$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

닭털로 제조한 접착제의 반응기작 및 경화 특성과 이를 이용하여 제조한 중밀도섬유판의 접착 특성
Reaction Mechanism and Curing Characteristics of Chicken Feather-Based Adhesives and Adhesive Properties of Medium-Density Fiberboard Bonded with the Adhesive Resins 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.55 no.3, 2017년, pp.385 - 394  

양인 (충북대학교 목재종이과학과) ,  박대학 (충북대학교 목재종이과학과) ,  최원실 (서울대학교 농생명과학공동기기원) ,  오세창 (대구대학교 산림자원학과) ,  안동욱 (아이오와주립대학교 동물과학과) ,  한규성 (충북대학교 목재종이과학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

도계부산물인 닭털(CF)의 알칼리 및 산 가수분해물과 폼알데히드계 가교제를 혼합하여 조제한 접착제의 반응기작 및 경화특성을 조사하였다, 또한 이를 적용시켜 제조한 중밀도섬유판(MDF)의 물성 및 폼알데히드 방산량 측정 결과를 토대로 CF 접착제의 목질계 판상재 제조를 위한 분사형 접착제로서 적용 가능성을 확인하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 고형분 함량이 40% 이상인 CF 접착제는 상온에서 점도가 높았으나, $50^{\circ}C$에서 측정한 점도는 $300{\sim}660m{\cdot}Pa{\cdot}s$로 측정되어 낮은 점도를 요구하는 분사형 접착제로 적용이 가능하였다. 적외선 분광기 분석을 통하여 폼알데히드계 가교제의 사용에 따른 methylol기의 부가 및 축합반응을 확인하였다. 시차주사 열량계 분석을 통하여 CF 접착제가 현재 목질계 판상재 제조에 사용되고 있는 요소수지(C-UF)와 비교하여 높은 열압온도 또는 긴 경화시간이 필요한 것으로 조사되었다. 5% NaOH 농도의 수용액에서 가수분해된 CF 가수분해물(이하 CF-AK-5%)과 formaldehyde/phenol 몰비가 2.5인 phenol-formaldehyde prepolymer (PF-2.5)로 조제한 접착제를 사용하고 8분간 열압하여 제조한 MDF에서 높은 휨강도(MOR)와 박리강도(IB)를 보였다. 또한 이 접착제로 제조한 MDF의 MOR과 IB는 대부분의 접착제 조제 및 열압 조건에서 C-UF로 제조한 MDF보다 높았다. 이 측정치를 KS 규격과 비교하였을 때, IB는 모든 조건에서 기준을 상회하였으나, MOR은 CF-AK-5%와 PF-2.5로 조제한 접착제를 사용하고 8분간 열압하여 제조한 MDF를 제외하고 그 기준을 만족하지 못하였으며, 24-TS도 모든 조건에서 기준을 만족하지 못하였다. 그러나 MDF 제조시 보드의 목표밀도를 높이거나 내수성 부여를 위하여 접착제에 첨가하는 wax emulsion의 양을 증가시킬 경우 MOR과 24-TS는 충분히 향상될 것으로 생각한다. 한편, MDF 제조에 있어 CF 접착제의 사용은 폼알데히드 방산량을 크게 감소시켰으며, 따라서 적절한 조건에서 조제된 CF 접착제는 목질계 판상재 제조를 위한 분사형 접착제로서 적용이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, reaction mechanism and curing characteristics of adhesives formulated with NaOH- and $H_2SO_4$-hydrolyzed chicken feather (CF) and formaldehyde-based crosslinkers were investigated by FT-IR and DSC. In addition, adhesive properties and formaldehyde emission of medium-densit...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 국내의 경우 우모분과 같은 동물성 사료 사용에 대한 법적 제재는 아직 시행되고 있지 않으나, 상기 사례를 토대로 국내에서도 향후 우모분의 사료 원료로서 이용이 법적으로 금지될 가능성은 충분할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 도계부산물인 닭털을 이용하여 접착제를 조제하고, 이 접착제의 반응기작과 경화특성을 각각 적외선 분광기와 시차주사 열량계로 측정하여 닭털 접착제의 특성을 조사하였다. 또한 이렇게 조제된 접착제를 중밀도섬유판 제조에 적용시킨 후, 이 중밀도섬유판의 물성과 폼알데히드 방산량을 측정한 결과를 토대로 닭털로 조제한 접착제의 목질계 판상재 제조를 위한 분사형 접착제의 적용 가능성을 확인하였다.
  • 본 연구에서는 도계부산물인 CF의 알칼리 및 산 가수분해물에 가교제(HCHO, MUF, PF)를 혼합하여 조제한 접착제의 FT-IR 및 DSC 분석을 통하여 CF 접착제의 반응기작 및 경화특성을 조사하였으며, 이를 적용시켜 제조한 MDF의 물성 및 폼알데히드 방산량 측정 결과를 토대로 CF 접착제의 목질계 판상재 제조를 위한 분사형 접착제로서 적용 가능성을 확인하였다.
  • 이 가운데 두부비지와 유채박을 이용하여 제조한 접착제를 합판, 무늬목, 단판적층재, 중밀도섬유판 제조에 적용시켜 성공적인 결과를 얻었으나, 접착제의 고형분 함량이 낮은 상태에서 점도가 높아 석유화학계 접착제인 요소수지와 비교하여 긴 경화시간과 높은 열압온도가 요구되었다. 이와 같은 문제점은 두부비지와 유채박에 함유된 탄수화물에서 비롯된 것으로 접착제 제조에 사용될 원료의 단백질 함량이 높으면 해결이 가능하며, 따라서 단백질을 많이 함유하고 있고, 탄수화물의 함량이 낮은 원료를 탐색하는 과정에서 국내에서 대량으로 원료 확보가 가능한 닭털을 분사가 가능한 중밀도섬유판 제조용 접착제의 원료로 사용하는 연구를 수행하게 되었다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
어떻게해야 동물성 단백질이목재접착제의원료로 사용가능 한가? 이렇게 동물성 단백질이목재접착제의원료로 사용가능한이유는 단백질을 구성하는 cysteine, lysine, tryptophan과 같은 아미노산이 cellulose,hemicellulose, lignin과 같은 목재의 주성분과 결합할 수 있는 극성의 관능기를 가지고 있기 때문이다. 그러나 이를 위하여 상기 관능기의 노출이 필요하며, 이에 변성제(denaturants) 또는 가수분해제를 통하여 변성 또는 가수분해된 단백질이 일정한 접착능과 내수성을 가진 접착제의 원료로 사용이 가능하다. 또한 이렇게 변성된 단백질에 알데히드계[20,23,24], 에폭시 resin [25], maleic anhydride [26]와 같은 가교제를 첨가할 경우 접착 강도 및 내구성이 향상되는 것으로 보고되었다.
동물성 단백질이목재접착제의원료로 사용가능한 이유는? 이 외에 황다랑어의 껍질[15], 우혈분 및 돈 혈분[16], 혈액 추출 단백질[17], 유장 단백질[18], 카제인[19], 산란노계 추출 단백질[20], 육분 및 혈분 추출 단백질[21], 닭털 추출 단백질[22]을 접착제의 원료로 사용하는 방안이 검토되었다. 이렇게 동물성 단백질이목재접착제의원료로 사용가능한이유는 단백질을 구성하는 cysteine, lysine, tryptophan과 같은 아미노산이 cellulose,hemicellulose, lignin과 같은 목재의 주성분과 결합할 수 있는 극성의 관능기를 가지고 있기 때문이다. 그러나 이를 위하여 상기 관능기의 노출이 필요하며, 이에 변성제(denaturants) 또는 가수분해제를 통하여 변성 또는 가수분해된 단백질이 일정한 접착능과 내수성을 가진 접착제의 원료로 사용이 가능하다.
폼알데히드계 접착제 및 methylene diphenyl diisocyanate를 주로 사용하고 있는 이유는? 전세계적으로 중밀도섬유판, 파티클보드, 단판적층제, 합판,oriented strandboard (OSB) 등과 같은 공학목재는 우수한 접착능,저렴한 가격, 용이한 작업성 등으로 최근까지 요소, 멜리민-요소,페놀수지와 같은 폼알데히드계 접착제 및 methylene diphenyl diisocyanate (MDI)를 사용하여 주로 생산되고 있다. 그러나 이 접착제는 non-renewable 원료를 사용하여 제조되고 있으며, 이 접착제의 성분들 중에 인체 및 환경에 유해한 성분을 포함하고 있는 것으로 보고되고 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (40)

  1. Bello, D., Herrick, C., Smith, T., Woskie, S., Streicher, R., Cullen, M., Liu, Y. and Redlich, C., "Skin Exposure to Isocyanates: Reasons for Concern," Environmental Health Perspectives, 115, 328-335(2007). 

  2. International Agency for Research on Cancer, IARC classifies formaldehyde as carcinogenic to humans, http://www.iarc.fr/en/ mediacentre/pr/2004/pr153.html(2004). 

  3. Ministry of Environment, Policy for managing the indoor air-quality of public facilities, ME No. 6911, Sejong, Republic of Korea(2003). 

  4. Liu, Y. and Li, K., "Development and Characterization of Adhesives from Soy Protein for Bonding Wood," International J. Adhesion and Adhesives, 27, 59-67(2007). 

  5. Oh, Y., Seller Jr., T., Kim, M. G. and Strickland, R. C., "Evaluation of Phenol-formaldehyde OSB Resins Modified with Lignin Residues from Acid-hydrolyzed Waste Newsprint," For. Prod. J., 44(2), 25-29(1994). 

  6. Yang, K. K., Wang, X. L. and Wang, Y. Z., "Progress Nanocomposite of Biodegradable Polymer," J. Industrial and Engineering Chemistry, 13(4), 485-500(2007). 

  7. Olivares, M., Aceituno, H., Neiman, G., Rivera, E. and Seller Jr., T., "Lignin-modified Phenolic Adhesives for Bonding Radiata Pine Plywood," For. Prod. J., 45(1), 63-67(1995). 

  8. Barbosa, A. P., Mano, E. B. and Andrade, C. T., "Tannin-based Resins Modified to Reduce Wood Adhesive Brittleness," For. Prod. J., 50(9), 89-92(2000). 

  9. Rho, J. and Lee, J., "Preparation and Bonding Properties of Natural Garlic Adhesives for Wallpaper," J. of Adhesion and Interface, 12(4), 125-134(2011). 

  10. Yang, I., Ahn, S. H., Choi, I. G., Kim, H. Y. and Oh, S. C., "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(2009). 

  11. Yang, I., Han, G. S., Ahn, S. H., Choi, I. G., Kim, Y. H. and Oh, S. C., "Adhesive Properties of Medium-density Fiberboards Fabricated with Rapeseed Flour-based Adhesives," J. of Adhesion, 90(4), 279-295(2014). 

  12. Yang, I., Han, G. S., Choi, I. G., Kim, Y. H., Ahn, S. H. and Oh, S. C., "Development of Adhesive Resins Formulated with Rapeseed Flour Hydrolyzates for Medium-density Fiberboard (MDF)," J. of Korean Wood Science & Technology, 40(3), 177-185(2012). 

  13. Yang, I., Lee, K. H. and Oh, S. C., "Manufacture and Performance Evaluation of Medium-density Fiberboard Made with Coffee Bean Residue-wood Fiber," J. of Korean Wood Science & Technology, 41(4), 293-301(2013). 

  14. Pizzi, A., "Recent Development in Eco-efficient Bio-based Adhesives for Wood Bonding: Opportunities and Issues," J. of Adhesion Science and Technology, 20, 829-846(2006). 

  15. Yoon, J. H., Won, J. W., Rho, H. J., Ahn, J. R. Yu, S. J., Lee, Y. B., Moon, C. K. and Kim, S. B., "Optimization of Adhesive Strength to Plywood of Gelatin Processed from Dorsal Skin of Yellowfin Tuna (Thunnus albacares)," Korean J. Chem. Eng., 25(1), 134- 138(2008). 

  16. Yang, I., Kuo, M. L., Myers, D. and Pu, A., "Comparison of Proteinbased Adhesive Resins for Wood Composites," J. of Wood Science, 52, 503-508(2006). 

  17. Lambuth, A. L., Protein adhesives for wood, in Wood Adhesives: Chemistry and Technology, Vol. II. Marcel Dekker, Inc., New York, NY(1989). 

  18. Wang, W., Zhao, Z., Gao, Z. and Gou, M., "Whey Protein-based Water-resistant and Environmentally Safe Adhesives for Plywood," Bioresources, 6, 3339-3351(2011). 

  19. Wang, C. and Wu, J., "Preparation and Characterization of Adhesive from Spent Hen Proteins," International J. of Adhesion and Adhesives, 36, 8-14(2012). 

  20. Park, S. K., Bae, D. H. and Hettiarachchy, N. S., "Protein Concentrate and Adhesives from Meat and Bone Meal," J. of American Oil Chemists Society, 77, 1223-1227(2000). 

  21. Jiang, Z., Qin, D. Hse, C. Kuo, M. L., Luo, Z., Wang, G. and Yu, Y., "Preliminary Study on Chicken Feather Protein-based Wood Adhesives," J. of Wood Chemistry and Technology, 28, 240-246 (2008). 

  22. Pearson, C. L., "Animal Glues and Adhesives," Marcel Dekker, Inc., New York, NY, 26-37(2003). 

  23. El-Thaher, N., Mekonnen, T., Mussone, P., Bressler, D. and Choi, P., "Effect of Electrolytes, Water and Temperature on Cross-linking of Glutaraldehyde and Hydrolyzed Specified Risk Materials," Industrial and Engineering Chemistry Research, 52, 4987-4993 (2013). 

  24. Wang, Y., Mo, X., Sun, X. and Wang, D., "Soy Protein Adhesion Enhanced by Glutaraldehyde Crosslink," J. of Applied Polymer Science, 104, 130-136(2007). 

  25. El-Thaher, N., Mekonnen, T., Mussone, P., Bressler, D. and Choi, P., "Non-isothermal DSC Study of Epoxy Resins Cured with Hydrolyzed Specified Risk Materials," Industrial and Engineering Chemistry Research, 52, 8189-8199(2013). 

  26. Jang, Y., Huang, J. and Li, K., "A New Formaldehyde-free Wood Adhesives from Renewable Materials," International J. of Adhesion and Adhesives, 31, 754-759(2011). 

  27. Woo, B. J. and Kim, H. J., Imbalance of supply and demand for chicken meat and its spread effect, Korea Rural Economic Institute, Seoul(2015). 

  28. Lee, J. G. and Lee, S. M., "Evaluation of Soybean Meal or Feather Meal as a Partial Substitute for Fish Meal in Formulated Diets for Fat Cod," J. of Aquaculture, 11(4), 421-428(1998). 

  29. Meeker, D. L. and Hamilton, C. L., "An Overview of the Rendering Industry," National Renderers Association, Alexandria, VA(2006). 

  30. http://www.dpi.nsw.gov.au/__data/assets/pdf_file/0016/101185/ feed-controls-stopping-bse-mad-cow-disease.pdf. 

  31. http://ec.europa.eu/food/food/biosafety/tse_bse/docs/roadmap_2_en.pdf. 

  32. https://www.daera-ni.gov.uk/articles/bse-feed-controls. 

  33. https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfCFR/CFRSearch.cfm?CFRPart589&showFR1. 

  34. Park, D. H., Yang, I., Choi, W. S., Oh, S. C., Ahn, D. U. and Han, G. S., "Evaluating the Water Resistance of Wood Adhesives Formulated with Chicken Feather Produced from the Poultry Industry," J. of Korean Wood Science & Technology, 45(1), 126-138(2017). 

  35. Kwon, K. T., Jung, G. W. and Chun, B. S., "Amino Acid Recovery from Brown Seaweed (Undaria pinnatifida) Using Subcritical Water Hydrolysis," Korean Chem. Eng. Res., 48(6), 747-751(2010). 

  36. American Society for Testing and Materials, Standard test methods for determination of percent nonvolatile content of liquid phenolic resins used for wood laminating. ASTM D 4426, ASTM, Philadelphia, PA(1993). 

  37. Korean Agency for Technology and Standards, Fiberboards, KSC, KS F 3200, Eumseong, Chungbuk, Republic of Korea(2011). 

  38. Korea Forest Research Institute, Determination of formaldehyde emission for wood panels, KFRI, KFRI 2014-03, Seoul, Republic of Korea(2014). 

  39. Ahn, S. H., "Effect of Heating Temperature and Time of Coffee Waste on the Adsorptivity of Formaldehyde," J. of Korean Wood Science & Technology, 43(3), 390-399(2015). 

  40. Mun, S. S., Kim, J. G., Lee, S. U. and Hong, I. S., Introduction to Spectroscopy, 4th Ed., Sciplus, Seoul, 13-81(2010). 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로