KR101953282B1 - 통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조 방법은, 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함한 통기성 필름과 원지를 준비한 후, 원지 일면에 수용성 접착제를 도포한 후 통기성 필름과 배접한 후 열챔버를 통과 건조시켜 합지를 제조하는 합지단계와; 상기 합지의 통기성 필름 표면에 특정 색상과 무늬가 형성되도록 인쇄하는 인쇄단계와; 발포제, 아크릴수지 고형분, 물이 포함된 졸조성물을 제조하는 졸제조단계와; 상기 인쇄단계에서 형성된 무늬와 동일한 무늬 모양으로 조각된 요홈이 구비된 동판롤러에 상기 조성물을 도포한 후 독타나이프 장치로 깎아내 무늬 모양이 요홈에만 남겨지도록 한 후 그라비아 방식으로 상기 인쇄된 합지를 통과시켜 합지의 통기성 필름 표면에 형성된 무늬 위로 조성물을 전이시키는 조성물도포단계와; 상기 조성물이 전이된 합지를 열챔버를 통과시킴으로써 건조 발포시켜 통기성 필름의 표면 위로 인쇄된 무늬에 대응되는 부분이 발포되어 특정 모양으로 엠보싱을 형성하는 발포단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 원지 표면에 발포층을 형성하지 않고 통기성 필름을 합지함으로써 표면 인장 강도를 높여 도배 시공시 풀칠 후 장시간 경과해도 벽지가 쉽게 찢어지지 않게 함으로써 대기 시간이 긴 아파트 공사 현장의 대량 시공이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

Description

통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법{manufacturing method of eco-friendly water-soluble antimicrobial wall paper using porous film}

본 발명은 자연소재를 주원료로 한 수성 발포 벽지의 제조 방법에 관한 것으로, 인장강도가 높은 통기성 필름의 표면에 액상화된 목분을 특정문양에 따라 부분적으로 도포 발포하여 엠보싱이 형성되도록 함으로써 돌출된 무늬 모양의 표현을 자유롭게 할 수 있도록 하여 심미감을 향상시키고, 도배 시공 시 장시간 보존이 가능하고 쉽게 찢어지지 않아 대량 시공의 시공성이 향상되도록 한, 통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명과 관련되는 종래 벽지의 제조 과정을 살펴보면, 먼저 목분 벽지는 원지표면에 접착제를 전면 도포하고 그 위에 목분을 분사하여 건조 및 압착을 반복하여 생산하게 되는데 이러한 방법은 표면에 돌출된 엠보싱모양을 자유롭게 특정하여 구현할 수가 없으므로 입체감 있는 심미감을 표현할 수가 없으며, 비효율적인 제조과정으로 높은 제조원가의 원인이 된다.

이를 개선하고자 PVC 실크벽지 제조방법인 콤마코타 도포방식을 이용하여 제시된 공개특허공보 제10-2004-0029238호(특허문헌 1) 등의 기술방법을 보면 입도가 60~180 메쉬 또는 800 메쉬의 목분을 수지와 혼합하여 액상화된 졸을 0.2~0.5mm 두께로 원지 표면에 전면 도포하여 엠보싱 롤러를 통과시켜 형압하여 특정 무늬 모양을 엠보싱으로 표현하고 있다.

하지만 목분이 콤마코타 나이프를 매끄럽게 통과하려면 목분 평균입도가 100메쉬 이상이 되어야 한다.(종래 접착식은 30메쉬 이하 입자 사용)

이는, 목분의 입자 크기를 먼지처럼 작게 분쇄하여도 섬유조직 일부가 솜털처럼 남아서 콤마코타나이프를 통과할 때 줄생김과 핀홀 발생의 원인이 되어 표면을 매끄럽게 유지하는데 방해가 되기 때문이다.

하지만 통상 50메쉬 이상의 목분은 현실적으로 시장에서 구매하기가 어려운데, 그 이유는 분쇄과정의 어려움 때문이다.

입자가 작을수록 제조원가는 높아지고 목분 본래 유익한 성분은 낮아진다.

또한, 목분은 유익한 자연소재로써 널리 알려져 있으나 친환경적 수성수지와 혼합하여 벽지로 생산하게 되면 다음과 같은 단점이 있다.

친환경적인 수성졸은 유성졸에 비하여 엠보성형력도 떨어지고 수분흡수력이 매우 높은데 그 이유는 원지 표면에 도포된 수성졸은 유성졸과 달리 건조 발포가 되고 나면 젤화가 잘 이루어지지 않기 때문인데 엠보싱 로울러를 통과시키며 형압을 하게 될 때 표면이 젤리처럼 말랑하지가 않으면 엠보싱 성형이 잘 표현되지 않게 된다.

또한 수분 흡수방지는 조성물의 완전한 경화가 이루어지면 가능할 것이나 엠보성형을 위한 젤화 유지조건에 따라 졸의 완전한 경화는 불가능하다.

따라서 수용성 조성물이 원지 표면에 전면 도포되고 건조된 완제품 배면에 풀칠을 하게 되면 풀칠 속 수분이 원지를 통과 건조된 조성물 쪽으로 시간의 흐름에 따라 서서히 이동하게 되는데 이때 도포량의 두께나 면적이 많을수록 수분흡수 시간도 짧아지게 된다.

벽지 원지는 본래 재움 정도의 수분흡수만 허용되게 내수성처리가 되어있으나 원지 전면에 빈 공간 없이 내수의 방해물질이 전면 도포된 상기 방법 등의 경우에는 시간차만 있을 뿐 수분흡수를 피할 수가 없다.

이러한 조건이 유발하는 문제점을 보게 되면 도배시공을 하는 과정에서 벽지배면에 먼저 풀칠을 하여 재움(물녹임)을 2~3시간 하게 되는데 이러한 이유는 벽면 부착 후 쭈글거림 방지와 깔끔한 이음새 처리 등 작업의 편의성을 위해 한꺼번에 여러 개를 풀칠하여 건조되는 것을 방지하기 위한 수단으로 풀칠 된 면끼리 맞붙여 접어서 밀폐된 봉투속에 보관하게 된다.

특히 공사현장의 대량시공에는 하루 이상 보관하게 되는데 수분흡수가 높아질수록 인장력도 저하되며 풀칠된 면이 반 건조되어 시공을 위해 펼치는 과정에서 서로 달라붙어 떨어지지 않거나 저하된 인장력으로 인하여 찢어지게 된다.

목분 벽지는 생활환경의 유익한 기능성이 포함된 친환경적인 제품으로 알려져 구매수요가 있으나 일반실크벽지에 비해 두배 이상의 높은 가격대와 상기 지적한 문제점들로 인하여 극소수사용에 그치고 있다.

따라서 벽지 본연의 주 목적인 심미감, 시공성의 불편함, 그리고 높은 제조원가 등의 개선이 필요한 것이다.

또 종래 일반적인 패턴식 발포벽지는 PVC 가소제 등을 주원료로 한 유성졸을 원지표면에 그라비아나 로터리스크린 도포방식으로 인쇄한 후 열챔버를 통과하여 발포시켜 특정무늬모양이 원지표면에 부분적으로 돌출되어 엠보싱이 형성되도록 제조하였다.

이렇게 완성된 벽지표면을 보면 볼록하게 발포되어 돌출무늬모양이 형성된 부분을 제외한 나머지 면은 종이가 그대로 드러나게 된다.

이러한 종래의 발포벽지가 시공된 벽면위에 새로운 벽지로 교체시공을 하고자 할때에는 표면이 평평하지 않기 때문에 발포되어 돌출된 부분을 모두 제거해야만 교체시공이 가능해지게 된다.

따라서 발포면을 긁어내거나 종이를 벗겨내어야 하는 시공과정상의 어려움이 있었다.

이에 따라 PVC발포벽지는 저렴한 생산비용과 표면 엠보싱 문양의 미감적 만족도가 양호해 한때 국내벽지시장을 주도한 적이 있으나 비환경적 요소와 도배시공의 인건비가 차지하는 비중이 높아져 장시간 소요되는 제거비용의 불리한 조건등으로 인해 지금은 국내시장에서 거의 찾아보기 어렵게 되었다.

올레핀계 PE수지를 사용한 선행기술에서 보면 ‘엠보싱 벽지 및 그 제조방법’(한국등록 특허공보 제10-0502655호, 특허문헌 2)에는 엠보싱이 형성되어 가공된 원지 상부에 필름층이 형성되고 필름층 상부에 인쇄가 이루어진 기술이 공개되어 있다.

그러나 특허문헌2의 경우와 같은 고압 압착방식은 일정시간이 경과되면 코팅층이 원지층으로부터 쉽게 박리가 되며 또한 합지를 암수형틀사이로 통과시키는 엠보성형 방법은 앞면 뒷면 모두 요철이 형성된다.

이 과정에서 원지의 섬유질이 파괴되는데 도배시공시 풀칠과정에서 파괴된 요철부분의 풀칠 수분이 원지에 쉽게 스며들어 엠보싱모양을 함몰되게 하고 또 벽면부착 후 건조과정에서 엠보 형태가 펴지게 되어 시공 후에는 시공 전과 비교하여 엠보싱 형태가 50%이상 상실되어 장식성이 요구되는 벽지 본연의 목적인 심미감이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.

한편, 벽지 및 그 제조방법 (한국 등록 실용신안 공보 제20-0474270호, 특허문헌 3) 에는 원지의 상측으로 올리핀계 수지층이 형성되고 그 위로 로터리스크린 입체 인쇄층이 형성된 구성이 있다.

올리핀계 수지의 종류는 광범위하여 벽지용도로 사용하기가 매우 부적합한 것도 있는데 벽지용도로 적합한 종류의 선택이 특정되지 않았다.

0.01~0.1mm의 수지를 원지 면에 도포하여 건조하거나 T다이 및 라미네이팅 방법을 사용한다고 하였는데 소량의 도포건조방법은 인장강도가 미흡하고 벽지가 양 끝단으로부터 안쪽으로 말리는 현상으로 인하여 이음새가 깔끔하게 처리되지 못하는 등의 시공이 불편하며 기재를 필요로 하여 필름화되는 T다이 및 라미네이팅 방법은 시행방법에 따라 초기접착은 좋지만 원지 면에 접착제 처리를 하지 않을 경우, 시공 후 장시간이 지나면 표면 코팅층이 원지 면으로부터 쉽게 박리되는 문제점이 있다.

또 수지층 위에 로터리스크린 도포방법에서는 롤막힘 방지 때문에 구성된 조성물은 가소제 희석제 유기용제 등의 유성아크릴계 졸로 구성되어 친환경적이지 못하고 폐기처리과정에서도 폐기물에 해당이 된다.

KR 10-2004-0029238 (2004.04.06) KR 10-0502655 (2005.07.12) KR 20-0474270 (2014.08.27)

본 발명의 통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 원지 표면에 발포층을 형성하지 않고 우선하여 완전 경화가 이루어진 통기성 필름을 합지함으로써 표면 인장 강도를 높여 도배 시공시 풀칠 후 장시간 경과해도 수분 흡수에 방해를 받지 않아 벽지가 쉽게 찢어지지 않게 함으로써 대기 시간이 긴 아파트 공사 현장의 대량 시공이 용이하게 이루어질 수 있게 하려는 것이다.

더하여, 제거 작업시에도 종이 분리가 쉽게 이루어져 제거 시간이 단축되는 벽지 제조 방법을 제공하려는 것이다.

특히, 벽면에 부착되는 원지 표면은 요철이 형성되지 않고, 통기성 필름의 표면 측에 목분 등의 수용성 수지로 조성된 졸을 부분적으로 도포하여 자연소재를 사용하면서도 제조 원가를 낮추고 돌출된 엠보싱 모양을 자유롭게 특정지어 구사할 수 있도록 하여 발포층이 형성됨으로써 3차원적 입체감을 더하여 심미감을 향상시키는 것은 물론, 필름의 기공은 발포층과의 결합력을 높일 뿐만 아니라, 벽지 뒷면의 습기를 방지하여 곰팡이 서식을 방지할 수 있게 하려는 것이다.

또한, 발포층이 부분 도포됨에도 불구하고, 발포층과 원지 사이에 필름이 위치함으로 인해 원지 표면이 잘 오염되지 않고 얼룩 제거가 용이하게 이루어질 수 있게 하려는 것이다.

특히, 발포층이 실내측으로 노출된 상태로 제조되기 때문에 발포층에 포함되는 목분 및 소나무 오일에 포함된 기능성 성분이 실내측 공간에 영향을 미칠 수 있게 하려는 것이다.

본 발명의 통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함한 통기성 필름과 원지를 준비한 후, 원지 일면에 수용성 접착제를 도포한 후 통기성 필름과 배접하여 압동 롤러를 거친 후 열챔버를 통과 건조시켜 합지를 제조하는 합지단계와; 상기 합지의 통기성 필름 표면에 특정 색상과 무늬가 형성되도록 인쇄하는 인쇄단계와; 목분, 전분, 발포제, 아크릴수지 고형분, 물이 포함된 졸조성물을 제조하는 졸제조단계와; 특정한 무늬 모양으로 조각된 요홈이 구비된 동판롤러에 상기 조성물을 도포한 후 독타나이프 장치로 깎아내 무늬 모양이 요홈에만 남겨지도록 한 후 그라비아 방식으로 상기 인쇄된 합지를 통과시켜 합지의 통기성 필름 표면에 형성된 무늬 위로 조성물을 전이시키는 조성물도포단계와; 상기 조성물이 전이된 합지를 열챔버를 통과시킴으로써 건조 발포시켜 통기성 필름의 표면 위로 인쇄된 무늬에 대응되는 부분이 발포되어 특정 모양으로 엠보싱을 형성하는 발포단계;를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에 있어서, 상기 졸조성물은 아크릴 수지 고형분 27 ~ 31 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.7 중량%, 이산화티타늄 13 ~ 15 중량%, 소나무 오일 0.2 ~ 0.4 중량%, 항균제 0.3 ~ 0.5 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 목분 13 ~ 15 중량%, 전분 10~ 12 중량%와 잔량의 물로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 통기성 필름은 이산화티타늄 4.5 ~ 5.5 중량%, 저밀도 폴리에틸렌 수지 48 ~52 중량%와 잔량의 탄산칼슘으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접착제는 항균제 0.5 중량%와, 아크릴 수지 고형분 45 ~ 55 중량%와 잔량의 물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또는, 이산화티타늄 4.5 ~ 5.5 중량%, 저밀도 폴리에틸렌 수지 48 ~52 중량%와 잔량의 탄산칼슘으로 구성된 통기성 필름과 원지를 준비한 후, 원지 일면에 항균제 0.5 중량%와, 아크릴 수지 고형분 45 ~ 55 중량%와 잔량의 물로 이루어진 수용성 접착제를 도포한 후 통기성 필름과 배접한 후 열챔버를 통과 건조시켜 합지를 제조하는 합지단계와; 상기 합지의 통기성 필름 표면에 특정 색상과 무늬가 형성되도록 인쇄하는 인쇄단계와; 아크릴 수지 고형분 27 ~ 31 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.7 중량%, 이산화티타늄 13 ~ 15 중량%, 소나무 오일 0.2 ~ 0.4 중량%, 항균제 0.3 ~ 0.5 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 목분 13 ~ 15 중량%, 전분 10~ 12 중량%와 잔량의 물로 구성되어 있는 졸조성물을 제조하는 졸제조단계와; 상기 인쇄단계에서 형성된 무늬와 동일한 무늬 모양으로 조각된 요홈이 구비된 동판롤러에 상기 조성물을 도포한 후 독타나이프 장치로 깎아내 무늬 모양이 요홈에만 남겨지도록 한 후 그라비아 방식으로 상기 인쇄된 합지를 통과시켜 합지의 통기성 필름 표면에 형성된 무늬 위로 조성물을 전이시키는 조성물도포단계와; 상기 조성물이 전이된 합지를 열챔버를 통과시킴으로써 건조 발포시켜 통기성 필름의 표면 위로 인쇄된 무늬에 대응되는 부분이 발포되어 특정 모양으로 엠보싱을 형성하는 발포단계;를 포함하여 구성된다.

본 발명에서는, 목분 입자의 크기를 50메쉬 이하로 하여 통상 구매가 용이하고 부분 도포의 발포 마감 방식으로써 전면 도포 엠보싱 형압 방식에 비해 졸 도포 소요량이 30% 정도에 지나지 않아 제조원가를 대폭 낮출 수 있고, 수분흡수의 방해도 받지 않는다. 목분과 전분 등은 널리 알려진대로 생활환경에 유익하기도 하지만 부피에 비해 중량이 가벼워 시공성이 유리하다.

본 발명에 의해, 원지 표면에 발포층을 형성하지 않고 통기성 필름을 합지함으로써 표면 인장 강도를 높여 도배 시공시 풀칠 후 장시간 경과해도 벽지가 쉽게 찢어지지 않게 함으로써 대기 시간이 긴 아파트 공사 현장의 대량 시공이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

더하여, 제거 작업시에도 종이 분리가 쉽게 이루어져 제거 시간이 단축되는 벽지 제조 방법이 제공된다.

특히, 벽면에 부착되는 원지 표면은 요철이 형성되지 않고, 통기성 필름의 표면 측에 부분적으로 발포층이 형성됨으로써 표면 요철이 함몰되는 요인을 없게 하여 3차원적 입체감을 더하여 심미감을 향상시키는 것은 물론, 필름의 기공은 발포층과의 결합력을 높일 뿐만 아니라, 벽지 뒷면의 습기를 방지하여 곰팡이 서식을 방지할 수 있게 된다.

또한, 발포층이 부분 도포됨에도 불구하고, 발포층과 원지 사이에 필름이 위치함으로 인해 원지 표면이 잘 오염되지 않고 얼룩 제거가 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

특히, 발포층이 실내측으로 노출된 상태로 제조되기 때문에 발포층에 포함되는 목분 및 소나무 오일에 포함된 기능성 성분이 실내측 공간에 영향을 미칠 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지 제조 공정 예를 나타낸 공정모식도.
도 2는 본 발명에서 통기성 필름의 SEM 현미경 사진(7kv)

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지 제조 방법은 크게 합지단계, 인쇄단계, 졸제조단계, 조성물도포단계, 발포단계를 포함하여 구성된다.

1. 합지단계

도 2에 도시되어 있는 바와 같이 저밀도 폴리에틸렌 수지(LDPE)를 포함한 통기성 필름(2)과 원지(1)를 준비한 후, 원지 일면에 수용성 접착제(4)를 도포한 후 통기성 필름(2)과 배접하여 압동 롤러를 거친 후 열챔버 등으로 이루어진 건조챔버(20)를 통과 건조시켜 합지(3)를 제조한다.

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, 원지 내부에 미세한 공극이 있는 다공성 원지로 구성될 수도 있다.

통기성 필름은 표면에 다공이 형성되어 필름을 의미하는데, 본 발명에서 통기성 필름은 저밀도 폴리에틸렌 수지(LDPE)를 포함하여 제조된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 본 발명에서는 저밀도 폴리에틸렌 수지 48 ~ 52 중량%와, 이산화티탄 4.5 ~ 5.5 중량% 및 잔량의 탄산칼슘을 압출기에서 혼합하여 칩을 제조한 후, 이를 통상의 필름 제조 방식에 따라 건조, 용융 및 압출하여 미연신 시트를 제조한 후, 이를 다시 80 ~ 90℃의 온도에서 종방향으로 3배 연신하고, 다시 횡방향으로 110 ~ 115℃로 3배 연신시켜 제조한다.

통상의 다공성 폴리에틸렌 필름 제조시 수지 첨가량은 대략 80중량% 이상 사용하는 데 비해 본 발명에서는 절반 가까이 탄산칼슘과 이산화티탄을 첨가하여 제조한 것을 특징으로 한다.

이는 연신 과정에서 통상의 통기성 폴리에틸렌 필름에 비해 훨씬 많은 미세기공이 형성되고, 은폐력이 극대화될 수 있게 해준다.

이때, 탄산칼슘의 입자 크기는 약 1 ~ 10 ㎛, 바람직하게는 약 4 ~6 ㎛의 크기로 이루어지는 것이 바람직하다.

이산화티탄은 탄산칼슘보다 경질로써 그 크기는 탄산칼슘과 동일한 크기로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌 필름의 현미경 사진으로 길이 약 10㎛ 정도인 큰 세공(a)와, 길이 약 4 ㎛ 정도인 작은세공(b)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

이러한 세공들은 먼저 발포층이 형성되는 부분에서는 발포층이 견고하게 필름 표면에 부착될 수 있도록 해주며, 발포층이 미 형성되는 부분의 경우 실내측 표면과의 공기 흐름이 가능하게 해주게 된다.

이에 따라 벽지와 접하는 벽면과, 실내의 수분 흐름이 원할히 이루어지게 되어 결로를 방지하여 벽지에 곰팡이가 발생하는 것을 억제하는 데 도움을 줄 수 있다.

즉, 종래의 벽지에 필름이 부착되는 구성과 달리 우수한 통기성을 제공해줄 수 있게 되는 것이다.

상기한 구성에서 충전제 성분인 이산화티탄과 탄산칼슘이 합이 50± 2 중량% 정도로 이루어지는데, 만약 이들이 48% 미만인 경우는 상대적으로 폴리에틸렌 수지 함량이 높아져 인장강도 등 폴리에틸렌 본연의 성질이 강화되나, 이 경우 기공 형성율이 저하된다.

반대로, 충전재 성분이 52 중량%를 초과하는 경우 폴리에틸렌 본연 성질이 약화되어 충분한 인장강도를 가지기 어렵게 된다.

즉, 본 발명에서는 다공성을 최대화시키면서 원지의 인장강도보다 우수한 정도만 만족시킬 정도로 상기와 같은 충전재 함량이 적용되는 것이 바람직하다 하겠다.

더하여, 본 발명에서 저밀도 폴리에틸렌 통기성 필름은 완전한 경화가 이루어진 것을 사용하여 두께는 0.03 ~ 0.05mm로 이루어진 것이 바람직하다.

이는 벽지 뒷면 풀칠된 면의 원지가 수분흡수로 인하여 늘어나게 될 때, 필름층도 같이 늘어나야 하기 때문이다.

본 발명에서 원지 표면에 수지를 코팅하지 않고 별도의 완전 경화된 필름을 준비하여 접착제를 이용하여 합지하는 방법을 선택한 것은 수분 흡수를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 필름을 합지하는 경우에 충분한 인장강도를 발휘할 수 있기 때문이다.

특히, 인장강도가 높아지게 되면 교체 시공시 제거 과정에서 원지 분리층이 벽지 한 폭 넓이만큼 크게 필름에 달라붙어 벽면으로부터 떼어내기 쉽기 때문이다.

더하여, 저밀도 폴리에틸렌 수지는 유연성이 좋아 우수한 시공성을 제공해주게 된다.

보다 구체적으로, 시공 과정에서는 필름이 합지된 벽지 뒷면의 원지 표면에 풀칠을 하게 되면 원지는 수분에 의해 늘어나 면적이 커지게 된다.

그런데, 통상의 필름은 수분이 흡수되지 않아 면적이 커지지 않게 된다.

따라서, 원지면보다 면적이 작은 쪽인 필름 표면측의 양 끝단으로부터 안쪽으로 마치 마른 오징어를 불에 구울 때 말리듯이 말려들게 된다.

즉, 유연성이 좋은 저밀도 폴리에틸렌 수지를 필름으로 사용함으로써 원지와 함께 늘어남이 가능하도록 하고, 특히 다공성 구조로 이루어져 있어 기공에 의한 약간의 수분 흡수는 원지와 필름층이 함께 늘어날 수 있게 되어 매우 우수한 시공성을 제공하게 되는 것이다.

한편, 합지는 종래에 원지-필름 부착 방식으로 알려진 고온 접착 방식 대신 접착제를 이용하여 접착하는 것을 특징으로 한다.

이는 고온 접착 방식에 비해 접착력을 더 높일 수 있음은 물론, 접착 수명이 훨씬 길어 필름이 떨어져나가는 현상을 방지할 수 있게 된다.

이를 위한 접착제는 폐기시 생분해되고, 친환경적이며, 소각시 유독가스가 발생하지 않는 수용성 접착제 성분으로 이루어짐이 바람직하다.

일예로 항균제 0.5 중량%와, 아크릴 수지 고형분 45 ~ 55 중량%와 잔량의 물로 이루어질 수 있다.

항균제는 소듐하이드록사이드, 프로필렌글리콜 등으로 이루어질 수 있다.

접착제를 도포하는 방식은 원지 일면에 그라비아롤(10)을 이용하여 접착제(4)를 도포한 후 필름 일면과 배접하면 된다.

배접이 이루어진 필름-원지 합지는 원지에 비해 인장강도가 높아져 도배 시공시 풀칠 후 장시간 경과해도 과다한 수분 흡수를 하지 않게 되어 서로 달라붙거나 벽지가 쉽게 찢어지지 않게 함으로써 대기 시간이 긴 아파트 공사 현장의 대량 시공이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

2. 인쇄단계

상기 합지의 통기성 필름 표면에 특정 색상과 무늬가 형성되도록 인쇄한다.

인쇄는 통상의 그라비아 인쇄롤(30)을 이용하여 인쇄할 수 있다.

그라비아 인쇄는 롤러나 동판에 오목한 홈을 형성하고 오목한 홈에 잉크와 같은 인쇄조성물을 채운 후 원지를 압력을 가해 찍어내는 방식으로 도 1에 개략적으로 나타난 공지의 그라비아인쇄롤 등을 이용하여 인쇄하면 된다.

3. 졸제조단계

발포제, 아크릴수지 고형분, 물이 포함된 졸조성물을 제조한다.

본 발명에서는 전술한 바와 같이 필름에 다공이 형성되어 있기 때문에 통상의 졸로 이루어진다 하더라도 다공에 의해 발포층이 필름에 견고하게 부착될 수 있게 된다.

다만, 통상적인 필름 표면에 발포층을 형성할 경우 부착력이 저하될 수 있기 때문에 보다 개선된 부착을 위해서는 다음과 같은 구성으로 이루어짐이 바람직하다.

구체적으로, 상기 졸조성물은 아크릴 수지 고형분 27 ~ 31 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.7 중량%, 이산화티타늄 13 ~ 15 중량%, 소나무 오일 0.2 ~ 0.4 중량%, 항균제 0.3 ~ 0.5 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 목분 13 ~ 15 중량%, 전분 10~ 12 중량%와 잔량의 물로 구성된다.

발포제는 캡슐발포제로 구성됨이 바람직하다.

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 조성물을 도포 시 파포력 향상과 물에 대한 용해도를 높여 도포작업을 용이하게 하는 것으로 실리콘계 및 비실리콘계로 사용될 수 있다.

항균제는 소듐하이드록사이드, 프로필렌글리콜 등으로 이루어질 수 있으며, 발포층에 항균성을 부여해주게 된다.

목분은 소나무 목분으로 이루어짐이 바람직하다.

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

충전재로써의 목분의 크기는 본 발명에서 보듯이 큰 입자의 사용이 가능하므로 통상 제조 구매가 용이한 20 ~ 50 메쉬 정도의 크기로 이루어짐이 바람직하다.

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

특히, 벽지는 조색에 방해가 되지 않는 백색을 기본으로 해야 하는데 일반 목분은 유색의 색상을 가지고 있기 때문에 탈색을 해야 하나, 탈색처리 약품에 의한 환경오염과 소나무의 유익한 효과를 떨어뜨린다. 따라서 이산화티타늄을 목분의 양만큼 투입하여 백색도를 높이게 하는 것이 바람직하다.

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

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

전분은 충진재로써의 역활 뿐만 아니라, 필름과의 결합이 견고해질 수 있도록 해주는 역할까지 하게 된다.

전분 중에서는 백색 조색이 용이한 옥수수 전분으로 구성됨이 바람직하다.

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

상기한 졸조성물에는 선택적으로 충진재로써 탄산칼슘이나 수성잉크를 투입하여 조색을 할 수도 있다.

이러한 조성물의 제조는 먼저 아크릴 수지 고형분, 물을 혼합하고, 이어 캡슐발포제, 이산화티타늄, 소나무 오일, 항균제, 소포제를 투입하여 저속으로 5분, 고속으로 15분간 교반한다.

초기 저속 교반은 아크릴 수지가 물에 완전히 용해될 수 있도록 해주고, 고속 믹싱시에는 불용성 성분들의 분산을 극대화시켜주게 된다.

이어 전분과 목분을 추가로 첨가한 다음 저속으로 5분, 고속으로 15분간 교반한다.

물의 첨가는 주변 환경에 따라 점도 유지를 위해 적정량 가감할 수 있다.

전분과 목분 추가 후 저속 믹싱시에는 전분의 호화가 이루어지게 되며, 이어진 고속믹싱시에는 전체 재료 중의 불용성 성분들의 분산이 극대화되게 된다.

고속 믹싱은 회전수 1000 ~ 1400 rpm 정도로 진행되고, 저속 믹싱은 회전수 400 ~ 500 rpm으로 진행된다.

상기한 졸조성물의 제조에 있어 전분이나 목분 대시 제올라이트, 규조토, 일라이트, 황토 등의 고비중 무기물로 구성할 수도 있으나, 규조토 등은 수분흡수 비중이 과다하게 높고 접착력이 약하다. 수분흡수량이 높을 경우 도배시공 풀칠 재움 과정에서 일정시간이 지나면 수분이 모두 흡수되어 풀칠 면끼리 서로 달라붙어 시공이 어렵게 된다.

또한, 저비용에 백색바탕으로 벽지표면처리에 유리한 탄산칼슘을 사용할 수도 있으나, 중량이 크며 발포성이 부족하다.

이는 벽지 본연의 목적이 시공성과 미감이기 때문에 가벼우면서도 발포성이 뛰어난 목분과 전분을 사용함이 유리하고, 충진재로 탄산칼슘 첨가는 최소화됨이 바람직하다 하겠다.

4. 조성물도포단계

특정한 무늬 모양으로 조각된 요홈이 구비된 동판롤러(40)에 상기 조성물을 도포한 후 독타나이프(50) 장치로 깎아내 무늬 모양이 요홈에만 남겨지도록 한 후 그라비아 방식으로 상기 인쇄된 합지를 통과시켜 합지의 통기성 필름 표면에 형성된 무늬 위로 조성물을 전이시킨다.

이때, 상기 특정한 무늬 모양은 상기 인쇄단계에서 형성된 무늬와 동일한 무늬 모양으로 이루어질 수도 있다.

5. 발포단계

상기 조성물이 전이된 합지를 열챔버(20)를 통과시킴으로써 건조 발포시켜 통기성 필름의 표면 위로 인쇄된 무늬에 대응되는 부분이 발포되어 특정 모양으로 엠보싱을 형성한다.

도 1을 살펴보면, 조성물이 열챔버(20)에서 건조, 발포됨에 따라 형성된 발포층(4)이 필름(2)상의 무늬층(2a) 상부에 형성된 것을 알 수 있다.

이와 같은 발포 단계를 거친 벽지는 벽면 부착면이 되는 원지(1) 일측 표면이 평평하게 이루어져 있으며, 원지(2)의 타측 표면에는 통기성 필름(2)이 부착되어 있다.

이때, 통기성 필름(2)에는 전술한 인쇄단계에서 인쇄된 무늬층(2a)가 표시되어 있는데, 조성물의 도포 및 발포 공정에 의해 형성된 발포층(4)이 인쇄된 무늬층(2a) 상부에 형성되어 있다.

한편, 선택적으로 특정 패턴에 따라, 예를 들어 발포 정도가 고 발포인 경우 벽지 표면 마찰시 훼손 보호를 위하거나 또다른 미감의 표현을 위해 특정 무늬 모양의 가압 엠보싱롤러를 통과시키며, 발포된 표면을 더욱 섬세하게 표현할 수도 있다.

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

저밀도 폴리에틸렌 수지 50 중량%, 이산화티탄 5 중량%, 탄산칼슘 45 중량%를 압출기에서 혼합하여 칩을 제조 후 용융압출기에 투입하여 투입하여 용융, 압출 및 건조하여 미연신 시트를 제조한 후 종,횡으로 3배 연신하여 통기성 필름을 제조하였다.

제조된 통기성 필름의 단면 구조는 도 2의 현미경 사진에 대응된다.

더하여, 평량이 80g/㎡인 다공성 원지를 준비하였다.

또한, 항균제 0.5 중량%와, 아크릴 수지 고형분 50 중량%와 잔량의 물로 이루어진 수용성 접착제를 준비한 후, 원지 표면에 접착제를 도포한 다음 상기 통기성 필름과 배접하고, 압동 롤러를 거친 다음 열챔버를 통과시켜 건조함으로써 합지를 제조하였다.

더하여, 그라비아 인쇄롤을 통과시켜 합지의 통기성 필름 표면에 무늬층을 형성하였다.

한편, 아크릴 수지 고형분 29 중량%, 캡슐발포제 1.3중량%, 이산화티탄 14 중량%, 소나무 오일 0.3 중량%, 항균제 0.4 중량%, 소포제 0.3 중량%, 전분 12 중량%, 목분 14 중량%, 잔량의 물을 준비하고, 아크릴 수지 고형분과, 물을 혼합하고, 이어 캡슐발포제, 이산화티타늄, 소나무 오일, 항균제, 소포제를 투입하여 저속으로 5분, 고속으로 15분간 교반하여 졸조성물을 제조하였다.

이어 전분과 목분을 추가로 첨가한 다음 저속으로 5분, 고속으로 15분간 교반하였다.

교반 속도는 저속은 회전수 450rpm, 고속은 1200rpm으로 진행하였다.

특정한 무늬 모양으로 조각된 요홈이 구비된 동판롤러에 상기 조성물을 도포한 후 독타나이프 장치로 깎아내 무늬 모양이 요홈에만 남겨지도록 한 후 그라비아 방식으로 합지를 통과시켜 합지의 통기성 필름 표면에 형성된 무늬 위로 조성물을 전이시킨 후 열챔버를 통과시켜 건조 발포하였다.

이에 따라 무늬층 위에 발포층이 형성된 벽지가 제조되었다.

실시예 1과 동일하게 진행하되, 통기성 필름은 시중에 판매되는 폴레에스테르 함량 90중량%의 필름을 준비하여 벽지를 제조하였다.

실시예 1과 동일하게 진행하되, 목분의 입자를 30 메쉬로 준비하여 벽지를 제조하였다.

실시예 1과 동일하게 진행하되, 졸조성물 제조시 원료들을 한번에 투입한 후 700rpm의 속도로 회전시키는 조건으로 벽지를 제조하였다.

[실험예 1]

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

비교예 1은 시중에서 실크벽지를, 비교예 2는 시중에서 일반 합지벽지를 구입하여 비교하였다.

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 1에 나타냈다.

구분	곰팡이 발생 소요 기일
실시예1	28
실시예2	22
실시예3	21
실시예4	19
비교예1	6
비교예2	7

상기 표에 나타나 있는 바와 같이 비교예들의 경우 6 ~7일 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.

이는 필름에 통기성이 부여된 점에 따른 것으로 판단된다.

더하여, 실시예들간의 비교를 볼 때 실시예 1은 여타의 실시예에 비해서도 가장 성능이 우수한 것으로 나타났다.

이는, 통기성 필름에 형성되는 다공의 상태, 졸조성물의 성분의 분산 상태, 목분의 입자 등이 종합적으로 영향을 미치기 때문으로 판단된다.

1 : 원지 2 : 필름
2a : 무늬층 3 : 합지
4 : 발포층 10 : 그라비아롤
20 : 열챔버 30 : 인새롤
40 : 동판롤러 50 : 독타나이프

Claims (5)

1. 수성 발포 벽지의 제조 방법에 있어서,
   저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함한 통기성 필름과 원지를 준비한 후, 원지 일면에 수용성 접착제를 도포한 후 통기성 필름과 배접하여 압동 롤러를 거친 후 열챔버를 통과 건조시켜 합지를 제조하는 합지단계와;
   상기 합지의 통기성 필름 표면에 특정 색상과 무늬가 형성되도록 인쇄하는 인쇄단계와;
   목분, 전분, 발포제, 아크릴수지 고형분, 물이 포함된 졸조성물을 제조하는 졸제조단계와;
   특정한 무늬 모양으로 조각된 요홈이 구비된 동판롤러에 상기 조성물을 도포한 후 독타나이프 장치로 깎아내 무늬 모양이 요홈에만 남겨지도록 한 후 그라비아 방식으로 상기 인쇄된 합지를 통과시켜 합지의 통기성 필름 표면에 형성된 무늬 위로 조성물을 전이시키는 조성물도포단계와;
   상기 조성물이 전이된 합지를 열챔버를 통과시킴으로써 건조 발포시켜 통기성 필름의 표면 위로 인쇄된 무늬에 대응되는 부분이 발포되어 특정 모양으로 엠보싱을 형성하는 발포단계;를 포함하여 구성되되,
   상기 졸조성물은 아크릴 수지 고형분 27 ~ 31 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.7 중량%, 이산화티타늄 13 ~ 15 중량%, 소나무 오일 0.2 ~ 0.4 중량%, 항균제 0.3 ~ 0.5 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 목분 13 ~ 15 중량%, 전분 10~ 12 중량%와 잔량의 물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는,
   통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 통기성 필름은 이산화티타늄 4.5 ~ 5.5 중량%, 저밀도 폴리에틸렌 수지 48 ~52 중량%와 잔량의 탄산칼슘으로 이루어진 것을 특징으로 하는,
   통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 접착제는 항균제 0.5 중량%와, 아크릴 수지 고형분 45 ~ 55 중량%와 잔량의 물로 이루어진 것을 특징으로 하는,
   통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법.
   
5. 수성 발포 벽지의 제조 방법에 있어서,
   이산화티타늄 4.5 ~ 5.5 중량%, 저밀도 폴리에틸렌 수지 48 ~52 중량%와 잔량의 탄산칼슘으로 구성된 통기성 필름과 원지를 준비한 후, 원지 일면에 항균제 0.5 중량%와, 아크릴 수지 고형분 45 ~ 55 중량%와 잔량의 물로 이루어진 수용성 접착제를 도포한 후 통기성 필름과 배접한 후 열챔버를 통과 건조시켜 합지를 제조하는 합지단계와;
   상기 합지의 통기성 필름 표면에 특정 색상과 무늬가 형성되도록 인쇄하는 인쇄단계와;
   아크릴 수지 고형분 27 ~ 31 중량%, 발포제 1.0 ~ 1.7 중량%, 이산화티타늄 13 ~ 15 중량%, 소나무 오일 0.2 ~ 0.4 중량%, 항균제 0.3 ~ 0.5 중량%, 소포제 0.2 ~ 0.4 중량%, 목분 13 ~ 15 중량%, 전분 10~ 12 중량%와 잔량의 물로 구성되어 있는 졸조성물을 제조하는 졸제조단계와;
   상기 인쇄단계에서 형성된 무늬와 동일한 무늬 모양으로 조각된 요홈이 구비된 동판롤러에 상기 조성물을 도포한 후 독타나이프 장치로 깎아내 무늬 모양이 요홈에만 남겨지도록 한 후 그라비아 방식으로 상기 인쇄된 합지를 통과시켜 합지의 통기성 필름 표면에 형성된 무늬 위로 조성물을 전이시키는 조성물도포단계와;
   상기 조성물이 전이된 합지를 열챔버를 통과시킴으로써 건조 발포시켜 통기성 필름의 표면 위로 인쇄된 무늬에 대응되는 부분이 발포되어 특정 모양으로 엠보싱을 형성하는 발포단계;를 포함하여 구성된,
   통기성 필름을 이용한 친환경 수성 목분 발포 벽지의 제조 방법.

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