인공 건식 접착 구조를 위한 새로운 마이크로-나노 계층구조 제작기법을 제안하였으며, 모세관법을 활용한 마이크로 구조 내 나노 소재 정렬에 대한 기초 연구를 수행하였다. 다중 벽 탄소나노튜브(MWCNT)와 폴리디메틸실록산(PDMS) 혼합물의 제작 조건에 따른 경화도 및 점도 특성을 분석하고, 이로부터 몇 가지 제작 조건을 결정하였다. MWCNT-PDMS 마이크로 구조 제작 후 단면 분석을 통해 PDMS내 MWCNT의 정렬 특성을 분석한 결과, 제작 온도와 상대 경화도가 낮을 경우 MWCNT의 정렬도가 우수하며, 단위 면적당 MWCNT의 밀도는 제작 온도나 상대 경화도에 영향을 적게 받는 것으로 확인되었다.
Four different sources of wood-fibers from Eucalyptus, Italian poplar, hemlock, and mixed species fibers were used to study the influence of their fiber characteristics on the performance of medium density fiberboard (MDF) panels bonded with both urea-formaldehyde (UF) and phenol-formaldehyde (PF) adhesives. Included fiber characteristics were fiber length, size distribution, bulk density, and acidity. Physical and mechanical properties of MDF panels manufactured by dry process using these different fibers were determined for the comparison of board performance. Two hardwood species had a large fraction of short fibers resulting in a higher bulk density while very long hemlock fibers had lower bulk density. Fiber acidity was revealed to strongly affect the internal bond (IB) strength of MDF panels bonded with UF resins. MDF panels made from mixed species fibers showed highest IB strength of all panels prepared. UF-bonded MDF panels showed poor dimensional stability. In conclusion, the present study showed that wood-fiber characteristics such as fiber length, bulk density, and acidity affect the performance of MDF boards, and also suggested that fiber characteristics be considered for MDF panel manufacture.
본연구(本硏究)는 합판제조시(合板製造時) 증량제(增量劑)로 이용(利用)되고 있는 소맥분(小麥粉)을 토란(土卵)으로 대체(代替)하기 위한 가능성(可能性)을 규명(糾明)하기 위해 실시(實施)되었다. 토란(土卵)과 소맥분(小麥粉)은 건조기내(乾燥器內)에서 전건상태(全乾狀態)로 건조(乾燥)시킨 후(後) 실험용(實驗用) 분쇄기(粉碎機)로 80~100 mesh로 분말화(粉末化)하여 증량제(增量劑)로 사용(使用)하였다. 합판제조(合板製造)에는 요소(尿素) 및 석탄산수지(石炭酸樹脂)를 사용(使用)하였으며 각수지(各樹脂)에 증량재료(增量材料)를 10, 20, 30, 50%의 비율(比率)로 혼합(混合)하여 시험(試驗)을 실시(實施)하였다. 본연구(本硏究)에서 얻어진 결론(結論)은 다음과 같이 요약(要約)할 수 있다. 1) 요소수지(尿素樹脂)의 상태(常態) 및 내수접착력(耐水接着力)은 모든 증량비율(增量比率)에서 토란(土卵)이 소맥분(小麥粉)을 훨씬 능가(能加)하고 있었다. 따라서 토란(土卵)은 소맥분(小麥粉)을 대체(代替)할 수 있는 가능성(可能性)을 보였다. 2) 석탄산수지(石炭酸樹脂)의 상태(常態) 및 내수접착력(耐水接着力)은 일반적(一般的)으로 소맥분(小麥粉)이 토란(土卵)보다 높은 접착력(接着力)을 나타내었다. 그러나 상태접착력(常態接着力)의 경우 30%와 50%의 증량(增量)에서는 토란(土卵)이 소맥분(小麥粉)보다 좋은 접착력(接着力)을 보였다.
본(本) 연구(硏究)는 합판공장(合板工場)에서 증량제(増量剤)로 사용(使用)하고 있는 도입소맥분(導入小麥粉)을 국내(国內)에서 값싸게 생산(生産)할 수 있는 증량제(増量剤)로 대체(代替)키 위한 가능성(可能性)을 규명하기 위해 실시(実施)되었다. 증량재료(増量材料)로는 주(主)로 삼립부산물(森林副産物)을 이용개발(利用開発)키 위(爲)해서 밀가루, 목분(木粉), 수피(樹皮), 소나무낙엽(落葉), 포푸리낙엽(落葉)을 택(擇)하였으며 각각(各各) $100{\sim}105^{\circ}C$에서 24시간(時間)동안 전건(全乾) 시킨 다음 60~100mesh로 분쇄(粉碎)하였다. 증량방법(増量方法)은 요소수지(尿素樹脂)와 요소(尿素)-melamine 공축합수지(共縮合樹脂)는 소맥분(小麥粉), 목분(木粉), 수피분(樹皮粉), 포푸라낙엽분(落葉粉)을 각각(各各) 10, 20, 30, 50%로 증량(増量)하였으며 수용성석탄산수지(水溶性石炭酸樹脂)는 소맥분(小麥粉), 목분(木粉), 수피분(樹皮粉), 소나무낙엽분(落葉粉)을 각각(各各) 10, 20, 30, 50%로 증량(増量)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 얻은 결론(結論)은 다음과 같다. 1. 요소수지(尿素樹脂)에 있어서는 상태(常態) 및 내수접착력(耐水接着力) 모두 소맥분(小麥粉)을 능가(能加)하는 증량제(増量剤)가 없었다. 2. 요소(尿素)-melamine 공축합수지(共縮合樹脂)에 있어서 접착력(接着力)은 요소수지(尿素樹脂)보다 대체로 모두 양호(良好)하였으나 상태접착력(常態接着力)에 있어서 소맥분(小麥粉)보다 좋은 접착제(接着剤)는 없었다. 3. 요소(尿素)-melamine 공축합수지(共縮合樹脂)에 있어서 내수접착력(耐水接着力)의 경우 10, 20%증량(増量)에서 포푸라낙엽분(落葉粉), 소맥분(小麥粉), 목분(木粉)이 가장 양호(良好)했으며 이들간(間)의 유의적(有意的)인 차이(差異)는 없었다. 4. 수용성석탄산수지(水溶性石炭酸樹脂)의 경우 상태접착력(常態接着力)은 10% 증량(増量)의 경우 소맥분(小麥粉)보다도 소나무낙엽분(落葉粉)이 더 양호(良好)하였으며 20% 증량(増量)의 경우도 유의적(有意的)인 차이(差異)는 없었다. 5. 수용성석탄산수지(水溶性石炭酸樹脂)의 경우 내수접착력(耐水接着力)은 10% 증량(増量)의 경우 목분(木粉)이 소맥분(小麥粉)보다 우수(優秀)했으며 20, 30, 50% 증량(増量)의 경우 목분(木粉) 및 수피분(樹皮粉)은 소맥분(小麥粉)보다도 양호(良好)하였다.
비전도성 충진재를 포함한 개선된 이방성 전도 접착제의 열적/기계적 특성과 이를 이용한 유기 기판용 플립 칩의 신뢰성에 미치는 충진재 양의 영향을 고찰하였다. 비전도성 충진재 양이 다른 개선된 이방성 접착제의 특성을 살펴보기 위해 differential scanning calorimeter (DSC), thermo-gravimetric analyzer (TGA), dynamic mechanical analyzer (DMA), thermo-mechanical analyzer (TMA)을 사용하였다. 비전도성 충진재의 양이 증가함에 따라 열팽창계수는 감소하였고, 상온에서의 storage modulus는 증가하였다. 추가로, 충진재의 양이 증가하면 DSC에 의한 유리전이온도와 TMA에 의한 유리전이온도도 증가하였다. 그러나 TGA 거동은 거의 변화가 없었다. 이방성 전도 접착제를 사용한 유기 기판 플립 칩의 신뢰성 테스트를 위해 열주기 시험, 고온고습 시험, 고온건조 시험을 수행하였는데, 주로 열주기 시험에서 이방서 전도 접착제의 열팽창계수의 영향이 컸다. 비전도성 충진재를 포함해서 낮은 열팽창계수와 높은 storage modulus를 갖는 이방성 전도 접착제에 의해 부착된 플립 칩의 신뢰성이 비전도성 충진재를 포함하지 않은 이방성 전도 접착제에 의한 플립 칩의 신뢰성보다 더 좋게 나타났다.
본 연구에서는 전통적으로 토벽화 마감층 제작에 사용된 것으로 여겨지는 천연 보강 매제인 아교, 전분풀, 도박풀을 3%, 5%, 7%, 10% 농도로 적용하여 흙 반죽의 작업성부터 완성된 마감층의 물성 및 내후성까지 전반적으로 평가하였다. 연구 결과, 농도 5% 이하의 전분풀과 3%의 도박풀을 배합하였을 때 마감층의 제작에 유리하였다. 아교를 배합한 흙 반죽은 농도가 높을수록 건조하고 쉽게 부서져 작업성이 매우 떨어졌으나 저농도의 아교를 배합할 경우 표면 안정성이 높아 3% 이하의 저농도에서 보강 매제로 사용되었을 가능성이 있었다. 전분풀은 작업성과 강도 보강의 효과가 뛰어났으나 7% 이상의 농도로 사용할 시 동결융해에 의한 표면 안정성이 떨어졌다. 도박풀의 경우 강도 보강의 효과가 있었으나 5% 농도 이상에서는 균열이 발생하였고 농도 3%의 경우에는 균열이 발생하지 않고 동결융해 후에도 표면이 안정하여 보강 매제로서 적합한 것으로 나타났다. 이는 앞으로 토벽화 마감층의 전통기술 및 재료를 복원하고 보강 매제의 용법을 제시하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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.
각종 산이나 알칼리에 부식되지 않고 내열성 및 방수, 방부, 방충 등에도 뛰어난 성질을 지니고 있는 천연수지인 옻을 토기 복원을 위한 접착제로 활용하기 위해 특성연구를 진행하였다. 옻의 경화조건인 고습(RH 75~85%) 또는 고온($120{\sim}170^{\circ}C$)이 아닌 일반적인 환경에서 접착제로 활용하기 위해 생칠에 어교 및 아교를 일정 비율로 첨가하였으며, 혼합 비율별 점도와 건조시간을 측정하고 인장강도 및 접착력 측정을 통해 적용가능성을 검토하였다. 실험 결과 생칠에 교(膠)를 첨가함으로써 상온, RH $50{\pm}5%$의 환경에서 건조가 가능하였고 어교보다 아교를 첨가한 시료에서 건조시간이 더 빠른 것으로 나타났다. 또한 교를 첨가함으로써 생칠보다 접착력이 더 증가하였다. 향후 토기 유물의 적용성 및 내후성에 대한 검증이 이루어진다면 친환경적인 전통접착제를 활용한 유물의 접합복원이 가능할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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