Антисептик для защиты целлюлозосодержащих материалов

 

Изобретение относится к составам антисептика для биохимической защиты целлюлозосодержащих материалов от грибов синевы и плесени, в частности древесины, и может быть использовано в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. В качестве антисептика предложена комбинированная композиция, содержащая неорганические компоненты в виде карбоната натрия и тринатрий фосфата и органический компонент в виде уксуснокислого алкиламмония, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: карбонат натрия 73-77; тринатрийфосфат 11-15 и уксуснокислый алкиламмоний 8-14.

Изобретение относится к антисептическим препаратам для защиты целлюлозосодержащих материалов, в частности древесины, от грибов синевы и плесени в период ее атмосферной сушки и транспортирования с влажностью выше транспортной и может быть использовано в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности.

Известен состав антисептика для защиты древесины, содержащий, мас. пентахлорфенолят натрия 36,5; трансформаторное или веретенное масло 2; этилмеркурхлорид 0,48; едкий натрий 0,5 и кальцинированная соль остальное. /см. Фломин Е.Е. и др. Защитная обработка сырых пиломатериалов, М. 1970 г. с. 4 и 9/. Недостатком этого препарата является то, что он обладает свойством быстро приостанавливать развитие микроорганизмов. Активную основу его составляет пентахлорфенолят натрия, который плохо проникает в древесину и тем самым снижает эффективность препарата по защите ее от гниения. Антисептик действует избирательно на грибную флору, тем самым усложняет и ограничивает технологию его применения. Антисептик имеет неприятный и раздражающий запах и требует в обязательном порядке средства защиты при работе с ним.

Известна антисептическая композиция для защиты сырой древесины и пиломатериалов от гниения, содержащая следующие компоненты, мас. пентахлорфенолят натрия 38,0-42,0; тиомочевинa 10,0-12,0; минеральное масло 2,0-2,5; трифенилфосфат 1,5-2,0 и углекислый натрий 41,5-48,5 /см. авт. св. СССР N 489638, кл. 4 B 27 K 3/52 от 3.12.73 г./.

Недостатком указанного антисептика является то, что его активность проявляется только при высоких концентрациях в водных растворах. Этот препарат относится к 1-му классу опасности. Он токсичен для окружающей среды; при контакте с растворами препарата возможны экземы на руках и воспаления слизистой оболочки верхних дыхательных путей. В процессе применения его следует обязательно использовать индивидуальные средства защиты.

Также недостатком этого антисептика является и то, что его токсические свойства проявляются только при постоянной подпитке рабочих растворов. При этом свойства древесины ухудшаются и последующая переработка ее усложняется.

Наиболее близким по составу и принятым заявителем в качестве прототипа является известная композиция антисептика для защиты древесины от грибов синевы и плесени, которая описана в Технических условиях /ТУ ОП 13-0273675-29-90/, разработанных в ВНПО "Союзнаучдревпром" в 1990 г. Этот антисептик выпускается в промышленности под названием "КАТАН".

Указанный антисептик многокомпонентный и включает неорганическую часть, состоящую из кальцинированной соды, тринатрийфосфата и борной кислоты, и органическую часть, состоящую из алкилдиметилбензиламмоний хлорид, при этом все компоненты взяты в следующем соотношении, мас. кальцинированная сода 56,5 58,5; тринатрийфосфат 12,0 14,0; борная кислота 5,0 6,0; алкилдиметилбензиламмонийхлорид 23 25.

В качестве активной основы в этом препарате используется алкилдиметилбензиламмоний хлорид.

Одним из недостатков прототипа является его высокая токсичность.

Это обусловлено тем, что в качестве органической части антисептик содержит алкилдиметилбензиламмоний хлорид. Указанное соединение относится ко 2-му классу опасности. Он вреден для окружающей среды; обладает кожно-раздражающим и выраженным кожно-резорбтивным действием, вызывая дерматиты. В технологии его использования требуется точное дозирование рабочего раствора и постоянный контроль за концентрацией антисептика в водном растворе. Безопасный уровень воздействия соединения составляет 0,07 мг/м³, а ПДК в воде водоемов 0,1 мг/л.

Кроме того, недостатком прототипа является и то, что антисептическое действие он проявляет только при 5 8%-ных рабочих растворах, причем для еловой древесины концентрация составляет 5 7% а для сосновой 6 8% т. е. в зависимости от вида древесины требуются и разные рабочие растворы антисептика, что усложняет технологию его использования. Рабочие растворы имеют pH 8,8 9,5. Средний расход антисептика равен 1,75 кг/м³. Показатель сохранности поверхности образцов хвойный и лиственных пород заболонной части древесины при 5% -ной концентрации раствора после 30 дней выдержки составляет 88% а после 50 суток 73% и при 6 8%-ной концентрации этот показатель равен 94% при 30 суток выдержки образцов и 90 91% после 50 суток.

Таким образом, появилась задача разработки антисептического состава, который бы хорошо растворялся в воде, был бы безопасным для окружающей среды, нетоксичным, дешевым, экологически чистым, проявлял бы активность при малых концентрациях в рабочем растворе, осуществлял бы биозащиту любых пород древесины и имел бы доступную и дешевую технологию производства.

Указанным качествам соответствует предлагаемый состав антисептика, который содержит следующие компоненты, мас. карбонат натрия 73 77; тринатрийфосфат 11 15 и уксуснокислый алкиламмоний 8-14.

Таким образом, предложенный состав антисептика отличается от прототи тем, что он содержит только два неорганических компонента и в том, что в качестве органической части используют уксуснокислый алкиламмоний / в промышленности это соединение получило название "УКА"/, имеющий структурную формулу: Карбонат натрия /углекислый натрий или кальцинированная сода/ представляет собой порошок белого цвета, который хорошо /с повышением температуры среды/ растворяется в воде и нерастворим в большинстве органических растворителях. Применяют его в фармацевтической, кожевенной, резиновой и пищевой промышленности, а также для производства стекла, алюминия, моющих средств, очистки нефти, мойки и стирки белья. В предложенной композиции антисептика карбонат натрия ускоряет перенос активной части смеси, которой является УКА за счет образования с ним подвижных неустойчивых комплексов.

Тринатрийфосфат представляет собой натриевую соль ортофосфорной кислоты, хорошо растворим в воде и используется в промышленности в качестве моющего водоумягчающего средства, а также в пищевой промышленности в производстве колбас, сыра, кондитерских изделий. В предложенном композиции тринатрийфосфат активизирует жизнедеятельность грибковой флоры древесины, понижая ее устойчивость против фунгицидов.

УКА относится к классу первичных аминов. В настоящее время налаживается промышленное производство этого соединения, технология, которого сравнительно недорогая, безотходная и экологически чистая.

По степени воздействия на живые организмы УКА относится к умеренным веществам / к 3-му классу опасности/, выявлены его бактерицидные и бактериостатические свойства по отношению к целлюлозосодержащим материалам. Показатель сохранности древесины, пропитанной раствором этого соединения сравнительно высокий, но учитывая, что одним из существенных показателей использования антисептика является его экономические показатели, применять его самостоятельно для лесопильной промышленности невыгодно.

В предлагаемой композиции УКА является активной частью смеси, т. е. он уничтожает грибковую флору в древесине. Таким образом, каждый из трех ингредиентов состава антисептика выполняет свою функцию, усиливая действие друг на друга. В результате сказывается, что антисептическая активность предлагаемого состава несколько выше, чем защищающие свойства непосредственно УКА.

В промышленности предложенный антисептик получил название "АЦЕТАС-1" и получают его путем смешения всех трех компонентов. Для чего в шнековый смеситель с мешалкой вводят кальцинированную соду и тринатрийфосфат из расчета (в мас.) указанных в формуле изобретения. Смесь тщательно перемешивают и под давлением 0,07 мПа /0,7 кгс/см²/ в смеситель впрыскивают уксуснокислый алкиламмоний. Устройство смесителя и мешалки таковы, что через 50 60 мин происходит полное перемешивание и гомогенизация смеси.

Готовый продукт представляет собой однородную порошкообразную массу белого цвета, почти без запаха, с содержанием массовой доли карбонатов в пересчете на CO^-₃² не более 23 24% ЛД₅₀ 0,43 г на кг. Антисептик относится к 3-му классу опасности. ПДК в воде водоемов составляет 2 мг/м³ /в прототипе 0,1 мг/л/, безопасность уровня в воздухе 0,04 мг/м³ /в прототипе 0,07 мг/м³/.

Антисептик затаривают по 20 кг в мешки и отправляют на реализацию. Рабочие растворы из него приготавливают в виде 5 7%-ной концентрации. При выше и ниже указанных пределов рабочих концентраций эффекта не достигают, т. к. при нижних значениях активность антисептика мала, а при верхних - экономически нецелесообразно.

О качестве полученного антисептика судят по показателю сохранности поверхности образцов древесины, предварительно инфицированных суспензий опор и высушенных до первоначальной влажности. "Ацетас-1" испытывали против следующих видов грибов: деревоокрашивающих Aureobasidium pullulans, Cladosporium herbarium, Descula pinicola, Phialophora fastigiata, Sclerophoma pityophylla, Ophiosomapini, O. pilifera, и плесневых Aspergillus niqer, Verticillium glaucum Penicillium meleagrinum, Trichoderma harzianum.

Средний расход "АЦЕТАС-1" составляет 700 г/м³ и в то время как по прототипу 1,75 кг/м³, что является дополнительным преимуществом предложенного состава антисептика перед прототипом.

Наибольший эффект сохранности образцов древесины наблюдался после 30 дней выдержки образцов. При этом при обработке образцов 5%-ной концентрацией рабочего раствора после 30 дней выдержки сохранность их составила 96% а при тех же условиях по прототипу 88% Технический эффект значительно повышается за счет того, что предложенный антисептик менее опасен для человека и окружающей среды и расход его значительно меньше чем состава по прототипу.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. В специальный смеситель с мешалкой вводят компоненты карбонат натрия и тринатрийфосфат в количестве 75 и 13 мас. соответственно. Смесь тщательно перемешивают /выделяется тепло, т. е. смесь разогревается где-то до 50^oC/. Далее через форсунки вводят уксуснокислый алкиламмоний /под давлением 0,7 кгс/см²/ в количестве 12 мас. и продолжают перемешивание смеси в течение 50 60 минут. По истечении указанного времени определяют pH смеси и содержание в ней карбонатов, которых в пересчете на CO^-₃² должно быть не более 23 24% а pH 8,8 9,5. Готовый антисептик затаривают и отправляют на реализацию.

Сохранность поверхности образцов через 30 суток при 5%-ной концентрации раствора составила 96% а при 7%-ной 99% и после 50 суток 94% и 97% соответственно. Антисептический эффект наблюдается при указанных концентрациях растворах и после 10, 20 и 40 дней выдержки и составил 99% 96% и 94% при 5%-ной концентрации и 100% 99% и 98% соответственно при 7%-ной концентрации раствора.

Пример 2. В смеситель вводят в той же последовательности и при тех же условиях, что и в примере 1, с той же лишь разницей, что количество вводимых компонентов составляет 73, 15 и 12 мас. соответственно.

Антисептическое действие проверяли точно также, как и в примере 1 на образцах древесины, предварительно пропитанных и высушенных до первоначальной их влажности. Сохранность образцов через 30 суток при 5-ной концентрации составила 96,7% и при 7% -ной 98,5% а после 50 суток 93,6% и 96,7% соответственно.

Пример 3. Aналогично примеру 1, с той лишь разницей, что взяты в количестве 77, 15 и 8 мас. Сохранность образцов после 30 дней выдержки при 5%-ной концентрации рабочего раствора составила 95% а при 7%-ной 98% и после 50 суток -93% и 94% соответственно.

Выявлено, что по показателю сохранности опытных образцов, пропитанных предложенным антисептиком, наибольший эффект достигается при количественном содержании /в мас./ компонентов, указанных в формуле изобретения. При значениях выше и ниже указанных пределов эффект снижается: заданные интервалы показателей количества каждого компонента антисептика являются необходимыми и достаточными для получения наибольшего эффекта биозащиты древесины от грибов синевы и плесени в период ее атмосферной сушки или транспортирования с влажностью выше транспортной.

Предложенный антисептик "АЦЕТАС-1" расширяет ассортимент известных комбинированных антисептиков и является по своим свойствам перспективных препаратов для биозащиты древесины от синевы и плесени.

Формула изобретения

Антисептик для защиты целлюлозосодержащих материалов, содержащий карбонат натрия, тринатрийфосфат и азотсодержащий органический компонент, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего органического компонента он содержит уксуснокислый алкиламмоний при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбонат натрия 73 77 Тринатрийфосфат 11 15 Уксуснокислый алкиламмоний 8 14