KR0175713B1 - 장식용 적층 시이트 제조방법 및 이 방법에 사용되는 전사시이트 - Google Patents

장식용 적층 시이트 제조방법 및 이 방법에 사용되는 전사시이트 Download PDF

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제임스 떠블유. 게드리
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Abstract

장식용 적층 표면층은 상이한 열경화성 또는 열가소성 중합체를 광택성 또는 진주색 외관을 얻을 수 있도록 장식용 적층 외장 시이트에 선택적으로 처리하여 제조함.

Description

[발명의 명칭]
장식용 적층 시이트 제조방법 및 이 방법에 사용되는 전사시이트
[기술 분야]
본 발명은 상이한 수지로된 두 표면 수지층을 갖는 장식용 적층 시이트 및 전술한 적층 시이트의 제조에 사용되는 전사 시이트에 관한 것으로서, 특히 장식용 적층체의 표면층을 구성하는 적층 시이트에 관한 것이다. 본 발명의 장식용 적층 시이트를 이면층과 적층시킨 적층체는 카운터 상판, 벽판, 마루바닥재, 테이블 상판등에 사용된다.
[발명의 배경]
장식용 적층체는 열 경화성 수지가 함침된 다수의 종이층을 적층시켜 제조한다. 통상의 적층체는 필수적인 3개의 층, 즉 코아층, 장식층 및 표면층으로 구성되며, 코아층인 이면층은 다른 층들과 결합되는 저면층 또는 지지층을 포함하고 있다. 고압 적층체에서는 코아층이 크라프트지와 같은 다수 매, 예를 들면 3내지 8매의 페놀수지 함침 셀룰로우스 수지로 구성되고, 멜라민, 페놀, 아미노, 에폭시, 폴리에스테르, 실리콘, 아크릴 및 디알릴프탈레이트 같은 함침용 수지가 침투된 장식용 시이트를 지지한다. 저압 적층체에서는 코아층이 일반적으로 3/8인치 내지 1인치 두께의 파티클보드로된 시이트일 수도 있다. 코아층은 고압 또는 저압 적층체에 관계없이 종이나 파티클보드 외에 직포(예를들면 린넨이나 캔버스), 목재 또는 매트 물질 같은 다른 물질로 제조할 수도 있다.
장식 시이트 또는 장식용 외장 시이트의 형태는 최종 제품에 따라 결정되는바, 이들은 종이, 카드보오도, 직물(직포 또는 펠트) 또는 비스코오스 레이온 섬유나 높은 알파 셀룰로우스 함량을 갖고 있는 목재펄프 섬유 또는 셀룰로우스 섬유로된 장식 시이트일수도 있고 요구하는 외관을 제공하는 공지된 장식용 물질일수도 있다. 표면 시이트는 적층상태에서 투명하여야 하고 장식 시이트를 보호할 수 있는 재질로 형성되고 장식 시이트의 표면에 적층된다.
이러한 종류의 적층체는 세르등의 미국 특허 제4,255,480호; 4,263,081호; 4,327,141호; 4,395,452호; 4,400,423호; Re-32,152호; 웅가르등의 미국특허 제4,713,138호 및 오델등의 미국특허 제4,567,087호에 기재되어 있다. 이러한 특허들은 본 발명에 인용되었다.
세르등의 재발행 특허 32, 152호에는 미세한 무기질 입자를 포함하는 조성물이 기재되어 있으며, 이 조성물은 수지가 침투되지 아니한 인쇄된 종이에 피복하였을 때 표면 피막층이 없어도 장식용 적층체를 얻을 수 있도록 하는 기대이상의 놀라운 특성을 종이에 부여한다. 즉, 제조된 적층체는 높은 내마모성을 나타낸다.
이러한 세르등의 코팅 조성물은 20-50μ의 평균입도를 갖는 미세한 알루미나 입자나 기타의 내마모성 입자와 이들보다 적은 양의 미세 결정형 셀룰로우스 입자로 조성되었으며, 이러한 입자들은 안정한 수성 슬러리 상태로 분산되어 있다. 최종 제품의 시각 효과를 방해하지 아니하는 미세한 크기의 알루미나 입자는 내마모성 물질로 작용하고 미세 결정형 셀룰로우스 입자는 바람직한 순간 접착용 결합제의 역할을 한다. 또한 세르등의 미국특허에는 결합제가 다음 공정의 적층단계에 사용되는 수지 시스템, 예를 들면 멜라민 수지 또는 저압 적층체의 경우에는 폴리에스테르수지 시스템과 상용성을 갖고 있어야 하는데, 전술한 미세 결정형 셀룰로우스가 이러한 기능을 갖고 있으면서 동시에 인쇄된 종이의 표면에 있는 미세한 알루미나 분말을 안정화시키는 역할을 한다고 기재되어 있다.
웅가르의 미국특허 제4,713,138호에는 단일 공정에 의하여 장식용 시이트의 표면에 미국특허 제4,255,480호에 기재되어 있는 내마모성 물질의 극히 얇은 층을 형성함과 동시에 장식 시이트가 수지로 완전히 포화되도록 하는 방법이 기재되어 있다. 이 웅가르의 미국 특허에 공개된 수지 조성물은 내마모성 물질을 지지하는 지지체로 작용한다. 이 내마모성 조성물에는 미세한 입도, 특히 20-50μ의 내마모성 무기질 입자들이 시각효과를 방해하지 않으면서 내마모성을 형성하는데 충분한 양으로 포함되어 있다. 전술한 웅가르 특허에 공개된 내마모성 무기질 물질은 알루미나, 실리카 또는 이들의 혼합물이다. 또한 웅가르 특허에는 전술한 무기질 입자를 부착하기 위하여 결합제를 사용하도록 되었는데, 이 결합제는 내마모성 무기질 물질을 장식용 시이트의 표면에 접착시키는데 충분한 양으로 사용되게 되었다. 이러한 결합제로는 미량의 카복시메틸셀룰로우스를 포함하는 미세 결정형 셀룰로우스의 혼합물이 바람직한 것으로 기재되어 있다.
전술한 결합제 중의 하나인 에프엠시 코오포레이션의 상품명 아비셀로 판매되는 결합제는 미세 결정형 셀룰로우스 89%와 카복시메틸셀룰로우스 11%로 조성된 혼합물이다. 내마모성 조성물은 아비셀 1-8중량부와 무기질 입자 4-32중량부를 포함하고 있으며, 무기질 입자와 결합제는 4:1 내지 1:2의 비율로 사용하도록 되었으나, 가장 바람직한 것은 아비셀 1부에 무기질 입자 2부를 사용하는 것으로 나타났다.
또한 웅가르의 특허에는 조성물에 소량의 카복시메틸셀룰로우스와 소량의 실란을 첨가할 수 있다고 기재되어 있다. 그리고 전술한 웅가르의 특허에는 조성물이 미국 특허 제4,255,480호에 기술된 바와 같은 소량의 계면 활성제와 미국 특허 제4,567,087호에 기재된 바와 같은 스쿠프 저항성을 부여하기 위한 소량의 고체 윤활제를 포함하는 것이 더 바람직한 것으로 기재되어 있다.
따라서 전술한 특허 문헌들에 의하면 장식용 시이트에 극히 얇은 내마모성 표면층을 형성하기 위하여 단일 공정 및 2단계 공정이 이용될 수 있는 것으로 나타나 있다. 그러나 진주색 효과와 같은 광택성 외관을 갖는 수평 표면용으로 적당한 장식 시이트에 바람직한 내약품성, 내오염성 및 내 마모성을 갖는 표면층을 형성하는 것은 아직도 업계의 문제점으로 남아 있다.
업계에서는 장식용 외관을 얻기 위한 많은 연구가 이루어지고 있고 이러한 연구결과 수지가 종이 조직내부에 침투되면서 표면에 극히 얇은 수지층이 형성되도록 하는 방법과 조성물이 개발되었다. 그러나 종래의 기술에 의하면 광택성 시각 효과를 나타내면서 수평 표면층에 대한 국제 규격에 맞는 적층체를 얻을 수 없었고 수평 표면용으로 적당한 형광 마감층을 갖는 적층체가 얻어지지 않았다.
[발명의 개요]
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있는 제품과 그 제조 방을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 적층 표면층의 광택성 장식용 시각 효과를 얻을 수 있으면서 요구하는 내후성, 내약품성, 내열성, 내광성 및 내마모성을 갖는 최소한 2종의 상이한 합성수지 중합체로된 2개의 피막층을 형성하는 장식용 적층 시이트를 제공하는 것이다. 이러한 본 발명의 장식용 적층 시이트에 의하면 색상과 광택이 깊게 나타나는 광택성 외관이 얻어진다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 장식용 적층 시이트에 사용되는 전사 시이트를 제공하는 것이다. 본 발명에 의하면 진짜 진주색 외관이 나타나는 적층체가 얻어진다. 본 발명에 사용된 수지는 적층체 업계에 오래전부터 알려진 것인데도 본 발명의 효과는 대단히 놀라운 것이다.
전술한 본 발명의 목적은 종이, 직물, 목재 또는 기타의 셀룰로우스 물질과 같은 재료로 된 통상의 장식용 시이트나 종이(인쇄물, 고형물, 포일등을 포함함)에 액상 또는 입상 수지의 표면 피막층을 형성하므로서 달성된다. 표면 피복수지는 콜로이드, 액체 수지에 중합체 입자를 분산시킨 혼합물 또는 물에 중합체 입자를 분산시킨 수성 에멀죤 같은 다수의 상이한 중합체를 포함하는 분산액 상태로 처리된다.
본 발명에 사용하는데 적당한 중합체 입자의 예로는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 에폭시 또는 아크릴 수지와 이들의 혼합물이 있다. 이 출원 명세서에서 입자라는 용어는 실온에서의 고체 물질에 한정된 의미를 갖는 것이 아니다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 의한 장식용 종이와 적층체를 단면으로 나타낸 단일공정의 제조 공정을 설명하는 공정도이고,
제2도는 본 발명에 의한 장식용 종이와 적층체를 단면으로 나타낸 2단계 제조공정을 설명하는 공정도이며,
제3도는 본 발명을 달성하기 위한 전사방법을 보여주는 공정도이고,
제4도는 본 발명에 의한 건조 분말 증착 방법을 보여주는 공정도이며,
제5도는 장식용 시이트에 변형 방지용 이면층을 형성하기 위한 본 발명에 의한 양면 코팅 방법을 보여주는 공정도이다.
[발명의 상세한 설명]
제1도에는 1단계로된 단일 공정이 도시되었다. 피복제 혼합탱크(U)에는 함침용 수지(12)와 피막용 수지(14)를 포함하는 최소한 2종의 상이한 수지혼합물(10)의 분산액이 들어있으며, 수지(14)는 열과 압력을 받으면 용융되어 유동될 수 있는 물질이다. 피막용 수지(14)는 함침용 수지(12)에 용해 또는 분산될 수 있는 고체 입자일수도 있고 액상 알맹이 일수도 있다. 분산액(10)은 피복 시이트(V)에서 알수 있는 바와 같이 장식용 표면을 갖는 외장시이트(16)에 피복된다. 함침용 수지(12)는 표면 시이트(16)속으로 침투되고 피막용 수지(14)는 외장시이트(16)의 표면에서 여과된다. 수지 침투후 피복된 시이트(W)는 통상의 방법으로 건조하면 건조된 피복 시이트(X)로 된다. 건조 피복 시이트(X)는 내부로 침투된 함침 수지(12)와 표면에 피복된 피막 수지(14)로 구성되는 표면 코팅층을 갖고 있다. 내부에 수지가 침투되고 표면에 피막층이 형성된 건조된 시이트(X)는 압착상태에서 두 표면층으로 구성되는 장식용 적층시이트(Y)를 형성하게 된다. 이 두 수지층은 피막수지(14)로 구성되는 표면층(18)과 거의가 시이트 내부에 존재하는 함침수지(12)로 구성된 제2층(20)을 포함한다. 시이트 표면에 가까운 시이트 내부표면 부분에는 함침 수지(12)와 피막수지(14)를 함께 포함하는 좁은 계면부분(22)이 존재한다. 장식용 적층시이트(Y)는 장식용 적층체(Z)를 형성하기 위하여 이면층과 함께 가열 압착하여 적층시킨다.
함침 수지는 장식용 표면 시이트 물질속으로 침투되는 수지이어야 함은 물론이고 경우에 따라 이면층이 사용되는 경우에는 이면층 속에도 침투되는 수지이어야 하다. 본 발명에 따른 이면층은 적층 크라프트지, 카드보오드, 파티클보오드, 직물(직포, 부직포 또는 펠트), 매트물질, 목재 또는 기타의 지지물질을 포함하는 각종의 지지용 소지 물질일 수 있는바, 이들은 최종 제품의 용도에 의하여 결정될 수 있다. 본 발명에 적당한 장식용 외장 시이트는 종이, 포일, 직물(직포, 부직포 또는 펠트 물질) 또는 목재를 포함하는 물질들 중에서 선택된 것일 수 있는 바, 이들은 완성된 제품의 미관에 따라 결정될 수 있다.
제2도는 2단계 공정을 보여주고 있다. 피복제 혼합탱크(L)에는 가열 가압하에서 용융 유동될 수 있는 피막용 수지(14)와 수성 혼합물을 포함하는 수성 분산액(5)이 들어있다. 피막용 수지(14)는 수성 혼합물에 용해되지 않고 분산되는 고체입자 일수도 있고 액체 방울일 수도 있다. 분산액(5)은 장식용 시이트(M)에서 알수 있는 바와 같이 외장 시이트(16)에 피복된다. 외장 시이트(16)는 통상의 방법으로 건조시켜 건조된 피복 시이트(N)를 형성하고 이어서 피복 시이트(N)를 함침수지(12)로 처리하면 함침수지(12)가 외장 시이트(16)의 내부에 침투되고 양면에도 피복된 함침된 포화시이트(0)를 얻게된다. 이 함침된 포화시이트(0)는 적층시켜 가열 압착하면 두 표면층을 갖는 장식용 적층시이트(P)가 얻어진다. 두 수지층은 표면의 함침수지(12)를 대체한 피복수지(14)로 구성된 표면층(18)과 시이트 내부에 형성된 함침수지(12)로 구성된 제2층을 포함한다. 시이트의 표면에 인접한 내부에는 함침수지(12)와 피막수지(14)를 둘 다 포함하는 얇은 계면층(22)이 있다. 장식용 적층시이트(P)는 이면층과 함께 가열 가압하면 장식용 적층체(Q)가 형성된다.
제3도에는 시이트 전사 방법이 도시되었다. 이 방법에서는 표면 피막 수지 입자와 결합제(30)를 포함하는 수용액이 전사 원지 또는 릴리이스 페이퍼(32)의 일면에 도포되고 건조된다. 피복된 전사지(40)는 지지소지 또는 이면층(36)의 상면에 적층된 수지 함침 장식용 외장시이트(34)의 표면에 적층된다. 전사지(32)의 제거부분(42)을 제거하면 나머지 적층된 물질들이 적층체(38)를 구성한다. 이러한 방법은 고압 적층방법(약 800 내지 1500 psi)으로 실시되는 것이 보통이지만 지지소지가 파티클 섬유 보드 또는 목재 소지인 경우에는 저압 적층방법으로 실시될 수도 있다. 작업온도는 사용되는 수지의 종류에 따라 달라질 수 있는데, 이러한 온도의 선택은 당해 업계에 이미 알려진 기술이다.
제4도는 본 발명을 실시하는 다른 방법을 설명하고 있다. 제4도에는 표면 피막 수지입자(50)들이 흔들림 공급기(46)에 의하여 장식용 외장 시이트(52) 위에 피복된 젖은 함침수지 위에 살포되는 과정을 보여 주고 있다. 젖은 수지 함침 장식용 외장 시이트는 컨베이어 시스템(44)에 의하여 오븐(48) 속으로 이송되고 오븐 속에서 젖은 수지가 건조될 때 표면 피막수지 입자들이 외장 시이트의 표면에 고착된다. 이 장식용 외장 시이트에는 어떤 종류의지지 소지를 사용할 수도 있는데, 이들은 통상의 적층체를 형성하는 이면층일 수도 있다.
제5도에는 취급 중에 변형되지 아니하는 장식용 외장 시이트를 제조하는 본 발명의 방법이 설명되었다. 제5도에 따르면 표면 피막 수지 입자들을 포함하는 제1슬러리 혼합물(61)이 장식용 외장 시이트(62)의 제1표면에 처리되고 함침수지(63)를 포함하는 다른 제2슬러리 혼합물을 장식용 외장 시이트(62)의 제2표면에 처리되는바, 전술한 제2슬러리 혼합물은 전술한 제1슬러리 조성물과 동일 조성으로 될 수도 있고 다른 조성으로 될 수도 있다. 전기한 제1피막 혼합물(61)은 미국 특허 Re. 32, 152호에 기술된 것과 같은 멜라민 수지일수도 있고 전술한바와 같은 가열 가압조건 하에 용융 유동하는 수지를 포함하는 최소한 2종의 상이한 수지로 된 것일 수 도 있다. 수지 피막들은 외장 시이트(64)위에서 건조되고 이어서 지지 소지 또는 이면지를 갖는 적층체(66)를 제조하기 위한 통상의 고압 또는 저압 적층에 사용된다.
전술한 모든 방법은 고압 또는 저압 적층체에 이용될 수 있음은 물론이고 전사포일, 벽지(직물, 종이 또는 부직포), 아크릴필름, 목재 베니어판, 바닥재 및 옥외 장식재와 함께 사용하는데 이용될 수 있다.
본 발명에 의하여 제조된 제품은 이면층의 표면에 적층된 장식용 외장 시이트와 외장 시이트의 표면에서 적층체의 일부를 구성하면서 적층체의 표면을 구성하는 외부 피막층을 포함한다.
피막층은 적층체 내부에 침투된 함침 수지와 다르면서 가열 가압하에 용융 유동하는 최소한 하나의 입상 중합체 수지를 포함한다. 진주색 외관을 얻기 위하여는 마감 처리된 경화 적층체의 외부 피막층이 장식용 외장 시이트에 인쇄된 잉크의 굴절율과 다른 굴절율을 갖고 있어야 한다.
이러한 외부 피막층은 경우 따라서 내마모성 무기질 물질과 침강 방지 안정제 또는 내마모성 무기질물질 결합제로 구성된 혼합물을 포함할 수 있다. 내마모성 무기질 물질은 1-200μ의 입도를 갖고 있고 가시율을 방해함이 없이 내마모성을 나타내기에 충분한 농도로 혼합물 중에 포함된다.
바람직한 예에서는 본 발명의 조성물이 1-200μ의 입도를 갖는 알루미나 또는 기타의 내마모성 물질의 미립자, 초미립자와 250μ 입자 사이의 입도를 갖는 중합체 입자 및 전술한 입자들 보다 적은 양의 미세 결정형 셀룰로우스로된 혼합물을 포함하는바, 모든 성분들은 안정한 수성 슬러리 상태로 분산된다. 진주색 외관을 얻기 위하여는 마무리 가공된 경화 적층체에서의 중합체 입자의 굴절율이 장식용 외장 시이트의 진주색 잉크의 굴절율과 동일하지 않아야 한다. 중합체 입자 피복 분산액을 사용할때는 중합체 입자가 적층 공정중의 고온, 고압하에서 용융 유동할 수 있어야 한다.
알루미나 입자 또는 기타의 내마모성 입자들은 최종 제품의 시각 효과를 방해하지 않을 정도로 작으면서 내마모성 물질로서의 기능을 나타낼 수 있어야 한다. 미세 결정형 셀룰로우스 입자들은 바람직한 순간 결합제 또는 침강방지제로서의 역할을 한다. 결합제 또는 침강방지제는 적층 공정에 사용되는 멜라민수지와 같은 함침수지와 상용성이 있어야 하고 저압 적층체의 경우에는 폴리에스테르 수지 시스템과 상용성이 있어야 한다. 미세 결정형 셀룰로우스 입자는 전술한 기능을 나타냄과 동시에 인쇄 시이트의 표면에 알루미나 미립자를 안정시키는 역할도 한다.
바람직한 피막층 조성물은 알루미나 입자와 중합체 입자의 혼합물 및 이들 입자보다 적은 양의 미세 결정형 셀룰로우스입자를 포함하는데, 이러한 성분들은 물에 분산된 상태로 존재하고 있다. 미세 결정형 셀룰로우스같은 결합제 또는 침강방지제는 무기질 입자와 중합체 입자를 장식용 외장 시이트의 표면에 지지할 수 있는 충분한 양으로 사용되어야 한다. 일반적으로 알루미나와 중합체 입자 20-120 중량부에 대하여 미세 결정형 셀룰로우스 5-10 중량부를 사용하였을 때 만족할만한 결과가 얻어지는 것으로 나타났다. 그러나 이 범위를 벗어나서도 작업할 수 있다. 슬러리 중의 물의 양은 경험에 의하여 결정되는바, 물이 너무 적으면 슬러리가 너무 끈적끈적하여 처리하기 곤란하고 반면에 물이 너무 많으면 슬러리를 도포하여 피복시킬 때 요구하는 두께를 얻을 수 없게 된다. 따라서 슬러리는 물의 중량을 기준으로 미세 결정형 셀룰로우스 2.0중량% 정도와 알루미나 및 중합체 입자 24% 정도를 포함하는 경우 알루미나가 침강되지 않고 안정되게 된다. 물의 중량을 기준으로 미세 결정형 셀룰로우스 3.5중량% 이상과 알루미나 및 중합체 입자 24중량% 이상을 사용하는 경우에는 슬러리가 의액성을 나타내어 처리하기 곤란하게 된다.
본 발명의 슬러리 조성물은 소량의 계면활성제, 특히 비이온성 계면활성제와 실란을 포함하는 것이 좋다. 계면활성제의 양은 정하여진 것이 아니지만 극히 소량을 사용하는 것이 좋으며 과잉량을 사용하는 것은 좋지 않다. 실란은 함침 경화후 알루미나 또는 기타 무기질 입자들을 멜라민 매트릭스에 화학적으로 결합시키는 커플링제로 작용한다. 실란의 사용은 알루미나 입자들이 멜라민에 물리적으로 결합됨과 동시에 화학적으로 결합되게 하므로 초기 내마모성이 우수하게 됨은 물론이고 마모 조건하에서도 오래 유지되도록 한다. 입상 실란은 사용되는 적층 수지와 상용될 수 있는 것을 선택한다(멜라민 및 폴리에스테르와 함께 사용할 수 있는 실란들이 기재되어 있는 모던 플라스틱스 엔사이클로페디아, 1976-77년도판, 160페이지 참조). 특히 멜라민 수지와 함께 사용할 수 있는 실란으로는 아미노 그룹을 갖는 감마-아미노프로필트리메톡시 실란이 있다.
실란의 사용랴은 많은 필요가 없으며 최종 적층체의 내마모성이 향상되도록 하기 위하여는 알루미나 중량을 기준으로 0.5% 정도로 소량 사용하는 것이 좋다.
실란을 너무 많이 사용하면 그 효과가 현저하게 상승되지 않으면서 재료비만 상승되므로 알루미나와 기타 입자의 중량을 기준으로 최대 2%까지만 사용하는 것이 바람직하다. 장식용 종이는 적당한 적층수지, 특히 열경화성 수지로 통상의 방법에 따라 함침시킨다.
중합체 입자는 통상적인 적층용 수지 중에서 선택한다., 향상된 부착성, 내약품성, 내열성, 내광성 및 내마모성은 요구하는 특성을 갖고 있는 피막 수지의 선택에 의하여 달성될 수 있다. 예를 들면, 우수한 내산성과 내알카리성을 요구할때는 비닐-에스테르 수지를 사용하고, 자외선 안정성을 위하여는 아크릴 수지를 사용하며, 내열성, 내약품성 및 내오염성이 필요할때는 에폭시 수지를 사용한다. 광택성 진주색 시각효과를 얻기 위하여는 피막 수지를 최종 마무리 가공된 경화 적층체에서의 굴절율이 장식용 적층 시이트에 인쇄된 진주색 잉크의 굴절율과 다른 굴절율을 갖는 수지를 선택하는 것이 중요하다. 중합체 입자는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리비닐클로라이드 및 아크릴과 이들의 혼합물 중에서 선택하여 사용한다. 알루미나 외에 사용할 수 있는 무기질 입자로는 실리카, 산화지르코늄, 산화지르코늄, 산화세륨, 유리알 및 다이아몬드 미분이 있다.
본 발명의 목적을 달성하는 또 하나의 방법은 상이한 액체 수지들 또는 중합체 입자들을 장식용 시이트에 함침시킬 때 동시에 단일 공정으로 장식용 시이트의 표면에 피복 되도록 하는 방법으로 구성된다. 이 방법에서는 수지가 내마모성 물질용 캐리어로서의 역할을 한다.
이 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 방법은 (a) 함침용 제1수지 및 함침용 수지와는 다른 가열 가압하에 용융 유동되는 피막용 제2수지를 포함하는 최소한 2종 이상의 상이한 수지류 및 함침용 수지와의 상용성이 있으면서 뒤이은 적층 조건하에 견디어내고 전술한 제2수지를 장식용 외장 시이트의 외표면에 지지할 수 있는 결합제를 포함하는 피복 분산액을 만드는 공정; (b) 피복 분산액을 미함침 장식용 외장 시이트의 표면에 단일 공정으로 피복 함침시키되 미함침 시이트가 함침용 제1수지로 함침되면서 피막용 제2수지가 표면에 여과 잔류되도록 하는 속도로 피복 함침시키는 공정; 및 (c) 전기한 피복 함침된 장식용 시이트를 건조시켜 압착하기 적당한 장식용 시이트를 얻는 공정으로 구성된다.
필요에 따라서는 미세한 입도의 경질 무기질 물질을 가시율을 방해함이 없이 내마모성을 나타낼 수 있는 충분한 농도로 피복 조성물에 첨가할 수도 있다. 본 발명의 피복 조성물에 사용되는 경질 무기질 물질은 1-200μ 사이의 미세한 입도를 갖는 물질로서 가시율을 방해함이 없이 내마모성을 나타낼 수 있는 충분한 양을 사용한다. 경질 무기질 물질로는 알루미나, 실리카, 산화지르코늄, 산호세륨, 유리알, 다이아몬드 분말 및 이들의 혼합물이 사용된다. 피복 조성물에 경질 무기질 물질을 첨가하여 사용할 때는 이러한 경질 무기질 물질을 장식용 외장 시이트의 외표면에 지지시키는 결합제 또는 침강 방지제를 필요로 할 때가 있다. 결합제 또는 침강 방지제는 뒤따르는 적층 공정에 견딜 수 있어야하고 함침용 수지와의 상용성이 있어야 한다. 이러한 결합제 또는 침강 방지제는 내마모성 무기질 물질을 장식용 시이트의 표면에 결합시킬 수 있는 충분한 양을 사용한다.
상이한 수지들은 액상 또는 입자상일 수 있다. 피막용 수지는 전술한 (a)공정의 가열 압착 조건에서 용융 유동할 수 있는 것을 선택하여 사용하는바, 이러한 수지들은 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 폴리비닐클로라이드, 아크릴 및 이들의 혼합물 중에서 선택한다. 전술한 설명에서는 용융 유동이라는 표현을 사용하였으나 대부분의 액체 물질들은 충분히 흐를 수 있도록 하기 위하여 더 가열 용융시킬 필요가 없다. 그리고 광택성 진주색 효과를 얻기 위하여는 최종 마무리된 경화 적층체에서 장식용 외장 시이트에 인쇄된 진주색 잉크의 굴절율과 다른 굴절율을 갖는 피막용 수지를 선택하여 사용하는 것이 중요하다.
결합제 또는 침강 방지제는 미량의 카복시메틸셀룰로우스가 함유된 미세 결정형 셀룰로우스 혼합물이 바람직하다. 이러한 물질로는 미세 결정형 셀룰로우스 89%와 카복시메틸셀룰로우스 11%를 포함하는 아비셀이 란 상품명으로 판매되는 상품이 있다. 피복 조성물은 무기질 입자와 중합체 입자의 합계 중량 4-32중량부에 대하여 아비셀 1-8중량부를 포함하는 것이 적당한데, 이 경우 무기질 입자와 결합제 또는 침강방지제의 비율이 4:1 내지 1:2 범위로 되도록 하는 것이 좋으며, 특히 무기질 입자 2 중량부에 대하여 아비셀 1 중량부를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 조성물에는 소량의 카복시메틸셀룰로우스(없어도 됨)와 소량의 실란을 첨가할 수도 있고 미국특허 제4,255,480호에 기재된 것과 같은 소량의 계면활성제와 미국 특허 제4,567,087호에 기재된 것과 같은 소량의 고체 윤활제를 첨가할 수도 있다.
본 발명에 의한 조성물에는 6개의 중요한 변수가 있는데, 그중 셋은 독립적인 것이고 나머지 셋은 부수적인 것이다. 본 발명에 의한 특징을 설명하기 위하여 표1을 기재한다. 장식용 시이트의 무게, 수지함량 및 내마모성 물질의 중량은 모두 고정적인 것이다. 이러한 변수들에 대한 필요조건은 색상, 최종 함침도 및 내마모성과 같은 외부적인 요인에 의하여 결정된다. 종이 1련(ream)당 수지 중량(건조중량)은 종이 기본 중량과 수지 함량에 따라 결정되고, 점도는 혼합물의 전체적인 용량과 내마모성 물질의 함량에 의하여 결정된다. 코타기에서 장식용 종이가 완전히 함침되도록 하기 위하여는 혼합물의 점도가 1000cps 이하여야 하는데 종이의 다공도에 따라서는 혼합물이 50-100cps 범위의 점도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
전술한 표1에 따르면 장식용 종이의 기본 중량이 무거우면 무거울수록 요구되는 액체수지의 용량이 많아야 함을 알 수 있다. 이러한 사실은 65파운드 종이 피복시에 비하여 80파운드 종이 피복시에 최종 점도를 더 낮게 하여야 함을 의미한다.
본 발명의 바람직한 예는 폴리에스테르 수지 미세 입자를 종이 1련당 약 2파운드 사용하는 것이다. 수지로는 열가소성 또는 열경화성 수지중의 하나를 사용할 수 있는데, 사용할 수지의 선택은 요구하는 최종 제품의 물리화학적 성질에 따라 결정한다.
다른 예에서는 멜라민이나 폴리에스테르 대신에 폴리우레탄, 에폭시, 폴리비닐클로라이드, 아크릴 및 이들의 혼합물 중에서 선택한 중합체 입자를 사용할 수 있다. 또한 피막용 수지는 장식용 종이 1련당 1파운드 정도의 소량을 사용할 수도 있고, 장식용 종이 1련당 60파운드 정도의 다량을 사용할 수도 있다.
이하 실시예를 기재한다.
[실시예]
[실시예 1]
이 실시예는 적층체 표면에 진주색 외관이 나타나도록 하는 방법과 조성물을 설명하기 위한 것이다.
100°Ｆ ± 5℉ 의 따뜻한 멜라민 수지 150갈론을 저전단 혼합기가 장치된 용기속에 넣는다. 멜라민 수지의 밀도는 1.15이고 고형물 함량은 37.7%이다. 액체수지 192.8중량부 당 트리톤 시에프21 게면활성제 0.001중량부를 가하고 고속으로 5분간 혼합한 다음 아비셀 9.86파운드와 에머레스트2652(소포제) 0.87파운드를 덩어리가 형성되지 않도록 신속하게 가하고, 이어서 곧 모르톤 23-9036으로 만든 폴리에스테르 입자 38.76파운드와 45μ 알루미나 24.66파운드를 3분 이내에 신속하게 첨가한다.
점도를 측정하고 점도가 브룩피일드 점도계, 3번 스핀들을 사용하여 12rpm에서 150을 넘지 않도록 물 70갈론을 가하면서 점도를 조절한다.
앞에서 제조한 조성물을 인쇄된 장식용 종이(65파운드/련)에 1련당 196.1파운드의 비율로 피복한다. 이와 같은 비율로 피복하면 종이 1련 당 폴리에스테르 수지 2파운드의 피막이 형성된다. 종이 1련은 3000ft 의 면적을 갖고 있다. 종이를 고온에서 건조시키고 통상적인 방법으로 적층체를 제조한다.
[실시예 2,3,4 및 5]
실시예 1의 방법을 이용하되 다음의 조성예에서와 같이 글리덴 2C-114(에폭시), 4C-104(아크릴), 5C-104(폴리에스테르) 및 모르톤폴리에스테르 23-9036 35.2파운드를 사용하였다.
다음의 표는 본 발명에 의하면 광택성 가시효과를 유지하면서 수평 적층 표면에 대한 국제 규격에 맞는 제품이 얻어짐을 설명하고 있다.
*NE = 효과 없음
표면 보호층 무 는 멜라민 표면 만으로 된 것임
보호층 유는 적층체의 표면에 멜라민을 침투시킨 알파-셀룰로우스 종이의표준 구조임
이 비교실험은 본 발명의 장점을 설명하고 있다. 보호층이 없는 진주색 인쇄 종이는 요구하는 외관은 나타내었지만 요구하는 내구성이 부족하였다. 보호층을 갖는 표준 구조는 요구하는 내구성은 갖고 있으나 광택성 진주색 외관이 좋지 않았다.
오직 본 발명의 경우에만 요구하는 내구성과 광택성 진주색 외관을 갖는 적층체가 얻어졌다.
[실시예 6]
다음의 표면 피막용 분산액을 2단계 공정에 사용한다. 피막용 분산액을 이면까지 처리되도록 시이트의 표면에 처리하였다. 각개 장식용 시이트를 표면 피막용 혼합물로 처리한 후 피복된 장식용 시이트를 통상의 방법으로 건조시킨 다음, 건조된 시이트를 멜라민 열경화성 수지로 함침시키고 압착하여 적층체를 형성하였다.
* 마이어 바 코팅 기술 : 이 기술은 피막중량을 변화시키는 기술로서 업계에 이미 알려진 기술임.
[실시예 7-9]
실시예 6에서 30g의 모르톤 폴리에스테르 23-9036을 다음의 수지로부터 제조한 중합체 입자로 대체하여 피막 표면 형성용 조성물을 제조한다.
실시예 7 30g 글리덴폴리에스테르 5C-104
실시예 8 30g 글리덴아크릴 4C-104
실시예 9 30g 글리덴에폭시 2C-114
[실시예 10-16]
다음의 피막 표면 혼합물 조성도 사용할 수 있다. 실시예 1의 방법으로 실시하되 성분들을 다음과 같이 혼합한다.
1 : 필름형성 결합제인 미세결정형 셀룰로우스, 하이드록시에틸셀룰로우스, 카복시메틸셀룰로우스, 또는 폴리비닐 피롤라돈을 침강방지제 또는 결합제로서 1파운드 내지 55파운드 사용할 필요가 있을 수 도 있다.
[실시예 17]
실시예 1 내지 16에서 제조된 수지 혼합물을 파티클보드 이면층에 대한 저압적 층에 사용하였다. 저압 적층체는 압판 온도 350-400℉, 압력 150-400psi로 1-2분 동안 압착하여 형성하였다. 저압 적층체에서는 중합체 입자들이 몬듀르와 같은 블록크드 이소시안네이트와 함께 사용하는 폴리에스테르 또는 블록크드이소시안네이트나 퍼옥사이드 촉매와 함께 사용하는 아크릴수지와 같은 반응성 수지일 수 있다.
[실시예 18-23]
CMC = 카복시메틸셀룰로우스
HEC = 하이드록시에틸 셀룰로우스
PVP = 폴리비닐 피롤라돈
[실시예 24]
손상 저항성 피복 장식용 표면 시이트는 실시예 18 내지 23의 미경화 수지의 함량을 2파운드이상, 특히 10파운드이상, 가장 바람직하기로는 45-60파운드까지 증가시키므로서 얻어질 수 있다. 실시예 6-9에서는 중합체 입자의 양이 300g, 특히 600 내지 900g 까지 증가시키므로서 손상저항성 피복 장식용 시이트가 얻어질 수 있었다. 입상 중합체의 사용량을 증가시키면 시이트는 손상됨이 없이 꾸부러지므로 제조 공정 중 손실을 감소시킬 수 있게 된다. 따라서 적층체는 최종제품에 나쁜 영향을 미침이 없이 제조될 수 있게 된다. 본 발명의 어떠한 방법을 사용하여도 손상저항성 피복 장식용 시이트가 얻어지지만 2단계 피복공정과 건조 공정 및 제2도 및 3도에 도시된 전사시이트 공정에 의한 경우 더 우수한 장식용 시이트가 얻어진다.
[실시예 25]
손상저항성 피복 장식용 종이는 실시예 1 내지 14의 표면 피막 입상수지의 함량을 높은 수준으로 증가시키고 함침 수지의 함량을 거의 제로 파운드까지 감소시키므로서 얻어질 수 있다. 함침 수지 함량이 감소되고 표면 피막 입상수지 함량이 증가하면 중합체 입자들은 가열 가압하에 용융 유동하는 표면 피막 수지로 작용함은 물론이고 함침수지로서도 작용한다. 적층체는 통상적인 방법으로 제조될 수 있다.
[실시예 26]
제5도의 공정을 사용하면 실시예 2-5 및 실시예 10-16에서 제안된 1단계 공정용 수지 피막 조성물을 장식용 표면 시이트의 양면에 피복하는데 사용할 수 있다. 더구나 제5도의 양면 피복 공정을 사용하면 실시예 2-5 및 실시예 7-13의 수지 피막 조성물을 상도(61)용으로 사용할 수 있다. 이면 피막(63)은 산화알미늄이 없는 동일 조성물로 형성될 수 있다.
[실시예 27]
제4도에 도시된 건식 피막공정을 사용하면, 입상 수지는 0.5Lbs/련 내지 20Lbs/련의 처리속도로 처리할 수 있다. 가열 가압하에 용융 유동하는 입상 수지들은 폴리에스테르, 멜라민, 아크릴, 피부이시, 에폭시, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물 중에서 선택할 수 있다.
장식용 표면 시이트(42)에 피복되는 함침수지 조성물은 최종제품의 미관, 물리적 및 화학적 특성을 고려하여 선택한다. 예를 들면 실시예 1-16에 기재된 조성물은 중합체 입자 없이 사용하는 것이 적당하다.

Claims (10)

  1. 장식용 외장 시이트로 사용하는데 적당한 표면 피막을 갖는 장식용 적층시이트를 제조하는 방법에서, 이 방법이 (a) 장식용 외장 시이트를 함침 수지인 멜라민 수지로 함침시키는 단계, (b) 희석제에 전술한 수지와 상이한 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리비닐클로라이드, 아크릴 및 이들의 혼합물 중에서 선택한 가열 가압하에 용융 유동하는 1종 이상의 입상 표면 피막 수지와 전술한 함침 수지와 상용서이 있으면서 뒤이은 적층 조건에 견뎌 낼 수 있는 결합제를 분산 시켜서 된 피막 표면 분산액을 제조하는 단계, (c) 적층 전사 사이트의 제1외표면에 전술한 분산액을 피복하되 전술한 입상 피막 수지의 표면 피막층이 전사 시이트 1련당 1 내지 10파운드의 양으로 되도록 피복하는 단계, (d) 전술한 입상 피막 수지가 전술한 전사 시이트의 외표면에 결합되도록 전술한 피막을 건조하는 단계, 및 (e) 수지 함침 장식용 시이트에 분산액이 피복된 전사 시이트의 외표면이 장식용 시이트의 표면에 접촉하도록 전사 시이트를 적층시켜 압착하기 적당한 장식용 적층 시이트를 얻는 단계를 포함하는 장식용 적층 시이트 제조 방법.
  2. 제1하에서, 전술한 피막용 분산액이 1-200μ의 입도를 갖는 내마모성 경질 무기질 물질이 가시율을 방해함이 없이 내마모성을 나타내기에 충분한 농도로 포함된 혼합물을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에서, 전기한 내마모성 무기질 물질이 알루미나, 실리카, 산화지르코늄, 산화세륨, 유리알, 다이아몬드 분말 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에서, 전기한 내마모성 물질이 실란에 의하여 전기한 멜라민에 화학적으로 결합되는 알루미나임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에서, 전술한 장식용 적층 시이트가 이면츠에 가열 압착시켜 장식용 적층체를 제조하는데 사용하기 위한 것임을 특징으로 하는 방법.
  6. 장식용 적층 시이트를 제조하기 위하여 함침된 장식용 표면 시이트와 함께 청구범위 1항 내지 4항에 사용하기 위한 피복된 전사 시이트에 있어서, 이 전사 시이트가 (a) 두 외 표면을 갖고 있는 전사 릴리이스 시이트; 및 (b) 전술한 함침 수지와 상이한 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리비닐클로라이드, 아크릴 및 이들의 혼합물 중에서 선택한 가열 가압하에 용융 유동하는 1종 이상의 입상 표면 피막 수지와 전술한 함침 수지와 상용성이 있는 결합제를 희석제에 분산시킨 분산액을 전사 릴리이프 시이트의 일면에 처리하여 형성한 내마모성, 내약품성, 내열성, 내광성 또는 내식성 중의 하나 이상의 특성 부여하는 입상 표면 피막 수지를 포함하는 전사 릴리이프 시이트에 처리된 피막층을 포함하는 피복된 전사 시이트.
  7. 제6항에서, 전술한 피막용 분산액이 1-200μ의 입도를 갖는 내마모성 경질 무기질 물질이 가시율을 방해함이 없이 내마모성을 나타내기에 충분한 농도로 포함된 혼합물을 포함함을 특징으로 하는 전사 시이트.
  8. 제7항에서, 전기한 내마모성 무기질 물질이 알루미나, 실리카, 산화지르코늄, 산화세륨, 유리알, 다이아몬드 분말 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 전사 시이트.
  9. 제7항에서, 전기한 내마모성 물질이 실란에 의하여 전기한 멜라민에 화학적으로 결합되는 알루미나임을 특징으로 하는 전사 시이트.
  10. 제6항에서, 전술한 결합제가 미세 결정성 셀룰로우스, 하이드록시에틸셀룰로우스, 카복시메틸셀룰로우스 및 폴리비닐피롤리돈 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 전사 시이트.
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