KR101927259B1 - 부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조 방법은, 원지(1)를 준비하는 원지준비단계와; 항균제, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 1차조성물을 준비한 후, 1차조성물을 원지(1) 표면에 도포한 후 건조하여 원지(1) 표면에 항균내수층(2)이 형성되도록 하는 내수코팅단계와; 발포제와 목분, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 2차조성물을 준비한 후, 항균내수층(2)의 표면에 도포하되, 항균내수층(2)이 노출되는 노출부(4)가 형성되도록 부분 도포한 후 건조하여 항균내수층(2)의 표면으로 2차조성물의 발포에 의해 형성된 1차발포층(3)과, 1차발포층(3) 사이의 노출부(4)가 반복되어 형성되도록 하는 1차발포단계와; 발포제, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 3차조성물을 준비한 후, 외곽이 1차발포층(3)에 겹쳐지도록 노출부(4)에 도포한 후 건조하여 노출부(4)의 상측으로 외곽이 1차발포층(3)과 겹쳐지는 2차발포층(5)을 형성하고, 2차발포층(5)은 노출부(4)와의 사이에 빈 공간을 형성하도록 하는 2차발포단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 도배 마감공사에서 시공 후 벽지표면에 빈번하게 발생하는 곰팡이를 억제하고, 종래 친환경 자연소재 등을 주원료로 한 수성벽지의 높은 제조원가를 낮추며, 시공성의 불편함을 개선할 뿐만 아니라, 벽지 표면의 입체감을 배가시켜 심미감을 충족시키는 벽지가 제공된다.

Description

부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지 및 그 제조 방법{eco-friendly water-soluble antimicrobial wall paper and manufacturing method of it}

본 발명은 수성 발포 벽지에 관한 것으로, 특히 자연소재를 주원료로 하면서도 수성졸의 수분 흡수로 인한 시공상의 문제점을 해소하도록 하고, 폐기시에도 생분해되는 친환경 수성 항균 발포 벽지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

현재 신축아파트 건설현장에 시공되는 대부분의 천정벽지는 PVC 및 가소제가 주원료인 일명 비닐 실크 벽지이며 하얀색상의 고운 모래알 문양이다.

이러한 비닐 실크 벽지의 제조과정을 보면 원지표면에 PVC 가소제 등을 주원료로 한 유성졸을 콤마코타방식으로 전면도포하여 열챔버를 통과시켜 건조 및 발포, 겔링하여 표면을 말랑하게 한 후 특정 무늬의 엠보싱 로울러로 가압하여 표면에 볼록한 엠보싱 모양을 형성한다.

이때 사용되는 PVC 유성졸은 제조 원가 대비 성형성이 우수한 장점이 있는 반면 통기성이 불리하여 벽지 후면에 발생되는 습기 곰팡이 등에 취약하고, 불에 타면 시커먼 유해가스가 대량 발생되고 폐기 시에도 폐기물에 해당되어 비환경적인 단점이 있다.

이를 개선하고자 친환경적이고 기능적인 제품 개발을 위해 전분 목분 등 자연소재와 수용성 수지를 주원료로 한 수성졸이 개발되어 왔으나 시공성의 문제점과 높은 제조 원가로 인해 소수사용에 그치고 있으며 일반시장은 물론 신축아파트 등의 다량공급은 불가한 실정이다.

종래의 제조방법을 보면 전분 또는 목분 등을 수용성수지 등과 혼합한 수성졸을 원지 표면에 콤마코타 방식으로 0.2 ~ 0.5mm의 두께로 전면 도포하여 180~250℃ 열챔버를 통과시켜 건조하여 제조하거나 또는 건조 발포 인쇄하여 말랑한 겔 상태로 유지하여 특정무늬모양의 엠보싱 로울러로 통과시키며 가압하여 표면에 볼록한 형태의 엠보싱 모양을 형성시켰다.

특히 목분을 주원료로 한 상기 제조방법에서는 본 발명의 부분 도포 발포방식과 달리(10~30메쉬사용) 목분 입자의 크기를 200메쉬 이상으로 미세 분쇄해야 표면 코팅의 적정조건이 되는데 목분 분쇄의 제조 조건상 통상 50메쉬 이상의 미세 분쇄는 현실적으로 어려운 실정이다. 따라서 상기 제조방법의 출원등록이 있으나 제품화되지 못하고 현재 목분 제조방법은 20메쉬 이하의 굵은 입자를 원지표면에 접착제를 도포하고 목분을 스케터링(분사)하여 단순 건조하는 방식을 사용하고 있는데 이러한 경우 표면 엠보싱 입체감을 표현하지 못한다.

한편 수성졸은 유성졸에 비해 열전도성이 민감하여 완전건조 경화가 되면 '겔'이 되지 않으며, 건조가 부족하면 인쇄층이 얼룩지는 등 건조 발포되는 과정에서 경화되는 정도에 따른 겔 상태 유지가 불리하여 성형성이 좋지 않기 때문에 표면 엠보싱 상태가 유성졸을 사용하는 PVC 실크벽지에 비해 현저히 떨어지는 문제점이 있었고, 이에 따라 벽지 본래 요구목적인 심미감을 충족시키지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 엠보싱 성형력을 증대시키기 위해 유성졸 사용량보다 더 많은 양의 두께로 도포량을 늘리게 되어 도배시공시 불리하게 작용되는 수분 흡수량을 늘리게 되고, 또한 유성졸에 비해 수성졸의 구성 원자재 가격도 높기 때문에 생산 원가가 일반 실크벽지에 비해 100%이상 높은 가격대에 이르는 문제점이 있었다.

이보다 더한 문제는 시공의 불편함이다. 수성졸은 유성졸에 비하여 수분흡수력이 높은데 전분 목분 등의 충진재를 감싸안은 수지가 건조된 후 연결고리 사이로 삼투압작용에 따라 수분을 흡수하게 된다.

통상 벽지의 건조 발포 챔버(길이 30m, 통과속도 분당 80m) 온도는 180~250℃인데, 고온에 노출될수록 벽지 변색정도가 심해지며 유연성도 저하된다.

따라서 상기 온도 정도로는 수성졸의 경화 정도가 미흡하여 수분흡수를 피할 길이 없게 된다.

다만 범용되는 벽지원지 종이자체에 내수성처리가 되어있어 어느 정도의 수분은 방어가 되지만 0.2 ~ 0.5mm의 두께로 전면을 도포하는 통상의 제조방법은 수분흡수를 피할 수 없으며 단지 도포 두께량에 따른 흡수시간의 차이만 있을 뿐이다.

본 발명자가 속해있는 회사 역시 "아크릴에멀션과 호화시킨 전분을 사용하여 조성한 친환경벽지 조성물"(한국 등록특허공보 제10-1278490호, 특허문헌 1)을 개발하여 출시한 바 있으나, 상기와 같은 이유로 인해 실패한 경험이 있으며, 이는 수성졸의 수분흡수력 때문이었다.

과다한 수분흡수가 도배시공에 미치는 영향을 보면 벽지를 벽면 부착 전 풀칠을 하여 시공 후 쭈글거림 방지와 이음새 맞댐의 깔끔한 시공을 하기 위한 수단으로 보통 2 ~ 3시간의 재움(숙성)시간이 필요하다.

풀칠을 하여 풀칠면끼리 서로 맞붙여두는데 재움시간 이전에 원지면으로부터 수성코팅층으로 수분이 흡수되어 반건조된 풀칠면끼리 서로 달라붙어 잘　떨어지지 않게 된다.

더구나 풀칠 후(하루) 장시간이 경과되는 신축아파트 등의 공사현장에는 더욱 시공이 불가한 실정이다.

패턴식의 단순 수성 발포벽지의 경우에도 특수원지인 부직포 등을 사용하여 친환경 부직포인 경우 제조원가가 3배정도가 높고, 일반부직포는 불에 타면 시커먼 유독가스가 발생된다.

또한 단순발포는 표면엠보싱이 미흡하여 입체감의 심미성을 만족할 수가 없으며 발포된 면적 외에는 원지표면이 그대로 드러나 있다.

따라서 표면인장력이 일정하지 못하여 벽면부착 후 교체 시공 시 제거과정에서 원지가 잘 분리되지가 않아 도배 시공 시 제거작업이 어렵다.

이상 살펴본 바와 같이 수성 발포 벽지 분야에서 입체감의 표현 및 유지, 원가 상승 요인의 억제, 도배 시공상의 수분 방지 등 여러 문제점을 해소한 기술의 개발이 시급하다 할 것이다.

KR 10-1278490 (2013.06.19)

본 발명의 부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지 및 그 제조 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 도배 마감공사에서 시공 후 벽지표면에 빈번하게 발생하는 곰팡이를 억제하고, 종래 친환경 자연소재 등을 주원료로 한 수성벽지의 높은 제조원가를 낮추며, 시공성의 불편함을 개선할 뿐만 아니라, 벽지 표면의 입체감을 배가시켜 심미감을 충족시키는 벽지를 제공하려는 것이다.

보다 구체적으로, 원지 표면에 항균제를 포함하는 1차조성물을 전체적으로 도포 및 건조함으로써 항균제를 통한 곰팡이를 1차적으로 억제함과 더불어, 서로 소정의 부분에서 겹쳐 형성되는 1차발포층과 2차발포층 사이에 공간이 형성되도록 유도하여 수성 졸 성분의 수분 흡수 면적을 최소화하여 2차적으로 억제할 수 있게 하려는 것이다.

또, 상기와 같이 원지 표면상의 1차발포층 주변에 빈 공간이 확보됨으로써 원지를 통해서 수분이 발포층들에 흡수되는 현상을 저감시켜 벽지에 풀칠을 한 채 보관할 때 벽지의 풀칠된 면들이 서로 달라붙는 현상을 최소화함으로써 벽지 시공상의 불편함을 개선할 수 있게 하려는 것이다.

더하여, 1차발포층과 2차발포층이 서로 일부분이 겹친 채 형성됨으로써 종래의 패턴식 발포 벽지에 비해 표면 인장력을 높이고 일정하게 하여 교체 시공시 제거 작업을 편리하게 하고 입체감을 배가시켜 심미감마저 향상시킬 수 있게 하려는 것이다.

더불어, 목분이 1차발포층에만 첨가되는 이유는 벽지는 기본바탕색이 백색이어야 특정한 조색이 가능하기 때문이다. 목분은 고유의 유색을 지니고 있기 때문에 탈색을 하거나 중량이 무거운 이산화티타늄(지당)을 목분의 양에 비해 30%이상 더 많이 첨가해야 백색도를 유지할 수 있다. 그렇게 되면 원가도 높아지고 중량감도 더해지며 발포성도 떨어진다. 더구나 천장벽지는 대부분 백색이 요구되며 중량이 가벼워야 시공성도 편리하기 때문이다.

본 발명의 부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지 제조 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 원지(1)를 준비하는 원지준비단계와; 항균제, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 1차조성물을 준비한 후, 1차조성물을 원지(1) 표면에 도포한 후 건조하여 원지(1) 표면에 항균내수층(2)이 형성되도록 하는 내수코팅단계와; 발포제와 목분, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 2차조성물을 준비한 후, 항균내수층(2)의 표면에 도포하되, 항균내수층(2)이 노출되는 노출부(4)가 형성되도록 부분 도포한 후 건조하여 항균내수층(2)의 표면으로 2차조성물의 발포에 의해 형성된 1차발포층(3)과, 1차발포층(3) 사이의 노출부(4)가 반복되어 형성되도록 하는 1차발포단계와; 발포제, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 3차조성물을 준비한 후, 외곽이 1차발포층(3)에 겹쳐지도록 노출부(4)에 도포한 후 건조하여 노출부(4)의 상측으로 외곽이 1차발포층(3)과 겹쳐지는 2차발포층(5)을 형성하고, 2차발포층(5)은 노출부(4)와의 사이에 빈 공간을 형성하도록 하는 2차발포단계;를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에 있어서, 상기 내수코팅단계와 1차발포단계 사이에 항균내수층(2)의 표면에 특정 문양을 형성하는 문양인쇄단계;가 더 진행되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 1차발포층(3)과 2차발포층(5) 중 어느 하나는 상기 문양의 내부에 해당되는 위치에 형성되고, 다른 하나는 문양의 외부에 해당되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차조성물은 아크릴수지 고형분 45 ~ 55 중량%, 소나무 오일 0.3 ~ 0.7 중량%, 항균제 0.3 ~ 0.7 중량%와 잔량의 물로 구성되고, 상기 2차조성물은 아크릴수지 고형분 25 ~ 35 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.5 중량%, 지당 6 ~ 10 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 소나무 오일 0.3 ~ 0.5 중량%, 10 ~ 50 메쉬의 목분 5.0 ~ 9.0중량%, 전분 16 ~ 24 중량%, 규조토 2.5 ~ 3.0 중량%, 항균제 0.2 ~ 0.4 중량%와 잔량의 물로 구성되며, 상기 3차조성물은 아크릴수지 고형분 25 ~ 35 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.5 중량%, 지당 3.3 ~ 4.0 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 소나무 오일 0.3 ~ 0.5 중량%, 전분 25 ~ 35 중량%, 규조토 3.0 ~ 5.0 중량%, 항균제 0.2 ~ 0.4 중량%와 잔량의 물로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 친환경 수성 항균 발포 벽지는, 원지(1)와; 원지(1)의 표면에 특정 문양으로 부분 도포되어 건조 발포되어 형성되며, 노출부(4)가 사이에 형성되는 1차발포층(3)과; 상기 1차발포층(3)에 겹쳐지도록 노출부(4)에 특정 문양으로 부분 도포된 후 건조 발포되어 노출부(4)의 상측에 형성되되, 외곽이 1차발포층(3)과 겹쳐지며, 하부는 노출부(4)와의 사이에 빈 공간인 공간부(6)를 형성하는 2차발포층(5);을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의해, 도배 마감공사에서 시공 후 벽지표면에 빈번하게 발생하는 곰팡이를 억제하고, 종래 친환경 자연소재 등을 주원료로 한 수성벽지의 높은 제조원가를 낮추며, 시공성의 불편함을 개선할 뿐만 아니라, 벽지 표면의 입체감을 배가시켜 심미감을 충족시키는 벽지가 제공된다.

보다 구체적으로, 원지 표면에 항균제를 포함하는 1차조성물을 전체적으로 도포 및 건조함으로써 항균제를 통한 곰팡이를 1차적으로 억제함과 더불어, 서로 소정의 부분에서 겹쳐 형성되는 1차발포층과 2차발포층 사이에 공간이 형성되도록 유도하여 수성 졸 성분의 공기 접촉 면적을 증대시켜 수분의 증발율을 높여 2차적으로 억제할 수 있게 된다.

또, 상기와 같이 원지 표면상의 1차발포층 주변에 빈 공간이 확보됨으로써 원지를 통해서 수분이 발포층들에 흡수되는 현상을 저감시켜 벽지에 풀칠을 한 채 겹쳐 보관할 때 벽지의 표면들이 젖은 상태로 서로 달라붙는 현상을 최소화함으로써 벽지 시공상의 불편함을 개선할 수 있게 된다.

더하여, 1차발포층과 2차발포층이 서로 일부분이 겹친 채 형성됨으로써 종래의 발포 벽지에 비해 입체감을 배가시켜 심미감마저 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 친환경 수성 항균 발포 벽지 제조 공정 예를 나타낸 공정모식도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 의해 제조된 벽지에 1차발포층 및 2차발포층이 형성된 예를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 벽지에 1차발포층 및 2차발포층이 형성된 예를 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 친환경 수성 항균 발포 벽지 제조 방법은 크게 원지준비단계, 내수코팅단계, 1차발포단계, 2차발포단계를 포함하여 구성되며, 내수코팅단계와 1차발포단계의 사이에 필요에 따라 문양인쇄단계가 더 진행될 수 있다.

1. 원지준비단계

통상 범용으로 사용되는 원지를 준비한다.

원지의 재료는 일반 펄프만으로 이루어지거나, 일반 펄프에 탄산칼슘 및 탈크을 혼합하여 제조한 조성물을 수평 탈수금망을 통과시킨 다음 다수의 원통형 드라이롤을 거쳐 건조하고, 카렌다롤을 통과 압착시켜 광택을 나게 하여 제조할 수 있다.

이때, 내수코팅단계의 공정에 따라서 다공성 원지를 준비할 수도 있다.

다공성 원지를 이용하는 경우는 원지 내부의 공간을 활용하여 조성물을 전이시키는 경우에 적용될 수 있다.

2. 내수코팅단계

항균제, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 1차조성물을 준비한 후, 1차조성물을 원지(1) 표면에 도포한 후 건조하여 원지(1) 표면에 항균내수층(2)이 형성되도록 한다.

도포 방식의 일예로 통상의 범용 원지를 사용할 경우 민무늬의 동판 롤러에 1차조성물을 도포하여 그라비아 또는 로터리스크린 방식이 적용될 수 있다.

도 1에는 하부롤러(11), 저장조(13) 및 압동롤러(12)로 이루어진 제1인쇄장치(10)를 이용하여 그라비아 인쇄 방식을 통한 항균내수층 형성 예가 도시되어 있다.

도 1의 경우 다공성 원지(1)를 준비한 다음, 상기 원지(1)를 하부롤러(11)와 압동롤러(12) 사이로 통과시키되, 압동롤러(12)로 다공성 원지(1)의 상부를 압착하여 원지(1) 표면으로 1차 조성물을 전이시킨 후 건조챔버(20)로 원지(1)를 통과 건조시켜 원지(1)의 표면에 항균내수층(2)을 형성할 수 있다.

이 방식은 건조 후에도 항균제 성분이 원지(1) 내부 조직에도 포함되어 있게 되므로 보다 높은 항균성을 제공할 수 있게 된다.

한편, 1차조성물의 조성은 아크릴수지 고형분 45 ~ 55 중량%, 소나무 오일 0.3 ~ 0.7 중량%, 항균제 0.3 ~ 0.7 중량%와 잔량의 물로 구성될 수 있으며, 가장 바람직하기로는, 아크릴수지 고형분 50중량%, 물 49 중량%, 소나무 오일 0.5중량%와, 항균제 0.5중량%로 구성됨이 좋다.

항균제는 소듐하이드록사이드, 프로필렌글리콜 등으로 이루어질 수 있다.

소나무 오일은 소나무의 가지나 잎 중 어느 하나를 에탄올과 같은 유기용매나 수증기 증류법 등의 방식을 이용하여 추출한 것으로, 시중에 솔잎유나 소나무오일 등의 이름으로 판매된다.

이러한 소나무 오일은 등록특허 제10-1383973호 등에서 곰팡이에 대한 항진균 활성 효과를 갖는 것으로 나타나, 곰팡이 억제에 유용하며, 그 밖에 눈의 피로, 호흡기 질환 및 피부 질환 예방 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

2.1 문양인쇄단계

상기 내수코팅단계와 1차발포단계 사이에 항균내수층(2)의 표면에 도 4에 도시된 바와 같은 인쇄롤(40)이나 그라비아 각 인쇄도를 거쳐 필요에 따른 특정 문양(2a) 및 색상을 형성할 수 있다.

3. 1차발포단계

발포제와 목분, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 2차조성물을 준비한 후, 항균내수층(2)의 표면에 도포한 후 건조시켜 1차발포층(3)을 형성한다.

이때, 1차발포층(3)은 항균내수층(2)의 전체 표면에 도포하지 않고 부분적으로 도포한다.

이에 따라 인접한 1차발포층(3)들의 사이는 항균내수층(2)이 외부로 노출되는 노출부(4)가 형성된다.

건조가 이루어짐에 따라 2차조성물에 포함된 발포제에 의해 발포가 이루어지게 되며, 발포된 1차발포층(3)은 항균내수층(2)의 상측으로 볼록하게 돌출된 형상을 취하게 된다.

만일, 문양인쇄단계가 이루어지지 않는 경우라 하면 1차발포층(3)들은 평면상에서 점자형으로 배치된 형상을 취하도록 구성될 수 있으며, 문양이 형성된 경우라면 문양을 기준으로 내측이나 외측에 1차발포층(3)이 형성되도록 할 수 있다.

즉, 문양의 형상에 따라 1차발포층(3) 역시 특정 문양으로 형성될 수도 있다 하겠다.

1차발포층(3) 형성을 위한 2차조성물의 조성은 아크릴수지 고형분 25 ~ 35 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.5 중량%, 지당 6 ~ 10 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 소나무 오일 0.3 ~ 0.5 중량%, 10 ~ 50 메쉬의 목분 5.0 ~ 9.0중량%, 전분 16 ~ 24 중량%, 규조토 2.5 ~ 3.0 중량%, 항균제 0.2 ~ 0.4 중량%와 잔량의 물로 구성될 수 있다.

이러한 조성은 1차조성물이 전술한 조성으로 이루어질 때의 경우에 적용되는 조성이라 하겠다.

보다 구체적으로 2차조성물은, 아크릴수지 고형분 30중량%, 캡슐발포제 1.3 중량%, 지당 8 중량%, 소포제 0.3 중량%, 소나무 오일 0.4 중량%를 혼합하여 10분간 고속 믹싱한 다음, 물 30중량%, 10 ~ 50 메쉬의 소나무 목분 7 중량%, 전분 20 중량%, 규조토 2.7 중량%, 항균제 0.3 중량%를 첨가한 후 5분간 저속으로 믹싱한 후 15분간 고속으로 믹싱하여 제조됨이 바람직하다.

초기 고속 믹싱은 회전수 1000 ~ 1400 rpm 정도로 진행하여 발포제, 지당, 오일 등의 분산을 극대화시킨다.

저속 믹싱은 전분의 호화를 위해 회전수 400 ~ 500 rpm으로 진행한다.

전분 호화가 어느 정도 이루어진 후 다시 전술한 속도로 고속 믹싱하는데, 이때는 다시 분산 효과를 극대화시킨다.

상술한 조성에서 캡슐발포제는 아크릴 혹은 비닐을 소재로 한 봉인캡슐에 부탄이나 펜탄 같은 탄화수소계 저비점 솔벤트를 넣어 봉합한 것으로, 주위 온도가 올라감에 따라 캡슐은 연화되고 내용 가스의 부피 팽창에 의해 발포 효과가 이루어지는 것이다.

소포제는 원지에 2차조성물을 도포 시 파포력 향상과 물에 대한 용해도를 높여 도포작업을 용이하게 하는 것으로 실리콘계 및 비실리콘계로 사용될 수 있다.

소나무 목분은 생분해성을 갖는 충진재로써 폐기시 자연적으로 분해되어 친환경적 특성을 갖는다.

보통 친환경 충진재로써 목분을 사용한 종래의 기술에서는 콤마코타를 이용하여 전면 도포 가압 엠보싱 제조시 목분 입자 크기를 최소 200 메쉬 이상으로 해야 한다.

항균제는 1차조성물과 동일하며, 1차발포층(3)에도 항균성을 부여해주게 된다.

하지만 본 발명에서는 1차발포층(3)과 2차발포층(5)으로 나뉘어 발포층을 형성하며, 충진재로써의 기능을 위해서는 원지측에 접하게 되는 1차발포층(3)에 포함되면 되므로, 2차발포층(5)까지 목분을 첨가할 필요는 없게 되므로, 전체적인 졸 도포량이 통상 벽지 대비 저감될 뿐만 아니라, 목분 입자의 크기는 10 ~ 50 메쉬 정도면 충분하다.

이는 곧 큰 목분 입자를 소량 사용하는 것을 의미하는 것으로 종래에 비해 생산 조건이 용이하고, 제조 원가를 절감할 수 있음을 의미한다.

목분 중 소나무를 원료로 하는 것은 전술한 바와 같이 소나무의 항균 능력을 최대한 활용하여 곰팡이 방지를 위한 것이다.

전분 역시 목분과 같이 생분해성을 갖는 충진재로써 폐기시 자연적으로 분해되어 친환경적인 특징을 갖는다.

전분은 벽지용 충진재 들 중 탄산칼슘에 비해 비중이 작고, 중량이 가벼워 실질적 고형분이 높아질 수 있게 해준다.

다만, 벽지의 인장강도 상승 효과에 대해서는 목분이 전분보다 우수하기 때문에 전분만으로 구성되지 않고 목분과 함께 2차조성물의 원료로 사용된다.

규조토는 무기질 충전재로써 생분해성 충진재에 비해 벽지의 인장강도 성능을 높여주게 된다.

또, 시공 후 습도 조절에 도움이 되고 적절한 통기성으로 곰팡이 발생을 경감시켜주고, 도배 시 칼에 의한 절단면이 단아해지도록 해준다.

다만, 과량의 무기질 충전재 사용은 유연성을 저감시키고, 탄산칼슘을 사용할 경우에는 무게가 무거워지게 하므로 상술한 비율로써 사용됨이 바람직하다.

2차조성물 및 3차조성물에는 선택적으로 충진재로써 목분이나 전분 대신 탄산칼슘을 사용할 수도 있으며, 수성잉크를 투입하여 조색을 할 수도 있다.

도 1에는 그라비아 방식의 제2인쇄장치(30)로 인쇄한 후 건조챔버(20)를 통과시키는 방식이 도시되어 있다.

건조챔버(20)는 길이 10 ~ 20m로 이루어지며, 내부 온도는 180 ~ 220℃로 이루어져 원할한 발포가 이루어지도록 한다.

3.1. 평탄화단계

이때, 1차발포층(3)의 상부가 볼록하게 돌출되 형성됨으로 인해 2차 발포시 3차조성물의 도포가 균일하게 이루어지지 못하는 경우가 발생할 수 있으므로, 상 엠보싱롤러, 하 고무롤러를 통과시켜 1차발포층(3)의 상면 가장 높은 곳이 평평해지도록 하여 3차조성물이 1차발포층(3) 상부에 원활하게 안착되도록 할 수 있다.

4. 2차발포단계

발포제, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 3차조성물을 준비한 후, 외곽이 1차발포층(3)에 겹쳐지도록 노출부(4)에 도포한 후 건조하여 노출부(4)의 상측으로 외곽이 1차발포층(3)과 겹쳐지는 2차발포층(5)을 형성한다.

이때, 2차발포층(5)은 노출부(4)와의 사이에 빈 공간인 공간부(6)를 형성하도록 한다.

보다 구체적인 3차조성물의 도포 위치는 측단면 상에서 1차발포층(3)의 사이에 위치하면서 양 단부측이 1차발포층(3) 상부에 위치되도록 겹쳐지도록 도포한다.

이에 따라 건조후 형성되는 2차발포층(5)은 1차발포층(3)의 사이에 위치하면서 둘레 부분이 1차발포층(3) 상부에 겹쳐지도록 한다.

3차조성물의 조성은 전술한 1차조성물 및 2차조성물의 조성에 대응되어, 아크릴수지 고형분 25 ~ 35 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.5 중량%, 지당 3.3 ~ 4.0 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 소나무 오일 0.3 ~ 0.5 중량%, 전분 25 ~ 35 중량%, 규조토 3.0 ~ 5.0 중량%, 항균제 0.2 ~ 0.4 중량%와 잔량의 물로 구성된다.

보다 구체적으로는, 아크릴수지 고형분 30 중량%, 캡슐발포제 1.3 중량%, 지당 3.7 중량%, 소포제 0.3 중량%, 소나무 오일 0.4 중량%를 혼합하여 10분간 고속 믹싱한 다음 물 30 중량%, 전분 30 중량%, 규조토 4 중량%, 항균제 0.3 중량%를 첨가한 후 5분간 저속으로 믹싱한 후 15분간 고속으로 믹싱하여 제조됨이 바람직하다.

2차조성물과 3차조성물의 차이는 2차조성물에는 목분이 포함되나, 3차조성물에는 목분이 사용되지 않으며, 3차조성물은 2차조성물에 비해 지당이 절반 이하로 줄어들었으며, 규조토의 경우 3차조성물이 소량 더 많이 포함된다.

지당은 제조된 이후의 벽지의 백색도 및 은폐성을 가져 발포시 발포 표면을 향상시키는 역할을 한다.

따라서, 2차조성물에 의해 형성되는 1차발포층(3)이 전체 벽지 면적에서 2차발포층(5)의 형성 면적보다 크게 이루어짐이 바람직하다.

이를 위한 제3조성물의 도포 방식은 2차조성물의 도포시와 마찬가지로 상기 1차발포층(3)이 형성된 원지(1) 표면에 그라비아 또는 로터리스크린 방식으로 특정 모양으로 도포하면 된다.

도 1에는 그라비아 방식의 제2인쇄장치(30)로 인쇄한 후 건조챔버(20)를 통과시키는 방식이 도시되어 있다.

2차발포층 형성을 위한 건조챔버(20)의 내부 온도는 180 ~ 200℃ 정도가 바람직하다.

이때, 전술한 바와 같이 1차발포층(3)이 특정 문양의 내측이나 외측인 경우, 2차발포층(5)은 1차발포층(3)과 달리 문양의 외측이나 내측의 위치에 대응되어 형성되도록 할 수 있다.

이상과 같은 구성은 원지 표면에 항균제를 포함하는 1차조성물을 전체적으로 도포 및 건조함으로써 항균제를 통한 곰팡이를 1차적으로 억제함과 더불어, 서로 소정의 부분에서 겹쳐 형성되는 1차발포층과 2차발포층 사이에 공간이 형성되도록 유도하여 수성 졸 성분의 수분 흡수면적을 최소화하여 2차적으로 억제할 수 있게 된다.

일예로 수분 흡수의 원인은 수성졸의 도포량과 면적에 따른 만큼 코타콤마방식에 의한 전면도포 후 가압 엠보성형방식의 경우 도포량이 100~300g/㎡ (0.2~0.5mm) 정도인 반면, 본 발명의 부분 도포 발포 엠보 방식은 졸 도포량이 30 ~ 60g/㎡(0.04 ~ 0.1mm)으로 현저히 낮아지게 된다.

이상과 같은 제조 방법에 의해 제조된 벽지는 도 1에 대략적인 단면 구조가 도시되어 있다.

도면의 구조는 가장 하부의 원지(1)와, 원지(1) 상부의 항균내수층(2), 그 위의 1차발포층(3), 1차발포층(3) 사이에 위치하는 2차발포층(5)으로 이루어진다.

항균내수층은 전술한 1차조성물로 이루어져 항균제, 아크릴 수지 고형분, 물이 혼합 및 건조되어 형성되며, 1차발포층(3)은 2차조성물이 도포 후 건조된 것으로 발포제와 목분, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 혼합된 상태로 원지(1)의 표면에 부분 도포되어 건조 발포되어 형성되며, 항균내수층(2)이 노출되는 노출부(4)가 중간 중간 형성된다.

또, 2차발포층(5)은 3차조성물로 이루어져 발포제, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 혼합된 상태로 외곽이 1차발포층(3)에 겹쳐지도록 노출부(4)에 도포된 후 건조 발포되어 노출부(4)의 상측에 형성되되, 외곽이 1차발포층(3)과 겹쳐지며, 하부는 노출부(4)와의 사이에 빈 공간인 공간부(6)를 형성한 구조를 취한다.

이때, 1차발포층(3)이 형성되는 면적 사이 공간의 특별한 제약은 없다.

만일 노출부(4)의 면적이 클 경우 2차발포층(5)의 중앙 부위는 항균내수층과 접하게 되며, 외곽 부위의 하단 모서리 부분에 빈 공간이 형성되게 된다.

다만, 공간 형성을 극대화시키기 위해서는 1차발포층(3)이 평면상에서 원형으로 형성되는 경우를 기준으로 할 때, 1차발포층(3) 사이의 노출부(4) 크기는 0.5 ~ 2mm 정도가 되는 것이 공간 형성을 극대화시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 구성에서 1차발포층(3)은 인쇄된 모양의 내부나 외부에 위치하도록 하여 특정 형상에 부합된 입체감을 제공하도록 하고, 2차발포층(5)은 전체 또는 1차발포층(3)이 형성된 부분에 형성되도록 할 수 있다.

이 경우 인쇄된 표면 위에 1차발포층(3)의 돌출된 엠보싱 문양의 입체감이 가해지거, 더 나아가 2차발포층(5)의 입체감이 더해져 입체감의 표현이 더 심화되어 보다 높은 수준의 심미감을 제공할 수 있게 된다.

더하여, 1차발포층(3)과 2차발포층(5)이 서로 겹쳐 연결됨으로 인해 벽지의 표면 인장력이 보다 높게 유지될 수 있으며, 더 나아가 벽면에의 벽지 부착 후 교체 시공시 제거작업시 원지의 분리가 쉽게 이루어져 시공성이 향상되게 된다.

또한, 1,2,3차 조성물이 모두 친환경 재료로 이루어지며, 특히 목분이나 전분 등은 부피 대비 중량이 가벼워 도배 시공이 편리해지게 된다.

또한, 목분은 종래 콤마코타를 이용한 전면 도포의 가압 엠보성 제조 방법에 비해 입자 크기를 저감시키고, 사용량을 줄일 수 있어 생산성이 높아지고, 제조 원가를 줄일 수 있게 된다.

더 나아가 원지 자체의 내수성만으로도 수분 방지가 충분해져 도배 시공 시 풀칠 재움 과정에서의 시공상 달라붙는 문제점까지 쉽게 해결할 수 있게 된다.

이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하지만, 아래 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

아크릴수지 고형분 50중량%, 물 49 중량%, 소나무 오일 0.5중량%와, 항균제 0.5중량%의 비율을 갖는 1차조성물을 제조하였다.

아크릴수지 고형분 30중량%, 캡슐발포제 1.3 중량%, 지당 8 중량%, 소포제 0.3 중량%, 소나무 오일 0.4 중량%를 혼합하여 10분간 고속 믹싱한 다음, 물 30중량%, 10 ~ 50 메쉬의 소나무 목분 7 중량%, 전분 20 중량%, 규조토 2.7 중량%, 항균제 0.3 중량%를 첨가한 후 5분간 저속으로 믹싱한 후 15분간 고속으로 믹싱하여 2차조성물을 제조하였다.

아크릴수지 고형분 30 중량%, 캡슐발포제 1.3 중량%, 지당 3.7 중량%, 소포제 0.3 중량%, 소나무 오일 0.4 중량%를 혼합하여 10분간 고속 믹싱한 다음 물 30 중량%, 전분 30 중량%, 규조토 4 중량%, 항균제 0.3 중량%를 첨가한 후 5분간 저속으로 믹싱한 후 15분간 고속으로 믹싱하여 3차조성물을 제조하였다.

더불어 평량이 80g/㎡인 다공성 원지를 준비하였다.

그런 다음 도 1에 도시된 바와 같이 하부롤러(11), 저장조(13) 및 압동롤러(12)로 이루어진 제1인쇄장치(10)를 이용하여 원지(1)를 하부롤러(11)와 압동롤러(12) 사이로 통과시키되, 압동롤러(12)로 다공성 원지(1)의 상부를 압착하여 원지(1) 표면으로 1차 조성물을 전이시킨 후 건조챔버(20)로 원지(1)를 통과 건조시켜 원지(1)의 표면에 항균내수층(2)을 형성하였다.

이어 도 1에 도시된 그라비아 방식의 제2인쇄장치(30)에 제2조성물을 공급하면서 원지(1) 표면에 제2조성물을 도포한 후 건조챔버(20)를 통과시켜 1차발포층(3)을 형성하였다.

이때, 건조챔버(20) 내부는 210℃의 온도를 유지하였다.

더하여, 도 1에 도시된 그라비아 방식의 제2인쇄장치(30)에 제3조성물을 공급하면서 원지(1) 표면에 제3조성물을 도포한 후 건조챔버(20)를 통과시켜 2차발포층(3)을 형성하였다.

이 과정에서 1차발포층(3)들 사이의 간격 즉, 노출부(4)는 0.5 ~ 1mm 정도의 범위가 되도록 조정하였으며,

2차발포층(5)이 노출부(4)를 덮으면서 1차발포층(3)과 겹치는 길이는 0.2mm ~ 0.3mm 정도의 범위가 되도록 인쇄장치의 홈을 제작하여 제조하였다.

실시예 1과 동일하게 진행하되, 1차발포층(3)의 형성 후 엠보싱롤러를 통과시켜 1차발포층(3) 상면이 평평해지도록 가공하였다.

실시예 1과 동일하게 진행하되, 3차조성물을 2차조성물과 동일한 조성으로 제조하여 벽지를 제조하였다.

실시예 1과 동일하게 진행하되, 2차조성물을 1차조성물과 동일한 조성으로 제조하여 벽지를 제조하였다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일하게 진행하되, 3차조성물을 도포하는 과정을 배제하여 벽지를 제조하였다.

[비교예 2]

실시예 1과 동일하게 진행하되, 3차조성물을 2차조성물의 도포 형태와 동일하게 하여 1차발포층 바로 위에 2차발포층이 형성되도록 벽지를 제조하였다.

[비교예 3]

실시예 1과 동일하게 진행하되, 3차조성물을 1차발포층(3) 사이의 노출부(5)에만 도포하여 벽지를 제조하였다.

[실험예 1]

실시예들 및 비교예들의 벽지들을 일정한 크기로 재단하여 준비한 다음 원지의 반대측 표면에 풀칠을 한 다음 풀칠면끼리 서로 접하도록 접은 채 밀폐된 비닐 봉투에 24시간 동안 방치한 후 풀칠된 면이 달라붙는 정도를 측정하였다.

측정된 결과는 달라붙는 정도에 따라 평점을 매겨 아래 표 1에 나타냈다.

구분	곰팡이 발생 기일
실시예1	3
실시예2	3
실시예3	3
실시예4	3
비교예1	1
비교예2	2
비교예3	2

(3 : 전혀 안달라붙음, 2 : 약간 달라붙음, 1 : 많이 달라붙음, 0 : 완전히 달라붙음)

통상적인 벽지의 경우 일측면에 풀칠을 한 경우 반대면 표면이 수용성 아크릴이 주성분인 졸이 전면 도포된 경우 풀이 원지 내부를 통해 벽지 표면까지 도달하여 습기가 만져지고 풀칠된 면은 수분이 부족하여 반 건조된 상태로 서로 달라붙어 떨어지지 않게 된다.

비교예 1 내지 3에는 경우에 따라 다르지만 적어도 모두 약간 달라붙는 정도 이상으로 나타났다.

반면, 실시예 1 내지 4의 경우 달라붙는 현상이 전혀 나타나지 않았다.

따라서, 도배 작업시 실시예 1 내지 4가 훨씬 간편한 작업이 진행될 수 있음을 알 수 있다.

[실험예 2]

일정 크기의 암실화되고, 곰팡이가 발생한 벽면을 준비한 다음, 실시예들 및 비교예들의 벽지들을 일정한 크기로 재단하여 준비한 다음 풀칠한 후 각각 벽면에 부착하였다.

이때, 실험은 곰팡이 증식에 적합한 장마철에 진행하였다.

더하여 실내를 암실화시킨 상태에서 2간에 1번씩 벽지가 흠뻑 젖도록 물을 분무한 후 30일 동안 날짜 경과에 따른 곰팡이 발생 기일을 측정하여 표 2에 나타냈다.

구분	달라붙는 정도
실시예1	25
실시예2	28
실시예3	21
실시예4	19
비교예1	6
비교예2	7
비교예3	12

상기 표에 나타나 있는 바와 같이 비교예들의 경우 6 ~12일 정도 경과 후 벽지 표면에 곰팡이 발생하는 것으로 나타난 반면, 실시예들의 경우 19 ~ 28일 경과 후 곰팡이가 발생하는 것으로 나타나, 곰팡이에 대한 억제 효과가 더 우수한 것으로 나타났다.

특히, 실시예들 중에서도 실시예 3, 4에 비해 실시예 1, 2가 더 우수한 것으로 나타났다.

1 : 원지 2 : 항균내수층
3 : 1차발포층 4 : 노출부
5 : 2차발포층 6 : 공간부
10 : 제1인쇄장치 11 : 하부롤러
12 : 압동롤러 13 : 저장조
20 : 건조챔버 30 : 제2인쇄장치
40 : 인쇄롤

Claims (5)

1. 수성 발포 벽지의 제조 방법에 있어서,
   원지(1)를 준비하는 원지준비단계와;
   항균제, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 1차조성물을 준비한 후, 1차조성물을 원지(1) 표면에 도포한 후 건조하여 원지(1) 표면에 항균내수층(2)이 형성되도록 하는 내수코팅단계와;
   발포제와 목분, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 2차조성물을 준비한 후, 항균내수층(2)의 표면에 도포하되, 항균내수층(2)이 노출되는 노출부(4)가 형성되도록 부분 도포한 후 건조하여 항균내수층(2)의 표면으로 2차조성물의 발포에 의해 형성된 1차발포층(3)과, 1차발포층(3) 사이의 노출부(4)가 반복되어 형성되도록 하는 1차발포단계와;
   발포제, 전분, 아크릴 수지 고형분, 물이 포함된 3차조성물을 준비한 후, 외곽이 1차발포층(3)에 겹쳐지도록 노출부(4)에 도포한 후 건조하여 노출부(4)의 상측으로 외곽이 1차발포층(3)과 겹쳐지는 2차발포층(5)을 형성하고, 2차발포층(5)은 노출부(4)와의 사이에 빈 공간을 형성하도록 하는 2차발포단계;를 포함하여 구성된,
   부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 내수코팅단계와 1차발포단계 사이에 항균내수층(2)의 표면에 특정 문양(2a)을 형성하는 문양인쇄단계;가 더 진행되는 것을 특징으로 하는,
   부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지 제조 방법.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 1차조성물은 아크릴수지 고형분 45 ~ 55 중량%, 소나무 오일 0.3 ~ 0.7 중량%, 항균제 0.3 ~ 0.7 중량%와 잔량의 물로 구성되고,
   상기 2차조성물은 아크릴수지 고형분 25 ~ 35 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.5 중량%, 지당 6 ~ 10 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 소나무 오일 0.3 ~ 0.5 중량%, 10 ~ 50 메쉬의 목분 5.0 ~ 9.0중량%, 전분 16 ~ 24 중량%, 규조토 2.5 ~ 3.0 중량%, 항균제 0.2 ~ 0.4 중량%와 잔량의 물로 구성되며,
   상기 3차조성물은 아크릴수지 고형분 25 ~ 35 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.5 중량%, 지당 3.3 ~ 4.0 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 소나무 오일 0.3 ~ 0.5 중량%, 전분 25 ~ 35 중량%, 규조토 3.0 ~ 5.0 중량%, 항균제 0.2 ~ 0.4 중량%와 잔량의 물로 구성되는 것을 특징으로 하는,
   부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지 제조 방법.
   
5. 친환경 수성 발포 항균 벽지에 있어서,
   원지(1)와;
   원지(1)의 표면에 특정 문양으로 부분 도포되어 건조 발포되어 형성되며, 노출부(4)가 사이에 형성되는 1차발포층(3)과;
   상기 1차발포층(3)에 겹쳐지도록 노출부(4)에 특정 문양으로 부분 도포된 후 건조 발포되어 노출부(4)의 상측에 형성되되, 외곽이 1차발포층(3)과 겹쳐지며, 하부는 노출부(4)와의 사이에 빈 공간인 공간부(6)를 형성하는 2차발포층(5);을 포함하여 구성된,
   부분 도포 방식에 의한 친환경 수성 발포 항균 벽지.

Images