KR100925245B1 - 우루시올-uv 도료 혼합 코팅제를 제조하여 코팅하는 방법 - Google Patents

우루시올-uv 도료 혼합 코팅제를 제조하여 코팅하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우루시올-UV 도료 혼합 코팅제를 제조하여 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생 옻과 유기용매를 혼합한 후, 원심 분리하여 상기 유기용매에 용해된 상태에 있는 우루시올 층을 분리하는 우루시올 분리단계; 상기 분리된 우루시올 층에 대해 유기용매와 수분을 제거하기 위해 가열하여 우루시올을 추출하는 우루시올 추출단계; 상기 추출된 우루시올을 UV 도료에 혼합하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 혼합하여 제조하는 우루시올·UV 도료 혼합액 제조단계; 상기 도포하고자 선택된 도장용 물건의 표면에 상기 제조된 우루시올·UV 도료 혼합액을 도포한 후 자외선으로 경화시켜 코팅하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 우루시올·UV 도료 혼합액의 코팅제 및 그 제조방법, 그리고 그 코팅제를 이용한 도포용 물건의 코팅방법 및 그 방법에 의해 코팅된 도장물건에 관한 것이다.
상기 방법에 의해 제조된 옻이 코팅된 제품은 옻 액 성분에 의한 원적외선 방사효과, 전자파 차단효과 및 우수한 항균효과를 지니므로, 친환경적이고 건강에 유익한 제품의 생산이 가능한 장점이 있다.
옻, 우루시올, 코팅, UV 도료

Description

우루시올-UV 도료 혼합 코팅제를 제조하여 코팅하는 방법 {METHOD OF COATING AND PRODUCING MIXTURE OF UV PAINT COMPRISING URUSHI LACQUER}
본 발명은 우루시올-UV 도료 혼합 코팅제를 제조하여 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생 옻과 친수성 유기용매를 혼합한 후, 원심 분리하여 친수성 유기용매에 용해된 상태에 있는 우루시올 층을 분리하는 단계, 상기 유기용매에 용해된 상태에 있는 우루시올 층에 대해 유기용매와 수분을 제거하기 위해 가열하여 우루시올을 추출하는 단계, 상기 우루시올을 UV 도료에 혼합하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 제조하는 단계, 목재, 각종 플라스틱, 금속, 종이 등에 상기 제조된 우루시올이 함유된 UV 도료를 스프레이, 롤 코팅, 커튼 코팅, 필름 코팅, 인쇄 등 각종 공법 중 택일하여 도포하여 코팅한 후 건조시키는 단계를 포함하여 구성되는 옻이 코팅된 제품의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 옻이 코팅된 제품에 관한 것이다.
일반적으로 옻나무(Rhus verniciflua 또는 Rhus vernicifera)는 옻나무과(Anacardiaceae)에 속하는 낙엽교목으로서 중앙아시아 고원지대 및 히말라야 지방이 원산지이며, 현재 전 세계적으로 열대지방을 중심으로 한 아열대 지방과 온대지방에 널리 분포하고 있고, 한국, 일본 및 중국 등의 동남아시아 지역에서 주로 칠 액을 얻기 위하여 재배되고 있다.
옻나무에서 채취되는 생 옻 또는 옻 액은 한방에서는 예로부터 건칠이 어혈을 없애고, 혈액순환을 촉진시키며, 구충, 복통, 위산과다, 진해, 폐결핵, 통경, 변비, 당뇨, 학질 등에 효과가 있다고 알려져 있으며, 최근에는 항암효과에 대해서도 보고되고 있다. 특히 우리나라에서는 몸보신용 또는 약용으로 옻 나무를 옻 닭, 옻 오리 등에 이용하여 왔다. 또한 옻 액은 내구성의 특성이 있어 나무제품에 적용하여 장롱, 그릇, 수저, 상 등의 일상 생활용품을 제조하는 데에 천연도료로 대량 사용되어 왔으며, 내염성, 내열성, 방부성, 방충성 및 절연성이 우수하다는 장점을 가지고 있으며, 특히 보존성이 우수하다는 것은 잘 알려진 사실이다.
옻 액에는 우루시올, 수분, 고무질, 라케이즈(Laccase), 함질소물질로 이루어져 있으며, 이중 우루시올은 옻액 중 70중량% 가량을 차지하는 주성분으로서, C15-알킬 또는 알케닐 그룹을 가지고 있는 3-치환된 카테콜들의 복합체이며, 그 주성분은 이중 결합수가 3개인 3-(8'Z, 11'E, 13'Z-펜타데카트리에닐)카테콜(3-(8'Z, 11'E, 13'Z- pentadecatrienyl)catechol)이다. 지금까지 C15 측쇄에 이중 결합수가 0, 1, 2 또는 3개인 3-치환된 알킬카테콜 13개 성분이 밝혀져 있고(Yumin Du 및 Ryuichi Oshima, J. of Chromatography, 284, 463-473(1984)), 우루시올은 이들 단량체(monomer)와 라케이즈에 의해 단량체가 자연 중합된 형태인 중합체(polymer)들이 혼합되어 있다(Yamauchi, Y., T. Murakami and J. Kumanotani, J. of Chromatography, 214, 343-348(1981); Yamauchi, Y., R. Oshima and J. Kumanotani, J. of Chromatography, 243, 71-84(1982); 및 Y. Du, R. Oshima and H. Iwatsuki, J. of Chromatography, 295, 179-186(1984)).
이러한 옻에 함유되어 있는 우루시올을 정제하여 이를 이용한 제품을 생산하고자 하는 시도들로는 대한민국 특허출원 제10-1997-0013163호(우루시올 분획의 제조방법), 대한민국 특허출원 제10-1999-0016473호(항암효과가 우수한 우루시올-에탄올 초미립자) 등이 있으며, 우루시올을 함유하는 항암제 조성물과 관련하여 우루시올을 정제하여 사용하기 위한 다양한 노력들이 행하여지고 있다. 그러나, 이러한 여러 가지의 우수한 효과를 지닌 우루시올을 UV 도료에 첨가하는 코팅제로서 이용하기 위한 방안에 대해서는 현재까지 제안된 바 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 피도물을 보호하고, 외관을 아름답게 하기 위한 일반적인 UV 도료에 우루시올을 첨가하여 우루시올이 함유된 UV 도료 혼합 코팅제를 제조한 후 목재, 각종 플라스틱, 금속, 종이 외 다양한 피도물에 스프레이, 롤 코팅, 커튼 코팅, 필름 코팅, 인쇄 등 다양한 공법을 적용하여 도포한 후 자외선으로 경화시킴으로써 원적외선 방사효과, 전자파 차단효과 및 항균효과를 나타내는 친환경적이고 건강에 유익한 옻이 코팅된 제품의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 제품을 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에 따른 생 옻과 친수성 유기 용매를 혼합한 후, 원심 분리하여 상기 친수성 유기용매에 용해된 상태에 있는 우루시올 층을 분리하는 우루시올 분리단계; 상기 분리된 우루시올 층에 대해 에탄올과 수분을 제거하기 위해 가열하여 우루시올을 추출하는 우루시올 추출단계; 및 상기 추출된 우루시올을 UV 도료에 혼합하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 혼합하여 제조하는 우루시올·UV 도료 혼합액 제조단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 옻이 코팅된 제품의 제조방법은 상기 우루시올 층의 분리는 생 옻과 에탄올을 1 : 0.8 ~ 1.2의 비율로 혼합하고, 생 옻과 에탄올의 혼합액을 8ℓ/min 이하의 속도로 주입하여, 10,000 rpm 이상으로 회전시켜 원심 분리하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 본 발명에 따른 옻이 코팅된 인조가죽의 제조방법은 상기 우루시올의 추출은 원심분리에 의해 분리된 우루시올 층을 40℃ ~ 100℃에서 가열하여 에탄올과 수분을 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 옻이 코팅된 제품의 제조방법은 상기 우루시올과 UV 도료의 혼합은 UV 도료와 상기 추출된 우루시올을 100 : 1 ~ 100 으로 혼합하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 본 발명에 따른 옻이 함유된 제품을 제조하는 방법에 있어서 상기 우루시올이 함유된 UV 도료를 도포하여 코팅한 후 자외선을 1 ~ 10분간 조사하여 경화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 방법으로 도장용 물건 표면에 코팅하는 것을 특징으로 하는 우루시올·UV 도료 혼합 코팅제로 코팅된 도장물건을 제조하는 것을 특징으로 하고, 상기 도장용 물건은 합성수지판, 금속판, 목재, 가죽, 종이 중 어느 하나가 선택되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은
우루시올 함유 코팅제의 제조 및 코팅방법에 있어서,
생 옻과 친수성 유기용매를 1 : 0.8 내지 1 : 1.2의 중량비율로 혼합한 후, 원심 분리하여 상기 친수성 유기용매에 용해된 상태에 있는 우루시올 층을 분리하는 우루시올 분리단계;
상기 분리된 우루시올 층에 대해 친수성 유기용매와 수분을 제거하기 위해 가열하여 우루시올을 추출하는 우루시올 추출단계;
상기 추출된 우루시올을 UV 도료에 100 : 1 내지 100 : 100의 중량비율로 혼합하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 제조하는 우루시올-UV 도료 혼합 코팅제의 제조단계; 및
상기 제조된 우루시올-UV 도료 혼합 코팅제를 도포하고자 선택된 도장용 물건의 표면에 상기 코팅제를 도포한 후 자외선으로 2 내지 10분간 경화시켜 코팅하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 우루시올-UV 도료 혼합 코팅제를 제조하여 코팅하는 방법인 것이다.
본 발명에 사용되는 생 옻은 옻 액으로서 한국산, 중국산 또는 일본산 어느 것이어도 상관없으며, 상기 옻 액을 에탄올과 혼합하여 원심분리를 하게 된다. 이 때 생 옻과 에탄올을 혼합하는 이유는 생 옻 자체는 점도가 너무 높아 원심분리가 되지 않기 때문에 점도를 낮추고 우루시올을 에탄올로 용해시켜 우루시올 외 고무질과 질소화합물과의 분리를 용이하게 하기 위함이다. 이 때 에탄올 대신 아세톤 또는 크실렌 등 유기용제는 사용이 가능하나, 에탄올은 다른 유기용제 보다 환경유해성이 낮고 끓는점도 낮아 환경적, 경제적으로 유리하다. 이 때 생 옻과 에탄올의 혼합되는 비율이 1 : 0.8 미만 중량비율이면 에탄올이 우루시올을 충분하게 용해시키지 못하여 원심분리가 완전하게 이루어지지 않는다는 문제점이 있으며, 생 옻과 에탄올의 혼합 비율이 1 : 1.2 중량비율을 초과하면 원심분리는 잘 되나 이후 감압 증류에 의해 에탄올과 물을 증발시킬 때 증발에 필요한 시간 및 비용이 증가되는 문제점이 있어 생 옻과 에탄올의 혼합비율은 1 : 0.8 ~ 1.2 중량비율로 함이 바람직하다. 이후, 10,000 rpm 이상으로 원심분리하면 고무질, 질소화합물이 침적된 고형분은 하층에 가라앉고, 상층에 있는 에탄올에 용해된 우루시올을 분리하는 것이 가능해진다.
원심분리에 의해 분리된 우루시올과 에탄올의 혼합액에 대해 40℃ ~ 100℃로 감압 가열 또는 진공 가열하여 에탄올과 수분을 증발 제거시켜 우루시올만을 수득한다.
기존에 사용되고 있는 UV 도료에 수득된 우루시올을 혼합시켜 우루시올이 함유된 UV 도료를 제조하는데, 이 때 UV 도료와와 우루시올은 100 : 1 ~ 100 의 중량비율인 것이 바람직하다. UV 도료와 우루시올의 중량비율을 100 : 1 미만으로 하여 우루시올을 혼합하면 혼합된 우루시올의 양이 미미하여 우루시올을 혼합하여 얻고자 하는 효과가 적고, UV 도료와 우루시올의 중량비율을 100 : 100을 초과하여 우루시올을 혼합하면 혼합된 우루시올의 양이 과다하여 UV 도료로서의 코팅제 본래의 성능 및 품질 저하의 문제가 발생될 우려가 있고, 제조비용의 과다로 시장 수요가 미미할 것으로 예측된다.
이 때 사용되는 UV 도료는 불포화폴리에스테르 계를 사용하였으며, 우레탄 아크릴 등 아크릴 계열이나 폴리치올 등 치올엔 계열도 사용이 가능하며, 라디칼 중합반응이 아닌 에폭시 등 카치온 중합계에도 옻 액을 혼합사용이 가능하다.
이하, 본 발명의 구성을 실시예를 통하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 권리범위는 하기 실시예에 의하여 본 발명의 청구범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 우루시올이 포함된 UV 도료의 제조 및 이를 이용한 옻 코팅된 목재의 제조방법
생 옻 25㎏(중량%)에 에탄올 25kg(중량%)을 혼합한 후 막대로 잘 교반하고, 이 혼합물을 연속형 원심분리기에 4ℓ/min 로 주입한 후에 15,000rpm으로 회전시켜 우루시올 용액 46kg을 얻는다. 얻어진 우루시올 용액을 60℃에서 감압 가열하여 에탄올과 수분을 증발시키고 우루시올 13kg을 제조한다. 제조된 우루시올 중 30g(중량%)을 목재용 UV 도료 3kg(중량%)에 혼합하고 교반하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 제조한 후, 이를 무늬목 합판에 0.2kg/㎠ 압력으로 스프레이한다. 우루시올이 함유된 UV 도료를 도포한 후 1,200J의 자외선 LAMP로 2분간 조사하여 경화시켜 UV 코팅된 제품을 제조한다.
실시예 2. 우루시올이 포함된 UV 도료의 제조 및 이를 이용한 옻 코팅된 합성수지 사출품 제조 방법
생 옻 25㎏(중량%)에 에탄올 25kg(중량%)을 혼합한 후 막대로 잘 교반하고, 이 혼합물을 연속형 원심분리기에 4ℓ/min 로 주입한 후에 15,000rpm으로 회전시켜 우루시올 용액 46kg을 얻는다. 얻어진 우루시올 용액을 60℃에서 감압 가열하여 에탄올과 수분을 증발시키고 우루시올 13kg을 제조한다. 제조된 우루시올 중 1kg(중 량%)을 프라스틱용 UV 도료 1kg(중량%)에 혼합하고 교반하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 제조한 후, 이를 합성수지 핸드폰 키패드(HANDPHONE KEY PAD)에 0.2kg/㎠의 압력으로 스프레이 코팅한다. 우루시올이 함유된 UV 도료를 사출품에 코팅한 후 1,200J의 자외선 LAMP로 10분간 조사하여 경화시켜 UV 코팅된 제품을 제조한다.
실시예 3. 우루시올이 포함된 UV 도료의 제조 및 이를 이용한 옻 코팅된 금속판(Al SHEET) 제조 방법
생 옻 25㎏(중량%)에 에탄올 25kg(중량%)을 혼합한 후 막대로 잘 교반하고, 이 혼합물을 연속형 원심분리기에 4ℓ/min 로 주입한 후에 15,000rpm으로 회전시켜 우루시올 용액 46kg을 얻는다. 얻어진 우루시올 용액을 60℃에서 감압 가열하여 에탄올과 수분을 증발시키고 우루시올 13kg을 제조한다. 제조된 우루시올 중 200g(중량%)을 필름 코팅용 UV 도료 400g(중량%)에 혼합하고 교반하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 제조한 후, 이를 알루미늄 금속판(Al SHEET)에 100㎛ 두께로 필름 코팅한다. 우루시올이 함유된 UV 도료를 Al SHEET에 코팅 한 후 1,200J의 자외선 LAMP로 6분간 조사하여 경화시켜 UV 코팅된 제품을 제조한다.
실시예 4. 우루시올이 포함된 UV 도료의 제조 및 이를 이용한 옻 코팅된 종이 제조 방법
생 옻 25㎏(중량%)에 에탄올 25kg(중량%)을 혼합한 후 막대로 잘 교반하고, 이 혼합물을 연속형 원심분리기에 4ℓ/min 로 주입한 후에 15,000rpm으로 회전시켜 우루시올 용액 46kg을 얻는다. 얻어진 우루시올 용액을 60℃에서 감압 가열하여 에탄올과 수분을 증발시키고 우루시올 13kg을 제조한다. 제조된 우루시올 중 300g(중량%)을 FILM 코팅용 UV 도료 400g(중량%)에 혼합하고 교반하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 제조한 후, 이를 종이 중 벽지에 100㎛ 두께로 FILM 코팅한다. 우루시올이 함유된 UV 도료를 벽지에 코팅 한 후 1,200J의 자외선 LAMP로 7분간 조사하여 경화시켜 UV 코팅된 제품을 제조한다.
실시예 5. 우루시올이 포함된 UV 도료의 제조 및 이를 이용한 옻 코팅된 가죽 제조 방법
생 옻 25㎏(중량%)에 에탄올 25kg(중량%)을 혼합한 후 막대로 잘 교반하고, 이 혼합물을 연속형 원심분리기에 4ℓ/min 로 주입한 후에 15,000rpm으로 회전시켜 우루시올 용액 46kg을 얻는다. 얻어진 우루시올 용액을 60℃에서 감압 가열하여 에탄올과 수분을 증발시키고 우루시올 13kg을 제조한다. 제조된 우루시올 중 100g(중량%)을 스프레이(SPRAY) 용 UV 도료 400g(중량%)에 혼합하고 교반하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 제조한 후, 이를 가죽에 10㎛ 두께로 스프레이(SPRAY)한다. 우루시올이 함유된 UV 도료를 가죽에 분사하여 도포한 후 1,200J의 자외선 LAMP로 3분간 조사하여 경화시켜 UV 코팅된 제품을 제조한다.
시험예 1. 항균효과 시험
본 발명자들은 아래 표 1, 2, 3과 같이 벽지에 대한 항균시험을 한국화학시 험연구원에 의뢰하여 수행하였다. 이때 사용된 시험균주는 대장균(Escherichia coli) ATCC 8739 및 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) ATCC 6538이다.
우루시올 100wt% 함유 코팅제 도포시
시험항목 시료 결과치 시험방법
E. coli A 2.4 x 105 CFU/시편 ZIS Z 2801:2000
B 1.1 x 107 CFU/시편
C < 10 CFU/시편
항균활성값 6.0 이상
S. aureus A 2.9 x 105 CFU/시편 ZIS Z 2801:2000
B 8.2 x 105 CFU/시편
C < 10 CFU/시편
항균활성값 4.9 이상
UV와 우루시올 혼합 중량비율 100 : 100 도포시
시험항목 시료 결과치 시험방법
E. coli A 2.5 x 105 CFU/시편 ZIS Z 2801:2000
B 9.0 x 106 CFU/시편
C 8.9 x 103 CFU/시편
항균활성값 3.0 이상
S. aureus A 2.6 x 105 CFU/시편 ZIS Z 2801:2000
B 6.8 x 105 CFU/시편
C 1.3 x 103 CFU/시편
항균활성값 1.9 이상
UV와 우루시올 혼합 중량비율 100 : 1 도포시
시험항목 시료 결과치 시험방법
E. coli A 2.5 x 105 CFU/시편 ZIS Z 2801:2000
B 9.0 x 106 CFU/시편
C 1.4 x 104 CFU/시편
항균활성값 2.8 이상
S. aureus A 2.6 x 105 CFU/시편 ZIS Z 2801:2000
B 6.8 x 105 CFU/시편
C 1.3 x 104 CFU/시편
항균활성값 1.7 이상
이때, A는 대조시편의 초기균수(평균치)이고, B는 24시간 배양 후 대조시편의 균주(평균치)이며, C는 24시간 배양 후 본 발명에 따라 제조된 벽지에서의 균수(평균치)를 나타낸 것이며, 항균 활성 값(log(B/C))은 log(B/A)에서 log(C/A)을 뺀 수치이다.
상기 표 1, 2, 3에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 기능성 벽지는 우수한 항균활성이 나타남을 확인할 수 있었다.
상술한 실시예, 시험예 등은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위 뿐만이 아니라 청구범위와 함께 균등범위를 포함하여 판단되어야 한다.
상술한 본 발명에 따른 우루시올이 포함된 UV 도료 혼합액의 코팅제 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 우루시올이 함유 UV 도료 혼합 코팅제를 제조한 후 목재, 각종 플라스틱, 금속, 종이 외 다양한 피도물에 스프레이, 롤 코팅, 커튼 코팅, 필름 코팅, 인쇄 등 다양한 공법을 적용하여 도포한 후 자외선으로 경화시킴으로써 원적외선 방사효과, 전자파 차단효과 및 항균효과를 나타내는 친환경적이고 건강에 유익한 옻이 코팅된 제품의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 제품의 생산이 가능하다는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 우루시올 함유 코팅제의 제조 및 코팅방법에 있어서,
    생 옻과 친수성 유기용매를 1 : 0.8 내지 1 : 1.2의 중량비율로 혼합한 후, 원심 분리하여 상기 친수성 유기용매에 용해된 상태에 있는 우루시올 층을 분리하는 우루시올 분리단계;
    상기 분리된 우루시올 층에 대해 친수성 유기용매와 수분을 제거하기 위해 가열하여 우루시올을 추출하는 우루시올 추출단계;
    상기 추출된 우루시올을 UV 도료에 100 : 1 내지 100 : 100의 중량비율로 혼합하여 우루시올이 함유된 UV 도료를 제조하는 우루시올-UV 도료 혼합 코팅제의 제조단계; 및
    상기 제조된 우루시올-UV 도료 혼합 코팅제를 도포하고자 선택된 도장용 물건의 표면에 상기 코팅제를 도포한 후 자외선으로 2 내지 10분간 경화시켜 코팅하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 우루시올-UV 도료 혼합 코팅제를 제조하여 코팅하는 방법.
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