KR101420651B1 - 천연 섬유판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판은 천연 펄프에 난연성 혼합물, 난연 방충제, 및 열경화성 수지 바인더를 포함한 판 형태로 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판은 천연 펄프를 이용하여 방음, 흡음, 난연, 방습, 및 방충 효과를 갖는 친환경 가구용 판재 또는 친환경 실내 인테리어 판재로 이용할 수 있는 효과가 있다.

Description

천연 섬유판의 제조 방법{Method of manufacturing Natural Fiber Board}
본 발명은 천연 섬유판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 친환경을 위해 천연 펄프를 이용하여 제조된 가구 및 인테리어용 천연 섬유판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래에 가구제작은 가구판재를 구성함에 있어서, 원목을 목공선반이나 목공 NC 선반으로 가공하여 천연적인 나뭇결무늬를 표현할 수 있고 별도의 장식무늬를 가미하여 고품질을 얻을 수 있는 장점은 있다.
그러나, 이러한 종래의 가구제작은 원목 자체를 가공하여야 하기 때문에, 고도의 가공기술을 요구하고, 운반 및 취급이 부자연스러울 뿐만 아니라 가공 공정이 번거롭거나 불편하여 생산성이 저하되는 단점이 있다.
이러한 단점을 해소하여 가구판재의 성형을 간단하게 할 수 있는 방법으로는 선행기술문헌에 기재된 바와 같이 중밀도 섬유판을 이용하는 방법을 예로 들 수 있다.
중밀도 섬유판이란 리그노 셀룰로오스를 고온에서 기계적, 화학적으로 처리한 섬유를 약 1cm 가량으로 컷팅한 후 접착제를 첨가하여 열압하여 만든 판을 말한다. 이러한 중밀도 섬유판은 합판이나 목재 대용으로 각광을 받고 있으며, 일반가구, 사무가구 등의 제조에 있어 많이 사용되고 있다.
또한, 중밀도 섬유판은 일반 목재나 합판에 비해 가격이 저렴하고, 곡면 가공이 용이한 점 등으로 목재나 합판의 대용으로 많이 사용되고 있는 실정이다.
그러나, 종래의 중밀도 섬유판은 각종 화공약품을 이용하여 제작되기 때문에 인체에 유해한 성분을 함유하여 환경에 악영향을 주는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 공개특허공보 제 2010-0094794호
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 친환경을 위해 천연 펄프를 이용하여 제조된 가구 및 인테리어용 천연 섬유판을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 친환경을 위해 천연 펄프를 이용하여 가구 및 인테리어용 천연 섬유판을 제조하는 천연 섬유판의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 섬유판은 천연 펄프에 난연성 혼합물, 난연 방충제, 및 열경화성 수지 바인더를 포함한 판 형태로 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 섬유판에서 상기 난연성 혼합물은 지방족 폴리올계 난연제, 무기계 난연제 및 인계 난연제 중 적어도 두 개의 난연제 물질 및 유화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 섬유판에서 상기 지방족 폴리올계 난연제는 펜타에리스리톨(Pentaerythritol), 메틸셀루로오스 및 솔비톨 중 어느 하나를 포함하고, 상기 무기계 난연제는 수산화알루미늄, 산화안티몬 및 수산화마그네슘 중 어느 하나를 포함하며, 상기 인계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate) 또는 암모늄 포스페이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 섬유판에서 상기 난연 방충제는 난연제와 방충제를 포함하고, 상기 난연제는 액상규산소다 또는 붕산을 포함하며, 상기 방충제는 백반 또는 상기 붕산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 섬유판에서 상기 열경화성 수지 바인더는 UV 경화수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법은 (A) 천연 펄프 재료를 1차 분쇄하고 분쇄된 천연 펄프 분말을 걸러내는 단계; (B) 상기 천연 펄프 분말에 대해 유분과 수분을 제거하는 단계; (C) 상기 천연 펄프 분말을 2차 분쇄하고 여과 건조하는 단계; (D) 상기 2차 분쇄된 천연 펄프 분말에 대해 난연 및 방충처리를 수행하는 단계; (E) 상기 난연 및 방충처리된 천연 펄프 분말에 혼합 재료를 혼합하는 단계; (F) 상기 혼합 재료가 혼합된 천연 펄프 혼합물을 압출하고 경화하는 단계; 및 (G) 상기 경화된 천연 섬유판의 반제품을 컷팅하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법에서 상기 (A) 단계는 상기 천연 펄프 재료를 5mm ~ 30mm로 1차 분쇄하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법에서 상기 (B) 단계는 (B-1) 상기 천연 펄프 분말과 물을 섞은 용액에 유분 제거용 염기성 수용액을 혼합하는 단계; 및 (B-2) 상기 염기성 수용액을 혼합한 혼합 용액을 1 ~ 2 시간 동안 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법에서 상기 (B-1) 단계에서 상기 염기성 수용액은 수산화나트륨(caustic soda), 수산화칼륨(KOH), 암모니아(NH4OH) 및 우레아(Urea)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한 수용액인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법에서 상기 (D) 단계는 상기 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 난연제와 방충제가 혼합된 난연 방충 수용액에 1 ~ 3시간 동안 침지시켜 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법은 상기 (E)단계에서 상기 혼합 재료로서 난연성 혼합물 및 열경화성 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 난연성 혼합물은 지방족 폴리올계 난연제, 무기계 난연제 및 인계 난연제 중 적어도 두 개의 난연제 물질 및 유화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법에서 상기 지방족 폴리올계 난연제는 펜타에리스리톨(Pentaerythritol), 메틸셀루로오스 및 솔비톨 중 어느 하나를 포함하고, 상기 무기계 난연제는 수산화알루미늄, 산화안티몬 및 수산화마그네슘 중 어느 하나를 포함하며, 상기 인계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate) 또는 암모늄 포스페이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법에서 상기 열경화성 바인더는 UV 경화수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법에서 상기 (F) 단계는 압출된 천연 섬유판 성형물을 두 개의 롤러를 이용하여 압착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조방법은 농업 부산물인 볏짚, 왕겨, 옥수수대와 천연 식물인 야생풀을 포함한 천연 펄프를 이용하여 종래의 중밀도 섬유판을 대체하여 경량화, 내습성 및 복원력을 갖춘 친환경 섬유판을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판은 천연 펄프를 이용하여 방음, 흡음, 난연, 방습, 및 방충 효과를 갖는 친환경 가구용 판재 또는 친환경 실내 인테리어 판재로 이용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법에 따라 제조된 천연 섬유판의 예시도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판의 제조 방법은 먼저 천연 펄프 재료를 1차 분쇄하고 분쇄된 천연 펄프 분말을 걸러내는 분리공정을 수행한다(S110).
여기서, 천연 펄프 재료는 예를 들어 목재, 볏짚, 왕겨, 옥수수대, 야생풀 등과 같은 미곡과 맥류 뿐만 아니라 외떡잎 일년생 식물을 포함하고,특히 농업 생산과정에서 부산물로 산출되는 식물을 포함할 수 있다.
이러한 천연 펄프 재료를 분쇄기를 이용하여 예컨대 5mm ~ 30mm로 분쇄하고, 이렇게 분쇄된 천연 펄프 분말은 진동 선별기(shaking table sorter)를 거쳐 5mm ~ 30mm의 크기로 분쇄된 것만 1차로 걸러 분리된다. 여기서, 분쇄 크기가 상술한 범위 미만인 경우에는 보드 성형시 인장 강도가 열등해 질 우려가 있고, 상술한 범위를 초과하는 경우에는 펄프화가 불충분하게 되어 성형성이 열등해질 우려가 있으므로 역시 바람직하지 않다.
천연 펄프 분말을 걸러 분리한 후, 이렇게 걸러진 천연 펄프 분말에 대해 유분과 수분을 제거하는 공정을 수행한다(S120).
구체적으로, 걸러진 천연 펄프 분말에 대해 유분을 제거하기 위해, 천연 펄프 분말과 물을 50:50으로 섞은 용액에 3중량% ~ 30중량%의 염기성 수용액을 혼합한다. 여기서, 유분 제거를 위해 혼합되는 염기성 수용액은 예를 들어 수산화나트륨(caustic soda), 수산화칼륨(KOH), 암모니아(NH4OH), 우레아(Urea) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함한 수용액일 수 있다.
이어서, 이러한 혼합 용액을 100℃에서 1 ~ 2시간 동안 가열하고 여과장치를 통해 여과하여, 천연 펄프 분말의 수분과 유분을 제거할 수 있다.
천연 펄프 분말의 수분과 유분을 제거한 후, 천연 펄프 분말에 대해 예컨대 함마 밀(Hammer mill)과 같은 분쇄기를 이용하여 2차 분쇄를 수행한다(S130).
2차 분쇄를 수행한 후, 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 여과 및 건조시킨다(S140).
구체적으로, 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 여과시키는 단계는 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 200중량%의 물과 혼합하여 세척하고 여과할 수 있다.
이후, 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말에 대한 건조단계는 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말을 콘베어(Conveyer)를 통해 이송하면서 건조 처리된다. 이때, 건조 처리를 효과적으로 수행하기 위해, 콘베어는 거름망을 구비하여, 거름망 상에 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말을 거치하고, 예컨대 50 ~ 80℃의 온도를 갖는 건풍을 거름망으로 분사시켜 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말을 건조시킬 수 있다.
이러한 건조 처리 과정은 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말에 함유된 수분 함량이 예컨대 3중량% 미만으로 검출될 때까지 지속될 수 있다.
이렇게 여과 및 건조 처리 후, 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말에 대해 난연 및 방충처리를 수행한다(S150).
예를 들어, 난연 및 방충처리는 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말을 난연제와 방충제가 혼합된 난연 방충 수용액에 1 ~ 3시간 동안 침지시켜 수행할 수 있다. 이때, 난연제는 예컨대 액상규산소다 또는 붕산을 이용할 수 있고, 방충제는 예컨대 백반 또는 붕산을 이용할 수 있다.
난연 및 방충처리를 수행한 후, 난연 및 방충처리된 천연 펄프 분말은 감압여과장치를 통과하면서 감압여과되어 수분이 제거된다.
감압 여과 후, 수분제거된 천연 펄프 분말에 대해 난연성 혼합물과 열경화성 수지 바인더를 혼합하는 혼합 공정을 수행한다(S160).
구체적으로, 혼합 공정에 따라 수분제거된 천연 펄프 분말에 혼합되는 난연성 혼합물은 지방족 폴리올계 난연제(Flame Retardant), 무기계 난연제 및 인계 난연제 중 적어도 두 개의 난연제 물질 및 유화제(emulsifier)를 혼합한 물질을 사용할 수 있다.
여기서, 지방족 폴리올계 난연제는 예를 들어 펜타에리스리톨(Pentaerythritol), 메틸셀루로오스, 솔비톨 등을 포함하고, 무기계 난연제는 예를 들어 수산화알루미늄, 산화안티몬, 수산화마그네슘 등을 포함하며, 인계 난연제는 예를 들어 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate), 암모늄 포스페이트 등을 포함한다.
또한 유화제는 이러한 난연제 물질을 서로 잘 혼합하여 유화상태로 유지하는 성분으로 예를 들어 폴리에틸렌 옥사이드를 이용할 수 있다.
이에 따라, 난연성 혼합물은 지방족 폴리올계 난연제중 하나인 펜타에리스리톨과 인계 난연제중 하나인 암모늄 폴리포스페이트를 폴리에틸렌 옥사이드의 유화제를 이용하여 혼합한 물질로 마련할 수 있다.
열경화성 수지 바인더는 열경화성 수지를 바인더(binder) 성분으로 용제(solvent)와 혼합하여 마련한 용액 물질을 이용할 수 있다. 여기서, 열경화성 수지는 환경오염을 발생시키지 않는 친환경 재질의 열경화성 수지로서 UV 경화수지를 사용할 수 있다.
이러한 난연성 혼합물과 열경화성 수지 바인더를 수분 제거된 천연 펄프 분말에 혼합함에 따라, 천연 펄프 분말, 난연성 혼합물 및 열경화성 수지 바인더가 혼합된 반죽 상태의 천연 펄프 혼합물은 압출 공정을 통해 압출된다(S170).
여기서, 압출 공정은 일반적인 압출 장치를 이용하여, 최종 제조하고자 하는 천연 섬유판의 형태에 따라 25℃ ~ 60℃에서 노즐을 통해 압출하도록 수행할 수 있다.
압출 공정을 수행한 후, 압출된 천연 섬유판 성형물은 경화 장치를 통과하여 함유된 열경화성 수지 바인더의 경화 처리가 수행된다(S180).
구체적으로, 경화 장치는 콘베어 벨트와 롤러를 구비한 UV 경화 장치로서, 압출된 천연 섬유판 성형물을 콘베어 벨트에 거치하여 이송하고, 이송과정에서 콘베어 벨트의 상부 및 하부에 구비된 두 개의 롤러를 이용하여 콘베어 벨트를 따라 이송되는 천연 섬유판 성형물을 압착 통과시킬 수 있다.
이때 두 개의 롤러를 이용하여 천연 섬유판 성형물을 압착하는 과정은 최종 제조하고자 하는 천연 섬유판의 두께 및 밀도에 따라 압착력을 조절하여 수행될 수 있다. 특히, 두 개의 롤러가 열압착 롤러로 구비되어 천연 섬유판 성형물을 열압착함에 따라, 천연 섬유판의 일면 또는 양면을 평탄하고 매끄러운 표면으로 형성할 수도 있다.
또한, 경화 장치는 UV 램프를 다수 구비하여 이송되는 천연 섬유판 성형물에 UV 광을 주사하여 열경화성 수지 바인더를 열경화시킬 수 있다.
이러한 경화 장치를 통해 천연 섬유판의 반제품은 배출되고, 이러한 천연 섬유판의 반제품은 규격별로 컷팅(cutting)되어 천연 섬유판의 완제품으로 제조되어 적재된다(S190).
이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 천연 섬유판(100)은 천연 펄프를 주성분으로, 난연성 혼합물, 난연 방충제, 열경화성 수지 바인더를 포함한 판 형태로 제조되어 적재될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판(100)의 제조방법은 농업 부산물인 볏짚, 왕겨, 옥수수대와 천연 식물인 야생풀을 포함한 천연 펄프를 이용하여 종래의 중밀도 섬유판을 대체하여 경량화, 내습성 및 복원력을 갖춘 친환경 섬유판을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판(100)은 천연 펄프를 이용하여 방음, 흡음, 난연, 방습, 및 방충 효과를 갖는 가구용 판재 또는 실내 인테리어 판재로 이용될 수 있으며, 특히 본 발명의 실시예에 따른 천연 섬유판은 바인더로서 UV 경화수지를 사용하므로 환경오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 천연 섬유판

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. (A) 천연 펄프 재료를 1차 분쇄하고 분쇄된 천연 펄프 분말을 걸러내는 단계;
    (B) 상기 천연 펄프 분말에 대해 유분과 수분을 제거하는 단계;
    (C) 상기 천연 펄프 분말을 2차 분쇄하고 여과 건조하는 단계;
    (D) 상기 2차 분쇄된 천연 펄프 분말에 대해 난연 및 방충처리를 수행하는 단계;
    (E) 상기 난연 및 방충처리된 천연 펄프 분말에 혼합 재료를 혼합하는 단계;
    (F) 상기 혼합 재료가 혼합된 천연 펄프 혼합물을 압출하고 경화하는 단계; 및
    (G) 상기 경화된 천연 섬유판의 반제품을 컷팅하는 단계;
    를 포함하는 천연 섬유판의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (A) 단계는 상기 천연 펄프 재료를 5mm ~ 30mm로 1차 분쇄하는 것을 특징으로 하는 천연 섬유판의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 (B) 단계는
    (B-1) 상기 천연 펄프 분말과 물을 섞은 용액에 유분 제거용 염기성 수용액을 혼합하는 단계; 및
    (B-2) 상기 염기성 수용액을 혼합한 혼합 용액을 1 ~ 2 시간 동안 가열하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 섬유판의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (B-1) 단계에서 상기 염기성 수용액은 수산화나트륨(caustic soda), 수산화칼륨(KOH), 암모니아(NH4OH) 및 우레아(Urea)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한 수용액인 것을 특징으로 하는 천연 섬유판의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 (D) 단계는 상기 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 난연제와 방충제가 혼합된 난연 방충 수용액에 1 ~ 3시간 동안 침지시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 천연 섬유판의 제조 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 (E)단계에서 상기 혼합 재료는 난연성 혼합물 및 열경화성 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 섬유판의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 난연성 혼합물은
    지방족 폴리올계 난연제, 무기계 난연제 및 인계 난연제 중 적어도 두 개의 난연제 물질 및 유화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 섬유판의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지방족 폴리올계 난연제는 펜타에리스리톨(Pentaerythritol), 메틸셀루로오스 및 솔비톨 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 무기계 난연제는 수산화알루미늄, 산화안티몬 및 수산화마그네슘 중 어느 하나를 포함하며,
    상기 인계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate) 또는 암모늄 포스페이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 섬유판의 제조 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 열경화성 바인더는 UV 경화수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 섬유판의 제조 방법.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 (F) 단계는 압출된 천연 섬유판 성형물을 두 개의 롤러를 이용하여 압착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 섬유판의 제조 방법.
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