KR20170077579A - 합성목재 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 합성목재 제조방법은, 경화성 수지와 발포제를 혼합하여 합성 레진을 마련하는 단계; 합성 레진을 글라스 화이바 매트에 함침하는 단계; 합성 레진이 함침된 글라스 화이바 매트를 건조시키는 단계; 및 건조된 글라스 화이바 매트를 가압 성형하는 단계를 포함하며, 합성 레진을 글라스 화이바 매트에 함침하는 단계에서는, 글라스 화이바 매트를 합성 레진에 적신 후 롤러들 사이로 통과시켜 합성 레진을 글라스 화이바 매트에 함침한다. 이러한 합성목재 제조방법에 의하면, 기존의 합성목재 혹은 목재보다 밀도 대비 강도가 우수하며 자연목재 이상의 강도를 지니며, 내화성이 있으며, 습기 등에 의한 변형이나 손상이 거의 없으며, 햇빛에 의한 변색이나 자외선 등에 의한 변질이 거의 없으며, 단면전체에 목재의 결이나 나이테를 형상할 수 있어 실재 목재와 유사한 합성목재를 구현할 수 있다.

Description

합성목재 제조방법{ARTIFICIAL TIMBER MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 합성목재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인공적인 방법에 의해 자연목재와 같은 목재를 제작할 수 있는 합성목재 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 합성목재는 목재부스러기(대패밥ㆍ톱밥)와 발포제(發泡劑)를 혼합한 플라스틱을 성형할 때 발포시켜서 천연목재와 비슷한 외관이나 성질을 갖게 하는 재료로 사출 또는 압출성형으로 만든다. 사출성형품은 텔레비전 수상기의 캐비닛 등에, 압출성형품은 건재에 주로 사용된다.
플라스틱 원료로서는 폴리스티렌ㆍABS수지 등이 사용되고, 사출(射出) 또는 압출성형으로 만든다. 사출성형품은 성형 시에 조각이나 나뭇결무늬가 넣어지므로 인쇄나 도장(塗裝) 등의 2차 가공을 하지 않고서도 나무의 질감을 나타낼 수 있다. 주요 용도로서는 텔레비전 수상기의 캐비닛, 스피커 그릴(grill) 등의 전기제품의 부품이나 고급가구의 부품 등이다.
압출성형품의 경우에는 목재의 제재ㆍ평판ㆍ각재(角材) 등에 가까운 것이 되며, 주된 용도는 건재(建材)이다. 압출된 시트(sheet)를 뜨거울 때 감아서 나이테가 있는 통나무와 비슷한 것도 만들 수 있다.
합성목재는 천연목재에 비해서 흡수성이 적고 부패하지 않는 장점이 있다. 또 발포배율(發泡倍率)이 비교적 낮고 표면에 밀도가 높은 표피층이 있으므로 강도가 상당히 높고 못박기나 대패질 등의 가공도 가능하다. 다만, 세로 방향의 강도가 뒤지고 휨이 크다는 것이 결점이다.
이상과 같은 열가소성 수지계 합성목재 이외에도 열경화성 수지(발포성 페놀수지ㆍ우레탄수지)로 액자나 거울의 테, 기타 목조품의 유사물을 만들 수 있는데, 이런 것들도 넓은 의미에서 합성목재이다.
대한민국 특허출원 제10-2015-7001254 호(2013.07.01)
본 발명의 일 실시예는, 기존의 합성목재 제작방법을 개선하여 밀도를 0.2~0.8g/cm3 정도로 제어가 가능하여 구성 성분의 비율을 조정할 수 있어 원하는 밀도의 합성목재를 제작할 수 있으며, 기존의 합성목재 혹은 목재보다 밀도 대비 강도가 우수하며 자연목재 이상의 강도를 지니며, 내화성이 있으며, 습기 등에 의한 변형이나 손상이 거의 없으며, 햇빛에 의한 변색이나 자외선 등에 의한 변질이 거의 없는 합성목재 제조방법을 제공하고자 한다.
더불어 본 발명의 다른 실시예는, 단면전체에 목재의 결이나 나이테를 형상할 수 있어 실재 목재와 유사한 합성목재를 구현할 수 있는 합성목재 제조방법을 제공하고자 한다.
상기의 과제 해결을 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 합성목재 제조방법은, 열경화성 수지와 발포제를 혼합하여 합성 레진을 마련하는 단계; 상기 합성 레진을 글라스 화이바 매트에 함침하는 단계; 상기 합성 레진이 함침된 글라스 화이바 매트를 건조시키는 단계; 및 상기 건조된 글라스 화이바 매트를 가압 성형하는 단계를 포함하며, 상기 합성 레진을 글라스 화이바 매트에 함침하는 단계에서는, 상기 글라스 화이바 매트를 상기 합성 레진에 적신 후 롤러들 사이로 통과시켜 상기 합성 레진을 상기 글라스 화이바 매트에 함침하는 합성목재 제조방법이 제공될 수 있다.
상기 글라스 화이바 매트를 건조시키는 단계에서는, 수분 함유량이 6% ~ 15%가 범위가 되도록 상기 글라스 화이바 매트를 건조시킬 수 있다.
상기 가압 성형하는 단계에서는, 상기 건조된 화이바 매트를 섭씨 120도 ~ 160도 범위의 온도에서 1800psi의 오차범위 ±20%의 압력 하에서 일정 두께와 크기로 숙성시킬 수 있다.
상기 글라스 화이바 매트를 건조시키는 단계에서는, 수분 함유량이 15% ~ 20%가 범위가 되도록 상기 글라스 화이바 매트를 건조시키며, 상기 발포제가 첨가되지 않은 순수 레진을 적신 0.02mm ~ 0.2mm 두께의 종이 또는 글라스 울을 롤러들 사이로 일정 속도로 통과시켜 상기 종이 또는 글라스 울에 균일한 조성으로 상기 순수 레진을 함침하는 단계; 상기 순수 레진이 함침된 종이 또는 글라스 울을 수분 함유량 6% ~ 15% 의 범위로 건조시키는 단계; 상기 합성 레진이 함침되어 건조된 글라스 화이바 매트와 상기 순수 레진이 함침되어 건조된 종이 또는 글라스 울을 교대로 적층한 후 일정 크기의 지름을 갖도록 말아 원통 형상의 중간 가공품을 형성하는 단계; 상기 중간 가공품을 추가 건조하여 수분 함유량을 낮추는 단계; 및 상기 건조된 중간 가공품을 금형에 적재하여 일정 형상으로 숙성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 중간 가공품의 추가 건조에서는 수분 함유량을 7% 이하로 낮출 수 있다.
상기 중간 가공품의 숙성에서는 섭씨 120도 ~ 160도 온도범위 및 1800psi의 오차범위 ±20%의 압력 하에서 20분 이상 유지할 수 있다.
상기 열경화성 수지는 페놀 수지 및 멜라민 수지 중 어느 하나이며, 상기 합성 레진은 상기 페놀 수지 또는 멜라민 수지 70±14중량%, 상기 글라스 화이바 20±4중량%, 그리고 상기 발포제 10±5중량%의 조성 비율로 마련될 수 있다.
전술한 상기 합성목재 제조방법에서는 상기 탄성 계수 2000MPa ~ 15,000MPa, 그리고 파단 계수 14,000KPa ~ 95,000KPa를 갖는 합성 목재를 제공할 수 있다.
전술한 상기 합성목재 제조방법에서는 압축 강도 8,000KPa ~ 50,000KPa, 가압 방향에 수직 방향인 경우 압축강도 4,000 KPa ~ 30,000 KPa를 갖는 합성목재를 제공할 수 있다.
상기 함침 단계에서는, 피함침재가 감긴 피함침재 공급롤, 함침 물질이 담겨 있으며 상기 피함침재 공급롤의 피함침재가 통과하는 함침 용기, 상기 함침 용기 상에 설치되며 상기 함침 용기 안에서 상기 피함침재를 아래쪽으로 가압하면서 상기 피함침재의 함침 통과를 안내하는 안내 롤러, 그리고 상기 롤러들이 상기 함침 용기 상에 설치된 함침 장치를 사용하는할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존의 합성목재 제작방법을 개선하여 밀도를 0.2~0.8 g/cm3 정도로 제어가 가능하여 구성 성분의 비율을 조정할 수 있어 원하는 밀도의 합성목재를 제작할 수 있으며, 기존의 합성목재 혹은 목재보다 밀도 대비 강도가 우수하며 자연목재 이상의 강도를 지니며, 내화성이 있으며, 습기 등에 의한 변형이나 손상이 거의 없으며, 햇빛에 의한 변색이나 자외선 등에 의한 변질이 거의 없다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단면전체에 목재의 결이나 나이테를 형성할 수 있어 실재 목재와 유사한 합성목재를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성목재 제조방법의 함침 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성목재 제조방법의 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성목재 제조방법의 함침 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성목재 제조방법의 공정 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성목재 제조방법에 의한 중간 가공품의 개략적인 정면도이다.
도 6은 도 5의 중간 가공품이 금형에서 숙성되는 상태도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성목재 제조방법에 의해 제작된 합성목재이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시예들에 의해 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 후술되는 본 발명의 실시예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시예에 관련하여 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 합성목재 제조방법에서는, 피함침재로서 글라스 화이바 매트(100)가 감긴 피함침재 공급롤(10), 함침 물질로서 합성 레진(110)이 담길 수 있으며 피함침재 공급롤(10)의 피함침재가 통과하는 함침 용기(20), 함침 용기(20) 상에 설치되며 함침 용기(20) 안에서 피함침재를 아래쪽으로 가압하면서 피함침재의 함침 통과를 안내하는 안내 롤러(30), 그리고 롤러들(40)이 함침 용기(20) 상에 설치된 함침 장치(50)를 사용하여 피함침재에 대한 함침 물질의 함침을 수행할 수 있다.
본 실시예에서는, 열경화성 수지와 발포제를 혼합하여 합성 레진(110)을 마련한다. 발포제는 합성 목재 제작의 제작인 마지막 숙성 과정에서 레진 자체를 확장시킬 수 있다.
이후에는 합성 레진(110)을 글라스 화이바 매트(100)에 함침하며, 합성 레진(110)이 함침된 글라스 화이바 매트(100)를 건조시키며, 건조된 글라스 화이바 매트(100)를 가압 성형한다. 글라스 화이바 매트(100)는 부직포(unwoven) 구조로서, 5~20 마이크로미터 단면 크기를 갖는 글라스 화이바로 구성될 수 있다. 상기에서 건조 방법으로는 자연 건조와 산업용 건조를 모두 혹은 선택적으로 사용할 수 있다.
합성 레진(110)은 후술되는 바와 같이 페놀 수지 혹은 멜라민 수지와 같은 열경화성 수지와 기포를 형성할 수 있는 발포제를 혼합하며 만든다. 이때 합성 레진(110)은 함침 용기(20)에 담겨진다.
합성 레진(110)의 피함침재로서 사용되는 글라스 화이바 매트(100)는, 정확하게는 글라스 화이바 울 매트로서, 글라스 화이바들이 성겨 형성된 매트로서, 합성 레진(110)이 함침되면서 내부 빈틈을 채울 수 있다.
이때 합성 레진(110)을 글라스 화이바 매트(100)에 함침하는 단계에서는, 글라스 화이바 매트(100)를 합성 레진(110)에 적신 후 롤러들(40) 사이로 통과시켜 합성 레진(110)을 글라스 화이바 매트(100)에 함침한다. 즉 글라스 화이바 매트(100)는 피함침재 공급롤(10)에서 함침 용기(20)로 공급되며, 안내 롤러(30)에 의해 함침 용기(20)에서 안내되며, 안내 롤러(30) 후에 위치하는 롤러들(40) 사이를 통과하게 된다.
즉 글라스 화이바 매트(100)는 피함침재로 피함침재 공급롤(10)에 감겨 함침 용기(20)로 공급될 수 있으며, 함침 용기(20)의 안에 있는 안내 롤러(30)에 의해 처짐압력을 받게 되며, 함침 용기(20) 상에 위치하는 롤러들 사이를 통과하면서 롤러들(40)에 의해 압축력을 받게 된다.
이에 따라 글라스 화이바 매트(100)는 피함침재로서 열경화성 수지와 발포제가 혼합된 합성 레진(110)이 고른 두께로 함침될 수 있다. 이후에는 함침된 글라스 화이바 매트(100)는 일정 수분 함량을 갖도록 건조될 수 있다. 즉 글라스 화이바 매트(100)를 건조시키는 단계에서는, 수분 함유량이 6% ~ 15%가 범위가 되도록 글라스 화이바 매트(100)를 건조시킬 수 있다.
또한 함침 건조된 글라스 화이바 매트(100)는 가압 성형되어 일정 두께의 고체 구조를 갖게 된다. 이러한 가압 성형하는 단계에서는, 건조된 화이바 매트를 섭씨 120도 ~ 160도 범위의 온도에서 1800psi의 오차범위 ±20%의 압력 하에서 일정 두께와 크기로 숙성시킬 수 있다.
열경화성 수지는 페놀 수지 및 멜라민 수지 중 어느 하나이며, 합성 레진(110)은 페놀 수지 또는 멜라민 수지 70±14중량%, 글라스 화이바 20±4중량%, 그리고 발포제 10±5중량%의 조성 비율로 마련되며, 조성 비율의 총합이 100을 넘지 않도록 조성비를 조절할 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 합성목재 제조방법에 의하면 글라스 화이바 매트(100)에 열경화성 수지와 발포제로 이루어진 합성 레진(110)이 함침되어 건조 및 숙성된 합성 목재가 제공될 수 있다.
이러한 합성 목재는 탄성 계수 2000 MPa ~ 15,000 MPa, 그리고 파단 계수 14,000 KPa ~ 95,000 KPa를 가질 수 있으며, 압축 강도 8,000 KPa ~ 50,000 KPa, 가압 방향에 수직 방향인 경우 압축강도 4,000 KPa ~ 30,000 KPa를 갖게 되어, 합성 목재 패널로서 충분한 이용 가능성이 있다.
상기의 본 발명의 일 실시예에 따른 합성목재 제조방법에 의하면, 기존의 합성목재 제작방법을 개선하여 합성 레진에 의해 함침된 글라스 화이바 매트를 한 쌍의 롤러들 사이를 통과시켜 함침 밀도 조성을 균일하게 할 수 있으며, 롤러들의 가압력을 조절하여 함침 두께를 조절할 수 있다. 또한 합성레진 제작 시 밀도를 0.2~0.8g/cm3 정도로 제어가 가능하도록 열경화성 수지와 발포제 구성 성분의 비율을 조절할 수 있으므로 원하는 밀도의 합성목재를 수월하게 제작할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 합성목재 제조방법에 의한 합성목재는 기존의 합성목재 혹은 목재보다 글라스 화이바를 사용하여 밀도 대비 강도가 우수하며 자연목재 이상의 강도를 지니며, 열경화성 수지를 사용하여 내화성이 있으며 습기 등에 의한 변형이나 손상이 거의 없으며, 햇빛에 의한 변색이나 자외선 등에 의한 변질이 거의 없다.
이하에서는, 단면전체에 목재의 결이나 나이테를 구현할 수 있어 실재 통나무 목재와 유사한 합성목재를 제공할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성목재 제조방법에 대하여 설명한다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성목재 제조방법에 대해서 설명한다. 전술한 합성목재 제조방법은 글라스 화이버 매트를 사용하여 두께를 갖는 패널 형상의 합성목재를 제조하는데 주로 사용되는 것으로서, 통나무 목재와 유사한 합성목재를 제공하기 위해서는 후술되는 제조방법에서와 같이 통나무 형상의 합성 목재를 제조하기 위한 공정들이 추가될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 합성목재 제조방법은, 글라스 화이버 매트에 피함침재를 함침시키는 단계까지는 거의 동일하게 수행될 수 있다. 다만, 차이가 있다면 글라스 화이바 매트(100)를 건조시키는 단계에서, 수분 함유량이 15% ~ 20%가 범위가 되도록 글라스 화이바 매트(100)를 건조시키게 된다. 따라서 이하에서는, 글라스 화이바 매트(100)가 합성 레진(110)에 의해 함침 건조되어 마련된 후, 추가적으로 더해지는 공정에 대해서 설명한다.
먼저 상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 열경화성 수지가 함침되어 건조된 글라스 화이버 매트(100)가 미리 마련된 것으로 상정한다.
도 4와 도 5를 참조하면, 글라스 화이버 매트(100)와 합착되어 나무결을 형성할 수 있는 재료로서 함침 종이(150)가 준비될 수 있다. 이때 함침 종이(150)의 주요소인 종이는 크라프트지(kraft paper) 혹은 일반 종이로 준비될 수 있다.
함침 종이(150)는 전술한 함침 장치(50)와 동일한 구성을 갖는 별도 혹은 동일한 함침 장치(50)에서 종이에 순수 레진(160)이 함침되어 마련될 수 있다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이 함침 장치(50)에 종이가 감긴 피함침재 공급롤(10)이 배치되며, 함침 용기(20)에 순수 레인(160)이 주입되어 배치된 것으로 상정한다.
이때의 순수 레진(160)은 발포제가 첨가되지 않은 순수 레진(160)이다. 순수 레진(160)이 담긴 함침 용기(20)로 종이(150)를 통과시키면 종이(150)에는 순수 레진(160)이 함침된다. 상기와 같이 종이(150)는 피함침재 공급롤(10)에서 제공될 수 있으며, 안내 롤러(30)에 의해 처짐압력을 받으면서 함침 용기(20)를 통과하며, 롤러들(40) 사이를 통과하면서 압력을 받아 고른 조성으로 함침이 이루어지게 된다.
이때 종이(150)는 0.02mm ~ 0.2mm 두께를 갖는 종이(150)를 사용할 수 있으며, 함침 용기(20)에서 함침된 종이(150)를 롤러들(40) 사이로 일정 속도로 통과시켜 종이(150)에 균일한 조성으로 순수 레진(160)을 함침할 수 있다.
이후에 순수 레진(160)이 함침된 종이(150)를 수분 함유량 6% ~ 15%의 범위로 건조시킨다. 이때 건조는 자연 건조와 산업용 건조를 모두 혹은 선택적으로 사용할 수 있다. 이에 따라 일정 두께로 순수 레진(160)이 함침된 종이(150)가 준비될 수 있다. 이러한 함침 종이(150)는 상기의 함침 건조된 글라스 화이버 매트(100)와 합착될 수 있다.
이때 도 6을 참조하면, 합성 레진(110)이 함침되어 건조된 글라스 화이바 매트(100)와 순수 레진(160)이 함침되어 건조된 종이(150)를 교대로 적층한 후 일정 크기의 지름을 갖도록 말아 원통 형상의 중간 가공품(170)을 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 중간 가공품(170)을 프리프레그(Prepreg)로 명명한다.
이처럼 합성 레진(110)이 함침된 글라스 화이바 매트(100)와 순수 레진(160)이 함침된 종이(150)가 교대로 몇 겹으로 적층되어 원통으로 말린 중간 가공품(170)은 통나무와 같은 나이테 형상을 가질 수 있다. 이러한 중간 가공품(170)은 말린 형상이 유지되도록 띠로 묶이거나 밴딩처리될 수 있다.
이후에 도 5와 도 6을 참조하면 중간 가공품(170)은 수분 함유량을 줄이기 위해 더 건조된다. 대략 중간 가공품(170)의 추가 건조에서는 수분 함유량을 7% 이하로 낮추게 된다. 수분 함유량 7%는 거의 건조 통나무와 같은 수치로서, 탄력성이 있는 목재의 수분 함유량과 거의 동일하게 수분 함유량을 조절한다.
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 추가 건조된 중간 가공품(170)은 통나무 형상을 갖춘 금형(180)에 적재되어 통나무 형상으로 숙성될 수 있다. 이에 따라 중간 가공품(170)은 통나무 형상으로 숙성되어 일정 형상을 갖춘 통나무 형상으로 제공될 수 있다.
이때 중간 가공품(170)의 숙성에서는 중간 가공품(170)에 대해 섭씨 120도 ~ 160도 온도범위 및 1800psi의 오차범위 ±20%의 압력 하에서 20분 이상 유지하게 된다. 상기와 같이 금형(180)에 적재된 중간 가공품(170)은 설정된 온도, 압력, 그리고 숙성 시간에 의해 통나무 형상으로 고정되어 통나무 형태의 합성목재가 될 수 있다. 최종적인 통나무 형태의 합성목재는 도 7에 도시된 바와 같은 단면 형상을 가질 수 있다.
도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성목재 제조방법에 의한 합성목재는 기존의 합성목재 혹은 목재보다 글라스 화이바를 사용하여 밀도 대비 강도가 우수하며 자연목재 이상의 강도를 지니며, 열경화성 수지를 사용하여 내화성이 있으며 습기 등에 의한 변형이나 손상이 거의 없으며, 햇빛에 의한 변색이나 자외선 등에 의한 변질이 거의 없을 뿐만 아니라, 단면전체에 목재의 결이나 나이테가 형성되어 있어 실재 목재와 같은 느낌을 줄 수 있다.
한편 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전술한 다른 실시예에서 사용된 종이 대신 글라스 울을 사용하여 중간 가공품을 만들 수 있다. 또 다른 실시예는 함침 물질인 순수 레진을 함침하기 위한 피함침재로서 종이 대신 글라스 울을 사용하는 것에서 차이가 있을 뿐 전술한 다른 실시예와 제작 조건과 순서가 동일하므로, 중복적인 설명은 생략한다. 다만 최초 글라스 울의 두께는 상기 종이와 차이가 있을 수 있다. 이때는 종이 대신 글라스 울이 사용되므로 합성목재의 강도가 강화될 수 있다.
참고적으로, 공지된 바와 같이 전술한 용어 열경화성 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 그리고 발포제의 통상적인 특징에 대해서 기재한다. 전술한 실시예들에서는 하기 기술되는 재료들의 특징들에 의한 성질을 갖는 합성목재가 제공됨을 밝혀 둔다.
먼저, 전술한 열경화성 수지는 열을 가하여 경화 성형하면 다시 열을 가해도 형태가 변하지 않는 수지로 일반적으로 내열성, 내용제성, 내약품성, 기계적 성질, 전기절연성이 좋다. 충전제를 넣어 강인한 성형물을 만들 수 있으며 고강도 섬유와 조합하여 섬유강화플라스틱을 제조하는 데에도 사용된다.
이러한 열경화성 수지는, 저분자의 중합체를 가열하면 중합도가 증가하여 큰 힘을 가해도 변형하지 않는 성질을 이용한 것으로, 분자 내에 3개 이상의 반응기를 가진 비교적 저분자량의 물질로 이루어졌다. 즉, 저분자 혼합물에서 적당한 점성을 가진 액체를 원료로 하여 열을 가하면 가교 형성이 진행되면서 입체적인 그물모양 구조를 형성하므로, 큰 응력을 가해도 변형되지 않고 용제에도 녹지 않으며 또 온도를 올려도 녹지 않게 된다. 종류에 따라서는 열을 가하면 어느 정도 물러지거나 강도(强度)가 떨어지는 것도 있지만, 대부분은 분해되거나 증발해 버린다.
열경화성수지는 축중합형(縮重合形)과 첨가중합형으로 나뉘는데 축중합형에는 페놀수지ㆍ요소수지ㆍ멜라민수지, 첨가중합형에는 에폭시수지ㆍ폴리에스터수지 등이 있다.
페놀수지는 페놀류와 포름알데히드류의 축합에 의해서 생기는 열경화성(熱硬化性) 수지이다. 로진과 비슷한데, 사용되는 페놀류는 석탄산이 주가 된다. 제조공정에서 사용되는 촉매에 따라 노볼락과 레졸을 각각 얻는데, 전자는 건식법으로 후자는 습식법으로 경화된다. 주로 절연판이나 접착제 등으로 사용된다.
페놀류는 보통 석탄산이 주로 사용되나 크레졸을 사용하기도 한다. 제조공정 중 산성촉매에 의해서 생기는 제1차 수지를 노볼락(novolak), 염기성 촉매에 의해서 생기는 수지를 레졸(resol)이라고 하는데, 어느 것이나 분자량은 작다. 외관은 송지(松脂)에서 정유(精油)를 빼고 남은 로진과 비슷하다. 노볼락에 헥사메틸렌테트라민을 가해서 형(型) 안에서 가압ㆍ가열하면 경화하여 성형물(成型物)이 된다(건식법).
레졸은 그대로 가압ㆍ가열하면 경화된다(습식법). 레졸은 알코올에 녹여서 그 속에 천이나 종이, 판자 등을 담가 함침(含浸)시킨 다음 건조시켜 이것들을 겹쳐서 가압 ㆍ가열한다. 적층품(積層品)은 배전반ㆍ대형스위치 등의 절연판으로 사용되고, 또 접착제로서는 각종 합판에 내수성(耐水性)을 준다. 이 밖에 타이어 제조에서 고무와 섬유의 접착제로는 특히 페놀에 레조르신을 쓴 것이 사용된다.
멜라민은 헤테로고리 모양 아민으로서 유기 염기이며 사이안아마이드의 삼량체이다. 질량의 66%가 질소로 이루어져 있으며 수지와 혼합하면 불에 잘 견디는 성질을 가진다.
이러한 멜라민은 CAS번호 108-78-1인 화학물질로, 2,4,6-트라이아미노(triamino)-1,3,5-트라이아진(triazine) 또는 시아누로트라이아마이드(cyanurotriamide)라고도 한다. 화학식 C3H6N6. 무색의 막대 모양 결정으로 분자량 126.12, 녹는점 347℃(분해), 비중 1.573(14℃)이며, 승화성이 있다. 뜨거운 물에는 어느 정도 녹으나 찬물이나 에탄올에는 잘 녹지 않고, 에테르에는 녹지 않는다. 이러한 멜라민은 가압하에서 다이사이안다이아마이드와 액체 암모니아를 반응시키면 생긴다. 포말린과 함께 가열하면 축합반응에 의해서 멜라민수지(樹脂)가 된다.
발포제[blowing agent, 發泡劑]는, 고분자반응 중 기포를 형성하여 주는 물질이며, 크게 화학적 발포제와 물리적 발포제의 두 종류로 나뉜다. 화학적 발포제는 아이소사이아네이트기(基)의 활성을 이용해 물 등과의 반응으로 생기는 이산화탄소에서 발포하기 때문에 물이 발포제로 쓰이고, 물리적 발포제는 기체를 혼입하거나 분해형 또는 증발형 발포제를 사용해 반응열을 일으킴으로써 기포를 형성하기 때문에 고분자반응에는 참여하지 않는다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
10: 피함침재 공급롤 20: 함침 용기
30: 안내롤러 40: 롤러들
50: 함침 장치 100: 글라스 화이바 매트
110: 합성 레진 150: 종이
160: 순수 레진 170: 중간 가공품
180: 금형

Claims (10)

  1. 열경화성 수지와 발포제를 혼합하여 합성 레진을 마련하는 단계;
    상기 합성 레진을 글라스 화이바 매트에 함침하는 단계;
    상기 합성 레진이 함침된 글라스 화이바 매트를 건조시키는 단계; 및
    상기 건조된 글라스 화이바 매트를 가압 성형하는 단계를 포함하며,
    상기 합성 레진을 글라스 화이바 매트에 함침하는 단계에서는, 상기 글라스 화이바 매트를 상기 합성 레진에 적신 후 롤러들 사이로 통과시켜 상기 합성 레진을 상기 글라스 화이바 매트에 함침하는 합성목재 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 글라스 화이바 매트를 건조시키는 단계에서는, 수분 함유량이 6% ~ 15%가 범위가 되도록 상기 글라스 화이바 매트를 건조시키는 합성목재 제조방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 가압 성형하는 단계에서는, 상기 건조된 화이바 매트를 섭씨 120도 ~ 160도 범위의 온도에서 1800psi의 오차범위 ±20%의 압력 하에서 일정 두께와 크기로 숙성시키는 합성목재 제조방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 글라스 화이바 매트를 건조시키는 단계에서는, 수분 함유량이 15% ~ 20%가 범위가 되도록 상기 글라스 화이바 매트를 건조시키며,
    상기 발포제가 첨가되지 않은 순수 레진을 적신 0.02mm ~ 0.2mm 두께의 종이 또는 글라스 울을 롤러들 사이로 일정 속도로 통과시켜 상기 종이 또는 글라스 울에 균일한 조성으로 상기 순수 레진을 함침하는 단계;
    상기 순수 레진이 함침된 종이 또는 글라스 울을 수분 함유량 6% ~ 15% 의 범위로 건조시키는 단계;
    상기 합성 레진이 함침되어 건조된 글라스 화이바 매트와 상기 순수 레진이 함침되어 건조된 종이 또는 글라스 울을 교대로 적층한 후 일정 크기의 지름을 갖도록 말아 원통 형상의 중간 가공품을 형성하는 단계;
    상기 중간 가공품을 추가 건조하여 수분 함유량을 낮추는 단계; 및
    상기 건조된 중간 가공품을 금형에 적재하여 일정 형상으로 숙성하는 단계를 더 포함하는 합성목재 제조방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 중간 가공품의 추가 건조에서는 수분 함유량을 7% 이하로 낮추는 합성목재 제조방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 중간 가공품의 숙성에서는 섭씨 120도 ~ 160도 온도범위 및 1800psi의 오차범위 ±20%의 압력 하에서 20분 이상 유지하는 합성목재 제조방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 페놀 수지 및 멜라민 수지 중 어느 하나이며,
    상기 합성 레진은 상기 페놀 수지 또는 멜라민 수지 70±14중량%, 상기 글라스 화이바 20±4중량%, 그리고 상기 발포제 10±5중량%의 조성 비율로 마련되는 합성목재 제조방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    탄성 계수 2000 MPa ~ 15,000 MPa, 그리고 파단 계수 14,000 KPa ~ 95,000 KPa를 갖는 합성 목재를 제공하는 합성목재 제조방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    압축 강도 8,000 KPa ~ 50,000 KPa, 가압 방향에 수직 방향인 경우 압축강도 4,000 KPa ~ 30,000 KPa를 갖는 합성목재를 제공하는 합성목재 제조방법.
  10. 제1 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 함침 단계에서는,
    피함침재가 감긴 피함침재 공급롤, 함침 물질이 담겨 있으며 상기 피함침재 공급롤의 피함침재가 통과하는 함침 용기, 상기 함침 용기 상에 설치되며 상기 함침 용기 안에서 상기 피함침재를 아래쪽으로 가압하면서 상기 피함침재의 함침 통과를 안내하는 안내 롤러, 그리고 상기 롤러들이 상기 함침 용기 상에 설치된 함침 장치를 사용하는 합성목재 제조방법.
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