KR19990014467A - 고기능성 목재처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고기능성을 건조된 목소재에 부여하기 위한 고기능성 목재처리 방법에 관한 것이며 목재를 제재한 소재를 함수율 10%이하로 인공건조하여 소정의 치수로 가공하는 단계와,

상기의 건조된 목소재를 대상으로 내수처리 및 보존처리를 포함하는 고기능 부여단계와,

상기 고기능부여된 목소재를 대상으로 우레탄계수지, 아크릴계수지 및 불소계수지를 이용하여 각각 하도, 중도 및 상도하는 표면처리단계로 이루어지고,

목소재에 내수성, 내부후성 및 내후성을 부여하며, 또한 부여된 특성을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

고기능성 목재처리방법

본 발명은 고기능성 목재의 처리방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 제재되어 인공 또는 천연 건조된 소재를 대상으로 내수처리, 보존처리를 포함한 고기능성 부여단계 및 소재 표면을 특정수지로 다중처리함으로써 소재의 내수성 및 보존성을 향상시킴과 동시에 실내 및 옥외에서 장기간 부여된 성능을 발휘할 수 있는 목재의 처리방법에 관한 것이다.

목재는 재생가능한 자원으로 재료가 가지는 천연적인 장점 등으로 예로부터 없어서는 안될 필수불가결한 재료로 널리 사용되어 왔으며, 최근에는 국내외적으로 목재의 재료적인 장점과 환경친화적인 재료라는 장점이 더욱 부각되고 생활수준이 향상됨에 따라 목재의 사용이 증가하고 있다. 특히 주택이나 건축구조물에 있어서는 거의 모든 구조부재 및 내,외장재를 목재로 시공할 정도로 사용이 증대하고 있다. 그러나 목재의 본질적인 특성인 흡수성 및 흡습성 등으로 인하여 목소재의 치안정성이 불량하고 수축, 팽윤, 틀어짐과 갈라짐, 그리고 이에 따른 썩음, 변색, 곰팡이 발생 등 수분이나 습기가 많은 장소에 사용하기에는 부적합한 재료로 인식되어 왔다. 따라서 외부환경과 접하는 장소에서의 구조부재 및 외장재 또는 실내의 다습한 장소, 예를들면 욕실이나 화장실 등에는 적용이 어려워 자기질, 도기질 또는 토기질타일등 인공적인 부재가 사용되고 있는 실정이다. 이러한 인공부재 제품을 욕실에 시공시 반드시 석회나 시멘트 등의 접착물질을 사용하여야 함으로써 곰팡이 발생이 빈번하여 환경위생상 청결치 못하고, 미끄러짐 발생등으로 안전사고가 빈번하게 발생하고 있다. 더욱이 이들 재료는 자원 재활용차원에서 재생되지 못한다는 단점이 있었을 뿐 아니라, 목재를 건축구조부재의 주부재로 이용하는 경우에는 인조부재와 천연부재간의 외관모순을 일으켜 전체적인 외관조화를 깨트리는 등의 문제점이 있었다. 이와 같은 외관 부조화를 해결하기 위하여 최근 온돌 마루판과 목재바닥재등이 개발되어 주택의 거실이나 안방 그리고 각종 건물의 인테리어용재로 사용되고 있으나 이들 제품은 주로 합판이나 섬유판의 표면에 무늬목 이나 수지판을 적층시킨 제품으로 수분에 매우 약할뿐만 아니라 변색 및 부후가 발생하며, 또한 치수불안정 문제를 유발시키는 등의 문제점을 가지고 있다. 또한 제조시 사용한 합성수지접착제 중의 포르말린성분이 대기중에 방산되어 인체 치명적인 해를 끼치는원인이 될 수 있다.

목재에 고도의 내수성, 내부후성 및 내후성을 부여하기 위하여는 내수 및 보존처리가 필수적인 것은 물론, 상기 특성의 지속적인 유지를 위한 표면처리가 무엇보다 중요하다. 본 발명자는 이러한 특성부여를 위한 실험 및 상기 특성의 장기간 유지를 위한 반복적인 실험연구결과, 표면처리전의 소재의 상태 및 성능을 향상시킬 수 있는 목재처리방법을 개발하게 되었다.

본 발명의 목적은 목재가 가진 고흡수성, 고흡습성 및 부후성 등의 단점을 개선하여 종래의 목재가 가지고 있던 성능을 획기적으로 향상시키고, 이들 특성을 장기간 유지할 수 있는 고기능성 목재처리방법을 제공하는 것이다. 따라서, 종래 자기질, 도기질 및 토기질 부재를 대체할 수 있는 목재부재를 제공하며, 상기 개선된 목재부재를 목제타일과 목제바닥재 및 내장재로 활용하는 방법을 제공함과 동시에 외장용 재료의 처리기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 측면으로는 합판이나 섬유판을 기초로 한 종래의 목재바닥재의 문제점을 해결하여 치수안정성이 우수하면서도 환경친화적인 목재부재를 제공하는 것이다.

본 발명은 목재의 천연성에 기인한 장점을 최대한으로 보존함과 동시에 수분과 부후에 대한 저항성을 향상시키는 처리방법을 제시하는 것이며, 이러한 처리방법에 기인하여 수분과 곰팡이 및 부후에 대한 저항성을 부여함과 동시에 미끄러짐방지, 내마모성, 내세척성, 내약품성, 내오염성 효과를 부가적으로 구현할 수 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서는, 본 발명은 원목을 제재 후 함수율 10%이하로 인공건조하는 단계와 인체에 무해한 수지에 침적처리를 통한 내수처리 및 보존처리를 포함한 고기능성부여단계, 그리고 표면에 우레탄계수지, 아크릴계 수지 및 불소계수지를 이용하여 연속적으로 표면처리하는 단계로 구성된다.

이하, 본 발명은 실시예를 통하여 상세히 설명되어 진다.

먼저, 목재를 제재한 소재를 인공건조하여 함수율 10%이하로 조절한다. 상기 함수율은 사용공간의 다양한 습도 및 함수조건을 고려하여 설계된 것이며, 그 이상의 함수율은 제품의 사용 중에 결함이 발생될 수 있다. 함수율이 균일하게 조절된 소재를 소정의 치수로 가공한후, 이어 함침에 의한 내수처리 및 보존처리를 실시하고, 이어 목재표면에 우레탄계수지(폴리올, 알키드, 폴리이소시아네이트 및 기타성분으로 구성), 아크릴수지 및 불소계수지(폴리플로오로화비닐리덴(PVdF) 및 플로오로올레핀비닐에테르(FEVE))를 이용하여 표면을 마감처리 하였다. 상기 처리방법 중 상도용 불소계수지는 유색으로 교량 및 건축물의 철구조물, 자동차, 항공기, 선박 등 각종 금속소재와 콘크리트 건재 등에 사용되며, 목재용으로는 적용되지 않았으나 본 발명에서 목재용도로 적용한 것이다. 상기의 기본적인 목재처리 단계들에 부가하여, 함수율이 조절된 소재를 가공한 후, 필요에 따라 소재 표면을 연마 및 몰딩가공을 가할 수 있다. 또한 상기 내수처리 및 보존처리 후 소재의 두께를 맞추기 위하여 통상적인 대패질이나 표면연마를 실시할 수도 있으며, 표면 요철제거를 위한 눈메꿈처리 단계가 더 하여질 수도 있다.

본 발명은 기본적인 고기능성 목재처리방법을 제공하는 것이지만, 상기 목재처리방법에 의한 최종제품 형상에 따라 소재의 가공정도 및 제품이 변경될 수 있다. 예를들면, 목재타일로 활용할 것인지 또는 내장재로 사용할 것인지에 따라 함수율이 조절된 소재를 요구되는 형상 및 필요정도까지 가공하는 것이다. 또한 본 발명에 의한 목재 처리방법을 이용하여 최종 제품, 예를 들면 목재타일을 제조시, 요구되는 목재타일의 치수가 제재목의 폭보다 큰 경우에는 제재목을 집성가공하여, 큰 치수의 소재를 제조하여야 하며, 집성가공시 사용하는 접착제는 내수성이 우수하고 최종 제품으로부터 포름알데히드의 방산이 없는 접착제, 예를들면 이소시아네이트계 접착제가 바람직하며, 상기 접착제를 이용하는 경우의 접착제 도포량은 250∼400㎏/㎡, 그리고 압체압력은 10∼20㎏f/㎠의 범위로 적용됨이 바람직하다.

본 발명에서 이용될 수 있는 목재수종은 활엽수 및 침엽수를 포함한 국산 재뿐만 아니라 모든 수입재가 광범위하게 이용될 수 있으며, 내수성 및 보존성 부여를 위한 처리약제들로는 인체에 무해하며 유럽을 비롯한 선진국에서 인체에 대한무해성 및 환경기준에 합격한 제품으로 소재의 변색 및 오염을 일으키지 않는 수용성 또는 유용성 내수약제 및 보존약제이다. 이러한 약재는 유독성 물질(크롬, 납, 비소, 구리 등 중금속)이 함유되지 않은 무독성 및 무취성의 수지이며, 식물성 원료를 이용하여 제조된 것이며 시중에 상업적으로 판매되고 있다.

본 발명의 최종단계는 소재의 표면처리단계이며, 본 발명자에 의해 구현된 처리재 종류 및 처리순서는 다음과 같다.

즉, 우레탄계(폴리올, 알키드, 폴리이소시아네이트 또는 기타성분으로 구성)수지 및 아크릴수지를 하도 및 중도에 사용하고 상도에 있어서는 불소계수지(폴리플로오로화비닐리덴(PVdF) 또는 플로오로올레핀비닐에테르(FEVE))처리를 실시하는 것이며, 이러한 수지처리의 순서가 변경되거나 또는 다른 물성의 수지를 도포재로 이용하는 경우에는 최종 목재부재의 물성이 외장재 또는 바닥재에 적합하지 않는 젓으로 보인다. 이미 설명한 바와 같이, 본 발명에서 이용가능한 목재는 편백나무, 미송 또는 낙엽송 등의 국산 침엽수재 및 단풍나무, 참나무, 또는 너도밤나무 등의 수입 활엽수를 포함하지만, 이하 실시예에서는 국산소나무, 편백나무그리고 낙엽송을 대상으로 하였다.

(실시예 1)

낙엽송를 제재한 후 함수율 8% 내지 10%까지 인공건조 한 후 폭 13㎝×길이 60㎝×두께 15㎜로 치수가공한 목소재를 대상으로 하여 내수제로서 상품명 워더씰(Water Seal)을 이용하여 10분동안 함침시킨 후, 이어 보존제로 상품명 우드프로택터(Wood protector)를 이용하여 10분동안 함침처리하였다. 상기 내수 및 보전처리된 목소재표면에 우레탄수지를 이용하여 하도하고 아크릴수지를 이용하여 중도하여 처리하였고 최종적으로 불소수지로 상도 처리하여 목재타일을 제조하였다. 이때 도포조건은 통상 조건이었다.

상기 실시예1과 동일한 처리방법을 소나무 및 편백나무 소재에 적용하였으며, 처리결과 물성데이타로 보아 목소재 의존도는 거의 없는 것으로 판단되었다.

(비교예 1)

낙엽송을 제재한 후 함수율 8% 내지 10%까지 인공건조 한 후 실시예 1에서와 같은 치수로 가공한 소재를 대상으로 하여 동일한 내수 및 보존처리하여, 우레탄수지를 이용하여 하도하였고 중도처리한 후 우레탄수지로 다시 상도하여 목재타일을 제조하였다.

이들 목재타일을 한국공업규격 KS M 5000 시험방법 3351에 의거하여 내세척성과 광택감소율을 계산하고 목재타일 표면의 할열, 마모 및 박리 등의 외관상의 결함 및 옥외에 폭로하여 내후성을 측정하였다. 측정결과 불소수지를 상도 처리한 실시예 1에서의 목재타일의 광택감소율은 1.0∼5.2%로, 폴리우레탄수지로 상도한 비교예 1의 경우 광택 감소율 12.5∼12.0%보다 우수하였다. 또한 옥외에 폭로하여 8개월(4월∼11월)간 방치한 결과 우레탄수지 처리에서는 변색 및 할렬이 발생하였으나 불소수지처리재에서는 전혀 발생하지 않았다.

(실시예 2)

가공된 편백나무소재(함수율 8%)를 대상으로 실시예 1과 동일하게 내수 및 보존처리 후, 우레탄수지 및 아크릴수지로 각각 하도, 중도하였고 불소수지로 상도 처리한 목재타일을 제조하였다.

(비교예 2)

실시예 2와 동일하지만, 우레탄수지 및 아크릴수지로 각각 하도, 중도하였고 우레탄수지로 상도처리한 목재타일을 제조하였다.

상기 실시예 2와 비교예 2에서 제조된 목재타일의 내수성, 내산성, 내알카리성, 부착성, 옥외폭로시험(변색 및 내부후성), 표면경도 및 내마모성을 측정한 물성결과 및 각각의 시험방법은 표 1에 나타낸 바와 같다.

목재타일의 물성시험방법 및 물성결과

시 험 항 목	시 험 방 범	불소계수지처리	우레탄계수지처리
내 수 성	상온의 물속에 1개월 침적	이상없음	이상없음
내 산 성	10% HCL 24시간	이상없음	이상없음
내알카리성	10% NaOH 24시간	이상없음	이상없음
부 착 성	2㎜×2㎜ Cross Cut	100/100	100/100
옥외폭로시험(부후 및 변색)	12개월 진행	이상없음	변색 및 할렬발생
표면경도	MITSUBISHI 연필법	F	H
내마모성(마모량)	TABER CS-10500g/1000cycle	0.0532g	0.0752g

상기 결과에서 보인 것과 같이, 상도수지가 불소수지인 경우가 상도가 우레탄수지인 경우보다 내후성과 내마모성이 우수하다. 따라서, 소재내에 초기에 부여된 내수성 및 보존특성은 불소수지로 상도처리한 경우 장기간 보존될 수 있음이 증명되었다. 본 발명자는 하도 및 중도 처리 수지로써 우레탄수지와 아크릴수지를 제시하였으며, 하도 및 중도의 우레탄수지 및 아크릴수지는 표면의 경도보강을 위하여 선택된 필수적인 수지이며 상도의 불소수지는 내수 및 내후성, 내열수성, 내약품성 등의 보강을 위해서 선택된 필수적인 처리수지이다. 즉, 여러 반복적인 다중 수지처리방법을 실시한 결과 본 실시예에 기재된 표면 수지처리방법이 고내수, 내부후 및 내후성이 부여된 목제타일, 바닥재 및 옥외용 목재의 처리를 위해서는 가장 최적화된 것으로 판단된다.

상기와 같이 본 발명의 목재처리방법을 통하여 목재에 내수성, 내부후성 및 내후성을 부여할 수 있으며, 또한 부여된 특성을 장기간 유지할 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 목재처리방법을 활용하여 제조된 목재타일, 목재바닥재, 및 내,외장재는 수분 및 부후에 대한 저항성이 클 뿐만 아니라, 옥외에 폭로시에도 장기간 수명을 연장할 수 있으며, 부가적으로 내약품성, 내세척성, 내오염성, 내마모성, 내열수성, 속건성, 미끄러짐방지 등의 성능을 향상시킬 수 있는 것이다. 따라서, 지금까지의 목재로는 제조가 불가능하여 자기질, 도기질 및 토기질 재료로제조하여 사용하고 있었던 각종 형태의 벽타일 및 바닥타일을 목재로 제조가 가능하여 호텔, 콘도미디엄, 빌라, 아파트, 휴양시설, 스포츠센타 등의 욕실 및 대중 사우나시설 등의 구조부재 및 내장재로써 상기 특성이 개선된 목재로 대체가 가능하며, 특히 국산 간벌 소경재를 사용할 경우 국산재의 신용도 개척 및 고부가가치 신상품화가 가능하며 새로운 목재산업으로의 발전 및 목제품의 수출화가 가능할 것으로 기대된다.

또한, 종래의 무기질타일은 일정크기 이상으로 제조시 변형등으로 제조가 어렵고 가격이 고가화되는 반면에 본 발명을 활용한 목재타일은 목재의 특성상 가공이 용이하고, 크기에 제한이 없으며, 다양한 수종을 이용한다면 형상 및 무늬로 제조가 가능하다. 또한 크기가 클수록 가공비가 상대적으로 절감되는 효과도 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 목재를 제재한 소재를 함수율 10%이하로 인공건조하여 소정의 치수로 가공 하는 단계와,

   상기의 건조된 목소재를 대상으로 내수처리 및 보존처리를 포함하는 고기능부여 단계와,

   상기 고기능부여된 목소재를 대상으로 우레탄계수지, 아크릴계수지 및 불소계수지를 이용 하여 각각 하도, 중도 및 상도하는 표면처리단계로 이루어진, 고기능성 목재처리방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 고기능성 목소재의 표면개질을 위하여 표면연마 또는 눈메꿈 처리단계가 상기 표면 처리단계전에 더 부가된 것을 특징으로 하는, 고기능성 목재처리방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 고기능부여 단계에서 및 환경에 무해한 내수제 및 보존제를 함침처리함을 특징으로 하는, 고기능성 목재처리방법.
4. 제1항에 기재된 고기능 목재처리 방법에 의해 제조된 목재부재.