KR101687379B1

KR101687379B1 - 식물성 접착제의 제조 방법

Info

Publication number: KR101687379B1
Application number: KR1020150093405A
Authority: KR
Inventors: 조규성; 조사현
Original assignee: (주)홍익바이오텍
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2016-12-19

Abstract

본 발명은 식물성 접착제의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 물에 수산화칼륨(KOH) 1 중량부와 송진 분말 3.5 내지 4.5 중량부를 넣고 위 송진 분말을 분산시키는 제1단계; 18 내지 25℃의 물에 콩단백질 분말 10 내지 35 중량부를 교반하면서 넣고 40 내지 100℃로 가열하여 위 콩단백질 분말을 죽 상태로 만드는 제2 단계; 및 제1 단계의 송진 분산액에 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질을 넣고 교반하면서 가열하는 제3 단계를 포함함으로써, 천연 재료가 갖는 접착력을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 인체에 무해하고 향균성이 우수하여 건축 자재용, 페인트용 한지 공예용 등 다양한 용도에 적합하게 사용될 수 있는 식물성 접착제의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

식물성 접착제의 제조 방법{Method for preparing vegetable glue composition}

본 발명은 식물성 점착제의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 건축물에서 재실자의 건강을 위해 실내 공기질에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 인체에 대한 영향성이 검증되지 않은 각종 화학 물질들을 포함하는 건축자재, 가구류, 집기류의 무분별한 사용으로, 이들로부터 유해한 화학 물질들이 유출되어 재실자의 건강에 악영향을 미치고 있으며, 이른바, Sick House 증후군이 급격하게 증가하고 있어, 이를 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

실내 공기질 향상을 위해서는, 먼저, 발생된 오염 물질을 외부로 배출하는 것이 중요한데, 신축 건물의 경우 기밀성 및 단열성이 강화되어 오염 물질을 외부로 배출하는 것이 용이하지 않으며, 자연 환기만으로 오염 물질을 배출하게 되어 쾌적한 공기질을 확보하는데 어려움이 있었다.

따라서, 오염 물질 자체를 배출하지 않는 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 대부분 자연에서 얻을 수 있는 친환경적인 소재를 기반으로 하게 된다. 그러나, 이러한 친환경 소재의 경우, 건축 자재 등에 이용하기 위해 점접착성이나 내수성, 다른 소재와의 상용성 등의 물성 확보가 다소 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 오염 물질 배출량이 현저히 낮고 동시에 건축자재 등에 이용하기에 적합한 우수한 물성을 가지는 재료에 대한 기술 개발이 더욱 필요하다.

본 발명은 재료가 가지는 고유한 접착력을 현저히 향상시킨 식물성 접착제 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 따라 제조된 식물성 접착제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 접착제를 사용한 식물성 마감재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

1. 물에 수산화칼륨(KOH) 1 중량부와 송진 분말 3.5 내지 4.5 중량부를 넣고 위 송진 분말을 분산시키는 제1단계; 18 내지 25℃의 물에 콩단백질 분말 10 내지 35 중량부를 교반하면서 넣고 40 내지 100℃로 가열하여 위 콩단백질 분말을 죽 상태로 만드는 제2 단계; 및 제1 단계의 송진 분산액에 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질을 넣고 교반하면서 가열하는 제3 단계를 포함하는, 식물성 접착제의 제조 방법.

2. 위 1에 있어서, 제1 단계는 40 내지 100℃의 온도로 수행되는, 식물성 접착제의 제조 방법.

3. 위 1에 있어서, 제3 단계에서 위 송진 분산액과 위 콩단백질은 1 : 0.5 내지 3의 중량비로 혼합되는, 식물성 접착제의 제조 방법.

4. 위 1에 있어서, 제3 단계에서 혼합액의 pH가 11 내지 13이 되도록 수산화칼륨(KOH)을 첨가하는 단계를 더 포함하는, 식물성 접착제의 제조 방법.

5. 위 1에 있어서, 제3 단계는 40 내지 100℃의 온도로 수행되는, 식물성 접착제의 제조 방법.

6. 위 1에 있어서, 제3 단계의 혼합액에 옥수수 전분, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 밀크카제인(Milk Casein) 및 레반(revan)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 가교제를 첨가하는 단계를 더 포함하는, 식물성 접착제의 제조 방법.

7. 위 6에 있어서, 위 가교제는 제3 단계의 혼합액 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부 포함되는, 식물성 접착제의 제조 방법.

8. 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 식물성 접착제.

9. 위 8의 식물성 접착제, 섬유질 및 천연 안료를 포함하는 식물성 마감재 조성물.

10. 위 9에 있어서, 위 섬유질은 닥나무, 목화솜 및 천연 펄프로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 식물성 마감재 조성물.

11. 위 10에 있어서, 위 천연 안료는 천연 광물, 조개 분말, 숯 분말, 쪽 분말, 치자 분말, 오배자 분말 및 커피박 분말로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 식물성 마감재 조성물.

12. 위 9에 있어서, 건축 자재용, 페인트용 또는 한지 공예용인 식물성 마감재 조성물.

본 발명의 식물성 접착제 제조 방법은 물에 분산시키기 어려운 송진 분말을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 송진 분말의 물 분산시 수산화칼륨 적정량을 사용하면 장시간이 경과하여도 송진 분말의 분산성이 우수하게 유지되는 장점이 있다. 이는 공정상 유리한 점이 있을 뿐만 아니라 접착제의 접착력 향상에도 도움을 준다.

본 발명의 식물성 접착제 제조 방법은 공정 온도를 조절하여 콩단백질 분말을 효과적으로 죽 상태로 변성시킴으로써 접착제의 점도 조절 및 접착력 향상에 기여한다.

본 발명의 식물성 접착제 제조 방법은 송진 분산액에 죽 상태의 콩단백질을 소정의 중량비로 최적의 공정 조건 하에서 혼합함으로써 송진 및 콩단백질의 접착력 상승 효과를 극대화시킬 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 식물성 접착제는 접착력이 우수할 뿐만 아니라 인체에 무해하고 향균력이 우수하여 건축 자재용, 페인트용, 한지 공예용 등 다양한 용도에 적합하게 사용될 수 있다.

본 발명은 물에 수산화칼륨(KOH) 1 중량부와 송진 분말 3.5 내지 4.5 중량부를 넣고 상기 송진 분말을 분산시키는 제1 단계; 18 내지 25℃의 물에 콩단백질 분말 10 내지 35 중량부를 교반하면서 넣고 40 내지 100℃로 가열하여 상기 콩단백질 분말을 죽 상태로 만드는 제2 단계; 및 제1 단계의 송진 분산액에 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질을 넣고 교반하면서 가열하는 제3 단계를 포함한다.

이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 위 제1 단계 내지 제3 단계를 포함함으로써 천연 재료가 갖는 접착력을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 인체에 무해하고 향균성이 우수하여 건축 자재용, 페인트용, 한지 공예용 등 다양한 용도에 적합하게 사용될 수 있는 식물성 접착제의 제조 방법에 관한 것이다.

<식물성 접착제의 제조 방법>

본 발명에 사용되는 식물성 재료인 송진(rosin) 및 콩단백질은 소정 조건 하에서 우수한 접착력을 나타내는 성분이다.

보다 구체적으로, 송진은, 소나무과의 나무가 손상을 입었을 때 분비되는 끈적끈적한 액체를 정제한 것으로서, 상온에서 고형물로 존재하는 바, 접착제로 사용되기 위해서는 용매에 고르게 분산시켜 접착력을 발현시키는 것이 중요하다. 또한, 콩단백질은, 열을 가하는 경우 단백질 구조의 변성으로 접착력을 나타내는 성분으로, 콩단백질 역시 접착제에 사용되기 위해서는 적정 점도로 제조되는 것이 중요하다.

본 발명자는 접착제로 사용하기에 적합한 조건으로, 송진 및 콩단백질이 각각 가지는 고유의 접착력을 발현시키고, 이들의 혼합 시에 접착력을 극대화시킬 수 있는 제조 공정을 도출하였다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다.

송진 분산액의 제조 단계

먼저, 물에 수산화칼륨(KOH) 1 중량부와 송진 분말 3.5 내지 4.5 중량부를 넣고 상기 송진 분말을 분산시킨다(제1 단계).

본 발명에서 수산화칼륨(KOH) 1 중량부와 송진 분말 3.5 내지 4.5중량부로 혼합함으로써, 송진 분말이 물에 충분히 용해되어, 고르게 분산될 수 있게 된다. 보다 구체적으로, 상기 수산화칼륨이 송진 분자에 물과 상호작용을 일으킬 수 있는 관능기를 다수 도입하여 물에 고르게 분산될 수 있게하며, 이온화된 칼륨(K⁺)에 의해 분산된 송진 분말이 분산액 내에서 장시간 안정화될 수 있는 것으로 판단된다.

본 발명에서 수산화칼륨(KOH)과 송진 분말의 혼합시, 송진 분말이 상기 범위를 벗어나 과량(4.5중량부 초과)으로 혼합되는 경우, 송진 분말이 충분히 분산되지 않고 서로 응집될 수 있으며, 송진 분말이 상기 범위를 벗어나 소량(3.5중량부 미만)으로 혼합되는 경우, 분산액의 pH가 높아져 접착제로 사용하기 부적합하며, 저장 안정성이 저하된다.

본 발명에서, 상기 송진 분산액의 물의 함량은 상기 수산화칼륨과 송진 분말이 고르게 분산되어 접착제로 사용하기 적합한 범위 내라면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 수산화칼륨 1 중량부에 대하여, 50 내지 300중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 80 내지 120중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우, 송진 분말이 고르게 분산될 수 있으며, 송진 분산액의 pH를 적정 범위로 유지할 수 있게 하여, 접착제로 사용하기에 적합하다.

본 발명에서, 상기 송진 분산액의 pH는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 11 내지 13일 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우, 송진 분말이 분산액 내에서 고르게 분산될 수 있으며, 접착제로 사용하기에 적합하다. 또한, 콩단백질과의 혼합시(후술하는 제3 단계 참조) 송진과 콩단백질의 중합 반응의 최적화 pH 범위로 송진 분산액을 유지시켜, 중합 반응을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 송진 분산액 제조 단계의 수행 온도는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 40 내지 100℃에서 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 70 내지 100℃에서 수행되는 것이 좋다. 상기 온도 범위를 만족하는 경우, 송진 분말의 분산성을 향상시킬 수 있으며, 송진이 가지는 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 콩단백질과의 혼합시(후술하는 제3 단계 참조) 송진과 콩단백질의 중합 반응의 최적화 온도 범위로 송진 분산액을 유지시켜, 중합 반응을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.

콩단백질 변성화 단계

다음으로, 18 내지 25℃의 물에 콩단백질 분말 10 내지 35 중량부를 교반하면서 넣고, 40 내지 100℃로 가열하여 상기 콩단백질 분말을 죽 상태로 만든다(제2 단계).

본 발명에 사용되는 콩단백질은 적정 범위의 온도를 가하는 경우, 죽 상태로 변성화되어 접착력을 나타낼 수 있으며, 전술한 40 내지 100℃ 범위 내에서 가열하는 경우, 더욱 우수한 접착력을 나타낼 수 있다.

또한, 상기 콩단백질의 변성화 단계에서 유레아(Urea)를 더 첨가할 수 있으며, 이 경우, 콩단백질의 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 콩단백질의 가열 온도가 40℃ 미만인 경우, 충분한 접착력이 구현되지 않으며, 100℃를 초과하는 경우, 콩단백질이 과도하게 파괴되어 접착력이 구현될 수 없다. 또한, 상기 콩단백질의 가열 온도가 전술한 범위를 만족하는 경우, 송진 분산액과의 혼합시(후술하는 제3 단계 참조) 송진과 콩단백질의 중합 반응의 최적화 온도 범위로 콩 단백질을 유지시켜, 중합 반응을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.

본 발명에서, 가열 단계 이전에 18 내지 25℃의 물에 콩단백질 분말을 첨가하는데, 이는 콩단백질의 응집 현상을 막기 위한 것이다. 콩단백질을 변성화 적정 온도 범위인 40 내지 100℃의 물에 바로 첨가하는 경우, 서로 응집되어 응집된 입자의 내부에서는 변성화가 제대로 수행될 수 없게 된다. 상기 물의 온도 범위(18 내지 25℃)는 변성화 반응이 수행되지 않는 온도로서, 상기 온도의 물에 콩단백질을 먼저 투입하고, 교반하는 경우, 콩단백질을 물에 고르게 분산시킬 수 있게 하여, 변성화 반응이 효과적으로 수행될 수 있게 된다.

본 발명에서, 상기 콩단백질 분말은 상기 송진 분산액에 포함된 수산화칼륨 1 중량부에 대하여, 10 내지 35 중량부로 혼합되며, 상기 함량 범위를 만족하는 경우, 후술하는 혼합 단계에서, 송진과 적정 범위로 혼합되어 접착력을 극대화시킬 수 있는 것으로 판단된다.

본 발명에서, 상기 콩단백질을 변성화하기 위한 상기 18 내지 25℃인 물의 함량은 상기 콩단백질이 변성화되서, 죽 상태로 제조될 수 있는 범위 내라면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 콩단백질 1 중량부에 대하여, 50 내지 300중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 80 내지 220중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우, 가열 단계 전에 콩단백질을 고르게 분산시켜, 효과적으로 변성화 단계가 수행될 수 있게 하며, 접착제로 사용하기에 적합한 점도 범위를 구현할 수 있게 한다.

본 발명에서, 상기 죽 상태의 콩단백질의 pH는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 11 내지 13일 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우, 접착제로 사용하기에 적합하며, 송진 분산액과의 혼합시(후술하는 제3 단계 참조) 송진과 콩단백질의 중합 반응의 최적화 pH 범위로 콩단백질을 유지시켜, 중합 반응을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.

혼합 단계

이후, 제1 단계의 송진 분산액에 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질을 넣고 교반하면서 가열한다(제3 단계).

전술한 방법으로 제조된 송진 분산액과 죽 상태의 콩단백질을 적정 조건 하에서 가열하면서 서로 혼합하는 경우, 송진과 콩단백질이 서로 중합 반응을 일으켜, 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에서, 제1 단계의 송진 분산액과 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질의 혼합비는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 송진 분산액 1 중량부에 대하여 콩단백질 0.5 내지 3중량부로 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 콩단백질 1.5 내지 2.5중량부로 혼합될 수 있다. 상기 범위에서 혼합되는 경우, 송진과 콩단백질의 중합 반응성을 향상시켜, 접착력을 더욱 향상시킬 수 있는 것으로 판단된다.

본 발명에서, 상기 혼합 반응시 혼합액의 pH는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 혼합액의 pH가 11 내지 13가 바람직하며, 상기 범위 내에서 가장 효과적으로 중합 반응이 수행될 수 있는 것으로 판단된다.

따라서, 중합 반응성을 향상시키기 위해서, 상기 혼합액의 pH가 11 내지 13이 되도록 수산화칼륨(KOH)을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서, 상기 혼합 반응의 가열 온도는 특별히 한정되지 않으나, 40 내지 100℃ 범위일 수 있으며, 상기 온도 범위 내에서 가장 효과적으로 중합 반응이 수행될 수 있는 것으로 판단된다.

본 발명은 필요에 따라, 상기 제3 단계의 혼합액에 가교제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 혼합액의 pH를 안정화시킬 수 있으며, 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 가교제의 종류는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 유해 물질의 저감 효과를 위해서는 식물성 가교제인 것이 보다 바람직하다.

식물성 가교제의 구체적인 예로는, 옥수수 전분, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 밀크카제인(Milk Casein), 레반(revan), 잔탄검(xanthan gum), 알긴산, 카라기난, 아교 등을 들 수 있으며, 송진 및 콩단백질과의 상용성 측면에서 옥수수 전분, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 밀크카제인(Milk Casein), 레반(revan)이 보다 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.

이외에, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서, 폴리초산비닐(poly vinyl acetate) 수지, 에폭시(epoxy) 수지 등의 화학적 수지를 첨가할 수도 있다.

본 발명에서, 가교제의 첨가 함량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 제3 단계의 혼합액 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부 포함될 수 있으며, 상기 범위로 포함되는 경우, 조성물의 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.

<식물성 접착제 >

본 발명은 전술한 방법에 따라 제조된 식물성 접착제에 관한 것이다.

본 발명에 따른 식물성 접착제는, 접착력이 매우 우수하며, 인체에 무해하고 향균성이 우수하여 건축 자재용, 페인트용 한지 공예용 등 다양한 용도에 적합하게 사용될 수 있다.

<식물성 마감재 조성물>

본 발명은 전술한 식물성 접착제, 섬유질 및 천연 안료를 포함하는 식물성 마감재 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 식물성 마감재 조성물은 접착력이 우수한 식물성 접착제를 사용함으로써, 마감재로서 적정 접착력을 나타낼 수 있으며, 천연 재료로 형성되어, 인체에 무해하고 향균성이 우수하여 건축 자재용, 페인트용 한지 공예용 등 다양한 용도에 적합하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 섬유질은 마감재로 사용시에 적정 강도를 확보하여 크랙을 방지하고, 인장 강도를 높여 다양한 재질에 변형 사용을 가능하게 하는 성분이다.

또한, 상기 섬유질은 마감재 조성물로 코팅시 마감재에 적정 공극을 유지할 수 있게하여, 흡음, 탈취, 습도 조절, 난방, 보온 등의 효과를 구현할 수 있게 한다. 또한, 본 발명의 식물성 접착제 및 천연 안료와의 상용성이 뛰어나 조성물의 저장 안정성을 향상시킬 수 있게 한다.

본 발명에서 사용 가능한 섬유질은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 닥나무, 목화솜, 천연 펄프 등을 들 수 있으며, 안료와의 상용성 측면에서 닥나무를 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 섬유질은 물에 해리 시켜 사용하는 것이 응집 방지 측면에서 바람직하다.

상기 닥나무는 1~3년생을 채취하여 찐 후, 그 인피 섬유를 활용한 것일 수 있으며, 인피 섬유의 경우 미세한 섬유질이 종횡으로 짜여져 있어 내구성이 뛰어나며, 질감 또한 뛰어나 마감재에 사용되기 매우 적합하다.

본 발명에서 사용 가능한 천연 안료는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 천연 무기 안료, 천연 유기 안료일 수 있다.

상기 천연 무기 안료는, 광상 또는 토상으로 이루어진 색상을 가진 무기물로서, 건조 후 분쇄 공정을 거쳐, 40 ~ 2000mesh 크기의 입자를 말하며, 다양한 색상 구현하기 위해, 안료를 300 ~ 850℃로 소성하여 산화 또는 환원시켜 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 질석, 펄라이트, 운모류, 어패류의 분말 등을 들 수 있으며, 마감재 조성물에 사용되어, 내구성 향상의 측면에서 상기 운모류 중 백운모를 사용하는 것이 바람직하다.

천연 유기 안료의 구체적인 예로는, 숯 분말, 쪽 분말, 치자 분말, 오배자 분말, 커피박 분말 등을 들 수 있다.

본 발명은, 마감재 조성물에 적용되어 유해 물질을 방출하지 않는 범위 내에서, 합성 안료를 더 포함할 수 있다.

전술한 안료들은 마감재 조성물이 구현하고자 하는 색상에 따라, 단독으로 또는 2종 이상 선택되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 식물성 마감재 조성물의 각 성분의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 용도에 따라 적정 범위로 사용될 수 있으며, 점도 조절을 위해 물이 더 추가될 수 있다.

본 발명에 따른 식물성 마감재 조성물은 건축 자재용, 페인트용 또는 한지 공예용으로 사용될 수 있으며, 건축 자재 중 바닥용 보드나 천장용 텍스 등에 적용되는 경우, 강도 향상의 측면에서 섬유질 및 강도를 확보할 수 있는 안료(백운모) 등의 함량을 증가시켜 사용할 수 있다. 또한, 페인트용으로 사용되는 경우, 섬유질의 함량을 줄이고, 천연 안료의 함량을 증가시켜 적용할 수 있으며, 한지 공예용으로 사용되는 경우, 접착력 향상을 위해 식물성 접착제의 함량을 증가시켜 사용할 수 있다.

본 발명의 식물성 마감재 조성물로 건축 자재, 페인트, 한지 공예품을 제조하는 경우, 인체에 무해하고 향균력이 우수하며, 내구성 및 접착력도 뛰어나 매우 바람직하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

<식물성 접착제의 물성 평가>

실시예 1

물 100g에 수산화칼륨 1g을 넣고 교반하여 녹인 후, 송진 분말 4g을 투입하여 70℃로 100분간 가열하여 송진 분산액을 제조하였다. 제조된 송진 분산액의 pH는 13이었다.

이후, 80℃의 물에 100g에 콩단백질 분말을 20g을 투입하고 교반하여 콩단백질 분말이 고르게 분산되도록 한다. 이 후, 70℃로 100분간 가열하여 죽 상태로 만든다.

상기 제조된 송진 분산액과, 죽 상태의 콩단백질을 혼합한 뒤, 혼합액의 pH가 13이 되도록 수산화칼륨을 첨가하고, 70℃로 100분간 혼합하여 식물성 접착제를 제조하였다.

비교예 1

수산화칼륨 대신 수산화나트륨을 사용한 송진 분산약을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 접착제를 제조하였다.

시험 방법 및 실험 결과

실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 송진 분산액을 상온에서 3개월 간 방치 후, 1개월 간격으로 점도 및 저장 안정성(층분리)을 평가하였다.

실험 결과, 본 발명에 따라 수산화칼륨을 적정 범위로 사용한 실시예 1의 경우, 3개월이 모두 경과하여도 초기 점도(±10% 범위) 범위를 유지하였으며, 층분리도 전혀 일어나지 않았다.

수산화 나트륨을 사용한 비교예 1의 경우, 1개월 후부터, 층분리가 육안으로 확인되었으며, 3개월 후 초기 점도에서 40%가 저하된 것을 확인할 수 있었다.

<식물성 마감재 조성물의 물성 평가>

실시예 2

닥나무 인피섬유를 10g을 20mm 크기로 자른 후, 물 100g에 넣고 교반기에서 1000rpm으로 교반하여 해리시켰다. 이 후, 교반기에 천연 목화솜을 10g 첨가하여 교반하였다. 이후, 실시예 1에서 제조된 식물성 접착제 20g을 투입하여 60분간 교반하여 고르게 혼합시킨 후, 백운모 분말 50g을 투입하여 마감재 조성물을 제조하였다.

비교예 2

비교예 1의 접착제를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 마감재 조성물을 제조하였다.

시험 방법 및 실험 결과

(1) 내구성 평가

실시예 2 및 비교예 2에서 제조한 마감재 조성물을 10*10cm의 시트에 도포하고 건조한 뒤, KS F 4715:2007에 따라 부착 강도(접착력), 내구성(초기 건조에 따른 내잔갈림성)여부를 평가하였다.

실험 결과, 실시예 2의 경우, 부착강도가 1.3N/mm²으로 우수하였으나, 비교예 2의 경우, 0.8N/mm²으로 부착강도가 실시예에 비교하여 현저히 저하된 것을 확인할 수 있었다.

내구성 관련하여, 실시예 2의 경우, 초기 건조에 따른 내잔갈림성에 이상이 없었으나, 비교예 2의 경우 건조 후, 시트에 전체적으로 미세한 크랙이 발생한 것을 확인할 수 있었다.

(2) 유해 물질 방출 평가

실시예 2 및 비교예 2에서 제조한 마감재 조성물을 10*10cm의 시트에 도포하고 건조한 뒤, 실내공기질 공정 시험 기준에 따라, 유해 물질 방출 여부(총휘발성 유기화합물(TVOC), 톨루엔(Toluene), 폼알테하이드(Formaldehyde))를 평가하였다.

실험 결과, 실시예 및 비교예 모두 유해 물질의 발생량이 0.2mg/(m²·h)미만으로 미량이었다.

(3) 항균성 평가

실시예 2 및 비교예 2에서 제조한 마감재 조성물을 10*10cm의 시트에 도포하고 건조한 뒤, KCL-FIR-1002:11에 따라 대장균에 의한 향균시험 및 녹농균에 대한 향균시험을 평가하였다

(* 접종균 세균 농도(CFU/ml) - 대장균 1.5 X 10⁶, 녹농균 1.9 X 10⁶)

실험 결과, 실시예 및 비교예 24시간 이후, 세균의 감소율이 99%로 우수한 것을 확인할 수 있었다.

(4) 탈취율 평가

실시예 2 및 비교예 2에서 제조한 마감재 조성물을 10*10cm의 시트에 도포하고 건조한 뒤, 상온에서 상대습도 50%(±10%) 조건하에서, 암모니아(NH3)의 탈취실험을 진행하였다. 먼저, 밀페된 상자에 시편을 넣고, 상기 조건하에서 암모니아 가스의 농도를 시간대별로 측정하였다.

실험 결과, 실시예 2의 경우, 30분이 지난 후부터, 암모니아 가스가 80%이상 제거되었으며, 120분이 지난 후에는 초기 농도의 10%만 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 2의 경우, 30분 이후, 제거 농도가 30%에 불과하였으며, 120분이 경과한 후에도, 초기 농도의 40%만이 제거된 것을 확인할 수 있었다.

Claims

수산화칼륨(KOH) 1 중량부를 기준으로 물 50 내지 300 중량부, 수산화칼륨(KOH) 1 중량부 및 송진 분말 3.5 내지 4.5 중량부를 넣고 상기 송진 분말을 분산시키는 제1 단계;
수산화칼륨(KOH) 1 중량부를 기준으로 18 내지 25℃의 물 500 내지 10500 중량부에 콩단백질 분말 10 내지 35 중량부를 교반하면서 넣어 응집 현상을 막는 공정 및 40 내지 100℃로 가열하여 상기 콩단백질 분말을 변성화하고 죽 상태로 만드는 공정을 포함하는 제2 단계; 및
제1 단계의 송진 분산액에 제2 단계의 죽 상태의 콩단백질을 1 : 0.5 내지 3의 중량비로 혼합하여 교반하면서 가열하는 제3 단계를 포함하는, 식물성 접착제의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 단계는 40 내지 100℃의 온도로 수행되는, 식물성 접착제의 제조 방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 제3 단계에서 혼합액의 pH가 11 내지 13이 되도록 수산화칼륨(KOH)을 첨가하는 단계를 더 포함하는, 식물성 접착제의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제3 단계는 40 내지 100℃의 온도로 수행되는, 식물성 접착제의 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제3 단계의 혼합액에 옥수수 전분, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 밀크카제인(Milk Casein) 및 레반(revan)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 가교제를 첨가하는 단계를 더 포함하는, 식물성 접착제의 제조 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 가교제는 상기 제3 단계의 혼합액 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부 포함되는, 식물성 접착제의 제조 방법.
청구항 1, 2 및 4 내지 7 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 식물성 접착제.
청구항 8의 식물성 접착제, 섬유질 및 천연 안료를 포함하는 식물성 마감재 조성물.
청구항 9에 있어서, 상기 섬유질은 닥나무, 목화솜 및 천연 펄프로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 식물성 마감재 조성물.
청구항 10에 있어서, 상기 천연 안료는 천연 광물, 조개 분말, 숯 분말, 쪽 분말, 치자 분말, 오배자 분말 및 커피박 분말로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인, 식물성 마감재 조성물.
청구항 9에 있어서, 건축 자재용, 페인트용 또는 한지 공예용인 식물성 마감재 조성물.