KR102238758B1 - 중량 및 재료 함량이 감소된, 건축용 패널, 플로어 패널 및 목재 기반 플로어 패널의 생산 방법 - Google Patents

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KR102238758B1
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Abstract

재료를 절감하고 중량을 감소시키기 위해 후방 측면에 잠금 시스템 및 수 개의 코어 그루브들이 제공되는 건축용 패널들, 특히 합판식 바닥 패널이 도시된다.

Description

중량 및 재료 함량이 감소된, 건축용 패널, 플로어 패널 및 목재 기반 플로어 패널의 생산 방법 {A BUILDING PANELS, A METHOD TO PRODUCE OF FLOOR PANELS AND A WOODEN BASED FLOOR PANEL, WITH REDUCED WEIGHT AND MATERIAL CONTENT}
기술 분야
본 개시는 일반적으로 패널들, 예를 들면 건축용 패널(building panel)들의 형성 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 개시는 플로어 패널(floor panel)을 형성하는 방법, 및 상기 방법에 의해 생산된 플로어 패널들에 관한 것이다.
본 발명의 적용 분야
본 발명의 실시예들은 잠금 시스템(locking system)에 의해 기계적으로 연결되고 합판형(laminated) 장식 재료의 하나 또는 둘 이상의 상부 층들, 목재-섬유-기반 재료의 중간 코어 및 코어의 후방 측면상의 하부 균형 유지 층(lower balancing layer)으로 구성된 플로어 보드(floorboard)들로 형성되는 플로팅 플로어(floating floor)들에서 사용하기에 특히 적합하다. 따라서 공지된 기술, 공지된 시스템들의 문제점들, 및 본 발명의 목적들 및 특징들의 아래 설명은, 비-제한적인 예로서, 본 적용 분야 및 특히, 긴 측면들 및 짧은 측면들 양자 모두에 기계적으로 연결되도록 의도된 직사각형 플로어보드들로서 형성된 페이퍼 또는 분말(podwer) 기반 합판 플로어링(flooring)들을 주요 목적으로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 예를 들면 원목 플로어(solid wood floor)들, 플라스틱 표면 층을 구비한 LVT 플로어들과 같은 기계적 잠금 시스템들이 설치되는 모든 플로어 유형들 및 목재 기반 건축 패널들, 예를 들면 벽 패널들 및 가구 구성요소들에서 사용될 수 있다는 것이 강조되어야 한다.
예를 들면, 플로어링 또는 가구 구성요소들에 사용하도록 의도된, 종래의 합판 패널들은 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이 아래 단계들에 의해 생산된다. 장식 페이퍼(2b) 및 내마모성의 투명한 오버레이 페이퍼(overlay paper; 2a)는 멜라민(melamine)과 같은 열경화성 수지가 주입되고 HDF 코어(3)의 상부 부분 상에 도포된다. 일반적으로 받침 부재(backing)로 불리는 멜라민 수지가 주입된 균형 유지 페이퍼(4)는 HDF 코어의 뒷면에 도포된다. 상부 층(2) 및 하부 층(4)을 구비한 코어(3)는 프레스(press; 5) 내로 이동되고 열 및 압력 하에서 프레스되어 열경화성 수지들이 경화되고 층들이 도 1b에 도시된 바와 같이 코어에 부착된다.
전형적인 프레스 매개변수는 12 내지 30초의 프레싱 시간과 함께 40 바(bar) 압력 및 160 내지 200 ℃의 온도이다.
이러한 생산 방법 및 이 같은 방법들에 의해 생산된 제품은 일반적으로 DPL 프로세스 및 DPL 제품들(직접 압박 합판(Direct Pressure Laminate))로서 지칭된다. 상부 및 하부 표면 층들은 일반적으로 0.1 내지 0.2 mm의 두께를 갖는다.
HDF(고밀도 섬유보드)는 목재 섬유 및 열경화성 수지를 포함하며, 이 열경화성 수지는 또한 열 및 압력에 의해 약 800 kg/m3의 밀도 및 약 6 내지 12 mm의 두께를 구비한 보드로 경화된다.
가장 통상적인 플로어 크기는 약 8 mm의 두께를 갖는 1.3 * 0.2 m의 직사각형 패널이다. 패널들은 포장되어 패킷(packet)으로 공급되며, 이 패킷은 약 2 m2의 플로어 면적을 갖는 약 10개의 패널들을 포함한다. 각각의 패킷의 중량은 약 16 kg이다.
목재 분말 기반 표면 및 받침 부재를 구비한 최신 플로어 패널들이 개발되었다. 페이퍼는 목재 섬유들 및 멜라민 입자들을 포함하는 분말 받침 부재(4)로 대체되고 멜라민 입자들은 코어(3)의 일 측부 상에 뿌려지고 목재 섬유들, 열경화성 수지들, 바람직하게는 멜라민 입자들, 알루미늄 산화물 입자들 및 색 안료들을 포함하는 분말 기반 표면 층(2)은 일반적으로 HDF 보드인 코어의 다른 측면 상에 뿌려진다. 뿌려짐(scattering)은 롤러들 및 브러시들에 의해 이루어지고 약 100 내지 800 gr/m2의 매우 정밀한 층들이 일반적으로 약 7 내지 10 mm의 두께를 가지는 HDF 코어 재료 상에 높은 정밀도로 뿌려질 수 있다. 표면(2), 코어(3) 및 받침 부재(4)는 페이퍼가 없고 고체 표면 층 및 벡킹을 구비한 제품을 얻도록 연속 또는 비연속 프레스(5)에서 열 및 압력 하에서 프레스된다.
프레스된 분말 기반 층들은 약 0.2 내지 1.0 mm의 두께를 가질 수 있다. 전형적인 프레스 매개변수들은 종래의 합판 플로어링과 유사하며 10 내지 40 초들의 프레싱 시간과 함께 40 내지 80 바의 압력 및 160 내지 200 ℃의 온도일 수 있다.
일반적으로 WFF 플로어들로 지칭되는 이 같은 목재 섬유 플로어들은 종래의 합판 플로어들보다 상당히 더 우수한 특성들을 가지는데, 이는 더 두껍고 더 큰 내충격성 및 내마모성 표면이 비용 효율적인 방식으로 생산될 수 있기 때문이다.
이러한 두 개의 생산 방법들이 조합될 수 있다.
페이퍼 기반 표면 층을 구비한 합판 플로어는 장식 층 아래에 분말 기반 하부 층(sub layer)을 가질 수 있어 더 우수한 내충격성 및 더 깊은 엠보싱을 제공한다. 페이퍼 받침 부재는 분말 받침 부재로 대체될 수 있다. 하부 층은 하부 층으로부터의 수지들이 장식 페이퍼 내로 뚫고 들어갈 때 프레싱 동안 장식 페이퍼를 주입하기 위해 사용될 수 있다.
WFF 플로어는 또한 상부 측면 상에 수 개의 상이한 층들, 예를 들면 고 품질 상부 층(2a) 및 상기 상부 층 아래 가장 비용 효율적인 하부 층(2b)을 가질 수 있다. 하부 층은 낮은 수지 함량을 포함할 수 있고 알루미늄 산화물 입자들이 요구되지 않는다.
페이퍼 또는 분말 기반 표면 층들, 페이퍼 또는 분말 기반 받침 층들 및 HDF 코어의 공통 특징은 모든 이러한 재료들이 목재 섬유들 및 열경화성 결합제(binder)들, 바람직하게는 멜라민 또는 우레아(urea)를 포함하고, 이들이 열 및 압력에 의해 경화된다는 것이다. 목재 섬유들은 동일한 유형일 수 있다.
상부 및 하부 층 내의 열경화성 수지가 프레싱 동안 경화될 때 층들이 제 1 수축에 노출된다. HDF 코어는 또한 가열되고 연화되고 벤딩되기(bend) 쉽다. 받침 층은 표면 층에 의해 생성되는 텐션(tension)의 균형을 유지하고 패널은 실질적으로 평평하며 패널이 프레스로부터 나올 때 소 볼록형 후방 벤딩(small convex backward bending)을 구비한다. 패널이 약 160 내지 200 ℃로부터 상온으로 냉각될 때 제 2 온도 수축이 또한 받침 층에 의해 균형이 유지되고 패널(1)은 본질적으로 평평하다. 소 볼록형 후방 벤딩이 선호되는데, 이는 겨울철에 상대 습도가 20% 까지 내려가거나 더 낮아질 때 이 벤딩이 건조 상태들에서 에지들의 상방 벤딩에 반작용하기 때문이다.
이러한 본질적으로 평평한 프레스된 보드는 표면 및 균형 유지 층들의 수축에 의해 유발된 텐션력들을 포함한다.
상기 보드는 일반적으로 절단되어 도 1c에 도시된 바와 같이 긴 에지 및 짧은 에지에 잠금 시스템들을 구비한 수 개의 플로어 패널들로 형성된다. 잠금 시스템은 일반적으로 수직 잠금을 위한 설형부(tongue; 10)와 설형 그루브(9), 및 수평 잠금을 위해 잠금 그루브(14)와 협동하는 잠금 요소(8)를 구비한 스트립(6)을 포함한다.
표면 층(2)은 도 1d에 도시된 받침 층(4)과 거의 동일한 길이 및 폭을 갖는다. 잠금 시스템은 코어와 하나의 피스(one piece)로 형성될 수 있다. 예를 들면 설형부(10) 및/또는 스트립(6)을 형성하기 위해 대안적으로 별도의 재료들이 사용될 수 있다.
목재 섬유들 및 열경화성 수지들에 대한 가격들이 증가하고 있고 미래에 에너지 생산을 위한 목재 섬유들을 사용할 가능성 및 그 부족함으로 인해 가격의 커다란 증가들이 예상된다.
수 개의 방법들은 재료를 절감하고 비용들을 줄이기 위해 사용되었다. 이 같은 방법들은 최소의 수지들을 포함하는 더 얇은 제품들을 제조하는 것을 주요 목적으로 한다. 추가의 비용 절감들은 잠금 시스템의 기하학적 형상 및 플로어 패널에 관련된 최소 품질 요건들에 의해 제한된다.
중량 및 재료 함량을 줄이는 것이 가능한 경우 커다란 장점이 될 것이다. 현재의 합판 및 WFF 플로어들이 구비한 문제점은 이들이 안전성, 내 충격성 및 강도에 대해 요구되는 HDF와 같은 고 밀도 코어를 가져야 한다는 것이며, 여기서 강도는 프레싱 작동으로부터 열 및 압력에 저항하기 위해 요구된다. 다른 문제점은 패널들이 최소 두께 및 높은 전단 강도를 구비한 코어를 가져서 용이한 설치를 허용하는 충분한 강도 및 기하학적 형상을 구비한 잠금 시스템의 형성을 허용하여야 한다는 것이다.
그루브들이 주로 패널의 가요성을 증가시키기 위해 원목 플로어들의 후방 측면상에 형성될 수 있는 것이 공지된다. 이 같은 패널들이 아래 플로어에 단단히 접착하기가(glue down) 용이하다. 하방으로 패널들의 후방 측면에서의 그루브들은 기계적 잠금 시스템들이 설치되는 합판 및 WFF 플로어들에 사용되지 않는다. 그 주요 이유는 이 같은 그루브가 패널 및 잠금 시스템의 안정성 상에 나쁜 영향을 주게 될 것이라는 것인데, 이는 재료가 잠금 시스템의 하부 부분들 및 균형 유지 층으로부터 제거될 것이기 때문이다.
일부 용어들의 정의
아래 내용에서, 설치된 플로어보드의 눈에 보이는 표면은 "전방 측면(front side)" 또는 "표면(surface)"으로 불리는 반면에, 하부 플로어(suhfloor)와 직면하는 플로어보드의 대향 측면은 "후방 측면(rear side)"으로 불린다. 기본 재료로서 사용되는 시작 보드 재료는 "코어(core)"로 불린다. 코어가 전방 측면에 가장 근접한 표면 층으로 그리고 바람직하게는 또한 후방 측부에 가장 근접한 균형 유지 층으로 코팅될 때, 이는 반 가공품(semi manufacture)을 형성하며 이 반 가공품은 "보드(board)"로 불리고 이 보드는 후속 작업에서 일반적으로 복수의 "플로어 패널들"로 분리되고 기계 가공된다.
"수평 평면(horizontal plane)"은 표면 층의 외측 부분에 대해 평행하게 연장하는 평면을 의미한다. 두 개의 연결된 플로어보어들의 두 개의 이웃하는 조인트 에지들의 바로 근처에 병치된 상부 부분들은 함께 수평 평면에 대해 수직한 "수직 평면(vertical plane)"을 형성한다.
전방 측면과 후방 측면 사이의 플로어보드의 에지에 있는 플로어보드의 외측 부분들은 "조인트 에지(joint edge)"로 불린다. 대체로, 조인트 에지는 수직, 수평, 각도진(angled), 라운드형(rounded), 베벨형(beveled), 등일 수 있는 수 개의 "조인트 표면(joint surface)들"을 갖는다.
"잠금 시스템(locking system)"은 플로어 패널을 수직 방향으로 및/또는 수평 방향으로 연결하는 공동-작용하는(co-acting) 연결 수단들을 의미한다. "기계적 잠금 시스템(mechanical locking system)"은 연결이 접착제 없이 일어날 수 있는 것을 의미한다.
"위(up) 또는 상방(upward)"은 표면을 향하는 것을 의미하고 "아래(down) 또는 "하방(downward)"은 후방 측면을 향하는 것을 의미한다. "내측으로(inwardly)"는 플로어보드의 중심을 향하는 것을 의미하고 "외측으로(outwardly)"는 반대 방향을 의미한다.
"조각 가공(carving)"은 공급 방향을 따라 위치된 수 개의 비-회전식 및 고정식 칩-제거 표면들을 포함하는 하나 또는 수 개의 조각 도구의 외형들에 의해 최종 형상으로 에지의 일 부분을 최종 형상으로 조각 가공함으로써 패널의 에지 상에 그루브 또는 돌기를 형성하는 방법을 의미한다.
발명의 요약
본 발명의 실시예들의 목적은 열경화성 수지들을 포함하는 합판 패널들 및 이 같은 패널들을 생산하기 위한 방법을 제공하는 것으로, 그 목표는 이 같은 패널들, 특히 플로어 패널들의 중량 및 재료 함량을 감소시키고 이 같은 비용 절감 및 재료 감소 방법들을, 플로어가 사용될 때 프레싱 작업에서 요구되는 충분한 안정성을 제공하는 코어 및 고 품질 잠금 시스템들과 조합하는 것이다. 추가 목적은 중량 및 재료 함량이 감소되고 안정성이 증가되는 원목 플로어들을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태는 전방 측면에 표면 층, 중간 코어 및 코어의 후방 측면에 받침 층을 가지는 건축용 패널들이며, 상기 코어 및 층들은 모두가 목재 섬유들 및 열경화성 수지들을 포함한다. 상기 패널들에는 제 2 건축용 패널의 인접한 제 2 에지에 대한 제 1 건축용 패널의 제 1 에지의 수직 및 수평 잠금을 위한 잠금 시스템이 제공된다. 잠금 위치에서 제 1 및 제 2 에지의 상부 부분들은 상기 표면에 평행한 수평 평면에 대해 수직한 수직 평면을 함께 형성한다. 이 같은 잠금 시스템은 수직 잠금을 위해 협동하도록 구성된 설형부 및 설형 그루브, 및 잠금 요소가 제공되고 인접한 에지에 형성된 하방으로 개방되는 잠금 그루브와 수평 방향 잠금을 위해 협동하도록 구성된 스트립을 포함한다. 받침 층 및 코어는 후방 측면을 향하는 개구를 구비한 수 개의 수직 방향으로 연장하는 코어 그루브들을 포함한다. 받침 층의 면적은 표면 층의 면적의 약 90% 미만이다.
받침 층은 한 쌍의 마주하는 에지들에, 잠금 시스템으로부터 수평방향으로 그리고 내측으로 이격된 3개 이상의 코어 그루브들을 포함할 수 있다.
받침 층의 영역은 표면 층의 영역의 80% 미만일 수 있다.
하나 이상의 코어 그루브의 전체 부분들은 모든 에지들에서 수직 평면(VP) 내측에 위치될 수 있다.
패널들은 긴 에지들 및 짧은 에지들을 구비한 직사각형일 수 있으며 코어 그루브들은 긴 에지들과 평행하게 될 수 있다.
코어 그루브들은 플로어 두께의 0.3 배 이상인 그루브 깊이를 가질 수 있다.
코어 그루브들은 그루브들의 내측 부분보다 큰 개구를 포함할 수 있다.
받침 층은 코어와 본질적으로 동일한 섬유들을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태는 각각 전방 측면 상의 표면 층, 중간 코어 및 상기 코어의 후방 측면 상의 받침 층을 가지는 플로어 패널들을 생산하기 위한 방법이며, 상기 코어 및 층들은 모두가 목재 섬유들 및 열경화성 수지들을 포함한다. 상기 방법은:
미리 생산된 패널의 후방 측면에 코어 그루브들을 형성함으로써 목재 섬유 칩들을 생성하는 단계;
열경화성 수지와 목재 칩들을 혼합함으로써 혼합물을 생산하는 단계;
상기 코어의 상부 측면 및/또는 하부 측면 상에 목재 칩들 및 열경화성 수지의 혼합물을 뿌리는 단계;
열 및 압력으로 상기 혼합물을 경화시킴으로써 보드를 형성하는 단계;
상기 보드를 수 개의 플로어 패널들로 절단하는 단계; 및
제 1 및 제2 패널 에지에 잠금 시스템을 형성하는 단계로서, 상기 잠금 시스템은 수평 잠금을 위한 스트립, 잠금 요소 및 잠금 그루브 그리고 수직 잠금을 위한 설형부 및 설형 그루브를 포함하는, 단계를 포함한다.
상기 혼합물은 상기 코어의 하부 측면 상에 뿌려질 수 있다.
상기 혼합물은 상기 코어의 상부 측면 및 하부 측면 상에 뿌려질 수 있다.
상기 코어는 HDF일 수 있다.
긴 에지 또는 짧은 에지에 잠금 시스템의 형성 전에 상기 코어 그루브들이 형성될 수 있다.
상기 코어 그루브들은 수 개의 회전하는 톱날들 또는 조각 공구(carving tool)를 포함하는 점핑 도구(jumping tool)에 의해 형성될 수 있다.
프레스된 보드는 플로어 패널보다 더 볼록하게 될 수 있다.
코어 그루브들은 플로어 패널의 상부 또는 하부 층들을 형성하기 위해 제 2 단계에서 사용될 수 있는 목재 섬유 재료를 생성하기 위해 사용된다. 코어 그루브들을 형성할 때 코어로부터 제거되는 재료는 원래 패널 두께가 유지되고 원래 코어보다 두꺼운 패널이 코어 그루브들의 형성으로부터의 칩들을 사용함으로써 형성될 수 있다는 사실에도 불구하고 패널의 중량을 감소시킨다. 상부 층 및 하부 층을 포함하는 전체 플로어 패널은 코어로부터의 재료를 포함하는 재료들에 의해 형성될 수 있다.
코어 및 층들은 대안으로서 바람직하게는 필러가 제공된, PVC, PET 또는 비닐과 같은 열가소성 재료를 포함할 수 있으며 생성된 칩들은 이러한 대안적인 실시예에 대해 플라스틱 칩들이다.
잠금 시스템은 대안으로서 제 1 또는 제 2 패널 에지에 돌출 스트립 및 상기 제 1 또는 제 2 패널 에지 중 나머지의 하부 측면 상에 오목부를 포함한다. 돌출 스트립의 상부 표면 또는 오목부의 하부 표면은 바람직하게는 접착 테이프와 같이 접착제가 제공되고 바람직하게는 제거가능한 스트립이 제공된다.
본 발명의 제 3 양태는 원목의 상부 및 하부 층을 가지는 목재 기반 플로어 패널이다. 하부 층은 공동들을 포함하고 상부 층은 공동들의 상부 부분을 형성한다.
패널들은 두 개의 마주하는 에지들에 기계적 잠금 시스템을 가질 수 있다.
본 발명의 제 4 양태는 본질적으로 평평한 플로어 패널들을 생산하기 위한 방법이며, 이 패널들은 각각 전방 측면 상에 표면 층, 후방 측면 상에 받침 층, 및 중간 코어를 가지며, 상기 표면 및 받침 층은 열경화성 수지들을 포함하며, 상기 방법은:
열 및 압력으로 코어, 표면 층 및 받침 층을 부착함으로써 후방으로 볼록한 프리-텐션부(convex pre-tension)를 구비한 대형 보드를 형성하는 단계;
상기 보드를 수 개의 플로어 패널들로 분리하는 단계;
상기 볼록 프리-텐션부가 적어도 부분적으로 해제되도록 상기 패널들의 후방 측면에 코어 그루브들을 형성하는 단계를 포함한다.
수 개의 플로어 패널들로 보드의 분리 후 상기 코어 그루브들이 형성될 수 있다.
상기 목적들은 본 발명의 실시예들에 따른 잠금 시스템들, 플로어 패널들 및 생산 방법들에 의해 완전히 또는 부분적으로 달성된다.
본 발명은 예로서 본 발명의 실시예들을 도시하는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 공지된 기술을 예시한다.
도2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로어 패널을 예시한다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 대안적인 실시예들을 예시한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로어 패널의 형성을 예시한다.
도 5a 내지 도 5e는 코어 그루브들의 실시예들을 예시한다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예들에 따른 코어 그루브들을 구비한 패널과 원목 플로어 내의 코어 그루브들의 균형 유지 상태를 예시한다.
도 7a 내지 도 7c는 코어 그루브들을 형성하기 위한 도구들의 실시예들을 예시한다.
도 8a 내지 도 8c는 코어 그루브들과 조합될 수 있는 비용 효율적인 잠금 시스템들의 실시예들을 예시한다.
본 발명에 따른 기계적 잠금 시스템이 제공된 플로어보드들의 제 1 실시예가 도 2a 내지 도 2d에 도시된다. 플로어 패널은 긴 에지(1a, 1b)들 및 짧은 에지(1c 및 1d)들 상에 잠금 시스템을 포함한다. 도 2a는 표면 층(2)을 구비한 전방 측면을 도시하며 도 2b는 받침 층(4)을 구비한 후방 측면을 도시한다. 표면 층(A')의 면적은 본질적으로 받침 층(4)의 면적(A)과 동일하다. 도 2c는 후방 측면 또는 패널을 향하는 개구를 구비한, 본질적으로 수직 코어 그루브(19a, 19b)들이 받침 층(4) 내 후방 측면 상에 그리고 예를 들면 HDF, 칩보드 또는 플라이우드와 같은 목재 기반 보드일 수 있는 코어(3) 내로 형성될 수 있는 것을 도시한다. 코어는 또한 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 이 같은 형성은 도 2d에 도시된 바와 같이 회전하는 톱날(20a)들로 제조될 수 있다. 조각 공정(carving)이 또한 사용될 수 있다. 패널들은 일반적으로 표면 층(2)이 하방으로 향하는 상태로 기계 가공된다. 표면 층(2)이 상방으로 향하는 경우 점핑 톱날은 위 또는 아래로부터 패널(20a)을 향하여 그리고 패널이 회전하는 톱날들에 대해 이동할 때 패널(20c)로부터 멀리 변위된다. 이러한 바람직한 실시예에서 에지들로부터 내측으로 그리고 바람직하게는 또한 수직 평면(VP)으로부터 내측으로 위치되는 수 개의 코어 그루브(19a, 19b)들이 형성되어 이 코어 그루브들이 긴 에지 및 짧은 에지 상의 잠금 시스템들의 임의의 부분과 교차하지 않는다. 그루브(19)들은 또한 고정식 또는 점핑하는 비회전 조각 도구들로 형성될 수 있다.
그루브들의 형성은 본 발명의 실시예들에 따라 밀링 가공될 수 있고 열경화성 수지와 혼합될 수 있고 표면 및/또는 받침 층을 형성하도록 코어 상에 뿌려질 수 있는 목재 분말로 걸러질 수 있는 목재 칩(21)들을 생성한다. 코어 그루브들은 주로 재료를 절감하기 위하여 상부 층(2) 또는 하부 층(4)에서 사용될 수 있는 목재 섬유 재료를 제공하기 위해 사용된다. 코어 그루브들은 또한 플로어 패널의 중량을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 코어 그루브(19)들이 다수의 상이한 기하학적 형상들 및 패턴들로 형성될 수 있다는 것을 보여준다. 코어 그루브(19)들은 도 3b에 도시된 바와 같이 상이한 폭들을 가질 수 있으며 그루브 길이는 받침 층의 길이(BL)보다 더 작을 수 있다. 코어 그루브들은 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이 불연속적일 수 있으며 코어 그루브들은 도 3e에 도시된 바와 같이 하나의 에지로부터 다른 에지로 연장할 수 있다. 그루브들은 또한 받침 층의 외측 부분들에 주로 위치될 수 있고 어떠한 그루브들도 없이 중간 영역(MA)이 있을 수 있다. 이는 패널의 안정성을 증가시키고 받침 층의 부분들이 제거될 때 받침 층에 대한 부정적인 영향을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 그루브들은 긴 측면들을 따라 및/또는 짧은 측면들을 따라 형성될 수 있다. 패널들은 또한 정사각형일 수 있다.
코어 그루브들은 받침 층의 면적(A)을 감소시킨다. 받침 층의 면적(A)은 도시된 실시예들에서 표면 층의 면적(A')의 약 60% 내지 85%이다. 이는 균형 유지 층이 이의 강도의 40 내지 15% 손실할 것을 의미한다. 더 두꺼운 받침 층 또는 증가된 수지 함량이 이 같이 감소된 받침 영역을 보상할 수 있다.
프레싱 후 초기 면적 및 표면 층의 면적(A')에 비해 받침 면적(A)을 50% 초과하여 감소하는 코어 그루브들을 형성하는 것이 가능하다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예들에 따른 플로어 패널(1)의 형성을 도시한다. 목재 분말 기반 설형 그루브(2b)이 코어(3) 상에 도포된다. 도 4b는 목재 분말의 상부 층(2a) 또는 장식 페이퍼 및 오버레이를 포함하는 표면 층(2)이 설형 그루브(2b) 상에 도포될 수 있는 것이 도시된다. 분말 받침 층(4)은 코어(3)의 후방 측면에 도포될 수 있다. 도 4c는 칩(21)들을 생성하는 코어 그루브(19)의 형성을 도시한다. 이 같은 칩들은 밀링 가공되고 걸러지고 열경화성 결합제들과 혼합될 수 있다. 이러한 재료는 도 4b에 도시된 바와 같이 목재 기반 상부 층 및/또는 설형 그루브 및/또는 받침 층을 형성하도록 코어 상에 뿌려질 수 있다. 마지막으로, 잠금 시스템(10, 9, 6, 8, 14)이 도 4d 내에 도시된 바와 같이 형성된다.
프레싱 후 및 대형 보드를 개별 패널들로의 절단 전, 절단 후 그러나 잠금 시스템의 형성 전, 두 개의 마주하는 에지들, 예를 들면 긴 에지들 상에 잠금 시스템의 형성 후 또는 잠금 시스템의 형성 후 최종 작동으로서 밀링 가공(milling)되거나 조각되는 코어 그루브들이 형성될 수 있다. 이 같은 생산 단계들은 조합될 수 있고 일부 그루브들이 수 개의 생산 단계들에서 형성될 수 있다.
코어 그루브들은 위에서 설명된 다양한 층들에 대한 충분한 목재 섬유 재료를 용이하게 제공할 수 있다. 칩들로부터 경화된 열경화성 수지들은 목재 분말 내로 혼합되는 멜라민 분말과 호환 가능하고 섬유들 및 경화된 수지들의 분리가 요구되지 않는다. 받침 부재 및 표면은 새로운 자연 그대로의 열경화성 수지들 및 이미 경화된 수지들을 포함할 수 있다.
도 5a 내지 도 5e는 예를 들면 플로어 두께(T)의 0.1 내지 0.5 배의 수직 방향으로 연장하는 그루브 깊이(GD), 플로어 두께(T)의 약 0.5 내지 1 배의 그루브 폭(GW)을 포함할 수 있는 코어 그루브들의 상이하고 바람직한 기하학적 형상들을 도시하며, 도 5a에 도시된 바와 같이 플로어 두께(T)의 0.2 내지 1 배의 코어 그루브들 사이의 수평 방향으로 연장하는 공간(S)이 있을 수 있다.
코어 그루브들은 상이한 형상들을 가질 수 있고 내측 코어 그루브(19b)들은 패널의 안정성을 증가시키기 위해 외측 그루브(19a)들보다 작은 그루브 깊이(GD)로 형성될 수 있다. 코어 그루브(19c)들은 또한 예를 들면 조각 도구(20)에 의해 언더컷(undercut)이 형성될 수 있다.
패널 두께(T)의 예를 들면 0.8배의 그루브 깊이(GD)를 갖는 코어 그루브들은 내충격성에 대한 요건들이 플로어 패널들에서보다 훨씬 더 적은 벽 패널들 내에 형성될 수 있다.
도 5c 내지 도 5e는 긴 에지들로부터 본 코어 그루브(19)들을 도시한다. 패널들은 수직 접힘으로 잠금을 허용하는 가요성 설형부(10)를 구비한 짧은 에지(1c, 1d)들에 접힘식(fold down) 잠금 시스템을 갖는다. 도 5c는 마주하는 짧은 에지들에서 잠금 시스템들 사이의 거리보다 작은 그루브 길이(GL)를 갖는 코어 그루브(19)를 도시한다. 도 5d는 코어 그루브(10)가 하나의 짧은 에지(1d)에서 만곡되고 다른 에지(1c)에서 표면과 평행하여 코어 그루브가 잠금 그루브(14)의 일 부분과 교차하는 것을 도시한다. 이 같은 실시예들은 점핑 도구가 단지 코어 그루브(19)들의 형성이 시작하거나 종료할 때인 형성 동안에 변위되어야만 하는 것을 허용한다. 도 5e는 고정 도구가 형성되고 잠금 스트립(6)과 잠금 그루브(14)가 교차하는 코어 그루브(19)를 도시한다.
코어 그루브들은 예를 들면 0.5 mm 받침 층 및 0.5 mm 하부 층을 생산하기에 충분한 재료를 제공할 수 있다. 7 mm HDF 코어는 받침 층 및 바람직하게는 표면 층들의 적어도 일 부분들을 형성하도록 코어로부터 재료를 사용함으로써 8mm 플로어 패널을 생산하기 위하여 사용될 수 있다. 이는 약 15%의 재료 절감 및 중량 감소를 초래할 수 있다.
코어 그루브들이 받침 층을 플로어 두께(T)의 40%의 그루브 깊이(GD)로 그리고 플로어 표면의 50%로 감소하도록 형성되는 경우 약 20%의 더욱더 많은 재료 절감 및 중량 감소가 달성된다.
코어 그루브들은 바람직하게는 목재보다 더 싸고/싸거나 예를 들면 증가된 소음 감소와 같은 플로어의 다른 특성들을 제공하는 재료로 채워질 수 있다.
칩들은 물론 열 에너지를 생성하도록 또한 완전히 또는 부분적으로 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 이에 따라 또한 목재 기반 코어를 포함하는 플로어들에서 사용될 수 있으며 여기서 코어 그루브들이 다양한 적용들에서 중량 감소 및 에너지용 칩들용으로 또는 필러로서 사용될 수 있다.
프레싱 후 코어 그루브들의 형성은 받침 층이 프레싱 및 냉각 동안 상부 층의 수축을 무효화하고 프레스된 보드가 이러한 생산 단계에서 프레싱 작업 후 플로어 패널에 형성되는 코어 그루브들에 의해 영향을 받지 않는 장점을 제공한다.
그러나, 코어 그루브들의 형성은 균형 유지 층의 일 부분을 제거하고 이는 텐션이 해제되고 그루브들의 형성 후 패널 에지들이 상방으로 벤딩되는 것을 초래할 수 있다. 이 같은 패널은 완전히 평평하지 않을 것이고 길이 및 폭을 따라 약간 오목하게 될 것이다.
도 6a 내지 도 6c는 대형 보드가 도 6a에 도시된 바와 같은 코어 그루브들의 형성에 의해 유발된 크기 변화들에 순응되는 후방 프리-텐션부가 형성되는 경우 이 같은 문제점들이 무효로될 수 있고 완전히 제거될 수 있는 것을 도시한다. 프리-텐션은 예를 들면 더 많은 수지들을 포함할 수 있고 표면 층보다 더 높은 온도로 경화될 수 있는 더 두꺼운 받침 층에 의해 수행될 수 있다. 이 같은 생산 방법은 프레스되고 냉각될 때 보드가 후방 측면 상에 코어 그루브들을 구비한 최종 플로어 패널보다 더 큰 후방 벤딩을 하는 것을 특징으로 한다. 보드가 여전히 고온일 때 프레싱 직후에 심지어 기계적 벤딩이 소성 변형을 수행하고 표면 층을 신장시키기 위해 사용될 수 있어, 코어 그루브(19)들이 형성될 때 본질적으로 평평한 위치로 부분적으로 복원되는 후방 "오버 벤딩(over bending)부"가 생성될 수 있다. 도 6b는 코어 그루브가 형성될 때 텐션의 일부가 해제되고 그루브들 및 에지들이 도 6c에 도시된 바와 같이 형성될 때 플로어 패널이 본질적으로 평평하게 될 수 있는 것을 도시한다.
도 6c는 코어 그루브들이 별도의 커버링 층(23), 예를 들면 페이퍼, 플라스틱 포일, 포옴, 코르크, 목재 베니어로 코어 그루브들이 덮여질 수 있는 것을 도시한다. 커버링 층은 그루브를 가리기 위해 사용될 수 있어, 습기 밀봉을 제공하거나 소음(sound)을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 코어 그루브들은 이에 따라 또한 베니어 플로어(veneered floor)에서 사용될 수 있고 여기서 상부 및 하부 목재 베니어는 플라이우드, HDF, 또는 칩보드와 같은 목재 기반 코어에 접착된다.
도 6d는 코어 그루브(19)들이 바람직하게는 패널의 길이 방향으로 섬유(24)들을 따라 원목체(3)에 형성되는 원목 플로어들에서 코어 그루브(19)들을 형성하는 방법이 또한 사용될 수 있는 것을 도시한다. 목재 베니어 또는 목재 시트는 코어 그루브(19)들의 개구(25)를 덮기 위하여 커버링 층(23)으로서 사용될 수 있다. 예를 들면 0.5 내지 1.0 mm 또는 그 초과의 두께를 가질 수 있는 이 같은 목재 기반 커버링 층(23)은 또한 안정성을 제공할 수 있고 벤딩 및 뒤틀림(wraping)을 무효화할 수 있다. 베니어의 습기 함량은 원목체의 습기 함량에 순응할 수 있어 목재 시트의 베니어가 수축할 때 텐션이 얻어진다.
도 6e는 원목의 상부 층(2) 및 하부 층(4)을 가지는 목재 기반 플로어 패널을 도시한다. 층은 서로 접착되는 상이한 목재 유형들로 제조될 수 있다. 하부 층(4)은 공동(26)들을 포함한다. 상부 층은 이 같은 공동들의 상부 부분(27)을 형성할 수 있다. 공동들은 또한 상부 층에 형성될 수 있고 하부 층은 이 같은 공동들의 하부 부분에 형성될 수 있다.
서로 접착되는 상이한 목재 유형들은 거의 동일한 두께를 가질 수 있다. 잠금 시스템은 하부 층(4)에 부분적으로 또는 완전히 형성될 수 있다. 하방으로 향하는 개구들을 구비한 코어 그루브(19)들은 또한 하부 층(4)에 형성될 수 있다. 도 6e에 도시된 실시예는 원목 층들 대신에 위에서 설명된 것과 동일한 방식으로 형성되어 함께 접착될 수 있는 HDF 보드를 포함할 수 있다. 이 같은 조합 코어는 종래의 솔리드(solid) HDF 보드로서 합판화될 수 있다. 이러한 방법은 약 8 내지 12 mm의 두께의 두꺼운 합판 패널들에 대해 사용되기에 특히 적합하다.
원목 내에 형성된 코어 그루브들 또는 공동들은 원목 플로어의 중량이 감소되고 증가된 안정성이 얻어질 수 있는 장점을 제공한다.
코어 그루브들 또는 공동들로부터의 칩들은 열 에너지용으로 또는 다른 분말 기반 플로어들 또는 입자보드들과 같은 섬유 기반 보드들을 위한 목재 섬유들을 생산하기 위해 사용될 수 있다. 목재 칩들과 결합제를 혼합하고 별도의 층으로서 취급될 수 있고 코어 그루브들의 개구에 맞닿아 접착될 수 있는 인공 목재 베니어를 생산하는 것이 또한 가능하다.
동일한 기술이 플라이우드(plywood) 기반 코어 및 베니어 표면 층을 구비한 플로어에서 사용될 수 있다.
도 7a는 코어 그루브(19)들을 형성하기 위해 사용될 수 있는 수 개의 회전하는 톱날들을 포함하는 공구(20)를 도시한다.
도 7b는 수평 방향으로 오프셋되는 수 개의 조각 치형부(20a 내지 20d)들을 구비한 조각 공구(20)를 도시한다. 조각 공구는 바람직하게는 수평 방향으로 고정되고 패널은 조각 공구에 대해 공구를 거슬러(against) 공급 방향(FD)으로 변위된다. 각각의 치형부는 HDF 재료 내에 약 0.3 내지 0.5 mm를 조각할 수 있다. 그루브는 V자 또는 U자 형상이 될 수 있거나 심지어 언더컷될 수 있어 개구보다 그루브 길이에 대해 수직한 더 큰 수평 연장부를 가지는 내측 부분을 구비한다.
도 8a 내지 도 8c는 추가의 비용 절감들이 중복 에지(OL)들을 구비하고 바람직하게는 조각 공구(20a, 20b)들로 제조된 비 선형 커트를 구비한 대형 보드로부터 분리되도록 구성된 잠금 시스템들에 의해 달성될 수 있는 것을 도시한다. 도 8a는 동일한 에지 상에 돌출 스트립(6) 및 돌출 설형부(10)를 포함하는 잠금 시스템을 도시한다. 이 같은 조인트 기하학적 형상은 패널들이 절단될 때 및 잠금 시스템들이 형성될 때 유발되는 재료 폐기물(W)의 상당한 감소를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 도 8c는 스트립의 후방 측면이 상방으로 기울어지고 스트립의 외측 부분이 내측 부분보다 표면에 더 근접하도록 스트립(6)의 후방 측면(6a)이 형성될 수 있는 것을 도시한다. 모든 이 같은 형성 및 재료 폐기물은 패널의 상부 층 또는 하부 층에서 사용될 수 있는 목재 섬유들을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
코어 그루브들은 비-선형 분리부와 보드를 기하학적 형상을 가지는 수 개의 패널들로 분리하는 것을 가능하게 하는 잠금 시스템들을 조합할 수 있어 코어 그루브들이 중복 에지들을 구비한 동일한 수평 평면(HP)에 위치 설정될 수 있다.
다른 플로어 패널들의 코어로부터 얻어진 목재 재료로부터 전체 플로어 패널을 형성하는 것이 가능하다. 단지 멜라민 분말이 혼합물 내로 부가되어야 한다. 분말 혼합물의 프레싱 동안 더 높은 밀도가 생성될 수 있기 때문에 상부 층은 코어보다 더 단단할 수 있다. 이 같은 패널들은 엠보싱된 구조물로 형성될 수 있고 도색될 수 있고, 라커칠될 수 있거나 공장에서 디지털식으로 인쇄될 수 있거나 설치 후 도색 및/또는 라커칠될 수 있다.

Claims (20)

  1. 각각 전방 측면 상에 표면 층(2), 후방 측면 상에 받침 층(4), 및 중간 코어(3)를 가지는 건축용 패널들(1, 1')로서,
    상기 받침 층은 균형 유지 층(balancing layer)이고, 상기 중간 코어는 목재 섬유들 및 열경화성 수지들을 포함하며, 상기 건축용 패널들에는 제 1 건축용 패널(1)의 제 1 에지의 인접한 제 2 건축용 패널(1')의 제 2 에지에 대한 수직 및 수평 잠금을 위한 잠금 시스템이 제공되고, 잠금 위치에서 상기 제 1 및 제 2 에지의 상부 부분들이 상기 표면 층(2)에 평행한 수평 평면(HP)에 수직한 수직 평면(VP)을 함께 형성하고, 상기 잠금 시스템은, 수직 잠금을 위해 협동하도록 구성된 설형부(10) 및 설형 그루브(9)와, 상기 제 2 에지에 형성된 하방으로 개방된 잠금 그루브(14)와 수평 방향 잠금을 위해 협동하도록 구성된 잠금 요소(8)가 제공된 제 1 에지에 있는 스트립(6)을 포함하고,
    상기 건축용 패널들은 긴 에지(1a, 1b)들 및 짧은 에지(1c, 1d)들을 구비한 직사각형이고,
    상기 균형 유지 층(4) 및 상기 중간 코어(3)는, 건축용 패널의 재료 함량 및 중량을 감소시키기 위한, 그리고 후방 측면을 향하는 개구를 구비한, 두 개 이상의 수직 방향으로 연장하는 코어 그루브(19)들을 포함하며,
    상기 균형 유지 층의 면적(A)이 상기 표면 층의 면적(A')의 90% 미만이며,
    상기 표면 층 및 상기 균형 유지 층 각각은 목재 섬유들 및 열경화성 수지들을 포함하며,
    상기 코어 그루브(19)들은 본질적으로 상기 긴 에지(1a, 1b)들과 평행하며,
    상기 코어 그루브(19)들의 전체 부분이 모든 에지들에서 수직 평면(VP) 내측에 배열되어, 상기 코어 그루브들이 상기 긴 에지(1a, 1b)들 및 상기 짧은 에지(1c, 1d)들 상의 잠금 시스템들의 임의의 부분과 교차하지 않고,
    상기 코어 그루브들에 의해 야기된 상기 균형 유지 층의 면적의 감소에 비례하여 상기 균형 유지 층은 더 두껍거나 상기 균형 유지 층의 열경화성 수지의 함량이 증가하거나, 상기 건축용 패널들은 후방으로 프리-텐션(pretension)되는,
    건축용 패널들.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 균형 유지 층(4)은 한 쌍의 마주하는 에지들에, 상기 잠금 시스템으로부터 수평 방향으로 그리고 내측으로 이격된 3개 이상의 코어 그루브(19)들을 포함하는,
    건축용 패널들.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 균형 유지 층의 면적(A)은 상기 표면 층의 면적(A')의 80% 미만인,
    건축용 패널들.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    코어 그루브 깊이(GD)는 플로어 두께(T)의 0.3 배 이상인,
    건축용 패널들.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코어 그루브(19)들은 상기 그루브의 내측 부분보다 더 큰 그루브 폭(GW)을 갖는 개구를 포함하는,
    건축용 패널들.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 균형 유지 층(4)은 상기 코어(3)와 본질적으로 동일한 유형의 섬유들을 포함하는,
    건축용 패널들.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코어 그루브(19)들은 상이한 폭들을 가지고, 그루브 길이는 상기 균형 유지 층(4)의 길이(BL)보다 작은,
    건축용 패널들.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코어 그루브(19)들은 불연속적인,
    건축용 패널들.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코어 그루브(19)들은 상기 균형 유지 층(4)의 외측 부분들에 위치되고, 어떠한 그루브(19)들도 없는 중간 영역(MA)이 존재하는,
    건축용 패널들.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코어 그루브(19)들은 상이한 형상들을 갖고, 내측 코어 그루브(19b)들은 외측 그루브(19a)들보다 작은 그루브 깊이(GD)로 형성되는,
    건축용 패널들.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코어 그루브(19)들은 재료로 채워지는,
    건축용 패널들.
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