KR20180127871A - 열압밀화에 의한 재색 목재의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본원은 천연 또는 인공 도료를 사용하지 않고, 열, 수분 및 열압축공정에 의해 목재의 색을 농색화하고 목재의 질감을 개선시킬 수 있는 재색 목재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

열압밀화에 의한 재색 목재의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING COLOR WOOD BY HOT PRESSING}
본원은 천연 또는 인공 도료를 사용하지 않고, 열, 수분 및 열압축공정에 의해 목재의 색을 농색화하고 목재의 질감을 개선시킬 수 있는 재색 목재의 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 목재의 재색은 목재 내에 함유되어 있는 화학적 물질에 의해 나타나는데, 심재가 더 농색인 수종은 심재에 더 많은 화학물질을 함유하고 있다. 이러한 재색은 목재 이용 및 미관상 가치뿐만 아니라 목재식별의 보조수단으로 이용된다 (박 등 1999).
목재에 색상을 도입하기 위해서 오일 열처리 및 건조에 의한 열처리, 또는 도료 등을 이용해 조색목재를 제조하는 공정 등이 사용되고 있지만, 전자는 장시간의 노력과 많은 작업량이 요구되고 후자는 천연 목재 고유의 질감을 떨어트릴 우려가 있다. 특히, 목재가 가지고 있는 고유의 나뭇결무늬는 보는 사람들에게 자연감을 주며 목재의 미적 가치를 높여주고, 그러한 목재는 바닥재 및 벽면 마감재 등의 건축 자재나 장식품, 그리고 완구나 가구 등에 바람직하게 사용될 수 있기 때문에 이러한 무늬와 질감을 유지하는 것은 중요하다.
따라서, 목재 제품은 판매촉진을 위해 목재의 천연 무늬, 특히 천연 나뭇결무늬가 두드러질 수 있도록 가공되는 것이 일반적이다. 일례를 들어, 판재 제품의 경우 목재의 천연 나뭇결무늬를 구현하기 위해, 목재 합판에 천연 무늬목 시트를 접착하는 방법이 사용되기도 한다. 그러나 이는 천연 무늬목 시트의 접착 공정 등에 따른 작업 공수가 많이 소요되고, 무엇보다 천연 무늬목 시트의 노화나 박리에 의해 내구성이 떨어진다는 단점이 있다. 다른 예를 들어, 목재의 천연 나뭇결무늬를 두드러지게 하는 방법으로 토치(torch) 등을 이용한 열처리를 통하여 목재의 표면을 태워 목재 자체의 나뭇결무늬를 부각시키고, 이후 목재 표면을 브러싱(brushing)하여 나뭇결무늬를 입체적으로 부착시키는 방법이 사용되기도 한다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2003-0076535호에는 이와 관련한 기술이 제시되어 있다. 그러나 이는 예를 들어 탄화 정도에 따라 무늬의 차이가 생기며, 이와 함께 탄화에 의해 자연감이 떨어지는 문제점이 있다. 대한민국 등록특허 제10-1385434호 등에서는 위와 같은 탄화의 문제점이 개선된 기술을 제시하고 있으나, 이들은 여전히 다단계의 공정과 노동력을 필요로 하며 천연 나뭇결의 무늬와 질감을 유지하는 데에 한계가 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2003-0076535호 대한민국 등록특허 제10-1385434호
1. 강춘원, 김남훈, 김병로, 김영숙, 변희섭, 소원택, 여환명, 오승원, 이원희, 이화형, 2008, 신고 목재물리 및 역학, 향문사, pp. 25-46. 2. 김정환, 이원희, 한규성, 변희섭, 2000, 수증기처리 열압밀화 목재의 강도적 성질, 한국가구학회지, 11(2):1-6. 3. 박상범, 1999, 낙엽송 마루판재의 표면강화 처리기술개발(I), 목재공학 27(3): 31-38. 4. 박상범, 2000, 낙엽송 마루판재의 표면강화 처리기술개발(II), 목재공학 28(1): 28-35. 5. 신랑호, 한태형, 권진헌, 2012, 가압ㆍ가열 처리한 층층나무 적층재를 활용한 테이블 디자인 연구, 한국가구학회지, 23(1): 68-74. 6. 황성욱, 2011, 라디에타소나무 열압밀화 목재의 특성, 경북대학교 대학원 석사학위논문. 7. 황성욱, 이원희, 2011, 열압밀화 라디에타 소나무재의역학적 특성, 목재공학, 39(4): 303-310. 8. 강호양, 이민경, 2006, 열처리에 의한 목재의 재색변화, 한국가구학회, 학술대회논문집 75-80. 9. 강호양, 2008, 국산 침엽수재의 재색변화 기술 개발, 한국가구학회지, 19(3): 156~162. 10. 김광모, 박정환, 박병수, 손동원, 박주생, 김운섭, 김병남, 심상로, 2009, 삼나무 열처리재의 물리 및 역학적 특성, 목재공학, 37(4): 330~339. 11. 김광모, 박정환, 박병수, 손동원, 박주생, 김운섭, 김병남, 심상로, 2010, 백합나무 열처리재의 물리 및 역학적 특성, 목재공학, 38(1): 17~26. 12. 박병호, 김남훈, 2010, 국내산 주요 침엽수재 재색을 통한 공예적 가치평가, 한국가구학회지, 21(5): 413~423. 13. 신랑호, 한태형, 권진헌, 2010, 국내산 활엽수 열처리재의 재색변화에 따른 목재의 특성과 생활용품 활용방안에 대한 연구, 한국가구학회지, 21(1): 62~71. 14. 한은주, 조주연, 2005, 디지털 텍스타일 프린팅한 실크의 3차원적 색차 분석, 한국디자인문화학회지, 11(2): 126~134. 15. Kubojima, Y., Oktani, T., Yoshihara, H., 2003, Effect of shear deflection on bending properties of compressed wood, Wood and Fiber Science, 36: 210~15. 16. Norimoto, M., 1993, Large compressive deformation in wood, Mokuzai Gakkaishi, 39(8): 867~874. 17. Tabarsa, T., 1995, The effects of transverse compression and press temperature on wood response during hot-pressing, M.Sc., thesis, The University of New Brunswick, Canada. 18. Unsal, O., Korkut, S., Atik, C., 2003, The effect of heat treatment on some properties and colour in Eucalyptus(Eucalyptus camaldulensis DEHN.) WOOD, Maderas, Cienciay tecnologi, 5(2): 145~152. 19. Wang, J. M., Zhao, G. J., Lida, I., 2000, Effect of oxidation on heat fixation of compressed wood of China fir. Forestry Studies in China, 2(1): 73~79. 20. Wang, J., Cooper, P.A., 2005, Vertical density profiles in thermally compressed balsam fir wood, Forest Products Journal, 55; 65~68.
최근 국내에서 잣나무재의 생산이 증가함에 따라 이의 활용도를 높이기 위한 연구가 진행되고 있다. 일반열기건조 잣나무재는 검은반점, 심변재차 등으로 재색이 균일하지 않고, 강도가 낮은 것이 단점인데, 이러한 단점을 보완하기 위한 잣나무재를 열처리하거나 과열증기 처리하는 연구가 진행되어 왔다 (박 외, 2012). 그 결과 모두 목재의 재색이 짙어졌다는 결과는 얻었으나, 균일한 재색변화를 유도하지는 못했다. 이에, 본원에서는 열처리기술을 응용하여 색차가 불균일한 침엽수재의 재색차를 줄이고 치수안정성을 높이는 방법을 제공하고자 한다.
특히, 본원에서는 고온의 열압공정에 의해 나이테 조재부와 만재부의 전체 부분을 어두운 색상으로 변화시킴으로써 가구재, 건자재, 완구재 및 고목재 건축물의 보수재나 목조문화재의 보수용으로 사용할 수 있는 앤틱 재색목재의 제조방법을 제공하고자 하였다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, 목재를 조습시키는 단계; 조습된 목재를 가열하여 건조시키는 단계; 및 목재를 70℃ 내지 220℃의 온도에서 열압처리함으로써 목재에 색상을 부여하는 단계를 포함하는, 재색 목재의 제조방법을 제공할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 구현예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 구현예 및 실시예가 존재할 수 있다
본원발명에 따르면, 천연 또는 인공 도료를 사용하지 않고도 목재의 천연 무늬에 앤틱한 분위기의 어두운 색상이 부여(재색)되면서 목재의 질감은 손상되지 않고 목재의 재질을 개선시킬 수 있는 재색 목재의 제조방법을 제공할 수 있다.
본원발명의 방법에 따라 제조된 재색 목재는 열과 수분 및 열압축공정에 의해 목재의 나뭇결 무늬부에 짙은 색상이 구현되어 오래된 목재의 느낌이 들게 되므로, 고건축물의 보수재나 문화재급 목조제품의 수선 및 가구재 등에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 열압시간과 가열온도의 조절에 의해 저비중인 침엽수재의 비중이 높아지면서 재질이 현저하게 개선되고 다양한 색상을 가지게 된다. 또한, 본원발명에 의해 제조된 재색 목재는 천연 무늬를 유지하면서도 앤틱한 분위기의 다양한 명도의 색상을 가질 수 있다.
또한 본원발명에 따르면, 국산 침엽수재에 열압밀화를 실시하여 고비중의 앤틱한 분위기의 침엽수재를 제조할 수 있으므로, 최근 사용량이 증가하고 있는 수입산 고비중 활엽수재를 대체하는 것도 가능하다.
도 1은 Lab 표색계를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따라 열압축된 낙엽송재의 압축모양을 보여주는 사진 이미지이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따라 제조된 재색 목재의 압축 온도 및 시간에 따른 색상을 보여주는 사진 이미지이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따라 제조된 재색 목재의 압축 온도 및 시간에 따른 목재 백색도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따라 제조된 재색 목재의 압축 온도 및 시간에 따른 목재 적색도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따라 제조된 재색 목재의 압축 온도 및 시간에 따른 목재 황색도의 변화를 보여주는 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
이하, 본원의 재색 목재의 제조방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 1 측면은, 목재를 조습시키는 단계; 조습된 목재를 가열하여 건조시키는 단계; 및 목재를 70℃ 내지 220℃의 온도에서 열압처리함으로써 목재에 색상을 부여하는 단계를 포함하는, 재색 목재의 제조방법을 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 목재를 조습시키는 단계는 목재를 감압상태 하에서 함수율 약 20% 이상으로 침지시키는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 목재가 침엽수재일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 침엽수는 잣나무, 소나무 및/또는 낙엽송을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 침엽수로부터 제한 없이 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 침엽수재는 판재 또는 각재 등의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 방법에 따른 일련의 공정에 의하면, 부드러운 느낌의 침엽수재가 고풍스럽고 다양한 이미지의 색상을 가지는 목재로 재색될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 조습된 목재를 가열하여 건조시키는 단계는 목재의 함수율이 약 12% 내지 18%이 될 때까지, 또는 함수율이 약 15%가 될 때 까지 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압처리는 약 80 kgf/cm2 이상의 압력으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압처리는 약 30 분 내지 2 시간 동안 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압처리는 약 140℃ 내지 220℃, 약 140℃ 내지 180℃, 또는 약 180℃ 내지 220℃의 온도에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압처리는 상기 목재가 0.8 이상의 비중값을 가질 때까지 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 열압처리는 기건비중 약 0.5가량인 목재가 약 1.0 또는 그 이하의 비중값을 가질 때까지 수행될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압처리는 상기 목재가 초기 두께 대비 약 40% 내지 70%의 두께, 예를 들어 약 60%의 두께가 될 때 까지 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 목재가 초기 두께 대비 약 50% 미만, 또는 약 40% 미만까지 압축될 경우 오히려 조직 파괴가 일어날 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압처리는 가압 후 압력을 해제하는 과정을 1 회 내지 10 회 반복하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 이는 한 번에 목재에 많은 압력을 가하여 목재를 일정 두께로 압축할 경우 목재 터짐현상이 발생되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 수 차례의 가압에 의해 목재 내의 수증기가 서서히 배출되면서 목재 두께가 점차적으로 압축되도록 하는 것이다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압처리 단계 이후, 상기 목재를 조습시키고 다시 가열하여 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 조습은 목재에 수분을 분무함으로써 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
예를 들어 본원의 방법은, 기건 상태의 소나무, 잣나무, 낙엽송 등의 국산 침엽수재를 정목판재 또는 판목판재로 표면을 절삭 마무리하고, 이를 감압상태 하에서 함수율 약 20% 이상으로 침지시키고; 침지된 목재를 50∼70℃의 건조기에서 가열하여 함수율을 약 15%로 조정하고; 상기 수분이 침투된 목재판재를 열압프레스기에 의해 열압축하고; 이때 열압축양은 초기 두께의 최대 약 50%까지이며 기건비중 0.5인 침엽수재는 이 압축률에서 약 1.0 정도의 비중값을 가지도록 하여 다양한 압축률에 의해 다양한 무게의 비중을 가지는 재색목재를 생산하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 이때, 예를 들어 약 70℃, 100℃, 140℃, 180℃, 220℃의 가열온도에서 약 30분, 60분, 90분 동안 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 가열 온도 및 열압 시간은 다양한 조건으로 조합할 수 있으며, 보다 짙은 색상의 재색목재를 제조할 경우에는 상대적 고온 (예를 들어, 약 130℃ 이상)에서 약 1.5시간 이상 열압처리할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에서는, 목재의 고유 질감을 최대한 살리면서 고풍스런 분위기의 앤틱 목재에 목표를 두고 고건축물이나 문화재급의 목조시설물, 어린이용의 목재완구소재나 가구 등의 소재로서의 용도 개발을 위한 재질개량연구의 하나로서 열압축에 의한 재색의 변화를 도모하고자 하였다. 본원발명의 방법에 의하면 화학적인 유해 도료 등을 사용할 필요가 없을 뿐만 아니라, 사람들이 접촉하는 현장에서 포르말린 등의 유해성 휘발성 유기화합물의 배출도 일어나지 않기 때문에 환경적으로도 매우 우수한 장점이 있다. 또한 열처리에 의해 목재 셀룰로오스나 헤미셀룰로오스 등의 친수성기가 불활성화되기 때문에 가구나 완구용으로 사용시 트러블을 일으킬 염려도 줄어드는 장점이 있다. 색상변화와 더불어 밀도가 증가하면 목재는 더욱 다양한 용도로 사용될 수 있다. 심지어 활엽수재의 활용영역까지 침엽수 소재가 이용이 될 수 있으며, 저가의 침엽수 소재의 고부가화 활용도 가능해지므로 기존 건축용재나 토목용 소재의 저가 용재로서의 이용에 국한되지 않고 다양한 용도로서의 고부가 적용이 가능하다. 열압축에 의한 비중 증가에도 목재 고유의 천연 질감은 사라지지 않으며 오히려 적당한 중량감과 촉감으로 목재의 천연소재로서의 느낌을 만끽할 수 있다는 것이 최대 장점이 될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본원발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
재색 목재의 제조
국내산 소나무재의 열압밀화를 열판프레스를 이용하여 실시하였다. 압축률은 stop-bar를 이용하여 압축 전 두께 기준 50%로 조정하고, 80 kgf/cm²이상의 압력으로 시험편의 방사방향을 압축하였다. 열압밀화는 압체온도 각각 60℃, 100℃, 140℃, 180℃ 및 220℃와 압체시간 각각 30분, 60분 및 90분의 조건으로 실시하였고, 이 과정에서 열압밀화시 시험편 내부의 수분 배출이 원활하지 못해 시험편 중심이 부풀어 오르는 현상을 방지하기 위해 초기 1분간 가압 후 30초 압력을 해제하는 작업을 2회 정도 반복하였다.
도 2는 본 실시예에 따라 열압축된 낙엽송재의 압축 두께에 따른 재색 변화를 보여주는 사진 이미지이다. 이로부터, 압축에 따라 목재의 재색이 진해지나 목재가 가지는 천연의 질감과 문양을 가지며 목재로서의 질감을 상실하지는 않음을 확인하였다.
도 3은 본 실시예에 따라 열압축된 소나무재의 압축 온도 및 압축 시간에 따른 재색의 변화를 보여주는 사진 이미지이다. 도 3에 따르면, 본 실시예에 따라 도료를 쓰지 않고 천연 목재를 열압축함으로써 목재 내의 화학성분을 열변성시키고 고밀도 목재와 같은 조색을 제공하는 것을 확인할 수 있다.
재색 측정 방법
재색의 측정을 위해서는, 각 조건별로 구분한 압밀화재 시험편을 색차계(JX-777, Japan)를 이용하여 각 시편당 10 회씩 재색을 측정하여 평균값을 이용하였다. 색차(color difference)란 두 색의 차이를 시각적 개념에서 수치적 개념으로 표현한 것으로서, 색 공간 좌표에서 두 색의 기하학적인 거리를 수치로 표시하는 방법이다. 색차는 색채의 관리 측면에서 가장 유효한 방법으로 ΔE*ab로 표시하였으며 다음의 식에 의해 계산되었다.
ΔL* = L*t - L*
Δa* = a*t - a*
Δb* = b*t - b*
L*t, a*t, b*t : 기준 샘플의 L*a*b*값
L*, a*, b* : 시료 샘플의 L*a*b*값
한 가지 색을 L*a*b*와 같이 3 가지 값으로 표시하는 이유는 색의 3 가지 특성인 명도, 채도, 색상을 표시하기 위함이다. 여기에서 L 값이 명도를 나타내며 0~100까지 표시된다. ab 값은 일반적으로 xy 좌표계와 같은 평면좌표계로서 가로축이 a 값, 세로축이 b 값이다. +a 쪽은 적색, -a 쪽은 녹색, +b 쪽은 황색, 그리고 -b 쪽은 청색을 나타낸다. ab 값이 상대적으로 0에 가까울수록 채도가 낮으며, 값이 커질수록 채도가 높은 색상이다. Δ값은 기준 값과의 차이를 표시한 것이다. 도 1은 Lab 표색계를 보여주는 개략도이다.
ΔE*ab 값을 통해 색차를 구하는 이유는 색을 인지하는 사람의 눈의 감각이 지극히 주관적이기 때문이다. 즉, 같은 색을 보고도 사람마다 다른 표현을 할 수 있다. 이는 페인트, 염색, 도장 등의 색과 관련된 산업분야에 있어 매우 중요하게 작용한다. 또한, 한 사람이 비슷한 색을 반복해서 판단해야 하는 경우 상황에 따라 다른 결과를 나타낼 수도 있다. 따라서 객관적인 색상 관리나 상호간의 색에 대한 의사소통이 중요한 경우 색차계를 사용하여 측정결과를 나타낸다. ΔE*ab값이 같은 값이 나오더라도 ΔL*, Δa*, Δb* 각각의 값은 다를 수 있기 때문에, 세부적인 분석이 필요한 경우에는 각 항목들의 비교가 반드시 필요하다.
본원에서는 색차계를 이용해 얻어진 L*a*b* 값과 ΔE*ab을 이용하여, 아래 표 1의 미국국립표준국(NBS, National Bureau of Standards) 색차 단위 수치와 감각적 표현과의 관계를 이용하여 비교하였다.
Figure pat00001
재색의 측정
제조된 열압밀화재를 색차계(JX-777,Japan)를 이용하여 재색을 측정하였다. 색차계는 할로겐 램프를 사용하며 광원파장은 400 nm∼700nm, 측정범위는 0∼100%, 표준편차 ΔE 0.05 이내의 정밀도를 가진다.
열압밀화 조건에 따른 재색의 변화를 보면, 60℃와 100℃에서는 육안으로 시간에 따른 재색의 변화를 뚜렷하게 확인하기는 어려웠으나, 140℃ 이상에서는 시간과 온도에 따른 재색의 변화를 쉽게 알아볼 수 있었다.
색차란 두 색의 차이를 시각적 개념에서 수치적 개념으로 표현한 것으로서, 색 공간 좌표에서 두 색의 기하학적인 거리를 수치로 표시하는 방법이다. 즉, 시험편들의 Δ L* a* b* 값을 구해 Δ E *ab의 값에 따라 색의 차이를 보는 것이다. L은 명도를 나타내고, a와 b값은 채도를 나타내며, 흔히 아는 xy좌표계처럼 가로축이 a값, 세로축이 b값이고 a의 +값은 적색(red), -값은 녹색(green), b의 +값은 황색(yellow), 그리고 -값은 청색(blue)을 나타낸다.
열압처리 시간 및 온도에 따른 재색의 변화는 도 4 내지 6, 그리고 아래의 표 2 및 3에 나타나 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
L의 값은 온도의 영향에 따라 점점 감소하였으며 압밀화 시간이 길수록 더욱 암색화 되었다. 60℃와 140℃사이에서 L 값의 변화는 크지 않았으나, 140℃부터 180℃까지의 변화는 낮은 온도 구간에 비해 현저한 차이를 나타내었고, 180℃에서 220℃에서는 급격하게 L 값이 변화하였다.
a 값은 온도의 영향에 따라 점점 증가하였으며, 60℃와 140℃ 사이에서는 변화가 거의 없었으나 140℃와 180℃ 사이에서 현저히 상승하였고, 180℃에서 220℃ 사이에서 급격한 변화를 보였다.
b 값 역시 140℃ 이후 변화하였지만 불규칙한 경향을 보였다. 이는 이전의 재색을 연구한 연구(Hwang et al., 2011)와 유사한 결과값이다.
L, a, b 값들의 변화로 미루어 보아 열압밀화재의 재색은 처리시간보다 처리온도에 많은 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다. 열압온도 140℃ 이후 재색의 변화가 증가하는 것은 높은 열에 의한 헤미셀룰로오스 분해(Kang, 2008)와 리그닌의 변성에 의한 것으로 추정되었다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 목재를 조습시키는 단계;
    조습된 목재를 가열하여 건조시키는 단계; 및
    건조된 목재를 70℃ 내지 220℃의 온도에서 열압처리함으로써 목재에 색상을 부여하는 단계를 포함하는,
    재색 목재(color wood)의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 목재가 침엽수재인, 재색 목재의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조습된 목재를 가열하여 건조시키는 단계는 목재의 함수율이 12% 내지 18%이 될 때까지 수행되는 것인, 재색 목재의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열압처리는 80 kgf/cm2 이상의 압력으로 수행되는 것인, 재색 목재의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열압처리는 30 분 내지 2 시간 동안 수행되는 것인, 재색 목재의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열압처리는 140℃ 내지 220℃의 온도에서 수행되는 것인, 재색 목재의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열압처리는 상기 목재가 0.8 이상의 비중값을 가질때까지 수행되는 것인, 재색 목재의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열압처리는 상기 목재가 초기 두께 대비 40% 내지 70%의 두께가 될 때 까지 수행되는 것인, 재색 목재의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 열압처리는 가압 후 압력을 해제하는 과정을 1 회 내지 10 회 반복하는 것을 포함하는 것인, 재색 목재의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 열압처리 단계 이후, 상기 목재를 조습시키고 다시 가열하여 건조시키는 단계를 더 포함하는, 재색 목재의 제조방법.
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