섬유판

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배경

합성 임산물 또는 공학목재는 목재를 접착하여 만든 재료를 말합니다. 미국에서는 연간 약 2100만 톤(2130만 미터 톤)의 합성 목재가 생산됩니다. 더 인기 있는 복합 재료에는 합판, 블록보드, 섬유판, 파티클보드 및 적층 베니어재가 포함됩니다. 이러한 제품의 대부분은 이전에 폐목재 찌꺼기 또는 거의 사용되지 않았거나 비상업적인 종을 기반으로 합니다. 복합 재료 제조에서 손실되는 원자재는 거의 없습니다.

중밀도 섬유판(MDF)은 주로 목질 섬유소 섬유와 합성 수지 또는 기타 적절한 접착 시스템을 결합하여 열과 압력을 가하여 접착한 패널의 총칭입니다. 패널은 0.50 ~ 0.80 비중(31-50lb/ft.3)의 밀도로 압축됩니다. 특정 특성을 개선하기 위해 제조 중에 첨가제가 도입될 수 있습니다. 섬유판은 다양한 크기와 모양으로 절단할 수 있기 때문에 산업용 포장, 디스플레이, 전시품, 장난감 및 게임, 가구 및 캐비닛, 벽 패널, 몰딩 및 도어 부품을 포함하여 응용 분야가 많습니다.

MDF의 표면은 평평하고 매끄럽고 균일하고 밀도가 높으며 옹이와 결 무늬가 없어 마무리 작업이 더 쉽고 일관적입니다. MDF의 균질한 모서리는 복잡하고 정밀한 가공 및 마무리 기술을 가능하게 합니다. 다른 기판에 비해 MDF를 사용할 때 트림 낭비도 크게 줄어듭니다. 향상된 안정성과 강도는 MDF의 중요한 자산이며 안정성은 정확하게 절단된 부품에서 정확한 공차를 유지하는 데 기여합니다. 많은 실내 응용 분야에서 단단한 목재를 대체하는 훌륭한 제품입니다. MDF는 균일한 질감과 일관된 특성을 가지고 있기 때문에 가구 제조업체에서도 표면을 3차원 디자인으로 엠보싱하고 있습니다.

MDF 시장은 지난 10년 동안 미국에서 빠르게 성장했습니다. 출하량은 62% 증가했고 공장 용량은 60% 증가했습니다. 오늘날 미국에서는 매년 10억 평방피트(9300만 평방미터) 이상의 MDF가 소비됩니다. 세계 MDF 용량은 1996년에 30% 증가하여 120억 제곱피트(11억 제곱미터)가 넘었고 현재 100개 이상의 공장이 운영되고 있습니다.

연혁

MDF는 1960년대 미국에서 처음 개발되었으며 뉴욕 Deposti에서 생산이 시작되었습니다. 유사한 제품인 하드보드(압축 섬유판)는 1925년 William Mason이 제재소에서 버려지는 엄청난 양의 목재 조각을 사용하려고 시도하던 중에 우연히 발명되었습니다. 그는 목재 섬유를 단열판에 압착하려고 시도했지만 장비를 끄는 것을 잊은 후 내구성이 강한 얇은 시트를 생산했습니다. 이 장비는 토치, 18세기 활자 인쇄기, 오래된 자동차 보일러로 구성되어 있습니다.

원자재

나무 조각, 부스러기 및 톱밥은 일반적으로 섬유판의 원료를 구성합니다. 그러나 재활용과 환경 문제가 일반화되면서 폐지, 옥수수 실크, 심지어 사탕수수에서 추출한 섬유까지 사용하고 있습니다. 다른 재료들도 MDF로 재활용되고 있습니다. 한 회사는 건조 폐기물을 사용하고 있습니다. 일반적으로 나무 조각, 부스러기 및 톱밥이 섬유판의 원료를 구성합니다. 그러나 재활용 및 환경 문제가 일반화되면서 폐지, 옥수수 실크, 사탕수수(사탕수수에서 추출한 섬유), 판지, 플라스틱 및 금속이 들어 있는 판지 음료 용기, 전화번호부, 오래된 신문이 사용되고 있습니다. 연간 100,000톤의 비율로. 폐목재 외에 판지, 플라스틱과 금속이 담긴 판지 음료수 용기, 전화번호부, 오래된 신문도 이 회사에서 사용하고 있습니다. 합성 수지는 섬유를 서로 결합하는 데 사용되며 특정 특성을 개선하기 위해 기타 첨가제가 사용될 수 있습니다.

제조
프로세스

첨단 기술과 가공으로 섬유판의 품질이 향상되었습니다. 여기에는 목재 준비, 수지 제조법, 프레스 기술 및 패널 샌딩 기술의 혁신이 포함됩니다. 고급 프레스 기술은 전체 프레스 주기를 단축했으며 정전기 방지 기술은 샌딩 공정 중 벨트 수명을 늘리는 데 기여했습니다.

목재 준비

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1 고품질 섬유판 생산은 대부분 제재소 및 합판 공장에서 재생된 부스러기와 칩에서 재활용되는 원료의 선택 및 정제에서 시작됩니다. 원료는 먼저 자석을 사용하여 금속 불순물을 제거합니다. 다음으로, 재료는 큰 덩어리와 작은 조각으로 분리됩니다. 플레이크는 톱밥과 목재 칩 더미로 분리됩니다.

2 물질은 다시 자기탐지기를 통해 보내지고 불합격 물질은 연료로 재사용하기 위해 분리됩니다. 좋은 재료는 수집되어 사전 찜통으로 보내집니다. 용기에 증기를 주입하여 재료를 가열하고 부드럽게 합니다. 섬유는 먼저 측면 나사 공급기로 공급된 다음 섬유를 압축하고 물을 제거하는 플러그 나사 공급기로 공급됩니다. 압축된 재료는 그런 다음 재료를 사용 가능한 섬유로 찢는 리파이너로 공급됩니다. 때때로 섬유는 섬유 순도를 향상시키기 위해 두 번째 정제 단계를 거칠 수 있습니다. 정제기의 더 큰 모터는 때때로 공정에서 이물질을 걸러내는 데 사용됩니다.

경화 및 누르기

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3 혼합물의 포름알데히드 내성을 제어하기 위해 정제 단계 전에 수지를 첨가하고, 정제 후에 촉매를 첨가합니다. 그런 다음 섬유를 기름이나 가스로 가열되는 플래시 튜브 건조기로 불어넣습니다. 각 성분의 무게를 측정하여 고체 수지와 섬유의 비율을 신중하게 제어합니다. 다음으로 섬유를 스캘핑 롤을 통해 밀어 균일한 두께의 매트를 만듭니다. 이 매트는 더 유용한 크기를 만들기 위해 여러 단계를 거쳐 최종 압축 단계 전에 원하는 너비로 다듬어집니다. 대형 드럼이 장착된 연속 프레스가 매트 높이를 모니터링하여 균일한 속도로 매트를 압축합니다. 프레스에는 정확한 밀도와 강도를 제공하는 전자 제어 장치가 장착되어 있습니다. 결과 보드는 냉각 전에 톱을 사용하여 적절한 길이로 절단됩니다.

프레스에는 4점 위치 제어와 함께 작동할 때 더 큰 개별 패널 두께 제어를 제공하는 압반 수평 조절에 영향을 미치기 위해 유압 실린더를 사용하는 균형 잡힌 동시 폐쇄 시스템이 있습니다. 유압 시스템은 전체 프레스 주기를 단축하면서 보드 사전 경화 문제를 줄이는 속도와 압력으로 프레스를 닫을 수 있습니다.

패널 샌딩

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4 매끄러운 마감을 위해 연마재로 코팅된 벨트를 사용하여 패널을 샌딩합니다. 탄화규소가 일반적으로 사용되었지만 더 미세한 표면이 요구됨에 따라 지르코니아 알루미나 및 산화알루미늄을 비롯한 기타 세라믹 연마제가 사용됩니다. 8헤드 샌딩 장비와 양면 그레이딩은 표면의 부드러움 일관성을 향상시킵니다. 정전기 방지 기술을 사용하여 빠른 로딩과 과도한 샌딩 먼지에 기여하는 정전기를 제거하여 벨트 수명을 연장합니다.

마무리

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5 패널은 최종 제품에 따라 다양한 마무리 단계를 거칠 수 있습니다. 다양한 옻칠과 다양한 나뭇결 무늬를 적용할 수 있습니다. 단두대 절단은 섬유판을 큰 시트(예:폭 100인치)로 절단하는 데 사용됩니다. 42 x 49인치(107 x 125cm)와 같은 더 작은 시트 크기의 경우 다이 커팅이 사용됩니다. 특수 기계는 섬유판을 1-24인치(2.5-61cm) 너비의 좁은 스트립으로 절단하는 데 사용됩니다.

6 라미네이팅 기계는 비닐, 호일 및 기타 재료를 표면에 적용하는 데 사용됩니다. 이 프로세스는 섬유판 재료 롤을 풀고 접착제가 도포된 두 롤 사이로 보내고, 접착 코팅된 섬유판과 다른 롤 세트 사이의 라미네이팅 재료를 결합하고 결합된 재료를 라미네이터로 보내는 과정을 포함합니다.

품질 관리

대부분의 MDF 공장은 컴퓨터화된 공정 제어를 사용하여 각 제조 단계를 모니터링하고 제품 품질을 유지합니다. 연속 중량 벨트, 평량 게이지, 밀도 프로파일 모니터 및 두께 게이지와 함께 제품 일관성이 유지됩니다. 또한 American National Standards Institute는 각 응용 분야에 대한 제품 사양과 포름알데히드 방출 제한을 설정했습니다. 환경 규정 및 시장 상황이 계속 변경됨에 따라 이러한 표준이 개정됩니다.

패널은 최종 제품에 따라 다양한 마무리 단계를 거칠 수 있습니다. 다양한 옻칠과 다양한 나뭇결 무늬를 적용할 수 있습니다. 예를 들어, 라미네이팅 기계는 비닐, 호일 및 기타 재료를 표면에 적용하는 데 사용됩니다.

MDF에 대한 가장 최근의 표준인 ANSI 표준 A208.2는 이 산업 표준의 세 번째 버전입니다. 이 표준은 MDF를 밀도 및 용도(내장 또는 외장)별로 분류하고 4가지 내장 제품 등급을 식별합니다. 확인된 사양에는 물리적 및 기계적 특성, 치수 허용 오차 및 포름알데히드 방출 제한이 포함됩니다. 사양은 미터법 및 인치-파운드 제한으로 표시됩니다.

측정되는 완제품의 물리적 및 기계적 특성에는 밀도 및 비중, 경도, 파단 계수, 내마모성, 충격 강도, 탄성 계수 및 인장 강도가 포함됩니다. 또한, 수분 흡수, 두께 팽창 및 내부 결합 강도도 측정됩니다. 미국 재료 시험 협회는 이러한 특성을 시험하기 위한 표준(D-1037)을 개발했습니다.

미래

1996년에 750개 이상의 새로운 공장이 추가되었지만 1997년 MDF 소비는 예상 수준보다 10% 정도 감소할 것으로 예상되었습니다. 특정 시장에서 사용률이 떨어지고 수출량이 감소했습니다. 이러한 추세에도 불구하고 일부 공장은 고품질 제품을 생산하기 위해 첨단 장비 및 환경 제어에 계속 투자할 것입니다.

환경 규제는 섬유판 산업에 계속 도전할 것입니다. Urea-formaldehyde 수지는 저렴한 비용과 빠른 경화 특성으로 인해 MDF 산업에서 지배적으로 사용되지만 포름알데히드 방출에 잠재적인 문제가 있습니다. 페놀-포름알데히드 수지는 경화 후 포름알데히드를 방출하지 않기 때문에 가능한 솔루션입니다. 그러나 이러한 수지는 더 비싸지만 예비 연구에 따르면 훨씬 적은 양으로 사용할 수 있고 요소 수지와 유사한 처리 시간을 달성할 수 있습니다.

패널 가공 기계와 절단 도구를 포함한 제조 기술의 발전도 계속될 것입니다. 프리큐어를 없애고 개별 패널 두께 편차를 줄이는 프레싱 기계가 결국 개발될 것입니다. MDF 및 기타 엔지니어링 목재 제품은 모서리 특성과 표면 평활도가 더욱 일관되고 물리적 특성과 두께 일관성이 향상됩니다. 이러한 개선으로 인해 더 많은 가구 및 캐비닛 제조업체가 이러한 제품을 디자인에 통합하게 될 것입니다.