KR101797889B1 - 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물 및 이로부터 제조된 바닥 매트 - Google Patents

식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물 및 이로부터 제조된 바닥 매트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물 및 이로부터 제조된 바닥 매트에 관한 것으로, 구체적으로 식물체 바이오매스, 탄소 중립형 가소제, 천연 항균 물질 및 흡습제 등을 첨가하여 탄소 저감 특성을 가지면서 우수한 항균 및 제습 기능성과 인장강도, 내마모성 등의 기계적 물성을 조화롭게 구현한, 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물 및 이로부터 제조된 바닥 매트에 관한 것이다. 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물은 저밀도폴리에틸렌 15 내지 35 중량%; 에틸렌비닐아세테이트 15 내지 25 중량%; 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 5 내지 15 중량%; 옥수수대 분체 5 내지 15 중량%; 제올라이트 5 내지 15 중량%; 실리카겔 5 내지 15 중량%; 폴리에틸렌 왁스 0.5 내지 5 중량%; 글리세린 0.1 내지 3 중량%; 중질 탄산칼슘 1 내지 10 중량%; 목초추출액 0.5 내지 5 중량%; 백선토 1 내지 7 중량%; 대두유 0.1 내지 3 중량%; 및 미네랄 오일 0.05 내지 1 중량%를 포함한다.

Description

식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물 및 이로부터 제조된 바닥 매트{COMPOSITION FOR INJECTION MOLDING WITH DUAL FUNCTIONALITY OF ANTIBACTERIAL AND DEHUMIDIFICATION CONTAINING BIOMASS AND FLOOR MATS PRODUCED THEREFROM}
본 발명은 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물 및 이로부터 제조된 바닥 매트에 관한 것으로, 구체적으로 식물체 바이오매스, 탄소 중립형 가소제, 천연 항균 물질 및 흡습제 등을 첨가하여 탄소 저감 특성을 가지면서 우수한 항균 및 제습 기능성과 인장강도, 내마모성 등의 기계적 물성을 조화롭게 구현한, 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물 및 이로부터 제조된 바닥 매트에 관한 것이다.
차량용 매트는 탑승자의 승하차 과정에서 외부로부터 유입되는 모래, 먼지 등의 이물질을 포착하고, 포착된 이물질이 차량 내부에서 분산되거나 비산되는 것을 방지하기 위하여 차량의 내부 바닥면에 배치하여 사용되고 있으며, 종래 차량용 매트 소재로는 직물, 고무 및 수지가 주를 이루고 있다.
직물 매트의 경우 직물의 조밀한 구조에 의하여 이물질 포착능이 우수한 반면에 매트를 털어 내거나 세탁하는 과정에서 조직 깊숙이 침투한 이물질이 잘 떨어져 나오지 않아 청결을 유지하는데 불편이 따르게 된다.
고무 매트의 경우 청소가 간편하고, 무게가 가벼우며, 탄성이 우수한 장점을 갖는 반면에 이물질 포착능이 떨어져 매트를 자주 청소해주지 않으면 균의 번식이 쉽고 고무 특유의 냄새가 나는 단점을 가지며, 수지 매트의 경우 장기간 사용 시 잦은 마찰에 의한 심한 마모가 일거나 중하게는 수지 매트가 하중을 견디지 못하고 파단 되는 문제점을 갖는다.
한편, 차량 내 습기는 바닥으로 점차 낙하하여 차량 바닥에 깔린 매트와 접촉하게 되는데, 이 때 매트 위 수분은 매트에 존재하는 균의 번식을 촉진시켜 호흡기 질환과 같은 다양한 질병을 유발하는 요소로 작용하게 된다.
이에 따라 매트 자체가 항균 기능성 물질을 함유하여 정균작용을 하고, 균의 번식을 촉진하는 수분을 제거하는 제습 기능성을 가지며, 잦은 마찰에 심하게 마모되거나 파단 되지 않는 우수한 인장강도, 신율 및 내마모성과 같은 기계적 물성을 가질 수 있어야 한다.
종래 매트의 문제점을 해결하기 위하여 이 분야에 다양한 기술이 공지되어 있고, 제10-2011-0130152호는 테두리에 각각 탈착부가 구비되어 상호간에 분리 가능하게 부착이 되는 상부패드와 하부패드로 분리 구성되되, 상기 상부패드에는 관통공이 다수 형성되어 배열됨과 함께 상기 배열된 관통공의 사이에 다수의 돌기부가 상향 돌출되도록 형성이 되며, 상기 하부패드에는 그 상면에 요입홈이 다수 형성되어 배열되는 차량용 청정매트에 관하여 개시한다.
상기 선행기술은 매트를 분리 구조형으로 제작한 것으로, 매트 자체가 항균 및 제습 기능성과 함께 우수한 탄성, 인장강도 등의 물성을 가짐으로써 종래 차량용 매트의 문제점을 근본적으로 해결하는 기술에 대하여 개시하지 않는다.
선행기술 1: 특허공개번호 제10-2013-0063665호(이영이, 2013년06월17일 공개) 차량용 청정매트
본 발명은 탄소저감 기능, 항균 및 제습 기능성과 함께 기계적 물성을 조화롭게 구현한 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물 및 이로부터 제조된 바닥 매트를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물은 저밀도폴리에틸렌 15 내지 35 중량%; 에틸렌비닐아세테이트 15 내지 25 중량%; 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 5 내지 15 중량%; 옥수수대 분체 5 내지 15 중량%; 제올라이트 5 내지 15 중량%; 실리카겔 5 내지 15 중량%; 폴리에틸렌 왁스 0.5 내지 5 중량%; 글리세린 0.1 내지 3 중량%; 중질 탄산칼슘 1 내지 10 중량%; 목초추출액 0.5 내지 5 중량%; 백선토 1 내지 7 중량%; 대두유 0.1 내지 3 중량%; 및 미네랄 오일 0.05 내지 1 중량%를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 에틸렌비닐아세테이트는 비닐아세테이트의 함량은 8 내지 23 중량%이다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 에틸렌비닐아세테이트와 저밀도폴리에틸렌의 함량비는 1 : 1 내지 2.2이다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 옥수수대 분체는 옥수수대 외측 줄기(cornstalk rind)의 분체이다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제올라이트는 Ag+, Cu2 +, Zn2 +, Na+로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 금속이온을 흡착시킨 제올라이트-금속 착물이다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제올라이트는 600 내지 1100 m2/g의 비표면적을 갖는다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 바닥 매트는 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물로부터 제조된다.
본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물은 탄소 중립형 바이오매스와 식물체 가소제를 사용함으로써 탄소저감 효율이 우수한 장점과 함께 환경문제를 해결할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물은 바이오매스를 이용함으로써 수지의 함량을 상대적으로 줄일 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 고온 등의 외부 환경에 의하여 수지로부터 발생 가능한 휘발성 유기물질을 저감시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물은 천연 항균 물질과 흡습성 물질을 포함하는 하는 것에 의하여 미생물에 대한 항균 활성을 갖도록 하면서 미생물 증식에 유리한 수분을 제거하는 기능 및 실내 습도를 조절할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물로부터 제조된 바닥 매트는 우수한 인장강도, 신율 및 내마모성을 가짐으로써 차량용 바닥 매트에 적용되어 차량 구동에 의한 충격을 잘 흡수할 수 있도록 하면서 매트가 외력에 의해 쉽게 마모되거나 파단 되지 않도록 한다.
본 발명에 따른 바닥 매트는 상판과 하판으로 구성된 이중구조로, 체결부재에 의하여 탈착 가능한 구조를 가짐으로써 매트를 청결하게 관리할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물로부터 제조된 실시예 필름과, 비교예 1 및 대조구 필름의 TGA 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물로부터 제조된 실시예 필름의 DVS 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물로부터 제조된 실시예 필름을 한국의류시험연구원에 의뢰하여 항균성을 측정한 시험성적서이다.
본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물은, 저밀도폴리에틸렌 15 내지 35 중량%; 에틸렌비닐아세테이트 15 내지 25 중량%; 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 5 내지 15 중량%; 옥수수대 분체 5 내지 15 중량%; 제올라이트 5 내지 15 중량%; 실리카겔 5 내지 15 중량%; 폴리에틸렌 왁스 0.5 내지 5 중량%; 글리세린 0.1 내지 3 중량%; 중질 탄산칼슘 1 내지 10 중량%; 목초추출액 0.5 내지 5 중량%; 백선토 1 내지 7 중량%; 대두유 0.1 내지 3 중량%; 및 미네랄 오일 0.05 내지 1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
열가소성 수지는 본 발명에 따른 최종 제품에 강도, 내마모성, 탄성의 기계적 물성을 부여하기 위하여 사용되고, 다른 물질과의 배합 과정에서 구성성분들을 응집시키는 바인더 역할을 수행한다.
열가소성 수지는 열가소성 수지가 될 수 있고, 선형저밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 프로필렌 공중합체, 에틸렌비닐아세테이트 및 폴리올레핀계 탄성중합체로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상인 것이 바람직하다.
에틸렌비닐아세테이트의 경우 중량이 가볍고 유연하며 충격흡수력이 뛰어나, 예를 들면 차량의 구동 과정에서 발생되는 진동의 흡수, 내충격성 등이 요구되는 차량용 바닥 매트에 유리하게 적용될 수 있다. 또한, 에틸렌비닐아세테이트는 비닐아세테이트의 함량이 높을수록 흡습성이 우수한 장점을 갖는데, 이에 비닐아세테이트의 함량을 조절하여 본 발명에 따른 제품의 흡습성과 기계적인 물성을 함께 조절할 수 있게 된다.
본 발명에서 사용되는 에틸렌비닐아세테이트는 비닐아세테이트의 함량이 8 내지 23 중량%인 것이 바람직하다. 비닐아세테이트가 상기 하한 미만일 경우 최종 제품의 비중과 신율 등의 물성이 저하를 야기하게 되고, 상한을 초과할 경우 인장강도가 급격히 감소될 뿐만 아니라 비닐아세테이트 자체의 초산 냄새로 인하여 본 발명에 따른 조성물로부터 제조된 제품이 시판되기 어려울 수 있게 된다. 이에, 에틸렌비닐아세테이트에 포함되는 비닐아세테이트의 함량은 상기 범위를 만족함으로써 우수한 흡습성을 갖는 것은 물론, 후술할 가소제와 각종 수지와의 상용성을 증가시킬 수 있게 된다.
허나, 에틸렌비닐아세테이트는 다른 수지와 비교하였을 때 낮은 내구성과 인장강도를 갖는 것에 의하여 이와 같은 물성을 보완할 수 있는 수지 원료와 혼합하여 사용되는 것이 유리하고, 함께 사용될 수지 원료로 저밀도폴리에틸렌이 사용되는 것이 바람직하다.
이 때, 첨가되는 저밀도폴리에틸렌이 에틸렌비닐아세테이트에 비하여 적은 함량으로 첨가될 경우 에틸렌비닐아세테이트의 저조한 내구성, 인장강도 및 내마모성 등의 물성을 보완할 수 없게 되므로 에틸렌비닐아세테이트 : 저밀도폴리에틸렌의 함량(중량%)비는 1 : 1 내지 2.2를 만족하는 것이 바람직하다.
열가소성 수지는 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 30 내지 60 중량%로 사용되고, 예를 들면 저밀도폴리에틸렌 15 내지 35 중량%, 에틸렌비닐아세테이트 15 내지 25 중량%가 사용되는 것이 바람직하다.
에틸렌프로필렌디엔모노머 고무는 본 발명에 따른 최종제품에 고무 특유의 우수한 탄성력에 의한 충격흡수성과 높은 내구성을 부여하기 위하여 사용된다.
에틸렌프로필렌디엔모노머 고무는 가벼우면서 쿠션감이 뛰어날 뿐만 아니라 내오존성, 내열성 및 극성물질에 대한 내화학성을 가지면서 열, 압력 등과 같은 외부 자극에 의하여 들뜨는 현상과 원단의 늘어짐과 같은 제품의 변형을 방지하는 역할을 한다. 또한, 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무는 불포화결합을 포함하지 않음으로써 내노화성이 뛰어나 빛이나 열 등에 의하여 무르게 되거나 점착성 형성되는 것에 따른 최종 제품의 인장강도, 신율 및 탄성 등의 물성이 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다.
에틸렌프로필렌디엔모노머 고무는 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 5 내지 15 중량%로 사용되는 것이 바람직하고, 상기 하한 미만으로 사용될 경우 최종 제품에 상술한 내구성, 탄력성 및 신율 등의 물성을 부여하기 어렵게 되고, 상기 상한을 초과하여 사용될 경우 사용자로부터 하여금 불쾌감 또는 어지럼증을 느낄 정도의 고무 특유의 냄새를 유발시키게 되거나, 상대적으로 사용되는 열가소성 수지의 비중이 줄어들어 강도 및 형상의 유지가 어렵게 된다.
바이오매스는 본 발명에서 친환경 천연원료로써 사용되고, 바람직하게 왕겨, 볏짚, 목분, 옥수수대 등의 목질계·초본계 바이오매스가 사용될 수 있다.
옥수수대는 내부에 불균일한 중공을 형성하는 내측 줄기와 조밀한 구조로 유연성을 갖는 외측 줄기(cornstalk rind)로 이루어지고, 이와 같은 구조적인 특성에 의하여 내측 줄기는 0.04 내지 0.06, 외측 줄기는 0.23 내지 0.27의 비중을 갖게 된다. 각각의 줄기는 0.9 내지 1.5 범위의 비중을 갖는 본 발명의 열가소성 수지와 고무와 함께 혼합될 수 있고, 혼합과정에서 원료간의 비중의 차가 지나치게 되면 혼합 장비에 무리한 하중을 가하게 되어 장비의 수명을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 우수한 품질의 조성물을 제조할 수 없게 된다. 이에, 본 발명에서는 비교적 큰 비중의 외측 줄기를 사용하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 외측 줄기는 왕겨, 볏짚 등의 초본계 바이오매스에 비하여 비중이 크고 일반 목재에 비하여 셀룰로오스의 비중은 높으면서 리그닌의 비중은 낮은 특성을 갖는 것에 의하여 본 발명의 강성 유지에 유리한 바이오매스로서 사용된다. 또한, 단가가 낮아 구입이 용이하며 가공과정에서 다른 바이오매스에서 잘 나타나는 탄화현상을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.
옥수수대 외측 줄기는 50 내지 500 메쉬 범위로 분쇄될 수 있고, 이와 같은 범위로 분쇄된 옥수수대 외측 줄기를 본 발명에서 옥수수대 분체라 약칭한다. 옥수수대가 상기 하한 미만으로 분쇄될 경우 용융물의 흐름성 및 최종 제품의 강도를 저하시킬 수 있고, 상한을 초과하여 분쇄될 경우 분쇄에 소요되는 시간이 길어져 가격 경쟁력을 약화시키게 된다.
제조된 옥수수대 분체는 가열 건조 공정에 의하여 내부 수분이 제거될 수 있으며, 가열 건조 공정은 50 내지 160 ℃의 온도조건이 구비된 이 분야에 공지된 임의의 건조 장치에 의하여 이루어질 수 있다. 이와 같은 가열 건조 공정을 거쳐 제조된 옥수수대 분체의 함수율은 10 % 이하가 되는 것이 바람직하다.
건조된 옥수수대 분체는 수분의 재흡수를 방지하기 위하여 후술될 왁스로 코팅될 수 있고, 코팅 된 후에 본 발명에 따른 조성물을 구성하는 다른 물질들과 혼합될 수 있다.
옥수수대 분체는 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 5 내지 15 중량%로 사용되는 것이 바람직하고, 상기 하한 미만일 경우 탄소 저감 기능과 환경 문제 해결 효과가 미비하게 되고, 상한을 초과할 경우 최종 제품의 강도, 내구성 등의 물성을 저하시키게 된다.
제올라이트는 본 발명에서 항균성을 갖는 다공성 무기물 필러로 사용되고, 천연 제올라이트, 합성 제올라이트의 구분없이 사용될 수 있지만 항균성의 증대를 위하여 제올라이트에 Ag+, Cu2 +, Zn2 +, Na+로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 금속이온을 흡착시킨 제올라이트-금속 착물이 사용되는 것이 바람직하다.
제올라이트-금속 착물은 대장균, 녹농균, 황색포도구균, 푸른곰팡이 및 O157:H7 바이러스 등의 광범위한 미생물에 항균작용을 나타내는 것과 동시에, 항균성을 갖는 금속이온이 제올라이트 골격구조에 결합됨으로써 안정적인 구조로 인한 용제 등에 의한 용출이 없고 우수한 항균 지속성을 갖는다.
한편, 흡착성능의 향상을 위하여 비표면적이 넓은 제올라이트가 사용되는 것이 유리할 수 있고, 비표면적이 넓은 제올라이트는 외곽 전자 궤도상에 있는 자유전자가 계면에 접촉하는 기체 궤도에 영향을 주어 접촉된 산소에 이들 자유전자가 P궤도로 이동하여 불완전한 상태의 활성산소가 순간적으로 발생하여 우수한 항균, 탈취효과를 나타낼 수 있게 되므로, 본 발명에서 600 내지 1100 m2/g 범위의 넓은 비표면적을 갖는 제올라이트가 사용되는 것이 바람직하다.
또한 제올라이트는 원적외선과 음이온을 다량 방출하는 특성에 의하여 인체에 유리한 효능을 나타낼 수 있다.
제올라이트는 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 5 내지 15 중량%로 사용되는 것이 바람직하다.
실리카겔은 본 발명에서 흡습제로서 사용되고, 특히 자연적인 응축현상에 따라 생성된 물과 냄새 등을 흡수하는 능력이 뛰어나다.
또한, 실리카겔의 사용으로 수지와 무기 필러 사이에 공극을 형성하여 통기도를 개선할 수 있다. 통기도의 개선은 본 발명에 따른 제품 내부에 물고임에 의하여 발생되는 악취, 균의 증식 촉진 등의 문제점을 해결할 수 있는 장점을 가진다.
상기 흡습성과 통기도 개선 효과와 더불어, 본 발명에 따른 조성물의 항균성의 증대를 위하여 실리카겔은 바람직하게 은, 아연, 구리 등의 금속 이온으로 치환된 실리카겔일 수 있다. 금속 이온으로 치환된 실리카겔은 항균 지속력이 반영구적이면서 내성균이 나타나지 않는 것에 의하여 본 발명에서 사용되는 다양한 항균 기능성 물질과의 복합적인 작용에 의해 항균성을 증대를 꾀할 수 있다.
실리카겔은 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 5 내지 15 중량%로 사용되는 것이 바람직하고, 상기 하한 미만으로 사용될 경우 흡습기능과 항균 기능이 미비할 수 있고 상기 상한을 초과하여 사용될 경우 제품의 강도를 저하시킬 수 있다.
왁스는 본 발명에서 상기 건조된 옥수수대 분체의 수분 재흡수를 방지하기 위하여 사용되고, 활제 보조제로서 역할을 수행할 수 있다.
왁스는 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 몰다 왁스, 파라핀 왁스, 칸데릴라 왁스, 유동 파라핀 왁스 등이 사용될 수 있고, 바람직하게 폴리에틸렌 왁스가 사용될 수 있다.
한편, 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 왁스가 0.5 중량% 미만으로 사용될 경우 윤활제 보조제로서 기능이 미약할 수 있고, 5 중량%를 초과하여 사용될 경우 원가 상승의 단점과 장비 내 찌꺼기를 발생시키게 되므로 왁스는 0.5 내지 5 중량%로 사용되는 것이 바람직하다.
전분 가소제는 바이오매스의 가소화를 도와 최종 제품에 유연성과 탄성을 부여하기 위하여 사용되고, 글리세린, 소르비톨 및 폴리에틸렌글리콜로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상이 사용되는 것이 바람직하다.
특히, 글리세린은 가소제로서의 기능뿐만 아니라 항균 상승제의 기능을 하기 때문에, 본 발명에서 사용되는 항균 기능성 물질과 함께 최종 제품의 항균성 향상에 유리하게 작용할 수 있다.
전분 가소제는 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 3 중량%로 사용되는 것이 바람직하다.
중질 탄산칼슘은 본 발명에서 충전제로 사용되고 최종 제품에서 물성을 보완하는 역할을 할 수 있다.
중질 탄산칼슘이 사용됨으로써 수지의 치수안정성, 강성 및 내마모성 등의 물성을 향상시킬 수 있으며, 흡습성을 가짐으로써 흡습제로서의 기능을 일부 수행할 수 있다.
특히, 중질 탄산칼슘은 탄산마그네슘, 마이카, 탈크 등의 다른 충전제에 비하여 장경비가 작은 구조적 특성에 의하여 장경비가 큰 침상형 구조를 갖는, 예를 들면 침강성 탄산칼슘을 사용함으로써 발생되는 변형을 방지하는 장점을 가진다.
중질 탄산칼슘은 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 중질 탄산칼슘이 하한 미만으로 사용될 경우 인장강도, 내마모성 등의 물성이 저하되는 문제점이 따르게 되고, 상한을 초과하여 사용될 경우 지나친 점성의 저하를 유발할 수 있다.
목초추출액은 본 발명에 항균 및 탈취 기능성의 부여를 위하여 사용된다.
목초추출액은 목재를 탄화시킬 때 발생하는 연기를 포집 가스 냉각원리에 의하여 기체와 액체로 분리 추출한 액체로서, 숙성과정을 거쳐 정제 분리시킨 물질로 액 그대로를 사용하거나 분말로 사용될 수 있다.
이와 같은 목초추출액은 수분을 제외한 성분 중에서 초산을 가장 많이 함유하고 있는 pH 2.5 내지 3.5의 산성 물질로, 공기 중 수분을 흡수하여 알칼리성으로 변화시켜 배출하는 기능을 한다.
목초추출액은 대나무, 계피나무, 향나무, 참나무 등의 그 추출물이 항균활성을 갖는 나무로부터 유래된 것이 된다.
목초추출액은 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 목초추출액이 하한 미만으로 첨가될 경우 항균 및 탈취 기능성이 발현이 어렵게 되고, 상한을 초과하여 첨가될 경우 가격 대비 효과가 미비하게 된다.
백선토는 본 발명에서 흡습제, 탈취제로서 사용된다.
백선토는 백토 또는 백악이라고도 하며, 카올리나이트와 할로이사이트를 주원료로 하는 백색의 점토로, 도자기를 만드는데 쓰는 흙을 의미한다.
백선토는 천연광물로 원적외선과 음이온을 방출하여 인체에 이로운 효과를 갖고, 황토보다 더 넓은 다공성 구조를 갖고 있어서 실내 습도의 조절을 위한 흡습제 및 탈취제로 유리하게 사용될 수 있다. 또한, 중질 탄산칼슘과 함께 충전제의 역할을 할 수 있다.
백선토는 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 7 중량%로 사용되는 것이 바람직하다.
대두유는 본 발명에서 식물성 가소제로서 첨가되고, 탄소 저감을 위한 친환경 원료 물질로서 사용될 수 있다.
대두유는 통상적으로 사용되는 가소제에 비해 비용이 저렴하여 원가절감에 유리한 효과를 가진다.
대두유는 과량 첨가 시 고온다습한 조건 또는 저온의 환경에서 보관될 경우 제품 표면에서 백화 현상이 일어날 수 있으므로, 대두유는 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 3 중량%로 사용되는 것이 바람직하다.
미네랄 오일은 본 발명에서 물리적 특성 및 가공성의 향상을 위하여 사용된다.
미네랄 오일은 파라핀계, 나프텐계 또는 방향족계 오일이 될 수 있고, 발화온도가 250 내지 580 ℃인 파라핀계 미네랄 오일이 사용되는 것이 바람직하다.
미네랄 오일은 사출성형용 조성물 전체 중량에 대하여 0.05 내지 1 중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 미네랄 오일이 하한 미만으로 첨가될 경우 혼합과정에서 구성성분 간의 저항으로 인한 혼연이 어렵게 되거나 수지의 가소화를 어렵게 하여 유동성을 헤칠 수 있고, 상한을 초과하여 첨가될 경우 물성을 약화시키거나 최종 성형 제품에서 오일의 블리딩 현상이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물은 이 분야에 공지된 매트 제조 설비에 의하여 바람직하게 차량용 바닥 매트로 제조될 수 있으며, 이에 제한되지 않고 가정용 바닥 매트, 산업용 필름 등의 원료 조성물로서 다양한 분야에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물로부터 제조된 바닥 매트는 하판과 상판으로 구성된 2중 매트 구조를 가질 수 있고, 클립, 벨크로, 고리 등의 체결부재에 의하여 탈착이 가능한 구조를 가질 수 있다.
바닥 매트의 상판은 이물질을 포착하고 포착된 이물질이 다시 비산되는 것을 방지하기 위하여 소정의 높이는 갖는 격벽 내부에 오목한 수용 홈이 연속적으로 배열된 구조를 가질 수 있다.
격벽의 구조는 그 수용 홈이 원형을 이루는 것 보다, 예를 들면 오각형, 육각형 등을 이루는 허니콤 구조를 갖는 것이 상판의 내구성 향상을 위하여 바람직하다. 허니콤 구조에서 격벽의 높이는 0.03 내지 13 mm인 것이 바람직하고, 높이가 상기 상한을 초과할 경우 차량 내부 공간을 협소하게 하거나 불필요한 제조비용의 상승을 초래할 수 있으며, 하한 미만일 경우 매트에 포착된 이물질이 비산되는 것을 방지하지 못하게 된다.
이와 같은 허니콤 구조의 바닥 매트는 수지와 고무를 혼합한 원료를 사용함으로써 수지와 고무의 장점을 살리면서, 조밀한 직물 구조에 의하여 이물질이 잘 떨어 나오지 않아 청결 유지가 어려웠던 종래 직물 매트의 문제점을 상기 구조로부터 해결할 수 있게 된다.
바닥 매트의 하판은 상판의 하부에 배치되어 포착된 이물질과 상판을 지지하는 역할을 할 수 있다. 하판의 테두리를 따라 예를 들면 갈고리와 걸림고리로 구성된 벨크로와 같은 체결부재가 형성되도록 하는 것에 의하여 상판을 안정적으로 고정시켜 주어 상판의 밀림현상을 잡아주고, 테두리 바깥으로 매트에 포착된 이물질이 새어나가는 것을 방지할 수 있게 된다. 하판의 벨크로에 대응되는 상판에 하판과 짝을 이루는 벨크로의 고리가 형성되는 것은 물론이다. 추가적으로 하판에 형성된 벨크로의 내측 테두리를 따라 실리콘과 같은 탄성 부재가 테두리를 형성되도록 함으로써 상판의 밀림 현상을 이중으로 방지할 수 있게 된다. 또한, 바닥 매트를 사용하는 과정에서 발의 힘이 매트의 하부면으로부터 상부면으로 행해지게 되는데, 이와 같은 외력에 의하여 상판이 하판으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 체결부재는 하판의 하부 중앙면에 형성되는 것이 바람직하고, 이 경우 벨크로보다 고정력이 강한 고리나 클립이 사용되는 것이 바람직하다. 이와 같은 체결부재는 바닥매트의 상판과 하판이 손쉽게 분리되고 체결될 수 있도록 한다.
[실시예]
(1) 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물의 제조
저밀도폴리에틸렌 25 중량%, 에틸렌비닐아세테이트(비닐아세테이트 19 중량%) 20 중량%, 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 10 중량%; 옥수수대 분체 10 중량%; 900 m2/g의 비표면적을 갖는 제올라이트 10 중량%; 실리카겔 10 중량%; 폴리에틸렌 왁스 2 중량%; 글리세린 1 중량%; 중질 탄산칼슘 5.67 중량%; 목초추출액 2 중량%; 백선토 3 중량%; 대두유 1 중량%; 및 미네랄 오일 0.33 중량%를 슈퍼믹서에 투입한 후 130 내지 160 ℃의 온도에서 12 분간 믹싱하여 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물을 제조하였다.
(2) 사출성형용 조성물을 이용한 필름의 제조
상기 제조된 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물을 80 ℃의 온도로 가열하여 롤러를 통과시켜 필름을 제조하였다.
[비교예]
비교예 1
900 m2/g의 비표면적을 갖는 제올라이트 대신 630 m2/g의 비표면적을 갖는 제올라이트를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일한 조건으로 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 사출성형용 조성물을 이용한 필름을 제조하였다.
비교예 2
에틸렌비닐아세테이트(비닐아세테이트 19 중량%) 대신 비닐아세테이트의 함량이 5 중량%인 에틸렌비닐아세테이트를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일한 조건으로 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 사출성형용 조성물을 이용한 필름을 제조하였다.
비교예 3
에틸렌비닐아세테이트(비닐아세테이트 19 중량%) 대신 비닐아세테이트의 함량이 25 중량%인 에틸렌비닐아세테이트를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일한 조건으로 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 사출성형용 조성물을 이용한 필름을 제조하였다.
비교예 4
에틸렌비닐아세테이트 20 중량% 대신 25 중량%, 저밀도폴리에틸렌 25 중량% 대신 20 중량%를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일한 조건으로 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 사출성형용 조성물을 이용한 필름을 제조하였다.
비교예 5
에틸렌비닐아세테이트 20 중량% 대신 12 중량%, 저밀도폴리에틸렌 25 중량% 대신 33 중량%를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일한 조건으로 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 사출성형용 조성물을 이용한 필름을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 실시예와 비교예 1 내지 5 및 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)으로 구성된 대조구 필름에 대하여 흡습성, 항균성, 그리고 인장강도, 신율 및 내마모성을 측정하는 물성 시험을 진행하였고, 그 결과를 분석하였다.
[실험예]
(1) 열중량분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)
한국화학연구원에 의뢰하여 시작 온도 35 ℃, 종료 온도 200 ℃ 및 상대습도(RH) 50%로 설정된 열중량분석기에서 4 시간 동안 상기 실시예, 비교예 1 및 대조구 필름에 대한 온도 상승에 따른 중량 변화를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 그리고 분석 결과인 TGA 중량 기록도를 도 1에 나타내었다.
대조구 실시예 비교예 1
중량(wt%) 0.07 0.14 0.09
시험 결과, 제습 기능성 물질을 전혀 포함하지 않은 대조구 필름의 경우 0.07 중량%의 중량 증가를 보였고, 630 m2/g의 비표면적을 갖는 제올라이트를 포함하는 비교예 필름의 경우 0.09 중량%의 중량 증가를 보였다. 비교예보다 넓은 900 m2/g의 비표면적을 갖는 제올라이트를 사용한 실시예 필름의 경우 0.14 중량%로 가장 높은 중량 증가를 보였으며, 이는 제올라이트의 비표면적이 넓을수록 필름의 흡습성이 향상되는 것을 알 수 있다.
(2) 증기흡착 중량분석(Dynamic Vapor Sorption, DVS)
한국생산기술연구원에 의뢰하여 온도에 따른 시료의 중량변화를 증기흡착자동분석기(Surface Measurement Systems, DVS-ET1)를 이용하여 측정하였고, 상대습도(RH) 50% 및 상대습도(RH) 90%, 온도 36.8 ℃에서 측정을 진행하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었고, 분석 결과인 DVS 그래프를 도 2에 나타내었다.

 RH 50% RH 90%
대조구 실시예 대조구 실시예
중량 변화율(%) 0.2069 0.3477 0.7951 1.3217
시험 결과, 상대습도 50%, 90% 모두에서 실시예 필름이 대조구 필름에 비하여 높은 중량 변화율을 보였으며, 특히 상대습도 90%에서 실시예 필름이 월등히 높은 중량 변화율을 보였다. 상대습도가 90 % 일 때 대조구와 실시예의 중량 변화율 차이가 상대습도가 50 % 일 때 보다 현저하게 벌어진 것은 대조구의 표면이 물 분자로 포화된 상태에 다다른 것으로 보이며, 이와 같이 넓은 비표면적을 갖는 흡습성 물질을 포함하는 실시예가 가장 우수한 흡습성을 나타내는 것을 알 수 있다.
(3) 항균성 시험
본 발명에 따른 실시예로부터 제조된 필름의 항균성을 측정하기 위하여 한국의류시험연구원에 의뢰하여 황색포도상구균(staphylococcus aureus ATCC 6538P)과 대장균(Escherichia coli ATCC 8739)에 대한 항균성 시험을 측정하였고, 시험성적서를 도 3에 나타내었다.
시험 결과, 본 발명에 따른 실시예로부터 제조된 필름은 황색포도상구균(staphylococcus aureus ATCC 6538P)에 대하여 99.9% 이상, 대장균(Escherichia coli ATCC 8739)에 대하여 99.5% 이상의 정균감소율(%)을 나타내었다. 항균성 시험을 통하여 본 발명의 실시예로부터 제조된 필름의 항균성이 우수함을 확인하였다.
(4) 물성 시험(인장강도와 신율)
본 발명에 따른 실시예로부터 제조된 필름과 비교예 2 내지 3 필름의 인장강도(kg/cm2)와 신율(%)을 측정하기 위하여 ASTM D 1457에 따라 시험을 진행하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
실시예 비교예 2 비교예 3
인장강도((kg/cm2) 54 54 49
신율(%) 510 414 510
시험 결과, 실시예는 인장강도 54 kg/cm2와 신율 510 %의 우수한 물성을 나타내었다. 비닐아세테이트의 함량이 5 중량%인 비교예 2는 실시예와 동일한 인장강도를 보인 반면에 414 %의 저조한 신율을 나타내었고, 비닐아세테이트의 함량이 25 중량%인 비교예 3은 실시예와 동일한 신율을 보인 반면에 49 kg/cm2의 저조한 인장강도를 나타내었다. 이로부터 비닐아세테이트의 함량이 지나치게 적거나 많은 함량으로 첨가될 경우 필름의 신율 또는 인장 강도 등이 현저히 저조한 물성을 나타낼 수 있음을 보여준다.
(5) 물성 시험(내마모성과 신율)
본 발명에 따른 실시예로부터 제조된 필름과 비교예 4 내지 5 필름에 대하여 KS M ISO 4649에 따라 손실된 마모량(㎣)과 ASTM D 1457에 따라 신율(%)을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
실시예 비교예 4 비교예 5
손실된 마모량(㎣) 300 340 285
신율(%) 510 530 400
시험 결과, 실시예는 손실된 마모량 300 ㎣, 신율 510 %의 우수한 물성을 나타내었다. 비교예 4는 실시예에 비하여 신율이 조금 향상된 반면에 손실된 마모량 값이 현저히 큰 값을 나타내었고, 비교예 5는 손실된 마모량이 실시예보다 우수한 수치를 보인 반면의 저조한 신율을 보였다. 이와 같은 실험으로부터 저밀도폴리에틸렌이 에틸렌비닐아세테이트보다 적은 함량으로 첨가될 경우 내마모성 효과를 나타낼 수 없고, 저밀도폴리에틸렌이 에틸렌비닐아세테이트에 비하여 지나치게 과량 첨가될 경우 신율이 급격히 저하될 수 있음을 보여준다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 저밀도폴리에틸렌 15 내지 35 중량%;
    에틸렌비닐아세테이트 15 내지 25 중량%;
    에틸렌프로필렌디엔모노머 고무 5 내지 15 중량%;
    옥수수대 분체 5 내지 15 중량%;
    제올라이트 5 내지 15 중량%;
    실리카겔 5 내지 15 중량%;
    폴리에틸렌 왁스 0.5 내지 5 중량%;
    글리세린 0.1 내지 3 중량%;
    중질 탄산칼슘 1 내지 10 중량%;
    목초추출액 0.5 내지 5 중량%;
    백선토 1 내지 7 중량%;
    대두유 0.1 내지 3 중량%; 및
    미네랄 오일 0.05 내지 1 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 에틸렌비닐아세테이트는 비닐아세테이트의 함량이 8 내지 23 중량%인 것을 특징으로 하는 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 에틸렌비닐아세테이트와 저밀도폴리에틸렌의 함량비는 1 : 1 내지 2.2인 것을 특징으로 하는 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 옥수수대 분체는 옥수수대 외측 줄기(cornstalk rind)의 분체인 것을 특징으로 하는 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 제올라이트는 Ag+, Cu2+, Zn2+, Na+로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상의 금속이온을 흡착시킨 제올라이트-금속 착물인 것을 특징으로 하는 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 제올라이트는 600 내지 1100 m2/g의 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물.
  7. 제1항에 따른 식물체 옥수수대 바이오매스를 함유하는 항균, 제습의 이원기능성 차량 매트 사출성형용 조성물로부터 제조된 바닥 매트.
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