탄화목재 열처리 과정

 

열처리 과정 (THERMOWOOD PROCESS)

 

열처리에 의한 목재의 안정성과 내구성 개선

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목재는 50 %의 셀룰로오스, 23 %의 헤미셀룰로오스, 리그닌 20 %과 7 %의 다른 추출 물질로 구성되어 있습니다. 열처리 프로세스의 주요 아이디어는, 목재로부터 수지, 기타 화학물질 및 습기(수산기)을 제거하는 것에 있습니다.

이러한 열처리과정을 통해 목재의 수분흡수율 감소시키며, 부후에 대한 저항성이 향상 되고, 굽힘과 팽윤의 위험성을 최소화 하게 됩니다. 또한 열처리과정에서 셀룰로오스가 결정화 되며, 이는 목재의 내구력향상에 큰 도움을 줍니다. 또한 헤미셀룰로오스 또한 변형되어 오일과 카르복시산의 두 가지로 나누어지게 되는데 이는 목재의 내구성향상에 큰 도움이 됩니다. 또한 고온에서 리그닌이 캬라멜화 되어 목재에게 어두운 색상을 제공하게 됩니다.

 

 

목재의 물리적 변화.

 

목재는 자연상태에서 습기를 흡수하고(벤딩현상)과 건조상태에서는 습기를 내보낸다.(스웰링현상). 이런 과정을 통해 목재의 안정성이 저해된다. 이러한 현상은 세포벽 경계에 있는 수산기 (-OH)가 끊이 없이 수분을 목재로 끌어 당기기 때문이다.

주변의 습도가 건조한 상황에서, 목재속에 있던 수분이 증발산 되면서 목재의 벤딩현상과 갈라짐현상을 일으키게 된다.

열처리탄화목재는 최소 180°C의 열처리로 만들어진 최종 제품이다. 이러한 처리는 4단계 과정을 거치게 된다.

 

첫번째 단계는 일반적인 강제건조로 방식을 이용하여 목재속의 자유수를 제거하는 단계이다. 이 단계는 약 3일간에 걸쳐 이루어지며, 이 단계를 거치면 목재의 함수율은 약 9%정도로 된다.

 

두번째 단계는 105°C-212°C의 온도로 가열하여 세보벽에 있는 수산기(-OH group)을 제거하는 과정이다.

가열로 내부의 온도가 160°C 이상이 되면, 열처리과정이 끝나게 된다. 이러한 과정은 약 6시간 정도 소요된다.

 

이 과정을 통해 다음과 같은 결과가 이루어진다. : 헤미셀룰로오즈가 분해되오 오일과 카르복실산으로 나우어짐, pH값이 낮아진다. 셀루로오즈의 결정화, 리그닌의 카라멜화, 수지와 기타화학물질의 제거. 이중 가장 중요한 변화는 수산기가 목재의 세포벽으로부터 제거되는 것이다.

 

마지막과정은 목재를 냉각하는 과정으로 상응한 기온에 적응하도록 만드는 과정이다. (약 18시간)