FI122723B

FI122723B - Koostumus ja menetelmä puun käsittelemiseksi

Info

Publication number: FI122723B
Application number: FI20070935A
Authority: FI
Inventors: Timo Nissinen; Reijo Aksela; Jari Kukkonen
Original assignee: Kemira Oyj
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2012-06-15
Also published as: WO2009071745A2; EP2237663A2; US20100297460A1; AU2008201748B2; AU2008201748A1; NZ567526A; CA2708180C; FI20070935A; US8399106B2; WO2009071745A3; CA2708180A1; JP5074276B2; JP2009137931A; FI20070935A0

Description

Koostumus ja menetelmä puun käsittelemiseksi

Keksintö koskee koostumusta ja menetelmää puun käsittelemiseksi, joilla parannetaan pääasiallisesti puutuotteiden säilyvyyttä mutta myös muita 5 ominaisuuksia kuten palonkestoa. Lisäksi keksintö koskee näin aikaansaatua käsiteltyä puumateriaalia.

Euroopassa puuraaka-aine on kallista ja jalostusasteen nostaminen nähdään alalla laajasti ainoaksi vaihtoehdoksi, jos alan kasvu tai edes säilyttäminen nykytasolla halutaan turvata. Puun biologisen tuhoutumisen estämisen ja sen palonkeston ja 10 veden kestävyyden parantamisen tiedetään olevan alueita, joilla puun jalostusarvoa erityisesti tulisi nostaa. Esimerkiksi puurakentamisen yksi merkittävä este on paloturvallisuus. Monilla markkina-alueilla esimerkiksi Japanissa olisi myös edullista, että puu pysyisi mahdollisimman pitkään alkuperäisen, normaalin puun värisenä. Puun tummumista auringon valon ja kosteuden vaikutuksesta pidetään 15 arkkitehtuurisesti epäesteettisenä, mikä osaltaan voi heikentää puun käyttöä rakennusteollisuudessa.

Puun mikrobit jaetaan usein entsymaattisen aktiivisuuden ja hajotuskyvyn mukaisesti kahteen ryhmään. Ensimmäiseen ryhmään kuuluvat sienet, jotka käyttävät hyväkseen kuolleen kasvisolun sisältöä, mutta eivät hajota puusolun lignifioitunutta 20 soluseinää. Näihin kuuluvat homeet ja sinistäjäsienet. Toiseen ryhmään kuuluvat lignifioitunutta soluseinää hyödyntävät mikrobit. Rusko- ja valkolahosienet ovat tämän ryhmän tehokkaimpia hajottajia, mutta myös aktinobakteerit ja katkola-hosienet kykenevät hajottamaan puusolujen lignifioitunutta soluseinää.

Julkaisusta WO 03/002318 tunnetaan kaliumformiaatin ja kalsiumformiaatin käyttö

CM

5 25 vesiliuoksina puun suojaukseen, erityisesti lahottajasieniä ja termiittejä vastaan.

(M

^ Tämä koostumus ei kuitenkaan anna riittävän hyvää suojaa lahoa, hometta ja pa- ° loa vastaan vaativissa olosuhteissa.

CO

x Julkaisusta Fl 117792 on tunnettu puunkäsittelyaine, joka sisältää formiaattia yh- dessä sorbaatin ja/tai bentsoaatin kanssa liuenneina nestemäiseen vesipohjaiseen

LO

g 30 kantajaan. Julkaisuun WO 03/2002318 verrattuna tämän etuna on se, että on pys-^ tytty parantamaan puun homeen- ja palonsuojausta. Palonsuojaus ei kuitenkaan ° riitä läpäisemään uusimpia puuperäiselle rakennusmateriaalille asetettuja palo- standardeja. Myöskään lahon- ja homeensuojaus ei riitä vaativiin sovellutuksiin tai pitkäaikaiseen käyttöön.

2

Julkaisusta WO 03/088745 tunnetaan myös eri formiaattiliuosten käyttö huokoisten aineiden, kuten puun käsittelyyn, tarkoituksena estää homeiden ja sienien kasvu itiöistä. Kyseisten liuosten antama suoja lahoa, hometta ja paloa vastaan ei kuitenkaan ole riittävä.

5 Julkaisusta US 6652921 tunnetaan menetelmä, jossa puuta esikäsitellään orgaanisella hapolla, joka on edullisesti sitruunahappoa, fumaarihappoa tai maitohappoa, muurahaishapon kuuluessa myös luetteloon vähemmän edullisena vaihtoehtona. Esikäsittelyn jälkeen puu kuivataan, ja käsitellään lopuksi sorbiinihapolla tai sen suolalla. Orgaanisen hapon väkevyys esikäsittelyliuoksessa on edullisesti 10 1,0-5,0 paino-%. Tarkoituksena on luoda puuhun pysyvä niukkaliukoisen sor- biinihapon ’’varasto” imeyttämällä happoesikäsiteltyyn puuhun sorbaattia, esimerkiksi kaliumsorbaattia. Käsittelyvaiheet voivat olla myös käännetyssä järjestyksessä, mutta silloinkin käsittelylle on ominaista vaiheiden välillä tapahtuva kuivaus. Koska käsittely pohjautuu yksinomaan orgaanisten happojen käyttöön, on sen 15 heikkous riittämätön suoja lahoa, paloa ja hometta vastaan. Lisäksi orgaanisten happojen laimeatkin liuokset ovat vahvoja happoja, liuosten pH on usein alle 4, minkä johdosta näin käsitelty puutavara saattaa ajan myötä vaurioitua happojen rikkoessa puun rakennetta.

Julkaisusta EP 1361938 tunnetaan kyllästysaine, joka perustuu erityisen muura-20 haishapon ja kaliumformiaatin kaksoissuolan, kaliumdiformiaatin seokseen orgaanisten happojen kanssa. Kaliumdiformiaatin vesiliuos on jo sinänsä hapan, minkä johdosta kyllästysaineella käsitelty puutavara saattaa ajan myötä vaurioitua happojen rikkoessa puun rakennetta.

Julkaisusta EP 0 641 275 B1 tunnetaan menetelmä ja aine puun suojaamiseksi ^ 25 lahoamiselta, jossa menetelmässä puuainesta käsitellään sienten kasvua ja le- ™ viämistä estävällä puunsuoja-aineella, joka sisältää ainakin yhden kompleksin- i § muodostajan kuten esimerkiksi etyleenidiamiinitetra-etikkahapon (EDTA), etylee- i co nidiamiini-di-(o-hydroksifenyylietikkahapon) (EDDHA), polyfosfaatin tai sideroforin.

x Kompleksinmuodostaja sitoo ainakin osan niistä puuaineksissa luontaisesti esiin- “ 30 tyvistä metalleista, kuten raudasta ja mangaanista, jotka ovat oleellisia sienten co kasvun kannalta. Käsittelyn heikkoutena on riittämätön homeenesto ja kompleksi! sinmuodostajan pyrkimys huuhtoutua puusta ulos ajan myötä. Esimerkiksi tunne- o ^ tuimman tehokkaan kompleksinmuodostajan, EDTA:n käyttöä pyritään maailmalla vähentämään sen hyvin hitaan biologisen hajoamisen takia. 1

Julkaisussa WO 0123154 A1 onkin pyritty vähentämään kompleksinmuodostajien 3 huuhtoutumista ulos lisäämällä puunsuoja-aineeseen siloksaanijohdannaisia, tai fluorialkyylipolymeerejä.

Happojen käytössä puun suojauksessa, esimerkiksi julkaisusta US 6652921 ja EP 1361938 tunnetulla tavalla, on havaittu olevan myös se epäkohta, että happamat 5 olosuhteet vaikuttavat epäedullisesti puuaineksen alkuperäiseen rakenteeseen ajan myötä.

Hakijan aikaisemmasta patenttijulkaisusta EP 1070045 tulee tunnetuksi sarja tehokkaita ympäristöystävällisiä kelatointiaineita, joilla on kaavan (1) mukainen rakenne 10 (1) COOR? Ri COORp 1 l 1 jossa Ri on ryhmä, joka on valittu alkyyliryhmistä, ryhmistä, joissa on alkyyliket-jussa yksittäinen karboksyylihapporyhmä ja jossa R2 ja R3 ovat vety tai alkalime-15 talli- tai maa-alkalimetalli-ioni. Näitä johdannaisia on esitetty käytettäväksi kela-tointiaineena esimerkiksi kemiallisen tai mekaanisen massan valkaisussa tai vetyperoksidia tai perhappoa sisältävissä tekstiilien valkaisuaineissa, tai kalsiumia sitovana aineena pesu- ja puhdistusaineissa.

Tietyillä karboksyylihapoilla tai kompleksinmuodostajilla (kelatointiaineilla) on siis 20 tunnetusti lahottajasienten kasvua estävää vaikutusta, kun niiden vesiliuoksella käsitellään puuta. Tiettyjen karboksyylihappojen tai kompleksinmuodostajien etuna ^ on niiden myrkyttömyys verrattuna esimerkiksi perinteisiin kromia, kuparia ja/tai

CO

9 arseenia käyttäviin CCA -kyllästysmenetelmiin (kuparikromiarsenaatti). Kar- ” boksyylihapot tai kompleksinmuodostajat eivät yksinään käytettynä kuitenkaan riitä a. 25 antamaan puulle haluttua suojaa sekä lahoa, sinistäjiä, hometta että paloa vas-

CL

taan. Myös niiden liukeneminen puusta ulos ajan myötä on koettu ongelmalliseksi.

CO

σ> ° Nyt esillä olevan keksinnön tavoitteena on saada aikaan koostumus puun kä- o ° sittelemiseksi, jolle on ominaista, että se - on turvallinen käyttäjälle ja ympäristöä mahdollisimman vähän rasittava (ei hai-30 iällinen), - imeytyy tai tunkeutuu hyvin kaikkiin erilaisiin puumateriaaleihin, mutta pysyy 4 puussa huuhtoutumatta merkittävästi ulos, - suojaa puuta sekä hometta että lahottaja- ja sinistäjäsieniä vastaan, - suojaa puuta dimensionaalisia muutoksia, sekä halkeilua että värimuutoksia vastaan, 5 - parantaa puun palonkestoa, - eikä ole haitallinen puun rakenteelle käsittelyn jälkeen pitkäaikaisessakaan käytössä.

Edelleen keksinnön tavoitteena on aikaansaada puutuote, joka soveltuu useaan erilaiseen, vaativaan käyttöympäristöön, ja jolla on samanaikaisesti useampi edel-10 lä mainituista edullisista ominaisuuksista. Erityisesti keksinnön tavoitteena on aikaansaada puumateriaali, jolla on samanaikaisesti hyvä lahonkestävyys, hyvä pa-lonkestävyys ja hyvä väristabiilisuus.

Keksinnön lyhyt kuvaus

Keksinnön tavoitteiden saavuttamiseksi koostumukselle puun käsittelemiseksi on 15 tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Puu käsitellään patenttivaatimuksessa 17 kuvatulla tavalla ja näin saadaan aikaan patenttivaatimuksen 19 mukainen käsitelty puu. Lisäksi keksintö tuo esiin vaatimuksen 20 mukaisen käytön.

Esillä olevassa keksinnössä on yllättäen havaittu, että lisäämällä puunsuoja-liu-20 okseen sekä formiaattisuolaa että kelatointiainetta voidaan aikaansaada merkittävä parannus puun samanaikaiseen lahon- ja palonsuojaan. Lisäksi aikaansaadaan merkittävä synergiaetu pyrittäessä suojaamaan puu niin lahoa, sinistäjiä, hometta, termiittejä, paloa kuin värimuutoksia vastaan. Tällaista monikäyttöistä, ^ ympäristöä vähän kuormittavaa puunsuoja-ainetta ei ole ollut saatavana markki- o 25 noilla, vaikka sen tarve olisi ollut suuri. c\i

CO

9 Vaikka orgaaniset suolat, kuten esimerkiksi kalsiumformiaatti, toimivat melko hyvin lahottajasieniä (puunsuojausluokka 3; lahonsuojastandardi EN 350-1, luokat 1-5) | vastaan, sillä käsitelty puuaines sijoittuu uusimmassa eurooppalaisessa palo- ^ luokitusjärjestelmässä (palonsuojastandardi EN 13501-1, luokat A-D) lyhyen syt- g 30 tymisaikansa vuoksi luokkaan D eli aivan samaan luokkaan kuin täysin käsittele- o mätön puutavara. Nyt aikaansaatu puunsuojaliuos eli koostumus puun käsittelemi- o w seksi, joka sisältää formiaattisuolaa yhdessä kelatointiaineen kanssa mahdollistaa käsitellyn puuaineksen pääsemisen luokkaan B, joka on puulle paras mahdollinen luokka. Lisäksi havaittiin, että formiaattiin ja kelatointiaineeseen perustuva koos 5 tumus pystyy tekemään puusta CCA kyllästetyn puun veroisen eli päästään jopa parhaimpaan puunsuojausluokkaan 1.

Keksinnön mukaisella koostumuksella havaittiin olevan kyky estää tehokkaasti sekä homeen ja sinistäjäsienten kasvu että puun lahoaminen. Lisäksi se pitää 5 myös tuhohyönteiset loitolla ja lisää merkittävästi puun palonkestoa. Edelleen koostumus kykeni estämään puun mittamuutoksia ja puun halkeilua varastoinnin ja pitkäaikaisen käytön aikana sekä auttoi säilyttämään käsiteltävän materiaalin alkuperäisen värin. Keksinnön mukaisten suolojen vesipohjaiset liuokset ovat lievästi happamia, neutraaleja tai lievästi aikalisiä, mistä neutraalisuudesta on hyötyä 10 puuaineksen käsittelyssä. Lisäksi keksinnön mukaisen koostumuksen on havaittu pysyvän puussa huuhtoutumatta oleellisesti ulos.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Termillä puu tai puumateriaali tarkoitetaan tässä yhteydessä kaikkia puuainetta sisältäviä materiaaleja ja tuotteita, mukaan lukien raakapuu, sahatavara, puiset 15 rakennusmateriaalit ja -elementit, ja erilaiset jalostetut puutuotteet kuten pyöröhirret, kaikki sahatavara kuten laudat, lankut, ja rimat, laajapintaiset elementit, kuten levyt, paneelit, laatat, seinäelementit yms., huonekalut, ulkokalusteet, ja muut puuesineet. Käsiteltävä puu voi olla myös kiinteissä rakenteissa, erityisesti ulkona kuten puurakennukset, aidat, telineet, pylväät, sillat, 20 laiturit jne. Puulla tarkoitetaan myös muunnettua puutuotetta, jossa on puun alkuperäistä rakennetta kuten esimerkiksi jauhettua tai haketettua ja uudelleen muokattua puuainetta.

Termillä kelatointiaine tarkoitetaan aineita, joilla on kyky sitoa metalli-ioneja ja ^ muodostaa näiden kanssa komplekseja, kuten kompleksinmuodostajat ja kuten o 25 esimerkiksi julkaisussa EP 1070045 mainitut kelaatit.

i

CO

9 Termillä oleellisesti biohajoava tarkoitetaan biohajoavuutta, joka on ominaista ” tietyille kelatoiville yhdisteille ja niiden suoloille, kuten esimerkiksi | etyleenidiamiinimeripihkahappo (EDDS), iminodimeripihkahappo (ISA), N-bis-[2- ^ (1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-asparagiinihappo (AES) tai 1 -hydroksietylideeni-1,1 ,- g 30 difosfonihappo (HEDP). Edellä mainittujen monomeeristen yhdisteiden lisäksi o biohajoavia yhdisteitä ovat esimerkiksi luonnossa hajoavat polymeeriset yhdisteet o w kuten poly-a-hydroksiakryylihappo (PHAS), polyaspartaamihappo (PASP), polymaitohappo (PLA) ja niiden metallisuolat ja johdannaiset tai muut vastaavat yhdisteet. Erotukseksi edellä mainituista, huonosti biologisesti hajoavia 6 kelatointiaineita ovat esimerkiksi etyleenidiamiinitetraetikkahappo (EDTA) tai dietyleenitriamiinipentaetikkahappo (DTPA) tai näiden kaltaiset yhdisteet, kuten on kuvattu patentissa Fl 106258.

Keksinnön mukainen koostumus puun käsittelemiseksi sisältää ainakin yhtä C1-5 C7 monokarboksyylihappoa tai sen suolaa tai niiden seoksia. Lisäksi koostumus sisältää ainakin yhtä kelatointiainetta. Nämä yhdisteet liuenneina nestemäiseen, vesipohjaiseen kantajaan muodostavat keksinnön mukaisen puun käsittelyyn tarkoitetun koostumuksen.

Edullisesti kelatointiaine on biohajoavaa tai oleellisesti biohajoavaa. Edullisesti 10 kelatointiaine tai kelatointiaineet, jos on tarpeen käyttää useampaa kelatointiainetta samanaikaisesti, valitaan ryhmästä kaavan (1) COORo Ri COORp

1 1 I

(1) 15 mukainen N-bis-[2-(1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-amiinijohdannainen, jossa Ri on ryhmä, joka on alkyyliryhmä tai ryhmä, jossa on alkyyliketjussa yksi tai useampi karboksyylihapporyhmä, hydroksyyliryhmä tai eetterisidos, ja jossa Fh ja R3 ovat vety tai alkalimetalli- tai maa-alkalimetalli-ioni; asparagiinihappojohdannainen, jonka rakenne poikkeaa kaavasta 1; 20 metalleja sitova polymeeri;

OJ

™ orgaaninen fosforiyhdiste ja sen johdannainen;

CO

o ^ ja niiden seokset. Ryhmän yhdisteet ovat ympäristöä mahdollisimman vähän ^ kuormittavia, edullisemmin asparagiinihappojohdannainen, jonka rakenne

X

£ poikkeaa kaavasta 1, on biohajoava ja myös metalleja sitova polymeeri on ιλ 25 biohajoava.

CD

o £5 Keksinnön mukaisia kaavan (1) N-bis-[2-(1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-

O

amiinijohdannaisia ovat edullisesti N-bis-[2-(1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-asparagiinihappo (AES), N-bis-[2-(1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-glysiini (GES) ja N-bis-[2-(1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-metyyliglysiini (MGES). Edullisemmin N-bis-[2- 7 (1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-amiinijohdannainen on AES, sen johdannainen, kuten suola tai niiden seos. Keksinnön mukainen biohajoava asparagiinihappojohdannai-nen, jonka rakenne poikkeaa kaavasta (1) on edullisesti etyleenidiamiini-meripihkahappo (EDDS) tai iminodimeripihkahappo (ISA) tai niiden johdannaiset.

5 Keksinnön mukainen biohajoava metalleja sitova polymeeri on edullisesti polyaspartaamihappo (PASP), polymaitohappo (PLA), poly-D-hydroksiakryyli-happo (PHAS) tai niiden suolat, joilla on riittävän hyvä biologinen hajoavuus ja jotka ei oleellisesti rasita ympäristöä. Lisäksi amiinijohdannaisten etuna on esimerkiksi fosforin puuttuminen rakenteesta, jolloin ne eivät lisää potentiaalista 10 ravinnekuormaa. Myös orgaanisten fosforiyhdisteiden on havaittu kykenevän toimimaan edellä mainittujen yhdisteiden kaltaisesti. Edullisesti orgaaninen fosforiyhdiste on aminotrimetyleenifosfonihappo (ATMP), 1 -hydroksietylideeni-1,1 ,-difosfonihappo (HEDP), etyleenidiamiinitetrametyleeni-fosfonihappo (EDTMP), tai dietyleenitriamiinipentametyleenifosfonihappo (DTPMP) tai niiden suola tai seos. 15 Edullisemmin orgaaninen fosforiyhdiste on HEDP, sen suola tai niiden seos. Edullisimmin keksinnön mukainen kelatointiaine sisältää AES:ää tai sen suolaa ja/tai HEDP:tä tai sen suolaa. Nämä yhdisteet ovat erinomaisia aineita parantamaan puun biologista suojausta ja palonkestoa ja ne ovat vähän ympäristöä rasittavia.

20 Keksinnön mukainen koostumus sisältää kelatointiaineita 0,01-50 paino-%, edullisesti 0,5-20 paino-%, yhteensä. Erityisesti käytettäessä painekyllästystä on kyseessä laimeammat liuokset, kun taas pintakäsittelyissä käytetään tyypillisesti korkeamman pitoisuuden omaavia koostumuksia.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti painotettaessa palosuojausta 25 käytetään kelatointiaineena orgaanista fosforiyhdistettä, edullisesti HEDP:tä, 5 - 20 C\l £ paino-%.

CM

i o Erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti painotettaessa biologista i £2 suojausta käytetään N-bis-[2-(1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-amiinijohdannaisia, x edullisesti AES:ää, 0,5 - 5 paino-%.

CL

LO 30 Keksinnön mukaisessa koostumuksessa voidaan myös käyttää samanaikaisesti o yhtä tai useampaa eri kelatointiainetta, kuten esimerkiksi AES:ää ja HEDP:tä.

Is- o o ^ Edullisesti keksinnön mukainen C1-C7 monokarboksyylihappo valitaan ryhmästä muurahaishappo, etikkahappo, propionihappo, sorbiinihappo, bentsoehappo ja niiden seokset. Näitä happoja ja niiden suoloja on kaupallisesti helposti saatavilla 8 ja ne ovat elintarviketeollisuudesta tunnettuja, ja niiden anti bakteeriset ominaisuudet ovat tunnetusti parhaimpia orgaanisten happojen suolojen joukosta. Keksinnön mukainen C1-C7 monokarboksyyli happo on edullisemmin muurahaishappoa tai sorbiinihappoa tai näiden seosta, joilla hapoilla on erittäin 5 hyvä antibakteerinen teho. Edullisimmin C-1-C7 monokarboksyyli happo on muurahaishappoa tai sen suolaa, jonka toimivuus puunsuoja-aineena mainittuine etuineen yhdessä keksinnön mukaisen kelatointiaineen kanssa on erinomainen ja joka on käyttökustannukseltaan kilpailukykyistä.

C1-C7 monokarboksyyli hapon suola on edullisesti alkalimetalli-, maa-alkalimetalli-10 tai ammoniumsuola tai niiden seos. Tarvittaessa suola voidaan myös valmistaa in tai ex situ neutraloimalla kyseeseen tulevaa soveltuvaa yhdistettä suolan muodostamiseksi. Esimerkiksi ammoniumsuola voidaan valmistaa myös neutraloimalla happoa suolan muodostamiseksi. Edullisesti suolan kationi on natrium, kalium-, magnesium, kalsium ja/tai ammonium tai niiden seokset. 15 Edullisesti suolan anioni on formiaatti ja/tai sorbaatti, jotka omaavat hyvän antibakteerisen tehon ja riittävän vesiliukoisuuden. Edullisemmin suola on formiaatin tai sorbaatin kalium-, kalsium- tai ammonium suola tai niiden seos.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti, jos halutaan painottaa erityisesti lahonsuoja-ominaisuutta, C1-C7 monokarboksyylihapon suola on kalsiumfor-20 miaattia, jonka toimivuus puunsuoja-aineena yhdessä keksinnön mukaisen kelatointiaineen kanssa, edullisesti käytettäessä painekyllästystä, on erityisesti lahonestossa erinomainen. Lisäksi kalsiumformiaatti on miellyttävää käsittely-ominaisuuksiltaan. Kalsiumformiaatin etuna on sen alhainen hygroskooppisuus.

Erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti, jos halutaan painottaa ^ 25 erityisesti palonsuoja-ominaisuutta, C1-C7 monokarboksyylihapon suola on c3 ammoniumformiaattia, joka on erittäin vesiliukoinen eikä tuo lisää kelatoitavia o metallikationeita koostumukseen. Valmistettaessa ammoniumformiaatti edullisesti £2 in situ voidaan samalla ammonoida kelatointiaine vastaavaksi ammonium- x suolakseen. Ammoniumsuolaa voidaan käyttää myös edullisesti konsentroiduissa α 30 kelaattiliuoksissa.

LO

CO

0 Edelleen erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti, jos halutaan painottaa § erityisesti suojaa termiittien vaikutuksia vastaan, C-1-C7 monokarboksyylihapon

CM

suola on kaliumformiaattia. Formiaattia sisältävää, edullisesti väkevää koostumusta, voidaan sivellä käyttökohteen pinnalle. Liuoksen väkevyys 35 pienentää tarvittavaa tilavuutta ja varastointitarvetta sekä kuljetuskustannuksia.

9

Keksinnön mukaisessa koostumuksessa on CrC7 monokarboksyylihappoa tai sen suolaa 1-70 paino-%. Edullisesti monokarboksyylihapon tai sen suolan määrä on 1-50 paino-%. Väkevyyden maksimiarvo riippuu käytetystä haposta ja suolan kationista. Edullisemmin määrä on 1-20 paino-%. Määrä lasketaan kaikista 5 koostumuksessa olevista CrC7 monokarboksyylihapoista tai niiden suoloista yhteismääränä.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa CrC7 monokarboksyylihappoa tai sen suolaa on 2-30 paino-%, jolla määrällä saavutetaan riittävä retentio, ainemäärä puun sisälle, ja joka kykenee antamaan riittävän pitkäaikaisen suojan puuta 10 vaurioittavia organismeja vastaan.

Keksinnön mukaisen koostumuksen pH on välillä 2-12, edullisesti välillä 4-10, edullisemmin välillä noin 4-7, suoraan liuoksesta mitattuna. Esimerkiksi mahdollisesti käytettävät lisäaineet, kuten alkyyliketeenidimeeri AKD, vaatii lähellä arvoa 5 olevaa pH:ta pysyäkseen liukoisena ja jotta koostumus olisi riittävän 15 stabiili. Toisaalta voimakkaasti happamat puunsuoja- tai palonestoaineet vaurioittavat helposti puun rakennetta ajan myötä. Samoin niistä on haittaa, jos käytetään metallisia rakennusmateriaaleja kuten esimerkiksi naulat, ruuvit, tällaisen puun yhteydessä ruostumisherkkyyden takia.

Keksinnön mukaisen koostumuksen komponentit voidaan liuottaa vesipohjaiseen 20 kantaja-aineeseen. Näin muodostuu juokseva koostumus, joka on saatettavissa ainakin osaksi puun sisään monella eri menetelmällä. Koostumuksen juoksevuutta voidaan tarvittaessa säätää alalla tunnetuilla lisäaineilla kuten esimerkiksi karbok-syylimetyyliselluloosalla (CMC). Edullisesti keksinnön mukainen koostumus on konsentroidussa muodossa, esimerkiksi kuljetusta ja varastointia varten, ja se voi-^ 25 daan laimentaa käyttöväkevyyteen edullisesti käyttökohteessa, ennen puun saat- ^ tamista kontaktiin koostumuksen kanssa.

00 o ^ Erään erityisen edullisen suoritusmuodon mukaan keksinnön mukaisessa koostu- muksessa puun käsittelemiseksi on 5 - 20 paino-% HEDP:tä ja 1,0 - 10 paino-% £ Ci-C7 monokarboksyylihappoa tai sen suolaa, edullisesti ammoniumformiaattia, ja g 30 vettä.

CD

o o Keksinnön mukaiseen koostumukseen voidaan lisätä edelleen kiinnitysaineita o ^ ja/tai hydrofobointiaineita. Kyseeseen tulevat kiinnitysaineet voivat olla ras vahappoja, polymeerejä, kuten tärkkelystä, selluloosaa tai sen johdannaisia, kito-saania, niukkaliukoisia formiaatteja tai pii-yhdisteitä. Hydrofobointiaineita voivat 10 olla hartsit ja niiden johdannaiset, pintaliimat kuten esimerkiksi alkyyliketeenidi-meeri (AKD) tai alkenyylimeripihkahappo (ASA), ja mäntyöljy ja sen johdannaiset. Edullisesti hydrofobointiaineina käytetään AKD:tä, ASA:a ja/tai mäntyöljyä, edullisemmin määränä 0,01 - 5,0 paino-%. Koostumuksen erityisenä etuna on, että se 5 parantaa merkittävästi puun palonkestoa lahon ja homeeneston lisäksi. AKD:n, ASA:n tai mäntyöljyn lisäys estää edelleen kelatointiaineen tai sen suolan ja/tai monokarboksyylihapon tai sen suolan huuhtoutumista puusta ulos.

Erään toisen erityisen edullisen suoritusmuodon mukaan keksinnön mukaisessa koostumuksessa on 0,1 - 5 paino-% AES:ää ja 1 - 5 paino-% C1-C7 monokarbok-10 syylihappoa tai sen suolaa, edullisesti formiaattia, esimerkiksi kalsiumformiaattia, ja vettä. Lisäksi koostumukseen voidaan lisätä esimerkiksi 0,01 - 5,0 paino-% AKD:tä tai ASA:a puun veden hylkivyyden parantamiseksi edelleen.

Keksinnön mukaiseen koostumukseen voidaan myös lisätä orgaanista biosidiä, kuten esimerkiksi jodopropa-2-nyyli-N-butyylikarbamaattia (IPBC), polyheksame-15 tyyleeniguanidinium (PHMG) - yhdisteitä, kuten sen kloridi tai sulfaattisuolaa, pro-pikonatsolia tai muita vastaavia yhdisteitä. Edullisesti orgaaninen biosidi on IPBC:tä, PHMG:tä ja/tai propokonatsolia. Edullisesti orgaanista biosidiä käytetään määränä 0,01 - 5,0 paino-%, edullisemmin 0,01-1,0 paino-%, vähentämään edelleen homeen ja sinistäjäsienen kasvua. Tällöin saadaan aikaiseksi pitkäaikaisen 20 homerasituksen (standardi EN130) kestävä tuote.

Keksinnön mukainen koostumus voi sisältää käyttötarkoituksesta riippuen eri lisäaineita. Jos ainetta on tarkoitus käyttää pintakäsittelyyn, siihen voidaan lisätä väriaineita, kuten orgaanisia väriaineita, edullisesti 1 - 85 paino-%, tai pigmenttejä, edullisesti 1 - 85 paino-%, jos käsiteltävälle puupinnalle halutaan saada myös vi-^ 25 suaalista muutosta maalauksen tavoin. Sideaineena voidaan käyttää esim.

^ CMC:tä, joka toimii myös reologisena apuaineena. Käytetyt pigmentit ja orgaaniset i o väriaineet ovat mieluiten raskasmetallivapaita. Pigmenttinä voidaan käyttää esim.

i £2 tunnettuja rautaoksidipigmenttejä.

X

a. Pinnoille siveltävien koostumusten fysikaaliset ominaisuudet voidaan myös valita g 30 käyttötarkoituksen pohjalta, eli sen viskositeetti voi olla suurempi kuin kyllästyk-o seen tarkoitetun koostumuksen, jonka tulee tunkeutua hyvin puun sisään. On kui- § tenkin huomattava, että siveltäviäkin koostumuksia käytettäessä tapahtuu tehoai-

CVJ

neiden penetraatiota jossain määrin (millimetrien luokkaa) puuaineksen sisään, myös viskooseilla koostumuksilla.

11

Keksintö tuo myös esiin vaatimuksen 17 mukaisen menetelmän puun käsittelemiseksi, jossa menetelmässä puu ja koostumus, joka sisältää ainakin yhtä C^Cy monokarboksyylihappoa tai sen suolaa tai niiden seoksia ja ainakin yhtä kelatoin-tiainetta liuenneina nestemäiseen vesipohjaiseen kantajaan, saatetaan keskinäi-5 seen kontaktiin.

Mainituille C^-Cy monokarboksyylihapoille, niiden suoloille ja kelatointiaineille on voimassa se, mitä on edellä esitetty keksinnön mukaisen koostumuksen osalta.

Ennen puun käsittelyä voidaan käsittelykoostumus laimentaa vedellä käsittelypi-toisuuteen.

10 Koostumus voidaan imeyttää käsiteltävään puuhun kauttaaltaan tai tietylle syvyydelle pinnasta esimerkiksi kyllästämällä, upottamalla, ruiskuttamalla, höyryttämällä (sumuttamalla) tai sivelemällä. Monen eri vaihtoehdon ansiosta käsittely voidaan toteuttaa puun muun käsittelyn yhteydessä sopivassa vaiheessa, vaikka esimerkiksi puun loppukuivauksen yhteydessä. Koostumuksen fysikaaliset ominaisuudet, 15 esimerkiksi viskositeetti, voidaan säätää käsittelytavan ja -tarpeen mukaan.

Keksinnön mukaista koostumusta voidaan lämmittää ja/tai prosessissa voidaan käyttää korotettua lämpötilaa, mikä parantaa entisestään imeytymistä. Ali- ja ylipaineen käyttö, mikä on tunnettua perinteisestä CCA -kyllästyksestä, parantavat myös imeytymistä. Yleensäkin keksinnön mukainen koostumus sopii käytettäväksi 20 kaikilla niillä tavoilla, joilla puuta on totuttu kyllästämään, kuten painekyllästyk-sessä. Koostumuksen ympäristöystävällisyys tarjoaa kuitenkin monia muita mahdollisuuksia esimerkiksi puu- ja sisärakentamisen kohteissa, joita toksisemmilla aineilla ei ole voitu toteuttaa.

C\J

ς Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erityisen hyvin käsittelyprosesseihin, ^ 25 joissa tarvitaan hyvää, aina sydänpuuhun saakka ylettyvää tunkeutuvuutta, kuten 00 9 kyllästykseen. Ainetta voidaan ajaa puun sisään esimerkiksi tunnetussa painekyl- 00 lästysprosessissa, jossa aluksi puu pidetään alipaineessa veden poistamiseksi c sen sisältä, minkä jälkeen aine saatetaan kosketuksiin puun kanssa ja sen tun- ^ keutumista puuhun edistetään ylipaineella.

CO

σ> ° 30 Keksintö mahdollistaa kevyen ja kustannustehokkaan käsittelyn puumateriaaleille, ^ joka käsittely on helppo liittää muihin nykyisiin puun käsittelyvaiheisiin, ja prosessi voi olla yksi osa peräkkäisiä vaiheita käsittävässä puutavaran tai -esineiden kä-sittelylinjassa. Keksinnön mukainen koostumus on myös miellyttävä käsitellä, koska siitä ei irtoa mitään ärsyttäviä hajuja.

12

Keksinnön mukainen koostumus soveltuu sekä työstetyn puun että raakapuun käsittelyyn, ja se voidaan tehdä joko puun varastointipaikoilla tai erikseen puutavaroille varatussa käsittelylaitoksessa, jolloin käsittelyaine ja puu voidaan saada kontaktiin monella tavoin. Samoin keksintö soveltuu jo valmiiden, paikallaan olevien 5 rakenteiden suojaukseen, erityisesti ulkona olevien rakenteiden suojaukseen kuten ulkokalusteille, laitureille, silloille, pylväille ja rakennuksille, jolloin kysymykseen tulee lähinnä suihkutus ja sively pinnoille. On huomattava, että aineen turvallisuuden vuoksi sillä voidaan käsitellä käyttökohteissaan olevia valmiita puurakenteita ilman erityisiä varotoimenpiteitä.

10 Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu myös kohteisiin, jotka eivät ole kokonaan puuta, vaan esimerkiksi puun ja jonkun muun materiaalin yhdistelmä. Edellytyksenä on, että käsittely kohdistetaan kohteen puuosaan.

Keksintö tuo esiin myös edellä kuvatulla käsittelykoostumuksella käsitellyn puun vaatimuksen 19 mukaisesti, joka sisältää käsittelystä johtuen puuaineksen lisäksi 15 ainakin yhtä C1-C7 monokarboksyylihappoa tai sen suolaa tai niiden seoksia ja lisäksi ainakin yhtä kelatointiainetta.

Keksinnön mukaisen käsittelykoostumuksen toiminnan on ajateltu perustuvan puun modifiointiin karboksyylihapolla tai vastaavilla karboksylaatilla yhdessä kelatointiaineen kanssa tähän sitoutumatta. Yksistään käytettyinä keksinnön 20 mukaiset karboksyylihapot tai niiden johdannaiset tai kelatointiaineet eivät anna niin hyvää ja tehokasta suojaa esimerkiksi lahottajia, paloa, sinistymistä ja/tai värinmuutoksia vastaan kuin yhdessä käytettynä, samassa koostumuksessa.

Keksinnön mukaista puunkäsittelyainetta voidaan käyttää puun suojaamiseen ^ yhdeltä tai samanaikaisesti useammalta ympäristöolosuhteista aiheutuvalta o 25 haittavaikutukselta vaatimuksen 20 mukaisesti. Näitä haittoja ovat edullisesti οό ympäristöolosuhteista aiheutuva puun homehtuminen, lahoaminen, sinistyminen, 0 ^ hyönteiset, kuten erityisesti termiitit, palon herkkyys, värimuutokset, dimensionaaliset muutokset tai jokin näiden yhdistelmä.

1 CC Q_

Koostumusta voidaan räätälöidä painottamaan kulloinkin tarvittavaa suojaa S 30 vastaavaksi. Edullisesti saadaan aikaan koostumus, jolla on samanaikaisesti

O

o riittävä teho useita eri ympäristön olosuhteista aiheutuvia haittavaikutuksia o vastaan.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti keksinnön mukaista puunkäsittelyainetta, jossa on 0,1-20 paino-% AES:ää ja/tai 0,1-20 paino-% HEDP:tä ja 1-10 13 paino-% formiaattisuolaa, käytetään samanaikaiseen palon-ja lahonsuojaukseen.

Edelleen erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti keksinnön mukaista puunkäsittelyainetta, jossa on 0,1-20 paino-% AES:ää ja/tai 0,1-20 paino-% HEDP:tä, 1-10 paino-% formiaattisuolaa ja 0,1-5 paino-% AKD:tä käytetään 5 samanaikaisesti palonsuojaukseen, lahonsuojaukseen, dimensionaalisten muutosten ja/tai värinmuutosten estämiseen.

Edelleen erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti keksinnön mukaista puunkäsittelyainetta, jossa on 0,1-20 paino-% AES:ää ja/tai 0,1-20 paino-% HEDP:tä, 1-10 paino-% formiaattisuolaa, 0,1-5 paino-% AKD:tä ja 0,01-1,0 paino-10 % IPBC:tä käytetään samanaikaisesti homeen-, palon- ja lahonsuojaukseen sekä puun värinmuutoksen estämiseen tai hidastamiseen.

Seuraavassa on esimerkein kuvattu tarkemmin keksintöä. Esimerkit on tarkoitettu havainnollistamaan keksintöä eivätkä ne ole sitä rajoittavia.

Esimerkki 1. Keksinnön mukaisen puunsuoja-aineen lahonestokokeet 15 Puunsuojakoostumuksen antamaa biologista kestävyyttä tutkittiin seuraavasti: Koemateriaali: mänty Puunsuoja-aineet (näytteet): 1) Käsittelemätön mänty (nollakoe, vertailu) 2) Liuos 1 (vertailuliuos, liuos 1) 20 - 100 g/kg kalsiumformiaatti + vesi 3) Liuos 2 (keksinnön mukainen liuos, liuos 2)

CM

ς - 30 g/kg kalsiumformiaatti + 10 g/kg AES + 7.5 g/kg AKD + vesi

(M

i o Koekappaleiden kyllästykset tehtiin EN 113 standardissa kuvatulla laboratoriome- i ^2 netelmällä. Prosessi koostui seuraavista vaiheista: Alipainepumpulla imettiin 7 x 25 mbar:n absoluuttinen paine kammioon. Kammioon oli asetettu astia, jossa kylläs- tetyt koekappaleet sijaitsivat. 7 mbar:n absoluuttinen paine kesti 15 min ajan. Kyl-g lästysaine johdettiin kammiossa olevaan koekappaleet sisältävään astiaan hanaa ° venttiiliä avaamalla. Alipaine imi kyllästeen astiaan. Paine tasattiin välittömästi as-

O

^ tian täytyttyä. Kappaleita liotettiin kyllästeaineessa kaksi tuntia. Kyllästettä lisättiin 30 astiaan sitä mukaa kun ainetta imeytyi puuhun.

14

Vertailuliuoksen (Liuos 1) keskiarvotunkeuma kyllästyksessä oli 762,9 kg/m3. Keskiarvosta laskettuna 10 % liuoksella kalsiumformiaattia tunkeutui puuhun 65,7 kg/m3.

Keksinnön mukaisen liuoksen (Liuos 2) keskiarvotunkeuma kyllästyksessä oli 5 696,8 kg/m3. Keskiarvosta laskettuna 3 % liuoksella kalsiumformiaattia tunkeutui puuhun 20,9 kg/m3 ja kelatointiainetta (AES) 6,9 kg/m3, mikä tekee keksinnön mukaisen liuoksen hyvin taloudelliseksi ja kilpailukykyiseksi puunsuoja-aineeksi verrattuna vertailuliuokseen.

Lahotuskokeet tehtiin EN 113 standardin mukaisesti. Testiin laitettiin 10 kullakin 10 aineella kyllästettyä koekappaletta jokaista kolmea lahottajasientä kohden. Kyllästettyjen koekappaleiden kanssa samaan lahotuspulloon laitettiin vertailuksi männyn pintapuusta tehty kappale. Jokaisen sienen toimivuutta testattiin kahdeksalla koekappaleella (ns. tarttuvuustesti). Nämä sienen toimivuuden koekappaleet asetettiin omiin lahotuspulloihinsa ilman kyllästettyjä testikappaleita.

15 Testissä käytettiin seuraavia sieniä: 1) Coniophora puteana (Kellarisieni) 2) Gloeophyllum trabeum (Saunakääpä) 3) Oligoporus placenta (Laakakääpä)

Lahotuskokeen tuloksista määritettiin lahonkestoluokat EN 350-1 standardin mu-20 kaisesti. Menetelmässä laskettiin jokaiselle kyllästyserälle sienikohtainen x-arvo, joka kuvaa kyllästettyjen testikappaleiden ja kyllästämättömien vertailukappaleiden massahäviöiden suhdetta. X-arvo laskettiin jakamalla kyllästettyjen koekappaleiden korjattu massahäviö vertailukappaleiden massahäviöllä. Laskenta tehtiin kes-

CVJ

ς kiarvoista. Saadun tuloksen perusteella määritettiin lahonkestoluokka kappaleita ^ 25 eniten lahottavan sienen perusteella seuraavasti: o i «2 Luokka 1 = Erittäin kestävä X < 0,15 x Luokka 2 = Kestävä 0,15 < X < 0,30 tr “ Luokka 3 = Kohtalaisen kestävä 0,30 < X < 0,60

Luokka 4 = Heikosti kestävä 0,60 < X < 0,90 ^ 30 Luokka 5 = Ei kestävä X > 0,90 o o

CVJ

Taulukossa 1 on esitetty vertailuliuoksella (Liuos 1) ja keksinnön mukaisella liuokselle (Liuos 2) kyllästettyjen mäntykappaleiden lahonkestoluokat ja massahäviöiden keskiarvot.

15

Taulukko 1. Lahonkestoluokat ja massahäviöiden keskiarvot.

Oligoporus placenta

Massahäviö (Vertailu) Luokka %

Liuos 1:10% kalsiumformiaatti 19,42 (38,94) 3

Liuos 2: 3 % kalsiumformiaatti + AKD + 0 (32,53) -I

AES

Gloeophyllum trabeum

Massahäviö (Vertailu) Luokka %

Liuos 1:10% kalsiumformiaatti 22,06 (45,61) 3

Liuos 2: 3 % kalsiumformiaatti + AKD + 1,29 (41,08) 1

AES

Coniophora puteana

Massahäviö (Vertailu) Luokka %

Liuos 1:10% kalsiumformiaatti 15,94 (38,18) 3

Liuos 2: 3 % kalsiumformiaatti + AKD + 0,23 (41,40) 1

AES

C\J

δ

(M

o Käytettäessä keksinnön mukaista koostumusta, jossa oli oleellisesti vähemmän £2 kalsiumformiaattia, saatiin vähäisempi tunkeutumissyvyys, mutta kuitenkin pa- x 5 rempi lopputulos lahonkestossa.

CL

g Vastaavasti testattu 3 % kalsiumformiaattiliuos, jossa oli AKD:tä, mutta ei kelatoin- o tiainetta, aiheutti myös vähäisempää massahäviötä, johtuen veden tunkeutuvuu- § den pienenemisestä, verrattuna liuokseen 1 mutta ei oleellisesti parantanut lahon-

(M

kestoluokitusta. Käytettäessä pelkästään AES:ää ilman kalsiumformiaattia saatiin 10 painohäviön osalta liuoksen 2 kaltainen tulos.

16

Esimerkki 2. Keksinnön mukaisen puunsuoja-aineen palonestokokeet

Koemateriaali: mänty

Puunsuoja-aineet (näytteet): 5 1) Liuos 3 (vertailuliuos 2) - 120 g/kg kaliumformiaatti + 120 g/kg kaliumsorbaatti + vesi 2) Liuos 4 (keksinnön mukainen liuos) - 78 g/kg muurahaishappo + 390 g/kg HEDP + vesi - liuoksen pH säädettiin arvoon 6, jolloin suoloiksi laskettuna koostu- 10 mukseksi tulee noin 100 g/kg ammoniumformiaattia + 200 g/kg HEDP:een ammonoitua suolaa.

Vertailuliuoksen 2 (Liuos 3) tunkeuma kyllästyksessä oli noin 750 kg/m3. Laskettuna 12 % liuokselle kaliumformiaattia tunkeutui puuhun 90 kg/m3 ja kaliumsor-baattia 90 kg/m3. Yhteensä molempia suoloja tunkeutui puuhun yhteensä 180 15 kg/m3.

Keksinnön mukaisen liuoksen (Liuos 4) tunkeuma kyllästyksessä oli 743,2 kg/m3, jolloin keksinnön mukaista puunpalonestoainetta kokonaisuudessaan (kokonaiste-hoainepitoisuus 22,7 %) tunkeutui puuhun 176,2 kg/m3.

Paloneston kannalta ei karboksylaattisuolan laadulla osoittautunut olevan merki-20 tystä. Sorbaatti on vain hieman vaikeammin syttyvä kuin formiaatti. Lisäksi ammo-niumformiaatilla käsitellyn puu syttyminen vastaa kaliumformiaatilla käsitellyn puun ^ syttymistä, δ

^ Kyllästettyjen koekappaleiden palonkesto arvioitiin kartiokalorimetrikokeen ISO

9 5660-1:2002 mukaisesti.

CO

x 25 Vertailuliuoksen 2 (Liuos 3) kohdalla syttymisaika oli 17 sekuntia ja lämmöntuotto- nopeuden 1. maksimi oli 200 kW/m2, kun taas keksinnön mukaisella aineen (Liuos g 4) kohdalla kyllästettyjä koekappaleita ei saatu syttymään ja lämmöntuottonopeu- ° den 1. maksimi oli vain 10 kW/m2.

o o

CM

Esimerkki 3. Keksinnön mukaisen puunsuoja-aineen sinistymisenestokokeet 17

Sinistäjäkoe tehtiin EN 152-2 -standardia soveltaen liuokselle 1 (vertailuliuos 1), liuokselle 2 (keksinnön mukainen liuos), liuokselle 3 (vertailuliuos 2) ja liuokselle 4 (keksinnön mukainen liuos). Käsittelemätön männyn pintapuu oli kokeessa nolla-näytteenä. Koekappaleita oli 8 kpl /erä.

5 Koetta varten kasvatettiin kahta eri sinistäjäsientä, jotka reilun kolmen viikon kasvattamisen jälkeen yhdistettiin yhdeksi suspensioksi. Käytetyt sienet olivat: 1) Aureobasidium pullulans 2) Sclerophoma pithyophila

Koekappaleet steriloitiin säteilyttämällä ja sinistäjien koepullot steriloitiin 10 höyryttämällä. Steriloinnin jälkeen koekappaleet kastettiin steriilissä sienisuspensiossa ja laitettiin pulloihin. Lopuksi koekappaleiden päälle kaadettiin sienisuspensiota. Pullot asetettiin olosuhdehuoneeseen (suhteellinen kosteus Rh 70 %, lämpötila +22 °C).

Sinistäjätestiä seurattiin 20 viikkoa. Sinistäjätestin tulokset perustuvat 15 silmämääräisiin havaintoihin. Koekappaleiden sinistyminen on arvioitu asteikon 0 -5 mukaisesti: 1 puhdas (alle 5 % koekappaleen pinta-alasta kasvuston peitossa) 2 vähän kasvustoa (noin 5-20 % koekappaleen pinta-alasta kasvuston peitossa) 20 3 kohtalaista kasvustoa (noin 20 - 40 % koekappaleen pinta-alasta kasvuston peitossa) 4 runsasta kasvustoa (yli 40 % koekappaleen pinta-alasta kasvuston peitossa)

(M

^ 5 erittäin runsasta kasvustoa (90 - 100 % koekappaleen pinta-alasta 25 kasvuston peitossa) o i co

X

cc

CL

m co σ> o o o

CvJ

18 Käsittelyliuos Kasvusto 0 - 5

Nollanäyte (käsittelemätön mänty) 5

Liuos 1:100 g/kg kalsiumformiaatti + vesi 4

Liuos 2: 30 g/kg kalsiumformiaatti + 10 g/kg AES + 7,5 g/kg AKD 1 + vesi

Liuos 3:120 g/kg kaliumformiaatti + 120 g/kg kaliumsorbaatti + 3 vesi

Liuos 4: 78 g/kg muurahaishappo + 390 g/kg HEDP + vesi 1

Kirjallisuusreferenssi: 1,0 % NHA* 4 * Green et ai; International Biodeterioration & Biodegration, Voi.

39. No. 2-3 (1997) 103-111. NHA on N,N-naftaloyylihydroksyyli-lamiini niminen kelatointiaine

Keksinnön mukaiset liuokset 2 ja 4 estivät merkittävästi sinistäjäsienten kasvua puun pinnalla verrattuna pelkkään formiaattiliuokseen tai kelaattiliuokseen.

5 Esimerkki 4. Keksinnön mukaisen puunsuoja-aineen vaikutus sahatavaran mekaanisiin ominaisuuksiin

Keksinnön mukaisen liuoksen (Liuos 4 esimerkin 2 mukaisesti) vaikutusta puun ^ lujuuteen ja mekaanisiin ominaisuuksiin selvitettiin aineella käsitellyn sahatavaran

CO

9 (mänty) taivutuskokeissa ulkopuolisen lämpö ja kosteusrasituksen (Olosuhde 1: ” 10 lämpötila +60 °C, kosteus RH50%, koeaika 3,5 kuukautta) ja tasaan n utu ksen g (Olosuhde 2: lämpötila +20 °C, RH65%) jälkeen.

co Kosteus- ja lämpötilarasituksessa taivutuslujuus oli lisääntynyt keksinnön mukai- 05 ^ sella aineella arvosta 41,1 N/mm2 arvoon 68,7 N/mm2 (Olosuhde 1) ja arvoon o 84,4 N/mm2 (Olosuhde 2).

19

Kosteus- ja lämpötilarasituksessa kimmomoduuli oli lisääntynyt keksinnön mukaisella aineella arvosta 5847 N/mm2 arvoon 14700 N/mm2 (Olosuhde 1) ja arvoon 15490 N/mm2 (Olosuhde 2).

Käsittelemättömän sahatavaran taivutuslujuus kasvoi arvosta 45,8 N/mm2 arvoon 5 75,3 N/mm2 (Olosuhde 1). Käsittelemättömän sahatavaran kimmomoduuli kasvoi arvosta 6257 N/mm2 arvoon 14800 N/mm2 (Olosuhde 1).

Keksinnön mukaisella liuoksella (Liuos 4) kyllästetyn sahatavaran sekä taivutus-lujuus että -kimmomoduuli pienenivät hieman. Kosteus- ja lämpötilarasituksessa taivutuslujuus ja -kimmomoduuli olivat jonkin verran kasvaneet.

10 Tulokset osoittavat, ettei kyllästyksestä, jopa näin suurella kemikaalimäärällä, ja ulkopuolisella kosteudella ja lämpötilalla ollut merkittävää haittaa käsitellyn puun mekaanisille ominaisuuksille.

Esimerkki 5. Keksinnön mukaisen puunsuoja-aineen kiinnipysyvyys sekä vaikutus sahatavaran halkeiluun että tummumiseen 15 Ulkopuolisen lämpö- ja kosteusrasituksen jälkeen (Olosuhde 1 lämpötila +60 °C, kosteus RH50%, koeaika 3,5 kuukautta) keksinnön mukaisesta aineesta (Liuos 4) oli huuhtoutunut puusta pois vain noin viidesosa. Vastaavasti pelkästään kelatoin-tiaineella, kuten EDTA käsitellyn puun uloshuuhtoutuma on niin suurta, että käsittelyyn on jouduttu lisäämään esim. siloksaaniyhdisteitä tai fluorialkyylipolymeerejä, 20 jotta huuhtoutumaa saataisiin pienennettyä, kuten julkaisusta WO 0123154 käy ilmi. Kaupalliseen booraksiin pohjautuvasta palosuoja-aineesta huuhtoutui vastaavassa testissä pois noin kolmasosa.

^ Keksinnön mukainen puunkäsittelyaine siis liukenee kohtuullisen hitaasti puusta c3 ulos verrattuna muihin puun lahon- tai palonestoaineeseen.

co 0 ^ 25 Esimerkki 6. Keksinnön mukaisen vaikutus sahatavaran halkeiluun että tummumiseen

CC

CL

^ Kokeissa testattiin myös keksinnön mukaisilla liuoksilla (Liuos 2 ja 4) kyllästetyn g sahatavaran mittastabiilisuutta ja värin pysyvyyttä visuaalisella tarkastelulla. Kä- o sittelyliuoksella käsitellyssä puussa ei ollut havaittavissa halkeilua verrattuna alku- o ™ 30 peräiseen puumateriaaliin. Myöskään käsitellyn puun pinnan tummumista ei voinut havaita verrattuna alkuperäiseen puumateriaaliin ainakaan vuoden testitulosten seuranta-aikana. Käsittelemätön vertailunäyte halkeili ja tummui selvästi.

20

Esimerkki 7. Keksinnön mukaisen puunsuoja-aineen vaikutus sahatavaran termiitinkestoon Käsittelyliuoksen toimivuutta termiittien kestoon testattiin upottamalla liuoksilla 2 ja 4 käsitelty sahatavara kokonaan termiittipesän sisälle kolmen kuukauden ajaksi 5 Kyllästetty sahatavara ei kärsinyt minkäänlaisista termiittien aiheuttamista vaurioista verrattuna käsittelemättömään vertailu näytteeseen, alkuperäiseen sahatavaraan.

C\J

δ

(M

co o co

X

en

CL

m co O) o h-· o o

(M

Claims

1 I 1 (1) mukainen N-bis-[2-(1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-amiinijohdannainen, jossa Ri on ryhmä, joka on alkyyliryhmä tai ryhmä, jossa on alkyyliketjussa yksi tai useampi 10 karboksyylihapporyhmä, hydroksyyliryhmä tai eetterisidos, ja jossa R2 ja R3 ovat vety tai alkalimetalli- tai maa-alkalimetalli-ioni; biohajoava asparagiinihappojohdannainen, jonka rakenne poikkeaa kaavasta 1; biohajoava metalleja sitova polymeeri; orgaaninen fosforiyhdiste ja sen johdannainen; 15 ja niiden seokset, liuenneina nestemäiseen, vesipohjaiseen kantajaan.

1. Koostumus puun käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että mainitussa koostumuksessa on ainakin yhtä C1-C7 monokarboksyylihappoa tai sen suolaa tai niiden seoksia, ja ainakin yhtä kelatointiainetta, joka on valittu ryhmästä 5 kaavan (1) COORp Ri COORp

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että C1-C7 mo-nokarboksyylihappo valitaan ryhmästä muurahaishappo, etikkahappo, pro-pionihappo, sorbiinihappo, bentsoehappo ja niiden seokset.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että C1-C7 ^ 20 monokarboksyylihappo on muurahaishappo, sorbiinihappo tai niiden seos. CO o co

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että x C1-C7 monokarboksyylihapon suola on alkalimetalli-, maa-alkalimetalli- tai ammo- CC niumsuola tai niiden seos. LO CO

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että Is- § 25 C1-C7 monokarboksyylihapon suola on Na, K, Mg, Ca, ammoniumsuola tai niiden C\1 seos.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää 1-70 paino-% C1-C7 monokarboksyylihappoa, sen suolaa tai niiden seosta.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että 5 kelatointiaine on oleellisesti biohajoavaa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että kaavan (1) mukainen N-bis-[2-(1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-amiinijohdannainen on N-bis-[2-(1,2-dikarboksietoksi)-etyyli]-asparatiinihappo (AES) tai sen johdannainen tai niiden seos.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että orgaaninen fosforiyhdiste on 1 -hydroksietylideeni-1,1-difosfonihappo (HEDP), sen suola tai niiden seos.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää 0,01-50 paino-% kelatointiainetta.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että sen pH on välillä noin 4-7.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää edelleen kiinnitysainetta ja/tai hydrofoboivaa ainetta.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että hydrofo-20 boiva aine on AKD, ASA ja/tai mäntyöljy.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että CM ς se sisältää edelleen orgaanista biosidiä. (M i

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että orgaaninen i £2 biosidi on IPBC, PHMG ja/tai propikonatsoli. X £ 25

16. Menetelmä puun käsittelemiseksi, jossa menetelmässä puu ja vaatimuksen LO 1-15 mukainen koostumus puun käsittelemiseksi saatetaan keskinäiseen kontak- o ti i n h-· o o

^ 17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen puun saattamista kontaktiin vaatimuksen 1-15 mukaisen koostumuksen kanssa 30 mainittu koostumus laimennetaan vedellä käsittelypitoisuuteen.

18. Käsitelty rakennusmateriaaliksi soveltuva puu, tunnettu siitä, että mainittu käsitelty puu saadaan aikaan käsittelemällä se koostumuksella, jossa on ainakin yhtä C1-C7 monokarboksyylihappoa tai sen suolaa tai niiden seoksia, siten, että mainittu puu sisältää ainakin yhtä C1-C7 monokarboksyylihappoa tai sen suolaa tai 5 niiden seoksia ja ainakin yhtä kelatointiainetta.

19. Koostumuksen, jossa on ainakin yhtä C1-C7 monokarboksyylihappoa tai sen suolaa tai niiden seoksia, ja ainakin yhtä kelatointiainetta, käyttö rakennusmateriaaliksi soveltuvan puun suojaamiseen yhdeltä tai samanaikaisesti useammalta ympäristöolosuhteista aiheutuvalta haittavaikutukselta.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että ympäristöolo suhteista aiheutuva haittavaikutus on homehtuminen, lahoaminen, sinistyminen, hyönteiset, palonherkkyys, värimuutokset, dimensionaaliset muutokset tai jokin näiden yhdistelmä. C\J δ (M co o CO X en CL m co O) o h-· o o (M