본 연구에서는 열가소성수지 필름의 사용량과 적층방향에 따른 합판의 접착성능을 알아보고자 하였다. 사용된 표판과 이판은 열대산 활엽수 잡목(Mixed light hardwood) 단판과 심판은 라디에타파인(Pinus radiata D. Don) 단판을 사용하였다. 필름은 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 필름과 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 필름을 사용하였다. 먼저 PP와 PE 필름의 특성을 알아보기 위하여 열분석과 인장강도를 조사하였다. 그 결과, PP 필름과 PE 필름의 용융온도는 $163.4^{\circ}C$, $109.7^{\circ}C$였으며, 결정화온도는 $98.9^{\circ}C$, $93.6^{\circ}C$로 나타났다. 각 필름별 인장강도와 신장률은 길이방향보다 폭방향이 더 큰 것으로 나타났다. 필름의 특성을 고려하여, 필름 사용량에 대한 시험은 단판 상에 목표두께별로 필름을 적층하는 방법으로 실시하였다. 그리고 필름의 적층방향에 따른 시험은 단판의 목리방향을 기준으로 필름의 길이방향과 폭방향을 구분하여 각각 적층한 후 합판을 제조하였다. 각각 제조된 합판으로 접착성능을 시험한 결과, 준내수 인장 전단 접착력은 PP 필름의 두께가 0.05 mm 이상, PE 필름은 0.10 mm 이상일 때 KS기준을 만족하였다. 내수 인장 전단 접착력은 PP 필름 두께가 0.20 mm일 때 KS기준을 상회하였다. 필름의 적층방향별 접착성능 시험에서, 단판의 목리방향과 필름의 폭방향으로 적층했던 합판은 필름의 길이방향으로 적층했던 합판보다 더 우수한 결과를 보였다. 현미경으로 관찰된 합판의 표면과 접착층에서 열가소성수지가 단판 내부와 할렬부위로 침투하여 기계적 결합을 이룬 것으로 확인되었다.
본 연구에서는 열가소성수지 필름의 사용량과 적층방향에 따른 합판의 접착성능을 알아보고자 하였다. 사용된 표판과 이판은 열대산 활엽수 잡목(Mixed light hardwood) 단판과 심판은 라디에타파인(Pinus radiata D. Don) 단판을 사용하였다. 필름은 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 필름과 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 필름을 사용하였다. 먼저 PP와 PE 필름의 특성을 알아보기 위하여 열분석과 인장강도를 조사하였다. 그 결과, PP 필름과 PE 필름의 용융온도는 $163.4^{\circ}C$, $109.7^{\circ}C$였으며, 결정화온도는 $98.9^{\circ}C$, $93.6^{\circ}C$로 나타났다. 각 필름별 인장강도와 신장률은 길이방향보다 폭방향이 더 큰 것으로 나타났다. 필름의 특성을 고려하여, 필름 사용량에 대한 시험은 단판 상에 목표두께별로 필름을 적층하는 방법으로 실시하였다. 그리고 필름의 적층방향에 따른 시험은 단판의 목리방향을 기준으로 필름의 길이방향과 폭방향을 구분하여 각각 적층한 후 합판을 제조하였다. 각각 제조된 합판으로 접착성능을 시험한 결과, 준내수 인장 전단 접착력은 PP 필름의 두께가 0.05 mm 이상, PE 필름은 0.10 mm 이상일 때 KS기준을 만족하였다. 내수 인장 전단 접착력은 PP 필름 두께가 0.20 mm일 때 KS기준을 상회하였다. 필름의 적층방향별 접착성능 시험에서, 단판의 목리방향과 필름의 폭방향으로 적층했던 합판은 필름의 길이방향으로 적층했던 합판보다 더 우수한 결과를 보였다. 현미경으로 관찰된 합판의 표면과 접착층에서 열가소성수지가 단판 내부와 할렬부위로 침투하여 기계적 결합을 이룬 것으로 확인되었다.
This study was conducted to determine the adhesive performances of plywoods affected by layering direction and the amounts of thermoplastic films. The face and back layers of veneer were hardwood species (Mixed light hardwood) and core layer veneer was radiata pine (Pinus radiata D. Don). Thermoplas...
This study was conducted to determine the adhesive performances of plywoods affected by layering direction and the amounts of thermoplastic films. The face and back layers of veneer were hardwood species (Mixed light hardwood) and core layer veneer was radiata pine (Pinus radiata D. Don). Thermoplastic film used as adhesive were polypropylene (PP) film and polyethylene (PE) film. Thermal analysis and tensile strength were investigated on each films. As a result, the melting temperature of PP and PE films were $163.4^{\circ}C$ and $109.7^{\circ}C$, respectively, and the crystallization temperature were $98.9^{\circ}C$ and $93.6^{\circ}C$, respectively. Tensile strength and elongation of each films appeared higher on the width direction than length direction. Considering the characteristics of the thermoplastic films, the test for the amount of film used was carried out by layering film to the target thickness on veneer. The effecting of layering direction of film on plywood manufacturing was conducted by laminating in the length and width directions of the film according to the grain direction of veneer. Tensile-shear strength of plywood in wet condition was satisfied with the quality standard (0.7 MPa) of KS F 3101 when the film was used over 0.05 mm of PP film and over 0.10 mm of PE film. Tensile-shear strength of plywood after cyclic boiling exceeded the KS standard when PP film was used 0.20 mm thickness. Furthermore, higher bonding strength was observed on a plywood made with width direction of film according to grain direction of veneer than that of length direction of film. Based on microscopic analysis of the surface and bonding line of plywood, interlocking between veneers by penetration of a thermoplastic film into inner and cracks were observed.
This study was conducted to determine the adhesive performances of plywoods affected by layering direction and the amounts of thermoplastic films. The face and back layers of veneer were hardwood species (Mixed light hardwood) and core layer veneer was radiata pine (Pinus radiata D. Don). Thermoplastic film used as adhesive were polypropylene (PP) film and polyethylene (PE) film. Thermal analysis and tensile strength were investigated on each films. As a result, the melting temperature of PP and PE films were $163.4^{\circ}C$ and $109.7^{\circ}C$, respectively, and the crystallization temperature were $98.9^{\circ}C$ and $93.6^{\circ}C$, respectively. Tensile strength and elongation of each films appeared higher on the width direction than length direction. Considering the characteristics of the thermoplastic films, the test for the amount of film used was carried out by layering film to the target thickness on veneer. The effecting of layering direction of film on plywood manufacturing was conducted by laminating in the length and width directions of the film according to the grain direction of veneer. Tensile-shear strength of plywood in wet condition was satisfied with the quality standard (0.7 MPa) of KS F 3101 when the film was used over 0.05 mm of PP film and over 0.10 mm of PE film. Tensile-shear strength of plywood after cyclic boiling exceeded the KS standard when PP film was used 0.20 mm thickness. Furthermore, higher bonding strength was observed on a plywood made with width direction of film according to grain direction of veneer than that of length direction of film. Based on microscopic analysis of the surface and bonding line of plywood, interlocking between veneers by penetration of a thermoplastic film into inner and cracks were observed.
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문제 정의
이를 위하여 먼저 준비된 PP와 PE 필름의 열적, 물리적 특성을 조사하였다. 그리고 각 필름의 특성을 고려하여, 각 단판 상에 준비된 각각의 필름을 목표두께별로 적층하여 필름 사용량에 따른 접착성능을 조사해보고, 또 필름의 적층방향에 따른 접착성능 변화를 비교해 보고자 하였다.
열가소성수지의 특성에 따른 필름의 적정 사용량 및 적층 방향별 접착성능을 알아보기 위하여, 먼저 각 열가소성수지 필름의 목표 두께에 따라 합판을 제조하고, 또 단판의 목리방향을 기준으로 필름의 길이방향과 폭방향으로 각각 적층한 합판을 제조하여 접착성능을 측정해 보고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 기존의 합판 제조 공정과는 다른 공정을 거쳤다.
이에 본 연구에서는 필름형태의 열가소성수지를 이용하여, 그 사용량과 필름의 폭방향과 길이방향에 따른 합판의 접착성능을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 먼저 준비된 PP와 PE 필름의 열적, 물리적 특성을 조사하였다.
필름 가공 중, 필름의 길이방향과 폭방향을 기준으로 각 방향의 연신정도에 따라 인장강도는 상이할 것이라 판단되었다. 이에 필름형태로 가공된 각 열가소성수지의 인장강도를 알아보고자 하였다. 인장강도 시험은 구매한 각 필름을 길이방향과 폭방향으로 구분하여 인장강도를 측정하였다.
제안 방법
010 mm로 측정되었다. PP 필름과 PE 필름의 밀도는 필름의 면적과 두께로 체적을 계산하고, 필름의 실제 무게를 측정하여 체적으로 나누어 산출하였다. 이와 같이 산출된 필름의 밀도는 Table 3에 나타낸 바와 같다.
PP와 PE 필름의 용융온도와 결정화온도를 알아보고자 열분석을 실시하였다. 열분석은 Differential scanning calorimeter (DSC)로 하였으며, DSC는 TA Instrument사의 Q-10 모델이었다.
PP와 PE 필름의 용융온도와 단판의 열전이온도를 고려하여 PP 필름 접착 합판은 180℃, PE 필름 접착 합판은 140℃에서 각각 열압하여 필름 두께별로 합판을 제조하였다. 각각 제조된 합판으로 준내수인장 전단 접착력(이하 준내수 접착력)을 측정한 결과, PP 필름과 PE 필름 모두에서 적층 필름의 두께가 증가할수록 준내수 접착력도 증가하는 경향을 보였다.
각 열가소성수지 필름으로 접착된 합판의 판면과 접착층을 관찰하였다. 먼저 합판의 판면을 관찰한 결과, Fig.
접착성능을 비교하기 위하여 E1 등급의 상용수지인 요소⋅폼알데하이드(UF) 수지 접착제와 멜라민⋅요소⋅폼알데하이드(MUF) 수지 접착제를 B사로부터 분양받아 사용하였다. 각 접착제는 합판 생산 공장에서 적용되고 있는 비율에 따라 UF 수지 접착제와 MUF 수지 접착제를 각각 60 : 40의 비율로 혼합하여 5분간 교반하였다. 혼용접착제(UF + MUF)는 고형분이 약 50.
2에 나타낸 바와 같이 이판용 단판 위에 필름을 이판의 목리방향을 기준으로 필름의 길이방향과 폭방향을 조합하여 각각 적층하였다. 그리고 심판을 이판용 단판의 목리방향과 직교하도록 적층하고, 다시 필름을 심판의 목리방향을 반영하여 각 방향별로 적층한 후 표판을 이판의 목리방향과 동일하게 적층하여 구성하였다. 이때 적용된 필름의 두께는 앞서 실시한 목표두께별 시험 결과를 반영하여 적층하였다.
이상의 제조공정을 기준으로 준비된 단판과 열가소성수지 필름을 이용하여 3매 합판을 제조하였다. 먼저 필름의 적정 사용량을 알아보기 위하여 단판 및 필름의 적층공정 중 필름의 목표두께를 달리하여 각 단판 상에 필름을 적층하였다. 즉, 이판 위에 각 필름을 목표두께로 적층한 후, 심판을 이판의 목리방향과 직교로 적층하였다.
밀도 측정 시, 각 필름의 면적은 단판의 크기와 동일하게 230 mm × 230 mm로 재단하여 측정하였다.
준비된 각 시험편은 열압과 냉압공정을 거쳐 합판으로 제조되었다. 열압 시의 온도는 열분석을 통하여얻은 용융 종료온도(Off-set temperature)와 각 단판의 열전도도를 고려하여 각 필름별로 다르게 설정하였다(Table 6). 열압시간은 60 s/mm로 동일하게 처리하였으며, 압력은 10 kgf/cm2를 기준으로 하였다.
이러한 결과를 바탕으로 팽창비가 다를 경우에는 밀도변화가 서로 다를 것이라고 판단되어 각 필름의 방향별로 밀도를 측정하였다. 그 결과, PP 필름의 폭방향은 0.
이에 본 연구에서는 필름형태의 열가소성수지를 이용하여, 그 사용량과 필름의 폭방향과 길이방향에 따른 합판의 접착성능을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 먼저 준비된 PP와 PE 필름의 열적, 물리적 특성을 조사하였다. 그리고 각 필름의 특성을 고려하여, 각 단판 상에 준비된 각각의 필름을 목표두께별로 적층하여 필름 사용량에 따른 접착성능을 조사해보고, 또 필름의 적층방향에 따른 접착성능 변화를 비교해 보고자 하였다.
열가소성수지의 특성에 따른 필름의 적정 사용량 및 적층 방향별 접착성능을 알아보기 위하여, 먼저 각 열가소성수지 필름의 목표 두께에 따라 합판을 제조하고, 또 단판의 목리방향을 기준으로 필름의 길이방향과 폭방향으로 각각 적층한 합판을 제조하여 접착성능을 측정해 보고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 기존의 합판 제조 공정과는 다른 공정을 거쳤다. Fig.
이에 필름형태로 가공된 각 열가소성수지의 인장강도를 알아보고자 하였다. 인장강도 시험은 구매한 각 필름을 길이방향과 폭방향으로 구분하여 인장강도를 측정하였다. 시험편의 크기는 방향별로 길이 200 mm, 폭 10 mm로 각각 재단하여 사용하였다.
시험편의 크기는 방향별로 길이 200 mm, 폭 10 mm로 각각 재단하여 사용하였다. 재단된 각 시험편은 만능재료시험기(Tinius olsen, H-50K)를 이용하여 인장강도와 연신율을 측정하였다. 이때 측정조건은 최대하중 500 N, 시험편 길이 50 mm, 하중속도 10 mm/min로 실시하였다.
절삭된 시험편은 이온증착기를 이용하여 약 100 Å의 두께로 Au를 증착한 후, 시차주사전자현미경(SEM; COXEM, COX I EM-30)을 사용하여 20 kV의 가속전압 하에서 접착층을 관찰하였다.
접착력 시험 중, 표리판의 두께를 고려하여 B형 시험편 제조방법으로 잘라서 준내수 인장 전단 접착력 시험과 내수 인장 전단 접착력 시험을 실시하였다.
20 mm를 기준으로 하였다. 접착성능 평가는 각 필름의 접착성능을 고려하여, PE 필름은 준내수 접착력을, PP 필름은 내수 접착력 시험을 실시하였다. 그 결과, PE 필름으로 접착한 합판의 필름 방향별 준내수 접착력은 KS기준을 각각 만족시켰다.
제조된 합판의 표면 및 내부로의 열가소성수지의 침투현상을 살펴보고자 광학현미경(ZEISS, AXIO Zoom. V16)으로 10배의 배율과 20배의 배율로 합판 표면을 확인하였고, 내부 접착층을 확인하기 위하여 합판의 측면을 절단하고 마이크로톰으로 접착층을 균일하게 절삭하였다.
먼저 필름의 적정 사용량을 알아보기 위하여 단판 및 필름의 적층공정 중 필름의 목표두께를 달리하여 각 단판 상에 필름을 적층하였다. 즉, 이판 위에 각 필름을 목표두께로 적층한 후, 심판을 이판의 목리방향과 직교로 적층하였다. 그리고 심판 위에 동일한 목표두께의 필름을 적층한 후 표판을 이판의 목리방향과 동일하게 하였다.
필름의 적층 방향별 접착성능 시험에서, 필름의 적층방법은 각 단판의 목리방향을 기준으로 각 필름의 길이방향과 폭방향으로 구분하여 적용하였다. Fig.
합판 제조용 접착제로서 필름형태의 열가소성수지를 이용하여 열적 성질을 알아보고, 열가소성수지 필름의 사용량과 적층방향에 따른 합판의 접착성능을 비교해 보았다. 먼저 각 열가소성수지 필름의 열적 성질을 조사한 결과, PP 필름과 PE 필름의 용융온도는 163.
대상 데이터
준비된 UF + MUF 100부에 증량제(소맥분)를 혼용접착제 대비 10부를 투입한 후 5분간 교반하였다. 그리고 분말형 경화제(NH4Cl)를 혼용접착제 대비 2.5부를 첨가한 후 10분간 교반하여 합판 제조에 사용하였다[Table 4].
합판을 구성하는 단판은 A사로부터 분양받아 사용하였다. 분양받은 단판은 2종으로, 표판과 이판용인 열대산 활엽수 잡목(Mixed light hardwood, MLH) 단판과 심판용인 라디에타파인(Pinus Radiata D. Don) 단판이었다. 각 단판은 건조처리 된 것으로, 함수율은 표판과 이판이 6.
인장강도 시험은 구매한 각 필름을 길이방향과 폭방향으로 구분하여 인장강도를 측정하였다. 시험편의 크기는 방향별로 길이 200 mm, 폭 10 mm로 각각 재단하여 사용하였다. 재단된 각 시험편은 만능재료시험기(Tinius olsen, H-50K)를 이용하여 인장강도와 연신율을 측정하였다.
열가소성수지 필름은 상용화된 PP와 PE 필름을 구매하여 사용하였다. 필름 두께는 PP 필름이 0.
이상의 제조공정을 기준으로 준비된 단판과 열가소성수지 필름을 이용하여 3매 합판을 제조하였다. 먼저 필름의 적정 사용량을 알아보기 위하여 단판 및 필름의 적층공정 중 필름의 목표두께를 달리하여 각 단판 상에 필름을 적층하였다.
접착성능을 비교하기 위하여 E1 등급의 상용수지인 요소⋅폼알데하이드(UF) 수지 접착제와 멜라민⋅요소⋅폼알데하이드(MUF) 수지 접착제를 B사로부터 분양받아 사용하였다.
3이었다. 준비된 UF + MUF 100부에 증량제(소맥분)를 혼용접착제 대비 10부를 투입한 후 5분간 교반하였다. 그리고 분말형 경화제(NH4Cl)를 혼용접착제 대비 2.
준비된 각 단판은 230 mm × 230 mm로 재단한 후 합판 제조에 사용하였다 [Table 2].
합판을 구성하는 단판은 A사로부터 분양받아 사용하였다. 분양받은 단판은 2종으로, 표판과 이판용인 열대산 활엽수 잡목(Mixed light hardwood, MLH) 단판과 심판용인 라디에타파인(Pinus Radiata D.
이론/모형
PP와 PE 필름의 용융온도와 결정화온도를 알아보고자 열분석을 실시하였다. 열분석은 Differential scanning calorimeter (DSC)로 하였으며, DSC는 TA Instrument사의 Q-10 모델이었다. 먼저 알루미늄 팬에 각 필름으로부터 시료 1.
성능/효과
5에 나타내었다. PP 필름은 폭방향의 인장강도가 길이방향의 인장강도보다 약 3.7% 높게 나타났다. PE 필름의 경우에는 폭방향의 인장강도가 길이방향의 인장강도 보다 약 212.
9]. PP 필름을 이용한 합판의 적층 방향별 내수 접착력은 적층방향을 폭방향으로 접착한 합판의 내수접착력은 1.11 MPa로 길이방향의 접착력보다 약 157.5% 높았으며, 이 또한 UF + MUF로 제조한 합판보다 높은 결과를 보였다[Fig. 10].
5% 높은 결과를 보였다. PP 필름의 연신율은 폭방향이 길이방향보다 약 29.2%, PE 필름의 연신율은 폭방향이 길이방향 보다 약 768.3% 높았다[Fig. 6]. 그리고 인장강도와 연신율의 상관관계를 조사한 결과, R2 값이 약 0.
그 결과, PE 필름으로 접착한 합판의 필름 방향별 준내수 접착력은 KS기준을 각각 만족시켰다. 각 방향별로 비교할 때, 폭방향으로 적 층한 합판의 준내수 접착력이 길이방향으로 접착한 합판보다 약 28.7% 높은 결과를 보였다. 그리고 길이방향과 폭방향을 혼합 적층하여 접착한 경우에는 준내수 접착력이 1.
6℃로 나타났다. 각 필름별 인장강도와 신장률은 길이방향보다 폭방향이 비교적 큰 것으로 나타났다. 필름으로 접착한 합판의 접착성능은 필름의 두께가 증가할수록 접착력도 증가하는 경향을 보였다.
PP와 PE 필름의 용융온도와 단판의 열전이온도를 고려하여 PP 필름 접착 합판은 180℃, PE 필름 접착 합판은 140℃에서 각각 열압하여 필름 두께별로 합판을 제조하였다. 각각 제조된 합판으로 준내수인장 전단 접착력(이하 준내수 접착력)을 측정한 결과, PP 필름과 PE 필름 모두에서 적층 필름의 두께가 증가할수록 준내수 접착력도 증가하는 경향을 보였다. 그리고 KS F 3101 보통합판의 접착력 기준(0.
접착성능 평가는 각 필름의 접착성능을 고려하여, PE 필름은 준내수 접착력을, PP 필름은 내수 접착력 시험을 실시하였다. 그 결과, PE 필름으로 접착한 합판의 필름 방향별 준내수 접착력은 KS기준을 각각 만족시켰다. 각 방향별로 비교할 때, 폭방향으로 적 층한 합판의 준내수 접착력이 길이방향으로 접착한 합판보다 약 28.
이러한 결과를 바탕으로 팽창비가 다를 경우에는 밀도변화가 서로 다를 것이라고 판단되어 각 필름의 방향별로 밀도를 측정하였다. 그 결과, PP 필름의 폭방향은 0.88 g/cm3, 길이방향은 0.82 g/cm3으로 측정되었다. PE 필름의 폭방향과 길이방향의 밀도는 각각 0.
각각 제조된 합판으로 준내수인장 전단 접착력(이하 준내수 접착력)을 측정한 결과, PP 필름과 PE 필름 모두에서 적층 필름의 두께가 증가할수록 준내수 접착력도 증가하는 경향을 보였다. 그리고 KS F 3101 보통합판의 접착력 기준(0.7 MPa)을 고려할 때, PP 필름으로 제조한 모든 합판의 접착력은 KS기준을 만족하였다. 그러나 PE 필름은 필름두께가 0.
8]. 그리고 PE 필름은 각 두께별 합판 모두에서 KS기준에 미달하였다. 이에 Han과 Lee (1997)는 HDPE 필름을 약 76 g/m2로 하고 175℃, 5분간 열압 하였을 경우에 내수 접착력 기준에 미달했으며, 필름의 사용량을 증가시켰을 때는 KS기준을 만족시켰다고 보고하였다.
20 mm일 때 KS기준을 만족하였다. 그리고 각 필름의 방향별 접착력은 단판의 목리방향을 기준으로 할 때, 필름의 길이방향으로 적층하는 것보다 폭방향으로 적층할 때 더 우수한 접착성능을 보였다. 그리고 표면과 접착층을 현미경으로 관찰한 결과, 열가소성수지 필름은 열에 의해 용융되어 단판 내부와 할렬부위로 침투하여 기계적 결합을 하는 것으로 나타났다.
7% 높은 결과를 보였다. 그리고 길이방향과 폭방향을 혼합 적층하여 접착한 경우에는 준내수 접착력이 1.03 MPa로 가장 우수한 것으로 나타났다[Fig. 9]. PP 필름을 이용한 합판의 적층 방향별 내수 접착력은 적층방향을 폭방향으로 접착한 합판의 내수접착력은 1.
6]. 그리고 인장강도와 연신율의 상관관계를 조사한 결과, R2 값이 약 0.9988로 인장강도와 연신율이 유의성을 가지는 것으로 나타났다.
그리고 각 필름의 방향별 접착력은 단판의 목리방향을 기준으로 할 때, 필름의 길이방향으로 적층하는 것보다 폭방향으로 적층할 때 더 우수한 접착성능을 보였다. 그리고 표면과 접착층을 현미경으로 관찰한 결과, 열가소성수지 필름은 열에 의해 용융되어 단판 내부와 할렬부위로 침투하여 기계적 결합을 하는 것으로 나타났다.
내수 인장 전단 접착력(이하 내수 접착력)에서는 PP 필름의 두께가 0.20 mm일 때만 KS기준을 만족시켰으며, UF + MUF로 접착한 합판보다는 우수한 것으로 나타났다[Fig. 8]. 그리고 PE 필름은 각 두께별 합판 모두에서 KS기준에 미달하였다.
에서 설명한 것처럼, 길이방향의 필름은 연신작용으로 인장강도, 연신율, 밀도가 낮아진 반면 폭방향의 필름은 인장강도, 연신율, 밀도가 길이방향보다 높았기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 각 방향별 필름이 용융되어 단판의 목리방향을 따라 내부로 침투할 경우, 단판 내부로 침투한 열가소성수지의 양과 각 방향별 필름의 성능에 따라 기계적 결합 성능과 인장에 의한 박리현상이 다르게 나타나고, 그 결과 적정량의 필름을 밀도와 인장강도가 높은 방향으로 적층시킨 후 용융온도에 따라 가열할 경우, 열가소성수지 필름의 방향별 특성과 밀도에 의해 침투량의 차이로 접착성능이 증가하는 것으로 판단된다.
합판 제조용 접착제로서 필름형태의 열가소성수지를 이용하여 열적 성질을 알아보고, 열가소성수지 필름의 사용량과 적층방향에 따른 합판의 접착성능을 비교해 보았다. 먼저 각 열가소성수지 필름의 열적 성질을 조사한 결과, PP 필름과 PE 필름의 용융온도는 163.4℃, 109.7℃였으며, 결정화온도는 98.9℃, 93.6℃로 나타났다. 각 필름별 인장강도와 신장률은 길이방향보다 폭방향이 비교적 큰 것으로 나타났다.
81 g/cm3로 확인되었다. 이 결과로 볼 때, PP 필름이 PE 필름과 비교하여 각 방향별로 비교적 균일하게 연신이 이루어지는 것으로 나타났다.
이러한 결과로 볼 때 PP 필름과 PE 필름의 결정화는 용융에 비해 비교적 유사한 온도에서 진행되나, PP 필름의 ΔTc가 PE 필름보다 18.9℃가 낮고, ΔHc가 25.3 J/g 낮았으나 결정화율(ΔHc/time)은 약 0.13 Δ H/s 정도 높아 비교적 빨리 결정화되는 수지임을 알 수 있었다.
따라서 이와 같은 결과는 열가소성수지가 가진 특성, 즉 열에 의해 용융되어 열 유동성을 가짐으로써 각 단판의 내부로 침투하게 되며, 이것이 냉각 후 결정화되어 기계적 결합으로 나타나는 것이라 할 수 있다. 이러한 투묘효과가 합판의 접착성능에 영향을 주는 중요한 요인으로 작용한다는 것을 확인할 수 있었다.
07 ΔH/s이 낮았다. 이상의 결과로 볼 때 PP 필름이 PE 필름 보다는 높은 온도에서 용융이 되지만 완전히 용융되는데 소요되는 시간은 짧은 것으로 나타났다.
이는 열압 중 용융된 열가소성수지가 표판과 이판의 조직 및 할렬부 위로 침투된 후 냉압공정을 통하여 결정화되어 나타난 것이다. 이와 함께 각 합판의 접착층을 관찰한 결과, Table 8에 나타낸 바와 같이 0.20 mm의 PE 필름을 사용하여 제조한 합판의 접착시험용 시험편 측면부에서 필름이 침투되어 나타난 심판 갈림이 확인되었다. 이러한 현상은 필름두께, 즉 사용량이 19.
필름으로 접착한 합판의 접착성능은 필름의 두께가 증가할수록 접착력도 증가하는 경향을 보였다. 준내수 접착력은 PP 필름의 두께가 0.05 mm 이상, PE 필름은 0.10 mm 이상일 때 KS기준을 만족하였으며, 내수접착력은 PP 필름 두께가 0.20 mm일 때 KS기준을 만족하였다. 그리고 각 필름의 방향별 접착력은 단판의 목리방향을 기준으로 할 때, 필름의 길이방향으로 적층하는 것보다 폭방향으로 적층할 때 더 우수한 접착성능을 보였다.
필름 가공 중, 필름의 길이방향과 폭방향을 기준으로 각 방향의 연신정도에 따라 인장강도는 상이할 것이라 판단되었다.
각 필름별 인장강도와 신장률은 길이방향보다 폭방향이 비교적 큰 것으로 나타났다. 필름으로 접착한 합판의 접착성능은 필름의 두께가 증가할수록 접착력도 증가하는 경향을 보였다. 준내수 접착력은 PP 필름의 두께가 0.
후속연구
따라서 열가소성수지 필름을 합판용 접착제로 사용할 경우, 합판 제조조건은 각 필름별 적정 용융온도를 바탕으로 필름의 사용량과 적층방향을 고려하여야 용도에 적합한 합판을 제조할 수 있을 것이라 판단된다. 그리고 본 연구를 바탕으로, 다층합판을 제조하기 위한 제조 조건 도출과 공정 상 제조시스템 개선이 열가소성수지를 합판용 접착제로 활용할 수 있는 방안이라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인플레이션법에서 각 방향별로 필름의 팽창비율이 달라지는 이유는 무엇인가?
인플레이션법은 열가소성수지를 용융시켜 원통형으로 압출한 후 공기를 주입해 연신시켜 필름을 만든다고 한다(Ito, 1991; Jeong, 2009). 이때 공기주입량과 생산속도에 따라 필름의 좌우 길이방향과 폭방향으로 각각 연신되어, 즉 물리적 변형이 발생하여 필름으로 제조되며, 이때 각 방향별로 필름의 팽창비율이 달라질 수 있다. 필름의 팽창비율이 달라진다는 것은 길이방향 부위와 폭방향 부위에 있어 필름의 강도 및 신장성이 다르게 나타날 수 있다는 것을 의미한다.
극성인 목재와 비극성인 플라스틱의 결합력을 높이기 위해 사용하는 결합제의 원리는?
이와 함께 극성인 목재와 비극성인 플라스틱의 결합력을 높이기 위해서는 결합제가 필요하며, 결합제로 Maleic anhydride polypropylene (MAPP)을 목재에 처리하였을 경우에는 결합제의 산무수물과 목재의 수산기 간에 에스테르결합이 형성되어 물리적 성질이 향상되며, 그로 인하여 접착력이 개선되는 효과를 얻을 수 있다는 연구결과들도 있었다(Han과 Shiraishi, 1991; Yoon과 Park, 1998). 이와 유사하게 Maleic anhydride (MAH)와 HDPE를 반응시켜 PE-cg-MAH 분말을 제조하고, Masson pine 단판에 파라핀 처리 후 PE-cg-MAH 분말을 도포하여 적정 열압조건과 그에 따른 합판 물성을 조사한 결과, PE-cg-MAH 분말 3%를 단판에 처리한 후 열압온도 160∼165℃에서 5분간 열압 했을 때, Type Ⅰ정도의 접착성능을 보였다고 보고되어 있다(Liang 등, 2011; Liang 등, 2012).
합판 제조에 주로 사용되는 수지는 무엇인가?
합판 제조에 주로 사용되고 있는 수지는 열경화성수지로, 이 중 아미노계 수지가 가장 대표적이다. 그러나 아미노계 수지가 가수분해되면서 방출되는 유리폼알데하이드는 새집증후군 등의 문제를 발생시킨다고 알려져 있다.
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