KR20060111381A - 기능성 접착제, 이를 사용한 건축 자재 및 상기 접착제의제조방법 - Google Patents

기능성 접착제, 이를 사용한 건축 자재 및 상기 접착제의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기능성 접착제로서, 플라보노이드계 화합물, 스테로이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 화합물들의 분자량이 250 내지 1000 인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제를 개시한다.
본 발명의 기능성 접착제는 접착제 자체의 VOCs 및 HCHO를 감소시킬 뿐 아니라, 이 접착제가 사용된 제품의 VOCs도 감소시키는 효과를 갖는다.
플라보노이드계 화합물, 스테로이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물, 기능성 접착제, TVOC

Description

기능성 접착제, 이를 사용한 건축 자재 및 상기 접착제의 제조방법 {Functional adhesive, Construction material using the same, and method for preparing the adhesive}
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 식물 건조 분말 또는 식물박편 분말을 함유하는 기능성 접착제의 제조 공정도이다.
본 발명은 기능성 접착제 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접착제의 구성 성분들 중에서 일부를 식물 건조 분말 등로 대체함으로써, 각종 휘발성 유기화합물(VOC)을 저감시키고 포름알데히드(HCHO)를 제거시켜 환경 친화적인 접착제를 제공함과 동시에, 이를 활용한 건축자재에서 발생되는 유해화합물의 방산량을 최소화시킴으로써 인간 주거에 대한 삶의 질을 향상시킬 수 있는 기능성 접착제, 이를 사용한 건축자재 및 상기 접착제 제조방법에 관한 것이다.
실내 공기질에 영향을 미치는 다양한 오염물질 중 VOCs 및 HCHO는 하기 표 1 (실내에서 발생되는 VOCs 물질과 그 영향) 및 표 2(포름알데히드의 위해성)에 나타난 바와 같이, 인간의 호흡기와 순환기 뿐만 아니라 신경계에도 영향을 주어 말초 신경계의 감각능력을 저하시키고, 발암성 및 독성을 내포하고 있어 한국, 미국, 일본, 유럽 등지에서 규제하고 있다.
특히, 2004년 실내 공기의 질에 관한 법안이 통과되면서 인체에 유해성 판단 기준이 되고 있는 총휘발성유기화합물(TVOC: Total Volatile Organic Compounds) 또는 포름알데히드(HCHO)가 큰 이슈로 부각되고 있다.
오염물질 인체영향
휘발성 유기화합물 (벤젠, 톨루엔, 크실렌, 스틸렌, 벤즈알데히이드, 등) 호흡곤란, 졸림, 혼수상태, 두통, 현기증, 피로, 의식불명 등
농도(ppm) 인체영향
0.1∼5 눈의 자극, 최루성, 상부기도의 자극
1 또는 그 이하 눈, 코, 목의 자극
0.25∼5 기관지천식이 있는 사람에게서 심한 천식발작
10∼20 기침, 폐의 압박, 머리가 무거움, 심장박동이 빨라짐
50∼100 폐 체액의 집적, 폐의 염증, 사망, 입으로 마실 경우, 구강, 목, 복부의 맹렬한 고통, 구토, 설사, 현기증, 경련, 의식불명
현재까지 실내 공기질을 개선하기 위해 TiO2(광촉매), 토르마린(무기물), 음이온, ZnO-MnO2(신물질) 등을 합성수지에 혼합하여 제조한 도료를 이용하거나, 주택 또는 상업용 건물내 공조시설을 설치하여 실내 공기질을 해결하고 있으나, 가격적인 부분 및 증명되지 못한 효과로 인해 그 실효성이 높지 않았다.
또한, 시간이 경과함에 따라 VOCs 및 HCHO의 분해 또는 흡착 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 대부분 무기물이거나 합성물질들이라서 화학적인 반응에는 한계가 있었다.
한편, 자연에서 얻어지는 폴리페놀계 화합물, 플라보노이드계 화합물 및 스테로이드계 화합물은 소취작용, 중금속과 니코틴 해독작용, 항암효과, 환경호르몬 억제, 항산화 작용, 아질산염 분해작용, 카테킨 성분의 살균 등 많은 기능이 알려져 있으며, 현재 이러한 기능을 갖는 음료수, 화장품, 각종 식품 제조에 사용하고 있다.
상기 화합물들은 유기 화합물로서 VOCs 등과 화학적 반응을 통한 결합이 가능하여 종래의 다른 소재들에 비해 향상된 분해 또는 흡착 성능을 기대할 수 있다.
따라서, 상기 화합물들의 이러한 성질을 사용한 접착제 등의 개발이 요구되고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 양호한 보관안정성 및 가사 시간을 가지면서, 접착제 자체 및 이를 적용한 제품의 VOCs 및 HCHO 방산량을 최소화시킬 수 있는 친환경적인 기능성 접착제를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 기능성 접착제를 사용한 건축 자재를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 상기 기능성 접착제를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
기능성 접착제로서,
플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물, 스테로이드계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하며,
상기 화합물들의 분자량이 250 내지 1000 인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제에서 상기 플라보노이드계 화합물 또는 폴리페놀계 화합물이 안토크산틴, 안토시아닌, 카테킨, 탄닌(Tannin) 및 카페인(Caffeine) 으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제에서 상기 스테로이드계 화합물이 콜레스테롤, 사포닌 및 β-카로틴(Beta-Carotene)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제에서 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 접착제 전체 중량에 대하여 0.5 내지 2 중량% 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제에서 상기 플라보노이드계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제에서 상기 천연 식물이 떡갈나무, 맹그로브 나무, 마호가니, 아카시아, 감나무, 밤껍질, 복숭아, 사과, 포도, 감, 녹차, 홍차, 우롱차, 자스민차, 무이차, 철관음차, 봉로차, 유비차, 수선차, 오고차, 백차, 청차, 말차, 결명자차, 담배잎, 신선초, 캐일, 커피 및 보리로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제에서 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 형태가 식물의 건조 분말, 상기 분말의 분산액, 식물의 박편, 식물의 추출액 또는 상기 식물 추출액의 건조 분말 형태인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제에서 상기 식물의 건조 분말 또는 박편이 20 내지 150 ㎛의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제에서 상기 식물의 건조 분말 또는 식물의 박편을 도료 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량% 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제에서 상기 식물의 추출물 또는 상기 분말의 분산액에 사용되는 용매가 물, 알콜, 오일 및 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제가 주재 및 첨가제를 포함하며,
상기 주재가 폴리비닐아세테이트계, 에틸렌비닐아세테이트계, 멜라민계, 요 소계, 페놀계, 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계 및 실리카계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 수지 및 및 경화제를 포함하며,
상기 첨가제가 충전제, 안정제, 소포제, 분산제 및 소강제로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 첨가제인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 접착제에서 주재가 폴리비닐아세테이트계 90중량% 및 이소시아네이트계 경화제 10중량%로 이루어지며, 충진제가 소맥분이며,
플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물, 스테로이드계 화합물 또는 이들의 혼합물이 녹차 분말이며,
주재의 함량이 81.8중량% 내지 96.8중량%이고, 소맥분의 함량이 0.7중량% 내지 8.2중량%이며, 녹차 분말의 함량이2.5중량% 내지 10중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제가 필름, 도어, 창, 의자, 책상, 마루, 벽지, 천장재, 벽장재 및 바닥재로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 기재의 표면에 접착력을 부여하기 위해 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
상기에 따른 기능성 접착제가 부여된 것을 특징으로 하는 건축자재을 제공한다.
본 발명은 상기 세 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
건조된 식물을 분쇄한 후 20 내지 150 ㎛의 입도크기를 가지는 미분만을 선별하는 단계;
주재 수지를 포함하는 접착제 원료를 가영 반응시켜 용해시키는 단계;
상기 식물의 분말을 충진제와 충분히 혼합하는 단계; 및
상기 혼합된 분말을 상기 접착제 원료에 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량%가 되도록 첨가하여 분산시키는 단계를 포함하는 기능성 접착제의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제 제조 방법에서 상기 미분 대신에 식물의 추출액, 상기 식물의 추출액의 건조 분말 또는 상기 미분의 분산액을 상기 접착제 원료에 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현예에 의하면, 상기 기능성 접착제 제조 방법에서 상기 식물이 떡갈나무, 맹그로브 나무, 마호가니, 아카시아, 감나무, 밤껍질, 복숭아, 사과, 포도, 감, 녹차, 홍차, 우롱차, 자스민차, 무이차, 철관음차, 봉로차, 유비차, 수선차, 오고차, 백차, 청차, 말차, 결명자차, 담배잎, 신선초, 캐일, 커피 및 보리로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 기능성 접착제는 종래의 일반적인 접착제와 달리 흡착력을 가진 천연 화합물을 포함함으로써 접착제의 VOCs 및 HCHO를 감소시킬 수 있다.
이하에서, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 접착제는 복수개의 물체를 접합하는데 사용하는 물질을 의미하 는 것으로서 점착제를 포함하는 개념이다. 본 발명의 접착제는 1액형, 2액형 모두 적용 가능한 제품으로 여기서 1액형이란 주재와 경화제가 혼합 분산되어 섞여있는 접착제를 말하며, 2액형이란 주재와 경화제가 따로 포장되어 사용시 혼합하는 접착제를 말한다.
본 발명은, 기능성 접착제로서 플라보노이드계(flavonoid) 화합물, 폴리페놀계(Polyphenol)화합물, 스테로이드계(steroid) 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 화합물들의 분자량이 250 내지 1000 인 것을 특징으로 하는 접착제를 제공한다.
플라보노이드계 화합물은 식물에 널리 분포하는 황색 계통의 색소로서 그리스어로 황색을 의미하는 플라부스(flavus)에서 유래되었으며, 플라본(flavone)을 기본 구조로 갖는 식물 색소를 일컫는다. 동물에는 비교적 적고 식물의 잎, 꽃, 뿌리, 열매, 줄기 등에 많이 들어 있다.
폴리페놀계(Polyphenol) 화합물은 떪은 맛과 쓴맛이 나는 특정 식물에 분포하는 화학물질로 벤젠과 같은 방향족 화합물에 -OH기가 하나 이상 붙어있는 화합물이고, 이에 대한 작용으로 항균, 항염, 피부진정, 콜레스테롤 저하 및 항알레르기 등의 약리기능이 잘 알려져 있다.
스테로이드계 화합물은 스테로이드 핵을 가지는 화합물로서 일반적으로 호르몬 등이 많으나 치환기에 따라 다양한 구조를 가질 수 있으며 식물에 존재하는 것도 다수 존재한다.
이러한 화합물들 중에서 본 발명에 사용하기 적합한 것들로는 분자량 250 내 지 1000 사이를 가지는 화합물들로서 분자량이 250 미만일 경우에는 휘발성이 증가하여 바람직하지 않으며 분자량이 1000 이상일 경우에는 올리고머를 형성하여 첨가되는 재료의 점도를 증가시키거나 유기 물질에 대한 흡착력을 상대적으로 저하시킨다.
본 발명에서 사용될 수 있는 플라보노이드계 화합물 또는 폴리페놀계 화합물로서 특별히 한정되지 않으나 안토크산틴(anthoxanthins), 안토시아닌(anthocyanins), 카테킨(catechins), 탄닌(Tannin) 등이 바람직하며, 특히 바람직하게는 카테킨 또는 탄닌이다.
카테킨은 입체구조에 따라 하기 화학식 1의 (-)-카테킨 및 하기 화학식 2의 (+)-카테킨의 구조를 가지며 상기 구조를 기본으로 한 많은 유도체가 알려져 있다.
<화학식 1> <화학식 2>
Figure 112006026943497-PAT00001
Figure 112006026943497-PAT00002
또한 카테킨은 여러가지 약리 효과를 가지는 것으로 알려진 기능성 화합물이다.
그리고, 본 발명에 사용될 수 있는 스테로이드계 화합물로서는 특별히 한정되지 않으나 콜레스테롤, 사포닌 등이 바람직하며, 특히 바람직하게는 사포닌이다.
사포닌은 스테로이드핵(애클리콘)에 당류가 붙어있는 구조로서 예를 들어 하 기 화학식 3 및 4 로 표시되는 구조를 가질 수 있다. 당의 종류로는 D-글루코오스, D-갈락토오스, L-아라비노오스, D-람노스 등을 예로 들 수 있다.
<화학식 3> <화학식 4>
Figure 112006026943497-PAT00003
Figure 112006026943497-PAT00004
상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물은 도료 전체 중량에 대하여 0.5 내지 2 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 0.5 중량% 미만인 경우에는 VOC 등을 흡착하는 효과를 기대하기 어렵고 2중량%를 초과하는 경우에는 첨가량 대비 효과의 증가가 미미하며 상기 화합물의 고유 색깔로 인하여 그 이상 첨가한 도료의 사용시 제품의 색상에 영향을 주게 된다.
한편 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물은 도료 전체 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량% 포함되는 것이 특히 바람직하다. 상기 화합물의 함량이 0.5 내지 2 중량%인 경우에는 VOC 등의 흡착 효과가 현저히 증가한다.
본 발명에 사용되는 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 것이 바람직하다. 이러한 식물로는 상기 화합물을 포함하는 식물이라면 특별히 한정되지 않으나, 떡갈나무, 맹그로브 나무, 마호가니, 아카시아, 감나무, 밤껍질, 복숭아, 사과, 포도, 감, 녹차, 홍차, 우롱차, 자스민차, 무이차, 철관음차, 봉로차, 유비차, 수선차, 오고차, 백차, 청차, 말차, 결명자차, 담배잎, 신선초, 캐일, 커피 및 보리 등인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 플라보노이드계 화합물 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 형태는 특별히 한정되지 않으나 식물의 건조 분말, 상기 분말의 분산액, 식물의 박편, 식물의 추출액 또는 상기 식물 추출액의 건조 분말 형태인 것이 바람직하다.
본 발명의 기능성 접착제에 적용되는 식물의 하나인 녹차를 예로 들어 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
녹차의 주요 성분으로는 카테킨(10∼20%), 기타 플라보노이드(0.6∼0.7%), 카페인(2∼4%), 다당류(0.6%), 비타민C(150∼250㎎%), 비타민 E(25∼70㎎%), β-카로틴(13∼29㎎%), GABA(γ-aminobutyric acid)(100∼200㎎%), 사포닌, 불소(90∼350ppm), 아연(35∼75ppm), 셀렌(1.0∼1.8ppm)이 있으며, 녹차의 성분 중 제일 많이 차지하는 성분인 카테킨은 화학 구조상 수산기(-OH)를 많이 가지고 있어 VOCs와 쉽게 결합하여 안정화를 취할 수 있다. 이러한 성질로서 체내 활성산소를 제거하는 항산화작용이나 비타민과 함께 지방의 산화를 촉진하는 기능이 있고, 폴리페놀기의 Ortho-, Para- 부분에 HCHO를 화학적으로 흡착하는 기능이 있다. 폴리페놀기에서 일어나는 대부분의 반응은 발열반응으로 한번 화학적으로 결합되어지면 강한 결합력을 같게 된다. 따라서, 화학반응이 일어난 물질의 재방출은 일어나지 않는다. 사포닌은 스테아린, 알코올, 페놀 등과 결합하여 난용성 분자화합물을 형성하는 작용 이 있다. 인체내에서 각종 유기화합물과 반응 작용하는 원리와 동일하게 녹차분말은 VOCs 및 HCHO를 포획(Catching)하는 역할을 지니고 있다.
본 발명에서 상기 녹차를 사용하여 제조한 녹차 분말 또는 녹차 박편의 추출액은 녹차 분말 또는 녹차 박편을 물, 알콜 등의 유기용매를 사용하여 추출한 액상 추출물이며, 총휘발성유기물(TVOC, total volatile organic compound)는 ISO 6000-3, ISO 6000-6에서 지칭하고 있는 GC/MS 분석시에 헥산(Hexane)에서부터 헥사데칸(Hexadacane) 사이에 나오는 휘발성 유기화합물들을 통틀어 일컫는다.
한편, 본 발명에서 상기 식물의 건조 분말 또는 박편의 크기는 20 내지 150 ㎛인 것이 바람직하다. 크기가 20㎛ 미만인 경우에는 분진에 의한 접착제와의 혼합 및 배합의 어려움이 있고, 150㎛ 를 초과하는 경우에는 도료와 혼합시 균일한 분산의 어려움이 있다. 그리고, 상기 식물의 건조 분말 또는 식물의 박편의 함량은 접착제 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량% 인 것이 바람직하다. 또한 상기 식물의 추출액 또는 이 추출액의 건조 분말을 용매에 녹이거나 분산시킨 액체의 함량이 접착제 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 상기 분말에 포함된 유효성분의 양이 작아 소정의 효과를 기대하기 어려우며, 상기 함량이 10중량%를 초과하는 경우에는 함량 대비 효과의 증가량이 미미하다. 따라서, 결과적으로 얻어지는 상기 접착제에서의 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물의 함량은 상기에 기재된 바와 같이 접착제 전체 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%가 바람직하며 0.5 내지 2 중량%가 특히 바람직하다.
본 발명에서 상기 식물 추출물, 또는 상기 분말의 분산액에 사용되는 용매는 유기물의 추출에 사용되는 일반적인 용매가 모두 사용될 수 있으나 환경 수돗물, 증류수, 초순수를 포함한 물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로필알콜, 헥산올과 같은 알콜류; 아마인유, Wood oil, 페릴라유와 같은 건성유 등의 오일류; 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계, 에스테르계, 실리카계, 멜라민계, 페놀계, 요소계 등의 수지류 등이 바람직하다.
본 발명의 구체적인 일 구현예로서는 상기 접착제에서 주재가 폴리비닐아세테이트계 수지 90중량% 및 이소시아네이트계 경화제(MDI) 10중량%로 이루어지며, 충진제가 소맥분이며, 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물, 스테로이드계 화합물 또는 이들의 혼합물이 녹차 분말이며,
주재의 함량이 81.8중량% 내지 96.8중량%이고, 소맥분의 함량이 0.7중량% 내지 8.2중량% 이며, 녹차 분말의 함량이 2.5중량% 내지 10중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 기능성 접착제는 그 용도가 특별히 한정되지 않으나 도어, 창, 의자, 책상, 마루, 벽지, 장판, 천장재, 벽장재 및 바닥재 등의 가구, 건축물, 건축 자재, 자동차 내장재 및 외장재, TV 표면, 냉장고 표면, 김치냉장고 표면, 백색가전 등 기재의 표면에 접착력을 부여하기 위해 사용되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 기능성 접착제가 부여된 건축자재를 제공한다. 상기 기능성 접착제가 사용된 건축자재는 특별히 한정되지 않으나 천장재, 벽장재, 바닥재 등을 예로 들 수 있으며, 특히 바람직하게는 바닥용 온돌마루, 장판, 타일이다.
본 발명에 따라 녹차성분을 함유하는 기능성 접착제는 밀폐된 실내공간이나 지하공간의 공기질을 개선하기 위한 건축용 접착제로 사용됨은 물론 천장재, 바닥재, 벽재 등의 제품의 접착에 사용함으로써, VOCs 및 HCHO 최소화시키는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 기능성 접착제의 제조방법을 각 공정에 따라 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
상기 본 발명의 기능성 접착제를 제조하는 방법은, 건조된 식물을 분쇄한 후 20 내지 150 ㎛의 입도크기를 가지는 미분만을 선별하는 단계; 주재 수지를 포함하는 접착제 원료를 가열 반응시켜 용해시키는 단계; 상기 식물의 분말을 충진제와 충분히 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 접착제 원료에 상기 미분을 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량% 첨가하여 분산시키는 단계;를 포함한다. 도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 식물 건조 분말 또는 식물 박편 분말을 함유하는 UV 도료의 제조공정도로서, 상기 제조공정은 1단계 분쇄 및 선별, 2단계 용해, 3단계 혼합, 4단계 분산, 5단계 조정, 6단계 검사 순으로 이루어진다.
상기 1단계 분쇄 및 선별 공정에서는 분쇄기를 이용하여 강한 회전력으로 녹차잎이나 녹차줄기의 입자를 분쇄한다. 분쇄가 완료되면, 분쇄기에서 토출된 공기와 분쇄된 입자를 송풍기 바람을 이용하여 입도 차이에 따라 분리하며, 이중에서 20 내지 150 ㎛ 크기의 입도를 가지는 미분만을 선별하여 이용한다.
그리고, 상기 방법에서 상기 미분 대신에 식물의 추출액, 상기 식물의 추출액의 건조 분말 또는 상기 미분의 분산액을 상기 접착제 원료에 첨가하는 것도 가 능하다. 즉, 상기 분말 자체를 접착제 원료 조성물에 첨가할 수 있고, 또한 이 분말을 유기용매로 추출한 후 이 액상 추출물을 접착제 원료에 첨가하거나, 상기 분말을 용매에 용해시키거나 분산시킨 액체를 접착제 원료에 첨가할 수 있다.
상기 2단계 용해 공정은 합성수지, 천연수지 등의 접착제 원료를 가열 반응시켜 용해시키는 뱃치(batch) 제조 공정이다.
접착제의 조성은 주재, 경화제, 보조 첨가제로 구성되어 있다. 일반적으로 많이 사용되고 있는 폴리비닐아세테이트계(PVAc), 에틸렌비닐아세테이트계(EVA), 멜라민계, 요소계, 페놀계, 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계, 실리카계 수지의 경우 크게 주재와 경화제로 구성되어 있고, 기타 보조 첨가제로서 탄석(CaCO3)과 같은 충진제, 용제 또는 수분, 안정제, 분산제, 소포제, 소강제, 기타 혼합제 중 2개 이상을 포함하고 있다.
상기 경화제로 사용되는 화합물은 이소시아네이트계 화합물이 바람직하며, 이 이소시아네이트 화합물에는 테트라메틸렌 디이소시아네이트(tetramethylene diisocyanate), 트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트(trimethyl hexamethylene diisocyanate), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyanate), 라이신 디이소시아네이트(lysine diisocyanate) 등의 지방족 디이소시아네이트 류; 1,3-시클로헥실 디이소시아네이트(1,3-cyclohexyl diisocyanate), 1,4-시클로헥실 디이소시아네이트(1,4-cyclohexyl diisocyanate) 등의 수소 첨가 크실렌 디이소시아네이트 군; 아이소 홀론 디이소시아네이트(iso holoh diisocyanate), 1,5-테트라 히드로나프탈렌 디이소시아네이트(tetra hydronaphthalene diisocyanate) 들의 지환족 디이소시아네이트 류; 2,4-트릴렌 디이소시아네이트, 2,6-트릴렌 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트(m-phenylene diisocyanate), p-페닐렌 디이소시아네이트(p-phenylene diisocyanate), 디페닐메탄-4,4 -디이소시아네이트(diphenylmethane-4,4 -diisocyanate), 디페닐메탄-2,4-디이소시아네이트(diphenylmethane-2,4-diisocyanate), 디페닐메탄-2,2 -디이소시아네이트(diphenylmethane-2,2 -diisocyanate), 3,3 -디메틸-4,4 -바이페닐렌 디이소시아네이트(3,3 -dimethyl-4,4 -biphenylene diisocyanate), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(1,5-naphthalene diisocyanante) 등의 방향족 디이소시아네이트 류; 크실렌디이소시아네이트(xylene diisocyanate), 테트라 메틸 크실렌 디이소시아네이트(tetramethyl xylene diisocyanate) 등의 방향 지방족 디이소시아네이트류; 2,4,6-트리 이소시아네이트 톨루엔(2,4,6-triisocyanate toluene), 2,4,4 -트리이소시아네이트 디페닐 에테르(2,4,4 -triisocyanate diphenyl ether), 트리이소시아네이트페닐 메탄(triisocyanatephenyl methane), 트리이소시아네이트페닐티오포스파이트(triisocyanatephenylthiophosphite) 등의 트리이소시아네이트 류; 디이소시아네이트 3몰과 물의 1몰로부터 유도되는 비우렛(biuret)형 폴리이소시아네이트; 디이소시아네이트의 3량화에 의하여 형성되는 이소시아누레이트(isocyanurate)형 폴리이소시아네이트 류; 디페닐메탄-4,4 -디이소시아네이트를 제조할 부생하는 폴리메틸렌폴리페닐포리이소시아네이트 및 글리콜(glycol)류, 트리올류 또는 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 등에 상기의 폴리이소시아네이트를 부가하고 얻어지는 어덕트(adduct)형 폴리이소시아네이트나 이소시아네이트 프리폴리머 등의 폴리이소시아네이트 류가 있고, 상기에 언급된 이소시아네이트 화합물들의 단독 또는 2개 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상대적으로 수용액에서 안정하고 휘발성이 낮은 액상의 이소시아네이트 류를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 3단계 혼합공정은 분말 또는 액상 상태인 식물 원료를 분산 공정 전에 소맥분과 충분히 잘 혼합되도록 하는 공정이다.
상기 4 단계 분산 공정은 분말 또는 액상 상태인 식물 원료를 상기 접착제 원료 조성물에 혼합하는 공정이다. 이 때 식물 원료를 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량% 배합하는 것이 바람직하다.
상기 5 단계 조정 공정은 분산시킨 접착제 조성물의 사용 용도에 따라 광택 또는 점도를 보완해야 할 경우 조정하는 공정이다.
상기 6 단계 검사 공정은 조정이 끝난 후 규정된 규격에 맞추어졌는지를 판정, 표준화, 선적하여 보관안정성 및 이 접착제를 이용하여 제작한 제품의 안정성 시험을 거치는 공정이다.
실시예
기능성 접착제의 제조
실시예 1
녹차를 분쇄기를 이용하여 강한 회전력으로 분쇄하고, 송풍기 바람에 의해 분리된 분말 중에서 20 내지 150 ㎛ 크기의 입도를 가지는 미분만을 선별하였다. 이어서, 접착제 원료를 가열 반응시켜 용해시켰으며, 이 때 접착제 주재의 조성은 PVAc계 수지(오공 MPU500 또는 태경 T-Glue102) 90중량%, 이소시아네이트계 경화제(MDI) 10중량%이었다.
상기 주재 96.5중량%에 기타 충진제로서 점도 조절을 위한 소맥분(공업용 2등급 또는 3등급) 2중량%를 점도에 따라 충분히 잘 혼합한 후, 녹차 분말 2.5중량%(카테킨류 함량 20중량%) 첨가하여 분산시킴으로써 본 발명에 따른 접착제를 제조하였다.
녹차의 화학성분을 HPLC(Waters Alliance)와 NMR(Varian Unity Inova 500)로 분석한 결과 녹차 분말 100g당 카테킨 함량이 12% (3월 ~ 4월에 수확한 녹차잎) ~ 20% (6월 ~ 8월에 수확한 녹차잎)로써, 본 실시예 1에서는 카테킨 함량 20%의 녹차잎 분말을 사용하여 실험하였다.
실시예 2
상기 접착제 조성물에 녹차 분말 2.5중량%(카테킨류 함량 12중량%)를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 3
상기 접착제 조성물에 녹차 분말 5중량%(카테킨류 함량 12중량%)를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 4
상기 접착제 조성물에 녹차 분말 5중량%(카테킨류 함량 20중량%)를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 5
상기 접착제 조성물에 녹차 분말 10중량%(카테킨류 함량 12중량%)를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 6
상기 접착제 조성물에 녹차 분말 10중량%(카테킨류 함량 20중량%)를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예
녹차 분말 또는 추출액을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
시험예
접착제의 TVOC 농도 및 방산속도 측정
TVOC의 방산량은 ISO6000-3, ISO6000-6 측정법에 의해 측정하였으며, HCHO 방산량은 KSF3111 유해화합물 측정법에 의해 측정하였다.
측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
TVOC[mg/m2hr] HCHO[mg/m3]
실시예 1 0.32 0.1
실시예 2 0.55 0.1
실시예 3 0.48 미검출
실시예 4 0.23 미검출
실시예 5 0.30 미검출
실시예 6 0.19 미검출
비교예 3.65 0.2 내지 0.6
상기 표 1에 나타난 바와 같이 TVOC 방산량에 있어서 본 발명의 접착제는 비교예 접착제의 1/10 수준에 불과하였으며, HCHO 방산량에 있어서 본 발명의 접착제는 미검출 내지 극미량만이 방사되었다. 특히 실시예 3 내지 6의 경우에는 HCHO가 검출되지 않을 정도로 유해 물질 차단 효과가 우수하였다.
상기 표 1에 나타난 결과를 토대로 카테킨의 함량이 높은 녹차 분말을 사용하는 경우가 카테킨의 함량이 낮은 녹차 분말을 많이 사용한 경우보다 더 좋게 나타났다. 접착제의 경우 국내 친환경 HBM 최우수 등급에 해당되기 위해서는 TVOC의 경우 0.3 mg/m2hr 이하 수치가 되어야 하며 분석 오차 0.02 수준을 감안할 때 실시예1, 실시에 4, 실시에 5, 실시에 6이 이에 해당된다.
접착제의 보관 안정성 및 가사시간 측정
보관 안정성은 1개월에 한번씩 5개월 동안 포장된 제품 상태에서의 침적을 육안으로 확인하거나 녹차 성분이 가미된 주재의 점도 변화를 관찰하여 측정하였다.
가사시간은 폴리에틸렌 병(PE bottle)에 접착제 조성물을 상온에서 혼합한 후, 점도계(Brookfield Viscometer)를 이용하여 20분 간격으로 점도 변화를 측정하여 초기 혼합 점도에 비하여 두배로 증가하는데 걸리는 시간을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
여기서, 가사 시간이란 제품에 도포하기 위해 조제한 접착제가 사용될 수 있는 상태를 유지하는 시간을 의미한다.
구분 보관안정성 가사시간
실시예 1 3 내지 4개월 1시간 30분
실시예 2 3 내지 4개월 1시간 30분
실시예 3 4개월 1시간 34분
실시예 4 4개월 1시간 35분
실시예 5 4개월 이상 1시간 39분
실시예 6 4개월 이상 1시간 39분
비교예 2 내지 3 개월 1시간
상기 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 접착제의 보관안정성 및 가사 시간이 비교예의 접착제에 비하여 증가하여 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 기능성 접착제는 도료 자체의 VOCs 및 HCHO를 감소시킬 뿐 아니라, 이 기능성 접착제가 사용된 제품의 VOCs도 감소시키는 효과를 갖는다.

Claims (18)

  1. 기능성 접착제로서,
    플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물, 스테로이드계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하며,
    상기 화합물들의 분자량이 250 내지 1000 인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플라보노이드계 화합물 또는 폴리페놀계 화합물이 안토크산틴, 안토시아닌, 카테킨, 탄닌(Tannin) 및 카페인(Caffeine)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스테로이드계 화합물이 콜레스테롤, 사포닌 및 β-카로틴(Beta-Carotene)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 접착제 전체 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 접착제 전체 중량에 대하여 0.5 내지 2 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 플라보노이드계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 천연 식물이 떡갈나무, 맹그로브 나무, 마호가니, 아카시아, 감나무, 밤껍질, 복숭아, 사과, 포도, 감, 녹차, 홍차, 우롱차, 자스민차, 무이차, 철관음차, 봉로차, 유비차, 수선차, 오고차, 백차, 청차, 말차, 결명자차, 담배잎, 신선초, 캐일, 커피 및 보리로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 형태가 식물의 건조 분말, 상기 분말의 분산액, 식물의 박편, 식물의 추출액 또는 상기 식물 추출액의 건조 분말 형태인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 식물의 건조 분말 또는 박편이 20 내지 150 ㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 식물의 건조 분말 또는 식물의 박편을 도료 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 식물의 추출물 또는 상기 분말의 분산액에 사용되는 용매가 물, 알콜, 오일 및 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제가 주재 및 첨가제를 포함하며,
    상기 주재가 폴리비닐아세테이트계, 에틸렌비닐아세테이트계, 멜라민계, 요소계, 페놀계, 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계 및 실리카계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 수지 및 경화제를 포함하며,
    상기 첨가제가 충전제, 안정제, 소포제, 분산제 및 소강제로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 첨가제인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제에서 주재가 폴리비닐아세테이트계 수지 90중량% 및 이소시아네이트계 경화제(MDI) 10중량%로 이루어지며, 충진제가 소맥분이며,
    플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물, 스테로이드계 화합물 또는 이들의 혼합물이 녹차 분말이며,
    주재의 함량이 81.8중량% 내지 96.8중량%이고, 소맥분의 함량이 0.7중량% 내지 8.2중량% 이며,
    녹차 분말의 함량이 2.5중량% 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 접착제가 필름, 도어, 창, 의자, 책상, 마루, 벽지, 천장재, 벽장재 및 바닥재로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 기재의 표면에 접착력을 부여하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 기능성 접착제.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 기능성 접착제가 부여된 것을 특징으로 하는 건축자재.
  16. 건조된 식물을 분쇄한 후 20 내지 150 ㎛의 입도크기를 가지는 미분만을 선별하는 단계;
    주재 수지를 포함하는 접착제 원료를 가열 반응시켜 용해시키는 단계;
    상기 식물의 분말을 충진제와 충분히 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합된 분말을 상기 접착제 원료에 접착제 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 10 중량%가 되도록 첨가하여 분산시키는 단계;를 포함하는 기능성 접착제의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 미분 대신에 식물의 추출액, 상기 식물의 추출액의 건조 분말 또는 상기 미분의 분산액을 상기 접착제 원료에 첨가하는 것을 특징으로 하는 기능성 접착제의 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 식물이 떡갈나무, 맹그로브 나무, 마호가니, 아카시아, 감나무, 밤껍질, 복숭아, 사과, 포도, 감, 녹차, 홍차, 우롱차, 자스민차, 무이차, 철관음차, 봉로차, 유비차, 수선차, 오고차, 백차, 청차, 말차, 결명자차, 담배잎, 신선초, 캐일, 커피 및 보리로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것을 특징으로 하는 기능성 접착제의 제조 방법.
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