진공-압력 처리가 필요한 이유는 대기압으로는 목재의 미세 구조에 대한 물리적 저항을 극복할 수 없기 때문입니다. 단순 침지는 세포벽에 존재하는 나노미터 크기의 공극을 침투하지 못하여 베니어의 핵심 부분이 처리되지 않은 상태로 남게 됩니다. 고분자량 수지로 목재를 성공적으로 함침시키려면 중력이나 모세관 작용만으로는 도달할 수 없는 매우 작은 공간으로 용액을 기계적으로 강제해야 합니다.
목재 세포벽의 공극은 매우 작으며 종종 2-4나노미터에 불과합니다. 깊은 함침을 달성하려면 두 단계의 기계적 공정이 필요합니다. 즉, 공기를 배출하여 공간을 만들고, 높은 압력을 가하여 수지를 세포 구조로 밀어 넣는 것입니다.
함침에 대한 미세 장벽
규모의 문제
근본적인 과제는 목재 자체의 해부학적 구조에 있습니다. 세포벽 내부의 공극은 미세하며, 스코트 소나무와 같은 종에서는 이러한 공극이 2-4나노미터(nm)에 불과합니다.
대기 침지가 실패하는 이유
정상적인 대기 조건에서는 수지 용액이 이러한 작은 공간으로 침투할 수 없습니다. 액체의 표면 장력과 목재 내부에 갇힌 공기가 장벽 역할을 합니다.
"담그기"의 한계
베니어를 단순히 담그는 것은 진정한 함침이 아닌 표면 코팅으로 이어집니다. 외부 힘이 없으면 수지는 더 깊은 세포 구조로 들어가는 것이 물리적으로 차단됩니다.
진공-압력 처리의 역학
1단계: 진공을 통한 배출
공정의 첫 번째 단계는 진공 시스템을 사용합니다. 이 단계는 세포 간극(세포 사이의 공간)에 갇힌 공기를 제거하는 데 중요합니다.
공극 생성
공기를 추출함으로써 장비는 압력 차이를 만들고 수지가 차지할 수 있는 물리적 공간을 열어줍니다.
2단계: 압력을 통한 주입
공기가 제거되면 시스템은 일반적으로 11 bar의 상당한 기계적 압력을 가합니다.
용액 구동
이 압력은 함침의 원동력입니다. 수지 용액을 세포 내강(세포의 빈 중심)과 조밀한 세포벽 깊숙이 물리적으로 밀어 넣는 데 필요한 힘을 제공합니다.
성능에 미치는 영향
높은 중량 백분율 증가(WPG) 달성
진공-압력 방법은 높은 중량 백분율 증가(WPG)를 달성하는 유일한 방법입니다. WPG는 상당한 양의 수지가 목재 매트릭스에 성공적으로 통합되었음을 확인하는 주요 지표입니다.
우수한 내수성
깊은 함침은 목재와 수분과의 상호 작용을 변화시킵니다. 세포 내강과 세포벽을 수지로 채움으로써 표면 처리가 따라갈 수 없는 우수한 내수성을 제공합니다.
운영상의 절충점 이해
장비 복잡성
효과적이지만 이 방법은 높은 압력(11 bar)을 안전하게 유지할 수 있는 특수 중장비가 필요합니다. 이는 딥 탱크나 스프레이 라인에 비해 더 높은 자본 투자를 의미합니다.
공정 강도
이것은 연속적인 빠른 통과 공정이 아닙니다. 완전한 포화를 보장하기 위해 진공을 당기고 압력 사이클을 유지하는 데 시간이 걸리는 배치 공정입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
이러한 수준의 처리가 특정 응용 분야에 필요한지 여부를 결정하려면 성능 요구 사항을 평가하십시오.
- 치수 안정성과 내구성이 주요 초점이라면: 수지가 세포벽을 관통하여 실제 구조적 보강 및 내수성을 제공하도록 진공-압력 처리를 사용해야 합니다.
- 주요 초점이 단순히 표면 색상 변경이라면: 간단한 대기 침지 또는 스프레이 코팅으로도 충분하고 비용 효율적일 가능성이 높습니다.
깊은 함침은 단순한 화학 공정이 아니라 목재 밀도의 기계적 정복입니다.
요약표:
| 특징 | 대기 침지 | 진공-압력 처리 |
|---|---|---|
| 침투 깊이 | 표면적(표면만) | 깊음(세포 내강 및 세포벽) |
| 메커니즘 | 중력 및 모세관 작용 | 기계적 배출 및 11 bar 힘 |
| 미세 공극 접근 | 갇힌 공기에 의해 차단됨 | 2-4 nm 공극 침투 |
| 성능 목표 | 색상 및 미학 | 안정성 및 내수성 |
| 장비 유형 | 간단한 딥 탱크 | 고압 산업 시스템 |
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참고문헌
- Johannes Karthäuser, Holger Militz. Modification of plywood with phenol–formaldehyde resin: substitution of phenol by pyrolysis cleavage products of softwood kraft lignin. DOI: 10.1007/s00107-023-02029-z
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