KR101734332B1 - 건축용 집성재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 건축용 집성재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 목재를 소정의 값 이하의 함수율을 갖도록 챔버(100) 안에서 가열처리하는 목재 열처리 단계(S10); 열처리 목재(10)의 표면에 접착제(20)를 도포한 후, 다른 열처리 목재(10)를 결 방향이 평행하도록 상호 압착시켜 열처리 목재(10)를 집성하는 열처리 목재 접착 단계(S20), 상호 접착된 열처리 목재(10)에 압력이 가해지도록 물리적 압착수단(30)을 이용하여 열처리 목재(10)를 집성 경화시키는 압착 유지수단 부착 단계(S30) 및 물리적 압착수단(30)이 부착된 열처리 목재를 소정의 값 이하의 함수율이 유지된 상태에서 챔버(100)에 재투입하여 고온의 열풍 하에서 경화시키는 집성재 열처리 단계(S40)을 포함하는 것으로, 목재의 급속한 건조로 인하여 발생하는 표면 경화가 방지되어 균열이나 비틀림이 일어나지 않아 치수 안정성이 향상되고, 심부로부터 수분이 발산되어 잔존하는 수분으로 인해 목재가 썩는 현상이 방지됨으로써 내부후성이 증대되며, 건조된 열처리 목재 내부로 접착제가 깊숙이 침투되어 접착력이 증가되는 건축용 집성재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

건축용 집성재 및 그 제조방법{LAMINATION WOOD FOR STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
이 발명은 건축용 집성재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 구조용으로 제작된 집성재로서 건축물이나 교량의 긴 보로 사용될 수 있는 집성재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축용 집성재(集成材)라 함은, 작은 크기의 목재를 서로 접착하여 하나의 큰 각재를 길게 형성함으로써 치수안정성 및 구조강도를 높이고, 옹이 등과 같은 목재 특유의 결함을 제거하기 위해 만들어진다. 특히, 구조용으로 제작된 건축용 집성재는 변형이 적고, 사용용도에 따라 길이나 두께, 폭 등을 조절할 수 있으며, 큰 하중을 버틸 수 있으므로 건축물이나 교량의 긴 보로 사용되기도 한다.
일반적으로 목재는 벌목시 함수율, 즉 수분함량이 상대적으로 높으므로, 벌목한 목재를 그대로 이용하여 가구 등을 만들게 되면 시간이 지남에 따라 변형이 초래된다. 따라서, 벌목한 목재는 적절한 건조과정을 필요로 한다.
목재의 건조방법으로는, 상온 건조와 고온 건조가 있는데, 천연 건조는 건조장에 목재를 쌓아두고, 대기의 온도, 습도 및 통풍을 이용하여 건조하는 방법으로 시설비가 적게 들고 작업이 비교적 간단하지만, 건조 시간이 길고 넓은 건조장이 요구되며 소정의 값 이하의 함수율로는 건조할 수 없는 한계가 있다. 한편, 고온 건조는 건조실의 온도, 습도 및 풍속 등의 건조 조건을 인공적으로 조절하여 건조하는 방법으로 건조 시간이 짧고, 소정의 값 이하의 함수율로 건조할 수 있는 이점이 있다.
목재를 고온 건조 하에서 가열처리하면, 함수율이 대폭 낮아지면서, 목재의 조성물 중 헤미셀룰로오스(Hemicellulose)의 유리수산기(-OH)가 파괴되어 목재의 수분 흡수력이 낮아지게 된다. 이에 따라 목재부후균이 서식하기 어렵게 된다. 이처럼, 가열처리된 열처리 목재는 내구성이 대폭 향상되어 다양한 용도로 사용되고 있다.
통상적으로, 이러한 건축용 집성재는 일반 목재에 접착제를 도포하여 압착시킨 다음 상온 또는 고온 건조에 의해 제작된다. 하지만, 종래의 건축용 집성재 및 그 제조방법은 일반 목재를 토대로 접착제를 도포하여 압착 양생한 결과, 목재 자체의 건조로 인하여 발생되는 표면경화가 일어나 균열이나 비틀림이 발생되는 문제가 있다. 또한, 잔존하는 수분으로 인하여 목재에 전반적 또는 국부적인 부후 현상이 발생되므로 구조적 강도를 떨어뜨리고, 표면이 변색되어 외관의 미려함을 저하시키는 문제가 있다.
또한, 일반 목재를 접착제로 집성하여 고온 경화시키는 경우, 일반 목재의 함수율이 급격하게 감소되어 건축용 집성재의 전체적인 강도에 영향을 미치는 수축 깨짐이 발생되는 문제가 있다. 나아가, 일반 목재를 이용한 집성재는 접착제가 깊숙이 침투되지 못하는 한계가 있다. 이는 특히, 건축물 또는 교량의 구조재로 사용되는 건축용 집성재의 제조에 있어서 지지력 및 안정성에 영향을 미치게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 이 발명의 목적은 종래의 건축용 집성재 및 그 제조방법과는 달리 목재의 급속한 건조로 인하여 발생하는 표면 경화가 방지되어 균열이나 비틀림이 일어나지 않아 치수 안정성이 향상되고, 목재가 썩는 현상이 방지됨으로써 내부후성이 증대되는 건축용 집성재를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 이 발명은 고온의 열풍에 의해 목재가 급격히 수축하여 접착층이 파괴되어 강도가 저하되는 현상을 방지하고, 목재의 함수율의 감소로 발생하는 급격한 수축 깨짐을 방지하는 건축용 집성재를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
나아가, 이 발명은 건조된 열처리 목재 내부로 접착제가 깊숙이 침투되어 접착력이 증가됨으로써, 건축물 또는 교량의 구조재로 사용됨에 있어 그 지지력 및 안정성이 증대되는 건축용 집성재를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 이 발명인 건축용 집성재 및 그 제조방법은 목재를 소정의 값 이하의 함수율을 갖도록 챔버(100) 안에서 가열처리하는 목재 열처리 단계(S10); 열처리 목재(10)의 표면에 접착제(20)를 도포한 후, 다른 열처리 목재(10)를 결 방향이 평행하도록 상호 압착시켜 열처리 목재(10)를 집성하는 열처리 목재 접착 단계(S20); 상호 접착된 열처리 목재(10)에 압력이 가해지도록 물리적 압착수단(30)을 이용하여 열처리 목재(10)를 집성 경화시키는 압착 유지수단 부착 단계(S30); 및 물리적 압착수단(30)이 부착된 열처리 목재를 소정의 값 이하의 함수율이 유지된 상태에서 챔버(100)에 재투입하여 고온의 열풍 하에서 경화시키는 집성재 열처리 단계(S40);를 포함하되, 상기 목재 열처리 단계(S10) 및 집성재 열처리 단계(S40)에서의 챔버(100)는, 집성된 열처리 목재(10)가 적층될 수 있는 실내 공간(110)을 구비하고, 실내 공간(110)의 상부에는 덕트(120)가 구비되며, 상기 덕트(120)에는 일정한 간격으로 분출구(121)가 마련되고, 외부에서 공급된 공기가 프로펠러(130)에 의해 상기 분출구(121)로 배출되되, 분출구(121) 주변에 히터(140)가 구비되어 고온 다습의 공기가 실내 공간(110)으로 공급 및 순환된 후, 배출구(150)를 통하여 다시 외부로 배출되고, 상기 열처리 목재 접착 단계(S20) 및 압착 유지수단 부착 단계(S30)에서는, 상기 챔버(100)의 바닥 및 상기 챔버(100)와 이어지는 외부의 바닥에 레일(170)이 연속되도록 구비되어 상기 챔버(100)에서 가열처리된 열처리 목재(10)가 상기 챔버(100)로부터 상기 레일(170)을 따라 반출되고, 상기 열처리 목재 접착 단계(S20) 및 압착 유지수단 부착 단계(S30)를 통과한 열처리 목재(10)가 건축용 집성재로 열처리되기 위하여 상기 챔버(100)에 재투입되도록 상기 레일(170)을 따라 반입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목재 열처리 단계(S10)에서, 목재의 가열처리 온도는 140～150℃인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열처리 목재 접착 단계(S20)에서, 접착제의 도포량은 250g/㎡ 내지 400g/㎡로 하되, 열처리 목재의 함수율이 5%보다 적은 경우 접착제(20)를 더 도포하는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 분출구(121)를 통하여 실내 공간(110)으로 공급된 공기가 상기 배출구(150)를 통하여 외부로 배출되는 공기와의 온도 차이가 5℃ 이내인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 이 발명인 건축용 집성재는 상기의 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 해결수단에 의해, 이 발명은 열처리 목재를 이용함으로써, 목재의 급속한 건조로 인하여 발생하는 표면 경화가 방지되어 균열이나 비틀림이 일어나지 않아 치수 안정성이 향상되고, 심부로부터 수분이 발산되어 잔존하는 수분으로 인해 목재가 썩는 현상이 방지됨으로써 내부후성이 증대되는 이점이 있다.
또한, 챔버 내에서 고온의 열풍에 의해 목재가 급격히 수축하여 접착층이 파괴되어 강도가 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 열처리 목재의 목적된 함수율을 유지하면서 집성재 열처리 단계에서 다시 고온 경화시킴으로써, 함수율의 감소로 발생하는 급격한 수축 깨짐을 방지할 수 있다.
또한, 함수율이 5% 이하의 목재를 건축용 집성재에 이용함으로써, 열처리 목재 접착 단계에서 건조된 열처리 목재 내부로 접착제가 깊숙이 침투되어 접착력이 증가하므로 건축물 또는 교량의 구조재로 사용됨에 있어서 그 지지력 및 안정성이 증대되는 이점이 있다.
또한, 열처리 목재를 접착 및 압착한 후 챔버에 재투입함으로써, 집성재 경화시간을 현저히 단축시켜 열처리 목재를 이용한 건축용 집성재의 생산속도를 극대화할 수 있게 된다.
도 1은 이 발명인 건축용 집성재 제조방법의 일 실시예에 따른 순서도를 도시한 것이다.
도 2는 이 발명인 건축용 집성재 제조방법의 또 다른 실시예에 따른 순서도를 도시한 것이다.
도 3은 이 발명인 건축용 집성재의 전체적인 모습을 나타낸 것이다.
도 4는 이 발명의 한 단계인 열처리 목재 접착 단계에 있어서 도포된 열처리 목재 위로 다른 열처리 목재가 접착되는 모습을 나타낸 것이다.
도 5는 이 발명의 한 단계인 압착 유지수단 부착 단계에 있어서 접착된 열처리 목재를 물리적 압착수단에 의해 압착한 모습을 나타낸 것이다.
도 6은 이 발명인 건축용 집성재 제조방법에 사용되는 챔버의 평면도를 나타낸 것이다.
도 7은 이 발명인 건축용 집성재 제조방법에 사용되는 챔버의 측면도를 나타낸 것이다.
도 8의 (a)는 이 발명인 건축용 집성재 제조방법 중 목재 열처리 단계 및 열처리 목재 접착 단계를 평면도로 나타낸 것이고, (b)는 이 발명인 건축용 집성재 제조방법 중 압착 유지수단 부착 단계 및 집성재 열처리 단계를 평면도로 나타낸 것이다.
도 9는 이 발명인 건축용 집성재를 사용하여 구축된 건축물의 실제모습을 나타낸 것이다.
이 발명에 따른 건축용 집성재 및 그 제조방법에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 2는 이 발명인 건축용 집성재 제조방법의 다양한 실시예를 순서도로 도시한 것이고, 도 3은 이 발명인 건축용 집성재의 전체적인 모습을 나타낸 것이다.
이에 도시된 바와 같이, 이 발명에 따른 건축용 집성재 제조방법은 목적된 함수율을 갖도록 목재를 가열처리하는 목재 열처리 단계(S10)와, 열처리 목재(10)의 표면을 정리하는 대패 가공 단계(S11)와, 열처리 목재(10)를 상호 접착시키는 열처리 목재 접착 단계(S20)와, 열처리 목재(10)가 경화되도록 압착시키는 압착 유지수단 부착 단계(S30)와, 집성된 열처리 목재를 고온 경화시키는 집성재 열처리 단계(S40)와, 집성재의 표면을 정리하는 마무리 가공 단계(S50)를 포함한다.
상기 목재 열처리 단계(S10)는 목재를 소정의 값 이하의 함수율을 갖도록 챔버(Chamber ; 100) 안에서 가열처리하는 단계이다. 통상적으로, 목재는 챔버 안에서 일정 높이로 적층되되, 그 상면과 하면이 노출되도록 각재 형상의 받침대가 목재 사이사이에 배치되어 목재를 지지한다. 적층된 목재는 챔버(100) 내에서 대기압 이상의 고압과 100℃ 이상의 고온에 의해 함수율이 5 내지 10%까지 감소한다. 즉, 챔버(100)를 밀폐시킨 상태로 고온 고압 하에서 챔버(100)의 실내 공간(110)에 적층된 목재를 가열하여 목적된 함수율을 가지도록 목재를 가열처리시키는 단계이다.
상기 목재 열처리 단계(S10)에 의해 가공된 열처리 목재(10)는 목재의 급속한 건조로 인하여 발생하는 표면 경화가 방지되어 균열이나 비틀림이 일어나지 않아 치수 안정성이 향상되고, 심부로부터 수분이 발산되어 잔존하는 수분으로 인해 목재가 썩는 현상이 방지됨으로써 내부후성이 증대되는 효과가 있다. 또한, 열처리하지 않은 일반 목재를 이용하여 건축용 집성재(L)를 제조하는 경우, 후술할 집성재 열처리 단계(S40)에서 고온의 열풍에 의해 목재가 급격히 수축하여 접착층이 파괴되므로 강도가 저하되는 반면, 열처리 목재(10)를 이용하여 건축용 집성재(L)를 제조할 경우 수축 파괴현상이 방지되어 전체적으로 강도가 향상된다.
구체적으로, 이 발명에서는 목재의 함수율이 5% 이하로 낮아질 때까지 가열처리하여 건축용 집성재(L)에 이용한다. 이는, 집성재 열처리 단계(S40)까지 상기 함수율을 유지하여 다시 고온 경화시킴으로써, 함수율의 감소로 발생하는 급격한 수축 깨짐을 방지할 수 있다. 예를 들면, 열처리 목재(10)의 함수율이 10%인 경우, 집성재 열처리 단계(S40)에서 그 함수율이 5% 이하로 감소하면서 수축으로 인하여 건축용 집성재(L)에는 균열이나 깨짐이 발생할 수 있는 반면, 열처리 목재(10)의 함수율이 5%인 경우, 집성재 열처리 단계(S40)에서 그 함수율에 변화가 없으므로, 급격한 수축은 발생하지 않는 이점이 있다.
또한, 함수율이 5% 이하인 목재를 건축용 집성재(L)에 이용함으로써, 이어지는 열처리 목재 접착 단계(S20)에서 건조된 열처리 목재(10) 내부로 접착제(20)가 깊숙이 침투되어 접착력이 증가할 수 있다. 따라서, 상기 목재 열처리 단계(S10)에 의하여 가공된 열처리 목재(10)를 이용한 건축용 집성재(L)는 건축물 또는 교량의 구조재로 사용됨에 있어서 그 지지력 및 안정성이 증대된다.
한편, 상기 목재 열처리 단계(S10)에서 가열처리 온도는 통상적으로 95 내지 320℃이며, 열처리 목재를 이용한 건축용 집성재(L)의 접착력을 고려하여 140～150℃인 것이 바람직하다. 온도의 증가에 따른 열처리 목재(10)의 치수 안정성, 내부후성 및 강도의 변화는 아래 표 1과 같다.
열처리 온도에 따른 목재의 성질 변화
온도(℃) 치수 안정성 내부후성 강도
120 깨짐 및 균열 발생 부후 발생 100(기준)
125 균열 발생 국지적 부후 발생 98
130 균열 발생 국지적 부후 발생 97.5
135 균열 발생 거의 양호 97
140 양호 양호 97
145 양호 양호 96.5
150 양호 양호 95
155 양호 양호 83.5
160 양호 양호 78
상기 표 1에서와 같이, 열처리 목재(10)에 있어서 고온의 열풍을 가할수록 수분 흡수량이 줄어들어 균열이나 비틀림이 일어나지 않아 치수 안정성이 향상되고, 수분으로 인해 목재가 썩는 현상이 방지됨으로써 내부후성이 증대된다.
한편, 상기 표 1에서와 같이, 목재 열처리 단계(S10)에 의해 가공된 열처리 목재(10)는 챔버(100) 내부가 고온이 될수록 목재 내 조성물인 헤미셀룰로오스(Hemicellulose)의 유리수산기(-OH)가 파괴되어 목재의 수분 흡수량을 줄이는 반면, 헤미셀룰로오스의 변형으로 인하여 강도는 줄어든다.
열처리 온도가 140℃ 이하인 경우 열처리 목재의 강도는 최초 강도로부터 크게 저하되지 않으나 치수 안정성 및 내부후성으로 인하여 그 품질이 저하되고, 열처리 온도가 150℃ 이상인 경우 열처리 목재의 치수 안정성 및 내부후성은 크게 향상되나 강도가 급격히 감소하여 전체적인 품질에 영향을 미친다.
따라서, 목재 열처리 단계(S10)에서 140～150℃의 온도 하에 가열처리함으로써, 목재의 치수 안정성, 내부후성 및 강도가 차후 건축용 집성재(L)에 이용됨에 있어서 최적화되는 이점이 있다. 최적화된 열처리 목재(10)를 바탕으로 접착 및 고온 경화 과정을 거치면서 건축용 집성재(L)의 전체적인 품질을 좌우하는 접착력을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 대패 가공 단계(S11)는, 대패를 사용하여 열처리 목재(10)의 접착되어질 표면을 정리하는 단계이다. 가열처리로 인하여 열처리 목재(10)의 표면에 발생하는 이물질을 제거하고, 열처리 목재(10)의 표면을 정리함으로써 다음 단계인 열처리 목재 접착 단계(S20)에서 접착제(20)가 균등하게 도포될 수 있으므로, 건축용 집성재(L)의 접착력이 향상될 수 있다.
도 4는 열처리 목재 접착 단계(S20)에 있어서 도포된 열처리 목재(10) 위로 다른 열처리 목재(10)가 접착되는 모습을 나타낸 것이다.
상기 열처리 목재 접착 단계(S20)는, 열처리 목재(10)의 표면에 접착제(20)를 도포한 후, 다른 열처리 목재(10)를 결 방향이 평행하도록 상호 압착시켜 열처리 목재(10)를 집성하는 단계이다. 통상적으로, 작업자가 직접 롤러를 사용하여 열처리 목재(10)의 표면에 접착제를 도포할 수 있으나, 상기 열처리 목재 접착 단계(S20)에서 롤러도포기 또는 커튼도포기 중 어느 하나를 사용하여 열처리 목재의 표면에 접착제를 도포할 수 있다. 이로써, 접착제(20)의 도포 시간을 단축하고, 균일하게 도포되어 품질이 향상될 수 있다.
상기 접착제(20)는 열경화성 접착제를 사용하는 것이 바람직하며, 주제 100 중량부를 기준으로 경화제 15 중량부를 첨가하여 사용할 수 있다.
전술한 바에 의하면, 상기 목재 열처리 단계(S10)에서, 목재의 함수율이 5%이하로 유지되도록 가열처리하므로 건조된 열처리 목재(10) 내부로 접착제(20)가 깊숙이 침투되어 접착력이 증가되는 반면에, 표면에 남아 있는 접착제 양이 줄어들어 불량 접착을 야기할 수 있다.
이에 따라, 상기 열처리 목재 접착 단계(S20)에서, 접착제의 도포량은 250g/㎡ 내지 400g/㎡로 하되, 열처리 목재의 함수율이 5%보다 적은 경우 접착제(20)를 더 도포할 수 있다.
구체적으로, 열처리 목재의 함수율이 5%에서 1% 떨어질 때마다, 접착제(20)의 도포량은 40g/㎡ 내지 50g/㎡ 추가하여 도포할 수 있다. 이로써, 건조된 목재로 인해 도포된 접착제가 빠르게 목재 내부로 침투됨으로써 표면에 접착제가 잔존하지 않아 발생되는 불량 접착을 방지할 수 있게 된다.
상기 압착 유지수단 부착 단계(S30)는, 상호 접착된 열처리 목재(10)에 압력이 가해지도록 물리적 압착수단(30)을 이용하여 열처리 목재(10)를 집성 경화시키는 단계이다.
도 5는 압착 유지수단 부착 단계(S30)에 있어서 접착된 열처리 목재(10)를 물리적 압착수단(30)에 의해 압착한 모습을 나타낸 것이다.
도 5을 참조하면, 물리적 압착수단(30)은 집성재용 클램프로 구성되는 것이 바람직한데, 상기 클램프는 집성된 열처리 목재(10)의 일면을 지지하는 프레임(31)이 구비되고, 프레임(31)의 양 단에 조절나사(32)가 고정되며, 집성된 열처리 목재(10)의 타면에는 조임편(33)이 구비되어 상기 조절나사(32)와 볼트 결합되면서 집성된 열처리 목재(10)를 압착 유지시킬 수 있다. 상기 집성재용 클램프는 집성된 열처리 목재(10)의 길이 방향에 일정한 간격을 두고 반복 부착될 수 있으며, 부재가 단순하여 집성재용 클램프를 부착한 집성된 열처리 목재(10)가 용이하게 적층될 수 있게 된다.
상기 압착 유지수단 부착 단계(S30)에서 물리적 압착수단(30)은 집성된 열처리 목재(10)에 10 내지 12kg/㎠의 압력을 가하여 집성 경화시키는 것이 바람직하다.
상기 집성재 열처리 단계(S40)는, 물리적 압착수단(30)이 부착된 열처리 목재를 5% 이하의 함수율이 유지된 상태에서 챔버(100)에 재투입하여 고온의 열풍 하에서 경화시키는 단계이다.
통상적으로, 물리적 압착수단(30)이 부착된 집성재를 상온에서 경화시키게 되면 12 내지 24시간이 소요되는 반면, 고온의 열풍이 발생하는 챔버(100) 내에서 고온 경화시키게 되면 온도 80℃을 기준으로 3시간 이내가 소요될 수 있다. 따라서, 열처리 목재(10)를 접착 및 압착한 후 챔버(100)를 이용하여 건축용 집성재(L)를 제조하면 경화시간을 현저히 단축시켜 열처리 목재를 이용한 건축용 집성재의 생산속도를 극대화할 수 있게 된다.
도 6은 이 발명인 건축용 집성재 제조방법에 사용되는 챔버(100)의 평면도를 나타낸 것이고, 도 7은 그 측면도를 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 상기 목재 열처리 단계(S10) 및 집성재 열처리 단계(S40)에서 사용되는 챔버(100)는, 집성된 열처리 목재(10)가 적층될 수 있는 실내 공간(110)을 구비하고, 실내 공간(110)의 상부에는 덕트(120)가 구비되며, 상기 덕트(120)에는 일정한 간격으로 분출구(121)가 마련되고, 외부에서 공급된 공기가 프로펠러(130)에 의해 상기 분출구(121)로 배출되되, 분출구(121) 주변에 히터(140)가 구비되어 고온 다습의 공기가 실내 공간(110)으로 공급 및 순환된 후, 배출구(150)를 통하여 다시 외부로 배출될 수 있다.
실내 공간(110)의 내부는 스테인레스(Stainless)재로 용접되어 기밀성이 증대되고, 덕트(120) 및 히터(140) 등 내부 기기들도 스테인레스재로 제작되어 장기간의 운전에도 기밀성 및 내구성이 저하되지 않는 이점이 있다.
상기 분출구(121)를 통하여 실내 공간(110)으로 공급된 공기가 상기 배출구(150)를 통하여 외부로 배출되는 공기와의 온도 차이가 5℃ 이내로 제어될 수 있다. 상기 챔버(100)에서는, 실내 공간(110)의 고온 다습한 공기를 챔버(100) 밖으로 배출하는 것과 동일한 양의 외기를 챔버(100)내로 인입할 수 있는데, 급기 및 배기시의 온도 차이를 줄임으로써 에너지 손실을 최소화하고, 연료 사용량을 줄일 수 있는 경제적 이점이 있다. 나아가, 급기 및 배기의 온도차가 매우 적으므로, 열처리 목재(10)에 스트레스가 전혀 부여되지 않고, 결로가 발생되지 않아 표면 변색을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 챔버(100)의 일측에는 보일러(181) 및 제어실(182)이 구비될 수 있다. 상기 제어실(182)에는 컨트롤부(183)가 구비되어, 작업자가 챔버(100)의 실내 공간(110)으로 공급되는 공기의 온도, 습도, 풍속 및 건조 시간 데이터를 입력하게 되면 건조가 종료되는 시점까지 자동적으로 건조가 실시될 수 있다. 또한, 상기 컨트롤부(183) 실내 공간(110)에 구비된 함수율 검출수단(184)과 연결되어 열처리 목재(10)의 배출 없이도 상시 연속적으로 계측이 가능하다는 이점이 있다. 결국, 상기 제어실(182)이 구비됨으로써, 목적된 목재의 함수율에 도달하는 동안에 원하는 온도로 제어 가능하다는 이점이 있다.
한편, 도 6 내지 도 7을 참조하면, 챔버(100) 바닥부 및 이어지는 외부로 레일(170)이 구비될 수 있다. 레일(170)이 구비됨으로써, 적측된 목재 또는 집성된 열처리 목재(10)를 용이하게 챔버(100)에 반입 및 반출할 수 있다.
나아가, 챔버(100)에서 가열처리된 열처리 목재(10)가 건축용 집성재로 열처리되기 위하여 챔버(100)에 재투입되기 전까지 과정, 즉 대패 가공 단계(S11), 열처리 목재 접착 단계(S20) 및 압착 유지수단 부착 단계(S30)에서의 작업 시간을 단축시킬 수 있게 된다. 도 8의 (a)는 이 발명인 건축용 집성재 제조방법 중 목재 열처리 단계 및 열처리 목재 접착 단계를 평면도로 나타낸 것이고, (b)는 이 발명인 건축용 집성재 제조방법 중 압착 유지수단 부착 단계 및 집성재 열처리 단계를 평면도로 나타낸 것이다. 도 8을 참조하면, 레일(170)이 작업장 내부로 바로 연결될 수 있게 구비되어 별도의 하차 또는 적재 작업이 요구되지 않게 된다. 이에 따라, 열처리 목재(10)의 접착 및 압착과 관련한 작업 시간이 연장됨으로 인하여 열처리 목재(10)의 함수율이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 마무리 가공 단계(S50)는, 고온 경화된 열처리 목재를 이용한 건축용 집성재(L)의 표면을 정리하는 단계이다. 표면의 이물질을 제거, 균열 부위의 보수 등 마무리 가공을 통하여 건축물, 교량의 구조재 또는 장식을 위한 수장재로 활용될 수 있다.
이 발명인 건축용 집성재는 앞서 서술한 목적된 함수율을 갖도록 목재를 가열처리하는 목재 열처리 단계(S10)와, 열처리 목재(10)의 표면을 정리하는 대패 가공 단계(S11)와, 열처리 목재(10)를 상호 접착시키는 열처리 목재 접착 단계(S20)와, 열처리 목재(10)가 경화되도록 압착시키는 압착 유지수단 부착 단계(S30)와, 집성된 열처리 목재를 고온 경화시키는 집성재 열처리 단계(S40)와, 집성재의 표면을 정리하는 마무리 가공 단계(S50)를 포함하는 제조방법에 의하여 제조된다.
이에 따라, 종래의 건축용 집성재와는 달리, 목재의 급속한 건조로 인하여 발생하는 표면 경화가 방지되어 균열이나 비틀림이 일어나지 않아 치수 안정성이 향상되고, 심부로부터 수분이 발산되어 잔존하는 수분으로 인해 목재가 썩는 현상이 방지됨으로써 내부후성이 증대되는 이점이 있다. 또한, 열처리하지 않은 일반 목재를 이용하여 건축용 집성재(L)를 제조하는 경우, 집성재 열처리 단계(S40)에서 고온 경화시 목재가 급격히 수축하여 접착층이 파괴되므로 강도가 저하되는 반면, 열처리 목재(10)를 이용하여 건축용 집성재(L)를 제조할 경우 수축 파괴현상이 방지되어 전체적으로 강도가 향상되는 이점이 있다.
도 9는 이 발명인 건축용 집성재를 사용하여 구축된 건축물의 실제모습을 나타낸 것이다.
또한, 함수율이 5% 이하의 목재를 건축용 집성재(L)에 이용함으로써, 열처리 목재 접착 단계(S20)에서 건조된 열처리 목재(10) 내부로 접착제(20)가 깊숙이 침투되어 접착력이 증가하므로 건축물 또는 교량의 구조재로 사용됨에 있어서 그 지지력 및 안정성이 증대되는 이점이 있다.
이상에서 이 발명에 의한 건축용 집성재 및 그 제조방법에 대하여 설명하였다. 이러한 이 발명의 기술적 구성은 이 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다.
S10 : 목재 열처리 단계 S11 : 대패 가공 단계
S20 : 열처리 목재 접착 단계 S30 : 압착 유지수단 부착 단계
S40 : 집성재 열처리 단계 S50 : 마무리 가공 단계
10 : 열처리 목재 20 : 접착제
30 : 물리적 압착수단 L : 건축용 집성재
100 : 챔버 110 : 실내 공간
120 : 덕트 130 : 프로펠러
140 : 히터 150 : 배출구
160 : 모터 170 : 레일
181 : 보일러 182 : 제어실

Claims (6)

  1. 목재를 소정의 값 이하의 함수율을 갖도록 챔버(100) 안에서 가열처리하는 목재 열처리 단계(S10);
    열처리 목재(10)의 표면에 접착제(20)를 도포한 후, 다른 열처리 목재(10)를 결 방향이 평행하도록 상호 압착시켜 열처리 목재(10)를 집성하는 열처리 목재 접착 단계(S20);
    상호 접착된 열처리 목재(10)에 압력이 가해지도록 물리적 압착수단(30)을 이용하여 열처리 목재(10)를 집성 경화시키는 압착 유지수단 부착 단계(S30); 및
    물리적 압착수단(30)이 부착된 열처리 목재를 소정의 값 이하의 함수율이 유지된 상태에서 챔버(100)에 재투입하여 고온의 열풍 하에서 경화시키는 집성재 열처리 단계(S40);를 포함하되,
    상기 목재 열처리 단계(S10) 및 집성재 열처리 단계(S40)에서의 챔버(100)는,
    집성된 열처리 목재(10)가 적층될 수 있는 실내 공간(110)을 구비하고, 실내 공간(110)의 상부에는 덕트(120)가 구비되며, 상기 덕트(120)에는 일정한 간격으로 분출구(121)가 마련되고, 외부에서 공급된 공기가 프로펠러(130)에 의해 상기 분출구(121)로 배출되되, 분출구(121) 주변에 히터(140)가 구비되어 고온 다습의 공기가 실내 공간(110)으로 공급 및 순환된 후, 배출구(150)를 통하여 다시 외부로 배출되고,
    상기 열처리 목재 접착 단계(S20) 및 압착 유지수단 부착 단계(S30)에서는,
    상기 챔버(100)의 바닥 및 상기 챔버(100)와 이어지는 외부의 바닥에 레일(170)이 연속되도록 구비되어 상기 챔버(100)에서 가열처리된 열처리 목재(10)가 상기 챔버(100)로부터 상기 레일(170)을 따라 반출되고, 상기 열처리 목재 접착 단계(S20) 및 압착 유지수단 부착 단계(S30)를 통과한 열처리 목재(10)가 건축용 집성재로 열처리되기 위하여 상기 챔버(100)에 재투입되도록 상기 레일(170)을 따라 반입되는 것을 특징으로 하는 건축용 집성재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목재 열처리 단계(S10)에서,
    목재의 가열처리 온도는 140～150℃인 것을 특징으로 하는 건축용 집성재 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열처리 목재 접착 단계(S20)에서,
    접착제의 도포량은 250g/㎡ 내지 400g/㎡로 하되, 열처리 목재의 함수율이 5%보다 적은 경우 접착제(20)를 더 도포하는 것을 특징으로 하는 건축용 집성재 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분출구(121)를 통하여 실내 공간(110)으로 공급된 공기가 상기 배출구(150)를 통하여 외부로 배출되는 공기와의 온도 차이가 5℃ 이내인 것을 특징으로 하는 건축용 집성재 제조방법.
  6. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 하나의 제조방법에 의하여 제조되는 건축용 집성재.
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