KR20160106841A - 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재를 파쇄하고 해섬(解纖)시켜서 만든 목섬유(wood fiber)를 화학매염제를 전혀 사용하지 않고 식물계에서 추출한 천연염료로 염색해서, 천연염색된 목섬유를 사용하여 다양한 색상 및 염색농도가 균일한 목질판상제품을 제조할 수 있고, 염색에 화학염료나 안료를 사용했을 때 방출되는 인체에 유해한 휘발성 유기화합물을 원천적으로 배제할 수 있는, 천연염료에 의한 목섬유 염색방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법은, 목재를 일정 크기로 파쇄하고 해섬(解纖)시켜서 얻은 목섬유를 염색하는 방법인데, 상기 염색방법은, 색소를 가진 식물을 물에 넣어 색소를 우려내는 단계; 색소가 우러난 물에 목섬유를 넣어, 욕비(浴比) 46∼60:1로 하여 상온에서 일정 시간 동안 주물러서 염색하는 단계; 염색된 목섬유를 탈수기에 넣어 탈수하는 단계; 탈수된 목섬유를 자연건조시키는 단계를 거쳐서 염색하는 것을 특징으로 한다.

Description

천연염료에 의한 목섬유의 염색방법{Dyeing method of wood fiber using natural dyes}

본 발명은 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화학매염제를 전혀 사용하지 않고 식물계에서 추출한 순수 자연의 물질로 목섬유(wood fiber)를 염색해서, 천연염색된 목섬유로 제품 자체가 다양한 색상 및 균일하게 염색된 목질판상제품을 제조할 수 있도록 하는, 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법에 관한 것이다.

MDF(Medium Density Fiberboard) 및 HDF(High Density Fiberboard)는 목질 원료를 고온에서 해섬하여 얻어지는 목섬유(wood fiber)에 접착제를 도포하여 열과 압력을 가하면서 성형하여 제조되는 목질판상제품으로, 원목에 비해 변형이 적고 저렴하며 가볍다는 장점이 있고, 원목과 같이 자연스럽고 고급스러운 느낌을 주지 못한다는 단점이 있으나, 표면에 별도의 합성수지 필름과 같은 데코시트나 코팅재를 부착하여 다양한 질감과 시각적 효과를 낼 수 있는 기술이 개발됨에 따라 가구재, 마루바닥재, 인테리어용 마감재 등에 폭넓게 사용되고 있고, 그 사용은 점차 증가하고 있는 추세이다.

이와 같은 추세에 맞춰 출현한 특허등록 제463262호 "MDF 패널의 랩핑 제조방법 및 장치"는 MDF의 제조 및 시트지(필름)를 랩핑하는 방법에 관한 기술이고, 특허등록 제1447856호 "MDF 패널 마이크로 엠보싱 패턴 성형장치"는 MDF의 표면에 엠보싱을 형성하는 기술이다. 이와 같이 상기 기술들은 MDF의 표면에 사용자가 원하는 색상과 무늬를 갖는 시트지를 부착한 다음 가압롤러로 가압하여 다양한 색상과 무늬를 갖는 MDF를 제조하거나, 표면에는 엠보싱 패턴을 성형하는 기술이다.

한편, 최근들어 친환경적 천연재료를 선호하는 사회적 흐름에 편승하여 원단(옷감)이나 종이는 물론 목재에 이르기까지 인공적인 화학매염제를 사용하지 않고 자연에서 얻어지는 천연염료로 염색한 제품에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 이러한 추세에 맞춰 컬러 색상을 갖는 목재에 관해 출현한 기술로 특허등록 제729611호 "무늬목 나무단판의 염색방법"을 들 수 있는데, 이는 화학약품을 사용하여 정련단계, 표백단계, 수세단계, 중화단계, 단판의 염색단계, 황산나트륨을 이용한 침투제 처리, 탄산나트륨을 이용한 고착처리, 육각수를 이용한 수세처리, 아세트산을 이용한 중화처리, 소핑제를 이용한 소핑(soaping)처리, 수세처리, 고주파 진공압체를 이용한 건조처리로 마무리되는 염색단계를 거쳐서 단판을 염색하는 기술이다. 또, 특허등록 제720267호 "천연 착색 무늬목 마루바닥재 및 이의 제조방법"은 합판, 원목, 단판, 파티클보드, MDF, HDF의 기재를 염색하기 위하여 우선 감압공정을 통하여 목재 내의 수분을 진공으로 뽑아낸 후, 천연염료를 약품탱크에 넣어 압력을 가해 염색하는 기술이다.

하지만, 상기 특허의 염색방법은 단판이나 보드의 염색과정도 복잡하지만, 염색된 단판이나 보드에서 인체에 유해한 각종 유기화합물이 방출된다는 문제가 있고, 많은 설비와 장비가 필요하고 착색과정도 복잡하다는 문제가 있다. 또한, 지금까지 출현했던 염색된 제품에 염료와 염재를 천연원료를 사용했다고 하더라도, 실제로는 색을 고착시키는 방법이 화학매염제를 사용하고 있기 때문에 유해성 물질을 원천적으로 배제할 수 없는 실정이다. 따라서 화학매염제를 전혀 사용하지 않는 순수 자연의 물질만을 이용하는 염색방법의 출현이 절실히 요구된다고 하겠다.

본 발명의 출원인(산림청 국립산림과학원)은 화학매염제를 전혀 사용하지 않고 식물계에서 추출한 순수 자연의 물질로 염색해서 다양한 색상의 단판을 구현할 수 있는 단판의 천연염료 염색방법을 개발하여 특허출원 제2014-33917호로 출원하였는데, 이는 단판이나 보드를 염색하므로 내부와 표면의 염색 농도가 균일하지 못하거나 조금 두꺼운 소재인 경우에는 내부까지 염색이 제대로 되지 않는다는 문제가 있었다. 또한, 지금까지 출현한 목재를 염색하는 모든 염색방법은 단판이나 보드의 표면을 염색하는 방법이고, 근원적으로 나무를 구성하는 목섬유 자체를 염색하는 방법에 대한 기술은 아직까지 출현하지 못했다. 따라서 목섬유 자체를 천연염료로 염색하는 방법에 대한 기술의 출현이 절실히 요구된다고 하겠다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 목재를 파쇄하고 해섬(解纖)시켜서 만든 목섬유(wood fiber)를 화학매염제를 전혀 사용하지 않고 식물계에서 추출한 천연염료로 염색해서, 천연염색된 목섬유를 사용하여 염색농도가 균일하고 다양한 색상으로 염색된 목질판상제품을 제조할 수 있고, 염색에 화학염료나 안료를 사용했을 때 방출되는 인체에 유해한 휘발성 유기화합물을 원천적으로 배제할 수 있는, 천연염료에 의한 목섬유 염색방법을 제공하기 위한 것이다.

목재를 일정 크기로 파쇄하고 해섬(解纖)시켜서 얻은 목섬유를 염색하는 본 발명에 따른 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법은, 색소를 가진 식물을 물에 넣어 색소를 우려내는 단계; 색소가 우러난 물에 목섬유를 넣어, 욕비(浴比) 46∼60:1로 하여 상온에서 일정 시간 동안 주물러서 염색하는 단계; 염색된 목섬유를 탈수기에 넣어 탈수하는 단계; 탈수된 목섬유를 자연건조시키는 단계를 거쳐서 염색하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 붉은색은, 소목을 물에 우려서 만든 붉은색 염료와, 동백나무 가지와 잎을 태운 재에 물을 부어서 나온 동백잿물 매염제를 혼합하여 만든 염액에 목섬유를 넣고 일정 시간 동안 주물러서 염색한다.

바람직하게는, 주황색은, 소목을 물에 우려서 만든 붉은색 염료와, 동백나무 가지와 잎을 태운 재에 물을 부어 동백잿물 매염제를 혼합한 액에 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거친 다음, 홍화 또는 황련을 물에 우려서 만든 염액에 붉은색으로 염색되어 건조된 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색한다.

바람직하게는, 파란색은, 쪽 잎을 갈아서 만든 염료와, 건조된 콩대를 태운 재에 물을 부어서 만든 콩대잿물 매염제를 혼합하여 얻는 염액에 목섬유를 넣고 일정 시간 동안 주물러서 염색한다.

바람직하게는, 초록색은, 쪽 잎을 갈아서 만든 염료와, 건조된 콩대를 태운 재에 물을 부어서 만든 콩대잿물 매염제를 혼합한 액에 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거친 다음, 황련을 물에 2∼3시간 우려서 만든 염액에 파란색으로 염색되어 건조된 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색한다.

바람직하게는, 남색은, 철 성분이 함유된 물에 목섬유를 넣고 교반한 후 자연건조시킨 다음, 상기 건조시킨 목섬유를, 도토리껍질을 물에 2∼3시간 우려낸 액에 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거친 다음, 쪽 잎을 콩대잿물에 넣고 갈아서 나온 염액에 상기 건조시킨 목섬유를 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거쳐서 얻는다.

바람직하게는, 보라색은, 소목을 물에 우려서 만든 붉은색 염료와, 동백나무 가지와 잎을 태운 재에 물을 부어서 나온 동백잿물 매염제를 혼합하여 만든 염액에 목섬유를 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 다음, 쪽 잎을 콩대잿물에 넣고 갈아서 나온 염액에 상기 염색된 목섬유를 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거쳐서 얻는다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 천연염료에 의한 목섬유 염색방법은 원목 뿐만 아니라 폐목 또는 폐MDF 등을 파쇄하여 증해(蒸解)·해섬(解纖)시켜서 얻은 목섬유를 화학매염제를 전혀 사용하지 않고 식물계에서 추출한 천연염료만으로 붉은색, 주황색, 노란색, 초록색, 파랑색, 남색, 보라색 등 다양한 색상으로 염색하는 방법이기 때문에 단판이나 보드를 염색하는 것보다 염색이 매우 간편하고, 섬유를 손으로 주물러서 염색하기 때문에 염색농도도 균일하며, 화학매염제를 사용하지 않기 때문에 염색에 화학염료나 안료를 사용했을 때 방출되는 인체에 유해한 휘발성 유기화합물을 원천적으로 배제할 수 있을 뿐만 아니라 천연염색된 목섬유로 자연색감과 균일한 염색농도를 갖는 목질판상제품을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 염색방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 다양한 색상으로 염색된 목섬유를 촬영한 사진이다.

본 발명에 따른 천연염료에 의한 목섬유 염색방법의 가장 큰 기술적 특징은, 목재를 구성하는 목섬유(wood fiber) 자체를 염색함으로써 천연염색된 목섬유로 자연색감과 균일한 염색농도를 갖는 목질판상제품을 구현할 수 있게 했다는 점이다.

본 발명은 목재를 일정 크기로 파쇄하고 해섬(解纖)시켜서 얻은 목섬유에 천연염료를 염색하는 방법인데, 색소를 가진 식물을 물에 넣어 색소를 우려내는 단계(S1); 색소가 우러난 물에 목섬유를 넣어, 욕비(浴比) 46∼60:1로 하여 상온에서 일정 시간 동안 주물러서 염색하는 단계(S2); 염색된 목섬유를 탈수기에 넣어 탈수하는 단계(S3); 탈수된 목섬유를 자연건조시키는 단계(S4)를 거쳐서 염색한다.

본 발명은 단판이나 파쇄된 나무조각을 염색하는 것이 아니라 이들을 해섬하여 얻은 목섬유를 염색하는 것이기 때문에 염액의 온도가 40℃ 보다 낮은 상온에서 염색한다는 것이 기술적 특징 중 하나이다. 욕비(浴比)란 염색할 목섬유와 색소가 우러난 염액의 중량비를 말하는데, 예를 들면, 욕비 50:1이면 목섬유 100g에 염액 5000㎖가 필요하다는 의미이다.

붉은색은, 소목(학명: Caesalpinia sappan)(sappan wood, 또는 red wood)을 물에 우려서 만든 붉은색 염료와, 동백나무 가지와 잎을 태운 재에 물을 부어서 나온 동백잿물 매염제를 혼합하여 붉은색 염액을 만든다. 동백잿물은 동백나무 가지와 잎 5㎏ 정도를 태운 재에 뜨거운 물 2ℓ 정도의 비율로 부어서 체로 걸러서 만드는데, 물을 부으면 재가 물을 흡수하고 약 1ℓ 정도의 잿물을 얻게 되며, 잿물은 pH 9∼10의 알칼리성을 띄게 된다. 잿물이 식기 시작하면 두붓물처럼 하얀 가루 결정이 밑으로 가라앉게 되는데, 이를 모아서 매염제로 사용한다.

붉은색 염료는 파쇄한 소목 600g 정도에 물 8ℓ 정도의 비율로 넣고 2∼3시간 우린 액에 동백잿물 1ℓ 정도의 비율로 혼합하여 만들며, 이렇게 만든 붉은색 염료에 목섬유를 넣고 30∼40℃ 정도에서 20∼30분 정도 주물러서 염색한다. 이때 소목을 8ℓ의 물에 한번만 우려도 되지만, 물 8ℓ를 삼등분하여 등분된 물에 일정 시간씩 담궈서 우린 후에 각 물을 합쳐도 된다.

주황색으로 염색하려면, 붉은색을 염색한 다음 노란색을 염색하는데, 소목을 2∼3시간 동안 물에 우려서 만든 붉은색 염료와, 동백나무 가지와 잎을 태운 재에 물을 부어 동백잿물 매염제를 혼합한 액에 목섬유를 넣고 30∼40℃ 정도에서 20∼30분 동안 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거친 다음, 홍화(紅花, safflower)의 건조된 꽃잎 또는 황련(黃蓮, barberry root)을 물에 우려서 만든 염액에 붉은색으로 염색되어 건조된 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색하여 얻는다.

붉은색으로 염색된 목섬유를 노란색 염색을 하려면, 홍화 2.4㎏ 정도에 물 10ℓ 정도의 비율로 넣어 우러난 노란색소 8ℓ에, 소목으로 붉은색으로 염색된 목섬유 1㎏ 정도를 넣어 25∼35℃ 정도에서 20∼30분 동안 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거쳐서 염색한다. 만일 황련을 사용할 경우에는 황련 600g에 물 6ℓ 정도의 비율로 부어 2∼3시간 동안 우려서 노란색소를 만든다.

노란색은 매염제를 사용하지 않고 위에서 설명한 황련 600g에 물 6ℓ 정도의 비율로 부어 2∼3시간 동안 우려서 노란색소를 만든다.

파란색으로 염색하려면, 일년생 풀인 쪽(polygonum tinctorium) 3㎏ 정도를 베어 잎을 염료로 하고, 건조된 콩대 5㎏ 정도를 태운 재에 뜨거운 물 10ℓ 정도의 비율로 부어 재가 흡수하고 흘러 내린 8ℓ 정도의 콩대잿물을 매염제로 사용하는데, 염료에 매염제를 붓고 갈아서 나온 염액에 목섬유를 넣어 20∼30분 동안 주물러서 염색 한 후 탈수기에 넣어 1차 건조 후 자연건조시켜서 염색한다.

동백잿물이나 콩대잿물은 동백나무나 콩대를 말린 후, 불에 태워서 만들어지는 재에 끓는 물을 부어서 만드는데, 재에 끓는 물을 부으면 알칼리(pH 9∼10)로 만들어지므로 그 물을 염액(염색물)에 혼합하여 사용한다.

초록색을 염색하려면, 상기와 같이 파란색으로 염색한 후에, 황련 600g에 물 6ℓ 정도의 비율로 부어 2∼3시간 동안 우려서 노란색소를 만든 염액에 파란색으로 염색되어 건조된 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색하여 얻는다.

남색을 염색하려면, 철 성분이 함유된 물 5ℓ 정도에 목섬유를 넣고 교반한 후 1차로 자연건조시킨 다음, 도토리껍질 600g 정도에 물 5ℓ 정도의 비율로 부어서 2∼3시간 우려낸 액에 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 후 탈수와 2차 자연건조 단계를 거친 다음, 쪽 3㎏ 정도를 베어 잎을 염료로 하고, 건조된 콩대 5㎏ 정도를 태운 재에 뜨거운 물 10ℓ 정도의 비율로 부어 재가 흡수하고 흘러 내린 8ℓ 정도의 콩대잿물을 매염제로 사용하는데, 염료에 매염제를 붓고 갈아서 나온 염액에 목섬유를 넣어 20∼30분 동안 주물러서 염색 한 후 탈수기에 넣어 건조 후 자연건조시켜서 염색한다.

보라색은 쪽염색으로 한 파란색과 소목 염색으로 한 붉은색이 합쳐진 것인데, 소목을 물에 우려서 만든 붉은색 염료와, 동백나무 가지와 잎을 태운 재에 물을 부어서 나온 동백잿물 매염제를 혼합하여 만든 염액에 목섬유를 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 다음, 쪽 잎을 콩대잿물에 넣고 갈아서 나온 염액에 상기 염색된 목섬유를 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거쳐서 얻는다. 붉은색 염료를 얻는 방법과 동백잿물을 얻는 방법은 이미 설명했기 때문에 중복되는 설명을 생략한다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

1. 목재를 일정 크기로 파쇄하고 해섬(解纖)시켜서 얻은 목섬유(wood fiber)에 천연염료로 염색하는 방법에 있어서,
   상기 염색방법은,
   색소를 가진 식물을 물에 넣어 색소를 우려내는 단계;
   색소가 우러난 물에 목섬유를 넣어, 욕비(浴比) 46∼60:1로 하여 상온에서 일정 시간 동안 주물러서 염색하는 단계;
   염색된 목섬유를 탈수기에 넣어 탈수하는 단계;
   탈수된 목섬유를 자연건조시키는 단계;
   를 거쳐서 염색하는 것을 특징으로 하는 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 색소를 우려내는 단계에서 붉은색은,
   소목을 물에 우려서 만든 붉은색 염료와, 동백나무 가지와 잎을 태운 재에 물을 부어서 나온 동백잿물 매염제를 혼합하여 만드는 것을 특징으로 하는 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법.
   
3. 제1항에 있어서, 주황색은,
   소목을 물에 우려서 만든 붉은색 염료와, 동백나무 가지와 잎을 태운 재에 물을 부어 동백잿물 매염제를 혼합한 액에 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거친 다음, 홍화 또는 황련을 물에 우려서 만든 염액에 붉은색으로 염색되어 건조된 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색하여 얻는 것을 특징으로 하는 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 동백잿물은 pH 9∼10의 알칼리성인 것을 특징으로 하는 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 색소를 우려내는 단계에서 노란색은, 황련을 물에 우려서 만드는 것을 특징으로 하는 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 색소를 우려내는 단계에서 파란색은, 쪽 잎을 갈아서 만든 염료와, 건조된 콩대를 태운 재에 물을 부어서 만든 콩대잿물 매염제를 혼합하여 얻는 것을 특징으로 하는 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법.
   
7. 제1항에 있어서, 초록색은,
   쪽 잎을 갈아서 만든 염료와, 건조된 콩대를 태운 재에 물을 부어서 만든 콩대잿물 매염제를 혼합한 액에 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거친 다음, 황련을 물에 2∼3시간 우려서 만든 염액에 파란색으로 염색되어 건조된 목섬유를 넣고 20∼30분 동안 주물러서 염색하여 얻는 것을 특징으로 하는 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법.
   
8. 제1항에 있어서, 남색은,
   철 성분이 함유된 물에 목섬유를 넣고 교반한 후 자연건조시킨 다음,
   상기 건조시킨 목섬유를, 도토리껍질을 물에 2∼3시간 우려낸 액에 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거친 다음,
   쪽 잎을 콩대잿물에 넣고 갈아서 나온 염액에 건조시킨 목섬유를 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거쳐서 얻는 것을 특징으로 하는 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법.
   
9. 제1항에 있어서, 보라색은,
   소목을 물에 우려서 만든 붉은색 염료와, 동백나무 가지와 잎을 태운 재에 물을 부어서 나온 동백잿물 매염제를 혼합하여 만든 염액에 목섬유를 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 다음,
   쪽 잎을 콩대잿물에 넣고 갈아서 나온 염액에 상기 염색된 목섬유를 넣고 20∼30분간 주물러서 염색한 후 탈수와 자연건조 단계를 거쳐서 얻는 것을 특징으로 하는 천연염료에 의한 목섬유의 염색방법.

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