KR0152520B1 - 개량된 성형성을 가지는 줄매김 섬유 보오드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

개량된 성형성을 가지는 줄매김(incision) 섬유 보오드

제1도는 본 발명에 의해 불연속적인 줄매김이 있는 섬유 보오드의 사시도.

제2도는 동축으로 장착된 절단 디스크 조립체 밑을 보오드가 지나갈 때 그 상부표면에 세로 단부와 평행한 불연속적인 줄매김이 형성되는 섬유 보오드의 부분 파단사시도.

제3도는 제2도의 장치와 유사한 장치가 이와 직각으로 더 설치된 장치의 정면도.

제4도는 제2도의 장치 및 섬유 보오드의 측면도.

제5도는 본 발명에 의해 보오드 표면에 줄매김된 상태를 보여주는 보오드의 확대단면도.

제6도는 본 발명의 줄매김된 섬유 보오드에 깊게 성형된(deeply molded)경질 보오드 사진.

제7도는 줄매김이 없는 종래의 섬유 보오드로 깊게 성형된 경질 보오드 사진.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,20 : 섬유 보오드 11 : 면

13 : 세로 단부 14,15 : 줄매김

21 : 이송벨트 22 : 원통형 조립체

23 : 톱니 절단디스크 26 : 블레이드

본 발명은 연신 자국 및 파단부가 없으며 고 밀도의 3차원 보오드(board)를 제조하기 위하여 조립된 다이 세트(die set) 사이에서 셀룰로오스 섬유의 합성 보오드를 성형(molding)시키는 것에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 원하는 무늬를 가진 다이세트의 윤곽 및 각도에 매우 충실하게 경질 보오드 문짝의 표면을 성형시킬 수 있다.

가열 및 가압하에서 습식 펠트 처리된(water felted) 매트의 압착(consolidation)에 의해 제조된 경질 섬유 보오드를 이루는 섬유들은 수소 결합, 기계적 상호결합(interlocking) 및 천연 리그닌에 의해 일차적으로 결합된다. 이와같은 섬유 보오드를 연신자국이 없으면서도 깊게 성형된 영역 또는 그 영역 부근에 파단이 없는 얇고 비평면인 패널(panel)로 압착시키는데는 어려움이 있다. 성혀 가공에 있어서, 인장력 및 압축력은 경질 섬유 보오드의 섬유들은 제각기 밀도 잡아당기므로 때때로 파단점에 도달하게 한다. 이러한 것은, 상기 힘에 대응하여 유동하는 수지 결합제(binder)가 적게나 없어서 다이세트의 윤곽 및 각도를 다라 유동할 수 없는 비교적 비탄성적인 섬유로 된 섬유 보오드에 있어서 특히 중요한 문제점으로 대두된다.

반면, 건식 펠트 처리된 목재 섬유 매트중의 섬유는 합성 열경화성 수지에 의해서 약하게 결합되어 가열 가압 성형중 수지를 따라 유동될 수 있다.

C.C. 헤리티지는 성형된 경질 보오드 패널의 표면을 개선시키고 윤곽부를 강화시키는 방법을 캐나다 특허 제572,073호에 제시하였다. 헤리티지에 의하면 건식 도는 습식 펠트 처리된 목재 섬유는, 필름, 함침시킨 직포, 또는 피막 형태로 열가소성 또는 열경화성 수지를 펠트처리된 매트에 입혀 압착시키므로서, 경질 보드로 성형된다.

니쉬보리의 미국특허 제4,610,900호에 의하면 합성 수지가 성형에 앞서 셀룰로오스 혼합재와 혼합될 때 문제점이 생긴다. 분쇄된 목재 칩(chip)과 같은 혼합재는 성형된 제품을 왜곡시키고 비틀리게 하는 내부 잔류 응력을 방지하기 위해 수지에 첨가된다. 그러나 다량의 셀룰로오스 혼합재는 수지의 유동도를 방해하여 성형될 수지 제품에 내부 응력을 발생시킨다. 니쉬보리는, 첫째, 수지 제품을 가열 및 냉각시키고, 둘째, 연마 또는 샌드 블라스팅(sandblasting)에 의해 제품 표면의 수지층을 제거하며, 셋째, 노출된 표면에 홈을 파는 방법으로 상기의 문제점들을 해결하였다. 이 마무리 작업은 홈을 파기 위해 제거된 재료의 손실 및 폐기물의 수집과 폐기로 인한 경비 손실을 초래시킨다.

본 발명은 상기에 기재된 문제점들중의 하나 이상을 해결하고자 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 압착된 섬유 보오드, 특히, 습식 펠트 처리된 목재 섬유 보오드의 성형성을 개선시키고자 하는 간단하고 비파괴적이며 비교적 저렴한 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 금형의 윤곽 및 각도와 아주 일치되게 가압하에서 3차원 보오드로 성형될 압착 섬유의 경질 보오드를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 압착되고 습식 펠트 처리된 목재 섬유 보오드로부터 연신 자국 및 찢겨지거나 파단됨이 없이 깊게 성형된 경질 보오드를 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.

보오드 표면에 다수의 불연속적인 줄매김(incision)이 있는 면을 적어도 한면 이상 가지는 압착된 섬유 보오드를 제공하는 본 발명에 의하여 하나 이상의 상기 목적이 달성된다. 바람직하게는 압착된 섬유 보오드는 비평면 보오드 형태로 성형되고, 섬유의 적어도 일부는 절단된 섬유의 단부들이 서로 거의 접촉하도록 절단되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 비평면 보오드를 성형시키는 방법 및 보오드 표면에 불연속적인 줄매김을 형성시키는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 기타 목적 및 장점은 첨부도면 및 청구범위를 참조한 이하의 상세한 설명으로부터 잘 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 섬유 보오드를 성형한 후 섬유 보오드의 표면으로부터 섬유 또는 다른 재료를 제거하지 않고 섬유를 절단함으로써, 섬유 보오드의 표면에 다수의 불연속적인 줄매김이 형성된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 섬유 보오드의 표면이 보오드 두께의 약 1/3 정도 깊이만큼 내측으로 연장된다. 불연속적인 눈새김은 선이 형태이고 면도날 또는 얇은 블레이드를 가지는 날카로운 절단 기구에 의해 성형되지만, 바람직하게는 블레이드의 원주를 따라 간격이 있는 노치(notch)를 가지는 절단 디스크를 사용하는 것이 바람직하다.

섬유 보오드는 종이 펄프, 목재 섬유 또는 다른 리그노 셀룰로오스 섬유와 같은 셀룰로오스 섬유로 이루어진 건조하고 압착된 물질이다. 전형적으로 그 밀도는 입방피이트당 약 10 내지 28lbs 범위이지만, 바람직하게는, 약 22lbs까지 달한다. 본 발명은 레드우드 섬유(redwood fiber)와 같은 장 섬유로 이루어진 섬유 보오드를 성형하는데 특히 적합하다. 본 발명의 중요한 한 목적은 결합제를 첨가하지 않고 습식 펠트처리된 경질 섬유 보오드의 성형성을 개선시키는 것이지만, 본 발명은 수지, 호제(srarch), 텅오일(tung oil)과 같은 통상적인 결합제를 포함하는 섬유 보오드에도 적용시킬 수 있다.

제1도에는 줄매김 섬유 보오드(10)를 구성하는 상부 및 하부의 표면(11,12) 및 종연부(13)가 도시된다. 은선을 따라 면(11)에 배치되는 불연속적인 줄매김(14)은 종연부(13)에 평행하고, 은선을 따라 배치되는 불연속적인 줄매김(15)은 이들 종연부와 직각이다. 보오드의 표면에 있는 섬유는 보오드에서 절단되지만 제거되지는 않는다. 섬유의 절단 단부들은 먼저 절단 기구의 얇은 블레이드에 의해 변위되지만 인접한 섬유 및 결합제의 압력은 블레이드가 제거될 때 섬유의 절단 단부가 거의 인접하는 위치로 그 압력을 따라 복귀되므로 어느 정도 감소된다.

불연속적인 눈매김을 오직 한 방향으로만, 즉, 종연부와 평행하거나 수직한 하나 이상의 선을 따라 가는 방향으로만 가지는 보오드는, 성형될 경질 보오드의 설계가 단일방향일 때 유용하게 된다. 그러나 다이세트의 설계 방향과 무관하게 개선된 성형성을 보오드가 갖도록 하기 위해, 교차된 선들을 따라 줄매김을 하는 것이 바람직하다. 줄매김에 의해 형성된 평행선들의 교차부 및 그들 사이의 불연속부는 제1도에서 서로 직각인 것으로 도시되어 있지만, 이들은 예각으로 교차될 수도 있다. 격자무늬의 장점은 이동 방향과 직각으로 연속적으로 운반되는 보오드를 줄매김하기 위한 장치의 설계 및 작동이 예각인 경우에 비하여 비교적 용이하다는 것이다. 제1도에서 표면(11)의 여러 곳에서 볼 수 있는 줄매김 격자무늬는 보오드 전면에 걸쳐 있는 격자무늬를 대표적으로 나타낸 것이다. 또한, 표면(12)도 이와 유사하게 줄매김될 수 있다.

은선을 다른 줄매김 사이의 절단되지 않은 표면의 간격, 즉, 불연속부(16)의 길이는 최대 약 0.5in이며 최소 약 0.1in이어야 한다. 절단되지 않은 섬유의 이러한 간격이 성형 작업중 보오드 면의 일체성을 유지시켜 준다. 평행한 연속적인 줄매김이 건식, 또는 습식 펠트처리된 보오드에 형성되면, 성형 작업중 절단된 섬유가 당겨져 벌어지므로 성형된 보오드 표면에 좋지 못한 외관을 유발시키는 간격을 남긴다는 것이 알려져 있다.

제2도에 있어서, 모터(25)에 의해 화살표(A)로 도시된 방향으로 구동되는 축(24)에 동축으로 간격을 두고 장착되는 톱니 절단 디스크(23)의 회전하는 원통형 조립체(22)와 맞물리면서 섬유 보오드(20)는 이송벨트(21)에 의해 이송된다. 제4도에 더욱 명확하게 도시된 바와 같이, 삼각 톱니 또는 블레이드(26)에 의해 면(11)의 표면이 절단될 때 세로 줄매김(14)이 형성된다.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명의 중요한 특징은 면도날을 이용하여 불연속적인 줄매김이 섬유를 분리시키지 않고 절단하여 형성된다는 것이다. 극히 얇은 블레이드의 강도상 제한으로 인하여 블레이드(26)는 디스크(23)와의 접합부에서의 약 0.1in의 두께를 가지고, 절단 단부에서 면도날 정도로 얇게 되는 쐐기형인 것이 바람직하다.

제3도에 있어서, 가로 방향의 줄매김(15)은 세로 방향의 줄매김(14)이 형성된 후에 면(11)에 형성된다. 보오드(20)는 이송 벨트(21)에 의해 보오드(20)의 선행단부가 벨트(27)의 폭길이만큼 횡단 이동하여 트리거 스위치(28)에 부딪치면 작동되는 이송벨트(27)상으로 이송된다. 보오드(20)는 절단 디스크 조립체(22a)가 줄매김(15)을 형성하도록 벨트(21)와 직각인 경로를 따라서 이송된다. 최종 제품으로 섬유 보오드(10)가 얻어진다.

절단 디스크 조립체의 여러 가지 대안을 고려하였으나 금속 실린더의 원주 주위를 기계 가공해서 다수의 블레이드를 가지는 금속 실린더가 본 발명의 절단 장치로 이용된다. 이와같은 블레이드는 섬유 보오드 세로단부와 수직인 불연속적인 줄매김(15)을 형성시키기 위해 축 방향으로 정렬되거나 불연속적인 줄매김(14)을 형성시키기 위해 원주 방향으로 정렬된다. 원주 방향으로 정렬된 블레이드는 톱니형 블레이드(26) 대신 만곡절단 단부를 가질 수 있지만, 블레이드(26)와 유사하게 분기된 선행 및 후속 단부를 가진다.

줄매김(14)의 깊이 및 간격은 제5도에 도시된다.

섬유 보오드의 각면에 있는 줄매김의 깊이는 보오드 두께의 약 10% 내지 약 30%, 또는 최대 약 1/3이 될 것이다. 예를 들면 두께가 0.75in인 보오드는 소정 외관과 반대로 된 다이에 의해 내측으로 압력이 가해지는 표면으로부터 깊이가 약 0.25in인 줄매김을 갖는다. 경질 보오드의 성형되는 면과 반대면의 외관이 중요한 경우에는 보오드의 양면이 다이 세트의 외양 및 각도에 대하여 적절한 깊이로 줄매김 되어질 것이다. 줄매김(14) 및 줄매김(15)의 평행한 경로들 사이의 간격은 약 0.5in로 될 수 있으며, 0.1in까지 또는 그 이하로 간격을 좁힐수록 성형의 충실도 및 연신 자국의 방지에 유리하다. 보오드 면에 있는 줄매김 선들은 다이에 설계된 가장자리부의 방향과 거의 일치되며, 다이세트가 섬유 보오드상에서 폐쇄되었을 때 다이에 의한 접촉 지점의 궤적과 선 사이가 약 0.25in 이하가 되도록 표면에 위치되는 것이 바람직하다.

짝지어진 다이 세트 사이에서 줄매김 섬유 보오드를 깊게 성형하는데 통상적인 온도 및 압력 조건이 이용된다. 압력이 일정하기보다는 가압 사이클이 변동되는 것이 바람직하다. 줄매김 섬유 보오드의 표면에는 성형 직전에 물 또는 20중량%의 요소 및 10중량%의 글리덴 파이버타이트시일러(Glidden fibertight sealer) 또는 이와 유사한 물질을 함유하는 수용액이 매우 적은양 분무된다. 성형된 경질보오드의 비중은 약 1.0-1.2이며 내부 결합 강도는 100-200psi이다.

제6도 및 제7도에 각각 도시된 성형된 경질 보오드(60,70)는 레드우드 섬유 보오드로부터 실질적으로 동일한 조건하에서 제작된다.

본 발명에 의해 제작된 경질보오드(60)를 종래 기술에 의해 제작된 경질 보오드(70)과 비교하면, 본 발명에 의해 줄매김된 섬유 보오드 제품의 우수함이 드러난다. 보오드(70)에 명백히 눈에 띄는 연신 자국(72)은 보오드(60)에서는 볼 수 없다. 이러한 연신 자국은 페이트에 불균일하게 작용하기 때문에 페인트칠된 경질 보오드에서도 희미한 선으로 나타난다.

본 발명은 다음의 청구범위의 취지 및 범위내에서 여러 가지 방법으로 실시될 수 있다.

Claims (27)

1. 겉면과 이면을 갖는 압착된 섬유 보오드에 있어서, 상기 표면들 각각에 형성되는 다수의 불연속적인 줄매김(incision)을 특징으로 하는 보오드.
2. 제1항에 있어서, 상기 불연속 줄매김들 중 일부는 평행선상에 배열되고, 상기 섬유들중 일부는 절단되며, 상기 절단된 섬유의 단부들이 인접하는 보오드.
3. 제1항에 있어서, 상기 줄매김의 깊이가 상기 보오드 두께의 10% 내지 30%인 보오드.
4. 제1항에 있어서, 상기 줄매김의 일부가 하나의 직선을 따라 배열되는 보오드.
5. 제4항에 있어서, 상기 직선상에 있는 인접한 줄매김 사이의 간격이 0.1in 내지 0.5in인 보오드.
6. 제1항에 있어서, 상기 줄매김 중 일부는 다수의 교차하는 직선상에 배치되며, 상의 교차하는 선들의 일부가 직각으로 교차하는 보오드.
7. 압착된 건식 섬유 보오드를 준비하는 단계; 상기 건식 보오드의 한면 또는 양면의 표면에 다수의 불연속적인 줄매김을 형성시키는 단계; 및 소정 외곽의 무늬를 가진 다이 세트로 상기 건식 보오드를 압축시키는 단계를 포함하는 비평면(non-planar)보오드의 성형방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 건식 보오드는 섬유를 습식 펠트 처리 및 압착에 의하여 섬유 보오드를 제조한 후 상기 섬유 보오드를 건조시켜 준비되고; 상기 건식 보오드가 소정 외관의 무늬를 가진 가열된 다이 세트로 압착되는 방법.
9. 제7항 또는 8항에 있어서, 상기 줄매김의 일부가 하나의 직선을 따라 배치되는 방법.
10. 제7항 또는 8항에 있어서, 상기 줄매김에 의하여 상기 표면 부위의 섬유가 절단되고, 상기 절단된 섬유의 단부가 그 자리에 남게 되는 방법.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 줄매김의 깊이가 상기 건식 보오드 두께의 10% 내지 30%인 방법.
12. 제7항 또는 8항에 있어서, 상기 줄매김의 일부가 상기 무늬의 가장자리와 동일한 방향으로 배치되고, 가로 방향으로는 상기 건식 보오드가 성형되는 지점으로부터 0.25in 이하인 곳에 배치되는 방법.
13. 제7항 또는 8항에 있어서, 상기 줄매김이 상기 면의 전체에 형성되는 방법.
14. 제9항에 있어서, 상기 직선상에 있는 줄매김 사이의 불연속적부의 길이가 0.1in 내지 0.5in이거나, 상기 줄매김의 일부가 0.1in 내지 0.5in의 간격을 가진 다수의 평행한 직선을 따라 형성되는 방법.
15. 제9항에 있어서, 상기 선들의 일부가 직각으로 교차하는 방법.
16. 보오드의 한 표면에 불연속적인 줄매김을 형성시키는 장치에 있어서, 상기 보오드를 직선 이송시키는 수단; 상기 이송수단의 상부에 장착되고, 원주면상에 다수의 블레이드가 원주방향으로 배열되어 있는 원통형 커터; 및 상기 커터를 상기 보오드 표면과 맞물리면서 회전시키는 수단을 포함하고, 상기 블레이드는 만곡 절단 단부와 분기된 선행 및 후속 단부로 구성되어 있는 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 블레이드들이 0.1in 내지 0.5in의 간격을 두고 떨어져 있는 장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 보오드가 비평면 경질 보오드로 성형되는 보오드.
19. 제1항에 있어서, 상기 섬유가 셀룰로오스이고, 상기 보오드는 습식펠트처리된 매트로부터 압착되는 보오드.
20. 제19항에 있어서, 상기 보오드가 다이세트에서 상기 다이세트의 윤곽에 충실하게 경질보오드로 성형되는 보오드.
21. 제1항에 있어서, 상기 줄매김의 일부는 다수의 평행 직선이나 다수의 교차하는 직선들상에 배치하는 보오드.
22. 제6항에 있어서, 다수의 교차하는 직선들상에 배치된 상기 줄매김들이 상기 표면 전체에 형성되는 보오드.
23. 밀도가 10 내지 28lb/ft³인 압착된 셀룰로오스 섬유의 건식 섬유 보오드를 소정의 주형 윤곽을 갖는 비평면 모양을 띠는 다이세트에서 압축하여, 비중이 10 내지 1.2인 보오드를 성형하는 방법에 있어서, 상기 섬유 보오드를 압축하기 전에 섬유 보오드의 한쪽 또는 양쪽 표면에 다수의 선 각각을 따라 다수의 불연속 줄매김을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제7항 또는 8항에 있어서, 상기 줄매김의 일부가 다수의 평행하거나 교차되는 직선들을 따라 배치되는 방법.
25. 제18항에 있어서, 상기 경질보오드가 패널형 경질보오드로 성형되는 보오드.
26. 제1항에 있어서, 상기 섬유가 목질섬유이며, 상기 보오드가 수소결합, 기계적 결합 및 천연 리그닌에 의해 1차 결합되는 보오드.
27. 제20항에 있어서, 상기 경질보오드가 문짝인 보오드.

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