KR20060024777A - 표면 접합 방법 - Google Patents

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KR20060024777A KR1020057022141A KR20057022141A KR20060024777A KR 20060024777 A KR20060024777 A KR 20060024777A KR 1020057022141 A KR1020057022141 A KR 1020057022141A KR 20057022141 A KR20057022141 A KR 20057022141A KR 20060024777 A KR20060024777 A KR 20060024777A
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Abstract

본원 발명은 다음의 순서를 따른 단계를 포함하는, 목재-기초 재료의 피스의 제 1 및 제 2 표면을 접합시키는 방법에 관련된다: 용매를 포함하는 접착제 조성물을 제 1 표면위에만 처리하는 단계, 상기 제 1 표면에 처리된 접착제 조성물을 건조하고 가열하는 단계, 이 때 상기 용매는 부분적으로 건조되며, 및 상기 제 1 표면을 제 2 표면과 접합시키는 단계, 및 상기 두 개의 표면을 서로 대향시켜 가압하는 단계. 본원 발명은 또한 목재-기초 제품의 제조 방법에도 관련된다.

Description

표면 접합 방법{METHOD OF JOINING SURFACES}
본원 발명은 표면 접합 방법에 관련된다. 또한 본원 발명은 목재 기초 제품의 제조 방법에 관련된다.
적층 보(laminated beam), 베니어 제품, 파켓 마루(parquet flooring), 코어 보드(core board), 블록 보드(block board) 및 합판 등과 같은 접착된 제품의 제조에서, 목재의 어셈블리는 접착제를 처리하고 후속적으로 가압(pressing)하는 단계에 의하여 접합된다.
몇몇 접착제는 표면위에 처리시 적절한 점성을 가지기 위하여 물과 같은 용매를 비교적 높게 함유할 필요가 있다. 분산 접착제 및 수지 기초 접착제로도 언급되는 에멀전(emulsion) 기초 접착제는 안정한 에멀전 또는 안정한 수지 기초 접착제를 수득하게 하기 위하여 일반적으로 과량의 용매가 필요하다. 접착제의 보다 높은 고체 함량에서, 에멀전의 시효(aging)로 인한 점성 증가는 보다 낮은 고체 함량에서 보다 더 뚜렷하다.
접착 과정은 물리적 건조/필름 형성 단계 및/또는 화학적 경화 단계를 포함한다. 비교적 높은 함량의 용매를 가지는 접착제가 사용될 때, 접착 선에서 접착제의 충분한 물리적 건조/필름 형성 과정을 가능하게 하기 위하여 가압 시간이 연장 된다. 긴 가압 시간을 요하는 접착제는 일반적으로 폴리비닐 아세테이트 접착제 또는 에멀전-폴리머-이소시아네이트 접착제와 같은 수성 에멀전의 형태, 또는 아미노- 또는 페놀 타입의 수성 수지이다. 이러한 접착제를 사용할 때, 접착된 목재 제품에서의 최종 수분 함량이 너무 높아지지 않도록 접착될 목재의 수분 함량은 종종 접착 전에 저하되어야 한다. 습식 접착제의 처리단계와 함께 수분 함량의 저하단계는 틀어짐과 같은 부정적인 효과를 가져오는 수분 함량의 변화로 인한 역효과를 제공할 수 있는데, 이러한 역효과는 재료내 이동을 초래할 수 있다.
에멀전 기초 접착제를 사용할 때, 또다른 문제점은 균일하지 않은 표면을 함께 접착함에 있어서의 어려움이다. 가압 하는 동안, 처리된 아교가 밀려나서 남은 아교가 거의 없어 모든 곳에서 표면 사이의 거리를 채울 수 없는 경향을 가진다.
필요한 가압 시간을 감소시키기 위하여, 다양한 해결책이 제시되어 왔다. 예를 들면, EP 1190823 A2는 표면 가열단계를 포함하는 방법을 개시한다. 또다른 시도는 처리 후 접착제를 건조시키는 것이다. 처리된 접착제를 건조시키는 것에 관련된 방법 및 장치는 다음의 문헌에서 논의된다: US 3160543, US 4812366, US 5234519 및, EP 0979712 A1.
목재 기초 재료의 두 표면을 서로 접착할 때, 강한 접착 접합부를 달성하기 위하여 일반적으로 목재 안으로 접착제를 어느 정도 침투시킬 필요가 있다. 그러므로 강한 접합부를 확보하기 위하여, 일반적으로 접합될 층 모두는 그 표면들을 습윤 접착제와 접촉시킴에 의하여 습윤되어야 한다. 미리 건조시킨 접착제 층을 접착제를 전혀 처리하지 않은 표면과 조합할 때, 생성 접합부는 너무 약해지는 것으로 간주되었다.
접착제 층이 처리된 표면을 실질적으로 전혀 접착제가 처리되지 않은 표면과 조합할 때, 짧은 가압 시간에서 접착 강도 및 물 저항성에 관하여 고품질의 접합부를 제공하는 접착 방법을 제공하는 것이 본원 발명의 목적이다. 또한 불균일한 표면을 접합하는 개선된 방법을 제공하는 것도 본원 발명의 목적이다. 접착 방법은 또한 적절하게는 간단하여야 한다.
상기 목적은 다음의 순서에 따른 단계를 포함하는, 제 1 및 제 2 표면의 접합 방법에 의하여 달성된다: 용매를 포함하는 접착제 조성물을 제 1 표면 위에만 처리하는 단계, 상기 제 1 표면에 처리된 접착제 조성물을 건조하고 가열하는 단계, 여기서 용매는 부분적으로 건조되며, 상기 제 1 표면을 제 2 표면과 접합하는 단계, 및 상기 두 표면을 서로 대향시켜 가압하는 단계.
또한 상기 목적은 다음의 순서를 따른 단계를 포함하는, 목재-기초 재료의 제 1 및 제 2 피스(piece)를 포함하는 목재-기초 제품의 제조 방법에 의하여 달성된다: 용매를 포함하는 접착제 조성물을 제 1 표면 위에만 처리하는 단계, 제 1 표면에 처리된 접착제 조성물을 건조하고 가열하는 단계, 여기서 용매는 부분적으로 건조되며, 제 1 표면과 제 2 표면을 접합시키는 단계, 및 두 표면을 서로 대향시켜 가압하는 단계.
건조 단계는 적절하게는 접착제 조성물을 가열함에 의하여 이루어진다. 적절하게는, 건조 단계는 강제 건조(forced drying)에 의해 이루어진다.
여기서 사용되는 "강제 건조"란 주변 대기에 노출 및 기질 안으로의 침투로 발생하는, 표면위에 처리된 접착제 층의 자연 건조에 비하여, 건조 속도를 증가시킨 과정을 의미한다.
용매는 건조 공기, 건조 기체, 공기 블로우잉 또는 공기 가열, 바람직하게는 가열과 같은 강제 건조 방법을 사용함으로써 건조될 수 있다. 적절한 가열 방법의 예는 복사열(예컨대, 적외선), 미온 공기 블로우잉(warm air blowing), 건조 공기 블로우잉 및 마이크로파 가열이 있다. 바람직하게는 용매는 적외선 또는 마이크로파 가열을 사용하여, 가장 바람직하게는 복사열을 사용하여 건조된다.
적절하게는 접착제 조성물로부터 용매의 약 10 내지 95 중량%가, 바람직하게는 약 20 내지 약 90 중량%가 건조된다.
적절하게는, 건조 단계 직후 접착제 조성물의 고체 함량은 약 20 내지 95 중량%, 바람직하게는 약 35 내지 약 95 중량%, 보다 바람직하게는 약 50 내지 약 90 중량%, 보다 바람직하게는 약 65 내지 약 85 중량%, 가장 바람직하게는 약 70 내지 약 80 중량%이다.
여기서 사용되는 "고체 함량"은 다음의 방법에 따라 측정된 접착제의 구성 성분의 함량을 의미한다: 금속 리드(lid)에 1 g의 접착제를 두고, 30분 동안 120℃의 가열 챔버에 두었다. 리드 안에 남아있는 접착제의 백분율이 고체 함량으로 정의된다.
여기서 사용되는 "용매"는 상기 조건하에서 증발하는 물질을 의미한다.
접착제 조성물은 적절하게는 건조 단계 동안 가열된다. 그러나 접착제 조성물이 건조 단계 후 가열되는 것도 적절하다. 바람직하게는, 접착제 조성물은 건조 단계 동안 가열된다. 적절하게는, 접착제 조성물은 접합될 두 표면이 접촉할 때 접착층의 온도가 약 30 내지 약 150℃, 바람직하게는 약 40 내지 약 100℃, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 90℃이 되도록 가열된다.
본원 발명에 적합한 접착제 조성물은 용매를 포함하는 어떠한 접착제라도 될 수 있다. 바람직하게는, 접착제 조성물은 수성 접착제 조성물이다. 본원 발명의 보다 바람직한 한 실시예에서, 접착제 조성물은 적절하게는 에멀전 폴리머 기초 접착제 조성물의 그룹에 속한다. 이 경우에, 보다 바람직한 접착제 조성물은 폴리비닐 아세테이트, 에틸렌-비닐-아세테이트, 에멀전-폴리머-이소시아네이트, 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔, 및 아크릴레이트에 기초한 조성물이다. 가장 바람직하게는, 접착제 조성물은 폴리비닐 아세테이트 기초 접착제 조성물 또는 에멀전 폴리머 이소시아네이트 기초 접착제 조성물이다. 본원 발명의 또다른 보다 바람직한 실시예에서, 접착제 조성물은 적절하게는 경화성 수지 기초 접착제 조성물의 그룹에 속한다. 이 경우에, 바람직하게는, 접착제 조성물은 아미노 수지 기초 또는 페놀 수지 기초 접착제 조성물이다. 또한 접착제 조성물은 폴리머 에멀전 및 경화성 수지 모두일 수도 있다.
최초 고체 함량, 즉, 접착제 조성물 중의 처리시의 고체 함량은 적절하게는 약 1 내지 약 95 중량%, 바람직하게는 약 10 내지 약 90 중량%, 보다 바람직하게는 약 30 내지 약 70 중량%, 가장 바람직하게는 약 40 내지 약 60 중량%이다.
접착제 조성물에서 용매는 접착제 조성물에서 사용하기에 적합한 어떠한 용매라도 될 수 있다. 적절하게는, 용매는 물이거나, 또는 알코올, 에스테르, 및 케톤 그룹에 속하는 유기 용매이다. 적절한 알코올의 예는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에탄디올 및 프로판디올과 같은 글리콜을 포함한다. 바람직하게는, 용매는 물이다. 또한 접착제 조성물에서 용매는 용매의 조합을 포함할 수 있다.
가압 단계는 적절하게는 약 0.1 내지 약 10 MPa, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 5 MPa, 가장 바람직하게는 약 0.75 내지 약 3 MPa의 압력에서 수행된다. 가압 시간은 변화할 수 있으며, 사용되는 접착제 시스템, 제조될 제품, 및 사용되는 가압 유형에 따라 달라진다. 하나의 적합한 유형의 접착 공정에서, 접합될 표면은 가압 단계 이전에 총괄적으로 조립된다. 이러한 경우, 가압 시간은 적절하게는 약 0.01 내지 약 3000초, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1000초, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 60초이다. 또다른 적절한 유형의 접착 공정에서, 접합될 표면은 롤러 프레스, 밴드 프레스, 또는 마찰 프레스를 통하여 움직이면서 연속적으로 조립되고 가압된다. 이러한 경우에 가압 시간은 약 0.001 내지 약 300초, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 60초, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 30초가 적절하다. 특히 롤러 프레스의 경우에, 가압 시간은 적절하게는 약 0.001 내지 약 10초, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1 초이다.
가압 단계는 적절하게는 실온과 같은 주변 온도, 적절하게는 약 0 내지 60℃, 바람직하게는 약 5 내지 약 40℃에서 전형적인 냉간-가압으로 수행된다. 몇몇 경우, 즉, 경화성 수지가 존재할 때, 가압 단계는 적절하게는 가열하에서 수행된다. 이렇게 가열이 필요할 때, 가압 온도는 적절하게는 약 40 내지 약 200℃, 바람직하게는 약 60 내지 약 130℃이다.
가열 및 가압 단계 사이의 시간은 적절하게는 < 30초, 바람직하게는 < 20초, 가장 바람직하게는 < 10초이다.
여기서 사용되는 목재-기초 재료 및 고형 목재에 기초된 재료는 또한 섬유-, 칩-, 및 삭편판(particleboard) 재료와 같은 재료를 포함한다. 목재-기초 재료는 적절하게는 약 1 mm 이상, 바람직하게는 약 5 mm 이상의 두께를 가진다.
본원 발명은 접착된 제품의 어떠한 유형이든, 특히 적층된 보(laminated beams), 베니어 제품(veneered products), 집성 제품(edge-glued products) 및 파켓 마루(parquet flooring)와 같은 목재-기초 접착된 제품제조에 적합하다.
본원 발명의 바람직한 실시예에서 폴리비닐 아세테이트 접착제의 수성 분산이 목재 피스의 표면위에 처리되고, 그 후 접착제 조성물이 약 60 내지 약 80 중량%의 고체 함량을 가지도록 적외선을 사용하여 물을 건조시킨다. 이후 목재의 또다른 피스를 제 1 피스와 조립하고, 두 개의 피스를 함께 가압한다.
이제 다음의 실시예와 관련하여 본원 발명을 보다 자세히 기술할 것이다. 그러나 이러한 실시예는 본원 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예
실시예 1:
50 중량%의 최초 고체 함량을 가지는 에멀전-폴리머-이소시아네이트 기초 아세테이트 접착제를 사용하여 두 겹 제품을 제조하였다. 주변 온도는 20℃였다. 140 mm x 50 mm 크기의 16 mm 두께의 제 1 목재 피스를 50 중량%의 최초 고체 함량을 가진, 140 g/m2의 접착제로 코팅하였다. 접착제 층이 약 70 중량%의 고체 함량을 가지도록 적외선을 사용하여 가열함으로써 접착제층을 건조시켰다. 피스를 계량하여 새로운 고체 함량을 측정하였다. 이 후 목재 피스를 접착제를 전혀 처리하지 않은 제 2 목재 피스와 직접 접촉시키고, 1.5 MPa의 압력에서 30초 동안 냉간 가압(20℃)으로 함께 가압하였다. 가압 단계 직후, "끌 테스트(chisel test)"를 하여 접착 강도를 측정하였다. 이 테스트에서는 두 개의 접착된 피스를 끌을 사용하여 강제로 분리하고, 섬유 찢김을 보이는 접착된 표면의 백분율을 측정한다. 또한 접착된 피스들를 ANSI/HPVA LF 1996 결합라인 테스트에 따라 테스트 하였다.
실시예 2:
실시예 1에서와 동일한 조건, 재료 및 접착제 양을 사용하여 두-겹 제품을 제조하였다. 그러나 건조 또는 가열을 전혀 하지 않았다. 접착제를 처리한 후 두 개의 목재 피스를 직접 서로 접촉시키고, 1.5 MPa의 압력에서 30초 동안 함께 가압하였다.
접착 공정 가압 시간 % 섬유 찢김 ANSI 결합라인 테스트
실시예 1 30초 100% 통과
실시예 2(대조) 30초 0% 실패
본원 발명의 방법은 짧은 가압 시간에서 탁월한 접착 강도 및 내수성을 제공한다는 결론에 이르렀다.
본원 발명은 표면 접합 방법에 관련된다. 또한 본원 발명은 목재 기초 제품의 제조 방법에 관련된다.

Claims (10)

  1. 다음의 순서에 따른 단계를 포함하는, 목재-기초 재료(wood-based materials)의 제 1 및 제 2 표면을 접합시키는 방법:
    - 용매를 포함하는 접착제 조성물을 제 1 표면 위에만 처리하는 단계,
    - 상기 제 1 표면에 처리된 접착제 조성물을 건조하고 가열하는 단계, 이때 상기 용매는 부분적으로 건조됨, 및,
    - 제 1 표면을 제 2 표면과 접합하는 단계, 및
    - 상기 두 개의 표면을 서로 대향시켜(against) 가압(pressing)하는 단계.
  2. 다음의 순서에 따른 단계를 포함하는, 목재-기초 재료의 제 1 및 제 2 피스를 포함하는 목재-기초 제품의 제조 방법:
    - 용매를 포함하는 접착제 조성물을 제 1 표면 위에만 처리하는 단계,
    - 상기 제 1 표면에 처리된 접착제 조성물을 건조하고 가열하는 단계, 이 때 상기 용매는 부분적으로 건조됨, 및,
    - 제 1 표면을 제 2 표면과 접합시키는 단계, 및
    - 상기 두 개의 표면을 서로 대향시켜 가압하는 단계.
  3. 제 1항 내지 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조 단계는 상기 접착제 조성물을 가열함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조 단계는 강제 건조(forced drying)에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제 조성물로부터 용매의 10 내지 95 중량%가 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 단계 직후 고체 함량은 20 내지 95 중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 단계 직후 고체 함량은 65 내지 85 중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제 조성물은 에멀전 폴리머 기초 접착제 조성물의 그룹에 속하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매는 물인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 2항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목재-기초 제품은 파켓 마루 (parquet flooring)인 것을 특징으로 하는 방법.
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