NO174333B - Preserveringselementer inneholdende organiske borforbindelser og deres anvendelse - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører nye preserveringselementer inneholdende organiske borforbindelser og deres anvendelse for å beskytte bygningsmaterialer, spesielt tømmer og murverk, som er utsatt for angrep av sopp eller insekter.

Uorganiske borforbindelser er velkjente som preserveringsmidler for tømmer og andre materialer mot angrep av sopp eller insekter. Nyere utviklinger har innbefattet anvendelsen av formede staver, korn eller tabletter av uorganiske borforbindelser for innsetning i forutformede hulrom i tømmer. US patent nr. 4.269.875 beskriver formede tømmer-preserveringselementer omfattende sammensmeltede monolittiske legemer av trepreserveringsholdige borforbindelser, spesielt boroksyd. Disse elementer er særlig egnet ved behandling av tømmer så som nye snekkerarbeider før soppangrep som en beskyttelse snarere enn botebehandling, ettersom de bare er langsomt oppløselige og har utstrakte levetider in situ. En ulempe med disse elementer er at de er kostbare, ettersom de er vanskelige å fremstille unntatt ved støping.

Britisk patent nr. 2.114.003 foreslår preserverings-tabletter av uorganiske borforbindelser som er formet ved kompresjon til å passe i forutformede hulrom i tømmer eller andre materialer. Disse tabletter løser seg raskere enn de sammensmeltede produkter fra US patent nr. 4.269.875 i fuktigheten tømmeret inneholder, men lider av den ulempe at de er mekanisk svake, unntatt når de er fremstilt i nærvær av et hensiktsmessig klebende bindemiddel så som stivelse.

Både tabletten og de sammensmeltede elementene er fullstendig avhengige av den tilstedeværende fuktigheten på stedet hvor de settes inn i tømmeret, for å oppløse preserveringsmiddelet og transportere det gjennom årringene til områdene som skal beskyttes. Under noen betingelser kan dette føre til at for lite preserveringsmiddel transporteres tidsnok til å forhindre at ødeleggelsen begynner. Denne vanskeligheten er erkjent og anvendelsen av meget konsen-trerte løsninger av uorganiske borater og borsyre i glykoler er foreslått brukt i forbindelse med sammensmeltede borat-elementer eller borat-tabletter for å overvinne dette pro-blemet. Ifølge US patent nr. 4.610.881 hjelper glykol boratet til å trenge gjennom de ytre deler av treverket raskere.

Andre formede legemer av uorganiske borater som er i stand til å binde vann ved hydratisering og deres anvendelse som preserveringsmidler er beskrevet i US patent nr. 4.661.157.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse frembringes et formet preserveringselement som inneholder faste organiske borforbindelser som hydrolyseres i nærvær av fuktighet.

Forbindelsene har smeltepunkt fortrinnsvis i området ca. 50°C - 2 00°C. Disse kan lett formes til formede elementer ved fusjon og støping eller ekstrudering lettere og mer øko-nomisk enn når preserveringselementet består av uorganiske bormaterialer alene. Dette er spesielt tydelig i tilfellet ekstrudering, ettersom de kan ekstruderes ved lave tempera-turer med vanlige innretninger som brukes f.eks. i plast-industrien.

Foretrukne organiske borforbindelser er borforbindelser med smeltepunkter i det ønskede området. Typiske estere som kan brukes er mono-(2-metyl-2,4-pentandiol)monoborat, trietandioldiborat, tri-(2,3-dimetyl-2,3-butandiol)diborat, tri-(2,5-dimetyl-2,5-heksandiol)diborat, tri-(2,6-dimetyl-4-heptanol)borat, trietanolaminborat og tri-iso-propanolamin-borat. Disse materialer hydrolyseres i nærvær av den fuktighet som typisk finnes i tømmer og andre bygningsmaterialer og gir borsyre og den organiske bestanddel som kan være en diol, énverdig alkohol eller et alkanolamin. Den organiske be-standdelen er blandbar med vann og gjennomtrenger substratet og virker som et løsningsmiddel for transport av den aktive borsyrebestanddel og ikke-hydrolysert organisk borforbindelse gjennom substratet.

Det er et spesielt trekk ved denne oppfinnelsen at nær-været av det frie organiske hydrolyseprodukt letter bevegel-sen av borsyrepreserveringsmiddelet gjennom tømmer, spesielt gjennom årringene på lignende måte som det som beskrives i US patent nr. 4.610.881 for overflatebehandling, og bringer borsyre effektivt inn i alle områder som er utsatt for øde-leggelse raskere enn når de formede produkter som er beskrevet- i tidligere beskrivelser anvendes. For eksempel muliggjør etter hydrolyse en fri glykol og løsning av borsyre øyeblikkelig begynnelse av diffusjon, mens med et element omfattende faste uorganiske materialer, må den aktive bestanddel oppløses i tilstedeværende fuktighet i substratet før diffusjon vil forekomme.

I de tidligere omtaler er det således en sammenlignings-vis langsommere prosess at integriteten til de formede produkter forsvinner. Rask adgang til preserveringsmidlene er avgjørende for å redusere risikoen for kontinuerlig angrep av sopp eller insekter i avhjelpende behandlinger og også for beskyttelsestiltak. Denne tidlige gjennomtrengning av pre-serveringsmaterialer gjennom substrater med fuktighetsinnhold som anses vanlig for overflatebehandlet tømmer er verdifullt i tilfelle tidlig nedbrytning av overflatebelegg.

I praksis fremstilles produktene ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis i form av sylindriske staver eller korn. De anvendes ved å etablere et hulrom ved å bore et hull til den ønskede dybde i substratet som skal beskyttes, innsette én eller flere staver eller korn, og tette hullet med et lokk, en plugg eller et vanlig fyllmiddel.

Produktene ifølge foreliggende oppfinnelse kan med fordel anvendes ved både beskyttende og hjelpende behandlinger. I Storbritannia har nye snekkerarbeider typisk et gjennomsnittlig fuktighetsinnhold mellom 12% og 15%. Dette opprett-holdes under normale omstendigheter i ytre betingelser hvor snekkerarbeidet er beskyttet med et passende overflatebelegg. Når snekkerarbeidet er utilstrekkelig behandlet, vil fuktig-hetsinnholdet stige til ca. 25-3 0%, og det er først da at be-tingelsene er egnet for formeringen av slike sopp som fører til tørr og våt råte som er ansvarlig for de fleste tilfeller av skade.

Produktene ifølge denne oppfinnelse vil begynne å sprenges i løpet av en forholdsvis kort tid når de bringes i kontakt med substratet, først til en pastaaktig masse som hefter til veggene som omgir det forutformede hulrom hvor diffusjon forekommer gjennom veggene gjennom hele deres over-flate inn i substratet. Med tiden forsvinner det pasta-aktige materialet ettersom borsyren og det organiske materialet diffunderer, men det kan lett erstattes etter regelmessig inspeksjon og innsetting av nye staver eller korn i.hulrommet. I praksis kan oppløsning av blandingene forekomme i tømmer som inneholder 12-15% fuktighet på så kort tid som noen få uker.

I et aspekt av oppfinnelsen kan blandinger av organiske borforbindelser brukes til å kontrollere tilgjengeligheten av borsyre fra de formede produkter. Ideelt sett burde be-skyttelsessystemet gi først en rask, høy konsentrasjon av preserveringsmiddel for å stoppe aktiviteten av skade-organismer, etterfulgt av en langtidsfrigjøring av lave konsentrasjoner preserveringsmiddel for å opprettholde be-skyttelsen. Således kan en kombinasjon av organiske borforbindelser som viser forskjellige hydrolysehastigheter brukes til å variere diffusjonshastigheten av borsyre gjennom substratet.

De organiske borforbindelser som brukes ifølge denne oppfinnelse inneholder typisk 2,5 - 7,5% bor som alt fore-ligger som borsyre ettersom forbindelsene blir fullstendig gjenstand for hydrolyse.

I et andre foretrukket aspekt av denne oppfinnelsen kan tilgjengelig bor økes ved å dispergere vannløselige uorganiske borater i de organiske borforbindelser under fremstilling av de formede elementer.

De uorganiske borater velges fortrinnsvis fra alkali-metall-borater så som natriumtetraborat eller natriumoktaborat-tetrahydrat, borsyre og boroksyd. I spesielt foretrukne blandinger er de dispergerte uorganiske borforbindelser blandinger av atskilte partikler som har forskjellige oppløsningshastigheter i den tilstedeværende fuktighet i substratene, slik at man får elementer som gir beskyttelse over lengre tidsrom. Blant disse forbindelser er borsyre lettest tilgjengelig, mens boroksyd som er glassaktig av natur, går meget langsomt i oppløsning.

Et eksempel på en sammensetning av et foretrukket element i vektdeler omfatter:

Forholdene mellom boratbestanddelene avhenger av oppløs-ningshastigheten som kreves for et spesielt formål. Under fuktige betingelser er f.eks. utlutning av vannløselige preserveringsmidler raskere, og således vil preserveringsmiddel som løser seg opp langsomt, så som borsyre, være nødvendig for å gi effektiv beskyttelse over lange tidsrom.

Generelt er et forhold boroksyd til andre borater og borsyre mellom 10:1 og 1:10 ønskelig.

Imidlertid er dette aspektet av oppfinnelsen ikke be-grenset til anvendelsen av uorganiske borforbindelser ettersom andre vannløselige forbindelser med fungicide eller insekticide egenskaper også kan dispergeres i den organiske borforbindelsens matriks. Eksempler på egnede forbindelser er kopper-, arsen- og krom-salter og fluorider så som natriumfluorid.

Det er klart at jo mer tilgjengelig preserveringsmiddel det er i de formede elementer, jo større område ut fra ele-mentet kan beskyttes før spaltningen er fullstendig og preserveringsmiddelet lutes ut fra substratet. Med fordel har man funnet at opptil 5 vektdeler partikkelformet uorganisk preserveringsmiddel til 1 vektdel organisk borforbindelse kan brukes uten skadelig å påvirke elementenes struktur eller mekaniske stabilitet under deres fremstilling og bruk. Derfor gir de organiske borforbindelser ikke bare en raskere adgang til preserverende borelementer enn tidligere mulig med faste preserveringselementer, men de er også meget effektive matrikser for dispergering av andre pre-sérveringsmidler for å danne elementer ved mer økonomiske prosesser.

Oppfinnelsen vil videre illustreres ved henvisning til det følgende eksempel:

Eksempel I

Prøver av tri-(2,2-dimetyl-l,3-propandiol)diborat og tri-(2,3-dimetyl-2,3-butandiol)diborat ble smeltet og støpt til sylindriske staver med en diameter på 13 mm.

Snekkerkvalitetsfurustykker 450 mm lange med justerte dimensjoner på 44 x 94 mm ble fremstilt. Ved midtpunktet til hvert stykke ble et 13 mm hull boret gjennom 94 mm dimen-sjonen til 6 mm fra bunnflaten. Stavene ble innsatt i hullene med en tilstrekkelig øvre åpning for plugging til å gjøre det mulig å inspisere dem regelmessig. Sammenligningsprøver ble fremstilt ved å bruke vanlige staver som kan kjøpes, omfattende 67% natriumoktaborat-tetrahydratpreserveringsmiddel.

Replikatstykker ble stablet i sjikt med trestifter plassert mellom hvert lag i termostatisk kontrollerte luftsirkulasjonsrom med relative fuktigheter på 65% og henholds-vis 100%. Disse ga gjennomsnittlig fuktighetsinnhold i tømmerstykkene på ca. 12% og 24% for forsøkenes varighet.

Med månedlige mellomrom gjennom en eksponeringstid på 6 måneder ble tømmerstykkene undersøkt for å fastslå stavenes tilstand og diffusjonsavstand av bor ved å bruke kurkumin-forsøket. De oppnådde resultater er vist i den følgende tabell I.

a - Økning i lateral diffusjon gjennom tverrsnitt b - Ingen indikasjon ved 25 mm

c - sprengt - redusert volum med skorpeaktig tekstur av liten rest - i stor grad forsvunnet, liten mengde rest materiale.

Eksempel II

Prøver av mono(2-metyl-2,4-pentandiol)-monoborat og tri-(2,3-dimetyl-2,3-butandiol)diborat ble smeltet og støpt til sylindriske staver med en diameter på 13 mm. Lignende prøver ble fremstilt ved å bruke disse forbindelser, men med inn-føring av finfordelte uorganiske borforbindelser som vist i tabell 2 før støping.

Disse prøver ble oppnådd ved å smelte den organiske borforbindelsen og sette den uorganiske borforbindelsen til smeiten. Den hellbare blanding ble så støpt til staver som forut.

Stavene ble innsatt i furustykker og plassert i termostatisk kontrollerte luftsirkulasjonsrom som beskrevet i eksempel I.

Stavene ble undersøkt annenhver måned over en eksponeringstid på 6 måneder. De oppnådde resultater er vist i tabell 2.

Claims (8)

1. Formet preserveringselement for tømmer eller murverk, karakterisert ved at det inneholder en fast organisk borforbindelse som er hydrolyserbar med vann.

2. Element ifølge krav 1, karakterisert ved at den organiske borforbindelse er en borester med smeltepunkt mellom 50°C til 200°C.

3. Element ifølge krav 2, karakterisert ved at boresteren er mono (2-metyl-2,4-pentandiol)monoborat, trietandioldiborat, tri-(2,3-dimetyl-2,3-butandiol)diborat, tri-(2,5-dimetyl-2,5-heksan-diol)diborat, tri-(2,6-dimetyl-4-heptanol)borat, trietanolaminborat, tri-isopropanolaminborat eller tri-(2,2-dimetyl-1,3-propandiol)diborat.

4. Element ifølge hvert av de foregående krav, karakterisert ved at det inneholder 2 eller flere organiske borforbindelser med forskjellige hydrolysehastigheter.

5. Element ifølge hvert av de foregående krav, karakterisert ved at det også inneholder en vannløselig, uorganisk borforbindelse.

6. Element ifølge krav 5, karakterisert ved at den uorganiske forbindelse er ett eller flere alkalimetallborater, boroksyd eller borsyre.

7. Element ifølge krav 6, karakterisert ved at vektforholdet borsyre til andre borater er mellom 1:10 og 10:1.

8. Anvendelse av et preserveringselement ifølge kravene 1-7 for preservering av murverk eller tømmer mot angrep av sopp eller insekter, idet det i murverket eller tømmeret formes et hulrom hvor preserveringselementet settes inn, hvoretter ele-mentet dekkes med et lokk, en plugg eller lignende.