KR101417984B1 - 건축용 목재의 제조 방법 및 이로부터 제조된 건축용 목재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축용 목재의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 건축용 목재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 목재의 표면 또는 내부에 황토 성분을 침투시킴으로써 목재에 방습성, 내구성 및 유해 물질 차단 기능을 부여한 건축용 목재의 제조 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 건축용 목재에 관한 것이다. 본 발명의 건축용 목재의 제조 방법에 따르면, 원목에 황토 성분을 침투시킴으로써 원목이 갖는 내구성 문제를 해결하였으며, 원목의 표면 또는 심부에 황토 성분이 흡수됨으로써 자연스런운 색감을 발현할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

건축용 목재의 제조 방법 및 이로부터 제조된 건축용 목재{MANUFACTURING METHOD OF WOOD FOR CONSTRUCTION AND WOOD FOR CONSTRUCTION MANUFACTURED BY THE SAME}

본 발명은 건축용 목재의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 건축용 목재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 목재의 표면 또는 내부에 황토 성분을 침투시킴으로써 목재에 방습성, 내구성 및 유해 물질 차단 기능을 부여한 건축용 목재의 제조 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 건축용 목재에 관한 것이다.

근래에 들어서, 소비자들의 생활 수준이 향상됨에 따라 건축 내장재에 대하여 단순한 마감재의 기능 외에 쾌적한 주거 환경과 성능을 요구하게 되었고, 제품의 가격도 저렴하면서 품질이 우수한 제품을 선호하게 되었다.

일반적으로, 건축용에 사용되고 있는 목재로는 원목과 MDF, PB, 집성목 등과 같은 합성목의 소재가 주로 사용되고 있고, 최근 알루미늄 등의 금속도 많이 사용되고 있다. 이 중 원목의 경우에는 다른 재료들에 비하여 외관이 우수한 장점이 있으나, 습도, 온도, 열, 미생물 등의 작용에 의한 내구성에 문제점이 있었다.

위와 같은 원목의 단점을 보완하게 위하여, 원목에 방부제, 방습제, 각종 코팅제 등을 처리하는 방법이 시도되고 있으나, 그 효과는 그리 우수한 것이 되지 못하고 있는 실정이다.

한편, 원목을 재료로 한 건축물에 있어서, 원목에 색상을 도입하는 방법은 주로 표면에 페인트 등을 도포하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이러한 방법에 의하여 원목 표면에 도입된 색상은 자연스러운 색깔을 나타내지 못할 뿐만 아니라, 단순히 원목의 표면에만 처리되는 것으로서 내구성에도 문제가 있었다.

대한민국 공개특허공보 특2001-0085076

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 원목의 표면 또는 심부에 황토를 침투시켜 원목에 갖는 내구성 문제를 해결하고, 또한, 황토 특유의 천연 색상을 원목에 도입하여 보다 자연스러운 색상을 발현할 수 있는 건축용 목재를 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 목재의 제조 방법을 제공한다:

(a) 목재를 절단 및 건조시키는 전처리 단계;

(b) 전처리된 목재를 황토가 포함된 100~160℃의 물에 담근 후 1~5일 동안 찜처리 단계; 및

(c) 찜처리된 목재의 건조 처리 단계.

상기 황토는 N-아실아미노산의 금속염으로 표면 처리된 것이 바람직하다.

상기 찜처리 단계에서는 암모니아 가스 또는 오존 가스를 더 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 찜처리 단계에서는 질산 또는 황산을 더 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 건축용 목재의 제조 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 건축용 목재를 제공한다.

본 발명의 건축용 목재의 제조 방법에 따르면, 원목에 황토 성분을 침투시킴으로써 원목이 갖는 내구성 문제를 해결하였으며, 원목의 표면 또는 심부에 황토 성분이 흡수됨으로써 자연스러운 색감을 발현할 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 목재의 제조 방법을 제공한다:

(a) 목재를 절단 및 건조시키는 전처리 단계;

(b) 전처리된 목재를 황토가 포함된 100~160℃의 물에 담근 후 1~5일 동안 찜처리 단계; 및

(c) 찜처리된 목재의 건조 처리 단계.

상기 건축용 목재라 함은 건축물의 건축에 사용되는 내장재 또는 외장재 목재를 모두 포함하는 개념이다.

상기 목재는 천연 원목, 집성목 또는 합성목일 수 있으나, 바람직하게는 천연 원목을 사용한다. 천연 원목은 예를 들어, 가문비나무, 소나무, 삼나무, 자작나무, 편백나무 등을 들 수 있으며, 집성목은 원목 나무를 모아 사용하게 편하게 일정 사이즈로 재단 후 나무결 방향을 서로 달리하여 가공한 것을 말하며, 합성목은 예를 들어 MDF(medium density eider board), PB(particle board) 등을 들 수 있다.

상기 목재는 원목을 사용하는 용도에 맞게 절단하고, 원목의 수분을 제거하기 위하여 일정 기간 건조시키는 전처리 단계를 거친다. 원목의 건조율은 특별히 한정되는 것은 아니며, 원목의 종류, 수분 함량, 사용되는 용도에 따라서 적절히 조절될 수 있다.

전처리 단계가 완료된 목재는 목재의 뒤틀림을 방지하기 위한 일반적인 찜처리 단계를 거친다. 찜처리 과정은 특별히 한정되지 않으며, 통상 100~160℃의 물에 목재를 담근 후 1~5일 동안 상압 또는 가압 하에서 진행할 수 있다.

본 발명에서는 상기 목재의 찜처리 과정 중에 목재의 표면 또는 심부로 황토 성분을 침투시키는 것을 특징적인 공정으로 한다.

본 발명의 특징적인 찜처리 공정은 물에 황토를 첨가한 후 적절한 교반으로 황토가 물 중에 잘 분산되도록 하는 것이 중요하다. 황토의 교반이 충분하지 않으면 황토 성분이 가라앉아 목재에 충분한 침투 효과를 나타낼 수 없다. 투입되는 황토의 양은 물 100중량부에 대하여 황토 10~15중량부인 것이 바람직하다.

물에 황토를 골고루 분산시키기 위하여, 본 발명에서는 황토의 표면에 N-아실아미노산의 금속염으로 표면 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 N-아실아미노산의 금속염은 황토와의 강한 친화성으로 인해 수중 분산성을 향상시킬 수 있다.

황토의 표면에 상기 N-아실아미노산의 금속염을 표면 처리하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 황토를 물에 혼합하여 5~30중량%의 슬러리 상태의 현탁액을 준비한다. 상기 현탁액에 N-아실아미노산 수용성 염을 황토 100중량부에 대하여 0.1~10중량%, 바람직하게는 0.5~5중량부를 부가하고, 교반하여 균일한 슬러리 상태를 만든다. 상기 슬러리를 계속 교반하면서 이미 부가된 N-아실아미노산 수용성 염의 몰수의 1~2배의 수용성 금속염을 천천히 적가한다. 상기와 같이 수용성 금속염을 부가함에 따라, N-아실아미노산 수용성 염은 Al, Mg, Ca, Zn, Zr 및/또는 Ti의 수용성 금속염과 반응하여 미세 입자 상태의 N-아실아미노산의 금속염이 생성되어 황토 입자의 표면에 순차적으로 흡착된다. Al, Mg, Ca, Zn, Zr 및/또는 Ti의 수용성 금속염의 부가를 완료한 후 10~20분 동안 교반을 계속하고, 이어 1시간 이상 정치하여 숙성시킨다. 다음으로, 원심 분리기, 진공 필터 등을 이용하여 고형물을 여과 및 세척한 후 80~150℃에서 충분히 건조시킨다. 건조된 고형물은 아토마이저와 같은 분쇄기를 이용하여 개별 입자들로 해쇄하여 N-아실아미노산의 금속염이 표면 처리된 황토 분말을 얻는다.

상기 찜처리 단계에서는 암모니아 가스 또는 오존 가스를 더 첨가하는 것이 바람직하다. 암모니아 가스와 오존 가스를 첨가함으로써 목재의 표면 또는 심부로의 황토 성분 침투가 보다 촉진될 수 있다.

암모니아 가스 또는 오존 가스는 찜처리 공정이 진행되는 동안 지속적으로 공급될 수 있다.

또한, 본 발명의 찜처리 단계에서는 질산 또는 황산이 더 첨가될 수도 있다. 찜처리 공정에 질산 또는 황산을 첨가함으로써 목재로의 황토 성분 침투가 보다 원활해질 수 있다. 상기 질산 또는 황산의 첨가량은 물 100중량부에 대하여 0.01~0.1중량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 찜처리 과정은 목재의 비틀림을 방지하기 위한 통상적인 과정에 황토 성분을 첨가하여 목재의 표면 또는 심부에 황토를 침투시키며, 황토의 침투 효율을 증가시키기 위하여 황토의 표면을 N-아실아미노산의 금속염으로 개질시키고, 찜처리 공정 중에 암모니아 또는 오존 가스 및/또는 질산 또는 황산을 부가함으로써 목재로의 황토 성분 침투를 더욱 개선시킬 수 있다.

상기 찜처리가 완료된 목재는 건조 과정을 거치게 되는데, 건조 과정은 상온에서 자연 건조시키거나, 50~80℃에서 열풍 건조시킬 수 있다.

이와 같은 제조 방법에 의한 건축용 목재는 목재의 표면 또는 심부에 황토 성분이 침투됨으로써 목재의 내구성을 향상시키고, 방습성과 황토 고유의 기능성을 나타낼 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 건축용 목재를 제공한다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

[ 실시예 ]

실시예 1

5L 용량의 3구 플라스크에 물 2.5L를 넣고 교반하면서 황토(세화황토, 2000mesh 통과) 500g을 투입하고 완전히 혼합하여 슬러리 현탁액을 제조한 다음 플라스크를 가열하여 온도를 80℃로 상승시킨 후 소듐 N-라우로일-L-글루타메이트 10g을 부가하여 혼합하였다. 교반을 계속하면서 상기 현탁액에 황산 알루미늄 20% 수용액 27ml를 5분에 걸쳐 서서히 부가하였다. 다음으로 약 10분 동안 더 교반한 다음 가열을 중지하고 1시간 동안 정치하였다. 슬러리를 흡입 여과기에서 여과 및 탈수한 후 여과 케이크를 회수하여 건조기에 넣어 120℃에서 오버나이트로 건조하였다. 건조한 케이크를 아토마이저를 이용하여 해쇄하여 아미노산 표면 처리된 황토 분말을 얻었다.

100L의 물에 제조된 황토 분말 10kg을 첨가하고 교반하면서 온도를 120℃로 승온하였다. 여기에 질산 용액 10ml를 천천히 부가하였다. 전처리된 두께 25mm의 목재를 침지시키고, 1일 동안 찜처리 과정을 수행하였다. 찜처리 과정 수행 중 초기 1시간 동안 암모니아 가스를 10ml/hr의 양으로 주입하였다.

찜처리가 완료된 후 목재를 음지에서 자연 건조시켜 황토가 침투된 목재의 제조를 완료하였다.

실시예 2

일반 황토를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 목재를 제조하였다.

실시예 3

찜처리 과정에서 질산 용액을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 목재를 제조하였다.

실시예 4

찜처리 과정에서 암모니아 가스를 주입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 목재를 제조하였다.

실시예 5

찜처리 과정에서 질산 용액을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 목재를 제조하였다.

실시예 6

찜처리 과정에서 암모니아 가스를 주입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 목재를 제조하였다.

비교예

찜처리 과정에서 질산 용액을 첨가하지 않고, 암모니아 가스를 주입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 목재를 제조하였다.

시험예 1

실시예 1로부터 제조된 표면 처리된 황토 분말과 일반 황토의 분산 안정성을 시험하였다.

약 25㎝의 침전 시험관에 각 시료의 현탁액을 넣고, 초음파 분산기에서 약 10분 동안 분산시키고 정치한 후, 침강 시간에 따라 침강 영역의 높이를 측정하였다. 시료의 분산 안정성은 약 0.5시간에서 약 3시간의 범위에서 침강 속도를 관찰하여 각도 α로 나타내었다. 여기서, α는 0도와 90도의 사이의 값이며, α가 90도에 가까울수록 분산 안정성이 불안정하고, 0도에 가까울수록 분산 안정성이 우수한 현탁액임을 나타낸다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	표면 처리된 황토	일반 황토
침강 속도	25	70

상기의 실험 결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 아미노산으로 표면 처리된 황토 분체 현탁액의 침강 속도 기울기는 25도 정도로 표면 처리되지 않은 황토 분체(기울기 70)에 비해 매우 안정한 상태임을 관찰할 수 있었다.

시험예 2

상기 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예로부터 제조된 목재의 황토 성분 코팅 정도 및 황토 성분 침투 깊이를 시험하였다.

육안 관찰을 통하여 목재 표면상의 황토 성분 코팅 정도를 관찰하고, 코팅 정도를 1~5의 점수로 평가하였다. 높은 점수일수록 코팅이 우수함을 나타낸다. 또한, 목재를 절단한 후 황토 성분이 침투된 깊이를 자로 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

	표면 코팅 정도(점)	심부 침투 길이(mm)
실시예 1	5	11
실시예 2	3	9
실시예 3	4	10
실시예 4	4	9
실시예 5	2	8
실시예 6	2	7
비교예	2	3

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 황토를 표면 처리한 경우가 일반 황토를 사용한 경우보다 목재의 표면 처리 정도 및 목재 심부 도달 깊이에서 우수함을 확인할 수 있다. 또한, 찜처리 공정에서 질산 용액 투입 및 암모니아 가스를 주입한 결과가 그렇지 않은 경우보다 표면 코팅 정도와 심부 침투 깊이에서 우수한 결과를 나타냄을 확인할 수 있다.

Claims (5)

1. 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 목재의 제조 방법:
   (a) 목재를 절단 및 건조시키는 전처리 단계;
   (b) 전처리된 목재를 N-아실아미노산의 금속염으로 표면 처리된 황토가 포함된 100~160℃의 물에 담근 후, 암모니아 가스 또는 오존 가스를 첨가하고, 질산 또는 황산을 첨가하여 1~5일 동안 찜처리하는 단계; 및
   (c) 찜처리된 목재의 건조 처리 단계.
   
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3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 의하여 제조되는 건축용 목재.