KR100945118B1 - 과열증기를 이용한 목재표면 착색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재를 건조기에 넣고 100~130℃의 과열증기를 투입하여 예열 및 건조하는 단계; 상기 목재의 함수율을 측정하는 단계와, 상기 목재의 함수율이 0%가 되면 185~215℃의 과열증기를 투입하여 목재의 표면이 탄화되어 착색되도록 하는 단계; 상기 표면이 그을린 목재에 물을 분사하여 목재를 냉각시키는 단계;로 이루어지는 과열증기를 이용한 목재표면 착색방법을 제공하기 위한 것으로, 이처럼 본 발명은 고온의 과열증기를 이용해 목재를 신속하게 건조하고 동시에 표면을 탄화시켜 착색함으로써 고급 제재목과 거의 동일한 표면색상을 표현함으로써 저가 목재의 가치를 향상시킬 수 있는 효과를 갖으며, 또 목재를 건조함과 동시에 표면착색까지도 마무리되도록 함으로써 비용절감의 효과를 가지며, 또 본 발명은 모든 공정에서 연소 될 염려가 없는 과열증기를 함으로써 화재발생에 대한 염려 없이 안전하게 작업할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

증기, 건조, 목재표면, 착색방법

Description

과열증기를 이용한 목재표면 착색방법{Coloration of a timber surface using superheated steam}

본 발명은 과열증기를 이용한 목재표면 착색방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온의 과열증기를 이용해 목재를 신속하게 건조하고 그 후 동일공정에서 착색과정도 동시에 진행하되, 상기 모든 공정에서 과열증기를 사용함으로써 화재발생의 염려 없이 안전하게 공정을 진행할 수 있도록 하는 과열증기를 이용한 목재표면 착색방법에 관한 것이다.

일반적으로 가구제작 또는 건축 실내 인테리어용으로 고급 제재목(製材木) 또는 무늬목이 사용되고 있으나, 그 공급에 있어 제한적이며, 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

따라서 가격이 저렴한 원목으로 고가의 제재목 또는 무늬목을 대체하는 방법이 개발되고 있으며, 그 일환으로 나무의 결을 살리기 위해서 사용하는 방법으로 저가의 목재표면을 그을리거나, 금속염과 빙초산이 포함된 수용액을 목재에 스며들 게 하여 목재 속의 각종 성분과 반응을 일으켜 목재의 색상을 변화시키는 착색방법 등이 사용되고 있으나, 전자는 200℃ 이상의 고온을 일정시간 가하여 목재표면을 착색시키거나 또는 고온공기를 이용할 경우 목재 발화에 의한 화재발생이 필연적으로 발생하므로 질소가스로 가열해 목재표면을 착색시키기도 한다. 그러나 한번 사용된 질소가스를 회수할 수 없어 상당한 비용이 소요되는 문제점을 갖는다.

또 후자는 목재의 내부까지 색상이 침투되지 않아 표면손상을 입을 경우 목재 내부의 본래 색상이 드러나는 문제점과, 시공상 균일한 착색이 어려워 얼룩이 생기는 문제점을 갖는다.

이처럼 고온공기나 질소가스를 이용해 목재표면을 착색하는 방법은 화재발생의 안전성 문제와 경제적 비용이 부담되므로 이를 해결하기 위한 연구 및 노력이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명자의 수년간의 연구와 노력 끝에 개발된 본 발명은, 목재를 건조기에 넣고 100~130℃의 과열증기를 투입하여 예열 및 건조하는 단계; 상기 목재의 함수율을 측정하는 단계와, 상기 목재의 함수율이 0이 되면 185~215℃의 과열증기를 투입하여 목재의 표면이 탄화되어 착색되도록 하는 단계; 상기 표면이 그을 린 목재에 물을 분사하여 목재를 냉각시키는 단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 건조 및 예열, 착색단계 중에서 목재온도가 건조기 내부온도보다 크면 곧바로 물을 분사하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.

이처럼 본 발명은 고온의 과열증기를 이용해 목재를 신속하게 건조하고 동시에 표면을 그을려 착색함으로써 고급 제재목과 거의 동일한 표면색상을 표현함으로써 저가 목재의 가치를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 목재를 건조함과 동시에 표면착색까지도 마무리되도록 함으로써 비용절감의 효과를 가지며, 또 본 발명은 모든 공정에서 연소 될 염려가 없는 과열증기를 함으로써 화재발생에 대한 염려 없이 안전하게 작업할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 과열증기를 이용한 목재표면 착색방법은 목재를 건조기에 넣고 100~130℃의 과열증기를 투입하여 예열 및 건조하는 단계; 상기 목재의 함수율을 측정하는 단계; 상기 목재의 함수율이 설정된 값, 즉 0%가 되면 185~215℃의 과열증기를 투입하여 목재의 표면이 그을려 착색되도록 하는 단계; 상기 표면이 그을 린 목재에 물을 분사하여 목재를 냉각시키는 단계;로 이루어진다.

상기 목재는 대개 판(板) 형상으로 제조되어 건조기에 투입되어 지는데, 상기 목재 판은 투입 전 기초밀도 및 무게, 함수율 등을 측정하게 된다.

상기 목재 판은 건조기에 투입된 후, 예열 및 건조단계, 함수율 측정단계, 가열에 의한 표면착색단계를 거치는데, 이때 예열 및 건조단계에서 증기투입의 조건은 목재의 초기 함수율에 따라 다르지만 100~130℃의 과열증기가 투입됨이 바람직하다. 이는 목재의 두께 및 수종에 따라 예열 및 건조단계에서의 과열증기의 온도 조건이 달라지기 때문이다.

또한, 상기 예열 및 건조단계에서 투입되는 증기의 온도가 처음부터 130℃정도의 고온이라면 목재의 두께 및 수종에 따라 크랙이 발생할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 낮은 온도로부터 천천히 온도를 높이는 것이 바람직하다.

이때 상기 예열은 100℃에서 진행되고, 건조는 증기투입 온도와 동일한 100~130℃ 온도에서 지속적으로 진행되는데, 어느 정도 건조가 완료되었다고 판단되면 목재의 함수율을 다시 측정하게 된다. 이때 목재의 두께 및 수종에 따라 건조온도는 조절됨은 당연하다. 또 상기 목재의 건조에 필요한 온도는 100~130℃범위가 바람직한데, 100℃이하인 경우에는 너무 느리게 목재의 건조가 진행되는 단점을 갖는 것이며, 130℃이상의 경우는 너무 빠르게 목재의 건조가 진행되어 목재의 표면에 크랙이 생기는 등의 단점을 가지기 때문이다.

상기 함수율 측정값은 목재 내 잔존 수분량을 확인하기 위한 것으로, 상기 목재 내 잔존 수분량은 초기 목재 수분량에서 목재로부터 제거된 수분량을 뺀 값이 될 것이다. 따라서 목재를 건조기(10)에 투입하기 전 초기 목재 수분량을 측정함이 바람직하다. 이때 상기 목재로부터 제거된 수분량은 초기 수분량과 증기 투입량을 더한 값에서 응축수량을 뺀 값을 의미한다. 이때 응축수량의 측정은 응축수 측정장치(50)에 의해 이루어진다.

상기 함수율 측정값에 따라 다음 공정으로의 진행을 결정하게 되는데, 상기 함수율 측정값이 0%인 경우에는 다음 공정인 가열단계로 진행하고, 그렇지 못한 경우에는 목재의 함수율이 0%이 될 때까지 목재를 건조하게 된다.

상기 가열공정은 건조기(10) 내에 185~215℃의 과열증기를 투입하여 2~3시간 동안 열처리하는 단계를 의미하며, 상기 열처리과정을 통해 목재표면은 탄화되면서 착색되어진다. 이때 상기 목재의 열처리과정에 필요한 온도는 185~215℃범위가 바람직한데, 185℃이하인 경우에는 목재의 표면이 탄화되지 않게 되어 착색이 이루어지지 않게 되며, 215℃이상의 경우는 목재가 과열되어 연소 되거나, 표면 착색이 자연스럽지 못하고 너무 어둡게 변하는 단점을 가지기 때문이다. 상기 열처리 시간 역시 2시간 이하의 경우는 표면착색이 부족하고, 3시간 이상은 너무 착색되어 미려하지 못하게 되거나 연소 되는 단점을 가지기 때문에 2~3시간의 열처리 시간이 바람직하다.

본 발명에 있어 증기는 건조기(10) 내부에 형성된 히터(20)에 의해 가열되도록 구성할 수도 있으며, 증기는 증기발생장치(40)에 의해 건조기 외부로부터 발생시켜 건조기 내부로 투입하는 구성을 가질 수도 있다. 또한 상기 증기는 건조기 내 부에 형성된 팬(20)에 의해 건조기 내부를 순환하면서 목재를 건조하게 된다.

다음 상기 착색된 목재는 냉각장치(60)의 물 분사에 의해 냉각되어 지는데, 이때 목재의 온도가 80℃에 이를 때까지 냉각함이 바람직하다.

상기 착색된 목재는 [도 3]에 도시된 바와 같이, 목재의 나뭇결이나 무늬가 선명하게 드러나게 됨을 알 수 있다.

그러나 건조 및 예열, 착색단계 중에서 만일 목재온도가 건조기 내부온도보다 큰 경우에는 목재가 연소 되고 있음을 의미함으로 곧바로 물을 분사하여 화재를 방지하도록 한다.

이처럼 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

도 1 - 본 발명의 장치를 도시한 구성도.

도 2 - 본 발명의 공정을 도시한 흐름도.

도 3 - 본 발명에 의해 제조된 목재 판넬.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 건조기 20: 히터(HEATER)

30: 팬(FAN) 40: 증기발생장치

50: 응축수 측정장치 60: 냉각장치

Claims (2)

1. 목재를 건조기에 넣고 과열증기를 투입하여 목재표면을 탄화시키는 착색방법에 있어서,

   상기 목재를 100~130℃의 과열증기에 의해 예열 및 건조하는 단계; 상기 건조된 목재의 함수율을 측정하는 단계; 상기 측정된 함수율이 0%가 되면 185~215℃의 과열증기를 2~3시간 투입하여 목재의 표면이 탄화되어 착색되도록 하는 단계; 상기 표면이 탄화된 목재에 물을 분사하여 목재의 온도가 80℃에 이를 때까지 냉각시키는 단계; 상기 건조 및 예열, 착색단계 중에서 목재온도가 건조기 내부온도 보다 높아지면 곧바로 물을 분사하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 목재표면 착색방법.
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