KR101801561B1

KR101801561B1 - 목재 내구성 강화 방법

Info

Publication number: KR101801561B1
Application number: KR1020160010586A
Authority: KR
Inventors: 김은수
Original assignee: 김은수
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-11-27
Also published as: KR20170090113A

Abstract

본 발명은 목재의 내구성을 강화하여 사용 수명을 늘리고, 환경친화적인 방법으로 목재의 표면 강화 및 방부, 방습,방충 처리 등을 일괄적으로 수행하는 목재 내구성 강화 방법에 관한 것이다.
본 발명은 『((a) 목재를 준비하는 단계; (b) 상기 목재를 수중에서 삶아 상기 목재의 수분 및 불순물을 배출시키는 단계; (c) 진공상태에서 상기 목재 내의 가스를 배출시키는 단계; (d) 상기 목재를 강화제에 담가 상기 목재 심부까지 강화제를 침투시키는 단계; 및 (e) 강화제가 침투된 목재를 열처리하여 상기 강화제를 경화시키는 단계; 를 포함하는 목재 내구성 강화 방법』을 제공한다.

Description

목재 내구성 강화 방법{Durability improving method of wood}

본 발명은 목재의 내구성을 강화하여 사용 수명을 늘리고, 환경친화적인 방법으로 목재의 표면 강화 및 방부, 방습,방충 처리 등을 일괄적으로 수행하는 목재 내구성 강화 방법에 관한 것이다.

목재는 용처가 다양하고, 가공이 용이한 환경친화적 재료로서, 인류 역사와 함께 널리 사용되어 왔다. 현대에는 용처에 따라 철강, 콘크리트, 플라스틱 등이 목재를 대체하고 있으나, 목재 고유의 우수한 특성 때문에 여전히 생활의 많은 부분에서 이용되고 있고, 오히려 목재의 수요는 더욱 증가하여 미래 목재 공급부족에 대한 우려도 제기되고 있다.

다만, 목재는 습기, 빛, 열, 충해 등에 취약한 문제, 균열, 뒤틀림 문제 등에 따라 사용연한이 짧다는 단점이 있으므로 과거부터 목재의 내구성을 향상시키기 위한 노력은 계속 되어 있다.

특히, 우리나라는 전통적으로 목재의 방부, 방습, 방충 등을 위해 옻칠을 하는 방법이 널리 이용되어 왔다. 다만, 전통적인 옻칠 방식은 목재의 표면만 코팅하는 것이므로 목재의 내구성 강화에 한계가 있었다.

1. 대한민국 특허공개공보 10-2005-0036353(2005. 04. 20. 공개) "목질가공품의 치수안정화 및 가공방법" 2. 대한민국 특허공개공보 10-2013-0000156(2013. 01. 02. 공개) "진공을 이용한 목재염색 방법 및 그로 인해 염색된 목재" 3. 대한민국 특허등록공보 10-1502569(2015. 03. 16. 공고) "목재의 옻 함침장치 및 함침방법과, 이를 이용한 옻 함침 위생도마 제조방법" 4. 미국 특허등록공보 07595116(2009. 09. 29. 공고) "Process for improving the durability, dimensional stability and surface hardness of a wood body"

본 발명은 방부, 방습, 방충 등의 효과가 있는 강화제를 목재의 심부까지 침투시킴으로써 목재의 표면 강화는 물론, 전체적인 내구성 강화가 이루어지도록 하고, 내부로부터의 균열이나 뒤틀림 발생을 최대한 억제하여 목재의 사용연한을 늘리고, 폐목재는 재활용할 수 있도록 하는 목재 내구성 강화 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 『(a) 목재를 준비하는 단계; (b) 상기 목재를 수중에서 삶아 상기 목재의 수분 및 불순물을 배출시키는 단계; (c) 진공상태에서 상기 목재 내의 가스를 배출시키는 단계; (d) 상기 목재를 강화제에 담가 상기 목재 심부까지 강화제를 침투시키는 단계; 및 (e) 강화제가 침투된 목재를 열처리하여 상기 강화제를 경화시키는 단계; 를 포함하는 목재 내구성 강화 방법』을 제공한다.

상기 강화제는 우루시올, 카다놀, MMA(methyl methacrylate) 및 촉매제가 혼합된 것을 적용할 수 있으며, 상기 촉매제는 아나타제형 이산화티타늄, 암모니아수, 수산화칼륨, 수산화바륨 및 수산화리튬 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

상기 (c)단계에서는 상기 목재에 대한 인사이징(incising) 가공 후 상기 목재 내의 가스를 배출시키도록 할 수 있다.

또한, 상기 (d)단계에서는 상기 강화제에 흡착제를 혼합하여 상기 목재에 침투시킬 수 있으며, 상기 흡착제로는 규조토, 올라이트 실리카겔, 녹말, 벤토나이트 및 알루미나 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다. 상기 강화제에는 유기용매제, 열경화촉매제, 광경화촉매제 및 채색도료를 혼합하여 상기 목재에 침투시킬 수도 있다.

또한, 상기 (e)단계는 강화제가 침투된 목재에 1.0~1.6MPa의 압력을 15~30분간 가한 후 열처리를 진행할 수 있으며, 상기 (b)단계 내지 (e)단계는 내부의 진공상태, 압력상태, 온도상태를 조절할 수 있고, 유체를 주입하거나 배출할 수 있도록 구성된 챔버 내에서 이루어지도록 할 수 있다.

전술한 본 발명에 따르면, 환경친화적이고 인체에 무해한 강화제가 목재의 심부까지 침투한 상태에서 경화하여 목재의 내구성이 강화되고, 방부, 방습, 방균 등의 속성이 강화되며, 표면 강화가 이루어진다. 이에 따라 목재의 보존성이 좋아지고, 사용연한이 길어진다.

아울러, 내구성이 약해진 폐목재를 강화시켜 재활용이 가능하게 된다.

[도 1]은 본 발명에 따라 강화제가 침투한 목재를 절단하여 촬영한 사진이다.
[도 2]는 목재에 인사이징(incising) 가공을 하는 과정을 촬영한 사진이다.
[도 3]은 본 발명의 각 단계가 챔버 내에서 수행되는 과정을 도시한 것이다.
[도 4]는 본 발명 적용 전·후 목재의 중량 변화를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 『((a) 목재를 준비하는 단계; (b) 상기 목재를 수중에서 삶아 상기 목재의 수분 및 불순물을 배출시키는 단계; (c) 진공상태에서 상기 목재 내의 가스를 배출시키는 단계; (d) 상기 목재를 강화제에 담가 상기 목재 심부까지 강화제를 침투시키는 단계; 및 (e) 강화제가 침투된 목재를 열처리하여 상기 강화제를 경화시키는 단계; 를 포함하는 목재 내구성 강화 방법』을 제공한다.

이하에서는 본 발명을 각 단계별로 상세히 설명하기로 한다.

상기 (a)단계는 목재를 준비하는 단계이다. 본 발명에 적용되는 목재는 수종에 관계없으며 폐목재를 적용할 수도 있다. 폐목재를 본 발명에 적용하는 경우 내구성을 강화시켜 재활용할 수 있다.

상기 (b)단계는 목재를 수중에서 삶아 목재의 수분 및 불순물을 배출시키는 단계이다. 목재의 수종과 크기에 따라 가열 온도와 가열 시간을 달리 적용할 수 있다. 예를 들어 폭 60㎜, 두께 3㎜, 길이 100㎜의 금강송의 경우에는 물을 100~150℃로 가열하는 상태를 30~50분간 지속시킴으로써 본 단계를 수행할 수 있다.

나무는 함수율이 높으므로 이를 건축용, 가구용 목재로 이용하기 위해서는 목재 내 수분(수액) 제거를 위한 공정이 필요하다. 건축 구조용 목재는 함수율을 15% 이하로 낮추고, 수장재 및 가구용 목재는 함수율을 10%까지 낮추는 것이 바람직하다. 또한, 목재 내의 곤충, 곤충알, 송진, 각종 오염물질 등의 불순물은 목재 품질의 하자 원인이 될 수 있다. 이에 따라 본 (b)단계에서는 가공 대상 목재를 물에 넣고 90~160℃로 30~50분간 삶아 목재 내 수분(수액) 및 불순물을 배출시킨다. 다만 목재를 삶는 시간이 과도하게 길면 오히려 목재의 강도가 감소할 수 있으므로 삶는 시간은 50분을 넘지 않는 선에서 작업자가 적절히 조절할 수 있다.

상기 목재를 삶는 물에 탄산수소나트륨, 구연산 등을 용해시켜 삼투압 작용에 따라 목재 내 수분과 불순물의 배출을 촉진시킬 수 있다.

상기 (c)단계는 진공상태에서 상기 목재 내의 가스를 배출시키는 단계이다. 진공상태는 목재의 종류에 따라 15~60분간 유지시킬 수 있으며, 본 단계에 따라 상기 목재 조직 내의 산소, 이산화탄소 등이 외부로 배출되며, 목재 내부의 압력이 외부보다 낮아져, 다음의 (d)단계에서 목재 내·외부 압력차에 의해 강화제가 목재 깊숙히 스며들게 된다.

본 (c)단계에서는 상기 목재에 대한 인사이징(incising) 가공 후 상기 목재 내의 가스를 배출시키는 과정을 진행시킬 수 있다. 상기 인사이징 가공은 가스 배출 효과를 높이고, 강화제를 목재 내부 깊이 침투시키기 위한 가공이다. 예를 들어 일정한 간격으로 깊이 10㎜ 이상의 칼집을 만들어 난주입 수종 목재에 대한 강화제 침윤도를 높일 수 있다. 상기 인사이징 가공은 [도 2]에 도시된 바와 같이 표면에 다수의 돌기가 일정 간격으로 형성되어 있으며, 나란히 배치되어 서로 반대방향으로 회전하는 롤 사이에 목재를 삽입함으로써 간편하게 수행할 수 있다.

상기 (d)단계는 상기 목재의 심부까지 강화제를 침투시키는 단계이다. 목재 심부까지 강화제를 침투시킴으로써 목재의 내구성이 향상되어 사용 수명을 연장시킬 수 있게 된다. 본 발명에 적용되는 강화제의 성분을 상술하면 다음과 같다.

상기 강화제는 우루시올, 카다놀, MMA(methyl methacrylate) 및 촉매제가 혼합된 것을 적용할 수 있다.

상기 우루시올(Urshiol)은 옻나무(Rhus verniciflua)를 비롯한 옻나무속수종의 유액의 주성분인 페놀성 물질이다. 상기 우루시올은 옻나무속식물의 유액에 함께 포함되어 있는 락카아제에 의해 공기중에서 산화 및 중합되어 흑색수지상의 옻이 되고 양질의 도료로서 옻칠에 사용된다.

상기 카다놀(Cardanol)은 상기 우루시올과 구조가 비슷한 친환경 도료 소재로서, 불포화 하이드로카본의 긴 체인구조가 중합 상 가교결합을 쉽게 만들어 준다. 카다놀을 성분으로 하는 도료는 도막이 강하고 단단하여 탄력성이 있으며 산, 알칼리에 매우 강하고, 항균성이 있다.

상기 MMA(methyl methacrylate)는 중합을 잘 일으키는 무색 투명한 액체 유기화합물로서 빛, 열 등에 의해 쉽게 중합을 일으켜 메타크릴수지를 형성한다. 메타크릴수지는 투명도가 높으며, 광택성 및 내후성이 우수하다.

상기 촉매제는 상기 우루시올, 카다놀 및 MMA의 중합반응에 대한 촉매 역할을 하며, 아나타제형 이산화티타늄, 암모니아수, 수산화칼륨, 수산화바륨 및 수산화리튬 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

상기 강화제에는 흡착제를 혼합시킴으로써 강화제가 목재에 흡착되는 효과를 높일 수 있으며, 상기 흡착제로는 규조토; 올라이트 실리카겔; 녹말; 벤토나이트; 및 알루미나; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다. 상기 흡착제는 우루시올의 10~30wt% 범위에서 목재의 쓰임에 따라 그 적용량을 조절할 수 있다.

또한, 상기 강화제에는 유기용매제; 열경화촉매제; 광경화촉매제; 및 채색도료; 를 함께 혼합하여 상기 목재에 침투시킴으로써 강화제 각 성분의 분산, 중합반응 및 열경화를 촉진시키고, 여러 가지 색상이 발현되도록 할 수 있다.

상기 유기용매제로는 메탄올; 에탄올; 프로판올 벤젠; 톨루엔; 에틸벤젠; 디에틸벤젠; 크실렌; 에틸아세테이트; 메틸에틸케톤; 아세톤; 테트라하이드로퓨란; 1,4-디옥산; 테레핀유; 및 광유; 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

상기 열경화촉매제로는 열중합개시제; 레독스개시제; 및 유기금속화합물; 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

상기 열중합개시제로는 벤조일퍼옥사이드; 메틸에틸케톤퍼옥사이드; 헥실에틸케톤퍼옥사이드; p-클로; 큐멘로벤조일퍼옥사이드; t-부틸퍼옥사이드; 숙신산퍼옥사이드; 디데카닐퍼옥사이드; 히드로퍼옥사이드; 디큐밀퍼옥사이드; 라우로일퍼옥사이드; 2,4-펜타디온퍼옥사이드; 디이소프로필퍼옥사이드; 디-2-에틸헥실퍼옥시카보네이트; t-부틸퍼옥시벤조에이트; t-아밀퍼옥시벤조에이트; 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄; 시크로; 헥사논퍼옥사이드; t-아밀퍼옥시벤조에이트; 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄; 1,1비스(t-부틸퍼옥시)시크로헥산; 2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-2; 5-디메틸헥산; 2,5-비스(부틸퍼옥시)-2; 5-디메틸-3-헥신; 비스(1-(t-부틸퍼옥시)-1-메틸에틸)벤젠, 1,1비스(t-부틸퍼옥시)-3; 3,5-트리메틸시크로헥산; 및 라디칼 열중합개시제 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 레독스개시제로는 과산화벤조일; 디메틸아닐린; 메틸에틸케톤퍼옥사이드; 및 유기금속착물; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 광경화촉매제로는 아크릴올리고머; 광경화개시제; 아크릴모노머; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 아크릴올리고머로는 알킬아크릴레이트; 알킬메타아크릴레이트; 폴리에스테르아크릴레이트; 폴리에테르아크릴레이트; 우레탄아크릴레이트; 에폭시아크릴레이크; 알키트아크릴레이트; 멜라민아크릴레이트; 폴리부타디엔아크릴레이트; 스피란아크릴레이트; 실리콘아크릴레이트; 불소아크릴레이트; 불포와(메타)아크릴레이트; 및 각종 변성 아크릴레이트 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 광경화개시제로는 아세토페논계화합물; 벤조페논계화합물; 할로겐화합물; 카르보닐화합물; 디카르보닐화합물; 벤조인에테르화합물; 아미노카르보닐화합물; 유기과산화물; 디페닐할로늄염; 방향족케톤; 3급아민; 케탈계화합물; 티올화합물; 할로겐화화합물; 복수고리식화합물; 퍼옥시케타; 철-아렌 화합물; 비스아미다졸계화합물; N-아릴글리시딜계화합물; 아크리딘계화합물; 퍼옥시케타; 및 아조화합물; 티타노센화합물; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 아세토폐논계화합물로는 아세토페논; 프로피오페논; 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온; 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온; 1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온; 디메톡시아세토페논; 디에톡시아세토페논; 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온; 2,2-디에톡시-1,2-디페닐에탄-1-온; 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논; 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논; 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논; 디클로로아세토페논; p-터트-부틸트리클로로아세트페논; 트리클로로아세토페논; N,N-디메틸아미노아세토페논; p-디메틸아미노프로피오페논; 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모폴리놀프로판-1-온; 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)부탄-1-온; 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심; 3,6-비스(2-메틸-2-모르포리노프로파노일)-9-부틸카르바졸; α-하이드록시이소부틸페논; α,α'-디클로로-4-페녹시아세토페논; 1-하이드록시-1-시클로헥실아세토페논; 디아세틸아세토페논; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 벤조페논계 화합물로는 벤조페논; 4-메틸벤토페논; 4-페닐벤조페논; 2-클로로벤조페논; 4,4'-디클로로벤조페논; 2,4,6-트리메틸벤조페논; o-벤조일벤조산 메틸; 4-(4-메틸닐티오)벤조페논; 4,4'-디클로로벤조페논; 4,4'-비스디메틸아미노벤조페논; 4,4'-비스디에틸아미노벤조페논; 미힐러케톤; 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드; 3,3-디메틸-4-메틸벤조페논; 4-(1,3-아크릴로일-1,4,7,10,13-펜타옥사트리데실)벤조페논; 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 할로겐화합물로는 4-벤조일-N; N,N-메틸벤젠메탄아미늄클로라이드; 2-하이드록시-3-(4-벤조일페녹시)-N; N,N-트리메틸-1-프로판아미늄클로라이드; 4-벤조일-N; N-디메틸-N-[(2-(1-옥소-2-프로페녹시)에틸)-벤젠메탄아미늄 클로라이드; 4-벤조일-N; N-디메틸-N-[(2-(1-옥소-2-프로페닐옥시)에틸)-벤젠메탄아미늄브로마이드; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 카르보닐화합물로는 티옥산톤; 2-클로로티옥산톤; 티오크산톤; 2-이소프로필티오이소프로필티옥산톤; 4-이소프로필티옥산톤; 2,4-디메틸티옥산톤; 2,4-디에틸티옥산톤; 2,4-디이소프로필티옥산톤; 2,4-디클로로티옥산톤; 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤; 2-하이드록시-3-(3,4-디메틸-9-옥소-9H-티옥산톤-2-일-옥시)-N,N,N-트리메틸-1-프로판아미늄 클로라이드; 2-벤조일메틸렌-3-메틸나프토(1,2-d)티아졸린; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 디카르보닐화합물로는 벤질; 1,7,7-트리메틸-비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디온; 2-메틸안트라퀴논; 2-에틸안트라퀴논; 2-tert-부틸안트라퀴논; 1-클로로안트라퀴논; 2-아미노안트라퀴논; 2,3-디페닐안트라퀴논; 9,10-페난트렌퀴논; 메틸 a-옥소벤젠; 아세테이트; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 벤조인에테르화합물로는 벤조인(2-히드록시-1,2-디페닐에타논); 벤조인메틸에테르(2-메톡시-1,2-디페닐에타논); 벤조인에틸에테르(2-에톡시-1,2-디페닐에타논, 벤조인이소프로필에테르(2-이소프로폭시-1,2-디페닐에타논); 벤조인-n-부틸에테르(2-부톡시-1,2-디페닐에타논); 벤조인이소부틸에테르(2-이소부톡시-1,2-디페닐에타논); 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 아미노카르보닐화합물로는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드; 비스(2,6-디클로로벤조일)-(4-n-프로필페닐)포스핀옥사이드; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 아릴포스핀옥사이드화합물로는 메틸 4-디메틸아미노벤조에이트; 에틸 4-디메틸아미노벤조에이트; 4-디메틸아미노벤조에이트-n-부톡시에틸에스테르; 이소아밀-4-디메틸아미노벤조에이트; 벤조에이트-2-디메틸아미노에틸에스테르; 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논; 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논; 2,5'-비스(4-디메틸아미노벤잘)시클로펜타논; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 유기 과산화물로는 벤조일퍼옥사이드; t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트; t-부틸하이드로퍼옥사이드; 디-t-부틸디퍼옥시이소프탈레이트; 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논; 쿠멘퍼옥사이드; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 디페닐할로늄염으로는 디페닐아이오도브로마이드; 디페닐아이오도클로라이드; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 케탈계 화합물로는 아세트페논디메틸케탈; 벤질디메틸케탈; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 티올 화합물로는 2,4,5-트리아릴이미다졸 2량체; 리보플라빈테트라부틸레이트; 2-메르캅토벤조이미다졸; 2-메르캅토벤조옥사졸; 2-메르캅토벤조티아졸; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 할로겐화 화합물로는 2,2,2-트리클로로-1-(4'-tert-부틸페닐)에탄-1-온; 2,2-디클로로-1-(4-페녹시페닐)에탄-1-온; α,α,α-트리브로모메틸페닐술폰; 2,2,2-트리브로모에탄올; 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)트리아진; 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)트리아진; 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)트리아진; 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(3,4-메틸렌디옥시페닐)트리아진; 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)트리아진; 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸푸릴)에틸리딘]트리아진; 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-부릴에틸리딘]트리아진; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 다고리식 화합물로는 3-페닐-5-이소옥사조론; 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진벤즈안트론; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 아조하합물로는 2,2'-아조(2,4-디메틸발레로니트릴); 2,2'아조비스이소부티로니트릴; 1,1'-아조비스(시클로헥산-1-카르보니트릴); 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴); 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 아크릴모노머로는 아크릴레이트류; 메타크릴레이트류; 탄소대신 규소가 치환되거나 수소 대신 불소가 치환된 메타아크릴레이트; 불포화지방족; 및 방향족 올레핀류; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 아크릴레이트류로는 메틸 아크릴레이트; 에틸 아크릴레이트; 프로필 아크릴레이트; n-부틸아크릴레이트; 이소부틸아크릴레이트; 2-에틸헥실 아크릴레이트; n-옥틸 아크릴레이트; 이소옥틸 아크릴레이트; 라우릴 아크릴레이트; 스테아릴 아크릴레이트; 시클로헥실 아크릴레이트; 벤질 아크릴레이트; 메톡시에틸 아크릴레이트; 에톡시; 메틸 아크릴레이트; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 메타크릴레이트류로는 메틸 메타크릴레이트; 에틸 메타크릴레이트; 프로필 메타크릴레이트; n-부틸 메타크릴레이트; 이소부틸 메타크릴레이트; 2-에틸헥실 메타크릴레이트; n-옥틸 메타크릴레이트; 이소옥틸 메타크릴레이트; 라우릴메타크릴레이트; 스테아릴 메타크릴레이트; 시클로헥실 메타크릴레이트; 벤질 메타크릴레이트; 메톡시에틸 메타크릴레이트; 에톡시메틸 메타크릴레이트; 중 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 채색도료로는 우레탄도료; 에폭시도료; 수용성아크릴도료; 수용성우레탄도료; 가열건조형도료; 유성도료; 및 실리콘실란트 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

상기 우레탄도료에는 폴리올; 이소시아네이트; 폴리이소시아네이트 중 어느 하나 이상을 첨가하여 사용할 수 있다. 상기 폴리올과 이소시아네이트는 목재의 쓰임에 따라 점도를 조절하여 적용할 수 있다.

상기 에폭시도료에는 유기용매 폴리올과 폴리아민을 첨가하여 사용할 수 있다. 상기 폴리올과 폴리아민은 목재의 쓰임에 따라 점도를 조절하여 적용할 수 있다.

상기 수용성아크릴도료는 목재의 쓰임에 따라 상기 우루시올의 1~30wt%를 범위 내에서 작업자가 그 혼합량을 조절할 수 있다.

상기 가열건조형도료는 에폭시; 멜라민; 아크릴 등의 수지를 조합한 도료로 가열에 의하여 도막이 형성되는 산업용도료를 사용할 수 있다. 목재의 쓰임에 따라 상기 우루시올의 5~90wt%를 범위 내에서 작업자가 그 혼합량을 조절할 수 있다.

상기 유성도료는 알키드; 폴리올레핀; 니트로셀룰로즈; 쉘락; 불포화폴리에스테르; 유성스테인; 등의 유용성도료 및 복합합성레진을 사용할 수 있다.

상기 실리콘실란트는 상기 우루시올의 3~30wt%를 범위 내에서 작업자가 그 혼합량을 조절할 수 있다.

상기 (e)단계는 강화제가 침투된 목재를 열처리하여 상기 강화제를 경화시키는 단계이다. 목재의 수종과 사이즈, 상기 강화제의 점도 등에 따라 열처리 온도와 시간을 달리 적용할 수 있다. 예를 들어 폭 40㎜, 두께 35㎜, 길이 80㎜의 잣나무의 경우, 200~220℃로 30~60분간의 열처리로 상기 강화제의 경화상태를 구현할 수 있다.

본 (e)단계에서, 목재에 대한 열처리 전에 상기 목재에 1.0~1.6MPa의 압력을 15~30분간 가하는 단계; 를 더 포함시킴으로써 상기 강화재가 목재의 중심부까지 충분히 침투된 후에 경화가 이루어지도록 할 수 있다. [도 1]은 이러한 본 발명에 따라 강화제가 침투한 목재를 절단하여 촬영한 사진으로서, 목재 단면 전체에 강화제가 침투한 상태를 확인할 수 있다.

전술한 (a)단계 내지 (e)단계는 내부의 진공상태, 압력상태, 온도상태를 조절할 수 있고, 유체를 주입하거나 배출할 수 있도록 구성된 챔버 내에서 이루어지도록 할 수 있다.

이하에서는 [도 3]에 따라 본 발명의 각 단계가 챔버 내에서 수행되는 과정을 설명하기로 한다.

[도 3]의 (a)는 목재를 준비하는 본 발명의 (a)단계를 나타낸 것이다. 챔버 내에는 가공 대상 목재를 설치할 수 있는 홀더 등을 설치하여 목재가 챔버 내 중앙에 위치하도록 할 수 있다.

[도 3]의 (b)는 목재를 수중에서 삶는 본 발명의 (b)단계를 나타낸 것이다. 본 단계에서는 상기 챔버 내에 물을 채우고 가열하여 목재 내의 수분(수액)과 불순물이 배출되도록 한다.

[도 3]의 (c)는 챔버 내의 물을 전부 빼내고, 챔버 내부를 진공상태로 만들어 상기 목재 내의 가스를 배출시키는 본 발명의 (c)단계를 나타낸 것이다. 이에 따라 목재 조직 내의 산소, 이산화탄소 등의 가스가 배출되고, 목재 내부에 진공 또는 저압이 형성된다.

[도 3]의 (d)는 챔버 내에 강화제를 채워 상기 목재 심부까지 강화제가 침투되도록 하는 본 발명의 (d)단계를 나타낸 것이다. 본 단계에서 강화제는 상기 (c)단계에 의해 압력이 낮아진 목재 내부로 깊게 침투한다.

[도 3]의 (e)는 강화제를 챔버 외부로 배출시키고, 챔버 내부에 열을 가하여 상기 강화제를 경화시키는 본 발명의 (e)단계를 나타낸 것이다. 본 단계에서 상기 목재에 대한 열처리 전에 챔버 내의 압력을 높여 강화제가 상기 목재 내부로 더욱 깊이 침투하도록 하는 과정을 거치도록 할 수 있다.

[도 4]는 위와 같은 본 발명을 적용하기 전·후 목재의 중량 변화를 나타낸 그래프이다. 수종에 관계없이 시험 대상 목재 전부가 본 발명 적용 후의 중량이 증가했다. 목재에서 수액과 불순물이 빠져나가고, 강화제가 침투된 것이므로 중량 증가량 이상의 강화제가 침투된 것으로 볼 수 있다.

없음

Claims

(a) 목재를 준비하는 단계;
(b) 상기 목재를 수중에서 삶아 상기 목재의 수분 및 불순물을 배출시키는 단계;
(c) 진공상태에서 상기 목재에 대한 인사이징(incising) 가공 후 상기 목재 내의 가스를 배출시켜 목재 내부의 압력이 목재 외부의 압력보다 낮아지도록 하는 단계;
(d) 흡착제가 혼합된 강화제에 상기 목재를 담가 상기 목재 심부까지 강화제를 침투시키는 단계; 및
(e) 강화제가 침투된 목재를 열처리하여 상기 강화제를 경화시키는 단계; 를 포함하되,
상기 강화제는 우루시올, 카다놀, MMA(methyl methacrylate) 및 촉매제가 혼합된 것이고,
상기 촉매제는 아나타제형 이산화티타늄, 암모니아수, 수산화칼륨, 수산화바륨 및 수산화리튬 중 어느 하나를 적용하며,
상기 흡착제는 규조토, 올라이트 실리카겔, 녹말, 벤토나이트 및 알루미나 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 목재 내구성 강화 방법.
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제1항에서,
상기 (d)단계는 상기 강화제에 유기용매제, 열경화촉매제, 광경화촉매제 및 채색도료를 혼합하여 상기 목재에 침투시키는 것을 특징으로 하는 목재 내구성 강화 방법.
제1항에서,
상기 (e)단계는 강화제가 침투된 목재에 1.0~1.6MPa의 압력을 15~30분간 가한 후 열처리를 진행하는 것을 특징으로 하는 목재 내구성 강화 방법.
제1항 또는 제7항 또는 제8항에서,
상기 (a)단계 내지 (e)단계는 내부의 진공상태, 압력상태, 온도상태를 조절할 수 있고, 유체를 주입하거나 배출할 수 있도록 구성된 챔버 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재 내구성 강화 방법.