KR20010011478A - 옻칠 도막처리제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옻칠 도막처리제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생칠에서 추출한 우루시올을 열경화처리하여 얻은 분자량 3,000 ∼ 10,000의 우루시올 올리고머가 유효성분으로 함유되어 있어 한 번의 칠만으로도 두꺼운 도막 형성이 가능하고, 형성된 도막의 평활도, 광택, 내열성 및 경도가 우수하여 일상의 나무 생활용품이나 금속(알루미늄) 및 유리제품 도막형성에 유용한 용도에 적합하도록 개선시킨 옻칠 도막처리제에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 우루시올 올리고머를 에폭시화한 후, 여기에 다시 염기처리하여 개질된 우루시올 올리고머를 제조하여 이를 단독으로 사용하거나, 또는 상기 우루시올 올리고머와 적절한 비율로 혼합함으로써, 그 함량비에 따라서 친수성이 조절되는 도막 제조가 가능하도록 한 옻칠 도막처리제를 포함한다.

Description

옻칠 도막처리제{New coating material based on urushiol and curing method}

본 발명은 옻칠 도막처리제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생칠에서 추출한 우루시올을 열경화처리하여 얻은 분자량 3,000 ∼ 10,000의 우루시올 올리고머가 유효성분으로 함유되어 있어 한 번의 칠만으로도 두꺼운 도막 형성이 가능하고, 형성된 도막의 평활도, 광택, 내열성 및 경도가 우수하여 일상의 나무 생활용품이나 금속(알루미늄) 및 유리제품 도막형성에 유용한 용도에 적합하도록 개선시킨 옻칠 도막처리제에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 우루시올 올리고머를 에폭시화한 후, 여기에 다시 염기처리하여 개질된 우루시올 올리고머를 제조하여 이를 단독으로 사용하거나, 또는 상기 우루시올 올리고머와 적절한 비율로 혼합함으로써, 그 함량비에 따라서 친수성이 조절되는 도막 제조가 가능하도록 한 옻칠 도막처리제를 포함한다.

옻칠은 여러 종류의 옻나무로부터 얻어지는 천연 도막형성 물질로서 수 천년에 걸쳐서 우리나라, 중국 및 일본 등지에서 주로 나무제품에 적용하여 장롱, 그릇, 수저, 상 등의 일상 생활용품을 제조하는 데에 대량 사용되어 왔다.

이러한 옻칠에는 우루시올, 물, 고무질 등이 함유되어 있으며, 보통 에멀젼 형태의 수액으로 얻어진다. 그러나, 합성 고분자, 세라믹 및 금속과 같은 새로운 소재의 개발로 인하여 옻칠의 사용량이 점점 감소되고 있으며, 현재에는 전통 문화를 계승하는 정도의 비중으로 겨우 그 명맥을 이어가고 있는 실정이다.

이렇게 옻칠의 사용량이 감소하고 있는 이유는 무엇보다도 상기한 합성 고분자, 세라믹 및 금속 등에 비하여 옻칠이 여러 가지로 취약한 특성을 가지고 있기 때문인데, 이러한 취약한 특성은 다음과 같다.

먼저, 옻칠은 경화되기 이전에는 인체에 알레르기 반응을 야기시켜서 일반 사용자들이 그 사용을 기피하는 등 사용상에 매우 불편함이 있다. 이러한 알레르기 유발물질이 옻칠에 주성분으로 함유되어 있는 '우루시올' 이라는 학계의 발표가 있으나, 순수한 우루시올이 알레르기를 일으키는 것으로 보기에 어려운 점이 많다. 다시 말하면, 우루시올만을 순수하게 분리하여 사용한 본 발명에서와 우루시올과 유사한 다른 카테콜 화합물에서는 옻칠과 같이 심한 알레르기 현상이 보고된 바 없는데, 이는 우루시올과 옻칠 수액에 존재하는 효소 등이 상호 작용하여 알레르기를 일으킬 가능성이 높음을 말해 준다. 그러나, 어떠한 이유에서 알레르기가 일어나든지 이러한 알레르기 유발과정을 제거하는 것이 절실히 요구된다.

또한, 옻칠을 대기 중에서 경화시키기 위해서는 80 % 이상의 상대 습도와 30℃ 정도의 경화온도를 유지해야 한다. 그런데, 옻칠도막은 수분과 산소가 가장 많이 접촉하는 표면부터 생성되며, 옻칠도막의 산소 투과율과 수분 투과율이 매우 낮기 때문에 도막 내부로의 옻칠의 경화에 필수적인 수분과 산소의 침투를 방해하게 되므로 한번에 두껍게 칠을 할 수 없다. 따라서, 적절한 두께와 평활도 및 광택을 갖는 옻칠 도막을 형성하기 위해서는 일반적으로 7회 이상 칠과 경화를 반복하여야 하고, 이와 함께 매번 연마를 해야 하므로 시간이 과다하게 소요되고 그 공정이 번거로운 문제가 있다. 그 뿐만 아니라, 경화된 옻칠 도막은 유전 상수가 높아 정전기가 심하기 때문에 공기중의 먼지와 같은 불순물이 쉽게 달라붙는다. 따라서, 경화와 칠을 7회 이상 반복하는 사이에 경화된 옻칠 도막에 불순물이 달라붙어 균일하고 평활한 도막을 얻어내기 어렵기 때문에 도막 처리시에는 매우 청결한 작업조건이 유지되어야만 하는 등의 공정상의 문제점을 갖고 있다. 따라서, 단 한 번의 칠만으로도 두꺼운 도막 형성이 가능한 개선된 옻칠 도막처리제의 필요성이 있는 것이다.

또한, 옻칠은 천연물이기 때문에 유통과정에서 적절히 보관하지 않을 경우, 부패되는 등의 보관상의 문제와 다른 물질과의 혼합 및 비균일성 등으로 인하여 여러가지 형태와 품질로 옻칠이 존재하는 문제가 발생한다. 설령, 동일한 공정에 따라 옻칠을 사용한 경우일지라도 보관 상태, 그리고 뚜렷한 이유 없이 경화에 소요되는 시간이 달라지는 등 경화조건이 맞지 않게되어 도막 형성 과정에서 도막의 상태가 달라져 재현성이 크게 떨어지는 문제가 있다.

그리고, 일반적으로 옻칠은 장롱, 그릇, 수저 및 상 같은 나무제품에 적용하여 일상 생활용품을 제조하는 데에 대량 사용되어 왔는데, 이 중에서도 그릇, 수저 및 상의 경우 수세미 등을 사용하여 상당히 격렬한 방법으로 세척하므로 여러가지 재질로 만들어진 옻칠 도막은 경도가 떨어지므로 수세미에 의해서 흠집이 나며, 또한 이들은 뜨거운 물과 차가운 물 등의 변화되는 환경에 노출되어 있어서 변색되거나 심한 경우에는 옻칠이 일어나 벗겨지는 등의 일상생활용품에 적용하여 사용하는데 있어서 불편한 문제가 있다. 따라서, 옻칠 도막에 있어서 경도와 내열성의 개선 또한 요구되는 것이다.

아울러, 상기한 이유들로 인하여 옻칠은 사용되는 수요가 적으며 가격이 매우 높게 형성되어 있어 경제적이지 않은 문제도 있다.

그러나, 옻칠이 상술한 바와 같이 비록 경쟁 제품에 비하여 취약한 성질로 인하여 사용이 감소하였지만, 다른 경쟁 제품보다 우월한 성질 즉, 천연물이라는 점, 다른 도료에 비하여 외관상 매우 좋은 느낌을 주며 내용매성, 내열성 및 내화성을 비롯한 내구성이 우수한 성질을 가지고 있기 때문에 이러한 특성을 최대한 부각시키고 취약한 성질을 개선하면 다시 경쟁력을 회복하여 산업화될 수 있는 가능성이 있는 것이다.

따라서, 상기한 옻칠의 우월한 성질을 최대한 부각시키면서, 우수한 평활도, 광택, 경도 및 보다 향상된 내열성을 가지면서도, 단 한 번의 칠만으로도 적절한 두께의 도막을 형성할 수 있어 재현성이 우수하므로 산업화가 가능하여 가격이 저렴하며 일상 생활 용품에 사용이 용이한 옻칠 도막처리제의 개발이 절실히 요구되고 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 생칠로부터 우루시올을 분리해 내고 이를 열경화처리하여 얻은 우루시올 올리고머, 또는 상기 우루시올 올리고머를 다시 에폭시화 하여 얻은 개질 우루시올 올리고머 각각을 단독으로 사용하거나 적절한 비율로 혼합하여 도막처리제로 제조하면, 한 번의 칠만으로도 적절한 두께를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 평활도, 경도, 내열성 및 광택 등의 물성 또한 우수하게 개선시킬 수 있음을 알게됨으로써, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 옻칠의 우월한 성질을 최대한 부각시키면서, 우수한 평활도, 광택 및 경도를 가지면서도, 단 한 번의 칠만으로도 적절한 두께의 도막을 형성할 수 있고 재현성이 우수하여 산업화가 가능할 뿐만 아니라, 가격이 저렴하며 일상 생활용품에 적용이 용이한 옻칠 도막처리제를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 생칠에서 분리된 우루시올을 열경화처리하여 얻은 수평균 분자량 3,000 ∼ 10,000의 우루시올 올리고머가 함유되어 있는 옻칠 도막처리제를 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 우루시올 올리고머 30 ∼ 70 중량%와 희석용제 70 ∼ 30 중량%가 함께 함유되어 이루어진 옻칠 도막처리제를 포함한다.

그리고, 본 발명은 상기 우루시올 올리고머 28 ∼ 90 중량%와, 방향족 또는 지방족 이소시아네이트 화합물 7 ∼ 70 중량%와, 폴리에테르 변성 실리콘계 계면활성제 0.1 ∼ 2 중량% 및 촉매 0.01 ∼ 0.05 중량%가 함유되어 이루어진 옻칠 도막처리제를 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 우루시올 올리고머 2 ∼ 3 중량부에 메타클로로퍼벤조익산 1 중량부를 첨가하여 에폭시화한 후, 여기에 다시 가성소다 수용액 2 ∼ 3 중량부를 첨가하여 제조된 에폭시화로 개질된 우루시올 올리고머가 함유되어 있는 옻칠 도막처리제를 포함한다.

그리고, 본 발명은 상기 우루시올 올리고머와 상기 에폭시화로 개질된 우루시올 올리고머가 1 ∼ 4 : 1의 중량비로 함유된 옻칠 도막처리제를 포함한다.

또한, 본 발명은 생칠을 n-헥산 및 등유 중에서 선택된 용제에 용해시키고 불용성 물질은 원심분리하여 제거하고, 상기 상등액을 물로 세척한 후 감압 증류 및 건조하여 우루시올을 수득하며, 상기 수득한 우루시올을 100 ∼ 140℃ 온도 조건하에서 방치하여 수평균 분자량 3,000 ∼ 10,000의 우루시올 올리고머를 얻는 것을 특징으로 하는 우루시올 올리고머의 제조방법을 포함한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 생칠에서 추출한 우루시올을 열경화처리하여 우루시올 올리고머를 얻는 방법과, 이를 다양하게 적용하여 제조한 옻칠 도막 처리제, 그리고 이를 적용하여 제조된 내열성 옻칠 도막제품에 관한 것이다.

본 발명을 제조공정을 들어 더욱 상세히 하고자 한다.

일반적으로 사용되고 있는 종래의 옻칠은 가격이 매우 높을 뿐만 아니라, 칠에 함유된 모든 성분을 그대로 사용하여 효소에 의한 자연 경화를 통하여 도막을 제조하였는데, 이러한 종래의 옻칠은 알레르기를 유발할 뿐만 아니라, 그 도막의 제조 조건과 칠의 종류에 따라 얻어지는 도막 특성의 재현성이 떨어지고, 까다로운 경화조건을 충족시켜야 하며, 원하는 두께의 옻칠 도막을 형성하기 위해서는 일반적으로 7회 이상의 칠과 경화를 반복하는 과정을 거쳐야 하는 문제를 안고 있다. 또한, 경화 조건에 따라 변색되거나 균일하지 못한 면을 가지는 불량한 도막이 형성되기도 한다.

이에, 본 발명에서는 생칠중에 포함된 고무질, 수분 등의 성분을 분리 제거하여 순수한 우루시올 성분만을 사용한다. 따라서, 우루시올과 옻칠 수액에 존재하는 효소 등이 상호 작용하므로 발생하는 알레르기의 유발을 억제할 수 있다.

그런데, 생칠로부터 분리된 우루시올은 중합되지 않은 단량체의 형태로 저분자량 물질인데, 이를 그대로 도포하여 가열 경화시키면 경화됨에 따라 점성이 크게 변화할 뿐만 아니라, 경화된 부분과 경화되지 않은 부분 사이의 밀도 변화로 인하여 상당히 얇게 도포하더라도 고른 표면을 얻어낼 수 없다. 즉, 표면이 우선적으로 경화되면서 수축하여 매우 불균일한 도막이 얻어진다. 이러한 문제를 제거하기 위하여, 본 발명에서는 우루시올을 직접 도막처리제로 사용하기보다는 수평균 분자량이 대략 3,000 ∼ 10,000인 우루시올 올리고머를 제조하여 사용하도록 하는 바, 만일 우루시올 올리고머의 수평균 분자량이 상기 범위보다 낮으면 경화에 따른 도막의 뒤틀림을 방지할 수 없으며, 상기 범위를 초과하면 도포에 적절한 정도의 용액을 제조할 수 없다.

다음에서는 본 발명이 옻칠 도막처리제에 유효성분으로 함유시키는 우루시올 올리고머의 제조과정을 상세히 설명하고자 한다.

우선, 채취한 생칠을 n-헥산 또는 등유 등의 용제에 용해시켜 교반한 후, 유기용제에 용해되지 않은 불용성 물질을 원심분리하여 제거한다. 그리고, 상기 용액의 상등액을 모아서 n-헥산 또는 등유 등의 상기한 용제를 재차 첨가하고 물로 수회(대체로 3회 정도) 세척한 다음, 유기층을 분리 여과하고 감압증류하여 용매와 수분을 증발시켜 순수한 우루시올을 얻는다. 이때, 상기 감압증류 과정에서의 가열 온도는 60℃를 초과하지 않도록 하는 바, 이는 가열에 의한 우루시올의 중합을 최대한 억제하기 위해서이다. 만일 이 단계에서 중합이 일어날 경우, 점성이 높아질 수 있으며 용매를 사용하지 않고는 우루시올을 회수하기 어려운 상황이 벌어질 수 있다.

상기한 방법으로 생칠로부터 분리시킨 우루시올은 100 ∼ 140℃의 온도에서 잘 교반하면서 방치시키면 분자량이 증가하게 되는 바, 본 발명이 목적으로 하는 수평균 분자량 3,000 ∼ 10,000의 우루시올 올리고머를 수득하기 위해서는 대략 10 ∼ 48시간 동안 방치시키도록 한다. 그리고, 생성된 올리고머의 수평균 분자량은 겔투과 크로마토그래피를 사용하여 측정한다.

한편, 본 발명에 따른 옻칠 도막처리제는 상기한 우루시올 올리고머를 적정 희석용제에 희석시켜 직접 사용할 수도 있고, 또는 상기한 우루시올 올리고머에 개질된 우루시올 단량체, 이소시아네이트, 계면활성제, 촉매 등을 함유시켜 우루시올 올리고머와 이소시아네이트의 반응에 의해 생성된 우레탄 프리폴리머 형태의 옻칠 도막처리제를 제조하여 사용할 수도 있다.

먼저, 상기한 우루시올 올리고머를 적정 희석용제에 희석시켜 직접 사용할 경우에, 옻칠 도막의 요구 두께 및 목적에 따라 우루시올 올리고머 용액의 농도를 달리할 수 있으나, 대체로 우루시올 올리고머 30 ∼ 70 중량%와 희석용제 70 ∼ 30 중량% 범위로 혼합 사용하도록 한다. 여기서, 우루시올 올리고머 희석에 사용될 수 있는 희석용제로는 톨루엔, 자일렌 등의 유기용제를 사용할 수 있다. 이때, 사용되는 희석용제를 상기 범위 미만으로 첨가하여 희석농도를 너무 낮게 조절할 경우에는 용매가 증발하면서 불균일한 도막을 형성하므로 바람직하지 않고, 반면에 희석용제를 상기 범위를 초과하여 과량으로 첨가하여 희석농도를 너무 높게 조절할 경우에는 점성이 지나치게 높아 균일한 도막을 제조하기 어려워 바람직하지 않다.

또한, 우루시올 올리고머와 이소시아네이트의 화학적 결합에 의해 생성된 우레탄 프레폴리머 형태의 옻칠 도막처리제를 제조하는 경우, 우루시올 올리고머 28 ∼ 90 중량%, 이소시아네이트 화합물 7 ∼ 70 중량%, 계면활성제 0.1 ∼ 2 중량% 및 촉매 0.01 ∼ 0.05 중량%를 함유시킨다. 또한, 이소시아네이트 화합물로는 방향족 또는 지방족 이소시아네이트 화합물, 또는 이들의 혼합물을 사용하여도 무방한 바, 본 발명에서는 통상적으로 사용되는 방향족 또는 지방족 이소시아네이트 화합물이 모두 사용될 수 있다. 상기 이소시아네이트 화합물의 함유량에 따라 옻칠 도막의 색 및 경도가 달라질 수 있다. 이를테면, 이소시아네이트 화합물의 함량이 60 중량% 미만이면 갈색 계통의 색을 띄며, 60 중량%를 초과하면 옅은 노란색의 색을 띈다. 또한, 본 발명에서 사용하는 촉매는 우루시올 올리고머와 이소시아네이트 사이의 반응속도를 높이기 위한 목적으로 함유시키며, 이러한 촉매로는 디부틸틴 디라우레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 옻칠 도막의 적절한 평활도 유지를 위하여 계면활성제를 함유시킬 수도 있는 바, 계면활성제로는 폴리에테르계 변성 실리콘 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 계면활성제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 평활한 표면을 얻을 수 없으며, 2 중량%를 초과하면 계면활성제가 별도의 상으로 분리되어 적당하지 않다.

한편, 본 발명에 따라 생칠로부터 우루시올을 분리하여 이의 올리고머를 사용하여 제조된 도막 처리제는 매우 소수성이기 때문에 친수성이 요구되는 경우에는 사용할 수 없으므로 친수성을 조절하는 방법이 매우 유용한 바, 이러한 친수성을 조절하기 위해서는 우루시올을 화학적으로 변형하여 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 친수성의 조절을 위하여 상기에서 얻은 우루시올 올리고머가 함유하고 있는 이중 결합을 에폭시화한 후, 여기에 다시 가성소다 수용액으로 처리하여 여러개의 알코올기를 함유하는 개질 우루시올 올리고머를 제조하는 바, 이를 더욱 상세히 하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 방법으로 얻은 우루시올 올리고머 2 ∼ 3 중량부에 메타클로로퍼벤조익산 1 중량부를 혼합하여 톨루엔에 용해시키고 이를 10 ∼ 20시간 동안 교반하면서 상온에서 방치하므로 에폭시화한다.

그 다음에, 상기 반응 혼합물을 베이킹 소다(NaHCO₃) 포화 수용액으로 각각 2 ∼ 4회 세척하여 유기층을 분리하고 여기에 50 % 가성소다 수용액 2 ∼ 3 중량부를 가하여 7 ∼ 10시간 동안 가열한다. 이때, 상기 첨가되는 가성소다의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 반응이 잘 일어나지만 산성화 시키기 위해서 염산의 사용량이 많아지고, 상기 범위 미만으로 첨가하게 되면, 반응이 완결되지 않아 바람직하지 않고, 가열시간이 상기 범위 미만이면 반응이 완결되지 않고, 상기 범위를 초과하면 에너지 손실이 커 바람직하지 않다.

그 다음에, 상기 반응 혼합물을 상온으로 식힌 후, 물층을 분리하고 진한 염산을 가하여 반응 혼합물을 산성화한다. 이때, 산성화는 일부 유기층을 분리하여 증류수로 세척하고 증류수층이 pH 종이를 사용하여 측정할 시 pH가 6 ∼ 7이 될 때까지 수행한다. 그리고, 유기층을 분리하여 무수 황산마그네슘을 사용하여 건조시킨 후, 용매를 날려보내고 개질된 우루시올 올리고머를 얻어낸다.

아울러, 본 발명은 상기한 제조방법으로 제조된 에폭시화로 개질된 우루시올 올리고머를 도막처리제의 제조시에 단독으로 사용하거나, 우루시올 올리고머와 적절한 비율로 혼합 사용하여 옻칠 도막처리제로 제조하므로 친수성을 조절할 수 있다. 즉, 본 발명은 우루시올 올리고머와 에폭시화로 개질된 우루시올 올리고머가 1 ∼ 4 : 1의 중량비로 함유시켜 옻칠 도막처리제를 제조할 수 있는 것이다. 이때, 상기 첨가되는 개질하지 않은 우루시올 올리고머와 개질 우루시올 올리고머의 비율이 상기 범위를 벗어나면 경화가 일어나지 않거나, 친수성이 향상되지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 옻칠 도막처리제에는 자연상태에서 경화를 일으킬 효소가 제거되어 보관성이 향상되므로 장시간 공기중에서 특별한 장치 없이 보관하여도 변화없이 원상태로 보관할 수 있다.

이렇게 제조된 옻칠 도막 처리제는 붓이나 스프레이 등 통상의 방법으로 도막처리하며, 1회 도막처리에 의해 수십 ㎛의 비교적 두꺼운 도막 형성이 가능하고, 또한 형성된 도막의 평활도, 광택 및 경도가 우수하며 향상된 친수성을 띄어 퍼짐성이 우수함은 물론, 담배불이나 뜨거운 냄비와 같은 물질과의 접촉에 견딜 수 있을 정도로 내열성이 향상된 옻칠 도막제품을 얻을 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 우루시올 올리고머 또는 에폭시화로 개질된 우루시올 올리고머를 도포한 다음, 자외선에 노출시켜 40 ∼ 50분 동안 경화시키는 바, 이렇게 자외선에 노출시키는 경우에는 도막의 두께를 변화시켜 황금 빛을 띄는 균열된 형태의 문양을 얻어낼 수 있다. 즉, 두껍게 입혀진 부분이 경화가 진행됨에 따라 가느다란 선을 형성하여 균열된 문양을 나타내는 것이다. 만일, 경화시간이 짧으면 경화가 완전히 일어나지 않거나 황금색이 얻어지지 않으며, 반면에 상기 범위를 초과하여 경화하면 과다한 에너지 손실의 문제가 있어 바람직하지 않다.

따라서, 본 발명에 따라 얻은 옻칠 도막처리제를 사용하여 내열 및 내화성 도막제품, 예를 들면, 내열성 장판, 재떨이, 자동차 내장, 비행기 내장 및 타일 등을 제조할 수 있으며, 그 이외에도 장롱, 그릇, 수저, 상 등의 일상의 나무 생활용품의 제조에 유용하다.

이와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

제조예 : 우루시올 올리고머의 제조

일반 시중의 옻 납품업자로부터 구입한 중국산 생칠 100 g에 n-헥산 300 ㎖를 첨가하여 격렬히 교반 한 다음, 15 시간 동안 실온에서 방치하였다. 상등액을 조심스럽게 따라낸 후, 다시 원심분리(1000 rmp)하여 용액에 남아있는 불용성 물질을 제거하였다. 불용성 물질이 제거된 상등액을 물 50 ㎖로 3회 세척하였고, 유기층은 온도를 60℃ 이하로 유지시키면서 감압증류하여 n-헥산과 수분을 완전히 증발시켜 우루시올을 얻었다.

상기에서 얻어진 우루시올을 120℃의 온도에서 조심스럽게 교반시키면서 35시간 동안 방치하여 분자량을 증가시켰으며, 겔투과 크로마토그래피로 측정한 수평균 분자량이 5,000인 우루시올 올리고머를 얻었다.

실시예 1

상기 제조예에서 얻은 우루시올 올리고머(Mw 5,000) 5 g과 톨루엔 5 ㎖를 혼합하여 우루시올 올리고머 용액을 제조하였다.

상기에서 얻어진 용액을 나무판에 스프레이로 분사시켜 1회 도포한 후에 140 ℃의 온도에서 각각 3시간 및 18시간 동안 방치하였다.

그리고, 옻칠 도막의 두께, 평활도, 경도 및 광택을 측정하여 다음 표 1에 나타내었다. 이때, 평활도는 얻어진 도막에 탐침을 통과시켜 탐침의 최고점과 최저점의 높이 차이를 기준으로 하는 DIN 4768에 의해 측정하였고, 경도는 JIS D 0202.8.10에 따른 연필 경도로 평가하였으며, 광택은 BYK사의 광택계로 입사각 60도로 평가하였다.

비교예 1

상기 제조예의 제조과정 중에 얻은 우루시올(Mw 700) 100 g과 톨루엔 100 ㎖를 혼합하여 우루시올 용액을 제조하였다.

상기에서 얻어진 용액을 나무판에 스프레이로 분사시켜 1회 도포한 후에 140 ℃의 온도에서 각각 3시간 및 18시간 방치하였다. 그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 옻칠 도막의 두께, 평활도, 경도 및 광택을 측정하여 다음 표 1에 나타내었다.

비교예 2

상기 제조예에서 사용되는 생칠 100 g과 톨루엔 100 ㎖를 혼합하여 생칠 용액을 제조하였다.

상기에서 얻어진 용액을 나무판에 스프레이로 분사시켜 1회 도포한 후에 140 ℃의 온도에서 각각 3시간 및 18시간 방치하였다. 그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 옻칠 도막의 두께, 평활도, 경도 및 광택을 측정하여 다음 표 1에 나타내었다.

상기 표 1의 결과를 통해서, 본 발명은 한 번의 칠만으로서 기존의 옻칠에 비하여 두꺼운 도막 형성이 가능하고 형성된 도막의 경도, 광택이 향상됨을 알 수 있었다.

실시예 2 ∼ 4 및 비교예 3 ∼ 4

상기에서 제조한 우루시올 올리고머, 이소시아네이트 화합물, 촉매, 계면활성제 각각을 다음 표 2에 나타낸 조성비로 혼합하여 나무판에 도포기(applicator)로 도포하고 80 ℃의 온도로 3시간 동안 경화시켰다. 그리고, 생성된 도막의 물성 즉, 도막두께, 연필경도 및 광택을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였으며, 접촉각은 접촉각 측정기(contact angle goniometer)를 사용하여 0.5 마이크로리터의 물방울을 도막에 적하한 후, 도막과 적하된 물방울 사이의 각도를 측정하는 방법을 사용하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

실시예 5 ∼ 7 및 비교예 5

상기 제조예에서 얻은 우루시올 올리고머 10 g을 톨루엔 20 ㎖에 녹이고 메타클로로퍼옥시벤조산 4 g을 첨가하여 8시간 동안 20 ∼ 25 ℃ 사이에서 반응시켰다. 반응이 완결된 후, 50 ㎖의 1N 가성소다 수용액을 첨가하고 밤새도록 환류시켰다. 상기 반응 혼합물에 염산용액을 투입하여 pH 5까지 산성화시키고 디에틸에테르 50 ㎖를 첨가하여 개질 우루시올 올리고머를 얻었다.

그 다음에, 우루시올 올리고머와 상기에서 얻어진 개질 우루시올 올리고머를 각각 4 : 1, 2 : 1, 1 : 1 중량비로 혼합하고, 이 혼합물을 유리판에 도포하고 100 ℃에서 3시간 동안 경화하여 도막을 형성하였다.

그리고, 얻어진 도막과 물과의 상호 작용을 파악하기 위하여 얻어진 도막에 0.5 ㎖의 물방울을 떨어뜨리고 방치하여 물이 퍼지는 시간을 관찰하였다. 그리고, 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

상기 표 3의 결과에서 알수 있듯이, 개질된 우루시올 올리고머의 함량이 높을수록 빠른 시간 내에 물방울이 퍼짐을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따른 개질하지 않은 우루시올 올리고머와 개질된 우루시올 올리고머를 적절한 비율로 혼합함으로써, 그 함량비에 따라서 친수성이 조절되는 도막 제조가 가능하여 정전기 발생이 더 낮으며 용도에 따라 요구되는 친수성을 가지는 도막을 제조할 수 있음을 알 수 있었다.

실험예 1 : 보관성 테스트

생칠, 실시예 7을 사용하여 보관성 테스트를 실시하되, 각각의 보관성을 비교하기 위하여, 각 물질을 10 ㎖ 용량의 시료병에 각각 5 ㎖씩을 투입하고 상온, 상압하에 공기중에 방치하였다. 그 결과, 생칠의 경우 24 시간 이내에 상당한 두께로 경화되어 사용할 수 없게 되었으나, 본 발명(실시예 7)의 경우에는 12개월이 지나도 원 상태대로 유지되어 특별한 장치 없이도 장시간 보관하였다가 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

실험예 2 : 자외선 조사 테스트

먼저, 다음 실시예 7의 혼합물을 알루미늄 판에 도포한 다음, 다음 표 4에 나타낸 시간동안 자외선에 노출시켜 경화시켰다. 그리고, 도막의 색상 및 생성된 문양을 육안으로 측정하여 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다. 이때, 사용된 자외선으로는 당업자가 통상적으로 사용할 수 있는 UVA 및 UVB 램프를 사용하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 생칠에서 추출한 우루시올을 열경화처리하여 얻은 분자량 3,000 ∼ 10,000의 우루시올 올리고머가 함유되어 있는 옻칠 도막처리제를 제조함으로써, 한 번의 칠로서 두꺼운 도막 형성이 가능하고 형성된 도막의 평활도, 광택, 내열성 및 경도가 우수하여 장롱, 그릇, 수저, 상 등의 일상의 나무 생활용품이나 금속(알루미늄) 및 유리제품 도막형성에 유용할 뿐만 아니라, 담배불이나 뜨거운 냄비와 같은 물질과의 접촉에 견딜 수 있는 고급 소재를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 생칠에서 분리된 우루시올을 열경화처리하여 얻은 수평균 분자량 3,000 ∼ 10,000의 우루시올 올리고머가 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 옻칠 도막처리제.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 우루시올 올리고머 30 ∼ 70 중량%와 희석용제 70 ∼ 30 중량%가 함께 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 옻칠 도막처리제.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 우루시올 올리고머 28 ∼ 90 중량%와, 방향족 또는 지방족 이소시아네이트 화합물 7 ∼ 70 중량%와, 폴리에테르 변성 실리콘계 계면활성제 0.1 ∼ 2 중량% 및 촉매 0.01 ∼ 0.05 중량%가 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 옻칠 도막처리제.
4. 생칠에서 분리된 우루시올을 열경화처리하여 얻은 수평균 분자량 3,000 ∼ 10,000의 우루시올 올리고머 2 ∼ 3 중량부에 메타클로로퍼벤조익산 1 중량부를 첨가하여 에폭시화한 후, 여기에 다시 가성소다 수용액 2 ∼ 3 중량부를 첨가하여 제조된 에폭시화로 개질된 우루시올 올리고머가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 옻칠 도막처리제.
5. 상기 청구항 1의 우루시올 올리고머와 상기 청구항 4의 에폭시화로 개질된 우루시올 올리고머가 1 ∼ 4 : 1의 중량비로 함유된 것임을 특징으로 하는 옻칠 도막처리제.
6. 생칠을 n-헥산 및 등유 중에서 선택된 용제에 용해시키고 불용성 물질은 원심분리하여 제거하고, 상기 상등액을 물로 세척한 후 감압 증류 및 건조하여 우루시올을 수득하며, 상기 수득한 우루시올을 100 ∼ 140℃ 온도 조건하에서 방치하여 수평균 분자량 3,000 ∼ 10,000의 우루시올 올리고머를 얻는 것을 특징으로 하는 우루시올 올리고머의 제조방법.
7. 청구항 1의 우루시올 올리고머와 상기 청구항 4의 에폭시화로 개질된 우루시올 올리고머를 도포한 다음, 자외선에 노출시켜 40 ∼ 50분 동안 경화시키는 것을 특징으로 하는 옻칠 도막의 형성방법.