KR20130081884A

KR20130081884A - 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조방법 및 용도

Info

Publication number: KR20130081884A
Application number: KR1020120002976A
Authority: KR
Inventors: 박근식; 최명부; 정자영; 허준석; 최문규
Original assignee: 박근식; 최명부; 정자영; 허준석; 최문규
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2013-07-18
Also published as: KR101465414B1

Abstract

본 발명은 옻칠액을 산화시켜 옻독성을 제거하고 높은 열과 특수한 온도와 관계없이 수지 원료칩과 일정한 비율로 혼합하여 건조기로 건조시켜 옻이 코팅된 옻 조성물 수지 칩을 제조한 다음,
수지표면에 코팅된 옻조성물이 수지에 고르게 분산시키기 위하여 상기 수지조성물을 마스터배치 기기를 이용하여 옻조성물 마스터배치칩을 제조한 후에, 상기 수지칩을 수지 종류별로 제조하여 수지원료량에 5~10%를 넣고 실은 방사하여 옻조성물의 다양한 종류의 기능성섬유사를 제조하고
또한, 다양한 종류의 플라스틱 수지에 사용할 수 있는 옻조성물수지 마스터배치를 제조하여 수지 원료에 상기 마스터배치 5~10%를 혼합한 다음, 옻조성물 섬유사나 플라스틱을 제조하는 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.

Description

옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조방법 및 용도{Manufacturing method of master batches for resins using lacquer sap}

본 발명은 참옻나무에서 추출된 수액을 합성수지에 적용하여 산업에 이용되는 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.

옻은 우리조상들이 수천년전부터 생활에 지혜롭게 사용하여 왔다. 옻은 약성과 독성을 동시에 가지고 있는 독특한 식물이다.

근래에 와서는 옻의 가치를 높이 평가하고 있다 옻은 향균성 소취성 항균성 방충성 방부성 항암성이 우수한 것이 입증되고 있다.

옻나무에 수피에서 채위되는 수액인 칠액은 식물의 생리상 일종의 분비물로써 금방 채취한 칠액 생옻은 회백색의 유상의 액으로 단맛과 떫은 맛이 나며 공기와 접촉하면 갈색으로 변한다.

칠액의 주성분은 옻산 즉 우루시올은 공기중의 산소와 접속되면 효소반응에 의해 견고하게 굳어지면서 다른 도료와는 특이하게 3차원 구조의 고분자의 훌륭한 도막을 형성하여 옛날붙칠로 이용하여 왔다.

옻의 주성분은 폴리페놀 유도체인 우루시올이며, 처음에는 무색투명하나 공기에 접촉하면 산화요소의 작용으로 검게 변하면서 도막을 이루는 물질로, 화학식 C₂₁H₃₄O₂이며, 점성이 있는 무색액체이고, 끊는점은 210~222℃(0.4~0.6mm Hg)이다. 공기중에서는 검게 변하며, 진득하게 되어 응고 한다. 1종류의 화합물이 아니라, 2가페놀 혼합물이며, 주요성분인 우루시올의 구조식은 다음과 같다.

상기 우루시올의 구조식에서 곁 사슬 R은 (CH2)14CH3(CH2) 7CH=CH(CH2)6CH2.(CH2)CH=CHCH2CHCH=CH(CH2)CH3.(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH2로 표시되는 4종류의 혼합물로 알려져 있다.

옻나무로부터 채취한 생칠의 지질성분인 우루시올은 우선 옻나무 수액중의 탈수소효소인 라카아제에 의해서 효소산화가 진행된다. 다음에, 우루시올 중의 불포화측쇄는 습한 공기중에서 의해서 퀴논화합물로 전환되면서 과산화물이 생성하여 산화물이 자동산화가 일어나, 복잡한 망목구조를 형성한다. 우루시올은 상기의 구조식에서와 같이 2개의 수산기(-OH)를 가진 항산화성을 나타낸다. 옻나무는 효소중합을 하면 수산기가 감소하기 때문에 항산화성도 감소한다. 따라서 옻나무가 중합하는 것에 따라 2단계로 일어나는 자동 산화가 촉진하게 되며, 이는 항산화성과 수산기가를 측정하는 것으로 확인 할 수 있다.

Urushiol(Phenolic Compounds)+O2(공기)--Laccase(Oxidase)-->Quinone compounds+H2O2.....①

Qunone compound+Protein, Amino acid, 기타 유기산 등-->망목구조+H2O2....②

옻이 피부를 헐게 하는 것은, 옻의 성분인 우루시올과 라카아제가 피부에 묻으면, 우루시올이 공기 중에서 라카아제의 산화촉배작용에 의해서 산화되면서 피부 단백질과 반응하여 생기는 알레르기성 피부염이 야기되어 피부가 약한 사람은 옻 오름 현상이 나타나게 된다.

현재까지 보고에 의하면 칠액은 건조조건이 매우 까다롭기 때문에 열로 건조하거나 인위적으로 건조가 잘되지 않고 적당한 수분과 온도 조건에서만 건조가 되는 것이 특징이다.

옛날 우리조상들은 옻진액인 칠액을 칠기둥에 옻칠을 할 때 옻진액에 송화유를 일정한 비율로 혼합하여 옻진액을 용해한 다음 습기가 많은 여름철 장마철에 토담집 습기가 찬곳에서 옻칠을 하여 왔다.

오늘날 와서는 옻진액 (칠액)을 칠기둥에 옻칠을 하기 위하여 옻진액을 테레핀유를 일정한 비율로 혼합하여 습도 70%~75%를 유지시켜 놓고 온도 20℃에서 25℃가 되도록하여 옻칠을 건조시키고 있다.

현재까지 옻을 수지화한 선기술을 살펴보면 옻을 이용한 옻닭의 제조방법이 있는데, 예를 들면, 국내공개특허공보 공개번호 제1020010070600 (20010727) 폴리올레핀 고분자 물질을 고분자 용융온도(130℃-200℃)까지 상승시켜 고분자 용융체를 형성하고, 옻 수액을 고분자의 중량을 기준으로 20 중량% 이내의 양으로 혼합한 후 교반하여 고분자와 옻의 혼합 용융체를 생성한 후, 이를 압출 성형하여 제조된 내염성, 내열성, 방수성, 방부성, 방충성 및 절연성이 우수한 옻(Lacquer) 성분을 혼합한 폴리올레핀 복합수지 및 그 제조 방법이 공개되어 있으나,

상기 선행기술은 고분자 구조상 폴리올레핀수지와 폴리프로피렌 수지와 폴리에치렌 수지가 혼합 되지 않으므로 폴리에치렌와 폴리프로피렌을 옻성분 함유 폴리올레핀 복합수지를 제조할 수 없는 문제점이 있고,

동 공보 공개번호 제1020020090040 (20021130)호에는 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 건조하여 제조된 내염성, 내열성, 방수성, 방부성, 방충성 및 절연성이 우수한 옻(Lacquer) 성분을 혼합한 엔지니어링 복합수지 및 그 제조 방법이 기재되어 있으며,

국내등록특허공보 등록번호 제1003342930000 (20020413)호에는 <1> 합성수지로 사용되는 고분자 물질을 10 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 수득되거나, <2> 합성수지로 사용되는 고분자 물질을 고분자 용융온도까지 상승시켜 고분자 용융체를 형성하고, 옻 수액을 고분자의 중량을 기준으로 20 중량% 이내의 양으로 혼합한 후 교반하여 고분자와 옻의 혼합 용융체를 생성한 후, 이를 슬릿 다이를 통해 용융 압출한 후, 로울러에서 급격히 냉각시켜 고형화함으로써 수득된 내염성, 내열성, 방수성, 방부성, 방충성 및 절연성이 우수한 옻(Lacquer) 성분을 상용화되어 있는 기존의 합성수지, 특히 폴리에틸렌에 혼합한(blending) 기능성 합성수지 및 그 제조 방법이 공개되어 있고,

동 공보 등록번호 제1008420320000 (20080623)호에는우루시올과 이소시아네이트(ISOCYANATE)의 혼합반응 후 생성된 고체혼합물을 분쇄하여 제조된 우루시올이 함유된 옻분말 또는 옻액을 실리콘 실란트 또는 아크릴 실란트와 혼합한 후 경화한 것을 특징으로 하는 옻이 함유된 실란트 및 그 제조방법이 공개되어 있음을 알 수 있다.

일반적으로 옻진액은 물에는 녹지 않을뿐아니라 열을 가하여도 건조가 되지 않고 공기중에 방치하면 굳어져 버리는 건조상의 문제점과, 다른 물질과 사용하기 까다로워 사용범위의 제한과, 독성이 매우 강한 문제점에 의해 산업용으로 개발되지 못하는 문제점이 본 발명이 이루고자 하는 해결하고자 하는 과제인 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 옻칠액을 산화시켜 옻독성을 제거하고 높은 열과 특수한 온도와 관계없이 수지 원료칩과 일정한 비율로 혼합하여 건조기로 건조시켜 옻이 코팅된 옻 조성물 수지칩을 제조한 다음,

수지표면에 코팅된 옻조성물이 수지에 고르게 분산시키기 위하여 상기 수지조성물을 마스터배치 기기를 이용하여 옻조성물 마스터배칩을 제조한 후에, 상기 수지칩을 수지 종류별로 제조하여 수지원료량에 5~10%를 넣고 실은 방사하여 옻조성물의 다양한 종류의 기능성섬유사를 제조하고

또한, 다양한 종류의 플라스틱 수지에 사용할 수 있는 옻조성물수지 마스터배치를 제조하여 수지 원료에 상기 마스터배치 5~10%를 혼합한 다음, 옻조성물 섬유사나 플라라스틱을 제조하는 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조방법 및 용도를 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제해결 수단인 것이다.

본 발명은 옻진액을 산화시켜 독성을 없애고 건조 조건이 어려운 옻진액을 제조하여 옻을 수지화 하며, 옻조성물 기능성 마스터배치를 제조하여 기능성 옻조성물 화학섬유사나 플라스틱 또한 필림등에 다양하게 적용되며,

항균력 및 친환경적이고 건강에 유익한 제품에 이용될 수 있는 효과가 있는 것이다.

도1 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조장치.

본 발명은 옻칠액을 산화시켜 옻독성을 제거하고 높은 열과 특수한 온도와 관계없이 수지 원료칩과 일정한 비율로 혼합하여 건조기로 건조시켜 옻이 코팅된 옻 조성물 수지 칩을 제조한 다음,

수지표면에 코팅된 옻조성물을 수지에 고르게 분산시키기 위하여 상기 수지조성물을 마스터배치 기기를 이용하여 옻조성물 마스터배치칩을 제조한 후에,

상기 수지칩을 수지 종류별로 제조하여 수지원료량에 5~10%를 넣고 실은 방사하여 옻조성물의 다양한 종류의 기능성섬유사를 제조하고

또한, 다양한 종류의 플라스틱 수지에 사용할 수 있는 옻조성물수지 마스터배치를 제조하여 수지 원료에 상기 마스터배치 5~10%를 혼합한 다음, 옻조성물 섬유사나 플라스틱을 제조하는 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.

본 발명은 옻진액을 열과 온도습도가 관계없이 잘 건조되는 조건을 발견한 것으로서, 옻진액(칠액)에는 옻의 독성을 유발시키는 우루시올이 65%정도 수분이 10%~30% 고무질이 7~8%와 미량의 함질소화합물로 조성되어 있는데 독성을 가지고 있는 우루시올은 완전산화시키면 옻의 독성이 제거 되고 건조가 잘되는 것을 발견한 것이 특징이다.

옻칠액에 함유된 우루시올을 산화시키는데는 강력한 산화제를 옻칠액에 일정한 비율로 혼합하여 2시간 정도 일정한 온도를 유지시키면서 서서히 교반시키면 옻칠액에 함유된 우루시올이 산화가 완전히 이루어진다.

산화된 옻칠액을 수지화 하기 위하여 먼저 모든 플라스틱 원료칩 또는 분말에 옻칠액을 수지화 할 수 있다.

수지화 할 수 있는 수지 즉 플라스틱 원료를 선택한다면 섬유사 원료로 대중화 되고 있는 PET 나이론 PP 아크릴 등의 섬유사 원료칩이나 분말을 선택하고 원료 또한, 필림용 각종플라스틱원료 즉 PE, PC, PP등의 수지원료를 선택하여 산화된 옻칠액을 상기 수지 원료칩과 일정한 비율로 혼합하여 도면1의 건조기에 넣고 일정한 온도를 유지키시면서 서서히 회전시키면 접착력이 있는 옻칠액이 수지칩의 원료표면에 일정한 두께로 도포되면서 건조가 이루어진다.

상기와 같이 옻칠액이 도포 즉 코팅된 수지 원료칩은 칠기에 옻칠을 한 것 같이 단단하게 수지칩 표면에 옻이 단단한 피막을 형성하면서 코팅 된다.

상기피막은 옻에는 고분자 성분인 고무질이 7%이상 함유되어 있기 때문이다.

상기와 같이 1차로 옻칠액을 수지원료칩에 고르게 코팅시켜 옻이 코팅된 수지칩을 제조한 다음 상기 수지칩 표면에 코팅된 옻조성물을 수지 내부에 고르게 분산시키기 위하여 마스터배치 기기를 이용하여 옻조성물 마스터배치를 종류별로 제조하여 화학섬유사인 PET(폴리에스테르) 나이론 아크릴 PPT등 그리고, 플라스틱을 사출하거나 필름을 제조할 때, PE, PP등의 수지에 본 발명에서 제조된 종류별 마스터배치를 섬유사 원료칩 그리고, 플라스틱 사출원료 필림원료에 5~10%를 고르게 혼합 믹스하여 건조하여 실을 방사하거나 플라스틱을 사출 하거나, 필림을 압출하면 옻이 함유된 기능성 옻 조성물 수지, 즉 섬유사나 플라스틱 필림을 제조 할 수 있는 기술을 제공한 것이 특징이다.

본 발명의 옻진액을 수지화 하여 옻조성물 섬유사 및 플라스틱비닐 제조방법에 관한 것을 보다 상세하게 실시예에서 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

제1공정

옻진액(칠액)1000g 을 반응조(1)에 넣고 45~60℃로 가열하고 테레핀유 30g을 옻진액과 혼합시켜 2시간 교반하면서, 산화제로 과산화수소(35%) 50g 을 넣고 2시간 교반하여 옻진액 조성물을 준비한 다음,

제2공정

건조기(3)로 이송시켜 건조기(3) 내부엔 3mm 스텐 철사로 가로 세로 2mm간격으로 망으로 구성되며, 망은 직경 1.5m 원통형 망으로 제조하고, 원통형 수지 원료칩 PET 수지를 1000g 을 건조기 망안에 넣고 상기에서 제조된 옻진액 조성물 100g을 넣어 30℃에서 1시간 60RPM 으로 회전시킨 다음, 1시간 후 부터는 건조기 내부를 60℃로도 유지시키면서 1시간 더 건조시키고, 다시 80℃로 유지시켜 1시간 더 회전하면, 수지칩 표면에 옻진액이 고르게 코팅되어 마찰이 떨어지지 않는 옻조성물 수지칩을 제조한 다음,

제3공정

건조기(3)에서 옻진액이 코팅 및 건조된 옻조성물 수지칩을 용융압출기(5)로 이송시켜, 용융압출기에서 압출하면 직경3mm정도 굵기의 수가닥의 수지가 압출되어 냉각기(6)를 거쳐 커터(7)에서 직경 3mm 길이 3mm 크기의 수지칩 마스터배치를 제조하여 포장기(8)에서 포장하여 옻조성물 마스터배치를 제조하였다.

실시예 2

제1공정

옻진액(칠액)1000g 을 반응조(1)에 넣고 45~60℃로 가열하고 이황화탄소 30g을 옻진액과 혼합시켜 2시간 교반하면서 산화제로 과망산칼륨 분말 10g 을 넣고 2시간 교반하여 옻진액 조성물을 준비한 다음,

제2공정

건조기(3)로 이송시켜 건조기(3) 내부엔 3mm 스텐 철사로 가로 세로 2mm간격으로 망으로 구성되며, 망은 직경 1.5m 원통형 망으로 제조하고, 원통형 수지 원료칩 PP 수지를 1000g 을 건조기 망안에 넣고 상기에서 제조된 옻진액 조성물 100g을 넣어 30℃에서 1시간 60RPM 으로 회전시킨 다음, 1시간 후 부터는 건조기 내부를 60℃로도 유지시키면서 1시간 더 건조시키고, 다시 80℃로 유지시켜 1시간 더 회전하면, 수지칩 표면에 옻진액이 고르게 코팅되어 마찰이 떨어지지 않는 옻조성물 수지칩을 제조한 다음,

제3공정

실시예 3

화학섬유사를 방사하는 기존 방사기기를 이용하여, 기존 섬유사 원료칩 용량 100g 당 실시예 1에서 제조된 옻 조성물 마스터배치를 5~10 g을 넣고 혼합하여 옻조성물 기능성 화학 섬유사를 제조하였다.

실시예 4

플라스틱 원료를 압출하여 필림이나, 사출하는 기기를 이용하여 기존 플라스틱원료칩 100g 당 실시예2에서 제조된 옻조성물 마스터배치를 5~10g을 혼합하여 옻조성물 기능성 플라스틱 또는 필림을 제조하였다.

실험예 1 (항균성 시험)

본 발명의 실시예 4의 옻조성물 기능성 필름과 종래의 시판되는 항균성 포장랩의 항균성을 비교하기 위해,

실시예 4의 옻조성물 기능성 필름과 시판되는 항균성 포장랩의 항균 시험을 하기와 같은 방법으로 실시하였다. 실시예 4의 옻조성물 기능성 필름의 경우, 100%의 항균성을 자랑하는 LG 랩이나 상보 지퍼백과 필적할만한 우수한 항균성을 나타내는 것을 확인 할 수 있다.

시료(중량%)	접촉 직후	24 시간 후	감소율(%)
바탕 시험	5 × 10³	2.5 × 10⁵
실시예4의 옻조성물 기능성 필름	5 × 10³	4.6 × 10²	99.8
LG 항균 랩	5 × 10³	6.2 × 10²	99.7
상보 포장백	5 × 10³	1.2 × 10³	99.5

균주; 대장균(Escherichia coli ATCC 25922) 25℃ 24시간 배양,

시료면적 60㎠

실험예 2 (항균성 시험)

본 발명의 실시예 4의 옻조성물 기능성 플라스틱의 항균성 시험을 하기와 같은 방법으로 실시하였다.

시험항목 항균성(KS M 0146-2003): 세균수/ml,

균주; 대장균(Escherichia coli ATCC 25922) 25℃ 24시간 배양,

시료면적 60㎠

	BLANK	실시예4 옻조성물 기능성 플라스틱	비고
초기균수	9.5×10³	9.5×10³
24시간후	1.6×10⁸	10
세균감소율		99.9%

이하 본 발명의 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조장치를 도시한 것으서,

반응기(1), 건조기(3), 용융압출기(5), 냉각기(6), 커터(7), 포장기(8)를 나타낸 것임을 알 수 있다.

구조를 살펴보면, 본 발명 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조장치는 반응조(1)의 후면에 설치된 건조기(3)와, 상기 건조기(3)의 후면에 설치된 용융압출기(5)와, 상기 용융압출기(5)의 후면에 설치된 냉각기(6)와, 상기 냉각기(6)의 후면에 설치된 커터(7)와, 상기 커터(7)의 후면에 설치된 포장기로 구성된 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조장치임을 알 수 있다.

반응조(1), 건조기(3), 용융압출기(5), 냉각기(6), 커터(7), 포장기(8),

Claims

옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조방법에 있어서,
옻진액(칠액)1000g 을 반응조(1)에 넣고 45~60℃로 가열하고 테레핀유 또는 이황화탄소 중 선택된 어느하나의 약품 30g을 옻진액과 혼합시켜 서서히 교반하면서, 과산화수소(35%) 50g 또는 과망산칼륨 분말 10g 중 선택된 어느하나의 화합물을 넣고 2시간 교반하여 옻진액 조성물을 준비한 다음,
건조기(3)로 이송시켜 건조기(3) 내부엔 3mm 스텐 철사로 가로 세로 2mm간격으로 망으로 구성되며, 망은 직경 1.5m 원통형 망으로 제조하고
원통형 수지 원료칩 PET, 나이론, 아크릴, PP,PE, PC 중에서 선택된 어느 하나의 수지 1000g 을 건조기 망안에 넣고 상기에서 제조된 옻진액 조성물 100g을 넣어 30℃에서 1시간 60RPM 으로 회전시킨 다음, 1시간 후 부터는 건조기 내부를 60℃로도 유지시키면서 1시간 더 건조시키고, 다시 80℃로 유지시켜 1시간 더 회전하면, 수지칩 표면에 옻진액이 고르게 코팅되어 마찰이 떨어지지 않는 옻조성물 수지칩을 제조한 다음.
건조기(3)에서 옻진액이 코팅 및 건조된 옻조성물 수지칩을 용융압출기(5)로 이송시켜, 용융압출기에서 압출하면 직경3mm정도 굵기의 수가닥의 수지가 압출되어 냉각기(6)를 거쳐 커터(7)에서 직경 3mm 길이 3mm 크기의 수지칩 마스터배치를 제조하여 포장기(8)에서 포장하여 제조함을 특징으로 하는 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치의 제조방법.
옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치를 이용한 옻조성물 기능성 화학 섬유사의 제조방법에 있어서,
화학섬유사를 방사하는 기존 방사기기를 이용하여, 기존 섬유사 원료칩 용량 100g 당 청구항 1에서 제조된 옻 조성물 마스터배치를 5~10 g을 넣고 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치를 이용한 옻조성물 기능성 화학 섬유사의 제조방법.
옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치를 이용한 옻조성물 기능성 플라스틱의 제조방법에 있어서,
플라스틱 원료를 압출 또는 사출하는 기기를 이용하여 기존 플라스틱원료칩 100g 당, 청구항 1 에서 제조된 옻조성물 마스터배치를 5~10g을 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 옻칠액을 이용하여 수지용 마스터배치를 이용한 옻조성물 기능성 플라스틱의 제조방법.