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부피팽창률법을 이용한 활엽수 열처리 목재의 섬유포화점 측정
FSP Mesurement of Heat-treated Hardwoods Using Volumetric Swelling Method 원문보기

한국가구학회지 = Journal of the Korea furniture society, v.23 no.2, 2012년, pp.163 - 168  

이승진 (충남대학교 환경소재공학과) ,  강석구 (충남대학교 환경소재공학과) ,  강춘원 (전북대학교 주거환경학과) ,  강호양 (충남대학교 환경소재공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Specimens of seven hardwood species were heat-treated at three temperature levels of 170, 190 and $210^{\circ}C$. Their FSP's were measured by the volumetric swelling method and compared with the control's. Within a species the FSP decreases as the temperature of heat treatment increases....

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • Table 3. The slopes and interceptions of the linear regressions for the plots of the basic density and soaking MC of the heat-treated specimens and a linear regression.
  • 공시판재를 실험용 건조기에서 170, 190, 210℃의 3가지 온도조건을 적용하여 열처리하였다. 건조기 내부가 목표온도에 도달한 후에 공시판재를 넣고 정해진 처리시간 동안 열처리하였다. 170 와 190℃ 온도조건에서는 10시간, 210℃에서는 5시간으로 정하였다.
  • 공시판재를 실험용 건조기에서 170, 190, 210℃의 3가지 온도조건을 적용하여 열처리하였다. 건조기 내부가 목표온도에 도달한 후에 공시판재를 넣고 정해진 처리시간 동안 열처리하였다.
  • 가로, 세로, 높이를 곱하여 부피를 계산하였다. 모든 시편을 실내에 노출하여 천천히 건조하면서 반복하여 같은 방법으로 중량과 치수를 측정하였다. 처음에는 2∼3일 간격으로 후에는 매일 측정하여 약 1달간 진행하 였다.
  • Repellin와 Guyonnet (2005)는 부피팽창률 법으로 구한 섬유포화점과 DSC (Differential Scanning calorimetry)법으로 구한 섬유포화점이 정비례관계를 가진다고 보고하였다. 본 연구에서는 부피팽창률법을 이용하여 여러 수종의 열처리 후 섬유포화점의 변화를 조사하였다. 열처리 조건에 따른 섬유포화점 차이를 비교하였다.
  • 목재의 섬유포화점을 측정하는 방법은 여러 가지가 있으나 일반적으로 간편하게 사용되는 방법은 포화염용액을 이용한 데시케이터법이다. 상대습도 100%에 가까운 포화염용액이 담긴 데시케이터에 목재시편을 넣고 오랜 시간 두어 평형에 도달한 후 함수율을 측정한다. 그러나 이 방법은 높은 상대습도 때문에 데시케이터 내부와 목재에 곰팡이가 쉽게 발생한다.
  • 시편은 가로, 세로, 높이가 각각 20∼30 mm 범위에서 정육면체가 되도록 슬라이딩 테이블톱을 사용하여 가공하였다.
  • 열처리 시편과 무처리 시편의 표면을 1 mm 정 도 수압대패로 절삭한 후 재색을 사진으로 찍어 비교하였다(Fig. 4). 열처리 온도가 증가할수록 재색이 짙어졌다.
  • 본 연구에서는 부피팽창률법을 이용하여 여러 수종의 열처리 후 섬유포화점의 변화를 조사하였다. 열처리 조건에 따른 섬유포화점 차이를 비교하였다.
  • 평형함수율은 함수율에 따른 부피팽창율 그래프를 이용하여 구했다(Fig. 1). 이론적으로 목재는 섬유포화점 이하에서만 수축 또는 팽창하고 그 이상에서는 변화가 없다.
  • 시편의 재색은 HunterLab MiniScan XE Plus 를 사용하여 측정하였는데 광원은 Xenon flash lamp로 파장 범위는 400∼700 nm이었다. 할렬과 옹이 등 결함을 피해 시편 표면의 3지점을 무작위로 선정하여 측정하였다. 재색은 물푸레나무와 너도밤나무를 대표로 선정하여 측정하였다.
  • 함침 시편을 비닐주머니에서 꺼내 정도 0.01 g 의 디지털 저울로 중량을 잰 후 버니어캘리퍼스로 가로, 세로, 높이를 측정하였다. 가로, 세로, 높이를 곱하여 부피를 계산하였다.
  • 활엽수 7수종을 3개의 온도조건으로 열처리하였다. 이들의 섬유포화점을 부피팽창율법으로 구하여 비교하여 얻은 결론은 다음과 같다.

대상 데이터

  • 시편의 재색은 HunterLab MiniScan XE Plus 를 사용하여 측정하였는데 광원은 Xenon flash lamp로 파장 범위는 400∼700 nm이었다.
  • 열처리된 공시판재와 전건된 무처리시편용 공시 판재에서 각각 5개의 시편을 떼어냈다. 시편은 가로, 세로, 높이가 각각 20∼30 mm 범위에서 정육면체가 되도록 슬라이딩 테이블톱을 사용하여 가공하였다.
  • 오랫동안 상온에 보관하고 있던 판재 중에 가구재로 많이 사용되고 있는 온대산 활엽수재 7수종을 선별하여 공시수종으로 사용하였다. 물푸레나무(Fraxinus excelsior), 너도밤나무(Fagus sylvatica), 적참나무(Quercus rubra), 졸참나무(Quercus errata), 단풍나무(Acer saccharum), 오리나무(alnus glutinosa), 플라타너스(Platanus occidentalis)의 7수종이다.
  • 할렬과 옹이 등 결함을 피해 시편 표면의 3지점을 무작위로 선정하여 측정하였다. 재색은 물푸레나무와 너도밤나무를 대표로 선정하여 측정하였다.

데이터처리

  • 열처리 시편과 무처리가 다른 경향을 보이는지를 알기 위해 무처리와 열처리온도별로 회귀식을 구하였다. 직선회귀식의 기울기와 절편은 Table 3 과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
목재의 물성은 무엇을 기준으로 달라지는가? 목재는 습윤성재료로 섬유포화점을 기준으로 물성이 달라진다. 섬유포화점 이상에서 목재의 기계적 성질과 치수는 함수율에 무관하게 일정하다.
가구 재로 많이 사용되고 있는 온대산 활엽수재 7수종은 무엇인가? 오랫동안 상온에 보관하고 있던 판재 중에 가구 재로 많이 사용되고 있는 온대산 활엽수재 7수종을 선별하여 공시수종으로 사용하였다. 물푸레나 무(Fraxinus excelsior), 너도밤나무(Fagus sylvatica), 적참나무(Quercus rubra), 졸참나무(Quercus errata), 단풍나무(Acer saccharum), 오리나무(alnus glutinosa), 플라타너스(Platanus occidentalis)의 7수종이다. 졸참나무와 플라타너스를 제외한 5수종은 북미산 수입재이다.
상온에서 목재의 섬유포화점은? 상온에서 목재의 섬유포화점은 함수율 25∼35% 범위인데 목재 온도가 증가할수록 감소한다. 목재 온도가 상승하면 물분자의 활동력이 증가하고 반대로 흡착점의 인력이 감소하기 때문에 흡착점에 붙어 있는 물분자의 수가 감소하기 때문이다.
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