KR101042482B1 - 탄소강화 압축목재의 제조방법, 그를 이용하여 제작한 압축목재 및 목재패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 목재를 가공하여 그 경도가 높고 날씨나 기후에 따라 변성을 하지 않도록 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법, 그를 이용하여 제작한 압축목재 및 목재패널에 관한 것이다.
특히 본 발명의 압축목재를 생산하는데 있어서, 젓가락과 같은 형상과 적당한 크기로 커팅을 한 후, 이 투입목을 짓이겨서 접착제의 침투가 용이하게 하고, 붕산과 석회에 함침하여 당분, 지방 및 탄수화물류를 완벽하게 빼주어서 벌레 먹는 현상을 차단함과 탄화의 과정을 수행하며, 이후 접착제에 함침하여 건조함으로 견고하고, 변성을 차단한 탄소강화 압축목재의 제조방법, 그를 이용하여 제작한 압축목재 및 목재패널에 관한 것이다.

Description

탄소강화 압축목재의 제조방법, 그를 이용하여 제작한 압축목재 및 목재패널{The product method of comprssion timber in carbon reinforcement, comprssion timber and comprssion penel}

본 발명은 다양한 목재를 가공하여 그 경도가 높고 날씨나 기후에 따라 변성을 하지 않도록 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법, 그를 이용하여 제작한 압축목재 및 목재패널에 관한 것이다.

특히 본 발명의 압축목재를 생산하는데 있어서, 젓가락과 같은 형상과 적당한 크기로 커팅을 한 후, 이 투입목을 짓이겨서 접착제의 침투가 용이하게 하고, 붕산과 석회에 함침하여 당분, 지방 및 탄수화물류를 완벽하게 빼주어서 벌레 먹는 현상을 차단함과 탄화의 과정을 수행하며, 이후 접착제에 함침하여 건조함으로 견고하고, 변성을 차단한 탄소강화 압축목재의 제조방법, 그를 이용하여 제작한 압축목재 및 목재패널에 관한 것이다.

일반적으로 목재의 경우, 원목을 커팅과 코팅의 가공만을 하여 사용하는 방법, 원목을 갈아서 접착제로 결합하여 적당한 형상을 내어 사용하는 방법, 원목을 일정한 형태의 칩으로 커팅하고 이들을 접착제를 통해서 일정한 형태로 결합시켜 사용하는 방법 등 많은 제작방법이 사용되고 있다.

본 발명은 이 중 목재를 적당한 크기로 커팅을 하고, 이 커팅된 다수의 목재를 접착제를 통해서 접착시키되, 그 내구성을 향상시키기 위해서 고압을 통해서 가압하여 압축한 압축목재 제조방법 중 하나이다.

다양한 목재의 제조방법들이 그동안 많이 개발되어 활용되고 있는데, 본 발명과 같은 압축목재의 활용의 폭은 점점 더 커지고 있다. 따라서 종래 이러한 압축목재의 제조방법을 설명하고, 그 문제점을 살펴본다.

이 방법은 종래 대한민국 특허청에 특허 등록 제 10-927170호 "압축판재와 그의 제조방법"에 관한 것으로 본 발명의 방법과 일부 단게에서 유사하다.

이 방법의 순서를 살펴보면 다음과 같다.

1단계로 원목을 원하는 크기 및 강도를 갖는 원목을 선별하여 채취하는 단계를 거친다. 그리고 2단계로 선별 채취한 원목의 껍질을 제거하고 정해진 길이로 절단하는 단계를 거치며, 3단계로 제재기를 이용하여 임의의 폭과 길이를 갖는 원목판재로 제재하는 단계를 거치게 된다. 그리고 4단계는 원목판재들을 크래커를 통과시키며 나뭇결을 따라 쪼개고 짓누르는 단계, 5단계는 나무결을 따라 쪼개지고 짓눌러진 원목판재들을 일정 량씩 작은 다발 형태로 묶은 다음 결속구를 이용하여 결속시킨 후 탄화기 내로 투입시키는 단계, 6단계는 탄화기의 내부를 2-4 시간 동안 250-350℃로 유지시키면서 증기를 2-4톤의 압력으로 투입시켜 나무 내에 포함되어 있는 수분 함수율이 6-10% 이하로 저하되고 나무 자체가 특정색상을 갖도록 탄화작업을 실시하는 단계 및 7단계는 탄화기에서 꺼내어 그늘에서 6-8일 동안 자연건조하는 단계를 거친다. 다음의 8단계에서는 열경화성수지 접착제가 담겨진 접착제 함침통 내로 투입시켜 10-30분 동안 0.8-1.2톤의 압력을 가하여 원목판재의 나무 조직 내로 열경화성수지 접착제가 고르게 침투되게 하는 단계와; 9단계에서는 원목판재 묶음을 접착제 함침통으로부터 꺼내어 9-11일 동안 자연건조하고, 열경화성수지 접착제가 녹으며 원목판재들의 조직 내부로 균일하게 침투되도록 75-90℃의 온도를 갖는 가열로를 50-70분에 거쳐 통과시킨 후 다시 7-8일 동안 자연건조시키는 단계와; 10단계에서는 계근을 통해 정해진 량의 원목판재를 설정하여 소정 면적을 갖는 하부 금형에 올려놓고 작은 다발로 묶인 원목 판재들을 풀고 일정두께로 펼치는 단계와; 11단계에서는 압축기의 유압 실린더를 80-100분 동안 2,500-3,000 톤의 압력으로 작동시키되, 초기 50-75분 동안에는 히터를 작동시켜 상,하부 금형의 온도가 150-200℃를 유지하며 원목판재 내에 침투되어 있는 열경화성수지 접착제가 녹으며 조직 내부로 고르고 균일하게 침투되게 하고, 후기 25-30분 동안에는 냉각코일에 냉각수를 공급하여 상,하부 금형을 냉각시켜 열경화성수지 접착제가 경화되며 일정두께를 갖는 압축판재가 성형되도록 하는 압축단계를 거치며 압축판재를 완성하게 된다.

이러한 종래의 압축목재, 압축판재의 제조방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 우선 이 압축목재와 판재를 제작하고 나서, 일정한 형상을 가진 내장재와 외장재로 제작한 후, 각각의 사용처로 분배되어 설치되는데, 그 내구성에 문제가 발생하고 있다. 압축목재의 경우 목재이지만 수분의 침투를 막고, 자외선에 노출된 상태에서도 화학적 변성이나 휨, 비틀림 등의 물리적 변성도 차단되어야만 하는데 완벽하지 못했던 것이다. 특히 비, 바람, 눈 등의 피해와 수분이 많은 곳에 장착된 외장재의 압축목재는 벌레의 침투로 인하여 외형이 변화하고, 그에 따라 화학적인 변성도 가져와 문제가 되고 있다.

둘째, 외장목재와 판재를 제작하는 방법과 내장목재와 판재를 제작하는 방법은 그 사용처에 따라서 다르게 제작하여야, 효과가 높은데 종래의 제조방법은 모두 동일한 방식으로 제작하기에 내구성을 향상시킬 수 없었다.

실외에 장착되는 압축목재는 자외선이 강한 태양 빗, 비와 눈을 통한 수분의 직접적인 영향으로 인하여 내장목재와는 다른 물성이 필요하다. 그런데 이러한 사용처와 공급처의 환경을 무시하고 제작한 종래의 압축목재는 생산의 번거로움과 내구성에서 문제가 발생된다.

본 발명은 다양한 목재를 가공하여 그 경도가 높고 날씨나 기후에 따라 변성을 하지 않도록 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법, 그를 이용하여 제작한 압축목재 및 목재패널를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 압축목재를 생산하는데 있어서, 젓가락과 같은 형상과 적당한 크기로 커팅을 한 후, 이 투입목을 짓이겨서 접착제의 침투가 용이하게 하고, 붕산과 석회에 함침하여 당분, 지방 및 탄수화물류를 완벽하게 빼주어서 벌레 먹는 현상을 차단함과 탄화의 과정을 수행하며, 이후 접착제에 함침하여 건조함으로 견고하고, 변성을 차단한 탄소강화 압축목재의 제조방법, 그를 이용하여 제작한 압축목재 및 목재패널를 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 탄소강화 압축목재의 제조방법은, 원목가공단계, 가공된 원목의 탄화의 단계, 접착제에 함침하는 함침의 단계 및 가압의 단계로 이루어진 압축목재의 제조방법에 있어서, 원목(10)을 나무 젓가락의 형태처럼 정사각형의 단면을 가진 장형상으로 가공하는 원목가공단계 후 가공된 목재를 붕산과 석회로 이루어진 솔루션에 함침시켜 목재 내부의 당분과 지방 및 탄수화물을 제거할 수 있도록 하는 단계와; 솔루션 함침 단계 후 탄화로의 내측으로 투입되어, 압축목재의 실내, 실외 사용 목적에 따라 실내용은 300-400℃로 실외용은 350-450℃로 가열하되, 실외용의 가열시간이 더 많도록 목재를 태우는 탄화의 단계를 가진다.

또한 본 발명 탄소강화 압축목재의 제조방법에 따른, 원목가공단계는, 원목(10)의 외피(11)를 벗겨내고, 원목의 길이방향으로 커팅을 하되, 가로와 세로방향으로 컷팅하여 단면이 정사각형의 형상으로 2-10cm의 길이로 커팅을 하고, 그 길이는 2-4m의 길이로 커팅하여 투입목(20)을 제작하고 : 투입목(20)은, 외주면으로 돌출되는 브래이드를 가진 상하롤을 통과시키며 가압을 하여 짓이기는 과정을 수행하여 그 두께가 1-7cm의 두께로 짓이겨진 가압목(21)으로 가공되며 : 붕산과 석회로 이루어진 솔루션은, 중량비로 붕산이 80-98% 석회가 2-20%로 투입된 솔루션으로, 솔루션에 함침된 후 생산된 압축목재는 해충과 세균으로 피해를 받는 것을 방지한다.

또한 본 발명 탄소강화 압축목재의 제조방법에 따른 탄화로에서 탄화된 목재는, 탄화로 내부에서 탄화를 하는 과정 중이나 또는 탄화로에서 탄화된 가압목을 빼낸 후, 은용액이나 항균제를 노즐로 분사하여 항균처리를 하고 : 탄화의 단계 후나 또는 항균처리의 단계 후에는, 실내용 사용목적의 가압목(21)은 폴리아마이드 수지나 또는 아크릴수지에 20-60분의 함침을 하고, 실외용 사용목적의 가압목(21)은 멜라민수지, 에폭시수지, 패놀, 폴리모, 라텍스 계열의 접착제에 투입하여 20-60분의 함침을 하며 : 함침을 위한 접착제에는, 항균제와 동결방지제를 더 투입하여 함침한다.

또한 본 발명 탄소강화 압축목재의 제조방법에 따른, 접착제에 함침된 가압목(21)은 냉압용 형틀이나 열압용 형틀에 넣어져 유압프레스를 통해 3,000-5,000톤의 압력으로 수직방향의 가압하여 압축목재(22)를 생산하는 가압단계를 거치고 : 냉압용 형틀은, 장형이며, 상부가 개방된 "ㄷ"자 단면을 갖고 측방이 폐쇄되며, 좌우 양측판의 중심높이 부분에는 양측판을 관통하는 관통공(42)이 형성된 금형틀(40); 상기 금형틀(40)의 개방부(41)에 수평하게 수용될 수 있도록 장형의 플레이트 형태로 이루어진 지지플레이트(60);로 이루어져, 적층된 가압목(21)을 금형틀(40) 내측에서 가압하여 적층된 가압목(21)의 수준의 35-60% 수준까지 압축하며 : 냉압용 형틀의 가압단계 후, 압축목재(22)는 금형틀(40) 내측에 수용된 상태에서 상온에서 20-40일간 숙성을 하는 숙성의 단계를 거친다.

또한 본 발명 탄소강화 압축목재의 제조방법에 따른, 열압용 형틀을 이용함은, 폭이 넓은 플레이트 바닥을 가진 하부금형의 내측에 가압목(21)을 적층하고 폭이 넓은 플레이트 바닥을 가진 유압프레스로 작동하는 상부금형을 통해 160-200℃의 분위기로 50-80분을 가압하여 압축목재(22)를 생산하고 : 열압용 형틀을 사용하는 가압목(21)은, 멜라민수지, 에폭시수지, 페놀, 폴리모, 라텍스 계열의 접착제로 함침된 실외용 사용목적의 가압목(21)이다.

본 발명의 다른 실시예로는 전술된 모든 제조방법 중 어느 하나의 제조방법을 통해서 제조된 탄소강화 압축목재과, 장형의 플레이트 형상으로 단면이 직사각형의 형태를 띠며; 상면에는 일정한 간격을 두고 홈은 판 요철부(81)를 형성하고, 측면으로는 그 중심부를 플레이트의 길이방향으로 길게 일정한 깊이의 끼움홈(82)을 형성한 목재패널이다.

본 발명에 따라 압축목재를 이용하여 다양한 건축자재 즉, 후로링, 내장패널, 외장패널, 바닥판을 제작하여 오랜 사용이 있어도, 벌레먹은 현상을 차단하고 수분에 따른 변성을 차단하여 그 내구성을 향상시킨 유용한 발명이라는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따라 압축목재를 제작하는데 있어서, 건축자재인 실내용과 실외용의 압축목재를 그 사용처에 따른 기후변화와 환경에 맞추어 적당한 접착제를 투입할 수 있기에 기존의 압축목재에 비하여 보다 견고하고, 그 제작이 용이하다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따라 실외용의 건축자재는 자외선에 의해서 변성이 되지 않는 탄화의 방법으로 진한 색감을 줄 수 있고, 실내용의 건축자재는 그 사용환경의 미감을 위해서 다소 연한 색감의 자재를 별도의 도색 작업없이 생산이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 원목 커팅과 가공의 방법과 순서를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에서 사용하는 냉압용 금형틀을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 냉압용 금형틀을 통해서 압축목재를 제작하는 과정을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 목재패널의 일실시예를 도시한 도면이다.

본 발명은 압축목재를 제조하는 방법에 관한 것이다. 따라서 그 발명의 단계를 도시된 도 1 내지 4를 통해서 상세히 설명한다.

먼저 본 발명이나 기존의 압축목재의 제조방법이 공통적으로 사용하는 단계는 다음과 같다. 먼저 원목을 일정한 형태로 가공하는 것이다. 칩의 형태이든, 가루의 형태이던 조각의 형태이던 커팅의 공정을 통해서 다양한 형상의 변경을 달성한다. 그리고 이러한 가공된 목재를 접착제에 함침시켜 목재 내부까지 완벽하게 접착제가 침투할 수 있도록 숙성시킨다. 다음으로 이렇게 접착제가 침투하면 접착제가 경화되기 전에 고압으로 압축을 하여 일정한 패널의 형태로 제작하고, 그 패널이 경화되고 나서는 그 사용처에 따라 그 형상을 가공하여 건축자재로서 활용되는 것이다. 모든 압축목재의 제조방법은 반드시 이러한 과정이 공통된다.

그런데 간혹 이러한 과정의 중간에 원목을 고온으로 태워서 탄화시킨 목재를 접착제에 함침한 후, 압축하는 방법도 제안된 바 있다. 종래기술에서 설명된 압축판재 제조방법의 경우도 이러한 탄화의 방법을 동시에 사용하고 있는데, 이 방법은 본 발명과 유사하다. 그러나 그 외 모든 제작방법은 본 발명과 달리하고 있고, 그 제작된 완성품의 내구성과 그 효과 및 제작하는 방법의 단순함은 본 발명이 우수하기에 이러한 특징이 높은 제작방법의 단계를 아래에서 상세히 설명한다.

본 발명은 설명한 것처럼 원목가공단계, 가공된 원목의 탄화의 단계, 접착제에 함침하는 함침의 단계 및 가압의 단계로 이루어진 압축목재의 제조방법를 따른다. 그런데 상기 원목 가공단계 후에 붕산함침의 단계가 추가된다. 즉, 본 발명은 원목(10)을 나무 젓가락의 형태처럼 정사각형의 단면을 가진 장형상으로 가공하는 원목가공단계 후 가공된 목재를 붕산과 석회로 이루어진 솔루션에 함침시켜 목재 내부의 당분과 지방 및 탄수화물을 제거할 수 있도록 하는 단계를 거친다. 그리고 상기 솔루션 함침 단계 후 탄화로의 내측으로 투입되어, 압축목재의 실내, 실외 사용 목적에 따라 실내용은 300-400℃로 실외용은 350-450℃로 가열하되, 실외용의 가열시간이 더 많도록 목재를 태우는 탄화의 단계를 가진 것이 주요한 특징이다.

가공된 목재를 붕산과 석회로 이루어진 솔루션에 함침하는 이유는 원목에 포함된 당분, 지방, 탄수화물을 제거하기 위함이다. 모든 목재에는 약간의 양적인 차이를 보이지만 이렇게 당분, 지방, 탄수화물을 포함하고 있기에 벌레가 발생된다. 특히 수분과 함께하는 환경에서는 목재 속에 포함된 당분, 지방, 탄수화물을 갈아먹은 벌레들이 서식하게 되는데, 이를 제거하기 위해서 본 발명에서는 상기 가공된 목재에 붕산과 석회로 이루어진 솔루션에 함침시켜 이를 제거하는 것이다.

붕산이란 산화붕소가 수화되어 생기는 산소산으로 오쏘붕산, 메타붕산, 사붕산 등이 있으며 보통 오쏘붕산을 가리킬 때가 많다. 오쏘붕산은 붕규산유리, 도자기의 유약 등의 원료가 되며, 주사제의 용해를 촉진시키기도 한다. 그리고 이러한 붕산은 벌레를 퇴치시킬 때 사용되며, 바퀴벌레나 개미를 퇴치할 때도 사용되고 있다. 따라서 이러한 붕산에 본 발명의 가공된 목재를 함침시켜 그 조직 내부 깊숙히 침투시키고, 당분, 지방, 탄수화물을 완벽하게 빼주는 것이다.

같이 투입된 석회의 경우, 조직 내에서 당분, 지방, 탄수화물이 빠지게 되면 공극이 크게 생길 소지가 있기에 그 공극을 매울 수 있는 역할도 하지만, 지방의 배출을 돕고, 붕산이 조직의 내부에 보다 잘 침투할 수 있는 여건을 제공한다.

이러한 상기 붕산과 석회로 이루어진 솔루션은, 중량비로 붕산이 80-98% 석회가 2-20%로 투입된 솔루션으로, 솔루션에 함침된 후 생산된 압축목재는 해충과 세균으로 피해를 받는 것을 방지한다. 사실상 붕산과 석회로 이루어진 솔루션은 큰 탱크에 내장된 상태를 유지하고, 이 탱크의 내부에 가공된 목재를 함침시키게 된다. 특별한 온도 조건은 없고 상온에서 작업을 하는 것이다. 이때 솔루션을 이루는 붕산과 석회의 혼합방법은 일정한 중량비로 섞는 방법이다. 중량비로 붕산이 80-98% 석회가 2-20% 탱크 내에 투입한 상태에서 적당히 교반시키게 된다. 별도의 교반기를 사용해도 무방하다.

그리고 상기 솔루션 함침 단계 후 상기 가공된 목재들은 탄화로의 내측으로 투입되어 그 조직을 태워주게 된다. 탄화란 조직을 태워 검은 탄화된 색상을 유지시키는 역할을 하면서도 변형을 방지시키는 역할 및 벌레의 침입을 방지하는 역할을 한다. 태양광의 강한 자외선은 그동안 많은 건축 외장재의 색상을 변화시키고 있으며, 수분의 경우 외장재를 부식시키는 문제점을 낳았다. 이러한 문제점은 탄화를 통해서 완벽하게 해결할 수 있다. 모든 조직이 탄화된다면 결합력이 없을 것이기에 조직의 일부를 태우는 것이 보다 정확하다. 탄화로에서 탄화가 되면 가공된 목재의 색상은 검은 색으로 변화하게 된다. 이때 외장목재로 활용될 원목의 경우 보다 많은 량을 태우는 것이 필요하고, 내장목재의 경우 적은 량을 태워 검은 색상이 다소 적은 형태로 제작함이 필요하다. 본 발명에 따른 압축목재의 경우, 실내에서 사용될 목재는 약 300-400℃로 탄화로에서 가열하며, 실외용의 경우 350-450℃로 가열한다. 이는 탄화로에 따라 약간의 차이가 있기는 하다. 그리고 이 탄화의 과정에서 탄화로 내부에 스팀을 공급하여 완벽하게 조직이 타버리는 현상을 방지시키는 것도 필요하다. 물론 이 과정의 일부는 이미 공지된 상태이다.

결국 본 발명에 따라 중요한 점은, 목재를 가공한 상태에서 붕산과 석회로 이루어진 솔루션에 투입하여 벌래먹는 현상을 방지하고, 탄화를 시켜 자외선에 변성되지 않는 색감을 내고, 접착제에 함침하며, 또 이를 압축하여 압축목재를 완성하게 된다. 물론 이 탄화의 단계에서는 사용될 압축목제의 사용처인 실내용의 경우 적게 탄화시키는 것과 실외용은 많이 탄화시키는 점에서 차이가 있다. 또한 이러한 탄화의 정도는 본 발명에서 한정하기가 쉽지가 않다. 탄화로에 따라서 많은 조건이 달라지며, 투입되는 원목에 따라서 달라지며, 내부에 스팀을 공급하는가, 투입되는 원목을 얼마나 찢어주는가에도 달라지기에 그러하다.

나아가 본 발명은 전술된 붕산함침, 탄화의 단계는 물론 후술된 대다수의 공정과 과정에서도 큰 특징이 있다. 미 설명된 각각의 단계에서도 종래의 그것과는 약간은 다른 독특함이 있는 것이다. 이 독특함은 본 발명의 목적에 따라 제작방법을 연구하고 실시하는 과정에서 발생된다. 본 발명의 주요한 목적은 전술된 것처럼 첫째, 아주 내구성이 높은 압축목재를 생산하기 위한 방법을 제공하고자 하는 것이다.

둘째, 목재의 건축자재로서의 활용은 내장재와 외장재로 구분된다. 각자 설치되는 위치가 다름에 따라 태양광, 수분의 침투 환경이 다르다. 따라서 모든 건축자재는 내장재와 외장재의 물성이 다른 것이다. 결국 이러한 설치환경을 무시하고 제작되는 종래의 압축목재는 내구성이 약하기에, 이를 해결할 수 있는 접착제의 함침과 그 변화에 따라 다른 공정들의 세심한 부분에서의 변경을 달성하고자 하는 것이 본 발명의 목적이다.

전술된 본 발명의 목적을 근거로 다음의 세부적인 공정들을 설명한다. 이 세부적인 공정들은 다소 공지된 압축목재의 공정과 일부 공통된 부분이 있지만, 전체적으로 봐서는 전혀 다르다. 본 발명의 목적에 따라 그 목적에 부합할 수 있도록 아주 미세한 차이를 두고 변경되고, 세분화되었기 때문이다.

[원목가공단계]

본 발명에서 상기 원목가공단계는, 원목(10)의 외피(11)를 벗겨내고, 원목의 길이방향으로 커팅을 하되, 가로와 세로방향으로 컷팅하여 단면이 정사각형의 형상으로 2-10cm의 길이로 커팅을 하고, 그 길이는 2-4m의 길이로 커팅하여 투입목(20)을 제작하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 탄화로에 탄화를 위하여 투입되어야만 하는 가공목을 제작하는 단계이다. 도시된 도 1에 이러한 작업의 순서가 도시되어 있는데, 본 발명에서 사용되는 나무는 거의 모든 종류의 나무가 사용될 수 있다. 원목(10)의 경우 내피와 외피(11)로 구분되고, 내피는 중심(13)과 외부목(12)으로 구분된다. 물론 대나무의 경우 이러한 외피와 내피의 구분이 없지만 본 발명에서는 사용이 가능하다. 본 발명의 압축목재 제조방법은 거의 대다수의 목재를 사용할 수 있다. 아무튼 이러한 외피(11)와 내피(12, 13)로 구분되는 원목이 투입되면, 이를 가공하게 된다. 공지된 종래기술에도 설명되었지만 별도의 절단기를 통해서 외피(11)가 절단되고, 커팅기를 통해서 일정한 형상을 한 투입목으로 제단되는 것이다.

본 발명에서는 도시된 도 1에서처럼 외피(11)가 벗겨진 원목(10)의 길이방향으로 가로와 세로의 절단을 달성한다. 이때 세로절단 후 가로가 절단되어도 무방하다. 중요한 점은 본 발명의 가로절단과 세로절단은 아주 미세한 수치까지 정확할 필요는 없지만 근소하게 단면이 정사각형의 형태로 커팅하는 것이 중요하다. 이렇게 정사각형의 단면으로 커팅하는 이유는 본 발명의 압축목재에서 아주 중요하다. 본 발명의 압축목재는 2번의 가압을 통해서 압축을 시행한다. 한 번은 목재의 내부를 찢어주고 짓이겨서 내부에 함침액들이 용이하게 함침될 수 있도록 하는 공정이고, 다른 하나는 완벽하게 접착제를 통해서 밀착되어 일체로 경화될 수 있도록 해주는 가압공정이다. 바로 이러한 다음의 공정을 계산해서 본 발명에서는 상기 원목을 커팅할 때 정사각형의 단면형상으로 커팅을 하는 것이다.

정사각형의 단면으로 커팅이 완성되면, 이 가공목은 2번의 가압을 통해서 사실상 수직방향으로 찌그러져 직사각형의 단면이 된다. 이때 종래처럼 처음부터 직사각형의 단면을 한 상태로 커팅된 목재를 압축하는 것에 비하여 높은 내구성을 보장할 수 있다. 직사각형의 단면으로 커팅된 목재를 압축하게 되면, 일부가 찢어져 떨어져나가는 경우가 많으며, 다시 가압되는 과정에서 일측이 돌아가거나 틀어져서 정확한 압축을 기대하기 힘들다. 이 압축목재는 일일이 사람이 손으로 작업을 하는 것이 아니고, 기계를 통해서 다량으로 제작하는 공정이 대다수이기에 일일이 신경을 쓰기 힘든 것이다. 바로 이러한 제작공정의 헛 점을 위해서 본 발명에서는 정사각형의 단면으로 커팅을 하며, 이러한 커팅이 후일 압축을 완성했을 때 보다 견고한 압축목재로서 활용될 수 있는 것을 경험으로 실현하였다.

또한 본 발명의 상기 가공된 투입목(20)은 그 길이가 2-4m의 길이로 커팅되는 것이 바람직하다. 이 길이는 금형의 길이를 고려하여 커팅을 한 것이다. 후 단계에서 사용될 냉압용 형틀이나 열압용 형틀의 크기가 대략 2-4m가 되기에 이 길이에 맞춘 것이다. 그 형틀의 길이에 거의 정확하게 맞추어 순차적으로 적층하여 가압하는 방식이 가장 최적이기에 이 길이를 유지하는 것이 바람직하다.

그리고 이렇게 정사각의 단면을 가진 장형의 나무 젓가락의 형상을 한 투입목(20)은 다음의 가공 과정을 거치게 된다.

즉, 상기 투입목(20)은, 외주면으로 돌출되는 브래이드를 가진 상하롤을 통과시키며 가압을 하여 짓이기는 과정을 수행하여 그 두께가 1-7cm의 두께로 짓이겨진 가압목(21)으로 가공되는 것이다. 정사각형의 단면을 가진 도 1의 투입목(20)은 별도의 상하롤의 사이를 통과하며, 가압되어 짓이겨지는 것이다. 도시된 도 1에서 상하의 수직 방향으로 짓눌러져 직사각형의 단면을 가지는 가압목(21)으로 형상이 변경되는 것이다.

이 상하롤은 이미 공지된 사항으로 종래기술의 인용발명에서도 설명된 바 있다. 이 상하롤은 그 외주면으로 돌출된 다수의 브레이드를 가지고 있다. 이 브레이드는 짓이겨지는 투입목(20)을 찢어주는 역할을 한다. 그 조직의 결에 따라 찢어주면서 짓눌러주기에 후 작업으로 사용될 붕산 함침단계나 접착제 함침단계에서 외곽면에만 접착제가 스며드는 것을 방지할 수 있다. 내부까지 깊숙이 찢어주고 짓눌러주기에 조직이 치밀해지면서도 함침이 용이하다.

[항균처리의 단계]

전술된 것처럼, 본 발명은 먼저 원목을 가공하여 나무 젓가락처럼 4각형의 형상으로 커팅하고, 짓이겨주는 원목 가공의 공정을 거치고, 항균제를 분사하는 항균처리의 과정을 거치게 된다. 즉, 탄화로에서 탄화된 목재는,

탄화로 내부에서 탄화를 하는 과정 중이나 또는 탄화로에서 탄화된 가압목을 빼낸 후, 은용액이나 항균제를 노즐로 분사하여 항균처리를 하는 것이다.

상기 탄화로에서 이미 항균의 효과를 어느 정도 내었지만, 탄화의 과정에서 검게 태우는 공정을 달성했기에 조직에 수분을 분사시켜 조직을 살리는 효과도 달성한다. 항균제로 투입되는 은용액이나 공지된 항균액은 탄화되어 건조한 가압목의 조직에 용이하게 흡수되면서 촉촉함을 부여하고, 내부에 은용액이나 항균액이 흡수되어 항균 효과도 달성한다. 이 항균효과에 의해서 완성된 압축목재는 그 내구성이 보다 향상될 수 있다.

다시 설명한다. 본 발명에서 사용하는 이 항균처리의 단계는, 그 시점이 중요하다. 탄화로에서 탄화를 하는 과정에서 그 탄화의 정도가 심하여 가압목이 완전히 타버리는 현상을 방지하면서도 그 항균처리를 완성하기 위해서, 탄화로 내부로 이 은용액이나 공지된 항균액을 분사하는 방법이 있다. 그리고 탄화로 내부에서는 수분을 분사하여 거친 탄화의 과정을 저지하지만, 탄화로에서 빼낸 즉시 이 은용액이나 항균액을 분사하여 항균처리를 하는 방법이 있다. 물론 탄화로에서도 이를 빼낸 후에도 2번의 항균처리를 해도 무방하다. 전술된 사항에서 상기 탄화하는 과정 중에 은용액이나 항균액을 분사하는 방법은 기술적인 제약이 따를지 모르나, 공지된 기술을 최적의 상태로 조합하거나, 향후 다양한 관련기술들이 개발된다면 실현될 가능성이 크다.

[접착제 함침공정 ]

본 발명에서는 전술된 탄화의 단계 후나 또는 항균처리의 단계 후에는, 실내용 사용목적의 가압목(21)은 폴리아마이드 수지나 또는 아크릴수지에 20-60분의 함침을 하고, 실외용 사용목적의 가압목(21)은 멜라민수지, 에폭시수지, 패놀, 폴리모, 라텍스 계열의 접착제에 투입하여 20-60분의 함침을 하는 것이 바람직하다.

상기 탄화의 단계가 끝나고, 바로 접착제에 함침하는 공정이 추가될 수 있다. 그리고 이 탄화의 단계가 끝나고 항균처리의 단계를 거친 후에 접착제에 함침하는 공정이 투입될 수 있다. 본 발명은 어떠한 순서와 공정의 추가를 해도 무방하다. 단지 중요한 사항이 있는데, 이는 상기 탄화된 가압목이나 항균처리된 가압목이 후일 사용될 사용처에 따라 서로 다른 접착제에 함침을 한다는 것이다.

만일 가압목이 압축목재로 가공되고 난 후, 내장재인 실내용으로 될 것이라면, 폴리아마이드수지나 아크릴수지에 함침하는 것이 좋고, 외장재인 실외용이 될 것이라면, 멜라민수지, 에폭시수지, 패놀수지, 폴리모, 라텍스 계열의 접착제에 투입하는 것이 바람직하다. 이는 모두 그 사용될 사용처의 환경과 가공의 방법에 따라 접착제가 달라진다. 함침의 정도는 약 20-60분의 함침시간이 필요하며, 함침의 방법은 함침조에 접착제를 투입하고, 그 접착제의 내부에 가공된 가압목을 수용시켜 접착제의 흡입시간을 주는 것이다.

그럼 본 발명에서 이렇게 다양한 접착제를 사용하게 된 이유와 그 접착제(수지류)의 특성을 설명한다.

먼저 실내용 사용목적의 압축목재로 가공될 가압목에는 폴리아마이드수지나 아크릴수지가 사용되는데, 폴리아마이드수지는 대체적으로 열가소성수지를 총칭하는 바인더로 통한다. 수용성 폴리아마이드수지의 경우 독자적으로는 막 형성이 힘들기에 또 다른 경화제를 투입하는 것이 유익할 수도 있다. 그러나 본 발명에서는 후일 별도의 동결방지제나 별도의 추가 조제들을 투입할 수 있기에 폴리아마이드수지로 한정을 한 것이다. 물론 상기 폴리아마이드수지에 별도의 수분을 첨가하여 사용이 가능하다. 그러나 이는 종래 폴리아마이드수지를 다루는 모든 관련업계에서는 주지된 사항이기에 특별한 설명은 자제한다.

다음으로 본 발명에서 내장제의 접착제로 사용되는 주요한 바인더는 아크릴 수지이다. 아크릴 수지는, 합성수지의 한 가지인데, 내연, 내수(耐水)·내산(耐酸)·내알칼리·내유성(耐油性)이 강하여, 전기의 절연 재료·안전유리·합성 고무 따위에 이용된다. 특히 아크릴산이나 메타크릴산 등의 에스테르로부터의 중합체를 말하는데, 메타크릴산메틸에스테르(메타크릴산메틸)의 중합체가 대표적이다. 무색 투명하며, 빛 특히 자외선이 보통유리보다도 잘 투과한다(굴절률 1.49). 옥외에 노출시켜도 변색하지 않고, 내약품성도 좋으며, 내연성, 전기 절연성 ·내수성이 모두 양호하다. 색이 있는 아크릴 수지는 문짝 등의 장식용에 적합하다. 단지 긁힌 자국이 눈에 잘 뜨이고 먼지가 묻기 쉬우므로 취급에 주의한다.

따라서 이 아크릴 수지를 이용하여 판을 만들면, 이 판은 투명도가 뛰어나므로 두께 10 cm 이상인 항공기의 특수 창유리, 조명기구 커버, 차량의 유리, 광학 기계용 프리즘, 필터, 시계유리 등에 이용된다. 또 의료관계에서는 콘택트렌즈나 의치(義齒)의 대부분이 이 수지로 만들어진다. 또 아크릴산이나 그 메틸에스테르, 에틸에스테르의 중합물이나 혼성중합물은 섬유나 종이 가공, 특히 새로운 도료 ·접착제로서 중요시되고 있다. 항공기 ·자동차의 방풍(防風)유리, 건축재료 ·조명용 등에도 널리 쓰인다. 유리 이상의 투명도가 있고 성형가공도 쉬우며, 보통유리에 비하여 무게는 약 반이고 각종 강도 ·굳기 ·내열성은 작지만 물 ·산 ·알칼리에 강하므로 유기(有機)유리라고도 하며 유리 대신으로 쓰인다. 색이 있는 아크릴 수지는 문짝 등의 장식용에 적합하다. 단지 긁힌 자국이 눈에 잘 뜨이고 먼지가 묻기 쉬우므로 취급에 주의를 요하며, 외장제보다는 내장제의 압축목재에 적용함이 바람직하다.

따라서 이러한 본 발명의 아크릴 수지를 이용하여 내장재의 압축패널을 제작하면, 혹 불이 붙더라도 연기가 발생되지 않아, 거주자의 생명을 보호할 수 있으며, 내구성을 향상시킬 수 있다.

이에 반하여 본 발명의 압축목재는 그 접착제 함침공정에서 외장목재로 사용될 가압목의 경우 멜라민수지, 에폭시수지, 패놀수지, 폴리모, 라텍스 계열의 접착제에 투입한다. 그럼 이 각각의 수지를 선택한 이유와 그 특성을 살펴본다.

본 발명의 외장 압축목재의 접착제로 사용되는 멜라민수지는 멜라민과 포름알데히드를 반응시켜 만드는 열경화성 수지로 요소수지와 함께 아미노플라스틱이라 총칭된다. 열·산·용제에 대하여 강하고, 전기적 성질도 뛰어나다. 식기·잡화·전기 기기 등의 성형재료로 쓰인다. 또 내열성이 있어서 강한 화장판(化粧板)은 식탁·벽판 등에 사용되고, 또한 종이수건은 종이에 멜라민 ·요소수지를 침투시켜 말린 것이다.

또한 이 멜라민수지는 1936년 독일에서 발명되었는데, 아미노기 －NH2 를 가지므로, 요소수지와 함께 아미노플라스틱이라 총칭된다. 용도에 따라 약간의 차이는 있으나, 그 제작공정을 간단하게 살펴보면, 약알칼리성으로 한 포르말린(포름알데히드 수용액)에 적당량의 멜라민을 가하여 가온 반응시켜 시럽 모양의 제1차 수지를 얻는다. 성형용(成型用) 혼합물 분말로 만드는 데는 셀룰로오스 분말·석면·유리섬유 등을 혼합하여 말린 다음 가루로 만든다. 이것을 틀에 넣어 가열 성형한다. 이 수지는 무색 투명하여 아름다운 착색을 할 수 있으며, 열·산·용제에 대하여 강하고, 전기적 성질도 뛰어나다. 식기·잡화·전기 기기 등의 성형재료로 쓰이는데, 일상생활에서 볼 수 있는 도자기 같은 감촉의 컵은 완성품의 비중이 1.5 정도로 가볍다. 또 내열성이 있어서 강한 화장판(化粧板)은 식탁 ·벽판 등에 사용되는데, 이것은 종이에 제1차 수지액을 침투시키고 겹쳐서 가압 가열한다. 맨 위에 나오는 종이에 적당한 인쇄를 하면 나뭇결무늬와 같은 다양한 무늬를 낼 수도 있다. 화장판은 대부분 내부나 하부에 값이 보다 싼 다른 플라스틱이 사용된다. 또한 손을 닦을 때 쓰는 종이수건은 종이에 멜라민 ·요소수지를 침투시켜 말린 것이다. 섬유 가공용으로 사용되는 양도 많은데, 주로 방추가공(防皺加工)에 쓰인다. 요소수지는 내수성(耐水性)이 좋지 못하나, 멜라민수지는 우수하다. 또한 접착성이 강력하여 내구성이 있는 목재의 구조용 접착제가 되고, 금속도료로도 유용하여 생산량이 신장하고 있다.

따라서 이러한 멜라민수지를 이용하여 가압목을 접착시키고 가압하게 되면, 그 견고성이 뛰어나고, 표면이 강화된다. 특히, 이 멜라민수지가 전체적으로 도포되고 코팅된 원목 바닥재는 그 표면이 강화되어 긁힘이나 눌림 및 열에 의해 변색되는 현상이 없기에 외장재로 활용되기 유리하다. 고온의 태양 자외선에서도 변색이 되지 않으며, 혹시 불이 나는 경우가 발생되어도 특별한 변색 및 유해한 가스를 방출시키지 않기 때문이다.

다음으로 본 발명에서 사용될 수 있는 접착제로는 에폭시 수지가 있는데 이 에폭시수지의 물성과 특성은 다음과 같다. 에폭시 수지는 분자 내에 에폭시기 2개 이상을 갖는 수지상 물질 및 에폭시기의 중합에 의해서 생긴 열경화성 수지로이다. 굽힘강도·굳기 등 기계적 성질이 우수하고 경화 시에 휘발성 물질의 발생 및 부피의 수축이 없고, 경화할 때는 재료면에서 큰 접착력을 가진다. 이상과 같은 성능을 이용하여 접착제(금속과 금속의 접합에 가장 알맞다)·도료·라이닝 재료·주형품 재료·적층판(積層板)·염화비닐수지의 안정제 등 그 용도가 다양하다. 최근에는 종래의 제품이 내열성에서 미흡한 점을 보완하여 고리모양 다이에폭시수지를 개발하고, 내열성을 180℃ 전후까지 높이는 데 성공하였다. [출처] 에폭시수지 [-樹脂, epoxy resin ] | 네이버 백과사전

이러한 에폭시수지를 본 발명의 외장 압축목재의 바인더로서 활용하는 이유는 다음과 같다. 우선 일단 경화된 에폭시수지는 온도에 따른 부피의 팽창이 없다. 따라서 외장패널로서 건축물의 외벽에 장착되어도 수분을 흡수하여 부피를 변형시킬 우려도 없고 태양광에 의해서 변색될 우려도 없는 것이다. 특히 이 내열성이 높기에 열에 견디는 내구성이 높고, 쉽게 불에 붙지 않아 외장재의 압축 접착제로 활용되기 유리하다.

다음의 패놀수지는 페놀류와 포름알데히드류의 축합에 의해서 생기는 열경화성(熱硬化性) 수지이다. 로진과 비슷한데, 사용되는 페놀류는 석탄산이 주가 된다. 제조공정에서 사용되는 촉매에 따라 노볼락과 레졸을 각각 얻는데, 전자는 건식법으로 후자는 습식법으로 경화된다. 주로 절연판이나 접착제 등으로 사용된다. [출처] 페놀수지 [phenolic resin ] | 네이버 백과사전

이러한 패놀수지를 본 발명의 외장패널에 사용하는 이유는 우선 절연의 효과가 높고, 접착력이 우수하다. 일단 가압되어 견고하게 경화되고 나서는 그 압축패널의 강도는 엄청나게 우수하여 오랜기간을 사용할 수 있다. 태양광에 따른 자외선의 폐해에도 상당히 내구적이며, 견고한 것이 특징이다.

그리고 폴리모, 라텍스 계열의 접착제도 본 발명에서 외장재를 생산하는 접착제로서 활용될 수 있다.

나아가 본 발명에서 상기 접착제를 제작할 때, 다음과 같은 첨가물을 첨가하는 것이 바람직하다. 즉, 함침을 위한 접착제에는, 항균제와 동결방지제를 더 투입하여 함침하는 것이다. 접착제가 다량의 가압목의 내부로 침투할 때, 항균제와 동결방지제가 같이 함침되어 압축목재로서 완벽하게 완성된 후, 그 내구성을 향상시키기 위함이다. 본 발명의 압축목재는 그 항균성의 향상을 위해서 먼저 붕산에 함침시켜 탄수화물류를 빼내는 공정을 거치고, 또 탄화시켜 변색을 차단하는 공정을 취하며, 항균처리 공정을 통해서 공극의 내측으로 은용액이나 항균제를 공급한 상태이다. 그러나 이 접착제의 함침공정 중에도 동결방지제나 항균제를 가압목의 조직 내부에 깊숙히 침투시킴으로 이러한 효과는 배가 되게 조절할 수 있다.

[유압프레스를 통한 가압공정]

전술된 것처럼 본 발명은 원목을 가공하는 가공의 단계, 가공된 원목을 탄화시키는 탄화의 공정, 다음으로 접착제에 함침하여 조직 내부 깊숙이 접착제를 침투시키는 공정을 하고 나서는 실질적으로 가압하여 압축을 하는 공정을 거치게 된다. 즉, 상기 접착제에 함침된 가압목(21)은 냉압용 형틀이나 열압용 형틀에 넣어져 유압프레스를 통해 3,000-5,000톤의 압력으로 수직방향의 가압을 하여 압축목재(22)를 생산하는 가압단계를 거치는 것이다.

이때 본 발명에서는 특이하게 냉압용과 열압용의 공정을 달리하고 있다. 이유는 냉압용에서 활용될 수 있는 압축목재가 있고 열압용으로 사용될 수 있는 압축목재가 별도로 있는 것이다. 그 상세한 내용은 후술하겠지만 본 발명에서는 이러한 가압목을 형틀의 내부에 투입하고, 약 3,000-5,000톤의 유압프레스 힘으로 가압하여 압축을 한다.

그럼 이러한 압축의 공정을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 경우, 모든 가압목을 냉압용 형틀에 넣어 압축을 하는 공정을 진행시킬 수 있고, 또 다른 방안으로 열압용 형틀에 넣어 압축을 하는 공정을 진행시킬 수 있다. 이는 각각의 압축공정의 다른 형태에 따라 다른 형상의 목재를 제작하고, 그 특성을 달리한다.

냉압용 압축공정은 그 압축되는 패널의 폭이 좁은 형상을 이루어야만 한다. 그리고 열을 가하지 않고 압력만을 이용하여 압축시키기에 다소 오랜 시간이 걸린다는 점에서 특징이 있다. 그러나 별도의 온도를 주기 위한 분위기 조성의 공간이 필요없고, 별도의 숙성을 위한 형틀이 구성되어야 한다는 점에서도 특징이 있다.

이에 반하여 열압용 압축공정에서는 특별한 형틀이 존재하는 것은 아니고, 단순한 플레이트형의 형틀만 있으면 되지만, 열을 일정온도 이상으로 유지시켜야만 하는 분위기 조성이 반드시 필요하다. 특이한 점은 이 열압방식은 넓은 판재로 제작이 용이하여, 다양한 제품으로 형상을 변경시킬 수 있다는 장점도 있다.

그럼 이러한 특성을 고려하여 본 발명의 냉압용 형틀의 작용을 살펴본다.

본 발명에 따른 냉압용 형틀은, 장형이며, 상부가 개방된 "ㄷ"자 단면을 갖고 측방이 폐쇄되며, 좌우 양측판의 중심높이 부분에는 양측판을 관통하는 관통공(42)이 형성된 금형틀(40)이 있고, 상기 금형틀(40)의 개방부(41)에 수평하게 수용될 수 있도록 장형의 플레이트 형태로 이루어진 지지플레이트(60)가 있다. 따라서 이들이 결합하여 적층된 가압목(21)을 금형틀(40) 내측에서 가압하여 적층된 가압목(21)의 수준의 35-60% 수준까지 압축하는 것이다.

이 냉압용 형틀의 경우 도시된 도 2와 3에 상세히 도시되어 있는데, 도시된 것처럼, 다소 좁은 폭으로 형성되는 금형틀(40)의 내부에 수북히 접착제가 함침된 가압목(21)을 투입하게 된다. 그 높이는 약 3,000-5,000톤으로 가압되어 약 반 정도의 수준으로 압축될 것을 예상하고 투입하는 것이 바람직하다.

냉압 금형틀(40)은 도시된 것처럼, 상부가 개방된 "ㄷ"자의 단면을 한 하우징의 내측에 일정한 부피와 밀도를 갖출 수 있도록 적층한 상태에서 상온에서 유압프레스로 가압을 하는 방식이다. 유압프레스(50)의 경우 그 실린더의 끝단에 상부금형에 대응하는 가압블럭(51)이 있다. 따라서 하단의 적층된 가압목(21)을 가압하면서 금형틀(40)의 내부로 밀고 들어가는 작동을 한다. 가압되어 그 부피가 찌그러지면서, 목재 조직 속에 남아 있던 공극들은 완벽하게 찌그러지고, 접착제가 자신의 위치를 찾고 완벽하게 공극을 매워 견고히 접착되어 경화되는 방식이다. 이렇게 압축을 하고 나서는 도 2와 3에 도시된 지지플레이트(60)가 금형틀(40)의 상단 개방부(41)를 포개어 덮은 상태에서, 좌우 측판에 형성된 관통공(42)에 볼트(61)를 끼우고 너트로 체결하여 압축된 목재가 스스로 부풀어 오르는 것을 방지시키게 된다. 이 과정에서 별도의 온도를 가할 필요가 없이 단순하게 상온에서 가압을 하는 것이다.

그 후, 상기 냉압용 형틀의 가압단계 후, 압축목재(22)는 금형틀(40) 내측에 수용된 상태에서 상온에서 20-40일간 숙성을 하는 숙성의 단계를 거치며 냉압의 압축목재는 완성된다.

냉압된 압축목재를 그대로 놔두게 되면, 그 접착제의 경화가 달성되기 전에 그 복원력을 통해서 스스로 부풀어 오르는 현상이 발생되기에 본 발명에서는 상기 금형틀(40)의 개방부(41)에 지지플레이트(60)를 덮고, 그 지지플레이트(60)가 외부로 밀려 나오지 않도록 볼트(61)와 너트로 강하게 죈다. 이렇게 죈 상태에서 상기 금형틀(40)은 별도의 창고나 숙성실에서 약 20-40일간의 숙성의 단계를 거친다. 특별한 조건을 부여할 필요가 없이 상온에서 공기의 소통이 잘되는 장소에서 보관하면 그만이다.

이에 반하여 열압용 형틀은 앞에서 설명한 것처럼, 특별한 형상이 있는 것이 아니다.

이 열압용 형틀을 이용함은, 폭이 넓은 플레이트 바닥을 가진 하부금형의 내측에 가압목(21)을 적층하고 폭이 넓은 플레이트 바닥을 가진 유압프레스로 작동하는 상부금형을 통해 160-200℃의 분위기로 50-80분을 가압하여 압축목재(22)를 생산한다. 결국 이러한 열압용 형틀을 사용하는 압축목재는 특별히 열경화성 수지를 함침한 가압목을 가압할 때 사용하는 것이 바람직하다.

열경화성 수지는 열을 가해야만 경화되어 완벽하게 형상을 유지시키기에 온도를 주면서 가압을 하는 것이다. 결국 열압용 형틀을 사용하는 가압목(21)은, 전술된 멜라민수지, 에폭시수지, 페놀, 폴리모, 라텍스 계열의 접착제로 함침된 실외용 사용목적의 가압목(21)인 것으로 한정하는 것이 바람직하다.

물론 이렇한 멜라민수지, 에폭시수지, 페놀, 폴리모, 라텍스 계열의 접착제로 함침된 실외용 사용목적의 가압목(21)을 냉압용 금형틀에서 사용을 하지 못하는 것은 아니다. 오랜 시간이 발생되고, 그 생산량을 떨어트리기에 자제하는 것이 바람직할 뿐이다.

열압용 형틀을 이용하여 압축하는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다. 앞에서 언급한 것처럼 열압용 형틀은 특별히 구조화될 필요는 없다. 단순하게 평평한 플레이트 바닥에 다층의 접착제가 함침된 가압목을 적층시키고, 유압프레스의 상부금형도 평평한 플레이트 형태의 가압프레스로 가압을 하면된다. 바로 이러한 방식의 차이게 따라 본 발명에서는 서로 다른 형태의 패널을 제작할 수 있다.

열압용 형틀을 사용할 때에는 넓은 패널의 형태를 제작할 수 있다. 별도의 금형틀을 제작하여 가압목을 적층하여 가압할 필요가 없기에 넓은 플레이트 형태의 압축목재를 생산할 수 있는 것이다. 이에 반하여 냉압용 금형틀을 사용하는 가압목은 그 금형틀의 폭보다 넓은 형태로 제작이 불가능하다. 서로 그 가압의 방식에 따라 금형틀을 달리하는 것이다.

다시 설명하자면, 열압용 형틀을 사용하는 방식의 경우는 약 160-200℃의 분위기로 50-80분을 가압하여 압축을 하고, 바로 상부금형을 상승시키고, 별도의 숙성기간이 필요없이 온도를 상온화시킨 상태에서 사용이 가능하다.

결국 냉압용 형틀을 사용한 압축목재와 열압용 형틀을 사용한 압축목재는 별도의 커팅과 가공을 통해서 필요한 형상과 크기로 재단되고 나서는 내장제 또는 외장제로 활용이 가능하다.

또한 본 발명은 이렇게 전술된 모든 제조방법을 통해서 제작된 다양한 형태의 탄소강화 압축목재에도 특징이 있다. 이 압축목재를 가공하여 생산된 내장제와 외장제도 본 발명의 권리범위 내인 것이다.

이중 본 발명의 제작방법을 통해서 생산이 가능한 하나의 실시예를 도시된 도 4와 함께 살펴본다.

도시된 도 4에서처럼, 본 발명은 목재패널(80)에 있어서, 장형의 플레이트 형상으로 단면이 직사각형의 형태를 띠며; 상면에는 일정한 간격을 두고 홈은 판 요철부(81)를 형성하고, 측면으로는 그 중심부를 플레이트의 길이방향으로 길게 일정한 깊이의 끼움홈(82)을 형성한 목재패널도 본 발명의 하나의 실시예이다.

냉압용이나 열압용 금형틀을 통해서 압축목재를 제작하고, 그 압축목재를 가공하여 직사각형의 플레이트 형상으로 만든다. 그리고 그 측면에는 길이방향으로 길게 일정한 깊이를 가진 끼움홈(82)을 형성한다. 상면에는 시각의 심미감을 위해서 요철부(81)를 형성한다.

이러한 목재패널(80)은 상기 끼움홈(82)에 별도로 구비되는 끼움편을 끼워, 서로 연결하여 내장제나 외장제로 사용될 수 있다.

10; 원목 11; 외피
20; 투입목 21; 가압목
22; 압축목재 40; 금형틀
41; 개방부 42; 관통공
60; 지지플레이트 81; 요철부
82; 끼움홈

Claims (14)

1. 원목가공단계, 가공된 원목의 탄화의 단계, 접착제에 함침하는 함침의 단계 및 가압의 단계로 이루어진 압축목재의 제조방법에 있어서,
   원목(10)을 나무 젓가락의 형태처럼 정사각형의 단면을 가진 장형상으로 가공하는 원목가공단계 후 가공된 목재를 붕산과 석회로 이루어진 솔루션에 함침시켜 목재 내부의 당분과 지방 및 탄수화물을 제거할 수 있도록 하는 단계와;
   솔루션 함침 단계 후 탄화로의 내측으로 투입되어, 압축목재의 실내, 실외 사용 목적에 따라 실내용은 300-400℃로 실외용은 350-450℃로 가열하되, 실외용의 가열시간이 더 많도록 목재를 태우는 탄화의 단계와;
   상기 탄화로에서 탄화된 가압목을 빼낸 후, 은용액이나 항균제를 노즐로 분사하여 항균처리를 하는 단계와;
   상기 항균처리의 단계 후에는, 실내용 사용목적의 가압목(21)은 폴리아마이드 수지나 또는 아크릴수지에 20-60분의 함침을 하고, 실외용 사용목적의 가압목(21)은 멜라민수지, 에폭시수지, 패놀, 폴리모, 라텍스 계열의 접착제에 투입하여 20-60분의 함침을 하는 함침의 단계와;
   상기 단계를 통해 접착제에 함침된 가압목(21)은,
   장형이며 상부가 개방된 "ㄷ"자 단면을 갖고 측방이 폐쇄되며 좌우 양측판의 중심높이 부분에는 양측판을 관통하는 관통공(42)이 형성된 금형틀(40)과, 상기 금형틀(40)의 개방부(41)에 수평하게 수용될 수 있도록 장형의 플레이트 형태로 이루어진 지지플레이트(60)로 이루어진 냉압용 형틀을 통해 형틀 내측에 적층된 가압목(21) 수준의 35-60% 수준까지 압축시키거나 또는
   열압용 형틀에 넣어져 유압프레스를 통해 3,000-5,000톤의 압력으로 수직방향의 가압하여 압축목재(22)를 생산하는 가압단계;를 가진 것을 특징으로 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   원목가공단계는,
   원목(10)의 외피(11)를 벗겨내고, 원목의 길이방향으로 커팅을 하되, 가로와 세로방향으로 컷팅하여 단면이 정사각형의 형상으로 2-10cm의 길이로 커팅을 하고, 그 길이는 2-4m의 길이로 커팅하여 투입목(20)을 제작하는 것을 특징으로 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   투입목(20)은,
   외주면으로 돌출되는 브래이드를 가진 상하롤을 통과시키며 가압을 하여 짓이기는 과정을 수행하여 그 두께가 1-7cm의 두께로 짓이겨진 가압목(21)으로 가공되는 것을 특징으로 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법.
   
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7. 제1항에 있어서,
   함침을 위한 접착제에는,
   항균제와 동결방지제를 더 투입하여 함침하는 것을 특징으로 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법.
   
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10. 제1항에 있어서,
    냉압용 형틀의 가압단계 후, 압축목재(22)는 금형틀(40) 내측에 수용된 상태에서 상온에서 20-40일간 숙성을 하는 숙성의 단계를 거치는 것을 특징으로 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법.
    
11. 제1항에 있어서,
    열압용 형틀을 이용함은, 폭이 넓은 플레이트 바닥을 가진 하부금형의 내측에 가압목(21)을 적층하고 폭이 넓은 플레이트 바닥을 가진 유압프레스로 작동하는 상부금형을 통해 160-200℃의 분위기로 50-80분을 가압하여 압축목재(22)를 생산하는 것을 특징으로 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법.
    
12. 제1항에 있어서,
    열압용 형틀을 사용하는 가압목(21)은,
    멜라민수지, 에폭시수지, 페놀, 폴리모, 라텍스 계열의 접착제로 함침된 실외용 사용목적의 가압목(21)인 것을 특징으로 하는 탄소강화 압축목재의 제조방법.
    
13. 탄소강화 압축목재에 있어서,
    제1항, 2항, 3항, 7항, 10항 및 12항 중 어느 한 항의 제조방법을 통해서 제조된 것을 특징으로 하는 탄소강화 압축목재.
    
    
    
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