KR20080013889A - 직접 압력 적층물을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 짧은 사이클 압착(short cycle press)(낮은 압력 공정)을 이용하여 하나 이상의 함침된 오버레이 및 비 함침된 데코(decor) 시트를 기초 물질에 직접-압력 적층하는 방법에 관한 것이다.

Description

직접 압력 적층물을 제조하는 방법{A METHOD OF MANUFACTURE OF DIRECT PRESSURE LAMINATES}

본 발명은 층된 물질, 특히 장식적인 표면을 형성하기 위해 하나 이상의 오버레이, 데코(decor) 시트 및 언더레잉 기초 물질을 포함하는 직접 압력 적층물의 제조의 방법에 관한 것이다. 이 물질들은 작업 표면(working surfaces), 가구 성분, 패널 또는 적층 바닥재(laminate flooring)의 생산에 공통적으로 사용된다.

이 층된 물질의 제조는 한-단계 (DPL(direct pressure laminating)-직접 압력 적층; CPL(continuous pressure laminating)-연속 압력 적층; HPL(high pressure laminating)-고압력 적층)) 공정으로 수행될 수 있다. 전형적 한 단계 공정에 있어서, 오버레이 및 데코 시트 둘 모두가 수지 함침되고 압력 및 열 하에서 적층되어 커버 층을 형성한다. 오버레이, 데코 시트 및 기초 물질은 동시에 - 다시 말해 단일 단계에서 - 적층되어 최종 표면 물질을 형성한다. 따라서, 이 공정들은 단지 하나의 적층 공정을 포함하며, 이는 일반적으로 시간 및 비용에 효율적이 된다.

한 단계 직접 압력 적층 공정의 예는 DE 102 20 501로부터 알려져 있고, 이는 오버레이 및 데코 시트가 적층 전에 함침되는 공정을 기재하고 있다. 또 다른 예는 US 2004/0038610에서 주어져 있고, 이는 220℃까지의 온도에서 25 내지 35 bar의 작업 압력을 가지는 직접 적층 공정을 기재하고 있다.

커버 층(오버레이 및/또는 데코 시트)을 함침시키기 위한 전형적 수지 조성물은 멜라민 수지(멜라민 포름알데히드; MF)이다. 이전에 사용되는 페놀 포름알데히드(PF) 수지에 대조하여, 멜라민 수지는 더 높은 반응성 및 감소된 독성의 이점을 가지고 있다. 멜라민에 기초된 직접 압력 적층의 제조를 위한 예는 DE 202 20 853에서 주어져 있고, 이는 엠보스드-인-레지스터(embossed-in-register) 빌딩 생성물을 생산하는 방법을 기재하고 있다.

지금까지, 짧은 사이클 압력(낮은 압력 공정)을 이용하는 직접 압력 적층 공정은 항상 수지-함침된 데코 시트를 요구한다. 이 데코 시트는 오버레이에 적층될 수 있으며, 이는 함침거나 되지 않을 수 있다. 그러나, 상기 오버레이가 함침되지 않는다면, 이는 더 낮은 표면 질을 가진 최종 생성물을 야기할 수 있다. 따라서, 바람직한 직접 압력 적층 공정은 우선 데코 시트 및 오버레이를 함침시키는 사전 단계를 요구한다. 이 요구사항은 직접 압력 적층의 제조를 위해 공통적으로 적용되는 방법이 시간 소비적이되고, 따라서 또한 비용이 비싸지게 한다.

그래서, 본 발명의 목적은 시간 및 비용에 있어서 효과적인 공정을 제공하기 위해, 바람직하게는 마무리된 적층물의 요구되는 표면 질을 줄이지 않으면서, 짧은 사이클 압력(낮은 압력 공정)을 이용하여 직접 압력 적층 공정을 개선하는 것이다.

이 목적은 하나 이상의 함침된 오버레이 및 비-함침된 데코 시트가 단일 단계(직접 압력 적층)에 적층되는, 적층 단계에 의해 해결된다.

본 발명을 이루는 주된 개념은 열 및 압력 하에서 오버레이로부터의 수지가 적층 단계에서 데코시트 및 기초 물질에 부분적으로 옮겨지고, 강하게 서로 연결된 층들을 가지는 최종 생성물을 야기하는 것이다. 따라서, 오버레이를 이의 포화 한계를 넘어서 함침시키는 것이 특히 이롭다. 따라서, 본 발명의 개념은 오버레이로부터의 과도한 수지가 데코 시트를 관통하고 거기서 - 동시에 - 짧은 사이클 압착을 이용하여 데코 시트 및 기초 물질과 연결시키는 것이다. 이 방법은 "압착-함침"의 방법으로서 정의될 수 있다.

상기 기재되어 있듯이, 본 발명에 따른 방법은 단지 오버레이의 함침을 요구한다. 놀랍게도, 짧은 사이클 압착을 사용하여 생산된 최종 적층물이 투명하고 닫혀진 표면 구조를 가지는 광학적으로 균질한 표면에 의해 특징이 됨을 발견하였다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 표면 질의 손실 없이 짧은 주기 압착을 이용하는 높은 질 직접 압력 적층물을 생산하는 비용 및 시간에 있어서 효과적인 방법을 제공한다.

본 발명의 이로운 구체예에 있어서, 수지/오버레이 조성물은 8% 이상, 바람직하게는 8 내지 30% 및 가장 바람직하게는 10 내지 20%의 흐름 값(flow value)을 가진다. 바람직하게는 이 수지/오버레이 조성물은 6 내지 8, 특히 6.9 및 7.4%의 휘발성 성분의 함량을 가진다. 이 수지/오버레이 조성물들을 사용하는 것은 이들의 증가된 흐름값 때문에 압착 함침 공정 중 데코 시트를 통과하는 이들의 관통이 높아져서 이롭다. 따라서, 압착 적층은 짧은 사이클 압착을 이용하는 다른 직접 압착 적층 공정과 비교하여 유사한 압착 횟수로 달성될 수 있다. 이 수지/오버레이 조성물을 사용하여, 본 발명에 따른 직접 압력 적층으로, 상기 적층 공정이 20 및 30 초 내에 마무리될 수 있음을 발견하였다.

표준 수지/오버레이 조성물은 4.0 내지 8.0 %의 느린 흐름 값을 보여주고, 그래서 짧은 주기 압착에서의 적용에 덜 적합한데 이는 만족스럽지 못한 표면의 형성 및 기초 물질과의 안 좋은 상호작용 때문이다.

수지/오버레이 조성물의 흐름 값은 변형제(modifier)("변경된 수지")를 이용함에 의해 바람직하게 달성될 수 있다. 이러한 변형제는 제한되지는 않지만 디올 및 폴리올, 폴리에스테르 디올 및 알콕실화 알콜일 수 있다. 상기 알콕실화 알콜은 메톡실화, 에톡실화 및 프로폭실화 알콜, 디올 및 폴리올을 포함한다. 바람직한 화합물은 C₂ 내지 C₁₂ 디올 예를 들어, 1,4-부탄 디올, 1,5-펜탄 디올 및 1,6-헥산 디올의 군에 속한다. 이 디올은 바람직하게는 100 파트 수지 당 8 내지 20 중량부의 양으로 첨가될 수 있다.

사용되는 수지는 아미노플라스트 수지, 특히 멜라민 수지일 수 있다.

수지는 경화제, 표면 활성 작용제, 소포제(anti-foaming agents) 및 분리제(separating agents)와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 바람직한 경화제는 설팜산, 에탄올 아민 하이드로클로라이드, 트리에탄올 암모늄 설페이트 또는 경화제 조합 예를 들어 모르폴린 / p-톨루엔 설폰산, N-메틸 에탄올 아민 / SO₂ 또는 N-메틸 에탄올 아민 / 에탄올 아민 / SO₂이다. 상기 경화제는 0.1 내지 3중량%의 양으로 함침 과정에 첨가될 수 있다. 표면 활성 작용제는 예를 들어 에톡시화된 지방산 또는 알킬 페놀 에톡실레이트일 수 있으며, 이는 0.2 내지 1.0중량%의 양으로 사용될 수 있다. 전형적 분리제는 0.2 내지 2.0중량% 양의 왁스 에멀젼일 수 있다. 가능한 소포제는 0.1 내지 1.0중량% 양의 약하게 포밍 특별 계면활성제 조합일 수 있다.

본 발명에 따라, 수지-함침된 오버레이 및 비-함침된 데코 시트는 임의 기초 물질, 예를 들어 고밀도섬유 보드(high density fibre boards (HDF)), 중간 밀도 섬유 보드(medium density fibre boards (MDF)), 칩보드, 깁스 보드 또는 유리 섬유 보드에 적층될 수 있다. 또한 상기 방법은 수지-함침된 오버레이 및 비-함침된 데코 시트를 하나 이상의 크라프트(kraft) 페이퍼에 의해 덮어진 기초 물질에 적층되도록 사용될 수 있다.

오버레이를 함침시키기 위한 두 단계 공정을 사용하는 것은 이로울 수 있고, 이에 따라 상기 오버레이는 우선 표준 수지(8% 이하의 흐름 값)와 함침되고 그 후에 8 초과의 흐름 값을 가지는 수지, 예를 들어 변형제(상기 참조)를 포함하는 수지와 함침된다. 추가로 표준 수지로 오버레이를 상기 오버레이가 이의 초기 중량(건조 없이)의 약 두 배에 다다를 때까지 함침시키는 것이 특히 이로울 수 있다. 후속적으로 변경된 수지가 첨가된다.

바람직하게 사용되는 오버레이는 50 g/m² 미만의 페이퍼 중량, 바람직하게는 10 내지 30 g/m² 미만의 페이퍼 중량을 가지고, 상기 페이퍼 중량에 관련하여 300 및 500중량%의 수지와 함침될 수 있다.

본 발명의 추가 구체예에서, 상기 함침된 오버레이는 적층을 위해 사용되기 전에 프리프레그(prepreg)에 경화될 수 있다. 그렇게 하여, 상기 프리프레그는 함침 공정에서 사용되기 전에 제조 및 저장될 수 있다.

추가로, 본 발명의 추가 구체예로서, 적층의 표면은 장식이 있는 구조, 예를 들어 색뿐만 아니라 모양에 있어서도 우든(wooden) 또는 스톤 구조를 제공하는 구조가 공급될 수 있다.

본 발명의 특별히 바람직한 구체에에서, 함침된 오버레이 및 데코 시트는 짧은 사이클 압착을 사용하여 기초 물질에 적층된다. 바람직한 압력은 140 내지 220℃의 온도를 가지는 15 내지 40 bar이다. 상기 파라미터를 사용하여, 요구되는 압착 시간은 60초 이하일 수 있다.

실시예

실시예 1

이중 함침 공정에 있어서, 22 g/m²의 페이퍼 중량을 가지는 오버레이 시트를 제 1 함침 단계에서 표준 멜라민 수지와 사전 함침시켜 중량 46 g에 다다르도록 하였다. 제 2 단계에서, 상기 오버레이를 1,4-부탄 디올로 개조된 표준 멜라민 수지로 중간 건조 없이 함치시켜 (100 파트 멜라민 수지 당 1,4-부탄 디올의 8 중량부) 122 g/m²의 최종 오버레이 중량 및 7.3 %의 휘발성 성분의 함량에 도달하였다. 상기 수지 조성물은 14.5 %의 흐름 값을 가졌다.

16 mm 칩보드 패널(크기 50 x 50 cm²)을 수지-프리, 인쇄된 데코 시트(80 g/m₂ 페이퍼 중량) 및 상기 언급된 오버레이로 커버되었고, 30초 동안의 압착 시간, 160도의 온도, 및 20 bar의 압력을 사용하여 짧은 사이클 압착으로 적층시켰다.

그 결과는 오점 없는 표면 형성, 다시 말해 광학적으로 균질, 투명 및 닫혀진(closed) 표면을 보여준다. 칩 보드와의 상호 연결은 허용될 수 있고, 커버된 생성물은 모든 기술적 요구사항을 수행한다.

실시예 2

실시예 1과 유사하게, 1,5-펜탄 디올 개조된 오버레이를 생산하였다. 제 2 함침 단계에서 사용되는 표준 멜라민 수지를 100 중량부 멜라민 수지 당 10 파트 퍼 중량(part per weight) 1,5-펜탄 디올로 개조되었다. 상기 오버레이는 제 1 함침 단계 후 45 g/m²의 중량, 120 g/m²의 최종 중량을 가지고, 상기 수지는 6.9 %의 휘발성 함량 및 16.7%의 흐름 값을 가진다.

16 mm 칩보드 패널(크기 50 x 50 cm²)을 수지 없는, 인쇄된 데코 시트(70 g/m²의 페이퍼 중량) 및 상기 언급된 오버레이로 커버되었고, 35 bar의 압력, 165℃의 온도 및 25 초의 압착 시간을 사용하여 짧은 사이클 압착으로 적층시켰다.

상기 결과는 기술적으로 오점 없는 코팅을 보여준다. 표면은 광학적으로 균질하고, 닫혀져 있고, 투명하다. 상기 칩보드와의 상호 연결 기능 부전(malfunction)은 관찰되지 않았다.

실시예 3

실시예 1에 유사하게, 1,6-헥산 디올 개조된 오버레이를 생산하였다. 제 2 함침 단계에서 사용되는 표준 멜라민 수지는 100 중량부 멜라민 수지 당 15 파트 퍼 중량의 1,6-헥산 디올로 개조되었다. 상기 오버레이는 제 1 함침 단계 후 44 g/m²의 중량 및 120 g/m²의 최종 중량을 가졌다. 상기 수지는 7.1 %의 휘발성 성분 및 17.1 %의 흐름 값을 가졌다.

16 mm 칩보드 패널(크기 50 x 50 cm²)를 수지 없는, 인쇄된 데코 시트(90 g/m²의 페이퍼 중량) 및 상기 언급된 오버레이로 커버되었고, 20 bar의 압력 170℃의 온도 및 20초의 압착 시간을 사용하여 짧은 사이클 압착으로 적층시켰다.

그 결과는 흠없는 표면의 형성을 보여주었다. 상기 표면은 광학적으로 균질하고, 투명하며 닫혀져 있었다. 칩보드와의 상호 연결은 오점이 없었다. 상기 코팅 결과는 모든 기술적 요건을 만족시켰다.

흐름 값의 결정

수지 코팅된 오버레이의 흐름 값을 결정하기 위해, 샘플(크기 10 X 10 cm²)을 잘랐고, 중량을 재었고(= 초기 중량), 흐름 압착(T=160℃, p=20 bar, t=2 분)에서 냉 코어 플레이트 사이에 적층시켰다. 상기 압착 공정 후, 오버레이로부터 흐른 수지를 오버리에로부터 분리하였고, 이의 무게를 압착후 측정하였다(= 생산 중량).

흐름 값을 하기 파라미터를 사용하여 결정하였다.

흐름 값[%] = (초기 중량 - 생산 중량) / 초기 중량 x 100

Claims (16)

1. 짧은 사이클 압착(short cycle press)(낮은 압력 공정)을 이용하여 하나 이상의 함침된 오버레이 및 비-함침된 데코(decor) 시트를 기초 물질에 직접-압력 적층하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 8% 초과, 바람직하게는 8 내지 30%, 가장 바람직하게는 10 내지 20%의 흐름 값을 가지는 수지/오버레이 조성물을 사용함을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 수지가 디올, 폴리올, 폴리에스테르 디올 및 알콕실화 알콜 또는 이의 혼합물의 군에 속하는 흐름 값을 조절하기 위한 하나 이상의 변형제(modifier)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 변형제가 C₂ 내지 C₁₂ 디올, 바람직하게는 1,4-부탄 디올, 1,5-펜탄 디올, 및 1,6-헥산 디올의 군에 속함을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 사용되는 상기 수지가 아미노플라스트(aminoplast) 수지임을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 수지가 멜라민 수지임을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어, 상기 수지가 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 경화제, 표면 활성제, 분리제(separating agent) 및 소포제(anti-foaming agent)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어, 상기 기초 물질은 고밀도 섬유 보드(high density fibre board : HDF), 중간 밀도 섬유 보드(medium density fibre board : MDF), 칩보드 , 깁스 보드 또는 유리 섬유 보드임을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어, 하나 이상의 크라프트(kraft) 페이퍼가 기초 물질에 적층됨을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어, 하나 이상의 오버레이가 우선 표준 수지와 함침되고, 그 다음에 또 다른 수지와 함침되어 8 % 초과의 흐름 값을 가지는 수지/오버레이 조성물을 생산함을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어, 상기 오버레이가 50 g/m² 미만, 바람직하게는 10 내지 30 g/m²의 페이퍼 중량을 가지고/거나 상기 페이퍼 중량에 대하여 300 및 500의 중량%로 수지와 함침됨을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어, 상기 오버레이가 데코 시트 및 기초 물질에 적층되기 전에 프리프레그(prepreg)로 경화됨을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어, 구조가 적층 공정으로 임프린트됨을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어, 40 bar 미만, 바람직하게는 20 내지 35 bar의 압력을 사용함을 특징으로 하는 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어, 220℃ 미만, 바람직하게는 140 내지 200℃의 온도를 사용함을 특징으로 하는 방법.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따라 생산된 적층물.