KR20040076928A - 광촉매 입자를 이용한 항균 인테리어 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균 효과를 발휘하도록 광촉매 입자의 코팅층으로 도포되어있는 인테리어 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 벽면, 각종 가구, 몰드 등과 같은 건물 실내의 물품들의 표면에 손쉽게 부착되어 원목의 형상을 표현하는 인테리어 필름으로서, 그러한 인테리어 필름의 하나의 구성성분으로서 광촉매 입자를 함유하는 코팅층이 포함되어 있어서 항균 효과를 발휘하게 되며, 경우에 따라서는 방향제 성분이 상기 코팅층에 더 함유되어 있어서 항균 효과뿐만 아니라 방향 효과도 발휘할 수 있다.

Description

광촉매 입자를 이용한 항균 인테리어 필름 {ANTIBIOTIC INTERIOR FILM USING PHOTO-CATALYTIC PARTICLES}

본 발명은 항균 효과를 발휘하도록 광촉매 입자의 코팅층으로 도포되어있는 인테리어 필름에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 벽면, 각종 가구, 몰딩 등과 같은 건물 실내의 물품들의 표면에 손쉽게 부착되어 원목의 형상을 표현하는 인테리어 필름으로서, 그러한 인테리어 필름의 하나의 구성성분으로서 광촉매 입자를 함유하는 코팅층이 포함되어 있어서 항균 효과를 발휘하게 되며, 경우에 따라서는 방향제 성분이 상기 코팅층에 더 함유되어 있어서 항균 효과뿐만 아니라 방향 효과도 발휘할 수 있다.

건물의 실내 공간이 하나의 기능적 측면을 뛰어넘어 심미적 측면의 부가로 발전하면서, 고급스러운 이미지 창출을 위한 다양한 제품들이 개발되고 있다. 그 중 하나로서, 고가의 원목을 소재로 한 보다 기능적인 제품들을 표방하게 되었으나, 원목이라는 한정된 수량과 고가의 재료를 사용함에 따른 문제점을 해결하기 위하여 다양한 방법들이 고려되고 있다.

따라서, 합판 소재, 합성수지 소재 등과 같이 저가의 소재로 다양한 형태 및구조의 제품을 만들고 그것의 표면에 원목을 얇게 재단한 필름을 부착하는 방법이 고안되어 현재 많이 사용되고 있다. 이러한 방식은 저가 소재의 기능적 측면과 고가 소재의 심미적 측면을 조합한 것이다.

그러나, 이러한 제품들은 유해한 곰팡이와 같은 세균에 노출되어있고 더욱이 습한 실내에서는 세균의 번식 장소가 되기도 한다. 세균의 번식은 제품의 심미적 측면을 손상시킬 뿐만 아니라 건강을 위협하는 유해 요소이기도 하다. 더욱이, 원목은 세균의 번식을 위한 적합한 다공성 공간과 영양분의 제공 역할을 하므로, 장시간에 걸쳐 세균이 번식하는 문제점을 가지고 있다.

종래의 인테리어 필름은 이러한 문제점에서 자유로울 수 없고, 기능적 측면 및 심미적 측면에 더불어 쾌적한 환경을 요구하는 현재의 추세에 적합하지 못하다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

이에 대하여, 본 발명자들은 실내 내장제의 마감제로서 사용되는 인테리어 필름을 제조함에 있어서, 일정한 두께의 부직포 기재층 및 원목층으로 구성된 나무 무늬목 상에 광촉매 입자를 함유하는 코팅층을 도포한 뒤, 그 위에 보호층을 형성하면, 광촉매 입자의 광분해 작용에 의해 항균 효과를 발휘할 수 있음을 발견하였다. 특히, 상기 광촉매 입자로서 이산화티타늄 입자를 사용하면, 저렴하면서도 화학적으로 안정한 상태에서 보다 높은 항균 효과를 발휘할 수 있게 됨을 발견하였다. 또한, 이러한 코팅층에 방향제 성분을 첨가하면, 상기 효과 이외에 쾌적한 실내공간을 창출할 수 있는 방향 효과를 발휘할 수 있음을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발명에 기초하여 완성되었다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 항균 인테리어 필름은,

(a) 부직포로 되어있는 두께 0.05 내지 0.5 ㎜의 기재층,

(b) 접착제에 의해 상기 부직포층 상에 부착되어있는 0.05 내지 0.5 ㎜의 원목층,

(c) 유기물을 광분해하는 광촉매 입자를 포함하고 있으며, 상기 원목층 상에 10 내지 100 ㎛의 두께로 도포되어있는 코팅층, 및

(d) 상기 코팅층을 외부로부터 보호하도록 코팅층 상에 5 내지 50 ㎛의 두께로 도포되어있는 보호층을 포함하는 것으로 구성되어있다.

본 발명에 따른 인테리어 필름은 원목의 미려한 외향을 가지면서 항균 및 방충의 효과를 발현한다.

상기 기재층은 부직포로 형성되어있으며, 인테리어 필름 전체의 기계적 물성 및 내구성을 지지한다. 이러한 부직포는 예를 들어 셀룰로우즈 계통의 천연섬유나 합성섬유를 열에 의한 융착 또는 접착제로 상호 접착하여 만들어질 수 있다. 기재층의 두께는 상기에서와 같이 0.05 내지 0.5 ㎜이며, 너무 얇으면 인테리어 필름에 필요한 기계적 물성 및 내구성을 발휘할 수 없고, 너무 두터우면 굴곡성이 떨어져서 취급 및 사용에 불편하다. 더욱 바람직한 두께는 0.07 내지 0.2 ㎜이다.

상기 원목층은 본 발명의 인테리어 필름이 원목의 질감 등을 발현할 수 있도록 하는 층으로서, 체리, 오크, 월넛, 메플 등과 같은 온대산재의 원목이나 나왕, 메란티 등의 열대산재의 원목을 얇게 절단하여 사용한다. 바람직하게는 고급스러움을 더할 수 있는 온대산재 원목을 사용한다. 원목층의 두께는 상기에서와 같이 0.05 내지 0.5 ㎜이며, 너무 얇으면 원목의 질감 등을 발현하기 어렵고 너무 두터우면 굴곡성이 떨어져서 취급 및 사용에 불편하다. 더욱 바람직한 두께는 0.1 내지 0.4 ㎜이다.

상기 기재층과 원목층은 접착제를 사용하여 부착하는데, 본 발명에 사용될 수 있는 접착제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol: PVAc)을 사용할 수 있다. 기재층-접착제-원목층으로 구성된 일련의 층을 무늬목층으로 칭할 수도 있으며, 이들의 두께는 바람직하게는 0.2 내지 0.6 ㎜인 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 이들 무늬목층 대신에 PVC(polyvinyl chloride) 필름이 사용될 수도 있다.

상기 광촉매 입자는 광을 받았을 때 유기물을 분해할 수 있는 특징을 가진 입자로서, 이러한 특징을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, TiO₂, WO₃, SrTIO₃, Fe₂O₃, SNO₂, ZnO 등을 들 수 있으며, 이들의 하나 또는 둘 이상의 혼합 형태로 사용될 수도 있다. 그 중에서도 이산화티타늄이 특히 바람직하다.

이산화티타늄은 백색 안료나, 고주파용 콘덴서 소재, 저반사 코팅 등의 광학재료, 센서 및 보호 재료 등으로 매우 광범위하게 이용되고 있다. 이산화티타늄의 전기적 성질은 반도체 영역에 속한다. 이산화티타늄에 단파장(380 ㎚ 이하)의 자외선이 조사되면, 여기상태가 되어 강력한 산화력을 나타낸다. 유사한 거동을 나타내는 반도체로는 WO₃, SrTIO₃, Fe₂O₃, SNO₂, ZnO, Cds 등이 있으며, 이들은 앞서의 설명과 같이, 본 발명의 광촉매로서 사용될 수 있다. 그 중에서도 TiO₂(이산화티타늄, 산화티탄)가 특히 바람직한 이유는, 백색 안료로서 산업사회의 전 분야에 걸쳐 광범위하게 활용되고 있고, 화학적으로도 안정하여 안정성이 높은 물질이면서, 광반도체로서 우수한 특징을 가지고 있기 때문이다.

이산화티타늄의 광촉매 반응을 살펴보면, 반도체 에너지밴드는 가전자대(valance band), 전도대(conduction band) 및 이들 사이에 금지대(gap)가 존재한다. 이산화티타늄의 경우 금지대의 에너지가 3.2 eV로, 이 이상의 에너지를 흡수한 가전자대의 전자는 여기(exciting)되어 전도대로 이동하게 되고, 전도대에서 이동이 자유롭게 된다. 전자가 여기할 때 가전자대에는 정공(hole)이 만들어지고, 역시 이동이 자유롭게 된다. 따라서, 자외선(UV)을 조사하게 되면, 여기상태, 즉, 활성상태가 된다. 전자와 정공은 표면으로 이동하여 각각 산소, 수산기와 결합하여 라디칼(radical)을 형성한다. 산화티탄의 경우, 홀의 산화력이 보다 강력하기 때문에 주로 수산기 라디칼이 유기물질을 산화해서 탄산가스(CO₂)와 물(H₂O)로 산화 분해된다. 또한 균이 사멸하지 않는 약한 자외선 광량에서도 항균력을 나타낸다.

이러한 자정(Self-Cleaning) 능력은, 스스로 오염을 제거하여 깨끗한 표면을 유지하는 기능으로서, 광촉매의 표면 친수반응에 의하여 오염물질이 부유와 광산화반응에 의한 분해에 의하여 효능이 나타난다. 항균 살균의 경우, 광촉매 반응에 의해 형성되는 수산화 라디칼의 강한 산화력에 의하여 표면의 박테리아, 세균을 죽이게 된다. 이런 강한 산화력은 항균, 살균뿐만 아니라 세균의 잔해 및 독소까지 분해하므로, 은(Ag), 구리(Cu)등의 다른 항균제에는 없는 다양하고 우수한 특성을 나타낸다.

경우에 따라서는, 상기 코팅층에 은 분말, 구리 분말, 이산화규소(SiO₂) 분말 등을 더 포함시켜 광촉매 항균 반응을 촉진할 수도 있다.

광촉매의 입자 크기는 특별히 한정되는 것은 아니며 대략 10 ㎚ 내지 15 ㎛ 직경을 가진 것이 바람직할 수 있다. 이들 촉매는 원목층 상에 직접 가해질 수도 있지만, 접착의 용이성 및 접착 상태의 유지성 등을 고려하여 졸(sol) 형태로 도포하는 것이 바람직하다. 도포 방법은 스프레이법, 롤스퀴지법, 브러쉬법 등 다양한 공지 방법에 의해 실행될 수 있다.

바람직하게는 항균성 이외에 방향성을 부여하기 위하여 상기 코팅층에 방향제를 첨가할 수도 있다. 이러한 방향제의 예로는 녹차 추출액, 자스민 추출액, 레몬 추출액, 오렌지 추출액, 헤이즐럿 추출액, 레몬라임 추출액, 라벤다 추출액, 모과 추출액, 후로랄 추출액, 복숭아 추출액, 후리지아 추출액, 포퓨리 추출액, 장미 추출액, 아카시아 추출액 등의 천연 방향제와, 상기 천연향기와 유사한 향을 내는 인공향료 등을 들 수 있으며, 이들의 하나 또는 둘 이상의 혼합 형태로 포함될 수 있다. 방향제의 첨가량은 코팅층의 물성을 저해하지 않고 코팅층내에 유효하게 보유된 상태에서 방향성을 나타내는 정도라면 특별히 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 인테리어 필름의 최상단에는 보호층이 도포되는데, 상기 보호층은 코팅층, 원목층 등을 외부의 영향으로부터 보호하는 역할을 한다. 외부의 영향은 마찰 등의 기계적 영향에 의해 코팅층이 마멸되는 것을 방지하여 주고, 강한 UV 광에 의해 원목층이 변색되는 것을 방지하여 준다. 앞서의 설명과 같이, 코팅층은 적당한 정도의 UV 광이 조사되었을 때 항균 작용을 나타내지만, 너무 강한 UV 광이 조사되면 코팅층 하부의 원목층이 변색되므로, 이를 방지할 필요가 있다. 이러한 역할을 할 수 있는 보호층의 재료로는 폴리아크릴레이트, 변성우레탄 UV도료, 변성 아크릴 UV도료, 라디칼 경화형 불포화폴리에스터 수지 등과 같이 투명성을 나타내면서 상기와 같은 효과를 발휘할 수 있는 재료가 사용될 수 있다. 그러나, 용도에 따라서는, 약간의 색을 가지는 재료도 사용될 수 있다. 보호층의 두께는 상기에서와 같이 5 내지 50 ㎛이며, 너무 얇으면 기계적 자극에 의해 마멸되기 쉽고, 너무 두터우면 코팅층의 항균 작용을 방해할 수 있으므로 바람직하지 않다.

이하, 실시예를 참조하여 본 발명의 구체적인 제조방법 및 효과를 나타내지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

0.1 ㎜ 두께의 부직포에 롤 스프레더를 사용하여 PVAc(polyvinylachol) 접착제를 0.03 ㎜ 두께로 도포하고, 여기에 0.2 ㎜ 두께로 제단된 원목을 접착한 후 100℃에서 40 초간 가열하여, 총두께 0.35 ㎜의 나무 무늬목을 제조하였다. 결과적으로 얻어진 나무 무늬목의 원목층 상에 페이트 건을 사용하여 약 40 ㎛ 두께로코팅액을 도포한 후, 70℃에서 4 분간 건조하였다. 사용한 코팅액은 입경이 20 ㎚ 이하인 산화티탄 입자들이 고형분 함량 30% 이하로 혼합 알콜에 분산되어있는 산화티탄 졸((주)아이비소재 제품)을 사용하였다. 상기 코팅액에는 방향성을 부여하기 위하여, 방향제((주)허브프리 제품: 순도 92%의 허브 추출액)를 상기 산화티탄 졸에 대해 100:1 비율(1% 첨가)로 별도로 혼합하고, 이를 밀폐 용기속에서 400 rpm으로 5 분간 교반한 것을 사용하였다. 이렇게 제조된 필름의 원목층 상에 아크릴계 도료를 30 ㎛로 도포하여, 인테리어 필름을 제조하였다.

[실시예 2]

실시예 1에서의 나무 무늬목 대신에 PVC 필름(현대 IDS 제품, 방염 3급) 상에 롤 스퀴지 방식으로 실시예 1의 코팅액을 약 8 ㎛의 두께로 코팅한 뒤 60℃에서 3 분간 건조하여 코팅층을 제조하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인테리어 필름을 제조하였다.

[시험예]

본 발명에 따른 인테리어 필름의 항균성 및 방향성을 확인하기 위하여 하기와 같이 시험들을 행하였다.

1. 항균 시험

실시예 1 및 실시예 2에서 각각 제조된 시편과, 나무 무늬목 시편(실시예 1에서 코팅층 및 보호층을 형성하지 않은 시편) 및 PVC 필름 시편(실시예 2에서 코팅층 및 보호층을 형성하지 않은 시편)을 5 ㎝ × 5 ㎝ 의 크기로 절단하여 각각 5 개의 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 Potato dextrose agar에서 생육하고,Slant agar로 계대배양한 균사체 곰팡이의 한 종류인Aspergillus niger를 제조된 시편에 접종한 뒤, 그 위에 곰팡이가 생육 가능하도록 Potato dextorse agar를 0.5 ㎜로 얇게 덮어 주었다. 이들 시편을 형광등과의 거리 50 ㎝ 되는 곳에 고정하고, 온도 25℃ 및 습도 65%로 고정하여, 168 시간동안 방치하였다.

2. 방향 지속성 시험

실시예 1 및 실시예 2에서 각각 제조된 시편과, 나무 무늬목 시편(실시예 1에서 코팅층 및 보호층을 형성하지 않은 시편) 및 PVC 필름 시편(실시예 2에서 코팅층 및 보호층을 형성하지 않은 시편)을 MDF에 30 ㎝ × 30 ㎝ 크기로 접착하여 실내에 방치한 후 후각으로 향기 지속일수를 측정하였다.

[시험 평가]

1. 항균 시험 평가

168 시간(7 일)이 경과한 후, 각각의 시편에서 곰팡이의 확산된 면적을 비교 관찰한 결과, 실시예 1 및 2의 시편에서는 곰팡이의 확산이 거의 나타나지 않은 반면에, 코팅층 등이 형성되어있지 않은 나무 무늬목 시편과 PVC 필름 시편에서는 영양분으로 코팅한 Potato dextrose agar 전체에 곰팡이가 확산되어있는 것을 관찰할 수 있었다.

2. 방향 지속성 시험 평가

실시예 1과 실시예 2의 시편은 평가시간(24일) 경과시에도 계속적으로 향기를 맡을 수 있었으나, 나무 무늬목의 경우 24일(576시간)의 시간이 경과한 후에는 향기를 맡지 못하였고, PVC 필름의 경우 16일(384시간)의 시간이 경과한 후에는 향기를 맡지 못하였다. 나무 무늬목의 경우 미세 셀룰로우즈 기공 사이에 방향제가 오랜기간 동안 부착되어 있기 때문에, PVC 필름의 경우보다 상대적으로 방향지속시간이 더 길었다.

본 발명에 따른 인테리어 필름은 코팅층에 함유되어있는 광촉매 입자의 광분해 작용에 의해 항균 효과를 발휘하면서 원목층의 자연적 질감을 나타낼 수 있으므로, 저가의 소재로 이루어진 건물 내장재의 마감재로서 이상적으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 코팅층에 방향제를 더 포함시킬 경우에는 후각적 측면에서 더욱 쾌적한 실내 공간을 연출할 수 있는 내장재를 제공하게 된다.

Claims (8)

1. (a) 부직포로 되어있는 두께 0.05 내지 0.5 ㎜의 기재층,

   (b) 접착제에 의해 상기 부직포층 상에 부착되어있는 0.05 내지 0.5 ㎜의 원목층,

   (c) 유기물을 광분해하는 광촉매 입자를 포함하고 있으며, 상기 원목층 상에 10 내지 100 ㎛의 두께로 도포되어있는 코팅층, 및

   (d) 상기 코팅층을 외부로부터 보호하도록 코팅층 상에 5 내지 50 ㎛의 두께로 도포되어있는 보호층을 포함하는 것으로 구성되어있는 것을 특징으로 항균 인테리어 필름.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 원목층은 온대산재의 원목을 사용하는 것을 특징으로 항균 인테리어 필름.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 광촉매 입자는 TiO₂, WO₃, SrTIO₃, Fe₂O₃, SNO₂, ZnO 의 하나 또는 둘 이상의 혼합 형태로 포함되는 것을 특징으로 항균 인테리어 필름.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 광촉매 입자는 이산화티타늄(TiO₂)인 것을 특징으로 항균 인테리어 필름.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층에 은 분말, 구리 분말 및/또는 이산화규소(SiO₂) 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 항균 인테리어 필름.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층에 방향제를 더 포함하는 것을 특징으로 항균 인테리어 필름.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 방향제는 녹차 추출액, 자스민 추출액, 레몬 추출액, 오렌지 추출액, 헤이즐럿 추출액, 레몬라임 추출액, 라벤다 추출액, 모과 추출액, 후로랄 추출액, 복숭아 추출액, 후리지아 추출액, 포퓨리 추출액, 장미 추출액, 아카시아 추출액 등의 천연 방향제와, 상기 천연향기와 유사한 향을 내는 인공향료 등의 하나 또는 둘 이상의 혼합 형태인 것을 특징으로 항균 인테리어 필름.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 부직포 기재층과 원목층의 나무 무늬목 대신에 PVC 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 항균 인테리어 필름.