KR200368684Y1

KR200368684Y1 - 광택특성을 구비한 기능성 벽지

Info

Publication number: KR200368684Y1
Application number: KR20-2004-0022655U
Authority: KR
Inventors: 최순우
Original assignee: 코오롱글로텍주식회사
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2004-12-03

Abstract

본 고안은 항균·방미성 벽지에 있어서, 종이재인 원지의 표면에 이합사로 이루어진 장식사를 수성바인더 93 내지 98 wt%, 은 분말 2 내지 7wt%로 혼합된 혼합바인더로 결합하여 형성된 벽지의 이면을 110 내지 130℃로 접촉식 드럼건조하며, 상기 건조된 벽지의 표면에 방수·방오기능성을 부여하기 위해 표면에 내세탁가공에 의해 방수층이 형성됨을 특징으로 하는 광택특성을 함유한 기능성 벽지를 제공한다.

Description

광택특성을 구비한 기능성 벽지{FUNCTIONAL WALL-PAPER HAVING GLOSSY PROPERTY}

본 고안은 기능성 벽지에 관한 것으로서, 특히 은 가공 입자를 이용하여 항균·방취 특성이 우수하면서 방미·방오기능이 부가되며 또한 은 특유의 광택이 유지될 수 있는 벽지에 관한 것이다.

우리나라는 일년의 약 4개월 정도 다습하고 고온인 하절기를 거친다. 하절기에는 다습한 공기의 영향으로 불쾌지수의 상승, 미생물 또는 곰팡이의 증식이 용이한 환경이 제공된다. 이러한 까닭에 제습이나 방취용품 등이 다수 출시되고 있으며 연간 4000억원대의 시장규모로 형성되어 있으며 매년 약 20% 이상으로 시장이 성장하고 있는 것으로 보고되고 있다.

더욱이 환경과 건강에 대한 관심이 증가하면서 쾌적한 주거환경조건에 대한 기술적 고려가 이루어지고 있으며 내소음설계, 광촉매의 사용 등이 이러한 예라 할 것이다.

한편 사람이나 동물에 질환을 유발하는 진균으로는 약 100종이 있는 것으로 알려져 있는데 특히 페니실리움 피노필륨(Penicillium pinophilum)이나 아스퍼길러스 니거(Aspergillus niger) 등은 그 종류에 따라 분생포자가 인간의 호흡기 질환이나 알레르기성 질환 등을 유발하며, 증식으로 인한 실내환경 오염의 주원인이 되고 있다.

종래 벽지분야에서 은을 첨가한 제품들이 제안된 바 있는데, 이를 제조하는 방법으로는 원지제조과정에서 항균제를 내첨 및 외첨하거나 원지를 기재로 사용하여 코팅 또는 발포액 침투처리 또는 인쇄 등의 후가공을 통해 항균성 벽지를 생산하는 방법으로 구별할 수 있다. 전자의 구체적인 예로서 대한민국 특허고안 제285276호에서는 초지과정에서 초지기 중간에 설치된 사이즈 프레스부 또는 게이트롤 코팅부를 통해 수용성 또는 수분산성이 용이한 통상의 유기 항균·방미제를 희석 투입하면서 항균·방미제를 0.01 내지 3.00 g/m²가 되도록 표면도공하여 원지 양면에 방미층을 도공 형성하는 벽지원지의 제조방법이 제안되었다. 상기와 같은 방법은 후술할 제조방법에 비해 내구성이 보다 장기간의 효과 유지의 가능성은 있으나 본질적으로 항균제가 원지에 내포되어 있어 은 특유의 광택발현은 고려하지 못하였다. 한편 후자의 제조방법은 제조된 벽지가 은 특유의 글리터(glitter)한 특성을 발휘할 수 있으나 은과 벽지와의 결합력에 대한 내구성에 문제가 있었고, 또한 상기 방법들은 그 효과에 비해 제조원가 부담이 비교적 크며 그 효과도 매우 일시적인 큰 문제점이 있다.

또한 은(Ag)은 그 비중이 매우 높은 금속(10.497, 20℃기준)에 속하기 때문에 펄프나 액등에 혼합되어 사용되는 경우 입자의 미립화에도 불구하고 혼합액에서 랜덤하게 분포되기가 어렵다.

또한 벽지의 오염물의 부착은 여러 가지 이유가 있으나 그 중 정전기적 인력에 의해 오염원이 부착되는 이유도 상당하다. 따라서 벽지 자체에 상기와 같은 기능성을 부여하면서 정전기적 인력을 최소화할 수 있는 고려가 필요한데 이에 대한 종합적 해결책에 제안된바 없다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안의 목적은 항균·방미·제전성을 보유하면서도 은 특유의 광택이 발현되는 기능성 벽지를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 벽지에 대하여 기능성을 발휘하는 은 분말의 결합력을 향상시켜 내구성이 유지되며 은의 변색을 방지할 수 있어 은 특유의 광택이 반영구적으로 유지될 수 있는 기능성 벽지를 제공하는데 있다.

본 고안이 또 다른 목적은 염색이나 프린팅과 같은 벽지에 채색가공이 이루어지는 경우에도 은 특유의 광택이 발현될 수 있는 기능성 벽지를 제공한다.

본 고안의 또 다른 목적은 도배작업시 발생될 수 있는 벽지의 중첩이나 접착수지의 표면흡수 현상이 제거된 기능성 벽지를 제공한다.

본 고안의 또 다른 목적은 상기 목적과 더불어 대기 중 유해물질을 분해하여 친환경적이고 사용자의 건강 증진에 도움이 되는 기능성 벽지를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 항균·방미성 벽지에 있어서, 종이재인 원지의 표면에 이합사로 이루어진 장식사를 수성바인더 93 내지 98 wt%, 은 분말 2 내지 7wt%로 혼합된 혼합바인더로 결합하여 형성된 벽지의 이면을 110 내지 130℃로 접촉식 드럼건조하며, 상기 건조된 벽지의 표면에 방수·방오기능성을 부여하기 위해 표면에 내세탁가공에 의해 방수층이 형성되는 광택특성을 함유한 기능성 벽지을 제공한다.

또한 본 고안은 상기 은 분말이 9미크론 두께의 폴리에스테르 필름층 사이에 은 증착층이 형성된 것으로 입도가 0.1 내지 0.3 mm인 벽지를 제공한다.

또한 본 고안은 상기 혼합바인더에 음이온 방출 특성 이온분말이 더 포함되고, 상기 원지와 장식사를 결합하기 전에 원지에는 광촉매 물질이 부가적으로 도포된 벽지를 제공한다.

또한 본 고안은 상기 원지가 미리 설계된 디자인에 따라 염색된 것인 벽지를 제공한다.

또한 본 고안은 상기 방법들에 의해 제조된 광택특성을 함유한 기능성 벽지를 제공한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 기능성 벽지의 제조공정 흐름도.

도 2는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 기능성 벽지의 생산도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10 : 원지 20 : 혼합바인더

30 : 장식사 40 : 벽지

100 : 원지롤러 200 : 바인더롤러

300 : 장식사롤러 310 : 가이드롤러

320 : 컴브 410 : 제1건조롤러

420 : 제2건조롤러 500 : 권취롤러

이하 본 고안에 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 고안의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 기능성 벽지의 제조방법을 나타낸 공정흐름도이며, 도 2는 이의 제조공정을 나타낸 생산도이다.

본 고안이 바람직한 일실시예에 따른 기능성 벽지는 우선 벽지의 원지(10)가 권취된 원지롤러(100)로부터 원지를 풀어낸 후 각 이송롤러를 지나 장식사(30)가 결합하는 일면이 바인더롤러(210)를 거치게 함으로서 혼합된 바인더(20)가 원지(10)의 일면에 도포되도록 한다. 상기 바인더롤러(210)는 직경의 약 1/2 정도 혼합바인더(20)에 침지되도록 설계되어 있으며 혼합바인더(20)는 외부의 바인더공급기(미도시)에 의해 일정 수위가 유지된다.

상기 혼합바인더(20)는 수성 바인더와 은 분말이 혼합되어 있는데 상기 은 분말은 바인더와의 결합력을 향상하고 내구성을 강화하는 한편 은 물질이 장기간 대기중에 노출되는 경우 산화되어 검게 변색되는 성질을 고려하여 특별한 처리가 필요하다. 따라서 본 고안의 일실시예에서는 마이크로캡슐화하거나 은 상하부에 필름층이 형성되도록 하여 이를 미립화한 것을 사용하고, 보다 구체적으로 9미크론 두께의 폴리에스테르 필름에 은을 증착하고 은 증착면 상부에 동일한 두께의 폴리에스테르 필름층을 형성시켜 은의 변색을 방지하는 하도록 하고 이렇게 형성된 은 증착 필름을 입도 0.1 내지 0.3mm(한 변의 길이)로 미립화한 은 분말을 사용할 수 있다.

상기 바인더와 은 분말은 각각 93 내지 98 wt%, 2 내지 7 wt%가 포함될 수 있다. 은 분말이 상기 함량 이하인 경우 방미효과 발현이 목적한 바에 미치지 못하고 상기 함량이상인 경우 경제성 면에서 바람직하지 못하다. 바인더에 포함된 은 분말은 혼합바인더 내에서 랜덤하게 분포할 수 있도록 교반처리하며 혼합바인더 자체의 고점도에 의해 랜덤 분포 상태는 유지된다. 한편 은 분말이 포함된 바인더는 점도의 상승이 불가피한데 상승된 점도를 제어하는 것이 제조공정상 상당히 중요하다. 점도를 제어하는 방법은 여러 가지가 가능하겠으나 바인더 자체의 점도를 낮추는 방법은 다수의 실험결과 은 분말의 랜덤 분포성에 역행하는 것이 되어 바람직하지 못하며, 온도에 의한 제어도 공정룸이 대형이라는 점에서 실효성이 극히 떨어진다.

본 고안의 일실시예는 상기 점도제어 방법으로 공정속도로서 이를 제어할 수 있다고 판단된다. 즉 일반 벽지제조시 공정속도가 0.25 내지 0.33m/s 일 때, 본 고안에 의한 공정속도는 0.217m/s 내지 0.317m/s로 감속시켜 진행함으로서 바인더 내의 은 분말의 랜덤분포성을 확보하면서 증가된 점도에 대응할 수 있다.(본 고안에서 설명하는 바인더는 하절기나 동절기에 따라 공정룸의 온습도의 차이로 인하여 점도가 차이가 발생할 수 있으나 바인더 제조사가 계절별로 점도를 조절하여 판매하므로, 계절별 점도변화와 공정룸이 클린룸과 같이 공조설비를 할 수 없다는 현실적인 면에서 적정 점도의 특정은 큰 의미가 바람직하지 않다고 판단된다)

또한 상기 바인더 혼합시 은 분말과 함께 음이온 방출 특성의 이온광석분말을 함께 선택적으로 혼합할 수 있다. 이온 광물이란 분류학적으로는 '헬구손'광석과 '모나스'광석계에 속하는 천연 음이온 광석으로서 예를 들면 일본의 온천에서 방사능 온천으로 유명한 효고켄 유마온천에 있는 광석과 같은 류의 광석이다. 이온 광물로부터 나오는 방사선 에너지에 의해 공기를 전리시켜 다량의 음이온이 발생된다. 공기의 산소 음이온이란 대개 공기 중에 있는 산소에 그 어떤 에너지로 하여금 공기가 전리되어 튀어나온 전자가 산소에 부착된 상태의 것을 말하는데 음이온의 단위는 개수로서 1초 동안에 1㎤ 내에 몇 개가 존재하는가에 따라 표시된다. 음이온은 대기 중에 언제나 발생하고 있지만 오염지역에서는 대기의 정화시 소멸되고 있어 그 양이 부족하다. 음이온의 자연적인 발생은 대기 중의 방사 현상이나 폭포의 물줄기에 의한 것이 있으나 음이온 광석의 방사에너지에 의해서도 일어나고 있으며 이를 본 고안에서와 같은 바인더 물질에 혼합하여 줌으로서 현대의 오염된 환경에서 많은 음이온이 발생되게 할 수 있다. 음이온의 효과는 항균, 소취, 면역력 향상, 세포 활성을 돕고 자세하게는 혈액속의 나트륨 및 칼슘 등의 이온화량이 증대하여 혈액이 정화되며 혈액속의 감마글로불린을 증가시켜 신체의 저항력이 길러지며 자율신경의 조절 능력을 향상시키는 효과가 있다. 따라서 본 고안이 목적하는 특성을 증가시킬 수 있다.

한편 원지(10)와 결합할 장식사(30)는 원지의 폭과 일치되도록 통경하여 정경되고 정경보빈(300)에서 풀려나와 장력유지용 가이드롤러(310)를 거쳐 컴브(320, comb)에서 협잡물이 제거된 혼합바인더가 도포된 원지(10)의 일면에 결합한다. 상기 장식사(30)는 공정 중 사절이 발생하는 경우 사절이 발행한 영역부터 불량제품으로서 가치를 상실하게 되므로 사절관리가 매우 중요한데 사절방지를 위해 이합사를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 원지(10)와 장식사(30)가 혼합바인더(20)에 의해 일체로 결합된 벽지(40)는 결합점 이후 바로 설치된 제1건조롤러(410)와 제2건조롤러(420)를 통하여 건조된다. 본 고안에 의한 벽지는 접촉식 열풍건조방식이 바람직하며 건조롤러의 열풍온도는 110 내지 130℃가 바람직하다.

상기 건조된 벽지(40)는 권취롤러(500)에 권취되어 내세탁가공 단계로 이동할 수 있으며 연속식 공정의 경우 바로 투입될 수 있다. 내세탁가공의 목적은 벽지 표면에 방수·방오기능을 부여하는 것이다. 본 고안자의 실험결과 상기 내세탁가공이 이루어지지 않은 경우 2가지 문제점이 있는데 우선 벽지 도배시 사용되는 바인더(풀)가 벽지 이면에 도포됨에도 불구하고 벽지 표면으로 배어나오는 문제점이 있으며, 벽지 표면의 오염물이 부착될 경우 제거가 어려운 점이 발견되었다. 따라서 상기 내세탁가공은 본 고안에 있어서 상품적 가치를 상승시키는 중요한 공정이라 할 것이다. 상기 내세탁가공은 원지에 바인더를 도포하는 방식과 동일한 방식으로 이루어질 수 있다.

한편 상기에서 설명한 공정은 백색이나 색채가 강하지 않은 경우에 적용될 수 있는 것으로 벽지에 색상을 부가하기 위해 후공정이 수행되는 경우 본 고안의 목적이 광택 특성이 저감되는 문제가 있다.

따라서 본 고안의 또 다른 실시예로서 상기와 같이 벽지에 색상을 부가하는 경우 재료준비단계에서 미리 설계된 벽지의 디자인에 따라 원지를 염색하여야 한다. 원지를 미리 염색하지 않는다면 착색되는 색채에 따라 은 특유의 광택특성이 저감됨은 물론 벽지의 절단시 절단면이 표면색과 달라(흰색) 벽지가 도배된 후 색채가 일치하지 않는 문제점이 있다.(일반적으로 도배시 작업장의 면적에 따라 절단하여 사용한다는 점에서 벽지간의 불연속성은 실제 매우 중요한 문제이다)

본 고안의 또 다른 실시예로서 상기 원지에 광촉매 물질을 미리 도포할 수 있다. 최근 VOCs(톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 등)나 포름알데히드와 같은 유해환경물질에 대한 규제가 강화되고 있고 특히 본 고안의 대상 물품이 휘발성 물질이 다수 발생될 수 있는 새집이라는 점에서 태양광선과 같은 광(光)에너지를 이용하여 유독한 약품이나 화학물질을 안전하고 용이하게 분해시킬 수 있을 뿐만 아니라 항균, 살균, 초친수성 등의 특성도 있는 광촉매 처리는 매우 매력적이다. 본 고안의 일실시예에서 사용할 광촉매 물질은 광학적으로 활성이 있어야 하고 광부식이 없어야하며 또한 생물학적, 화학적 비활성이고 가시광선이나 자외선 영역의 빛을 이용할 수 있어야 한다. 이러한 점에서 가격이 저렴하고 광촉매로서의 내구성과 내마모성이 우수하며 폐기 시에는 2차 공해를 일으킬 염려가 적은 산화티탄(TiO₂)을 사용할 수 있다.

실시예

장식사는 레이온 30'S 이합사를 사용하고, 혼합바인더는 바인더 95wt%, 폴리에스테르 필름층 사이에 은이 증착된 은 증착 필름을 입도 0.2mm의 미립화한 은 분말 5%를 혼합하여 원지와 결합하였다. 결합 후 115℃로 제어된 제1 및 제2건조롤러를 통과시킨 후 듀폰사의 zepel^TM로 내세탁가공처리를 하였다. 공정속도는 0.283m/s로 진행하여 제조된 벽지의 항균도, 방미성 및 마찰대전성 평가결과는 아래의 표와 같다.

항균력

시험균주내용	균주 1	균주 2
접종균 농도(CFU/ml)	1.4 X 10⁵	1.5 X 10⁵
증가율(F)	47 배	49배
M_a	1.4 X 10⁵	1.5 X 10⁵
M_b	6.6 X 10⁵	7.4 X 10⁵
M_c	< 10	< 10
감소율(%)	99.9	99.9
비이온계면활성제 종류	TWEEN 80 (0.05%)

< : 미만

CFU : Colony Forming Unit

* 시험방법

사용공시균주 : 균주 1 - 황색포도상구균Stapthylococcus aureusATCC 6538

균주 2 - 대장균Escherichia coliATCC 25922

중화용액 : 인산환충용액 (pH 7.0 ± 0.2)

시험시료 표면적 : 60 cm²

진탕횟수 : 120 rpm

감소율(%) : [(M_b-M_c) /M_b] X 100

증가율(F) : M_b/ M_a(31.6 배 이상)

M_a: 대조시료의 초기 균수 (평균치)

M_b: 24시간 배양 후 대조 시료의 균수 (평균치)

M_c: 24시간 배양 후 대조 시료의 균수 (평균치)

방미도 (ASTM G-21-2002)

시험시료내용	평 가
등 급	0
판정기준	0 : 자라지 못함1 : 시편 위 10% 이하로 자라남2 : 시편 위 10 - 30% 이하로 자라남3 : 시편 위 30 - 60% 이하로 자라남4 : 시편 위 60% 이상 자라남
사용공시균주	Aspergillus nigerATCC 9642Chaetomium globosumATCC 6205Penicillium pinophilumATCC 11797Gliocladium virensATCC 9645Aureobasidium pullulansATCC 15233
배양조건	29 ± 1℃ (84 ± 2 °F), RH 85%
시료크기	50 mm X 50 mm
비이온계면활성제 종류	TWEEN 80 (0.05%)

마찰대전성

시험항목	시험결과 (V)
연포	10 이하
모포	10 이하

시험방법 : KS K 0555-2000, B법

시험조건 : 20 ± 2℃, 40 ± 2% RH, 400 rpm

상술한 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 기능성 벽지는 항균성 및 방미성이 우수하여 진균류의 번식으로 인한 변색을 방지하고 사용자의 건강을 보호할 수 있으며 이와 더불어 은 특유의 광택이 반영구적으로 발현될 수 있는 효과가 있어 고급 주택의 내장재로서 사용될 수 있다.

또한 본 고안의 기능성 벽지는 착색이 되는 경우에도 은 광택이 소실되지 않고 반영구적으로 발현될 수 있는 특징이 있으며 방수, 방오 효과도 있다.

또한 본 고안은 상기 마찰대전성 평가에서와 같이 제전성이 우수하여 정전기적 인력을 최소화함으로서 오염물의 부착을 억제할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 고안에 의한 벽지가 장기간 사용되더라도 방미성에 의한 곰팡이류의 번식억제, 제전성에 의한 오염원 부착 억제가 동시에 수행되므로 인체에 유해한 요소를 최대한 억제함은 물론 외관적 오염도 동시에 억제할 수 있으며 필름층으로 코팅된 은 분말이 반영구적으로 발현되므로 은 특유의 글리터한 광택특성이 유지될 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.

또한 본 고안의 제조공정에서 결합바인더의 점도 상승을 공정속도로서 제어함으로서 계절별 온도변화의 고려 없이도 바인더의 점도를 제어하여 은 분말의 랜덤 분포를 확보할 수 있는 장점이 있다. 한편 이합사를 장식사로 사용함으로서 사절을 방지하여 이러한 점들이 원가절감을 이룰수 있다.

또한 본 고안의 일 실시예에 의한 음이온 분말 및 광촉매로 처리된 벽지는 음이온 발생으로 인하여 유해물질 분해 및 항균, 혈액순환 향상 등의 효과가 있어 친환경적이면서 인체에 유익한 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims

항균·방미성 벽지에 있어서,

종이재인 원지의 표면에 이합사로 이루어진 장식사를 수성바인더 93 내지 98 wt%, 은 분말 2 내지 7wt%로 혼합된 혼합바인더로 결합하여 형성된 벽지의 이면을 110 내지 130℃로 접촉식 드럼건조하며, 상기 건조된 벽지의 표면에 방수·방오기능성을 부여하기 위해 표면에 내세탁가공에 의해 방수층이 형성됨을 특징으로 하는 광택특성을 함유한 기능성 벽지.
제1항에 있어서,

상기 은 분말은 9미크론 두께의 폴리에스테르 필름층 사이에 은 증착층이 형성된 것으로 입도가 0.1 내지 0.3 mm임을 특징으로 하는 벽지.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 원지는 미리 설계된 디자인에 따라 염색된 것임을 특징으로 하는 벽지.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 혼합바인더에는 음이온 방출 특성 이온분말이 더 포함되고, 상기 원지와 장식사를 결합하기 전에 원지에는 광촉매 물질이 부가적으로 도포됨을 특징으로 하는 벽지.