KR20230135809A

KR20230135809A - 옻칠통기막, 그의 제조방법 및 접이식 보조문

Info

Publication number: KR20230135809A
Application number: KR1020220033251A
Authority: KR
Inventors: 전상남
Original assignee: 김상배
Priority date: 2022-03-17
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2023-09-26

Abstract

본 발명은 상온경화형옻칠한 옻칠섬유에 관한 것으로, 더욱 상세히는 유기고분자섬유에 상온에서 경화가 가능한 개량옻칠을 사용함으로서 도장면이 다양한 색을 가지고, 표면이 미려하고, 인체에 유해한 성분이 없으면, 옻칠막으로 인해서 방충성,항균성, 살균성 기능을 가지는 옻칠섬유의 구조에 관한 것이다. 옻칠섬유는 스프레이 코팅을 통해서 제조하며 섬유직조과정을 통해서 유연성을 가지는 통기막으로 제조할 수 있고, 이 통기막을 이용하여 방충 보조문에 적용이 가능하다.

Description

옻칠통기막, 그의 제조방법 및 접이식 보조문{Lacquered insect screens, their manufacture and folding doors}

본 발명은 옻칠섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 섬유 표면에 상온에서 경화가 가능한 개량옻칠을 적용함으로써 도장표면이 미려하고 옻칠막으로 인해서 방충성, 항균성, 살균성 기능을 가지는 옻칠섬유와 이를 이용한 옻칠통기막 제조방법과 그 응용제품인 접이식 보조문에 관한 것이다.

옻칠은 천연도료로서 항균성, 항곰팡이성, 방충성, 내수성, 내산성, 내열성, 내마모성, 내지문성, 부착성, 휘발성유기화합물(VOCs)흡수, 전자파 흡수, 수맥차단 등의 기능을 가지며 선영성 등이 있어 미려한 색상을 나타내어 전통적으로 목기류, 밥상, 가구 및 목관 등에 칠한 귀한 천연도료로 여겨져 왔다.

그러나 색상이 검으며, 알레르기를 유발하여 완전히 경화되기 전에는 옻을 타는 사람은 접촉할 수 없어 채취 및 수급이 어려워 대중화되지 못하였으며, 옻칠과 유사한 칠로 값이 저렴한 카슈도료를 사용해 왔다.

천연옻칠의 성분은 우루시올, 고무질, 질소함유물, 라카아제, 수분, 정향성분 등으로 이루어져 있으며, 옻칠의 경화는 우루시올 단량체가 라카아제와 산소에 의해서 인접한 단량체와 결합하고, 이와 같이 결합된 이량체는 다시 그 인접한 단량체나 이량체와 결합하여 우루시올 다량체가 형성되면 이와 같은 반응이 진행되는 동안 또 다른 조성분인 다당류나 당단백질도 반응에 참여하게 된다.

옻칠을 소지(素地)에 도포한 후, 상대습도 70~80%, 온도 20~25℃의 조건이 갖춰진 건조장에 넣으면 우루시올 다량체가 라아제와 산소에 의해서 더욱 중합되어 거대분자의 경화된 도막을 형성하게 되는데, 옻칠을 소지(素地)에 도포 후 다음 작업까지 건조시간은 보통 2~8일이 걸려 작업 효율성을 떨어뜨리는 큰 요인이 된다.

또한, 정제할 때 잘못 정제하거나 옻칠을 정제한 후 잘못 보관하였을 때 공기와 접촉하게 되면 굳어지거나 우루시올과 나머지 성분이 분리되어 건조가 되지 않아 도막이 형성되지 않는 경우가 있다.

최근 들어, 산업사회의 발달로 환경파괴 및 공해문제, 지구의 온난화 현상이 부각되면서 천연도료 및 기능성도료의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 천연도료인 옻칠을 이용한 기능성 도료나 코팅재료로 개발하기 위한 노력이 활발히 진행되고 있다.

상기한 천연도료로써의 옻이 가지고 있는 긍정적 특성을 유기고분자섬유에 적용하여 활용하기 위해서 본 발명에서는 옻칠섬유의 구조와 옻칠통기막, 접이식 보조문을 제안하고자 한다.

다만 이전 문헌과는 달리 본 특허에서는 상온에서 빠른 속도로 경화가 가능하고, 인체에 대한 옻 부작용이 없으며, 다양한 색을 도입이 가능한 상온경화형옻칠도료를 활용하여 섬유에 적용하는 기술을 제안한다. 그 결과, 빠른 시간 안에, 누구나 원하는 색을 가지고, 우수한 내구성을 가지며, 곤충의 접근을 막고, 고내구성을 가지는 상온경화형옻칠한 섬유 제조방법을 제안하고자 한다. 추가적으로 옻칠섬유를 직조하여 만든, 섬유간 거리가 2밀리미터 이하의 크기로 인해서 공기는 통하지만 벌레 혹은 큰 덩어리의 이물질은 통과가 안되는, 옻칠통기막(본문에서는 방충망과 같은 의미로 사용) 그리고 이를 활용한 접이식 보조문을 제안한다.

등록특허 10-1255619

Analysis of the Urushiol in Korean Lacquer, The Korean journal of food and nutrition 2006, 19(3), 267-270.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 유기고분자코어섬유에 상온경화형옻칠을 스프레이 방식으로 도장을 진행한 후에 상온조건(10-24oC, 상대습도 40-70%) 건조시켜 자연유래의 옻칠을 활용하여 친환경재질의 다양한 색상을 제공하고 해충이나 곤충의 접근을 차단하고 세균번식을 억제하며 옻칠을 섬유에 도입함으로해서 섬유의 내구성을 부여하는 데 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 상온경화형옻칠한 옻칠섬유의 구조는 코어섬유와 코어섬유를 감싸는 쉘물질로 이루어진 것이다. 코어섬유로는 유기고분자섬유가 있으면 코어섬유를 감싸는 쉘물질로는 상온경화성 옻칠을 사용한다.

이상의 구조 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 상온경화형옻칠한 옻칠섬유는, 유기고분자섬유에 대하여 상온경화형옻칠을 스프레이 빙식으로 도장을 진행한 후에 상온조건(10-24^oC, 상대습도 40-70%)에서 건조시켜 자연유래의 옻칠을 활용하여 친환경재질의 다양한 색상을 제공하고 해충이나 곤충의 접근을 차단하고 세군번식을 억제하며 옻칠을 유기고분자섬유에 도입함으로 해서 유기고분자섬유에 내구성을 부여하게 된다. 옻칠섬유를 직조하여 옻칠통기막 제조가 가능하고 이 옻칠 통기막을 이용하여 통기막을 제조가 가능하다. 유연성을 가지는 통기막소재이고 그 위에 옻칠을 하였기에 통기막은 유연성을 가지고 평평한 구조의 통기막뿐만 아니라 통기막을 일정한 크기로 접어서 포개거나 벌집구조로 이어 붙일 수 있어서 접이식 방충 보조문에 적용이 가능하다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 옻칠섬유의 구조이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 옻칠섬유의 제조과정이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 옻칠섬유는 코어섬유와 코어섬유를 감싸는 쉘물질로 이루어진 구조이다.

이하, 본 발명에 의한 옻칠섬유의 구조를 실시예를 통해서 상세히 설명하도록 한다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명인 옻칠섬유는 코어섬유와 코어섬유를 감싸는 쉘물질로 이루어진다.

코어섬유는 유기고분자섬유인 것을 특징으로 하며, 유기고분자섬유로는나일론(Nylon, 아마이드 결합을 가지는 고분자), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, 에스터 결합을 가지는 고분자), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT, 에스터 결합을 가지는 고분자) 및 이들을 하나이상 포함하여 제조한 것을 특징으로 하는 하나의 섬유가닥 혹은 섬유가닥 묶음을 의미한다. 섬유 길이 방향에 대해서 수직절단한 후 단면을 볼때 섬유의 내부와 섬유의 외부를 구성하는 유기고분자의 종류가 같을 수도 있고 다를 수도 있다 (후자를 코어-쉘 타입이라고 하자). 본 특허에서는 외부에 존재하는 고분자종류를 기준으로 유기고분자계 코어섬유라고 말할뿐 내부에 존재하는 고분자 혹은 내부를 채우는 필러(실리카 나노입자, 타이타나아 나노입자 등)의 존재에 고려하지 않는다. 섬유의 단면 모양은 사용자의 편의에 의해서 선택될 뿐 어떠한 모양이어도 쉘물질막 형성에는 영향을 주지 않는다.

코어섬유의 지름은 10나노미터(nm, 백만분의 1미터)에서 1밀리미터(mm, 천분의 1미터) (이를 10nm 내지 1mm 로 표시하기로 함)까지의 크기를 가지는 것을 특징으로 한다. 너무 작으면 작업자 입장에서는 코어섬유를 감싸는 쉘물질 도포작업이 어렵다. 일반적인 스프레이 코팅은 쉘물질 분사액의 크기가 마이크로크기를 가지기에 나노미터 크기의 섬유가닥에 묻히기가 어렵다. 이러한 경우에는 쉘물질 용액에 섬유뭉치를 담갔다 빼거나 혹은 섬유가닥 혹은 섬유가닥 묶음이 쉘물질 용액이 담긴 용액통을 지나가게 하고 이후에 경화를 통해서 쉘물질막을 형성하게 하는 방법이 유용하다. 두꺼운 지름의 섬유에 대한 도포는 문제가 없다. 1mm 보다 큰 크기로는 통기막을 만들지 않기 때문에 이러한 크기 제한을 두었다.

코어섬유를 감싸는 쉘물질로 사용하는 옻칠액에서 핵심성분은 우루시올(Urushiol, 상세한 분자구조 정보는 Analysis of the Urushiol in Korean Lacquer, The Korean journal of food and nutrition 2006, 19(3), 267-270 참조)이고 이러한 물질의 존재로 인해서 도포막이 항균성, 살균성, 방충성을 가지게 되고, 이 우루시올 분자간 화학결합을 통한 분자량 증가로 인해서 우수한 강성을 가지는 막이 형성된다. 일반적으로 옻칠은 장인의 영역이라고 알려질 만큼 경화조건이 까다로워(상대습도 70~80%, 온도 20~25℃의 조건) 옻칠을 사용하는 사람들이 적었다. 여기에서는 도포, 경화 작업이 난이도를 줄이기 위해서 스프레이 코팅이 가능한 저점도, 상온경화형개량옻칠액을 코어섬유를 감싸는 쉘물질의 전구체로 사용한다. 쉘물질 전구체는 용매가 날라가면 화학반응이 진행되어 일정한 시간 (보통 1일) 이후에 단단한 쉘물질로 이루어진 막을 만들고 항균성, 방충성을 가지는 물질이라는 의미이다.

코어섬유를 감싸는 쉘물질은 우루시올을 포함하는 옻칠인 것을 특징으로 하며, 그 두께는 10나노미터(nm) 내지 1밀리미터(mm) 인 것을 특징으로 한다. 여기서 말하는 우루시올은 단량체 혹은 이들이 화학결합은 이룬 다량체이건 상관없다. 화학반응과정에서 단량체, 이량체, 삼량체 둥을 분자량이 증가하게 되고 일정한 수준의 크기가 되면 (즉, 다량체가 되면) 더 이상 화학반응이 일어나지 않게 된다. 코어섬유를 감싸는 쉘물질에는 우루시올이 0.1내지 90중량%, 바람직하게는 1내지 10중량% 포함하는 것이 바람직하다. 우루시올이 0.1중량% 미만이 되면 항균성, 살균성, 방충성 효과가 떨어지게 되고, 90중량% 보다 커지면 막이 제대로 형성되지 않는 부작용이 확인된다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명인 옻칠섬유 제조방법은, 유기고분자섬에대한 대한 옻칠액을 스프레이 방식으로 도포시에 유기고분자섬유에 마이크로미터(um) 크기의 옻칠액방울이 잘 들러붙게 하기 위하여 용액을 잘빨아들이는 실리나카나노입자를 섬유에 뿌려서 섬유표면에 흡착시키는 실리카나노입자부착단계(S100); 스포레이 코팅을 이용하여 유기고분자섬유에 옻칠액을 도포하는 섬유도장단계(S200); 상기도장한 섬유를 상온조건(10-24^oC, 상대습도 40-70%)에서 건조하는 섬유건조단계(S300);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 실리카나노입자부착단계(S100)은 섬유표면에 표면적이 큰 실리카나노입자가 정전기적으로 들러붙게 한다. 섬유도장단계(S200)는 스프레이 방식으로 형성한 마이크로미터 크기의 옻칠액방울을 실리카나노입자가 도포된 섬유 위에 붙이는 과정이다. 앞 단계에서 섬유 표면에 부착되어있는 실리카나노입자의 표면적이 크기 때문에 마이크로미터 크기의 옻칠액을 잘 빨아들이게 되어 빠른 속도로 균일하게 섬유 표면에 옻칠액을 도포가 가능하다. 노즐 구멍의 크기, 분사속도는 섬유에 형성되는 옻칠막의 두께를 결정한다. 옻칠막은 도포조건에 따라 10나노미터 내지 1밀리미터일 수 있다. 섬유건조단계(S300) 에서는 상기 도장한 섬유에 존재하는 용매를 제거하고 화학반응 유도하여 완전히 경화한 옻칠막을 얻기 위해서 상온조건(10-24^oC, 상대습도 40-70%)에서 옻칠섬유 건조와 경화를 동시에 진행한다.

한편, 본 발명의 옻칠섬유는 유연하면서 항균성, 방충성을 가지는 옻칠통기막 직조에 사용될 수 있다. 여기서 직조한다고 함은 옻칠섬유를 직각 혹은 사선방향으로 서로 위아래로 이동하면서 평면구조로 얽히고 설키게 하여 2차원 구조의 옻칠한 통기막을 만든다는 의미이다. 이렇게 제조한 옻칠통기막은 방충문 혹은 방충창에 적용할 수 있으며, 유연한 유기고분자 코어섬유에 기반한 옻칠통기막은 접었을 때 부러지지 않는 유연성을 가지기에 종이를 접듯이 접어서 접이식 보조문에 적용할 수 있을 것이다. 통기막 기본 소재는 다양한 모양으로 붙여서 사용이 가능할 정도로 유연하여 2장의 통기막을 붙여서 하니컴 구조(벌집 구조)를 가지는 방충말이 알려져 있어서 옻칠섬유를 이용하여 하니컴 구조를 가지는 옻칠통기막 제조가 가능하다. 이렇게 만든 옻칠통기막은 종이를 접듯이 접을 수 있고 이를 접었다 펼쳤다 하면서 크기를 조절 가능하다. 통기막의 섬유간 간격인 메쉬는 접었다 펴는 과정을 거쳐도 변화가 없다. 이를 접이식 옻칠통기막이라고 한다. 이를 이용하여 접이식 보조문 혹은 보조창에 접이식 옻칠통기막의 적용이 가능하다. 또한 옻칠섬유 표면의 도막 안에 옻의 존재로 인해서 옻칠섬유의 내구성이 강화되고 결과적으로 옻칠통기막의 내구성도 증가하는 효과가 있다.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는것으로 해석되어야 한다.

1 코어섬유
2 코어섬유를 감싸는 쉘물질
S100 실리카나노입자부착단계
S200 섬유도장단계
S300 섬유건조단계

Claims

섬유에 있어서,
코어섬유와 코어섬유를 감싸는 쉘물질로 이루어진,
옻칠섬유.
청구항 1에 있어서,
코어섬유로는 유기고분자섬유인 것을 특징으로 하는,
옻칠섬유.
청구항 2에 있어서,
유기고분자섬유는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들을 하나이상 포함하여 제조한 것을 특징으로 하는,
옻칠섬유.
청구항 1에 있어서,
코어섬유의 지름은 10나노미터 내지 1밀리미터 인 것을 특징으로 하는,
옻칠섬유.
청구항 1에 있어서,
코어섬유를 감싸는 쉘물질은 우루시올을 포함하는 옻칠인 것을 특징으로 하는,
옻칠섬유.
청구항 1에 있어서,
코어섬유를 감싸는 쉘물질 내의 우루시올의 농도는 1내지 10중량% 이고 쉘물질의 두께는 10나노미터 내지 1밀리미터 인 것을 특징으로 하는,
옻칠섬유.
섬유제조방법에 있어서,
실리카나노입자부착단계 (S100);
스프레이를 통해 상기 섬유에 도장하는 섬유도장단계 (S200);
상기 도장한 섬유를 건조시키는 섬유건조단계 (S300);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 옻칠섬유 제조방법.
통기막에 있어서,
상기 청구항 1 의 옻칠섬유를 포함하여 직조한 것을 특징으로 하는,
옻칠통기막.
방충보조문에 있어서,
상기 청구항 8의 옻칠통기막을 포함하는 것을 특징으로 하는,
옻칠방충보조문.
청구항 9에 있어서,
접이식 옻칠통기막을 포함하는 것을 특징으로 하는,
옻칠방충보조문.