KR102278320B1 - 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 시트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 함침지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 고압 멜라민 함침지는 상부 표면층으로 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 최적의 함유량으로 적용된 멜라민 수지 혼합물에 함침된 오버레이지를 적용하므로 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능을 가지면서도 표면의 백화현상이 없어 모양지의 패턴을 선명하게 드러나며 고압 멜라민 함침지를 구성하는 각 층 및 목재에 대한 접착력이 저하되지 않는 효과가 있다.

Description

항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 시트 및 이의 제조방법{Anti-viral, Anti-bacterial, Anti-fungal, And Deodorization High Pressure Melamine Sheet And Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
불특정 다수가 이용하는 공간의 벽면 또는 가구 등의 표면에 존재하는 바이러스와 세균은 병원균의 전파를 위한 매개체가 될 수 있으며 가구에서 발생하는 휘발성 유기화합물(Volatile organic compounds, VOCs)은 새집증후군의 원인이 될 수 있다. 공간 인테리어용 판재와 일상적으로 사용하는 가구에는 원목으로 목재를 생산하고 남은 폐 잔재를 부수어 작은 조각으로 만든 후 접착제를 섞어 고온 고압으로 압착하여 제조한 파티클보드(particle board, PB), 나무의 섬유질을 추출하여 접착제와 섞어준 후 고온 고압으로 압착하여 가공한 중밀도섬유판(medium density fiberboard, MDF), 또는 나무껍질을 포함한 원목을 곱게 갈아 고온으로 압축시켜 제조한 고밀도섬유판(High Density Fiberboard, HDF)과 같은 인공목재가 많이 사용된다.
상기 인공목재는 자연 또는 인공무늬목을 사용하여 경도가 약하며 수분에 취약하므로 가구용 판재 또는 인테리어용 판재로서 사용하기 위해서는 그 표면을 보호지로 코팅하여야 한다. 상기 보호지는 열경화성 수지에 함침 시킨 종이 또는 섬유질 기재를 적층한 후 열압접착을 통하여 형성하는데 그 제조방법에 따라 고압 멜라민 함침지(High Pressure Melamine Sheet, HPM)와 저압 멜라민 함침지(Low Pressure Melamine Sheet, LPM)로 구분된다.
상기 HPM은 가장 상층에 모양지를 보호하고 내구성을 향상시키는 오버레이지(overlay paper)가 위치하며, 그 하부로 HPM의 색상 및 디자인을 결정하는 모양지(decopaper)가 위치하며, 그 하부로 HPM의 강도 및 완충을 유지하고 전체 두께를 결정하는 심재지(core paper)가 위치한다. 또한 필요에 따라 상기 심재지의 하부로 응력을 유지하고 접착력을 향상시키기 위한 응력지(balancing paper)를 위치시켜 적층한 후 130 내지 180℃ 온도에서 50 kgf/cm²이상의 압력을 가하며 열압접착하여 제조하게 된다. 이에 반하여 LPM은 가장 상층에 모양지를 보호하고 내구성을 향상시키는 오버레이지(overlay paper)와 그 하부로 HPM의 색상 및 디자인을 결정하는 모양지(decopaper)가 위치하여 적층된 후 130 내지 180℃ 온도에서 18 내지 27 kgf/cm²이상의 압력을 가하며 열압접착하여 제조하게 된다.
상기 HPM과 LPM은 그 하부로 파티클보드(particle board, PB), 중밀도섬유판(medium density fiberboard, MDF), 또는 고밀도섬유판(High Density Fiberboard, HDF)의 상판재질로서 열압접착되어 제조될 수 있으며 필요에 따라 접착제가 더 사용되기도 한다.
상기 HPM과 LPM에 항균성능이 있는 조성물을 포함시켜 항균성을 향상시킨 HPM과 LPM이 개발되고 있다. 한국공개특허 10-2010-0090752에는 멜라민 수지에 환원되지 않은 상태의 항균성 금속콜로이드로서 실리카, 티타니아, 지르코니아 또는 산화아연의 전구체를 포함시켜 항균력을 향상시킨 기술이 기재되어 있으며, 한국공개특허 10-2010-0008728에는 징크피리치온(zinc pyrithion)을 멜라민 수지에 포함시켜 항균력을 향상시킨 기술이 기재되어있으며, 한국공개특허 10-2011-0128110에는 접착제층에 옥가루, 제올라이트계 항균제, 제올라이트계 소취제 및 음이온 물질인 모나자이트석을 포함하여 항균력과 탈취기능을 향상시킨 기술이 기재되어 있다.
항균성능 및 탈취기능을 가지는 성분은 주로 상부 표면층에 해당하는 오버레이지에 포함되어 외부로 드러나야만 그 성능을 최대화 할 수 있게 된다. 상기 오버레이지의 하부에는 패턴을 가진 모양지가 위치하게 되고 상기 패턴은 오버레이지를 투과하여 제품의 디자인을 결정하게 되므로 상기 오버레이지는 항균성능 및 탈취기능을 가지는 성분을 포함하면서도 모양지의 패턴을 변형시키지 않는 투명도를 가지는 것이 바람직하다. 그러나 상기 상부 표면층의 멜라민 수지에 사용되는 금속성 클로라이드는 빛의 난반사를 일으켜 모양지의 패턴이 변형되어 보이는 문제점이 있었으며 상기 징크피리치온(zinc pyrithion)는 이온상태로 존재하여야 항균성능이 유지되므로 멜라민 수지에 혼합되어 경화되는 경우 항균성능이 저하되는 문제점이 있었으며 상기 옥가루, 제올라이트계 항균제, 제올라이트계 소취제 및 음이온 물질인 모나자이트석은 접착체에 포함되므로 접착제 자체에 대한 탈취효과만 이 있는 한계가 있었다.
한국공개특허 10-2020-0033813에는 염화칼슘, 염화구리, 철염이 포함되어 공기를 정화하고 세균번식을 억제하는 기능을 가진 조성물에 대한 기술이 기재된바 있다. 상기 조성물은 상온에서 안정성이 높아 침전이 발생하지 않으므로 다른 수지 조성물에 용이하게 분산되는 장점이 있어 벽지 및 섬유제품에 사용가능하다. 그러나 상기 조성물은 고온에서 침전이 발생할 우려가 있으며, 과량으로 사용할 경우 황변현상이 발생할 우려가 있어 실제 HPM 또는 LPM의 상부 표면층에 사용된바 없다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
한국공개특허 10-2020-0033813 한국공개특허 10-2010-0090752 한국공개특허 10-2010-0008728 한국공개특허 10-2011-0128110
본 발명은 고압 멜라민 함침지에 적용되어 항바이러스, 항균, 항곰팡이 및 탈취 기능을 가지면서도 상기 고압 멜라민 함침지가 적용된 제품의 미관을 해치지 않고 접착력을 저하시키지 않는 최적의 항바이러스, 항균, 항곰팡이 및 탈취 기능성 조성물, 이를 포함하는 고압 멜라민 함침지 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명은 항바이러스, 항균, 항곰팡이 및 탈취 기능성 오버레이지(overlay paper)를 포함하는 상부 표면층; 상기 상부 표면층의 하부에 접착되며 모양지(deco paper)를 포함하는 중간층; 및 상기 중간층의 하부에 접착되며 크라프트지(kraft paper)를 포함하는 하부층;을 포함하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 함침지(high pressure melamine sheet)를 제공한다.
상기 상부 표면층은 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함된 멜라민 수지 혼합물에 함침하고 상기 하부층은 열경화성 수지에 함침 한 후 상기 상부 표면층, 상기 중간층, 및 상기 하부층의 순서로 적층한 후 130 내지 180℃ 및 50 kgf/cm²이상으로 열압접착되는 것을 특징으로 한다.
상기 멜라민 수지 혼합물은 멜라민 수지 42 내지 62 중량%, 물 35 내지 55 중량%및 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물 2.5 내지 4.5 중량%가 포함된 것을 특징으로 하며 상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)이 1 내지 9 : 1 내지 9 : 1 내지 4 : 1 내지 4 : 1 내지 9의 중량비(ZnCl2 : MnCl2 : CaCl2 : CuCl2 : MgCl2)로 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 130 내지 180℃ 및 50 kgf/cm²이상으로 열압접착되는 과정에서 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 무기물 복합체를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함된 멜라민 수지 혼합물을 제조하고 평량 20 내지 30g/m2인 오버레이지(overlay paper)를 상기 멜라민 수지 혼합물에 90 내지 110g/m2로 함침한 후 함수율 5 내지 8%가 되도록 건조시켜 상부 표면층을 제조하는 제 1 단계; 평량 60 내지 80g/m2인 모양지(overlay paper)을 중간층으로 준비하는 제 2 단계; 평량 190~230g/m2인 크라프트지(kraft paper)를 열경화성 수지에 250 내지 400g/m2로 함침한 후 함수율 5 내지 8%가 되도록 건조시켜 하부층을 제조하는 제 3 단계; 및 상기 상부 표면층, 상기 상부 표면층의 하부에 상기 중간층 및 상기 중간층의 하부에 상기 하부층을 위치시켜 적층하고 130 내지 180℃ 및 50kgf/cm²이상으로 열압접착하여 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 함침지를 제조하는 제 4 단계;를 포함하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 함침지(high pressure melamine sheet)의 제조방법을 제공한다.
상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함된 멜라민 수지 혼합물은 화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)이 1 내지 9 : 1 내지 9 : 1 내지 4 : 1 내지 4 : 1 내지 9의 중량비(ZnCl2 : MnCl2 : CaCl2 : CuCl2 : MgCl2)로 포함된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고압 멜라민 함침지는 상부 표면층으로 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 최적의 함유량으로 적용된 멜라민 수지 혼합물에 함침된 오버레이지를 적용하므로 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능을 가지면서도 표면의 백화현상이 없어 모양지의 패턴을 선명하게 드러나며 고압 멜라민 함침지를 구성하는 각 층 및 목재에 대한 접착력이 저하되지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 고압멜라민 함침지의 표면을 보여준다. 패널 A는 오버레이지가 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함되지 않은 멜라민 수지에 함침되어 제조된 HPM을 보여주며, 패널 B는 오버레이지가 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 8중량%로 포함된 멜라민 수지에 함침되어 제조된 HPM을 보여주며, 패널 C는 패널 B는 오버레이지가 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 3.5중량%로 포함된 멜라민 수지에 함침되어 제조된 HPM을 보여준다.
도 2는 본 발명의 고압멜라민 함침지의 항균효과를 검사한 결과를 보여준다. 패널 A 및 B는 오버레이지가 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 3.5중량%로 포함된 멜라민 수지에 함침되어 제조된 HPM의 포도상구군(Staphylococcus aureus)에 대한 결과를 보여주며 패널 C 및 D는 오버레이지가 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 3.5중량%로 포함된 멜라민 수지에 함침되어 제조된 HPM의 폐렴균(Klebsiella pneumoniae)에 대한 결과를 보여준다.
본 발명은 항바이러스, 항균, 항곰팡이 및 탈취 기능성 오버레이지(overlay paper)를 포함하는 상부 표면층; 상기 상부 표면층의 하부에 접착되며 모양지(deco paper)를 포함하는 중간층; 및 상기 중간층의 하부에 접착되며 크라프트지(Kraft Paper)를 포함하는 하부층;을 포함하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 함침지(High Pressure Melamine sheet, HPM)를 제공한다.
상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 HPM은 가구재 또는 건물내장제의 표면재로서 사용되며 상기 HPM의 하부로 파티클보드(Particle Board, PB), 중밀도섬유판(Medium Density Fiberboard, MDF), 또는 고밀도섬유판(High Density Fiberboard, HDF)이 더 접착될 수 있다.
상기 오버레이지는 평량이 평량 20 내지 30g/m2일 수 있으며 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함된 멜라민 수지 혼합물에 90 내지110g/m2으로 함침한 후 함수율 5~8%가 되도록 건조시켜 제조할 수 있으며 높은 투명도를 가져 하부에 위치하는 모양지의 패턴이 그대로 발현되는 것을 특징으로 한다. 상기 중간층은 평량 60 내지 80g/m2인 모양지(overlay paper)일 수 있으며 상기 모양지에 의해 HPM의 미관이 결정된다. 또한 상기 하부층은 평량 190~230g/m2인 크라프트지(kraft paper)를 열경화성 수지에 250~400g/m2으로 함침한 후 함수율 5~8%가 되도록 건조하여 제조할 수 있다.
본 발명의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 HPM은 상기 상부 표면층, 상기 상부 표면층의 하부에 상기 중간층 및 상기 중간층의 하부에 상기 하부층을 위치시켜 적층하고 130 내지 180℃ 및 50kgf/cm²이상으로 열압접착하여 제조할 수 있다.
상기 멜라민 수지 혼합물은 멜라민 수지 42 내지 62 중량%, 물 35 내지 55 중량%및 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물 2.5 내지 4.5 중량%가 포함된 것을 특징으로 하며 바람직하게는 멜라민 수지 혼합물은 멜라민 수지 41.5 내지 62.5 중량%, 물 35 내지 55 중량%및 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물 3 내지 4 중량%가 포함되며 보다 바람직하게는 멜라민 수지 혼합물은 멜라민 수지 51.5 중량%, 물 45 중량%및 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물 3.5 중량%가 포함된다. 상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물의 함량이 4.5 중량%를 초과하게 되면 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물에 의해 생성된 반응물에 의해 백화현상이 발생하게 경화된 멜라민 수지의 투명도가 저하되므로 상품성이 저하되며 상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물의 함량이 2.5 중량% 미만이면 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능이 낮아 상품성이 저하될 우려가 있다.
상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)이 1 내지 9 : 1 내지 9 : 1 내지 4 : 1 내지 4 : 1 내지 9의 중량비(ZnCl2 : MnCl2 : CaCl2 : CuCl2 : MgCl2)로 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)은 산화작용을 통해 휘발성 유기화합물을 분해하고 미생물의 세포막을 분해하고 전자전달계를 방해하여 세균의 성장을 억제하는 효과가 있으며 습기를 제거하여 곰팡이의 번식을 억제하는 효과가 있다. 예를 들어, 본 발명의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 습기를 제거하여 곰팡이 번식을 억제할 뿐 아니라 암모니아 및 포름알데히드를 암모늄염(ammonium chloride) 및 중탄산염(bicarbonate)으로 변환시켜 악취를 제거하고 미생물 및 바이러스의 세포막을 녹여 이를 사멸한다.
본 발명의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 130 내지 180℃ 및 50 kgf/cm²이상으로 열압접착되는 과정에서 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 반응물을 형성하는 것을 특징으로 한다. 상기 열압접착과정에서 생성되는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 반응물은 종래의 기술과 달리 촉매, pH 조절제, 금속이온 봉쇄제가 필요 없으며 원재료가 멜라민 수지에 잘 분산된 상태로 고온에 의해 반응이 이루어지므로 입자가 작고 균일하여 경화된 멜라민 수지의 빛투과가 방해되지 않아 투명도를 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한 균일한 입자크기로 인해 표면이 균질하므로 접착력이 좋은 장점이 있다.
본 발명은 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함된 멜라민 수지 혼합물을 제조하고 평량 20 내지 30g/m2인 오버레이지(overlay paper)를 상기 멜라민 수지 혼합물에 90 내지 110g/m2으로 함침한 후 함수율 5~8%가 되도록 건조시켜 상부 표면층을 제조하는 제 1 단계; 평량 60 내지 80g/m2인 모양지(overlay paper)을 중간층으로 준비하는 제 2 단계; 평량 190 내지 230g/m2인 크라프트지(kraft paper)를 열경화성 수지에 250 내지 400g/m2으로 함침한 후 함수율 5 내지 8%가 되도록 건조시켜 하부층을 제조하는 제 3 단계; 및 상기 상부 표면층, 상기 상부 표면층의 하부에 상기 중간층 및 상기 중간층의 하부에 상기 하부층을 위치시켜 적층하고 130 내지 180℃ 및 50kgf/cm²이상으로 열압접착하여 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 함침지를 제조하는 제 4 단계;를 포함하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 함침지(high pressure melamine sheet)의 제조방법을 제공하며 상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함된 멜라민 수지 혼합물은 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)이 1 내지 9 : 1 내지 9 : 1 내지 4 : 1 내지 4 : 1 내지 9의 중량비(ZnCl2 : MnCl2 : CaCl2 : CuCl2 : MgCl2)로 포함된 것을 특징으로 한다.
하기에서 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
실시예
1. 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 함침지의 제조
본 발명의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 멜라민 함침지(high pressure melamine sheet, 이하 HPM)는 항바이러스, 항균, 항곰팡이 및 탈취 기능을 가지는 상부 표면층, 중간층, 하부층으로 구성된다.
1) 상부 표면층의 제조
먼저 HPM의 상부 표면층을 제조하기 위하여 평량이 20 내지 30g/m2인 오버레이지(overlay paper)를 준비하였다. 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물의 함유량을 달리하여 멜라민 수지 혼합물을 제조하였다. 상기 멜라민 수지 혼합물은 멜라민 수지용액, 물 및 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물을 혼합하여 제조하였으며 상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)이 1 내지 9 : 1 내지 9 : 1 내지 4 : 1 내지 4 : 1 내지 9의 중량비(ZnCl2 : MnCl2 : CaCl2 : CuCl2 : MgCl2)로 포함되도록 혼합하여 제조하였다. 상세하게는 염화아연(ZnCl2) 1 내지 9 중량%, 염화망간(MnCl2) 1 내지 9 중량%, 염화칼슘(CaCl2) 1 내지 4 중량%, 염화구리(CuCl2) 1 내지 4 중량%, 염화마그네슘(MgCl2) 1 내지 9 중량% 및 물 75 내지 95 중량%로 혼합하여 제조하였다. 상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 전체 혼합물 100중량%에 대하여 8중량%, 6중량%, 5중량%, 4.5중량%, 4중량%, 3.5중량%가 되도록 하였다(하기 표 1 참조).
항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물 멜라민 수지 용액 물
기능성 멜라민 수지 혼합물1 8중량% 47중량% 45중량%
기능성 멜라민 수지 혼합물2 6중량% 49중량% 45중량%
기능성 멜라민 수지 혼합물3 5중량% 50중량% 45중량%
기능성 멜라민 수지 혼합물4 4.5중량% 50.5중량% 45중량%
기능성 멜라민 수지 혼합물5 4중량% 51중량% 45중량%
기능성 멜라민 수지 혼합물6 3.5중량% 51.5중량% 45중량%
상기 제조한 표 1과 같이 제조한 기능성 멜라민 수지 혼합물을 잘 교반한 후 상기 평량 20 내지 30g/m2인 오버레이지를 90 내지 110g/m2가 되도록 함침한 후 함수율 5 내지 8%가 되도록 건조하였다.
2) 중간층 및 하부층의 제조
HPM의 중간층으로서 평량이 60 내지 80g/m2인 모양지를 준비하였으며 HPM의 하부층으로서 평량이 190 내지 230g/m2인 크라프트지(kraft paper)를 준비하였다. 상기 하부층은 상기 크라프트지를 열가소성 수지에 250 내지 400g/m2으로 함침한 후 함수율 5 내지 8%가 되도록 건조하여 제조하였다.
3) 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 HPM의 제조
상기 제조한 상부 표면층, 중간층, 하부층을 순서대로 적층한 후 열압접착하여 HPM을 제조하였다. 상기 상부 표면층과 상기 하부층은 멜라민 수지 또는 열가소성 수지에 함침 한 후 함수율이 5 내지 8%가 되도록 건조한 상태이다. 따라서 상기 열압접착을 하게 되면 상부 표면층의 존재하는 멜라닌 수지와 하부층에 존재하는 열가소성 수지가 접착제 역할을 하게 되어 상부 표면층, 중간층, 하부층이 단단히 접착된다. 상기 열압접착은 고압 열프레스를 이용하여 130 내지 180℃ 및 압력 50 kgf/cm²이상의 조건에서 수행하였다
한국공개특허 10-2020-0033813에는 공기정화기능을 갖는 조성물이 기재되어 있다. 상기 공기정화기능을 갖는 조성물은 본 발명의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물과 유사하게 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화철(FeCl2)을 포함하고 있으며 촉매를 첨가한 조건에서 40 내지 80℃에서 90 내지 150분간 반응시켜 제조한 반응물이다.
본 발명의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 한국공개특허 10-2020-0033813에 기재된 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2)이 포함된 점에서 유사하나 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2) 및 항곰팡이 기능을 가지는 염화마그네슘(MgCl2)이 더 포함된 차이점이 있다.
또한 한국공개특허 10-2020-0033813의 공기정화기능을 갖는 조성물은 원료를 혼합한 후 촉매로 이미다졸(imidazole), pH 조절제로 포름산(formic acid), 및 금속이온봉쇄제로 EDTA-2Na dihydrate를 더 혼합하고 40 내지 80℃에서 90 내지 150분간 반응시켜 반응물을 제조한 후 이를 물에 희석하여 종이등에 침지시키는 방법으로 기능성 종이로 제조하는 반면, 본 발명은 별도의 촉매, pH 조절제, 및 금속이온봉쇄제 없이 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)을 포함하는 조성물을 멜라민 수지에 직접 혼합하여 제조하며 상기 혼합물에 함침한 오버레이지를 다른 층과 열압접착하는 과정에서 반응이 수행되므로 별도의 촉매 없이도 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능을 가지게 된다.
상기 열압접착을 통해 제조된 HPM은 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 라미네이트 시트는 상부 표면층의 두께가 0.1 내지 0.3㎜이며, 중간층의 두께가 0.05 내지 0.10㎜이며, 하부층의 두께가 0.3 내지 1.0㎜로서 열압착 성형 후 총 0.35 내지 1.00㎜의 두께를 가지게 된다.
3) HPM 상부 표면층의 백화현상 및 접착불량의 평가
본 발명의 HPM은 상부 표면층에 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함되며 상기 조성물은 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)을 포함한다. 또한 상기 상부 표면층에 포함된 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 열압접착과정에서 고온에 의해 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능을 가지는 기능성 반응물로 합성된다. 상기 기능성 반응물은 흰색의 불투명한 입자로서 과도하게 형성되면 표면의 투명도를 저하시켜 제품의 미관을 해치는 문제점이 있다. 또한 상기 기능성 반응물이 과도하게 형성되게 되는 경우 증가한 입자크기 및 그 양으로 인하여 표면이 불균일해지므로 열압접착시 다른 층과의 접착력이 저하되는 문제점이 있다.
한국공개특허 10-2020-0033813의 공기정화기능을 갖는 조성물은 촉매 반응을 통하여 기능성 반응물을 형성한 후 이를 물에 희석하여 종이를 함침 시키거나 종이에 뿌리는 것이 기재되어 있다. 상기 한국공개특허 10-2020-0033813은 공기정화기능을 가지는 반응물을 물에 희석하는 조건으로서 본 발명의 멜라민 수지의 조건과 상이한 점이 있으며 함침으로 인한 투명도 변화 및 접착력 변화에 대한 어떠한 결과도 기재되지 않은 한계가 있었다. 또한 상기 촉매 반응으로 인해 합성된 기능성 반응물의 경우 입자의 크기가 증가하기 때문에 이를 본 발명에 직접 사용하기 위해서는 원재료 수준으로 다시 분쇄하여 입자크기를 감소시켜야하는 번거로움이 있었다.
또한 본 발명의 HPM은 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 항곰팡이 성능을 가지는 염화마그네슘(MgCl2)이 더 포함되므로 한국공개특허 10-2020-0033813에 공개된 결과만으로는 본 발명의 기능성 반응물에 대한 물리적 특성 및 HPM에 대한 적용결과를 예측하는데 한계가 있었다. 이에 본 발명에서는 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)을 포함하는 조성물을 반응시키지 않은 상태로 멜라민 수지와 혼합하되 상기 조성물의 함량을 조절하여 최적화하고 열압접착과정에서 상기 조성물이 반응하여 기능성 반응물이 생성되도록 멜라민 수지 혼합물을 제조하여 사용한 결과, 멜라민 수지의 투명도가 감소되지 않아 모양지의 패턴을 잘 구현할 수 있으며 불균일한 표면을 형성하지 않아 접착력이 우수한 HPM 표면 상부층을 제조할 수 있었다.
본 발명에서는 상부 표면층이 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능을 가지면서도 과도한 기능성 반응물의 생성으로 인한 백화현상이 없어 투명한 미관을 가지며 우수한 접착력을 가지는 최적 농도의 기능성 멜라민 수지 혼합물 조성을 확인하였다.
이를 위하여 실시예로서 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물의 함량을 달리하여 제조한 상부 표면층을 포함하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 HPM을 제조하였으며 비교예로서 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함하지 않은 상부 표면층을 포함하는 HPM을 제조하였다(표 2 참조).
상기 실시예 및 비교예의 백화현상 정도는 백화현상으로 인해 모양지 패턴의 육안 식별이 가능한 정도에 따라 평가하였으며 백화현상이 없어 투명한 표면을 보이므로 모양지의 패턴이 확실히 구분되는 경우 ‘양호’, 약한 백화현상이 발생하여 모양지의 패턴은 구분 가능하나 흐리게 보이는 경우 ‘보통’, 백화현상으로 모양지의 패턴이 구분이 어려운 경우 ‘불량’ 및 심한 백화현상으로 모양지의 패턴이 구분되지 않는 경우 ‘불량’으로 평가하였다
상기 실시예 및 비교예의 접착력은 열압접착으로 인한 목재와 HPM의 접착상태는 100℃ 끓는물(Boiling water)에 2시간 삶은 후 상태에서 박리상태여부를 육안으로 확인하여 평가하였다. HPM 표면이 균일하며 들뜸이 없는 경우 ‘양호‘, 표면이 불균일하고 들뜸이 확인되는 경우 ’불량‘으로 평가하였다.
상부 표면층 백화현상 접착력
항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물 멜라민 수지 용액 물
비교예 0중량% 55중량% 45중량% 양호 양호
실시예 1 8중량% 47중량% 45중량% 불량 불량
실시예 2 6중량% 49중량% 45중량% 불량 불량
실시예 3 5중량% 50중량% 45중량% 보통 양호
실시예 4 4.5중량% 50.5중량% 45중량% 보통 양호
실시예 5 4중량% 51중량% 45중량% 보통 양호
실시예 6 3.5중량% 51.5중량% 45중량% 양호 양호
백화현상 평가결과, 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 멜라민 수지 혼합물 전체 100중량%에 대하여 6 내지 8 중량%로 혼합되는 경우 백화현상이 심하여 모양지의 패턴이 구분되지 않는 것으로 확인 되었으며 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 멜라민 수지 혼합물 전체 100중량%에 대하여 4.5 내지 5 중량%로 혼합되는 경우 약한 백화현상이 발생하여 모양지의 패턴이 약간 흐리게 확인되는 것으로 확인되었다. 특히 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 멜라민 수지 혼합물 전체 100중량%에 대하여 3.5 중량%로 혼합되는 경우 백화현상이 발생하지 않아 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물을 사용하지 않은 비교예와 동일하게 모양지의 패턴이 선명히 확인되는 것으로 확인되었다.
접착력 평가결과, 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 멜라민 수지 혼합물 전체 100중량%에 대하여 6 내지 8 중량%로 혼합되는 경우 목재에 대한 접착력이 저하되어 불균일한 표면을 보이거나 들뜬 부분이 확인되었다. 그러나 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 멜라민 수지 혼합물 전체 100중량%에 대하여 5 중량% 이하로 혼합되는 접착력 불량이 확인되지 않았다.
4) HPM의 항균성능 및 탈취성능 측정
상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 HPM에 대한 백화현상 정도 및 접착력을 확인한 결과 실시예 6이 가장 우수한 것으로 확인되었다. 상기 실시예 6은 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 멜라민 수지 혼합물 전체 100중량%에 대하여 3.5 중량%로 혼합된 것으로 상기 실시예 중 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 가장 낮은 함량을 가진다.
실시예 6의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 HPM에 대하여 항균 성능 및 탈취(소취) 성능을 확인하였다(표 3 참조). 항균 성능 시험은 JIS Z 2801:2010 시험법을 이용하되, 시료로서 실시예 6의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 HPM을 사용하고 무가공 시험편(비교예)으로서 폴리에틸렌 필름을 사용하였다. 상기 항균 성능 시험은 황색포도상구균(Straphylococuss aureus(ATCC 6538P))과 폐렴균(Klebsiella pneumonia(ATCC 4352))을 이용하여 실시하였다.
탈취 성능 시험은 일본 섬유평가기술협회(JTETC) 시험법을 이용하되, 시료로서 실시예 6의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 HPM을 사용하고 무가공 시험편으로서 폴리에틸렌 필름을 사용하였다. 5ℓ 테트라 백에 10 x 10 ㎝의 시편을 넣고 초기 농도로 조절한 암모니아 가스 또는 포름알데히드 가스 3ℓ를 주입한 후 2 시간 후 암모니아(NH3) 가스 또는 포름알데히드(CH2O) 가스 농도를 검지관으로 측정하였다.
항목 조건 무가공 시편 실시예 6
항균효과시험 황색포도상구균 접종직후 5.2 x 105 5.2 x 105
24시간 후 1.4 x 106 <10
항균활성치 - 5.1
감소율 - 99.9%
폐렴균 접종직후 6.6 x 105 6.6 x 105
24시간 후 1.4 x 106 <10
항균활성치 - 5.8
감소율 - 99.9%
탈취효과시험 암모니아 초기농도 100.0㎎/㎏ 100.0㎎/㎏
2시간 후 농도 99.2㎎/㎏ 0.0㎎/㎏
감소율 - 99.9%
포름알데히드 초기농도 20.0㎎/㎏ 100.0㎎/㎏
2시간 후 농도 19.5㎎/㎏ 0.0㎎/㎏
감소율 - 99.9%
측정 결과 실시예 6의 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 HPM은 다른 실시예에 대비하여 가장 낮은 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물 함량(3.5%)을 가짐에도 불구하고 5.2 x 105인 황색포도상구균을 24시간 만에 99.9% 소멸시켜 5.1의 항균활성치를 보였으며 6.6 x 105인 폐렴균을 24시간 만에 99.9% 소멸시켜 5.8의 항균활성치를 보였다. 또한 초기 농도 100㎎/㎏인 암모니아와 초기 농도 20㎎/㎏인 포름알데히드를 2시간 만에 99.9% 제거하는 탈취 성능을 보였다.
참고로 상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물을 열가소성 수지에만 첨가하여 하부층을 형성하여 제조한 HPM의 경우 항균 성능 및 탈취 성능이 없는 것으로 확인되었다. 상기 결과는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 작용을 하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 HPM의 하부에 위치하므로 유해미생물 및 휘발성 유기화합물과 접촉하지 못하였기 때문으로 판단된다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

Claims (7)

  1. 항바이러스, 항균, 항곰팡이 및 탈취 기능성 오버레이지(overlay paper)를 포함하는 상부 표면층;
    상기 표면층의 하부에 접착되며 모양지(deco paper)를 포함하는 중간층; 및
    상기 중간층의 하부에 접착되며 크라프트지(kraft paper)를 포함하는 하부층;
    을 포함하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 라미네이트 시트(High Pressure Laminate Sheet)로서,
    상기 상부 표면층의 오버레이지는 멜라민 수지 혼합물에 함침되되, 상기 멜라민 수지 혼합물은 멜라민 수지 42 내지 62 중량%, 물 35 내지 55 중량% 및 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물 2.5 내지 4.5 중량%가 포함되며 상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)이 1 내지 9 : 1 내지 9 : 1 내지 4 : 1 내지 4 : 1 내지 9의 중량비(ZnCl2 : MnCl2 : CaCl2 : CuCl2 : MgCl2)로 포함되는 것을 특징으로 하고;
    상기 하부층의 모양지는 열경화성 수지에 함침 된 것을 특징으로 하며;
    위로부터 상기 상부 표면층, 상기 중간층, 및 상기 하부층의 순서로 적층된 후 130 내지 180℃ 및 50kgf/cm²이상으로 열압접착되어 제조되는 것을 특징으로 하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 라미네이트 시트(High Pressure Laminate Sheet).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물을 130 내지 180℃ 및 50kgf/cm²이상으로 열압접착되는 과정에서 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 무기물 복합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 라미네이트 시트(high Pressure Laminate Sheet).
  6. 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물이 포함된 멜라민 수지 혼합물을 제조하고 평량 20 내지 30g/m2인 오버레이지(overlay paper)를 상기 멜라민 수지 혼합물에 90 내지 110g/m2으로 함침한 후 함수율 5 내지 8%가 되도록 건조시켜 상부 표면층을 제조하는 제 1 단계;
    평량 60 내지 80g/m2인 모양지(overlay paper)을 중간층으로 준비하는 제 2 단계;
    평량 190 내지 230g/m2인 크라프트지(kraft paper)를 열경화성 수지에 250 내지 400g/m2으로 함침한 후 함수율 5 내지 8%가 되도록 건조시켜 하부층을 제조하는 제 3 단계;
    상기 상부 표면층, 상기 상부 표면층의 하부에 상기 중간층 및 상기 중간층의 하부에 상기 하부층을 위치시켜 적층하고 130 내지 180℃ 및 50kgf/cm²이상으로 열압접착하여 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 라미네이트 시트를 제조하는 제 4 단계를 포함하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 라미네이트 시트(High Pressure Laminate Sheet)의 제조방법이며,
    상기 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 조성물은 염화아연(ZnCl2), 염화망간(MnCl2), 염화칼슘(CaCl2), 염화구리(CuCl2), 및 염화마그네슘(MgCl2)이 1 내지 9 : 1 내지 9 : 1 내지 4 : 1 내지 4 : 1 내지 9의 중량비(ZnCl2 : MnCl2 : CaCl2 : CuCl2 : MgCl2)로 포함된 것을 특징으로 하는 항바이러스, 항균, 항곰팡이, 및 탈취 기능성 고압 라미네이트 시트(High Pressure Laminate Sheet)의 제조방법.
  7. 삭제
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