KR20020030291A

KR20020030291A - 유리섬유층으로 보강된 고압 멜라민 적층판이 적층된내수합판 강화마루판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20020030291A
Application number: KR1020000060853A
Authority: KR
Inventors: 박호전; 김영기; 김문식
Original assignee: 성재갑; 주식회사 엘지씨아이
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2002-04-25
Also published as: KR100361893B1

Abstract

본 발명은 유리섬유층으로 보강된 고압 멜라민 적층판(High Pressure Melamine Laminate : 이하 "HPL"이라 함)을 내수합판층에 적층한 강화마루판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세히 설명하면 아래부터 차례대로 코아층 2(25), 유리섬유층(24), 코아층 1(23), 모양지층(22) 및 표면보호지층(21)이 적층되어 이루어지는 상부 고압 멜라민 적층판(20)이 접착제층(40)을 사이에 두고 내수합판층(10)과 적층되어 구성되는, 유리섬유층으로 보강된 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 유리섬유층으로 보강된 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판은 종래 발명의 하부 HPL(30)을 생략하는 대신 상부 HPL(20')에 유리섬유층(24)을 코아층 1(23)과 코아층 2(25) 사이에 적층시켜 새로운 구조의 상부 HPL(20)을 내수합판층(10)에 적층시킴으로써, 치수안정성 및 컬링성이 획기적으로 개선되었고, 내수합판층(10)이 직접 바닥과 접착하게 되어 바닥과의 접착성도 우수해졌다.

Description

유리섬유층으로 보강된 고압 멜라민 적층판이 적층된 내수합판 강화마루판 및 그 제조방법{Waterproof Plywood Flooring Laminated with High Pressure Melamine Laminate Reinforced with Glass Fiber Layer and the Method for the Manufacturing thereof}

본 발명은 유리섬유층으로 보강된 고압 멜라민 적층판(High PressureMelamine Laminate : 이하 "HPL"이라 함)을 내수합판층에 적층한 강화마루판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세히 설명하면 아래부터 차례대로 코아층 2, 유리섬유층, 코아층 1, 모양지층 및 표면보호지층이 적층되어 이루어지는 상부 고압 멜라민 적층판이 접착제층을 사이에 두고 내수합판층과 적층되어 구성되는, 유리섬유층으로 보강된 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래의 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판은 도 1의 단면도에서 보는 바와 같이, 기재층인 내수합판층(10)을 중심으로 상부에는 상부 HPL(20')이 접착제층(40)을 사이에 두고 적층되고, 하부에는 발란스층인 하부 HPL(30)이 접착제층(40)을 사이에 두고 적층된 구조를 가졌다.

이때 상부 HPL(20')은 아래부터 차례대로 코아층 1(23), 코아층 1(23), 모양지층(22) 및 표면보호지층(21)으로 구성되고, 하부 HPL(30)은 아래부터 차례대로 코아층 2(25), 코아층 2(25) 및 코아층 1(23)로 구성되는데, 각 층들에 대해 간략히 살펴보면 다음과 같다.

내수합판층(10)은 5 내지 7층의 단판을 페놀 수지 또는 멜라민 수지 접착제를 사용하여 나무결 방향이 직교되도록 하여 프레스로 압착, 제조하였다.

상부 HPL(20')을 이루는 코아층 1(23)은 크라프트지에 페놀 수지를 함침시켜 제조하였고, 모양지층(22)은 산화티탄 함유 셀룰로오스지에 소정의 무늬가 인쇄된 모양지에 멜라민 수지를 함침시켜 제조하였으며, 표면보호지층(21)은 셀룰로오스지에 내마모 실리카 또는 알루미나가 고르게 분포되어 함유된 오버레이지에 멜라민 수지를 함침시켜 제조하였다.

또한 하부 HPL(30)을 이루는 코아층 1(23)은 크라프트지에 페놀 수지를 함침시켜 제조하였고, 코아층 2(25)는 크라프트지에 멜라민 수지를 함침시켜 제조하였다.

이러한 종래의 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판은 중밀도 섬유판(Medium Density Fiberboard : MDF) 대신에 내수합판층(10)을 사용함으로써 열 및 습기에 대해 치수안정성이 뛰어날 뿐만 아니라, 표면에 멜라민 수지에 함침한 표면보호지층 (21)과 모양지층(22)이 적층됨으로써 표면 물성이 뛰어난 장점은 있었다.

그러나 상부 HPL(20') 자체의 치수변화율이 -0.5 ∼ -0.7%로 내수합판층(10)의 치수변화율인 -0.05 ∼ -0.2% 보다 현저하게 미흡했고, 컬링성이 50 - 60mm로 온돌용으로 사용시에 틈 벌어짐이나 컬링 현상이 심하게 발생하여 실용성이 저하되는 문제점이 있었다.

이때 치수변화율은 상부 HPL(20')을 80℃의 온도에서 24시간 가열한 뒤 수축되는 치수를 100분율로 계산한 값이고, 컬링성은 상부 HPL(20')을 80℃의 온도에서 24시간 가열한 뒤 컬링되는 치수를 측정한 값이다.

또한 이면층이 하부 HPL(30)로 되어 있어, 시공시 바닥에 접착제를 도포하여 하부 HPL(30)과 바닥을 접착하고자 할때 바닥과의 접착성이 떨어지는 문제점이 있었고, 바닥에 접착제를 도포하지 않고 강화마루판과 강화마루판을 접착제로 접착하여 시공(부상시공 : 浮上施工)하고자 할때에는 바닥과의 비접착으로 인해 수축 및 컬링이 심하고 소음발생 억제가 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 종래 발명의 하부 HPL(30)을 생략하는 대신 상부 HPL(20')에 유리섬유층을 코아층 사이에 적층시킴으로써 치수안정성 및 컬링성을 획기적으로 개선하고, 바닥과의 접착성을 우수하게 한 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

도 1은 종래의 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판의 단면도.

도 2는 본 발명의 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판의 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 : 내수합판층 20 : 상부 HPL

20': 상부 HPL 21 : 표면보호지층

22 : 모양지층 23 : 코아층 1

24 : 유리섬유층 25 : 코아층 2

30 : 하부 HPL 40 : 접착제층

이하 첨부도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 유리섬유층으로 보강된 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판의 단면도로서, 상부 HPL(20)이 접착제층(40)을 사이에 두고 내수합판층(10)의 상부에 적층된 구조를 가지는 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판을 보인다.

이때 상부 HPL(20)은 아래부터 차례대로 코아층 2(25), 유리섬유층(24), 코아층 1(23), 모양지층(22) 및 표면보호지층(21)으로 구성된다.

이러한 본 발명의 유리섬유층으로 보강된 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판을 이루는 각 층들에 대해 상세히 설명한 후, 각 층들을 적층하여 완제품을 형성하는 과정을 알아본다.

내수합판층(10)은 5 - 7층의 단판을 페놀 수지 또는 멜라민 수지 접착제를 사용하여 나무결 방향이 직교되도록 하여 프레스로 압착, 제조한 내수합판으로 된 층으로, 열 및 습기에 의한 치수변화가 매우 적어 온돌용으로 사용하기에 적당하게되어 있다.

이 내수합판층(10)은 80℃의 온도에서 24시간 가열한 뒤 수축되는 치수를 100분율로 계산하였을 때 -0.05 ∼ -0.2%의 치수변화율을 가진다.

다음, 상부 HPL(20)을 이루는 각 층들에 대해 하나씩 살펴본다.

먼저 내마모성, 내스크래치성 등의 표면물성을 부여해 주는 표면보호지층 (21)을 제조한다.

표면보호지층(21)은 칭량(秤量) 20 - 100g/㎡인 셀룰로오스지에 내마모 실리카 또는 알루미나가 고르게 분포되어 함유된 오버레이지(overlay paper)에 오버레이지 칭량 대비 150 - 300중량%의 멜라민 수지를 함침시킨 후, 100 - 150℃의 오븐에서 0.5 - 4분간 건조 및 반경화시킨 것이다.

상기 멜라민 수지는 멜라민 30 - 45중량%, 포름알데히드 20 - 40중량%, 용제인 물 18 - 27중량%, 개질제인 디에틸렌글리콜1 - 5중량%, pH조절제인 수산화나트륨 1중량% 내외 및 경화제인 아민 계통의 염기성 촉매를 2 - 10중량% 반응시켜 액상으로 제조하는 것이 바람직하다.

이때 사용된 내마모 입자와 멜라민 수지에 의하여 표면보호지층(21)은 마모지로 연마시 200 - 20,000회 정도의 내마모성을 갖게 된다.

다음, 표면보호지층(21)의 아래에 위치하여 인쇄무늬 효과 창출에 의해 강화마루판의 모양을 부여해 주는 모양지층(22)을 제조한다.

모양지층(22)은 칭량 80 - 120g/㎡인 산화티탄 함유 셀룰로오스지에 그라비아 등의 방법에 의해 소정의 무늬가 인쇄된 모양지에 모양지 칭량 대비 60 - 150중량%의 멜라민 수지를 함침시킨 후, 80 - 150℃의 오븐에서 0.5 - 4분간 건조 및 반경화시킨 것이다.

상기 멜라민 수지는 멜라민 30 - 45중량%, 포름알데히드 20 - 40중량%, 용제인 물 18 - 27중량%, 개질제인 디에틸렌글리콜 1 - 5중량%, pH조절제인 수산화나트륨 1중량% 내외 및 경화제인 아민 계통의 염기성 촉매를 2 - 10중량% 반응시켜 액상으로 제조하는 것이 바람직하며, 이때 멜라민 수지 이외에도 폴리에스테르 수지, 디아릴프탈레이트 수지 또는 페놀 수지도 사용할 수 있다.

다음, 표면보호지층(21)과 모양지층(22)을 지지하여 HPL로 시트화할수 있도록 하고, 두께를 제공하는 코아층 1(23)을 제조한다.

코아층 1(23)은 칭량 80 - 300g/㎡인 크라프트지에 크라프트지 칭량 대비 30 - 60중량%의 레졸형 페놀 수지를 함침시킨 후, 150 - 200℃의 오븐에서 10 - 60초간 건조 및 반경화시킨 것이다.

상기 페놀 수지는 페놀 33 - 54중량%, 포름알데히드 30 - 46중량%, 용제인 에틸알코올 4 - 6중량% 및 물 2 - 5중량% 및 개질제인 아민 계통의 염기성 촉매 5 - 15중량%를 반응시켜 액상으로 만든 레졸형이다.

이 코아층 1(23)은 두께에 따라서 여러장을 사용할 수도 있다.

다음, 코아층 1(23)과 코아층 2(25)의 사이에 위치하여 HPL에 우수한 치수안정성을 부여해 주는 유리섬유층(24)을 제조한다.

유리섬유층(24)은 유리의 장섬유를 이용하여 일반섬유와 같이 직조한 직물형태의 것으로, 칭량 50 - 200g/㎡인 것을 사용하며 그 자체로서는 다른 층들과 결합이 불가능하기 때문에 페놀 수지를 함침시킨 것을 사용한다.

상기 페놀 수지는 페놀 33 - 54중량%, 포름알데히드 30 - 46중량%, 물 2 - 5중량% 및 개질제인 아민 계통의 염기성 촉매 5 - 15중량%를 반응시켜 액상으로 만든 레졸형으로, 함침량은 칭량에 따라 다르지만 보통 유리섬유층 칭량 대비 30 - 80중량%까지 함침시킨다.

또한 유리섬유층(24)은 페놀 수지에 함침 또는 혼합전에 페놀 수지와 유리섬유 사이의 결합력을 증가시키기 위하여 커플링제(coupling agent)로 전처리하거나, 커플링제를 페놀 수지에 함께 혼합시켜서 유리섬유층(24)에 함침시킬 수 있다.

이때 커플링제는 선원 10-1998-056608호에 기재된 커플링제인 실란계 및 티타네이트계가 사용될 수 있으며, 페놀 수지의 특성에 맞추어 선택 사용하는데, 사용방법은 페놀 수지량의 0.1 - 0.5중량%가 바람직하며, 전처리할 경우에는 물 등의 용매에 혼합시켜 유리섬유층(24)에 사전에 코팅하는 것이고, 페놀 수지와 혼합시켜 사용할 때에는 페놀 수지를 물 등의 용매와 혼합한 후 이 혼합물을 페놀 수지에 혼합하여 사용한다.

다음, HPL 자체의 컬링성 확보를 해 주는 코아층 2(25)를 제조한다.

코아층 2(25)는 칭량 80 - 300g/㎡인 크라프트지에 크라프트지 칭량 대비 40 - 150중량%의 멜라민 수지를 함침시킨 후, 80 - 150℃의 오븐에서 0.5 - 2분간 건조 및 반경화시킨 것이다.

이때 사용되는 멜라민 수지는 멜라민 30 - 45중량%, 포름알데히드 20 - 40중량%, 용제인 물 18 - 27중량%, 개질제인 디에틸렌글리콜 1 - 5중량%, pH 조절제인수산화나트륨 1중량% 내외 및 경화제인 아민계통의 염기성 촉매를 2 - 10중량% 반응시켜 액상으로 제조하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 제조된 상부 HPL(20)을 이루는 각층들을 아래로부터 코아층 2(25), 유리섬유층(24), 코아층 1(23), 모양지층(22) 및 표면보호지층(21)의 순서로 재치(載置)한 후, 프레스에서 125 - 155℃의 온도조건에서 60 - 100kg/㎠의 압력으로 15 - 60분간 가열, 가압하고 난뒤, 같은 압력하에서 동시에 15 - 30분간 냉각하여 상부 HPL(20)을 완성한다.

이 상부 HPL(20)은 80℃의 온도에서 24시간 가열한 뒤 수축되는 치수를 100분율로 계산하였을 때 -0.05 ∼ -0.3%의 치수변화율을 갖고, 80℃의 온도에서 24시간 가열한 뒤 컬링되는 정도를 측정하였을 때의 컬링성이 0.5 - 5.0mm이다.

즉, 내수합판층(10)의 치수변화율인 -0.1 ∼ -0.2%과 거의 비슷해져 우수한 치수안정성을 갖게 되고 컬링성도 획기적으로 개선되었다.

마지막으로, 이렇게 제조된 상부 HPL(20)과 내수합판층(10)을 접착시키는 역할을 하는 접착제층(40)을 내수합판층(10) 상부에 형성시킨다.

접착제층(40)을 이루는 접착제는 상온경화형 우레탄 수지를 사용한다.

이러한 상온경화형 우레탄 수지를 내수합판층(10) 상부에 도포량을 80 - 200g/㎡으로 도포하여 접착제층(40)을 형성시킨 뒤, 상부 HPL(20)을 재치하여 상온에서 5kgf/㎠의 압력으로 2시간 압착하고 80℃에서 2시간 건조시키면 접착이 완료된다.

이처럼 내수합판층(10)과 상부 HPL(20)을 상온 조건에서 압착시킴으로써 열에 의한 변형을 최소화 시킬수 있게 된다.

이렇게 제품의 구성이 끝나면 기존 마루판의 제조공정과 같이 가공하여 완제품화한다.

실시예

1. 내수합판층(10) 제조

5층의 단판을 페놀 수지 접착제를 사용하여 나무결 방향이 직교되도록 하여 프레스로 압착하여 내수합판층(10)을 제조하였다.

2. 상부 HPL(20) 제조

1)표면보호지층(21) 제조

표면보호지층(21)은 칭량 38g/㎡인 셀룰로오스지에 알루미나가 고르게 분포되어 함유된 오버레이지에 멜라민 37중량%, 포름알데히드 33중량%, 물 25중량%, 디에틸렌글리콜 1중량%, 수산화나트륨 0.3중량% 및 아민 계통의 염기성 촉매를 3.7중량%를 반응시켜 액상으로 제조한 멜라민 수지를 오버레이지 칭량 대비 250중량% 함침시킨 후, 130℃의 오븐에서 3분간 건조시킴과 동시에 반경화시켜 표면보호지층 (21)을 제조하였다.

2)모양지층(22) 제조

모양지층(22)은 칭량 80g/㎡인 산화티탄 함유 셀룰로오스지에 그라비아 인쇄로 소정의 무늬를 인쇄한 모양지에 멜라민 37중량%, 포름알데히드 33중량%, 물 25중량%, 디에틸렌글리콜 1중량%, 수산화나트륨 0.3중량% 및 아민 계통의 염기성 촉매를 3.7중량%를 반응시켜 액상으로 제조한 멜라민 수지를 모양지 칭량 대비 100중량% 함침시킨 후, 120℃의 오븐에서 2분간 건조시킴과 동시에 반경화시켜 모양지층(22)을 제조하였다.

3)코아층 1(23) 제조

코아층 1(23)은 칭량 200g/㎡인 크라프트지에 페놀 49중량%, 포름알데히드 33중량%, 에틸알코올 5중량%, 물 3중량%, 아민 계통의 염기성 촉매 10중량%를 반응시켜 액상으로 제조한 페놀 수지를 크라프트지 칭량 대비 60중량% 함침시킨 후, 190℃의 오븐에서 30초간 건조시킴과 동시에 반경화시켜 코아층 1(23)을 제조하였다.

4)유리섬유층(24) 제조

칭량 200g/㎡인 유리섬유층(A 글라스 조성, 평균 섬유경 12㎛)(24)에 페놀 49중량%, 포름알데히드 33중량%, 에틸알코올 5중량%, 물 3중량%, 아민 계통의 염기성 촉매 10중량%를 반응시켜 액상으로 제조한 페놀 수지 100중량부와 10중량% 아미노실란 커플링제 수용액 10중량부를 반응시켜 제조한 수지 용액을 유리섬유층(24) 칭량 대비 50중량% 함침시킨 후, 110℃의 오븐에서 3분간 건조시킴과 동시에 반경화시켜 유리섬유층(24)을 제조하였다.

5)코아층 2(25) 제조

코아층 2(25)는 칭량 200g/㎡인 크라프트지에 멜라민 37중량%, 포름알데히드 33중량%, 물 25중량%, 디에틸렌글리콜 1중량%, 수산화나트륨 0.3중량% 및 아민 계통의 염기성 촉매를 3.7중량%를 반응시켜 액상으로 제조한 멜라민 수지를 크라프트지 칭량 대비 100중량% 함침시킨 후, 130℃의 오븐에서 3분간 건조시킴과 동시에 반경화시켜 코아층 2(25)를 제조하였다.

6)1) - 5)의 층들을 적층하여 상부 HPL(20) 제조

이상과 같이 제조된 1) - 5)의 층들을 아래로부터 코아층 2(25), 유리섬유층(24), 코아층 1(23), 모양지층(22) 및 표면보호지층(21)의 순서로 재치한 뒤, 프레스에서 130℃의 온도, 100kg/㎠의 압력으로 30분간 가열, 가압하고 난뒤, 같은 압력하에서 동시에 25분간 냉각하여 상부 HPL(20)을 제조하였다.

3. 내수합판층(10) 상부에 접착제층(40) 형성후 상부 HPL(20) 적층

내수합판층(10) 상부에 상온경화형 우레탄 수지를 도포량 120g/㎡으로 도포하여 접착제층(40)을 형성시킨 뒤, 상부 HPL(20)을 재치하여 상온에서 5kgf/㎠의 압력으로 2시간 압착하고 80℃에서 2시간 건조시켰다.

그런 후에, 기존 마루판의 제조공정과 같이 가공하여 본 발명의 유리섬유층으로 보강된 HPL이 적층된 내수합판 강화마루판을 완성하였다.

Claims

아래부터 차례대로 코아층 2(25), 유리섬유층(24), 코아층 1(23), 모양지층 (22) 및 표면보호지층(21)이 적층되어 이루어지는 상부 고압 멜라민 적층판(20)이 접착제층(40)을 사이에 두고 내수합판층(10)과 적층되어 구성되는, 유리섬유층으로 보강된 고압 멜라민 적층판이 적층된 내수합판 강화마루판.
제 1항에 있어서, 상부 고압 멜라민 적층판(20)은 표면보호지층(21)이 셀룰로오스지에 내마모 실리카 또는 알루미나가 고르게 분포되어 함유된 오버레이지에 멜라민 수지를 함침시킨 것이고, 모양지층(22)이 산화티탄 함유 셀룰로오스지에 소정의 무늬가 인쇄된 모양지에 멜라민 수지를 함침시킨 것이고, 코아층 1(23)이 크라프트지에 레졸형 페놀 수지를 함침시킨 것이고, 유리섬유층(24)이 유리 장섬유를 이용하여 직물형태로 직조한 것에 커플링제로 전처리한 후 레졸형 페놀 수지에 함침시키거나, 커플링제와 레졸형 페놀 수지의 혼합물에 함침시킨 것이고, 코아층 2(25)가 크라프트지에 멜라민 수지를 함침시킨 것이며, 내수합판층(10)은 5 내지 7층의 단판을 페놀 수지 또는 멜라민 수지 접착제를 사용하여 나무결 방향이 직교되도록 하여 프레스로 압착 제조한 것인, 유리섬유층으로 보강된 고압 멜라민 적층판이 적층된 내수합판 강화마루판.
셀룰로오스지에 내마모 실리카 또는 알루미나가 고르게 분포되어 함유된 오버레이지에 멜라민 수지를 함침시켜 표면보호지층(21)을 제조하고, 산화티탄 함유 셀룰로오스지에 소정의 무늬가 인쇄된 모양지에 멜라민 수지를 함침시켜 모양지층 (22)을 제조하고, 크라프트지에 레졸형 페놀 수지를 함침시켜 코아층 1(23)을 제조하고, 유리 장섬유를 이용하여 직물형태로 직조한 것에 커플링제로 전처리한 후 레졸형 페놀 수지에 함침시키거나, 커플링제와 레졸형 페놀 수지의 혼합물에 함침시켜 유리섬유층(24)을 제조하며, 크라프트지에 멜라민 수지를 함침시켜 코아층 2(25)을 제조한 다음, 아래로부터 코아층 2(25), 유리섬유층(24), 코아층 1(23), 모양지층(22) 및 표면보호지층(21)의 순서로 재치한 뒤, 가열, 가압하여 상부 고압 멜라민 적층판(20)을 만들고, 5 내지 7층의 단판을 페놀 수지 또는 멜라민 수지 접착제를 사용하여 나무결 방향이 직교되도록 하여 프레스로 압착하여 내수합판층(10)을 만든 다음, 내수합판층(10) 상부에 상온경화형 우레탄 수지로 된 접착제를 사용하여 접착제층(40)을 형성시킨 뒤, 접착제층(40)의 상부에 상부 고압 멜라민 적층판(20)을 재치한 후 상온에서 가압하여, 유리섬유층으로 보강된 고압 멜라민 적층판이 적층된 내수합판 강화마루판을 제조하는 방법.