KR101347342B1 - 황토를 이용한 목재부재의 제조방법 및 그에 따른 목재부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재 본래의 질감을 살리면서 친환경적인 황토를 이용한 목재부재의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 목재를 소정의 규격으로 제단하고 표면을 가공하는 제재단계, 용매 30 내지 50 부피부에 대하여, 황토분말 30 내지 60 부피부, 천연수지 5 내지 30 부피부, 첨가제 0.1 내지 10 부피부를 포함하는 코팅액을 제조하는 코팅액제조단계, 가공된 목재의 표면에 상기 코팅액을 도포하여 피막층을 형성하는 피막형성단계, 그리고 상기 목재의 피막층을 건조하는 건조단계를 포함함으로써, 아토피나 새집 증후군과 같은 휘발성유기화합물에 의한 유해성을 사전 예방할 수 있는 효과를 가지며, 생산성이 향상되는 효과를 갖는다.

Description

황토를 이용한 목재부재의 제조방법 및 그에 따른 목재부재{MANUFACTURING METHOD OF WOOD-PANEL INCLUDING RED CLAY AND WOOD-PANEL THEREOF}

본 발명은 목재 본래의 질감을 살리면서 친환경적인 황토를 이용한 목재부재의 제조방법과 그에 따라 제조된 목재부재에 관한 것이다.

최근 친환경적인 목재가구에 대한 관심은 증대되는 추세이고, 이에 따라 친환경소재를 이용한 목재부재의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

가구 등의 제작을 위하여 목재를 패널로 가공할 때에 다양한 색상과 기능을 얻기 위하여 종래에는 우드스테인, 전사, 페인트 등을 이용한 도장 작업으로 패널의 외표면에 코팅층을 형성하였다. 이들 방법은 유기화학물질을 사용함에 따라 제조된 목재패널에서 인체에 유해한 휘발성유기화합물(VOC)이 장기간에 걸쳐 방출되어, 새집증후군, 아토피증상 등을 유발하는 문제점을 가진다. 또한, 제조시간이 길어 생산성이 낮으며, 제품 색상의 편차가 남으로써 품질의 균일성을 획득하기 어려운 난점도 갖는 것이다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 황토를 이용하여 친환경적인 목재부재를 제조하려는 것이다. 또한, 종전에 비하여 신속한 제조가 가능하며, 다양한 색상을 쉽게 얻을 수 있게 하는 목적도 갖는다.

상기 과제를 위하여 본 발명은 실시예로, 목재를 소정 규격으로 제단하고 그 표면을 가종하는 재재단계, 용매 30 내지 50 부피부에 대하여, 황토분말 30 내지 60 부피부, 천연수지 5 내지 30 부피부, 첨가제 0.1 내지 10 부피부를 포함하는 코팅액을 제조하는 코팅액제조단계, 가공된 목재의 표면에 상기 코팅액을 도포하여 피막층을 형성하는 피막형성단계, 그리고 상기 목재의 피막층을 건조하는 건조단계를 포함하는 황토를 이용한 목재부재 제조방법을 제시한다.

여기서 상기 코팅액 제조단계는 황토를 500 내지 5000 메쉬로 분쇄하여 황토분말을 제조하는 단계, 상기 황토분말을 물에 희석하고 교반하여 황토용액을 제조하는 단계, 그리고 상기 황토용액에 상기 천연수지와 상기 첨가제를 넣어 교반하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 코팅액제조단계를 거친 후에 상기 용매액 30 내지 50부피부에 대하여, 피톤치드 추출액을 0.01 내지 0.5 부피부로 더 첨가하는 단계를 더 거칠 수 있다.

더하여, 상기 피막형상단계는 복수회 반복 수행될 수 있으며, 상기 건조단계를 거친 이후에 상기 목재의 표면에 잔여하는 건조된 피막층을 브러싱하는 마감단계를 더 거칠 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 황토분말을 이용하여 코팅액을 제조하고, 이를 이용하여 목재부재의 표면에 친환경적인 코팅층을 형성함으로써 아토피나 새집 증후군과 같은 휘발성유기화합물에 의한 유해성을 사전 예방할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 코팅액은 자연상태에서 신속하게 건조됨으로써 제조시간이 줄어들어 생산성이 향상되는 효과를 가진다.

또한, 코팅층을 다수 회 겹쳐 형성함에 따라 사용자가 원하는 다양한 채도를 갖는 목재부재를 생산할 수 있어, 소비자의 만족도를 향상시킬 수 있는 효과도 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른, 황토를 이용한 목재부재 제조방법과 그에 따라 제조된 목재부재를 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 황토를 이용한 목재부재 제조방법은 제재단계, 코팅액제조단계, 피막형성단계, 건조단계를 포함한다. 나아가 건조단계를 거친 이후에는 마감단계를 더 거칠 수 있다.

제재단계는 선별된 목재를 소정의 규격으로 제단하고, 제단된 목재부재의 표면을 가공하는 것이다. 목재는 원목재이나 합성목재일 수 있다. 목재부재의 규격은 사용자의 선택에 따라 결정되는 것인데, 예를 들면 판재 형상이거나, 블라인드에 장착되는 개별 날개의 형상일 수 있다. 제단된 목재부재는 통상 거친표면과 각진 모서리를 가지므로, 공작 기구를 통하여 라운드 처리하며 표면을 부드럽게 가공한다. 표면가공처리가 종료된 목재부재의 표면은 일반적으로 목재 특유의 질감이 드러나며, 목재의 섬유질에 따라 미세한 기공이 형성된다.

한편, 코팅액제조단계는 물, 황토분말, 피막형성을 위한 천연수지, 첨가제를 후술되는 적정비율로 혼합하여 코팅액을 제조하는 것이다.

이때, 물이나 알코올 등의 용매 30 내지 50 부피비에 대하여, 황토분말 30 내지 60 부피비, 천연수지 5 내지 30 부피비, 첨가제 0.1 내지 10 부피비로 조성된다.

이러한 코팅액 제조단계는 구체적으로 위의 조정비 범위 내에서 황토 덩어리를 500 내지 5000 메쉬(mesh) 크기로 잘게 분쇄하여 황토분말을 제조하는 단계, 이 황토분말을 물에 희석하고 교반하여 황토용액을 제조하는 단계를 거치고, 이후에 황토용액에 천연수지와 상기 첨가제를 넣어 교반하는 단계로 세분화 될 수 있다.

여기서, 천연수지는 피막을 형성하기 위한 재질로서, 천연재질의 다양한 수지일 수 있다. 일례로, 천연수지는 쉘락(Shellac), 캐슈도료(Cashew resin), 천연고무 등일 수 있다. 용매는 천연수지가 녹을 수 있는 유극성용매 또는 무극성용매일 수 있으며, 유극성용매는 물, 알코올, 액체암모니아 등 일 수 있고, 무극성용매는 에탄, 메탄, 오일류 등 일 수 있다. 첨가제는 분산제, 계면활성제, 소포제, 소광제 등 통상 사용되는 것일 수 있다.

더하여 코팅액 제조단계에서는 다양한 색상을 내기 위한 소량의 안료가 더 포함될 수 있다. 이러한 안료는 광물분쇄물 등의 천연재료로 이루어질 수 있다.

이와 같이 제조된 코팅액에 피톤치드 추출액을 추가할 수 있으며, 상기 용매액 30 내지 50부피부에 대하여, 피톤치드 추출액을 0.01 내지 0.5 부피부이다.

이때, 피톤치드 추출액을 대체하여 향료가 코팅액에 추가될 수 있다. 이때, 피톤치드 추출액이 0.1 부피부 미만인 경우에는 피톤치드 추출액에 따른 향기나 피톤치드 성분의 방출이 거의 없으며, 피톤치드 추출액이 0.5 부피부를 초과하는 경우에는 건조된 목재부재에서 역한 냄새가 발생되는 문제가 있다.

피톤치드 추출액은 수증기 증유법, 압착법, 추출법 등 공지된 방법을 통하여 식물의 피톤치드 성분을 분리한 것이고, 이러한 피톤치드 추출액이 더 함유되는 코팅액은 아토피증상의 완화, 새집 증후군의 발생을 저감하는 효과를 가지게 된다.

한편, 피막형성단계는 목재부재의 표면에 상기 코팅액을 도포하여 피막층을 형성하는 것이다. 코팅액은 롤코터(roll coater) 등을 이용하여 가공된 목재의 표면에 고르게 도포된다.

이때, 피막형상단계는 복수회 반복 수행되어 목재부재의 표면의 채도를 더욱 증대시킬 수 있다. 코팅액은 함유된 황토분말에 의하여 연한 황토 색상인데, 목재부재 상에 피막층이 중첩됨에 따라 황토색상이 점차 선명하게 나타나게 된다. 피막형상단계의 반복 횟수는 목재의 바탕색과 대비하여 소비자의 취향에 따라 요구되는 채도에 이를 때까지 이루어지며, 실험에 따르면 2회 내지 5회에 걸쳐 피막층이 중첩되면 충분하였다. 특히, 코팅액에 안료가 더 포함되는 경우에 피막이 겹쳐짐으로써, 안료에 의한 색상이 선명하게 되는 장점이 있게 된다.

한편, 건조단계는 목재의 피막층을 건조하여 피막층의 휘발성분은 날리고 피막이 안정되게 하는 것이다. 이러한 건조는 자연 건조 조건하에 이루어지거나, 보다 신속한 건조를 위하여 열풍을 이용한 고온 건조 조건하에 이루어질 수 있다.

나아가, 건조단계를 거친 이후에 가공된 목재의 표면에 잔여하는 건조된 피막층을 브러싱하는 마감단계를 더 거칠 수 있다. 건조과정 중에 코팅액의 외표면에 드러난 황토분말을 드라이 브러싱으로 털어 냄으로써 목재부재의 표면을 청결하게 유지하는 것이다. 나아가, 1회 분사되어 목재의 기공으로 침투된 코팅액 성분을 제외하고 표면에 형성된 코팅층을 거칠게 브러싱함으로써 목재의 기공에 침투한 코팅액의 황토분말 성분이나 치톤피드 성분에 의한 효능을 가지면서 외표면은 목재 고유의 재질감을 그대로 살리도록 구성할 수 있다.

이하는 코팅액을 제조함에 있어 조성 비율을 달리한 실험예들을 설명한다.

모든 실험예에서 목재부재는 나왕목 재질이고, 코팅액의 제조는 그 성분비율만 달리하며 전술된 제조단계에 동일한 교반조건 하에 제조하였으며, 동일한 상온에서 1시간 자연건조하였다. 용매는 물로 하였고, 천연수지는 복합 레진으로 하였고, 첨가물은 분산제, 계면활성제, 소포제, 소광제를 일정비율로 혼합하여 사용하였다.

본 발명의 실시에에 따른 목재부재는 그 표면에 전술된 제조방법에 따라 형성되는 코팅층이 형성됨으로써 사용중에 원적외선 방출, 수분의 흡입배출에 의한 습도조절 등 황토가 갖는 유익한 효능을 발휘하는 것이다.

이하에서는 각 조성물의 조성비에 따른 실험예를 설명한다.

<실험예1>

황토분말(1000메쉬), 천연수지 및 첨가제의 부피비는 아래 표1과 같이 동일하게 유지한 상태에서 용매의 부피비를 달리하며 코팅액을 제조하였다.

실험	용매(부피비)	황토분말(부피비)	천연수지(부피비)	첨가제(부피비)
실험1-1	25	50	15	1
실험1-2	30	50	15	1
실험1-3	50	50	15	1
실험1-4	55	50	15	1

실험1-1은 용매가 적어 코팅액이 거의 반죽상태가 됨에 따라 목재분재의 표면에 얇게 코팅하기가 거의 불가능하였으며, 실험1-2에서는 실험1-1보다 묽어져 붓으로 칠할 수 있는 정도가 되었다. 실험1-4에서 천연수지에 의한 코팅액 접착효과가 거의 나타나지 못하였으며, 코팅층이 중첩되어도 목재부재 상에서 흘러내려 중첩의 효과가 미미하였으며, 실험1-3에서는 건조시간(1 시간)에 거의 맞추어 건조가 종료되었다.

<실험예2>

용매, 천연수지 및 첨가제의 부피비는 아래 표2와 같이 동일하게 유지한 상태에서 황토분말(1000 메쉬)의 부피비를 달리하며 코팅액을 제조하였다.

실험	용매(부피비)		황토분말(부피비)		천연수지(부피비)		첨가제(부피비)
실험2-1	40		20		15		1
실험2-2	40		30		15		1
실험2-3	40		50		15		1
실험2-4	40		60		15		1
실험2-5	40		70		15		1

실험2-1에 따라 제조된 목재부재에서는 황토분말에 의한 효능이 거의 발휘되지 아니하였고, 특히 목재에 침투하는 코팅액에 함유되는 황토분말의 비율이 낮게 나타났으며, 실험2-2에서는 황토분말의 색상에 따라 목재의 색상변화가 명확하게 나타났다. 한편, 실험2-5에서는 황토분말이 과다하여 코팅액의 교반이 쉽지 아니하며, 반죽된 코팅액이 목재부재에 고르게 발라지지 아니하는 단점이 있고, 실험2-4에서는 붓으로 칠할 수 있을 정도의 점성으로 코팅액이 제조되었다.

<실험예3>

용매, 황토분말(1000 메쉬), 첨가제의 부피비는 아래 표3과 같이 동일하게 유지한 상태에서 천연수지의 부피비를 달리하며 코팅액을 제조하였다.

실험	용매(부피비)	황토분말(부피비)	천연수지(부피비)	첨가제(부피비)
실험3-1	40	50	1	1
실험3-2	40	50	5	1
실험3-3	40	50	30	1
실험3-4	40	50	40	1

실험3-1의 코팅액으로 형성된 코팅층은 손으로 만졌을 때에 코팅층이 유지되지 못하고 쓸려 내리는 단점이 있고, 시험3-2의 코팅액으로 형성된 코팅액은 손으로 만졌을 때에 코팅층이 유지되었다. 한편, 실험3-4의 코팅액은 점성이 높아져 목재부재의 표면 상에서 덩어리진채 경화되는 문제가 발생되었고, 실험3-3의 코팅액에서 코팅액이 덩어리진 상태에서 경화되는 문제가 해결되었다.

<실험예4>

용매, 황토분말(1000메쉬), 천연수지의 부피비는 아래 표4와 같이 동일하게 유지한 상태에서 첨가제의 부피비를 다리하며 코팅액을 제조하였다. 이때, 첨가제에 함유된 각 조성물의 비율은 서로 동일하다.

실험	용매(부피비)	황토분말(부피비)	천연수지(부피비)	첨가제(부피비)
실험4-1	40	50	15	0.05
실험4-2	40	50	15	0.1
실험4-3	40	50	15	10
실험4-4	40	50	15	15

실험4-1에서 제조된 코팅액은 첨가제의 효능이 거의 발휘되지 아니하였고, 실험4-2에서 첨가제의 효능이 발휘되어 코팅층이 안정되게 형성되는 것이 확인되었다. 또한, 실험4-4에서 제조된 코팅액은 첨가제가 과도하게 사용되어 황토분말에 의한 발휘되는 유익한 효능보다 첨가제에 의한 유해한 효능이 더 강하게 발휘되는 것으로 확인되었으며, 실험4-3에서는 코팅층이 안정되게 형성됨을 확인하였다.

<실험예5>

코팅액 100 부피비에 대하여, 용매 40 부피비, 황토분말 50 부피비, 천연수지 15 부피비, 첨가제 1 부피비로 동일하게 하되, 황토분말의 크기를 400 메쉬에서 5500 메쉬까지 점차 증가하면서 코팅액을 제조하였다.

황토분말이 500 메쉬 미만인 경우에는 황토분말의 입자가 거칠어 코팅액에서 침전되는 현상이 두드러지고, 이로 형성된 코팅층에서 황토분말이 쉽게 떨어지는 문제가 발생되었다. 또한 황토분말이 5000 메쉬를 초과하는 경우에는 황토분말의 비용이 상당히 급상승하여 경제성이 크게 떨어지는 문제와, 코팅층을 위한 도포 후에 표면층으로 떠올라 건조된 코팅층의 색상이 고르게 형성되지 아니하는 문제가 발생되었다.

Claims (6)

1. 목재를 소정의 규격으로 제단하고 표면을 가공하는 단계,
   용매 30 내지 50 부피부에 대하여, 황토분말 30 내지 60 부피부, 천연수지 5 내지 30 부피부 및 첨가제 0.1 내지 10 부피부를 혼합하여 코팅액을 제조하는 코팅액제조단계,
   가공된 목재의 표면에 상기 코팅액을 도포하여 피막층을 형성하는 피막형성단계, 그리고
   상기 목재의 피막층을 건조하는 건조단계
   를 포함하며,
   상기 첨가제는 상기 용매에 녹을 수 있는 분산제, 계면활성제, 소포제, 소광제 및 이들의 조합물 중 선택된 어느 하나일 수 있고, 상기 천연수지는 접착성을 가지며, 상기 건조단계에서 상기 피막층의 휘발성분이 제거될 수 있는
   황토를 이용한 목재부재 제조방법.
2. 제1항에서,
   상기 코팅액 제조단계는
   황토를 500 내지 5000 메쉬로 분쇄하여 황토분말을 제조하는 단계,
   상기 황토분말을 물에 희석하고 교반하여 황토용액을 제조하는 단계, 그리고
   상기 황토용액에 상기 천연수지와 상기 첨가제를 넣어 교반하는 단계,
   를 포함하는 황토를 이용한 목재부재 제조방법.
3. 제1항에서,
   상기 코팅액제조단계를 거친 후에
   상기 용매액 30 내지 50부피부에 대하여, 피톤치드 추출액을 0.01 내지 0.5 부피부로 더 첨가하는 단계를 더 포함하는 황토를 이용한 목재부재 제조방법.
4. 제1항에서
   상기 코팅액제조단계에서, 안료를 더욱 혼합하여 코팅액을 제조하는 황토를 이용한 목재부재 제조 방법.
5. 제1항에서,
   상기 건조단계를 거친 이후에
   상기 목재의 표면에 잔여하는 건조된 피막층을 브러싱하는 마감단계를 더 거치는 황토를 이용한 목재부재 제조방법.
6. 제1항에 기재된 방법에 따라 표면에 황토분말을 함유하는 코팅층이 형성되어 있는 목재부재.