초록 ▼

국내 목질판상재 생산업체들의 당면한 과제인 원료의 저급화에 의한 물성저하, 저포름알데히드 방출의 친화경적 제품 생산 요구, 고기능성화를 통한 고부가가치 창출에 대한 해결 방안으로 최근 고강도 천연 첨단소재로서 각광받고 있는 나노셀룰로오스를 활용하여 친환경적이며, 물리 및 기계적 성능이 향상된 목질판상재 제조기술에 있다.

• 순수 셀룰로오스 나노섬유 /리그노셀룰로오스 나노섬유 제조 : 헤미셀룰로오스 및 리그닌을 화학적 처리로 제거한 후 단 2회의 습식 디스크밀로 고전단 해섬처리로 섬유 직경이 50nm 이하의 가는 순수 셀

국내 목질판상재 생산업체들의 당면한 과제인 원료의 저급화에 의한 물성저하, 저포름알데히드 방출의 친화경적 제품 생산 요구, 고기능성화를 통한 고부가가치 창출에 대한 해결 방안으로 최근 고강도 천연 첨단소재로서 각광받고 있는 나노셀룰로오스를 활용하여 친환경적이며, 물리 및 기계적 성능이 향상된 목질판상재 제조기술에 있다.

• 순수 셀룰로오스 나노섬유 /리그노셀룰로오스 나노섬유 제조 : 헤미셀룰로오스 및 리그닌을 화학적 처리로 제거한 후 단 2회의 습식 디스크밀로 고전단 해섬처리로 섬유 직경이 50nm 이하의 가는 순수 셀룰로오스 나노섬유을 제조하였으며, 디스크밀 반복횟수가 증가함에 따라 섬유의 직경은 점차 균일해지며, 5회 통과된 순수 셀룰로오스 나노섬유의 비표면적은 110m²/g로 나타났다. 상기 결과들로부터 화학적 처리로 식물 세포벽 내의 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 분해를 통하여 분해저항의 구조적 특성을 완화한 후 기계적 해섬을 통해 해섬 효율이 극대화 될 수 있음을 확인하였다.
순수 셀룰로오스 나노섬유에 비하여 리그노셀룰로오스 나노섬유 직경은 굵고 섬유간 응집되는 현상이 관찰되었으나, 디스크밀 반복횟수가 증가함에 따라 직경은 감소하며, 15회 반복에 의해 91nm까지 가늘어졌다. 이를 통해 헤미셀룰로오스 및 리그닌 성분을 포함하고 있더라도 기계적 반복 해섬에 의해 대량의 나노미터 사이즈를 갖는 섬유가 제조될 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 수율은 디스크밀 반복횟수에 의해 다소 감소하나 15회 반복 고전단 해섬처리에 의해 100m²/g 이상의 비표면적을 갖는 리그노셀룰로오스 나노섬유가 제조될 수 있음을 확인하였다.

• 목질판상재용 접착제에의 나노셀룰로오스 분산 및 박판 제조 : 전자현미경 사진을 통해 요소수지 접착제 입자간에 리그노셀룰로오스 나노섬유가 가교 역할로 결합력을 증가시켜 목질 판상재의 물성을 향상시키고, 리그노셀룰로오스 나노섬유의 첨가에 따른 접착제 도포량 감소로 저 포름알데히드 방출 결과를 초래한다. 리그노셀룰로오스 나노섬유을 첨가한 요소수지의 겔 타임과 점도 측정값은 E0 수지에 비해 E1 수지가 겔 타임은 짧고, 점도가 높게 나타났다.
습식 디스크 밀 패스 횟수에 비례하여 리그노셀룰로오스 섬유의 해리가 나노 크기의 섬유로 해섬됨을 보여주며, 섬유의 입자 크기가 나노 사이즈로 작아져 표면적이 증가하고 결합 관능기에 의한 수소 결합 증가로 인장강도 및 인장 지수 그리고 평량도 증가함으로써 기계적 성능이 향상됨을 알 수 있다. 또한 나노셀룰로오스 박판에 요소수지접착제 침지 실험 결과 침지 시간이 증가할수록 인장강도 및 인장강도 지수 등 물리적 특성이 증가되었고, 목질판상재의 나노셀룰로오스 강화박판의 라미네이팅 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 파티클보드 및 MDF에의 응용 : 파티클보드 제조시 리그노셀룰로오스 박판을 표층, 중층, 표층과 이층등 각각 다른 3타입의 형태로 적층시켜 실험한 결과, 컨트롤보드에 비해 나노셀룰로오스 박판을 표면 라미네이팅 처리한 파티클보드의 비중이 0.01~0.04g/㎤이상 증가하였고, MOR 값은 컨트롤보드(11.45N/㎟)에 비해 표층(13.04N/㎟), 중층(12.64N/㎟), 표층과 이층(14.22N/㎟) 처리한 보드에서 휨강도가 증가하였다. 또한 전반적으로 IB, MOE 등 물리, 기계적 성능이 향상됨을 알 수 있었다.
공기식 섬유 혼합기를 이용하여 nonwoven web법을 적용하여 목섬유의 전건중량에 0.1, 0.3, 0.5%의 리그노셀룰로오스의 나노섬유를 혼합하여 제조하는 방법과 UF수지(목섬유 전건 중량의 10%)의 고형분량에 대해 0.1, 0.3, 0.5%의 리그노셀룰로오스 0.2wt% 나노섬유 현탁액을 접착제에 첨가하여 제조하는 두형태의 MDF의 물성 연구 결과, 컨트롤보드에 비해 흡수두께팽창률의 감소에 따른 보드의 치수안정성이 향상되었고, IB, MOR, MOE 등 기계적 성능도 향상되었다. 특히 접착제 내의 리그노셀룰로오스 나노섬유의 첨가는 접착제 사용량을 감소시켜 포름알데히드 방출을 줄이는 친환경적 목질판상재의 제조에 활용될 수 있는 결과로 사료된다.
(출처:요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5 1. 연구과제의 개요 ... 5 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7 5. 연구결과의 활용계획 ... 7 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7Ⅲ. 연구성과 ... 8끝페이지 ... 8