탄화목 생산기술요약

 

 

 

열처리 목재의 생산 기술 요약

 

 * 본 탄화목 생산 기술 요약은 일천한 지식으로 정리를 한 것으로 부족한 점이 많더라도 양지하시고 읽어 주시면 고맙겠습니다.

 

열처리 목재의 생산공정은 기본적으로 고온과 증기(스팀)를 이용하는 것이며, 어떠한 화학 물질도 생산 공정에 사용되지 않는다. 처리 과정을 통하여 목재의 치수 안정성과 생물학적 내구성(주로 방부 효과)가 높아지며, 더불어 열전도성이 낮아져서 단열효과가 높아지며, 고온 처리 과정에서 수지(송진)가 제거 되어 외부 사용시 직사 광선에서도 수지(송진)이 용출되지 않는다.

 

열처리 과정

1.    가열과 건조 과정

처리 설비 내부의 공기 온도와 목재의 온도를 열과 증기로 100°C까지 빨리 끌어 올린다. 그 후에 130°C 까지는 천천히 온도를 천천히 상승 시키면 목재의 건조가 시작 된다. 건조목이나 비 건조목 모두 사용해도 무방하지만 비 건조목의 경우 약간의 주의를 요한다. 증기(스팀)을 뿜어 주는 것은 처리 중 목재의 할렬을 막아주며, 목재 안에서 일어나는 화학 반응을 용이하게 해 주는 효과가 있다. 이 처리 과정에서 목재의 함수율은 거의 0%까지 떨어진다.

 

2.    집중 열처리 과정    

집중 열처리 과정에서는 처리 설비 내부 온도와 목재의 온도를 180°C에서 220°C까지 올린다. 최고점 온도는 자재의 종류와 용도에 따라 달라지며, 목표 온도에 도달하면 2-3시간 정도 같은 온도를 유지한다. 이 때도 증기(스팀)은 계속 분사를 해 주어야 하는데 이는 목재의 할렬을 막아줄 뿐만 아니라 목재 안에서 일어나는 화학적 변화에 영향을 주기 때문이다.

 

3.    냉각과 함수 조절 과정

 스프링 쿨러를 이용하여 온도를 천천히 내린다. 안정과 함수율 재조정은 4% 이상으로 해야 하는데, 이보다 낮을 경우 목재 쉽게 부서지는 현상이 발생한다.

 

                                        열처리 시간과 온도의 변화 (Thermo-D는 외장용, Thermo-s는 내장용)

 

 

열처리 목재의 특성

 

1.    밀도

열처리 후에 무게와 부피를 가지고 처리 전과 밀도를 비교해 본 결과, 처리전보다 평균 약 10% 정도 밀도가 낮아집니다.

 

2.    강도

일반적으로 목재의 강도는 밀도와 직접적으로 연관이 있습니다. 그러므로 강도에 약간의 영향이 있지만 하중 강도에는 실질적으로 거의 변화가 없습니다.

 

l  휨 강도와 탄성율

원자재를 200°C 이하로 처리를 했을 경우 휨 강도에 큰 변화가 없다. 200°C 이상의 온도에서 처리를 했을 경우 수평 휨 강도가 상당히 줄어든 것이 확인 되었다.  하지만 탄성율의 경우에는 큰 변화가 없다. 이런 점에서 열처리목은 수평 하중을 받은 곳에는 사용하지 않는 것이 좋다.

 

l  압축 강도

압축 강도는 실질적으로 목재의 밀도에 관계된 문제이다. 실험에 의하면 열처리 목재의 압축 강도와 원자재의 압축 강도에 큰 차이가 없다.

 

l  할렬 강도

열처리 목재의 할렬 강도는 처리 온도에 따라서 약간의 변화가 있는데, 200°C 이상으로 처리하였을 경우 할렬 강도가 약간 줄어든 것이 확인 되었다.

 

l  못을 잡아주는 강도

못을 잡아주는 강도는 전적으로 밀도에 관계된 것으로 열처리목이 미처리 목재보다 강도가 높아진 것으로 확인되었는데, 이는 밀도가 낮은 목재가 못을 잡아주는 강도가 높기 때문이다.

 

3.     표면 경도(硬度)

열처리 목재는 한정적이지만 경도가 약간 높아진다. 하지만 경도의 차이는 목재의 수종에 따라서 크게 차이가 난다.

 

4.     평균 함수율

열처리 목재의 평균 함수율은 상당히 낮은 편으로 비처리 목재에 비하여 40-50%가 낮다.

대개 6-8%를 유지하는 것이 가장 적당하다.

 

5.     치수 안정성

열처리 목재는 낮은 평균 함수율과 조직의 화학적 변화로 처리하기 전의 원자재에 비하여 변형이 40-50%까지 줄어들었다.

 

6.     삼투성(수분 침투성)

원자재의 수종에 따라 다르기는 하지만 열처리 목재는 수분 침투성 상당히 낮아졌다.

 

7.     열전도율

실험에 의하면 열전도율이 처리하기 전의 목재에 비하여 20-25% 줄어든 것으로 나타났다. 이는 단열 효과가 높아졌음을 나타낸다.

 

8.     방부 효과

실험실에서 구름 버섯균(Trametes versicolor) 과 갈색 부후균(Tyromyces palustris)으로 중량 감소율 방법으로 방부 효력을 시험해 본 결과 괄목할 만한 방부 효력을 나타내었다. 이는 목재를 고온 열처리하는 과정에서 목재 부후균이 좋아하는 영양 물질이 파괴되고, 목재 내부에서 화학적 반응( 수산기가 빠져나옴)과 목재 조직의 변화에 의하여 부후균이 생장할 수 있는 조건이 없어졌기 때문이다. 그러므로 방부를 위해서 어떤 다른 화학 처리도 필요치 않다.

                                                                   도표 1

 

	Oil heat treatment				Air heat treatment
	pine		spruce		pine		spruce
온도	g	%	g	%
180	1.1	13.0	1.2	15.0	2.3	25	2.5	31.2
200	0.1	1.9	1.1	13.1	1.0	15.8	2.2	26.7
220	0.1	2.0	0.0	0.0	0.9	11.0	0.4	5.5

 

 

 

9.     시공 후 주의 사항

열처리 목재는 습기나 부후균에 대하여 상당히 좋은 효과를 나타내지만, 일반 목재와 마찬가지로 태양의 자외선에 의한 색상의 변화(백화 현상)는 막을 수가 없다. 그러므로 안료가 약간 들어간 자외선 차단재를 칠하여 주어야 장기간 열처리 목재의 갈색을 유지할 수가 있다.