アルカリ銅四級アンモニウム(通常ACQと略される)は、水溶性の銅(II)錯体と第四級アンモニウムアルキルまたはアリール置換化合物(「クワット」)を含む水性木材防腐剤の一種である。そのため、この製品は元々アンモニア銅/第四級アンモニウムと呼ばれていた。[ 1 ] [ 2 ]
調製物中の銅は、アンモニアNH₃またはエタノールアミンH₂N(C₂H₄)OHなどのアミンとの可溶性錯体の形で存在する。いずれの場合も、銅含有量は通常、存在する銅の量に相当する酸化銅CuOの重量パーセントとして表される。 [ 2 ]
銅の担体として、アンモニアは他の水性防腐剤よりも処理が難しい西洋種に浸透しやすいという利点がある。それ以外の場合は、エタノールアミンが銅の担体として好ましい。[ 3 ]
一部の製剤中の第四級アンモニウムカチオンは、ジデシルジメチルアンモニウム(DDA)N +(CH 3)2(C 10 H 21)2 である。[ 2 ]
DDAは炭酸塩として「Carboquat」という商品名で商業的に生産されている。この炭酸塩は、処理装置の腐食を軽減するために塩化物の代わりに用いられる。[ 2 ]
DDA炭酸塩は非揮発性で水に非常に溶けやすく、オクタノール-水分配係数はほぼゼロである。[ 2 ]
一部の製剤で使用される別の第四級アンモニウムカチオンはアルキルジメチルベンジルアンモニウム(ADBA)です。式はN + (CH 2 ) 2 (C 6 H 5 )(C n H 2 n +1 )、[ 4 ]で、 nは8から18の間で変化します。[ 5 ]
銅錯体と第四級アンモニウム化合物はどちらも正の陽イオンです。対イオン(正電荷を相殺する陰イオン)は通常、水酸化物イオンHO −、塩化物イオンCl −、炭酸イオンCO 2− 3または重炭酸イオン HCO − 3です。[ 2 ] [ 4 ]
ACQの製剤は、「担体」(銅の錯化剤)がアンモニアまたはエタノールアミンである点と、存在する第四級アンモニウムカチオンの種類が異なります。米国[ 3 ]およびカナダ[ 4 ]で登録されているタイプ:
ACQタイプD製剤には、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンと5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンという2種類の防カビ剤も含まれています。[ 2 ]
アンモニアキャリアACQ-Bは、米国西部産木材など処理が難しい木材への浸透性を向上させます。エタノールアミン配合剤、特にACQ-Dは、より均一な表面外観が得られるため、一般的に処理しやすい木材(南部産マツなど)に使用されます。[ 3 ]
木材処理工程では、水溶性の銅と第四級アンモニウムカチオンは、 リグニン、セルロース、ヘミセルロース、その他の木材成分との安定な不溶性化合物の形成によって固定化される。[ 2 ]
ACQは、木材処理工場において工業用真空加圧含浸法によって施されます。乾燥木材の山は、直径7フィート、長さ最大150フィートの円筒形容器に積み込まれます。山は円筒底部のレールシステム上を移動します。満載された容器は強力な真空状態にされ、木材から空気と残存水分がすべて除去されます。次に、容器はACQ溶液でほぼ満杯になり、150PSIの圧力が数時間かけて加えられ、溶液が木材に完全に浸透します。溶液が排出された後、再び真空状態になり、木材から余分な溶液が除去されます。{ https://extension.okstate.edu/fact-sheets/basics-of-pressure-treatment-of-wood.html} 2022-4-13
二段ベッドのサイズ:2×4は294本、2×6は189本、2×8 YPは96本、2×10 YPは80本、2×12 YPは64本です。(YP=イエローパイン)木材の長さは通常8フィート、12フィート、または16フィートですが、それより長い場合もあります。
ACQ-C製品は通常、製造元から濃縮溶液として出荷され、木材処理工場で希釈されます。ACQ-DとACQ-Aは2つの別々の溶液として出荷され、後者で混合および希釈されます。[ 4 ]
米国およびその他の国では、ACQは木材、角材、景観用枕木、フェンス支柱、建物および公共事業用電柱、陸上、淡水および海洋杭、防波堤、デッキ、木製シングル、その他の木造構造物への使用が登録されています。[ 6 ]
ACQで処理された木材は緑がかった茶色で、茶色に退色することがあり、乾燥するまでわずかにアンモニア臭がする場合があります。[ 3 ] [ 4 ]
処理された木材に含まれる銅は比較的無害であり、環境や健康上の懸念はない。[ 2 ]
DDA塩化物は、病院やその他の商業施設や産業施設で数十年にわたり使用されてきた消毒製品の殺菌剤、殺真菌剤、殺藻剤として承認されています。 [ 2 ]
ADBA塩化物は1947年から米国で商業製品に使用されている。1985年にEPAによって登録基準が発行された。[ 5 ]
ACQの欠点の1つは、処理施設や保管場所にある処理済みの木材から、アンモニアの形で大量の大気汚染物質が放出されることです。CCA成分は重量ベースでははるかに毒性が高いものの、非揮発性固体であるため、効果的に封じ込めることができます。[ 1 ]
ACQ処理された木材に含まれる銅は、CCA処理された木材と比較して、亜鉛メッキ鋼製の留め具(釘やねじなど)の腐食を10倍以上促進します。 ステンレス鋼(AISI 316)は影響を受けません。[ 7 ]アルミニウムとガルバリウム製の留め具は避けるべきです。[ 8 ]溶融亜鉛メッキ鋼、銅、またはステンレス鋼製の留め具を使用する必要があります。[ 3 ] [ 9 ]
ACQ技術はカナダで開発され特許を取得し、米国で改良されました。1980年代後半からヨーロッパ、日本、米国で商業生産されています。ACQ防腐剤で処理された木材製品は、2004年にカナダで初めて商業生産されました。[ 4 ] [ 1 ]
ACQは、クロム酸銅ヒ素(CCA)で処理された木材から、接触(特に遊び場)、浸出、切断、研磨、または燃焼によってクロムとヒ素による環境汚染の可能性が懸念された後、広く使用される木材防腐剤となった。 [ 9 ]これらの懸念により、2003年から2004年にかけて、米国環境保護庁(EPA)は住宅用CCAを事実上禁止した。
Chemical Specialties, Inc(CSI、現Viance)は、ACQの商業導入により、2002年に米国環境保護庁の大統領グリーンケミストリーチャレンジ賞を受賞しました。