KR101143529B1

KR101143529B1 - 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구의 제조방법

Info

Publication number: KR101143529B1
Application number: KR1020110131924A
Authority: KR
Inventors: 정진웅
Original assignee: 이현용
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-05-09

Abstract

본 발명은 세균 번식을 억제하고 실내 환경을 정화할 수 있는 음이온 및 원적외선이 방출되는 기능성 입자층이 구비되는 금속부를 가지는 가구의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 금속표면에 먼저 도료로 도막을 형성한 후, 상기 형성된 도막 상에 은-설페이트계 착체와 알칼리성 희토류 금속 착체를 혼합한 혼합 수용액을 분사하여 기능성 입자층을 코팅한 금속부를 가지는 가구의 제조방법에 대한 것이다.

Description

기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구의 제조방법{Manufacturing method of furniture having metal portion coated with functional particle layer}

일반적으로 가정 및 사무실 등의 내부에는 다양한 종류 및 형태 또는 목적의 가구가 사용되고 있으며, 이러한 가구의 대부분은 목재 또는 금속으로 이루어져 있다.

종래의 가구들은 과도한 화학약품의 사용 즉, 가구 제작과정에서 각종 중금속이 함유된 화학약품처리가 이루어져, 실내 설치 후 사용시 인체 호흡기 및 피부 등에 해를 미치게 되어 사용자의 건강에 악영향을 주는 경향이 종종 발생한다. 또한, 사용하는 도중에 땀과 같은 사람의 분비물이나 음식물 찌꺼기 또는 먼지 등이 묻게 되어 이로 인해 각종 세균이 쉽게 번식하게 되며, 상기 가구의 금속부의 경우도 이러한 문제는 마찬가지이다.

이에 항균 물질 등은 표면에 도포하여 기능성을 살린 가구에 대한 관심이 커지고 있으나, 은나노 용액 등 다양한 항균성 용액 등을 도포하는 경우에는 그 용액이 항구적으로 가구 표면에 부착되어 있지 못하고 시간이 경과함에 따라 표면에서 탈락하게 되는 현상이 일어날 뿐만 아니라, 도료 등에 기능성 입자를 혼합하여 사용하는 경우 상기 도료 등에 의하여 그 효과가 외부로 충분히 발휘되지 않는다는 문제점이 있었다.

즉, 종래 기술들은 기능성 입자들의 원적외선 및 음이온 등의 유효한 효과를 100% 발휘하기 어려웠으며, 이에 따라 은나노의 살균 및 항균효과는 극히 짧은 시간으로 제한된다는 문제점이 있었다.

한편, 일반적으로 사무실이나 가정 또는 교육기관 등에서 사용하는 가구류에는 금속제 틀과 같은 금속부분이 일정부분 존재하는 경우가 많으며, 상기 금속부분은 목재 부분과 달리 열처리 등을 가하여도 변형이 쉽게 일어나지 않아 여러가지 항균물질을 안정적으로 도포하기가 편리하다는 장점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 장점을 가진 금속부분에 세균의 번식을 억제하고 실내 환경을 정화할 수 있는 음이온 및 원적외선이 방출되는 기능성 입자층을 형성함으로써, 열처리 등에도 변형이 일어날 걱정이 없으며 기능성 입자가 안정적으로 충분한 효과를 발휘할 수 있는 새로운 기능성 가구의 제조방법을 개발하였다.

본 발명의 목적은 땀과 같은 사람의 분비물이나 음식물 찌꺼기 또는 먼지 등으로 인한 각종 세균의 번식을 억제하는 항균효과가 있는 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 은이온, 금속산화물, 희토류 원소 등을 포함하는 혼합용액에 의해 원적외선 및 음이온을 방출하는 기능성 입자층을 구비하여 실내 환경을 정화하고, 인체의 신진대사를 촉진할 수 있는 금속부를 가지는 가구의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금속부를 가진 가구의 제조방법에 있어서, ⅰ) 상기 금속부 표면을 도료로 도장하여 도막층을 형성하는 단계; ⅱ) 상기 형성된 도막층 표면에 a) 은 이온을 포함하는 염 수용액 0.5~2M과 설페이트계 음이온을 포함하는 염 수용액 2~5M을 반응시켜 제조한 은-설페이트계 착체와 b) 희토류 원소를 포함하는 염 수용액 0.1~1M과 암모늄염 수용액 1~5M과의 중화반응을 이용하여 제조한 알칼리성 희토류 금속 착체를 혼합한 혼합수용액을 분사하여 원적외선 및 음이온을 방출하는 기능성 입자층을 코팅하는 단계; 및 ⅲ) 상기 코팅된 금속부와 목재를 이용하여 가구를 조립하는 단계;를 포함하는 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 혼합수용액을 코팅하기 전에 EVA 에멀젼에 500~1000ppm으로 희석시키는 단계 및 상기 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 목재와 함께 조립하기 전에 80~100℃에서 5~30분 동안 건조하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 은이온을 포함하는 염은 질산은 또는 초산은이고, 상기 설페이트계 음이온을 포함하는 염은 소디움설페이트, 소디움설파이트, 포타슘설페이트, 포타슘설파이트, 암모늄설페이트, 및 암모늄설파이트로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 혼합물인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 희토류 원소는 스칸듐(scandium), 란탄(lanthanum), 세륨(cerium), 네오디뮴(neodymium), 테르븀(terbium), 유로피윰(europium), 프라세오디뮴(praseodymium)으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 혼합물이고, 상기 암모늄(ammonium) 염은 수산화 테트라 메틸 암모늄(tetra methyl ammonium), 탄산 테트라 메틸 암모늄(tetra methyl ammonium), 중탄산 테트라 메틸 암모늄(tetra methyl ammonium)로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 혼합물인 것이 바람직하다.

또한, 상기 은-설페이트계 착체와 알칼리성 희토류 금속 착체는 1:2～5의 중량비율로 혼합되고, 상기 착체의 평균 입경은 2~5 nm인 것이 바람직하다.

본 발명의 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구는 도막 표면에 분사하는 형태로 코팅할 수 있어 종래의 도료 등에 기능성 입자를 혼합하는 경우와 달리 원적외선 및 음이온의 발산 효과를 100% 발휘할 수 있으며, 가구 사용시 세균의 번식을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 기능성 입자층은 도막 표면에 자유롭게 도포할 수 있어 가구 전체에서 원적외선 및 음이온이 균일하게 방출될 수 있으며, 기능성 부여를 위한 별도의 공정이 필요하지 않아 생산성 향상 및 대량생산이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 의자에 있어서, 금속부 표면 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 책상에 있어서, 금속부 표면 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 가구의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 이하 상세하게 설명하기로 한다.

도 1, 2에 도시된 바와 같이, 가구(100)를 제작함에 있어서 외관 및 인테리어 등을 고려하여 전체를 원목 등을 사용하기도 하지만, 실용성이 강조되는 사무용 및 학습용 가구 특히 책걸상 등에 있어서는 견고성과 내구성을 감안하여 전체가 금속으로 제작되거나 적어도 가구의 틀에 해당하는 부분은 금속으로 제작하는 경우가 많다. 본 발명에 따른 가구는 상기와 같은 금속부(110)의 표면에 도막(120)을 형성하고, 그 도막 표면에 하기에서 설명되는 기능성 입자층(130)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구는, ⅰ) 상기 금속부 표면을 도료로 도장하여 도막층을 형성하는 단계; ⅱ) 상기 형성된 도막층 표면에 a) 은 이온을 포함하는 염 수용액 0.5~2M과 설페이트계 음이온을 포함하는 염 수용액 2~5M을 반응시켜 제조한 은-설페이트계 착체와 b) 희토류 원소를 포함하는 염 수용액 0.1~1M과 암모늄염 수용액 1~5M과의 중화반응을 이용하여 제조한 알칼리성 희토류 금속 착체를 혼합한 혼합수용액을 분사하여 원적외선 및 음이온을 방출하는 기능성 입자층을 코팅하는 단계; 및 ⅲ) 상기 코팅된 금속부와 목재를 이용하여 가구를 조립하는 단계를 통하여 제조된다.

상기 혼합수용액을 구성하는 은 성분은 항균 및 살균을 위해 범용되는 금속성분으로서, 특히 은 나노입자는 세균이나 바이러스 등 병원성 물질에 탁월한 항균 효능을 가지면서도 인체 부작용이 없어 의류, 침구류, 신발소재 등의 섬유제품이나 포장재, 부직포, 필터, 접착제 등의 산업용품 및 항균스프레이, 기능성 화장품 등의 생활용품을 제조하는데 있어서 은 성분이 널리 사용되고 있다.

그러나, 종래의 은계 항균제는 나노입자를 제조할 때 은 입자의 응집을 억제하기 위하여 보호콜로이드 기능의 계면활성제를 사용하여야 하며, 마이크로 에멀젼(Micro-emusion)이나 폴리올 프로세스(Polyol process)에 의해 나노 크기의 은 입자를 만드는 경우에도 은 입자의 분산을 용이하게 하기 위해 여러 가지 첨가제를 사용할 수 밖에 없다는 문제점이 있었다. 그러나, 기능성 입자에 첨가제를 사용하는 경우 그 항균 효과가 100% 발휘되기 어려우며, 특유의 색을 띄게 되고 첨가제로 인한 유해성분이 발생한다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 은 이온을 포함하는 염과 설페이트계 음이온을 포함하는 염을 반응시켜 착체를 제조함으로써, 항균력을 발휘하면서도, 무색 투명하고 자외선 하에서도 안정한 혼합용액을 제조하였다.

이때, 상기 은이온을 포함하는 염 및 설페이트계 음이온은 착물을 형성할 수 있는 다양한 물질이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 상기 은이온을 포함하는 염은 질산은 또는 초산은일 수 있으며, 상기 설페이트계 음이온을 포함하는 염은 소디움설페이트, 소디움설파이트, 포타슘설페이트, 포타슘설파이트, 암모늄설페이트, 및 암모늄설파이트로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 혼합물일 수 있다.

한편, 본 발명에서 사용되는 희토류 원소는 주기율표 제3족인 스칸듐?이트륨 및 원자번호 57에서 71인 란타넘계열의 15원소를 합친 17원소를 칭하는 용어로서, 상기 희토류 원소는 주변에 다량의 전자를 배출하여 음이온들을 형성하는 역할을 하며, 자기적 성질이 강하여 주변에 약한 자기장을 형성하며 이와 함께 원적외선을 방출하는 효과를 가진다.

상기 희토류 원소는 다양한 물질이 선택될 수 있으나, 바람직하게는 음이온 및 원적외선 방출 능력이 뛰어난 스칸듐(scandium), 란탄(lanthanum), 세륨(cerium), 네오디뮴(neodymium), 테르븀(terbium), 유로피윰(europium) 및 프라세오디뮴(praseodymium)으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 혼합물일 수 있다.

그러나, 상기 금속 산화물 입자와 희토류 원소 또한 은이온과 마찬가지로 용액의 형태로 도포, 분무되는 경우 시간이 지나면서 침전하는 경우가 대부분이며, 이를 방지하기 위한 첨가제를 사용하는 경우 상기 희토류 원소의 효과가 100% 발휘되기 어려우며, 특유의 색을 띠게 되고, 오히려 상기 첨가제로 인하여 유해성분이 발생할 수 있다. 이에, 본 발명에서는 상기 금속 산화물 입자와 희토류 원소를 포함하는 염과 암모늄염과의 중화반응을 이용하여 제조한 알칼리성 희토류 금속 착체를 이용하여 혼합 용액을 제조하였다.

한편, 상기와 같이 제조된 은-설페이트계 착체와 알칼리성 희토류 금속 착체는 충분한 항균 효과 및 음이온?원적외선 방출 효과를 얻기 위하여 1:2～5의 중량비율로 혼합되는 것이 바람직하고, 상기 착체의 평균 입경은 고른 도포가 가능하도록 2~5 nm인 것이 바람직하다.

또한, 이와 같이 제조한 혼합수용액은 도막층이 형성된 금속재 표면에 단순히 분사하는 형태로 코팅될 수 있으며, 상기 도막층 위에 분사됨으로써 도료와 함께 분사되거나 도막층 아래에 형성되는 경우보다 그 효과를 100% 발휘할 수 있게 된다.

한편, 또 다른 실시예로서 상기 혼합용액은 상기 금속재 표면에 코팅되기 전에 60~80℃에서 30분~2시간 동안 숙성하여 안정화시킬 수 있으며, 이렇게 안정화된 혼합용액을 금속재 표면에 대한 접착력 및 안정성을 향상시키기 위하여 EVA 에멀젼에 500~ 1000ppm으로 희석시켜 도포할 수 있다. 이때 충분한 기능을 충분히 발휘하기 위한 기능성 입자층의 두께는 10~100㎛인 것이 바람직하다.

한편, 상기 기능성 입자층이 코팅된 금속부는 코팅층과 금속과의 밀착력을 높이고 안정적으로 효과를 발휘하기 위하여 목재와 함께 조립하기 전에 80~100℃에서 5~30분 동안 건조하는 단계를 추가로 거칠 수 있다. 이때, 금속부 표면에만 기능성 입자층이 형성되었기 때문에 상기 고온으로 인한 재질의 변형을 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 효과를 측정할 수 있는 다양한 실험예들을 살펴본다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

초산은 1 M과 소디움설페이트 3 M을 반응시켜 제조한 은-설페이트계 착체와 염화유로피움 0.5M과 수산화 테트라 메틸 암모늄 2M과의 중화반응을 이용하여 제조한 알칼리성 희토류 금속 착체를 혼합한 후, 상기 혼합용액을 EVA 에멀젼에 700ppm으로 희석시켰다. 이때, 제조된 착체의 평균 입경은 3nm이었다.

상기 희석된 혼합용액을 사용하여 가압 밀착법으로 세균 감소율을 측정하였다. 이때의 세균 감소율은 표면적 60 ㎠의 혼합용액에 시험 균액(Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus ATCC 6538)을 25 ℃에서 24시간 정치 배양한 후 균수를 계산하는 방법으로 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.

(Blank는 혼합용액을 사용하지 않은 경우이다.)

	Escherichia coli ATCC 25922		Staphylococcus aureus ATCC 6538
	Blank	실시예 1 코팅	Blank	실시예 1 코팅
접촉 직후	1.0 x 10°	1.0 x 10°	1.0 x 10°	1.0 x 10°
24시간 배양 후	7.2 x 10°	< 10	6.9 x 10°	< 10
세균 감소율 (%)	-	99.9	-	99.9

상기 표 1을 통하여, 실시예 1의 혼합용액과 Blank와의 사이에 세균 감소율에서 큰 차이가 있음을 알 수 있었고, 이를 통하여 본 발명의 혼합용액에 뛰어난 항균 효능이 있음을 확인할 수 있었다.

[실시예 2]

상기 실시예1에서 제조한 혼합용액을 도료가 코팅된 금속재 표면에 평균 50㎛ 두께로 도포하여 음이온 방출량을 측정하였다.

이때 은-설페이트계 착체와 알칼리성 희토류 금속 착체의 중량비를 표 2에 나타낸 바와 같이 변경하여 동일한 절차를 반복하여, 하기 표 2에 나타내었다. 하기 결과는 온도 21℃, 습도 45%, 대기중 음이온수 70/cc 조건에서 측정하였으며, 10 시편의 평균값을 나타내었다. 한편, 비교예로는 도료 코팅만이 이루어진 금속재를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예들과 동일한 절차를 반복하였다.

	중량비		음이온 방출량 (ion/cc)
	은-설페이트계 착체	알칼리성 희토류 금속 착체	음이온 방출량 (ion/cc)
실시예 2-1	1	1	4321
실시예 2-2	1	2	4421
실시예 2-3	1	3	4578
실시예 2-4	1	4	4632
실시예 2-5	1	5	4652
비교예	-	-	-

상기 표 2를 통하여, 실시예 2와 비교예 사이에 음이온 방출량에 큰 차이가 있음을 알 수 있었다.

[실시예 3]

상기 실시예 2-3의 혼합용액을 이용하여 코팅된 금속재에 대한 원적외선 을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 한편, 이때, 하기 표3의 원적외선은 KFIA-FI-1005 의 시험방법에 의해 37℃에서 수행하였으며, FT-IR 스펙트로메타(Spectrometer)를 이용한 BLACK BODY 대비 측정결과이다.

방사율 (5~20㎛)	방사에너지 (W/㎡?㎛, 37℃)
0.915	3.52 ×10²

상기 실시예들에서 알 수 있듯이, 본 발명의 방법에 의하여 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구는 은나노 입자 및 희토류 원소들의 기능을 100% 발휘하는 것이 가능하여, 각종 세균의 번식을 억제하고 원적외선 및 음이온을 지속적으로 발산하여 실내공기를 정화시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

100 : 가구 110 : 금속부
120 : 도막 130 : 기능성 입자층

Claims

금속부를 가진 가구의 제조방법에 있어서,
ⅰ) 상기 금속부 표면을 도료로 도장하여 도막층을 형성하는 단계;
ⅱ) 상기 형성된 도막층 표면에 a) 은 이온을 포함하는 염 수용액 0.5~2M과 설페이트계 음이온을 포함하는 염 수용액 2~5M을 반응시켜 제조한 은-설페이트계 착체와 b) 희토류 원소를 포함하는 염 수용액 0.1~1M과 암모늄염 수용액 1~5M과의 중화반응을 이용하여 제조한 알칼리성 희토류 금속 착체를 혼합한 혼합수용액을 분사하여 원적외선 및 음이온을 방출하는 기능성 입자층을 코팅하는 단계; 및
ⅲ) 상기 코팅된 금속부와 목재를 이용하여 가구를 조립하는 단계;
를 포함하는 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 혼합수용액을 코팅하기 전에 EVA 에멀젼에 500~1000ppm으로 희석시키는 단계와, 상기 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 목재와 함께 조립하기 전에 80~100℃에서 5~30분 동안 건조하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 은이온을 포함하는 염은 질산은 또는 초산은이고, 상기 설페이트계 음이온을 포함하는 염은 소디움설페이트, 소디움설파이트, 포타슘설페이트, 포타슘설파이트, 암모늄설페이트, 및 암모늄설파이트로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 희토류 원소가 스칸듐(scandium), 란탄(lanthanum), 세륨(cerium), 네오디뮴(neodymium), 테르븀(terbium), 유로피윰(europium), 프라세오디뮴(praseodymium)으로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 혼합물이고, 상기 암모늄(ammonium) 염이 수산화 테트라 메틸 암모늄(tetra methyl ammonium), 탄산 테트라 메틸 암모늄(tetra methyl ammonium), 중탄산 테트라 메틸 암모늄(tetra methyl ammonium)로부터 선택되는 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 은-설페이트계 착체와 알칼리성 희토류 금속 착체가 1:2～5의 중량비율로 혼합되고, 상기 착체의 평균 입경이 2~5 nm이며, 상기 기능성 입자층의 두께는 10~100㎛인 것을 특징으로 하는 기능성 입자층이 코팅된 금속부를 가지는 가구의 제조방법.