중밀도 섬유판
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1. 개요
중밀도 섬유판(MDF)은 목재 섬유, 수지 접착제, 왁스 등으로 구성된 엔지니어링 목재 제품이다. 밀도는 일반적으로 500~1,000 kg/m³이며, 가공이 용이하여 가구, 캐비닛 제작, 목공 등에 널리 사용된다. MDF는 밀도와 특성에 따라 여러 종류로 나뉘며, 건조 또는 습한 조건에서의 사용, 하중 지지 여부에 따라 분류된다. MDF는 천연 목재보다 균일하고 가공이 용이하지만, 습기에 약하고 포름알데히드를 방출할 수 있다는 단점이 있다. MDF 제조 과정은 나무 칩 생산, 섬유 생산, 판재 성형 단계를 거치며, 환경적 영향을 줄이기 위해 다양한 재료를 활용한다. MDF를 절단할 때는 다량의 먼지와 포름알데히드 방출에 유의해야 하며, 포름알데히드 배출량에 따라 다양한 국제 기준이 적용된다.
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| 중밀도 섬유판 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 기본 정보 | |
| 종류 | 합성 목재 |
| 밀도 | 중간 |
| 원료 | 목재 섬유 |
| 접착제 | 합성 수지 |
| 기타 재료 | 파라핀, 염료 |
| 특징 | |
| 표면 | 평탄하고 매끄러움 |
| 가공 | 용이함 |
| 용도 | 가구, 건축 내장재, 몰딩, 포장재 |
| 생산 | |
| 제조 공정 | 건식 또는 습식 공법 |
| 제조 방식 | 목재 섬유를 접착제와 혼합 압착하여 판재 형태로 제작 |
| 규격 및 품질 | |
| 두께 | 다양함 |
| 크기 | 다양함 |
| 품질 기준 | 한국산업표준 KS F 3200 참고 |
| 장단점 | |
| 장점 | 가격이 저렴 표면 마감 용이 다양한 가공 가능 |
| 단점 | 습기에 약함 충격에 약함 포름알데히드 방출 가능성 |
| 환경 영향 | |
| 지속 가능성 | 생산 과정에서 탄소 배출 발생 |
| 재활용 가능성 | 재활용 가능하지만 어려움 존재 |
| 기타 | |
| 관련 용어 | 파티클보드, 합판, 섬유판 |
2. 물리적 특성
MDF는 일반적으로 목재 섬유 82%, 요소-포름알데히드 수지 접착제 9%, 물 8%, 파라핀 왁스 1%로 구성된다.[4] 밀도는 일반적으로 500kg/m3에서 1000kg/m3 사이이다.[5] 밀도에 따라 경량, 표준, 고밀도 보드로 분류하기도 하지만, 이는 오해의 소지가 있다. 패널 제작에 사용되는 섬유의 밀도를 기준으로 보드의 밀도를 평가하는 것이 중요하다. 700kg/m3에서 720kg/m3 밀도의 두꺼운 MDF 패널은 연목 섬유 패널에서는 고밀도로 간주될 수 있지만, 경목 섬유로 만든 동일한 밀도의 패널은 그렇지 않다.
2. 1. 종류
유럽에서는 EN 622-5 표준에 따라 건조하거나 습한 일반적인 조건에서 하중 지지용 등 용도에 따라 MDF가 분류된다. 경량 및 초경량 MDF는 일반적인(비하중 지지) 용도에도 EN 622-5에 따라 분류된다.[7]
| 용도 | |
|---|---|
| MDF | 건조한 조건의 범용 보드 |
| MDF.H | 습한 조건의 범용 보드 |
| MDF.LA | 건조한 조건의 하중 지지 보드 |
| MDF.HLS | 습한 조건의 하중 지지 보드 |
| MDF.RWH | 지붕과 벽의 단단한 기초재용 보드 |
오스트레일리아와 뉴질랜드에서는 중밀도 섬유판(MDF) 제조에 주로 인공 조림한 방사송을 사용하지만, 다른 목재, 폐지 및 섬유를 포함한 다양한 원료도 사용된다.[9] 내습성이 필요한 경우 유칼립투스 종을 일정 비율 사용하여 이 나무의 고유한 오일 함량을 활용하기도 한다.[9]
3. 제조
3. 1. 칩 생산
나무는 잘린 후 껍질이 제거된다. 나무껍질은 조경에 사용하거나 현장의 바이오매스 연료로 용광로에서 사용할 수 있다. 껍질을 제거한 통나무는 MDF 공장으로 보내져 파쇄 공정을 거친다. 일반적인 원판 파쇄기에는 4~16개의 날이 있다. 너무 큰 칩은 다시 파쇄될 수 있으며, 너무 작은 칩은 연료로 사용될 수 있다. 그런 다음 칩은 세척되고 결함이 확인된다. 칩은 제조를 위한 예비품으로 대량으로 저장될 수 있다.[9]
3. 2. 섬유 생산
마조나이트와 같은 다른 섬유판과 비교했을 때, 중밀도 섬유판(MDF)은 공정의 다음 단계와 섬유가 개별적이지만 온전한 섬유 및 세포로 처리되는 방식, 그리고 건식 공정을 통해 제조되는 방식으로 특징지어진다.[9] 칩은 스크류 피더를 사용하여 작은 플러그로 압축된 다음, 목재의 리그닌을 연화시키기 위해 30~120초 동안 가열한 후 섬유화기에 공급된다.[9] 일반적인 섬유화기는 표면에 홈이 있는 두 개의 반대 방향으로 회전하는 원판으로 구성된다. 칩은 중앙에 공급되고 원심력에 의해 원판 사이로 바깥쪽으로 공급된다. 홈의 크기가 점차 작아짐에 따라 섬유 사이의 연화된 리그닌의 도움을 받아 섬유가 점차 분리된다.[9]
섬유화기에서 펄프는 MDF 공정의 독특한 부분인 블로우라인으로 들어간다. 이것은 처음에는 직경 40mm이고 1500mm까지 확장되는 확장형 원형 파이프라인이다. 섬유를 코팅하고 섬유의 난류 운동에 의해 고르게 분포되는 왁스가 첫 번째 단계에서 주입된다. 그런 다음 주 결합제로 요소수지가 주입된다. 왁스는 내습성을 향상시키고 수지는 처음에 응집을 줄이는 데 도움이 된다. 재료는 블로우라인의 최종 가열 확장 챔버에서 빠르게 건조되고 미세하고 부드럽고 가벼운 섬유로 확장된다. 접착제 및 기타 구성 요소(경화제, 염료, 요소 등)는 높은 압력으로 블로우라인에 주입될 수 있으며, 건조 공정은 가열 챔버에 연결된 출구 사이클론까지 긴 파이프 내부에서 계속된다. 이 섬유는 즉시 사용하거나 저장할 수 있다.[9]
3. 3. 판재 성형
건조된 섬유는 "펜디스토어(pendistor)" 상단으로 흡입되어, 보통 230mm~610mm 두께의 균일한 매트(mat)로 고르게 분포된다. 매트는 예비 압축된 후, 연속식 고온 프레스로 바로 이동하거나 대형 시트로 절단되어 다중 개방형 고온 프레스로 이동한다. 고온 프레스는 접착 수지를 활성화시켜 강도와 밀도 프로필을 설정한다. 프레싱 주기는 단계적으로 작동하며, 매트 두께는 먼저 최종 보드 두께의 약 1.5배로 압축된 후, 단계적으로 추가 압축되고 짧은 시간 동안 유지된다. 이는 보드의 두 표면 근처에 밀도가 높은 영역, 즉 기계적 강도가 높은 영역과 밀도가 낮은 코어를 가진 보드 프로필을 제공한다.[9]
프레싱 후, MDF는 별형 건조기 또는 냉각 캐러셀에서 냉각되고, 트리밍되고, 연마된다. 특정 응용 분야에서는 보드가 추가적인 강도를 위해 적층되기도 한다.
4. 천연 목재와의 비교
중밀도 섬유판(MDF)은 옹이나 나이테가 없어 절단 및 사용 시 천연 목재보다 균일하다.[10] 그러나 섬유가 시트 전체에 걸쳐 단단히 압축되어 있기 때문에 완전히 등방성은 아니다. 일반적인 MDF는 단단하고 평평하며 매끄러운 표면을 가지고 있어 얇은 베니어를 붙이는 작업에 적합하며, 패널 두께 전체에 걸쳐 더 균일한 밀도를 가진 "프리미엄" MDF도 있다.
MDF는 접착, 다웰 또는 적층할 수 있다. 일반적인 고정 장치는 T너트와 팬 헤드 기계 나사이다.[11] 매끄러운 샤프트 못이나 가는 나사산 나사는 잘 고정되지 않으며, 굵은 나사산 나사나 판금 나사가 적합하다. MDF는 재료 표면에 나사를 설치할 때 갈라지지 않지만, 시험구멍 없이 보드 가장자리에 나사를 설치하면 목재 섬유의 정렬 때문에 갈라질 수 있다.
4. 1. 장점
- 파티클보드 및 합판보다 밀도가 높다.
- 강도와 크기가 일정하다.
- 가공이 용이하다.
- 치수가 안정적이다(천연 목재보다 팽창과 수축이 적다).
- 도료 도장이 잘 된다.
- 목재 접착제가 잘 붙는다.
- 재료의 섬유 방향에 대해 높은 나사 뽑힘 강도를 가진다.
- 유연하다.
4. 2. 단점
5. 활용
MDF는 가공이 쉬워 학교 실습용으로 자주 사용된다. 매장 설비 업계에서는 MDF로 만든 슬랫월 패널을 사용한다.
MDF는 습기에 약하기 때문에 주로 실내에서 사용된다. 원재료 상태나 미세하게 연마된 표면, 또는 장식 오버레이가 있는 상태로 제공된다. 표면이 강하기 때문에 캐비닛과 같은 가구에도 사용할 수 있다.[14]
MDF의 밀도는 파이프 오르간 실의 벽에도 유용한 재료가 되는데, 특히 저음과 같은 소리가 실내에서 잘 반사되도록 한다.
6. 안전 문제
MDF를 절단할 때 다량의 먼지 입자가 공기 중으로 방출되므로, MDF 절단 시에는 먼지 흡입 마스크를 착용하고 통풍이 잘 되는 곳에서 작업해야 한다.
6. 1. 포름알데히드
포름알데히드 수지는 일반적으로 중밀도 섬유판(MDF)의 섬유를 결합하는 데 사용된다.[15] 검사 결과 MDF 제품은 제조 후 최소 몇 달 동안 건강에 위험한 농도로 포름알데히드 및 기타 휘발성 유기 화합물을 방출하는 것으로 꾸준히 밝혀졌다.[16][17][18] 포름알데히드는 MDF의 가장자리와 표면에서 항상 서서히 방출된다. 도장 시에는 모든 면을 코팅하여 유리된 포름알데히드를 밀봉하는 것이 좋다. 왁스와 오일 마감재를 사용할 수 있지만, 유리된 포름알데히드를 밀봉하는 데는 효과가 떨어진다.[10]이러한 포름알데히드의 지속적인 방출이 실제 환경에서 유해한 수준에 도달하는지 여부는 완전히 밝혀지지 않았다. 주된 우려는 포름알데히드를 사용하는 산업에 있다. 1987년에 이미 미국 환경보호국은 포름알데히드를 "발암 가능성이 있는 인체 발암물질"로 분류했으며, 더 많은 연구를 거친 후 세계보건기구 산하 국제암연구소(IARC)는 1995년에 이를 "발암 가능성이 있는 인체 발암물질"로 분류했다. 모든 알려진 데이터에 대한 추가 정보 및 평가를 통해 IARC는 2004년 6월 포름알데히드를 비강 부비동암과 인두암과 관련이 있고, 잠재적으로 백혈병과 관련이 있는 "확인된 인체 발암물질"로 재분류했다.[12][19]
국제 복합판재 배출 기준(International Composite Board Emission Standards, ICBES)에 따르면, 포름알데히드 배출 수준 측정을 기반으로 E0, E1, E2의 세 가지 유럽 포름알데히드 등급이 사용된다. 예를 들어, E0는 입자판 및 합판 제조에 사용되는 접착제 100g당 3mg 미만의 포름알데히드를 함유하는 것으로 분류된다. E1과 E2는 접착제 100g당 각각 9g과 30g의 포름알데히드를 함유하는 것으로 분류된다. 전 세계적으로 캘리포니아 대기자원위원회(Californian Air Resources Board)와 같이 포름알데히드 방출에 명시적으로 관련된 이러한 제품에 대한 다양한 인증 및 라벨링 체계가 있다.[20]
6. 2. 국제 기준
포름알데히드 수지는 일반적으로 중밀도 섬유판(MDF)의 섬유를 결합하는 데 사용되는데,[15] MDF 제품은 제조 후 최소 몇 달 동안 건강에 위험한 농도로 포름알데히드 및 기타 휘발성 유기 화합물을 방출하는 것으로 밝혀졌다.[16][17][18] 요소-포름알데히드는 MDF의 가장자리와 표면에서 항상 서서히 방출된다. 도장 시에는 모든 면을 코팅하여 유리된 포름알데히드를 밀봉하는 것이 좋지만, 왁스와 오일 마감재는 효과가 떨어진다.[10]이러한 포름알데히드의 지속적인 방출이 실제 환경에서 유해한 수준에 도달하는지 여부는 완전히 밝혀지지 않았다. 미국 환경보호국은 1987년에 포름알데히드를 "발암 가능성이 있는 인체 발암물질"로 분류했으며, 세계보건기구 산하 국제암연구소(IARC)는 1995년에 "발암 가능성이 있는 인체 발암물질"로 분류했다. 2004년 6월에는 포름알데히드를 비강, 부비동암, 인두암, 백혈병과 관련이 있는 "확인된 인체 발암물질"로 재분류했다.[12][19]
국제 복합판재 배출 기준(ICBES)에 따르면, 포름알데히드 배출 수준 측정을 기반으로 E0, E1, E2의 세 가지 유럽 포름알데히드 등급이 사용된다.
| 등급 | 포름알데히드 함유량 (접착제 100g당) |
|---|---|
| E0 | 3mg 미만 |
| E1 | 9g |
| E2 | 30g |
전 세계적으로 캘리포니아 대기자원위원회(CARB)와 같이 포름알데히드 방출에 관련된 다양한 인증 및 라벨링 체계가 있다.[20]
7. 무늬목 MDF
무늬목 MDF는 MDF의 장점과 장식적인 무늬목 표면층을 모두 제공한다. 고가의 경재(硬材) 가격 상승으로 인해 현대 건축에서는 고품질 마감재를 표준 MDF 보드에 적용하기 위해 제조업체들이 이러한 방식을 채택하고 있다. 일반적인 유형 중 하나는 오크 무늬목을 사용하는 것이다.[21] 무늬목 MDF 제작은 복잡한 공정으로, 두께 약 1~2mm의 경재 조각을 고압 및 신장 방법을 통해 성형된 MDF 보드에 감싸는 과정을 포함한다. 이는 간단한 형태일 때만 가능하며, 그렇지 않으면 얇은 목재 층이 건조될 때 굽힘과 각도에서 갈라진다.
참조
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