KR101785554B1 - 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정 크기로 제재된 제재목을 인위적으로 건조시킴에 있어 피건조 제재목의 건조 응력이 최소화되도록 함수율을 점진적으로 낮추어 건조응력을 최소화하고, 제재목의 탈수와 목재의 치수안정을 위한 수지 함침을 일괄적으로 구현하여 효용 가능한 목재를 일괄 생산할 수 있는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법에 관한 것이다.

Description

제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법{Drying of lumber and resin impregnation Wood bulk processing method}

본 발명은 일정 크기로 제재된 제재목을 인위적으로 건조시킴에 있어 피건조 제재목의 건조 응력이 최소화되도록 함수율을 점진적으로 낮추어 건조응력을 최소화하고, 제재목의 탈수와 목재의 치수안정을 위한 수지 함침을 일괄적으로 구현하여 효용 가능한 목재를 일괄 생산할 수 있는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법에 관한 것이다.

생재에 함유된 수분은 세포벽 내에 포함되어 있으나, 세포 간극 또는 세포 내강 등의 공극에는 액상의 수분이 완전히 채워져 있지 않고 일부분만 존재한다.

생재의 함수율은 수종, 산지, 계절, 수건의 부위 등에 따라 다르지만 활엽수의 생재함수율은 45∼160% 정도이나 침엽수와 활엽수의 대부분의 수종은 30∼200% 범위에 속한다.

따라서, 목재 보호와 이용 효율의 극대화를 위해 제재목의 건조는 매우 중요한 기본공정이 되고 있다.

제재목은 통풍이 잘되는 곳에 잔적(棧積)하여 자연 건조하거나, 화학약품 및/또는 열처리기법에 의해 수종의 건조스케쥴에 맞게 인위적으로 건조될 수 있다.

자연건조는 기건함수율(氣乾含水率)까지 또는 그 이하로 건조하는데 오랜 시간이 소요될 뿐 아니라 건조 과정에서 다양한 건조결함이 유발되는데 비해 화학약품이나 열처리기법에 의한 건조방식은 단시간에 목재 수분을 기건함수율 이하로 건조시킬 수 있고, 여러가지의 건조결합을 최소화시킬 수 있으며, 제재목의 사용시간을 단축할 수 있는 장점이 있어 대부분의 제재목은 화학약품이나 열처리기법으로 건조되고 있다.

통상 제재목을 섬유포화점 이하로 건조하면, 대부분의 기계적 성질은 증가하고, 종압축강도와 휨강도는 생재에 비해 약 2∼3배 증가한다.

인위적 제재목 건조장치와 관련된 선행기술로는 등록특허 제1009486250000호(목재 건조장치), 등록특허 제1014344680000호(국산 목재 진공 건조 장치) 및 본 발명자가 창안한 등록특허 제1016551280000호(다목적 목재 건조장치 및 건조방법) 가 공지되어 있다.

위 등록특허 제10-1662311호는 연목과 경목으로 구분되는 피건조 대상의 수종에 따라 열기건조방식과 증기건조방식을 선택적 혹은 혼용하여 제재목의 함수율을 단기에 기건함수율 범위로 탈수할 수 있는 건조장치와 건조방법을 제안한 것에 특징이 있다.

제재목의 함수율을 기건함수율 이내로 셋팅(건조)된 목재는 목재 성형체로 서비스되는 동안 수분의 팽창과 건조에 의해 나무가 휘어지고 쪼개지며, 강도가 현저히 감소하게 된다.

그 이유는 목재 건조시 표면의 수분이 먼저 증발하므로 표면층의 함수율이 감소함에 따라 목재 내부의 수분이 표면으로 이동하면서 수축된 목재와 팽창이 일어난 목재간의 경계면에서 건조응력(internal stress)이 발생하기 때문이다.

이러한 문제로 해결하기 위해 치수안정과 기계적강도와 물성의 개선을 위한 목재의 아세틸화 기법이 통용된다.

목재 아세틸화 기법은 대한민국 공개특허 제10-2013-0009759호(목재 성분의 아세틸화 방법), 등록특허공고번호 제10-1984-0000423(목재처리방법), 및 대한민국 공개특허 제10-2016-0070322호(목재의 수지 주입성 개선을 위한 처리방법), 공개특허 제10-2013-009759호 및 공개특허 제10-2014-0125841호 등이 있다.

그러나, 전술한 종래의 목재 아세틸화 기법은 제재목의 건조작업과는 별도로 제재목의 함수율을 미리 기건함수율 이하로 낮춘 목재의 치수안정과 기능성을 부여하기 위해 실시된다.

한 예로, 대한민국 공개특허 제10-2013-009759호의 기재에서 볼 수 있는 것처럼 아세텔화 대상 목재를 미리 함수율이 일정 범위로 셋팅한 MDF를 타겟으로 하고, 공개특허 제10-2014-0125841호 역시 함수율이 5중량% 미만으로 셋팅된 목재를 타켓으로 하고 있으므로, 제재목의 건조와는 별도로 시간과 비용이 발생되고 작업면에서도 매우 번거롭다는 것이다.

다른 선행기술로, 대한민국 등록특허 제1024070호에서는 푸르푸릴알코올, 무수유기산, 유기용매 및 물을 포함하는 목재 개질 조성물이 공지되어 있으나, 처리방법과 절차가 복잡하고 많은 비용이 발생하는 단점이 있어 소량 처리시 채용해 볼 수 있으나, 대량 처리시에는 고비용으로 인해 채용하기 곤란하고, 또한 전술한 조성물은 화합물 특성에 따른 색상이 발현되어 목재가 지닌 천연의 질감과 색을 활용하는데 어려움이 있을 뿐 아니라 전술한 바와 같이 제재목의 함수율을 기건함수율 이하로 미리 셋팅한 목재에만 적용할 수 있다는 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 창안되었으며, 뚜렸한 성과가 있어 이를 본 발명을 통해 제안하고자 한다.

본 발명의 제1 목적은 일정 크기로 제재된 제재목을 인위적으로 건조함에 있어, 피건조 제재목의 함수율을 순차적으로 낮추어 건조 응력을 최소화하고, 목재수분의 탈수와 함께 목재의 치수안정을 위한 수지 함침을 완성하여 효용 가능한 목재로 일괄 생산할 수 있는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법을 제공하려는 것이다.

또한 본 발명의 제2 목적은 목재 성형체가 서비스되는 동안 팽윤을 억제할 수 있도록 위 제1 목적과 함께 제재목에 발수기능을 제공하여 내후성을 더 증진시킬 수 있는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 해결수단은,

통기가 적절히 유지되도록 소정높이로 잔적된 제재목을 챔버속에 밀봉되게 안치시킨 뒤, 챔버내부로 스팀을 도입하고, 챔버내의 온도를 점진적으로 140℃∼150℃로 5.5일∼6.5일에 걸쳐 상승시키고, 내부압력은 8.5bar∼9.5bar으로 점진적으로 상승시켜 제재목을 가압 증숙시키는 ⓐ공정과;

상기 챔버속으로 불활성가스로 충진하고, 내부온도는 105℃∼135℃, 내부압력은 6.0∼7.7bar을 점진적으로 840분 동안 서서히 상승시켜 제재목의 수분을 탈수시키는 ⓑ공정과;

제재목이 수지 함침제에 의해 완전히 침지되도록 상기 챔버속으로 수지 함침제를 주입하고, 660분 동안 챔버의 온도는 95∼130℃, 내부 압력은 3.5bar∼4.5bar로 빠르게 상승시켜 수지 함침제를 제재목에 함침시키는 ⓒ공정과;

상기 챔버내의 수지 함침제를 제거한 후 불활성가스를 충진하고, 480분 동안 챔버의 압력은 3.2bar∼4.1bar, 온도는 100∼120℃가 되도록 서서히 상승시켜 제재목을 컨디셔닝(conditioning)시키는 ⓓ공정과;

상기 챔버에서 제재목을 꺼내어 균일한 풍속을 얻을 수 있도록 잔적하여 제재목을 양생 및 경과시키는 ⓔ공정으로 구현되는 것에 특징이 있다.

본 발명은 상기의 ⓐ공정 내지 ⓒ공정에 의해 제재목의 탈수와, 불활성가스의 침투에 의해 형성된 미세기공과 미세기공을 통해 수지 함침제의 함침 효율을 증진시키는 것을 특징이 있다.

본 발명은 전술한 ⓒ공정과 ⓓ공정 사이에 발수제를 챔버속으로 충진하고 660분 동안 압력은 3.5bar∼4.5bar, 챔버내부 온도는 95∼130℃로 신속히 상승시켜 제재목에 발수제를 침입시키는 공정을 더 포함하는 것에 특징이 있다.

전술한 ⓐ공정 내지 ⓔ공정으로 이루어진 시계열적 프로세스에 의해 ①제재목의 증숙시켜 세포벽을 확장시키는 것과, ②팽창된 세포벽사이로 불활성가스를 침입시켜 미세통로를 형성시키는 것과, ③미세통로를 따라 수지 함침제가 더 깊숙히 함침되도록 한 것과, ④세포벽속에 함침된 함침제의 경화에 의한 개질처리를 연속적으로 일괄처리하는 것과 ⑤개질처리된 제재목에 발수성을 갖는 수지 함침 목재를 제공한 것에 특징이 있다.

본 발명은 수분을 함유한 제재목을 효용 가능한 목재로 처리함에 있어 시계열적 프로세스를 통해 제재목의 함수율을 순차적으로 낮춤으로써 목질의 개질에 앞서 생길 수 있는 표면할렬, 내부할렬, 횡단면할렬, 휨, 뒤틀림, 갈라짐 등과 같은 건조결함을 미연에 방지함으로 양질의 가용 목재를 제조할 수 있을 뿐 아니라 목질의 개질이 완만하게 완성되므로 목재의 치수안정을 뚜렸하게 도모할 수 있고, 효용 가능한 목재를 효과적으로 일괄 생산할 수 있다.

본 발명은 제재목을 증숙시켜 우선적으로 함수량을 낮추고 불활성가스의 침투에 의해 형성되는 미세통로를 통해 수지 함침제의 침투효율을 높일 수 있고, 발수제를 통해 가용 목재의 항 팽윤성을 높여줌으로 치수안정을 도모할 수 있고, 강도적 손실없이 나무의 중량을 줄일 수 있어 운송이 용이한 효과가 있다.

또한 본 발명은 제재목이 목재 성형체로 서비스되는 동안 발수제 주입에 의해 목재 성형체가 물과 접촉하더라도 항 팽윤성을 개선할 수 있고, 그에 따라 목재 성형체의 내후성을 개선시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법에 관한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

이하에서 설명하는 챔버는 본 발명자가 제안한 등록특허 제10-1662311호에 기재된 건조장치임을 먼저 밝혀둔다.

본 발명의 수지 함침제는 아크릴산(acrylic resin), 메탈 아크릴산 또는 폴리메타크릴산메틸(polymethyl methacrylate), 푸르푸릴 알코올(furfuryl alcohol)의 그룹에서 선택된 어느 한 종이 채용될 수 있고, 전술한 수지 함침제의 중합반응을 위해 개시제가 사용된다. 전술한 수지 함침제는 환경적으로 친숙한 수용성이므로 물(Water)이 전달체로 사용된다.

그러나, 전술한 수지 함침제는 물 전달체만으로는 중합반응이 개시되지 않으므로 개시제가 사용된다. 개시제는 2,2'-아조비스 2,4-디메틸-발레로니트릴(2,2'-azobis(2,4-dimethyl-valeronitrile)), 2,2'-아조비스 4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴((2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile)), 무수말레인산, 벤조산, 붕산, 염화아연 및 그 조합에서 선택된 어느 한 종이 채용될 수 있다.

전술한 개시제를 함유하는 수지 함침제는 메틸메타크릴레이트가 중합반응에 의해 수지 화합물을 형성하게 되고, 목재의 다공질속으로 침입하는 수지 함침제는 중합반응이 완결된 후에는 단량체를 거의 남기지 않고, 이 과정에서 개시제는 소모된다.

전술한 수지 함침제는 물을 기재로, 2,2'-아조비스 2,4-디메틸-발레로니트릴(2,2'-azobis(2,4-dimethyl-valeronitrile)), 2,2'-아조비스 4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴((2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethyl valeronitrile)), 무수말레인산, 벤조산, 붕산, 염화아연 및 그 조합에서 선택된 어느 한 종 1.3중량%로 이루어진다.

위 수지 함침제는 제재목의 다공성 조직에 침투하여 목재의 세포벽이나 기공에 있던 수분을 제거하고 그 자리에 폴리메탈크릴산메틸이 함침된다.

전술한 개시제는 메탈크릴산메틸과 혼합되어 중합반응을 개시하고, 중합반응이 완료되면 경화되므로 목재의 개질작업 개시 전 2-3시간 내에 수지 함침제를 혼합하여 미리 준비하는 것이 좋고, 미리 함침제를 혼합하여 준비해 둔 경우 중합반응을 지연시키기 위한 안정화제를 물에 더 포함시킬 수 있다.

상기한 수지 함침제의 혼합방법은 50℃이상으로 가열된 물과, 개시제 및 안정화제를 첨가하여 물에 완전히 용해한 후 메탈크릴산메틸을 교반하면 잘 혼합된다. 경화는 영하의 기온이 아니면 크게 지연되지 않는다. 만일 목질의 개질이 완료되기까지 경화를 지연시키고자 하는 경우 안정화제를 적절히 사용하거나 경우에 따라서는 안정화제의 사용을 아예 배제(排除)해도 좋다.

안정화제는 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 구연산나트륨, 리그노술폰산의 암모늄염(ammonium salts of lignosulfonic acids) 중 어느 한 종이 유용하다.

전술한 수지 함침제는 세포벽과 반응하지 않기 때문에 세포벽의 형질은 전혀 변하지 않는다. 목재의 기공은 고분자 수지에 의해서 차단되어 습기는 원형 상태의 목재 세포벽과 내강 사이에 형성된 공간을 따라 이동하거나 목재의 길이방향으로만 이동하므로 수지 함침제를 주입하지 않은 목재에 비해 목재의 기계적 성질과 물성을 향상시킬 수 있고, 목재의 서비스 기간 동안 수분이 접촉되더라도 팽윤 억제효과에 의해 목재 성형품의 치수 안정성을 안정적으로 더 확보할 수 있다.

이하에서는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법에 대한 바람직한 실시예를 개시한다.

본 발명은 제재목의 스팀과 열에 의한 세포벽 확장(이하 ⓐ공정이라 함), 제재목의 조직에 미세통로 형성(이하 ⓑ공정이라 함), 미세통로를 통한 수지 함침제 침입(이하 ⓒ공정이라 함), 제재목의 컨디셔닝(이하 ⓓ공정이라 함), 제재목의 건조와 수지함침제 경화(이하 ⓔ공정이라 함)로 이루어진 프로세스를 일괄 수행하는 것에 특징이 있다.

전술한 ⓐ공정은, 통기가 적절히 유지되도록 소정높이로 잔적된 제재목을 챔버속에 밀봉되게 안치시킨 뒤, 챔버내부로 스팀을 도입하고, 챔버내의 온도 140℃∼150℃, 내부압력 8.5bar∼9.5bar으로 1시간 단위로 혹은 더 세분하여 점진적으로 상승시켜 제재목을 열, 수분 및 압력으로 증숙함으로써 제재목의 내부할렬을 방지하면서 세포벽을 확장시킬 수 있다.

챔버의 온도가 135℃이상에서 6.5일 이상 운전할 경우 제재목의 탈수효율은 증진되지만, 후속 ⓒ공정에서 행해지는 챔버내의 온도과 운전시간에 의해 과탈수로 이어져 목재의 강도 저하가 발생되므로 6.5일 이내로 운전하는 것이 좋고, 또한 5.5일 이내로 운전하면 제재목의 중심부에서는 후속 ⓒ공정에서 탈수가 효과적으로 진행되지 않게 된다.

또한 온도를 140℃ 이내로 운전하면 운전시간 6.5일 보다 2∼3배 더 운전하더라도 제재목 심부의 수분이 탈수되지 않아 후속적인 후속 ⓒ공정에서 운전부하가 증가하고, 제재목의 건조결합을 유발할 가능성이 높아진다.

전술한 ⓐ공정에서, 챔버의 압력이 9.5bar 이상으로 재제목을 가압하면 처리된 제제목의 1.3% 량에서 할렬이 나타나고, 8.5bar 이내에서는 아래의 표 1과 같은 워터 포켓(적색의 점선 참조)이 나타난다.

따라서, 후속 프로세스에서 불활성가스의 침투가 제재목의 중심부까지 효과적으로 침투하지 않아 목표로 하는 탈수율에 도달하는데 어려움이 생길 수 있다.

한편, 챔버의 온도와 압력을 급속히 상승시키면, 제재목의 표면에서 중심부쪽으로 향하는 수분 건조경사가 진행되므로 제재목의 내부에서 내부할렬이 발생될 수 있으므로 온도와 압력은 1시간을 주기로 점차 상승되도록 운전하는 것이 매우 중요하다. 이렇게 하면, 제재목의 내부할렬 발생이 최소화되거나 유발되지 않게 되어 생산성을 높일 수 있게 된다.

스팀은 제재목의 세포벽과 내강사이로 침투하여 제재목의 조직을 확장시킨다. 따라서, 제재목의 세포벽 확장을 구현함에 있어 상기한 ⓐ공정에 기재된 임계범위는 유용하다.

전술한 ⓑ공정은, 밀폐된 챔버속으로 불활성가스로 충진하고, 내부온도는 105℃∼135℃, 내부압력은 6.0∼7.7bar을 점진적으로 840분 동안 상승시켜 제재목의 수분을 탈수시켜 구현된다.

명확하게 규명되지는 않았으나 불활성가스 입자가 제재목을 가압하는 압력에 의해 압력세포 내강속으로 침투하면서 생성되는 미세 통로에 의해 목재표면에서 내부로 전도되는 열과 수증기의 침투가 용이하게 되면서 미세통로를 통해 세포 벽내에 있는 수분의 탈수가 촉진되는 것으로 판단된다.

챔버의 내부온도를 135℃ 이상으로 하면, ⓐ공정에 의해 확장된 세포벽에 존재하는 수분의 일부가 잘 탈수가 진행되고, 105℃ 이하에서는 탈수가 효과적으로 진행되지 않아 불활성가스 입자가 제재목 중심부까지 침투가 불균일하게 된다. 아래의 표 3을 보면. 제재목의 세포벽이 불활성가스의 침입에 의해 수분의 일부가 탈수되고, 탈수된 세포벽이 미세통로로 형성된 것을 볼 수 있다.

전술한 불활성가스는 질소, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈, 헬륨가스 중 어느 하나를 채용할 수 있고, 바람직하게는 질소를 채용하는 것이 비용면에서 유리하다.

상기의 ⓑ공정에서 챔버 압력의 임계범위인 6.0∼7.7bar는 제재목의 건조결함을 완충시키기 위해 셋팅되었다. 이 압력 범위에서 의해 후속 프로세스와 연계하여 함수율을 처리 수종의 기건함수량에 적합하게 정확히 완충 및 제어할 수 있다.

한편, ⓐ공정과 ⓑ공정에서는 제재목의 수분이동은 표면에서 중심부로 이동하므로 ⓑ공정에서도 ⓐ공정에서 설명한 것처럼 온도와 압력은 1시간 혹은 더욱 세분한 시간을 주기로 서서히 상승되도록 운전하는 것이 매우 중요하다.

전술한 ⓒ공정은, 제재목이 완전히 침지되도록 상기 챔버속으로 수지 함침제를 주입하고, 660분 동안 챔버의 온도는 95∼130℃, 내부 압력은 3.5bar∼4.5bar로 빠르게 상승시켜 수지 함침제를 제재목에 함침시키는 것이다.

챔버의 온도 130℃, 압력 4.5bar이상으로 운전하는 경우, 그 이내의 압력에서도 선행 프로세스에 의해 제제목의 세포벽에 형성된 미세 통로를 통해 수지 함침제가 경화되지 않은 상태로 제재목의 심부까지 침입하므로, 에너지 효율에서 이익이 없고, 제재목의 0.7%의 량에서 아래의 표 2에서 보는 바와 같은 내부할렬이 유발될 가능성이 높아진다.

전술한 ⓒ공정에서, 운전시간 600분은 제재목의 두께에 따라 변경될 수 있으나, 20∼80% 함수율을 지닌 수종의 제재목을 개질 처리하는 경우, 위 압력의 임계범위에서 수지 함침제가 제재목의 중심부까지 효과적으로 함침될 수 있다. 아래의 표 3은 수지 함침제의 함침 전/후를 현미경으로 촬영한 제재목의 횡단면이다.

수지 함침제 함침 전 제재목	수지 함침제 함침 후 제재목

전술한 ⓓ공정은, 상기 챔버내의 수지 함침제를 제거한 후 불활성가스로 충진하고, 480분 동안 챔버의 압력은 3.2bar∼4.1bar, 온도는 100∼120℃가 되도록 서서히 상승시켜 제재목을 컨디셔닝시키는 것이다.

본 발명은 ⓓ공정에 의해, 선행 ⓒ공정에서 미배출된 잔여 수분의 탈수와 수지 함침제의 고정을 안정화시킬 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 챔버의 압력이 4.1bar 이상에서 운전하면, 잔여 수분 배출효과는 증가되고, 수지 함침제의 안정화 측면에서는 별다른 변화가 나타나지 않으나 소량에서 제재목의 휨이나 갈라짐이 나타나기 시작하고, 3.2bar 이하에서는 잔여수분의 배출이 저하되어 제재목의 중량감소가 저하된다.

전술한 ⓓ공정은 480분 이내에서 효과적으로 제재목을 안정화시킬 수 있고, 그 이상 운전하더라도 제재목의 안정화 기여에 특이점이 없다.

전술한 ⓔ공정은, 상기 챔버에서 제재목을 꺼내어 균일한 풍속을 얻을 수 있도록 잔적시켜 건조시킴으로써 수지 함침제는 양생 및 경화된다.

ⓔ공정은 앞 ⓓ공정에 의해 안정화된 제재목을 챔버에서 꺼내 통기가 용이하도록 잔적하여 제재목에 함침된 수지 함침제를 양생 및 경화시키고, 수분은 증발되어 수지가 함침된 제재목을 목재 성형체로 사용할 수 있다.

한편, 본 발명은 전술한 ⓒ공정과 ⓓ 공정 사이에 발수제를 제제목에 침투시켜 발수성을 부여하여 목제 성형체의 항 팽윤성과 내후성을 증진시키는 것을 특징으로 한다.

전술한 발수제는 물을 기재로 하여 불소계 또는 실리콘 발수제 중 어느 한 종 9~12중량%를 혼합하여 제조할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 기본공정인 제재목의 건조와 수지 함침 목재 제조를 전술한 ⓐ공정∼ⓔ공정의 시계열적 프로세스에 의해 일괄 처리함으로써 작업이 단순해지고 효용 가능한 목재를 생산하는 것이 가능해진다.

위에서 설명한 본 발명의 방법은 수종과 제재목의 두께 챔버의 용량은 성적에 건조 프로토콜(스케쥴)의 변수로 작용할 수 있으나, 본 발명에서 채용한 제재목은 함수율이 20∼80%을 지닌 수종을 타겟으로 한다. 20∼80% 함수율을 지닌 수종은 당업자에게 공지되어 있으므로 그 종류에 대한 설명을 생략한다.

또한 본 발명에서 제재목의 두께는 성적에 변수가 되므로 본 발명의 제재목의 두께는 위 함수율을 지닌 수종을 목제 성형체로 제조함에 있어 제재된 목재의 크기는 15cm X 15cm (길이 무관)를 타겟으로 한다.

인도네시아산 레드라왕을 15cm(T) × 15cm(W) × 600mm(L) 크기로 제재한 시편 1 내지 6을 전술한 ⓐ공정∼ⓔ공정으로 처리한 후 공정별 기계적 성질과 수분 제거율을 계측하고, 그 성적을 표 4에 기록하였다.

표 4는 제재목의 함수율 대비 공정별 수분 제거율과 ⓔ공정을 수행하여 개질 처리된 목재의 기계적 성질을 계측한 성적이다. 이 성적은 챔버내의 송풍기 설치는 배제한 성적이다.

시편의 제재목	시편 No.	1	2	3	4	5	6
	중량(g)	1103	1169	1177	1148	1168	1172
	함수율(%)	55.3	56.7	55.5	56.7	56.2	55.2
	섬유방향 압축강도(N/㎣)	45	45	45	45	45	45
	휨강도(N/㎣)	78	78	79	79	78	79
	경도(록크월경도)(HRA)	6.5	6,5	6.5	6.5	6.5	6.5
본 발명의 제재목	중량(g)	947	955	957	950	956	957
	ⓑ공정 후 함수율(%)	22.3	22.6	22.2	21.6	22.3	21.3
	ⓒ공정 후 함수율(%)	12.4	12.6	12.3	12.1	12.4	12.1
	ⓔ공정 후 함수율(%)	8.3	8.2	8.1	8.1	8.1	8.1
	경도(록크월경도)(HRA)	16	16	16	16	16	16
	섬유방향 압축강도(N/㎣)	89	89	89	89	89	89
	휨강도(N/㎣)	128	129	128	128	128	128

전술한 발수재를 제재목에 실시하고, 본 발명에 따은 위 표 1의 시편 1~6 표면에 물방울을 각각 떨어뜨리고 5분 경과한 후 관능검사한 결과 시편 모두가 물이 스며들지 못하고 표면장력에 의해 완전한 반구 형태로 유지된 물방울이 표면에 정지 상태로 유지되는 반면에 수지 함침제가 함침되지 않은 레드라왕은 불과 2초 이내에 물방울이 목질속에 흡수되어 형체도 없이 사라지는 것이 관찰되었다. 따라서 본 발명은 제재목의 건조에 의한 탈수효과와 목질의 개질효과 및 발수기능에서 모두 기계적 성질 및 물성에서 우수한 성능을 갖는다.

특히, 본 발명에 채용된 수지 함침제는 무독성이므로, 목재 성형체의 사용, 폐기 및 재활용 등 서비스가 끝나거나 수명이 끝날 때까지 아무런 독성 물질도 방출되지 않아 안전하다.

이상에서 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명한 것일 뿐 본 발명이 속한 기술분야에 통상의 기술을 가진 자라면 본 발명을 통해 다양한 변경예와 응용예를 실시할 수 있을 것이나 이러한 변경예나 응용예는 이하에서 정의하는 특허 청구범위와 본 발명자가 의도하는 진정한 의미의 기술적 사상에 포함된다는 것을 미리 밝혀두는 바이다.

Claims (5)

1. 통기가 적절히 유지되도록 소정높이로 잔적되고, 함수율이 20∼80%의 함수율을 지니는 제재목을 챔버속에 밀봉되게 안치시킨 뒤, 챔버내부로 스팀을 도입하고, 챔버내의 온도를 점진적으로 140℃∼150℃로 5.5일∼6.5일에 걸처 상승시키고, 내부압력은 8.5bar∼9.5bar으로 점진적으로 상승시켜 제재목을 가압 증숙시키는 ⓐ공정과;
   상기 챔버속으로 불활성가스를 충진하고, 내부온도는 105℃∼135℃, 내부압력은 6.0∼7.7bar을 점진적으로 840분 동안 서서히 상승시켜 제재목의 수분을 탈수시키는 ⓑ공정과;
   제재목이 수지 함침제에 의해 완전히 침지되도록 상기 챔버속으로 수지 함침제를 주입하고, 660분 동안 챔버의 온도는 95∼130℃, 내부 압력은 3.5bar∼4.5bar로 빠르게 상승시켜 수지 함침제를 제재목에 함침시키는 ⓒ공정과;
   상기 챔버내의 수지 함침제를 제거한 후 불활성가스를 충진하고, 480분 동안 챔버의 압력은 3.2bar∼4.1bar, 온도는 100∼120℃가 되도록 서서히 상승시켜 제재목을 컨디셔닝시키는 ⓓ공정과;
   상기 챔버에서 제재목을 꺼내어 균일한 풍속을 얻을 수 있도록 잔적하여 제재목을 양생 및 경과시키는 ⓔ공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 ⓒ공정과 ⓓ공정 사이에 발수제를 챔버속으로 충진하고, 660분 동안 압력은 3.5bar∼4.5bar, 챔버내부 온도는 95∼130℃로 신속히 상승시켜 제재목에 발수제를 침입시키는 공정을 더 포함하는 것에 특징으로 하는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 수지 함침제는, 물을 기재로, 2,2'-아조비스 2,4-디메틸-발레로니트릴, 2,2'-아조비스 4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴, 무수말레인산, 벤조산, 붕산, 염화아연 및 그 조합에서 선택된 어느 한 종 1.3중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 발수제는, 물을 기재로 하여 불소계 또는 실리콘 발수제 중 어느 한 종 9~12중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 불활성가스는 질소, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈, 헬륨가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 제재목의 건조와 수지 함침 목재 일괄 처리방법.