KR20050085824A - 강화목 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축변형상태를 고착하는 방법으로 목재를 압축하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 2가지 압축단계를 갖는다. 이들 단계 사이에 목재를 코팅하고 지방산으로 침지한다. 두번째 압축단계 이후 목재를 어닐링한다. 이 목제품을 바닥재, 벽널재 및 기타 목제품에 사용한다.

Description

강화목 및 그 제조방법{COMPRESSED WOOD PRODUCT AND MANUFACTURE}

본 발명은 강화목에 관한 것으로, 구체적으로는 목재섬유를 영구적으로 압축한 강화목의 제조방법에 관한 것이다.

침엽수와 활엽수 모두 압축하여 밀도가 치밀하고 강도가 센 강화목으로 만들 수 있다. 이렇게 강화목을 만드는 방법에는 열, 증기, 압력, 접착제를 포함한 화학약품을 이용한다. 목재를 개질하는 목적은 환경에 가급적 영향을 주지 않고도 효과적으로 목재조직을 치밀화하고 치밀화된 조직을 영구적으로 고정하는데 있다.

활엽수의 압축변형을 영구적으로 고정하는 방법이 알려져 있다. (Inoue et.al, "Permanent Fixation of Compression Deformation of Wood. (II) Mechanisms of Permanent Fixation", Presented at Conference: Chemical Modification of Lignocelluloses, 7-8 November 1992, Rotorua, New Zealand 참조). 이 논문의 저자들은 목재의 압축변형을 영구적으로 고정하는 방법으로 3가지를 제시했다. 첫번째는 아세틸기를 사용해 목재를 물에 닿지 않게 하는 것이다. 두번째는 파라포름알데히드를 사용해 목재조직 사이를 가교결합하는 것이다. 세번째는 압축된 목재를 산, 특히 염산에 담궈 개질에 의해 저장된 탄성에너지를 방출하는 것이다.

미국특허 3,981,338에는 박피되고 건조된 원목을 접착액에 담궜다가 틀 안에 두고 압축하는 방법에 대해 소개하고 잇다. 원목을 틀로 압축하되 최종적으로 필요한 두께보다 얇은 두께로 압축한다. 이어서 원목을 접착액에 담근채 팽창시키고 원하는 두께로 다시 압축한 다음, 고온에 노출시켜 접착제를 경화시킨다.

미국특허 4,606,388은 밀도가 낮은 목재를 압축하는 방법을 소개한다. 생재 상태의 목재를 암모니아로 처리하여 스폰지 형태로 가소화한다. 이어서, 목재를 일련의 압축-건조 사이클로 처리한다.

일본 특허출원 10-217210, 11-114915, 11-320510에는, 고압 압축기를 사용해 목재를 압축하는 방법이 소개되어 있다.

미국특허 5,343,913에는 목재를 고온의 수증기에서 연화시킨 다음 원래 두께의 1/2 내지 1/3로 압축하는 방법이 소개되어 있다. 목재를 일정 기간 압축상태로 유지하여 압축상태를 고정한다.

도 1은 본 발명에 따른 방법들의 각 단계를 설명하는 흐름도;

도 2는 본 발명의 방법에 따라 강화목을 제조하기 위해 제재된 박피 원목의 단면도.

본 발명의 목적은, 이상 설명한 방법과는 달리 치밀화된 목재를 영구 고정상태로 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

따라서, 본 발명은

습도 30-40%의 활엽수를 가열압축하여, 그 밀도를 제1 레벨로 증가시키고 습도를 3-8%로 낮추는 첫번째 압축단계;

상기 첫번째 압축단계에서 상기 목재를 배출한 다음, 압축된 목재를 지방산으로 코팅하고 침지시키는 단계;

상기 침지된 압축 목재를 두번째로 가열압축하여, 그 밀도를 제2 레벨로 증가시키고 습도를 더 낮추며 지방산을 더 침지시키는 두번째 압축단계; 및

상기 목재를 두번째 압축단계에서 배출한 다음 대기온도로 냉각하면서 어닐링하는 단계;를 포함하는 강화목 형성방법을 제공한다.

또, 본 발명은

습도 40-50%의 침엽수를 가열압축하여, 그 밀도를 제1 레벨로 증가시키고 습도를 4-8%로 낮추는 첫번째 압축단계;

상기 첫번째 압축단계에서 상기 목재를 배출한 다음, 압축된 목재를 지방산으로 코팅하고 침지시키는 단계;

상기 목재가 침엽수일 경우에는 상기 침지된 압축 목재를 두번째로 가열압축하여, 그 밀도를 제2 레벨로 증가시키고 습도를 2-4%로 최종 제품 요구수준까지 더 낮추며 지방산을 더 침지시키는 두번째 압축단계; 및

상기 목재를 두번째 압축단계에서 배출한 다음 대기온도로 냉각하면서 어닐링하는 단계;를 포함하는 강화목 형성방법도 제공한다.

상기 목재가 활엽수일 경우에는 활엽수를 첫번째 압축단계 이전에 예비건조하는 것이 바람직하다.

목재가 침엽수일 경우에는 침엽수를 첫번째 압축단계 이전에 예비건조하는 것이 바람직하다.

상기 예비건조단계는 고압건조단계이다.

상기 첫번째 압축단계는 최대 5분간 유지되는 것이 좋다.

상기 첫번째 압축단계는 목재 종류에 따라 50 내지 114 ㎏/㎠의 압력에서 실행되는 것이 바람직하다.

상기 첫번째 압축단계의 온도는 140℃ 이상 185℃ 이하인 것이 좋다.

목재가 활엽수일 경우, 활엽수를 첫번째 압축단계 이전에 최대 200℃까지 가열한다.

상기 압축된 목재를 고온탱크에 통과시키거나 고온탱크와 진공압력탱크 둘다에 통과시켜 침지시키는 것이 바람직하다.

상기 고온탱크나 압력탱크를 60℃ 이상 120℃ 이하의 온도로 가열하는 것이 바람직하다.

상기 지방산은 불수용성 담체로서, 불수용성 담체는 파라핀인 것이 좋다.

한편, 지방산은 스테아린산, 팔미틴산 또는 팔미틴산과 스테아린산의 혼합물이다.

상기 두번째 압축단계의 온도는 60℃ 이상 140℃ 이하가 좋고, 3분 이상 6분 이하로 실행되는 것이 바람직하다.

두번째 가열압축단계의 압축된 목재를 복사선에 노출시켜 상기 어닐링을 보조하는 것이 바람직하다.

상기 복사선은 적외선, 마이크로파 또는 감마선이다.

또, 원목을 여러 조각으로 미리 제재하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 조각은 플리치(flitch)이고, 플리치를 슬라이싱하는 것이 바람직하다.

한편, 플리치를 슬라이싱하기 전에 적외선에 노출시킬 수도 있다.

한편, 플리치의 크기를 정하는 두께로 원목 가장자리의 죽더기(slab)를 미리 잘라내는 단계를 더 포함할 수도 있다.

원목이 산공(散孔) 침엽수이면, 원목을 제재한 조각들을 후속 처리 이전에 최대 4주간 저장하는 것이 좋고, 또 원목을 제재한 죽더기들을 후속 처리 이전에 최대 4주간 저장하는 것이 바람직하다.

또, 목재를 미리 온수나 초고온 증기에 담궈두는 예비단계로 처리하는 것이 바람직하다.

또, 목재를 증기가열과 첫번째 압축단계 이전에 습도를 낮추는 예비 건조단계로 처리하는 것이 바람직하고, 이 경우 예비 건조단계에서 낮은 압력으로 건조하는 것이 바람직하다.

또, 압축된 목재를 어닐링한 뒤 추가 건조단계로 처리하되, 추가 건조단계에 뒤이어 목재를 묶어서 압축하는 단계를 실행하고, 묶어서 압축하는 단계를 대기 온도에서 실행하며, 압축된 목재를 추가처리하고, 이런 추가처리 단계에서는 압축된 목재 조각들을 서로 적층하거나 다른 목재섬유판과 적층하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.

원목 처리 - 목재 준비

본 명세서에서 "습도"는 목재의 건조중량에 대해 수분의 중량을 %로 표현한 값이다.

도 1에서, 1단계는 절단된 원목을 적재장으로 운반하는 단계, 2단계는 원목 선택단계이다. 길이가 5-6m인 라디에타 소나무(학명: pinus radiata) 등의 침엽수를 선택하거나, 나뭇가지의 옹이 간격이 긴 원목을 선택한다. 원목 선택 컴퓨터 프로그램을 이용해 옹이 간격을 선택할 수 있다. 본 발명의 특징에 따라 옹이를 처리하고자 할 경우 어린 나무를 선택할 수도 있다.

3단계는 당 분야에 알려진 종래의 방식으로 처리된 침엽수 원목 박피 단계이다.

4단계는 원목을 일정길이로 자르는 제재단계로서, 일반적으로 톱으로 절단하고, 절단길이는 스캔/최적화 소프트웨어에 의해 결정된다. 이 소프트웨어는 도 1의 5단계에서 사용된다. 선택한 원목 양단부를 스캔하고 둘레 전체를 3차원으로 측정하여 특정 플리치 형태로 원목을 제재하는데 도움을 준다. 이 기술을 이용하면 또한 원목에서 유용한 목재부위를 절단하거나 결함부위를 잘라내는데 도움이 된다. 원목 입력데이타는 제품생산량에 관련되기도 한다. 이 방법은 시중에서 구입할 수 있는 소프트웨어 패키지를 이용해 제품을 최적화하도록 연속 모니터링하는데 있다.

첫번째 원목 제재단계인 6단계는 컴퓨터를 이용한 스캔/최적화 방법으로 실행되어, 침엽수 코어의 직경과 죽더기(slabwood) 폭의 관계를 기초로 제품의 조건에 최대한 일치하게 플리치 형태를 정한다.

도 2는 표준 제재법에 비해 두꺼운 죽더기를 얻기 위해 6, 7, 8A 또는 8B 단계에서 플리치를 제재하는 방법을 설명한다. 두꺼운 플리치를 여러 모양으로 절단하여, 4등분된 플리치로 제재하고 죽더기의 두께도 제품 사양에 맞게 할 수 있다.

도 2의 원목(32)을 실선을 따라 제재하여 잘라낸다. 원목 좌우측을 1/4 톱질하여 잘라낸 죽더기를 40, 41로 표시했다. 원목 중심부가 코어(36)이다. 코어(36) 둘레에 플리치(38)가 있는데 그중 하나에만 번호를 붙였다.

모서리 부위(34,35)에서는 도시된 바와 같이 죽더기를 더 작게 잘라낼 수 있다. 또, 40a, 41a, 41b와 같이 좁은 죽더기(slabwood) 구간도 있다. 모서리 구간(34,35)은 50mm의 최소 톱질 폭으로 잘라낼 수 있다. 도 2의 플리치(42,44,46)는 모두 도 1의 슬라이스 절단된 목재로서 10단계에서 슬라이싱된다.

이 방법으로 라디에타 소나무 등의 침엽수 원목을 가지치기한 것을 2-6m 길이로 제재하여 목재의 활용도와 품질을 최대로 얻을 수 있다. 또한 코어를 가치가 더 높은 외부 목재판으로 감싸는 기질로 사용하고 이런 코어 목재를 적층하여 업그레이드할 수도 있다. 한편, 섬유판이나 (금속이나 합성수지 등의) 다른 적당한 재료를 기질로 사용해도 된다.

후속 과정을 위한 목재의 준비를 보조하는 2가지 옵션 단계들은 9A, 9B 단계와 같이 실행될 수 있다. 9A 단계에서는 침엽수 플리치를 뜨거운 물에 담궈 연화시킨다. 한편, 9B 단계의 플리치 표면들은 적외선처리로 가열할 수 있다.

이런 목재 가열단계에서 잔류 목재섬유가 파괴되어, 고온탱크 및/또는 화학적 진공가압 침지단계(21) 양족에서 지방산 화합물을 최대로 스며들게 할 수 있다.

이들 단계는 목재 섬유세포 구조를 정착시켜 치수안정성을 향상시키는데 도움이 된다. 개질목재는 뒤에 접착제를 바르기에 적절하고 또한 UV선을 차단하는 UV 차단면을 코팅하기에도 적합하다. 이 과정은 목재 표면의 파손을 완화시키기 위한 것이다. 강화목의 강도는 압축도에 비례하되 개질목을 적층한 것보다 크다.

한편, 원목을 플리치로 자른 다음, 플리치를 10단계나 19단계에서 여러개로 제재하거나 슬라이싱한다. 제재목에서 선택한 죽더기를 11의 제재단계에서 다시 제재한다.

다른 강화목 제재법은 원목용 띠톱을 이용해 원목을 2~3m 정도의 짧은 길이로 절단하는 것이다. 이런 띠톱은 특정 두께로 자동으로 순서대로 원목을 돌리면서 절단하기 위해 원목테이블의 자동 높이조정부를 갖는다. 다음 단계는 12 단계에서 다단으로 제재하는 것이다.

13A 단계에서는 각종 목재들을 적재하고 다음 단계로 운반한다.

건조

다음 목재를 건조시킨다. 바람직하기로는 진공건조기로 건조하는 것인데(14A 또는14B 단계), 여기서는 진공중에 뜨거운 바람을 이용해 건조를 촉진할 수 있다.

활엽수를 예비건조하는 바람직한 방법은 플리치와 죽더기를 둘다 팬으로 진공건조시키되 목재나 플라스틱 받침대 사이사이에 제재목을 끼워넣는다. 이 단계가 14A 단계이다.

산공 침엽수를 예비건조하는 바람직한 방법은 나무판 사이사이에 뜨거운 판을 끼운채 위에서 일정한 압력을 가하여 건조중의 수축을 방지하는 진공/가압 건조기로 건조시키는 것인데, 이 단계는 14B 단계이다.

제재한 우드스트립과 재제재목은 침엽수의 경우 40-50%, 활엽수의 경우 30-40%의 습도로 건조하는 것이 바람직하다.

진공건조 단계인 14A 단계에서는, 제재목을 목재나 플라스틱 받침대 사이사이에 끼워서 그 사이로 고열 공기를 흐르게 한다. 이 방법은 (라디에타 소나무 등의) 활엽수, 특히 대형 플리치를 건조하는데 유리하다. 또, 다단 슬라이스/제재 단계(15)를 이 단계 뒤에 두는 것이 바람직하다. 대개 습도가 140-150%를 넘는 라디에타 소나무의 습도는 이런 예비건조단계에서 약 35-40%까지 낮아져 후속 제재, 압축 단계를 도와준다.

14B의 예비건조단계에 적당한 진공 가압건조기는 단면이 사각형인 건조오븐으로서 보통 80~90℃의 온도와 150~200Mbar의 진공압력에서 작동한다. 진공가압 건조의 결과, (종래의 건조와는 반대로) 목재 중심부부터 수분이 제거된다. 수분이 증발하고 초고온 수증기로 변하면서, 무산소 대기중에서 건조가 일어나기 때문에 목재는 밝은 색상을 띠게된다.

이런 예비건조단계에서는 목재층의 상부에 일정한 압력을 가하는 것이 바람직하다. 또, 목재층 사이사이의 고온 판때문에 목재가 평평해지고 곧게 유지된다. 목재의 수축을 보상하기 위해 목재 표면에 작용하는 바람직한 압력은 최대 10,000 ㎏/㎡이다. 이런 압력에서는 칩엽수에 작용하는 첫번째 단계부터 17단계까지 세포의 붕괴가 방지된다.

건조중에 고온판과 가열된 목재 사이에 생긴 증기로 인해 목재 표면이 촉촉한 상태를 유지한다. 목재의 종류에 따라 정확한 습도를 얻기 위해 컴퓨터 제어값을 조정한다. 산공(散孔) 침엽수를 예비건조하면 습도가 40~50%까지 낮아져 후속 압축단계가 쉬워진다.

14B의 진공가압 건조단계와 14A의 팬을 이용한 진공건조로 인해 목재수지내의 터펜틴(turpentine)이 증발된다. 베타 피넨(βpinene) 등의 소량의 화학적 추출물이 건조 배출물에서 분리될 수 있다. 수지는 설탕 알갱이처럼 목재 표면에 붙어 쉽게 제거할 수 있다. 이런 건조법에 의하면 목재 표면이 일정하게 밝은 색상을 띠고 뒤에 집성판을 만들 때 양호한 접착력을 제공한다. 또한 본 발명의 목제품 표면을 균일하게 코팅하는데 도움이 된다.

다른 제재단계

14A의 건조단계 이후, 15 단계에서 활엽수 플리치를 슬라이스(도 2의 42, 44, 46)로 절단할 수 있다. 이 단계는 전술한 10 단계와는 다르다.

(라디에타 소나무와 같은) 옹이를 갖는 원목으로 만든 플리치를 가로로 자른 다음 일정 길이로 잇댄 다음, 뒤에 원하는 길이의 플리치와 결합한다.

15 단계에서 절단한 나무들을 16 단계에서 오버헤드 갠트리에 층층이 쌓고 첫번째 압축단계(17)로 운반한다. 갠트리에는 당 분야에 알려진 진공클램퍼가 달려있는 것이 좋다.

첫번째 압축가공

나무 종류에 따라 14A 또는 14B 단계에서 목재를 처음 일부 건조한 뒤 17 단계에서 목재를 압축한다. 예비압축단계에서 습도가 35-45%인 산공 침엽수의 경우 처음 두께의 24-40% 범위로 압축한다.

예비압축 습도가 40%인 부분건조 활엽수의 경우, 세포가 완전히 붕괴되는 것을 막기위해 압축율을 약 20-30%로 한다.

이런 압축에 필요한 압력과 온도는 다음을 기초로 한다:

강도와 정확한 열분산에 쓰이는 두께 205mm의 2개의 고온판 사이에서 얇은 우드스트립이나 우드블럭을 최대 40mpm 속도로 운반한다. 온도는 활엽수에 대해서는 최대 180℃로, 침엽수에 대해서는 최대 200℃로 유지한다. 고압에 대해서는 특수한 스틸컨베이어를 사용할 수 있다.

우드스트립에 옹이가 있는 활엽목을 압축하는 다른 방법으로는 교환가능한 압축매트를 사용한다. 이 매트는 열전달에 유용하면서도 (주변부보다 단단한) 여러 위치의 옹이를 압축하기에 충분한 표면 탄성을 갖는다.

침엽수에 적당한 압축력은 최대 약 95㎏/㎠이고 활엽수의 경우 최대 60㎏/㎠이다. 압축판은 유압으로 작동한다.

17 단계에서 사용되는 압축기는 압축이 끝난 뒤 목재를 쉽께 빼내기 위한 진동기능을 갖고 고온 압축판에서 자동으로 목재를 제거한다. 압축기는 압축과정중에 목재의 팽창을 방지하기 위한 다단 압축기구를 구비한다. 또 두께가 다른 목재를 고정하기 위한 간격유지 바를 구비한다. 압축기는 목재의 종류와 습도에 맞게 프로그램되는 컴퓨터 설정값으로 제어된다.

침엽수는 14A나 14B의 예비건조과정 이후에 또는 (원목을 직접 가공한) "생재"를 대상으로 압축한다. 어느 경우에도 충분한 압력과 열을 가하여 다음 단계로 넘어가기 전에 습도를 약 4-6%까지 낮춘다.

압축가공실에서 우드스트립을 빼내면, 열과 압력때문에 목재가 연화상태로 된다. 옹이를 갖는 목재를 압축할 경우에는 다음 단계로 가기 전에 표면가공 단계를 거쳐야 한다.

뉴질랜드 노도파거스 너도밤나무나 성장이 빠른 유카립트 침엽수와 같이 건조가 어려운 목재의 포선형 세포조직의 체액은 이 단계에서 제거된다. 2종류의 나무 모두 종래의 건조단계에서는 세포붕괴를 겪는다.

한편, 예비압축단계(13B)에서는 한쌍의 스테인리스스틸 고온 컨베이어 압축롤러를 사용해 목재 종류에 따라 최대 40㎏/㎠의 압력을 일정하게 가한다. 이 단계에서 침엽수의 진공고압건조과정(14B)에 앞서 세포조직에서 목재의 장력이 방출된다. 일반적인 건조과정중에 세포가 붕괴되기 쉬운 나무에서 이런 에너지 방출이 일어난다. 또, 플리치 - 활엽수 건조 뒤에, 롤러 압력을 이용해 목재수지를 추가로 제거할 수도 있다. 고온 롤러는 그 직경이 최대 500mm이고 2쌍이나 4쌍의 역회전 롤러로 이루어지며, 초기 압축단계에서 수분의 제거를 촉진하기 위해 표면에 널이나 홈이 형성된다.

18 단계에서는 17 단계의 목재를 서로 이어주는데, 이 경우 핑거이음이 바람직하다. 이음매를 접착하고 조인 다음 경화시킨다. 결합된 목재를 대패질한다.

19 단계에서는 18 단계에서 잇댄 기다란 플리치를 길이 방향으로 원하는 두께로 톱질한다. 이런 톱질은 다날식 톱으로 할 수도 있다. 이 작업은 활엽수에 가장 좋다. 고밀도 침엽수의 경우 10 단계에서 다단 제재를 하는 것이 바람직하다.

17의 압축단계를 거친 침엽수는 직접 21의 침지단계로 보내진다. 활엽수의 경우 침지단계(21)로 보내지기 전에 18-20 단계를 거치는 것이 바람직하다.

화학처리/확산/침지

17단계의 압축된 목재를 수동이나 자동으로 지방산이 담긴 고온탱크, 바람직하게는 21 단계의 파라핀 담체에 담근다. 이 탱크는 60℃ 내지 120℃의 온도로 가열된다. 지방산으로 바람직한 것은 스테아린산이나 팔미틴산이지만, 다른 지방산을 사용해도 된다. 지방산은 목재의 경도와 발수성을 증가시킨다. 경우에 따라서는 티크나 마호가니 등의 다양한 나무색을 내기위해 착색제를 첨가하기도 한다. 21 단계에서 탱크에 방부제나 기타 화학첨가물을 첨가하기도 한다. 이 탱크는 진공상태인 것이 바람직하다.

두번째 압축/치밀화 단계

침지압축된 우드스트립을 21 단계에서 꺼낸 다음 링크(22)를 통해 다단롤러로 두번째 압축단계(23)의 고온압축판으로 보낸다. 이들 압축판은 화학약품 공급을 위한 고압액 분사시스템을 갖는다. 압축판 하류에는 쇼어경도 90의 고밀도 나선형 고우 압축롤러가 있다. 이들 롤러는 목재에서 잉여 화학약품을 짜내는 역할을 한다. 롤러 밑에는 연속 처리를 위해 화학약품 회수탱크를 배치한다.

목재를 60-120℃의 온도에서 약 20-30㎏/㎠의 압력으로 가압한다. 이런 두번째 압축과정에서, 압축판과 화학약품 살포롤러를 이용해 기계적으로 압축하고 화학약품을 목재에 침지시킨다(21 단계). 이 단계는 약 6분간 계속된다.

처리된 목재를 두번째 압축단계(23)에서 링크(24)를 통해 어닐링 단계(25)로 운반한다. 두번째 압축단계는 활엽수 및 중간밀도의 침엽수에 사용되고, 일반 침엽수에 대해서는 선택사항이다.

몰딩

두번째 압축단계에서 고온으 상틀과 하틀(임수 지그)을 이용해 우드스트립을 원하는 형상으로 몰딩할 수 있다. 이들 틀은 전기나 온수로 가열되는 것이 좋지만, 다른 고온매체로 가열해도 된다.

이 과정은 어닐링/경화 단계(25)의 전이나 후에 일어날 수 있다. 경우에 따라서는 목재 표면에 접착제를 발라 압축과정의 결과물을 접착할 수도 있다.

이 단계에서 압축하기 전에, 우드스트립의 가장자리를 곧게펴고 테이핑하여 성형/압축 단계를 대비한다.

예비변형된 우드스트립의 화학약품/지방산 침지단계 이후, 목재 표면에 화학약품을 도포해 방수성을 부여한다. 몰딩된 제품의 형상은 판, 그릇 등의 형상일 수 있다. 경우에 따라서는 가구 모양의 틀을 사용할 수도 있다.

어닐링

25 단계에서는 계속해서 공기를 강제로 공급하거나 적외선 건조오븐을 이용해 압축된 목재를 건조시킨다. 오븐을 통해 수직으로 있는 컨베이어에 달린 트레이에 우드스트립을 싣는다. 이 과정중에 압축된 목재를 강화제품으로 어닐링한다. 배출된 우드스트립을 최종 경화를 위해 충분한 시간 적재해둔다.

최종 압축

어닐링된 목재를 링크(26)를 통해 27 단계로 보내고, 이곳에서는 콜드팩 프레스를 이용해 후속 처리를 위해 목재를 순서대로 쌓아둔다. 압축된 개질목 사이사이에 왁스용지와 같은 분리층을 끼워서, 목재 사이로 화학약품이 지나치게 잔류하는 것을 방지한다. 압축된 개질목을 층층이 쌓아서 운반하되, 위아래는 길이 6m, 폭 1.2m, 정도의 나무판으로 덮고 전체 팩의 두께를 1.2m로 한다. 이런 위아래 나무판들을 죔쇠로 조이되 목재표면에 압축 바를 설치하여 프레스를 개방했을 때 팩이 쉽게 나올 수 있도록 한다. 팩은 최대 12시간동안 죔쇠로 조여두는 것이 좋다. 이어서, 팩을 링크를 통해 품질검사 단계(29)로 운반한다.

품질검사

품질검사 단계(29)에서는 개질된 우드스트립을 수동으로 검사하고, 결함부를 수선하거나 결함부가 없는 길이로 절단한다.

제품을 링크(30)를 통해 품질검사 단계에서 다음 처리단계(31)로 보낸다. 여기서는 제품 양면을 연마하여 균일한 두께로 한다. 다음, 단부와 모서리를 곧게 하고 다듬질한 다음, 나무판이나 구조목 등의 제품으로 성형한다. 링크(32)를 통해 제품은 UV 코팅/포장 단계(33)로 옮긴다.

본 발명에 따라 압축된 목재는 압축상태를 유지하여 그 강도, 경도, 내구성 및 치수안정도를 영구적으로 유지할 수 있다.

Claims (38)

1. 습도 30-40%의 활엽수를 가열압축하여, 그 밀도를 제1 레벨로 증가시키고 습도를 3-8%로 낮추는 첫번째 압축단계;

   상기 첫번째 압축단계에서 상기 목재를 배출한 다음, 압축된 목재를 지방산으로 코팅하고 침지시키는 단계;

   상기 침지된 압축 목재를 두번째로 가열압축하여, 그 밀도를 제2 레벨로 증가시키고 습도를 더 낮추며 지방산을 더 침지시키는 두번째 압축단계; 및

   상기 목재를 두번째 압축단계에서 배출한 다음 대기온도로 냉각하면서 어닐링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화목 형성방법.
2. 습도 40-50%의 침엽수를 가열압축하여, 그 밀도를 제1 레벨로 증가시키고 습도를 4-8%로 낮추는 첫번째 압축단계;

   상기 첫번째 압축단계에서 상기 목재를 배출한 다음, 압축된 목재를 지방산으로 코팅하고 침지시키는 단계;

   상기 목재가 침엽수일 경우에는 상기 침지된 압축 목재를 두번째로 가열압축하여, 그 밀도를 제2 레벨로 증가시키고 습도를 2-4%로 최종 제품 요구수준까지 더 낮추며 지방산을 더 침지시키는 두번째 압축단계; 및

   상기 목재를 두번째 압축단계에서 배출한 다음 대기온도로 냉각하면서 어닐링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화목 형성방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 활엽수를 첫번째 압축단계 이전에 예비건조하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 침엽수를 첫번째 압축단계 이전에 예비건조하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 예비건조단계가 고압건조단계인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 첫번째 압축단계가 최대 3분간 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 첫번째 압축단계가 목재 종류에 따라 40 내지 114 ㎏/㎠의 압력에서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 잇어서, 상기 첫번째 압축단계의 온도가 140℃ 이상 185℃ 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 활엽수를 첫번째 압축단계 이전에 최대 200℃까지 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 잇어서, 상기 가열원이 증기인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축된 목재를 고온탱크에 통과시키거나 고온탱크와 진공압력탱크 둘다에 통과시켜 침지시키는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 고온탱크나 압력탱크를 60℃ 이상 120℃ 이하의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제1항 내지 제12항중 어느 한 항에 잇어서, 상기 지방산이 불수용성 담체인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 잇어서, 상기 불수용성 담체가 파라핀인 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방산이 스테아린산인 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방산이 팔미틴산인 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방산이 팔미틴산과 스테아린산의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제1항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두번째 압축단계의 온도가 60℃ 이상 140℃ 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제1항 내지 제18항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두번째 압축단계가 3분 이상 6분 이하로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제1항 내지 제19항중 어느 한 항에 잇어서, 두번째 가열압축단계의 압축된 목재를 복사선에 노출시켜 상기 어닐링을 보조하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제20항에 잇어서, 상기 복사선이 적외선인 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제20항에 있어서, 상기 복사선이 마이크로파인 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제20항에 있어서, 상기 복사선이 감마선인 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제1항 내지 제23항중 어느 한 항에 있어서, 원목을 여러 조각으로 미리 제재하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 조각이 플리치(flitch)인 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제25항에 있어서, 상기 플리치를 슬라이싱하는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 상기 플리치를 슬라이싱하기 전에 적외선에 노출시키는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제1항 내지 제12항중 어느 한 항에 있어서, 플리치의 크기를 정하는 두께로 원목 가장자리의 죽더기(slab)를 미리 잘라내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제24항 내지 제27항중 어느 한 항에 있어서, 상기 원목이 산공(散孔) 침엽수이고, 원목을 제재한 조각들을 후속 처리 이전에 최대 4주간 저장하는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 제28항에 있어서, 상기 원목이 산공(散孔) 침엽수이고, 원목을 제재한 죽더기들을 후속 처리 이전에 최대 4주간 저장하는 것을 특징으로 하는 방법.
31. 제1항 내지 제30항중 어느 한 항에 있어서, 상기 목재를 미리 온수나 초고온 증기에 담궈두는 예비단계로 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 제1항 내지 제30항중 어느 한 항에 있어서, 상기 목재를 증기가열과 첫번째 압축단계 이전에 습도를 낮추는 예비 건조단계로 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
33. 제32항에 있어서, 상기 예비 건조단계에서 낮은 압력으로 건조하는 것을 특징으로 하는 방법.
34. 제1항 내지 제33항중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축된 목재를 어닐링한 뒤 추가 건조단계로 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 제34항에 있어서, 상기 추가 건조단계에 뒤이어 목재를 묶어서 압축하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
36. 제35항에 있어서, 상기 묶어서 압축하는 단계가 대기 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
37. 제35항 또는 제36항에 잇어서, 상기 묶어서 압축하는 단계의 압축된 목재를 추가처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
38. 제37항에 있어서, 상기 추가처리 단계에서는 압축된 목재 조각들을 서로 적층하거나 다른 목재섬유판과 적층하는 것을 특징으로 하는 방법.