KR101093384B1 - 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 대나무를 소재로 하여 내구성과 내강도성, 내항균성이 우수하며 친환경적인 목재로 활용할 수 있도록 한 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 대나무의 외관 마디를 제거하는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무의 외피를 제거하는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무를 일정 규격으로 쪼개어 대나무 목편을 만드는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 석회수가 용해된 가열조에 침지시켜 가열된 석회수에 의해 삶는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 진공건조실에 투입하여 급속 냉동을 하고 얼음을 기체로 승화시켜 건조하는 진공건조단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 열풍가열실에 투입하여 열풍 가열하는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 아교가 용해된 수용액에 투입한 다음 꺼내어 아교 피복을 하는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 금형에 투입하여 가열 압축 성형하는 단계로 이루어지는 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법을 특징으로 한다.

Description

대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법 {Synthetic wood and manufacturing method thereof using bamboo}

본 발명은 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 대나무를 소재로 하여 내구성과 내강도성, 내항균성이 우수하며 친환경적인 목재로 활용할 수 있도록 한 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 소나무 등 칩엽수 종의 목재는 무게가 가볍고 가공이 쉬운 장점을 가지고 있으나 하드우드 목재에 비해 상대적으로 구조재로서의 불안정한 강도를 가지며 습기와 크랙, 뒤틀림의의 확률이 높고 외부구조재로 사용 시 흰개미와 곰팡이에 노출되어 부패로 긴 수명을 가지지 못하는 단점이 있다.

또한, 하드우드(천연재)는 무자비한 벌목으로 생태균형 재앙의 원인이며 구조재로 사용되기까지 40-50년이상의 느린 성장을 고려할 때 숲을 보호하고 지속가능한 대체 원목의 중요성이 대두되면서 저탄소 및 환경친화목재 및 기타 야외시설물은 합성목재를 사용하는 추세에 있다.

그러나 합성목재는 목분과 재활용 플라스틱의 합본으로 접착제와 색소로 인한 유해성분이 함유되어 있는 것이 현실이며, 천연제품의 모양을 흉내 낸 물질로 이루어져 있으며 합성목재로는 야외 구조물로서의 내구성의 한계가 있고, 수분을 흡수하므로 시간이 경과 할수록 확장과 수축으로 인해 검은 곰팡이 발생으로 합성목재의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

또한, 합판이나 MDF(중밀도 섬유판) 및 집성목 등의 가공목재는 천연목재의 기능을 가지면서 가격이 저렴하고 제작이 용이하여 각종 소품가구와 실내의 내장재로 널리 사용되고 있다.

그러나 상기 가공목재의 경우에는 다량의 화학제와 페놀계의 접착제를 사용하는 과정에서 인체의 면역력 감소, 뇌질환 및 피부병 등의 이른바 새집증후군의 원인인 환경호르몬을 유발하는 원인이 되고 있다.

상기 페놀계의 접착제가 사용된 가구, 바닥재 및 벽재 등에서 무방비로 방출되는 포름알데히드, TVOC 등의 유해물질이 인체에 축적됨으로 인하여 인체의 면역력을 저하시켜 모든 질병으로부터 방어력을 잃게 하는 요인으로 지적되었으며, 상기 면역력의 저하는 인체에 치명적인 암이나 두통 및 피부병 등의 질환발생에 영향을 미치는 등 문제점이 있었다.

또한, 특허 제10-0698376호 개시된 대나무를 소재로 하는 집성목의 제조방법이 안출되었으며, 상기 특허의 주된 기술내용은 대나무를 적당한 폭과 두께의 바 형태로 조각을 낸 다음 대나무 조각을 찜으로써 세라믹이 함침되어 난연성을 부여할 수 있도록 한 것으로 되어 있으나, 이는 세라믹이 대나무의 조각에 함침되면서 무광택의 자연친화적 색상표면을 연출할 수 없었고 천연 대나무 향이니 질감이 나지 않게 되는 단점과 함께 대나무에 포함된 불순물이 제거되지 않고 건조과정에서도 대나무의 조직손상이 발생하는 등 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 대나무를 소재로 천연 목재와 유사한 질감과 천연 목보다 월등한 강도를 가지며 기후 변화와 수분에 의한 부식 등에 견딜 수 있으며 전혀 독성을 함유하지 않고 손상되지 않는 대나무 고유의 향이 나는 집성목으로 야외용 데크재, 실내용 마루 바닥재. 각종 건축 내,외장재로 사용할 수 있도록 한 대나무를 소재로 한 집성목을 제공함에 있다.

본 발명은 대나무의 외관 마디를 제거하는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무의 외피를 제거하는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무를 일정 규격으로 쪼개어 대나무 목편을 만드는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 석회수가 용해된 가열조에 침지시켜 가열된 석회수에 의해 삶는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 진공건조실에 투입하여 급속 냉동을 하고 얼음을 기체로 승화시켜 건조하는 진공건조단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 열풍가열실에 투입하여 열풍 가열하는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 아교가 용해된 수용액에 투입한 다음 꺼내어 아교 피복을 하는 단계와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 금형에 투입하여 가열 압축 성형하는 단계로 이루어지는 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법을 특징으로 한다.

또, 상기 대나무 목편은 만드는 단계에서는, 스트립 분할된 대나무를 섬유방향(결방향)으로 쪼개어 목편을 만들되 0.5~2cm 내외의 세절된 폭으로 된 대나무 목편으로 만드는 것과,

상기 대나무 목편을 석회수에 삶는 단계에서는, 1ℓ의 물에 소석회나 생석회를 5~20g 정도 섞어 용해시킨 석회수 가열조에 대마무 목편을 침지시킨 다음 가열조에서 80~120℃의 가열온도로 10~14시간 동안 대마무 목편을 삶는 것과,

상기 대나무 목편을 진공 건조하는 단계에서는, 진공건조실에 대마무 목편을 투입하여 급냉온도가 영하 10~20℃가 되는 조건에서 2~5시간 동안 급냉한 다음 진공건조실의 온도가 5~10℃가 되는 조건에서 10~20분 동안 감압하고 이어서 진공건조실의 온도를 20~40℃로 조건으로 만든 다음 18~22시간 동안 건조가 이루어지도록 한 것과,

상기 대나무 목편을 열풍 가열하는 단계에서는, 대나무 목편을 열풍가열실에 투입하여 열풍가열실의 온도가 200~300℃가 되는 조건에서 30~60분 동안 하는 열풍 가열하는 것과,

상기 대나무 목편에 아교 피복을 하는 단계에서는, 아교가 5~20중량% 농도로 용해된 수용액에 투입하여 1~2시간 침적시켜 대나무 목편에 아교 수용액이 골고루 침투되도록 한 다음 대나무 목편을 꺼내어 상온에서 1~3일 동안 자연 건조하는 것과,

상기 대나무 목편을 가열 압축 성형하는 단계에서는, 아교가 피복된 대나무 목편을 성형하고자 하는 금형에 투입하여 가열 압축 성형을 하되 금형의 내부를 온도 120~140℃로 가열시키고 1,000 ton 이상의 압축 프레스를 통해 압축 성형하는 것을 포함하여서 된 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법을 특징으로 한다.

본 발명의 대나무를 소재로 한 집성목은 석회수에 삶는 과정으로 대나무 목편 속에 들어 있는 비섬유소 물질이 녹아 나오게 하는 등 불순물을 분리 제거하고대나무 소재의 산화를 방지하고 색의 변질을 최소화하면서 강도를 높이게 되고, 대나무 목편을 진공 건조하는 수단으로 건조물을 얻도록 함으로서 최적의 조건에서 대나무의 조직손상을 최소화한 다음 열풍건조를 거쳐 대나무 목편에 아교 피복을 하여 집성목의 결합력을 높여준 상태에서 가열 압축 성형하여 제조하게 되므로 화학물질이나 유해한 화학물질을 사용하지 않는 친환경 제품이면서 내항균성과, 내구성, 내강도성이 우수한 목재로 활용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 집성목의 표면이 아름다운 자연갈색과 황금색 톤의 조화를 이루는 색상으로 무광택의 자연친화적 색상표면을 연출할 수 있고, 천연 대나무 향이 발산될 뿐 아니라 천연 목재와 동일한 질감을 가지면서 특히 같은 규격의 어떤 목재 소재보다도 수명을 크게 연장할 수 있어서 조경시설물 및 산업용 목재구조재로서 활용가치를 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 대나무를 소재로 한 집성목의 제조 공정도.
도 2는 본 발명의 대나무를 소재로 한 집성목의 일실시예 제품사진.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 대나무를 소재로 하는 것으로서, 대나무의 외관 마디를 제거하는 단계(S1)와, 상기 단계를 거친 대나무의 외피를 제거하는 단계(S2)와, 상기 단계를 거친 대나무를 일정 규격으로 쪼개어 대나무 목편을 만드는 단계(S3)와, 상기 대나무 목편을 석회수가 용해된 가열조에 침지시킨 다음 80~120℃의 가열온도에서 10~14시간 동안 삶는 단계(S4)와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 진공건조실에 투입하여 급속 냉동을 하고 얼음을 기체로 승화시켜 건조하는 진공건조단계(S5)와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 열풍가열실에 투입하여 열풍가열실의 온도가 200~300℃가 되는 조건에서 30~60분 동안 하는 열풍 가열하는 단계(S6)와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 아교가 5~20중량% 농도로 용해된 수용액에 투입한 다음 꺼내어 아교 피복을 하는 단계(S7)와, 상기 단계를 거친 대나무 목편을 금형에 투입하여 가열 압축 성형하는 단계(S8)로 제조되는 집성목을 특징으로 한다.

상기 대나무의 외관 마디를 제거하는 단계(S1)에서는, 3-5년생 정도 되는 대나무로 선별하여 대나무를 스트립 분할 후 손도구(곡선 칼날) 또는 기계적인 장치를 이용하여 마디를 제거한다.

상기 대나무의 외피를 제거하는 단계(S2)에서는, 대나무를 80~100℃의 가열수조에 투입하여 1~2시간 정도 삶아 외피가 쉽게 분리될 수 있도록 팽윤시킨 다음 꺼내어 도구를 이용하여 외피(껍질)을 벗겨낸다.

상기 대나무 목편을 만드는 단계(S3)에서는, 스트립 분할된 대나무를 섬유방향(결방향)으로 쪼개어 목편을 만들되 0.5~2cm 내외의 세절된 폭으로 된 대나무 목편으로 만들어 집성목의 압축 성형시에 치밀하게 결합할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 대나무 목편을 석회수에 삶는 단계(S4)에서는, 1ℓ의 물에 소석회나 생석회를 5~20g 정도 섞어 용해시킨 석회수 가열조에 대마무 목편을 침지시킨 다음 가열조에서 80~120℃의 가열온도로 10~14시간 동안 대마무 목편을 삶는 과정으로 석회수에 의해 대나무 목편 속에 들어 있는 비섬유소 물질이 녹아 나오게 하는 등 불순물을 분리 제거할 수 있게 된다.

또한, 상기 석회수는 무색 투명의 액체이고 알칼리성 반응을 일으키므로 이러한 석회수의 알칼리성에 의해 대나무 소재의 산화를 방지하고 색의 변질을 최소화하면서 강도를 높이는 역할을 하게 된다.

상기 대나무 목편을 진공 건조하는 단계(S5)에서는, 진공건조실에 대마무 목편을 투입하여 급냉온도가 영하 10~20℃가 되는 조건에서 2~5시간 동안 급냉한 다음 진공건조실의 온도가 5~10℃가 되는 조건에서 10~20분 동안 감압하고 이어서 진공건조실의 온도를 20~40℃로 조건으로 만든 다음 18~22시간 동안 건조가 이루어지도록 하여 약10-12%미만의 수분함량으로 안정화된 건조상태를 유지하도록 한다.

상기와 같이 진공 건조실을 이용하여 수분을 함유한 대나무 목편을 급냉시키고 이를 감압(減壓)함으로써 얼음을 승화시켜 수분을 제거하는 수단으로 건조물을 얻도록 함으로서 최적의 조건에서 대나무의 조직손상을 최소화하면서 건조가 이루어진다.

상기 대나무 목편을 열풍 가열하는 단계(S6)에서는, 대나무 목편을 열풍가열실에 투입하여 열풍가열실의 온도가 200~300℃가 되는 조건에서 30~60분 동안 하는 열풍 가열하는 수단으로 대나무 목편에 잔류된 마지막 오염물과 수분을 제거하게 된다.

상기 대나무 목편에 아교 피복을 하는 단계(S7)에서는, 아교가 5~20중량% 농도로 용해된 수용액에 투입하여 1~2시간 침적시켜 대나무 목편에 아교 수용액이 골고루 침투되도록 한 다음 대나무 목편을 꺼내어 상온에서 1~3일 동안 자연 건조하는 과정으로 대나무 목편에 아교가 피복된 상태를 유지하도록 하여 이러한 대나무 목편에 피복된 아교에 의해 대나무 목편의 가열 압축 성형시에 집성목의 결합력을 높여주게 된다.

상기 대나무 목편을 가열 압축 성형하는 단계(S8)에서는, 아교가 피복된 대나무 목편을 성형하고자 하는 금형에 투입하여 가열 압축 성형을 하되 금형의 내부를 온도 120~140℃ 로 가열시키고 1,000 ton 이상의 압축 프레스를 통해 압축 성형하여 대나무를 소재로 한 집성목을 제조하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 대나무를 소재로 한 집성목을 제조하는 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

< 실시예 >

3-5년생 정도 되는 대나무를 선별하여 스트립 분할 후 마디를 제거한 다음 90℃의 가열수조에 투입하여 1~시간 정도 삶아 외피(껍질)을 벗겨내고 스트립 분할되고 마디가 제거된 대나무를 섬유방향(결방향)으로 쪼개어 1cm 내외의 세절된 폭으로 대나무 목편을 만든다.

상기 대나무 목편을 1ℓ의 물에 소석회나 생석회를 10g 정도 섞어 용해시킨 석회수 가열조에 침지시킨 다음 가열조에서 100℃의 가열온도로 12시간 동안 대마무 목편을 삶는다.

상기 대나무 목편을 진공건조실에 투입하여 급냉온도가 영하 10~20℃가 되는 조건에서 3시간 동안 급냉한 다음 진공건조실의 온도가 10℃가 되는 조건에서 10분 동안 감압하고 이어서 진공건조실의 온도를 30℃로 조건으로 만든 다음 20시간 동안 건조한다.

상기 건조된 대나무 목편을 열풍가열실에 투입하여 열풍가열실의 온도가 200℃가 되는 조건에서 50분 동안 하는 열풍 가열하여 수분을 완전된 제거한다.

상기 대나무 목편을 아교가 10중량% 농도로 용해된 수용액에 투입하여 1시간 침적시켜 대나무 목편에 아교 수용액이 골고루 침투되도록 한 다음 대나무 목편을 꺼내어 상온에서 2일 동안 자연 건조한다.

상기 대나무 목편을 금형에 투입하여 가열 압축 성형을 하되 금형의 내부를 온도 130℃로 가열시키고 압축 프레스를 통해 압축 성형하여 집성목을 제조한다.

상기와 같이 제조된 본 발명의 대나무를 소재로 한 집성목은 화학물질이나 유해한 화학물질을 사용하지 않는 친환경으로 지속가능한 제품으로 유연한 치수 변화(길이8m이상)를 가지며 가벼운 무게로 쉬운 조작과 운반으로 설치가 쉽고 유지관리가 용이할 뿐만 아니라 곰팡이 성장 및 부패에 대한 내항균성과, 내구성, 내강도우수한 목재로 활용할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따른 집성목의 표면은 아름다운 자연갈색과 황금색 톤의 조화를 이루는 색상으로 무광택의 자연친화적 색상표면을 연출할 수 있고, 천연 대나무 향이 발산될 뿐 아니라 질감 역시 천연 목재와 동일한 질감으로서 플라스틱에서 나타나는 차갑고 미끌 거리는 이물질감에 대한 거부감도 해소할 수 있게 되었으며, 특히 같은 규격의 어떤 목재 소재보다도 수명을 크게 연장할 수 있어서 야외시설구조재, 건축마감재, 온천, 수영장 수변데크, 정원가구, 조합놀이대 및 유희시설물, 도어, 발코니, 부두 등의 조경시설물 및 산업용 목재구조재로서 활용가치를 높일 수 있게 되었다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

S1 : 대나무의 외관 마디를 제거하는 단계
S2 : 대나무의 외피를 제거하는 단계
S3 : 대나무 목편을 만드는 단계
S4 : 대나무 목편을 석회수에 삶는 단계
S5 : 대나무 목편을 진공 건조하는 단계
S6 : 대나무 목편을 열풍 가열하는 단계
S7 :대나무 목편에 아교 피복을 하는 단계
S8 :대나무 목편을 가열 압축 성형하는 단계

Claims (6)

1. 대나무의 외관 마디를 제거하는 단계(S1)와,
   상기 단계를 거친 대나무의 외피를 제거하는 단계(S2)와,
   상기 단계를 거친 대나무를 일정 규격으로 쪼개어 대나무 목편을 만드는 단계(S3)와,
   상기 단계를 거친 대나무 목편을 1ℓ의 물에 소석회나 생석회를 5~20g 정도 섞어 용해시킨 석회수 가열조에 침지시킨 다음 가열조에서 80~120℃의 가열온도로 10~14시간 동안 석회수에 의해 삶는 단계(S4)와,
   상기 단계를 거친 대나무 목편을 진공건조실에 투입하여 급속 냉동을 하고 얼음을 기체로 승화시켜 건조하는 진공건조단계(S5)와,
   상기 단계를 거친 대나무 목편을 열풍가열실에 투입하여 열풍 가열하는 단계(S6)와,
   상기 단계를 거친 대나무 목편을 아교가 용해된 수용액에 투입한 다음 꺼내어 아교 피복을 하는 단계(S7)와,
   상기 단계를 거친 대나무 목편을 금형에 투입하여 가열 압축 성형하는 단계(S8)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 대나무 목편을 만드는 단계(S3)에서는, 스트립 분할된 대나무를 섬유방향(결방향)으로 쪼개어 목편을 만들되 0.5~2cm 내외의 세절된 폭으로 된 대나무 목편으로 만드는 것을 특징으로 하는 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 대나무 목편을 진공 건조하는 단계(S5)에서는, 진공건조실에 대마무 목편을 투입하여 급냉온도가 영하 10~20℃가 되는 조건에서 2~5시간 동안 급냉한 다음 진공건조실의 온도가 5~10℃가 되는 조건에서 10~20분 동안 감압하고 이어서 진공건조실의 온도를 20~40℃로 조건으로 만든 다음 18~22시간 동안 건조가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 대나무 목편을 열풍 가열하는 단계(S6)에서는, 대나무 목편을 열풍가열실에 투입하여 열풍가열실의 온도가 200~300℃가 되는 조건에서 30~60분 동안 하는 열풍 가열하는 것을 특징으로 하는 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 대나무 목편에 아교 피복을 하는 단계(S7)에서는, 아교가 5~20중량% 농도로 용해된 수용액에 투입하여 1~2시간 침적시켜 대나무 목편에 아교 수용액이 골고루 침투되도록 한 다음 대나무 목편을 꺼내어 상온에서 1~3일 동안 자연 건조하는 것을 특징으로 하는 대나무를 소재로 한 집성목의 제조방법.
   
   
   

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