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 из органических и неорганического элементов, содержащая следующие компоненты в мас. %: оксиэтилидендифосфоновая кислота - 10,0 - 12,0, алкилбензиламмоний хлорид - 24,0-26,0, кальцинированную соду - 62,0-65,0.

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 антисептический препарат для защиты древесины от грибов синевы и плесени, содержащий, в мас. пентахлорфенолят натрия 36,5, трансформаторное или веретенное масло 2,0, этилмеркурхлорид 0,48, едкий натрий 0,5, кальцинированную соду остальное (см. Фломин Е.Е. и др. Защитная обработка сырых пиломатериалов, М. 1970г. с. 4 и 9).

Препарат не способен быстро приостанавливать развитие микроорганизмов. Он имеет неприятный раздражающий запах. Активную основу препарата составляет пентахлорфенолят натрия, который слабо проникает в древесину и тем самым снижает эффективность препарат по защите древесины от гниения. Использование этого антисептика усложнено и ограничено еще и тем, что на микроорганизмы он действует избирательно.

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

Недостатком указанного антисептика является то, что активность его проявляется только при высоких концентрациях рабочих растворов. Антисептик относится к 1 классу опасности; он токсичен для человека и окружающей среды. Действие антисептика проявляется при постоянной подпитке рабочих растворов, и при этом качество древесины резко снижается и ухудшается технология ее переработки.

Наиболее близким по технической сущности является антисептическая композиция для защиты древесины от грибов синевы и плесени, содержащая, в мас. кальцинированную соду -57,5 ± 1, тринатрийфосфат 13,0 ±, борную кислоту -5,5 ± 0,5 и алкилдиметилбензиламмоний хлорид -24,0 ± 1. Этот препарат в промышленности выпускают под названием "КАТАН" (см. Технические условия ТУ ОП 13-1273675-29-90, разработанные ВНПО "Союзнаучдревпром, 1990г.).

Недостатком этого средства, выбранного заявителями в качестве прототипа, является его высокий уровень токсичности. Это обусловлено тем, что активную основу препарата составляет алкилдиметилбензиламмоний хлорид. Указанное соединение обладает кожно-раздражающим и выраженным кожно-резорбтивным действием, вызывая дерматиты. Препарат требует контроля при дозировании и составлении рабочих растворов. Кроме того, его антисептические свойства в основном проявляются при концентрации его в растворах от 5 до 8% причем для еловой древесины концентрация растворов должна быть 5-7% а для сосновой 6-8% Соединение алкилдиметилбензиламмоний хлорид относится ко 2 классу опасности. Безопасный уровень воздействия соединения составляет 0,07 мг на 1 м³, а ПДК в воде водоемов 0,1 мг на 1л.

Рабочие раствора препарата имеют pH=8,8-9,5. Средний расход антисептика составляет 1,75 кг на 1 м³ древесины. Показатель сохранности поверхности образцов хвойных и лиственных пород заболонной части против деревоокрашивающих и плесневых грибов при 5%-ой концентрации рабочего раствора составляет 88% после выдержки их в течение 30 дней и 73% после выдержки 50 суток. При концентрации рабочего раствора антисептика 6 и 8% показатель сохранности образов через 30 дней выдержки составляет 94% а через 50 суток - 90-91% Все вышеуказанные недостатки прототипа устраняются, если использовать композицию антисептика по данному изобретению. Этот антисептик содержит кальцинированную соду, соединение четвертичного аммония, в качестве которого используют алкилбензиламмоний хлорид, и дополнительно оксиэтилидендифосфоновую кислоту, при этом все компоненты взяты при следующем соотношении, в мас.

кальцинированная сода 62,0-65,0 алкилбензиламмоний хлорид 24,0-26,0 оксиэтилидендифосфоновая кислота 10,0-12,0.

Таким образом, общими признаками предложенного антисептика и прототипа являются присутствие в нем кальцинированной соды и соединения четвертичного аммония, а отличительными то, что в него входит дополнительный компонент в виде оксиэтилидендифосфоновой кислоты и что в качестве соединения четвертичного аммония используют алкилбензиламмоний хлорид.

Кальцинированная сода (карбонат натрия) представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворяется в воде и нерастворима в большинстве органических растворителях. Применяют это соединение в фармацевтической промышленности, кожевенной, резиновой и пищевой. Кроме того, соду используют для производства стекла, алюминия, моющих средств, очистки нефти, мойки и стирки материалов.

Алкилбензиламмоний хлорид относится к поверхностно-активным веществам. В промышленности его производят под названием "БИОМИН". Соединение имеет структурную формулу: БИОМИН хорошо растворим в воде и представляет собой однородную массу в виде пасты с содержанием основного вещества не менее 48-50% Плотность раствора, г/см³ 0,96-0,97, pH 6,6-7,0, вязкость при 20^o, спз - 140-150, поверхностное натяжение, дин/см 32-35 и токсичность для белых мышей LD₅₀, мг/кг 350. Соединение относится к 3 классу опасности. БИОМИН обладает бактерицидными свойствами и применяется он в качестве эмульгатора и дезэмульгатора.

Оксиэтилидендифосфоновая кислота является сильной пятиосновной кислотой. Используется в нефтедобывающей промышленности, в сельском хозяйстве, в парфюмерной и косметической промышленности, в бытовой и аналитической химии, в теплоэнергетике в качестве средства против накипи. Оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФК) относится к поверхностно-активным веществам и применяется также в качестве дезинфектанта, гидрофобизатора, ингибитора коррозии, деэмульгатора и бактерицида. В качестве бактерицида в силу своих невысоких биозащитных свойств в промышленности практически не применяется. ПДК этого соединения в водоемах питьевого назначения составляет 0,6 мг/дм³, а для рыбного хозяйства 0,9 мг/дм³. Относится ОЭДФК к 3 классу опасности. Для получения предлагаемой композиции антисептика ОЭДФК должна соответствовать ГОСТ 12.1.007-76.

Каждый компонент в предложенном антисептике выполняет свою функцию. Так кальцинированная сода ускоряет перенос активной части смеси, к которой относятся алкилбензиламмноний хлорид и оксиэтилидендифосфоновая кислота. Оксиэтилидендифосфоновая кислота активирует жизнедеятельность грибковой флоры древесины, понижая ее устойчивость против фунгицидов. В смеси действие ОЭДФК значительно выше, чем у подобных ему соединений, например тринатрийфосфата, т. к. содержание фосфора в ней почти в два раза больше. Алкилбензиламмоний хлорид, как активная биологическая часть смеси, уничтожает грибковую флору древесины. Это соединение находится в композиции в виде комплекса, содержащего гидроксильную группу, который является доминирующим элементом в части бактерицидной и фунгицидной активности предложенной композиции. Замена галогена Cl^- на гидроксильную группу происходит в водных средах. Свои антисептические свойства препарат проявляет при концентрации его в водных средах равных 5-7% Таким образом, каждый из используемых компонентов антисептика выполняет свою определенную функцию биозащиты и одновременно усиливает действие друг на друга, повышая эффективность антисептика. При этом токсичность препарата значительно выше, чем токсичность двух компонентов, в частности БИОМИНА и ОЭДФК.

Все компоненты предложенного антисептика относятся к умеренным веществам по своей химической активности. Антисептик относится к 3 классу опасности. Он безопасен для человека и окружающей среды, при работе с ним требуются обычные средства и меры защиты, которые рекомендуются при работе с химическими веществами. В промышленности предложенный антисептик получил название "БИОМИНАС-2". Получают его путем смешения всех трех компонентов. Для чего предварительно в специальном смесителе при 50^oC смешивают БИОМИН и ОЭДФК, тщательно смесь перемешивают в течение нескольких часов (до 2 часов в зависимости от объема поступающих веществ) и подают эту смесь в другой смеситель, который также снабжен специальной мешалкой и подогревом. В этот смеситель вначале вводят карбонат натрия, тщательно его перемешивают и вводят через форсунки (методом периодического опыления смеси) смесь из БИОМИНА и ОЭДФК.

Полученная смесь перемешивается при температуре 50^oC и при содержании в ней массовой доли карбонатов в пересчете на CO^-₃² не менее 23% она выгружается и отправляется на реализацию.

Готовый продукт представляет собой однородную порошкообразную массу белого цвета, почти без запаха. Антисептик полностью растворяется в воде, pH среды 8,8 9,5. Температура плавления 198 199^oC, температура замерзания равна -25^oC, плотность г/см³, 1,25. ПДК в воде водоемов составляет 1,8 мг/м³, а по прототипу -0,1 мг/л, безопасность уровня в воздухе 0,037 мг/м³, а по прототипу -0,07 мг/м³.

О качестве антисептика судят по показателю сохранности поверхности образцов древесины, предварительно инфицированных суспензией спор (деревоокрашивающими и плесневыми грибами) и высушенных до первоначальной влажности. Средний расход"БИОМИНАС-2" составляет около 570 680 г/м³, в то время как по прототипу 1,75 кг/м³, что является дополнительным преимуществом его перед прототипом. Выявлено, что наибольший эффект по токсичности антисептик при 5-7% -ой концентрации, причем больше всего биозащитные свойства препарата выявлены для образцов, инфицированных деревоокрашивающими грибами, и менее для плесневых грибов. Так при 5%-ой концентрации через 30 суток выдержки сохранность образцов составляет 87%-88% как и по прототипу, а при 7% -ой через 30 суток уже 95% в то время как по прототипу 94% сохранности достигается только при 8% -ой концентрации рабочего раствора. При 8%-ой концентрации "БИОМИНАС-2" через 30 суток сохранность составляет 96% Технический эффект при этом увеличивается за счет того, что предложенный антисептик менее опасен для окружающей среды и что расход его значительно меньше, чем у прототипа.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.В специальный смеситель, снабженный подогревом и мешалкой, вводят алкилбензиламмоний хлорид и оксиэтилидендифосфоновую кислоту. Содержание этих компонентов в мас. составляет 25 и 11 соответственно. При температуре 50^oC смесь тщательно перемешивают в течение 1,5 2 часов и подают в промежуточный бак, откуда смесь через форсунки поступает в другой смеситель, наполненный карбонатом натрия. Последний берут в количестве, мас. равном 64. Смесь из БИОМИНА и ОЭДФК вводят в кальцинированную соду методом напыления, причем периодического. В результате каждая частица карбоната натрия "обволакивается" жидкой смесью, способствуя образованию такой смеси компонентов, которая быстро растворяется в воде с образованием антисептического раствора. После тщательного перемешивания смеси в ней определяют содержание карбонатов, которое должно быть в пересчете на CO^-₃² не менее 23% Готовый антисептик затаривают и отправляют на реализацию.

Антисептические свойства полученного продукта выражены через показатель сохранности образцов древесины, предварительно пропитанных (инфицированных) суспензией спор и высушенных до первоначальной влажности. В результате показатель сохранности образцов при 5%-ой концентрации препарата через 30 дней составляет 89% а при 7%-ой 95% а при 8%-ой 96% Для образцов, пропитанных плесневыми грибами, эффективность защиты меньше.

В результате определения показателя сохранности образцов через 10, 20 суток выявлено, что при 5%-ой концентрации этот показатель составил 97 и 91% соответственно, а при 7%-ой 99 и 96% соответственно. При тех же условиях показатели сохранности поверхности образцов в через 10 суток по прототипу составили при 5%-ой концентрации 88% а через 20 суток 88% при 7%-ой концентрации эти показатели соответственно равны 97 и 95% Пример 2.В смеситель вводят БИОМИН и ОЭДФК, мас. 26,0 и 12,0. Смесь тщательно перемешивают при 50^oC и через форсунки вводят в другой смеситель с мешалкой где находится карбонат натрия в количестве 62,0 мас. Все технологические условия аналогичны примеру 1, с той лишь разницей, что вводят компоненты в другом количестве. Так же получают порошок белого цвета, мелкодисперсный и хорошо растворимый в воде. PH среды 8,8 9,5, антисептические свойства проверяли, как и в примере 1. В результате при 5%-ой концентрации антисептика БИОМИНАС-2 сохранность образцов через 30 суток составила 88% а при 7%-ой 94% Пример 3. Аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что компоненты в составе взяты в количестве, мас. БИОМИНА 24,0, ОЭДФК 11,0 и соды 65. Сохранность образцов через 30 суток при 5%-ой концентрации составила 87% а при 7% -ой 94,5% Определено, что наибольший эффект по защите древесины достигается при использовании антисептика, когда компоненты взяты в пределах, указанных в формуле, при количественных показателях меньше и больше указанных пределов антисептическая активность препарата снижается.

Предложенный антисептик расширяет ассортимент известных комбинированных препаратов для биозащиты древесины от гниения и считается одним из перспективных средств для защиты древесины от поражения ее деревоокрашивающими грибами.

Формула изобретения

Антисептик для защиты целлюлозосодержащих материалов, содержащий кальцинированную соду и соединение четвертичного аммония, отличающийся тем, что в качестве соединения четвертичного аммония он содержит алкилбензиламмоний хлорид и дополнительно оксиэтилидендифосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.

Кальцинированная сода 62,0 65,0
Алкилбензиламмоний хлорид 24,0 26,0
Оксиэтилидендифосфоная кислота 10,0 12,0$