KR20010092735A - 리브 보드의 제조 방법 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제작 중 균열을 방지할 수 있는 화이버보드 또는 플레이크보드와 같은 리브 보드 제품을 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제작된 리브 보드 제품은 부품을 포장할 때 갑판으로 이용될 수 있다.

Description

리브 보드의 제조 방법 및 그 제품 {METHOD OF PRODUCING RIBBED BOARD AND PRODUCT THEREOF}

목재 합성품에는 많은 유형이 있다. 예를 들면, 하드보드(hardboard), 중간 밀도의 화이버보드(fiberboard), 소프트보드(softboard) 등과 같은 화이버보드나 입자 보드(particle board), 웨이퍼 보드와 같은 칩 보드 및 배향 스트랜드 보드(strandboard) 등이 있다. 또한 이러한 재료들을 조합해서 만든 보드들도 이용되고 있다.

본 발명이 속한 기술분야에는 화이버보드와 같은 상기 목재 합성품을 제조하는 여러가지 방법들이 알려져 있다. 예를 들면, Hus 등의 미국 특허 제4,514,532호(1985.4.30)와 Newman 등의 미국 특허 제4,828,643호 등이 그것이다. 본 발명에서도 이들 특허 내용을 참조하였다. 화이버보드를 제조하는 주요 공정에는, (a)습식 펠트/습식 프레스 즉 "습식" 공정, (b)건식 펠트/건식 프레스 즉 "건식" 공정, 및 (c) 습식 펠트/건식 프레스 즉 "습식-건식" 공정 등이 있다. 페놀-포름알데히드("PF") 수지나 변형 PF 수지와 같은 합성 수지가 종종 이러한 공정에서 접착제로이용되기도 한다.

일반적으로 습식 공정에서는, 셀룰로오스 섬유(예를 들면 가압 정제 공정에서 섬유화되어 목재 섬유를 형성하는 목질의 부스러기 재료)가 용기 내에서 다량의 물과 혼합되어 슬러리(slurry)를 형성한다. 이 슬러리는 대다수의 목재 섬유를 지지할 수 있을 정도의 충분한 수분을 지니는 것이 바람직한데 적어도 95 중량 %를 갖는 것이 특히 바람직하다. 이 수분은 목재 섬유 위에 페놀-포름알데히드 수지와 같은 합성 수지 접착제를 골고루 분산시키는 데 이용된다. 미세망이나 포드라이니어 와이어(fourdrinier wire)와 같은 투수 지지 부재(water-pervious support member)에서 혼합액을 침전시켜 미리 압축하고, 여기서 다량의 수분을 제거하여 건조 셀룰로오스 물질의 중량 대비 예를 들면, 약 50% 정도의 수분을 함유한 셀룰로오스 물질로 이루어진 습윤 매트를 만든다. 이 습윤 매트는 프레스 공정으로 이송되어 가열 압착하에 굳어져서 성형 목재 합성품을 형성한다.

습식-건식 성형 공정을 이용하여 목재 합성품을 만들 수도 있다. 습식-건식 공정에서는 먼저, 셀룰로오스 물질(예를 들면, 목재 섬유)을 용기 내에서 다량의 물과 혼합하는 것이 바람직하다. 다음, 슬러리를 수지 접착제와 혼합한다. 다음, 혼합물을 투수 지지 부재에 침전시키고, 여기에서 다량(약 50 중량 % 이상)의 수분을 제거하여 예를 들면, 약 40 중량% 내지 60 중량%의 수분을 함유한 셀룰로오스 물질로 이루어진 습윤 매트를 만든다. 다음, 습윤 매트는 잔존하는 다량의 수분을 제거하는 공정으로 이송하고 가열 증발시켜 건조 매트를 형성한다. 다음, 건조 매트를 프레스 공정으로 이송하고 가열 압착해서 예컨대 플랫 보드나 성형품 등의 목재 합성품을 만든다. 성형품은 사용하고자 하는 바에 따라 여러가지 형상이나 모양으로 성형될 수 있다.

건식 공정에서는, 액상류보다는 기류나 기계적 수단을 통해 목재 섬유를 이송하는 것이 일반적이다. 섬유화 장치를 통해 공급되는 목재 섬유는 페놀-포름알데히드 수지와 같은 열경화성 수지 접착제 및 왁스와 같은 사이징 제(sizing agent)와 함께 혼합된다. 수지(3-10%) 및 왁스와 혼합된 섬유를 건조시킨 후 지지부재측으로 섬유에 공기를 불어 (펠트화된) 매트를 무작위로 형성할 수 있다. 다음, 대체로 건조 섬유의 중량 대비 5-8 중량% 정도의 수분을 함유하고 있는 매트는 가열 및 압축 조건하에 압착되어 열경화성 수지는 경화되고 매트는 압축되어 복합 결합 구조가 된다. 이 매트는 플랫 패널에서부터 3차원 기계식 다이 세트에 이르기까지의 다양한 형태로 가공될 수 있다.

그러나, 매트를 리브 형상으로 가공할 때에는 여러가지 문제가 생길 수 있다. 고밀도의 리브 화이버보드를 제조할 때에는 보드의 균열이 리브 형상의 평판부에서 발생할 수 있고 이로 인해 제품의 강도와 취급성이 약화된다. 다른 문제점으로는 최종 생산품에 연질 표면, 굳기 결핍, 취성, 부풀음, 및 비틀림 등이 발생할 수 있다.

따라서, 제조 공정 동안에 고밀도의 리브 화이버보드에 균열이 가지 않도록 제조하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 팰릿(pallet)과 같은 포장재(packaging component)를 제작하는 것에 관한 것이다. 팰릿은 현재 목재, 합판, 목재 합성품, 플라스틱, 골판지보드, 금속 등 여러가지 재료로 만들어지고 있다. 이러한 재료들은 각기 고유한 장단점을 가지고 있다. 고형 목재(solid wood)가 저비용, 강도 및 강성의 이유로 팰릿을 만드는 데 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 목재는 일관성이 없고, 젖으면 무거워지며, 팰릿으로 짜맞추는 데 상당한 작업을 요한다. 합판 팰릿(plywood pallet)은 7년 내지 8년의 긴 평균 수명을 갖는 것으로 알려져 있다. 그러나, 합판은 무거울 수 있으며, 8자 패널(eight foot panel)에서 4자(four foot)를 절단해야 하므로 보다 비싸질 수 있고, 패널의 수율도 낮다.

고밀도의 폴리에틸렌을 포함하는 플라스틱 팰릿도 사용되고 있다. 그러나, 플라스틱 팰릿은 목재 팰릿보다 4배 정도 가격이 비쌀 수 있다. 플라스틱 패널의 장점은 성형성(moldability)과 청정성(cleanability)이며, 새그 저항(sag resistance), 화재 위험, 및 수선의 어려움 등에 한계가 있는 것으로 알려져 있다.

금속 팰릿은 극히 일부의 산업 현장에서 이용되고 있으며 매우 고가이지만 큰 짐을 실을 수 있고 파손되지 않는 장점을 갖고 있다.

온타리오 토론토의 Dura Products International 및 오하이오 비엔나의 Litco International Inc. 등으로부터 입수할 수 있는 목재/플라스틱 합성재 팰릿은 톱밥 부스러기와 폐 플라스틱 병을 이용해서 만들 수 있다. 목재 합성재 팰릿은 목재보다 가벼우며, 재생이 완전하고, 경제성이 있으며, 치수의 일관성이 있다. 합성재 팰릿 제품은 약해서 2800 파운드 이상에서는 파손될 수 있으며, 모종의 목재/플라스틱 합성재 제품은 화재에 노출되면 유독가스를 내뿜을 수 있다.

골판지 팰릿(corrugated pallet)은 일회성 단품으로 사용되며, 500-2800 파운드의 중량 한계를 지닌다. 골판재의 장점으로는 재생성과 설계 유연성을 들 수 있다. 골판지 팰릿은 작업자가 다루기에 안전하며, 배치하기가 쉽고, 파편이 생기지 않고, 못을 사용하지 않으며, 성형 포자(mold spore)가 없어 제품이 균일하고, 목재에 비해 1/3의 무게밖에 나가지 않는다. 그러나, 골판지 팰릿은 목재보다 쉽게 손상을 입으며, 콘베이어 시스템에는 적용하기 어렵고, 중량 제한이 있으며, 수분을 함유하면 품질이 저하된다. 그러한 제품들을 왁스로 코팅한다 하더라도 가격이 비싸지고 재생이 어려워진다.

따라서, 골판지 팰릿의 유리한 특성을 그대로 지니면서 방수 및 강도 특성을 증대시킬 수 있는 팰릿을 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명은 합성 제품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포장재에 사용되는 성형 보드 제품에 관한 것이다.

도 1의 (a)는 본 발명에 따라 사용되는 다이 세트의 단면도,

도 1의 (b)는 본 발명에 따라 생산되는 리브 보드 제품의 단면도,

도 2의 (a)는 본 발명에 따라 생산되는 리브 보드 제품의 바람직한 실시예의 단면도,

도 2의 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사용되는 다이 세트의 단면도,

도 3의 (a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사용되는 다이 세트의 평면도,

도 3의 (b)는 본 발명에 따라 생산되는 리브 보드 제품의 바람직한 실시예의 평면도,

도 4는 본 발명에 따라 생산되는 리브 보드 제품의 사시도,

도 5는 본 발명에 따라 생산되는 와플(waffle) 형상의 리브 제품의 사시도,

도 6은 본 발명에 따라 생산되는 다차원 리브 보드 제품의 사시도,

도 7은 본 발명에 따라 생산되는 리브 보드 제품의 사시도,

도 8은 본 발명에 따라 생산된 리브 보드 제품을 포함하는 팰릿의 단면도,

도 9는 본 발명에 따라 생산된 리브 보드 제품을 포함하는 팰릿의 단면도이다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점 중 적어도 하나를 극복하는 데 있다.

본 발명에 따르면, 목재, 재배 섬유 및 합성 섬유와 같은 재료를 포함하는 매트와 접착제 수지를 구비한 다이를 이용하여 인접한 외측 영역과 각진 영역을 가지는 리브 합성 보드를 만들 수 있다. 다이는 외측 영역과 각진 영역 사이의 두께 차이가 있도록 구성되어 있으며, 바람직하게는 외측 영역이 각진 영역보다 작은 두께를 가지도록 되어 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 리브 합성 보드를 이용하여 팰릿 갑판 또는 팰릿 스트립과 같은 포장재를 만들 수 있다.

본 발명의 또다른 목적 및 장점들도 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 상세한 설명, 도면, 청구범위 등으로부터 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 목재, 재배용 섬유, 및 합성 섬유 등과 같은 재료를 포함하는 매트로부터 리브 합성재 제품을 생산하는 방법을 제공한다. 목재는 섬유, 플레이크(flake) 및/또는 웨이퍼(wafer) 등을 포함한다. 또한 매트는 여러가지 원하는 성능을 얻기 위해 충전재를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 방법에 따르면, 매트는 화이버보드, 플레이크보드 또는 웨이퍼보드와 같은 리브 합성 보드 재료를 생산하도록 구성된 장치 내에서 가열 및 압축되고 굳어진다. 압착시에 보드는 원형을 유지하며 균열되지 않는다. 본 발명의 성형 리브 합성 제품은 리브 방향으로 대응 패널 제품에 비하여 강성과 취급성을 보다 증대시킨다. 본 발명에 따른 제품은 이러한 장점으로 인해 팰릿 갑판, 팰릿 스트립, 슬립 박판, 골판지 박스용 삽입재 및 외면 보호 포장재 등과 같은 응용제품에 탁월한 부품으로 사용할 수 있다.

다음에서 고밀도의 리브 화이버보드 제품의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 플레이크보드, 웨이퍼보드, 배향 스트랜드 보드 또는 화이버보드 등을 포함해서 다른 리브 목재 합성 제품들을 생산하는 데에도 적용될 수 있음은 물론이다. 본 발명의 리브 제품은 쪼개진 통나무나 기타 잘개 부숴진 목재 조각들을 원재료로 해서 만들어진다. 이 조각들은 열-기계적 정제기에서 증기 및 기계적 작용을 받아서 정제되어 비교적 균질한 섬유가 된다(본 발명의 플레이크보드 제품에 사용되는 목재 플레이크는 기계적인 슬라이싱 및 플레이킹을 통해서 제작된다). 본 발명의 목재 합성 제품용 섬유의 원료는 견목(hardwood) 또는 연목(softwood) 종과 혼합하는 것이 바람직하나, 재배 섬유(짚 섬유, 인피 섬유,삼 섬유)나 합성 섬유를 원재료로 이용할 수도 있다. 유용성, 가격, 용도별 요구사항에 따라 다른 섬유를 이용할 수 있다. 이러한 섬유를 생산하는 방법에 대한 기술은 이미 여러가지가 알려져 있다.

본 발명의 고밀도의 리브 화이버보드는 건조 펠트 공정을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 건조 펠트 공정에 대해서는 미국 농무부의 Otto Suchsland 등이 1986년에 작성한 "Fiberboard Manufacturing Practices in the United States"에 기재되어 있으며, 본 발명에서는 그 기재내용을 참조하였다. 본 발명의 건식 공정에서는, 목재 섬유를 액상류보다는 기류를 통하거나 기계적 수단을 통해서 이송하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은 공지의 습식 또는 습식-건식 공정을 이용할 수도 있다. 블로우 라인(blow line)을 갖춘 믹싱 공정이나 블렌더 공정(blender process)에서 섬유화 장치를 통해 공급되는 목재 섬유에 열경화성 수지 접착제를 첨가할 수도 있다. 페놀-포름알데히드("PF") 및 멜라민-요소-포름알데히드("MUF") 수지가 바람직하지만, 공지된 다른 수지, 예를 들면 이소시아네이트 등도 이용가능하다. 예로써, 건조 섬유의 중량 대비 약 1% 내지 8%, 더욱 바람직하게는 약 3.5% 내지 4.5%의 PF 수지를 첨가할 수 있다. 또한 최종 제품의 방수성을 개선하기 위해서 에멀션 왁스 등과 같은 왁스를 첨가하는 것도 바람직한데, 건조 섬유의 중량 대비 약 1.0% 내지 2.5% 비율인 것이 바람직하다. 또한 최종 제품의 표면에 첨가 오일을 발라서 최종 제품의 표면 경도, 가공성 및 방수성을 향상시킬 수도 있다.

수지-혼합 섬유를 건조한 후 지지부재상에 놓고 공기로 불어가면서 무작위로연속 매트를 형성하는 것이 바람직하다. 연속 매트는 대체로 건조 섬유의 중량 대비 약 5% 내지 10%, 바람직하게는 약 5.5% 내지 7%의 수분을 함유하고 있으며, 가열 압축 조건하에 굳어져서 열경화성 수지는 제거되고 통합 제품 또는 복합 구조로 압축된다.

당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 보드의 두께, 압착된 섬유/플레이크의 종류, 원재료에 함유된 수분량, 압착 시간 및 이용된 수지의 종류 등과 같은 여러가지 요인들에 따라 바람직한 압착 온도와 압력이 변경될 수 있다는 것을 명백히 알 것이다. 목재 및/또는 재배 섬유의 수분 함유량("공급 수분량"으로 알려져 있음)은 매트가 주어진 압착 조건하에서 이를 수 있는 중심 온도를 제어하는 중요한 인자로서 이에 따라 압착 사이클을 제어할 수 있다. 압착 온도를 증가시키면 압착 시간을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 매트는 바람직한 고유의 형상을 갖는 다이 세트에 놓여진다. 다음에서 상세히 설명할 형상을 가지는 다이 세트를 이용하면 리브 제품, 바람직하게는 (a)복수의 대체로 평면인 길이방향으로 긴 외측 영역(이하 평탄 영역 또는 돋은 영역으로 기재하기도 함)과 (b)외측 영역의 사이에 배치되고 이와 접하는 복수의 길이방향으로 긴 내측 영역(이하 각진 영역 또는 경사 영역으로 기재하기도 함)을 가지는 제품을 생산할 수 있다. 그 형상에 대해서는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

먼저 도 1의 (a)를 참조한다. 최종 보드 제품의 기판 두께가 매트의 압착 동안에 제1 다이(9)와 제2 다이(10) 사이의 거리 또는 간격인 것으로 정의한다(다이 세트는 부재 40으로 표시함). 예를 들면, 다이 세트(40)에 의해 생산된 제품의 일 지점에서의 기판 두께는 굳힘 동안 다이 세트(40)를 닫았을 때의 도 1 (a)의 점 A와 점 B 사이의 거리 또는 간격으로 정의된다. 후술하는 바와 같이, 다이 세트(40)에 의해 제작한 제품은 제품 내에서 두께 및 밀도가 적어도 두 개소 이상 다른 것이 바람직하다.

도 1(a)의 다이 세트(40)에 의해 제작된 본 발명의 제품(8)은 도 1(b)와 도 4에 예시되어 있다. 도 1(b)에 도시된 제품(8)은 (a) 복수의 대체로 평면인 길이방향으로 긴 외측 영역(11)과 (b) 외측 영역(11)의 사이에 배치되고 이와 접하는 복수의 길이방향으로 긴 내측 영역 즉 각진 영역(12)을 가지고 있다. 외측 영역(11)은 상향 배치(즉 도 1(b)의 부재 11a, 11b, 11c)되거나 하향 배치(즉 도 1(b)의 부재 11d, 11e, 11f)되어 있으며 각진 영역(12)과 접하고 있다. 인접한 외측 영역(즉 영역 11a와 11d)끼리는 소정의 거리만큼 길이방향 및 폭방향으로 이격되어 있다. 각진 영역(12)으로부터 상향 배치(도 1(b)에 도시한 바와 같음)된 외측 영역(11a, 11b, 11c)은 각진 영역(12)으로부터 하향 배치된 외측 영역(11d, 11e, 11f)의 폭과 같거나 다른 폭을 가질 수 있다. 도 1(b)에 도시된 외측 영역(11)은 대체로 평탄하나(평면이나), 몇몇 경우에 있어서는 곡면을 가질 수도 있다. 예를 들면, 미세한 결이나 기타 곡면을 제품의 외측 영역에 첨가함으로써 표면 마찰을 개선할 수 있다. 따라서, 여기에서의 "평탄"이라는 용어는 대체로 평면인 부분을 일컫는다. 또한 외측 영역(11)은 제품(8) 곡면부의 정점으로 정의할 수도 있다. 이는 정현파 곡선 형태의 단면을 가진 제품일 때 그러하다.

각진 영역(12)은 외측 영역(11)과 다양한 각을 이루도록 형성할 수 있다. 가능한 각도는 약 0도에서 약 90도에까지 다양하며, 그 중 약 30도 내지 약 90도 가 바람직하다.

본 발명의 다이 세트(40)는 다이 간격을 달리해서 일 지점에서 다른 지점으로 가면서 밀도와 두께가 달라지는 제품을 생산할 수 있다. 대체로 외측 영역(11)에서의 두께가 각진 영역(12)에서의 제품의 두께보다 작다(즉 얇다). (외측 영역 11a, 11b, 11c의 두께는 외측 영역 11d, 11e, 11f의 두께와 다를 수 있다) 이와 같이 두께가 달라짐으로써 보드 제품(8)의 생산 및 사용측면에서 실질적이며 예측할 수 없는 효과를 구현할 수 있다.

도 1(b)의 점 A와 점 B 사이의 거리인 보드(8)의 두께는 대체로 약 0.085인치에서 약 0.5인치(약 2.16㎜에서 약 12.7㎜)까지 다양하다. 각진 영역(12)의 두께는 외측 영역(11)의 두께와 다른 것(즉, 보다 큰 것)이 바람직하다. 실제로는, 외측 영역의 두께 대 각진 영역의 두께의 비가 1.0 이하, 바람직하게는 0.9 이하인 것이 좋다. 예를 들면, 각진 영역(12)의 두께가 약 0.115인치에서 약 0.140인치(약 2.92㎜에서 약 3.56㎜)의 범위, 바람직하게는 약 0.125인치에서 약 0.130인치(약 3.18㎜에서 약 3.30㎜)의 범위 내이고, 외측 영역(11)의 두께가 약 0.09인치에서 약 0.115인치(약 2.29㎜에서 약 2.93㎜)의 범위, 바람직하게는 약 0.10인치에서 약 0.115인치(약 2.54㎜에서 약 2.92㎜)의 범위 내인 것이 좋다.

본 발명에 따라 성형된 리브 제품은 전체 비중이 0.6 내지 1.10이다. 성형된 리브 하드보드 제품은 전체 비중이 약 0.80 이상인 것이 바람직하며, 약 0.80내지 약 1.10의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 제품의 최종 용도에 따라 보다 고밀도의 목재 합성품을 제조할 수도 있다. 본 발명에 따른 플레이크보드 성형 리브 제품은 전체 비중이 약 0.50 이상인 것이 바람직하며, 약 0.60 내지 약 0.90의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명은 적어도 약 45 lb/ft³이상, 예를 들면 45 lb/ft³내지 60 lb/ft³(약 0.73 g/㎤ 내지 0.96 g/㎤)의 밀도를 갖는 화이버보드를 제작할 수 있다.

본 발명에 따른 화이버보드 제품에서는, 외측 영역(11)은 약 0.90 내지 약 1.10, 바람직하게는 약 0.95 내지 약 1.05, 가장 바람직하게는 약 0.98 내지 약 1.02의 비중을 가질 수 있다. 각진 영역(12)은 약 0.80 내지 약 0.90, 바람직하게는 약 .80 내지 약 .87, 가장 바람직하게는 약 .82 내지 약 .86의 비중을 가질 수 있다.

제품의 프로파일 두께(제품의 가장 큰 깊이, 예를 들면 영역 11a의 상면에서 영역 11d의 하면까지의 측정 거리)는 약 0.25인치 내지 1.5인치(약 6.35㎜에서 약 38.1㎜), 바람직하게는 약 0.350인치 내지 0.750인치(약 8.89㎜에서 약 19.05㎜)까지 다양할 수 있다.

또한 최종 제품(8)에서의 드로오 깊이(depth of draw)가 몇몇 응용예에서는 중요한 매개변수일 수 있다. 드로오 깊이는 외측 영역 사이의 거리로 정의되며, 인접한 외측 영역(예를 들면 영역 11a와 11d) 사이의 각진 영역(12)을 횡단하는 수직 거리로서 측정된다. 드로오 깊이는 하나의 리브 제품(8)에서는 균일할 수 있으나, 항상 그러한 것은 아니다. 따라서, 외측 영역(11)의 상면이 하나의 평면을 이루는 것은 선택적이다. 드로오 깊이는 약 0.125인치 내지 약 1.0인치(약 3.1㎜에서 약 25.4㎜)의 범위에 있을 수 있다.

도 2(a) 및 도 3(a)를 참조하면, 보드 제품(15)은 비교적 저밀도 영역 즉 리브 프로파일의 외측 영역(11)의 상면(14)에서 돌출한 버튼(13)을 가질 수 있다. 이 저밀도의 버튼(13)은 평탄한 패드로서 약 .030인치 내지 약 .090인치(약 0.76㎜에서 약 2.3㎜), 예를 들면 대략 0.060인치(약 0.15㎝) 정도 대체로 평면인 외측 영역(11)의 상면(11)으로부터 상향 돌출되어 있으며, 그 직경은 대략 .093인치 내지 .312인치(약 2.3㎜에서 약 7.9㎜)인 것이 바람직하며, .093인치 내지 .125인치(약 2.3㎜에서 약 3.2㎜)인 것이 더욱 바람직하다. 버튼(13)은 고강도의 리브 화이버보드 또는 플레이크보드상에 놓여진 아이템들에 대한 통합 완충 역할을 한다. 버튼을 갖는 전형적인 예로는 골판지 박스 콘테이너 내의 드롭-인 박판(drop-in sheet)이나 슬립 박판 등에의 제품 용례를 들 수 있다.

도 2(b)는 제품(15)을 생산하기 위해서 제1 다이(20)와 제2 다이(21)를 포함하는 다이 세트(41)를 도시하고 있다. 제1 다이(20) 및 제2 다이(21)는 외측 영역(11)과 각진 영역(12)을 만들기 위한 형상과 함께 공동(22)을 갖는다. 도 3(b)는 공동(22)을 갖는 다이(20)에 대한 평면도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 매트는 목재 섬유 재료로 만들어져서 제1 다이(20)와 제2 다이(21) 사이에 놓인다. 굳힘 단계 동안, 도 2(b) 및 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 다이 배치 구성에 따라 저밀도의 공동(22)이 고밀도의 리브 화이버보드의 외측 영역(11)에 저밀도의버튼(13)을 형성한다.

다이의 기하학적 형상과 그 제품은 도 1 내지 4에 도시한 바와 같은 하나의 리브 구성으로만 한정되는 것은 아니다. 다이는 단일 및 여러 방향으로 다양한 두께 및 각도의 리브를 형성하는 반복 패턴을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 다이 세트(40)는 도 7 및 도 5에 각각 도시한 갈매기 형상 또는 와플 형상을 만들도록 구성될 수도 있고, 도 6에 도시한 여러 방향으로 리브가 형성되도록 구성될 수도 있다. 도 5 내지 도 7에서는 도 1 내지 도 4에 도시한 부재와 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용한다. 또다른 변형예로서, 리브 갑판(ribbed deck)나 스트립을 함께 포개어서 여러 겹으로도 만들 수 있다.

본 발명의 리브 보드는 하나의 자재에 완충 특성과 구조적 특성의 조합 등을 포함하는 여러 특성을 조합한 단일체로서 예측할 수 없는 결과를 낳는다. 본 발명에 따른 보드는 완충 특성으로 인해 높은 충격 에너지를 흡수할 수 있는 보다 향상된 능력을 가질 수 있다. 또한, 성형된 목재 합성재의 기하학적 형상을 조절함으로써 3가지 구별되는 유형의 완충 특성을 얻을 수 있다. 먼저, 앞서 설명한 바와 같이, 리브 프로파일의 외측 영역(11)의 외측면에서 저밀도 영역(13)만을 국부화할 수 있다. 다음, 리브의 기하학적 형상 자체의 변형에 따른 압축으로부터 추가적인 완충을 얻을 수 있다. 마지막으로, 앞서 설명한 바와 같이 리브 프로파일에서 저밀도의 각진 영역(12)과 고밀도의 외측 영역(11) 사이의 밀도 편차를 통해 각진 영역(12)에서 압축이 또한 국부화된다. 이는 특히 취성을 가진 제품을 만들 때 유용하다. 특수 코팅재를 리브 패널의 표면에 도포하여 화재 예방과 같은 추가 성능을갖도록 할 수 있다.

본 발명에 따라 제작된 특유의 프로파일 형상을 통해 리브 구성의 외측 영역(11)과 각진 영역(12)에서 특정 지점의 밀도를 조절할 수 있다. 이로써 최종 제품의 강성을 극대화하고 압축 공정 동안 목재 합성품의 원형을 유지할 수 있다. 종래의 리브 다이(일정한 두께를 가짐)를 사용할 때는 매트를 15% 내지 16% 정도 펴면 일반적으로 균열이 발생하였다. 이에 비해서, 본 발명의 매트는 외측 영역(12)에서의 균열 없이 압착 동안 외면 방향으로 30% 내지 약간 그 이상 펼 수 있다.

본 발명에 따른 매트가 압착 동안 펴질 수 있는 양에 영향을 미치는 인자로는 리브 또는 골의 크기, 압착 후 최종 프로파일의 외측 영역 및 각진 영역에서의 밀도의 변화량, 배향 스트랜드 보드(OSB)와 같은 합성재의 압착 종료 이전의 용적 밀도 및 배향, 그리고 섬유 및 플레이크의 기하학적 형상(원재료의 물리적 크기, 길이, 폭 및 두께를 포함) 등이 있다. 이들은 압착 종료 동안 합성재 매트의 연속성이 회피, 분열 또는 파괴되기 이전에 매트의 매트릭스 내로 목재 합성품이 이동 또는 슬라이딩될 수 있는 능력에 미친다. 본 발명에 따른 고유의 다이 설계 및 방법은 이러한 스트레칭 인자들을 조작하는 데 도움을 주어 매트가 외측 영역(12)에서 균열되지 않으면서 30%까지 펴질 수 있다.

표 1은 본 발명에 따라 제작한 고밀도의 리브 화이버보드의 압축성을 나타낸다. 최대 부하, 최대 부하에서의 최대 응력 변화 및 최대 부하에서의 퍼센트 스트레인(percent strain)을 압축 시험 동안 측정하였다. 이 수치들은 리브 폭, 드로오 깊이, 천이 반경, 급각도(severity of angle), 단위폭당 리브 수 및 리브가 샘플재의 외주로부터 중심으로 굽어졌는지 여부 등을 포함한 다양한 인자들에 따라 달라진다. 리브 폭이 1.179인치(약 3㎝)일 때 3301 파운드의 최대 부하 및 188.5 psi의 최대 응력까지 견딜 수 있는 것을 발견할 수 있었다. 최대 부하에서 보드 변형은 0.087인치(2.2㎜)였고 퍼센트 스트레인은 24.2%였다.

[표 1]

표 2는 본 발명에 따른 리브 보드의 강성을 나타낸다. 본 발명의 6개의 샘플은 모두 측정치가 폭 6인치, 길이 전장이 10인치이며, 다양한 강도 속성을 판단하기 위해 시험되었다. 그 결과값을 다음의 표 2에 나타내었다.

[표 2]

표 3은 본 발명에 따라 각기 다른 리브 폭을 갖도록 제작한 보드의 평균 강도와 두께 1/4인치(6.35㎜)인 고밀도 화이버보드의 평균 강도를 비교한 것이다.

[표 3]

본 발명에 따라 제작된 리브 보드는 강도와 강성을 개선하는 것 이외에도, "그린(green)" 고습도 판재의 일반화된 사용으로 인해 전형적인 마디, 금 및/또는 틈새를 갖는 자연산 목재와는 달리 리브 하드보드의 상하면(14, 외측 영역 11의 외측면)은 일관된 결 또는 평탄함을 갖는 균일한 면이 될 수 있다. 이러한 균일한면 때문에 예를 들면, 고밀도의 리브 화이버보드 또는 플레이크보드 상에 놓여진 어떤 제품이라도 중량이 동일하게 분배되도록 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 고밀도의 리브 제품은 균열이 잘 가지 않고 국부적인 압점으로 인한 손상을 잘 입지 않는다. 이에 비하여, 하중이 목재와 같은 비균일 면에 가해질 경우에는 압점이 응력을 발생시켜 팰릿재 뿐만 아니라 팰릿에 실은 물품에도 균열이 갈 수 있다.

또한 표면(11,14 또는 16)에 첨가재를 가하여 경화시키거나 접착성을 부여할 수 있다. 게다가, 성형된 리브 패널은 여럿을 함께 또는 대체 물질과 함께 박층을 이루어 팰릿이나 적재용의 고강성, 고압축성 및 저하중 부재를 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 포장재에 유용한 특성, 예를 들면 압축 강도, 강성, 충격 변형도, 다양한 충격의 흡수, 골판지 팰릿의 고방수성, 금속으로 된 다이 표면을 짤 때의 표면 마찰 등의 특성을 하나의 단일 부재에 공학적으로 결합하고 집적할 수 있게 한다. 수지를 소량 사용하는 앞의 방법에서는 압착 성형 동안 퍼니쉬(furnish)는 흐르지 않기 때문에 상기와 같이 겹합된 특성들은 화이버보드 및 플레이크보드에만 유일하게 부여되며, 그 결과 단일 부품에 다양한 밀도를 부여하여 강성 및/또는 압축성과 같은 제어가능한 물리적 특성을 가지게 할 수 있다. 또한 리브 프로파일 두께 변화로 형성되는 이러한 밀도 변화는 정상적인 밀도 영역에 비해 본 발명의 방법에 따르는 증기 흡입을 보다 용이하게 한다. 이러한 특징은 제품 전체에 균일한 밀도를 얻기 위해서 보다 높은 수지 및 목재 부품을 사용해야 하는 다른 목재 합성재 팰릿과 구별되는 점이다.

다이 형상을 조작하여 압축 강도, 완충효과 및 휨 강성 사이의 밸런스를 구현할 수 있다. 본 발명에 따라 제작된 화이버보드 또는 플레이크보드는 적재 및 보관 팰릿용 갑판 및 스트립과 같은 포장재에 사용하기에 탁월하다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 하드보드/플레이크보드 재료로 제작한 팰릿(50, 51)을 나타낸다. 고밀도의 리브 화이버보드/플레이크보드로부터 절단된 갑판(44, 도 7) 또는 스트립(45, 도 8)은 지지대(46)에 스테이플, 못 및 접착제 등을 포함한 공지의 방법을 통해 고정된다. 지지대(46)는 목재 합성재로 만들거나 또는 저급의 사시나무 또는 가마에서 건조하지 않은 오크 판재로 만들 수도 있다. 또한, 종이, 평평한 하드보드(예를 들면 Masonite Cop.에서 생산되고 있는 상업용 경량 박층 패널) 또는 기타 평판 재료를 포개서 박층을 만들 수도 있고(도시하지 않음), 팰릿 갑판상에 사용하여 리브 패널의 일측 또는 양측상에 부품을 견고하게 할 수도 있다.

본 발명에 따라 만들어진 제품, 예를 들면 포장재 또는 팰릿 등은 많은 향상된 특성을 갖는다. 첫째, 본 발명에 따르면 팰릿의 표면 밀도를 조절할 수 있다. 높은 습도를 함유한 "그린(green)" 판재에 비하여 보다 치수도의 신뢰성이 높고 전체 목재 판재에 비하여 표면의 편평도가 향상된 패널을 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 패널은 못과 스테이플 관통 및 재킹 저항(jacking resistance)에 대한 균일한 매개물(uniform medium)로 이용될 수 있다. 둘째, 본 제품은 골판지 보드에 비하여 상당히 높은 압축 강도와 강성을 지닌다. 세째, 본 발명은 그 위에 놓여진 물질의 미끄러짐을 방지할 수 있을 정도의 충분한 표면 마찰을 가진 제품을 제공할 수 있다. 네째, 본 팰릿은 활하중 충돌 쇼크를 흡수하는 완충 효과를 갖는다. 다섯째, 본 발명은 지게차 또는 기타 팰릿을 운반하는 데 이용되는 기계장치로부터야기되는 손상에 대한 저항력을 제공한다. 이는 손상을 국부적인 모서리로 제한하고 하나 또는 두개의 리브를 희생함으로써 갑판이 완전히 파손되는 것을 방지한다. 여섯째, 본 발명을 재료로 하여 제작된 갑판은 그 자체가 운반가능한 자재로서, 사내 공사 동안 제품을 운반할 슬립 박판 즉 캐리어 및 창고에서 제품을 분리하기 위한 분리 박판 등으로 이용된다. 일곱번째, 본 제품은 쓰레기를 매립해야 하는 플라스틱 및 발포재에 비하여 환경친화적이고 땅에 내려 놓을 수 있고 쉽게 정리할 수 있으며 재사용할 수도 있다. 여덟번째, 패널 제품은 전체 판재 제품에 비해서 가벼우며, 적은 공간에 자리잡거나 쌓을 수 있으며, 쉽게 조립할 수 있고, 현장 적용시 일관성이 있고 고수율로 사용된다. 마지막으로, 리브 프로파일의 리브 형상 자체의 속성으로 인해 못 및/또는 패스너를 리브의 평탄면 아래로 감출 수 있다.

앞서 설명한 바는 이해를 명확히 돕고자 함일 뿐이고, 여기에 어떠한 제한을 두고 있는 것은 아니며, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자라면 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변형해서 실시할 수 있음은 물론이다.

Claims (31)

1. (a) 목재, 재배 섬유(agricultural fiber) 및 합성 섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 재료를 포함하는 매트를 형성하는 단계,

   (b) 적어도 두 개의 외측 영역 및 적어도 두 개의 각진 영역을 갖는 리브 형상의 다이에 매트를 놓는 단계,

   (c) 상기 다이를 포개어 적어도 두 개의 상기 외측 영역에서와 적어도 두 개의 상기 각진 영역에서의 크기가 다른 다이 간격을 형성하는 단계, 그리고

   (d) 상기 매트를 가열 압축하에 굳혀서 리브 보드 제품을 형성하는 단계

   를 포함하는 리브 보드 제품의 제조 방법.
2. 제1항에서, 상기 (d) 단계 동안 상기 적어도 두 개의 외측 영역에서의 상기 다이 간격이 약 0.090인치 내지 약 0.115인치인 방법.
3. 제1항에서, 상기 (d) 단계 동안 상기 적어도 두 개의 외측 영역에서의 상기 다이 간격이 약 0.1인치 내지 약 0.115인치인 방법.
4. 제1항에서, 상기 (d) 단계 동안 상기 적어도 두 개의 각진 영역에서의 상기 다이 간격이 약 0.115인치 내지 약 0.140인치인 방법.
5. 제1항에서, 상기 (d) 단계 동안 상기 적어도 두 개의 각진 영역에서의 상기 다이 간격이 약 0.125인치 내지 약 0.130인치인 방법.
6. 제1항에서, 상기 제품은 드래프트 각(draft angle)이 약 30도 내지 약 90도인 방법.
7. 제1항에서, 상기 재료는 목재 섬유를 포함하고, 상기 단계 (d)는 매트를 전체 비중이 약 0.80 내지 약 1.10인 보드로 굳히는 단계를 포함하는 방법.
8. 제1항에서, 상기 재료는 목재 플레이크를 포함하고, 상기 단계 (d)는 매트를 전체 비중이 약 0.60 내지 약 0.90인 보드로 굳히는 단계를 포함하는 방법.
9. 제1항에서, 상기 단계 (d)는 매트를 상기 외측 영역에서의 비중이 약 0.90 내지 약 1.10인 보드로 굳히는 단계를 포함하는 방법.
10. 제1항에서, 상기 단계 (d)는 매트를 상기 각진 영역에서의 비중이 약 0.80 내지 약 0.90인 보드로 굳히는 단계를 포함하는 방법.
11. 제1항에서, 상기 리브 보드는 드로오 깊이(depth of draw)가 약 0.125인치 내지 약 1.0인치인 방법.
12. 제1항에서, 상기 외측 영역의 외측 표면은 단일 평면상에 놓여 있는 방법.
13. 제1항에서, 상기 매트를 굳혀서 상기 외측 영역상에 저밀도부를 가지는 제품을 만드는 단계를 추가로 포함하는 방법.
14. 제1항의 방법에 따라 생산한 보드 제품.
15. 제1 두께를 갖는 적어도 두 개의 길이방향으로 긴 외측 영역과

    상기 외측 영역 사이에 배치되고 이와 접하고 있으며, 제2 두께를 갖는 적어도 하나의 길이방향으로 긴 각진 영역

    을 포함하고,

    상기 제1 두께와 상기 제2 두께는 크기가 다른

    리브 보드 제품.
16. 제15항에서, 상기 제1 두께 대 상기 제2 두께의 비가 1.0이하인 보드 제품.
17. 제15항에서, 상기 제1 두께 대 상기 제2 두께의 비가 0.9이하인 보드 제품.
18. 제15항에서, 상기 제1 두께는 약 0.090인치 내지 약 0.115인치인 보드 제품.
19. 제15항에서, 상기 제1 두께는 약 0.1인치 내지 약 0.115인치인 보드 제품.
20. 제15항에서, 상기 제2 두께는 약 0.115인치 내지 약 0.140인치인 보드 제품.
21. 제15항에서, 상기 제2 두께는 약 0.125인치 내지 약 0.130인치인 보드 제품.
22. 제15항에서, 상기 외측 영역 및 상기 각진 영역은 약 30도 내지 약 90도의 드래프트 각을 이루는 보드 제품.
23. 제15항에서, 상기 보드 제품은 목재 섬유를 포함하고 전체 비중이 약 0.80 내지 약 1.1인 보드 제품.
24. 제15항에서, 상기 보드 제품은 목재 플레이크를 포함하고 전체 비중이 약 0.60 내지 약 0.80인 보드 제품.
25. 제15항에서, 상기 보드 제품은 상기 외측 영역에서의 비중이 약 0.90 내지 약 1.10인 보드 제품.
26. 제15항에서, 상기 보드 제품은 상기 각진 영역에서의 비중이 약 0.80 내지약 0.9인 보드 제품.
27. 제15항에서, 상기 보드 제품은 드로오 깊이가 약 0.125인치 내지 약 1.0인치인 보드 제품.
28. 제15항에서, 상기 외측 영역의 외측 표면은 단일 평면상에 놓여 있는 보드 제품.
29. 제15항에서, 상기 보드 제품은 상기 외측 영역상에 저밀도부를 갖는 보드 제품.
30. 제29항에서, 상기 외측 영역상의 저밀도부는 상기 외측 영역에서 상방으로 연장되며 직경이 약 0.093인치 내지 약 0.312인치인 보드 제품.
31. 제15항의 리브 보드 제품을 포함하는 팰릿.