KR102296922B1 - 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법 - Google Patents

편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법은,
건조 처리된 편백나무를 절단하여 편백 목재를 수득하는, 절단 단계; 상기 편백 목재를 재단하고 세공하여 편백재를 제작하는, 편백재 제작 단계; 제작된 상기 편백재의 표면을 가공 처리하여 거칠기를 부여하는, 표면 가공 처리 단계; 가공 처리된 상기 편백재의 표면을 아크릴계 수지를 포함하는 기능성 코팅제로 코팅 처리하는, 코팅 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법{Manufacturing Method of Fire tree Product with Enhanced Scent Diffusion}
본 발명은 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법에 관한 것으로서, 편백나무를 재료로 하여 다양한 소품, 제품, 가구를 포함하는 편백재를 제조할 수 있도록 하되, 원재인 편백향에 대한 확산 효과를 극대화할 수 있도록 한, 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법에 관한 것이다.
편백(扁柏)은 일본 원산의 상록교목으로, 회목(檜木), 히노끼(히노키, 일본어: ひのき), 노송나무라고도 한다. 편백은 높이 30~40m, 폭 1~2m 가량으로 자라고, 나무껍질은 적갈색이며, 작은 바늘 모양의 잎이 가지에 밀생한다.
편백나무에는 피톤치드라는 천연 항균물질이 많이 함유되어 있어 살균 작용이 뛰어나고, 고유의 향이 진하게 퍼져 잡냄새를 없애며 탈취 기능을 수행하고, 내수성 역시 뛰어나 최근 다양한 목재소품을 편백나무로 제작하여 이용하고 있다.
피톤치드(Phytioncide)는 러시아어로 ‘식물의’란 뜻의 파이톤(Phyton)과 ‘죽이다’라는 뜻의 사이드(Cide)가 합쳐가 생성된 용어로, 모든 식물은 각각의 생육과정에서 세균 및 곤충 등의 공격이나 자극으로부터 방어용 물질을 발산하며, 이때 식물에서 발산되는 항균, 방충, 살균물질이 피톤치드이다.
이러한 편백을 이용한 가공용품 제조에 대한 선행기술로서, 한국 등록특허 10-1444018호에 ‘편백칩의 제조방법’이 개시되어 있다.
상기 발명은 향은 지속적으로 유지하면서 응집력을 가져 가볍고 단단하지만 칩보다 부드러운 성질을 갖는 칩을 형성하는 것이 가능하고 천연식품가루를 이용해 다양한 색상의 칩을 성형할 수 있도록 한 편백칩의 제조방법에 관한 것으로, 그 제조방법은 편백분말가루 40중량%에 쌀가루 40중량%, 찹쌀풀 5중량%, 친환경 접착제 2중량%, 편백수액 9중량%, 천연식품가루1%를 혼합하는 혼합공정과; 상기 혼합물을 구 형태의 칩로 성형하는 성형공정과; 상기 칩을 건조기에서 60~70℃, 2시간 동안 1차 건조한 후, 2차 자연 건조상태에서 편백나무 오일 1중량%에 편백나무 수액 2중량%를 혼합한 액체를 칩에 3~5회 반복 살포하여 3~4일 정도 건조한 건조과정;으로 이루어진 것이다.
또 다른 선행기술로서, 한국 등록특허 10-1267768호에 ‘편백나무를 주원료로 하는 피톤치드 인형의 제조방법’이 개시되어 있다.
상기 발명은 피톤치드 성분을 다량 함유하는 편백나무를 주원료로 하는 인형의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 송풍을 통해 비산되는 면 섬유 솜에 편백나무 정유 추출액을 분사한 후, 5 내지 10 시간 동안 15 내지 30%의 상대습도를 유지하며 자연건조시키는 솜처리단계와, 수분함유율이 5 중량% 이하가 되도록 초음파 건조를 거친 편백나무를 직경 2 내지 5 mm의 구 형상으로 세공하여 편백나무 구슬을 형성하는 편백나무성형단계와, 면 섬유 재질로 이루어진 포켓 형상의 보형물 커버에 직경 0.5 내지 1mm 의 통기공을 격자배열로 형성하고, 상기 편백나무 구슬 다수 개로 이루어진 보형물을 보형물 커버에 채운 후 보형물 커버의 개구부를 재봉하는 보형물채움단계와, 상기 솜처리단계에서 조성된 면 섬유 솜을 바깥커버의 내측면 둘레에 1 내지 3cm의 두께로 적층하는 솜채움단계와, 상기 보형물 커버 다수 개를 바깥커버 내에 삽입하고, 바깥커버의 개폐수단으로 바깥커버의 개구부를 폐쇄하는 바깥커버밀봉단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그러나 이와 같은 편백을 이용한 제품 등은, 편백향을 보다 효과적으로 제공하기 위한 처리 등은 수행하고 있지 않아, 단순히 편백나무를 가공하여 소품을 제작한 것에 그쳤다는 한계가 있다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 편백나무를 재료로 한 소품을 제조하되, 유효 성분인 편백향에 대한 제공 효과를 높일 수 있도록 한, 신규하고 진보한 편백재의 제조방법을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
본 발명은 편백나무를 주재료로 하여 편백재를 제조하되, 제조된 편백재를 통한 편백 향 확산 기능을 극대화하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 편백재의 표면 코팅 처리에 있어 편백향이 발산되는 것을 막지 않으면서도 방오성 및 내수성, 내구성을 높일 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 편백향에 대한 제공 효과를 극대화할 수 있도록 함과 동시에 제품 고유의 편백향에 대한 발산 성능을 높일 수 있도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법은, 건조 처리된 편백나무를 절단하여 편백 목재를 수득하는, 절단 단계; 상기 편백 목재를 재단하고 세공하여 편백재를 제작하는, 편백재 제작 단계; 제작된 상기 편백재의 표면을 가공 처리하는, 표면 가공 처리 단계; 가공 처리된 상기 편백재의 표면을 아크릴계 수지를 포함하는 기능성 코팅제로 코팅 처리하는, 코팅 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 표면 가공 처리 단계는, 제작된 상기 편백재의 표면에 밀링 커터(milling cutter)를 접촉 회전시켜 상기 편백재의 표면에 거칠기를 부여하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 편백재의 제조방법은, 가공 처리된 상기 편백재의 표면에 아크릴계 수지를 포함하는 기능성 코팅제를 분사하는, 코팅 단계;를 포함하되, 상기 기능성 코팅제는, 우레탄 아크릴레이트 20 내지 50 중량부, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르(polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester) 10 내지 30 중량부, 메틸에틸케톤 20 내지 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기능성 코팅제는, 우레탄 아크릴레이트 20 내지 50 중량부, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르(polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester) 10 내지 30 중량부, 메틸에틸케톤 20 내지 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법은,
1) 편백나무의 절단, 재단, 세공을 통해 제작된 편백재의 표면 가공 처리, 기능성 코팅제를 통한 코팅 처리를 통해 편백향에 대한 확산 효과를 극대화할 수 있도록 하였으며,
2) 기능성 코팅제를 광경화형으로 구성하고, 기능성 코팅제를 통해 형성된 코팅막이 미세 기공을 포함한 다공질로 형성되도록 함으로써 원재인 편백나무의 향 발산을 막지 않으면서도 방오성 및 내수성, 내구성을 높일 수 있도록 하고,
3) 기능성 코팅제에 세스퀴테르펜 및 알파-피넨이 실리카 파우더에 함침된 표면 개질제를 첨가하여 편백향에 대한 제공 효과를 극대화할 수 있도록 함과 동시에 코팅막의 기공 형성 효과를 극대화하여 제품 고유의 편백향에 대한 발산 성능을 극대화하는 효과를 제공할 수 있다.
삭제
도 1은 본 발명의 편백재의 예시를 나타낸 사진.
도 2는 본 발명의 편백재의 다른 예시를 나타낸 사진.
도 3은 본 발명의 편백재의 제조 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 표면 개질제를 제조하는 단계를 나타낸 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 편백재의 예시를 나타낸 사진이며, 도 2는 본 발명의 편백재의 다른 예시를 나타낸 사진이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에서 편백재(1)라 함은, 편백나무를 통해 제조될 수 있는 모든 생활용품이나 소품, 가구 등을 일컫는 것으로서 가구로서는 편백나무 침대, 편백나무 수납장, 편백나무 선반 등이 있을 수 있으며 생활용품 및 소품으로는 편백나무 기반의 주방용품이나 식기류, 도마 등이 있을 수 있다. 더불어 편백나무를 큐브타입으로 만들어 베개 속이나 화분의 필러 등에 이용하는 것 역시 편백재(1)가 될 수 있다.
따라서 본 발명의 편백재(1)라 함은 편백나무를 가공하여 만든, 다양한 사이즈의 모든 물품 및 소품 등을 통칭하는 것이므로, 그 종류에 제한이 없음을 기본으로 하며, 상술한 설명에서 언급되어 있지 않더라도 편백나무를 가공 처리하여 만들 수 있는 모든 제품은 편백재(1)가 될 수 있음을 기본으로 한다.
도 3은 본 발명의 편백재의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법은, 바람직하게 절단 단계(S11), 편백재 제작 단계(S12), 표면 가공 처리 단계(S13), 코팅 단계(S14)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
(S11) 절단 단계
가장 먼저, 건조 처리된 편백나무를 준비하고 이를 절단하여 편백 목재를 수득한다. 여기서 바람직하게 편백나무는 편백나무의 전체 중량 대비로 수분 함유율이 5 중량부 이내가 되도록 건조 처리하게 되며, 건조 처리에 있어서는 실온 건조, 초음파 건조, 열 건조 등 다양한 종래의 모든 건조 방식이 이용될 수 있다.
이와 같이 건조 처리된 편백나무는 절단 처리되어 편백 목재로서 수득되는데, 여기서 편백 목재 사이즈에는 제한이 없으며, 제조될 편백재(1)의 크기나 용도에 따라 다양한 사이즈의 편백 목재를 수득할 수 있다.
(S12) 편백재 제작 단계
다음으로, 제조된 편백 목재를 재단하고 세공하여 도 1 또는 도 2의 예시와 같은 편백재(1)를 제작한다. 여기서 편백재(1) 제작을 위해서는 편백 목재에 대한 재단 및 가공, 세공, 성형이 이루어지게 되며, 필요한 경우 복수의 편백 목재를 접합하여 편백재(1)를 제조할 수도 있다. 따라서 여기서 재단, 세공 방식에 있어서는 종래의 모든 방식이 적용될 수 있으므로 제한을 두지 않으며 제작되는 편백재(1)의 종류 역시 제한이 없음은 물론이다. 이와 같은 편백재 제작 단계(S12)를 통해 편백나무 원목을 주재료로 하는 소품, 제품, 가구 등인 편백재(1)가 제작된다.
(S13) 표면 가공 처리 단계
이어서, 제작된 편백재(1)의 표면을 가공 처리한다. 여기서 표면 가공 처리의 종류에는 제한이 없으며, 편백재(1)의 표면에 있는 분진을 제거하거나 세정 처리하는 것, 표면에 있는 거스러미를 제거하는 것 역시 표면에 대한 가공 처리일 수 있다.
그 외에도 언급하지 않은 다양한 표면 가공 처리 공정들이 적용될 수 있으나, 바람직하게는 편백재(1)의 표면을 가공 처리하여 거칠기를 부여하도록 한다.
여기서 표면 거칠기(roughness)의 경우 일반적으로 표면조도를 측정하여 표시할 수 있는데, 여기서 표면조도의 단위는 일반적으로 마이크로미터(μm)로 표시될 수 있다. 바람직하게 본 발명의 경우 표면조도가 5 내지 10μm 정도로 조절될 수 있다.
다시 말해, 공지의 UV 코팅 등의 코팅 처리가 된 가구와 같은 제품의 표면 거칠기(표면조도)가 2 내지 5μm 라고 알려져 있어, 그에 비해 표면조도를 높게 처리하는 것이 중요하다 할 수 있어 상술한 바와 같이 5 내지 10μm 범위로 표면조도를 조절할 필요가 있다.
여기서 표면조도가 10μm 이상인 경우 손에 편백재(1)를 파지하였을 때 느껴지는 거칠기가 너무 강하여 손에 상처를 입을 수 있으며, 표면조도가 5μm 이하인 경우 표면 거칠기 조절에 따른 표면적 증대 효과가 미비할 수 있으므로 5 내지 10μm 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다.
표면 처리 방법으로서 가장 단순하게는 종래의 회전 커터 또는 사포를 이용할 수 있는데, 다시 말해 편백재(1) 표면과 회전 커터, 또는 사포를 마찰시켜 표면 거칠기를 향상시킬 수 있다.
나아가 이러한 방식 외에도 편백재(1)의 표면에 샌드 블라스터(sand blaster)를 이용하여 블라스팅(blasting)을 실시함으로써 표면 거칠기를 향상시킬 수도 있는데, 이는 샌드 블라스터의 분사 노즐을 통해 편백재(1)의 표면에 모래입자 또는 연마재를 고압 분사함으로서 표면 거칠기를 향상시킬 수 있다. 이 외에도 종래의 다양한 방식을 통해 표면 거칠기를 증가시킬 수 있음은 물론이며, 그 방법에 대해서는 제한을 두지 않는다.
여기서 보다 바람직하게는, 제작된 상기 편백재(1)의 표면에 밀링 커터(milling cutter)를 접촉 회전시켜 상기 편백재(1)의 표면에 거칠기를 부여, 즉 거칠기를 증가시킴으로써 편백재(1)의 표면적을 확대시켜 편백 향에 대한 확산 기능을 보다 강화시킬 수 있다.
밀링 커터의 경우 회전운동과 직선운동을 동시에 하게 되므로, 밀링 커터가 편백재(1)의 표면에서 접촉 회전되는 경우 표면을 불균일하게 깎아내어 표면의 거칠기를 부여하게 되는데, 이를 통해 편백재(1)의 표면적이 늘어나 편백 향에 대한 확산 기능이 강화될 수 있게 된다.
따라서 단순히 종래의 일반 회전 커터 또는 사포를 이용하여 표면을 가공 처리하는 것에 비해, 불균일하고 무정형하게 표면이 깎아져 표면적 확대 효과가 높아지며, 이렇게 확대된 표면적을 통해 편백재(1)로부터 편백 향이 발산되어 편백 향에 대한 발산 효과가 높아지게 된다.
상기와 같은 표면의 가공 처리를 통해 편백재(1) 표면에 대한 거칠기를 증가시켜 표면적을 높임으로써 편백향에 대한 발산 효과를 높일 수 있다.
상기와 같은 거칠기로 편백재(1)의 표면 가공 처리를 수행하면, 표면에 대한 거칠기가 공지의 목재 제품에 비해 증가하여 거스러미 등이 늘어나 사용자가 편백재(1)의 표면에 의해 상처를 받을 수 있는 염려가 있으므로, 손잡이, 정면과 같은 편백재(1)의 일부 부위에만 공지의 표면 강화 및 보존을 위한 코팅 처리를 수행하여 사용자의 손이 다칠 위험성은 해결하면서도 편백 향에 대한 확산 효과는 높일 수 있다.
따라서 종래의 UV 경화형 코팅제나 온도 경화형 코팅제를 제조된 편백재(1)의 손잡이 부분이나 파지되는 측부 일 측, 그 외에도 편백재(1)의 표면 일부에만 코팅 처리하여 편백재(1)의 표면적 증가에 의한 편백 향 발산 효과를 겸비하면서도 해당 편백재(1)를 이용하는 사용자가 거스러미 등에 의해 다치는 것을 방지할 수 있다.
정리하면, 편백재(1)는 종래의 편백 제품들에 비하여 동일한 형태로 제작된다 하더라도 표면 처리 과정에 의해 표면의 거칠기가 증가하여 표면적이 확대됨으로써 편백 향에 대한 확산 효과가 높아진 효과가 있다.
다시 말해, 본 발명의 편백재(1)는 편백 향에 대한 확산 효과가 높아 편백나무를 주원료로 하는 소품에서 사용자들이 기대하는 편백 향을 통한 탈취, 항균 효과가 극대화될 수 있다.
나아가, 사용자를 보호함과 동시에 본 발명의 편백재(1)를 통한 편백 향 발산 효과를 유지시킬 수 있도록 할 수 있는 추가적인 코팅 구성이 더 포함될 수도 있는데, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
(S14) 코팅 단계
추가적으로, 가공 처리된 편백재(1)의 표면 일부를 코팅 처리하는 과정이 포함될 수 있다. 이는 편백재(1)의 표면에 거칠기가 더해지는 경우, 상술한 바와 같이 사용자가 해당 편백재(1)의 표면에 손을 접촉하였을 때 편백나무의 거스러미가 박히거나 할 염려가 있기 때문이다. 따라서 거칠기가 부여된 편백재(1)의 일부에만 코팅 처리를 선택적으로 수행함으로써 다양한 편백재(1) 중에서도 사용자가 손에 쥐고 사용되는 파지 부분, 즉 손잡이나 측면 일부 등의 경우 추가적인 코팅 처리가 더해질 수도 있다.
더불어 이러한 코팅 단계(S14)의 경우, 편백향 확산 효과는 높이면서도 표면에 대한 보호 처리를 위해, 표면이 가공 처리된 편백재(1)의 표면에 아크릴계 수지를 포함하는 기능성 코팅제를 스프레이 방식으로 분사하여 코팅 처리할 수 있다.
이때, 아크릴계 수지는 점착성이 뛰어나고 피막 형성 효과가 뛰어난 바, 단순히 아크릴계 수지를 편백재(1)의 표면에 코팅 처리하는 경우 편백재(1)의 표면적 증가에 의한 편백향 확산 성능이 떨어질 개연성이 있다.
따라서 본 발명에서는 이를 보완하기 위해, 아크릴계 수지를 메틸에틸케톤, 아세톤, 에탄올과 같이 아크릴계 수지에 대한 용매 역할을 함과 동시에 점도를 낮출 수 있는 용매들로 희석시켜 아크릴계 수지가 희석 처리된 코팅액을 편백재(1)에 도포 후 건조시킬 수 있다.
이때 건조 과정에 있어 스펀지와 같은 다공성 재질을 건조 중인 코팅액 피막에 접촉시켰다 떨어뜨리는 과정을 반복하여, 코팅되고 있는 표면에 미세한 기공을 형성하게 하는 것 역시 가능하다.
혹은 미세침을 포함하는 종래의 mts 롤러와 같이 복수의 미세 침이 표면에 돌출 형성된 롤러를 건조 중인 코팅액 피막 표면에 접촉시키고 롤링하여 롤러의 미세 침이 접촉됨으로써, 미세 침에 의해 코팅액 피막에 미세 기공이 형성되게 할 수도 있다. 이를 통해 미세 기공을 매개로 편백재(1)의 편백향이 외부로 발산되도록 할 수 있다.
이와 같은 묽은 코팅액의 경우 상대적으로 코팅 효과가 낮을 수 있으므로, 아크릴계 수지를 1차 코팅된 코팅액 피막 위에 또다시 분사 또는 도포하여 2차 코팅을 수행하고, 2차 코팅된 코팅 피막 위에도 상술한 바와 같이 복수의 미세 침이 형성된 롤러를 롤링 처리함으로써 미세 기공을 다시 재형성하여 편백재(1)의 편백향이 외부로 발산되도록 할 수 있다.
나아가 기능성 코팅제를 편백재(1)의 일부에만 도포 처리하거나, 혹은 챔버 등에 제조된 편백재(1)를 넣고 챔버 내에 기능성 코팅제를 전체 분사 처리하여 편백재(1)의 표면에 기능성 코팅제를 코팅할 수도 있다.
혹은 기능성 코팅제의 전체 코팅 처리 후 일부 면에만 에칭(etching)을 수행한다던가, 혹은 세정 처리를 수행하여 편백재(1)의 표면 전체가 아닌 일부에만 코팅 처리를 수행할 수 있음은 물론이다.
이에 따라 본 발명의 코팅 처리는 편백향에 대한 확산을 막지 않으면서도, 사용자로 하여금 손잡이와 같이 손에 닿는 부분에 대한 그립감을 좋게 하고 사용자의 손 등이 거스러미에 의하여 다치는 것을 방지할 수 있게 된다.
여기서 기능성 코팅제는 종래의 UV 코팅을 위한 것으로서, 자외선에 대한 광경화 기능을 갖춘 광경화성 타입의 코팅제일 수 있다. 바람직하게 해당 기능성 코팅제는 아크릴계 수지 기반의 코팅제일 수 있다.
따라서 기능성 코팅제를 편백재(1)의 표면에 분사하여 경화시킴으로써 편백재(1)에 대한 오염을 방지하고 내구성을 강화하며, 방수성 및 방부성을 강화하게 되는 것이다. 나아가 표면에 분사 처리될 경우에는 기능성 코팅제를 편백재(1)의 전체에 분사 처리할 수도 있고, 혹은 일부에만 분사 처리하여 편백향에 대한 확산 효과는 높이면서도 코팅을 통한 방수성, 방부성 강화 효과 역시 기대할 수 있다.
여기서 보다 바람직하게는, 기능성 코팅제가 우레탄 아크릴레이트 20 내지 50 중량부, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르(polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester) 10 내지 30 중량부, 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone) 20 내지 40 중량부를 포함한 조성물로 이루어지는 것 역시 가능하다.
우레탄 아크릴레이트는 상술한 바와 같은 아크릴계 수지로써 대표적인 광경화성 아크릴 수지의 일종이다. 우레탄 아크릴레이트의 경우 자외선 조사로 자가 경화되는 특성이 있으며, 부착력이 뛰어나고 인체 유해성이 낮으며, 작업자가 원하는 시점에 UV를 가해 접착력을 발생시킬 수 있어 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르는 안정화제이자 분산제로서의 기능을 수행하여 기능성 코팅제가 안정한 액상을 이루게 하고, 나아가 발림성이 좋아져 보다 고르고 얇은 코팅막을 형성할 수 있도록 하는 역할을 한다. 여기서 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르의 예시로서는 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan tristearate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리이소스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan triisostearate), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 트리올레이트(polyoxyethylene sorbitan trioleate)가 있을 수 있으며, 상술한 종류의 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르가 단일 성분으로 이용되거나 혹은 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.
메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone)은 알코올 산화물로서 산업 공정에서의 용제 또는 합성고무 산업에서의 재료로 사용된다. 2-뷰타논이라고도 한다. 달콤한 냄새가 나는 무색의 액체이다. 본 발명의 기능성 코팅제에 있어 우레탄 아크릴레이트 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르에 대한 용매로써 첨가된다.
따라서 이와 같은 기능성 코팅제를 통해 발림성이 뛰어난 얇고 고른 코팅막을 형성할 수 있음과 동시에, 광경화성을 가져 원하는 시점에서만 점착력을 부여할 수 있도록 하여 두께가 고른 코팅막을 형성할 수 있도록 할 수 있으며, 나아가 이와 같은 코팅제의 조성이 안정한 액상을 이룰 수 있게 된다.
나아가 상술한 기능성 코팅제는 폴리에틸렌글라이콜(Polyethylene glycol) 및 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone)을 포함하는 표면 개질제 1 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다.
따라서 이 경우 기능성 코팅제는 우레탄 아크릴레이트 20 내지 50 중량부, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르(polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester) 10 내지 30 중량부, 메틸에틸케톤 20 내지 40 중량부, 표면 개질제 1 내지 10 중량부의 혼합물일 수 있다.
이와 같은 기능성 코팅제의 경우 광경화성이 증가되어 보다 빠른 경화가 가능하며, 폴리에틸렌글라이콜 첨가에 의해 기능성 코팅제에 의하여 생성되는 코팅막이 다공성의 피막을 갖게 되어 복수의 미세 기공이 코팅막에 형성된다. 따라서 폴리에틸렌글라이콜이 첨가된 기능성 코팅제의 경우 편백재(1)의 전체 표면에 코팅되더라도 편백 향에 대한 발산을 막지 않아 향 발산 성능은 높이면서도 표면에서 느껴지는 거칠기를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
폴리에틸렌글라이콜은 에틸렌글리콜의 중축합으로 생성되는 폴리에테르이며, 독성이 낮아 다양한 제품 및 의료용으로 사용되고, 점안액, 계면활성제, 화장품의 용매, 장세척제, 세포융합실험의 시약, 고분자 전해질의 폴리머 원료 등의 다양한 용도로 사용된다. 기능성 코팅제에 폴리에틸렌글라이콜이 포함되는 경우, 기능성 코팅제를 통해 생성되는 코팅막이 다공질을 갖게 되어 코팅막에 형성되는 다공질의 미세 기공을 매개로 하여 편백의 피톤치드 성분 및 편백향이 외부로 보다 쉽게 방출될 수 있도록 함으로써 향에 대한 확산 효과를 높이게 된다.
2-하이드록시-2-메틸프로피오페논은 광개시제의 일종으로, 기능성 코팅제에 포함됨에 따라 상술한 우레탄 아크릴레이트의 UV에 의한 광경화 속도를 높여 기능성 코팅제가 보다 빠르게 균일한 코팅막을 얻도록 하는 효과가 있다.
따라서 이와 같이 폴리에틸렌글라이콜 및 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논을 유효 성분으로 갖는 표면 개질제를 기능성 코팅제에 첨가함에 따라 기능성 코팅제로 형성되는 코팅막이 UV 하에서 보다 빠르게 경화되도록 할 수 있음은 물론이거니와, 미세 기공을 가진 다공성 코팅막을 형성하도록 하여 편백재(1)의 표면에 형성된 코팅막으로 인해 편백재(1)의 방오성 및 내수성, 내구성은 향상시키면서도 미세 기공으로 하여금 편백 향 성분이 외부로 쉽게 확산될 수 있도록 할 수 있음은 물론이다.
더불어 여기서 표면 개질제는 추가적인 조성을 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 이러한 표면 개질제를 제조하는 방법에 대해 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 표면 개질제를 제조하는 단계를 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 표면 개질제는, 제 1 혼합액을 제조하는 단계(S21), 제 2 혼합액을 제조하는 단계(S22), 제 3 혼합액을 제조하는 단계(S23), 표면 개질제를 완성하는 단계(S24)를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
(S21) 제 1 혼합액을 제조하는 단계
처음으로, 알파-피넨(α-pinene) 30 내지 50 중량부, 세스퀴테르펜(sesquiterpene) 10 내지 30 중량부, 에탄올 20 내지 40 중량부를 혼합하여 제 1 혼합액을 제조한다.
알파-피넨은 모노테르펜 탄화수소의 하나로서, 무색이며 상쾌한 느낌의 특유한 향기가 나는 액체이다. 침엽수 향 및 편백 향의 원천이 되며, 소나무 피톤치드의 가장 대표적인 성분이기도 하다. 따라서 표면 개질제에 알파-피넨이 첨가됨에 따라 편백 향의 주요 성분을 보다 보강하여 항균성을 높임과 동시에 풍부한 편백향을 제공할 수 있게 된다.
세스퀴테르펜은 세 개의 이소프렌 단위로 구성되어 15개의 탄소를 가지는 테르펜류로서 모노테르펜과 함께 식물에서 추출되는 방향유의 주성분이다. 미생물과 곤충에 대한 방어물질로 분비되며, 병원균에 대한 저항성을 제공하는 특징이 있다. 이 역시 편백향의 주요 성분 중 하나로, 표면 개질제에 세스퀴테르펜이 첨가됨에 따라 편백 향의 주요 성분을 보다 보강하여 항균성을 높임과 동시에 풍부한 편백향을 제공할 수 있게 된다.
이와 같은 알파-피넨 및 세스퀴테르펜은 에탄올을 용매로 하여 용해되어 균일한 혼합물인 제 1 혼합액을 형성하게 된다.
(S22) 제 2 혼합액을 제조하는 단계
이어서, 제 1 혼합액 60 내지 90 중량부와, 실리카 파우더 15 내지 30 중량부, n-부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 제 2 혼합액을 제조한다.
여기서 첨가되는 실리카 파우더는 편백향의 구성성분, 즉 알파-피넨 및 세스퀴테르펜에 대한 담체 역할을 수행하기 위해 첨가되는 것이며, 실리카 파우더에 상술한 제 1 혼합액에 포함된 알파-피넨 및 세스퀴테르펜이 함침 처리되어 실리카 파우더를 매개로 형성된 코팅막에서 편백 향의 주요 성분이 꾸준히 발산될 수 있게 된다.
나아가 실리카 파우더는 코팅막에 형성 시 미세 기공을 형성할 수 있도록 하는 효과를 도와, 편백재(1) 자체에서 생성된 편백향이 미세 기공을 매개로 외부로 발산되는 것 역시 도울 수 있다.
n-부틸아크릴레이트는 향긋한 과일 냄새가 나는 무색의 액체로 코팅제, 페인트, 가죽 및 섬유 마감제, 접착제, 코팅제, 유화제에서 아크릴수지 및 중합체와 공중합체의 생산 시 사용되는 단량체이다. 본 발명의 표면 개질제가 첨가된 기능성 코팅제의 점착성을 높이기 위해 첨가되며, 나아가 n-부틸아크릴레이트 첨가로 인해 점착성이 조절될 뿐 아니라 기능성 코팅제를 통한 코팅막 형성을 돕는 역할을 수행한다.
(S23) 제 3 혼합액을 제조하는 단계
다음으로, 제 2 혼합액 70 내지 85 중량부와, 폴리에틸렌글라이콜(Polyethylene glycol) 10 내지 25 중량부 및, 1-도데카놀(1-dodecanol) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 제 3 혼합액을 제조한다.
폴리에틸렌글라이콜은 상술한 바와 같이 기능성 코팅제를 통해 생성되는 코팅막이 다공질을 갖게 하도록 하기 위해 첨가된다고 하였으며, 이를 통해 코팅막에 형성되는 다공질의 미세 기공을 매개로 하여 편백의 피톤치드 성분 및 편백향이 외부로 보다 쉽게 방출될 수 있도록 함으로써 향에 대한 확산 효과를 높일 수 있다고 하였다.
1-도데카놀은 탄소수 12개인 곧은 사슬 포화 알코올이며, 향유고래 기름 중에 지방산 에스테르의 형태로 존재하며, 이것을 가수분해하여 얻는다. 계면활성 기능을 가져 표면 개질제에 포함된 다양한 성분들의 혼합성을 높이고 안정한 혼합상을 이룰 수 있도록 하기 위해 첨가된다.
(S24) 표면 개질제를 완성하는 단계
마지막으로, 제 3 혼합액 90 내지 95 중량부와, 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone) 1 내지 10 중량부 및, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide) 1 내지 3 중량부를 혼합하여 표면 개질제를 완성한다.
여기서 첨가되는 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논은 상술한 바와 같이 광개시제로서 기능성 첨가제의 기초 성분인 우레탄 아크릴레이트에 대한 광중합을 촉진하기 위해 첨가된다고 하였다.
테트라에틸암모늄 하이드록사이드는 표면 개질제 상에서 상술한 실리카 파우더가 보다 잘 분산되도록 하기 위해 첨가되는 것이며, 양이온성 테트라에틸암모늄 하이드록사이드가 표면 개질제에 포함되면 테트라에틸암모늄 하이드록사이드의 우수한 상호 반발력 때문에 표면 개질제의 액상 내에서 응집되거나 가라앉지 않고 안정한 분산액의 형태를 갖게 된다.
이와 같은 표면 개질제의 첨가를 통해, 편백향을 보다 강하고 오래 사용자에게 제공할 수 있을 뿐 아니라 편백재(1)의 항균성을 높일 수 있으며, 편백재(1) 제조 시 표면 코팅 속도를 높이고 피막의 강도를 높이면서도 원재인 편백에 대한 향이 외부로 발산되는 것을 방해하지 않도록 할 수 있음은 물론이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
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1 : 편백재
S11 : 절단 단계
S12 : 편백재 제작 단계
S13 : 표면 가공 처리 단계
S14 : 코팅 단계

Claims (8)

  1. 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법으로서,
    건조 처리된 편백나무를 절단하여 편백 목재를 수득하는, 절단 단계;
    상기 편백 목재를 재단하고 세공하여 편백재를 제작하는, 편백재 제작 단계;
    제작된 상기 편백재의 표면을 가공 처리하여 거칠기를 부여하는, 표면 가공 처리 단계;
    가공 처리된 상기 편백재의 표면에 아크릴계 수지를 포함하는 기능성 코팅제를 분사하는, 코팅 단계;를 포함하되,
    상기 기능성 코팅제는,
    우레탄 아크릴레이트 20 내지 50 중량부, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르(polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester) 10 내지 30 중량부, 메틸에틸케톤 20 내지 40 중량부, 폴리에틸렌글라이콜(Polyethylene glycol) 및 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone)을 포함하는 표면 개질제 1 내지 10 중량부를 포함하고,
    상기 표면 개질제는,
    알파-피넨(α-pinene) 30 내지 50 중량부, 세스퀴테르펜 10 내지 30 중량부, 에탄올 20 내지 40 중량부를 혼합하여 제 1 혼합액을 제조하는 단계;
    상기 제 1 혼합액 60 내지 90 중량부와, 실리카 파우더 15 내지 30 중량부, n-부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 제 2 혼합액을 제조하는 단계;
    상기 제 2 혼합액 70 내지 85 중량부와, 폴리에틸렌글라이콜(Polyethylene glycol) 10 내지 25 중량부 및, 1-도데카놀 5 내지 10 중량부를 혼합하여 제 3 혼합액을 제조하는 단계;
    상기 제 3 혼합액 90 내지 95 중량부와, 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논(2-Hydroxy-2-methylpropiophenone) 1 내지 10 중량부 및, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide) 1 내지 3 중량부를 혼합하여 표면 개질제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 편백재의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 표면 가공 처리 단계는,
    제작된 상기 편백재의 표면에 밀링 커터(milling cutter)를 접촉 회전시켜 상기 편백재의 표면에 거칠기를 부여하는 것을 특징으로 하는, 편백재의 제조방법.
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KR1020210053129A 2021-04-23 2021-04-23 편백향 확산 기능을 강화한 편백재의 제조방법 KR102296922B1 (ko)

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