KR20050089547A - 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법에 관한 것으로서, 포름알데히드와 요소의 몰비를 임의값으로 가지며, 상기 요소와 포름알데히드를 반응기에 넣고 알칼리성 촉매를 이용하여 70 도 섭씨의 약알칼리성에서 5분 동안 축합반응을 시키고, 상기 축합반응된 반응물을 산성촉매를 이용하여 80 도 섭씨의 약산성에서 10분 동안 중축합반응을 시킨 후, 최종적인 포름알데히드와 요소의 몰비를 1.15로 조정하여 합성하는 것을 특징으로 하여;

포름알데히드 방출량이 매우 낮아 친환경적일뿐 아니라 접착제의 첨가량에서도 전건 목재무게에 대하여 6% 첨가량으로 제조된 목질패널에서 훌륭한 접착력을 보여줌으로서 목질패널제품의 제조원가를 절감할 수 있고, 또한 목질패널제품을 내장재로 사용하는 도중에 포름알데히드 방출량도 매우 낮은 등의 효과를 가진다.

Description

목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법{Manufacturing method of Urea-formaldehyde resins for wood-based panels}

본 발명은 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 다양한 건축용재로서 사용되는 목질패널의 제조를 위하여 사용되는 접착용 요소수지접착제의 개선된 구성의 제공에 관한 것이다.

박판의 목재를 적층한 적층보드, 분쇄된 목재를 접착, 압축성형하여 얻어지는 파티클보드 등은 모두 건축용의 내외장재, 특히 다중주택건물에서의 칸막이용, 벽체용, 바닥용 등의 마감재로서 널리 사용되고 있다.

이러한 목질 패널은 대부분 그 접착에 화학적인 성분을 주로하는 접착제를 사용하게 되고 이러한 화학성분의 접착제는 많은 환경상의 문제를 야기한다.

1979년 미국에서 포름알데히드가 인간의 건강에 유해하다는 사실이 발표된 이래로 포름알데히드에 대한 독성은 연구의 관심이 되어왔고, 1985년 전까지는 세계 여러 국가에서 목질패널제조에 사용하는 요소수지접착제는 많은 량의 포름알데히드가 방출되는 상태에서 사용되어 왔다.

전통적으로 요소수지접착제는 가격이 저렴하고 접착 후에는 접착제 층이 무색이고 접착력이 우수해서 가구재 등과 같은 내장용과 장식용으로 많이 사용되고 있으나, 반면, 제조된 목질패널로부터 소비자가 사용 중에 인체에 유해한 포름알데히드 가스가 지속적으로 방출되는 단점을 지니고 있다.

더우기,요소수지접착제로 제조된 파티클보드, MDF 등은 가구재와 같은 내장용으로 사용되므로 실내공기에 결정적인 영향을 주게되며 최근에 실내공기가 인간의 건강에 미치는 문제점으로 인해 세계 각국들은 제조된 목질패널로부터 포름알데히드 방출량을 조절하기 위한 지침과 법규를 제정하여 왔다.

한편, 국내에서는 2004년부터 실내공기질관리법의 시행과 함께 친환경 소재로 쾌적한 주거생활 공간을 제공하고 있으나, 현재 목재산업현장에서는 포름알데히드 방출량이 낮은 친환경 목질패널제품을 생산하는 것은 제조원가의 상승으로 이어지게 되므로 목질패널제조 회사에서는 목질패널제조에서 접착제 첨가량을 최소화하여 제조원가의 절감이 절실한 것이 현실적인 문제점이다.

최근들어 이러한 포름알데히드의 독성에 대한 문제는 신규입주하는 복합주택, 학교건물, 병원 등에서 대단히 민감한 문제가 되고 있어서 새로운 합성방법으로 얻어진 요소수지접착제를 통해 환경 친화적이고 표준 규격에 맞는 목질패널제조는 필수 불가결이다.

상기하는 문제점을 감안하여 안출된 본 발명의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법는 최적의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법의 구성을 제공함으로서 친환경적이고도 제조원가적인 측면에서의 손실이 없게 되는 접착제를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법은; 포름알데히드와 요소의 몰비를 임의값으로 가지며,

상기 요소와 포름알데히드를 반응기에 넣고 알칼리성 촉매를 이용하여 70 도 섭씨의 약알칼리성에서 5분 동안 축합반응을 시키고,

상기 축합반응된 반응물을 산성촉매를 이용하여 80 도 섭씨의 약산성에서 10분 동안 중축합반응을 시킨 후,

최종적인 포름알데히드와 요소의 몰비를 1.15로 조정하여 합성하여 제조하는 것을 주요한 제법 상의 특징으로 하고 있다.

이하에서는 본 발명의 상세한 내용을 부수된 도면과 함께 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법의 성분을 도시하는 표, 도 2 는 본 발명의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법이 적용되는 파티클보드의 제조조건을 도시하는 표, 도 3 은 본 발명의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법에 의하여 접착제조된 파티클보드의 물성을 도시하는 표이다.

본 발명에서 제안되는 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법을 최적의 실시예와 실험을 통하여 개시하고자 한다.

[실시예]

[목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법의 제조]

본 발명에서는 실험적인 4 종류(A,B,C,D)의 요소수지접착제 제조를 위해 반응기에서 합성하였고 요소수지접착제 합성과정동안 요소를 2번으로 나누어서 첨가하였다.

요소수지접착제 종류 A는 최초의 포름알데히드와 요소의 몰비가 2.15에서 합성을 시작하였고,

요소수지접착제 종류 B는 2.00,

요소수지접착제 종류 C는 1.75,

요소수지접착제 종류 D는 1.50에서 합성을 시작하였다.

요소와 포름알데히드를 반응기에 넣고 알칼리성 촉매를 이용하여 70 도 섭씨의 약알칼리성에서 5분 동안 축합반응을 시킨 후, 산성촉매를 이용하여 80 도 섭씨의 약산성에서 10분 동안 중축합반응을 시킨 후, 4종류의 요소수지접착제에 대해 최종의 포름알데히드와 요소의 몰비를 1.15로 조정하여 합성하였다.

합성한 4종류의 요소수지접착제를 표준분석방법에 의한 요소수지접착제의 성질은 도 1의 표와 같다.

[실험용 파티클보드의 제조]

파티클보드제조를 위한 목재파티클은 상업용 파티클보드제조 공장에서 사용하는 중간층용 파티클과 유사하다.

실험에 사용하는 목재파티클의 수종은 열대산 활엽수와 뉴질랜드산 라디에타 소나무 등으로 혼합되어 있고 파티클보드를 제조하기 직전에 측정한 목재파티클의 평균함수율은 5 - 6 % 였다.

실험적인 파티클보드 제조를 위한 조건들이 도 2 의 표에 요약되어 있다.

본 발명에서 합성한 4종류 요소수지접착제를 전건 목재파티클무게에 대하여 6 % 수지고형분량으로 첨가하여 제조한 파티클보드를 KS F 3104 파티클보드에 의해 성능 평가한 결과가 도 3 의 표에 도시되어 있다.

[실험결과]

상기하는 도표에서의 분석결과를 보면,

일반적으로 최초 포름알데히드/요소의 몰비가 낮은 수준에서 합성한 요소수지접착제로 제조된 파티클보드의 성능이 높은 수준의 몰비에서 제조된 파티클보드의 강도 성질보다 높게 나타났다.

요소수지접착제의 종류에 대해 제조된 파티클보드의 밀도는 725 - 770 kg/m³의 분포범위에 있다.

이런 밀도 측정치는 목표된 파티클보드의 밀도 769 kg/m³와 유사한 값을 보여주고 있고, KS F 3104 파티클보드 종류에서 규정하는 밀도 500 - 800 kg/m³ 범위에 있다.

요소수지접착제의 종류에 대해 제조된 파티클보드의 박리강도는 790 - 950 kPa의 분포범위에 있다. 휨파괴계수의 분포범위는 12.1 - 19.4 MPa이었다. 이런 박리강도와 휨파괴계수의 측정치는 KS F 3104 파티클보드 8.0 형에서 규정하는 품질기준값을 초과하는 좋은 결과를 보여준다.

한국건자재시험연구소에 포름알데히드 방출량 시험을 의뢰한 결과 0.2 - 0.8 mg/L 의 분포범위를 보여줬다. 요소수지접착제 종류 A, B, C에 대한 포름알데히드 방출량은 KS F 3104 파티클보드 E0형 0.5 mg/L이하의 값임을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에서 새롭게 합성한 4종류의 요소수지접착제로 제조된 파티클보드에서 포름알데히드 방출량과 파티클보드의 기계적인 성능은 모두 좋은 결과를 보여주고 있는 것이다.

이러한 본발명의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법의 제조방법을 요약하면,

포름알데히드와 요소의 몰비를 최소화하여 구성하고

상기 요소와 포름알데히드를 반응기에 넣고 알칼리성 촉매를 이용하여 70 도 섭씨의 약알칼리성에서 5분 동안 축합반응을 시킨 후,

산성촉매를 이용하여 80 도 섭씨의 약산성에서 10분 동안 중축합반응을 시킨 후, 최종의 포름알데히드와 요소의 몰비를 1.15로 조정하여 합성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기와 같은 구성및 제조방법의 본 발명은 포름알데히드와 휘발성 유기화합물 방출량이 매우 낮은 수준의 요소수지접착제의 새로운 합성방법으로서 이 요소수지접착제를 전건 목재파티클 무게에 대해 6%를 첨가하여 파티클보드를 제조한 후, 포름알데히드 방출량을 한국건자재시험연구소에서 KS F 3104 파티클보드에 의해 측정한 결과 E0형인 0.5mg/L이하의 매우 낮은 수준의 포름알데히드가 방출되었고, 제조된 파티클보드의 성능도 KS F 3104 파티클보드 8.0형의 규정을 만족시키는 좋은 결과를 보여줬다.

또한 본 발명의 요소수지접착제는 파티클보드 제조는 물론, 중밀도섬유판 (MDF), 합판, 마루판 등의 기타 목질패널제품을 제조할 수 있고, 포름알데히드 방출량에서도 파티클보드와 같은 EO 형을 얻을 수 있다. 결국 본 발명에서 제시한 요소수지접착제로 파티클보드, MDF, 마루판, 합판 등의 목질패널제조에 사용할 경우 접착제 첨가량이 현저히 감소되기 때문에 제조원가의 절감으로 인한 경제성뿐 아니라, 포름알데히드 방출량이 매우 낮은 친환경 목질패널제조가 가능하다.

본 발명에서 개시되는 새롭게 합성된 요소수지접착제는 포름알데히드 방출량이 매우 낮아 친환경적일뿐 아니라 접착제의 첨가량에서도 6% 첨가량으로 제조된 목질패널에서 훌륭한 접착력을 보여주고 있음으로서 결국, 목질패널제품의 제조원가를 절감할 수 있을 뿐 아니라 목질패널제품을 내장재로 사용하는 도중에 포름알데히드 방출량도 매우 낮은 장점을 가진다.

도 1 은 본 발명의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법의 성분을 도시하는 표.

도 2 는 본 발명의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법이 적용되는 파티클보드의 제조조건을 도시하는 표.

도 3 은 본 발명의 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법에 의하여 접착제조된 파티클보드의 물성을 도시하는 표이다.

Claims (2)

1. 포름알데히드와 요소의 몰비를 임의값으로 가지며,

   상기 요소와 포름알데히드를 반응기에 넣고 알칼리성 촉매를 이용하여 70 도 섭씨의 약알칼리성에서 5분 동안 축합반응을 시키고,

   상기 축합반응된 반응물을 산성촉매를 이용하여 80 도 섭씨의 약산성에서 10분 동안 중축합반응을 시킨 후,

   최종적인 포름알데히드와 요소의 몰비를 1.15로 조정하여 합성하여 제조하는 것을 특징으로 하는 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 포름알데히드와 요소의 몰비는 2.15 내지 1.50 인 것을 특징으로 하는 목질패널 접착용 요소수지접착제의 제조방법.