KR102422467B1 - 목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물 및 이를 함침 및 도포한 목재 - Google Patents

목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물 및 이를 함침 및 도포한 목재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물 및 이를 함침 및 도포한 목재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate) 45~50중량%와; 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha) 20~25중량%와; 가열아마인유(Boiled linseed oil) 15~20중량%와; 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 목재함침제 1~10중량%와; 편백정유(Cypress essential oil) 1~5중량%와; 대두유 지방산(Soybean oil fatty acid) 1~5중량%와; 1-메톡시-2-프로파놀아세테이트(1-Methoxy-2-propanol acetate) 1~5중량%와; 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제(Inorganic bacteriocide) 1~5중량%와; 디옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate) 건조제 1~2중량%와; 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제(Organic bacteriocide) 0.5~1중량%;를 포함하여 조성되는 목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물 및 이를 함침 및 도포한 목재에 관한 것이다.

Description

목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물 및 이를 함침 및 도포한 목재{Eco-friendly low content acryl type wood oil stain having excellent wood fast permeable, fast drying, waterproofing, flame retarding and antimicrobial and the wood material impregnated and coated with the same}
본 발명은 목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물 및 이를 함침 및 도포한 목재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate) 45~50중량%와; 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha) 20~25중량%와; 가열아마인유(Boiled linseed oil) 15~20중량%와; 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 목재함침제 1~10중량%와; 편백정유(Cypress essential oil) 1~5중량%와; 대두유 지방산(Soybean oil fatty acid) 1~5중량%와; 1-메톡시-2-프로파놀아세테이트(1-Methoxy-2-propanol acetate) 1~5중량%와; 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제(Inorganic bacteriocide) 1~5중량%와; 디옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate) 건조제 1~2중량%와; 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제(Organic bacteriocide) 0.5~1중량%;를 포함하여 조성되는 목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물 및 이를 함침 및 도포한 목재에 관한 것이다.
일반적으로, 목재와 같은 다공성 기재로 이루어진 가구 또는 건축물, 조형물 등에 사용되는 목재 표면에는 일정한 도료를 사용하여 표면을 도장 처리하는데, 이러한 도료로는 목재의 결을 살리면서 다양한 색을 표출할 수 있는 우드 오일 스테인(Wood oil stain)이 주로 사용되고 있다.
이러한 우드 오일 스테인(Wood oil stain)은 수성과 유성으로 분류되고, 수성은 내부에 사용되는 목재용 가구 등에 사용되고, 유성은 외부에 사용되는 건축물의 외부나 조형물 등에 주로 사용되고 있다.
특히, 수성은 대기로 방출되는 휘발성 유기물질을 거의 함유하고 있지 않은 친환경 착색제로서, 도포가 간편하여 작업이 용이하고 건조가 빨라 건조시간을 단축시킬 수 있지만 수분이 목재에 침투하여 목재 표면을 거칠게 하기 때문에 목재의 결이 들뜨는 들뜸 현상을 유발하고, 이를 제거하기 위해 추가로 수행되는 샌딩작업 과정에서 도포면이 박리되는 등의 문제가 발생할 뿐만 아니라, 매년 또는 2년 주기로 다시 도포해야 하기 때문에 작업이 번거로운 문제가 있었다.
반면에, 유성은 수성 스테인에서 문제가 되었던 목재의 들뜸 현상이 발생되지는 않으나, 수성에 비해 건조 시간이 길고, 조성물의 점도를 감소하거나 우드 오일 스테인을 건조시키기 위하여 다량의 휘발성 유기물질이 함유됨에 따라 환경적이지 못한 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 유성은 자외선에 노출되면 쉽게 탈색되어 1회 또는 2회 도포 후 발수성과 방수성을 개선하기 위해 추가로 발수제 코팅을 실시해야 하기 때문에 작업이 번거롭고 비경제적인 단점이 있었다.
또한, 통기성이 낮아 곰팡이와 녹조 등이 쉽게 발생되어 짧은 시간에 탈색과 부식이 발생되기 때문에 목재의 수명을 단축시키는 원인이 되기도 하였다.
한편, 실외에 건축되는 조경시설물로서 산책로 등에 설치되는 테크 및 난간은 역시 유성 우드 오일 스테인으로 도포되는 경우에는 인체에 유해하거나 곰팡이로 인해 썩는 문제점 등을 방지하기 위하여 최근에는 상기한 문제점을 개선한 우드 오일 스테인이 많이 개발되었다.
종래 개발된 우드 오일 스테인으로는, 한국등록특허 10-1494366(등록일자 2015년02월11일)에 계면활성제 06~09중량%, 실리콘 오일 18~25중량%, 부틸셀로솔브 02~08중량%, 아크릴 에스테르 29~35중량%, 암모니아수 02~05중량%, 항균제 02~05중량%, 이산화 티탄(루틸) 03~06중량%, 안료분쇄물 03~06중량%, 틴유빈(UV 차단재) 02~05중량%, 그리고 나머지는 물로 채워지는 것을 특징으로 하는 목재용 실리콘 오일 스테인이 공지되어 있다..
또한, 한국등록특허 10-1916895(등록일자 2018년11월02일)에 목재용 마감 처리제이며, 100 중량부의 아마보일유; 상기 아마보일유 100 중량부에 대하여, 240 내지 320중량부의 용제; 인산 에스테르(phosphoric ester)를 포함하는 인계 난연제와 무기계 수화물을 포함하는 무기계 난연제로 이루어진 20 내지 60중량부의 복합 난연제; 및 안료;를 포함하고, 상기 인계 난연제가 Alkyldiaryl phosphate 또는 Triaryl phosphate 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 용제가 DMC (Dimethyl Carbonate) 또는 헤비 나프타(heavy naphtha) 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 복합 난연제에서, 인의 함량이 상기 복합 난연제의 총 중량에 대하여 95중량% 이상이고, 산가(acid number)가 0.1%(mg KOH/g) 이하이고, 수분함유량(water contents)은 0.038%(w/w) 이상이고, 점도(viscosity)는 2,500 내지 3,500(25℃, mPa·s)이고, 비중은 12(g/ml, at 25℃) 이상이며, 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 페놀릭스(phenolics) 및 폴리페닐렌옥사이드(PPO, polyphenyleneoxide) 중 적어도 하나 이상의 고분자 성분을 더 포함하는 난연성이 우수한 목재 오일 스테인이 개발되었다.
또한, 한국등록특허 10-2148332(등록일자 2020년08월20일)에 최종 배합물 100중량부에 대하여, 아마인유 10 내지 25중량부, 알키드수지 10 내지 35중량부를 필수성분으로 포함하고; 소포제, 분산제, 벤톤, 폴리에틸렌왁스, 침강방지제, 항균제, 건조제가 혼합된 혼합물 5 내지 20중량부를 보조성분으로 더 포함하며; 아마인유는, 가열하여 아마인유의 전체 중량에서 15 내지 35%가 감소되도록 하고, 상기 보조성분에 방염제와 방충제를 혼합한 혼합물 0.2 내지 0.5중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 스테인용 수지조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2256036(등록일자 2021년05월18일)에 디메틸 카보네이트 35 중량% 내지 43 중량%; 수소탈황화된 나프타 15 중량% 내지 22 중량%; 산화된 아마인유(LINSEED OIL) 12 중량% 내지 18 중량%; 대두유 지방산 1 중량% 내지 5 중량%; 프탈릭 무수물(Phthalic anhydride) 1 중량% 내지 5 중량%; 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산 1 중량% 내지 5 중량%; 산화철 1 중량% 내지 7 중량%; 및 구리 카보네이트 1 중량% 내지 5 중량%; 첨가제; 및 불가피하게 포함되는 불순물;을 포함하는, 빠른 건조, 뒤틀림 억제 및 투습 방지 특성을 모두 가지는 항균 오일스테인 페인트용 조성물이 공지되어 있다.
그러나, 상기 한국등록특허 10-1494366는 수성 우드 수테인으로서 외부에 장기 방치되는 데크 등의 조경시설물에는 일광, 강수 등의 환경에는 쉽게 씻겨나가거나 노화되어 견디지 못하는 단점이 있고, 한국등록특허 10-1916895는 난연성능은 우수할지 모르나 유기용제를 사용하여 친환경적이지 못하고 우드 스테인 자체의 물성이 미흡하여 상용화되지 못하는 문제점이 있으며, 특히, 한국등록특허 10-1916895과 한국등록특허 10-2148332는 고분자 수지로서 폴리우레탄 또는 아키드수지를 사용함에 따라 목재표면에 피막을 형성하지만 오랜 기간이 경과도면 내구성이 저하되어 박리되는 치명적인 단점이 있었다.
또한, 한국등록특허 10-2256036는 친환경 용제인 디메틸 카보네이트를 사용하기는 하나 구리 카보네이트만을 방부제로 사용할 뿐이너서 방부내구성이 떨어지며 항균효과, 난연효과는 전혀 기대할 수 없어 인체에 유익한 우드스테인으로는 활용될 수 없는 문제점이 있었다.
이에 따라, 본 발명자는 우드 오일 스테인이 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수하도록 디메틸카보네이트 친환경 용제를 사용하면서, 수소탈황화된 중질 나프타, 가열아마인유, 메틸메타크릴레이트 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트 계면활성제 및 폴리디메틸실록산 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 목재함침제, 대두유 지방산, 1-메톡시-2-프로파놀아세테이트, 염화제이구리분말 및 황화구리분말이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제, 디옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate) 건조제, 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제를 포함하여 조성되는 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물을 개발하고 본 발명을 완성하였다.
[특허문헌 001] 한국등록특허 10-1494366(등록일자 2015년02월11일) [특허문헌 002] 한국등록특허 10-1916895(등록일자 2018년11월02일) [특허문헌 003] 한국등록특허 10-2148332(등록일자 2020년08월20일) [특허문헌 004] 한국등록특허 10-2256036(등록일자 2021년05월18일)
본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate) 45~50중량%와; 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha) 20~25중량%와; 가열아마인유(Boiled linseed oil) 15~20중량%와; 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 목재함침제 1~10중량%와; 편백정유(Cypress essential oil) 1~5중량%와; 대두유 지방산(Soybean oil fatty acid) 1~5중량%와; 1-메톡시-2-프로파놀아세테이트(1-Methoxy-2-propanol acetate) 1~5중량%와; 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제(Inorganic bacteriocide) 1~5중량%와; 디옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate) 건조제 1~2중량%와; 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제(Organic bacteriocide) 0.5~1중량%;를 포함하여 조성되는 목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물 및 이를 함침 및 도포한 목재를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate) 45~50중량%와; 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha) 20~25중량%와; 가열아마인유(Boiled linseed oil) 15~20중량%와; 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 목재함침제 1~10중량%와; 편백정유(Cypress essential oil) 1~5중량%와; 대두유 지방산(Soybean oil fatty acid) 1~5중량%와; 1-메톡시-2-프로파놀아세테이트(1-Methoxy-2-propanol acetate) 1~5중량%와; 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제(Inorganic bacteriocide) 1~5중량%와; 디옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate) 건조제 1~2중량%와; 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제(Organic bacteriocide) 0.5~1중량%;를 포함하여 조성되는 목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물에는 입자크기 3~5㎛의 TiO2광촉매 분말(Titanium dioxide) 1~5중량% 더 포함하여 조성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물에는 트리알킬포스페이트(Trialkyl phosphate), 알킬디아릴포스페이트(Alkyldiaryl phosphate), 트리아릴포스페이트(Triaryl phosphate) 및 레조시놀비스페닐포스페이트(Resorcinol bisphenyl phosphate)로부터 1종 이상 선택되는 인계 난연제 및/또는 수산화알루미늄, 산화안티몬 및 수산화마그네슘으로부터 선택되는 무기계 난연제 1~5중량% 더 포함하여 조성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물에는 무기안료로서 산화제이철(적색)(Ferric oxide ; Cas No. 1309-37-1) 1~3중량% 및 산화제이철(황색)(Ferric oxide ; Cas No. 51274-00-1) 1~3중량% 더 포함하여 조성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물이 함침 및 도포되어 건조된 데크목재를 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물 및 이를 함침 및 도포한 목재는 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate) 45~50중량%와; 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha) 20~25중량%와; 가열아마인유(Boiled linseed oil) 15~20중량%와; 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 목재함침제 1~10중량%와; 편백정유(Cypress essential oil) 1~5중량%와; 대두유 지방산(Soybean oil fatty acid) 1~5중량%와; 1-메톡시-2-프로파놀아세테이트(1-Methoxy-2-propanol acetate) 1~5중량%와; 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제(Inorganic bacteriocide) 1~5중량%와; 디옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate) 건조제 1~2중량%와; 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제(Organic bacteriocide) 0.5~1중량%;를 포함하여 조성되어 목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물을 함침 및 도포한 데크목재 비교사진
도 2는 본 발명의 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물을 함침 및 도포한 데크목재 난연성 비교사진
본 발명은, 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate) 45~50중량%와; 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha) 20~25중량%와; 가열아마인유(Boiled linseed oil) 15~20중량%와; 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 목재함침제 1~10중량%와; 편백정유(Cypress essential oil) 1~5중량%와; 대두유 지방산(Soybean oil fatty acid) 1~5중량%와; 1-메톡시-2-프로파놀아세테이트(1-Methoxy-2-propanol acetate) 1~5중량%와; 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제(Inorganic bacteriocide) 1~5중량%와; 디옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate) 건조제 1~2중량%와; 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제(Organic bacteriocide) 0.5~1중량%;를 포함하여 조성되는 침투성, 건조성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물에는 입자크기 3~5㎛의 TiO2광촉매 분말(Titanium dioxide) 1~5중량% 더 포함하여 조성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물에는 트리알킬포스페이트(Trialkyl phosphate), 알킬디아릴포스페이트(Alkyldiaryl phosphate), 트리아릴포스페이트(Triaryl phosphate) 및 레조시놀비스페닐포스페이트(Resorcinol bisphenyl phosphate)로부터 1종 이상 선택되는 인계 난연제 및/또는 수산화알루미늄, 산화안티몬 및 수산화마그네슘으로부터 선택되는 무기계 난연제 1~5중량% 더 포함하여 조성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물에는 무기안료로서 산화제이철(적색)(Ferric oxide ; Cas No. 1309-37-1) 1~3중량% 및 산화제이철(황색)(Ferric oxide ; Cas No. 51274-00-1) 1~3중량% 더 포함하여 조성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물이 함침 및 도포되어 건조된 데크목재를 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및/또는 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및/또는 도면에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명의 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물은, 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate) 45~50중량%와; 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha) 20~25중량%와; 가열아마인유(Boiled linseed oil) 15~20중량%와; 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 목재함침제 1~10중량%와; 편백정유(Cypress essential oil) 1~5중량%와; 대두유 지방산(Soybean oil fatty acid) 1~5중량%와; 1-메톡시-2-프로파놀아세테이트(1-Methoxy-2-propanol acetate) 1~5중량%와; 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제(Inorganic bacteriocide) 1~5중량%와; 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제(Organic bacteriocide) 0.5~1중량%;를 포함하여 조성된다.
이때, 본 발명의 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)는 용해성이 우수하여 벤젠, 자일렌 등의 유해한 유기용매를 대체할 수 있는 친환경 화학물질이면서, 폴리카보네이트 중간 원료, 자동차의 옥탄가 향상을 위한 첨가제, 2차 전지의 전해액 등으로 사용되고 있다.
특히, 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate ; Cas No. 616-38-6)는 DMC로 약칭되며 실온에서 무색투명한 자극성 액체로서 인화성이 있고, 비독성이며, 알코올, 케톤, 에스테르와 같은 거의 모든 유기용제와 혼합될 수 있고, 페인트, 접착제 업계에서 톨루엔, 자일렌, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 아세톤 또는 부탄논과 같은 용매를 대체할 수 있는 친환경 용제이다.
상기 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)는 본 발명에서 45~50중량% 사용되는 것이 바람직하며, 이때, 상기 범위 미만이면 용제로서의 작용이 미흡하고, 초과하면 점도가 낮아 오일 스테인의 작용이 미흡한 문제가 있다.
상기 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha)는 가솔린 규제 등에 맞추어 황이 제거된 나프타를 의미한다. 유기 황 화합물 중 황의 양은 일반적으로 원유원에 따라 좌우되며, 이 때 유기 황 화합물은 오염물질로서 간주되어 황 성분을 제거할 필요가 있다.
즉, 상기 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha)는 본 발명에서 유기용제로도 사용될 뿐만 아니라, 목재보존재에 사용될 수 있는 살생물제로도 사용되는 것이다.
본 발명에서 수소탈황화의 방법을 특별히 한정하지는 아니하나, 다양한 촉매적 수소화가공 방법을 사용하여 수소탈황화된 나프타를 사용할 있다. 이때, 본 발명에서 상기 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha)는 20~25중량% 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물은 지방산을 포함할 수 있는데, 상기 지방산은 대두유계 지방산, 톨유계 지방산, 야자유계 지방산, 아마인유계 지방산, 피마자유계 지방산, 탈수 피마자유계 지방산, 해바라기 지방산 및 면실유 지방산으로 이루어진 군 중에서 1종 이상 선택될 수 있으며, 특히 바람직한 것은 아마인유계 지방산, 대두유 지방산이다.
상기 아마인유는 아마의 씨에 함유된 건성 지방유이다. 생아마인유는 불포화성이 풍부하며, 도료용의 건성유로서 매우 중요하다. 페인트, 니스, 리놀륨, 래커,인쇄잉크 등을 제조하는 데 쓰인다. 씨앗의 함유량은 28∼44%이다. 생아마인유는 비중 0.932∼0.936, 굴절률 1.480∼1.483, 응고점 －18∼－27℃이고, 리놀레산과 리놀렌산 등의 불포화산을 다량으로 함유하기 때문에 불포화성이 풍부하며(아이오딘값 175∼195), 도료용의 건성유로서 매우 중요하다. 구성비는 포화산 8∼9%, 올레산 10∼15%, 리놀레산 25∼35%, 리놀렌산 35∼45%, 산소산 6.5%, 비(非)비누화물 0.5∼1.5%, 글리세롤기(基) 4.5% 등이다.
상기 아마인유는 공기 중에 두면 산소를 흡수해서 축중합하여, 탄력성 있는 내수성(耐水性) 반투명의 고분자 물질인 리녹신을 발생한다. 산소 흡수에 의한 중량 증가는 1주일 동안에 약 20%이다. 아마인유 피막(皮膜)의 건조일수는 여름철에 6∼7일, 겨울철에는 8∼10일이다. 이 고도의 건조성을 이용하여 페인트, 니스, 리놀륨, 래커, 인쇄잉크 등을 제조하고, 또 고무 대용품·약용·연성세제원료 등에 사용한다.
상기 대두유는 대두(함유량 18~20%)에서 채유되는 반 건성유. 대두의 주산지는 미국, 남미 등이고 그 대부분은 착유 원료로 한다. 주성분은 리놀산, 올레산, 팔미트산 및 리노렌산의 혼합 글리세리드로 되어 있다. 조제 콩기름은 황갈색이고 불쾌한 냄새가 나므로 이것을 다시 정제하여 식용한다. 정제한 기름은 담황색이며 냄새가 없고 맛도 구수하여 식용유로서 가장 다량으로 소비된다. 콩기름은 리놀산·올레산 등 불포화 지방산을 많이 함유하고 있는데 이들 지방산은 비타민 F라고 불리기도 하듯이 인체에 필수적인 지방산이다. 널리 식용유, 식품공업 원료로, 또한 일부 가공하여 도료, 바니시 등에 사용된다. 특히 콩기름 잉크는 인쇄과정에서의 대기 오염 물질(휘발성 유기 화합물, VOC) 발생량을 현저하게 줄일 수 있는 것으로도 알려져 상업화가 기대되기도 한다.
본 발명에서, 상기 지방산은 가열된 대두유, 아마유, 동백유, 어유 등으로서, 상기 대두유, 아마유, 동백유, 어유 등의 건성유에 건조제를 첨가하고 120℃ 이하의 온도에서 공기를 불어 넣어면서 적당한 점도가 될때까지 산화 중합시킨 전색제 성분을 구성한다.
특히, 본 발명에서는 가열 아마인유 지방산(Boiled linseed oil) 15~20중량% 및 대두유 지방산(Soybean oil fatty acid) 1~5중량%을 혼합 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또다른 특징적 구성으로서, 본 발명의 목재오일스테인 조성물이 목재 조직에 함침성이 향상되도록 목재함침제를 사용하는데, 상기 목재함침제는 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 것을 목재함침제로서 1~10중량% 사용한다.
이때, 상기 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼은 무색투명한 액체모노머로서 경화되면 경질 타입이면서 유연성이 있고, 저온에서 라디칼 중합하면 고분자 사슬구조가 연속된 규칙성을 나타내는 신디오탁틱(Syndiotactic) 구조의 비율이 증가하는 특성을 나타내므로 내구성, 내열성, 내화학성, 내마모성, UV안전성 등 물성이 뛰어나며, 햇빛 등의 날씨 및 기후에 견디는 성질인 내후성이 우수하여 외부 환경 변화(날씨 및 기후 변화)에 의한 부식 등을 억제함과 동시에 포장체로 침투하여 일체화 시켜줌으로써 부착강도 및 인성을 개선하고, 안료 등에 의한 착색성이 좋은 특성이 있으며, 높은 열팽창 계수를 갖지만, 안정성이 매우 높은 수지이므로 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 많은 분야에서 사용되고 있다,
본 발명에서는, 상기 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼을 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일과 동일중량비로 사용함에 따라, 유기적으로 결합되어 목재 조직과의 표면장력을 낮추어 목재속에 깊이 함침되고 수용성이면서 소수기를 갖도록하여 방수효과를 나타낸다.
즉, 상기 목재함침제는 본 발명의 목재오일스테인 조성물 전체중의 1~10중량%로 저농도로 사용하고, 목재가 건조된 후에는 상기 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate)가 침투된 목재조직에서 경화되어 목재의 휨, 뒤틀림 강도를 보강하고 방수효과를 발휘하게 된다.
만일, 상기 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼이 상기 혼합범위를 초과하면 침투성이 저하되고, 미만이면 물성보강이 미흡한게 되는 단점이 있게 된다.
또한, 본 발명에서, 상기 편백정유는 편백나무의 잎, 열매, 잔가지 및 나무본체를 잘게 분쇄한 분쇄물과 에틸알코올을 동일 중량비로 혼합한 혼합물을 60~90℃에서 24시간 가열하여 생성되는 추출액을 냉각, 여과하여 여액을 얻은 후, 상기 여액을 감압농축기를 이용하여 상기 여액의 1/2~1/3중량으로 되도록 농축한 것을 사용한다.
이때, 가열조건은 60~90℃에서 24시간 가열하는 것이 바람직한데, 90℃보다 높은 온도에서 가열하게 되면 피톤치드 성분이 파괴될 수 있고, 60℃ 미만이면 피톤치드의 추출이 잘 일어나지 않는 문제가 있으므로 상기 온도범위에서 24시간 충분히 추출하는 것이 좋다.
상기 편백정유는 식물 가운데 가장 많은 피톤치드(phytoncide)를 발산하는 편백나무로부터 얻은 것으로 모든 수목에서 피톤치드가 나오지만 굳이 피톤치드의 양을 따지자면 편백나무와 비교가 안된다. 편백나무 숲은 공기 비타민이라고 불리는 음이온 분포가 도시지역의 10배, 일반 수목지대에 비해 5배가 높은 것으로 분석되었다.
상기 피톤치드는 식물이 해충, 곰팡이로부터 자신을 방어하기 위해 뿜어내는 천연 향균물질이다. 식물들은 동물처럼 스트레스 상황을 피해 다닐 수 없으니 자신이 뿌리내린 그곳에서 스스로를 방어하기 위한 물질을 내뿜는다. 그게 바로 피톤치드이다.
상기 편백나무 피톤치드의 주요 성분으로는 ‘테르펜’이라는 물질인데 이것이 바로 숲속을 거닐때면 향긋한 냄새를 만들어 준다. 호흡을 통해 폐로 들어오는 세균들을 해독시켜 호흡기질환을 예방하고 비염 및 천식을 치료하는 데 좋은 효능을 보인다.
또한, 편백향에는 ‘코르티졸’이라는 성분이 있는데, 스트레스 호르몬을 제거해준다는 연구 결과가 있을 정도로 진정 효과가 탁월하다. 심리적인 안정은 우울감이나 불면증 해소에도 도움이 된다. 더욱이 물에 닿으면 편백향이 더욱 진하게 퍼져 잡냄새를 잡아주는 효과도 있다
뿐만 아니라, 편백나무의 또 다른 효능은 바로 피부질환 개선 효과다. 강력한 항균작용은 아토피, 알레르기, 민감성 피부 환자 등의 가려움증을 진정시켜주고 세균이 피부 내에 침투하는 것도 방어한다. 대개 새집을 지으면 각종 유해물질로 인해 새집증후군을 앓기도 하는데 피톤치드가 유해물질인 포름알데히드를 약 99% 가까이 중화시켜준다고 알려져 있다.
본 발명에서는 상기 편백정유를 본 발명의 목재오일스테인 조성물 전체중의 1~5중량%로 사용하여, 상기 편백정유의 효과를 나타내도록 함으로써 인체에 유익한 효과를 주도록 조성한다.
또한, 본 발명 성분으로서 메톡시-2-프로파놀아세테이트(1-Methoxy-2-propanol acetate)는 아크릴성 용매로서 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)와 혼합하여 1~5중량% 사용한다.
또한, 상기 디옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate) 건조제는 본 발명의 목재오일스테인 조성물의 건조제로서 1~2중량% 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위 미만이면 건조속도가 느리고, 상기 범위를 초과하면 건조속도가 너무 빨라 오히려 물성이 저하되는 단점이 있다.
한편, 본 발명에서 방부제 및 항균제로서 무기계항균제와 유기계항균제를 혼합 사용하는데, 상기 무기계 항균제는 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제(Inorganic bacteriocide) 1~5중량%를 사용하고, 유기계 항균제로는 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제(Organic bacteriocide) 0.5~1중량% 사용한다.
이때, 상기 염화제이구리분말(CuCl2)은 이가(二價) 구리의 염화물로서 누런빛을 띤 갈색 분말로 강력한 항균, 항곰팡이성, 항바이러스성을 나타내고, 상기 황화구리(CuS)는 물성 자체에 구리성분으로 인한 항균효과를 가져서 수퍼 박테리아 등 유해 미생물 제거, 살균 등 효과와 Anti Fouling 효과를 나타내며, Copper Nano Powder(CNP, CuS 98% 이상)를 Master Batch 또는 Powder 형태로 제조되는 것으로, 본 발명에서, 상기 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제분말을 사용하면 항균성, 항곰팡이성이 향상되는 우수한 효과가 있게 된다.
또한, 유기항균제로 사용되는 피리티온(pyrithione) 화합물은 균의 번식을 억제하며 아스퍼질릭산의 항균성 유동체로 널리 공지되어 있는 것으로서, 신체보호용품 등에 다양하게 적용되고 있으며, 피리티온의 경우 우수한 살생물제로 주석과 카드뮴 및 지르코늄을 포함하는 피리티온의 금속염은 샴푸, 화장품 등에 사용된다.
상기한 피리티온 화합물에는 아연 피리티온, 구리 피리티온, 나트륨 오마딘(ormadine), 피리딘-N-옥사이드 디설파이드, 피리딘-2-티온-N-옥사이드 등 다양한 유형으로 구분되지만, 본 발명에서는 우수한 살생효과를 가지며 특히 염수에서 낮은 용해도로 인해 다른 피리티온 염보다 내구성이 우수한 아연 피리티온인 징크 피리티온을 사용한다.
상기 징크 피리티온은 분자량이 317.7로서 극성용매나 비극성용매에 극히 소량 용해되는 성질을 가지며, 도막 표면에서 서서히 용출됨은 물론 오염생물의 효소 특히 금속이온을 함유한 효소와 착염을 형성하여 효소의 활성을 저해하고 생육을 억제하고, 주로 미생물에 의한 오염을 방지하는 효과가 우수하다.
상기 징크피리티온(zinc pyrithione)은 본 발명에서 0.5~1.0중량% 사용하는 것이 바람직한데, 0.5중량% 미만 사용시에는 항균효과가 저하되고, 1.0중량% 초과 사용시에는 불필요한 항균제 사용으로 인한 경제적인 문제가 있게 된다.
선택적으로, 본 발명의 목재오일스테인 조성물에는 입자크기 3~5㎛의 TiO2광촉매 분말(Titanium dioxide) 1~5중량% 더 포함하여 조성될 수 있다.
상기, 이산화티타늄(TiO2) 광촉매를 사용하는 광촉매 산화 기술은 최근 사용이 급속히 증가하고 있는 새로운 고급 산화 기술이다. 이산화티타늄은 고에너지 광자에 의하여 여기 된 후 광유도 된 전자와 정공을 생성한다. 이러한 전자와 정공은 물속의 산소 및 수산기와 반응하여 다양한 활성 산소를 생성한다. 이렇게 생성된 활성 산소들은 강력한 산화 능력을 가지고 있으며 이에 따라 유기성오염물질들을 분해 할 수 있다.
하지만 이산화티타늄은 큰 band-gap 에너지(3.2eV)를 가지고 있기 때문에 자외선(Ultraviolet, UV) 영역의 광원에 의해서만 활성화 될 수 있으며 가시광선 영역에서의 이용은 제한적이므로 본 발명의 실외 건축물 사용에는 제한이 없게 되므로 본 발명의 목재오일스테인 조성물에 TiO2광촉매 분말(Titanium dioxide)을 사용하므로 인체에 유해한 활성 산소 및 유기성오염물질들을 분해제거할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 본 발명의 목재오일스테인 조성물에는 트리알킬포스페이트(Trialkyl phosphate), 알킬디아릴포스페이트(Alkyldiaryl phosphate), 트리아릴포스페이트(Triaryl phosphate) 및 레조시놀비스페닐포스페이트(Resorcinol bisphenyl phosphate)로부터 1종 이상 선택되는 인계 난연제 및 수산화알루미늄, 산화안티몬 및 수산화마그네슘으로부터 선택되는 무기계 난연제 1~5중량% 더 포함하여 조성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 인계 난연제는 높은 온도에서 목재오일스테인 조성물 내 산소와 주변 산소를 흡수하여 오르쏘(Ortho) 인산(M3PO4)이 축합중합을 통해 메타인산(HPO3)이 형성되면서 폴리인산이 만들어지고, 이로 인해 탄화층과 산화피막을 형성함으로써 조연성 가스인 산소를 차단하여 화염의 전개를 막는 역할을 하게 되는 것이다
이에 더하여, 무기계 난연제는 함유된 무기계 수화물이 화재의 열로 인해 무기 산화물로 전환되고, 상기 무기 산화물은 열 용량이 작고 열 전달 속도가 느려 목재 내로 전달되는 열을 지연시킴으로써 화재 확산을 방지하고 표면에서 열을 차단할 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 목재오일스테인 조성물에는 무기안료로서 산화제이철(적색)(Ferric oxide ; Cas No. 1309-37-1) 1~3중량% 및 산화제이철(황색)(Ferric oxide ; Cas No. 51274-00-1) 1~3중량% 더 포함하여 조성될 수 있다.
상기 산화제이철은 화학식 Fe2O3으로서 삼산화이철 또는 삼이산화철이라고도 한다. 천연으로는 적철석(赤鐵石)으로서 널리 산출되며, 적색토양의 빛깔의 요인이다. 적갈색 분말로, 비중 4.5∼5.2, 녹는점 1,550℃, 흡유량(吸油量) 22∼75 %이다. 햇빛 ·공기 ·수분 ·열 등에 대하여 상당히 안정하며, 한번 가열한 것은 잘 녹지 않는다. 자성을 보인다. 철을 공기 속에서 가열하면 생긴다. 예전에는 황산철[綠礬]을 구워서 만들었으나, 최근에는 철강공업이나 도금공업의 폐액(廢液)에서 생긴 황산철을 원료로 하여 만든다. 제조법에 따라 적색인 것에서 황색 ·갈색 ·자색 ·흑색 등을 띠는데, 빛깔이 다른 원인으로서는 입자의 크기, 혼입물의 종류, 결정격자(結晶格子)의 완전성 등을 들 수 있다. 공업적으로는 벵갈라라는 적색 안료(顔料)로서, 또 유리 ·귀금속 ·다이아몬드의 연마재(硏磨材)로서 사용된다. 순도가 높은 것은 반도체로 사용되고, 또 마그넷 ·자기(磁氣)테이프의 원료로도 쓰인다.
또한, 본 발명의 목재 오일 스테인은 추가로 여러 가지 첨가제를 더 포함할 수 있는데, 상기 첨가제는 바람직하게 피막방지제, 방충제, 소포제, 자외선차단제, 발수제, 침강방지제 및 증점제 등을 포함할 수 있으며, 이는 단업계 공지된 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
아울러, 본 발명의 목재오일스테인 조성물은 데크목재 또는 데크난간목재에 함침 및 도포 건조되어 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 데크목재 또는 데크난간목재를 제조할 수 있다.
[항균시험]
[실시예 1]로서 본 발명의 목재오일스테인 조성물을 함침 도포한 데크목재(b)와 [비교예 1]로서 일반 우드스테인을 도포한 데크목재(a)를 [도 1]과 같이 제조하되, 상기 각각의 데크목재를 가로×세로가 5㎝×5㎝로 시편을 제조한 후, 상기 시편에 2종의 사용균주를 각각 구분하여 투입하였다. 이때 사용균주로는 대장균(escherichia coli ATCC 8739)과 황색포도상구균(staphylococcus aureus ATCC 6538P)을 사용하였고, 균주의 세균농도(CFU/mL)는 대장균 2.5×105, 황색포도상구균 3.2×105 이며, KCL-FIR-1003의 시험방법에 따라 24시간 후의 세균감소율을 확인하였다. 그 결과는 다음 [표 1]에 기재하였다.
시험 항목(항균시험) 시험 결과 시험환경
초기농도
(CFU/mL)		 24시간후 농도
(CFU/mL)		 세균감소율
(%)
대장균 실시예 1 2.5×105 < 10 99.9 37℃
비교예 1 2.5×105 6.0×106 -
황색포도상구균 실시예 1 3.2×105 < 10 99.9
비교예 1 3.2×105 4.0×106 -
상기 [표 1]로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명에서 목재오일스테인에 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제와 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제를 사용한 [실시예 1]의 경우는 이를 사용하지 않은 [비교예 1]의 경우보다 월등한 세균감소율을 보이므로, 항균성능이 우수함을 알 수 있다.
[난연(방염)시험]
[실시예 1]에서 제조한 본 발명의 목재오일스테인 조성물을 함침 도포한 데크목재(b)와 일반 우드스테인을 도포한 데크목재(a)를 방염성능기준에 따라 시험한 결과, [도 2]에 도시한 바와 같이, 본 발명의 목재 오일 스테인을 도포한 목재(b)는 일반 우드스테인을 도포한 데크목재(a)보다 난연성(방염성)을 가지고 있음을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및/또는 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및/또는 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate) 45~50중량%와; 수소탈황화된 중질 나프타(Hydrodesulfurized heavy naphtha) 20~25중량%와; 가열아마인유(Boiled linseed oil) 15~20중량%와; 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 에멀젼, 암모늄라우릴설페이트(Ammonium lauryl sufate) 계면활성제 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 실리콘오일이 동일중량비로 혼합된 목재함침제 1~10중량%와; 편백정유(Cypress essential oil) 1~5중량%와; 대두유 지방산(Soybean oil fatty acid) 1~5중량%와; 1-메톡시-2-프로파놀아세테이트(1-Methoxy-2-propanol acetate) 1~5중량%와; 염화제이구리분말(CuCl2) 및 황화구리분말(CuS)이 1:1중량비로 혼합된 무기항균제(Inorganic bacteriocide) 1~5중량%와; 디옥틸프탈레이트(Dioctyl phthalate) 건조제 1~2중량%와; 징크피리티온(zinc pyrithione)유기항균제(Organic bacteriocide) 0.5~1중량%;를 포함하여 조성되어 목재 속함침성, 속건성, 방수성, 난연성 및 항균성이 우수한 것을 특징으로 하는 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물
  2. 제1항에 있어서,
    상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물에는 입자크기 3~5㎛의 TiO2광촉매 분말(Titanium dioxide) 1~5중량% 더 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물
  3. 제1항에 있어서,
    상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물에는 트리알킬포스페이트(Trialkyl phosphate), 알킬디아릴포스페이트(Alkyldiaryl phosphate), 트리아릴포스페이트(Triaryl phosphate) 및 레조시놀비스페닐포스페이트(Resorcinol bisphenyl phosphate)로부터 1종 이상 선택되는 인계 난연제 및/또는 수산화알루미늄, 산화안티몬 및 수산화마그네슘으로부터 선택되는 무기계 난연제 1~5중량% 더 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물
  4. 제1항에 있어서,
    상기 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물에는 무기안료로서 산화제이철(적색)(Ferric oxide ; Cas No. 1309-37-1) 1~3중량% 및 산화제이철(황색)(Ferric oxide ; Cas No. 51274-00-1) 1~3중량% 더 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 친환경 저농도 아크릴계 목재오일스테인 조성물이 함침 및 도포되어 건조된 것을 특징으로 하는 데크목재
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