KR102592977B1 - 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1코르크칩, 표면개질된 산화티탄 광촉매, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제1우레탄계 바인더를 포함하는 상부층; 및 제2코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제2우레탄계 바인더를 포함하는 하부층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 코르크 바닥재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 탄성 코르크 바닥재는 친환경 재료인 코르크칩을 사용하여 제조됨에 따라 친환경적이며, 항균성 및 미세먼지 저감 효과가 우수하다.
Description
본 발명은 어린이놀이시설, 생활체육시설 및 도시공원의 산책로 등의 바닥에 사용되는 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
어린이놀이시설, 생활체육시설 및 도시공원의 산책로 등의 바닥에 마감재로 사용되는 탄성 바닥재는 대부분 폐타이어를 재생해서 만들어짐에 따라 기준치 이상의 중금속 검출 문제, 불쾌한 고무 냄새, 여름철 온도 상승에 따른 열상 위험 문제 등이 대두되었다.
이에 따라, 이를 대체할 수 있는 탄성 바닥재에 대한 연구가 지속적으로 이어지고 있는 추세이다.
한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2018-0052386호가 제시되어 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 친환경 재료인 코르크칩을 사용하여 제조됨에 따라 친환경적이며, 항균성 및 미세먼지 저감 효과가 우수한 탄성 코르크 바닥재 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 기준치 이상의 중금속 검출 문제, 불쾌한 고무 냄새, 여름철 온도 상승에 따른 열상 위험 문제가 없는 탄성 코르크 바닥재 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만 상기 목적은 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 제1코르크칩, 표면개질된 산화티탄 광촉매, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제1우레탄계 바인더를 포함하는 상부층; 및 제2코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제2우레탄계 바인더를 포함하는 하부층;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩은 우레탄 프리폴리머로 표면처리된 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 표면개질된 산화티탄 광촉매는 티타늄계 커플링제로 표면개질된 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 산화티탄 광촉매는 아나타제 결정 구조를 가지는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 산화티탄 광촉매의 평균 입자 크기는 1 내지 50 ㎚일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 티타늄계 커플링제는 티탄아세틸아세토네이트, 티탄테트라아세틸아세토네이트, 티탄디이소프로폭시비스(아세틸아세토네이트), 티탄디이소프로폭시비스(에틸아세토아세테이트), 티탄디이소프로폭시비스(트리에탄올아미네이트), 티타늄디-2-에틸헥속시비스(2-에틸-3-하이드록시헥속시드), 티탄-1,3-프로판디옥시비스(에틸아세토아세테이트) 및 티탄아미노에틸아미노에탄올레이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 실리콘 오일로 표면개질된 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩의 평균 입자 크기는 바이모달 분포를 가지는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩은 서로 독립적으로 평균 입자 크기가 5 내지 10 ㎜인 제1칩 및 평균 입자 크기가 0.5 내지 2 ㎜인 제2칩을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 a) 바닥면 상에 제2코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제2우레탄계 바인더를 포함하는 하부층용 조성물을 포설하여 하부층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 하부층 상에 제1코르크칩, 표면개질된 산화티탄 광촉매, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제1우레탄계 바인더를 포함하는 상부층용 조성물을 포설하여 상부층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩은 우레탄 프리폴리머로 표면처리된 것일 수 있다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩은 우레탄 프리폴리머로 표면처리 전 30 내지 80℃에서 10 내지 120분 동안 건조된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 탄성 코르크 바닥재는 친환경 재료인 코르크칩을 사용하여 제조됨에 따라 기존 고무 포장의 중금속 검출, 불쾌한 고무냄새 및 환경호르몬 발생 등의 문제가 없어 친환경적이며, 탄력성, 충격 흡수 능력 등이 우수하여 어린이놀이시설, 생활체육시설 및 도시공원의 산책로 등의 바닥재로서의 활용성이 우수하다.
또한, 자체적으로 항균 및 탈취 특성을 가지는 코르크칩과 표면개질된 산화아연 나노입자 및 표면개질된 산화티탄 광촉매를 추가로 혼합하여 바닥재를 포설함에 따라 더욱 우수한 항균성 및 미세먼지 저감 효과를 달성할 수 있다.
나아가, 바이모달 분포를 가지는 서로 다른 입자 크기의 코르크칩을 사용함으로써 코르크칩 간의 치밀성을 향상시켜 탄력성과 충격 흡수 능력을 크게 저하시키지 않으면서 인장강도 및 변형률 특성을 높여 더욱 향상된 내구성을 확보할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재 및 이의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 양태는 제1코르크칩, 표면개질된 산화티탄 광촉매, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제1우레탄계 바인더를 포함하는 상부층; 및 제2코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제2우레탄계 바인더를 포함하는 하부층;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재에 관한 것이다.
이처럼, 본 발명에 따른 탄성 코르크 바닥재는 친환경 재료인 코르크칩을 사용하여 제조됨에 따라 기존 고무 포장의 중금속 검출, 불쾌한 고무냄새 및 환경호르몬 발생 등의 문제가 없어 친환경적이며, 탄력성, 충격 흡수 능력 등이 우수하여 어린이놀이시설, 생활체육시설 및 도시공원의 산책로 등의 바닥재로서의 활용성이 우수하다.
또한, 자체적으로 항균 및 탈취 특성을 가지는 코르크칩과 표면개질된 산화아연 나노입자 및 표면개질된 산화티탄 광촉매를 추가로 혼합하여 바닥재를 포설함에 따라 더욱 우수한 항균성 및 미세먼지 저감 효과를 달성할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 예에 따른 탄성 코르크 바닥재에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 예에 따른 탄성 코르크 바닥재는 상부층과 하부층으로 나누어질 수 있는데, 전술한 바와 같이, 상기 상부층은 제1코르크칩, 표면개질된 산화티탄 광촉매, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제1우레탄계 바인더를 포함할 수 있다.
상부층과 하부층의 차이는 표면개질된 산화티탄 광촉매의 포함 여부 차이일 수 있는데, 상부층은 하부층과 달리 태양광을 받을 수 있음에 따라 상부층에 표면개질된 산화티탄 광촉매를 첨가함으로써 광촉매 작용을 통한 미세먼지 저감 및 항균 효과를 도모할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 제1코르크칩은 굴참나무 등의 외피를 분쇄한 것으로, 그 자체가 항균성 및 탈취성을 가질뿐더러, 탄력성이 높고, 충격 및 소음 흡수 능력이 뛰어나며, 가볍고 내구성이 좋다. 또한, 수베린(Suberin)이라는 소수성 물질로 각 세포막이 둘러싸여 있어 액체와 가스에 대한 불침투성을 가져 물과 닿으면 썩는 일반 목재와 달리 썩지 않고 오래 간다는 장점이 있다.
상기 제1코르크칩은 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있는데, 우레탄 프리폴리머로 표면처리된 것을 사용하는 것이 우레탄계 바인더와의 혼용성이 향상되어 코르크 바닥재의 물성을 증대시킴에 있어 좋다. 이때 우레탄 프리폴리머란 디이소시아네이트계 화합물과 폴리올을 반응시켜 중합체를 제조하되 성형을 쉽게 하기 위해 비교적 중합도가 낮은 상태에서 중합 반응을 중지시켜 제조된 중합체를 의미하는 것으로, 구체적으로 예를 들면 우레탄 프리폴리머의 중량평균분자량은 500 내지 3,000 g/mol일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 디이소시아네이트계 화합물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2,4-톨리렌 디이소시아네이트(2,4-tolylene diisocyanate, TDI), 4,4’-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4’-diphenylmethane diisocyante, MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocynate, HDI) 및 메틸렌 비스(p-시클로헥실 이소시아네이트)(methylene bis(p-cyclohexyl isocyante, H12MDI)) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 폴리올은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게는 중량평균분자량이 300 내지 2,000 g/mol인 폴리에테르 폴리올일 수 있다. 구체적인 일 예시로, 상기 폴리에테르 폴리올은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 에틸렌옥시드와 프로필렌옥시드의 랜덤 공중합체나 블록 공중합체 및 에틸렌옥시드와 부틸렌옥시드의 랜덤 공중합체나 블록 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
아울러, 상기 이소시아네이트기 말단의 우레탄 프리폴리머를 제조하기 위해서는 디이소시아네이트계 화합물 대비 폴리올의 몰수를 적게 사용하는 것이 바람직하며, 일 구체예로 디이소시아네이트계 화합물 : 폴리올의 몰비는 1 : 0.1 내지 0.5일 수 있다. 이와 같은 범위에서 말단에 이소시아네이트기를 포함하는 우레탄 프리폴리머를 효과적으로 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 예에 따른 상기 제1코르크칩의 평균 입자 크기는 바이모달 분포를 가지는 것일 수 있다. 이처럼 바이모달 분포를 가지는 서로 다른 입자 크기의 코르크칩을 사용함으로써 코르크칩의 충진율을 향상시켜 탄력성과 충격 흡수 능력을 크게 저하시키지 않으면서 인장강도 및 변형률 특성을 높여 더욱 향상된 내구성을 확보할 수 있다.
보다 구체적인 일 예시로, 상기 제1코르크칩은 평균 입자 크기가 5 내지 10 ㎜인 제1칩 및 평균 입자 크기가 0.5 내지 2 ㎜인 제2칩을 포함할 수 있다. 특히 바람직하게, 상기 제1칩 사이의 공동 내로 제2칩이 들어가기 위해서는 제2칩/제1칩의 평균 입자 크기비가 0.1 내지 0.5인 것이 바람직하며, 더욱 좋게는 0.2 내지 0.3일 수 있다. 또한, 상기 제1칩 : 제2칩의 중량비는 1 : 0.1 내지 0.5일 수 있으며, 보다 좋게는 1 : 0.2 내지 0.4인 것이 코르크칩의 충진율을 향상시켜 인장강도 및 변형률 특성을 보다 효과적으로 높일 수 있어 바람직하다.
본 발명의 일 예에 있어, 표면개질된 산화티탄 광촉매는 항균 및 미세먼지 저감 효과를 도모하기 위한 것으로, 산화티탄 광촉매는 질산화물, 황산화물, 암모니아 등을 질산, 황산 등으로 환원 시키며, 환원된 질산 및 황산 등은 빗물 등에 섞여 씻겨나가 제거될 수 있으며, 극소량으로 환경에는 영향이 없다. 보다 상세하게 상기 표면개질된 산화티탄 광촉매는 티타늄계 커플링제로 표면개질된 것일 수 있으며, 구체적인 일 예시로, 상기 티타늄계 커플링제는 티탄아세틸아세토네이트, 티탄테트라아세틸아세토네이트, 티탄디이소프로폭시비스(아세틸아세토네이트), 티탄디이소프로폭시비스(에틸아세토아세테이트), 티탄디이소프로폭시비스(트리에탄올아미네이트), 티타늄디-2-에틸헥속시비스(2-에틸-3-하이드록시헥속시드), 티탄-1,3-프로판디옥시비스(에틸아세토아세테이트) 및 티탄아미노에틸아미노에탄올레이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이처럼, 표면개질된 산화티탄 광촉매를 사용함으로써 다른 구성 성분들과 잘 혼합되어 균일하게 분산되도록 할 수 있으며, 이를 통해 광촉매 반응이 보다 잘 수행되도록 할 수 있다.
이때, 상기 산화티탄 광촉매는 아나타제 결정 구조를 가지는 것일 수 있다. 일반적으로 광촉매 반응에 사용되는 산화티탄은 아나타제 결정 구조 또는 루타일 결정 구조를 가지는데, 아나타제 결정 구조가 루타일 결정 구조보다 더 큰 밴드갭 에너지를 가져 광반응 효율이 보다 좋다.
상기 산화티탄 광촉매의 평균 입자 크기는 1 내지 50 ㎚일 수 있으며, 보다 좋게는 10 내지 30 ㎚일 수 있다. 이와 같은 범위에서 뭉침 현상 없이 다른 구성 성분들과 잘 혼합될 수 있으며, 광촉매 효율이 보다 높을 수 있다.
상기 표면개질된 산화티탄 광촉매는 제1코르크칩 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 30 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 10 내지 20 중량부로 첨가될 수 있다. 표면개질된 산화티탄 광촉매가 5 중량부 미만으로 첨가될 시 광촉매 효율이 미미하며, 30 중량부 초과로 첨가될 시 하부층용 조성물의 점도가 높아져 작업 효율성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 표면개질된 산화아연 나노입자는 탄성 코르크 바닥재의 항균성 및 항곰팡이성을 더욱 향상시키기 위한 것으로, 보다 상세하게 상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 실리콘 오일로 표면개질된 것일 수 있으며, 구체적인 일 예시로, 상기 실리콘 오일은 폴리디메틸실록산, 폴리메틸히드로실록산 및 폴리(디메틸실록산-메틸히드로실록산) 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이처럼, 표면개질된 산화아연 나노입자를 사용함으로써 다른 구성 성분들과 잘 혼합되어 균일하게 분산되도록 할 수 있으며, 이를 통해 항균성 및 항곰팡이성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 산화아연 나노입자의 평균 입도는 1 내지 100 ㎚일 수 있으며, 보다 좋게는 10 내지 50 ㎚일 수 있다. 이와 같은 범위에서 뭉침 현상 없이 다른 구성 성분들과 잘 혼합될 수 있으며, 항균성 및 항곰팡이성이 보다 우수하다.
상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 제1코르크칩 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 30 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 10 내지 20 중량부로 첨가될 수 있다. 표면개질된 산화아연 나노입자가 5 중량부 미만으로 첨가될 시 항균성 및 항곰팜이성 향상 효과가 미미하며, 30 중량부 초과로 첨가되어도 항균성 및 항곰팜이성은 더 이상 높아지지 않아 자원만 낭비될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 제1우레탄계 바인더는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게는 코르크용 우레탄계 바인더를 사용하는 것이 코르크칩과의 상용성 및 우수한 접착력을 확보함에 있어 보다 좋다. 구체적인 일 예시로, 상기 제1우레탄계 바인더는 25℃에서의 점도가 1,000 내지 10,000 cps일 수 있으며, 밀도는 0.8 내지 1.2 ㎏/ℓ일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제1우레탄계 바인더는 제1코르크칩 100 중량부에 대하여 50 중량부 내지 200 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 80 내지 150 중량부로 첨가될 수 있다. 이와 같은 범위에서 제1코르크칩 간 접착력이 우수하여 탄성 코르크 바닥재가 우수한 내구성을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 예에 따른 하부층은 전술한 바와 같이, 제2코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제2우레탄계 바인더를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제2우레탄계 바인더는 상부층에서 사용된 제1코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제1우레탄계 바인더와 동일한 종류 및 함량 범위로 첨가될 수 있으며, 구체적인 재료 및 함량은 서로 상이할 수 있다.
상세하게, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 제2코르크칩 역시 굴참나무 등의 외피를 분쇄한 것으로, 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있는데, 우레탄 프리폴리머로 표면처리된 것을 사용하는 것이 우레탄계 바인더와의 혼용성이 향상되어 코르크 바닥재의 물성을 증대시킴에 있어 좋다. 이때 우레탄 프리폴리머란 디이소시아네이트계 화합물과 폴리올을 반응시켜 중합체를 제조하되 성형을 쉽게 하기 위해 비교적 중합도가 낮은 상태에서 중합 반응을 중지시켜 제조된 중합체를 의미하는 것으로, 구체적으로 예를 들면 우레탄 프리폴리머의 중량평균분자량은 500 내지 5,000 g/mol일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 디이소시아네이트계 화합물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2,4-톨리렌 디이소시아네이트(2,4-tolylene diisocyanate, TDI), 4,4’-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4’-diphenylmethane diisocyante, MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocynate, HDI) 및 메틸렌 비스(p-시클로헥실 이소시아네이트)(methylene bis(p-cyclohexyl isocyante, H12MDI)) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 폴리올은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게는 중량평균분자량이 300 내지 2,000 g/mol인 폴리에테르 폴리올일 수 있다. 구체적인 일 예시로, 상기 폴리에테르 폴리올은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 에틸렌옥시드와 프로필렌옥시드의 랜덤 공중합체나 블록 공중합체 및 에틸렌옥시드와 부틸렌옥시드의 랜덤 공중합체나 블록 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
아울러, 상기 이소시아네이트기 말단의 우레탄 프리폴리머를 제조하기 위해서는 디이소시아네이트계 화합물 대비 폴리올의 몰수를 적게 사용하는 것이 바람직하며, 일 구체예로 디이소시아네이트계 화합물 : 폴리올의 몰비는 1 : 0.1 내지 0.8일 수 있다. 이와 같은 범위에서 말단에 이소시아네이트기를 포함하는 우레탄 프리폴리머를 효과적으로 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 예에 따른 상기 제2코르크칩의 평균 입자 크기는 바이모달 분포를 가지는 것일 수 있다. 이처럼 바이모달 분포를 가지는 서로 다른 입자 크기의 코르크칩을 사용함으로써 코르크칩의 충진율을 향상시켜 탄력성과 충격 흡수 능력을 크게 저하시키지 않으면서 인장강도 및 변형률 특성을 높여 더욱 향상된 내구성을 확보할 수 있다.
보다 구체적인 일 예시로, 상기 제2코르크칩은 평균 입자 크기가 5 내지 10 ㎜인 제1칩 및 평균 입자 크기가 0.5 내지 2 ㎜인 제2칩을 포함할 수 있다. 특히 바람직하게, 상기 제1칩 사이의 공동 내로 제2칩이 들어가기 위해서는 제2칩/제1칩의 평균 입자 크기비가 0.1 내지 0.5인 것이 바람직하며, 더욱 좋게는 0.2 내지 0.3일 수 있다. 또한, 상기 제1칩 : 제2칩의 중량비는 1 : 0.1 내지 0.5일 수 있으며, 보다 좋게는 1 : 0.2 내지 0.4인 것이 코르크칩의 충진율을 향상시켜 인장강도 및 변형률 특성을 보다 효과적으로 높일 수 있어 바람직하다.
본 발명의 일 예에 있어, 표면개질된 산화아연 나노입자는 탄성 코르크 바닥재의 항균성 및 항곰팡이성을 더욱 향상시키기 위한 것으로, 보다 상세하게 상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 실리콘 오일로 표면개질된 것일 수 있으며, 구체적인 일 예시로, 상기 실리콘 오일은 폴리디메틸실록산, 폴리메틸히드로실록산 및 폴리(디메틸실록산-메틸히드로실록산) 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이처럼, 표면개질된 산화아연 나노입자를 사용함으로써 다른 구성 성분들과 잘 혼합되어 균일하게 분산되도록 할 수 있으며, 이를 통해 항균성 및 항곰팡이성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 산화아연 나노입자의 평균 입도는 1 내지 100 ㎚일 수 있으며, 보다 좋게는 10 내지 50 ㎚일 수 있다. 이와 같은 범위에서 뭉침 현상 없이 다른 구성 성분들과 잘 혼합될 수 있으며, 항균성 및 항곰팡이성이 보다 우수하다.
상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 제2코르크칩 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 30 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 10 내지 20 중량부로 첨가될 수 있다. 표면개질된 산화아연 나노입자가 5 중량부 미만으로 첨가될 시 항균성 및 항곰팜이성 향상 효과가 미미하며, 30 중량부 초과로 첨가되어도 항균성 및 항곰팜이성은 더 이상 높아지지 않아 자원만 낭비될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 제2우레탄계 바인더는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게는 코르크용 우레탄계 바인더를 사용하는 것이 코르크칩과의 상용성 및 우수한 접착력을 확보함에 있어 보다 좋다. 구체적인 일 예시로, 상기 제2우레탄계 바인더는 25℃에서의 점도가 1,000 내지 10,000 cps일 수 있으며, 밀도는 0.8 내지 1.2 ㎏/ℓ일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제2우레탄계 바인더는 제2코르크칩 100 중량부에 대하여 50 중량부 내지 200 중량부로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 80 내지 150 중량부로 첨가될 수 있다. 이와 같은 범위에서 제1코르크칩 간 접착력이 우수하여 탄성 코르크 바닥재가 우수한 내구성을 확보할 수 있다.
한편, 탄성 코르크 바닥재에 있어, 상부층 : 하부층의 두께비는 특별히 한정되진 않으나 1 : 0.1 내지 1 : 1일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 a) 바닥면 상에 제2코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제2우레탄계 바인더를 포함하는 하부층용 조성물을 포설하여 하부층을 형성하는 단계; 및 b) 상기 하부층 상에 제1코르크칩, 표면개질된 산화티탄 광촉매, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제1우레탄계 바인더를 포함하는 상부층용 조성물을 포설하여 상부층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재의 제조 방법에 관한 것이다.
이때, 상기 하부층용 조성물 및 상부층용 조성물에 사용되는 각 구성 성분의 종류 및 함량은 전술한 바와 동일함에 따라 중복 설명은 생략하며, 전술한 바와 같이, 상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩은 우레탄 프리폴리머로 표면처리된 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 우레탄 프리폴리머로 표면처리 전 30 내지 80℃에서 10 내지 120분 동안 건조된 것일 수 있다. 이처럼 건조를 통해 코르크칩에서 수분을 완전히 제거한 후 우레탄 프리폴리머로 표면처리 해야 우레탄 프리폴리머가 코르크칩 표면 깊숙이 침투할 수 있으며, 이후 표면처리된 코르크칩과 우레탄계 바인더 간 물리적 결합 강도가 증가하여 코르크 바닥재의 기계적 물성이 향상될 수 있다.
한편, 포설 방법은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법을 통해 수행될 수 있다. 통상의 방법에 따라 하부층 및 상부층 포설이 완료되면, 히팅롤러 등을 사용하여 다짐 및 평탄화 하는 단계가 추가적으로 수행될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재 및 이의 제조 방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[제조예 1] 표면처리된 제1칩 및 제2칩
평균 입자 크기가 7 ㎜인 제1칩 또는 평균 입자 크기가 1 ㎜인 제2칩을 50℃에서 60분 동안 건조하여 수분을 완전히 제거하였다.
다음으로, 상기 제1칩 또는 제2칩 100 중량부에 대하여 우레탄 프리폴리머(Free NCO 8.4 중량%, 40℃에서의 점도 2,000 cps, 비중 1.07) 10 중량부를 혼합하고 10분간 교반하여 우레탄 프리폴리머로 표면처리된 제1칩 또는 제2칩을 제조하였다.
[제조예 2] 표면개질된 산화티탄 광촉매
에틸 알코올 100 중량부에 산화티탄(평균 입자 크기 25 ㎚) 10 중량부를 분산시킨 후 티탄디이소프로폭시비스(에틸아세토아세테이트) 10 중량부를 첨가하여 60℃에서 24시간 동안 교반하였다.
이후 분산액을 여과하고, 건조하여 표면개질된 산화티탄 광촉매(m-TiO2)를 준비하였다.
[제조예 3] 표면개질된 산화아연 나노입자
폴리메틸히드로실록산(수평균분자량 ~2,000 g/mol) 100 중량부에 산화아연(평균 입자 크기 30 ㎚) 10 중량부를 분산시킨 후 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 이후 분산액을 여과하고, 건조하여 표면개질된 산화아연 나노입자(m-ZnO)를 준비하였다.
[실시예 1]
제1코르크칩으로 제조예 1에서 준비된 표면처리된 제1칩 100 중량부를 준비하였다. 상기 제1코르크칩 100 중량부에 대하여 제조예 2에서 준비된 표면개질된 산화티탄 광촉매 15 중량부, 제조예 3에서 준비된 표면개질된 산화아연 나노입자 12 중량부 및 우레탄계 바인더(25℃에서의 점도 2000 cps, 밀도 1.1 ㎏/ℓ) 100 중량부를 혼합하여 상부층용 조성물을 준비하였다.
별도로, 제2코르크칩으로 제조예 1에서 준비된 표면처리된 제1칩 100 중량부를 준비하였다. 상기 제2코르크칩 100 중량부에 대하여 제조예 3에서 준비된 표면개질된 산화아연 나노입자 12 중량부 및 우레탄계 바인더(25℃에서의 점도 2000 cps, 밀도 1.1 ㎏/ℓ) 100 중량부를 혼합하여 하부층용 조성물을 준비하였다.
콘크리트 바닥면에 상기 하부층용 조성물을 포설한 후 히팅롤러로 다짐 및 평탄화 작업을 수행하여 하부층을 형성하였다. 이후 상기 상부층용 조성물을 포설한 후 다시 히팅롤러로 다짐 및 평탄화 작업을 수행하여 상부층을 형성하였다. 이때, 상부층과 하부층의 두께가 1 : 0.2가 되도록 포설 및 다짐 작업을 수행하였다.
[실시예 2 내지 8, 및 비교예 1 내지 2]
각 성분의 함량을 하기 표 1에 기재한 바와 같이 달리한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 준비하였다. 이때, 제1코르크칩 및 제2코르크칩에 사용된 제2칩은 제조예 1에서 준비된 표면처리된 제2칩을 사용하였으며, 비교예 2의 경우 표면개질 하지 않은 산화티탄과 산화아연을 그대로 사용하였다.
| 상부층용 조성물 | 하부층용 조성물 | ||||||||
| 제1코르크칩 | m-TiO2 | m-ZnO | 바인더 | 제2코르크칩 | m-ZnO | 바인더 | |||
| 제1칩 | 제2칩 | 제1칩 | 제2칩 | ||||||
| 실시예 1 | 100 | - | 15 | 12 | 100 | 100 | - | 12 | 100 |
| 실시예 2 | 50 | 50 | 15 | 12 | 100 | 50 | 50 | 12 | 100 |
| 실시예 3 | 75 | 25 | 15 | 12 | 100 | 75 | 25 | 12 | 100 |
| 실시예 4 | - | 100 | 15 | 12 | 100 | - | 100 | 12 | 100 |
| 실시예 5 | 75 | 25 | 1 | 1 | 100 | 75 | 25 | 1 | 100 |
| 실시예 6 | 75 | 25 | 5 | 5 | 100 | 75 | 25 | 5 | 100 |
| 실시예 7 | 75 | 25 | 30 | 30 | 100 | 75 | 25 | 30 | 100 |
| 실시예 8 | 75 | 25 | 50 | 50 | 100 | 75 | 25 | 50 | 100 |
| 비교예 1 | 100 | - | - | - | 100 | 100 | - | - | 100 |
| 비교예 2 | 100 | - | 15 (개질x) |
12 (개질x) |
100 | 100 | - | 12 (개질x) |
100 |
[특성 평가]
KTL M 122 코르크 탄성 포장재에 따른 시험방법에 의거하여 시험편의 인장강도(㎫), 치수변형률(%) 및 항균 성능(대장균, 녹농균)을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 항균 성능은 시험편에 대장균(Escherichia coli, ATCC 8739) 또는 녹농균(Pseudomonas aeruginosa, ATCC 15442)을 초기농도 1.0 × 104 CFU/㎠로 접종한 후 (37±1)℃, 상대습도 90%에서 24시간 동안 배양하여 최종 세균수 및 항균활성치(log(B/A); A는 24시간 후 시험편의 균수, B는 24시간 후 대조군(blank)의 균수)를 측정하였다.
또한, ISO 22197-1에 의거하여 시험편의 질소산화물 저감 능력을 평가하였으며, 하루 8시간 동안의 NO 제거량을 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 인장강도 (㎫) |
치수변형률 (%) |
항균 성능 | NO 제거량 (㎛ol/50㎠) |
||
| 대장균 | 녹농균 | ||||
| 실시예 1 | 0.74 | 0.15 | 4.4 | 3.8 | 2.5 |
| 실시예 2 | 0.70 | 0.11 | 4.5 | 3.7 | 2.4 |
| 실시예 3 | 0.83 | 0.03 | 4.5 | 4.0 | 2.7 |
| 실시예 4 | 0.67 | 0.08 | 4.3 | 3.5 | 2.4 |
| 실시예 5 | 0.82 | 0.03 | 3.4 | 2.9 | 0.1 |
| 실시예 6 | 0.83 | 0.04 | 3.8 | 3.5 | 1.2 |
| 실시예 7 | 0.84 | 0.02 | 4.7 | 4.1 | 3.0 |
| 실시예 8 | 0.75 | 0.05 | 4.6 | 4.1 | 3.2 |
| 비교예 1 | 0.73 | 0.17 | 3.1 | 2.8 | - |
| 비교예 2 | 0.68 | 0.21 | 3.4 | 2.7 | 1.3 |
상기 실시예 1 내지 4를 대비하면, 서로 다른 입자 크기를 가진 바이모달 분포의 코르크칩을 적정 혼합 비율로 사용한 실시예 3이 가장 우수한 인장강도 및 치수변형률 특성을 나타내었다.
또한, 표면개질된 산화티탄 광촉매와 표면개질된 산화아연 나노입자를 첨가한 실시예들이 비교예 1 및 2 대비 항균 성능 및 질소산화물 제거 능력이 우수하였는데, 이는 산화티탄 및 산화아연 입자의 표면을 개질하여 사용함으로써 각 입자가 서로 뭉치지 않고, 상부층 및 하부층에 고르게 분산됨으로써 항균 효율 및 광촉매 효율이 향상되었기 때문인 것으로 판단된다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (12)
- 제1코르크칩, 표면개질된 산화티탄 광촉매, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제1우레탄계 바인더를 포함하는 상부층; 및
제2코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제2우레탄계 바인더를 포함하는 하부층;을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩은 서로 독립적으로 평균 입자 크기가 5 내지 10 ㎜인 제1칩 및 평균 입자 크기가 0.5 내지 2 ㎜인 제2칩을 포함하는 바이모달 분포를 가지는 것이고, 상기 제2칩의 평균 입자 크기/제1칩의 평균 입자 크기의 비는 0.1 내지 0.3이며, 상기 제1칩 : 제2칩의 중량비는 1 : 0.1 내지 0.5이고,
상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩은 표면처리 전 30 내지 80℃에서 10 내지 120분 동안 건조된 후 우레탄 프리폴리머로 표면처리된 것이고,
상기 표면개질된 산화티탄 광촉매는 티타늄계 커플링제로 표면개질된 것이며, 상기 산화티탄 광촉매는 아나타제 결정 구조를 가지는 것인, 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 산화티탄 광촉매의 평균 입자 크기는 1 내지 50 ㎚인, 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재. - 제 1항에 있어서,
상기 티타늄계 커플링제는 티탄아세틸아세토네이트, 티탄테트라아세틸아세토네이트, 티탄디이소프로폭시비스(아세틸아세토네이트), 티탄디이소프로폭시비스(에틸아세토아세테이트), 티탄디이소프로폭시비스(트리에탄올아미네이트), 티타늄디-2-에틸헥속시비스(2-에틸-3-하이드록시헥속시드), 티탄-1,3-프로판디옥시비스(에틸아세토아세테이트) 및 티탄아미노에틸아미노에탄올레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인, 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재. - 제 1항에 있어서,
상기 표면개질된 산화아연 나노입자는 실리콘 오일로 표면개질된 것인, 항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재. - 삭제
- 삭제
- a) 바닥면 상에 제2코르크칩, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제2우레탄계 바인더를 포함하는 하부층용 조성물을 포설하여 하부층을 형성하는 단계; 및
b) 상기 하부층 상에 제1코르크칩, 표면개질된 산화티탄 광촉매, 표면개질된 산화아연 나노입자 및 제1우레탄계 바인더를 포함하는 상부층용 조성물을 포설하여 상부층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩은 서로 독립적으로 평균 입자 크기가 5 내지 10 ㎜인 제1칩 및 평균 입자 크기가 0.5 내지 2 ㎜인 제2칩을 포함하는 바이모달 분포를 가지는 것이고, 상기 제2칩의 평균 입자 크기/제1칩의 평균 입자 크기의 비는 0.1 내지 0.3이며, 상기 제1칩 : 제2칩의 중량비는 1 : 0.1 내지 0.5이고,
상기 제1코르크칩 및 제2코르크칩은 표면처리 전 30 내지 80℃에서 10 내지 120분 동안 건조된 후 우레탄 프리폴리머로 표면처리된 것이고,
상기 표면개질된 산화티탄 광촉매는 티타늄계 커플링제로 표면개질된 것이며, 상기 산화티탄 광촉매는 아나타제 결정 구조를 가지는 것인,항균성이 우수한 탄성 코르크 바닥재의 제조 방법. - 삭제
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