KR100689969B1

KR100689969B1 - 보존성이 우수한 목재의 제조방법

Info

Publication number: KR100689969B1
Application number: KR1020060055010A
Authority: KR
Inventors: 진대우
Original assignee: 진대우
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-03-08

Abstract

본 발명은 목재의 내부에 복원용 약품인 PEG가 용이하게 침투될 수 있도록 하여 상기 PEG에 의해 목재 내부에 형성된 공극을 대부분 메워질 수 있도록 하는 한편 목재의 표면에 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol. 이하, PVA라 함)이 코팅될 수 있는 방법을 제공함으로써, 전형적인 목재의 색상이나 질감을 손상시키지 않고도 목재 내부에 수분이나 미생물 기타 이물질 등의 침투를 예방할 수 있음은 물론 목재의 표면 형태에 구애받지 않고 약품처리가 가능하도록 하여 작업의 효율성 향상과 목재의 생산단가를 저감시킬 수 있는 보존성이 우수한 목재의 제조방법을 제공하고자 안출된 목적이 있다.

목재, 탱크, 초음파기, PEG용액, PVA용액

Description

보존성이 우수한 목재의 제조방법{The manufacturing method of the timber with a superior integrity}

도 1은 본 발명에 따른 제조공정을 도시해 보인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시해 보인 구성도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

S10 : 목재가공단계 S20 : 약품주입장치 설치단계

S30 : 약품투입단계 S40 : 목재투입단계

S50 : 초음파주입단계 S60 : 건조단계

S70 : 제품완성단계 S80 : 코팅단계

본 발명은 보존성이 우수한 목재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 목재의 내부에 형성되는 공극에 폴리에틸렌글리콜(Polyethyleneglycol. 이하, PEG라 함)을 주입하고, 건조시켜 상기 목재의 공극을 없애 수분이나 미생물 또는 이물질 등의 침투를 예방하여 보존성을 향상시킬 수 있는 보존성이 우수한 목재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 목재는 소정 크기의 원목을 다양한 형태로 가공하여 건축물이나 생활용품 등에 예로부터 널리 사용되어 왔으며, 현재까지도 보존 상태가 양호한 물품들을 접할 수 있다.

그 일예로 팔만대장경을 들 수 있는데 이 팔만대장경의 보관장소인 장경각은 동편의 가야산 자락과는 대략 20°정도, 서쪽의 비봉산 자락과는 10°의 경사각을 이루고 있어 맑은 날 햇빛을 받는 시각이 여름철에는 12시간, 봄, 가을에는 9시간, 겨울에는 7시간으로 정해져 있으며, 연간 계절풍은 여름에는 남동풍이 겨울에는 북서풍이 불어오기 때문에 상기 장경각은 해인사 경내에서도 가장 낮은 온도와 다습한 상태에 놓여 있으며, 수다라장과 법보전의 내부 공간 기온은 온도차가 2℃를 넘지 않고, 상대습도는 통상 80% 정도를 유지하고 있으며, 건조할 때에도 40%이하로 내려가는 일이 극히 드문데 이는 건조에 의한 경판의 변형을 방지하기 위한 의도가 건축 조영에 반영된 것이다.

한편, 장경각의 내부 판가(板袈)에 수직으로 조밀하게 배열된 경판과 경판의 틈새가 일종의 굴뚝 작용을 함에 따라 상승통기(上昇通氣) 작용을 촉진시키고 있다. 이 작용은 경판 표면의 온도, 습도가 항온, 항습에 가까운 완충(緩衝) 조절에 가장 중요한 요인으로 작용하였음을 알 수 있는바, 이와 같이 종래의 목재로 형성된 물품이나 건축물 등은 보관 장소 및 보관 형태에 의해 그 보존 기간이 결정되었 음을 알 수 있다.

최근에는 산업발전에 따라 더욱 다양한 형태의 목재로 된 생활용품이나 건축물 등이 형성되고 있는데, 이러한 목재는 그 내부에 다량의 약품을 침투시켜 방수 및 방재처리를 하여 그 보존 기간을 연장할 수 있도록 하였다.

상기의 약품을 목재에 침투시키는 방법은 침지법과 진공법, 가압법 및 방사선처리법 등 다양하게 개발되어 사용되고 있는데, 상기 침지법에 의한 약품처리는 장시간이 소요된다는 문제점이 발생하였고, 상기 진공법과 가압법은 진공 또는 가압할 수 있는 공간에 목재를 넣어야 하므로 대규모의 설비가 요구되어 현실성이 저하되는 문제점이 있었으며, 상기 방사선 처리법은 특수장치 및 그에 상응하는 기술력이 요구되어 원가상승의 주요 원인으로 대두되었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 본 발명은 목재의 내부에 복원용 약품인 PEG가 용이하게 침투될 수 있도록 하여 상기 PEG에 의해 목재 내부에 형성된 공극을 대부분 메워질 수 있도록 하는 한편 목재의 표면에 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol. 이하, PVA라 함)이 코팅될 수 있는 방법을 제공함으로써, 전형적인 목재의 색상이나 질감을 손상시키지 않고도 목재 내부에 수분이나 미생물 기타 이물질 등의 침투를 예방할 수 있음은 물론 목재의 표면 형태에 구애받지 않고 약품처리가 가능하도록 하여 작업의 효율성 향상과 목재의 생산단가를 저감시킬 수 있는 보존성이 우수한 목재의 제조방법을 제공하고자 안출된 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 목재의 껍질을 박피하고, 필요한 소정 길이가 되도록 절단하여 내부로 약품의 주입이 용이하도록 목재를 가공하는 목재가공단계; 상기 목재가공단계에 의해 구비되는 목재가 수납될 수 있을 정도의 탱크를 구비하되, 상기 탱크의 내부 일측에 초음파를 발생시키는 초음파기를 일체로 장착하는 약품주입장치 설치단계; 상기 탱크 내부에 복원용 약품인 PEG와 물을 상기 탱크 내부에 일정 비율로 투입.혼합시켜 PEG용액을 생성하는 약품투입단계; 상기 탱크 내부에 목재를 수납하되, 상기 PEG용액에 침수되도록 하는 목재투입단계; 상기 탱크에 설치된 초음파기를 약 5 ~ 20분 동안 작동하여 목재 내부의 세포 간격을 확장시켜 상기 PEG용액을 목재의 공극으로 주입시키는 초음파주입단계; 상기 초음파주입단계에서 PEG용액이 목재의 공극에 주입되면 목재를 100℃의 온도가 유지되는 건조기에서 2시간 가량 건조시켰다가 상온에서 냉각시키는 것을 2~5회 반복.실시하는 건조단계; 상기 건조단계에서 형성된 목재를 건조기로부터 꺼내어 활용하고자 하는 형태로 가공하는 제품완성단계;를 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 건조단계를 거친 목재의 표면에 분자량이 500~800인 PVA 20 ~ 30 중량％와 물 70 ~ 80중량％를 혼합하여서 된 PVA용액을 도포한 후 마이크로웨이브파에 약 30초 ~ 3분 동안 노출시켜 목재의 표면을 코팅하는 코팅단계를 더 포함하여서 된 것을 다른 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 제조공정을 도시해 보인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시해 보인 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 보존성이 우수한 목재의 제조방법은 목재가공단계(S10), 약품주입장치 설치단계(S20), 약품투입단계(S30), 목재투입단계(S40), 초음파주입단계(S50), 건조단계(S60), 제품완성단계(S70) 및 코팅단계(S80)로 크게 이루어진다.

상기 목재가공단계(S10)는 산지에서 제공되는 목재의 표면 즉, 껍질을 박피하거나 가지 등을 제거하는 것으로서, 이는 PEG용액이 목재의 내부로 용이하게 침투될 수 있도록 하는 것이며, 표면이 정리된 목재를 소정 길이로 절단하여 구비하면 되는 것이다.

상기 약품주입장치 설치단계(S20)는 상기 목재가공단계(S10)에서 얻어진 다수의 목재가 수납될 수 있도록 내부에 소정 크기의 공간이 형성된 금속 또는 합성수지를 성형.가공한 탱크로서, 상기 탱크의 일측에는 초음파를 발생하는 공지의 초음파기를 일체로 장착시키면 되는 것이다.

상기 약품투입단계(S30)는 상기 약품주입장치 설치단계(S20)에서 설치된 탱크 내부에 복원용 약품인 PEG와 물을 일정 비율로 투입.혼합시켜 PEG용액을 생성하는 것으로서, 상기 PEG 40 ~ 60중량％와 물 40 ~ 60중량％를 상기 탱크 내부에서 혼합하여 목재에 용이하게 주입될 수 있는 PEG용액을 형성함이 바람직하다.

상기 목재투입단계(S40)는 약품투입단계(S30)에서 PEG용액이 충진된 탱크 내부에 상기 목재가공단계에서 얻어진 목재를 다수 수납하되, 이 목재들이 상기 PEG 용액에 충분하게 침수될 수 있도록 하면 되는 것이다.

상기 초음파주입단계(S50)는 상기 약품주입장치 설치단계(S20)에서 설치된 초음파기를 약 5 ~ 20분 정도 작동시켜 초음파의 진동에 의해 목재의 내부 공극을 확장시켜주는 동시에 PEG용액이 확장된 공극으로 용이하게 주입될 수 있도록 하면 되는 것으로서, 초음파에 의한 PEG용액의 주입시험은 표1과 같다.

시료번호	목재의 원래 중량	목재의 1차 실험 후 중량 변화	1차비율(%)	비고
1	8.77	9.02	2.85	G200 20% 초음파 8분
2	6.66	6.81	2.25	G400 20% 초음파 8분
3	10.67	10.83	1.50	A500 20% 초음파 8분
4	8.55	8.66	1.29	G200 40% 초음파 8분
5	13.65	13.74	0.66	G400 40% 초음파 8분
6	6.63	6.67	0.60	A500 40% 초음파 8분
7	13.35	13.59	1.80	G200 60% 초음파 8분
8	8.43	8.98	6.52	G400 60% 초음파 8분
9	13.80	13.81	0.07	A500 60% 초음파 8분
10	10.00	10.34	3.4	G200 20% 초음파 16분
11	13.40	13.62	1.64	G400 20% 초음파 16분
12	7.32	7.41	1.23	A500 20% 초음파 16분
13	10.27	10.91	6.23	G200 40% 초음파 16분
14	13.90	14.30	2.88	G400 40% 초음파 16분
15	11.06	11.49	3.89	A500 40% 초음파 16분
16	10.24	10.66	4.10	G200 60% 초음파 16분
17	7.25	7.84	8.14	G400 60% 초음파 16분
18	9.99	10.13	1.40	A500 60% 초음파 16분

* G200= PEG 200, G400=PEG400, A500=PVA500, 20%=PEG/PVA의 농도

상기 건조단계(S60)는 상기 초음파주입단계(S50)에서 약 5 ~ 20분 동안 PEG용액의 주입이 완료되면 내부 온도가 100℃를 유지하는 소정의 건조기에서 약 2시간 가량 건조시켰다가 상온에서 냉각하는 일련의 공정을 2~5회 반복.실시하는 것으로서, 이러한 건조단계에서 목재 내부에 주입된 PEG용액이 고체화되어 목재의 공극이 대부분 메워지게 되는 것이다.

상기 제품완성단계(S70)는 상기 건조단계(S60)에 의해 완성된 목재를 건조기로부터 꺼내어 용도에 맞게 가공하여 제품을 완성하면 되는 것이다.

이때, 상기 건조단계(S60) 이후 목재의 보존성을 한층 더 향상시키기 위해 코팅단계(S80)를 더 포함할 수 있는데 이 코팅단계(S80)는 분자량이 500~800인 PVA 20 ~ 30 중량％와 물 70 ~ 80중량％를 혼합하여서 된 PVA용액을 도포한 후 전자렌지에서 발생되는 것과 유사한 마이크로웨이브파에 약 30초 ~ 3분 동안 노출시켜 목재의 표면에 소정 두께의 PVA막이 형성되도록 하면 되는 것으로서, 마이크로웨이브파에 의한 PVA용액의 주입시험은 표2와 같다.

시료 번호	목재의 원래 중량	목재의 실험 후 중량 변화	중량증가율 (%)	비고
1	6.43	6.84	6.38	G200 20% 전자렌지 1분
2	6.56	6.94	5.80	G400 20% 전자렌지 1분
3	7.59	7.85	3.43	A500 20% 전자렌지 1분
4	8.80	9.42	7.05	G200 40% 전자렌지 1분
5	7.59	7.85	3.43	G400 40% 전자렌지 1분
6	7.37	7.93	7.60	A500 40% 전자렌지 1분
7	9.80	10.78	10.00	G200 60% 전자렌지 1분
8	10.46	11.54	10.32	G400 60% 전자렌지 1분
9	6.47	7.80	20.56	A500 60% 전자렌지 1분
10	7.82	8.81	12.66	G200 20% 전자렌지 2분
11	10.91	11.37	4.22	G400 20% 전자렌지 2분
12	9.30	9.86	6.02	A500 20% 전자렌지 2분
13	8.55	9.18	7.37	G200 40% 전자렌지 2분
14	8.73	9.82	12.49	G400 40% 전자렌지 2분
15	13.83	16.05	16.05	A500 40% 전자렌지 2분
16	8.61	9.78	13.59	G200 60% 전자렌지 2분
17	9.14	10.13	10.83	G400 60% 전자렌지 2분
18	10.08	11.47	13.79	A500 60% 전자렌지 2분
19	13.45	17.04	26.70	G200 20% 전자렌지 3분
20	6.42	8.03	25.08	G400 20% 전자렌지 3분
21	7.34	8.04	9.54	A500 20% 전자렌지 3분
22	8.54	10.41	21.90	G200 40% 전자렌지 3분
23	11.33	12.06	6.44	G400 40% 전자렌지 3분
24	7.87	8.22	4.45	A500 40% 전자렌지 3분
25	9.30	10.23	10	G200 60% 전자렌지 3분
26	7.01	7.90	12.70	G400 60% 전자렌지 3분
27	8.69	9.90	13.92	A500 60% 전자렌지 3분

상기와 같이 코팅단계(S80)가 완료되어 얻어진 목재를 다시 제품완성단계(S70)를 실시하여 활용하고자 하는 형태로 가공하면 되는 것이다.

한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위의 요지를 벗어남이 없는 당 발명의 기술분야에서 다양한 변형적 실시예가 제시될 수 있음은 물론일 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명의 보존성이 우수한 목재의 제조방법을 제공함으로써, 전형적인 목재의 색상이나 질감을 손상시키지 않고도 목재 내부에 수분이나 미생물 기타 이물질 등의 침투를 예방할 수 있음은 물론 목재의 표면 형태에 구애받지 않고 약품처리가 가능하도록 하여 작업의 효율성 향상시키고, 약품의 주입효율을 향상시켜 단시간에 대량생산이 가능하므로 목재의 생산단가를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 수분과의 접촉이 빈번한 목조건축물이나 문화재 보존용으로 적합하게 사용될 수 있는 목재를 제공할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims

목재의 껍질을 박피하고, 필요한 소정 길이가 되도록 절단하여 내부로 약품의 주입이 용이하도록 목재를 가공하는 목재가공단계(S10);

상기 목재가공단계에 의해 구비되는 목재가 수납될 수 있을 정도의 탱크를 구비하되, 상기 탱크의 내부 일측에 초음파를 발생시키는 초음파기를 일체로 장착하는 약품주입장치 설치단계(S20);

상기 탱크 내부에 복원용 약품인 PEG와 물을 상기 탱크 내부에 일정 비율로 투입.혼합시켜 PEG용액을 생성하는 약품투입단계(S30);

상기 탱크 내부에 목재를 수납하되, 상기 PEG용액에 침수되도록 하는 목재투입단계(S40);

상기 탱크에 설치된 초음파기를 약 5 ~ 20분 동안 작동하여 목재 내부의 세포 간격을 확장시켜 상기 PEG용액을 목재의 공극으로 주입시키는 초음파주입단계(S50);

상기 초음파주입단계에서 PEG용액이 목재의 공극에 주입되면 목재를 100℃의 온도가 유지되는 건조기에서 2시간 가량 건조시켰다가 상온에서 냉각시키는 것을 2~5회 반복.실시하는 건조단계(S60);

상기 건조단계에서 형성된 목재를 건조기로부터 꺼내어 활용하고자 하는 형태로 가공하는 제품완성단계(S70);를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 보존성이 우수한 목재의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 약품투입단계(S30)에서 PEG와 물의 혼합비율은 각각 PEG 40 ~ 60중량％와 물 40 ~ 60중량％인 것을 특징으로 하는 보존성이 우수한 목재의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 건조단계(S60)를 거친 목재의 표면에 분자량이 500~800인 PVA 20 ~ 30 중량％와 물 70 ~ 80중량％를 혼합하여서 된 PVA용액을 도포한 후 마이크로웨이브파에 약 30초 ~ 3분 동안 노출시켜 목재의 표면을 코팅하는 코팅단계(S80)를 더 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 보존성이 우수한 목재의 제조방법.