KR20040022027A - 바닥재의 오염 방지를 위한 표면 처리제 조성물 - Google Patents

Abstract

무유 타일, 블록 등과 같이 표면에 미세기공이 형성된 바닥재의 표면 처리를 통해 상기 미세기공을 안정적이고 친화적이면서 위생적으로 폐색시켜 외부 오염물질이 함입되지 않게 하는 바닥재의 오염 방지를 위한 표면 처리제 조성물을 제공하기 위하여, 나프타 10 중량비에 밀납 1 내지 1.5 중량비, 바람직하게는 1.2 중량비와 나노 단위의 입도를 가지는 산화 티타늄 0.1 내지 0.5 중량비, 바람직하게는 0.2 중량비의 비율로 첨가되어 졸상의 액상물로 되는 바닥재의 오염 방지를 위한 표면 처리제 조성물에 관한 것이다.

Description

바닥재의 오염 방지를 위한 표면 처리제 조성물{surface treating composition for anti-contamination of flooring}

본 발명은 바닥재의 오염 방지를 위한 표면 처리제 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 바닥재라 함은 무유 타일, 블록 등과 같이 건축물의 바닥에 시공되는 마감재를 의미하며, 이후부터는 바닥재로 통칭한다.

상기 바닥재의 일종으로 예시한 무유 타일은 장석 60 중량%, 도석 25 중량%, 그리고 점토 15 중량%를 주원료로 만들어지며 이들 원료를 균질하게 혼합한 파우더를 소정의 금형으로 프레스 성형하여 그린 타일을 얻고, 이것을 소성로에서 1200℃ ± 30℃의 온도로 소성하여 제조된다. 제조된 무유 타일은 연마공정에서 표면이 0.5 내지 0.7mm 정도 연마되어 완제품으로 된다. 상기 무유 타일의 물성은 내마모성이 뛰어나면서 수분 흡수율이 1% 이하라는 특징을 가지고 있어서 현관, 식당의 주방, 욕실, 베란다 등의 바닥 마감에 주로 이용되고 있다.

그리고 바닥 마감용 블록의 경우도 그 제조 방법은 상기 무유 타일과 대동소이하고 다만 재료와 소성 조건에 차이가 있을 뿐이다.

이와 같은 바닥재는 시공 후 시간이 지남에 따라 먼지 등이 외부 오염물질에의해 영구 오염되는 단점이 있으며 그 원인은 다음과 같다.

타일, 블록 등과 같이 소성 공정을 거쳐 제조되는 바닥재는 재료에 함유된 유기질이 소실(燒失) 되면서 무수한 미세기공을 함유하게 된다. 이 미세기공은 내부 뿐만 아니라 표면에도 존재하며 그 크기는 대개 수십 미크론 단위이다.

상기 미세기공은 시공 후에 먼지 등이 그 곳으로 함입(陷入)되는 공간이 되기 때문에 오염된 바닥재는 외관적으로 불결한 느낌을 줄 뿐만 아니라, 일단 오염된 표면은 세척. 세정 등으로도 원상 회복 되지 않는다. 이러한 문제점은 특히 백색이나 밝은 단색 계통의 바닥재에서 두드러지게 나타나고 있다.

상술한 오염 문제를 해결하기 위하여 종래에는 바닥재에 문양이나 색상, 무늬 등을 부여하여 오염에 의해 야기된 불결한 외관이 눈으로 식별되지 않게 하고 있으나, 이 방법은 근본적인 원인을 해소한 것이 아니므로 백색 계통 또는 밝은 단색 계통의 바닥재에서는 효과가 없다. 또, 주방에 시공된 바닥재는 표면의 미세기공이 세균, 곰팡이의 안식처가 되기도 하므로 위생적 관점에서도 손색이 있다.

이러한 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여 미리 표면에 잔존하는 미세기공을 제조 단계에서 폐색시키는 표면 처리제가 제품화되어 있다. 알려진 표면 처리제는 중국산으로서 “백오불침”이라는 상표명으로 판매되고 있다.

상기 표면 처리제는 액상체로서 시공된 직후의 바닥재 표면에 도포 분산시킨 다음, 닦아내는 간단한 작업을 통해 미세 기공을 폐색하게 되어 있다. 그렇지만 실제 사용하여 보면 이것에 의한 오염 방지 효과는 기대 이하이고, 또 그 효과의 지속성도 매우 짧아 오래 유지되지 못하고 있다.

그 이유를 분석하여 보면, 수십 미크론 단위로 열려진 미세기공보다 도포되는 표면 처리제의 입도가 커서 제대로 폐색되지 않고, 또 미세기공이 개구 형상에 어울리지 않게 비친화적으로 폐색되어 주변으로 여전히 미세한 틈새를 노출시키기 때문에 더욱 미세한 오염물질은 함입이 가능하기 때문이다.

본 발명의 목적은 무유 타일, 블록 등과 같은 형태의 바닥재에 있어서, 표면에 잔존하는 미세기공을 안정적이고 친화적으로 폐색시켜 대폭 향상된 오염 방지 효과가 오래 나타날 수 있게 한 바닥재의 오염 방지를 위한 표면 처리제 조성물을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적에 더하여 항균성을 갖춘 바닥재의 오염 방지를 위한 표면 처리제 조성물을 제공하려는 것이다.

상기의 목적을 구현하는 본 발명은 정량의 왁스와 산화 티타늄을 용제에 혼합하고 충분히 교반시켜 얻을 수 있다.

왁스 중에서도 입도가 가장 미세한 밀납(bee's wax)이 가장 효과적이고, 중량비로 1 ~ 1.5 최적하게는 1.2가 첨가된다. 또 산화 티타늄은 나노 단위의 입도를 가진 것으로서 중량비로 0.1 ~ 0.5 최적하게는 0.2가 첨가되며, 용제로는 나프타가 중량비로 10이 첨가된다.

혼합은 통상의 교반기로 행할 수 있고, 반드시 한정하는 것은 아니지만 1000rpm으로 20 ~ 30분간 행하면 졸상의 액상체로 얻을 수 있다.

상기 밀납은 미크론 단위의 입도를 가지므로 바닥재의 표면에 잔존하는 수십미크론 단위의 미세기공으로 쉽게 함입되어 이를 폐색하게 됨은 물론, 폐색시에는 액상물이기 때문에 상기 미세기공의 내면 형태에 어울리면서 충전 폐색되기 때문에 상기 미세기공의 주면 가장자리로 어떠한 틈새도 없이 완전하게 밀폐된다. 이러한 밀납의 함입과 동시에 상기 밀납에는 드물지 않게 산화티타늄이 혼입되어 있음에 따라 함께 미세기공으로 함입되는 바, 이 산화티타늄은 미세기공 내에 존재하면서 광촉매 작용을 나타내어 세균, 곰팡이의 활성화를 억제하여 주는 항균, 항곰팡이 작용을 나타내게 된다.

산화 티타늄은 자연계에서 아나테스(anatase), 루티일(rutile), 브루키트(brookite)의 3 종류 결정으로 존재하며, 이 중에서 아나테스는 380nm의 파장에서 쉽게 여기되어 전자-정공 쌍(electron-hole pair)이 생성되고, 이들은 강력한 환원력과 산화력을 갖추어 물, 용존산소 등과의 반응에 의해 OH라디칼이나 슈퍼옥사이드엔이온(O^2-) 등의 활성산소를 발생하게 되는 것이며, 이 활성산소는 염소, 치아염소산, 과산화수소, 오존 등 보다 더 강력한 산화력이 있어 항균, 항곰팡이 효능을 나타내게 되는 것이다.

본 발명의 특징을 바람직한 실시 예로서 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시 예 1]

밀납 1.2 중량비, 산화티타늄 0.2 중량비, 나프타 10 중량비를 통상의 교반기에 투입하고 1000rpm으로 20분간 교반하여 졸상의 액상체를 얻었다.

얻어진 졸상의 액상체는 밀폐용기에 넣어 보관하였을 때 1주야 경과하면 산화 티타늄의 침전에 의해 겔상으로 전이되는 것이 목격되었으나, 밀폐용기를 흔들어주면 금방 재믹싱되어 사용에 지장이 없는 졸상으로 되는 특성이 있다.

또, 이 실시 예에서 산화 티타늄은 나노 단위의 입도를 가진 2산화 티타늄을 사용하였다.

상기 졸상의 액상체를 통상의 무모양 백색의 무유 타일 표면에 1회 고르게 도포하고 면포 등으로 닦아낸 다음, 나프타가 휘발 소멸되도록 1시간 정도 방치해 둔다. 1시간 경과 후 표면에 유성잉크를 칠하고 3분 경과하여 면포로 닦아낸 표면 상태를 전자현미경(1000배)으로 확대 촬영하여 다음 사진 1에 나타냈다.

[사진 1]

얻어진 확대 사진에서는 많은 반점을 육안 관찰할 수 있으나 실제로는 너무 미세하여 큼 점 모양의 몇개만 육안으로 관찰되는 정도이다.

다음에 상기 졸상의 액상체를 동일하게 무모양 백색의 무유타일 표면에 도포하고 닦아내는 과정을 2회 반복한 다음, 그 위로 유색잉크를 칠하고 3분 경과 후에 닦아낸 상태를 전자현미경으로 600배 확대 촬영하여 다음 사진 2로 나타냈다.

[사진 2]

사진의 반점 상태는 상기 사진 1보다 현격하게 좋아진 모양이며, 이는 반복 도포 효과도 기대할 수 있음을 보여 주는 것이다.

[실시 예 2]

밀납 1 중량비, 산화티타늄 0.2 중량비로 한 점에 차이가 있을 뿐, 나머지는 상기 실시 예와 동일하게 행하여 졸상의 액상물을 얻었다.

얻어진 졸상의 액상물을 상기 실시 예 1과 동일하게 통상의 무모양 백색의 무유 타일 표면에 1회 고르게 도포하고 면포로 닦아낸 다음, 나프타가 휘발할 동안 방치했다가 그 위로 유성잉크를 칠하고 3분 경과하여 면포로 닦아낸 표면 상태를 전자현미경(100배)으로 확대 촬영하여 다음 사진 3으로 나타냈다.

[사진 3]

상기 사진 3을 보면 미세한 반점의 분포가 상기 사진 1, 2에 비해 현저하게 많이 퍼져 있음을 알 수 있다. 이것은 밀납의 중량비가 낮은 경우, 미세기공에 액상체가 충분히 충전되었어도 나프타의 휘발에 의해 표면 높이가 미세기공 보다 낮아져 얕은 공간으로 재형성되고, 여기에 유성잉크가 잔류하게 되어 나타나기 때문이다.

[실시 예 3]

밀납 1 중량비, 산화티타늄 0.4 중량비로 한 점에 차이가 있을 뿐, 나머지는 상기 실시 예와 동일하게 행하여 졸상의 액상물을 얻었다.

다음에 상기 졸상의 액상체를 동일하게 무모양 백색의 무유타일 표면에 도포하고 면포로 닦아내는 과정을 2회 반복한 다음, 나프타가 휘발할 동안 방치했다가 그 위로 유색잉크를 칠하고 3분 경과 후에 면포로 닦아낸 상태를 전자현미경(100배)으로 확대 촬영하여 다음 사진 4로 나타냈다.

[사진 4]

미세 반점의 분포 밀도가 많이 줄어 들었으나, 밀납의 중량비가 일정 이하인 액상체는 도포 회수를 증대하여도 미세기공의 완전 폐색이 불가능하다는 점을 보여 준다.

[비교 실시 예 1

시중에서 백오불침이라는 상품명으로 판매되는 중국산 타일 표면처리제를 무모양 백색의 무유타일 표면에 1회 고르게 도포하고 면포로 닦아낸 다음, 건조되기를 기다렸다가 그 위로 유색잉크를 칠하고 3분 경과 후에 면포로 닦아낸 상태를 전자현미경(100배)으로 확대 촬영하여 다음 사진 5로 나타냈다.

[사진 5]

백오불침에 의한 오염 방지 효과는 극히 저조함을 보여주고 있다.

[비교 실시 예 2]

통상의 실리콘 오일을 무모양 백색의 무유타일 표면에 1회 고르게 도포하고 닦아낸 다음, 그 위로 유색잉크를 칠하고 3분 경과 후에 닦아낸 상태를 전자현미경(100배)으로 확대 촬영하여 다음 사진 6으로 나타냈다.

[사진 6]

실리콘 오일에 의한 표면 처리가 상기 백오불침에 비해 더 효과적으로 나타났으나 폐색상태가 안정적이지 못하여 장기간의 오염 방지는 신뢰할 수 없다.

[비교 실시 예 3]

표면 처리하지 않은 무모양 백색의 무유타일 표면을 깨끗이 닦아낸 다음, 그 위로 유색잉크를 칠하고 3분 경과 후에 닦아낸 상태를 전자현미경(100배)으로 확대 촬영하여 다음 사진 7로 나타냈다.

[사진 7]

상술한 실시 예를 통해 본 발명에 관련된 표면 처리제 조성물이 바닥재의 표면 오염 방지 효과가 가장 탁월하다는 것이 육안으로 입증되고 있다.

즉, 무유 타일을 예로 하였을 때, 표면 미처리된 타일의 오염도가 가장 심하게 나타나고, 중국산 표면 처리제가 사용된 타일의 경우도 비교적 오염도가 심하여 단순히 실리콘 오일을 사용한 타일보다 더 오염되는 결과를 보이고 있다.

그렇지만 밀납을 나프타에 용해한 처리제에 있어서는 현격한 오염 방지 효과가 나타남을 알 수 있었고, 밀납의 첨가율이 많을수록 오염 방지 효과가 높게 나타지만 본 발명자의 실험에 따르면 1.5 중량비를 초과하고 부터는 오염 방지효과의 증대가 거의 나타나지 않았고, 1 중량비 미만을 첨가 하였을 때는 오염 방지효과가 낮아 실시가 불가능하였다.

또한, 나노단위의 입도를 가진 산화 티타늄은 0.1 중량비 미만일 때는 광촉매 작용에 손색이 있고, 0.5 중량비를 초과하면 과량으로 되어 표면 처리제의 도포 효과가 단축되는 문제의 원인으로 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 예를 들어 무유 타일, 블록 등과 같이 표면에 수십 미크론 단위의 미세기공이 형성되어 있어서 이를 통해 먼지 등이 함입되어 오염을 일으키는 바닥재에 있어서, 상기 수십 미크론 단위의 미세기공으로 나노 단위의 산화티타늄이 혼재된 미크론 단위의 밀납이 액상으로 함입된 다음, 용제로 사용된 나프타가 외부로 휘발하면 고형체로서 미세기공을 폐색하게 되는 것이므로 외부 오염물질이 상기 미세기공으로 함입되는 확율이 대폭 낮아져서 오염을 방지함과 동시에 산화 티타늄에 의한 광촉매 작용으로 항균, 항곰팡이 효능도 갖추게 된 것이므로 현관, 주방, 욕실, 베란다 등의 바닥재에 특히 적합하게 이용할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 나프타 10 중량비에 밀납 1 내지 1.5 중량비, 바람직하게는 1.2 중량비와 나노 단위의 입도를 가지는 산화 티타늄 0.1 내지 0.5 중량비, 바람직하게는 0.2 중량비의 비율로 첨가되어 졸상의 액상물로 됨을 특징으로 하는 바닥재의 오염 방지를 위한 표면 처리제 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 산화 티타늄은 아나테스 결정으로 된 것을 특징으로 하는 바닥재의 오염 방지를 위한 표면 처리제 조성물.