KR20230139413A - 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법 및 이를 통해 제조된 목재 도마와 나노옻칠액 혼합장치 - Google Patents

나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법 및 이를 통해 제조된 목재 도마와 나노옻칠액 혼합장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법 및 이를 통해 제조된 목재 도마와 나노옻칠액 혼합장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목재 도마의 표면에 나노옻칠하여 색상의 광택도, 투명도, 옻칠층의 강도를 높임으로써 목재 본연의 질감과 심미적 요소를 그대로 활용하면서 요리시 발생된 찌꺼기가 잔류되지 않고 항균기능을 확보하여 세균 번식을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 수분 차단 능력을 증대시켜 외부로부터의 오염 물질 유입을 차단하여 요리시 위생성을 높이고, 도마의 변형을 방지할 수 있도록 개선된 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법 및 이를 통해 제조된 목재 도마와 나노옻칠액 혼합장치에 관한 것이다.

Description

나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법 및 이를 통해 제조된 목재 도마와 나노옻칠액 혼합장치{Method for manufacturing a wooden cutting board coated with nano lacquer, a wooden cutting board manufactured through the same, and nano-lacquer solution mixing apparatus}
본 발명은 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법 및 이를 통해 제조된 목재 도마와 나노옻칠액 혼합장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목재 도마의 표면에 나노옻칠하여 색상의 광택도, 투명도, 옻칠층의 강도를 높임으로써 목재 본연의 질감과 심미적 요소를 그대로 활용하면서 요리시 발생된 찌꺼기가 잔류되지 않고 항균기능을 확보하여 세균 번식을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 수분 차단 능력을 증대시켜 외부로부터의 오염 물질 유입을 차단하여 요리시 위생성을 높이고, 도마의 변형을 방지할 수 있도록 개선된 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법 및 이를 통해 제조된 목재 도마와 나노옻칠액 혼합장치에 관한 것이다.
전통적으로 옻칠은 천연에서 얻은 옻나무 수액을 도 1의 예시와 같은 공정을 거쳐 정제칠과 투명칠을 통해 완성된다.
이때, 옻칠의 정제과정에 따른 정밀도와 성분의 비율에 따라 아래 그림과 같이 옻칠 제품의 질적인 차이를 가져오게 되므로 옻칠을 위한 정제는 매우 중요하다.
[정제 전, 후의 입자 균질도 및 도막의 마이크로 구조 비교사진]
또한, 옻칠은 내유성과 친환경적인 측면에서 석유화학계통의 도료에 비해 아래 표 1과 같이 매우 우수하기 때문에 고가 제품에 많이 활용되고 있다.
구 분 내열성 내부식성 내유성 친환경
옻칠 <200℃ 우수 우수 O
엑포시 150~300℃ 우수 보통 X
폴리우레탄 낮음 우수 보통 X
그럼에도 불구하고, 옻칠은 도막의 강도가 떨어져 내구성이 저하되는 단점이 있다.
때문에, 매우 다양한 산업분야, 특히 목재 제품에 적용하여 고품질화, 고급화를 구현할 수 있도록 이와 같은 옻칠의 장점을 살리면서 도막 강도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 구현할 수 있는 기술 개발의 필요성이 지속적으로 요청되어 왔다.
한편, 목재로 된 목재 도마는 목재 특유의 나무결을 살려 고유의 심미감을 제공할 뿐만 아니라, 천연재료라는 특성 때문에 친환경, 인체무해성을 이유로 많은 식음료 분야에서 활용되고 있다.
그런데, 이러한 목재 도마는 목재 특성상 세척 후에도 목재 표면의 미세공을 통해 내부로 침투한 잔류물이 완전히 제거되지 못하기 때문에 세균 번식이 쉬워 항균성이 떨어지고, 각종 유해물질이 물과 함께 흡착되어 위생상 좋지 못하다는 단점이 있다.
때문에, 햇볕에 오랫동안 말려 사용해야 하는데, 그렇다고 하더라도 상술한 문제를 쉽게 해결할 수 없다.
이에, 옻칠을 응용한 기술들이 다수 개발되고 있으나, 옻칠의 공정상 복잡다대한 문제, 옻칠층의 내구성 문제로 인해 개발이 둔화되어 있는 상태이다.
국내 공개특허 제10-2021-0114361호(2021.09.23.) 기능성 항균 도마의 제조 방법
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 목재 도마의 표면에 나노옻칠하여 색상의 광택도, 투명도, 옻칠층의 강도를 높임으로써 목재 본연의 질감과 심미적 요소를 그대로 활용하면서 요리시 발생된 찌꺼기가 잔류되지 않고 항균기능을 확보하여 세균 번식을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 수분 차단 능력을 증대시켜 외부로부터의 오염 물질 유입을 차단하여 요리시 위생성을 높이고, 도마의 변형을 방지할 수 있도록 개선된 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법 및 이를 통해 제조된 목재 도마와 나노옻칠액 혼합장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 목재를 가공하여 일측에 걸이구멍이 있고, 가로 30-100cm, 세로 15-60cm, 두께 1-2cm의 크기를 갖는 목재 도마 형상을 만드는 성형단계; 성형된 목재 도마의 표면을 나노옻칠로 도포하여 옻칠층을 형성하는 도포단계; 나노옻칠된 목재 도마를 저온 숙성하는 단계;를 포함하는 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법에 있어서; 상기 도포단계는 목재 도마의 표면을 사포질하여 다듬는 제1공정; 상기 제1공정을 통해 처리된 표면에 초칠액으로 초칠하는 제2공정; 상기 제2공정을 통해 초칠된 목재 도마를 상온에서 자연건조시킨 후 200-300rpm으로 회전하는 섬유브러쉬로 표면을 연마하는 제3공정; 상기 제3공정을 통해 연마된 목재 도마의 초칠면에 중칠액으로 중칠하는 제4공정; 상기 제4공정을 거쳐 중칠된 목재 도마를 50-60℃의 건조로에서 열풍건조 후 목재 도마의 중칠면에 다수의 미세바늘로 타입하여 다수의 미세 앵커홈을 형성하는 제5공정; 상기 제5공정 후 상칠액으로 상칠하는 제6공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 제2공정에서 사용되는 초칠액은 생칠과 송정유가 8:2의 중량비로 혼합되고, 이 혼합물 100중량부에 대해 식초가 2-5중량부 첨가되어 구성되며; 상기 제4공정에서 사용되는 중칠액은 생칠과 테레빈유가 7:3의 중량비로 혼합되고, 이 혼합물 100중량부에 대해 파리나르산 5 중량부 및 시아노아크릴레이트 5중량부 더 첨가되어 구성된 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 제2공정에서 사용되는 초칠액에는 이 초칠액 100중량부를 기준으로, 물과 피로인산나트륨과 잔탄검이 7:2:1의 중량비로 혼합한 분산액 20중량부를 더 첨가한 것에도 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 위에서 설명한 제조방법을 통해 제조된 목재 도마도 제공한다.
상술한 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노옻칠액 혼합장치는, 청구항 1의 초칠액, 중칠액, 상칠액으로 이루어진 나노옻칠액을 혼합하는 나노옻칠액 혼합장치에 관한 것으로, 외부케이스; 외부케이스에 고정되는 외부용기; 외부용기)의 내부에 위치하며 초칠액, 중칠액, 상칠액을 만들기 위한 나노옻칠액 성분들이 투입되는 내부용기; 내부용기의 상부에 위치하는 구동모터와, 구동모터의 구동축에 연결되어 있는 복수개의 믹싱날개를 포함하는 나노옻칠액믹싱부; 내부용기 내부에 공기를 공급하는 공기펌핑부; 내부용기와 공기펌핑부에 진동을 주는 유동발생부를 포함하고; 공기펌핑부는, 외부용기와 내부용기 사이에 위치하는 공기유입부와, 내부용기 내부에 위치하고 있으며 공기유입부에 연결되어 있는 공기배출부를 포함하며; 유동발생부는, 내부용기와 공기유입부 사이에 위치하는 복수개의 회전체와, 구동모터의 구동축과 복수개의 회전체를 연결하는 복수개의 지지대를 포함하고; 복수개의 지지대는, 제1지지대와, 제1지지대보다 길이가 짧은 제2지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 목재 도마의 표면에 나노옻칠하여 색상의 광택도, 투명도, 옻칠층의 강도를 높임으로써 목재 본연의 질감과 심미적 요소를 그대로 활용할 수 있다.
둘째, 항균기능을 확보하여 도마 표면에서의 세균 번식을 억제할 수 있다.
셋째, 수분 차단 능력을 증대시킬 뿐만 아니라, 내구성이 높아 표면 잔류 찌꺼기가 남지 않기 때문에 항균성, 위생성을 강화시키는 장점이 있다.
넷째, 본 발명은 다양한 실시예를 통해 차별화된 작용, 효과를 상승시킬 수 있다.
도 1은 종래 전통적인 옻칠 방법을 일반화하여 보인 개략적인 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따라 나노옻칠된 목재 도마의 예시적인 사진이다.
도 3은 본 발명의 초칠액, 중칠액 상칠액으로 이루어진 나노옻칠액 혼합장치의 일실시예를 보인 단면도이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법은 목재 도마의 광택도, 투명도, 옻칠층의 강도를 높임으로써 목재 본연의 질감을 유지하면서도 방수, 항균 특성을 갖추어 위생적이고 친환경적인 목재 도마를 제조할 수 있도록 하여 준다.
이때, 옻칠은 나노옻칠 방식을 사용한다. 즉, 나노옻칠은 옻나무에서 채취한 옻칠의 입도가 평균 10㎛인데, 이를 더 정제하여 180-650 나노의 입도를 갖도록 가공하여 만든 정제액을 사용한다. 따라서, 이하 설명되는 초칠, 중칠, 상칠에 사용되는 옷은 모두 나노옻칠에 해당한다.
이러한 나노옻칠은 1000회 이상을 세척해도 색변화가 없는 보강성, 직사광선에 대한 저항성이 큰 내구성, 자외선에 대한 저항성이 우수한 내변색성, 방부성, 방식성 및 내마모성 등의 특성을 제공한다.
여기에서, 본 발명에 따른 목재 도마 제조방법은 목재를 가공하여 일측에 걸이구멍이 있는 목재 도마 형상을 만드는 성형단계; 성형된 목재 도마의 표면을 나노옻칠로 도포하여 옻칠층을 형성하는 도포단계; 나노옻칠된 목재 도마를 저온 숙성하는 단계;를 포함한다.
이 경우, 성형단계는 도시된 도 2의 예시와 같은 형태가 될 수 있으나 반드시 이에 국한되지 않으며 다양한 크기와 형태로 변형될 수 있다.
다만, 상기 성형단계에서 도마의 일측에 걸이구멍을 형성하여 걸어 보관하기 편리하도록 구성함이 더욱 바람직하다.
뿐만 아니라, 상기 성형단계에서 성형된 목재 도마는 가로 30-100cm, 세로 15-60cm, 두께 1-2cm의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도포단계에서 옻칠하는 면은 목재 도마의 내면 또는 외면, 혹은 내외 양면 모두가 될 수 있다.
아울러, 상기 도포단계는 목재 도마의 표면을 사포질하여 다듬는 제1공정; 상기 제1공정을 통해 처리된 표면에 초칠액으로 초칠하는 제2공정; 상기 제2공정을 통해 초칠된 목재 도마를 상온에서 자연건조시킨 후 200-300rpm으로 회전하는 섬유브러쉬로 표면을 연마하는 제3공정; 상기 제3공정을 통해 연마된 목재 도마의 초칠면에 중칠액으로 중칠하는 제4공정; 상기 제4공정을 거쳐 중칠된 목재 도마를 50-60℃의 건조로에서 열풍건조 후 목재 도마의 중칠면에 다수의 미세바늘로 타입하여 다수의 미세 앵커홈을 형성하는 제5공정; 상기 제5공정 후 상칠액으로 상칠하는 제6공정;을 포함한다.
이때, 상기 제2공정에서 사용되는 초칠액은 생칠과 송정유가 8:2의 중량비로 혼합되고, 이 혼합물 100중량부에 대해 식초가 2-5중량부 첨가되어 구성된다.
여기에서, 생칠은 불에 달이지 않은 옻액을 말하며, 송정유는 송진을 수증기로 정류하여 얻은 정유로서 송정유를 사용하는 이유는 옻칠의 내구성 강화, 투명도 증대를 위한 것이다.
아울러, 식초를 첨가하는 이유는 표면처리된 목재 도마내 잔여물을 분리 제거하고 초칠면에 대한 원천적인 자연 항균기능을 수행하기 위해 첨가된다. 특히, 생칠과 잘 결합하여 목재 표면 침투력을 향상시키고 고정력을 강화시키는데에도 기여한다.
나아가, 상기 제2공정에서 사용되는 초칠액(즉, 생칠과 송정유가 혼합된 혼합물에 식초가 함유된 옻액)에는 이 초칠액 100중량부를 기준으로, 물과 피로인산나트륨과 잔탄검이 7:2:1의 중량비로 혼합한 분산액 20중량부를 더 첨가할 수 있다.
여기에서, 물에 혼합된 피로인산나트륨과 잔탄검은 계면에서의 층분리를 억제하는데 매우 효과적인 기능을 제공한다. 즉, 일종의 앵커링 기능을 강화시킨다.
이것은 방수기능을 하는 막이 들뜨지 않도록 하여 방수성 저하를 막기 위한 것이기도 하다.
한편, 상기 제3공정은 섬유브러쉬를 이용하여 초칠면에 눈에 잘 보이지 않지만 미세한 스크래치를 형성하면서 연마케 하여 연마면을 확보함으로써 중칠시 중칠액의 앵커링 기능을 강화시키고, 이를 통해 계면 분리를 억제하기 위함이다.
그리고, 상기 제4공정에서 사용되는 중칠액은 생칠과 테레빈유가 7:3의 중량비로 혼합되고, 이 혼합물 100중량부에 대해 파리나르산 5 중량부 및 시아노아크릴레이트 5중량부 더 첨가되어 구성된다.
이 경우, 테레빈유는 침엽수와 소나무를 증류해서 만든 천연 휘발성 희석제이다. 그런데, 테레빈유가 생칠보다 더 많이 함유되게 되면 산화되면서 변색, 토색을 초래할 수 있기 때문에 반드시 생칠보다 적게 함유되어야 한다.
아울러, 파리나르산은 생칠의 연화를 촉진하고 결합성을 높이기 위해 첨가되며, 시아노아크릴레이트는 앵커링 기능을 강화시켜 부착력을 증대시키고 계면 분리를 억제할 뿐만 아니라 미세크랙 방지, 옻칠층 탈락을 억제한다.
덧붙여, 상기 중칠액에는 이 중칠액 100중량부를 기준으로 폴리비닐부티랄 15중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 폴리비닐부티랄은 내약품성과 유연성을 확보하여 중칠면의 안정화를 유지하고 산화를 억제하며 방오기능 및 방수성을 증대시킨다.
다른 한편, 상기 제5공정에서 열풍건조하는 이유는 테레빈유의 경화촉진을 유도하여 자연건조된 초칠면과의 신속한 고정력을 확보하기 위함이다.
뿐만 아니라, 상기 제5공정에서 다수의 미세바늘로 타입하는 이유는 미세바늘을 이용하여 중칠면에 눈에 보이지 않을 정도로 미세한 바늘구멍을 형성하게 되면 후속 공정인 상칠시 상칠액이 바늘구성으로 흘러 들어가 쐐기처럼 앵커링되므로 상칠층의 도막 고정력을 견고하게 하고, 층분리을 억제하며, 내구성, 내수성, 내수압특성을 강화시키는 장점이 있기 때문이다.
그리고, 상기 제6공정에서 사용되는 상칠액은 생칠과 송정유가 6:4의 중량비로 혼합되고, 이 혼합물 100중량부에 대해 캐슈핵유 15중량부, 타닌 15중량부를 더 첨가하여 구성된다.
이 경우, 메탈폴리실록산 5중량부를 더 첨가할 수 있는데, 이는 소포성과 발수성을 높여 상칠면을 보호하기 위함이다.
특히, 캐슈핵유는 인도산 캐슈열매의 껍질 추출액으로서 카르돌과 아나카르도산을 다량 함유하고 있어 옻액에 함유된 우르시올과 유사 성분을 증가시켜 옻칠증의 피막강도 향상, 그에 따른 내구성 강화, 피착성 증대로 옻칠층의 장수명화를 달성하도록 하여 준다.
또한, 타닌은 폴리페놀 생체분자의 한 종류로서 우르시올과의 결합성을 증대시킨다. 즉, 라카아제(laccase)의 기능 보강에 참여하여 결합력을 높이게 된다.
또다른 한편, 상기 저온 숙성단계는 제6공정에 의해 상칠된 도막의 결합을 강고하게 하기 위한 건조, 숙성 단계로서 산소와 질소가 1:1의 중량비로 혼합유지되는 혼합가스 분위기의 25-35℃로 유지된 건조로에서 24시간 저온 건조하여 도막, 즉 상칠층을 견고히 부착 고정하는 단계이다.
이러한 조건에서 건조 숙성하는 이유는 생칠에는 우르시올, 질소함유물, 수분, 고무질, 라카아제를 비롯한 다수의 성분들이 함유되어 있는데, 옻칠 후 경화과정은 우르시올 단량체가 라카아제와 산소에 의해 인접한 단량체와 결합되면서 이량체를 만들고, 이것이 또 인접한 단량체와 결합하는 과정을 반복적으로 수행하게 되는데, 본 발명에서는 충분한 산소를 공급할 수 있도록 하면서 건조로 내부 분위기가스의 안정화를 위해 질소가스를 함께 혼합해서 사용하며, 또한 라카아제의 기능을 수행할 수 있도록 타닌을 더 포함하고 있고, 캐슈핵유가 더 포함된 경우라면 이러한 경화반응은 아주 빠르면서 견고하게 일어나 우수한 경화피막을 형성할 수 있기 때문이다.
특히, 상술한 경화반응은 25-35℃, 산소가 풍부할 때 반응 효율이 매우 좋기 때문에 이러한 조건을 갖추도록 조절하는 것이 바람직하다.
이와 같은 제조방법에 따라 도 2와 같은 목재 도마를 제조할 수 있다.
덧붙여, 본 발명에서는 상기 제6공정 후 건조에 따른 저온 숙성단계 전에 상칠층의 표면을 광택제를 이용하여 광내기하는 제7공정을 더 수행할 수 있다.
이때, 상기 제7공정은 황토유를 탈지면이나 면포에 묻혀 상칠면에 초벌광을 낸 후 각분을 스킨층에 뿌린 다음 탈지면이나 면포로 문질러 재벌광을 내는 과정으로 이루어진다.
여기에서, 광택제로 사용되는 황토유는 황토를 수비(水飛)하여 미세한 입자를 고른 후에 말려 가루내고, 이를 들기름에 6:4의 중량비로 혼합한 것이며; 각분(角粉)은 사슴뿔을 옹기나 토기에 넣고 공기가 통하지 않도록 밀봉한 후 800℃ 이상의 고온 불가마에서 구운 후 나노입도를 갖도록 미분화시킨 것이다.
이와 같은 방법으로 만들어진 나노옻칠을 도포한 목재 도마의 항균특성을 확인하기 위해 목재 도마에 정균을 떨어뜨려 정균력감소율을 확인하였다.
확인결과, 초기 균수 대비 정균감소율이 99.5%를 보였다. 이때, 사용균주는 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352였고, 항균성 시험 방식은 KS K 0693-2001에 의거하여 수행하였다.
또한, 본 발명에 따라 만들어진 나노옻칠을 도포한 목재 도마의 내수압특성 및 방수성과 내구성을 확인하기 위해 염수에 3일간 침지시킨 후 -10℃까지 냉각했다가 해동한 후 30℃까지 가열하기를 15회 반복한 후 표면 크랙여부와 변색여부를 확인하였다.
확인 결과, 본 발명에 따른 목재 도마는 아무런 변화가 없었다. 또한, 미세크랙도 확인되지 않았다.
이를 통해, 본 발명에 따른 목재 도마가 내구성과 안정성이 높고, 방수성이 확보된 것으로 확인되었다.
나아가, 내수압 테스트는 디지털 내수압측정기(모델명:FX 3300Ⅳ, 제조사:Textest Instruments 스위스)를 사용하였다.
내수압 측정결과, 1540mm의 내수압이 측정되었으며, 이는 1000mm 이상이면 되는 스펙을 훨씬 뛰어 넘는 매우 강한 내수압 특성이 있는 것으로 확인되었다.
도 3은 본 발명의 초칠액, 중칠액 상칠액으로 이루어진 나노옻칠액 혼합장치의 일실시예를 보인 단면도이다.
본 발명의 나노옻칠액 혼합장치는 초칠액을 혼합하거나 중칠액을 혼합하거나 상칠액을 혼합하는데 사용된다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 나노옻칠액 혼합장치는 외부케이스(100), 외부케이스(100)에 고정되는 외부용기(200), 외부용기(200)의 내부에 위치하며 혼합할 초칠액 성분들이나 중칠액 성분들이나 상칠액 성분들이 채워지는 내부용기(300)와, 내부용기(300) 내부의 나노옻칠액(30)을 균일하게 혼합시키는 나노옻칠액믹싱부(400)와, 내부용기(300) 내부에 공기(50)를 공급하는 공기펌핑부(500)와, 내부용기(300)와 공기펌핑부(500)에 동시에 진동을 주는 유동발생부(600)를 포함한다.
외부용기(200)는 외부케이스(100)에 수직으로 고정되며, 금속 재질로 이루어진다. 외부용기(200)는 상면이 개방된 원통형구조이고 하면은 원추형의 곡면으로 이루어져 있다. 외부용기(200)의 하부에는 혼합된 나노옻칠액(30)을 배출하는 외부용기출구(210)가 형성되어 있으며, 외부용기출구(210)에는 나노옻칠액(30)을 외부로 배출하기 위해 회전하는 이송부(220)가 위치하고 있다. 이송부(220)에는 이송부구동모터(230)가 연결되어 있어 이송부(220)를 회전시킨다. 이송부구동모터(230)는 외부케이스(230)에 고정되어 있다.
내부용기(300)의 하부에는 나노옻칠액(30)을 배출하는 내부용기출구(310)가 형성되어 있고, 내부용기출구(310)는 외부용기출구(210)에 연결되어 있다. 이러한 내부용기(300)는 탄성 재질로 이루어질 수 있다.
나노옻칠액믹싱부(400)는 내부용기(300)의 상부에 위치하는 구동모터(410)와, 구동모터(410)의 구동축(411)에 연결되어 있는 복수개의 믹싱날개(420)를 포함한다.
구동모터(410)는 외부케이스(100)에 고정되어 있다. 복수개의 믹싱날개(420)는 내부용기(300) 내부에 위치하며, 회전하면서 나노옻칠액(30)을 균일하게 혼합시킨다.
공기펌핑부(500)는 외부용기(200)와 내부용기(300) 사이에 위치하는 공기유입부(510)와, 내부용기(300) 내부에 위치하고 있으며 공기유입부(510)에 연결되어 있는 공기배출부(520)를 포함한다.
공기유입부(510) 및 공기배출부(520)는 탄성 재질의 고무 튜브로 이루어질 수 있다.
공기유입부(510)의 상부에는 복수개의 공기유입구멍(511)이 형성되어 있으며, 공기유입구멍(511)을 통해 외부의 공기(50)가 공기유입부(510) 내부로 유입된다. 이러한 공기유입구멍(511)은 외부의 공기(50)를 공기유입부(510) 내부로 유입하고, 내부의 공기(50)는 외부로 유출시키지 않는 체크 밸브형 공기유입구멍(511)일 수 있다.
공기배출부(520)의 상부 및 하부에는 복수개의 공기배출구멍(521)이 형성되어 있으며, 공기배출구멍(521)을 통해 공기(50)가 내부용기(300) 내부의 나노옻칠액(30)으로 공급된다. 이러한 공기배출구멍(521)은 공기배출부(520) 내부의 공기(50)를 내부용기(300) 내부로 공급되고, 내부용기(300) 내부의 나노옻칠액(30)은 공기배출부(520) 내부로 유입시키지 않는 체크 밸브형 공기배출구멍(521)일 수 있다.
유동발생부(600)는 내부용기(300)와 공기유입부(510) 사이에 위치하는 복수개의 회전체(610)와, 구동모터(410)의 구동축(411)과 복수개의 회전체(610)를 연결하는 복수개의 연결대(620)를 포함한다.
복수개의 회전체(610)는 길이 방향이 구동모터(410)의 구동축(411)과 평행하도록 위치하며, 복수개의 회전체(610)는 내부용기(300)의 외벽 및 공기유입부(510)와 접촉하며 회전한다. 이 때, 복수개의 회전체(610)의 외주면은 굴곡되어 있으므로, 내부용기(300)에 불규칙한 진동을 줄 수 있다. 따라서, 내부용기(300) 내부에 와류를 발생시킬 수 있어 나노옻칠액(30)을 보다 균일하게 혼합시킬 수 있다.
그리고, 복수개의 연결대(620)는 제1지지대(621)와, 제1지지대(621)보다 길이가 짧은 제2지지대(622)를 포함한다. 본 실시예에서는 하나의 제1지지대(621)와 하나의 제2지지대(622)를 도시하였으나, 복수개의 제1지지대(621)와 복수개의 제2지지대(622)로 이루어질 수도 있다.
제1지지대(621)와 제2지지대(622)의 일단부는 구동모터(410)의 구동축(411)의 외주면에서 소정 각도로 연결되어 있으며 제1지지대(621)와 제2지지대(622)의 타단부는 회전체(610)의 길이 방향의 단부에 연결되어 있다.
이러한 본 발명의 나노옻칠액 혼합장치는 다음과 같이 작동된다.
구동모터(410)를 구동시키면 구동모터(410)에 연결된 복수개의 회전체(610)가 내부용기(300)와 공기유입부(510) 사이를 회전하게 된다. 이때, 구동모터(410)의 구동축(411)과 복수개의 회전체(610)를 연결하는 제1지지대(621)의 길이(L1)와 제2지지대(622)의 길이(L2)가 다르므로, 회전체(610)는 회전하면서 주기적으로 좌우로 진동하게 된다.
이러한 회전체(610)의 좌우 진동에 의해 회전체(610)에 접촉된 내부용기(300)와 공기유입부(510)에 압력이 전달된다. 내부용기(300)와 공기유입부(510)에 주기적으로 전달된 압력에 의해 내부용기(300)와 공기유입부(510)는 주기적으로 수축과 팽창을 반복하게 된다.
내부용기(300)가 주기적으로 수축과 팽창을 반복함으로써 내부용기(300) 내부의 나노옻칠액이 원활하게 혼합되고 나노옻칠액이 덩어리 형태로 뭉치지 않도록 한다.
그리고, 공기유입부(510)가 팽창되는 경우, 공기유입부(510)의 공기유입구멍(511)을 통해 외부의 공기(50)가 공기유입부(510) 내부로 유입된다. 그리고, 공기유입부(510)가 수축되는 경우 공기유입부(510) 내부의 공기(50)는 공기배출부(520)로 이동하여 공기배출부(520)의 공기배출구멍(521)을 통해 내부용기(300) 내부의 나노옻칠액(30)으로 공급된다. 따라서, 내부용기(300) 내부로 공급된 공기(50)는 내부용기(300)의 내부용기출구(310)와 외부용기(200)의 외부용기출구(210)에 위치한 나노옻칠액이 덩어리 형태로 내부용기출구(310)와 외부용기출구(210)에 고착되는 것을 방지한다. 따라서, 내부용기출구(310)와 외부용기출구(210)가 막히는 것을 방지할 수 있으며, 나노옻칠액(30)은 이송부구동모터(230)에 연결된 이송부(220)의 회전에 의해 외부로 소정량이 공급된다.
한편, 구동축(411)에는 금속표면의 내마모성, 내오염성을 향상하기 위하여 도포층이 형성될 수 있다.
이러한 도포층의 도포재료는 디시클로펜타디엔 다이옥사이드 20중량%, 모노에탄올아민 17중량%, 하프늄 13중량%, 유기산마그네슘 15중량%, 산화티타늄(TiO2) 8중량%, 산화알루미늄(AIO2) 9중량%, 논플루오로케미칼액티브 18중량%로 구성되며, 코팅두께는 8㎛로 형성할 수 있다.
디시클로펜타디엔 다이옥사이드, 모노에탄올아민은 부식 방지 및 내오염성, 변색 방지 등의 역할을 하고, 하프늄은 내마모성, 내부식성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.
유기산마그네슘은 코팅피막의 표면에 내알칼리성과 습동성 등을 부여하는 역할을 하고, 논플루오로케미칼액티브는 계면활성 역할을 하며, 산화티타늄, 산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 내마모성, 내오염성 향상 효과를 나타내었다.
또한, 믹싱날개(420)에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 믹싱날개(420)의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브는 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 믹싱날개(420)의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염방지도포용 조성물을 믹싱날개(420)에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 믹싱날개(420)의 최종 도포막 두께는 800 ~ 2400Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 900 ~ 2000Å이다. 상기 도포막의 두께가 800 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2400 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 4A제올라이트 0.1 몰 및 에틸셀루솔브 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.
그리고, 공기유입부(510)와 공기배출부(520)는 고무재질로 이루어지며, 공기유입부(510)와 공기배출부(520)의 원료 함량비는 고무 62중량%, 징크 디메틸디치오카바메이트 8중량%, 바리움스테아레이트 8중량%, 카아본블랙 11중량%, 3C(N-PHENYL-N'-ISOPROPYL- P-PHENYLENEDIAMINE) 5중량%, 디페닐구아니딘 6중량% 를 혼합한다.
징크 디메틸디치오카바메이트는 가황촉진 향상 등을 위해 첨가되며, 바리움스테아레이트는 연화제 역할을 위해 첨가되고, 카아본블랙은 내마모성, 열전도성 등을 증대하거나 향상시키기 위해 첨가된다.
3C (N-PHENYL-N'-ISOPROPYL- P-PHENYLENEDIAMINE)는 산화방지제로 첨가되며, 디페닐구아니딘는 촉진제 등의 역할을 위해 첨가된다.
따라서 본 발명은 공기유입부(510)와 공기배출부(520)의 탄성, 인성 및 강성이 증대되므로 내구성이 향상되며, 이에 따라 공기유입부(510)와 공기배출부(520)의 수명이 증대된다.
고무재질의 인장강도는 158Kg/㎠, 신율 620%로 형성된다.
고무재질 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치 등을 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
또한, 구동모터(410)의 표면에는 방열용 코팅제가 도포될 수 있으며, 이 방열용 코팅제에 의해 구동모터(410)에서 방출되는 열이 외부로 충분히 발산되므로 구동모터(410) 표면이 과도하게 가열되는 것을 방지하고 열을 효과적으로 방출할 수가 있다.
이 방열용 코팅제 조성물은 에틸트리메톡시실란 8중량%, MTMS(Methyltrimethoxysilane) 48중량%, 산화크롬 10중량%, 그라파이트 11중량%, 질화규소 7중량%, 수산화나트륨(NaOH) 3중량%, 산화티탄 3중량%, 폴리아마이드왁스 2중량%, 3-글리시독시프로필메틸 디에톡시실란 8중량%로 구성된다.
에틸트리메톡시실란은 방열 코팅층 보호 등의 역할을 하며, MTMS(Methyltrimethoxysilane)은 바인더 수지 역할을 하고, 산화크롬은 내마모 역할을 하며, 그라파이트는 열전도성과 전기적 특성이 우수하고, 질화규소는 강도 향상 및 균열을 방지하며, 수산화나트륨은 분산제 역할을 하고, 산화티탄은 내후성을 위해서, 폴라아마이드왁스는 침강방지 역할을 하고, 3-글리시독시프로필메틸 디에톡시실란은 부착력 증강 등의 역할을 한다.
방열 두께는 6~1800㎛을 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.

Claims (5)

  1. 목재를 가공하여 일측에 걸이구멍이 있고, 가로 30-100cm, 세로 15-60cm, 두께 1-2cm의 크기를 갖는 목재 도마 형상을 만드는 성형단계; 성형된 목재 도마의 표면을 나노옻칠로 도포하여 옻칠층을 형성하는 도포단계; 나노옻칠된 목재 도마를 저온 숙성하는 단계;를 포함하는 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법에 있어서;
    상기 도포단계는 목재 도마의 표면을 사포질하여 다듬는 제1공정; 상기 제1공정을 통해 처리된 표면에 초칠액으로 초칠하는 제2공정; 상기 제2공정을 통해 초칠된 목재 도마를 상온에서 자연건조시킨 후 200-300rpm으로 회전하는 섬유브러쉬로 표면을 연마하는 제3공정; 상기 제3공정을 통해 연마된 목재 도마의 초칠면에 중칠액으로 중칠하는 제4공정; 상기 제4공정을 거쳐 중칠된 목재 도마를 50-60℃의 건조로에서 열풍건조 후 목재 도마의 중칠면에 다수의 미세바늘로 타입하여 다수의 미세 앵커홈을 형성하는 제5공정; 상기 제5공정 후 상칠액으로 상칠하는 제6공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2공정에서 사용되는 초칠액은 생칠과 송정유가 8:2의 중량비로 혼합되고, 이 혼합물 100중량부에 대해 식초가 2-5중량부 첨가되어 구성되며;
    상기 제4공정에서 사용되는 중칠액은 생칠과 테레빈유가 7:3의 중량비로 혼합되고, 이 혼합물 100중량부에 대해 파리나르산 5 중량부 및 시아노아크릴레이트 5중량부 더 첨가되어 구성된 것을 특징으로 하는 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2공정에서 사용되는 초칠액에는 이 초칠액 100중량부를 기준으로, 물과 피로인산나트륨과 잔탄검이 7:2:1의 중량비로 혼합한 분산액 20중량부를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 나노옻칠을 도포한 목재 도마 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 제조방법을 통해 제조된 목재 도마.
  5. 청구항 1의 초칠액, 중칠액, 상칠액으로 이루어진 나노옻칠액을 혼합하는 나노옻칠액 혼합장치에 관한 것으로,
    외부케이스(100);
    외부케이스(100)에 고정되는 외부용기(200);
    외부용기(200)의 내부에 위치하며 초칠액, 중칠액, 상칠액을 만들기 위한 나노옻칠액 성분들이 투입되는 내부용기(300);
    내부용기(300)의 상부에 위치하는 구동모터(410)와, 구동모터(410)의 구동축(411)에 연결되어 있는 복수개의 믹싱날개(420)를 포함하는 나노옻칠액믹싱부(400);
    내부용기(300) 내부에 공기를 공급하는 공기펌핑부(500);
    내부용기(300)와 공기펌핑부(500)에 진동을 주는 유동발생부(600)를 포함하고;
    공기펌핑부(500)는, 외부용기(200)와 내부용기(300) 사이에 위치하는 공기유입부(510)와, 내부용기(300) 내부에 위치하고 있으며 공기유입부(510)에 연결되어 있는 공기배출부(520)를 포함하며;
    유동발생부(600)는, 내부용기(300)와 공기유입부(510) 사이에 위치하는 복수개의 회전체(610)와, 구동모터(410)의 구동축(411)과 복수개의 회전체(610)를 연결하는 복수개의 지지대(620)를 포함하고;
    복수개의 지지대(620)는, 제1지지대(621)와, 제1지지대(621)보다 길이가 짧은 제2지지대(622)를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노옻칠액 혼합장치.
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