건성유는 목재 보호에 그자체로 사용되고나 알키드alkyd라고 불리우며 미가공(원유) 혹은 화학적/열적으로 변형되었을 수 있는 유변성 폴리에스테르 수지oil-modified polyester resin의 중요한 부분으로 사용됩니다. 보호되어야하는 표면 위에 퇴적되었을 때, 건성유는 교차결합cross-linking을 통한 구조상 3차원의 망tri-dimensional network를 형성하며 대기 조건의 공기 노출 아래 자가산화 반응auto-oxidation reaction을 겪을지도 모릅니다. 이러한 반응은 개시, 증식 그리고 종결과 같은 3개의 단계로 진화하고 가끔 열화degradation반응에의해 동반되며 기초적인 연쇄반응로써 진행합니다.
몇몇 많이 결합된 중합체 망들은 황화yellowing및 변색discoloration하기 쉬우며 자외선에 민감합니다. 구조상 이중결합을가진 리놀레산linoleic acid함량이 높을 수록, 결과적으로 피막film이 광화학적photochemical열화를 겪을 가능성이 높아집니다. 결과 망이 에테르 다리ether bridge들을 어느정도까지 포함하고있을 때, 코팅 결과물은 수분과 알칼리alkali에 더욱 안정적이고 저항력이 있습니다. 예를들어, 동유는 다른 건조력 좋은 오일들보다 더 비싸지만, 건조력있는 동유tung oil에서 얻어진 피막film은 짧은시간 안에 건조하면서도 좋은 특성을 가질수 있습니다.
식물성 오일은 목재 보호에서의 특정한 적용에대해 연구되고 사용되어져왔습니다. 목재 보호 목적을 위해 가장 흔하게 연구되어져온 천연 오일은아마인유linseed oil과톨유tall oil입니다. 대두유soybean oil, 견과유nut oil, 대마유hemp oil, 파슬리 종자유parsley seed oil, 석류 종자유pomegranate seed oil, 흑종초유Nigella sativa oil, 카놀라유canola oil, 참기름sesame oil등을 포함한 많은 다른 식물성 오일들은 인공적인 풍화작용의 노출 아래에서 이들의 보호 가능성을 평가하기 위해 실험되었습니다.
▶아마인유linseed oil, 톨유tall oil, 오렌지유orange oil, 대두유soybean oil, 견과유nut oil그리고대마유hemp oil는, 특히부식와 해충에 대항하여,목재 보호에 효과적이라는 것이 입증되었습니다. 오렌지 껍질의 꺼풀에서 파생된 오렌지 오일은 흔히 목재 가구를 청소하고 취급하기 위해 쓰입니다.
▶톨유Tall oil, 아마인유linseed oil, 그리고 동유tung oil는 목재 표면을 처리하는 데 사용했을 때수분 흡수에 대항하여 매우 효과적입니다.
▶ 톨유Tall oil는 침엽수coniferous tree의 크래프트 펄프kraft pulping과정에서 얻어지는 부산물이며, 기본적으로, 지방산fatty acid(주로 팔미트산palmitic acid, 올레산oleic acid, 그리고 리놀레산linoleic acid)과 지방알코올fatty alcohol, 수지산resin acid(주로 아비에트산abietic acid와 이것의 이성체isomer), 불감화 스테롤unsaponifiable sterol, 몇몇 스테롤sterol, 그리고 다른 알킬 탄화수소alkyl hydrocarbon파생물들의 복합 혼합물입니다. 이것의 목재 보호제로써의 적용은 내부후성decay resistance의 주요자원인 심재 추출물heartwood extractive과 비슷한 몇몇 구성요소들의 존재에 연관되어있습니다. 이것의 목재에게 풍화작용에서의 저항력을 부여하는 효율적인 작용은 아마인유linseed oil와 혼합되었을 때 발전됩니다.
흔히, 대부분의 식물성 오일은 색 변화 및 도장되지않은 목재 표면의 열화뿐만아니라 오일 기반 코팅의 저하를 일으키는 미생물들에 쉽게 정복됩니다. 그러므로, 화학과 열적인 방법으로의 가공 과정은 코팅 배합에 포함된 식물성 오일에 효과적으로 적용됩니다. 오일의 화학적 개량에서 가장 자주 쓰이는 방법 중 하나는 에폭시화epoxidation입니다; 새로 형성된 에폭시드기epoxide group들은 초기 탄소 이중결합들보다 더욱 반응이 좋으므로, 오일을 좋은 가소제로써 사용됩니다. 알켄alkene과 과산화유기산organic peroxide acide의 통속적인 반응을 포함한 다양한 에폭시화epoxidation 방법 혹은 산성 이온 교환 수지acid ion exchange resin(AIER)및 금속 촉매metal catalyst를 포함한 방법들 중에, 화학적 효소 에폭시화 (chemo-enzymatic epoxidation)이 해롭지 않고 친환경적이며 전환율이 보통 90%이상이기 때문에 큰 관심을 받았습니다.
가장 흔히 쓰이는 것은 에폭시화된 대두유epoxidized soy bean oil(ESO)과 에폭시화된 아마인유epoxidized linseed oil(ELO)이고, 이들은 자외선 차단 시스템을 생성하는데 효과적으로 사용됩니다; 오일들은 2-히드록시-4(2,3-에폭시히드록시)-벤조페논2-hydroxy-4(2, 3-epoxypropoxy)-benzophenone(HEPBP)와 혼합되어서 사용되거나, HEPBP처럼 사용되거나 아니면 HEPBP으로 사용됩니다. 에폭시화된 아마인유linseed oil은 살생물제와 결합되면 목재의 지상 지하의 노출에 모두 적합한 보호적인 제형을 형성하면서 소수성제hydrophobic agent로써도 효과적입니다. 에폭시화된 대두유epoxidized soybean oil는 무수호박산succinic anhydride의 반응에 의해 소수성을 부여하게hydrophobization되어 화학적으로 변형되기 이전에 목재 취급에 적용되어 자외선 작용에 대항하여 효과적으로 목재를 보호시켜주기 때문에 주목받고 있습니다. 무수호박산succinic anhydrinde으로 변형되고 에폭시화된 포도씨유epoxidized grapeseed oil로 추가적으로 첨착된 목재 샘플들은 우월한 내열성thermal stability과 페니실륨 크리소게늄Penicillium chrysogenum과 클라도스포리움 클라도스포리오이데스Cladosporium cladosporioides와 같은 균류에 대항하는 내부후성decay resistance을 나타내었습니다.
야외의 적용에서 발전된 저항성을 이뤄내기 위해 목재를 취급하는데 매우 효과적인 방법은 오일이 산소량의 제한을 동반하며 목재 구조를 침투할 때 물성 오일을 사용한 열처리를 포함합니다. 열과 식물성 오일이 결합된 효과는 균류와 해충, 해양천공생물marine borer 그리고 다른 곤충들에 대항하는 더 좋은 저항력뿐만아니라 곰팡이에서도 높아진 저항력을 포함합니다. 또한 다음과같은 장점이 있습니다:
▶ 발전된 역학적 특성mechanical characteristic
▶ 제한된 풍화와 흡습성hygroscopicity
▶ 좋은 치수안정성dimensional stability
▶ 균열감소 (크래킹 감소) reduced cracking
또한, 고객의 니즈에 맞춘 신제품개발에도 힘쓰고있습니다.
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Citation: Teaca, C.-A., Roşu, D., Mustaţă, F., Rusu, T., Roşu, L., Roşca, I., and Varganici, C. D. (2019). "Natural bio-based products for wood coating and protection against degradation: A Review," BioRes. 14(2), 4873-4901.