KR101525918B1 - 고밀도압축목재패널의 제조공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고밀도압축목재패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주문 및 시공형태에 따라 디자인(문양 또는 도안) 패턴을 다양하게 이룰 수 있으면서도 구조체 압축공정시 패널의 곡면화(Bending)를 이룰 수 있도록 한 고밀도압축목재패널의 제조공법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 목재패널의 두께층이 되는 기재의 형성을 위한 펄프 소재의 크라프트지와 상기 목재패널의 패턴층이 되는 마감재의 형성을 위하는 모양지를 수지에 함침하여 물성을 개선하는 기재 및 마감재 함침단계; 상기 함침단계를 거친 상기 기재와 상기 마감재를 건조시키는 기재 및 마감재 건조단계; 상기 건조단계를 거친 상기 크라프트지를 다수 적층시켜 상기 기재의 두께를 정하는 기재 형성단계; 상기 목재패널의 시공형태에 따른 문양 또는 도안이 인쇄된 상기 모양지의 디자인 패턴을 따라 재단하는 마감재 재단단계; 상기 크라프트지를 다수 적층시켜 상기 기재를 형성함에 있어, 상기 기재의 양측 외면 중 어느 하나 또는 모두에 구성될 복수 크라프트지의 외 표면에 상기 재단단계에 의해 재단된 문양이나 도안을 배치 조합 후 접착제로 우선 접합시키는 마감재 접합단계; 상기 기재 양측 외면의 어느 하나 또는 모두에 상기 접합단계를 통해 상기 모양지가 접합된 상기 크라프트지를 더 적층시키되, 상기 모양지가 외측을 향하도록 하고, 이어서 표면강화필름을 더 적층시켜 목재패널의 구조체가 구성되도록 하는 구조체 적층단계; 상기 적층단계에 의해 차례로 적층된 상기 목재패널의 구조체를 프레스를 이용하여 고압 및 고열로 압축시켜 하나로 접합하는 구조체 압축단계; 및, 상기 압축단계를 통해 단일 판재로 성형된 상기 목재패널의 테두리를 커팅하여 완제품으로 만드는 제품 가공단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

고밀도압축목재패널의 제조공법{MANUFACTURE CONSTRUCTION METHOD OF HIGH-DENSITY COMPRESSED WOOD PANEL}

본 발명은 고밀도압축목재패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주문 및 시공형태에 따라 디자인(문양 또는 도안) 패턴을 다양하게 이룰 수 있으면서도 구조체 압축공정시 패널의 곡면화(Bending)를 이룰 수 있도록 한 고밀도압축목재패널의 제조공법에 관한 것이다.

건축자재(建築資材, Construction)는, 각종 건축물을 구성하는 기본요소로서, 오늘날의 건축물은 물질문명의 발달과 기술의 고도화에 힘입어 그 용도면에서 다양성이 요구되고 있다.

예컨대, 건축용(벽체, 천장용, 마루판 및 외벽용, 구조용, 콘크리트 거푸집 등)이나 자동차 적재함, 콘테이너 내장용, 항공기·선박·요트의 내장용과 더불어 큐비클(Cubicle, 화장실 칸막이와 도어) 또는 악기, 가구 등등의 미적인 측면과 제품보호 측면이라는 두 가지 목적의 표면 장식재로 각종 마감패널이 채용되고 있는바, 이 중에서도 HPL(High Pressure Laminate)이라 칭하는 고밀도압축목재패널의 사용이 날로 증가하는 추세이다.

상기 고밀도압축목재패널은, 나뭇결 느낌의 디자인을 포함하여 천연재료처럼 보이는 무늬가 있는 디자인, 특별한 질감을 살린 디자인 등 다양한 종류가 있으며, 기술 발전에 따라 시장 내 많은 제품이 훨씬 저렴한 가격으로 송재(Pinewood), 마호가니(Mahogany), 대리석(Marble) 등 값비싼 재료들의 효과를 낼 수 있어 기존 천연재료의 대체물이었던 베니어판(Veneer)의 대안으로 여겨지고 있다.

또한, 금속패널에서 느끼지 못하는 파스텔톤 질감이나 목재무늬 마감재로 손색없으며, 시공 후 2~3년 이내에 대부분 썩고 퇴색되는 적삼목(Western Red Cedar)이나 합판(合板, Plywood)에서 나타나는 문제점을 감안할 때, 설계자와 건축주 모두를 흡족하게 만드는 대체 내,외장재로 매우 적합한 제품이라 할 수 있다.

여기서, 전술한 고밀도압축목재패널의 제조방법을 간단히 설명하자면, 열경화성수지와 수용성수지에 함침(含浸, Impregnation)시켜 물성을 개선 후 건조한 크라프트지(Kraft paper, 기재)와 모양지(Printed layer paper, 마감재)를 주문 크기별로 절단한 다음, 상기 크라프트지를 다수로 적층시켜 마감패널의 베이스가 되는 기재(機材, Substrate)의 두께를 결정하고, 두께가 결정된 기재 상에 상기 모양지와 코팅필름을 차례로 더 적층시킨 상태에서 고압 및 고온으로 압축(Pressing)하여 상호 일체로 접합시키는 라미네이트(Laminate) 공법을 이용하여 단일 판재로 생산해 낸다.

그러나, 가공장치(프레스 등)의 구조적 여건상 공정 폭이 300mm 이하로 한정될 수밖에 없는 문제점으로 인하여, 모양지에 인쇄되는 문양의 패턴이 다양하지 못하고 단방향 단일 패턴으로만 가능한 한계가 있어 왔다.

또한, 별도의 성형틀(금형)을 이용하지 않고서는 곡면성형이 원천적으로 불가능하다. 요컨대, R(라운드)값의 형성을 위한 고정금형이 필요하며 이 또한 프레스 크기에 제한이 뒤따를 수밖에 없는 문제점이 발생함은 물론이거니와 한번 성형한 이후에는 변동이 불가한 문제점을 안고 있어 왔다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 목재패널의 기재 표면에 재단된 문양이나 도안을 배치 조합하여, 여러 형상과 모양 및 색체를 갖는 다양한 디자인 패턴의 가공이 가능할 수 있도록 하는 고밀도압축목재패널의 제조공법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 다수로 배치 조합된 문양이나 도안의 모양지의 테두리부를 이용한 패널의 벤딩이 가능하여, 패널 제작공정 중 임의의 곡률을 원하는데로 성형할 수 있도록 하는 고밀도압축목재패널의 제조공법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 목재패널의 두께층이 되는 기재의 형성을 위한 펄프 소재의 크라프트지와 상기 목재패널의 패턴층이 되는 마감재의 형성을 위하는 모양지를 수지에 함침하여 물성을 개선하는 기재 및 마감재 함침단계; 상기 함침단계를 거친 상기 기재와 상기 마감재를 건조시키는 기재 및 마감재 건조단계; 상기 건조단계를 거친 상기 크라프트지를 다수 적층시켜 상기 기재의 두께를 정하는 기재 형성단계; 상기 목재패널의 시공형태에 따른 문양 또는 도안이 인쇄된 상기 모양지의 디자인 패턴을 따라 재단하는 마감재 재단단계; 상기 크라프트지를 다수 적층시켜 상기 기재를 형성함에 있어, 상기 기재의 양측 외면 중 어느 하나 또는 모두에 구성될 복수 크라프트지의 외 표면에 상기 재단단계에 의해 재단된 문양이나 도안을 배치 조합 후 접착제로 우선 접합시키는 마감재 접합단계; 상기 기재 양측 외면의 어느 하나 또는 모두에 상기 접합단계를 통해 상기 모양지가 접합된 상기 크라프트지를 더 적층시키되, 상기 모양지가 외측을 향하도록 하고, 이어서 표면강화필름을 더 적층시켜 목재패널의 구조체가 구성되도록 하는 구조체 적층단계; 상기 적층단계에 의해 차례로 적층된 상기 목재패널의 구조체를 프레스를 이용하여 고압 및 고열로 압축시켜 하나로 접합하는 구조체 압축단계; 및, 상기 압축단계를 통해 단일 판재로 성형된 상기 목재패널의 테두리를 커팅하여 완제품으로 만드는 제품 가공단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마감재 재단단계는, 정해진 문양이나 도안이 인쇄된 상기 모양지의 디자인 패턴을 따라 다수의 조각으로 재단한 후, 상기 기재의 표면에 배치 조합함으로 이루어짐을 특징으로 한다.

더하여, 상기 구조체 압축단계는, 프레스에 상기 목재패널의 구성물들을 차례로 적층시킨 상태로, 60℃ 내지 80℃의 고열 및 고압으로 압축하여 하나로 접합시키되, 상기 목재패널에 곡면을 더하는 벤딩단계를 더 포함함을 특징으로 한다.

또한, 상기 벤딩단계는, 상기 목재패널의 상,하부에 10℃의 상대적 온도차를 두어 단면상 수지비율을 차등화함을 통해 벤딩률을 조절함을 특징으로 한다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 고밀도압축목재패널의 제조공법은, 기존의 고정적인 라미네이트 생산방식에서 탈피하여, 디자인 패턴의 다양화 및 곡면 형성과 같은 물리적 변동을 가할 수 있게 됨에 따라, 기존 생산제품이 갖지 않는 독특한 특성을 나타내는 목재마감패널을 생산할 수 있는 효과를 가져다준다.

또한, 시공될 구조체의 모양에 따라 목재패널의 생산이 가능하고, 모양지를 이용한 직접적인 디자인 패턴의 구현으로 가공비 및 자재 노스를 절감할 수 있는 한편, 여러 형태의 곡면 형성이 가능함에 따라 별도의 연결브래킷이나 체결볼트를 사용치 않고 건축물 내,외장재 및 구조물의 마감재로 직접 시공 및 설치가 가능함으로써 시공시 내부구조 단순화 및 시공기간의 단축 그리고 시공비용 절감의 효과를 거둘 수 있게 된다.

또한, 기존에 가질 수 없었던 복합적 칼라와 방향성을 가지는 판을 생산해 낼 수 있는 디자인의 구현하고, 목재판재 자체가 디자인과 형상을 갖추고 있으므로 제작모듈을 극대화할 수 있는 등에 따른 차별화 및 경쟁력으로 관련산업분야의 발전에 이바지함은 물론이거니와 더 나아가서는 21세기 산업발전을 이끌어 가는 선도산업으로 이끌어 나아가는데 크게 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 제조공법을 단계적으로 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 적층구조를 나타낸 요부확대도.
도 3은 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 제조공법에 있어서, 모양지의 재단 및 배치 조합의 관계를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 시공 예를 나타낸 사용상태도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 중, 도 1은 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 제조공법을 단계적으로 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 적층구조를 나타낸 요부확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 제조공법에 있어서 모양지의 재단 및 배치 조합의 관계를 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 시공 예를 나타낸 사용상태도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 제조공법은, 목재패널의 두께층이 되는 기재의 형성을 위한 펄프(Pulp) 소재의 크라프트지와 상기 목재패널의 패턴층이 되는 마감재의 형성을 위하는 모양지를 수지에 함침하여 물성을 개선하는 기재 및 마감재 함침단계(S100)와, 상기 함침단계(S100)를 거친 기재와 마감재를 건조시키는 기재 및 마감재 건조단계(S200)와, 상기 건조단계(S200)를 거친 크라프트지를 다수 적층시켜 목재패널의 기재 두께를 정하는 기재 형성단계(S300)와, 목재패널의 시공형태에 따른 문양 또는 도안이 인쇄된 상기 모양지의 디자인 패턴을 따라 재단하는 마감재 재단단계(S400)와, 상기 크라프트지를 다수 적층시켜 목재패널의 기재를 형성함에 있어, 양측 외면 중 어느 하나 또는 모두에 구성될 복수 크라프트지의 외 표면에 상기 재단단계(S400)에 의해 재단된 문양이나 도안을 배치 조합 후 접착제로 우선 접합시키는 마감재 접합단계(S500)와, 일정두께를 갖는 기재 양측 외면의 어느 하나 또는 모두에 상기 접합단계(S500)로 모양지가 접합된 크라프트지를 더 적층시키되, 모양지가 외측을 향하도록 하고, 이어서 표면강화필름을 더 적층시켜 목재패널의 구조체가 구성되도록 하는 구조체 적층단계(S600)와, 상기 적층단계(S600)에 의해 차례로 적층된 구조체를 프레스를 이용하여 고압 및 고열로 압축시켜 하나로 접합하는 구조체 압축단계(S700)와, 상기 압축단계(S700)를 통해 단일 판재로 성형된 목재패널의 테두리를 커팅하여 완제품으로 만드는 제품 가공단계(S800)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 전술한 본 발명의 제조공법에 따라 생산된 고열압축목재패널(1)의 구조는, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 크라프트지(11)를 적층시켜 목재패널의 두께를 형성하는 기재층(10)과, 상기 기재층(10)의 양측 외면 중 어느 하나 또는 모든 표면에 접합되어 목재패널의 표면마감은 물론 표면디자인을 형성하는 하나 또는 복수의 마감재층(20)과, 상기 마감재층(20)의 각 외면에 더 접합시켜 스크래치로부터 목재패널을 보호하도록 하는 동시에 광택의 효과를 나타낼 수 있도록 하기 위한 하나 또는 복수 표면코팅층(30)의 적층 접합으로 구성된다.

이로써, 건축용(벽체, 천장용, 마루판 및 외벽용, 구조용, 콘크리트 거푸집 등)이나 자동차 적재함, 콘테이너 내장용, 항공기·선박·요트의 내장용과 더불어 큐비클(Cubicle, 화장실 칸막이와 도어) 또는 악기, 가구 등등의 미적인 측면과 제품보호 측면이라는 두 가지 목적의 표면 장식재 또는 자체 구조물로써 용이한 시공이 가능하다.

본론으로 들어가서, 상기 기재 및 마감재 함침단계(S100)에 있어, 상기 크라프트지(11)와 모양지를 함침하여 물성을 개선하는데 주로 사용하는 열경화성의 페놀수지(phenolic resin)와 수용성의 포름알데히드수지(formaldehyde resin)의 비율을 기존의 방식보다 낮춰줌으로써, 차후 후술될 구조체 압축단계(S700)에서의 추가 공정이 되는 벤딩단계에서 목재패널의 곡면형성이 보다 수월할 수 있도록 하는 연성(延性, Ductility)을 갖도록 한다.

상기 기재 형성단계(S300)는, 주문 및 시공형태에 따라 결정되는 목재패널의 두께(기재)층 형성을 위한 공정으로, 상기 함침단계(S100) 및 건조단계(S200)를 거쳐 물성이 개선되고 건조된 기재 및 마감재 중 상기한 기재를 다수로 적층시켜, 도 2에 도시된 바와 같이, 원하는 두께의 기재층(10)을 형성할 수 있다.

상기 마감재 재단단계(S400)는, 단일 또는 여러 색상의 문양이나 도안으로 된 목재패널의 표면디자인 형성을 위한 공정으로, 도 3에서와 같이, 시공업체에서 요구한 문양이나 도안 등이 인쇄된 모양지의 디자인 패턴을 따라 다수의 조각으로 재단한 후 그렇게 재단된 조각들을 기재의 표면에 배치 조합함이 바람직하다.

상기 마감재 접합단계(S500)는, 상기 재단단계(S400)를 통해 다수의 조각으로 재단된 문양이나 도안의 모양지를 기재 표면에 접합시켜 다양한 표면디자인을 표현할 수 있으면서도 상호 간 인접 테두리부위로 음각이 형성되도록 하여 볼륨감이 더불어 표현하기 위한 공정으로, 목재패널의 기재 형성을 위해 다수로 적층되는 크라프트지(11) 중 최상단과 최하단에 적층 배치되는 크라프트지의 외 표면에 정해진 패턴으로 배치 조합한 다음 접착제를 이용하여 접합함을 통해 달성할 수 있다.

상기 구조체 적층단계(S600)는, 기재의 표면상에 특정 디자인을 표현함과 더불어 표면강화를 위한 재료를 더 구성하기 위한 공정으로, 상기 마감재(20, 모양지)의 적층에 더해 그 외 표면에 더 적층되는 코팅재(30)는 자외선 차단에 따른 마감재 색상의 퇴색 및 부식을 방지토록 하기 위한 자외선(Ultraviolet Ray; UV) 차단필름인 것이 바람직하다.

상기 구조체 압축단계(S700)는, 상기 형성단계(S600)에 의해 차례로 적층된 구성물들을 프레스(압축장치)를 이용하여 고압 및 고열로 압축시켜 하나로 접합하는 공정으로, 프레스에 상,하로 마주하도록 구비된 복수 경면판(도시하지 않음) 사이에 상기한 기재층(10)과 마감재층(20) 그리고 표면코팅층(30)을 구성하는 구성물들을 적층시킨 상태에서 상기한 경면판을 이용하여 서로 압축시키는 공정을 통해 하나로 접합시킬 수 있게 된다.

더하여, 상기한 구조체 압축단계(S700)의 공정 도중에는, 본 발명의 고밀도압축목재패널에 곡면을 더함으로써, 건축물의 모서리 부위를 포함한 각종 구조물들에서 형성되는 곡면부위에 직접 대응시켜 시공할 수 있음을 가능케 하기 위한 벤딩단계(S710)을 더 포함한다. 여기서, 상기 벤딩단계(S710)는, 60℃ 내지 80℃의 고열을 이용한 상기 구조체 압축단계(S700)의 공정 도중 목재패널의 상,하부 각각에 10℃의 상대적 온도차를 두어 단면상 수지비율을 차등화함을 통해 벤딩률을 조절할 수 있다.

상기 제품 가공단계(S800)는, 지금까지의 모든 공정단계를 통해 단일 판재로 제조된 고밀도압축목재패널의 제조를 완성하기 위한 마무리 공정으로, 불균일한 테두리부위를 커팅하는 것으로써 완제품으로의 목재패널 가공을 마무리할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 따른 고밀도압축목재패널의 제조공법의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

앞서 설명한 기재 및 마감재 함침단계(S100), 기재 및 마감재 건조단계(S200), 기재 적층단계(S300), 마감재 재단단계(S400), 마감재 접합단계(S500), 구조체 형성단계(S600), 재료 압축단계(S700), 제품 가공단계(S800)를 차례로 수행함을 통해, 다양한 문양이나 도안이 인쇄된 디자인 패턴이 외면에 표현된 고밀도압축목재패널을 생산할 수 있게 되는바, 도 4에 도시된 바와 같이, 건축물의 내,외장재는 물론 가구 또는 악기 등과 같은 각종 물품의 마감재로 시공(및 적용)할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 재료 압축단계(S700)에서 더 진행되는 벤딩단계(S710)에 따라, 기존과 같이 PB(Particle board) 또는 MDF(Medium density fiberboard) 등과 같은 마감패널의 그 표면에 부착해야만 했던 것과 달리 프레임에 직접 조립하여 마감패널로 사용하는 등의 독립적 시공이 가능하게 되는 것이다.

결과적으로, 전술한 사항에 따라 시공비용 및 시공공정을 획기적으로 줄일 수 있으면서도, 기존의 평판형 구조 및 단일 패턴의 디자인 표현만이 가능했던 것과 달리, 다양한 디자인 패턴 및 색상을 표현할 수 있으면서도 여러 형태의 곡면을 갖는 차별화된 고밀도압축목재패널의 제조 생산이 가능함은 물론이거니와 불필요 공정의 생략 및 하드웨어의 구성을 줄일 수 있는 효과를 더불어 거둘 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 곡면 형성시 기존 마감패널에 추가 부착할 수밖에 없어왔던 것과 달리, 독립적인 마감재로써 직접 시공 및 사용이 가능함에 따라, 별도의 연결브래킷 또는 체결볼트 등의 부자재가 필요없게 되고 이에 따른 부대비용의 지출을 절감할 수 있는 효과를 함께 거둘 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명을 바람직한 실시 예를 이용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

10 : 기재층, 11 : 크라프트지
20 : 마감재층, 30 : 표면코팅층
S100 : 기재 및 마감재 함침단계, S200 : 기재 및 마감재 건조단계
S300 : 기재 형성단계, S400 : 마감재 재단단계
S500 : 마감재 접합단계, S600 : 구조체 적층단계
S700 : 구조체 압축단계, S800 : 제품 가공단계

Claims (4)

1. (a) 펄프 소재의 크라프트지와 모양지를 열경화성의 페놀수지와 수용성의 포름알데히드수지에 함침하는 단계;
   (b) 함침된 크라프트지와 모양지를 건조하는 단계;
   (c) 건조된 크라프트지를 다수 적층시켜 원하는 두께의 기재층을 형성하는 단계;
   (d) 건조된 모양지를 원하는 문양이나 도안의 디자인 패턴을 따라 다수의 조각으로 재단하는 단계;
   (e) 재단된 모양지를 상기 기재층의 표면에 배치 조합하여 접합하되, 상호 간 인접하게 배치된 상기 재단된 모양지의 테두리 부위로 음각이 형성되도록 접합하는 단계;
   (f) 상기 재단된 모양지가 접합된 기재층의 표면에 자외선 차단용 코팅재를 적층하는 단계;
   (g) 상기 자외선 차단용 코팅재가 적층된 기재층을 프레스를 이용하여 고압 및 고열로 압축하는 단계; 및
   (h) 압축을 통해 성형된 단일 판재의 테두리를 커팅하여 완제품으로 만드는 제품 가공단계; 를 포함하되,
   상기 (g) 단계에서는 상기 프레스를 이용하여 상기 자외선 차단용 코팅재가 적층된 기재층을 60℃ 내지 80℃의 고열 및 고압으로 압축하여 하나로 접합시키되, 상기 자외선 차단용 코팅재가 적층된 기재층에 곡면을 형성하기 위하여 상기 자외선 차단용 코팅재가 적층된 기재층의 상하부에 10℃의 상대적 온도차를 두어 단면상 수지비율을 차등화함을 통해 벤딩률을 조절하여 벤딩하는 것을 특징으로 하는 고밀도압축목재패널의 제조공법.
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