KR101168010B1 - 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 및 이를 이용한 친환경 패널과 그 제조방법 - Google Patents

규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 및 이를 이용한 친환경 패널과 그 제조방법 Download PDF

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KR101168010B1 KR1020120008144A KR20120008144A KR101168010B1 KR 101168010 B1 KR101168010 B1 KR 101168010B1 KR 1020120008144 A KR1020120008144 A KR 1020120008144A KR 20120008144 A KR20120008144 A KR 20120008144A KR 101168010 B1 KR101168010 B1 KR 101168010B1
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Abstract

본 발명은 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 및 이를 이용한 친환경 패널과 그 제조방법에 관한 것으로, 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온 교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%, 산화아연 4 ～ 7중량%, 활성화 규조토 13 ～ 20중량%, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%, 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%, 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%, 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지(SAP : super absorbent polymer) 2 ～ 3중량%로 이루어져 있어, 액상 규산염계 무기질바인더에 접합하면서 상호 보강 및 상승작용을 갖는 각종 기능성 광물질을 적용하여 곰팡이 방지를 위한 제습기능이 뛰어나고, 내장재 및 밀폐공간에 기인하여 발생하는 유해가스를 흡착하는 공기정화기능, 향균기능 및 인체에 유익한 원적외선 방사 및 음이온 방출 기능이 부여되어 쾌적한 실내 생활공간을 제공함과 동시에 각종 생활가구의 밀폐공간에서도 탁월한 정화기능을 갖는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 및 이를 이용한 친환경 패널과 그 제조방법을 제공한다.

Description

규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 및 이를 이용한 친환경 패널과 그 제조방법{The multi-functional eco-friendly interior panel for living space, based on aqueous silicate binder with variety of mineral fine powders that possess high anti-microbacteral with execllent mildew-resistant effect and should be able to produce hign ecological functionality, the composition and eco-friendly interior panel and making method thereof}
본 발명은 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 및 이를 이용한 친환경 패널과 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 액상 규산염계 무기질바인더에 접합하면서 상호 보강 및 상승작용을 갖는 각종 기능성 광물질을 적용하여 곰팡이 방지를 위한 제습기능이 뛰어나고, 내장재 및 밀폐공간에 기인하여 발생하는 유해가스를 흡착하는 공기정화기능, 향균기능 및 인체에 유익한 원적외선 방사 및 음이온 방출 기능이 부여되어 쾌적한 실내 생활공간을 제공함과 동시에 각종 생활가구의 밀폐공간에서도 탁월한 정화기능을 갖는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 및 이를 이용한 친환경 패널과 그 제조방법에 관한 것이다.
인간이 생활하는 실내 내부를 구성하는 환경을 보면 다양한 무늬 모양이 형성된 벽지나 합성수지 및 목재 패널로 된 내장 마감재와 옷장, 이불장, 싱크대, 신발장, 업무용 각종 집기 등 각종 생활 및 저장에 필요한 가구 등으로 되어 있다. 이러한 생활 내부 공간에는 실내 및 생활 가구 등의 밀폐 성으로 인한 각종 취기와 곰팡이의 발생을 억제할 수 있어 무해한 동시에 환경을 쾌적한 상태로 유지하는 재료를 사용하는 것이 요구된다. 그러나 국내, 외에서 최근 개발되어 지고 있는 친환경 내장재는 채산성 문제에 기인하여 사용하는 업체에서의 적용이 상당히 일부에 국한되기 때문에 아직도 포름알데히드 등으로 대표되는 유해가스가 실내 및 생활 가구 등의 내부 공간에 존재하고 있고, 더하여 곰팡이 방지를 위한 제습기능, 항균기능 등을 보유한 내장재를 적용하는 데는 상당한 비용이 수반되는 등 현실적으로 어려움에 많아 범용화 되지 못하고 있는 있다.
한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 근래에는 활공간 및 저장, 수납 등을 위한 각종 생활가구의 내부 공간 등에 적용되는 주요 기능인 흡습, 유해가스흡착, 탈취 및 곰팡이 발생 방지 기능을 갖게 하기 위한 다양한 방법이 각종 특허에 소개되고 있다.
상기에서 언급한 종래의 특허는 무기질계 친환경 바인더를 활용한 코팅제, 세라믹형성체, 접착제가 주를 이루고 있고, 내장 패널 및 보드와 관련된 분야라 할지라도 기본 내장재 자체의 제조 및 조성과 관련 된 특허 등으로 실내 생활공간 및 저장, 수납을 위한 공간에 일부 설치 및 장착하는 것이 주류를 이루고 있다.
예컨대, 등록특허 10-1082012호의 경우를 보면 가구 내부에 적용하는 친환경 패널로서 질석 혹은 진주암을 발포시켜 사용하고 있는 데, 이러한 질석이나 진주암 원료를 발포하여 사용할 경우 보통 원석의 부피 개념으로 7배 이상을 발포시킨 것을 사용하고 있다.
하지만, 상기에서 언급한 등록특허 10-1082012호는 발포 질석 및 진주암을 사용할 경우, 제조된 최종의 패널 및 보드의 경량화에는 상당한 도움이 되나, 기본적으로 원석이 갖고 있는 공극(pore)이 불필요하게 커지거나 파괴되면서 근본적으로 탈취 및 흡착 기능을 저하시키게 된고 제조 후 시간이 경과되면서 분진이 발생되는 점 등을 야기시키기도 한다.
또한, 상기 종래특허에서 언급된 암모니아 및 포름알데히드 등 유해가스 탈취 시험 결과를 보면 2시간 경과 후에도 40% 미만임을 알 수 있는 데, 이 수치는 낮은 수치로 발포시킨 질석 및 진주암 등을 사용함으로써 탈취기능이 떨어진다는 것을 유추할 수 있다. 또한, 이러한 공극의 변화는 흡습 기능에도 영향을 미치게 되어 국내와 같이 4계절이 있고 계절별로 습도의 변화가 큰 환경에서는 불필요하게 커진 공극 내부에 응축수를 함유케 하여 습도 조절 기능이 떨어지게 됨으로써 곰팡이 발생을 유발하게 되는 문제점이 지적되어 왔다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물은 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온 교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%, 산화아연 4 ～ 7중량%, 활성화 규조토 13 ～ 20중량%, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%, 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%, 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%, 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지(SAP : super absorbent polymer) 2 ～ 3중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 액상 규산소듐의 SiO2/Na2O의 몰비(mole)비는 3.1 ～ 3.4인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 광물질 섬유는 평균사이즈가 4,000㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 활성화 규조토는 150 ～ 500mesh인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 무기 항균제는 제오라이트로 이루어진 무기담체에 은, 구리, 아연 중 어느 하나의 항균성 금속이온을 치환시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명의 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널은 SiO2/Na2O의 몰비(mole)비가 3.1 ～ 3.4인 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온 교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%, 산화아연 4 ～ 7중량%, 150 ～ 500mesh로 이루어진 활성화 규조토 13 ～ 20중량%, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%, 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%, 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%, 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지(SAP : super absorbent polymer) 2 ～ 3중량%로 이루어진 조성물을 프레스 또는 몰드를 이용하여 일정한 크기로 재단하여 판 형태로 제작된 판체;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 판체를 결합하기 위한 결합부재가 더 구성되며, 상기 결합부재는 판체의 일측에 결합하는 고리형태 또는 부직포를 포함하며 판체를 결합할 수 있는 케이스 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 제조방법은 실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 4 ～ 7중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 13 ～ 20중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지 2 ～ 3중량%를 투입 후 교반하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 액상 규산소듐의 SiO2/Na2O의 몰비(mole)비는 3.1 ～ 3.4인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 광물질 섬유는 평균사이즈가 4,000㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 활성화 규조토는 150 ～ 500mesh인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널 제조방법은 실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 4 ～ 7중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 13 ～ 20중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지 2 ～ 3중량%를 투입 후 교반하여 패널용 조성물을 제조하고, 상기 패널용 조성물을 가열장치가 장착되어 있는 몰드에 투입한 후, 가열 가능한 프레스로 가열 압착하여 판체를 제작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 판체에는 결합부재를 더 형성하되, 상기 결합부재는 판체의 일측에 결합하는 고리형태 또는 부직포를 포함하며 판체를 결합할 수 있는 케이스 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 액상 규산염계 무기질바인더에 접합하면서 상호 보강 및 상승작용을 갖는 각종 기능성 광물질을 적용하여 곰팡이 방지를 위한 제습기능이 뛰어나고, 내장재 및 밀폐공간에 기인하여 발생하는 유해가스를 흡착하는 공기정화기능, 향균기능 및 인체에 유익한 원적외선 방사 및 음이온 방출 기능이 부여되어 쾌적한 실내 생활공간을 제공함과 동시에 각종 생활가구의 밀폐공간에서도 탁월한 정화기능을 갖는 유용한 발명이다.
이하, 본 발명의 구성을 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 4 ～ 7중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 13 ～ 20중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지 2 ～ 3중량%를 투입 후 교반하여 친환경 패널의 조성물을 제조하게 된다.
상기 액상 규산소듐은 흔히 물유리로 통칭되는 것으로 수용액상으로 무독성이고 상대적으로 다른 접착제 및 코팅제의 원료에 비하여 매우 저가이며, 불연성으로 접착제나 코팅제로 응용할 경우 매우 유용한 물질로서 건조되면서 단단하고 견고하게 밀착된 무기질 결합이나 도막을 형성하게 되어 각종 접착제, 바인더 및 증량제, 건축용 천장 및 벽 내외장용 섬유소물질 등의 접착제, 세제 및 응집제, 고내열 코팅제 혹은 용접봉 코팅제용 세라믹 또는 분말 상 바인더, 석재 코팅제 및 마감재 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다.
일반적으로 모래(SiO2)와 소다회(Na2O3)의 다양한 배합하에 고온에서 녹인 유리의 액상체인 액상규산소듐(SiO2/Na2O)은 몰비(mole)에 따라 분류되는데, 국내외적으로 시장에 출시되어 있는 액상 규산소듐의 기본 물성은 [표 1]에 기재된 바와 같다.
Figure 112012006766732-pat00001
상기 [표 1]과 같은 물성을 지닌 액상 규산소듐(Silicate)은 수분증발에 의한 건조경화와 화학적 경화에 의해 견고한 도막을 형성하게 된다.
상기 건조 경화방식은 수분증발에 따라 액상 규산소듐이 점진적으로 점착을 띠게 되고 점도가 증대되어 경화되는 것으로, [표 1]의 A 내지 C와 같은 SiO2/Na2O의 몰비가 비교적 높은 3.32 ～ 3.35의 액상 규산소듐은 [표 1]의 D 내지 G와 같이 몰비가 낮은 것보다 건조 경화에 바람직한데, 상기 [표 1]의 Adml 경우 초기에 62.4%의 수분을 함유하고 있고, 이때 점도는 20℃에서 1.8poise이며 점차 수분이 증발하면서 6%의 중량감소가 되었을 경우 점도는 20 poise, 12% 중량감소가 되었을 때에는 2,300poise로 급격히 상승하다가 13%를 넘어서 14%로 가는 과정에서 40,000poise로 거의 실질적으로 유동성을 잃은 초기경화(가건조 상태) 상태에 도달하게 된다.
상기와 같이 몰비가 비교적 높은 액상 규산소듐은 초기 지촉건조까지의 시간이 단축되어 소량의 수분 증발로도 거의 물과 같은 저점도 상태로부터 준 고체상태까지 전환 가능하나, 몰비가 낮은 액상 규산소듐은 높은 알칼리성을 띠고 있어 물과 친화성이 높아 수분의 증발이 서서히 이루어지게 되며 원하는 경화상태를 얻기 위하여 고온에서의 가열이 필요하게 되거나 또는 너무 높은 점도를 나타내어 다른 물질과의 혼합이 어렵고 유동성이 결여되어 실제 적용이 어렵다.
따라서, 본 발명에서는 액상 규산소듐의 SiO2/Na2O의 몰비(mole)비는 3.1 ～ 3.4인 것을 이용하는 것이 바람직하며, 이러한 액상 규산소듐은 적당한 점도로 조성중에 포함되어 있는 공극(孔隙)이 많은 상기의 기능성 광물질 섬유의 혼합 적용 시 상대적으로 과도한 점도가 형성되는 것을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.
상기와 같은 액상 규산소듐은 임계치를 초과하여 혼합할 경우 경화시간이 길어지면서 강도가 높아져 제조과정 또는 제조 후 약간의 충격에도 쉽게 파괴되는 문제점이 발생하게 되고, 이와 반대로, 임계치 미만으로 혼합되면 다른 성분(특히 광물질 섬유)과의 결합력이 약해져 제조과정 또는 제조 후 부스러지는 현상과 더불어 분진이 발생하는 문제점이 있다.
다음으로, 미분말화 된 산화아연(ZnO)은 내수성 보강제로서 규산소듐과 쉽게 친화하여 도막의 경도를 향상시키고, 특히, 대기 중의 이산화탄소를 쉽게 포집하여 도막이 빨리 건조할 수 있도록 작용하게 된다.
즉, 비교적 가격이 저렴한 액상 규산소듐의 치명적인 단점인 내수성을 보강함과 동시에 공기 중의 이산화탄소를 포집해 건조를 촉진시키는 역할을 하는 것이다.
이러한, 산화아연은 임계치 미만으로 혼합할 경우 액상 규산소듐의 Na이온이 용출되면서 수분에 의하여 조직의 치밀성과 강도가 저하되며, 임계치를 초과하여 혼합할 경우에는 그 이상의 효과증진이 발생하지 않는다.
한편, 본 발명에서는 상기 액상 규산소듐과 같은 무기질 바인더와 각종 기능성 광물질의 균일한 혼합 및 분산과 더불어 균열방지 및 강도를 보강하기 위한 물질로서 인체에 무해한 광물질 섬유를 사용한다.
종래에는 상술한 바와 같은 장점을 취득하기 위해 알칼리성 수용액에 용해가 쉬운 카복시메틸셀루로오스(CMC : carbox ymethyl cellulose) 등의 셀루로오스계 섬유소를 활용하였으나, 이러한 섬유소는 유기질로 이루어져 있어 곰팡이 생식을 활성화시킬 우려가 있어 본 발명에서는 광물질 섬유를 첨가하였다.
이러한, 광물질 섬유는 미네랄울이라고도 하며, 천연적으로 얻어지는 석면이나 과학적으로 만들어진 인공암면, 글라스울(유리솜) 등이 이에 포함되며, 식물섬유, 합성섬유와 같이 사용되는 섬유의 일종이다.
본 발명에서 광물질 섬유는 Lapinus 702K2-Roxul 1000(Lapinus社, 네덜란드)를 이용하며, 이때에, 평균 사이즈는 4,000㎛이다.
상기와 같은 광물질 섬유는 강도보강, 균열방지, 수축저감, 후막효과 및 패널 제조시 처짐, 휨방지 및 제조공정에서의 레오로지효과 및 작업시간을 개선할 수 있도록 작용하게 된다.
한편, 본 발명에서의 활성화 규조토는 광물질 조성물질로서 단세포 조류(藻類)인 규조의 규산질유해(硅酸質遺骸)가 바다나 호수 바닥에 쌓여서 생성된 퇴적물로 90% 이상이 비정질의 실리카 (SiO2)로 되어 있어, 물리화학적으로 안정한 무기질이며, 표면에 무수히 작은 기공들이 존재함은 물론 표면적을 극대화하여 가볍고, 흡습성과 단열성이 뛰어나 소성 단열재로 적용이 가능하다. 또한, 규조토는 공기 중의 유해물질의 흡착, 여과의 역할이 가능하여 실내 공기 중에 있는 불순물을 걸러 주며, 음이온과 원적외선의 방출로 신체 내부 깊숙히 작용하여 인체의 신진대사를 원활하게 하여 준다.
특히, 음이온은 각종 오염으로 급증한 주변의 양이온을 흡착, 중화시킨다. 규조토의 대량의 기공성 구조는 다습할 경우에는 습기를 흡수하고 건조할 경우에는 발산을 하여, 사람이 수면을 취하는 동안 수분의 흡수와 발산을 반복적으로 수행하여 숙면을 취하게 하고, 전자파 및 각종 오염물질을 흡수하여 사람의 신체를 유해 전자파로부터 보호한다.
본 발명에서의 활성화 규조토는 150 ～ 500mesh 사이의 것을 이용하는 좋으며, 더욱 바람직하게는 325mesh인 제품을 사용하는 것이 좋다.
여기서, 상기 활성 규조토를 150mesh미만의 제품을 이용할 경우에는 조직이 치밀하지 못한 동시에 표면에 부분적으로 뭉침현상과 더불어 표면이 평활하게 형성되지 못하는 문제점이 발생하게 되고, 500mesh를 초과한 제품을 이용할 경우에는 전체적인 점도가 너무 높아져서 가공이 용이하지 않게 된다.
특히, 본 발명에서 활성화 규조토는 임계치 미만으로 혼합할 경우 상술한 바와 같은 전자파 및 각종 오염물질을 흡수할 수 있는 기능을 기대할 수 없고, 임계치를 초과할 경우 점도가 너무 높아지는 문제점과 더불어 활성 규조토 이외의 다른 광물질을 더 적용하기 어렵게 된다.
한편, 본 발명에서는 제오라이트 7 ～ 13중량%가 혼합된다.
천연 제오라이트(Zeolite)는 1756년 스웨덴 광물학자 Baron -Crons이 처음 발견하였다. 제오라이트(Zeolite)의 어원은 제오라이트가 물속에서 끓는 현상에서, 끓는 돌이란 뜻으로 Zeolite = Zeo (Boil) ＋ lithos (stone)로 명명하였다. 합성 제오라이트는 1940년 후반 - Union Carbide社가 설립되면서 합성 제오라이트가 생산되기 시작하였다.
제오라이트의 구조는 아래와 같은 실험식을 갖으며 실제 입체적인 구조로는 AlO4, SiO4로 사면체 구조(Tetrahedra)를 이루고 있으며 산소이온을 공유하면서 서로 연결되어 있다.
실험식1 : M2/nO?Al2O3? ySiO2?wH2O
y = 2 ~ 10
M : 양이온
n : Cation valence (예로, Na일 경우 n=1이므로 M2/nO는 Na2O가 된다.
제오라이트 종류별 공극의 크기(Pore Size)
종류 3A type 4A type 5A type 13X type
양이온 K Na Ca Na
공유 산소 수 8 8 8 12
공극의 크기
Pore Size(Å)		 3 4 5 13
제오라이트(Zeolite)는 알루미노실리케이트 결정체를 기본 구조로 내부에 갖고 있는 미세한 공극(孔隙)은 결정격자(Crystal Lattice) 의하여 정해지며 공극의 크기가 매우 균일하다. 제올라이트의 균일한 미세공극을 이용하여 선택적으로 분자들을 흡착할 수 있는데 이러한 분자체(Moulecular Sieve)효과라고 한다. 공업적으로 사용되는 분자체는 [표 2]에서와 같이 3Å, 4Å, 5Å의 미세한 공극(孔隙)을 가진 A type과 보다 큰 세공을 가진 X, Y type 등이 있다.
무수 제오라이트는 극성 분자에 대하여 흡착성이 강한 특성을 지니고 있다.
본 발명에서 사용되어 지는 제오라이트는 Na-4A형 제오라이트이며 흡착성이 강한 특성을 나타낸다.
Figure 112012006766732-pat00002
[그림 1. 4A type(Na-A type)의 분자 결합구조를 도시한 그림]
이와 같은 특성은 공기 중에 산재된 극성분자를 제오라이트가 흡착하게 되고 특히 물과 같은 극성 분자를 잘 흡착한다. 본 발명에 사용되는 4A type(Na-A type)의 경우 산소 8개가 서로 ring을 이루고 있다.(그림 1. 참조)
4A type에서 양이온이 K로 치환될 경우 3A type으로 변하고 4A type에서 양이온이 Ca로 치환될 경우 5A type으로 변한다.(양이온 교환효과)
4A-type 제오라이트의 경우 화학식은 Na2O?(Al2O3 ?2SiO2)?4.5H2O이며, 가열에 의하여 무수 제오라이트가 되는 경우 4.5H2O가 떨어져 나가고, 제오라이트 골격은 빈자리를 만들어 유지된 제오라이트가 다시 공기와 접촉 산화(수화)시에는 이론상 최대 약 22%의 물을 흡수할 수 있다.
상기 제오라이트는 시중의 실리카겔이나 활성알루미나와 같은 흡수제와는 달리 기공분포가 매우 균일하여 특정 크기의 분자에 대해 선택적 흡착이 가능하고, 특히, 물 분자에 대하여 탁월한 선택적 흡수 능력을 발휘한다.
이러한 제오라이트의 높은 평형흡수력은 -60℃이하의 이슬점을 요구하는 대부분의 수분흡착 용도에서 광범위하게 적용된다.
또한, 상기 제오라이트는 기타 다른 건조/흡수 시스템에 비해 낮은 상대습도 및 고온에서도 상대적으로 우수한 흡수력을 나타냄과 동시에 Si와 Al을 주 성분으로하는 구조를 이루고 있기 때문에, 고온에서도 흡수력이 뛰어남은 물론, 상대습도의 변화에 따른 흡수력 변화가 적어 국내와 같이 계절별 습도의 변화가 큰 환경에 매우 적합하다.
일반적으로 4A type의 제오라이트의 경우 Pore Size가 4.2Å이다.
그러나 전술한 제오라이트의 구조에서와 같이 양이온의 치환정도와 Al/Si의 비에 따라 공유되는 산소 수에 의하여 제오라이트의 Pore Size(공극의 크기)가 결정된다.
본 발명에서는 제오라이트 7 ～ 13중량%를 혼합하여 사용하는데, 7중량%미만을 참가하였을 경우 암모니아 및 포름알데히드 탈취실험시 2시간 경과 후 탈취율이 70%이하로 저하되는 문제점이 발생하고, 13중량%를 초과하였을 경우에는 점도가 높아져 적절한 작업성 확보가 어려울 뿐만 아니라, 다른 기능성 광물의 추가 적용이 어려운 문제점이 발생한다.
다음으로, 생광석은 견운모 계열로서 국내 다수의 인증기관이 원적외선 방사율을 측정하는 온도인 35 ～ 40℃보다 상대적으로 낮은 온도인 25℃에서 NASA에서 밝힌 생체세포 활성화 효과를 갖는 4 ～ 16㎛대의 원적외선 파장을 방사하는 물질이다. 특히, 생체 분자운동에너지인 9.36㎛인 원적외선 파장을 중심으로 8 ～ 12㎛대의 원적외선 파장을 강하게 방사하는 물질이다.
상기 8 ～ 12㎛대의 원적외선 파장은 피부세포 속 40mm 깊이로 투과되어 생체세포를 활성화시켜 모세혈관 확장 및 혈액순환 촉진효과를 높여 면역기능을 강화하는 것으로 국내의 다양한 임상실험에서 검증된 바 있다.
본 발명에서는 상술한 바와 같은 원적외선 파장을 방사시킬 수 있도록 혼합하며, 이때에, 상기 생광석은 강원도 영월 소재 한국생광석광업(주)의 생광석을 이용한다.
이러한, 생광석은 150 ～ 500mesh인 것을 이용하며, 더욱 바람직하게는 325mesh인 것을 이용하는 것이 좋다.
상술한 mesh의 임계치 미만의 생광석을 이용할 경우 조직의 치밀성이 저하되고 표면이 부분적으로 뭉치는 현상과 더불어 평활한 표면을 얻지 못하고, 임계치를 초과할 경우 미립자화된 생광석에 의해 전체적인 점도가 높아져 가공성이 용이하지 않게 된다.
또한, 본 발명에서 상기 생광석은 전체 중량 대비 7 ～ 13중량%를 혼합하여 사용하고 있는데, 만약 상기 임계치의 하한치인 7중량%미만으로 혼합할 경우 원적외선 파장 방사에 따른 효과를 기대할 수 없고, 임계치를 초과할 경우에는 다른 광물질 성분의 초과하였을 경우에는 점도가 높아져 적절한 작업성 확보가 어려울 뿐만 아니라, 다른 기능성 광물의 추가 적용이 어려운 문제점이 발생한다.
다음으로, 아나타제형 나노급 이산화티탄은 광촉매 기능을 위해 이용한다.
일반적으로 광촉매는 빛에너지를 받아 촉매작용이 일어나는 물질을 총칭한다. 광촉매가 자외선 영역 중 약 400nm 파장 이하의 빛을 흡수하면, 전자가 가전도대(Valence band)에서 전도대(Conduction band)로 여기되면서 가전도대에 양의 정공이 형성된다. 여기된 전자와 정공은 강한 산화?환원 능력을 갖고 있어 공기 중의 산소, 물 등과 반응하여 광촉매의 표면에 슈퍼옥사이드 음이온, 수산라디칼 등을 생성한다. 특히 수산라디칼(OH?)은 높은 산화, 환원 전위를 가지고 있기 때문에 NOx, SOx, 휘발성유기화합물(VOCs) 및 각종 악취물질을 무해한 화합물로 분해하므로 공기?대기 정화 및 오?폐수 전처리에 이용될 수 있다. 또한 병원균을 산화시켜 살균하는 특성과 친수성이 강한 표면을 형성하여 광촉매를 코팅한 표면에 물이 맺히지 않고 흘러내리며 김이 서리지 않는 성질 등으로 환경정화, 도로, 주택설비시공, 건축물자재, 가전, 자동차, 농업용품, 일용품, 간판과 의료용품 등 응용가능한 분야가 무궁무진하다.
상기와 같은 광촉매 효과를 나타내는 물질에는 ZnO, CdS, WO3, TiO2 등이 알려져 있으며, 이 중에서도 이산화티탄이 물리?화학적으로 안정하고 광활성이 우수하여 광촉매로 가장 널리 사용되고 있다. 이산화티탄은 루틸형(Rutile), 부르카이트형(brookite) 및 아나타제형(Anatase)의 3가지 결정구조가 알려져 있으며 아나타제형 결정이 광촉매 활성이 가장 뛰어난 것으로 보고되어 있다. 또한 입자의 크기가 작고 응집 상태가 잘 제어되어 비표면적이 넓을수록 광촉매 활성이 뛰어나다.
즉, 본 발명에서의 아나타제형 나노급 이산화티탄은 내곰팡이성, 유해가스 분해를 위한 제오라이트 및 기타 기능성 광물질과 혼합되었을 때에, 광촉매 반응을 통해 다른 조성물들의 반응을 촉진할 수 있도록 작용함과 동시에 탈취기능 부여하기 위해 사용된다.
본 발명에서 이용하는 아나타제형 나노급 이산화티탄은 크기가 10nm로 이루어져 물에 분산되는 콜로이드상 제품으로 본 발명에서는 프랑스 소재의 MILLENNIUM INORGANIC CHEMICALS THANN SAS(社)에 제작한 제품명 : TIONA S5-300B인 것으로 TiO2함량이 17.5%인 것을 사용한다.
이러한, 아나타제형 나노급 이산화티탄은 1 ～ 2중량%를 혼합하여 사용하는데, 임계치 미만일 경우에는 광촉매 반응 및 탈취기능이 저하되고, 임계치를 초과하더라도 더 이상의 증진효과를 발휘하지 못한다.
다음으로, 명반을 10%로 희석한 명반10% 수용액은 액상 규산소듐과 반응하여 불용성의 규산알루미늄을 생성하여 불용화 반응을 촉진시키며, 불용성의 접착제 전체에 균일한 불용화 반응을 촉시켜 불용성의 접착제 전체에 균일한 불용화 반응이 일어나 접합강도를 현저히 증가시킬 수 있도록 작용한다.
또한, 염산 및 인산을 10%로 희석시킨 염산10% 수용액과 인산10% 수용액은 소듐염과의 반응시 급속한 결정화를 지연시키도록 작용하여 접착제의 제조과정을 보다 용이하게 하고, 특히, 불용성과 접착강도를 증진시켜 접착제의 품질을 향상시키는 역할을 하게 된다.
반응식 1 : Na2O?SiO2+2HCl → SiO2+2NaCl+H2O
더욱 상세히 설명하면, 염산은 액상 규산소듐과 상기와 같은 [반응식 1]을 통해 소듐염을 생성하고 소듐염은 결정체로 존재하기 때문에 수분에 대하여 안정화가 된다.
이러한, 산성용액과 액상 규산소듐 반응에서 진한 산성용액을 짧은 시간에 투입하게 되면 액상 규산소듐과의 급격한 반응으로 부분적으로 겔(gel)화를 급속하게 진행시켜 제조공정이 어려움이 발생할 뿐만 아니라, 접합강도도 저감되되는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 산용액의 첨가량이 충분하지 않을 경우에는 액상 규산소듐과의 부분적 반응으로 인해 소듐이온이 잔존하게 되어 수분에 대해 안정성이 떨어지는 문제점을 야기시키게 된다.
이에, 본 발명에서는 염산 및 인산을 10%로 희석시킨 수용액을 60 ～ 90분 동안 적하(滴下, Dropping Method)하여 투입함으로써 원활한 제조공정과 더불어 양질의 최종물성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 조성 중에서 명반, 염산 및 인산 수용액보다 선행 적용되는 산화아연, 활성화 규조토의 첨가로 수분에 안정화되어 있는 상태의 혼합물에 명반, 염산 및 인산 수용액을 첨가하는 것은 코팅제 및 접착제에 적용하는 것과는 달리 상대적으로 상당한 두께의 내장패널 제조 시 패널 내부까지 수분에 대한 안정성 및 접합강도를 증진시키는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
아울러, 본 발명에서 명반 수용액은 명반 수용액을 혼합하기 이전의 다른 조성물을 혼합하여 형성된 페이스트 상태의 혼합액 중 액상 규산소듐과 반응하여 일부 규산알루미늄을 생성하여 수불용성과 접합강도를 증진시키는 역할을 하게 되어 내수성을 증진시킬 수 있도록 작용하게 된다.
이러한, 명반10% 수용액, 염산 10% 수용액, 인산10% 수용액은 임계치 미만일 경우에는 상술한 효과가 나타나지 않으며, 임계치를 초과할 경우에는 제조 후 저장 안정성에 제약이 따른다.
한편, 본 발명에서는 항균제 0.3 ～ 0.7중량%가 혼합된다.
항균 작용은 미생물의 발육저해 작용인 정균작용(Bacteriostatic, fungistatic)과 미생물 사멸작용인 살균작용(bactericidal, fungicidal)으로 구분한다. 우리가 일반적으로 언급하는 "항균"은 미생물을 근본적으로 사멸시키는 것을 목적으로 하는 "살균"과는 다른 개념으로, 미생물의 번식이 억제되거나 생성되지 않는 것을 의미한다. 살균은 일시적인 효과를 나타내는 반면 항균은 지속적인 효과를 지니고 있어야 한다. 또한 "곰팡이"는 포자로 증식하고 균체가 사상(絲狀)으로 나타나는 것을 총칭하는 것으로 항균과 다르게 "내 곰팡이“로 별도 구분 사용한다.
Figure 112012006766732-pat00003
항균제는 [표 3]에서와 같이 재료에 따라 유기계와 무기계로 크게 분류되며, 유기계는 천연계 합성품이 있으며 천연제품은 차, 대나무, 와사비 등에서 추출한 고농도 성분으로 구성되어 가장 안정하지만 항균 특성의 수명이 극히 짧고 내열성이 없어 사용이 극히 제한적이다.
더욱이, 유기계 항균제의 인체에 대한 안정성이 문제되면서 유기계의 단점을 보완할 수 있는 무기계 항균제가 주목받고 있으며 본 발명에서는 제오라이트로 이루어진 무기담체(擔體, carrier)에 은, 구리, 아연 등과 같이 항균성이 뛰어난 금속이온을 치환시킨 것을 적용하였다.
이러한 무기항균제는 미세한 공극을 갖는 3차원의 골격구조를 지니기 때문에 비표면적이 크고 내열성이 우수하여 제조 과정상 일정온도로 가열하는 과정이 있는 내장 페널 등의 제조에 적합하다.
또한. 미생물에 대한 독성을 지닌 금속은 일반적으로 인체에 대해서도 독성이 강한 것이 많으나 은, 구리, 아연 등의 금속은 항균력이 강하고 안정성이 높은 몇 안 되는 금속으로서 현재까지도 인체에 무해한 것으로 판명되어 있다.
이러한 무기계 항균제는 종래의 유기계 항균제와 비교하여 내열성이 높고 휘발, 분해 등을 일으키지 않는 등 안정성이 높기 때문에 넓은 용도로 응용할 수 있으며, 항균효과는 활성 산소이온에 의해 발현되기 때문에 약제의 용출에 의한 즉효성은 없지만 지속성이 길고 내성균을 발생시키지 않는다는 장점을 가지고 있다. 유기 항균제가 지속성이 짧은 이유는 근본적으로 자체가 유기질로 곰팡이의 먹이가 될 수 있기 때문이다.
Figure 112012006766732-pat00004
[표 4]에서와 같이 무기산화물에의 이온교환은 오래전부터 알려진 현상으로 본 발명에서는 은, 구리, 아연과 같은 항균활성을 갖는 금속 이온을 담지 시킨 무기금속항균제를 적용하였다.
M+(or Mo) + Z → MZ ?
M : Ag, Zn, Cu, Hg, Sn, Pb, Bi, Cd, Cr. Tl 외
Z : 무기담체 (Zeolite)
본 발명에서는 액상으로 수분산 되어진 나노실버의 경우는 적용 시 색상(흑변)과 항균력의 안정성에 문제가 있어 사용에서 배제하였다.
본 발명에 사용된 [Au-Zn-Zeolite]계 무기항균제의 혼합량은 0.3 ～ 0.7중량%에서 충부한 효과를 얻을 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.3 ～ 0.55중량%가 좋다.
한편, 본 발명에서 사용되는 고 흡수성 수지는 이 기술 분야에서 잘 알려져 있는 입자 형태의 것 혹은 섬유 형태의 것을 사용할 수 있다.
예컨대 아크릴산염 중합체 가교물, 비닐알코올-아크릴산염 공중합체 가교물, 무수말레인산 그라프트 폴리비닐알코올 가교물, 아크릴산염-메타크릴산염 공중합체 가교물, 메틸아크릴레이트-초산비닐 공중합체의 비누화 가교물, 전분-아크릴산염 그라프트 공중합체 가교물, 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체의 비누화 가교물, 카르복시메틸셀룰로즈 가교물, 이소부틸렌-무수말레인산염 공중합체 가교물, 메틸렌옥사이드 중합체 가교물 등의 물질이 있다.
이러한 물질들을 단독으로 사용하거나 적어도 둘 이상을 혼합하여 고흡수성 수지로서 사용하게 되며, 본 발명에서 이들 물질들에 있어서, 폴리머 입자의 평균 입자 지름은 5 ～ 1,000㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100 ～ 600㎛인 것을 적용하였다.
일반적으로 고 흡수성 수지는 겔 점착(Gel Blocking)으로 불리는 현상이 야기되는데 겔 점착은 입자 표면이 신속하게 팽창됨으로써 고 흡수성 수지의 겔 입자가 응집되는 것으로서 이러한 응집은 고 흡수성 수지 일부의 흡수 기능을 차폐시키게 되므로 고 흡수성 수지의 단위 중량당 흡수율을 감소시키게 된다.
이와 같이 고 흡수성 수지가 겔 점착되기 때문에 일반적으로 고 흡수성 수지를 그대로 사용하지 않고, 흡수제품, 예를 들어 솜털펄프(Fluff Pulp)와 같은 섬유재료와 혼합하여 사용하게 되며, 이렇게 사용되는 솜털펄프는 고 흡수성 수지의 입자를 서로 분리시켜 이러한 현상을 감소시키는 작용을 하게 된다.
그러나 본 발명에서는 이미 초기 제조 선행과정에서 상기 조성 중의 솜털펄프와 유사한 역할을 하는 광물질 섬유, 활성화 규조토, 제오라이트와 같은 흡수체가 적용되어 있어 이러한 문제를 발생시키지 않게 된다. 또한 고 흡수성 수지는 많은 물을 흡수할 수 있는데 다가이온의 칼슘이나 마그네슘, 알루미늄 등의 염류가 존재하게 되면 수지가 물에 불용성이 되어 흡수율이 거의 없는 상태로 변한다고 알려져 있으나 본 발명에서 사용되는 이러한 염류 등은 초기 제조과정에서 반응이 이루어져 경화체로 존재하기 때문에 활성화 된 잔존 이온이 거의 존재하지 않게 되며, 더욱 고 흡수성 수지의 흡수성에 영향을 미치지 않도록 흡수성 수지의 투입을 공정을 가장 후 공정으로 하게 되었다.
본 발명에서 고 흡수성 수지의 기존의 흡수 기능을 갖는 규조토, 제오라이트 와 같은 조성이 이미 적용되기 때문에 흡수 기능을 강화시키기 위한 투입량은 2 ～ 3중량%가 적합하였다.
한편, 본 발명에서는 상술한 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물의 제조방법에 의해 제조된 페이스트상의 조성물을 이용하여 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널을 제작할 수 있다.
상기 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 상기와 같은 방법으로 제작된 상기 패널용 조성물을 가열장치가 장착되어 있는 몰드에 투입한 후, 가열 가능한 프레스로 가열 압착하여 판체(10)를 제작하여 친환경 패널을 제작할 수 있다.
이때에, 상기 판체에는 결합부재가 더 구성될 수 있다.
상기 결합부재는 판체의 일측으로 벽에 걸 수 있는 고리형태 또는 판체를 감쌀 수 있도록 부직포로 제작된 케이스에 고리를 형성한 형태 또는 판체 일측에 보강판을 결합한 고리를 포함한 액자형태로 제작하여 사용할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널 조성물을 실시 예를 통해 비교 설명하기로 한다.
[실시 예1]
실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 33.0중량%, 이온교환수 9.5중량%, 광물질 섬유 1.0중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 5.6중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 16.4중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 12.5중량%, 생광석 9.8중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1.3중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3.3중량%, 인산10% 수용액 3.3중량%, 명반10% 수용액 1.3중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.5중량%, 고흡수성 수지 2.5중량%를 투입 후 교반하여 친환경 패널의 조성물을 제조하였다.
여기서, 상기 액상 규산소듐은 (SiO2/Na2O)의 몰비가 3.2 ～ 3.3이고, 광물질 섬유는 네덜란드의 Lapinus(社) 7025K2-Roxul 1000을 사용하였으며, 산화아연 및 활성화 규조토는 325mesh급을 이용하였다.
또한, 제오라이트는 COSMO 제오몰 540을 사용하였고, 생광석은 한국생광성광업(주)에서 제조한 325mesh급을 사용하였으며, 아나타제형 나노급 이산화티탄은 프랑스의 Millenium Inorganic Inc.(社)에서 제작한 Tiona S 5-300B를 사용하였다.
그리고 은, 구리, 아연과 같은 항균활성을 갖는 금속 이온을 담지 시켜 제작하여 사용하였고, 고흡수성 수지는 송원산업의 HS-300 grade를 이용하였다.
한편, 상기와 같이 제작된 친환경 패널의 조성물을 가로 × 세로의 크기가 300×300㎜이고, 두께 15㎜인 시편제조용인 가열장치가 장착되어 있는 시험용 몰드에 투입한 후, 가열 가능한 프레스로 가열 압착하여 시편을 제작하였다.
여기서, 상기 몰드 및 프레스는 120℃의 온도를 유지하였고, 이때의 압력은 34.7ton/㎡이었으며, 지속시간은 60분간 온도 및 압력을 유지하였다.
[실시 예 2]
실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 33.9중량%, 이온교환수 9.3중량%, 광물질 섬유 1.0중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 5.8중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 17.0중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 11.9중량%, 생광석 8.5중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1.4중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3.4중량%, 인산10% 수용액 3.4중량%, 명반10% 수용액 1.4중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.5중량%, 고흡수성 수지 2.5중량%를 투입 후 교반하여 친환경 패널의 조성물을 제조하였으며, 이후 시편 제작을 위한 몰드 및 프레스의 조건식은 실시 예1와 동일하게 적용하였다.
[실시 예3]
실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 35중량%, 이온교환수 9.9량%, 광물질 섬유 1.1중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 6.0중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 17.6중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 10.5중량%, 생광석 7.0중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1.4중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3.5중량%, 인산10% 수용액 3.5중량%, 명반10% 수용액 1.4중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.6중량%, 고흡수성 수지 2.5중량%를 투입 후 교반하여 친환경 패널의 조성물을 제조하였으며, 이후 시편 제작을 위한 몰드 및 프레스의 조건식은 실시 예1과 동일하게 적용하였다.
[실시 예4]
실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 35.8중량%, 이온교환수 9.9중량%, 광물질 섬유 1.1중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 6.1중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 17.9중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 8.9중량%, 생광석 7.2중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1.4중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3.6중량%, 인산10% 수용액 3.6중량%, 명반10% 수용액 1.4중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.6중량%, 고흡수성 수지 2.5중량%를 투입 후 교반하여 친환경 패널의 조성물을 제조하였으며, 이후 시편 제작을 위한 몰드 및 프레스의 조건식은 실시 예1와 동일하게 적용하였다.
[실시 예 5]
실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 36.4중량%, 이온교환수 10.2중량%, 광물질 섬유 1.1중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 6.2중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 18.2중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 7.3중량%, 생광석 7.3중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1.5중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3.6중량%, 인산10% 수용액 3.6중량%, 명반10% 수용액 1.5중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.6중량%, 고흡수성 수지 2.5중량%를 투입 후 교반하여 친환경 패널의 조성물을 제조하였으며, 이후 시편 제작을 위한 몰드 및 프레스의 조건식은 실시 예1과 동일하게 적용하였다.
[비교 예 1]
일본의 N사에서 제작된 E패널로 규조토, 백운석 및 펄프를 기본 조성물로 제조한 패널이다.
[비교 예 2]
국내의 D사에서 제작된 H 자연 패널로 질석과 진주암이 기본 조성물로 제작된 패널이다.
[비교 예 3]
액상 규산소듐 33.0중량%, 이온교환수 9.8중량%, 광물질 섬유 1.0중량%, 질석 48.3중량%, 염산 10%수용액 3.3중량%, 인산 10%수용액 3.3중량%, 명반 10%수용액 1.3중량%를 혼합하여 제조하였다.
Figure 112012006766732-pat00005
상기 [표 5]는 실시 예1 ～ 5 및 비교 예1 ～ 3에 대한 내 오염성, 원적외선 방출량, 음이온 방출량, 향균성, 탈취성, 내 곰팡이성, 내 곰팡이성(장기시험), 8대 중금속, 불연재 시험을 위한 방법이다.
Figure 112012006766732-pat00006
상기 [표 6]은 [표 5]에서의 시험방법을 통한 실시 예1 ～ 5 및 비교 예1 ～ 3을 시험 항목에 따른 시험결과이다.
상기 [표 6]에서와 같이 활성화 규조토 및 제오라이트의 양이 감소할수록 원적외선 및 음이온 방출량이 감소하는 것을 알 수 있으며, 특히, 유해가스 탈취성능은 비교 예 1 ～ 3에와 비교하였을 때에 성능이 더 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 불연시험항목의 질량감소율 시험결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예 2의 경우 비교 예 2 ～ 3보다 조습능력이 더욱 탁월한 것을 알 수 있다.
다만, 비교 예 1의 경우 본 발명의 실시 예들 보다 더 시험결과가 더 좋은 수치를 형성하고 있는데, 이는 패널 내에 혼합된 우수한 흡습기능을 가진 펄프의 혼합에 의한 효과로 보여진다.
하지만, 상기 펄프는 흡수한 습기를 다시 방출하지 않기 때문에 조습기능이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
즉, 물의 기체상태일 때의 분자 크기는 물의 액체상태 일때의 분자 크기의 1/1600로 이루어져 있다.
여기서, 조습기능이란 물을 함수(含水)하는 것이 아니라 미세한 공극(孔隙)으로 포집하여 함유하고 있다가 대기의 습도에 따라 평형을 이루기 위하여 방출하는 것인데 상기 펄프는 물 자체의 함수만 할 수 있는 기능만 부여되는 것이기 때문에, 상술한 바와 같은 조습기능에서는 바람직하지 않다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음은 본 발명의 기술분야에 종사하는 통상의 기술자들에게 있어서 당연한 것임을 명시한다.

Claims (13)

  1. 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온 교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%, 산화아연 4 ～ 7중량%, 활성화 규조토 13 ～ 20중량%, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%, 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%, 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%, 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지(SAP : super absorbent polymer) 2 ～ 3중량%로 이루어진 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 액상 규산소듐의 SiO2/Na2O의 몰비(mole)비는 3.1 ～ 3.4인 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 광물질 섬유는 평균사이즈가 4,000㎛인 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 활성화 규조토는 150 ～ 500mesh인 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 무기 항균제는 제오라이트로 이루어진 무기담체에 은, 구리, 아연 중 어느 하나의 항균성 금속이온을 치환시킨 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물.
  6. SiO2/Na2O의 몰비(mole)비가 3.1 ～ 3.4인 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온 교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%, 산화아연 4 ～ 7중량%, 150 ～ 500mesh로 이루어진 활성화 규조토 13 ～ 20중량%, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%, 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%, 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%, 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지(SAP : super absorbent polymer) 2 ～ 3중량%로 이루어진 조성물을 프레스 또는 몰드를 이용하여 일정한 크기로 재단하여 판 형태로 제작된 판체;로 이루어진 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 판체를 결합하기 위한 결합부재가 더 구성되며,
    상기 결합부재는 판체의 일측으로 벽에 걸 수 있는 고리형태 또는 판체를 감쌀 수 있도록 부직포로 제작된 케이스에 고리를 형성한 형태 또는 판체 일측에 보강판을 결합한 고리를 포함한 액자형태로 이루어진 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널.
  8. 실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 4 ～ 7중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 13 ～ 20중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지 2 ～ 3중량%를 투입 후 교반하는 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 액상 규산소듐의 SiO2/Na2O의 몰비(mole)비는 3.1 ～ 3.4인 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 제조방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 광물질 섬유는 평균사이즈가 4,000㎛인 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 제조방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 활성화 규조토는 150 ～ 500mesh인 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널의 조성물 제조방법.
  12. 실험용 어트리션밀(Attrition mill)에 액상 규산소듐 27 ～ 39중량%, 이온교환수 7 ～ 13중량%, 광물질 섬유 0.7 ～ 1.3중량%를 투입하여 100 ～ 150RPM으로 30 ～ 60분 동안 교반한 후, 산화아연 4 ～ 7중량%를 투입하여 교반하고, 활성화 규조토 13 ～ 20중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 입도계(Mill gauge)로 분산 상태를 확인한 후, 제오라이트 7 ～ 13중량%, 생광석 7 ～ 13중량%를 3 ～ 5회로 나누어서 투입하고 크기가 10nm인 아나타제형 나노급 이산화티탄 1 ～ 2중량%를 투입하여 60 ～ 90분 동안 교반하여 페이스트 상의 균일한 혼합물을 제조하고, 별도의 적하용 보조탱크에 혼합 교반한 염산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 인산10% 수용액 3 ～ 7중량%, 명반10% 수용액 0.7 ～ 2중량%를 60 ～ 90분 동안 적하한 후 무기 항균제 0.3 ～ 0.7중량%, 고흡수성 수지 2 ～ 3중량%를 투입 후 교반하여 패널용 조성물을 제조하고,
    상기 패널용 조성물을 가열장치가 장착되어 있는 몰드에 투입한 후, 가열 가능한 프레스로 가열 압착하여 판체를 제작하는 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 판체에는 결합부재를 더 형성하되,
    상기 결합부재는 판체의 일측으로 벽에 걸 수 있는 고리형태 또는 판체를 감쌀 수 있도록 부직포로 제작된 케이스에 고리를 형성한 형태 또는 판체 일측에 보강판을 결합한 고리를 포함한 액자형태로 이루어진 것에 특징이 있는 규산염계 무기질바인더 및 천연 광물질 재료를 적용한 다기능 무독성 내부 장치용 친환경 패널 제조방법.
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