KR20230111715A - 대두피를 이용한 친환경 벽지용 도료조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경 벽지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대두피를 이용한 벽지용 도료조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경 벽지에 관한 것이다.
본 발명의 대두피를 이용한 친환경 벽지용 도료조성물의 제조방법은, 대두피를 물에 침지시킨 후, 이를 분쇄한 다음 가열한 후 건조하여 대두단백물을 제조하는 제1단계, 상기 대두단백물에 물과 가소제를 넣고 혼합하여 혼합물을 제조하는 제2단계 및 상기 혼합물에 천연방부제를 넣고 혼합하여 친환경 벽지용 도료조성물을 제조하는 제3단계를 포함하는 것이 특징이다.
본 발명에 의해, 대두피를 이용함에 따라 안전하면서 환경 친화적인 벽지용 도료조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경 벽지가 제공된다.

Description

대두피를 이용한 친환경 벽지용 도료조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경 벽지{Paint composition for eco-friendly wallpaper using soybean hull and Eco-friendly wallpaper manufactured using the same}

본 발명은 대두피를 이용한 친환경 벽지용 도료조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경 벽지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체 무해함과 동시에 자원 재활용화를 위해 대두피를 이용하여 친환경 벽지용 도료조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경 벽지에 관한 것이다.

일반적으로 벽지는 직포나 종이로 된 배면지 표면에 특정의 문양을 스크린 인쇄 또는 동판이나 그라비아 인쇄를 하여 만들어지는 합지벽지 또는 배면지에 PVC를 가소제 및 화학첨가제를 이용 혼합 도포하여 그라비아 인쇄로 만드는 PVC 벽지(일명: 실크벽지)가 있다.

그리고, 이러한 벽지는 어떤 종류를 막론하고 배면지의 표면 인쇄에 사용되는 잉크는 MEK(메탄올과 에틸알콜 혼합물), 톨루엔, 에탄올, 아세톤 및 화학페인트를 소정 비율로 혼합한 것이 사용되고 있다.

그런데, 상기 벽지에 인쇄되는 잉크 및 도료조성물에 함유되어 있는 톨루엔과 같은 화학물질은 공해물질로 잘 알려져 있고, 최근에는 이것이 실내 및 주거환경에서 휘산되어 기관지 천식, 아토피 피부염 등과 같은 새집증후군의 원인으로 작용한다는 사실이 널리 알려지면서 개선되어야 할 과제로 주목받고 있다.

또한, 상기 잉크 및 도료조성물을 구성하는 화학물질은 물에 용해되지 않는 성질을 가지고 있기 때문에 이를 사용하여 제조된 벽지는 재생 시에 특별한 화학제 처리를 거쳐야 하는 등 많은 공해유발 요인을 가지고 있다.

특히, PVC벽지(실크벽지)는 배면지 위에 PVC가 코팅되어 있으므로 폐기시에는 단시일 내에 분해가 되지 않아 땅속에 매립시에는 장기적인 토양 오염이 심하고, 연소시에는 다이옥신 및 여러가지 공해 물질로 인해 대기오염을 심하게 유발시키게 된다.

이에, 최근에는 이러한 화학물질 대신 돌가루를 이용한 바르는 형태의 친환경 벽지가 개발되었으나, 돌가루를 붙이기 위해 사용되는 바인더 소재가 접착제와 유사하여 여전히 피부나 호흡기 질병 유발 가능성을 내포하고 있다.

1. 등록특허 제10-1120274호 '숯이 함유된 대마벽지의 제조방법' 2. 등록특허 제10-1382193호 '발포제를 대신하여 공기를 초미세화하여 조성한 친환경벽지 제조용 수성수지페이스트의 제조방법과 그 제조방법에 의해 제조된 수성수지페이스트 및 이 수성수지페이스트를 사용하여 만든 친환경벽지'

본 발명의 목적은 폐기되던 대두피를 이용하여 자원도 활용하면서 안전하고 비용도 저렴한 친환경 벽지용 도료조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경 벽지를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대두피를 이용한 친환경 벽지용 도료조성물의 제조방법은, 대두피를 물에 침지시킨 후, 이를 분쇄한 다음 가열한 후 건조하여 대두단백물을 제조하는 제1단계, 상기 대두단백물에 물과 가소제를 넣고 혼합하여 혼합물을 제조하는 제2단계 및 상기 혼합물에 천연방부제를 넣고 혼합하여 친환경 벽지용 도료조성물을 제조하는 제3단계를 포함하는 것이 특징이다.

또한, 상기 제2단계의 혼합물 제조시, 전분, 석분, 가교제 중 어느 하나이상을 더 첨가하여 제조하는 것이 특징이다.

또한, 상기 제3단계의 친환경 벽지용 도료조성물은 상기 대두단백물 100 중량부를 기준으로 상기 물 50~100 중량부, 상기 가소제 10~20 중량부, 상기 천연방부제 1~10 중량부로 구성되거나 또는 상기 대두단백물 100 중량부를 기준으로 상기 물 50~100 중량부, 상기 가소제 10~20 중량부, 상기 천연방부제 1~10 중량부, 상기 전분 50~100 중량부, 상기 석분 50~100 중량부, 상기 가교제 10~20 중량부로 구성되는 것이 특징이다.

또 다른 본 발명인 친환경 벽지는 상기 제조방법을 통해 제조된 친환경 벽지용 도료조성물을 이용하는 것이 특징이다.

본 발명에 의해, 대두피를 이용하여 친환경 벽지용 도료조성물을 만들게 되면, 폐기되는 자원의 재활용 측면에서 농가의 수입을 증대할 수 있게 된다.

아울러, 상기 대두피를 이용하여 친환경 벽지용 도료조성물을 이용함에 따라 피부나 호흡기에 무해한 친환경 벽지 제작이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명인 실시예1에 따른 친환경 벽지용 도료조성물의 제조방법을 단계별로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명인 실시예2에 따른 친환경 벽지용 도료조성물의 제조방법을 단계별로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 친환경 벽지용 도료조성물의 제조방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1. 제 1단계; 대두단백물 제조(S10)

본 단계에서는 대두피를 물에 침지시킨 후, 이를 분쇄한 다음 가열한 후 건조하여 대두단백물을 제조하는 것이 특징이다.

대두의 껍질인 대두피(콩껍질, soybean hull)는 이의 가공방법이 개발되지 않아, 현재까지는 활용되지 않고 버려지거나 또는 동물사료의 원료 등으로만 활용되고 있는 실정이다.

이에, 본 발명의 발명자들은 폐기되거나 또는 가축용 사료로만 활용되는 대두피의 새로운 활용방안을 개발하고자 다양한 방법을 모색하던 중, 바르는 벽지용 도료조성물 제조시 화학재료 대신 친환경 소재로 사용가능함을 알아낸 것이다.

설명하면, 두류의 껍질은 다량의 대두 단백질 성분과 난소화성 조섬유, 불용성 식이섬유 성분인 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 함유하고 있는 것으로 알려져 있다.

이에, 본 발명에서는 여러 연구 결과 이러한 상기 대두피에 함유되어 있는 대두 단백질이 벽지를 이루는 기본 입자와 바인더 역할을 한 번에 수행할 수 있음을 확인하였으며, 이로 인해 기존 벽지 제조에 사용되던 광물, 화학바인더 등의 유해성분들의 대체제로 사용가능함을 알아낸 바, 이를 통해 친환경 벽지 가공이 가능해지게 된다.

그러나, 이러한 대두피는 그대로 분말화하여 사용할 경우 대두단백질 성분 추출이 적어 대두피만으로 벽지용 도료조성물로 사용이 어렵게 된다.

이에, 본 단계에서는 대두피를 먼저 물에 넣고 침지시킨 후, 물에 침지시킨 상태에서 분쇄한 다음, 이를 가열하여 대두피 특유의 냄새는 제거시킴과 동시에 대두단백질이 용출된 대두단백물을 제조한다.

이때, 상기 대두피 침지시 사용되는 물의 함량은 대두피 100중량부를 기준으로 50~100 중량부를 사용하며, 이는 추후 바르는 벽지로 사용시 그 사용성을 용이하게 함과 동시에 대두단백질을 다량 추출해 내기 위한 것으로 물의 함량이 50 중량부 미만으로 함유될 경우에는 그 함량이 너무 적어 대두 단백질 추출함량이 적어 추가 화학 바인더를 넣어야지만 도료조성물로써 사용이 가능하게 되며, 100 중량부를 초과하게 되면 너무 물러 도포시 흘러내려 도료조성물로 사용이 어렵게 된다.

또한, 상기 분쇄시 입자크기는 0.5~2㎛로 구성되는 것을 특징으로, 상기 입자크기가 2㎛를 초과할 경우 하기 벽지용 도료조성물 제조시 배합이 용이하지 않게 되며, 0.5㎛ 미만으로 작게 만들기에는 공정자체가 복잡하여 제조가 용이하지 않게 되기 때문이다.

또한, 상기 가열은 40~100℃에서 1~5분동안 이루어지는 것을 특징으로, 가열조건에서 40℃미만 또는 1분미만으로 처리할 경우 대두피 냄새 제거정도가 적어 대두피 특유의 냄새가 그대로 나거나 대두 단백질 추출함량이 적어 추가 화학 바인더를 넣어야지만 벽지용 도료조성물로 사용이 가능하게 되며, 100℃초과 또는 5분을 초과하여 처리할 경우 대두 단백 추출과정에서 탄성분이 가미되어 오히려 역한냄새를 낼 우려가 있게 된다.

이러한 가열 공정 후에는 이를 40~50℃에서 9~10시간동안 건조시켜 분말형태로 이루어진 대두단백물을 제조하여 하기 도료조성물 소재로 사용한다.

2. 제 2단계; 혼합물 제조(S20)

본 단계에서는 상기 대두단백물에 물과 가소제를 넣고 혼합하여 혼합물을 제조하는 것이 특징이다.

설명하면, 가소제는 상기 대두단백물에 배합되어 탄성률과 유연성을 부여해주면서 바인더 역할을 하는 물질로써, 글리세롤, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 글리세린을 사용할 수 있다.

상기에서 가소제는 상기 대두단백물 100중량부에 대하여 10중량부 미만 사용하면 하기 벽지 성형이 어려우며, 20중량부를 초과하여 사용하는 경우 과량의 가소제의 사용에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 가소제는 대두단백물 100중량부에 대하여 10∼20중량부 사용하는 것이 좋다.

또한, 물은 최종 제품인 도료조성물 형태로 가공하기 위한 것으로 상기 대두단백물 100 중량부에 대하여 50~100 중량부를 사용하는 것을 특징으로 50 중량부 미만으로 함유될 경우에는 발림성이 떨어지게 되며 100 중량부를 초과하게 되면 너무 흘러내려 이 역시 도료조성물로 사용이 어렵게 된다.

(선택적 추가 재료)

또한, 본 단계에서는 사용용도에 따라 강도조절을 위해 선택적으로 전분, 석분, 가교제 중 어느 하나이상을 더 첨가하여 제조하기도 한다.

이때 전분으로는 옥수수전분, 감자전분, 고구마전분, 타피오카전분 중 어느 하나이상을 사용하는 것이 좋으며, 상기 전분 또는 석분은 각각 상기 대두단백물 100 중량부를 기준으로 상기 전분 또는 석분 50 중량부 미만으로 함유될 경우에는 결착력이 떨어져 벽지에 사용시 부스러지는 경우가 많이 발생되며, 100 중량부를 초과할 경우 역시 별도의 바인더를 사용해야하는 문제가 발생하게 된다.

상기 가교제로는 글루타르알데히드(glutaraldehyde), 에피클로로히드린(epichlorohydrin), 글리옥살(glyoxal) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 가교제는 대두단백물 100중량부에 대하여 10중량부 미만 사용하면 가교제를 사용하는 의미가 없으며, 20중량부를 초과하여 사용하는 경우 가교제 사용량 증가에 따른 뚜렷한 효과의 상승이 없으므로, 상기에서 가교제를 추가로 첨가하는 경우 가교제는 대두단백물 100중량부에 대하여 10∼20중량부 사용하는 것이 좋다.

3. 제 3단계; 친환경 벽지용 도료조성물 제조(S30)

본 단계에서는 상기 혼합물에 천연방부제를 넣고 혼합하여 친환경 벽지용 도료조성물을 제조하는 것이 특징이다.

설명하면, 상기 천연방부제는 본 발명의 곰팡이 등 여러 유해균들의 생성을 막을수 있도록 항균활성을 갖도록 한 것으로써, 인체 무해하도록 천연물질로 이루어진 방부제를 사용하는 것으로, 보다 바람직하게는 생강추출물을 사용하는 것이 좋다.

다시 말해, 상기 생강추출물 가공시 사용되는 생강은 특유의 알싸한 맛과 향으로 각종 양념이나 소스의 재료뿐 아니라 차나 디저트에도 다양하게 활용되고 있는 재료 중에 하나로써, 살균 효과, 항염 효과, 식욕 증진 및 소화 흡수를 돕는 등 다양한 효능을 갖고 있는 것으로 알려져 있다.

그러나, 이러한 생각은 특유의 향으로 인해 사용이 용이하지 않은 문제가 있다.

이에, 본 단계에서는 천연방부제로 생강을 사용하되 이를 추출물 형태로 가공하여 사용한다.

즉, 생강추출물은 생강을 물에 넣고 추출하는 열수추출방식을 적용하거나 또는 보다 바람직하게는 항균력은 높이고 생강 특유의 향은 저감시킬 수 있도록 생강 추출물을 20~25℃에서 24~48시간동안 숙성시켜 생강추출물을 제조하기도 한다.

추출의 용이성을 얻기 위해 상기 생강을 분말화 하여 적용하며, 상기 사용된 물은 정수된 물을 사용하고, 정수된 물은 분쇄한 생강 분말 30g당 250~1000㎖ 범위로 사용한다.

다시말해, 정수된 물은 분쇄한 생강 분말 30g에 대하여 250㎖ 미만이면 추출된 양이 너무 적고 재료에 포함된 성분의 추출이 덜 되며, 분쇄한 생강 분말 30g에 대하여 1000㎖를 초과하면 원액의 농도가 너무 옅게 된다.

추출방법으로는 상기 생강 분말의 기능성성분 파괴를 최소화하기 위해 여과법(brewing) 또는 가압 추출법(pressed extraction) 중 어느 하나를 선택하여 적용한다.

또한, 상기 생강 추출물의 적용함량은 대두단백물 100 중량부를 기준으로 1~10 중량부 함유되도록 하는 것으로 1 중량부 미만으로 함유될 경우에는 항균활성이 떨어지거나 보관과정에서 부패가 발생될 우려가 있게 되며, 10 중량부를 초과할 경우에는 강한 생강 추출물의 향으로 인해 오히려 소비자들에게 거부감을 줄 우려가 있게 된다.

이렇게 제조된 상기 벽지용 도료조성물은 상기 대두단백물 100 중량부를 기준으로 상기 물 50~100 중량부, 상기 가소제 10~20 중량부, 상기 천연방부제 1~10 중량부로 구성되거나 또는 상기 대두단백물 100 중량부를 기준으로 상기 물 50~100 중량부, 상기 가소제 10~20 중량부, 상기 천연방부제 1~10 중량부, 상기 전분 50~100 중량부, 상기 석분 50~100 중량부, 상기 가교제 10~20 중량부로 구성됨으로써, 손에 뭍어나지도 않고 인체에 무해함과 동시에 및 일정한 강도를 갖어 별도의 화학재료 없이도 하기 벽지용 도료조성물로 사용이 가능하게 되며, 특히 항균활성을 갖고 있어 별도의 방부제 없이도 상온(15~25℃)에서 3개월 이상 보관이 가능하다.

이렇게 제조된 상기 벽지용 도료조성물은 친환경 소재들로만 구성되어 있어 별도의 바인더를 첨가하지 않고도 각 재료들간의 결착력이 우수하여 그대로 종이벽지 대신 천연페인트로 벽에 바로 도포하요 사용이 가능하며 또는, 종이벽지의 형태로 원지위에 도포하여 최종 친환경 벽지로 제조하여 사용하기도 한다.

이하에서는 도 1 및 도 2의 내용을 토대로 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

<실시예 1> 본 발명의 친환경 벽지용 도료조성물1 제조(도 1)

대두피를 시중에서 획득한 후, 대두피 100g에 물 100g을 넣고 침지시킨 후, 이를 1㎛ 크기정도로 분쇄한 후, 100℃에서 1분동안 가열한 후, 50℃에서 10시간동안 건조하여 분말형태로 구성된 대두단백물을 제조하였다.

그 다음 상기 대두단백물 100g에 물 100g, 가소제인 글리세롤 20g을 넣고 혼합하여 혼합물을 제조하였다.

그 다음 상기 혼합물에 천연방부제인 생강 추출물 10g을 넣고 혼합하여 친환경 벽지용 도료조성물1을 제조하였다.

<실시예 2> 본 발명의 친환경 벽지용 도료조성물2 제조(도 2)

대두피를 시중에서 획득한 후, 대두피 100g에 물 100g을 넣고 침지시킨 후, 이를 1㎛ 크기정도로 분쇄한 후, 100℃에서 1분동안 가열한 후, 50℃에서 10시간동안 건조하여 분말형태로 구성된 대두단백물을 제조하였다.

그 다음 상기 대두단백물 100g에 물 100g, 가소제인 글리세롤 20g, 전분 50g, 석분 50, 가교제인 글루타르알데히드(glutaraldehyde) 20g을 넣고 혼합하여 혼합물을 제조하였다.

그 다음 상기 혼합물에 천연방부제인 생강 추출물 10g을 넣고 혼합하여 친환경 벽지용 도료조성물2를 제조하였다.

이와 같이 본 발명의 제조방법에 의해 별도의 화학재료 없이도 친환경 벽지용 도료조성물 가공이 가능하며, 이로 인해 안전하면서 환경 친화적인 벽지를 제공할 수 있음을 알 수 있었다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 대두피를 물에 침지시킨 후, 이를 분쇄한 다음 가열한 후 건조하여 대두단백물을 제조하는 제1단계;
   상기 대두단백물에 물과 가소제를 넣고 혼합하여 혼합물을 제조하는 제2단계 및,
   상기 혼합물에 천연방부제를 넣고 혼합하여 친환경 벽지용 도료조성물을 제조하는 제3단계;를 포함하는,
   친환경 벽지용 도료조성물의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서
   상기 제2단계의 혼합제 제조시, 전분, 석분, 가교제 중 어느 하나이상을 더 첨가하여 제조하는 것이 특징인,
   친환경 벽지용 도료조성물의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제3단계의 친환경 벽지용 도료조성물은 상기 대두단백물 100 중량부를 기준으로 상기 물 50~100 중량부, 상기 가소제 10~60 중량부, 상기 천연방부제 1~10 중량부로 구성되는 것이 특징인,
   친환경 벽지용 도료조성물의 제조방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제3단계의 친환경 벽지용 도료조성물은, 상기 대두단백물 100 중량부를 기준으로 상기 물 50~100 중량부, 상기 가소제 10~60 중량부, 상기 천연방부제 1~10 중량부, 상기 전분 50~100 중량부, 상기 석분 50~100 중량부, 상기 가교제 10~20 중량부로 구성되는 것이 특징인,
   친환경 벽지용 도료조성물의 제조방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 선택된 어느 한항의 제조방법에 의해 제조된,
   친환경 벽지용 도료조성물.
   
6. 제5항의 친환경 벽지용 도료조성물을 이용하여 제조한,
   친환경 벽지.