KR101220515B1

KR101220515B1 - 황토를 포함하는 ｌｐｍ 표면재의 제조방법

Info

Publication number: KR101220515B1
Application number: KR1020120063457A
Authority: KR
Inventors: 김홍광
Original assignee: 주식회사 한샘이펙스; 주식회사 한샘
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-01-10

Abstract

본 발명은 종이에 요소수지를 1차 함침하는 단계(S1);상기 함침한 종이를 1차 건조시키는 단계(S2);상기 1차 건조된 종이에 나노황토액, 첨가제 및 멜라민 수지 혼합물을 2차 함침하는 단계(S3);상기 2차 함침한 종이를 2차 건조하는 단계(S4);및 상기 건조된 종이를 냉각시키는 단계(S5);를 포함하는 황토를 포함하는 LPM 표면재 제조방법을 제시한다.
또한 나노황토액을 포함하고 있어 방염, 방충, 항균, 살균, 전자파차단이 가능하고 표면강도, 광택도, 평활도, 표면질감이 뛰어나고, 원적외선 방사율이 증가되어 인체에 좋은 영향을 미치며 새집, 새가구 증후군을 방지하는 친환경적인 가구를 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 LPM 표면재는 황토가 석출이 되지 않고, 코팅액의 다른 첨가성분들과 상용성이 좋으며 가구 표면에 붙였을때도 표면의 마감이 우수한 표면재를 제조할 수 있다.

Description

황토를 포함하는 ＬＰＭ 표면재의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF LPM SURFACE MATERIALS COMPRISING LOESS}

본 발명은 가구 등의 마감에 사용되는 표면재인 LPM(Low Pressure Melamine) 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 가구의 마감에 사용되는 표면소재는 PVC, PP, PET가 주종을 이루고 있다. 최근에는 친환경가구 제작 트랜드와 함께 가구표면재를 접착제를 사용하지 않고 열을 가해 접착시키는 LPM이 PVC sheet를 대체하여 사용영역을 넓혀가고 있다. 가구의 마감에 사용되는 친환경적인 표면소재로서 LPM(Low Pressure Melamine)은 해석하면 저압의 함침지(종이) 라고 하며 여러가지 문양의 인쇄 문양이 인쇄된 모양지에 멜라민과 요소 수지를 함침시켜 만든 시트지로, 고온열압을 이용하여 멜라민 합성수지 모양지를 흔히 PB(Particle Board - 나무 분쇄물을 합성수지로 압축한 판) 나 MDF 같은 판에 열압/접착하여 표면재로 많이 사용한다. 즉 LPM은 모양지를 부착할 때 접착제를 사용하지 않고 고온열압을 가할 때 모양지에 포함된 수지를 함침시켜 부착하는 방식이다.

일반 시트지 방식에 비교하면 시트지는 일반적으로 비닐소재이므로 표면에서 벗겨지는 단점이 있는 반면, LPM은 멜라민 합성수지 소재이므로 접착제를 사용하지 않아 보다 친환경적이며, 접착력이 우수하여 모서리 부분이 시간이 지나도 떨어지지 않는다는 점, 그리고 내구성 및 내연성이 시트지 마감방식에 비해 월등히 뛰어나서 표면의 스크래치가 거의 발생하지 않으며 열에 강하다는 장점이 있다.

이와 더불어 표면강도, 광택도, 평활도, 표면질감 등 품질적인 우수함을 유지하고, 더욱 친환경적이면서 인체에 유익한 효능을 미칠 수 있는 성분들을 추가함으로써 생산자와 소비자 모두가 만족할 수 있는 표면재의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 또한 방염, 방충, 항균, 살균, 전자파차단이 가능하고 표면강도, 광택도, 평활도, 표면질감이 뛰어나고, 원적외선 방출량이 증가된 한차원 업그레이드된 신소재를 개발할 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 황토성분을 포함하는 환경 친화적이고 원적외선 방사율이 뛰어난 한차원 업그레이드된 가구 표면재를 제조함을 목적으로 한다.

또한 코팅시 황토가 석출이 되지 않고, 코팅액의 다른 첨가성분들과 상용성이 좋으며 가구 표면에 붙였을때도 표면의 마감이 우수한 표면재를 제조함을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, 종이를 나노황토액을 포함하는 멜라민 수지에 함침하여 제조하는 것을 특징으로 하는 LPM 표면재의 제조방법에 관한 것이다. LPM은 한쪽면이 초강력으로 압착된 종이에 멜라민 수지를 함침한 후 건조시켜 PB나 MDF에 적당한 열, 압력 및 시간을 가해 접착시키기 위한 소재이다.

황토는 표면이 넓은 벌집구조로 수많은 공간이 복층구조를 이루고 있다. 이 스폰지 같은 구멍 안에는 원적외선이 다량 흡수, 저장되어 있어 열을 받으면 발산하여 다른 물체의 분자활동을 자극한다. 즉, 황토는 유수한 세월동안 태양에너지를 흡수한 규소성 광물로서 쉽게 말해‘태양에너지 저장고’라고 할 수 있다. 이러한 황토는 원적외선 복사열이 인체 내에 깊숙이 전달하여 혈액순환과 신진대사를 촉진시키고, 원적외선을 방사하여 부족한 지자기를 보완하여 건강에 도움을 주고 냄새를 흡수하는 소취력과 탈휘효과가 탁월하며 항균력과 음이온 발생으로 피부의 신진대사를 촉진하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 LPM 표면재는 종이에 요소수지를 1차 함침하는 단계(S1);상기 함침한 종이를 1차 건조시키는 단계(S2);상기 1차 건조된 종이에 나노황토액, 첨가제 및 멜라민 수지 혼합물을 2차 함침하는 단계(S3);상기 2차 함침한 종이를 2차 건조하는 단계(S4);및 상기 건조된 종이를 냉각시키는 단계(S5);를 포함하는 공정에 의해 제조된다.

상기 첨가제는 경화제 및 계면활성제인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차 함침시 혼합물 전체에서 나노황토액은 1~3 중량%, 멜라민수지 96.9~98.9 중량%, 첨가제 0.1~1중량% 인 것을 특징으로 한다.

황토에 열을 가하게 되면 원적외선이 나오게 되고, 원적외선이란 적외선 중에서도 가장 파장이 긴것을 말하며 일반적으로 빛은 파장이 짧으면 반사가 되는 반면, 파장이 긴 경우 잘 흡수되는 성질을 가지고 있다. 따라서 사람의 몸에 적외선을 쐬면 피부안으로 들어가 열을 발생시켜 따뜻하게 느끼는 것이다. 이 열작용으로 인해서 각종 질병들의 원인인 세균들을 없애주고, 모세혈관을 확장시켜서 혈액순환과 세포조직 생성에 도움을 준다. 또한 세포를 활성화 시켜 노화방지, 신진대사 촉진, 만성피로와 성인병을 예방하는 효과가 있다. 이밖에도 발한작용 촉진, 통증완화, 중금속 제거, 숙면, 탈취, 방균, 곰팡이 번식방지, 제습, 공기정화 등의 효과가 있다.

나노황토액 함량이 너무 높게 되면 종이가 흰색일 경우 코팅시 황토색이 얼룩져버리거나, 최종적으로 표면재를 MDF등에 열과 압력을 가하여 붙였을 경우 희끗희끗해져버리고, 나노황토액 함량이 너무 낮을 경우에는 PB나 MDF의 표면에 무늬와 패턴을 넣은 멜라민 페이스드 보드(MFB)/MFC 상태에서 황토효과인 원적외선 방사율이 낮을 수 있는 단점이 있으므로, 이를 방지하기 위해 적적한 양의 나노황토액을 배합할 필요성이 있다. 따라서 상기 코팅액 중 나노황토액은 1~3% 중량부인 것이 바람직하다.

상기 1차 및 2차 건조는 170~180℃ 온도 및 30~40 M/분의 속도에서 진행되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 황토를 포함하는 LPM 표면재 및 상기 LPM 표면재를 접착한 보드인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 LPM 표면재는 80~120g 의 종이 표면에 멜라민 수지를 함침시킨 후 건조시킨 시트를 말하며, HPM보다 낮은 압력에서 접착 성형되기 때문에 작업성이 용이하고 가격이 저렴하며, 표면 강도가 강하고 내열성, 내수성, 내마모성, 내약품성이 우수하다. 또한 표면의 생리학적 특성으로서 무독성이며 위생적이고 포르말린의 확산 방지, 보드로부터의 유해 포르말린 가스 방출 방지 등의 효과가 있다,

그리고 열과 압력을 이용하여 완전 경화시켜 접착하므로 시간이 경과하여도 떨어질 가능성이 낮으며, 가구의 내장재, 외장재와 인테리어용 내장재 및 파티션, 후레쉬 도어, 탁자류, 온돌마루재 등의 제조에 널리 사용이 가능하다.

또한 나노황토액을 포함하고 있어 방염, 방충, 항균, 살균, 전자파차단이 가능하고 표면강도, 광택도, 평활도, 표면질감이 뛰어나고, 원적외선 방사율이 증가되어 인체에 좋은 영향을 미치며 새집, 새가구 증후군을 방지하는 친환경적인 가구를 제조할 수 있다.

또한 본 발명의 LPM 표면재는 황토가 석출이 되지 않고, 코팅액의 다른 첨가성분들과 상용성이 좋으며 가구 표면에 붙였을때도 표면의 마감이 우수한 표면재를 제조할 수 있다.

또한 본 발명의 제조방법에 의해 생산된 LPM 표면재는 원단 종이의 종류 및 색상에 상관없이 코팅결과가 균일하고 깨끗하게 나오며, 최종 표면재를 MDF 등에 열과 압력을 가하여 붙였을때도 원적외선 방사량의 변화가 없는 제품을 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 황토를 포함하는 LPM 표면재의 제조공정의 흐름도,
도 2는 황토를 포함하지 않는 LPM 보드의 원적외선 방사율 및 방사에너지를 측정한 그래프,
도 3은 나노황토액 1%를 포함한 코팅액으로 코딩된 LPM 표면재를 부착한 보드의 원적외선 방사율 및 방사에너지를 측정한 그래프,
도 4는 나노황토액 3%를 포함한 코팅액으로 코딩된 LPM 표면재를 부착한 보드의 원적외선 방사율 및 방사에너지를 측정한 그래프,
도 5는 나노황토액 4%를 포함한 코팅액으로 코딩된 LPM 표면재의 표면에 황토가 석출되어 얼룩진 것을 나타내는 사진이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, 나노황토액을 포함하는 코팅액으로 코팅하여 제조하는 것을 특징으로 하는 LPM 표면재의 제조방법에 관한 것이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 LPM 표면재의 제조방법을 상세히 설명한다.

1. 종이에 요소수지를 1차 함침하는 단계(S1)

본 발명의 표면재는 가구용 표면재로서, 종이를 사용하며 종이는 패턴이 인쇄된 종이이거나 종류에 무관하게 사용할 수 있다. 이러한 종이를 요소수지에 함침시킨다. 요소수지는 아미노수지중의 대표적인 것으로 요소와 포름알데히드를 반응시켜 얻어지는 무색 투명의 열경화성수지로 접착제, 도료, 성형재료나 목재합판용 접착제로서 널리 사용되고 있다.

2. 상기 함침된 종이를 1차 건조시키는 단계(S2)

상기 요소수지에 함침된 종이를 170~180℃의 온도의 오븐에 30~40 M/분의 속도로 통과시켜 일간 건조시킨다.

3. 1차 건조된 종이에 나노황토액, 첨가제 및 멜라민 수지 혼합물을 2차 함침하는 단계(S3)

상기 건조된 종이에 나노황토액, 첨가제 및 멜라민 수지 혼합물을 함침한다. 2차 함침시 멜라민 수지 혼합물 전체에서 나노황토액은 1~3 중량%, 멜라민수지 96.9~98.9 중량%, 첨가제 0.1~1중량% 인 것이 바람직하다. 나노황토액은 멜라민 수지 첨가제와 상용성이 좋아야 하고, 최종 배합 함침액에서 초기 상용성이 양호하더라도 단기간내 황토가 석출되지 않아야 하며, 인쇄원단별 차이에 상관없이 코팅 균일성이 높고 물리, 화학적인 물성의 저하가 없도록 하는 배합비로 첨가되어야 한다.

본 발명의 나노황토액이 3%를 초과하면 황토가 석출이 되어버리고, 표면트러블이 발생하며, 1% 미만일 경우에는 원전외선 방사 효과를 거의 볼 수 없기 때문에 나노황토액은 1~3 중량%로 혼합하는 경우 혼합물의 다른 첨가성분들과 상용성이 좋으며 가구 표면에 붙였을때도 표면의 마감이 우수한 표면재를 제조할 수 있다.

완성된 LPM 표면재는 황토를 포함하기 때문에 방염, 방충, 항균, 살균, 전자파차단이 가능하고 표면강도, 광택도, 평활도, 표면질감이 뛰어나고, 원적외선 방사율이 증가되어 인체에 좋은 영향을 미치는 친환경적으로 우수하다.

4. 2차 건조 단계(S4)

상기 멜라민수지 혼합물에 함침된 종이를 170 ~ 180℃ 의 온도의 오븐에 30~40 M/분의 속도로 통과시켜 건조시킨다.

5. 냉각 단계(S5)

건조된 종이는 롤러 내에 냉각수를 포함하는 냉각기를 거치면서 표면이 경화되고 최종 LPM 표면재가 완성된다. 완성된 LPM 표면재는 1250 x 2500 mm 의 시트로 커팅하여 사용하고, 무게에 따라 0.18~0.2mm 두께로 생산한다.

최종 완성된 LPM 표면재는 파렛트 위에 500~800매 적재하여 온도 20℃, 습도 55%의 환경에서 적재하여 보관한다.

또한 LPM 표면재를 130~180℃의 온도,18~27㎏f/cm²압력에서 30~120 초 동안 PB나 MDF 에 접착시켜 LPM 보드를 생산한다.

이하, 상기 제조공정에 따라 코팅된 표면재를 제조하고 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예 및 실험예는 본 발명의 예시적인 기재일 뿐이며 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 국한되는 것은 아니다.

실시예 1: 나노 황토액 제조

황토는 친 환경 소재로써 인체에 전혀 무해하며 살균 항균작용 원적외선발산 등 웰빙소재로 각광을 받고 있다. 기존 재료로 사용하는 황토용액은 싸이즈가 마이크로입자여서 표면재 코팅시 사용하면 황토가 석출이 되어버리기 때문에 다른 재료들과의 상용성 및 분산에 있어서 사용성 및 분산에 많은 문제점을 가지고 있었다.

따라서 본 발명자들은 황토용액을 멜라민수지 원액과 혼합하여 코팅하였을때 황토용액이 석출되지 않고 멜라민수지 첨가제(경화제 및 계면활성제 등)와 안정정으로 혼합되어 최적의 상용성을 가지는 나노 황토액을 개발하였다. 나노화된 황토용액은 어떤용제에서도 분산이 가능하므로 최종적으로 배합된 멜라민 수지 및 다른 첨가제 성분들과 초기에 상용성이 양호할 뿐만 아니라 단시간내 석출이 되지 않으며, 인쇄 종이의 차이(원단별, 제조사별)에 상관없이 균일한 표면을 가지는 표면재를 생산할 수 있도록 한다.

실시예 2: 나노황토액을 포함하는 멜라민 수지 혼합물을 함침한 LPM 표면재 제조

종이에 요소수지를 함침한 후 175℃의 온도의 오븐에 35m/분 으로 통과시켜 건조시켰다.

한편, 나노황토액, 첨가제 및 멜라민 수지 1176kg, 나노황토액 18kg, 첨가제 6kg 을 혼합하고 교반하여 멜라민 수지 혼합물을 만들었다. 첨가제는 경화제 및 이온계 계면활성제이다.

1차 건조된 종이에 상기 제조한 멜라민 수지 혼합물을 함침하였다. 상기 함침된 종이를 다시 175℃의 온도의 오븐에 35M/분의 속도로로 통과시켜 건조시켰다.

건조된 종이는 냉각기를 거쳐 표면이 경화되고 최종 LPM 표면재가 완성되었다. 완성된 LPM 표면재는 1250 x 2500 mm 의 시트로 커팅하여 사용하고, 0.2mm 두께로 생산하였다.

실시예 3: 황토를 포함하는 LPM 표면재를 부착한 보드

LPM은 시트 자체의 함침수지가 접착제 역할을 하고 있기 때문에 별개의 접착제가 필요하지 않고 고온열압에 의해 모양지에 함침되어 있던 수지가 용출돼 접착된다.

LPM의 접착은 대판의 선정과 성형조건이 중요하며 작업조건은 다음과 같다.

접착조건

파티클 보드의 물성		프레스 성형조건
함수율	6~9&	성형온도(열판온도기준)	150~170℃
비중	0.67~0.75	열압시간	30~40 sec
PB표층비중	0.9~1.0	적정압력	18~27㎏f/cm²
두께오차	±0.1mm	열판종류	크롬경면판

실험예 1: 나노황토액을 포함하는 멜라민 수지코팅액으로 코팅된 표면재의 외관 관찰

1. 시험샘플:

(1)샘플 1;나노황토액을 포함하지 않는 멜라민 수지에 함침된 표면재

종이를 요소수지에 함침시키고 건조한 후 멜라민수지 코팅액으로 코팅하여 건조시킨 후 표면재를 제조하였다.

(2)샘플 2~5; 샘플 2~5는 종이를 요소수지에 함침한 뒤 건조한 후 나노황토액을 각 1 중량%, 2 중량%, 3 중량%, 4 중량% 포함하는 멜라민 수지 혼합물에 함침하여 건조시켜 제조한 표면재들이다.

2. 시험조건: 온도 24℃, 습도 54% R.H

3. 시험결과

외관을 관찰하였을때 샘플1은 물론 샘플2 ~ 샘플 4의 표면재들 역시 흰 종이의 색깔의 변화가 없고, 종이의 종류에 상관없이 인쇄된 패턴을 그대로 살리면서 표면이 매끈하게 잘 코팅되었다.

샘플 5의 표면재는 도 5에서와 같이 황토가 석출되어 흰종이가 얼룩져보이고 전체적으로 종이의 색깔이 선명하지 않았다.

실험예 2: 나노황토액을 포함하는 코팅액으로 코팅된 표면재를 부착한 보드의 원적외선 방사율 시험 및 외관 관찰

1. 시험샘플

샘플 6 ~ 샘플 10 ; 상기 샘플 1~ 샘플 5의 각 표면재를 170℃, 25㎏f/cm²접착조건으로 MDF 보드에 접착하여 준비하였다.

2. 시험방법

표면재 접착후 보드 외관을 관찰하는 한편, 온도 40℃, 파장 5~20㎛ 에서 원적외선 방사율과 방사에너지를 측정하였다.

3. 시험결과

샘플 6 ~ 샘플 9는 종이 자체의 색깔이나, 코팅이 균일하였으나, 샘플 10은 보드표면에 희끗희끗한 무늬가 생기고, 흰종이의 결우 색이 얼룩져버렸다. 이로써, 나노황토액을 3 중량% 를 초과하여 포함하는 코팅액으로 코팅된 표면재는 열과 압력을 가하여 보드에 부착되었을 때 외관의 물성이 저하됨을 알 수 있다.

그리고 도 2 내지 4 및 아래의 표 2에서 나타낸 바와 같이 원적외선 방사 시험결과 일반 LPM 보드인 샘플 6에 비해 샘플 7 및 샘플 9의 LPM 보드는 원적외선 방사율이 우수한 것으로 나타났다.

시험항목	단위	샘플	시험결과	시험방법
원적외선 방사율 (측정온도:40℃, 측정파장: 5~20㎛)	-	6	0.873	KCL-FIR-1005 :2011
원적외선 방사에너지 (측정온도:40℃, 측정파장: 5~20㎛)	W/m²	6	3.52 x 10²	KCL-FIR-1005 :2011
원적외선 방사율 (측정온도:40℃, 측정파장: 5~20㎛)	-	7	0.882	KCL-FIR-1005 :2011
원적외선 방사에너지 (측정온도:40℃, 측정파장: 5~20㎛)	W/m²	7	3.56 x 10²	KCL-FIR-1005 :2011
원적외선 방사율 (측정온도:40℃, 측정파장: 5~20㎛)	-	9	0.889	KCL-FIR-1005 :2011
원적외선 방사에너지 (측정온도:40℃, 측정파장: 5~20㎛)	W/m²	9	3.59 x 10²	KCL-FIR-1005 :2011

상기 시험결과, 나노황토액을 포함하지 않은 일반 멜라민수지 코팅액을 사용하였을때 보다 1~3%의 나노황토액을 포함한 표면재를 접착한 LPM보드의 원적외선 방사율 및 방사에너지가 더 높음을 알 수 있었다.

Claims

종이에 요소수지를 1차 함침하는 단계(S1);
상기 함침한 종이를 1차 건조시키는 단계(S2);
상기 1차 건조된 종이에, 1~3 중량% 나노황토액, 0.1~1중량% 첨가제 및 96.9~98.9 중량% 멜라민 수지로 혼합된 혼합물을 2차 함침하는 단계(S3);
상기 2차 함침한 종이를 2차 건조하는 단계(S4);및
상기 건조된 종이를 냉각시키는 단계(S5);
를 포함하는 황토를 포함하는 LPM 표면재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 첨가제는 경화제 및 계면활성제인 것을 특징으로 하는 황토를 포함하는 LPM 표면재의 제조방법.
삭제
삭제
제1항 또는 제2항의 제조방법에 의해 제조된 황토를 포함하는 LPM 표면재.
제5항의 황토를 포함하는 LPM 표면재를 접착한 보드.