제 2 장 합판(Plywood)

제 1 절  서론

합판은 원목을 일정크기로 재단한 다음 얇게 잘라낸 단판(veneer)이라 불리는 목재를 건조시킨 다음, 인접 단판간의 목리(섬유방향)가 서로 직교하도록 하여 홀수매가 되도록 구성하고 접착시켜 만든 판상제품이다.  일반적으로 합판은 단판을 3매, 5매, 7매, 9매 등으로 구성하여 제조하며 두께는 2mm에서부터 30mm에 이르기까지 다양한 두께의 판이 제조되며 4 × 8(1220 × 2440 mm) 및 3 × 6(910 × 1820mm) 의 표준 크기로 출하되고 있다.

합판의 역사는 B.C 3500년경의 고대 이집트까지 거슬러 올라가며 당시 왕족들의 가구를 만드는데 톱으로 절단한 단판을 접착제를 사용하여 붙여서 만들었다. 사용된 접착제는 카제인 또는 알부민계통의 접착제로 알려져 있다.  대표적인 유물이 투타카멘 왕의 피라미드에서 발굴된 의자이다. 이 의자는 흑단, 자단등을 얇은 절삭한 무늬목을 삼나무(cedar)에 오버레이시켜 만든 것이다. 이후 기나긴 역사를 거쳐 합판이란 용어가 정착된 것은 1차 대전기간 동안이며, 20세기에 들면서 급속한 기술의 진보로 발전을 거듭하여 현재에도 여전히 목질판상재료의 대표적인 제품의 하나로 자리 매김하고 있다.

이러한 합판이 지니는 특징은 일반 소재가 갖는 이방성, 불균일성, 수분 흡수성 등의 단점을 극복한 것으로 다음과 같은 장점을 지닌다.

1) 합판은 치수안정성이 뛰어나다. - 수분이나 높은 습도에 노출 시 다른 대체 판넬보다    7배 이상 두께팽윤에 대한 저항성이 뛰어나다.

2) 무게에 비해 강도적 성질이 우수하다. - 같은 두께의 다른 목질 판넬보다 무게가       40% 이상 가벼우면서도 휨, 인장, 압축, 전단력등 공학적 성질이 뛰어나다.

3) 환경친화적이다. - 단판을 가공하고 남은 재료를 각재나 조경재, 펄프용 칩 등으로 가    공하여 사용하므로 폐재의 발생이 거의 없어 환경오염에 미치는 영향이 적다. 건조한 목    재를 사용하므로 전기절연성이 우수하다.

4) 물리적 성질이 뛰어나다. - 음향이나 기계적 진동 및 충격에 대한 흡수 능력이 우수    하고, 열전도도가 작고 비열이 크므로 단열성이 크다.

5) 장식성이 있다. - 특유의 친숙한 시각 및 촉감을 나타내며 단판의 적절한 조합으로     미관적 가치가 높은 재료로 제조할 수 있다.

6) 약제처리가 쉽다. - 얇은 단판의 경우 목재에 비해 약제나 수지물질 등을 처리하기가    쉽기 때문에 내부까지 균일하게 처리된 제품을 얻을 수가 있다.

7) 절삭, 휨가공, 접합 등의 가공작업이 용이하다.

제 2 절 합판의 분류

합판은 원재료, 제조방법, 제품의 형태 및 구성, 포름알데히이드 방산량 뿐만 아니라 성질, 사용목적 등에 따라 종류가 매우 다양하며 종류가 다양한 만큼 그 용도도 무척이나 다양하다.

1. 원재료에 따른 구분

1) 활엽수 합판: 나왕, 케루잉 등과 같은 열대산 활엽수재나 단풍나무, 벚나무 등의 온대산 활엽수재를 원료로 하여 제조되는 합판으로 주로 실내장식용, 가구용, 마감재 등으로 많이 사용되며 비구조용(조작용)합판이라고도 한다.

2) 침엽수 합판: 미송과 같은 침엽수재를 원료로 하여 제조되는 합판으로 주로 건축구조용으로 사용되며 각 합판마다 등급 및 설계치가 부여되어 있어 구조용 합판이라고도 한다.

3) 침/활엽수혼합 합판 : 안쪽에 침엽수 단판을 그리고 윗면과 아랫면에 활엽수 단판을 구성하여 제조한 것으로 활엽수재 원목 가격의 상승으로 인한 원가절감 차원에서 생산되고 있는데 가구용이나 건축용으로 사용된다.

2. 구성 및 가공법에 따른 분류

1) 보통합판: 단판을 홀수매로 구성하여 제조한 일반합판을 보통합판이라고 한다.

2) 특수합판: 보통합판 이외의 것을 통틀어 특수합판이라고 부르고 있으며 제품의 구성 및 처리법에 따라 다양하게 구분되며 다음과 같은 종류가 있다; 구성이 특수한 합판으로는 1회용 포장상자로 많이 쓰이는 2매 합판, 단판간의 목리를 서로 직교시키지 않고 임의의 각도가 되도록 구성하여 제조한 합판인 사교합판, 가운데가 단판이 아닌 다른 재료를 넣은 것을 심판특수합판(소재심판합판과 경량합판)등이 있다. 표면에 특수한 처리를 한 합판으로는 표면에 기계가공처리를 한 기계가공합판과 오버레이시킨 오버레이합판, 도장을 한 도장합판 등이 있으며 방부, 방충, 방화 등 사용목적에 따라 각종 약제를 처리한 약제처리합판도 있다.

3. 접착층의 내수, 내습성 및 내구성에 따른 분류

보통합판은 접착층의 내수, 내습성 및 내구성에 따라 내수, 준내수, 비내수 합판 등으로 나누며 그 기준은 다음과 같다.

표 1. 보통 합판의 접착성에 따른 품질기준(KSF 3101)

구분		품질기준	비고
접착성	내수	· 서로 인접하는 단판의 섬유방향이 직교하는 베니어 코어 합판은 내수 인장 전단 접착력이 표 2 이상일 것. · 서로 인접하는 단판의 섬유방향이 평행하는 베니어 코어 합판 또는 특수 코 어 합판은 내수 침지 박리 시험에서 동일 접착층에 박리하지 않은 부분의 길 이가 각 측면에서 50mm 이상일 것.	공 통
	준내수	· 서로 인접하는 단판의 섬유방향이 직교하는 베니어 코어 합판은 준내수 인장 전단 접착력이 표 2 이상일 것. · 서로 인접하는 단판의 섬유방향이 평행하는 베니어 코어 합판 또는 특수 코 어 합판은 준내수 침지 박리 시험에서 동일 접착층에 박리하지 않은 부분의 길이가 각 측면에서 50mm 이상일 것.
	비내수	· 서로 인접하는 단판의 섬유방향이 직교하는 베니어 코어 합판은 비내수 인장 전단 접착력이 표 2 이상일 것. · 서로 인접하는 단판의 섬유방향이 평행하는 베니어 코어 합판 또는 특수 코 어 합판은 비내수 침지 박리 시험에서 동일 접착층에 박리하지 않은 부분의 길이가 각 측면에서 50mm 이상일 것.

표 2. 인장 전단 접착력 및 목파율 기준 (KSF 3101)

구분	평균 목파율(%)	인장전단 접착력(N/mm2)
활엽수		0.7
침·활엽수 혼용		0.7
침엽수	50	0.6
	60	0.5
	70	0.4

제 3 절 합판의 용어

합판의 용어는 구성의 다양성을 반영하며 용어에 대한 명확한 이해는 합판구성에 관한 이해를 높여주는데 필요하다. 합판에 많이 사용되는 용어는 다음과 같은 것이 있다.

1. 층(ply) : 인접층간의 목리방향이 서로 직교(cross-laminated)하게 될 때 이를 층이라 한다.

2. 매(ply) : 합판을 구성하고 있는 개개의 단판을 말한다.

구성을 볼 때 그림 1에서 a)는 단판수가 3개, 직교하는 판의 수가 3개이므로 3매-3층 구조이며 b)는 단판수가 5개, 직교하는 판의 수가 5개이므로 5매-5층 구조이다.

그림 1. 5매 합판의 구성과 용어

3. 표면(표판, face) : 최외층의 단판으로 최외층의 두 단판의 품질이 같지 않을 경우 좋은 등급의 판이 있는 쪽을 말한다.

4. 뒷면(이판, back) :  최외층의 단판으로 최외층의 두 단판의 품질이 같지 않을 경우 낮은 등급의 판이 있는 쪽을 말한다.

5. 크로스밴드(교호판, crossband) : 표판과 뒷판의 목리방향에 대하여 직각인 내층(inner layer)을 말한다.

6. 중심판(심판, center) :  표판과 뒷판의 목리방향에 대하여 평행인 내층(inner layer)을 말한다.

제 4 절 합판의 제조방법

일반적인 합판의 제조공정은 원목에서 단판을 절삭하여 건조시킨 후 접착제를 도포하고 열압시켜 제조한다.  원목의 박피로부터 실제적인 제조공정이 시작되며 제조공정의 모식도는 다음 그림과 같다.

그림 2. 합판의 제조공정

1. 원목

합판용 원목은 통직하고 직경이 큰 것으로 양 끝단면의 직경의 차이가 적은 것이 좋으며 편심생장을 하지 않은 것, 절삭에 적절한 비중을 지니고 접착성이 양호한 것, 자연적인 결점이 적은 것, 미관적 가치가 우수한 것이 좋으며 대량구입이 용이하여야 한다. 우리나라는 과거 남양재를 수입하여 합판용 원목으로 주로 사용하였으며, 현재에는 다양한 침/활엽수재를 수입하여 합판생산에 사용하고 있으며, 국산재의 본격적인 사용도 가능성이 커지고 있다.  합판생산에 사용되는 주요수종은 다음 표 3과 같다.

표 3. 합판의 제조에 사용되는 주요수종

활엽수	침엽수
나왕 류, PNG(파푸아뉴기니)재, 아프리카재, 참나무, 자작나무, 너도밤나무, 호두나무, 단풍나무, 물푸레나무, 포플러 등	미송, 낙엽송, 솔송나무, 남부소나무, 가문비나무 류, 구주 적송, 라디에타 소나무, 잣나무 등

2. 원목의 전처리 – 박피 및 열처리

우선 원목은 박피를 한 다음 제조용 절삭기구의 크기에 맞게 일정한 크기로 자른다 (그림 3). 이후 절단된 원목에 대하여 열처리는 저비중 목재인 경우 실시할 필요가 없으나, 절삭을 용이하게 하고 양질의 단판을 얻기 위해 열탕수조에 넣어 처리하거거나 밀폐실내에서 스팀처리를 하게 된다. 전처리를 하게 되면 목질이 유연해져서 단판절삭에 소요되는 동력이 작아지고 절삭된 단판의 초기 함수율과 수분 분포가 균등해지기 때문에 단판 건조 시 뒤틀림이나 할렬이 적어지게 된다. 또한 원목에 묻어 있는 모래 등의 이물질제거로 칼날의 손상이 방지될 뿐만이 아니라 해충이나 그 알의 사멸이나 동결재의 해빙, 추출물의 제거에 의한 단판의 건조시간 단축등과 같은 효과를 얻을 수 있다.

그림 3. 합판용 원목의 박피와 절단

3. 단판의 절삭

단판을 절삭하는 방법에는 원목이나 플리치(flitch)를 회전 또는 원운동시켜 동심원적으로 절삭하는 방법과 플리치의 평면에 대해 평행하게 절삭하는 방법이 있다. 전자에서는 rotary lathe 또는 half-round rotary lathe가 그리고 후자에서는 slicer 또는 톱이 이용되고 있다.

1) Rotary lathe에 의한 절삭방법

단판 생산량의 90% 이상이 rotary 절삭법에 의해 절삭되고 있다. 원목을 일정한 크기로 자른 다음 양 주축 사이의 chuck에 고정한 다음 회전시킴에 따라 롤페이퍼가 풀리듯이 연속적으로 무늬결(판목)의 무늬를 지니는 단판이 절삭된다. 이때 단판의 두께가 고르지 못하면 이후의 접착공정에서 얕은 부분이 생겨 접착제가 도포도지 않거나 압체가 되지 않는 부분이 생겨 접착성의 저하가 발생하므로 충분히 두께를 제어·관리할 필요가 있다.

절삭기계인 rotary lathe의 주요부위는 칼날(knife)와 nose bar를 지니는 pressure bar인데 nose bar는 원목을 절삭할 때 적당한 압력으로 눌러주어 이할(lathe check)이 발생하는 것을 방지하며 또한 원목이 칼날 쪽으로 당겨지는 경향을 억제하여 정확한 절삭이 이루어지도록 하는 중요한 기능을 담당한다. 보통 직경 100mm 정도까지 절삭할 수 있으며 최근에는 침엽수재 및 소경목의 절삭에 적절한 spindless형이나 직경 50 - 60mm 정도까지 절삭 가능한 기계가 실용화되어 있다. Rotary lathe에 의해 절삭된 단판은 무늬결을 가지며 전형적인 모습은 그림 4와 같다.

그림 4. Rotary lathe에 의한 절삭작업과 단판의 무늬결

한편 칼날 끝에서의 휨 변형으로 인해 단판에는 그림 7에서 보는 바와 같이 이할이 발생하며 이할이 아래쪽에 있으면서 안쪽으로 굽을 때 이를 loose side라 하고 반대쪽을 tight side라 한다.

그림 5. 단판절삭에서 nose bar의 역할과                                                          lathe check의 발생

Rotary lathe에 의한 단판절삭법은 가장 경제적인 단판제조 방법으로 폭이 넓으며 문양이 너른 판이 제조된다. 하지만 화장단판의 제조에서 단판조합(matching)이 곤란한 점이 단점으로 지적되고 있다.

2) Veneer slicer에 의한 절삭방법

절삭용 칼날, 혹은 그림 6에서 보는바와 같이 절삭될 플리치가 상하방향으로 이동하여 단판이 절삭되는데 곧은결이나 무늬결의 아름다운 무늬를 지니는 단판을 생산할 수가 있다. 이 방법을 flat slicing(plain slicing)이라 부르며, 주로 화장용 단판으로 사용되는 cherry, oak, ash등 활엽수재의 단판절삭에 많이 적용한다. 이들 단판은 동일한 무늬를 갖은 단판을 제조할 수 있으므로 단판을 조합하여 벽의 판넬이나 가구용 표면장식재로 사용된다.

그림 6. Flat slicer에 의한 단판절삭법

또 다른 방법으로 Quarter Slicing법이 있으며 이는 원목을 횡단면을 4등분한 flitch로 만들고 고정시킨 다음 상하로 움직여 단판을 절삭하는 방법이다. 이렇게 제조된 단판은 전술한 방법보다 좁고 곧은 목리를 갖는 단판이 생산된다. 4등분하기 위해 보통 대직경이 큰 원목이 필요하며 주로 열대산재에 많이 적용되었으나 현재는 cherry, ash, maple, red oak같은 수종에도 적용되어 사용되고 있다.

그림 7. Quarter slicer에 의한 단판절삭법

(a)                              (b)

그림 8. Plain slicer(a)와 Quater slicer(b)에 의해 절삭된 단판의 목리

3) Half-round rotary lathe 에 의한 절삭법

반원형의 원목 또는 플리치를 특수한 lathe인 half-round rotary lathe의 chuck에 고정하고 원운동시켜 단속적으로 단판을 절삭하는 것으로써 rotary lathe와 slicer에 의해 생산되는 단판의 중간적 형태를 나타내는 화장용 단판의 절삭에 적합하다. 목재의 수(髓, pith) 쪽을 회전 중심축으로 하여 절삭하는 regular cutting과 목재의 수피 쪽을 회전 중심축으로 하여 절삭하는 back cutting의 절삭방법이 있다.

그림 9. Half-round veneer slicer에 의한 단판절삭법

4. 단판의 재단

절삭된 단판은 치수가 불규칙하며 rotary lathe의 경우 연속된 판의 형태로 나오므로 합판의 구성단판의 치수에 맞추어 재단해 주어야 한다. 재단치수는 건조에 따른 수축률 6 - 10%와 다른 공정에서 제거될 치수를 고려하여 합판의 완성 치수에 대해 약 15% 정도 큰 크기로 재단기(clipper)로 재단한다. 또한 이 재단 공정에서 큰 옹이 등 일차적인 결점을 제거하게 된다.

5. 단판의 건조

재단공정을 거친 단판은 매우 높은 함수율을 갖고 있으며 수종 및 전처리 조건, 기타 각종 인자에 따라 30 - 100% 정도의 높은 함수율을 갖는다. 높은 함수율 조건에서는 접착 및 추후 공정에 많은 문제점을 일으키므로 절삭된 단판은 반드시 건조공정을 거쳐야 한다.

단판은 건조기에서 130 - 190℃의 온도범위 내에서 열풍을 가하거나 100 - 200℃의 온도에서 열압기로 건조시킨다. 이때 건조가 충분하지 못하면 함수율이 높아져서 접착성능이 저하되며 포름알데히드 방산량이 증대되고 스프링 백이 발생하므로 적절한 수분관리가 필요하다. 건조후 최종함수율은 sliced veneer 경우 함수율 8 - 12%, rotary veneer의 경우  6 – 8% 수준이며 페놀수지 접착제의 경우 6% 이하, 요소멜라민 공축합수지의 경우 8%이하로 건조시키는 것이 좋다. 단판에서 균일한 함수율은 합판의 치수안정에 아주 중요하다. 또한 건조하는 동안 단판이 주름지는 것을 방지하도록 하여야 한다. 최근에는 고주파를 이용하여 감압건조시켜 단판의 뒤틀림을 막는 고주파진공건조기도 개발되어 이용되고 있다.

그림 10. 단판건조기의 모식도와 건조작업

6. 단판의 보수 및 조판

건조가 완료된 단판 중에는 옹이, 부후 등의 결점이나 건조로 인한 할렬이 있거나 규정 치수보다 작은 것이 있을 수 있다. 흩어져 있는 작은 결점은 패칭기(patching machine)로 원형 또는 볼록렌즈 형으로 제거한 다음 크기와 형상이 동일한 다른 건전한 단판조각으로 메꾸어 주고 할렬을 지니는 단판은 gum tape로 붙여서 보수한다. tape는 보통 매우 얇은 kraft지이며 열경화성 접착제가 들어있다.  폭이 좁은 단판은 횡접합을 통하여 원하는 폭의 단판으로 만들어 준다. 횡접합에는 veneer jointer로 단판의 측면을 평활하게 절삭하여 서로 밀착시킨 다음 그 위에 taping machine을 이용해 gum tape로 접합해 주거나 접합될 단판의 측면에 접착제를 도부하고 tapeless splicer나 veneer edge gluer로 직접 접합하는 방법이 있다. 길이가 짧은 단판은 대개 scarf joint로 종접합하여 길이가 긴 단판으로 만들어 준다. 보수와 접합을 마친 단판은 제품의 사양에 따른 단판의 구성을 고려하여 앞판, 뒷판, 중판등의 조합 작업을 하게 되는데 이러한 작업을 통틀어 단판의 조판이라고 부르고 있다.

그림 11. 단판의 보수 – patching 및 접합

7. 단판의 접착 및 압체

1) 합판제조용 접착제

합판제조에 사용되는 접착제는  조성분에 따라 포름알데히드계와 비포름알데히드계 접착제의 두 종류로 크게 구분된다. 포름알데히드계 접착제에는 요소수지, 석탄산수지, 레조르시놀수지, 멜라민수지 접착제가 있으며 비포름알데히드계 접착제에는 수용성 고분자 이소시아네이트 계, 알파-올레핀 무수 말레인산 계, 변성 초산수지 에멀젼 계 접착제 등이 있으며, 포름알데히드 방산이 있으면 안되는 용도에 사용된다. 보통 구조용, 건축용, 선박용 합판 등에는 페놀수지 접착제, 프린트 합판과 주택의 바닥용으로는 요소·멜라민 공축합수지 접착제등이 사용되며 내장용 합판과 가구용 합판에는 요소수지 접착제 등을 주로 사용하여 합판을 제조한다.

2) 접착제의 배합과 도포

합판제조에 주로 사용되는 포름알데히드계 접착제는 사용하기 위하여 배합하는데 이때 목적에 따라 증량제나 충전제, 경화제, 경화촉진제, 물 등을 첨가하여 증량배율 1.2 – 1.5 정도로 만든 접착제를 제조한다. 요소수지 접착제에는 보통 증량제로써 소맥분을, 석탄산수지 접착제에는 충전제로써 미세한 목분을 첨가한다. 목재내로 과도한 침투를 막고 사용하기 편리하게 하기 위하여 가사시간 등을 고려하여 증량제와 물을 조절하여 섞는다. 적정 점도는 페놀수지 접착제의 경우 18 – 22dPa·s 정도 이며 요소·멜라민 공축합수지 접착제의 경우 20 – 30dPa·s 정도 이다. 점도가 너무 높으면 접착제/물 = 2/1의 비율로 추가하고 너무  낮으면 소맥분을 추가하기도 한다.

배합된 접착제는 글루믹서(glue mixer)에서 덩어리가 생기지 않도록 1 - 15분간 교반시킨 다음, 일반적으로 그림 12에서 보는 바와 같은 롤러(roller)식 도포기(spreader)를 이용하여 단판에 도포하는 데, 두께 1.5 mm 이하의 얇은 단판에는 200 - 300 g/m2, 3.0 mm 이상의 두꺼운 단판에는 280 - 350 g/m2 전후의 도포량으로 접착제를 도포해 주는 것이 일반적이다. 롤러식 도포기는 2개 또는 4개의 롤을 갖고 있으며 이를 이용하여 접착제가 단판에 도포되는데 도포량 또는 접착층의 두께는 닥터롤(doctor roll)에 의하여 조정된다.

그림 12. 롤러(roller)식 도포기

접착제를 도포한 시점으로부터 냉압공정에 이르기까지의 시간을 퇴적시간이라고 하는데 퇴적시간이 길면 단판에 도포된 접착제가 일부 마르게 되어 열압기에서 압력을 가할 때 접착제의 유동이 나빠져 접착성능이 저하되므로 적정시간 내에 퇴적작업을 마치도록 하여야 한다. 보통의 퇴적시간은 30분 이내로 한다.

3) 압체

접착제를 도포한 단판을 제품사양에 따라 조합한다. 접착제가 도포된 단판을 조합할 때 앞/뒤판은 이할을 지니는 단판의 면이 안쪽을 향하도록 그리고 중판은 이할을 지니는 단판의 면이 뒷판 쪽을 향하도록 하고 인접 단판 사이의 목리가 서로 직교하도록 하여 조합한다. 보통 합판의 접착에는 요소수지 접착제나 석탄산수지 접착제 등처럼 열압법으로 접착하는 데 열압 전에 콜드프레스(cold press)를 사용하여 조합된 판이 밀착되어 일체화 되도록 하여 어느정도의 접착성을 발현하기 위한 공정으로 열압기에 용이하게 넣고 빼거나 단판 취급시의 손상을 최소화하고, 열압시간을 단축하기 위해 상온에서 미리 1.0MPa 이상의 적당한 압력으로 3 – 4분 또는 경우에 따라 30분 정도 압체한 다음 열압기의 열판 사이에 넣어 가열, 압체하여 접착제를 완전히 경화시키는 방식이다.

그림 13. 열압하기 전 합판의 냉압(cold press)

열압은 열과 압력을 가하여 접착을 완료하는 중요한 공정으로 압력과 시간 온도는 합판의 두께와 접착층의 터짐 및 경화부족이 생기지 않도록 설정한다. 압체온도와 압체시간은 요소수지 접착제의 경우 100 - 120℃와 단판두께 1 mm당 30초를 그리고 석탄산수지 접착제의 경우 125 - 145℃와 단판두께 1 mm당 60초를 일반적으로 적용한다. 압체압력은 5 - 15kg/cm2 범위 내에서 목재의 비중에 따라 달리 적용하며 터짐을 방지하기 위해 1차 및 2차 압력을 설정한다. 열압 시 과도한 열은 목질의 가소화를 촉진시켜 불필요한 압축력이 가해져 합판의 품질이 저하되므로 주의하여야 한다.  열압기는 4개 또는 그 이상의 기둥에 의해 지지되는 무거운 헤드와 열판으로 구성되어 있으며 열압기가 열릴 때 열판사이의 간격을 ‘opening’ 또는 ‘daylight'라 한다. 공장에 따라 다르지만 열압기의 opening은 보통 14 - 40개 정도이며 이런 열압기를 다단 열압기(multi-opening press)라 부른다.

그림 14. 다단 열압기

8. 합판의 조습처리(conditioning)

압체에 의한 접착이 완료된 합판은 상당히 불안정한 상태에 놓이게 된다. 열판에 직접 맞닿은 합판의 외층은 과잉 건조되어 있고 내부는 그렇지 못하여 온도 및 수분경사가 발생한다. 또한 잔류수분이 합판 내부에 스팀상태로 존재하며 압체 직후 외기에 노출될 때 표면은 수분에 접촉되지만 내부는 미접촉 상태에 있으므로 역시 수분경사에 따른 장해가 발생할 수 있다. 이를 막기 위해 조습처리를 하는데 보통 1 - 2시간에서 하루 동안 그대로 쌓아둔다. 큰 공장의 경우 경제적인 관점에서 보면 좋은 방법은 아니지만 이렇게 하면 경화가 완전히 이루어지고 수분경사가 줄어들어 다음 공정에서 작업이 순조롭게 이루어 질 수 있다.

9. 합판의 마무리 가공

조습처리 된 합판은 규정된 소정의 치수에 따라 정확하게 절단하며 이때는 보통 double sizer라 부르는 톱을 사용하는데 한번에 평행한 두 측면의 동시가공이 가능하다. 이어 합판의 두께를 조절하고 표면의 凹凸 제거와 표면 평활성의 개선을 위해 표면조정을 실시한다. 표면조정에는 칼날이 달린 scraper나 belt sander, belt sander, drum sander등으로 그 표면을 평활하게 조정해 주는데 대개 0.1 - 0.2 mm 정도의 두께로 깎아 준다. scraper는 sander보다 표면이 더 부드럽고 목재의 손실이 적으며 분진이 발생하지 않고 소용동력도 적어 북미에서 많이 사용되고 있다.

그림 15. 샌더(sander)에 의한 합판의 표면 조정

그림 16. 자동 센서를 사용한 합판의 품질 검사

제 3 절 합판의 성질

1. 수분에 대한 성질

합판은 주위의 온습도가 변함에 따라 치수변화에 직면하게 된다. 합판의 직교적층구조는 판면에서 매우 높은 치수안정성을 부여해 준다. 이는 목재의 길이방향의 수분에 따른 수축과 팽창률은 가로방향의 수축과 팽창률의 1/20 - 1/40 정도이며, 각 단판의 목리 가로방향의 수축과 팽윤은 직교하고 있는 인접단판의 길이방향의 목리에 의해 억제되므로 수축과 팽윤이 낮아지기 때문이다. 합판의 두께방향의 팽윤성은 판의 치수와는 상관없이 팽윤방향에 대하여 수직인 목리를 갖는 단판의 두께에 따라 다르다.  북미산 침엽수 합판의 경우 함수율 1% 증가에 따라 두께 1mm당 0.003mm 정도 팽윤한다고 보고되고 있다. 이러한 팽윤성은 합판에서 팽윤방향에 대하여 수직인 목리를 갖는 단판의 비율이 낮을수록 감소한다.

보통 합판이 건조조건에서 사용될 때 상대습도는 40 - 80%정도이며 이때 관련 함수율은 7 - 16%정도가 된다. 표준크기(1220mm×2440mm)의 합판이 이 조건에서 사용될 때 대략 폭 방향으로 1mm, 길이 방향으로 2mm 정도 치수가 변한다고 보고 있다.  목재는 습윤성 재료로 주위의 수분에 따른 영향에 민감하나 목재로부터 제조되는 합판은 직교적층구조와 더불어 단판건조와 열압 시 가해지는 고온은 재료의 습윤성을 감소시키므로 합판의 치수안정성에 크게 기여한다.

2. 열과 음향에 대한 성질

합판의 열전도도와 열저항성은 구조물에서 중요한 특성이다. 합판의 열전도도는 비중이 0.5인 침엽수합판의 경우 보통 목리방향에 수직으로 평균 0.10kcal/mh℃ 정도이며 비중이 0.8인 활엽수합판의 경우는 평균 0.145kcal/mh℃ 정도이다. 두께를 통한 합판의 열전도도는 마찬가지로 함수율이 증가할수록, 비중이 높아질수록 감소한다. 또한 합판의 단열성은 재료의 비중이 낮거나 함수율이 감소하면 증가한다.

한편 목구조에서 샛기둥 벽에 쓰이는 두께 7.5mm 합판은 상온에서 대략 30 - 356db 정도로 소음을 감소시켜준다. 두꺼운 합판은 단음에 더욱 효과적이다. 두께 19mm의 합판의 음의 흡수능은 100 - 4100Hz 범위에서 0.1 정도이며 더 높은 주파수 영역에서 음의 흡수능은 증가하는 것으로 알려져 있다.

3. 합판의 기계적 성질

1) 인장 및 인장 전단강도

합판의 인장강도는 인장력에 저항하는 척도로서 시험편의 모양은 나비넥타이 모양이며 표면 판의 목리방향에 대하여 수평, 수직 두 방향에서 강도를 측정한다.  합판의 인장 전단강도는 합판의 품질시험의 기준 시험법으로 그림 17과 같은 시험편에 대하여 인장력을 가하여 실험하며 결과는 다음 식과 같이 나타내고 여기에 목파율(wood failure)을 그림 18에서와 같이 육안으로 산정하여 결과를 낸다.

인장강도 = [eqn: {P _{max}} over {l BULLET w}]                                                         (1)

여기서 Pmax = 최대 하중(N)

l    =  시험편의 kerf 사이 길이(25 mm)

w   =  시험편의 폭(mm)

그림. 17 합판의 인장 전단강도 시험편

그림 18. 인장 전단강도 시험 후 목파율 측정

2) 휨강도

합판은 판넬 방향과 판넬에 수직한 방향의 양방향에서 높은 휨강도를 가지며 이 양방향에서 강도와 강성의 차이는 소재에서의 차이보다 매우 작다. 합판이 휨에 직면할 때 일부는 압축력을 받고 일부는 인장력을 받는다. 비례한도 내에서는 응력과 변형은 비례하고, 합판은 인접 층끼리 서로 직교하고 있으므로 접착층의 응력은 인접한 단판, 특히 경간에 수직으로 하중을 받는 단판보다 수평으로 하중을 받는 단판의 저항성능이 매우 높기 때문에 접착층의 수가 증가할수록 합판의 휨강도는 증가한다.

3) 전단강도

합판이 전단력을 받는 것은 방향에 따라 그 양상도 달라지므로 여러 개의 전단강도가 존재한다. 두께를 통한 전단(shear through the thickness)은 그림 19의 a)와 같이 수평격판이나 전단벽 등에서 나타나는 하중의 양상으로 적층면에 수직으로 하중을 받는다.

a) 두께를 통한 전단                   b) 면 전단

그림 19. 합판의 전단력

구름전단(rolling shear)은 가한 응력과 단판의 목리방향이 수직일 때 발생하는 것으로 이 구름전단에 의해 파괴된 면을 보면 섬유가 마치 말려 돌아간 것처럼 보인다. 적층면에 평행한 하중을 받는 것으로 합판보가 수평전단에 받을 때에도 같은 양상이 나타난다. 전단력을 받을 때의 전단력이며 사용수종의 밀도와 단판의 두께에 따라 큰 영향을 받는다.

그림 20. 합판의 구름전단 시험편

제 4 절 화장용 화장용 단판의 배치방식

화장용 단판을 이어 붙여 독특한 효과를 주는 화장표면을 만드는 것을 조판(matching)이라 하며 조판을 통해 최종제품의 외관이 결정된다. 각 조판양식에 맞게 일정한 길이와 폭으로 단판을 절단한 다음 측면에 접착제를 바르거나 테이프를 붙여 조판을 완성한다. 많이 사용되는 조판양식에는 다음과 같은 것들이 있다.

1. Book Matching

가장 많이 사용하는 양식으로 각 단판을 책을 펼쳤을 때의 페이지모양처럼 되도록 이어서 붙이는 것으로 인접 단판 간에 서로 대칭이 되는 모양이다. 합판에는 "tight side" 와 "loose side" 가 있으므로 이들이 나란히 배열되면 빛의 반사나 도장이 달라지므로 일부 수종에서는 색깔의 차이가 나타나기도 한다.

그림 21. Book match

2. Slip Matching

quarter slice 또는 rift slice한 단판을 이용하여 연속적으로 단판을 붙여 판의 표면을 만드는 양식이다. 무늬가 반복되면서 같은 side의 단판이 배치되게 된다. 따라서 빛이 일정하게 반사되므로 균일한 색 효과를 준다는 점에서 book matching과는 반대적인 개념이다.

그림 22. Slip match

3. Center Match

이 방법은 판의 중심에 기준을 두고 단판을 배열하는 방법이다. 보통 짝수 매로 배치하며 폭이 모두 같을 필요는 없다.

그림 23. Center match

4. End(Butt) Matching

단판이 원하는 판의 길이가 너무 길어 하나의 단판으로 구성하지 못할 경우 각 단판조각을 끝면끼리 연결시켜 긴 표면을 구성하는 방법이다. 주로 회의용의 긴 테이블이나 높은 벽의 판넬용으로 사용한다. 각 단판을 처음에는 book, 또는 slip match시키고 끝면과 끝면, 측면과 측면을 연결시켜 구성하는 방법과 한 판넬을 book 또는  slip match시키고 이 판넬들의 끝면과 끝면을 구성하는 두가지 방법이 사용되는데 보통 후자의 방법을 많이 사용한다.

그림 24. End match

5. Random Match

각 단판조각을 순서와 방향을 임의로 하여 측면끼리 연결시켜 파의 표면을 구성하는 방법이다. 외관이 좋지 못하며 판마다 면이 다르므로 좋은 효과를 얻기 어렵다.

그림 25. Random match

6. 특수 match법

판의 표면에 예술적 효과를 주기위해 각 단판을 특수하게 match시키는 각종 방법이 사용되고 있으며 고도록 숙련된 작업자나 상상력에 의하여 구성된다. 특수한 match 법으로 사용되는 것들은 다음 그림과 같은 것들이 있다.

Diamond                 Reverse Diamond

Box                        Sunburst

Herringbone                    Combination

그림 26. Special match

제 5 절 합판의 용도 와 규격

1. 합판의 용도

합판의 용도는 헤아릴 수 없이 많으며 그 용도는 날로 확장되어 가는 추세에 있다. 가장 많이 쓰이는 용도에는 다음 그림과 같은 것들이 있다. 이 외에도 문(flush문, panel문), 목조 건축의 지붕/천정/벽/바닥의 덮개, 곡면 지붕재, 악기, 차량, 선박, 항공, 컨테이너, 스포츠용품 등에 널리 사용되고 있다.

그림 27. 다양한 합판의 용도

2. 합판의 표준과 규격

1) 국내의 규격 ; 합판관련 국내 산업규격(KS)은 다음과 같다.

KS A 1533   외부 포장용 합판지 상자

KS A 1535   덧대기 합판 상자

KS B 4908   합판 이음기

KS B 4909   합판 선반 구조의 안전 기준

KS F 3101   보통 합판

KS F 3106   특수 가공 치장 합판

KS F 3107   천연 무늬 치장 합판

KS F 3110   콘크리트 거푸집용 합판

KS F 3111   무늬목 치장 합판 플로어링 보드

KS F 3113   구조용 합판

KS F 3114   마루판용 합판

KS F 8006   강제틀 합판 거푸집 패널

KS M 7606   내수성 합판지

KS W 1111   항공기용 합판

2) 국제표준규격(ISO)

ISO 1096:1999 Plywood -- Classification

ISO 1097:1975 Plywood - Measurement of dimensions of panels

ISO 1098:1975 Veneer plywood for general use – General requirements

ISO 1954:1999 Plywood - Tolerances on dimensions

ISO 2074:1972 Plywood - Vocabulary

ISO 2426-1:2000 Plywood - Classification by surface appearance- Part 1: General

ISO 2426-2:2000 Plywood - Classification by surface appearance- Part 2:             Hardwood

ISO 2426-3:2000 Plywood - Classification by surface appearance - Part 3:            Softwood

ISO 12466-1:1999 Plywood - Bonding quality - Part 1: Test methods

ISO 12466-2:1999 Plywood - Bonding quality - Part 2:  Requirements