KR20170099062A

KR20170099062A - Ｐｅｇ를 이용한 대나무의 건조방법

Info

Publication number: KR20170099062A
Application number: KR1020160020955A
Authority: KR
Inventors: 강호양
Original assignee: 충남대학교산학협력단
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: KR101874166B1

Abstract

본 발명은 크랙의 생성을 방지할 수 있도록 PEG를 이용한 대나무 건조방법에 관한 것으로, 생재의 대나무를 적정 길이로 절단하는 대나무 절단 단계(S100)와; 절단된 대나무를 세척하는 대나무 세척 단계(S200)와; 세척된 대나무를 PEG가 수용된 함침조에 넣고 일정 시간동안 함침시키는 PEG 함침 단계(S300)와; PEG가 함침된 대나무를 건조기의 내부에 넣고 건조시키는 건조 단계(S400) 및; 건조된 대나무를 다시 건조기의 내부에 넣고 건조기 내부의 온도를 일정온도로 승온시킨 다음 일정시간 동안 유지시켜 건조시킨 후, 건조기 내부의 온도를 단계적으로 낮추어가면서 건조시키는 후처리 단계(S500)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의해 사용 중 대나무에 크랙이 형성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 또한 외관이 미려한 건조 상태의 대나무를 얻을 수 있다.

Description

ＰＥＧ를 이용한 대나무의 건조방법{Bamboo Drying Method Using PEG}

본 발명은 PEG를 이용한 대나무 건조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생재의 대나무를 액상의 PEG에 함침시켜 건조함으로써 대나무를 빠르게 건조시킬 수 있으면서도 건조과정 또는 사용과정에서 크랙(할렬)의 발생을 억제할 수 있는 PEG를 이용한 대나무의 건조방법에 관한 것이다.

대나무는 건축자재, 인테리어 용품, 가구, 생활용품 등과 같이 다양한 목적으로 널리 사용되고 있는데, 이러한 대나무는 일반 목재에 비해 건조 시 수축률이 높기 때문에 건조기 등을 이용하여 빠른 시간에 건조시키게 되면 대나무 외내측 간의 수축률의 차이로 인해 대나무에 크랙(할렬)이 발생하게 된다.

이에 따라 대나무를 건조시킬 때에는 일반적으로 바람이 잘 통하는 그늘에 통대나무를 비치하여 건조시킴으로써 크랙이 발생되지 않도록하고 있는데, 이와 같이 통대나무를 자연 건조시키는 경우에 건조기 등을 운전하는데 필요한 에너지가 투입되지 않기 때문에 건조에 소요되는 비용이 최소화된다는 장점은 있으나, 건조에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 온도와 습도 등과 같은 건조를 위한 환경조건을 일정하게 유지하기 어렵기 때문에 대나무의 균일한 건조와 적절한 함수율을 가지는 건조 상태의 대나무를 수득하기가 어렵다.

상기와 같은 이유로 건조기를 이용하여 대나무를 건조시킴으로써 대나무를 빠르게 건조할 수 있으면서도 건조과정에서 발생되는 크랙의 발생을 억제할 수 있도록 하는 다양한 방식의 대나무 건조방법이 제안되고 있으며, 그 하나의 예로서 중국 공개특허공보 제101927516호에서 제안하고 있는 '대나무 크랙 방지 가공방법'을 들 수 있다.

상기 특허문헌에서 제안하고 있는 대나무 건조방법은 먼저 대나무 마디의 껍질을 벗기거나 또는 벽에 구멍이 천공된 대나무를 대기압의 조건하에서 염화나트륨과 초산 혼합 용액에 담가 100℃의 온도에서 약 3~5시간 동안 찐 다음, 이 찐 대나무를 100~200℃ 온도와 0.1~1.6㎫의 압력 조건하에서 명반과 물 및 PEG가 혼합된 혼합용액으로부터 발생되는 증기에 약 3~6시간 동안 노출시킨 후, 대나무를 건조기에 넣고 수분 함량이 5~20%에 이를 때까지 건조시키는 과정으로 이루어져 있다.

그러나 상기와 같이 혼합용액 증기를 이용하여 대나무를 처리하는 경우 건조과정에서 발생되는 크랙을 어느 정도 줄일 수는 있으나, 대나무 마디의 껍질을 일일이 벗겨야 할 뿐만 아니라 여러 종류의 처리액을 사용하여야 하고 처리조건이 까다로우며 또한 염화나트륨과 초산 혼합 용액에 담가 찐 다음 혼합용액 증기에 노출시켜야 하는 복잡한 처리과정을 거쳐야 하는 불편이 있다.

더구나 상기와 같은 과정에 의해 처리된 대나무를 사용하는 과정에서 혼합용액에 포함되어 있던 PEG 성분 등이 대나무의 외피쪽으로 배어나와 외피에 얼룩이 생성됨으로써 미관이 좋지 못하여 인테리어 소재나 건축 재료로 사용하기가 어렵다는 단점이 있다.

JP

2004-237685

A

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 대나무 건조방법이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 대나무를 건조시키는 과정에서 뿐만 아니라 건조된 대나무를 사용하는 과정에서도 크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 있으며, 또한 사용 중에 대나무에 흡수된 PEG 성분이 외피쪽으로 배어나오지 않도록 하는 PEG를 이용한 대나무 건조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 대나무 건조방법을, 생재의 대나무를 적정 길이로 절단하는 대나무 절단 단계와; 절단된 대나무를 세척하는 대나무 세척 단계와; 세척된 대나무를 PEG가 수용된 함침조에 넣고 일정 시간동안 함침시키는 PEG 함침 단계와; PEG가 함침된 대나무를 건조기의 내부에 넣고 건조시키는 건조 단계 및; 건조된 대나무를 다시 건조기의 내부에 넣고 건조기 내부의 온도를 일정온도로 승온시킨 다음 일정시간 동안 유지시켜 건조시킨 후, 건조기 내부의 온도를 단계적으로 낮추어가면서 건조시키는 후처리 단계로 구성하는 것에 의해 달성된다.

그리고 본 발명은 후처리 단계가 건조기 내부의 습도가 조절된 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 후처리 단계 후에 건조된 대나무를 아세톤 용액에 일정 시간동안 침지시킴으로써 대나무에 흡수된 PEG 성분을 제거하는 PEG 제거 단계가 행해지는 것을 또 다른 특징으로 한다.

더욱이 본 발명은 PEG 함침 단계에서 사용되는 함침액으로서 PEG-1000와 물이 혼합된 혼합용액이 사용되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더하여 본 발명은 함침액으로서 PEG-1000와 물이 2 : 1의 중량비로 혼합된 혼합용액이 사용되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명은 생재의 대나무를 PEG에 함침시킨 상태에서 건조시켜 후처리하기 때문에 건조과정 중 또는 사용과정 중 대나무에 크랙이 형성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 건조과정을 거친 후 대나무에 흡수된 PEG 성분을 제거함으로써 외관이 미려하면서 안정된 상태의 건조 대나무를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 PEG를 이용한 통대나무 건조방법을 구성하는 각 공정단계를 순서에 따라 나타낸 공정 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 후처리 단계에서의 건조기 내부의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 생제의 대나무를 신속하면서도 효과적으로 건조할 수 있으며, 건조과정에서 크랙이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에 미관이 수려한 대나무를 제공할 수 있는 PEG를 이용한 대나무 건조방법에 관한 것으로, 본 발명의 대나무 건조방법은 도 1에 도시된 바와 같이 대나무 절단 단계(S100), 세척 단계(S200), PEG 함침 단계(S300), 건조 단계(S400), 후처리 단계(S500) 및 PEG 제거 단계(S600)를 포함한다.

(1) 대나무 절단 단계(S100)

이 단계는 후술하는 건조계(S400)에서 생재의 대나무를 건조기의 내부에 투입할 수 있도록 적절한 크기로 절단하는 단계로서, 이때 절단된 대나무는 그 크기(직경)에 따라 분류한다.

(2) 세척 단계(S200)

이 단계는 상기 대나무 절단 단계(S100)를 통해 적절한 길이로 절단된 대나무의 내외 표면을 물 등을 이용하여 세척하는 단계로서, 이물질 등이 부착된 대나무를 건조기에 넣어 건조시키게 되면 이물질 등이 탄화되면서 대나무의 표면에 흠결이 생기게 되며, 이를 방지하기 위해 본 발명에서는 대나무를 건조기 투입하기 전에 물을 이용하여 절단된 대나무의 내외측 표면을 깨끗이 세척한 다음 바람이 잘 통하는 그늘에 일정 시간 동안 저장함으로써 세척과정에서 대나무의 표면에 부착된 물기를 제거한다.

(3) PEG 함침 단계(S300)

이 단계는 상기와 같은 세척 단계(S200)를 거침으로써 그 표면이 깨끗한 상태의 대나무를 내부에 PEG 용액이 저장된 함침조에 투입하여 약 2주 동안 함침시킴으로써 대나무의 내외 표면을 통해 대나무의 내부에 PEG 용액이 서서히 스며들도록 하는 단계이다.

목재의 물성을 개선하기 위해 PEG(Polyethylene Glycol)를 이용하여 목재를 처리하는 경우가 많은데, 이러한 PEG는 수용성 비이온 계면활성제로서 에테르기의 산소가 목재의 세포벽을 구성하는 셀룰로오스의 수산기와 쉽게 결합하여 물 분자를 밀어내 건조 과정 중에 목재의 세포가 수축되는 것을 억제함으로써 크랙의 발생을 방지한다.

현재 시중에서 PEG 분자량에 따라 PEG-100, PEG-200, PEG-300, PEG-400, PEG-1000, PEG-2000, PEG-3000, PEG-10000, PEG-15000 등 여러 가지 종류의 PEG가 판매되고 있으나, 본 발명자 등은 효과적인 할렬(크랙)의 발생을 방지할 수 있도록 각 PEG 종류별로 실험을 행하였으며, 실험결과 여러 종류의 PEG 중 PEG-1000을 사용하는 경우 할렬 방지 효과가 가장 우수한 것으로 나타났으며, 따라서 본 발명에서는 PEG-1000이 사용된다.

그리고 본 발명에서는 PEG-1000을 함침액으로 사용할 때 PEG-1000에 물을 일정 비율로 혼합하여 사용하는데, 이때 물은 중량비로 PEG-1000의 2배만큼 혼합하여 사용하며 이는 실험결과 이 혼합비율에서 가장 할렬 방지의 효과가 우수한 것으로 나타난데 따른 것이다.

(4) 건조 단계(S400)

이 단계는 상기 PEG 함침 단계(S300)를 거침으로써 PEG가 함침된 대나무를 함침조에서 꺼내어 건조기의 내부에 넣고 100~120℃의 온도 조건하에서 40 ~ 50 시간동안 건조시키는 단계로서, 이러한 대나무 건조 작업은 대나무의 함수율이 약 5~20중량%에 이를 때까지 진행된다.

그리고 건조작업을 진행할 때에는 선별된 대나무의 크기(직경)별로 나누어 진행하며 이에 의해 대나무의 크기에 따른 건조시간 편차를 줄일 수 있는 동시에 함수율을 균일하게 맞출 수 있다.

(5) 후처리 단계(S500)

상기의 건조 단계(S400)를 거치고 나면 충분히 건조 상태의 대나무를 얻을 수 있는데 대나무는 그 피가 아주 얇고 건조 상태에서는 침투성이 더욱 좋기 때문에 공기 중에 노출되는 경우 공기 중에 포함된 수분을 쉽게 흡수하게 되며 이와 같이 건조된 대나무에 수분이 포함되게 되면 사용 과정에서 자칫 크랙이 발생될 우려가 있으며, 따라서 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 건조된 대나무를 다시 처리(후처리, conditioning)함으로써 사용 환경과 비슷한 함수율(평형 함수율)을 가지도록 한다.

본 발명의 후처리 단계(S500)는 건조된 대나무를 건조기의 내부에 다시 넣고 건조기 내부 온도와 건조시간을 적절히 조절함으로써 함수율이 평형상태에 이르도록 건조시키는 단계로서, 이때 대나무에 대한 후처리는 먼저 건조된 대나무를 건조기의 내부에 넣고 도 2에 도시된 바와 같이 약 5시간에 걸쳐 건조기 내부의 온도가 120℃가 될 때까지 승온시킨 상태에서 약 15시간 동안 그 온도로 유지한 후, 건조기 내부의 온도를 약 60℃로 낮춘 상태에서 약 16시간 유지한 다음, 다시 건조기 내부의 온도를 실온까지 낮춤으로써 안정시키는 과정으로 이루어지며, 이때 건조기의 내부 온도가 60~120℃의 범위에 있을 때에는 건조기 내부의 습도를 일정하게 유지함으로써 균일한 건조가 이루어지도록 하며, 최종적으로 약 5중량%의 함수율 을 가지는 안정된 상태의 건조 대나무가 수득된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 1차적으로 건조된 대나무를 다시 건조기 내부에 넣고 다시 건조기 내부의 온도를 단계적으로 조절하rh, 아울러 건조기 내부의 습도를 조절하여 가면서 대나무에 대해 후처리(컨디셔닝)를 행하기 때문에 건조된 대나무가 실제의 사용 환경에 노출되더라도 대나무에 크랙이 발생되는 것이 방지된다.

(6) PEG 제거 단계(S600)

이 단계는 상기 후처리 단계(S500)를 거치면서 대나무의 건조와 안정화가 달성되고 나면 PEG 함침 단계(S300)에서 대나무에 흡수된 PEG 성분을 제거하는 단계이다.

앞서 설명한 바와 같이 PEG 성분이 흡수된 대나무를 그대로 사용하는 경우 자칫 사용과정에서 PEG 성분이 대나무의 외피쪽으로 배어나와 외피에 얼룩이 생성될 우려가 있으며, 이를 방지하기 위해 본 발명에서는 건조된 대나무로부터 PEG 성분을 제거하는 PEG 제거 단계(S600)를 거치며, 이 단계는 건조된 대나무를 아세톤 용액에 약 40 ~ 50시간 동안 침지시키는 과정으로 이루어지며, 이에 의해 대나무에 흡수된 PEG 성분이 대나무로부터 서서히 빠져나와 녹으면서 제거되며, 이러한 과정을 거치더라도 이미 대나무가 안정화된 상태이기 때문에 침지시키는 과정에서 또는 사용과정에서 대나무에 크랙이 발생되지 않는다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 생재의 대나무를 PEG에 함침시킨 상태에서 건조시켜 후처리하기 때문에 건조과정 중 또는 사용과정 중 대나무에 크랙이 형성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 또한 건조과정을 거친 후 대나무에 흡수된 PEG 성분을 제거함으로써 외관이 미려하면서 안정된 상태의 건조 대나무를 얻을 수 있다.

Claims

크랙의 생성을 방지할 수 있도록 PEG를 이용한 대나무 건조방법에 있어서,
대나무 건조방법은 생재의 대나무를 적정 길이로 절단하는 대나무 절단 단계(S100)와;
절단된 대나무를 세척하는 대나무 세척 단계(S200)와;
세척된 대나무를 PEG가 수용된 함침조에 넣고 일정 시간동안 함침시키는 PEG 함침 단계(S300)와;
PEG가 함침된 대나무를 건조기의 내부에 넣고 건조시키는 건조 단계(S400) 및;
건조된 대나무를 다시 건조기의 내부에 넣고 건조기 내부의 온도를 일정온도로 승온시킨 다음 일정시간 동안 유지시켜 건조시킨 후, 건조기 내부의 온도를 단계적으로 낮추어가면서 건조시키는 후처리 단계(S500)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PEG를 이용한 대나무 건조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 후처리 단계(S500)는 건조기 내부의 습도가 조절된 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 PEG를 이용한 대나무 건조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 후처리 단계(S500) 후에는 건조된 대나무를 아세톤 용액에 일정 시간동안 침지시킴으로써 대나무에 흡수된 PEG 성분을 제거하는 PEG 제거 단계(S600)가 행해지는 것을 특징으로 하는 PEG를 이용한 대나무 건조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 PEG 함침 단계(S300)에서 사용되는 함침액은 PEG-1000와 물이 혼합된 혼합용액이 사용되는 것을 특징으로 하는 PEG를 이용한 대나무 건조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 함침액은 PEG-1000와 물이 2 : 1의 중량비로 혼합된 혼합용액이 사용되는 것을 특징으로 하는 PEG를 이용한 대나무 건조방법.