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KR102516849B1 - 치수안정성이 증진된 골판지 마루판 및 이의 제조방법 - Google Patents

치수안정성이 증진된 골판지 마루판 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102516849B1
KR102516849B1 KR1020210144434A KR20210144434A KR102516849B1 KR 102516849 B1 KR102516849 B1 KR 102516849B1 KR 1020210144434 A KR1020210144434 A KR 1020210144434A KR 20210144434 A KR20210144434 A KR 20210144434A KR 102516849 B1 KR102516849 B1 KR 102516849B1
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Abstract

본 발명은 치수안정성이 증진된 골판지 마루판 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 골판지를 판재로 사용하며, 이를 가공처리함으로써 마루판의 치수안정성이 종래의 마루판에 비해 증진되고, 경량 마루판의 제조가 가능한 특징이 있다.

Description

치수안정성이 증진된 골판지 마루판 및 이의 제조방법{Floor board of corrugated carboard having improved dimensional stability and manufacturing method thereof}
본 발명은 치수안정성이 증진된 골판지 마루판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
목질 마루판의 종류와 구성에 대한 KS 규격은 치장 목질 마루판(KS F 3126)과 천연 무늬목 치장 마루판(KS F 3111) 등 2종류에 대한 구성과 품질 등에 대하여 규정하고 있다. 목질 마루판의 구성은 ① UV 도막 층, ② 치장 재료 및 ③ 소판(기재)으로 구성되며, UV 도막 층은 천연 무늬목 치장 마루판에 한하며, 치장 목질 마루판은 UV 도장을 하지 않는다. 치장재료가 천연 무늬목 또는 가공 무늬목이면 KS F 3111의 천연 무늬목 치장 마루판에 속한다. 치장재료가 저압 열경화성 수지 함침지(LPL) 또는 고압 열경화성 수지 화장판(HPL), 또는 기타 표면 치장용 인쇄물이면 KS F 3126의 치장 목질 마루판에 해당된다.
소판(기재): 마루판 제조에서 바탕 재료로 사용되는 판재로서 합판, 섬유판(MDF), 파티클보드 및 OSB, 복합기재 등이 있다. 현재 시장에 제품으로 출시되어 판매되고 있는 마루판의 종류는 강마루, 합판마루 및 강화마루가 대표적으로 알려져 있다. 강마루는 소판(기재)로 합판을 사용하며 합판 위에 치장재료로 HPL을 접착한 마루판이고, 합판마루는 소판(기재)이 강마루와 동일한 합판이며, 합판 위에 천연무늬목을 접착시키고 UV 도장한 마루판이다.
현행의 목질 마루판의 품질 측면에서 단점 및 한계점을 살펴보면, 소판(기재)으로 합판이나 MDF 등 목재 단판이나 섬유질을 접착제로 접착한 재료이기 때문에 물기나 습기가 흡수된 습윤 시의 치수안정성이나 기계적 성질이 열등하다. 특히 바닥 시공 후, 사용 중에 마루판 위에 떨어진 물(수분)을 바로 닦아주지 않으면, 마루판과 마루판을 면 방향으로 접합한(끼워 맞춘) 틈으로 물기가 스며들어 치장재료(천연무늬목이나 HPL)가 들떠 일어나는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 콘크리트 바닥면에 마루판을 접착하여 시공(강마루나 합판마루)하기 때문에 보수나 리모델링 시에 철거가 매우 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 수분이나 습기에 대한 치수안정성이 열등한 합판이나 MDF를 소판으로 사용하기 때문에 치수(너비, 길이)에 제한적이다. 현재 판매되고 있는 강마루의 치수는 너비(폭)가 약 75~125mm 범위, 길이가 약 600~1200mm 범위 내로 사용되고 있고, 강마루는 제품을 소폭, 중폭, 대폭으로 구분하고 있으며, 폭은 약 89~214mm 범위, 길이는 약 800~1200mm의 범위에 있다. 또한, 두께의 경우에 강마루 7.5mm, 강화마루 8mm의 제품이 일반적으로 소판의 재료 특성상 두께를 얇게 하는데 한계가 있다. 우리나라의 난방 특징이라 할 수 있는 바닥 난방 방식에서는 마루판의 두께가 얇을수록 열전달이 잘되기 때문에 난방효율을 높일 수 있다. 한편, 강화마루는 소판(기재)로 MDF를 사용하고, 그 위에 HPL을 접착한 마루판이다.
골판지 관련 기술로는 한국등록특허 제0746155호에 바닥재용 골판지에 대해 개시되어 있고, 한국등록특허 제0827417호에 피톤치드 성분을 갖는 골판지 및 그 제조방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 치수안정성이 증진된 골판지 마루판 및 이의 제조방법에 대해 개시된 바 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명은 치수안정성이 증진된 골판지 마루판 및 이의 제조방법을 제공하고, 본 발명의 제조방법은 골판지를 판재로 사용하며, 이를 가공처리함으로써 마루판의 치수안정성이 종래의 마루판에 비해 증진되고, 경량 마루판으로 제조할 수 있다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (1) 골판지를 적층하는 단계; (2) 상기 골판지 적층재로부터 3~10mm 두께의 판재로 절단하는 단계; (3) 상기 절단된 골판지 판재에 합성수지 또는 천연수지를 함침 처리하는 단계; (4) 상기 합성수지 또는 천연수지가 함침된 골판지 판재를 건조하는 단계; 및 (5) 상기 단계 (4) 이후에, 골판지 판재의 치장 재료를 접착시키는 단계;를 포함하는 치수안정성이 증진된 골판지 마루판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 치수안정성이 증진된 골판지 마루판의 제조방법으로 제조된 골판지 마루판을 제공한다.
본 발명은 치수안정성이 증진된 골판지 마루판 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 골판지를 판재로 사용하며, 이를 가공처리함으로써 마루판의 치수안정성이 종래의 마루판에 비해 증진되고, 경량 마루판을 제조할 수 있다.
도 1은 골판지를 적층하여 절단한 후, 골심지가 상부에 위치하도록 촬영한 판재의 사진이다.
도 2는 골판지 판재에 페놀 수지를 함침한 후의 사진이다.
도 3은 수지를 함침한 골판지 판재에 치장재료를 접착한 사진으로, (A)는 접착 부위를 보여주기 위하여 일부 접착면을 노출시킨 상태이고, (B) 치장재료를 접착한 후의 사진이다.
도 4는 골판지 마루판의 바닥면에 황토 반죽을 채워 양생시킨 상태를 나타낸 사진이다.
본 발명은 (1) 골판지를 적층하여 골판지 적층재를 제조하는 단계; (2) 상기 골판지 적층재로부터 3~10mm 두께의 판재로 절단하는 단계; (3) 상기 절단된 골판지 판재에 합성수지 또는 천연수지를 함침 처리하는 단계; (4) 상기 합성수지 또는 천연수지가 함침된 골판지 판재를 건조하는 단계; 및 (5) 상기 단계 (4) 이후에, 골판지 판재의 치장 재료를 접착시키는 단계;를 포함하는 치수안정성이 증진된 골판지 마루판의 제조방법에 관한 것이다.
상기 단계 (3)에서 합성수지는 요소수지, 멜라민수지, 레조르시놀수지 또는 페놀수지이며, 천연수지는 로진(rosin), 댐머(dammar), 코우펄(copal) 또는 셀락(shellac)인 것이 바람직하지만 이에 한정하지 않는다.
상기 단계 (4) 및 (5) 사이 또는 단계 (5) 이후에, 골판지 마루판의 바닥면에 활성탄 또는 황토를 접착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 단계 (5)에서, 치장 재료는 천연 무늬목 또는 HPL(high pressure illuminate)인 것이 바람직하지만 이에 한정하지 않으며, 상기 치장 재료가 천연 무늬목일 경우, 상기 단계 (5) 이후에, UV 경화형 도료로 표면을 도장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 따른 제조방법으로 제조된 치수안정성이 증진된 골판지 마루판에 관한 것이다.
이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
실시예 1. 골판지 마루판의 제조
(1) 골판지를 적층하는 단계
골판지의 라이너지(표면지와 이면지) 면에 목공용 접착제를 도포한 다음 두께가 10cm가 되도록 적층하여 접착제를 경화시킨 골판지 적층재를 제조하였다.
(2) 골판지 적층재를 절단하는 단계
8mm 간격으로 골판지 적층재를 절단하였으며, 절단 후 수직 하중에 대한 저항성 강화를 위해, 판재를 골심지 및 라이너지 단면이 상하로 위치하도록 하였다(도 1). 상기 골판지 적층재의 절단 폭은 제조하고자 하는 마루판의 두께에 따라 골판지 판재의 두께를 조절할 수 있으며, 바람직하게는 3~10mm이지만 이에 제한하는 것은 아니다.
(3) 골판지 판재의 합성 또는 천연수지 함침 처리 단계
골판지 판재의 재질 성능(치수안정성 및 강도) 증대를 위해 합성수지 또는 천연수지를 함침 처리하였다. 상기 합성수지는 요소 수지, 멜라민 수지, 레조르시놀 수지 또는 페놀수지인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 침투성과 내수성이 우수한 페놀수지이지만 이에 한정하지 않는다. 상기 천연수지는 로진(rosin), 댐머(dammar), 코우펄(copal) 또는 셀락(shellac)이 바람직하지만 이에 한정하지 않는다. 상기 수지를 적정 용제에 용해시켜 골판지 판재에 함침한 후, 경화시킴으로써 골판지 판재를 강화시키는 것이다.
본 실시예 1에서는 합성수지인 페놀수지를 함침처리하였다. 페놀수지는 저분자량의 수용성 레졸(resol)형으로 가교 결합이 진행되지 않아 저분자량이기 때문에 골판지의 라이너지나 골심지 내부로의 침투성 및 작업성이 우수한 것이 특징이다.
40%의 불휘발분 공업용 페놀수지를 물로 희석하여 불휘발분이 30%인 페놀수지 용액을 제조하였다.
상기 불휘발분은 골판지 판재의 물성과 수지 용액의 침투성에 영향을 미치는 인자로, 20~40%의 불휘발분이 포함된 페놀수지를 사용하는 것이 바람직하지만 이에 한정하지 않으며, 수지용액의 불휘발분 함량이 40%를 초과하는 경우, 수지용액의 점도가 높아져 골판지 내부로의 침투력이 감소하므로, 함지율이 감소하게 된다. 상기 페놀수지는 공업용 페놀수지 또는 상법에 따라 자체적으로 합성한 페놀수지를 사용할 수 있다.
골판지 판재를 페놀수지 용액에 1~2시간 동안 침적시켜 판지(라이너지 및 골심지) 내부로 페놀수지 용액이 충분히 흡수(침투)되도록 하였고(도 2), 판지 내부로 침투된 수분을 제외한 순수한 수지의 양을 함지율로 나타냈다. 함침처리하는 수지의 불휘발분의 함량(%)에 따라 다르지만, 상기 20~40%의 불휘발분이 포함된 페놀수지를 사용하는 경우, 함지율이 30~50%의 수준으로 나타난다.
(4) 페놀수지 함침 골판지 판재의 건조 단계
페놀수지가 균일하게 흡수된 골판지 판재를 20~40℃에서 건조하여 골판지 판재의 함수율이 30~50%가 되도록 저온 건조하였다.
(5) 치장재료의 접착 및 페놀수지 경화 단계
페놀수지 함침 후 건조시킨 골판지 판재 위에 치장 재료인 천연 무늬목 또는 HPL(high pressure illuminate)의 시트를 올려놓고, 130~135℃의 열압 프레스를 사용하여 5분 동안 열압처리하였다(도 3).
열압 시간은 판재의 두께에 따라 얼마든지 조절하는 것이 가능하다. 이때 열압 프레스의 상하 열판 사이에 철제 각재인 스토퍼를 장착하여 압착 두께를 결정하였다. 골판지 마루판의 압착 두께는 초기 마루판 두께의 10% 내외로 제한하는 것이 바람직하지만 이에 한정하지 않는다.
초기 골판지 마루판 두께가 8mm일 경우, 열압 프레스 상하 열판 사이에 두께 7.2mm의 스토퍼를 놓고 압착하여 골판지 마루판 최종 두께가 7.2mm가 되도록 열압하였다. 이 과정에서 골판지 판재에 함침되어 있던 페놀수지의 열경화에 의해 치장재료 시트가 판재 표면에 접착되고 골판지 판재의 수분에 대한 치수안정성과 강도가 증진되는 것이다. 치장 재료와 골판지 판재 표면 간에 접착력을 증진시키기 위해서 이들 재료 사이에 페놀수지에 함침시킨 그물 형태의 얇은 시트를 넣고 열압할 수 있다.
(6) UV 경화형 도료를 사용한 표면 도장 단계
치장 재료로 천연무늬목 또는 가공무늬목을 사용하였을 경우에는 표면의 물성을 강화하기 위하여 UV 경화형 도료를 사용하여 도장처리하였다.
실시예 2. 골판지 마루판의 물성 확인
(1) 기건 밀도 분석
상기 실시예 1에서 제조한 두께가 7.5mm인 골판지 마루판의 물성을 확인하였다. 그 결과, 현재 시장에 유통되고 있는 강마루 제품 대비 본 발명의 골판지 마루판의 밀도는 약 1/2 정도 가벼운 것으로 나타났다.
기건 밀도
구분 강마루 골판지 마루판
기건 밀도(g/㎤) 평균 0.62 평균 0.32
(2) 두께 팽윤율 분석
물(수돗물)에 24시간 함침한 후, 마루판의 두께방향 팽윤율을 조사한 결과, 합판을 기재로 사용한 강마루에 대비하여, 페놀수지 함침처리 골판지를 사용한 골판지 마루판의 두께 팽윤율이 현저하게 낮은 것으로 나타났다. 따라서 본 발명의 골판지 마루판은 수분에 대한 저항성 및 치수안정성이 매우 우수한 것으로 판단하였다.
두께 팽윤율
구분 강마루 골판지 마루판
두께 팽윤율(%) 평균 4.2 평균 1.2
(3) 열전도율
동일한 두께를 갖는 2종류의 마루판에 대한 열전도율을 측정하여 비교한 결과, 강마루에 비하여 골판지 마루판의 열전도율이 높아 겨울철 바닥 난방 시에 골판지 마루판의 난방 효율이 더 우수한 것으로 나타났다.
열 전도율
구분 강마루 골판지 마루판
열전도율(W/mK) 평균 0.43 평균 0.51
(4) 경도
KS F 2212의 목재의 경도 시험 방법(B형)에 의거하여 강마루와 골판지 마루판의 경도를 측정하여 비교한 결과, 골판지 마루판이 현재 시판되고 있는 강마루의 90% 이상에 이르는 경도를 가지고 있다는 것을 확인하였다.
이와 같은 결과는 목재 제품인 합판을 기재로 사용하는 강마루의 경도에는 이르지 못하나 목재에 비하여 강도적 성질이 매우 약한 지류(종이)인 골판지에 페놀수지를 처리함으로써 압축하중에 대한 강도적 성질이 매우 강화되었다는 것을 의미한다(표 4).
페놀수지를 처리한 골판지의 압축하중에 대한 경도
구분 강마루 골판지 마루판
평균 경도(kgf/㎟) 4.7 4.4
골판지 마루판의 경도를 대표적인 국산 침엽수인 소나무와 활엽수인 상수리나무(참나무) 판재의 경도와 비교하면 횡단면의 경도와 거의 동등하거나 방사단변 또는 접선단면의 경도보다 월등하게 높은 경도임을 알 수 있다(표 5).
소나무와 상수리나무 판재의 단면 별 경도(출처:한국산 주요 목재의 성질과 용도. 1994. 임업연구원)
구분 단면 별 경도(kgf/mm2)
방사단면 접선단면 횡단면
소나무 1.6 1.2 4.5
상수리나무 1.8 2.2 3.3
골판지는 목재처럼 3 단면(횡단면, 방사단면, 접선단면)이 없기 때문에 목재와 직접적으로 비교가 불가능하지만, 일반 목재와 비교하면 거의 동등(횡단면 경도)하거나 우수하다는(방사 또는 접선단면 경도) 것을 확인하였다.
(5) 포름알데히드 방출량
KS F 3126(치장 목질 마루판) 및 KS M 1998((건축 내장재의 폼알데히드 및 휘발성 유기화합물 방출량 측정)에 의거하여 각 마루판으로부터 방출되는 폼알데히드 양을 조사한 결과, 표 6에 개시한 바와 같이 모두 KS F 3126의 치장 목질 마루판의 폼알데히드 방출량 품질기준의 SE0형(평균 0.3mg/ℓ 이하, 최대 0.4mg/ℓ이하)에 적합함을 확인하였다.
구분 강마루 골판지 마루판
포름알데히드 방출량(mg/L) 평균 0.21 평균 0.18
실시예 3. 기능성 부여 골판지 마루판 제조
골판지 마루판의 뒷면은 골심지와 라이너지 판지가 차지하는 부위 이외에는 빈 공간으로 이루어져 있어 이 공간에 황토나 활성탄 등의 분말을 물 또는 전분을 호화시킨 풀 또는 에멀젼형 접착제 등과 혼화시켜 채움으로써 기능성을 부여한 골판지 마루판 제조가 가능하다.
따라서 본 실시예 3에서는 골판지 마루판 뒷면에 황토 반죽을 채운 후 양생하였다(도 4). 골판지 마루판 뒷면 공간에 기능성 물질을 채워 줌으로써 압축 하중에 대한 강도적 성질도 증대되었다(표 7).
구분 골판지 마루판 골판지 황토 마루판
평균 경도(kgf/㎟) 4.4 5.1

Claims (6)

  1. (1) 골판지를 적층하여 골판지 적층재를 제조하는 단계;
    (2) 상기 단계 (1)에서 제조된 골판지 적층재를, 3~10mm 두께의 판재로 절단하는 단계;
    (3) 상기 단계 (2)에서 절단된 골판지 판재를, 불휘발분이 30%인 페놀수지 용액에 함침 처리하는 단계;
    (4) 상기 단계 (3)에서 페놀수지 용액에 함침된 골판지 판재를 건조하는 단계; 및
    (5) 상기 단계 (4) 이후에, 골판지 판재의 표면에 치장 재료를 접착시키는 단계;를 포함하는 치수안정성이 증진된 골판지 마루판의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 (4) 및 (5) 사이 또는 단계 (5) 이후에, 골판지 마루판의 바닥면에 활성탄 또는 황토를 접착시키는 단계를 더 포함하는 치수안정성이 증진된 골판지 마루판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단계 (5)에서 치장 재료는 천연 무늬목 또는 HPL(high pressure illuminate)인 것을 특징으로 하는 치수안정성이 증진된 골판지 마루판의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 단계 (5)에서 치장 재료가 천연 무늬목일 경우, 상기 단계 (5) 이후에, UV 경화형 도료로 표면을 도장하는 단계;를 더 포함하는 치수안정성이 증진된 골판지 마루판의 제조방법.
  6. 삭제
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