KR101327246B1

KR101327246B1 - 밀폐형 전시케이스의 습도조절제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101327246B1
Application number: KR1020110074778A
Authority: KR
Inventors: 이무섭; 이장연
Original assignee: 주식회사 한켐; 주식회사 새남소재
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-11-13
Also published as: KR20130013243A

Abstract

본 발명은 염화칼슘 분말과 고분자 중합체 분말을 50∼70 : 20∼40의 중량 비율로 혼합하여서 흡습분말을 얻고, 질석 분말과 퍼라이트 분말 중 어느 하나와 규조토 분말과 제올라이트 분말 중 어느 하나를 60∼80 : 20∼40의 중량 비율로 혼합하여서 보습분말을 얻으며, 상기 흡습분말과 보습분말을 혼합하고 이들의 혼합물에 물을 함침하되, 상기 흡습분말과 보습분말 및 물의 중량 비율을 조절하여서 공간내의 습도조건을 조절하도록 하는 습도조절제를 얻음으로서, 높은 수분 흡습율을 가짐과 동시에 밀폐된 전시케이스내의 습도를 항상 적정수준으로 조절할 수 있다.

Description

밀폐형 전시케이스의 습도조절제 및 그 제조방법{MATERIAL CONTROLING HUMIDITY IN AIR-TIGHT DISPLAY CASE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 밀폐된 공간에서 고흡습력과 더불어 공간내의 습도를 조절할 수 있는 밀폐형 전시케이스의 습도조절제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 문화재는 가격으로 환산할 수 없을 정도의 가치를 지니고 있으며, 일단 한번 손상되면 원상복구가 불가능하고, 설사 복구가 되더라도 그 가치가 많이 떨어지게 되어 원형 그대로의 보존이 매우 중요하다.

이러한 문화재를 원형 그대로 장기간 보존하기 위해서는 제품의 특성에 맞는 온도 및 습도 유지가 필수적이며, 특히, 박물관 등에서의 문화재 보관에서는 온도 및 습도 유지가 무엇보다 중요하다.

박물관에서 보관하는 문화재에 유해생물이 발생하는 주요인은 온도 및 습도 조절의 미비로 인하여 발생하게 되며, 특히 우리나라는 사계절에 따라 외부의 기후영향을 많이 받을 수 있는 조건이므로 급변한 온도 및 습도 변화로 인하여 유해생물의 발생을 더 많이 초래하게 된다.

문화재 보관의 이상적인 환경조건은 온도 17∼20℃와 상대습도 50∼60% 범위이며, 문화재의 종류에 따른 적정 온도 및 습도 조건은 다음과 같다.

유물	온도(℃)	상대습도(%)	유물	온도(℃)	상대습도(%)
목제품(출토)	15∼20	80	섬유류	16∼24	50∼65
목제품(전승)	16∼24	50∼65	고문서류	16∼24	50∼65
금속류	16∼24	40∼50	유화	16∼24	50∼65
토기류	16∼24	40∼50	칠기류	16∼24	50∼65

상기의 표 1에서 알 수 있듯이, 온도 조건은 문화재에 따라 대체적으로 16∼24℃로 상호 유사하고 관리하기가 비교적 쉬우나, 습도 조건은 문화재에 따라 각각 다르고 관리하기가 용이하지 않음을 알 수 있다.

최근에는 각 지방 자치단체마다 박물관을 소유하는 경향이 있는데, 일반적으로 박물관에서의 습도 관리는 수장 및 전시공간과 전시케이스 내부를 대상으로 한다.

수장 및 전시공간은 주로 기계식 공조설비를 통해 운영되고, 기계식 공조설비를 운영하기가 곤란한 밀폐된 전시케이스는 습도조절을 위한 화학약품 및 완충재 등을 사용하는 비기계적인 방법으로 운영된다.

습도조절을 위해 사용하는 대표적인 화학약품으로는 포화용액을 들 수 있는데, 염의 종류에 따라 일정 습도를 얻는 방법과 황산이나 글리세롤 수용액의 경우처럼 농도를 달리하여 일정 습도를 얻는 방법이 있다.

포화염 용액의 사용은 온도변화에 크게 변동되지 않고 안정된 습도를 조성하는 장점이 있는 반면에 기화하면서 염 이온이 함께 밖으로 나와 금속제 전시케이스나 금속유물에 부식영향을 주는 문제점이 있고, 황산 수용액의 경우는 강산성이라는 문제점이 있으며, 글리세롤 수용액의 경우는 곰팡이가 발생할 우려가 있어 사용에 제한을 받게 된다.

따라서, 고흡습력을 지님과 동시에 흡습된 수분을 밀폐형 전시케이스의 습도조건에 따라 흡습 및 배출함으로서, 밀폐된 전시케이스 내부의 습도를 항상 일정하게 유지시키는 제품개발이 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 수분 흡습율을 가짐과 동시에 밀폐된 전시케이스내의 습도를 요구하는 수준으로 조절할 수 있는 밀폐형 전시케이스의 습도조절제 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 밀폐형 전시케이스의 습도조절제의 제조 방법은, 염화칼슘 분말과 고분자 중합체 분말을 50∼70 : 20∼40의 중량 비율로 혼합하여서 흡습분말을 얻고, 질석 분말과 퍼라이트 분말 중 어느 하나와 규조토 분말과 제올라이트 분말 중 어느 하나를 60∼80 : 20∼40의 중량 비율로 혼합하여서 보습분말을 얻으며, 상기 흡습분말과 보습분말을 혼합하고 이들의 혼합물에 물을 함침하되, 상기 흡습분말과 보습분말 및 물의 중량 비율을 조절하여서 공간내의 습도조건을 조절하도록 하는 습도조절제를 얻음을 특징으로 한다.

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본 발명은 높은 수분 흡습율을 가지며, 문화재의 종류에 따라 요구하는 적정 습도조건을 기준치로 하여 전시케이스내 습도가 기준치보다 부족할 경우에는 공간으로 수분을 방출하고 전시케이스내 습도가 기준치보다 높을 경우에는 공간내의 습기를 흡습함으로서 항상 적정습도를 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 염화칼슘 분말과 고분자 중합체 분말을 혼합하여서 흡습분말을 얻고, 질석 분말과 규조토 분말을 혼합하여서 보습분말을 얻고, 흡습분말에 보습분말을 혼합한 후 이들의 혼합물에 적당량의 수분을 함침하여서 밀폐된 전시공간내에서 고흡습력과 더불어 습도를 요구하는 조건으로 조절할 수 있도록 한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 밀폐형 전시케이스의 습도조절제에 대하여 3단계의 제조과정을 통하여 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예에 의한 습도조절제는 문화재 및 귀중품 등을 보관하는 케이스내에 주로 이용되며, 특히, 소공간으로 이용되거나 기계식 공조설비를 운영하기가 곤란한 밀폐형태로 된 전시케이스내에서 유용하게 사용할 수 있다.

본 발명품의 실시예에 의한 습도조절제를 제조하는 제 1단계로는, 고순도 염화칼슘 분말과 친환경 고분자 중합체 분말을 혼합하여서 흡습분말을 제조하는 것이다. 흡습분말은 습도조절제에 고흡습력 기능을 부가하는 역할을 한다.

흡습분말의 염화칼슘 분말은 100∼325메쉬(0.14∼0.04mm)인 입자로 형성되며, 순도가 95% 이상인 것이 바람직하다. 염화칼슘 분말은 입자크기가 작을수록 성능이 향상되나 하한치에 미치지 못하면 입자가 너무 작아 분진화되기 때문에 적합하지 못하며, 또한 입자크기가 상한치를 초과하면 흡습능력이 떨어질 수 있다.

흡습분말의 고분자 중합체 분말은 흡습분말 사용시 흡습된 수분이 겔상태, 즉 제리상태의 끈끈한 액상덩어리로 잔류되게 하여 물기가 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

고분자 중합체 분말은 천연고분자 중합체, 반합성고분자 중합체 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 물을 응집시키면서 보습력이 우수하고 가격이 저렴한 중합체로 선택하는 것이 좋다.

본 발명의 실시예에서는 친환경적인 천연고분자 중합체를 사용하는 것이 바람직하며, 천연고분자 중합체로는 감자나 옥수수와 같은 녹말전분 등을 사용할 수 있다.

고분자 중합체 분말의 입자는 완전한 가루형태보다는 48∼150메쉬(0.1∼0.3㎜)인 입자로 형성되는 것이 좋다.

상기와 같은 염화칼슘 분말과 고분자 중합체 분말은 50∼70 : 20∼30의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 염화칼슘 분말이 상기의 수치범위내에서 하한치에 미치지 못하면 높은 수분 흡습률을 기대하기 어려우며, 상한치를 초과하면 염화칼슘의 조해성으로 인해 물기가 나와 금속 및 가죽제품으로 형성된 문화재에 치명적인 영향을 줄 수 있다.

그리고, 고분자 중합체 분말이 상기의 수치범위내에서 하한치에 미치지 못하면 흡습된 수분을 겔상태로 만들기가 어려우며, 상한치를 초과하면 그 효과가 좋아지기는 하나 가격 대비 효능이 떨어져 제조원가를 상승시키게 된다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 습도 조절제를 제조하는 제2 단계로는 질석 분말과 규조토 분말을 혼합하여서 보습분말을 제조하는 것이다. 보습분말은 습도조절제에 습도조절 기능을 부가하는 역할을 한다. 즉, 보습분말은 후술할 첨가되는 물을 흡수하여 내부에 머금고 있다가 공간내 습도가 보습분말내의 수분함량보다 낮을 경우에 보습분말내 수분을 공간내로 배출하는 기능을 한다.

질석 분말은 알루미늄, 마그네슘, 철의 수산화 규산염으로 된 운모계의 점토 광물로서 1000℃ 정도로 가열하면 운모 내부의 수분이 증발하면서 8∼20배로 팽창하게 되는데, 이렇게 생성된 질석은 비중이 0.4 정도로 매우 가볍고 다공질의 구조를 가지고 있어 보수성, 통기성, 배수성 및 양이온 분해 능력이 뛰어난 특성을 지닌다.

본 발명의 실시예에서는 입도 0.5∼1.0㎜인 질석 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 질석 분말 입자가 하한치에 미치지 못하면 입자가 너무 작아 분진화되기 때문에 적합하지 못하며, 상한치를 초과하면 보습능력이 떨어질 수 있다.

규조토는 단세포 해조류인 규조류(珪藻類)가 죽어서 바다나 호수 밑에 퇴적된 규질 껍질로 구성된 다공질의 퇴적암이다. 우리나라에는 경북 영일만 일대, 특히 감포 부근에 다량 매장되어 있다.

규조토는 흡수제, 촉매운반체, 탈지제, 여과제, 단열재, 시멘트 혼합제, 연마재 등 다양하게 이용되나, 본 발명의 실시예에서는 흡습제로서 질석 분말과 함께 증량제 역할을 하도록 한 것이다.

보습분말의 규조토 분말은 증량제 및 보습분말로 사용되어 제조원가를 저렴하게 할 뿐만 아니라, 질석 분말에 비해 습기를 흡습하고 배출하는 속도가 완만하고 습기를 내부에 오랫동안 보존하므로 질석 분말의 습도조절속도를 제어하는 역할도 한다.

규조토 분말은 150∼325메쉬(0.1∼0.04mm) 입자로 형성되는 것이 바람직하다. 규조토 분말 입자가 하한치에 미치지 못하면 입자가 너무 작아 분진화되기 때문에 적합하지 못하며, 상한치를 초과하면 보습능력이 떨어질 수 있다.

상기와 같은 질석 분말과 규조토 분말은 60∼80 : 20∼40의 중량비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 질석 분말은 습도를 빠르게 흡습하고 배출하는 특성을 지니며, 규조토 분말은 습도를 천천히 흡습하고 배출하는 특성을 지닌다.

상기의 수치범위는 보습분말이 적정 속도로 밀폐공간내의 습도를 조절할 수 있도록 하는 범위이며, 상기의 수치범위내에서 질석 분말이 상한치를 초과하고 규조토 분말이 하한치에 미치지 못할 경우에는 밀폐된 공간내에 습도를 너무 빨리 배출하게 되고, 규조토 분말이 상한치를 초과하고 질석 분말이 하한치에 미치지 못할 경우에는 밀폐된 공간내에 습도를 너무 느리게 배출하게 되어 적정 습도를 유지하는데에 문제가 생길 수 있다.

본 발명의 다른 실시예로서, 상기의 질석 분말을 대신하여 퍼라이트 분말을 사용할 수도 있고, 규조토 분말을 대신하여 제올라이트 분말을 사용할 수도 있다. 퍼라이트 분말과 제올라이트 분말은 질석 분말 및 규조토 분말과 유사한 성질을 가진다.

마지막으로, 본 발명의 제3 단계에서는 흡습분말과 보습분말을 적정 비율로 혼합한 후, 이들의 혼합물에 물을 함침하여서 습도조절제를 제조 완료한다.

상기 흡습분말과 보습분말 및 물의 중량 비율은 문화재의 종류에 따라 전시케이스내에서 요구하는 적정 습도조건에 따라 조절가능하다. 보다 구체적으로 설명하면, 높은 습도조건을 요구하는 곳에서는 보습기능을 하는 보습분말과 물의 함량을 늘이고 흡습기능을 하는 흡습분말의 함량을 줄이며, 낮은 습도조건을 요구하는 곳에서는 보습분말과 물의 함량을 줄이고 흡습분발의 함량을 늘이는 방법으로 조절할 수 있다.

예를 들어, 섬유류, 고문서류, 목제류(전승), 유화, 칠기류 등의 문화재를 전시하는 밀폐형 전시케이스에서 요구하는 적정 습도조건은 45∼55%이다. 상기의 습도조건을 조절하기 위해서, 상기 흡습분말과 보습분말은 50∼70 : 20∼40의 중량 비율로 혼합하고, 흡습분말과 보습분말을 혼합한 혼합물과 물은 70∼80 : 20∼30의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.

그러나, 목제품(출토)으로 구성된 문화재는 적정 습도조건이 80%이므로, 흡습기능을 하는 흡습분말의 함량을 상기의 함량비보다 줄이고, 보습기능을 하는 보습분말과 물의 함량을 상기의 함량비보다 늘일 수 있다.

그리고, 금속류나 토기류로 구성된 문화재는 적정 습도조건이 40∼50%이므로, 흡습분말의 함량을 상기의 함량비보다 늘이고, 보습분말과 물의 함량을 상기의 함량비보다 줄일 수 있다.

상기와 같이 3단계 과정을 통하여 제조 완료된 습도조절제는 10, 30, 50, 100, 200g 단위로 나누어져 외기 온도, 습도가 조절된 (온도 : 20∼22℃, 습도 60%이하) 밀폐된 공간에서 포장을 하게 되는데, 포장지는 투습율 및 통기성이 좋고, 표면이 매끄러워 보푸라기가 나지 않고 질긴 재질로 된 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.

이제 상기와 같은 방법으로 제조된 습도조절제에 대한 흡습 및 탈습 시험을 실시하였다. 시험에 사용된 습도조절제로는 가장 많은 문화재에서 요구하는 적정 습도 조건인 45∼55%에 맞추어서 제조된 습도조절제를 사용하였다.

시험방법은 투명아크릴로 가로, 세로, 높이 각 1m인 정육면체(1㎥)를 만들어 밀폐시킨 후 먼저 내부를 상대습도 90%, 온도 25 ℃가 되도록 만들고 그 내부에 100g의 습도조절제를 넣고 시험하였다.

하기 표 2는 높은 밀폐된 실내 습도 조건에서의 습도변화에 대한 시험 결과이다. 시험에 있어서 실내의 습도조건은 고습도 조건으로 85%, 일상적인 습도조건으로 67%, 최저습도 조건으로 30%, 저습도 조건으로 45%를 예시로 들어 다양한 조건의 습도에서 습도조절제가 습도조절 기능이 있는지를 시험해보았다.

일수	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	비고
습도(%)	85	72	66	.	.	.	57	56	55	56	.	.	52	51	51	51	51

상기 표 2에서 보는 바와 같이 고습도 조건인 습도 85%가 2주 경과하면서 51%까지 떨어지면서 일정하게 유지되고 있음을 보여준다.

다음 표 3은 일상적인 습도 조건에서의 습도변화에 대한 시험 결과이다.

일수(일)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
습도(%)	67	.	.	57	54	53	53	52	53	53	53

상기 표 3에서 보는 바와 같이 습도 67%에서도 시간이 경과함에 따라 53%선으로 유지하고 있음을 알 수 있다.

다음은 밀폐 공간 내부를 매우 낮은 저습도 조건인 습도 30%로 하여 시험을 하였으며, 하기 표 4는 그 시험 결과이다.

일수(일)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	비고
습도(%)	30	45	46	48	48	.	50	48	48	48

상기 표 4를 보면 매우 낮은 습도 조건에서는 일주일 이후부터 48%선을 유지하여 안정된 모습을 보여주고 있음을 알 수 있다.

다음은 약간 낮은 습도인 45%에서의 습도 변화를 시험하였다.

일수(일)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	비고
	45	53	57	60	62	57	55	54	54	54

표 5에서 보는 바와 같이 약간 낮은 습도 조건인 45%에서도 1주일 이후부터는 54%선에서 안정된 모습을 보여주고 있다.

상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 습도조절제는 밀폐된 공간이 고습도일때는 수분을 흡습하고 저습도일때는 수분을 배출하여서 밀폐된 공간내의 습도가 문화재에서 요구하는 적정습도 조건인 45∼55%인 범위내에서 유지하도록 조절하는 효과가 있음을 확인할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명의 실시예에 따른 습도조절제는 기계식 공조설비를 운영하기가 곤란한 밀폐된 전시케이스내에서 사용되어 문화재에 맞는 적정 습도를 상시 유지하여 유해생물로부터 문화재를 보호하고 문화재를 원형 그대로 오랫동안 보존하는 효과가 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

Claims

염화칼슘 분말과 고분자 중합체 분말을 50∼70 : 20∼40의 중량 비율로 혼합하여서 흡습분말을 얻고, 질석 분말과 퍼라이트 분말 중 어느 하나와 규조토 분말과 제올라이트 분말 중 어느 하나를 60∼80 : 20∼40의 중량 비율로 혼합하여서 보습분말을 얻으며, 상기 흡습분말과 보습분말을 혼합하고 이들의 혼합물에 물을 함침하되, 상기 흡습분말과 보습분말 및 물의 중량 비율을 조절하여서 공간내의 습도조건을 조절하도록 하는 습도조절제를 얻음을 특징으로 하는 밀폐형 전시케이스의 습도조절제 제조방법.
염화칼슘 분말과 고분자 중합체 분말을 50∼70 : 20∼40의 중량 비율로 혼합하여서 흡습분말을 얻고, 질석 분말과 퍼라이트 분말 중 어느 하나와 규조토 분말과 제올라이트 분말 중 어느 하나를 60∼80 : 20∼40의 중량 비율로 혼합하여서 보습분말을 얻으며, 상기 흡습분말과 보습분말을 50∼70 : 20∼40의 중량 비율로 혼합한 후, 흡습분말과 보습분말을 혼합한 혼합물과 물을 70∼80 : 20∼30의 중량 비율로 함침하여 공간 내의 습도를 조절하는 습도조절제를 얻되 1㎥ 공간 내에 상기 습도조절제 100ｇ 넣어 공간 내의 상대습도가 45∼55%가 되도록 조절하는 습도조절제를 얻음을 특징으로 하는 밀폐형 전시케이스의 습도조절제 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고분자 중합체 분말은 천연고분자, 반합성고분자 중 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 밀폐형 전시케이스의 습도조절제 제조방법.
제1항 또는 제2항의 밀폐형 전시케이스의 습도조절제 제조방법에 의해 얻어진 습도조절제.