KR20190009647A - 친환경 미술재료 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 1중량% 이하의 리그닌을 포함하는 닥나무 펄프 또는 닥나무 분말 100중량부; 2 이상의 천연 광물 분말 10~15중량부; 및 전분을 함유하는 제1 바인더 20~30중량부;를 포함하는, 친환경 미술재료 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

친환경 미술재료 및 그 제조방법{ECO-FRIENDLY ART MATERIALS AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 친환경 미술재료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 천연 성분인 닥나무 펄프 또는 닥나무 분말, 광물, 및 전분을 포함하는 친환경 미술재료 및 그 제조방법에 관한 것이다.
미술재료로 사용되는 점토는 사물의 형상과 색을 표현하는 중요한 도구이며, 미술의 중요한 기초 재료 중 하나이다. 점토는 공작하기에 적당한 점성을 가지고 있어야 하고 일정한 형태가 만들어지고 나서는 그 형태가 고정되어야 한다. 점토는 손으로 만지기에 적합하여야 하고 손에 잘 묻지 않아야 한다. 또한, 점토는 직접 만지고 느끼는 제품이어서 제품의 안전성도 중요한 문제이다.
현재 시장에 널리 유통되고 있는 점토 제품들은 대개 5가지 내지 6가지 색상으로 이루어져 있고, 소재는 합성 수지류와 PVA 등으로 구성되어 있다. 그러나, 합성화학물질로 만들어진 점토는 피부 접촉 또는 호흡기 또는 구강을 통해 체내로 유입되는 경우 인체에 유해한 영향을 줄 수 있으며, 특히, 공작용 점토에 포함되어 있는 성분 중 프탈레이드계 가소제는 유아의 지능 및 성장을 저해할 수 있다는 위험성이 보고되고 있다.
또한, 기존의 공작용 점토에 들어있는 향료와 가소제는 알레르기 등의 피부 질환을 일으킬 수 있는 문제가 있다.
이에 인체에 무해한 점토 대용물에 대한 연구가 시도되고 있으며, 이러한 연구는 대체적으로 기존의 합성 물질들을 인체에 무해한 천연 물질로 대체하면서, 기존 점토와 같은 점성 및 색감을 구현할 수 있도록 하는데 집중되고 있으나, 아직까지는 주목할 만한 성과를 거두지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유해 화학물질을 함유하지 않고, 기존 점토와 같은 점성 및 색감을 구현할 수 있으며, 항균성이 우수한 친환경 미술재료 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 1중량% 이하의 리그닌을 포함하는 닥나무 펄프 또는 닥나무 분말 100중량부; 2 이상의 천연 광물 분말 10~15중량부; 및 전분을 함유하는 제1 바인더 20~30중량부;를 포함하는 친환경 미술재료를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 닥나무 펄프의 단위 섬유 길이가 0.1mm 내지 3mm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 천연 광물 분말이, 경옥 및 연옥이 각각 30~70 : 30~70의 중량비로 혼합된 비취; 및 페그마타이트, 일라이트, 견운모, 흑운모, 토르말린, 귀양석, 카오린, 석회석 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 친환경 미술재료가 편백 분말, 쑥 분말, 녹차 분말, 숯 분말, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 친환경 미술재료가 아크릴계, 에폭시계, 셀룰로오스계, 실리콘계, 우레탄계 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 제2 바인더 20~30중량부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은, (a) 백피화된 닥나무를 암모니아 수 및 산 용액으로 전처리하고 증해 또는 분쇄하여 닥나무 펄프 또는 분말을 제조하는 단계; (b) 2 이상의 천연 광물을 분쇄하여 천연 광물 분말을 제조하는 단계; c) 전분 및 물을 혼합하여 제1 바인더를 제조하는 단계; 및 (d) 상기 닥나무 펄프 또는 분말 100중량부, 상기 천연 광물 분말 10~15중량부, 및 제1 바인더 20~30중량부를 혼합하는 단계;를 포함하는 친환경 미술재료의 제조방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 산 용액이, 황산, 염산, 질산, 인산, 포름산 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 성분 1~10중량%, 및 잔량의 유기 용매를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 천연 광물이, 경옥 및 연옥이 각각 30~70 : 30~70의 중량비로 혼합된 비취; 및 페그마타이트, 일라이트, 견운모, 흑운모, 토르말린, 귀양석, 카오린, 석회석 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계에서 편백 분말, 쑥 분말, 녹차 분말, 숯 분말, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 더 혼합할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계에서 아크릴계, 에폭시계, 셀룰로오스계, 실리콘계, 우레탄계 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 제2 바인더 20~30중량부를 더 혼합할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 닥나무 펄프 또는 닥나무 분말, 천연 광물 분말, 및 전분을 함유하는 바인더를 포함하되, 상기 닥나무 펄프 또는 닥나무 분말 중 리그닌의 함량을 1중량% 이하로 조절함으로써, 유해 화학물질을 방출하지 않고, 항균성, 점성에 따른 조형성, 및 색상 호환성이 우수한 친환경 미술재료를 얻을 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 미술재료의 제조방법을 도식화한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
친환경 미술재료
본 발명의 일 측면은, 1중량% 이하의 리그닌을 포함하는 닥나무 펄프 또는 닥나무 분말 100중량부; 2 이상의 천연 광물 분말 10~15중량부; 및 전분을 함유하는 제1 바인더 20~30중량부;를 포함하는 친환경 미술재료를 제공한다.
상기 친환경 미술재료는 1중량% 이하의 리그닌을 포함하는 닥나무 펄프 또는 닥나무 분말을 포함할 수 있다.
닥나무는 뽕나무과에 속하는 쌍떡잎 식물로 껍질을 흑피(黑皮) 또는 조피(粗皮)라고 부르며, 이를 다시 가공하면 백피(白皮)를 얻을 수 있다. 또한, 상기 닥나무는 본질적으로 목질계 바이오매스로 분류되며, 이러한 목질계 바이오매스는 정성적으로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 및 리그닌을 포함한다. 이 때, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스는 일정 공정, 예를 들어, 증해 또는 분쇄에 의해 펄프화 또는 분말화되어 미술재료의 일 성분으로 포함될 수 있다. 상기 닥나무 펄프 또는 닥나무 분말은 접착성을 가질 뿐만 아니라, 통기성이 우수하며 탈취 기능이 있어 쾌적한 작업 환경을 제공할 수 있다. 또한, 아토피나 각종 알레르기 증상을 완화할 수 있는 등의 다양한 기능적 이점이 있다.
반면, 상기 리그닌은 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 고정화하여 이들의 유효한 가공을 저해하므로, 제거할 필요가 있다. 바람직하게는, 일정 공정을 통해 닥나무 중 리그닌의 함량이 1중량% 이하, 바람직하게는, 0.01~1중량%가 되도록 할 수 있다. 닥나무 중 리그닌의 함량이 1중량% 초과이면 후속되는 펄프화 공정의 수율, 효율이 저하될 수 있고, 닥나무 펄프 또는 분말에 포함된 셀룰로오스 및/또는 헤미셀룰로오스의 함량이 상대적으로 감소하여 접착성, 통기성이 저하될 수 있다.
또한, 상기와 같이 리그닌의 함량이 1중량% 이하로 조절된 닥나무 펄프 또는 분말을 흡수성이 우수한 백색(white) 물질로서, 안료와 배합 시 안료를 원활히 흡수하여 안료 고유의 색상이 양호하게 구현될 수 있다.
상기 닥나무 펄프의 단위 섬유 길이가 0.1~3mm일 수 있다. 상기 닥나무 펄프의 단위 섬유 길이가 0.1mm 미만이면 단위 섬유가 임의로 응집되어 미술재료 중 분산성이 저하될 수 있고 미술재료의 점도가 증가하여 작업성이 저하될 수 있으며, 3mm 초과이면 미술재료의 경화 표면의 조도가 증가하여 작품 설계 단계에서 의도한 외관이 그대로 구현되기 어렵다.
또한, 상기 닥나무 분말의 평균 입도는 0.04~0.08mm 일 수 있다. 상기 닥나무 분말의 평균 입도가 0.04mm 미만이면 단위 섬유가 임의로 응집되어 미술재료 중 분산성이 저하될 수 있고 미술재료의 점도가 증가하여 작업성이 저하될 수 있으며, 0.08mm 초과이면 미술재료의 경화 표면의 조도가 증가하여 작품 설계 단계에서 의도한 외관이 그대로 구현되기 어렵다.
상기 미술재료는 2 이상의 천연 광물 분말 10~15중량부를 포함할 수 있다. 상기 천연 광물 분말이, 경옥 및 연옥이 각각 30~70 : 30~70의 중량비로 혼합된 비취; 및 페그마타이트, 일라이트, 견운모, 흑운모, 토르말린, 귀양석, 카오린, 석회석 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나;를 포함할 수 있다.
천연 옥 또는 천연 비취는 경도에 따라 연옥, 경옥으로 구분될 수 있다. 이러한 천연 옥 또는 천연 비취는 탈취성이 탁월하고 원적외선을 방사하여 인체의 생리 활성을 촉진할 수 있다.
상기 경옥은 단사정계에 속하는 알칼리 휘석(輝石)으로, 굳기는 6.5~7, 비중은 3.2~3.3이다. 일반적으로 결정질 또는 세립상(細粒狀)의 치밀한 집합체를 이룬다. 결정질인 것은 거의 직각으로 교차되는 두 방향으로 쪼개지는 성질을 보이지만, 치밀질(緻密質)의 것은 강하여 잘 깨지지 않는다. 또한, 상기 경옥에 포함된, Si, Al, Mg, Ca 등의 무기질은 생리활성을 촉진하며, 체내 노폐물을 배출시키는 효과가 있다. 또한, 상기 연옥은 미세한 섬유상 결정이 얽혀 치밀질의 경괴를 이룬 투섬석 또는 투녹섬석으로, 굳기는 5.5∼6.0이고, 비중은 2.9∼3.0이다. 상기 연옥은 경옥에 비해 경도가 현저히 낮다. 다만, 상기 연옥의 화학 성분은 상기 경옥와 유사하므로, 이에 포함된 무기염류는 생리활성을 촉진하며, 체내 노폐물을 배출시킬 수 있다.
상기와 같이 경옥와 연옥은 작용효과가 유사하므로 경제성을 고려하여 이들을 적절하게 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 경옥은 연옥에 비해 전술한 성능은 다소 우수하나, 일반적으로 고가이므로, 경옥과 연옥을 각각 30~70 : 30~70의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 페그마타이트는 약 3 cm 이상 크기의 매우 굵은 결정 입자가 엉겨 굳어진 맥상암체(脈狀岩體)를 말하며, 거정석 또는 거정 화강암이라고도 한다. 화강암과 거의 같은 조성을 가지나 특징적으로는 석영, 장석, 운모 등의 주성분 광물이 이상적으로 큰 결정체를 이루고 있다. 상기 페그마타이트는 상기 미술재료가 경화된 후 상당 시간이 경과한 후에도 부패, 변질 및 곰팡이 발생을 억제할 수 있고, 작업 시에도 유동성, 발림성 등 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 일라이트(illite)는 점토 입자 크기의 미립질 광물로서 일반적인 백운모와 흡사한 판상구조를 갖는 점토광물이다. 화학조성은 백운모에 비하여 K, Al은 적으나 Si, H2O는 약간 더 많은 것으로 알려져 있다. 주성분은 SiO2, Al2O3, K2O, FeO2 등으로 된 황/백색 합성광물이며, 물리 화학적 성질은 수중에서 다량의 용존 산소를 발산하는 효능이 있고, 또 수중에 공존하는 중금속 이온, 유기질 이온 및 부패 유기질의 악취 등을 흡착하는 흡착성이 좋으며, 이 흡착성은 공기 중에서도 발휘되어 유독가스 및 악취 제거제의 원료로 이용되고 있다.
상기 견운모(Sericite)는 점토광물의 일종으로 칼륨(K2O)를 함유하고 색깔은 은백색으로 견사 광택이 강하게 나타나기 때문에 견운모라고 하며, 분자식은 KH2Al3(SiO4)3이다. 상기 견운모는 원적외선과 음이온을 방출하여 신진대사 촉진, 혈액순환 원활, 독소 배출, 노폐물 정화 기능이 있고, 탈취성이 우수하다.
상기 토르말린은 열을 가하면 먼지를 끌어 들이는 초전기성(Pyroelectricity)을 가진다. 토르말린은 원적외선 및 음이온을 방출하여 혈액순환, 세포활성, 신진대사, 피로회복 등을 완화하고 노화를 방지할 수 있고, 탈취성이 우수하다.
상기 귀양석은 적색과 백색의 2종류가 있으며, 각각의 특징으로는, 백색은 원적외선 방출율이 96%로 광석중에서 가장 높다. 적색은 음이온의 발생량이 최대 24,000개/cc로 토르말린 보다 10배 정도 높다. 예를 들어, 백색 귀양석과 적색 귀양석을 각각 30~70 : 30~70의 중량비로 혼합하여 사용하면, 원적외선 및 음이온 방출량을 최대화하여 생리활성 증진 및 탈취 효과를 모두 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 천연 광물 분말의 평균 입도는, 페그마타이트의 경우 0.01~0.05 mm, 경옥 또는 연옥의 경우 0.005~0.01mm, 일라이트, 견운모 및 흑운모의 경우 0.01~0.05mm일 수 있다.
상기 미술재료는 전분을 함유하는 제1 바인더 20~30중량부를 포함할 수 있다. 상기 제1 바인더는 전분과 물이 각각 20~80 : 20~80의 중량비로 혼합된 것일 수 있다.
상기 전분은 천연 원료에서 유래한 것으로서, 이를 미술재료의 바인더로 사용하면 화학적으로 합성된 바인더에서 유래한 휘발성 유기 화합물(VOC)과 같은 유해 화학물질이 발생하지 않으므로, VOC에 기인한 환경, 건강 상의 문제를 방지할 수 있다.
상기 전분은 옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 밀 전분 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 감자 전분일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 이러한 통상의 전분을 이용한 바인더는 고농도로 사용 시 높은 점도로 인해 작업성이 저하될 수 있다. 이 때, 상기 전분을 에스테르, 에테르 또는 그라프트(graft) 반응을 실시한 변성 전분, 및/또는 상기 전분을 산화, 덱스트린 또는 효소 처리한 전분을 혼용함으로써, 작업성, 접착성, 내수성을 균형적으로 구현할 수 있다.
또한, 상기 전분을 함유하는 제1 바인더만으로는 미술재료의 장기 내구성, 장기 접착성이 저하될 수 있기 때문에, 화학적으로 합성된 바인더를 첨가하여 이를 보완할 수 있다. 다만, 상기 제1 바인더가 의도한 친환경적 효과가 상쇄되지 않도록, 상기 화학적으로 합성된 바인더는 천연 원료로부터 합성된 것, 또는 VOC 발생량이 저감된 수계 바인더일 수 있다.
상기 미술재료가 아크릴계, 에폭시계, 셀룰로오스계, 실리콘계, 우레탄계 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 제2 바인더 20~30중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 바인더는 수분산성 아크릴 에멀젼 20~40중량%, 물 20~40중량%를 포함하고, 그 외 충진제, 분산제 등을 더 포함할 수 있다. 상기 수분산성 아크릴 에멀젼은 MMA(methyl methacrylate)과 BAM(butyl acrylate monomer), 및 소듐 비설페이트로 제조된 중합체일 수 있다.
상기 에폭시계 바인더는 바이오매스 오일 유래 에폭시 화합물일 수 있다. 상기 바이오매스 오일 유래 에폭시 화합물에서 상기 바이오매스 오일은 하나 이상의 이중 결합을 포함하는 C5 내지 C30의 알킬쇄를 포함하고, 상기 바이오매스 오일 유래 에폭시 화합물에서 에폭시기는 상기 이중결합이 있는 탄소에 도입된 것일 수 있다. 상기 바이오매스 오일은 대두유, 피마자유, 해바라기유, 옥수수유, 아보카도유, 올리브유, 포도씨유, 참깨유, 너트유, 코코넛유, 호호바유, 스쿠알란 및 어유로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 실리콘계 바인더는 실리콘 중합체와 바이오매스 오일 유래 에폭시 화합물이 수상에서 중합된 것일 수 있다. 주성분으로서 실리콘 중합체를 사용하되, 여기에 천연 식물성 오일로서 에폭시화 대두유(epoxidized soybean oil)와 송유(pine tree oil)를 첨가 중합하여 수용성 친환경 바인더를 얻을 수 있다. 이 때, 중합은 물이 존재하는 수상에서 진행되며, 예를 들어, 물 1리터 기준으로, 상기 실리콘 중합체의 사용량은 5~20g일 수 있다.
상기 실리콘 중합체는 특별히 제한되지 않으며, 이는 분자 내에 하나 이상의 실록산(-Si-O-) 결합과 하나 이상의 가교 사이트(이중 결합 또는 삼중 결합)를 가지면 좋다. 이 때, 상기 가교 사이트는 에폭시화 대두유 및/또는 송유와의 결합할 수 있는 것으로서, 예를 들어, 하나 이상의 비닐기(vinyl group)로부터 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 실리콘 중합체는 분자 내에 하나 이상의 실록산(-Si-O-) 결합과, 하나 이상의 비닐기를 가지는 실리콘 탄성 중합체로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 실록산(-Si-O-) 결합은 주쇄(main)에 위치하고, 상기 비닐기는 주쇄(main) 및/또는 측쇄(side chain)에 위치할 수 있다. 이러한 실리콘 중합체는 시판 중인 실리콘 오일일 수 있다.
상기 우레탄계 바인더는 일정 량, 예를 들어, 10~50중량%의 고형 폴리우레탄 입자가 수중에 분산된 수분산 폴리우레탄일 수 있다. 상기 폴리우레탄은 이소시아네이트 및 천연 물질 유래 폴리올의 반응 생성물일 수 있다. 상기 천연 물질 유래 폴리올은 상기 바이오매스 오일과 같이 대두유, 피마자유, 해바라기유, 옥수수유, 아보카도유, 올리브유, 포도씨유, 참깨유, 너트유, 코코넛유, 호호바유, 스쿠알란 및 어유로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 미술재료가 편백 분말, 쑥 분말, 녹차 분말, 숯 분말, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 더 포함할 수 있다. 이들 중, 편백 분말의 원료인 편백나무는 측백나무과에 속하는 상록침엽수로 우리나라에서 생장하는 편백은 소나무, 잣나무에 비해 다량의 피톤치드를 발산하는 것으로 알려져 있다. 편백나무의 강한 향은 살균이나 탈취, 피부미용이나 혈액순환에 효능이 있다.
친환경 미술재료의 제조방법
본 발명의 다른 일 측면은, (a) 백피화된 닥나무를 암모니아 수 및 산 용액으로 전처리하고 증해 또는 분쇄하여 닥나무 펄프 또는 분말을 제조하는 단계; (b) 2 이상의 천연 광물을 분쇄하여 천연 광물 분말을 제조하는 단계; (c) 전분 및 물을 혼합하여 제1 바인더를 제조하는 단계; 및 (d) 상기 닥나무 펄프 또는 분말 100중량부, 상기 천연 광물 분말 10~15중량부, 및 제1 바인더 20~30중량부를 혼합하는 단계;를 포함하는 친환경 미술재료의 제조방법을 제공한다.
상기 (a) 단계에서 백피화된 닥나무를 암모니아 수 및 산 용액으로 전처리하고 증해 또는 분쇄하여 닥나무 펄프 또는 분말을 제조할 수 있다.
전술한 것과 같이, 닥나무의 껍질을 흑피(黑皮) 또는 조피(粗皮)라고 부르며, 이를 다시 가공하면 백피(白皮)를 얻을 수가 있다. 예를 들어, 닥나무 줄기를 밀폐된 솥에 넣고 2시간 증기로 찐 후 껍질을 벗긴 흑피를 하루 동안 물에 담가서 수분을 충분히 흡수시켜 검은 외피를 긁어 벗긴 뒤, 8시간 동안 물에 담가둔 후 씻어 건조시킴으로써 닥나무 백피를 얻을 수 있다.
백피화된 닥나무를 암모니아 수 및 산 용액으로 순차적으로 처리함으로써 상기 닥나무 중 리그닌의 함량을 1중량% 이하로 감소시킬 수 있다.
먼저, 30~170℃의 온도로 가열된 1~30중량%의 암모니아 수를 상기 암모니아 수의 온도에 따른 증기압 이하의 조건하에서 반응기에 투입한 후 상기 백피화된 닥나무와 4시간 내지 6시간 동안 접촉시켜 리그닌을 침출할 수 있다.
이후, 침출물이 제거된 분획을 120~140℃ 온도에서 1~10중량%, 바람직하게는 1~5중량%의 산 용액으로 처리하여 상기 분획 내에 잔류하는 리그닌을 추가로 제거할 수 있다. 구체적으로, 상기 산 용액에 의해 리그닌은 닥나무 표면으로 이동, 재배치될 수 있다. 표면으로 이동된 물방울 형태의 리그닌 방울은 응집하여 표면에 부착될 수 있다. 이러한 리그닌의 구조적, 형태학적 물성 변화는 닥나무의 유효 기공 및 비표면적을 증가시켜 후속되는 펄프화, 분말화 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 산 용액은 황산, 염산, 질산, 인산, 포름산 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 성분 1~10중량%, 및 잔량의 유기 용매를 포함할 수 있다.
상기 유기 용매는 에스테르계, 에테르계, 알코올계, 케톤계, 방향족 탄화수소계 용매 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 알코올계 용매일 수 있으며, 더 바람직하게는, 에탄올일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (b) 단계에서는 2 이상의 천연 광물을 분쇄하여 천연 광물 분말을 제조할 수 있다. 상기 천연 광물이, 경옥 및 연옥이 각각 30~70 : 30~70의 중량비로 혼합된 비취; 및 페그마타이트, 일라이트, 견운모, 흑운모, 토르말린, 귀양석, 카오린, 석회석 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나;를 포함할 수 있다. 상기 분쇄는 통상의 광석 분쇄기를 이용하여 이루어지며, 천연 광물 분말의 평균 입도는, 페그마타이트의 경우 0.01~0.05 mm, 경옥 또는 연옥의 경우 0.005~0.01mm, 일라이트, 견운모 및 흑운모의 경우 0.01~0.05mm일 수 있다.
상기 (c) 단계에서는 전분, 예를 들어, 감자 전분 및 물을 각각 20~80 : 20~80의 중량비로 혼합하여 제1 바인더를 제조하고, 상기 (d) 단계에서는 상기 닥나무 펄프 또는 분말 100중량부, 상기 천연 광물 분말 10~15중량부, 및 제1 바인더 20~30중량부를 혼합하여 최종적으로 미술재료를 얻을 수 있다.
상기 (d) 단계에서 편백 분말, 쑥 분말, 녹차 분말, 숯 분말, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 더 혼합할 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계에서 아크릴계, 에폭시계, 셀룰로오스계, 실리콘계, 우레탄계 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 제2 바인더 20~30중량부를 더 혼합할 수 있다.
상기 천연 광물, 제2 바인더, 그 외 첨가물의 종류와 작용효과에 대해서는 전술한 것과 같다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
실시예
1) 닥나무 펄프의 제조
수확된 닥나무 줄기를 0.1~3mm 길이로 잘라 밀폐된 솥에 넣고 2시간 증기로 찐 후 껍질을 벗긴 흑피를 하루 동안 물에 담가서 수분을 충분히 흡수시켜 검은 외피를 긁어 벗긴 뒤, 8시간 동안 물에 담가둔 후 씻어 건조시켜 닥나무 백피를 얻었다.
침출 반응기 내의 온도를 약 60℃로 유지하면서 침출 반응기에 닥나무 백피를 투입한 후, 15중량%의 암모니아 수를 침출 반응기에 공급한 후 6시간 동안 상기 닥나무 백피와 반응시켰다. 생성물 중 리그닌을 제거한 잔류물 200g을 반응기에 투입한 후, 1%(w/w) 황산이 촉매로 적용된 50%(v/v) 에탄올 2,000 ml를 반응기에 투입하고 140℃에서 40분간 예열한 후 10분간 처리하였다. 처리된 반응기를 상온으로 냉각시킨 후, 생성물을 꺼내어 증류수를 이용하여 여과액의 색 변화가 없을 때까지 세척하였고, 유리 필터를 이용하여 고체상 분획과 액체상 분획으로 분리하였다.
얻어진 고체상 분획 100g을 분쇄기에 넣고 0.1~1mm로 분쇄하여 6시간 증해시켰다. 증해된 백피를 가성소다에 용해시켜 20~40℃로 일정하게 온도를 유지하면서 섬유 조직이 정착해서 신축율이 낮아지도록 48시간 숙성시킨 후 24시간 물에 담가 씻은 후 탈수 및 동결 건조하여 닥나무 펄프를 제조하였다.
2) 천연 광물 분말의 제조
페그마타이트(pegmatite), 경옥, 연옥, 일라이트, 견운모 및 흑운모는 각각 광석분쇄기로 분쇄하여 분말화하였고, 각각의 평균 입도는 페그마타이트의 경우 0.01~0.05 mm, 경옥 또는 연옥의 경우 0.005~0.01mm, 일라이트, 견운모 및 흑운모의 경우 0.01~0.05mm가 되도록 하였다.
3) 바인더의 제조
물 4L에 감자 전분 1kg을 넣고 80~90℃의 온도를 유지하면서 50분 간 교반하여 제1 바인더를 제조하였다.
한편, MMA(methyl methacrylate), BAM(butyl acrylate monomer), 및 소듐 비설페이트를 유화 중합한 중합물, 및 충진제, 분산제를 포함하는 아크릴 에멀젼을 제조하였다.
4) 첨가물 분말의 제조
3cm 크기로 절단한 깨끗이 세척한 편백나무 줄기와 쑥 및 녹차 잎 그리고 숯을 각각 믹서기에 넣고 0.05~0.2 mm가 되도록 분쇄하여 분말화하였다.
5) 친환경 미술재료의 제조
닥나무 펄프 100 중량부에 대하여 페그마타이트 10중량부, 경옥 3 중량부, 연옥 2중량부, 일라이트 3중량부, 견운모 3중량부, 제1 바인더 30중량부, 아크릴 에멀젼 30중량부, 편백 분말 1중량부, 쑥 분말 1중량부, 녹차 분말 1 중량부, 숯 분말 1중량부를 반죽기에 넣고 일정 시간 동안 교반하여 미술재료를 제조하였다.
실시예 2
상기 5) 단계에서 아크릴 에멀젼을 생략한 것을 제외하면, 상기 실시예와 동일한 방법으로 미술재료를 제조하였다.
비교예 1
상기 1) 단계에서 닥나무 백피를 암모니아 수 및 산 용액과 반응시키지 않고 분쇄, 증해시킨 것을 제외하면, 상기 실시예와 동일한 방법으로 미술재료를 제조하였다.
실험예 1
실시예 1에서 암모니아 수 및 산 용액으로 처리된 고체상 분획 및 비교예 1의 닥나무 백피를 분석한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 리그닌 (중량%)
실시예 1 0.5
비교예 1 22.5
상기 표 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 암모니아 수 및 산 용액으로 순차 처리된 닥나무 백피의 경우, 리그닌이 대부분 제거되어 별도의 불순물 제거공정을 거치지 않더라도 펄프화 공정에 매우 적합한 상태임을 알 수 있다.
실험예 2
실시예 1, 2및 비교예 1에서 제조된 미술재료를 KS F3218의 인장강도 측정 기준에 의거하여, KS 규격에 따라 제작된 지그를 이용하여 접착한 후 상온에서 48시간 경화시킨 후 만능시험기를 이용하여 3mm/min의 속도로 상하로 당겨 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 접착강도 (N/mm2)
실시예 1 1.95
실시예 2 1.86
비교예 1 1.72
상기 표 2를 참고하면, 실시예 1, 2의 미술재료의 경우, 일정 전처리 단계를 거치지 않고 제조된 비교예 1의 미술재료에 비해 접착강도가 우수하였다.
실험예 3
실시예 1에서 제조된 미술재료를 100mm x 200mm 크기의 시트의 일 면에 도포, 건조한 후, 시험가스(암모니아, 포름알데히드)가 채워진 5L 반응기에 넣고, KICM-FIR-1085의 시험방법에 따라 시간경과에 따른 탈취율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 시간경과
(min)		 초기농도
(μmol/mol)		 잔여농도
(μmol/mol)		 탈취율
(%)
포름알데히드 0 82 82 -
포름알데히드 60 79 9 88.6
포름알데히드 120 76 5 93.4
포름알데히드 180 72 2 97.2
암모니아 0 82 82 -
암모니아 60 78 10 87.2
암모니아 120 75 4 94.7
암모니아 180 70 2 97.1
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

1중량% 이하의 리그닌을 포함하는 닥나무 펄프 또는 닥나무 분말 100중량부;
2 이상의 천연 광물 분말 10~15중량부; 및
전분을 함유하는 제1 바인더 20~30중량부;를 포함하는, 친환경 미술재료.
제1항에 있어서,
상기 닥나무 펄프의 단위 섬유 길이가 0.1mm 내지 3mm인, 친환경 미술재료.
제1항에 있어서,
상기 천연 광물 분말이,
경옥 및 연옥이 각각 30~70 : 30~70의 중량비로 혼합된 비취; 및
페그마타이트, 일라이트, 견운모, 흑운모, 토르말린, 귀양석, 카오린, 석회석 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나;를 포함하는, 친환경 미술재료.
제1항에 있어서,
상기 친환경 미술재료가 편백 분말, 쑥 분말, 녹차 분말, 숯 분말, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 더 포함하는, 친환경 미술재료.
제1항에 있어서,
상기 친환경 미술재료가 아크릴계, 에폭시계, 셀룰로오스계, 실리콘계, 우레탄계 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 제2 바인더 20~30중량부를 더 포함하는, 친환경 미술재료.
(a) 백피화된 닥나무를 암모니아 수 및 산 용액으로 전처리하고 증해 또는 분쇄하여 닥나무 펄프 또는 분말을 제조하는 단계;
(b) 2 이상의 천연 광물을 분쇄하여 천연 광물 분말을 제조하는 단계;
(c) 전분 및 물을 혼합하여 제1 바인더를 제조하는 단계; 및
(d) 상기 닥나무 펄프 또는 분말 100중량부, 상기 천연 광물 분말 10~15중량부, 및 제1 바인더 20~30중량부를 혼합하는 단계;를 포함하는, 친환경 미술재료의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 산 용액이,
황산, 염산, 질산, 인산, 포름산 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 성분 1~10중량%, 및
잔량의 유기 용매를 포함하는, 친환경 미술재료의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 천연 광물이,
경옥 및 연옥이 각각 30~70 : 30~70의 중량비로 혼합된 비취; 및
페그마타이트, 일라이트, 견운모, 흑운모, 토르말린, 귀양석, 카오린, 석회석 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나;를 포함하는, 친환경 미술재료의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 편백 분말, 쑥 분말, 녹차 분말, 숯 분말, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 더 혼합하는, 친환경 미술재료의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 아크릴계, 에폭시계, 셀룰로오스계, 실리콘계, 우레탄계 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 제2 바인더 20~30중량부를 더 혼합하는, 친환경 미술재료의 제조방법.
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