KR101197773B1 - 가구용 무기접착제 조성물과 이를 이용한 가구용 무기접착제 - Google Patents

가구용 무기접착제 조성물과 이를 이용한 가구용 무기접착제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가구용 무기접착제 조성물과 이를 이용한 가구용 무기접착제에 관한 것으로, 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 상기 액상의 결합제는 a) 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, b) 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과, c) pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 소듐실리케이트, 액상의 결합제, 광물질분말, 셀라이트 및 증점제를 준비하는 단계; 상기 성분들을 균일하게 혼합하는 단계로 구성되는 방법으로 가구용 무기접착제를 제조하고, 이를 사용하여 가구용 목재, 석재, 합성수지재 등의 자재 접착시켜 가구를 제조함으로써 소듐실리케이트, 광물질분말, 셀라이트에 존재하는 무기물 및 바인더 내부의 무기물 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되기 때문에 일정 접착력 이상의 가구를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 가구의 접착제로 사용될 수 있다.
가구, 광물질분말, 무기질 바인더, 새집증후군

Description

가구용 무기접착제 조성물과 이를 이용한 가구용 무기접착제{The inorganic adhesive composition for furnitures and the inorganic adhesive for furnitures utilizing thereof}
본 발명은 가구용 무기접착제 조성물과 이를 이용한 가구용 무기접착제에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 상기 액상의 결합제는 a) 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, b) 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과, c) pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 소듐실리케이트, 액상의 결합제, 광물질분말, 셀라이트 및 증점제를 준비하는 단계; 상기 성분들을 균일하게 혼합하는 단계로 구성되는 방법으로 가구용 무기접착제를 제조하고, 이를 사용하여 가구용 목재, 석재, 합성수지재 등의 자재 접착시켜 가구를 제조함으로써 소듐실리케이트, 광물질분말, 셀라이트에 존재하는 무기물 및 바인더 내부의 무기물 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되기 때문에 일정 접착력 이상의 가구를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 가구의 접착제로 사용될 수 있는 가구용 무기접착제 조성물과 이를 이용한 가구용 무기접착제에 관한 것이다.
일반적으로 가구란 실내에 배치하여 생활에 사용하는 도구의 총칭으로서, 의자나 책상같이 움직일 수 있는 것을 가리키지만, 넓은 뜻으로는 건물에 붙여 만든 옷장이나 벽난로 등도 포함되며, 공간별로 실내용과 실외용, 기능별로 수납, 장식, 휴식용 등으로 분류되고, 그 종류도 매우 다양하다.
대부분의 가구는 목재를 주로 사용하고, 합성수지재의 부속품이나 금속재의 골조 등으로 이루어지는 데 목재를 주로 이용하는 가구는 천연의 무늬가 미려감이 있어 많이 사용되지만 내구성이 좋지 못하고 건조됨에 따라 형태 변형이 일어나고 화재에 취약한 단점이 있고, 합성수재를 주로 사용하는 가구는 폐기시 환경오염을 유발하고 화재에 취약하며 인체에 유해한 물질의 유출되는 경향이 있고 표면 질감이 좋지 못한 문제점이 있고, 금속재를 주로 사용하는 가구는 부식 가능성이 높고 무거우며 무늬가 없어 단조로운 느낌을 갖는 단점이 있다.
따라서, 대부분의 가구들은 표면재로는 목재를 주로 사용하고 합성수지재 부속품이나 금속재를 사용하여 제조되지만 교차되는 면의 접착이나 보강재의 접착에 유기 접착제가 주로 사용되고 있다.
그러나, 가구용 판재, 보강재를 접착시키기 위하여 사용되는 유기 접착제는 인체에 유해한 물질들을 많이 배출되는 단점이 있다. 특히, 유기 접착제는 고휘발성의 용매를 사용하게 되므로 새집증후군을 유발하는 주요한 원인으로 지적되고 있다.
특히, 새집증후군은 집이나 건물을 새로 지을 때 사용하는 건축자재나 벽지 등에서 나오는 유해물질로 인해 거주자들이 느끼는 건강상 문제 및 불쾌감을 이르는 용어로서, 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 아세톤, 스타이렌, 포름알데하이드 등의 발암물질이 포함되어 있고, 라돈, 석면, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소산화물, 오존, 미세먼지, 부유세균과 같은 오염물질도 있으며, 사람이 새집증후군에 짧은 기간 노출이 되면 두통, 눈?코?목의 자극, 기침, 가려움증, 현기증, 피로감, 집중력 저하 등의 증상이 생길 수 있고, 오랜 기간 노출이 되면 호흡기질환, 심장병, 암 등의 질병이 나타날 수도 있으며, 새로운 가구도 새집증후군을 유발하는 중요한 요소로 인식되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 일정 접착력 이상의 가구를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 가구의 접착제로 사용될 수 있는 가구용 무기 접착제 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적의 조성물을 이용한 가구용 무기접착제를 제공하는 데 있다.
상기 목적들 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 상기 액상의 결합제는 a) 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, b) 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과, c) pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 소듐실리케이트, 액상의 결합제, 광물질분말, 셀라이트 및 증점제를 준비하는 단계; 상기 성분들을 균일하게 혼합하는 단계로 구성되는 방법으로 가구용 무기접착제를 제조하고, 이를 사용하여 가구용 목재, 석재, 합성수지재 등의 자재 접착시켜 가구를 제조함으로써 소듐실리케이트, 광물질분말, 셀라이트에 존재하는 무기물 및 바인더 내부의 무기물 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되기 때문에 일정 접착력 이상의 가구를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 가구의 접착제로 사용될 수 있도록 하였다.
본 발명에 따른 가구용 무기 접착제 조성물은 강한 결합력이 발휘되기 때문에 일정 접착력 이상의 가구를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 가구의 접착제로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 가구용 무기 접착제 조성물은 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 상기 액상의 결합제는 a) 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, b) 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과, c) pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상인 것으로 특징지워진다.
또한, 본 발명에 따른 가구용 무기 접착제는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 상기 액상의 결합제는 a) 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, b) 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과, c) pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 상기 성분들을 균일하게 혼합한 것으로 특징지워진다.
일반적으로 소듐실리케이트는 규산의 나트륨염이며, 수용액이나 고체 상태로 이용 가능하고, 규산소다라고도 한다. 조성에 따라 메타규산나트륨(Na2SiO3), 그 수화물인 오쏘규산나트륨(Na4SiO4), 이규산나트륨(Na2Si2O5) 등 여러 가지가 있으나, 보통은 메타규산나트륨을 말한다. 수화물도 있으나, 무수물은 석영과 탄산나트륨의 혼합물을 1,000℃로 가열 융해하여 고체화시켜서 만든다. 메타규산나트륨은 물에 잘 녹으며, 수용액은 가수분해하여 알칼리성이 된다.
2Na2SiO3 ＋ H2O → Na2Si2O5 ＋ 2NaOH
소듐실리케이트는 SiO2/Na2O의 몰비와 농도에 따라 다양한 성질을 나타내며, 소듐실리케이트의 몰비는 SiO2/Na2O의 중량비 × 1.032의 식으로 계산된다.
본 발명에 있어서, 소듐실리케이트는 접착제의 주요 성분으로 사용되는 것으로 20℃에서의 비중이 1.590 이상이고, 20℃에서의 Be` 52 ～ 54, 산화나트륨(Na2O) 14 ～ 15%, 이산화규소(SiO2) 34 ～ 36%, 산화철(Fe2O3) 0.05% 이하, 물불용분 0.2% 이하인 것을 사용하는 것이 효과적이다.
그러나, 소듐실리케이트만을 사용할 경우에는 접착력이 가구용으로 사용하기에는 미흡한 단점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부 및 셀라이트 5 ～ 15중량부를 혼합하여 접착력을 향상시켰으며, 상기 액상의 결합제는 a) 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, b) 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과, c) pH조절제를 혼합하여 제조하였고, 상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이다.
바인더에서 사용되는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로는 Li ,Na, K, Rb, Cs, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg의 염화물을 의미하는 것으로 1종 이상이 사용되어야 하고, 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물은 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물에 의해서 미네랄 입자가 콜로이드 용액을 형성하고, 형성된 콜로이드 용액은 소듐실리케이트의 미네랄과 결합하여 접착력 향상 기능을 나타내게 된다.
또한, 계면활성효소(surface-active enzyme)는 친수성(hydrophilic)인 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic)인 폴리머(polymer)를 결합시켜서 양친매성(amphiphilic)이 나타내도록 한 것으로 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물의 활성화를 보조하는 역할을 하는 것으로, 클러스터화된 물의 중량에 대하여 0.1 ～ 3중량%의 양을 사용하는 것이 효과적이며, 계면활성 효소의 사용량이 클러스터화된 물의 중량에 대하여 0.1중량% 미만일 경우에는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물의 활성화가 미약한 단점이 있고, 3중량%를 초과할 경우에는 경제적이지 못한 문제점이 있다.
보통 물은 35개 내외의 물분자가 연결되어 대단히 큰 클러스터를 이루고 있으며, 아황산가스, 탄산가스, 일산화탄소, 염소 가스등이 물에 녹아 들어가면 이것들이 물분자의 클러스터 사이에 붙어 엉키게 될 뿐만 아니라 이들 가스류가 물에 용해되어 황산, 아황산, 탄산, 염산등으로 되면서 물을 산성화시키고, 수은, 납, 카드뮴, 알루미늄을 비롯한 유독중금속류도 클러스터에 엉키게 된다. 이렇게 물을 산성화시키는 가스류나 유독금속을 포함하고 있는 클러스터가 큰 물은 인체에 유해한 효과를 나타낼 뿐만 아니라 본 발명에서는 결합력의 저하 원인이 되어 본 발명에서 얻고자 하는 효과가 발현되지 않게 된다.
따라서, 본 발명에서는 4 ～ 14㎛대의 원적외선방사, 자화처리, 초음파처리 등을 통하여 물분자의 클러스터를 5 ～ 6개의 분자로 세분화하여 물분자의 클러스터 사이에 엉키어있던 유독가스를 공중으로 날려보내고 중금속류는 침전시켜 상등액만을 취한 클러스터화된 물을 사용한다.
클러스터화된 물은 공지된 다양한 방법으로 제조 가능하고, 공지된 안정화 방법으로 안정화시킨 것을 사용하는 것이 바람직하며, 클러스터화되지 않은 물을 본 발명에서 사용할 경우에는 바인더의 결합력이 저하되는 문제점이 있다.
계면활성효소와 클러스터화된 물의 혼합물에 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 투입하여 용해한다. 이 때 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물의 사용량은 클러스터화된 물의 중량에 대하여 1 ～ 60중량%의 양을 사용하는 것이 효과적이며, 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물이 1중량% 미만으로 사용될 경우에는 소듐실리케이트로부터 유래되는 미네랄 성분과의 결합력이 저하되는 단점이 있고, 60중량%를 초과할 경우에는 첨가 상승 효과가 미약하다.
계면활성효소와 클러스터화된 물의 혼합물에 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속염화물을 용해시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제를 제조한다.
희토류 원소로는 란탄늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로피움, 가돌리늄, 테르비움, 디스프로슘, 홀미움, 에르비움, 투리움, 이트븀, 루테늄, 스칸듐, 이트륨 등이 사용 가능하며, 게르마늄도 사용 가능하다. 희토류 원소를 소량 함유하는 물은 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속염화물의 보조제로서의 기능을 수행함과 동시에 살균 및 정균 작용에 의하여 미네랄과 콜로이드 용액의 결합이 용이하게 이루어지도록 하는 기능을 한다. 희토류 원소의 함유량은 전체 클러스터화된 물의 중량에 대하여 1중량% 미만으로 사용하는 것이 효과적이며, 희토류 원소를 함유하는 물에서도 물은 클러스터화된 물을 사용한다.
한편, 제조되는 액상의 결합제에 pH 조절제를 사용하여 제조되는 제품의 pH 가 약알칼리성이 되도록 하며, pH 조절제의 사용량은 요구되는 pH에 따라 적절히 조절될 수 있다.
상기와 같이 제조되는 액상의 결합제는 사용되는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 3 ～ 10중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 액상의 결합제가 3중량부 미만일 경우에는 제조되는 접착제의 접착력 향상이 미약할 뿐만 아니라 점도가 너무 높아지는 단점이 있으며, 액상의 결합제가 10중량부를 초과할 경우에는 초과 첨가에 대한 접착력 향상 정도가 미약하여 경제적이지 못하고, 점도가 낮아져 취급이 용이하지 못한 문제점이 있다.
상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 분말이 사용될 수 있다.
상기 광물질 분말은 200 ～ 325메쉬(mesh)의 입도를 갖는 것을 사용하는 것이 효과적이며, 입도가 200메쉬 미만일 경우에는 제조되는 접착제의 접착력이 만족스럽지 못한 문제점이 있고, 325메쉬를 초과할 경우에는 제조 원가가 상승되어 경제적이지 못하다.
일라이트는 단사정계에 속하는 운모족 광물로서, 굳기 1 ~ 2, 비중 2.6 ~ 2.9, 조흔색은 백색이고, 화학조성은 (K,H3O)Al2(Si,Al)4O10(H2O,OH)2이다. 화학성분으로 보아, 백운모에 가까운 것도 있으나 비교적 SiO2, MgO, H2O가 많고, K2O는 적으며, 알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 퇴적암 중에 산출되 며, 열수성(熱水性) 광상모암의 변질광물로서 산출된다.
제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물인 광물을 총칭으로서 색깔은 무색 투명하거나 백색 반투명하고, 비석이라고도 하며, 종류는 많으나 함수량이 많은 점, 결정의 성질, 산상 등에 공통성이 있다. 굳기는 6을 넘지 않으며, 비중은 약 2.2이고, 주요한 종류로서 방비석, 어안석, 캐버자이트, 소다비석, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트, 이네사이트 등이 있고, 현무암이나 휘록응회암 등 염기성 화성암의 공동(空洞) 속이나 열극에서 산출되며, 때로는 화강암, 편마암 중에 2차 광물로서 존재한다.
또한, 금광맥 그 밖의 광맥 중에 산출되는 경우도 있고, 결정구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립물질을 흡착할 수가 있는 성질을 이용해서 흡착제로 사용하며, 크기가 다른 미립물질을 분리시키는 분자체로도 사용된다.
벤토나이트는 운모와 같은 결정구조를 하는 단사정계에 속하는 광물인 몬모릴로나이트가 주로 들어있는 점토로서, 빛깔은 백색, 회색, 담갈색, 담녹색등을 나타내며, 주물형의 결합제, 요업원료의 혼입제, 연고의 기초제 등 다양한 분야에 사용되고, 석영, 장석(長石), 제올라이트 등을 포함한 것이 많으며, 물을 흡착하여 팽윤하고, 양이온 교환성이 뚜렷한 것 등 몬모릴로나이트의 성질과 흡사하다.
몬모릴로나이트는 단사정계의 광물로 점토광물의 일종으로, 굳기 1 ~ 1.5, 비중 2 ~ 1.5, 백색, 회색, 담홍색, 청색, 녹색을 띄며, 수분을 흡수하여 7 ~ 10배 부피가 증가하는 성질이 있으며, 이온 교환성이 높고, 150% ~ 500%의 함수량에서 잠착력이 있고, 내부마찰저항이 작은 특징을 가지며, 알로미늄이 풍부한 광물이나 암석의 변질로 생성되고, 화학성분은 (Al, Mg)2Si4O10(OH)2?4H2O이다.
캐버자이트는 사방비석, 능비석이라고도 하고, 굳기는 3 ～ 5, 비중은 2.08 ～ 2.16이며, 무색 투명이나 백색을 띠고, 염기를 교환하는 성질이 뚜렷하며 결정구조는 변하지 않고, 화학성분이 다양하게 변화하는데, 대체적으로 mCa7Si26 Al14O88?40H2O+n(Na,K)4Ca3Si30Al10O80?4H2O로 표시된다. 정육면체에 가까운 것이 많고, 능면체의 면에 쪼개짐이 있으며, 결정구조는 변화하지 않고, 나트륨과 칼슘의 교환, 물의 함유량의 변화 등을 볼 수 있다.
휼란다이트는 운모와 같은 결정구조를 가지는 단사정계에 속하는 광물로 색깔은 무색 또는 백색을 띠며 때로 적갈색을 띠고, 주로 화산암 또는 퇴적암 속에 맥상으로 산출되며, 휘비석이라고도 한다. 화학성분은 CaAl2Si7O18?6H2O이고, 판상결정을 이루며 크게 발달되어 있는 면에는 완전한 쪼개짐이 있고, 쪼개짐면은 진주광택이 강하며, 무색 또는 백색으로 투명 또는 반투명하고, 때로 적갈색 ?적색 등을 띤다. 굳기 3.5 ～ 4, 비중 2.2이다. 염산에는 운무상의 유리규산을 내며 녹고, 주로 화산암, 때로는 퇴적암 속에 맥상으로 산출된다.
스틸바이트는 운모와 같은 결정체인 단사정계에 속하는 광물로 속비석이라고도 하고, 색깔은 무색, 백색, 황색, 갈색, 적색이며 투명 또는 반투명을 띤다. 유리광택이 나며 벽개면이나 열개면은 진주광택이 난다. 금속 광상, 화강암, 편마암 등과 함께 산출되고, 화학성분은CaAl2Si7O18?7H2O으로 굳기 3.5 ～ 4.0, 비중 2.1 ～ 2.2이며, 염산에서 유리규산을 방출하면서 녹아 아교화한다.
로몬타이트는 탁비석이라고도 하고, 화학성분은 CaAl2Si4O12?4H2O이며, 긴기둥 모양의 결정을 이루고 끝은 죽창 모양으로 비스듬히 뾰족하다. 신선한 것은 무색 투명하지만, 건조한 대기 중에서는 쉽게 수분을 잃고 붕괴하여 백색 분말이 되며, 굳기 3 ～ 3.5, 비중 2.25 ～ 2.35이고, 무른 성질을 갖는다.
본 발명에서 광물질 분말은 접착력 향상을 위하여 사용되는 것으로, 사용되는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 5 ～ 30중량부가 사용되는 것이 효과적이며, 광물질 분말의 사용량이 5중량부 미만일 경우에는 제조되는 접착제의 접착력 향상 효과가 미약한 단점이 있고, 30중량부를 초과할 경우에는 점도가 낮아 취급이 용이하지 못하여 바람직하지 않다.
본 발명에서 셀라이트는 상기 광물질 분말의 보조 기능을 행하는 것으로 플루오르 이온을 유리시켜 제조되는 접착제의 접착력 향상은 물론 방부, 방식 효과를 향상시키기 위하여 사용되는 것으로, 화학식은 MgF2이고, 분자량 62.3인 정방정계의 광물로서 밀도가 3.14이고, 경도가 5이며, 절주상 프리즈마틱~침상의 결정, 섬유상집합체 성상을 나타낸다.
상기 셀라이트는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 5 ～ 15중량부가 사용되는 것이 효과적이며, 셀라이트의 사용량이 5중량부 미만일 경우에는 첨가 효과가 미약한 단점이 있고, 15중량부를 초과할 경우에는 초과 첨가에 따른 효과 상승 정도가 미약하여 경제적이지 못하다.
상기와 같은 구성의 접착제 조성물은 점도가 낮아 증점제를 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 1 ～ 8중량부를 첨가하여 접착제로서 적당한 점도가 되도록 한다. 증점제로는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 모두 사용할 수 있지만 본 발명에서는 카르복시메텔셀룰로오스를 사용하였다.
본 발명에 따른 가구용 무기 접착제는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 상기 액상의 결합제는 a) 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, b) 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과, c) pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 상기 성분들을 균일하게 혼합하여 제조한다.
본 발명의 무기 접착제 제조 방법에 있어서 소듐실리케이트, 액상의 결합제, 광물질분말, 셀라이트와 증점제의 혼합은 건식, 반건식, 습식으로 상기 설명한 조성 비율에 따라서 배합할 수 있으며, 소듐실리케이트 및 광물질분말, 셀라이트의 함수율에 따라 조성 비율을 조절할 수 있다.
상기 소듐실리케이트, 액상의 결합제, 광물질분말, 셀라이트와 증점제의 혼합은 특별히 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 선택하여 적용할 수 있다.
본 발명에 의한 무기접착제의 작용 기전은 명확히 밝혀지지는 않았지만 소듐실리케이트, 광물질 분말 및 셀라이트의 무기물이 클러스터화된 물과 함께 강하게 결합되어 높은 접착력을 나타낸다.
즉, 무기물이 클로스터화된 물에 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 접착력이 발휘되어 가구용 접착제에서 요구되는 접착력 이상의 접착력을 얻을 수 있으며, 유기 결합제의 사용으로 인한 문제점 및 합성수지재의 문제점을 해결할 수 있고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 오염물의 배출이 없어 환경 오염을 유발하지 않고, 경제적일 뿐만 아니라 간단한 방법으로 가구를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가구용 무기접착제의 작용 매카니즘을 설명하는 모식도이고,
도 2는 본 발명의 가구용 무기접착제를 사용하여 목재와 목재, 목재와 석재를 접착시킨 상태의 사진이다.

Claims (4)

  1. 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 상기 액상의 결합제는 a) 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, b) 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과, c) pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 가구용 무기 접착제 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 증점제는 카르복시메틸셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 가구용 무기 접착제 조성물.
  4. 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 상기 액상의 결합제는 a) 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, b) 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과, c) pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 상기 성분들을 균일하게 혼합한 것을 특징으로 하는 가구용 무기 접착제.
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