CZ302594A3

CZ302594A3 - Method of preserving wood against undesired reactions caused by micro-organisms

Info

Publication number: CZ302594A3
Application number: CZ943025A
Authority: CZ
Inventors: Petri Silenius; Liisa Viikari; Anne-Christine Ritschkoff
Original assignee: Kymmene Oy; Koskisen Oy; Metsaliitto Osuuskunta
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-07-12
Also published as: AU6378594A; FI93707C; RU94046332A; NO944606D0; CA2136984A1; FI931505A0; EP0643640A1; NZ263190A; JPH07507741A; NO944606L; FI93707B; WO1994022647A1; PL306543A1; JP2657002B2; FI931505A; AU672105B2; US5582871A

Description

Vynález se týká způsobu konzervace dřeva proti nežádoucím reakcím způsobovaným mikroorganismy.

Dosavadní stav techniky

Podle předkládané metody je dřevo podrobeno působení látky schopné zabránit růstu mikroorganismů, která proniká pod povrch d řeva.

Ke konzervaci dřeva zabraňující hnití a poškozování způsobovanému mikroorganismy bylo vyvinuto mnoho rozdílných typů metod a konzervačních látek. Běžně rozšířené metody impregnují dřevo . tak hluboko, jak je možné, látkami zabraňujícími růstu mikroorganismů ve dřevě. Takovými typickými konzervačními látkami- jsou, kreozotové oleje, které umožní alespoň uspokojivý stupeň konzervace. Nedostatek těchto konzervačních látek spočívá v jejich obecné toxicitě, nezbytné ruční manipulaci se zbytky konzervačních látek a s bloky dřeva těmito látkami ošetřenými.

V dosud známých technikách jsou používány ke konzervaci vzorků celulózových derivátů proti houbovým poškozením způsobeným

Fungi inperfecti organické sloučeniny nebo jejich soli

Například Rao umar (J.

Archeological Chem. 4 198ó, str. 11 až 15) objevily inhibiční působení sloučenin, jak jsou

S-acety1-4-methy1 umbeliforon (AMU), dehydroacetát-i acetyl *

-methyl-12H-pyran-2,4-(3H)dion (DHA) jejich soli tvořené fflědί, na izolovaných kmeni

I.

ubstrátu sodné karboxymety1 celulózy.

Výsledky ukazují, ž malá koncentrace chelatačního činidla má poměrně slabý z a 11 (ne o jejich soli tvořené . s mědí dosahují 15 až ú'í inhibičního účinku v koncentracích nižších než 50 ppm

Podle této práce je zjištěny inhibiční efekt a zvláště pak jejich solí s kovy založen na jejich reakcích e aktivními kupinami enzymů.

EQds-t.a.tÁ....vYa.ál£Z.!,i

Předklád dřeva (takového, jako je řezané dřevo) proti způsobovaným

Vynález je založen na dvou základních principech. Zaprvé - komplexní sloučenina použitá jako látka zabraňující růstu, mikroorganismů je schopná vázat přechodné kovy obsažené ve dřevě. Takže vynález využívá faktu, že vazba železa a dalších přechodných kovů v dřevěných materiálech do chelátů (komplexů) má velice zřetelný inhibiční efekt na růst a rozmnožování hub a plísní. Byl pozorován rozklad krystalické celulózy hnilobnými houbami a v tomto rozkladu založeném na oxidačních reakcích měly, přechodné kovy obsažené ve dřevě klíčovou roli. Přechodné kovy mají podobnou úlohu při růstu plísní i modře barvících hub. Nejdůležitějším přechodným kovem obsaženým ve dřevě je pro růst mikroorganismů železo (Fe), zvláště třívazné železo, a man gan (Mn).

Komplexní činidla použitá pro vyvázání přechodných kovů jsou většinou ve vodě rozpustná, takže umožní jejich vyloužen í z ošetřeného dřeva dešťovou vodou.

Proto je podle druhé základní idei vynálezu utváření pevné táze rezervoárů přec i pí tovaného komplexního činidla při pozdějším komponent a vlhkosti do dřeva. Podle vynálezu se výše zmíněné rezervoáry zakládají impregnací komplexního činidla do dřeva ve formě vodního roztoku, a po tomto impregnačním kroku komplexní činidlo proniklé do dřeva precipituje z vodní fáze.

Přesněji je popsaný způsob podle vynálezu principu charakterizován patentovým nárokem 1.

konzervace dřeva podle vynálezu charakterizována patentovým nárokem 17.

Termín nežádoucí reakce mikroorganismů v kontextu předkládané aplikace se týká rozkladu dřeva způsobeného především houbami a plísněmi. Rozklad dřeva, čímž je míněna ztráta pevnostních vlastností, je hlavně způsobován hnilobnými houbami, z nichž stojí za zmínku hnědé a bílé hnilobné plísně. Největší škody jsou způsobeny hnědými hnilobnými houbami včetně suché hniloby (Serpella 1 acrymaris), sklepní houby (Coniohporo puíeana), bíloporé houby (Pária placenta) a . saunové houby (GloecphylJum trabeum). Hniloby rozkládají struktury dřeva tak, že způsobují hydrolýzu a oxidaci radikálových reakčních zakončení celulózy a hemicelulózy. Běžně je rozklad dřeva charakterizován hmotncstn-ím úbytkem dřeva.

Poškození dřeva (jako barevné vady) jsou způsobovány modře barvícími a plísňovými houbami. U těchto hub se také nachází schopnost do jisté míry destruovat celulózu a hemicelulózu (obvykle hmotnostní úbytek činí ne více než 30 %), přestože mají relativné nízkou hydrolytickou aktivitu. Σ hub způsobujících plísňové poškození je dobré zmínit kmeny příslušej ícírn k čeledím

Hel π in thos porium, k čeledím Pěnici 11 ium a Aspergillus působí rozsáhlé škody ve vnitřních prostorách a strukturách dřeva.

Modře barvící houby nejčastěji nalézané ve dřevě náleží ke kmenům čeledí Ambrosie! 2a, Aureobasidium·, Ceratocyst is, Cladosporium, Phialophora. Nejběžnější druhy modře barvících hub napadající řezané borové dřevo představují Aureobasid ium pullulans a Ceratocystis pilifera z čeledi Ceratocystis. Kromě těchto kmenů způsobují modré zbarvení upraveného dřeva např. Ceratocystis piceae a C. coerulescens. Kmeny čeledi Sclerophoma vyskytující se na řezaném borovém dřevě ,jako je S. entoxylina, patří k plísním výše zmíněných kmenů.

Předložený vynález je možné využít ke konzervaci dřeva proti nežádoucím reakcím výše zmíněných mikroorganismů..

V kontextu této aplikace se termín komplexní činidlo (nebo chelatační činidlo) vztahuje k. látkám schopným vázat dvouvazné ^: nebo třívazné kationty v nerozpustných nebo rozpustných komplexních sloučeninách.

Komplexní činidla se rozdělují na anorganické a organické sloučeniny. Anorganická komplexní činidla vytváří různé druhy cyklických a lineárních fosfátových sloučenin, například polyfosfáty takové jako tripolyfosfát sodný (Na^PsOio, STPP). Nejdůležitějšími používanými organickými komplexními činidly jsou aminopolykarboxylové kyseliny a jejich soli, ve kterých je kyselá část tvořena kyselinou octovou [například představitelem takových činidel je kyselina ethylendiamintetraoctová (EDTA), kyselina nitrilotrioctová (NTA), kyselina n-hydroxyethyl-etylendiamintrioctová (HEDTA), kyselina diety lentriamiripenta(DTPA), kyšelina etylendiamin-di-(b-hydroxy feny1octová (EDDHDA), diethanolglycin (DEG) a ethanolglycin (EuG)J, hydroykyseliny (kyselina glukonová, kyselina glukoheptonová a další yseliny cukrů, jako jsou kyselina β-glukoizo charózová, el ína a-i z osac ha ró z ová,

I.

y selin a ta r ta rová, kyse1 i na jablečná kyselina citrónová) a jejich soli, i organofosfáty, v nichž je kyselá část tvořena kyselino'.

.i fosforečnou [příklady takových sloučenin jsou kyselina aminotrimethylfosforečná (ΑΤ1ΊΡ), kyselin

1-hydroxyetyliden-1,1-difosforečná (HEDP), kyselina e t hylend i amin te tráme t hy1enf os fo řeč n á (EDTMP), kyselina thylentriaminpentamethylenfosforečná (DTΡΜP)j cvy

Komplexita komplexních činidel se stanovuje určením jejich rovnovážné konstanty v komplexní reakci. Vyšší hodnota rovnovážné konstanty K znamená existenci menšího množství volných kovových iontů v přítomnosti komplexního činidla. Termodynamická stabilita vytvářené komplexní sloučeniny nebo komplexita komplexního činidla vztahující se k danému kationtu kovu je běžně popisována logaritmem rovnovážné konstanty.

Výhoda vynálezu spočívá v užívání organických cnelatačních činidel, takových > jako jsou především kyselina aminopolykarboxylóvóu 'nebo její soli nebo organofosfáty, jako jsou. EDTA, NTA, DTPA a HEDTA nebo jejich soli.

V souvislosti s předkládaným vynálezem se termín “dřevo týká kácených stromů (např. klád) a řezaného dřeva, i dřevo používané při nejrůznějších pracovních činnostech (např. dřevo ve výstavbě). Působení se podrobuje dřevo jak z jehličnatých, tak i z opadavých stromů. Zvláště výhodně se vynález využívá ke konzervaci řezaného dřeva jehličnanů (typické je borové dřevo) proti hnilobám, modře barvícím houbám a plísním.

Způsob konzervace dřeva podle vynálezu se rozčleňuje do dvou kroků; impregnace a precipitace.

v impregnačním kroku je dřevo podrobeno působení takového efektivního množství komplexního činidla, že dosahuje alespoň částečného navázání kovů přirozeně se nacházejících ve dřevě.

Taková vazba je specificky tvořen s přechodnými kovy, zvláště se železem a manganem, které jsou nezbytně pro růst a rozmnožování mikroorganismů. V komplexní činidlo precipituje z vodní fáze do vytvoření rezervoárů pevné fáze komplexního činidla v dřevě.

V impregnačním kroku se podle vynálezu dřevo impregnuje tak hluboko, jak je možné, použitím vodného roztoku, v němž je účinnou složkou komplexní činidlo nebo směs komplexních čin ide1>

Nicméně je známo, že již povrchové působení komplexního činidla -alespoň předchází plísněmi. Koncentrace komplexních činidel barvení způsobenému v účinném roztoku má široké rozpětí. Typická je 0,01-502 koncentrace, nejvýhodnější je koncentrace roztoku v rozmezí 0,1-30 2 hmotnostních. Množství komplexního činidla použitého pro impregnaci je různé v závislosti na obsahu vlhkosti a obsahu přechodných kovů ve dřevě. Typická spotřeba impregnační ho roztoku při tlakovém zpracování při 202 vlhkosti dřeva a 252 koncentraci komplexního činidla v roztoku je 300-500 1 na 1 m⁵. Pokud se opracovává 1 kg dřeva s průměrnou hustotou 500 kg/m-“, spotřebuje se v impregnačním kroku 0,6-1 1 impregnačního roztoku.

výhodné, je-li impregnační roztok na vodní bázi další běžná aditiva a obsahuje-li také roztoku do struktury dřeva.

schopná podpořit vstup

Nadto konzervační roztek podle iy mědi. Kromě vody se může komplexní činidlo rozpouštět v dalších rozpouštědlech (např alkoholech, jako jsou ethanol a methanol) nebo ve vodných rozpouštědly

Množství vody v těchto směsích je různé, v rozpětí 1-99 7. objemových. Jsou také proveditelně emulze, čímž jsou komplexní činidla a jejich aditiva rozpustné v rozpouštědlech různých fází. Proto vyjádření dřevo je impregnováno činidlem ve vodné fázi v sobě později zahrnuje obě možnosti, podle nichž je impregnační krok prováděn.

V prvním případě se používá při impregnačním roztoku nebo směsi komplexního činidla v rozpuštěné formě a v druhém případě se impregnace provádí emulzí, takže komplexní činidla nemusí být nezbytně rozpuštěná ve všech fázích emulze.

Podle výhodného provedení vynálezu, je cílem vázat maximální podíl přechodných kovů obsažených ve dřevě nezbytně do nerozpustné formy·, čímž přechodné kovy pozbývají schopnost podílet se na růstových* procesech hub. Podle dalšího provedení se přechodné kovy váží do rozpustných sloučenin, které se alespoň částečně vymývají ze dřeva. Podle posledně uvedeného provedení se dřevěný materiál omývá alespoň částečně, například z povrchů, tak, aby došlo k „očištění od přechodných kovů. Je třeba poznamenat, že co se týče růstu hub, není rozpustnost komplexů přechodných kovů nutná, protože přechodné kovy (zvláště železo) vázané v rozpustných komplexech jsou také ve formě nevyužitelné metabolismem hub.

Kovy se akumulují ve dřevě s dešťovou, vodou a zvláště se znečištěním. Chelatační činidla obsažená ve dřevě jsou převedena do formy rezervoárů, z kterých jsou rozpouštěna vodou vstupující do dřeva. Tímto procesem je obdržen dlouhotrvajicí užitek chelatačního činidla obsaženého ve dřevě. Rozpustnost ve vodě je nezbytnou vlastností pro fungování metody, poněvadž chelatace je reakce probíhající v kapalné fázi. Vzhledem k výše zmiňovaným důvodům je třeba poskytnout takové množství komplexního činidla impregnovaného do dřeva, které je přebytečné než jeho skutečná potřeba pro navázání přechodných kovů obsažených ve dřevě. Po impregnačním kroku je komplexní činidlo precipitováno z tekuté fáze roztoku (nastává tedy precipitační krok).

Precipitace komplexního činidla do dřeva se provádí dvěma rozdílnými způsoby, a to buď přizpůsobením pH nebo teploty.

Podle nejprve zmíněného provedení vynálezu, se komplexní činidlo po impregnačním kroku precipituje z vodní fáze cestou, snížení pH dřeva. Hodnota pH dřeva se snižuje použitím anorganických nebo organických kyselin nebo jejich solí. Obzvláště jsou vhodné * anorganické kyseliny, jako je kyselina sírová (H2SO4), kyselina dusičná(HNO3) nebo kyselina chlorečná (HCIO3) nebo jejich soli.; Další výhodnou možností je užití kyseliny borité, čímž je do dřeva zaveden bór, který působí jako ochrana proti hmyzu a zpomaluje hoření dřeva. Snížení pH je dosahováno užitím směsí výše zmíněných kyselin, z nichž zvláště stojí na zmínku-jak směsi kyseliny borité s minerálními kyselinami, tak i směsi solí této kyseliny (hlavně boraxu) s minerálními kyselinami.

Koncentrace chelatačního činidla a hodnota pH při úpravě dřeva musí být vybírány tak, aby bylo dosaženo chelatace kovů obsažených ve dřevě a uskladnění precipitovaného chelatačního

Mimoto, hodnota pH činidla ve dřevě do vzniklých rezervoárů.

dřevě musí po zpracování zůstat taková, aby zajistila přiměřeno u stabilitu ρ r o b1émov ý c h k omρ1e xů k ovů. V t é t o souvislosti je termín problémové komplexy kovů užíván s odkazem na komplexy vytvářené reakcí chelatačních činidel s přechodnými kovy podílejícími se na růstu a rozmnožování mi k roo r gan i smů. Na příklad činidla se bude konečné pH ve dřev cr

Ačkoli vynález připouští * at* v t ___ t :

nižší při, má toto snížené pH následek zmenšenou stabilitu vzhledem ke kompetici vázání kovů u dřevěných materiálů).

Množství kyseliny použité při úpravě kyselinou je tedy voleno podle požado jako í .-4 Ί i t : « !

hodnotu

ΕΓ •-J n pak k

4u b Γ· se tedy už

á. n a mo1y HC1 nebo 1 mol t Ky kyseliny hodnoty l

U p rava k yselinou se uskutečňuje přímo po impregnaci

komplexním činidlem.

anebo se mezitím dřevo

opakován tak, dlouho, dokud nedojde k uložení rozsáhlejších rezervoárů komplexního

Činidla ve dřevě.

Intervaly mezi takto vk1ádanými vysoušeč í mi kroky· se zkracují užitím organických rozpouštědel nebo vodných emulzí organických rozpouštědel v impregnačním kroku.

Jestliže se po úpravě krok neprovádí, redukuje se objem komplexního činidla užitého v impregnačním kroku na objem kyseliny užité krcku okyselování.

Podie nejprve předluženého provecení vynalezu je komplexní činidlo užité při impregnaci dřeva ve formě vodného roztoku nebo soli rozpustné ve vodě. Výhodou je, že sůl rozpustná ve vodě je solí alkalického kovu komplexního činidla. Nejvíce upřednostňováno je používání Na₂H₂EDTA anebo Na4EDTA.

Jestliže je použitým komplexním činidlem Na^EDTA, je dřevo nejdříve podrobeno působení vodného roztoku komplexního činidla v čistě alkalickém pH, po kterém je pH ve dřevě snižováno po hodnotu 5,5 do ukončení precipitace komplexního Činidla do dřeva.

Podle tohoto provedení se vodný roztok NaaEDTA adekvátní koncentrace impregnuje do dřeva v rozmezí pH S,5-12. Poté se do dřeva impregnuje kyselina ke snížení se hodnoty pH. Ve směsi (EDTA + kyselina) impregnované do dřeva se požadovaná konečná koncentrace EDTA rozprostírá v rozmezí 7-20 %, nejvýnodnějším se jeví rozmezí 7-10 X.

Jak veliké je množství kyseliny požadované v tomto provedení vynálezu, je patrné z následujícího vypočítání příkladu (jako vzorový byl použit kvádr dřeva o hmotnosti 1 kg s 2oZ vlhkostí dřeva). EDTA je přidána ve formě Na^EDTA, čímž pH roztoku dosáhne hodnoty ll,f a roztoku po úpravě kyselinou množství se vybírá objem 0, S 1, EDTA (s 25% koncentrací EDTA) a objem ro z to k u se t rvávaj íc í ho ve

1 (vlhkost obsažená ve dřevě

1 roztoku kyseliny -a 0,2 1 vod}

5. Celkový objem roztoku EDTA je 0,6-1,0 1. Jako celkové z něhož tvoří polovinu roztok polovinu roztok kyseliny. Tedy dřevě po impregnaci je celkem tudíž zahrnuje 0,4 1 EDTA, 0,

Po impregnaci roztokem Na4EDTA u p r a v u je p H d ř e v a impregnací kyselinou na hodnotu 5. Toho _ie dosaženu přidáním molů jednovazné kyseliny (HC1) nebo tomu odpovídajícímu 1 na každý mol EDTA. Další možností je užití kyseliny trihydrogenborité (H3BO3), jež je teoreticky tří vazná, avšak prakticky jě uskutečnění hydrolýzy dvou zbývajících atomů vodíku po odštěpení prvého tak minimální, že se tato kyselina chová jako slabě jednovazná.

Koncentrace roztoků, kyselin je podle toho tedy taková: chci = 4,80 2 hmotnostních.

ch2SO4 — 6,45 /i hmotnostních

CH3BO3 = 8,13 2 hmotnostních

Při takovém způsobu zpracování je množství precipitované

EDTA mnohonásobné s ohledem na její potřebu i· islataci kovů dřevě. Ve dřevě tedy zůstávají četné rezervoáry n e ro z puštěn ého

se jako komplexní činidlo užívá NaaHzEDTA, dřevo nejprve podrobeno působení vodného roztoku komplexního činidla při pH v rozmez-í. 4,5-6, nejvýhodněji při hodnotě pH 5. Potě je k ukončení precipitace komplexů pH ve dřevě sníženo na hodnotu menší než 3 (použitím kyseliny). Prospěch tohoto provedení v porovnání s prvým provedení vynálezu spočívá v tom, že vytvoření rezervoárů komplexního činidla se dosahuje užitím menšího množství EDTA. Toto provedení se hodí při aplikacích nevyžadujících vysokou, pevnost dřeva.

Při poklesu pH z. hodnoty 10 na hodotu 5 se snižuje rozpustnost EDTA téměř desetinásobně ve srovnání = rozpustností Na4EDTA, která je ve formě kyseliny, ve vodě činí 0,03 2 hmotnostních, zatímco rozpustnost NaziEDTA je 40 2 hmotnostních.

Pokles rozpustnosti je způsoben disociací slabých komplexů se sodíkem, neboť protony (H+) jsou nahrazovány atomy sodíku. EDTA precipituje ve formě kyseliny při hodnotě pH 2,8. Nicméně snížení pH na tak malou hodnotu se neprovádí, neboť by byla příčinou disociace chelátů těžkých kovů včetně chelátů obsahujících železo (II) a mangan.

Také NTA se precipituje upravením pH, ale přestože hodnota konečného pH setrvává v rozmezí 2,5-3, není stabilita komplexů, tak dobrá, jako stabilita komplexů obdržených reakcí s EDTA. Kromě hodnot pH ovlivňuje chelatační stabilitu (stabilitu komplexů) rovněž chelatační činidlo samotné, respektive jeho chelatační vlastnosti.

Podle jiného výhodného provedení vynálezu se k impregnaci do dřeva používá komplexní činidlo ve vodném roztoku zahřátém β alespoň na teplotu 50 C, po které je precipitace komplexního

O činidla účinná při snížení teploty na hodnotu nižší než 30 C. Takže komplexní činidlo typu DTPA a HEDTA a soli těchto sloučenin se výhodněji precipitují do dřeva upravováním teploty.

' Je možné obě výše popsaná provedení kombinovat tak, že roztok komplexního činidla je impregnován do dřeva při zvýšené teplotě, a poté se pH a teplota ve dřevě snižují do jisté míry výhodnějším způsobem.

První krok metody, konkrétně impregnace komplexního činidla do dřeva, a druhý krok zahrnující úpravu kyselinou se provádí běžně používanými způsoby, například tlakovými, vakuovými a vakuotlakovými impregnačními technikami. Ohledně druhého kroku musíme pouznamenat, že kyselina musí být impregnována do dřeva tak, aby se předešlo úniku přebývajícího roztoku komplexního činidla obsaženého ve dřevě ze dřeva během úpravy kyselinou. Proto je tedy výhodné úpravu kyselinou provádět použitím tlakové techniky. Podle alternativního provedení je roztok komplexního činidla impregnován do dřeva užitím 10-952, nejvýhodněji 70-902 vakua (působení trvá po dobu.

min-5 h, nejlépe min-2 h)

h).

komplexního činidla vylučuj což je prováděno při tmosŤérickém tlaku a následovně vakuu, po čemž se tlak zvýší na hodnotu 2-20 bar a takto je roztok ky seliny aplikován do dřeva. Po úpravě kyselinou za zvýšeného tlaku je dřevo ještě jednou vystaveno po-vakuovému působen í do konce vylučování nadbytečné tekutiny ze dřeva metoda ýšené bar krok trvá 1 min-2 h, impregnaci roztoku teploty (30-80 C), po dobu 5 min- 1 vyšován tlak na hodnotu nejlépe 5 min-1 h. Používá se komplexního činidla do dřeva za

h. Ke zlepšení

10-15 bar a doba trvání se pohybuje

h. Po impregnaci následuje rapidní snížení tlaku, provádí se po-vakuové působení (užívá se /0-9’02 vakuum) a roztok, se vysušuje, a tímto odpařením roztoku se docílí precipitace komplexního činidla.

.Další možností je, že roztok komplexního činidla a roztok kyseliny také pronikají do dřeva při ponoření. Naposledy zmíněná alternativa se vykonává například jednoduše ponořením nařezaného dřeva.· nejprve do tanku naplněného roztokem komplexního činidla, poté se dřevo přemístí do tanku obsahujícího roztok kyseliny. V tomto postupu se používá max. saturovaný roztok komplexního činidla, přičemž doba trvání působení komplexního činidla a kyseliny je 1 min-5 h. Jedná-li =>e o čerstvě řezané dřevo, je doba potřebná pro tento postup obvykle 30 min-2 h.

Teplota opracovávaného dřeva se snižuje chlazením dřeva normální okolní teplotou zpracovávaných rostlin nebo venku. Pokud se požaduje účinnější chladící krok, použije se chladicí zařízení.

Na základě výše uvedené diskuse se dřevo konzervuje proti nežádoucím účinkům způsobovaným mikrorganismy komplexním činidlem v pevné fázi, ze které se činidlo rozpouští a umožňuje vazbu přechodných prvků obsažených ve dřevě. Výhodný obsah precipitované EDTA ve dřevě je 0,01-50 hmotnosti dřeva. Je časté, že alespoň část EDTA se nachází v krystalické -formě.

Vynález poskytuje významný prospěch.. Podle vynálezu se impregnací dřeva komplexním činidlem schopným vázat přechodné kovy, zvláště třívazné železo a mangan, dosáhne jasného konzervační ho účinku pro růstu plísní a hub uvedených výše. Konzervační činidla >použitá vynálezem jsou ve vodě rozpustná, a proto neškodná pro prostředí. Konzervační činidla dále neobsahují látky obecně toxické a jsou zvláště specifické pro mikroorganismy nacházející se na dřevě a působící nežádoucí reakce. Formováním se rezervoárů ve dřevě se účinek komplexních činidel nesníží a v optimálních případech zachová zcela životaschopnost dřeva. '

Připojené obrázky 1 a 2 ukazují obrazy dřeva opracovaného podle vynálezu obdržené světelným mikroskopem.

Obrázek 1 je 12-ti násobně zvětšený obraz vzorku Obrázek 2 je 50-ti násobně zvětšený obraz vzorku

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Precipitační test

Cílem tohoto testu bylo ověřit precipitaci EDTA za daných konzervačních podmínek.^- - 11 ml roztoku Na^EDTA o koncentraci 22,6 X hmotnostních bylo připraveno do kádinky. Bylo přidáno 5,98 ml roztoku 2mol HC1. Poté byla koncentrace EDTA v roztoku 14,6 X a pH roztoku bylo 4. Počátek precipitace EDTA se objevil půl hodiny pc> začátku úpravy kyselinou.

Příklad 2

Vliv dřeva samotného na hodnoty pH v razných krocích zpracování

Cílem tohoto testu bylo stanovit vliv dřeva samotného na úrovně pH v různých krocích procesu konzervace.

g částečně vysušených hoblin dřeva bylo naváženo do kádinky a bylo přidáno 13,5 g 7,5X roztoku Na^EDTA. K impregnaci probíhající v plném rozsahu bylo použito množství materiálů, které’ tak byly 'vzájemně porovnávány. Směs byla homogenizavána opatrným mixováním. Naměřená hodnota pH vlhkých hoblin BYLA 9,6, což je hodnota dostatečně vysoká pro zajištění rozpustnosti Na^EDTA při úpravě Na^EDTA.

Změna pH v průběhu úpravy kyselinou byla vyzkoušena v podobných podmínkách. Opět bylo naváženo do kádinky 11 g částečně vysušeného dřeva. Dále bylo přidáno 6,75 g 15X . 4 / ** 1 u roztoku NaaEDTA, 5,33 ml lmol roztoku HC1 a 1,42 ml vody pročištěné přes iontoměnič. Poté byla určena koncentrace EDTA v roztoku jako 7, 5Z. Po opatrném promixování bylo změřeno pH vlhkých hoblin a nalezené pH se pohybovalo lehce pod hodnotou 4, což je pH vhodné pro dosažení precipitace EDTA.

Příklad 3

Test účinnosti impregnace

Blokem dřeva použitým y tomto testu účinnosti impregnace byla borová deska nařezaná z čerstvého míznatého dřeva. Pro test byla zvolena relativně vysoká koncentrace roztoku. Na^EDTA (20Z) k usnadnění detekce precipitace EDTou. Dříve než byl testovací blok dřeva naimpregnován, vysoušel se při teplotě

G

104' C, a poté byla při vážení získiána hodnota 60,92 g. Jak bylo vysvětleno, před impregnací blok dřeva reabsorbuje nějakou vlhkost zpět, hmotnost bloku se tedy zvýšila, na 61,/5 g.

byl extrahován ze dřevěného bloku, již ponořeného na dobu 0,5 do roztoku EDTA vakuem o hodnotě -720 mmHg pod atmosférickým tlakem, pak je vakuum odstraněno a roztoku EDTA bylo umožněno pronikat za atmosférického tlaku do dřeva po dobu 2 h. Po impregnačním kroku měla při měření hmotnost dřevěného bloku hodnotu 181,40 g, z čehož příspěvek, roztoku. EDTA tvořil 119,65 g. Dřevěný blok byl vysušen, poté byl opět odstraněn vzduch z bloku ponořeného po dobu 0,5 h do roztoku l,5mol HC1 vakuem o hodnotě -720 mmHg pod atmosférickým tlakem, vakuum bylo odstraněno a do dřeva, vstoupilo dovolůených 84 ml roztoku. HC1, vlhkost obsažená ve dřevě tvořila 57 Z celkové hmotnosti dřeva a obsažené vody. Přes noc setrvalo dřevo ve vzduchotěsném plastikovém obalu chráněno před ztrátou obsažené vlhkosti evaporací.

- 17 Jako vzorky byly nařezány kusy vni t řku dřeva. Σ a t í m c o se

EDTA, další zkoumání pomocí světelného mikroskopu odhalovalo, na místech, kde

L_^! přecipitáty obsaženy v razných oblastech.

Tyto přec i pí táce jsou.

ukázány na obrázcích a 2 jako světlešedé hroty (ostny) a skvrny.

Příklad 4

Test účinnosti impregnace

Blok dřeva určený k naimpregnování byl stejný jako u příkladu 3.

byla EDTA použita ve formě NaaHzEDTA,

byla připravena jako 5Z roztok (hodnota pH roztoku, byla 5). Dřevěné bloky byly po impregnaci vysušeny také stejným způsobem jako v příkladě 3 a zjištěná hmotnost vysušeného dřevěného bloku měla hodnotu 61,85 g. Před impregnací bylo poznamenáno, že dřevo ještě reabsorbuje nějakou, vlhkost, takže hmotnost bloku se zvýšila na hodnotu 62,69 g. EDTA byla do dřeva impregnována stejným způsobem jako u příkladu. 3.

Po impregnačním kroku měla naměřená hmotnost dřevěného z čehož na bloku, hodnotu 172, 48g,

109,79 g.	Blok	byl	vysušen.	a poté byl	na 0,5 h z bloku.
ponořeného	do 0,	4mol	roztoku	HC1 odstraněn	vakuem o hodnotě
-720 mmHg	pod	atm.	tlakem	vzduch. Vakuum	bylo odstraněno
a proniknutí 82	ml ro	ztoku HC1	dovolilo, aby	vlhkost obsažená
ve dřevě t'	vořila	57 /	celkové	hmotnosti dřeva	a obsažené vody.
Přes noc	setrvalo d	řevo ve	vzduchotěsném	plastickém obalu.

vlhkosti evaporací.

chráněno před ztrátou obsažené detegováno taktéž stejným způsobem jako v příkladě ** — 11' ~

Příklad 5

Test účinnosti konzervace dřeva

Pro tento test byly vybrány 3 druhy hnilob nejčastěji se vyskytujících ve Finsku a způsobujících nějvětší poškození: buněčná houba (Caniophara putana), bílopórá houba (Poria placenta) a sau.nová houba (Gloeophyllun traubeun).

Substráty pro tento test, které představovaly kusy čerstvého míznatého dřeva nařezaného z borovice, byly opracovány stejným způsobem jako v příkladech 3 a 4 metodou podle vynálezu, s výjimkou toho, že na rozdíl od příkladu 3 byla metoda prováděna roztokem EDTA o koncentraci upravené na hodnotu 10 7.. Rozměry testovaných kusů byly 5 x 15 x 30 mm.

Některé z testovaných kusů byly impregnovány použitím srovnávacích CC konzervačních roztoků o koncentracích 0,4 Z a 1, 6 7.. Skladba těchto srovnávacích konzervačních činidel byla:

CuSOa.5H₂0

50,0 7.

Ks C.rs Os

48,0 Z

Za impregnačním krokem následovalo obezřetné vysušení testovaných kusů v nižší teplotě, po kterém byly 3 dny promývány okyselenou destilovanou vodou na hodnotu pH 4,5-5,0. Pro zajištění účinnosti výplachu byly v jeho průběhu do destilované vody testované kusy zcela ponořeny. Voda určená pro výplach (máchání) byla s dostatečnou frekvencí obměňována proto, aby bylo zabráněno akumulaci EDTA ve vodě. Nepromáchané testované kusy byly vybrány stranou z ostatních úprav. Po t“i výplachu následovalo vysoušení testovaných kusů, v pokojových podmínkách po dobu dvou týdnů, po které byly ozářením vysterilizovány. Radiačním zdrojem byl Co^éC.

Testované kusy byly vloženy do misek naplněných 1% vodným roztokem agaru tak, že v každé míse byly umístěny 3 naimpregnované a pro srovnání 3 nenaimpregnované testované kusy dřeva. Houba zvolená pro test byla naočkována, na celý agar, kde odpočívaly testované kusy. Toto bylo prováděno ve dvou paralelách. Test hnití byl v splněn v souladu s modifikovanou metodou EN 113, ve které čas hnití byl 10 týdnů. Po této době byly mísy otevřeny a byl určen hmotnostní úbytek testovaných kusů.

všec hny úpravy nepoužívající výplachu EúTA byly proti testovaným kmenům hnilobných plísní.

byly maximálně pouze > 7 naproti tomu ve srovnávacích vzorcích tvořily tyto hmotnostní ztráty 23-25 %.

Také ve vypláchntťtých testovaných kusech byly hmotnostní ztráty nevýznamné (hmotnostní úbytek menší než 2 X je v praxi považován za nulový, stejně jako se malá množství látek obsažených ve dřevě v každém případě rozpouští do agarového substrátu i při nepřítomnosti hnilobného procesu). Malý hmotnostní úbytek byl nalezen pouze v případě plísně Paris plscents-. Hmotnostní úbytky zjištěné u testovaných hnilob jsou uvedeny v následující tabulce.

Konzervace	Váhový úbyte); ΓΖ3
Cúniophůra puteana	Fůria placenta'	ť1úeúPhyl 1 um ti aL-eum
máchání [dl	srov-návací vzorek	máchání [d]	srovnávacl vzorek	.máchání [d]	srovnávací vzore)
0	3	0	3	0	3
10 % Na₄EDTA	1.7	2.2	23.9	1.3	6.5	24.7	1.2	0.4 .	25.3
5 % Na₂H₂EDTA	1.4	4.0	23.0	0.2	8.7	23.7	0.2	' 1.0	25.4
0.4¾ CC<»r0v.>onJ»rvJ	0.1	0.4	21.1	3.3	5.6	20.3	0.4	0-5	24.7.
1*6% CC(jrov.ionjerv^	0	0	22-5	0	0.4	20.3	0	0	24.3

Podle měřených hmotnostních úbytků precipitace EDTA ve dřevě cestou snížení pH poskytuje výrazné zlepšení konzervační účinnosti proti hnilobám. Pro srovnání uvádíme, že hnití testovaných kusů, které byly podrobeny působení Na^EDTA, ale nebyly podrobeny precipitaci, bylo po máchání téměř stejně silné jako u porovnávaných testovaných kusů, ačkoli h vzorků byla ochranná účinnc

Konzervace pro hnilobám dobrá. Hmotnostní úbyte mác han y l. h

Claims

1. Způsob konzervace dřeva proti nežádoucím reakcím způsobovaným mikroorganismy zahrnující úpravu dřeva konzervací látkou schopnou zabránit růstu mikroorganismů tak, že látka proniká do dřeva alespoň hlouběji než na povrch a vyznačující se t í m, že látka použitá jako inhibitor mikrobiálního růstu je komplexní činidlo schopné vázat přechoné kovy obsažené ve d řevě5

- pronikající do dřeva z roztoku,

- po proniknutí do dřeva je komplexní činidlo precipitováno z táze roztoku ti Γ s v 5.

podle

A činidlo proníká do dřeva ve formě vodného roztoku.

Způsob

1 nebo impre a č u j í c í e tím, že dřevo je plně no roztokem komplexního činidla.

4. Způsob konzervace dřeva podle nároku 1, v y znač u jící se t i m, že je nezbytné zvýšit množství komplexního činidla precipitovaného ve dřevě pro navázání té části přechodných kovů obsažených ve dřevě, která je schopna vazby s daným komplexním činidlem.

5. Způsob konzervace dřeva podle nároku 1 až 4, v y z n a Č u jící se t í m, že použitými komplexními činidly jsou anorganické fosfátové sloučeniny, kyselina nebo její soli, hydroxykyselina nebo aminopoly k a rbo x y1ová nebo organofosfát nebo jeho soli, nebo protein

6.

8.

9.

10.

vážící kovy

Způsob u?

konzervace v y z π a č u j í c í činidlem je EDTA, NTA,

Způsob činidlo dřeva

DTPA nároku.

a/nebo HEDTA, nebo cr .ji , komplexním jejich soli.

konzervace dřeva podle nároku

1 nebo 2, a č u j ícíset je precipitováno z dřeva po

Způsob í m, fáze že proniknuté penetračním krok ač li j í c i dřeva pod 1 e nároku

7,

4u ra, pH dřeva nižováno použitím minerálních konzervace dřeva znač u jící

Způsob konzervace vyznačující se t í pod 1 e m, že dřeva podle se t í nároku /yso ušeno nároku. 1 m, že do dřeva až 9, proniká ve formě vodného roztoku činidla.

Způsob konzervace v y z n a č u j i c i rozpustná

Způsob ve vodě dřeva podle?

sů.l komplexního nároku

10, m, že použitá ve

VOdě sůl je sůl alkalického kovu komplexního činidla.

konzervace dřeva pod 1 e nároku

11, e tím, že ve vodě rozpustná sůl komplexního činidla je

Na₂H₂EDTA nebo Nás. EDTA.

13. Způsob konzervace dřeva podle na r o k u 12', v e kterem je použitým komplexním íinid1em Naz Hz tuT A, v y znač u jící se tím, že dřevo je nej prve podrobeno působení vodného roztoku komplexního č inidla při hodnotě pH 4,5-6,0, po kterém je pH dřeva sni žováno pod hodnotu 3 do ukončení precipitace do dřeva proniklého komplexního činidla. 14. Způsob konzervace dřeva podle nároku 12, ve kterém je použ i tým komplexní m činidlem Na4EDTA, vyznačující se tím, že dřevo je nejprve

podrobeno působení vodného roztoku značně alkalickém (zásaditém) pH, po kterém je pH dřeva snižováno pod hodnotu 5,5 do ukončení precipitace do dřeva proniklého komplexního činidla.

15. Způsob konzervace dřeva podle nároku 2, v y znač u jící se tím, že zahrnuje penetraci použitého organického komplexního činidla do dřeva ve formě takového vodného roztoku, jehož teplota je alespoň 50°C, takže precipitace proniklého komplexního činidla je dosaženo snížením teploty dřeva pod 30°C po penetračním kroku.

16. Způsob konzervace dřeva podle nároku 1, vyznačující se tím, že dřevo je chráněno proti plísním, modře barvícím houbám nebo hnilobám.

17. Dřevo konzervované proti nežádouc í m reakcím způsobovaným mikroorganismy, vyznačující se t í m, že dřevo obsahuje komplexní činidlo v pevné fázi, která umožňuje po rozpuštění opět vázat přechodné kovy •t -14 obsažené ve dřevě.

18. Dřevo podle nároku. 17. v y znač u jící se t í m, že dřevo obsahuje precipitovanou EDTA.