KR20230053075A - 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 uv 경화형 코팅액 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 종래의 목재 마감재로 사용되는 오일의 단점을 해소하여 이러한 오일을 대체하는 우수한 목재 마감재로 사용할 수 있도록 한, 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액을 제공한다.
Description
본 발명은 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액에 관한 것으로서, 종래의 목재 마감재로 사용되는 오일의 단점을 해소하여 이러한 오일을 대체하는 우수한 목재 마감재로 사용할 수 있도록 한, 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액에 관한 것이다.
일반적으로, 아파트나 주택 등 거실이나 현관의 바닥이나, 가구, 주방 가구 기타 인테리어 재료로 판재가 시공되고 있는 것으로, 상기 판재는 목재의 질감을 그대로 느끼면서 자연 친화적인 느낌과 안락함을 제공하고 있다.
이러한 판재는 그 나무의 천연 무늬를 그대로 살려줄 수 있는 원목 판재가 있는데, 이러한 원목 판재는 고급스러움을 더해줄 수 있는 장점은 있으나, 그 자재 단가가 상당히 고가이고, 수축 팽창의 변화에 민감하여 그 관리가 매우 어려운 단점이 있어 일부 사용에 제한되고 있는 실정이다
이러한 고급 가구 또는 목재로 된 제품의 최종 표면 처리시 종래에는 대부분 오일을 사용하였다.
마감재로서의 오일은 제품의 외관 및 나무의 질감을 살리는 장점은 있지만 외부 이물질에 의한 오염과 내화학성이 매우 취약한 문제를 가지고 있다.
또한, 상기 오일은 경도와 내구성이 낮기 때문에 이러한 오일을 목재에 발라 코팅층을 형성하더라도 상기 코팅층이 나무를 보호하는 기능을 제대로 구현하기는 어려운 실정이다.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 목재 마감재로 사용하되, 나무의 표면 질감을 그대로 살리면서, 우수한 경도, 내스크래치성, 발수, 발유 및 항균 기능을 가질 수 있도록 한, 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면은, 상도 조성물과 하도 조성물을 포함하고, 상기 상도 조성물은, 광개시제, 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트(Hexandiol diacrylate), 나노실리카 분산액, 2종 이상의 소광제, 항균제, 분산제, 무용제성 레벨링제 및 소포제를 포함하고, 상기 하도 조성물은, 광개시제, 1 또는 2 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 1 또는 2 관능 모노머, 무용제성 레벨링제, 부착증진제 및 커플링제를 포함하는, 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액을 제공한다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 상도 조성물은, 상기 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가, 분자량이 30,000mw 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 상도 조성물은, 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여, 광개시제 5 내지 8중량부, 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 35 내지 45중량부, 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트 10 내지 20중량부, 나노실리카 분산액 5 내지 20중량부, 2종 이상의 소광제가 총 10 내지 20중량부, 항균제 2 내지 6중량부, 분산제 0.5 내지 6중량부, 무용제성 레벨링제 0.5 내지 1중량부 및 소포제 0.5 내지 1중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 하도 조성물은, 상기 1 또는 2 관능 모노머가, 아크릴로일모르폴린 (ACMO: acryloylmorpholine), 이소보닐 아크릴레이트 (IBOA: isobornyl acrylate), 이소보닐 메타아크릴레이트 (IBXMA: isobornyl methacrylate), 테트라하이드로퓨퓨릴 아크릴레이트 (THFA: tetrahydrofurfuryl acrylate), 2-페녹시에틸 아크릴레이트 (2-phenoxyethyl acrylate), 스테아릴 아크릴레이트 (stearyl acrylate), 카프로락톤 아크릴레이트 (caprolactone acrylate), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (TPGDA: tripropyleneglycol diacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (1,6HDDA: 1,6-hexanediol diacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (TMPTA: trimethylolpropane triacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 하도 조성물은, 상기 하도 조성물 전체 100중량부에 대하여, 광개시제 5 내지 8중량부, 1 또는 2 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 35중량부, 1 또는 2 관능 모노머 50 내지 80중량부, 무용제성 레벨링제 0.5 내지 1중량부, 부착증진제 2 내지 6중량부 및 커플링제 0.2 내지 0.8중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 상도 조성물의 점도가 150 내지 500cP이고, 상기 하도 조성물의 점도가 30cP 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 목재의 코팅층에 마감재로 사용시, 나무의 표면 질감을 그대로 살릴 수 있으면서, 코팅층이 4H 이상의 우수한 경도와 우수한 내스크래치성을 가질 수 있도록 하고, 우수한 발수성, 발유성 및 항균성과 항바이러스성을 가질 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 실시 예의 UV 경화형 코팅액은 무용제 타입으로 제조되므로, 냄새가 적고 친환경적이어서 현장 시공이 용이하고 작업 시 우수한 안정성을 가지며 공해 물질의 배출을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UV 경화형 코팅액을 목재 테이블에 적용하기 전후의 상태를 나타낸 사진이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UV 경화형 코팅액을 싱크대 상판에 적용하기 전후의 상태를 나타낸 사진이다.
도 5 내지 도 7은 항균성 테스트를 한 결과를 나타낸 사진이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UV 경화형 코팅액을 싱크대 상판에 적용하기 전후의 상태를 나타낸 사진이다.
도 5 내지 도 7은 항균성 테스트를 한 결과를 나타낸 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 실시 예의 목재용 UV 경화형 코팅액은, 목재 표면에 상도층과 하도층으로 이루어지는 코팅층을 형성하기 위한 코팅액으로서, 상도 조성물과 하도 조성물을 포함한다.
상기 상도 조성물은, 광개시제, 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트(Hexandiol diacrylate), 나노실리카 분산액, 2종 이상의 소광제, 항균제, 분산제, 무용제성 레벨링제 및 소포제를 포함한다.
상기 광개시제는 공지된 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어 IRGARCURE-184, 819, TPO 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 광개시제는 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 5 내지 8중량부가 포함될 수 있다.
상기 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 분자량이 30,000mw 이상인 3 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머일 수 있다.
이와 같이 상기 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가, 분자량이 30,000mw 이상인 3 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머인 경우, 본 실시 예의 목재용 UV 경화형 코팅액으로 목재의 표면에 형성되는 도막의 경도 및 터프니스(toughness)를 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 35 내지 45중량부가 포함될 수 있다.
일 실시 예의 상도 조성물은 원활한 롤러 작업을 위해 150 내지 500cP의 점도를 가지는 것이 바람직하다. 상기 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량이 35중량부 미만인 경우, 상도 조성물로 이루어진 도료의 롤러 작업 시 점도가 150cP 미만으로 낮아져서 흐름성이 크게 증가하므로 상도 조성물을 도포한 후에 상도 조성물이 흘러 내리는 문제가 발생할 수 있고, 작업자가 원하는 나무의 표면 질감이 만들어지지 않을 수 있다. 또한, 도막이 형성이 잘 되지 않아 도막이 형성되더라도 너무 얇게 형성되면서 결과적으로 도막의 내구성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량이 45중량부를 초과하는 경우, 점도가 500cP를 초과하도록 높아져서 롤러 작업시 상도 조성물 자체가 잘 퍼지지 않아 부드럽게 도포하기가 어렵게 되고, 레벨링의 속도와 정도가 줄어들면서 도막이 지나치게 두꺼워지고 도막에 롤러 자국이 남는 문제가 발생할 수 있다. 여기서, '정도'는 롤러로 상도 조성물을 도포한 후 도막의 표면텍스처 또는 굴곡이 큰 상태에서부터 점점 작아지는 정도를 의미한다.
상기 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트(Hexandiol diacrylate)은 2관능 모노머로서 점도가 매우 낮은 희석 모노머이며, 상도 조성물에 우수한 접착력과 경화성능을 제공하는 역할을 하며, 일 실시 예에서 다른 2관능 모노머와 3관능 이상의 모노머를 사용하면 상도 조성물의 접착력이 현저히 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트(Hexandiol diacrylate)은 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 20중량부가 포함될 수 있다.
이때, 상기 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트의 함량이 10중량부 미만인 경우 상도 조성물의 점도가 너무 높아져 도포 시 작업성이 저하되고 도막의 두께가 두꺼워지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트의 함량이 20중량부를 초과하는 경우 상도 조성물의 점도가 너무 낮아져 작업자가 원하는 도막의 표면 형상을 얻기 어렵고 도포 시 상도 조성물이 흘러내리는 문제가 발생할 수 있다.
이때, 상기 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트의 함량이 적어 상도 조성물의 점도가 너무 낮아져서 도막의 두께가 30㎛ 미만으로 형성되면, 도막의 강도가 크게 약해지고 대기 중에 존재하는 산소에 의한 경화 방해가 발생할 수도 있다. 여기서, 경화 방해는 아래 화학식 1에서와 같이 공기 중의 산소에 의해 광개시된 라디칼이 소멸되는 현상으로 인하여 경화가 완전히 되지 않는 현상을 의미한다. 이와 같이 경화 방해가 발생하면, 도막의 표면에 타키(Tacky)가 남을 수 있고, 이는 도막의 두께가 얇은 경우 더 심하게 발생할 수 있다.
상기 나노실리카 분산액은 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부가 포함될 수 있다. 상기 나노실리카 분산액은 단관능 또는 다관능 모노머에 나노 크기의 실리카 입자가 분산되어 있는 액으로서, 도막의 경도 및 내스크래치성을 향상시키는 역할을 하게 된다.
예를 들어, 상기 나노실리카 분산액은 BYK-NANOBYK3650, 3651, Tego C130, C140, C150 등을 사용할 수 있으며, 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 나노실리카 분산액의 함량이 5중량부 미만인 경우, 본 실시 예의 목재용 UV 경화형 코팅액으로 목재의 표면에 형성되는 도막의 경도 향상률이 미비해질 뿐만 아니라 도막의 내스크래치성의 향상률도 함께 미비해질 수 있다.
또한, 상기 나노실리카 분산액의 함량이 20중량부를 초과하는 경우, 본 실시 예의 목재용 UV 경화형 코팅액으로 목재의 표면에 형성되는 도막이 쉽게 깨지거나 바스러지는 현상이 발생할 수 있다.
그리고, 본 실시 예의 상도 조성물은 2종 이상의 소광제를 포함하고, 이러한 소광제는 친수성 실리카 성분 중 적어도 하나와, 소수성 실리카 성분 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
소광제는 종류별로 발휘하는 소광 성능이 다양하며, 대부분의 소광제는 조성의 점도를 올리는 작용이 이루어진다. 본 실시 예에서는, 점도의 상승은 덜 하지만 소광 기능이 약한 소수성실리카와, 소광 기능은 크지만 점도의 상승도 큰 친수성실리카를 함께 사용하여, 점도의 상승을 적절히 조정하면서 원하는 수준의 소광 기능을 구현하여 나무의 표면 질감이 잘 나타나도록 할 수 있다.
이때, 상기 2종 이상의 소광제의 총 함량은 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 20중량부 포함될 수 있다.
상기 소광제들의 총 함량이 상기 상도 조성물 100중량부에 대하여 10중량부 미만인 경우, 전체 소광 기능이 기준치 이하로 떨어져 본 실시 예의 상도 조성물로 형성된 도막이 나무의 표면 질감을 제대로 표현하지 못하게 된다.
또한, 상기 소광제들의 총 함량이 상기 상도 조성물 100중량부에 대하여 20중량부을 초과하는 경우, 전체적으로 소광이 지나치게 진행되면서 상도 조성물로 형성된 도막이 부스러지거나 도막 중 일부가 깨지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 항균제는 예를 들어 구리 입자, 키토산 분말, 나노 사이즈의 TiO2 등의 성분을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 항균제는 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 2 내지 6중량부가 포함될 수 있다.
상기 항균제의 함량이 2중량부 미만이면 항균기능이 제대로 구현되지 못할 수 있고, 상기 항균제의 함량이 6중량부를 초과하면 경화 후 도막의 내구성이 약해지거나 경화 불량이 발생되는 원인이 될 수 있다.
상기 분산제는 항균제가 상도 조성물의 도료 내에 안정적으로 잘 섞여 균일하게 분포되도록 하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 상기 분산제는 카복실기를 갖는 단량체를 반복단위로 포함하는 중합체가 사용될 수 있다.
상기 단량체는, 분자 내에 1개 이상의 카복실기를 갖는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 및 푸말산 등이 있다. 또한, 상기 단량체는 탄소-탄소 불포화 결합을 갖는 화합물로서 각각 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 스티렌 및 비닐톨루엔 등의 방향족 비닐 화합물, 불포화 아미노알킬 카복실레이트 화합물 및 비닐 카르복실레이트 화합물 등일 수 있다.
상기 불포화 아미노알킬 카복실레이트 화합물은, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타 크릴레이트 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레 이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트 및 벤질 메타크릴레이트 등일 수 있다.
상기 비닐 카르복실레이트 화합물은, 비닐 아세테이트 및 비닐 프로피오네이트 등일 수 있다.
그리고, 상기 분산제는 항균제의 양과 종류에 의해 사용량을 결정할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 분산제는 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.5 내지 6중량부가 포함될 수 있다.
상기 분산제의 함량이 0.5중량부 미만인 경우, 상도 조성물의 분산 안정성이 저하될 수 있고, 상기 분산제의 함량이 6중량부를 초과하면 상도 조성물의 저장 안전성은 향상되지만 응집이 발생하거나 도막이 경화된 후 도막에 부여된 경도, 발수성 및 발유성을 저해하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 무용제성 레벨링제는 실리카의 분산에 사용하는 분산제로서 무용제성 슬립제라고도 하며, 실리콘계, 불소계 및 비실리콘계가 사용 가능하고, 바람직하게는 실리콘계 계면활성제가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 무용제성 레벨링제는, 인산 아크릴레이트 (acid value 250), 폴리에테르 실록산 화합물 및 플루오로알킬 화합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 첨가제를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시 예의 무용제성 레벨링제는, 상업적으로 시판중인 TEGO Glide 405™, 410™, 432™, 435™, 440™, 450™, ZG400™, TEGO FLOW 300™, 370™, TEGO RAD 2100™, 2200N™, 2250™, 2300™, BYK-UV 3500™, 3510™, zonyl 8857™, 8867™ 중에서 선택하여 사용할 수 있으나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니다.
상기 무용제성 레벨링제는 도막의 외관을 평평하게 하고, 도막의 내마모성, 표면의 내스크래치성 등을 향상시키는 역할을 하며, 이때 상기 무용제성 레벨링제는 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.5 내지 1중량부가 포함될 수 있다
상기 소포제는 상도 조성물 내에 존재하는 기포를 제거하는 역할을 하는 것으로서, 실리콘유, 에탄올, 옥탄올, 사이클로헥산올, 에틸렌글리콜, 고급알코올류로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 소포제는, TEGO™, Airex 920™, 932™, 936™, 955™, 986™, BYK 088™, 1790™, AFCONA 2020™, 2021™, 2720™, 2725™ 및 2038™ 중에서 선택하여 사용할 수 있으나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니다.
상기 소포제는 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.5 내지 1중량부가 포함될 수 있다.
상기 소포제의 함량이 0.5중량부 미만인 경우 기포를 제거하는 효과가 미미하여 상도 조성물 내 잔존하는 기포들로 인해 빛의 산란이 발생하는 문제가 생길 수 있다.
또한, 상기 소포제의 함량이 1중량부를 초과하는 경우, 유의적인 효과의 상승 없이 생산 비용 증가만을 초래하게 된다.
상기 하도 조성물은, 광개시제, 1 또는 2 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 반응성 모노머로서 1 또는 2 관능 모노머, 무용제성 레벨링제, 부착증진제 및 커플링제를 포함한다.
상기 광개시제는 UV에 의해 활성을 갖게 되는 것으로서, 예를 들어, 1-하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤 (1-hydroxy cyclohexyl phenyl ketone), 1-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-케톤 (1-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropane-1-ketone), 2-클로로티옥산톤 (2-chlorothioxantone), 2-이소프로필티옥산톤 (2-isopropylthioxantone), 및 벤조페논 (benzophenone)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 1-하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤을 사용할 수 있으며, 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 광개시제는 상기 하도 조성물 전체 100중량부에 대하여 5 내지 8중량부가 포함될 수 있다.
상기 광개시제의 함량이 5중량부 미만인 경우, 경화가 충분히 진행되지 않을 가능성이 높다. 또한, 상기 광개시제의 함량이 8중량부를 초과하는 경우, 생산 비용이 증가하게 되고, 경화가 너무 급하게 진행되어 도막의 들뜸이 발생하거나 과경화로 인해 도막이 바스러지는 문제가 발생할 수 있고, 미반응 광개시제가 경화물에 남아 도막의 안정성이 크게 저하될 수 있다.
또한, 상기 하도 조성물은, 목재와의 접착을 위해, 상기 1 또는 2 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 무황변 타입이고 유연성이 우수한 알리파틱 계열의 올리고머로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 HDDA, CTFA, THFA 등이 사용될 수 있다.
이때, 올리고머를 3관능 이상의 올리고머를 사용하는 경우, 경화 후 도막의 접착력이 현저히 떨어질 가능성이 있다.
또한, 상기 1 또는 2 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 상기 하도 조성물 전체 100중량부에 대하여, 10 내지 35중량부가 포함될 수 있다.
상기 1 또는 2 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 10중량부 미만으로 함유되는 경우, UV 경화 후 도막의 부착성 및 유연성 저하를 야기할 수 있다.
상기 1 또는 2 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 35중량부를 초과하는 경우, 하도 조성물의 점도가 지나치게 증대되어 하도 조성물의 목재 표면으로의 흡수가 저해되어 작업성이 나빠질 수 있다.
또한, 상기 1 또는 2 관능 모노머는, 아크릴계 모노머일 수 있고, 아크릴로일모르폴린 (ACMO: acryloylmorpholine), 이소보닐 아크릴레이트 (IBOA: isobornyl acrylate), 이소보닐 메타아크릴레이트 (IBXMA: isobornyl methacrylate), 테트라하이드로퓨퓨릴 아크릴레이트 (THFA: tetrahydrofurfuryl acrylate), 2-페녹시에틸 아크릴레이트 (2-phenoxyethyl acrylate), 스테아릴 아크릴레이트 (stearyl acrylate), 카프로락톤 아크릴레이트 (caprolactone acrylate), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (TPGDA: tripropyleneglycol diacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (1,6HDDA: 1,6-hexanediol diacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (TMPTA: trimethylolpropane triacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
이때, 상기 1 또는 2 관능 모노머는, 상기 하도 조성물 전체 100중량부에 대하여, 50 내지 80중량부가 포함될 수 있다.
상기 하도 조성물은, 상기 반응성 모노머를 50중량부 미만으로 함유하는 경우, 하도 조성물의 점도가 증대되어 작업성이 저감될 수 있다.
그리고, 상기 반응성 모노머의 함량이 80중량부를 초과하는 경우, 상기 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 물성을 침해하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 무용제성 레벨링제는 상기 하도 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.5 내지 1중량부가 포함될 수 있다
상기 부착증진제는 포스페이트계 아크릴레이트 모노머 일 수 있고, 제품명 kayared PM-2, PM-21 등이 이에 해당된다.
이러한 부착증진제는 하도 조성물 전체 100중량부에 대하여 2 내지 6중량부가 포함될 수 있다.
상기 부착증진제가 2중량부 미만으로 함유되는 경우, 도막의 부착 효과가 미미해지고, 상기 부착증진제가 6중량부를 초과하여 함유되는 경우, 하도 조성물의 물성이 저하되거나 또는 겔화가 발생하는 원인이 될 수 있다.
상기 커플링제는 하도 조성물과 목재의 계면 접착성을 높여 하도 조성물의 부착성을 향상시키는 역할을 하며, 바림직하게는 실란계 커플링제를 사용할 수 있다.
상기 실란계 커플링제로는, 예를 들어, 비닐 트리스(2-메톡시에톡시)실란 [vinyl tris(2-methoxyethoxy)silane], 비닐 트리에톡시실란 (vinyl triethoxysilane), 비닐 트리메톡시실란 (vinyl trimethoxysilane), 및 비닐 메틸디메톡시실란 (vinyl methyldimethoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.
이러한 커플링제는 상기 하도 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.2 내지 0.8중량부가 포함될 수 있다.
상기 커플링제의 함량이 0.2중량부 미만인 경우 하도 조성물의 부착성을 향상시키는 효과가 미미해져 경화물과 유리 사이의 결합력 향상을 달성할 수 없게 된다.
또한, 상기 커플링제의 함량이 0.8중량부를 초과하면, 유의적인 효과의 상승 없이 생산 비용 증가만을 초래하게 된다.
이와 같이 구성된 본 실시 예의 목재용 UV 경화형 코팅액은, 목재에 코팅시, 먼저 하도 조성물을 롤 코팅하고 거즈로 닦아 하도의 두께가 너무 두껍지 않도록 한 후, 그 위에 상도 조성물을 발라 코팅층을 형성하게 된다.
이때, 하도의 두께는 5 내지 20㎛일 수 있고, 상도의 두께는 50 내지 200㎛일 수 있다.
또한, 하도가 목재의 피착면에 잘 붙기 위해서는, 목재가 액체인 하도 조성물을 표면에서 흡수하는 작용을 이용해야 하므로, 이를 위해 상기 하도 조성물의 점도는 바람직하게 30cP 이하가 될 수 있다.
한편, 본 발명의 UV 경화형 코팅액은, 용매를 함유하지 않는 무용매 상태인 것이 바람직하고, 성상도 무색이고 투명한 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 UV 경화형 코팅액을 형성하는 성분들로는 무색의 투명한 성분들을 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명이 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 실시 예의 목재용 UV 경화형 코팅액은, 우수한 물성을 가지고 있어서, 고급 목재로 제작되는 목재 제품 또는 싱크대 상판의 마감재 등으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 도 1은 일식당에 사용되는 목재 테이블로서, 본 실시 예의 UV 경화형 코팅액으로 마감하면 도 2와 같은 형태가 된다.
그리고, 도 3은 싱크대 상판으로서, 본 실시 예의 UV 경화형 코팅액으로 마감하면 도 4와 같은 형태가 된다.
이와 같이, 본 실시 예의 UV 경화형 코팅액을 목재 마감재로 사용하면, 나무의 표면 질감을 그대로 살리면서, 우수한 경도, 내스크래치성, 발수, 발유 및 항균 기능을 가질 수 있는 코팅막을 형성할 수 있다.
아래의 시험 예는 본 실시 예의 UV 경화형 코팅액의 상도 조성물에 사용되는 항균제의 항균성을 테스트하기 위한 것이다. 여기서, 항균제 A는 폴리페놀 성분의 유기항균 성분으로 구성된 제품이고, 항균제 B는 키토산계 항균제가 모노머에 분산된 제품이며, 비교 예 1은 항균제 A와 B를 포함하지 않고, 광개시제, 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트(Hexandiol diacrylate), 나노실리카 분산액, 2종 이상의 소광제, 분산제, 무용제성 레벨링제 및 소포제를 포함하는 조성물이고, 비교 예 2는 비교 예 1에 항균제 A가 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 2중량부 포함된 것이고, 시험 예 1은 비교 예 1에 항균제 B가 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 2중량부 포함된 것이고, 시험 예 2는 비교 예 1에 항균제 B가 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여 4중량부 포함된 것이다.
이때, 비교 예 2의 경우 항균제 A가 상도 조성물 내 다른 성분과 반응하면서 코팅액의 점도가 높아져 겔화되는 문제가 발생하였다. 따라서, 본 발명에서 항균제로 폴리페놀 성분은 사용할 수 없다는 것을 확인할 수 있다.
그리고, 약제의 농도가 2배 희석 계열이 되도록 제작한 배지에서 각각 시험 균 A와 B를 접종하여 이를 2주간 배양하여 접종한 시험균의 발육 유무를 확인하였다. 여기서, 시험균 A는 황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538P)이고, 시험균 B는 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)이다.
표 1과 도 5는 비교 예 1에 대한 JIS Z 2801 - 2010 준용 항균력 시험 결과를 나타낸 것이다.
표 1과 도 5를 참조하면, 비교 예 1의 경우, 황색포도상구균의 감소율이 46.7%이고, 대장균의 감소율이 34.8%로 황색포도상구균과 대장균 모두가 24시간 후에도 반 이상 남아 항균성이 거의 없는 것으로 판단될 수 있다.
표 2와 도 6은 시험 예 1에 대한 JIS Z 2801 - 2010 준용 항균력 시험 결과를 나타낸 것이다.
표 2과 도 6을 참조하면, 시험 예 1의 경우, 황색포도상구균의 감소율이 97.5%이고, 대장균의 감소율이 95.1%로 황색포도상구균과 대장균 모두가 24시간 후 소량만 남아 세균의 상장저해 및 제거활성이 우수한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 시험 예 1의 코팅액은 어느 정도의 항균성을 가지는 것으로 판단될 수 있다.
표 3과 도 7은 시험 예 2에 대한 JIS Z 2801 - 2010 준용 항균력 시험 결과를 나타낸 것이다.
표 3과 도 7을 참조하면, 시험 예 2의 항균제는, 황색포도상구균의 감소율이 99.9% 이상이고, 대장균의 감소율이 99.9% 이상으로 황색포도상구균과 대장균 모두가 24시간 후 거의 남아 있지 않아 세균의 상장저해 및 제거활성이 매우 우수한 것을 알 수 있다.
한편, 시험 예 1의 경우, 황색포도상구균과 대장균의 감소율을 볼 때 24시간 이후에 세균이 다시 증식할 가능성이 있다. 그러나, 본 발명의 시험 예 2의 코팅액은 황색포도상구균과 대장균에 대한 감소율이 둘 다 99.9% 이상으로 세균의 재증식 가능성이 적은 매우 우수한 항균성을 가지는 것으로 판단될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.
따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
Claims (5)
- 상도 조성물과 하도 조성물을 포함하고,
상기 상도 조성물은, 광개시제, 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트(Hexandiol diacrylate), 나노실리카 분산액, 2종 이상의 소광제, 항균제, 분산제, 무용제성 레벨링제 및 소포제를 포함하고,
상기 하도 조성물은, 광개시제, 1 또는 2 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 1 또는 2 관능 모노머, 무용제성 레벨링제, 부착증진제 및 커플링제를 포함하는, 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액. - 제1항에 있어서, 상기 상도 조성물은, 상기 상도 조성물 전체 100중량부에 대하여, 광개시제 5 내지 8중량부, 3관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 35 내지 45중량부, 1,4-헥산다이올 다이아크릴레이트 10 내지 20중량부, 나노실리카 분산액 5 내지 20중량부, 2종 이상의 소광제가 총 10 내지 20중량부, 항균제 2 내지 6중량부, 분산제 0.5 내지 6중량부, 무용제성 레벨링제 0.5 내지 1중량부 및 소포제 0.5 내지 1중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액.
- 제1항에 있어서, 상기 하도 조성물은, 상기 1 또는 2 관능 모노머가, 아크릴로일모르폴린 (ACMO: acryloylmorpholine), 이소보닐 아크릴레이트 (IBOA: isobornyl acrylate), 이소보닐 메타아크릴레이트 (IBXMA: isobornyl methacrylate), 테트라하이드로퓨퓨릴 아크릴레이트 (THFA: tetrahydrofurfuryl acrylate), 2-페녹시에틸 아크릴레이트 (2-phenoxyethyl acrylate), 스테아릴 아크릴레이트 (stearyl acrylate), 카프로락톤 아크릴레이트 (caprolactone acrylate), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 (TPGDA: tripropyleneglycol diacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (1,6HDDA: 1,6-hexanediol diacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (TMPTA: trimethylolpropane triacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액.
- 제1항에 있어서, 상기 하도 조성물은, 상기 하도 조성물 전체 100중량부에 대하여, 광개시제 5 내지 8중량부, 1 또는 2 관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 35중량부, 1 또는 2 관능 모노머 50 내지 80중량부, 무용제성 레벨링제 0.5 내지 1중량부, 부착증진제 2 내지 6중량부 및 커플링제 0.2 내지 0.8중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액.
- 제1항에 있어서,
상기 상도 조성물의 점도가 150 내지 500cP이고,
상기 하도 조성물의 점도가 30cP 이하인 것을 특징으로 하는, 항균 및 항바이러스 기능을 가지는 목재용 UV 경화형 코팅액.
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