제3장

목재의 치수안정화 처리(1)

□ 목재의 치수안정화 처리

1. 치수안정화 – 수축, 팽윤 억제

◦ 방법: 목재 내의 – OH기 ± 물 분자 → 억제(방지)

◦ 효과: 재질 변화 방지

- 건조결함, 강도적 성질, 전기적 성질, 미생물 열화

2. 치수안정화 처리 방법

① 물리적 방법: 피복, 충전 등

◦ 목재 내의 친수기와 물분자의 접촉을 물리적으로 차단

② 화학적 방법

◦ 친수성기에 비극성기(소수성기) 도입

◦ 활성기 간에 가교결합 형성

가. 수축·팽윤의 정도

◦ 접선(T) : 방사(R) : 섬유방향(L) = 10 : 5 : 0.5

나. 합판

1) 판면방향

▪ 단판의 직교 → 기계적 접착 →

치수안정성 부여

2) 두께방향: 팽윤 약간 증가

▪ 수축, 팽윤 반복 → 표면에 미세할렬 발생

▪ 방지법: 표면에 합성수지처리(Impreg),

Plastic overlay 등 처리

1. 직교적층(Cross laminating)

제1절 물리적 치수안정화 처리

◦ 방수, 방습, 撥水 도료의 도포, 주입

◦ 목재 내의 친수성기와 수분과의 접촉을 물리적으로 차단

◦ 외부표면피복, 내부표면피복

가. 외부표면피복처리

◦ 목재 외부 완전 피복 → 수분접촉 차단 → 치수안정성 부여

◦ 도막: 습기 통과, 풍화, 마모 발생 → 효과 감소

나. 내부표면피복처리

◦ 耐水劑: 자연산 수지, 왁스, 건성유 + 용제(휘발성 탄화수소계)

◦ 침지처리 → 세포내강, 세포 간극 표면 피복

◦ 효과: 외부표면피복에 비하여 열등

▪ 이유: 목재의 미세한 공극성

2. 피복처리(Water resistant coating)

☞ 용어 정의

1. 방수(防水, water proof)

◦ 침투에 대한 저항성

◦ 방수처리: 공극을 충전물로 채워 연속한 표면을 만듦

2. 발수(撥水, water repellent)

◦ 습윤에 대한 저항성

◦ 발수처리: 공극이 채워지지 않아 통기성이 있음

▪ 정수압 또는 강우 등 流水에 의해 물이 침투해 들어옴

◦ 친수성기(-OH기) → 소수성기로 치환 → 흡습성 감소

→ 치수안정성 부여

◦ 이론적 방법: -OH기 → H로 치환

▪ 가장 효과적이나 처리방법이 밝혀지지 않음

가. 목재의 열분해

① 목재가열(공기 중, 180℃ 전후) → 열분해 시작

② 세포벽 성분의 열분해 온도

◦ Cellulose: 240~400 ℃ - 열분해 급속

◦ Hemicellulose: 180~300 ℃

◦ Lignin: 280~550 ℃ - 열분해 완만

1. 흡습성 감소 처리

제2절 화학적 치수안정화 처리

나. 열안정화 처리(가열처리)

① 기작

◦ 목재가열(180℃ 이상) → Hemicellulose 열분해 → Furfural, 당류 생성

→ 물 불용성 중합체 형성 → 흡습성 감소 → 치수안정성 부여

② 단점

◦ 산화에 의한 재질 열화 발생

◦ 치수안정성 증가 → 기계적 성질 저하(특히 마모저항성)

◦ 변색(갈색 또는 흑갈색) 발생 - 150℃ 부근(수분이 없는 상태)에서 시작

※ Staybwood

◦ 산화에 의한 재질열화 감소

◦ 용융 금속 중에서 가열 – 산소와의 접촉을 차단

◦ 포르말화(아세탈화)

▪ 아세탈화 처리 : 목재 구성성분에 아세탈결합으로 유리기를

도입하는 처리

◦ 수산기와 알데히드류(포름알데히드, 아세트알데히드)와의 가교반응

▪ 목재 중의 –OH기 간에 메틸렌에테르 가교결합(-O-CH2-O-) 형성

가. 機 作

① Wood-OH + HCHO → Wood-O-CH2OH(Hemiacetal)

② Wood-O-CH2OH-OH-Wood

→ Wood-O-CH2-O-Wood + H2O(Acetal)

◦ 메틸렌에테르 가교결합: 주로 비결정영역의 수산기 간에 형성

◦ 포름알데히드 1분자 + 2개의 수산기 → 처리효과: 적은 중량증가에서도

치수안정성 발현

2. 가교결합(Cross linking) - 포르말화

☞ 건성유(Drying oil)

▷ 성질: 薄層 → 공기 중에 방치 → 산소 흡수(산화중합) → 수지 상태의

투명한 고체로 변화

▷ 주성분과 분자구조

- 주성분: 불포화도가 높은 지방산(linoleic acid, linolenic acid 등)

- 분자구조: 불포화결합(특히 2중 결합)이 多

▷ 요오드價가 高

▷ 용도: 도료, 인쇄용 잉크 제조

▷ 종류: 아마인유, 오동나무유, 들기름

☞ 불건성유(Non-drying oil)

▷ 성질: 薄層 → 공기 중에 방치 → 수지 상태로 고화하지 않음

▷ 분자구조: 포화결합(단일결합)

▷ 요오드價가 底

▷ 용도: 주로 식용유, 윤활유

▷ 종류: 올리브유, 피마자유, 동백유 등

☞ 반건성유(Semi-drying oil)

▷ 성질: 薄層 → 공기 중에 방치 → 산화중합 → 점성도는 증가하나

고화하지 않음

▷ 용도: 생산량이 많고 식용유로 중요

▷ 종류: 콩기름, 면실유, 옥수수유, 참기름, 쌀겨유 등

목화 솜과 씨

☞ 요오드價(Iodine value)

▷ 유지(지방 또는 지방유) 100g에 흡수되는 염화요오드(ICl)의 양을

요오드(I)의 g수로 나타낸 것

▷ 측정목적: 유지의 불포화도를 알 수 있음

▷ 요도드價 高: 시료 중에 불포화지방산의 함유량이 많은 것을 의미

(지방산의 불포화도가 높은 것을 의미)

▷ 요도드價에 의한 지방유의 분류

◦ 130 이상: 건성유

◦ 100 ~ 130: 반건성유

◦ 100 이하: 불건성유

▷ 측정 반응식

-CH=CH- + ICl → -CH-CH- | |

I Cl

☞ 천연수지

① 로진(rosin): colophony

▷ 제법: 소나무 수액(生松脂, oleoresin) → 증기증류 →

터펜틴유(turpentine oil), 松脂(turpentine, balsam)

▷ 송지(turpentine) → 가공, 정제 → 고무로진(gum rosin)

② 댐머(dammar)

▷ 동남아시아산의 식물(Aaraucaria)에서 채취, 담색

▷ 용제에 용해 → 담색의 니스, 에나멜

▷ 알코올로 脫蠟 → 래커용 수지로 사용

③ 코우펄(copal)

▷ 화석수지

▷ 목본식물의 수지 → 地中에 묻혀 화석화

▷ 천연수지 중에서 가장 硬質, 융점이 高(300℃) → 용제에 難溶

▷ 乾溜(300~360℃) → copal rosin + copal oil

◦ copal rosin: 용제에 可溶

▷ 종류: 산지에 따라 분류

◦ 마닐라 코우펄(manila copal): Agathis속 수종의 수지, 軟質,

석유계 용제에 용해

◦ 콩고 코우펄(congo copal): 남아프리카산,

Copaifera guibourthiana 수지

◦ 카우리 코우펄(kauri copal): 뉴질랜드산, Kauri pine 수지

Tumu(Agathis andertii)

Agathis plywood

Manila copal

Congo copal Kauri copal

Kauri pine (Agathis australis)

④ 셀락(shellac)

▷ 곤충(개각충)의 분비물(lac, styllac), 인도, 동남아시아 산출

▷ 제법

◦ styllac 채취 → 분쇄, 세척, 건조(sheetllac) → 가열, 용출(주머니)

→ shellac

▷ 투명, 반투명의 담황색 또는 황갈색 수지 → 소다회 용액에 용해, 표백

→ 백 lac(무색의 도막형성)

▷ 용도

◦ 옹이막음처리 도로, 눈막이처리 도료, 목공도료, 전기절연 varnish,

레코드 제조

lac insect(Tachardiélla sp.)

Tumu(Agathis andertii)

Agathis plywood

Manila copal

Congo copal Kauri copal

Kauri pine (Agathis australis)

④ 셀락(shellac)

▷ 곤충(개각충)의 분비물(lac, styllac), 인도, 동남아시아 산출

▷ 제법

◦ styllac 채취 → 분쇄, 세척, 건조(sheetllac) → 가열, 용출(주머니)

→ shellac

▷ 투명, 반투명의 담황색 또는 황갈색 수지 → 소다회 용액에 용해, 표백

→ 백 lac(무색의 도막형성)

▷ 용도

◦ 옹이막음처리 도로, 눈막이처리 도료, 목공도료, 전기절연 varnish,

레코드 제조

lac insect(Tachardiélla sp.)