KR102038600B1 - 친환경 숯페인트와 그 제조방법, 그리고 그 숯페인트를 이용한 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음이온 및 원적외선 방사와 유해물질 흡착에 효과적인 숯분말과 피톤치드 발산에 효과적인 편백나무분말, 그리고 유해성이 없는 수용성 바인더를 사용한 친환경 숯페인트와 이의 바람직한 제조방법, 그리고 그 숯페인트를 바람직하게 이용한 제품에 관한 것이다.
본 발명에 따른 친환경 숯페인트는, 숯분말 20~40중량%; 편백나무분말 20~35중량%; 탄산칼슘 5~15중량%; 규산소다 수용액 15~30중량%; 에멀젼수지 5~15중량%; 편백나무오일 1~6중량%; 소포제 0.5~2중량%; 분산제 0.5~2중량%;를 포함하여 조성되되, 숯분말과 편백나무분말이 300~1,500메쉬(mesh)의 입도를 가지는 것임을 특징으로 한다.

Description

친환경 숯페인트와 그 제조방법, 그리고 그 숯페인트를 이용한 제품{Eco-friendly Charcoal Paint, Manufacturing Method Thereof and Product Using the Paint}

본 발명은 음이온 및 원적외선 방사와 유해물질 흡착에 효과적인 숯분말과 피톤치드 발산에 효과적인 편백나무분말, 그리고 유해성이 없는 수용성 바인더를 사용한 친환경 숯페인트와 이의 바람직한 제조방법, 그리고 그 숯페인트를 바람직하게 이용한 제품에 관한 것이다.

페인트는 건축물의 내·외장재로 많이 사용되는 재료 중의 하나이다. 페인트는 휘발성 유기용제를 사용한 유기화학 제품들이 주류를 이루는데, 이러한 페인트는 휘발성 유기화합물의 독성이 방출되는 문제가 있다. 독성의 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound, VOC)은 건강을 해치는데, 특히 신축건물, 신축아파트 등에서 심하게 나타나 소위 '새집증후군(Sick House Syndrome)'이라는 질병으로까지 인식된다. 새집증후군 문제를 예방하고자 국내에서는 환경표지기준(의무기준), 건강친화형주택건설기준(권장기준) 등을 마련하여 친환경 건축자재의 사용을 의무화하거나 권장하고 있다.

유기화합물의 독성 방출 문제를 해결하기 위해 유기용제의 사용을 최소화한 친환경 페인트가 다양하게 개발되어 제안되고 있다. 친환경 페인트와 관련한 선행기술로는 국내 등록특허 제10-0978228호, 국내 등록특허 제10-1294350호, 국내 등록특허 제10-1742917호 등이 있다.

대한민국등록특허 제10-0978228호 대한민국등록특허 제10-1294350호 대한민국등록특허 제10-1742917호

본 발명은 새로운 친환경 페인트를 제안하고자 개발된 것으로서, 본 발명은 음이온 및 원적외선 방사와 유해물질 흡착에 효과적인 숯분말과 피톤치드 발산에 효과적인 편백나무분말, 그리고 유해성이 없는 수용성 바인더를 사용한 친환경 숯페인트와 이의 바람직한 제조방법을 제공하는데 기술적 과제가 있다.

또한 본 발명은 친환경 숯페인트를 바람직하게 이용한 제품으로 친환경성을 확보함으로써 유용하게 활용 가능한 부직포 제품과 건축용 패널 제품을 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 숯분말 20~40중량%; 편백나무분말 20~35중량%; 탄산칼슘 5~15중량%; 규산소다 수용액 15~30중량%; 에멀젼수지 5~15중량%; 편백나무오일 1~6중량%; 소포제 0.5~2중량%; 분산제 0.5~2중량%;를 포함하여 조성되되, 숯분말과 편백나무분말이 300~1,500메쉬(mesh)의 입도를 가지는 것임을 특징으로 하는 친환경 숯페인트를 제공한다.

또한 본 발명은 친환경 숯페인트를 제조하는 방법으로, 교반기에 규산소다 수용액, 에멀젼수지, 분산제, 편백나무오일을 투입 교반하여 바인더를 만드는 제1단계; 바인더에 숯분말, 편백나무분말, 탄산칼슘을 투입 교반하는 제2단계; 소포제를 투입 교반하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 숯페인트 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 친환경 숯페인트가 부직포 표면에 분사 도포된 것을 특징으로 하는 친환경 숯페인트가 도포된 부직포 제품을 제공한다.

나아가 본 발명은, 친환경 숯페인트가 도포된 부직포 제품; 전면판부의 테두리가 측면판부로 둘러싸이도록 마련되어 내측으로 공간부가 형성된 금속패널;을 포함하여 구성되되, 부직포 제품이 상기 금속패널의 공간부에 안착 설치되되 친환경 숯페인트 도포면이 금속패널의 전면판부에 대면하게 설치되는 것을 특징으로 하는 건축용 패널 제품을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 본 발명에 따른 숯페인트는 주요 성분으로 숯분말, 편백나무분말, 규산소다 등을 사용하기 때문에 휘발성 유기물질의 방출이 거의 없으며, 오히려 음이온과 원적외선 방출, 유해물질 흡착, 피톤치드 발산 등으로 실내의 공기질을 개선하는데 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 숯페인트 제조공정에서 바인더, 분말소재, 소포제를 구분하면서 투입 교반하기 때문에 재료의 균일한 분산을 유도하면서 치밀한 조직구조를 가지는 숯페인트로 제조할 수 있다. 이로써 고품질의 친환경 숯페인트를 안정적으로 생산할 수 있다.

셋째, 본 발명은 친환경 숯페인트를 적용하여 친환경성을 확보함으로써 유용하게 활용 가능한 부직포 제품과 건축용 패널 제품을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 숯페인트를 이용한 제품의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 숯페인트 도포 부직포 제품의 사진이다.
도 3은 본 발명의 시험예에서 이용한 라돈성능시험장치 사진이다.
도 4는 본 발명의 시험예에서 실시한 라돈농도 측정 결과 그래프이다.

1. 친환경 숯페인트

본 발명에 따른 친환경 숯페인트는, 숯분말 20~40중량%; 편백나무분말 20~35중량%; 탄산칼슘 5~15중량%; 규산소다 수용액 15~30중량%; 에멀젼수지 5~15중량%; 편백나무오일 1~6중량%; 소포제 0.5~2중량%; 분산제 0.5~2중량%;를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 한다.

숯페인트에서 숯분말과 편백나무분말은 음이온, 원적외선 방출, 유해물질 흡착, 피톤치드 발산 흡착 등의 기능성을 부여하기 위한 주재료가 되며, 균일한 수성 분산액을 얻기 위해 300~1,500메쉬(mesh)의 입도로 사용한다. 숯분말은 20~40중량%사용하고 편백나무분말은 20~35중량% 사용하는데, 이러한 사용범위는 숯페인트의 사용성과 기능성을 동시에 고려한 범위이다. 탄산칼슘은 숯페인트에 충전효과, 분산효율 증대, 응집방지 등의 기능성을 부여하며, 이러한 기능성과 경제성을 고려할 때 5~15중량%가 적당하다.

규산소다 수용액과 에멀젼수지는 숯페인트의 기본적인 바인더가 된다. 규산소다 수용액은 숯페인트의 적절한 분산성과 점도를 위해 이산화규소(SiO2) 25~35중량％, 염화나트륨(NaCl) 5~15중량％, 수분 50~70중량％를 포함하는 조성으로 마련하여, 전체 숯페인트의 15~30중량% 사용한다. 에멀젼수지는 방수성, 탄력성 등의 기능을 부여하기도 하는데, 아크릴계 에멀젼수지 등 이 분야에서 통상적으로 사용하는 것을 그대로 적용하면 되며, 전체 숯페인트의 5∼15중량%로 사용하는 것이 적절한 도막 형성과 함께 경제성 및 기능성을 고려할 때 적당하다. 편백나무오일은 피톤치드 발산효과와 함께 코팅효과를 부여하기 위한 부가적인 바인더로서 규산소다 수용액 및 에멀젼수지와도 잘 섞이며, 전체 숯페인트의 1~6중량%이면 적당하다.

소포제는 페인트 제조과정에서 거품을 억제하거나 제거하기 위해 사용하며, 감안하여 전체 숯페인트의 0.5~2중량% 사용한다. 소포제는 휘발성이 적은 수용성의 계면활성제로 low-voc 분말제품을 바람직하게 사용한다. 분산제는 분말 재료의 적절한 침투성을 갖게 하고 입자를 고르게 분산시키는 역할을 하는 재료가 되는데, 독성을 최소화하기 위해 친환경 분산제를 사용하는 것이 바람직하며, 전체 숯페인트의 0.5~2중량% 사용하면 적당하다.

2. 친환경 숯페인트 제조방법

위와 같은 재료조성에 따른 숯페인트는 적절한 제조과정을 통해 우수한 품질의 안정적인 제품으로 제조할 수 있다. 먼저 교반기에 규산소다 수용액, 에멀젼수지, 편백나무오일, 분산제를 투입 교반하여 바인더를 만든다(제1단계). 다음으로 바인더에 숯분말, 편백나무분말, 탄산칼슘을 투입 교반한다(제2단계). 마지막으로 소포제를 투입 교반한다(제3단계). 적정량의 소포제는 기포 생성 억제와 치밀한 조직구조 형성에 기여하는데, 마지막 교반단계에서 투입함으로써 소포제의 투입 효과를 극대화할 수 있다. 각 단계는 재료들을 투입한 후 2,000~4,000RPM의 고속으로 60~120분 교반하면서 실시하는 것이 재료들의 균일한 분산과 숯페인트의 강력한 점력, 인장력 및 경도 확보에 유리하며, 특히 제3단계는 변속 교반하는 것이 균일한 분산과 교반 중 기포 생성 억제 및 넘침 방지를 위해 효과적이다. 이로써 숯페인트가 제조되며, 이렇게 제조된 숯페인트는 건축물의 내·외장재 등으로 사용할 수 있으며, 또한 현장의 상황에 따라 적절하게 가수하여 사용할 수 있다.

3. 친환경 숯페인트 이용 제품

본 발명에 따른 친환경 숯페인트는 일반적인 페인트 용도로서 다양하게 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 사용례로서 도 1과 같은 부직포 제품과 건축용 패널 제품을 제안하다. 부직포 제품(10)은 친환경 숯페인트가 부직포 표면에 분사 도포된 제품으로(도 1(a)), 일반적인 부직포(11)에 숯페인트(12)의 기능성을 부가한 제품이 된다. 이와 같은 부직포 제품(10)은 통상적인 부직포와 동일하게 사용할 수 있다. 건축용 패널 제품(100)은, 전면판부(21)의 테두리가 측면판부(22)로 둘러싸이도록 마련되어 내측으로 공간부가 형성된 금속패널(20); 금속패널(20)의 공간부에 안착 설치되되 친환경 숯페인트 도포면이 금속패널의 전면판부(21)에 대면하게 설치되는 부직포 제품(10);을 포함하여 구성된다. 이와 같은 건축용 패널 제품은 천장용 패널로 바람직하게 이용할 수 있는데, 금속패널에 의해 통상의 천장용 금속패널과 동일한 작업성을 기대하면서 부직포에 의한 흡음성, 단열성과 함께 숯페인트에 의한 친환경성을 동시에 기대할 수 있다.

4. 실시예

가. 숯페인트 제조

350mesh 숯분말 30중량%, 350mesh 편백나무분말 25중량%, 탄산칼슘 10중량%, 규산소다 수용액 20중량%(이산화규소 30중량％, 염화나트륨 10중량％, 수분 60중량％), 에멀젼수지 10중량%, 소포제 1중량%, 분산제 1중량%, 편백나무오일 3중량%의 조성으로 준비하였다.

규산소다 수용액, 에멀젼수지, 분산제, 편백나무오일을 3,000RPM의 고속으로 60분 혼합 교반하여 바인더를 만든 다음, 숯분말과 편백나무분말, 탄산칼슘을 투입하여 2,000RPM으로 20분간, 3,000RPM으로 30분간, 2,000RPM으로 20분간 변속 교반하고, 마지막으로 소포제를 투입하여 3,000RPM의 고속으로 60분 혼합 교반하는 과정으로 숯본드를 제조하였다.

나. 숯페인트 도포 부직포 제조

위에서 제조한 숯페인트를 부직포에 도포하여 도 2와 같은 숯페인트 도포 부직포 제품으로 제조하였다.

5. 시험예

가. 라돈제거성능 시험

실시예에 따라 제조한 숯페이트 도포 부직포 제품의 라돈제거성능을 시험하였다. 라돈제거성능시험은 도 3과 같은 시험장치로 실시하였으며, 시험방법은 다음과 같다.

먼저 보조측정챔버에서 Radon generator로 발생시킨 라돈기체를 라돈측정챔버로 유입시켜 일정한 농도로 생성시키고 보조측정챔버와 라돈측정챔버1의 연결을 막아 라돈측정챔버1을 밀봉시키고, Radon 측정기를 이용하여 라돈측정챔버1의 라돈가스 농도를 측정한다. 이어 시편챔버 내에 숯페인트 도포 부직포 제품을 위치시키고, 라돈측정챔버1과 시편챔버, 라돈측정챔버2를 연결하고, 질량유량조절기(MFC: Mass Flow controller)와 펌프(pump)를 이용하여 일정한 유량(200cc/min)으로 라돈측정챔버1 내의 라돈 가스를 시편챔버를 통과시켜 라돈측정챔버2로 유입시킨 다음 일정 시간이 경과하면 펌프(pump)를 정지시킨다. 그리고 나서 Radon 측정기를 이용하여 라돈측정챔버2의 라돈가스 농도를 측정하여 숯페이트 도포 부직포 제품의 라돈가스의 제거율을 아래 식에 따라 산출한다. 라돈가스의 제거율은 3회 측정하여 낸 평균값으로 한다.

η=(C₁-C₂)/C₁×100

(η= 라돈가스 제거율(%), C₁=라돈측정챔버1의 라돈농도, C₂=라돈측정챔버2의 라돈농도)

나. 라돈제거 성능시험결과

시험결과는 도 4와 같이 나타냈다. 보는 바와 같이 20시간 경과 후 21.88 pCi/L 해당하는 라돈농도가 숯페인트 도포 부직포 제품을 거친 후 4.47 pCi/L로 감소하였으며, 라돈가스 제거율은 79.5%을 보여주었다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

10: 부직포 제품
11: 부직포
12: 숯페인트
20: 금속패널
21: 전면판부
22: 측면판부
100: 건축용 패널 제품

Claims (4)

1. 숯분말 20~40중량%; 편백나무분말 20~35중량%; 탄산칼슘 5~15중량%; 규산소다 수용액 15~30중량%; 에멀젼수지 5~15중량%; 편백나무오일 1~6중량%; 소포제 0.5~2중량%; 분산제 0.5~2중량%;를 포함하여 조성되되,
   상기 숯분말과 편백나무분말은, 300~1,500메쉬(mesh)의 입도를 가지는 것이고,
   상기 규산소다 수용액은, 이산화규소(SiO2) 25~35중량％, 염화나트륨(NaCl) 5~15중량％, 수분 50~70중량％를 포함하는 것임을 특징으로 하는 친환경 숯페인트.
2. 제1항에 따른 친환경 숯페인트를 제조하는 방법으로,
   교반기에 규산소다 수용액, 에멀젼수지, 분산제, 편백나무오일을 투입 교반하여 바인더를 만드는 제1단계;
   바인더에 숯분말, 편백나무분말, 탄산칼슘을 투입 교반하는 제2단계;
   소포제를 투입 교반하는 제3단계;
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 숯페인트 제조방법.
3. 제1항에 따른 친환경 숯페인트가 부직포 표면에 분사 도포된 것을 특징으로 하는 친환경 숯페인트가 도포된 부직포 제품.
4. 제3항에 따른 친환경 숯페인트가 도포된 부직포 제품;
   전면판부의 테두리가 측면판부로 둘러싸이도록 마련되어 내측으로 공간부가 형성된 금속패널;을 포함하여 구성되되,
   상기 부직포 제품은, 상기 금속패널의 공간부에 안착 설치되되, 친환경 숯페인트 도포면이 금속패널의 전면판부에 대면하게 설치되는 것을 특징으로 하는 건축용 패널 제품.

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