KR102005082B1 - 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법 및 이로부터 제조된 친환경 중밀도 섬유판 - Google Patents

친환경 중밀도 섬유판의 제조방법 및 이로부터 제조된 친환경 중밀도 섬유판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포름알데히드 방산량(Formaldehyde emission)이 극히 낮아 친환경적이면서도, 높은 내구성(Durability)을 확보할 수 있는 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법 및 이로부터 제조된 친환경 중밀도 섬유판을 제공한다.

Description

친환경 중밀도 섬유판의 제조방법 및 이로부터 제조된 친환경 중밀도 섬유판{METHOD FOR ECO FRIENDLY MEDIUM DENSITY FIBERBOARD AND ECO FRIENDLY MEDIUM DENSITY FIBERBOARD MANUFACTURED THEREFROM}
본 발명은 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법 및 이로부터 제조된 친환경 중밀도 섬유판에 관한 것이다.
중밀도 섬유판(MDF)은 목질원료(Wood raw material)를 고온(High temperature)에서 해섬(Defibration)해서 얻어지는 목섬유(Wood fiber)에 접착제(Adhesive)를 도포(Blending)하고, 이를 건조(Drying) 및 성형(Forming)한 후, 열압(Hot pressing)을 통해 제조되는 것으로, 일반적인 중밀도 섬유판의 밀도(Density)는 0.35 내지 0.95g/cm3의 목질 판상 제품(Wood based panel)이며, 두께(Thickness)는 1.2 내지 35mm이다. 이러한 중밀도 섬유판은 복잡한 기계가공(Complex CNC processing) 등이 가능하여 실내 건축마감용(Interior building finishing)이나 실내 건가구용(Interior building materials) 등 다양한 분야(Diverse fields)에서 널리 사용되고 있다.
중밀도 섬유판(MDF), 합판(Plywood) 및 파티클보드(Particleboard)를 포함하는 목질 기반 건축자재(Wood based building materials)는 넓은 표면적(Wide surface area)을 가지고, 이 표면(Surface)에 지속적으로 내부공기(Indoor air)와 접촉하므로, 해당 건축 자재가 적용된 실내의 공기질(Indoor air quality) 평가(Evaluation)에 큰 영향(Major effect)을 미칠 수 있으며, 또한 다양한 종류(Various kinds)의 오염물질(Pollutants)을 공기 중으로 방산(Emission)한다.
목질 기반 복합 건축자재(Wood based building composite material)의 경우 제조공정(Manufacturing process)에서 도포(blending)되는 포름알데히드 유래 수지(Formaldehyde based resin)와 목재 자체(Wood itself)의 영향으로 인해 휘발성유기화합물(VOC), 포름알데히드(Formaldehyde) 등이 다량으로 방산(Emission)될 수 있다. 포름알데히드의 경우에는 천식(Asthma)이나 눈의 자극(Eye irritating)을 유래할 수 있으며, 장기간 노출(Long term exposure)로 인한 암(Cancer) 등 각종 질병(Various diseases)을 유발할(Cause) 가능성을 가지고 있다.
또한 중밀도 섬유판(MDF)은 목재(Wood) 또는 합판(Plywood)의 대체재(Substitute)로서 마루판(Flooring), 벽판넬(Wall panel), 천정재(Ceiling), 몰딩(Molding) 등 내외장재(Interior and exterior building materials)로서 다양하게 이용되고 있다. 따라서, 중밀도 섬유판은 수분(Moisture), 온도(Temperature), 하중(Load), 자외선(UV) 등 다양한 외부 환경 변화(Various outdoor environmental change)로 유발되는 영향에 의해 물리화학적 열화(Physical and chemical degradation) 발생 가능성이 매우 높다.
상기와 같은 내구성을 높이기 위해서 종래에는 중밀도 섬유판의 제조 시, 멜라민(Melamine), 푸르푸릴알코올(Furfury alcohol), 페놀(Phenol), 탄닌(Tannin), 리그닌(Lignin) 및 충진제(Fillers) 등을 첨가하여 내구성을 강화 하였으나, 이러한 효과는 중밀도 섬유판의 최종 물성 강화(Property reinforcement)가 미약하고 생산성 저하(Productivity decrease)의 문제점을 발생시킨다.
또한, 중밀도 섬유판에 유연성(Flexibility)을 부여하기 위해서 폴리알코올(Polyalcohol), 폴리아민(Polyamine), 아마이드(Amide), 인산에스테르(Phosphoric acid ester) 계통 화합물(Compounds) 등을 이용하여 중밀도 섬유판의 물리적인 성질(Physical property)을 개선하려 하였으나, 이러한 물질들은 중밀도 섬유판에 포함되는 수지의 폴리머 구조(Polymer structure) 내부에 화학결합(Chemical bond)을 하지 않고, 단순히 혼합(Mixing)되어 가소성(Plasticity)을 부여할 뿐이어서, 가소 효과(Plasticizing effect)가 단기적(Short period)이고 미약하다. 또한, 이러한 화학적 성분들은 중밀도 섬유판 제조 시, 다량(Great quantity)을 사용해야 하기 때문에 최종 제품의 물성(Property)을 저하시키고 생산성(Productivity)을 낮추는 고비용 구조(Costliness)의 단점(Weakness)이 있다.
국제공개 제2014-150267호
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 포름알데히드 방산량(Formaldehyde emission)이 극히 낮아 친환경적이면서도, 높은 내구성(Durability)을 확보할 수 있는 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법 및 이로부터 제조된 친환경 중밀도 섬유판을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 목질재(Wooden materials)를 파쇄기(Chipper)로 절단(Cutting)하여 목질 칩(Wood chip)을 제조하는 단계, 상기 목질 칩을 해섬(Defibration)하여 목섬유(Wood fiber)를 제조하는 단계, 상기 해섬된 목섬유, 접착제 조성물(Adhesive composition), 가소성 프리폴리머 조성물(Plasticizing prepolymer composition) 및 포름알데히드 포집제 조성물(Formaldehyde scavenger composition)을 혼합하여 혼합물(Mixture)을 형성하는 단계, 상기 혼합물을 건조(Drying) 및 성형(Forming)하는 단계 및 상기 성형된 혼합물(Formed mixture)을 열압축(Hot pressing)하여 중밀도 섬유판을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 접착제 조성물은 포름알데히드와 (NH2)2의 몰 비율(Molar ratio)이 1.3 내지 2.5 : 1인 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 제조방법으로 제조되고, 요소 및 포름알데히드와 상기 가소성 프리폴리머의 축합 중합물(Condensed polymer)을 포함하는 것인 친환경 중밀도 섬유판을 제공한다.
본 발명에 따른 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법을 이용하면, 종래와 대비하여, 포름알데히드 방산량이 극히 미량(Ultra low emission)이면서, 유연성(Flexibility) 및 내구성(Durability)을 확보할 수 있어 물리적인 성질(Physical property)이 향상된 친환경 중밀도 섬유판을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법에 대한 절차도(Procedure drawing)이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 본 발명은 특정 실시예에 대해 한정되지 아니며, 본 발명의 실시예들의 다양한 변경(Modification), 균등물(Equivalent) 및/또는 대체물(Alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(Configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(Suitable for)", "~하는 능력을 가지는(Having the capacity to)", "~하도록 설계된(Designed to)", "~하도록 변경된(Adapted to)", "~하도록 만들어진(Made to)", 또는 "~를 할 수 있는(Capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 "특별히 설계된(Specifically designed to)"것만을 반드시 의미하지는 않는다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
또한, 본 발명에 따른 공정의 각 단계는 완전 시계열적 순서에 의한 것이라고 한정하는 것은 아니고, 일반적인 중밀도 섬유판의 제조 공정에 적용하는 순서에 따라 발명을 이해하기 쉽게 기재한 것으로, 발명의 공정 순서는 필요에 따라 변경 또는 수정 가능함은 물론이며, 후술하는 조성물들의 제조는 개별적인 공정으로 별도로 진행될 수도 있다
본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일 실시예를 도 1을 참조로 하여 설명하면, 목질재를 파쇄기로 절단하여 목질 칩을 제조하는 단계(S10), 상기 목질 칩을 해섬하여 목섬유를 제조하는 단계(S20), 상기 해섬된 목섬유, 접착제 조성물, 가소성 프리폴리머 조성물 및 포름알데히드 포집제 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S30), 상기 혼합물을 건조 및 성형하는 단계(S40) 및 상기 성형된 혼합물을 열압축하여 중밀도 섬유판을 제조하는 단계(S50)를 포함하는 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법을 제공한다.
이하에서는 이러한 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
친환경 중밀도 섬유판의 제조에 있어서, 목질재를 파쇄기로 절단하여 목질 칩을 제조하는 단계(S10)는 목질재의 종류를 선택하고, 선택된 목질재를 칩의 형상으로 파쇄 및 분별하는 공정이다.
상기 목질재(Wooden materials) 중에는 원목(Raw log)을 포함할 수 있으며, 상기 원목은 천연 재료(Natural materials)로서 멀바우(Merbau), 부케라(Burckella), 방키라이(Bangkirai), 말라스(Malas), 크윌라(Kwila) 등 열대활엽수(Tropical hardwood), 라디에타파인(Radiata pine), 유칼립투스(Eucalyptus), 아카시아(Acasia) 등 속성수(Fast growing species)와 소나무(Korean red pine), 잣나무(Korean pine), 섬잣나무(Ulleungdo white pine), 해송(Black pine), 주목(Japanese yew), 노간주나무(Temple juniper), 솔송나무(Southern Japanese hemlock), 구상나무(Korean fir), 전나무(Needle fir), 이깔나무(Dahurian larch) 등 온대침활엽수(Temperate softwood and hardwood)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 재료에 따라서는 재생목재(Recycled wood)를 이용할 수도 있으며, 사탕수수(Bagasse), 왕겨(Rice husks), 볏짚(Rice straw) 등과 같은 농업 부산물(Agricultural residues)을 포함할 수 있다.
이러한 목질재를 일정한 크기로 파쇄하여 목질 칩을 형성한다. 이 경우 원목 또는 목질재는 가로 1 내지 5㎝, 세로 1 내지 5㎝의 크기로 파쇄기로 절단하며, 표준 치수(Standard size)보다 큰 것은 표준 크기로 절단하고 표준 치수 이하인 것은 스크린(Screen)을 통과시켜 제거(Removing)하여, 일정 크기(Certain sizes)의 목질 칩을 형성한다.
친환경 중밀도 섬유판의 제조에 있어서, 상기 목질 칩을 해섬하여 목섬유를 제조하는 단계(S20)는 목질 칩을 섬유상으로 해체(Break up)하는 공정이다.
구체적으로는, 파쇄되어 일정 크기를 형성한 목질 칩을 해섬기 고압 균질기(Refiner high pressure homogenizer), 그라인더(Grinder), 비드밀(Bead mill) 등에 의해 기계적으로 분쇄(Breaking)하고, 증해기(Digester) 내에 투입하여 7 내지 15kg/㎠의 포화 증기(Saturated steam)에 의해 160 내지 210℃의 고온(High temperature)에서 수 분간(Several minutes) 증해(Digestion)시켜 섬유질(Fiber)의 파괴 없이 리그닌(Lignin)을 연화(Softening)시킨 후에 그 압력(Pressure)과 온도(Temperature)가 그대로 유지된 상태에서 해섬을 수행하는 것일 수 있다.
상기 해섬을 거쳐 얻어지는 목섬유는 평균 섬유 직경이 5 내지 300 μm 일 수 있다.
친환경 중밀도 섬유판의 제조에 있어서, 상기 해섬된 목섬유, 접착제 조성물, 가소성 프리폴리머 조성물 및 포름알데히드 포집제 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S30)는 목섬유, 접착제 조성물, 가소성 프리폴리머 조성물 및 포름알데히드 포집제 조성물이 각각 별도의 공정을 거쳐 형성된 후, 혼합되는 것일 수도 있다.
상기 접착제 조성물은 요소 유래 단량체(Urea derived monomer) 및 포름알데히드 유래 단량체(Formaldehyde derived monomer)를 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 접착제 조성물은 포름알데히드와 (NH2)2의 몰 비율(Molar ratio)이 1.3 내지 2.5 : 1 일 수 있다. 접착제 조성물에서 포름알데히드와 (NH2)2의 몰 비율이 1.3 : 1 미만이면 수지의 가교결합도(Cross linking)가 현저히 떨어져서 물성(Property)이 저하(Decrease)되는 점에서 바람직하지 않고, 포름알데히드와 (NH2)2의 몰 비율이 2.5 : 1 초과이면 유리된 포름알데히드 함량(Free formaldehyde content)이 급증하여 포름알데히드 방출량 저감(Formaldehyde emission reduction)이 힘든 점에서 바람직하지 않다.
상기 포름알데히드와 (NH2)2의 몰 비율은 본 발명의 접착제 조성물에서 반응했거나(Reacted), 반응하지 않고(Unreacted) 잔류한(Remained) 포름알데이드 또는 반응한 경우 포름알데히드 유래 단량체와 요소 또는 반응한 경우 요소 유래 단량체에서의 (NH2)2기의 몰수를 의미하는 것이며, 결과적으로는 접착제 조성물의 제조 과정에서 투입되는 포름알데히드 총량(Total amount)에 따른 몰 비율 대비 요소의 (NH2)2기 총량의 몰 비율을 의미한다.
상기 접착제 조성물은 요소 유래 단량체(Urea derived monomer) 및 포름알데히드 유래 단량체(Formaldehyde derived monomer)를 투입하여 혼합물을 제조하는 원료 투입단계(Raw materials input), 상기 원료투입단계를 거친 혼합물에 촉매(Catalyst)를 첨가하는 1차 산도 조절단계(pH control), 상기 1차 산도 조절단계를 거친 혼합물(Mixture)을 가열하여 반응시키는 1차 축합 중합단계(Condensation polymerization), 상기 1차 축합 중합단계를 거친 중합물(Condensate)에 요소(Urea)를 투입하여 촉매(Catalyst)를 첨가하는 2차 산도 조절단계, 2차 산도 조절단계를 거친 중합물을 반응시키는 2차 축합 중합 단계, 상기 2차 축합 중합단계를 거쳐 제조된 중합물을 냉각(Cooling)시키는 냉각단계를 거쳐 제조될 수 있다.
상기 원료 투입단계는 요소 유래 단량체(Urea derived monomer)로서 요소 및 포름알데히드 유래 단량체(Formaldehyde derived monomer)로서 포름알데히드와, 가소성 프리폴리머 조성물(Plasticizing prepolymer composition)을 20 내지 40℃의 온도를 갖는 반응기(Reactor)에 투입하여 혼합물을 제조하는 단계로서, 반응기에 투입되는 포름알데히드와 요소 유래의 (NH2)2의 몰 비율(Molar ratio)를 2 내지 4로 함이 바람직하다.
이때, 가소성 프리폴리머 조성물의 함량은 요소 유래 단량체(Urea derived monomer) 및 포름알데히드 유래 단량체(Formaldehyde derived monomer)를 포함하는 접착제 조성물 대비 중량비로서 1 : 0.015 내지 0.055 인 것이 바람직하다.
접착제 조성물과 가소성 프리폴리머 조성물의 중량비가 1 : 0.015 미만이면 내구성 및 유연성 향상 효과가 미약한 점에서 바람직하지 않고, 1 : 0.055 초과이면 이후 축합 중합단계에서의 수지 가교결합 형성 진행을 방해 점에서 바람직하지 않다.
상기 포름알데히드는 시판되는 것으로서, 퍼센트 농도로 37% 내지 50%의 농도를 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 1차 산도 조절단계는 상기 원료 투입단계를 거친 혼합물에 과황산 모노 칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)(퍼센트 농도로서 5 내지 20% 농도)을 첨가하여 혼합물의 pH를 1 내지 2로 조절하는 단계이다.
상기 1차 축합 중합단계는 상기 1차 산도 조절단계를 거친 혼합물을 반응시키는 단계로서, 혼합물을 가열하여 55 내지 75℃의 온도로 가열하여 30 내지 60분간 축합 중합을 진행하는 단계이다.
상기 2차 산도 조절단계는 상기 1차 축합 중합단계를 거친 중합물에 가성소다(Sodium hydroxide) 또는 트리에탄올아민(TEA)를 첨가하는 단계로서, 반응물의 pH를 7 내지 9으로 조절하는 단계이다.
상기 2차 축합 중합단계는 상기 2차 산도 조절단계를 거친 중합물을 반응시키는 단계로서, 요소(Urea)를 추가 투입하여 포름알데히드와 (NH2)2의 몰 비율(Molar ratio)를 1.3 내지 2.5로 맞춘 후 가열하여 70 내지 90℃의 온도로 가열하여 30 내지 60분간 축합 중합을 진행하는 단계이다.
상기 냉각단계는 상기 2차 축합 중합단계를 거쳐 제조된 중합물을 냉각하는 단계로서, 상기 2차 축합 중합단계에서 70 내지 90℃의 온도를 유지하면서 반응물의 운점(Cloud point)를 10분 단위로 확인하여, 운점에 도달하면, 반응물에 트리에탄올아민(TEA)를 첨가하여 반응물의 pH를 7.5 내지 8.5로 조절한 후, 반응기의 온도를 30℃로 냉각시켜 축합 중합을 중지시키는 단계이다. 상기 냉각단계가 완료되면 요소 포름알데히드 수지를 포함하는 접착제 조성물이 제조된다.
상기 가소성 프리폴리머 조성물은 폴리알코올계 화합물(Polyalcohol compound), 폴리아민계 화합물(Polyamine compound), 아마이드계 화합물(Amide compound), 인산에스테르계 화합물(Phosphoric acid ester compound)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상과 알데하이드계 화합물을 반응시킨 프리폴리머(Prepolymer)이다.
상기 폴리알코올계 화합물(Polyalcohol compound)은 디에틸렌글리콜(DEG), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 솔비톨(Sorbitol) 및 마니톨(Mannitol)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리아민계 화합물(Polyamine compound)은 헥사메틸렌디아민(Hexamethylenediamine), 트리에틸옥사이드디아민(Triethyleneoxidediamine), 비스 헥사메틸렌트리아민(Bis-hexamethylenetriamine), 트리에틸아민트리아민(Triethylaminetriamine) 및 폴리 프로필렌옥사이드 트리아민(Poly(propyleneoxide) triamine)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 아마이드계 화합물(Amide compound)은 카프로락탐(Caprolactam), 시아노구아니딘(Cyanoguanidine), 벤조구아나민(Benzoguanamine) 및 하이드록시 알킬멜라민(Hydroxyl alkylmelamine)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 인산에스테르계 화합물(Phosphoric acid ester compound)은 TCP(Tri-cresyl phosphae), TBP(Tri-butyl phosphate), CDP(Cresyl diphenyl phosphate), 트리에틸인산(Tiethyl phosphate) 및 트리부틸인산(Tributyl phosphate)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 알데히드계 화합물(Aldehyde compound)은 포름알데히드(Formaldehyde), UFC(Urea formaldehyde concentrate), 파라포름알데히드(Paraformaldehyde), 아세트알데히드(Aacetaldehyde), 글리옥살(Glyoxal), 및 글루타르알데히드(Glutardehyde)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 접착제 조성물 제조 시, 가소성 프리폴리머 조성물을 포함함으로써, 접착제 조성물에 형성되는 요소 포름알데히드 수지의 3차원 경화 구조(Three dimensional curing structure) 내에 가소성 프리폴리머(Plasticizing Prepolymer)를 사용하여 요소수지 구조(Urea resin structure) 내에서 화학결합(Chemical bond)을 유도(Derive)하여 소량(Small quantity)으로 물성(Property)을 향상시키고 반영구적(Semipermanent)인 가소성(Plasticity)을 부여하여 외기 환경 변화(Outdoor environmental change)에 강한 내구성 구조(Strong durable structure)를 형성할 수 있다.
종래에는, 중밀도 섬유판의 물리적 성질인 내구성을 높이면서도 포름알데히드 방산량을 줄이기 위해, 접착제 조성물에서의 포름알데히드의 몰 비율을 낮추거나, 접착제 조성물에서 별도의 첨가제를 추가하는 방향으로 개발이 진행되어 왔었다. 그러나, 이러한 방법들은 제품 물성의 향상이 미비하고 생산성 저하가 심하며 고비용 구조이다.
그러나, 본 발명자들은 연구 결과, 접착제 조성물에 가소성 프리폴리머 조성물(Plasticizing prepolymer composition)을 포함함으로써, 접작체 조성물 내의 요소 포름알데히드 수지 또는 요소 및 포름알데히드와 축합 중합(Condensation polymerization)이 용이하고, 요소와 포름알데히드에 의한 축합 중합 수지(Condensed and polymerized resin)와 상용성(Miscibility)이 우수하여, 요소 포름알데히드 수지와 화학결합(Chemical bond)을 형성할 수 있으며, 중밀도 섬유판의 경화 후(After curing) 유연하고(Flexible) 안정적인(Stable) 3차원 구조(3D structure)를 형성시킬 수 있다고 생각된다.
따라서, 이러한 효과를 확보하기 위해 보다 바람직하게는 상기 가소성 프리폴리머 조성물은 아마이드계 화합물, 인산에스테르계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상과 알데하이드계 화합물을 반응시킨 프리폴리머를 포함하는 것일 수 있고, 구체적으로 상기 가소성 프리폴리머 조성물은 시아노구아니딘(Cyanoguanidine), 트리에틸인산(Triethyl phosphate), UFC(Urea formaldehyde concentrate)의 반응물(Reactant)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 가소성 프리폴리머 조성물의 제조방법의 예시로서는 UFC(퍼센트 농도 85%)와 시아노구아니딘을 몰비로서 2 내지 5(UFC/시아노구아니딘)로 하여, 해당 화합물을 물에 용해하여 수용액(Aqueous solution)을 제조할 수 있다. 전체 수용액 기준 상기 화합물을 40 내지 60 중량%으로 한 후, pH 조절제를 투입하여 pH를 5 내지 6으로 맞추고, 60 내지 70℃의 온도로 가열하여, 10 내지 40분간 유지시킨 후, 20 내지 50℃로 냉각 후 트리에틸인산을 UFC 대비 몰비 1 내지 2로 40 내지 60분간 투입하면서 반응 완료 후 가성소다로 pH를 6 내지 7로 맞춘 후 냉각하여 수득(Acquring)할 수 있다.
상기 포름알데히드 포집제 조성물(Formaldehyde scavenger composition)은 요소(Urea), 아황산염계 화합물(Sulfite salt compounds) 및 카르복시산계 화합물(Carboxlylic acid compounds)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 아황산염계 화합물(Sulfite salt compounds)은 아황산나트륨(Sodium sulfite), 아황산수소나트륨(Sodium bisulfite), 티오아황산나트륨(Sodium metabisulfite) 및 아디티온산나트륨(Sodium hydrosulfite)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 카르복시산계 화합물(Carboxlylic acid compounds)은 옥살산(Oxalic acid), 아디프산(Aadipic acid), 말레산(Maleic acid), 구연산(Citric acid), 아스코르브산(Aascorbic acid), 타타르산(Tartaric acid), 숙신산(Succinic acid) 및 글루타르산(Glutaric acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 포름알데히드 포집제 조성물은 요소 60 내지 95 중량부, 요소 60 내지 95 중량부를 기준으로 카르복시산계 화합물 1 내지 20 중량부, 요소 60 내지 95 중량부를 기준으로 아황산염계 화합물 1 내지 20 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는 상기 카르복시산계 화합물은 포름알데히드 포집 성능(Scavenging performance)이 우수하고 용해성(Solubility)이 좋은 관점(Viewpoint)에서 글루타르산일 수 있고, 아황산염계 화합물은 글루타르산과 혼화성(Compatibility)이 좋고 포집성능에서 상승작용(Synergistic effect)을 하는 관점에서 티오아황산나트륨(Sodium metabisulfite)일 수 있다.
상기 포름알데히드 포집제 조성물의 제조는, 요소, 아황산염계 화합물 및 카르복시산계 화합물을 분말 상태로 하여 반응기에 혼합하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
친환경 중밀도 섬유판의 제조에 있어서, 상기 혼합물을 건조 및 성형하는 단계(S40)는 목섬유, 가소성 프리폴리머 조성물 및 포집제 조성물이 혼합된 혼합물을 건조시킴으로써 접착제의 접착력을 더욱 우수하게 하는 것으로, 그 건조 방법 및 시간에 제한을 두는 것은 아니다.
친환경 중밀도 섬유판의 제조에 있어서, 상기 성형된 혼합물을 열압축하여 중밀도 섬유판을 제조하는 단계(S50)는 170 내지 210℃의 온도에서 30 내지 50kg/cm2의 압력으로 열 압축하여 중밀도 섬유판으로 성형하는 단계로서, 이로부터 제조된 친환경 중밀도 섬유판의 두께는 1.2 내지 35mm로 제조하는 것이 바람직하나, 반드시 제한하는 것은 아니다.
이러한, 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법에 있어서, 선택적으로는 상기 성형(Forming)된 친환경 중밀도 섬유판을 재단(Cutting)하는 단계를 포함할 수 있고, 친환경 중밀도 섬유판을 사용 목적에 따라 일정한 크기로 절단하는 것으로, 재단의 형태에 제한을 두는 것은 아니다.
또한, 상기 재단된 친환경 중밀도 섬유판의 표면을 연마하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 친환경 중밀도 섬유판의 표면을 연마(Sanding)하여 보다 높은 심미감(Aesthetic feel) 또는 질감(Texture) 가지게 할 수도 있다.
상기와 같은 공정(Process)을 거침으로써, 각 공정에서의 본 발명의 일 실시예에 따른 접착제 조성물, 가소성 프리폴리머 조성물 및 포름알데이트 포집제 조성물은 친환경 중밀도 섬유판의 내구성 및 유연성을 상승시키면서도, 포름알데히드 방산량이 현저히 낮아질 수 있도록 용이하게 친환경 중밀도 섬유판을 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기와 같은 제조방법을 통하여 수득되는 친환경 중밀도 섬유판을 제공한다.
구체적으로 상기 친환경 중밀도 섬유판은, 요소 및 포름알데히드와 상기 가소성 프리폴리머의 축합 중합물을 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
제조예, 실시예 및 비교예
제조예
접착제 조성물 A의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 및 가소성 프리폴리머 조성물ⅰ 25g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 255g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.3 :1 이었다.
운점은 20℃에서 다량의 물에 가해진 1방울의 수지가 더 이상 직접 용해되지 않고 탁도(Turbidity)를 나타내는 시점의 시간으로 정의된다.
접착제 조성물 B의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 및 가소성 프리폴리머 조성물ⅰ 25g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 195g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.5 :1 이었다.
접착제 조성물 C의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 및 가소성 프리폴리머 조성물ⅰ 25g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 145g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.7 :1 이었다.
접착제 조성물 D의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 및 가소성 프리폴리머 조성물ⅰ 25g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 105g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.9 :1 이었다.
접착제 조성물 E의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 및 가소성 프리폴리머 25g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 75g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 2.1 :1 이었다.
접착제 조성물 F의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 및 가소성 프리폴리머 조성물ⅰ 25g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 48g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 2.3 :1 이었다.
접착제 조성물 G의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 255g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.3 :1 이었다.
접착제 조성물 H의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 48g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 2.3 :1 이었다.
접착제 조성물 I의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g, 37% 포르말린 850g을 반응기에 투입하면서 30℃로 승온하였다. 요소 225g, 붕사(Borax) 10g 투입 후 20% NaOH로 PH8.5로 맞추고 90℃까지 승온하고 50분간 반응시켰다. 반응 후 30% 의산(Formic acid)으로 pH5로 맞추고 요소 200g 투입 후 5분 반응 후 다알데히드프리폴리머(Multi aldehyde prepolymer) 25g 투입하고 pH4.6을 유지하면서 80℃에서 20분간 반응시켰다. 반응 후 pH7.2로 조절하면서 요소 173g투입하고 70℃에서 30분간 반응 후 pH8로 맞추고 40℃로 냉각하였다.
상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.05 :1 이었다.
접착제 조성물 J의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g, 요소(Urea) 225g, 글리세롤포르말(Glycerol formal) 25g을 반응기에 투입하고 100℃로 승온하면서 퍼센트 농도로서 25%의 가성소다로 반응기의 pH를 pH7.1로 맞추고 10분간 반응 후, 퍼센트 농도로서 10%의 포름산(Formic acid)으로 반응기의 pH를 pH5.6으로 조정하고 반응물의 점도가 200cps가 될 때까지 반응 후, 반응기의 온도를 90℃로 낮추고, 요소 330g을 투입 후 반응물의 점도가 500cps가 될 때까지 반응시켰다. 반응 후 퍼센트 농도로서 25% 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고 요소 50g을 투입 후, 90℃에서 10분간 반응시켰다. 반응이 완료되면 35℃로 냉각하였다.
상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.13 :1 이었다.
접착제 조성물 K의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 및 가소성 프리폴리머 조성물ⅱ 25g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 195g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.5 :1 이었다.
접착제 조성물 L의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 및 가소성 프리폴리머 조성물ⅲ 25g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 195g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.5 :1 이었다.
접착제 조성물 M의 제조
1차 축합 반응(Condensation reaction)으로서, 퍼센트 농도로서 37%의 포름알데히드 용액(포르말린(Formalin)) 850g을 2L 반응기(Reactor)에 투입하면서, 과황산모노칼륨(Potassium monosulfate)과 인산(Phosphoric acid)으로 반응기의 pH를 pH1.5로 맞추고(Adjust), 55℃로 승온(Temperature increase)하였다. 요소 225g 및 가소성 프리폴리머 조성물ⅳ 25g을 투입 후, 70℃로 승온(Temperature increase)하고 40분간 반응시켰다. 1차 운점(Cloud point)에 도달하면 퍼센트 농도로 50%의 가성소다(Caustic soda)로 반응기의 pH를 pH7.5로 맞추고(Adjust), 추가로 요소(Urea)를 195g을 투입한 후, 반응기의 pH를 TEA를 첨가하여 pH8로 맞춘 후, 45분간 반응시켰다. 2차 운점에 도달하면 반응을 종결(Reaction termination)하고 30℃로 냉각(Cooling)하였다. 상기 접착제 조성물(Adhesive component)의 포름알데히드 : (NH2)2 몰 비율은 1.5 :1 이었다.
가소성 프리폴리머 조성물 ⅰ의 제조
퍼센트 농도로서 85%의 UFC 250g과 시아노구아니딘 170g, 물 310g을 투입 후 10% 의 포름산으로 반응기의 pH를 pH5.7로 조정하고, 65℃까지 가열하여 40분간 유지시켰다. 반응 후 40℃로 냉각시켰다. 이후, 트리에틸인산 1,830g을 55분간 투입 하여 반응 시킨 후, 퍼센트 농도로서 25% 가성소다로 반응기의 pH를 pH 6.8로 맞춘 후 냉각시켜 반응을 종결시켰다.
가소성 프리폴리머 조성물 ⅱ의 제조
퍼센트 농도로서 85%의 UFC 250g과 카프로락탐 170g, 물 310g을 투입 후 10% 의 포름산으로 반응기의 pH를 pH5.7로 조정하고, 65℃까지 가열하여 40분간 유지시켰다. 반응 후 40℃로 냉각시켰다. 이후, 트리에틸인산 1,830g을 55분간 투입 하여 반응 시킨 후, 퍼센트 농도로서 25% 가성소다로 반응기의 pH를 pH 6.8로 맞춘 후 냉각시켜 반응을 종결시켰다.
가소성 프리폴리머 조성물 ⅲ의 제조
퍼센트 농도로서 85%의 UFC 250g과 시아노구아니딘 170g, 물 310g을 투입 후 10%의 포름산으로 반응기의 pH를 pH5.7로 조정하고, 65℃까지 가열하여 40분간 유지시켰다. 반응 후 40℃로 냉각시켰다. 이후, 폴리에틸렌글리콜 1,830g을 55분간 투입 하여 반응 시킨 후, 퍼센트 농도로서 25% 가성소다로 반응기의 pH를 pH 6.8로 맞춘 후 냉각시켜 반응을 종결시켰다.
가소성 프리폴리머 조성물 ⅳ의 제조
퍼센트 농도로서 85%의 UFC 250g과 시아노구아니딘 170g, 물 310g을 투입 후 10% 의 포름산으로 반응기의 pH를 pH5.7로 조정하고, 65℃까지 가열하여 40분간 유지시켰다. 반응 후 40℃로 냉각시켰다. 이후, 폴리메틸렌디아민 1,830g을 55분간 투입 하여 반응 시킨 후, 퍼센트 농도로서 25% 가성소다로 반응기의 pH를 pH 6.8로 맞춘 후 냉각시켜 반응을 종결시켰다.
포름알데히드 포집제 조성물 A'의 제조
요소(Urea) 80 중량부, 글루타르산(Glutaric acid) 10 중량부, 티오아황산나트륨(Sodium metabisulfite) 10 중량부를 분말 상태(Powder form)로 정량 투입(Quantitative charge) 후 균일하게 혼합(Mixing uniform)하여 포름알데히드 포집제 조성물을 수득하였다.
포름알데히드 포집제 조성물 B'의 제조
요소(Urea) 80 중량부, 글루타르산(Glutaric acid) 10 중량부, 티오아황산나트륨(Sodium metabisulfite) 10 중량부를 분말 상태(Powder form)로 정량 투입(Quantitative charge) 후 균일하게 혼합(Mixing uniform)하고, 물에 용해시켜 퍼센트 농도로서 40%의 수용액을 제조하였다.
포름알데히드 포집제 조성물 C'의 제조
요소 50 중량부, 알도스(Aldose) 5.14 중량부, 요소 포름알데히드 수지 12 중량부를 30℃의 물에 혼합 후 용해시켜 퍼센트 농도로서 40%의 수용액을 제조하였다.
포름알데히드 포집제 조성물 D'의 제조
아황산수소나트륨(Sodium bisulfite) 40 중량부를 30℃의 물에 혼합 후 용해시켜 퍼센트 농도로서 40%의 수용액을 제조하였다.
실시예 및 비교예
< 중밀도 섬유판 제조 조건 >
중밀도 섬유판의 제조는 하기의 조건으로 수행하였으며, 접착제 조성물, 가소성 프리폴리머 조성물 및 포름알데히드 포집제 조성물은 하기 표 1과 같이 상술한 제조예에서 만들어진 조성물을 각각 조합하여 이용하였다.
보드두께(Board thickness) : 9mm
접착제사용량(Resin content) : 100kg/m3(고형분, solid)
열압온도(Press temperature) : 200℃
열압시간(Press time) : 250초
포집제 사용량(Scavenger content) : 10 내지 60kg/m3(최종몰비 0.8기준 조정, final molar ratio 0.8, 고형분, solid)
비 고 접착제 조성물
(Adhesive composition)		 포름알데히드
포집제 조성물
(Formaldehyde scavenger
composition)
실시예 1 조성물 A 조성물 A'
실시예 2 조성물 B 조성물 A'
실시예 3 조성물 C 조성물 A'
실시예 4 조성물 D 조성물 A'
실시예 5 조성물 E 조성물 A'
실시예 6 조성물 F 조성물 A'
실시예 7 조성물 K 조성물 A'
실시예 8 조성물 L 조성물 A'
실시예 9 조성물 M 조성물 A'
비교예 1 조성물 G 조성물 A'
비교예 2 조성물 H 조성물 A'
비교예 3 조성물 A 조성물 B'
비교예 4 조성물 F 조성물 B'
비교예 5 조성물 I 조성물 C'
비교예 6 조성물 J 조성물 D'
시험예
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 6를 하기 표 2의 조건과 같이 3회 반복 시험을 수행하고, 그에 따른 결과를 기재하였다.
KS F 3200 중밀도섬유판 품질 기준
(35형,U형,E0형),
JIS A 5905,
EN321		 박리강도*(MPa)
>0.6		 휨강도
*(MPa)
>35		 탄성강도
*(MPa)
>3,500
 포름알데히드방출량*(mg/L)
<0.5		 두께팽창율*(24h, %)
<12		 V313
박리강도*(MPa)
실시예 1 1 0.63 36.3 3,671 0.33 11.6 0.11
2 0.58 35.1 3,590 0.41 12.1 0.15
3 0.65 37.2 3,566 0.43 10.5 0.10
실시예 2 1 0.61 37.1 3,677 0.40 10.4 0.09
2 0.67 36.9 3,509 0.31 11.7 0.12
3 0.63 36.4 3,782 0.40 10.6 0.12
실시예 3 1 0.64 37.3 3,699 0.47 9.8 0.11
2 0.62 36.8 3,807 0.39 10.3 0.15
3 0.72 37.2 3,743 0.43 10.5 0.16
실시예 4 1 0.73 37.5 3,931 0.49 9.1 0.23
2 0.69 37.0 3,782 0.45 9.7 0.13
3 0.83 37.7 3,834 0.44 10.6 0.15
실시예 5 1 0.79 38.3 3,973 0.47 8.8 0.17
2 0.75 37.7 3,908 0.49 9.5 0.22
3 0.80 38.0 4,060 0.42 9.6 0.18
실시예 6 1 0.77 38.5 4,019 0.51 9.0 0.30
2 0.79 37.9 4,204 0.48 9.3 0.22
3 0.87 38.7 4,250 0.48 8.4 0.23
실시예 7 1 0.62 38.6 3,608 0.34 11.2 0.19
2 0.64 37.3 3,655 0.39 10.9 0.23
3 0.68 36.9 3,691 0.45 10.7 0.18
실시예 8 1 0.61 35.7 3,301 0.50 12.1 0.20
2 0.60 36.0 3,298 0.48 11.9 0.16
3 0.63 34.9 3,318 0.43 11.5 0.15
실시예 9 1 0.64 34.8 3,396 0.49 12.3 0.19
2 0.59 35.9 3,300 0.47 11.6 0.16
3 0.60 35.1 3,303 0.51 11.9 0.18
비교예 1 1 0.49 34.2 3,104 0.44 13.5 0.03
2 0.57 34.7 3,039 0.48 11.9 0.11
3 0.68 34.9 3,205 0.49 13.0 0.13
비교예 2 1 0.66 35.8 3,499 0.51 14.7 0.04
2 0.61 35.7 3,361 0.54 13.6 0.11
3 0.68 36.8 3,202 0.51 13.3 0.06
비교예 3 1 0.54 33.8 2,974 0.47 13.5 0.09
2 0.51 34.5 3,091 0.50 12.8 0.13
3 0.60 34.3 3,115 0.38 12.7 0.02
비교예 4 1 0.63 34.9 3,166 0.61 13.4 0.05
2 0.59 35.8 3,234 0.54 14.0 0.02
3 0.61 35.8 3,018 0.56 13.3 0.02
비교예 5 1 0.49 35.3 2,694 0.33 14.5 0,05
2 0.57 34.5 2,956 0.45 12.7 0.06
3 0.56 34.9 3,102 0.45 12.1 0.01
비교예 6 1 0.55 33.7 3,095 0.41 11.9 0.08
2 0.61 34.8 3,144 0.48 12.4 0.02
3 0.61 35.6 2,977 0.43 13.5 0.08
비고 * 박리강도 : Internal Bond, 휨강도 : Modulus of rupture,
* 탄성강도 : Modulus of elasticity < JIS A 5905 >
* 포름알데히드 방출량(Formaldehyde emission) : 데시케이터법(Desiccator)
* 두께팽창률 : Thickness swelling
* V313 (EN321) : 3 cycles (20℃ 72hr, -12℃ 24hr, 70℃ 72hr) < EN321 >
표 2에서 나타난 바와 같이 본 발명의 조성물을 이용하고, 제조 방법을 사용한 결과 박리강도, 휨강도, 탄성강도, 포름알데히드 방출량, 두께팽창율 모두 품질기준(Quality standard)을 만족시켰다.
본 발명의 가소성 프리폴리머를 첨가하지 않은 비교예 1의 경우는 포름알데히드 방출량만 품질기준 내로 들었고, 비교예 2의 경우는 박리강도, 휨강도는 품질기준을 충족시켰지만 탄성강도, 포름알데히드 방출량, 두께팽창률은 품질기준을 충족시키지 못했다.
본 발명의 가소성 프리폴리머 조성물 중 동일 계통의 화합물로 변경시킨 실시예 7의 경우는 모두 품질기준에 들었는데, 다른 계통의 화합물로 변경한 실시예 8, 9의 경우는 탄성강도가 품질기준을 충족시키지 못했다.
본 발명의 포집제 투입공정인 분말형을 사용하지 않고 액상으로 투입한 경우인 비교예 3의 경우는 포름알데히드 방출량만 품질기준 내로 들었고, 비교예 4의 경우는 박리강도, 휨강도는 기준을 충족시켰지만 탄성강도, 포름알데히드 방출량, 두께팽창률은 품질기준을 충족시키지 못했다.
종래의 저몰비 요소포름알데히드 수지에서 가소성 프리폴리머와 상이한 가소성 단량체 그리고 종래의 포름알데히드 포집제를 사용한 경우인, 비교예 5와 비교예 6의 경우 포름알데히드 방출량만 품질기준 내로 들었다.
또한 내수성 실험인 V313 테스트 결과 박리강도의 경우 실시예는 평균치가 0.11에서 0.25MPa 범위로 비교예의 평균치 0.03에서 0.09MPa 범위보다 우수한 물성을 나타냈다.

Claims (12)

  1. 목질재를 파쇄기로 절단하여 목질 칩을 제조하는 단계;
    상기 목질 칩을 해섬하여 목섬유를 제조하는 단계;
    상기 해섬된 목섬유(Defibrated wood fiber), 접착제 조성물(Adhesive composition), 가소성 프리폴리머 조성물(Plasticizing prepolymer composition) 및 포름알데히드 포집제 조성물(Formaldehyde scavenger composition)을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 혼합물을 건조 및 성형하는 단계; 및
    상기 성형된 혼합물을 열압축하여 중밀도 섬유판을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 접착제 조성물은 포름알데히드와 (NH2)2의 몰 비율(Molar ratio)이 1.5 내지 2.5 : 1이고,
    상기 가소성 프리폴리머 조성물은 시아노구아니딘(Cyanoguanidine), 트리에틸인산(Triethyl phosphate) 및 UFC(Urea formaldehyde concentrate)의 반응물(Reactant)을 포함하며, 상기 접착제 조성물 및 상기 가소성 프리폴리머 조성물의 중량비는 1 : 0.015 내지 0.055 인 것인 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 요소 유래 단량체(Urea derived monomer) 및 포름알데히드 유래 단량체(Formaldehyde derived monomer)를 포함하는 것인 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 포름알데히드 포집제 조성물(Formaldehyde scavenger composition)은 요소(Urea), 아황산염계 화합물(Sulfite salt compounds) 및 카르복시산계 화합물(Carboxlylic acid compounds)을 포함하는 것인 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 아황산염(Sulfite salt)계 화합물은 아황산나트륨(Sodium sulfite), 아황산수소나트륨(Sodium bisulfite), 티오아황산나트륨(Sodium metabisulfite) 및 아디티온산나트륨(Sodium hydrosulfite)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제 조성물의 제조는,
    포름알데히드(Formaldehyde), 요소(Urea)를 반응기에 투입하여 혼합물(Mixture)을 제조하는 단계;
    상기 혼합물에 산(Acid)을 첨가하여 혼합물의 산도(pH)를 조절하는 단계;
    상기 산도가 조절된 혼합물을 가열하고 축합 중합(Condensation polymerization)을 수행하여 중합물(Condensate)을 제조하는 단계; 및
    상기 축합 중합된 중합물(Condensate)을 냉각하는 단계를 포함하는 것인 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 혼합물을 제조하는 단계에서, 가소성 프리폴리머 조성물을 반응기에 투입하는 것인 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 포름알데히드 포집제 조성물의 제조는,
    분말 상태의 요소, 아황산염계 화합물 및 카르복시산계 화합물을 반응기에 혼합하는 단계를 포함하는 것인 친환경 중밀도 섬유판의 제조방법.
  12. 청구항 1 내지 2, 6 내지 7 및 청구항 9 내지 11 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되고,
    요소 및 포름알데히드와 상기 가소성 프리폴리머의 축합 중합물을 포함하는 것인 친환경 중밀도 섬유판.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102188400B1 (ko) * 2020-06-18 2020-12-09 정병재 친환경 파티클 보드의 제조방법 및 이로부터 제조된 친환경 파티클 보드
KR102258851B1 (ko) 2021-03-29 2021-05-31 박정미 파티클 보드 가공 방법
KR102285502B1 (ko) 2021-03-29 2021-08-03 박정미 중밀도 섬유판 가공 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11179710A (ja) * 1997-12-18 1999-07-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd 木質系ボード用接着剤組成物
KR20030049163A (ko) * 2001-12-14 2003-06-25 주식회사 스위코 난연 중밀도 섬유판 및 그 제조방법
KR20080024107A (ko) * 2005-07-06 2008-03-17 잇포샤 유시 코교 가부시키가이샤 알데히드류 포집제 및 이것을 이용한 목질판의 제조 방법
WO2014150267A1 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Momentive Specialty Chemicals Inc. Amino-formaldehyde resins and applications thereof
KR101911225B1 (ko) * 2018-04-26 2018-10-24 정병재 친환경 합판의 제조방법 및 이로부터 제조된 합판

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11179710A (ja) * 1997-12-18 1999-07-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd 木質系ボード用接着剤組成物
KR20030049163A (ko) * 2001-12-14 2003-06-25 주식회사 스위코 난연 중밀도 섬유판 및 그 제조방법
KR20080024107A (ko) * 2005-07-06 2008-03-17 잇포샤 유시 코교 가부시키가이샤 알데히드류 포집제 및 이것을 이용한 목질판의 제조 방법
WO2014150267A1 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Momentive Specialty Chemicals Inc. Amino-formaldehyde resins and applications thereof
KR101911225B1 (ko) * 2018-04-26 2018-10-24 정병재 친환경 합판의 제조방법 및 이로부터 제조된 합판

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102188400B1 (ko) * 2020-06-18 2020-12-09 정병재 친환경 파티클 보드의 제조방법 및 이로부터 제조된 친환경 파티클 보드
KR102258851B1 (ko) 2021-03-29 2021-05-31 박정미 파티클 보드 가공 방법
KR102285502B1 (ko) 2021-03-29 2021-08-03 박정미 중밀도 섬유판 가공 방법

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