KR101970755B1 - 새집증후군 감소를 위한 pvc 벽지의 코팅제 조성물 및 이를 적용한 기능성 pvc 벽지 - Google Patents

새집증후군 감소를 위한 pvc 벽지의 코팅제 조성물 및 이를 적용한 기능성 pvc 벽지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리비닐클로라이드(PVC) 100 중량부에 대해, 흡착 기능성 올리고머인 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 흡착 기능성 올리고머 1 ~ 30 중량부; 탄산칼슘 5 ~ 50 중량부; 액상 중화제 1 ~ 30 중량부; 및 고흡수성 수지 0.1 ~ 5 중량부를 포함하는 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물 및 이를 적용한 기능성 벽지에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 코팅제 조성물은 종래의 벽지의 물성 및 외관을 유지하면서 시공성이 용이하고, PVC 기반의 유해물질 흡착 기능을 갖는 기능성 벽지로 널리 이용될 수 있다.

Description

새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물 및 이를 적용한 기능성 PVC 벽지{Coating composition of PVC wallpaper having sick house low reduction effect and PVC wallpaper using the same}
본 발명은 PVC 벽지의 새집증후군 감소를 위한 코팅제 조성물 및 이를 적용한 벽지에 관한 것으로, 구체적으로 폴리비닐클로라이드(PVC)에 흡착 기능성 올리고머로서 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 백색도 향상을 위한 탄산칼슘, 및 아미노기를 활성화시킨 액상중화제를 소정량 포함하는 코팅제를 벽지에 적용함으로써 폼알데하이드(formaldehyde)와 같은 새집증후군 유발 유해물질을 감소시키는 기능성 벽지를 제공한다.
새집증후군 문제가 2000년대 초반부터 언론에 집중적으로 부각되면서 실내공기 오염에 대한 관심이 크게 증가되었다. 대표적인 실내공기 오염물질로는 폼알데하이드 및 휘발성유기화합물 등이 있으며, 마감재와 건축자재에서는 상당량의 배출되는 것으로 알려져 있다.
이에 따라 유해화학물질을 저방출하는 친환경 건축자재에 대한 적용이 확대되면서 건축자재의 환경친화성에 대한 소비자의 요구에 부응하고 있다.
그러나, 대부분의 건축자재의 경우, 단순히 유해화학물질을 적게 방출하는 보건학적 측면에만 초점이 맞추어져 있으며, 유해화학물질의 흡착 및 분해성능 등 건축자재가 갖는 기능성 측면에 대한 관심은 상대적으로 미흡한 실정이다.
이에 따라 건강한 실내환경을 만들기 위해 마감재와 건축자재에서 방출되는 유해화학물질을 저방출하는 기술에서 방산된 유해물질을 차단하거나 제거하는 방법의 기술들이 최근 제품화되고 있으나 적용부위의 한계점과 가격 비효율적인 단점으로 적용에 어려움이 있다. 일반적으로 천정과 벽면 마감재로 쓰이는 벽지는 인테리어 내장재로서 중요한 역할을 하고 있으며 실내 노출면적도 커서 유해물질을 효과적으로 흡착하면서 친환경적인 벽지를 제조하기 위한 기술이 요구되고 있다.
한국 공개특허 제2014-21269호는 원지에 고분자 바인더를 이용한 접착층 형성단계, 목분층 형성단계, 제 1건조단계, 흡착슬러리층 형성단계, 제 2건조단계를 포함하는 유해물질 흡착 기능성 벽지의 제조방법에 관한 것으로, 이는 목분 및 무기소재를 사용함에 따라 일반적으로 아파트에서 사용하는 PVC 기반의 벽지가 아니라 외관 및 두께의 한계점으로 시공이 어려운 문제점이 있다.
이에, 기존 벽지의 물성 및 외관을 유지하면서 시공성이 용이한 PVC 기반의 유해물질 흡착 기능성 벽지의 필요성이 제기되고 있는 실정이다.
1. 한국 공개특허 제2014-21269호
이에 본 발명자들은 새집증후군 감소를 위한 기능성 벽지의 제조를 개발하던 중, 원환체 모양의 나노 크기 공동을 가지고 있는 환식 올리고당인 사이클로덱스트린, 백색도 향상을 위한 탄산칼슘, 및 아미노기를 활성화시킨 액상중화제를 소정량 포함하는 코팅제를 벽지 제조 시 사용하는 경우, 이렇게 제조된 벽지는 유해물질 공인시험 결과 7일 이후에도 폼알데히드와 같은 유해물질을 70% 이상 제거하여 친환경 벽지로 제공될 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 PVC 벽지의 새집증후군 감소를 위한 코팅제 조성물을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 상기 수성 코팅제 조성물을 이용한 유해물질 흡착이 가능한 기능성 벽지의 제조방법을 제공하는데 있다.
위와 같은 본 발명의 과제 해결을 위해, 본 발명에서는 폴리비닐클로라이드(PVC) 100 중량부에 대해, 흡착 기능성 올리고머인 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 1 ~ 30 중량부; 탄산칼슘 5 ~ 50 중량부; 액상 중화제 1 ~ 30 중량부; 및 고흡수성 수지 0.1 ~ 5 중량부를 포함하는 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물을 제공한다.
또한 본 발명에서는 코팅제 조성물을 코팅하여 제조된 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지를 제공한다.
본 발명에 따른 PVC 벽지의 코팅제는 PVC 용액에 흡착제와 액상중화제를 최적의 조건 하에서 효과적인 방식으로 투입시킴으로써, 건축자재에서 방출되는 유해물질을 효과적으로 흡착 및 제거시키고 벽지에서 재방출되는 유해물질의 양을 최소화하여 공기 중의 유해물질을 제거하여 실내 공기질을 개선함으로써 생활환경을 개선할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유해물질 흡착 기능성 벽지는 공인시험 결과 7일 이후에도 폼알데하이드와 같은 유해물질을 70% 이상 제거할 수 있다.
또한 기존에 아파트에서 일반적으로 사용되고 있는 벽지와 외관, 두께, 내구성 등 물성과 형태가 유사하여 디자인의 한계로부터 자유로우며, 시공성에서 기존 벽지와 동등 수준이라는 장점을 제공한다.
이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 폴리비닐클로라이드(PVC) 100 중량부에 대해, 흡착 기능성 올리고머인 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 1 ~ 30 중량부; 탄산칼슘 5 ~ 50 중량부; 액상 중화제 1 ~ 30 중량부; 및 고흡수성 수지 0.1 ~ 5 중량부를 포함하는 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물을 제공한다.
구체적으로 본 발명에서는 PVC 용액 기반의 기능성 코팅제로서, 폴리비닐클로라이드 100 중량부에 대해 사이클로덱스트린 1 ~ 30 중량부를 포함한다.
구체적으로, 사이클로덱스트린(cyclodextrin)은 흡착제의 성질을 갖는 기능성 올리고머로서, 호스트-게스트 상호작용에 기반을 두고 분자 구조 내에 소수성을 지니는 캐비티(cavity)를 가지고 있으며, 게스트 물질이 존재하면 콤플렉스를 형성하여 게스트의 물리적, 화학적, 생물학적 물성이 변경되게 된다. 또한 사이클로덱스트린은 친환경적이고 쉽게 구할 수 있으며, 가격이 저렴하고 독성이 없어서 제약, 음식, 화장품에도 사용이 가능한 이점을 가진 물질이다.
이에 본 발명에서는 사이클로덱스트린을 흡착 기능성 올리고머로 사용한다. 상기 흡착 기능성 올리머고머는 알파-사이클로덱스트린, 베타-사이클로덱스트린, 감마-사이클로덱스트린, 하이드록시프로필-사이클로 덱스트린, 및 메틸-사이클로덱스트린로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 사이클로텍스트린을 직접 사용할 수 있다. 바람직하게는 베타- 사이클로덱스트린이다. 더욱 바람직하게는 베타- 사이클로덱스트린과 하이드록시피로필-사이클로덱스트린을 0.5:1 ~ 5:1 중량 비율로 혼합하여 사용하는 것이다.
아울러, 상기 사이클로덱스트린은 폴리비닐클로라이드 100 중량부에 대해 1 ~ 30 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 3 ~ 15 중량부이다. 사이클로덱스트린이 1 중량부 미만인 경우 흡착 기능의 성능저하 한계가 있으며, 30 중량부 초과인 경우 외관 불량의 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
다음으로, 상기 탄산칼슘은 백색도 조절을 위해 투입되는 첨가제이다. 상기 탄산칼슘은 폴리비닐클로라이드 100 중량부에 대해 5 ~ 50 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 10 ~ 30 중량부이다. 탄산칼슘 5 중량부 미만인 경우 백색도 및 제품두께 한계가 있으며, 50 중량부 초과인 경우 점도 증가 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 액상 중화제는 흡착된 유해물질을 제거하는 역할을 하는 것으로, 아미노기 활성 물질에 의해 이루어진다. 액상 중화제는 트리에틸아민, 트리옥틸아민, 에틸아민, 및 에틸렌디아민로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 아민에, 우레아와 물을 포함하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게 아민 은 에틸렌디아민이다. 우레아와 물은 아민 투입전 선반응시켜 사용하는 것이 좋다.
또한, 아민 100 중량부에 대해, 우레아 50 ~ 200 중량부, 및 물 50 ~ 200 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 아민에 우레아와 물은 동량으로 사용하는 것이다.
이러한 액상 중화제는 폴리비닐클로라이드 100 중량부에 대해 1 ~ 30 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 3 ~ 15 중량부이다. 액상 중화제가 1 중량부 미만인 경우 투입 대비 효과를 기대하기 어려우며, 30 중량부 초과인 경우 PVC 점도저하에 따른 외관불량의 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
아울러, 상기 고흡수성 수지는 액상 중화제 제조에 사용된 물을 제거하기 위한 첨가제로서, 폴리아크릴계, 폴리비닐알코올계 및 폴리아크릴아마이드계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
이러한 고흡수성 수지는 폴리비닐클로라이드 100 중량부에 대해 0.1 ~ 5 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2 중량부이다. 고흡수성 수지가 0.1 중량부 미만인 경우 투입 대비 효과를 기대하기 어려우며, 5 중량부 초과인 경우 물성저하 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
아울러, 본 발명의 코팅제 조성물은 500 ~ 3,500 rpm 조건하에서 10 ~ 30 분 동안 교반하여, 벽지 제조 시의 코팅제로 사용하는 경우 폼알데하이드와 같은 새집증후군 원인 물질을 감소시킬 수 있는 기능성 PVC 벽지를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 코팅제 조성물은 가소제, 안정제, 점도조절제, 및 분산제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가적으로 더 포함할 수 있다. 이때 PVC 벽지 제조방법은 종래의 PVC 기반 벽지 제조방법을 적용할 수 있는 것으로, 당업계에서 사용되는 것이라면 제한되지 않는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 PVC 벽지의 코팅제 조성물은 PVC 용액 내 나노 크기 공동을 가지고 있는 환식 올리고당인 사이클로덱스트린(유해물질 흡착제 역할)와 아미노기 활성 물질인 액상 중화제(유해물질 제거제 역할)를 소정량 혼합하여 이를 벽지의 제조에 사용하는 경우 폼알데하이드와 같은 유해물질을 방출을 저감할 수 있으며 친환경자재로 널리 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명에 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리비닐클로라이드 100 g, 탄산칼슘 30 g, 베타-사이클로덱스트린 7.5 g, 액상 중화제 7.5 g(에틸렌디아민 2.5 g, 우레아 2.5 g, 및 물 2.5 g을 혼합한 것), 폴리아크릴산 나트륨 성분의 고흡수성수지 2.5 g를 혼합하여 3,000 rpm 조건하에서 30분 동안 교반한 코팅제를 통상의 벽지 생산과정을 통해 PVC 벽지를 제조하였다.
실시예 2
폴리비닐클로라이드 100 g, 탄산칼슘 30 g, 베타-사이클로덱스트린 6 g, 액상 중화제 6 g(에틸렌디아민 2 g, 우레아 2 g, 및 물 2 g을 혼합한 것), 폴리아크릴산 나트륨 성분의 고흡수성수지 2 g를 혼합하여 3,000 rpm 조건하에서 30분 동안 교반한 코팅제를 통상의 벽지 생산과정을 통해 PVC 벽지를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일하되, 사이클로덱스티린으로서, 베타- 사이클로덱스트린과 하이드록시프로필- 사이클로덱스트린을 3:1 중량 비율로 혼합하여 사용하였다.
비교예 1: 실시예 1과 동일하되 사이클로덱스트린 미첨가한 경우
폴리비닐클로라이드 100 g, 탄산칼슘 30 g, 액상 중화제 7.5 g(에틸렌디아민 2.5 g, 우레아 2.5 g, 및 물 2.5 g을 혼합한 것), 폴리아크릴산 나트륨 성분의 고흡수성수지 2.5 g를 혼합하여 3,000 rpm 조건하에서 30분 동안 교반한 코팅제를 통상의 벽지 생산과정을 통해 PVC 벽지를 제조하였다.
비교예 2: 실시예 2과 동일하되 사이클로덱스트린 미첨가한 경우
폴리비닐클로라이드 100 g, 탄산칼슘 30 g, 액상 중화제 6 g(에틸렌디아민 2 g, 우레아 2 g, 및 물 2 g을 혼합한 것), 폴리아크릴산 나트륨 성분의 고흡수성수지 2 g를 혼합하여 3,000 rpm 조건하에서 30분 동안 교반한 코팅제를 통상의 벽지 생산과정을 통해 PVC 벽지를 제조하였다.
비교예 3: 실시예 1과 동일하되 액상중화제를 미첨가한 경우
폴리비닐클로라이드 100 g, 탄산칼슘 30 g, 베타-사이클로덱스트린 7.5 g, 폴리아크릴산 나트륨 성분의 고흡수성수지 2.5 g를 혼합하여 3,000 rpm 조건하에서 30분 동안 교반한 코팅제를 통상의 벽지 생산과정을 통해 PVC 벽지를 제조하였다.
실험예 1: 폼알데하이드 흡착율 및 재방출율 평가
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 PVC 벽지에 대해 폼알데하이드 흡착율 및 재방출율은 KS I 3546 기준시험에 따라 평가하였다. 그 결과를 [표 1]에 기재하였다. 재방출량은 1일을 기준으로 하여 측정하였다.
* 흡착율(%) = (공급농도 - 출구농도) / 공급농도 X 100
PVC 벽지의 유해물질 흡착율 측정 결과
구분(단위:%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예3
1일 폼알데하이드 흡착율 75.4% 71.5% 81.0% 58.3% 52.1% 52.7%
3일 폼알데하이드 흡착율 73.7% 68.7% 77.2% 52.4% 47.8% 48.5%
5일 폼알데하이드 흡착율 70.8% 66.9% 76.5% 46.1% 42.3% 44.2%
7일 폼알데하이드 흡착율 70.0% 66.2% 75.4% 42.5% 39.9% 43.3%
적산흡착량 6.891% 6.223% 7.247% - - -
재방출 0.007% 0.005% 0.007% - - -
*비교예 1 ~3의 경우, 기능성 자재로서 요구되는 법정 기준치인 7일 이후 폼알데하이드 흡착률이 65% 이상을 이미 만족하지 않아, 적산흡착량 및 재방출량을 측정하지 않음.
상기 표 1을 살펴보면, 본 발명에 따른 사이클로테스트린과 액상중화제를 포함하는 코팅제 조성물을 사용한 실시예 1 및 2의 벽지의 경우, 시험 1일차에 70% 이상 성능을 보였으며, 7일차까지 65% 이상 성능을 유지되는 것을 확인할 수 있었다.
아울러, 실시예 3의 경우 시험 1일차에 80% 이상 성능을 보였으며, 7일차까지 75% 이상 성능을 유지되는 상당히 우수한 효과를 보이고 있었다.
그러나, 비교예 1, 2 과 같이 사이클로덱스트린을 사용하지 않은 경우 7일차 40% 성능 수준에 불과하였다. 아울러, 액상중화제를 사용하지 않은 비교예 3의 경우에도 7일차 40% 성능 수준에 불과하였다.
따라서, 본 발명에 따른 PVC 기반의 유해물질 흡착 기능성 벽지는 기존 벽지의 물성 및 외관을 유지하며, 폼알데하이드와 같은 유해물질을 효과적으로 흡착 제거하여 실내 공기질을 개선할 수 있는 친환경 벽지로 널리 제공될 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실험예에 한정되는 것이 아니라 특허 청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

Claims (7)

  1. 폴리비닐클로라이드(PVC) 100 중량부에 대해,
    흡착 기능성 올리고머인 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 1 ~ 30 중량부;
    탄산칼슘 5 ~ 50 중량부;
    아민 화합물, 우레아 및 물을 포함하는 액상 중화제 1 ~ 30 중량부; 및
    고흡수성 수지 0.1 ~ 5 중량부;를 포함하고,
    상기 아민 화합물은 트리에틸아민, 트리옥틸아민, 에틸아민, 및 에틸렌디아민로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린은 알파-사이클로덱스트린, 베타-사이클로덱스트린, 감마-사이클로덱스트린, 하이드록시프로필-사이클로덱스트린, 및 메틸-사이클로덱스트린로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 사이클로텍스트린은 베타-사이클로덱스트린 단독 또는 베타- 사이클로덱스트린과 하이드로피로필-사이클로덱스트린을 0.5:1 ~ 5:1 중량 비율로 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 하는 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 액상 중화제는 아민 화합물 100 중량부에 대해, 우레아 50 ~ 200 중량부 및 물 50 ~ 200 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 고흡수성 수지는 폴리아크릴계, 폴리비닐알코올계, 및 폴리아크릴아마이드계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅제 조성물은 500 ~ 3,500 rpm 조건하에서 10 ~ 30 분 동안 교반한 코팅제인 것을 특징으로 하는 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지의 코팅제 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 코팅제 조성물을 코팅하여 제조된 새집증후군 감소를 위한 PVC 벽지.
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