KR20060124644A - 합판 및 합판의 제조방법 - Google Patents

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조제프 마리아 요하네스 마테이즈
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디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
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Abstract

본 발명은 둘 이상의 목재 단판층, 및 트라이아진 화합물(T), 포름알데히드(F) 및 선택적으로 우레아를 포함하는 수지 조성물을 포함하고, F/(NH2)2 몰비가 0.70 내지 1.10이고, F/T 몰비가 1.0 내지 3.5인, 하나 이상의 접착층을 포함하는, 합판에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 합판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

합판 및 합판의 제조방법{PLYWOOD, AND A PROCESS FOR PREPARING PLYWOOD}
본 발명은 둘 이상의 목재 단판층(wood veneer layer)과, 트라이아진 화합물(T), 포름알데히드(F), 및 선택적으로 우레아를 유리형(free form) 또는 반응형(reacted form)으로 포함하는 수지 조성물을 포함하는, 하나 이상의 접착층을 포함하는, 합판에 관한 것이다.
상기 합판 중 그 트라이아진 화합물이 대개 멜라민(M)으로 필수 구성된 합판은, 테리 셀러스 쥬니어(Terry Sellers jr.)가 쓴 문헌 ['Plywood and Adhesive Technology'(1985, (Marcel Dekker Inc), New York (NY) USA)]을 보면 알 수 있고, 이 합판은 상업적 규모로 활용되고 있다.
공지 합판은, 예컨대 전단 강도와 같은 최종 제품의 기계적 특성이 적절한 규격을 만족시킬 수 있을 정도로 충분히 양호하다는 것을 보장하기 위해서, 접착층이 높은 함량의 포름알데히드를 함유해야만 하고, 따라서 접착층의 F/(NH2)2 몰비가 1.2 이상이라는 점에서 문제점이 있다. 이러한 표준 규격으로는 2003년 2월 27일 자 공고로 보강된 일본 농림 규격(Japanese Agricultural Standard) JAS 987 2000이 있다. 접착층 내의 포름알데히드 함량이 높은 경우에는 높은 포름알데히드-방출(F-방출)을 초래하여 건강상 문제를 일으킬 있기 때문에 바람직하지 못하다.
본 발명의 목적은 전단 강도와 같은 기계적 특성은 충분히 유지하면서 공지 합판의 문제점을 유의적으로 감소시킨 합판을 제공하는 데 있다.
상기 목적은 접착층의 F/(NH2)2 몰비가 0.70 내지 1.10이고 접착층의 F/T 몰비가 1.0 내지 3.5인 합판에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 합판의 장점은 똑같은 목재층을 가진 공지 합판보다 포름알데히드의 함량과 F-방출량이 낮다는 점이다; 그러나 본 발명에 따른 합판은 예컨대 2003년 2월 27일자 공고로 보강된 JAS 987 2000에서 규정하고 있는 바와 같이, 전단 강도와 같은 기계적 특성에 관한 엄격한 표준을 여전히 만족시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따른 합판의 장점은 상기 염격한 표준을 만족시키면서도 접착층의 무게(weight)(일반적으로 접착층 당 g/m2로 표시)는 공지의 합판에 비해 줄어들 수 있다는 점이다.
국제 공개 특허 제 WO 01/38416 A1 호에는 복합 판넬용 접착 조성물이 개시되어 있다; 접착 조성물은 복합 판넬 내 포름알데히드의 방출량이 바람직한 수준이 되도록 선택된 몰비를 갖는 포름알데히드와 우레아 및/또는 멜라민과의 반응 산물을 포함한다. 국제 공개 특허 제 WO 01/38416 A1 호에 따르면, 복합 판넬에 접착 조성물을 사용함으로써 생겨나는 물리적, 기계적 특성상의 손실을 회복하기 위해서 는 접착 조성물에 이소시아네이트가 첨가되어야 한다.
본 발명에 따른 합판은, 합판에 있어서는 공지이고 일반적인 바와 같이 둘 이상의 목재 단판층과 하나 이상의 접착층을 포함한다. 본 발명의 범위 내에서, 용어 합판이라 함은 접착층(들)이 전혀 경화되지 않거나 또는 단지 부분적으로만 경화된 상태 뿐 아니라, 접착층(들)이 거의 완전히 경화되거나 또는 완전히 경화된 상태를 모두 지칭한다. 따라서 접착층 내부에 존재하는 다양한 화합물, 예컨대 트라이아진(예컨대 멜라민), 포름알데히드 및 우레아는 유리형으로 존재할 뿐만 아니라 반응형 또는 부분 반응형으로 존재할 수 있다. 5겹 이상 또는 7겹 이상의 층을 포함하는 합판이 아주 일반적인 것으로, 전형적으로 목재 단판층과 접착층이 번갈아 있으며, 그 표면층(face layer)은 보통 목재 단판층이다. 합판 내의 목재 단판층은 일반적으로 연속상으로, 예컨대 나무 줄기를 벗기는 공지 방법에 의해 제조된다. 또한 목재층, 특히 내부층이나 또는 그 최종 용도에서 눈에 보이지 않게 될 층은 서로 인접하여 옆에 배열된 2 이상, 3 이상 또는 4 이상의 조각으로 구성된다. 그러나 본 발명에서 합판의 정의는, 목재 입자와 접착제가 서로 혼합되어 그 혼합물 자체가 층을 형성하고 전적으로 이러한 층으로 제조된 보드인 OSB(배향성 스트랜드 보드(oriented strand board))와 같은 시스템을 포함하지 않는다.
본 발명에 따른 접착층이 F-방출량을 감소시킬 수 있다는 점 덕분에, F-방출 을 제어하는 역할을 하는 것으로 알려져 있는 표면층을 허용가능한 F-방출 성능은 계속 유지하면서 공지의 합판보다 얇게 제조할 수 있다 하더라도, 본 발명에 따른 목재 단판층의 두께는 합판에서의 일반 관행에 따라 선택될 수 있다. 합판 내 목재 단판층의 전형적인 두께의 범위는 약 0.4 mm 내지 약 5 mm 또는 10 mm 이상까지이다.
본 발명에 따른 합판에 사용할 목재의 형태는 합판에서의 일반 관행에 따라 선택될 수 있다. 침엽수재(soft wood)와 활엽수재(hard wood) 모두가 관행상 이용되고 있고 또한 본 발명에 따른 합판에도 이용될 수 있다. 합판 제조용으로 선택될 수 있는 목재 형태는 예로 들어 전나무 또는 소나무 등의 침엽수재, 예를 들어 레드 메란티(red meranti) 또는 옐로우 메란티(yellow meranti) 등의 활엽수재 등이 있다. 그러나 합판의 F-방출량은 선택된 목재의 성질과 관련이 있을 수 있다고 알려져 있으므로, 본 발명에 따른 합판은 F-방출량이 높은 합판과 일반적으로 관련이 있는 어떤 형태의 목재―예를 들어 더욱 밝은색의 메란티, 예컨대 옐로우 메란티―가 더욱 엄격한 F-방출 기준을 요구하는 용도에 사용되도록 할 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 합판 내 하나 이상의 목재층은 옐로우 메란티 또는 레드 메란티를 함유한다.
본 발명에 따른 합판은 하나 이상의 접착층을 포함한다. 접착층은 하기에서 추가로 기재될 수지 조성물을 포함한다. 또한 본 발명에 따른 접착층은 일반적으로 다른 화합물을 포함할 수 있다. 다른 화합물의 예로는 산과 같은 촉매, 물, 밀가루와 같은 충전제 및 포름알데히드 포착제(scavenger) 등이 있다. 상기 다른 화합물의 총량은 접착층의 중량 백분율에 따라 약 1 또는 2 중량% 내지 약 40 또는 50 중량%의 넓은 제한 범위 내에서 변할 수 있으며, 더욱 일반적인 범위는 약 10 중량% 내지 약 30 중량% 범위이다.
본 발명에 따른 접착층은 트라이아진 화합물(T) 바람직하게는 멜라민(M), 포름알데히드(F), 및 선택적으로 우레아를 유리형 또는 반응형으로 포함하는 수지 조성물을 포함한다. 일반적으로, 상기 수지 조성물은 공지의 것으로, 포름알데히드, 트라이아진 화합물 및 선택적으로 우레아를 물에 가하여 혼합물을 형성한 다음, 이 혼합물을 공지의 적합한 온도 및 pH 조건 하에서 반응시켜 수지를 형성하도록 함으로써 제조될 수 있다. 알려진 바대로, 예컨대 내습성과 같은 어떤 특성을 최종 제품에 부여하기 위해 수지에 다른 화합물을 첨가할 수 있다. 본 발명에 따른 접착층에 사용하기 적합한 트라이아진은 하나 이상의 -NH2기를 가져야만 한다; 상기 트라이아진은 그 자체로 공지 화합물이며, 예컨대 멜라민, 아멜린, 아멜리드, 멜람, 또는 멜렘 등이 있다. 트라이아진(예컨대 멜라민)과 우레아는 양자 모두 -NH2기를 함유하므로, 이들이 반응하지 않는 형태로 존재하는 경우에 그 수지 조성물―및 따라서 그 접착층 또한―은 F/(NH2)2 몰비를 가진다. 본 발명의 범위 내에서도 그러하지만, 일반적으로도 F/(NH2)2 몰비는 반응했을지도 모르는 -NH2기까지 포함한 모든 -NH2기를 세어서 계산한다. 또한, 우레아와 멜라민 이외의 화합물 예컨대 멜람 또는 멜렘과 등의 다른 트라이아진 화합물에서 비롯된 -NH2기도 포함한다. 본 발명에 따른 수지 조성물과 접착층의 F/(NH2)2 몰비는 반응했을지도 모르는 트라이아진 또는 멜라민을 포함하여 존재하는 모든 트라이아진 또는 멜라민을 세어서 계산한다.
본 발명에 따른 접착층의 F/(NH2)2 몰비는 최소 0.70이고 최대 1.10이다. 최소 0.70 이상의 F/(NH2)2 몰비로 그 접착층은 충분한 접착력(gluing power)을 가지며, 따라서 전단 강도와 같은 기계적 특성을 충분히 발휘할 수 있다. 바람직하게는, F/(NH2)2 몰비는 0.74 또는 0.78 이상이다. 더욱 바람직하게는, F/(NH2)2 몰비는 0.80 또는 0.82 이상이다. 가장 바람직하게는, F/(NH2)2 몰비는 0.85 이상이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 합판의 F-방출량은 되도록이면 낮게 하는 것이 중요하다. 이는 접착층의 F/(NH2)2 몰비가 최대 1.10 또는 1.08, 바람직하게는 최대 1.05 또는 1.0이면 가능하다.
본 발명에 따른 접착층은 멜라민을 트라이아진 화합물로서 함유하고, 그 F/(NH2)2 몰비가 최소 1.0인 것이 바람직하며, 그래서 멜라민이 실제로 포름알데히드와 반응하여 유리 멜라민의 양을 제한할 수 있다. 유리 멜라민이 포착제로 작용할 수는 있겠지만, 제조된 합판의 기계적 특성에는 기여하는 바가 없다. 바람직하게는, F/(NH2)2 몰비는 1.25 또는 1.5 이상이다. 더욱 바람직하게는, F/(NH2)2 몰비는 1.75 이상, 가장 바람직하게는 2.0 이상이다.
접착층이 F/(NH2)2 몰비가 낮은 경우에서도 우수한 접착력을 갖도록 하기 위해서, 본 발명에 따른 접착층의 F/(NH2)2 몰비는 최대 3.5, 바람직하게는 최대 3.25 또는 3.0, 가장 바람직하게는 최대 2.75 또는 2.50이다.
바람직하게는, 상기한 바와 같은 F/(NH2)2 몰비와 F/T 몰비 및 F/M 몰비는 또한 본 발명에 따른 수지 조성물에도 적용된다. 바람직하게는, 접착층 내에 존재하는 포름알데히드, 우레아 및 멜라민의 유의적인 부분 이상은 수지 조성물의 제조시 첨가되어 생긴 것으로, 이로 인해 성능이 좋은 접착층이 되게 하는 바람직한 화학 반응이 확실히 일어날 수 있게 된다. 바람직하게는, 접착층 내 60 중량% 이상의 멜라민은 수지 조성물의 제조시 첨가되어 생긴 것이다. 더욱 바람직하게는 그 양은 70 중량% 이상이고, 더욱 더 바람직하게는 그 양은 80 중량% 이상이고, 가장 바람직하게는 90 중량% 이상이다. 바람직하게는, 접착층 내 40 중량% 이상의 우레아는 수지 조성물의 제조시 첨가되어 생긴 것이다. 더욱 바람직하게는 그 양은 50 중량% 또는 60 중량% 이상이고, 특히 그 양은 70 중량% 이상이고, 더욱 더 바람직하게는 그 양은 80 중량% 이상이고, 가장 바람직하게는 90 중량% 이상이다. 바람직하게는, 접착층 내 적어도 80 중량% 이상의 포름알데히드는 수지 조성물의 제조시 첨가되어 생긴 것이다. 더욱 바람직하게는 그 양은 90 중량% 이상이고, 더욱 더 바람직하게는 그 양은 95 중량% 이상이고, 가장 바람직하게는 99 중량% 이상이다.
본 발명에 따른 접착층은, 경화 단계 이전에는 수지 조성물에서 생긴 것 이상의 양으로 물을 함유한다. 바꿔 말하면, 본 발명에 따른 접착층은 함께 첨가된 층 내의 모든 화합물―물 제외―의 중량 백분율로 정의되는 고형물 함량을 가진다. 본 발명에 따른 합판의 F-방출량은 경화 단계 이전의 접착층 내 고형물 함량이 증가함에 따라 감소하는 것이 밝혀졌다. 따라서 바람직하게는, 상기 고형물의 함량은 50 중량% 이상이고, 더욱 바람직하게는 60 중량% 또는 65 중량% 이상이고, 특히 70 중량% 이상이고 가장 바람직하게는 75 중량% 이상 또는 80 중량% 이상까지도 좋다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 접착층은 선택적으로 우레아를 함유한다. 그러나, 우레아의 양이 비교적 낮아서 그 결과 접착층 내 -NH2기의 많은 부분이 트라이아진 기재인 경우에 본 발명에 따른 접착층의 특성―특히 제조된 합판의 전단 강도―이 개선됨이 밝혀졌다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 접착층 내의 우레아의 양은 접착층 당 0 내지 25 g/m2 또는 2 내지 23 g/m2이고, 더욱 바람직하게는, 우레아의 양은 접착층 당 4 내지 21 g/m2 또는 6 내지 20 g/m2이고, 특히 접착층 당 8 내지 19 g/m2 또는 10 내지 18 g/m2이고, 특히 바람직하게는, 12 내지 17 g/m2이다.
본 발명에 따른 접착층은 트라이아진 화합물, 포름 알데히드 및 선택적으로 우레아를 포함하는 수지 조성물을 포함한다. 부가적으로 본 발명에 따른 접착층은 다른 형태의 수지를 선택적으로 포함할 수도 있다. 그러한 다른 형태의 수지의 예로는 페놀성 수지 및 pMDI 또는 이소시아네이트 수지가 있다. 그러나, 접착층 내에 함유된 상기 다른 형태 수지의 총량은 50 중량% 또는 40 중량% 미만이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 30 중량% 또는 20 중량% 미만, 특히 10 중량%, 5 중량% 또는 2 중량% 또는 1 중량% 미만까지도 좋다. 본 발명에 따른 접착층은 이소시아네이트 또는 pMDI 형태의 수지를 본질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하거나, 또는 상기 언급한 다른 형태의 수지 중 어떤 것도 전혀 함유하지조차 않는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기한 양의 다른 형태의 수지는 전체적으로 본 발명에 따른 합판 내 모든 접착층에 적용된다.
합판은 흔히 하나 이상의 접착층을 포함한다. 본 발명에 따르면, 이들 접착층 중 하나 이상은 상기 정의한 바와 같은 조성물과 몰비를 가진다. 바람직하게는 50 % 이상의 접착층이 상기한 조성물 및 몰비를 가진다. 더욱 바람직하게는, 적어도 3분의 2 또는 75 %의 접착층이 상기 조성물을 가진다. 가장 바람직하게는, 본 발명에 따른 합판 내 모든 접착층이 상기 정의한 바와 같은 조성물 및 몰비를 가진다. 때때로 본 발명에 따른 합판이 부분적으로 경화되거나 또는 거의 완전히 경화되는 것이 바람직하거나 또는 필요할 수도 있겠지만, 바람직한 것은 본 발명에 따른 합판 내 접착층이 완전히 경화되는 것이다.
본 발명에 따른 접착층의 독특한 특성의 결과로서, 본 발명에 따른 합판은 F-방출에 대한 엄격한 요구를 만족시킬 수 있는 방법으로 구성될 수 있다. 바람직하게는 JAS 987 2000에 따른 본 발명의 합판의 평균 F-방출량은 최대 0.5 mg/l이다. 하기 실시예에서 설명될 바와 같이, 상기 F-방출량을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 접착층의 특정 몰비 이외의 별다른 수치가 필요한 것은 아니다. 더욱 바람직하게는 평균 F-방출량은 최대 0.5 mg/l이다. 이는 본 발명에 따른 합판이 타입 I 합판용 F**** 표준을 만족시킬 수 있음을 의미한다.
본 발명에 따른 합판이 거의 동등한 공지 합판보다 낮은 F-방출량을 가지면서도, 그럼에도 그 기계적 특성은 응용시에 요구되는 조건을 충분히 만족시킬 수 있다. JAS 987 2000에 규정된 바와 같은 전단 강도가 이의 좋은 예가 된다. 본 발명에 따른 합판의 전단 강도는 바람직하게는 4 또는 5 kg/cm2 이상이며, 더욱 바람직하게는 6 또는 7 kg/cm2 이상이며, 특히 8 또는 9 kg/cm2 이상이며, 가장 바람직하게는 10 또는 11 kg/cm2 이상이다. 일반적으로, 본 발명에 따른 합판에 필요한 전단 강도는 40 kg/cm2 이하, 특히 30 kg/cm2 이하까지이다. 숙련가들에게 알려진 바와 같이, 상기 언급된 전단 강도 수치를 갖기 위해서는, 접착층 당 접착 조성물의 양을 변화시킬 필요가 있을 수 있다.
또한 본 발명은,
(a) 멜라민(M), 포름알데히드(F) 및 선택적으로 우레아를 포함하는 수지 조성물을 제조하고;
(b) 상기 수지 조성물과 선택적으로 다른 화합물을 포함하는 접착 조성물을 제조하여, 접착층의 F/(NH2)2 몰비가 0.70 내지 1.10이고 접착층의 F/M 몰비가 1.0 내지 3.5에 있도록 하고;
(c) 접착 조성물을 목재층의 한 면 이상에 도포하여 하나 이상의 접착층을 형성하고;
(d) 하나 이상의 접착층을 두번째 목재층과 접촉시켜 합판을 형성하고;
(e) 상기 합판을 경화시키는 단계를 포함하는, 합판의 제조방법에 관한 것이다.
단계 (a)에서 수지 조성물은 공지의 기술에 따라 제조될 수 있는 것으로, 그래서 수지 조성물의 F/(NH2)2 몰비 및 F/M 몰비는 수지 조성물과 다른 선택적 화합물을 배합함으로써 단계 (b)에 특정된 바와 같은 몰비를 가지는 접착층이 생성될 수 있도록 하는 그러한 것이다. 단계 (c), (d) 및 (e)는 합판 제조 분야의 숙련가들에게 널리 공지된 일반 기술에 의해 수행될 수 있다. 알려진 대로, 바람직한 것은 완전 경화이겠지만, 단지 부분적으로만 경화 단계 (e)를 수행하는 것이 바람직하거나 또는 필요할 수 있다. 단계 (a)에서 제조된 수지가 아닌 다른 형태의 수지를 후속 단계인 (b) 내지 (e)에서 사용할 수 있다. 상기 다른 형태의 수지의 예로는 페놀성 수지 및 pMDI 또는 이소시아네이트 수지를 들 수 있다. 그러나, 접착 조성물, 접착층 및 제조된 합판 내에 함유된 다른 형태 수지의 양은 50 중량% 또는 40 중량% 미만이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 30 중량% 또는 20 중량% 미만, 특히 10 중량%, 5 중량% 또는 2 중량% 또는 1 중량% 미만까지도 좋다. 본 발명에 따른 상기 접착 조성물, 접착층 및 나아가 합판 전체는 이소시아네이트 또는 pMDI 형태의 수지를 본질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하거나, 또는 상기 언급한 다른 형태의 수지 중 어떤 것도 전혀 함유하지조차 않는 것이 바람직하다.
일반적으로, 본 발명에 따른 합판의 전단 강도는 접착층 당 접착 조성물의 양이 증가하면 이에 따라 증가할 것이다. 접착층 내 접착 조성물의 양은 일반적으로 접착층 당 g/m2으로 표시된다. 전형적인 공지의 접착층은 약 275 내지 450 g/m2 이상의 접착 조성물을 함유할 수 있다. 본 발명에 따른 접착층의 특징은, 그 접착층 내 접착 조성물의 양은 감소한 채 전단 강도와 같은 기계적 특성은 충분히 보유하는 합판을 생산할 수 있다는 데 있다. 다른 방편으로, 일반적으로 비슷한 양의 접착층이 다른 점에서 보면 거의 동등한 공지의 합판에 비해 훨씬 높은 전단 강도를 갖는 합판을 생산할 수 있는 것이다. 따라서 바람직하게는 본 발명에 따른 접착층 또는 접착층들은 그 접착층 당 75 내지 350 g/m2의 접착 조성물을 함유하고, 더욱 바람직하게는 100 내지 275 g/m2, 특히 110 내지 250 g/m2, 더욱 특히 120 내지 225 g/m2 및 가장 바람직하게는 125 내지 200 g/m2의 접착 조성물을 접착층 당 함유한다. 접착층 당 최대 175 g/m2의 접착 조성물 또는 최대 150 g/m2의 접착 조성물까지도 요구 조건들을 만족시키기에 충분할 것 같다.
경화 단계의 예로는 열간 압축(hot pressing)이 있으며, 선택적으로 냉간 압축(cold pressing) 단계가 선행된다.
본 발명에 따른 합판 및 그 제조방법은 하기 실시예 및 비교예에 의하여 추가로 설명될 것이다.
실시예 1
수지의 제조
176.4 g의 포르말린을 반응기에 채웠다. 포르말린은 37.0 중량%의 포름알데히드 수용액으로, 0.8 중량% 메탄올과 120 mg/kg 포름산을 함유하였다. 반응기 내용물을 30℃로 가열하였다. 2 M NaOH를 이용하여 pH를 9로 맞추었다. 133.6 g의 멜라민(공급체: DSM)을 첨가하였다. 반응기 내용물을 30℃에서 95℃로 약 10분 간 가열하였다. 95℃로 가열하는 동안, 반응기 내부 온도가 약 85℃에 도달하였을 때 투명 수지가 형성되었는데, 이는 멜라민이 전부 용해되었음을 나타낸다. 다음으로 50 g의 우레아를 가하고, 그 수지를 85℃로 냉각시킨 다음, 그 온도를 유지시키며 수지를 추가 반응시켰다. 그러는 동안 pH는 7로 떨어뜨렸다. 운점(Cloud Point)―우레아 첨가 후 15 분 경과 시점이었다―에 도달한 후에는 2M NaOH를 써서 pH를 8.8로 올렸다. 운점은 20℃에서 다량의 물에 가해진 1 방울의 수지가 더 이상 직접 용해되지 않고 탁도(turbidity)를 나타내는 시점의 시간으로 정의된다. 그런 다음, 수지 조성물을 재빨리 20℃로 냉각시켜서 저장(store)될 수 있도록 하였다. 생성된 수지 조성물의 특성은, F/(NH2)2 몰비 0.90, F/M 몰비 2.1, 고체 함량 65 중량%, 20℃에서의 점도 50 mPas, (20℃에서) 수지 g 당 수분 허용도(water tolerance) 3 g과 20℃에서의 저장 안정성 7 일 이상 등으로 나타났다. 수분허용도는 수지가 탁하게 변하기 전에 20℃에서 1 g의 수지에 첨가될 수 있는 물의 양(g)으로 정의된다.
실시예 2 내지 5
합판의 제조
실시예 1에서 제조한 75 g의 수지 조성물에, 4.6 g의 물, 2.25 g의 촉매(물 중 20 중량%의 포름산)와 10.5 g의 밀가루를 첨가하여 접착제를 제조하였다. 접착제의 겔화 시간(gel time)은 100℃에서 67 초로 측정되었다. 접착제의 겔화 시간은 5 g의 접착제를 끓는 물에 들어 있는 시험 튜브에 넣었을 때 겔이 형성될 때까지 필요한 시간으로서 정의된다.
레드 메란티 또는 옐로우 메란티를 원료로 하여 접착층 당 122 g/m2 또는 155 g/m2의 접착층을 가진 5 겹(ply) 합판을 제조하였다. 숙련가들에게 알려진 바대로, '5 겹 합판(5-ply plywood)'은 5개의 목재 단판층과 그 목재 단판층 사이에 위치한 4개의 접착층으로 필수 구성된 합판을 의미한다. 메란티의 수분 함량은 11 중량%로 조절하였고, 그 두께는 0.6 mm(표면층) 또는 1.4 mm(중간층)이었다. 합판은 먼저 10 bar에서 30 분 동안 냉간 압축한 다음, 125℃ 및 10 bar에서 10분 동안 열간 압축하여 제조하였다. 전단 강도 및 F-방출량은 다음 표 1과 같다:
Figure 112006042163781-PCT00001
비교예
6953 g의 포르말린(37 중량% F), 400 g의 멜라민 및 2300 g의 우레아로 반응기를 채웠다. 2 N NaOH 용액으로 pH를 9로 맞추었다. 반응기 내용물을 95℃로 가열하고 5 분간 그 온도에 방치하였다. 그런 다음, 운점(30℃에서)에 도달할 때까지 수지 축합(condensation) 반응을 지속한 후, 2 N 포름산 용액으로 pH를 5.0으로 조절하였다. 2 N NaOH로 pH를 8.0으로 조절하고 반응 내용물을 88℃로 냉각시켜서 그 반응을 멈추었다.
다음으로, 4025 g의 멜라민, 100 g의 우레아 및 4635 g의 포르말린을 가하였고, 그 동안 pH 8.0±0.3, 온도 88±2℃를 유지하였다. 88℃의 온도와 8.0 내지 8.5의 pH를 유지하면서, 수지 축합 단계를 70 분 동안 지속하였다. 그런 다음 수지를 78℃로 냉각시켰다. 1600 g의 우레아를 가하여 새로운 축합 단계가 시작될 수 있도록 하였다. 그 동안의 pH는 7.2로 떨어뜨렸다. 수지의 점도가 100 mPa.s(30℃에서 측정)에 도달할 때까지 그 축합 단계를 약 35 분 정도 지속하였다. 2 N NaOH로 pH를 9.5로 맞추고 30℃로 냉각시켜서 그 축합 단계를 멈추었다.
제조된 1000 g의 수지 조성물에 2 g의 촉매(NH4Cl, 0.3 중량% 건조/건조) 및 140 g의 밀가루를 가하여 접착 조성물을 제조하였다. 접착제의 겔화 시간은 100℃에서 240 초로 측정되었다.
레드 메란티를 원료로 하여 접착층 당 200 g/m2의 접착 조성물을 함유한 접착층을 가진 5 겹 합판을 제조하였다. 숙련가들에게 알려진 바대로, 용어 '5 겹 합판'은 5개의 목재 단판층과 그 목재 단판층 사이에 4개의 접착층으로 필수 구성된 합판을 의미한다. 메란티의 수분 함량은 11 중량%로 조절하였고, 그 두께는 0.6 mm(표면층) 또는 1.4 mm(중간층)이었다. 합판은 먼저 10 bar에서 30 분 동안 냉간 압축한 다음, 125℃ 및 10 bar에서 10분 동안 열간 압축하여 제조하였다. 전단 강도는 8 kg/cm2, 평균 F-방출량은 0.40 mg/l이었다.
실시예 및 비교예는 본 발명에 따른 합판이 공지의 합판보다 낮은 F-방출량을 가지며, 그와 동시에 본 발명에 따른 합판은 본 발명에 따른 합판 내의 접착층의 접착층 당 접착 조성물의 함량이 공지의 합판보다 낮은 경우조차도 공지 합판보다 높은 전단 강도를 가짐을 분명히 보여준다.

Claims (17)

  1. 둘 이상의 목재 단판층, 및 트라이아진 화합물(T), 포름알데히드(F) 및 선택적으로 우레아를 포함하는 수지 조성물을 포함하는 하나 이상의 접착층을 포함하는 합판으로, 그 접착층의 F/(NH2)2 몰비가 0.70 내지 1.10이고, F/M 몰비가 1.0 내지 3.5인 것을 특징으로 하는, 합판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    트라이아진 화합물이 멜라민(M)이고, 상기 접착층의 F/M 몰비가 1.0 내지 3.5인 합판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    수지 조성물의 F/(NH2)2 몰비가 0.70 내지 1.10이고, F/M 몰비가 1.0 내지 3.5인 합판.
  4. 제 2 항에 있어서,
    접착층의 F/(NH2)2 몰비가 0.80 내지 1.05이고, F/M 몰비가 1.0 내지 3.5인 합판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    수지 조성물의 F/(NH2)2 몰비가 0.80 내지 1.05이고, F/M 몰비가 1.0 내지 3.5인 합판.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접착층 내 60 중량% 이상의 멜라민과 접착층 내 40 중량% 이상의 우레아가 수지 조성물의 제조시 첨가되어 생긴 것인 합판.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    경화 단계 이전의 접착층 내 고형물 함량이 50 중량% 이상인 합판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    접착층 내 우레아의 함량이 접착층 당 0 내지 25 g/m2인 합판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    접착층이 페놀성 수지 및 pMDI 수지를 전혀 함유하지 않는 합판.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 어느 한 항에 있어서,
    JAS 987 2000에 따른 평균 F-방출량이 최대 0.5 mg/l인 합판.
  11. 제 10 항에 있어서,
    JAS 987 2000에 따른 평균 F-방출량이 최대 0.3 mg/l인 합판.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    JAS 987 2000에 따른 그 합판의 전단 강도가 4 kg/cm2 이상인 합판.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 목재층이 옐로우 또는 레드 메란티를 함유하는 합판.
  14. (a) 멜라민(M), 포름알데히드(F) 및 선택적으로 우레아를 포함하는 수지 조성물을 제조하고;
    (b) 상기 수지 조성물과 선택적으로 다른 화합물을 포함하는 접착 조성물을 제조하여, 접착층의 F/(NH2)2 몰비가 0.70 내지 1.10, F/M 몰비가 1.0 내지 3.5에 있도록 하고;
    (c) 접착 조성물을 목재층의 한 면 이상에 도포하여 하나 이상의 접착층을 형성하고;
    (d) 하나 이상의 접착층을 두번째 목재층과 접촉시켜 합판을 형성하고; 및
    (e) 상기 합판을 경화시키는 단계
    를 포함하는, 합판의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    단계 (c)에서 상기 접착 조성물을 접착층 당 75 내지 250 g/m2의 양으로 도포하는 방법.
  16. 둘 이상의 목재 단판층, 및 트라이아진 화합물(T), 포름알데히드(F) 및 선택적으로 우레아를 포함하는 수지 조성물을 포함하는 하나 이상의 접착층을 포함하는 합판으로, 그 접착층 내 우레아의 함량이 접착층 당 0 내지 25 g/m2이고, JAS 987 2000에 따른 합판의 전단 강도가 4 kg/cm2 이상인 것을 특징으로 하는, 합판.
  17. 제 14 항에 있어서,
    트라이아진 화합물이 멜라민으로 필수 구성된 합판.
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