KR101343715B1 - 경량 건축용 패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 주제는 하나 이상의 외부 층 및 이에 접착제로 결합된 코어 층을 포함하고, 접착제가 하나 이상의 외부 층에 도포된 경량 건축용 패널의 제조방법으로서, 접착제의 도포는 수평으로 또는 수평으로부터 15°이하의 적은 편차로, 바람직하게는 외부 층에 평행하게 설치된 회전 디스크에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법이다.

Description

경량 건축용 패널의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING LIGHTWEIGHT BUILDING PANELS}

본 발명은 경량 건축용 보드의 제조방법에 관한 것이다.

경량 건축용 보드는 두 개의 외부 층 및 이들 외부 층 사이에 배열되고 이들에 접착제로 결합된 하나 이상의 코어 층으로 이루어지는 복합 구성요소이다. 이는 예컨대 가구 산업에서 또는 건축 산업에서 경량 건축 구성요소로서 이용된다.

이러한 보드는 오랫동안 공지되어 왔고 예컨대 독일 특허 제670090호에 기술되어 있다.

일반적으로, 목재 보드 특히 파티클 보드(particle board), 중밀도 섬유 보드(MDF 보드) 또는 배향 스트랜드를 포함하는 보드(OSB 보드) 및 플라스틱 보드, 금속 시트, 특히 알루미늄을 포함하는 것, 또는 언급한 보드의 조합을 외부 층으로서 이용한다. 이용하는 외부 층의 두께는 바람직하게는 0.5 ㎜ 내지 20 ㎜, 특히 1 ㎜ 내지 10 ㎜이다.

저중량을 갖는 시트 유사 구조를 코어 층으로서 이용한다. 이는 종이, 보드, 목재 또는 경금속, 특히 알루미늄, 또는 경량 재료 예컨대 경량 목재계 보드를 포함하는 예컨대 벌집형, 접힌 형태 또는 마개형 구조이고, 바람직하게는 80 내지 400 ㎏/㎥, 특히 바람직하게는 120 내지 250 ㎏/㎥, 그리고 특히 180 내지 220 ㎏/㎥의 밀도를 갖는 것이다.

경량 건축용 보드는 외부 층을 코어 층에 불연속적으로 또는 특히 연속적으로 접착제로 결합함으로써 보통 제조한다. 이는 외부 층 및/또는 코어 층에 접착제를 제공한 뒤, 이를 접합하고, 접착제가 경화하고 성분들이 서로 견고하게 결합됨으로써 바람직하게 이루어진다.

접착제는 유럽 특허 제1,029,665호에 기술된 바와 같은 도포 헤드, 독일 특허 42 37 025호에 기술된 바와 같은 롤러, 또는 국제 공개 특허 95/28533호에 기술된 바와 같은 노즐에 의해 보통 도포한다. 롤러 이용의 단점은 더러워지는 경향이다. 또한, 너무 많은 접착제가 도포되는 일이 빈번하다. 노즐 이용의 단점은 에어로졸 형성의 위험이다. 또한, 두 방법 모두 단일 성분 접착제 또는 2성분 핫멜트 접착제의 이용에 국한된다.

따라서, 외부 층 및/또는 코어 층상에 접착제를 가능한 한 균일하게 분배하고, 연속적 제조를 가능케 하고 에어로졸이 실질적으로 없이 작동하고 소량의 접착제에도 불구하고 충분한 접착을 보장하는 방법을 찾고자 하였다. 방법은 연속적으로 또는 불연속적으로 이용할 수 있어야 한다.

본 발명의 목적은 접착제를 외부 층 및/또는 코어 층에 도포할 수 있고, 에어로졸이 거의 배출되지 않고, 유지를 거의 필요로 하지 않고, 모든 유형의 접착제를 이용할 수 있고, 연속적 제조를 가능케 하고 경량 건축용 보드의 전체 폭에 걸쳐 필요한 양의 접착제의 가능한 한 균일한 분배를 보장하는 경량 건축용 보드의 제조방법을 제공하는 것이었다.

이 목적은 수평으로 존재하는, 바람직하게는 외부 층에 평행한 하나 이상의 회전 디스크에 의해 접착제를 외부 층에 도포함으로써 놀랍게도 달성된다.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 외부 층 및 이에 접착제로 결합된 코어 층을 포함하고, 접착제가 하나 이상의 외부 층에 도포된 경량 건축용 보드의 제조방법으로서, 접착제의 도포는 수평으로 또는 수평으로부터 15°이하의 적은 편차로, 바람직하게는 외부 층에 평행하게 설치되고, 하나 위에 다른 하나가 배열된 하나 이상의 회전 디스크(들)에 의해 이루어지는 방법에 관한 것이다.

더 나아가, 본 발명은 하나 이상의 외부 층을 코어 층에 접착제 결합하여 경량 건축용 보드를 제조하기 위한 장치로서, 접착제를 외부 층에 도포하기 위해 수평으로 또는 수평으로부터 15°이하의 적은 편차로, 바람직하게는 외부 층에 평행하게 설치되고, 하나 위에 다른 하나가 배열된 하나 이상의 회전 디스크(들)을 포함하는 장치에 관한 것이다.

접착제는 수평으로, 바람직하게는 하부 외부 층에 평행하게 설치되고, 구동 장치에 의해 회전 유도될 수 있는 디스크에 의해 도포한다. 디스크는 수평으로부터 15°이하의 편차로 설치할 수도 있다. 디스크는 둥글거나 타원형일 수 있다. 원형 디스크의 경우, 외부 층의 중앙과 비교하여 외부 층의 가장자리 구역에서 접착제의 축적이 관찰될 수 있다. 따라서 약간 타원 형상의 디스크가 외부 층의 가장자리 구역에서 접착제의 축적을 최소화하기 위해 바람직하다. 바람직하게는, 디스크는 1 내지 1.8, 특히 바람직하게는 1 내지 1.4 그리고 특히 1.0 내지 1.25의 길이/폭 비를 갖는다.

하나 위에 다른 하나가 배열된 디스크의 경우, 접착제는 바람직하게는 최상부 디스크에 도포된다. 하부 디스크에 접착제를 공급하는 것은 상부에 존재하는 디스크 내 구멍을 통해 이루어진다. 구멍의 개수는 4-12, 바람직하게는 4-8, 특히 바람직하게는 4로서, 각각 100-900 ㎟, 바람직하게는 100-650 ㎟, 특히 바람직하게는 100-400 ㎟이다. 바람직하게는 2 내지 4개, 특히 바람직하게는 2개의 디스크가 하나 위에 다른 하나가 배열되어 이용된다.

디스크는 완전히 평판이거나, 상방을 향하는 면에서 빗면이거나 둥글 수 있다. 둥글거나 빗면인 가장자리의 높이는 바람직하게는 1.0-30 ㎜이다. 상방을 향하는 면에서 빗면이나 둥근 디스크가 바람직하다. 접착제의 배출을 보장하기 위해 구멍이나 슬록을 빗면에 도입할 수 있다. 구멍 또는 슬롯의 직경 및 개수는 아래에 존재하는 외부 층상에 가능한 한 균일하게 접착제의 양질의 분배의 도포가 가능하고, 디스크에 도포되는 모든 물질이 배출될 수 있고, 그리고 디스크의 유지 작업이 최소화되도록 서로 맞춤화된다. 바람직하게는, 빗면은 0.5-5 ㎜, 바람직하게는 16-50 ㎜의 직경 또는 폭을 갖는 4-64개의 구멍 또는 슬롯, 또는 1-4 ㎜의 직경 또는 폭을 갖는 슬롯, 특히 바람직하게는 2-4 ㎜의 직경 또는 폭을 갖는 20-40개의 구멍 또는 슬롯을 갖는다. 슬롯은 바람직하게는 상부에서 개방되어 있다.

한 구체예에서, 디스크는 계단의 형태이다. 도 1은 이러한 디스크의 측면도를 보여 준다. 계단은 회전축 (A)로부터 바깥쪽으로 상승하도록 배열된다. 구멍은 한 계단에서 인접한 계단으로의 전이부(B)에 디스크 내에 제공됨으로써 접착제의 일부가 이들 계단 전이부에서 하부 외부 층으로 배출될 수 있도록 할 수 있다. 계단의 형태의 이러한 디스크는 아래에 존재하는 외부 층에의 접착제의 특히 균일한 도포를 보장한다. 접착제의 디스크에의 도포는 회전축에 가능한 한 가깝게 이루어진다. 놀랍게도, 접착제의 도포 지점이 회전축 직전 또는 직후에서 제조 방향에 평행한 경우 접착제가 하부 외부 층상에 특히 균일하게 분배된다는 것을 발견하였다. 2-4개, 바람직하게는 2-3개, 특히 바람직하게는 2개의 계단을 갖는 디스크를 이용할 수 있다.

접착제 도포를 위한 디스크에 도입되는 구멍 또는 슬롯의 경사각은 하부 외부 층에 대해 약 0-70°, 바람직하게는 10-70°, 특히 바람직하게는 30-60°이다. 구멍은 계단 전이부에 그리고 외부 빗면에 제공될 수 있다. 구멍의 개수는 내부에서 바깥쪽으로 향하면서 계단에서 계단으로 가면서 증가한다. 1.0-5.0 ㎜의 직경을 갖는 4-30개, 바람직하게는 12-25개, 특히 바람직하게는 12-20개의 구멍이 회전축에 대해 최내부 계단 전이부 (B)에 제공된다. 최외부 빗면 (C)에서, 구멍 또는 슬롯의 개수는 4 내지 64, 바람직하게는 16-50, 특히 바람직하게는 20-40이고, 1.0-5.0 ㎜의 직경을 갖는다. 디스크의 특히 바람직한 구체예에서, 외부 빗면의 구멍 또는 슬롯은 외부 층에 대한 상이한 경사를 가지고 번갈아 형성된다. 인접 계단의 직경비 d_n/d_n-1은 1.2-4.5, 바람직하게는 2-4이다. 구멍들은 상이한 계단에서 상이한 각 및 직경을 가질 수 있다. 일반적으로, 구멍의 직경은 디스크의 가장자리를 향해 감소한다.

외부 층의 폭에 따라, 디스크는 계란형 디스크의 경우 계란형 형상의 긴 면을 기준으로 0.05 내지 0.4 m, 바람직하게는 0.1 내지 0.30 m, 특히 바람직하게는 0.12 내지 0.25 m의 직경을 갖는다. 이는 습윤될(wetted) 외부 층 위로 0.02-0.2 m, 바람직하게는 0.03-0.18 m, 특히 바람직하게는 0.03-0.15 m의 높이로 설치된다.

회전 디스크는 평면도에서 둥근 끝을 가지고 직선을 갖지 않으며 그 끝이 상방으로 굽을 수 있는 4개 이상, 바람직하게는 4개 또는 5개의 가지를 갖는 평면 별의 형태, 또는 전술한 바와 같이 상면에 계단 유사 방식으로 바깥쪽으로 상승하는 경계 및 그 내부에 존재하는 외부 개구, 특히 구멍을 갖는 둥근 평면 디스크의 형태를 가질 수도 있다.

하부 외부 층상의 접착제의 습윤 반경은 바람직하게는 0.25-2.4 m, 바람직하게는 0.35-1.20 m이다.

일반적으로, 하나의 디스크가 접착제의 충분한 도포를 보장하는 데 충분하다. 접착제를 더 넓은 면적에 도포하고자 한다면, 상기 기술한 회전 디스크 둘 이상을 이용하는 것이 유리할 수 있고, 이들은 하나가 다른 하나의 뒤에, 나란히 또는 서로 이격을 두고 설치될 수 있다. 이는 접착제가 디스크상에서 너무 오랜 체류 시간을 가져서 디스크상에서 경화하는 것을 방지한다.

디스크의 회전 속도는 바람직하게는 200-2500 분^-1, 특히 바람직하게는 200-2000 분^-1, 그리고 특히 300-1500 분^-1이다.

외부 층에 도포되는 접착제의 양은 20-300 g/㎡, 바람직하게는 40-200 g/㎡, 특히 바람직하게는 50-120 g/㎡이다.

2성분 접착제의 이용으로, 접착제는 회전 디스크에의 도포 전에 기계적으로 혼합되고(고압 또는 저압 혼합기, 바람직하게는 저압 혼합기를 이용할 수 있음), 적합한 도포 장치 예컨대 하류(downstream) 교반 부재에 의해 디스크에 도포된다. 디스크가 구동 장치에 의해 회전 유도되면, 접착제는 디스크 하부에 존재하는 연속적으로 이송되는 외부 층상에 광범위하게 분배된다. 예를 들어, 플라스틱을 포함하는 정적 또는 동적 혼합기를 접착제를 혼합하여 디스크에 도포하는 데 이용할 수 있다. 도포되는 접착제의 양은 외부 층 ㎡당 원하는 도포량이 실현될 수 있도록 연속 작동 유니트의 속도에 맞춤화된다.

습윤될 층 위의 디스크의 높이, 디스크 직경 및 회전 속도는 배출되는 접착제가 가능한 한 균일하게 가장자리까지 외부 층을 습윤시키고 상기 기술한 영역에 통상 존재하도록 서로 맞춤화된다.

접착제는 측방향으로 회전되고, 수평으로 존재하는 외부 층, 바람직하게는 회전 디스크에 평행하고 그 아래에 존재하는 외부 층상에 분배된다. 놀랍게도, 상기 기술한 기술에 의해 도포가 실질적으로 에어로졸 없이 이루어질 수 있음을 발견하였다.

에어로졸은 공기와 같은 기체를 포함하고, 그 안에 미세 분배된 약 10^-7 내지 10^-3 cm 직경의 작은 액체 입자를 갖는 콜로이드계로 정의된다.

경제적 관점에서 필요한 적은 도포량의 접착제로는 접착제에 의한 하부 외부 층의 완전한 습윤은 곤란하게 달성될 수 있을 뿐이다. 그러나, 놀랍게도 적은 도포량의 경우 본 발명에 따른 도포 기술에 의해 달성되는 하부 외부 층의 코팅이 처리된 외부 층 및 위에 존재하는 코어 층간에 요구되는 인장 강도를 달성하는 데 충분하다는 것을 발견하였다.

놀랍게도, 하부 외부 층에 대한 접착제 도포의 패턴은 도포되는 접착제의 양이 50-200 g/㎡ 범위인 경우 더 균일하다는 것을 또한 발견하였다. 도포의 패턴의 균일성은 외부 층 표면상의 접착제의 분포를 시각적으로 평가함으로써 결정한다. 이 결정의 추가 가능성에서, 종이 띠 조각을 유니트상에 위치시키고, 접착제에 의한 습윤 전 그리고 후에 중량을 측정한다.

접착제를 하부 외부 층에 도포한 후, 코어 층을 적용한다. 여기에 상부 외부 층을 적용한다. 이 목적을 위해, 이는 상기 기술한 바와 같이 접착제로 습윤된다. 다음으로, 이는 회전되고, 접착제로 피복된 면이 코어 층상에 위치된다.

상기 기술한 바와 같이 코어 층에 접착제를 첨가한 뒤, 외부 층을 설치하는 것도 원칙적으로 가능하다. 그러나, 이렇게 제조된 결합의 강도는 외부 층에 접착제를 도포한 경우보다 낮다는 것을 발견하였다.

이용되는 접착제는 이 용도에 통상적으로 공지된 접착제가 될 수 있다. 중요한 점은 접착제는 디스크에 의해 층에 도포될 수 있고 그러면서도 도포 후에 접착제로서 작용할 수 있는 점도를 갖는 것이다. 이는 예를 들어 폴리우레탄계, 요소, 폴리비닐 아세테이트 또는 핫멜트계 접착제가 될 수 있다.

본 발명에 따른 발명의 바람직한 구체예에서, 이용되는 접착제는 이소시아네이트계 접착제이다. 이는 이소시아네이트에 대해 반응성인 두 수소 원자를 갖는 화합물과 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 일반적으로 얻을 수 있고, 이소시아네이트 기의 개수 대 반응 혼합물 내 이소시아네이트에 대해 반응성인 기의 개수의 비가 0.8 내지 1.8:1, 바람직하게는 1 내지 1.6:1이 되도록 반응 비가 바람직하게 선택된다.

이용되는 폴리이소시아네이트는 통상의 지방족, 지환족 및 특히 방향족 디- 및/또는 폴리이소시아네이트이다. 톨릴렌 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI) 및 특히 디페닐메탄 디이소시아네이트 및 폴리페닐렌폴리메틸렌 폴리이소시아네이트(조생성물 MDI)의 혼합물을 바람직하게 이용한다.

BASF AG의 이소시아네이트, Lupranat^® M 10, Lupranat^? M 20, Lupranat^? M 50, Lupranat^? M 70 및 Lupranat^? M 200을 바람직하게 이용한다.

이소시아네이트에 대해 반응성인 둘 이상의 수소 원자를 갖는 적합한 화합물은 OH기, SH기, NH기, NH₂기 및 CH-산성 기 예컨대 β-디케토기로부터 선택되는 둘 이상의 반응성 기를 분자 내에 보유하는 것이 일반적이다.

폴리에테롤 및/또는 폴리에스테롤을 바람직하게 이용하고, 특히 바람직하게는 폴리에테르폴리올이다. 이용되는 폴리에테롤 및/또는 폴리에스테롤의 히드록실 수치는 바람직하게는 25 내지 800 ㎎ KOH/g이고, 분자량은 일반적으로 400보다 크다. 폴리우레탄은 쇄 연장제 및/또는 가교제의 존재 또는 부재하에 제조할 수 있다. 이용되는 쇄 연장제 및/또는 가교제는 특히 2- 또는 3작용성 아민 및 알코올, 특히 400 미만, 바람직하게는 60 내지 300의 분자량을 갖는 디올 및/또는 트리올이다.

접착제의 폴리올 성분은 바람직하게는 50-1000 mPa.s, 바람직하게는 100-800 mPa.s, 특히 바람직하게는 100-400 mPa.s (25℃)의 점도를 갖는다.

적절하다면, 첨가제 또는 반응성 방염제가 접착제 내에 존재할 수 있다. 이러한 방염제는 폴리올 성분의 전체 양을 기준으로 0.1 내지 30 중량%의 양으로 일반적으로 이용한다.

폴리이소시아네이트와 폴리올의 반응에서, 바람직하게는 물리적 발포제를 첨가하지 않는다. 화학적 발포제, 바람직하게는 물을, 적절하다면 포름산과의 혼합물로서 첨가하여 접착제의 부피의 작은 증가를 달성할 수 있다. 이 부피 증가는 외부 층과 코어 층의 접촉 표면간의 불규칙성을 보상하고, 벌집 또는 기타 천공성, 다공성 또는 그물-유사 물질의 접착제 결합의 경우 코어 층에 대한 접착제의 접착 면적을 증가시키는 작용을 한다. 따라서 경화된 폴리우레탄 접착제는 200 내지 1200 g/l, 바람직하게는 100 내지 1000 g/l, 특히 바람직하게는 200 내지 900 g/l의 밀도를 갖는다.

일반적으로, 파티클 보드, MDF 보드 또는 OSB 보드 및 플라스틱 보드, 금속 판, 특히 알루미늄을 포함하는 것, 또는 언급한 보드의 조합을 상기 기술한 바와 같이 외부 층으로서 이용한다.

저중량을 갖는 시트 유사 구조를 코어 층으로서 이용한다. 이는 종이, 보드, 목재 또는 경금속, 특히 알루미늄, 또는 경량 재료 예컨대 경량 목재계 보드를 포함하는 예컨대 벌집형, 접힌 형태 또는 마개형 구조이고, 바람직하게는 80 내지 400 ㎏/㎥, 특히 바람직하게는 120 내지 250 ㎏/㎥, 그리고 특히 180 내지 220 ㎏/㎥의 밀도를 갖는 것이다.

종이, 보드, 목재 또는 경금속, 특히 알루미늄을 포함하는 벌집형, 접힌 형태 또는 마개형 구조를 바람직하게 이용한다. 구조의 형태의 예는 육각 벌집, 절개부를 갖는 띠 조각 유사 물질(이는 도 2에 도시한 바와 같이 직각으로 서로 삽입될 수 있고 그 다음 접촉 지점에서 접착제로 결합될 수 있음), 또는 주름형 또는 지그재그형 띠 조각 유사 물질(1)(이는 도 3 및 4에 도시한 바와 같이 접촉 지점에서 외부 층(2)에 접착제로 결합될 수 있음)이다.

실제에 있어서 경량 건축용 보드의 제조를 위해 가능한 한 응집성인 얇은 접착제 막을 도포하는 것이 지금까지의 목표였다. 놀랍게도, 접착제가 표면상에 서로 떨어진 지점의 형태로 존재하면 유리하다는 것을 이제 발견하였다. 액적의 형태의 도포로 이렇게 얻은 점 유사 접착제 결합에 의해 실질적으로 개선된 접착 강도를 달성할 수 있다.

경량 건축용 보드의 제조는 상기 기술한 바와 같이 불연속적으로 또는 연속적으로 이루어질 수 있다. 불연속적 제조에서, 각 경우에 크기에 맞게 절단된 하부 및 상부 외부 층에 접착제를 제공하고, 코어 층을 하부 외부 층에 적용하고, 상부 외부 층을 여기에 적용한다.

연속적 제조에서, 크기에 맞게 절단된 하부 및 상부 외부 층은 연속적으로 이송될 수 있고, 본 발명에 따라 이용되는 장치에 의해 접착제로 피복될 수 있고, 코어 층을 하부 외부 층에 적용할 수 있고, 상부 외부 층을 여기에 적용할 수 있다.

두루마리로부터 적어도 하부 외부 층을 연속적으로 풀고, 여기에 접착제를 도포하고, 여기에 코어 층을 적용하는 것도 가능하다. 마찬가지로 상부 외부 층도 두루마리로부터 연속적으로 떼어낼 수 있거나, 크기에 맞게 절단된 부품의 형태로 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 의해, 높은 인장 강도를 갖는 경량 건축용 보드를 접착제의 경제적 이용과 함께 제조할 수 있다. 접착제 도포를 위한 장치는 매우 우수한 작업 신뢰성을 갖고 유지를 거의 필요로 하지 않는다. 또한, 이는 경량 건축용 보드의 제조를 위한 기존의 유니트에서의 문제점이 없이 설치할 수 있다.

Claims (17)

1. 하나 이상의 외부 층 및 이에 접착제로 결합된 코어 층을 포함하고, 접착제가 하나 이상의 외부 층에 도포된 경량 건축용 보드의 제조방법으로서, 접착제의 도포는 수평으로 또는 수평으로부터 15°이하의 적은 편차로 설치된 하나 이상의 회전 디스크에 의해 이루어지고, 상기 디스크의 가장자리는 상방을 향하는 면에서 빗면이거나 둥글고, 상기 외부 층은 회전 디스크 아래에 존재하고, 그리고 종이, 보드, 목재 또는 경금속을 포함하는 벌집형, 접힌 형태 또는 마개형 구조를 코어 층으로서 이용하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 회전 디스크는 계단식(cascade)으로 상승하는 경계를 갖는 평면 디스크 형태인 방법.
3. 제1항에 있어서, 회전 디스크는 타원 형태인 방법.
4. 제1항에 있어서, 회전 디스크는 4개 이상의 가지를 갖는 평면 별 형태인 방법.
5. 제2항에 있어서, 계단식으로 상승하는 경계를 갖는 평면 디스크 형태의 회전 디스크는 구멍 또는 슬롯 형태의 출구 개구를 갖는 방법.
6. 제1항에 있어서, 하나 위에 다른 하나가 배열된 둘 이상의 회전 디스크를 이용하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 이용되는 접착제는 이소시아네이트계 접착제인 방법.
8. 제1항에 있어서, 파티클 보드(particle board), MDF 보드, OSB 보드, 플라스틱 보드 또는 금속판을 외부 층으로서 이용하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 경량 목재계 보드를 코어 층으로서 이용하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 회전 디스크는 외부 층에 평행하게 설치되는 방법.
11. 제9항에 있어서, 경량 목재계 보드는 80 내지 400 ㎏/㎥의 밀도를 갖는 방법.
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