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KR102716895B1 - 식물성 부산물을 이용한 내수성이 강화된 친환경 소재의 제조방법 - Google Patents

식물성 부산물을 이용한 내수성이 강화된 친환경 소재의 제조방법 Download PDF

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KR102716895B1
KR102716895B1 KR1020230072195A KR20230072195A KR102716895B1 KR 102716895 B1 KR102716895 B1 KR 102716895B1 KR 1020230072195 A KR1020230072195 A KR 1020230072195A KR 20230072195 A KR20230072195 A KR 20230072195A KR 102716895 B1 KR102716895 B1 KR 102716895B1
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한기남
류영현
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한기남
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Abstract

본 발명은 식물성 부산물을 이용한 친환경 소재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물성 부산물과 친환경 접착제를 이용하여 친환경적이며, 외관 품질과 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 우수한 내수성을 나타내어 다양한 분야에서 활용 가능한 친환경 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

식물성 부산물을 이용한 내수성이 강화된 친환경 소재의 제조방법 {Manufacturing method of eco-friendly materials with enhanced water resistance using vegetable by-products}
본 발명은 식물성 부산물을 이용한 친환경 소재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물성 부산물과 친환경 접착제를 이용하여 친환경적이며, 외관 품질과 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 우수한 내수성을 나타내어 다양한 분야에서 활용 가능한 친환경 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
바이오매스는 매우 광범위한 의미를 가지는 용어로서 생물계로부터 유래되는 물질을 의미하며, 본질적으로 식물의 광합성에 의해 저장된 태양에너지라고 볼 수 있다.
바이오매스에는 나무, 작물 및 조류 등 각종 식물계와 농업부산물 등이 포함되며, 또한 현대 사회에서 식품제조업에서 발생되는 폐기물로부터 하수처리장 슬러지, 분뇨 및 산업계나 가정으로부터 배출되는 유기성 폐기물이 모두 포함된다.
국내의 대표적인 바이오매스 자원을 살펴보면 연간 음식물폐기물류가 430만톤, 폐지 및 폐목류 540만톤, 축산분뇨 4,684만톤, 하수처리장 슬러지 169만톤, 제지슬러지 68만톤, 농업부산물 1,185만톤, 임업부산물 1,200만톤으로 추정되고 있다 (과학기술부, 2000).
농업부산물은 2015년 기준 934만 2천 톤이 발생했으며, 이를 소각이나 매립 시 이산화탄소 잠재량은 연간 6141톤에 달하는데, 임업부산물의 경우 2021년 기준 83만 톤이 발생했으며, 그 중 8 내지 10%만이 재활용되고 나머지는 산림 중에 방치되고 있는 실정이다.
농업부산물 중 하나인 식물성 부산물은 주로 매립이나 소각을 통해 처리되기 때문에 환경오염을 유발하고, 제지 산업에서 발생하는 폐수는 토양 오염과 해양 오염을 초래하는 문제점이 있었다.
목재 구성 성분 중 약 50%를 차지하는 셀룰로오스만이 제지에 사용되고 헤미셀룰로오스와 리그닌은 제지 부산물로 버려지는데, 그 중 리그닌은 식물의 물관을 구성하는 지용성 페놀고분자 성분으로, 물관이 치밀한 구조를 이루는 것에 기여하고 소수성 특성으로 물이 투과되지 않게 하는데, 리그닌은 일반적으로 식물성 물질에 강도(strength) 및 경성(rigidity)을 부여하는 페놀계 폴리머 기(group)를 칭한다.
한편, 종래에 판재는 합판, 섬유판, 파티클보드 및 MDF의 형태로 사용되는데, 상기에 나열된 판재는 접착제로 요소-포름알데히드 수지나 멜라민-포름알데히드 수지 같이 포름알데히드 성분이 함유된 접착제가 사용되어 인체에 유해한 성분이 방출되는 문제점이 있었다.
한국특허등록 제10-1880443호(2018.07.16.) 한국특허등록 제10-1911225호(2018.10.18.)
본 발명의 목적은 식물성 부산물과 친환경 접착제가 사용되어 친환경적이며, 외관 품질과 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 우수한 내수성을 나타내는 판재를 제조하는 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 식물성 부산물을 수거하고 세척 및 건조하는 식물성부산물전처리단계, 상기 식물성부산물전처리단계를 통해 수거된 식물성 부산물을 0.01 내지 1 밀리미터의 입자크기로 분쇄하는 분쇄단계, 상기 분쇄단계를 통해 제조된 분쇄물 100 중량부에 친환경 접착제 10 내지 50 중량부를 혼합하는 접착제혼합단계 및 상기 접착제혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 10 내지 500kg/cm2의 압력과 50 내지 300℃의 온도에서 1 내지 20분 동안 열압착하는 열압착단계로 이루어지며, 상기 친환경 접착제는 리그닌 접착제 또는 포름알데히드가 없는 접착제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 식물성 부산물은 콩깍지, 콩대, 서숙대, 옥수수대, 톱밥, 나뭇잎, 낙엽, 초엽, 커피박, 왕겨 및 보릿대로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 리그닌 접착제는 리그닌 100 중량부에 정제수 1 내지 10 중량부, 수산화나트륨 0.1 내지 3 중량부, 개시제 0.1 내지 1 중량부 및 가교제 1 내지 30 중량부로 이루어지며, 상기 개시제는 과황산암모늄, 아조비스이소부티로니트릴, 벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 터셔리부틸히드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 디시안디아미드, 시클로헥실토실레이트, 디메틸설포니움헥사플루오로포스페이트, 디페닐메틸설포니움테트라플루오로보레이트, 벤질(4-히드록시페닐)-메틸설포니움헥사플루오로안티모네이트, (4-히드록시페닐)페닐-(2-메틸벤질)설포니움헥사플로오로안티모네이트, 트리페닐설포니움노나플레이트, 캄포퀴논, 벤조페논, 벤질, 벤조인 및 니페디핀으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 가교제는 1,4-부탄디올디글리딜에테르, 에피클로로히드린, 폴리(에틸렌글리콜)디글리시딜에테르, 에틸렌이민, 폴리에틸렌이민 및 글리신으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 포름알데히드가 없는 접착제는 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 에폭시계, EVA계, 아미드계, 에스테르계, 아크릴계, 우레탄계, 전분계, 덱스트로스계, 셀룰로오스계, 쉘락, 젤라틴, 카제인 및 탄닌계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재의 제조방법은 식물성 부산물과 친환경 접착제가 사용되어 친환경적이며, 외관 품질과 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 우수한 내수성을 나타내는 판재를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명을 통해 제조되는 판재가 적용될 수 있는 분야를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 8을 통해 제조된 친환경 판재의 외관을 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 친환경 판재의 표면과 단면을 주사전자 현미경으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 9와 비교예 2를 통해 제조된 친환경 판재의 외관품질(A)과 최대응력(B)을 측정하여 나타낸 사진 및 그래프이다.
도 6 내지 7은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 9와 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 친환경 판재의 내수성을 측정하여 나타낸 사진 및 그래프이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재의 제조방법은 식물성 부산물을 수거하고 세척 및 건조하는 식물성부산물전처리단계(S101), 상기 식물성부산물전처리단계(S101)를 통해 수거된 식물성 부산물을 분쇄하는 분쇄단계(S103), 상기 분쇄단계(S103)를 통해 제조된 분쇄물에 친환경 접착제를 혼합하는 접착제혼합단계(S105) 및 상기 접착제혼합단계(S105)를 통해 제조된 혼합물을 열압착하는 열압착단계(S107)로 이루어진다.
상기 식물성부산물전처리단계(S101)는 식물성 부산물을 수거하고 세척 및 건조하는 단계로, 식물성 부산물을 수거한 후에 세척하여 이물질을 제거하고, 건조하여 수분을 제거하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 식물성 부산물은 콩깍지, 콩대, 서숙대, 옥수수대, 톱밥, 나뭇잎, 낙엽, 초엽, 커피박, 왕겨 및 보릿대로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 분쇄단계(S103)는 상기 식물성부산물전처리단계(S101)를 통해 수거된 식물성 부산물을 분쇄하는 단계로, 상기 식물성부산물전처리단계(S101)를 통해 수거된 후에 세척 및 건조된 식물성 부산물을 분쇄기에 투입하고 0.01 내지 1 밀리미터의 입자크기로 분쇄하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 식물성 부산물의 크기가 0.01 밀리미터 미만이면 쉽게 비산되어 작업성이 저하될 뿐만 아니라, 입자간의 뭉침현상이 발생하여 상기 접착제혼합단계(S105)를 통해 혼합되는 친환경 접착제와의 혼합성이 저하될 수 있으며, 상기 식물성 부산물의 크기가 1 밀리미터를 초과하게 되면 본 발명을 통해 제조되는 판재의 기계적 물성이 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 접착제혼합단계(S105)는 상기 분쇄단계(S103)를 통해 제조된 분쇄물에 친환경 접착제를 혼합하는 단계로, 상기 분쇄단계(S103)를 통해 제조된 분쇄물 100 중량부에 친환경 접착제 10 내지 50 중량부를 혼합하여 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 분쇄물에 상기 친환경 접착제를 혼합하는 과정은 교반기, 반죽기, 볼밀 및 호모믹서기 등을 이용할 수 있다.
또한, 상기 친환경 접착제는 리그닌 접착제 또는 포름알데히드가 없는 접착제로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기와 같이 리그닌 접착제 또는 포름알데히드가 없는 접착제를 사용하게 되면 기계적 물성 뿐만 아니라 내수성이 우수하면서도 유해성분을 방출하지 않아 친환경적인 판재를 제공할 수 있다.
상기 친환경 접착제의 함량이 10 중량부 미만이면 본 발명을 통해 제조되는 친환경 판재의 기계적 물성이나 내수성이 저하되며, 상기 친환경 접착제의 함량이 50 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조되는 친환경 판재의 기계적 물성이 오히려 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.
이때, 상기 리그닌 접착제는 리그닌 100 중량부에 정제수 1 내지 10 중량부, 수산화나트륨 0.1 내지 3 중량부, 개시제 0.1 내지 1 중량부 및 가교제 1 내지 30 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 리그닌은 다수의 무작위 커플링제 (random coupling)를 갖는 매우 복잡한 폴리머이고, 따라서, 보다 더 일반적인 용어로서 언급되는 경향이 있는데, 더욱 상세하게는 브라운스 리그닌(Brauns lignin), 섬유분해성 효소 리그닌(celluloytic enzyme lignin), 디옥산 산분해성 리그닌(dioxane acidolysis lignin), 마쇄 리그닌(milled wood lignin), 클라손 리그닌(Klason lignin) 및 페리오데이트 리그닌 (periodate lignin)과 같은 분석용 리그닌 제조물(analytical lignin preparation) 및 크라프트 리그닌(kraft lignin) 및 리그노술포네이트 (ligninsulfonate)와 같은 산업용 리그닌 제조물(commercial lignin preparation)을 사용할 수 있다.
또한, 상기 수산화나트륨 대신 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화칼슈므 수산화마그네슘 등과 같은 염기성 물질을 사용할수도 있다.
또한, 상기 개시제는 0.1 내지 1 중량부가 함유되며, 식물성 부산물에 함유되어 있는 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스와 리그닌 사이의 반응을 개시하는 역할을 하는데, 과황산암모늄, 아조비스이소부티로니트릴, 벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 터셔리부틸히드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 디시안디아미드, 시클로헥실토실레이트, 디메틸설포니움헥사플루오로포스페이트, 디페닐메틸설포니움테트라플루오로보레이트, 벤질(4-히드록시페닐)-메틸설포니움헥사플루오로안티모네이트, (4-히드록시페닐)페닐-(2-메틸벤질)설포니움헥사플로오로안티모네이트, 트리페닐설포니움노나플레이트, 캄포퀴논, 벤조페논, 벤질, 벤조인 및 니페디핀으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 개시제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 반응속도가 지나치게 더디게 진행되며, 상기 개시제의 함량이 1 중량부를 초과하게 되면 반응속도는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 리그닌의 함량이 줄어들기 때문에 바람직하지 못하다.
또한, 상기 가교제는 1 내지 30 중량부가 함유되며 식물성 부산물에 함유되어 있는 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스와 리그닌의 관능기를 연결하여 분자간 인력 및 결합력을 형상시키는 역할을 하는데, 1,4-부탄디올디글리딜에테르, 에피클로로히드린, 폴리(에틸렌글리콜)디글리시딜에테르, 에틸렌이민, 폴리에틸렌이민 및 글리신으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 가교제의 함량이 1 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 가교제의 함량이 30 중량부를 초과하게 되면 리그닌 접착제의 분자량이나 점도가 지나치게 증가하여 상기 식물성 부산물과 균일하게 혼합되지 못하게 된다.
또한, 상기 리그닌 접착제에는 산성물질인 염산, 황산, 질산, 아세트산, 탄산, 구연산, 라우르산 및 스테아린산이 더 함유될 수도 있으며, 카르복시메틸셀룰로오스, 잔탄검, 구아검, 전분, 피드록시프로필셀룰로오스, 포비돈, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 셀락, 고무, 프로젤라티나이즈드 전분, 스테아르산, 라우릭산, 염화암모늄, 하이셀, 카보머, 카보폴프리젤, 올리브유화왁스, 폴리비닐알코올, PTFE, 폴리염화비닐, 펙틴, 아라비아검, 알긴산 및 송진 등을 더 함유하여 물성을 개선할 수 있다.
또한, 상기 포름알데히드가 없는 접착제는 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 에폭시계, EVA계, 아미드계, 에스테르계, 아크릴계, 우레탄계, 전분계, 덱스트로스계, 셀룰로오스계, 쉘락, 젤라틴, 카제인 및 탄닌계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 접착제를 사용할 수 있다.
상기 열압착단계(S107)는 상기 접착제혼합단계(S105)를 통해 제조된 혼합물을 열압착하는 단계로, 상기 접착제혼합단계(S105)를 통해 제조된 혼합물을 10 내지 500kg/cm2의 압력과 50 내지 300℃의 온도에서 1 내지 20분 동안 열압착하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기의 조건으로 이루어지는 열압착단계(S107)를 거치면, 0.5 내지 1.5g/cm3의 밀도를 나타내는 친환경 판재가 제공되는데, 상기의 밀도를 나타내는 친환경 판재는 굽힘강도와 같은 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 부스러기의 발생이 없고 우수한 외관품질을 나타내게 된다.
상기 열압착단계(S107)에서 압력이 10kg/cm2미만이거나 가열온도가 50℃ 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 열압착단계(S107)에서 압력이 500kg/cm2을 초과하거나 가열온도가 300℃를 초과하게 되면, 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상기 접착제혼합단계(S105)를 통해 제조된 혼합물에 함유된 식물성 부산물이나 친환경 접착제가 탄화되어 기계적 물성과 외관품질이 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.
상기의 열압착단계(S107)를 거치면, 본 발명에 따른 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재의 제조가 완료되며, 제조가 완료된 친환경 판재는 수분, 습기 및 외부 환경에 대한 저항성을 더욱 향상시키기 위해 다양한 재료를 사용하여 마감처리를 할 수 있는데, 일 예로, 마감처리에 사용되는 성분은 천연오일, 미네랄오일, 쉘락, 바니쉬, 래커, 스테인, 페인트 및 니트로셀룰로오스 등이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명을 통해 제조되는 친환경 판재는 MDF, 파티클보드, 합판 등 보드류를 대체할 수 있으며, 다양한 모양의 금형을 사용하거나 레이저 커팅, 톱 및 드릴 등을 이용한 성형성 및 가공성이 우수하므로 아래 도 2에 나타낸 것처럼, 완구용 소재, 건축 자재, 가구, 식기, 화분, 용기 및 포장재 등과 같은 광범위한 분야에 활용될 수 있다.
아래 도 2 중 A는 둥근 금형을 사용하여 둥근 낙엽 판재를 제조한 것이며 B는 레이저 커팅을 사용하여 재단과 각인을 실시한 것이고, C는 낙옆 모양의 틀을 사용하여 성형한 것이며, D는 화분 모양 금형을 사용하여 화분으로 제조한 성형품을 나타낸 것이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 친환경 판재의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 리그닌 접착제의 제조
정제수 100 중량부에 수산화나트륨 15 중량부 및 개시제(과황산암모늄) 5 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 리그닌 분말 100 중량부에 제조된 혼합물 10 중량부와 가교제(에피클로로히드린) 15 중량부를 혼합하여 리그닌 접착제를 제조하였다.
<제조예 2> 포름알데히드가 없는 접착제의 제조
디페닐메탄디이소시아네이트로 이루어진 포름알데히드가 없는 접착제를 제조하였다.
<실시예 1>
식물성 부산물(낙엽)을 세척하고 건조한 후에 0.05 밀리미터의 입자크기로 분쇄하고, 분쇄된 분쇄물 100 중량부 및 상기 제조예 1을 통해 제조된 리그닌 접착제 35 중량부를 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 300rpm의 속도로 10분 동안 교반하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물을 금형에 투입하고 250kg/cm2의 압력과 150℃의 온도에서 90초 동안 열압착하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 2를 통해 제조된 포름알데히드가 없는 접착제를 사용하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 식물성 부산물로 보릿대를 사용하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 3과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 2를 통해 제조된 포름알데히드가 없는 접착제를 사용하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<실시예 5>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 식물성 부산물로 왕겨를 사용하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<실시예 6>
상기 실시예 5와 동일하게 진행하되, 상기 제조예 2를 통해 제조된 포름알데히드가 없는 접착제를 사용하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<실시예 7>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 식물성 부산물로 커피박을 사용하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<실시예 8>
상기 실시예 7과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 2를 통해 제조된 포름알데히드가 없는 접착제를 사용하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<실시예 9>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 1을 통해 제조된 리그닌 접착제 50 중량부를 혼합하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<비교예 1>
식물성 부산물(낙엽)을 세척하고 건조한 후에 0.05 밀리미터의 입자크기로 분쇄하고, 분쇄된 분쇄물을 금형에 투입하고 250kg/cm2의 압력과 150℃의 온도에서 90초 동안 열압착하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 1을 통해 제조된 리그닌 접착제 5 중량부를 혼합하여 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 8을 통해 제조된 친환경 판재의 외관을 촬영하여 아래 도 3에 나타내었다.
아래 도 3에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 8을 통해 제조된 친환경 판재는 우수한 외관품질을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1을 통해 제조된 친환경 판재의 표면과 단면을 주사전자 현미경으로 촬영하여 아래 도 4에 나타내었다.
아래 도 4에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 친환경 판재는 단면을 관찰한 결과, 고온으로 압축되어 표면은 매끈하고 편평한 구조를 나타내며, 단면은 유리전이온도 이상의 높은 온도에서 비정형구조가 되었다가 냉각되는 과정에서 층상구조를 형성하는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 및 실시예 9와 상기 비교예 2를 통해 제조된 친환경 판재의 외관품질(A)과 최대응력(B)을 측정하여 아래 도 5에 나타내었다.
아래 도 5에 나타낸 것처럼, 상기 제조예 1을 통해 제조된 리그닌 접착제가 5 중량부 함유된 친환경 판재는 성형 후에 모서리에 부스러기가 발생하였으며, 최대응력이 낮은 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 및 실시예 9와 상기 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 친환경 판재의 내수성을 측정하여 아래 도 6 내지 7에 나타내었다.
{단, 친환경 판재의 내수성은 판재의 물방울을 떨군 후에 시간의 흐름에 따른 물방울의 형태(A), 초기 물방울의 형태(B) 및 접촉각(C)을 측정하는 방법을 이용하였다.}
아래 도 6의 A에 나타낸 것처럼, 리그닌 접착제 성분이 첨가되지 않은 비교예 1의 친환경 판재는 10분 이내로 물이 흡수된 반면, 리그닌 접착제 성분이 첨가된 실시예 1의 친환경 판재는 물에 대한 저항성이 증가하였으며, 10분이 경과하여도 물은 판재에 흡수되지 않고 접촉각을 유지하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 아래 도 6의 B 및 C에 나탄낸 것처럼, 리그닌 접착제의 함량이 증가됨에 따라 접촉각이 증가하는 것을 알 수 있는데, 이는 A의 결과와 동일하게 리그닌 접착제 성분이 증가되면 물에 대한 저항성이 향상됨을 의미한다.
또한, 상기 실시예 1 및 비교예 1을 통해 제조된 친환경 판재의 시간의 흐름에 따른 용출물을 측정하여 아래 도 7에 나타내었다.
{단, 친환경 판재의 용출물을 제조된 친환경 판재를 물에 침지한 후에 흡광도를 측정하는 방법을 이용하였다.
일반적으로 식물성 부산물을 물에 침지시켰을 때, 용출되는 색소는 270nm 파장에서 특성 피크를 나타낸다.}
아래 도 7에 나타낸 것처럼, 비교예 1의 친환경 판재와 실시예 1의 친환경 판재를 물에 침지시키고, 시간에 따른 용출물의 농도를 270nm 파장에서 흡광도를 측정한 결과, 리그닌 접착제 성분이 함유된 실시예 1의 친환경 판재에서의 색소 용출이 현저하게 낮아지는 것을 알 수 있다.
즉, 아래 도 6 내지 7에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 9를 통해 제조된 친환경 판재는 우수한 내수성을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 식물성 부산물을 이용한 친환경 판재의 제조방법은 식물성 부산물과 친환경 접착제가 사용되어 친환경적이며, 외관 품질과 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 우수한 내수성을 나타내는 판재를 제공한다.
S101 ; 식물성부산물전처리단계
S103 ; 분쇄단계
S105 ; 접착제혼합단계
S107 ; 열압착단계

Claims (5)

  1. (a) 콩깍지, 콩대, 서숙대, 옥수수대, 톱밥, 나뭇잎, 낙엽, 초엽, 커피박, 왕겨 및 보릿대로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 부산물을 수거하고 세척 및 건조하는 식물성부산물전처리단계;
    (b) 상기 식물성부산물전처리단계를 통해 수거된 식물성 부산물을 0.05 밀리미터의 입자크기로 분쇄하는 분쇄단계;
    (c) 상기 분쇄단계를 통해 제조된 분쇄물 100 중량부에 친환경 접착제 35 중량부를 혼합하는 접착제혼합단계; 및
    (d) 상기 접착제혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 250kg/cm2의 압력과 50 내지 300℃의 온도에서 1 내지 20분 동안 열압착하는 열압착단계;로 이루어지며,
    상기 (c) 단계의 친환경 접착제는 리그닌 접착제로서, 리그닌 100 중량부에 정제수 1 내지 10 중량부, 수산화나트륨 0.1 내지 3 중량부, 과황산암모늄 0.1 내지 1 중량부 및 에피클로로히드린 1 내지 30 중량부로 이루어지는,
    식물성 부산물을 이용한 내수성이 강화된 친환경 소재의 제조방법.
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