KR101875588B1 - 밝은 색상의 표면층 - Google Patents

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괴란 지글러
켄트 린드그렌
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뵈린게 이노베이션 에이비이
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Abstract

본 발명은 고해된 섬유 바인더, 안료 및 내마모성 입자의 믹스를 포함하는 건조 분말층을 사용함으로써 엷은 색상 및/또는 무지의 내마모성 표면층을 생산하는 방법에 관한 것이다.

Description

밝은 색상의 표면층 {BRIGHT COLORED SURFACE LAYER}
기술 분야
본 기재는 일반적으로 건축용 패널(building panel), 바람직하게는 플로어 패널(floor panel)용 내마모성 표면층을 지닌 섬유 기반 패널 분야에 관한 것이다. 본 기재는 이러한 내마모성 표면을 지닌 건축용 패널, 및 이러한 패널을 생산하는 생산 방법에 관한 것이다.
적용 분야
본 기재는 목재 섬유 코어(wood fibre core) 및 장식용 내마모성 표면을 지닌 바닥 패널로 형성되는 플로팅 플로어(floating floor)에 사용하기에 적합하다. 이에 따라, 하기의 공지된 시스템의 기술, 문제점, 및 본 발명의 목적 및 특징에 대한 기재는 무엇보다도 비제한적인 예로서 이러한 적용 분야, 특히 통상적인 플로팅 목재섬유 기반 라미네이트 바닥재(flooring)와 유사한 바닥재를 목표로 한다. 본 기재는 서브 플로어(sub floor)에 접착되는 플로어를 제외하지 않는다.
본 기재의 구체예는 예를 들어, 코어에 접착되는, 표면층 또는 패널로서 사용될 수 있음이 강조되어야 한다. 본 기재의 구체예는 또한 예를 들어, 벽 패널, 천장, 및 가구 부재 및 이와 유사한 것들로서의 용도로 사용될 수 있다. 구체예는 또한 마모 특성 및 디자인 특성을 개선시키기 위해, 코르크(cork) 또는 목재와 같은 임의의 표면 재료를 갖는 바닥재에 사용될 수 있다.
라미네이팅된 페이퍼 시트(laminated paper sheet)를 포함하는 표면을 지닌 라미네이팅된 건축용 패널을 생산하는 것은 널리 공지되어 있다.
소위 목재 섬유 플로어(Wood Fibre Floor: WFF)로 불리우는 새로운 타입의 패널은, 생성물 및 생성물을 생산하는 방법을 모두 나타내고 있는 WO 2009/065769에 개시되어 있다. 직접 압착 라미네이팅된 건축용 패널은 일반적으로 6 내지 12 mm 코어의 섬유 보드(fibre board), 0.2 mm 두께의 상부의 장식 표면층, 및 0.1 내지 2 mm 두께의 하부의, 라미네이트, 플라스틱, 페이퍼 또는 유사 재료의 밸런싱층(balancing layer)을 포함한다.
라미네이팅된 표면은 일반적으로 두개의 페이퍼 시트, 즉, 0.1 mm 두께의 프린팅된 장식용 페이퍼 및 장식용 페이퍼 상에 적용되고, 마멸로부터 장식용 페이퍼를 보호하도록 의도된 투명한 0.05 내지 0.1 mm 두께의 오버레이 페이퍼(overlay paper)를 포함한다. 장식용의 불투명 페이퍼 상의 프린트는 단지 0.01 mm 정도의 두께이다. 고해된(refined) α-셀룰로오즈 섬유로 제조된 투명한 오버레이는 작은, 경질이고 투명한 산화알루미늄 입자를 포함한다. 고해된 섬유는 약 2 내지 5 mm로 다소 긴 편이고, 이것이 오버레이 페이퍼에 요구되는 강도를 제공한다. 투명성을 얻기 위해, 버진(virgin) 목재 섬유에 존재하는 모든 천연 수지는 제거되었으며, 산화알루미늄 입자는 장식용 페이퍼 상에 매우 얇은 층으로서 적용된다. 라미네이트 플로어의 표면층은 장식 특성 및 내마모 특성이 일반적으로 한층이 다른 한층 위에 있는 두개의 별개의 층으로 얻어진다.
프린팅된 장식용 페이퍼 및 오버레이에는 멜라민 수지가 함침되고, 열 및 압력 하에서 목재 섬유 기반 코어로 라미네이팅된다.
작은 산화알루미늄 입자는 크기가 20 내지 100 마이크론 범위일 수 있다. 상기 입자들은 여러 방식으로 표면층에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 이들 입자는 오버레이 페이퍼의 제조 중에 펄프에 혼입될 수 있다. 또한, 오버레이의 함침 과정 동안에 습윤 락커(wet lacquer)로 살포되거나, 오버레이의 함침에 사용되는 락커에 혼입될 수 있다.
또한, 마모층은 셀룰로오즈 오버레이 없이 생산될 수도 있다. 이러한 경우, 멜라민 수지 및 산화알루미늄 입자가 상기 기술된 바와 유사한 방법으로 장식용 페이퍼 상에 직접 락커 처리된 층으로서 적용된다. 이러한 마모층은 일반적으로 액체 오버레이로서 언급된다.
이러한 생산 방법으로, 매우 내마모성인 표면이 얻어질 수 있으며, 이러한 타입의 표면은 주로 라미네이트 바닥재에 사용되지만, 또한 가구 부재 및 유사한 용도에도 사용될 수 있다. 고품질 라미네이트 바닥재는 ISO-표준에 따른 Taber Abraser로 측정하여 마멸 등급 AC4 및 AC5에 상응하는 4000 내지 6000 레볼루션(revolution)의 내마모성을 갖는다.
또한, 락커 처리된 목재 표면의 내마모성은 목재 표면을 덮고 있는 투명한 락커에 산화알루미늄 입자를 혼입시킴으로써 상당히 개선될 수 있음이 공지되어 있다.
라미네이트 바닥재에 사용되는 가장 보편적인 코어 재료는 HDF-고밀도 섬유판(High Density Fibreboard)으로 불리우는 고밀도 및 우수한 안정성을 지닌 섬유판이다. 또한, 때로는 MDF - 중밀도 섬유판(Medium Density Fibreboard) -이 코어로서 사용된다. 또한, 삭편판(particleboard)과 같은 그 밖의 코어 재료가 사용된다.
WFF 플로어 패널은 실질적으로 목재 섬유, 바인더 및 내마모성 입자의 실질적으로 균일한 믹스(mix)를 포함하는 표면을 층을 지닌 "페이퍼 비함유" 패널이다. 내마모성 입자는 바람직하게는 산화알루미늄 입자이고, 바인더는 바람직하게는 멜라민과 같은 열경화성 수지이다. 내마모성 입자는 표면층의 두께에 걸쳐 상부에서 바닥으로, 그리고 패널의 코어에 접촉하여 제공된다. 그 밖의 적합한 재료는 예를 들어, 실리카 또는 탄화규소이다. 일반적으로, 이들 재료 모두는 바람직하게는 HDF 코어 상에 혼합된 분말로서 건조 형태로 적용되고, 0.2 내지 1.0 mm 표면층에 열 및 압력 하에서 경화된다.
몇몇 용어의 정의
하기 본문에서, 설치된 플로어 패널의 보이는 면은 "앞면"이라 하고, 플로어 패널의 서브 플로어에 접하는, 플로어 패널의 반대면은 "뒷면"이라고 한다. 패널의 주부를 포함하고, 요구되는 안정성을 지닌 패널을 제공하는 시트 형상 재료는 "코어"라 한다. 코어가 전면에 가장 근접한 표면층, 및 바람직하게는 또한 후면에 가장 근접한 밸런싱층으로 코팅되는 경우, "플로어 보드" 또는 "플로어 엘리먼트"라 하는 반-제조물을 형성하고, 이러한 경우, 반-제조물은 이후 공정에서 다수의 플로어 엘리먼트로 나뉜다. 플로어 엘리먼트가 조인트 시스템(joint)에 의해 최종 형상을 얻도록 가장자리를 따라 기계처리되는 경우, 그것들을 "플로어 패널"이라 한다. "표면층"은 패널에 장식 특성 및 내마모성을 제공하고, 바람직하게는 플로어보드의 전체 앞면을 덮는, 앞면에 가장 근접한 코어에 적용되는 모든 층을 의미한다. "장식 표면층"은 주로 플로어에 장식적인 외관을 제공하는 것으로 의도된 층을 의미한다. "마모층"은 주로 앞면의 내구성을 개선시키도록 구성된 층에 관한 것이다.
"수평면"은 표면층의 바깥부에 평행하게 연장되는 면을 의미한다. "수평적으로"는 수평면에 평행한 것을 의미하고, "수직으로"는 수평면에 대해 수직인 것을 의미한다. "상부"는 앞면 방향을 의미하고, "하부"는 뒷면 방향을 의미한다.
발명의 요약
본 기재의 구체예의 전체 목적은 현재 공지된 기술에 의해서 보다 더욱 비용 효과적인 방식으로 생산될 수 있는, 건축용 패널, 바람직하게는 엷은 색 및/또는 무지(plain colured), 예를 들어, 브라이트 화이트(bright white)의 내마모성 층을 지닌 플로어 패널을 제공하는 것이다.
WO 2009/065769에 기술된 방법은 엷은 색상, 예를 들어, 브라이트 화이트 색상, 또는 매우 강렬한 색상을 제공하도록 의도된 안료를 사용하지만, 섬유의 천연 수지로 인해 버진 또는 재활용 목재 섬유의 천연 색상이 덜 엷고, 색채가 덜 화려한 결과를 낳는 제약이 있는 버진 또는 재활용 목제 섬유의 용도를 포함한다. 천연 수지는 요망되는 색상을 달성하기 어렵하게 하고, 변색 영역을 초래할 수 있다. 제한된 색채의 문제점은 안료 양을 증가시킴으로써 해소될 수 있지만, 이것은 다소 비용이 드는 해결책이며, 높은 안료 로딩은 안료 블리드(pigmnet bleed)와 같은 다른 문제점을 초래할 수 있다.
통상적인 라미네이팅된 플로어 패널은 매우 마모성인 오버레이의 제한된 투명성으로 인해, 엷은 색상 또는 강렬한 색상의 표면을 만드는 것에 제약이 있다.
이러한 문제점에 대한 해결책은 고해된 섬유 바인더, 안료 및 내마모성 입자의 믹스를 포함하는 건조 분말층을 사용하는 것이다.
본 발명의 특징은 엷은 색상의 내마모성 표면층을 생산하는 방법으로서,
● 고해된 섬유, 바인더, 안료 및 내마모성 입자의 믹스를 포함하는 건조 분말층을 캐리어 상에 적용하는 단계; 및
● 믹스에 열 및 압력을 가함으로써 믹스를 색채가 화려하거나 브라이트 화이트의 내마모성 층으로 경화시키는 단계를 포함하는 방법이다.
바인더는 바람직하게는 멜라민 수지 및 산화알루미늄 내마모성 입자이다. 브라이트 화이트 생성물을 제조하기 위한 안료는 바람직하게는, 이산화티탄, 산화납, 또는 그 밖의 통상적으로 사용되는 안료이다. 색채가 매우 화려한 생성물을 제조하기 위한 안료는 광범위한 무기 및 유기 기원 둘 모두의 안료이다.
믹스가 적용되는 캐리어는 바람직하게는 HDF 패널이고, 이로써 형성되는 패널은 표면층의 두께에 걸쳐 상부에서 저부로, 그리고, 패널의 코어와 접촉하여 내마모성 입자를 갖는다.
고해된 섬유는, 대부분 목재 섬유 또는 그 밖의 천연 섬유에서 전형적으로 발견되는 천연 수지가 없는 섬유이다. 이러한 섬유는 세척, 추출, 표백 또는 이들의 조합을 통해 달성될 수 있다. 이러한 섬유의 예는 CFF 사(독일)에 의해 제공될 수 있는 Technocel® 150 TAB이다.
바람직한 구체예에서, 건조 분말층 내 고해된 섬유, 예를 들어, 화이트 섬유의 양과 비교되는 수지의 양은 약 100% 초과, 100%, 바람직하게는 약 1200% 초과, 가장 바람직하게는 약 120% 내지 180%의 범위이다. 이러한 비율은 가공성이 증가되고, 내오염성(stain resistance)이 개선되는 효과를 갖는다.
코어 상에 산포된 층인 서브층은 서브층 상에 있는 건조 분말층과 함께 엠보싱 깊이(embossing depth)와 같은 훨씬 더 우수한 가공성 및 보다 높은 광택을 제공한다. 구체예들에서, 서브층은 고해된 섬유가 사용될 수 있기는 하지만, 목재 섬유, 바람직하게는 천연 목재 섬유 또는 HDF 섬유, 및 수지를 포함한다. 바람직한 구체예에서, 목재 섬유의 양과 비교하여 수지의 양은 약 100% 미만, 바람직하게는 약 200% 미만, 더욱 바람직하게는 약 300% 미만이고, 가능하게는 심지어 약 400% 미만이다.
건조 분말층 상에 위치한, 어떠한 산화알루미늄도 없는, 고해된 섬유의 탑층(top layer)은 추가로 내오염성을 개선시킨다. 또한, 압착판의 수명을 증가시킨다.
본 기재의 구체예는 하기 층들의 조합을 포함한다: (1 ) 서브층 및 건조 분말층; (2) 건조 분말층 및 탑층; 및 (3) 서브층, 건조 분말층 및 탑층.
또한, 비용을 감소시키고/거나 다른 색상을 생성하기 위해, 고해된 섬유와 HDF 섬유 또는 어떠한 천연 목재 섬유, 즉, 고해되지 않은 목재 섬유의 믹스를 사용하는 것이 가능하다.
성분들의 다수의 조합에 의해 기능성 생성물로 제조될 수 있다. 두개의 예가 본 발명의 두 개의 기능성 프로토타입(prototype)을 나타내도록 제시된다.
본 기재는 하기에서 바람직한 구체예와 관련하여, 그리고 첨부되는 예시적인 도면을 참조하여 더욱 자세하게 기술될 것이다.
도 1은 본 기재의 구체예에 따른 플로어 패널을 도시한 것이다.
패널(1)에는 목재 섬유 기반 코어(6), 균일한 불투명 장식 표면층(5), 바람직하게는 밸런싱층(balancing layer)이 구비된다. 패널(1)은 일 구체예에서, 표면층, 코어 및 밸런싱층이 동일한 압착 공정에서 형성된 생산 공정으로 일체적으로 형성된다.
도 1은 표면층(5)을 나타낸다. 표면층은 고해된 섬유(14), 작은 경질 내마모성 입자(12, 12') 및 바인더(19)를 포함한다. 내마모성 입자(12,12')는 바람직하게는 산화알루미늄 입자이다.
표면층은 또한 색상 안료(15) 및/또는, 임의로, 그 밖의 장식 재료 또는 화학품을 포함한다. 장식 재료는 예를 들어, 표면층에 디자인 특징(들)에 영향을 미칠 수 있는 재료를 포함한다. 예시적인 디자인 재료로는 질감, 반사도, 윤, 발광, 투명성 등에 영향을 미치는 재료를 포함한다.
본 기재의 구체예는 내마모성 표면층(5)이 공지된 라미네이팅된 플로어 패널에서보다 더욱 두껍게 제조될 수 있다는 이점을 제공한다.
바람직한 바인더는 멜라민 또는 우레아 포름알데히드 수지이다. 어떠한 다른 바인더, 바람직하게는 합성 열경화성 수지가 사용될 수 있다.
본 발명의 구체예에 따른 방법에서, 바람직하게는 WO 2009/065769에 기재된 것과 동일한 산포 및 압착 유닛이 사용되며, 바람직하게는 상기 방법의 구조화된 압착판과 함께 사용된다.
실시예 W1 : 브라이트 화이트 포뮬레이션
밸런싱을 위해 후면에 고정되어 있는 9.8 mm 두께의 두개의 배킹 페이퍼(backing paper) NKR 140을 지닌 HDF 보드 상에, 40 Wt% 고해된 섬유, 10 Wt% 산화알루미늄, 안료로서 10 Wt% 이산화티탄, 및 40 Wt% 멜라민 수지로 이루어진 WFF 분말 포뮬레이션을 첨가하였다. WFF 분말 믹스를 소위 살포기(scattering machine)에 의해 적용하였으며, 살포기는 WFF 분말을 HDF 표면 상에 균일하게 분포시켰다. WFF 분말의 총량은 625 g/m2였다. WFF 분말 상에, 97 Wt% 탈이온수, 1 Wt% BYK-345 (표면 장력을 감소시키기 위해 첨가되는 습윤제), 및 2 Wt% of Pat 622/E (이형제)로 이루어진 수용액을 분무시킴으로써 WFF 분말을 HDF 보드 상에 고정시켰다.
상기 재료를 소위 DPL 프레스(press)에 위치시켰다. 표면 텍스쳐(surface texture)는 최고부와 최저부에 약 300 마이크론의 차이가 나는 힐(hill) 및 밸리(valley)를 갖는 특수한 압착판으로 구성되었다. 이러한 깊은 압착판은 DPL 및 HPL을 압착하는 경우에는 사용될 수 없으며, 멜라민 함침된 페이퍼는 압착 동안에 균열이 일어난다. 형성된 생성물은 브라이트 화이트의 건축용 패널이다.
분말 혼합물의 추가의 예가 하기에 기재된다.
Figure 112012061784227-pct00001
상기 혼합물에는, 멜라민 포름알데히드 수지의 예인 Prefere 4865 및 Kauramine 773이 사용된다.
W3 및 W4에 있어서 화이트 섬유(고해된 섬유)와 비교하여 수지의 비율은 증가한다. 증가한 비는 가공성을 증가시키고, 내오염성을 개선시키는 효과를 갖는다. 바람직한 구체예에서, 화이트 섬유와 비교하여 수지의 비율은 약 100% 초과, 바람직하게는 약 120 % 초과, 가장 바람직하게는 약 120% 내지 180%의 범위이다.
서브 층 상의 층들 W1 내지 W4 중 어느 하나와 조합하여 코어 상에 산포된 층인 서브층은 엠보싱 깊이와 같은 훨씬 더 우수한 가공성 및 보다 높은 광택을 제공한다.
W5와 같은 탑층은, W1 내지 W4 층들 중 어느 하나 상에서 어떠한 산화알루미늄 없이 내오염성을 개선시킨다. 또한, 압착판의 수명을 증가시킨다.
실시예 R2 : 색채가 화려한 레드 포뮬레이션( red formulation )
밸런싱을 위해 후면에 고정되어 있는 9.8 mm 두께의 두개의 배킹 페이퍼 NKR 140을 지닌 HDF 보드 상에, 42.5 Wt% 고해된 섬유, 10 Wt% 산화알루미늄, 레드 안료로서 5 Wt% Heucosin Spez. Tomatenrot G 10138, 및 42.5 Wt% 멜라민 수지로 이루어진 WFF 분말 포뮬레이션을 첨가하였다. WFF 분말 믹스를 소위 살포기에 의해 적용하였으며, 살포기는 WFF 분말을 HDF 표면 상에 균일하게 분포시켰다. WFF 분말의 총량은 625 g/m2였다. WFF 분말 상에 97 Wt% 탈이온수, 1 Wt% BYK-345 (표면 장력을 감소시키기 위해 첨가되는 습윤제), 및 2 Wt%의 Pat 622/E (이형제)로 이루어진 수용액을 분무시킴으로써 WFF 분말을 HDF 보드 상에 고정시켰다.
상기 재료를 소위 DPL 프레스에 위치시켰다. 표면 텍스쳐는 최고부와 최저부에 약 300 마이크론의 차이가 나는 힐 및 밸리를 갖는 특수한 압착판으로 구성되었다. 이러한 깊은 압착판은 DPL 및 HPL을 압착하는 경우에는 사용될 수 없으며, 멜라민 함침된 페이퍼는 압착 동안에 균열이 일어난다. 형성된 생성물은 고해된 섬유 없이 쉽게 얻어지지 않는, 색채가 화려한 레드 무지 건축용 패널이다.
WFF 분말 상에 분무된 수용액은 예를 들어, 80 내지 100 Wt%의 물, 바람직하게는 탈이온수, 0 내지 10 Wt%의 습윤제, 및 0 내지 10 %의 이형제를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 수용액은 예를 들어, 95 내지 98.5 Wt%의 물, 바람직하게는 약 97 Wt%의 물, 0.5 내지 2 Wt%의 습윤제, 바람직하게는 약 1 Wt%의 습윤제, 및 1 내지 3 Wt%의 이형제, 바람직하게는 약 2 Wt%의 이형제를 포함할 수 있다.

Claims (16)

  1. 내마모성 표면층을 제조하는 방법으로서,
    - 고해된(refined) 섬유, 바인더(binder), 안료 및 내마모성 입자의 믹스를 포함하는 건조 분말층을 캐리어 상에 적용하는 단계; 및
    - 믹스에 열 및 압력을 가함으로써 믹스를 내마모성 층으로 경화시키는 단계를 포함하고,
    고해된 섬유와 비교하여 바인더의 비율이 120 wt% 초과인, 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 캐리어는 목재 섬유 기반 코어이고, 장식 층이 상기 목재 섬유 기반 코어에 부착되어 패널을 얻는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 패널이 플로어 패널(floor panel)인 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 내마모성 입자가 산화알루미늄인 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 경화된 층의 두께가 1 mm 미만인 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 내마모성 표면층이 명백색(bright white) 또는 레드인 방법.
  7. 제 2항에 있어서, 장식 층이 HDF 패널에 부착되는 방법.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 경화된 층의 두께가 0.3 mm 미만인 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 고해된 섬유와 비교하여 바인더의 비율이 120 wt% 내지 180 wt% 범위 내인 방법.
  12. 제 2항에 있어서, 목재 섬유 기반 코어 상에 서브층(sublayer)을 산포시키는(scatter) 단계를 포함하는 방법.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 건조 분말 층 상에 탑층(top layer)을 산포시키는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 표면층이 무지(plain colour)인 방법.
  15. 제 1항 또는 제 2항의 방법에 따라 생산된, 플로어 패널.
  16. 제 15항에 있어서, 플로어 패널의 표면층이 무지인, 플로어 패널.
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