KR20210108651A - 목재 보존제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재를 부후시키는 부후균 및 목재의 변색이나 표면오염을 야기하는 곰팡이 균주에 높은 저항성을 가지면서 방미기능을 가진 목재보존제로 구리화합물 및 4급 알킬암묘늄화합물 또는 트리아졸화합물 용액에 방미제가 첨가된 목재보존제에 관한 것이다.
본 발명은 부후균에 뛰어난 억제효과가 있어 방부효력에 좋은 구리화합물로 산화구리, 황산구리, 염화구리, 탄산구리, 염기성탄산구리 및 수산화구리 중에서 하나이상을 선택하여 사용하고, 구리화합물을 수용액화시키기 위해 암모니아 또는 지방족아민을 이용하여 구리와 착화합물을 형성하며, 상기 지방족아민으로 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민 및 에틸렌트리아민 중에서 하나이상 선택하여 사용하고, 방미효과를 부여하기 위하여 유기살균제인 Prochloraz를 계면활성제로 미세화시켜 혼합하여 만든 목재 보존제이다.
본 발명은 목재강도를 저하시키는 부후균을 억제할 뿐만 아니라 변색이나 표면오염을 야기하는 미생물의 성장을 억제하는 방미력을 동시에 가진 목재보존제 조성물을 제공하므로 방부 및 방미목재의 제작 시에 소요되는 시간과 비용을 절약할 수 있는 작용효과가 있다.

Description

목재 보존제{Wood preservative}

본 발명은 부후균에 뛰어난 억제효과가 있어 방부효력에 좋은 구리화합물로 산화구리, 황산구리, 염화구리, 탄산구리, 염기성탄산구리 및 수산화구리 중에서 하나이상을 선택하여 사용하고, 구리화합물을 수용액화시키기 위해 암모니아 또는 지방족아민을 이용하여 구리와 착화합물을 형성하며, 상기 지방족아민으로 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민 및 에틸렌트리아민 중에서 하나이상 선택하여 사용하고, 방미효과를 부여하기 위하여 유기살균제인 Prochloraz를 계면활성제로 미세화시켜 혼합하여 만든 방부 및 방미 기능을 가진 목재보존제에 관한 것이다.

일반적으로 목재는 건축, 조경, 토목 분야 등에서 철강, 콘크리이트, 플라스틱 등과 같은 다양한 인공 재료보다친환경 재료이면서 자연환경과 가장 잘 조화가 되는 재료이기 때문에 일반인들의 선호도가 증가하여 목재의 사용량이 지속적으로 증가하고 있으나, 조경시설재와 같은 야외 사용목재는 부후(Decay), 충해(Insect), 해충(海蟲)등과 같은 생물학적 열화(劣化, Deterioration) 요인과 햇빛(특히 자외선), 풍화, 물이나 습기, 화학약품 등과 같은 물리·화학적 열화 요인 등 다양한 열화 요인에 의해 목재의 본래 성질을 상실하고 열악한 상태가 된다.

목재의 사용이 많은 건축, 토목, 및 조경분야에서 목재의 내구성과 수명을 연장시키고, 사용하는 동안의 목재의 기능 및 질적 수준을 유지하여 시설물 수명이 다 할 때까지 안전하게 사용할 수 있도록 하기 위해서는 목재보존제의 처리가 필수적으로 요구되며, 목재방부제는 목재의 사용연수를 무처리 목재와 비교할 때 7~8배 정도 연장시킬 수 있으며 해양용 목재의 경우는 20년, 철도 침목의 경우는 40년 정도까지 사용연수가 연장되고, 목재용방 부제는 방부목의 용도 및 사용 환경에 따라 그 목적에 맞게 여러 가지 형태의 목재보존제가 사용되고 있으며, 국내에서는 한국산업규격 KSM 1701에 여러 종류의 목재보존제가 등록되어 있다.

목재보존제의 종류는 유성, 수용성, 유화성, 유용성 목재보존제 등으로 나눌 수 있다.

먼저, 유성목재 보존제는 가압식으로 처리되는 크레오소트유가 대표적이며, Creosorte Oil은 1800년대 중반부터 사용되기 시작하여 1960년대 중반까지 목재 보존을 위하여 대부분 이 약제에 의존했으나, Creosorte Oil은 석탄을 고온에서 건류하여 얻어지는 Coal tar를 증류해서 제조되는 것으로 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAHs)로 이루어져 있어 유해 휘발성 성분이 많고, 고비점의 유분이 목재 중에 오래 잔류하여 악취가 나고 도장성이 나쁜 등의 문제점이 있다.

1970년대 이후에는 수용성 약제로 대체되어 급격히 사용량이 감소하고 있으나, 철도침목, 울타리 등 토양접촉이 많고, 담수 및 해수 등 물과 접촉이 빈번한 곳에서는 아직도 사용하고 있다.

수용성 목재보존제로는 가압침투방식으로 목재에 보존제를 침투시키는 방법으로 사용되고 있으며, 그 대표적인 제품은 1930년에 개발된 크롬·구리·비소화합물계인 CCA이다.

CCA는 약제가 목재에 침투된 후 정착성이 좋아 사용 중 유효성분의 용탈이 적어 지속적인 방부·방충 효력이 우수한 약제이나, 크롬(Cr), 특히 비소(As)는 아주 독성이 강한 성분이므로 소량으로도 환경과 인체에 치명적인 영향을 줄 수 있고, 수명이 다한 CCA 방부목의 소각 등 폐기 시에도 특별한 주의가 요구되어 EU 15개국 등 유럽 대부분의 나라에서도 CCA 사용을 제한하고 있고, 우리나라에서도 2007년부터 법적 규제가 되고 있다는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위한 Cr, As가 없는 수용성 방부제로 구리·알킬암모니윰 화합물계, 구리·아졸화합물계화합물계 방부제 등이 있으며, 미국, 일본, 유럽에서 널리 사용되고 있으며, 우리나라에서도 2007년부터 사용량이 급격히 늘어나고 있다.

유용성방부제는 유기용제에 방부약제를 용해시켜 사용하는 방부제이며, 유화성방부제는 비수용성약제를 유화제로 유화시켜 물에 희석하여 사용하는 목재 방부제이나, 이러한 약제들은 가압침투방식이 아닌 침지나 도포에 의한 방식으로 이용되므로 목재 보존 효과가 미흡하여 목재내구연수를 증가시키는데 한계가 있으며, 또한 가격이 고가이고 유기용매를 사용함으로 인한 방부처리의 불편함으로 인해 수용성 약제에 비해 실용성이 뒤지는 경향이 있어 일본, 미국, 유럽 주요 국가에서도 유용성약제가 수용성약제의 10%정도가 사용되고 있는 실정이다.

위와 같은 이유로 수용성 목재보존제가 가장 널리 사용되고 있는데 이러한 목재보존제는 목재의 강도를 저하시키는 갈색부후균 및 백색부후균 등에는 효과가 있으나, 목재의 변색이나 표면오염을 야기하는 미생물에는 방미 효과가 미미하여, 수용성 목재 보존제를 가압 침투시킨 후 별도로 방미처리를 하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 목재보존제가 갖는 문제점을 해결하기 위해 목재의 부후균을 억제하여 목재의 강도 저하를 막을 뿐만 아니라 목재의 변색이나 표면오염을 야기하는 미생물의 성장을 억제하는 방미력을 동시에 갖춘 조성물로 이루어진 목재 보존제를 이루는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 목재강도를 저하시키는 부후균을 억제하기 위한 방부공정을 수행하고, 변색이나 표면오염을 야기하는 미생물의 성장을 억제하는 방미력을 부여하기 위하여 방미공정을 수행함에 따라 발생하는 목재방부제 및 목재 방미제를 별도로 구매하거나 각각의 공정을 별도로 수행함에 따라 발생하는 시간과 비용을 줄이는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 방부 및 방미 기능을 구비한 목재 보존제를 제조함에 있어서, 친환경적이면서 방부 및 방미 기능에서 종래의 목재보존제보다 성능이 우수한 목재 보존제를 이루는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단은 부후균에 뛰어난 억제효과가 있어 방부효력에 좋은 구리화합물로 산화구리, 황산구리, 염화구리, 탄산구리, 염기성탄산구리 및 수산화구리 중에서 하나이상을 선택하여 사용하고, 구리화합물을 수용액화시키기 위해 암모니아 또는 지방족아민을 이용하여 구리와 착화합물을 형성시켜 수용액을 만들며, 상기 지방족아민으로 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민 및 에틸렌트리아민 중에서 하나이상 선택하여 사용하고, 방미효과를 부여하기 위하여 유기살균제인 Prochloraz를 계면활성제로 미세화시켜 혼합하여 방부 및 방미 기능을 구비한 목재 보존제를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제의 해결수단은 본 발명에 따른 목재에 방부 및 방미 기능을 구비한 목재 보존제를 제공하므로 방부 및 방미 기능을 구비한 목재를 제조함에 있어서 하나의 목재 보존제를 구매하여 한 번의 공정으로 방부 및 방미 기능을 구비한 목재를 이룰 수 있도록 하여 재료비 및 생산 공정을 줄여서 방부 및 방미 목재의 생산비용을 줄이는데 있다.

본 발명은 종래의 목재보존제가 갖는 문제점을 해결하기 위해 목재의 부후균을 억제하여 목재의 강도 저하를 막을 뿐만 아니라 목재의 변색이나 표면오염을 야기하는 미생물의 성장을 억제하는 방미력을 동시에 갖춘 목재 보존제 조성물을 제공하는 작용효과가 있다.

본 발명의 또 다른 작용효과는 목재강도를 저하시키는 부후균을 억제하기 위한 방부공정을 수행하고, 변색이나 표면오염을 야기하는 미생물의 성장을 억제하는 방미력을 부여하기 위하여 방미공정을 수행함에 따라 발생하는 목재방부제 및 목재방미제를 별도로 구매하고 각각의 공정을 별도로 수행함에 따라 발생하는 시간과 비용을 줄이는데 있다.

본 발명의 또 다른 작용효과는 목재방부제 및 목재방미제를 별도로 구매하여 사용 시 발생할 수 있는 약제 혼용성의 문제를 방지할 수 있다.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. 본 발명은 부후균에 뛰어난 억제효과가 있어 방부효력에 좋은 구리화합물로 산화구리, 황산구리, 염화구리, 탄산구리, 염기성탄산구리 및 수산화구리 중에서 하나 이상을 선택하여 사용하고, 구리화합물을 수용액화시키기 위해 암모니아 또는 지방족아민을 이용하여 구리와 착화합물을 형성시켜 수용액화하며, 상기 지방족아민으로 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민 및 에틸렌트리아민 중에서 하나이상 선택하여 사용하고, 방미효과를 부여하기 위하여 유기살균제인 Prochloraz를 계면활성제로 미세화시켜 혼합하여 방부 및 방미 기능을 구비한 목재 보존제를 이루는데 있다.

본 발명은 금속화합물인 구리화합물과 유기살균제인 4급 암모니움화합물 또는 트리아졸화합물에서 선택한 화합물과, Prochloraz(N-propyl-N-〔2-(2,4,6-trichlorophenoxy)ethyl〕imidazole-1-carboxamide)을 주성분으로 하고 암모니아 또는 지방족아민류 및 용매를 잔부로 구성되는 방부 및 방미 성능을 동시에 부여할 수 있는 조성물로 제조된 목재 보존제이다.

본 발명에서 “목재 보존제”란 목재에 “방부성능” 및 “방미성능”을 갖는 약제를 의미한다. “방부성능”이라 함은 목재의 부후균을 억제하는 효과를 말한다. 목재의 부후균에는 갈색부후균, 백색부후균 및 연부후균이 있는데, 백색부후균은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌, 기타 당류, 아미노산 및 단백질을 분해시키며 목재의 최대중량 감소율이 90%이상이 되며, 갈색 부후균 및 연부후균은 리그닌을 완전하게 분해시키지 못하고 나머지 목재성분을 분해시키고 목재의 최대중량 감소율이 각각 70%내지 10% 전후가 된다.

이러한 부후균은 목재의 강도를 저하시키는 주요한 원인이 되며, “방미성능”이라 함은 목재표면 오염균이나 변색균을 억제하는 효과를 말하며 목재 상품의 가치를 크게 떨어뜨리므로 경제적 손실을 가져오고 또 기관지질환, 피부염증 등 보건위생상 인체에 해를 끼칠 수 있다. 그러나 목재표면 오염균이나 변색균은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌을 거의 분해하지 못하기 때문에 목재의 강도 감소는 없다.

본 발명에서 구리화합물, 4급 암모니움 화합물 또는 트리아졸화합물은 부후균에는 뛰어난 억제효과가 있어 방부 효력은 좋으나, 방미 효과가 미흡하므로 이를 증가시키기 위한 방미제를 목재방부제에 혼합하여 목재 보존제를 조성하였으며, 방미제는 Prochloraz을 사용한다.

본 발명에 따른 조성물 중에서 구리화합물은 산화구리, 황산구리, 염화구리, 탄산구리, 염기성탄산구리 및 수산화구리 중에 하나이상을 선택하여 조성물로 구성하고, 구리화합물을 수용액화시키기 위하여 암모니아 또는 지방족아민을 이용하여 구리와 착화합물을 형성하여 수용액으로 구성한다. 여기에서 지방족아민은 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민 및 에틸렌트리아민 중에서 선택하여 사용한다. 이때 사용되는 구리화합물의 전체혼합물에 대한 함량은 산화구리(CuO)로서 7내지 12 중량% 이고, 지방족아민은 상기 아민의 종류 중에서 하나 이상을 선택하여 조성되며, 전체혼합물에 대한 함량은 20내지 45중량%로 구성함이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 유기살균제는 불수용성 뿐만 아니라 수용성도 가능하다. 수용성 유기살균제는 4급 암모니움화합물인 염화알킬디메칠벤질암모니움, 염화디메칠디데실암모니움 및 탄산디메칠디데실암모니움 중에서 하나를 선택하여 조성되며, 전체혼합물에 대한 함량은 4내지 8중량%로 조성함이 바람직하다.

불수용성 살균제인 트리아졸화합물은 터부코나졸 또는 사이프로코나졸을 사용하며, 전체혼합물에 대한 함량은 0.1내지 1.0 중량%로 조성함이 바람직하다.

또한 사용되는 유기살균제인 Prochloraz는 불수용성으로 방미성능을 우수하며, 전체혼합물에 대한 함량은 0.1내지 1.0 중량% 로 조성함이 바람직하다. 상기 불수용성 유기살균제는 계면활성제를 사용하여 미세화시켜서 구리화합물 수용액 및 수용성 살균제에 첨가하여 방부 및 방미효과를 동시에 가지는 조성물로 구성된 목재 보존제를 제조한다.

본 발명에 의한 목재보존제는 방부목의 용도 및 사용 환경에 따라 3내지 13중량% 농도로 물에 희석하여 사용하며, 가압침투방식으로 목재 내부 깊숙이 침투시키는 방법으로 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 목재보존제의 조성물의 종류 및 조성 비율에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.

[실시 예]

본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다. 본 발명에 따른 목재 보존제는 구리화합물의 전체혼합물에 대한 함량은 산화구리(CuO)로서 7내지 12 중량%이고, 지방족아민은 상기 아민의 종류 중에서 선택하여 조성되며, 전체혼합물에 대한 함량은 20내지 45중량% 범위 내에 해당하는 값을 이용하여 실시하였으며, 수용성 유기살균제는 4급 암모니움화합물인 염화알킬디메칠벤질암모니움, 염화디메칠디데실암모니움 및 탄산디메칠디데실암모니움 중에서 하나를 선택하여 조성하되, 전체혼합물에 대한 함량은 4내지 8중량% 사이 값을 사용하고, 불수용성 살균제인 트리아졸화합물은 터부코나졸 또는 사이프로코나졸을 사용하되, 전체혼합물에 대한 함량은 0.1내지 1.0 중량% 사이 값으로 조정하며, 유기살균제인 Prochloraz는 불수용성으로 방미성능을 우수하며, 전체혼합물에 대한 함량은 0.1내지 1.0 중량% 사이 값으로 조성하여 실시하였다.

[실시 예1]

본 발명에 따른 실시 예1은 물 482g에 탄산동 136g에 모노에탄올아민 280g 을 넣어서 구리수용액을 만들고, 염화알킬디메칠벤질암모니움 77g을 넣어 용액을 균질화한다. 상기 균질화된 용액에 Prochloraz 25g을 음이온 계면활성제 및 유기용제로 미세화시킨 후 첨가하여 조성물을 제조하여 목재 보존제를 제조하였다.

[실시 예2]

본 발명에 따른 실시 예2는 물 502g에 탄산동 136g에 모노에탄올아민 280g을 넣어서 구리수용액을 만들고, 염화디메칠디데실암모니움 57g을 넣어 용액을 균질화한다. 상기 균질화된 용액에 Prochloraz 25g을 음이온 계면활성제 및 유기용제로 미세화시킨 후 첨가하여 조성물을 제조하여 목재 보존제를 제조하였다.

[실시 예3]

본 발명에 따른 실시 예3은 물 430g 에 탄산동 170g을 모노에탄올아민 350g 을 넣어서 구리수용액을 만들고, 사이프로코나졸 1.5g을 계면활성제로 미세화시킨 용액 25g을 첨가하고, 상기 계면활성제로 미세화시킨 용액 25g을 첨가한 구리 수용액에 균질화된 용액에 Prochloraz 25g을 음이온 계면활성제 및 유기용제로 미세화시킨 후 첨가하여 조성물을 제조하여 목재 보존제를 제조하였다.

[실시 예4, 5]

본 발명에 따른 실시 예4와 실시 예5는 실시 예1과 같이 목재 보존제를 제조하되, Prochloraz의 첨가량을 50g(실시 예4) 또는 100g(실시 예5)로 증가시켜 음이온 계면활성제 및 유기용제로 미세화시킨 후 첨가하여 조성물을 제조하여 목재 보존제를 제조하였다.

[실시 예6, 7]

본 발명에 따른 실시 예6과 실시 예7은 실시 예2와 같이 목재 보존제를 제조하되, 과 같이 제조하되, Prochloraz의 첨가량을 50g(실시 예6) 또는 100g(실시 예7)로 증가시켜 음이온 계면활성제 및 유기용제로 미세화시킨 후 첨가하여 조성물을 제조하여 목재 보존제를 제조하였다.

[실시 예8, 9]

본 발명에 따른 실시 예8과 실시 예9는 실시 예3과 같이 목재 보존제를 제조하되, Prochloraz의 첨가량을 50g(실시 예8) 또는 100g(실시 예9)로 증가시켜 음이온 계면활성제 및 유기용제로 미세화시킨 후 첨가하여 조성물을 제조하여 목재 보존제를 제조하였다.

ㅇ 방부효력시험

본 발명에 따른 방부효력시험은 KSM-1701 (2005) , 목재방부제에서 정한 시험방법에 따라 공시균은 Fomitopsispalustris FRI 21055, Tramates versicolor FRI 20251을 사용하고, 목재편 준비 및 목재 시험체를 제조하여, 12주에 걸친 항균조작을 했으며, KS에 정한 방부성능 기준은 공시균주에 의해 시험체의 평균무게 감소율이 3%이하로 규정하고 있다.

ㅇ 방미효력시험

본 발명에 따른 방미효력시험은 한국산림과학원 목재보존연구실 규격 제2호에 정하는 방법에 따라 털곰팡이 (R.nigricans)와 청변균(A. pullulans)을 사용하여 4주간 항균조작을 한 후 개개의 목재 시험체에의 균체발육상황을 관찰하여 표1에 따라 평가치를 구한다.

평가치	균제의 발육상황
0	시험체에서 곰파이의 발육이 전혀 나타나지 않는다.
1	시험처에서 측면에서만 곰팡이의 발육이 나타난다.
2	시험체의 윗면 1/3 이하의 면적에서 곰팡이의 발육이 나타난다.
3	시험체의 윗면 1/3 이상의 면적에서 곰팡이의 발육이 나타난다.

<적용예 : 본 발명에 의한 조성물의 방부 방미효과>

본 발명에 의한 조성물의 방부 방미효과를 파악하기 위해 실시 예1내지 실시 예9에서 제조한 조성물을 목재 1㎥에 목재보존제 유효성분이 4±0.3Kg 함유되게 처리한 목재시험체와 목제보존제를 처리하지 않은 무처리 시험체를 위에 앞서 언급한 방부, 방미효력을 시험한 결과를 표2에 나타내었다.

구분	방부효력 (평균무게감소율 %)	방미효력 (평가수치)
실시예 1	1.79	0
실시예 2	1.30	0
실시예 3	0.75	0
실시예 4	1.70	0
실시예 5	1.75	0
실시예 6	1.35	0
실시예 7	1.37	0
실시예 8	0.77	0
실시예 9	0.72	0
무처리	35.2	3

표2 에서 볼 수 있듯이 본 발명에 의한 목재 보존제 조성물은 친환경적이면서 KS규격에 정한 방부성능을 만족시킬 뿐만 아니라 목재 표면을 변색시키는 곰팡이에 대한 방미 성능까지 갖춘 우수한 목재 보존제임을 확인할 수 있다.

Claims (9)

1. 암모니아 또는 지방족아민류로 수용화시킨 구리화합물과 유기살균제인 4급암모니움화합물 또는 트리아졸화합물을 혼합한 화합물과 Prochloraz 을 주성분으로 하고, 용매를 잔부로 구성됨을 특징으로 하는 목재보존제.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 구리화합물은 산화구리, 황산구리, 염화구리, 탄산구리, 염기성탄산구리 및 수산화구리 중에서 하나 이상을 선택하여 조성한 목재보존제.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 4급암모니움 화합물은 염화알킬디메칠벤질암모니움, 염화디메칠디데실암모니움 및 탄산디메칠디데실암모니움 중에서 하나를 선택하여 조성한 목재보존제.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 트리아졸화합물은 터부코나졸 또는 사이프로코나졸로 이루어짐을 특징으로 하는 목재보존제.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 지방족아민류는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민 및 에틸렌트리아민 중에서 하나 이상을 선택하여 조성한 목재보존제.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 Prochloraz는 0.1내지 1.0 중량%로 조성됨을 특징으로 하는 목재보존제.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 구리화합물은 산화구리(CuO)로서 7내지 12 중량%로 조성됨을 특징으로 하는 목재보존제.
   
8. 제3항에 있어서,
   상기 4급암모니움 화합물은 4내지 8중량%로 조성됨을 특징으로 하는 목재보존제.
   
9. 제4항에 있어서,
   상기 트리아졸화합물은 0.1 내지 1.0 중량%로 조성됨을 특징으로 하는 목재보존제.