KR101132643B1 - 상변화 물질(ｐｃｍ)을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 상변화 물질을 이용한 에너지 절약형 친환경 벽지용 조성물의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 조성물은 상변화 물질, 아크릴 중합체 수성 에멀젼, 무기 단열재 및 벼겨 분말의 주 원료와 각종 기능성 첨가제로 이루어진다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 조성물을 벽지에 사용했을 경우, 에너지 절약 효과가 높을 뿐만 아니라 새집증후군을 차단할 수 있는 친환경 기능을 가진 벽지를 제조할 수 있다.

Description

상변화 물질(ＰＣＭ)을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법{METHOD FOR PREPARING COMPOSITIONS FOR WALL PAPER USING PHASE CHANGE MATERIAL}

본 발명은 상변화 물질(PCM)을 사용하여 보냉시 냉열을 장시간 유지하고 보온시 온열을 장시간 유지할 수 있도록 된 에너지 절약형 벽지용 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 벽지용 조성물을 사용하면 실내 온도에 따라서 건물 내벽에 마무리된 벽지에 의한 잠열의 축적 및 발산이 가능하므로, 실내의 온도를 일정하게 유지하는데 효과적이며, 쾌적한 실내환경을 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 절약에도 일조할 수 있다.

일반적으로 건축물의 축조에서 중요한 것은 단열 기능이다. 주거 생활에 있어서 냉방과 난방은 쾌적한 환경에서의 생활과 심지어 건강 측면에서도 중요하므로 종래로부터 건물의 단열 기능은 중요시되어 왔다. 이를 위하여, 건물의 축조시 내장 단열재가 사용되고, 이에 연접하여 건물의 내, 외부에 마감재가 설치되고 있다.

종래의 건축용 내, 외장재로는 나무, 합판, 석고보드, 밤라이트, 마그네슘보드 등이 사용되어 왔으며, 이러한 내부 마감재가 외부로의 열 손실이나 열의 유입을 적게 하기 위해 벽면에 기설치된 단열재의 전면에 연접 설치된다. 이와 같이, 마감재와 함께 연접 설치되는 단열재는 소재 자체의 열전도율이 작은 것을 사용하는 것이 좋으나 대개는 그렇지 못하므로 열전도율을 작게 하고자 다공성을 가지도록 만들어 미세기공 속에 있는 공기의 단열성을 이용하여 단열효과를 얻는 것이 보통이다. 이러한 단열재로는 가격이 저렴할 뿐만 아니라 구입하기가 쉬워 널리 이용되는 발포 스티렌을 대표적인 예로 들 수 있다. 그러나, 발포 스티렌은 단순히 다수의 미세기공 속에 존재하는 공기의 단열성에만 의존하여 열전도율을 저하, 단열 효과를 발휘하므로 그 효과에 한계가 있어 더 높은 단열 효과를 기대하는 거주자의 일반적인 심리에 부응하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 건축물의 단열 효과를 높여 에너지를 절약할 뿐만 아니라 거주자를 위한 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위하여 많은 기술이 개발되어 왔다. 그 중에서도 축열재를 이용한 에너지 절약 기술이 냉난방용으로 다양하게 이용되고 있으며, 상당 부분 에너지 절약에 기여하여 왔다. 축열재 이용 기술은 실내 난방을 위하여 사용된 에너지가 장시간 일정 온도로 유지될 수 있도록 함으로써 에너지 사용 효율을 높이는 것이다. 일반적인 단열재와 마감재를 사용한 건축물에서는 실외의 온도에 따라서 실내 온도의 편차가 심하게 되는 것이 실정이므로, 그다지 단열 효과가 높다고는 할 수 없다. 그러나, 단열재나 마감재의 소재로서 축열재를 이용하면 소재 자체의 축열 효과로 인해 실내 온도를 상온 환경으로 거의 일정하게 유지할 수 있어 냉난방 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.

지금까지 건축용 축열재 개발은 시멘트 대신으로 사용할 수 있고, 실내 공간의 습도조절 기능과 온돌 효과를 높일 수 있는 건조된 왕겨, 폐지, 황토 및 합성수지 등을 사용하거나, 상변화 물질을 이용한 개발이 주류를 이루고 있다.

상변화 물질(Phase Change Material, PCM)은 특정 온도에서 온도의 변화 없이 고체에서 액체 또는 액체에서 기체로, 또는 그 반대 방향으로 상이 변하면서 많은 열을 흡수 또는 방출할 수 있는 물질을 말한다. 이러한 상변화 물질을 이용한 기술은 에너지 이용의 합리화라는 관점에서 볼 때 적용대상 시스템의 운용 방법에 따라서 높은 경제성 및 생산성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

이러한 상황에서, 내장용 건축 자재로서 사용되는 단열재나 판지, 보드 등에 단열 효과를 부여하는 것에 더하여, 건물의 실내와 직접 접하는 최종적인 마감재인 벽지에 축열 효과를 부가하는 것은 건물의 단열 기능에 더욱 효과적일 것이다. 이에 착안하여 본 출원인은 축열 기능을 가짐으로써 주변의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 능력을 가진 상변화 물질을 벽지에 도입할 수 있는 기술을 개발하고자 하였으며, 그 결과 본 발명의 조성물 제조 방법을 완성하게 되었다.

본 발명의 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법에 따라 제조된 조성물은 각종 벽지에 배접하여 사용할 수 있으며, 이로써 벽지에 축열 기능이 더해져 실내의 온도를 일정하게 유지함으로써 에너지를 절약할 수 있다. 또한, 항균제, 탈취체, 피톤치드 추출물 등, 각종 기능성 첨가제를 조성물에 첨가함에 의해서 벽지에 여러 유리한 환경친화적 기능을 부여할 수 있으므로, 요즈음 각광받고 있는 친환경 에너지 절약형 벽지를 제조할 수 있다.

본 발명은 실내와 직접 접하는 벽지에 축열 효과를 부여하기 위한 벽지용 조성물의 제조 방법을 제공하는 것을 목표로 한다.

건물 실내와 직접 접하는 벽지 자체에 축열 효과를 부여하기 위하여, 본 발명은 축열 기능을 가진 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법을 제공한다.

한 양태에서, 본 발명의 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법은 조성물 전체 100 중량부 기준으로

상변화 물질 55-60 중량부와 아크릴 중합체 수성 에멀젼 20-25중량부를 교반하면서 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 단계,

상기 제 1 혼합물에 무기 단열재 및 벼겨 분말을 각각 5-10 중량부 첨가하여 교반하면서 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 단계, 및

상기 제 2 혼합물을 24-35℃에서 24시간 동안 숙성시키는 단계

를 포함한다.

다른 양태에서, 본 발명의 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법은 조성물의 총 중량을 기준으로 탈취흡착제 5-10중량부, 항균제 1-2 중량부 및 피톤치드 추출물을 2-5 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계, 및 상기 혼합물을 24-35℃에서 24시간 동안 숙성시키는 단계를 더 포함한다.

또한, 다른 양태에서, 본 발명의 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법은 탈취흡착제, 항균제 및 피톤치드 추출물을 혼합하는 단계와 이 혼합물을 숙성시키는 단계 사이에 점성조절제, 소포제 및/또는 발포제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 점성조절제, 소포제 및/또는 발포제는 조성물의 총 중량을 기준으로 각각 2-10 중량부, 1-3 중량부 및 1-3 중량부로 사용될 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물을 사용한 벽지는 벽지 자체에 축열 기능을 가짐으로써 외부 온도에 관계없이 실내의 온도를 일정하게 유지할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나고, 친환경 기능성으로 인하여 새집증후군의 차단 및 인체에 유익한 물질의 발산이 이루어지므로, 실내에 사용되었을 때 매우 쾌적한 주거환경을 달성할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물은 각종 합성수지 벽지, 기타 레자 벽지, 또는 백상지 원지에 배접한 다음, 제품용 벽지로서 마무리하여 친환경 에너지 절약 벽지로서 제조할 수 있다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물을 각종 벽지에 배접하여 사용했을 경우, 벽지에 축열 기능이 더해져 실내의 온도를 일정하게 유지함으로써 에너지를 절약할 수 있다. 또한, 항균제, 탈취체, 피톤치드 추출물 등, 각종 기능성 첨가제를 조성물에 첨가함으로써 벽지에 여러 유리한 환경친화적 기능을 부여할 수 있으므로, 요즘 각광받고 있는 친환경 에너지 절약형 벽지를 제조할 수 있다.

한 양태에서, 본 발명의 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법은 조성물 전체 100 중량부 기준으로

상변화 물질 55-60 중량부와 아크릴 중합체 수성 에멀젼 20-25중량부를 교반하면서 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 단계,

상기 제 1 혼합물에 무기 단열재 및 벼겨 분말을 각각 5-10 중량부 첨가하여 교반하면서 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 단계, 및

상기 제 2 혼합물을 24-35℃에서 24시간 동안 숙성시키는 단계

를 포함한다.

본 발명의 방법에 의해 제조된 조성물에 있어서, 주 원료는 전체 100 중량부 기준으로 상변화 물질 55-60 중량부, 아크릴 중합체 수성 에멀젼 20-25 중량부, 무기 단열재 5-10 중량부 및 벼겨 분말 5-10 중량부로 구성된다.

상기 제시된 각 성분들의 함유량이 하한보다 낮으면 각 성분에 대한 기대 효과를 달성할 수 없고, 상한보다 높으면 기대 효과의 임계치를 달성할 수 있는 양을 넘어 버림으로써 효과적이지 않으며, 오히려 조성물의 물성에 악영향을 미칠 수 있다.

상기 각 성분들을 교반하면서 혼합하여 혼합물을 제조한다. 성분들을 한번에 혼합할 경우 분산성이 악화될 수 있으므로 한 성분씩 순차적으로 첨가하여 혼합하는 것이 바람직하다. 그 다음, 얻어진 혼합물을 24-35℃에서 24시간 동안 숙성시킴으로써 조성물의 안정성 및 결합성을 증대시킬 수 있다.

① 상변화 물질

본 발명의 조성물에 사용된 상변화 물질은 외부 온도에 따라서 상변화를 통하여 자체적인 온도 변화에 의해 흡열과 발열을 반복적으로 나타내는 물질을 말한다. 이러한 상변화 물질을 건축물의 자재로서 사용할 경우 외부의 열적 변화를 흡수, 축열 기능을 수행함으로써 단열 성능을 획기적으로 높이는 동시에 효과적으로 실내 공기 온도의 변화 주기를 감소시켜 장시간 희망 온도에 가깝게 유지할 수 있다.

상변화 물질은 크게는 유기물질과 무기물질로 분류할 수 있으며, 4천여 종의 상변화 물질이 알려져 있지만, 실질적으로 활용가능한 물질은 200여 종이다. 유기 상변화 물질의 예로는 탄소와 수소로 이루어진 탄화수소 계열의 테트라데칸, 옥타데칸, 노나데칸 등의 물질이 있고, 무기 상변화 물질의 예로는 6개의 물분자가 결합된 수화물 형태의 염화칼슘 등이 알려져 있다.

이러한 상변화 물질을 열 전달 매체 또는 열 조절 시스템에 사용하기 위해서는 상변화 물질을 마이크로 캡슐화하여 미세한 입자 형태로 만들어야 한다. 구형의 캡슐 형태로 축열 미립자를 제조하여 사용하는 것이 축열 미립자의 열 보존 및 방출 성능을 효과적으로 발휘할 수 있다.

본 발명에서는 상변화 물질로서 축열 온도 범위가 약 10-50℃인 탄화수소 계열의 물질을 사용하며, 파라핀계 상변화 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 상변화 물질은 n-헥사데칸인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상변화 물질을 마이크로 캡슐 형태로 된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

② 아크릴 중합체 수성 에멀젼

본 발명에서 아크릴 중합체 수성 에멀젼은 분산제 및 바인더로서 사용된다. 마이크로 캡슐 형태의 상변화 물질을 아크릴 중합체 수성 에멀젼에 분산시켜 균질한 혼합물을 만든다. 아크릴 중합체 수성 에멀젼은 조성물에 강도와 결합력을 제공한다. 이와 같은 아크릴 중합체 수성 에멀젼은 당해 분야에 공지된 기술을 사용하여 제조할 수 있다.

③ 무기 단열재 및 벼겨 분말

무기 단열재와 벼겨 분말은 조성물의 단열 효과를 증대시키기 위해 본 발명의 조성물에 첨가된다. 무기 단열재는 건축 분야에서 일반적으로 사용되는 것 중 어느 것이라도 사용될 수 있으며, 예를 들어 암면, 석면, 유리 섬유, 세락 울 등을 분말 형태로 하여 사용한다. 벼겨 분말 또한 건축 분야에서 식물성 단열 소재로서 사용되고 있다. 무기 단열재 및 벼겨 분말의 평균 입경은 약 800 메쉬 정도로 하는 것이 바람직하다.

다른 양태에서, 본 발명의 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법은 조성물의 총 중량을 기준으로 탈취흡착제 5-10중량부, 항균제 1-2 중량부 및 피톤치드 추출물을 2-5 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계, 및 상기 혼합물을 24-35℃에서 24시간 동안 숙성시키는 단계를 더 포함한다.

벽지에 축열 효과를 부여하는 것에 더하여, 본 발명의 조성물은 벽지에 각종 기능성을 부여하기 위한 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 기능성 첨가제로는 탈취흡착제, 항균제, 및 피톤치드 추출물이 사용된다.

상기 각 성분들을 교반하면서 혼합하여 혼합물을 제조한다. 성분들을 한번에 혼합할 경우 분산성이 악화될 수 있으므로 한 성분씩 순차적으로 첨가하여 혼합하는 것이 바람직하다. 그 다음, 얻어진 혼합물을 24-35℃에서 24시간 동안 숙성시킴으로써 조성물의 안정성 및 결합성을 증대시킬 수 있다.

상기 기능성 첨가제 중, 탈취흡착제와 항균제는 벽지로부터 나오는 유해성분을 탈취흡착하고 항균 작용하는 성분이고, 피톤치드 추출물은 인체에 유익한 음이온 및 자연향을 발산하는 성분으로서, 이들은 모두 벽지에 친환경 기능을 부여하는 역할을 한다. 이와 같은 기능성 첨가제를 벽지용 조성물에 첨가함으로써 요즘 우려되고 있는 새집증후군을 차단하는 효과를 얻을 수 있다.

① 탈취흡착제

본 발명의 벽지용 조성물에 있어서, 탈취흡착제로서는 제올라이트가 사용되며, 특히 모오데나이트를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 탈취흡착제는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5-10 중량부를 사용한다. 탈취흡착제의 사용량이 5 중량부 미만이면 원하는 탈취흡착 효과를 얻을 수 없다. 탈취흡착제의 사용량이 10 중량부를 초과하면 조성물의 겔화가 어려울 수 있다.

본 발명의 조성물에서는 모데나이트에 나트륨 양이온을 치환시킨 활성 모데나이트를 평균 입경 1000 메쉬로 분말화한 것을 사용한다.

제올라이트는 규소(Si)와 알루미늄(Al)으로 이루어진 다공성 결정체로서, 결정구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립자 물질을 흡착할 수가 있다. 따라서, 본 발명의 조성물에서 제올라이트는 벽지로부터 나오는 유해물질을 흡착하는 기능을 한다. 또한, 제올라이트는 탈취 기능도 가지기 때문에 벽지로부터 나오는 화학물질 유래의 악취를 제거할 수도 있다.

제올라이트는 일찍이 스웨덴의 광물학자(Ronstedt, 1756년)에 의해서 화산암의 열극에서 최초로 발견되었다. 오늘날 스틸바이트(stillbite)라고도 알려진 이 광물은 취관 분석하는 과정에서 가열하면 수증기를 발생시켜 마치 끓는 것처럼 보인다는 사실이 알려지게 되었다. 그래서 "끓는돌(zeim lithos)"이라는 의미의 희랍어에서 유래된 "Zeolite"라는 광물명이 등장하게 된 것이다. 제올라이트는 우리들에게 알려진 지 거의 250년이나 되어오지만 아직도 많은 학자들의 관심의 대상이 되고 있는데, 그것은 이 광물이 지니고 있는 독특하고 유용한 광물 특성 때문으로서, "제올라이트 과학"이라는 용어가 등장하고 있을 뿐만 아니라, 광물학계는 물론 거의 전 부문의 과학 분야에서 연구대상이 되고 있다.

제올라이트의 광물학적 특성으로는, ① 양이온 교환, ② 흡착 및 분자체 특성, ③ 촉매 특성, 및 ④ 탈취 및 재흡수 특성이 있다. 통상 CEC라고 알려져 있는 제올라이트의 양이온 교환 특성은 다른 양이온들의 용액으로 단순히 씻어주는 정도의 처리로도 제올라이트 공동 내의 양이온들이 쉽게 이온교환되는 성질을 말한다.

유해물질로 분류되는 대부분의 화학물질이 제올라이트에 흡착된다. 제올라이트에 흡착되는 분자를 다음 표 1에 나타낸다.

이와 같이, 본 발명은 제올라이트를 원료로 함유함으로써 제올라이트의 흡착 및 탈취 성질로 인하여 벽지로부터 나오는 포름알데히드와 같은 유해물질이 자체적으로 흡착, 분해되므로 유해물질의 발산이 저감되어 쾌적한 주거 환경을 조성할 수 있다.

② 항균제

또한, 본 발명의 조성물에는 항균제가 사용되며, 특히 무기 항균제를 사용하는 것이 바람직하다. 무기 항균제를 첨가함으로써 벽지에 의해 실내 환경의 항균 기능을 더욱 개선할 수 있다. 무기 항균제로서는 바람직하게 나트륨 실리케이트를 사용한다. 이러한 항균제는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1-2 중량부를 사용한다. 항균제의 사용량이 1 중량부 미만이면 원하는 항균 효과를 얻을 수 없다. 항균제의 사용량이 2 중량부를 초과하면 사용량의 증가에 비해 효과의 증대가 그다지 크지 않으므로 비용면에서 효과적이지 않다.

③ 피톤치드 추출물

또한, 본 발명의 조성물에는 피톤치드 추출물이 사용된다. 이러한 피톤치드 추출물은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 2-5 중량부를 사용한다. 피톤치드 추출물의 사용량이 2 중량부 미만이면 원하는 효과를 얻을 수 없다. 피톤치드 추출물의 사용량이 5 중량부를 초과하면 사용량의 증가에 비해 효과의 증대가 그다지 크지 않으므로 비용면에서 효과적이지 않다.

피톤치드 추출물은 편백나무?솔잎에서 추출한 피톤치드 성분의 추출물이다. 이러한 피톤치드 추출물은 인체에 유익한 친환경 성분으로 알려져 있다. 특히, 이러한 식물 추출물에는 테르펜 계통의 피톤치드가 풍부하게 함유되어 자체적으로 음이온을 방출할 뿐만 아니라, 인체에 유익한 비타민과 미네랄도 다량으로 함유되어 있다.

더욱이, 편백나무?솔잎에 풍부한 피톤치드 성분은 스트레스 해소 및 정신을 맑게 해주는 효과, 실내공기 정화 효과, 불면증 해소 효과, 자율신경을 안정시켜서 혈액순환과 신진대사를 촉진시켜 주는 효과, 냄새제거 및 탈취 효과, 삼림욕의 상쾌함을 전해주는 리후레쉬 효과, 항균 및 방충 효과, 체내 호르몬 분비 촉진 및 신체리듬 회복 효과, 운동신경 단련 및 감각기능의 안정 효과, 원활한 산소 공급 효과, 피부미용 및 뇌 건강에 좋은 효과, 습기조절 효과 등이 있다. 이러한 효과는 모두 쾌적한 실내 환경을 만드는데 도움이 된다. 또한, 편백나무?솔잎 추출물은 최종 제품에 식물향 및 솔향을 제공하여 벽지에 사용되었을 때 사용자의 만족감을 향상시킨다.

또한, 다른 양태에서, 본 발명의 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법은 탈취흡착제, 항균제 및 피톤치드 추출물을 혼합하는 단계와 이 혼합물을 숙성시키는 단계 사이에 점성조절제, 소포제 및/또는 발포제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

① 점성조절제

본 발명에서는 점성조절제로서 식물성 전분을 사용한다. 식물성 전분으로서는 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분 및 타피오카 전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 성분을 사용할 수 있다. 이러한 식물성 전분은 결합제와 증점제로서 기능할 수 있는데, 즉 조성물의 점도를 증진시키고, 구성 성분들을 결합시키며, 겔화를 촉진하여 후속 공정에서 원지와 접착시키는 공정의 작업성을 좋게 한다. 전분은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 2-10 중량부인 것이 바람직하다. 전분의 사용량이 조성물의 총 중량을 기준으로 2 중량부 미만이면 겔화도 및 결합력 등이 충분하지 않으며, 후속 공정에서 벽지 원지에 배접시 저점도로 인하여 작업이 원활하지 않을 수 있다. 10 중량부를 초과하면 조성물의 점도가 필요 이상으로 높아져서 균일한 혼합을 위한 교반 등에 소요되는 에너지가 증가할 수 있고, 후속 공정에서의 점착성이 불량할 수 있다.

② 소포제

소포제는 조성물 중에 발생한 기포를 제거하는 역할을 한다. 본 발명에서는 소포제로서 옥틸알콜, 시클로헥산올, 고급 알콜류, 에틸렌 글리콜, 소르비탄 지방산 에스테르를 주성분으로 하는 비이온성 계면활성제 또는 다른 비이온성 계면활성제 등, 본 분야에 공지된 물질 중 어느 것을 사용할 수 있다. 이러한 소포제는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1-3 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 소포제의 사용량이 1 중량부 미만이면 원하는 효과를 얻을 수 없고, 3 중량부를 초과하면 기대 효과의 임계치를 달성할 수 있는 양을 넘어 버림으로써 효과적이지 않으며, 오히려 조성물의 물성에 악영향을 미칠 수 있다.

③ 발포제

발포제는 아조계 화합물, 니트로소계 화합물 및 술포히드라지드계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 성분을 사용할 수 있다. 그 중에서도 아조디카본아미드, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민, p-톨루엔술포닐히드라지드, p,p'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드), p-톨루엔술포닐 세미카바지드, 아조비스이소부티로니트릴 및 디아조아미노아조벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 이러한 발포제는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1-3 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 발포제의 사용량이 1 중량부 미만이면 조성물의 경도 및 비중이 너무 높아지고, 3 중량부를 초과하면 조성물의 겔화시 안정한 구조를 얻을 수 없어서 조성물의 기계적 물성이 저하될 수 있다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물을 각종 합성수지 벽지, 기타 레자 벽지, 또는 백상지 원지에 조성물을 코팅 또는 배접한 다음, 제품용 벽지로서 마무리하여 에너지가 절감되고 유해물질이 저감되는 에너지 절약형 친환경 벽지를 제조할 수 있다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 배접 방법으로는 당업계에서 통상 사용되는 배접 방법, 예를 들어 그라이버 코팅, 콤마 코팅, 롤 코팅, 바 코팅 등의 방법을 사용할 수 있다. 배접하고자 하는 벽지의 재질, 면적 등에 따라 상기 방법 중 적당한 것을 선택하여 사용할 수 있으며, 두께도 적절히 조절할 수 있다.

배접 후 건조 온도는 특별히 제한되지는 않지만 생산성 등의 측면을 감안하면 통상의 열처리 챔버를 이용하여 150-170℃에서 수행하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제조된 벽지는 본 발명의 조성물의 특징인 축열 기능뿐만 아니라 흡착, 탈취, 항균, 웰빙물질의 발생이라는 특성을 가짐으로써, 통상의 일반 벽지에 비해 에너지가 절약되는 한편, 새집증후군의 방지에도 효과적이며, 실내 환경을 쾌적하게 개선하는데 많은 도움이 될 것이다.

실시예

제조예 1

① 아크릴 중합체 수성 에멀젼 2kg에 n-헥사데칸 5.5kg을 교반하면서 잘 혼합하여 제 1 혼합물을 제조한다.

② 상기 제 1 혼합물에 800 메쉬로 분쇄한 유리섬유와 벼겨 분말을 각 0.5kg씩 첨가하여 덩어리가 지지 않도록 교반하면서 잘 혼합하여 제 2 혼합물을 제조한다.

③ 상기 제 2 혼합물을 실온에서 24시간 동안 숙성시킨다.

④ 상기 숙성시킨 제 2 혼합물에 1000 메쉬로 분쇄한 나트륨 모데나이트 분말 0.5kg을 잘 혼합한 후, 나트륨 실리케이트와 피톤치드 추출물을 각 0.1kg씩 넣고 교반하면서 잘 혼합하여 제 3 혼합물을 제조한다.

⑤ 상기 제 3 혼합물에 옥수수 전분 0.2kg을 넣고 잘 혼합하여 제 4 혼합물을 제조한다.

⑥ ⑤에서 얻어진 제 4 혼합물을 실온에서 24시간 숙성시켜 본 발명의 상변화 물질 함유 벽지용 조성물을 완성한다.

제조예 2

제조예 1에서 제조한 조성물을 롤 코팅에 의해 백상지 원지에 적당한 두께로 배접한 다음, 열처리 챔버에서 150℃에서 2시간 건조시켜 본 발명의 조성물이 배접된 벽지를 제조하였다.

시험예 1: 단열 시험

본 발명의 벽지용 조성물을 배접한 벽지를 사용했을 때의 단열 효과를 비교하였다.

자체 실험 장치로서 45cm x 20cm x 45cm 크기 밀폐 상자를 제조하였다. 상자의 벽과 천장에는 상기 제조예 대로 제조한 본 발명의 상변화 물질 함유 벽지용 조성물을 배접한 벽지를 도배하고, 상자 바닥에 전기장판 가열 장치를 설치하였다. 전기장판을 켜고 온도를 35℃로 설정하여 가열한 후 잠열을 측정하였다. 120분 후 전기장판을 끄고 잠열을 측정하였다. 동일한 시험을 3번 반복하였다. 하기 표 2는 본 발명의 벽지용 조성물을 배접한 벽지를 도배한 상자에서 시간의 경과에 따른 잠열을 측정한 것이다. 3번의 시험에서 모두 온도 저하가 크지 않음이 확인된다.

하기 표 3은 일반 벽지를 도배한 상자에서 시간의 경과에 따른 잠열을 측정한 것이다. 3번의 시험에서 모두 본 발명의 조성물을 배접한 벽지를 사용했을 때에 비해 온도 저하가 훨씬 큰 것이 확인된다.

상기 표 2 및 표 3으로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 상변화 물질 함유 벽지용 조성물을 배접한 벽지를 사용했을 경우, 일반 벽지를 사용했을 때에 비해 실내 온도의 저하가 심하지 않았다. 따라서, 건축물에 본 발명의 벽지용 조성물을 사용했을 때 뛰어난 단열 효과를 얻을 수 있음이 증명된다.

시험예 2: 항균 시험

상기 제조예에서 얻은 조성물을 일반 백상지 원지에 배접하여 제품용 벽지로 마무리한 후, 이 벽지의 항균성을 측정하였다. 측정은 한국건자재 시험연구원에서 일반적으로 사용되는 실험방법인 KICM-FIR-1002(사용균주: Escherichia coli ATCC 25922 대장균)에 의거하여 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타낸다.

상기 표 4에서 알 수 있듯이 본 발명의 조성물을 배접한 벽지는 Escherichia coli ATCC 25922 대장균을 24시간 경과 후 96.8% 감소시킬 수 있었다. 따라서, 본 발명의 조성물을 이용하여 제조된 벽지는 항균성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

<시험 과정>

1. 시료명: 벽지

2. 시험 방법: KICM-FIR-1002: 2006(쉐이크 플라스크법)

3. 시험 균주: Escherichia coli ATCC 25922

4. 시료: 1 × 1 cm 30개

5. 과정

의뢰받은 시료(친환경 벽지)를 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)에 대하여 세균 감소율을 시험한 결과, 대장균의 경우 블랭크 벽지는 24시간 후 균수가 증가하였고, 시료 벽지는 24시간 후의 균수가 감소하여 96.8%의 세균감소율을 나타냈다.

따라서, 본 발명의 조성물을 배접한 벽지는 상당한 항균 기능을 가진다는 것이 입증되었다. 본 발명의 조성물을 배접한 벽지를 건물 내부에 사용했을 때 일반 세균의 침범을 상당히 막을 수 있을 것으로 기대된다.

시험예 3: 탈취흡착 시험

상기 제조예에서 얻은 조성물을 일반 백상지 원지에 배접하여 제품용 벽지로 마무리한 후, 이 벽지의 탈취흡착성을 측정하였다. 본 시험은 한국건자재 시험연구원에서 시행하였고, 환경부의 실내공기질 시험기준에 따라서 시험하였다. 시험 벽지의 탈취흡착 시험 결과를 방출된 유해물질의 농도로서 나타냈다. 시험 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

상기 표 5로부터 알 수 있듯이, 시험 결과 본 발명의 조성물을 배접한 벽지는 유해물질을 거의 방출하지 않았다. 방출된 유해물질의 농도가 낮다는 것은 공기정화 기능이 높다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 조성물을 배접한 벽지를 실내에 사용했을 때 쾌적한 환경을 만들어 인체 건강에도 유익할 수 있을 것이다.

상기 실시예에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 제조 방법에 따라 제조한 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물을 배접한 벽지는 조성물에 함유된 상변화 물질에 의한 단열 효과를 가진다. 더욱이, 조성물에 함유된 기능성 첨가제들로 인해 유해물질을 차단하여 실내 공기를 정화하는 능력을 가진다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에 따라 제조한 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물을 사용한 벽지를 실내에 사용했을 때 환기가 원활하게 됨으로써 쾌적한 환경을 만들어 인체 건강에도 유익할 것으로 기대된다.

이상 살펴본 대로, 축열, 탈취흡착, 항균 및 웰빙물질 발산 등의 기능을 가진 에너지 절약 및 친환경 재료를 사용하여 본 발명의 제조 방법에 따라 제조한 조성물을 벽지에 배접하여 마무리한 벽지는 벽지로부터 나오는 환경 유해물질을 흡착하여 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 인체의 건강을 증진하는 음이온 및 원적외선을 방출할 수도 있고, 상변화 물질의 축열 기능으로 인한 단열 효과를 가진다. 따라서, 실내에 사용되었을 때 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 더욱 쾌적한 환경을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 따라 제조한 조성물에 첨가된 편백나무?솔잎 추출물로부터 피톤치드 및 솔향이 발생하므로 공기 정화 기능을 가질 뿐만 아니라, 숲 속에 있는 듯한 느낌도 가질 수 있으므로 더욱 생활하기에 좋은 환경을 만들 수 있다.

Claims (14)

1. 조성물 전체 100 중량부 기준으로
   상변화 물질 55-60 중량부와 아크릴 중합체 수성 에멀젼 20-25중량부를 교반하면서 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 단계,
   상기 제 1 혼합물에 무기 단열재 및 벼겨 분말을 각각 5-10 중량부 첨가하여 교반하면서 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 단계, 및
   상기 제 2 혼합물을 24-35℃에서 24시간 동안 숙성시키는 단계
   를 포함하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 제올라이트 분말 5-10중량부, 나트륨 실리케이트 항균제 1-2 중량부 및 피톤치드 추출물을 2-5 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계, 및 상기 혼합물을 24-35℃에서 24시간 동안 숙성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상변화 물질은 축열 온도 범위가 10-50℃인 탄화수소 계열의 물질로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상변화 물질은 n-헥사데칸인 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상변화 물질은 마이크로 캡슐화하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 무기 단열재 및 벼겨 분말은 평균 입경이 800 메쉬인 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
7. 제 2 항에 있어서, 제올라이트 분말은 모데나이트에 나트륨 양이온을 치환시킨 활성 모데나이트를 평균 입경 1000 메쉬로 분말화한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
8. 제 2 항에 있어서, 피톤치드 추출물은 편백나무 및 솔잎으로부터 추출한 것인 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 탈취흡착제, 항균제 및 피톤치드 추출물을 혼합하는 단계와 이 혼합물을 숙성시키는 단계 사이에 점성조절제, 소포제 및 발포제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 점성조절제, 소포제 및 발포제는 조성물의 총 중량을 기준으로 각각 2-10 중량부, 1-3 중량부 및 1-3 중량부로 사용하는 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 점성조절제는 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분 및 타피오카 전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 식물성 전분을 사용하는 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
12. 제 9 항에 있어서, 소포제는 옥틸알콜, 시클로헥산올, 에틸렌 글리콜 및 소르비탄 지방산 에스테르를 함유하는 비이온성 계면활성제로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
13. 제 9 항에 있어서, 발포제는 아조디카본아미드, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민, p-톨루엔술포닐히드라지드, p,p'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드), p-톨루엔술포닐 세미카바지드, 아조비스이소부티로니트릴 및 디아조아미노아조벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 상변화 물질을 이용한 벽지용 조성물의 제조 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 조성물을 합성수지 벽지, 레자 벽지, 또는 백상지 원지에 배접, 건조하여 제조한 벽지 제품.