KR102661453B1 - Method for manufacturing fire retardant wood using a laser - Google Patents
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Abstract
본 발명은 목재의 외면으로 주입공의 크기가 극소화되도록 하면서 주입공을 통한 난연액의 주입이 적절히 이루어지도록 하고 낙엽송과 같은 난주입성 목재에도 난연액을 손쉽게 주입할 수 있도록 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법에 관한 것으로, 본 제조 방법은 레이저빔을 통해 목재의 표면에 미세한 주입공을 형성하는 마이크로 홀 드릴링 가공 장치와, 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치의 일측에 구비되고 주입공이 형성된 목재에 난연액을 주입하는 난연액 주입 장치를 포함하는 난연목 제조 시스템을 이용하여 난연목을 제조하는 방법에 있어서; 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치의 내측에 목재를 배치하는 목재 배치 단계와; 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치를 구동시켜 목재의 표면에 레이저빔을 조사하여 수십 내지 수백 마이크로미터 크기의 내경을 가지는 주입공을 순차적으로 다수개 형성하는 주입공 형성 단계와; 상기 주입공이 형성된 목재를 상기 난연액 주입 장치에 넣고 상기 주입공을 통해 목재의 내부로 난연액을 강제로 주입하는 난연액 주입 단계와; 상기 난연액의 주입이 완료되면 상기 난연액 주입 장치에서 목재를 꺼내고 상기 목재의 외면의 난연액을 닦아내고 건조시켜 제거하는 표면 난연액 제거 단계를; 포함한다.The present invention manufactures flame-retardant wood using a laser, which minimizes the size of the injection hole on the outer surface of the wood, ensures proper injection of the flame retardant liquid through the injection hole, and allows the flame retardant liquid to be easily injected into difficult-to-inject wood such as larch. This manufacturing method relates to a micro hole drilling device that forms a fine injection hole on the surface of wood through a laser beam, and is provided on one side of the micro hole drilling device and injects a flame retardant solution into the wood in which the injection hole is formed. In a method of manufacturing flame retardant wood using a flame retardant wood production system including a flame retardant liquid injection device; a wood arranging step of arranging wood inside the micro hole drilling processing device; An injection hole forming step of sequentially forming a plurality of injection holes having an inner diameter of tens to hundreds of micrometers by driving the micro hole drilling processing device to irradiate a laser beam to the surface of the wood; A flame retardant injection step of placing the wood on which the injection hole is formed into the flame retardant injection device and forcibly injecting the flame retardant liquid into the interior of the wood through the injection hole; When the injection of the flame retardant liquid is completed, the wood is removed from the flame retardant injection device, and the flame retardant liquid on the outer surface of the wood is removed by wiping and drying. Includes.
Description
본 발명은 난연목 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목재의 외면으로 주입공의 크기가 극소화되도록 하면서 주입공을 통한 난연액의 주입이 적절히 이루어지도록 하고 낙엽송과 같은 난주입성 목재에도 난연액을 손쉽게 주입할 수 있도록 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing flame retardant wood, and more specifically, to minimize the size of the injection hole on the outer surface of the wood, to properly inject the flame retardant through the injection hole, and to apply the flame retardant to difficult-to-inject wood such as larch. This relates to a method of manufacturing fire-retardant wood using a laser that allows for easy injection.
일반적으로 목재는 보온성이나 단열성이 우수한 특성을 가지고 있어 예로부터 건축자재 등으로 사용되어 왔으며, 최근의 건축, 조경 분야에서 사용되는 철강, 콘크리트, 플라스틱 등과 같은 재료보다 친환경적인 재료이다.In general, wood has excellent heat retention and insulation properties and has been used as a building material since ancient times. It is a more environmentally friendly material than materials such as steel, concrete, and plastic used in recent construction and landscaping fields.
또한 목재는 다양한 자연환경과 가장 잘 조화가 되는 우수한 미감을 가진 재료로서 도시 생활로 지친 현대인들로부터 목재의 선호도가 높아져 목재의 사용량이 지속적으로 증가하고 있다.In addition, wood is a material with excellent aesthetics that best harmonizes with various natural environments, and the preference for wood has increased among modern people who are tired of city life, and the use of wood is continuously increasing.
목재는 가열하면 목타르, 목가스로 분해되고 가연성 목가스가 산화되면서 순식간에 건축물을 연소시켜 재산과 인명 피해를 유발하고 있기 때문에 효과적인 방염 및 난연 처리가 필요하다.When wood is heated, it decomposes into wood tar and wood gas, and as the flammable wood gas oxidizes, it instantly combusts the building, causing damage to property and people, so effective flame retardant and flame retardant treatment is necessary.
기존 목재의 난연 및 방염처리를 위해서는 난연도료를 목재 위에 단순도포하거나, 방염필름을 부착하거나, 자상 함침장비를 이용하여 목재외부에 칼날이 부착된 압착롤러를 통한 인사이징 가공 후 목재 위의 자상을 통해 약액을 주입하는 방법으로 목재의 난연 처리가 이루어졌다.For flame retardant and flame retardant treatment of existing wood, simply apply flame paint on the wood, attach a flame retardant film, or use a cut impregnation equipment to apply cut marks on the wood after insizing with a pressing roller with a blade attached to the outside of the wood. Flame retardant treatment of wood was carried out by injecting a chemical solution through the wood.
그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the above prior art had the following problems.
종래의 난연목 제조 방법은 소나무와 낙엽송 같이 목재의 내부에 진액이 함유된 목재에 대한 난연 처리를 거의 수행하지 못하는, 즉 낙엽송과 같은 난주입성 목재에는 난연액을 주입하기 매우 어려워 난연 및 방염 처리를 적절히 수행하지 못하는 문제점이 있었다.Conventional flame retardant wood manufacturing methods are almost impossible to perform flame retardant treatment on wood containing sap inside the wood, such as pine and larch. That is, it is very difficult to inject flame retardant liquid into non-injectable wood such as larch, so flame retardant and flame retardant treatment is not possible. There was a problem with not performing it properly.
또한, 종래의 인사이징 장치에 의한 제조 방법은 칼날에 의해 목재의 외면에 수 밀리미터(mm)의 칼날이 압입된 주입공이 형성되면서 목재의 외면이 손상되고 이러한 주입공이 노출되어 목재 고유의 질감을 해치는 문제점이 있었다.In addition, in the conventional manufacturing method using an insizing device, an injection hole in which a blade of several millimeters (mm) is press-fitted is formed on the outer surface of the wood by a blade, which damages the outer surface of the wood and exposes the injection hole, damaging the inherent texture of the wood. There was a problem.
또한, 압입된 주입공의 부위는 목재를 강하게 짓눌려 조밀한 층을 형성함으로써, 이런 조밀한 층을 통해서 난연액이 필요한 깊이까지 적절히 주입되지 않아 난연 및 방염 성능이 현저히 저하되는 주요한 원인이 되는 문제점이 있었다.In addition, the area of the press-fitted injection hole strongly crushes the wood to form a dense layer, so the flame retardant is not properly injected to the required depth through this dense layer, which is a major problem that causes a significant decrease in flame retardant and flame retardant performance. there was.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,Accordingly, the present invention was devised to solve all the problems of the prior art as described above.
본 발명의 목적은, 목재의 외면으로 주입공의 크기가 극소화되도록 하면서 주입공을 통한 난연액의 주입이 적절히 이루어지도록 하고 낙엽송과 같은 난주입성 목재에도 난연액을 손쉽게 주입할 수 있도록 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법을 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to minimize the size of the injection hole on the outer surface of the wood, to ensure proper injection of the flame retardant liquid through the injection hole, and to use a laser to easily inject the flame retardant liquid into difficult-to-inject wood such as larch. To provide a method for manufacturing flame retardant wood.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"은, 레이저빔을 통해 목재의 표면에 미세한 주입공을 형성하는 마이크로 홀 드릴링 가공 장치와, 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치의 일측에 구비되고 주입공이 형성된 목재에 난연액을 주입하는 난연액 주입 장치를 포함하는 난연목 제조 시스템을 이용하여 난연목을 제조하는 방법에 있어서; 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치의 내측에 목재를 배치하는 목재 배치 단계와; 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치를 구동시켜 목재의 표면에 레이저빔을 조사하여 수십 내지 수백 마이크로미터 크기의 내경을 가지는 주입공을 순차적으로 다수개 형성하는 주입공 형성 단계와; 상기 주입공이 형성된 목재를 상기 난연액 주입 장치에 넣고 상기 주입공을 통해 목재의 내부로 난연액을 강제로 주입하는 난연액 주입 단계와; 상기 난연액의 주입이 완료되면 상기 난연액 주입 장치에서 목재를 꺼내고 상기 목재의 외면의 난연액을 닦아내고 건조시켜 제거하는 표면 난연액 제거 단계를; 포함하고, 상기 난연액은, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 및 무기계 난연제와 고분자의 혼합물인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the "method for manufacturing fire-retardant wood using a laser" according to the present invention includes a micro hole drilling device for forming fine injection holes on the surface of wood through a laser beam, and the micro hole drilling device. In a method of manufacturing flame-retardant wood using a flame-retardant wood manufacturing system including a flame-retardant liquid injection device provided on one side of and injecting a flame-retardant liquid into wood with an injection hole formed; a wood arranging step of arranging wood inside the micro hole drilling processing device; An injection hole forming step of sequentially forming a plurality of injection holes having an inner diameter of tens to hundreds of micrometers by driving the micro hole drilling processing device to irradiate a laser beam to the surface of the wood; A flame retardant liquid injection step of placing the wood with the injection hole formed in the flame retardant liquid injection device and forcibly injecting the flame retardant liquid into the interior of the wood through the injection hole; When the injection of the flame retardant solution is completed, the wood is removed from the flame retardant injection device, and the flame retardant solution on the outer surface of the wood is removed by wiping and drying. It is characterized in that the flame retardant liquid is a mixture of a halogen-based flame retardant, a phosphorus-based flame retardant, an inorganic flame retardant, and a polymer.
또한, 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"은, 상기 목재 배치 단계의 이전에, 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치에 목재를 배치하기 전에 상기 목재를 물에 침지시키거나 삶거나 증기를 분사하여 증기처리를 하는 목재 전처리 단계를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the “fire-retardant wood manufacturing method using a laser” according to the present invention involves immersing the wood in water, boiling it, or spraying steam on it before placing the wood in the micro-hole drilling processing device. A wood pretreatment step of steam treatment; It is characterized by including more.
또한, 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"은, 상기 난연액 주입 단계의 다음으로, 상기 난연액의 주입이 완료되면 목재 속에 과도하게 주입된 난연액을 감압처리하여 배출시키는 과잉난연액 배출 단계를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the "method for manufacturing flame retardant wood using a laser" according to the present invention is, following the flame retardant injection step, when the injection of the flame retardant liquid is completed, the excess flame retardant liquid excessively injected into the wood is treated under reduced pressure and discharged. liquid discharge step; It is characterized by including more.
또한, 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"의 상기 주입공 형성 단계는, 레이저빔의 초점을 조절하여 상기 목재의 주입공을 상단에서 하단으로 갈수록 점차 넓어지게 가공하는 과정을, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the injection hole forming step of the "method for manufacturing fire-retardant wood using a laser" according to the present invention is a process of adjusting the focus of the laser beam to gradually widen the injection hole of the wood from the top to the bottom. It is characterized by including.
또한, 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"의 상기 주입공 형성 단계에서, 상기 목재에 형성되는 주입공은, 50 내지 500㎛의 내경을 가지고 상기 목재의 표면에서 내부로 0.5 내지 15mm의 상하 깊이를 가지는 것을 특징으로 한다.In addition, in the injection hole forming step of the "method for manufacturing fire-retardant wood using a laser" according to the present invention, the injection hole formed in the wood has an inner diameter of 50 to 500 ㎛ and extends 0.5 to 15 mm from the surface of the wood to the inside. It is characterized by having a top and bottom depth of.
또한, 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"의 상기 주입공 형성 단계에서, 상기 목재에 형성되는 주입공은, 상기 목재의 표면에 5 내지 15mm의 상하좌우 간격으로 격자 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the injection hole forming step of the "method for manufacturing fire-retardant wood using a laser" according to the present invention, the injection holes formed in the wood are formed in a lattice shape on the surface of the wood with an upper, lower, left, and right spacing of 5 to 15 mm. It is characterized by
또한, 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"의 상기 난연액 주입 단계는, 침지챔버를 구비하고 상기 침지챔버에 목재를 수용하는 과정과, 상기 침지챔버를 밀폐시키는 과정과, 상기 침지챔버에 수용된 목재를 가열하면서 상기 침지챔버의 내부의 공기를 외부로 배출시키는 과정과, 상기 침지챔버에 난연액을 주입하여 목재를 난연액에 침지시키는 과정과, 상기 침지챔버에 가압기로 압력을 가해 상기 침지챔버의 내부의 난연액을 가압하는 과정을, 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the flame retardant liquid injection step of the "method for manufacturing flame-retardant wood using a laser" according to the present invention includes a process of providing an immersion chamber and accommodating wood in the immersion chamber, a process of sealing the immersion chamber, and the immersion process. A process of discharging the air inside the immersion chamber to the outside while heating the wood contained in the chamber, a process of immersing the wood in the flame retardant liquid by injecting a flame retardant liquid into the immersion chamber, and applying pressure to the immersion chamber with a pressurizer. Characterized by including a process of pressurizing the flame retardant liquid inside the immersion chamber.
또한, 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"의 상기 난연액은, 자외선의 조사에 의해 경화되는 자외선경화성 수지를 함유하고, 상기 표면 난연액 제거 단계는, 상기 목재의 외면을 건조한 후에 자외선램프로 상기 목재의 외면에 자외선을 조사하여 상기 자외선경화성 수지를 경화시키는 과정을, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the flame retardant liquid of the "method for manufacturing flame retardant wood using a laser" according to the present invention contains an ultraviolet curable resin that is cured by irradiation of ultraviolet rays, and the step of removing the surface flame retardant liquid is performed after drying the outer surface of the wood. The method further includes curing the ultraviolet curable resin by irradiating ultraviolet rays to the outer surface of the wood using an ultraviolet lamp.
또한, 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"의 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치는, 목재가 상면에 배치되는 베드와, 상기 베드의 상부에 설치되고 평면상에서 세로 방향으로 이동될 수 있는 세로이동기와, 상기 세로이동기의 상면에 설치되고 평면상에서 가로 방향으로 이동될 수 있는 가로이동기와, 상기 가로이동기에 설치되고 전원의 공급에 의해 레이저빔을 하부로 상기 목재를 향해 조사할 수 있는 레이저조사기와, 상기 세로이동기와 가로이동기 및 레이저조사기의 작동을 제어하는 컨트롤러를, 포함하고, 상기 레이저조사기는, 상기 목재의 상면에 대응하여 하부를 향해 구비되고 상기 레이저조사기에서 생성된 레이저빔을 하부로 방출하여 상기 목재의 표면에서 하부로 상기 주입공을 가공하는 조사헤드와, 상기 조사헤드의 내부에 설치되고 상기 조사헤드를 통해 하부로 조사되는 레이저빔의 초점을 조절하는 초점렌즈를, 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the micro hole drilling processing device of the "method for manufacturing fire-retardant wood using a laser" according to the present invention includes a bed on which wood is placed on the upper surface, and a vertical beam installed on the upper part of the bed and capable of moving in the longitudinal direction on a plane. A mover, a horizontal mover installed on the upper surface of the vertical mover and capable of moving in the horizontal direction on a plane, and a laser irradiator installed on the horizontal mover and capable of irradiating a laser beam downward toward the wood by supplying power. and a controller that controls the operation of the vertical mover, the horizontal mover, and the laser irradiator, wherein the laser irradiator is provided toward the bottom corresponding to the upper surface of the wood and directs the laser beam generated by the laser irradiator downward. Comprising an irradiation head that emits light to process the injection hole from the surface of the wood downward, and a focus lens installed inside the irradiation head and controlling the focus of the laser beam irradiated downward through the irradiation head. It is characterized by
또한, 본 발명에 따른 "레이저를 이용한 난연목 제조 방법"의 상기 난연액 주입 장치는, 중공 입방체로 구비되고 상부가 개방 가능하게 구비되며 일측에 약액주입관이 설치되고 내부가 밀폐될 수 있으며 내부에 난연액이 충진되고 난연액에 상기 목재를 침지시킬 수 있는 침지챔버와, 상기 침지챔버의 상단에 설치되고 상기 침지챔버의 내부에 압력을 가할 수 있는 가압기와, 상기 침지챔버의 타측에 배출관이 연결되고 상기 배출관의 관로상에 설치되어 상기 침지챔버의 내부의 공기를 배출시켜 진공상태를 형성하는 진공펌프와, 상기 침지챔버에 설치되고 전원의 공급에 의해 상기 침지챔버의 내부에 수용된 목재를 마이크로파로 가열하는 마이크로파가열기를, 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the flame retardant liquid injection device of the "method for producing flame retardant wood using a laser" according to the present invention is provided as a hollow cube, the upper part is openable, a chemical liquid injection pipe is installed on one side, the inside can be sealed, and the inside is sealed. An immersion chamber filled with a flame retardant solution and capable of immersing the wood in the flame retardant solution, a pressurizer installed at the top of the immersion chamber and capable of applying pressure to the inside of the immersion chamber, and a discharge pipe on the other side of the immersion chamber. A vacuum pump is connected and installed on the pipe of the discharge pipe to discharge the air inside the immersion chamber to form a vacuum state, and is installed in the immersion chamber and supplies power to heat the wood contained inside the immersion chamber into a microwave. It is characterized in that it includes a microwave heater for heating.
상술한 바와 같은 본 발명은, 목재의 외면으로 주입공의 크기가 극소화되어 주입공의 형성에 의한 목재의 외면의 손상 발생과 목재 고유의 질감 저하가 방지되거나 극소화되고, 주입공을 통한 난연액의 주입이 적절히 이루어져 필요한 난연 및 방염 성능을 적절히 구현할 수 있으며, 낙엽송과 같은 난주입성 목재에도 난연액을 손쉽게 주입할 수 있어 난연목 및 방염목으로 사용할 수 있는 목재의 범위가 현저히 확대되는 효과를 갖는다.As described above, the present invention minimizes the size of the injection hole on the outer surface of the wood, prevents or minimizes damage to the outer surface of the wood and deterioration of the wood's inherent texture due to the formation of the injection hole, and prevents or minimizes the injection of flame retardant liquid through the injection hole. By properly injecting, the necessary flame retardant and flame retardant performance can be properly implemented, and the flame retardant liquid can be easily injected into difficult-to-inject wood such as larch, which has the effect of significantly expanding the range of wood that can be used as flame retardant wood and fire retardant wood.
도 1은 본 발명에 따른 난연목 제조 방법을 보인 단계도,
도 2는 본 발명에 사용되는 난연목 제조 시스템의 개략적인 종단면도,
도 3은 본 발명에 사용되는 난연목 제조 시스템의 마이크로 홀 드릴링 가공 장치를 보인 개략적인 평면도,
도 4는 본 발명에 사용되는 난연목 제조 시스템의 마이크로 홀 드릴링 가공 장치의 작동 상태를 보인 개략적인 평면도,
도 5는 본 발명에 사용되는 마이크로 홀 드릴링 가공 장치에 의해 목재에 가공된 주입공의 형태를 보인 개략적인 종단면도,
도 6과 도 7은 본 발명에 사용되는 난연액 주입 장치의 작동 상태를 보인 개략적인 종단면도,
도 8은 본 발명에 사용되는 마이크로 홀 드릴링 가공 장치에 의해 목재에 가공된 주입공의 다양한 크기를 보인 사진,
도 9는 본 발명에 사용되는 난연목 제조 시스템에 의해 목재에 난연액이 주입된 상태를 단면으로 보인 사진.1 is a step diagram showing a method for manufacturing flame retardant wood according to the present invention;
Figure 2 is a schematic longitudinal cross-sectional view of the flame retardant wood production system used in the present invention;
Figure 3 is a schematic plan view showing the micro hole drilling processing device of the flame retardant wood manufacturing system used in the present invention;
Figure 4 is a schematic plan view showing the operating state of the micro hole drilling processing device of the flame retardant wood manufacturing system used in the present invention;
Figure 5 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing the shape of an injection hole processed in wood by the micro hole drilling processing device used in the present invention;
Figures 6 and 7 are schematic longitudinal cross-sectional views showing the operating state of the flame retardant liquid injection device used in the present invention;
Figure 8 is a photograph showing various sizes of injection holes processed in wood by the micro hole drilling processing device used in the present invention;
Figure 9 is a cross-sectional photograph showing a state in which a flame retardant liquid is injected into wood by the flame retardant wood manufacturing system used in the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the invention may be implemented in many different forms and is not limited to the described embodiments.
도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 난연목 제조 방법을 보인 단계도와 이에 이용되는 난연목 제조 시스템을 보인 도면들이다. 우선, 도 2 내지 도 9를 통해 본 발명에 이용되는 난연목 제조 시스템을 설명하면 다음과 같다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 레이저를 이용한 난연목 제조 시스템은 레이저빔(B)을 통해 목재(W)의 표면에 미세한 주입공을 형성하는 마이크로 홀 드릴링 가공 장치(10)와, 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치(10)의 일측에 구비되고 주입공이 형성된 목재(W)에 난연액(A)을 주입하는 난연액 주입 장치(20)를 포함한다.Figures 1 to 9 are step diagrams showing a method for manufacturing flame-retardant wood according to the present invention and diagrams showing a flame-retardant wood manufacturing system used therein. First, the flame retardant wood manufacturing system used in the present invention will be described through FIGS. 2 to 9 as follows. As shown, the fire-retardant wood manufacturing system using a laser used in the present invention includes a micro hole drilling processing device 10 that forms a fine injection hole on the surface of wood (W) through a laser beam (B), and It includes a flame retardant liquid injection device 20 that is provided on one side of the micro hole drilling processing device 10 and injects the flame retardant liquid A into the wood W in which the injection hole is formed.
상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치(10)는 목재가 상면에 배치되는 베드(11)와, 상기 베드(11)의 상부에 설치되고 평면상에서 세로 방향으로 이동될 수 있는 세로이동기(12)와, 상기 세로이동기(12)의 상면에 설치되고 평면상에서 가로 방향으로 이동될 수 있는 가로이동기(13)와, 상기 가로이동기(13)에 설치되고 전원의 공급에 의해 레이저빔을 하부로 상기 목재를 향해 조사할 수 있는 레이저조사기(14)와, 상기 세로이동기(12)와 가로이동기(13) 및 레이저조사기(14)의 작동을 제어하는 컨트롤러(15)를 포함한다.The micro hole drilling processing device 10 includes a bed 11 on which wood is disposed on the upper surface, a vertical mover 12 installed on the upper part of the bed 11 and capable of moving in the vertical direction on a plane, and the vertical A horizontal mover 13 is installed on the upper surface of the mover 12 and can be moved in the horizontal direction on a plane, and is installed on the horizontal mover 13 and irradiates a laser beam downward toward the wood by supplying power. It includes a laser irradiator 14 that can be used, and a controller 15 that controls the operation of the vertical mover 12, the horizontal mover 13, and the laser irradiator 14.
상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치(10)는 상기 목재(W)의 상면에서 하부로 레이저빔(B)을 조사하여 수십 내지 수백 마이크로미터 크기의 내경을 가지는 주입공(H)을 형성하는 역할을 한다.The micro hole drilling device 10 serves to form an injection hole (H) having an inner diameter of tens to hundreds of micrometers by irradiating a laser beam (B) from the upper surface of the wood (W) to the lower surface.
상기 베드(11)는 상기 세로이동기(12)와 가로이동기(13)가 설치되는 장소를 제공하면서 상기 목재(W)가 배치되는 장소를 제공하는 역할을 한다.The bed 11 serves to provide a place where the vertical mover 12 and the horizontal mover 13 are installed and a place where the wood W is placed.
이와 같은 상기 베드(11)는 그 상면에 설치되는 고정구(111)를 더 포함한다. 상기 고정구(111)는 클램프로써 상기 베드(11)의 상면에 배치되는 목재를 손쉽게 고정하거나 그 고정을 해제시킬 수 있도록 하는 것이다.The bed 11 as described above further includes a fixture 111 installed on its upper surface. The fixture 111 is a clamp that allows the wood placed on the upper surface of the bed 11 to be easily fixed or released.
상기 세로이동기(12)는 전원의 공급에 의해 평면상에서 세로방향으로 상기 가로이동기(13)를 이동시킬 수 있도록 하는 공지의 자동대차이고, 상기 가로이동기(13)는 전원의 공급에 의해 상기 세로이동기(12)의 상면에서 평면상에서 가로방향으로 상기 레이저조사기(14)를 이동시킬 수 있는 공지의 자동대차이다.The vertical mover 12 is a known automatic truck that can move the horizontal mover 13 in the vertical direction on a plane by supplying power, and the horizontal mover 13 is the vertical mover by supplying power. It is a known automatic truck that can move the laser irradiator 14 in the horizontal direction on a plane on the upper surface of (12).
상기 레이저조사기(14)는 전원의 공급에 의해 레이저빔(B)을 조사하는 공지의 장치이다. 여기서, 레이저빔(B)은 목재(W)를 태워서 목재(W)에 일정한 크기와 깊이의 미세한 주입공(H)을 가공하는 것이다.The laser irradiator 14 is a known device that irradiates a laser beam B by supplying power. Here, the laser beam (B) burns the wood (W) and processes a fine injection hole (H) of a certain size and depth in the wood (W).
이와 같은 상기 레이저조사기(14)는 상기 목재의 상면에 대응하여 하부를 향해 구비되고 상기 레이저조사기(14)에서 생성된 레이저빔을 하부로 방출하여 상기 목재의 표면에서 하부로 상기 주입공을 가공하는 조사헤드(141)와, 상기 조사헤드(141)의 내부에 설치되고 상기 조사헤드(141)를 통해 하부로 조사되는 레이저빔의 초점을 조절하는 초점렌즈(142)를 포함한다.The laser irradiator 14 is provided downward corresponding to the upper surface of the wood and emits the laser beam generated by the laser irradiator 14 downward to process the injection hole from the surface of the wood to the bottom. It includes an irradiation head 141 and a focus lens 142 installed inside the irradiation head 141 and controlling the focus of the laser beam irradiated downward through the irradiation head 141.
상기 조사헤드(141)는 상기 레이저조사기(14)에서 생성되어 전달되는 레이저빔(B)을 받아서 하부로 방출하여 상기 목재(W)의 표면에서 하부로 상기 주입공(H)을 가공하는 역할을 한다. 상기 초점렌즈(142)는 상기 조사헤드(141)를 통해 하부를 향해 상기 목재(W)에 조사되는 레이저빔(B)의 초점을 조절하는 역할을 한다.The irradiation head 141 receives the laser beam B generated and transmitted from the laser irradiator 14 and emits it downward to process the injection hole H from the surface of the wood W to the bottom. do. The focus lens 142 serves to adjust the focus of the laser beam B irradiated to the wood W toward the bottom through the irradiation head 141.
아울러, 상기 레이저조사기(14)는 상기 컨트롤러(15)를 통해 상기 초점렌즈(142)의 위치를 제어하여 상기 목재(W)의 주입공(H)을 상단에서 하단으로 갈수록 점차 넓어지게 가공하는데, 이는 목재(W)의 표면으로 주입공(H)의 상단의 구멍이 작아 노출이 최소화되면서 하부로 구멍이 점차 넓어져 목재(W)의 내부로 난연액의 주입과 흡수가 보다 원활하면서 극대화되도록 하기 위한 것이다(도 5 참조).In addition, the laser irradiator 14 controls the position of the focus lens 142 through the controller 15 to gradually widen the injection hole H of the wood W from the top to the bottom. This minimizes exposure as the hole at the top of the injection hole (H) is small on the surface of the wood (W), and the hole gradually widens at the bottom to ensure smoother and maximized injection and absorption of the flame retardant liquid into the interior of the wood (W). This is for (see Figure 5).
상기 컨트롤러(15)는 상기 세로이동기(12), 가로이동기(13), 레이저조사기(14) 등을 온오프시키면서 구동을 제어하는 공지의 제어장치로써, 각 부품들의 구동을 제어하여 목재(W)의 상면에 주입공(H)을 격자 형태로 가공할 수 있도록 하는 것이다.The controller 15 is a known control device that controls the operation of the vertical mover 12, the horizontal mover 13, the laser irradiator 14, etc. by turning them on and off, and controls the operation of each part to produce wood (W). This is to enable the injection holes (H) to be processed in a lattice form on the upper surface of .
여기서, 상기 목재(W)에 형성되는 주입공(H)은 50 내지 500㎛의 내경을 가지고 상기 목재(W)의 표면에서 내부로 0.5 내지 15mm의 상하 깊이를 가지는 것이 바람직한데, 이는 상기 주입공(H)이 50 내지 500㎛의 내경을 가짐으로써 목재(W)의 표면에 육안으로 잘 인지되지 않아 목재(W) 외면의 심미감 저하가 적절히 방지되기 때문이고, 상하 깊이가 5 내지 15mm를 형성함으로써 목재(W)에 대한 난연액의 주입과 흡수가 보다 적절하게 이루어져 목재(W)의 난연 성능이 현저히 향상되기 때문이다(도 7 내지 도 8 참조).Here, the injection hole (H) formed in the wood (W) preferably has an inner diameter of 50 to 500 ㎛ and a vertical depth of 0.5 to 15 mm from the surface of the wood (W), which is the injection hole This is because (H) has an inner diameter of 50 to 500㎛, so it is not easily recognized by the naked eye on the surface of the wood (W), and thus the aesthetic deterioration of the outer surface of the wood (W) is appropriately prevented, and the top and bottom depth is 5 to 15 mm. This is because the injection and absorption of the flame retardant liquid into the wood (W) is performed more appropriately, and the flame retardant performance of the wood (W) is significantly improved (see FIGS. 7 and 8).
상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치(10)는 상기 레이저조사기(14)에 설치되고 상기 컨트롤러(15)에 연결되는 스캐너(16)를 더 포함한다. 상기 스캐너(16)는 상기 목재(W)의 상면을 스캐닝하여 상기 목재(W)의 상면의 굴곡에 따라 상기 레이저조사기(14)의 위치를 조절할 수 있도록 하는 것이다. 즉, 상기 목재(W)의 상면이 굴곡진 경우에 굴곡진 부위에 맞추어 일정하게 주입공(H)을 형성할 수 있도록 하는 것이다.The micro hole drilling processing device 10 further includes a scanner 16 installed on the laser irradiator 14 and connected to the controller 15. The scanner 16 scans the upper surface of the wood (W) to adjust the position of the laser irradiator 14 according to the curvature of the upper surface of the wood (W). That is, when the upper surface of the wood (W) is curved, the injection hole (H) can be formed consistently according to the curved area.
상기 난연액 주입 장치(20)는 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치(10)의 일측에 설치되는 것으로, 상기 목재(W)에 형성된 주입공(H)을 통해 난연액(A)을 강제로 주입하는 역할을 한다.The flame retardant liquid injection device 20 is installed on one side of the micro hole drilling processing device 10, and serves to forcibly inject the flame retardant liquid (A) through the injection hole (H) formed in the wood (W). Do it.
이와 같은 상기 난연액 주입 장치(20)는 중공 입방체로 구비되고 상부가 개방 가능하게 구비되며 일측에 약액주입관(211)이 설치되고 내부가 밀폐될 수 있으며 내부에 난연액이 충진되고 난연액에 상기 목재를 침지시킬 수 있는 침지챔버(21)와, 상기 침지챔버(21)의 상단에 설치되고 상기 침지챔버(21)의 내부에 압력을 가할 수 있는 가압기(22)를 포함한다.The flame retardant injection device 20 is provided as a hollow cube with an open top, a chemical injection pipe 211 is installed on one side, the inside can be sealed, and the inside is filled with a flame retardant liquid. It includes an immersion chamber 21 capable of immersing the wood, and a pressurizer 22 installed at the top of the immersion chamber 21 and capable of applying pressure to the interior of the immersion chamber 21.
상기 침지챔버(21)는 상기 약액주입관(211)을 통해 내부에 난연액(A)이 충진된 상태로 목재(W)를 난연액(A)에 침지시키고 밀폐시킬 수 있도록 하는 것이다. 상기 약액주입관(211)은 외부에 상기 침지챔버(21)의 내부로 난연액(A)을 주입하는 배관으로써 통상적으로 개폐밸브가 설치된다. 여기서, 침지는 목재(W)가 난연액(A) 속에 완전히 잠겨 있도록 하는 것이다.The immersion chamber 21 allows the wood (W) to be immersed in the flame retardant solution (A) and sealed with the flame retardant solution (A) filled inside through the chemical solution injection pipe 211. The chemical liquid injection pipe 211 is a pipe for injecting the flame retardant liquid (A) from the outside into the inside of the immersion chamber 21, and is usually equipped with an on-off valve. Here, immersion ensures that the wood (W) is completely submerged in the flame retardant liquid (A).
상기 가압기(22)는 공압 기기 또는 압축기기를 통해 상기 침지챔버(21)의 내부에 압력을 가할 수 있도록 하는 것이다. 이와 같이 상기 가압기(22)에 의해 상기 난연액(A)에 압력이 가해짐으로써, 상기 목재(W)에 난연액(A)이 보다 신속하고 원활하게 주입된다.The pressurizer 22 is used to apply pressure to the inside of the immersion chamber 21 through a pneumatic device or a compression device. As pressure is applied to the flame retardant liquid (A) by the pressurizer 22, the flame retardant liquid (A) is more quickly and smoothly injected into the wood (W).
여기서, 상기 가압기(22)는 상기 침지챔버(21)의 내부를 3 내지 5MPa로 가압하는 것이 바람직한데, 이는 목재(W)에 대한 난연액(A)의 주입이 보다 신속하면서 대량으로 이루어지도록 하기 위한 것이다.Here, the pressurizer 22 preferably pressurizes the inside of the immersion chamber 21 at 3 to 5 MPa, so that the injection of the flame retardant liquid (A) into the wood (W) is carried out more quickly and in large quantities. It is for.
아울러, 상기 난연액 주입 장치(20)는 상기 침지챔버(21)의 타측에 배출관(231)이 연결되고 상기 배출관(231)의 관로상에 설치되는 진공펌프(23)를 더 포함한다. 상기 진공펌프(23)는 목재(W)가 수용된 상기 침지챔버(21)의 내부의 공기를 상기 배출관(231)을 통해 외부로 배출시켜 진공상태를 형성하면서 감압을 하는 감압기의 역할을 한다. 이와 같은 상기 침지챔버(21)의 내부에 진공을 형성하면 상기 목재(W)의 표면에 있는 수분과 진액이 신속하게 외부로 배출되어 추후에 난연액의 주입이 신속하면서 안정적으로 이루어지게 된다.In addition, the flame retardant liquid injection device 20 has a discharge pipe 231 connected to the other side of the immersion chamber 21 and further includes a vacuum pump 23 installed on the pipe of the discharge pipe 231. The vacuum pump 23 functions as a pressure reducer to reduce the pressure by discharging the air inside the immersion chamber 21 containing the wood W to the outside through the discharge pipe 231 to form a vacuum state. When a vacuum is formed inside the immersion chamber 21, moisture and liquid on the surface of the wood W are quickly discharged to the outside, allowing the subsequent injection of the flame retardant liquid quickly and stably.
아울러, 상기 진공펌프(23)는 목재에 난연액이 충분히 주입된 후에 목재에 감압을 형성하여 과도하거나 불필요하게 많이 주입된 난연액, 즉 과잉 난연액을 목재에서 빼내어 회수하는 역할도 할 수 있다.In addition, the vacuum pump 23 may serve to recover the excessively or unnecessarily injected flame retardant, i.e., excess flame retardant, from the wood by forming reduced pressure in the wood after the flame retardant is sufficiently injected into the wood.
상기 난연액 주입 장치(20)는 상기 침지챔버(21)에 설치되는 마이크로파가열기(24)를 더 포함한다. 상기 마이크로파가열기(24)는 전원의 공급에 의해 상기 침지챔버(21)의 내부에 수용된 목재(W)를 마이크로파를 조사하여 목재를 가열하여 목재(W)의 표면에 있는 수분과 진액이 외부로 적절히 배출될 수 있도록 하는 것이다.The flame retardant injection device 20 further includes a microwave heater 24 installed in the immersion chamber 21. The microwave heater 24 radiates microwaves to the wood W accommodated inside the immersion chamber 21 by supplying power to heat the wood so that moisture and essence on the surface of the wood W are released to the outside. This is to ensure proper discharge.
이와 같이 구성되는 상기 난연액 주입 장치(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 침지챔버(21)에 목재(W)를 수용한 상태에서 상기 마이크로파가열기(24)와 진공펌프(23)를 구동시켜 상기 목재(W)를 가열하면서 배출되는 수분과 진액을 외부로 배출시켜 목재의 표면에 수분과 진액이 빠져 공극을 형성하게 된다.The flame retardant liquid injection device 20 configured in this way uses the microwave heater 24 and the vacuum pump 23 with wood (W) accommodated in the immersion chamber 21, as shown in FIG. 5. As the wood (W) is driven and heated, the moisture and essence released are discharged to the outside, causing the moisture and essence to escape and form voids on the surface of the wood.
이 상태에서 도 6에 도시된 바와 같이 상기 약액주입관(211)을 통해 상기 침지챔버(21)의 내부로 난연액(A)을 주입하고 상기 가압기(22)를 통해 가압하여 난연액(A)을 목재(W)의 표면 깊숙이 주입하게 되는 것이다.In this state, as shown in FIG. 6, the flame retardant liquid (A) is injected into the interior of the immersion chamber 21 through the chemical liquid injection pipe 211 and pressurized through the pressurizer 22 to produce the flame retardant liquid (A). is injected deep into the surface of the wood (W).
이하, 도 2 내지 도 9를 통해 설명된 난연목 제조 시스템을 참조하여 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 레이저를 이용한 난연목 제조 방법은 레이저빔을 통해 목재의 표면에 미세한 주입공을 형성하는 마이크로 홀 드릴링 가공 장치와, 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치의 일측에 구비되고 주입공이 형성된 목재에 난연액을 주입하는 난연액 주입 장치를 포함하는 난연목 제조 시스템을 이용하여 난연목을 제조하는 방법이다.Hereinafter, with reference to the flame-retardant wood production system explained through FIGS. 2 to 9, as shown in FIG. 1, the flame-retardant wood production method using a laser according to the present invention forms fine injection holes on the surface of wood through a laser beam. A method of manufacturing flame-retardant wood using a flame-retardant wood manufacturing system including a micro-hole drilling processing device and a flame-retardant liquid injection device provided on one side of the micro-hole drilling processing device and injecting a flame retardant liquid into wood in which an injection hole is formed. .
이러한 본 발명에 따른 난연목 제조 방법은 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치에 목재를 배치하는 목재 배치 단계(S10)와, 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치를 구동시켜 목재에 다수의 주입공을 순차적으로 형성하는 주입공 형성 단계(S20)와, 상기 난연액 주입 장치를 이용하여 주입공을 통해 목재에 난연액을 주입하는 난연액 주입 단계(S30)와, 목재의 표면에 묻은 난연액을 제거하는 표면 난연액 제거 단계(S40)를 포함한다.The flame-retardant wood manufacturing method according to the present invention includes a wood arranging step (S10) of arranging wood in the micro-hole drilling processing device, and driving the micro-hole drilling processing device to sequentially form a plurality of injection holes in the wood. A ball forming step (S20), a flame retardant injection step (S30) of injecting a flame retardant into wood through an injection hole using the flame retardant injection device, and a surface flame retardant removal step of removing the flame retardant from the surface of the wood. Includes step S40.
여기서, 상기 난연액은 화염에 쉽게 연소되지 않거나 연소가 방지되는 성분을 가지는 것으로, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 및 무기계 난연제와 고분자의 혼합물이 사용된다.Here, the flame retardant liquid is one that does not easily burn in a flame or has components that prevent combustion, and a mixture of halogen-based flame retardants, phosphorus-based flame retardants, inorganic flame retardants, and polymers is used.
상기 목재 배치 단계(S10)는 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치의 내측에 목재를 배치하는 단계를 말한다. 이 단계는 목재에 주입공을 가공할 수 있도록 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치의 베드에 목재를 올려놓아 배치하는 것이다.The wood arranging step (S10) refers to the step of arranging wood inside the micro hole drilling processing device. This step is to place the wood on the bed of the micro hole drilling machine so that an injection hole can be machined into the wood.
본 난연목 제조 방법은 상기 목재 배치 단계(S10)의 이전에 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치에 목재를 배치하기 전에 상기 목재를 물에 침지시키거나 삶거나 증기를 분사하여 증기처리를 하는 목재 전처리 단계(S00)를 더 포함한다. 상기 목재 전처리 단계(S00)는 상기 목재 내에 함유된 진액 등을 제거하여 추후에 난연액의 주입이 보다 원활하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.This method of manufacturing fire-retardant wood includes a wood pretreatment step of steam treatment by immersing the wood in water, boiling it, or spraying steam before placing the wood in the micro hole drilling processing device before the wood placement step (S10) ( S00) is further included. The wood pretreatment step (S00) is intended to remove the resin contained in the wood so that the injection of the flame retardant liquid can be performed more smoothly later.
상기 주입공 형성 단계(S20)는 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치를 구동시켜 목재의 표면에 레이저빔을 조사하여 수십 내지 수백 마이크로미터 크기의 내경을 가지는 주입공을 순차적으로 다수개 형성하는 단계를 말한다. 이 단계는 육안으로 구별하기 어려운 미세한 구멍으로 형성되는 주입공을 레이저빔을 통해 목재의 표면에 가공하여 형성하는 것이다.The injection hole forming step (S20) refers to a step of sequentially forming a plurality of injection holes having an inner diameter of tens to hundreds of micrometers by driving the micro hole drilling processing device and irradiating a laser beam to the surface of the wood. In this step, injection holes, which are formed as fine holes that are difficult to distinguish with the naked eye, are formed by processing them on the surface of the wood using a laser beam.
이와 같은 상기 주입공 형성 단계(S20)는 레이저빔의 초점을 조절하여 상기 목재의 주입공을 상단에서 하단으로 갈수록 점차 넓어지게 가공하는 과정을 더 포함한다(도 5 참조). 이 과정은 표면측인 상부가 좁고 내부측인 하부가 넓게 주입공이 형성되어 목재의 표면으로 주입공의 상단의 구멍이 작아 노출이 최소화되면서 하부로 구멍이 점차 넓어져 목재의 내부로 난연액의 주입과 흡수가 보다 원활하면서 극대화되도록 하는 것이다.The injection hole forming step (S20) further includes the process of adjusting the focus of the laser beam to gradually widen the injection hole of the wood from the top to the bottom (see Figure 5). In this process, an injection hole is formed that is narrow at the top on the surface side and wide at the bottom on the inside side. The hole at the top of the injection hole is small on the surface of the wood, minimizing exposure, and the hole at the bottom gradually widens to inject flame retardant into the inside of the wood. This is to ensure that overabsorption is smoother and maximized.
상기 주입공 형성 단계(S20)에서 상기 목재에 형성되는 주입공은 50 내지 500㎛의 내경을 가지고 상기 목재의 표면에서 내부로 0.5 내지 15mm의 상하 깊이를 가지는 것이 바람직한데, 이는 상기 주입공이 50 내지 500㎛의 내경을 가짐으로써 목재의 표면에 육안으로 잘 인지되지 않아 목재 외면의 심미감 저하가 적절히 방지되기 때문이고, 상하 깊이가 0.5 내지 15mm를 형성함으로써 목재에 대한 난연액의 주입과 흡수가 보다 적절하게 이루어져 목재의 난연 성능이 현저히 향상되기 때문이다(도 8 내지 도 9 참조).In the injection hole forming step (S20), the injection hole formed in the wood preferably has an inner diameter of 50 to 500 ㎛ and a vertical depth of 0.5 to 15 mm from the surface of the wood to the inside, which means that the injection hole is 50 to 500 μm. This is because, by having an inner diameter of 500㎛, it is not easily perceived by the naked eye on the surface of the wood, thus preventing deterioration of the aesthetic quality of the outer surface of the wood, and by forming a top and bottom depth of 0.5 to 15mm, the injection and absorption of flame retardant liquid into the wood is easier. This is because, if done properly, the flame retardant performance of wood is significantly improved (see Figures 8 and 9).
아울러, 상기 주입공 형성 단계(S20)에서 상기 목재에 형성되는 주입공은 상기 목재의 표면에 5 내지 15mm의 상하좌우 간격으로 격자 형태로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 목재의 표면에 일정한 간격으로 격자 형태로 주입공을 형성하여 목재에 대한 난연액의 주입이 보다 균일하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.In addition, the injection holes formed in the wood in the injection hole forming step (S20) are preferably formed in the form of a grid at regular intervals of 5 to 15 mm on the surface of the wood. This is to form an injection hole in the shape to ensure that the flame retardant is injected more uniformly into the wood.
상기 난연액 주입 단계(S30)는 상기 주입공이 형성된 목재를 상기 난연액 주입 장치에 넣고 상기 주입공을 통해 목재의 내부로 난연액을 강제로 주입하는 단계를 말한다. 이 단계는 목재에 형성된 주입공을 통해 목재의 내부로 난연액을 강제로 주입하여 목재에 난연 및 방염 성능을 부여하는 역할을 한다.The flame retardant injection step (S30) refers to a step of putting wood with the injection hole formed into the flame retardant injection device and forcibly injecting the flame retardant liquid into the interior of the wood through the injection hole. This step serves to impart flame retardant and flame retardant properties to the wood by forcibly injecting the flame retardant liquid into the interior of the wood through injection holes formed in the wood.
이러한 상기 난연액 주입 단계(S30)는 침지챔버를 구비하고 상기 침지챔버에 목재를 수용하는 과정과, 상기 침지챔버를 밀폐시키는 과정과, 상기 침지챔버에 수용된 목재를 가열하면서 상기 침지챔버의 내부의 공기를 외부로 배출시키는 과정과, 상기 침지챔버에 난연액을 주입하여 목재를 난연액에 침지시키는 과정과, 상기 침지챔버에 가압기로 압력을 가해 상기 침지챔버의 내부의 난연액을 가압하는 과정을 포함한다.The flame retardant injection step (S30) includes providing an immersion chamber and accommodating wood in the immersion chamber, sealing the immersion chamber, and heating the wood contained in the immersion chamber while heating the wood contained in the immersion chamber. A process of discharging air to the outside, a process of injecting a flame retardant solution into the immersion chamber to immerse wood in the flame retardant solution, and a process of pressurizing the flame retardant solution inside the immersion chamber by applying pressure to the immersion chamber with a pressurizer. Includes.
상기한 과정은 침지챔버의 내부에서 목재의 표면에 함유된 수분과 진액을 가열과 진공 배기로 제거하고, 그 다음에 침지챔버를 통해 목재를 난연액에 침지시킨 상태로 상기 침지챔버의 내부와 난연액에 압력을 가해 난연액이 주입공을 통해 목재에 강하게 주입될 수 있도록 하는 것이다.The above process removes the moisture and essence contained on the surface of the wood inside the immersion chamber by heating and vacuum exhaust, and then the wood is immersed in the flame retardant liquid through the immersion chamber, and the inside of the immersion chamber is then flame retardant. Pressure is applied to the liquid so that the flame retardant liquid can be strongly injected into the wood through the injection hole.
여기서, 상기 가압기는 상기 침지챔버의 내부를 3 내지 5MPa로 가압하는 것이 바람직한데, 이는 목재에 대한 난연액의 주입이 보다 신속하면서 대량으로 이루어지도록 하기 위한 것이다.Here, the pressurizer preferably pressurizes the inside of the immersion chamber at 3 to 5 MPa, which is to ensure that the flame retardant liquid is injected into the wood more quickly and in large quantities.
본 난연목 제조 방법은 상기 난연액 주입 단계(S30)의 다음으로 상기 난연액의 주입이 완료되면 목재 속에 과도하게 주입된 난연액을 감압처리하여 배출시키는 과잉난연액 배출 단계(S31)를 더 포함한다. 상기 과잉난연액 배출 단계(S31)는 주입공의 주변으로 목재의 세포의 내부로 난연액이 충분히 주입된 상태에서 미처 주입되지 못하여 잔류하거나 과도하게 투입된 난연액을 회수할 수 있도록 하면서 잔류 난연액을 제거를 통해 추후 표면 난연액 제거 과정이 보다 신속하게 이루어지도록 하는 것이다.This method of manufacturing flame retardant wood further includes an excess flame retardant discharge step (S31) in which the flame retardant liquid excessively injected into the wood is treated under reduced pressure and discharged after the injection of the flame retardant liquid is completed following the flame retardant injection step (S30). do. The excess flame retardant discharge step (S31) allows recovery of residual or excessively injected flame retardant solution while the flame retardant solution is sufficiently injected into the cells of the wood around the injection hole. This removal ensures that the subsequent surface flame retardant removal process is carried out more quickly.
상기 표면 난연액 제거 단계(S40)는 상기 난연액의 주입이 완료되면 상기 난연액 주입 장치에서 목재를 꺼내고 상기 목재의 외면의 난연액을 닦아내고 건조시켜 제거하는 단계를 말한다. 이 단계는 목재의 표면에 묻은 난연액을 제거하여 난연목을 완성하는 것이다.The surface flame retardant liquid removal step (S40) refers to a step of removing wood from the flame retardant liquid injection device when injection of the flame retardant liquid is completed, wiping and drying the flame retardant liquid on the outer surface of the wood. This step is to remove the flame retardant liquid on the surface of the wood to complete the flame retardant wood.
여기서, 상기 난연액은 자외선의 조사에 의해 경화되는 자외선경화성 수지를 함유할 수 있다.Here, the flame retardant liquid may contain an ultraviolet curable resin that is cured by irradiation of ultraviolet rays.
그에 따라, 상기 표면 난연액 제거 단계(S40)는 상기 목재의 외면을 건조한 후에 자외선램프로 상기 목재의 외면에 자외선을 조사하여 상기 자외선경화성 수지를 경화시키는 과정을 더 포함할 수 있다. 이 과정은 수지의 경화를 통해 주입공을 완전히 차단 및 밀봉하여 외부 환경에 의해 추후 난연액의 누설 및 유출이 방지되도록 하는 것이다.Accordingly, the surface flame retardant removal step (S40) may further include drying the outer surface of the wood and then curing the ultraviolet curable resin by irradiating ultraviolet rays to the outer surface of the wood with an ultraviolet lamp. This process completely blocks and seals the injection hole through curing of the resin to prevent future leakage or outflow of the flame retardant due to the external environment.
이와 같이 구성되는 본 난연목 제조 방법은 목재의 외면으로 주입공의 크기가 극소화되도록 하면서 주입공을 통한 난연액의 주입이 적절히 이루어지도록 하고 낙엽송과 같은 난주입성 목재에도 난연액을 손쉽게 주입할 수 있도록 하는 획기적인 발명이다.This method of manufacturing flame retardant wood, constructed in this way, minimizes the size of the injection hole on the outer surface of the wood, ensures proper injection of the flame retardant liquid through the injection hole, and allows the flame retardant liquid to be easily injected into difficult-to-inject wood such as larch. It is a groundbreaking invention.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, various changes, modifications, and equivalents may be used in the present invention. It is clear that the present invention can be equally applied by appropriately modifying the above embodiment. Accordingly, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limitations of the claims below.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다할 것이다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but it will be obvious to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.
10 : 마이크로 홀 드릴링 가공 장치
11 : 베드
111 : 고정구
12 : 세로이동기 13 : 가로이동기
14 : 레이저조사기
141 : 조사헤드 142 : 초점렌즈
15 : 컨트롤러 16 : 스캐너
20 : 난연액 주입 장치
21 : 침지챔버
211 : 약액주입관
22 : 가압기
23 : 진공펌프
231 : 배출관
24 : 마이크로파가열기
B : 레이저빔
W : 목재
H : 주입공
A : 난연액10: Micro hole drilling processing device
11: Bed
111: fixture
12: Vertical mover 13: Horizontal mover
14: Laser irradiator
141: Irradiation head 142: Focus lens
15: Controller 16: Scanner
20: Flame retardant liquid injection device
21: Immersion chamber
211: Chemical injection pipe
22: pressurizer
23: Vacuum pump
231: discharge pipe
24: Microwave heater
B: Laser beam
W: wood
H: injection hole
A: Flame retardant liquid
Claims (10)
상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치의 내측에 목재를 배치하는 목재 배치 단계(S10)와;
상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치를 구동시켜 목재의 표면에 레이저빔을 조사하여 수십 내지 수백 마이크로미터 크기의 내경을 가지는 주입공을 순차적으로 다수개 형성하는 주입공 형성 단계(S20)와;
상기 주입공이 형성된 목재를 상기 난연액 주입 장치에 넣고 상기 주입공을 통해 목재의 내부로 난연액을 강제로 주입하는 난연액 주입 단계(S30)와;
상기 난연액의 주입이 완료되면 상기 난연액 주입 장치에서 목재를 꺼내고 상기 목재의 외면의 난연액을 닦아내고 건조시켜 제거하는 표면 난연액 제거 단계(S40)를; 포함하고,
상기 난연액은,
할로겐계 난연제, 인계 난연제 및 무기계 난연제와 고분자의 혼합물이며,
상기 주입공 형성 단계(S20)는,
레이저빔의 초점을 조절하여 상기 목재의 주입공을 상단에서 하단으로 갈수록 점차 넓어지게 가공하는 과정을, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법.
Flame retardant comprising a micro hole drilling device that forms a fine injection hole on the surface of wood through a laser beam, and a flame retardant injection device that is provided on one side of the micro hole drilling device and injects a flame retardant solution into the wood in which the injection hole is formed. In a method of manufacturing flame retardant wood using a wood manufacturing system;
A wood arranging step (S10) of arranging wood inside the micro hole drilling device;
An injection hole forming step (S20) of sequentially forming a plurality of injection holes having an inner diameter of tens to hundreds of micrometers by driving the micro hole drilling processing device to irradiate a laser beam to the surface of the wood;
A flame retardant liquid injection step (S30) of placing the wood with the injection hole formed in the flame retardant liquid injection device and forcibly injecting the flame retardant liquid into the interior of the wood through the injection hole;
When the injection of the flame retardant liquid is completed, the wood is removed from the flame retardant injection device, and the flame retardant liquid on the outer surface of the wood is removed by wiping and drying a surface flame retardant liquid removal step (S40); Contains,
The flame retardant liquid is,
It is a mixture of halogen-based flame retardants, phosphorus-based flame retardants, inorganic flame retardants and polymers.
In the injection hole forming step (S20),
A method of manufacturing flame-retardant wood using a laser, characterized in that it further comprises a process of adjusting the focus of the laser beam to gradually widen the injection hole of the wood from the top to the bottom.
상기 난연목 제조 방법은,
상기 목재 배치 단계(S10)의 이전에, 상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치에 목재를 배치하기 전에 상기 목재를 물에 침지시키거나 삶거나 증기를 분사하여 증기처리를 하는 목재 전처리 단계(S00)를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법.
According to paragraph 1,
The flame retardant wood manufacturing method is,
Before the wood arranging step (S10), a wood pretreatment step (S00) of steam treatment by immersing the wood in water, boiling it, or spraying steam before placing the wood in the micro hole drilling processing device;
A method of manufacturing fire-retardant wood using a laser, characterized in that it further comprises.
상기 난연목 제조 방법은,
상기 난연액 주입 단계(S30)의 다음으로, 상기 난연액의 주입이 완료되면 목재 속에 과도하게 주입된 난연액을 감압처리하여 배출시키는 과잉난연액 배출 단계(S31)를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법.
According to paragraph 1,
The flame retardant wood manufacturing method is,
Next to the flame retardant injection step (S30), when the injection of the flame retardant liquid is completed, an excess flame retardant liquid discharge step (S31) in which the flame retardant liquid excessively injected into the wood is subjected to reduced pressure treatment and discharged;
A method of manufacturing fire-retardant wood using a laser, characterized in that it further comprises.
상기 주입공 형성 단계(S20)에서, 상기 목재에 형성되는 주입공은,
50 내지 500㎛의 내경을 가지고 상기 목재의 표면에서 내부로 0.5 내지 15mm의 상하 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법.
According to paragraph 1,
In the injection hole forming step (S20), the injection hole formed in the wood is,
A method of manufacturing flame-retardant wood using a laser, characterized in that it has an inner diameter of 50 to 500㎛ and a vertical depth of 0.5 to 15mm from the surface of the wood to the inside.
상기 주입공 형성 단계(S20)에서, 상기 목재에 형성되는 주입공은,
상기 목재의 표면에 5 내지 15mm의 상하좌우 간격으로 격자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법.
According to paragraph 1,
In the injection hole forming step (S20), the injection hole formed in the wood is,
A method of manufacturing fire-retardant wood using a laser, characterized in that the surface of the wood is formed in a grid shape at vertical, horizontal, and vertical intervals of 5 to 15 mm.
상기 난연액 주입 단계(S30)는,
침지챔버를 구비하고 상기 침지챔버에 목재를 수용하는 과정과,
상기 침지챔버를 밀폐시키는 과정과,
상기 침지챔버에 수용된 목재를 가열하면서 상기 침지챔버의 내부의 공기를 외부로 배출시키는 과정과,
상기 침지챔버에 난연액을 주입하여 목재를 난연액에 침지시키는 과정과,
상기 침지챔버에 가압기로 압력을 가해 상기 침지챔버의 내부의 난연액을 가압하는 과정을,
포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법.
According to paragraph 1,
In the flame retardant injection step (S30),
A process of providing an immersion chamber and accommodating wood in the immersion chamber;
A process of sealing the immersion chamber,
A process of heating the wood contained in the immersion chamber and discharging the air inside the immersion chamber to the outside;
A process of immersing wood in a flame retardant solution by injecting a flame retardant solution into the immersion chamber;
A process of pressurizing the flame retardant liquid inside the immersion chamber by applying pressure to the immersion chamber with a pressurizer,
A method of manufacturing flame retardant wood using a laser, comprising:
상기 난연액은,
자외선의 조사에 의해 경화되는 자외선경화성 수지를 함유하고,
상기 표면 난연액 제거 단계(S40)는,
상기 목재의 외면을 건조한 후에 자외선램프로 상기 목재의 외면에 자외선을 조사하여 상기 자외선경화성 수지를 경화시키는 과정을, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법.
According to paragraph 1,
The flame retardant liquid is,
Contains an ultraviolet curable resin that is cured by irradiation of ultraviolet rays,
In the surface flame retardant removal step (S40),
A method of producing flame-retardant wood using a laser, further comprising curing the ultraviolet curable resin by irradiating ultraviolet rays to the exterior surface of the wood with an ultraviolet lamp after drying the outer surface of the wood.
상기 마이크로 홀 드릴링 가공 장치는,
목재가 상면에 배치되는 베드와,
상기 베드의 상부에 설치되고 평면상에서 세로 방향으로 이동될 수 있는 세로이동기와,
상기 세로이동기의 상면에 설치되고 평면상에서 가로 방향으로 이동될 수 있는 가로이동기와,
상기 가로이동기에 설치되고 전원의 공급에 의해 레이저빔을 하부로 상기 목재를 향해 조사할 수 있는 레이저조사기와,
상기 세로이동기와 가로이동기 및 레이저조사기의 작동을 제어하는 컨트롤러와,
상기 레이저조사기에 설치되고 상기 컨트롤러에 연결되며 상기 목재의 상면의 굴곡에 따라 상기 레이저조사기의 위치를 조절할 수 있도록 상기 목재의 상면을 스캐닝하는 스캐너를, 포함하고,
상기 레이저조사기는,
상기 목재의 상면에 대응하여 하부를 향해 구비되고 상기 레이저조사기에서 생성된 레이저빔을 하부로 방출하여 상기 목재의 표면에서 하부로 상기 주입공을 가공하는 조사헤드와,
상기 조사헤드의 내부에 설치되고 상기 조사헤드를 통해 하부로 조사되는 레이저빔의 초점을 조절하는 초점렌즈를, 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법.
According to paragraph 1,
The micro hole drilling processing device,
A bed on which wood is placed on the upper surface,
A vertical mover installed on the upper part of the bed and capable of moving in the vertical direction on a plane;
A horizontal mover installed on the upper surface of the vertical mover and capable of moving in the horizontal direction on a plane;
A laser irradiator installed on the horizontal mover and capable of irradiating a laser beam downward toward the wood by supplying power;
A controller that controls the operation of the vertical mover, horizontal mover, and laser irradiator,
A scanner installed in the laser irradiator, connected to the controller, and scanning the upper surface of the wood to adjust the position of the laser irradiator according to the curvature of the upper surface of the wood,
The laser irradiator,
An irradiation head provided downward in response to the upper surface of the wood and emitting the laser beam generated by the laser irradiator downward to process the injection hole from the surface of the wood to the lower side;
A method of manufacturing fire-retardant wood using a laser, comprising a focus lens installed inside the irradiation head and controlling the focus of the laser beam irradiated downward through the irradiation head.
상기 난연액 주입 장치는,
중공 입방체로 구비되고 상부가 개방 가능하게 구비되며 일측에 약액주입관이 설치되고 내부가 밀폐될 수 있으며 내부에 난연액이 충진되고 난연액에 상기 목재를 침지시킬 수 있는 침지챔버와,
상기 침지챔버의 상단에 설치되고 상기 침지챔버의 내부에 압력을 가할 수 있는 가압기와,
상기 침지챔버의 타측에 배출관이 연결되고 상기 배출관의 관로상에 설치되어 상기 침지챔버의 내부의 공기를 배출시켜 진공상태를 형성하는 진공펌프와,
상기 침지챔버에 설치되고 전원의 공급에 의해 상기 침지챔버의 내부에 수용된 목재를 마이크로파로 가열하는 마이크로파가열기를,
포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 난연목 제조 방법.According to paragraph 1,
The flame retardant injection device,
An immersion chamber, which is formed as a hollow cube and has an openable upper part, has a chemical injection pipe installed on one side, can be sealed inside, is filled with a flame retardant solution, and is capable of immersing the wood in the flame retardant solution;
a pressurizer installed at the top of the immersion chamber and capable of applying pressure to the interior of the immersion chamber;
A discharge pipe is connected to the other side of the immersion chamber and a vacuum pump is installed on the discharge pipe to discharge the air inside the immersion chamber to create a vacuum state;
A microwave heater installed in the immersion chamber and heating the wood accommodated inside the immersion chamber with microwaves by supplying power,
A method of manufacturing flame retardant wood using a laser, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230165314A KR102661453B1 (en) | 2023-11-24 | 2023-11-24 | Method for manufacturing fire retardant wood using a laser |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101194328B1 (en) * | 2011-09-16 | 2012-10-24 | 전북대학교산학협력단 | Method of preparing fire-retardant wood |
| KR20130048007A (en) * | 2011-11-01 | 2013-05-09 | 주식회사 이오테크닉스 | Laser drilling apparatus and laser drilling method |
| KR101651585B1 (en) | 2016-04-12 | 2016-08-29 | 동양특수목재 주식회사 | Anti-bacterial, flame retardant timber and a method of manufacturing capabilities with anti-fungal |
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-
2023
- 2023-11-24 KR KR1020230165314A patent/KR102661453B1/en active IP Right Grant
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