KR102027803B1 - 내마모성이 우수하고 항균 및 탈취 기능이 있는 목제문과 목제창 - Google Patents

내마모성이 우수하고 항균 및 탈취 기능이 있는 목제문과 목제창 Download PDF

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Abstract

본 발명은 학교, 공공기관 등의 출입용 목제문, 목제창에 관한 것으로, 더 구체적으로는 폴리염화비닐(PVC) 수지, 가소제, 안정제, 착색제, Al2O3, Cu를 포함하는 폴리염화비닐(PVC) 시트가 부착된 목재 부재를 사용함으로써 크고 잦은 마찰에도 쉽게 마모되지 않고 스크래치에 강하며 미생물, 유해균에 대한 항균 활성이 우수한 것을 특징으로 한다.

Description

내마모성이 우수하고 항균 및 탈취 기능이 있는 목제문과 목제창 {Wood gate And Wood window Having Improved Wear-resistance and Antibacterial and Deodorization}
본 발명은 학교, 공공기관 등의 출입용 목제문, 목제창에 관한 것이다.
일반적으로 학교나 병원과 같은 공공기관 건축물 내부 출입용 목제문이나 목제창은 자재 표면에 폴리염화비닐(이하 PVC) 시트를 붙여 마감한다. PVC 시트는 가격이 저렴하고 사용이 편리하여 마감재, 바닥재, 벽지 등 다양한 용도로 사용되고 있으나 물과 열, 마찰에 약하여 내구성이 떨어지고 표면이 얇아 스크래치가 쉽게 생기는 문제점이 있다.
특히 학교와 같은 공공기관은 이용자가 많고 학교에 설치된 신발장, 문, 창문 등은 활동성이 높은 학생들이 주사용자이기 때문에 일반 가정이나 사무실보다 쉽게 스크래치가 일어나고 이로 인해 교체 주기가 짧아지며 긁힘이 일어난 부분에 유해균이 서식하게 되어 면역력이 약한 어린이나 학생, 노약자들은 위험에 노출되게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 제10-0947235호의 “황토접착층을 구비하는 목재판재와 그 제조방법”에서는 목재 소재의 판재 표면에 황토접착제를 사용하여 열전사필름을 부착하는 방식을 개시하고 있다. 여기서 황토접착제는 수용성 아크릴 에멀젼 40∼50용적%, 수용성 소포제 0.1∼0.3용적%, 수용성 분산제 0.1∼0.5용적%, 수용성 레벨링제 0.1∼0.5용적%, 수용성 증점제 0.5∼2용적%, 수용성 계면활성제 0.1∼0.3용적%, P.G 0.1∼0.5용적%, 산화방지제 0.1∼0.3용적%, 실란 0.5∼1용적%, 방부제 0.1∼0.3용적%, 항균제 0.1∼0.3용적%, 이산화티타늄 0.5∼3용적%, 난연제 15∼20용적%, 황토분말 15∼25용적%, 석분 2∼6용적%, 수성안료 0.3∼1용적%로 이루어진 것을 특징으로 한다. 그러나 전술한 특허에서는 황토분말이 포함된 만큼 접착성 원료 함량이 줄어들어 목재와의 접착능력이 저하되고 문짝인 경우 지속되는 크고 작은 충격으로 인해 목재와 필름층의 경계가 약해져 틈이 벌어지면서 황토분말이나 석분이 유출될 수 있는 위험이 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0304659호는 PVC 시트에 은 나노입자를 도입하는 것으로서 입경 1~10 nm의 은 나노 입자가 분산된 용액을 PVC 시트에 코팅하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 전술한 특허에서 은 나노 입자는 가격이 비싸 PVC 시트 비용을 상승 시키는 원인이 될 수 있고 PVC 수지와의 상호작용이 강하지 않아 기계적 물성이 저하되고 내구성이 약하며 내마모성, 내스크래치성도 부족한 문제점이 있다.
잦은 충격과 마찰에도 쉽게 긁히거나 마모되지 않고 내스크래치성, 강도가 우수하며 미생물의 증식을 억제하고 불활성 능력이 뛰어난 목제문과 목제창을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 목제문과 목제창은 마감표면이 폴리염화비닐(PVC) 수지, 가소제, 안정제, 착색제, Al2O3, Cu 를 포함하는 폴리염화비닐(PVC) 시트로 부착된 목재 부재로 구성된다.
본 발명에서 폴리염화비닐(PVC) 시트는 PVC 수지 100 중량부에 대하여 Al2O3 는 12~18 중량부, Cu 는 12~18 중량부, 가소제 15~25 중량부, 안정제 3~6 중량부, 착색제 0.1~2 중량부로 이루어질 수 있다.
본 발명의 목제문과 목제창은 목재 부재의 마감표면에 부착되는 PVC 시트에 Al2O3을 포함함으로써 내스크래치성이 강하여 잔 긁힘이 일어나지 않고 내마모성이 강하여 교체 주기가 길고 강도가 높아 크고 작은 마찰과 충격에도 쉽게 찢기거나 파손되지 않는다.
본 발명의 목제문과 목제창은 목재 부재의 마감표면에 부착되는 PVC 시트에 Cu를 포함함으로써 고온, 고습에서도 변질되지 않고 함께 포함된 금속성 물질인 Al2O3을 산화시키지 않으면서도 항균 활성을 부여하여 면역력이 부족한 어린이, 청소년, 노약자, 환자들이 유해균, 유해미생물로부터 감염되는 것을 억제 및 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 PVC 시트의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따라 사용되는 목재 부재의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1에 대해 셀로판테이프를 20회 탈부착 시킨 후의 모습을 나타낸 사진이다.
이하에서 설명되는 본 발명은 일반적인 학교, 병원, 공공기관 등의 건축물 내부에 설치되는 출입용 목제문과 목제창에 관한 것이다.
목제문(木製門)은 한 장소의 경계나 건축물의 입구 또는 사람이 드나드는 곳에 개폐할 수 있도록 목재(木材)로 만들어 문틀에 끼워서 여닫거나 밀게 되어 있는 것으로 편개여닫이문, 양개여닫이문, 편개미닫이문, 양개미닫이문일 수 있다.
목제창(木製窓)은 창문 및 창틀의 주요 부분을 목재(木材)로 만들어 건축물의 벽이나 지붕에 설치하는 것으로 고정창, 미서기창, 중연창일 수 있다.
본 발명의 목제문과 목제창의 주요 소재인 목재 부재는 집성목재로서 수직 부재나 수평 부재로 조립되어 목제문의 틀이나 목제창의 틀이 되는 목재 각재와 폐목을 분쇄하여 압축한 MDF(Middle Density Fiberboard) 또는 집성원목을 재료로 하여 내부가 비어 있는 목재 판재이다. 본 발명에서 목재 각재와 목재 판재의 표면은 PVC 수지, 가소제, 안정제, 착색제와 Al2O3 및 Cu를 포함함으로써 스크래치에 강하고 인장강도가 우수하며 항균 활성이 있는 폴리염화비닐(PVC) 시트를 붙여 마감처리를 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명에서 목제문과 목제창을 이루는 목재 부재의 표면에 부착하는 폴리염화비닐(PVC) 시트는 폴리염화비닐(PVC) 수지를 주성분으로 하여 가소제, 안정제, 착색제와 Al2O3 및 Cu를 포함한다. 이하에서는 PVC 수지, 가소제, 안정제, 착색제와 Al2O3 및 Cu로 이루어진 조성물을 간략히 모두 “PVC 조성물”이라 호칭한다.
PVC 수지는 폴리염화비닐로 이루어진 열가소성 플라스틱이며 5대 범용수지 중의 하나로서 광범위한 이용성과 탁월한 내구성 그리고 저렴한 가격으로 인하여 그 사용량이 매년 증가하고 있다. 다만 열에는 약한 단점이 있는데 200 ℃ 이상에서 열분해 되면서 HCl을 방출한다. 본 발명에서 PVC 수지는 시트로 가공하는 과정에서 고온,고압을 가하고 용융을 거치기 때문에 열분해 되지 않도록 주의한다.
본 발명에서 사용하는 PVC 수지는 중합도 800~1200가 바람직하다. 중합도가 800 미만이면 내수성, 내산성, 내알칼리성 등 물성이 낮아지게 되고 중합도가 1200 초과이면 가공성이 저하되는 문제가 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 중합도를 조절한다.
가소제는 PVC 수지가 분해점 이하에서 가공되어 시트 형태로 성형될 수 있도록 PVC 수지의 가공성을 향상 시키고 유연성 및 탄성을 부여하기 위해 첨가한다. 본 발명의 PVC 시트에 포함되는 가소제는 가격 및 물성을 고려하면 범용가소제가 적합하고 친환경 가소제가 바람직하며 그 예로서 DOTP(Dioctyl Terephthalate), DPHP(Di PropylHeptyl Phthalate), ESBO (에폭시화 대두유; epoxidized soybean oil) 등이 있다. DOTP는 프탈레이트가 함유되지 않아 독성이 없고 열안정성이 우수하며 대부분의 유기용제에서 용해되므로 인쇄 공정을 거치게 되는 본 발명에 따른 PVC 수지의 가소성을 높이는데 적합하다. ESBO는 에폭시계 가소제로서 PVC 수지와 상용성이 높으며 대두유에서 유래한 것으로 역시 친환경이다.
본 발명에서 사용하는 가소제로서 DOTP와 ESBO를 혼합하여 사용할 수 있다. DOTP와 ESBO의 혼합 가소제는 Al2O3 및 Cu가 포함됨으로써 가공성이 저하될 수 있는 PVC 조성물에 유연성 및 탄성을 유지시켜 가공시 취급이 용이하게 해준다. DOTP와 ESBO의 함량비는 9 대 1이 적합하며 다만 작업 온도 및 습도나 다른 요인에 따라 달라질 수 있다.
본 발명에서 PVC 시트에 포함되는 가소제의 함량은 PVC 수지 100 중량부에 대하여 15~25 중량부로 하는 것이 바람직하다. 가소제의 함량이 15 중량부 미만이면 PVC 수지의 유연성이 부족하여 압연 및 연신 과정에서 불량률이 증가하고 원하는 시트 두께로 조절하기 어렵고, 25 중량부 초과이면 혼련이나 용융처럼 고온에서 수행하는 제조 단계에서 유해 물질이 방출될 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 가소제의 함량을 설계한다.
안정제는 PVC 수지가 가열됨에 따라 생성된 HCl을 제거하여 PVC 수지의 열분해를 억제함으로써 가공을 원활하게 하고 제조된 PVC 시트를 열로부터 보호한다. 본 발명에서는 열안정제로서 Ba-Zn계 안정제를 사용하고 그 예로서 Bz 184T, Bp 276S가 있다. 본 발명의 PVC 시트에 포함되는 안정제의 함량은 PVC 수지 100 중량부에 대하여 3~6 중량부로 하는 것이 바람직하며, 그 함량이 3 중량부 미만이면 제조 공정에서 생성된 HCl이 완전히 제거되지 않고 기체로 방출되어 위험을 초래할 수 있고 PVC 수지의 열분해가 일어날 수 있다. 안정제의 함량이 PVC 수지 100 중량부에 대하여 6 중량부 초과이면 안정제 일부가 가라 앉아 PVC 조성물이 잘 섞이지 않고 PVC 조성물이 용융될 때 안정제 일부가 타게 되는 문제가 있다.
착색제는 PVC 시트의 변색이나 퇴색을 방지하고 색을 내어 그 자체로 미감을 나타내거나 PVC 시트의 표면에 무늬를 형성할 때 색감을 보정하여 보조하기 위해 첨가한다. 본 발명에서는 착색제로서 안료를 사용하여 색감을 표현하고 PVC 시트의 표면에 나무 무늬를 형성한다. 본 발명의 PVC 시트에 포함되는 착색제의 함량은 PVC 수지 100 중량부에 대하여 5~10 중량부로 하는 것이 바람직하며, 그 함량이 5 중량부 미만이면 원하는 색상을 발현하기 어렵고, 10 중량부 초과이면 색 뭉침이 일어나 원하는 색이나 무늬를 발현시키기 어렵고 내광성이 저하될 수 있으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하여 착색제의 함량을 설계한다.
일반적으로 목제문이나 목제창에 사용되는 PVC 시트는 가볍고 세밀한 인쇄가 가능하여 비용 대비 고급스런 분위기를 낼 수 있지만 내구성이 약해 쉽게 찢어지고 스크래치가 쉽게 생기기 때문에 교체주기가 짧은 단점이 있다. 본 발명에서는 PVC 시트의 약한 내구성을 향상시키기 위해 Al2O3를 도입하는 것을 특징으로 한다.
Al2O3는 알루미나라고도 하며 다이아몬드 다음으로 높은 경도를 갖는 내마모성, 내열성, 내약품성이 우수한 산화물계 파인 세라믹스이다. 본 발명에서는 Al2O3를 PVC 수지에 첨가하여 PVC 시트의 PVC 수지 표면 조직을 치밀하게 함으로써 잦은 마찰에도 닳지 않고 저항성을 갖도록 하였다.
본 발명에서 Al2O3 는 PVC 수지 100 중량부에 대하여 12~18 중량부로 첨가하도록 한다. PVC 수지 100 중량부에 대하여 Al2O3 가 12 중량부 미만이면 PVC 시트의 내마모성, 내스크래치성이 발휘되기 부족하고, 18 중량부 초과하면 PVC 시트의 유연성이 부족해져 각이 진 모재, 굴곡이나 요철이 많은 모재에 부착하는 것이 수월하지 않고, 18 중량부를 첨가하는 경우보다 내마모성 증가 효과와 크게 다르지 않으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.
본 발명의 목제문 또는 목제창은 항균성을 높이기 위해 PVC 시트에 항균 물질을 포함시킨다. 구리(Cu)는 PVC 수지에 첨가되어 PVC 시트에 항균성을 부여한다. 항균 활성을 갖는 금속 입자 중에서 은(Ag) 입자는 우수한 활성이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 은 입자는 경제성이 장점인 PVC 시트에 적용하기에는 가격이 상당히 높고 고온, 고습 환경에서 이온마이그레이션 (또는 원자마이그레이션)이 일어나 변질이 되기 쉬우며 산화력이 강하여 주변 다른 금속을 산화시킬 수 있다.
본 발명에서 PVC 시트는 Cu를 도입함으로써 은 입자와 견줄만한 항균성을 가지면서도 고온, 고습 환경에서도 변질되지 않고 항균성이 유지되며 또한 Al2O3 와 반응하지 않으므로 PVC 시트의 내스크래치나 내마모성, 내구성 저하에 영향을 미치지 않는다.
본 발명에서 Cu는 PVC 수지 100 중량부에 대하여 12~18 중량부로 첨가하도록 한다. PVC 수지 100 중량부에 대하여 Cu가 12 중량부 미만이면 PVC 시트 표면에 접촉하는 유해균, 미생물을 온전히 차단할 수 없고 PVC 시트의 스크래치가 발생한 부분에 유해균, 미생물이 증식하는 것을 억제하기 어렵다. Cu 함량이 PVC 수지 100 중량부에 대하여 18 중량부 초과이면 PVC 시트가 무거워지고 모재에 부착 후 무게로 인해 흘러내리거나 모재로부터 떨어질 수 있다. 또한 18 중량부를 첨가하는 경우보다 항균 활성 효과와 크게 다르지 않으므로 본 발명에서 제시한 범위에 유의하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 사용되는 PVC 시트의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따라 사용되는 PVC 시트의 제조 방법은 다음과 같다.
교반단계(11)에서는 PVC 수지, 가소제, 안정제, 착색제, Al2O3 및 Cu를 교반기에 투입하여 90~120 ℃에서 3~15분 동안 1000~1500 rpm로 교반함으로써 PVC 조성물을 형성한다. 바람직하게는 밀도가 높은 Al2O3 및 Cu가 가라앉지 않도록 95~110 ℃에서 5~10분 동안 1200 rpm로 교반한다. 이때에 교반기는 슈퍼 믹사를 사용한다. Al2O3 및 Cu는 시트 내 균일하게 분포하도록 개별 단계에서 혼합하지 않고 처음 혼합 단계에서 PVC 수지와 다른 재료들과 함께 혼합하도록 한다.
얻어진 PVC 조성물의 온도는 약 100 ℃로서, 1차 냉각 단계(12)에서는 슈퍼 믹사로부터 얻어진 PVC 조성물을 쿨링 믹사로 배출하여 1차로 30~50 ℃까지 냉각시킨다. 이때에 PVC 조성물의 균일성을 유지하기 위해 400~600 rpm 속도로 교반하면서 냉각할 수 있다.
용융 단계(13)에서는 1차로 냉각시킨 PVC 조성물을 압출기로 옮겨 150~200 ℃ 온도로 가열하여 용융 시킨다.
1차 혼련 단계(14)에서는 용융된 PVC 조성물을 균일하게 하기 위해 믹싱롤에서 140~160 ℃로 교반하면서 1차로 혼련 시킨다.
2차 혼련 단계(15)에서는 1차로 혼련된 PVC 조성물을 워밍롤로 옮겨 다시 140~160 ℃에서 교반하면서 2차로 혼련 시킨다.
불순물 제거 단계(16)에서는 메시망으로 2차로 혼련된 PVC 조성물로부터 금속가루나 이물질 등 불순물을 걸러 낸다.
성형 단계(17)에서는 불순물이 제거된 PVC 조성물을 카렌다 롤을 통과시킴으로써 170 ℃ 이상에서 압연 시켜 시트 형태로 성형한다. 이때에 압연된 시트를 연신 시킴으로써 원하는 두께와 폭을 조절한다.
엠보싱 단계(18)에서는 성형된 PVC 시트를 건조하고 엠보싱 장치에 통과시켜 10~30 bar 압력을 가함으로써 무늬를 입힌다. 이때에 무늬는 나무의 나이테 무늬를 입혀 PVC 시트에 원목과 유사한 분위기가 나도록 할 수 있다.
엠보싱 장치를 통과한 PVC 시트의 온도는 100 ℃ 이상인데 보관 및 운송을 위해 권취가 용이하도록 2차 냉각 단계(19)를 거친다.
본 발명에서, 이와 같이 제조된 PVC 시트는 목재 부재에 부착되어 목제문, 목제창의 조립에 사용된다. 도 2는 본 발명의 일 측면에 따라 사용되는 목재 부재의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에서 사용되는 목재 부재의 제조 방법은 다음과 같다.
목재 부재는 집성목을 규격에 따라 재단한 목재 각재나 폐목을 분쇄하여 압축한 MDF로 만든 내부가 비어있는 목재 판재를 준비한다. 규격 길이 기준 오차 범위 내에 해당하는지 치수를 재고 비틀림 등 사용상 결함이 있는지 육안으로 검사하고 목재 수분계를 이용하여 함수율이 15% 이하인지 확인한다. 목재 부재는 접착제가 고르게 도포될 수 있도록 표면을 사포 처리하고 거스름이 없는지 육안으로 확인한다.
규격에 따라 가공된 목재 부재의 표면에 나무의 결 방향으로 접착제를 균일하게 도포한다. 접착제는 2액형 Poly-Urethane계 접착제일 수 있으며 얇고 균일하게 도포하기 위해서 스프레이 분사로 표면을 처리할 수 있다. 이때에 접착제 도포 전 목재 부재의 표면을 견고하게 해주고 목재 부재와 PVC 시트와의 접착성을 강화시키기 위해 프라이머를 먼저 도포할 수 있다. 접착제 또는 프라이머를 도포 한 후 접착제 또는 프라이머 내 용제 성분이 증발하도록 건조 시킨다. 건조 시간은 온도 및 습도에 따라 유동적으로 조절한다.
접착제가 도포된 목재 부재의 표면에 PVC 시트를 라미네이팅 설비를 이용하여 접착한다. 목재 부재와 PVC 시트 사이에 들뜸이 일어나지 않고 표면이 고르게 되었는지 육안으로 확인한다.
목재 부재 표면에 PVC 시트를 접착 후 12시간 이상 자연 건조시킨다.
이하 실시예, 비교예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하도록 하겠다.
본 발명의 일 실시예에 사용되는 PVC 시트는 PVC 수지로서 p-1000, 가소제로서 DOTP(디옥틸테레프탈레이트), ESBO(에폭시화 대두유; epoxidized soybean oil), 안정제로서 Bz 184T, Bp 276S 및 안료를 사용하였다. 또한 분말 형태인 Al2O3 와 Cu를 준비하였다.
제조예 1
p-1000 100g, DOTP 18g, ESBO 2g, Bz 184T 3g, Bp 276S 0.3g, 안료 6g, Al2O3 15g 및 Cu 15g를 교반기에 투입하고 10분 동안 1200 rpm으로 교반하여 조성물을 형성하였다. 이 때 조성물의 온도는 100 ℃이었고 냉각수를 흘려 40 ℃로 냉각 시켰다. 조성물을 용융될 때까지 가열한 후 믹싱롤에 옮겨 150 ℃에서 10분간, 160 ℃에서 10분간 교반하면서 조성물을 균일하게 하였다. 조성물을 메쉬망에 거르고 170 ℃에서 카렌다롤을 통과시켜 시트 형태인 PVC 시트를 제조하였다. 제조된 PVC 시트를 목제문에 사용되는 집성목재의 각재 표면에 열로 압착한 후 도장하여 부착시켰다.
제조예 2
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Al2O3 18g, Cu 15g을 투입하였다.
제조예 3
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Al2O3 15g, Cu 17.8g을 투입하였다.
제조예 4
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Cu 15g을 투입하였다.
제조예 5
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Al2O3 11.6g, Cu 15g을 투입하였다.
제조예 6
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Al2O3 25g, Cu 15g을 투입하였다.
제조예 7
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Al2O3 15g을 투입하였다.
제조예 8
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Al2O3 15g, Cu 10.5g을 투입하였다.
제조예 9
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Al2O3 15g, Cu 19.2g을 투입하였다.
제조예 10
제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, Al2O3 15g, Ag 15g을 투입하였다.
상술한 바와 같이 제조예 1 내지 10에 의해 제조된 PVC 시트의 성분 및 함량에 대해 각각을 하기 표 1에 정리하였고 제조된 PVC 시트를 집성목재에 부착시켜 가공 및 조립하여 목제문을 제조하였다(가로×세로×높이; 1800×240×2500, 양개미닫이문).
PVC 시트
성분 (g) 제조예1 제조예2 제조예3 제조예4 제조예5 제조예6 제조예7 제조예8 제조예9 제조예10
PVC 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
DOTP 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18
ESBO 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Bz 184T 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Bp 276S 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
안료 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
Al2O3 15 18 15 - 11.6 25 15 15 15 15
Cu 15 15 17.8 15 15 15 - 10.5 24.8 -
Ag - - - - - - - - - 15
목제문
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7
시험예 1
시험예 1에서는 실시예 1~3, 비교예 1~7에 대한 내마모율, 인장강도, 인열강도와 신장율 시험을 시행하였으며 그 결과를 표 2에 개시하였다.
내마모율은 ASTM D 1630 방법에 의하여 측정하였고, 인장강도는 ASTM D412 방법에 의하여 측정하였고, 인열강도는 ASTM D624 방법에 의하여 정하였으며, 신장율은 ASTM D412 방법에 의하여 측정하였다 (시편 크기 : 가로 및 세로 각 15 ㎝, 시험 장소의 온도 : 19 ℃, 습도 : 60%).
내마모율
(NBS, %)		 인장강도
(kg/㎠)		 인열강도
(kg/㎝)		 신장율
(%)
실시예1 870 89.5 46 310
실시예2 920 95 50.2 332
실시예3 878 96 54 330
비교예1 120 35 18 180
비교예2 180 50.2 26.7 192
비교예3 924 98 43 317
비교예4 680 78 39 306
비교예5 720 86.8 43.4 296
비교예6 905 92 48 308
비교예7 712 94 48.8 310
표 2에 나타난 바와 같이, Cu 함량은 동일하되 Al2O3 함량이 증가하는 순서인 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 3을 비교해보면, Al2O3 함량이 증가할수록 대체로 내마모율을 비롯한 인장강도, 인열강도 및 신장율이 증가하는 것을 알 수 있다. Al2O3가 전혀 들어있지 않은 비교예 1의 경우 내마모율, 인장, 인열강도, 신장율 모두에서 가장 낮은 값을 나타내었다. 비교예 2와 실시예 1을 비교해보면, 비교예 2와 실시예 1의 Al2O3 함량이 크게 차이 나지 않지만 내마모율을 비롯한 나머지 항목에서 증가폭이 큰 것으로 나타났다. 이것으로부터 Al2O3를 함유하여도 그 함량이 12 미만이면 내마모성 효과가 크지 않을 것을 알 수 있다. 또한 실시예 2와 비교예 3을 비교해보면, 비교예 3이 실시예 2보다 Al2O3 함량이 높음에도 불구하고 내마모율을 비롯한 나머지 항목의 증가 정도는 크지 않은 것으로 나타났다. 이것으로부터 살피건데, Al2O3 함량이 18 중량부를 초과하여도 18 중량부 첨가되었을 때의 효과와 크게 다르지 않은 것을 알 수 있다. Al2O3 함량은 PVC 수지 100 중량부에 대해서 12~18 중량부로 하는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있다.
시험예 2
시험예 2에서는 실시예 1~3, 비교예 1~7의 대장균에 대한 항균 성능을 측정하여 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다(시편 크기 : 가로 및 세로 각 15 ㎝, 시험 장소의 온도 : 19 ℃, 습도 : 60%).
균주로는 대장균 E.Coli ATCC 25922를 사용하였으며 중화용액으로는 인산완충용액 (pH 7.0 ±2), 시료 표면적은 60 ㎠, 진탕 횟수는 120 rpm, 감소율(%)은 [(Mb-Mc) / Ma] X 100 이고 증가율(F)는 Mb / Ma (31.6배 이상)로 계산하였다 (Ma : 대조시료의 초기 균수, Mb : 24 시간 배양 후 대조 시료의 균수, Mc : 24 시간 배양 후 시험 시료의 균수).
Al2O3 함량 (g) Cu 함량 (g) Ag 함량 (g) 항균활성 (%)
실시예1 15 15 - 96
실시예2 18 15 - 95
실시예3 15 17.8 - 97
비교예1 - 15 - 90
비교예2 11.6 15 - 88
비교예3 25 15 - 94
비교예4 15 - - 40
비교예5 15 10.5 - 52
비교예6 15 24.8 - 97
비교예7 15 - 15 92
표 3에 나타난 바와 같이, Al2O3 함량은 동일하되 Cu 함량이 증가하는 순서인 비교예 4, 비교예 5, 실시예 1, 실시예 3, 비교예 6을 비교해보면, Cu가 전혀 들어있지 않은 비교예 4의 경우 현저히 낮은 항균활성을 나타내었다. 비교예 5와 실시예 1을 비교해보면, 비교예 5와 실시예 1의 Cu 함량이 크게 차이 나지 않지만 항균활성은 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 이것으로부터 Cu를 함유하여도 Cu 함량이 12 미만이면 항균활성 효과가 크지 않을 것을 알 수 있다. 또한 실시예 3과 비교예 6을 비교해보면, 비교예 6이 실시예 3보다 Cu 함량이 높음에도 불구하고 항균활성에 있어서 크게 차이가 나지 않은 것으로 나타났다. 이것으로부터 Cu 함량이 18 중량부를 초과하여도 18 중량부 첨가되었을 때의 효과와 크게 다르지 않은 것을 알 수 있다. Cu 함량은 PVC 수지 100 중량부에 대해서 12~18 중량부로 하는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있다.
시험예 3
시험예 3에서는 실시예 1과 비교예 7의 Minimum Inhibitory Concentration(MIC) 값을 측정하여 Cu와 Ag의 항균 활성을 비교하였으며 그 결과를 표 4에 개시하였다. 대조군 비교를 위해 비교예 4에 대해서도 MIC 값을 측정하였으며 측정 시험은 Gutierrez, F. M. 외 , 2010. Synthesis, characterization, and evaluation of antimicrobial and cytotoxic effect of silver and titanium nanoparticles. Nanomedicine 6: 681-688 및 Kim, K. J. 외 2009. Antifungal activity and mode of action of silver nano-particles on Candida albicans. Biometals. 22: 235-242를 참고하였다.
실시예1
(Cu 15%)		 비교예7
(Ag 15%)		 비교예4
(대조군)
그람 양성 B. subtilis 1.6 1.7 32
M. bovis 1.1 1.1 0.5
그람 음성 A. baumanii 0.38 0.4 0.6
E. coli 0.47 0.5 0.5
Fungi A. niger 25.4 25 2
C. albicans 5.5 6.0 0.2
일반적으로 은(Ag) 입자는 항균 활성이 높아 항균제로 주로 이용되고 있는데, 표 4의 결과를 보면 구리(Cu)가 함유된 실시예 1과 Ag이 함유된 비교예 7 모두에서 그람 양성, 그람 음성 및 곰팡이를 억제하는 효과를 보였다. 이것으로부터 Cu가 함유된 실시예 1이 Ag이 함유된 비교예 7과 비교하여 항균 활성이 견줄만한 것으로 나타났으며 일부 미생물에 대해서는 실시예 1이 비교예 7보다 더 우수한 항균 활성이 있는 것으로 나타났다.
시험예 4
시험예 4에서는 실시예 1~3, 비교예 1~7에 대한 내긁힘성 시험을 KS M 3332 방법에 따라 측정하여 그 결과를 아래의 표 5에 나타내었다(시편 크기 : 가로 및 세로 각 15 ㎝, 시험 장소의 온도 : 19 ℃, 습도 : 60%).
Al2O3 함량 (g) Cu 함량 (g) Ag 함량 (g) 내긁힘성 (기준 3N)
실시예1 15 15 - 6
실시예2 18 15 - 6.4
실시예3 15 17.8 - 6.1
비교예1 - 15 - 2.6
비교예2 11.6 15 - 2.9
비교예3 25 15 - 7.0
비교예4 15 - - 5.7
비교예5 15 10.5 - 6
비교예6 15 24.8 - 5.8
비교예7 15 - 15 6.4
표 5에 나타난 바와 같이, 목제문의 표면에 부착되는 PVC 시트에서 Cu 함량은 동일하고 Al2O3 함량이 증가하는 순서인 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1, 비교예 3을 비교해보면, Al2O3가 전혀 들어있지 않은 비교예 1의 경우 KS M 3332 기준에 미치지 못하는 수치를 나타내었다. 비교예 2와 실시예 1을 비교해보면, 비교예 2와 실시예 1의 Al2O3 함량이 크게 차이 나지 않지만 내긁힘성은 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 이것으로부터 Al2O3를 함유하여도 Al2O3 함량이 12 미만이면 내스크래치성이 높지 않을 것을 알 수 있다. 또한 실시예 2와 비교예 3을 비교해보면, 비교예 3이 실시예 2보다 Al2O3 함량이 월등히 높음에도 불구하고 내긁힘성에 있어서 크게 차이가 나지 않은 것으로 나타났다. 이것으로부터 Al2O3 함량이 18 중량부를 초과하여도 18 중량부 첨가되었을 때의 효과와 크게 다르지 않은 것을 알 수 있다. Al2O3 함량은 PVC 수지 100 중량부에 대해서 12~18 중량부로 하는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있다.
시험예 5
시험예 5에서는 본 발명에서 사용되는 목재 부재의 벗겨짐 정도인 내시너성을 측정하기 위해 실시예 1 및 비교예 1에 대해 3M사의 셀로판테이프를 20회 탈부착 시킨 후의 모습을 나타낸 사진을 도 3에 나타내었다. (a)는 실시예 1의 사진이고 (b)는 비교예 1의 사진이다. 도 3을 참고하면, 실시예 1에서는 셀로판테이프를 20회 동안 탈부착하면서 PVC 시트 벗겨짐이 일어나지 않은 반면, 비교예 1에서는 15회에서 PVC 시트 일부가 박리되기 시작하였고 합지 부분만 남게 되어 흰 색으로 관찰되는 것을 알 수 있다. 이것으로부터 본 발명에서 폴리염화비닐(PVC) 수지, 가소제, 안정제, 착색제, Al2O3, 항균 물질을 포함하는 폴리염화비닐(PVC) 시트가 부착된 목재 부재는 내시너성이 우수하고 또한 목재 부재로 만든 본 발명의 목제문과 목제창 역시 접착성 벗겨짐이나 잔긁힘에 강한 것을 확인할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예, 비교예 및 시험예를 살펴보았다. 본 발명의 실시예, 비교예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명하였으나 이는 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니며 단지 본 발명을 입증하기 위한 것이다. 따라서 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 건축물 내부에 설치되는 출입용 목제문에 있어서,
    목제문은 목재 부재로 조립되고,
    상기 목재 부재의 마감표면은 폴리염화비닐(PVC) 수지, 가소제, 안정제, 착색제, Al2O3, 항균 물질을 포함하는 폴리염화비닐(PVC) 시트가 부착되고,
    상기 항균 물질은 Cu이며 폴리염화비닐(PVC) 수지 100 중량부에 대하여 Cu 가 12~18 중량부인 것을 특징으로 하는 목제문.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리염화비닐(PVC) 시트는 폴리염화비닐(PVC) 수지 100 중량부에 대하여 Al2O3 가 12~18 중량부인 목제문.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 PVC 시트는 PVC 수지, 가소제, 안정제, 착색제, Al2O3 및 Cu를 교반기에 투입하고 90~120 ℃에서 3~15분 동안 1000~1500 rpm로 교반하여 PVC 조성물을 얻는 교반 단계;
    얻어진 PVC 조성물을 30~50 ℃로 냉각 시키는 1차 냉각 단계;
    냉각된 PVC 조성물을 150~200 ℃로 가열함으로써 용융 시키는 용융 단계;
    용융된 PVC 조성물을 140~160 ℃에서 교반함으로써 균일하게 하는 1차 혼련 단계;
    1차 혼련된 PVC 조성물을 150~170 ℃에서 교반함으로써 균일하게 하는 2차 혼련 단계;
    2차 혼련된 PVC 조성물을 메쉬망에 걸러냄으로써 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계;
    불순물이 제거된 PVC 조성물을 압연 및 연신 시켜 PVC 시트로 성형하는 성형 단계;
    상기 성형된 PVC 시트를 건조 후 엠보싱 장치에 통과시켜 무늬를 형성하는 엠보싱 단계;
    엠보싱 장치를 통과한 PVC 시트를 상온에서 냉각 시키는 2차 냉각 단계;
    를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 목제문.
  6. 건축물의 벽이나 지붕에 설치되는 목제창에 있어서,
    목제창은 목재 부재로 조립되고,
    상기 목재 부재의 마감표면은 폴리염화비닐(PVC) 수지, 가소제, 안정제, 착색제, Al2O3, 항균 물질을 포함하는 폴리염화비닐(PVC) 시트가 부착되고,
    상기 항균 물질은 Cu이며 폴리염화비닐(PVC) 수지 100 중량부에 대하여 Cu 가 12~18 중량부인 것을 특징으로 하는된 목제창.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 폴리염화비닐(PVC) 시트는 폴리염화비닐(PVC) 수지 100 중량부에 대하여 Al2O3 가 12~18 중량부인 목제창.
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 PVC 시트는 PVC 수지, 가소제, 안정제, 착색제, Al2O3 및 Cu를 교반기에 투입하고 90~120 ℃에서 3~15분 동안 1000~1500 rpm로 교반하여 PVC 조성물을 얻는 교반 단계;
    얻어진 PVC 조성물을 30~50 ℃로 냉각 시키는 1차 냉각 단계;
    냉각된 PVC 조성물을 150~200 ℃로 가열함으로써 용융 시키는 용융 단계;
    용융된 PVC 조성물을 140~160 ℃에서 교반함으로써 균일하게 하는 1차 혼련 단계;
    1차 혼련된 PVC 조성물을 150~170 ℃에서 교반함으로써 균일하게 하는 2차 혼련 단계;
    2차 혼련된 PVC 조성물을 메쉬망에 걸러냄으로써 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계;
    불순물이 제거된 PVC 조성물을 압연 및 연신 시켜 PVC 시트로 성형하는 성형 단계;
    상기 성형된 PVC 시트를 건조 후 엠보싱 장치에 통과시켜 무늬를 형성하는 엠보싱 단계;
    엠보싱 장치를 통과한 PVC 시트를 상온에서 냉각 시키는 2차 냉각 단계;
    를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 목제창.
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