FI94037C - Puun käsittelyseos ja -menetelmä - Google Patents

Description

94037

Puun käsittelyseos ja -menetelmä Tämän keksinnön kohteena ovat koostumukset ja menetelmät puun käsittelemiseksi, erityisesti sen tekemiseksi 5 tulenkestäväksi.

GB-patentissa 761 195 kuvataan menetelmä puun tekemiseksi liekinkestäväksi, joka menetelmä käsittää puun kyllästämisen liuoksella, jossa on tetrakis(hydroksimetyy-li)fosfonium (tämän jälkeen nimitetty THP:ksi) -suolaa ja 10 polyfunktionaalista orgaanista typpeä sisältävä yhdiste (tai sen osittain polymeroitu reaktiotuote), ja sen myöhemmän polymeroinnin. Esimerkkejä polyfunktionasiisistä yhdisteistä ovat urea ja melamiini ja niiden metyloloidut ja alkyloidut metyloloidut johdannaiset, ja urean, trime-15 tylolimelamiinin ja osittain metyloidun metylolimelamiinin (British Industrial Plastics'in tuote BT 309), käyttö on esitetty esimerkkinä. Kyllästysliuoksen pH voidaan säätää karbonaatin tai trietanoliamiinin avulla, jotka voivat myös toimia katalyyttinä, kuten happokin voi. On havaittu, 20 että kun kyllästysliuos on valmistettu THP-suolasta, ureasta, trietanoliamiinista ja osittain metyloidusta tri-metylolimelamiinista, sillä ei ole pitkä elinikä, koska seisoessaan se kovettuu. Tämä ennenaikainen kovettuminen on suuri ongelma, koska se vähentää kyllästysnestekylvyn 25 elinikää ja täten puun määrää, jota voidaan käsitellä kyseisellä määrällä nestettä.

Nyt on havaittu, miten kyllästysliuoksen stabiili-suutta voidaan lisätä käyttäen erityisiä valinnaisesti alkyloituja metylolimelamiineja.

30 Tämä keksintö mahdollistaa koostumuksen puun käsit telemiseksi sen tekemiseksi tulenkestäväksi, joka koostumus sisältää THP-yhdisteen ja triatsiiniyhdisteen, joka on valinnaisesti osittain alkyloitu metylolimelamiini, kove-tusajan ollessa, kuten seuraavassa on määritelty, vähin-35 tään 40 minuuttia 70 °C:ssa, tai jossa on keskimäärin 3,5- « 2 94037 6 valinnaisesti alkyloitua hydroksimetyyliryhmää triatsii-niatomi-ryhmää kohti, polyfunktionaalinen typpeä sisältävä yhdiste, jossa on vähintään kaksi N-H-ryhmää, esim. urea ja emäs, esim. orgaaninen emäs, kuten trietanoliamiini.

5 Keksinnön mukaiselle koostumukselle on tunnusomaista se, mitä patenttivaatimuksessa 1 esitetään.

Tämän keksinnön kohteena on myös tämän koostumuksen vesiliuos. Keksinnön kohteena on myös menetelmä puuaineksen, joka on puuta tai siitä johdettu tuote, käsittelemi-10 seksi, jolle on tunnusomaista, että puu kyllästetään mainitulla liuoksella ja sitten kyllästetty aine kuivataan esim. polymeroinnin aikaansaamiseksi.

THP-yhdiste on tavallisesti suola, esim. voimakkaalla hapolla, kuten yksi- tai kaksiarvoisella hapolla, 15 kuten THP-kloridilla tai sulfaatilla, tai heikolla hapolla, esim. orgaanisella karboksyylihapolla, kuten THP-ase-taatilla ja -formaatilla. THP-fosfaattia tai THP-suolojen seoksia voidaan käyttää, mutta edullisesti niitä ei käytetä. THP-yhdiste voi myös olla ainakin osittain neutraloitu 20 THP-suola, kuten THP-"hydroksidi" tai tris(hydroksimetyy-li)fosfiinioksidi. THP-yhdiste voi myös sisältää pienen määrän vapaata formaldehydiä. Yhdiste sisältää 4 hydroksi-metyyliryhmää P-atomia kohti, eikä se ole kondensoitunut minkään typpiyhdisteen tai pääosin itsensä kanssa.

25 Valinnaisesti osittain alkyloidulla metylolimela- miinilla on 1,3,5-triatsiiniatomiryhmä ja 3 aminoryhmää 2,3,6-asemissa, tavallisesti sisältäen keskimäärin 3,5-6 ja erityisesti 4-5,5 hydroksimetyyliryhmää, ja nämä hyd-roksimetyyliryhmät voivat olla ainakin osittain alkyyli-30 eettereidensä muodossa. Triatsiinilla on tavallisesti vähintään 40 minuutin kovettumisaika 70 °C:ssa, mikä määritettiin seuraavalla tavalla. 20 g:aan vesipitoista triat-siiniliuosta, joka sisälsi 80 % reaktiivisia kiinteitä aineita pullossa, lisättiin 0,8 g 50-painoprosenttista 35 vesipitoista liuosta, jossa oli sinkkinitraattiheksahyd- 3 94037 raattia, sekoittaen kunnes saatiin kirkas liuos ja sitten pullossa olevaa liuosta pidettiin 70 °C:ssa termostoidussa hauteessa, sellainen aika (jota tämän jälkeen nimitetään kovettumisajaksi), jonka kuluessa kovettuminen oli päässyt 5 siihen pisteeseen, että raaka aine vastusti täydellisesti sekoitusliikkeitä metallispaattelilla. Kirkkaan liuoksen alkuperäinen pH on tavallisesti 5,8-6,2. Tarvittaessa voidaan vesipitoisen triatsiini-liuoksen tai kirkkaan liuoksen pH:ta säätää lisäämällä typpihappoa tai natriumhydrok-10 sidia niin, että kirkkaan liuoksen lopullinen pH on 5,8-6,2. Kovettumisaika 70 °C:ssa on tavallisesti 40 minuutista 10 tuntiin, esim. 40 minuutista 6 tuntiin, kuten 40-200 tai 40-140 ja erityisesti 40-75 minuuttia tai 70-140 minuuttia. Triatsiinissa ainakin jotkut hydroksimetyyliryh-15 mistä ovat edullisesti eetteröityjä, esim. 10-100-prosent-tisesti ja erityisesti 30-80-prosenttisesti tai 30-60-pro-senttisesti alkyyliryhmillä, esim. ne, joissa on 1-10, kuten ne, joissa on 1-5 hiiliatomia, esim. metyyli-, etyyli- tai butyyliryhmät. Eetteröintiaste on tavallisesti 20 korkeampi suhteessa hydroksimetyyliryhmien lukumäärään triatsiiniatomiryhmää kohti. Täten hydroksimetyyliryhmien keskiarvon ollessa 4,5-5,5 alkylointiaste voi olla 30-60 %, ja ryhmien keskiarvon ollessa 5,5-6 alkylointiaste voi olla 60-90 %. Triatsiini voi sisältää keskimäärin 3,5-25 6, edullisesti 4-5,5, alkoksimetyyli- ja hydroksimetyyli- # · ryhmien kokonaismäärästä molekyyliä kohti, keskimäärin 0,1-4, kuten 0,5-2 tai 1-3,5 ja erityisesti 1,5-3,5 hydroksimetyyli ryhmää molekyyliä kohti ja keskimäärin 1-5,9, kuten 4-6 tai 1,5-5, edullisesti 1,5-3,5 alkoksimetyyli-30 ryhmää molekyyliä kohti. Hydroksimetyyliryhmien lukumäärä triatsiiniatomiryhmää kohti ja se aste, mihin ne on eet-teröity, perustuvat tavallisesti käytettyyn määrään formaldehydi- ja alkoholimooleja, joista kumpaakin käytetään niiden valmistukseen, mutta hydroksimetyyliryhmien luku-35 määrä voidaan myös määrittää fysikaalisilla tai kemialli- 4 94037 silla analyysimenetelmillä. Eetteröinti voidaan suorittaa saattamalla hydroksimetyylimelamiini reagoimaan tarkoituksenmukaisen alkanolin kanssa happokatalyytin läsnäollessa. Triatsiiniyhdiste on edullisesti monomeerisen aineen muo-5 dossa, mutta se voi myös pienessä määrässä olla myös alhaisemman moolimassan omaavan itsekondensoituvan monomee-rin muodossa; edullisesti yhdiste on muodossa 55-100 %, esim. 70-90 % monomeeriä ja 45-0 %, esim. 30-10 % itsekon-densaattia. Esimerkkejä kaupallisesti saatavilla olevista 10 tavallisista osittain alkyloiduista metylolimelamiineista ovat British Industrial Plasticsin myymä BT 370, jonka ko-vettumisaika on 264 minuuttia 70 °C:ssa, ja osittain mety-loidut heksametylolimelamiinit, kuten Cibamin ML1000 GB, jota myy Ciba Geigy ja jonka kovettumisaika on 290 minuut-15 tia 70 °C:ssa, mutta edullisesti osittain metyloitu metylo-limelamiini on sellainen, jota myy British Industrial Plastics BT 336;na, jonka kovettumisaika on 50 minuuttia 70 °C:ssa, tai sitä myy Ciba Geigy Lyofix CH:na, jonka kovettumisaika on 108 minuuttia 70 °C:ssa.

20 Polyfunktionaalinen typpeä sisältävä yhdiste, jossa on vähintään 2 N-H-ryhmää, ja erityisesti 2 NH2-ryhmää, on tavallisesti sellainen, joka pystyy reagoimaan THP-yhdis-teen ja/tai triatsiini-yhdisteen kanssa vesipitoisissa liuoksissa, ja tavallisesti sellainen, joka vesipitoisessa ", 25 liuoksessa paisuttaa puuta. Polyfunktionaalinen yhdiste • · poikkeaa triatsiiniyhdisteestä ja on tavallisesti ei-syk-linen ja vapaa metyloliryhmistä, kuten urea formaldehydi-kondensaateissä, joita edullisesti ei ole läsnä. Esimerkkejä sopivista yhdisteistä ovat urea, joka on edullinen, 30 guanidiini, biureetti, syaaniamidi, disyaanidiamidi ja semikarbatsidi.

Koostumus on tavallisesti sellainen, jossa vesipitoisen liuoksen, jossa on 52 %:n kiinteiden aineiden osuus, pH on 5-7,5 erityisesti 6-7,5. Liuoksen pH on eri-35 tyisesti 6,0-7,2 ja erityisesti 6,5-7. Mitä vähemmän hapan 5 94037 PH on, sitä korkeampi on kyllästyskylvyn stabiilisuus, mutta sitä hitaampi on kyllästetyn puun myöhempi kovettuminen. Liuoksen haluttu pH saavutetaan tavallisesti lisäämällä THP-yhdiste suolana, säätämällä sen pH lisäämällä 5 emästä, tavallisesti alkalimetallihydroksidia, -karbonaat tia, -bikarbonaattia tai -fosfaattia, kuten dialkalimetal-lifosfaattia ja/tai orgaanista tertiääristä amiinia, kuten valinnaisesti hydroksyyli-substituoitua trialkyyliamiinia, jossa on 3-12 hiiliatomia ja 0-3, erityisesti 3 hydroksyy-10 liryhmää, kuten trietyyliamiinia, tripropanoliamiinia ja erityisesti trietanoliamiinia. Edullisesti emäs pystyy muodostamaan puskurin käytettyyn liuokseen, kuten fosfaat-tisuola tai orgaaninen amiini. Emäksen määrä on tavallisesti riittävä antamaan haluttu pH, mutta erilaisia määriä 15 voidaan tarvita jopa käytettäessä muiden aineosien vakio-määriä, johtuen THP-yhdisteiden pH-vaihteluista. Tavallisesti keksinnön mukaisia kyllästysaineita voidaan valmistaa sekoittamalla THP-suola ja emäs liuokseen ja sekoittamalla se sitten liuoksen kanssa, jossa on triatsiiniyhdis-20 tettä ja ureaa. Täten liuokset voidaan valmistaa sekoittamalla ainakin osa ja edullisesti kahden osan koko sisältö, ensimmäisen osan sisältäessä suolan ja emäksen ja toisen osan sisältäessä triatsiiniyhdisteen ja urean; tällaiset kaksikomponentti-osat muodostavat tämän keksinnön toisen " 25 kohteen.

•

Keksinnön mukaiset koostumukset voivat sisältää 1-15 osaa, esim. 6-15 osaa, kuten 6-12 osaa triatsiiniyhdis-tettä, 2-20 osaa, esim. 5-15 osaa ja erityisesti 711 osaa ureaa (tai ekvivalenttisia määriä toista polyfunktionaa-30 lista N-yhdistettä), 10-30 osaa, esim. 15-25 osaa THP-yh-distettä, erityisesti THP-kloridia, tai ekvivalenttisen määrän muita THP-suoloja, ja 2-30 osaa, esim. 5-18 osaa ja erityisesti 10-18 osaa trietanoliamiinia (tai ekvivalenttisen määrän muuta emästä). Edullisesti nämä ovat jokais-35 ten läsnäolevien aineosien luvut 100 osassa keksinnön mu- • 6 94037 kaisla liuoksia, niin että osaluvut kuvaavat liuoksien sisältöä prosentuaalisesti. Edullisesti triatsiinia, ureaa, THP-yhdistettä ja trietanoliamiinia on painosuhteissa 1-15:10-30:2-20:2-30, erityisesti 5 6-15:5-15:15-25:5-18. Ilmoitettuna THP-suolan, trietanoli- amiinin, urean ja triatsiini-yhdisteen kokonaiskuivapai-noon perustuen, liuos voi sisältää 5-30 %, esim. 10-30 % ja erityisesti 20-30 % trietanoliamiinia (tai ekvivalent-tisen määrän muuta emästä), 5-30 %, esim. 10-25 % ja eri-10 tyisesti 15-25 % ureaa, 5-30 %, esim. 10-27 % ja erityisesti 15-25 % triatsiini-yhdistettä ja 30-50 %, esim. 30-40 % ja erityisesti n. 35 % THP-ryhmää THP-yhdisteessä. Ilmoitettuna suhteessa ainoastaan THP-ryhmän, urean ja triatsiiniyhdisteen (ottamatta huomioon vettä ja emästä) 15 kokonaismäärään, liuokset voivat sisältää 630 %, esim. 13-30 % ja erityisesti 17-25 % ureaa, 6-35 %, esim. 15-35 % ja erityisesti 20-30 % triatsiini-yhdistettä ja 35-75 %, esim. 40-65 % ja erityisesti 45-55 % THP-ryhmää. Täten liuokset voivat sisältää jokaista 22 osaa THP-kloridia 20 kohti (tai vastaavia määriä muita THP-yhdisteitä) 2-16, esim. 5-16 ja erityisesti 9-16 osaa trietanoliamiinia (tai ekvivalenttisen määrän muuta emästä), 2-14, esim. 5-14 ja erityisesti 8-12 osaa ureaa ja 2-14, esim. 6-12 osaa triatsiinia ja tavallisesti 45-75, kuten 55-65 osaa vettä.

·* 25 Täten THP-ryhmän paino-osuudet suhteessa triatsiiniyhdis-• · teeseen ovat tavallisesti 1:0,1-1, esim. 1:0,2-0,8, kuten 1:0,3-0,6, THP-ryhmän paino-osuudet suhteessa ureaan (tai ekvivalenttisiin muihin polyfunktionaalisiin yhdisteisiin) ovat tavallisesti 1:0,1-1, esim. 1:0,2-0,8, kuten 1:0,3-30 0,6, ja THP-ryhmän paino-osuudet suhteessa trietanoliamii- niin (tai ekvivalenttisiin muihin emäksiin) ovat tavallisesti 1:0,1-1, esim. 1:0,2-0,9, kuten 1:0,5-0,9.

Keksinnön mukaiset liuokset valmistetaan juuri ennen käyttöä ja niitä säilytetään sitten edullisesti ympä-35 röivässä lämpötilassa tai sitä alemmassa, esim. 0-30 °C:ssa 7 94037 ja erityisesti 0-20 °C:ssa; mitä alhaisempi säilytys- tai käyttölämpötila on, sitä korkeampi on kylvyn stabiilisuus.

Tavallisesti keksinnön mukaisilla liuoksilla on kiinteiden aineiden kokonaissisältö 15-90 %, esim. 30-75 % 5 ja erityisesti 40-70 %, kuten 40-60 %. Lopullinen liuos valmistetaan halutusti väkevöidyssä muodossa, kunnes se aiotaan käyttää puun kyllästämiseen, jolloin se tavallisesti laimennetaan vedellä. Kyllästysliuoksen kiinteiden aineiden osuus on tavallisesti 1-60 %, esim. 2-30 %, kuten 10 2-15 % tai 5-10 %.

Puuaines, joka tehdään palamista hidastavaksi, voi olla hakattua tai sahattua puuta tai sahatavaraa, erityisesti pehmeitä puita, kuten mäntyä, sypressiä, Virginian katajaa, tai kuusta, tai kovia puita, kuten tammea, esim. 15 pylväiden, säleiden, lautojen, palkkien tai ohuiden lautojen muodossa, tai voi olla puutuotteita, jotka on johdettu niistä, joissa huomattava osa alkuperäisen puun kui-turakenteesta on koskematonta, kuten huokoisia tai puoli-huokoisia lastulevyjä, jotka on muodostettu puristamalla 20 (ja valinnaisesti hartsipinnoittamalla), kuten vaneri, lastulevy, kovalevy ja rimalevy, mutta ei paperi tai pahvi. Mikäli halutaan, puutuotteita voidaan käsitellä keksinnön mukaisella liuoksella ennen puristamista. Puuaineksen paksuus voi olla 0,05-10 cm, esim. 0,2-10 cm, mutta *. 25 edullisesti se on 0,2-2 cm.

• ·

Puun (käsittäen niistä johdetut tuotteet) käsittely voidaan suorittaa monilla tavoilla. Keksinnön mukaisia liuoksia voidaan soveltaa liottamalla tai maalaamalla käsiteltävää puuta (tai siitä johdettua tuotetta) liuokses-30 sa, niin kauan, että riittävä absorptio on saavutettu.

Kuitenkin liuoksia käytetään edullisesti tyhjiö- ja/tai painekyllästysmenetelmissä, jotka on suunniteltu varmistamaan, että liuokset absorboituvat täydellisesti aineeseen. Selluloosa-aines voidaan saattaa kosketukseen vesipitoisen 35 liuoksen kanssa, paine kohotetaan yli vallitsevan ilman- 8 94037 paineen, kun aine on vielä kosketuksessa ja paine palautetaan vallitsevaan ilmanpaineeseen, paineiden ja ajan, jona painetta ylläpidetään, ollessa riittävä halutun tuloksen aikaansaamiseksi. Edullisesti puu saatetaan ilmanpainetta 5 alhaisempaan paineeseen ennen tai jälkeen saattamistakos-ketukseen vesipitoisen liuoksen kanssa tai sekä että. Esimerkiksi aine voidaan sijoittaa kammioon, paine kammiossa alennetaan, kyllästysliuos lisätään, tavallisesti huoneen lämpötilassa, peittämään aine, paine nostetaan ilmanpai-10 netta korkeammaksi, sitä ylläpidetään ja sitten alennetaan ilmanpaineeseen ja liuos poistetaan kammiosta, mitä seuraa, valinnaisesti, lyhyt aika alennetussa paineessa. Vaihtoehtoisesti alkupaineen alentaminen voidaan jättää suorittamatta. Menetelmät alentaen alkupaine tai ilman 15 tätä, tunnetaan Full cell- ja Empty cell-menetelminä ja niitä on kuvattu julkaisussa "The Preservation", G.M. Hunt ja G.A. Garratt, 3. painos, American Forestry Series, McGraw-Hill, 1967.

Triatsiiniyhdisteen, THP-yhdisteen ja urean väke-20 vyys vesipitoisessa systeemissä, paineen määrä, aika, jona ylläpidetään yli- ja alipainetta ja puuaineksen luonne vaikuttavat aineen imeytymiseen. Täten kun väkevyys tai ylipaine lisätään, aika, jona ylipainetta ylläpidetään, aiheuttaa aktiivisten aineosien kohonnutta imeytymistä 25 aineeseen. Vaihtamalla aine sellaiseen, jolla on korkeampi absorptio, se aiheuttaa kohonnutta imeytymistä, kuten käsiteltäessä selluloosaa, jolla on pieni poikki-pinta-ala. Imeyttäminen aineeseen, ilmoitettuna paino-osina kiinteätä ainetta liuoksesta, joka on imeytynyt yhteen kuutiometriin 30 ainetta, voi vaihdella välillä 10-2000 kg/m3, riippuen aineesta ja toivotusta palamisen hidastusasteesta. Mainitut imeytyrnisluvut on ilmoitettu suhteessa kiinteisiin aineisiin, jotka pysyvät puussa kyllästymisen ja kuivauksen jälkeen puun alkuperäiseen kosteuspitoisuuteen, esim.

35 7 %:iin.

9 94037

Esimerkkejä imeytymisestä säteissahatussa Läntisen Virginian katajan sydänpuussa esim. ohuiden lautojen muodossa, ovat 10-400 kg/m3; edullisia määriä ovat 10-30 kg/m3, tai 30-50 kg/m3 tai 50-300 kg/m3 (erityisesti 60-5 200 kg/m3) antaen vastaavasti luokat 3, 2 tai 1 tultapidät- tävää suojaa pinnalle, jolle liekki on levinnyt, BS 476 osan 7 pienen mittakaavan testin (1971) mukaisesti. Ilmoitettuina paino-osuuksina THP-ryhmää liuoksesta/m3 ainetta, imeytyminen on kolmannes edeltävistä luvuista, ja ilmoi-10 tettuna paino-osuuksina fosforia/m3 ainetta, imeytyminen on kymmenesosa edeltävistä luvuista. Yleensä käytetään tyh-jiöpaineaikoja 5 minuutista 2 tuntiin, tavallisesti 5-30 tai 12-30 minuuttia, tyhjiön ollessa pienempi kuin 0,5 baaria (5 000 kg/m2), kuten 0,05-0,4 baaria (500 - 4 000 15 kg/m2). 2-20 baarin, esim. 5-15 baarin (20 000 - 200 000 esim. 50 000 - 150 000 kg/m2) ylipaineet ovat sopivia 10 tunnista 5 minuuttiin, esim. 5 tunnista 10 tai 20 minuuttiin, esim. 2 tunnista 30 minuuttiin, pitempiä aikoja käytetään alemmissa paineissa ja pitempiä aikoja tarvitaan 20 vähemmän absorboivissa puissa kuin enemmän absorboivissa puissa. Käytetyt vakuumipaineet ja ajat, mikäli niitä käytetään ylipaineen jälkeen, ovat alueella, jotka on mainittu käytettäviksi ennen ylipainekäsittelyä.

Heti kun aines, ts. puu (tai siitä johdettu tuote) ·, 25 on kyllästetty keksinnön mukaisella liuoksella, ainetta tavallisesti kuivataan, kunnes sen kosteuspitoisuus on palautunut samaan arvoon kuin käsittelemättömässä aineessa, esim. 2-25 %:n kosteussisältö. Kuivaaminen voidaan suorittaa kuumentamalla 50-100 °C:ssa ja 25-95 %:n, esim. 30 25-75 %:n tai 50-95 %:n suhteellisessa kosteudessa edul lisesti vakiopainoon, vaikkakin kuvaamista 15-30 °C:ssa, esim. 20-25 °C:ssa tavallisesti 20-60 %:n suhteellisessa kosteudessa, voidaan käyttää esim. yli 0,5-2 kuukautta. Ohjelmoitu kuivaaminen, joka alkaa 50-80 °C:ssa ja 50-35 95 %:n suhteellisessa kosteudessa ja joka päättyy 60- 10 94037 85 °C:seen ja 25-50 %:n suhteelliseen kosteuteen, on edullinen. THP-yhdisteen ja triatsiini-yhdisteen paremman kiinnittymisen ja käsitellyn puun huuhteluun vastustuksen lisäämiseksi, kuivattu aines voidaan kovettaa esim. ammo-5 niakilla tai erityisesti kuumentamalla. Kovettaminen voidaan suorittaa kyllästämällä vesipitoisella tai nestemäisellä ammoniakilla, erityisesti kun formuloinnin pH on 7-8, esim. käyttämällä edellä kuvattuja kyllästysmenetelmiä, mutta tulisi huolehtia siitä, että minimoidaan kyllästys-10 kemikaalien huuhtoutuminen takaisin ammoniakkiin, mikä tällöin pienentää aineksen tultapidättävyyttä. Täten aine saatetaan kosketukseen ainoastaan riittävän vesipitoisen tai nestemäisen ammoniakin kanssa, joka absorboituu siihen.

15 Edellä kuvatun kuivaustapahtuman jälkeen tai sen asemesta aine voidaan kuumakovettaa ammoniakkikovettami-sen asemesta, kuumentamalla 100-180 °C:ssa, esim. 100-150 °C:ssa 10 minuutista 2 tuntiin, esim. 100-130 °C:ssa 15-70 minuuttia. Kuumakovetuksen aikana suhteellinen kos-20 teus voidaan pitää 50-95 %:ssa kosteusgradientin kontrolloimiseksi puussa vääntymisen minimoimiseksi, tai puu voidaan laittaa kuntoon kuivaamisen tai kovettamisen jälkeen antamaan sen alkuperäinen kosteus. Kuumakovettamisen uskotaan ristisitovan THP-yhdisteen, urean ja triatsiiniyh-", 25 disteen toistensa kanssa ja myös selluloosa-aineen hydrok-syyliryhmiin ja se voi aiheuttaa pienentymistä fosforiar-vojen määrissä, jotka puuttuvat pikemminkin kovetetusta puusta kuin ympäröivässä lämpötilassa kuivatusta puusta. Kuumakuivauksen jälkeen puun annetaan jäähtyä. Kuumakove-30 tus suoritetaan edullisesti ilman mitään lisättyä ammoniakkia tai ammoniumsuoloja tai lisättyjä kiihdyttimiä melamiiniformaldehydihartsin kovettumista varten, kuten ammoniumsuoloja tai tertiäärisiä amiinisuoloja tai metal-lisuoloja, jotka antavat happoliuoksia vedessä, kuten ne 35 kaksivalenssiset metallit vahvalla hapolla, esim. sinkki- h 11 94037 nitraatti tai magnesiumklorldi. Edullisesti kuivaaminen ja kuumakovetus suoritetaan yhdessä 50-100 °C:ssa ja 25-95 %:n suhteellisessa kosteudessa, kuten edellä on kuvattu, erityisesti mainitussa ohjelmoidussa kuivaustapahtumassa.

5 Kyllästetyllä kovetetulla puulla on korkeampi tul- tapidättävyys kuin käsittelemättömällä puulla ja se voi olla vähemmän herkkä puuta mädättävien sienten hyökkäyksille. Verrattuna puuhun, jota on käsitelty ammoniumfos-faatilla palamista hidastavaksi, keksinnön mukaisesti kä-10 sitelty puu kärsii huomattavasti vähemmän palamista hidastavan aktiivisuuden häviöstä jatkuvassa huuhtelussa.

Keksintöä kuvataan seuraavilla esimerkeillä, joissa triatsiinit A-E ovat seuraavat: kaikki tuotteet ovat kaupallisia ja ne ovat vesipitoisia liuoksia tai osittain 15 metyloituja melylolimelamiineja. Triatsiineja A, C ja E

saatiin British Industrial Plastics'ista Birmingham'ista, Englannista, jotka tuotteet on nimetty BT 336, 370 ja 309. Triatsiineja B ja D saatiin Ciba Geigy'stä, Duxford, Englanti, mitkä tuotteet on nimetty Lyofix CH:ksi ja Ci-20 bamin ML 1000 GB:ksi, vastaavasti.

Triat- % reak- Kove- R0CH2-ryh- H0CH2-ryh- CH2OCH2- siini tiivi- tusai- mien kes- mien luku- ryhmien ··· 25 siä ka mi- kimääräi- määrä luku- • · · kiin- nuut- nen koko- määrä teitä teinä naisluku- aineita määrä mo- liuok- lekyyliä 30 _sessa_kohti_ A 80 50 B 85 108 5 noin 3 noin 2 C 100 264 D 95 290 6 noin 1,5 noin 4,5 35 _E_90_23_ • 12 94037

Kovetusaika määritettiin 70 °C:ssa kuten edellä on kuvattu ilman pH:n säätöä, kirkkaan liuoksen alkuperäisen PH -arvon ollessa 5,8-6,2 triatsiineille A, B ja E, 4,8 triatsiinille C ja 5,6 triatsiinille D.

5 Hydroksimetyyli- ja metoksimetyyli-ryhmien koko naislukumäärä on johdettu formaldehydiyksiköiden lukumäärästä triatsiinimolekyyliä kohti, jota käytettiin yhdisteen aikaansaamiseksi, ja se (ja hydroksi- ja metoksimetyyli-ryhmien välinen pilkkoutuminen) perustuvat oletta-10 mukselle, että ei ole tapahtunut itsekondensoitumista.

Esimerkki 1 ja vertalluesimerkkl A

Käyttäen kutakin triatsiineista A-E valmistettiin erikseen kaksi liuosta 1 ja 2. Liuos 1 sisälsi 28 osaa 80-prosenttista vesipitoista liuosta, jossa oli THP-kloridia 15 (jonka pH oli hiukan pienempi kuin 0), 20 osaa vettä ja 12 osaa trietanoliamiinia. Liuos 2 sisälsi 31,5 osaa vettä, 9 osaa ureaa ja 11,5 osaa triatsiinia. Liuokset 1 ja 2 sekoitettiin antamaan kyllästysliuokset, joiden pH oli 6,8, jotka pidettiin 25 °C:ssa, ja sameutumiseen ja geeliytymi-20 seen kulunut aika määritettiin.

Tulokset olivat seuraavat:

Aika päivinä

Esimerkki Triatsiini Sameutu- Geeliyty- 25 _miselle miselle 1 A 10 12 2 B 10 10-14 3 C 14 15-16 4 D 14 17 30 Yhdiste A_E_7_8_

Triatsiinin C lisäyksen yhteydessä ainoastaan liuosten 1 ja 2 sekoittaminen aiheutti välittömän sameutu-misen, joka johti kirkkaaseen liuokseen pienen määrän val-35 koista sakkaa yläpuolelle. Sen jälkeen kirkas liuos pysyi kirkkaana, kunnes pysyvä sameus syntyi 14 päivän kuluttua.

13 94037

Esimerkit 5-9

Liuokset valmistettiin kuten esimerkissä 1, mutta käytettiin vaihtelevia määriä trietanoliamiinia, ja niiden stabiilisuus määritettiin. Näissä tapauksissa liuoksia ei 5 pidetty vakiolämpötilassa vaan ne pidettiin laboratoriossa ympäristön lämpötilassa. Kullekin kyllästysliuokselle määritettiin pH ja geeliytymisaika.

Tulokset olivat seuraavat: 10 Esim. Osia trieta- pH Geeliytymis- _noliaminia_aika päivinä 5 15 7 13 6 11,5 6,7-6,8 11 7 9 6,6 7-10 15 8 6 6,4 7-10 9_3_5/7_5_

Esimerkit 10-12

Valmistettiin liuokset, kuten esimerkissä 8, mutta 20 käyttäen eri määriä ureaa, ja niiden stabiilisuus määritettiin ympäröivässä lämpötilassa kuten esimerkissä 8.

Tulokset olivat seuraavat:

Esim. Osia ureaa pH Geeliytymis- 25 _aika päivinä 10 12 5,6 10 11 9 5,6 10 12 _6_5^_5_14_ 30 Esimerkit 13-17

Valmistettiin liuokset, kuten esimerkissä 8, mutta vaihtelevilla määrillä triatsiinia A, ja niiden pH ja stabiilisuus määritettiin ympäröivässä lämpötilassa kuten esimerkissä 8.

94037 14

Tulokset olivat seuraavat:

Esim. Osia triat- pH Geeliytymis- _siinia A_aika päivinä 5 13 15 5,9 8 14 11,5 5,6 8 15 9 5,8 8 16 6 5,9 9 17 _3_5^9_9_ 10

Esimerkki 18

Valmistettiin 5 erillistä liuosta, kuten esimerkissä 1 ja niitä pidettiin eri lämpötiloissa niiden stabiili-suuden määrittämiseksi erilaisissa olosuhteissa.

15 Lämpötila °C Geeliytymisaika, _päiviä_ 40 1,5 20 25 12 huoneen lämpötila 14 ulkolämpötila (kesä) 21-25 15_40-42_ ' 25 Esimerkit 19-22 * ·

Valmistettiin vielä lisää kolme esimerkin 1 kylläs-tysliuosta kuten esimerkissä 1 ja ne laimennettiin sitten määrillä vettä, jotka olivat vastaavasti kolmannes, sama ja kolme kertaa kyllästysliuoksen paino, antamaan liuok-30 set 20, 21 ja 22, vastaavasti.

Saadut neljä liuosta (kyllästysliuos 1 ja liuokset 20-22), joiden suhteelliset väkevyydet olivat 4:3:2:1, kyllästettiin erikseen puuhun ja puun palamishitaus määritettiin. Menetelmä oli seuraavanlainen. Läntistä Virginian 35 katajapuuta, 100-prosenttisesti säteissahattua, 100-pro- 15 94037 senttlsesti säteissahatut kiilamaiset ohuet laudat (joita myy John Brash ja Co., Gainsborough, Englanti ensimmäisen luokan Blue Label Certigrade'na xxxxx) 40 x 10-30 x keskimääräinen 0,5 cm:n koko ja 7 %:n kosteus, saatettiin full 5 cell-kyllästysmenetelmään evakuoimalla ohuet laudat 0,2 baarissa (2 000 kg/m2) (ts. 0,8 baarin tyhjiö) 15 minuuttia, peittäen ohut lauta liuoksella, mitä seuraa yhden tunnin kestävä 12 baarin paine (120 000 kg/m2), liuos poistetaan ohuesta levystä, ohut levy evakuoidaan 0,2 baariin 10 (2 000 kg/m2) 15 minuutiksi ja sitten poistetaan uudelleen liuos ohuesta levystä. Sitten ohuita levyjä kuivattiin ilmassa 20-25 °C:ssa ja 30-40 %:n suhteellisessa kosteudessa yhden kuukauden ajan, minkä ajan jälkeen niiden kosteus oli palautunut n. 7 %:iin. Ohuiden lautojen koosta ja nii-15 den painon lisäyksestä laskettiin kemikaalien imeytyminen liuoksista jokaiselle laudalle. Laudat testattiin myös pinnan tulenpidättävyyden suhteen Small Scale Surface-tu-len leviämistestin BS 476 osan 7 (1971) mukaisesti.

Tulokset olivat seuraavat: 20 _

Esimerkki Kyllästys- Kemikaalien kes- BS 476 Pt 7 liuos kimääräinen testiluokka _imeytyminen kg/m3_ — 25 19 1 186 1 20 20 148 1 21 21 102 1 22_22_64_1-2 30 Esimerkki 23

Esimerkin 22 menetelmä toistettiin korvaamalla full cell-kyllästysmenetelmä levyn yksinkertaisella kokonais-upottamisella kyllästysliuokseen 22 1,5 tunniksi. Kemiallinen imeytyminen oli 17 kg/m3 ja tultapidättävyys oli 35 luokkaa 3.

16 94037

Esimerkki 24

Esimerkin 19 mukainen menetelmä toistettiin korvaamalla full cell-kyllästysmenetelmä harjapinnoittamalla liuosta 1 laudalle, kunnes se on kyllästetty. Kemiallinen 5 imeytyminen oli n. 53 kg/m3 ja tulenpidättävyys oli luokkaa 2.

Esimerkki 25

Valmistettiin esimerkin 1 mukainen kyllästysliuos ja laimennettiin edelleen vedellä suhteessa 15 osaa esi-10 merkin 1 mukaista liuosta 85 osaa vettä kohti. Esimerkin 19 mukainen menetelmä toistettiin tällä laimealla liuoksella ohjelmoidulla kuivaustapahtumalla, jossa kyllästetyt laudat saatettiin kuumennukseen, alkaen 60 °C:sta ja 70 %:n suhteellisesta kosteudesta ja päätettiin 75 °C:ssa 15 ja 30 %:n suhteellisessa kosteudessa 7 päivässä. Kuivauksen on myös uskottu aiheuttavan hieman THP-yhdisteen kovettumista. Kemikaalien keskimääräinen imeytyminen oli 40 kg/m3 ja THP:llä käsitellyt laudat luokiteltiin luokkaan 2 BS 476, osan 7 (1971) liekkitestissä ja luokkaan C liek-20 kitestissä, joka on vastaavanlainen kuin US poltinlauta- testi ASTM 108/54.

Verrattuna käsittelemättömiin lautoihin oli käsitellyillä laudoilla pääosin sama taivutusjännitys, iskun-kestävyys ja kovuus. Levyjä käsiteltiin kaupallisella am-25 moniumfosfaatti-tultapidättävällä aineella, 24 tunnin ve-sihuuhtelun jälkeen Soxhlet-laitteistossa, laudat kärsivät 75 %:n häviön fosforipitoisuudessa (verrattuna 16 %:n häviöön P-pitoisuudessa, joka aiheutui edellä THP:llä käsitellyille laudoille).

Claims (10)

94037

1. Puun käsittelyyn tarkoitettu tulenkestävyyttä antava koostumus, tunnettu siitä, että se sisäl- 5 tää a) 10 - 30 paino-osaa tetrakis-(hydroksimetyyli)-fosfoniumyhdistettä, b) 1 - 15 paino-osaa triatsiiniyhdistettä, jossa on 3,5-6 hydroksimetyyliryhmää triatsiiniatomiryhmää kohden 10 ja jonka kovettumisaika on 40 minuuttia tai enemmän 70 eC:ssa, mainitun triatsiiniyhdisteen (b) ollessa valittu (i) metylolimelamiineista ja (ii) osittain alkyloiduis-ta metylolimelamiineista, c) 2 - 20 paino-osaa polyfunktionaalista typpeä 15 sisältävää yhdistettä, jossa on ainakin kaksi N-H-ryhmää, d) emästä, siten että kun koostumus on liuotettu veteen, niin että kiintoaineiden kokonaispitoisuus on 52 %, saadaan vesipitoinen liuos, jonka pH on 5 - 7,5.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, 20 tunnettu siitä, että emäs (d) on tertiäärinen orgaaninen emäs.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että polyfunktionaalinen yhdiste (c) on urea ja emäs (d) on trietanoliamiini.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen koos tumus, tunnettu siitä, että fosfoniumyhdiste (a) on tetrakis-(hydroksimetyyli)fosfoniumkloridi.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää 22 osaa tetrakis- 30 (hydroksimetyyli)fosfoniumkloridia, 9-16 osaa trietano- liamiinia, 5-14 osaa ureaa ja 6 - 12 osaa triatsiiniyhdistettä (b).

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että triatsiiniyh- 35 diste (b) sisältää 4-5,5 osaa osittain alkyloituja hydroksimetyyliryhmää triatsiiniatomiryhmää kohden. 94037

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että triatsiiniyh-disteen (b) kovettumisaika on 40 - 140 minuuttia.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen koostumus, 5 tunnettu siitä, että triatsiiniyhdisteen (b) kovettumisaika on 40 - 75 minuuttia.

9. Kaksikomponenttinen pakkaus, Joka käsittää ensimmäisen ja toisen pakkauksen, jolloin ainakin osa kummankin pakkauksen sisällöstä sekoitettuna tuottaa jonkin 10 patenttivaatimuksen 1-8 mukaisen puun käsittelyyn tarkoitetun tulenkestävyyttä antavan koostumuksen, tunnettu siitä, että ensimmäinen pakkaus sisältää fos-foniumyhdistettä (a) ja emästä (d) ja toinen pakkaus sisältää triatsiiniyhdistettä (b) ja polyfunktionaalista 15 yhdistettä (c).

10. Menetelmä puuaineksen käsittelemiseksi, joka on puuta tai siitä valmistettu tuote, tunnettu siitä, että aines kyllästetään jonkin patenttivaatimuksen 1 -8 mukaisella koostumuksella tai patenttivaatimuksen 9 mu- 20 kaisen pakkauksen sisällöstä tehdyllä koostumuksella ja sitten kuivataan kyllästetty aines. 94037