KR20100048193A - 바이오 벽지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐기시 자연적으로 생분해가 가능한 바이오 벽지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기재시트 상에 형성된 생분해성 수지 함유 수지층을 포함하는 바이오 벽지에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 기존 인테리어용 실크 벽지에 사용되던 PVC 수지를 생분해성 수지로 대체함으로써, 유가 상승과 무관하게 저에너지 및 저비용으로 생산이 가능하고, 제조과정에서 발생하는 CO2 등의 온실 가스의 배출량을 현저히 줄일 수 있으며, 매립 폐기가 가능하고, 소각 폐기 시에 환경 호르몬 및 유해 가스 등의 유해 물질을 방출하지 않는 벽지를 제공할 수 있다.
바이오 벽지, 생분해성 수지, 복합수지, 폴리락틱 산, 폴리부틸렌 숙시네이트, 나노무기질

Description

바이오 벽지 및 그 제조방법 {Bio-wallpapers and preparation methods thereof}
본 발명은 바이오 벽지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기재시트 상에 형성된 생분해성 수지 함유 수지층을 포함하는 바이오 벽지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 실크벽지는 PVC(Poly Vinyl Chloride) 벽지라고도 불리우며, 종이 위에 PVC 수지를 코팅한 벽지로 표면질감이 실크처럼 부드러워 현재 가장 선호되고 있는 벽지이다.
하지만, 기존의 실크벽지는 석유를 원료로 하여 제조되는 PVC 수지를 사용하여 만들어졌기 때문에 석유자원의 고갈로 인하여 지속적인 가격 상승을 가져올 뿐만 아니라 제조과정에서 많은 에너지를 소모하며, 대량의 CO2 등 온실가스를 방출한다. 또한, 매립방식으로 폐기하면 생분해되는데 500년 이상의 시간을 필요로 하고, 소각방식으로 폐기하면 환경호르몬 및 유독가스 등 많은 유해물질을 방출하여 심각한 환경오염을 야기시킨다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 유가 상승과 무관하게 저에너지 및 저비용으로 제조할 수 있고, 제조 시 CO2 등의 온실 가스 발생량이 적으며, 폐기 시에 환경 호르몬이나 독성 가스와 같은 유해 물질을 방출하지 않는 벽지 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 기재시트; 및 상기 기재시트 상에 형성되고, 생분해성 수지를 함유하는 수지층을 포함하는 바이오 벽지를 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 기재시트 상에 생분해성 수지를 포함하는 수지 조성물을 도포하여, 함유하는 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 바이오 벽지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 기존 인테리어용 실크 벽지에 사용되던 PVC 수지를 생분해성 수지로 대체함으로써, 유가 상승과 무관하게 저에너지 및 저비용으로 벽지 생산이 가능하고, 벽지 제조 과정에서 발생하는 CO2 등의 온실 가스의 양을 현저히 줄 일 수 있으며, 벽지의 매립 폐기가 가능하고, 폐기 과정에서 환경 호르몬 및 유해 가스 등의 유해 물질을 방출하지 않는 효과가 있다.
본 발명은 기재시트 및 상기 기재시트 상에 형성되고, 생분해성 수지를 함유하는 수지층을 포함하는 바이오 벽지에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바이오 벽지를 상세히 설명한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 바이오 벽지의 하나의 예를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오 벽지는 기재 시트(10) 및 상기 기재 시트(10) 상에 형성된 생분해성 수지 함유 수지층(20)을 포함한다.
이 때 상기 기재시트(10)로는 이 분야에서 공지된 일반적인 기재 시트를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 기존 실크 벽지의 제조에 사용되는 기재시트를 사용할 수 있다. 이와 같은 기재 시트의 예로는 모조지 또는 부직포(ex: 폴리에스테르/펄프 복합부직포) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 기재시트는 평량이 80 g/m2 내지 200 g/m2인 것이 바람직하다. 기재 시트의 평량이 80 g/m2 미만이면, 시공 또는 사용 과정에서 벽지의 찢어짐 등의 손상이 발생할 우려가 있고, 200 g/m2을 초과하면, 무거움, 틈벌어짐 및 컬링 등 시공성 문제를 야기할 우려가 있다.
상기와 같은 기재 시트의 두께는, 벽지가 적용되는 용도에 따라 정해지는 것 으로 특별히 한정되지 않으며, 통상 0.1 mm 내지 0.3 mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명에서 상기 수지층(20)에 포함되는 생분해성 수지의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 그 예로는 전분 등의 천연고분자; 폴리 (하이드록시 부티릭산)(Poly (hydroxy butyric acid), PHB), 폴리 (하이드록시 벌레릭산)(Poly (hydroxy valeric acid), PHV) 또는 하이드록시 부티릭 산/하이드록시 벌레릭산 공중합체(hydroxy butyric acid / hydroxy valeric acid copolymer, PHBV) 등의 미생물합성 고분자 또는; 폴리(락틱산)(Poly(lactic acid), PLA), 폴리(카프로락톤)(Poly (capro lactone), PCL), 폴리(부틸렌 숙시네이트)(Poly(buthylene succinate), PBS), 폴리부틸렌 숙시네이트/아디페이트 공중합체 (Poly(butylene succinate-co-adipate), PBSA) 및 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체 (Poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT) 등의 화학합성고분자를 들 수 있다. 본 발명에서는 특히, 기재층 상부의 수지층은 상기 생분해수지 중에서 선택된 한가지 또는 두 가지 이상의 수지를 함유하며할 수 있으며, 상기 폴리(락틱산)(PLA)PLA, 폴리(부틸렌 숙시네이트)(PBS)PBS, 부틸렌 숙시네이트/아디페이트 공중합체(PBSA) 및 부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체(PBAT) 중에서 한 가지 수지 또는 선택된 두 가지 이상의 수지를 포함하는 복합수지를 포함사용하는 것이 바람직하다. 보다더욱 바람직하게는 상기 수지층은 제1수지로서인 상기 폴리(락틱산)(PLA)PLA; 및에 제2수지로서인 폴리(부틸렌 숙시네이트)(PBS)PBS, 부틸렌 숙시네이트/아디페이트 공중합체(PBSA)PBSA 및 부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체(PBAT)PBAT 수지 중에서 선택된 하나 이상의 수지를 복합하여포함할 수 있으 며 사용함으로 해서, 이에 따라 폴리(락틱산)(PLA) 또는 특정 생분해성 상기 각각의 수지가 단독으로 사용되었을 경우에 비하여, 벽지의 생분해성(Biodegradability) 및 유연성(Stiffness)을의 조정이 용이한할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 상기수지층이 복합수지를 포함사용할 경우, 제2수지는인 PBS, PBSA 및 PBAT 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 수지는 상기 제1수지인 폴리(락틱산)(PLA)PLA 100 중량부에 대하여 10 내지 500 중량부의 양으로 포함되며포함될수 있고, 바람직하게는 15 내지 500 중량부의 양으로 포함되고, 보다 바람직하게는 20 내지 500 중량부의 양으로 포함될 수 있다된다. 상기 제2수지의 함량이 10 중량부 미만이면, 수지층이 너무 딱딱해지거나,하여 벽지 시공 전 또는 시공 후에 컬링(curling) 현상이 발생할 우려가 있고, 500 중량부를 초과하면, 내열성이 떨어져 가공이 어려울 우려가 있다.
본 발명에서 상기 수지층(20)은 또한, 제품의 내열성, 내습성 및 수지간의 상용성을 개선의 관점에서,하기 위해 전술한 생분해성 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 20 중량부의 나노 무기질을 추가로 포함할 수 있다. 이 때 포함될 수 있는 나노 무기질의 종류는 운모, 탈크 또는 나노 점토(nano clay) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 나노 무기질은 그 평균 크기가 1.0 nm 내지 100 nm의 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 크기가 1.0 nm 미만이면, 수지층 내에서 바람직하지 못한 응집 현상이 발생하는 등 분산성이 저하될 우 려가 있고, 100 nm를 초과하면, 나노 무기질의 성능이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 바이오 벽지는 또한 상기 수지층(20) 상에 형성된 인쇄층(30)을 추가로 포함할 수 있다. 인쇄층(30)을 추가로 형성함으로 해서, 벽지에 다양한 무늬 및/또는 색상을 부여하여, 미관 효과를 보다 개선할 수 있다. 이 때 인쇄층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 그라비어 인쇄, 전사인쇄, 디지털 인쇄 또는 로터리 인쇄 등의 공지의 인쇄 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
본 발명의 바이오 벽지에서는 또한 상기 수지층(20) 및/또는 인쇄층(30) 상에 엠보 무늬층이 추가로 형성되어 있을 수 있으며, 이를 통해 벽지에 추가적인 입체감을 부여할 수 있다. 이와 같은 엠보 무늬층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 수지층 또는 인쇄층을 무늬가 형성된 롤러로 롤링 처리하거나, 또는 수지층에 적절한 발포제 등을 포함시킨 후, 공지의 발포 및 겔링 공정 등을 거쳐 형성할 수 있다.
본 발명은 또한, 기재 시트 상에 생분해성 수지를 포함하는 조성물을 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 바이오 벽지의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 바이오 벽지의 제조 방법에서, 생분해성 수지를 포함하는 조성물을수지층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 전술한 생분해성 수지를 포함하는 조성물을 적절한 용제 또는 가소제에 배합한 후, 나이프 코터, 롤 커 터 등의 공지의 수단을 사용하여 공급된 기재 시트 상에 도포하면 된다. 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 도포 과정에서는 공급되는 기재 시트에 일정한 응력(tension)을 부여하여, 그 상태를 평평하게 유지할 수 있으며, 이를 통하여 보다 효율적인 도포 공정이 가능하다. 이 때 기지 시트에 응력을 부여하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 EPC(Edge Point Control) 등의 기기를 사용하면 된다. 본 발명에서는 상기와 같이 기재 시트 상에 생분해성 수지 함유 조성물을 도포한 후, 이를 공지의 조건에서 건조 시켜 수지층을 형성할 수 있다.
그리고 또한, 상기 수지층은 생분해성 수지 함유 조성물을 사용하여, 압출성형 또는 중공성형 등의 방법으로 제조된 필름 또는 시트를 제조한 후, 이를 상기 기재 시트와 합판하는 방법으로도 생분해성 수지를 포함하는 수지를 형성할 수 있다. 더욱 바람직하게는 티다이 압출공법으로 상기 생분해성 수지를 포함하는 조성물을 사용하여 필름 또는 시트를 제조한 후, 이를 을 상기 기재 시트 상에 형성할 수 있다.
특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 도포 과정에서는 공급되는 기재 시트에 일정한 응력(tension)을 부여하여, 그 상태를 평평하게 유지할 수 있으며, 이를 통하여 보다 효율적인 도포 공정이 가능하다. 이 때 기지 시트에 응력을 부여하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 EPC(Edge Point Control) 등의 기기를 사용하면 된다. 본 발명에서는 상기와 같이 기재 시트 상에 수지 조성물을 코팅한 후, 이를 공지의 조건에서 건조 시켜 수지층을 형성할 수 있다.
본 발명에서는 또한, 상기와 같은이 기재 시트 상에 생분해성 수지 함유 수지층을의 형성 후에, 상기 수지층 상에 인쇄층을 형성하는 공정을 추가로 수행할 수 있다. 이 때 인쇄층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 그라비어 인쇄 공법, 전사인쇄, 디지털 인쇄, 스크린 인쇄 공법 또는 로터리 인쇄 공법 등의 공지의 방법을 사용할 수 있다하면 된다. 이와 같은 인쇄층은 전술한 수지층 형성 공정 후에 바로 수행될 수도 있고, 수지층의 발포 및 겔링 공정, 또는 엠보 무늬의 형성 공정 후에 수행될 수도 있다.
본 발명의 방법에서는 또한, 상기 인쇄층의 형성 단계 전 또는 후에 벽지에 엠보 무늬를 부여하는 엠보싱 공정을 추가로 수행할 수 있다. 이를 통해, 수지층에 보다 입체적인 효과를 부여할 수 있다. 이와 같은 엠보싱 공정을 수행하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 수지층 내에 발포제 등의 첨가제를 첨가한 후, 발포 및 겔링 시키는 방법 또는 엠보 무늬가 형성된 롤을 이용한 롤링 방법 등의 공지의 방법을 이용하면 된다. 상기에서 롤을 이용한 엠보 무늬 형성 과정의 경우, 사용되는 롤러로는는 가압 롤러, 또는 스틸 롤러 등을 들사용할 수 있으며, 롤링 공정 시에는 롤러의 좌우 압력을 동일하게 제어하는 것이 제품의 좌우 두께 편차를 최소화한다는 측면에서 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리(락틱산)(PLA) 및 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체(PBAT)의 복합수지(중량비율; PLA:PBAT = 9:1) 100 중량부, 나노무기질 10 중량부 및 안정제 등의 기타 첨가제를 포함하는 조성물을 티다이 압출 공법으로 수지층을 제조한 후, 제조된 수지층을 평량이 100 g/m2 인 기재 시트 상에 합판하였다. 이어서, 상기 수지층 상에 그라비아 인쇄 공법으로 인쇄층을 형성한 다음, 예열한 상태에서 엠보롤을 사용하여 엠보층이 형성된 바이오 벽지를 제조하였다.
실시예 2
복합 수지로서 폴리(락틱산)(PLA) 및 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체(PBAT)의 중량 비율이 7:3(PLA:PBAT)인 수지를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바이오 벽지를 제조하였다.
시험예 1
복합 수지에 포함되는 생분해성 수지(PBAT)의 중량 비율에 따른 유연성(Stiffness) 변화를 확인하기 위하여, 실시예 1 및 2에서 제조된 바이오 벽지에 대하여, ISO 243에 규정된 방법에 따라 본 발명에 따른 생분해성 수지인 PLA/PBAT 복합수지에서 PBAT 함량에 따른 벽지의 유연성(Stiffness)을 측정한 후, 그 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
[표- 1]
실시예 1 실시예 2
복합수지 내의 PBAT 함량(wt%) 10 30
폭 방향 stiffness (gf·cm) 26.8 18.3
길이 방향 stiffness (gf·cm) 30.8 20.9
상기 [표- 1]에서 사용한 용어 중 폭 방향은 벽지 생산 라인에서 사용되는 롤러와 수평인 방향을 의미하며, 길이 방향은 상기 롤러에 대한 수직 방향을 의미한다. 상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 복합 수지 내에 포함된 각 수지의 함량 변화에 따라서, 벽지의 유연성이 크게 변화하는 것을 확인할 수 있었다.
도1은 본 발명의 일 태양에 따른 바이오 벽지의 단면도를 나타내는 도면이다.
<도면 부호의 설명>
10: 기재시트
20: 수지층
30: 인쇄층

Claims (15)

  1. 기재시트; 및 상기 기재시트 상에 형성되고, 생분해성 수지를 함유하는 수지층을 포함하는 바이오 벽지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    기재시트는 모조지 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    기재시트는 평량이 80 g/m2 내지 200 g/m2인 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    생분해성 수지는 천연 고분자, 미생물합성 고분자 및 화학합성고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  5. 제 4 항에서,
    천연 고분자는 전분인 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  6. 제 4 항에서,
    미생물합성 고분자는 폴리(하이드록시 부티릭산), 폴리(하이드록시 벌레릭산) 또는 하이드록시 부티릭산/하이드록시 벌레릭산 공중합체인 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  7. 제 4 항에서,
    화학합성 고분자는 폴리(락틱산), 폴리(카프로락톤), 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리부틸렌 숙시네이트/아디페이트 공중합체 또는 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체인 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    생분해성 수지는 제1수지로서 폴리(락틱산); 및 제2수지로서 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리부틸렌 숙시네이트/아디페이트 공중합체 및 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함하는 복합수지인 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    복합수지는 제1수지 100 중량부에 대하여 120 내지 500 중량부의 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트/아디페이트 공중합체 및 폴리부틸렌 아디페이트/테레프탈레이트 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 제2수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    수지층은 생분해성 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 20 중량부의 나노 무기질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    나노 무기질은 탈크, 운모 및 나노 점토로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  12. 제 10 항에 있어서,
    나노 무기질은 평균 크기가 1.0 nm 내지 100 nm인 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    수지층 상에 형성된 인쇄층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 벽지.
  14. 제 1 항에 있어서,
    수지층 상에 형성된 엠보 무늬층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 바 이오 벽지.
  15. 기재 시트 상에 생분해성 수지를 함유하는 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 바이오 벽지의 제조 방법.
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