RS50709B - Rastvor za zaštitu drveta - Google Patents

Abstract

Rastvor za zaštitu drveta koji se sastoji od vodenog rastvora amina, soli bakra, kvarternernog amonijumovog jedinjenja, karboksilne kiseline i borne soli, gde je navedena borna so izabrana iz grupe koja se sastoji od boraksa i dinatrijum oktaborat-tetrahidrata. Prijava sadrži još 13 patentnih zahteva.

Description

RASTVOR ZA ZAŠTITU DRVETA

Predmet ovog pronalaska je vodeni rastvor za zaštitu drveta od drvnih štetočina, i za poboljšanje otpornosti drveta na žive i nežive faktore propadanja.

Drvo je izloženo različitim živim i neživim faktorima propadanja. Ovi procesi su neophodni i poželjni u prirodi, ali kada se drvo koristi u konstrukcijske svrhe, potrebno ih je usporiti koliko je to god moguće. Ovo se može postići korišćenjem hemijskih zaštitnih sredstava za drvo.

Većina slovenačkih i evropskih vrsta drveta nije otporna na gljivice, insekte i termite. Ako želimo da koristimo ovakvo drvo u klasi rizika 3 (drvo iznad površine tla, nepokriveno) ili u klasi rizika 4 (kontakt sa tlom ili vodom), moramo ga zaštititi hemijskim putem. Odgovarajući tretman produžava vek trajanja drveta, što dovodi do jeftinijeg održavanja i povećane sigurnosti drvne konstrukcije.

Efikasnost bakra protiv gljivica koje uzrokuju propadanje drveta čini ga značajnim sastojkom zaštitnih sredstava za drvo već oko 200 godina. U skorije vreme, povećana je upotreba jedinjenja bakra u biocidne svrhe. Razlozi su : jedinjenja bakra su relativno sigurna, razvoj patogena je sveden na minimum; patogeni pokazuju povećanu toleranciju na organske fungicide nakon produženog perioda upotrebe; kao treći razlog, vladine uredbe i restrikcije (ili direktne zabrane) alternativnih proizvoda zbog njihove toksičnosti ili uticaja na životnu sredinu. Međutim, tradicionalni konzervansi za drvo na bazi bakra imali su ozbiljan nedostatak; bakar se nije vezivao za drvo i bio je sklon curenju iz drveta.

Ovaj problem je rešen uvođenjem fiksnih zaštitnih sredstava na bazi vode. Hajnrih Bruning je otkrio da se uobičajeno rastvorljive soli metala mogu pretvoriti u nerastvorne, ili fiksirati unutar drveta, dodatkom većih količina hroma. S obzirom daje karcinogenost jedinjenja hroma dobro poznata, većina evropskih država namerava da zabrani upotrebu hroma u konzervansima za drvo. Neke od njih će dozvoliti upotrebu drveta zaštićenog hromom samo u posebne svrhe klasifikovane kao klasa rizika IV. Upotreba zaštitnih sredstava za drvo na bazi hroma biće zabranjena kod opreme za dečja igrališta i baštenskog nameštaja. Stoga se u laboratorij ama širom sveta intenzivno radi na istraživanju i razvoju rastvora za fiksiranje bakra u zaštitnim sredstvima za drvo koji bi bio prihvatljiv sa stanovišta uticaja na životnu sredinu.

Još davno je otkriveno da je amonijak veoma efikasan fiksator bakra, ali zbog emisije štetnih gasova ova formulacija nikada nije ušla u široku komercijalnu upotrebu. Kasnije je amonijak zamenjen aminima; posebno su etanolamin i trietanolamin bili efikasni kao fiksatori bakra. Komercijalni konzervansi za drvo na bazi bakra i etanolamina su već komercijalno dostupni. Međutim, curenje bakra iz drveta tretiranog na ovaj način je još uvek 5-10 puta veće nego curenje iz drveta tretiranog klasičnim konzervansima na bazi bakra i hroma.

Pored problema sa fiksacijom bakra, upotreba drveta tretiranog bakrom je ograničena takođe i zbog pojave gljivica otpornih na bakar. Stoga se uvode ko-biocidi u vodene rastvore na bazi bakra i etanolamina da bi se povećala zaštita protiv gljivica otpornih na bakar. Dodatak ko-biocida je veoma komplikovan, s obzirom da se mora obratiti pažnja da se ne poveća curenje bakra.

Na tržištu postoji nekoliko zaštitnih sredstava za drvo na bazi bakra. U većini država (Rusija, Ukrajina, Afrika, Azija i Južna Amerika) još uvek se koriste konzervansi na bazi bakra, hroma i soli arsena. Američko udruženje za zaštitu drveta uvodi skraćenicu CCA za ovakve konzervanse. U većini ovih vodenih rastvora bakar je u obliku bakar-oksida. Bakar u ovim konzervansima služi kao fungicid, arsenik kao insekticid i sekundarni fungicid i hrom kao fiksativ. Ove vrste konzervanasa su dostupne pod različitim komercijalnim imenima kao što su: Celcure A, Tanalith C, Ascu-Greensalts, Wolman CCA, Osmose K33, Langwood.

U kontinentalnom delu Evrope, arsenove soli su zabranjene već skoro 15 godina. Da bi se osigurala zaštita drveta od insekata, uvedene su soli borne kiseline. U nekim od skandinavskih zemalja arsenik je zamenjen jedinjenjima fluora.

U SAD se pored konzervanasa na bazi bakra i hroma koriste i drugi rastvori. Jedan od njih se sastoji od bakra, arsenika i amonijum-acetata. Nakon 1983. godine deo arsenika je zamenjen cinkom. Fiksiranje ovih konzervanasa je veoma jednostavno; najveća količina bakra ostaje nakon isparavanja amonijaka.

U osamdesetim, postojali su konzervansi koji su sadržali bakar, arsenik i amonijak. Zbog neprijatnih isparenja amonijaka, radnici na sistemu impregnacije ne žele da ih koriste. Međutim, potpuno novi rastvor je razvijen u Wolman-u. Razvijen je rastvor koji se sastoji od Cu-HDO (bakar-hidroksihinolinolat), koji je rastvorljiv u rasvorima čija je pH vrednost veća od sedam, ali precipitira u nerastvornom obliku ako pH padne ispod 6. U kiselom drvetu, precipitacija bakra se dešava ubrzo nakom impregnacije. Zbog visoke cene, kao i zbog mogućeg karcinogenog efekta hidroksihinolinolata, USA EPA ne dozvoljava registraciju ovog aktivnog sastojka.

Danas etanolamin predstavlja komponentu nekoliko različitih zaštitnih sredstava za drvo na bazi bakra dostupnih na tržištu. Oni uključuju bakar-kvat, bakar dimetil-ditio-karbamat, i azol bakra. U ovim konzervansima, bor, kvartemerna jedinjenja amonijaka ili azoli služe kao ko-biocidi, a etanolamin kao fiksativ. Međutim, precizni molski odnosi bakra i amina nisu poznati.

Rastvor za zaštitu drveta prema ovom pronalasku pruža zaštitu drveta od većine gljivica štetnih za drvo, uključujući belu plesan, vrste smeđe plesni, kao i izolate otporne na bakar, a koja je prihvatljiva sa stanovišta životne sredine. Dodatno, drvo tretirano ovim konzervansima pokazuje povećanu otpornost na insekte (kućna dugoroga buba) i termite. Sa druge strane, ovaj rastvor za zaštitu drveta ne sadrži hrom i arsenik.

Bakar omogućava zaštitu od većine gljivica štetnih za drvo, etanolamin i karboksilna kiselina osiguravaju pravilnu fiksaciju a jedinjenja kvarternernog amonijaka i bora omogućavaju zaštitu od insekata, termita i gljivica otpornih na bakar.

Sastav rastvora za zaštitu drveta prema ovom pronalasku je optimizovan na osnovu dva kriterij uma, nakon iscrpnog laboratorijskog testiranja. Ta dva kriterijuma su sledeća: smanjenje curenja bakra i povećanje efikasnosti protiv organizama koji uništavaju drvo ( gljivice koje razlažu drvo, insekti i termiti).

Rastvor za zaštitu drveta opisan u ovom pronalasku je vodeni rastvor koji se sastoji od:

a) odabranog amina,

b) odabrane soli bakra,

c) odabrane borne soli,

d) odabranog ko-biocida iz grupe kvarternernih amonijumovih jedinjenja (kvad), i

e) odabrane karboksilne kiseline.

a) Za pripremu rastvora za zaštitu drveta prema ovom pronalasku, amin se bira iz grupe koja se sastoji od etanolamina, dietanolamina i tri etanolamina.

Najbolji rezultati su postignuti kada je drvo impregnirano rastvorom za zaštitu u kome je etanolamin korišćen kao izvor amina. Skoro deset puta manje curenje bakra je izmereno kada je korišćen etanolamin u odnosu na dietanolamin i

trietanolamin.

b) Za pripremu rastvora za zaštitu drveta prema ovom pronalasku bakarna so se bira iz grupe koja se sastoji od bakar oksida, bakar-hidroksida i bakar sulfata

pentahidrata.

Najbolja stopa fiksacije bakra se postiže kada se bakar (II) sulfat pentahidrat (CuS04x5H20) upotrebljava kao so bakra.

Bakar-sulfat se koristi za zaštitu drveta već duže vreme, ali koliko je nama poznato, nije pronađen bilo koji izveštaj o upotrebi bakar-sulfata sa etanolaminom. Pri rastvaranju ove soli, oslobađa se sulfatni jon, što snižava pH vrednost ovog rastvora i dovodi do boljeg fiksiranja ovog rastvora za zaštitu drveta.

Za pripremu rastvora za zaštitu drveta iz ovog pronalaska, borna so se bira iz grupe koja sadrži boraks i dinatrijum oktaborat tetrahidrat (Na2BgOi3x4H20).Ova jedinjenja su poznati insekticidi i fungicidi.

Najbolji rezultati su postignuti sa dinatrijum oktaborat-tetrahidratom. Kombinacija ovog jedinjenja sa ostalim sastojcima dala je najbolji rezultat, najbolju fiksaciju bakra i najveći fungicidni efekat.

Za pripremu rastvora za zaštitu drveta prema ovom pronalasku kvarternerno amonijumovo jedinjenje (kvat) se koristi kao ko-biocid. Ova jedinjenja se koriste za zaštitu drveta već skoro 20 godina. Poslednjih godina postoje čak i neke kombinacije kvata i bakra na tržištu. Najvažnija prednost ovog jedinjenja je značajan fungicidni efekat. Dodatno, ova jedinjenja stvaraju nove komplekse između bakra, etanolamina i kvata, što dovodi do poboljšane fiksacije. U skladu sa dostupnošću na tržištu i biološkom efikasnošću, alkilbenzildimetil-amonijum hlorid je izabran za pripremu rastvora za zaštitu drveta prema ovom pronalasku.

e) Da bi se poboljšala fiksacija bakra u ovom zaštitnom rastvoru, uvode se i karboksilne kiseline u ovaj vodeni rastvor. Za pripremu rastvora za zaštitu drveta prema ovom pronalasku, karboksilna kiselina se bira iz grupe koja sadrži

heksansku kiselinu, oktansku kiselinu i dekansku kiselinu.

Najbolji rezultati su postignuti pri korišćenju oktanske kiseline u zaštitnom rastvoru. Oktanska kiselina ima hidrofobni efekat. Pored toga, pokazuje i ograničen fungicidni efekat. Dodatak karboksilne kiseline značajno smanjuje curenje bakra. Curenje iz zaštitnog rastvora koji sadrži bakar, etanolamin i oktansku kiselinu je uporedivo sa curenjem iz drveta tretiranog kombinacijom bakar-hrom (Tabela 1).

Dodatno, molski odnos između bakra i etanolamina u zaštitnom rastvoru je takođe značajan. Ovaj odnos utiče na cenu zaštitnog rastvora i na njegov otpor curenju bakra. U većini zaštitnih rastvora molski odnosi Cu:amin su niži od 1:12. Jedan od izuzetaka je Kuproflorin koji proizvodi Regeneracija iz Slovenije.

Prihvatljivi molski odnosi bakar-amin su između 8:1 i 3:1. Najbolji odnos zavisi od izvora bakra koji se koristi, ko-biocida i drugih aditiva. Uopšte uzev, više aditiva zahteva viši molski odnos bakra i amina. Najniži nivo curenja bakra je pronađen kod primeraka impregniranih vodenim rastvorom koji se sastoji od bakra, bora, etanolamina i kvata gde je molski odnos bakra i amina bio između 1:5 i 1:6. U rastvorima gde je molski odnos bio niži od 1:4, bakar je precipitirao.

Najefikasniji sastav zaštitnog rastvora opisan u ovom patentu je vodeni rastvor koji se sastoji od etanolamina, bakra (II) sulfata, dinatrijum oktaborat-tetrahidrata, alkilbenzildimetil-amonijum hlorida i oktanske kiseline u sledećem sastavu:

a) Molski odnos etanolamina (EA) u odnosu na bakar trebalo bi daje 1:6,

b) l%Cu u obliku CuS04x5H20,

c) 0,5% bora u obliku dinatrijum oktaborat-tetrahidrata (Na2B80i3x4H20),

d) 1% kvarternernog amonijumovog jedinjenja u obliku alkilbenzildimetil-amonijum hlorida,

e) molski odnos oktanske kiseline u odnosu na bakar trebalo bi da bude 1:1,

ili izraženo u gramima odgovarajućih sastojaka u 1000 g zaštitnog rastvora

57,69 g etanolamina

39,32 g CuS04x5H20,

8,1 g dinatrijum oktaborat-tetrahidrata,

10,8 g alkilbenzildimetil-amonijum hlorida,

11,35 g oktanske kiseline.

Drvo, impregnirano zaštitnim rastvorom pripremljenim prema ovom pronalasku, je pokazalo dovoljnu otpornost na uticaje vremenskih prilika. Uporediv nivo curenja bakra je izmeren kao i kod drveta impregniranog rastvorima na bazi bakra i hroma. Dodatno, drvo impregnirano rastvorima je bilo otporno na većinu najvažnijih gljivičnih štetočina za drvo.Gubitak mase kod impregniranih uzoraka izloženih gljivici bele plesni( Trametes versicolor),gljivici smeđe plesni( Serpula lacrymans, Antrodia vaillanti, Coniophura puteana)bio je zanemarljiv (eksperimenti su izvođeni prema standardnim procedurama). Zanemarljivi gubici mase su izmereni takođe i nakon izlaganja veštačkim vremenskim prilikama. Dodatno, ovaj rastvor štiti drvo i od organizama otpornih na bakar.

Drvo impregnirano rastvorom za zaštitu drveta prema ovom pronalasku je takođe otporno na termite{ Kalothermes lfavicolis).

Priprema zaštitnog rastvora

Odgovarajuća količina etanolamina se odmeri u reakcionu posudu; zatim se dodaje četvrt litra vode, a nakon toga kvat. Kada se kvat rastvori, dodaje se još četvrt litra vode. Nakon toga se dodaju bakar-sulfat i dinatrijum oktaborat-tetrahidrat, a zatim još četvrt litra vode. Konačno, izmere se potrebna količina oktanske kiseline i poslednjih četvrt litra vode. Priprema ovog rastvora se izvodi na sobnoj temperaturi uz stalno mešanje.

Claims (14)

1. Rastvor za zaštitu drveta koji se sastoji od vodenog rastvora amina, soli bakra, kvarternernog amonijumovog jedinjenja, karboksilne kiseline i borne soli, gde jc navedena borna so izabrana iz grupe koja se sastoji od boraksa i dinatrijum oktaborat-tetrahidrata.

2. Rastvor za zaštitu drveta prema patentnom zahtevu br. 1, gde je amin izabran iz grupe koja se sastoji od etanolamina, dietanolamina i trietanolamina.

3. Rastvor za zaštitu drveta prema bilo kojem od predhodnih patentnih zahteva, gde je amin etanolamin.

4. Rastvor za zaštitu drveta prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, gde se so bakra bira iz grupe koja se sastoji od bakar-oksida, bakar -hidroksida i bakar sulfata pentahidrata.

5. Rastvor za zaštitu drveta prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, gde je so bakra bakar (II) sulfat pentahidrat.

6. Rastvor za zaštitu drveta prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, gde je borna so dinatrijum oktaborat tetrahidrat.

7. Rastvor za zaštitu drveta prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, gde je kvarternerno amonijumovo jedinjenje alkilbenzildimetil -amonijum hlorid.

8. Rastvor za zaštitu drveta prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, gde se karboksilna kiselina bira iz grupe koja se sastoji od heksanske kiseline, oktanske kiseline i dekanske kiseline.

9. Rastvor za zaštitu drveta prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, gde je karboksilna kiselina oktanska kiselina.

10. Rastvor za zaštitu drveta, koji se sastoji od etanolamina, bakar (II) sulfata pentahidrata, dinatrijum oktaborat-tetrahidrata, alkilbenzildimetil-amonijum hlorida i oktanske kiseline, rastvorenih u vodi.

11. Rastvor za zaštitu drveta prema patentnom zahtevu br. 10, gde je molski odnos bakra i etanolamina između 1:8 i 1:4, a najbolje između 1:5 i 1:6.

12. Rastvor za zaštitu drveta prema patentnom zahtevu br. 10, gde 1000 g vodenog zaštitnog rastvora sadrži 57,69 g etanolamina, 39,32 g bakar (II) sulfata pentahidrata, 8,1 g dinatrijum oktaborat tetrahidrata, 10,8 g alkilbenzildimetil-amonijum hlorida i 11,35 g oktanske kiseline.

13. Upotreba rastvora za zaštitu drveta prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva, za zaštitu drveta od organizama koji razaraju drvo, najviše protiv gljivica koje uzrokuju propadanje drveta, insekata i termita.

14. Postupak za pripremu rastvora za zaštitu drveta prema patentnim zahtevima br. 1, br. 6 i br. 12, koji sadrži sledeće korake: a) unošenje etanolamina u reakcioni sud. b) dodavanjeVavode c) dodavanje kvata da se rastvori d) dodavanje druge<X>Avode, e) dodavanje bakar sulfata i dinatrijum oktaborat-tetrahidrata, f) dodavanje nakon toga treće !4 vode g) dodavanje oktanske kiseline i poslednje četvrtine vode, izvedeno uz stalno mešanje na sobnoj temperaturi.