KR102226129B1 - 코르크 마감재용 조성물과 이를 이용한 코르크 마감재의 제조방법 - Google Patents

코르크 마감재용 조성물과 이를 이용한 코르크 마감재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코르크 마감재용 조성물과 이를 이용한 코르크 마감재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물이나 선박, 구조물 등의 바닥, 벽면, 천장 그리고 학교운동장, 어린이놀이터, 공원, 산책로, 자전거도로 등에 시공되어 외관이 미려하고 내구성이 우수한 코르크 마감재용 조성물과 이를 이용한 코르크 마감재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 코르크 마감재용 조성물은 적어도 표면이 탄화된 탄화코르크칩 100중량부에 대하여 유색의 코팅제가 도포된 칼라코르크칩 10 내지 100중량부와, 바인더 20 내지 60량부가 혼합되어 조성된다.

Description

코르크 마감재용 조성물과 이를 이용한 코르크 마감재의 제조방법{composition for cork finishing material and manufacturing method of cork finishing material}
본 발명은 코르크 마감재용 조성물과 이를 이용한 코르크 마감재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물이나 선박, 구조물 등의 바닥, 벽면, 천장 그리고 학교운동장, 어린이놀이터, 공원, 산책로, 자전거도로 등에 시공되어 외관이 미려하고 내구성이 우수한 코르크 마감재용 조성물과 이를 이용한 코르크 마감재의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건물의 바닥, 벽체 또는 천정은 별도의 세라믹, 금속 또는 목재, 인조석 등으로 이루어진 다양한 종류의 마감재로서 마감처리한다. 또한, 건물뿐만 아니라 선박 등과 같은 다양한 구조물에도 마감재로 마감처리가 필요한다.
마감재로 타일, 마루, 벽지, 판넬, 보드 등 다양한 종류가 사용된다. 이러한 마감재를 각종 소재를 이용하여 제작된다.
최근에는 코르크(cork)를 재료로 하여 만든 코르크 마감재가 사용되고 있다. 대한민국 공개실용신안 제20-2011-0004248호에는 코르크를 이용한 실내 마감재가 개시되어 있다.
상기 실내 마감재는 코르크를 0.5 ~ 1cm의 두께로 압착한 기판과, 기판의 전면에 문양을 인쇄하여 도포한 장식층과, 기판의 이면에 벽면에 고정설치된 체결편과 결합 및 분리되는 후크를 포함하는 고정부재로 구성된다.
상기 실내 마감재는 코르크 소재로 만들어져 가볍고 취급이 용이하다는 장점은 있지만 코르크를 압착하여 모양을 만들어야 하므로 다양한 형태의 마감재를 만들 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 코르크 자체는 강도가 매우 약해 마감재의 내구성이 약하다는 문제점이 있다. 또한, 코르크에 다양한 색상을 구현하기 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 공개실용신안 제20-2011-0004248호:실내 마감재
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 건물이나 선박, 구조물 등의 바닥, 벽면, 천장 그리고 학교운동장, 어린이놀이터, 공원, 산책로, 자전거도로 등에 시공되어 외관이 미려하고 내구성이 우수한 코르크 마감재용 조성물과 이를 이용한 코르크 마감재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 코르크 마감재용 조성물은 적어도 표면이 탄화된 탄화코르크칩 100중량부에 대하여 유색의 코팅제가 도포된 칼라코르크칩 10 내지 100중량부와, 바인더 20 내지 60량부가 혼합되어 조성된다.
상기 탄화코르크칩 100중량부를 기준으로 송이석 분말 1 내지 10중량부가 더 혼합된다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 코르크 마감재의 제조방법은 코르크를 분쇄하여 코르크칩을 수득하는 분쇄단계와; 상기 코르크칩을 제 1 및 2그룹으로 분류하는 분류단계와; 상기 제 1그룹의 코르크칩을 가열하여 적어도 표면이 탄화된 탄화코르크칩을 수득하는 탄화단계와; 상기 제 2그룹의 코르크칩에 유색의 코팅제를 도포하여 칼라코르크칩을 수득하는 코팅단계와; 바인더에 상기 탄화코르크칩과 상기 칼라코르크칩을 혼합하여 조성물을 수득하는 혼합단계와; 상기 혼합단계에서 수득한 조성물을 진공포장하는 진공포장단계와; 상기 진공포장된 조성물을 몰드에 투입하여 성형하는 성형단계;를 포함한다.
상기 성형단계 완료 후 성형체의 표면에 항균볼을 고정시키는 항균처리단계;를 더 포함하고, 상기 항균볼은 구형의 다공성 세라믹에 긴털비름 추출물을 함침시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명은 탄화코르크칩과 칼라코르크칩을 바인더로 혼합하여 마감재를 제조함으로써 외관이 미려하고 내구성이 우수하다.
본 발명에 의해 제조된 마감재는 건물이나 선박, 구조물 등의 바닥, 벽면, 천장 그리고 학교운동장, 어린이놀이터, 공원, 산책로, 자전거도로 등의 마감 시공용으로 유용하게 활용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 코르크 마감재용 조성물과 이를 이용한 코르크 마감재의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 예에 따른 코르크 마감재용 조성물은 탄화코르크칩, 칼라코르크칩, 바인더로 조성된다. 가령, 탄화코르크칩 100중량부에 대하여 칼라코르크칩 10 내지 100중량부와, 바인더 20 내지 60량부를 혼합하여 조성할 수 있다.
탄화코르크칩은 적어도 표면이 탄화된 코르크칩일 수 있다. 따라서 탄화코르크칩은 표면만이 탄화되거나 표면 및 내부까지 전부 탄화될 수 있다.
탄화코르크칩은 유기물의 열분해를 거치면서 넓은 표면적을 가지며, 표면전하가 많아져서 우수한 흡착능력 및 항균효과를 갖는다. 또한, 탄화코르크칩은 탄화 정도에 따라 다양한 색상을 낼 수 있다. 또한, 탄화코르크칩은 탄화되지 않은 코르크칩에 비해 변색이 억제되는 장점을 갖는다. 또한, 탄화코르크칩은 표면에 많은 기공들이 형성되어 있으므로 바인더와의 결합력을 향상시킬 수 있다.
칼라코르크칩은 코르크칩에 유색의 코팅제를 도포하여 특정한 색상을 낸 것이다. 코팅제로 폴리우레탄 100중량부에 대하여 안료 10 내지 40중량부를 혼합한 것을 사용할 수 있다.
폴리우레탄으로 수분산성 폴리우레탄을 이용하는 것이 바람직하다. 수분산성 폴리우레탄은 유기용제를 사용하지 않으므로 친환경적이다.
안료는 코팅제에 색상을 구현하기 위한 것으로서 다양한 종류의 유기안료 또는 무기안료를 사용할 수 있다.
바인더는 탄화코르크칩과 칼라코르크칩을 결합시키는 역할을 한다. 바인더로 에폭시 수지 또는 우레탄 수지, 아크릴 수지와 같은 통상적인 고분자 바인더를 이용할 수 있다.
본 발명의 코르크 마감재용 조성물은 다른 예로 송이석 분말이 더 혼합되어 조성될 수 있다. 가령, 탄화코르크칩 100중량부에 대하여 칼라코르크칩 10 내지 100중량부와, 바인더 20 내지 60량부, 송이석 분말 1 내지 10중량부를 혼합하여 조성할 수 있다.
송이석(scoria)은 화산 분출물의 여러 물질이 혼합되어 이루어진 화산성토로, 다수의 기공을 포함하여 표면적이 넓은 것이 특징이며, 우리나라 제주도에 넓게 분포하고 있다.
송이석은 공기 중의 산소와 결합되면서 천연 소성된 세라믹으로서, 현무암보다 기공률이 높고 밀도가 낮으며, 상대적으로 산화철(Fe2O3)의 함량이 높아 적갈색을 나타낸다. 송이석은 이산화규소(SiO2)가 주성분인 약알칼리성의 암석으로, 다공구조에 의해 기공률이 높아 특히 중금속 흡착 능력이 뛰어나며 휘발성 유기화합물을 흡착하여 실내 공기를 정화하는 특징이 있으며, 건강에 이로운 원적외선을 방사하고 항균효과를 지니는 것으로 알려져 있다.
본 발명에 적용된 송이석은 다수의 기공을 포함하고 있어, 기공율이 34 내지 36%이며, 밀도는 0.9 내지 1.2g/㎤인 것이 바람직하다. 또한, 송이석의 표면적은 80 내지 99㎡/g일 수 있다.
덩어리 형태의 송이석을 거칠게 파쇄한 후 분쇄기를 이용하여 잘게 분쇄하여 분말화시킨다. 분쇄 후 50 내지 150메쉬 입도 크기의 송이석 분말만을 선별하여 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 예에 따른 코르크 마감재의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 코르크 마감재의 제조방법은 코르크를 분쇄하여 코르크칩을 수득하는 분쇄단계와, 상기 코르크칩을 제 1 및 2그룹으로 분류하는 분류단계와, 제 1그룹의 코르크칩을 가열하여 적어도 표면이 탄화된 탄화코르크칩을 수득하는 탄화단계와, 제 2그룹의 코르크칩에 유색의 코팅제를 도포하여 칼라코르크칩을 수득하는 코팅단계와, 탄화코르크칩과 상기 칼라코르크칩을 혼합하여 혼합코르크칩을 수득하는 혼합단계와, 혼합코르크칩과 바인더를 혼합한 후 몰드에 투입하여 성형하는 성형단계를 포함한다. 각 단계별로 구체적으로 살펴본다.
1. 분쇄단계
먼저, 코르크를 잘게 분쇄하여 코르크칩을 얻는다.
코르크(cork)는 굴참나무나 떡갈나무 등에서 채취한 것을 이용할 수 있다. 또한, 코르크는 크르크 마개 가공공정에서 발생되는 폐기물을 이용할 수 있음은 물론이다.
코르크는 높은 탄력성, 낮은 열전도성, 방음성, 가벼운 무게, 충격 흡수력 등에서 우수한 특성을 갖는다. 또한, 코르크는 복사열이 적어 열섬현상을 완화하고, 고무냄새가 없어 쾌적한 환경을 조성할 수 있다.
코르크를 잘게 분쇄하면 작은 조각 형태의 코르크칩을 얻을 수 있다. 코르크칩은 선별공정을 통해 2 내지 10mm크기의 코르크칩만을 골라 내어 재료로 사용할 수 있다.
2. 분류단계
다음으로, 수득한 코르크칩을 2개의 그룹으로 분류한다. 분류는 무작위로 이루어지거나, 크기 또는 모양에 의해 이루어질 수 있다.
분류단계를 통해 코르크칩은 제 1그룹의 코르크칩과 제 2그룹의 코르크칩으로 분류된다.
3. 탄화단계
다음으로, 제 1그룹의 코르크칩을 가열하여 탄화코르크칩을 수득한다.
제 1그룹의 코르크칩을 노(furnace)에 투입하여 무산소 분위기에서 300 내지 500℃로 2 내지 10시간 동안 가열하여 탄화시킬 수 있다.
온도와 시간을 적절히 조절하여 코르크칩의 표면만을 탄화시키거나, 코르크칩의 표면과 내부를 전부 탄화시킬 수 있다.
탄화 코르크칩은 유기물의 열분해를 거치면서 넓은 표면적을 가지며, 표면전하가 많아져서 우수한 흡착능력 및 항균효과를 갖는다. 또한, 탄화 코르크칩은 탄화 정도에 따라 다양한 색상을 낼 수 있다. 또한, 탄화 코르크칩은 표면에 많은 기공들이 형성되어 있으므로 바인더와의 결합력을 향상시킬 수 있다.
4. 코팅단계
다음으로, 제 2그룹의 코르크칩에 유색의 코팅제를 도포하여 칼라코르크칩을 수득한다.
코팅제로 폴리우레탄 100중량부에 대하여 안료 10 내지 40중량부를 혼합한 것을 사용할 수 있다. 폴리우레탄으로 수분산성 폴리우레탄을 이용할 수 있다.
수분산성 폴리우레탄의 합성을 위해 폴리카프로락톤디올(polycaprolactonediol) 15중량%에 디메틸올 프로피온산(dimethylol propionic acid) 3중량%를 플라스크에 투입한 후 교반시키면서 90℃로 승온시킨 다음 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate) 7중량%를 첨가하여 90℃에서 4시간 동안 반응시켜 프리폴리머를 생성시킨다. 그리고 후 상온으로 냉각시킨 프리폴리머에 트리에틸아민(triethylamine) 2중량%를 첨가한 후 30분 동안 교반시키고, 에틸렌 디아민(ethylene diamine) 1중량%와 증류수 72중량%를 첨가한 후 50분 동안 교반시킨 후 30분 동안 숙성시켜 수분산성 폴리우레탄을 수득할 수 있다.
수분산성 폴리우레탄은 위의 합성방법에 의하지 않고 상업화된 제품을 구입하여 이용할 수 있음은 물론이다.
안료로 다양한 종류의 유기안료 또는 무기안료를 사용한다.
다양한 색상을 갖는 유색의 코팅제가 준비되면 제 2그룹의 코르크칩에 분무하면 크르크칩의 표면에 코팅제가 도포된다. 코팅제가 도포된 후 코팅제를 경화시키면 빨강, 노랑, 파랑 등 다양한 색상의 칼라코르크칩이 만들어진다.
5. 혼합단계
다음으로, 바인더에 탄화코르크칩과 칼라코르크칩을 혼합하여 조성물을 수득한다.
가령, 탄화코르크칩 100중량부에 대하여 칼라코르크칩 10 내지 100중량부와, 바인더 20 내지 60량부가 혼합하여 조성물을 수득할 수 있다.
바인더로 에폭시 수지 또는 우레탄 수지, 아크릴 수지와 같은 통상적인 고분자 바인더를 이용할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 탄화코르크칩과 칼라코르크칩을 혼합해 사용함으로써 코르크의 기능성 및 강도를 향상시키고, 다양한 색상을 구현할 수 있다.
한편, 혼합단계에서 송이석 분말을 더 혼합할 수 있다. 이 경우 탄화코르크칩 100중량부에 대하여 칼라코르크칩 10 내지 100중량부와, 바인더 20 내지 60량부, 송이석 분말 1 내지 10중량부를 혼합할 수 있다.
6. 성형단계
다음으로, 조성물을 몰드에 투입하여 성형시킨다.
성형은 진동 가압 성형기의 몰드에 조성물을 투입하여 가압성형할 수 있다. 또한, 유압프레스의 몰드에 투입하여 성형할 수 있다.
성형 후 경화시키면 다양한 모양과 크기의 코르크 마감재가 제조된다.
일 예로 코르크 마감재는 사각의 타일 형태로 이루어져 건물의 실내외의 바닥, 선박의 갑판이나 통로 바닥에 시공될 수 있다. 또한, 코르크 마감재는 판상의 보드 또는 판넬로 이루어져 벽면이나 천장에 시공될 수 있다.
한편, 본 발명은 혼합단계에서 수득한 조성물을 진공포장하는 진공포장단계를 더 수행할 수 있다. 조성물에 사용된 바인더가 2액형 바인더일 경우 진공포장을 통해 바인더의 경화반응을 차단시킬 수 있다. 진공포장된 상태로 보관되거나 운반된 조성물은 성형과정에서 포장지를 개봉한 후 몰트에 투입하여 성형시킬 수 있다. 또한, 진공포장된 조성물은 다양한 시공현장에서 포장지를 개봉한 후 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명은 성형단계 완료 후 성형체의 표면에 항균볼을 고정시키는 항균처리단계를 더 수행할 수 있다.
조성물을 몰드에서 성형한 후 경화되기 전에 성형체의 표면에 항균볼을 살포한 다음 성형체의 상부를 눌러주면 항균볼이 성형체의 바인더에 일정한 깊이로 매몰되면서 성형체의 표면에 고정된다.
항균볼은 구형의 다공성 세라믹에 긴털비름 추출물을 함침시킨 것을 이용할 수 있다.
다공성 세라믹으로 제올라이트나 펄라이트 등을 이용할 수 있다. 또한, 다공성 세라믹으로 황토를 반죽하여 구형으로 성형한 후 소성시켜 수득한 황토볼을 이용할 수 있다. 다공성 세라믹은 직경이 1 내지 5mm일 수 있다.
긴털비름(Amaranthus hybridus)은 비름과에 속하는 한해살이 식물이다. 긴털비름은 잎 또는 전초를 이용할 수 있다.
긴털비름 추출물은 추출용매를 가하여 추출할 수 있다. 추출용매로 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올로 메탄올, 에탄올 등을 이용할 수 있고, 다가 알코올로 부틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜, 펜틸렌글리콜 등을 이용할 수 있다. 그리고 혼합물로는 물 및 저급 알코올의 혼합물, 물 및 다가 알코올의 혼합물, 저급 알코올 및 다가 알코올의 혼합물, 또는 물 및 저급알코올 및 다가 알코올의 혼합물을 이용할 수 있다.
추출의 일 예로 긴털비름에 대하여 추출용매를 중량비로 2 내지 20배를 가한 후 10 내지 150℃에서 1 내지 48시간 동안 열수추출 또는 냉침추출 또는 온침 추출할 수 있다.
긴털비름 추출물은 항균활성이 우수하여 마감재에 유해세균이 증식하거나 서식하는 것을 억제할 수 있다.
항균볼은 성형체의 경화 후 성형체의 표면에 접착제를 도포한 후 항균볼을 살포하여 성형체의 표면에 항균볼을 고정시킬 수도 있다.
한편, 상기의 다공성 세라믹으로 송이석을 이용할 수 있음은 물론이다.
이하, 실험 예를 통하여 항균볼의 항균효과를 살펴본다.
(실험예)
긴털비름의 잎에 추출용매로서 물을 중량비로 4배를 가한 후 90℃에서 6시간 동안 추출한 후 여과지로 여과한 다음 감압회전농축기를 이용하여 농축시켜 긴털비름 추출물을 준비하였다. 그리고 용기에 긴털비름 추출물을 일정량 채운 다음 제올라이트 소재의 다공성 세라믹을 투입한 후 48시간 동안 침지시켜 항균볼을 만들었다.
균주로 대장균(Escherichia coil)과 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)을 이용하였다. 균주를 액체배지에 배양시킨 후 배양된 세균을 희석하여 초기 세균수가 105~106CFU/mL가 되도록 조정하여 시험에 사용하였다. 멸균용기에 균주와 항균볼을 투입한 후 상온에서 보관하여 48시간 후 균수를 측정하여 정균감소율을 계산하였다. 실험결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 정균감소율(%)
대장균 95.2
황색포도상구균 93.7
상기 표 1의 결과를 참조하면, 정균감소율이 대장균은 95.2%, 황색포도상구균은 93.7%로 나타났다. 이러한 결과를 통해 마감재의 표면에 항균볼을 부착시키면 높은 항균효과가 충분히 있을 것으로 기대된다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 코르크를 분쇄하여 코르크칩을 수득하는 분쇄단계와;
    상기 코르크칩을 제 1 및 2그룹으로 분류하는 분류단계와;
    상기 제 1그룹의 코르크칩을 가열하여 적어도 표면이 탄화된 탄화코르크칩을 수득하는 탄화단계와;
    상기 제 2그룹의 코르크칩에 유색의 코팅제를 도포하여 칼라코르크칩을 수득하는 코팅단계와;
    바인더에 상기 탄화코르크칩과 상기 칼라코르크칩을 혼합하여 조성물을 수득하는 혼합단계와;
    상기 혼합단계에서 수득한 조성물을 진공포장하는 진공포장단계와;
    상기 진공포장된 조성물을 몰드에 투입하여 성형하는 성형단계와;
    상기 성형단계 완료 후 성형체의 표면에 항균볼을 고정시키는 항균처리단계;를 포함하고,
    상기 항균볼은 구형의 다공성 세라믹에 긴털비름 추출물을 함침시킨 것을 특징으로 하는 코르크 마감재의 제조방법.
  5. 적어도 표면이 탄화된 탄화코르크칩 100중량부에 대하여 유색의 코팅제가 도포된 칼라코르크칩 10 내지 100중량부와, 바인더 20 내지 60중량부가 혼합된 조성물로 성형되며,
    표면에 항균볼이 고정되고, 상기 항균볼은 구형의 다공성 세라믹에 긴털비름 추출물이 함침된 것을 특징으로 하는 코르크 마감재.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 조성물은 상기 탄화코르크칩 100중량부를 기준으로 송이석 분말 1 내지 10중량부가 더 혼합된 것을 특징으로 하는 코르크 마감재.
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