열분해 온도와 체류시간을 달리하며 급속 열분해 공정을 통해 얻어진 백합나무 바이오오일로부터 분말 형태의 열분해리그닌(pyrolytic lignin)을 회수하였다. 바이오오일을 구성하고 있는 열분해리그닌의 특성을 이해하고 급속 열분해 실험 조건 - 반응 온도, 체류시간 - 이 열분해 과정에서 리그닌에 미치는 영향을 살펴보기 위해 수율을 비롯한 다양한 화학적, 구조적 분석을 수행하였다. 열분해 온도가 증가하고, 체류시간이 줄어들수록 바이오오일로부터 회수되는 열분해리그닌의 수율은 증가하였다. 열분해리그닌의 분자량은 백합나무 MWL (milled wood lignin)에 비해 1/10 수준인 약 1,200 mol/g로 측정되었다. 열분해리그닌 내 포함된 작용기 함량과 $^{13}C$ NMR 분석을 통해 바이오매스가 열분해되는 동안 탈메톡실화 반응과 리그닌의 propane side chain 분해반응이 우세하게 일어난다는 사실을 확인하였다.
아스펜 목재(Populus tremuloides, L.)를 Ceriporiopsis subvermispora로 1, 2, 4, 6주 동안 부후 처리한 후, 목재의 화학적 성상변화를 관찰하였으며, 부후목재로부터 리그닌(MWL)을 단리하여 Gel permeation chromatography (GPC) 분석과 nitrobenzene oxidation (NBO)을 실시하였다. 부후가 진행되면서 목재내 리그닌의 함량은 계속 감소하여 6주 후에는 미처리재와 비교하여 20%까지 감소하였다. 리그닌은 균주처리에 의하여 저분자화되어 알칼리에 쉽게 용출되는 것으로 예측된다. 부후목재의 전섬유소(Holocellulose) 함량은 미처리재와 비교하여 5~6% 정도 감소하였다. 부후 과정 동안 $\alpha$-셀룰로스의 함량은 커다란 변화가 관찰되지 않았으나, xylose의 함량은 대조구의 23.4%에서 6주후에는 18%까지 감소하였다. 아스펜 목재의 리그닌 분자량은 균주처리에 의해서 점차 감소되었다가 부후 6주 이후에는 안정화 단계에 접어드는 경향을 보였다. 단리한 리그닌의 NBO 분석 결과, NBO 분해산물의 수율은 대조구와 비교하여 6주처리 후에는 20% 가량 감소되었다. 특히, 부후 목재 리그닌에서 S-타입 유도체(syringaldehyde+syringic aicd)의 감소량이 두드러졌다. G-타입 유도체(vanillin+vanillic acid)의 수율은 부후가 진행되면서 약 20% 가량 증가되었는데, 이는 부후과정에서 리그닌 분해 효소에 의한 S-리그닌의 탈메톡실화 반응이 진행되었음을 암시한다. 결론적으로, C. subvermispora는 부후 과정동안 G-리그닌보다 S-리그닌을 더욱 선택적으로 분해하는 경향을 나타내었다.
To make a basepaper for multipurposed seed paper, old news print (ONP) and mixed office waste paper (MOW), modified and unmodified with a commercial cellulase, were investigated. Each handsheet was applied with different chemicals such as insecticides, germicides and herbicides. The interactions behaviors of chemicals used with base papers were evaluated by means of the contents of chemicals impregnation and dissolving behaviors in water and soil. The ONP and MOW treated with the cellulase had higher impregnation and dissolving capacities in both water and soil than untreated ONP and MOW. However, the modified ONP showed lower impregnation and dissolving capacities compared to the modified MOW. The content of impregnation of chemicals would be affected with the degree of microfibrils produced by the modification treatment. Otherwise, dissolving capacities of chemicals depend on the affinity of the residual lignin in the paper.
Extracts from bark have been studied with a view to producing water-proof wood adhesives. Lately many softwoods, such as radiata pine from New Zealand and larch from Siberia, Russia, have been imported and utilized, and their residual barks would be expecting as potential raw materials for something useful chemicals. The great effort toward utilization of bark extractives as a chemical feedstock has been made on a worldwide level. However few report has been done for the utilization of tree bark extractives in Korea. Hot-water extracts were prepared from barks of Japanese larch(Larix leptolepis). Siberian larch(Larix gmelinii) and Radiata pine(Pinus radiata). The effect of various factors, such as particle size, liquor ratio, extraction temperature, and reaction time, on the extractive yields was discussed. Particle sizes affected the hot-water extractives: the finer the particle size, the higher extractives and extract efficiency. Higher temperature and higher liquor ratio were more effective. Extractives from Japanese larch were relatively less than those from Siberian larch and Radiata pine barks. Formaldehyde precipitates was the highest in extractives of Radiata pine barks. It could be concluded that Siberian larch bark was the best raw material for tannin adhesives, because its extractive yield was higher than those of the other barks.
Dietary fiber is considered a feed ingredient with high nutritional value in the broiler feed industry. Pine chips contain a large amount of dietary fiber and require some modification for use as broiler feed. In this study, pine chips were subjected to steam explosion under different severity factor (Ro) conditions to improve the chemical and physical properties of dietary fiber. The highest water-holding capacity, oil-holding capacity, and swelling capacity were found for Ro 4.0, followed by Ro4.5 and 3.5. The optimal condition for the steam explosion was determined to be Ro 4.0 (reaction temperature of 210℃, and reaction time of 6.0 min). Under these conditions, the water-holding capacity, oil-holding capacity, and swelling capacity of steam-exploded pine chips were 8.3 g/g, 6.5 g/g, and 5.0 mL/g, respectively. This study may contribute to the application of lignocellulose and related products in the broiler feed industry.
The purpose of this study was to investigate and develop an eco-frendly wood adhesive based on vegetable oil (especially soybean oil), the renewable and sustainable natural resources, using ozonification technology for the chemical structure modification. The waste soybean oil (WSBO) was reacted with $O_3$ at the rate of $450m{\ell}$(acetone) : $50m{\ell}$ (WSBO) for different times, 1, 2, 3 hrs. The investigation of the modified chemical strecture of the ozonied WSBOs were conducted using FT-IR. As ozonification time increased, the peak of the unsaturated double bonds was disappeared especially ozonized-3hrs and aldehyde or carboxyl peak appeared because ozonification broke the oil into small molecules. The plywood were made at $150^{\circ}C$ with 4 minutes hot-press time using the different ozonized 3 hrs WSBO/pMDI adhesives and were tested for the dry, wet, cyclic boil test according to the Korea Industrial Standard F3101 Ordinary plywood. The bond strengths gradually increased until 1 : 0.5~1 : 3, but it decreased 1 : 4, as the contents of pMDI increased. The results of the dry, wet and cyclic bond strengths the equivalent ratio was formed approximately between 1 : 2~1 : 3. And the 1 : 1~1 : 4 strengths met constantly the standard requirement of 7.0kgf/$cm^2$ (KS F3101). From the comprehensive view on the results of above experiment, it could be confirmed that ozonized WSBO/pMDI has characteristics of effective reactivity and wet stability showed as an excellent candidate of wood adhesive applications.
유럽에서 개발된 여러 가지 열개질처리 방법 중 독일의 오일열처리 방법을 적용하여 국산 잣나무 시편을 $180^{\circ}C$와 $200^{\circ}C$에서 열처리하였다. 또 같은 종류의 잣나무 시편을 $200^{\circ}C$에서 Thermowood열처리하였다. 열처리 시편의 표면을 자동대패로 대패한 후 1 mm와 4 mm 깊이의 재색을 색차계로 측정하였다. 열처리 시편 내층의 평균 백색도(L*)는 Oil-180 시편이 가장 높고, Oil-200 시편, Tmo-200 시편 순이다. 열처리에 의해 평균 적색도는 모든 시편이 증가하였으나 평균 황색도는 열처리 조건에 따라 증가하거나, 감소하였다. 무처리와 비교한 평균 색차값(${\Delta}E*$)은 Oil-200 시편과 Tmo-200 시편이 30.0 이상이나, Oil-180 시편은 18.4로 상대적으로 적게 변하였다. 열처리 시편 내층간의 평균 색차값 (${\Delta}E*$)은 6.0 이하로 세 열처리 조건 모두 시편 내층의 재색을 균일하게 변화시켰다고 할 수 있다.
경량 건축소재는 건축자재의 경량화, 고급화 및 다양화 등의 기능성 건축소재로서 역할을 요구하고 있으며 그 중 대표적인 것으로서는 polyurethane foamd, Cellulose, 무기 fiber 등이 건축소재로 이용되고 있다. Cellulose계의 wood material의 경우 건축폐재, 가로수의 전지나무 및 제재공장에서 발생하는 나무쓰레기, 대패밥 등과 폐신문지 등의 가공 후 폐기물이 발생하고 있으며 이러한 Cellulose계의 물질들은 고유한 습기의 조절능력, 단열특성을 가지고 있으나 Combustibility, rotting, warping 등의 단점을 가지고 있다 이러한 단점을 극복하기 위해 현대생활환경에 접근할 수 있는 새로운 cellulose계의 modification 및 기술적으로 많이 연구되어지고 있다.(중략)
본 연구의 목적은 콩기름을 오존 산화 처리하여 기능기를 도입하고 이를 바탕으로 친환경 목재 접착제를 개발하는 것이다. 시판용 콩기름을 시간당 약 7.13 g의 오존을 발생시켜 15분, 30분, 60분, 120분간 오존산화 처리한 후 FT-IR, $^1H$-NMR, MALDI-TOF MS, GC/MS 측정하여 구조변화를 분석하였다. 기기분석 결과 오존산화처리에 의하여 콩기름의 불포화 이중결합이 개열되어 카르복실기 또는 알데하이드기가 생성됨을 확인하였다. 오존산화콩기름 변성 pMDI 접착제의 접착력은 오존처리 정도와 pMDI의 혼합비율에 따라 달라지며, KS F 3101 보통합판기준 내수 접착강도를 안정적으로 만족 시키는 조건은 오존산화 처리시간 30분~60분, pMDI와 1:1로 혼합한 경우이며, 준내수 접착강도를 만족시키는 범위는 오존산화 처리시간 30분~60분, pMDI의 혼합비 0.5이상, 상태접착강도를 만족시키는 범위는 오존산화 처리시간 15분~60분, pMDI의 혼합비 0.25 이상임을 알 수 있었다. 위의 실험결과를 종합하여 볼 때, 오존산화 처리한 식용유는 오존처리시간 및 pMDI의 혼합비율을 조절하면 상태접착력 뿐만 아니라 내수접착력이 요구되는 목질복합재료 제조용 접착제 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.
The effects of biological pretreatment on the Japanese red pine Pinus densiflora, was evaluated after exposure to three white rot fungi Ceriporia lacerata, Stereum hirsutum, and Polyporus brumalis. Change in chemical composition, structural modification, and their susceptibility to enzymatic saccharification in the degraded wood were analyzed. Of the three white rot fungi tested, S. hirsutum selectively degraded the lignin of this sortwood rather than the holocellulose component. After eight weeks of pretreatment with S. hirsutum, total weight loss was 10.7%, while lignin loss was the highest at 14.52% among the tested samples. However, holocellulose loss was lower at 7.81 % compared to those of C. lacerata and P. brumalis. Extracelluar enzymes from S. hirsutum showed higher activity of ligninase and lower activity of cellulase than those from other white rot fungi. Thus, total weight loss and changes in chemical composition of the Japanese red pine was well correlated with the enzyme activities related with lignin- and cellulose degradation in these fungi. Based on the data obtained from analysis of physical characterization of degraded wood by X-ray Diffractometry (XRD) and pore size distribution, S. hirsutum was considered as an effective potential fungus for biological pretreatment. In particular, the increase of available pore size of over 120 nm in pretreated wood powder with S. hirsutum made enzymes accessible for further enzymatic saccharification. When Japanese red pine chips treated with S. hirsutum were enzymatically saccharified using commercial enzymes (Cellulclast 1.5 L and Novozyme 188), sugar yield was greatly increased (21.01 %) compared to non-pre treated control samples, indicating that white rot fungus S. hirsutum provides an effective process in increasing sugar yield from woody biomass.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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