[국내논문]녹차-숯-목재섬유 복합보드의 역학적 성능에 미치는 구성원료의 종류 및 배합비율의 영향 Effect of the Kind and Content of Raw Materials on Mechanical Performances of Hybrid Composite Boards Composed of Green Tea, Charcoals and Wood Fiber원문보기
이 연구에서는 녹차-목재섬유 복합보드의 강도성능과 기능성을 보강한 건축내장재를 개발하기 위하여, 목재섬유에 녹차와 흑탄, 백탄, 활성탄 등 3종류의 숯을 혼합한 녹차-숯-목재섬유 복합보드를 제작하였고, 구성원료의 종류 및 그 배합비율이 복합보드의 정역학적 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 녹차-숯-목재섬유 복합보드의 휨 강도성능은 백탄함유 복합보드에서 평균적으로 가장 높은 값을 나타내었으나, 숯의 종류에 따른 휨 강도성능의 차이는 크지 않았다. 그러나 그 값은 선행연구의 녹차-목재섬유 복합보드보다 현저한 휨 강도성능의 향상을 나타내었고, 녹차와 숯의 배합비율이 증가할수록 휨 강도성능의 감소가 확인되었다. 바인더로 사용된 요소수지의 종류에 따른 차이는 $E_1$급 요소수지를 사용한 복합보드가 $E_0$급 요소수지를 사용한 그것보다 높은 휨 강도성능을 나타냈지만, 양 수지간의 차이는 선행연구의 녹차-목재섬유 복합보드에 비해 현저히 감소하였다. 복합보드의 박리강도는 백탄 $$\geq_-$$ 활성탄 > 흑탄함유 복합보드의 순이었고, 백탄함유 복합보드에서는 목재섬유로만 구성된 대조보드와 거의 비슷한 값을 나타내는 것이 확인되었다.
이 연구에서는 녹차-목재섬유 복합보드의 강도성능과 기능성을 보강한 건축내장재를 개발하기 위하여, 목재섬유에 녹차와 흑탄, 백탄, 활성탄 등 3종류의 숯을 혼합한 녹차-숯-목재섬유 복합보드를 제작하였고, 구성원료의 종류 및 그 배합비율이 복합보드의 정역학적 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 녹차-숯-목재섬유 복합보드의 휨 강도성능은 백탄함유 복합보드에서 평균적으로 가장 높은 값을 나타내었으나, 숯의 종류에 따른 휨 강도성능의 차이는 크지 않았다. 그러나 그 값은 선행연구의 녹차-목재섬유 복합보드보다 현저한 휨 강도성능의 향상을 나타내었고, 녹차와 숯의 배합비율이 증가할수록 휨 강도성능의 감소가 확인되었다. 바인더로 사용된 요소수지의 종류에 따른 차이는 $E_1$급 요소수지를 사용한 복합보드가 $E_0$급 요소수지를 사용한 그것보다 높은 휨 강도성능을 나타냈지만, 양 수지간의 차이는 선행연구의 녹차-목재섬유 복합보드에 비해 현저히 감소하였다. 복합보드의 박리강도는 백탄 $$\geq_-$$ 활성탄 > 흑탄함유 복합보드의 순이었고, 백탄함유 복합보드에서는 목재섬유로만 구성된 대조보드와 거의 비슷한 값을 나타내는 것이 확인되었다.
In this study, eco-friendly hybrid composite boards were manufactured from green tea, three kinds of charcoals and wood fiber for developing interior materials to reinforce the strength performances and the functionalities in addition to performances of the green tea-wood fiber hybrid boards. The ef...
In this study, eco-friendly hybrid composite boards were manufactured from green tea, three kinds of charcoals and wood fiber for developing interior materials to reinforce the strength performances and the functionalities in addition to performances of the green tea-wood fiber hybrid boards. The effects for the kind and the component ratio of raw materials on mechanical properties were investigated. Bending strength performances of hybrid composite boards were highest in the hybrid composite boards composed of green tea, fine charcoal and wood fiber on average. However, the difference caused by the kind of charcoals was not large. These values were was markedly improved than those of green tea - wood fiber hybrid composite boards reported in previous researches. And it was found that the bending strength performance decreased with increasing component ratios of green tea and charcoals. The difference between urea resins used as the binder showed the higher value in hybrid composite boards using $E_1$ grade urea resin than in those using $E_0$ grade urea resin, but the difference between hybrid composite boards manufactured by both resins decreased markedly than the green tea - wood fiber hybrid composite boards reported in previous research. The internal bond strength of hybrid composite boards was in the order of hybrid composite boards with fine charcoal, activated charcoal and black charcoal, and it was found that the hybrid composite boards with fine charcoal had a similar values to control boards composed of only wood fiber.
In this study, eco-friendly hybrid composite boards were manufactured from green tea, three kinds of charcoals and wood fiber for developing interior materials to reinforce the strength performances and the functionalities in addition to performances of the green tea-wood fiber hybrid boards. The effects for the kind and the component ratio of raw materials on mechanical properties were investigated. Bending strength performances of hybrid composite boards were highest in the hybrid composite boards composed of green tea, fine charcoal and wood fiber on average. However, the difference caused by the kind of charcoals was not large. These values were was markedly improved than those of green tea - wood fiber hybrid composite boards reported in previous researches. And it was found that the bending strength performance decreased with increasing component ratios of green tea and charcoals. The difference between urea resins used as the binder showed the higher value in hybrid composite boards using $E_1$ grade urea resin than in those using $E_0$ grade urea resin, but the difference between hybrid composite boards manufactured by both resins decreased markedly than the green tea - wood fiber hybrid composite boards reported in previous research. The internal bond strength of hybrid composite boards was in the order of hybrid composite boards with fine charcoal, activated charcoal and black charcoal, and it was found that the hybrid composite boards with fine charcoal had a similar values to control boards composed of only wood fiber.
또한, 포름알데히드 방산량은 바인더로 사용된 E0급 및 E1급 요소수지보다 각각 한 단계씩 낮은 등급의 복합보드가 제조되어 우수한 기능성을 나타내는 것이 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 녹차-숯목재섬유 복합보드의 우수한 물리적 특성에 더하여 역학적 성능을 조사하기 위하여 정적 휨 강도시험 및 박리강도시험(인장박리시험)을 실시하였고, 복합보드의 역학적 성능에 미치는 구성원료의 종류 및 배합 비율의 영향을 조사하였다.
제안 방법
복합보드는 목재섬유에 대한 녹차분말 및 숯분말 (흑탄, 백탄, 활성탄)의 배합비율을 Table 1과 같이하여 가로 330 mm, 세로 330 mm, 두께 12 mm의 녹차-숯-목재섬유 복합보드 20종류를 제조하였다. 바인더로 사용된 접착제는 포름알데히드 방산량을 기준으로 분류되는 E0급 요소수지(0.
녹차-숯-목재섬유 복합보드의 정역학적 특성을 조사하기 위하여 실시한 정적 휨 시험은 300 mm (W) ×12 mm (T) × 300 mm (L)의 복합보드로부터 200 mm 폭으로 절단하여 Fig. 1과 같이 스팬 270 mm, 하중점과 지점 사이의 거리 90 mm, 하중속도 5 mm/min 의 4점하중방식으로 실시하였다. 단 하중속도는 시험편의 충격에 의한 변형을 감소시키기 위하여 KS F 3200의 섬유판 휨 시험의 규정보다 1/2의 속도로 감소시켜 실시하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 목재섬유는 (주)한솔홈데코로부터 제공받은 시판용섬유판 제조에 사용되는 함수율 8%의 리기다소나무 목재섬유를 사용하였다. 녹차는 경상남도 하동군 화개면 소재 산곡다원에서 녹차제조 후 남은 상품화가치가 없는 녹찻잎을 매입하여 건조한 후 분말화하였고, 100 mesh의 체로 쳐서 복합 보드용 녹차원료로 사용하였다.
성능/효과
1) 녹차-숯-목재섬유 복합보드의 휨 강도성능은 전체적으로 백탄의 강도성능이 우수하였으나, 숯의 종류에 따른 차이는 크지 않았다. 녹차 및 숯의 배합에 따라 대조보드의 그것보다 휨 강도성능은 감소하였고, 그 감소비율은 녹차 및 숯의 배합비율이 증가할수록 커지는 것이 확인되었으나, 배합비율 10%까지의 감소량은 크지 않았다.
2) 녹차-숯-목재섬유 복합보드의 제조에 사용한 수지의 종류에 따른 휨 강도의 차이는 포름알데히드 함유량이 높은 E1급 요소수지가 E0급 요소수지보다약 1.05~1.37배의 높은 휨 강도를 나타내는 것이 확인되었다.
3) 배합한 숯의 종류에 따라 백탄 ≧ 활성탄 > 흑탄 순으로 높은 박리강도를 나타내었고, 이 값은 백탄함유 복합보드에서는 목재섬유만으로 된 대조보드의 0.96~1.1배의 값을 나타내어 양자의 차이가 거의 없는 것이 확인되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
실험에 사용한 복합보드 제조시 열압조건은?
5 mg/ℓ 이하)를 사용하였다. 보드 제조시의 열압조건은 열압기의 열판온도 150°C, 압체압력 1.96 MPa, 압체시간 4분 30초로 설정하였고, 보드제조 후, 20°C, 65%RH의 항온항습실에서 일주일 이상 양생하였다.
원료의 기능성을 고려한 친환경 이종재료를 복합한 목질하이브리드 재료에 대한 관심이 높아진 이유는?
최근 웰빙, 로하스 등 개인의 건강과 지속가능한 사회에 대한 관심이 급증하면서 실내공기 및 건축자재에 대한 관심 또한 갈수록 증대되고 있다. 이에 따라 목질재료는 기존의 목재소재로만 제조되던 것이 점차 원료의 기능성을 고려한 친환경 이종재료를 복합한 목질하이브리드 재료로 그 연구의 방향이 변화 되고 있고, 특히, 내구성과 기능성을 고려한 다양한 친환경 하이브리드재료의 연구와 개발이 성황리에 이루어지고 있다(강 등, 2012; 박, 2006; 박 등, 1976; 이 등, 1998; 이 등, 1993; 전, 1985; 이 등, 2009; 한 등, 2005).
녹차와 숯이 친환경 하이브리드재료 연구의 중요한 원료가 되는 이유는?
녹차와 숯은 항균, 항산화, 탈취 등 인체에 유익한 기능을 다수 함유하고 있어 친환경 하이브리드재료 연구의 중요한 원료가 되고 있다(공과 김, 2002; 박과 박, 2012; 박 등, 2010; 2011a; 2011b; 2012a;2012b; 안 등, 2009; 오와 박, 2010; 이 등, 2007; 井出 등, 1991;1994).
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