CZ305339B6

CZ305339B6 - Výrobek na bázi dřeva odolný vůči dřevozbarvujícím houbám a plísním

Info

Publication number: CZ305339B6
Application number: CZ2014-357A
Authority: CZ
Inventors: Richard Wasserbauer; Pavla Ryparová; Ivana Loušová
Original assignee: ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze, Fakulta stavebnĂ
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-08-05
Also published as: CZ2014357A3

Abstract

Výrobek na bázi dřeva odolný vůči dřevozbarvujícím houbám a plísním opatřený organickým biocidem vybraným ze skupiny tvořené alkylbenzyldimethylamonium chloridem a chlorophenyl-4,4-dimethyl-3-(1,2,4-triazol-1yl methyl)pentan-3-olem a pokrytý nejméně jednou vrstvou nanovláknité textilie dopované ionty vybranými ze skupiny tvořené Ag.sup.+.n. a Cu.sup.2+.n.. Způsob výroby tohoto výrobku.

Description

Výrobek na bázi dřeva odolný vůči dřevozbarvujícím houbám a plísním

Oblast techniky

Vynález se týká ochrany dřeva nanovláknitými textiliemi dopovanými ionty Ag⁺ nebo Cu²⁺v kombinaci s nátěrem organickým biocidem na bázi alkylbenzyldimethylamonium chloridu nebo biocidu ze skupiny triazolů, kde se osvědčil chlorofenyl-4,4-dimethyl-3-(l,2,4-triazolylmethy l)pentan-3-ol.

Dosavadní stav techniky

Dřevo, především při tvorbě kondenzátu, je snadno napadáno velkým množstvím mikroorganizmů. Proto preventivní ochrana dřeva je založena na použití více či méně toxických kompozitů mědi, chrómu a arzénu, stříbra, oxidu mědi a silikátu zinku, N-organodiazéniumdioxy-kovů a kvartémích amoniových sloučenin a anorganických sloučenin bóru. Obdobně se používají triazoly, deriváty benzimidazolu, dithiokarbamáty a organické sloučeniny síry.

Dokument CZ 23782 (U1) popisuje roztok pro konzervaci dřeva, který obsahuje ionty stříbra a/nebo mědi. Uvedený roztok však neposkytuje dřevu dostatečnou ochranu vůči dřevozbarvujícím houbám a plísním. Ani ochrana dřeva takzvanou bandáží, navrhovaná v dokumentu WO 2010/009 756 (Al) neposkytuje dostatečnou ochranu vůči dřevozbarvujícím houbám a plísním.

Speciálně v případě zhlaví dřevěných trámů, kde je velmi vysoké nebezpečí napadení dřeva dřevozbarvujícími houbami a plísněmi, se dosud známé metody ochrany dřeva neosvědčily. Zhlaví dřevěných trámů totiž náleží, z hlediska biokoroze, mezi nejcitlivější místa ve stavbě. Je to dáno tím, že v místě zhlaví musí být při stavbě vytvořeny kapsy, které však stěnu stavby, z hlediska tepelné techniky, znatelně oslabují. V takových místech se nejčastěji tvoří kondenzát, což následně dává předpoklad pro růst mikroorganizmů dřevozbarvujících hub a plísní.

Mezi často používané metody ochrany zhlaví dřevěných trámů náleží preventivní konstrukční ochrana proti vzlínající a kondenzační vodě, ochrana proti vlhkosti během stavby a ochranné prostředky na dřevo, biocidy. Všechno nové nosné dřevo, zejména stropní trámy, zhlaví krokví, pozednice, pokud je umístěno při rekonstrukci do stavby na místa, která již nebude možné kontrolovat, by mělo být biocidy tlakově proimpregnováno. Rovněž dlouhodobé máčení ve fungicidních prostředcích má pozitivní vliv na ochranu zhlaví trámů, krovů a stropů. Naproti tomu biocidní nátěry a postřiky jsou pro ochranu zhlaví nevhodné. Jsou pouze povrchovou prevencí s velmi krátkou životností.

Zásadní nevýhodou všech uvedených chemických přípravků je ta skutečnost, že i když jsou aplikovány opakovaně, nikdy není dosaženo dlouhodobé účinnosti, a to ani při použití kompozitů mědi, chrómu a arzénu, nebo stříbra, oxidu mědi a silikátu zinku. Rovněž použití N-organodiazéniumdioxy-kovů je neúspěšné. Pokud není možné aplikaci zopakovat, a to je případ zhlaví, potom životnost takových to úprav činí pět, maximálně dvacet let.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky stavu techniky odstraňuje výrobek na bázi dřeva odolný vůči dřevozbarvujícím houbám a plísním opatřený organickým biocidem vybraným ze skupiny tvořené alkylbenzyldimethylamonium chloridem a chlorofenyl-4,4-dimethyl-3-(l,2,4-triazol-l-yl methyl)pentan-3-olem a pokrytý nejméně jednou vrstvou nanovláknité textilie dopované ionty vybranými ze skupiny tvořené Ag⁺ a Cu²⁺.

-1 CZ 305339 B6

Ve výhodném provedení je nanovláknitá textilie dopovaná ionty Ag⁺ o koncentraci 0,009 až 0,011 g AgNPs na lm² nanovláknité textilie, výhodněji 0,01 g AgNPs na lm² nanovláknité textilie.

V dalším výhodném provedení je nanovláknitá textilie dopovaná ionty Cu²⁺ o koncentraci 0,005 až 0,065 g CuNPs (copper nanoparticles - nanočástice mědi), na 1 m² nanovláknité textilie, výhodněji 0,06 g CuNPs na 1 m² nanovláknité textilie.

Výhodně jsou vrstvy nanovláknité textilie tři. Trojí ovin zhlaví zaručuje dostatečný přísun kovových iontů na povrch dřeva. V případě zhlaví dřevěných trámů vyšší počet ovinů nanovláknité textilie již nezvyšuje aktivitu přihlašované biocidní kombinace. U plošných materiálů na bázi dřeva, jako jsou například dřevotřísky, dřevovláknité desky, sádrokartony se plocha výrobku povleče nanovláknitou textilií v tloušťce nejméně jedné, nejlépe tří až pěti vrstev.

V dalším výhodném provedení je poslední vrstva nanovláknité textilie je překryta nosnou fólií z polypropylenu.

Výhodně je materiál nanovláknité textilie vybrán ze skupiny tvořené polyvinylalkoholem, póly uretanem, polyethylenvinylacetátem a polymerem kyseliny mléční a glykolové.

Při způsobu výroby výrobku podle nároku se na plochu výrobku nanese organický biocid vybraný ze skupiny tvořené alkylbenzyldimethylamonium chloridem nebo chlorofenyl-4,4-dimethyl3-(1,2,4-triazol-lyl methyl)pentan-3-olem, poté se na chráněnou plochu dřeva aplikuje nejméně jedna vrstva nanovláknité textilie dopované ionty Ag⁺ nebo Cu²⁺.

Při výhodném způsobu výroby výrobku se na plochu výrobku nanese organický biocid vybraný ze skupiny tvořené alkylbenzyldimethylamonium chloridem nebo chloro feny 1-4,4-dimethy 1-3(1,2,4-triazol-lyl methyl)pentan-3-olem, poté se na chráněnou plochu dřeva aplikuje nejméně jedna vrstva nanovláknité textilie dopované ionty Ag⁺ nebo Cu²⁺ a poté se poslední vrstva nanovláknité textilie překryje nosnou fólií z polypropylenu.

Trojí ovin zhlaví zaručuje dostatečný přísun kovových iontů na povrch dřeva. Vyšší počet ovinů již nezvyšuje aktivitu přihlašované biocidní kombinace. U plošných materiálů na bázi dřeva jako jsou dřevotřísky, dřevovláknité desky, sádrokartony, se plocha výrobku povleče nanovláknitou textilií v tloušťce minimálně jedné, nejlépe tří až pěti vrstev, které by bylo nutné realizovat, pokud by se okolo desek nanovláknitá textilie ovinovala.

Biocidní vlastností nanovláknité textilie z polyvinylalkoholu, případně dalších substrátů jako například polyurethanu, polyethylvinyl acetátu, polymerů kyseliny mléčné a glykolové, jsou dosaženy přídavkem vodných roztoků kovů Ag⁺, Cu²⁺ do základního zvlákňovacího roztoku. Princip výroby spočívá ve vytahování nanovláken z polymemího roztoku v silném elektrickém poli, electrospinningu. Organický biocid, kvartémí amoniová sloučenina alkylbenzyldimethylamonium chlorid neboli QUAT má vynikající sporicidní, algicidní a baktericidní vlastnosti. Podobně vysoce účinný je přípravek chlorofenyl-4,4-dimethy 1-3-(1,2,4-triazol-lyl methyl)pentan-3-ol. Biocidy této skupiny jsou ze dřeva obtížně vyluhovatelné vodou, jsou tepelně a světelně stálé a mají nízkou toxicitu vůči vyšším organizmům. Obě skupiny biocidů likvidují vegetativní formy dřevozbarvujících hub a plísní. Nanovláknitá textilie zaručuje naproti tomu, zvláště zhlavím trámů umístěným v kapse zdivá, dlouhodobou životnost, protože umožňuje pravidelné rozmístění kovových iontů po celém povrchu zhlaví. Navíc antimikrobiální účinnost uvedených iontů ve zhlaví v čase nezaniká.

Technické řešení vynálezu je založeno na synergickém působení kombinace klasických organických biocidů jako je alkylbenzyldimethylamonium chloridu nebo organických sloučenin obsahujících dusík, jako je biocid chlorofenyM,4-dimethy 1-3-( 1,2,4-triazol-lyl methyl)pentan-3-ol ze skupiny triazolů, spolu s ionty Ag⁺ nebo Cu²⁺ předem umístěnými v těle nanovláknité textilie,

-2CZ 305339 B6 která vykazuje silný likvidační účinek vůči plísním a dřevozbarvujícím houbám, a to nejen přítomných na dřevě, ale i na dalších stavebních materiálech na bázi dřeva, jako jsou dřevotřísky, dřevovláknité desky, sádrokartony. Po likvidaci plísní, případně dřevozbarvujících hub klasickým biocidem, například alkylbenzyldimethylamonium chloridem nebo organickými sloučeninami obsahujících dusík, např. pomocí triazolů, jsou rezidua plísní trvale likvidována stříbrnými nebo měděnatými ionty. Oba ionty blokují buněčný metabolismus a tím zastavují růst buněk. Současně potlačují systém přenosu elektronů, dýchání a dopravu substrátu v buněčné membráně procesem endocytózy. Aplikace nanovláknité textilie na zhlaví nebo na plochu dřevěných konstrukcí je snadná, neboť nanovláknitá textilie je přilnavá k uvedeným povrchům. Při provádění způsobu je potřebné použití rukavic, respirátoru a brýlí.

Množství vrstev záleží na plošné hmotnosti nanovláknité textilie. V praxi je pro většinou výhodné množství závitů jeden až pět. Ochrana proti mechanickému poškození se provádí na konečném ovinu nosnou fólií z polypropylenu. Ve speciálních případech, jako například při ochraně památek, můžeme aplikovat pouze jedinou vrstvu nanovláknité textilie. Nanovláknitá textilie je v jedné vrstvě neviditelná, nepůsobí rušivým dojmem.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Modely zhlaví borovice byly předem zaočkovány neboli inokulovány zárodky půdních hub měkké hniloby, Paecilomyces, Chaetomium spp. a dřevozbarvujících hub Cladosporium, Altemaria, Penicillium spp. Poté byly ochráněny nátěrem 0,5% alkoholickým roztokem alkylbenzyldimethylamonium chloridu. Po zavadnutí nátěru byly kolem modelů zhlaví třikrát ovinuty nanovláknité textilie z polyvinylalkoholu předem dopované ionty Ag⁺ o koncentraci 0,01 g AgNPs (nanočástice stříbra) na 1 m² nanovláknité textilie a poslední ovin byl ochráněn proti poškození nosnou textilií z polypropylenu.

Takto ošetřené inokulované modely zhlaví byly opatrně zasunuty do předem připravených otvorů ve vlhkých cihlách, které byly v prostředí s relativní vlhkostí 100 % předem nastaveny vážením na vlhkost 8 až 10 % hmotnostních. Takto připravené vzorky byly kultivovány po dobu 60 dnů v prostředí o teplotě 25 °C a relativní vlhkostí 95 %.

Po tu dobu nebyly na modelech čela zhlaví pozorovány žádné známky růstu plísní či dřevozbarvujících hub. Sterilní zóny bez plísní nebo dřevozbarvujících hub okolo čela zhlaví chráněného alkylbenzylmethylamonium chloridem a nanovláknitou textilií z polyvinylalkoholu dopovanou Ag⁺ a dosahovaly okolo ovinu 2 až 3 mm.

Příklad 2

Modely zhlaví borovice byly předem zaočkovány neboli inokulovány zárodky půdních hub měkké hniloby, Paecilomyces, Chaetomium spp. a dřevozbarvujících hub Cladosporium, Altemaria, Penicillium spp. Poté byly ochráněny nátěrem 0,5% alkoholickým roztokem alkylbenzyldimethylamonium chloridu. Po zavadnutí nátěru byly kolem modelů zhlaví třikrát ovinuty nanovláknité textilie z polyvinylalkoholu předem dopované ionty Cu²⁺ o koncentraci 0,06 g CuNPs na 1 m²nanovláknité textilie a poslední ovin byl ochráněn proti poškození nosnou textilií z polypropylenu.

Takto ošetřené inokulované modely zhlaví byly opatrně zasunuty do předem připravených otvorů ve vlhkých cihlách, které byly v prostředí s relativní vlhkostí 100 % předem nastaveny vážením

-3CZ 305339 B6 na vlhkost 8 až 10 % hmotnostních. Takto připravené vzorky byly kultivovány po dobu 60 dnů v prostředí o teplotě 25 °C a relativní vlhkostí 95 %.

Po tu dobu nebyly na modelech čela zhlaví pozorovány žádné známky růstu plísní či dřevozbarvujících hub. Sterilní zóny bez plísní nebo dřevozbarvujících hub okolo čela zhlaví chráněného alkylbenzyldimethylamonium chloridem a nanovláknitou textilií dopovanou Cu²⁺ a dosahovaly okolo ovinu 2 až 3 mm.

Příklad 3

Modely zhlaví borovice byly předem zaočkovány zárodky půdních hub měkká hniloba, Paecilomyces, Chaetomium spp. a dřevozbarvujících hub Cladosporium, Altemaria, Penícillium spp a poté byly natřeny 0,5% alkoholickým roztokem biocidu chlorofenyl-4,4-dimethyl-3-( 1,2,4triazol-lyl methyl)pentan-3-ol ze skupiny triazolů. Po zavadnutí organických biocidů na dřevě, byly kolem modelů zhlaví třikrát ovinuty nanovláknité textilie z polyvinylalkoholu předem dopované Ag⁺ o koncentraci 0,01 g AgNPs na 1 m² nanovláknité textilie a poslední ovin byl ochráněn proti poškození nosnou textilií z polypropylenu.

Po tu dobu nebyly na modelech čela zhlaví pozorovány žádné známky růstu plísní či dřevozbarvujících hub. Stabilita biocidu ve dřevě byla vyšší než v předchozím příkladu, kombinovaný biocidní efekt s nanovláknitou textilií z polyvinylalkoholu dopovanou Ag⁺ byl patrný ve formě široké sterilní zóny 5 až 8 mm okolo ovinu čela zhlaví. Efekt byl po dobu 60 dnů v prostředí o teplotě 25 °C a relativní vlhkosti 95 % výrazný a stejný, jak pro plísně, tak pro dřevozbarvující houby.

Příklad 4

Modely zhlaví borovice byly předem zaočkovány zárodky půdních hub měkká hniloba, Paecilomyces, Chaetomium spp. a dřevozbarvujících hub Cladosporium, Altemaria, Penicillium spp. a poté byly natřeny 0,5% alkoholickým roztokem biocidu chlorofenyl^4,4-dimethyl-3-( 1,2,4triazol-lyl methyl)pentan-3-ol ze skupiny triazolů. Po zavadnutí organických biocidů na dřevě, byly kolem modelů zhlaví třikrát ovinuty nanotextilie z polyvinylalkoholu, předem dopované Cu²⁺ o koncentraci 0,06 g CuNPs na 1 m² nanovláknité textilie a poslední ovin byl ochráněn proti poškození nosnou textilií z polypropylenu.

Po tu dobu nebyly na modelech čela zhlaví pozorovány žádné známky růstu plísní a dřevozbarvujících hub.

Stabilita biocidu ve dřevě byla vyšší než v předchozím příkladu, kombinovaný biocidní efekt s nanovláknitou textilií dopovanou Cu²⁺ byl patrný ve formě široké sterilní Cu²⁺ zóny 5 až 8 mm okolo ovinu čela zhlaví. Efekt byl po dobu 60 dnů v prostředí o teplotě 25 °C a relativní vlhkosti 95 % výrazný a stejný, jak pro plísně, tak pro dřevozbarvující houby.

-4CZ 305339 B6

Příklad 5

Dřevotřískové desky byly předem zaočkovány zárodky půdních hub měkká hniloba, Paecilomyces, Chaetomium spp. a dřevozbarvujících hub Cladosporium, Altemaria, Penicillium spp. a poté byly natřeny 0,5% alkoholickým roztokem biocidu alkylbenzyldimethylamonium chloridu. Po zavadnutí organických biocidů na dřevě, byly třikrát aplikovány nanovláknité textilie z polyvinylalkoholu předem dopované Ag⁺ o koncentraci 0,01 g AgNPs na 1 m² nanovláknité textilie.

Takto ošetřené inokulované desky byly opatrně zasunuty do předem připravených otvorů ve vlhkých cihlách, které byly v prostředí s relativní vlhkostí 100 % předem nastaveny vážením na vlhkost 8 až 10 % hmotnostních. Takto připravené vzorky byly kultivovány po dobu 60 dnů v prostředí o teplotě 25 °C a relativní vlhkostí 95 %.

Po tu dobu nebyly na deskách pozorovány žádné známky růstu plísní a dřevozbarvujících hub. Sterilní zóny plísní nebo dřevozbarvujících hub okolo čela zhlaví chráněného alkylbenzyldimethylamonium chloridem a nanovláknitou textilií z polyvinylalkoholu dopovanou Ag⁺ dosahovaly okolo ovinu 2 až 3 mm.

Příklad 6

Dřevotřískové desky byly předem zaočkovány zárodky půdních hub měkká hniloba, Paecilomyces, Chaetomium spp. a dřevozbarvujících hub Cladosporium, Altemaria, Penicillium spp. a poté byly natřeny 0,5% alkoholickým roztokem alkylbenzyldimethylamonium chloridu. Po zavadnutí organických biocidů na dřevě, byly třikrát aplikovány nanovláknité textilie z polyvinylalkoholu předem dopované Cu²⁺ o koncentraci 0,06 g CuNPs na 1 m² nanovláknité textilie.

Po tu dobu nebyly na deskách pozorovány žádné známky růstu plísní a dřevozbarvujících hub. Sterilní zóny plísní nebo dřevozbarvujících hub okolo čela zhlaví chráněného alkylbenzyldimethylamonium chloridem a nanovláknitou textilií z polyvinylalkoholu dopovanou Cu²⁺ dosahovaly okolo ovinu 2 až 3 mm.

Příklad 7

Dřevotřískové desky byly předem zaočkovány zárodky půdních hub měkká hniloba, Paecilomyces, Chaetomium spp. a dřevozbarvujících hub Cladosporium, Altemaria, Penicillium spp. a poté byly natřeny 0,5% alkoholickým roztokem biocidu chlorofeny 1-4,4-d i methy 1-3-(1,2,4-triazollyl methyl)pentan-3-ol ze skupiny triazolů. Po zavadnutí organických biocidů na dřevě, byly třikrát aplikovány nanovláknité textilie z polyvinylalkoholu předem dopované Ag⁺ o koncentraci 0,01 g AgNPs na 1 m² nanovláknité textilie.

Po tu dobu nebyly na deskách pozorovány žádné známky růstu plísní a dřevozbarvujících hub. Sterilní biocidu ve dřevě byla vyšší, kombinovaný biocidní efekt s nanovláknitou textilií z polyvinylalkoholu dopovanou Ag⁺ byl patrný ve formě široké sterilní zóny 5 až 8 mm okolo ovinu

-5 CZ 305339 B6 čela zhlaví. Efekt byl po dobu 60 dnů v prostředí o teplotě 25 °C a relativní vlhkosti 95 % výrazný a stejný, jak pro plísně, tak pro dřevozbarvující houby.

Příklad 8

Dřevotřískové desky byly předem zaočkovány zárodky půdních hub měkká hniloba, Paecilomyces, Chaetomium spp. a dřevozbarvujících hub Cladosporium, Altemaria, Penicillium spp. a poté byly natřeny 0,5% alkoholickým roztokem biocidu chlorofenyl-4,4-dimethy 1-3-( 1,2,4-triazol1 yl methyl)pentan-3-ol ze skupiny triazolů. Po zavadnutí organických biocidů na dřevě byly třikrát naneseny nanotextilie z polyvinylalkoholu předem dopované Cu²⁺ o koncentraci 0,06 g CuNPs na 1 m² nanovláknité textilie.

Po tu dobu nebyly na deskách pozorovány žádné známky růstu plísní a dřevozbarvuj ících hub. Stabilita biocidu ve dřevě byla obdobná jako v minulém příkladu, kombinovaný biocidní efekt s nanovláknitou textilií z polyvinylalkoholu dopovanou Cu²⁺ byl patrný ve formě široké sterilní zóny 5 až 8 mm okolo ovinu čela zhlaví. Efekt byl po dobu 60 dnů v prostředí o teplotě 25 °C a relativní vlhkosti 95 % výrazný a stejný, jak pro plísně, tak pro dřevozbarvující houby.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Výrobek na bázi dřeva odolný vůči dřevozbarvuj ícím houbám a plísním, vyznačující se tím, že je opatřený organickým biocidem vybraným ze skupiny tvořené alkylbenzyldimethylamonium chloridem a chlorofenyM,4-dimethy 1-3-(1,2,4-triazol-lyl methyl)pentan-3olem a pokrytý nejméně jednou vrstvou nanovláknité textilie dopované ionty vybranými ze skupiny tvořené Ag⁺ a Cu²⁺.

2. Výrobek podle nároku 1, vyznačující se tím, že nanovláknitá textilie je dopovaná ionty Ag⁺ o koncentraci 0,009 až 0,011 g AgNPs na lm² nanovláknité textilie, výhodně 0,01 g AgNPs na lm² nanovláknité textilie.

3. Výrobek podle nároku 1, vyznačující se tím, že nanovláknitá textilie je dopovaná ionty Cu²⁺ o koncentraci 0,005 až 0,065 g CuNPs na 1 m² nanovláknité textilie, výhodně 0,06 g CuNPs na 1 m² nanovláknité textilie.

4. Výrobek podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že vrstvy nanovláknité textilie jsou tři.

5. Výrobek podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se tím, že poslední vrstva nanovláknité textilie je překryta nosnou fólií z polypropylenu.

6. Výrobek podle kteréhokoliv z nároků laž5, vyznačující se tím, že materiál nanovláknité textilie je vybrán ze skupiny tvořené polyvinylalkoholem, polyuretanem, polyethylenvinylacetátem a polymerem kyseliny mléčné a glykolové.

-6CZ 305339 B6

7. Způsob výroby výrobku podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se na plochu výrobku nanese organický biocid vybraný ze skupiny tvořené alkylbenzyldimethylamonium chloridem nebo chlorofenyl-4,4-dimethyl-3-(l,2,4-triazol-lyl methyl)pentan-3olem, poté se na chráněnou plochu dřeva aplikuje nejméně jedna vrstva nanovláknité textilie

5 dopované ionty Ag⁺ nebo Cu²⁺.

8. Způsob výroby podle nároku 7, vyznačující se tím, že se poslední vrstva nanovláknité textilie překryje nosnou fólií z polypropylenu.