KR20070079620A - 숯을 안료로 사용하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체에 유익한 숯을 기존의 무기나 유기안료 대체물로 사용하는 방법 및 숯을 안료로서 포함하는 인조대리석에 관한 것이다.

숯, 안료, 인조대리석

Description

숯을 안료로 사용하는 방법{Use of charcoal as pigment}

본 발명은 숯을 안료로 사용하는 방법에 관한 것으로, 특히 인체에 유익한 숯을 안료로서 포함하는 인조대리석에 관한 것이다.

안료는 물 및 대부분의 유기용제에 녹지 않는 분말상의 착색제로서, 무기안료와 유기안료로 구분할 수 있다. 그러나 일반적으로 안료의 제조시 밀링할 때 디옥틸프탈레이트(DOP)와 같은 가소제 등을 사용하므로, 인체에 유해한 성분을 함유한다.

한편, 숯을 이용한 종래기술을 살펴보면,

대한민국 실용신안등록 제243171호에는 기공이 있는 숯을 주재료로 하여 제작이 이루어지는 통상의 숯기능에 있어서, 숯입자의 기공을 통하여 물이 내부 기공속으로 흡수되도록 한 뒤 숯입자 표면의 수분이 약간만 남을 정도로 건조시킨 후 접착재(수용성 에멀죤용액)와 수성도료용 색소를 첨가하여 혼합한 후 숯입자 표면에 골고루 입혀 소정의 밑판에 일정한 두께로 적층하고 적정한 온도로 가열, 숯입자 내부에 흡수된 물이 온도팽창에 의하여 숯입자 외부에 입혀진 접착제(수성도료용 색소용 수용성 에멀죤용액의 혼합액)가 완전 경화되기전 숯입자 기공입구로 터 져나와 기공이 열리게 하고 숯입자 외부에 입혀진 접착재에 남은 잔여 수분이 건조됨과 동시에 숯입자간과 밑판이 서로 경화되어 접착 고정이 되게 한 것을 특징으로 한 건축내장용 마감판재가 개시되어 있다.

대한민국 특허등록 제358326호에는 미세분말 숯 30~60 중량%, 액상 바인더{메트릭스 폴리머(matrix polymer)}로써 클로로프렌, 폴리초산비닐, 폴리아크릴산에스테르, 폴리비닐알콜, 카르복실메틸셀룰로즈 및 에멀젼형의 수지 중 어느 하나 30∼70 중량% 및 색상과 향을 발현시키는 안료 10∼40 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 도료가 개시되어 있다.대한민국 특허등록 제411305호에는 건조된 성형물 100중량%를 기준으로, 가성소다 25~35중량%, 규소분말 7~10중량%, 200~300메쉬의 숯 분말 55~68중량% 및 안료로 구성되는 원료를 준비하는 단계와; 상기 준비된 원료 중 가성소다 25~35중량%와 규소분말 7~10중량%를 혼합하여 1500℃로 용해하는 단계와; 상기 용해된 혼합물을 가압된 증기와 반응시키는 단계와; 상기 반응물을 고온에서 여과하여 액상 상태로 농축시키는 단계와; 상기 액상 상태의 농축물과 55~68중량%의 숯 분말을 혼합하는 단계와; 상기 혼합된 농축물을 소정의 몰드에 넣어 350~400kg/㎠의 압력으로 가압성형하는 단계와; 상기 가압된 성형물을 건조하는 단계와; 상기 건조된 성형물의 표면에 안료를 도포하는 단계 및 상기 안료가 도포된 성형물을 600~900℃로 소성하는 단계로 되는 것을 특징으로 하는 숯 분말을 이용한 고형물의 제조방법이 개시되어 있다.

일본 특허공개 제2002-241641호에는 안료를 사용하여 백색탄을 착색한 후 착색된 백색탄을 옷감 등의 착색에 사용하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 상기 종래기술을 포함한 대부분의 경우, 숯은 단지 기능성 첨가제로만 사용되었다.

본 발명의 목적은 유해성분을 함유하는 기존의 안료를 대체하는 것으로, 인체에 유익한 숯을 안료 대체물로 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 숯을 안료로서 포함하는 인조대리석을 제공하는 것이다.

본 발명은 안료로서의 숯의 용도, 특히 숯을 안료로서 포함하는 인조대리석에 관한 것이다.

본 발명은 인체에 유익한 숯가루를 인조대리석 등의 산업재를 제조할 때 안료로서 직접 이용함으로써, 기존의 무기 및 유기안료에 존재하는 가소제와 같은 유해성분을 함유하지 않을 뿐만 아니라, 음이온과 원적외선 방출 등 숯 고유의 유익한 기능을 제공할 수 있다.

본 발명에서 숯의 사용량은 인조대리석의 베이스 수지 시럽 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부인 것이 바람직하며, 특히 0.1 내지 1 중량부가 바람직하다. 숯을 너무 적게 사용하면 안료로서의 기능 및 숯 고유의 유익한 기능을 발휘할 수 없으며, 숯을 너무 많이 사용하면 인조대리석의 물성 등에 영향을 미칠 수 있다.

본 발명은 인조대리석 뿐만 아니라 벽지, 바닥재, 창호, 도료, 잉크 등 다양 한 산업재에 적용가능하다.

숯은 목재를 공기의 공급을 차단하고 가열하거나, 또는 공기를 아주 적게 하여 가열하였을 때 생기는 고체 생성물로서 목탄이라고도 한다.

본 발명에서 안료로서 사용되는 기능성 물질인 숯은 원적외선 방사기능이 있고, 음이온을 방출하며, 온도와 습도의 조절기능이 우수하고, 전자파와 수맥파 등과 같은 인체에 유해한 자기파의 흡수기능이 있으며, 탈취 효과가 우수하고, 곰팡이 및 유해세균의 발생을 방지하는 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 원적외선은 신체 내부 깊숙이 작용하여 몸을 따듯하게 하고, 혈액순환 촉진 및 피로 회복과 노폐물 배출 효능을 도와주는 작용을 한다.

전술한 숯의 주요 성분은 탄소와 무기질인데, 나무가 흙으로부터 Ca, K, Na, Mg 등을 흡수하고 나무로 숯을 구울때 유기산과 수분은 증발되어 탄소와 무기질만 남게 되며, 이들 성분 중에서 흙으로부터 흡수된 게르마늄(Ge) 성분 등의 미량 광물질에 의해서 원적외선이 방출되는 것으로 추정되고 방사율은 93%에 이른다. 음이온은 각종 오염으로 급증한 주변의 양이온을 흡착, 중화시켜서 신체의 신진대사를 원활하게 해주는 작용을 하는 것으로, 숯의 성분 중 85% 이상인 탄소에서 많은 양의 음이온이 발생되는데 숯에서 발생하는 음이온은 매우 활발한 전자이기 때문에 주변의 물질이 잃기 쉬운 전자(음이온)를 공급하여 양이온의 작용으로 인한 부패, 부식, 산화 등의 현상을 방지한다.

또한, 숯은 1 g당 내부 표면적이 300 ㎡ 정도의 기공을 가지고 있기 때문에, 주변이 다습할 경우에는 습기를 흡수하고, 건조한 경우에는 수분을 발산하는 호환 적 특성을 가지고 있으며, 이로 인하여 쾌적한 실내 환경을 조성함으로써 인체의 생활리듬을 최적으로 만들어 주어 건강 유지에 큰 도움을 줄뿐만 아니라, 기공이 유해한 각종 미생물 및 냄새를 흡착하여 부패 방지는 물론 방취, 방부의 효과가 있고, 외부의 온도를 차단하는 효과가 발생되어 초배지에 적용될 경우 실내의 온도를 일정 기간 유지해 줄 수 있는 효과가 있다.

한편, 숯은 pH 8 내지 9의 약알칼리성이어서 곰팡이 및 유해 세균 등의 생육 조건이 맞지 않을 뿐만 아니라 습도의 조절기능이 병행되어 곰팡이 및 유해 세균 등은 물론 바퀴벌레도 서식할 수 없게 되고, 각종 전기, 전자 제품에서 나오는 인체에 유해한 전자파와 지하의 수맥 흐름이 차단되어 부패한 물로부터 발생하는 것으로 알려져 있는 수맥파를 숯이 흡수하여 사람의 신체를 유해 전자파로부터 보호하게 된다.

이하, 산업재의 일례로서 숯을 안료로 사용한 인조대리석에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인조대리석의 원료 조성물은 베이스 수지 시럽, 무기충진물, 가교제, 중합개시제, 안료로서 숯 등으로 조성되며, 구체적으로는 베이스 수지 시럽 100 중량부에 대하여 무기충진물 50 내지 250 중량부, 가교제 0.1 내지 10 중량부, 중합개시제 0.1 내지 10 중량부, 안료로서 숯 0.1 내지 5 중량부를 포함한다.

상기 베이스 수지로는 아크릴계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지 등이 사용가능하다. 베이스 수지 시럽은 수지 단량체 및/또는 중합체로 이 루어지며, 통상적으로는 단량체와 중합체의 혼합물로 조성된다.

상기 아크릴 수지 시럽에 사용되는 중합가능한 단량체로는 아크릴 단량체가 좋다. 구체적으로 상기 아크릴 수지 시럽은 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 및 글리시딜메타크릴레이트 중에서 선택되는 메타크릴레이트 단량체 단독 또는 2종 이상의 혼합물이며, 메타크릴레이트 단량체 및 그 일부가 중합된 중합체의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이들 중에서 메틸메타크릴레이트가 특히 바람직하다. 시럽내의 중합체의 함량은 10 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.

상기 불포화 폴리에스테르는 특별히 제한되지 않으며, 일반적인 불포화 폴리에스테르는 거의 아무거나 사용하여도 무방하다. 예를 들어 포화 및/또는 불포화 이염기산과 다가 알콜의 축합반응에 의해 수득되는 산가 5 내지 40, 분자량 1,000 내지 5,000 정도 범위를 갖는 불포화 폴리에스테르를 사용할 수 있다.

상기 무기충진물은 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 알루민산 칼슘, 탄산칼슘, 실리카 분말, 알루미나 등 동 분야에서 통상적으로 사용되는 무기분말 중 어느 것을 사용해도 무방하며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용 가능하다. 상기 무기충진물의 입자크기는 10 내지 200 ㎛인 것이 바람직하며, 굴절율은 1.57 내지 1.62인 것이 바람직하다. 상기 무기충진물은 수지와의 분산성, 제품의 기계적 강도 향상 및 침전방지 등을 위해 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제 또는 스테아린산으로 처리된 표면을 갖는 것이 바람직하다. 상기 무기충진물의 바람직한 함량은 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 50 내지 250 중량부이다.

상기 가교제는 분자내 공중합 가능한 이중결합을 포함하여 상기 아크릴 수지 시럽과 가교결합하는 다관능성 아크릴 단량체로서, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리메티롤 프로판 트리메타크릴레이트, 1,6-헥산 디올 디메타크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 및 네오펜틸 글리콜 디메타크릴레이트 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물이며, 이들 중에서 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트가 특히 바람직하다.

상기 가교제들을 사용하지 않거나 너무 적게 사용할 경우에는 표면의 요철이 발생하고, 인조대리석의 상부와 하부에 기포가 발생하는 등 원료들간의 결합력이 떨어지게 되고, 내열성 및 내열 변색성이 나빠진다. 가교제를 너무 많이 사용할 경우에는 칩들의 상분리가 일어나게 되어서 인조대리석 패턴에 많은 문제점을 나타낸다. 따라서 가교제의 사용량은 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부가 바람직하다.

상기 중합개시제는 유기 과산화물으로서 벤조일 퍼옥사이드, 디쿠밀(Dicumyl) 퍼옥사이드와 같은 디아실 퍼옥사이드, 부틸하이드로 퍼옥사이드, 쿠밀하이드로 퍼옥사이드와 같은 하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 말레인산, t-부틸하이드로 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로 퍼옥시부틸레이트, 아세틸 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로(valero)니트릴, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트(Neodecanoate), t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 사용한다. 아울러, 아민 의 퍼옥사이드와 술폰산의 혼합물 또는 퍼옥사이드와 코발트 화합물의 혼합물을 사용하여 중합과 경화가 실온에서 수행되도록 할 수 있다. 상기 중합개시제의 함량은 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하며, 중합촉진제와 함께 사용하는 것이 일반적이다.

또한, 노르말도데실메르캅탄, 터어셔리도데실메르캅탄, 벤질메르캅탄 및 트리메칠벤칠메르캅탄 등의 메르캅탄 화합물과 같은 라디칼 운반체를 사용할 수 있다. 라디칼 운반체의 함량은 베이스수지 시럽 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부가 바람직하다.

이외에도 상기 조성물은 통상적으로 알려진 인조대리석의 첨가성분으로 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제; 트리메톡시실란(Trimethoxysilane)을 주성분으로 하는 실란계, 산계 또는 티타네이트계 커플링제; 페닐 살리실레이트(Phenyl Salicylate)계, 벤조페논(Benzophenone)계, 벤조트리아졸(Benzotriazole)계, 니켈 유도체계 또는 라디칼 제거제(Radical Scavenger)계 자외선 흡수제; 할로겐계, 인계 또는 무기금속계 난연제; 스테아린산계 또는 실리콘계 이형제; 카테콜(Catechol)계 또는 하이드로퀴논류계 중합억제제; 페놀계, 아민계, 퀴논계, 유황계 또는 인계 산화방지제 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

[실시예]

30%의 폴리메틸 메타크릴레이트와 70%의 메틸메타크릴레이트의 혼합물로 이루어진 메틸메타크릴레이트 시럽 100 중량부, 수산화 알루미늄 180중량부, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트0.2 중량부, t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트 0.3중량부 글리콜 디메타크릴레이트 3 중량부, 노르말도데실메르캅탄 0.2 중량부, 소포제로서 BYK 555(BYK-Chemie사, 독일) 0.2 중량부, 커플링제로서 BYK 900(BYK-Chemie사, 독일) 0.75 중량부, 자외선 안정(흡수)제로서 Hisorp-P(LG화학) 0.2 중량부를 혼합하여 인조대리석을 만들기 위한 혼합 슬러리를 제조한 후, 색깔을 나타내기 위한 안료로서 숯가루 0.3 중량부를 혼합하여 인조대리석 중 흑색(Black) 계열의 제품과 비슷한 색상을 나타내는 인조대리석 판재를 제조하였다.

[비교예]

30%의 폴리메틸 메타크릴레이트와 70%의 메틸메타크릴레이트의 혼합물로 이루어진 메틸메타크릴레이트 시럽 100 중량부, 수산화 알루미늄 180중량부, t-부틸 퍼옥시 네오데카노에이트0.2 중량부, t-아밀 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트 0.3중량부 글리콜 디메타크릴레이트 3 중량부, 노르말도데실메르캅탄 0.2 중량부, 소포제로서 BYK 555(BYK-Chemie사, 독일) 0.2 중량부, 커플링제로서 BYK 900(BYK-Chemie사, 독일) 0.75 중량부, 자외선 안정(흡수)제로서 Hisorp-P(LG화학) 0.2 중량부를 혼합하여 인조대리석을 만들기 위한 혼합 슬러리를 제조한 후, 색깔을 나타내기 위한 안료로서 유기안료 0.3 중량부를 혼합하여 인조대리석 흑색 판재를 제조하였다.

본 발명은 인체에 유익한 숯가루를 인조대리석 등의 산업재를 제조할 때 안료로서 직접 이용함으로써, 기존의 무기 및 유기안료에 존재하는 가소제와 같은 유해성분을 함유하지 않을 뿐만 아니라, 음이온과 원적외선 방출 등 숯 고유의 유익 한 기능을 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 숯을 안료로 사용하는 방법.
2. 숯을 포함하는 인조대리석.
3. 제2항에 있어서, 상기 숯을 안료로서 포함하는 인조대리석.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 숯을 베이스 수지 시럽 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부 포함하는 인조대리석.