KR102313084B1 - 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물의 제조방법 및 이에 따라 제조된 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물 - Google Patents

친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물의 제조방법 및 이에 따라 제조된 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 페인트와 종이벽지가 조화롭게 혼합된 상태로서 붓, 로라 등으로 바르면 제품속의 수분이 증발되고, 머리카락처럼 가늘며 길이가 5mm 정도인 장섬유가 실타래처럼 얽히고설킨 상태에서 수축하면서 규조토 또는 황토 분말 및 일라이트 분말을 서로 감싸면서 장섬유가 상호간 연결되고, 수분이 차지하던 자리에서는 수분이 증발되어 숯과 같이 내부에 무수히 많은 공간이 형성되고, 수용액 속에 자리 잡고 있던 실타래처럼 엉킨 장섬유가 수용액의 점성에 의해서 장섬유, 규조토 또는 황토 분말, 일라이트 분말들을 하나로 뭉치게 하여 건조 후 종이 벽지 형태가 제공될 수 있다. 뿐만 아니라 기존의 페인트 시공은 사전에 흠집, 파인자국, 갈라진 곳을 보수 후 시공해야 하는 불편이 있는 반면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 흠집, 파인자국, 갈라진 곳을 보수하지 않고도 그대로 바르면 깔끔하게 마감되고, 흙분말 날림, 묻어남, 갈라짐 등이 자연히 해결됨으로써 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물로서 반영구적으로 사용이 가능할 것으로 기대된다.

Description

친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물의 제조방법 및 이에 따라 제조된 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물 {A process for the preparation of an eco-friendly bio-liquid wallpaper composition for applying to the wall and the eco-friendly bio-liquid wallpaper composition for applying to the wall prepared therefrom}
본 발명은 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물의 제조방법 및 이에 따라 제조된 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 각종 건축물의 시멘트에서 내뿜는 독성물질(과산화지질)과 각종 친환경 건축 마감 자재인 벽지, 장판, 가구 페인트, 접착제 등에서 발생되는 유기화합물(VOC), 포름알데히드, 톨루엔, 벤젠 등 각종 유해물질을 흡착 분해하여 새집증후군을 예방하고 겨울과 여름철 실내에서 발생된 곰팡이의 포자가 공기 중에 떠다니면서 사람의 호흡기를 통해 몸속으로 유입되어 각종 환경성 호흡기 질환을 유발하는 헌집증후군을 방지하며 습도조절이 가능하고, 건축물 내부의 콘크리트 벽체, 천장, 벽지, 나무, 페인트 등 에 붓, 로라 등으로 칠하면 마르면서 벽지가 되는 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물의 제조방법 및 이에 따라 제조된 친환경적인 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물에 관한 것이다
현대인들은 하루일과의 90%이상을 실내에서 생활하고 있다. 따라서 실내 환경이 건강에 미치는 영향은 매우 크다. 최근 신축된 새집에 입주하는 입주자들이 집 지을 때 사용되었던 여러 가지 화학제품들에 의해 두통, 알레르기가 발생하는 새집증후군에 대한 사회적 관심이 급증되고, 환경부의 "다중이용시설 등의 실내공기질관리법"이 시행(2004.05.30)됨에 따라 목욕탕, PC방, 오락실, 도서관, 휴게실과 같이 일정규모 이상을 지니며 일반대중이 이용하는 다중이용시설의 실내공기질 관리가 한층 강화되고 있다. 특히 신축하는 공동주택에 대해서는 포름알데히드(formaldehyde)를 포함하는 6종의 휘발성 유기화합물에 대한 방출량을 측정하여 공고해야 한다.
또한, 최근 실내 인테리어의 고급화 추세에 따라 인테리어 효과뿐만 아니라 여러 가지 기능성을 발휘할 수 있는 벽지를 선호하고 있는 추세이다. 따라서, 최근 벽지는 인테리어 장식성, 보온성, 방습성, 흡음성 등과 같은 기본적인 특성뿐만 아니라 탈취성, 흡착성 또는 온도 조절과 같은 특성도 발휘할 수 있도록 많은 연구가 진행되고 있다.
종래의 벽지는 미장처리된 시멘트 벽면에 벽지를 바르는 방식이 사용되거나 또는 시멘트 벽면에서 발생되는 습기를 흡수하고 보온, 방음, 및 방청의 효과를 증대시키기 위하여 미장처리가 안된 벽면에 석고보드를 대고 그 석고보드의 표면에 벽지를 바르는 방식도 사용되고 있다.
쾌적한 실내환경 및 건강 증진을 위하여 환경에서 실내 공기질 관리법 제정에 따라 실내에 사용되는 내장재는 정부의 친환경 인증을 받은 재료를 사용할 것을 규정하고 있으나, 친환경 인증제품도 내구성 향상을 위해 상당 부분 인위적인 화학성분을 첨가하여 가공한 것으로, 국가가 정한 기준치 이하의 유해물질은 방출될 수밖에 없는 실정이며, 실내에 사용된 각종 내장재에서 소량씩 방출된 유해물질 량도 밀폐된 공간에 쌓이면 누적되어 호흡기 질환, 피부질환 등의 원인이 되는 것으로 밝혀지고 있다.
실내의 공기 오염은 그 원인과 영향이 다양하지만, 철근콘크리트, 시멘트 미장, 각종 합판, 목재, 석고보드, 타일, 석재, 벽지, 페인트 등에서 프롬알데히드, 벤젠, 톨루엔 등이 발생되고 있으며, 계절에 따라 발생되는 부유 미생물인 곰팡이, 세균 등이 실내 주요 오염원으로 알려져 있다.
따라서, 자연친화적이면서도 건강에 유익한 재질을 사용한 건축 내장 마감재인 친환경적인 벽지가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하고 실내 각종 유해물질을 흡착 분해하여 쾌적한 실내 공기질을 개선할 수 있는 친환경적인 벽지 조성물을 개발하기 위해 계속 연구를 진행한 결과, 규조토 또는 황토 분말과 일라이트 분말을 특정 조건에 따라 혼합하여 제조된 액체 벽지 조성물이 규조토 또는 황토의 강력한 흡착 능력에 일라이트의 분해 능력이 결합하여, 실내 각종 유해물질을 거의 완벽하게 흡착 분해함으로써 쾌적한 실내 공기질을 개선할 수 있다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 실내 각종 유해물질을 흡착 분해하여 쾌적한 실내 공기질을 개선하고, 흠집, 파인자국, 갈라진 곳을 보수하지 않고 그대로 사용하면서 흙분말 날림, 묻어남, 갈라짐 등이 해결될 수 있는 친환경적인 액체 벽지 조성물의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 제조방법에 따라 제조된 실내 각종 유해물질을 흡착 분해하여 쾌적한 실내 공기질을 개선하고, 흠집, 파인자국, 갈라진 곳을 보수하지 않고 그대로 사용하면서 흙분말 날림, 묻어남, 갈라짐 등이 해결될 수 있는 친환경적인 액체 벽지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법을 제공한다:
(S1) 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC)를 물 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm으로 1시간 동안 교반하면서 CMC를 혼합한 다음 11 내지 13 시간 동안 방치하여 CMC가 완전히 용해된 수용액을 수득하는 단계;
(S2) 상기 단계 (S1)에서 제조된 CMC 수용액에 액상 수지를 상기 물 100 중량부에 대하여 15 내지 17 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm으로 8 내지 12분 동안 교반하면서 액상 수지를 혼합하는 단계;
(S3) 상기 단계 (S2)에서 제조된 혼합 수용액에 천연 장섬유를 상기 물 100 중량부에 대하여 15 내지 17 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm으로 25 내지 35분 동안 교반하면서 천연 장섬유를 혼합하여 천연 장섬유가 완전히 용해된 혼합 수용액을 수득하는 단계;
(S4) 상기 물 100 중량부에 대하여 324 내지 1000 메쉬의 규조토 분말 또는 황토 분말 50 내지 70 중량부 및 324 내지 1000 메쉬의 일라이트 분말 8 내지 12 중량부를 분당 25 내지 35 rpm으로 회전하면서 혼합하고, 변성전분 분말 6 내지 8 중량부를 첨가하여 완전하게 혼합하는 단계;
(S5) 상기 단계 (S4)에서 혼합된 혼합 분말을 분당 55 내지 65 rpm으로 50 내지 70분 시간 동안 회전하면서 상기 단계 (S3)에서 제조된 혼합 수용액을 첨가하는 단계;
(S6) 상기 단계 (S5)에서 혼합된 액상 혼합물을 액상미쇄파쇄기를 이용하여 미쇄하게 파쇄시키는 단계; 및
(S7) 상기 단계 (S6)에서 미쇄하기 파쇄된 액상 혼합물을 스크린망을 통과시킨 다음 진공탈포기를 통과시켜 액상 혼합물 내부의 공기방울을 제거하는 단계.
바람직하게, 상기 액상 수지는 PLA(Polylactic Acid), PHA(Polyhydroxy Alkanoate) 또는 이들의 혼합 수지인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 변성전분 분말은 산화전분(Oxidized Starch), 아세틸아디핀산이전분(Acetylated Distarch Adipate), 아세틸인산이전분(Acetylated Distarch Phosphate), 옥테닐석신산나트륨전분(Starch Sodium Octenyl Succinate), 인산이전분(Distarch Phosphate), 인산일전분(Monostarch Phosphate), 인산화인산이전분(Phosphated Distarch Phosphate), 아세트산전분(Starch Acetate), 하이드록시프로필인산이전분(Hydroxypropyl Distarch Phosphate) 및 하이드록시프로필전분(Hydroxypropyl Starch)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 단계 (S7)에서 스크린망은 지름 2mm 이하의 타공망이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 상기 제조방법에 따라 제조된 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물을 제공한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 규조토 또는 황토의 강력한 흡착 능력에 일라이트의 분해 능력이 결합하여, 실내 각종 유해물질을 거의 완벽하게 흡착 분해함으로써 실내 공기질을 개선하여 쾌적한 대기 환경을 제공할 수 있다는 이점이 있다. 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 페인트와 종이벽지가 조화롭게 혼합된 상태로서 붓, 로라 등으로 바르면 제품속의 수분이 증발되고, 머리카락처럼 가늘며 길이가 5mm 정도인 장섬유가 실타래처럼 얽히고설킨 상태에서 수축하면서 규조토 또는 황토 분말 및 일라이트 분말을 서로 감싸면서 장섬유가 상호간 연결되고, 수분이 차지하던 자리에서는 수분이 증발되어 숯과 같이 내부에 무수히 많은 공간이 형성되고, 수용액 속에 자리 잡고 있던 실타래처럼 엉킨 장섬유가 수용액의 점성에 의해서 장섬유, 규조토 또는 황토 분말, 일라이트 분말들을 하나로 뭉치게 하여 건조 후 종이 벽지 형태가 제공될 수 있다. 뿐만 아니라 기존의 페인트 시공은 사전에 흠집, 파인자국, 갈라진 곳을 보수 후 시공해야 하는 불편이 있는 반면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 흠집, 파인자국, 갈라진 곳을 보수하지 않고도 그대로 바르면 깔끔하게 마감되고, 흙분말 날림, 묻어남, 갈라짐 등이 자연히 해결됨으로써 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물로서 반영구적으로 사용이 가능할 것으로 기대된다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조공정의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 가스 유해성을 실험용 쥐 행동정지 시간으로 관찰한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물의 시간별 포름알데히드 함량 감소율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물의 시간별 암모니아 함량 감소율을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 열방출률을 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법을 제공한다:
(S1) 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC)를 물 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm으로 1시간 동안 교반하면서 CMC를 혼합한 다음 11 내지 13 시간 동안 방치하여 CMC가 완전히 용해된 수용액을 수득하는 단계;
(S2) 상기 단계 (S1)에서 제조된 CMC 수용액에 액상 수지를 상기 물 100 중량부에 대하여 15 내지 17 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm으로 8 내지 12분 동안 교반하면서 액상 수지를 혼합하는 단계;
(S3) 상기 단계 (S2)에서 제조된 혼합 수용액에 천연 장섬유를 상기 물 100 중량부에 대하여 15 내지 17 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm으로 25 내지 35분 동안 교반하면서 천연 장섬유를 혼합하여 천연 장섬유가 완전히 용해된 혼합 수용액을 수득하는 단계;
(S4) 상기 물 100 중량부에 대하여 324 내지 1000 메쉬의 규조토 분말 또는 황토 분말 50 내지 70 중량부 및 324 내지 1000 메쉬의 일라이트 분말 8 내지 12 중량부를 분당 25 내지 35 rpm으로 회전하면서 혼합하고, 변성전분 분말 6 내지 8 중량부를 첨가하여 완전하게 혼합하는 단계;
(S5) 상기 단계 (S4)에서 혼합된 혼합 분말을 분당 55 내지 65 rpm으로 50 내지 70분 시간 동안 회전하면서 상기 단계 (S3)에서 제조된 혼합 수용액을 첨가하는 단계;
(S6) 상기 단계 (S5)에서 혼합된 액상 혼합물을 액상미쇄파쇄기를 이용하여 미쇄하게 파쇄시키는 단계; 및
(S7) 상기 단계 (S6)에서 미쇄하기 파쇄된 액상 혼합물을 스크린망을 통과시킨 다음 진공탈포기를 통과시켜 액상 혼합물 내부의 공기방울을 제거하는 단계.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 규조토 또는 황토의 강력한 흡착 능력에 일라이트의 분해 능력이 결합하여, 실내 각종 유해물질을 거의 완벽하게 흡착 분해함으로써 실내 공기질을 개선하여 쾌적한 대기 환경을 제공할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법의 단계 (S1)에서 사용하는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, cmc)는 수용성으로 물과 혼합시 팽윤되면서 서서히 용해되어 용해시간이 매우 길다.
상기 단계 (S1)에서는 수용액 제조 혼합기에 물 100 중량부를 먼저 투입한 다음 CMC 분말 1 내지 3 중량부를 조금씩 나누어 투입하면서 수용액 제조 혼합기를 분당 55 내지 65 rpm, 바람직하게는 60 rpm으로 회전시켜 준다. 이에 따라 CMC와 물이 반응하면서 팽윤현상이 발생되면서 CMC가 뭉쳐서 큰 덩어리들이 형성된다. 수용액 제조 혼합기를 50 내지 70분 이상 가동하여 이 덩어리를 최대한 잘게 부순 후 수용액 제조 혼합기에 11 내지 13 시간 동안 보관하여 덩어리가 완전히 용해된 투명한 CMC 수용액을 제조할 수 있다.
상기 CMC 분말의 첨가량이 물 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만일 경우 액체 벽지 조성물의 점도가 낮아지게 되는 문제점이 있으며, CMC 분말의 첨가량이 3 중량부를 초과할 경우 CMC가 뭉쳐서 너무 큰 덩어리가 형성되는 문제점이 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법에서 단계 (S2)는 CMC 수용액에 액상 수지를 첨가하는 단계로, 액상 수지는 물 100 중량부에 대하여 15 내지 17 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm, 바람직하게는 60 rpm으로 8 내지 12분, 바람직하게는 10분 동안 교반하면서 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 액상 수지로는 친환경 액상 수지로서 PLA(Polylactic Acid), PHA(Polyhydroxy Alkanoate) 또는 이들의 혼합 수지를 사용할 수 있다.
일반적으로 벽지에 사용되는 PVC(Poly Vinyl Chloride) 수지는 표면질감이 실크처럼 부드러워 현재 가장 선호되고 있는 벽지용 수지이지만, PVC는 석유를 원료로 하여 제조되기 때문에 석유자원의 고갈로 인하여 지속적인 가격 상승을 가져올 뿐만 아니라 제조과정에서 많은 에너지를 소모하며, 대량의 CO2와 같은 환경호르몬 및 유독가스 등 많은 유해물질을 방출하여 심각한 환경오염을 일으키고 있다.
본 발명에서는 액상 수지로서 PLA, PHA 또는 이들의 혼합 수지를 사용함으로써 인체에 유해한 성분을 제거하여 친환경적인 액체 벽지 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법에서 단계 (S3)은 혼합 수용액에 천연 장섬유를 첨가하는 단계로서, 물 100 중량부에 대하여 15 내지 17 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm, 바람직하게는 60 rpm으로 25 내지 35분, 바람직하게는 30분 동안 교반하면서 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 천연 장섬유는 식물이나 동물에서 만들어낸 유기질 천연 섬유와 광물에서 얻어지는 무기질 천연 섬유가 있으며, 천연 장섬유는 머리카락처럼 가늘며 길이가 5mm 정도로 길며, 천연 장섬유를 수용액에 첨가시 장섬유가 수용액 속에서 서로 얽히고설키면서 수용액 속에 분산된다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법에서 단계 (S4)는 규조토 또는 황토 분말, 일라이트 분말 및 변성전분 분말을 혼합하는 단계로서, 물 100 중량부에 대하여 324 내지 1000 메쉬의 규조토 분말 또는 황토 분말 50 내지 70 중량부 및 324 내지 1000 메쉬의 일라이트 분말 8 내지 12 중량부를 분당 25 내지 35 rpm, 바람직하게는 30rpm으로 회전하면서 혼합하고, 변성전분 분말 6 내지 8 중량부를 첨가하여 완전하게 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용하는 규조토는 식물성 플랑크톤인 규조가 바다 속이나 호수 밑에서 800만년 ~ 1000만년의 오랜 세월 동안 쌓여서 만들어진 퇴적암이다. 식물성 플랑크톤은 죽으면서 아주 작은 기포를 내뿜게 되는데, 그 작은 기포 때문에 수백만년 동안 쌓인 규조토 암석에는 숯의 5천배에 이르는 기공들이 생겨나게 되며, 규조토는 초다공질체로서 실리카 내부의 미세기공으로 인해 유해물질을 흡착 분해하며 습도를 유지하고 악취를 제거하는데 놀라운 효능을 가진다. 규조토는 규산(SiO2)으로 구성되어 무게는 가볍고 손가락으로 만지면 고운 분말이 묻을 정도로 연하며 미세한 다공질이기 때문에 흡수성이 강하고 열 불량 도체이다.
본 발명에서 사용하는 황토는 곰팡이 및 인체에 유해한 각종 균류의 서식을 방지하고 집 진드기 환경 호르몬 물질의 억제를 통한 아토피성 피부염에 대한 효능이 있으며, 유해전자파 차단 컴퓨터나 TV 등 가전제품의 주변에 두면 유해 전자파를 차단하거나 흡수하고, 음식 냄새와 담배 냄새 등 유해한 냄새를 신속히 흡수하는 효과가 있다.
본 발명에서는 324 내지 1000 메쉬의 규조토 분말 또는 황토 분말을 50 내지 70 중량부의 양으로 사용하는 것을 특징으로 한다. 이 때 규조토 분말 또는 황토 분말의 크기가 상기 메쉬 범위를 벗어날 경우 이외의 액체 벽지 조성물 성분과의 결착력이 떨어질 우려가 있다.
본 발명에서 사용하는 일라이트는 두 개의 사면체 층 사이에 한 개의 팔면채층이 들어가는 2-1형 층상 규산염 운모 광물로 화학구조는
Figure 112021051763953-pat00001
이다. 크기는 1~2㎛, 비중은 9,6 ,색상은 조흔색 은백색이며 타 광물에 비해 상대적으로 높은 pH에서 (-)전하를 띠게 되어 흡착력이 활성화되는 특징이 있다.
상기 일라이트는 유해중금속인 납(pb), 비소(As), 카드륨(Cd), 수은(Hg), 육가크롬(cr6+), 구리(Cu) 등 인체에 유해한 중금속을 65~100% 흡착하는 기능과 벤젠, 톨루엔, 포롬알데히드, 암모니아, 일산화탄소 등 유해가스는 82~97% 흡착 제거하며, 녹농균, 대장균, 포도상구균(식중독균), 페렴간균, 박테리아 등 유해 병원균을 제거하며, 인체에 유익한 원적외선을 다른 물질에 비해 많은 양을 방사하며, 모든 악취와 분진, 가스, 세균까지 흡착 탈취하는 기능이 탁월하다.
본 발명에서는 324 내지 1000 메쉬의 일라이트 분말 8 내지 12 중량부의 양으로 사용하는 것을 특징으로 한다. 이 때 일라이트 분말의 크기가 상기 메쉬 범위를 벗어날 경우 이외의 액체 벽지 조성물 성분과의 결착력이 떨어질 우려가 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 규조토 또는 황토와 일라이트를 분당 30rpm으로 회전하면서 혼합함으로써 규조토 또는 황토의 강력한 흡착 능력과 일라이트의 분해 능력을 결합하여, 실내 공기를 개선하여 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 변성전분은 전분에 각종 가공처리를 하여 본래의 구조나 물성을 변형시킨 것으로, 본 발명에서는 점착성 및 점도를 증가시키고 유화안정성을 증진시키는 성분으로 증점제로 사용된다. 변성전분은 여러 가지 곡물이나 근경에서 유래한 전분을 소량의 화학물질로 처리하여 전분의 하이드록시기와 반응물질 사이의 반응에 의해 화학적으로 변형시킨 것 또는 이를 호화한 것으로서 천연 전분의 단점인 열안정성이 개선된 것이다.
상기 변성전분의 종류로는 산화전분(Oxidized Starch), 아세틸아디핀산이전분(Acetylated Distarch Adipate), 아세틸인산이전분(Acetylated Distarch Phosphate), 옥테닐석신산나트륨전분(Starch Sodium Octenyl Succinate), 인산이전분(Distarch Phosphate), 인산일전분(Monostarch Phosphate), 인산화인산이전분(Phosphated Distarch Phosphate), 아세트산전분(Starch Acetate), 하이드록시프로필인산이전분(Hydroxypropyl Distarch Phosphate) 및 하이드록시프로필전분(Hydroxypropyl Starch) 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 변성전분의 종류에는 특별한 제한이 없다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 상기 변성전분 분말 6 내지 8 중량부를 혼합하여 완전하게 혼합하는 것을 특징으로 한다. 이 때 변성전분 분말이 6 중량부 미만으로 사용될 경우 액체 벽지 조성물의 점도가 낮아져 문제가 있으며, 변성전분 분말을 8 중량부 초과의 양으로 사용할 경우 액체 벽지 조성물의 점도가 지나치게 높아져서 벽에 바르는데 어려움이 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법에서 단계 (S5)는 상기에서 제조된 혼합 수용액을 상기에서 혼합된 분말과 혼합하는 단계로서, 이 때 혼합 수용액을 분당 55 내지 65 rpm, 바람직하게는 60rpm으로 50 내지 70분, 60분 동안 회전하면서 혼합하는 것이 특징이다.
구체적으로, 물, CMC, 액상수지 및 천연 장섬유가 완전히 용해된 액상 수용액을 이송용 펌프가 부착된 밀폐상태의 파이프라인을 통해서 액상혼합기로 전량을 이송하고, 분당 60rpm으로 회전하면서, 분말 혼합기에서 만들어진 규조토 또는 황토, 일라이트 및 변성전분의 혼합분말을 에어 파이프라인을 통해서 서서히 투입하면, 수용액속에 이미 실타래처럼 서로 얽히고설킨 장섬유 속으로 규조토 또는 황토, 일라이트 및 변성전분 분말들이 침투되면서 변성전분은 서서히 용해되고 그물망처럼 얽히고설킨 장섬유가 수많은 규조토 분말 또는 황토 분말과 일라이트 분말을 실타래처럼 감싼 상태가 되면서 변성전분의 접착력에 의해서 규조토 분말 또는 황토 분말 및 일라이트 분말을 서로 연결 및 고정하게 된다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법에서 단계 (S6)은 상기에서 혼합된 액상 혼합물을 액상미쇄파쇄기를 이용하여 미쇄하게 파쇄시키는 단계이다.
상기 단계 (S5)에서 1시간 이상 교반하여도 규조토 분말 및 일라이트 분말은 액상 수용액 및 변성전분의 점성에 의해서 완전하게 풀어지지 않고, 작은 알갱이들이 무수히 발생되며, 또한 액상혼합기 내부에 설치된 날개에 의해서 대기속 공기가 액상 상태의 제품 속으로 유입되어 아주 작은 공기 방울들이 제품속에 무수히 많이 형성되게 됨으로써 이러한 작은 알갱이들을 완전히 분쇄하기 위해서 펌프가 부착된 밀폐상태의 파이프라인을 통해서 액상미쇄파쇄기를 이용하여 미쇄하게 파쇄시키는 과정을 수행하여야 한다.
본 발명에서 사용하는 액상미쇄파쇄기의 구조는 원통형 몸체와 앞쪽은 열고 닫을 수 있는 뚜껑이 달려있고, 뚜껑 가운데에는 투입구가 부착되어 있으며, 투입구 내부쪽의 둘레에는 수십 개의 고정 핀이 원형으로 2중 설치되어있다. 뒤편 카바는 몸통에 고정된 구조이며, 뒤편 카바의 안쪽중심에는 원형회전판이 설치되고, 원형회전판 중심에는 축이 부착되어 외부 모타에 연결 1200rpm으로 회전하는 구조이며 원형회전판에는 수십 개의 핀이 원형으로 2중 설치된 구조로, 고정핀 사이사이에 원형회전판에 핀이 삽입된 상태서 원형회전판이 회전하면서 투입구로 이송된 제품을 분쇄하고, 스크린망을 통과하여 배출 하는 구조로, 몸통 하부는 배출구로 사용된다. 또한 원형회전판 바깥쪽을 별도의 원형 스크린 망이 원형회전판을 감싸고 설치된 구조로 스크린망은 많은 타공망이 형성되며 타공망의 지름은 2mm 이하이며, 완전히 분쇄된 제품만 스크린망의 타공망을 통과하며 몸통 하부의 배출구로 배출되는 구조이다.
이러한 액상미쇄파쇄기를 회전시킨 상태서 투입구로 소량씩 액체 벽지 조성물을 투입하여 고정판의 핀과 1200rpm으로 회전하는 회전판의 핀 사이를 통과시키면 미쇄하게 파쇄되면서, 미쇄하게 파쇄된 액체 벽지 조성물만 스크린망을 통과하여 배출되며, 미파쇄된 조성물은 완전히 파쇄될 때까지 고정판의 핀과 회전판의 핀사이에서 머물면서 완전 파쇄되어야 스크린망을 통과하여 배출할 수 있게 된다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법에서 단계 (S7)은 상기 스크린망을 통과한 액체벽지 조성물을 진공탈포기를 통과시켜 액상 혼합물 내부의 공기방울을 제거하는 단계이다.
구체적으로, 상기 액상미쇄파쇄기를 통과한 액체벽지 조성물을 펌프가 부착된 밀폐상태의 파이프라인을 통해서 진공탈포기로 전량 이송시키는데, 진공탈포기는 밀폐된 원통 구조로 외부에 별도 진공펌프가 달려 있으며, 내부의 공기를 강제 흡입하여 외부로 배출되는 구조로 이루어져 있으며, 이러한 공정을 통하여 액체벽지 조성물 속에 무수히 많이 형성된 작은 공기 방울들을 진공펌프가 강제 흡입하면서, 액체벽지 조성물 내부의 작은 공기방울들을 완전 제거하여 액체벽지 조성물을 장기 보관시 공기 방울에 의해서 발생되는 부패를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 제조방법에 따라 제조된 바르는 바이오 액체벽지 조성물을 제공한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 규조토 또는 황토의 강력한 흡착 능력에 일라이트의 분해 능력이 결합하여, 실내 각종 유해물질을 거의 완벽하게 흡착 분해함으로써 실내 공기질을 개선하여 쾌적한 대기 환경을 제공할 수 있다는 이점이 있다. 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 페인트와 종이벽지가 조화롭게 혼합된 상태로서 붓, 로라 등으로 바르면 제품속의 수분이 증발되고, 머리카락처럼 가늘며 길이가 5mm 정도인 장섬유가 실타래처럼 얽히고설킨 상태에서 수축하면서 규조토 또는 황토 분말 및 일라이트 분말을 서로 감싸면서 장섬유가 상호간 연결되고, 수분이 차지하던 자리에서는 수분이 증발되어 숯과 같이 내부에 무수히 많은 공간이 형성되고, 수용액 속에 자리 잡고 있던 실타래처럼 엉킨 장섬유가 수용액의 점성에 의해서 장섬유, 규조토 또는 황토 분말, 일라이트 분말들을 하나로 뭉치게 하여 건조 후 종이 벽지 형태가 제공될 수 있다. 뿐만 아니라 기존의 페인트 시공은 사전에 흠집, 파인자국, 갈라진 곳을 보수 후 시공해야 하는 불편이 있는 반면, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 흠집, 파인자국, 갈라진 곳을 보수하지 않고도 그대로 바르면 깔끔하게 마감되고, 흙분말 날림, 묻어남, 갈라짐 등이 자연히 해결됨으로써 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물로서 반영구적으로 사용이 가능할 것으로 기대된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 1> 바르는 바이오 액체벽지 조성물 제조
하기 표 1에 나타낸 조성비율에 따라 바르는 바이오 액체벽지 조성물을 제조하였다.
도 1은 본 발명에 따른 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조공정의 일례를 도시한 것이다.
구체적으로, 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC)를 물에 첨가하되, 분당 60 rpm으로 1시간 동안 교반하면서 CMC를 혼합한 다음 12 시간 동안 방치하여 CMC가 완전히 용해된 수용액을 수득하였다.
상기에서 제조된 CMC 수용액에 액상 수지를 상기 물 100 중량부에 대하여 16 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 60 rpm으로 10분 동안 교반하면서 액상 수지를 혼합한 다음 천연 장섬유를 상기 물 100 중량부에 대하여 16 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 60 rpm으로 30분 동안 교반하여 천연 장섬유가 완전히 용해된 혼합 수용액을 수득하였다.
한편, 326 메쉬의 규조토 분말 또는 황토 분말을 상기 물 100 중량부에 대하여 60 중량부의 양으로 첨가하고, 326 메쉬의 일라이트 분말 10 중량부를 첨가하여 분당 30rpm으로 회전하면서, 변성전분 분말 7 중량부를 첨가하여 완전하게 혼합하였다.
이어서, 상기에서 제조된 혼합 수용액을 분당 60rpm으로 1 시간 동안 회전하면서 상기 혼합 분말을 첨가하고 액상미쇄파쇄기를 이용하여 미쇄하게 파쇄시킨 다음 파쇄된 액상 혼합물을 스크린망을 통과시킨 후 진공탈포기를 통과시켜 액상 혼합물 내부의 공기방울을 제거하여 바르는 바이오 액체벽지 조성물을 제조하였다.
명 칭 용 도 사용량
규조토 또는 황토 분말 원재료 30%
일라이트 분말 원재료 5%
변성전분 증점안정제 3,5%
물 희석제 50%
CMC 증점제 1%
천연 장섬유 결합 및 크랙방지제 8%
액상수지 접착력 증진제 8%
계 100%
<시험예 1> 유해물질 방출 시험
상기 실시예 1에서 제조된 바르는 바이오 액체벽지 조성물에 대하여 유해한 휘발성 화합물이 어느 정도 방출되는지 측정하였다. 이 측정은 한국건자재 시험연구원에서 실내공기질 공정시험법 환경부고시에 의거하여 실시하였다.
Figure 112021051763953-pat00002
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 제조된 바르는 바이오 액체벽지 조성물에서는 총 유해물질이 거의 방출되지 않거나 극히 미미하게 방출되는 것을 확인할 수 있었다.
상기 시험에 이어, 유해물질에 의한 5주령 ICR계 쥐(18 내지 22g 평균 무게) 행동정지 시간을 측정하여 가스 유해성 시험을 수행하였다. 온도는 20.0±15.0℃, 습도는 50±30%를 유지시켰다.
그 결과는 하기 표 3 및 도 2에 나타내었다.
도 2는 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 가스 유해성을 실험용 쥐 행동정지 시간으로 관찰한 그래프이다.
시험 기준
 시험결과
1
 2
가스 유해성 시험
(KS F2271)
 실험용 쥐의 평균 행동정지 시간 9분 이상
 14분 34초
 14분 34초
상기 실험결과에서 보듯이, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 실험용 쥐의 행동정지 시간이 5분 이상 증가하여 가스 유해성이 없는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 2> 항균성 시험
상기 실시예 1에서 제조된 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 항균성을 측정하였다. 시험균종으로 ATCC 6205 (Chaetomium globosum), ATCC 9642 (Aspergillus brasiliensis), ATCC 11797 (Penicillium funiculosum), ATCC 15233 (Aureobasidium pullulans) 및 ATCC 9645 (Trichoderma virens)을 사용하여 배양 시간을 4 주로 하여 측정하였다. 시험편의 크기(㎜)는 50 ㅧ 50 ㅧ 10로 하였으며, 0= 자라지 않음, 1= 10 % 미만 성장, 2= 10 ~ 30 % 미만 성장, 3= 30 ~ 60 % 미만 성장 및 4= 60 % 이상 성장으로 평가하였다. 그 결과 모든 균주에 대하여 "0"의 값을 나타내어 항균성이 우수한 것으로 판명되었다.
<시험예 3> 유해물질 흡착 시험
상기 실시예 1에서 제조된 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 유해물질 흡착성을 측정하였다. 흡착율은 하기 수학식 1에 따라 측정하였다.
Figure 112021051763953-pat00003
공시험군
 실시예 1
NH3 (mg/kg)
 초기 농도
 100
2시간 후 농도
 99
 0
감소율
 99
HCHO(mg/kg)
 초기 농도
 50
2시간 후 농도
 49
 0
감소율
 99
상기 표 4에서 보듯이, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 유해물질의 흡착율이 99% 이상인 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 4> 포름알데히드 및 암모니아 탈취 시험
상기 실시예 1에서 제조된 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 포름알데히드 및 암모니아 탈취 시험을 수행하였다.
시료를 40 mm x 40 mm x 17 mm (가로 x 세로 x 두께) 크기로 하여 포름알데히드의 초기 농도를 20 μmol/mol으로 주입하고 시험가스의 농도를 초기(0분), 30분, 60분, 90분 및 120분에서 측정하였다. 시험가스의 농도는 가스검지관(SPS-KCL 12218-6218)에 의해 측정하였다.
시험 중 온도는 23.0±5.0℃, 습도는 50±10%를 유지시켰으며, 시료가 없는 상태에서 시험을 진행한 공시험군(Blank)을 설정하였다.
각 시간대별 시험가스의 농도 감소율은 하기 수학식 2에 따라 산술하였으며, 포름알데히드의 감소율을 하기 표 5 및 도 3에 나타내었으며, 암모니아의 감소율은 하기 표 6 및 도 4에 나타내었다.
Figure 112021051763953-pat00004
Figure 112021051763953-pat00005
Figure 112021051763953-pat00006
도 3은 본 발명의 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물의 시간별 포름알데히드 함량 감소율을 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물의 시간별 암모니아 함량 감소율을 나타낸 것이다.
상기 표 5 및 도 3에서 보듯이, 본 발명의 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물은 포름알데히드의 감소율이 최대 83.3%에 달하는 것을 확인할 수 있었다.
상기 표 6 및 도 4에서 보듯이, 본 발명의 친환경적인 바르는 바이오 액체 벽지 조성물은 암모니아의 감소율이 최대 94.7%에 도달하는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 5> 라돈 함량 측정
상기 실시예 1에서 제조된 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 라돈 함량을 측정하였다. 고순도 게르마늄 감마선 검출기를 사용하여 검출하였다.
핵종 핵종의 농도 검출한계(MDA)
U-238 계열 Pb-214 2 Bq/kg -
Th-232 계열 Ac-228 불검출 (2 Bq/kg)
K K-40 불검출 (10 Bq/kg)
I-131 불검출 (0.3 Bq/kg)
Cs-134 불검출 (0.3 Bq/kg)
Cs-137 불검출 (0.3 Bq/kg)
상기 표 7에서 보듯이, 본 발명에 따른 바르는 바이오 액체벽지 조성물에서는 라돈이 검출되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 6> ±열방출률 측정
상기 실시예 1에서 제조된 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 열방출률을 시험방법 KS F ISO 5660-1dp 따라 측정하였다.
시험 온도는 20.0±15.0℃, 습도는 50±30%를 유지시켰다. 그 결과는 하기 표 8 및 도 5에 나타내었다.
도 5는 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 열방출률을 나타낸 그래프이다.
시험항목
 시험기준
 시험결과
 비고
1
 2
 3
열방출률 시험
(KS F ISO 5660-1)
 총방출열량이 8MI/㎡ 이하
 6.4
 7.0
 6.3
 50KW/㎡
10분
최대 열방출률이 200KW/㎡를 초과하는 시간이 10초 이내
 0
 0
 0
방출열랑 및 열방출률 곡선
 도 5
 도 5
 도 5
시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열
구멍 및 용융 등이 없을 것
(복합지대의 경우 심재의 전부 용융 및 소멸되는 것을 포함)
 없음
 없음
 없음
상기 표 8 및 도 5에서 보듯이, 본 발명의 바르는 바이오 액체벽지 조성물은 열방출에 의한 유해한 균열이 발생하지 않았으며, 구멍 및 용융이 없는 안전한 조성물인 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 7> 내변퇴색성 측정
상기 실시예 1에서 제조된 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 내변퇴색성을 시험방법 KS F 4715:2007에 따라 측정하였으며, 그 결과 기준치에 적합한 판정을 받았다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법:
    (S1) 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC)를 물 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm으로 1시간 동안 교반하면서 CMC를 혼합한 다음 11 내지 13 시간 동안 방치하여 CMC가 완전히 용해된 수용액을 수득하는 단계;
    (S2) 상기 단계 (S1)에서 제조된 CMC 수용액에 액상 수지를 상기 물 100 중량부에 대하여 15 내지 17 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm으로 8 내지 12분 동안 교반하면서 액상 수지를 혼합하는 단계;
    (S3) 상기 단계 (S2)에서 제조된 혼합 수용액에 천연 장섬유를 상기 물 100 중량부에 대하여 15 내지 17 중량부의 양으로 첨가하되, 분당 55 내지 65 rpm으로 25 내지 35분 동안 교반하면서 천연 장섬유를 혼합하여 천연 장섬유가 완전히 용해된 혼합 수용액을 수득하는 단계;
    (S4) 물 100 중량부에 대하여 324 내지 1000 메쉬의 규조토 분말 또는 황토 분말 50 내지 70 중량부 및 324 내지 1000 메쉬의 일라이트 분말 8 내지 12 중량부를 분당 25 내지 35 rpm으로 회전하면서 혼합하고, 변성전분 분말 6 내지 8 중량부를 첨가하여 완전하게 혼합하는 단계;
    (S5) 상기 단계 (S4)에서 혼합된 혼합 분말을 분당 55 내지 65 rpm으로 50 내지 70분 시간 동안 회전하면서 상기 단계 (S3)에서 제조된 혼합 수용액을 첨가하는 단계;
    (S6) 상기 단계 (S5)에서 혼합된 액상 혼합물을 액상미쇄파쇄기를 이용하여 미쇄하게 파쇄시키는 단계; 및
    (S7) 상기 단계 (S6)에서 미쇄하기 파쇄된 액상 혼합물을 스크린망을 통과시킨 다음 진공탈포기를 통과시켜 액상 혼합물 내부의 공기방울을 제거하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 수지는 PLA(Polylactic Acid), PHA(Polyhydroxy Alkanoate) 또는 이들의 혼합 수지인 것을 특징으로 하는 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변성전분 분말은 산화전분(Oxidized Starch), 아세틸아디핀산이전분(Acetylated Distarch Adipate), 아세틸인산이전분(Acetylated Distarch Phosphate), 옥테닐석신산나트륨전분(Starch Sodium Octenyl Succinate), 인산이전분(Distarch Phosphate), 인산일전분(Monostarch Phosphate), 인산화인산이전분(Phosphated Distarch Phosphate), 아세트산전분(Starch Acetate), 하이드록시프로필인산이전분(Hydroxypropyl Distarch Phosphate) 및 하이드록시프로필전분(Hydroxypropyl Starch)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (S7)에서 스크린망은 지름 2mm 이하의 타공망이 형성된 것을 특징으로 하는 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물의 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 따라 제조된 친환경적인 바르는 바이오 액체벽지 조성물.
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KR20110093589A (ko) * 2010-11-30 2011-08-18 김백민 붓으로 칠하면 마르면서 벽지가 되는 액상 황토 조성물
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