NO794319L - Fremgangsmaate for behandling av tre, samt preparat for anvendelse ved fremgangsmaaten - Google Patents

Description

"Fremgangsmåte for behandling av tre, samt preparat for anvendelse ved fremgangsmåten".

Oppfinnelsen vedrører behandling av tre for forbedring

av dets egenskaper. Mer spesielt vedrører den impregnering av tre med harpiks og eventuelt med forskjellige additiver, f.eks. konserveringsmidler og brannhemmende midler.

Det er en kjensgjerning at tre utvider seg og trekker seg sammen i avhengighet av svellingsgraden i dets cellevegger.Treets cellevegger oppviser varierende grader av svelling alt avhengig av det spesielle løsningsmiddel eller den løsnings-middeldamp som det utsettes for, og dets affinitet for dette

løsningsmiddel eller denne løsningsmiddeldamp. således bevirker eksponering for vann eller vanndamp høy grad av svelling,

og eksponering for mindre polare løsningsmidler eller løsnings-middelblandinger, f.eks. etanol/xylen-blanding, bevirker at dets cellevegger dehydratiserer, hvilket resulterer i krymping.

I tillegg til dette har treets cellevegg, som består hoved-sakelig av cellulære kjeder*maksimal porøsitet når den er svellet, d.v.s. at det frie rom mellom aktuelle cellulære kjeder er stort, og når den ikke er svellet, er porøsiteten meget lav. Følgelig er størrelsen og mengden av molekyler som kan avsettes i treets cellevegger avhengig av graden ev svelling i celleveggene.

Ovennevnte egenskap hos tre er blitt anvendt på en rekke måter for tilveiebringelse av spesifikke egenskaper i tre. Således kan vannløselige polyglykoler, f.eks. polyetylenglykol som har molekylvekt ca. 3000-6000, innføres i cellevegger i tre i våt eller svellet tilstand. (Se "New and Better Ways to Dimensionally StabilizeWood",A.J.Stam>Forest Products journal, 9(1959):3,107-110, og "PEG of the Woodworker'sHeart", Harry C. Leslie, Man society Technology, AJournal of Industrial ArtsEducation, 33(1):13-16, Sept. é Okt., 1973.) Slike polyglykoler har lavt damptrykk og, forskjellig fra vann, fordamper de bare meget langsomt. Følgelig er ovennevnte behandling meget effektiv med hensyn til å forhindre sprekkdannelser og sprekking av tre. En slik behandling anvendes ofte for behandling av tre-skjæringer, statuer osv. og gir disse tregjenstander lang levetid selv når de lagres i tørr atmosfære. Imidlertid forblir polyglykoler vannløselige og vil lekke ut når tre som er behandlet med slike, eksponeres for våte betingelser. Nyttig-

heten ved denne behandling er derfor svært begrenset.

Under anvendelse av omtrent samme idé er vannløselige fenol- og ureaharpikser med lav molekylvekt blitt anvendt for behandling av tre. (Se US-patenter nr. 3.968.276, 3.519.476

og 3.493.417). For fiksering av disse harpikser i treets cellevegger kreves det etterfølgende varmebehandling for herding av fenolharpiksen slik at den gjøres uløselig. Svært ofte anvendes en kombinasjon av varme og trykk for ytterligere å fortette treet. En slik behandling krever, selv om den er effektiv, spesialutstyr og utføres derfor bare for industriell produksjon av spesialartikler hvor resistens overfor vann eller kjemikalier eller strukturell styrke eller en kombinasjon av disse trenges.

Mange andre polymerer er blitt anvendt for impregnering av tre. Noen av disse inkluderer anvendelse av monomerer av akryl-type (us-patent nr. 3.663.261), polyisocyanat (US-patent nr. 3.539.386) og dibrompropylglycidyleter (US-patent nr. 3.483.021). Alle disse behandlinger krever en sekundær behandling av tre etter impregneringstrinnet for polymerisering av monomerene in situ for fiksering i treet. Den sekundære behandling som oftest anvendes, er å oppvarme det impregnerte tre, selv om man, når det gjelder monomerer av vinyltype, f.eks. akryl, også kan anvende gammastråle-eksponering. Kravet om en sekundær behandling etter impregneringen er kostbart og brysomt. Følgelig har ingen av disse teknikker funnet særlig mottagelighet i indu-strien.

Selv når treets cellevegger er i våt eller svellet tilstand, kan bare relativt små molekyler trenge gjennom treets cellevegger. Den aktuelle størrelse av molekylet som vil gjennom-trenge treets cellevegger, er avhengig av graden av svelling og treslaget. Polymerer som har stor molekylstørrelse, vil ikke trenge gjennom selv en svellet trecellevegg. Således er f.eks. polyvinylacetat- og polyakrylat-emulsjoner blitt brukt i årevis for fremstilling av klebemidler og maling for tre. Ulik kondensasjonspolymerer, f.eks. den fenolharpiks som er nevnt tidligere, fremstilles disse emulsjoner ved friradikal- eller kjedepolymerisasjon og inneholder ikke noen særlige mengder av komponenter med lav molekylvekt. (Se Text Book of polymer Science,F.W.Billmeyer, jr<T>., Interscience Publisher, 1966).

Følgelig, når tre behandles med disse emulsjoner, sveller

treets cellevegger på grunn av nærvær av vann, men polymer-molekylene er for store til å trenge gjennom selv den svellede trecellevegg. Følgelig får treet et beskyttende belegg, men dets andre egenskaper, f.eks. resistens overfor sprekkdannelse og oppsprekking påvirkes ikke. Det er derfor ikke nyttig å anvende en vannbåret polymer med stor molekylstørrelse for oppnåelse av formålet i henhold til oppfinnelsen.

Vinylharpikser med lav molekylvekt, f.eks. akrylharpikser, ér kjent, men deres anvendelighet for behandling av trecelle-vegger for forbedring av sprekk-resistens, dimensjonsstabilitet og andre egenskaper er ikke blitt anerkjent. Eksempelvis er det foreslått slike harpikser for anvendelse i bonemidler som nivelleringshjelpemiddel.

Alkyder er kondensasjonspolymerer og inneholder en be-tydelig mengde av komponenter med lav molekylvekt (læreboken til polymer Science, se ovenfor). Videre tverrbindes alkyder og herder, d.v.s. at de blir løsningsmiddelresistente og delvis usmeltelige, ved reaksjon med luft. Tidligere var bare alkyder som var løselige i organiske løsningsmidler standard-materialer i handelen. De organiske løsningsmidler i disse alkyder sveller ikke trecelleveggene. Mange av dem krymper faktisk trecelleveggene ved forskyvning av vann og reduserer porøsiteten i treet.

I det siste tiår eller så er alkyder som er løselige i

vann eller i en vann-polart løsningsmiddel-blanding blitt tatt i utstrakt bruk i industriferdigbehandling, f.eks. som belegg for vaskemaskiner, kjøleskap, biler o.s.v. Imidlertid var man ikke klar over at de også danner basis for tilveiebringelse av de sterkt ettersøkte egenskaper med hensyn til å redusere sprekkdannelse og oppsprekking, innføring av dimensjonsstabilitet,

og i stand til å gi treet praktisk talt permanent brannhemmende og konserverende behandling>uten noen sekundær etterimpregner-ingsbehandling med hensyn til oppvarmning eller eksponering for gammastråler. Enkel eksponering for luft er tilstrekkelig til å tverrbinde dem slik at de danner en polymer in situ. Videre, idet de er i vann, og inneholder emrikelig mengde av små, men reaktive molekyler, har de utmerket gjennomtrengningsevne inn i treets cellevegger.

i den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen avsettes spesifikke kjemiske blandinger permanent i celleveggene til trefibre, idet kombinasjonen av kjemikalier som skal deponeres*er blitt løseliggjort i vann eller vann/vannblandbare løsnings-J■ ■

middelkombinasjoner, slik at treets cellevegg vil svelle og således gi maksimal penetrering av kjemikaliene inn i selve veggen. De kjemikalier som utvelges, er slike at minst én av komponentene i blandingen omfatter molekyler med liten størrelse*som er i stand til å tre inn i det frie rom i celleveggene i nærvær av løsningsmidlet, og som er i stand til å bli omdannet ved omgivelsesbetingelser, enten av seg selv eller hjulpet av nærvær av andre kjemikalier som kan tjene som katalysatorer,

til en vann-uløselig form, hvorved samtidig andre vannløselige kjemikalier innfanges som kan være tilfistéde i blandingen, og derved elimineres eller i stor grad reduseres tendensen hos hele blandingen til å lekke ut ved påfølgende behandling av treet med vann eller vannholdige løsninger.

Det kjemikalium som er i stand til å bli omdannet til en vann-uløselig form som anvendes i henhold til oppfinnelsen, kan være en vann-fortynnbar alkyd eller en modifisert vann-fortynnbar alkyd. Eksempler på slike alkyder er vann-fortynnbare alkyder med lang, middels, eller kort oljelengde som for tiden er kommersielt tilgjengelige fra en rekke forskjellige produ-senter*og som er velkjente på det industrielle belegnings-område. Modifiserte alkyder*f.eks. uretanmodifiserte alkyder*er også kommersielt tilgjengelige og velkjente på området. Slike alkyder eller modifiserte alkyder er generelt løselige i vann eller vann-polart løsningsraiddel-blandinger i nær nøy-trale eller svakt alkaliske løsninger. Eksempler på polare løsningsmidler er butanoi eller høyere alkoholer, ketoner, butyl-"cellosolve", butylkarbitol, propasol og N-metyl-pyrrolidon.

For bakgrunnens skyld nevnes at det er kjent at alkydharpikser fremstilles ved å kombinere syntetiske tobasiske syrer, f.eks. ftalsyreanhydrid*isoftalsyreanhydrid, trimelitt-syreanhydrid, med syntetiske eller naturlige fettsyreoljer, f.eks. glycerider av fettsyrer.Fettsyrene eller deres glycerider som anvendes, inneholder generelt blandinger av fettsyrer av varierende kjedelengder og varierende grad av umettet-

het i kjeden.

Alkyder kan modifiseres ytterligere ved at de kombineres med forskjellige glykoler. Eksempler på glykoler som vanligvis anvendes, er pentaerytritoldietylenglykol. Mer drastiske forandringer i alkydens egenskaper kan frembringes ved tverrbinding av dem ved tilsetning av isocyanater, f.eks. toluen-di-isocyanat. Sistnevnte alkyder kalles vanligvis uretanmodifiserte alkyder. Uretanmodifiserte alkyder tørker til meget hårdere belegg enn alkyder som ikke er modifisert slik. Andre eksempler på modifiserte alkyder inkluderer modifisering ved omsetning av dem med naturlige harpikser, f.eks. kolofonium, eller med andre syntetiske harpikser, f.eks. fenolharpikser, aminoharpikser, silikonharpikser, eller ved omsetning av dem med imider, styren og lignende.

Den endelige molekylvekt eller polymerisasjonsgrad hos alkydene reguleres ved tilsetning av regulerte mengder av et overskudd av én av reaksjonspartnerne - fettsyrer eller glykoler. Følgelig inneholder de ferdige alkyder generelt små mengder av uomsatte hydroksyl- eller syregrupper eller av begge. Alkyder som er fremstilt ved anvendelse av relativt lave forhold mellom syntetisk flerbasisk syre og fettsyre, kalles alkyder med lang oljelengde, de som fremstilles med et meget høyt forhold, kalles alkyder med kort oljelengde, og de som fremstilles med et mellomliggende forhold, kalles alkyder med middels oljelengde.

Alkydharpiksene av ovennevnte type er løselige i både aromatiske, og alifatiske hydrokarbonløsningsmidler, og de er uløselige i de fleste polare løsningsmidler såsom vann, metanol og butanol. I den senere tid er alkydharpikser blitt omsatt med forskjellige kjemikalier for forbedring av deres løselighet i polare løs-ningsmidler. Dette kan istandbringes ved innføring av sterkt polare grupper i alkydstrukturen. Som eksempel på dette kan alkyd lages ved anvendelse av et overskudd av syre hvorved det ferdige produkt har et syretall som varierer fra ca. 10 til 100, fortrinnsvis ca. 20 til 60. Syregruppene nøytraliseres så delvis eller helt under anvendelse av et amin eller ammoniakk eller en kombinasjon av aminer og ammoniakk. De således frem-stilte produkter er da løselige i slike polare løsningsmidler som metanol, butanol, karbitol, butyl-"Cellosolve" (etylen-

glykolmonobutyleter) og blandinger av slike løsningsmidler

med vann. For oppnåelse av full løselighet kan det være nød-vendig å anvende blandinger av løsningsmidler av ovennevnte type. Eksempelvis har noen av disse alkyder større løselighet i høyerekokende løsningsmidler, f.eks. butylkarbitol (dietylen-glykolmonobutyleter) eller butyr-Mcellosolve",.og tilsetning av slike løsningsmidler kan øke den vannmengde som kan anvendes som en del av løsningsmiddelsystemet. Det er disse alkydharpikser som er blitt modifisert for oppløsning, i polare løs-ningsmidler som er nyttige i forbindelse med foreliggende oppfinnelse og som her refereres til som vann-fortynnbare alkyder.

Bortsett fra enkle alkyder, med kort, middels eller lang oljelengde, kan alkyder som er modifisert ved omsetning med isocyanater, akrylforbindelser eller andre egnede kjemikalier som vanligvis anvendes for modifisering av alkyder, anvendes for utførelse av oppfinnelsen. Disse modifikasjoner er de samme som dem som anvendes med organisk løsningsmiddelbaserte alkyder og som er blitt videre modifisert med nøytraliserbare syregrupper for løselighet i polare løsningsmidler.

Det skal bemerkes at foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til de typer av modifiserte alkyder som her er omtalt. Ethvert vann-fortynnbart polymert system som er løselig i polare løsningsmidler, eller blandinger av polare løsningsmidler,

eller blandinger av polart løsningsmiddel og vann, og som kan omdannes til et vann-uløselig stadium f.eks. ved herding ved eksponering for luft, ved fordampning av vann, eller ved forflyktigelse av en vannløseliggjørende aminkomponent under omgivelsesbetingelser med hensyn til temperatur og trykk, kan anvendes for utførelse av oppfinnelsen. For å oppnå beste resultater bør den harpiks man velger, inneholde minst 5 vekt% molekyler som har lavere molekylvekt enn ca. lOOO*fortrinnsvis 10 vekt% av molekyler som har molekylvekt under. ca. 1000. Dette vil fremkalle inntreden i det frie rom i treets cellevegg. De store molekyler som er. for store til å tre inn i det frie rom i treets cellevegg, danner et beskyttende og dekorativt sjikt på treets overflate.

Selv om alle vann-fortynnbare polymere systemer som beskrevet ovenfor er nyttige i bred målestokk i foreliggende oppfinnelse, skal det forstås at noen harpikser kan være mer til- fredsstillende enn andre for et spesielt formål. Eksempelvis avviker stabilitet hos harpiks/løsningsmiddelsystemene, og harpiksutfelling kan" inntreffe hurtigere i noen systemer enn i andre. Man har observert at valget av harpiks er mer kritisk med hensyn til stabilitet i mer fortynnede harpiksløsninger som inneholder mindre enn ca. 20 vekt% harpiks. I slike løsninger kan flere harpikser prøves for utvelgelse av én med optimale egenskaper. Eksempel 3 som gis nedenunder, illustrerer et harpiks/løsningsmiddelsystem som har relativt langvarig stabilitet ved lave harpikskonsentrasjoner.

Lik olje- eller organisk løsningsmiddel-fortynnbare alkyder reagerer de vann-fortynnbare alkyder eller modifiserte alkyder med oksygen i luften og tverrbindes slik at det dannes et vann-uløselig produkt. Graden av tverrbinding kan økes vesentlig ved tilsetning av små mengder, generelt 0,05 - 1,0 v"ekt%, av katalysatorer som tørkestoffer. Eksempler på tørkestoffer som. kan anvendes, er kalsium-, kobolt-, mangan- og zirkonium-naftenater eller gelaterte salter av kalsium, kobolt, mangan eller zirkonium.

Det er overraskende funnet at ovennevnte vann-fortynnbare alkydløsninger, hår de påføres tre, trenger gjennom treets cellevegg og ved påfølgende eksponering for: luft blir vann-uløselige. De kan derfor anvendes for stabilisering av treets cellevegger og gir således sterkt forbedret dimensjonsstabilitet eller redusert tendens til å utvide seg og trekke seg sammen med forandringer i fuktigheten.

Det er også overraskende.funnet at andre kjemikalier som normalt er vannløselige eller løselige i den ovennevnte alkyd-løsning, ved anvendelse i tilknytning til disse alkyd- eller modifisert alkyd-løsninger, også trenger gjennom treets cellevegger og ved påfølgende luftherding av alkydén eller den modifiserte alkyd blir fiksert i treet og er i alt vesentlig vann-ikke-utlutbare.

Derfor, i tilknytning til å gi dimensjonsstabilitet til tre, kan denne oppdagelse anvendes for behandling av tre med en rekke kjemikalier som gir treet langvarige og andre spesielle egenskaper. Således kan normalt vannløselige brannhemmende

kjemikalier anvendes for å gi behandlet tre varige ikke-vann-utlutbare brannhemmende egenskaper. Likeledes kan vannløselige

trekonserveringsmidler, både organiske og uorganiske, inn-føres i tre og ved herding av alkyden eller den modifiserte alkyd bli ikke-utlutbare og derved gi treet evne til å holde på disse forbindelser.selv under våte og fuktige bruksbeting-elser..

Oppfinnelsen kan anvendes på en rekke måter. Hvis det f.eks. ønskes å gi sprekk-resistens og dimensjonsstabilitet til tre, kan en enkelt behandling med en løsning av én vånn-fortynnbar alkyd som inneholder egnede tørrestoffer fulgt av luft-tørking, være tilstrekkelig. Den mengde av materiale som avsettes i treets cellevegger er proporsjonal med konsentra-sjonen av materialet i behandlingsløsningen. Dette henspiller på bindemiddelpolymeren så vel som på andre ingredienser, f.eks. trekonserveringsmidler eller brannhemmende midler.

Bindemiddelpolymeren som anvendes, kan være så konsentrert som ca. 70 vekt% eller så lav som ca. 5 vekt% i konsentrasjon. Generelt foretrekkes blandinger av ca. 5 vekt% og opp til ca.

30 vekt%, da over dette konsentrasjonsområde viskositeten til

løsningen blir svært høy. Svært viskøse løsninger bruker lang tid på å trenge inn i treet. Viskositeten kan senkes noe ved oppvarmning av løsningen. Imidlertid, ut fra et rent praktisk synspunkt, er det mer bekvemt å anvende romtemperatur og lavere konsentrasjonsområder. Selv ora konsentrasjoner på ca. 5 vekt% av harpiksbindemiddel viser avgjort forbedring i dimensjonsstabilitet hos behandlet tre og ved å fiksere andre additiver deri, bør en konsentrasjon på minst ca. 8 vekt% harpiks anvendes hvis man streber.etter vesentlig unngåelse av vann-utluting av additiver.

Mengden av trekonserveringsmiddel eller blandinger av trekonserveringsmidler som anvendes, avhenger igjen av graden av beskyttelse som Ønskes.Pentaklorfenol f.eks. kan anvendes i konsentras jonsområder på ca. 0,5-6 vekt%, fortrinnsvis ca.. 2-5 vekt%. Tributyltinnoksyd-addukter anvendes på den annen side i konsentrasjonsområder på ca. 0,1-0,5 vekt%. Likeledes kan brannhemmende midler eller blandinger av brannhemmende midler anvendes i konsentras jonsområder på ca. 2-15 vekt%, igjen av^-hengig av graden av beskyttelse som trenges. Andre trebehandlingskjemikalier som er innbefattet, er kobber-8-kinolinolat og kobberammoniumborat..

Treet kan behandles sekvensielt eller samtidig med konserveringsmidler, brannhemmende midler og harpiksbindemiddel. Hvis treet først behandles med brannhemmende middel eller trekonserveringsmiddel og deretter med bindemidlet i det foreliggende system, kan høyere nivåer av beskyttelse oppnås enn

hva som ville være mulig med en samtidig behandling. F.eks. kan et slikt brannhemmende middel som boraks være forlikelig med det foreliggende bindemiddelsystem opp til bare 4 vekt%,

og en større mengde trenges for avsetning i treet for det nivå av brannbeskyttelse som ønskes. Under slike omstendigheter kunne treet først bli behandlet med 10-15 vekt% boraks i vann og deretter med bindemidlet i det foreliggende system for. fiksering av den høyere konsentrasjon av boraks i celleveggene.

Harpiksbindemidlet og andre trebehandlingskjemikalier kan bringes i kontakt med treet ved hjelp av enhver passende teknikk. Slike konvensjonelle metoder som børsting, sprøyting, dypping eller å utsette treet for vakuum fulgt av behandlingsløsningen under trykk ved omgivelses- eller forhøyet temperatur er alle her iberegnet, avhengig av treet og den grad av gjennomtrengning som ønskes.

Konvensjonelle pigmenter, farvestoffer, fortykningsmidler, utflatingsmidler og drøyemidler, både organiske og uorganiske, kan inkluderes i reseptene etter ønske.

i

Eksempel 1

Forbedringen av treegenskaper ved hjelp av foreliggende oppfinnelse reflekteres i treets resistens overfor dimensjons-forandringer med forandringer i fuktighetsinnhold, og også dimensjonsforandringen i selve treet. For prøver av lønn (engelsk: maple) på 1,5 cm 3 impregnert med harpiksløsninger med konsentrasjon 20, 40 bg 60 vekt% og luft-tørket i 2 uker, ble de følgende prosentvise forandringer i dimensjoner ved metningsfuktighetsnivå og i tørr tilstand funnet.

Ovenstående resultater bie oppnådd ved bløting av tre-prøvene natten over i harpiksløsningene som er nevnt i følgende tabell. Etter den 2 uker lange lufttørkeperiode ble de på nytt bløtet i vann natten over. Ovnstørking foregikk ved 150°C inntil oppnåelse av konstant vekt - vanligvis i løpet av ca.

3 timer.

Det er innlysende at impregnering av tre med løsningen har resultert i store forbedringer av dimensjonsstabilitet og at dimensjonsstabiliteten som er tilveiebragt i tangential-retningen er større. Det er også signifikant at behandlingen resulterer i utligning av dimensjonsforandringene både i tangential- og radialretningeri. Forbedringen i dimensjonsstabilitet viser også at det er aktuell cellevegginntrengning

av polymeren.

Lignende resultater ble oppnådd da prøver av amerikansk lind, Pinus lambertiana og gul poppel ble behandlet med de ovennevnte løsninger.

Ved denne undersøkelse ble det også funnet at treet etter

behandling med harpiksløsningen, fulgt av luftherding i 1 uke, ikke vendte tilbake til sine opprinnelige dimensjoner. Prosent forandring i dimensjoner ved slik behandling av lønn er gitt nedenunder.

Dette er et ytterligere bevis på det faktum at polymeren virkelig trenger gjennom trecelleveggene.

Eksempel 2

Bortsett fra å gi dimensjonsstabilitet resulterer foreliggende behandling av tre også i sterkt forbedret sprekk-resistens. Dette ble vist ved at man tok 3 ekvivalente prøver av rød eik.

Prøve nr. 1 ble bare tørket i kalsineringsovn og er relativt fri for sprekker.

Prøve nr. 2 ble tørket i kalsineringsovn, vannmettet ved bløting i vann. i ca. 20 minutter og deretter ovnstørket. T-all-rike sprekker er synlige.

Prøve nr. 3 ble tørket i kalsineringsovn og deretter bløtet i det polymer system som er angitt i nedenstående tabell.. Etter ovnstørking er bare noen få små sprekker synlige.

Eksempel 3

Det er tidligere blitt nevnt at trekonserveringsmidler

og brannhemmende midler som normalt lekkes ut av tre ved eksponering for vann, f.eks. regn, kan fikseres vesentlig i treet og gjøres ikke-utlutbare ved hjelp av foreliggende oppfinnelse.

Pentaklorfenol anvendes vanligvis som konserveringsmiddel for tre. For dette formål oppløses pentaklorfenol generelt i en løsning av aromatiske og alifatiske hydrokarboner. Tre-stykker som er behandlet med pentaklorfenol mister ved utluting med vann konserveringsmidlet i svært stor hastighet, således ble en • 1 cm 3 trebit behandlet med 5 vekt% pentaklorfenol, og dets klorinnhold ble analysert før og etter utluting med vann (1 måned) under anvendelse av "Energy-Dispersive" røntgenanalyse (EDXA). Analyse med hensyn på fravær av klor i den utlutede prøve viser tydelig at mesteparten av pentaklorfenolen var utlutet. En annen trebit på 1 cm ble behandlet med en løsning av 5 vekt% pentaklorfenol og 14 vekt% vann-fortynnbar alkyd. Trebiten ble lufttørket i 30. dager. Igjen ble klorinnholdet analysert vinder anvendelse av EDXAfør og etter vann-utlutingen (1 måned).Resultatene viser tydelig at svært lite klor var gått tapt - polymeren hadde fiksert pentaklorfenolen i treet. Denne samme metode kan anvendes for å tilsette andre kjemi kalier til tre, f.eks. brannhemmende midler, og å gjøre dem ikke-utlutbare.

behandlingsløsningen ble fremstilt av kombinasjonen av blandingene A og B som er angitt i følgende tabell.

Eksempel 4

Dette eksempel viser at et brannhemmende middel, i likhet med konserveringsmidlet fra eksempel 3, kan avsettes inne i cellevegger og fikseres mot vann-utluting ved hjelp av harpiksen.

Fremgangsmåten fra eksempel 2 ble gjentatt, med unntagelse av at bindemiddelblandingen fra eksempel 2 ble tilsatt 42 g (5%) natriumborat. De trebiter som ble brukt, hadde dimensjonene 5 cm x 10 cm x 1/2 cm. Etter behandlingen av trebiten ble denne lufttørket ved romtemperatur i 2 uker. Den ble så kuttet opp til halv bredde.' Én av halvpartene ble gjentatte ganger vasket med vann og lufttørket. De vannvaskede og de uvaskede deler av trebiten ble eksponert for en tent fakkel . som ble holdt i en avstand av 10 cm fra enden på den side av trebiten som hadde årringer. For begge trebiters vedkommende tok det 8 minutter før forkulling begynte. Til sammenligning begynte en ubehandlet trebit under identiske betingelser å

forkulle i løpet av 4 minutter.

Foranstående omtale og de forsøk som er gjort illustrerer primært foreliggende oppfinnelse med vann-fortynnbare alkydharpikser. Som angitt, kan oppfinnelsen utføres med ethvert vann-fortynnbart polymersystem som er løselig i polare løsnings-midler eller blandinger av polare løsningsmidler og vann når de deretter kan omdannes til et vann—uløselig stadium. I denne henseende har vann-fortynnbare filmdannénde harpikser fremstilt av vinylmonomerer vist seg å ha fordelaktige egenskaper

i forbindelse med oppfinnelsen. Disse vinylmonomer-avledede vann-fortynnbare harpikser omdannes til en vann-uløselig form ved vannfordampning og filradannelse og/eller ved forflyktigelse av ammoniakk eller et amin som er blitt omsatt med syregrupper i harpiksen.

De vinylmonomer-baserte vannfortynnbare harpikser er fordelaktige ved det at de kan blandes med meget mindre organisk polart løsningsmiddel enn de vann-fortynnbare alkydharpikser. Faktisk krever visse typer av disse vinylharpikser ikke noe

organisk løsningsmiddel i det hele tatt og settes sammen med vann utelukkende som løsningsmiddel som åpenbart og krevd be-skyttet i den samtidige søknad nr..

I foreliggende tilfelle kan små mengder av vannblandbart organisk løsningsmiddel bli anvendt for tilveiebringelse av en vinylharpiks som vil danne en film under omgivelsesbetingelser. Anvendelse av bare små mengder av organisk løsningsmiddel (generelt mindre enn ca. lo vekt%, og fortrinnsvis mindre enn 5 vekt%, regnet på hele blandingen) har både miljømessige og økonomiske fordeler. De funksjonelle fordeler er de mest betydningsfulle.

I denne forbindelse er de organiske koløsningsmidler som anvendes for å gi alkydpolymerblandingen vann-fortynnbarhet, også gode løsningsmidler for noen av de mørkfarvede kjemikalier som naturlig er til stede i treet. Følgelig bringer anvendelse av disse løsninger på tre disse mørkfarvede forbindelser til overflaten, mørkner treet og gir et minus til dets naturlige skjønnhet. I tillegg skaper de vannblandbare organiske løsningsmidler vanskeligheter med hensyn til visse typer av vannløselige kjemikalier, f.eks. trekonserveringsmidler og brannhemmende midler, som tilsettes til produktet for. permanent disposisjon i treet som er behandlet med preparatet. Tilsetning av visse av disse forbindelser til et preparat som inneholder store mengder av organisk løsningsmiddel separerer blandingen i to sjikt - et harpiks-koløsningsmiddelsjikt og et vann/trekonserveringsmiddel og/eller brannhemmingsmiddelsjikt. Dette fenomen utelukker anvendelse av de fleste vannløselige forbindelser for sammensetning av en enhetlig trebehandlings-løsning, og de systemer som inneholder større mengder av organisk løsningsmiddel er således bare nyttige når de anvendes i tilknytning til kjemikalier som har en rimelig størrelse av løselighet i blandingen, f.eks. pentaklorfenol eller brannhemmende midler som er løselige i polare løsningsmidler. Slike forbindelser er kostbare sammenlignet med vannløselige forbindelser og er ofte ikke så effektive i de samme mengder. Anvendelse av harpikser dannet fra vinylmonomerer som tillater anvendelse av en relativt liten mengde av organiske ko-løsningsmidler unngår de forannevnte problemer som er for

hånden i systemer som krever større mengderi av organiske ko-løsningsmidler.

Polymerer dannet fra slike vinylpolymerer som akrylpoly-merer, både kopolymerer og homopolymerer, fremstilles generelt ved reaksjoner som resulterer i en relativt snever molekylvekt-fordeling. Som tilfellet er med alkydharpiksene, bør den ut-valgte vinylbaserte harpiks inneholde minst 5 vekt% av de til-stedeværende harpiksmolekyler som har lavere molekylvekt enn

ca. 1000 og fortrinnsvis minst ca. lo vekt% av harpiksmolekyler som har molekylvekt under ca. 1000. I den foretrukne utførel-ses f orm ønskes det å ha med i preparatet tilstrekkelig store molekyler som ikke kan trenge gjennom trecelleveggen og derfor danner et beskyttende og dekorativt ytterflatebelegg. For dette formål vil de foretrukne preparater, vanligvis omfatte å

kombinere to forskjellige vinylpolymerer, én som har de små molekyler.for gjennomtrengning inn i treet, og den annen som har relativt store molekyler for filmdannelse på overflaten av treet. De større molekyler vil generelt ha en molekylvekt på ca. 20.000-—200.000, idet en typisk sammensetning har 95%av molekylene i et molekylvektområde på 90.000-110.000.

Man-har funnet at dé^fleste , emulsjoner: tsom lages ved emulsjonspolyraerisering av vinylholdige monomerer kan anvendes for sammensetning av behandlingsløsningen. Eksempler på monomerer som inneholder en vinylgruppe er vinylacetat, metylmet-akrylat, etyletakrylat, akrylamid, akrylnitril, styren, isopren, og maleinsyreanhydrid. Disse monomerer kan polymeriseres i seg selv for dannelse av homopolymerer. Fortrinnsvis anvendes imidlertid en skjønnsomt utvalgt blanding av monomerer for regulering av slike egenskaper som minste filmdannende temperatur, hårdheten av den tørkede film osv.Polymerisasjonen utføres generelt i fravær av oksygen under anvendelse av en friradikal initiator, f.eks. et peroksyd, idet monomeren eller monomerblandingen er suspendert i vann, ved agitering og dens temperatur regulert over den temperatur som trenges for å spalte initiatoren.

Mange akrylemulsjoner som er i handelen, inneholder organiske koløsningsmidler som tjener som fortykningsmidler og/eller koalescerende midler. Hvis vannløselige trekonserveringsmidler eller brannhemmende midler tilsettes til disse, kan flokkulering av emulsjonen eller ett eller flere av additivene inntreffe.

Eksempler på emulsjoner som er funnet egnet skal gis senere. Andre emulsjoner som er filmdannere ved eller under romtemperatur og er stabile'i nærvær av additivene, kan anvendes.

De lavmolekylære polymerer, enten i emulsjonsform eller som klare løsninger, syntetiseres meget på samme måte som den polyraerisasjonsreaksjon som er beskrevet ovenfor, med unntagelse av at en egnet kjedeoverføringsingrediens inkluderes i reaksjonsblandingen.

Emulsjonspolymerer som har stor eller liten molekylvekt, når de lages ved anvendelse av en syre, f.ekSé akrylsyre eller metakrylsyre, eller en blanding av slike syrer, som del av monomerblandingen, har tendens til å danne klare løsninger ,når aminer eller ammoniakk tilsettes til dem for hevning av deres pH-verdi til det alkaliske område, generelt over 8 eller 8,5.

Selv om dé er løselige i sin form, når de anvendes som bindemidler eller filmdannende midler, taper de ammoniakk eller det flyktige amin (hvis et flyktig amin er anvendt for justering av pH-verdien) ved fordampning og blir vann-uløselige.

Når en blanding av en polymer med høy molekylvekt og en polymer med lav molekylvekt anvendes, gjennomtrenger polymeren . med lav molekylvekt, sammen med vann og additivene, treets cellevegger og blir ved fordampning av vann avsatt deri.Frak-sjonen, med høy molekylvekt tilsettes for dannelse av en film på den ytre overflate, hvorved denne beskyttes mot elementene, og også ved å tilføye estetisk appel. innlemmelsen av denne overflate-fiimdannerkomponent muliggjør også tilsetning til behandlingsløsningen av pigmenter og farvestoffer, og utgjør således et trebehandlings- og et trebelegnings- eller -beise-system i en enkelt blanding, vektforholdet mellom harpiks med høy molekylvekt og harpiks med lav molekylvekt vil generelt ligge på fra 95:5 til 50:50 og vanligere fra ca. 90:10 til 70:30.

Hvis slike pigmenterte systemer anvendes, tjener også pigmentene som ultrafiolett (UV)-lysabsorpsjonsmidler. Det er velkjent at UV-lys nedbryter tre. Følgelig tjener innlemmelse av pigmentet ytterligere for å øke treets levetid. I klare belegg kan de samme formål oppnås ved tilsetning av UV-absorpsjonsmidler. Typiske eksempler på UV-absorpsjonsmidler er gitt i de foregående eksempler.

De følgende eksempler illustrerer typiske resepter hvor det anvendes harpikser dannet av vinylmonoraerer og som kan settes sammen med en .relativt liten mengde av.organisk polart koløsningsmiddel. r eksempel 5 har både harpiksene med stor og liten molekylvekt et flertall av syregrupper som nøytraliseres med ammoniumhydroksydet. Resultatet er en meget løselig, vann-hvit transparent løsning. Eksempel 8 illustrerer evnen hos blandingen til å inkorporere uorganiske brannhemmende og konserverende salter uten å forårsake faseseparering på grunn av den relativt lave konsentrasjon av organisk polart koløsnings-middel.

Eksempel 5

Eksempel 6

Eksempel 7

Eksempel 9

Resepten fra eksempel 8 ble anvendt for påføring på to trebiter av gult sedertre med dimensjonene 10 cm x 20 cm.

Treet ble bløtet i preparatet i 15 minutter og fikk deretter lufttørke natten over ved romtemperatur. Én av trebitene ble så vasket under rennende springvann i 6 timer og igjen tørket natten over ved romtemperatur. Trebitene ble så eksponert for flammen fra en blåselampe som ble holdt ca. 15 cm over deres overflate. Ingen av de to trebiter understøttet flammen etter at blåselampen var fjernet. Imidlertid var lokal forkulling synlig etter et tidsrom av 3 minutter. I en kontrollbit av tre som ikke var behandlet i det hele tatt, tok treet fyr i løpet av 1 minutt da det ble eksponert for flammen, og ilden fortsatte å brenne etter at blåsekampen var fjernet. Dette forsøk viser at det brannhemmende middel var effektivt med hensyn til å redusere flammens spredning og var blitt ikke-utlutbart selv om det opprinnelig var en vannløseiig forbindelse.

Eksempel lo

Et stykke av hvit eik med de tilnærmede dimensjoner

3,8 cm x 7,6 cm x 10 cm ble bløtet i preparatet fra eksempel 8 i 12 timer og ble lufttørket i 24 timer. En trebit av iden-tisk størrelse ble anvendt som intern kontroll. Den behandlede trebit og kontrollbiten ble så bløtet i vann i 2 timer og tørket i tørkeskap ved ca. 120°C. Ved undersøkelse av disse tørkede trebiter viste det seg at den ubehandlede trebit hadde sprukket

langs strålecellene mens den behandlede trebit ikke viste noen som helst sprekkdannelse."Dette forsøk viser at preparatet fra eksempel 8 hadde stabilisert treet effektivt.

Hele forsøket ble gjentatt, med unntagelse av at "Acrysol 527" ble utelatt fra resepten fra eksempel 8. I dette tilfelle viste det seg at både kontrollprøven og de. behandlede trebiter sprakk ved ovnstørking. Dette forsøk viser at akrylpolymeren med høy molekylvekt ikke alene stabiliserte treet effektivt. 1. Fremgangsmåte for behandling av tre for å forbedre dets egenskaper,karakterisert vedå bringe det tre som skal behandles, i kontakt med tilstrekkelig vann-fortynnbar harpiks i et vannblandbart løsningsmiddel for avsetning av en effektiv mengde av nevnte harpiks i treets cellevegger, hvorved harpiksen inneholder molekyler av en størrelse som kan tre inn i det frie rom i celleveggene i nærvær av løsningsmidlet, og å omdanne harpiksen i celleveggene til en vann-uløselig form véd omgivelsesbetingelser. 2.Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat det anvendes et løsningsmiddel som inkluderer vann.

3.Fremgangsmåte som angitt i krav 2>karakteri-

s e r t v e d at det anvendes et løsningsmiddel som inkluderer en vannblandbar organisk væske.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert ved- at det' som harpiks anvendes en alkyd som er herdbar ved eksponering for luft slik at den blir vann-uløselig. 5. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat det anvendes en harpiks som er dannet av en vinylmonomer. 6.Fremgangsmåte som angitt i krav 5,karakterisert vedat det anvendes en harpiks som er dannet fra en akrylmonomer.. 7..Fremgangsmåte som angitt i krav 5,karakterisert vedat det anvendes en harpiks som omfatter en filmdannende emulsjon, vann-uløseliggjort ved fordampning av løsningsmiddel. 8.Fremgangsmåte som angitt i krav 5,karakterisert vedat det anvendes en harpiks som inneholder amin-eller ammoniakk-nøytraliserte syregrupper for tilveiebringelse av vannløselighet, flyktiggjørelse av aminet eller ammoniakken som bevirker at harpiksen blir vann-uløselig.

9.Fremgangsmåte som angitt i krav 2,karakteri- s e r t v e d at det anvendes en harpiks som inneholder minst ca. 5 vekt% av molekyler med'molekylvekt mindre enn ca. 1000.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9,karakterisert vedat det anvendes en harpiks som inneholder minst ca. lo vekt% av molekyler som har en molekylvekt på mindre enn ca. 1000. 11.Fremgangsmåte som angitt i krav 10,karakterisertv.'.e d at det anvendes en harpiks som inneholder en vesentlig andel av molekyler som har molekylstørrelse.større enn hva som kan komme inn i det frie rom i celleveggene, og utvalgt for dannelse av en overflatefilm på treet. 12.Fremgangsmåte som angitt i krav 11,karakterisert vedat det anvendes en harpiks med molekyler med større molekylstørrelse, med en molekylvekt på ca. 20.000-200.000. 13.Fremgangsmåte som angitt i krav 9,karakterisert vedat harpiksen anvendes i harpiks/løsningsmiddel- kombinasjonen i en vekt% av ca. 5-70. 14.Fremgangsmåte som angitt i krav 10,karakterisert vedat harpiksen anvendes i harpiks/løsningsmiddel- kombinasjonen i en vekt% av ca. 5-30. 15.Fremgangsmåte som angitt i krav 14,karakterisert vedat harpiksen anvendes i harpiks/løsningsmiddel-kombinasjonen i en vekt% av minst.ca. 8. 16.Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat et ytterligere trebehandlingskjemikalium i et vannblandbart løsningsmiddel bringes i kontakt med treet for avsetning av en effektiv mengde av kjemikaliet i celle veggene i treet før harpiksen i celleveggene omdannes til vann-uløselig form, og deretter fikseres trebehandlingskjemikaliet i celleveggene ved omdannelse av harpiksen til en vann-uløselig form. 17..Fremgangsmåte som angitt i krav 5,karakterisert vedat et ytterligere trebehandlingskjemikalium i et vannblandbart løsningsmiddel bringes i kontakt med treet for avsetning av en effektiv mengde av kjemikaliet i celleveggene i treet før harpiksen i celleveggene omdannes til"en vann-uløselig form, og deretter fikseres trebehandlingskjemikaliet i celleveggene ved omdannelse av harpiksen til en vann-uløselig form. 18.Fremgangsmåte som angitt i krav 16,karakterisert vedat trebehandlingskjemikaliet anvendes i til-stedeværelse i det samme løsningsmiddel som harpiksen og bringes samtidig i kontakt med treet, hvorved trebehandlingskjemikalium og harpiks avsettes i celleveggene sammen. 19. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, kar a k t e r <ap - sert v e d at trebehandlingskjemikaliet anvendes i til-stedeværelse i det samme løsningsmiddel som harpiksen og bringes samtidig i kontakt med treet, hvorved trebehandlings^kjemikalium og harpiks avsettes i celleveggene sammen. 20. Fremgangsmåte som angitt i krav 16,karakterisert vedat det anvendes et trebehandlingskjemikalium som er utvalgt blant trekonserveringsmidler og brannhemmende midler. 21. Fremgangsmåte som angitt i krav 17,karakterisert vedat det anvendes et trebehandlingskjemikalium som.er utvalgt blant trekonserveringsmidler og brannhemmende midler og at den vannblandbare organiske væske ikke utgjør mer enn ca. lo vekt% av harpiks/løsningsmiddel-kombinasjonen. 22. Fremgangsmåte som angitt i krav 21,karakterisert vedat den vannblandbare organiske væske anvendes i en mengde som ikke utgjør mer enn ca. 5 vekt% av harpiks/- løsningsmiddel-kombinasjonen. 23. Fremgangsmåte som angitt i krav 21 eller 22,karakterisert vedat det anvendes et vann-løselig trebehandlingskjemikalium.

24*.Trebehandlingspreparat,karakterisert vedat det omfatter en vannfortynnbar harpiks som kan omdannes til vann-uløselig form ved eksponering for omgivelsesbetingelser, et vannblandbart løsningsmiddel for harpiksen, samt en effektiv mengde av et trebehandlingskjemikalium dispergert i harpiksen og løsningsmidlet, idet harpiksen inneholder minst ca. lo vekt% av

molekyler som har molekylvekt mindre enn ca. 1000.

25. Preparat som angitt i krav 24,karakterisertved at løsningsmidlet inkluderer vann og en vannblandbar

■organisk væske.

26. Preparat som angitt i krav 25,karakterisertved at harpiksen er polymeriserte vinylmonomerer. 27. Preparat som angitt i kråv 26,karakterisertved at det inneholder mindre enn ca. lo vekt% av vannblandbar organisk væske. 28. Preparat som.angitt i krav 24,karakterisertved at harpiksen er til stede i harpiks/løsningsmiddel-kombinasjonen i en vekt% av ca. 5-70. 29. preparat som angitt i krav 28,karakterisertved at harpiksen er til stede i en vekt% av ca. 8-30. 30. Preparat som angitt i krav 24,karakterisertved at trebehandlingskjemikaliet er utvalgt blant trekonserveringsmidler og brannhemmende midler. 31. Preparat som angitt i krav 26,karakterisertv e d at trebehandlingskjemikaliet er et vannløselig salt og at preparatet inneholder mindre enn ca. 5 vekt% vannblandbar organisk væske. 32. preparat som angitt i krav 27,karakterisertved at det inneholder en vesentlig andel av molekyler som har en molekylstørrelse som er større enn hva som kan tre inn •i- i det frie rom i treets cellevegger, utvalgt for dannelse av en overflatefilm på tre som er behandlet med preparatet. 33.Trebéhandlingspreparat som angitt i krav 32,karakterisert vedat vektforholdet mellom harpiks med høy molekylvekt og harpiks med lav molekylvekt er ca. 95:5 til 50:50. 34. Preparat som angitt i krav.33,karakterisertved at vektforholdet mellom harpiks med høy molekylvekt og harpiks med lav molekylvekt er ca. 90:10 til 70:30. 35.Trebehandlingspreprat som angitt i krav 34,karakterisert vedat harpiksen inneholder en akryl-kopolymer. 36. preparat som angitt i krav 32,karakterisertved at harpiksen er til stede i form av en emulsjon. 37. Preparat som angitt i krav 32,karakterisertv e d at harpiksen inneholder tilstrekkelig av syregrupper for løselighet i alkalisk løsning.