KR100992666B1 - Biodecompositive Soy Protein/Natural Fiber Composites - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명하면, 생분해 특성이 우수한 콩단백질 등을 함유하는 매트릭스 수지와 단섬유, 직물 또는 부직포 형태의 천연섬유를 포함하는 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 콩단백질/천연섬유 복합재는 인장강도, 굽힘강도 등의 기계적 물성뿐만 아니라, 생분해성 역시 우수하여 매우 친환경적이다.The present invention relates to a biodegradable soy protein / natural fiber composites and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a matrix resin containing soy protein having excellent biodegradation properties and natural fibers in the form of short fibers, woven or nonwoven fabrics. The present invention relates to a biodegradable soy protein / natural fiber composite and a method for producing the same. Soy protein / natural fiber composite of the present invention is not only mechanical properties such as tensile strength, bending strength, but also excellent biodegradability is very environmentally friendly.

콩단백질, 생분해성, 복합재료 Soy Protein, Biodegradable, Composites

Description

생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재{Biodecompositive Soy Protein/Natural Fiber Composites}Biodegradable Soy Protein / Natural Fiber Composites

본 발명은 천연고분자인 콩단백질을 가소제 및 가교제로 개질시킨 매트릭스 수지와 천연섬유를 보강재로서 포함하는 콩단백질/천연섬유 복합재 및 이의 제조방법으로서, 생분해성이 우수할 뿐만 아니라, 인장강도, 굽힘강도 등의 기계적 특성이 우수하기 때문에 전자부품의 외장 또는 자동차 내장재의 재료로서 사용하기 적합한 복합재에 관한 것이다.The present invention is a soy protein / natural fiber composite and a manufacturing method thereof, including a matrix resin and a natural fiber modified with soy protein as a plasticizer and a crosslinking agent, as well as excellent biodegradability, tensile strength, bending strength The present invention relates to a composite material suitable for use as a material for an exterior of an electronic component or an automobile interior material because of excellent mechanical properties.

콩단백질은 자연상태에서 미생물과 효소에 의해 100% 분해되는 생분해성 천연고분자로서 건조시킨 콩을 분쇄시킨 분말로 시판되고 있으며, 정제 정도에 따라 콩 분말(Soy Flour), 콩 단백질 집약체(Soy Protein Concentrate), 콩 단백질 분리체(Soy Protein Isolate) 제품으로 분류되고, 건강보조식품으로 판매되고 있다. 생분해성 고분자인 콩단백질은 분말의 형태로 건강보조식품의 원료로 사용되고 있으며, 일부 식품회사에서는 사출 방식을 이용한 스넥류의 원료로 사용하고 있다. 그러나, 콩단백질 단독으로는 기계적 강도가 매우 열악하고, 깨지기 쉬운 단점이 있어 이를 보완하여 천연 고분자를 이용한 전자제품의 외장과 가구 및 자동차용 내장재 등 실생활의 다양한 분야에 활용하기 위한 기초연구가 활발하게 진행되고 있다.Soy protein is a biodegradable natural polymer that is 100% degraded by microorganisms and enzymes in nature, and is commercially available as a powder obtained by crushing dried beans. Soy flour and soy protein aggregates depending on the degree of purification. It is classified as Concentrate, Soy Protein Isolate, and sold as a dietary supplement. Soy protein, a biodegradable polymer, is used as a raw material for health supplements in the form of powder, and some food companies use it as a raw material for snacks using injection methods. However, soy protein alone has a very poor mechanical strength and is fragile. Therefore, the basic research is actively used to apply to various fields of real life such as exterior of electronic products using natural polymers and interior materials for furniture and automobiles. It's going on.

유리섬유의 경우 자연환경에서 거의 영구적으로 분해가 되지 않고, 석유자원을 원료로 하는 고분자 수지 역시 자연적으로 분해가 되지 않으며, 소각시 발생하는 유독가스나 분진에 의해 대기오염을 일으키는 원인이 되기 때문에 이를 이용한 고분자 복합재료 폐기물은 환경오염 면에서 큰 문제가 되고 있다. 이에 최근에는 천연섬유는 유리섬유에 비해 약 40%의 낮은 밀도를 갖고 있기 때문에 경량소재 개발에 유용하며, 가격적으로도 저렴하기 때문에 기존의 유리섬유에 비해 경량성 및 환경친화성 등이 우수한 황마(jute), 아마(flax), 대마(hemp), 양마(kenaf), 대나무(bamboo) 등의 천연섬유를 유리섬유 대신에 고분자 복합재료의 보강재로서 널리 응용되고 있다.In the case of glass fiber, it is almost permanently decomposed in the natural environment, and the polymer resin, which is a petroleum resource, is also not decomposed naturally, and because it causes air pollution by toxic gas or dust generated during incineration. Used polymer composite waste has become a big problem in terms of environmental pollution. Recently, natural fiber has a density of about 40% lower than glass fiber, so it is useful for developing lightweight materials, and because it is cheap, it is excellent in light weight and environmental friendliness. Natural fibers such as jute, flax, hemp, hemp, kenaf, and bamboo are widely used as reinforcements for polymer composites instead of glass fibers.

일부 자동차 회사에서 콩을 기반으로 하는 유연한 폼 재료를 개발하여 자동차 시트 내장폼으로 적용하고 있으나 콩의 함유량이 적고 기계적 강도가 크게 요구되지 않는 부품에 한정되어 적용의 제한이 있다. 따라서 단순한 생분해성만을 이용하는 것 보다 이를 이용한 기계적 강도가 요구되는 구조제에 적용하기 위해서는 복합재로 성형이 가능한 소재 개발이 요구된다.Some automobile companies have developed soy-based flexible foam materials and applied them as car seat interior foams, but they are limited to parts that contain less soybean and do not require much mechanical strength. Therefore, in order to apply to a structural agent that requires mechanical strength using it rather than using only biodegradability, it is required to develop a material that can be molded into a composite material.

이에 본 발명자들은 자동차 내장재 등으로 사용하기 적합한 생분해성 복합재를 개발하기 위하여 연구 노력한 결과, 콩 단백질을 가소제와 가교제로 개질시킨 매트릭스 수지에 천연섬유를 혼합하여 사용하면, 인장강도와 굽힘강도가 크게 향상되는 것을 알게 되어 본 발명을 안출하게 되었다. 즉, 본 발명은 기계적 물성이 우수하면서도 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재 및 이를 제조하는 방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.Accordingly, the present inventors have conducted research to develop a biodegradable composite material suitable for use as an automobile interior material, and as a result, when the natural fiber is mixed with a matrix resin in which soy protein is modified with a plasticizer and a crosslinking agent, tensile strength and bending strength are greatly improved. It has been found that the present invention has been made. That is, the present invention has an object of the present invention to provide a biodegradable soy protein / natural fiber composite and a method for producing the same while having excellent mechanical properties.

상기 과제해결을 위한 본 발명의 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재는 콩단백질, 가소제 및 가교제를 함유하는 매트릭스 수지; 및 천연섬유;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Biodegradable soy protein / natural fiber composite of the present invention for solving the above problems is a matrix resin containing soy protein, plasticizer and crosslinking agent; And natural fiber; characterized in that it comprises a.

또한, 본 발명은 상기 복합재의 제조 방법에 관한 것으로서, In addition, the present invention relates to a method for producing the composite material,

천연섬유를 세척하는 제 1 단계; A first step of washing natural fibers;

4 ~ 20 % 농도의 콩단백질 수용액과 가소제와 가교제를 혼합하여 매트릭스 수지를 제조하는 제 2 단계;A second step of preparing a matrix resin by mixing a soy protein aqueous solution of 4 to 20% concentration, a plasticizer and a crosslinking agent;

상기 매트릭스 수지와 상기 천연섬유를 혼합 후, 이를 압착롤에 통과시켜 탈수시켜 시트를 제조하는 제 3 단계;A third step of preparing a sheet by mixing the matrix resin and the natural fiber and then passing it through a pressing roll to dehydrate the sheet;

상기 시트를 건조시키는 제 4 단계; 및A fourth step of drying the sheet; And

상기 건조된 시트를 프레스 또는 진공 챔버에서 성형하는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a fifth step of molding the dried sheet in a press or a vacuum chamber.

이와 같은 본 발명의 복합재는 인장강도와 굴곡강도 등의 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 생분해성이기 때문에 매우 친환경적인 바, 전자부품의 외장 또는 자동차 내장재의 재료로서 사용하기에 적합하다. 또한, 본 발명의 제조방법은 기존의 장비를 활용할 수 있어 새로운 설비를 추가하지 않아도 되기 때문에 제조단가를 낮출 수 있다.Such a composite material of the present invention is not only excellent in mechanical properties such as tensile strength and flexural strength, but also biodegradable, so it is very environmentally friendly, and is suitable for use as a material for exterior of electronic parts or automotive interior materials. In addition, the manufacturing method of the present invention can lower the manufacturing cost because it can utilize the existing equipment does not need to add a new equipment.

앞서 설명한 본 발명의 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The biodegradable soy protein / natural fiber composite of the present invention and a method for preparing the same will be described in more detail as follows.

본 발명의 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재는 콩단백질, 가소제 및 가교제를 함유하는 매트릭스 수지; 및 황마(jute), 아마(flax), 대마(hemp), 양마(kenaf), 저마(ramie), 모시, 사이잘(sisal), 헤네킨(henequen), 파인애플잎 섬유, 목화 섬유, 코이어(coir), 코코넛 섬유, 대나무 섬유, 바나나 섬유, 볏짚 및 밀짚 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 천연섬유;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Biodegradable soy protein / natural fiber composites of the present invention include a matrix resin containing soy protein, a plasticizer and a crosslinking agent; And jute, flax, hemp, hemp, kenaf, ramie, ramie, sisal, henekin, pineapple leaf fiber, cotton fiber, coir ( coir), coconut fiber, bamboo fiber, banana fiber, rice straw or straw selected from the group consisting of two or more natural fibers; characterized in that it comprises a.

상기 매트릭스 수지의 함유성분인 콩단백질은 콩 분말(Soy Flour), 콩 단백 질 집약체(Soy Protein Concentrate) 및 콩 단백질 분리체(Soy Protein Isolate) 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 콩 단백질 집약체를 단독으로 사용하는 것이 좋다.Soy protein, which is a component of the matrix resin, may be selected from the group consisting of soy flour (Soy Flour), soy protein concentrate (Soy Protein Concentrate), and soy protein isolate (Soy Protein Isolate) or two or more kinds. Preferably, soy protein aggregates are used alone.

상기 매트릭스 수지의 함유성분 중 하나인 가소제는 글리세롤(glycerol), 프로판디올(propandiol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 및 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 중 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있으며, 상기 가소제는 수용성이며 생분해성을 갖는 저분자 또는 고분자물로서, 콩단백질 100 중량부에 대하여 1 ~ 60 중량부, 더욱 바람직하게는 10 ~ 50 중량부를 사용할 수 있다. 여기서, 상기 가소제가 콩단백질 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만시 성형된 콩단백질이 쉽게 깨지는 문제가 발생할 수 있으며, 60 중량부 초과시 미혼합 가소제가 뭍어나거나 강도가 현저하게 감소해 버려 형상을 유지하지 못하는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.The plasticizer, which is one of the components of the matrix resin, may use one or two or more selected from glycerol, propandiol, polyethylene glycol, and polyvinyl alcohol. Is a water-soluble, biodegradable low molecular weight or high molecular weight material, 1 to 60 parts by weight, more preferably 10 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of soy protein. Here, when the plasticizer is less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of soy protein, a problem may occur that the molded soy protein is easily broken. When the amount is greater than 60 parts by weight, the unmixed plasticizer is broken or the strength is significantly reduced to maintain the shape. It is preferable to use the above range because problems may occur.

상기 매트릭스 수지의 함유성분 중 또 다른 성분인 상기 가교제는 콩단백질의 가교를 통한 물성을 개선시키는 역할을 하며, 글루트알데히드(glutaldehyde), 에피클로로히드린 (epichlorohydrin) 및 글리옥살(glyoxal) 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하며, 콩단백질 100중량부에 대하여 1 ~ 25중량부, 더욱 바람직하게는 5 ~ 20 중량부를 사용할 수 있다. 여기서, 상기 가교제가 콩단백질 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만시 콩 단백질이 충분하게 가교되지 않아서 기계적 물성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있으며, 25 중량부 초과시 미반응 가교제에 의한 강도저하와 첨가제 비용이 상승하는 문제가 발생할 수 있는 바, 상기 범위 내 에서 사용하는 것이 바람직하다.The crosslinking agent, which is another component of the matrix resin, improves physical properties through crosslinking of soy protein, and is selected from glutaldehyde, epichlorohydrin and glyoxal. Single or 2 or more types may be used, and 1 to 25 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of soy protein. Herein, when the crosslinking agent is less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of soy protein, soybean protein may not be sufficiently crosslinked, and thus, mechanical properties may be deteriorated. It is preferable to use within the above range because a problem of rising may occur.

상기 천연섬유는 본 발명에 있어서 보강재로서 사용되며, 이를 혼합사용함으로써 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 상기 천연섬유는 단섬유, 직물 및 부직포 중에서 선택된 어느 한 형태로서, 이들 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. The natural fiber is used as a reinforcing material in the present invention, by using a mixture thereof can improve the mechanical properties. The natural fiber is any one selected from short fibers, woven fabrics and non-woven fabrics, it may be used single or two or more selected from these.

위와 같은 함유성분을 갖는 본 발명의 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재는 상기 매트릭스 수지와 상기 천연섬유가 1 : 0.5 ~ 4 중량비로 포함되어 있는 것을 그 특징으로 한다.Biodegradable soy protein / natural fiber composite material of the present invention having the above-described components is characterized in that the matrix resin and the natural fiber is contained in a 1: 0.5 to 4 weight ratio.

이하에서는 앞서 설명한 본 발명의 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재의 제조방법에 대하여 자세하게 설명을 하겠다. 본 발명의 복합재 제조방법은Hereinafter will be described in detail with respect to the manufacturing method of the biodegradable soy protein / natural fiber composite of the present invention described above. Composite manufacturing method of the present invention

황마(jute), 아마(flax), 대마(hemp), 양마(kenaf), 저마(ramie), 모시, 사이잘(sisal), 헤네킨(henequen), 파인애플잎 섬유, 목화섬유, 코이어(coir), 코코넛 섬유, 대나무 섬유, 바나나 섬유, 볏짚, 및 밀짚 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 천연섬유를 세척하는 제 1 단계; Jute, flax, hemp, hemp, kenaf, ramie, ramie, sisal, henekin, pineapple leaf fiber, cotton fiber, coir ), A first step of washing single or two or more natural fibers selected from coconut fiber, bamboo fiber, banana fiber, rice straw, and straw;

4 % ~ 20 % 농도의 콩단백질 수용액과 가소제와 가교제를 혼합하여 매트릭스 수지를 제조하는 제 2 단계;A second step of preparing a matrix resin by mixing an aqueous soy protein solution at a concentration of 4% to 20%, a plasticizer, and a crosslinking agent;

상기 매트릭스 수지와 상기 천연섬유를 혼합 후, 이를 압착롤에 통과시켜 탈수시켜 시트를 제조하는 제 3 단계;A third step of preparing a sheet by mixing the matrix resin and the natural fiber and then passing it through a pressing roll to dehydrate the sheet;

상기 시트를 50℃ ~ 90℃에서 건조시키는 제 4 단계; 및A fourth step of drying the sheet at 50 ° C to 90 ° C; And

상기 건조된 시트를 프레스 또는 진공 챔버에서 100℃ ~ 140℃ 온도 및 10 psi ~ 2000 psi 압력 하에서 성형하는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a fifth step of molding the dried sheet at a temperature of 100 ° C. to 140 ° C. and a pressure of 10 psi to 2000 psi in a press or a vacuum chamber.

제 1 단계는 천연섬유를 1 ~ 24 시간 동안 세척제로 세척하는 단계로서, 상기 천연섬유의 세척 시간이 1 시간 미만 시 세척효과가 미미하고, 24 시간 이상 초과 시 섬유의 물성이 저하되는 문제점이 발생한다. 세척은 섬유포면을 덮고 있는 펙틴, 저분자량의 왁스 성분 및 천연오일 같은 리그닌 함유 물질을 제거하기 위해 세척을 하거나, 목적에 따라 알칼리화(alkalization), 표백(bleaching), 시아노에틸화(cyanoethylation), 아세틸화(acetylation), 실란(silane)처리, 플라즈마 처리, 자외선 처리, 그래프팅 등을 사용할 수 있다. 상기 세척제는 물, 알코올 및 이들의 혼합물을 사용하며, 세척 후에는 충분히 건조시켜 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 천연섬유는 단섬유, 직물 또는 부직포의 형태로서, 이들 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. The first step is a step of washing the natural fiber with a cleaning agent for 1 to 24 hours, when the washing time of the natural fiber is less than 1 hour, the cleaning effect is insignificant, and when more than 24 hours, the physical properties of the fiber is deteriorated do. The cleaning may be performed to remove lignin-containing substances such as pectin, low molecular weight wax and natural oils covering the fabric surface, or depending on the purpose, alkaline, bleaching, cyanoethylation, Acetylation, silane treatment, plasma treatment, ultraviolet treatment, grafting and the like can be used. The cleaning agent uses water, alcohols, and mixtures thereof, and after washing, may include preparing a sufficiently dry. In addition, the natural fibers may be in the form of short fibers, woven fabrics or non-woven fabrics, single or two or more selected from them.

제 2 단계에 있어서, 상기 콩단백질 수용액은 용매로서 물을 사용할수 있으며, 4 % ~ 20 % 농도가 되도록 콩단백질과 물을 혼합사용하는데, 이때 콩단백질 수용액의 농도가 4 % 미만이면 물이 과량으로 존재하여 성형 시 제거하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 20 % 초과시 물에 녹지 않고 반죽형태로 되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.In the second step, the soy protein aqueous solution may use water as a solvent, and the soy protein and water to be mixed so as to have a concentration of 4% to 20%, when the concentration of the soy protein solution is less than 4% excess water The present invention may be difficult to remove during molding, and may cause a problem of forming a dough without dissolving water in excess of 20%.

상기 가소제는 글리세롤(glycerol), 프로판디올(propandiol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 및 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 중 선택된 단종 또는 2종 이상을 사용할 수 있으며, 콩단백질 100 중량부에 대하여 1 ~ 60 중량부, 더욱 바람직하게는 20 ~ 50 중량부를 사용할 수 있다. 그리고 상기 가교제는 글루트알데히드(glutaldehyde), 에피클로로히드린 (epichlorohydrin) 및 글리옥살(glyoxal) 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하며, 콩단백질 100 중량부에 대하여 1 ~ 25 중량부, 더욱 바람직하게는 5 ~ 20 중량부를 사용할 수 있으며, 상기 범위 밖으로 사용시 앞서 설명한 바와 동일한 문제가 발생할 수 있다. The plasticizer may use one or two or more selected from glycerol, propandiol, propanediol, polyethylene glycol, and polyvinyl alcohol, and 1 to 60 parts by weight of soy protein. Part by weight, more preferably 20 to 50 parts by weight can be used. The crosslinking agent may be selected from one or two or more selected from glutaldehyde, epichlorohydrin and glyoxal, and is 1 to 25 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of soy protein. Preferably 5 to 20 parts by weight may be used, and the same problem as described above may occur when used outside the above range.

다음으로 제 3 단계는 제 2 단계에서 제조한 매트릭스 수지와 제 1 단계의 천연섬유 단섬유를 혼합하거나 또는 직물 또는 부직포 형태의 천연섬유에 상기 매트릭스 수지를 분사 또는 함침시킨 후, 압착롤을 통과시켜 탈수시켜서 시트를 제조하는 단계이다.Next, in the third step, the matrix resin prepared in the second step and the natural fiber short fibers of the first step are mixed or the matrix resin is sprayed or impregnated into the natural fiber of a woven or nonwoven fabric, and then passed through a compression roll. It is a step of making a sheet by dehydration.

다음으로 제 4 단계는 제 3 단계에서 제조된 시트를 50℃ ~ 90℃의 온도에서 건조시키는 단계로서 시트가 흐르지 않을 정도로 건조시킨다. 이때, 건조방법은 특별히 한정하지 않으며, 당업계에서 일반적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다. 여기서, 건조 온도가 50 ℃ 미만이면 건조시간이 증가하는 문제가 발생할 수 있고, 90℃ 초과시 급격한 건조로 인한 피막형성과 형성된 피막으로 인한 내부 수지의 건조시간이 증가하는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 온도 범위 내에서 건조하는 것이 바람직하다. Next, the fourth step is a step of drying the sheet prepared in the third step at a temperature of 50 ° C ~ 90 ° C to the extent that the sheet does not flow. At this time, the drying method is not particularly limited, and a method generally used in the art may be used. Here, if the drying temperature is less than 50 ℃ may cause a problem that the drying time is increased, and when the drying temperature is exceeded above 90 ℃ may cause a problem that the film formation due to rapid drying and the drying time of the internal resin due to the formed film may increase the above temperature range It is preferable to dry inside.

다음으로 제 5 단계는 제 4 단계에서 건조한 시트를 100℃ ~ 140℃ 온도 및 10 psi ~ 2000 psi 압력 조건하에서 성형시키는 단계로서 성형온도가 100 ℃ 미만이면 성형시간이 증가하는 문제가 발생할 수 있고, 140℃ 초과시 기포발생이 증가하는 문제가 발생할 수 있으며, 성형압력이 10 psi 미만이면 수지의 흐름성이 부족한 문제가 발생할 수 있고, 2000 psi 초과시 수지가 다량 흘러나와버리는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 온도 및 압력 범위 내에서 성형시키는 것이 바람직하다.Next, the fifth step is a step of forming the sheet dried in the fourth step under 100 ℃ ~ 140 ℃ temperature and 10 psi ~ 2000 psi pressure conditions may cause a problem that the molding time increases if the molding temperature is less than 100 ℃, When the temperature exceeds 140 ℃ may cause a problem of increased bubbles, if the molding pressure is less than 10 psi may cause a problem of insufficient flow of the resin, and when the temperature exceeds 2000 psi may cause a problem that the resin flows out a lot of the above temperature and Molding within the pressure range is preferred.

이하에서는 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명을 하겠다. 그러나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재의 제조Preparation of Biodegradable Soy Protein / Natural Fiber Composites

면밀도 400g/m2의 부직포 형태의 양마를 2 시간 동안 세척한 후 60℃ 건조기에서 12시간 건조한 후 상온에서 보관하였다. 물 500 g과 콩단백질 분리체 50g을 혼합하여 10% 콩단백질 수용액을 제조한 후, 콩단백질 분리체 100중량부에 대하여 가소제인 폴리비닐알콜을 50 중량부가 되도록 25 g와 가교제인 글루트알데히드를 5 중량부가 되도록 2.5 g를 혼합하여 매트릭스 수지를 제조하였다. 그 후, 상기 세척, 건조시킨 양마와 동일 중량의 콩단백질 수용액을 상기 양마에 함침하여, 압착시켜 수지가 균일하게 분산되도록 시트를 제조하였다. 상기 시트를 건조기를 통하여 흐르지 않을 정도로 건조시킨 후. 수지가 공급된 시트를 약 20×20cm 크기로 자른 후 2장을 적층하여 130℃의 온도, 1,000 psi압력 조건에서 100분간 수분이 완전히 제거되도록 프레스 성형하여, 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재를 제조하였다.The nonwoven fabric of 400g / m 2 nonwoven fabric was washed for 2 hours and then dried at 60 ° C. for 12 hours, and then stored at room temperature. 500 g of water and 50 g of soy protein isolate were mixed to prepare a 10% soy protein aqueous solution. Then, 25 g of glutinated polyvinyl alcohol was added to 100 parts by weight of soy protein isolate, and glutaldehyde, a crosslinking agent, was added. The matrix resin was prepared by mixing 2.5 g to 5 parts by weight. Thereafter, the soy protein aqueous solution having the same weight as the washed and dried sheep was impregnated in the sheep, and pressed to prepare a sheet to uniformly disperse the resin. After the sheet is dried to such an extent that it does not flow through the dryer. Resin-supplied sheet was cut to a size of about 20 × 20 cm, and two sheets were laminated and press-molded to completely remove moisture at a temperature of 130 ° C. and 1,000 psi for 100 minutes to prepare a biodegradable soy protein / natural fiber composite. It was.

실시예 2 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2Examples 2-4 and Comparative Examples 1-2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1의 조성을 같도록 실시예 2 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2를 실시하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 were carried out so that the composition of Table 1 is the same.

구 분division 매트릭스
수지
matrix
Suzy
천연섬유
(부직포)
Natural fiber
(Non-woven)
콩단백질
분리체
Soy protein
Separators
폴리비닐알콜
(가소제)
Polyvinyl alcohol
(Plasticizer)
글루트알데히드
(가교제)
Glutaldehyde
(Bridge)
양마Sheep 황마Jute
실시예1Example 1 50 g50 g 25 g
(50 중량부)
25 g
(50 parts by weight)
2.5 g
(5 중량부)
2.5 g
(5 parts by weight)
40 g40 g --
실시예2Example 2 50 g50 g 25 g
(50 중량부)
25 g
(50 parts by weight)
5 g
(10 중량부)
5 g
(10 parts by weight)
40 g40 g --
실시예3Example 3 50 g50 g 25 g
(50 중량부)
25 g
(50 parts by weight)
10 g
(20 중량부)
10 g
(20 parts by weight)
40 g40 g --
실시예4Example 4 50 g50 g 25 g
(50 중량부)
25 g
(50 parts by weight)
2.5 g
(5 중량부)
2.5 g
(5 parts by weight)
-- 40 g40 g
비교예1Comparative Example 1 50 g50 g 25 g
(50 중량부)
25 g
(50 parts by weight)
-- 40 g40 g --
비교예2Comparative Example 2 50 g50 g -- 5 g
(10 중량부)
5 g
(10 parts by weight)
40 g40 g --
콩단백질 분리체 : Solae company 미국, SPI
폴리비닐알콜 : Sigma-Aldrich, 분자량 89,000~98,000
글루트알데히드 : Sigma-Aldrich, grade II
양마 : 면밀도 400g/m2의 부직포
황마 : 면밀도 400g/m2의 부직포
Soy protein isolate: Solae company USA, SPI
Polyvinyl Alcohol: Sigma-Aldrich, Molecular Weight 89,000 ~ 98,000
Glutaldehyde: Sigma-Aldrich, grade II
Sheepskin: Non-woven fabric with a surface density of 400g / m 2
Jute: non-woven fabric of the area density 400g / m 2

실험예Experimental Example

콩단백질/천연섬유 복합재의 물성측정실험Measurement of Properties of Soy Protein / Natural Fiber Composites

실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에서 제조한 복합재를 10톤 프레스를 이용하여 온도 130℃, 압력 1000 psi, 성형시간 100분의 조건으로 성형하여 실험 시편을 제조하였다.Experimental specimens were prepared by molding the composites prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 under conditions of a temperature of 130 ° C., a pressure of 1000 psi, and a molding time of 100 minutes using a 10-ton press.

인장시험은 ASTM D638에 따라 만능시험기를 이용하여 50 mm/의 속도로 상온에서 실시하였으며, 약 3 mm 두께의 시편의 인장강도를 측정하였다. 굽힘강도는 ASTM D790에 따라 만능시험기를 이용하여 20mm/분의 속도로 상온에서 실시하였으며, 약 3 mm 두께의 시편의 굽힘강도를 측정하였으며, 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The tensile test was conducted at room temperature at a rate of 50 mm / min using a universal testing machine according to ASTM D638, and the tensile strength of the specimen of about 3 mm thickness was measured. Bending strength was performed at room temperature using a universal testing machine according to ASTM D790 at a rate of 20 mm / min. The bending strength of the specimen having a thickness of about 3 mm was measured and the results are shown in Table 2 below.

구 분division 인장강도(kgf/cm2)Tensile strength (kgf / cm 2 ) 굽힘강도(kgf/cm2)Bending strength (kgf / cm 2 ) 실시예 1Example 1 2.1362.136 3.963.96 실시예 2Example 2 2.1342.134 3.753.75 실시예 3Example 3 2.1522.152 2.662.66 실시예 4Example 4 2.1022.102 3.793.79 비교예 1Comparative Example 1 1.5201.520 2.732.73 비교예 2Comparative Example 2 1.2111.211 1.671.67

상기 표 2의 실험결과를 살펴보면, 그리고 가교제를 전혀 첨가하지 않은 비교예 1의 경우 인장강도가 현저하게 낮음을 확인할 수 있으며, 실시예 1 ~ 4의 실험결과를 통하여 가교제 첨가량이 증가할수록 굽힘강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그리고 가소제를 사용하지 않은 비교예 2의 경우 인장강도 및 굽힘강도가 매우 저조함을 알 수 있다.Looking at the experimental results of Table 2, and in Comparative Example 1 without the addition of a crosslinking agent at all can be confirmed that the tensile strength is significantly low, the bending strength increases as the amount of crosslinking agent added through the experimental results of Examples 1 to 4 You can see the increase. And in the case of Comparative Example 2 without using a plasticizer it can be seen that the tensile strength and bending strength is very low.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 콩단백질/천연섬유 복합재는 인장강도, 굽힘강도 등의 기계적 강도가 우수하고, 성형 및 사출이 가능한 형태로 제조함으로써 전자부품의 외장재 및 자동차 내장재의 재료로서 사용하기에 적합하다.As described above, the soy protein / natural fiber composite of the present invention has excellent mechanical strength such as tensile strength and bending strength, and is manufactured in a form capable of molding and injection, so that it can be used as a material for exterior parts of automobile parts and automotive interior materials. Suitable.

Claims (6)

콩단백질, 가소제 및 가교제를 함유하는 매트릭스 수지; 및 Matrix resins containing soy protein, plasticizer and crosslinking agent; And 황마, 아마, 대마, 양마, 저마, 모시, 사이잘, 헤네킨, 파인애플잎 섬유, 목화 섬유, 코코넛 섬유, 바나나 섬유, 코이어, 볏짚 및 밀짚 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 천연섬유;Single or two or more natural fibers selected from jute, flax, hemp, hemp, yam, ramie, sisal, henekin, pineapple leaf fiber, cotton fiber, coconut fiber, banana fiber, coir, rice straw and straw; 를 포함하며, 상기 가교제는 글루트알데히드(glutaldehyde), 에피클로로히드린 (epichlorohydrin) 및 글리옥살(glyoxal) 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상이고, 상기 콩단백질 100 중량부에 대하여 1 ~ 25 중량부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재.It includes, The crosslinking agent is one or two or more selected from glutaldehyde, epichlorohydrin (epichlorohydrin) and glyoxal (glyoxal), 1 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the soy protein Biodegradable soy protein / natural fiber composites characterized in that. 제 1 항에 있어서 The method of claim 1 상기 가소제는 글리세롤(glycerol), 프로판디올(propandiol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 및 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 중 선택된 단종 또는 2 종 이상이고, 상기 콩단백질 100 중량부에 대하여 1 ~ 60 중량부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재.The plasticizer is one or two or more selected from glycerol, propandiol, polyethylene glycol and polyvinyl alcohol, and 1 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the soy protein. Biodegradable soy protein / natural fiber composite, characterized in that it comprises. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 천연섬유는 단섬유, 직물 및 부직포 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재.The biodegradable soy protein / natural fiber composite according to claim 1, wherein the natural fiber comprises one or more species selected from short fibers, woven fabrics and nonwoven fabrics. 제 1 항에 있어서, 상기 콩단백질은 콩 분말, 콩단백질 집약체 및 콩단백질 분리체 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 하는 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재.[Claim 2] The biodegradable soy protein / natural fiber composite according to claim 1, wherein the soy protein comprises at least one selected from soybean powder, soybean protein aggregate and soybean protein isolate. 황마, 아마, 대마, 양마, 저마, 모시, 사이잘, 헤네킨, 파인애플잎 섬유, 목화섬유, 코코넛 섬유, 바나나 섬유, 코이어, 볏짚, 및 밀짚 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 천연섬유를 세척하는 제 1 단계; To clean single or two or more natural fibers selected from jute, flax, hemp, hemp, yam, ramie, sisal, henekin, pineapple leaf fiber, cotton fiber, coconut fiber, banana fiber, coir, rice straw, and straw First step; 4 % ~ 20 % 농도의 콩단백질 수용액과 가소제와 가교제를 혼합하여 매트릭스 수지를 제조하는 제 2 단계;A second step of preparing a matrix resin by mixing an aqueous soy protein solution at a concentration of 4% to 20%, a plasticizer, and a crosslinking agent; 상기 매트릭스 수지와 상기 천연섬유를 혼합 후, 이를 압착롤에 통과시켜 탈수시켜 시트를 제조하는 제 3 단계;A third step of preparing a sheet by mixing the matrix resin and the natural fiber and then passing it through a pressing roll to dehydrate the sheet; 상기 시트를 50℃ ~ 90℃에서 건조시키는 제 4 단계; 및A fourth step of drying the sheet at 50 ° C to 90 ° C; And 상기 건조된 시트를 프레스 또는 진공 챔버에서 100℃ ~ 140℃ 온도 및 10 psi ~ 2000 psi 압력 하에서 성형하는 제 5 단계;A fifth step of molding the dried sheet at a temperature of 100 ° C. to 140 ° C. and a pressure of 10 psi to 2000 psi in a press or a vacuum chamber; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 콩단백질/천연섬유 복합재를 제조하는 방법.Method of producing a biodegradable soy protein / natural fiber composite comprising a.
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