EA032703B1

EA032703B1 - Способ обработки изделий из древесины, изделия из древесины, обработанные указанным способом, и смесь для применения в указанном способе

Info

Publication number: EA032703B1
Application number: EA201591030A
Authority: EA
Inventors: Каспери Сокка; Самули Хейкконен; Ильпо Сильвентойнен; Юха Липпонен
Original assignee: Метсялиитто Осуускунта; Серфактор Джермани Гмбх
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2019-07-31
Also published as: EA201591030A1; FI20126376A; WO2014096558A3; FI128757B; WO2014096558A2

Abstract

Предложен способ защиты изделия из древесины от воздействий, вызванных, например, огнем или микроорганизмами или насекомыми, изделие из древесины, обработанное указанным способом, смесь для обработки и применение указанной смеси. Согласно настоящему способу изделие из древесины обрабатывают активным веществом, которое защищает от нежелательных воздействий огня и/или микроорганизмов или насекомых. Согласно настоящему изобретению активное вещество смешивают с агентом, повышающим гидрофобность древесины, и полученную таким образом смесь наносят на поверхность изделия из древесины при температуре, при которой агент, повышающий гидрофобность древесины, находится в жидкой форме, и на поверхности обрабатываемого изделия из древесины образуется пленочное покрытие, после чего в заключение проводят горячее прессование. Описанный способ обеспечивает возможность проникновения активного вещества глубоко внутрь древесины и удержания его там, при этом предотвращается или по меньшей мере значительно замедляется вымывание активного вещества дождевой водой.

Description

Изобретение относится к способу защиты изделий из древесины от неблагоприятных внешних воздействий, таких как нежелательные последствия воздействия огня и микроорганизмов или насекомых.

В частности, настоящее изобретение относится к способу по п. 1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение также относится к изделию из древесины, обработанному предложенным способом, и к жидкой смеси, подходящей для применения в предложенном способе.

Настоящее изобретение также относится к применению агента, повышающего гидрофобность древесины, с целью предотвращения вымывания антисептиков и антипиренов из древесины.

Уже известно, как защитить древесину от плесени, насекомых и появления синевы с помощью различных коммерческих антисептиков для древесины, которые содержат биоциды, такие как ИНЬК (3-йод2-пропинилбутилкарбамат), пропиконазол, тебуконазол или циперметрин. Кроме того, известны небиоцидные защитные вещества, такие как талловое масло или его производные и талловый пек или его производные, или продукты их переработки, которые предотвращают неблагоприятные биологические воздействия.

Также известно, как улучшить огнестойкость древесины с помощью различных антипиренов, таких как соли муравьиной кислоты, лимонной кислоты, фосфорной кислоты, фосфоновой кислоты или борной кислоты.

Существующие технологии имеют ряд недостатков. Так, известные антисептики для древесины не предотвращают или незначительно препятствуют проникновению дождевой воды внутрь древесины. Дождевая вода, как известно, вымывает фунгициды и другие антисептики из древесины. Например, было установлено, что брызги жидкости/дождевая вода значительно снижают эффективность коммерческих защитных материалов на основе ИНЬК и пропиконазола.

Антипирены в целом растворимы в воде, и широко известной проблемой является их вымывание из древесины во время строительных работ, в частности, когда идет дождь.

Также известно, как применять вещества, которые делают поверхность древесины гидрофобной (например, АКД, древесные масла, воски). Известные агенты, повышающие гидрофобность древесины, делают поверхность древесины гидрофобной, но незначительно защищают древесину от плесени.

В описании заявки на патент США № 4404239 предложена обработка древесины водоотталкивающей смесью, которая содержит: альфа-олефин или парафин, или их смесь, антисептик для древесины и органический растворитель. Смесь наносят на поверхность древесины кистью. После обработки проводят сушку.

Описание заявки на патент США № 4913972 относится к способу улучшения устойчивости древесины к погодным условиям, который включает по меньшей мере два этапа работы. Сначала наносят прозрачную смесь, которая содержит органическое соединение, содержащее кремний. Эта смесь может также содержать агенты, повышающие гидрофобность древесины, и антисептики для древесины. После этого наносят композицию, которая создает прозрачную пленку. В заявке применяют стандартные способы.

В опубликованной заявке на патент США № 2008/0193785 описывается обработка поверхности древесины, при которой древесину вначале пропитывают отверждаемой смесью на водной основе, которой дают затвердеть при повышенной температуре. После этого наносят поверхностный слой. Отверждаемая смесь на водной основе содержит поперечно-сшиваемое соединение и включает катализатор, которым может быть муравьиная кислота. Пленочное покрытие или вещество наносят в виде отдельной стадии процесса при пониженном давлении.

В заявке на патент Финляндии № 20085652 описан способ, в котором композицию, содержащую агент, повышающий гидрофобность древесины, и покровное вещество наносят на поверхность древесной плиты. Эту композицию и покровный материал можно наносить с применением тепла и давления. Тем не менее, вышеупомянутая композиция не содержит какого-либо вещества, которое защищает от нежелательных последствий воздействия огня и/или микроорганизмов или насекомых.

Публикация международной заявки № 2009/004110 относится к водному раствору формиата и алкилкетенового димера (АКД), который предназначен для обработки древесины.

В заявке на патент Финляндии № 122723 описан способ, подходящий для обработки древесины, в котором композицию монокарбоновой кислоты и хелатирующее вещество растворяют в носителе на водной основе. Кроме того, возможно добавление в композицию агентов, повышающих гидрофобность древесины, таких как АКД и органические биоциды. Обработку осуществляют под давлением в процессе пропитки, который состоит из двух фаз: вакуумная обработка и обработка избыточным давлением.

В публикации патента США №4009307 описано нанесение пленочного покрытия на изделия из древесины. По данным публикации, покрытие можно отверждать при нагревании. Решение, описанное в публикации, относится только к нанесению пленочного покрытия, и нет никаких ссылок на применение водоотталкивающей смеси.

Известные решения многоступенчатые, и они не позволяют эффективно перенести активное вещество вглубь древесины и сохранить его там, чтобы можно было бы предотвратить или значительно замедлить его вымывание дождевой водой.

Кроме того, в известных ранее решениях древесину отдельно защищают от вредных биологических воздействий, таких как плесень, насекомые и появление синевы.

- 1 032703

Задачей настоящего изобретения является устранение по меньшей мере некоторых из недостатков, присущих известным решениям, и разработка способа защиты изделия из древесины от неблагоприятных внешних воздействий, таких как нежелательные последствия воздействия огня и микроорганизмов или насекомых.

В частности, задачей изобретения является обеспечение способа, согласно которому активные вещества, то есть антисептики для древесины, такие как биоциды, а также антипирены остаются в древесине после ее обработки и не вымываются из древесины, например, под воздействием дождевой воды во время строительных работ.

Способ согласно настоящему изобретению основан на неожиданном обнаружении того факта, что при добавлении антисептиков для древесины или антипиренов в агент, повышающий гидрофобность древесины, особенно в АКД, т.е. алкилкетеновый димер, или соответствующие ненасыщенные производные дикетенового димера (алкенилдикетеновый димер, также сокращенно АКД), и при нанесении этой смеси на поверхность изделия из древесины при температуре, при которой агент, повышающий гидрофобность древесины, находится в расплавленном состоянии, и, наконец, при горячем прессовании возможно обеспечить проникновение АКД в глубь древесины.

С помощью новой смеси, которую наносят как описано выше, возможно перенести активное вещество вглубь древесины и оставить его там. В этом случае можно предотвратить или значительно задержать его вымывание дождевой водой. Возникает совершенно новый тип изделия из древесины.

Кроме того, настоящее изобретение относится к применению агента, повышающего гидрофобность древесины, с целью предотвращения вымывания активных веществ из древесины. Активное вещество создает эффект, который защищает от нежелательных воздействий огня и/или микроорганизмов или насекомых; активное вещество или вещества смешаны с агентом, повышающим гидрофобность древесины, с целью образования защитного продукта.

В частности, способ согласно настоящему изобретению главным образом характеризуется тем, что указано в п.1 формулы изобретения.

Изделие из древесины согласно настоящему изобретению, в свою очередь, характеризуется тем, что указано в п.13 формулы изобретения, а смесь согласно настоящему изобретению, в свою очередь, характеризуется тем, что указано в п.21 формулы изобретения. Применение согласно настоящему изобретению определено в п.24 формулы изобретения.

В настоящем изобретении достигнут хороший результат обработки древесины. В результате обработки нанесенная смесь может проникать в древесину на значительную глубину. Вполне возможно, что АКД или аналогичное вещество определяет гидроксильные группы в древесине и с помощью них связывается с древесиной. Поэтому есть вероятность, что АКД или аналогичное вещество также способно связываться с другими активными веществами, в том числе водорастворимыми веществами в древесине, чтобы предотвратить их легкое вымывание.

Тем не менее это только одна теоретическая возможность, и настоящее изобретение не ограничивается каким-либо образом этим объяснением.

Тем не менее установлено, что благодаря предложенному решению влияние дождевой воды во время строительных работ, транспортировки и хранения изделий из древесины не снижает значительно функциональность активных веществ, таких как антисептики для древесины и антипирены, потому что агент, повышающий гидрофобность древесины, предотвращает вымывание защитного вещества. Возможность защиты от биологических угроз (таких как плесень, появление синевы, гниение, термиты) может поддерживаться несмотря на дождь на стадии строительных работ. Таким образом, деревянные части здания могут быть защищены от биологических и других угроз на длительный срок.

Поскольку пленочное покрытие или вещество, которое образует пленочное покрытие, наносят на изделие из древесины во время той же стадии горячего прессования, что и другие компоненты, то можно избежать необходимости проведения операций по-отдельности, промежуточного хранения полуфабрикатов и т. д.

В дальнейшем настоящее изобретение будет рассмотрено более подробно с помощью подробного описания.

В настоящем изобретении термин активное вещество означает вещество, которое защищает от нежелательных воздействий огня (антипирен) и/или микроорганизмов или насекомых (антисептик).

На основании вышеизложенного, настоящее изобретение относится к способу защиты изделий из древесины от неблагоприятных внешних воздействий, таких как нежелательные последствия воздействия огня и микроорганизмов или насекомых.

Согласно настоящему способу изделие из древесины обрабатывают смесью, содержащей по меньшей мере одно активное вещество, которое защищает от нежелательных воздействий огня и/или микроорганизмов или насекомых.

Как правило, защитный агент наносят на поверхность изделия из древесины при температуре, при которой агент, повышающий гидрофобность древесины, находится в жидкой форме, например, в расплавленном состоянии. На изделие из древесины, обрабатываемое таким способом, наносят пленочное покрытие или вещество, которое образует пленочное покрытие, после чего проводят горячее прессова

- 2 032703 ние.

В более предпочтительном варианте реализации активное вещество или вещества смешивают с агентом, повышающим гидрофобность древесины, и полученную таким образом смесь наносят на поверхность изделия из древесины при температуре, при которой агент, повышающий гидрофобность древесины, находится в жидкой форме, в частности, в расплавленном состоянии, после чего на обрабатываемое изделие из древесины наносят пленочное покрытие или вещество, которое образует пленочное покрытие, и, наконец, проводят горячее прессование изделия, которое обрабатывают, как описано выше.

Указанный антисептик для древесины представляет собой биоцидное вещество, такое как ИПБК (3йод-2-пропинилбутилкарбамат), пропиконазол, тебуконазол или циперметрин. В качестве альтернативы, могут быть использованы небиоцидные защитные вещества, такие как талловое масло или его производные и талловый пек или его производные, или продукты их переработки.

Антипиренами, как правило, являются соли кислот. Примерами являются соли муравьиной кислоты, лимонной кислоты, фосфорной кислоты, фосфоновой кислоты или борной кислоты.

Продукт, который содержит активное вещество или вещества, включает в себя один или более антисептик (средство защиты древесины), или один или более антипирен (средство защиты от огня). Продукт может также содержать и антисептики, и антипирены.

Активное вещество или вещества в продукте сначала смешивают с агентом, повышающим гидрофобность древесины. Как правило, агентом, повышающим гидрофобность древесины, является воск, масло, жир, насыщенный углеводород, такой как алкан, или их смесь. В частности, подходят АКД (алкил- или алкенилдикетеновые димеры), древесное масло и парафиновый воск.

Также возможно нанесение на обрабатываемую поверхность одного из вышеуказанных агентов, повышающих гидрофобность древесины, в жидкой форме, помимо расплавленного состояния. Таким образом, агент, повышающий гидрофобность древесины, можно наносить в виде раствора, дисперсии, суспензии и эмульсии. Особый интерес представляют масляные растворы и масляные дисперсии, в которых растворителем или, соответственно, дисперсионной средой является масло.

Смесь, которая предназначена для применения в способе согласно настоящему изобретению для обработки изделия из древесины, в одном варианте реализации содержит антисептик для древесины в количестве 0,1-5 вес.%, и/или антипирен в количестве 5-60 вес.% и агент, повышающий гидрофобность древесины, в количестве 50-95 вес.%.

В предпочтительном варианте смесь содержит ИПБК примерно 0,6-0,8 вес.%, пропиконазол в количестве примерно 0,2-0,3 вес.% и АКД в количестве 95-99 вес.%.

Смесь может также содержать антипирены.

Смесь наносят на поверхность изделия из древесины валиком, распылителем, кистью или путем заливки, или другим подобным способом нанесения на поверхность, при необходимости используя прессование. Разумеется, можно также погружать часть подлежащей обработке древесины в смесь. Обрабатываемое изделие может быть полностью покрыто смесью, что является преимуществом. В качестве альтернативы, возможно нанесение смеси по шаблонам или полосами. Если агент, повышающий гидрофобность древесины, является твердым при комнатной температуре, такой как воски и (нерастворенный/недиспергированный) АКД, смесь сначала нужно нагреть до того момента, пока агент, повышающий гидрофобность древесины, не растает. Как правило, воски плавятся при температуре выше 45°C; температура плавления АКД обычно около 50-60°C, например 53°C, в зависимости от типа АКД. Таким образом, можно легко довести АКД до расплавленного состояния путем нагревания, и нанести его на поверхность обрабатываемого изделия.

Соединение АКД может также быть ненасыщенным, в этом случае оно, как правило, жидкое при комнатной температуре (примерно при 20-30°C). Ненасыщенное соединение АКД (например, алкенилдикетеновый димер) обеспечивает поверхности хорошие свойства гидрофобности. После того как расплавленную или жидкую смесь нанесли на поверхность объекта древесины, на обрабатываемую поверхность наносят пленочное покрытие. В качестве альтернативы, возможно нанесение на поверхность вещества, которое образует пленочное покрытие. Как правило, такое покровное вещество представляет собой смолу, лак или краску.

Наконец, осуществляется горячее прессование. Горячее прессование обычно проводят в интервале температур, составляющем 100-190°C, например, примерно 100-170°C. При выборе температуры горячего прессования должна быть принята во внимание термостойкость активных веществ. По меньшей мере, ИПБК и пропиконазол способны выдерживать температуру до 160°C.

Обрабатываемую поверхность древесины можно соответствующим образом нагреть до того, как нанесут смесь активного вещества и агента, повышающего гидрофобность древесины. Предварительный нагрев способствует всасыванию смеси в древесину.

При обработке древесины указанной смесью возможно перенести достаточное количество активного вещества в древесину. Прежде всего активное вещество будет оставаться в древесине и не будет вымываться дождевой водой.

Настоящее изобретение также относится к изделию из древесины, которое обрабатывают способом в соответствии с настоящим изобретением.

- 3 032703

Обрабатываемое изделие из древесины может быть, например, в форме плиты или балки. Изделие из древесины может быть цельным или состоять из нескольких различных слоев.

Изделием из древесины может быть, например, цельные древесная плита или деревянная балка, древесный шпон, древесно-волокнистая плита (ДВП), древесно-стружечная плита (ДСП), пиломатериал, ламинированная клееная древесина, фанера, ЛЕШ брус (брус из клееного шпона), или плита ОСП (ориентированно-стружечная плита).

Настоящее изобретение описано более подробно в следующем неограничивающем примере.

Пример. Защита фанеры биоцид-содержащим АКД.

Гранулы АКД расплавляют и 0,5-1% ИПБК и 0,5-1% пропиконазола или соответствующее количество других биоцидов смешивают с расплавленной массой. Расплавленную смесь АКД и биоцида наносят роликом на поверхность древесной плиты. После прокатки бумажная пленка, которая пропитана фенольной смолой, распределяется по поверхности древесных плит. Указанную бумажную пленку закрепляют на поверхности плиты с помощью горячего прессования, между плитами пресса под высоким давлением, обычно при давлении, составляющем ~1,7 МПа, и температуре, составляющей ~135°C.

Высокая температура делает вышеуказанную смесь свободно-текучей и позволяет ей проникать в клетки древесины. Высокое давление на поверхности продавливает эту смесь в глубь древесной плиты, в данном примере - в фанеру. Смесь проникает на глубину третьего слоя шпона (3-4,5 мм глубины). Такое хорошее проникновение приводит к существенному улучшению защитного эффекта по сравнению с простой обработкой поверхности. В широко известных способах обработки поверхности защитные вещества находятся только на поверхности продукта, таким образом, защитный эффект является локальным, защищая только поверхность древесины. В способе согласно настоящему изобретению изделие из древесины обрабатывают защитным веществом на большую глубину, и в этом случае защитный эффект значительно выше.

Эксперимент показал, что АКД проник на глубину третьего слоя шпона.

Настоящее изобретение не ограничивается только приведенными выше примерами вариантов реализации. Настоящее изобретение предназначено для широкого применения в целях защиты изделий из древесины по приведенной ниже формуле изобретения.

Ссылки

Патентная литература:

описание к заявке на патент США № 4404239;

описание к заявке на патент США № 4913972;

публикация заявки на патент США № 2008/0193785;

заявка на патент Финляндии № 20085652;

публикация международной заявки № 2009/004110;

заявка на патент Финляндии № 122723;

описание к заявке на патент США № 4009307.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ защиты изделия из древесины от неблагоприятных внешних воздействий, таких как нежелательные последствия воздействия огня и микроорганизмов или насекомых, согласно которому изделие из древесины обрабатывают смесью, содержащей по меньшей мере одно активное вещество, которое защищает от нежелательных воздействий огня и/или микроорганизмов или насекомых, характеризующийся тем, что указанное активное вещество или вещества смешивают с агентом, повышающим гидрофобность древесины, полученную таким образом смесь наносят на поверхность изделия из древесины при температуре, при которой указанный агент, повышающий гидрофобность древесины, находится в жидкой форме, на изделие из древесины, обработанное таким образом, наносят пленочное покрытие или вещество, которое образует пленочное покрытие, и проводят горячее прессование.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный агент, повышающий гидрофобность древесины, представляет собой воск, масло, жир, алкан или их смесь.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный агент, повышающий гидрофобность древесины, представляет собой АКД (алкил- или алкенилкетеновый димер), древесное масло или парафиновый воск.
4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что указанное активное вещество представляет собой антисептик для древесины, выбранный из биоцидного или небиоцидного антисептика для древесины.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанное биоцидное вещество представляет собой ИПБК (3-йод-2-пропинилбутилкарбамат), пропиконазол, тебуконазол или циперметрин, а указанное небиоцидное вещество представляет собой талловое масло или его производные и талловый пек или его производные, или продукты их переработки.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что указанное активное вещество представляет собой антипирен, выбранный из соли муравьиной кислоты, лимонной кислоты, фосфорной кислоты, фосфоновой кислоты или борной кислоты.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что смесь, содержащую по меньшей мере одно активное вещество, которое защищает от нежелательных воздействий огня и/или микроорганизмов или насекомых, наносят на поверхность изделия из древесины с помощью кисти или валика.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что обрабатываемое изделие из древесины имеет форму плиты или балки, при этом указанное изделие из древесины может быть цельным или состоять из нескольких слоев.
9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что в качестве изделия из древесины используют цельную древесную плиту или деревянную балку, древесный шпон, древесно-волокнистую плиту (ДВП), древесно-стружечную плиту (ДСП), пиломатериал, ламинированную клееную древесину, фанеру, ЛВЛ-брус (брус из клееного шпона) или плиту ОСП (ориентированно-стружечная плита).
10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что указанное вещество, которое образует пленочное покрытие, представляет собой смолу, лак или краску.
11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что смесь, содержащую по меньшей мере одно активное вещество, которое защищает от нежелательных воздействий огня и/или микроорганизмов или насекомых, наносят в расплавленном состоянии.
12. Изделие из древесины, характеризующееся тем, что указанное изделие обработано способом по любому из пп.1-11.
13. Изделие из древесины по п.12, отличающееся тем, что указанное изделие обработано смесью, которая содержит агент, повышающий гидрофобность древесины, антисептик для древесины и/или антипирен.
14. Изделие из древесины по п.12 или 13, отличающееся тем, что указанный антисептик для древесины представляет собой биоцидное или небиоцидное вещество, указанный антипирен представляет собой соль муравьиной кислоты, лимонной кислоты, фосфорной кислоты, фосфоновой кислоты или борной кислоты и указанный агент, повышающий гидрофобность древесины, представляет собой АКД (алкил- или алкенилдикетеновый димер), древесное масло или воск.
15. Изделие из древесины по п.14, отличающееся тем, что биоцидным веществом является ИПБК (3-йод-2-пропинилбутилкарбамат), пропиконазол, тебуконазол или циперметрин, а небиоцидным веществом является талловое масло или его производные и талловый пек или его производные, или продукты их переработки.
16. Изделие из древесины по любому из пп.12-15, отличающееся тем, что указанное изделие имеет форму плиты или балки, при этом указанное изделие из древесины является цельным или состоит из нескольких слоев.
17. Изделие из древесины по любому из пп.12-16, отличающееся тем, что представляет собой цельное изделие или древесную плиту или деревянную балку, древесный шпон, ДВП, ДСП, пиломатериал, ламинированную клееную древесину, фанеру, ЛВЛ-брус (брус из клееного шпона) или плиту ОСП (ориентированно-стружечную плиту).
18. Применение агента, повышающего гидрофобность древесины, для предотвращения вымывания из древесины активных веществ, где указанное активное вещество обладает защитным действием против нежелательных последствий воздействия огня и/или микроорганизмов или насекомых.
19. Применение по п.18, отличающееся тем, что указанный агент, повышающий гидрофобность древесины, представляет собой АКД (алкил- или алкенилдикетеновый димер), древесное масло или воск.
20. Применение по п.18 или 19, отличающееся тем, что указанное активное вещество представляет собой антисептик для древесины, который является биоцидным или небиоцидным.
21. Применение по пп.18, 19 или 20, отличающееся тем, что биоцидным веществом является ИИБК (3-йод-2-пропинилбутилкарбамат), пропиконазол, тебуконазол или циперметрин, а небиоцидным веществом является талловое масло или его производные и талловый пек или его производные, или продукты их переработки.
22. Применение по любому из пп.18-21, отличающееся тем, что указанное активное вещество представляет собой соль муравьиной кислоты, лимонной кислоты, фосфорной кислоты, фосфоновой кислоты или борной кислоты.

Евразийская патентная организация, ЕАПВ

Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2