KR101029184B1 - 목재의 무늬결 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재의 무늬결 가공 방법에 관한 것으로; 나무결 방향으로 제재된 목재의 표면을 가공하여 농담(濃淡) 차이를 갖는 무늬결을 형성하는 방법에 있어서; 표면 가공을 위한 목재를 목재리프터로 승강하여 집진기가 설치된 작업대의 상부에 안착시키는 제1단계; 상기 작업대의 상부에 안착된 목재의 동심원상으로 형성된 옹이 부분을 반경방향으로 회전하는 브러쉬가 구비되는 핸드브러쉬를 이용해 요철무늬를 형성하는 제2단계; 상기 제2단계 후, 목재를 롤러테이블로 이송중에 경질의 브러쉬롤을 이용해 목재의 표면을 브러싱하여 목재 표면의 경질부와 연질부를 서로 다르게 깎아내는 제3단계; 상기 제3단계 후, 상기 목재의 나무결 무늬가 선명하게 드러나도록 세척롤을 이용해 상기 브러쉬롤에 의해 깎인 목분을 털어내는 제4단계; 상기 제4단계 후, 토치를 이용해 상기 목재의 표면을 태우는 제5단계; 상기 제5단계 후, 목재의 표면을 보호하는 무광 상태의 보호막을 코팅하기 위해 도포노즐을 통해 도포액을 분사하고 자연건조시키는 제6단계; 상기 제6단계 후, UV도료를 분사하는 분사노즐과 UV도료를 경화 건조하기 위한 UV램프로 이루어지는 2차 및 3차 도장유니트를 이용해 상기 목재의 표면에 유광 상태의 중도 및 상도 도장을 수행하는 제7단계; 상기 제7단계 후, 상기 목재의 표면에 래핑롤을 통해 보호시트를 부착하는 제8단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 목재의 무늬결 가공 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 목재의 표면을 거의 자연풍화에 의해 생긴 천연 무늬에 가깝게 가공할 수 있고, 자동화가 가능하여 생산성이 향상되며, 자동화라고 하더라도 수요가의 요구에 따라 부분적인 공정 변경이 가능하여 하나의 가공장치를 통해 서도 다양한 종류의 천연 무늬를 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

목재의 무늬결 가공 방법{FORMATION MANUFACTURING METHOD OF STRUCTURE OF TREE}

본 발명은 목재의 무늬결 가공 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 자연 노화된 것과 같은 형태의 나이테 요철무늬를 형성할 때 옹이 부분까지 완벽하게 재현되도록 하여 자연미를 높이고, 중후하며 깊고 클래식한 장식미를 충분히 구현할 수 있도록 개선된 목재의 무늬결 가공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 마루판이나 벽면장식판 또는 기타 가구용 평면합판 등의 미장판재는 천연목 효과를 얻기 위해 천연 무늬목을 합판이나 판재에 접착하여 사용하는 것이 대부분이었다.

그런데, 이러한 미장판재는 무늬목을 일일이 별도로 만들어서 목재판 표면에 부착하여야 하므로 천연 무늬목을 제조하는데 따른 비용이 상승되고, 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 별도의 부착공정 등을 더 거쳐야 하므로 작업공수가 증가되는 등 많은 불편함과 단점이 있었다.

또한, 천연 무늬목이 부착된 미장판재를 제조한 후에도 오랜 시간이 경과하게 되면 노화되면서 천연 무늬목이 판재로부터 박리되는 결함도 있었다.

이에, 이를 개선하기 위해 도 1의 (a)와 같이, 토치 등으로 목재(10)의 표면을 태울 때 연질부(20)는 쉽게 타고 경질부(30)는 더디가 타는 특성을 이용하여 골과 언덕을 갖는 요철무늬를 인위적으로 형성하여 목재 특유의 나무결, 모양 및 촉감 등의 자연미를 갖도록 한 예가 있다.

다른 예로, 요철무늬를 음양으로 새긴 압착롤러를 사용하여 목재의 표면을 강제로 압착하여 요철무늬가 인위적으로 각인되도록 한 예도 있다.

그런데, 전자의 경우에는 나무의 종류에 따라 무늬가 잘 형성되는 것과 잘 형성되지 않는 것이 있고, 또 화력으로 목재를 태우는 것이므로 선명한 무늬를 얻지 못하는 결점이 있었다.

그리고, 후자의 경우에는 동일한 무늬가 새겨진 압착롤러를 사용하므로 무늬가 단조롭고, 자연미를 현출시키기 어렵다는 단점이 있었다.

이와 같은 결점을 감안하여 최근에는 등록특허 제0424789호, 등록특허 제0664549호 등과 같이, 토치와 브러쉬 연마를 병행함으로써 고풍스러움과 자연미를 한층 높이고 이후 파라핀 등을 이용하여 무늬의 선명도를 향상시킨 예가 개시된 바 있고, 또 브러쉬 연마와 샌드페이퍼를 병행함으로써 자연 풍화형으로 무늬를 형성하여 고급스럽고 옛스러운 미감이 풍기도록 함과 동시에 별도의 피복제를 도포하여 표면을 보호하면서 요철면의 농담에 따라 더욱 더 부드럽고 우아하며 미려한 색상을 나타내도록 한 예가 개시된 바 있다.

하지만, 도 1의 (b)에서와 같이, 이들의 경우에는 목재의 상처로부터 기인된 옹이(40)가 대략 동심원 형태를 취하고 있어 목재(10)의 길이방향으로 브러싱되는 브러쉬의 특성상 옹이(40) 부분에 대해서는 요철무늬를 형성할 수 없다는 한계를 가지고 있다.

뿐만 아니라, 이와 같은 자연미를 풍기는 무늬를 다양하게 가공할 수 있도록수요가의 선택에 따라 자유롭게 가변시킬 수 있는 가공장치가 아직까지 개시된 바 없어 작업의 효율성, 생산성 향상, 수요가의 다양한 기호도에 적극적으로 부응할 수 있는 가공 방법의 필요성이 대두되었다.

덧붙여, 상술한 바는 판재형 목재는 물론 각재, 원형 기둥재 등에서도 동일하다고 볼 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 해결하고, 개선의 필요성에 부응하기 위해 창출된 것으로, 목재의 표면을 가공하여 천연 무늬목과 같은 형상을 갖도록 가공하되 수요가의 선택에 따라 쉽게 가변 대응할 수 있어 동일 가공 장치를 통해서도 다양한 종류의 무늬목을 생산할 수 있고, 특히 옹이 부분에도 선명한 요철을 갖는 천연 무늬가 가공되도록 하여 인공미를 완전히 제거하고 자연미를 극대화시킨 목재의 무늬결 가공 방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로,
나무결 방향으로 제재된 목재의 표면을 가공하여 농담(濃淡) 차이를 갖는 무늬결을 형성하는 방법에 있어서; 표면 가공을 위한 목재를 목재리프터로 승강하여 집진기가 설치된 작업대의 상부에 안착시키는 제1단계; 상기 작업대의 상부에 안착된 목재의 동심원상으로 형성된 옹이 부분을 반경방향으로 회전하는 브러쉬가 구비되는 핸드브러쉬를 이용해 요철무늬를 형성하는 제2단계; 상기 제2단계 후, 목재를 롤러테이블로 이송중에 경질의 브러쉬롤을 이용해 목재의 표면을 브러싱하여 목재 표면의 경질부와 연질부를 서로 다르게 깎아내는 제3단계; 상기 제3단계 후, 상기 목재의 나무결 무늬가 선명하게 드러나도록 세척롤을 이용해 상기 브러쉬롤에 의해 깎인 목분을 털어내는 제4단계; 상기 제4단계 후, 토치를 이용해 상기 목재의 표면을 태우는 제5단계; 상기 제5단계 후, 목재의 표면을 보호하는 무광 상태의 보호막을 코팅하기 위해 도포노즐을 통해 도포액을 분사하고 자연건조시키는 제6단계; 상기 제6단계 후, UV도료를 분사하는 분사노즐과 UV도료를 경화 건조하기 위한 UV램프로 이루어지는 2차 및 3차 도장유니트를 이용해 상기 목재의 표면에 유광 상태의 중도 및 상도 도장을 수행하는 제7단계; 상기 제7단계 후, 상기 목재의 표면에 래핑롤을 통해 보호시트를 부착하는 제8단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 목재의 무늬결 가공 방법을 제공한다.

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본 발명에 따르면, 목재의 표면을 거의 자연풍화에 의해 생긴 천연 무늬에 가깝게 가공할 수 있고, 자동화가 가능하여 생산성이 향상되며, 자동화라고 하더라도 수요가의 요구에 따라 부분적인 공정 변경이 가능하여 하나의 가공장치를 통해 서도 다양한 종류의 천연 무늬를 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따라 표면에 천연 무늬결이 가공된 나무판재의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가공장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따라 가공되는 목재중 각재 또는 원형 기둥재의 가공예를 보인 개략적인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따라 표면에 천연 무늬결이 가공된 목재의 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 목재의 무늬결 가공장치는 기본공정을 수행할 부분과 선택공정을 수행할 부분으로 대별되며, 기본공정 중에도 선택가공이 가능한 구성들이 다수 포함될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 기본공정은 옹이가공, 롤브러싱, 세척브러싱, 버닝(태움), 도료 도포, 건조로 이루어진다.

이와 같은 공정을 수행하기 위해, 본 발명에 따른 가공장치는 목재리프터(100)를 포함한다.

상기 목재리프터(100)는 표면 가공을 위한 다수의 목재(110)를 안치시킨 상태에서 순차 상승하면서 작업대(W)로 하나씩 인출시킬 수 있도록 구비되는 일종의 승강수단이다.

작업대(W)는 하나씩 인출된 목재(110)를 원 안에 확대도시된 바와 같이, 롤러테이블(130)로 순차 이송시키게 되는데, 이때 옹이 부분을 가공하기 위한 공정이 수행된다.

즉, 옹이 부분 가공을 위해 본 발명에서는 상기 작업대(W) 상부에 핸드브러쉬(120)가 설치된다.

상기 핸드브러쉬(120)는 반경방향으로 회전하는 브러쉬를 통해 동심원상으로 형성된 옹이(112, 도 4 참조) 부분에 요철무늬를 형성하기 위한 것이다.

즉, 기존에는 목재(110)의 길이방향으로만 브러싱되었기 때문에 동심원상으로 형성된 옹이(112)에 대해서는 요철무늬를 형성할 수 없었다.

따라서, 본 발명에서는 목재(110)가 길이방향으로 가공되기 전에 먼저 육안으로 작업자가 검사하여 옹이(112)가 있을 경우 이 옹이(112) 부분을 먼저 핸드브러쉬(120)로 브러싱하여 옹이(112) 부분에 요철무늬를 선명하게 먼저 형성한 다음 길이방향 가공을 시작하도록 구성된다.

이때, 도면에는 명시적으로 도시되지 않았으나 목재(110)의 재질(경질, 연질 등) 또는 목재(110)의 종류(침엽수, 활엽수 등)에 따라 핸드브러쉬(120) 만으로 옹이 부분이 원하는 형태로 가공되지 않을 경우가 있는데 이를 고려하여 핸드브러쉬(120) 가공전에 토치(PT)를 이용한 강한 불로 미리 탄화처리함으로써 옹이 부분을 더욱 쉽게 가공하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 핸드브러쉬(120)로 브러싱 작업할 때 미세먼지가 비산되어 주변환경 오염은 물론 작업자의 건강을 해칠 수 있으므로 이를 방지하기 위해 작업대(W)의 상부에는 집진기(152)가 설치되어 집진하도록 구성됨이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 작업대(W)의 인접측에는 수평방향으로 길게 롤러테이블(130)이 배열되어 상기 목재(110)를 원활하게 이송할 수 있도록 구성된다.

이때, 본 발명에 따른 가공장치는 상기 롤러테이블(130)을 중심으로 상하 챔버형태로 밀폐공간을 형성할 수도 있으나 도시된 예에서는 개방된 상태를 중심으로 본 발명의 요점에 대해서만 설명하기로 한다.

또한, 본 발명에 따른 가공장치, 이를 테면 브러쉬롤(140), 세척롤(150), 토치(160), 도포노즐(170) 등이 상기 롤러테이블(130)을 기준으로 상부 또는 하부, 상부와 하부 모두에 롤러테이블(130)의 길이방향으로 순차 설치될 수 있다.

특히, 브러쉬롤(140) 또는 세척롤(150)이 상부에만 설치될 경우에는 하부에서 지지할 수 있는 가압롤러가 별도로 구비됨이 바람직한데, 이는 충분한 가압력을 제공하기 위한 것이며, 하부에만 설치될 경우에는 목재(110) 자체의 무게가 있으므로 그 하중에 의해 충분히 가압되므로 특별히 상부에 가압롤러를 둘 필요는 없다.

여기에서, 상기 브러쉬롤(140)은 철재 브러쉬와 같은 경질로 이루어지며, 목재(110)가 롤러테이블(130)을 따라 이송될 때 그 표면을 고속으로 브러싱하여 목재(110) 표면의 경질부와 연질부가 서로 다르게 깎아내게 된다.

이 경우, 상기 목재(110)는 보통 나무결 방향으로 제재(製材)되므로 결국 목재(110)의 길이방향으로 나무결이 형성되게 되고, 상기 브러쉬롤(140)에 의해 경질부와 연질부가 서로 다르게 깎여 나감으로써 자연풍화된 것과 같은 천연 무늬를 형성하게 된다.

그리고, 상기 세척롤(150)은 상기 브러쉬롤(140)에 의해 깎인 목분을 털어내 나무결 무늬가 보다 선명하게 드러나도록 세척하는 수단이다.

이때, 상기 브러쉬롤(140)과 세척롤(150)을 포함한 상부에는 집진덕트(152)가 연결되어 비산되는 목분을 흡입함으로써 설치장소내 바닥오염을 막고, 작업자의 건강도 보호할 수 있도록 함이 바람직하다.

아울러, 상기 토치(160)는 목재(110)가 진행되는 방향으로 보았을 때 세척롤(150) 다음에 배치되는 것으로, 기존에는 토치(160)를 먼저 사용하여 태운 후 브러싱하였기 때문에 깊고 중후한 느낌을 제대로 살릴 수 없었지만, 본 발명에서는 브러싱과 세척을 완료한 상태에서, 즉 이미 충분한 천연 무늬를 형성한 상태에서 고풍스러운 멋을 낼 수 있도록 태우는 것이므로 더 깊고 중후한 멋을 낼 수 있게 된다.

이러한 토치(160)는 기존과 동일한 것을 사용할 수 있다.

그리고, 기본공정에 속하는 마지막 구성으로, 도포노즐(170)을 들 수 있는데, 상기 도포노즐(170)은 스프레이방식으로 가공된 목재(110)의 표면을 보호하는 보호막을 코팅하는 하도도장 용도라고 보면 합리적이다.

여기에서, 하도도장은 가장 기본적인 도장으로서, 자연미를 최대한 살린 도장이라고 볼 수 있다.

뿐만 아니라, 목재(110)의 표면에 광택을 유지하기 위한 수단이기도 하며, 이러한 도포노즐(170)을 통해 분사되는 도포액은 잘 알려진 바와 같이, 니스, 옻, 안료, 에나멜, 페인트, 래커, 폴리우레탄계 도료, 폴리에스텔계 도료, 아미노 알키드계 도료, 아크릴계 도료 등이 바람직하다.

아울러, 도포액의 도포가 완료되면 건조가 이루어지는데, 건조는 상온상태에서 자연건조되는 것이 바람직하고, 필요에 따라 가열수단을 통해 가열건조할 수 있다.

이와 같은 기본공정은 수요가가 원목 느낌을 그대로 살리기 원할 경우 해당되는 공정으로서, 이 상태에서 공정이 마무리되고 제품으로 출하될 수 있다.

덧붙여, 상기 기본공정 중에서도 수요가의 다양한 욕구를 만족시키기 위해 몇 개의 설비들이 더 추가될 수 있는데, 이를 테면 예비토치(T)와 샌드페이퍼(S)를 들 수 있다.

예비토치(T)는 핸드브러쉬(120)와 브러쉬롤(140) 사이에 설치됨이 바람직하며, 이는 목재(110)에 따라 침엽수, 활엽수 등 강도가 서로 다른 다양한 종류가 있고, 또 불에 쉽게 타거나 타지 않는 등 여러 형태가 있기 때문에 경우에 따라서는 토치를 이용한 한 번의 버닝만으로 원하는 무늬를 얻을 수 없는 경우가 있다.

따라서, 이러한 경우에는 상기 예비토치(T)를 통해 선처리하고, 토치(160)를 통해 본처리함으로써 원하는 형태를 완벽하게 구현할 수 있게 된다.

이때, 만약 앞서 설명하였듯이 목재(110)의 재질상 경질이어서 핸드브러쉬(120) 전에 토치(PT)로 탄화작업이 미리 수행된 경우라면 상기 예비토치(T)를 통한 재 탄화작업은 수행하지 않아도 되며, 그렇지 않은 경우라면 예비토치(T)를 통한 탄화작업을 더 수행할 수 있는데, 이는 선택사항이다.

뿐만 아니라, 상기 샌드페이퍼(S)는 롤 타입으로 형성되며, 목재(110)의 종류, 재질, 함수율, 건조상태 등에 따라 연마면이 거칠어질 수 있는데, 이를 미연에 방지하기 위해 선택에 따라 연마면을 더욱 곱고 미려하게 마무리 연마하는 용도로 활용될 수 있고, 이또한 선택사항이다.

아울러, 상기 각 구성들이 설치된 개소 전,후에는 목재(110)의 움직임을 파악할 수 있도록 광센서 등과 같은 센싱수단을 부설하여 목재(110)가 진입됨이 확인되는 순간 작업대상 구성(블러쉬롤, 세척롤, 토치, 도포노즐 등)이 동작하도록 제어할 수 있으며, 이를 통해 장치의 효율적인 운용과 자동제어가 가능하게 된다.

한편, 선택공정은 상술한 기본공정 진행 후 수요가의 요구에 따라 선택적으로 수행되는 공정으로서, 중도도장(2차 도장), 상도도장(3차 도장)을 포함한다.

다시 말해, 상기 기본공정을 거친 제품은 무광상태(1차 도장)이고, 상기 선택공정까지를 거치면 유광상태(2차 또는 3차 도장)가 된다.

특히, 본 발명에서는 유광을 위해 자외선을 이용한 경화, 건조방식을 채택함이 바람직하다.

이 경우에도, 2차 도장유니트(200)를 거친 중도도장 상태에서 경화, 건조하여 제품화할 수 있고, 3차 도장유니트(210)까지 거친 상도도장 상태에서 경화, 건조하여 제품화할 수도 있다.

이때, 상기 2,3차 도장유니트(200,210)는 UV도료를 분사하는 분사노즐과, 목재(110) 표면에 도포된 UV도료를 경화, 건조하기 위한 UV램프를 포함한다.

이와 같은 선택공정까지 거치게 되면 유광에 의한 광택 효과가 극대화되므로 수요가의 선택에 따라 원하는 공정까지 수행될 수 있다.

이후, 최종적으로 래핑롤(220)를 통해 보호시트(230)를 가공된 목재(110)의 표면에 부착하여 제품화함이 바람직하다.

다른 한편, 본 발명에 따른 목재(110)는 앞서 설명한 예와 같은 판재일 수도 있으나, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 각재(110')일 수도 있다.

만약, 각재(110')라면 적어도 4변에서 브러싱할 수 있도록 4개의 브러쉬롤(140)이 예시된 형태로 설치될 수 있다.

이 경우, 상기 브러쉬롤(140) 뿐만 아니라, 가공에 필요한 다른 구성(설비)들도 이와 같은 형태로 배치될 수 있다.

뿐만 아니라, 도 3의 (b)와 같이, 원형 기둥재(110")라면 가능한 원형에 가깝게 브러쉬롤(140)을 배치하여 가공함이 바람직한데, 도시된 예와 같이 8각을 이루도록 배치하여 가공함이 가장 합당하다고 볼 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 가공장치는 판재 뿐만 아니라, 각재, 원형 기둥재 등도 가공할 수 있어 그 활용폭이 매우 광범위하여 유용할 것으로 기대된다.

100 : 목재리프터 110 : 목재
120 : 핸드브러쉬 130 : 롤러테이블
140 : 브러쉬롤 150 : 세척롤
160 : 토치 170 : 도포노즐
200 : 2차 도장유니트 210 : 3차 도장유니트
220 : 래핑롤 230 : 보호시트

Claims (9)

1. 나무결 방향으로 제재된 목재의 표면을 가공하여 농담(濃淡) 차이를 갖는 무늬결을 형성하는 방법에 있어서;
   표면 가공을 위한 목재(110)를 목재리프터(100)로 승강하여 집진기(152)가 설치된 작업대(W)의 상부에 안착시키는 제1단계;
   상기 작업대(W)의 상부에 안착된 목재(110)의 동심원상으로 형성된 옹이(112) 부분을 반경방향으로 회전하는 브러쉬가 구비되는 핸드브러쉬(120)를 이용해 요철무늬를 형성하는 제2단계;
   상기 제2단계 후, 목재(110)를 롤러테이블(130)로 이송중에 경질의 브러쉬롤(140)을 이용해 목재의 표면을 브러싱하여 목재(110) 표면의 경질부와 연질부를 서로 다르게 깎아내는 제3단계;
   상기 제3단계 후, 상기 목재(110)의 나무결 무늬가 선명하게 드러나도록 세척롤(150)을 이용해 상기 브러쉬롤(140)에 의해 깎인 목분을 털어내는 제4단계;
   상기 제4단계 후, 토치(160)를 이용해 상기 목재(110)의 표면을 태우는 제5단계;
   상기 제5단계 후, 목재(110)의 표면을 보호하는 무광 상태의 보호막을 코팅하기 위해 도포노즐(170)을 통해 도포액을 분사하고 자연건조시키는 제6단계;
   상기 제6단계 후, UV도료를 분사하는 분사노즐과 UV도료를 경화 건조하기 위한 UV램프로 이루어지는 2차 및 3차 도장유니트(200,210)를 이용해 상기 목재(110)의 표면에 유광 상태의 중도 및 상도 도장을 수행하는 제7단계;
   상기 제7단계 후, 상기 목재(110)의 표면에 래핑롤(220)를 통해 보호시트(230)를 부착하는 제8단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 목재의 무늬결 가공 방법.
   
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