KR20140119550A - 기능성 장판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기능성 장판의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물의 실내 바닥면에 깔아 시공하는 장판의 제조시 미생물 배양액과 황토를 반죽하여 만든 파우더를 첨가함으로써 원적외선을 방사하고 항균성이 우수한 기능성 장판을 제조할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 기능성 장판의 제조방법은 황토에 미생물 배양액을 첨가하여 반죽하는 반죽단계와, 반죽단계에서 수득한 반죽물을 건조시킨 후 분쇄하여 황토미생물파우더를 얻는 분쇄단계와, 수지에 상기 황토미생물파우더를 혼합한 베이스 조성물을 용융시켜 성형하는 성형단계를 포함한다.

Description

기능성 장판의 제조방법{manufacturing method for functional floor sheet}
본 발명은 기능성 장판의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물의 실내 바닥면에 깔아 시공하는 장판의 제조시 미생물 배양액과 황토를 반죽하여 만든 파우더를 첨가함으로써 원적외선을 방사하고 항균성이 우수한 기능성 장판을 제조할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 장판이라 함은 시멘트 몰탈로 된 건물의 실내 바닥면에 깔아 시공함으로써 시멘트 몰탈로부터 난방 및 방습의 역할을 수행하는 것임은 익히 알려진 바와 같다.
이러한 장판은 일찍이 전통적으로 종이의 상면에 기름을 먹인 종이 장판지가 통상적으로 사용되어왔으나, 근래에 들어서는 방습이나 쿠션감, 시공의 편리함을 내세운 합성수지재 장판이 널리 보급되어 사용되고 있는 실정이다.
그러나 합성수지재 장판은 인체에 유해한 물질들이 함유되어 있어 건강에 좋지 못하고 통풍 및 배수가 안되므로 실내공기조절 및 정화작용이 미약한 결점이 있었다.
이러한 합성수지재 장판의 문제점으로 인해 최근 전통적인 방법에 의해 제조되는 종이 장판지가 재조명되고 있다. 종이 장판지는 한지를 밀가루풀로 3배지 내지 5배지로 배접하여 제조하므로 환경적으로 무해한 장점을 가지나, 수분에 의해 부패하거나 곰팡이와 각종 세균이 번식하기 쉬워서 실내가 비위생적일 뿐 아니라 썩은 부위가 검게 변색, 변질되어 외관상 보기 흉한 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 합성수지를 주재료로 하여 수분에 의한 부패를 방지하고 내구성을 향상시킴과 동시에 미생물 배양액과 황토를 반죽하여 만든 파우더를 첨가하여 건강에 유익한 원적외선을 다량으로 방사하고 항균성이 우수한 기능성 장판의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기능성 장판의 제조방법은 황토에 미생물 배양액을 첨가하여 반죽하는 반죽단계와; 상기 반죽단계에서 수득한 반죽물을 건조시킨 후 분쇄하여 황토미생물파우더를 얻는 분쇄단계와; 수지에 상기 황토미생물파우더를 혼합한 베이스 조성물을 용융시켜 성형하는 성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 성형단계는 상기 베이스 조성물에 유황, 광물파우더를 첨가하여 성형하는 것을 특징으로 한다.
상기 성형단계는 상기 베이스 조성물에 편백파우더를 더 첨가하여 성형하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 합성수지를 주재료로 하여 수분에 의한 부패를 방지하고 내구성을 향상시킴과 동시에 미생물 배양액과 황토를 반죽하여 만든 파우더를 첨가하여 건강에 유익한 원적외선을 다량으로 방사하는 기능성 장판의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 기능성 장판은 원적외선 방사와 함께 탈취력과 항균력이 우수하여 실내의 각종 나쁜 냄새를 제거하고 유해미생물의 증식을 억제하여 실내 주거 환경을 개선시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기능성 장판의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기능성 장판의 제조방법은 황토에 미생물 배양액을 첨가하여 반죽하는 반죽단계와, 반죽단계에서 수득한 반죽물을 건조시킨 후 분쇄하여 황토미생물파우더를 얻는 분쇄단계와, 황토미생물파우더를 수지에 혼합한 다음 용융시켜 성형하는 성형단계를 포함한다.
구체적으로 살펴보면, 먼저 반죽단계에서 황토에 미생물 배양액을 첨가하여 반죽한다.
황토는 탄산칼슘(CaCO3), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 철분, 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼리(K2O) 등을 포함하며 주로 0.05~0.01mm 실트(silt) 입자로 구성된 황색의 광물질이다. 본 발명에서 황토는 원적외선 방출과 습도 조절 능력 그리고 정화, 탈취효과를 갖는다. 황토의 원적외선은 인체의 신진대사를 원활히 하여 혈액순환에 효과가 좋고 살균 효과와 독성 제거 능력이 뛰어나며 유해 물질을 중화시키는데 탁월하고 황토의 특유에 벌집 구조체로 정화, 탈취 능력이 뛰어나다. 또한, 시멘트 독성 등을 중화시키는 작용을 한다.
본 발명에서 황토는 미분화된 분말형태로 이용한다. 이를 위해 채취한 황토에서 입자가 큰 이물질을 분리한 후 분쇄기에서 분쇄하여 미분화된 황토분말을 만든다. 분쇄를 용이하게 하기 위해 이물질 분리 후 황토를 건조시킨 다음에 분쇄시킬 수 있다.
미생물 배양액은 광합성 세균, 효모, 유산균, 방선균, 사상균 중 1종 이상의 유용미생물군(Effective Microoganims)을 배지에서 배양한 것이다. 배지로 물에 트립톤(tryptone), 효모 추출물(yeast extract), 글루코스(glucose), 염화나트륨(NaCl), 인산수소칼륨(K2HPO4)을 가하여 조성할 수 있다. 가령, 증류수 1ℓ에 트립톤 3g, 효모 추출물 3g, 글루코스 3g, 염화나트륨 5g, 인산수소칼륨 1g을 가하여 배지를 조성한다. 배지의 다른 예로 쌀뜨물 1.8ℓ에 흑설탕이나 당밀 20g을 넣어 조성할 수 있다. 배지를 만든 후 배지에 유용 미생물군 원액을 가한 후 30 내지 40℃에서 2 내지 8일 동안 배양하여 미생물 배양액을 얻을 수 있다. 유용 미생물군 원액은 시중에서 구입하여 이용할 수 있다.
준비된 황토 분말에 미생물 배양액을 첨가하여 반죽한다. 가령, 황토 1kg당 미생물 배양액 0.2 내지 0.8L의 비로 첨가한다.
다음으로, 황토에 미생물 배양액을 첨가하여 반죽한 반죽물을 건조시킨 후 분쇄한다. 이러한 과정을 통해 미생물 배양액 중의 유용 미생물과 미생물 대사에 의해 생성된 대사생성물은 황토에 의해 응집된다. 반죽물은 수분함량 3 내지 7중량%로 건조될 수 있다. 건조된 반죽물은 분쇄하여 황토미생물파우더로 만든다. 분쇄는 통상적인 분쇄기를 이용하여 분쇄할 수 있으며, 100 내지 300메쉬 입도 크기로 분쇄하여 황토미생물파우더를 만들 수 있다.
다음으로, 황토미생물파우더를 주재료인 수지에 혼합하여 베이스조성물을 만든다. 가령, 베이스조성물은 수지 100중량부에 대하여 황토미생물파우더 1 내지 10중량부를 함유할 수 있다. 수지로 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 중 어느 하나를 적용할 수 있다. 또한, 2 이상의 수지를 혼합하여 이용할 수 있다.
또한, 성형성, 기능성 및 물성을 고려하여 적정량의 분산제, 안정제, 안료 등의 통상적인 첨가제가 더 함유될 수 있음은 물론이다. 가령, 분산성과 성형성을 증진시키기 위해 분산제로 스테아린산을 이용할 수 있으며, 안정제로 티오에스테르계 또는 스파이트계의 열안정제를 이용할 수 있다. 또한, 안료로 산화티탄 등의 무기계열을 이용할 수 있다. 첨가제를 첨가하는 경우 함량은 전체 베이스 조성물에서 0.5~2중량%이다.
황토미생물파우더를 수지에 혼합한 베이스조성물은 용융시켜 성형하여 기능성 장판을 제조한다. 성형방법은 특별히 한정되지 않고, 당업계에서 통상적으로 공지된 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어 베이스 조성물을 싱글스크류 압출성형기, 트윈스크류 압출성형기, 다륜스크류 압출성형기 등을 이용하여 성형할 수 있다. 압출성형기를 약 40∼80분 정도 예열하여 210∼230℃의 온도로 유지시킨 상태에서 압출성형기 내로 베이스 조성물을 투입한 후 압출성형기의 온도를 약 260∼270℃까지 단계적으로 상승시켜 베이스 조성물을 용융시킨 다음 온도를 200∼210℃로 하강시킨 후 용융물을 압출성형하여 시트 형상의 장판을 제조한다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예로 성형단계에서 베이스 조성물에 유황, 광물파우더를 더 혼합하여 성형한다. 가령, 베이스조성물은 수지 100중량부에 대하여 황토미생물파우더 1 내지 5중량부, 유황 0.5 내지 2중량부, 광물 파우더 0.5 내지 3중량부를 함유할 수 있다.
유황으로 무기 유황을 이용할 수 있다. 유황은 장판의 항균력과 제독성을 증대시킨다. 유황은 100 내지 300메쉬 입도 크기로 분쇄하여 이용한다.
그리고 광물 파우더로 규산염, 게르마늄, 맥반석 원광을 분쇄한 것을 이용할 수 있다. 광물파우더는 100 내지 300메쉬 입도 크기를 갖는다.
규산염(silicate)은 규석을 주체로 하는 것으로, 원적외선을 방사하며 탈취, 항균 등의 효과가 있다. 일 예로 규산염 원광의 주성분은 SiO2 63.6중량%, Al2O3 0.9중량%, Fe2O3 0.07중량%, CaO 0.09중량%, MgO 0.02중량%, K2O 0.04중량%, Na2O 31.6중량%, MnO 0.001중량%, TiO2 0.06중량%, BaO 0.001중량%, CuO 0.001중량%, MnO 0.001중량%, ZrO 0.01중량%일 수 있다.
게르마늄(Ge)은 희토류 금속에 속하는 다공질의 광물로서, 중금속이나 각종 독성 또는 오염물질을 분해 혹은 중화할 수 있는 능력과 탈취, 항균 기능을 갖는다. 또한, 발육과 생장에 유익한 원적외선을 발산하여 생리활성과 신진대사의 강화를 가능하게 할 수 있다. 일예로 게르마늄 원광의 주성분은 Cu 0.044중량%, Pb 4.72중량%, Zn 0.42중량%, Fe 25.8중량%, Mn 0.36중량%, Ni 0.56중량%, Cd 0.018중량%, Ge 0.36 ~ 1.05중량%, Mg 6.60중량%, C 0.6중량%, As 15.4중량%, S중량%, 17.6 SiO2 17.2중량%, CaO 0.61 중량%, 수분 9.018 ~ 9.708중량%일 수 있다.
맥반석은 석영반암(石英班岩), 장석반암류에 속하는 반심성암으로서 구성성분은 지역에 따라 다르며 알카리 장석과 석영을 주성분으로 하고 있으며, 구성물질 및 외관상으로 화강암반과 매우 유사하며 광물로 다공성의 성질을 갖는다. 이러한 맥반석은 다공성에 의한 유해한 성분의 흡착 및 여과 작용, 원적외선 방출 능력, 악취 탈취 능력이 우수하다. 일 예로 맥반석 원광의 주성분은 SiO2 63.64 중량%, P2O5 0.18중량%, TiO2 0.55중량%, Al2O3 17.02중량%, MgO 2.17중량%, MnO 0.15중량%, Fe203 4.06중량%, K2O 2.44 중량%, CaO 1.92중량%, Na2O 3.58 중량%, Ignite Loss 3.79중량%일 수 있다.
상기 광물 파우더는 규산염, 게르마늄, 맥반석이 동일한 중량비율로 혼합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예로 성형단계에서 베이스 조성물에 편백 파우더를 더 첨가하여 성형할 수 있다. 가령, 베이스조성물은 수지 100중량부에 대하여 황토미생물파우더 1 내지 7중량부, 편백 파우더 1 내지 3중량부를 함유할 수 있다. 또한, 베이스조성물은 수지 100중량부에 대하여 황토미생물파우더 1 내지 5중량부, 유황 0.5 내지 2중량부, 광물 파우더 0.5 내지 3중량부, 편백 파우더 1 내지 3중량부를 함유할 수 있다.
편백 파우더는 편백나무의 잎을 건조시킨 후 분쇄한 것을 이용한다. 편백 파우더는 100 내지 300메쉬 입도 크기로 분쇄하여 이용한다. 편백 파우더는 장판의 항균활성을 증대시킨다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명에 대해 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.
(실시 예 1)
쌀뜨물 1.8ℓ에 흑설탕 20g을 넣어 배지를 조성한 다음 유용 미생물군 원액(EM-1, (주)에버미라클) 60㎖을 가한 후 35℃에서 6일 동안 배양하여 미생물 배양액을 만들었다. 그리고 황토 분말 1kg당 미생물 배양액 0.6ℓ를 첨가하여 반죽한 반죽물을 건조시킨 다음 200메쉬 입도 크기로 분쇄하여 황토미생물파우더를 준비하였다.
그리고 폴리염화비닐 수지 100중량부에 대하여 황토미생물파우더 5.5중량부를 혼합하여 골고루 교반한 베이스 조성물을 220℃의 온도로 예열된 압출성형기에 투입한 후 약 265℃로 가열하여 용융시킨 다음 약 210℃의 온도로 성형하여 두께 4mm의 시트 형상의 장판을 제조하였다.
(실시예 2)
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 장판을 제조하되, 상기 베이스 조성물은 폴리염화비닐 수지 100중량부에 대하여 황토미생물파우더 5중량부, 무기 유황 1.5중량부, 광물 파우더 2중량부, 편백 파우더 2중량부를 혼합하여 조성하였다.
상기 광물 파우더는 규산염, 게르마늄, 맥반석 원광을 동일 중량비로 혼합한 후 약 150메쉬 크기로 분쇄하여 준비하였고, 상기 편백파우더는 편백나무의 잎을 건조시킨 15메쉬 크기로 분쇄하여 준비하였다.
(비교예)
폴리염화비닐수지로 제조된 장판을 구입하여 이용하였다.
<1. 원적외선 방사율 및 방사에너지 측정시험>
실시 예들에 따라 제조된 장판의 시편에 대하여 KCL-FIR-1005:2001시험방법에 의해 원적외선 방사율과 방사에너지를 측정하였고, 그 결과를 하기 표1에 나타냈다. 하기 표 1의 값은 측정온도 40℃, 측정파장 5~20㎛에서 FT-IR spectromet를 이용한 black body대비 측정결과이다.
구분 방사율 방사에너지(W/㎡)
실시예1 0.891 3.59×102
실시예2 0.905 3.87×102
상기 표 1에서 나타난 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 장판은 우수한 원적외선 방사 효과를 갖는 것으로 확인되었다.
<2. 탈취시험>
실시 예 1 및 비교 예의 장판의 탈취력을 시험하기 위해 가스검지관을 이용한 암모니아 탈취시험(KICM-FIR-1004)을 하여 시간대 별로 측정된 농도 값을 하기 표 2에 나타내었다.
구분 초기(ppm) 30분 후(ppm) 60분 후(ppm) 90분 후(ppm) 120분 후(ppm)
실시예1 500 365 257 208 170
비교예 500 491 482 453 442
blank 500 496 485 462 455
상기 표 2를 참조하면, 실시 예 1의 장판은 초기에 500ppm인 암모니아 농도가 120분 후 170ppm까지 저하되어 탈취능력이 우수한 것으로 나타났다. 반면에 비교 예의 장판은 120분 후의 암모니아 농도가 442ppm으로, 탈취효과가 거의 없는 것으로 확인되었다.
<3. 항균시험>
상기 실시예들 및 비교예에 따른 장판의 항균활성을 측정하였다. 항균활성은 쉐이크 플라스크 방법(Shake Flask Method ; 가압밀착법)에 따라 측정하였다. 장판 시료가 투입된 실험구의 초기 균수를 측정하고, 24시간 후의 살아 있는 균수를 측정하였다. 실험구는 실시예 1 및 2의 장판이 각각 투입된 제 1 및 제 2시험구와, 비교예의 장판이 투입된 대조구로 구분하였다. 그리고 사용공시균주로는 대장균(Escherichia Coli , ATCC 25922)을 사용하였다. 시험결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 초기(세균수/ml) 24시간후(세균수/ml)
제1시험구 4.7×105 1.5×102
제2시험구 5.3×105 4.3×10
대조구 5.0×105 3.0×106
상기 표 3에 나타난 바와 같이 제 1 및 제 2시험구의 경우 24시간 후 세균수가 현저하게 감소되었다. 반면에 대조구의 경우 24시간 후 세균수는 초기에 비해 오히려 증가하였다. 상기 결과를 통해 본 발명에 따라 제조된 기능성 장판은 균의 증식을 억제시켜 항균활성이 우수함을 알 수 있다. 따라서 기능성 장판은 강한 항균효과로 인해 바닥의 유해 미생물의 증식을 억제할 수 있을 것으로 기대된다.
이상에서 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 황토에 미생물 배양액을 첨가하여 반죽하는 반죽단계와;
    상기 반죽단계에서 수득한 반죽물을 건조시킨 후 분쇄하여 황토미생물파우더를 얻는 분쇄단계와;
    수지에 상기 황토미생물파우더를 혼합한 베이스 조성물을 용융시켜 성형하는 성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 장판의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 성형단계는 상기 베이스 조성물에 유황, 광물파우더를 첨가하여 성형하는 것을 특징으로 하는 기능성 장판의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 성형단계는 상기 베이스 조성물에 편백 파우더를 더 첨가하여 성형하는 것을 특징으로 하는 기능성 장판의 제조방법.
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