KR102559263B1

KR102559263B1 - 발향 및 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제 및 이를 이용한 목재 코팅방법

Info

Publication number: KR102559263B1
Application number: KR1020230067875A
Authority: KR
Inventors: 김태건; 오미옥; 배성진; 김관식
Original assignee: 동양에폭시 주식회사
Priority date: 2023-05-08
Filing date: 2023-05-25
Publication date: 2023-07-25
Also published as: KR102576376B1; KR102570586B1; KR102566430B1; KR102559261B1

Abstract

본 발명의 목적은, 발향 기능 및 항균 기능과 같은 다기능 특성을 갖는 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제를 제공하기 위한 것으로, 에폭시 수지 당량(EEW)이 184 ~ 190인 제1 에폭시 수지 10 ~ 50 중량부와, 에폭시 수지 당량(EEW)이 190 ~ 210인 변성 에폭시 수지(YD-114) 40 ~ 90 중량부와, 제1 첨가제로서 향기 파우더 1 ~ 10 중량부와, 제2 첨가제로서 항균제 1 ~ 10 중량부와, 제3 첨가제로서 음이온 파우더 1 ~ 10 중량부와, 제4 첨가제로서 토르마린 1 ~ 10 중량부를 혼합하여 주제(11)를 배합하고, 경화제 수지로서 아민 경화제 10 ~ 50 중량부와, 비반응성 희석제 10 ~ 40 중량부와, 제1 첨가제로서 항균제 0.5 ~ 5 중량부와, 제2 첨가제로서 음이온 파우더 0.5 ~ 5 중량부와, 제3 첨가제로서 토르마린 0.5 ~ 5 중량부를 혼합하여 경화제(12)를 배합하며, 상기 주제와 경화제를 1.5 ~ 2.5 : 1 의 무게비로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

발향 및 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제 및 이를 이용한 목재 코팅방법{EPOXY COATING MATERIAL FOR WOOD AND COATING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 에폭시 코팅제 및 이를 이용한 목재 코팅방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발향 및 항균 등의 다기능 특성을 갖는 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제 및 이를 이용한 목재 코팅방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 가구는 붙박이장, 수납장, 서랍장, 캐비닛, 책장과 같은 수납가구 형태와 싱크대 등의 주방가구 및 신발장과 같은 일반가구 형태 또는 책상, 회의용 테이블, 식탁, 화장대, 서가 등등 그 종류가 매우 다양하다 할 것이며, 원목이나 합판 내지 PB, MDF, HDF 등의 원재료를 이용하여 가공 생산됨과 더불어 이들 원재료의 표면을 보호하기 위한 다양한 문양의 마감재가 부착 성형되어 이루어지는 것이다. 이와 같이 목재를 주재료로 사용하는 가구는 재질적 특성상 습기의 영향을 비교적 많이 받게 되며, 이러한 습기는 가구 내에 곰팡이나 좀의 번식을 유발하는 것을 물론이고 심지어는 바퀴벌레 등의 해충이 서식하기에 적합한 환경을 제공함으로써 가구를 사용하는 사용자 측에서는 그 내부에 보관된 이불, 옷 또는 책 등의 물품이 변질되는 것을 방지하기 위하여 다양한 노력을 취하고 있지만, 아직까지는 그 효과가 미흡한 실정이다.

또한, 원목을 이용하는 경우 강도나 기타 여러 가지 면에서 바람직하다 하겠으나 원목 자체를 수입에 의존하여야 함에 따라 국익에 반할 뿐만 아니라 고가(高價)이고, 가공성에 한계가 있어 상당한 부담을 주게 되며, 이러한 점을 고려하여 합판, PB, MDF 등과 같은 목재 재질 또는 파티클보드로 구성되어 비교적 염가로 공급되고 있는 인조목이나 합성목 등의 가공 목재가 널리 사용되고 있다.

한편, 최근에 들어 국민의 건강보건의식이 높아짐에 따라 다양한 용도로 사용될 수 있는 항균성을 가지고 있는 가구의 수요가 증대되고 있다. 특히, 대중이 다수 이용할 수 있는 공용물품이나 사용자의 손에 자주 접촉될 수 있는 물품의 경우에는 항균성을 가지는 재료를 이용하여 만들어지는 것이 최근의 추세이다.

이에 더하여, 코로나-19, 신종인플루엔자와 같이 제대로 된 예방책이 없는 질병에 대한 공포감으로 인하여 개인위생 의식이 더욱 강화되고 있을 뿐만 아니라 이를 충족시킬 수 있는 항균성 물품에 대한 수요가 급증하고 있다.

아울러, 종래의 경우 가구용 마감재로 마감 처리된 새 제품에서는, 제품 자체(가공과정에서 함유) 또는 가구용 마감재에 포함되어 있는 유독물질(포르말린)이 방출되어 소위 새집/새가구 증후군이라는 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 인체에 무해하고 탁월한 항균력 및 탈취력을 구현하여 각종 세균이나 미세먼지, 바이러스에 대한 감염을 사전에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가구 등에서 생성될 수 있는 곰팡이나 미생물의 증식을 억제하고 실내의 오염된 공기를 맑고 깨끗하게 유지할 수 있는 신규하고 진보된 친환경 가구용 표면 마감재가 절실히 필요한 실정이다.

그리고, 이러한 항균 등의 다기능을 갖는 목재용 에폭시 코팅제로서, 대한민국 특허등록 제10-2495064호 (친환경 가구용 표면 마감재 및 그 제조방법) 가 있다.

상기 제1 종래기술은, 합판과 원목과 합성 목재와 파티클보드와 중밀도 섬유판 및 고밀도 섬유판으로 이루어진 군으로부터 택일된 어느 하나의 가구용 판재(100) 상부에 엘피엠(200)이 부착 형성되고, 상기 엘피엠(200) 표면에 도포 건조되어지는 코팅액을 이용하여 표면보호층(300)이 형성되도록 한 친환경 가구용 표면 마감재에 있어서, 상기 표면보호층(300)을 형성하는 코팅액은 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량부, 폴리실록산 3 내지 7 중량부, 알콕시실란 1 내지 3 중량부, 그래핀 1 내지 3 중량부, 광촉매 0.1 내지 1 중량부, 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 난연보조제 0.1 내지 0.5 중량부, 충진재 1 내지 2 중량부 및 1,3,5-트리글리시딜 이소시아누레이트 0.1 내지 1 중량부의 중량 비율로 포함된 것을 특징으로 하는 친환경 가구용 표면 마감재이다.

아울러, 목재용 에폭시 코팅제 시공방법의 하나로서, 대한민국 특허등록 제10-1801561호 (목재 내구성 강화 방법) 에 의하면, 목재의 내구성을 강화하여 사용 수명을 늘리고, 환경친화적인 방법으로 목재의 표면 강화 및 방부, 방습, 방충 처리 등을 일괄적으로 수행하기 위해, (a) 목재를 준비하는 단계; (b) 상기 목재를 수중에서 삶아 상기 목재의 수분 및 불순물을 배출시키는 단계; (c) 진공상태에서 상기 목재 내의 가스를 배출시키는 단계; (d) 상기 목재를 강화제에 담가 상기 목재 심부까지 강화제를 침투시키는 단계; 및 (e) 강화제가 침투된 목재를 열처리하여 상기 강화제를 경화시키는 단계; 를 포함하여 구성된다.

그러나, 상기 종래기술들의 경우, 목재의 기능을 향상시키는데 주안점이 두어져 있고, 발향 기능이나 항균 기능 및 음이온/원적외선 방사와 같은 기능에 대해서는 제한적이었다.

대한민국 특허등록 제10-2495064호 (친환경 가구용 표면 마감재 및 그 제조방법) 대한민국 특허등록 제10-1801561호 (목재 내구성 강화 방법)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 발향 기능 및 항균 기능과 같은 다기능 특성을 갖는 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제 및 이를 이용한 목재 코팅방법을 제공하기 위한 것이다.

크리스탈 투명 목재용 에폭시 수지에, 다기능성 (일례로, 음이온 방출 228 ION/cc, 원적외선방사율 0.885 (5 - 20 ㎛), 방사에너지 3.56 x 10²(W/㎡·㎛, 40℃), 항균성 (대장균, 녹동균, 포도상균 및 폐렴균의 4 균주에 대해 99.99%)) 의 원료특성을 동시에 부여하여, 각각의 기능을 가진 제품에, 캡슐형 천연향을 부가시켜 발향기능까지 추가함으로써, 기존의 크리스탈 에폭시 수지에 없었던 것을 동시에 만족할 수 있는 신개념을 도입하여 천연향과 향균 등의 다기능성을 도입한, 친환경 다기능성 목재용 에폭시 코팅제를 개발하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제는, 에폭시 수지 당량(EEW)이 184 ~ 190인 제1 에폭시 수지 10 ~ 50 중량부와, 에폭시 수지 당량(EEW)이 190 ~ 210인 변성 에폭시 수지(YD-114) 40 ~ 90 중량부와, 제1 첨가제로서 향기 파우더 1 ~ 10 중량부와, 제2 첨가제로서 항균제 1 ~ 10 중량부와, 제3 첨가제로서 음이온 파우더 1 ~ 10 중량부와, 제4 첨가제로서 토르마린 1 ~ 10 중량부를 혼합하여 주제(11)를 배합하고, 경화제 수지로서 아민 경화제 10 ~ 50 중량부와, 비반응성 희석제 10 ~ 40 중량부와, 제1 첨가제로서 항균제 0.5 ~ 5 중량부와, 제2 첨가제로서 음이온 파우더 0.5 ~ 5 중량부와, 제3 첨가제로서 토르마린 0.5 ~ 5 중량부를 혼합하여 경화제(12)를 배합하며, 상기 주제와 경화제를 1.5 ~ 2.5 : 1 의 무게비로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 주제(11)에 사용되는 제1 첨가제로서 향기 파우더의 함량은, 상기 주제(11)의 총량 100 중량부에 대해 2.5 ~ 5 중량부인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 주제(11) 에 사용되는, 상기 제1 에폭시 수지는 22 ~ 30 중량부이고, 상기 변성 에폭시 수지는 60 ~ 70 중량부이고, 상기 향기 파우더는 2.5 ~ 5 중량부이고, 제2 내지 제4 첨가제는 각각 2.5 ~ 5 중량부이며, 상기 제2 내지 제4 첨가제의 함량은 주제 총량 100 중량부 기준으로 8 ~ 18 중량부인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 경화제(12)에 사용되는, 상기 아민 경화제는 28 ~ 31 중량부이고, 상기 비반응성 희석제는 14 ~ 17 중량부이고, 상기 제1 내지 제3 첨가제는 각각 1.2 ~ 5 중량부이며, 상기 제1 내지 제3 첨가제의 함량은 주제 총량 50 중량부 기준으로 4 ~ 9 중량부인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 주제와 경화제를 2 : 1 의 무게비로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 향기 파우더는, 발향제가 2.0 ~ 10 ㎛ 입자크기의 마이크로캡술로 피막되어 있는 슬러리 형태의 향기 마이크로캡슐인 것을 특징으로 한다.

다른 한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제를 이용한 목재 코팅방법은, (a) 목재용 에폭시를 코팅할 부위의 이물질을 제거하는 단계(S100); (b) 상기 (a) 단계 이후, 배합된 주제(11)와 경화제(12)를 1.5 ~ 2.5: 1의 중량비로 1차 혼합하는 단계(S200); (c) 상기 (b) 단계 이후, 상기 1차 혼합된 주제와 경화제를 다른 빈 용기에 옮기고 나서, 옮겨진 용기에 담겨진 1차 혼합액을 다시 잘 섞어주는 2차 혼합하는 단계(S300); 및 (d) 상기 (c) 단계 이후, 코팅할 목재가 준비된 틀이나 용기에, 2차 혼합된 레진을 붓고, 상단에 발생한 기포는 드라이기 또는 토치를 사용하여 기포을 떠뜨려주는 함침 단계(S400); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발향 및 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제는, 음이온 방출 228 ION/cc, 원적외선방사율 0.885 (5 - 20 ㎛), 방사에너지 3.56 x 10²(W/㎡·㎛, 40℃) 및 대장균, 녹동균, 포도상균 및 폐렴균의 4 균주에 대해 99.99%의 항균성까지 갖춘 많은 기능을 가짐은 물론, 캡슐형 천연향을 부가시켜 발향기능까지 추가함으로써, 고객에게 동시에 만족할 수 있는 신개념을 도입한, 친환경 다기능성 바닥제의 제공이 가능하게 되었다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제 원료 배합 과정을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 관한 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제를 이용한 목재 코팅방법의 흐름도.
도 3a는 본 발명에 관한 에폭시 바닥제의 항균시험에 대한 시험성적서.
도 3b 내지 도 3e는, 도 3a의 항균시험을 행한 실제 사진.
도 4는 본 발명에 관한 목재용 에폭시 바닥제의 음이온 방출시험에 대한 시험성적서.
도 5a는 본 발명에 관한 목재용 에폭시 바닥제의 원적외선 방사시험에 대한 시험성적서.
도 5b는, 도 5a의 원적외선 방사시험에 대한 방사에너지 그래프.
도 6a는 제1 내지 제4 첨가제 없이 에폭시 수지와 경화제 및 희석제만을 혼합한 상태의 원액에 대한 사진.
도 6b는, 도 6a의 원액에 향기 파우다만을 첨가한 상태의 혼합액 사진.
도 6c는, 도 6a의 원액에 항균제만을 첨가한 상태의 혼합액 사진.
도 6d는, 도 6a의 원액에 향기 파우다와 항균제만을 첨가한 상태의 혼합액 사진.
도 7a는, 도 6a의 원액에 음이온 파우다만을 첨가한 상태의 혼합액 사진.
도 7b는, 도 6a의 원액에 토루마린만을 첨가한 상태의 혼합액 사진.
도 7c는, 도 6a의 원액에 향기 파우다와 음이온 파우다 및 토루마린을 첨가한 상태의 혼합액 사진,

이하, 본 발명에 따르는 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제 및 이를 이용한 목재 코팅방법의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 5b를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 측면에 관한 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제 원료 배합 과정을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 측면에 관한 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제를 이용한 목재 코팅방법의 흐름도이다.

도 3a는 본 발명의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제의 항균시험에 대한 시험성적서이고, 도 3b 내지 도 3e는, 도 3a의 항균시험을 행한 실제 사진이고, 도 4는 본 발명의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제의 음이온 방출시험에 대한 시험성적서이고, 도 5a는 본 발명의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제의 원적외선 방사시험에 대한 시험성적서이며, 도 5b는, 도 5a의 원적외선 방사시험에 대한 방사에너지 그래프이다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

(크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제의 원료 배합)

먼저, 본 발명의 일측면에 따른 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제는, 도 1에서 보는 바와 같이, 이후 상술하는 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제용 주제(11)와 경화제(12)를 미리 배합하여 둔 상태에서, 시공 직전 주제(11)와 경화제(12)를 1.5 ~ 2.5: 1로, 바람직하게는, 2:1로 혼합하여 제조하는바, 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에 사용되는 주제(11)의 배합은 다음과 같다.

① 수지 성분의 제조 (주제 배합)

에폭시 수지 당량(EEW: Epoxy Equivalent weight)이 184 ~ 190인 제1 에폭시 수지 (일례로 [표 4]에서의 'YD - 128', 이하 동일함) 10 ~ 50 중량부 (바람직하게는, 15 ~ 40 중량부, 더욱 바람직하게는, 22 ~ 30 중량부, 가장 바람직하게는, 20 중량부)와, 에폭시 수지 당량(EEW)이 190 ~ 210인 변성 에폭시 수지(YD-114) 40 ~ 90 중량부 (바람직하게는, 50 ~ 80 중량부, 더욱 바람직하게는, 60 ~ 70 중량부, 가장 바람직하게는, 68 중량부)와, 제1 첨가제로서 향기 파우더 1 ~ 10 중량부 (바람직하게는, 1 ~ 2 중량부, 더욱 바람직하게는, 1.2 ~ 1.8 중량부, 가장 바람직하게는, 1.5 중량부)와, 제2 첨가제로서 항균제 1 ~ 10 중량부 (바람직하게는, 2 ~ 6 중량부, 더욱 바람직하게는, 2.5 ~ 5 중량부, 가장 바람직하게는, 3 중량부)와, 제3 첨가제로서 음이온 파우더 1 ~ 10 중량부 (바람직하게는, 2 ~ 6 중량부, 더욱 바람직하게는, 2.5 ~ 5 중량부, 가장 바람직하게는, 3 중량부)와, 제4 첨가제로서 토르마린 1 ~ 10 중량부 (바람직하게는, 2 ~ 6 중량부, 더욱 바람직하게는, 2.5 ~ 5 중량부, 가장 바람직하게는, 3 중량부) 를 혼합하여 주제(11)를 배합한다.

상기 주제에서, 상기 제1 첨가제인 향기 파우더의 함량이 너무 낮으면 (주제 총량 100 중량부 기준으로, 1 중량부 미만이면) 향기 효과가 너무 미세하므로 바람직하지 않으며, 많을수록 바람직하기는 하나 가격이 고가이므로 적정량을 사용하도록 한다.

또한, 상기 주제에서, 상기 제2 내지 제4 첨가제의 함량이 너무 낮으면 (주제 총량 100 중량부 기준으로, 8 중량부 미만이면) 항균 및 음이온과 원적외선 방사 기능이 충분히 발휘되지 않으므로 바람직하지 않으며, 반대로 상기 제2 내지 제4 첨가제의 함량이 너무 높으면 (주제 총량 100 중량부 기준으로, 18 중량부를 초과하면) 접착력에 문제가 있게 된다.

한편, 상기 주제와 혼합되어질 경화제(12)의 배합은 다음과 같다.

② 경화제 성분의 제조 (경화제)

경화제 수지로서 아민 경화제(D 230) 10 ~ 50 중량부 (바람직하게는, 20 ~ 40 중량부, 더욱 바람직하게는, 28 ~ 31 중량부, 가장 바람직하게는, 30 중량부)와, 비반응성 희석제(HD 402) 10 ~ 40 중량부 (바람직하게는, 12 ~ 20 중량부, 더욱 바람직하게는, 14 ~ 17 중량부, 가장 바람직하게는, 15 ~ 16 중량부)와, 제1 첨가제로서 항균제 0.5 ~ 5 중량부 (바람직하게는, 1 ~ 2 중량부, 더욱 바람직하게는, 1.2 ~ 1.8 중량부, 가장 바람직하게는, 1.5 중량부)와, 제2 첨가제로서 음이온 파우더 0.5 ~ 5 중량부 (바람직하게는, 1 ~ 2 중량부, 더욱 바람직하게는, 1.2 ~ 1.8 중량부, 가장 바람직하게는, 1.5 중량부)와, 제3 첨가제로서 토르마린 0.5 ~ 5 중량부 (바람직하게는, 1 ~ 2 중량부, 더욱 바람직하게는, 1.2 ~ 1.8 중량부, 가장 바람직하게는, 1.5 중량부) 를 혼합하여 경화제(12)를 배합한다.

상기 경화제에서, 상기 경화제 수지의 함량이 너무 낮으면 경화가 충분치 않고, 상기 희석제의 함량이 너무 낮으면 점도가 높아져서 시공작업성이 떨어진다는 문제점이 있으며, 이들은 상호 상반되는 문제점을 야기하게 되는바, 상기 적정 범위 내로 하여야 한다.

또한, 역시 상기 경화제에서도, 상기 제1 내지 제3 첨가제의 함량이 너무 낮으면 (경화제 총량 50 중량부 기준으로, 4 중량부 미만이면) 항균 및 음이온과 원적외선 방사 기능이 충분히 발휘되지 않으므로 바람직하지 않으며, 상기 제1 내지 제3 첨가제의 함량이 너무 높으면 (경화제 총량 50 중량부 기준으로, 9 중량부를 초과하면) 접착력에 문제가 있게 된다.

본 발명의 성분에서 가장 핵심이 되는 향기 파우더의 경우, 직접 향기 파우더가 액상 형태로 첨가되어도 되지만, 보다 바람직하게는, 발향제가 수 ㎛ 입자크기의 마이크로캡술로 피막되고 이들이 슬러리 형태로 분산되어 있는 향기 마이크로캡슐이 바람직한바, 일례로 'TIMERICH' 사의 '라벤더 마이크로캡슐 슬러리 (Lavender M/C Slurry)' 및/또는 '쟈스민 마이크로캡슐 슬러리 (Jasmine M/C Slurry)' 가 사용 가능하다. 이들 마이크로캡슐 슬러리의 보다 상세한 내역은 [표 1] 및 [표 2]에서 확인 가능하다.

본 발명의 성분에서 다음으로 핵심이 되는 항균제인 무기질 항균제로서의 가장 바람직한 예는, 다음 [표 3]에서와 같이, SiO₂, Al₂O₃, Ag₂O, ZnO 등의 적어도 하나 이상 (바람직하게는, Ag₂O 및 ZnO 을 적어도 포함) 의 금속산화물 혹은 그들의 화학적 조성물이다.

상술한 바와 같이, 상기 주제 및 경화제의 각 성분의 바람직한 예시적인 제품명은 [표 4]의 실시예에 예시되어 있다.

(크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제를 이용한 목재 코팅방법)

이제, 본 발명의 다른 측면에 관한 발향 및 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제를 이용한 목재 코팅방법에 대하여, 도 2를 참조하여 상술한다.

먼저, 본 발명에 관한 목재용 에폭시를 코팅할 부위의 먼지, 유분이나 수분 등의 이물질을 제거한다(S100).

이후, 빈 용기를 준비하여, 상기 배합된 주제(11)와 경화제(12)를 1.5 ~ 2.5: 1의 중량비로 (바람직하게는, 2:1로) 혼합하여 주제와 경화제를 잘 섞어준다(S200). 바람직하게는, 한쪽 방향으로 섞어줌으로써 기포 발생을 최소화하도록 하며, 필요시 탈포기를 사용하면 아주 미세한 기포까지 제거할 수 있다. 아울러, 색상 (안료 또는 염료) 을 첨가하고자 할 경우에는, 먼저 주제에 넣어 섞어 준다.

계속해서, 상기 1차 혼합된 주제와 경화제를 다른 빈 용기에 옮기고 나서, 옮겨진 용기에 담겨진 레진 (주제 + 경화제) 을 다시 잘 섞어주는 2차 혼합과정을 거친다(S300). 이때, 기포가 어느 정도 배출되도록 일정 정도 기다리는 것이 좋다.

이후, 코팅한 목재가 준비된 틀이나 용기에, 2차 혼합된 레진을 붓고, 상단에 발생한 기포는 드라이기 또는 토치를 사용하여 기포를 터뜨려주는 함침 단계를 시행한다(S400).

참고로, 틀 중심에 피도장물이 떠 있는 것처럼 설치하고 싶을 때에는, 철사 등을 이용해서 목재를 매단 상태에서 고정하여 준 상태로 시행하고, 이 경우에는 혼합액(레진)을 2회로 나누어서 붓는다. 즉, 1회째에는 혼합액이 잠길 정도까지 투입하고, 1회째 경화 후에, 매단 철사를 제거하고 2회째 혼합액을 투입하여 준다.

마지막으로, 검사 단계(S500)를 거쳐, 출고 단계를 행한다(S600).

다만, 25℃ 기준으로, 경화시간은 5시간이므로, 1시간 내에 작업을 행하여야 바람직하며, 5℃ 낮아질수록 경화시간 및 작업 가능시간은 각각 2배 가량 더 늘어난다.

최적 실시예 (실시예2)

[표 4]에서 보는 바와 같이, 에폭시 수지 당량(EEW: Epoxy Equivalent Weight)이 184 ~ 190[g/eq]인 제1 에폭시 수지('국도화학'의 'YD-128') 20 중량부; 에폭시 수지 당량(EEW)이 190 ~ 210[g/eq]인 변성 에폭시 수지('국도화학'의 'YD-114') 68 중량부; 제1 첨가제로서 향기파우더('TIMERICH' 사의 '라벤더 마이크로캡슐 슬러리 (Lavender M/C Slurry)') 3 중량부; 제2 첨가제로서 [표 3]에서와 같은 '(주)금양소재산업'의 항균제 3 중량부와, 제3 첨가제로서 '(주)금양소재산업'의 음이온 파우더 3 중량부와, 제4 첨가제로서 '(주)금양소재산업'의 토르마린 3 중량부; 를 혼합하여 주제(11)를 배합한다.

경화제 수지로서, [표 4]에서 보는 바와 같이, 아민 경화제(싱가포르 'Huntsman'사의 'D230') 30 중량부; 비반응성 희석제(한국 'KPX케미칼(주)'의 'HD 402') 15.5 중량부; 제1 첨가제로서 [표 3]에서와 같은 '(주)금양소재산업'의 항균제 1.5 중량부와, 제2 첨가제로서 '(주)금양소재산업'의 음이온 파우더 1.5 중량부와, 제3 첨가제로서 '(주)금양소재산업'의 토르마린 1.5 중량부; 를 혼합하여, 경화제(12)를 배합한다.

이후, 상기 주제와 경화제를 2 : 1 의 무게비로 하여, 경화제를 주제 통에 담고 균일한 상태가 될 때까지 믹서기로 교반하여, 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제(resin)를 배합한다.

실시예1

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 68 중량부로, 제1 첨가제 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 2.5 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 30.5 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 15.6 중량부로, 상기 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 1.3 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다.

실시예3

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 66 중량부로, 제1 첨가제 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 3.5 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 29.5 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 15.1 중량부로, 상기 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 1.8 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다.

실시예4

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 64 중량부로, 제1 첨가제 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 4 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 29 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 15 중량부로, 상기 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 2 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다.

실시예5

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 62 중량부로, 제1 첨가제 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 4.5 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 28.5 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 14.8 중량부로, 상기 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 2.3 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다.

실시예6

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 60 중량부로, 제1 첨가제 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 5 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 28 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 14.5 중량부로, 상기 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 2.5 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다.

비교예1

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 80 중량부로, 제1 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 0 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 33 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 17 중량부로, 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 0 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다. (상기 주제에서 제1 첨가제의 함량이 2.5 중량부 미만이다 - 이하의 다른 비교예도 동일함).

비교예2

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 78 중량부로, 제1 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 0.5 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 32.5 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 16.6 중량부로, 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 0.3 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다.

비교예3

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 76 중량부로, 제1 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 1 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 32 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 16.5 중량부로, 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 0.5 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다.

비교예4

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 74 중량부로, 제1 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 1.5 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 31.5 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 16.1 중량부로, 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 0.8 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다.

비교예5

주제에서 상기 변성 에폭시 수지의 함량을 72 중량부로, 제1 내지 제4 첨가제의 함량을 각각 2 중량부로 하고, 경화제에서 상기 아민 경화제의 함량을 31 중량부로, 상기 비반응성 희석제의 함량을 16 중량부로, 제1 내지 제3 첨가제의 함량을 각각 1 중량부로 하는 것 외에는, 상기 실시예2와 동일하다.

실험예1 내지 실험예4

이제, 상기 실시예2에 의해 제조된 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에 대하여, 관능 평가에 의한 발향 효과와, '사단법인 한국원적외선협회'에서 직접 시험한 결과 (도 3 내지 도 5 참조), 그리고 상기 실시예1, 실시예3 내지 실시예6 및 비교예들에 의해 제조된 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에 대하여, 관능 평가에 의한 발향 효과와 함께, 이들 실시예 및 비교예들에 의해 제조된 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에 대하여 '사단법인 한국원적외선협회'에서 행한 실험 방식과 동일한 조건 및 방식으로, 항균성 4종 (녹농균, 대장균, 포도상균 및 폐렴균) 에 대한 항균성 시험, 음이온 방출 시험 및 원적외선 방사율과 방사에너지 시험을 행하였다.

본 발명의 최적 실시예(실시예2)에서는, 모든 항목에서 "최적 조건"으로 평가되었으며, 여타 실시예에서도 거의 동일한 효과를 나타내었다. 다만, 실시예1의 경우에는 이상의 효과가 다소 떨어졌으며, 실시예3 내지 실시예6에 대해서는 이상의 효과는 좋으나 원가가 상승한다는 점이 한계로 작용하였다.

실험예1

보다 구체적으로, 상기 실시예1 내지 실시예6에서의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는 공히, 발향 효과가 상당히 양호하였고, 특히 실시예2 내지 실시예6에서는 아주 양호하였다.

이에 비하여, 비교예1 내지 비교예3에서의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는 발향 효과가 전혀 없거나 거의 없었고, 비교예4 및 비교예5에서의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는, [표 4]의 하단에서 보는 바와 같이, 미세한 향기가 얻어지기는 했으나 역시 아주 약해서 요구물성에 미흡함을 알수 있었다.

실험예2

또한, 상기 실시예2 내지 실시예6에서의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는 공히, 24시간 후 세균 감소율이 99.9% 이하로 떨어졌는바, 거의 완벽하게 균이 제거됨을 발견하였으며, 상기 실시예1에서의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는 24시간 후 세균 감소율이 94%로, 요구물성에 약간 미흡하나 발향 효과가 충분히 나서, 실시예로 적합함을 알 수 있었다 (시험방법 및 사용균주와 실험조건에 대하여는 도 3a 내지 도 3e 참조).

이에 비하여, 비교예1 내지 비교예5에서의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는, [표 4]의 하단에서 보는 바와 같이, 24 시간 내에 균이 완전히 제거되지 않음을 알 수 있었으며, 요구물성에 미흡함을 알수 있었다 (특히, 비교예1의 경우에는 매우 미흡함).

실험예3

또한, 상기 실시예2에서의 친환경적 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는, 150×100 mm 시험편에서 228개의 음이온이 측정되었으며, 이는 상기 실시예1 및 실시예3 내지 실시예6에서의 친환경적 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서도, 충분한 음이온이 측정됨을 발견하였다 (시험방법 및 실험조건에 대하여는 도 4 참조).

이에 비하여, 비교예1 내지 비교예5에서의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는, [표 4]의 하단에서 보는 바와 같이, 음이온 개수가 각각, 15, 40, 56, 90 및 115개로서, 실시예들의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제의 경우에 비해 크게 뒤떨어짐을 알 수 있었으며, 요구물성에 상당히 미흡함을 알 수 있었다 (특히, 비교예1의 경우에는 매우 미흡함).

실험예4

더욱이, 상기 실시예2에서의 친환경적 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는, 5~20 ㎛의 방사율이 0.885이고, 방사에너지도 3.56×10² [W/㎡·㎛] 인 것으로 측정되었으며, 이는 상기 실시예1 내지 실시예6에서의 친환경적 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서, 충분한 방사에너지가 측정됨을 발견하였다 (시험방법 및 실험조건에 대하여는 도 5a 참조).

이에 비하여, 비교예1 내지 비교예5에서의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제에서는, [표 4]의 하단에서 보는 바와 같이, 원적외선 방사율이 각각, 0.302, 0.456, 0.566, 0.612 및 0.665개로서, 실시예들의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제의 경우에 비해 크게 뒤떨어짐을 알 수 있었으며, 요구물성에 미흡함을 알 수 있었다 (특히, 비교예1의 경우에는 매우 미흡함).

실험예5

참고로, 상기 실시예1에 비해, 실시예2에서 실시예3 내지 실시예6으로 갈수록 첨가제인 무기물 양의 증가에 따라 코팅제의 접착력이 다소 저하됨을 발견하였는바, 실시예들의 경우에는 실시예1의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제가 모든 면에서 가장 적합함을 알 수 있었다.

보조실험예

추가적으로, 본 발명의 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제는, 고투명 및 고선명도를 지향하는 제품인바, 보조적인 실험예로써, 에폭시 및 경화제 원료를 선정하는 과정에서 투명도 및 색상에 대하여, 도 6a 내지 고 7c를 참조하여 설명한다.

도 6a는 제1 내지 제4 첨가제 없이 에폭시 수지와 경화제 및 희석제만을 혼합한 상태의 원액에 대한 사진이고, 도 6b는, 도 6a의 원액에 향기 파우다만을 첨가한 상태의 혼합액 사진이고, 도 6c는, 도 6a의 원액에 항균제만을 첨가한 상태의 혼합액 사진이며, 도 6d는, 도 6a의 원액에 향기 파우다와 항균제만을 첨가한 상태의 혼합액 사진이다. 모두 고투명 및 고선명도를 나타냄을 확인할 수 있다.

반면, 도 7a는, 도 6a의 원액에 음이온 파우다만을 첨가한 상태의 혼합액 사진이고, 도 7b는, 도 6a의 원액에 토루마린만을 첨가한 상태의 혼합액 사진이며, 도 7c는, 도 6a의 원액에 향기 파우다와 음이온 파우다 및 토루마린을 첨가한 상태의 혼합액 사진이다. 다소 투명도가 떨어짐을 알 수 있으나, 그럼에도 불투명한 목재에 사용할 시에는 충분한 고선명도를 나타낼 수 있음을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 발향 및 다기능 투수용 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제 및 이를 이용한 목재 코팅방법에 의하면, 다음의 장점들이 존재한다.

1) 매우 맑은 고투명 및 고선명 제품이다.

(원적외선 및 음이온 요구 제품은 투명도가 다소 떨어짐)

2) 목재와 콘크리트와 접착력이 매우 우수하다.

3) 저점도로 작업성이 매우 우수하다.

4) 기포 발생이 없다.

5) 염료와 안료와 잘 섞인다.

6) 황변이 발생하지 않는다.

7) 경화시간이 24시간으로 매우 짧다.

8) 음이온방출 우수 (최적 실시예의 경우, 228)

9) 원적외선방사율 효과 우수 (최적 실시예의 경우, 0.885)

10) 방사에너지 효과 우수 (최적 실시예의 경우, 3.56 x 10²)

11) 항균효과 우수 (최적 실시예의 경우, 대장균, 녹농균, 포도상균, 폐렴균: 99.9% 제거됨)

본 발명에 따른 발향 및 항균 등의 다기능성을 가지고 있는 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제 및 이를 이용한 목재 코팅방법은, 다음의 여러 산업 분야에 적용가능하다.

1) 에폭시 테이블 (리버테이블 작성)

2) 목공예품 제작

3) 레진아트 제작

4) 모형제작, 액세서리, 조소, 조형 제작

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

11 : 주제 12 : 경화제
13 : 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제

Claims

발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제로서,
에폭시 수지 당량(EEW)이 184 ~ 190인 제1 에폭시 수지 10 ~ 50 중량부와, 에폭시 수지 당량(EEW)이 190 ~ 210인 변성 에폭시 수지(YD-114) 40 ~ 90 중량부와, 제1 첨가제로서 향기 파우더 1 ~ 10 중량부와, 제2 첨가제로서 항균제 1 ~ 10 중량부와, 제3 첨가제로서 음이온 파우더 1 ~ 10 중량부와, 제4 첨가제로서 토르마린 1 ~ 10 중량부를 혼합하여 주제(11)를 배합하고,
경화제 수지로서 아민 경화제 10 ~ 50 중량부와, 비반응성 희석제 10 ~ 40 중량부와, 제1 첨가제로서 항균제 0.5 ~ 5 중량부와, 제2 첨가제로서 음이온 파우더 0.5 ~ 5 중량부와, 제3 첨가제로서 토르마린 0.5 ~ 5 중량부를 혼합하여 경화제(12)를 배합하며,
상기 주제와 경화제를 1.5 ~ 2.5 : 1 의 무게비로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제.
제 1 항에 있어서,
상기 주제(11)에 사용되는 제1 첨가제로서 향기 파우더의 함량은, 상기 주제(11)의 총량 100 중량부에 대해 2.5 ~ 5 중량부인 것을 특징으로 하는 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제.
제 1 항에 있어서,
상기 주제(11) 에 사용되는, 상기 제1 에폭시 수지는 22 ~ 30 중량부이고, 상기 변성 에폭시 수지는 60 ~ 70 중량부이고, 상기 향기 파우더는 2.5 ~ 5 중량부이고, 제2 내지 제4 첨가제는 각각 2.5 ~ 5 중량부이며, 상기 제2 내지 제4 첨가제의 함량은 주제 총량 100 중량부 기준으로 8 ~ 18 중량부인 것을 특징으로 하는 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제.
제 1 항에 있어서,
상기 경화제(12)에 사용되는, 상기 아민 경화제는 28 ~ 31 중량부이고, 상기 비반응성 희석제는 14 ~ 17 중량부이고, 상기 제1 내지 제3 첨가제는 각각 1.2 ~ 5 중량부이며, 상기 제1 내지 제3 첨가제의 함량은 주제 총량 50 중량부 기준으로 4 ~ 9 중량부인 것을 특징으로 하는 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제.
제 1 항에 있어서,
상기 주제와 경화제를 2 : 1 의 무게비로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제.
제 1 항에 있어서,
상기 향기 파우더는, 발향제가 2.0 ~ 10 ㎛ 입자크기의 마이크로캡술로 피막되어 있는 슬러리 형태의 향기 마이크로캡슐인 것을 특징으로 하는 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제를 이용한 목재 코팅방법으로서,
(a) 목재용 에폭시를 코팅할 부위의 이물질을 제거하는 단계(S100);
(b) 상기 (a) 단계 이후, 배합된 주제(11)와 경화제(12)를 1.5 ~ 2.5: 1의 중량비로 1차 혼합하는 단계(S200);
(c) 상기 (b) 단계 이후, 상기 1차 혼합된 주제와 경화제를 다른 빈 용기에 옮기고 나서, 옮겨진 용기에 담겨진 1차 혼합액을 다시 잘 섞어주는 2차 혼합하는 단계(S300); 및
(d) 상기 (c) 단계 이후, 코팅할 목재가 준비된 틀이나 용기에, 2차 혼합된 레진을 붓고, 상단에 발생한 기포는 드라이기 또는 토치를 사용하여 기포를 터뜨려주는 함침 단계(S400);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발향 기능을 갖는 다기능 크리스탈 투명 목재용 에폭시 코팅제를 이용한 목재 코팅방법.