KR101537769B1 - 친환경 항균 함침지 및 그 제조방법 - Google Patents

친환경 항균 함침지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

항균 함침지 제조에 있어 종래 금속 이온 형태를 포함하는 무기 항균제를 함침층으로 형성시킬 경우 균일한 분산이 어려운 문제를 해결하여 무기 항균제가 함침층에 균일하게 분산 형성된 친환경 항균 함침지가 개시된다. 본 발명은 종이 기재층; 상기 종이 기재층 상에 형성되어 요소 수지를 포함하는 제1 함침층; 및 상기 제1 함침층 상에 형성되어 멜라민 수지를 포함하는 제2 함침층;을 포함하는 함침지이고, 상기 제2 함침층은 상기 멜라민 수지에 무기 항균제가 1~20중량% 함량으로 분산된 친환경 항균 함침지를 제공한다.

Description

친환경 항균 함침지 및 그 제조방법{ENVIRONMENTAL FRIENDLY ANTIFUNGAL IMPREGNATION PAPER AND MANUFACTURING METHOD SAME}
본 발명은 친환경 항균 함침지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무기 항균제가 균일하게 분산된 함침층이 구비된 친환경 항균 함침지와 이를 최적 방식으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
실내 공간의 분위기 변화를 위해 많은 종류의 가구용 마감재가 사용되고 있으며, 이러한 가구용 마감 재료로서 엘피엠(LPM; Low Pressure Melamine), 인테리어 필름, 피니싱 포일 등이 있으며, 특히 피니싱 포일과 엘피엠의 경우 비용이 저렴하고 누구나 손쉽게 사용 가능하므로 그 사용이 증가하는 추세에 있다.
엘피엠 함침지는 한쪽 면이 슈퍼캘린더 처리(supercalendering)된 종이에 멜라민 수지를 함침한 후 건조시켜 PB(Particle Board) 또는 MDF(Medium Density Fiberboard)에 적당한 열과 압력, 시간을 주어 접착시켜 제조되는 소재를 뜻한다. 엘피엠 함침지는 여러 가지 문양이 인쇄된 시트지에 멜라민 수지를 저압으로 함침시켜 만든 마감재의 일종으로 표면의 심미감을 높이고 아울러 방수 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
일반적으로 엘피엠 함침지는 주방 가구, 사무용 가구, 마루판 등을 제작할 때 원자재로 많이 사용되고 있다. 따라서 일상생활에서 인체와의 접촉이 많은 마감재에 세균 등이 번식하게 되면 위생 문제를 일으키는 원인이 될 수 있다. 따라서 엘피엠 함침지에 있어서도 환경의 변화에 따라 인체에 유해한 바이러스, 박테리아 등 인간의 건강을 위협하는 세균, 곰팡이류 등의 확산에 대하여 이를 효과적으로 차단하는 기술 구현 필요성이 대두되고 있다.
현재 사용되고 있는 항균제의 종류는 대단히 많으며 유기계 항균제와 무기계 항균제로 대별된다. 유기계 항균제는 무기계 항균제에 비하여 비교적 가공이 쉽고 최종 제품의 기계적 물성, 투명도, 색상 등에 큰 영향을 끼치지 않는다는 점에서 현재까지 메틸 파라벤, 프로필 파라벤류 등의 유기계 항균제가 많이 사용되어 왔다. 그러나 생체 피부세포에 좋지 않은 영향을 주고 피부 자극의 원인이 된다는 보고가 있다.
이와 같이 유기계 항균제의 인체에 대한 안정성이 문제되면서 유기계의 단점을 보완할 수 있는 무기계 항균제가 주목받고 있다. 무기계 항균제는 제올라이트, 실리카 알루미나 등의 무기 담체에 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn) 등과 같은 항균성이 뛰어난 금속 이온을 치환시킨 것으로, 미세한 기공을 가지는 3차원 골격구조를 지니기 때문에 비표면적이 크고 내열성이 우수하다.
미생물에 대한 독성을 지닌 금속은 일반적으로 인체에 대해서도 독성이 강한 것이 많으나, 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn) 등의 금속은 항균력이 강하고 안정성이 높은 몇 안 되는 금속으로서 현재까지는 인체에 무해한 것으로 판명되어 있다. 또한 무기계 항균 분체는 유기계에 비해 독성이 적고 열에 대해 안전한 성질이 있지만, 금속 특유의 색상을 띠고, 제품 적용시 회색으로 변색되 우려가 있으며, 서로 응집하려는 경향을 가지고 있어 분산성이 떨어지는 단점이 있다.
무기계 항균제는 분말 형태의 기능성 소재로서, 엘피엠 함침지에 사용 시 주로 발생되는 문제는 분말의 크기와 분말의 분산이다. 분말의 크기, 즉 입도는 원하는 색상과 투명성을 저해하고, 또한 분말은 서로 응집하려는 경향이 있어 결국 입도가 커져 품질 저하의 원인이 된다.
한국등록특허 제0796138호는 항균 및 살균효과가 있는 은나노 입자를 첨가한 AP코팅액으로 코팅하여 제조되는 가구표면지에 대해 개시한 바 있다. 그러나 원지에 그라비아 코팅 등으로 단순 코팅할 경우 항균 효과 지속성 면에서 불리하고, 이 특허에서는 입자끼리 응집을 방지하고자 이온 형태가 아닌 입자 상태로 사용하여 그 항균 효과는 신뢰하기 어려운 문제가 있다.
따라서 본 발명은 항균 함침지 제조에 있어 종래 금속 이온 형태를 포함하는 무기 항균제를 함침층으로 형성시킬 경우 균일한 분산이 어려운 문제를 해결하여 무기 항균제가 함침층에 균일하게 분산 형성된 친환경 항균 함침지 및 이를 최적의 방식으로 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제 해결을 위하여 본 발명은, 종이 기재층; 상기 종이 기재층 상에 형성되어 요소 수지를 포함하는 제1 함침층; 및 상기 제1 함침층 상에 형성되어 멜라민 수지를 포함하는 제2 함침층;을 포함하는 함침지이고, 상기 제2 함침층은 상기 멜라민 수지에 무기 항균제가 1~20중량% 함량으로 분산된 친환경 항균 함침지를 제공한다.
또한 상기 무기 항균제는 규산염 광물 50~95중량%, 점토 광물 1~40중량% 및 금속 이온 0.1~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 항균 함침지를 제공한다.
또한 상기 규산염 광물은 사이클로규산염, 필로규산염, 네소규산염, 텍토규산염, 이노규산염 및 소로규산염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 점토 광물은 일라이트, 몬모릴로나이트 및 고령석으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 금속 이온은 은 이온, 금 이온, 아연 이온, 칼슘 이온 및 백금 이온으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 항균 함침지를 제공한다.
상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, (a) 종이 기재층 상에 요소 수지를 포함하는 수지 조성물을 함침 및 건조하여 제1 함침층을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 제1 함침층 상에 멜라민 수지 및 무기 항균제를 포함하는 수지 조성물을 함침 및 건조하여 제2 함침층을 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 무기 항균제는 습식 분쇄 처리 및 표면 젖음(wetting) 처리 후 건조된 분말인 것을 특징으로 하는 친환경 항균 함침지 제조방법을 제공한다.
또한 상기 습식 분쇄 처리는 상기 무기 항균제 초기 입도의 50~200배 크기의 비드(beads)를 사용하여 상기 무기 항균제 초기 입도의 1/20~1/5가 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 친환경 항균 함침지 제조방법을 제공한다.
또한 상기 표면 젖음 처리는 분산제를 1~20중량% 함유한 표면 젖음 처리액으로 수행되는 것을 특징으로 하는 친환경 항균 함침지 제조방법을 제공한다.
또한 상기 분산제는 불포화 카르복실산 또는 폴리실록산 공중합체인 것을 특징으로 하는 친환경 항균 함침지 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 모양지 상에 요소 수지를 포함하는 제1 함침층 및 멜라민 수지를 포함하는 제2 함침층으로 연속 형성시키되 제2 함침층에 특정 무기 항균제를 균일하게 분산되도록 함으로써, 기존의 엘피엠 함침지가 가지고 있는 스크래치성, 마모성, 강축강도, 난연성 등의 물리적 성질과 화공물질, 유기용제, 끓는 물 등에 강한 화학적 성질을 동등 수준으로 유지하면서도, 기존 함침지에서 구현하기 어려운 다양한 항균 성능을 갖고 인체에 무해한 항균 성능을 장기간 신뢰성 있게 보유할 수 있도록 하는 친환경 항균 함침지를 제공할 수 있다.
또한 제2 함침층 형성 시 첨가되는 무기 항균제를 습식 분쇄 처리 및 표면 젖음 처리하는 전처리 과정을 거친 후 첨가시켜 무기 항균제가 제2 함침층에 균일하게 분산될 수 있도록 하는 최적의 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 항균 함침지의 모식 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 항균 함침지 제조과정을 나타낸 흐름도,
도 3은 도 2의 제조 과정을 설명하는 모식도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 함침지에서 제2 함침층에 대한 단면을 관찰한 현미경 사진,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 함침지에서 제2 함침층에 대한 표면을 관찰한 사진,
도 6은 비교예에 따라 제조된 함침지에서 제2 함침층에 대한 단면을 관찰한 현미경 사진,
도 7은 비교예에 따라 제조된 함침지에서 제2 함침층에 대한 표면을 관찰한 사진.
이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한 본 발명에서 '함침층'은 함침되는 기재 표면(예컨대 종이 기재층)과 일부 겹쳐 형성될 수 있는 것이며, 따라서 반드시 기재 표면과의 분리 영역이 명확히 구분되지 않을 수도 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 항균 함침지의 모식 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 항균 함침지(100)는 종이 기재층(110); 종이 기재층(110) 상에 형성되어 요소 수지를 포함하는 제1 함침층(120); 및 제1 함침층(120) 상에 형성되어 멜라민 수지를 포함하는 제2 함침층(130);을 포함한다.
본 발명에서 함침지(100)에 사용될 수 있는 기재 종이로는 일반적으로 화장재로 상용되는 박엽지나 모양지가 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 약간 정도의 흡수력이 있는 종이재라면 무관하다. 박엽지는 비교적 저평량(20~40g/㎡)의 종이를 의미하며 회분 함유량은 제한 없고 인쇄 유무도 상관없다. 또한 모양지는 비교적 고평량(50g/㎡)의 종이에 회분이 15중량% 이상 함유된 것으로, 일반적으로 열경화성 수지에 사용되는 인쇄가 되지 않은 무지의 종이나 인쇄된 종이 등 모두를 포함한다. 다만 후술하는 본 발명에 따른 친환경 항균 함침지의 제조방법을 고려할 때 가장 적합한 기재 종이는 모양지이다.
본 발명에서 '함침층'은 함침 수지가 기재층(예컨대 모양지) 내에 일부 충전되어 기재층과 일부 겹쳐 형성될 수 있는 것이며, 따라서 반드시 기재층과의 분리 영역이 명확히 구분되지 않을 수도 있는 것이다.
본 발명에 따른 친환경 항균 함침지(100)는 종이 기재층(110) 상에 제1 함침층(120) 및 제2 함침층(130)이 연속 형성된 것으로, 이는 일반적인 함침지 형태로서, 종이 기재층(110)으로 모양지를 이용할 경우 모양지 100중량부에 대하여 대략 40~120중량부 함량으로 요소 수지를 포함하는 제1 함침층(120)으로 형성될 수 있고, 모양지(110) 100중량부에 대하여 대략 50~150중량부 함량으로 멜라민 수지를 포함하는 제2 함침층(130)으로 형성될 수 있다. 제1 함침층(120) 및 제2 함침층(130)에는 포르말린, 물, 기타 첨가제 등이 더 포함될 수 있고, 자세한 설명은 후술한다.
본 발명에서 제2 함침층(130)은 멜라민 수지에 특정 조성의 무기 항균제가 1~20중량% 함량으로 분산되어 기존 함침지에서 구현하기 어려운 다양한 항균 성능을 장기간 신뢰성 있게 보유할 수 있도록 한다. 이때 상기 무기 항균제 함량이 1중량% 미만일 경우에는 항균 성능 구현이 어려울 수 있고, 20중량%를 초과할 경우에는 스크래치성, 마모성 등 물리적 성질이 저하될 수 있다. 바람직하게는 상기 무기 항균제가 1~10중량% 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 1~5중량% 포함될 수 있고, 가장 바람직하게는 1~3중량부 포함될 수 있다.
상기 무기 항균제는 규산염 광물 50~95중량%, 점토 광물 1~40중량% 및 금속 이온 0.1~10중량%를 포함할 수 있고, 바람직하게는 규산염 광물 70~90중량%, 점토 광물 5~25중량% 및 금속 이온 0.1~5중량%를 포함할 수 있다.
상기 규산염 광물(silicate minerals)은 이산화규소와 금속산화물의 염으로 이루어진 광물로, 결합과 배열상태에 따라 사이클로규산염(cyclosilicate, 녹주석, 근청석, 전기석 등), 필로규산염(phyllosilicate, 녹니석, 운모 등), 네소규산염(neso-silicate, 감람석, 석류석, 홍주석 등), 텍토규산염(tektosilicate, 장석, 준장석 등), 이노규산염(inosilicate, 휘석, 각섬석 등) 및 소로규산염(sorosilicate, 이극석, 황장석 등)으로 나눌 수 있다. 또한 점토 광물(clay minerals)은 점토를 구성하는 주성분 광물로서 점토가 가진 특성을 나타내는 것으로 이루어진 광물을 의미하며, 대표적인 점토 광물로는 장석류와 백운모에서 생기는 일라이트(illite), 석영조면암질 암석에서 생기는 몬모릴로나이트(montmorillonite), 정장석에서 생기는 고령석(kaolinite)등이 있다.
본 발명에서는 상기 규산염 광물로 사이클로규산염, 필로규산염, 네소규산염, 텍토규산염, 이노규산염 또는 소로규산염이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있으나, 이중 2종을 선택하여 1:1~1:2 중량비로 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 점토 광물로 일라이트, 몬모릴로나이트 또는 고령석이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있으나, 바람직하게는 일라이트가 사용될 수 있다.
무기 항균제에 포함되는 금속 이온으로는 은, 금, 아연, 칼슘 또는 백금 이온일 수 있고, 이들은 모두 항균성 금속 이온인 것으로 알려져 있다. 일반적으로, 항균성 금속 이온은 Ag+, Hg2 +, Cu2 +, Zn2 +, Pt+, Ca2 +, Na+의 순서로 항균성 및 항진균성이 강한 것으로 알려져 있다. 이 중에서, 수은 이온은 독성이 강하고, 구리 이온은 산화에 의한 변색으로 인하여 무기 항균제로 사용하기에 적합하지 아니하다. 여기서, 상기 금속 이온들마다 항균 활성을 발휘하는 세균들이 다를 수 있기 때문에, 광범위한 항균 활성을 갖는 조성물을 제조하기 위해서는 적어도 3종의 항균성 금속 이온을 포함하는 것이 바람직하다.
이상의 본 발명에 따른 친환경 항균 함침지(100)는 각종 목재, 플라스틱재 제품의 마감재로 적용될 수 있으며, 특히 친환경 가구용 마감재 항균 엘피엠으로 적용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 친환경 항균 함침지 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 항균 함침지 제조과정을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도 2의 제조 과정을 설명하는 모식도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 항균 함침지(100) 제조는 (a) 종이 기재층(110) 상에 요소 수지를 포함하는 수지 조성물(S110)을 함침(S130) 및 건조(S140)하여 제1 함침층(120)을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 제1 함침층(120) 상에 멜라민 수지 및 무기 항균제를 포함하는 수지 조성물(S150)을 함침(S160) 및 건조(S170)하여 제2 함침층(130)을 형성하는 단계;를 포함한다.
제1 함침층(120)은 요소 수지와 포르말린(CH2O)을 반응시켜 제조된 혼합수지 접착제로서 열경화성 수지에 속하는 혼합수지를 이용하여 형성된다. 이 혼합수지에 종이재(110), 예컨대 모양지를 혼합수지가 담긴 용기(140)에 투입하여 함침(S130) 및 건조(S140)하게 된다. 이때 먼저 모양지(110)의 뒷면을 함침하여 기포를 제거한 다음에 다시 혼합수지에 완전히 담그어 함침할 수 있고, 혼합수지의 함침량 조정을 위해 닥터 블레이드(doctor blade)를 사용할 수 있다. 또한 함침(S130) 후 건조(S140)는 함수율이 8~15%, 바람직하게는 10~13% 정도가 되도록 수행할 수 있으며, 예컨대 제1 함침층(120)에 대하여 적외선 램프(150)를 이용하여 건조할 수 있다.
제1 함침층(120)에는 필요에 따라 이형제, 경화제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다. 여기서, 요소 수지는 형성된 제1 함침층(120)에서 수분을 제거하고 평활도를 개선하는 역할을 하고, 이형제는 제1 함침층(120) 건조 후 요소 수지 제거를 용이하게 해주며, 경화제는 제1 함침층(120)이 더욱 단단하게 굳어지도록 한다.
한편 종이재(110)로 모양지가 사용될 경우, 모양지(decorative paper)는 피착제의 표면에 접착시켜 내마모성, 내산성, 내염기성 등의 성질을 갖고, 다양한 패턴의 무늬가 인쇄되어 심미적 표면 효과를 나타내도록 할 수 있는 재료를 사용하는 것이 더욱 좋다. 또한 모양지가 사용될 경우 폭 1,200~1,300㎜, 평량 70~110g/㎠, 밀도 6.5~6.8g/㎤, 회분(ash) 함량 15~25%, 함수율 2~5%, 수지 흡습율(resin absorption) 최대 90%인 것이 바람직하다.
제2 함침층(130)은 멜라민 수지와 포르말린을 축합반응시켜 제조된 혼합수지 접착제로서 열경화성 수지에 속하는 혼합수지에 무기 항균제가 첨가된 혼합수지를 이용하여 형성된다. 이 혼합수지에 제1 함침층(120)이 형성된 모양지(110)를 혼합수지가 담긴 용기(160)에 투입하여 함침(S160) 및 건조(S170)하게 된다. 제2 함침층(130) 형성 과정에서는 닥터 롤(doctor roll)을 지나면서 함침량을 조정할 수 있고, 건조 전에 멜라민 수지가 잘 퍼지도록 스무딩 롤(smoothing roll)을 거치게 할 수 있다.
일반적으로 무기 항균제는 입자가 매우 미세하나 입자들이 저장 과정 또는 물질 특성에 의해 응집이 발생하여 뭉쳐 있는 경우가 많고, 액상에 배합하는 과정에서도 응집 현상이 대체로 발생한다. 이로 인하여 사용하고자 하는 용도보다 입도가 커진 것을 용도에 맞게 분리할 필요가 있고, 그 상태를 유지시켜야 하는데 이를 분산안정성이라 한다.
본 발명에 따른 친환경 항균 함침지 제조방법은 제2 함침층(130) 형성에 사용되는 무기 항균제가 혼합수지 상에서 분말 형태로 인해 서로 응집하여 입도가 커지는 것을 방지하기 위해 무기 항균제 분말의 입도를 제어하고, 제어된 분말들이 재응집되지 않도록 분산 처리를 하는 전처리 공정을 포함한다. 즉 본 발명에서 사용되는 무기 항균제는 습식 분쇄 처리 및 표면 젖음 처리 후 건조된 분말이다.
일반적으로 분산 방법은 크게 건식과 습식으로 구분되고, 이를 분쇄와 분산으로 다시 구분한다. 건식 방법은 분체(분말) 상태에서 입자를 작게 만드는 것이고, 습식 방법은 분체와 희석제(액상)를 혼합한 상태에서 입자를 작게 만드는 것을 의미한다. 분체든 액체든 원래의 입자가 필요한 규격보다 크다면 이를 부숴서 작게 만들어야 하는데 이를 일반적으로 분쇄라고 한다.
본 발명에서는 이러한 무기 항균제의 입도 제어를 위해 습식 분쇄 처리를 수행한다. 습식 분쇄를 위해 예컨대 포트밀(Potmill, Table Ballmill)을 사용하여 150~300rpm 조건으로 수행할 수 있다. 습식 분쇄는 원심력과 중력에 의한 낙하에너지로 비드(beads)와 분체를 마찰시키는 원리를 이용한 것이다.
습식 분쇄 처리에 사용되는 비드로는 무기 항균제 초기 입도의 50~200배, 바람직하게는 80~120배 크기인 것을 사용하여 무기 항균제 입도가 초기 입도의 1/20~1/5, 바람직하게는 1/12~1/8이 되도록 분쇄 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 예컨대 무기 항균제 분말의 초기 입도가 5㎛일 경우 대략 0.25~1㎜, 바람직하게는 0.4~0.6㎜의 비드를 사용하여, 0.25~1㎛, 바람직하게는 0.4~0.6㎛의 입도를 갖도록 분쇄 처리할 수 있다. 이때 비드는 ZrO2를 주로 사용하는 지르코니아 비드인 것이 바람직하나, 구체적인 무기 항균제 분말의 구성성분 조성에 따라 비드의 종류와 사용량은 조절될 수 있다.
상기 습식 분쇄 처리 이후, 또는 습식 분쇄 처리와 동시에 습식 분쇄 과정에서 입자들의 재응집을 방지하기 위한 분산 처리는 표면 젖음 처리를 통해 수행된다. 표면 젖음 처리는 분산제를 함유한 처리액을 투입하여 무기 항균제의 표면을 처리함으로써 멜라민 수지 상에 무기 항균제가 매우 균일하게 분산되도록 할 수 있다.
상기 분산제는 처리액 중 1~20중량%, 바람직하게는 3~10중량% 함량으로 포함될 수 있다. 상기 분산제 함량이 1중량% 미만일 경우에는 무기 항균제의 분산 정도가 균일하지 않을 수 있고, 20중량%를 초과할 경우에는 첨가량 대비 분산 효율을 기대하기 어렵고 제2 함침층 표면으로 분산제가 이행될 있다. 이러한 분산제로서 상기 함량에서 무기 항균제의 균일한 분산을 유도하는 성분이라면 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 불포화 카르복실산 또는 폴리실록산 공중합체가 사용될 수 있다.
상기 습식 분쇄 처리 및 표면 젖음 처리를 통해 분산 처리된 슬러리는 메쉬망 등을 이용하여 비드와 분리시킨 후 스프레이 드라이어 등을 이용하여 건조시킬 수 있다. 건조는 50~80℃ 온도 조건에서 수행될 수 있다.
제2 함침층(130) 형성을 위해 상기 혼합수지 함침(S160) 후 건조(S170) 과정에서는 예컨대 4개의 건조 구역으로 설정된 건조기(170)를 이용할 수 있고, 각 구역마다 휀(fan)이 설치되어 휀에 의해 공기가 라디에이터를 통과하면서 열풍으로 변하여 건조되도록 할 수 있다. 이때 휘발성분 함량을 계속 체크하여 함침속도를 조정하는 것이 바람직하다. 건조는 100~140℃ 온도 조건으로 수행될 수 있다.
제2 함침층(130) 건조 후에는 냉각기를 이용하여 함침지를 10~50℃ 온도 조건에서 냉각시켜 기계적 물성을 더욱 향상시킬 수 있다. 냉각된 함침지(100)는 절단기(180)를 이용하여 일정한 길이로 잘려 포장될 수 있다.
실시예
요소 수지 30중량부, 포르말린 60중량부, 물 8중량부 및 기타 이형제, 경화제, pH 조절제 등의 첨가제 2중량부로 혼합된 혼합수지가 담긴 용기에 모양지(폭 1,200~1,300㎜, 평량 70~110g/㎠, 밀도 6.5~6.8g/㎤, 회분(ash) 함량 15~25%, 함수율 2~5%, 수지 흡습율 최대 90%)를 투입하여 1차 함침시킨 후 함수율이 10~13% 정도가 될 때까지 적외선 램프로 건조하였다.
이후 멜라민 수지 40중량부, 포르말린 45중량부, 물 10중량부, 무기 항균제 2중량부, 기타 pH 조절제 등 첨가제 3중량부로 혼합된 혼합수지가 담기 용기에 상기 1차 함침된 모양지를 투입하여 2차 함침시킨 후 휀이 설치된 건조기를 이용하여 120~130℃ 온도 조건으로 열풍 건조한 후 20~30℃ 온도 조건으로 냉각하여 함침지를 제조하였다.
2차 함침에 사용된 무기 항균제는 사이클로규산염 및 필로규산염이 동일한 중량비율로 구성된 규산염 광물 80중량부, 일라이트 19중량부 및 은 이온, 아연 이온 및 백금 이온으로 구성된 금속 이온 1중량부가 혼합된 분체 형태로, 포트밀을 사용하여 200rpm 조건에서 지르코니아 비드로 습식 분쇄 처리와 함께 분산제로 폴리실록산 공중합체 4.5중량%와 나머지 용매 기타 첨가제가 함유된 표면 젖음 처리액으로 분체 표면을 젖음 처리하였다. 습식 분쇄 처리 및 표면 젖음 처리 후 형성된 슬러리를 메쉬망을 이용하여 비드와 분리시키고 스프레이 드라이어를 이용하여 60~70℃ 온도 조건에서 건조함으로써 초기 입자 크기 5㎛ 수준의 무기 항균제 분말을 0.5㎛ 수준으로 전처리한 후 2차 함침에 사용하였다.
제조된 함침지에서 2차 함침으로 형성된 함침층(제2 함침층)에 대한 단면을 현미경으로 관찰 및 표면을 육안 관찰하고 그 결과를 각각 도 4 및 도 5에 나타내었다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 2차 함침 시 첨가되는 무기 항균제에 대하여 습식 분쇄 처리 및 표면 젖음 처리를 수행하여 금속 이온(흰색 부분)이 대체로 균일하게 분산되어 있고, 표면 사진으로부터도 어떠한 응집 현상이 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
비교예
상기 실시예에서 무기 항균제의 전처리 없이 2차 함침을 수행한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 함침지를 제조하였다.
제조된 함침지에서 2차 함침으로 형성된 함침층(제2 함침층)에 대한 단면을 현미경으로 관찰 및 표면을 육안 관찰하고 그 결과를 각각 도 6 및 도 7에 나타내었다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 2차 함침 시 첨가되는 무기 항균제에 대한 전처리 없이 수행할 경우 실시예에 비하여 금속 이온들이 뭉쳐 크게 응집된 것을 알 수 있고, 표면 사진으로부터 육안으로도 균일하게 분산되지 않은 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 함침지 110: 종이 기재층(모양지)
120: 제1 함침층 130: 제2 함침층
140: 요소 혼합수지 용기 150: 제1 함침층 건조기
160: 멜라민 혼합수지 용기 170: 제2 함침층 건조기
180: 절단기

Claims (7)

  1. (a) 종이 기재층 상에 요소 수지를 포함하는 수지 조성물을 함침 및 건조하여 제1 함침층을 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 제1 함침층 상에 멜라민 수지 및 무기 항균제를 포함하는 수지 조성물을 함침 및 건조하되, 상기 멜라민 수지에 상기 무기 항균제가 1~20중량% 함량으로 분산된 제2 함침층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 친환경 항균 함침지 제조방법으로서,
    상기 무기 항균제는 습식 분쇄 처리 및 표면 젖음(wetting) 처리 후 건조된 분말로서, 규산염 광물 50~95중량%, 점토 광물 1~40중량% 및 금속 이온 0.1~10중량%를 포함하고,
    상기 습식 분쇄 처리는 상기 무기 항균제 초기 입도의 50~200배 크기의 비드(beads)를 사용하여 상기 무기 항균제 초기 입도의 1/20~1/5가 되도록 수행되고,
    상기 표면 젖음 처리는 불포화 카르복실산 또는 폴리실록산 공중합체인 분산제를 1~20중량% 함유한 표면 젖음 처리액으로 수행되는 것을 특징으로 하는 친환경 항균 함침지 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 규산염 광물은 사이클로규산염, 필로규산염, 네소규산염, 텍토규산염, 이노규산염 및 소로규산염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 점토 광물은 일라이트, 몬모릴로나이트 및 고령석으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 금속 이온은 은 이온, 금 이온, 아연 이온, 칼슘 이온 및 백금 이온으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 항균 함침지 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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