KR101098517B1 - 목재용 보존처리제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥타보레이트의 알칼리염을 유효성분으로 함유하는 목재용 보존처리제 및 이를 이용한 목재 보존 처리 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 목재, 특히 목조 문화재를 비롯한 목조 구조물에 방염성능과 동시에 방미, 방부, 방충효과를 부여 할 수 있다는 이점을 갖는다.

목재, 방염, 내변색성, 내백분성, 내백화성, 방충, 방부, 방미, 보존

Description

목재용 보존처리제{COMPOSITION OF PRESERVATIVES FOR WOODEN STRUCTURAL ASSETS}

본 발명은 옥타보레이트의 알칼리염을 유효성분으로 함유하는 목재용 보존처리제 및 이를 이용한 목재 보존 처리 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 목재, 특히 목조 문화재를 비롯한 목조 구조물에 백분 현상이나 백화 현상을 수반하지 않고, 방염, 방미, 방부, 방충효과를 부여할 수 있다는 이점을 갖는다.

목재는 건축, 가구, 집기등의 제조에 널리 사용되는 천연 재료이지만 재질의 특성상 화재나 미생물 또는 각종 곤충에 의한 열화에 매우 취약하다는 단점이 있다. 특히 목조 구조물의 경우 이러한 화재나 생물 열화에 의해 그 수명을 다하는 경우가 대부분임을 감안하면 목재에 방염, 방부, 방충등의 처리를 함으로써 목재로 만들어진 각종 구조물의 수명과 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있음은 자명하다.

우리나라는 목조 문화재와 석조 문화재의 국가라 불리울 만큼 많은 목조 문화재와 석조 문화재를 보유하고 있고, 그 중에서도 목조 문화재의 수가 압도적으로 많다. 목조 문화재는 그 간 각종 전란 및 화재 등에 의하여 상당량 소실되었음에도 불구하고 아직도 많은 수가 남아 있으며, 이중의 일부는 유네스코에 의하여 세계문화유산으로 지정되어 그 우수성을 인정받았다.

현존하는 최고의 목조 문화재인 고려시대 부석사의 무량수전(국보 제 18호)과 봉정사의 극락전(국보 제 15호)을 위시하여, 고려시대에 건축된 것만 하여도 수덕사의 대웅전(1308년, 국보 제 49호), 부석사의 조사당(1377년, 국보 제19호), 은해사의 거조암 영산전, 강릉의 객사문등이 있고 조선초기의 건축물로는 무위사의 극락전, 관룡사의 약사전, 장곡사의 상대웅전, 봉정사의 대웅전(보물 제55호)등이 있으며, 조선 중기에는 법주사의 팔상전(1624년, 국보 제55호)등이 있다.

현존하는 우리나라 목조 문화재에서도 알 수 있는 바와 같이, 적절한 보존방법만 강구된다면 목재의 수명은 1,000년 이상이 되는 것으로 확인되고 있으나,　이러한 우수한 목조 문화재에 대한 보존기술은 현재까지 전무하다시피 하였다.

특히 목조 문화재는 재질이 나무로 되어 있어 화재에 매우 취약한 점이 있고 곰팡이, 곤충 등에 대한 저항력이 약하여 문제가 되어 왔다. 따라서 목조 문화재는 효과적인 방염, 방미, 방부, 방충처리등을 하지 않을 경우 화재 및 생물 열화에 대한 위험성이 매우 높다.

최근의 예를 보아도 2008년 우리나라 국보 1호인 숭례문 화재를 비롯하여 2006년 수원 화성의 서장대(유네스코지정 세계문화 유산이자 사적 3호), 1984년 쌍봉사 대웅전(보물 163호), 1986년에는 금산사 대적광전(보물 476호)등의 주요 문화재가 화재로 소실되었으며, 생물열화에 의한 피해도 적지 않게 나타나 국보 13호인 무위사 극락보전, 강릉 객사문(국보 51호), 전북 부안의 개암사 대웅전(보물 292호), 전남 해남의 대흥사 천불전(유형 문화재), 경남 양산의 통도사 약사전(유형 문화재), 전남 순천의 선암사 대웅전 (유형 문화재)등이 흰개미와 목재부식의 피해를 보고 있는 것으로 알려져 있어 적절한 방염, 방미, 방부, 방충성능을 부여하는 보존처리제의 필요성이 강하게 제기되고 있다.

소나무를 비롯하여 우리나라 목조 문화재의 재료로서 가장 많이 사용되어 온 목재는 다른 재료에 비하여 내강성, 내굴곡성, 내구성등이 우수하여 건축재료로서 적합하나 목질이 강하여 제재된 표면이 거칠고 건조시에 균열등이 발생되며 충해 등의 침해를 받기 쉬워서, 예로부터 표면에 단청을 칠하여 장식하여 왔다. 단청은 바탕색으로 뇌록색을 칠한 다음 그 위에 국립 문화재 연구소에서 정한 안료를 사용하여 양록, 장단, 군청, 삼청, 석간주, 황, 주홍, 진분, 하엽, 다자, 육색, 먹등 여러 가지 채색을 하는 경우가 보통이다.

우리나라 목조 문화재는 다른 나라와 달리 위에서 열거한 단청이 칠해져 있는 경우가 많아서, 방염, 방미, 방부, 방충성능을 부여하는 보존처리제의 처리시 일반적인 목조 구조물과는 달리 백분 현상이나 백화 현상이 나타나지 않아야 하며, 기존 단청이 갖는 고유한 색상을 크게 변화시키지 않아야 하는 것이 필수 조건이다.

여기서 말하는 백분 현상이라 함은 원래 분체이었던 수용성 무기 염류를 물에 녹여 목조 구조물에 붓이나 스프레이 등으로 처리하는 경우, 건조되면서 목조 구조물 표면에 다시 흰 색상의 무기 염류가 나타나는 것을 말한다. 또 백화 현상 이라 함은 수용성 무기 염류가 단청의 구성 안료 성분과 반응을 하여 수불용성 성분으로 변하여 단청 표면에 흰 색상으로 나타나는 현상을 말한다.

백분 현상은 단순히 분체이었던 수용성 무기염류가 물에 녹아 액체 상태로 있다가 건조되면 다시 원래의 분체로 나타나는 물리적인 현상인 반면, 백화 현상은 보존처리제의 성분과 단청 색상을 이루는 유기 또는 무기 안료와 반응에 의해 일어나는 화학적 현상으로 백분 현상과 구별된다.

종래의 일반적인 목재 방염처리 약제로 수용성 무기염류 즉 인산 암모늄, 인산 나트륨과 같은 인산염이나 황산 암모늄, 황산 나트륨과 같은 황산염, 붕사 또는 붕산 등이 사용되어 왔다. 이들 수용성 무기염류는 방염효과는 비교적 우수하나 이들 약제를 목조 문화재에 적용하였을 경우 건조 후에는 목재 표면에 반짝거리는 결정성 분말이나 엷은 흰색 분체가 형성되는 백분현상을 일으키거나, 단청 색상 중 뇌록색 등에 포함되어 있는 호분의 주된 성분인 탄산칼슘과 오랜 기간 동안에 반응하여 황산 칼슘이나 인산 칼슘 등의 불용불융성 염으로 변하여 백화현상을 일으켜, 단청의 외관을 손상시킬 뿐만 아니라 방염성도 저하시키는 결과를 가져왔다.

또한 종래에 사용하여 오던 방미, 방부, 방충제로서는 수용성 약제로 알려진 플루오르화 나트륨과 같은 PF계(페놀 플루오라이드: phenol fluoride) 약제, 비소화합물, 중크롬산 화합물과 디니트로크레졸과 같은 페놀류의 혼합물, CCA계 약제로 알려진 크롬/구리/비소 화합물의 혼합물등이 알려져 있고, 유용성 약제로는 PCP로 알려진 펜타클로로페놀 및 이들의 유도체인 PCP-라우레이트, PCP-디하이드로아비에틸아민, 트리클로로페놀, 디니트로 올소 크레졸, 트리브로모페놀과 같은 페놀계와 트리부틸틴옥사이드, 트리부틸틴푸말레이트등과 같은 주석화합물, 나프텐산 구리, 나프텐산 아연과 같은 나프텐산 금속염등이 알려져 있다. 또한 종래로부터 사용되어 온 방충제로서는 딜도린, 크롤텐, 스미치온, 카바메이트계화합물, 피레스로이드계 화합물등이 알려져 있다.

그러나 이들 약제 중 예를 들어 PCP계나 딜도린, PF계 약제, 주석계 약제, CCA계 약제 등은 환경에 나쁜 영향을 주고 있어 현재에는 사용이 금지되어 있고, 나프텐산 구리등과 같은 약제는 구리등의 금속 이온의 영향으로 인해 처리 후에 목재의 색상이 청색으로 변화하며, 유용성 약제는 물에 대한 용해도가 극히 작아 수용액 상태에서 처리하는 본 발명에서는 사용할 수가 없다.

또한 기존에 실시하던 목조 구조물에 방염, 방충, 방부 처리하는 방법은 방염 성능을 갖는 약제를 먼저 함침 시킨 다음 건조한 후에 방충, 방부성능을 갖는 성분을 갖는 약제를 함침시키는 방법 또는 반대로 방충, 방부 성능을 갖는 약제를 먼저 함침시킨 다음 건조한 후에 방염성능을 갖는 약제를 함침시켜 건조하여 제조하여 왔다. 그러나 이들 방법은 2회 이상의 함침과정과 2회 이상의 건조과정을 거치게 되어 있어서 많은 처리시간과 건조비용이 소비될 뿐만 아니라 두 번째 처리과정에서 먼저 처리한 약제의 용탈이 일어날 가능성이 있다.

또한 먼저 처리하여 건조된 약제가 목재내의 기공을 막아 두 번째로 처리되는 약제는 충분한 함침량을 얻기가 어려웠다. 따라서 경제적인 함침방법으로서 방염 성분을 갖는 약제와 방충, 방부성능을 갖는 약제를 일액형으로 만들어서 처리하는 방법이 절실하게 요구되어 왔다. 그러나 일반적으로 방염성분을 갖는 약제는 상술한 바와 같이 구성성분이 대부분 무기염이고, 방부, 방충성분을 갖는 약제는 반대로 유기물이어서 이들 약제 사이의 혼화성이 없어 일액형으로 제조하기가 힘들어서 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 일례는 전술한 종래 기술의 단점을 극복하여, 목재 특히 목조 문화재를 비롯한 각종 목조 구조물에 백분 또는 백화 현상을 수반하지 않으며, 방염성능과 방미, 방부, 방충 효과를 동시에 부여할 수 있는 일액형 목재 보존 처리제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 일례는 상기와 같은 일액형 목재 보존 처리제를 이용하여 목조 구조물을 보존 처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기한 목적을 달성하기 위하여 여러 가지 실험을 반복한 결과 옥타보레이트의 알칼리염 수용액을 사용하면, 일액형으로 목조 문화재에 방염, 방미, 방부, 방충효과를 동시에 부여할 수 있으며, 더욱 놀라운 것은 목재에 처리 후 표면에 백분이나 백화현상이 전혀 나타나지 않았으며, 보존 처리제의 처리 전후 단청의 색상 차이가 비교적 적게 나타나는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명에서 보존 처리제의 처리 전후 "단청의 색상 차이"라 함은 목재 시험편에 단청을 입힌 다음 목재 보존 처리제를 처리하여 처리 전과 처리 후의 색상 변화 차이를 색차계로 측정하여 보존 처리제 처리 전후의 색상 차이를 비교하는 것이다. 이때 색상 차이가 크게 나면 본래 단청이 갖는 우수한 미적 감각이 현저하게 손상되는 결과를 가져오게 된다.

또 "방미 성능"이라 함은 주로 목재의 표면 오염균을 억제하는 효과를 의미한다. 표면 오염균은 종류에 따라 표면 오염 색상을 달리하여 나타내는 바, 이러한 표면 오염균으로서는 아스퍼질러스속(Aspergillus: 흑색), 리조푸스속(Rhizopus: 흑색), 푸사리움속(Fusarium: 빨강, 자주), 글로클라디움속(Glocladium: 녹색), 트리코더마속(Trichoderma: 녹색), 페니실륨속(Penicillium: 녹색), 모닐리아속(Monili: 오렌지색)의 미생물을 들 수 있다. 목재의 표면 오염균은 목재 세포벽의 구성성분인 셀루로스를 분해시키지 않기 때문에 목재의 강도 변화는 수반하지 않으나 목재의 표면을 오염시킴으로써 목재의 미적 가치 및 상품가치를 현저하게 낮춘다.

한편 "방부 성능"이라 함은 목재의 부후균을 억제하는 효과를 말한다. 목재의 부후균에는 셀루로스를 분해시키는 갈색 부후균, 리그닌을 분해시키는 백색 부후균 및 이들과 부후 형태를 약간 달리하는 연부후균이 있다. 표면 오염균과는 달리 이들 부후균은 종류를 막론하고 목재의 강도 저하를 수반한다.

본 발명에서 "목조 문화재"라 함은 문화재 보호법에 의해 관리되는 국보, 보물, 유형 문화재 등으로 지정된 문화재는 물론, 보존가치가 있는 여타의 모든 목조 건축물, 목조 구조물을 가리키는 것이다.

본 발명의 일례는 옥타보레이트의 알칼리염 3 내지 50중량부, 바람직하게는 5 내지 30중량부; 계면활성제 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 3 중량부; 및 방염 보조제 0 내지 15 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 15 중량부를 포함하는 목재용 보존 처리제 조성물을 제공한다. 상기 함량비는 전체 조성물 100 중 량부에 대한 것일 수 있다.

상기 옥타보레이트의 알칼리염은 방염, 방미, 방부, 방충 성능을 부여하는 성분으로서, 특별한 제한은 없으나, 디소듐 옥타보레이트(Na₂B₈O₁₃), 디포타슘 옥타보레이트(K₂B₈O₁₃), 디암모늄 옥타보레이트[(NH₄)₂B₈O₁₃], 칼슘 옥타보레이트(Ca₂B₈O₁₃), 마그네슘 옥타보레이트(Mg₂B₈O₁₃) 및 이의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 용해도 면에서 소듐옥타보레이트(Na₂B₈O₁₃)가 바람직하다. 옥타보레이트의 알칼리염의 함량이 너무 낮으면 소망하는 방염, 방미, 방부, 방충 성능을 얻기 힘들고, 함량이 너무 높으면 용해도의 제한 때문에 균일하고 안정한 일액형으로 제조하기 곤란하다. 이러한 점을 고려할 때, 옥타보레이트의 알칼리염의 상기 함량 범위로 함유되어야 충분한 방염, 방미, 방부, 방충 성능을 나타냄과 동시에 균일하고 안정한 일액형 조성물의 제조가 가능하다.

상기 계면활성제는 본 발명에 따른 보존 처리제 조성물의 목재 적용시에 조성물의 목재 내부로의 침투가 용이하도록 하는 것으로, 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 및 비이온계 계면활성제 중 어느 것도 사용하여도 본 발명의 목적 달성이 가능하다. 예컨대, 상기 음이온계 계면활성제는 알파올레핀 설폰산의 알칼리염, 알킬 벤젠 설폰산의 알칼리염, 다이알킬설포숙신산의 알칼리염, 알킬포스페이트의 알칼리염, 아미노포스포닉산의 알칼리염, 알킬나프탈렌산의 알칼리염 및 알킬알릴에테르의 알칼리염 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있고 (이 때, 상기 알칼리염은 소듐염, 포타슘염 및 암모늄염 등을 의미한다), 상기 양이온계 계면활성제는, 디데실 디메틸 암모늄 클로라이드, 디스테아릴 디메틸 벤질 암모늄 클로라이드, C12 내지 C18의 지방산 아민아세테이트, C12 내지 C18의 지방산 이미다졸리움메소설페이트, C12 내지 C18의 지방산 이미다졸리움 쿼터나리 화합물 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있고, 상기 비이온계 계면활성제는 노닐페놀, 솔비탄 지방산 (C12 내지 C18) 에스테르, C12 내지 C18의 지방산 에스테르, C12 내지 C18의 지방산 에테르 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 또는 상기 1종 이상과 산화에틸렌(0.1 내지 30 몰배)과의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 보존 처리제 조성물에 함유되는 계면활성제의 양은 전체 조성물 100중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 3 중량부인 것이 좋다. 상기 계면활성제의 함량이 상기 범위보다 낮은 경우에는 충분한 목재 침투성을 기대하기가 힘들고, 상기 범위보다 높은 경우에는 타 성분과의 혼화성이 떨어진다.

아래 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 구성성분인 옥타보레이트의 알칼리염과 계면활성제만으로도 본 발명의 목적인 목조 구조물에 대한 방염, 방미, 방부, 방충성을 충분히 부여할 수 있으나, 이들 이외에 본 발명의 목적하는 범위를 벗어나지 않는 범위에서, 방염성능을 갖는 보조제를 추가로 첨가하면 이들 성분 사이의 상승효과에 의해 잔신시간, 잔염시간, 탄화길이 및 탄화면적 등이 더욱 줄어 본 발명이 목적하는 성능 중 방염성을 더욱 증대시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 일례에 있어서, 상기 목재용 보존 처리제 조성물은 방염성능을 갖는 방염 보조제를 추가로 포함하는 것일 수 있다.

상기 방염성능을 갖는 방염 보조제로서, 인산의 염, 황산의 염, 할로겐산의 염, 설파민산의 염, 붕소의 염 및 포스폰산의 염 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 인산의 염은 제일인산 암모늄, 제이인산 암모늄, 제삼인산암모늄, 제일인산나트륨, 제이인산나트륨, 제삼인산 나트륨, 제일인산칼륨, 제이인산칼륨, 제삼인산칼륨, 제일인산 구아니딘, 제이인산 구아니딘, 축합도가 2-200정도의 저축합 암모늄 폴리포스페이트, 구아닐 유레아 포스페이트 및 인산의 아민염 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있고, 상기 황산의 염은 황산암모늄, 황산나트륨, 황산칼륨 및 황산의 아민 염 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있고, 상기 할로겐산의 염은 염화암모늄, 염화나트륨, 염화칼륨, 브롬화암모늄, 브롬화나트륨, 브롬화칼륨 및 할로겐산의 아민염 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있고, 상기 설파민산의 염은 구아니딘 설파메이트, 암모늄 설파메이트, 설파민산 나트륨, 설파민산 칼륨 및 설파민산의 아민염등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있고, 상기 붕소의 염은 붕산, 붕사, 산화 붕소, 포타슘 펜타보레이트(KB₅O₇), 포타슘 테트라 보레이트(K₂B₄O₇), 소듐 메타 보레이트(NaBO₂), 암모늄 펜타 보레이트 [(NH₄)₂B₁₀O₁₆·8H₂O] 및 붕산의 아민염 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있고, 상기 포스폰산의 염은 아미노 트리메틸렌 포스폰산, 1-하이드록시에틸렌-1,1-다이 포스포폰산, 에틸렌 다이아민 테트라메틸렌 포스폰산, 헥사메틸렌 다이아민 테트라메틸렌 포스폰산, 다이에틸렌 트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 및 포스폰산의 아민염등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있다.

상기 방염 보조제는 단독 또는 혼합의 형태로 사용할 수 있으며, 그 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 15 중량부 이하, 바람직하게는 0.01 내지 15 중량부일 수 있다. 방염 보조제의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 단청에 대해 백분이나 백화 현상을 나타내거나 균일한 일액형으로 제조하기가 곤란하다.

본 발명에 따른 보존 처리제 조성물은 총 중량이 100 중량부가 되도록 하는 양의 용매를 포함할 수 있으며, 상기 용매는 옥타보레이트의 알칼리염과 계면활성제를 균일하게 혼화시킬 수 있는 물성을 갖는 모든 용매가 가능하고, 수성용매로서 바람직하게는 물이지만 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에 따른 보존 처리제 조성물은 내백분, 내백화, 방염, 방미, 방부, 및/또는 방충 성능을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 방미 성능은 목재 표면 오염균을 억제하는 효과를 의미하는 것으로, 본 발명의 조성물은, 예컨대, 아스퍼질러스속(Aspergillus: 흑색), 리조푸스속(Rhizopus: 흑색), 푸사리움속(Fusarium: 빨강, 자주), 글로클라디움속(Glocladium: 녹색), 트리코더마속(Trichoderma: 녹색), 페니실륨속(Penicillium: 녹색), 모닐리아속(Monili: 오렌지색) 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 미생물에 대하여 억제 효과를 갖는 것일 수 있다. 상기 방부 성능은 목재의 부후균을 억제하는 효과를 의미하는 것으로, 본 발명의 조성물은, 예컨대, 셀루로스를 분해시키는 갈색 부후균, 리그닌 을 분해시키는 백색 부후균 및 이들과 부후 형태를 약간 달리하는 연부후균 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상에 대하여 억제 효과를 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일례에 있어서, 상기와 같은 목재용 보존 처리제 조성물을 목재에 적용하여, 백분 및/또는 백화 현상을 발생시키지 않고, 방염, 방미, 방부, 및/또는 방충 효과를 동시에 부여할 수 있는 목재의 보존 처리 방법이 제공된다. 본 발명의 목재용 보존 처리제 조성물의 적용 가능한 목재는 특별한 제한이 없으며, 예컨대, 소나무, 삼나무, 전나무, 육송, 낙엽송, 오동나무, 밤나무, 느티나무, 벗나무, 밤나무, 단풍나무, 떡갈나무, 참나무, 미송, 백나왕 및 적나왕 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있다. 상기 목재는 목조 구조물로 많이 사용되고, 특히 목조 문화재의 경우 소나무가 많이 사용된다. 상기 조성물의 목재에의 적용 방법은 특별한 제한이 없으며, 통상적인 모든 방법에 의할 수 있고, 예컨대, 분무, 도포, 감압법, 가압법, 감압/가압법, 붓질 등의 방법에 의할 수 있다.

예컨대, 본 발명에 의한 목재용 보존 처리제 조성물을 사용하는 방법은 기존의 목조 문화재의 경우 붓 또는 분무기 등으로 목재 표면에 직접 적용할 수 있으며, 이 경우 먼저 보존 처리제 조성물를 목재에 처리한 후에 단청을 도장할 수도 있고, 단청을 먼저 도장한 후 도장된 단청 위에 본　발명의 보존처리제 조성물을 적용하는 것도 가능하다. 또한 일반목재의 경우 처음부터 감압법, 가압법 또는 감압/가압법 등에 의해 보존 처리제를 목재 내부 깊숙이 침투시킴으로써 반영구적으로 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명의 목재용 보존처리제는 목조 문화재를 비롯한 각종 목조 구조물과 같은 목재류에 방염, 방미, 방부, 방충효과를 동시에 부여할 수 있을 뿐만 아니라 백분이나 백화현상을 발생시키지 않고, 단청에 대한 색상 변화도 비교적 적게 나타난다. 더욱이 일액형 액체로 제공됨으로 목재 처리 시간과 비용을 절약할 수 있고 사용이 간편하다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만 이들 실시예로 본 발명의 기술적 범위가 제한되는 것은 아니다.

[ 실시예 1]

붕산과 붕사의 무게비가 50: 50로 섞은 혼합물을 고형분 함량 기준으로 18 중량%가 되는 수용액을 제조하였다. 이 수용액을 증발 농축한 결과 주된 성분은 디소듐옥타보레이트(Na₂B₈O₁₃)이었고, 약간의 미반응된 붕산이 존재하였다. 이 수용액에 브롬화 암모늄을 고형분 함량 기준으로 5 중량%,　소듐알파올레핀 설포네이트(sodium α-olefin sulfonate) 음이온 계면활성제 2.0중량%를 첨가하여 보존처리제 용액 1을 만들었다.

가로 19cm, 세로 29cm, 두께 0.5cm 크기의 육송 목재에 상기 제조된 보존처리제 용액 1을 간이형 분무기로 3회 분무하여 실온에서 건조시켰다. 건조된 육송 목재에 바탕색으로 뇌록색을 도장하고, 그 위에 다시 육색을 도장하여 시험편 1을 만들었다.

[ 실시예 2]

붕산과 붕사의 무게비가 40: 60으로 섞은 혼합물을 고형분으로 20중량%가 되는 수용액을 만들었다. 이 수용액을 증발 농축한 결과 주된 성분은 디소듐옥타보레이트(Na₂B₈O₁₃)이었다. 이 수용액에 디데실 디메틸 암모늄 클로라이드(didecyl dimethyl ammonium chloride) 양이온 계면활성제 1.0중량%를 첨가하여 보존처리제 용액 2를 만들었다.

실시예 1과 같은 크기의 육송 목재에 보존처리제 용액 2를 간이형 분무기로 3회 분무 처리하여 실온에서 건조하였다. 건조된 육송 목재에 바탕색으로 뇌록색을 도장하고, 그 위에 다시 다자색을 도장하여 시험편 2를 만들었다.

[ 실시예 3]

붕산과 붕사의 무게비가 30: 70으로 섞은 혼합물을 고형분으로 10중량%가 되는 수용액을 만들었다.　 이 수용액을 증발 농축한 결과 주된 성분은 디소듐옥타보레이트(Na₂B₈O₁₃)이었고, 약간의 미반응된 붕사가 존재하였다. 이 수용액에 제일인 산 구아니딘을 고형분으로 10중량%, 노닐페놀 1몰에 산화에틸렌이 12몰이 부가된 비이온성 계면활성제 1.5중량%를 첨가하여 보존처리제 용액 3을 만들었다.

실시예 1과 같은 크기의 육송 목재 위에 바탕색으로 뇌록색을 도장하고, 그 위에 다시 군청색을 도장하여 건조하였다. 뇌록색과 군청색이 도장된 육송목재에 보존처리제 용액 3을 간이형 분무기로 3회 분무 처리하여 실온에서 건조하여 시험편 3을 만들었다.

[ 실시예 4]

시판 중인 폴리보(Polybor, Na₂B₈O₁₃·4H₂O, US Borax사의 상품명)를 물에 녹여　고형분으로 15중량%가 되는 수용액을 만들었다. 이 수용액에 제이인산 암모늄과 암모늄 펜타보레이트를 고형분으로 각각 3중량%와 5중량%를 첨가하고, 솔비탄 모노올레이트 1몰에 산화에틸렌이 20몰이 부가된 비이온성 계면활성제 1.0중량%를 첨가하여 보존처리제 용액 4를 만들었다.

실시예 1과 같은 크기의 육송 목재 위에 바탕색으로 뇌록색을 도장하고, 그 위에 다시 육색을 도장하여 건조하였다. 뇌록색과 육색이 도장된 육송목재에 보존처리제 용액 4를 간이형 분무기로 3회 분무 처리하여 실온에서 건조하여 시험편 4를 만들었다.

[ 실시예 5]

물 670g에 붕산 120g과 85% 인산 25g을 넣고 40% NaOH 80g을 첨가하여 반응을 시켰다. 반응이 종료된 액을 증발 농축한 결과 주된 성분은 디소듐 옥타보레이트 (Na₂B₈O₁₃)이었다. 이 수용액의 고형분 농도를 2중량3%로 하여 여기에 구아니딘 설파메이트를 고형분으로 3중량%, 도데실 벤젠 설폰산의 나트륨염(sodium dodecyl benzene sulfonate)인 음이온성 계면활성제 1.0중량%를 첨가하여 보존처리제 용액 5를 만들었다.

실시예 1과 같은 크기의 육송 목재 위에 바탕색으로 뇌록색을 도장하고, 그 위에 다시 주홍색을 도장하여 건조하였다. 뇌록색과 주홍색이 도장된 육송목재에 보존처리제 용액 5를 간이형 분무기로 2회 분무 처리하여 실온에서 건조하여 시험편 5를 만들었다.

[ 실시예 6]

물 670g에 붕산 236g을 넣고 28중량% 암모니아수 119g을 첨가하여 반응을 시켰다. 반응이 종료된 액을 증발 농축한 결과 주된 성분은 디암모니움 옥타보레이트[(NH₄)₂B₈O₁₃]이었다. 이 수용액의 고형분 농도를 8중량%로 하여 여기에 황산 암모늄을 고형분으로 5중량%와 라우릴 알코올 1몰에 산화에틸렌이 15몰 부가된 비이온성 계면활성제 1.0중량%를 첨가하여 보존처리제 용액 6을 만들었다.

산천기업사제 모델 TP110형 감압·가압용 함침기에 실시예 1과 같은 육송 목재를 넣고 1시간 동안 -76cmHg로 감압한 후에 보존처리제 용액 6을 함침기에 주입 하였다. 보존처리제 용액 6의 주입이 끝난 후에 3kgf/cm²로 다시 1시간 동안 가압하여 보존처리제가 함침된 육송 목재를 60℃에서 하룻밤 건조하였다. 건조된 육송목재에 바탕색으로 뇌록색을 도장한 후에 석간주색을 도장하여 시험편 6을 만들었다.

[ 실시예 7]

물 670g에 붕산 236g을 넣고 40% KOH 130g을 첨가하여 반응을 시켰다. 반응이 종료된 액을 증발 농축한 결과 주된 성분은 디포타시움 옥타보레이트 (K₂B₈O₁₃)이었고, 약간의 붕산이 존재하였다. 이 수용액의 고형분 농도를 6중량%로 하여 여기에 1-하이드록시에틸렌 -1,1-다이 포스포폰 산암모늄염을 고형분으로 10중량%, 디스테아릴 디메틸 벤질 암모늄 클로라이드(distearyl dimethyl benzyl ammonium bromide) 양이온 계면활성제 1.0중량%를 첨가하여 보존처리제 용액 7을 만들었다.

실시예 6와 같은 방법으로 보존처리제 7을 함침시켜 건조된 육송목재에 바탕색으로 뇌록색을 도장한 후에 장단을 도장하여 시험편 7을 만들었다.

[ 비교예 1]

보존 처리제로 처리하지 않은 실시예 1에서 사용한 같은 크기의 육송목재에 바탕색으로 뇌록색을 도장한 후에 삼청색을 도장하여 시험편 8을 만들었다.

[ 비교예 2]

보존 처리제로 처리하지 않은 실시예 1에서 사용한 같은 크기의 육송 목재에 15% 제일인산 암모늄 수용액을 간이형 분무기로 3회 분무 처리하여 실온에서 건조하였다. 건조된 육송 목재에 바탕색으로 뇌록색을 도장하여 시험편 9를 만들었다.

[ 비교예 3]

보존 처리제로 처리하지 않은 실시예 1에서 사용한 같은 크기의 육송 목재에 바탕색으로 뇌록색을 도장하고, 그 위에 다시 다자색을 도장하여 건조하였다. 뇌록색과 다자색이 도장된 육송목재에 고형분 농도 20중량%의 1-하이드록시에틸렌 -1,1-다이 포스포폰 산의 암모늄염 수용액을 간이형 분무기로 3회 분무 처리하여 시험편 10을 만들었다.

[ 비교예 4]

실시예 6의 감압,가압용 함침기에서 같은 방법으로 보존 처리제로 처리하지 않은 실시예 1에서 사용한 같은 크기의 육송 목재에 고형분 농도 18중량%의 제일인산 구아니딘염 수용액을 함침시켜 건조 후에 뇌록색을 도장하고 다시 그 위에 주홍색을 도장하여 시험편 11을 만들었다.

[ 비교예 5]

실시예 6의 감압,가압용 함침기에서 같은 방법으로 보존 처리제로 처리하지 않은 실시예 1에서 사용한 같은 크기의 육송 목재에 23중량% 황산 암모늄 수용액을 함침시켜 건조하였다.　 처리가 끝난 시험편은 뇌록색을 도장하고 다시 그 위에 석간주색을 도장하여 시험편 12를 만들었다.

[ 비교예 6]

실시예 6의 감압, 가압용 함침기에서 같은 방법으로 보존 처리제로 처리하지 않은 실시예 1에서 사용한 같은 크기의 육송 목재에 25중량% 암모늄 브로마이드 수용액을 함침시켜 건조하였다.　 처리가 끝난 시험편은 뇌록색을 도장하고 다시 그 위에 삼청색을 도장하여 시험편 13을 만들었다.

실험예 1: 방염성능시험

방염성능 시험은 실시예와 비교예에서 제작된 시험편 각각 3매에 대하여 행정안전부/한국소방검정공사에서 발행한 "방염성능의 기준(KOFEIS 1001)" 제7조 "합성수지판 및 합판등의 방염성능측정기준 및 방법"에 따라 방염시험을 행한 뒤에 평균값을 구하였다. 이 방법에 따르면 시료에 메이커 버너로 2분간 가열한 후에 버너의 불꽃을 제거하고 나서 불꽃을 올리며 연소하는 상태가 그칠 때까지의 시간을 "잔염시간", 불꽃을 올리지 아니하고 연소하는 상태가 그칠 때까지의 시간을 "잔신시간", 시험 과정에서 탄화한 면적을 "탄화면적", 탄화한 길이를 "탄화길이"라 정의한다. KOFEIS 1001의 합격기준은 잔염시간 10초이내, 잔신시간 30초이내, 탄화거리 20cm이하, 탄화면적 50cm이하이다.

실험예 2: 내변색성 시험

내변색성은 보존처리제 처리 전후 시험편의 L^*, a^*, b^*의 값을 색차계를 사용해　측정하여 그 변화의 정도를 ΔL^*, Δa^*, Δb^* 및 ΔE^* 값으로 얻어 비교하였다. 이중 L^*은 명도지수로서 백색(white)은 100, 흑색(black)은 0으로 나타내며, a^*, b^*은 색상과 채도를 나타내는 Chromacheckness 지수이다.

ΔE^*는 다음 식에 의해 산출하였다.

여기서 ΔL^*, Δa^*, Δb^*는 보존처리제 처리 전후의 L^*, a^*, b^*의 변화량이다.

참고로 지수로 색차의 정도인 내변색성을 판정하는 방법은 표 1과 같다.

[표 1]

색차의 정도	ΔE*
극히 근소한 차이	0 ~ 0.5
근소한 차이	0.5 ~ 1.5
감지할 수 있을 정도의 차이	1.5 ~ 3.0
현저한 차이	3.0 ~ 6.0
극히 현저한 차이	6.0 ~ 12.0
다른 계통의 색	12.0 이상

실험예 3: 내백분성 시험

실시예와 비교예에서 제작된 시험편을 60℃ 오븐에서 8시간 건조한 후 시험편의 표면을 육안 관찰하여 백분 발생 유무를 조사하여 다음 표 2에 따라 평가치를 구하였다.

[표 2]

평가치	백분발생 상황
0	시험체에 백분발생이 전혀 나타나지 않는다.
1	시험체의 표면에 백분발생이 미약하게 나타난다.
2	시험체의 표면에 백분발생이 강하게 나타난다.

실험예 4: 내백화성 시험

실시예와 비교예에서 제작된 시험편을 폭 5cm, 길이 15cm의 크기로 절단하여 KS M-5000의 촉진 내후성 시험방법에 따라 120시간을 시험한 후에 시험편의 표면을 육안 관찰하여 백화 발생 유무를 조사하여 다음 표 3에 따라 평가치를 구하였다.

[표 3]

평가치	백화발생 상황
0	시험체에 백화발생이 전혀 나타나지 않는다.
1	시험체의 표면에 백화발생이 미약하게 나타난다.
2	시험체의 표면에 백화발생이 강하게 나타난다.

실험예 5: 방미효력시험

산림과학원 목재보존연구실 규격 제2호(1997)에 정하는 방법에 따라 털곰팡이(R. nigricans)와 청변균(A. pullulans)을 사용하여 4주일간 시험한 후에 개개 시험체에서의 균체발육상황을 관찰하여 다음 표 4에 따라 평가치를 구하였다.

[표 4]

평가치	균체의 발육상황
0	시험체에 곰팡이의 발육이 전혀 나타나지 않는다.
1	시험체의 측면에 곰팡이의 발육이 나타난다.
2	시험체의 윗면 1/3이하에 곰팡이의 발육이 나타난다.
3	시험체의 윗면 1/3이상에 곰팡이의 발육이 나타난다.

　

실험예 6: 방부효력시험

KS M-1701 목재 방부제(1997)에서 정하는 시험방법에 따라 갈색 부후균인 부후개떡버섯균(T. palustris)과 백색 부후균인 구름버섯균(T. versicolor)을 사용하여 3주간 시험한 후에 시험체의 평균 질량 감소율을 구하였다. KS M-1701에서는 평균 질량감소율이 3%이하를 방부성능 달성기준으로 정하고 있다.

실험예 7: 방충효력시험

산림과학원 목재보존연구실 규격 제10호(1997)에 정하는 방법에 따라 일본 흰개미(Reticulitermes speratus)와 집흰개미(Coptotermes formosanus)를 사용하여 3주일간 시험한 후에 사충율과 시험체의 평균 질량 감소율을 구하였으며, 이 경우 평균 질량 감소율이 3%이하가 되어야 방충효력이 있는 것으로 평가된다.

상기 시험 결과 방염성 시험 결과는 표 5와 같고 내변색성 시험, 내백분성 시험, 내백화성 시험, 방미 효력, 방부효력 및 방충 효력 시험 결과는 표 6과 같다.

[표 5] 방염성 시험결과

	잔염시간 (초)	잔신시간 (초)	탄화길이 (cm)	탄화면적 (cm2)
실시예 1	0	3	14	32
실시예 2	0	1	16	35
실시예 3	1	1	13	38
실시예 4	0	0	10	32
실시예 5	1	5	17	43
실시예 6	0	0	15	38
실시예 7	0	0	15	35
비교예 1	250	270	26	264
비교예 2	4	6	18	35
비교예 3	3	0	11	45
비교예 4	0	0	12	48
비교예 5	0	1	15	42
비교예 6	1	1	13	38

[표 6]

	내변색성	내백분성	내백화성	방미효력	방부효력 (%)	방충효력
						중량감소율(%)	사충율 (%)
실시예 1	0.9	0	0	0	2.9	1.5	100
실시예 2	1.5	0	0	0	1.5	1.6	100
실시예 3	0.6	0	0	0	1.6	1.1	100
실시예 4	0.8	0	0	0	1.4	2.0	100
실시예 5	1.6	0	0	0	2.8	1.7	100
실시예 6	1.0	0	0	0	1.6	1.5	100
실시예 7	1.3	0	0	0	2.0	1.8	100
비교예 1	0.3	0	0	3	31	28	27
비교예 2	8.5	2	2	3	25	21	37
비교예 3	11.3	1	1	1	27	25	30
비교예 4	7.6	2	2	3	23	19	31
비교예 5	2.9	1	2	1	29	17	23
비교예 6	2.3	1	1	3	28	16	29

이상의 실시예 및 비교예의 실험에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 보존 처리제 조성물로 처리하지 않은 비교예의 경우에는 방염성은 어느 정도 있지만, 방미, 방부, 방충성 등에서 모두 규격 시험에 불합격인 상태일 뿐만 아니라, 단청의 표면에 백분 또는 백화가 발생되었다. 그러나, 본 발명의 보존 처리제로 처리한 실시예 1-7의 시료에서는 방염성, 방미성, 방부성, 방충성 등에서 모두 규격시험에서 합격 상태일 뿐만 아니라 단청 표면에서 백분이나 백화현상도 나타나지 않고, 단청의 변색성도 비교적 적게 나타나고 있음을 알 수 있다.

Claims (7)

1. 옥타보레이트의 알칼리염 3 내지 50중량부; 계면활성제 0.01 내지 5 중량부; 및 방염 보조제 0 내지 15 중량부를 포함하는 목재용 보존 처리제 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 옥타보레이트의 알칼리염은 디소듐옥타보레이트(Na₂B₈O₁₃), 디포타시움 옥타보레이트(K₂B₈O₁₃), 디암모니움 옥타보레이트[(NH₄)₂B₈O₁₃], 칼슘 옥타보레이트(CaB₈O₁₃), 마그네슘 옥타보레이트(MgB₈O₁₃) 및 이의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것인

   목재용 보존 처리제 조성물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 계면활성제는 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 및 비이온계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것인

   목재용 보존 처리제 조성물.
4. 제3항에 있어서,

   상기 음이온계 계면활성제는 알파올레핀 설폰산의 알칼리염, 알킬 벤젠 설폰 산의 알칼리염, 다이알킬설포숙신산의 알칼리염, 알킬포스페이트의 알칼리염, 아미노포스포닉산의 알칼리염, 알킬나프탈렌산의 알칼리염 및 알킬알릴에테르의 알칼리염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것이고,

   상기 양이온계 계면활성제는, 디데실 디메틸 암모늄 클로라이드, 디스테아릴 디메틸 벤질 암모늄 클로라이드, C12 내지 C18의 지방산 아민아세테이트, C12내지 C18의 지방산 이미다졸리움메소설페이트, 및 C12 내지 C18의 지방산 이미다졸리움 쿼터나리 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것이고,

   상기 비이온계 계면활성제는 노닐페놀, 솔비탄 지방산 (C12내지 C18) 에스테르, C12 내지 C18의 지방산 에스테르, 및 C12 내지 C18의 지방산 에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 또는 상기 1종 이상과 산화에틸렌과의 혼합물인

   목재용 보존 처리제 조성물.
5. 제1 에 있어서,

   상기 방염 보조제는 인산의 염, 황산의 염, 할로겐산의 염, 설파민산의 염, 붕산의 염 및 포스폰산의 염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인,

   목재용 보존 처리제 조성물.
6. 제5항에 있어서,

   상기 인산의 염은 제일인산 암모늄, 제이인산 암모늄, 제삼인산암모늄, 제일인산나트륨, 제이인산나트륨, 제삼인산 나트륨, 제일인산칼륨, 제이인산칼륨, 제삼 인산칼륨, 제일인산 구아니딘, 제이인산 구아니딘, 축합도가 2 내지 200인 저축합 암모늄 폴리포스페이트, 구아닐 유레아 포스페이트 및 인산의 아민염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것이고,

   상기 황산의 염은 황산암모늄, 황산나트륨, 황산칼륨 및 황산의 아민염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것이고,

   상기 할로겐산의 염은 염화암모늄, 염화나트륨, 염화칼륨, 브롬화암모늄, 브롬화나트륨, 브롬화칼륨 및 할로겐산의 아민염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것이고,

   상기 설파민산의 염은 구아니딘 설파메이트, 암모늄 설파메이트, 설파민산 나트륨, 설파민산 칼륨 및 설파민산의 아민염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것이고,

   상기 붕산의 염은 붕산, 붕사, 산화 붕소, 포타슘 펜타보레이트(KB₅O₇), 포타슘 테트라 보레이트(K₂B₄O₇), 소듐 메타 보레이트(NaBO₂), 암모늄 펜타 보레이트 [(NH₄)₂B₁₀O₁₆·8H₂O] 및 붕산의 아민염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것이고,

   상기 포스폰산의 염은 아미노 트리메틸렌 포스폰산, 1-하이드록시에틸렌-1,1-다이포스포폰산, 에틸렌 다이아민 테트라메틸렌 포스폰산, 헥사메틸렌 다이아민 테트라메틸렌 포스폰산, 다이에틸렌 트리아민 펜타메틸렌 포스폰산 및 포스폰산의 아민염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것인,

   목재용 보존 처리제 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 목재용 보존 처리제 조성물을 목재에 적용하는 것을 특징으로 하는 목재의 보존 처리 방법.