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 следующие компоненты, мас.%: карбонат натрия 54,0-57,0; алкилбензиламмонийхлорид 24,0-26,0; тринатрийфосфат 12-14,0 и борная кислота 5,0-6,0.

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, мас. пантахлорфенолят натрия 36,5; трансформаторное или веретеное масло 2; этилмеркурхлорид 0,48; едкий натрий 0,5; кальцинированная сода остальное /см. Фломин Е.Е. и др. Защитная обработка сырых полиматериалов, М: 1970г. с. 4 и 9/.

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

Известна антисептическая композиция для защиты сырой древесины и пиломатериалов от гниения, содержащая, мас. пентахлорфенолят натрия 38,0-42,0; тиомочевина 10,0-12,0; минеральное масло 2,0-2,5; трифенилофосфат 1,5-2,0 и углекислый натрий 41,5-48,5 /см. авт. свид. СССР N489638, кл. 4В 27 К 3/52 от 3.12.73г./.

Недостатком этого 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 только при постоянной подпитке рабочих растворов, но 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, мас. кальцинированная сода 57,5±1; тринатрийфосфат 13,0 ±1, борная кислота 5,5±0,5 и алкилдиметилбензиламмонийхлорид 24,0±1. Этот препарат в промышленности называется "КАТАН" /см. Технические условия ТУ ОП 13-0273675-29-90, 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 алкилдиметилбензиламмонийхлорид. Указанное соединение обладает кожно-раздражающим и выраженным кожно-резорбтивным действием, вызывая дерматиты. При его применении требуется точное дозирование рабочего раствора и постоянный контроль за концентрацией антисептика в водном растворе. Кроме того, антисептические свойства композиции выражены при концентрациях рабочих растворов от 5 до 8% причем для еловой древесины концентрации растворов должны быть 5-7% а для сосновой 6-8% Соединение алкилдиметилбензиламмоний хлорид относится к 2 классу опасности. Безопасный уровень воздействия соединения составляет 0,07 мг на 1 м³, а ПДК в воде водоемов 0,1 мг на 1 л.

Рабочие растворы "КАТАНА" 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 заболоченной части против деревоокрашивающих и плесневых грибов при 5%-ной 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 образцов через 30 дней выдержки составляет 94% а через 50 суток - 90-91% Указанные недостатки прототипа отсутствуют в предлагаемой композиции антисептика по данному изобретению. Этот антисептик содержит тринатрийфосфат в качестве 12,0-14,0 мас. борную кислоту в количестве 5,0-6,0 мас. карбонат натрия и алкилбензиламмонийхлорид, взятые в соотношении 54,0-57,0 и 24-26 мас. соответственно. Таким образом, общим признаком предложенного антисептика и прототипа являются присутствие в антисептике тринатрийфосфата, борной кислоты и карбоната натрия, при этом содержание тринатрийфосфата и борной кислоты одинаково. Общим признаком также является и то, что антисептики содержат сведение четвертичного аммония. Отличительными признаками является то, что в предложенном антисептике в качестве соединения четвертичного аммония используют алкилбензиламмонийхлорид и что его количество с карбонатом натрия составляет 24,0-26,0 и 54-57 мас. соответственно.

Таким образом, предложенный антисептик для защиты целлюлозосодержащих материалов включает следующие компоненты, мас.

Карбонат натрия 54,0-57,0 Тринатрийфосфат 12,0-14,0 Борная кислота 5,0-6,0 Алкилбензиламмоний- хлорид 24,0-26,0.

Карбонат натрия (углекислый натрий или кальцинированная сода) представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворяется в воде (с повышением температуры ) и не растворим в большинстве органических растворителей. Применяют это соединение в фармацевтической промышленности, кожевенной, резиновой и пищевой, а также для производства стекла, алюминия, моющих средств, очистки нефти, мойки и стирки белья.

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.

Борная кислота (ортоборная кислота) растворима в воде (4,9г на 100г воды при 20^oC) и во многих органических растворителях. Применяют борную кислоту для приготовления эмалей, глазурей, используют в производстве оптических и цветных стекол, при сварке, резке и пайке металлов, в металлургии, в гальванотехнике, красильном деле, бумажном, фармацевтическом, кожевенном производствах, в качестве дезинфицирующего и консервирующего средства и удобрения. Алкилбензиламмоний хлорид относится к поверхностно-активным веществам. В промышленном производстве это соединение имеет название "БИОМИН". Соединение имеет структурную формулу: БИОМИН хорошо растворим в воде, представляет собой однородную пастообразную массу с содержанием основного вещества не менее 48-50% Плотность раствора 0,96-0,97 г/см³, pH 6,6-7,0, вязкость при 20^oС 140-150 сПз, поверхностное натяжение 32-35 дин/см и токсичность для белых мышей LD₅₀ 350 мг/кг. Соединение относится к 3 классу опасности. БИОМИН обладает бактерицидным свойствами и применяется он в качестве эмульгатора и дезэмульгатора.

Каждый компонент предлагаемой композиции антисептика выполняет в ней свою функцию. Так, карбонат натрия ускоряет перенос активной части смеси, тринатрийфосфат и борная кислота активизируют жизнедеятельность грибковой флоры древесины, понижая ее устойчивость против фунгицидов. БИОМИН является сильным антисептиком, составляющим активную часть композиции. Это соединение в смеси с другими компонентами находятся в виде комплекса, содержащего гидроксильную группу, который является доминирующим элементом, в частности, бактерицидной и фунгицидной активности предложенной композиции. Причем антисептические свойства композиции проявлены именно при концентрациях антисептика в водах рабочих растворах в пределах 5-7% Именно в водных средах галоген (Cl^-) заменяется на гидроксильную группу, повышая тем самым pH среды.

Предлагаемый антисептик относится к 3 классу опасности. Он безопасен для человека и окружающей среды, при работе с ним требуются самые минимальные меры предосторожности, например, требуются обычные средства защиты и меры предосторожности, которые рекомендуются при работе с химическими веществами. Это обусловлено тем, что все компоненты антисептика относятся к умеренным веществам по своей химической активности, а сама композиция, представляющая собой смесь этих компонентов, проявляет новые неожиданные свойства в части токсичности для окружающей среды. Предположительно, что в результате соединения всех компонентов образуется такой комплекс, который составляет основу антисептика, придавая ему новые качества, независимые от свойств каждого компонента.

В промышленности предложенный антисептик получил название "БИОМИНАС-1". Получают его путем смешения всех четырех компонентов. Для чего в шнековый смеситель, снабженный специальной мешалкой, вводят вначале карбонат натрия, тринатрийфосфат и борную кислоту, смесь тщательно перемешивают и при температуре 50^oC в эту смесь вводят БИОМИН. Полученную массу тщательно перемешивают и при содержании массовой доли карбонатов в пересчете на CO^-₃² не менее 23% продукт выгружают и затаривают.

Готовый продукт представляет собой однородную порошкообразную массу белого цвета, почти без запаха. Эта композиция полностью растворяется в воде, pH среды 8,8-9,5. ПДК в воде водоемов составляет 2 мг/м³, а по прототипу 0,1 мл/г, безопасность уровня в воздухе 0,035 мг/м³ а по прототипу 0,07 мг/м³.

О качестве полученного антисептика судят по показателю сохранности поверхности образцов древесины, предварительно инфицированных суспензией опор /деревоокрашивающими и плесневыми грибами/ и высушенных до первоначальной влажности. Средний расход БИОМИНАС-1 составляет 600 г/м³, в то время как по прототипу 1,75 кг/м³. Уменьшение расхода антисептика является дополнительным преимуществом его перед прототипом. Наибольший эффект по токсичности для опор наблюдается при 5-7%-ной концентрации рабочего раствора и после выдержки обработанных образцов в течение 30 суток. Так, при 5%-ной концентрации через 30 дней выдержки сохранность составляла 88 90% а при тех же условиях по прототипу -88% При 7%-ной концентрации этот показатель равен 94-95% а по прототипу 94% только при 8%-ной концентрации рабочего раствора. Технический эффект значительно повышается также за счет того, что предложенный антисептик менее опасен для окружающей среды и что расход его значительно меньше, чем антисептика-прототипа.

Пример 1. В специальный смеситель с мешалкой вводят карбонат натрия, тринатрийфосфат и борную кислоту 54,0, 14,0 и 6 мас. соответственно. Смесь тщательно перемешивают в течение 1 ч и вводят в нее при 50^oC алкилбензиламмоний хлорид в количестве 26 мас. Полученную массу тщательно перемешивают около часа и определяют в ней содержание карбонатов, которое должно быть в пересчете на CO^-₃² не менее 23% Готовый антисептик затаривают и отправляют на реализацию.

Сохранность поверхности образцов, предварительно инфицированных суспензией спор и высушенных до первоначальной влажности, составляет при 5%-ной концентрации рабочего раствора и через 30 дней выдержки образцов 90% а при 7%-ной концентрации 95% При этом сохранность образцов определили и после 10, и 20 дней выдержки. В результате при 5%-ной концентрации после выдержки эти показатели составили 100 и 94% а при 7%-ной 100 и 97% соответственно. При тех же условиях показатели сохранности поверхности образцов через 10 суток по прототипу составил при 5%-ной концентрации 88% после 20 суток 88% при 7% -ной концентрации эти показатели соответственно составили 97 и 95% Пример 2. В смеситель вводят компоненты в той же последовательности и при тех же условиях, что и в примере 1, с той лишь разницей, что количество их составляет соответственно 57,0; 12,0; 6,0 и БИОМИНА 25,0 мас.

Получили продукт в виде порошка (мелкодисперсного), прекрасно растворяемого в воде и pH среды 8,8-9,5. Антисептические свойства проверяли точно так же, как в примере 1. В результате сохранность образцов через 30 суток составила при 5%-ной концентрации-89% а при 7%-ной 95,5% Пример 3. Аналогично примера 1, с той лишь разницей, что взяты вещества в композиции, мас. карбонат натрия 55; тринатрийфосфат 13; борная кислота 6,0 и БИОМИНАС 26,0. Сохранность образцов через 30 суток выдержки при 5%-ной концентрации составила 90% после 10 дней 99% а 20 94% Этот показатель при 7% -ной концентрации составил 94%99% и 96% соответственно.

Определено, что наибольший эффект по биозащите древесины при использовании антисептика, когда компоненты в нем взяты в пределах, указанных в формуле изобретения, при количественных значениях меньше и больше указанных пределов эффект от антисептика снижается. Предложенный антисептик расширяет ассортимент известных комбинированных препаратов для биозащиты древесины от гниения и считается, что доказано, одним из перспективных препаратов для защиты древесины от грибов синевы и плесени.

Формула изобретения

Антисептик для защиты целлюлозосодержащих материалов, включающий тринатрийфосфат, борную кислоту, карбонат натрия и соединение четвертичного аммония, отличающийся тем, что он в качестве соединения четвертичного аммония содержит алкилбензиламмоний хлорид при следующем соотношении компонентов антисептика, мас.

Тринатрийфосфат 12,0 14,0
Борная кислота 5,0 6,0
Карбонат натрия 54,0 57,0
Алкилбензиламмоний хлорид 24,0 26,0.