본 연구는 주원료로 도계부산물인 닭털의 NaOH 가수분해물, 경화제로 닭털의 $H_2SO_4$ 가수분해물 및 폼알데히드계가교제를 반응시켜 접착제를 제조하고, 이에 대한 물성 및 내수성 실험을 통하여 닭털의 목질계 판상재용 접착제의 원료화 가능성을 확인하기 위하여 수행하였다. 닭털은 주로 케라틴계 단백질로 구성되어 있었으며, 중금속의 함유량이 매우 낮거나 검출되지 않았다. 알칼리에 대한 닭털의 가수분해율은 수용액 내의 NaOH 농도가 증가함에 따라 계속 증가하였으나, 과도한 가수분해에 따른 단백질 고유의 접착능 손실을 최소화하고 적정한 가수분해 조건을 찾기 위하여 닭털의 가수분해제 내의 NaOH 농도를 5%, 7.5%, 10%로 결정하였다. 접착제의 조성을 보면, 고형분 함량을 기준으로 70%의 닭털 NaOH 가수분해물 또는/그리고 경화제로 닭털의 $H_2SO_4$ 가수분해물 및 30%의 가교제로 조제하였는데, 이 접착제의 고형분 함량은 가수분해 조건 및 가교제의 종류에 따라 28.3 - 44.8% 범위에 존재하였다. 이 접착제의 점도는 상온에서 전반적으로 높았으나, $50^{\circ}C$에서 측정한 결과 분사형 접착제로서 적용이 가능한 것으로 조사되었다. 접착제의 내수성을 비교하기 위하여 측정된 열수 불용해율은 5% 농도의 NaOH 수용액에서 반응시킨 닭털의 알칼리 가수분해물(CF-AK-5%)에 경화제로 5% 농도의 $H_2SO_4$ 수용액에서 반응시킨 닭털의 산가수분해물(CF-AC-5%)을 고형분함량 기준 10% 이상 첨가하여 제조하고 경화시킨 접착제에서 높았다. 또한 접착제 제조시 고형분 함량을 기준으로 30%가 첨가된 가교제별 열수 불용해율은 phenol-formaldehyde (PF), melamine-urea-formaldehyde (MUF), formalin 순으로 조사되었다. 닭털 접착제의 열수 불용해율을 섬유판 제조에 사용되고 있는 석유화학계 합성수지와 비교한 결과, CF-AC-5%에 가교제로 PF를 그리고 경화제로 CF-AC-5%를 첨가하여 조제한 접착제는 기존 멜라민-요소수지의 열수불용해율과 통계학적으로 차이가 없었으며, 가교제로 PF를 사용한 모든 접착제와 고형분 함량을 기준으로 55%의 CF-AK-5%, 15%의 CF-AC-5% 그리고 가교제로 30%의 MUF와 함께 제조한 접착제는 기존 요소수지를 대체할 수 있는 것으로 조사되었다. 이 결과를 토대로 적정한 조건에서 가수분해한 닭털은 목질계 판상재용 접착제의 원료로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
삼림에서 벌채된 목재는 대부분 건조공정을 거쳐 산업용 재료가 되므로 건조정도에 따라 목질 재료의 품질이 결정된다. 목재에 포함된 과도한 수분을 제거하여 운송비용을 줄일 수 있으며 목재를 적절하게 건조하게 되면 목재 사용 중에 발생할 수 있는 수축 및 팽윤을 제한할 수 있을 뿐만 아니라 건조과정을 통해 비틀림, 갈라짐, 할열 등과 같은 결함의 발생을 크게 줄일 수 있다. 또한 건조된 목재는 생재에 비해 기계 가공이 보다 용이하기 때문에 정확한 치수로 재단이 가능하며, 각각의 부품으로 재단한 부재를 못이나 나사못, 볼트, 접착제 등을 사용하여 견고하게 짜 맞출 수 있다. 그리고 도장성능이 향상되어 기능성을 증진시킬 수 있으며, 건조 후의 방부처리를 통해 장기간의 사용이 가능하다. (중략)
본 연구에서는 구조용 집성재 보의 휨강도 및 연성능력을 보완하고자 강재-목재 합성보의 휨성능을 평가하였다. 실험체는 구조용 집성재 보 1식과 강재-목재 합성보 2식으로 구성하였다. 강재-목재 합성보는 부착 방법에 따라 액상형 접착제와 나사못을 사용하여 휨성능을 평가하였다. 실험결과, 강재-목재 합성보는 구조용 집성재 보에 비하여 구조성능이 약 2~3배 높아 휨강도 및 연성능력이 충분히 확보된 것으로 나타났다. 또한, 액상형 접착제를 사용한 경우가 나사못을 적용한 실험체에 비하여 우수한 구조성능을 보여주었다.
본 연구의 목적은 3시간 오존산화 처리식용유와 pMDI를 혼합하여 고온과 중온에서의 접착제를 제조하였고, 이를 상태 인장전단 접착강도 시험을 통하여 식용유의 목재 접착제 응용 가능성을 확인하였다. 고온조건에서 3시간 오존산화 식용유의 상태 접착강도 시험 결과, 오존산화 식용유 : pMDI 비율이 1 : 0.5일 때 4.74 kgf/$cm^2$, 1 : 0.75일 때 7.14 kgf/$cm^2$, 1 : 1일 때 9.29 kgf/$cm^2$, 1 : 2일 때 16.53 kgf/$cm^2$, 1 : 3일 때 17.42 kgf/$cm^2$, 1 : 4일 때 16.75 kgf/$cm^2$를 나타냈다. 따라서 3시간 오존산화 식용유 : pMDI 비율이 1 : 2∼1 : 3일 때 가장 높은 접착력을 보임을 알 수 있어, 두 물질의 적정 당량비가 이 비율에서 형성됨을 알 수 있었다. 중온조건에서 3시간 처리한 식용유의 상태 접착강도 시험 결과, 식용유 : pMDI 비율이 1 : 0.5일 때 3.16 kgf/$cm^2$, 1 : 0.75일 때 6.13 kgf/$cm^2$, 1 : 1일 때 8.18 kgf/$cm^2$ 1 : 2일 때 11.82 kgf/$cm^2$이 나타났다. 즉, 고온, 중온에서의 오존산화 처리한 식용유:pMDI 혼합비율이 1 : 2~1 : 3 부근에서 높은 접착력을 보였고, 목재접착제로서 고온에서 접착 할 경우 합판에서의 이용 가능성이 높을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 두부비지 가수분해물과 페놀수지로 조제된 마루판 화장용 접착제의 접착성능을 확인하기 위하여 수행하였다. 먼저 두부비지를 황산과 수산화나트륨으로 화학적으로 개량한 후 가교제로 phenol formaldehyde (PF) prepolymer와 혼합하여 접착제를 조제하였는데, 이 접착제는 고형분 함량을 기준으로 35%의 황산 가수분해물(AC), 35%의 수산화나트륨 가수분해물(AK) 그리고 30%의 PF로 조제하였다. 이렇게 조제된 접착제를 고밀도섬유판에 $300g/m^2$의 비율로 도포한 후 참나무 무늬목을 접착시켜 $7kg/m^2$의 압력으로 $120^{\circ}C$에서 열압하여 마루판을 제조하였다. 제조된 마루판에 대하여 formaldehyde/phenol 몰비(1.8, 2.1, 2.4), 퇴적시간(0분, 10분, 20분), 열압시간(90초, 120초)이 평면인장강도, 준내수 박리율, 포름알데히드 방산량에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 두부비지 접착제를 이용하여 제조된 목질마루판의 평면인장강도는 KS 규격의 최소값을 상회하였으며, 대부분의 포름알데히드 방산량 값은 KS 규격의 E0 기준에 근접하는 것으로 나타났다. 따라서 두부비지 접착제가 마루판 화장용 접착제로 사용될 수 있다는 가능성을 보여 주었으나, 상용화를 위하여 내수성의 향상과 포름알데히드 방산량의 저감을 위한 연구가 필요할 것으로 생각한다.
본 연구에서는 단열성능 및 물리적 성질이 우수한 친환경 목섬유 단열재의 제조 기술을 확립하기 위하여 멜라민 요소 폼알데하이드(MUF), 페놀 폼알데하이드(PF), emulsified MDI (eMDI) 및 라텍스계 수지 등 서로 다른 접착제로 제조한 저밀도섬유판의 특성을 비교하였다. 그 결과 MUF, PF, eMDI 수지 접착제로부터는 경질(硬質) 저밀도섬유판이, 라텍스계 수지 접착제로부터는 연질(軟質)의 저밀도섬유판이 각각 제조되었다. 모든 저밀도섬유판은 일반 중밀도섬유판에 비해 현저히 낮은 열전도율을 나타냈으며, 압출 발포 폴리스티렌과 유사한 단열 성능을 나타내는 것으로 조사되었다. 한편 본 연구에서 제조한 저밀도섬유판 중 eMDI를 사용한 것은 흡수 두께/길이 팽창률 및 휨 강도 등 물리적 성질이 가장 우수하였다.
환경문제의 대두에 따라 포름알데히드를 방산하는 접착제를 대신할 수 있도록 로진을 이용한 천연접착제를 개발하고자 한다. 경화속도와 접착물성을 향상시키기 위해 건조제의 배합에 따라 천연접착제를 제조하였다. 건조제의 배합에 따른 경화속도와 접착물성을 Texture Analyzer를 이용하여 얻어진 tack값과 single lap shear test를 통해 얻어진 접착력을 기반으로 평가하였으며, 외국에서 사용되고 있는 AURO, BioFa, Livos의 식물계 천연접착제와의 성능을 비교 분석하였다. 최적의 배합비는 Co 0.7 part, Zr 1.0 part, Ca 0.5 part, Activ8 0.1 part를 첨가하였을 때이며, 이 때의 접착력은 $93.2{\pm}19.1N/cm^2$의 수준에 도달하였다.
침엽수재(針葉樹材)(Radiata pine, Pinus radiata)MDF와 활엽수재(闊葉樹材)(Rubber wood, Hevea brasiliensis)MDF 각 1종을 대상으로 MDF를 제조하기 전 원료(原料) 섬유(纖維)의 미세(微細) 구조(構造) 및 내부결합력 시험 후 MDF의 파괴면(破壞面)에서 섬유표면(纖維表面)에 접착제(接着劑)가 도포(塗布)된 형태를 주사전자현미경(走査電子顯微鏡)으로 관찰하였다. 원료 섬유는 침(針) 활엽수재(闊葉樹材) 모두 fiber twisting 및 shrinkage fold 등이 관찰되었다. 침엽수재(針葉樹材)의 경우는 유연벽공부(有緣壁孔部)에서 유연벽공(有緣壁孔)이 없는 부분에 비하여 shrinkage fold의 발생 빈도가 낮고 표면(表面) 박리(剝離)는 가도관(假導管) 중 벽공이 없는 부분에서 관찰되었다. 활엽수재(闊葉樹材) 목섬유(木纖維)는 침엽수재(針葉樹材)와 마찬가지로 shrinkage fold가 관찰되었으나 표면(表面) 박리(剝離)는 거의 관찰되지 않았다. 활엽수(闊葉樹) 섬유(纖維)에서는 벽공의 유무에 따른 shrinkage fold의 차이(差異)가 거의 관찰되지 않았는데 이는 목섬유(木纖維)가 침엽수(針葉樹) 가도관(假導管)보다 작은 단벽공(單壁孔)을 갖기 때문으로 생각된다. 또 방사유세포(放射柔細胞)와 가도관(假導管) 및 목섬유(木纖維)의 박리(剝離) 부분(部分)에는 융기부(隆起部)가 관찰되었다. 내부결합력 시험후 나타난 파괴면을 통하여 접착제 분포를 관찰한 결과 거의 모든 섬유(纖維)들이 접착제(接着劑)로 둘러싸여 있었으며 섬유(纖維)간 접착형태(接着形態)도 매우 다양하였다. 침활엽수재(針闊葉樹材)간에 강도(强度)의 차이는 있었지만 파괴(破壞) 형태(形態)는 큰 차이를 나타내지 않았다. 즉 침활엽수(針闊葉樹) 모두 접착층(接着層)이 아닌 섬유(纖維)에서 파괴(破壞)가 발생하였으며 섬유에서 박리(剝離)된, 세포벽(細胞壁)의 일부가 다른 섬유(纖維)의 표면(表面)에 남아있는 형태와 섬유(纖維) 표면(表面)에서 떨어져 나간 형태로 관찰되었다. 세포 구성이 단순한 침엽수(針葉樹) MDF에 비하여 유세포(柔細胞)와 도관(導管) 및 목섬유(木纖維)의 파편들이 활엽수(闊葉樹) MDF에서는 다양(多樣)하게 분포하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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