를 생성하기 위한 코팅 기술이 필요하다. 본 발명에서는 PP + PE 혼합 수지를 고주파 접합기를 이용하여 벽지 원지에 코팅하고 있으며, 이것은 수지 막을 녹여 코팅함으로써, 벽지 원지와 코팅에 충분한 내구성이 확보할 수 있다. 열처리 조건은 종이 합지인 경우 130-150℃, 합성수지 합지인 경우 210-230℃인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 방법에서는 PP + PE 혼합 수지에 수성 잉크 분산 용매를 사용한다. 즉, PP + PP 혼합 수지층 위에 MEK 베이스의 유성 잉크를 사용하지 않고 가공을 함으로써, 본 발명에 따라서 제조된 조성물을 사용한 벽지는 종래 벽지의 단순한 벽 마감 기능에서 벗어나 VOCs가 적게 방출되며 화재시에도 유해 가스의 발생을 최소화할 수 있는 기능을 가진다. 이에 더하여, 본 발명에 따라서 제조된 벽지 마감재 조성물을 사용한 경우, 기존의 벽지 그라비아 제조 공정을 그대로 적용할 수 있다

또한, 본 발명에 따라서 제조된 조성물을 벽지 원지에 코팅한 벽지에 대해서 기본적인 물성 및 통기성을 비롯한 기능성에 대해 성능을 평가하였다. 실시된 성능 평가 시험은 유해 가스(포름알데히드 및 TVOC) 방출 시험, 일광견뢰도, 마찰견뢰도, 은폐성, 습윤 강도, 항곰팡이 시험, 통기성 시험, 음이온 및 원적외선 방사 시험 등을 포함하며, 본 발명에 따라 제조된 벽지는 이들 시험에서 적합한 특성을 가진 것으로 입증된다(실시예 참조).

상기 설명된 대로, 본 발명의 방법에 의해 제조된 벽지 마감재 조성물은 기존의 유해성 PVC 수지를 친환경 PE + PP 혼합 수지로 대체하였고, 제조된 조성물이 무기 충전제로서 혼합 광물 분자를 포함함으로써 PE + PP 혼합 수지에 부족한 통기성의 문제를 해결하였다.

이에 더하여, 본 발명의 방법에 의해 제조된 벽지 마감재 조성물은 분산 용매가 수성 잉크로 이루어져 있어 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔과 같은 휘발성 유기화합물을 방출하지 않는다. 또한, 제조된 조성물에 포함된 기능성 첨가제들로 인해 건축물 실내에 시공되었을 때 건축물에서 발생하는 유독 물질과 휘발성 유기화합물 등을 흡착제거하는 탈취성을 나타내고, 인체에 유익한 음이온을 방출하는 등, 우수한 기능을 가진 친환경 벽지를 안정적이고 효율적으로 제조할 수 있다.

실시예

폴리에틸렌 수지 20 중량부, 폴리프로필렌 수지 35 중량부, 수성 잉크 15 중량부, 무기 단열재 헵타데칸 5 중량부, 혼합 광물 분말 10 중량부, 항균제 5 중량부, 항곰팡이제 2 중량부, 피톤치드 5 중량부, 규조토 5 중량부, 및 천연 전분 호제 5 중량부를 실온에서 혼합한다. 다음에, 상기 혼합물을 실온에서 48시간 숙성시킨다. 다음에, 숙성된 혼합물에 수지 안정제 및 수지 표면처리제 각 3 중량부를 첨가하여 혼합한다.

이와 같이 제조한 벽지 마감재 조성물을 벽지 원지에 코팅하여 벽지 제품을 완성한다.

제조 공정 1: 항균제 및 항곰팡이제

상기 실시예의 벽지용 혼합 조성물에는 항균제 5 중량부와 항곰팡이제 2 중량부가 포함된다.

제조 공정 2: 48시간 숙성

상기 혼합 조성물을 압착하여 얻은 압착물을 실온에서 48시간 숙성시킨다.

제조 공정 3: 호제 전분 공정

상기 전분은 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.

제조 공정 4: 벽지 제조

상기 실시예에서 제조된 조성물을 사용하여 다음과 같은 구조의 벽지 제품이 제조된다. 제조된 벽지 제품은 수지층: 혼합 수지, 수성 잉크층: 분산 용매 수성 잉크, 첨가제층: 혼합 광물 분말, 단열층: 상변화 물질 단열재, 종이층: 합지로 이루어진다. 상기 수지층을 형성하는 수지 혼합물에 호제가 첨가되므로 상기 수지층은 결합제의 역할도 할 수 있다. 또한, 단열재가 첨가되므로 에너지 절약형 벽지 조성물을 형성할 수 있다.

제조 공정 5: 인쇄층

상기 벽지는 상기 수지층의 표면에 형성된 인쇄층을 더 포함할 수 있다.

제조 공정 6: 표면보호층

상기 벽지는 상기 인쇄층의 표면에 형성된 표면보호층을 더 포함할 수 있다.

제조 공정 7: 벽지 완제품

상기 실시예에서 제조된 벽지 마감재 조성물을 종이 합지에 고주파 접합기를 이용하여 코팅하고, 수성 잉크를 1-2-3-4-5 도수로 선택적으로 그라비아 인쇄하고, 얻어진 벽지를 열챔버에서 130-150℃의 고온에서 건조한 후, 권취하여 벽지 완제품을 완성한다.

상기 실시예에서 제조된 벽지 완제품에 대해 유해물질 방출을 시험한 결과를 아래 표 1에 나타내고, 시험 조건을 표 2에 나타낸다.

실시예에 나타낸 대로, 기존의 유해성 PVC 수지를 전혀 포함하지 않고, PVC 수지를 대체한 친환경 PE + PP 혼합 수지를 이용하고, 분산 용매가 수성 잉크로 이루어져 있고, 혼합 광물 분말을 포함하며, 또는 각종 기능성 첨가제를 포함하는 본 발명의 방법에 따라서 제조된 고 기능성 벽지 마감재 조성물은, 벽지에 코팅 또는 배접하여 사용되었을 때, 벽지에 통기성을 제공하고, 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔 같은 휘발성 유기화합물을 방출하지 않을 뿐만 아니라, 벽지를 건축물 실내에 시공하였을 때는 건축물에서 발생하는 유독물질과 휘발성 유기화합물을 흡착 제거하는 탈취성을 가지며, 또 인체에 유익한 음이온을 방출하므로, 본 발명에서 제조된 벽지 마감재 조성물을 이용하여 친환경 고 기능성 벽지를 안정적이고 효율적으로 제조할 수 있다.

Claims (8)

1. 폴리에틸렌 수지 20-25 중량부, 폴리프로필렌 수지 35-40 중량부, 수성 잉크 분산 용매 15-20 중량부, 혼합 광물 분말 15 중량부, 무기 항균제 5 중량부, 무기 항곰팡이제 2 중량부, 호제 2 중량부, 규조토 5 중량부, 피톤치드 분말 5 중량부, 및 무기 단열재 상변화 물질 5-10 중량부를 실온에서 혼합하는 단계;
   상기 혼합물을 실온에서 48시간 이상 숙성하는 단계; 및
   선택적으로 상기 숙성된 혼합물에 수성 발포체 2-3 중량부, 수지 안정제 2-5 중량부, 수지 표면처리제 3 중량부, 및 수지 표면제 3 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계
   를 포함하는 친환경 벽지 마감재 조성물의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 혼합 광물 분말은 토르말린, 견운모 및 귀양석의 혼합 광물 분말인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 혼합 광물 분말의 입자 크기는 3000 메쉬 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 호제는 옥수수 전분 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상변화 물질은 헵타데칸인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 제조된 조성물을 고주파 접합기를 이용하여 벽지 원지에 코팅 또는 배접하여 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 열처리 조건은 종이 합지인 경우 130-150℃, 합성수지 합지인 경우 210-230℃인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라서 제조된 조성물을 합성수지 벽지, 레자 벽지, 또는 백상지 원지에 배접, 건조하여 제조한 벽지 제품.
   

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