木材是一種極為優異的生物材料,亦被視為21世紀對地球環境為最柔和、衝擊最小的”生態材料”。然而木材本身則難免會受到菌、蟲、白蟻危害。因此如何延長木材之使用週期(life cycle)及延長使用年限是極為重要的。
CCA 至今是最廣為使用的木材防腐劑,之所以使用CCA乃在於CCA藥劑一旦進入竹木材內,便容易與竹木材之主要化學成分相結合,形成穩定的錯合物(Chemical complex)。但CCA的毒性對人體健康與環境保護可能造成極大威脅,所以自1999年5月起CCA已被環保署列為需以毒化物管理之化學藥品。現行採用CCA為鉻化砷酸銅防腐劑,其成份中銅會殺菌,砷會殺蟲,鉻會固著在木材中。因此防腐、防蟻效果相當好。問題是藥劑之毒性,工廠排水之砷濃度之限制強化,而且CCA處理木材使用後廢棄,於燃燒時3價鉻轉變成毒性高之6價鉻,而有毒之3價砷酸會轉變成亞硫酸,產生毒氣亦會引起環保問題。歐盟、日本及美國、加拿大等先進國家、地區,均已禁止CCA處理木材之使用。而國內部分主管單位,如古蹟歷史建築之主管機關已以行政命令禁止使用。因鉻化砷酸銅為人類確定致癌物,環保署已於94年12月30日公告列管為第二類毒性化學物質,限制其使用用途,嚴加管制。
此外,美國環保署EPA(Environmental Protection Agency)宣布至2003年10月31日以後,將不能使用含砷化物當作防腐劑使用,並表示2004年7月以後將不可以CCA處理產品當作任何的家居構材使用(EPA,2002)。因此不含鉻和砷之防腐劑應運而生如ACQ (Ammoniacal Copper Quat)、AAC (Alkyl Ammonium Compounds)及CuAz等,成為未來木材防腐劑之發展趨勢。
近來歐美及紐澳研發新木材防腐劑,雖然這些新防腐劑毒性低又具特有的功能,但是其成本偏高,市場不易拓展。我國目前在竹木材防腐處理技術大都停留在焦油及CCA層次上,較屬於環保的則採用低毒性無機硼的木材防腐劑技術,但整體而言,防腐及耐久處理技術遠較歐美及紐澳落後。
本公司研發出的P/ACB防腐劑是以高濃度鈉基硼砂及銅化合物為主劑,配合高壓製程,再以提煉特殊蛋白質作為這些藥劑在木材及竹材細胞壁內固著劑,增加防腐劑防腐時效,透過此種處理技術,防腐效果可與CCA相近,以下為試驗結果。
(一)實驗材料
樹材:1.樹齡15年生左右造林木之杉木(Cunninghamia lanceolate)邊材。
2.竹材:四年生之孟宗竹。
藥劑:P/ACB防腐劑
(二)藥劑流失量及保存率
杉木邊材與竹材之藥劑流失量及保存率之測定結果列於表1.表2.及圖1.圖2.。結果得知,杉木處理材就流失率來觀測,維持在5.4~9.9% (0.8 %/天~1.4 %/天)。
國內學者王振瀾、尹華文(1992)以鉻銅類保存劑處理台灣杉經5天、15天及25天水浸漬後之藥劑保留性質研究發現保存率視浸漬時間之增長而遞減。同樣地,林亞立(1995)以柳杉將CCA注入後,經過28天流失試驗結果得知試材中的CCA成分的流失主要發生在流失試驗的前14天(17.4,1.24 % /天),後14天流失較少(2.6 %,0.19 % /天)。依此可推測約有8%的CCA未固著於試材中。
圖1.藥劑處理杉木邊材經浸水一週後之保存性質
(三)注入量測定方法與步驟
1. 杉木之邊材(Sapwood)切成2×2×2㎝試片後,置於60±2℃烘箱中,乾燥48小時,稱取重量(W1)。
2. 藥劑處理試材:依表1之藥劑配比配製所需之溶液,將試材置入加壓注入罐,依傳統之充細胞法將藥液加壓注入至試材,使藥液能均勻滲透,經加壓注入後,取出氣乾24hrs,將試片移入60±2℃烘箱中,乾燥48小時,稱取重量(W2)。
根據下列公式計算木材重量增加率(式1)及藥劑乾式基準吸收量(式2),以評定藥劑吸收效果。
W2 - W1
重量增加率(WPGs,%)= ---------- ×100 -----(式1)
W1
W2 - W1
乾式基準吸收量(R ,kg/m3) = ---------- ×1000 -----(式2)
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