CZ20021036A3 - Lněný olej a způsob jeho zpracování - Google Patents

Description

Předložený vynález se vztahuje na olej z lněného semena, zpracovaný s ohledem na zlepšení jeho vlastností ve spojení s využitím např. pro impregnaci výrobků z celulózy, jako je dřevo. Vynález se rovněž vztahuje na způsob výroby takového oleje z lněného semena.

Dosavadní stav techniky

I když je předložený vynález použitelný ve spojení i s jinými výrobky než je dřevo, jejichž základem je celulóza, je v následujícím vynález popisován v propojení s dřevem ve tvaru různých druhů stavebního dříví. Rozklad dřeva při jeho venkovním použití je téměř výlučně způsoben houbami nebo bakteriemi. Mezi podmínky k růstu takových mikroorganizmů náleží především přítomnost vody. Dále je potřebná vhodná teplota a přítomnost živin a kyslíku. Prevence před rozkladem může být založena na vyloučení jednoho nebo více zmíněných podmínek nezbytných pro růst mikroorganizmů. Jako příklad lze uvést, že pokud se sníží vlhkost na hodnotu nižší než 20 %, zamezí se v podstatě biologický rozklad.

Pro ochranu dřeva je znám značný počet způsobů impregnace, a tyto způsoby je možné v zásadě rozdělit na techniky využívající přítomnost jedovatých látek, které zamezují růst mikroorganizmů, a techniky, při kterých dřevo získává hydrofobní vlastnosti, např. při impregnaci některým olejem. V posledním případě impregnační činidlo je surový lněný olej, který může být získán lisováním za chladu nebo za horka, a je v obou případech vhodným tepelným zpracováním upraven na vařený lněný olej. Použití takového lněného oleje je výhodné po úpravě některých jeho vlastností, např. viskozity, která je bezesporu nevýhodně vysoká, a dále je vhodná úprava obsahu složek vytvářejících substrát vhodný pro výživu mikroorganizmů, úprava pro vytvoření • · * ·

výhodných vysoušečích vlastnosti atd. Jedním ze způsobů snižujících viskozitu je zředění rozpouštědlem, což je ovšem ekologicky nepřijatelné. Použití chemických jedů je v současnosti časté, ale lze předpokládat, že bude v budoucnosti zakázané právě z ekologických důvodů. Rovněž impregnace kombinací látek způsobujících hydrofobii a vyvolávajících toxicitu se používá, např. ošetření s kreozotem.

Podstata vynálezu

Předmětem předloženého vynálezu je olej vyrobený z lněného semena se zlepšenými vlastnostmi, především lněný olej pro použití pro impregnaci dřeva a výrobků ze dřeva.

Jiným předmětem vynálezu je popis způsobu výroby takového lněného oleje se zlepšenými vlastnostmi.

Dalším předmětem vynálezu je popis způsobu pronikání oleje do dřeva nebo výrobků ze dřeva, ve spojení s impregnací, které zajišťuje lepší impregnaci a může zajistit dosažení skoro 100% stupeň proniknutí oleje.

Ve spojení s důsledným vývojem a s rozsáhlou experimentální prací byl v souhlase s předloženým vynálezem nalezen způsob zpracování lněného oleje, při kterém se dosáhne menší obsah volného tokoferolu než 100 ppm, a jehož výsledkem je podstatné zlepšení vlastností lněného oleje, zvláště pokud se použije jako impregnační prostředek pro dřevo nebo stavební dříví.

Tyto a další předměty vynálezu jsou objasněny v následujícím popisu způsobu výroby lněného oleje, který v podstatě obsahuje linolenovou, linolovou a olejovou kyselinu, hlavně ve formě triglyceridů, a zmíněný lněný olej je charakterizovaný tím, že jeho obsah tokoferolu je menší než asi 100 ppm.

Obzvláště je dávána přednost lněnému oleji, jehož obsah volného tokoferolu je menší než asi 75 ppm a zvláštní přednost má olej s menším obsahem tokoferolu než 50 ppm.

• * · · · ·· ·· • · ··· » · · • · ·«·· ·* • · · · ·«····· * ·

Ačkoliv lněný olej jako výchozí materiál pro použití podle předloženého vynálezu může být vyroben studeným nebo horkým lisovacím postupem, je dávána přednost oleji k úpravě podle předloženého vynálezu, který byl vyroben studeným lisovacím postupem.

Nový způsob úpravy lněného oleje podle předloženého vynálezu a se shora uvedenými vlastnostmi je založen na následujících výrobních krocích:

a) zahřátí surového lněného oleje na zvýšenou teplotu, ale na nižší teplotu než je teplota varu vody,

b) přísada zahřáté anorganické kyseliny k oleji a smíšení s olejem,

c) oddělení vysráženého materiálu, např. sedimentací a odlitím a odstraněním sedimentu vytvořeného na dně,

d) přidáni horkého vodného roztoku alkalie k oleji a smíšení s olejem,

e) odstranění vytvořeného mýdla, a

f) promývání oleje horkou vodou, dokud neodtéká čistá proplachová voda.

Při postupu ohřátí podle bodu a) uvedeného nahoře, se olej zahřívá na teplotu v rozsahu asi 80 až asi 99 °C, ale zamezí se dosažení teploty varu vody.

Anorganická kyselina se přednostně přidává v množství od asi 0,5 do 30 hmotn. % vztaženo na hmotnost oleje. Mezi vhodné anorganické kyseliny je možné zařadit kyselinu fosforečnou, kyselinu sírovou a kyselinu chlorovodíkovou. Použití kyseliny fosforečné se dává přednost, např. termální kyselině fosforečné o koncentraci asi 80 % a v množství asi 0,5 do asi 2 hmotn. %, vhodněji od asi 1 do asi 1,5 hmotn. %.

Míšení podle postupového kroku b) se provádí tak dlouho, dokud se reakce sama nezastaví, a to odpovídá časovému úseku od asi 10 min do asi 30 min.

Jako alkalie je vhodná jakákoliv alkalická sloučenina, např. alkalický hydroxid nebo hydroxid kovu alkalické zeminy, zvláště pak hydroxid sodný nebo hydroxid draselný. Obzvláštní přednost je dávána hydroxidu sodnému, zvanému někdy také kaustická soda. Alkalická sloučenina se vhodně přidává v množství rovném asi od 2 do asi 5 • *

» » » • * « • · !»·♦ hmotn. % suché zásady vztaženo na hmotnost upravovaného oleje.

Aby se zamezilo zhoustnutí oleje během jeho zahřívání může být olej zahříván při dalším výrobním kroku za přísady vhodného činidla, jako je tetraborát manganatý. Vhodný teplotní rozsah při tomto dalším postupu je od asi 120 do asi 140 °C. Ke zlepšení zkušebních vlastností oleje může být přidán vhodný katalyzátor, např. tetraborát manganatý. Činidlo použité jako katalyzátor může být stejné jako činidlo pro zamezení zhoustnutí oleje během zahřívání.

Příklady provedení vynálezu

V dalším popisované pracovní postupy podle předloženého vynálezu předpokládají, že příklady jsou neomezující, a že uvedená množství a procentická množství se vztahují na hmotnost, pokud není jinak uvedeno. U uvedených příkladů jsou používány zkratky mastných kyselin přítomných v lněném oleji. Podle toho je kyselina olejová uváděna jako C18:1, kyselina linolová C18:2 a kyselina linolenová jako C18:3. Číslice za dvojtečkou tak ukazují stupeň nenasycenosti.

Příklad 1

Způsob úpravy lněného oleje

Jako výchozí materiál podle popisovaného pracovního postupu je použit surový lněný olej získaný studeným lisováním lněného semena podle švédského způsobu. Zpracování tohoto lněného oleje se provede následujícím způsobem.

Surový, za studená lisovaný olej se zahřeje na asi 90 °C a pak se k lněnému oleji přidá 1,2 % horké 80% termální kyseliny fosforečné a směs se míchá po dobu asi 20 min. Na dně usazený kal ve formě černé sraženiny, vytvořené během tohoto zpracování, se shromáždí sedimentací a odstraní se.

Pak se k lněnému oleji zpracovanému kyselinou přidá 3,7 % hydroxidu sodného rozpuštěného v 11 % horké vody a míchá se po 7 až 10 min za pozorování probíhající reakce. Mýdlo vytvořené během tohoto alkalického zpracování se odstraní a získaný « » 9 • · · • · · • · • 9 9 99 99 olej se 5 až 7krát přečistí promytím 25 obj. % horké vody, nebo dokud promývací voda není čirá a nemá hodnotu pH odpovídající normální vodě.

Při tomto zpracování se v podstatě odstraní všechny nežádoucí složky lněného oleje, především jeho původní nežádoucí obsah tokoferolu. Aby olej dosáhl potřebné vlastnosti pro zasychání, zahřívá se na teplotu asi 127 °C po dobu 6 h, a použije se při tom asi 0,02 % tetraboritanu manganatého jako katalyzátoru. Důvodem této úpravy je, aby olej nehoustl během varu.

V následujících příkladech výsledků rozborů lněného oleje zpracovaného podle předloženého vynálezu, jsou uváděny i odpovídající analytické údaje pro obvyklé výrobky dosažitelné na trhu.

Příklad 2

Analýzy lněného oleje zpracovaného podle předloženého vynálezu a dvou komerčně dosažitelných lněných olejů

V níže uvedené tabulce jsou uvedena data pro olej z lněného semena KH.KF Eg 1382, vařeného lněného oleje pro laky, vyrobeného ze surového, za studená podle švédského způsobu lisovaného surového lněného oleje ze semen z úrody roku 1998. Dva dále uvedené komerčně dosažitelné oleje jsou FK.K Eg 1382 a AC.K Eg 1383, a to za horka lisovaný lněný olej prodávaný Fárghandelskompaniet v Malmó a rovněž za horka lisovaný lněný olej od Alfort & Cronholm Grosshandel AB, Stockholm

Jak je patrno z analytických údajů uvedených v tab. 1, obsah volného tokoferolu se u lněného oleje silně snížil, až k nulové hodnotě při zpracování podle předloženého vynálezu. Dále byl zjištěn podstatný úbytek kyseliny olejové a je rovněž možné pozorovat větší snížení obsahu fosforu.

···· · · · ···« • ··· ······· · · ····· · · · ······

Tabulka I

Složení mastné kyseliny, %	FK.K Eg 1381	KH.KF Eg 1382	ACK Eg 1383	IUPAC 2.302 (m)
C16:0	5,1	4,1	5,1
C18:0	3,6	3,3	3,6
C18:1	18,1	12,2	18,1
C18:2	15,6	14,8	15,7
C18:3	55,9	64,1	55,9
C20:0	0,2	0,1	0,1
C20:1	0,2	0,2	0,2
C22:0	0,1	0,1	0,1
C24:0	0,1	0,1	0,1
C24:1	0,3	0,4	0,2
Neznámé	0,8	0,7	0,9
Tokoferol, ppm				IUPAC 2,432
Alfa	<5	<5	<5
Alfa T3	<5	<5	<5
Gama	170	<5	168
Gama T3	<5	<5	<5
Delta	5	<5	5
Delta T3	<5	<5	<5
Fosfor AAS, mg/kg	250	40	250	IUPAC 2.423 (m)

Příklad 3

Anylýza lněného oleje zpracovaného podle předloženého vynálezu a tří komerčně dostupných lněných olejů

V následující tabulce jsou uvedena data tří různých lněných olejů. KH.KI Eg 1387 je upravovaný vařený lněný olej pro impregnaci ze sklizně roku 1998. Tři komerčně dostupné oleje jsou BE.K. Eg 1384, vařený lněný olej od Beckers, Stockholm, AL.R Eg 1385 je surový, podle švédského způsobu za studená lisovaný surový lněný olej od Alcro Fárg, Stockholm, a EA.R. Eg 1386 je za horka lisovaný lněný olej od Eskil Akerberg AB, Malmó.

Ί

Tabulka II

	BE.K Eg 1384	AL.R Eg 1385	EA.R Eg 1386	KH.KI Eg 1387
Složení mastné kyseliny %					IUPAC 2.302 (m)
C16:0	5,0	5,2	5,0	4,3
C18:0	3,6	3,8	3,1	3,8
C18.1	18,0	13,5	20,8	14,8
C18:2	15,5	18,0	15,0	14,5
C18:3	56,5	58,0	54,0	61,1
C20:0	0,1	0,1	0,2	0,1
C20:1	0,2	0,1	0,3	0,2
C22:0	0,1	0,1	0,2	0,1
C22:1	<0,1	<0,1	0,1	<0,1
C24:0	0,1	0,1	0,1	0,1
C24:1	0,3	0,4	0,3	0,3
Neznámé	0,6	0,7	0,9	0,7
Tokoferol, ppm					IUPAC 2.432
Alfa	<5	<5	<5	<5
Alfa T3	<5	<5	<5	<5
Gama	105	350	230	<5
Gama T3	<5	<5	<5	<5
Delta	5	5	5	<5
Delta T3	<5	<5	<5	<5
Fosfor AAS, mg/kg	206	20	87	25	IUPAC 2.423 (m)

Ze záznamů uvedených v této tabulce lze rovněž zaznamenat, že podle předloženého vynálezu zpracovaný lněný olej téměř neobsahuje tokoferol, zatím co obsahy kyseliny olejové a fosforu jsou nižší než u dvou komerčních olejů, zatím co třetí komerční olej má rovněž relativně nízké obsahy kyseliny olejové a fosforu.

Zkoušky provedené s lněným olejem zpracovaným podle předloženého vynálezu ukazují, že takto zpracované oleje mají podstatně zlepšené vlastnosti, především jsou-li použity pro impregnaci dřeva a výrobků ze dřeva. Tak olej zpracovaný podle způsobu uvedeného v předloženém vynálezu má nižší viskozitu a tím umožňuje jednodušší zpracování, a po zpracování má i nižší obsahy látek představující vhodné substance pro mikroorganizmy a při použití pro impregnaci dřeva vykazuje podstatně zvýšenou

odolnost dřeva. Tak rychlotesty provedené v houbové komoře ukazují, že lněný olej po zpracování podle předloženého vynálezu podstatně vylepšuje odolnost dřevěných výrobků proti hnilobě po impregnaci v porovnání s impregnací CCA (CCA = chrom, měď, arsen). Totéž platí pro odolnost proti hnilobě u dřevěných kůlů zasazených do vlhké zeminy ve sklepním prostředí s relativně vysokou vlhkostí a teplotou. Navíc byly provedeny zkoušky odolnosti proti hnilobě s impregnovanými kůly zasazenými do země obsahující organizmy mikroflory a agresivní hnědou hnilobu a bylo zjištěno, že olej z lněného semena zpracovaný podle předloženého vynálezu poskytuje podstatně zlepšenou odolnost proti hnilobě v porovnání s impregnací CCA a impregnací za použití konvenčního oleje z lněného semena.

Je třeba poznamenat, že předložený vynález není omezen na specifické případy použití, které jsou uvedeny shora. V rámci předloženého vynálezu mohou být snadno provedeny modifikace a změny a takové změny a modifikace mohou být snadno pochopeny a provedeny zkušenými odborníky v oboru.

Claims (13)

1. Zpracovaný lněný olej obsahující v podstatě kyseliny linolenovou, linolovou a olejovou, hlavně ve formě triglyceridů, a vyznačující se tím, že jeho obsah volného tokoferolu je menší než 100 ppm.

2. Lněný olej podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho obsah volného tokoferolu je menší než 75 ppm.

3. Lněný olej podle nároku 2, vyznačující se tím, že jeho obsah volného tokoferolu je menší než 50 ppm.

4. Lněný olej podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je založen na oleji z lněného semena připraveného lisováním za studená.

5. Způsob zpracování lněného oleje podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se následujícími kroky:

a) zahřívání surového lněného oleje na zvýšenou teplotu nižší než je teplota varu vody,

b) přidáni zahřáté anorganické kyseliny k oleji a jeho promícháváním,

c) oddělení vysráženého materiálu,

d) přísada horkého vodného roztoku alkalie k oleji a promíchávání oleje,

e) odstranění vytvořeného mýdla, a

f) promývání oleje horkou vodou, dokud promývací voda není čistá.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že při výrobním postupu zahřívání podle bodu a) je teplota nižší než asi 80 °C.

7. Způsob podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že anorganická kyselina je « · · • · · · přidávaná v množství asi 0,5 až do 30 hmotn. % vztaženo na hmotnost oleje.

8. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že míchání podle výrobního postupu b) je prováděno po dobu asi 10 až 30 min.

9. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že se použije alkalický hydroxid sodný v roztoku, vhodně přidávaný v množství rovném asi 2 až 5 % jeho suché hmotnosti vztaženo na hmotnost oleje.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že hydroxid sodný je rozpuštěn v množství asi 7 až 15 hmotn. % zahřáté vody vztaženo hmotnost oleje.

11. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 5 až 10, vyznačující se tím, že dalším krokem po promývacím kroku f) je zahřívání oleje za přísady činidla předcházejícího zhušťování oleje během zahřívání.

12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že se olej zahřívá na teplotu asi 120 až 140 °C.

13. Způsob podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že jako zmíněné činidlo použitý tetraborát manganatý současně působí jako katalyzátor.