KR20090118529A

KR20090118529A - 수분산 착색 조성물을 이용한 칼라목재칩의 제조방법

Info

Publication number: KR20090118529A
Application number: KR1020080044371A
Authority: KR
Inventors: 임현아; 서승만
Original assignee: 주식회사 휴나
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2009-11-18

Abstract

본 발명은 수분산 착색 조성물을 이용해 칼라목재칩을 제조하는 방법에 관한 것으로 수분산 착색 조성물은 일반 혹은 목재용 스테인(stain)과는 달리 30중량%이상의 물을 포함하며 주요 작용 성분으로 수분산 바인더, 안료(혹은 염료), 분산제, 발수제, 점착제로 구성된다. 또한, 수분산 착색 조성물은 외부 환경 및 생물학적인 요인에 대한 저항력을 높일 목적으로 항균제(antimicrobial agent), 방충제(anti-insect agent), UV안정제 등의 성분을 조합할 수 있다. 본 발명의 방법으로 제조한 칼라목재칩은 일광 견뢰도가 높고 뛰어난 내후성을 나타내어 장기간 조경˙원예 분야 등에 기존 멀칭재료가 갖는 기능성을 포함하여 정적인 미를 부여할 수 있는 소재를 제공한다. 또한, 다양한 칼라의 목재칩을 연출할 수 있어 기존에 멀칭재료로 사용되어 온 목재칩 보다 그 적용 범위가 넓다는 장점이 있다.

수뷴산, 착색제, 칼라, 목재칩

Description

수분산 착색 조성물을 이용한 칼라목재칩의 제조방법{The method of color wood chip using the coloring agent of water dispersion}

본 발명은 수분산 착색 조성물을 이용해 칼라목재칩을 제조하는 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 바인더, 안료(혹은 염료), 분산제, 발수제, 점착제 등의 작용 성분을 조합하여 30중량%이상의 물에 수분산시켜 착색 조성물을 제조하고 이것을 배치공정(batch process) 혹은 스프레이 방식을 이용해 칼라목재칩을 제조할 수 있으며 이 두 공정 가운데 스프레이 방식을 바람직한 공정으로 한다.

일반적인 멀칭재료는 식물이나 작물의 생육에 필요한 온도 및 수분을 적절하게 유지하고, 작물의 뿌리를 보호하며, 잡초 등이 자라지 못하도록 하는 용도로 이용되어왔다. 상세하게 목재칩을 멀칭재료 사용함으로써 환경적인 측면에서 얻을 수 있는 장점을 예시하면, 1)수분 증발을 억제하여 고사를 방지한다. 2) 겨울에 지온을 유지하여 동해를 감소시킨다. 3) 햇빛의 투과량 제한 효과로 잡초 종자의 발아나 생육을 억제한다. 4) 토양침식과 토양풍식(특히 경사지)을 줄인다. 5) 토양오염 및 토양전염성 병균 발생을 억제한다. 6) 토양 내 유용미생물의 번식에 도움을 준다. 7) 과일과 토양의 접촉을 제거함으로써 과일의 부패를 줄인다. 8) 나무나 기타 조 경용 식물을 예초기로부터 보호한다. 9) 외부에 드러난 뿌리를 예초기로부터 보호한다. 10) 사람이나 장비로 인해 발생하는 토양 경화(soil compaction)를 줄인다.

이와 같이 멀칭재료는 토양의 온도 및 수분을 조절하는 단순한 역할에서부터 토양침식 및 풍식 방지, 유용미생물의 번식, 과일의 부패율 감소 등의 다양한 기능을 짐으로 조경·원예분야에 널리 이용되어 온 것이 사실이다.

최근에는 도시 경관과 환경성 증진 방안에 관한 정책들이 관심을 받아오고 있으며 도심 녹지화로 인해 부족한 녹지공간을 확보하는데 주력하고 있는 실정이다. 사실상 이러한 도심 녹지화는 조경·원예 분야에 직접적인 매출 효과를 가져올 것으로 기대된다. 이와 연관해 본 발명에서 추구하고자 하는 바는 멀칭재료의 기능성은 살리면서 미적인 요소를 부여하고자 함에 있다하겠다.

본 발명과 관련된 종래 기술은 폐잔목을 이용한 조경, 원예용 우드칩의 제조방법(한국특허 공개번호 93-11236), 염색된 톱밥을 이용한 목재대용품의 제조방법(한국특허 공개번호 2000-0067655), 수성 목재 착료를 사용한 목재착색방법(한국특허 공개번호 2002-0094025)이 있으며 이에 대한 상세는 다음과 같다.

폐잔목을 이용한 조경, 원예용 우드칩의 제조방법(한국특허 공개번호93-11236)에서는 폐잔목을 칩 또는 톱밥으로 가공한 후 가열, 가압, 살균, 살충하여 약품 처리 한 다음 조경 및 원예용 나무 칩으로 만드는 방법을 기술하고 있으나 이들 폐자원을 이용해 제조하고자 하는 우드칩은 그 산업적인 가치 비용에 비해, 제조 공정이 복잡하고 비용 소모적인 측면이 강하다는 단점이 있다. 또한, 그 조성에 있어 방충 및 살충제로 비교적 휘발성이 강한 PAH(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon)계 화합물인 나프탈렌을, 접착제로 하이드록시에틸셀루로즈, 메틸셀루로즈, 하이드록시 프로필셀루로즈, 카르복시 메틸셀루로즈, 젤라틴, 카제인을 기술하고 있으나 이들 성분은 각 목적에 대해 성능이 낮을 뿐만아니라 근본적으로 칼라우드칩을 제조해서 조경, 원예용을 목적으로 사용할 시에 외부 요인에 의해 쉽게 손상될 여지가 크다.

염색된 톱밥을 이용한 목재대용품의 제조방법(한국특허 공개번호 2000-0067655)은 톱밥에 염기성 염료, 직접염료 또는 반응성 염료로 염색하고 폴리에틸렌수지와 혼합하여 목재대용품을 제조하는 방법을 기술하고 있어 그 재료가 톱밥으로 한정되며 폴리에틸렌수지와 혼합하여 제조하는 WPC(wood polymer composite)라고 볼 수 있음으로 본 발명과 기술적인 관점이 차별된다. 또한, 칼라를 연출하는 성분이 염료로 한정되어 있어 색상의 퇴색을 동반함으로 장기간 실외에서 사용할 목적으로는 부적합하다.

수성 목재 착료를 사용한 목재 착색방법(한국특허 공개번호 2002-0094025)에서는 목재 착색을 위해 모든 통상의 염료(산 염료, 양이온성 염료, 반응성 염료 및 금속 착화합물 염료)를 사용할 수 있으며 바람직한 염료 안정제로 1-옥실-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시피페리딘을 기술하고 있다. 이렇게 처리한 착색 목재는 광견뢰도가 우수하고 단순 흡착과 (-/+) 전하에 따른 정전기적인 힘을 이용한 염료의 착색으로 도관을 통한 침투력이 좋지만 목재의 표면에 노출된 관능기(functional group)와 안정한 화학 결합을 형성하지 못해 염료의 상당 부분이 물의 노출에 대해 취약한 단점이 있다. 따라서 목재칩에 이와 같은 착색을 할 시에는 염료와 코팅을 형성하는 동시에 발수효과를 갖는데 적합한 조성이 제시되는 것이 바람직함에도 본 특허에서는 구체적인 언급이 없다. 사실상 유기계 염료로 제조한 목재칩을 외부 경관용으로 장기간 사용하는 데는 그 색상의 퇴색이 문제 시 될 수 밖에 없으며 또한 그 조성물은 배치법을 이용한 제조는 가능하나 생산력이 높은 스프레이 방식을 택하기는 어렵다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 목재의 이화학적인 특성을 고려한 수분산 착색 조성물을 이용해 목재칩으로부터 일광 견뢰도와 색상안정성 및 내후성이 우수한 칼라목재칩을 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수분산 바인더, 안료(혹은 염료), 분산제, 발수제, 점착제, 항균제, 방충제, UV안정제 등의 성분을 조합한 수분산 착색 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에서 언급하고자 하는 조성물은 목재칩에 안정한 칼라를 입힐 목적으로 하며 칼라목재칩이 갖는 독창성을 보호하고자 다소 광범위하게 수분산 착색제를 구성 하는 조성물을 기술하고자 한다. 또한, 구체적인 조성물을 모두 예시하는 것이 한정적이므로 그 원리를 언급하는 방식으로 기술하고 이에 대해 제한하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 수분산 착색 조성물은 스프레이 방식을 공정상 도입할 수 있음으로 생산력을 높일 수 있으며, 수분산 착색 조성물은 일반용/목재용 스테인과 달리 전체 성분 중 물의 비율이 30% 중량% 이상에서 최대 99.5% 중량%로 높은 비중을 차지함으로 단가 절감 효과가 크다.

장기간 조경·원예 분야 등에 사용되기 위해서는 색상 안정성, 내후견뢰도와 자연 내후성이 중대한 영향을 미치며 이를 개선하기 위해 본 발명에서는 무기안료의 안정성과 유기안료를 조합한 색상 개선 또는 수분산 바인더를 이용한 내후성이 취약한 유기염료의 내후성 증가 등의 칼라목재칩이 산업 분야에서 활용될 수 있도록 기술적인 향상을 이루었다.

또한 본 발명에서 이루고자하는 칼라목재칩의 제조는 수분산 착색 조성물을 사용하여 유기용제에 의해 수반되는 대기 환경 오염과 인체 유해성, 기타 복잡한 제반시설의 간소화와 같은 다양한 문제점들을 해결하였다. 칼라목재칩을 이용한 조경 경관의 개선은 현대 사회의 고질적인 스트레스의 완화와 인간의 심미적인 공감대 형성에 기여할 것으로 본다.

본 발명에서 언급하는 목재칩용 바인더는 폴리우레탄, 폴리우레탄 아크릴레이트, 비닐계-우레탄계 공중합체, 폴리아크릴 라텍스수지, 카르복실레이티드 아크릴레이트 폴리머, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌/비닐알코올계 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 알키드수지, 왁스류, 폴리에폭시, 폴리아닐린, 폴리 올레핀, 폴리알킬렌이민, 실리콘-아크릴-우레탄 수지 등으로 수용성이거나 개질을 통해 수분산 혹은 에멀젼(emulsion)화 할 수 있는 바인더를 총괄한다. 단일 조성 혹은 복합 혼합물로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 이들 수지성분을 에멀젼화한 형태로도 적용할 수 있다. 폴리우레탄과 같이 목재 성분과 직접적인 결합을 형성하는 바인더가 바람직하다고 판단되지만 적합한 조합을 통해 이루어진 바인더의 경우 목재 표면에서 우수한 도막을 형성할 수 있으므로 이에 대해서도 제한하고자 한다.

상기에 기술한 바인더 중 바람직하다고 보는 폴리우레탄의 선정 목적에 대한 내용은 다음과 같다.

목재칩은 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 같은 탄수화물과 천연 페놀성 고분자로 망상구조(network structure)인 리그닌을 주성분으로 함으로 이들은 모두 폴리올(polyol)로써 수산기를 활성부위(active site)로 갖는다. 이러한 목재의 폴리올 구조에 근거하여 목재칩은 폴리우레탄의 이소시아네이트기(isocyanate group, -NCO)와 직접 결합을 하거나 혹은 목재표면에 우레탄 결합을 갖는 코팅막을 형성할 수 있다. 우레탄 코팅막과 안료 혹은 염료간의 호환성을 높이기 위해 방향족 혹은 지방족/폴리에스테르계 혹은 폴리에테르계 폴리올류 혹은 소이 폴리올(soy polyol)과 같이 다중가지형(multiple-branched) 폴리올계를 조합 혹은 단독으로 사용할 수 있다.

(목재)-OH + OCN-R-NCO + HO-R’-OH (목재)-O-(OC-NH-R-NH-CO)-O-R’-O-(

상기에 언급한 모든 바인더는 단독 혹은 혼합하여 사용될 수 있으며 바람직하게는0.001~50중량%의 양이온성 및 음이온성 수분산 폴리우레탄 바인더를 사용하는 것으로 한다.

안료는 장기간 안정한 내후성과 색상의 퇴색을 방지할 목적으로 주요 착색성분으로 무기계열의 산화철(iron oxides)과 금속염(metallic salt) 혹은 단일 성분의 무기계 불용성 분말(CuO, CrO₂, MnO₂, TiO₂, HgS, Cu(OH)₃, As₂S₂, Pb₃O₄, PbCO₃, CaCO₃, ZnO, CuS 등), 카본블랙 등을 포함한다. 여기에 색상의 선명함을 부여할 목적으로 직접염료, 건염염료, 유(황)화염료, 나프톨(naphthol) 염료, 반응성염료, 산성염료, 산성매염염료, 금속착염산성염료, 염기성염료, 분산염료, 형광증백제, 유용염료, 산화염료 등의 유기계 염료를 부성분으로 혼합하여 사용할 수 있다.

바람직한 안료의 혼합은 무기계 산화철과 유기계 염료를 각각 0.001~40중량%와 0.0001~20 중량% 범위 내에서 사용하는 것으로 한다.

이상적인 착색 조성물을 제조하기 위해 무기계 안료는 분산제를 필요로 하며 염료는 매염제와 같은 안정화제를 첨가제로 사용하는 것이 바람직하다.

안료분산제는 카르복실레이트(carboxylate), 술포네이트(sulfonate), 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate), 아미도 혹은 아크릴아마이드 등과 같은 음이온성 관능기를 포함하는 성분을 망라하며 또한 안료분산제가 포함할 수 있는 비이온성 관능기는 비닐아세테이트(vinyl acetate), 에칠아크릴레이트(ethylacrylate), tert-부칠아크릴아마이드(tert-butylacrylamide), 이소부칠렌(isobutylene), 에칠렌글리콜(ethylene glycol), 에톡실레이트(ethoxylate), 알킬(alkyl) 혹은 아릴(aryl) 등이 있다.

일부 예시로 폴리카르복실레이트(polycarboxylate), 리그노술폰산염(lignosulfonate), 술폰화된 스틸렌 공중합체(sulfonated styrene copolymer) 등이 있으며 보다 상세한 예시는 다음과 같다.

가수분해한 혹은 부분가수분해한 아크릴아마이드/아크릴레이트(acrylamides/acrylates), 하이드록시프로필아크릴레이트(hydroxypropylacrylate), 포스피노카르복실레이트(phosphino carboxylates), 포스포네이트 관능기를 갖는 폴리머, 폴리말레이트(polymaleates), 술폰화된 스틸렌/무수말레인산 공중합체(sulfonated styrene/maleic anhydride copolymers), 폴리카르복실레이티드 포스포네이트(polycarboxylated phosphonates), 아크릴레이트/아크릴아마이드 공중합체(acrylate/acrylamide copolymers), 아크릴레이트/말레인산 공중합체(acrylate/maleic copolymers), N-메틸-2-피롤리돈, 무기계 인산염, 본래 혹은 개질한 리그닌, 탄닌류, CMC(carboxymethylcellulose), 폴리아크릴아마이드, 폴리아크릴레이트, 폴리메칠아크릴레이트 등.

염료 안정화제는 원자가 2이상의 금속이온(매염제)을 사용할 수 있으며 또한 양이온 혹은 음이온을 띠는 무기계(암모늄보레이트, 암모늄티오시아네이트 등) 혹은 유기계(방추가교제) 성분이 사용될 수 있다. 또한, 소수성 상호작용(hydrophobic interaction)이나 반데르바알스, 수소결합 등을 이용한 고분자 안정화제(Luviskol K90: polypyrrolidone)가 사용될 수 있다. 염료의 착색을 위해 pH완충제(buffer solution)를 비롯해 계면활성제를 안정화제로 사용되는 사례에 대해서도 본 발명에 포함된다. 또한, 금속이온의 오염에 의해 색상이 변색되는 경우에 해당하는 것으로 EDTA와 같은 킬레이트제를 조성물에 사용할 수 있다.

본 발명과 관련해, 하기에 설명하고 자하는 부성분에 대해서는 이를 개선할 목적으로 한 특허의 경우 칼라목재칩의 독창적인 발명에 관한 취지를 벗어나지 못함으로 이를 목적으로 하는 경우에 대해 제한을 두고자 한다.

소포제는 트리에칠시트레이트, 폴리에치렌글리콜, 알루미늄 스테아레이트, 실리콘 에멀젼이 사용될 수 있으며 그 사용량은 특별히 제한적이지 않지만 0.001~5 중량%가 바람직하다.

발수제는 상기에서 언급한 바인더 성분을 주성분으로 하지만 이들의 성능을 극대화시킬 목적으로 탄소수 C6~C30에 해당하는 알코올계, 지방산계, 에스테르계, 에테르계 성분과 이들을 개질(modification)해서 얻은 발수성분까지를 모두 포괄한다. 물에 대한 용해도가 낮은 발수성분의 경우, 이들의 수분산을 목적으로 계면활성제를 혼합하여 사용할 수 있으며 본 발명을 위해 바람직한 발수제는 건조 시 자가결합(self-assembly 또는self-combination)이 가능한 성분으로 하되 그 일부 예로 파 라핀, 스테아릴알코올, 라우릴산 등을 들 수 있다.

UV안정제는 벤조트리아졸계(benzotriazole type)와 벤조페논계(benzophenone type)가 사용될 수 있으며 UV안정제의 사용량은 특별히 제한적이지 않지만 0.01~10 중량%가 바람직하다.

항균제는 장기간 미생물에 대해 목재칩을 안정화시키는 것을 목적으로 함으로 구리 혹은 아연이온을 고정화하는 방식으로 설계된 화합물을 포함하며 그 일부 예시로 zinc-naphthenate, copper naphthenate, copper-8-quinolinolate, ACQ, CCA 등이 있다. 이들 항균제는 최소발육저지농도(MIC)에 준해 사용하되 최대 10%이상 사용하지 않도록 한다.

살충제는 DDT, 사이퍼메트린, 프로피콘아졸, 파라티온 등을 포함하며 살충제의 MIC에 따라 그 첨가량을 달리하며 최대 10%이상 사용하지 않도록 한다.

침투촉진제는 알칼리성 무기계 혹은 유기계 성분이 사용될 수 있으며 이 원리는 목재 성분 중 약산성인 수산기가 알칼리성 염과 반응하여 팽윤됨으로 인해 공극이 확장되는 현상이 일어나며 이로 인해 안료와 염료의 침투가 용이하게 되는 것이다. 이러한 원리에 기인하는 침투촉진제를 첨가한 착색 조성에 대해서도 본 발명에 해당한다. 그 예시로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 등이 있다. 침투촉진제는 0.001~20 중량%범위 내로 첨가하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 실시예를 들어 상세하게 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 [표 1]에 나타낸 실시예에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능함은 자명 하다 할 것이다.

[표 1] 수분산 착색 조성물의 실시예
착색제 조성	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
폴리우레탄	5	10	15	-	-	-	-	-	-	-
폴리아크릴	-	-	-	5	10	-	-	-	-	-
폴리에스테르공중합체	-	-	-	-	-	10	15	-	-	-
알키드수지	-	-	-	-	-	-	-	10	15	20
안료	3	3	3	4.5	4.5	5	5	6	6	6
유기염료	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.01	0.01	0.05	0.02	0.5
Polycarboxylate	0.1	0.3	-	0.5	0.2	0.3	0.3	0.1	-	0.2
Lignosulfonate salt	-	-	0.01	-	0.3	-	-	0.1	0.2	-
Luviskol K90	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.01	0.01	0.01	0.01	0.03
Ammonium borate	0.03	0.03	0.03	0.03	0.03	0.01	0.01	0.02	0.02	0.05
실리콘에멀젼	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
파라핀	-	0.5	-	-	0.2	-	-	-	0.6	-
Stearyl alcohol	-	-	0.5	-	-	-	0.1	-	-	0.6
Sodium laurylsulfate	-	0.2	0.1	-	0.05	-	0.02	-	0.25	0.08
UV안정제	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02
Copper naphthenate	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
프로피콘아졸	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
수산화나트륨	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.1	0.1	0.2	0.2	0.2
물	91.2	85.3	80.7	89.3	84.1	84.5	79.4	83.5	77.7	72.3
총함량 (%)	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
안료와 유기 염료는 그 성분이 다양하여 구체적으로 명시하지 않았으며 각 실시예에서 함량이 동일하다고 해서 반듯이 같은 성분은 아니며 또한, 각 조성물의 함량은 상호 상관성을 갖는 비율이 아니며 단지 본 발명을 위해 실시한 시험 중 대표적인 결과를 예시한 것이다.

[색채의 시각적 비교시험]

색채의 시각적 비교시험은 본 발명에서 무기안료와 염료 선정의 적합성을 평가하기 위해 실시한 것이며 이를 위해 KS M ISO 3668에서 규정하는 도료와 바니시의 색채의 시각적 비교시험 방법에 준해 시험하였다. 색차등급은 0~5로 분류하되 0~2에 해당하는 경우 무기안료의 색상 선명도를 염료를 첨가하여 개선한 것으로 보고 양호로 판정하고 3~5범위에 해당하는 경우 염료 혼합이 색상 개선에 적은 효과가 있는 것으로 판정하여 불량으로 표시하였다.

[표 2] 칼라목재칩 색채의 시각적 비교 시험 결과
시험항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
색차 등급	0	0	1	2	4	3	4	1	1	2
색상 개선 판정	양호	양호	양호	양호	불량	불량	불량	양호	양호	양호

폴리우레탄과 알키드수지를 바인더로 사용한 경우 유기염료와의 상용성이 양호하여 색상개선에 도움이 되나 폴리에스테르공중합체 바인더의 경우 자체 바인더가 갖는 색상과 유기염료와의 화학적인 상호작용에 기인하는 결합력이 낮아 색상의 개선 효과는 비교적 낮게 나타났다. 폴리아크릴 바인더의 경우 그 양이 증가할수록 색상개선이 불량해지는 것을 알 수 있다.

[내후견뢰도 시험]

내후견뢰도 시험은 KS K 0703에서 규정하는 옥외 노출법에 준해 실시하였으며 이 시험 절차는 제2법에 명시된 바를 약간 변형하여 실시하되 내후 견뢰도 판정은 긴 시간 노출된 시험편에 대한 변퇴색 차이를 보다 객관적으로 검토할 목적으로 색차계를 이용하였다.

[표 3] 칼라목재칩의 내후견뢰도 시험 결과
시험항목		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
Lightness	0일	39.18	38.20	37.39	32.26	29.41	30.49	28.09	36.45	36.73	32.85
	5일	39.20	38.18	37.32	31.98	29.39	30.38	28.10	36.35	36.68	32.82
	10일	39.12	38.24	37.40	31.54	29.42	30.42	28.02	36.38	36.70	32.84
	20일	39.24	38.22	37.35	31.32	29.31	30.50	28.00	36.32	36.65	32.78
	30일	39.21	38.16	37.28	31.30	28.98	30.22	27.84	36.36	36.71	32.75

칼라목재칩의 내후견뢰도 시험 결과 무기안료의 탈색은 미비하였으나 비교적 내후성에 취약한 유기염료가 내후견뢰도를 낮추는 것을 알 수 있다. 그러나 적합한 바인더와 조합 성분을 선정한 경우 유기염료의 내후견뢰도가 안정적임을 알 수 있다.

[내수성 시험]

내수성 시험은 본 발명에서 선정한 바인더와 발수제에 대한 성능을 평가하기 위해 실시한 것이며 이를 위해 KS M 3730에서 규정하는 접착제의 내수성 시험 방법에 준해 시험하였다. 내수성 시험의 처리 조건은 이 표준법에 명시된 처리 조건 기호 E 즉, 처리시간 72 h, 처리온도 97~100℃, 수분조건 물에 침지에 준해 실시하였다. 이로부터 내수 접착 강도 유지율(%)를 기준법에 따라 계산하여 내수성 시험 결과를 평가하였다.

[표 4] 칼라목재칩의 내수성 시험 결과
시험항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
내수성	83%	92%	98%	48%	85%	87%	94%	65%	89%	97%
내수 접착강도 유지율 = (상태 접착 강도/내수 접착 강도) × 100%

내수성은 바인더의 선정과 발수제와의 조합이 적합한 경우 높은 값을 나타낸다고 볼 수 있다. 이 결과로부터 폴리우레탄은 자체 발수력이 우수할 뿐만 아니라 탄화수소계 소수성 성분과 혼합시에 내수성이 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 대부분의 바인더에서 관찰될 수 있으며 바인더 자체의 내수성은 폴리우레탄 > 폴리에스테르공중합체 > 알키드수지 > 폴리아크릴 순이었다.

[긁힘 시험]

긁힘 시험은 본 발명에서 선정한 바인더 자체의 도막 강도를 비롯해 기타 성분과의 호환성을 평가하기 위해 실시한 것이며 이를 위해 KS M ISO 1518에서 규정하는 도료와 바니시 시험 방법에 준해 시험하였다. 긁힘 시험은 기준법에 따라 합격/불합격으로 판정하였다.

[표 5] 칼라목재칩의 긁힘 시험 결과
시험항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
긁힘 판정	합격	합격	합격	불합격	합격	합격	합격	합격	합격	합격

긁힘 시험 결과로부터 바인더의 도막강도를 평가한 결과 대부분의 바인더 조성물에서 도막형성이 양호하다는 것을 알 수 있으나 실시예 4의 경우 도막은 형성하는 것은 관찰되었으나 폴리아크릴의 사용량과 조합 성분들로 인한 도막 성장에 미치는 영향으로 인해 그 강도는 낮게 나타났다.

[자연 내후성 시험]

자연 내후성 시험은 본 발명의 수분산 착색 조성물의 조합에 대한 적합성을 종합적으로 실제 시공사례 유사한 조건에서 평가하기 위해 실시한 것이며 이를 위해 KS M ISO 16053에서 규정하는 도료와 비니시의 외부 목재용 도료와 도장시스템의 자연 내후성 시험 방법에 준해 시험하였다. 내후성에 대한 판정은 1) 색상과 색상변화, 2) 곰팡이 성장, 3) 균열, 4) 부착성을 평가하여 실시하였다.

[표 6] 12개월 내후성 시험 후 칼라목재칩의 변화
시험항목		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
색상안정성(ΔE)	0개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	1개월	0.1	0.1	0.2	0.4	1.6	1.2	1.5	0.3	0.2	0.5
	2개월	0.1	0.1	0.2	0.4	1.6	1.2	1.5	0.3	0.2	0.5
	4개월	0.2	0.1	0.2	0.4	1.6	1.3	1.5	0.3	0.2	0.5
	6개월	0.2	0.1	0.2	0.5	1.8	1.5	1.5	0.5	0.2	0.5
	8개월	0.2	0.2	0.2	0.7	2.1	1.8	1.9	0.7	0.5	0.7
	10개월	0.2	0.2	0.2	1.0	2.4	2.2	2.1	1.1	0.9	1.2
	12개월	0.3	0.2	0.2	1.4	2.7	2.8	2.7	1.4	1.3	2.1
ΔE=Root(L²+a²+b²), L: lightness, a: redness, b: yellowness. ΔE 값이 1.1이상인 경우 육안적으로 그 색깔의 차이는 느낄 수 있고, ΔE 값이 0~0.5사이인 경우 거의 trace에 해당.
곰팡이성장	0개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	1개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	2개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	4개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	6개월	-	-	-	+	-	-	-	+	-	-
	8개월	+	-	-	++	+	+	+	++	+	+
	10개월	++	+	-	++++	+++	++++	+++	++++	+++	+++
	12개월	++	+	-	+++++	+++++	+++++	+++++	+++++	+++++	+++++

균열	0개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	1개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	2개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	4개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	6개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	8개월	-	-	-	-	+	+	+	-	-	-
	10개월	-	-	-	+	++	+++	++	-	-	-
	12개월	-	-	-	++	+++	+++++	+++	+	+	-

부착성	0개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	1개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	2개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	4개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	6개월	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	8개월	-	-	-	+	-	+	+	+	+	-
	10개월	+	-	-	+++	+	+++	++	++	++	+
	12개월	+	+	-	++++	+++	+++++	++++	++++	+++	++

색상 안정성은 6개월 이상 경과 시 곰팡이가 칼라목재칩 표면에서 성장해 색차에 영향을 미쳤다고 볼 수 있음으로 내후성 평가에서 색상안정성은 6개월 이하의 시험결과로 판정하였다. 폴리우레탄 바인더를 사용한 경우 색상 안정성이 높게 나타났으며 조합 성분의 안정적인 결합을 통해 곰팡이 성장을 비롯한 균열, 부착성 평가에서 모두 우수한 내후성을 보이는 것을 알 수 있다. 폴리아크릴 수지를 이용해 제조한 수분산 착색 조성물의 경우 목재 표면에서 형성하는 도막의 이화학적인 특성이 폴리우레탄 보다 취약해 모든 내후성 평가에서 낮게 나타났다. 폴리에스테르공중합체와 알키드수지 바인더를 사용한 경우 폴리아크릴바인더와 내후성 평가 항목이 대부분 유사한 정도로 나타났으며 폴리에스테르공중합체 바인더를 사용한 경우 균열 시험 항목에서 이들 두 바인더를 사용한 조성물 보다 비교적 양호한 것이 특징이었으며 이러한 결과는 내수성과 도막강도가 좋아진 것으로 볼 수 있다.

Claims

수분산 바인더(폴리우레탄, 폴리아크릴, 폴리에스테르, 알키드수지 등)를 포함하는 착색 조성물로 목재칩에 색상을 입힐 목적으로 사용되는 것을 특징으로 함.
제1항의 수분산 바인더와 혼합하는 조성물로 하되, 무기안료를 단독 혹은 유기염료와 혼합하여 목재칩에 색상을 입히기 위한 목적으로 사용되는 조성물.
제1항 내지 제2항의 내용을 특징으로 하는 수분산 착색 조성물로부터 배치법 혹은 스프레이 방식으로 제조한 칼라목재칩.