KR100359459B1 - 대나무 숯의 제조방법과 이를 이용한 자재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대나무 숯을 이용하는 판넬, 마루 등과 같은 자재(資材)에 관한 것으로, 그 목적은 대나무를 입자상의 숯이 아니라 숯쪽 또는 숯판으로 제조하고 또한, 이를 이용하여 판넬, 마루 등의 자재를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 대나무를 종방향으로 쪼개어 대나무 숯쪽을 얻는 가공단계;와 상기 대나무 숯쪽을 하부 성형틀의 공동부에 올려 놓은 다음, 탄화열처리 온도로 가열된 상부 성형틀의 돌출부에 대나무 숯쪽이 접하도록 하부성형틀을 상승시키는 단계; 및 불연소분위기에서 대나무 숯쪽을 가압하여 성형탄화하는 단계; 상기 탄화된 대나무 숯 쪽을 대기와의 접촉을 차단하여 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 대나무 숯 쪽의 제조방법과,

다수개의 숯쪽이 배열된 하판;과

이 하판에 교차하여 접착된 상판으로 이루어진 숯쪽을 이용한 판넬, 마루등의 자재에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

대나무 숯의 제조방법과 이를 이용한 자재{method for manufacturing bamboo charcoal and material using them made from the method}

본 발명은 대나무 숯을 이용하는 판넬, 마루 등과 같은 자재(資材)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대나무의 탄화공정에서 발생하는 형상변화문제를 해결하여 대나무 숯을 입자상이 아닌 원하는 형상을 갖는 대나무 숯쪽 또는 숯판으로 제조하는 방법과 여기서 얻어진 대나무 숯을 이용한 판넬, 마루 등의 자재에 관한 것이다.

갈참나무, 굴참나무와 같은 참나무를 적정 크기로 절단한 절단목을 가마에 넣어고온에서 구워낸 것을 참숯이라고 한다. 참숯은 참나무를 600∼700℃에서 정련한 뒤 가마안에서 2∼3일간 두어다가 꺼낸 것을 흑탄이라 하고, 약 1000℃의 온도에서 정련한 뒤 꺼내어 흙, 재, 탄불을 혼합한 소분(消粉)을 덮어 빠른 속도로 불기를 꺼버린 것을 백탄이라 부른다. 흑탄은 여과장치에 많이 이용되며, 백탄은 연료용으로 많이 사용된다.

최근 들어, 숯에는 다공성(1g당 약 3백평방)의 특성과, 음이온의 발생량이 많고, 또한, 미넬라이 풍부(약 80%의 탄소질과 나머지 미네랄)하다는 보고가 이루어지면서, 여러가지 용도에 그 사용범위가 확대되고 있다. 특히, 참 숯 보다 대나무 숯이 2배이상의 비표면적을 가지면서, 음이온방출량, 흡착력측면에서 그 특성이 우수하다는 실험결과가 알려지면서 대나무 숯에 대한 관심이 높아지고 있다.

구분	대나무 숯	참나무 숯
다공질	2배	1
흡착력	10배	1
참나무 숯을 1로 볼때 대나무 숯의 다공질과 흡착력 비교

구분	팬(fan)속도	거리	평균음이온수(lons/g)
대나무 숯	1 ligh	0.3	360
인체수요량			700
한국화학시험 연구원의 1997년 실험보고서

특히, 대나무 숯은 음이온발생량이 높아서 인체에 유용하다는 평가가 이루어지면서 가구재, 건축자재에 적용하려는 시도가 다양하게 이루어지고 있다.

대나무는 원형이므로 대나무를 종방향으로 쪼개어 대나무쪽을 얻고, 이 대나무쪽을 숯으로 구워내더라도, 대나무가 탄화공정에서 밀도가 낮은 안쪽으로 변형되는 현상이 일어나므로 형체가 불안해져서 사용에 제약이 따른다. 일상생활에서는 평쪽 또는 곡면쪽으로 제조되어야 범용화될 수 있기 때문에, 그 용도확대에 제한이 크다.

따라서, 탈취용, 목욕용, 연료용 등과 같이 형상이 중요하지 않은 경우에는 원형으로 절단하여 숯을 만들고 있으며, 그렇지 않은 경우에는 입자상 숯으로 사용하고 있다. 대한민국 공개특허공보 1999-80444호에는 대나무를 입자상의 숯으로 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 입자상의 숯은 풀과 혼합하여 마루나 목재의 홈에 삽입하거나 발라서 사용하고 있다. 또한, 대한민국 공개실용신안공보 1999-33072호에는 입자상의 숯을 침구용으로 이용하는 기술이 개시되어 있다. 물론, 입자상의 숯을 재성형하여 원하는 형상의 판으로 만드는 것은 가능하나, 대나무 숯 입자가 단단하여 분쇄 및 재성형에 많은 비용과 시간이 소요되고, 특히 접착제를 사용하여 재성형해야 하므로 숯의 다공질이 막혀 숯의 기능이 현저히 저하된다.

따라서, 대나무 숯을 입자상이 아닌 쪽상태로 만들 수 있다면 대나무 숯의 유용성을 효과적으로 이용할 수 있기 때문에 그 적용범위가 확대될 수 있는 것이다. 대한민국 공개 실용신안공보 1995-2869호에는 대나무쪽(상판)과 베니어합판(하판)을 상하판으로 만든 장판(마루)이 알려져 있다. 만일 대나무 숯 쪽을 제조할 수 있다면, 대나무 마루의 하판으로 대나무 숯 쪽을 사용할 수 있어 자재의 부가가치를 보다 높일 수 있을 것이다.

본 발명은 대나무에 열이 가해지면 밀도차에 안쪽으로 휘어지는 문제를 해결하여 대나무 숯을 입자상이 아닌, 쪽이나 원하는 형상의 판(평판, 곡면판)으로 제조하는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다. 나아가, 본 발명에서는, 이로 부터 얻어진 대나무 숯 쪽 또는 숯판을 이용한 판넬, 마루 등의 자재를 제공하는데도 그 목적이 있다.

도 1은 대나무 가공공정의 일례도

도 2는 대나무의 탄화공정에 이용되는 변형방지틀의 일례도

도 3은 대나무 탄화공정에 이용되는 성형장치의 일례도

도 4는 대나무 숯 판넬의 일례도

도 5는 대나무 숯 마루의 일례도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10......대나무 12, 14......평쪽 또는 곡면쪽

15......대나무 숯쪽 20...... 변형방지틀

100......대나무 성형장치 110......하부성형틀

120......상부성형틀

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대나무 숯 쪽의 제조방법은,

대나무를 종방향으로 쪼개어 대나무쪽을 얻는 가공단계;

이 대나무 쪽을 변형방지틀(12)에 넣어 불연소분위기에서 탄화하거나 또는,하부 성형틀의 공동부에 대나무 쪽을 올려 놓은 다음, 탄화열처리 온도로 가열된 상부 성형틀의 돌출부에 대나무 쪽이 접하도록 하부성형틀을 상승시켜 불연소분위기에서 대나무 쪽을 가압하여 탄화하는 단계;

상기 탄화된 대나무 쪽을 대기와의 접촉을 차단하여 냉각하는 단계;를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 대나무 숯쪽 또는 대나무 숯판을 응용한 자재(판넬, 마루)는

다수개의 숯쪽이 배열된 하판;과

이 하판에 교차하여 접착된 상판으로 이루어진다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 대나무에 열이 가해지면 대나무의 밀도차에 의해 안쪽으로 휘어지는 것을 방지하여 원래상태로 형상을 유지하면서 숯을 얻는데, 그 특징이 있다. 나아가, 대나무에 열이 가하면 일단 굽어지거나 휘는 성질을 역이용하여 원하는 형태로 대나무 숯 쪽을 제조하는데, 큰 특징이 있다. 본 발명에 따르면 다곡면을 갖는 대나무 숯 판을 얻을 수 있는 것이다.

[대나무 숯 쪽(판)의 제조방법]

본 발명의 대나무 숯 쪽(이하 간단히 '숯 쪽'라 함)의 제조방법은,가공공정-탄화공정의 일련의 공정을 통해 대나무 숯 쪽을 제조한다.

[가공공정]

본 발명에서는 먼저, 도 1과 같이 대나무(10)를 종방향으로 쪼개어 대나무 쪽을 만든다. 쪽은 평쪽(12) 또는 곡면쪽(14)으로 쪼갠다. 쪽으로 만든 다음에 마디를 제거하여 매끈하게 만든다. 물론, 쪽을 만들기 전에 마디를 제거해도 큰 상관이 없다. 평쪽은 도 1(a)와 같이 곡면쪽을 다듬어(일점쇄선) 만든다.

숯 쪽을 다수개 연결된 대나무 숯판을 만들고자 하거나 또는 판넬로 사용할때 숯쪽간의 결합을 견고히 하고자 한다면, 도 1(b)와 같이 대나무 쪽의 일측면에는 조립돌기부(12a)를 형성하고, 타측변에는 조립홈부(12b)를 형성하는 것이 권장된다. 이때, 숯쪽간 접착을 위해 사용하는 접착제는 인체에 해가 없는 친환경형 접착제를 사용한다.

[탄화공정]

본 발명에서 탄화공정은 대나무 쪽을 숯으로 만드는 것으로, 가열온도는 대나무 숯의 탄화온도를 선택한다. 보통 500℃이상에서 탄화가 가능하다.

본 발명에서 탄화공정은 가장 중요한 것으로, 대나무 쪽의 물리적(두께에 따른 밀도변화)특성에 의한 굽힘변형을 기본적으로 방지하는 것이다. 나아가, 탄화공정에서 원하는 형상의 곡면을 갖는 대나무 숯 판을 얻는 것이다. 이는 대나무 쪽의원래 형태대로 숯쪽 또는 숯판을 얻는가(이하, (a)변형방지 탄화공정으로 설명) 또는 원하는 형상으로 성형한 숯판을 얻는가(이하, (b)성형 탄화공정으로 설명)에 따라 공정이 달라질 수 있다.

(a) 변형방지 탄화공정

여기서, '변형방지'라는 개념은 대나무 쪽에 열이 가해지면 대나무의 밀도차(도 1(a))에 자체변형을 방지하는 것을 의미한다.

상기와 같이 가공공정을 통해 얻은 대나무 쪽을 도 2와 같이 변형방지틀(20)에 넣은 다음, 탄화처리한다. 변형방지틀(20)은 탄화온도에 견딜 수 있는 소재(내열강, 세라믹소재)를 선택하여 대나무쪽을 수용할 수 있도록 제작한다. 가능한 변형방지틀이 대나무쪽에 접하여 변형의 발생을 방지하는 것이 효과적이다. 또한, 변형방지틀(20)은 열의 공급과 배기가 용이하도록 망사로 형성하는 것도 효과적이다.

한편, 이 변형방지 탄화공정에서 대나무 숯 판을 얻고자 한다면, 다수개의 대나무쪽을 접착연결하여 변형방지틀에서 탄화처리한다. 이때, 도 1(b)에서와 같이 조립돌기부와 조립홈부를 형성하는 것도 바람직하다.

상기와 같은 변형방지틀(20)을 사용한 탄화처리는 기존의 가마숯에서 통상의 방법대로 조업할 수 있다. 예를 들어, 대나무 쪽이 수용된 변형방지틀을 재래식 숯가마 안에 가득 채운후에 입구를 황토로 막고 위쪽까지 불길이 닿도록 가마 안에 만든 아궁이에 불을 넣는다. 대나무 쪽의 탄화가 완료되면 끄집어 내어 대기와 차단한 상태에서 냉각한다. 즉, 흙이나 모래로 질식소화 시켜서 숯쪽을 얻는다. 탄화완료의 판단은 통상의 방법과 같이 연기색을 보고 판단한다. 이때의 열처리는 약 800∼1300℃가 바람직한다.

이와 같은 방법은, 기존의 숯 제조공장을 크게 변형하지 않으면서 평평한 숯쪽 또는 숯 판을 제조할 수 있다는 측면에서 유리하다.

(b) 성형 탄화공정

성형 탄화공정에서 사용할 수 있는 장치(100)의 일례인 도 3를 통해 설명한다.

상기의 가공공정을 통해 얻은 대나무 쪽을 하부성형틀(110)에 재치한 다음에, 가열된 상부성형틀(120)에 대나무 쪽이 접촉하도록 가압시킨다. 상부성형틀에는 가열수단(122)을 구비하는 대신, 하부성형틀(110)을 프레스(130)로 상하이동시켜 가압하도록 하는 것이 좋다. 도 3에서 140은 성형장치의 후면의 대기차단부로 전면에도 대기차단부(미도시)을 설치하여 불연소분위기를 형성한다.

대나무 쪽이 가열된 상부성형틀에 접촉할때는, 순간적으로 대나무쪽의 표면이 연소(산화)될 수 있으므로 사전에 대나무 쪽을 물에 함침시켜서 물이 촉촉히 젖은 상태로 하여 하부성형틀에 재치하는 것이 권장된다. 또는, 하부성형틀에 재치한 다음에 하부성형틀(110)의 분무구(112)을 통해 물을 분무하면서 상부성형틀에 접촉시킬 수 있다. 이와 같이 대나무 쪽이 물에 젖으면 상부성형틀(120)과 접촉할때 순간적으로 연소되지 않게 되며, 곧 바로 상하부 성형틀이 대나무 쪽을 대기와 차단하게 된다. 따라서, 상하부 성형틀내에 존재하는 산소는 대나무 쪽에 수분이 건조되기 전에 제거되므로 불연소분위기를 유지할 수 있다. 이와 같이, 불연소분위기에서 탄화처리하면 대나무쪽의 표면연소를 방지하게 되어 일정한 규격의 숯쪽을 얻을 수 있다.

본 발명의 상하부 성형틀(110, 120)은 대칭으로 상부성형틀(120)의 돌출부가 하부성형틀(110)의 공동부에 끼워진다.

본 발명에 따라 대나무쪽을 다수개 접착제 또는 조립돌기부와 조립홈부로 연결하여 대나무판으로 만들고, 이 대나무판을 하부성형틀에 재치하여 탄화시켜 대나무 숯 판을 제조할 수도 있다(도 3(b)). 이때, 도 3(C)와 같이, 대나무 판이 상부틀(120)에 의해 가열되면 연화에 이어 탄화되므로, 서서히 가압력을 높이면 원하는 형상으로 성형하면서 탄화시킬 수 있다. 대나무 숯판으로 만들때에는, 대나무쪽의 일측변에는 조립돌기부를 형성하고, 타측변에는 조립홈부를 형성하여 연결조립하는 것도 바람직하다.

성형탄화공정에서 상부성형틀의 가열온도는 탄화온도로 유지하는데, 보다 바람직하게는 800∼1300℃이다. 이는 탄화온도가 800℃미만의 경우 탄화시간이 너무 길어지고, 1300℃를 넘으면 에너지소비량이 높아서 비경제적이다. 상기와 같이 탄화처리하면 하부성형틀을 아래로 이동하면서 물을 분무하여 숯쪽이 대기와의 순간적인 접촉으로 연소가 진행되지 않도록 하고, 이어 흙 등으로 질식소화한다. 냉각과정에서 대기와 접촉하여 숯의 표면이 연소하게 되어 대나무 숯의 두께에 따른 탄화정도가 불일정하여 숯의 특성이 떨어진다.

이러한 성형탄화공정은, 상하부 성형틀을 대나무 쪽의 원래형상태대로 즉, 판형으로 설계하면 대나무 쪽의 형상과 거의 같은 숯쪽을 얻을 수 있어, 굽힘변형 방지 탄화공정과 동일하게 이용될 수 있다. 이 방법에서는 대나무 쪽의 표면연소를 완전히 차단할 수 있어 대나무의 두께에 따른 탄화정도가 일정하여 품질상태가 우수한 숯쪽을 얻을 수 있다. 본 발명에서는 밀도차가 큰 대나무를 대상재로 하여 설명하였으나, 일반목재, 초목(옥수수재, 열대성식물)도 숯의 탄화공정에서 밀도차에 의해 변형이 일어날 수 있으므로, 이들 또한 본 발명의 숯제조공정에 적용될 수 있다.

[숯을 이용한 자재]

본 발명에 따라 숯쪽을 다수개 배열하여 하판을 만들고, 이 하판위에 상판을 교차하여 부착하면 자재가 제공된다. 이 숯을 이용한 자재는 판넬 또는 마루를 예로 들 수 있는데, 이들은 건축자재, 가구재, 전자제품 등에 이용될 수 있다.

본 발명에서 판넬은, 도 4에서와 같이 다수개의 숯쪽이 길이방향으로 연접하여 형성된 하판(20)과 이 하판 위에 목재, 대나무판, 천, 종이, 플라스틱, 비닐, 강판, 대나무판, 천의 그룹에서 선택된 1종이 상판(30)으로 접착된다. 상판이 목재, 대나무판으로 형성되는 경우에는 가구재, 천장재 또는 벽재로 이용되며, 상판이 플라스틱, 강판으로 형성되는 경우에는 전자제품의 케이스로 사용될 수 있다. 또한, 상판이 천, 종이로 형성되는 경우에는 벽지로서 사용될 수 있다. 여기서, 숯쪽은 대나무 숯을 사용하는 것이 바람직하나, 나무숯도 사용 가능하다.

본 발명에서 마루는 도 5에서와 같이, 다수개의 숯쪽이 일정간격 이격되어 형성된 하판(20)과 이 하판위에 목재 또는 대나무판이 상판(30)으로 접착된다. 대나무판은 천연대나무외에 약 100℃에서 열처리가공한 대나무를 사용할 수 있다. 이 대나무는 제품의 미려함을 준다. 마루의 하판에는 대나무 숯쪽의 사이에 목재, 대나무쪽, 옥, 금속재, 석재, 세라믹중에서 하나를 바 또는 블럭의 형태로 만들어 숯쪽과 이격시켜 추가로 배열할 수 있다. 이 지지바 또는 지지블럭은 상판에 숯만 부착하는 경우에 외부충격에 의한 숯의 파괴를 대비하기 위해서이다. 이 지지바 또는 지비블럭은 상판지지역할과 더불어 인체에 유익한 재료를 선정해서 사용하는 것이 권장된다.

하판에 숯쪽을 이격하는 것은 도 5의 마루를 방바닥에 접착제로 접착할때,접착제가 하판의 표면과 바닥만 접착하는 것이 아니라, 하판의 숯쪽의 이격공간으로 침투하여 마루와 방바닥의 접착력을 보다 높일 수 있기 때문이다. 마루를 바닥에 접착제로 바로 시공하게 되면, 대나무 숯 마루가 주는 인체에 유익성이 감소될 수 있으므로, 방바닥에 비닐을 깔고 이 위에 방수매트를 깐후 송진가루를 뿌리고, 마지막으로 대나무 숯마루를 시공한다. 본 발명에서 마루의 하판의 숯쪽으로는 대나무 숯쪽외로 나무숯도 적용이 가능하다.

본 발명에서는 내외부의 밀도차가 큰 대나무의 숯제조공정에서 변형을 방지함은 물론, 원하는 형상으로 성형하고 이를 판넬, 마루 등의 자재로 이용하는데 그 기술사상이 있는 것으로, 대나무 대신 목재, 초목을 숯쪽 또는 숯판으로 제조하여 판넬, 마루등의 자재로 이용하는 것은 본 발명의 실질적인 기술사상의 범위에 해당한다고 해석하는 것은 당연하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 대나무 내외부의 밀도차에 의해 열이 가해지면 발생하는 변형문제를 해결하여 대나무 숯을 쪽상태로 제공할 수 있으며, 이에 따라 대나무 숯의 용도확대를 도모할 수 있어 죽제산업에 획기적인 발전을 초래할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (13)

1. 대나무를 종방향으로 쪼개어 대나무쪽을 얻는 가공단계;와

   변형방지틀에 대나무쪽을 넣은 다음, 불연소분위기에서 탄화하는 단계;및

   상기 탄화된 대나무 쪽을 대기와의 접촉을 차단하여 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 대나무 숯의 제조방법.
2. 대나무를 종방향으로 쪼개어 대나무쪽을 얻는 가공단계;

   상기 대나무 쪽을 하부 성형틀의 공동부에 올려 놓은 다음, 탄화열처리 온도로 가열된 상부 성형틀의 돌출부에 대나무 쪽이 접하도록 하부성형틀을 상승시키는 단계;

   불연소분위기에서 가압하여 대나무 쪽을 탄화하는 단계; 및

   상기 대나무 쪽을 대기와의 접촉을 차단하여 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 대나무 숯의 제조방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 불연소분위기는 성형탄화전에 대나무 쪽을 물에 함침하거나 또는 하부성형틀의 대나무 쪽에 물을 분무하면서 상부 성형틀에 접촉시키고 대기와 차단하여 대나무쪽의 연소를 방지하는 것을 특징으로 하는 대나무 숯의 제조방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 냉각단계는 하부틀을 상부틀에서 분리하면서 물을 분무하고 이어 질식소화시키는 것을 특징으로 하는 대나무 숯의 제조방법.
5. 제 2항 내지 제 4항중의 어느 한항에 있어서, 상기 탄화단계는 다수개의 대나무쪽을 길이방향으로 연결한 대나무판을 상부성형틀과 하부성형틀에서 가압하여 성형하면서 탄화하는 것을 특징으로 하는 대나무 숯의 제조방법.
6. 다수개의 숯쪽이 배열된 하판과

   이 하판에 교차하여 접착된 상판으로 이루어진 숯쪽을 이용한 자재.
7. 제 6항에 있어서, 상기 자재는 판넬로, 상기 하판의 숯쪽이 길이방향으로 연접하여 이루어짐을 특징으로 하는 숯쪽을 이용한 자재.
8. 제 7항에 있어서, 상기 상판은 목재, 대나무판, 종이, 천, 비닐, 플라스틱, 강판의 그룹에서 선택된 1종임을 특징으로 하는 숯쪽을 이용한 자재.
9. 제 6항에 있어서, 상기 자재는 마루로, 상기 하판의 다수개의 숯쪽이 이격되어 형성되는 것임을 특징으로 하는 숯쪽을 이용한 자재.
10. 제 9항에 있어서, 상기 하판의 숯쪽사이에는 지지바 또는 지지블럭이 숯쪽과이격되어 추가로 배열됨을 특징으로 하는 숯쪽을 이용한 자재.
11. 제 10항에 있어서, 상기 지지바 또는 지지블럭은 목재, 대나무쪽, 옥의 그룹에서 선택된 1종임을 특징으로 하는 숯쪽을 이용한 자재
12. 제 9항에 있어서, 상기 상판은 대나무판임을 특징으로 하는 숯쪽을 이용한 자재.
13. 제 6항 내지 제 12항에 있어서, 상기 숯쪽은 대나무 숯쪽임을 특징으로 하는 숯쪽을 이용한 자재.