Journal of the Korean Wood Science and Technology

  • 제38권4호
  • /
  • Pages.323-332
  • /
  • 2010
  • /
  • 1017-0715(pISSN)
  • /
  • 2233-7180(eISSN)
한국목재공학회 (The Korean Society of Wood Science & Technology)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

유채박의 알칼리 가수분해물을 이용한 합판용 접착제의 개발

Development of Adhesive Resins Formulated with Rapeseed Flour Akali Hydrolyzates for Plywood Panels

  • 양인 (충북대학교 농업생명환경대학 목재종이과학과) ;
  • 정재훈 (충북대학교 농업생명환경대학 목재종이과학과) ;
  • 한규성 (충북대학교 농업생명환경대학 목재종이과학과) ;
  • 최인규 (서울대학교 농업생명과학대학 산림과학부 환경재료과학과) ;
  • 사공문 ((명) 신흥기업사) ;
  • 안세희 (대구대학교 생명환경대학 산림자원학과) ;
  • 오세창 (대구대학교 생명환경대학 산림자원학과)
  • Yang, In (Department of Wood and Paper Science, Chungbuk National University) ;
  • Jeong, Jae-Hoon (Department of Wood and Paper Science, Chungbuk National University) ;
  • Han, Gyu-Seong (Department of Wood and Paper Science, Chungbuk National University) ;
  • Cho, In-Gyu (Department of Forest Sciences, Seoul National University) ;
  • SaGong, Moon (Shin Heung Ind. Co.) ;
  • Ahn, Sye-Hee (Department of Forest Resources, Daegu University) ;
  • Oh, Sei-Chang (Department of Forest Resources, Daegu University)
  • 투고 : 2010.03.25
  • 심사 : 2010.06.04
  • 발행 : 2010.07.25
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

현재 석유화학계 접착제는 합판과 같은 목질계 판상재료 생산을 위하여 주로 사용되고 있다. 그러나 석유화학계 접착제의 기본 원료인 원유의 가격 상승과 포름알데히드 방산과 같은 문제로 대체 접착제에 대한 개발이 절실한 상황이다. 본 연구는 석유화학계 접착제를 대체하기 위하여 바이오 디젤 부산물인 유채박을 이용하여 접착제를 조제하였으며, 이 접착제를 합판 제조에 적용한 후 접착능 및 포름알데히드 방산량을 조사함으로써 유채박의 합판용 접착제 제조를 위한 원료화 가능성을 확인하고자 하였다. 유채박 접착제 조제를 위하여 먼저 유채박을 수산화나트륨으로 화학적으로 개량한 후, phenol formaldehyde (PF) prepolymer와 혼합하여 접착제를 제조하고 그 접착제를 합판 제조에 적용하였다. 유채박 접착제는 가수분해 조건과 PF prepolymer의 몰비에 따라 26.08~36.12%의 고형분 함량을 보유하였으나, 점도가 매우 높은 것으로 조사되었다. 한편 유채박 접착제로 제조된 합판의 인장 전단강도와 목파율은 유채박의 가수분해 조건과 PF prepolymer의 종류와 상관없이 KS 규격의 보통 합판 품질기준을 상회하였다. 포름알데히드 방산량은 1.8몰의 포름알데히드와 1몰의 phenol로 조제한 PF prepolymer를 사용한 접착제에서 유채박의 가수분해 조건과 상관없이 KS 규격의 E0 기준보다 낮은 것으로 나타났다. 결과적으로 유채박이 합판용 접착제의 원료로서 사용될 수 있을 것으로 생각되나, 열압시간을 단축시키기 위한 유채박 접착제의 고형분 함량을 증가시키는 방안과 접착제의 목재 침투 정도와 인장 전단강도 사이의 관계를 확인하는 현미경적 미세구조에 대한 연구가 유채박 접착제의 상용화를 위해 필요할 것으로 판단된다.

Petroleum-based adhesive resins have extensively been used for the production of wood panels. However, it is necessary to develop environmentally friendly adhesive resins due to the increase of manufacturing cost and the environmental issue, such as the emission of volatile organic compounds, of the pertroleum-based adhesive resins. This study was conducted to formulate environmentally friendly adhesive resins using by rapeseed flour (RSF), which is the by-product of bio-diesel produced from rapeseed, for replacing petroleum-based adhesives with them. To formulate RSF-based adhesive resins, RSF was hydrolyzed in de-ionized water, 1% and 3% sodium hydroxide solutions. As a crosslinking agent, PF prepolymers were prepared with 1.8, 2.1 and 2.4 mol formaldehyde and 1 mol phenol (1.8-, 2.1- and 2.4-PF), and then mixed with RSF hydrolyzates to complete the formulation of RSF-based adhesive resins. The RSF-based adhesive resins were applied to fabricate 3-ply plywood panels. The solid content of RSF-based adhesive resins were ranged from 26.08% to 36.12% depending on the hydrolysis condition of RSF and PF prepolymer type with a high viscosity. The tensile shear strength and wood failure of plywood fabricated with RSF-based adhesive resins exceeded a minimum requirement of KS standard for ordinary plywood regardless of the hydrolysis condition of RSF and PF prepolymer type. Formaldehyde emissions of the plywood panels fabricated with 1.8-PF and RSF hydrolyzates were lower than that of E0 specified in the KS standard. Based on the results, RSF might be used as a raw material of environmentally friendly adhesives for the production of plywood panels, but further researches - the increase of solid content of RSF-based adhesives for reducing press time and the microscopic observation of plywood specimen for identifying the relationship between tensile shear strength and the penetration of adhesives into wood structure - are required to commercialize the RSF-based adhesives.

키워드

참고문헌

  1. Christiansen, A. W. and R. H. Gillespie. 1986. Potential of carbohydrates for exterior-type adhesives. For. Prod. J. 36(7/8): 20-28.
  2. Kuo, M. L., D. J. Myers, H. Heemstra, D. Curry, D. O. Adams, and D. D. Stokke. 2001. Soybean-based adhesive resins and composite products utilizing such adhesives. U.S. Patent 6,306,997.
  3. Riebel, M. J., P. L. Torgusen, K. D. Roos, D. E. Anderson, and C. Gruber. 1997. Bio-composite material and method of making. U.S. Patent 5,635,123.
  4. Steele, P. H., R. E. Kreibich, P. J. Steynberg, and R. W. Hemingway. 1998. Finger jointing green southern yellow pine with a soy-based adhesive. Adhesive Age (October): 49-54.
  5. Barbosa, A. P., E. B. Mano, and C. T. Andrade. 2000. Tannin-based resins modified to reduce wood adhesive brittleness. For. Prod. J. 50(9): 89-92.
  6. Oh, Y., T. Seller Jr., M. G. Kim, and R. C. Strickland. 1994. Evaluation of phenol-formaldehyde OSB resins modified with lignin residues from acidhydrolyzed waste newsprint. For. Prod. J. 44(2): 25-29.
  7. Yang, K. K., X. L. Wang, and Y. Z. Wang. 2007. Progress nanocomposite of biodegradable polymer. J. Ind. Eng. Chem. 13(4): 485-500.
  8. Olivares, M., H. Aceituno, G. Neiman, E. Rivera, and T. Seller Jr. 1995. Lignin-modified phenolic adhesives for bonding Radiata pine plywood. For. Prod. J. 45(1): 63-67.
  9. Kuo, M. L., Z. Liu, and J. L. Jane. 1994. Corn starch as copolymer in plywood phenolic adhesives. in Proc. Corn Utilization Conference V. June 8-10, 1994, St. Louis, MO.
  10. Yang, I., M. L. Kuo, and D. J. Myers. 2005. Physical properties of hybrid poplar flakeboard bonded with alkaline phenolic soy adhesives. J of the Wood Science and Technology 33(5): 66-75.
  11. Yang, I., M. L. Kuo, and D. J. Myers. 2006. Bond quality of soy-based phenolic adhesives in southern pine plywood. JAOCS 83(3): 231-237. https://doi.org/10.1007/s11746-006-1198-7
  12. Yang, I., M. L. Kuo, D. J. Myers, and A. B. Pu. 2006. Comparison of protein-based adhesive resins for wood composites. J. of Wood Science 52(6): 503-508. https://doi.org/10.1007/s10086-006-0804-5
  13. 오세창, 안세희, 최인규, 정한섭, 윤영호, 양인. 2008. 두부비지를 이용한 합판용 접착제의 개발 및 적용. 목재공학회지 36(3): 30-38.
  14. 양인, 안세희, 최인규, 최원실, 김삼성, 오세창. 2009. 두부비지 가수분해물과 페놀수지로 조제한 마루판 화장용 접착제의 접착성능. 목재공학회지 37(4): 388-396.
  15. Yang, I., S. H. Ahn, I. G. Choi, H. Y. Kim, and S. C. Oh. 2009. Adhesives formulated with chemically modified okara and phenol-resorcinol-formaldehyde for bonding fancy veneer onto high-density fiberboard. J. of Industrial and Engineering Chemistry 15(3): 398-402. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2008.12.005
  16. 농수산물 무역정보. 2009. 농산물 수입 현황. http:www.kati.net.
  17. Van der Riet,W. B., A. W. Wight, and J. M. Datel. 1989. Food chemical investigation of tofu and its byproduct okara. Food Chemistry 34: 193-202. https://doi.org/10.1016/0308-8146(89)90140-4
  18. 한국산업규격. 2006. 보통합판 KS F 3101.
  19. Statistical Analysis System Institute. 2002. SAS/STAT User's guide. Cary, NC.
  20. Lambuth, A. L. 1989. Protein adhesives for wood. In "Wood Adhesives: Chemistry and Technology, Vol. 2.," A. Pizzi ed. Marcel Dekker, Inc., New York, N.Y.
  21. Lambuth, A. L. 1977. Soybean glues. In "Handbook of Adhesives," I. Skeist ed. Van Nostrand Reinhold Co., New York, NY, USA.