KR101648390B1 - 생분해성 천연소재로 조성된 친환경 접착제 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연 접착제 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로 amylopectin 과 (桂皮)학명:Cinnamonum zeylanicum Beryn의 열수추출액과 소금과 (학명) Cocos. Nucifere의껍질로부터 가공된 섬유질과 drying oil와, organic matter (有機物) 및 inorganic compound(무기화합물)을 파쇄 하여 분말화 된 성분과 물과 함께 thermochemistry(열화학)적인 혼화성에 의해 조성되는 접착성 조성물에 관한 것으로서 목재 가공분야를, 비롯한 건축용 접착제로서 산업전반에 널리 사용될 수 있을 것으로 기대되는 생분해성 친환경 접착제 조성물과 그 제조방법에 관한 것이다,

Description

생분해성 천연소재로 조성된 친환경 접착제 및 이의 제조방법 {Biodegradable natural materials direct involvement in the glue and adsorption composition and its manufacturing method}

본 발명은 생분해성 천연소재로 조성된 친환경 접착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

현대사회는 농공산업의 발전과 과학의 발전으로 지적 창조된 구조 체와 조형물 등 산업전반에 걸쳐 다양한 기구와 소재들이 개발되었다. 이들을 생활환경에 적절하게 적용하며 편익시설 등에 응용하면서 지속적인 문화발전으로 많은 건축재와 이들의 보조재들이 생산 유통 및 시공되고 있다.

이러한 과정 속에 환경 분야에 유해성 물질들이 자연계와 인체에 미치는 영향으로 경제적 부담 등 주거환경내의 공기 질 문제가 지속되고 있다.

일부 산업계 및 건축자재와 시공분야에서 발생하는 유해성 물질들을 저감하는 다양한 소재개발이 있고 기술들이 공개되고 있는 가운데, 접착제나 도료 등으로부터 공기 질을 정화하고 기능적 효과에 해당하는 원적외선과 음이온방출 등이 있으나 이들은 천연광물 또는 유기물로부터 유래된 소재를 미미한 정도로 혼합하여 실제의 그 효과의 활성이 크지 않은 반면 이들의 점성도와 접착성을 높이고자 바인더로서 멜라민, 포르말린과 중합한 유기용제가 있고 합성수지에 전분을 포함하거나 첨가한 것 등을 사용하고 있는 한편, 휘발성이 있는 유기용제로 바인더와 아크릴수지, 아크릴 에멀전 등을 적용하는 사례들을 볼 수 있다.

이와 같은 혼합제와 중합한 유기용제는 폼알데히드 및 휘발성 유기화합물과 중금속 등의 문제점들이 있을 수 있고 자연으로의 리사이클이 불가능한 단점들이 있다.

또한 공기 질을 향상하고자 항균성, 탈취기능, 곰팡이, 발생을 억제하는 유기물과 다공성 무기물을 나노 성으로 가공하여 첨가시키는 방법들이 공개되고 있으나 이들을 포함하는 유사 조성물의 소재는 그 제조원가가 높고 소비계층의 지속적 수요에 한계가 있어 산업발전의 유지에 경제적 손실만을 초래하는 현상이 있는 것도 사실이다.

일본 공개특허 JP2011-057742호에는 화산재 또는 용광로의 부산물에서 발현되는 천연 포졸란을 포함하는 수계 도료 조성물 및 이를 이용한 내장방법이 제시되어 있다. 또한 대한민국 등록특허 제0858517호에는 게르마늄과 전기석등 천연 광물을 이용한 페인트 및 그 제조방법이 제시되어 있으며, 제0952607호에는 납석계 포졸란을 포함하는 기능성도료의 제조방법 및 도료조성물이 제시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제0670844호에는 수산화 알류미늄과 제올라이트를 포함한 건축용 접착제가 제시되어있으며, 대한민국 등록특허 제1078689호에는 토르말린 모나지이트, 제올라이트 및 귀사문석 등의 광물을 포함한 기능성 접착제 및 이를 이용한 건축자재가 제시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2005-0034830호에는 포졸란을 이용한 기능성 페인트의 제조방법이 제시되어있으며, 대한민국 등록특허 제0695449호에는 아크릴 고형분을 주성분으로 하되 게르마늄, 맥반석, 제올라이트, 황토, 고령토, 모나자이트, 귀사문석, 전기석, 일라이트 등을 포함한 건축용 접착제가 제시되어 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 다중인원 시설 내부를 포함한 아파트 등 단독주택 내부에서 발생하는 유해성 물질 발생을 저감하고 실내공기 질을 향상시키는데 그 목적을 두고 페기 시 자연계에 환원이 가능한 다목적 친환경 접착제의 조성물과 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 계피 열수추출액 100 중량부에 대하여 소금 0.1 내지 3 중량부; 섬유질 분말 1 내지 10 중량부; 아밀로펙틴 10 내지 70 중량부; 황토분말, 견운모분말 또는 이들의 혼합물 10 내지 180 중량부; 및 해바라기 유 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 및 산업용 친환경 접착제의 조성물을 제공한다.

상기한 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 친환경 접착제의 조성물의 제조방법을 제공한다:

(S1) 건조된 계피를 열수추출한 다음 냉각하여 냉각된 계피 추출물을 준비하는 단계;

(S2) 상기 단계 (S1)에서 준비된 냉각된 계피 추출물 100 중량부에 대하여 소금 0.1 내지 3 중량부를 첨가하여 희석하는 단계;

(S3) 상기 단계 (S2)에서 소금으로 희석된 냉각된 계피 추출물에 아밀로펙틴 분말을 계피 추출물 100 중량부에 대하여 10 내지 70 중량부의 양으로 첨가하여 혼화시키는 단계;

(S4) 상기 단계 (S3)에서 수득한 혼화합물에 천연 식물종 섬유재를 계피 추출물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 양으로 첨가하여 혼합하는 단계;

(S5) 상기 단계 (S4)에서 혼합물을 가열하여 90 내지 110℃의 온도로 조성하는 단계;

(S6) 상기 단계 (S5)의 온도를 유지하면서 무기화합물을 계피 추출물 100 중량부에 대하여 10 내지 180 중량부의 양으로 첨가하고 혼화하여 90 내지 110℃의 온도로 조성하는 단계;

(S7) 상기 단계 (S6)의 온도를 유지하면서 해바라기 유를 계피 추출물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부의 양으로 첨가하여 90 내지 110℃의 온도에서 가열을 중단하고 20분 내지 40분 동안 혼합하는 단계; 및

(S8) 상기 단계 (S7)에서 혼합된 혼합물을 냉각시킨 다음 밀봉용기에 포장하는 단계.

본 발명에서는 상기한 해결수단으로 얻어진 점착성 접착제로 목질계, 자기질, 도기질, 석질계, 등을 접착할 수 있는 고품질의 생분해성 천연접착제가 완성되어 산업계 건축자재 및 건축시공분야에 널리 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

본 발명에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며. 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 친환경 접착제 조성물의 제조공정을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명에서 제공되는 하기의 시험 실시 1)과 시험 실시 4)에서 나타난 내용에 대하여 보다 상세한 이해를 돕기 위해 설명과 함께 해석된 도면에 해당한다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 상세히 설명한다.

본 발명에서는 집성목, 합판, 코아 판 및 가구재 등을 제조하거나 목 자재를 이용한 인테리어 작업 목적의 접착제와, 자기질타일과 도기질타일 등 실내의 마루판 접착 시공 시 적용할 수 있는 구분된 접착제의 제조방법을 하기에 따라 제조될 수 있는 특징을 구분하여 개시하며 이를 포함한다.

본 발명의 다목적 친환경 접착제의 조성물은 계피 열수추출액 100 중량부에 대하여 소금 0.1 내지 3 중량부; 섬유질 분말 1 내지 10 중량부; 아밀로펙틴 10 내지 70 중량부; 황토분말, 견운모분말 또는 이들의 혼합물 10 내지 180 중량부; 및 해바라기 유 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 천연소재로만 구성되는 친환경 다목적 접착제의 유효성분인 아밀로펙틴은 일부 고등식물종과 특정 과일류에 다량 함유된 것으로서 액상으로 추출하는 방법과 건조 후 파쇄하여 미분말 상태로 수득할 수 있다.

본 발명의 다목적 친환경 접착제는 (S1) 건조된 계피를 열수추출한 다음 냉각하여 냉각된 계피 추출물을 준비하는 단계; (S2) 상기 단계 (S1)에서 준비된 냉각된 계피 추출물 100 중량부에 대하여 소금 0.1 내지 3 중량부를 첨가하여 희석하는 단계; (S3) 상기 단계 (S2)에서 소금으로 희석된 냉각된 계피 추출물에 아밀로펙틴 분말을 계피 추출물 100 중량부에 대하여 10 내지 70 중량부의 양으로 첨가하여 혼화시키는 단계; (S4) 상기 단계 (S3)에서 수득한 혼화합물에 천연 식물종 섬유재를 계피 추출물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 양으로 첨가하여 혼합하는 단계; (S5) 상기 단계 (S4)에서 혼합물을 가열하여 90 내지 110℃의 온도로 조성하는 단계; (S6) 상기 단계 (S5)의 온도를 유지하면서 무기화합물을 계피 추출물 100 중량부에 대하여 10 내지 180 중량부의 양으로 첨가하여 혼화하여 90 내지 110℃의 온도로 조성하는 단계; (S7) 상기 단계 (S6)의 온도를 유지하면서 해바라기 유를 계피 추출물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부의 양으로 첨가하여 90 내지 110℃의 온도에서 가열을 중단하고 20분 내지 40분 동안 혼합하는 단계; 및 (S8) 상기 단계 (S7)에서 혼합된 혼합물을 냉각시킨 다음 밀봉용기에 포장하는 단계를 포함한다.

본 발명에서 사용하는 계피는 계피 열수추출액으로서. 녹나무 과의 계피(桂皮) 나무껍질로서 한약재나 식품으로 사용되고 있다. 계피는 전통 한방에서 뿐만 아니라 현대의학에 의해서도 여러 효능이 입증되고 있는데, 계피는 음식물의 부패를 억제시키는 항균성 기능, 방부기능이 있는 것으로 알려진 천연 식물 종으로서 학명: Cinnamonum zeylanicum Beryn이다.

본 발명에서는 이와 같은 건조된 계피를 통상의 방법으로 열수 추출한다. 바람직하게는 물 5리터에 건조된 계피 1000g을 넣고 끓이는 방법에 의한 수분증발로 2.5L의 계피성분이 추출된 열수추출액의 농도로 조성하고 수액만을 분리하게 된다. 이러한 열수추출된 수액을 투명한 용기에 넣고 24시간 유지하면 미세한 계피찌꺼기가 침전된 것을 확인할 수 있어 이를 제거하고 사용하게 되는데 이는 부패를 발생시킬 수 있는 곰팡이 포자의 발생 원인이 될 수 있는 것으로 관찰되었기 때문이다.

순수 수분과의 혼화성을 가진 계피열수 추출액은 그 성분이나 고유의 색상변화를 가져오지 않고 더 이상 침전되지 않은 상태로 유지되는 것이 3개월 이상 관찰되어 본 발명에서 혼합되는 성분들의 분자와 높은 합성수준으로 혼화되는 것으로 관찰되었다.

본 발명에 따라 얻어진 상기 계피열수추출액을 그 입자에 대하여 물과의 혼화성을 실험하기 위해 투명한 pet병에 넣고 밀봉한지 3개월경과 침전되지 않는 범위의 조성물로 관찰되었다. 따라서 상기 단계 (S1)~(S7)의 배합물내의 소재들에 대하여 흡수성과 혼화성을 높여주는 한편 일부 합성되어 부패와 변질을 억제시키는 효과가 있는 것으로 상기 S7)의 완성단계로 얻어진 조성물을 사용하여 외부의 평균온도 5℃~27℃와 평균습도 20~90%에서 그 접착력과 조성물의 노화 상태를 시험하기 위해 목재 자기질 도기질 등을 피대상면에 접착하였다. 그 결과, 부패와 변질성이 나타나지 않고 강력한 접착력이 유지되고 있는 현상이 3개월 지속 관찰되어 이와 같은 결과는 계피열수추출액이 천연방부제 효과로 얻어지는 상기 단계 (S1)의 조성물 함량기준과 열수추출방법에 의한 제조방법이 최상의 조건임이 관찰되었다.

따라서, 일반적으로 유사한 지식을 가진 업자 및 기술에서 계피를 분쇄한 가루 또는 열수추출과정에서 계피성분 전체를 액상으로 조성한 겔 형태와는 그 성상이 매우 다른 효과를 나타내는 점의 특징을 포함하여 이러한 열수추출수액에 추가의 수분이 더 이상 혼합되지 않는다는 특징은 본 발명의 제조방법 중 핵심적 방법 중 하나인 것이다.

본 발명에서 사용하는 소금은 무기질 중의 하나로서 나트륨과 칼륨 칼슘 등이 포함되어 있으며 바람직하게는 제염법에 의하여 생산된 소금이 적절하다. 이러한 소금을 상기 단계 (S2)의 계피 열수추출액 100중량부에 소금 0.1 내지 3 중량부를 첨가하여 희석하는 단계이다. 소금은 천연방부성으로 계피로부터 추출된 열수추출분자와 혼화성이 용이하다. 또한 소금은 계피열수추출액과 함께 혼화된 후 상기 단계 (S3)의 아밀로펙틴 분자와도 혼화성이 좋으나 이때 소금이 희석된 계피열수추출액의 온도는 상온의 온도일 때 아밀로펙틴 분말과의 혼화성이 유효한 것으로 관찰되었다. 또한 소금은 상기 단계 (S7)에서 얻어지는 접착성 조성물의 양생과정에도 관여하는 것으로 나타났다. 예를 들어 소금이 첨가되어 희석되지 않은 경우는 그 접착성 조성물이 건조되어 양생되는 과정이후 결정성이 부족하지만, 이에 반해 소금이 희석된 후 접착성 조성물이 건조되어 양생되는 과정에서 이를 적용하지 않을 때와는 달리 그 결정성과 응집 결합성에도 높은 효과가 있는 것으로 관찰되었다.

또한, 소금은 그 특성상 호화된 아밀로펙틴의 분자 및 이와 함께 첨가되는 섬유질 성분내의 수분을 최소화 시켜주는 역할적 기능도 포함되어 불필요하게 함유된 수분을 최소화시켜줌으로써 상기 단계 (S7)에서 얻어지는 접착제 조성물의 효과를 극대화시킬 수 있는 것으로 관찰되었다. 그러나 상기 함량기준을 초과하거나 낮으면 그 효과를 기대하기 어렵고 혼화된 접착제의 변질과 이로 인한 과도한 수축으로 높은 균열이 초래되어 접착력이 저하되는 문제가 관찰되었다.

본 발명의 친환경 접착제 제조방법의 단계 (S3)에서 사용하는 아밀아밀로펙틴은 열수에서는 전분호(糊)를 만들며 열수내의 온도 100℃(+ - 10%)에서 호화되는 과정에서 분자의 가지가 형성되는 α상태가 된다. 아밀로펙틴은 아밀로오스와 달리 좀처럼 노화되지 않으며 차가운 물이나 각종용매에는 잘 녹지 않는다. 고등곡물과 과일 등에 다양한 함량비중으로 포함되어있는 아밀로펙틴성분은 찹쌀과 찰옥수수 등에 거의 100% 함유되어 있는 것으로 밝혀져 있다. 본 발명에서는 노화(β화)가 빠른 아밀로오스를 배제하는 방법으로서 아밀로오스가 제거된 분말화된 아밀로펙틴만을 사용하여, 이를 α상태로 조성한 즉시 β화 되기 직전에 혼합되는 소재들과의 혼화성과 혼합성을 이루어내는 제조방법에서 숙련되고 고도한 기술적 측면이 요구되는 특징이 있다.

상기 단계 (S1) 및 (S2)에서 조성된 상온의 조성물 100 중량부에 대해 최소 10 내지 최대 70 중량부를 투입하여 혼화시키는 단계이다. 열수추출된 계피성분과 소금성분이 혼화된 내용물과 충분한 혼화가 이루어지도록 전동형 믹셔 공구로 혼화시켜 충분히 혼화된 내용물에 상기 단계 (S4)의 섬유질을 첨가하여 혼합시킨 후 가열할 수 있는 용기에 넣고 가열하며 서서히 저어주면서 내용물의 온도 100℃까지 조성하게 된다. 이때 혼합시키는 믹셔 공정이 지속적으로 이루어져야 한다. 내용물의 온도가 70℃ 이하이거나 끓는점 100℃ 이상이 지속되면 최적상태로 호화된 아밀로펙틴 분자구조는 노화(β화)가 진행되어 본 발명의 목적인 접착제 조성물 효과를 기대할 수 없게 된다. 따라서 끓는점에서 상기 단계 (S5)의 무기물 소재를 투입하여 믹셔 공정이 지속되는 가운데 그 내용물의 끓는점에 또다시 도달하면 상기 단계 (S6)의 해바라기유를 첨가하여 신속한 믹셔 공정으로 혼화시키며 내용물의 끓는점이 지속되지 않도록 점화를 차단하고 지속적인 혼화 믹셔 공정이 20분 이상 지속되어야 한다.

이러한 제조방법은 본 발명에서 가장 중요한 핵심적 기술로서 아밀로펙틴의 분자가 α상태에서 반드시 이루어져야 수분과 소금과 계피열수추출 분자와 혼화성을 가진 후 아밀로펙틴 분자의 분지와 혼화성이 조성되어 제3의 소재 “즉”상기 단계 (S4)~(S7)의 소재들과 혼합성이 유효하게 되어 고효율적인 접착성 조성물이 가능하게 되는 제조방법의 특징이 있다.

본 발명의 다목적 친환경 접착제의 제조방법에서 단계 (S4)에서 사용하는 섬유재는 식물 종으로부터 추출 가공된 섬유재로서 본 발명에서는 야자수 열매로부터 얻어지는 코코넛껍질, 수세미, 마사, 이들 중 어느 것 하나 또는 하나 이상을 열수과정을 통해 불필요한 물질을 제거하고 순수 섬유질을 추출하여 건조시킨 소재들을 더욱 미세하게 파쇄하여 섬유길이가 40μm~2000μm, 두께20μm~40, 내지는 길이40μm~15mm 두께40μm~1000μm로 가공하여 혼합하는 단계이다.

상기 코코넛껍질은 열대지역에 분포된 야자수 식물 종으로부터 얻어지는 코코넛 껍질로 국내에는 코아넷트라는 그물망 형태의 토목자재로 널리 사용되고 있는 한편 그 섬유 재를 활용하여 다양한 생활용품으로 시중에 나타나 있으며, 수세미는 1년 초로서 국내를 비롯한 열대 아시아 지역에 분포하고 있으며 국내에서는 옛부터 천연 수세미로 사용하거나 건강보조식품으로 가공되어 사용되기도 한다. 또한 마사는 삼베라는 천을 짜서 사용되는 소재로서 삼 껍질의 안쪽에 있는 인피섬유(靭皮纖維)를 사용하여 한국의 조상들로부터 의류를 포함하여 다양한 생활용품들을 가공 제조하여 사용되고 있으며, 이러한 상기 천연식물 종들의 공통점은 매우 강한 인장력을 가지고 있고 수분흡수력이 매우 낮아 접착성 혼합재내의 결속재로서 흡착력을 보강하고 인장력 역할을 하게 된다. 본 발명에서 적용한 상기 섬유 재들은 셀룰로오스 및 또 다른 목질 계 분쇄 물과 닥나무 가공페이퍼 등의 섬유재들 보다 우수한 견질력이 있으며 내구성과 습도에 강한 특징이 공통점으로 관찰되었다.

상기 단계 (S1) 내지 (S3)에서 조성된 조성물에 상기한 섬유재 길이 40μm~1000μm미만과 두께 20μm~40 미만을 첨가하여 혼합하는 단계의 방법은 정밀하게 접착이 요구되는 목재 가구제작용 및 합판 집성목 제작과 주거내의 마루바닥 접착시공 등에 적합하다. 또 다른 방법의 특징은 길이 40μm~15mm 두께 40μm~2000μm로 가공하여 첨가하는 제조방법으로 조성된 조성물은 하기에 전술되는 무기물 소재와 결합하여 자기질타일 도기질타일 등 일반 기능성 파벽돌 접착시공에 우수한 접착강도를 나타낸다. 또한 본 발명에서는 상기 단계 (S1) 내지 (S3)에 이루어진 제조방법에 의하여 조성된 조성물을 포함하여 상기한 단계 (S4)의 섬유재가 혼합된 제조방법으로 조성된 조성물을 접착시공 용도로 실시하였으나 변질 및 노화 등으로 인한 자연훼손이 없고 고품질의 접착성을 가지는 특징이 관찰되었다.

이러한 상기 섬유 재들 중 가공된 천연수세미의 섬유 재는 수분에 매우 강하다. 이들은 생장 후 독립성 줄기 그물망 형성으로 질기며 인장력이 매우 높은 이유는 그 독립성 줄기세포를 추가 분해하여도 또 다른 미세섬유질로 구성되어있는 것을 발견할 수 있었다. 이러한 수세미를 가공 분쇄하여 적용하면 접착제 내에서 피 접착대상 물체와의 연결성으로 접착제내의 파쇄 분해 격리되는 문제를 해결할 수 있었다. 예를 들어 상기한 “과제의 해결수단”본 발명에서 단계 (S1) 내지 (S8)에서 얻어지는 접착제의 효과에서 상기한 섬유 재 “코코넛껍질”“수세미”“마사”를 제외하는 제조방법으로 진행하였을 경우 접착제의 접착력은 우수하고 변질성도 없으나 강한 피 접착대상물에 대하여 강한 충격이나 강한 격리작업을 진행하면 접착제 성분이 쪼개짐과 파쇄되어 분해되는 문제가 관찰되었다. 그러나 상기한 섬유 재 성분이 지정된 굵기와 적정한 길이로 지정된 함량과 함께 혼합되었을 경우 이를 해소할 수 있게 되었다.

이러한 상기의 섬유 재의 공통된 특징은 좀처럼 과도한 수분을 흡수하지 않고 견질력이 매우강한 성분으로 수세미 섬유재가 가장 높은 효과를 나타내었으며 다음은 마사와 코코넛껍질로부터 유래된 섬유 재로 구분할 수 있는데 이는 각각의 시험에서 나타난 결과가 관찰되어 하기에 그 시험에서 구분된 효과와 그 특징을 제공한다.

본 발명의 다목적 친환경 접착제의 제조방법에서 단계 (S5)에 사용하는 유기물은 참숯과 건조된 목질 계를 파쇄하여 가공 분말 조성된 종류와 항균성과 향기를 가진 쑥, 솔잎, 등 항균성 식물 [抗菌性植物, antifungal plant], 종으로 대나무 편백나무 종을 건조시켜 미세하게 분쇄하여 적용할 수 있다. 또한 무기물과 무기화합물중 게르마늄, 맥반석, 제올라이트, 황토, 고령토, 모나자이트, 귀사문석, 전기석, 일라이트, 견운모, 이들의 공통점은 항균성과 탈취효과 등 음이온과 원적외선이 방출되는 인체친화적인 기능성 소재들로서 본 발명에서 제공되는 접착제와의 혼합재로서 작업성을 높이게 되는 역할과 접착성 소재와의 결합으로 이들의 결정성과 양생 후 압축강도를 높일 수 있는 효과가 있다.

상기 단계 (S1) 내지 (S4)에 이어 첨가되는 상기 단계 (S6)의 유기물 중 참숯과 쑥, 솔잎 등은 항균성이 높은 소재로 알려져 있다. 이러한 소재들 중 숯은 생산처로부터 공급받아 건조시켜 파쇄한 후 가공 분말상태인 200메쉬~500메쉬로 조성하고 쑥과 솔잎은 채취 후 급냉 상태에서 분쇄하는 방법으로 조성하여 성분의 효과와 작업성이 용이한 접착성 조성물 혼합분량으로 적절히 첨가하게 된다. 이들 중 어느 것 하나 또는 하나 이상을 포함하여 상기 단계 (S6)에서 30중량부 내지 최대 180중량부를 첨가할 경우 높은 항균성이 있으며 접착제의 분산제 역할이 용이한 한편 효율적인 작업성을 도모할 수 있다. 또한 무기물과 무기화합물로서 게르마늄, 맥반석, 제올라이트, 황토, 고령토, 모나자이트, 귀사문석, 전기석, 일라이트, 이들의 공통점은 항균성과 탈취력등 음이온과 원적외선 방출이 있는 것으로 알려져 있는데, 본 발명에서는 이들을 바람직하게는 325~500메쉬로 조성하여 상기 단계 (S1) 내지 (S4)에 이어 상기 단계 (S6)에 따른 방법에 의한 최소 30중량부 내지는 최대 180중량부를 첨가하여 접착제의 분산제 역할과 항균성 및 음이온과 원적외선 발생효과로 건축물내의 유해물질 발생을 억제할 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명의 다목적 친환경 접착제의 제조방법에서 단계 (S7)에서 해바라기 유 첨가는 본 발명의 마지막 단계의 혼화제이다. 해바라기는 국화과로서 그 종자로부터 얻어지는 기름이다. 해바라기 유(油)는 건성유(乾性油)로서 리놀레산과 리놀렌산이 주성분이다. 팔미트산, 스테아르산, 아라크산, 올레산 등도 포함되어 있다. 이를 바람직하게는 상기한 단계 (S7)에서 최소 0.1 내지 5중량부 첨가하여 혼화시키는 단계이다.

해바라기 유(油)는 건성유(乾性油)로서 리놀레산과 리놀렌산이 주성분이다. 본 발명에서 상기 단계 (S1) 내지 (S6)에 이어 상기한 단계 (S7)의 제조방법에 따라 첨가되는 해바라기 유는 첨가직전 내용물의 100℃ 범위 내/외에서 첨가되어 전동 믹셔기로 충분한 혼화작업이 진행된다. 이때 해바라기 유는 상기한 조성물과 혼화되면서 초기 그 특성상의 유화 성으로 첨가물 소재들의 혼합성을 유도하고 계피분자와 아밀로펙틴분자와 섬유재와 유기물과 무기물 또는 무기화합물 분자와의 결합성에 관여하게 된다. 해바라기유 는 본 발명에서 상기한 제조방법 중 마지막 단계로서 첨가직전 내용물의 온도가 100℃ 내/외일 때 첨가되어 신속한 혼화 믹셔공정이 진행되어야 하고 이때 끓는점이 나타나면 즉시 점화를 차단하고 지속적인 혼화작업이 20분 이상 지속되어야 한다.

이러한 과정은 해바라기유가 조성물내의 모든 소재들을 열화학적인 온도 내에서 신속한 혼화과정이 이루어져야하기 때문이다. 여기서 열화학적인 부분과 적정온도의 중요성은 혼화과정이 종료된 후 나타나는 결과에 따른 실험에서 내용물의 온도가 지정된 온도보다 낮거나 높을 경우 해바라기 유는 충분한 혼화성을 나타내지 못해 조성물의 유화성이나 수분의 침투성이 발생할 수 있고 접착시공 작업성이 매우 낮으며 제조 후 조성물의 수분위로 기름이 떠있는 현상이 나타난다. 그러나 상기한 제조방법에 의하여 첨가된 후 신속한 혼화를 조성하고 완성된 조성물을 수일간 오픈상태로 방치하여도 수분위로 기름이 떠있지 않으며 조성물 제조 후 많은 시간 경과 후 이를 사용할 때 재혼화 믹셔를 하여도 수성인 조성물 상부로 유지성분이 나타나지 않고 조성물의 높은 유화성과 조성물의 작업성을 높이고 내용물의 분자들끼리 혼합성을 넘어 합성수준으로 나타나게 된 것을 지속 관찰할 수 있었다.

본 발명에서는 상기와 같은 해바라기유의 또 다른 효과로 소재의 표면 질에 도막형성으로 인한 내수성과 접착제 조성물 소재의 유연성과 상기한 첨가물의 노화예방과 유도매개체로 높은 효과가 있는 한편 그중 작업성에 대한 효율성이 매우 높은 것으로 실험되었다.

본 발명의 바람직한 하나의 실시양태에 따르면, 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 친환경 접착제의 제조방법을 제공한다:

1) 물 5리터에 건조된 계피 1000g을 넣고 가열하여 2,5L의 계피열수추출물을 수득하는 용액농도의 추출방법으로 계피열수추출물을 조성하여 냉각시키는 단계;

2) 상기 1)의 계피열수추출물 100중량부에 소금 0.1 내지 3 중량부를 첨가하여 희석시키는 단계;

3) 상기 2)의 용액 100중량부에 1 내지 40 중량부의 아밀로펙틴을 투입하여 혼화시키는 단계;

4) 상기 3)의 용액에 천연 식물종으로부터 얻어진 섬유질중 가공하여 건조시킨 수세미, 마사, 코코넛껍질로부터 가공된 섬유재를 길이 40μm~1000μm 및 두께 20μm~40μm의 미세섬유질로 조성하고 이들 중 하나 또는 하나이상을 선택적으로 5내지 30 중량부 투입하여 혼화시키는 단계; 및

5) 상기 4)의 용액을 가열하여 100℃ 끓는점에서 해바라기유를 0.03 내지 0.5 중량부 첨가하여 신속한 혼화 믹셔 공정을 지속시키면서 내용물의 끓는점에서 점화를 차단하고 20분 동안 지속적인 혼화 믹셔 공정에 이어 상온의 온도환경에서 자연 냉각시키거나 접착제 조성물이 존재하는 용기의 뚜껑을 개봉한 상태로 외부에 대하여 전력을 활용한 회전형 송풍기로 냉각시켜 완성된 천연 접착제 조성물을 수득하는 단계.

상기와 같은 제조방법에 의한 조성물의 특징은 상기 “과제의 해결수단”단계 (S6)의 무기물 소재가 혼합되지 않은 단계로서 완성되어 수득하는 제조방법의 특징이 있다. 이와 같은 제조방법으로 수득한 조성물은 보다 높은 점력으로 상온에서 벌꿀이나 물엿의 평균점성 보다 높은 20000cps이상의 점도에서 온도에 따라 (+ - 20%)를 나타낸다. 이러한 상태의 점도에서는 미세하고 정밀한 접착력이 요구되는 목재가구 접합 및 목자재 인테리어 작업이 용이하다. 그러나 합판 집성목 코아판 등 가공작업에 용이하도록 점도를 조성하려면 본 발명의 “과제의 해결수단”3)의 소재인 아밀로펙틴 함량의 비중을 낮추거나 1)~2)의 소재인 계피열수추출액을 추가하여 점성도를 조절할 수도 있다. 다시 말해서 상기한 접착제 시공방법과 조성물은 친환경 천연 접착제 제조방법으로서 상기한 소재들 중 특정한 소재들의 함량 비중을 높이거나 낮추어서 그 점도의 조절이 가능하다.

한편 상기한 접착제 제조방법과 함량기준으로 조성된 조성물을 사용하여 각각의 피 대상소재들과의 접합 또는 접착 후 적정시간 경과 후 양생된 상기한 접착제용 조성물들은 그 함량기준에 따라 각각의 접착강도에 차등은 있으나 접착력이 우수하고 변질이 없는 것으로 관찰되었다. 특징적인 것은 섬유재의 선택과 이를 가공 분쇄하게 된 섬유질의 굵기와 길이에 따라 접착강도의 큰 변화가 나타나는 특징으로 구분된다. 이를 하기의 시험에 따라 전술한다,

시험1

상기 제조방법에 의한 접착제 조성물로 넓고 두꺼운 목재판 가로 40㎝ 세로 1,5m 두께 40mm 판재를 세워서 고정시켜놓고 그 윗부분에 가로10㎝ 세로10㎝두께40mm 의 목재판 조각을 접착하고 24시간 경과 후 목재판 조각에 20㎏무게의 물체를 매달아 그 접착력 테스트를 진행하였다. 그 결과 부착된 상기의 목재판이 격리되거나 떨어지는 문제가 발생하지 않았다. 또한 본 발명의 상기한 제조방법에는 순수 천연소재로 제조되는 특징이 있으므로 변질과 노화가 진행되는 것을 확인하기 위해 상기의 실험용 접착 모형 소재를 평균온도 5~27℃ 와 외부의 평균습도 30~90%에 60일 이상 노출시켜 놓은 후 상기와 동일한 접착력 테스트 실험을 실시하였다. 그 결과 무게 20㎏의 물체를 매달아 놓았으나 목재조각이 떨어지거나 격리되는 문제가 발생하지 않았다. 이는 접착제의 변질과 노화가 진행되지 않은 점과 그 접착력이 유지되고 있다는 증거이다. 이와 같은 실험 상황은 동영상으로 촬영하여 인터넷에 올려놓아 그 사실을 입증하고 있다.

여기서 가장 중요한 역할은 호화된 아밀로펙틴 분자가 α상태에서 혼재된 접착성 부여도 있지만 이를 노화방지 및 부패억제 효과에서 열수추출 한 계피수액과 소금의 영향이 있다. 하지만 가장효과적인 역할은 상기한 섬유재중 건조된 수세미를 파쇄 하여 길이 40μm~1000μm 및 두께 20μm~40μm으로 조성한 섬유 재 역할의 특징에 있는 것으로 관찰되었다.

이러한 섬유질 성분중 수세미 섬유재의 역할 적 근거는 이를 함유하지 않을 경우 양생된 접착제에 대하여 외부충격과 접착부위에 대한 격리를 위해 강한 힘을 가할 때 피대상 물질사이에 접합되어 있는 양생된 접착제는 그 충격에 의하여 쪼개짐과 파쇄 되어 격리되는 문제가 관찰되어 본 발명에서는 이를 보완하기 위해 수분에 강하고 유연성이 있으며 파쇄할 수록 독립적 미세한 섬유질 성분을 가지고 있는 건조된 수세미 섬유질을 발견하고 이를 상기한 방법에 의하여 수득한 섬유재로 구성하여 적정한 함량기준으로 혼합시켜 그 성상을 달리한 접착력 효과를 강화시키게 된 것이다.

이러한 수세미 섬유재의 특징적 효과는 물속에서 또 다른 섬유 재들과는 달리 수분을 흡수하지 않는다는 점과 파쇄하여도 독립적 줄기의 미세섬유질로 존재한다는 것과 본 발명에서 초기에 조성하는 계피 열수추출액과 소금에 의해 변질성이 예방되고 해바라기유의 성분에 의해 유연성이 보완되어 아밀로펙틴 성분이 양생될 때 이를 보강하여 보다 높은 접착성 조성물을 완성할 수 있게 되어 피 접착대상 물질과의 흡착성에도 관여하는 소재로의 효과를 나타내는 제조방법으로서 본 발명에서는 천연수세미 섬유질의 효과를 활용한 접착제 조성물과 이의 제조방법을 포함한다.

시험 2

또 다른 방법으로는 다량생산 체제의 합판 코아판 집성목 등에는 그 점력을 낮추어 에어콤프 형태의 에어건을 사용하여 분사시키며 접합 공정이 가능한 방법으로서 상기의 수세미 섬유질을 보다 미세하게 분쇄하고 강한 점도의 점력에는 이를 보다 묽게 하는 방법으로 상기한 계피열수추출액을 추가하거나 아밀로펙틴 첨가함량을 낮추어 점도를 낮추고 흐름 상태로 조성할 때 접합공정에서 다량생산 공정이 가능한 것으로 추가 실험되었다. 그 접착력 또한 우수한 상태로 변질이 발생하지 않았으며 접착제의 노화발생으로 접착력이 저하되지 않는 것이 관찰되었다. 이러한 실험에는 기존합판의 두께 5mm 이하 2mm 합판 등을 피 대상 접합물질로 하고 에어건으로 접착제를 분사시켜 실험되었다.

그 결과 접합된 얇은 합판 재는 24시간 양생 후 자연분리 되지 않았으며 변형이나 접착제의 노화진행이 발견되지 않고 인체의 힘으로 분리시킬 수 없었으며 상온의 온도와 평균습도 60% (+ - 10%)에서 3개월 방치한 후 인체의 힘으로 분리시킬 수 없었으며 변형이나 접착제의 노화 발생이 진행되지 않았다.

따라서 본 발명에서는 상기에 기술하고 있는 “제조 방법에서 1)~7)의 소재들 중 그 함량기준 조절 방법으로 조성되는 접착제 조성물과 이의 제조방법의 특징을 포함한다.

시험 3

또 다른 방법으로는 상기한 (시험 1)~ (시험 2)의 접착제 조성물은 그 점도가 매우 높고 양생 후 그 접착력이 매우강하여 일반적인 주거환경내의 세멘트 바닥에 친환경 목재 마루판을 접착할 때 접착력은 효과적이나 작업성능률이 떨어지는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 “과제의 해결수단”에 기술된 6)에서 나타난 무기물중 어느 것 하나 또는 하나이상을 선택하는 방법으로서 본 발명에서는 이를 325메쉬로 분말 화하여 10내지 30중량 부를 상기한 시험 1~ 시험 2~ 시험 3에 대하여 상기한 “과제의 해결수단”순서에 따라 첨가하여 동일한 방법으로 주거환경 내의 바닥재 접착 조성물을 완성하였다.

이와 같이 상기한 시험1~ 시험2~에서 나타난 높은 점도를 보환하기위해 상기한 섬유재 이들 중 어느 것 하나 또는 하나이상을 선택할 수 도 있으며 조성물의 흐름 상태를 조성하기 위해 상기의 “과제의 해결수단”에서 나타난 1)과 3)과 5)의 함량기준 조절로 마루 바닥재의 접착 시공 시 그 작업성을 높일 수 있다.

이러한 황토성분을 포함한 기능성 무기소재들이 세멘트 독성과 접착제의 변질을 예방하게 된다. 이와 같은 무기물 소재가 함유된 접착제를 활용하여 주거환경내의 세멘트 바닥에 일정량을 부어놓고 작업도구를 이용하여 적정한 두께의 평면적 을 잡은 뒤 마루판 바닥재를 부착시공 실험하였다. 그 결과 작업성이 용이하였으며 통풍이 잘되는 공간에서 접합 시공 후 48시간 경과 정도에서 접착강도가 진행되고 있는 것으로 관찰되었으며 자연훼손이나 자연 격리현상이 발생하지 않았다. 본 발명에서는 이와 같이 친환경 적이며 자연환경으로의 리사클이 가능한 기능성을 가지는 무기물 소재가 함유된 유기물 접착제 조성물 과 이의 제조방법에 관한 것의 특징을 포함한다.

시험 4

또 다른 방법으로서 세멘트 벽면과 합판 도배지 석고보-드 등에 대하여 자기 질, 도기 질, 타일과 친환경 파벽돌, 등을 부착 시공할 때 상기한 실험 1)~실험 2)등은 목재 접착용등으로서 너무 과도한 접착력과 흐름 상태로 조성되어 피 대상 벽면에 대하여 작업성이 떨어지고 상기한 실험 3)은 마루판 바닥재 접착시공용으로 조성되는 함량기준과 제조방법으로서 무기물 혼합 재가 포함되어 있으나 약간의 흐름상태가 있어서 피 대상 벽면에 떠 붙이기 와 압착시공 등 부착시공 되는 타일종류 접착시공에는 용이하지 않은 면이 있다. 따라서 본 발명에서는 상기의 섬유 재 코코넛껍질로부터 유래된 섬유질, 마사, 수세미, 이들 중 코코넛껍질로부터 유래된 섬유 재를 선택하여 너무 미세하지 않은 정도의 섬유질 성분으로 머리카락 굵기 전후의 100 ㎛내지는 300㎛와 길이15mm 전후로 조성하고 이를 30중량 부 첨가하여 상기한 무기물 소재들 중 황토를 선택하고 이를 325메쉬로 분말 화 시켜 최소 20내지는 최대 160중량 부를 첨가하여 상기한 “과제의 해결수단”과 동일한 제조방법과 순서로 조성하여 떠 붙임이 용이한 점도 20000cps 이상의 타일 접착용 접착제를 수득하였다.

이를 실험하기 위한 방법으로 접착제를 피 대상 벽면으로 선택한 세멘트 벽면에 무기물 성형파벽돌 두께 8mm 가로 60mm 세로 160mm 무게350g 을 부착시공 하였다. 그 결과 강한 접착력이 지속되었으며 48시간 후 접착강도를 실험하기위해 부착된 파벽돌에 무게 4㎏의 물체를 걸쳐서 매달아 그 접착 강도와 견장 력을 실험 실시하였다.

그 결과 아무런 문제가 발생되지 않았다. 그러나 본 발명에서 제공되는 천연접착제의 제조방법에는 순수 천연소재만으로 조성되어 일정한 시간이 지나면 접착제의 변질과 노화가 진행될 수 있다는 판단아래 3개월 후 동일한 위치에 접착된 파벽돌에 무게 4㎏의 물체를 매달아 실험을 실시하였다. 그 결과 아무런 문제가 발생하지 않았으며 접착제의 양생 강도는 보다 강하게 굳어지는 진행성으로 관찰되었다. 이러한 과정은 동영상으로 촬영하여 인터넷에 공개하는 방법으로 그 황토성분이 함유된 천연접착제의 접착력을 입증하고 있다. 따라서 본 발명에서는 무기물중 황토가 함유된 상기한 제조방법의 조성물과 그 접착제의 특징을 포함한다.

시험 5

상기 시험 1)~ 4)에 이르는 시험실시 제조방법 중 본 발명에서 선택하는 섬유재를 건조시켜 가공 처리된 미세 섬유 재 수세미와 코코넛껍질로부터 유래한 섬유 재를 포함하여 마사 일명 수사라고 불리는 삼 껍질의 내피로부터 가공된 섬유 재를 상기한 시험실시 1)~4)에 적용하여도 섬유질의 굵기와 길이에 대한 차등적 효과가 다를뿐 접착력에 대하여 동등한 효과를 얻을 수 있는 것으로 실험 실시 관찰되었다.

본 발명에서는 상기한 수세미 섬유 재와 야자수 열매 코코넛껍질로부터 얻어지는 섬유 재와 섬유 재의 명칭이 수사라고 불리는 마사의 견질력 과 근장력 등에 대하여 흡착성이 부여되도록 하는 조성물내의 소재와 제조방법에 의해서 우수한 천연접착제의 효과를 얻을 수 있는 것으로 그 특징을 포함한다,

이상과 같은 천연접착제의 조성물과 제조방법에 의한 효과는 통상의 지식을 가진자에 의하여 상기한 “과제의 해결수단”6)과 소재들의 특징에서 제시된 유 무기물과 그 화합물 이들을 포함하여 또 다른 추가의 소재를 포함하고 그 제조방법을 제시할 수 있으므로 상기한 시험실시 효과와 그 제조방법에 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 2는 본 발명에서 제공되는 하기의 시험 실시 1)과 시험 실시 4)에서 나타난 내용에 대하여 보다 상세한 이해를 돕기 위해 설명과 함께 해석된 도면에 해당한다.

도 2에서 (A)에 나타난 도면은 본 발명에서 선택한 섬유 재를 혼합하지 않고 조성된 접착제를 이용하여 목재+접착제를 접착시킨 후 48시간 경과 강한 충격을 주었을 때 접착제의 중앙부분들이 파손되는 문제점이 관찰되었으나, (B)에서 나타난 도면은 본 발명에서 선택한 섬유 재 로서 “건조된 수세미로부터 얻어진 섬유재와 코코넛껍질로부터 유래된 섬유재와 마사(수사)로부터 얻어진 섬유 재를 길이40μm~2000μm 두께20μm~40, 내지는 길이40μm~15mm 두께40μm~1000μm 와 길이40μm~1000μm미만과 두께20μm~40,미만으로 가공하여 혼합 시킨 후 본 발명의 열화학적인 온도 범위와 제조방법에 의하여 생성된 접착제가 피 대상물체에 대한 충격과 본 발명에서 실험 실시된 기술내용에 따른 인장력 등이 매우 강력하고 외부의 평균온도 0~26℃와 평균습도 40~90%에서 3개월간 천연접착제의 노화와 변질에 의한 접착력 저하 실험에서 3개월 전 접착력 상태가 유지된 것이 관찰되었다.

이와 같이 상기한 소재와 제조방법 중 접착력 증대와 접착강도를 높일 수 있는 그 접착력 효과는 상기한 미세 가공된 섬유재에 있는 것으로서, 본 발명에서는 이를 그 특징으로 포함한다.

이와 같이 본 발명에서 천연소재로만 구성된 친환경 접착제의 제조방법과 그 조성물은 매우 환경 친화적이며 인체친화적인 접착제로서 건축용 마감재에 해당하는 주거환경내의 마루 바닥재 마감 접착과 목질계의 인테리어 시공 적용이 가능한 한편. 산업용으로서는 가구제작 시 목공용으로 사용할 수 있으며 집성목과 목질 계. 의 합판제조 및 자기질 도기질 을 포함한 친환경 성형 파벽돌 압착 시공이 가능하다. 특징적으로 천연접착제의 조성물로서 유해물질을 함유하지 않아 페기 시 자연계에 리사이클이 가능한 특징이 있다. 본 발명에서는 이러한 친환경 접착제를 건축마감재용으로 사용될 경우 다양한 환경적 요인의 위해요소를 저감할 수 있는 한편. 이로 인한 경제적 부담을 줄이고 실내공기질의 향상에 따른 인체 건강 부분의 질환성 유발을 억제할 수 있다. 또한 산업계에서는 환경 부담금을 줄일 수 있으며 국제적 환경규제에 대응할 수 있는 대체용 접착제로서 그 활용성이 매우 넓은 범위에 속하여 친환경 접착제로서 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 1) 물 5리터에 건조된 계피 1000g을 넣고 가열하여 2.5L의 계피열수추출물을 수득하는 용액농도의 추출방법으로 계피열수추출물을 조성하여 냉각시키는 단계;
   2) 상기 1)의 계피열수추출물 100중량부에 소금 0.1 내지 3 중량부를 첨가하여 희석시키는 단계;
   3) 상기 2)의 용액 100중량부에 1 내지 40 중량부의 아밀로펙틴을 투입하여 혼화시키는 단계;
   4) 상기 3)의 용액에 천연 식물종으로부터 얻어진 섬유질중 가공하여 건조시킨 수세미, 마사, 코코넛껍질로부터 가공된 섬유재를 길이 40μm~1000μm 및 두께 20μm~40μm의 미세섬유질로 조성하고 이들 중 하나 또는 하나이상을 선택적으로 5내지 30 중량부 투입하여 혼화시키는 단계; 및
   5) 상기 4)의 용액을 가열하여 100℃ 끓는점에서 무기화합물을 투입하여 믹셔 공정을 지속하고, 믹셔 공정이 지속되는 과정에서 다시 끓는 점에 도달하면 해바라기유를 0.03 내지 0.5 중량부 첨가하여 신속한 혼화 믹셔 공정을 지속시키면서 내용물의 끓는점에서 점화를 차단하고 20분 동안 지속적인 혼화 믹셔 공정에 이어 상온의 온도환경에서 자연 냉각시키거나 접착제 조성물이 존재하는 용기의 뚜껑을 개봉한 상태로 외부에 대하여 전력을 활용한 회전형 송풍기로 냉각시켜 완성된 천연 접착제 조성물을 수득하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 무기화합물은 게르마늄, 맥반석, 제올라이트, 황토, 고령토, 모나자이트, 귀사문석, 전기석, 일라이트 및 견운모로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다목적 친환경 접착제의 조성물의 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제

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