Раствор для защиты древесины (варианты)
Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к веществам для защиты древесины. Раствор для защиты древесины включает в себя водный раствор аминов, соединения меди, четвертичного аммониевого соединения, органической кислоты, соединения бора, агента, вызывающего набухание древесины, и активного гидрофобного вещества. По второму варианту раствор для защиты древесины состоит из водного раствора этаноламина, гидроксида меди (II)/карбоната меди (II), тетрагидрата октабората натрия, хлорида алкилбензилдиметиламмония и каприловой кислоты. Повышается устойчивость древесины к биотическим и абиотическим факторам разрушения, улучшается проникновение композиции в древесину. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 табл.
Настоящее изобретение относится к водному раствору, предназначенному для защиты древесины против вредителей древесины и для улучшения устойчивости древесины к биотическим и абиотическим факторам разрушения, соответственно.
Для консервации древесины в случаях, когда она соприкасается с почвой, широко используют соединения меди. Для улучшения фиксации соединений меди их смешивают с аминами и карбоновой кислотой. Для облегчения инсектицидной обработки соединениями указанного типа добавляют производные бора, а защиты против устойчивых к меди изолятов достигают добавлением препаратов четвертичного аммония. Хотя композиции меди-аминов обеспечивают очень хорошую фиксацию в древесине, на практике имеют место определенные недостатки. В зоне умеренного климата Европы и Азии для строительных целей наиболее часто используют древесину сосны (Picea sp.) и лиственницы (Larix sp.). Проблема, связанная с древесиной такого вида, заключается в том, что защитные растворы на водной основе плохо проникают в указанную древесину, приводя к относительно слабой ее пропитке. Более того, такую пропитанную древесину очень часто дополнительно обрабатывают гидрофобными композициями, что вызывает серьезные проблемы при использовании существующих композиций для защиты древесины.
Раствор для консервации древесины согласно настоящему изобретению обеспечивает экологически приемлемую защиту древесины против наиболее значимых грибов, вызывающих гниение древесины, включая белую плесень, бурую плесень и устойчивые к меди изоляты. Кроме того, в значительной степени возрастает устойчивость древесины, защищенной с помощью раствора для консервации древесины согласно настоящему изобретению, к насекомым (например, к домовому усачу, Hylotrupes bajulus L.) и термитам. С другой стороны, указанный защитный раствор не содержит соединений хрома и мышьяка. Для достижения лучшего проникновения указанного раствора в древесину используют вещества, способствующие набуханию древесины. Таким способом достигают существенного улучшения проникновения композиций в древесину, тем самым обеспечивая лучшую защиту древесины.
Медь обеспечивает защиту против наиболее значимых грибов, вызывающих гниение древесины, этаноламин и карбоновая кислота создают приемлемую фиксацию, а четвертичное аммониевое соединение и бор обуславливают защиту против насекомых, термитов и невосприимчивых к меди грибов.
Древесину, защищенную с помощью раствора для консервации древесины согласно настоящему изобретению, часто дополнительно покрывают гидрофобными композициями. Благодаря добавлению гидрофобных активных веществ в композиции, содержащие медь и амины, возрастает экономичность защиты древесины, поскольку двухстадийный способ защиты древесины преобразуется в одностадийный. Вследствие этого в значительной степени возрастают эффект от самой композиции для консервации древесины и экономичность способа защиты древесины.
В результате проведенных лабораторных исследований состав раствора для консервации древесины согласно настоящему изобретению оптимизировали по двум критериям, а именно уменьшению вымывания меди из раствора и увеличению эффективности против грибов, вызывающих гниение древесины, против насекомых и термитов.
Средство для защиты древесины, описанное в настоящем изобретении, представляет собой водный раствор, состоящий из:
а) выбранного амина,
b) выбранного соединения меди,
c) выбранного соединения бора,
d) выбранного со-биоцида из группы четвертичных аммониевых соединений,
e) выбранной карбоновой кислоты,
f) агента, вызывающего набухание древесины, и
g) активного гидрофобного вещества.
a) Для приготовления раствора для консервации древесины согласно настоящему изобретению амин выбирают из следующей группы аминов: этаноламина, диэтаноламина и триэтаноламина. Наилучшие результаты были получены с композициями, в состав которых входил этаноламин. До десяти раз более низкие скорости вымывания меди определялись при использовании этаноламина по сравнению с использованием диэтаноламина или триэтаноламина.
b) Для приготовления раствора для консервации древесины согласно настоящему изобретению соединение меди выбирают из группы, представленной оксидом меди, гидроксидом меди и пентагидратом сульфата меди.
Наилучшая фиксация меди достигается при использовании в качестве соединения меди пентагидрата сульфата меди (II) (CuSO4×5H2O) или гидроксида меди/карбоната меди.
c) Для приготовления раствора для консервации древесины согласно настоящему изобретению соединение бора выбирают из группы, представленной борной кислотой, тетраборатом натрия и тетрагидратом октабората натрия (Na2B8O13×4H2O). Указанные соединения хорошо известны в качестве инсектицидов и фунгицидов. Оказалось, что лучшие результаты получаются при использовании тетрагидрата октабората натрия или борной кислоты. Комбинация указанных соединений с другими ингредиентами приводит к лучшим характеристикам, лучшей фиксации меди и лучшей фунгицидной активности.
d) Для приготовления раствора для консервации древесины согласно настоящему изобретению в качестве со-биоцида используют четвертичные аммониевые соединения. Указанные соединения используют для защиты древесины в течение почти 20 лет. За последние годы в продаже появились несколько смесей четвертичных аммониевых соединений и меди. Основное достоинство указанного соединения заключается в его значительном фунгицидном действии. Кроме того, указанные соединения образуют новые комплексы с медью, этаноламином и четвертичным аммониевым соединением, приводя к улучшенной фиксации. Основываясь на доступности и биологической эффективности для приготовления раствора для защиты древесины, согласно настоящему изобретению был выбран хлорид алкилбензилдиметиламмония.
e) Для улучшения фиксации меди в указанном растворе для консервации древесины в указанный водный раствор вводят карбоновые кислоты. Для приготовления раствора согласно настоящему изобретению указанную карбоновую кислоту выбирают из группы, состоящей из капроновой кислоты, каприловой кислоты и каприновой кислоты. Наилучшие результаты получены при добавлении в защитный раствор каприловой кислоты. Указанная каприловая кислота обладает гидрофобным эффектом. Кроме того, указанная каприловая кислота обладает также некоторыми фунгицидными свойствами. Добавление карбоновой кислоты в водный раствор значительно снижает вымывание меди. Вымывание меди из указанной защитной композиции, включающей в себя медь, этаноламин и каприловую кислоту, можно сравнить с вымыванием меди из древесины, защищенной с помощью меди-хрома (Таблица 1).
f) Для обеспечения наилучшего проникновения указанного водного раствора в древесину, согласно настоящему изобретению, предусматривают добавление в указанный водный раствор агента, вызывающего набухание древесины. Для приготовления раствора согласно настоящему изобретению указанный агент, вызывающий набухание древесины, выбирают из группы, представленной гликолями, соединениями аммония, муравьиной кислотой или триэтаноламином.
g) Кроме того, с целью повышения экономичности защиты древесины согласно настоящему изобретению предусмотрено добавление в указанный водный раствор гидрофобных веществ. Активное гидрофобное вещество добавляют в форме водной восковой эмульсии, монтанного воска, полиэтиленовых восков, силанов, силиконов, силоксанов, масел и парафиновых эмульсий.
| Таблица 1 | |
| Вымывание меди из древесины | |
| Защитный раствор на основе меди | Вымытая медь |
| сульфат меди (II) | 45-55% |
| сульфат меди (II)+этаноламин | 6-15% |
| сульфат меди (II)+этаноламин+тетрагидрат октабората натрия+четвертичное аммониевое соединение | 4-8% |
| медь-хром | 0,5-2% |
| сульфат меди (II)+этаноламин+тетрагидрат октабората натрия+четвертичное аммониевое соединение+каприловая кислота | 1,1-2% |
| сульфат меди (II)+этаноламин+тетрагидрат октабората натрия+четвертичное аммониевое соединение+каприловая кислота+гидрофобное средство | 0,5-1% |
| сульфат меди (II)+этаноламин+тетрагидрат октабората натрия+четвертичное аммониевое соединение+каприловая кислота+агент, вызывающий набухание древесины | 1-2,5% |
Очень важное значение имеет соотношение между содержанием меди и этаноламина в растворе. Указанное соотношение влияет как на стоимость композиции, так и на степень вымывания меди из древесины, соответственно.
Молярное соотношение медь:амин для большинства защитных растворов составляет менее 1:12.
Приемлемое молярное соотношение медыамин лежит в пределах от 1:8 до 1:3. Указанное соотношение в значительной степени зависит от источника меди, со-биоцида и других добавок. Вообще говоря, чем больше требуется добавок, тем выше будет молярное соотношение медь:амин. Наименьшее вымывание было достигнуто в случае образцов, пропитанных водным раствором, содержащим медь, бор, этаноламин и четвертичное аммониевое соединение, где молярное соотношением меди и амина составляло от 1:5 до 1:6, соответственно. В растворах, где молярное соотношение было меньше 4:1, медь осаждалась.
Наиболее эффективной композицией раствора для консервации древесины согласно настоящему изобретению является водный раствор этаноламина, гидроксида меди (II)/карбоната меди (II) (1:1), борной кислоты, хлорида алкилбензилдиметиламмония и каприловой кислоты, включающий в себя указанные компоненты в следующих количествах:
a) этаноламин (ЕА) с молярным соотношением медь:ЕА 1:6,
b) 1% меди в форме гидроксида меди (II) карбоната меди (II),
c) 0,5% бора в форме борной кислоты,
d) 1% четвертичного аммониевого соединения в форме хлорида алкилбензилдиметиламмония,
e) каприловую кислоту с молярным соотношением медь:каприловая кислота 1:1,
f) силаны с массовым соотношением медь:гидрофобное вещество 1:0,5,
g) этиленгликоль с массовым соотношением медь:этиленгликоль 1:2,
или в граммах каждого ингредиента на 1000 г раствора для защиты древесины:
57,69 г этаноламина,
17,39 г гидроксида меди (II)/карбоната меди (II),
22,6 г борной кислоты,
10,8 г хлорида алкилбензилдиметиламмония,
11,35 г каприловой кислоты,
5 г силанов,
20 г этиленгликоля.
Древесина, пропитанная водным раствором, приготовленным в соответствии с настоящим изобретением, показала удовлетворительную погодоустойчивость. Полученные результаты были сравнимы со степенью вымывания меди в случае древесины, пропитанной растворами на основе меди-хрома. Кроме того, древесина, пропитанная раствором согласно настоящему изобретению, показала устойчивость к большинству грибов, вызывающих гниение древесины. Потеря массы образцов пропитанной древесины, подвергнутых воздействию гриба трутовика (Trametes versicolor) и грибка сухой гнили (Serpula lacrymans, Antrodia vaillantii, Coniophora puteana), оказалась незначительной (испытания проводили в соответствии со стандартными методиками). Незначительная потеря массы также была отмечена, когда образцы подвергали воздействию искусственных погодных условий. Раствор согласно настоящему изобретению защищает древесину против устойчивых к меди микроорганизмов.
Древесина, пропитанная водным раствором, приготовленным в соответствии с настоящим изобретением, также показала устойчивость против термитов (Kalotermes flavicolis).
Приготовление защитного раствора
Соответствующее количество этаноламина отвешивали в реакционную камеру и смешивали с 1/4 частью воды, после чего добавляли четвертичное аммониевое соединение. Когда указанное четвертичное аммониевое соединение растворялось, добавляли следующую 1/4 часть воды. После этого в раствор добавляли сульфат меди и тетрагидрат октабората натрия, затем еще % часть воды. В конце прибавляли каприловую кислоту и последнюю % часть воды. И, наконец, добавляли гидрофобное вещество и/или этиленгликоль. Указанный раствор готовили при комнатной температуре и непрерывном перемешивании.
1. Раствор для защиты древесины, включающий в себя водный раствор: a) аминов, b) соединения меди, c) четвертичного аммониевого соединения, d) органической кислоты, e) соединения бора, f) агента, вызывающего набухание древесины, и g) активного гидрофобного вещества.
2. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что амин выбран из группы, состоящей из этаноламина, диэтаноламина и триэтаноламина.
3. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что амин представляет собой этаноламин.
4. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что соединение меди выбрано из группы, состоящей из оксида меди, гидроксида меди (II)/карбоната меди (II) и пентагидрата сульфата меди.
5. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что соединение меди представляет собой гидроксид меди (II)/карбонат меди (II).
6. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что органическая кислота является карбоновой кислотой.
7. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что соединение бора выбрано из группы, состоящей из борной кислоты, тетрабората натрия и тетрагидрата октабората натрия.
8. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что четвертичное аммониевое соединение представляет собой хлорид алкилбензилдиметиламмония.
9. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что карбоновая кислота выбрана из группы, состоящей из капроновой кислоты, каприловой кислоты и каприновой кислоты.
10. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что карбоновая кислота является каприловой кислотой.
11. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что агент, вызывающий набухание древесины, выбран из группы, состоящей из гликолей, аминов, муравьиной кислоты или триэтаноламина.
12. Раствор для защиты древесины по п.10, отличающийся тем, что агент, вызывающий набухание древесины, является этиленгликолем.
13. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что массовое соотношение медь:(агент, вызывающий набухание древесины) лежит в пределах от 1:0,25 до 1:5.
14. Раствор для защиты древесины по п.1, отличающийся тем, что гидрофобное вещество представляет собой водную восковую эмульсию, монтанный воск, полиэтиленовый воск, силан, силикон, силоксан, масло, парафиновую эмульсию.
15. Раствор для защиты древесины по п.13, отличающийся тем, что массовое соотношение медь:гидрофобное вещество лежит в пределах от 1:0,05 до 1:10.
16. Раствор для защиты древесины по п.13, отличающийся тем, что молярное соотношение медь:этаноламин лежит в пределах от 1:8 до 1:4, предпочтительно, от 1:5 до 1:6.
17. Раствор для защиты древесины по п.15, отличающийся тем, что 1000 г водного раствора для защиты древесины содержит 57,69 г этаноламина, 17,39 г гидроксида меди (II)/карбоната меди (II), 22,6 г борной кислоты, 10,8 г хлорида алкилбензилдиметиламмония, 11,35 г каприловой кислоты, 5 г силанов и 20 г этиленгликоля.
18. Раствор для защиты древесины, состоящий из водного раствора этаноламина, гидроксида меди (II)/карбоната меди (II), тетрагидрата октабората натрия, хлорида алкилбензилдиметиламмония и каприловой кислоты.
