PL235225B1 - Sposób metalizowania drewna - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób metalizowania drewna w celu jego ochrony przed korozją biologiczną.

Znanym od dawna sposobem ochrony drewna przed korozją biologiczną i bezpośrednim działaniem ognia jest metalizowanie jego powierzchni poprzez szczelne owijanie metalowymi blachami z miedzi lub mosiądzu.

Metalizowanie powierzchni drewnianych stosowane jest także w celach dekoracyjnych za pomocą ultracienkich arkuszy złota.

Znane są farby i lakiery z cząstkami metali do metalizowania galanterii drewnianej w celach dekoracyjnych. Cząstki metali w postaci mikro i nanocząsteczek oraz sole tych metali są powszechnie stosowane w impregnatach i lakierach do ochrony drewna przed korozją biologiczną.

Znany z opisu patentowego US7632567 - Micronized wood preservative formulations comprising copper and zinc, mikronizowany preparat do konserwacji drewna zawiera miedź i cynk. Preparat zawiera rozdrobnioną metaliczną miedź lub związek miedzi i rozdrobniony metaliczny cynk, którego co najmniej 85% wagowych ma uziarnienie w zakresie 0,001-25 μm. Wodorotlenek miedzi, tlenek miedziawy oraz węglan miedzi są stosowane jako związki miedzi. W polimerowym ośrodku dyspergującym, stosunek wagowy miedzi pierwiastkowej do pierwiastkowego cynku mieści się w zakresie 15:1-1:15. Sposób konserwowania drewna polega na jego impregnowaniu przez nakładanie preparatu zawierającego zarówno rozdrobnione nierozpuszczalne cząstki związków miedzi, jak i cząstki cynku. Skuteczność i czas ochrony drewna przez impregnaty zawierające nierozpuszczalne cząstki stałe zależy w dużej mierze od głębokości impregnacji i stopnia wysycenia drewna substancjami aktywnymi. Najczęściej proces impregnacji ogranicza się do warstw powierzchniowych wskutek szybkiego blokowania kapilar wewnątrz drewna stałymi cząstkami impregnatu.

W znanym z opisu patentowego US4737491 - Wood preservative, wodorozcieńczalnym środku konserwującym drewno, funkcję substancji aktywnych pełnią bioaktywne wodorozpuszczalne kompleksowe związki miedzi i cynku połączone w roztworze wodnym z kwasem poliakrylowym o masie cząsteczkowej mniejszej niż 2000. Skuteczność i czas ochrony drewna przez preparaty oparte na rozpuszczalnych związkach biobójczych uwarunkowane są, nie tylko głębokością impregnacji drewna przez preparat, ale także stopniem i szybkością wymywania substancji aktywnej z chronionego drewna.

Znanym z opisu patentowego PL229012 sposobem wytwarzania dyspersyjnej farby biobójczej, wodorozcieńczalnej, na bazie wody jako fazy rozpraszającej, zawierającej substancję błonotwórczą, wypełniacze, pigmenty i środki pomocnicze, bezpośrednio przed jej użyciem, dodaje się metaliczną miedź o uziarnieniu 10-1500 μm w ilości 0,5-3% wagowych, a po wymieszaniu dodaje się metaliczny cynk o uziarnieniu 10-1500 μm w ilości 0,5-3% wagowych i miesza. Metaliczna miedź posrebrzona jest warstewką o grubości 1-15 μm. Farba dyspersyjna zawiera do 2% wagowych wodorotlenku miedzi i węglanu miedzi w równych ilościach. Dyspersyjną farbą biobójczą maluje się powierzchnie przegród budowlanych, zwłaszcza zagrożonych rozwojem mikroorganizmów, w tym grzybów i pleśni. Farba dyspersyjna zawiera zbyt dużo cząstek stałych nie przenikających w głąb drewna co prowadzi do braku należytej adhezji do chronionego drewna w rezultacie czego następuje odspajanie i pękanie powłoki.

Istota sposobu metalizowania drewna według wynalazku polega na tym, że na całą chronioną powierzchnię drewna nanosi się, trzy warstwy z użyciem dwóch różnych preparatów, naprzemiennie. Najpierw nanosi się warstwę impregnatu z metalicznymi ziarnami miedzi w postaci suspensji, aż do uzyskania konduktancji powierzchniowej 1,0-120,0 mS, a następnie na tak uzyskaną metaliczną warstwę nanosi się warstwę farby z metalicznymi ziarnami cynku w postaci suspensji na grubość warstwy 20-160 μm na mokro. Po osiągnięciu stanu pyłosuchości, nanosi się impregnat z metalicznymi ziarnami miedzi w postaci suspensji na grubość warstwy 12-30 μm na mokro i suszy do całkowitego wysuszenia. Impregnat o zawartości 30-70% wagowych metalicznych ziaren miedzi i farbę o zawartości 50-80% wagowych metalicznych ziaren cynku pobiera się z oddzielnych pojemników. Korzystnie jest, gdy jako impregnat z metalicznymi ziarnami miedzi stosuje się impregnat zawierający, co najmniej 18% wagowych metalicznej miedzi w postaci ziaren dendrytycznych o uziarnieniu 1,5-25 μm, 20% wagowych alkoholu etylowego, 15% wagowych kalafonii i 5% wagowych substancji pomocniczych, a jako farbę z ziarnami metalicznego cynku stosuje się farbę zawierającą, co najmniej 22% wagowych metalicznego cynku w postaci pyłu stabilizowanego o uziarnieniu 2,5-25 μm, 20% wagowych alkoholu izopropylowego, 15% wagowych żywicy etylokrzemianowej i 5 % wagowych substancji pomocniczych.

PL 235 225 B1

Naprzemienne pokrywanie drewna sposobem metalizacji drewna według wynalazku, trzema warstwami z użyciem dwóch preparatów, z których jeden zawiera preparat miedziowy z metalicznymi ziarnami miedzi, a drugi preparat zawiera preparat cynkowy z metalicznymi ziarnami cynku, umożliwia wytworzenie na powierzchni drewna warstw metalicznych tworzących elektrody o różnym potencjale elektrochemicznym, które w obecności wilgoci tworzą aktywne ogniwa galwaniczne. Naprzemienne ułożenie warstw miedzi i cynku pozwala uzyskać jednorodne natężenie pola elektromagnetycznego generowanego w efekcie akcji galwanicznej, która powstaje po zawilgoceniu drewna, co skutkuje równomierną ochroną całej powierzchni. Część proszków metali wnika do wnętrza drewna, gdzie tworzy z kolei mikroogniwa galwaniczne także aktywowane wilgocią. Naprzemiennie ułożone i przylegające do siebie warstwy trwałe metalicznego cynku i miedzi tworzą w obecności wilgoci aktywne ogniwa galwaniczne skutecznie hamujące rozwój zarodników grzybów rozkładających drewno. Ciągła powłoka metaliczna ogranicza także nasiąkliwość drewna. Powłoka metaliczna stanowi ponadto czynnik ogniochronny w stosunku do zabezpieczanych w ten sposób konstrukcji drewnianych Metaliczna powłoka miedzianocynkowa jest bezpieczna dla zdrowia ludzi i zwierząt.

Pobieranie preparatu miedziowego i cynkowego z oddzielnych pojemnikach, w których są przechowywane, zapewnia ich stabilność z zachowaniem potencjału do reakcji elektrochemicznych po nałożeniu na drewno.

P r z y k ł a d

Na drewno sosnowe o wilgotności nie przekraczającej 50% wagowych, po dokładnym odkurzeniu, nanosi się za pomocą pędzla, naprzemiennie trzy warstwy z użyciem dwóch preparatów, które pobiera się z oddzielnych pojemników. W jednym pojemniku znajduje się impregnat o zawartości 30-70 % wagowych metalicznych ziaren miedzi, a w drugim pojemniku znajduje się farba o zawartości 50-80 % wagowych metalicznych ziaren cynku. Najpierw na drewno nanosi się impregnat miedziany o składzie: 60% wagowych metalicznej miedzi w postaci ziaren dendrytycznych o uziarnieniu 12 μm, 20% wagowych alkoholu etylowego, 15% wagowych kalafonii i 5% wagowych substancji pomocniczych. Impregnat nanosi się w temperaturze 20°C i przy wilgotności względnej 85%. Po naniesieniu impregnatu, drewno suszy się w temperaturze 20°C, aż do osiągnięcia stanu pyłosuchości. Następnie dokonuje się oceny stopnia zmetalizowania powierzchni drewna poprzez pomiar konduktywności powierzchniowej za pomocą konduktometra. Pomiar przeprowadzono w trzech losowo wybranych punktach, a konduktywność powierzchniowa wynosiła odpowiednio: w pierwszym punkcie 101 mS, w drugim punkcie - 107 mS i w trzecim punkcie 110 mS. Po uzyskaniu pierwszej warstwy o konduktywności średniej 106 mS, nanosi się drugą warstwę metalizującą o grubości 45 μm na mokro, farbą cynkową o składzie: 60% wagowych metalicznego cynku w postaci pyłu stabilizowanego o uziarnieniu 25 μm, 20% wagowych alkoholu izopropylowego, 15% wagowych żywicy etylokrzemianowej i 5% wagowych substancji pomocniczych. Warstwę farby cynkowej suszy się w temperaturze 20°C, aż do osiągnięcia stanu pyłosuchości. Na pyłosuchą warstwę cynkową nakłada się jako warstwę trzecią o grubości 15 μm na mokro warstwę impregnatu miedzianego użytego uprzednio do wytworzenia warstwy pierwszej. Trójwarstwową powłokę suszy się w temperaturze 20°C przez okres 5 godzin.

Na drewnie sposobem według wynalazku wytworzono trójwarstwową powłokę metaliczną, przy czym warstwa pierwsza miedziana metalizuje całą powierzchnie warstewką przewodzącą i dodatkowo wypełnia nierówności powierzchni drewna, pełniąc funkcję katody w okresach zawilgocenia drewna. Międzywarstwa cynkowa warstwa druga stanowi anodę w trójwarstwowym układzie ogniwa galwanicznego miedź-cynk-miedź. Miedziana warstwa nawierzchniowa doszczelnia powłokę metaliczną i stanowi druga katodę.

Claims (2)

1. Sposób metalizowania drewna polegający na tym, że na powierzchnię oczyszczoną z zanieczyszczeń, wysuszonego drewna, nanosi się preparat zawierający miedź lub cynk za pomocą pędzla lub natryskowo w temperaturze do 25°C i wilgotności względnej do 90%, znamienny tym, że na całą chronioną powierzchnię drewna nanosi się trzy warstwy z użyciem dwóch różnych preparatów, naprzemiennie, najpierw nanosi się warstwę impregnatu z metalicznymi ziarnami miedzi w postaci suspensji, aż do uzyskania konduktancji powierzchniowej 1,0-120,0 mS, a następnie, na tak uzyskaną metaliczną warstwę nanosi się warstwę farby z metalicznymi ziarnami cynku w postaci suspensji na grubość warstwy 20-160 μm na mokro, a po osiągnięciu stanu pyłosuchości, nanosi się impregnat z metalicznymi ziarnami miedzi w postaci suspensji na grubość warstwy

4 PL 235 225 B1

12-30 pm na mokro i suszy do całkowitego wysuszenia, przy czym impregnat o zawartości 30-70% wagowych metalicznych ziaren miedzi i farbę o zawartości 50-80% wagowych metalicznych ziaren cynku pobiera się z oddzielnych pojemników.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako impregnat z metalicznymi ziarnami miedzi stosuje się impregnat zawierający, co najmniej 18% wagowych metalicznej miedzi w postaci ziaren dendrytycznych o uziarnieniu 1,5-25 pm, 20% wagowych alkoholu etylowego, 15% wagowych kalafonii i 5% wagowych substancji pomocniczych, a jako farbę z ziarnami metalicznego cynku stosuje się farbę zawierającą, co najmniej 22% wagowych metalicznego cynku w postaci pyłu stabilizowanego o uziarnieniu 2,5-25 pm, 20% wagowych alkoholu izopropylowego, 15% wagowych żywicy etylokrzemianowej i 5% wagowych substancji pomocniczych.