KR20240020254A - 목재 복원용 인공목재 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 훼손된 목재를 복원하기 위해 사용하는 인공목재 조성물에 관한 것이고, 보다 상세하게는 에폭
시 수지와 경화제를 혼합하여 퍼티화하고, 이를 훼손된 목재에 적용하여 목재의 내투수성과 강도를 증가시
키는 인공목재 조성물 및 이를 이용한 목재의 복원방법에 관한 것이다.
본 발명은 50∼70 중량% 에폭시 수지와 30∼50중량% 에폭시 수지 경화제로 이루어진 목재 복원용 인공목재
조성물과 이를 훼손된 목재에 접착 및 경화시켜 목재를 복원하는 방법을 제공한다
본 발명은 타제품과 비교하여 부후되거나 훼손된 목재에 수분에 대한 영향을 최소화하고, 목조 구조체에
지지력을 복원하는 효과가 월등히 우수한 효과가 있다.

Description

목재 복원용 인공목재 조성물{Composition of arificial wood for wood restoration}

[0002] 본 발명은 훼손된 목재를 복원하기 위해 사용하는 인공목재 조성물에 관한 것이고, 보다 상세하게는 에폭시 수지와 경화제를 혼합하여 퍼티화하고, 이를 훼손된 목재에 적용하여 목재의 내투수성과 강도를 증가시

키는 인공목재 조성물 및 이를 이용한 목재의 복원방법에 관한 것이다.

목재는 인류에 없어서는 안될 천연재료로 사용되어져 왔으며, 특히, 외관의 [0003] 수려함과 구조적 특성, 가공성

때문에 인류발생 초기부터 현대에 이르기까지 중요한 건축 재료로서 이용되어 왔다.

[0004] 그러나, 목재를 사용한 건물은 벽돌, 콘크리트와는 달리 생물이기 때문에, 하중을 받으면 휘어지거나 줄어

들기 시작하거나, 시간이 지나면서 수분 함유량이 변화로 목재의 변형이 쉽게 발생된다.

[0005] 그리고 변형된 목재를 장기간 방치하게 되면, 목재의 훼손이 심해져서, 비틀어져 홈이나 틈이 발생되고,

상기 홈이나 틈 사이로 수분과 미생물의 침투가 용이하게 되어, 목재가 부후(腐朽)되기 쉽게 된다.

[0006] 또한, 최근에는 기후 온난화 및 이상화나 대기오염 등으로 인해 목재의 사용기간이 점점 짧아지고 있는 추

세이다.

[0007] 특히, 목조 문화재인 경우에는 환경요인과 함께 오랜 세월의 경과로 인하여보수정비 주기가 갈수록 짧아

지고 있다.

[0008] 따라서, 일단 훼손된 목재를 복원하기 위해서는, 보강시 목재의 수분에 대한 영향을 최소한으로 줄이고,

작업이 완료된 후에는 목재의 강도를 증가시켜주어야 하는 점이 중요하다.

[0009] 일반적으로 훼손된 목재를 보수하는 방법으로는 신재(정상목재)로 교체하거나 인공수지로 처리하는 방법이

알려져 있는데, 목재를 신재로 교체하는 것은 낭비가 심하고, 인공수지는 유기 용제를 사용하여 휘발성 유

기 화합물(VOC)나 유독성 악취가 발생하는 문제점이 있다.

[0010] 또한, 인공수지는 경화시간이 빨라서, 작업성이 용이하지 않고, 경화된 후의 강도가 약하여, 톱질,

대패질, 사포질 등의 표면처리가 어려운 단점이 있다.

[0011] 이에, 본 발명자는 목재 복원에 있어서, 목재의 부후 및 훼손에 가장 큰 영향을 미치는 인자인 수분과 하

중감소로 인한 목재 강도의 저하를 해소할 수 있으면서, 작업성이 우수하고, 복원상태가 오래동안 지속되

면서 인체와 주변 환경에는 전혀 해가 되지 않는 인공목재 조성물을 개발하고자 하였다.

[0012] 따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 50 ∼70 중량% 에폭시

수지와 30∼50중량% 경화제로 이루어진 목재 복원용 인공목재 조성물을 제공하는 것이다.

[0013] 또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 이용하여 부후되거나 훼손된 목재를 복원하는 방법을 제공하

는 것이다.

[0014] 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 50 ∼70 중량% 에폭시 수지와 30∼50중량% 에폭시 수지

경화제로 이루어진 목재 복원용 인공목재 조성물을 제공한다.

[0015] 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 조성물을 혼합하고 교반하여 퍼티화하는 단계; 상기 퍼

티화된 조성물을 목재의 훼손된 부위에 적절히 주입 또는 덧붙이거나, 소정의 형상으로 성형하여 결합하는

단계; 및 상기 목재에 결합된 조성물을 접착 및 경화시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재

복원 방법을 제공한다.

[0016] 이때, 본 발명의 조성물에서 상기 에폭시 수지를 70 중량% 이상 사용하게 되면, 효과에 비해 원가절감의

경제적 효율이 떨어지고, 50 중량% 이하를 사용하게 되면 에폭시 수지의 접착력 및 경화 후 강도가 급속히

저하되기 때문이다.

[0017] 그리고, 본 발명의 인공목재 조성물에 사용되는 에폭시 수지와 경화제에는 충전재가 1:2 내지 2:1의 비율

로 혼합되어 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1:1의 비율로 혼합되어 구성된 것

을 사용한다.

[0018] 이는 충전재가 에폭시 수지와 경화제의 50% 이하가 되면, 순수 에폭시 수지의 사용량이 많아지기 때문에

경제성이 저감되고, 200% 이상이 되면, 충전재의 양이 지나치게 많아서 에폭시 수지가 충전재 간의 바인더

역할만을 하게 되어, 실제적으로 복원할 목재와의 접착력이 저감되기 때문이다.

[0019] 또한, 본 발명에서 사용되는 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지와 점도는 퍼티타입의 고점도인 것을

사용하는 것이 바람직하다.

[0020] 이는, 비스페놀 A형 에폭시 수지는 대표적인 에폭시 수지로서, 구하기가 쉽고, 고점도로서 희석제, 충전재

와의 상용성이 우수하고, 가소성 등이 있기 때문이다.

[0021] 그리고, 에폭시 수지를 경화시키기 위해, 본 발명에서는 폴리아미드계 수지, 폴리설파이드계 수지를 경화

제로 사용하는 것이 바람직하고, 특히 폴리아미드계 수지를 사용하는 것이 더 바람직하다.

[0022] 이는 본 발명에서 복원하고자 하는 목재는 일반적으로 이동이 어려운 건축물에 사용된 목재이므로, 가능한

가열설비가 필요없고 공간에 구애받지 않는 상온경화형 수지를 사용해야 하고, 점도있는 반고상의 에폭시

수지와 혼합되어, 목재의 훼손된 부위에 맞는 형상으로 성형이 가능해야하는데, 상기 폴리아미드계 수지와

폴리설파이드계 수지가 상술한 이유에 부합되는 가소성 및 상온경화형 수지이기때문이다.

[0023] 특히, 폴리아미드계 수지는 에폭시 수지와의 반응에서 불균일한 혼합에 의한 접착 불량 및 미경화 영향이

크지 않아서, 다른 수지에 비해 사용하기에 더 간편하다.

[0024] 본 발명의 조성물은 훼손된 목재 부위의 틈이나 구멍을 채우거나 또는 덧붙이거나, 소정의 형상으로 성형하여 결합하는 방식으로 훼손된 목재를 복원한다.

[0075] 이와같이, 본 발명은 타제품과 비교하여 부후되거나 훼손된 목재에 수분에 대한 영향을 최소화하고, 목조

구조체에 지지력을 복원하는 효과가 월등히 우수한 효과가 있다.

[0076] 그리고, 압축강도와 인장강도 및 부착강도가 월등히 향상되기때문에, 복원 부위에 톱작업, 못 작업, 대패

작업 및 사포작업 등이 가능하고, 경화시간이 길기 때문에 복원 후, 모양을 낼 수 있는 작업성 및 경제성

이 우수하다.

[0077] 특히, 본 발명은 목조 문화재를 복원할 시 적용하면, 그 효과가 뛰어날 것으로 예상된다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 [0001] 시간별 점도를 나타낸 그래프
도 2는 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 시차 열분석을 열흐름과 경화온도로 나타낸 그래프
도 3은 본 발명에 따른 복원목재와 대조목재의 압축강도를 나타낸 막대그래프
도 4는 본 발명에 따른 복원목재와 대조목재의 휨강도를 나타낸 막대그래프
도 5는 본 발명에 따른 실시예를 훼손된 목재에 사용하여 복원한 모습을 나타낸 사진

본 발명은 썩거나 마르거나 부식된 창문과 문지방, 창틀, 문틀, 기둥, [0025] 계단, 난간, 마루, 문, 실내외

가구, 고고학적 및 예술적 복원 및 보트, 선박 그리고 모든 종류의 목공 제품을 복원시키고 방수화 하는데

사용된다.

[0026] 이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

[0027] 본 발명의 인공목재 조성물은 상온에서 쉽게 열경화성의 물질로 제조할 수 있고, 훼손된 목재 부위를 쉽게

복원할 수 있게 원하는 형상으로 성형이 가능한 반고상의 점성이 높은 에폭시 수지를 사용한다.

[0028] 또한, 본 발명은 일반 수지와는 다르게, 경화시, 부생성물이 없어서 수축이 매우 작고, 휘발성 유기용제를

사용하지 않아 휘발물질이 거의 발생하지 않으며, 충전제와의 상용성이 우수하여 전기적 및 기계적 성질과

내수성, 내약품성, 가소성, 내마모성 및 난연성 등의 기능을 부여할 수 있는 에폭시 수지의 특성을 이용한

다.

[0029] 그리고, 본 발명의 경화제는 에폭시 수지를 훼손된 목재의 부분에 덧붙이거나 이에 대응되는 형상으로 성

형하여 부착시킨 다음, 상온에서 방치하거나 고온의 조건 하에 에폭시 수지의 경화 및 목재와 에폭시 수지

사이의 접착반응을 수행하여 훼손된 목재 부위를 복원할 수 있도록, 가소성 및 상온경화형 경화제를 선택

하여 사용해야 하는 데, 이에 부합되는 경화제가 폴리아미드계 수지나 폴리 설파이드계 수지이다.

[0030] 상술한 본 발명의 접착방식은 경화제를 에폭시 수지에 첨가하지 않으면 경화되지 않기 때문에 온도에 관계

없이 장기간의 보관이 가능한 장점을 가지게 된다.

[0031] 또한, 상기 충전재를 사용하면, 원가절감을 하면서 에폭시 수지의 희석으로 반응 자체를 느리게 하고, 발

열반응에 의한 경화에서 최고발열온도를 제어하기 때문에, 보다 큰 주형품을 제조할 수 있는 장점을 가지

게 된다.

[0032] 상기 장점은 본 발명의 인공목재 조성물을 부후나 훼손된 목재 부위에 접착시, 목재의 공극으로 깊숙히 침

투할 수 있는 시간을 제공하고, 작업시에 가사용 시간이 길기때문에 우수한 작업성을 제공하는 것이다.

[0033] 그래서, 본 발명에서는 무기, 유기, 금속분말, 모래 등의 충전재를 매우 다량 첨가하여 사용하는 데,

특히, 에폭시 수지에 요변성(搖變性, thixotropic)을 증가시키기 위해 단위표면적이 넓은 미세한 에어로실

((Aerosil; 콜로이드상의 실리카)나 벤토나이트 계열의 점토질의 충전재를 사용하는 것이 바람직하다. 하

지만, 복원하고자 하는 목재의 용도에 따라 활석, 모래, 마이카, 탈크, 탈산칼슘, 석영, 유리 섬유, 알루

미늄, 산화알루미늄, 철, 산화철, 구리 및 산화안티몬(Sb2O3) 등을 사용한다.

[0034] 일반적으로 상기 기재된 충전재 중 무기질은 주로 증량재의 용도로 사용하고, 유리섬유나 마이카. 석영은

보강용(補强用)으로, 금속질은 열팽창계수, 내마모성, 열전도성, 접착성 등의 조절 용도로, 산화안티몬은

난연용(難煙用)으로 사용된다.

[0035] 이때, 상기 충전재의 사용범위는 원가절감 부분과 본 발명에 따른 조성물의 인장, 압축 및 부착 강도와 가

사시간과 내투수성 등에 의해서, 에폭시 수지와 경화제와 1:1 로 혼합하여 사용한다.

[0036] 그리고, 상기 충전재의 입도는 일반적으로 공지된 200-400 메쉬(mesh)인 것을 사용한다.

[0037] 또한, 본 발명은 상온경화형 경화제를 사용하여, 상온에서도 경화반응이 가열온도에 비례하여 경화반응시

간이 변하기 때문에, 상황에 따라 상온 조건이나 일정한 가열온도의 조건을 선택하여 경화시간을 조절할

수 있고, 바람직하게는 상온에서 반경화시키고, 고온으로 후경화시키는 방법이 바람직하다. 이는 경화시

수축을 최소화화고, 초기부터 고온 경화하는 경우보다 접착력이 향상되기 때문이다.

[0038] 그리고, 순도가 높은 에폭시 수지일수록 200℃ 이하의 온도에서 화학적으로 매우 안정하고, 열가소성의 특

성을 지니기 때문에, 경우에 따라 순수 에폭시 수지를 사용한다.

[0039] 한편, 본 발명의 조성물을 사용하는 방법은 다음과 같다.

[0040] 고점도의 에폭시 수지와 반고체형의 경화제를 적절히 혼합하고 교반하여 퍼티화하고, 상기 퍼티화된 조성

물을 목재의 훼손된 부위에 적절히 주입 또는 덧붙이거나, 소정의 형상으로 성형하여 결합한 다음, 상온에

방치하거나 또는 가열 조건하에서 에폭시 수지가 목재에 접착 및 경화되게 하여, 부후 또는 훼손으로 손상

된 목재의 부분을 원형 그대로 복원할 수 있게 한다.

[0041] 그러면, 목재에 접착되고 경화된 에폭시 수지는 내후성, 내화학성, 내수성, 내열성 및 기후에 강한 특성을

가지게 되면서, 수축이 거의 없이 인장강도, 압축강도 및 부착강도가 우수한 강한 덩어리로 변하기 때문에

톱질, 못질, 대패질 및 사포질이 가능하여 표면 거칠기를 미세하게 조절하고 그 외관은 무색을 나타내어

염료 또는 도료 등 다른 색으로 착색하기 쉽게된다.

[0042] 또한, 경화시간이나 가사시간이 길어서 자연스러운 목재 분위기를 연출할 수 있는 나무결, 나이테 등의 무

늬등을 넣는데 매우 작업성이 우수하게 된다.

[0043] 따라서, 본 발명의 인공목재 조성물은 목재에서 훼손된 틈, 구멍을 채우거나 어떤 두께의 형태도 보강하는

퍼티(일명 빠다; putty)로 사용된다.

[0044] 이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설

명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다.

[0045] [실시예 1] 본 발명의 조성물 제조

[0046] 점도는 고점도(putty 타입)에 비중이 055인 4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스페놀과 (클로로메틸)옥실란과 중합

물[CAS No 25068-38-6; 4,4'-(1-Methylethylidene) bisphenol,-,polymer with (chloromethyl)oxirane]

50 중량%와 에어로실 50 중량%가 혼합되어 이루어진 에폭시 수지와 점도는 반고체 타입에 비중이 055인

폴리아미드 수지(CAS No 98910-91-8; polyamide resin) 50 %와 에어로실 50%가 혼합되어 이루어진 경화제를 1:1로 혼합하고, 균일하게 반죽하여 인공목재의 퍼티를 완성하였다.

Claims (4)

1. 50∼70 중량% 에폭시 수지와 30∼50중량% 경화제에 충전재가 1:2 내지 2:1의 비율로 혼합되어 이루어진 목
   재 복원용 인공목재 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 목재 복원용 조성물.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 경화제는 폴리아미드계 수지인 것을 특징으로 하는 목재 복원용 인공목재 조성물.
4. 제 1 항 기재의 조성물을 혼합하고 교반하여 퍼티화하는 단계;
   상기 퍼티화된 조성물을 목재의 훼손된 부위에 주입 또는 덧붙이거나, 소정의 형상으로 성형하여 결합하는
   단계; 및 상기 목재에 결합한 조성물을 접착 및 경화시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 목재 복원 방법.