KR20160100663A

KR20160100663A - 활성탄 숯 타일제조방법

Info

Publication number: KR20160100663A
Application number: KR1020150023402A
Authority: KR
Inventors: 엄태성
Original assignee: 엄태성
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2016-08-24

Abstract

본 발명은 수용성아크릴 에멀젼 접착제와 원적외선 음이온 항균 탈취력을 갖는 99% 숯과 혼합 압축한 친환경기능성타일과 실내건축자재용성형물제작이 가능하며 친환경항균탈취타일로 실내건축자재로 활용이 적합함과 동시에 실내벽면인테리어 건축자재, 마감재 등으로부터 발생하는 새집증후군<VOCs> 유해물질과 미세먼지 등을 흡착 탈취하여 실내유해물질을 저감시키고 숯 고유특성인 원적외선 방출 음이온방사 및 탈취 습도조절 항균 악취제거효과를 제공하여 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있음.

Description

활성탄 숯 타일제조방법 {Activated charcoal tile manufacturing method}

본 발명은 코코넛열매 탄화 숯 55%와 수용성 아크릴에멀젼 접착제45%와 혼합 교반 분쇄 성형 소성과정을 거쳐 순도95%이상의 가볍고 고강도의 순수한 숯(목탄)을 생산하며 활성탄 숯 의 특징은 일반 숯(목탄)에 비해 6배 이상의 기공과 연면적을 가지고 있어 기능성타일 의료용매트 친환경소재임.

원적외선 방출 음이온방사 항균효과 탈취효과를 제공하여 쾌적한 실내 환경을 제공할 뿐만 아니라 전자파차폐 새집증후군제거 미세먼지흡착등 건강침구류 실내건자재 조성물 등 친환경 사업에 다양한 소재를 제공하고. 특히 사계절용 침구문화에 선도적 역할에 부족함이 없다.

실내 벽면, 바닥 및 인테리어자재, 가구, 마감재 등으로부터 발생하는 새집증후군 유기화합물질들의 유해성분등을 제거하는 항균탈취가 뛰어난 경제적이고 친환경적인 실내건축성형물 및 침구자재활용에 관한 것이다.

본 발명에서는 수용성 아크릴 에멀젼접착제를 주성분으로 하는 스틸렌 모노머(Stylene monomer)와 메틸올 아크릴아미드 모노머(methylol acrylamide monomer)를 아크릴산에 상온 경화시키고, 여기에 산화환원제와 중화제, 점도조절제 등을 포함한 조성물을 혼합교반 제조한 수용성아크릴 에멀젼 접착제와 코코넛 숯300~500메쉬(mesh)와 청구항4의 비율로25~30분간 혼합 교반하면 직경1~3mm 구형체가 형성되며50~60분가량의 숙성을 거친다.

숙성을 거친 파우더는 롤 밀(roll mill)에 통과시켜 2~5차례 밀착혼합을 거친다.

밀착혼합과정은 파우더의 유동성을 좌우하여 기술적처리가 중요하고 50~150메쉬(mesh) 분해과정에서 발포성 숯 파우더의 형태를 갖춘다.

(100% 성분비인 아크릴 에멀젼접착제 비율45%와 탄화 숯55%의 부피가 약120%로 증가함)

완성된 발포 숯 파우더는 프레스로 다양한 친환경 숯 성형조성물을 만들 수 있다.

성형된 조성물은 소성온도90~300°C에서 30~90분가량의 소성과정을 거친 후 상온에서 건조시킨다. 아크릴 에멀젼접착제 성분은 소성과정에서 기화되고 숯 성형물은 95% 이상 순수한 고형활성탄이다

친환경수용성접착제결합은 숯의 기공이 그대로 살아있고 숯 분말이 손에 묻어나지 않고 단단하며 가볍고 물에 뜨는 숯(목탄)으로 완성되어 실내건축자재 성형조성물을 만들어 설치하게 되면 새집 증후군을 유발하는 유해물질로 알려진 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 아세톤, 스타이렌, 포름알데히드 등 발암물질성분들이 포함되어 있는 것으로 알려진 유기화합물(VOCs)등 곰팡이바이러스와 같은 세균

오염물질이 건물 밖으로 배출되지 못하고 실내에 축적되면 각종 문제를 일으키게 되는데, 사람이 이러한 오염에 짧은 기간 노출이 되면 두통, 눈·코·목의 자극, 기침, 가려움증, 현기증, 피로감, 등의 증상이 생길 수 있다.

친환경 소재인 숯을 활용한 실내건자재 침구자재 등을 제조하여 실내공기오염문제를 해결하려고 하는 기술들이 개발되어 있는데, 활성탄 숯은 탄소체로서 미세한 기공이 형성된 다공질의 조직으로 되어 있어 항균방습은 물론, 각종 수자원의 정화기능이 우수하여 천연탈취제와 조습제 등으로 널리 이용되고 있으며, 또한 전자파 흡수기능과 원적외선 방출 효과, 음이온 방출에 의한 공기청정 기능, 수맥에서 인체에 유해하게 전달되는 파동의 차단 기능, 전자제품의 전자파 차단 기능 등으로 건강제

품 소재로서 활용도가 매우 높은 것으로 알려져 있다.

기존의 숯 을 활용한 제품들은 목탄의 비율이 높이면 접착력 결합력 응집력 오염성을 해결하지 못하여 카본(Carbon)과 숯 황토 맥반석등을 유기접착제로 혼합하여 소성과정을 거쳐 완성하였고

숯 특성상 피부에 묻어남을 해소하기위해 표면에 코팅액체를 도포하였다.

이러한 제조방법은 인체에 유익한 숯(목탄)의 특성을 저감시키고 미세카본분말이 기공에 침투하여

기공의 폐쇄로 탈취 항균 공기정화 전자파차단 등 숯 기능을 발휘 못하는 단점이 있으며 숯의 다양성 부재된 단순한 기술이다.

따라서 본 발명자는 활성화된 95% 이상의 순수한 활성탄 숯(야자숯)을 활용한성형물로 실내건축 자재로 활용하여 원적외선 및 음이온 방사 탈취 및 항균 전자파차단효과를 갖는 숯을 이용하여 숯의 우수한 특성을 지닌 친환경실내건축용 타일성형신기술이다.

제1010060066304호 제1020070001310호 제1020070054784호 제1020080013907호

본 발명은 95%이상 순수한 숯(목탄) 성형물로 수용성아크릴 에멀젼 접착제에 원적외선 음이온 항균 탈취기능을 갖는 활성탄 숯99% 혼합한 성형조성물로 공기중의유해물질을 흡착하고 실내

건축자재인 타일로 활용하여 건축 마감재 등으로부터 발생하는 새집증후군 유발 물질들을 탈취 저감 시키고 실내원적외선 방출, 음이온방사 및 항균탈취 효과를 제공하여 쾌적한 실내 환경 및 다양한 친환경건강온열침구

활용을 제공함.

본 발명의 다른 목적은 친환경 수용성아크릴 에멀젼 접착제를 주성분으로 하는 물과 스틸렌 모노머

와 메틸올 아크릴아미드 모노머를 아크릴산으로 상온 경화시키고, 여기에 산화환원제와 중화제 점도

조절제 등을 포함한 조성물을 혼합교반 제조한 수용성 아크릴에멀젼 접착제와 코코넛 숯300~500

메쉬(mesh)와 비율로20~30분간 혼합 교반하면직경1~3mm구형체가 형성되며50~60분가량의 숙성

을 거친다. 숙성과정 후 분해과정을 거치면 본래성질로 회귀하며 유동성확보에 유리하다.

숯 파우더40~60중량%(300~500메쉬)와 수용성아크릴 에멀젼 수지42~53중량%

(물10~20중량%,스틸렌 모노머Stylene monomer 12 ~ 27중량%, 에틸 헥실 아크릴레이트 모노머 Ethyl hexylacrylate monomer15 ~ 26중량%) 유화제 0.7~10 중량%, 점도조절제 1~3 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 산화환원제인(암모늄 퍼설페이트, 소듐 비설페이트)각각 0.1~0.5중량% 온도를 60 ~ 80℃로 3~4시간 유지하면서 중화제인 수산화나트륨을 1~2중량% 혼합 교반으로

발포제(poly styrofoam0.1~1.2중량%) 투입 발포성파우더에 점도조절제 3~25중량% 혼합 교반 30~40분 숙성 완성한다.

숯 파우더40~60중량% (300~500메쉬(mesh)와 혼합교반 25~30분(수용성 수지분사식투입)

시 구형체로 형성될 때까지 혼합하며 이중 롤 밀(roll mill)을 2~5회 통과시켜 수용성아크릴접착제와 숯 파우더와의 혼합비를 높인다.

혼합된 조성물은 50~150메쉬(mesh) 분쇄과정을 거치면 발포성 숯 파우더의 형태를 갖춘다.

아크릴 에멀젼접착제 비율42~53중량%와 탄화 숯40~60중량%의 (부피 비율은 약120%로 증가함) 숯 파우더는 다양한 친환경 숯 성형물을 만들 수 있다.

성형물은 소성온도90~300°C에서 30~90분가량의 소성과정을 거친 후 상온에서 건조시킨다. 수용성아크릴 에멀젼접착제 성분은 소성과정에서 기화되고 활성탄 숯은 강한결합 응집력과 기공이 활성화된 95%이상의 순수한 숯(목탄) 구조성형체를 완성한다.

숯 타일등 다양한 실내건축자재 타일 및 마감재로 기술을 접목할 경우 새집증후군유발물질이 저감되고 원적외선방출 음이온방사 및 항균효과 제습 곰팡이소멸 쾌적한 실내환경을 제공할 뿐 아니라 기존건물에서 발생되는 유해한 화학물질 방출을 흡착 또는 탈취작용을 하며 경제적이고 친환경적인 장점이 있다.

소성한 숯에는 많은 기공이 있지만 표면적이 적어 빠른 효과 및 지속적인효과와 비교할 때 숯을 분쇄가공하여 활성화과정을 거치면 표면적이 넓어져 기공이 극대화된다.

원형의 숯보다 세배이상의 기공을 보유하게 된다. 이럴 경우 분쇄 가공된 숯을 이용하여 제품화하면 숯의 기공표면적이 넓어져 사용시간 및 효능효과가 뛰어나고 숯검정이 묻지 않는 등의 사용상 불편함을 해소 할 수 있다. 본 발명품으로 숯 매트를 만들면 숯의 뛰어난 항균흡수력으로

여름철엔 땀을 흡수하여 시원하게 하고 겨울철엔 원적외선복사열로 의료용

건강매트로 사용될 수 있다.

섬유원단표면에 밀착 가공하여(돗도) 각종 친환경원단을 생산하여 침대카바 옷내피 침구류 신발내피 생활용품 등 다양한 제품군에 반영한다.

문 장식(고리)등 많은 사람손이 접촉으로 성형손잡이에 세균이 번식할 수 있다 이런 성형손잡이(건물출입구 화장실)등 항균제품으로 다양하게 활용이 된다.

도1은 그림과 같이 친환경건축용자재로 육각모자이크타일 사각타일활용에 있어 숯 타일제품표면에 다양한 칼라를 적용할 수 있고 패턴 및 수많은 디자인도 활용 할 수 있다.

도 1 은 활성탄 숯 성형물

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 다음과 같다

원적외선 방사율과방사에너지의 시험결과는FT-IR Spectrometer를 이용한 Black Body대비 측정 결과를 나타내었다.

시험항목	단위	시험방법	시험결과	시험환경
원적외선방사율 (측정온도:40°C.측정파장:5㎛~20㎛)	-	(1)	0.927	온도(22±2°C)습도(40±10)%R.H.
원적외선방사에너지 (즉정온도:40°C.측정파장:5㎛~20㎛	W/㎡	(1)	3.74X10²	온도(22±2°C)습도(40±10)%R.H.

상기 와 같이 제조된 접착제를 사용하여 원적외선 방사율 방사에너지를 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었고,

항균시험 결과는

시험항목		시험결과			시험방법
시험항목		Blank농도 (/mol)	Sample농도 (/mol)	탈취율(%)	시험방법
탈취시험 NH3 (암모니아)	0분	50	50	0.0	의뢰자제시방법
	30분	49	2	95.9
	60분	49	<0.2	99.6
	90분	49	<0.2	99.6
	120분	49	<0.2	99.6

표 2에, 포름알데히드(HCHO) 탈취시험 결과는 표 4 표 5에 나타내었다.

시험항목		시험결과			시험방법	시험환경
시험항목		초기농도 (CFU/mL)	24시간후농도 (CFU/mL)	세균감소율%	시험방법	시험환경
대장균에의한항균시험	BLANK	1.6X10⁴	5.5X10⁴	-	KCL-FIR-1002:2011	(37.0±1.0°C
대장균에의한항균시험	숯(목탄)	1.6X10⁴	<10	99.9
녹농균에의한항균시험	BLANK	2.1X10⁴	6.3X10⁴	-
녹농균에의한항균시험	숯(목탄)	2.1X10⁴	<10	99.9

표 3 항균시험 : KCL-FIR-1002:2011에 준하여 실험하였으며, Escherichia coli ATCC 25922와 Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442를 균주로 사용하고, 시료를 넣지 않은 Blank 상태와, 시료를 넣은 상태에서 초기 농도와 24시간 경과 후의 세균 감소율을 비교 시험하였다.

CFU : Colony Forming Unit

시료:4g

시험항목		시험결과			시험방법
시험항목		Blank농도 (/mol)	Sample농도 (/mol)	탈취율(%)	시험방법
탈취시험 HCHO (포름알데히드)	0분	50	50	0.0	의뢰자제시방법
	30분	49	3	93.9
	60분	49	3	93.9
	90분	49	3	93.9
	120분	49	3	93.9

표2~4 탈취시험 : *시료20g을 5L크기 반응기에 넣고 밀봉하여 가스초기농도50/mol으로 주입하고

농도를 표4와같은 시간대로 측정하고 이를Sample농도로 하고 농도는KS 2218:2009에 의해측정.

온도(23±5)°C,습도(50±15)% R.H.를 유지하여 시험하였다

상기 표2~5에서 보는 바와 같이 원적외선 방사율이 매우 높게 이루어졌다.

그리고 대장균 및 녹농균에 대한 Blank 시편의 경우 24시간 경과 후 정상적으로 증가하였으나, 각각 99.9%의 세균감소율을 나타내어 항균 성능이 우수한 것으로 나타났으며, 포름알데히드의 탈취시험

에서도 최종 30분경과 후 각각93.9%,99.6%로 나타났다.

생활 화학가정용품(탈취제)인증 (성적서번호 SA14-08279)

따라서 이와 같은 숯이 함유된 친환경건축자재타일조성물은 실내유해성분의 항균탈취가 뛰어나 건물 실내 벽면, 바닥 및 건축 자재, 마감재 등으로부터 발생되는 새집증후군 유기화합물 등 유해물질들을 저감시키고, 원적외선 방출, 음이온방사, 항균탈취의 효과를 제공하여 쾌적한 실내 환경을 제공할 뿐만 아니라, 별도의 새집이나 건물에서 발생되는 유해한 화학물질<VOCs> 방출을 흡착 또는 탈취작용을 한다.

유해물질 제거를 위해 건축마감재의 상부 표면코팅제로 코팅하는 새집증후군제거작업이 필요하지 않게 됨으로써, 시공사 및 입주자들이 코팅제의 코팅에 따른 비용을 부담하지 않게 되어 경제적이고 유익한 친환경 항균탈취 마감재를 제공할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 숯이 함유된 실내건축 친환경자재조성물은 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고

그 우수성을 확인하였지만 해당 기술분야의 해당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

수용성 아크릴에멀젼 수지 42~53 중량%.(스틸렌 모노머Stylene monomer 12 ~ 27중량%, 에틸 헥실 아크릴레이트 모노머 Ethyl hexylacrylate monomer15 ~ 26중량%) 유화제 0.3~0.8중량%, 칼륨점도조절제 1~3 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성수지와 숯을 800℃~1200℃
에서 증기로 쪄내 활성화과정을 거친 활성탄미세분말 99%가 함유한 성형물.
1항에 있어서 1차 배합조에 물 10~ 20중량%에 대하여 1%유화제를 넣고5~ 10분간 교반 혼합하여 스틸렌 모노머 12 ~27중량%, 에틸헥실 아크릴레이트 모노머15 ~ 26중량%에 계면활성제를 넣어 유화시켜 폴리머
중합체를 제조하는 과정.
2차 반응조에 물 7~ 15중량%를 넣고 산화환원제인(암모늄 퍼설페이트, 소듐 비설페이트)각각 0.1~0.5중량% 온도를 60 ~ 80℃로 3~4시간 유지하면서 중화제인 수산화나트륨을 1~2중량% 혼합
교반으로 수용성 아크릴에멀젼 접착제 조성물
1항에 있어서 수용성 아크릴에멀젼접착제 38~48 중량% 와 숯 분말은 입자의 크기가 300~500 메쉬(mesh)인 것을 특징으로 하는 숯파우더 48~55 중량% 비율로25~30분간 교반 혼합하며 발포제(polystyrofoam
0.1~1.2중량%)투입 발포성파우더가 형성이 되면 약50~60분가량 숙성과정을 거쳐 이중 롤 밀(Roll Mill) 에 밀착혼합한 후 분쇄기에 50~150메쉬(mesh)로 분쇄 완성하는 숯 파우더 성형조성물.
완성된 성형물은 숯 분말이 손에 묻어나지 않고 가볍고 고강도며 물에 뜨는 95%이상의순수한 숯을 포함한성형물.