KR20150114217A

KR20150114217A - 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20150114217A
Application number: KR1020140038532A
Authority: KR
Inventors: 김인욱; 조성휘; 최정진
Original assignee: 김인욱
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-10-12
Also published as: KR101600548B1

Abstract

본 발명은 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 포름알데히드, 암모니아성 질소, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 자일렌, 휘발성 유기 화합물과 같은 유해물질을 분해하거나 흡착하는 효과를 나타내는 조성물에 관한 것이며, 특히 미세공극을 이용하여 오염물질을 흡착할 수 있어 유기소재 내장재, 마감재, 차량내부, 섬유, 신발 등에 코팅 또는 배접하여 사용함으로써 유해물질의 분해 또는 흡착 효능을 나타낼 수 있는 친환경 기술이다.

Description

유해물질 분해 또는 흡착용 조성물 및 이의 제조방법{Composition for degradation and absorption of harmful material and preparation method thereof}

본 발명은 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 포름알데히드, 암모니아성 질소, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 자일렌, 휘발성 유기 화합물과 같은 유해물질을 분해하거나 흡착하는 효과를 나타내는 조성물에 관한 것이며, 특히 미세공극을 이용하여 오염물질을 흡착할 수 있어 유기소재 내장재, 마감재, 차량 내부, 섬유, 신발 등에 코팅 또는 배접하여 사용함으로써 유해물질의 분해 또는 흡착 효능을 나타낼 수 있는 친환경 기술이다.

주거 시설 등의 건축물에는 다양하게 내장재가 사용되고 있는데, 시멘트 벽체, 가공 합판재, 섬유소재 내장재, 페인트 등이 사용되고 있으며, 원료 성분을 일부 천연소재로 사용하더라도 내구성 향상 등을 위해 일부 합성 재료의 사용이 필연적이다. 게다가, 시멘트 벽체, 포르말린이 검출되는 합판, 포르말린 함유 풀 등을 통해 실내 환경을 마감할 때 이러한 내장재에서 휘발성 유기 화합물(TVOC), 포름알데히드(HCHO) 등이 필연적으로 방출되어 인체에 악영향을 주고 각종 호흡기 질환, 피부 질환 등을 야기한다는 것은 잘 알려진 사실이다.

또한, 건축물의 내부 바닥을 시공할 때에도 합성수지 또는 목재 재질의 마루판을 접착하여 마감 처리하는데, 이때 사용되는 합성수지 접착제는 접착 강도나 접착 내구성 등과 같은 접착과 관련된 각종 물성이 우수하다는 장점이 있지만, 합성수지 접착제에 함유되는 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질이 공중으로 발산되어 건물 거주자의 건강에 악영향을 미치고, 악취가 발생하여 거주자를 불쾌하게 할 뿐만 아니라, 이것은 이른바 새집증후군으로 연결된다.

특히, 건축물의 바닥을 합성수지 재질의 마루판으로 마감 처리하는 경우에는 상기 합성수지 재질의 마루판 자체에서도 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질이 지속적으로 발산되어 거주자의 건강에 유해한 영향을 미친다. 건축물의 내벽을 모르타르로 마감 처리하는 경우에도 상기 모르타르에 포함된 시멘트에서 지속적으로 발산되는 각종 유해물질이 거주자의 새집증후군을 유발시킨다.

더구나, 건축물의 마감에 가장 흔히 사용되는 벽지 제조에 있어서도 PVC 합성수지가 베이스 수지로서 주로 사용되고 있고, 제조 공정에서 인체에 유해한 유기용매가 사용되는 것은 물론, 가소제, 안정제 등의 화학물질이 첨가되므로, 이렇게 제조된 벽지에서도 위에 언급된 유해 화학물질이 발산되는 것은 당연하다. 이러한 문제는 현재 새집증후군이라는 것으로 잘 알려져 있다. 특히, 벽지는 주거용이든 비주거용이든 대부분의 건축물에 필수적으로 그리고 건축물의 거의 전 면적에 걸쳐 사용되고 있기 때문에, 그것의 환경 위해적인 영향은 대단히 크다고 할 수 있다.

종래에는, 이러한 새집증후군을 예방하기 위하여 주로 거주자가 입주하기 전에 장시간 창문을 완전 개방한 상태로 실내를 고온으로 난방하고, 이러한 과정을 여러 차례 반복적으로 실시하여 실내 내장재에 함유된 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질을 기화시켜서 제거하였다. 그러나 이러한 실내 난방 방법에 의해서도 실내 마감재에 함유된 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질이 완전히 제거되지 않기 때문에 거주자가 입주한 후에도 매우 장기간동안 실내 마감재로부터 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질이 발산되어 건강에 악영향을 미친다. 또한, 실제로 실내 난방을 여러 차례 실시하는 것이 대단히 번거롭고, 난방에 에너지를 대량 소비한다는 문제점이 있다.

이런 문제를 해결하고자, 거주자의 건강에 악영향을 미치는 각종 유기 화합물이나 휘발성 물질의 발산을 방지하거나 억제할 수 있도록 마감재나 벽지의 표면을 코팅하는 각종 조성물이 개발되었다. 그러나 개발된 마감재 조성물들은 실제로는 마감재나 벽지에 코팅하여 사용하는 것이 곤란하였고, 실내에서 발생하는 악취를 억제하기 위하여 마감재 조성물에 추가로 화학적인 탈취제를 함유하거나, 또는 별도로 탈취제, 방향제를 사용하여야 했다.

예를 들면, 벽지의 유해성을 차단하기 위한 일환으로서, PVC 합성수지를 PE나 PP 등으로 대체한 합성피혁 벽지를 제조(한국등록특허 675,833호)하고 있지만, 벽지 제조 공정상 필연적으로 인체에 유해한 화학물질을 사용할 수밖에 없어서 벽지 자체나 벽지 인쇄 잉크 자체로부터 나오는 유기용매나 기타 화학 첨가제의 유해물질을 근본적으로 제거할 수는 없었다.

또한 제올라이트, 점토, 규조토 및 벤토나이트를 분쇄하는 단계(단계 1); 상기 분쇄된 제올라이트, 점토, 규조토 및 벤토나이트를 혼합하여 혼합물을 만드는 단계(단계 2); 강도증진제를 물에 용해시키는 단계(단계 3); 상기 혼합물에 상기 강도증진제가 용해된 물을 분사하는 단계(단계 4); 상기 강도증진제가 용해된 물이 분사된 혼합물을 성형하여 성형체를 만드는 단계(단계 5); 상기 성형체를 촉매로 코팅하는 단계(단계 6); 및 상기 촉매로 코팅된 성형체를 건조하여 유해물질 흡착 분해 친환경 기능성 소재를 제조하는 단계(단계 7); 를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 강도 증진제를 사용함으로 인해 고온에서 소성하는 공정을 거치지 않아도 강도를 유지할 수 있어 제조비용을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있고, 복수의 기공을 갖는 다공질 세라믹의 표면에 형성되는 이산화 티탄 촉매에 자연광 또는 인조광이 조사되는 것에 의하여 복수의 기공 내에 흡착되어 있는 유해물질을 분해시킬 수 있는 기능성 소재에 관한 기술(한국등록특허 1,266,366호)이 존재하나, 이산화 티탄 촉매를 함유하여 광이 존재하는 조건하에서만 유해물질을 분해시킬 수 있다는 한계가 있다.

이러한 상황에서 본 발명자들은 건축 내장재로부터의 유해물질을 분해 또는 흡착할 수 있는 방법을 찾기 위해서 예의 연구한 결과, 천연 소재로 이루어지며, 편리하게 코팅 또는 분무하여 사용할 수 있고, 뛰어난 탈취 및 흡착 성능을 가진 유해물질 차단 조성물을 발명할 수 있었다.

한국등록특허 675,833호 한국등록특허 1,266,366호 한국등록특허 899,235호 한국등록특허 1,280,316호 한국등록특허 977,863호

본 발명은 상기 문제를 개선하기 위하여, 건축물 내장재, 주방, 창고 식기세면기 등이나 자동차, 가구 등에 적용되었을 때 벽지, 도료, 시멘트, 내장재, 마감재 등에서 발생하는 유해물질 및 휘발성 유기화합물을 흡착하여 제거할 수 있는 탈취성이 우수한 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 불석, 흑연, 활성탄, 벤토나이트, 일라이트, 에탄올 및 전해환원수를 함유하는 (A) 80 내지 85 중량부; 및 염화나트륨, 에탄올, 과산화수소 및 소포제를 함유하는 (B) 15 내지 20 중량부를 함유하고, 여기에서, (A)는 불석 35 내지 45 중량부, 흑연 1 내지 5 중량부, 활성탄 1 내지 5 중량부, 벤토나이트 5 내지 15 중량부, 일라이트 내지 중량부, 에탄올 1 내지 3 중량부 및 전해환원수 5 내지 20 중량부를 함유하고, (B)는 염화나트륨 0.5 내지 2 중량부, 에탄올 1 내지 3 중량부, 과산화수소 0.1 내지 2 중량부 및 소포제 0.5 내지 3 중량부를 함유하는 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물을 제공함으로써 상기 과제를 해결하였다.

본 발명에 따른 일 양태에서, 불석은 모오데나이트(moredenite)이고, 5 내지 10 nm로 분쇄된 입자 형태인 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 일 양태에서, 흑연 또는 활성탄은 액상 형태인 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 일 양태에서, 전해환원수로는 물을 전기분해하여 얻어진 산성수를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 일 양태에서, 상기 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물은 졸 상태이다.

본 발명에 따른 또 다른 일 양태에서, 불석과 전해환원수를 교반하여, 제1혼합물을 제조하는 단계; 제1혼합물에 벤토나이트를 함침시켜 제2혼합물을 제조하는 단계; 제2혼합물을 여과하여 슬러리와 상등액을 분리하는 단계; 분리된 상등액을 교반하면서 76 내지 80℃로 가열하여 제3혼합물을 수득하는 단계; 흑연, 활성탄, 일라이트, 염화나트륨, 에탄올 및 과산화수소를 교반하여 제4혼합물을 수득하는 단계; 제3혼합물 및 제4혼합물을 혼합하고 교반하여 예비 조성물을 수득하는 단계; 및 수득된 예비 조성물을 30 내지 35℃에서 24시간 이상 안정화시키는 단계를 포함하는, 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물의 제조방법이 제공된다.

본 발명에 따른 일 양태에서, 전해환원수로는 물을 전기분해하여 얻어진 산성수인 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 일 양태에서, 상기 방법에서 액상화 과정은 바람직하게 3,000 내지 3,500 rpm의 분쇄 속도에서 수행된다.

본 발명에 따른 또 다른 일 양태에서, 상기 방법에 따라 제조된 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물이 제공된다.

본 발명에 따른 또 다른 일 양태에서, 상기 조성물을 함유하는 유해물질 분해 또는 흡착제가 제공된다.

본 발명에 따른 또 다른 일 양태에서, 상기 조성물을 포함하는 코팅 및 분무제제, 상기 조성물을 코팅 및 배접하여 제조된 벽지, 또는 상기 조성물을 포함하는 실내용 탈취제가 제공된다.

추가로, 본 발명의 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물은 물성을 개선하기 위해서 점성조절제, 소포제 및/또는 발포제를 적절한 양으로 더 함유할 수도 있으며, 이들 시약을 첨가할 경우, 주원료를 얻는 단계와 숙성 단계 사이에 첨가하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물은 건축 내장재, 가구 등에 스프레이 형태로 분무 또는 코팅함으로써 적용될 수 있으며, 또는 상기 조성물을 벽지 원단에 코팅 또는 배접하고, 건조하여 제조한 벽지 제품으로서 사용될 수 있다. 추가로, 자동차 내부 등의 실내용 탈취제, 신발, 섬유, 가구 등의 탈취제로서도 사용될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물은 불석, 흑연, 활성탄 및 벤토나이트를 액체 매질 중에서 미세하게 분쇄함으로써 액상 나노화하여 얻은 조성물로서, 천연 물질을 원료로 사용하였기 때문에 재료 자체에 독성이 없으며, 탈취흡착성이 좋은 불불석, 흑연, 활성탄 및 벤토나이트의 액상 나노화된 상태에서의 상호 작용으로 인하여 기대 이상의 높은 탈취흡착성을 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 뛰어난 탈취흡착 기능을 가지기 때문에 건축 내장재, 벽지, 가구 등에 사용될 경우 각종 유해물질의 발산을 흡착, 차단할 수 있으며, 따라서 이러한 유해물질이 인체 건강에 영향을 미침으로써 발생하는 소위 새집증후군이라고 하는 각종 알레르기 질환, 아토피 질환, 호흡기 질환 등을 예방하는데도 도움이 될 수 있다.

또한, 본 발명의 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물은 자동차 내부, 신발, 섬유, 가구 등의 탈취제로서도 사용될 수 있다.

이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 주변 생활환경으로부터 발산되는 유해물질을 차단하기 위한 목적으로서, 불석, 흑연, 활성탄, 벤토나이트, 일라이트, 에탄올 및 전해환원수를 함유하는 (A) 80 내지 85 중량부; 및 염화나트륨, 에탄올, 과산화수소 및 소포제를 함유하는 (B) 15 내지 20 중량부를 함유하고, 여기에서, (A)는 불석 35 내지 45 중량부, 흑연 1 내지 5 중량부, 활성탄 1 내지 5 중량부, 벤토나이트 5 내지 15 중량부, 일라이트 내지 중량부, 에탄올 1 내지 3 중량부 및 전해환원수 5 내지 20 중량부를 함유하고, (B)는 염화나트륨 0.5 내지 2 중량부, 에탄올 1 내지 3 중량부, 과산화수소 0.1 내지 2 중량부 및 소포제 0.5 내지 3 중량부를 함유하는, 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 조성물은 건축 내장재, 가구, 벽지 등의 표면에 코팅하거나, 분무하여 사용될 수 있으며, 또는 차량 내부 등의 실내용 탈취제, 신발, 섬유, 가구 등의 탈취제로로서 사용될 수 있다.

본 발명의 조성물에서, 상기 제시된 각 성분들의 함유량이 하한보다 낮으면 각 성분에 대한 기대 효과를 달성할 수 없고, 상한보다 높으면 기대 효과의 임계치를 달성할 수 있는 양을 넘어 버림으로써 효과적이지 않으며, 오히려 조성물의 물성에 악영향을 미칠 수 있다.

1) 탈취흡착 성분

상기 조성물의 성분들 중 불석, 벤토나이트, 활성탄 및 흑연은 탈취 및 흡착 기능을 가진다.

① 불석

일반적으로 불석은 용수 중의 양이온 부유 입자와 전기적으로 중화 응집되어 침전을 유발함으로써 우수한 정수 작용, 높은 보습 효과 및 활성도를 가진다. 또한, 인체의 혈액순환을 촉진하고 세포활성을 활성화하는 원적외선을 90% 이상 방사하는 물질로서, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 각종 유해물질을 흡착 및 탈취하는 기능을 우수하다.

본 발명에 따른 조성물에서, 불석은 바람직하게 미세 입자의 형태이며, 휘발성 유기화합물 등의 탈취 및 흡착 효과가 뛰어나다. 본 발명에서 불석은 5~10 nm 입도의 분말로서 사용되는데, 특히 평균 입도가 5~10 nm인 활성 모데나이트를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 천연 활성 모데나이트 입자는 유해물질을 방출하지 않기 때문에 친환경 재료로서 바람직하게 사용된다. 평균 입도는 5~10 nm 범위에서 탈취 효과가 가장 좋은 것으로 나타났다.

② 활성탄 및 흑연

활성탄과 흑연은 모두 탄소 물질이다. 활성탄은 흡착성이 강하기 때문에 기체나 수분을 흡착하는 흡착제나, 또는 탈색제로도 널리 사용되고 있다. 활성탄은 목재나 갈탄 등을 염화아연 등의 약품으로 처리, 건조시켜 제조하며, 제조 공정은 목재, 갈탄, 이탄 등을 활성화제인 염화아연이나 인산과 같은 약품으로 처리해서 건조시키거나, 또는 목탄을 수증기로 활성화시켜 만든다. 여기서 활성화란 복사선의 흡수나 고속입자선의 충격 등으로 인하여 원자나 분자 또는 이온 등이 고에너지 상태로 되어 화학반응이나 결정격자를 일으키기 쉬운 상태로 변하는 것을 말한다. 이렇게 활성화된 활성탄은 표면에 미세 기공을 많이 함유하게 되어 유기물 분자와 같은 물질을 잘 흡착할 수 있게 된다. 일반적으로 활성탄은 가루나 입자 상태로 제조되며, 분말 활성탄을 미립자 상태로 만들어 사용하기도 한다.

흑연은 탄소의 동소체로서 육방정계의 결정구조를 가진 광물이다. 다이아몬드와 화학성분이 같으며 결정구조가 달라 동질이상 관계에 있다. 육각의 판상 결정체로 산출되는데, 결정의 크기에 따라 인상흑연과 토상흑연으로 구분된다. 전자는 육안으로 식별될 정도의 크기이고, 후자는 미세한 것으로 육안 또는 현미경으로도 결정의 식별이 어렵다. 흑색이며, 금속광택을 내고, 표면은 부드러운 지방감을 준다. 흑연 역시 그것의 표면 구조에 유기물 분자가 쉽게 흡착될 수 있으므로 좋은 흡착 특성을 지니며, 특히 암모니아, 요오드, 페놀 등에 대한 흡착 효과가 뛰어나다.

③ 벤토나이트

벤토나이트는 일종의 점토 광물로서, 화장품, 요업, 접합제, 도료, 탈취제, 및 의약품에 이르기까지 최근 그 용도가 확대되고 있는 천연 물질이다. 벤토나이트는 특유한 성질로서 팽창성, 점결성, 농후성 및 윤활성을 가진다.

a) 팽창성 - 물과 반응하면 칼슘계 벤토나이트는 약 3배, 나트륨 벤토나이트는 약 15배까지 팽창하며 무게의 5배까지 물을 흡수한다. 이렇게 팽창한 벤토나이트는 겔화되고, 이 겔은 물을 배척하는 성질을 지닌다. 이 성질을 이용하여 방수재의 원료로 사용되고 있다.

b) 점결성 - 벤토나이트는 다른 물질과 혼합되었을 때 물질들을 서로 점결시키는 성질을 지니는데, 이때 벤토나이트는 화학적으로 활성을 갖지 않으므로 점착되는 재료의 원래의 화학적 특성에 영향을 주지 않는다. 높은 온도에서도 이 성질은 변하지 않아 주물용 모래의 점착제로 널리 이용된다.

c) 농후성 - 벤토나이트는 겔 상태를 형성하므로 점성이 낮은 다른 재료들을 농축하는 효과가 있으며, 벤토나이트를 이용한 현탁액은 장시간이 지나도 침전 등이 발생하지 않고 완벽한 콜로이드 상태를 유지하므로 페인트, 약품 등의 각종 공업 원료의 첨가제로서 사용된다.

d) 윤활성 - 겔화된 벤토나이트는 높은 윤활 특성을 가지게 되며 예전에는 마차 바퀴를 끼울 때 윤활제로 사용되기도 하였으며 각종 천공작업에 윤활 성분을 주기 위하여 사용된다.

또한, 벤토나이트는 세슘, 스트론튬, 납, 망간, 아연, 팔라듐, 구리 등의 중금속을 흡착, 제거할 수 있다고 알려져 있다. 본 발명에 따른 조성물에서 벤토나이트는 놀랍게도 다른 탈취흡착 성분과 조합되어 우수한 탈취, 흡착 특성을 나타냈다. 본 발명에 따른 조성물에서 벤토나이트는 바람직하게 활성화 벤토나이트가 사용되며, 암모니아나 톨루엔 등의 냄새를 탈취할 때 전반적으로 좋은 효과를 발휘하였다.

④ 일라이트

일라이트(illite)는 셰일이나 사암에서 카올리나이트(kaolinite), 일라이트-스멕타이트 혼합층상광물과 더불어 가장 풍부하게 산출되는 점토광물일 뿐만 아니라, 이질퇴적암, 열수변질대 및 중성-산성암의 풍화물에서 매우 흔한 2차 광물로서 K⁺가 풍부한 환경에서 잘 형성되고, 특히 장석이나 운모류로부터 쉽게 형성되거나 열수용액으로부터 직접 침전 형성되기도 한다.

또한, 일라이트의 화학조성은 K₀ _.8-0.9(Al,Fe,Mg)₂(Si,Al)₄O₁₀(OH)₂로서 일라이트의 단위포장당 전하는 평균 0.8이며, 이는 스멕타이트와 운모의 중간에 해당하는 값을 갖는다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 기본적으로 두 개의 사면체층 사이에 한 개의 팔면체층이 들어가 결합하는 2:1의 구조를 갖고, 팔면체층은 결합구조내 양이온 자리 3개 중에서 2개만 양이온으로 채워지는 이팔면체(dioctahedral) 구조가 특징이며, 따라서 백운모(muscovite)와 매우 흡사하다고 볼 수 있다.

그리고, 일라이트는 광석을 품위별로 처리하여 분말로 가공하거나 소성시켜 건축, 제지, 의약 및 화장품 등 다양한 분야에 응용되어 사용되고 있다.

이상 설명한 탈취흡착 물질들은 본 발명의 조성물에서 특히 나노 액상화하여 사용된다. 상기 물질들의 나노 액상화는 다음과 같이 수행된다. 먼저 나노 액상화하고자 하는 재료를 전해환원수 중에서 호모게나이저를 이용하여 3,000 내지 3,500 rpm에서 적절한 시간 동안 분쇄하면서 교반, 혼합한다. 다음에, 결과의 혼합물을 적절한 시간 동안 침전시키고, 여과하여 슬러리와 상등액을 분리한다. 다음에, 분리된 상등액을 히팅 멘틀에서 교반하면서 60 내지 77℃, 보다 구체적으로 72 내지 75℃로 가열하여 나노 액상화된 재료를 얻을 수 있다.

이와 같이, 탈취흡착 성분들을 나노 액상화하여 사용하는 것의 이점은 이들 재료를 나노 크기로 분쇄하여 액상화함으로써 표면적이 증대되고, 이로써 물리화학적인 흡착을 통해서 흡착될 수 있는 양이 증가하여 탈취흡착 성능이 증대될 수 있다는 것이다.

상기 설명된 탈취흡착 성분들이 유해물질을 흡착하는 흡착 메커니즘은 크게 세 가지로 언급될 수 있다. 일단 불석, 벤토나이트, 활성탄, 흑연 및 일라이트는 나노 액상화된 상태로서 다른 첨가된 재료들과 함께 조성물을 형성하면 졸 상태가 된다. 여기서, 상기 탈취흡착 성분들의 표면은 나노 액상화 과정에서 매우 활성화된 상태로서, 유해물질이 흡착가능한 세공들 및 화학적으로 상호작용할 수 있는 작용기들을 지니고 있다. 이러한 본 발명에 따른 조성물을 유해물질이 방출되는 표면에 코팅하면 수분이 증발된 후 나노 크기의 세공을 가진 강하고 얇은 층이 형성된다. 그러면, 표면의 세공들 및 화학적 작용기들과 유해물질이 물리화학적 상호작용에 의해서 흡착되는 것이 제1 메커니즘이다. 두 번째로, 본 발명의 조성물은 졸 상태이기 때문에 어느 정도의 점성을 지닐 것이다. 따라서 흡착된 유해물질들은 졸의 점착성으로 인해 잘 탈리되지 않고 성분들의 표면에 응집하여 흡착된 상태를 오래 유지하게 된다. 이것이 본 발명의 조성물이 유해물질을 차단하는 제2 메커니즘이다. 세 번째로, 이 얇은 층의 표면 작용기들은 실내에 존재하는 산소 종들과 화물과 반응해 활성 라디칼을 형성한다. 이 활성 라디칼이 실내의 유해물질을 산화시켜 분해하는 것이 제3 메커니즘이다.

이와 같이, 본 발명의 유해물질 차단 조성물은 불석, 벤토나이트, 활성탄, 흑연 및 일라이트를 나노 액상화하여 사용함으로써 표면적을 증대시켜서 흡착 특성을 더욱 좋게 할 뿐만 아니라, 이들 성분들의 상승작용성 효과로 인해 단일 성분만으로는 처리할 수 없는 다종다양한 유해물질을 차단할 수 있다는 예상외의 뛰어난 효과를 나타내었다.

2) 전해환원수

본 발명에서 용매로서 사용되는 전해환원수는 원수(수돗물)를 전해환원수 기기에 통과시켜 + 이온을 제거한 후, - 이온수를 수득하는 과정에 의해 생성된 산성수이다. 전해환원수는 원수를 물리적, 화학적 방법에 의해 여과하여 만든 순수한 산성수이며, 각종 무기물을 제거하는 과정을 거친다. 전해환원수는 연구실 등에서 초자기구 세척용과 용매로 주로 사용되며, 조성물을 구성하는 각 성분들과 천연 광석물 성분의 혼합을 용이하게 한다.

3) 에탄올 및 염화나트륨

본 발명에 따른 조성물은 또한 에탄올 및 염화나트륨을 포함한다. 이들 성분들은 방부제, 결합제 및 증점제로서 작용할 수 있다.

4) 기타 첨가제

또한, 본 발명의 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물은 또한 선택적으로 분산제, 윤활제, 발포제 및/또는 소포제 등의 통상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

분산제는 윤활성과 흐름성을 조절하는 역할을 하며, 아크릴산 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 만일 분산제를 과량 사용하면 분산속도가 빨라져 피도물에 코팅하는 경우 침투가 너무 많아져 불량 코팅의 원인이 되고, 분산제를 너무 소량 사용하면 분산 능력이 떨어져서 균일한 조성물의 제조가 어려워진다.

발포제는 아조계 화합물, 니트로소계 화합물 및 술포닐히드라지드계 화합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

소포제는 조성물 중에 발생한 기포를 제거하는 역할을 하며, 옥틸알콜, 시클로헥산올, 기타 고급 알콜, 에틸렌글리콜, 소르비탄 지방산 에스테르를 주성분으로 하는 비이온성 계면활성제나, 다른 비이온성 계면활성제 등을 사용할 수 있다.

5) 본 발명에 따른 조성물의 제조 방법

이제 본 발명에 따른 조성물의 제조 방법에 관해 설명한다.

본 발명의 조성물은 다음과 같이 제조될 수 있다.

불석과 전해환원수를 교반하여, 제1혼합물을 제조하는 단계; 제1혼합물에 벤토나이트를 함침시켜 제2혼합물을 제조하는 단계; 제2혼합물을 여과하여 슬러리와 상등액을 분리하는 단계; 분리된 상등액을 교반하면서 76 내지 80℃로 가열하여 제3혼합물을 수득하는 단계; 흑연, 활성탄, 일라이트, 염화나트륨, 에탄올 및 과산화수소을 교반하여 제4혼합물을 수득하는 단계; 제3혼합물 및 제4혼합물을 혼합하고 교반하여 예비 조성물을 수득하는 단계; 및 수득된 예비 조성물을 30 내지 35℃에서 24시간 이상 안정화시키는 단계를 거쳐, 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물을 제조할 수 있다. 이 때 안정화시키는 시간은 24시간 내지 48시간, 또는 24시간 내지 36시간으로 할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 조성물을 제조하는 경우, 각 성분의 혼합 순서를 잘 지키는 것이 혼합 동안 침전을 방지하여 균일한 조성물을 얻는 측면에서 바람직하다. 상기 성분들을 순서에 관계없이 한 번에 혼합할 경우에는 침전 및 응집이 발생하기 쉽다.

6) 본 발명에 따른 조성물의 용도

이와 같이 제조된 본 발명에 따른 조성물은 코팅 및 스프레이 제제로 사용될 수 있으며, 유해물질이 방출되는 대상, 즉 건축 내장재 또는 가구 등에 코팅하거나 분무하여 사용함으로써 유해물질을 차단할 수 있다.

다른 구체예에서, 본 발명에 따른 조성물은 벽지 제조에 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 다음과 같은 단계를 통해 벽지에 적용될 수 있다. 먼저, 상기한 설명된 대로, 본 발명에 따른 조성물을 준비한다. 벽지 원단에 조성물을 적용하는 방법으로는 당업계에서 통용되는 배접 방법, 예를 들면 그라비어 코팅, 콤마 코팅, 롤 코팅, 바 코팅 등의 방법을 사용할 수 있다. 이러한 방법들은 코팅되는 벽지의 재질, 요구 조건 또는 면적 등에 따라 선택적으로 사용할 수 있고, 코팅 두께를 조절할 수 있다. 다음에, 본 발명의 조성물을 벽지 원단에 코팅한 후 건조한다. 건조 온도는 특별히 제한되지 않지만, 생산성 등의 측면을 감안하여 통상 열처리 챔버를 이용해서 170-190℃의 온도에서 실시한다. 다음에, 벽지 원단에 원하는 도안을 엠보싱하거나 인쇄한 후, 완성된 벽지를 권취한다. 인쇄는 건조 단계 전에 이루어질 수도 있다.

다른 구체예에서, 본 발명에 따른 조성물은 자동차 내부 등의 실내용 탈취제, 신발, 섬유, 가구 등의 탈취제로서도 사용될 수 있다. 이러한 탈취제로서 사용되는 경우에는 일반적으로 탈취제 제조 과정에서 탈취제 원료에 본 발명의 조성물을 혼합하여 사용하면 된다. 혼합 비율은 탈취제의 타입이나 용도에 따라서 적절히 선택될 수 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 조성물을 건축 내장재, 가구, 벽지, 자동차용 탈취제, 신발, 섬유 가구용 탈취제에 적용함으로써 이들로부터 발생하는 인체에 유해한 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔과 같은 휘발성 유기 화합물을 흡착, 차단할 수 있다. 즉, 본 발명의 조성물은 건축 내장재, 가구, 벽지 등에 적용되었을 때 건축물의 시멘트, 벽재 등에서 발생하는 유해물질과 휘발성 유기 화합물을 흡착 및 차단할 수 있어서 실내 공기질의 개선을 기대할 수 있을 뿐만 아닐, 새집증후군을 방지할 수 있다. 또한 자동차 내부 등의 실내용 탈취제, 신발, 섬유, 가구 등의 탈취제로서도 유용하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예, 제조예 및 시험예를 통해 보다 상세히 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예이지, 본 발명의 권리범위를 이로 한정하려는 의도는 아니다.

실시예

본 발명에 따른 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물을 다음과 같이 제조하였다:

불석과 전해환원수를 교반하여, 제1혼합물을 제조하였다. 제1혼합물에 벤토나이트를 함침시켜 제2혼합물을 제조하였다. 제2혼합물을 여과하여 슬러리와 상등액을 분리하였다. 분리된 상등액을 교반하면서 76 내지 80℃로 가열하여 제3혼합물을 수득하였다. 흑연, 활성탄, 일라이트, 염화나트륨, 에탄올 및 과산화수소를 교반하여 제4혼합물을 수득하였다. 제3혼합물과 제4혼합물을 혼합하고 교반하여 예비 조성물을 수득하였다. 수득된 예비 조성물을 30 내지 35℃에서 24시간 이상 안정화시켜, 본 발명에 따른 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물을 제조하였다. 각 물질의 사용량은 다음 표1에 나타낸 바와 같다:

사용물질	사용량 (g)
사용물질	실시예1	실시예2
불석	40	40
흑연	10	10
활성탄	5	2
벤토나이트	7	10
일라이트	3	2.5
에탄올	2	3
염화나트륨	5	3
에탄올	5	5
과산화수소	5	2
소포제	1.5	2

제조된 조성물의 시험

1. 유해가스(휘발성 유기 화합물, 포롬알데히드 및 톨루엔) 저감 시험

제작된 조성물을 유해가스 방출 시료에 적용하여 환경부고시 제2010-24호의 실내 공기질 공정시험 기준으로 유해물질 방출량을 시험한 결과 톨루엔은 전혀 검출되지 않았고, 포름알데히드도 거의 방출되지 않았으며, TVOC의 경우 0.009 mg/m²·hr으로서 환경마크 및 공기청정협회 1등급 기준인 포름알데하이드: 0.015 mg/m²·hr, TVOC: 0.03 mg/m²·hr 보다 적은 양이 방출됨을 확인할 수 있었다. 시험 결과는 다음 표2에 나타낸 바와 같다.

시험항목	단위 / 결과	시험방법
총 휘발성유기화합물 (TVOC) (mg/m²hr)	mg/m²·hr / 0.009	실내공기질공정시험기준 (환경부고시 제2010-24호)
포름알데히드 (HOHC) (mg/m²hr)	mg/m²·hr / ND
톨루엔 (Toluene) (mg/m²hr)	mg/m²·hr / ND

한국건설생활환경시험연구원 안전환경평가팀 (2014.02.27.)

Claims

불석, 흑연, 활성탄, 벤토나이트, 일라이트, 에탄올 및 전해환원수를 함유하는 (A) 80 내지 85 중량부; 및
염화나트륨, 에탄올, 과산화수소 및 소포제를 함유하는 (B) 15 내지 20 중량부를 함유하고,
여기에서,
(A)는 불석 35 내지 45 중량부, 흑연 5 내지 15 중량부, 활성탄 5 내지 15 중량부, 벤토나이트 5 내지 10 중량부, 일라이트 1 내지 5 중량부, 에탄올 1 내지 3 중량부 및 전해환원수 5 내지 20 중량부를 함유하고,
(B)는 염화나트륨 2 내지 8 중량부, 에탄올 1 내지 10 중량부, 과산화수소 2 내지 8 중량부 및 소포제 0.5 내지 3 중량부를 함유하는,
유해물질 분해 또는 흡착용 조성물.
제1항에 있어서,
불석은 모오데나이트(moredenite)이고, 5 내지 10 nm로 분쇄된 입자 형태인 것을 특징으로 하는, 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물.
제1항에 있어서,
흑연 또는 활성탄은 액상 형태인 것을 특징으로 하는 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물.
제1항에 있어서,
전해환원수는 물을 전기분해하여 얻어진 산성수인 것을 특징으로 하는, 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물.
불석과 전해환원수를 교반하여, 제1혼합물을 제조하는 단계;
제1혼합물에 벤토나이트를 함침시켜 제2혼합물을 제조하는 단계;
제2혼합물을 여과하여 슬러리와 상등액을 분리하는 단계;
분리된 상등액을 교반하면서 76 내지 80℃로 가열하여 제3혼합물을 수득하는 단계;
흑연, 활성탄, 일라이트, 염화나트륨, 에탄올 및 과산화수소를 교반하여 제4혼합물을 수득하는 단계;
제3혼합물 및 제4혼합물을 혼합하고 교반하여 예비 조성물을 수득하는 단계; 및
수득된 예비 조성물을 30 내지 35℃에서 24시간 이상 안정화시키는 단계를 포함하는, 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물의 제조방법.
제5항에 있어서,
불석은 모오데나이트(moredenite)이고, 5 내지 10 nm로 분쇄된 입자 형태인 것을 특징으로 하는, 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물의 제조방법.
제5항에 있어서,
흑연 또는 활성탄은 액상 형태인 것을 특징으로 하는 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물의 제조방법.
제5항에 있어서,
전해환원수는 물을 전기분해하여 얻어진 산성수인 것을 특징으로 하는, 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물의 제조방법.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 유해물질 분해 또는 흡착용 조성물.
제9항에 따른 조성물을 함유하는 유해물질 분해 또는 흡착제.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 함유하는 코팅 및 분무제제.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 코팅 및 배접하여 제조된 벽지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 실내용 탈취제.