KR20020090040A

KR20020090040A - 옻 성분을 함유하는 엔지니어링 복합 수지 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20020090040A
Application number: KR1020010029210A
Authority: KR
Inventors: 김차봉; 김형준; 홍석인; 김현준; 김태윤; 임춘원
Original assignee: 아천주식회사
Priority date: 2001-05-26
Filing date: 2001-05-26
Publication date: 2002-11-30

Abstract

본 발명은 내염성, 내열성, 방수성, 방부성, 방충성 및 절연성이 우수한 옻(Lacquer) 성분을 혼합한 엔지니어링 복합수지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 옻 성분을 혼합한 기능성 복합 수지는 폴리술폰, 폴리카르보네이트(PC) 등의 엔지니어링 합성 수지를 1-50 중량%의 농도로 유기 용매에 녹인 후, 정제된 옻 수액을 고분자 물질의 중량을 기준으로 20 중량% 이내로 혼합시켜 주고, 상기 고분자와 옻 수액의 혼합용액을 주형한 후 건조함으로써 수득된다.

본 발명에 따르는 옻 성분 함유 엔지니어링 복합 수지는 기존의 생산 시설 및 생산 시스템을 그대로 사용하여 경제적으로 제조가 가능하며, 종래의 합성 수지에 비해 현저히 낮은 투습도와 우수한 항균성을 가지므로, 다양한 용도의 엔지니어링 플라스틱을 제조하는데 매우 유용하다.

Description

옻 성분을 함유하는 엔지니어링 복합 수지 및 그 제조 방법{Engineering composite resin containing natural lacquer, and process for preparing the same}

본 발명은 옻 성분을 혼합한 엔지니어링 복합 수지에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 내염성, 내열성, 방수성, 방부성, 방충성 및 절연성이 우수한 옻 성분을 종래의 엔지니어링 합성 수지, 특히 폴리술폰에 혼합함으로써 이루어진 기능성 복합 수지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 엔지니어링 플라스틱이란 열과 화학약품에 대한 내성이 강하고 기계적 성질이 우수하여 각종 엔지니어링의 부품으로 사용하기 적합한 플라스틱을말하는데, 특히, 장기 내열 온도가 100℃ 이상, 인장강도가 49.0 MPa(500 kgf/cm²) 이상, 굴곡 강도가 2.4 GPa 이상인 플라스틱을 엔지니어링 플라스틱이라고 지칭한다.

엔지니어링 플라스틱 제품으로 보편적으로 사용되고 있는 것은 PA(폴리아미드, 나일론), POM(폴리아세탈), PC(폴리카르보네이트, 렉산), MPPO(변성 폴리페닐렌 옥사이드, 노릴), PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트), GF-PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리술폰 등을 들 수 있다.

그 중에서도, 폴리술폰은 투명하고 무독하며 열과 화학약품에 대한 내성이 강할 뿐 아니라 기계적 성질이 우수하며 내 크리프성이 좋고, 난연성과 유전 특성이 양호하여 의료용, 산업용 소재, 특히 전기 전자 부품용으로 널리 사용되고 있다. 더욱이, 최근에는 폴리술폰이 액정 고분자로서, 정수기의 필터나 역삼투 분리막으로서, 또는 의료기기 분야에서 혈액 투석용 멤브레인으로도 사용되고 있다.

정수기의 부품이나 의료 분야에 사용되는 플라스틱은 상기한 우수한 물성 외에도 엄격한 항균성이 요구되는 것이 실정이므로, 보다 항균성이 높아서 사용시 인체에 보다 안전한 효과를 제공하는 플라스틱의 개발이 절실하다.

한편, 옻칠은 활엽수 교목인 옻 나무의 수액에서 유래한 것으로 예로부터 상자 등과 같은 목재의 표면을 미화하고 장식하는 데 사용되어 왔다. 특히, 옻칠은 천연 수지의 일종으로서, 내염성, 내열성, 방수성, 절연성이 우수할 뿐 아니라 방부성, 방충성 및 항균성이 우수하다는 장점을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.생칠의 주성분은 그 생산지에 따라 함량이 차이가 나지만, 일반적으로 우루시올(55-65%), 물(25-30%), 단당 및 다당류(5-10%), 함질소물질(당단백질) (3-5%) 및 소량의 효소-락카제(laccase), 스텔라시아닌(stellcyanin), 퍼옥시다제 등으로 이루어져 있다. 그 중, 주성분인 우루시올은 카테콜의 3번 위치에 탄소가 15개인 곁가지가 붙은 구조를 갖는 여러 가지 화합물을 총칭한다. 지금까지 밝혀진 우루시올 성분의 화학 구조는 다음과 같다.

옻칠은 옻나무의 수액을 채취하여 이를 피착체의 표면에 도포하고 건조함으로써 이루어지는 것으로, 옻나무의 자원만 확보된다면 공해 유발 등의 문제점이 적고 환경친화적이며 건강에 유익하다는 것이 주지의 사실이다. (허준 저 「동의보감」, 김일훈 저 「신약」참조)

그러나, 종래의 옻칠은 모두 나무나 금속 등 경질의 제품 표면에만 도포되어 사용되어 왔었고, 특히, 합성 수지에 도입되어 다양한 산업 자재 또는 일용품으로 사용되는 가능성의 개발에 대한 노력은 거의 전무한 실정이다.

본 발명은 다양한 형태로 쉽게 적용될 수 있도록 엔지니어링 합성 수지와 옻용액을 혼합시켜 재구성한, 항균성이 현저히 개선된 엔지니어링 복합 수지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 옻 성분 함유 엔지니어링 복합 수지의 항균 효과를 나타내는 도이다.

도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따라 제조된 옻 성분 함유 엔지니어링 복합 수지의 표면 및 단면 특성을 나타내는 SEM 관찰 결과이다.

본 발명에 따르면, 엔지니어링 합성 수지로 사용되는 고분자 물질을 1 내지 50 중량%의 농도로 유기 용매에 녹인 후, 정제된 옻 수액을 고분자 물질의 중량을 기준으로 20 중량% 이내로 혼합시켜 주고, 상기 고분자와 옻 수액의 혼합용액을 주형한 후 건조함으로써 수득되는, 옻 성분 함유 엔지니어링 복합 수지가 제공된다.

본 발명에서 합성 수지를 용해시키기 위한 유기 용매는 특별히 제한적이지 않으며, 일반적으로 사용되는 유기 용매, 예를 들면, 디클로로메탄, 사이클로헥산, 클로로포름 등을 사용할 수 있다.

상기와 같은 합성 수지 내의 잔류 용매를 제거하기 위해 바람직하게는 진공 건조기에서 35-45℃의 온도로 하루 이상 보관하고, 최종적으로 약 2시간 30분 동안 분당 1℃ 정도로 150℃까지 온도를 올리면서 열처리한 후, 서서히 상온까지 냉각시킨다.

본 발명에서 사용되는 옻 수액이란, 천연의 옻나무에서 채취된 옻 수액을 여과하여 불순물을 제거한 상태로 사용되었고, 특히, 국내에서 옻나무의 주요 산지인 원주에서 채취한 것을 사용하였다.

또한, 본 발명에 따르면, 합성수지로 사용되는 고분자 물질을 1 내지 50 중량%의 농도로 유기 용매에 녹인 후, 정제된 옻 수액을 고분자 물질의 중량을 기준으로 20 중량% 이내로 혼합시켜 주는 단계, 및 상기 고분자와 옻 수액의 혼합용액을 주형한 후 건조시키는 단계를 포함하는, 옻 성분 함유 기능성 합성 수지의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 방법은, 상기와 같은 합성 수지 내의 잔류 용매를 제거하기 위해 바람직하게는 진공 건조기에서 35-45℃의 온도로 하루 이상 보관하고, 최종적으로 2 시간 이상에 걸쳐, 바람직하게는 약 2시간 30분 동안 분당 1℃ 정도로 150℃까지 온도를 올리면서 열처리한 후, 서서히 상온까지 냉각시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명에서는, 내열성, 방수성, 절연성, 방부성, 항균성을 갖는 옻 성분을 엔지니어링 플라스틱 수지, 특히 폴리설폰에 도입함으로써, 보다 우수한 항균성을 갖는 엔지니어링 플라스틱을 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 옻 성분을 혼합한 엔지니어링 합성 수지를 제조함에 있어서, 폴리설폰과 옻 수액은 상용성이 우수하여, 제품의 제조시 특별한 추가의 장치나 공정이 필요없이, 종래의 장치와 공정 만으로 항균성이 우수한 플라스틱 제품을 제조하는 것이 가능하다.

실시예

본 발명을 이하의 실시예를 들어 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.

실시예 1: 옻 성분을 함유한 폴리설폰의 제조

엔지니어링 합성 수지인 폴리설폰의 일종인 비스페놀 A 폴리설폰(PSf)을 5 중량%의 농도로 디클로로메탄에 용해시키고, 여기에 고분자 물질의 중량을 기준으로 정제된 옻 수액을 0%(대조용), 3%, 5%, 10%, 20%로 혼합시켜 준다. 용매의 증발을 억제하고 용액의 기포를 없애주기 위해 상기 혼합 용액을 냉장실에 하루 이상 보관한다.

깨끗이 닦은 유리판 위에 고분자와 옻 수액의 혼합용액을 깨끗이 세척한 직경 9 cm의 유리판에 20 ml 씩 주형(casting)하고, 이것을 질소 분위기 하 상온에서 30 시간 이상 건조하여 필름을 제조한다. 제조된 필름 내의 남아 있는 잔류 용매를 제거하기 위해 진공 건조기에서 35 - 40℃로 하루 이상 보관하고 최종적으로 약 2시간 30분 동안 150℃까지 온도를 분당 1℃ 정도로 올리면서 열처리한 후 서서히 상온(25℃)까지 냉각시켜, 옻 성분 함유 폴리설폰을 제조한다. 제조된 필름은 유리판으로부터 쉽게 분리되었다.

수득된 필름의 성상은 두께가 약 80 - 100 ??m 정도였으며, 옻 수액의 함량이 증가할수록 갈색에서 검은색의 색상을 띠었다.

실시예 2: 항균성 시험

상기 실시예 1에서 제조된 필름의 항균력 시험은 위생가공한 플라스틱 제품에 대한 세균의 생육억제 효과를 시험하는 방법인 가압밀착법(FC-TM-20)을 사용하여 수행하였다. 위생가공이란 플라스틱 상의 세균 증식을 억제하여 세균에 의한 플라스틱의 2차 오염을 방지하여 방취효과를 나타내는 것을 말한다. 사용 균주는 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)를 사용하였다. 시험 조건은 시험균액을 25℃에서 24 시간 정치 배양 후 균수를 측정하였으며 시료 표면적은 60 cm²이었다.

옻 성분이 함유된 합성 수지와 대조편을 공시 균주인 대장균 ATCC 25922를 접종시킨 후 접종액의 일정량을 시편과 시편 사이에 밀착시켜 배양된 세균을 추출한다. 이 추출액 속에 존재하는 세균의 수가 측정되면 항균성이 있는 옻 성분이 함유된 합성 수지와 대조편 간의 세균 감소율이 측정된다.

감소율 = (미가공품의 24시간 후의 균수 - 가공품의 24시간 후 균수) / 미가공품의 24 시간 후의 균수

실험 결과를 하기 표 1과 도 1에 나타낸다.

표 1과 도 1에서 알 수 있듯이 옻 성분이 첨가됨에 따라 항균 특성이 증가되었으며, 옻이 5 중량% 첨가되었을 때 80% 이상의 세균 감소율을 보였으며, 10 중량% 이상 첨가되었을 때 95% 이상의 세균 감소율을 나타내었다.

	옻 수액의 함량 (중량%)
	기준 테스트	0	3	5	10	20
초기값	6.3×10³	6.3×10³	6.3×10³	6.3×10³	6.3×10³	6.3×10³
폴리설폰	2.7×10⁵	2.5×10⁵	2.4×10⁵	4.2×10⁴	8.6×10³	7.8×10³
항균력(%)	0	6.2	10.8	84.3	96.8	97.1

실시예 3: 열적 특성 (상용성)

실시예 1에서 수득된 엔지니어링 합성 수지의 상용성 여부를 밝히기 위해 시차 주사 열량계(DSC-7)와 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 시료를 분석하였다. DSC는 질소 분위기 하에서 20℃/min의 속도로 승온하였으며, 측정범위는 -25℃ 내지 200℃로 하였고, 온도의 보정은 인듐을 사용하였다.

하기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 옻 함유 폴리설폰의 경우 옻의 첨가량이 증가됨에 따라서 유리 전이 온도(Tg)가 감소하였다. 일반적으로 상용성이 없는 블렌드나 부분 상용성이 있는 블렌드의 경우에는 각 고분자의 유리전이온도가 따로 나타나게 되고 상용성이 있는 경우에는 한 개의 유리전이온도가 나타나게 된다. 따라서, 실시예 1에서 수득된 수지는 한 개의 유리전이온도를 보이는 것으로 보아, 폴리설폰과 옻 수액의 상용성이 양호하다는 것을 나타내고, 따라서, 합성 수지의 가공 시 추가 공정이 필요하지 않음을 알려준다.

옻 함유율(%)	0	3	5	10	20
유리전이온도	187.16	166.74	146.85	137.07	--

실시예 4: 형태학적 특성

수득된 수지의 형태학적 특성을 관찰하기 위해 제올(JEOL) 사의 JSM-5310 주사 현미경을 사용하여 수지의 표면과 단면을 분석하였다 (도 2A, 2B 참조). 표면과 단면 상태의 관찰 결과로부터도, 옻 수액과 폴리설폰의 상용성이 좋다는 것을 알 수 있다.

상기 실시예의 실험결과로부터 나타난 바와 같이, 본 발명에 따르는 옻 성분 함유 복합 수지는 기존의 생산 시설 및 생산 시스템을 그대로 사용하여 경제적으로 제조가 가능하며, 종래의 엔지니어링 합성 수지에 비해 현저히 높은 항균성을 가지므로, 보다 다양한 엔지니어링 플라스틱의 용도에 안전하게 사용될 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

엔지니어링 합성 수지를 1 - 50 중량%의 농도로 유기 용매에 용해시키고, 정제된 옻 수액을 합성 수지의 중량을 기준으로 1-20 %의 양으로 혼합시킨 후, 수득된 혼합 용액을 주형한 후 건조시킴으로써 얻어지는 옻 성분 함유 엔지니어링 복합 수지.
제 1 항에 있어서, 엔지니어링 합성 수지가 폴리설폰인 것을 특징으로 하는 엔지니어링 복합 수지.
엔지니어링 합성 수지를 1 - 50 중량%의 농도로 유기 용매에 용해시키고, 정제된 옻 수액을 합성 수지의 중량을 기준으로 1-20 %의 양으로 혼합시키는 단계, 및 수득된 혼합 용액을 주형한 후 건조시키는 단계를 포함하는, 옻 성분 함유 엔지니어링 복합 수지의 제조 방법.
제 3 항에 있어서, 수득된 복합 수지를 진공 건조기에서 35-45℃의 온도로 하루 이상 보관하고, 2 시간 이상에 걸쳐 분당 1℃ 정도로 150℃까지 온도를 올리면서 열처리한 후, 서서히 상온까지 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.