KR102320423B1 - 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재 접착용 액상 접착제 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아교의 사용상 불편함을 없애면서도 아교의 우수한 접착성과 친환경성을 충분히 활용할 수 있도록 한 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 아교 수용액, 카라기난, 폴리비닐피롤리돈 및 물을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재 접착용 액상 접착제 및 그의 제조 방법{Liquid type adhesive comprising gelatine and carageenan for wood adhesion}

본 발명은 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재 접착용 액상 접착제 및 그의 제조 방법에 관한 것으로 특히, 아교의 사용상 불편함을 없애면서도 아교의 우수한 접착성과 친환경성을 충분히 활용할 수 있도록 한 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상 접착제 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 접착제란 동종 또는 이종 물체의 결합에 사용되는 물질을 총칭하는 의미로 사용된다.

한편, 최근 들어 환경오염이 심해지면서 안락한 주거 환경에 대한 관심이 점차 고조되는 가운데 새집증후군을 비롯해서 포름알데히드 등 유해화학물질로 인한 두통, 아토피피부염, 천식 등의 각종 피해를 줄이려는 노력이 계속되고 있다. 여기에서 새집증후군이란 포름알데히드 이외에도 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 아세트알데히드, 디클로로벤젠, 스티렌 등의 휘발성 유기화합물에 원인을 두며, 해당 화학물질이 함유된 접착제, 건축자재 등이 주발생원이 된다.

따라서, 휘발성 유기화합물의 첨가 및 사용을 가급적 배제한 이른바 천연 접착제에 대한 수요가 늘고 있지만, 제조 및 생산의 전과정 휘발성 유기화합물 사용을 일절 배제할 경우, 제조의 곤란, 생산성의 저하 및/또는 보존성의 저하 등의 단점을 나타낸다.

한편, 해초에서 추출되는 카라기난의 겔화 능력 및 접착 능력을 이용하고자 하는 노력이 경주되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0540103호(발명의 명칭: 카라게닌 조성물 및 그의 제조 방법)는 “본 발명은 아이오타 카라게닌 약 79 몰% 내지 약 95 몰% 및 뉴 카라게닌 약 0.1 몰% 내지 약 10 몰%를 포함하는 카라게닌 조성물, 및 수성 겔 1.2 중량% 중에서, 약 200 Pa보다 큰 5℃에서의 탄성율 G'-1 ㎐, 약 200 ㎩ 미만의 25℃에서의 탄성율 G'-1 ㎐, 약 5 Pa 내지 약 25 ㎩의 5℃에서의 점탄성율 G"-0.2 ㎐ 및 60℃ 미만의 융점을 나타내는 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다”고 개시하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0541722호(발명의 명칭: 개질 전분 및 이오타(iota)-카라기난을 포함하는 필름 형성 조성물 및 그것을 이용한 연질 캡슐의 제조 방법)는 “본원 발명은 개질 전분 및 카라기난, 특히 이오타-카라기난을 포함하는 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 연질 캡슐 제조 용도에 적합하다”고 개시하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1508438호(발명의 명칭: 친환경 기능성 도배풀 조성물)는 “본 발명은 친환경 기능성 도배풀 제조방법에 관한 것으로서, 정제수, 접착분말 및 흡착제에 피톤치드 액상을 혼합하여 제조된 친환경 기능성 도배풀 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 혼합탈취제(20) 5~10중량%; 접착분말(30) 15~25중량%; 정제수 65~80중량%을 혼합하여 열처리 온도는 60~90℃ 범위로 하고 처리시간은 20~50분으로 하여 교반 하면서 끓인 후, 냉각하여 겔 형태로 제조하는 친환경 기능성 도배풀로서 기존 도배풀의 문제점인 사용약품의 유해성 및 휘발성 유기화합물을 거의 방출하지 않는 장점이 있으며, 흡착제의 강력한 흡착, 탈취, 분해력과 다량의 음이온, 원적외선 방사로 오염방지, 공기정화 기능과, 피톤치드의 살균, 항균, 효과로 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등의 정균 작용을 하여 실내환경을 개선할 수 있으며, 천연 방부제에 의한 제품의 유통기한이 현저히 길어지는 효과가 있는 친환경 기능성 도배풀이다”고 개시하고 있다.

그러나, 주로 해초에서 추출되는 카라기난은 접착제로서의 제조 과정에서 겔화가 일어나서 균질한 접착제, 특히 발림성이 우수한 접착제를 제조하기가 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 젤라틴은 목재용 접착제의 일종인 아교의 주성분으로서, 아교는 동물의 가죽, 힘줄, 창자, 뼈 등을 고아 그 액체를 고형화(固形化)한 물질로서, 중국에서 쇠가죽으로 만든 갖풀에서 비롯되었는데, 황갈색을 띠고 있다. 예로부터 나무가구를 접착(接着)하는 데 쓰는 접착제 또는 약용인 지혈제(止血濟)로 쓰여 왔으며, 1236년(고종 23)경에 간행된 “향약구급방(鄕藥救急方)”에도 동물성 의약으로 나와 있다. 아교의 주성분은 젤라틴(gelatin)으로 유기용매(有機溶媒)에는 녹지 않고, 냉수에는 차차 녹아 그 부피가 커지며, 온수에는 아주 녹아서 끈기가 높은 콜로이드(colloid)로 되고, 2∼3％ 또는 그 이상의 농도에서는 실내 온도에서 탄성(彈性)이 있는 고용체(固溶體)가 된다. 젤라틴은 제과 등 음식에 사용하고, 또 항원성(抗原性)이 없어 과민증을 일으키지 않으므로 약용으로 사진원판의 감광막, 지혈제, 약용캅셀, 보호콜로이드, 회화용 또는 접착제로 쓰인다. 아교의 성질은 맑고 따뜻하며, 맛이 달고 신맛이 조금 있기도 하나 독성은 없다. 우리나라에 전래된 아교제조법은 오교법, 녹각교법(鹿角膠法), 우피교법(牛皮膠法) 등이 있다.

오교법은 가재로 만드는 것으로, 바다의 큰 게 껍질과 가재를 뽕나무 잿물에 넣어 뽕나무 땔감으로 달인다.

녹각교법은 사슴뿔을 구해서 톱으로 한 치(一寸) 길이만큼씩 자르고 시냇물 속에 넣어 3일간 담근 뒤 박박 긁어서 더러운 때를 씻어 버리고 사기솥(砂鍋) 속에 넣어 맑은 물로 뿔이 노출되지 않게 담근다. 이때 뽕나무 잎으로 그 솥 입구를 막고 뽕나무를 땔감으로 한 불에 달여 자주 더운 물을 더 붓고 불이 꺼지지 않게 한다. 이와 같이 해서 3일이 되면 뿔이 흐물흐물하여 연한 죽이 된다. 이때 바로 불을 끄고 뿔을 꺼내어 볕에 말리는데, 이를 가리켜 녹각상(鹿角霜)이라 한다. 그 끓인 물은 녹각교 또는 백교(白膠), 황명교(黃明膠)라고도 한다.

쇠가죽으로 만드는 우피교법은 쇠가죽을 물에 담가 털과 힘줄을 뽑아 버리고 평평한 소반 위에 펴놓고 생흙을 그 가죽 위에 고루 뿌린다. 조금 있다가 작은 칼로 힘줄과 덮인 기름기를 깎아 버리고 물을 바꾸면서 자주 부스러기를 씻어낸다. 기름기와 때가 없는 솥 안에 넣고 맑은 물을 부어 달인 다음, 꺼내 대발 위에 얇게 펴서 바람에 말린다.

기타의 방법은 밤나무껍질 위에 벌레들이 쳐놓은 그물을 구해서 뽕나무 잿물에 넣고 뽕나무 땔감으로 달이면 아교가 된다. 또는 밤나무 잿물에 넣고 밤나무 땔감으로 달여도 된다. 이 아교는 난교(鸞膠)보다 좋아서 끊어진 악기의 줄을 이을 수 있다. 또 바다에서 고기 새끼의 뼈를 구해 뽕나무 잿물에 넣고 뽕나무 땔감으로 농도가 짙게 달여 고기 새끼의 뼈가 변하여 물이 되도록 기다렸다가 말리면 아교가 된다.

반면, 아교는 접착력이 우수하고, 건조 중에 위치 및 접착 보정이 가능한 장점을 갖고, 통상 고체 상으로 존재하여 보관 및 취급이 간편하기는 하나, 이를 접착제로 사용하기 위해서는 중탕으로 녹이고, 물을 섞어서 사용(접착력의 조절을 위한 농도 조절)하여야 하는 등의 편리성이 떨어진다는 단점이 있다. 특히, 아교는 아교의 원료 및 제조방법 등에 따라 그 종류가 매우 다양하고, 그에 따라 농도에 따라 상이한 접착력을 나타내는 등 최선 또는 최적의 접착력을 발휘하기 위해서는 많은 경험에 따른 농도 조절 등이 요구되어 사용이 어렵다는 단점이 있다.

또한, 해초 추출물 중 카라기난(carrageenan)의 경우, 사용성이 뛰어나고 그 응용성이 있으며, 종이에 대한 접착력은 매우 강하게 나타나나, 목재에의 적용, 특히 접착력의 부족으로 인하여 목재 접착용으로 사용하기 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 아교의 사용상 불편함을 없애면서도 접착력, 특히 목재에 대한 아교의 우수한 접착성과 친환경성을 충분히 활용할 수 있도록 하는 새로운 목재접착용 접착제의 개발에 대한 요구가 여전히 존재하고 있다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 특히 아교의 사용상 불편함을 없애면서도 아교의 우수한 접착성과 친환경성을 충분히 활용할 수 있도록 한 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 하나의 구현예에 따른 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제는, 아교 수용액, 카라기난, 폴리비닐피롤리돈 및 물을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 아교 수용액은 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액일 수 있다.

상기 목재접착용 액상접착제는, 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액 50 ㎖, 카라기난 2.0 내지 3.9 g, 폴리비닐피롤리돈 2.5 내지 3.1 g 및 물 30 ㎖을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 카라기난은 람다형 카라기난일 수 있다.

상기 카라기난은 카라기난 총 중량을 기준으로 10 내지 30중량%의 덱스트린을 더 포함할 수 있다.

상기 목재접착용 액상접착제는, 액상접착제 총 중량을 기준으로 0.1 내지 3중량%의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 첨가제는 방부제, 방부보조제, 소포제 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제일 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 구현예에 따른 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제의 제조방법은:

(1) 상온의 물 30 ㎖에 폴리비닐피롤리돈 2.5 내지 3.1 g 및 카라기난 2.0 내지 3.9 g을 용해시켜 제1 용액을 준비하는 제1 용액 준비단계;

(2) 아교를 물에 첨가하고 교반하면서 70 내지 90℃의 온도로 가열하여 제2 용액으로서 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액을 준비하는 제2 용액 준비단계; 및

(3) 제2 용액이 70 내지 90℃의 온도에서 액상으로 유지되는 동안 상기 제2 용액 50 ㎖에 상기 제1 용액을 첨가하면서 전체 혼합물의 온도를 70 내지 90℃의 온도로 유지시키면서 혼합시키는 혼합단계;

를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 목재접착용 액상접착제의 제조방법은, 상기 혼합단계 이후에 수득된 목재접착용 액상접착제를 밀봉가능한 용기에 담고 밀봉하여 수분증발을 방지하는 보존처리단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목재접착용 액상접착제의 제조방법은, 상기 혼합단계 이후에 상기 혼합단계에서 수득되는 혼합물에 방부제, 방부보조제, 소포제 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제를 상기 혼합물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 3중량%의 양으로 첨가하는 첨가단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 아교의 사용상 불편함을 없애면서도 아교의 우수한 접착성과 친환경성을 충분히 활용할 수 있도록 한 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제 및 그의 제조방법을 제공하며, 그에 의하여 강한 접착도 유지, 저점도화, 저장성 유지, 사용상의 편리함 등의 장점을 갖는 목재접착용 액상접착제의 제조를 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 폴리비닐피롤리돈과 람다형 카라기난의 사용량을 함수로 하여 수득된 액상 접착제의 접착력의 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 폴리비닐피롤리돈의 사용량을 2.8 g으로 고정시키고, 람다형 카라기난의 사용량을 함수로 하여 수득된 액상 접착제의 접착력의 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 폴리비닐피롤리돈의 사용량을 2.4 g으로 고정시키고, 람다형 카라기난의 사용량을 함수로 하여 수득된 액상 접착제의 접착력의 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 중금속, 총휘발성유기화합물(TVOC), 포름알데히드(formaldehyde)들이 검출되지 않았으며, 총호기성균수 배양 실험의 결과를 나타내는 시험성적서이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면 및 구체적인 실시예들을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 하나의 구현예에 따른 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제는, 아교 수용액, 카라기난, 폴리비닐피롤리돈 및 물을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 아교 수용액은 당해 분야에서 공지된 목재접착용 아교를 물에 첨가하고, 가열, 바람직하게는 중탕으로 가열하여 액화시킨 아교 수용액이며, 상기 아교는 국내외 유수의 제조업자들에 의하여 상용적으로 제공되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다. 상기 아교 수용액은 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액일 수 있으며, 이 범위의 농도의 아교 수용액이 높은 접착력을 제공할 수 있으며, 위 범위를 벗어나는 경우, 접착력이 저하되거나 점도가 너무 높아져서 접착제로 사용하기 어렵게 되는 문제점이 있을 수 있다.

상기 카라기난은 해초 추출물에서 수득되는 접착성분으로서, 접착능을 발휘하기는 하나, 접착력이 약하여 종이 등의 접착제 사용되고 있다. 해초 추출물로부터 수득되는 카라기난, 즉 총 카라기난(total carrageenan)은 카파-카라기난(k-carrageenan), 이오타-카라기난(i-carrageenan) 및 람다-카라기난(λ-carrageenan)을 포함하며, 본 발명에서는 바람직하게는 람다-카라기난 만을 분리하여 사용할 수 있다. 즉, 람다-카라기난은 해초 추출물로부터 수득되는 총 카라기난 중 카파-카라기난과 이오타-카라기난을 제거하고 람다-카라기난을 남긴 것을 의미한다. 카라기난은 홍조류에 함유된 다당류로 여러 가지 면에서 한천과 비슷하며, 황산화 갈락토스 단위(sulfated galactose units)들로 구성된 다당류이다. 황산기의 수와 결합된 위치에 따라 카파-카라기난(k-carrageenan), 이오타-카라기난(i-carrageenan) 및 람다-카라기난(λ-carrageenan)으로 구분되며, 총 카라기난은 이들 3종의 카라기난들을 총칭한다. 카파-카라기난은 칼륨 및 칼슘으로 겔화되고, 이오타-카라기난은 칼슘으로 겔화되나, 람다-카라기난은 무기질 없이 점성이 있는 액이 된다. 상기 정제된 람다-카라기난은 순수 람다-카라기난 만으로 이루어지거나, 순수 람다-카라기난에 더해 카파-카라기난과 이오타-카라기난을 제외한 해초 추출물 중의 다른 성분들을 포함하거나, 검출불가능한 또는 흔적량 정도의 카파-카라기난과 이오타-카라기난을 포함하거나, 또는 람다-카라기난과 비교하여 상대적으로 소량, 구체적으로는 람다-카라기난의 총 중량을 기준으로 2중량% 이하의 카파-카라기난과 이오타-카라기난을 포함하여 카파-카라기난과 이오타-카라기난의 존재에 의한 겔화가 접착제의 제조에 영향을 주지 않을 정도로 포함하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 카파-카라기난 및/또는 이오타-카라기난이 정제된 람다-카라기난 총 중량을 기준으로 2중량%를 초과하는 경우, 겔화 현상이 나타나기 시작하여 접착제의 제조가 어려워지는 문제점이 있을 수 있다. 해초 추출물은 카라기난을 포함하는 해초, 바람직하게는 참도박(Grateloupia elliptica Holmes)과 같은 해초류의 건물을 에탄올 중에 침지시키고, 가열하여 수득될 수 있다. 해초의 일례로서의 참도박은 식물계(Plantae), 홍조식물문(Rhodophyta), 홍조강(Rhodophyceae), 도박목(Halymeniales), 지누아리과(Halymeniaceae)에 속하는 해초이다.

상기 폴리비닐피롤리돈은 수득되는 본 발명에 따른 목재접착용 액상접착제의 점도조절 및 접착보조성분으로 기능한다.

본 발명에 따른 상기 목재접착용 액상접착제는, 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액 50 ㎖를 기준으로, 카라기난 2.0 내지 3.9 g, 폴리비닐피롤리돈 2.5 내지 3.1 g 및 물 30 ㎖을 포함하여 이루어지며, 위 범위 내에서 최적의 접착력을 발휘함과 동시에 점도 유지 및 액상접착제로서 기능할 수 있으며, 위 범위를 벗어나는 경우, 접착력의 저하나 점도가 너무 높아져서 액상접착제로서 사용하기 어려워지는 문제점이 있을 수 있다.

상기 카라기난은 카라기난 총 중량을 기준으로 10 내지 30중량%의 덱스트린을 더 포함할 수 있다. 상기 덱스트린(dextrin)은 카라기난이 물에 잘 용해될 수 있도록 하는 용해도조절 및 접착보조성분으로 기능한다. 상기 덱스트린이 상기 카라기난 총 중량을 기준으로 10중량% 미만으로 사용되는 경우, 카라기난의 용해가 어려워지는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 30중량%를 초과하는 경우, 수득되는 액상접착제의 접착력에 저하가 일어나는 문제점이 있을 수 있다. 상기 덱스트린은 상기 카라기난 총 중량을 기준으로 20중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 목재접착용 액상접착제는, 액상접착제 총 중량을 기준으로 0.1 내지 3중량%의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 방부제, 방부보조제, 소포제 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제일 수 있다.

상기 방부제는 바람직하게는 에틸헥실글리세린(EHG: ethylhexylglycerine)일 수 있다.

상기 방부보조제는 바람직하게는 페녹시에탄올(POE: phenoxyethanol)일 수 있다.

상기 방부제와 방부보조제는 함께 사용되는 것이 바람직하며, 함께 사용되는 경우, 상기 방부제 : 방부보조제의 혼합비는 중량비로 1 : 1인 경우가 방부효과가 우수하다.

상기 소포제는 본 발명에 따른 목재접착용 액상접착제의 제조 공정 동안 및/또는 그 후 수득되는 접착제에 기포가 발생하는 것을 억제하여 균질한 접착제를 원활하게 제조하는 것이 가능하도록 기능한다. 상기 소포제의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우, 다른 성분들의 비율의 변화로 인하여 수득되는 접착제의 접착력이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 상기 소포제는 국내외 유수의 제조업자들에 의해 상용적으로 제공되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있으며, 소포제(식첨 소포제)의 예로서, FD330A(식품첨가물 혼합제의 일종인 실리콘 소포제로서 새한실리켐(대한민국) 상품)를 들 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 구현예에 따른 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제의 제조방법은:

(1) 상온의 물 30 ㎖에 폴리비닐피롤리돈 2.5 내지 3.1 g 및 카라기난 2.0 내지 3.9 g을 용해시켜 제1 용액을 준비하는 제1 용액 준비단계;

(2) 아교를 물에 첨가하고 교반하면서 70 내지 90℃의 온도로 가열하여 제2 용액으로서 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액을 준비하는 제2 용액 준비단계; 및

(3) 제2 용액이 70 내지 90℃의 온도에서 액상으로 유지되는 동안 상기 제2 용액 50 ㎖에 상기 제1 용액을 첨가하면서 전체 혼합물의 온도를 70 내지 90℃의 온도로 유지시키면서 혼합시키는 혼합단계;

를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 (1)의 제1 용액 준비단계는 상온의 물 30 ㎖에 폴리비닐피롤리돈 2.5 내지 3.1 g 및 카라기난 2.0 내지 3.9 g을 용해시켜 제1 용액을 준비하는 것으로 이루어진다. 여기에서, 상기 각 성분들의 사용량 범위는 제2 용액으로서 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액 50 ㎖를 기준으로 설정된 것이다. 이 단계에서 폴리비닐피롤리돈과 카라기난의 물에의 용해 순서는 무관하나, 폴리비닐피롤리돈을 먼저 물에 용해시킨 후, 카라기난을 용해시키는 것이 바람직하며, 이 순서로 용해시키는 것이 용해력이 좀 더 나은 것으로 관찰되었다.

상기 (2)의 제2 용액 준비단계는 아교를 물에 첨가하고 교반하면서 70 내지 90℃의 온도로 가열하여 제2 용액으로서 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액을 준비하는 것으로 이루어지며, 아교는 제조업자 및 원료 등에 따라 물성에서 차이가 있을 수 있어 중량% 농도로 한정하였다. 예를 들어, 아교를 일본국 소재 봉황사의 상품명 ‘봉황 아교’를 사용하는 경우, 봉황 아교 7.5 g을 42.5 g의 물에 투입하고 교반하면서 80℃로 가열(중탕으로)하는 경우, 15중량%의 농도를 갖는 아교 수용액을 수득할 수 있으며, 봉황 아교의 경우, 15중량%의 농도로 수용액화 했을 때의 접착 강도가 0.17 Mpa 이었으며, 농도가 더 높아지는 경우, 시간이 지날수록 점도가 급격히 증가하고, 겔화가 진행되어 접착제로서의 사용이 불가능하며, 30 중량%를 초과하는 경우, 제조 즉시 사용하게 되면 1.0 Mpa 이상의 접착 강도를 나타내나, 다른 접착 보조제가 첨가되지 않으면 점도 증가를 거쳐 겔화가 진행되어 접착 사용성이 크게 떨어지게 된다.

달리, 아교로서 토기교(독일국 소재 Kremer Pigment GmbH & co. KG사의 Hasenleim in Wurfeln 제품으로서, 토끼 가죽에서 추출한 콜라겐을 농축하여 제조된 아교)의 경우, 15중량% 수용액의 경우에서 1.10 Mpa의 접착 강도를 나타내나, 역시 이 이상의 농도에서는 접착 강도의 증가와 함께 겔화의 진행으로 사용성이 크게 떨어지게 된다.

상기 (3)의 혼합단계는 제2 용액이 70 내지 90℃의 온도에서 액상으로 유지되는 동안 상기 제2 용액 50 ㎖에 상기 제1 용액을 첨가하면서 전체 혼합물의 온도를 70 내지 90℃의 온도로 유지시키면서 혼합시키는 것으로 이루어진다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 방법에 의하여 본 발명에 따른 목재접착용 액상접착제를 제조할 수 있으며, 이러한 액상접착제는 수분의 증발을 억제하는 것 만으로 액상 상태를 유지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 액상접착제는 밀폐된 상태에서는 수 개월 이상 성상의 변화가 없었으며, 20 내지 30℃의 온도에서 밀폐된 상태를 유지하는 한, 부패나 접착력 변화 등이 나타나지 않는다. 사용 시, 목재의 표면에 도포하고, 결합시키고자 하는 목재들을 밀착시킨 상태에서 대략 24 시간 정도 방치하는 것에 의하여 수분이 증발하면서 고화 및 접착되게 된다. 즉, 본 발명에 따른 액상접착제는 상온에서 목재에의 도포 후 대략 24시간 경과 후에서 완전 건조가 일어나며, 목재를 접착시킬 수 있다. 따라서, 종래의 아교의 사용 시처럼 가열된 상태에서 바로 사용하여야 하고, 농도 조절 등의 사용상 불편한 점이 많은 아교의 단점을 극복한 새로운 개념의 목재용 액상접착제를 제공하는 효과를 제공할 수 있다.

상기 목재접착용 액상접착제의 제조방법은, 상기 혼합단계 이후에 수득된 목재접착용 액상접착제를 밀봉가능한 용기에 담고 밀봉하여 수분증발을 방지하는 보존처리단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 보존처리에 의하여 액상접착제의 온도가 실온 또는 그 이하로 냉각되어도 액상 상태를 유지하고, 겔화 등을 방지하여 사용이 편리하다는 장점을 제공할 수 있으며, 아교를 직접 수용액화하여 사용할 때의 불편점, 즉 농도 조절 중탕 가열 등의 번거로움을 피할 수 있으면서도 아교의 장점, 즉 우수한 접착력 및 친환경의 무독성 접착제를 제공할 수 있다. 상기 보존처리에 의하여 수분이 증발되지 않는 한, 상온에서 장기간 보관하여도 접착력의 저하나, 물성 변화 등을 나타내지 않으면서 최소 1개월 정도를 유지할 수 있다.

상기 목재접착용 액상접착제의 제조방법은, 상기 혼합단계 이후에 상기 혼합단계에서 수득되는 혼합물에 방부제, 방부보조제, 소포제 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제를 상기 혼합물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 3중량%의 양으로 첨가하는 첨가단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방부제 및 방부보조제는 본 발명에 따른 액상접착제에 방부효과를 부여하여 보존성을 높이는 기능을 한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

실시예 1

(1) 상온(25℃)의 물 30 ㎖에 폴리비닐피롤리돈(PVP)과 람다형 카라기난(카라기난 총 중량을 기준으로 20% 덱스트린 함유한 것)을 각각 2.4 내지 3.6 g으로 변화시키면서 용해시켜 제1 용액을 준비하였다.

(2) 봉황 아교 7.5 g을 42.5 g의 물에 첨가하고 교반하면서 중탕에서 80℃로 가열, 용해시켜 15중량% 아교 수용액을 제2 용액으로 준비하였다.

(3) 제2 용액이 80℃의 온도에서 액상으로 유지되는 동안 상기 제2 용액 50 ㎖에 상기 제1 용액 전량을 첨가하면서 전체 혼합물의 온도를 80℃의 온도로 유지시키면서 15 분간 혼합하였다.

(4) 0.5 g의 에틸헥실글리세린, 0.5 g의 페녹시에탄올 및 0.2 g의 소포제(FD330AE)를 순차적으로 첨가한 후, 5 분 동안 더 교반하여 혼합하여 본 발명에 따른 목재접착용 액상접착제를 수득하였다.

폴리비닐피롤리돈과 람다형 카라기난의 사용량을 함수로 하여 수득된 액상 접착제의 접착력의 변화를 측정하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1에 나타난 바와 같이, 아교 수용액(15중량%의 농도)을 기준으로 폴리비닐피롤리돈과 카라기난의 첨가량을 각각 2.4 g, 2,8 g, 3,2 g 및 3.6 g으로 증가시켰을 때, 접착 강도의 변화는 량의 증가와 정비례의 관계를 나타내지는 않았으며, 15 중량% 아교 수용액 50 ㎖ 기준으로 폴리비닐피롤리돈 2.8 g, 카라기난 2.8 g에서 1.80 Mpa의 최고 접착 강도를 나타냄을 확인할 수 있었다.

실시예 2

폴리비닐피롤리돈의 사용량을 2.8 g으로 고정시키고, 람다형 카라기난의 사용량을 변화시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였으며, 수득된 액상 접착제의 접착력의 변화를 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2에 나타난 바와 같이, 폴리비닐피롤리돈의 사용량을 2.8 g으로 고정하고 카라기난의 사용량을 변화시켰을 때, 역시 2.8 g 카라기난 함량에서 가장 높은 접착 강도(1.80 Mpa)를 나타냄을 확인할 수 있었다. 특히, 카라기난의 사용량이 3.6 g을 초과하면, 접착 강도의 문제보다 고점도화로 인하여 사용상의 문제가 나타나서 접착 특성을 측정하기 불가능하였다.

실시예 3

폴리비닐피롤리돈의 사용량을 2.4 g으로 고정시키고, 람다형 카라기난의 사용량을 변화시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였으며, 수득된 액상 접착제의 접착력의 변화를 측정하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에 나타난 바와 같이, 폴리비닐피롤리돈의 사용량을 2.4 g으로 고정시키고, 람다형 카라기난의 사용량을 변화시켰을 때, 접착 강도는 최고가 1.55 Mpa이 됨을 확인할 수 있었다. 카라기난의 사용량이 4.0 g을 초과하면, 점도 증가로 인하여 접착제로서의 사용 불가능하였다.

실시예 4

폴리비닐피롤리돈의 사용량을 3.2 g으로 증가시키고, 람다형 카라기난의 사용량을 변화시켰을 때, 접착 강도는 최고가 1.60 Mpa이 됨을 확인할 수 있었다. 역시 카라기난의 사용량이 4.0 g을 초과하면, 점도 증가로 인하여 접착제로서의 사용 불가능하였다.

실험예 1

상기 실시예 1에서 수득된 본 발명에 따른 액상접착제는 도 4에 나타난 바와 같이, 중금속, 총휘발성유기화합물(TVOC), 포름알데히드(formaldehyde)들이 검출되지 않았으며, 총호기성균수 배양 실험에서도 호기성 균주 배양되지 않은 것으로 확인되었다. 이는 사용된 방부제 및 방부보조제의 방부기능에 기인하는 것으로 판단된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

(도면 부호 없음)

Claims (10)

1. 아교 수용액, 카라기난, 폴리비닐피롤리돈 및 물을 포함하되, 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액 50 ㎖, 카라기난 2.0 내지 3.9 g, 폴리비닐피롤리돈 2.5 내지 3.1 g 및 물 30 ㎖을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 카라기난이 람다형 카라기난임을 특징으로 하는 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제.
   
5. 제 1 항에 있아사. 상기 카라기난이 카라기난 총 중량을 기준으로 10 내지 30중량%의 덱스트린을 더 포함함을 특징으로 하는 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제.
   
6. 제 1 항에 있어서, 상기 목재접착용 액상접착제가 액상접착제 총 중량을 기준으로 0.1 내지 3중량%의 첨가제를 더 포함함을 특징으로 하는 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 첨가제가 방부제, 방부보조제, 소포제 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제임을 특징으로 하는 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제.
   
8. (1) 상온의 물 30 ㎖에 폴리비닐피롤리돈 2.5 내지 3.1 g 및 카라기난 2.0 내지 3.9 g을 용해시켜 제1 용액을 준비하는 제1 용액 준비단계;
   (2) 아교를 물에 첨가하고 교반하면서 70 내지 90℃의 온도로 가열하여 제2 용액으로서 10 내지 40중량%의 농도를 갖는 아교 수용액을 준비하는 제2 용액 준비단계; 및
   (3) 제2 용액이 70 내지 90℃의 온도에서 액상으로 유지되는 동안 상기 제2 용액 50 ㎖에 상기 제1 용액을 첨가하면서 전체 혼합물의 온도를 70 내지 90℃의 온도로 유지시키면서 혼합시키는 혼합단계;
   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제의 제조방법.
   
9. 제 8 항에 있어서, 상기 혼합단계 이후에 수득된 목재접착용 액상접착제를 밀봉가능한 용기에 담고 밀봉하여 수분증발을 방지하는 보존처리단계를 더 포함함을 특징으로 하는 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제의 제조방법.
   
10. 제 8 항에 있어서, 상기 혼합단계 이후에 상기 혼합단계에서 수득되는 혼합물에 방부제, 방부보조제, 소포제 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제를 상기 혼합물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 3중량%의 양으로 첨가하는 첨가단계를 더 포함함을 특징으로 하는 젤라틴과 카라기난을 포함하는 목재접착용 액상접착제의 제조방법.
    

Images