KR20110097289A - 천연접착제를 이용한 목재패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마늘로부터 얻어진 천연접착제를 이용하여 제조되는 합판(plywood), MDF(Medium Density Fiberboard), PB(Particle Board) 중 적어도 하나의 목재패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 (a) 껍질 벗긴 마늘을 분쇄해서 상기 마늘 1g 당 2~3ml의 물을 첨가하고 25~50℃에서 2시간 이상 경과 후 액체성분을 추출하여 여과한 다음 55~60℃에서 9 배율 이상 농축하여 천연접착제를 얻는 단계; (b) 상기 천연접착제를 이용하여 합판, MDF, PB 중 적어도 하나의 목재패널을 얻는 단계를 포함하는 천연접착제를 이용한 목재패널 제조방법을 제공하는 한편, 상기의 방법으로 제조된 목재패널로서 합판, MDF, PB 중 적어도 하나를 제공한다.

Description

천연접착제를 이용한 목재패널 및 이의 제조방법{wood panel using natural adhesive and fabricating method the same}

본 발명은 목재패널(wood panel)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 마늘로부터 얻어진 천연접착제를 이용하여 제조되는 합판(plywood), MDF(Medium Density Fiberboard), PB(Particle Board) 중 적어도 하나의 목재패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

접착제(接着劑, adhesive)는 동종(同種) 또는 이종(異種)의 물체 간 결합을 위해 사용되는 물질을 총칭하지만, 보통은 시간경과에 따라 초기의 액상으로부터 고강도로 고화(固化)되어 피착물에 긴밀하게 '접착'되는 고분자 물질을 지칭한다.

접착제의 '접착' 기질은 '습윤(wetting)'을 동반한다는 점에서 '접합(接合)'과 구분된다. 즉, 접착제는 피착물과 접촉 시 액상의 '습윤' 현상을 통해 고르게 퍼진 후 접착강도 발생인자인 투묘(anchor), 지퍼(zipper), 모세관 등의 역학적·화학적 접착력을 발휘하여 긴밀하게 '접착' 및 '고화'되고, 해당 반응은 비가역적으로 이루어져 온도, 습도, 압력의 변화에 불구하고 긴밀한 접착상태를 '유지'한다. 따라서 우수한 접착제는 '습윤', '접착', '고화', '유지' 특성이 뛰어나다.

일반적인 접착제는 주성분에 따라 무기접착제와 유기접착제로 구분되며, 아래의 표 1은 성분에 따른 접착제의 세부종류를 나타낸다.

<표 1>

한편, 목재패널은 목질의 판상재료로서 천연목재와 개량목재로 구분된다.

천연목재는 탄성이 좋고 흡음성(吸音性)이 크며 외관과 촉감이 뛰어나다는 장점을 갖는 반면 재질이 일정치 않고 팽창·수축이 심하며 내구성·내열성이 부족하고 부식되기 쉬운 단점을 나타낸다. 개량목재는 천연목재의 장점을 살리고 단점을 개량하기 위한 것으로서 장재(長材)와 광폭재(廣幅材)를 얻을 수 있고 폐재(廢材) 내지는 단재(短材)를 활용할 수 있다는 장점을 나타낸다.

그 결과 현재 대부분의 건축물용 내외장재나 가구 등에는 개량목재가 주로 활용되는바, 이하에서 목재패널은 특별한 언급이 없는 한 개량목재를 의미한다.

일반적인 목재패널은 재료나 목적, 처리방법 등에 따라 다양하게 구분되지만 일상생활에서 쉽게 볼 수 있는 종류로는 합판, MDF(Medium Density Fiberboard 또는 중밀도섬유판), PB(Particle Board) 등이 대표적이다.

각각을 간략히 살펴보면, 합판은 홀수의 단판목재를 섬유방향에 직교하도록 접착제로 접착한 것으로서 방향성이 뛰어나고 광폭의 제품을 얻을 수 있어 주택의 내외장재용, 가구용, 악기용 등에 광범위하게 활용된다. 그리고 MDF는 목섬유(Wood Fiber)에 합성수지 접착제를 첨가해서 성형 및 열압한 것으로서 전 두께에 걸쳐 섬유분배가 균일하고 조직이 치밀하여 측면 몰딩 내지는 표면가공을 필요로 하는 테이블 상판, 문짝 등에 주로 사용된다. 또한 PB는 목재 및 기타 식물 섬유질의 소편(Particle), 다시 말해 절삭편이나 파쇄편 등의 가치없는 재료에 합성수지 접착제를 첨가해서 성형 및 열압한 것으로서 물성이 균일하고 가공성이 뛰어나 가구용, 주방용, 사무용, 각종 케이스 등의 용도로 많이 사용된다.

그 결과 목재패널의 제조에는 필연적으로 접착제가 사용되는데, 현재 목재패널용 접착제로는 표 1의 열경화성 중에서도 요소계, 멜라민계, 페놀계, 레졸시놀계가 전체 사용량의 80% 이상을 차지한다. 이때, 요소계, 멜라민계, 폐놀계, 레졸시놀계 접착제 등은 포름알데히드의 축합반응을 통해 얻어지므로 통상 포름알데히드계 접착제라 불린다.

하지만, 포름알데히드는 벤젠(benzen), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 에틸벤젠(etylbenzene), 아세트알데히드(acetaldehyde), 디클로로벤젠(dichlorobenzene), 스티렌(styrene) 등과 함께 새집증후군(sick house syndrome)을 비롯해서 두통, 아토피피부염, 천식 등을 유발하는 대표적인 휘발성 유기화합물(VOCs)에 해당된다.

때문에 해당물질을 다량 함유한 각종 목재패널 역시 건축물의 내외장재나 가구 등으로 활용될 경우에 유해성분방출이라는 심각한 문제점을 보인다.

이에 따라 환경부는 '다중이용시설 등의 실내공기질관리법'을 통해 오염물질 방출기준을 초과하는 건축자재의 실내사용을 제한하고 있지만 현재로서는 효과적인 대응방안이 사실상 전무한 실정이며, 일부 '천연접착제'로 소개된 제품들이라도 보존성 등을 원인으로 포름알데히드와 같은 방부제 성분을 함유한 가운데 원료물질인 수지, 용매, 촉매, 경화제, 첨가제 등의 제조 및 보관 중에는 아무런 제약 없이 휘발성 유기화합물이 사용되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 휘발성 유기화합물을 일절 함유하지 않은 목재패널 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다. 해당 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마늘로부터 얻어진 천연접착제를 이용한 목재패널 및 이의 제조방법을 제공하고자 하며, 이로써 무독성은 물론 항균성 을 추구하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, (a) 껍질 벗긴 마늘을 분쇄해서 상기 마늘 1g 당 2~3ml의 물을 첨가하고 25~50℃에서 2시간 이상 경과 후 액체성분을 추출하여 여과한 다음 55~60℃에서 9 배율 이상 농축하여 천연접착제를 얻는 단계; (b) 상기 천연접착제를 이용하여 합판, MDF, PB 중 적어도 하나의 목재패널을 얻는 단계를 포함하는 천연접착제를 이용한 목재패널 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 목재패널은 합판이고, 상기 (b) 단계는, (b1) 홀수개의 단판목재를 준비하는 단계; (b2) 상기 천연접착제를 이용해서 상기 단판목재를 섬유방향에 직교하도록 부착하여 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하거나, 상기 목재패널은 MDF이고, 상기 (b) 단계는, (b1) 원목을 절삭해서 일정크기의 칩을 얻는 단계; (b2) 상기 칩을 해섬(pulping)하는 단계; (b3) 상기 칩에 상기 천연접착제를 첨가하고 건조하는 단계; (b4) 상기 칩을 매트 형태로 초조(forming)하는 단계; (b5) 상기 매트를 밀도 0.4~0.8g/㎠로 열압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하거나, 상기 목재패널은 PB 이고, 상기 (b) 단계는, (b1) 목재의 플레이크 또는 파티클을 얻는 단계; (b2) 상기 플레이크 또는 파티클을 건조하는 단계; (b3) 상기 플레이크 또는 파티클에 상기 천연접착제를 첨가하는 단계; (b4) 상기 플레이크 또는 파티클을 매트 형태로 초조하는 단계; (b5) 상기 매트를 밀도 0.5~0.9g/㎠로 열압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 상기의 방법을 통해 제조된 합판, MDF, PB 중 적어도 하나의 목재패널을 제공한다.

본 발명은 천연접착제를 이용한 목재패널 및 이의 제조방법을 제공한다.

즉, 본 발명은 마늘로부터 얻어진 천연접착제를 이용해서 제조되는 합판, MDF, PB 중 적어도 하나의 목재패널을 제공하는바, 천연접착제를 비롯한 목재패널의 전 제조과정에 걸쳐 일체의 화합물질 사용을 배제하였으므로 무독성을 나타내는 것은 물론 고유의 항균성을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 천연접착제의 공정순서도.
도 2는 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 2 천연접착제의 공정순서도.
도 3과 도 4는 각각 본 발명에 따른 목재패널을 위한 천연접착제의 항균특성을 나타낸 사진.

이하, 도면을 참조해서 본 발명을 상세하게 살펴본다.

본격적인 설명에 앞서, 본 발명에 따른 천연접착제를 이용한 목재패널(이하, 간략하게 '목재패널'이라 한다.)은 고유의 천연접착제를 사용하는 것을 특징으로 하는바, 이에 대해서 미리 상세하게 살펴본다. 이때, 본 발명에 따른 목재패널을 위한 천연접착제는 구체적인 양태(樣態)에 따라 두 가지 실시예로 구분될 수 있으므로 각각을 제 1 및 제 2 천연접착제로 구분해서 살펴보며, 편의상 공통된 내용에 대해서는 제 1 천연접착제를 통해 상세히 살펴보는 대신 제 2 천연접착에에 대해서는 차이점을 위주로 살펴본다.

<제 1 천연접착제>

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 천연접착제의 제조공정 순서도이다.

보이는 것처럼, 마늘을 준비한 후 세척한다.(st1) 이때, 마늘은 시중에서 흔히 구입할 수 있는 통상의 생마늘로서 임의로 남해마늘을 사용하였고, 껍질을 벗긴 후 물로 세척해서 흙, 뿌리, 가지, 잎 등의 불순물을 제거한다.

다음으로, 세척된 마늘을 분쇄한다.(st2) 이때, 마늘의 분쇄에는 균질기(homogenizer)가 사용될 수 있고, 가급적 곱게 갈아 입자의 크기를 작게 한다.

다음으로, 분쇄된 마늘에 용매를 첨가한다.(st3) 이때, 용매로는 물이 가장 적절하며, 마늘 1g 당 2~3ml, 바람직하게는 마늘 1g 당 2.5ml의 비율로 첨가한다.

다음으로, 분쇄된 마늘과 물의 혼합물로부터 액체성분을 추출하여 여과한다.(st4,st5) 이때, 액체성분의 추출은 용매 첨가 후 1~6 시간, 바람직하게는 2시간이 경과 후 진행하고, 추출온도는 25~50℃, 바람직하게는 25℃에서 진행하는 것이 적절하며, 추출 후 여과 전에 추출액을 원심분리(7,000rpm/30min)해서 상등액을 취한 후 적절한 필터(whatmanNo 2 filter paper)로 여과한다.

마지막으로 추출액을 농축한다.(st5) 이때, 농축에는 회전증발기(rotary evaporator)가 사용될 수 있고, 농축온도는 55~65℃, 바람직하게는 60℃에서 9~10 배율, 바람직하게는 10 배율로 농축한다.

그 결과 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 천연접착제가 얻어지며, 이는 분쇄된 마늘과 물의 혼합물로부터 얻어진 추출액을 여과, 농축한 형태를 나타낸다.

<제 2 천연접착제>

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 2 천연접착제의 제조공정 순서도로서, 도 1과 비교하면 마늘을 분쇄한 후(後,st1) 용매를 첨가하기 전(前, st3), 분쇄된 마늘을 건조하는 단계(st2')가 추가되어 있음을 확인할 수 있다.

즉, 제 2 천연접착제는 제 1 천연접착제와 달리 마늘을 분쇄한 후(st1) 분쇄된 마늘을 건조(st2')한 다음 비로소 용매를 첨가한다.(st3), 이때 마늘의 건조에는 건조오븐이 사용될 수 있고, 건조온도는 80~100℃, 바람직하게는 90℃에서 23~25 시간 동안 건조한다. 그리고 이후에는 제 1 천연접착제와 동일하게 추출 및 여과, 농축 단계를 진행한다.(st4,st5,st6)

이로써 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 2 천연접착제가 얻어지며, 이는 분쇄 후 건조된 마늘과 물의 혼합물로부터 얻어진 추출액을 여과, 농축한 형태를 나타낸다.

이하, 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 및 제 2 천연접착제의 (1)지촉건조시간, (2)PH, (3)점도, (4)불휘발분, (5)밀도, (6)접착성능 등 물성과 접착특성에 대한 실험예를 살펴보며, 편의상 제 1 및 제 2 천연접착제를 각각 제 1 및 제 2 표준시료라 한다.

즉, 제 1 표준시료는 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 천연접착제로서 생마늘을 세척하여 균질기로 분쇄한 다음 분쇄된 마늘 2kg에 물 5L를 첨가하여 90℃의 온도 분위기에서 6시간 경과 후 액체성분을 추출하고, 추출액을 원심분리(7,000rpm/30min)해서 상등액을 취해 여과한 다음 60℃의 온도에서 회전증발기를 이용하여 10 배율로 농축하였다. 반면 제 2 표준시료는 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 2 천연접착제로서 여타의 과정은 앞서와 동일하지만 분쇄된 마늘 2kg을 90℃의 건조오븐에서 24시간 건조하는 단계를 추가하였다.

(1) 지촉건조시간(candles drying time)

지촉건조시간이란 액체의 건조시간을 알아보기 위한 것으로 액체 도포면을 만져보아 손에 묻어나지 않게 될 때까지의 시간을 의미한다. 본 실험예에서는 통상의 접착제 또는 도료 대상 검사방법을 선택하였는데, 구체적으로는 보통의 판유리로서 무색투명하고 양면이 깨끗한 것을 골라 지촉건조시간 측정용 유리판(165×60mm)으로 선택하고, 그 잘린 단면을 금강사의 숫돌로 다듬어 둥글게 한 후 비누, 세제, 알칼리용액의 열탕으로 수세한 다음 에틸알코올과 톨루엔의 혼합액으로 세척하여 먼지가 묻지 않도록 하는 한편, 새로운 판 유리를 사용할 경우에는 중크롬산카리와 농황산의 혼합용액에 24시간 이상 침지한 후 세척하였다. 그리고 이와 같이 깨끗이 조정된 유리판에 제 1 및 제 2 표준시료를 각각 3g 씩 떨어뜨린 후 균등한 힘과 속도(150mm/sec)의 필름 에플리케이터를 이용해서 균일한 두께로 도포한 다음 일정온도(20℃, 40℃, 60℃)와 일정습도를 유지하면서 일정 시간간격마다 손가락으로 만져보아 점착성이 느껴지지 않는 시간을 측정하였다.

(2) PH

제 1 및 제 2 표준시료 각각을 동량의 증류수로 희석한 후 25±1℃에서 PH 측정기(PH meter)로 수차례 측정하였고, 측정값의 평균을 소수점 첫째 자리로 나타내었다.

(3) 점도(consistency viscosity)

접착제의 점도는 작업성과 직결되는 요인으로 불휘발분, 평균분자량과 밀접한 연관이 있고, 점도변화는 저장안정성의 척도가 된다. 본 실험예에서는 20℃의 실온을 유지하면서 점도계(Brookfield Model DV-I+, 회전수 100rpm(스핀들 No 2))를 이용해서 제 1 및 제 2 표준시료 각각의 점도를 2회 측정하였고, 그 평균값을 센티포이즈(cP=P/100)로 나타내었다.

(4) 불휘발분(nonvolatile content)

불휘발분이란 접착제를 가열해서 휘발성 물질을 제거한 후 남는 물질의 중량으로, 실제 접착력을 발휘하는 물질이다. 본 실험예에서는 직경 4~5cm의 알루미늄 호일 접시를 준비해서 그 무게(W0(g))를 정확히 측정하고, 해당 접시에 제 1 및 제 2 표준시료를 각각 1.5g을 놓은 후 무게(W1(g))를 측정하며, 105±1℃의 열풍 순환식 항온도에서 180±5 분간 건조한 후 건조제가 포함된 데이게이터에서 냉각한 다음 무게(W3(g))를 측정하는 과정을 제 1 및 제 2 표준시료 각각에 대해 2회 이상 실시하였으며, 아래의 식 1에 따른 결과의 평균값을 유효숫자 2자리로 나타내었다.

식 1 : 불휘발분(%)={(W2-W0)/(W1-W0)}×100

이때, 특히 불휘발분 검사는 제 1 및 제 2 표준시료 이외에 제 1 내지 제 8 비교시료에 대해 추가적으로 진행하였는바, 제 1 내지 제 4 비교시료는 각각 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 천연접착제의 제조공정에 있어서 분쇄된 마늘에 용매를 첨가한 다음 30분, 1시간, 3시간, 24시간이 경과 후 추출하는 것 이외에 다른 단계는 모두 동일하고, 제 5 내지 제 8 비교시료는 각각 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 2 천연접착제의 제조공정에 있어서 분쇄된 마늘에 용매를 첨가한 다음 30분, 1시간, 3시간, 24시간이 경과 후 추출하는 것 이외에 다른 단계는 모두 동일하다.

(5) 밀도(density)

20±0.5℃의 온도를 유지한 가운데 무게를 알고 있는 메스실린더(100ml)에 제 1 및 제 2 표준시료를 각각 기포 없이 100ml까지 담은 후 천칭(칭량 500g, 감량 0.5g)으로 무게를 측정하여 아래의 식 2에 따라 산출한다.

식 2 : S=(W1-W2)/100

(S:밀도(g/m3), W1:표준시료와 메스실린더 무게(g), W2:메스실린더 무게(g))

(6) 접착성능 : 180°박리 강도

본 실험예에서는 KS F 3217의 벽지용 전분계 접착제 검사방법을 사용하였다. 즉, 갈라진 틈이나 흠이 없는 두께 5mm 합판(125×150mm)을 준비한 후 솔 등으로 제 1 및 제 2 표준시료를 50g/m2로 균일하게 도포하고, 5분 후 175×150mm의 면포(117g/m2)를 덮어 49N의 하중을 롤러로 가하면서 왕복하지 않게 일 방향으로만 5회 압착한 다음, 20℃의 환경을 유지하면서 48시간 방치하였다. 그리고 절단기 등 예리한 칼로 폭 25mm 간격으로 합판면 까지 자름새를 넣어 5개의 시험편을 만들고, 시험편 한쪽의 면포를 약 50mm 박리해서 해당 부분의 합판과 면포를 각각 인장시험기의 지그에 부착한 후 200mm/min의 속도로 시험편의 접착부분이 약 10mm가 될 때까지 지그 사이 간격을 벌려 시험편의 박리에 따른 인장 하중값을 측정해서 파상부 최대값 평균을 180°박리강도로 하고, N/25mm로 표시한다.

이때, 시험편의 파괴하중은 인장시험기 용량의 15~80% 범위 내에 들어가는 것이 바람직하며, 특히 본 접착성능검사는 제 1 및 제 2 표준시료 이외에 제 1 내지 제 8 비교시료에 대해 추가적으로 진행하였는바, 제 1 내지 제 4 비교시료는 각각 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 천연접착제의 제조공정에 있어서 앞서 불휘발분 검사와 마찬가지로 분쇄된 마늘에 용매를 첨가한 후 30분, 1시간, 3시간, 24시간이 경과 후 추출한 것이고, 제 5 내지 제 8 비교시료는 각각 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 2 천연접착제의 제조공정에 있어서 앞서 불휘발분 검사와 마찬가지로 분쇄된 마늘에 용매를 첨가한 후 30분, 1시간, 3시간, 24시간이 경과 후 추출한 것이다.

아래의 표 2는 제 1 및 제 2 표준시료에 대한 지촉건조시간, PH, 점도, 불휘발분, 밀도측정의 결과를 나타낸 것이다.

<표 2>

보이는 것처럼, 제 1 및 제 2 표준시료의 불휘발분은 제 2 표준시료가 약간 높았지만 실질적인 차이는 없고, 밀도는 같다. 또한 점도는 제 1 표준시료가 제 2 표준시료보다 높고, 제 1 표준시료는 중성, 제 2 표준시료는 산성을 나타내며, 지촉건조시간은 온도가 높아질수록 빠른 경향을 나타내는데, 20℃에서 제 2 표준시료가 제 1 표준시료보다 지촉건조시간이 빠르다. 그 결과 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 및 제 2 천연접착제는 20℃ 정도의 일상조건에서 20 여분 내에 건조가 가능하고, 특히 기존의 전분계 수지의 점도가 점도계로 측정할 수 없을 정도로 높은 것과 비교하면 월등히 낮은 관계로 작업성이 뛰어남을 알 수 있다.

아래의 표 3은 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 표준시료와 제 1 내지 제 8 비교시료의 불휘발분 및 접착성능 검사결과를 나타낸 것으로, 불휘발분이 높아지면 접착강도가 증가하는 추세를 보이며, 불휘발분 60% 까지는 제 1 표준시료가 제 2 표준시료에 비해 다소 양호한 특징을 나타낸다.

<표 3>

그 외에도 본 발명에서는 제 1 및 제 2 표준시료와 여타의 공정은 동일하지만 분쇄된 마늘 또는 분쇄 후 건조된 마늘에 물 이외의 용매로서 EtOH MeOH, Hexane, CHCl3, BuOH 중 하나를 각각 5L 첨가하여 얻어진 시료들을 검사하였지만, 이들은 농축 후 접착제로 사용할 수 있을 정도의 접착력을 보여주지 못했다.

또한 물을 용매로 사용하는 경우에 있어서도 생마늘:물의 비율 1:1, 1:2, 2:2 등 다양하게 변화하면서 검사를 진행했지만 생마늘:물의 비율이 1:2.5 일 때 추출수율이 가장 높았다. 그 결과 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 및 제 2 천연접착제의 제조공정, 다시 말해 제 1 및 제 2 표준시료의 제조공정이 제조수율 및 접착력에 있어서 최적임을 확인할 수 있었다.

참고로, 아래의 표 4와 표 5는 각각 기존의 벽지용 접착제 중에서 전분계, 미생물제제인 플루란, 마이크로 캡슐화된 엣센셜오일, PVAc(Polyvinyl Acetate)에 대한 접착성능과 분휘발분 검사결과이다.

<표 4>

<표 5>

위의 표 4를 통해 알 수 있는 것처럼, 제 1 및 제 2 표준시료의 접착강도는 전분계 접착제보다 우수한 반면 PVAc 보다는 다소 낮은 것을 확인할 수 있는데, 표 5를 함께 참조하면 제 1 및 제 2 표준시료와 기존의 접착제는 불휘발분에서 상당한 차이가 나고, 특히 기존 제품의 경우에 작업성의 악화로 인해 더 이상의 불휘발분 사용이 불가능할 것으로 예측되므로 이를 고려하면 제 1 및 제 2 표준시료의 성능이 상대적으로 우수함을 알 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 및 제 2 천연접착제는 마늘을 주원료로 함에 따라 항균능력이 뛰어난 특징을 보이는바, 이하에서는 제 1 및 제 2 표준시료 각각의 (7)세균에 대한 항균특성 (8) 곰팡이균에 대한 항균특성을 살펴보기 위한 실험예이다.

(7) 세균에 대한 항균활성

본 실험예에서는 agar diffusion method법에 준하여 측정하였다. 즉, 0.6％ soft agar가 함유된 Mueller Hinton 배지에 표 6의 유해미생물 액체배양액을 각각 50㎕씩 접종하여 잘 혼합한 후 미리 준비해 둔 Mueller Hinton 평판 배지에 중층한 다음, 임의로 제 1 표준시료를 paper disc(Toyo Rhosikaisha, Ltd, 8㎜)에 1, 3, 5, 7, 및 9 ㎎/㎖씩을 흡착시켜 중층배지 위에 얹고 35℃ 항온기에서 배양해서 유해미생물의 생육저해를 나타내는 clear zone을 측정하였다.

<표 6>

그 결과를 도 3에 나타내었는데, 검사에 사용된 세균은 다음과 같고, 도면상 소문자 a 내지 e는 각각 천연접착제의 양으로서 (a) 1 ㎎/㎖, (b)3 ㎎/㎖, (c)5 ㎎/㎖, (d) 7 ㎎/㎖ (e)9 ㎎/㎖이다.

A, Bacillus cereus KCCM-11204

B, Escherichia coli ATCC-25922

C, Pseudomonas aeruginosa ATCC-15442

D, Staphylococcus aureus KCTC-1927

E, Salmonella typhiumurium KCTC-2208

F, Vibrio parahaemolyticus

해당 도면을 참조하면 본 발명에 따른 천연접착제는 전반적으로 높은 항균활성을 나타내는 것을 확인할 수 있는데, 특히 Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhiumurium 등에 높은 항균활성을 보이며, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhiumurium 의 경우에는 1mg/ml 부터 항균력을 나타내기 시작해서 3~9mg/ml에 이르기까지 매우 높은 항균력을 유지하였고, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus의 경우에는 3mg/ml 부터 항균력을 나타낸다.

(8) 곰팡이에 대한 항균활성

이 역시 본 발명에서는 agar diffusion method법에 준하여 측정하였다. 즉, 평판배지에 배양된 표 7의 곰팡이 균주에 멸균증류수를 9㎖씩 분주한 후 포자를 현탁해서 포자액 1㎖을 0.6％ soft agar가 함유된 PDA 중층배지에 중층 하고, 임의로 제 1 표준시료를 paper disc(Toyo Rhosi kaisha, Ltd, 8㎜)에 1, 3, 5, 및 7 ㎎/㎖씩 흡착시켜 중층배지 위에 얹어 35℃ 항온기에서 배양하면서유해미생물의 생육저해를 나타내는 clear zone을 측정하였다.

<표 7>

그 결과를 도 4에 나타내었는데, 검사에 사용된 곰팡이는 다음과 같고, 도면상 소문자 a 내지 e는 천연접착제의 양으로서, (a) 1 ㎎/㎖, (b)3 /㎖, (c)5 ㎎/㎖, (d) 7 ㎎/㎖ 이다.

A, Mucor javanicus AM-2

B, Penicillium sp.

C, Aspergillus niger IFO-31125

D, Rhizopus microsporus KCTC-6969

해당 도면을 참조하면 본 발명에 따른 목재패널을 위한 천연접착제는 곰팡이균에 대해 전반적으로 높은 활성을 보이는 것을 확인할 수 있고, 특히 5 ㎎/㎖의 농도에서 가장 높은 활성을 나타내었으나 Penicillium의 경우에는 7 ㎎/㎖의 농도에서 가장 높은 활성을 보인다.

또 다른 한편, 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 및 제 2 천연접착제를 기존 접착제와 혼합사용하는 경우에 대한 검사결과를 이하에 나타내었는데, 아래의 표 8은 제 1 및 제 2 표준시료에 각각 기존 벽지용 접착제 중 전분계와 플로란계를 여러 가지 비율로 혼합하여 접착성능을 검사한 결과로서, 작업상황을 감안하여 평균 25℃의 환경에서 진행하였다.

<표 8>

위의 결과를 통해 알 수 있는 것처럼, 제 1 및 제 2 표준시료는 기존 제품의 첨가비율이 높아지면 오히려 접착강도가 감소하는 경향을 보였고, 마이크로캡슐화된 엣센셜 오일의 경우에 접착성능이 거의 발휘되지 않아 검사가 불가능하였다.

아래의 표 9는 제 1 및 제 2 표준시료에 기존 제품인 전분계 및 PVAc를 서로 다른 비율로 첨가하여 접착성능을 검사한 결과로서, 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 및 제 2 천연접착제는 단독으로 사용될 때 가장 우수한 접착성능을 나타낸다. 따라서 본 발명에 따른 목재패널을 위한 제 1 및 제 2 천연접착제에 유기화합물이 첨가될 여지가 희박한바, 제조 및 사용의 전 과정 중에 유기화합물의 사용을 일절 배제하는 동시에 접착성이 뛰어나 친환경적이고 안전한 특성을 보이며, 항균능력이 뛰어나 보존성이 높고 사용자의 건강에 유익한 장점이 있다.

<표 9>

아래에서는 본 발명에 따른 목재패널의 제조방법을 살펴본다. 이때 본 발명에 따른 목재패널은 합판, MDF, PB 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는바, 각각을 구분해서 살펴본다. 그리고 이하에서는 제 1 및 제 2 천연접착제를 구별할 실익이 없으므로 편의상 천연접착제라 한다. 또한, 본 발명에 따른 목재패널의 제조방법은 일반적인 기술사상을 바탕으로 할 수 있으므로 가급적 해당분야에서 사용되는 통상의 기술용어를 사용하여 간략하게 살펴본다.

(1) 합판

본 발명에 따른 목재패널 중 합판을 제조하기 위해서는 먼저, 목재를 얇게 절삭한 단판목재를 준비한다.

이어서, 단판목재에 천연접착제를 도포하고 각각의 섬유방향이 직교하도록 겹쳐 부착하여 건조한다.

이때, 바람직하게는 단판목재는 홀수로 부착되고, 건조는 휨이나 뒤틀림을 방지하기 위해 전 면적에 걸쳐 일정한 압력을 가하면서 실온에서 수시간 또는 160~180℃의 고온 프레스에서 1분 미만으로 진행될 수 있다. 그리고 완성된 합판은 목적에 따라 두께 1 mm 이상부터 30 mm 정도까지 그리고 3x6판(91 x 182 cm), 4x8판(122 x 243 cm) 등의 표준 크기를 나타낸다.

또한 필요하다면 건조 후 합판을 140~180℃에서 수시간 가열하여 곡강도를 강화하거나 40~60℃, 상대습도 90~95%의 조건하에서 수시간 조습 처리할 수 있다.

(2) MDF

본 발명에 따른 목재패널 중 MDF를 제조하기 위해서는 먼저, 원목을 칩 절삭기인 치퍼로 절삭하여 칩을 얻는다. 이때, 가급적 원목으로부터 수피를 완전히 제거하는 것이 바람직하고, 칩의 크기는 길이 2.5㎝, 폭 2.5㎝, 두께 1.0㎝ 정도가 적절하며, 함수율은 40~60% 가 알맞다.

이어서, 칩을 해섬(pulping)하여 펄프를 얻는다. 이때, 해섬에는 아스플런드법(Asplund process)이라 불리는 디스크 리파이너(Disc refiner), 매소나이트 증해관(masonite gun)을 이용하는 폭쇄펄프법, 쇄목석(碎木石, grindstone)을 이용하는 쇄목펄프법이 사용될 수 있다.

이어서, 펄프에 천연접착제를 첨가하여 혼합하고 건조한다. 이때, 천연접착제는 해섬된 펄프의 중량 대비 1~2중량%를 첨가하고, 첨가방법으로는 고압 해섬기로부터 건조기까지의 고속 송풍이송라인(blow line)에서 천연접착제를 도포하는 건조 전 첨가법 또는 고속혼합기(blender)를 사용하는 건조 후 첨가법이 사용될 수 있으며, 건조는 예정함수율이 10~12% 정도가 되도록 한다.

이어서, 매트 형태로 초조(forming)한다. 이때, 초조는 다량의 물을 이용하여 농도 0.5~2%의 펄프 현탁액을 만든 다음 이를 탈수 및 성형하는 습식법(wet forming) 또는 펄프를 건조기에서 함수율 6~12 %로 건조한 다음 공기의 힘을 이용하여 성형하는 건식법(wet forming 또는 air felting)이 사용될 수 있다.

마지막으로, 초조된 매트를 밀도 0.4~0.8g/㎠로 열압한다. 이때, 열압에는 다단식 프레스 또는 연속프레스가 사용될 수 있고, 바람직하게는 프레스의 열판 온도는 160~180℃, 가압시간은 약 25~30초/mm로 하며, 함수율은 8~10%로 유지한다.

이로써 본 발명에 따른 목재패널 중 MDF가 완성된다.

이후, 필요하다면 MDF를 140~180℃에서 2~5시간 가열하여 곡강도를 증가시킬 수 있고, 아마인유(亞麻仁油, linseed oil), tall oil, 알키드수지, 석탄산수지 중 적어도 하나에 침지하는 기름함침처리를 할 수 있으며, 불균일한 흡습에 의한 뒤틀림 등을 방지하기 위해 MDF 조습실에 넣어 40~60℃, 상대습도 90~95% 조건하에서 6~8시간 조습처리 할 수 있다.

(3) PB

본 발명에 따른 목재패널 중 PB를 제조하기 위해서는 먼저, 목재의 플레이크 또는 파티클을 준비한다. 이때, 플레이크 또는 파티클은 바람직하게는 전용의 칩퍼(Chippers), 플레이커(Flakers), 임팩트 밀(Impact mills), 햄머 밀(Hammer mills) 등을 통해 얻을 수 있다.

이어서, 플레이크 또는 파티클을 건조한다. 이때, 건조는 바람직하게는 회전식의 일방향 로타리 드럼건조기, 삼방향 로타리 드럼건조기 또는 고정식의 제트건조기(jet dryer), 플래쉬 건조기(flash dryer)등이 사용될 수 있고, 함수율은 표층용의 경우에 경우에 5~8%, 심층용의 경우에 3% 이하가 적절하다.

이어서, 플레이크 또는 파티클에 상기 천연접착제를 첨가한다. 이때, 바람직하게는 표층용의 경우에 8~12중량%, 심층용의 경우에 8중량%의 천연접착제를 도포하여 혼합한다.

이어서, 플레이크 또는 파티클을 매트 형태로 초조한다. 이때, 바람직하게는 초조에는 단속식 또는 연속식 성형법이 사용될 수 있고, 목적에 따라 매트는 단층, 3층, 5층 및 다층의 적층구조를 나타낼 수 있다.

마지막으로, 매트를 밀도 0.5~0.9g/㎠로 열압한다. 이때, 바람직하게는 열압은 3단계로 구분되며, 1단계는 승압(昇壓)시간 또는 폐쇄시간(closing time)으로서 열판이 매트의 표면에 닿을 때부터 일정 예정두께에 도달할 때까지의 시간이고, 2단계는 최대압력을 유지하는 시간이며, 3단계는 매트의 응력완화가 이루어지는 감압시간인바, 3단계 전 과정에 걸쳐 프레스의 열판 온도는 160~180℃, 가압시간은 약 25~30초/mm인 것이 적절하다.

이로써, 본 발명에 따른 목재패널 중 PB가 완성된다.

이후, 필요하다면 PB를 냉각 및 조습처리할 수 있다.

한편, 이상의 설명은 본 발명의 일례에 지나지 않으므로 본 발명을 한정하지 않는다. 즉, 본 발명은 여러 가지 변형이 있을 수 있지만 이들 모든 변형이 본 발명의 기술사상 내에 있다면 본 발명에 속한다 해야 할 것이며, 본 발명의 기술사상은 이하의 특허청구범위에 분명히 기재되어 있다.

Claims (5)

1. (a) 껍질 벗긴 마늘을 분쇄해서 상기 마늘 1g 당 2~3ml의 물을 첨가하고 25~50℃에서 2시간 이상 경과 후 액체성분을 추출하여 여과한 다음 55~60℃에서 9 배율 이상 농축하여 천연접착제를 얻는 단계; 및
   (b) 상기 천연접착제를 이용하여 합판, MDF, PB 중 적어도 하나의 목재패널을 얻는 단계를 포함하는 천연접착제를 이용한 목재패널 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 목재패널은 합판이고, 상기 (b) 단계는,
   (b1) 홀수개의 단판목재를 준비하는 단계; 및
   (b2) 상기 천연접착제를 이용해서 상기 단판목재를 섬유방향에 직교하도록 부착하여 건조하는 단계를 포함하는 천연접착제를 이용한 목재패널 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 목재패널은 MDF이고, 상기 (b) 단계는,
   (b1) 원목을 절삭해서 일정크기의 칩을 얻는 단계;
   (b2) 상기 칩을 해섬(pulping)하는 단계;
   (b3) 상기 칩에 상기 천연접착제를 첨가하고 건조하는 단계;
   (b4) 상기 칩을 매트 형태로 초조(forming)하는 단계; 및
   (b5) 상기 매트를 밀도 0.4~0.8g/㎠로 열압하는 단계를 포함하는 천연접착제를 이용한 목재패널 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 목재패널은 PB 이고, 상기 (b) 단계는,
   (b1) 일정크기의 플레이트 또는 파티클을 얻는 단계;
   (b2) 상기 플레이크 또는 파티클을 건조하는 단계;
   (b3) 상기 플레이크 또는 파티클에 상기 천연접착제를 첨가하는 단계;
   (b4) 상기 플레이크 또는 파티클을 매트 형태로 초조하는 단계; 및
   (b5) 상기 매트를 밀도 0.5~0.9g/㎠로 열압하는 단계를 포함하는 천연접착제를 이용한 목재패널 제조방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법을 통해 제조된 합판, MDF, PB 중 적어도 하나의 목재패널.

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