KR101054094B1 - 적층방식을 이용한 적층형 기능성 숯보드의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 숯과 목재요소인 목재 파이버, 목재 파티클, 목재 화학펄프를 숯보드의 양측에 적층하여 판넬의 미적 효과를 부여하면서 판넬로서의 강도와 기능성이 우수한 적층 숯보드의 제조에 관한 것이다. 본 발명에서 숯보드는 숯파티컬의 입자크기가 40메쉬이하의 내면층을 구성하는 숯파티클 10~70중량%와 목재요소(MDF용 목재 파이버, 목재 파티클, 목재 화학펄프중 1종이상)90~30중량%로 구성하며 이후 한표면 또는 양표면에 목재요소(목재 파이버, 목재 파티클, 목재 화학펄프)를 각 5~10중량%로 얇게 적층한 기능성 적층 숯보드의 제조하는 방법이다. 표면을 숯이 첨가되지 않은 목재요소만으로 적층함으로써 표면 미관이 우수하며 친환경접착제인 폴리비닐계접착제와 이소시아네이트계접착제를 배합 후 첨가하여, 포름알데히드나 VOC의 방산에 안전하고 높은 가스흡착력및 조습 능력등의 숯의 성능이 그대로 구현된 우수한 기능성과 작업성을 지닌 기능성 적층형 숯보드의 제조방법에 관한것이다.

숯, 목재요소, 목재 파이버, 목재 파티클, 목재 화학펄프, 폴리비닐아세테이트접착제, 메칠디이소시아네이트접착제, 숯-목재혼합보드, 적층, 적층체

Description

적층방식을 이용한 적층형 기능성 숯보드의 제조 방법{Manufacturing method for functional charcoal board of laminated type using a laminated foam }

본 발명은 숯과 목재요소중 목재 파이버, 목재 파티클, 목재 화학펄프를 이용하여, 숯보드 제조시에 목재요소를 표면에 적층하여 미관적으로 우수하면서 보드나 판넬로서의 가공성이 그대로 구현됨과 동시에 숯의 기능적인 성능이 뛰어난 숯과 목재요소를 복합화한 숯보드의 적층체 제조에 관한 것이다.

일반적으로 숯의 구조를 보면 탄화될 때 나무의 세포로부터 수액이 빠져나간 다공체가 무수하게 파이프 집합체처럼 형성된 미크로공이야 말로 숯의 냄새 흡착의 비결로 이런 다공체는 외부와 내부가 전부 열려 있어 이 다공체가 공기 중에 부유하는 냄새의 근원이 되는 암모니아, 탄소가스, 질소, 일산화탄소, 메탄, 수소, 산소 등의 화합물 분자를 흡착하여 유해한 냄새를 제거한다. 또한, 숯은 탄소 덩어리로 탄소가 발생하는 음이온을 무한정으로 제공받을 수 있으며 숯을 실내에 놓아 둔 곳에 들어가면 공기가 상쾌하고 신선하며 몸에 안락감이 드는 것을 느낄 수 있다. 이것은 숯이 양이온을 중화시키고 음이온을 증가시켜 시원한 공기를 만들어 주기 때문이다. 숯이 방사하는 원적외선은 눈에 보지지 않은 열작용을 하는 전자파의 일종으로서 다른 전자파와는 달리 인체에 잘 흡수되어 분자 단위에서 진동을 주어 열에너지를 발생시켜 한층 더 인간의 몸에 따뜻하고 편안하게 해준다.

종래기술로 일본공개특허공보평6-23713(1994.2.1)호에서 목탄입자에 접착제를 함침시키고 섬유소를 혼합하여 판상으로 고화시킨 목탄판넬의 제조방법이 개발되었으나 이 제품은 목탄입자를 접착제에 침적하는 것으로 접착제의 혼합비가 높은 결점이 있었다. 또한, 대한민국공개특허공보 제10-2005-8255(2005.1.21)호에 숯파티컬에 접착제를 첨가하여 가온상태에서 압력을 가해 숯보드를 성형한 숯보드의 제조방법이 기재되어 있으며, 이는 높은 원적외선 방사율을 방사하는 기능성 숯보드 및 숯보드 복합재료로 숯의 기능적인 성질을 충분히 나타나는 제조 방법을 나타내었지만, 건축용재로서의 그 강도적인 성질이나 가공성이 떨어지는 단점이 나타났다. 이에 본원에서는 숯과 목재요소(목재 파이버, 목재 파티클, 목재 화학펄프)를 결합하여 숯의 기능성이 그대로 구현되면서 보드나 판넬로서의 이용에 아무런 문제가 없이 가공성 및 강도가 뛰어난 숯보드를 제조하였다. 하지만 이 또한 숯에 나타난 흑색으로 인하여 미관적으로 목재요소와 배합하여도 표면이 흑색으로 인하여 소비자의 만족을 얻기에는 어려움이 있다. 이에 이등은 숯보드 자체에 얇은 나무단판을 적층하거나 유공합판을 복합화하여 건축내장재로서 이용하거나, 무늬박엽지나 화학섬유부직포를 오버레이하는 방법을 개발하였다. 하지만 이 또한 기존의 숯파티클 자체만을 이용하여 제작한 숯보드 자체에 박엽지등을 공극이 큰 무늬박엽지이나 나무단판으로 표면을 입히는 방식이었기 때문에 숯보드의 가스흡착이나 조습능력은 나타나지만 판넬이나 보드로서 이용하기위한 가공성이나 강도적인 면에서 이전과 마찬가지로 문제가 나타났다.

따라서 이러한 숯의 기능성을 지니면서 보드나 판넬로서 이용에 아무런 문제점이 없으면서 동시에 미관적으로 보통의 판넬과 어떠한 차이점이 없는 우수한 새로운 방법이 필요함과 동시에 기존의 숯보드의 복합체와 마찬가지로 포름알데히드나 VOC의 방산이 없는 숯-목재요소의 적층체가 필요하게 되었다. 이를 위해서 표면층의 적층를 위한 보드 전체중량에 대하여 목재요소의 구성비와 내면층의 목재와 숯을 혼합한 복합체간의 결합을 위한 적정 숯의 크기가 중요하다고 할 수가 있겠다. 또한 적층형 보드를 제작하기 위한 적정열압공정, 접착제와 수분의 양, 숯과 목재요소의 혼합비가 중요하다고 할 수가 있겠다.

따라서 본 발명은 숯의 흡착기능이나 조습능력등의 성질과 기능을 그대로 유지하면서 숯과 목재요소와의 결합을 통한 기존의 숯보드가 구비하지 못한 강도적인 성질과 가공성을 지님과 동시에, 목재요소를 표면에 적층하는 방식을 이용하여 미관적으로 판넬이나 보드로서의 이용에 아무런 문제점이 없는 숯의 성질이 나타난 숯-목재요소를 복합화한 적층형 숯보드의 개발에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 숯은 일반적으로 사용되는 참나무 백탄을 파아티클화하여 사용하였으며 흑탄이나 활성탄도 같은 목적으로 사용이 가능하다, 목재요소는 3가지 종류로 첫 번째 목재요소는 목재 디파이브레이터를 이 용하여 칩상태의 목편을 파이버상으로 분리한 MDF(Medium Density Fiberboard)용 목재 파이버를 사용하였으며, 두 번째는 보통의 파티클보드에 이용되는 1~25메쉬 크기의 목재 파티클을 사용하였고, 세번째로 제지용 목재 표백 화학펄프를 이용하였다. 그리고 적층체의 결합을 위한 접착제로서는 VOC 문제가 전혀 없는 친환경 접착제인 폴리비닐계접착제와 이소시아네이트계접착제를 사용하였다.

이를 이용하여 기존의 단층형 숯보드가 아닌 표면이 기존의 MDF나 PB등의 똑같은 표면을 가진 미관이 우수한 적층형 숯보드 개발을 위하여, 표면층의 보드 전체중량에 대하여 목재요소의 구성비와 내면층의 목재와 숯을 혼합한 복합체간의 적정 숯의 크기를 규명하였다. 그리고 적층형 보드제작에 맞는 적정열압공정, 접착제와 수분의 양, 숯과 목재요소의 혼합비를 규명하였다.

본 발명은 목재요소인 목재 파이버, 목재 파티클, 목재 화학펄프를 표면에 얇게 적층한후에 중간층을 숯과 목재요소의 복합체를 둔 단층형 숯보드가 아닌 적층형 숯보드의 제조 방식에 관한 것이다. 이러한 숯보드는 기존에 이용되는 판넬과 같은 미관을 지님과 동시에 강도나 가공성을 지니고 숯의 기능성을 충분히 발현함으로서 기존의 판넬보도 더 친환경적 재료로서 충분히 이용될 수가 있다. 이러한 적층형 숯보드는 건강과 주거환경 개선을 위한 건축용특수재료로서 널리 사용될수 있으며, 기존의 목재만을 사용한 제품보다는 내부의 온습도 조절 및 공기 정화유지능력(음이온과 흡착성, 원적외선 효과 및 항균 항곰팡이 효과등)이 뛰어난 숯의 특성을 이용하여 목재유물 및 고문서등의 부패를 방지하고 보존성 개선을 위한 유물 보존상자에도 이용할 수 있을것이다. 그리고 숯의 조습성능 및 가스흡착능력을 이용하여 전시하지 않는 유물들을 보관하는 수장고의 내장재로서도 이용을 할 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 숯을 포함하는 보드의 2층형 적층구조에서 표면층은 목재요소만 사용하고 내면층 등에는 숯과 목재요소를 혼합하여 사용하였다. 숯의 재료로 보드제조시 일반적으로 사용되는 참나무 백탄을 파아티클화하여 숯으로 사용하며 일반적인 흑탄이나 활성탄도 본 발명의 목적에 벗어나지 않는다. 목재요소는 목재 디파이브레이터를 이용하여 칩상태의 목편을 파이버상으로 분리한 MDF용 목재 파이버와, 보통의 파티클보드에 이용되는 1~25메쉬 크기의 목재 파티클Face재 또는 Core재 및 제지용 목재 표백 화학펄프의 3가지 중 1종이상 목재요소를 사용하였다.

숯파티컬의 입자크기를 40메쉬이하로 하여 보드의 숯과 목재요소에 기능적인 성질을 나타나면서 충분한 보드의 강도적인 성질 및 가공성을 가지고 있으며, 목재 파티컬과 혼합이 가능하고 보드 제작시 물리적 또는 기계적인 강도를 가질 수 있는 입자크기를 사용하였다.

적층형 보드의 제조방법에 있어서 2층형 적층구조로 표면층과 내면층으로 구성되며 적층보드 전체의 숯과 목재요소의 총중량에 대하여 표면층 5~10중량%와 내면층 95~90중량%로 구성하고, 표면층은 목재요소만 접착제를 혼합하고, 내면층은 숯파티컬과 목재요소 총중량에 대해 숯 10~70중량%와 목재요소 90~30%로 혼합하고 접착제를 첨가하여 표면층과 내면층으로 적층하고 3단계로 열압하여 성형 가공하였다.

상기 2층형 적층구조의 내면층에 표면층과 반대면에 표면층과 동일한 조성으로 배면층을 추가하여 3층형 적층구조를 구성할 수 있으며, 중량비는 적층보드의 숯파티컬과 목재요소의 총중량에 대해 표면층 5~10중량%, 중간층 90~80중량%, 배면층 5~10중량%으로 적층하고, 배면층은 표면층과 동일한 조성으로 혼합하여 표면층, 중간층 및 배면층으로 적층하고 3단계로 열압하여 성형 가공하였다.

상기 2층 및 3층의 적층구조에서 표면층과 배면층은 보드 제작후 표면이 깨끗하고 미려한 마감재의 표면을 유지하기 위해 목재 디파이브레이터를 이용하여 칩상태의 목편을 파이버상으로 분리한 MDF용 목재 파이버와, 보통의 파티클보드에 이용되는 20~25메쉬 크기의 목재 파티클Face재 및 제지용 목재 표백 화학펄프의 3가지 중 1종이상 목재요소를 사용하였다.

숯과 목재 요소를 배합한 숯보드 제작을 위한 접착제의 종류는 친환경적인 접착제로 폴리비닐초산에멀젼(PVA, NVC=42%)수지와 메틸디이소시아네이트계(MDI, NVC=100%)수지를 각각 단독 또는 혼합한 접착제를 사용하였으며, 접착제의 함량은 목재요소 또는 숯과 목재요소를 합한 원료의 총중량에 10~25중량%를 사용하였다.

목재요소 또는 숯과 목재요소 혼합물에 접착제를 첨가한 혼합물을 각각 적층구조로 형성하고 이를 150~200℃로 가열한 상태에서 3단계로 압력을 가하여 제조하였다. 1단계로 0kgf/㎠에서 40kgf/㎠까지 30~60초 동안 서서히 가압하고, 2단계로 40kgf/㎠압력조건에서 30~60초 동안 압력을 유지하고, 3단계로 10~40kgf/㎠압력조 건에서 2~7분 동안 압력을 가하여 성형가공하였다.

이에 따라 제조된 적층형 보드는 단층형 숯-목재혼합보드와 똑같은 숯의 기능적인 성질을 나타내면서 강도가 우수한 최적의 적층형 숯보드로서 개발하게 되었다. 이하 실시 예를 통하여 본 발명을 설명하고자 한다.

실시 예1 적층형 숯보드의 제조

적층형 기능성 숯보드의 제조를 위한 원재료 및 접착제는 상기에 명시된 재료를 이용하며, 숯과 목재요소의 배합비 및 전체중량에 대한 접착제 함량 또한 앞에서 명시한 내용의 범위내로 사용한다. 숯보드 제조를 위한 열압공정은 온도는 180℃로 하였고, 이때 원료에 대한 전체 수분양은 30%미만으로 하였다. 가압시간은 50초동안 0kgf/㎠에서 40kgf/㎠으로 서서히 가압한 후에 40kgf/㎠으로 50초 유지한 다음 30kgf/㎠로 가압후 7분동안 열압조건을 변경시키면서 제조하였다.

실시 예2 적층형 숯보드의 물리 기계적인 성질

적층형 숯보드의 판넬로서의 이용가능성을 평가하기 위하여 KS F 3104와 3200에 의거한 물리적인 성질과 기계적인 성질을 측정하였다. 표 1은 숯 100%만을 사용하였을 때와 단층형보드, 그리고 적층형보드를 비교한것으로 적층형 보드는 목재요소인 목재 파이버와 목재파티클, 목재화학펄프로 표면층을 구성한후 내면층에는 표면층과 같은 재료와 함께 숯을 혼합한 단일형과 표면층의 목재요소와 내면층의 목재요소를 다르게 한 혼합형의 2가지의 적층형보드를 사용하였다. 표1에서 보는 바와 같 이 적층형보드가 단층형 보드와 마찬가지로 모든 조건에서 밀도나 함수율등의 물리적인 성질은 KS규격의 이용조건을 만족하였다. 그리고 기존의 숯만을 100% 이용한 숯보드에 비하여 휨강도에서 숯-목재요소 배합보드가 보다 큰 기계적인 성질을 나타내었으며, 단층형 보드보다 적층형보드가 더 높은 휨강도를 지님을 알수가 있으며, 단층형 보드와 마찬가지로 목재요소의 첨가량이 더 많을 수록 더 높은 휨강도를 지님을 알 수가 있다. 또한 적층형 보드에서 표면층과 내면층이 달리한 혼합형보드가 표면층과 내면층이 같은 단일형 보드에 비하여 강도나 물리적인 성질이 변하지 않음을 알 수가 있다. 표1에서와 같이 KS F 3104와 3200에 의거한 이용규격에서 목재요소와 숯의 적정 배합비율은 파티클은 숯을 전체의 중량에 대하여 50%와 MDF용 파이버나 활엽수 및 침엽수의 표백화학펄프는 30%까지가 적정배합 비율임을 알수가 있다.

표1 적층형 숯-목재요소 혼합보드의 물리적인성질 및 기계적인 성질

보드의 제조방식 및 숯과의 배합비 *1			밀도 (g/㎤)	함수율 (%)	휨강도 (N/mm2)
양쪽표면층	숯보드층	목재요소:숯 배합비
×	숯	숯 100%	0.73	4.42	4.93
×	P·F + 숯	7:3	0.77	9.92	16.98
×	P·F + 숯	5:5	0.76	10.65	10.37
×	M·F + 숯	7:3	0.82	9.19	21.82
×	M·F + 숯	5:5	0.82	8.3	18.46
×	H·P + 숯	7:3	0.87	8.61	13.75
×	H·P + 숯	5:5	0.83	7.25	8.86
P·F	P·F + 숯	7:3	0.78	7.95	18.32
P·F	P·F + 숯	5:5	0.77	8.02	16.56
M·F	M·F + 숯	7:3	0.83	7.56	24.52
M·F	M·F + 숯	5:5	0.84	7.94	20.31
H·P	H·P + 숯	7:3	0.85	7.05	14.87
H·P	H·P + 숯	5:5	0.83	7.13	11.27
H·P	P·F + 숯	7:3	0.76	8.92	19.63
H·P	M·F + 숯	7:3	0.8	8.61	23.47
H·P	P·C + 숯	7:3	0.84	7.94	18.67
M·F	P·F + 숯	7:3	0.79	9.32	20.14
M·F	H·P + 숯	7:3	0.81	8.56	15.81
M·F	P·C + 숯	7:3	0.82	8.21	18.74
P·F	M·F + 숯	7:3	0.81	9.57	25.01
P·F	H·P + 숯	7:3	0.83	8.94	15.06
P·F	P·C + 숯	7:3	0.79	7.84	17.54
P·F	P·F+M·F + 숯	7:3	0.75	9.63	22.83
P·F	P·F+H·P + 숯	7:3	0.82	10.23	17.34
P·F	P·F+S·P + 숯	7:3	0.84	8.25	16.94
P·F	M·F+H·P + 숯	7:3	0.79	8.94	18.71
P·F	M·F+S·P + 숯	7:3	0.86	9.55	19.34
P·F	P·F+M·F+S·P+ 숯	7:3	0.85	9.52	20.24
M·F	P·F+M·F + 숯	7:3	0.78	9.78	24.85
M·F	P·F+H·P + 숯	7:3	0.82	10.12	19.24
M·F	P·F+S·P + 숯	7:3	0.79	9.72	19.63
M·F	M·F+H·P + 숯	7:3	0.81	9.39	18.66
M·F	M·F+S·P + 숯	7:3	0.88	8.92	18.97
M·F	P·F+M·F+S·P+ 숯	7:3	0.85	8.32	20.51
H·P	P·F+M·F + 숯	7:3	0.78	9.62	22.13
H·P	P·F+H·P + 숯	7:3	0.82	9.41	20.1
H·P	P·F+S·P + 숯	7:3	0.84	9.12	17.14
H·P	M·F+H·P + 숯	7:3	0.76	9.83	16.95
H·P	M·F+S·P + 숯	7:3	0.79	9.77	17.35
H·P	P·F+M·F+S·P+ 숯	7:3	0.85	8.98	19.85

*1 P·F : 일반적 파티클 Board에 이용되는 파티클의 Face를 말함

M·F : 일반적 MDF에 이용되는 파이버를 말함

H·P : 화학펄프중 Hard wood를 이용한 화학펄프

표면층 : 판넬의 표면을 나타내는 것으로 ×는 단층형을 말하며, 표면층의 목재요소의 종류에 따라 단일형과 혼합형으로 구분됨

내면층 : 판넬의 중간부분의 구성요소를 나타낸것으로 표면층과 내면층이 다르면 혼합형임

실시 예 3 적층형 숯-보드의 기능성 실험

적층형 숯보드의 기능성을 알아보기 위하여 표면층과 내면층이 같은 단일형 숯-목재요소의 적층층체의 포름알데히드 방산량 및 TVOC와 5VOC를 측정하였다. 포름알데히드 방산량은 KS M 1998-4에의거한 데시게이터법으로 측정하였으며, TVOC와 5VOC는 소형챔법을 이용하여 측정하였다. 숯의 첨가량이 많을수록 가스의 방산량이 적게 나오므로 본 시험에서는 각 조건에서 숯이 가장 적게 첨가된 숯첨가량이 30%인 조건만을 측정하였다. 또한 적층형보드가 단층형보드와 마찬가지로 가스 흡착이 나타나는지를 알아보기 위하여 단일형 숯-목재요소의 적층층체의 에틸렌가스흡착시험을 하였다. 에틸렌가스흡착시험방법으로 110ml의 용기에 5×5cm²크기의 시편을 넣은 후에 200PPM정도의 가스를 주입한 다음 1ml의 가스를 채취하여 측정하였다. 표2에서 보는 바와 같이 모든 조건에서 KS규격에 의거한 포름알데히드 방산량 최우수 기준인 SE0인 0.3(mg/L)을 훨씬 못 미친 0.1(mg/L)의 방산량을 보였다. 또한 표3과 같이 모든 조건에서 TVOC의 방산량은 친환경건축자재기준에 의거환 최우수 등급인 0.1(mg/m²h)보다 훨씬 적게 방출하였으며, 5VOC에서도 친환경건축자재기준에 의거환 최우수 등급인 0.03(mg/m²h)보다 훨씬 적게 방출하였다.

표2 적층형 숯보드의 포름알데히드 방산량

목재요소 종뮤 및 숯의 크기 *1	포름알데히드 방산량(mg/L)
P·F : 숯 = 7 : 3	0.023
M·F : 숯 = 7 : 3	0.1
H·P : 숯 = 7 : 3	0.0126

*1 P·C : 일반적 파티클 Board에 이용되는 파티클의 Core를 말함

P·F : 일반적 파티클 Board에 이용되는 파티클의 Face를 말함

M·F : 일반적 MDF에 이용되는 파이버를 말함

H·P : 화학펄프중 Hard wood를 이용한 화학펄프

표3 숯보드의 TVOC 및 5VOC

목재요소 종뮤 및 숯의 크기*1		TVOC (mg/m2h)	5VOC (mg/m2h)	5VOCs
				벤젠 (mg/m2h)	톨루엔 (mg/m2h)	에틸벤젠 (mg/m2h)	자일렌 (mg/m2h)	스틸렌 (mg/m2h)
P·F : 숯 = 7 : 3	7일차	0.023	0.013	0.000	0.002	0.002	0.002	0.007
	21일차	0.039	0.019	0.000	0.002	0.002	0.002	0.011
M·F : 숯 = 7 : 3	7일차	0.015	0.008	0.000	0.002	0.001	0.001	0.005
	21일차	0.004	0.002	0.000	0.000	0.000	0.000	0.002
H·P : 숯 = 7 : 3	7일차	0.012	0.008	0.000	0.003	0.001	0.001	0.004
	21일차	0.019	0.007	0.000	0.002	0.001	0.001	0.004

*1 P·F : 일반적 파티클 Board에 이용되는 파티클의 Face를 말함

M·F : 일반적 MDF에 이용되는 파이버를 말함

H·P : 화학펄프중 Hard wood를 이용한 화학펄프

표 4는 시간에 따른 조건별 에틸렌 가스의 흡착양을 %로 나타내는 것이고 표 5는 168시간후에 가스의 총흡입량을 나타낸것이다. 표4에서 보는 바와 같이 3층형보드가 168시간 경과후에 흡착량을 나타내었을 때 단층형보드보다 더 높은 가스흡착력을 나타내었다. 그리고 표5에서 보는 바와 같이 가스흡착량으로만 보았을 때 비슷한 크기의 보드에서 가스흡착량은 거의 비슷한 수준의 흡착량을 보였다. 숯의 첨가량에 대한 가스흡착량을 보았을 때 숯-목재배합보드의 전체중량에 대하여 30%만을 첨가하여도 50%와 비슷한 수준의 가스흡착량을 보였다.

표4 숯보드의 에틸렌 가스 흡착 시험

목재요소 종뮤 및 숯의 크기*1	24시간경과	48시간경과	72시간경과	120시간경과	168시간경과
오동나무	7.67%	12.42%	16.82%	16.67%	19.18%
조습판넬	10.19%	13.61%	16.64%	23.94%	17.45%
단층형 H·P : 숯 = 7 : 3	30.34%	42.1%	46.93%	54.81%	58.33%
적층형 H·P : 숯 = 7 : 3	41.92%	57.64%	59.32%	64.3%	69.02%
단층형 H·P : 숯 = 5 : 5	53.9%	65.86%	66.42%	67.87%	73.79%
적층형 H·P : 숯 = 5 : 5	49.84%	61.74%	61.37%	65.47%	69.38%
단층형 M·F : 숯 = 7 : 3	20.34%	35.37%	39.86%	47.43%	52.68%
적층형 M·F : 숯 = 7 : 3	14.89%	32.07%	38.64%	45.23%	51.99%
단층형 M·F : 숯 = 5 : 5	25.71%	39.16%	45.13%	54.06%	57.29%
적층형 M·F : 숯 = 5 : 5	38.3%	41.54%	49.58%	62.68%	68.05%
단층형 P·F : 숯 = 7 : 3	22.46%	44.51%	48.3%	59.56%	66.31%
적층형 P·F : 숯 = 7 : 3	26.75%	50.23%	53.54%	62.12%	66.78%
단층형 P·F : 숯 = 5 : 5	36.84%	47.86%	58.88%	68%	71.72%

*1 P·F : 일반적 파티클 Board에 이용되는 파티클의 Face를 말함

M·F : 일반적 MDF에 이용되는 파이버를 말함

H·P : 화학펄프중 Hard wood를 이용한 화학펄프

조습판넬 : 현재 건축내장재로 쓰이는 조습효과와 가습흡착이 뛰어나다고 알려진 규조토로 만들어진 판넬

단층형 : 적층방식이 아닌 숯과 목재요소를 배합하여 단층으로 보드로 제작하는 방식

적층형 : 표면을 목재요소로 10~20%로 구성하며 보드의 중간을 목재요소와 숯의 배합체를 60~80%로 구성하는 적층 방식으로 본 실험의 비교구

표5 숯보드의 에틸렌 가스 흡착량

목재요소 종뮤 및 숯의 크기*1	에틸렌가스주입량(PPM)	168시간후 흡입량(PPM)
오동나무	16.5	3.165
조습판넬	17.13	4.7
단층형 H·P : 숯 = 7 : 3	21.19	12.36
3층형 H·P : 숯 = 7 : 3	21.4	14.77
단층형 H·P : 숯 = 5 : 5	16.14	11.91
3층형 H·P : 숯 = 5 : 5	15.97	11.08
단층형 M·F : 숯 = 7 : 3	17.6	9.15
3층형 M·F : 숯 = 7 : 3	18.68	9.84
단층형 M·F : 숯 = 5 : 5	18.59	10.65
3층형 M·F : 숯 = 5 : 5	16.84	11.46
단층형 P·F : 숯 = 7 : 3	15.85	10.65
3층형 P·F : 숯 = 7 : 3	16.32	10.86
단층형 P·F : 숯 = 5 : 5	16.83	12.07

*1 P·F : 일반적 파티클 Board에 이용되는 파티클의 Face를 말함

M·F : 일반적 MDF에 이용되는 파이버를 말함

H·P : 화학펄프중 Hard wood를 이용한 화학펄프

조습판넬 : 현재 건축내장재로 쓰이는 조습효과와 가습흡착이 뛰어나다고 알려진 규조토로 만들어진 판넬

표 1부터 표5를 통하여 숯의 흑색이 표면에 드러나지 않으면서 미관적으로 일반적인 MDF나 PB등의 판넬과 같은 적층형 숯-목재요소 혼합보드가 판넬로서의 이용에서 단층형 숯-목재요소 혼합보드 이상의 강도와 숯의 기능성이 나타남을 알 수가 있었다. 또한 숯의 이용에서 전체중량에 50%까지 이용하여도 보드로서 이용에 문제가 없음을 알 수가 있다. 하지만 포름알데히드나 TVOC방산의 경우에서 숯을 30%만 첨가하여도 유해가스의 방출이 나타나지 않음을 알수가 있으며, 가스흡착의 경우에도 적층형보드가 단층형보드와 같은 수준의 가스흡입력이 나타남을 알 수 있었다. 이를 통하여 숯을 50%까지 첨가하지 않더라도 충분한 가스흡입력을 갖추므로 강도적인 성질이 더 우수하고 숯의 충분한 기능성이 나타나면서 미관적으로 우수한 적층형 제조방식이 판넬로서의 이용에 더 용이함을 알 수가 있다.

도 1은 숯과 목재요소를 3층형으로 적층화한 숯보드 단면도

Claims (9)

1. 목재칩을 디파이브레이트로 분리한 MDF용 목재 파이버, 1-25메쉬 크기의 목재 파티클 Face재 또는 Core재 및 제지용 목재 표백 화학펄프 중 1종이상의 목재요소와 폴리비닐초산에멀젼과 메틸디이소시아네이트수지를 단독 또는 혼합한 접착제를 상기 목재요소 중량대비 대비 10~25중량% 혼합하여 적층보드 총중량 대비 5 ~ 10중량%의 표면층과

   입자크기가 40메쉬이하인 숯파티클 10~70중량%와 상기 목재요소 90~30중량%를 혼합한 원료 혼합물에 상기 접착제를 숯파티클과 목재요소를 혼합한 원료 혼합물의 총중량 대비 10~25중량%을 첨가하여 적층보드 총중량 대비 90~95중량%의 내면층을

   2층형 적층구조로 적층하여 150~200℃로 가열한 상태에서 1단계로 0kgf/㎠에서 40kgf/㎠까지 30~60초 동안 서서히 가압하고, 2단계로 40kgf/㎠압력조건에서 30~60초 동안 압력을 유지하고, 3단계로 10~40kgf/㎠압력조건에서 2~7분 동안 압력을 가하여 적층한 것을 특징으로 하는 적층방식을 이용한 적층형 기능성 숯보드의 제조 방법.
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3. 제1항에 있어서; 상기 2층형 적층구조의 내면층에 표면층과 반대면에 표면층과 동일한 조성으로 면층을 추가하여 3층형 적층구조로 구성하고, 3층형 적층보드의 총중량에 대해 표면층 5~10중량%, 내면층 90~80중량%, 배면층 5~10중량%으로 적층하여 가압 성형가공하는 것을 특징으로 하는 적층방식을 이용한 적층형 기능성 숯보드의 제조 방법.
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