KR101368190B1 - 금속가구의 항균처리 방법 및 그 처리방법에 따른 금속가구 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 금속가구의 항균처리 방법은 에폭시-폴리에스터계 분체도료, 항균제, 자외선차단제, 분산제를 포함하는 도료 조성물을 가구의 금속부분 표면에 정전도장하고 열처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속가구의 항균처리 방법 및 그 처리방법에 따른 금속가구{METHOD FOR ANTIBACTERIAL TREATMENT OF METALLIC FURNITURE AND ANIBACTERIAL METALLIC FURNIUTURE}

본 발명은 금속가구의 항균처리방법 및 그 처리방법에 따른 금속가구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항균성이 우수하고 항균범위가 광범위한 항균제와 분체도료를 이용하여 도장층의 내구성이 향상된 금속가구의 항균처리방법 및 그 처리방법에 따른 금속가구에 관한 것이다.

일반적으로 사무실이나 가정 또는 교육기관 등에서 사용하는 책걸상 등의 가구류에는 금속제 틀과 같은 금속부분이 일정부분 존재하며, 보통 가구는 사용하는 도중에 땀과 같은 사람의 분비물이나 음식물 찌꺼기 또는 먼지 등이 묻게 되며, 이로 인해 각종 세균이 쉽게 번식하게 되는데 가구의 금속부분에도 이러한 세균 오염 문제가 상존한다.

따라서, 이러한 세균에 의한 실내오염을 막기 위해 가구 및 문의 손잡이 등 실내 물품에 대한 항균처리방법이 연구되고 있다.

등록특허공보 제687642호 “핸들의 항균처리방법”에는 핸들의 표면에 폴리우레탄층을 형성하고 우레탄 코팅된 핸들을 항균액이 장입된 용기에 침지하여 항균성나노액을 우레탄층에 침투시키고 인출하여 열소성하여 핸들을 항균처리하는 방법이 개시되어 있다. 이와 같은 발명은 항균성 나노액이 무엇인지 명확하게 특정되어 있지 않으며, 핸들 위에 폴리우레탄 코팅을 행하여 코팅층이 형성되면 폴리우레탄 코팅층 내에 항균성 나노액이 침투하기 어려우며 코팅층 표면에 단순 코팅되어서 층을 형성하는 정도이어서 항균내후성이 좋지 않은 문제점이 있다.

다른 종래기술로는 등록실용신안공보 제371730호 “도어록용 항균손잡이”에는 금속재 또는 플라스틱재에 금속도금층이 형성된 도금층위에 이산화티타늄(TiO₂) 0.5~5중량%, 이산화규소(SiO₂) 1~10 중량%, 산화알미늄(Al₂O₃) 0.2~3 중량%, 에탄올 30~80 중량%, 물 5~30 중량%로 이루어진 용제에 나노실버 100~700ppm으로 이루어진 액상으로 손잡이 도금층 표면에 스프레이 함침 등의 방법에 의해 자연 또는 열처리 건조된 항균코팅층이 형성된 도어록용 항균손잡이가 개시되어 있다. 이와 같은 발명은 손잡이의 금속도어층위에 살균성분위기를 형성하기 위해 항균탈취기능을 하는 이산화티탄 및 무기성의 항균제인 나노실버를 표면에 스프레이 및 함침방법으로 코팅함으로써 우수한 항균탈취기능을 기대할 수 있으나 이산화티탄 및 나노실버를 함유하는 코팅층의 조성을 보면 이산화티탄 및 나노실버 이외에 실리카, 산화알루미늄 에탄올, 물로 조성된 액상조성물로 이 조성물을 손잡 금속도금층위에 강력하게 결합시키는 물질이 미흡함으로써 쉽게 마모 손실될 수 있어 사용 초기단계에는 살균, 항균, 및 탈취기능을 기대할 수 있으나 시간 흐름에 따라 점차 코팅층이 벗겨질 수 있어 항균내후성이 약한 문제점이 있다.

등록특허공보 제687642호 등록실용신안공보 제371730호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 항균성이 우수하고 항균범위가 광범위한 항균제를 분체도료와 혼합하여 정전 도장함으로써 항균기능을 지속적으로 유지할 수 있는 금속가구의 항균처리방법 및 이를 이용한 금속가구를 제공하는 데 있다.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 금속가구의 항균 처리방법은 에폭시-폴리에스터계 분체도료, 항균제, 자외선차단제, 분산제를 포함하는 도료 조성물을 가구의 금속부분 표면에 정전도장하고 열처리하는 것을 특징으로 한다.

상기 상기 도료 조성물은 에폭시-폴리에스터계 분체도료 92.5~96.5 중량%, 항균제2.5~4.5 중량%, 자외선 차단제 0.5~1.5 중량% 및 분산제 0.5~1.5 wt%를 포함하는 것일 수 있다.

상기 열처리는 230~250℃에서 10~13분 간 이루어지는 것일 수 있다.

본 발명에 의한 금속가구의 항균처리 방법에 따르면, 분체도료를 이용한 정전도장방식으로 도료의 사용량을 줄일 수 있는 장점이 있고, 도장층 전체적으로 항균제가 고루 분산되어 균일한 항균성능을 얻을 수 있으며, 도장층의 내구성이 향상되어 오랜시간 동안 항균성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 금속가구의 항균처리 방법 및 그 처리방법에 따른 금속가구에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속가구의 항균처리방법은 에폭시-폴리에스터계 분체도료, 항균제, 자외선차단제, 분산제를 포함하는 도료 조성물을 금속가구 표면에 정전도장하고 열처리 하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 도료 조성물에 대하여 설명한다.

에폭시-폴리에스터계 분체도료는 용제를 사용하지 않고 분말 상태에 도장하고 가열하여 용융시켜 도막을 형성하는 도료로서 열경화성 타입에 해당한다.

이러한 분체도료는 유동침적법, 정전 도장법 등에 의해 도장을 형성시킬 수 있으며, 유기 용제를 전혀 사용하지 않기 때문에 휘발성 유기 화합물(VOC)이 적고, 환경 보호에 적합한 도료이다. 또한, 유기용제로 인하로 인한 중독이나 인화의 위험도 없고 도장층은 수십 마이크로미터에서 수백 마이크로미터 정도로 용제계에서 발생되는 돌출이나 패임이 적고, 내구성이 우수한 장점이 있다.

또한 공정에서 도착되지 않은 도료는 회수하여 재이용하는 것이 가능하여 용제계 도료보다 낮은 량을 도장층을 형성시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서 사용되는 에폭시-폴리에스터계 분체도료는 조광페인트의 상표명 POWLAC EP100 게열의 분체도료가 사용될 수 있다. 용융점 범위가 75~105℃이며, 비중은 1.60±0.05인 백색 분체도료로서 입자크기 분포가 100㎛이상이 약 0~3%이고, 32㎛이상이 55~65%에 해당한다.

상기 도료 조성물에서 에폭시-폴리에스터계 분체도료의 함량은 92.5~96.5 wt%인 것이 바람직하다. 에폭시-폴리에스터계 분체도료의 함량이 92.5wt% 미만인 경우 금속가구의 도장층이 충분한 내구성을 유지하기 어려워질 수 있으며 96.5wt% 초과인 경우 분체도료의 함량의 너무 많아 항균기능 및 내광성이 충분히 발휘되지 못할 수 있다.

항균제는 아성정밀화학 주식회사의 BACTOCIDE-300Z CA제품으로 항균기능이 우수하고 광범위한 무기계 혼합항균제로서 산화칼슘을 주 성분으로 포함하는 것이 사용될 수 있으며 산화칼슘 이외에 산화규소, 산화알루미늄, 은, 아연, 나트륨 등이 포함될 수 있다. 이는 광범위한 세균, 곰팜이, 조류 등에 효과를 나타낸다. 특히 환경오염이 없고 무독성이며, 내약품성, 내열성, 내후성이 우수하다.

상기 항균제의 함량은 2.5~4.5 wt%인 것이 바람직하다. 항균제의 함량이 2.5wt% 미만인 경우 충분한 항균성능효과가 발휘되지 못할 수 있으며, 4.5wt% 초과인 경우 항균제가 과다 포함되어 염수분무시험 및 내광성 시험 후 표면이 부풀어 오르는 등의 도장층의 내구성에 문제가 발생할 수 있다.

자외선 차단제는 도막의 내광성을 향상시키기 위해 도료 조성물에 첨가되는 것으로서, 자외선 차단제로는 벤조트라이졸계, 아크릴로니트릴계, 유기니켈화합물과 모노벤조익엑시드계 중에 선택되는 하나 이상의 자외선차단제를 사용할 수 있다.

상기 자외선 차단제의 함량은 0.5~1.5 wt%인 것이 바람직하다. 자외선 차단제의 함량이 0.5wt% 미만인 경우 내광성을 충분히 확보하기 어려워질 수 있으며, 1.5 wt% 초과인 경우 내식성과 내마모성이 저하될 수 있다.

분산제는 도장층내에 항균제와 자외선차단제의 분산성을 향상시키기 위해서 투입되는 것으로서, 분산제가 투입되지 않는 경우에 항균제 및 자외선차단제가 도장층 내에서 균일하게 분포되지 않게 되어 일부에 집중될 수 있으며, 이 경우에 일정한 항균력을 유지할 수 없게 될 수 있다.

분산제로는 파라핀 왁스가 사용될 수 있으며, 도료 조성물의 항균제 및 자외선차단제를 도장층에 고루 분산시키기 위해서, 분산제의 함량은 0.5~1.5 wt%인 것이 바람직하다.

이러한 도료 조성물을 가구의 금속부분에 도장층을 형성함에 있어서, 다양한 도장방법이 이용될 수 있으나 본 발명의 실시예에 사용되는 정전도장 처리방법은 분무도장법의 하나로서 고전압 하에서 음(-)으로 대전된 분체를 접지된 피도물에 분사하여 전기적으로 부착시킨 후 가열 용융하여 도막화 시키는 방법으로, 그 원리는 용제형 정전 도장과 크게 다를 바 없으며 한번 부착된 분체 도료는 일반적으로 전기 저항이 높아 방전하기 어렵기 때문에 세팅중에서 피도물에서 떨어지는 경우가 없고, 분체 도료는 어느 정도의 두께로 부착하면 분체끼리 서로 크게 반발하게 되어 그 이상의 두께로는 부착하지 않게 되는 성질을 가지고 있는데, 이를 정전 평형 현상이라한다. 이러한 현상이 피도물의 도막 두께를 균일하게 해 줄 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시예에서는, 피도체인 가구의 금속부분에 (-)전기를 대전시고 도료 조성물에 (+) 전기를 대전시켜 정전도장기로 스프레이 압력 3.0 bar,kg/cm²으로 정전도장처리 하게 된다.

이와 같은 정전도장의 장점은 평판상의 피도물에서는 30%, 입체적인 피도물에는 50% 정도의 도료 절약효과를 얻을 수 있고 도료의 미세입자가 비산하지 않아 작업환경을 향상시킬 수 있으며 피도물의 표면뿐만 아니라 뒷면까지도 도료입자가 부착되며 노동력 절감 및 도장능력이 크고 스프레이 분사압에 정전기 발생에 의한 인력의 추가로 대해져 피도물의 표면과 밀착효과가 크게 되어 장식성을 위해 복잡한 형상을 가진 가구의 금속부분의 도장에 효과적인 도장방법이라고 할 수 있다.

정전도장법에 의해 가구의 금속부분에 도장층을 형성한 후에는 열처리하여 분체도료를 용융시킴으로서 최종적인 도장층을 형성하게 된다.

통상적인 에폭시-폴리에스터계의 열처리 조건은 약 180℃의 온도에서 약 10분간 이루어지나, 본 발명의 실시예에서는 230~250℃ 에서 10~13분간 이루어지는 것이 바람직하다. 종래의 분체도료의 경우 180℃에서 약 10분간 열처리를 하여 용융시켜 도장층을 형성하게 되나, 본 발명의 실시예에서는 도장층의 표면강화를 위하여 온도범위를 상승시키는 것이 바람직하다. 다만, 불필요하게 온도를 높이기 되면 도장층의 표면강화 효과는 미미한 반면에 에너지 소모가 많게 되므로 상기 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

이와 같은 항균처리 방법은 도장층의 강도가 강하고 잘 벗겨지지 않으며 도료의 손실이 적을 뿐만 아니라 사용한 분말 도료의 재생사용이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 이와 같이 처리된 금속가구는 도장층이 내구성, 내식성 및 내광성이 높으며, 항균제가 도장층 내부에 골고루 분산되어 가구의 통상적인 사용환경에서 사용기간에 걸쳐 광범위한 항균효과를 유지할 수 있게 된다.

이하 실험예를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따라 항균처리된 도장층의 다양한 조건에서의 항균성능을 설명한다.

먼저, 에폭시-폴리에스터계 분체도료 96 wt%, 항균제 2.0 wt%, 벤조트라아졸 자외선 차단제 1wt% 및 분산제(WAX) 1wt%를 포함하는 도료조성물과 에폭시-폴리에스터계 분체도료 95 wt%, 항균제 3.0 wt%, 벤조트라아졸 자외선 차단제 1 wt% 및 분산제(WAX) 1 wt%를 포함하는 도료조성물을 각각 10cm X 10cm X 1mm 규격의 냉연강판에 정전도장하여 도장층을 형성한 후에 240℃의 온도에서 12분간 열처리하여 시편을 제조하였다.

본 발명에 따른 금속가구의 항균처리방법에 의한 항균효과를 검증하기 위해 KICM-FIR-1003의 시험방법에 테스트하고 그 결과를 표1에 나타내었다. 하기 표1과 같이 항균처리를 하지 않은 금속판의 경우 대장균의 세균 감소율이 76.9%인 것에 비하여 항균처리를 한 금속판의 경우 항균제의 함량에 따라 각각 99.0%, 99.9%로 감소율이 월등히 향상된 것을 확인할 수 있었다. 특히 본 발명의 항균제의 함유 범위인 3%에서는 24시간 시료 배양후 대장균 및 화농균의 수가 10 미만으로 현격하게 감소하는 것을 알 수 있다.

항균실험결과

항목	구분	금속판	항균처리 금속판(2%)	항균처리 금속판(3%)
대장균	대장균수(초기)	3.4×105	3.4×105	3.4×105
	Blank (24hr)배양후	5.2×105	5.2×105	5.2×105
	시료(24hr)배양후	1.2×105	5.0×103	＜10
	세균감소율(%)	76.9	99.0	99.9
화농균	화농균수(초기)	2.8×105	2.8×105	2.8×105
	Blank (24hr)배양후	4.8×105	4.8×105	4.8×105
	시료(24hr)배양후	1.1×105	4.6×103	＜10
	세균감소율(%)	77.1	99.0	99.9

또한 내구성 실험으로 내식성 평가를 위한 염수분무시험후 항균시험결과, 내광성시험 후 항균시험 결과 및 내마모성 시험 후 항균시험결과를 각각 표2 내지 표4에 각각 나타내었다.

KSD9502염수분무시험후 항균시험결과(5% NaCl 120시간후)

항목	구분	금속판	항균처리 금속판(2%)	항균처리 금속판(3%)
대장균	대장균수(초기)	3.6×105	3.6×105	3.6×105
	Blank (24hr)배양후	5.3×105	5.3×105	5.3×105
	시료(24hr)배양후	1.3×105	5.1×103	＜10
	세균감소율(%)	75.5	99.0	99.9
화농균	화농균수(초기)	2.9×105	2.9×105	2.9×105
	Blank (24hr)배양후	4.7×105	4.7×105	4.7×105
	시료(24hr)배양후	1.2×105	4.5×103	＜10
	세균감소율(%)	74.5	99.0	99.9

KSM3803의 내광성시험(250시간)후 항균시험결과

항목	구분	금속판	항균처리 금속판(2%)	항균처리 금속판(3%)
대장균	대장균수(초기)	3.5×105	3.5×105	3.5×105
	Blank (24hr)배양후	5.1×105	5.1×105	5.1×105
	시료(24hr)배양후	1.3×105	5.0×103	＜10
	세균감소율(%)	74.5	99.0	99.9
화농균	화농균수(초기)	2.7×105	2.7×105	2.7×105
	Blank (24hr)배양후	4.6×105	4.6×105	4.6×105
	시료(24hr)배양후	1.3×105	4.4×103	＜10
	세균감소율(%)	71.7	99.0	99.9

KSM3803의 내마모성 시험(250g,시험회전수 1000회, 마모율 CS-10)후 항균시험결과

항목	구분	금속판	항균처리 금속판(2%)	항균처리 금속판(3%)
대장균	대장균수(초기)	3.6×105	3.6×105	3.6×105
	Blank (24hr)배양후	5.0×105	5.0×105	5.0×105
	시료(24hr)배양후	1.4×105	5.2×103	＜10
	세균감소율(%)	72.0	99.0	99.9
화농균	화농균수(초기)	2.8×105	2.8×105	2.8×105
	Blank (24hr)배양후	4.7×105	4.7×105	4.7×105
	시료(24hr)배양후	1.4×105	4.5×103	＜10
	세균감소율(%)	70.2	99.0	99.9

항균시험 결과로부터 각 염수분무, 내광성, 내마모성 테스트 후의 항균시험결과에서도 본 발명의 실시예에 따른 항균처리가 된 금속판의 경우 항균성능을 유지하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 금속가구의 항균처리방법은 가구의 금속부분에 항균처리된 도장층을 쉽게 형성시킬 수 있을 뿐만 아니라, 내식성, 내광성, 내마모성이 향상되어 오랜기간동안 항균성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 도장층의 유해물질 함유여부를 확인하기 위해 IEC 62321(2008)의 시험방법으로 친환경성 시험을 하기 하기 표5에 나타내었다. 표5에 나타난 바와 같이 EU RoHS 2 기준에 부합하는 것을 확인할 수 있었다.

항목	단위	기준	결과	시험방법
Pb	mg/kg	1000 이하	검출안됨	IEC 62321(2008) EU RoHS 2 기준
Cd		100 이하	검출안됨
Hg		1000 이하	검출안됨
Cr6 +		1000 이하	검출안됨
PBBs		1000 이하	검출안됨
PBDEs		1000 이하	검출안됨

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

1. 에폭시-폴리에스터계 분체도료 92.5~96.5 중량%, 항균제2.5~4.5 중량%, 자외선 차단제 0.5~1.5 중량% 및 분산제 0.5~1.5 중량%를 포함하는 도료 조성물을 가구의 금속부분 표면에 정전도장하고,
   상기 정전도장에 의한 도장층을 230~250℃에서 10~13분 간 열처리하는 것을 특징으로 하는 금속가구의 항균처리 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 금속부분의 표면에 정전도장을 하여 열처리된 코팅층을 가지는 금속가구에 있어서,
   상기 코팅층은 에폭시-폴리에스터계 분체도료 92.5~96.5 중량%, 항균제 2.5~4.5 중량%, 자외선 차단제 0.5~1.5 중량% 및 분산제 0.5~1.5 중량%를 포함하는 도료 조성물에 의해 형성되며,
   상기 열처리는 230~250℃에서 10~13분 간 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속가구.
   
5. 삭제