MD4199C1 - Procedeu de tratare antiseptică a pieselor din lemn - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la industria de prelucrare a lemnului, şi anume la un procedeu de tratare antiseptică a pieselor din lemn în scopul protecţiei contra putrezirii, mucegaiului, ciupercilor, insectelor şi rozătoarelor, cu sporirea concomitentă a rezistenţei la foc şi umiditate.Procedeul, conform invenţiei, include impregnarea pieselor din lemn cu o suspensie apoasă ce conţine feri(III)-hexacianoferaţi(II) de cupru şi zinc, soluţie de 3…5% de juglonă în ulei de fuzel, sticlă lichidă şi stabilizator, cu uscarea ulterioară a pieselor la aer. Totodată, feri(III)-hexacianoferaţii(II) de cupru şi zinc sunt obţinuţi din sedimentele de la cleirea albastră din vinificaţie, juglona - prin extragere din diferite părţi ale arborelui de nuc cu ulei de fuzel, sticla lichidă - din materie primă silicioasă (diatomit sau tripoli). Iar în calitate de stabilizator se utilizează săruri de amoniu, sodiu sau calciu ale acizilor lignosulfonici.

Description

Invenţia se referă la industria de prelucrare a lemnului, şi anume la un procedeu de tratare antiseptică a pieselor din lemn în scopul protecţiei contra putrezirii, mucegaiului, ciupercilor, insectelor şi rozătoarelor, cu sporirea concomitentă a rezistenţei la foc şi umiditate.

Este cunoscut un procedeu de tratare antiseptică a fibrei lemnoase, care include impregnarea ei cu o soluţie apoasă ce conţine compuşii cromului(VI), cuprului(II) şi clorură de amoniu, suplimentar în soluţie se introduc compuşii zincului(II). În calitate de soluţii ale compuşilor se utilizează deşeuri tehnologice: soluţii acide sau bazice după procesele de cromare şi/sau pasivare a metalelor cu crom, soluţiile acide sau bazice de cupru după tratarea plăcilor de tipar, soluţii după zincare. Apoi se realizează tratarea suprafeţei fibrelor lemnoase cu o soluţie de sodă calcinată şi aldehidă formică [1].

Dezavantajele acestui procedeu constau în faptul că compoziţia folosită nu este suficient de rezistentă la apă, componentele ei se spală sub acţiunea umidităţii şi se dizolvă în apă sub formă de compuşi ai metalelor grele care sunt toxici, iar anionii de Cl- şi SO4 2- provoacă coroziunea metalelor.

În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte procedeul de tratare a pieselor din lemn, care include impregnarea lor cu o soluţie apoasă de sulfaţi de cupru şi zinc, timp de 10 min, după care se efectuează impregnarea cu o soluţie apoasă de feri(III)hexacianoferat(II) de calciu şi alcool polivinilic, timp de 5 min (varianta 1) sau se efectuează impregnarea cu o soluţie coloidală de feri(III)hexacianoferaţi(II) de cupru, zinc şi alcool polivinilic timp de 10 min (varianta 2), cu uscarea ulterioară a pieselor la aer [2].

Dezavantajele procedeului constau în aceea că alcoolul polivinilic utilizat este un produs scump şi nu asigură proprietăţi antiseptice pronunţate şi rezistenţa la foc, iar metoda de aplicare a stratului protector pe piesele din lemn nu este suficient de tehnologică.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în sporirea eficacităţii protecţiei pieselor din lemn prin mărirea rezistenţei la putrezire şi la foc, îmbunătăţirea caracteristicilor tehnologice şi extinderea bazei de materie primă.

Problema se soluţionează prin aceea că procedeul de tratare antiseptică a pieselor din lemn include impregnarea acestora cu o suspensie apoasă, ce conţine feri(III)-hexacianoferaţi(II) de cupru şi zinc şi un liant, şi uscarea ulterioară a pieselor la aer, totodată suspensia apoasă conţine suplimentar o soluţie de 3…5% de juglonă în ulei de fuzel şi un stabilizator, iar în calitate de liant se utilizează sticlă lichidă, cu următorul conţinut al componentelor, g/l:

feri(III)-hexacianoferat(II) de cupru Cu{FeIII[FeII(CN)6]}2 25…75 feri(III)-hexacianoferat(II) de zinc Zn{FeIII[FeII(CN)6]}2 30…50 soluţie de 3…5% de juglonă în ulei de fuzel, ml/l 5…10 sticlă lichidă 30…50 stabilizator 0,01…0,05.

Totodată, feri(III)-hexacianoferaţii(II) de cupru şi zinc sunt obţinuţi din sedimentele de la cleirea albastră din vinificaţie prin leşiere cu soluţie de var de 5…10% şi prelucrarea ulterioară a albastrului de Berlin solubil în apă cu soluţie de săruri de cupru şi zinc în cantităţi stoichiometrice cu limpezirea suspensiei formate. Juglona este obţinută prin extragere din diferite părţi ale arborelui de nuc cu ulei de fuzel - un deşeu de la întreprinderile de producere a alcoolului. Sticla lichidă este obţinută din materie primă silicioasă - diatomit sau tripoli, cu conţinut de SiO2 de 79…87% mas., prin măcinare până la dispersarea în particule de (0,1…100)·10-6m, tratarea în autoclavă cu soluţie de hidroxid de sodiu cu concentraţia de 95…100 kg/m3, la agitare permanentă şi presiunea de 0,1 MPa, temperatura de 130…160°C, timp de 30…90 min. În calitate de stabilizator se utilizează săruri de amoniu, sodiu sau calciu ale acizilor lignosulfonici din şirul substanţelor tensioactive nespumigene.

Rezultatul tehnic al procedeului propus constă în faptul că sticla lichidă utilizată în calitate de liant este un compus anorganic neinflamabil ce se impregnează în fibrele lemnului, posedând proprietăţi antiseptice suplimentare la compuşii ferocianurici de cupru şi zinc, măreşte rezistenţa la foc şi protecţia antiseptică, care protejează lemnul de putrezire, mucegai, ciuperci, insecte şi rozătoare. Utilizarea compoziţiei propuse pentru protejarea pieselor din lemn duce la o acoperire mai bună a suprafeţei lemnului şi la îmbunătăţirea aderenţei stratului protector cu baza de lemn, are caracteristici tehnologice îmbunătăţite la prelucrarea pieselor din lemn cu peria, cu cilindrul de aplicare, prin pulverizare pneumatică sau prin alte mijloace, conferă lemnului culoarea maro, sporindu-i calităţile estetice. În plus, procesul de uscare a pieselor din lemn după tratare este de 1,5...2 ori mai rapid decât în cazul tratării cu compoziţiile cunoscute. Un alt avantaj al compoziţiei este faptul că ea se bazează pe utilizarea deşeurilor de producţie practic neutilizabile şi a materiei prime silicioase locale (diatomit sau tripoli), ceea ce face ca produsul să fie mai ieftin şi comercial competitiv. Conform clasificării mijloacelor de protecţie a articolelor din lemn, GOST 20022.2-80, secţiunea 3, compoziţia propusă se referă la clasa compuşilor insolubili în apă şi poate fi fabricată ca un produs comercial unic.

Procesul de obţinere a feri(III)-hexacianoferaţilor(II) de cupru şi zinc conform tehnologiei cunoscute are loc prin leşierea preliminară a albastrului de Berlin solubil - feri(III)-hexacianoferatului(II) de calciu din sedimentele de la cleirea albastră din vinificaţie, care se descrie prin următoarea ecuaţie:

2FeIII 4[FeII(CN)6]3 + 3Ca(OH)2 → 3Ca{FeIII[FeII(CN)6]}2 + 2Fe(OH)3↓,

cu limpezirea ulterioară a extractului alcalin de albastru de Berlin dizolvat prin sedimentarea particulelor solide coloidale de bentonită, drojdie, hidroxid de fier format şi alte componente ale sedimentului. Apoi în soluţia limpezită obţinută se introduce o cantitate stoichiometrică de săruri de cupru şi zinc, ceea ce duce la precipitarea unui sediment puternic dispers - sărurilor feri(III)-hexacianoferaţilor(II) în formă coloidală conform reacţiei generale:

Ca{FeIII[FeII(CN)6]}2 + Cu2+ (ori Zn2+) → Cu(ori Zn){FeIII[FeII(CN)6]}2 + Ca2+

Sticla lichidă utilizată este un produs obţinut din materie primă silicioasă locală - diatomit sau tripoli, cu conţinut de SiO2 de 79...87% mas. Astfel zăcămintele de tripoli de la Camenca, Republica Moldova reprezintă o rocă uşoară de culoare gri deschisă sau gri-verzuie, care uşor se macină în pulbere şi rapid se umectează în apă. Zăcămintele locale de tripoli constau din două faze ale SiO2: cristalin (cristobalit) şi amorf (opal).

Diatomitul este o rocă sedimentară silicioasă, formată din roci stratiforme care au în componenţă 50% resturi de diatomee prinse într-o masă de opal de culoare alb-gălbuie până la brună, friabile şi aspre la pipăit, cu textură omogenă şi porozitate sporită. Rocile sunt uşoare şi cu o densitate scăzută. Compoziţia chimică, % mas.: oxid de siliciu (SiO2) - 75...86; oxid de aluminiu (Al2O3) - 3,0...6,0; oxid de fier (Fe2O3) - 1,05...1,90; dioxid de titan (TiO2) - 0,18...0,32; oxid de calciu (CaO) - 1,8...2,48; oxid de magneziu (MgO) - 0,60...0,92.

Juglona (5-hidroxi-1,4-naftochinona) utilizată în calitate de antiseptic natural, în stare pură reprezintă o substanţă de culoare galben-oranj, bine solubilă în diferiţi alcooli şi alţi solvenţi organici, se conţine în diferite părţi ale arborelui de nuc (frunze, rădăcini, tulpină, muguri, fructele verzi) în concentraţie de 2…8%, în dependenţă de anotimp.

Uleiul de fuzel, utilizat în compoziţia propusă pentru tratarea lemnului, se obţine în cantităţi mari ca deşeu la întreprinderile de producere a alcoolului în ultima etapă a distilării fracţionate a alcoolului etilic brut, care se formează din produsele de fermentaţie a materiei prime cu conţinut de amidon şi până în prezent nu este întrebuinţat. În componenţa uleiului de fuzel intră alcoolii izoamilic, izobutilic, etilic şi alţi alcooli saturaţi şi nesaturaţi şi o cantitate neînsemnată de aldehide. Aceste componente, similar juglonei, posedă proprietăţi antiseptice care nimicesc ciupercile de putrefacţie, prevenind astfel putrezirea produselor din lemn.

În calitate de stabilizatori se utilizează compuşii polimerici - săruri de amoniu, de sodiu sau de calciu ale acizilor lignosulfonici, care se obţin industrial din polimerul natural lignina - component de bază al lemnului. Ei posedă proprietăţi de emulgare, liant, formare a complecşilor, tăbăcire şi contribuie la stabilizarea suspensiei din contul reducerii vitezei de sedimentare datorită formării în jurul particulelor solide a aşa-numitului înveliş de solvatare care împiedică coagularea acestora şi depunerea lor în sediment. Un avantaj al stabilizatorilor în cauză este şi faptul că aceştia posedă proprietăţi insecticide şi insecto-acaricide în forma lor preparativă, suplimentar la ceilalţi componenţi sporind proprietăţile de protecţie.

În dependenţă de metoda de aplicare pe lemn a compoziţiei propuse: cu peria, cu cilindrul de aplicare, prin imersare completă sau prin pulverizare pneumatică, concentraţia ei se stabileşte după caz prin diluare cu apă până la viscozitatea necesară.

Costul compoziţiei propuse pentru tratarea antiseptică a pieselor din lemn este mic datorită faptului că aceasta se obţine din deşeurile care se formează la demetalizarea materiei vinicole, care până în prezent nu se utilizează şi din materie primă silicioasă locală.

Astfel, rezultatul invenţiei constă în sporirea eficacităţii prelucrării cu scop de protecţie a pieselor din lemn prin mărirea rezistenţei acestora la putrezire, a stabilităţii faţă de umiditate, îmbunătăţirea caracteristicilor tehnologice, extinderea bazei de materie primă şi reducerea sinecostului compoziţiei din contul utilizării deşeurilor de producţie.

Exemplu de realizare a invenţiei

Pentru pregătirea suspensiei de impregnare pentru tratarea antiseptică a pieselor din lemn s-au utilizat complecşii feri(III)-hexacianoferaţii(II) de cupru şi zinc obţinuţi în prealabil din sedimentele de la cleirea albastră din vinificaţie prin leşiere cu soluţie de var de 5% şi prelucrarea ulterioară a albastrului de Berlin solubil limpezit cu soluţiile sărurilor de cupru şi zinc în cantităţi stoichiometrice şi limpezirea suspensiei formate. Soluţia de 3% de juglonă s-a obţinut prin extragere din coaja verde a fructelor de nuc cu ulei de fuzel. În calitate de liant a fost utilizată sticla lichidă (silicatul de sodiu). Aceasta s-a obţinut din diatomit care conţine 81% de masă de SiO2 prin măcinare la moara cu bile, tratarea în autoclavă cu soluţie de hidroxid de sodiu cu concentraţia de 100 kg/m3 la agitare permanentă şi presiunea de 0,1MPa, temperatura de 150°C timp de 60 min. În calitate de stabilizator a fost utilizată sarea de sodiu a acidului lignosulfonic. În baza acestora s-a preparat o suspensie apoasă cu următorul conţinut al componentelor, g/l:

feri(III)-hexacianoferat(II) de cupru Cu{FeIII[FeII(CN)6]}2 50 feri(III)-hexacianoferat(II) de zinc Zn{FeIII[FeII(CN)6]}2 40 soluţie de 3…5% de juglonă în ulei de fuzel, ml/l 10 sticlă lichidă 40 lignosulfonat de sodiu 0,05

Pentru încercări s-au utilizat mostre de bare din lemn de brad în număr de 12 buc., care au fost prelucrate o singură dată prin imersare completă şi menţinute în suspensie timp de 10 min, apoi au fost uscate.

Proprietăţile de protecţie ale acoperirii au fost evaluate prin stabilirea gradului de putrezire a lemnului la acţiunea ciupercilor microscopice de mucegai din sol gri de pădure, umiditatea căruia a fost adusă la 70%. Mostra de control, mostrele tratate cu compoziţia revendicată şi cele tratate conform celei mai apropiate soluţii au fost introduse în sol în pahare chimice uscate, sterilizate şi în prealabil cântărite, cu un volum de 100 ml, unde au fost menţinute în sol la o temperatură de 30±0,5°C timp de 30, 90, 150 şi 300 de zile de incubare.

Mostrele au fost extrase din paharele cu sol la timpul preconizat, iar de pe suprafeţele acestora după curăţarea de particulele de sol prin spălare s-au preparat diluările respective pentru însămânţarea microbiologică. S-a determinat numărul de ciuperci microscopice folosind în calitate de mediu nutritiv mustul agarizat, precum şi greutatea apei absorbite de barele de lemn. Numărul iniţial de ciuperci microscopice în sol, dominante printre care era genul Trichoderma, a fost de 123·103 unităţi formatoare de colonii pe gram (UFC/g).

Rezultatele încercărilor sunt prezentate în tabel.

Tabel

Condiţiile de aplicare a acoperirii protectoare Mostrele de lemn cu acoperirea protectoare aplicată o singură dată prin imersare După 30 zile După 90 zile După 150 zile După 300 zile UFC, 103/g Umiditatea absorbită, Δm, g UFC, 103/g Umiditatea absorbită, Δm, g UFC, 103/g Umiditatea absorbită, Δm, g UFC, 103/g Umiditatea absorbită, Δm, g Mostra de control - lemn fără acoperire protectoare 46,2 1,8 115,3 2,5 2659 3,65 4520 4,6 Acoperire conform invenţiei 14,7 0,3 18,2 0,40 71,5 0,75 82,3 1,03 Acoperire conform celei mai apropiate soluţii 23,3 1,1 25,8 1,15 577,3 2,5 1944,8 3,3

După cum reiese din datele experimentale la 30 şi 90 zile de incubare toate mostrele prelucrate se caracterizează prin oprimarea numărului de ciuperci microscopice. Acoperirea de protecţie a mostrelor prelucrate conform invenţiei reduce numărul ciupercilor de mucegai de 2…5 ori comparativ cu cea mai apropiată soluţie. De asemenea a fost determinată absorbţia apei - greutatea apei absorbite este aproape de 3 ori mai mică comparativ cu cea mai apropiată soluţie şi de 6 ori mai mică faţă de mostra de control - lemn fără acoperirea protectoare.

Concomitent cu îmbunătăţirea caracteristicilor tehnologice, extinderea bazei de materie primă şi reducerea costului preparatului din contul utilizării deşeurilor de producţie se asigură creşterea eficienţei protecţiei pieselor din lemn prelucrate şi a rezistenţei acestora la putrezire şi umiditate.

1. MD 1685 F1 2001.06.30

2. MD 4068 B1 2010.09.30

Claims (5)

1. Procedeu de tratare antiseptică a pieselor din lemn care include impregnarea acestora cu o suspensie apoasă, ce conţine feri(III)-hexacianoferaţi(II) de cupru şi zinc şi un liant, şi uscarea ulterioară a pieselor la aer, caracterizat prin aceea că suspensia apoasă conţine suplimentar o soluţie de 3…5% de juglonă în ulei de fuzel şi un stabilizator, iar în calitate de liant se utilizează sticlă lichidă, cu următorul conţinut al componentelor, g/l:

feri(III)-hexacianoferat(II) de cupru Cu{FeIII[FeII(CN)6]}2 25…75 feri(III)-hexacianoferat(II) de zinc Zn{FeIII[FeII(CN)6]}2 30…50 soluţie de 3…5% de juglonă în ulei de fuzel, ml/l 5…10 sticlă lichidă 30…50 stabilizator 0,01…0,05

2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se utilizează feri(III)-hexacianoferaţii(II) de cupru şi zinc obţinuţi din sedimentele de la cleirea albastră din vinificaţie prin leşiere cu soluţie de var de 5…10% şi prelucrarea ulterioară a albastrului de Berlin solubil în apă cu soluţie de săruri de cupru şi zinc în cantităţi stoichiometrice cu limpezirea suspensiei formate.

3. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se utilizează juglona obţinută prin extragere din diferite părţi ale arborelui de nuc cu ulei de fuzel obţinut ca deşeu la întreprinderile de producere a alcoolului.

4. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se utilizează sticla lichidă obţinută din materie primă silicioasă - diatomit sau tripoli, cu conţinut de SiO2 de 79…87% mas., prin măcinare până la dispersarea în particule de (0,1…100)·10-6m, tratarea în autoclavă cu soluţie de hidroxid de sodiu cu concentraţia de 95…100 kg/m3, la agitare permanentă şi presiunea de 0,1 MPa, temperatura de 130…160°C, timp de 30…90 min.

5. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că în calitate de stabilizator se utilizează săruri de amoniu, sodiu sau calciu ale acizilor lignosulfonici din şirul substanţelor tensioactive nespumigene.