NO166924B - Vanndispergerbart materiale anvendbart ved fremstilling av vandige, vannavstoetende produkter. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et vanndispergerbart materiale anvendt ved fremstilling av vandige, vannavstøt-ende produkter, som kan anvendes ved behandling av permeable substrater slik som tre, tøy, seilduk, betong, tau etc.

For å forhindre forråtnelse av tre og tømmer, og derved øke deres levetid, er det vanlig praksis å impregnere treet eller tømmeret med et konserveringsmiddel slik som creo-sot, blandinger av uorganiske forbindelser som er oppløst eller dispergert i vann, eller visse organiske forbindelser som er oppløselige i petroleumdestillater. Beskyttelsen som gies ved påføring av disse materialer er avhengig av dybden og en rimelig jevn penetrering inn i treet eller tømmeret av det konserverende materiale.

Målet med trebehandling og trekonservering er diskutert i detalj i tovolumsverket med tittel "Wood Deteriora-tion and its Prevention by Preservative Treatments", Darrel D. Nicholas, Editor, Syracuse Wood Science Series 5, Syracuse University Press, Syracuse, N. Y., 1973. Blant eksemplene på trekonserveringsmidler beskrevet deri er forskjellige creo-sotmaterialer, pentaklor-fenol, kobbernafthenat, kobber-8-kinolinolat, organotinnforbindelser, organokvikksølvforbin-delser, sinknafthenat, klorerte hydrocarboner, ammoniakkalsk kobberarsenitt (ACA), surt kobberkromat (ACC), sinksalter, slik som sinklorid, sinkoxyd og sinksulfat, kromert kobber-arsenat (CCA) etc. I Volum II, kapitel 3, sider 279 - 298

er fremgangsmåter og utstyr for behandling av tre diskutert. Trykkbehandlingen er beskrevet som den mest effektive metode for å beskytte tre mot forråtnelsesangrep, insekter, brann etc. Ikketrykk-behandlinger er også diskutert i dette kapitel. Dypping er primært antatt som en tilfredsstillende overflatebehandling selv om en viss penetrering observeres. En annen ikketrykk-teknikk er diffusjonsprosessen med utørket tre. Forfatteren indikerer at fremgangsmåten krever lange behandlingsperioder på grunn av langsomme diffusjonshastig-heter.

Anvendelse av væskeformige hydrocarboner for fremstilling av impregneringsløsninger gir tre sterk lukt og etterlater treet en overflate som er oljeaktig og vanskelig å male. Videre er væskeformige hydrocarboner brennbare materialer som krever spesialhåndtering og sikkerhetsforan-staltninger hvilket øker omkostningene ved trebehandlingen.

Tre behandlet med organiske konserveringsmidler oppløst i petroleumdestillater har de samme ulemper som tre behandlet med hydrocarbonene. Under anvendelse av lavere-kokende petroleumdestillater, slik som white spirit som løs-ningsmiddel, eliminerer ikke disse ulemper fullstendig. Forlenget lufttørking etter behandlingen er hyppig nødvendig for å muliggjøre tilstrekeklig fordampning av løsningsmidlet hvis tre skal males. Under denne periode med lufttørking kan en del av konserveringsmidlet vandre til overflaten av treet med løsningsmidlet, slik at retensjonen av konserveringsmidlet i treet reduseres til under det som taes i be-traktning ved behandlingen.

En teknikk for anvendelse av vandige systemer av polyhalofenoler er beskrevet i US patentskrift '4 090 000. Kort angitt innbefatter metoden anvendelse av en vandig løs-ning inneholdende et vannløselig salt av polyhalofenolen og et syredannende materiale som kan gjennomgå en reaksjon i løsningen for å frigi en syre som fortrenger polyhalofenolen fra angitte salt etter at løsningen er impregnert i treet.

Uten hensyn til hvilken impregneringsløsning som anvendes, innbefatter den mest vanlige kommersielle prosedyre for impregnering av tre å underkaste treet konserveringsmidlet under relativt høye trykk slik som 10,5 til 14 kg/cm<o >i et betydelig tidsrom, slik som fra 1 til 24 timer. Fremgangsmåten kan også kreve relativt høye temperaturer slik som fra 75 til 90 til 95° C. Ennvidere kan påføring av trykk forårsake sammentrykning av de ytre lag av treet, i særdeleshet etter at treet er svekket og myknet ved dampbehandling. Sammenbrudd av trecellene kan oppstå spesielt når relativt mykt, utørket tre med lav spesifikk vekt behandles. Ved sammenbrudd av trecellene i et område, dannes et relativt impermeabelt lag som, begrenser eller til og med fullstendig blokkerer strømningen av konserveringsmidler inne i det indre av treet.

Det er også blitt foreslått å forbedre metoden med trykkbehandling ved først å underkaste treet en vakuumbehand-ling. Eksempler på kjente patenter som beskriver impregnering av tre under anvendelse av et vakuum, etterfulgt av trykk, innbefatter US patentskrifter 2 668 779; 3 200 003 og 3 968 276.

US patentskrift 3 677 805 beskriver en modifikasjon av trykkbehandlingen. Ved denne prosedyre nedsenkes treet i en behandlingsvæske inne i et trykkammer, og trykket økes til driftstrykk hvorpå innholdet av karet deretter underkastes virkningen av en pulserende pumpe som gir sinusformede trykkpulser innen karet. Med andre ord påføres trykkpulser gjen-tatte ganger i en modulert amplitude for å tilveiebringe variable trykktopper over og under det omgivende trykk som opprettholdes i trykkaret. Denne prosedyre krever utstyr som innbefatter en pulserende pumpe som drives i et trykkar utstyrt med trykkavspenningsanordninger.

"A Survey Of The Properties Of Commercial Water Repellents And Related Products", av United States Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, Madison, Wisconsin, november 1945, angir at forskjellige vannavstøtende systemer er blitt anvendt tidligere for å behandle tre. Selv om det på side 20 er angitt at bruken av et paraffinvoks som et vannavstøtende middel er blitt anvendt i visse situasjoner tidligere, er dette med et organisk løsningsmiddel slik som white spirit. Publikasjonen åpenbarer eller foreslår ikke noen anvendelse av et paraffinvoks i et vandig system eller i forbindelse med et olje-løselig metallsalt av en organisk carboxylsyre.

Den ovenfor beskrevne kjente teknikk representerer et lite utvalg av de forslag som er fremsatt for behandling

av tre med vann og/eller konserverende materialer for å forhindre forråtnelse. Til tross for disse mange forslag innen teknikkens stand, er det et kontinuerlig behov for en billig, sikker, ikke-toksisk behandling som er effektiv og som resulterer i jevn penetrering av konserveringsmidlet og andre kjemikalier til kjernen av tre og som også resulterer i god vannavstøtning.

Vannavstøtende behandlinger for andre typer av permeable substrater er også ønsket. Betydelige anstrengel-ser er blitt gjort for å utvikle akseptable behandlinger for materialer slik som tøy, seilduk, betong, tau etc, og en behandling som vil være akseptabel på alle slike substrater er spesielt ønskelig.

Oppfinnelsens mål er derfor å tilveiebringe vanndispergerbare materialer som er anvendbare ved fremstilling av vandige vannavstøtende produkter.

Materialet ifølge foreliggende oppfinnelse er kjenne-tegnet ved at det omfatter

(a) fra 0,04 til 10 vekt% av minst ett mettet hydrocarbonvoks, (b) minst ett metallsalt av en organisk carboxylsyre i en mengde tilstrekkelig til å tilveiebringe et metsll-innhold i materialet på fra 1 til 30 vekt%, (c) fra 3 til 30 vekt% av minst ett overflateaktivt middel, og (d) opp til 96 vekt% av minst ett hydrocarbonløsn-ingsmiddel.

Slike vanndispergerbare materialer kan blandes eller fortynnes med vann under dannelse av vannavstøtende produkter. De vandige produkter kan anvendes for å behandle forskjellige permeable substrater for å gjøre sub-stratene vannavstøtende og også resistente overfor insekter, fungus, mugg etc.

Den første komponent av det vanndispergerbare materiale ifølge oppfinnelsen er (a) minst ett mettet hydrocarbonvoks. Vokset kan være av naturlig eller syntetisk opp-rinnelse. Eksempler på naturlige vokser innbefatter petrolum-vokser, og i særdeleshet paraffinvokser. Eksempler på syntetiske vosker innbefatter visse polymethylen- og poly-ethylenvosker som beskrevet nærmere i det etterfølgende.

De mettede hydrocarbonvokser

kan karakteriseres ved den generelle formel <C>n<H>2n+2' hvori n er fra 18 ti:L 40• Voksene er generelt sammensatt av normale alkaner selv om isoalkaner og cycloalkaner kan være tilstede. Selv om de mettede hydrocarbonvokser er representert i den ovenfor angitte formel som å

være sammensatt av bare carbon og hydrogen, taes det i be-traktning at hydrocarbonvokser inneholdende mindre mengder av andre elementer slik som halogen etc, er innen oppfinnelsens ramme. Uttrykket "mettet hydrocarbon" som anvendt i forbindelse med foreliggende oppfinnelse, er således beregnet på å innbefatte rene hydrocarboner såvel som sub-stituerte hydrocarboner hvori graden av substituent ikke leder bort fra voksets hydrocarbonart eller på annen måte påvirker dens anvendelighet.

De mettede hydrocarbonvokser som er anvendbare i materialene ifølge oppfinnelsen kan også karakeriseres ved deres fysikalske egenskaper. De vokser som er særlig anvendbare i vanndispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen, er for eksempel karakterisert ved å ha et smeltepunkt (ASTM D-87) på mellom 37,8 til 71,1° C, hvor de lavere temperaturer foretrekkes. Fortrinnsvis er smeltepunktområdet fra 37,8 til 60° C. Vokser er også karakterisert ved deres oljeinnhold, og generelt for oppfinnelsens formål, skal oljeinnholdet i vokset være under ca. 7 vekt% og fortrinnsvis under 3 vekt%.

Paraffinvoksene er særlig foretrukne som det mettede hydrocarbonvoks anvendt i de vanndispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen. Paraffinvoks er et petroleumvoks sammensatt av ca. 40 - 90 vekt% normale paraffiner, og hvor resten er C-^g - C^g isoalkaner og cycloalkaner. Oljeinnholdet i paraffinvoks bestemmes av raffineringsgraden og slutt-bearbeidelsesprosessene. Typiske fysikalske egenskaper for paraffinvokser som er anvendbare i de vann-dispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen er angitt i den etterfølgende tabell I.

med vokslignende egenskaper. Slike polyethylener kan fremstilles ved kjente teknikker slik som for eksempel høytrykks-polymerisering, lavtrykks-(Ziegler-type katalysator)-poly-merisering, eller regulert termisk nedbrytning av høymole-kylært polyethylen. Polymethylenvokser, også kjent innen faget som Fischer-Tropsch-vokser, fremstilles ved polymeri-sering av carbonmonoxyd under høyt trykk og over jernkata-lysatorer. Lavmolekylære, syntetiske vokser og voksbipro-dukter som smelter mellom 37,8 og 71,1° C taes i betrakt-ning som anvendbare ifølge oppfinnelsen.

Mengden av mettet hydrocarbonvoks innbefattet i de vanndispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen vil generelt variere fra 0,04 til 10 vekt% av vokset basert på den totale vekt av materialet. Når materialet blandes med vann under dannelse av de vannavstøtende, vandige produkter,

skal det vandige produkt inneholde tilstrekkelig hydrocarbonvoks for å tilveiebringe de ønskede vannavstøtende egenskaper. Generelt vil de vandige vannavstøtende produkter inneholde fra 0,01 til 5 vekt% av hydrocarbonvokset, og mer generelt opp til 2 %. Blandinger av hydrocarbonvoksene kan anvendes.

De vanndispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen inneholder også (b) minst ett oljeløselig metallsalt. Olje-løseligheten av metallsaltene ifølge oppfinnelsen antas å bidra i stor grad til de fordelaktige og ønskelige resultater som erholdes. Da den organiske forbindelse er olje-løselig og hovedsakelig hydrofobe, har den derfor ikke noen tendens til å ekstraheres eller utlutes fra det behandlede tre selv over lang tid.

Særlig foretrunke typer av oljeløselige metallsalter som er anvendbare i de vandige produkter er sure, nøytrale og basiske salter av organiske carboxylsyrer. Disse salter er også kjent innen faget som "såper".

Valget av metall inneholdt i saltene vil avhenge av de egenskaper som det ønskes å bibringe det tre som behandles, tilgjengelighet, pris og effektivitet. Visse metaller er mere vanlig anvendt ved metoden ifølge oppfinnelsen, og disse innbefatter kobber, sink, zirkonium, krom, jern, antimon, bly og kvikksølv. Salter inneholdende en blanding av ioner av to eller flere av disse materialer kan også anvendes .

Som angitt kan saltene være sure, nøytrale eller basiske. De sure salter inneholder tilstrekkelig metallkation til å nøytralisere syren. De nøytrale salter inneholder en mengde av metallkation akkurat tilstrekkelig til å nøytralisere de sure grupper tilstedeværende i saltanionet. De basiske salter inneholder et overskudd av metallkation og er ofte angitt som overbaserte, hyperbaserte eller super-baserte salter. Disse sure, basiske eller nøytrale salter er fortrinnsvis av oljeløselige organiske carboxylsyrer og blandinger av slike syrer.

Carboxylsyrene fra hvilke egnede sure, nøytrale og basiske salter kan fremstilles innbefatter alifatiske, cyclo-alifatiske og aromatiske mono- og polybasiske carboxylsyrer. De organiske carboxylsyrer kan enten være naturlige eller syntetiske eller blandinger derav. Eksempler på naturlige syrer, selv om disse vanligvis er raffinert, innbefatter rettkjedede og forgrenede carboxylsyrer og blandinger slik som talloljesyrer og cykliske carboxylsyrer.slik som nafthensyrer. Et utall av syntetiske carboxylsyrer, og i særdeleshet alifatiske carboxylsyrer eller blandinger derav, er anvendbare, og disse inneholder generelt seks eller flere carbonatomer.

Metallsaltene eller såpene kan fremstilles ved smeltings- eller utfellingsmetoder. Såpene fremstilles nor-malt i et inert væskemedium slik som en hydrocarbonolje eller løsningsmiddel. De organiske carboxylsyrer vil generelt ha minst seks c.arbonatomer og så mange som 30 carbonatomer, men når mere enn én carboxylsyre anvendes, kan carboxylsyrer inneholdende så lite som to carbonatomer, anvendes som den ene av syrene i blandingen. Eksempler på anvendbare organiske carboxylsyrer innbefatter eddiksyre, propionsyre, smørsyre, isopentansyre, hexonsyre, 2-ethylsmørsyre, nonyl-syre, decansyre, 2-ethylhexonsyre, isooctansyre, isononansyre, neodecansyre, laurinsyre, palmitinsyre, stearinsyre, oljesyre, linolsyre, nafthensyre, og kommersielt tilgjengelige blandinger av to eller flere carboxylsyrer slik som nafthensyrer, talloljesyrer, harpikssyrer etc.

Eksempler på sure salter er sure kobbersalter inneholdende mindre enn en støkiometrisk ekvivalent av kobber pr. syreekvivalent. For andre metaller enn kobber, er de basiske salter eller såper foretrukne da disse inneholder større mengder metall. Eksempelvis inneholder løsninger av normale sinksalter av monocarboxylsyrer slik som neodecansyre, ca. 6 vekt% sink, mens en løsning av et basisk sink-neodecanoat kan inneholde opp til 16 vekt% eller mere sink.

Basiske metallsalter eller såper av carboxylsyrer kan også fremstilles etter vel kjente metoder innen faget. Eksempler på nøytrale og basiske salter og på metallsalt-komplekser såvel som fremstilling derav, kan finnes i for eksempel US-patentskrifter 2 251 798, 2 955 949, 3 723 152 og 3 941 606. Enkelte av de basiske salter er blitt angitt som komplekser på grunn av at de ikke er enkle salter.

Eksempelvis er de basiske materialer som er beskrevet i US-patentskrift 3 941 606 angitt som "metallcarboxylat-alkoxy-alkoholat"-komplekser. For oppfinnelsens formål innbefattes slike basiske komplekser innen angivelsen metallsalter eller såper som anvendt i foreliggende beskrivelse og krav.

Spesifikke eksempler på saltene eller såpene som er anvendbare ifølge oppfinnelsen, innbefatter de som er beskrevet nedenfor i Tabell III, og i de etterfølende spesifikke eksempler.

Fremstillingen av de ovenfor beskrevne metallsalter er illustrert i de følgende eksempler hvori alle deler og prosenter er på vektbasis medmindre annet er angitt.

Eksempel B-l

En blanding av 260 deler uren neodecansyre, 103 deler propionsyre, 400 deler white spirit, 172 deler kobber-pulver, 91 deler methyl Cellosolve, 14 deler dipropylengly-col, 70 deler vann, 10 deler octyl-fenoxy-polyethoxyethanol (Triton X-15) og 3 deler Santoflex-77 ble fremstilt og spylt med luft mens den ble oppvarmet til en temperatur på ca. 80° C. Reaksjonen under disse betingelser fortsatte i ca. 6 timer. En liten mengde borsyre (7 deler) ble tilsatt, og oppvarmingen ble fortsatt ved 80° C med luftspyling. Reaksjonen ble fortsatt ved denne temperatur inntil 180 % syrenøytralisering ble oppnådd (totalt 14 timer). Blandingen ble oppvarmet i ytterligere 2 timer ved en temperatur på ca. 150° C til 190 % syrenøytralisering. Luftspylingen ble avsluttet, og en inert nitrogenatmosfære ble anvendt mens blandingen langsomt ble oppvarmet til 150° C over en periode på 8 timer mens overskudd av vann ble fjernet.

Fire tilnærmet like deler av amylfosfat som totalt utgjorde 176 deler ble tilsatt ved 3 timers intervaller mens en temperatur på 145° C og en nitrogenatmosfære ble opprett-holdt. Blandingen ble deretter avkjølt til ca. 125° C, fikk avleires for å fjerne overskudd av kobber, og ble filtrert.

Det filtrerte produkt ble deretter oppvarmet under vakuum til en temperatur på 150° C for å fjerne white spiri-ten under dannelse av den ønskede konsentrasjon av metall.

Materialene ifølge Eksempel B-2 - B-6 i Tabell I kan fremstilles ved lignende metoder lik de som er beskrevet ovenfor for B-l eller ved alternative prosedyrer velkjent innen faget.

Eksempel B-7

En blanding av 840 deler destillert nafthensyre, 176 deler 2-ethylhexonsyre, 512 deler white spirit, 48 deler Carbitol (en diethylenglycolether), 4,8 deler eddiksyre, 1,6 deler vann og 10,9 deler av et anti-skumningsmiddel ble fylt i en reaktor, og blandingen ble oppvarmet under omrø-ring til en temperatur på 65° C. Blandingen ble spylt med carbondioxyd og 214,4 deler sinkoxyd ble tilsatt til blandingen, som deretter ble oppvarmet til en temperatur på 105° C. Reaksjonen fortsatte ved denne temperatur med periodevise kontroller med hensyn til prosent sink, syre-tall og prosent vann. Om nødvendig ble syretallet justert til minus 33 til minus 38 for 10 % sink. Hvis vanninnholdet var over 0,4 %, ble blandingen dehydratisert.

Ca. 100 deler filterhjelpestoff ble tilsatt under omrøring til blandingen som deretter ble filtrert. Filtra-tet var en klar væske som ble justert til et sinkinnhold på 10 % under anvendelse av white spirit under dannelse av det ønskede produkt.

Carboxylat-metallsalter av den ovenfor beskrevne type er tilgjengelig kommersielt, slik som de med varebeteg-nelsene TEN-CEM, CEM-ALL, NAP-ALL, HEX-CEM, LIN-ALL og NEO-NAP. Disse white spirit-løsninger kan tilpasses for bruk ved fremstilling av de vanndispergerbare materialer og vandige systemer ifølge oppfinnelsen ved justering av white spirit-innholdet (ved generelt å redusere mengden av white spirit) og blanding av angitte white spirit-løsninger med vann og overflateaktive midler som beskrevet i det etter-følgende .

Vanndispergerbare løsninger/dispersjoner av metallsalter er også tilgjengelige under den generelle varebeteg-nelse M-GARD^™^. Metallinnholdet i disse salter varierer også fra 4 til 10 vekt%, men disse løsninger/dispersjoner inneholder allerede de ønskede overflateaktive midler og kan lett blandes med vann og voks under dannelse av de ønskede vandige systemer. Blandinger av carboxylsyresaltene slik som de som er beskrevet i Tabell I fremstilles lett.

For eksempel fremstilles en blanding ifølge oppfinnelsen fra like deler av komponent B-l og B-6, resulterende i en blanding inneholdende 8 % kobber og 5 % sink. En blanding av to deler av komponent B-l med én del av komponent B-6 vil inneholde 10,7 % kobber og 3,3 % sink.

Eksempler på andre nøytrale og basiske salter innbefatter blynafthenat, blyneodecanoat, bly-2-ethylhexoat, blytallat, sinktallat, krom-2-ethylhexonat, kromtallat, kromoleat, antimonoctat, antimonoleat, jernnafthenat, jern-tallat, fenylkvikksølvoleat, kvikksølvdioleat etc.

Mengden av metallsalter innbefattet i de vann-dispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen kan variere over et vidt område. Generelt vil mengden av metallsalter eller salter inneholdt i de vanndispergerbare materialer imidlertid være en mengde tilstrekkelig til å tilveiebringe et metallinnhold på fra 1 til 30 vekt% metall basert på vek-ten av materialet.

I tillegg til hydrocarbonvokset og metallsaltene

og såpene som ovenfor beskrevet, kan de vanndispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen også inneholde et overflateaktivt middel. Fortrinnsvis er de overflateaktive midler anioniske, ikke-ioniske eller amfotære overflateaktive midler. Mange slike overflateaktive midler er kjent innen faget. Se for eksempel McCutcheon's "Emulsifiers and Detergents", 1984, North American Edition, utgitt av McCutcheon's Division,

MC Publishing Corporation, Glen Rock, New Jersey, U.S.A., spesielt sidene 311 - 317.

Generelt er ikke-ioniske overflateaktive midler slik som de som inneholder etherkjeder særlig anvendbare. Eksempler på slike ether-holdige overflateaktive midler er

de med den generelle formel

hvori R^ er en aryl eller alkylgruppe inneholdende fra 6 til 20 carbonatomer, n er to eller tre, og x er et helt tall mellom 2 og 100. Slike overflateaktive midler fremstilles generelt ved behandling av fettalkoholer eller alkylsubsti-tuerte fenoler med overskudd av ethylenoxyd eller propylenoxyd. Alkylcarbonkjeden kan inneholde fra 6 til 20 carbonatomer og kan være avledet fra en langkjedet fettalkohol slik som oleylalkohol eller stearylalkohol.

Ikke-ioniske polyoxyethylenforbindelser av denne type er beskrevet i US-patent 3 855 085. Slike polyoxyethylenforbindelser er tilgjengelig kommersielt under de generelle varebetegnelser "Surfynol" og under betegnelsen "Pluronic" eller "Tetronic". Eksempler på spesifikke poly-oxyethylenkondensasjonsprodukter innbefatter "Surfynol 465" som er et produkt erholdt ved omsetning av 10 mol ethylenoxyd med 1 mol tetramethyldecyndiol. "Surfynol 485" er produktet erholdt ved omsetning av 30 mol ethylenoxyd med tetramethyldecyndiol. "Pluronic L 35" er et produkt erholdt ved omsetning av 2 2 mol ethylenoxyd med polypropylenglycol erholdt ved kondensasjonen av 16 mol propylenoxyd. Også anvendbare er forskjellige polyoxyalkylensorbitolderivater erholdt ved omsetning av sorbitol (eller lignende polyhydroxy-forbindelser) med alkylenoxyd slik som ethylenoxyd. Disse produkter kan anvendes som de erholdes, eller de kan ytterligere omsettes med syrer slik som fettsyrer under dannelse av estere, eller med ammoniakk eller aminoforbindelser under dannelse av ammonium eller aminsalter. Eksempler på kommersielt tilgjengelige materialer av disse typer innbefatter Atlas G-1096 som er et polyoxyethylen (50) sorbitol-hexaoleat; Atlas G-1087 som er et polyoxyethylen-sorbitolpolyoleat; Atlas G-1045A som er et polyoxyethylen-sorbitolpolyoleat-laurat; Atlas 1045A som er en polyoxyethylen-sorbitolester etc.

Aminer, langkjedede fettaminer, langkjedede fettsyrer, alkanolaminer, diaminer, amider, alkanolamider og polyglycol-overflateaktive midler kjent innen faget er også anvendbare. En type som særlig er egnet å være anvendbar er gruppen erholdt ved tilsetning av en blanding av propylenoxyd og ethylenoxyd til diaminer. Nærmere bestemt er forbindelser dannet ved tilsetning av propylenoxyd til ethylendiamin, etterfulgt av tilsetning av ethylenoxyd, funnet å være anvendbare, og er tilgjengelig, spesielt under varebetegnelsen "Tetronic".

Fuktemidler av carbovaks-type som er polyethylenglycoler med forskjellige molekylvekter er blitt funnet å gi gode resultater. Eksempelvis har Carbowax nr. 1000 et molekylvektområde fra 950 til 1050 og inneholder fra 20 til 24 ethoxyenheter pr. molekyl. Carbowax nr. 4000 har et molekylvektområde på fra 3000 til 3700 og inneholder fra 68 til 85 ethoxyenheter pr. molekyl. Andre kjente ikke-ioniske glycolderivater slik som polyalkylenglycolethere og methoxy-polyethylenglycoler som er kommersielt tilgjengelige kan anvendes som overflateaktive midler i de vanndispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen.

Anioniske overflateaktive midler er også anvendbare

i de vandige produkter. Blant de anvendbare anioniske overflateaktive midler er de velkjente metallcarboxylatsåper, arganca il fater, sulfbnater, sul fbcarboxylsyrer og deres salter, cg fcsgater. Forskjellige anioniske overflateaktive midler er lett tilgjengelige kommersielt, og ytterligere informasjon med hensyn til anioniske overflateaktive midler kan finnes i publikasjonen "Anionic Surfactants" Deler II og III, utgitt av W. M. Linfield, publisert av Marcel Dekker, Inc., New York, 1976. Eksempler på anioniske overflateaktive midler som er tilgjengelige fra ICI innbefatter Atlas G-2205 som er et aromatisk fosfat og Atlas G-3300 som er et alkylarylsulfonat. Eksempler på anioniske overflateaktive midler innbefatter Triton 770 som

er et natriumsalt av et alkylarylpolyethersulfat, Triton GR-5M som er et dioctylnatriumsulfosuccinat, Triton H-55 som er et fosfat-overflateaktivt middel, kaliumsalt, Triton W-30 og Triton X-200 som er natriumsalter av alkylarylpolyether-sulfonater etc.

Blandinger av ikke-ioniske og anioniske overflateaktive midler kan og anvendes generelt i de vanndispergerbare blandinger ifølge oppfinnelsen. Mengden av overflateaktivt middel inneholdt i de vanndispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen kan variere over et vidt område, men vil vil generelt være fra 3 til 30 vekt%.

De vanndispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen kan også inneholde (d) minst ett hydrocarbon-løsnings-middel. Mengden av hydrocarbon-løsningsmiddel inneholdt i det vanndispergerbare materiale kan variere over et vidt område. De vanndispergerbare materialer kan inneholde så mye som 96 vekt% av hydrocarbon-løsningsmidlet, selv om mindre mengder generelt anvendes. Eksempler på hydrocarbon-løsningsmidler som er anvendbare ifølge oppfinnelsen, innbefatter aromatiske såvel som alifatiske løsningsmidler og blandinger av aromatiske og alifatiske hydrocarboner. Spesifikke eksempler på hydrocarbon-løsningsmidler innbefatter white spirit, nafta, lett mineralolje, xylen, toluen etc.

De vandige produkter kan fremstilles ved blanding av vokset, metallsaltet, de overflateaktive midler og hydrocarbon-løsningsmidlene med tilstrekkelig vann for å tilveiebringe de ønskede konsentrasjoner av bestanddeler. Mengden av vann kan variere over et vidt område, men generelt vil det vandige produkt inneholde fra 25 til 99 vekt% vann. De

■vandige produkter kan også freTBtilles fra de varm-dispHcgsrbare materialer beskrevet ovenfor som inneholder vokset, metallsaltene, én eller flere overflateaktive midler og et hydrocarbon-løsningsmiddel. Som oventor angitt er slike vanndispergerbare materialer, uten vokset, tilgjengelig kommersielt slik som M-GARD. Ennvidere kan slike vann-dispergerbare additivkonsentrater fremstilles ved

tilsetning av vokset (smeltet) til kommersielt tilgjengelige løsninger av metallsalter og white spirit, eller ved blanding av white spirit-løsningene med vokset (smeltet) og de ønskede overflateaktive midler, med eller uten ytterligere hydrocarbon-løsningsmidler slik som mineraloljer. Eksempelvis kan et vann-dispergerbart materiale fremstilles fra de metall-saltløsninger i white spirit som er illustrert ovenfor som Eksempel B-l til B-7 ved grundig blanding av white spirit-løsningene med mineralolje, smeltet paraffinvoks og overflateaktive midler. Et spesifikt eksempel på en slik prosedyre

er en blanding av 770 deler av produktet ifølge Eksempel B-7 med 100 deler mineralolje, 30 deler paraffinvoks, 75 deler Atlas G-3300 og 25 deler Atlas-1045A. Lignende vann-dispergerbare materialer som er anvendbare ved fremstilling av de vandige produkter, kan fremstilles fra materialer identifi-sert som B-l til B-7 under anvendelse av det sammne eller andre voks og overflateaktive midler.

Vann-dispergerbare materialer av den ovenfor beskrevne type er ønskelige ved at de lett kan transporteres til bruksstedet hvorpå en ønsket mengde av vann tilsettes og iblandes. Ikke bare reduseres kostnadene ved .transport, men også kan den sluttelige formulering i utstrakt grad skreddersys avhengig av den bestemte anvendelse, type av substrat som skal behandles, eller lignende.

De vann-dispergerbare materialer av de ovenfor beskrevne typer kan omdannes til det vandige produkt ved fortynning med vann. Fortynningen utføres etter standard blandingsteknikker.

Til de vann-dispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen kan også tilsettes andre additiver som tilfører ønskede egenskaper til de behandlede substrat. Eksempelvis kan de vandige produkter inneholde (f) flammehindrende materialer, (g) farvestoffer, (h) insekticider og (i) luktestoffer, (j) muddhindrende midler, (k) trestabiliserings-midler etc. Når disse innbefatter i de vann-dispergerbare materialer, kan slike additiver være til stede i mengder varierende fra 0,01 til 20-30 %. Mengden av slike additiver innbefattet i de vandige produkter kan variere over et relativt vidt område, selv om mengder på fra 0,01 til 5 vekt% av disse materialer generelt er tilfredsstillende.

Uorganiske brann-hemmende materialer er særlig anvendbare i de vandige produkter. Eksempler på uorganiske materialer innbefatter metalloxyder som er velkjente innen faget, slik som antimonoxyd etc. Eksempler på organiske brann-hemmende midler innbefatter et utall av halogenerte og organofosforforbindelser som kan dispergeres i de vandige produkter.

Selv om de forskjelige substrater slik som tre kan ha et tilfredsstillende utseende for de fleste formål, kan utseendet modifiseres om ønsket ved tilføring av forskjellige farveeffekter. Det kan innbefattes i de vandige produkter farvemidler som enten er løselige eller dispergerbare i de vandige produkter. Hvilke som heJst av de kjente oljeløselige vanndispergerbare farvemidler kan anvendes. Disse midler blandes enten med de vanndispergerbare additivkonsentrater av metallsalter som ovenfor beskrevet, eller de vandige produkter, og når treet neddyppes i de vandige produkter inneholdendefarvemidler, panetrerer farvemidlene treet sammen med metallsaltene og gir ønskelig farveeffekter som i mange tilfeller understreker treets mønster. Eksempler på farvestoffer som kan anvendes avhengig av det ønskede resultat, innbefatter:

Bruco Cresote Brown RGY, Iron Cem-All og Pylaklor Red

Brown LX-6249.

Insekticider kan også innbefattes i de vandige produkter, og det foretrekkes at insekticidet enten er løselig i olje, vann eller er lett dispergerbart i vann. Eksempler på slike insekticider innbefatter Dursban TC og Ficam 76WP.

Luktestoffer kan innbefattes i de vanndispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen, og et foretrukket luktestoff er furuolje. Andre vannuoppløselige eller dispergerbare forbindelser med ønsket lukt kan innbefattes i de vandige produkter.

Tre-stabiliseringsmidler er innbefattet i de vann-dispergerbare materialer ifølge oppfinnelsen for å gi treet behandlet med de vandige produkter forbedret dimensjons-stabilitet. Slike midler forblir i celleveggende når treet tørkes, og deres svulmingsvirkning forhindrer treet fra krymping. Forskjellige kjemikalier er blitt foreslått for dette formål innen trebehandlingsområdet. En anvendbar gruppe av stabiliseringsmidler er polyalkylenglycoler, og nærmere bestemt polyethylenglycoler. En molekylvekt av glycolene bør velges slik at glycolene er løselige i vann. Således er polyethylenglycoler med en molekylvekt på opp

til 6000 ønskelig fordi disse generelt er vannløselige. Forskjellige av disse polyethylenglycoler er kommersielt tilgj engelige.

Materiale ifølge foreliggende oppfinnelse gir overraskende god vannavstøtende egenskap selv om hydrocarbonvokset påføres til treet i et vandig produkt. De vandige produkter er væsker som peneterer og fortsetter å penetere inn i treet over et tidsrom selv når de påføres ved ikke-trykkmetoder. Ennvidere påvirker de vandige produkter ikke ugunstig farven på treet, idet de etterlater treoverflaten fri for ugunstig forurensning med olje, gummiaktig eller pulverformede bestanddeler av det vannavstøtende middel, eller når det gjelder et belegg med betydelig tykkelse, etterlater treet i stand til å motta malinger, lakker, oljer eller andre trebearbeidelsesmidler som vanligvis anvendes på tre-produkter for hvilke den vannavstøtende egenskap tilveie-bringes .

Det er overraskende at ønskelige resultater kan oppnås med slike korte kontakttider mellom treet og de vandige produkter. Det er antatt at de vandige

produkter avsetter den ønskede mengde av materiale på og i de ytre lag av treet under den korte kontakt, under dannelse av de ønskede resultater selv om paraffinvokset, metallsaltene og andre additiver ikke har fullført penetre-ringsprosessen inne i treet. Etter at det behandlede tre er fjernet fra det vandige produkt, fortsetter saltene og andre additiver å penetrere i treet mens treet er under lagring eller transport.

Oppfinnelsen illustreres ytterligere i de etter-følgende eksempler på vann-dispergerbare materialer.

Eksempel I (vann-dispergerbart materiale)

Eksempel II Eksempel III Eksempel IV

Eksempel V

Ved fremstilling av de vann-dispergerbare materialer av den type som illustrert i de ovenfor angitte eksempler, foretrekkes det at metallsalt-white-spirit-løsningen oppvar-mes til en temperatur på 66 - 82,2° C, og at det smeltede voks tilsettes under omrøring. Furuolje tilsettes deretter om ønsket, etterfulgt av hydrocarbon-løsningsmidlene og overflateaktivt middel. Temperaturen på blandingen, såvel som temperaturen på hver komponent tilsatt blandingen, er fortrinnsvis over smeltepunktet for vokskomponenten. Blandingen omrøres inntil den blir homogen.

Som ovenfor angitt, kan de vannavstøtende

produkter fremstilles fra forskjellige komponenter, eller kan fremstilles ved blanding av de ovenfor beskrevne vann-dispergerbare materialer med tilstrekkelig vann til å tilveiebringe de vandige produkter inneholdende de ønskede mengder av de forskjellige bestanddeler. De vann-dispergerbare materialer kan blandes med vann ved hvilken som helst blandingsteknikk kjent innen faget.

Det etterfølgende eksempel illustrerer anvend-

else av de vandige produkter, ved atmosfæretrykk i åpen tank.

Eksempel A

Tømmer (avbarket) ble nedsenket i et vandig produkt fremstilt ved fortynning av en del av materialet ifølge Eksempel IV med 3 deler vann. Det vandige produkt ble opp-rettholdt ved romtemperatur, og tømmeret ble nedsenket i det vandige produkt i 6 minutter. Tømmeret ble deretter fjernet fra det vandige produkt og fikk drypptørke. Undersøkesle av tømmeret behandlet ifølge denne prosedyre utviste god vann-avstøtende egenskap, sinkopptak og retensjon. Etterfølgende undersøkelse av tømmeret behandlet i henhold til denne prosedyre viste ennvidere glimrende penetrering av sinksaltet inn i tømmeret, og det ble ikke observert noen signifikant forandring i de opprinnelige dimensjoner og overflatestruk-tur av treet. Metallsaltene som var penetrert i treet, utviste resistens overfor utlutning med vann.

Det etterfølgende er et spesifikt eksempel på anvendelse av vandige produkter ved forhøyet trykk i et lukket kar.

Eksempel B

Norsk furutømmer ble trykkbehandlet med et vandig produktfremstilt ved fortynning av en del av materialet ifølge Eksempel IV med 3 deler vann. Tømmeret ble nedsenket i produkteti et lukket trykk-kar. Trykkbehandlingen ble ut-ført ved et maksimaltrykk pa 14,06 kg/cm 2 i en total trykk-tid på ca. 1 time. Tømmeret behandlet på denne måte utviste god vannavstøtende egenskap og tømmeret inneholdt sink som utviste gode retensjonsegenskaper.

Anvendeligheten av de vandige produkter

når det gjelder å tilføre vannavstøtende egenskaper til tre, demonstreres ved å underkaste de behandlede tre-prøver en "NWMA M-2 svellometertest". Denne test er beregnet på å måle effektiviteten av vannavstøtende konserverende formuleringer for å retardere dimensjonsmessige forandringer i tre nedsenket i vann. Ved anvendelse av denne testmetode kan det bestemmes om en kommersiell vannavstøtende konserverende formulering oppfyller de vannavstøtende krav som stilles i henhold til National Woodwork Manufacturers Association. Treet anvendt i disse tester må være rettgløgd, flatsaget, renset, ovntørket Ponderosa furusplintved. Pla-tene kuttes på en slik måte at det oppnås prøver med 0,635 cm i langsgående dimensjon, 3,8 cm i radial dimensjon og 25,4 cm i tangensial dimensjon. Svellingen av den ubehandlede prøve fra hver moderplate ble bestemt før testen.

To tilstøtende prøver fra fem forskjellige plater (10 prøver ialt) utgjør et oppsett for testing av den vann-avstøtende evne for én formulering. Formuleringen som skal testes opprettholdes på en temperatur på rundt 21° C. Fem av testprøvene (én fra hver plate) ble fullt ut nedsenket i den formulering som skal testes. Neddyppingstiden er 3 minutter. Både de behandlede og ubehandlede prøver ble an-bragt separat på en hevet skjerm eller annen egnet anord-ning i et kondisjoneringsrom eller kammer inntil prøvene nådde en konstant vekt.

Den vannavstøtende evne til de behandlede treprø-ver testes ved å sammenligne svellingen av den ubehandlede kontroll med svellingen av den behandlede prøye etter at hver av disse er blitt nedsenket i destillert vann. Svellingen måles ved hjelp av svellometer-instrumentet. En prøve innsettes i svellometerets styreanordninger, anbringes slik at én ende holdes tett på det justerte fundament og den andre enden er i kontakt med plungerstempelet av tallskiven. En avlesning av tallskiven foretas før nedsenkningen i vann. De behandlede treprøver nedsenkes deretter fullstendig i vannet, og etter en 30 minutters periode foretas en andre tallskive av lesning, og differansen noteres. Prosedyren gjentas for hver av de fem ubehandlede kontrollprøver og fem behandlede prøver under anvendelse av friskt destillert vann hver gang. Forskjellen mellom svellingen av den behandlede prøve og svellingen av den ubehandlede kontrollprøve divi-deres med svellingen av den ubehandlede kontrollprøve og multipliseres med hundre. Gjennomsnittet av fem prosenter (fem prøver) representerer den prosentvise effektivitet av den vannavstøtende formulering. Hvis den midlere effektivitet av de forskjellige formuleringer er 60 % eller mer, kan formuleringen betraktes å ha passert testen.

De observerte resultater når NWMA svellometertest ble utført på treprøver behandlet med vandige produkter fremstilt fra det vann-dispergerbare materiale ifølge Eksempel V fortynnet med vann under dannelse av den ønskede konsentrasjon av komponenter, og i særdeleshet prosent sink og prosent voks, er oppført i den følgende tabell.

Vandig produkt

Som det fremgår fra de ovenfor angitte resultater, ga små mengder av paraffinvoks signifikante økninger i vann-avstøtning. Når en mengde på 0,5, 1,0 eller 2 % paraffinvoks ble anvendt, ble det erholdt verdier på 81, 86 og 90 % sam-menlignet med 52 % for kontrollen ikke inneholdende noe paraffinvoks.

Anvendeligheten av de vandige produkter på tre demonstreres også ved den følgende test. Et southern yellow furusplint-vedbord (2,54 x 20,32 x 10,16 cm) ble børstebe-handlet med det vandige system beskrevet ovenfor som V(c) på alle sider. Etter henstand i 6 dager ble det behandlede bord og et lignende ubehandlet bord plassert utendørs i regnet i en flat stilling i 5 timer. Den gjennomsnittlige nedbør for det lokale område ble målt til 3,81 cm i løpet av denne periode. Bordene ble veiet før og etter at de var ut-satt fccrregnet, og resultatene er vist i den etterfølgende tabell.

Utendørs svellingstest

Reduksjonen i vekt vann absorbert er signifikant og representerer en vannavstøtning på 82 %. Vannavstøtnin-gen måles som følger:

Claims (1)

1. Vanndispergerbart materiale anvendbart ved fremstilling av vandige, vannavstøtende produkter, karakterisert ved at det omfatter (a) fra 0,04 til 10 vekt% av minst ett mettet hydrocarbonvoks, (b) minst ett metallsalt av en organisk carboxylsyre i en mengde tilstrekkelig til å tilveiebringe et metallinnhold i materialet på fra 1 til 30 vekt%, (c) fra 3 til 30 vekt% av minst ett overflateaktivt middel, og (d) opp til 96 vekt% av minst ett hydrocarbonløsn-ingsmiddel•