RU2291049C2

RU2291049C2 - Wood treatment method and composition

Info

Publication number: RU2291049C2
Application number: RU2003131872/04A
Authority: RU
Inventors: Роберт Р. ХОЛКОМБ (US); Роберт Р. Холкомб
Original assignee: ДИМИТР СИСТЕМС ЭлЭлСи
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2007-01-10
Also published as: ZA200308424B; PL368948A1; BR0208766A; WO2002078865A1; MXPA03008943A; EP1392452A4; EP1392452A1; KR20040054612A; RU2003131872A; JP2005511262A; CN1304124C; CN1511068A; WO2002078865A8

Abstract

FIELD: process for reducing of wood destruction rate by synthesizing and using non-toxic aqueous composition favorable for environment.

SUBSTANCE: method involves bringing wood into contact with aqueous alkaline colloid composition containing electrostatically charged particles of colloid-colloid silicon oxide comprising barium ions included therein, said contacting occurring under environmental temperature and pressure conditions or under elevated temperature and increased pressure conditions. Composition contains water, hydroxide of alkaline metal in an amount sufficient for bringing of water pH value to 10, silicon-containing salt, boron-containing salt, electrostatically charged particles of colloid silicon oxide, said particles containing boron ions included therein, and, optionally, aluminum halogenide and preservative. Composition is obtained by mixing components thereof. Method is provided under conditions causing production of oversaturated solution of boron-containing salt. Method allows quality of wood to be improved.

EFFECT: improved preservation of wood by increasing resistance thereof to insect, decay, ultraviolet damages, fires and other environmental effects.

43 cl, 7 dwg, 12 ex

Description

Перекрестная ссылка на другую заявкуCross reference to another application

Настоящая заявка заявляет приоритет на базе предварительной заявки на патент США US 60, поданной 30 марта 2001 года, и является ее частично продолжающей заявкой. Предварительная заявка включается сюда посредством ссылки. Предварительная заявка озаглавлена "Устройство и способ синтеза и использования пропиточных составов для древесины".This application claims priority on the basis of provisional application for US patent US 60, filed March 30, 2001, and is partly an ongoing application. A provisional application is incorporated herein by reference. The preliminary application is entitled "Device and method for the synthesis and use of impregnating compounds for wood."

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу улучшенного предохранения древесины путем синтеза и использования нетоксичной, благоприятной для окружающей среды водной композиции с повышенной, по сравнению с современной технологией, эффективностью.The present invention relates to a method for improved wood preservation through the synthesis and use of a non-toxic, environmentally friendly aqueous composition with improved, compared with modern technology, efficiency.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Предохранение древесины представляет собой технологию понижения скорости разрушения древесины: 1) биологическими представителями грибов, насекомых, голожаберных моллюсков, 2) вредными солнечными лучами и 3) огнем. Предохранение древесины, как правило, достигается путем химической обработки. Предохранение древесины увеличивает время службы древесины и понижает стоимость работ, связанных с частой заменой. Соответствующим образом сконструированные деревянные конструкции долго служат без специальной защиты, но большие экономические потери могут происходить, когда дерево в природном состоянии используется при высоких температурах в конструкциях, соприкасающихся с соленой водой, или в климатических условиях, которые благоприятствуют развитию вредных грибков и насекомых.Wood preservation is a technology for reducing the rate of destruction of wood: 1) by biological representatives of mushrooms, insects, nudibranchs, 2) harmful sunlight and 3) fire. Wood preservation is usually achieved by chemical treatment. Wood preservation extends the service life of wood and lowers the cost of frequent replacement work. Appropriately designed wooden structures serve for a long time without special protection, but large economic losses can occur when a tree in its natural state is used at high temperatures in structures in contact with salt water, or in climatic conditions that favor the development of harmful fungi and insects.

Как правило, предохраняющие средства для древесины, используемые в настоящее время, представляют собой масла, включая маслорастворимые и водорастворимые химикалии. Масла широко используются для наружных применений. Они не имеют запаха в воде, но они приводят к сложностям при тонировании и окраске. Угольная смола креозот, сама по себе или в 5% пентахлорфеноле в нефти, используются для обработки таких продуктов, как шпалы, столбы, сваи, стенки и деревянные крепления. Другой повсеместно используемый раствор для обработки приготавливают на основе воды, и он содержит соли меди, хрома и мышьяка (МХМ).Typically, the wood preservatives currently in use are oils, including oil-soluble and water-soluble chemicals. Oils are widely used for outdoor applications. They are odorless in water, but they cause difficulties in tinting and coloring. Creosote coal tar, by itself or in 5% pentachlorophenol in oil, is used to process products such as sleepers, poles, piles, walls and wooden fasteners. Another commonly used treatment solution is prepared on the basis of water, and it contains salts of copper, chromium and arsenic (MXM).

Однако предохраняющие средства для древесины, которые используются в настоящее время, имеют несколько недостатков. Как креозот, так и (МХМ) представляют собой большую опасность для окружающей среды из-за их значительной токсичности как для растений, так и для людей и животных. Даже при неизбежной токсичности для окружающей среды эти предохраняющие средства для древесины, используемые в настоящее время, являются совершенно неэффективными по отношению к гигантской проблеме, существующей в Соединенных Штатах Америки. Цитата из Time Magazine рассказывает историю "Термиты из ада". "Забудьте пчел-убийц: термиты Formoson представляют собой настоящее бедствие. Они пережевывают южную часть Соединенных Штатов - и никто не знает, как остановить их". Термит Formoson представляет собой подземного термита, живущего в Восточной Азии. Его впервые допустили на территорию США сразу после второй мировой войны. Предполагается, что их принесли из дальневосточных портов в досках или упаковочных клетях на военных грузовых судах. Средняя колония домашних термитов съест 7 фунтов древесины в год. Колония термитов Formoson съест 1000 фунтов в год. Они вызывают общие расходы от 1 до 2 миллиардов долларов на повреждения, ремонт и контроль в год по всем Соединенным Штатам Америки и около 350 миллионов долларов в год в наиболее пострадавшем городе, в Нью-Орлеане, Луизиана.However, wood preservatives that are currently used have several disadvantages. Both creosote and (MXM) pose a great danger to the environment due to their significant toxicity to both plants and humans and animals. Even with the inevitable environmental toxicity, these currently used wood preservatives are completely ineffective against the gigantic problem in the United States of America. A quote from Time Magazine tells the story of Termites from Hell. "Forget the killer bees: Formoson termites are a real disaster. They chew on the southern United States - and no one knows how to stop them." Termos Formoson is an underground termite living in East Asia. He was first allowed into the United States immediately after the Second World War. It is believed that they were brought from the Far Eastern ports in boards or packing crates on military cargo ships. The average colony of home termites will eat 7 pounds of wood per year. Formoson termite colony will eat 1,000 pounds per year. They cause a total cost of $ 1 to $ 2 billion per year for damage, repair, and inspection throughout the United States of America and about $ 350 million per year for the worst-hit city in New Orleans, Louisiana.

Является очевидным, что должно быть разработано эффективное, менее токсичное для окружающей среды средство предохранения древесины, которое будет отгонять термитов Formoson. Настоящее изобретение удовлетворяет эту потребность с дополнительными преимуществами, которые будут понятны при дальнейшем чтении настоящей заявки.It is obvious that an effective, less environmentally friendly wood preservative should be developed that will ward off Formoson termites. The present invention satisfies this need with additional advantages that will be clear upon further reading of the present application.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Один из аспектов настоящего изобретения представляет собой способ для понижения скорости разрушения древесины. Согласно способу приводят древесину в контакт с водной смесью, содержащей щелочную композицию коллоидной кремнийсодержащей соли, содержащей включенные в нее ионы бора, в течение времени, достаточного для пропитки этой смесью, по меньшей мере, части древесины. Древесина может быть приведена в контакт путем погружения древесины в водную смесь при давлении, превышающем атмосферное давление, в закрытом контейнере или смесь может быть нанесена на древесину путем распыления или с помощью кисти. После сушки древесина становится очень стойкой к гниению, воздействию насекомых и к другим воздействиям окружающей среды.One aspect of the present invention is a method for reducing the rate of destruction of wood. According to the method, the wood is brought into contact with an aqueous mixture containing an alkaline composition of a colloidal silicon-containing salt containing boron ions incorporated therein for a time sufficient to impregnate at least part of the wood with this mixture. The wood can be contacted by immersing the wood in an aqueous mixture at a pressure higher than atmospheric pressure in a closed container or the mixture can be applied to the wood by spraying or using a brush. After drying, the wood becomes very resistant to decay, insects and other environmental influences.

Другой аспект настоящего изобретения представляет собой производимое изделие, которое содержит древесину, пропитанную кремнийсодержащей солью, борсодержащей солью и, необязательно, галогенидом алюминия. Как правило, кремнийсодержащая соль присутствует в древесине в количестве примерно от 1% мас./мас. примерно до 50% мас./мас. и борсодержащая соль присутствует в древесине в количестве примерно от 1% мас./мас. примерно до 30% мас./мас. Если она присутствует, соль алюминия будет присутствовать в количестве, меньшем примерно чем 1% мас./мас.Another aspect of the present invention is a manufactured product that contains wood impregnated with a silicon salt, a boron salt and, optionally, aluminum halide. Typically, a silicon-containing salt is present in the wood in an amount of about 1% w / w. up to about 50% w / w. and boron salt is present in the wood in an amount of about 1% w / w. up to about 30% w / w. If present, the aluminum salt will be present in an amount less than about 1% w / w.

Еще один аспект настоящего изобретения представляет собой коллоидную композицию, которая содержит воду, гидроксид щелочного металла в количестве, достаточном для того, чтобы довести рН воды, по меньшей мере, до 10, кремнийсодержащую соль, борсодержащую соль, необязательно, галогенид алюминия и, необязательно, консервант.Another aspect of the present invention is a colloidal composition that contains water, an alkali metal hydroxide in an amount sufficient to bring the pH of the water to at least 10, a silicon salt, a boron salt, optionally aluminum halide and, optionally, preservative.

Следующий аспект настоящего изобретения представляет собой способ получения композиции, пригодной для понижения скорости разрушения древесины. Согласно способу смешивают борсодержащую соль с раствором силиката щелочного металла при рН, по меньшей мере, 10, необязательно, с добавлением галогенида алюминия и консерванта, и смешивают с образованием однородной коллоидной композиции, которая пересыщена борсодержащей солью.A further aspect of the present invention is a method for producing a composition suitable for reducing the rate of destruction of wood. According to the method, a boron-containing salt is mixed with an alkali metal silicate solution at a pH of at least 10, optionally with the addition of aluminum halide and a preservative, and mixed to form a homogeneous colloidal composition that is supersaturated with a boron-containing salt.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Для лучшего понимания природы, целей и преимуществ настоящего изобретения должны быть сделаны ссылки на следующие далее подробные описания, читаемые в сочетании со следующими далее чертежами, где схожие ссылочные номера обозначают схожие элементы.For a better understanding of the nature, objectives, and advantages of the present invention, reference should be made to the following detailed descriptions, read in conjunction with the following drawings, wherein like reference numbers indicate like elements.

Фиг.1 является представлением предполагаемой эволюции полимера в электретном генераторе со ступенчатым градиентным магнитным полем с ионами K⁺ или с ядром, стабилизированного с помощью иона K⁺, с изоляцией (секвестрированием) иона бора и воды.Figure 1 is a representation of the proposed evolution of the polymer in an electret generator with a stepped gradient magnetic field with K ⁺ ions or with a core stabilized with a K ⁺ ion, with isolation (sequestration) of a boron ion and water.

Фиг.2 является представлением воды, связанной на типичной коллоидной частице, полученной с помощью обычных методик активирования.Figure 2 is a representation of water bound on a typical colloidal particle obtained using conventional activation techniques.

Фиг.3 представляет собой схематический чертеж электретного генератора, пригодного при приготовлении композиции по настоящему изобретению.Figure 3 is a schematic drawing of an electret generator suitable for preparing the composition of the present invention.

Фиг.4 представляет собой схематический чертеж электретного генератора на фиг.3, демонстрирующий три магнитных квадрупольных усилительных генератора и другие модификации.FIG. 4 is a schematic drawing of an electret generator in FIG. 3, showing three magnetic quadrupole amplifying generators and other modifications.

Фиг.5 является представлением подробного схематического чертежа магнитного квадрупольного генератора с его потоками, полями и градиентами.5 is a representation of a detailed schematic drawing of a magnetic quadrupole generator with its flows, fields and gradients.

Фиг.6 является представлением изоляции ионов бора с помощью кремниевого коллоида в композиции по настоящему изобретению.6 is a representation of the isolation of boron ions with a silicon colloid in the composition of the present invention.

Фиг.7 является представлением устройства для обработки под давлением по настоящему изобретению, предназначенной для обработки разнообразных продуктов из древесины.7 is a representation of a pressure processing apparatus of the present invention for treating a variety of wood products.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Древесина, поскольку она используется для таких конструкций, как дома, крыши, заборы, корабельные шпунтовые ограждения, опорные сваи, железнодорожные шпалы и тому подобное, имеет тенденцию к разрушению со временем под действием множества воздействий окружающей среды. Один из аспектов настоящего изобретения представляет собой способ. для понижения скорости разрушения древесины. Способ включает приведение древесины в контакт с водной щелочной коллоидной композицией кремнийсодержащей соли, содержащей ионы бора, заключенные в ней, в течение времени, достаточного для пропитки смесью, по меньшей мере, части древесины. Предпочтительно древесина приводится в контакт путем погружения древесины в водную смесь при давлении, превышающем атмосферное давление, в течение периода времени, достаточного для осаждения, по меньшей мере, части кремнийсодержащей соли и борсодержащей соли на обрабатываемой древесине или внутри нее. Способ осуществляется при давлении примерно от 125 фунт/кв. дюйм примерно до 175 фунт/кв. дюйм, и температура может быть равна температуре окружающей среды или превышать ее. Давление поддерживается в течение времени, достаточного для пропитки большей части древесины, например, примерно от 30 минут примерно до 2 часов. При этом древесина может обрабатываться водным раствором силиката кальция для улучшения результатов.Wood, since it is used for structures such as houses, roofs, fences, shipboard sheet piles, piles, railway sleepers and the like, tends to collapse over time under the influence of many environmental influences. One aspect of the present invention is a method. to reduce the rate of destruction of wood. The method includes bringing wood into contact with an aqueous alkaline colloidal composition of a silicon-containing salt containing boron ions contained therein for a time sufficient to impregnate at least part of the wood with the mixture. Preferably, the wood is contacted by immersing the wood in an aqueous mixture at a pressure higher than atmospheric pressure for a period of time sufficient to precipitate at least a portion of the silicon-containing salt and boron-containing salt on or inside the treated wood. The method is carried out at a pressure of from about 125 psi. inch up to about 175 psi inch, and the temperature may be equal to or higher than the ambient temperature. The pressure is maintained for a time sufficient to impregnate most of the wood, for example, from about 30 minutes to about 2 hours. In this case, the wood can be treated with an aqueous solution of calcium silicate to improve the results.

При предпочтительной обработке, при высоком давлении, давление поддерживается в течение периода времени, зависящего от количества, пористости и длины обрабатываемой древесины для пропитки древесины по всей структуре. После того как древесина пропитывается композицией, древесину удаляют из водной композиции и сушат с получением продукта, имеющего кремнийсодержащую соль и борсодержащую соль, осажденные в нем. Сушка может осуществляться при температуре и давлении окружающей среды или при температуре и давлении, превышающих их. Если древесина обрабатывается под давлением и сушится в условиях окружающей среды, сушка может занять 30 дней или более. Представляется, что при обработке древесины под давлением, в соответствии с настоящим изобретением, кремнийсодержащая соль и борсодержащая соль осаждаются по всей древесине, приводя к увеличению массы, которая может изменяться от 20 до 70%, по сравнению с необработанной древесиной. Считается, что коллоидная композиция закачивается в древесину, возможно, под действием капиллярности, и соли осаждаются по волокнистой структуре древесины. Увеличение массы будет зависеть от температуры, давления, пористости древесины, размера древесины, коллоидной композиции и тому подобное.In a preferred treatment, at high pressure, the pressure is maintained for a period of time depending on the amount, porosity and length of the treated wood to impregnate the wood throughout the structure. After the wood is impregnated with the composition, the wood is removed from the aqueous composition and dried to obtain a product having a silicon salt and a boron salt precipitated therein. Drying can be carried out at ambient temperature and pressure or at a temperature and pressure exceeding them. If the wood is processed under pressure and dried in ambient conditions, drying may take 30 days or more. It seems that when processing wood under pressure, in accordance with the present invention, silicon-containing salt and boron-containing salt are deposited throughout the wood, leading to an increase in mass, which can vary from 20 to 70%, compared with untreated wood. It is believed that the colloidal composition is pumped into the wood, possibly under the action of capillarity, and the salts precipitate along the fibrous structure of the wood. The increase in mass will depend on temperature, pressure, porosity of the wood, the size of the wood, the colloidal composition and the like.

Способ осуществляют с использованием щелочной коллоидной композиции, содержащей воду, с рН, по меньшей мере, примерно 10, подщелаченную с помощью гидроксида щелочного металла, кремнийсодержащую соль, борсодержащую соль и, необязательно, галогенид алюминия. Подробнее композиции будут обсуждаться далее.The method is carried out using an alkaline colloidal composition containing water, with a pH of at least about 10, alkalized with an alkali metal hydroxide, a silicon salt, a boron salt and, optionally, aluminum halide. More compositions will be discussed later.

Хотя способ настоящего изобретения является особенно пригодным для применения к погружению древесины в водную композицию, древесина также может пропитываться путем нанесения водной композиции на поверхность древесины, при давлении и температуре окружающей среды, с последующей сушкой. Такое нанесение может быть осуществлено путем нанесения с помощью кисти, выливания композиции на поверхность древесины, распыления композиции над ней и тому подобное. После нанесения композиции древесину сушат а течение некоторого периода времени, чтобы обеспечить полную пропитку древесины на поверхности.Although the method of the present invention is particularly suitable for application to immersion of wood in an aqueous composition, the wood can also be impregnated by applying the aqueous composition to the surface of the wood at pressure and ambient temperature, followed by drying. Such application can be carried out by application with a brush, pouring the composition onto the surface of the wood, spraying the composition over it and the like. After applying the composition, the wood is dried for a period of time to ensure complete impregnation of the wood on the surface.

Другой аспект настоящего изобретения представляет собой производимое изделие, которое содержит древесину, пропитанную кремнийсодержащей солью, борсодержащей солью и, необязательно, галогенидом алюминия. В производимом изделии кремнийсодержащая соль присутствует в древесине в количестве примерно от 1% мас./мас. примерно до 30% мас./мас., и борсодержащая соль (например, борат металла или борная кислота) присутствует в древесине в количестве примерно от 1% мас./мас. примерно до 30% мас./мас., при этом галогенид алюминия присутствует в количестве примерно 1% мас./мас. Масса сухого изделия по настоящему изобретению (изготовленного с помощью обработки под давлением) будет примерно на 20-70% большей, чем у сравнимой необработанной древесины. Если изделие получают с помощью нанесения кистью или распыления, пропитка является, в первую очередь, поверхностной, и увеличение массы является меньшим, то есть составляет не более чем 10%. Конечное увеличение будет зависеть от ряда факторов, обсуждаемых далее.Another aspect of the present invention is a manufactured product that contains wood impregnated with a silicon salt, a boron salt and, optionally, aluminum halide. In the manufactured product, a silicon-containing salt is present in wood in an amount of about 1% w / w. up to about 30% w / w, and a boron salt (e.g., metal borate or boric acid) is present in the wood in an amount of about 1% w / w. up to about 30% w / w, while aluminum halide is present in an amount of about 1% w / w. The dry weight of the present invention (manufactured by pressure treatment) will be about 20-70% greater than comparable untreated wood. If the product is obtained by brushing or spraying, the impregnation is primarily surface and the mass increase is less, that is, not more than 10%. The final increase will depend on a number of factors, discussed below.

Другой аспект настоящего изобретения представляет собой коллоидную композицию, которая содержит воду, гидроксид щелочного металла в количестве, достаточном для доведения рН воды, по меньшей мере, до 10, кремнийсодержащую соль, борсодержащую соль, необязательно, галогенид алюминия и, необязательно, консервант. Кремнийсодержащая соль предпочтительно будет представлять собой окись кремния или силикат натрия, в то время как борсодержащая соль будет представлять собой тетраборнокислый натрий или борную кислоту. Композиция представляет собой сочетание гидроксида щелочного металла и кремнийсодержащей соли, предпочтительно коллоидный раствор (или суспензию) силиката щелочного металла, такого как силикат натрия или калия, или окись кремния, растворенную в водном растворе гидроксида щелочного металла. Композиция будет представлять собой водную коллоидную суспензию. Описание свойств коллоидной окиси кремния можно найти в "The Chemistry of Silica" by Ralph K. Her, John Wiley & Sons, N.Y. (1979). Предпочтительно гидроксид щелочного металла представляет собой гидроксид натрия или гидроксид калия, в особенности последний. Их смеси также являются пригодными. Как правило, кремнийсодержащая соль присутствует в количестве примерно от 2% мас./об. примерно до 20% мас./об., по меньшей мере, примерно 4% мас./об., и борсодержащая соль (например, тетраборнокислый натрий) присутствует в количестве примерно от 2% мас./об. до 20% мас./об. Композиция может включать в себя консервант, такой как трикалийцитрат, присутствующий в стабилизирующем количестве, и галогенид алюминия, например трихлорид алюминия или трифторид алюминия, присутствующий в количестве примерно до 1,0% мас./об. Как правило, коллоидные частицы будут демонстрировать высокий зета потенциал, то есть примерно от -40 до -75 мВ.Another aspect of the present invention is a colloidal composition that contains water, an alkali metal hydroxide in an amount sufficient to bring the pH of the water to at least 10, a silicon-containing salt, a boron-containing salt, optionally an aluminum halide and, optionally, a preservative. The silicon-containing salt will preferably be silicon oxide or sodium silicate, while the boron-containing salt will be sodium tetraborate or boric acid. The composition is a combination of an alkali metal hydroxide and a silicon-containing salt, preferably a colloidal solution (or suspension) of an alkali metal silicate, such as sodium or potassium silicate, or silica dissolved in an aqueous alkali metal hydroxide solution. The composition will be an aqueous colloidal suspension. A description of the properties of colloidal silicon oxide can be found in "The Chemistry of Silica" by Ralph K. Her, John Wiley & Sons, N.Y. (1979). Preferably, the alkali metal hydroxide is sodium hydroxide or potassium hydroxide, in particular the latter. Mixtures thereof are also suitable. Typically, the silicon-containing salt is present in an amount of about 2% w / v. up to about 20% w / v, at least about 4% w / v, and a boron salt (e.g. sodium tetraborate) is present in an amount of about 2% w / v. up to 20% wt./about. The composition may include a preservative, such as tri-potassium citrate present in a stabilizing amount, and an aluminum halide, for example aluminum trichloride or aluminum trifluoride, present in an amount up to about 1.0% w / v. As a rule, colloidal particles will exhibit a high zeta potential, i.e. from about -40 to -75 mV.

Способ приготовления композиции по настоящему изобретению включаетA method of preparing a composition of the present invention includes

(а) смешивание борсодержащей соли с щелочнометаллической коллоидной композицией кремнийсодержащей соли, имеющей рН, по меньшей мере, примерно 10,(a) mixing a boron-containing salt with an alkali metal colloidal composition of a silicon-containing salt having a pH of at least about 10,

(b) необязательное добавление галогенида алюминия и консерванта и(b) optionally adding aluminum halide and a preservative; and

(c) смешивание с получением однородной коллоидной композиции, которая является пересыщенной по отношению к борсодержащей соли.(c) mixing to obtain a homogeneous colloidal composition that is supersaturated with respect to the boron salt.

Самая хорошая кремнийсодержащая соль встречается в природе как окись кремния и является также известной как диоксид кремния (SiO₂). Она составляет примерно шестьдесят процентов земной коры либо в свободной форме (например, песка), либо в сочетании с другими оксидами в форме силикатов. Об окиси кремния неизвестно, чтобы она вызывала какие-либо токсические воздействия, когда людьми потребляется в малых количествах (как SiO₂ или как силикат), и ее регулярно находят в питьевой воде, в большинстве общественных систем водоснабжения по всем Соединенным Штатам Америки. Предпочтительная композиция, пригодная для использования в настоящем изобретении, представляет собой щелочную водную композицию коллоидной окиси кремния, которая может упоминаться как раствор или коллоидная суспензия.The best silicon-containing salt is found in nature as silicon oxide and is also known as silicon dioxide (SiO ₂ ). It makes up about sixty percent of the earth’s crust, either in free form (for example, sand), or in combination with other oxides in the form of silicates. Silicon oxide is not known to cause any toxic effects when consumed in small quantities by humans (like SiO ₂ or as silicate) and is regularly found in drinking water in most public water supplies throughout the United States of America. A preferred composition suitable for use in the present invention is an alkaline aqueous colloidal silica composition, which may be referred to as a solution or colloidal suspension.

Водную композицию готовят путем растворения частиц окиси кремния в сильно щелочной воде, которую готовят путем растворения сильного основания в воде, для получения водного раствора, который является основным (то есть с рН, большим чем 7, предпочтительно, по меньшей мере, 10). Как правило, сильное основание будет представлять собой гидроксид натрия или гидроксид калия, предпочтительно последний. Молярное количество, по меньшей мере, 3, как правило, будет использовано для приготовления щелочного раствора, при этом, как правило, не потребуется молярного количества, большего, чем 4. Поскольку растворимость (ее способность к формированию стабильной коллоидной композиции) окиси кремния возрастает при повышении температуры, является предпочтительным, чтобы щелочной раствор нагревался до температуры, превышающей температуру окружающей среды, до температуры кипения раствора и включая ее. Хотя и могут быть использованы температуры, превышающие эту температуру, как правило, это не является предпочтительным из-за необходимости создания в контейнере высокого давления. При растворении окись кремния в воде делается щелочной с помощью гидроксида натрия, считается, что образуется раствор силиката натрия. Композиция будет изменяться в зависимости от различных отношений между натрием и окисью кремния, например, плотности. Чем больше отношение Na₂О к SiO₂, тем больше щелочность и клейкость раствора. Альтернативно, такой же результат может быть достигнут путем растворения твердого силиката натрия в воде. Многочисленные водные коллоидные композиции силиката натрия являются доступными коммерчески, с содержанием примерно от 20% примерно до 50% мас./об. Хорошо известный раствор известен как "яичный консервант", который может быть приготовлен с помощью этого способа и, согласно расчетам, содержит примерно 40% массовых Na₂Si₃O₇ (повсеместно доступная сухая форма силиката натрия). Стандартный коммерчески доступный силикат натрия содержит 27% мас./об. силиката натрия.An aqueous composition is prepared by dissolving the silica particles in strongly alkaline water, which is prepared by dissolving a strong base in water, to obtain an aqueous solution that is basic (i.e., with a pH greater than 7, preferably at least 10). Typically, the strong base will be sodium hydroxide or potassium hydroxide, preferably the latter. A molar amount of at least 3, as a rule, will be used to prepare an alkaline solution, and, as a rule, a molar amount greater than 4 is not required. Since the solubility (its ability to form a stable colloidal composition) of silicon oxide increases with increasing temperature, it is preferable that the alkaline solution is heated to a temperature above ambient temperature, to the boiling temperature of the solution and including it. Although temperatures above this temperature may be used, this is generally not preferred because of the need to create a high pressure in the container. When dissolved, silicon oxide in water becomes alkaline with sodium hydroxide, it is believed that a solution of sodium silicate is formed. The composition will vary depending on various ratios between sodium and silicon oxide, for example, density. The greater the ratio of Na ₂ O to SiO ₂ , the greater the alkalinity and tackiness of the solution. Alternatively, the same result can be achieved by dissolving solid sodium silicate in water. Numerous aqueous colloidal sodium silicate compositions are commercially available, with a content of from about 20% to about 50% w / v. A well-known solution is known as an “egg preservative," which can be prepared using this method and is estimated to contain about 40% by weight of Na ₂ Si ₃ O ₇ (the universally available dry form of sodium silicate). The standard commercially available sodium silicate contains 27% w / v. sodium silicate.

Не желая связываться с какой-либо конкретной теорией, предполагается, что химия растворения может быть примерно описана следующими уравнениями.Not wishing to be associated with any particular theory, it is assumed that the chemistry of dissolution can be approximately described by the following equations.

Это дополнительно обсуждается в книге Iler, выше.This is further discussed in Iler, supra.

После приготовления композиции коллоидной щелочной окиси кремния борсодержащая соль, например борная кислота или борат металла, такой как борат натрия, то есть тетраборнокислый натрий, добавляют к смеси предпочтительно в виде тонко измельченного порошка. Считается, что добавление борсодержащей соли способствует формированию стабильной коллоидной композиции, содержащей ионы бора, включенные в коллоидную структуру. Кроме того, также может быть добавлен галогенид алюминия и консервант. Добавление источника ионов В⁺⁺⁺, консерванта, такого как трикалийцитрат, и галогенида алюминия может приводить к полимеризации Si(OH)₄, как изображено нижеAfter preparation of the colloidal alkaline silica composition, a boron salt, for example boric acid or a metal borate such as sodium borate, i.e. sodium tetraborate, is added to the mixture, preferably in the form of a finely divided powder. It is believed that the addition of a boron salt contributes to the formation of a stable colloidal composition containing boron ions included in the colloidal structure. In addition, aluminum halide and a preservative may also be added. The addition of a B ⁺⁺⁺ ion source, a preservative such as tripotassium citrate, and aluminum halide can lead to the polymerization of Si (OH) ₄ , as shown below

Считается, что это приводит к образованию коллоидной частицы, в которой ионы В⁺⁺⁺ являются секвестированными, как показано на фиг.1. Следует отметить, что на фиг.1 используемая щелочь может представлять собой гидроксид калия, который поставляет ионы K⁺, вместе с ТКЦ. Считается, что коллоид этой композиции является более прочно связанным и более широко разветвленным, чем известные коллоидные системы. Кроме того, считается, что фиг.2 является представлением типичного двойного слоя воды, находящегося на типичной коллоидной частице окиси кремния.It is believed that this leads to the formation of a colloidal particle, in which the B ⁺⁺⁺ ions are sequestered, as shown in figure 1. It should be noted that in Fig. 1, the alkali used may be potassium hydroxide, which supplies K ⁺ ions, together with the SCC. It is believed that the colloid of this composition is more tightly bound and more widely branched than known colloidal systems. In addition, it is believed that figure 2 is a representation of a typical double layer of water located on a typical colloidal particle of silicon oxide.

В этом способе борсодержащая соль предпочтительно представляет собой тетраборнокислый натрий, то есть борат натрия, также известный как биборат натрия и под другими названиями, с формулой Na₂B₄О₇. Он часто находится в виде декагидрата.In this method, the boron salt is preferably sodium tetraborate, that is, sodium borate, also known as sodium boborate and under other names, with the formula Na ₂ B ₄ O ₇ . It is often found in the form of decahydrate.

После приготовления водной композиции по настоящему изобретению предпочтительно ее дополнительно обрабатывают для получения пересыщенного раствора соли бора. Предпочтительно композицию обрабатывают с целью увеличения электростатического заряда на частицах. Во время приготовления композиции по настоящему изобретению является важным поддержание температуры выше температуры окружающей среды для поддержания растворимости солей. После того как композиция проходит через электретный генератор для достижения более высокого зета потенциала, композиция стабилизируется. Это осуществляется путем использования генератора, изображенного на фиг.3 и 4. Дополнительные подробности можно найти в заявке на патент США №09/749243, Holcomb, зарегистрированной 26 декабря 2000 года и опубликованной как US 2001/0027219, 4 октября 2001 года, и в патенте США №5537363, Holcomb, выданном 16 июля 1996 года, описание которых включается сюда в качестве ссылок во всей их полноте. Размеры и объемы в этих публикациях используются здесь только для иллюстрации и не являются ограничивающими. Функционирование генератора включает в себя насос (1), который отбирает композицию (5) по настоящему изобретению, которая содержится в средствах (3) удерживания, и она протекает через проход (2) и через насос (1). Насос (1) генерирует скорость, которая зависит от размеров насоса и проходов. Она может составлять 1-100 галлонов в минуту (галлон/мин). В меньших системах можно увидеть поток от 4 до 10 галлон/мин и давление 20 фунт/кв. дюйм. Флюид, при заданном давлении и скорости, протекает через проход (6) и поступает в средства (7) переноса. Флюид протекает через средства (7) переноса и выходит через отверстия (8) в средства (13) переноса, затем флюид течет в противоположном направлении, а затем выходит через отверстия (9) и опять меняет направление потока через средства (14) переноса. Флюид покидает средства (14) переноса через отверстия (10), поступает в средства (15) переноса, этот флюид поступает в камеру (11) и покидает собственно генератор через проход (12), и переносится обратно в средства (5) удерживания через проход (4а) и (4b).After preparing the aqueous composition of the present invention, it is preferably further treated to obtain a supersaturated boron salt solution. Preferably, the composition is treated to increase the electrostatic charge on the particles. During the preparation of the composition of the present invention, it is important to maintain the temperature above ambient temperature to maintain the solubility of the salts. After the composition passes through the electret generator to achieve a higher zeta potential, the composition stabilizes. This is accomplished by using the generator of FIGS. 3 and 4. Further details can be found in US patent application No. 09/749243, Holcomb, registered December 26, 2000 and published as US 2001/0027219, October 4, 2001, and US patent No. 5537363, Holcomb, issued July 16, 1996, the description of which is incorporated here by reference in their entirety. The dimensions and volumes in these publications are used here for illustration only and are not limiting. The operation of the generator includes a pump (1), which selects the composition (5) of the present invention, which is contained in the means (3) of retention, and it flows through the passage (2) and through the pump (1). The pump (1) generates a speed that depends on the size of the pump and the passages. It can be 1-100 gallons per minute (gallon / min). In smaller systems, a flow of 4 to 10 gallons / min and a pressure of 20 psi can be seen. inch. The fluid, at a given pressure and speed, flows through the passage (6) and enters the transfer means (7). The fluid flows through the transfer means (7) and exits through the holes (8) into the transfer means (13), then the fluid flows in the opposite direction, then leaves through the holes (9) and again changes the flow direction through the transfer means (14). The fluid leaves the transfer means (14) through the holes (10), enters the transfer means (15), this fluid enters the chamber (11) and leaves the generator itself through the passage (12), and is transferred back to the holding means (5) through the passage (4a) and (4b).

Фиг.4 иллюстрирует функционирование и расположение магнитных усилительных узлов генератора вместе с "off line" средствами (22) химического перемешивания и удерживания. Непрерывное протекание, с высокой скоростью, флюида через противоточное устройство по настоящему изобретению будет приводить к получению коллоида по настоящему изобретению благодаря эффекту противоточной зарядки, который генерирует множественные магнитные поля, в обоих направлениях, которые генерируют электростатический заряд на перемещающейся вблизи них заряженной коллоидной частице, движущейся в противоточном процессе. Если добавляются магнитные усилительные узлы, на фиг.4, электростатический заряд создается на коллоиде гораздо быстрее. Когда устройство на фиг.4 задействовано полностью, клапан (17) прохода (4а) закрыт, а клапан (16) прохода (18) открыт, и клапан (20) прохода (19) также является открытым. Поток проходит через проход (4b) в проход (18), в средства удерживания (22), где могут быть добавлены химикалии из загрузочного устройства (29) для химикалиев, которые загружаются через проход (30) и (31). Средства (22) удерживания химикалиев нагреваются с помощью электрического нагревателя (21), который питается с помощью провода (25) и перемешивается с помощью лопастной мешалки (23), через привод (24), который вращается с помощью шкива (26), приводимого в движение ремнем (33) на шкиве (27), приводимом в движение мотором (28). Нагретый флюид с растворенными химикалиями прокачивается через насос (32), через проход (19) в проход (4) и назад, в средства (5) удерживания.Figure 4 illustrates the operation and location of the magnetic amplifying nodes of the generator along with off line means (22) for chemical mixing and retention. The continuous flow, at high speed, of the fluid through the countercurrent device of the present invention will produce the colloid of the present invention due to the countercurrent charging effect, which generates multiple magnetic fields in both directions, which generate electrostatic charge on the charged colloidal particle moving near them, moving in the counterflow process. If magnetic amplifying nodes are added, in FIG. 4, an electrostatic charge is created on the colloid much faster. When the device in FIG. 4 is fully engaged, the valve (17) of the passage (4a) is closed, and the valve (16) of the passage (18) is open, and the valve (20) of the passage (19) is also open. The flow passes through the passage (4b) to the passage (18), to the holding means (22), where chemicals from the loading device (29) for chemicals that are loaded through the passage (30) and (31) can be added. Means (22) for holding chemicals are heated using an electric heater (21), which is fed with a wire (25) and mixed with a paddle mixer (23), through a drive (24), which rotates with a pulley (26) driven in movement by a belt (33) on a pulley (27) driven by a motor (28). The heated fluid with dissolved chemicals is pumped through the pump (32), through the passage (19) into the passage (4) and back into the holding means (5).

Как можно заметить из фиг.5, в трубопроводе существует множество градиентов, вдоль оси z, эти градиенты также существуют и вдоль осей х и у. Эффект множественных градиентов является ответственным за электростатический заряд, который создается на частице, когда генератор непрерывно обрабатывает материал. Верхняя часть фиг.5 иллюстрирует вид сверху, в поперченном разрезе, концентрических проходов, изображенных на фиг.4. Как можно заметить на фиг.5, магнитный усилительный узел (например, узел А) содержит множество магнитов (например, электромагнитов). Здесь изображены четыре магнита, расположенные в плоскости, и они в этой плоскости образуют вершины четырехугольной формы (например, прямоугольник или квадрат). Полюса соседних магнитов имеют противоположную ориентацию, как указано с помощью знаков "+" и "-", изображенных на фиг.5. Как показано в нижней части фиг.5, эта система из четырех магнитов создает множественные градиенты магнитного поля вдоль оси z (то есть компонент магнитного поля вдоль оси, выходящей из плоскости, изображенной в верхней части фиг.5). Здесь изображены измерения для магнитного поля по оси z, вдоль линии А-А', которая находится примерно на один дюйм выше плоскости магнитов. Могут также существовать градиенты для магнитного поля вдоль оси х и оси у (то есть компонент магнитного поля вдоль линий А-А' и В-В'). Эти множественные градиенты являются ответственными за значительный электростатический заряд, который может образовываться на коллоидной частице окиси кремния, когда генератор непрерывно обрабатывает водную композицию. Путем обработки водной композиции с помощью генератора, изображенного на фиг.4, можно получать коллоидные частицы окиси кремния, имеющие размеры, находящиеся в диапазоне примерно от 1 мкм примерно до 200 мкм, как правило, в диапазоне примерно от 1 мкм примерно до 150 мкм или примерно от 1 мкм примерно до 110 мкм. Коллоидные частицы окиси кремния могут иметь зета потенциалы, находящиеся в пределах примерно от -5 милливольт (мв) до более чем примерно -75 мв, а, как правило, в пределах примерно от -30 мв примерно до -40 и до -75 мв. Как понимает специалист в данной области, зета потенциал представляет электростатический заряд, демонстрируемый коллоидной частицей, и зета потенциал большей величины, как правило, соответствует более стабильной коллоидной системе (например, в результате отталкивания между частицами).As can be seen from figure 5, in the pipeline there are many gradients along the z axis, these gradients also exist along the x and y axes. The effect of multiple gradients is responsible for the electrostatic charge that is created on the particle when the generator continuously processes the material. The upper part of FIG. 5 illustrates a top view, in cross-section, of the concentric passages depicted in FIG. 4. As can be seen in FIG. 5, a magnetic amplification assembly (e.g., assembly A) contains a plurality of magnets (e.g., electromagnets). Here are four magnets located in a plane, and they in this plane form vertices of a quadrangular shape (for example, a rectangle or square). The poles of the adjacent magnets have the opposite orientation, as indicated by the signs "+" and "-", depicted in figure 5. As shown at the bottom of FIG. 5, this four-magnet system creates multiple magnetic field gradients along the z axis (that is, a magnetic field component along an axis extending from the plane depicted at the top of FIG. 5). Here, measurements are shown for the magnetic field along the z axis, along line A-A ', which is about one inch above the plane of the magnets. Gradients may also exist for the magnetic field along the x axis and the y axis (i.e., the magnetic field component along lines A-A 'and B-B'). These multiple gradients are responsible for the significant electrostatic charge that can form on a colloidal silica particle when the generator continuously processes the aqueous composition. By treating the aqueous composition with the generator shown in FIG. 4, colloidal silica particles having sizes ranging from about 1 μm to about 200 μm, typically in the range from about 1 μm to about 150 μm, can be obtained, or from about 1 μm to about 110 μm. Colloidal silica particles can have zeta potentials ranging from about -5 millivolts (mV) to more than about -75 mV, and typically in the range from about -30 mV to about -40 and -75 mV. As one skilled in the art understands, the zeta potential represents the electrostatic charge exhibited by the colloidal particle, and the zeta potential of a larger magnitude generally corresponds to a more stable colloidal system (for example, as a result of repulsion between particles).

Пример 1Example 1

Этот пример описывает способ получения типичной композиции по настоящему изобретению.This example describes a method for preparing a typical composition of the present invention.

Подробно приготовление композиции может быть изображено со ссылками на фиг.5. Исходный раствор добавляют в средства (5) удерживания. Раствор содержит 1846,2 мл 26,0% силиката натрия, с количеством воды, достаточным для доведения объема до 6500 мл. Раствор циркулирует через генератор с закрытым клапаном (16) и клапаном (20), но с открытым клапаном (17). 500 грамм гранул КОН медленно добавляют к раствору в работающем генераторе. Осуществляют циркуляцию композиции в течение 30 минут при 60°С. 2 литра раствора вливают в отделение (22), открывая клапан (16) и закрывая клапан (17). Когда 2 литра перетекают в средства (22) удерживания, клапан (20) открывается и 800 грамм трикалийцитрата медленно добавляют к растворам в средствах (22) удерживания, через загрузочное устройство (29) для химикалиев, и перемешивают с помощью лопастной мешалки (23) и стержня (24), до растворения. 1000 г тетраборнокислого натрия (натрий тетраборат декагидрат) добавляют к раствору через загрузочное устройство (29) для химикалиев. Тетраборнокислый натрий растворяют путем перемешивания с помощью лопастной мешалки (21) на приводе (24). Генератор работает в течение 1 часа. Добавляют дополнительные 1000 грамм тетраборнокислого натрия и циркуляцию осуществляют до тех пор, пока они не растворятся. Температуру поддерживают при 60°С. Генератор работает в течение 1 часа, и еще одну, третью порцию, тетраборнокислого натрия в 1000 грамм добавляют, перемешивают и осуществляют ее циркуляцию до тех пор, пока он не растворится. Добавляют 10 грамм AlF₃ и пропускают через генератор в течение одного часа до конечного значения рН 10,8. Композицию расфасовывают путем закрывания клапана (16) и открывания клапана (17), и выкачивания раствора из средств (22) удерживания, с помощью насоса (32), в средства (5) удерживания, через проход (4).In detail, the preparation of a composition may be depicted with reference to FIG. 5. The stock solution is added to the retention means (5). The solution contains 1846.2 ml of 26.0% sodium silicate, with an amount of water sufficient to bring the volume to 6500 ml. The solution circulates through the generator with a closed valve (16) and a valve (20), but with an open valve (17). 500 grams of KOH pellets are slowly added to the solution in a running generator. The composition is circulated for 30 minutes at 60 ° C. 2 liters of solution are poured into the compartment (22), opening the valve (16) and closing the valve (17). When 2 liters flow into the retention aids (22), the valve (20) opens and 800 grams of tripotassium citrate is slowly added to the solutions in the retention aids (22) through a loading device (29) for chemicals and mixed with a paddle mixer (23) and rod (24), until dissolved. 1000 g of sodium tetraborate (sodium tetraborate decahydrate) is added to the solution through a loading device (29) for chemicals. Sodium tetraborate is dissolved by stirring using a paddle mixer (21) on the drive (24). The generator runs for 1 hour. An additional 1000 grams of sodium tetraborate was added and circulation was carried out until they dissolved. The temperature is maintained at 60 ° C. The generator runs for 1 hour, and another, third portion, 1000 grams of sodium tetraborate is added, mixed and circulated until it dissolves. Add 10 grams of AlF ₃ and pass through the generator for one hour to a final pH of 10.8. The composition is packaged by closing the valve (16) and opening the valve (17), and pumping the solution from the holding means (22), using the pump (32), into the holding means (5), through the passage (4).

Пример 2Example 2

Этот пример описывает способ по настоящему изобретению для обработки древесины под давлением. Обращаясь к фиг.7, пиломатериалы (56), которые должны быть обработаны, помещают в камеру (54) высокого давления и герметично закрывают с помощью двери (55). Клапаны (58) и (64) закрыты. Клапан (68) открыт, и вакуумный насос (67) питается через подвод (19b) мощности. В одном из воплощений системы вакуумный насос (67) представляет собой 26-дюймовый вакуумный насос. Однако вакуумный насос может представлять собой вакуумный насос любого размера, например 30-дюймовый вакуумный насос.This example describes the method of the present invention for processing wood under pressure. Turning to FIG. 7, lumber (56) to be processed is placed in a high-pressure chamber (54) and hermetically closed by a door (55). Valves (58) and (64) are closed. The valve (68) is open, and the vacuum pump (67) is supplied through a power supply (19b). In one embodiment of the system, the vacuum pump (67) is a 26-inch vacuum pump. However, the vacuum pump may be any size vacuum pump, such as a 30-inch vacuum pump.

Вакуумный насос (67) откачивает камеру (54) для устранения газов, которые содержатся в волокнах древесины. Вакуум отбирает газы с торцов древесины. Таким образом, количество времени, которое необходимо для поддержания вакуума в камере (54), зависит от количества, типа и длины древесины, которую обрабатывают. Например, для малого количества древесины вакуум может поддерживаться в течение 15 минут, а для большого количества древесины или длинного куска древесины вакуум может поддерживаться в течение 45 минут. Затем клапан (58) открывается, и композиция по настоящему изобретению (например, 6% SiO₂ и 8% борсодержащей соли, для ионов бора) откачивается из средств (62) удерживания и/или средств (66) хранения в камеру (4), а затем в древесину. Композиция проходит от средств (66) хранения в средства (62) удерживания через проход (55). Композиция проходит от средств (62) удерживания в камеру (54) через проходы (57) и (60). Перед введением в камеру (54) композиция может проходить через бойлер (59). Бойлер (59) может представлять собой любой тип нагревательного элемента, способный поддерживать температуру композиции, когда она циркулирует в системе.A vacuum pump (67) evacuates the chamber (54) to eliminate the gases contained in the wood fibers. A vacuum removes gases from the ends of the wood. Thus, the amount of time it takes to maintain the vacuum in the chamber (54) depends on the amount, type and length of the wood that is processed. For example, for a small amount of wood, a vacuum can be maintained for 15 minutes, and for a large amount of wood or a long piece of wood, a vacuum can be maintained for 45 minutes. Then, the valve (58) opens and the composition of the present invention (for example, 6% SiO ₂ and 8% boron salt, for boron ions) is pumped from the retention means (62) and / or storage means (66) into the chamber (4), and then into the wood. The composition extends from the storage means (66) to the retention means (62) through the passage (55). The composition extends from the holding means (62) into the chamber (54) through the passages (57) and (60). Before being introduced into the chamber (54), the composition may pass through a boiler (59). The boiler (59) may be any type of heating element capable of maintaining the temperature of the composition as it circulates in the system.

В альтернативном воплощении перед поступлением композиции в камеру для обработки SILENE® (силикат кальция) смешивается с водой при низкой концентрации (например, 1¹/₂%) SILENE, и древесину обрабатывают с помощью композиции SILENE и композиции по настоящему изобретению.In an alternative embodiment, before the composition enters the treatment chamber, SILENE® (calcium silicate) is mixed with water at a low concentration (for example, 1 ¹ / ₂ %) of SILENE, and the wood is treated with the SILENE composition and the composition of the present invention.

После заполнения камеры (54) консервантом и погружения древесины в консервант система подвергается стадии повышения давления.After filling the chamber (54) with a preservative and immersing the wood in the preservative, the system undergoes a pressure increase step.

В одном из воплощений способа к системе прикладывается давление жидкости. В этом воплощении откачивают вакуум, клапан (68) закрывают, клапан (58) открывают и насос (Р) включают для повышения давления в жидкости. Когда камера заполняется жидкостью из средств (62) удерживания, через проход (60), бойлер (59) и проход (57), (проход (57) нужно перемещать по направлению к открытому концу камеры), насос (Р) продолжает работать, клапан (64) является частично открытым. Это частичное ограничение будет поддерживать давление в танке, при этом все еще делая возможной циркуляцию. Система в целом может быть оборудована сенсорами рН и TDS (общего количества растворенных солей), с тем чтобы мог бы быть добавлен дополнительный раствор, если это необходимо. Система в целом может управляться компьютером.In one embodiment of the method, fluid pressure is applied to the system. In this embodiment, the vacuum is evacuated, the valve (68) is closed, the valve (58) is opened and the pump (P) is turned on to increase the pressure in the liquid. When the chamber is filled with liquid from the holding means (62), through the passage (60), the boiler (59) and the passage (57), (the passage (57) must be moved towards the open end of the chamber), the pump (P) continues to work, the valve (64) is partially open. This partial restriction will maintain pressure in the tank while still allowing circulation. The system as a whole can be equipped with pH and TDS sensors (total dissolved salts) so that an additional solution can be added if necessary. The system as a whole can be controlled by a computer.

В одном из воплощений давление жидкости поддерживается примерно при 150 фунтах на квадратный дюйм и температура поддерживается примерно при 140°F в течение периода времени в пределах между 30 минутами и 2 часами. Однако в другом воплощении могут использоваться другие величины давления, температуры и времени.In one embodiment, the fluid pressure is maintained at about 150 psi and the temperature is maintained at about 140 ° F for a period of time ranging between 30 minutes and 2 hours. However, in another embodiment, other pressures, temperatures, and times may be used.

В другом воплощении системы к системе прикладывается давление газа. В этом воплощении циркуляция в системе осуществляется под действием насоса (Р), создающего давление. Давление прикладывается с помощью контейнера (51) с СО₂ через проход (53) и клапан (69) к камере (4) для обработки древесины. Композиция, которая при высоких рН представляет собой коллоид с малыми размерами частиц, под действием СО₂ частично преобразуется в гель. Считается, что это понижает рН на поверхности древесины. Давление прикладывается к системе в течение примерно от 30 минут примерно до 2 часов. Количество времени, когда давление прикладывается к системе, зависит от количества, типа и длины обрабатываемой древесины.In another embodiment of the system, gas pressure is applied to the system. In this embodiment, the circulation in the system is effected by a pump (P), which creates pressure. The pressure is applied using a container (51) with CO ₂ through the passage (53) and the valve (69) to the chamber (4) for wood processing. The composition, which at high pH is a colloid with small particle sizes, is partially converted into a gel by the action of CO ₂ . It is believed that this lowers the pH on the surface of the wood. Pressure is applied to the system for about 30 minutes to about 2 hours. The amount of time that pressure is applied to the system depends on the amount, type and length of the wood being treated.

После завершения стадии приложения давления камеру откачивают. Обработанную древесину затем удаляют из камеры (54) и дают ей возможность сушиться в течение периода времени примерно 30 дней.After the stage of applying pressure, the chamber is evacuated. The treated wood is then removed from the chamber (54) and allowed to dry for a period of approximately 30 days.

Рецептура композиции может быть изменена для лучшего проникновения. Борная кислота может заменить тетраборнокислый натрий (натрий тетраборат декагидрат), при этом, если используется борная кислота, ее количество по массе составляет на 1,22 больше, чем для тетраборнокислого натрия.The formulation of the composition can be modified for better penetration. Boric acid can replace sodium tetraborate (sodium tetraborate decahydrate), and if boric acid is used, its amount by weight is 1.22 more than for sodium tetraborate.

Пример 3Example 3

Эта композиция по настоящему изобретению предназначена для нанесения кистью или распыления на перекрытие или пиломатериалы.This composition of the present invention is intended for brush application or spraying onto floor or lumber.

1. 1200 мл 4 М HCl добавляют к 5300 мл дистиллированной Н₂О и помещают в генератор.1. 1200 ml of 4 M HCl is added to 5300 ml of distilled H ₂ O and placed in a generator.

2. В резервуар медленно добавляют 800 мг раствора трикалийцитрата. Циркуляцию осуществляют в течение 30 минут.2. 800 mg of tripotassium citrate solution is slowly added to the reservoir. The circulation is carried out for 30 minutes.

3. Растворяют 1000 грамм тетраборнокислого натрия (натрий тетраборат декагидрат) в 1846,2 мл 26% силиката натрия. Добавляют 500 г КОН для растворения, если требуется, и добавляют 200 г NaOH. Нагревают до 200°F для растворения.3. Dissolve 1000 grams of sodium tetraborate (sodium tetraborate decahydrate) in 1846.2 ml of 26% sodium silicate. Add 500 g of KOH to dissolve, if necessary, and add 200 g of NaOH. Heat to 200 ° F to dissolve.

4. В генератор медленно добавляют порцию раствора тетраборнокислого натрия/силиката натрия в течение одного часа или до установления pH 7,6 и добавляют 10 грамм AlF₃. Продолжают добавлять тетраборнокислый натрий/силикат натрия при 46,3°С до тех пор, пока не будет достигнут рН 10,76.4. A portion of a solution of sodium tetraborate / sodium silicate is slowly added to the generator over one hour or until pH is 7.6 and 10 grams of AlF _{3 is} added. Sodium tetraborate / sodium silicate was continued to be added at 46.3 ° C until a pH of 10.76 was reached.

5. Добавляют 1000 мл указанного выше раствора в контейнер при постоянном перемешивании, при рН 11,33 и Т 22,2°С. Титруют с помощью HCl 1:3 (используют 150 мл HCl × 150 мл) и медленно добавляют 4 литра указанного выше раствора для обработки под давлением к 4 литрам настоящего раствора (пример 2), и перемешивают. Этот раствор является прозрачным и хорошо проникает в древесину.5. Add 1000 ml of the above solution to the container with constant stirring, at a pH of 11.33 and T 22.2 ° C. Titrate with 1: 3 HCl (use 150 ml HCl × 150 ml) and slowly add 4 liters of the above solution for pressure treatment to 4 liters of this solution (Example 2), and mix. This solution is transparent and penetrates well into wood.

Припер 4Priper 4

В этом примере описанная выше композиция (пример 3) по настоящему изобретению объединяется с порозаполнителем для древесины. В одном из воплощений порозаполнитель для древесины представляет собой 10% активную смесь Silene (силиката кальция), смешанного с безводным спиртом. Распыленная композиция (из примера 3) наносится на перекрытие, и ее оставляют сохнуть в течение 3-4 часов. Затем на перекрытие наносится порозаполнитель для древесины. Порозаполнитель для древесины химически взаимодействует с обработанным перекрытием путем реакции с окисью кремния. Результатом является обработанный пиломатериал с водоотталкивающим порозаполнителем.In this example, the composition described above (Example 3) of the present invention is combined with a wood filler. In one embodiment, the wood filler is a 10% active mixture of Silene (calcium silicate) mixed with anhydrous alcohol. The sprayed composition (from Example 3) is applied to the ceiling and allowed to dry for 3-4 hours. Then a filler for wood is applied to the floor. A wood filler chemically interacts with the treated floor by reaction with silica. The result is treated lumber with a water-repellent pore filler.

Пример 5Example 5

Другое воплощение настоящего изобретения имеет преимущество благодаря синтезу насыщенного раствора 21% тетраборнокислого натрия и 21% SiO₂. Раствор является очень вязким. Он нагревается и смешивается с волокнами любого типа, и сушится под прессом с нагреваемыми валками с получением очень прочного и огнестойкого листа строительного материала. Все продукты, обработанные с помощью настоящего изобретения, являются огнестойкими.Another embodiment of the present invention has the advantage of synthesizing a saturated solution of 21% sodium tetraborate and 21% SiO ₂ . The solution is very viscous. It is heated and mixed with fibers of any type, and dried under a press with heated rolls to obtain a very durable and fire-resistant sheet of building material. All products processed using the present invention are fire resistant.

Пример 6Example 6

Куски древесины, 2 дюйма × 4 дюйма, южной желтой сосны и светлого дуба, подобного же размера, обрабатывают под давлением в соответствии с настоящим изобретением. Оценивают непосредственное увеличение массы и увеличение массы через 1 месяц.Pieces of wood, 2 inches × 4 inches, southern yellow pine and light oak, of the same size, are treated under pressure in accordance with the present invention. Immediate weight gain and weight gain are evaluated after 1 month.

Непосредственное увеличение массы Direct weight gain

Сосна 44,8%Pine 44.8%

Дуб 34,4%Oak 34.4%

Увеличение массы через один месяцWeight gain after one month

Сосна 22,5%Pine 22.5%

Дуб 22,25%Oak 22.25%

Пример 7Example 7

В этом примере настоящего изобретения получают композицию, которая может быть использована для распыления на деревянном перекрытии. Композиция может быть получена с использованием следующих процедур.In this example of the present invention, a composition is obtained which can be used for spraying on a wooden floor. The composition can be obtained using the following procedures.

А. Приготовление раствора А.A. Preparation of solution A.

1) В электретный генератор для неорганического полимера (смотри, например, заявку на патент США 09/749243, зарегистрированную 26 декабря 2000 года) добавляют 431,340 литра 4 н. HCl к 1905,085 литра Н₂О и осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.1) 431.340 liters of 4N are added to an electret generator for an inorganic polymer (see, for example, US patent application 09/749243, registered December 26, 2000). HCl to 1905.085 liters of H ₂ O and circulate for 30 minutes.

2) В резервуар генератора медленно добавляют 287,560 кг трикалийцитрата и осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.2) 287.560 kg of tripotassium citrate is slowly added to the generator tank and circulated for 30 minutes.

3) Растворяют 202,185 кг тетраборнокислого натрия в 995,425 литра 27% NaSiO₄. К раствору добавляют 101,095 кг КОН для растворения тетраборнокислого натрия. Добавляют 38 кг NaOH и нагревают раствор до 220°F. После растворения всего тетраборнокислого натрия добавляют два дополнительных количества 202,185 кг тетраборнокислого натрия, по одному за раз, растворяя в целом 606,455 кг тетраборнокислого натрия.3) Dissolve 202.185 kg of sodium tetraborate in 995.425 liters of 27% NaSiO ₄ . 101.095 kg of KOH was added to the solution to dissolve sodium tetraborate. 38 kg of NaOH are added and the solution is heated to 220 ° F. After all sodium tetraborate has been dissolved, two additional quantities of 202.185 kg of sodium tetraborate are added, one at a time, dissolving a total of 606.455 kg of sodium tetraborate.

4) В генератор медленно, в течение 1/2 часа, добавляют раствор тетраборнокислого натрия/силиката натрия.4) A solution of sodium tetraborate / sodium silicate is added slowly to the generator over 1/2 hour.

5) В резервуар генератора медленно добавляют 3,594 кг AlF₃ и осуществляют циркуляцию в течение одного часа.5) 3.594 kg of AlF ₃ are slowly added to the generator tank and circulated for one hour.

В. Приготовление раствора В.B. Preparation of solution B.

1) 673,491 литра 27% массовых силиката натрия, NaSiO₄, добавляют к количеству Н₂O, достаточному для получения 2556,680 литра раствора.1) 673,491 liters of 27% by weight sodium silicate, NaSiO ₄ , is added to the amount of H ₂ O sufficient to obtain 2556,680 liters of solution.

2) Медленно добавляют 394,72 кг гранул КОН.2) Slowly add 394.72 kg of KOH pellets.

3) В течение 30 минут осуществляют циркуляцию в электретном генераторе, как описано выше.3) For 30 minutes, circulate in an electret generator, as described above.

4) Из емкости генератора откачивают 789,44 литра. Переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Перемешивают в 222,03 кг гранул NaOH, продолжают нагревать и перемешивать до наступления прозрачности.4) 789.44 liters are pumped out of the generator capacity. Transfer to a heated container at 200 ° F. Stirred into 222.03 kg of NaOH pellets, continue to heat and mix until clear.

5) Возвращают в генератор и осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.5) Return to the generator and circulate for 30 minutes.

6) Из емкости генератора откачивают 1184,2 литра и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Добавляют 18,872 гранул NaOH и медленно растворяют 333,056 кг борной кислоты, перемешивают. Добавляют 57 кг гранул NaOH и перемешивают до наступления прозрачности.6) 1184.2 liters are pumped out of the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. Add 18.872 NaOH granules and slowly dissolve 333.056 kg of boric acid, mix. Add 57 kg of NaOH pellets and mix until clear.

7) Добавляют 315 кг трикалийцитрата к 300 литрам, откачанным из емкости генератора, перемешивают до растворения и возвращают в генератор, осуществляют циркуляцию в течение 10 минут.7) Add 315 kg of tripotassium citrate to 300 liters pumped out of the generator tank, mix until dissolved and return to the generator, circulate for 10 minutes.

8) Осуществляют рециркуляцию #6, выше, назад в генератор и осуществляют циркуляцию в течение 10 минут.8) Recirculate # 6, above, back to the generator and circulate for 10 minutes.

9) Из емкости генератора откачивают 1200 литров и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Добавляют 38,25 кг гранул NaOH и медленно растворяют 263,25 кг борной кислоты. Добавляют количество дополнительного NaOH, достаточное для растворения борной кислоты.9) 1200 liters are pumped out of the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. 38.25 kg of NaOH pellets are added and 263.25 kg of boric acid are slowly dissolved. An amount of additional NaOH sufficient to dissolve the boric acid is added.

10) Добавляют 1200 литров #9, выше, назад в генератор, и обрабатывают в течение 10 минут.10) Add 1200 liters # 9, above, back to the generator, and process for 10 minutes.

11) Из емкости генератора откачивают 600 литров и растворяют 3,947 кг AlF₃, и добавляют назад в генератор, вместе с количеством Н₂O, достаточным для получения 3000 литров. В течение 30 минут осуществляют циркуляцию и помещают в контейнер.11) 600 liters are pumped out of the generator capacity and 3.947 kg of AlF _{3 are} dissolved and added back to the generator, together with an amount of H ₂ O sufficient to produce 3,000 liters. Circulation is carried out for 30 minutes and placed in a container.

С. Приготовление конечного продукта.C. Preparation of the final product.

1) В генератор добавляют 1500 литров раствора В и медленно титруют, в течение 15 минут, 1500 литрами раствора А, и обрабатывают в течение 15 мин.1) 1500 liters of solution B are added to the generator and slowly titrated, over 15 minutes, with 1500 liters of solution A, and treated for 15 minutes.

Композиция, полученная с использованием этой процедуры, содержит окись кремния (вероятно, в виде силиката натрия), присутствующую в количестве примерно 6 мас.%, вычисленном по известным отношениям мас./об., и содержит тетраборнокислый натрий (в виде ионов бора), присутствующий в количестве примерно 4,5 мас.%, вычисленном по известным отношениям мас./об. Композиция, полученная с использованием этой процедуры, имеет рН, равный примерно 10.The composition obtained using this procedure contains silicon oxide (probably in the form of sodium silicate), present in an amount of about 6 wt.% Calculated from the known wt./about., And contains sodium tetraborate (in the form of boron ions), present in an amount of about 4.5 wt.% calculated from the known wt./about. The composition obtained using this procedure has a pH of about 10.

Пример 8Example 8

В этом примере настоящего изобретения получают композицию, которая может быть использована для распыления на деревянном перекрытии, которое обрабатывают с помощью ССА. Композиция может быть получена с использованием следующей процедуры.In this example of the present invention, a composition is obtained which can be used for spraying on a wooden floor, which is treated with CCA. The composition can be obtained using the following procedure.

1) Добавляют 431,34 литра 4 н. HCl к 1905,085 литра H₂O в электретном генераторе для неорганического полимера и осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.1) Add 431.34 liters of 4 N. HCl to 1905.085 liters of H ₂ O in an electret generator for an inorganic polymer and circulate for 30 minutes.

3) В 1659,042 литра 27% NaSiO₄ растворяют 89,860 кг тетраборнокислого натрия. К раствору добавляют 44,931 кг КОН для растворения тетраборнокислого натрия. Добавляют 16,888 кг NaOH и нагревают раствор до 200°F. К раствору добавляют две дополнительные отдельные аликвоты по 89,860 кг тетраборнокислого натрия и растворяют каждую аликвоту по отдельности.3) 89.860 kg of sodium tetraborate are dissolved in 1659.042 liters of 27% NaSiO ₄ . To the solution was added 44.931 kg of KOH to dissolve sodium tetraborate. 16.888 kg NaOH is added and the solution is heated to 200 ° F. Two additional individual aliquots of 89.860 kg sodium tetraborate were added to the solution, and each aliquot was dissolved separately.

4) В генератор медленно, в течение ¹/₂ часа, добавляют раствор тетраборнокислого натрия/силиката натрия.4) In the generator slowly over ^_half an hour, added borax / sodium silicate solution.

1) Добавляют 1122,484 литра 27 мас.% NaSiO₄, силиката натрия, вместе с количеством H₂O, достаточным для получения 2556,680 литра раствора.1) Add 1122.484 liters of 27 wt.% NaSiO ₄ , sodium silicate, together with an amount of H ₂ O sufficient to obtain 2556,680 liters of solution.

2) Медленно добавляют 175,431 кг гранул КОН.2) 175.431 kg of KOH pellets are slowly added.

3) Осуществляют циркуляцию в течение 30 минут в электретном генераторе, как выше.3) Circulate for 30 minutes in an electret generator, as above.

4) Из емкости генератора откачивают 789,44 литра. Переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Размешивают в 98,679 кг борной кислоты вместе с 33,353 кг гранул NaOH, продолжают нагревать и перемешивать до наступления прозрачности.4) 789.44 liters are pumped out of the generator capacity. Transfer to a heated container at 200 ° F. Stirred in 98.679 kg of boric acid together with 33.353 kg of NaOH pellets, continue to heat and mix until clear.

6) Из емкости генератора откачивают 1184,2 литра и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Добавляют 8,379 кг гранул NaOH и медленно растворяют 147,877 кг борной кислоты, перемешивают и добавляют 25,308 кг гранул NaOH. Перемешивают до наступления прозрачности.6) 1184.2 liters are pumped out of the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. 8.379 kg of NaOH granules are added and 147.877 kg of boric acid are slowly dissolved, stirred and 25.308 kg of NaOH granules are added. Stir until transparent.

8) Осуществляет рециркуляцию #6, выше, назад в генератор, и осуществляют циркуляцию в течение 10 минут.8) Recirculates # 6, higher, back to the generator, and circulates for 10 minutes.

9) Из емкости генератора откачивают 1200 литров и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Добавляют 16,983 кг гранул NaOH и медленно растворяют 196,83 кг борной кислоты. Добавляют дополнительное количество NaOH, достаточное для растворения борной кислоты.9) 1200 liters are pumped out of the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. 16.983 kg of NaOH pellets are added and 196.83 kg of boric acid are slowly dissolved. An additional amount of NaOH sufficient to dissolve the boric acid is added.

10) Добавляют 1200 литров #9, выше, назад в генератор и обрабатывают в течение 10 минут.10) Add 1200 liters # 9, above, back to the generator and process for 10 minutes.

11) Из емкости генератора откачивают 600 литров и растворяют 3,947 кг AlF₃, и добавляют назад в генератор вместе с количеством Н₂О, достаточным для получения 3000 литров. Осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.11) 600 liters are pumped out of the capacity of the generator and 3.947 kg of AlF _{3 are} dissolved and added back to the generator together with an amount of H ₂ O sufficient to produce 3,000 liters. Circulate for 30 minutes.

1) В генератор добавляют 1500 литров раствора В и медленно титруют в течение 15 минут 1500 литрами растворе А, и обрабатывают в течение 15 мин.1) 1500 liters of solution B are added to the generator and slowly titrated for 15 minutes with 1500 liters of solution A and treated for 15 minutes.

Композиция, полученная с использованием этой процедуры, содержит окись кремния, присутствующую на уровне примерно 10 мас.%, вычисленном по известным отношениям масса/объем, и содержит боратный ион, присутствующий на уровне примерно 2 мас.%, вычисленном по известным отношениям масса/объем. Композиция, полученная с использованием этой процедуры, имеет рН, равный примерно от 10,4 примерно до 10,6.A composition obtained using this procedure contains silicon oxide present at a level of about 10 wt.% Calculated from known mass / volume ratios and contains a borate ion present at a level of about 2 wt.% Calculated from known mass / volume ratios . The composition obtained using this procedure has a pH of from about 10.4 to about 10.6.

Пример 9Example 9

В этом примере настоящего изобретения получают композицию, которая может быть использована для обработки древесины под давлением. Эта композиция обеспечивает древесине стойкость к термитам. Композиция может быть получена с использованием следующей процедуры.In this example of the present invention, a composition is obtained that can be used to process wood under pressure. This composition provides wood with resistance to termites. The composition can be obtained using the following procedure.

1) Добавляют 897,988 литра 27 мас.% NaSiO₄ вместе с количеством Н₂О, достаточным для получения 2556,68 литра раствора.1) 897.988 liters of 27 wt.% NaSiO _{4 are} added together with an amount of H ₂ O sufficient to produce 2556.68 liters of solution.

2) Медленно добавляют 197,360 кг гранул КОН с перемешиванием.2) 197.360 kg of KOH pellets are slowly added with stirring.

4) Из емкости генератора откачивают 592,1 литра и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Перемешивают в 197,360 кг борной кислоты вместе с 66,708 кг гранул NaOH. Продолжают нагревать и перемешивать до наступления прозрачности.4) 592.1 liters are pumped from the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. Mix in 197.360 kg of boric acid together with 66.708 kg of NaOH pellets. Continue to heat and mix until transparent.

6) Из емкости генератора откачивают 592,1 литра и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Добавляют 16,776 кг гранул NaOH и медленно растворяют 296,05 кг борной кислоты. Перемешивают и добавляют 50,00 кг гранул NaOH или перемешивают до наступления прозрачности.6) 592.1 liters are pumped from the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. 16.776 kg of NaOH pellets are added and 296.05 kg of boric acid are slowly dissolved. Stir and add 50.00 kg of NaOH pellets or mix until clear.

9) Из емкости генератора откачивают 600 литров и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Добавляют 34 кг гранул NaOH и медленно растворяют 234 кг борной кислоты. Добавляют количество дополнительного NaOH, достаточное для растворения борной кислоты.9) 600 liters are pumped from the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. 34 kg of NaOH pellets are added and 234 kg of boric acid are slowly dissolved. An amount of additional NaOH sufficient to dissolve the boric acid is added.

10) Добавляют 600 литров #9, выше, назад в генератор и обрабатывают в течение 10 минут.10) Add 600 liters # 9, above, back to the generator and process for 10 minutes.

11) Откачивают 600 литров из емкости генератора и растворяют 3,947 кг AlF₃ и добавляют назад в генератор вместе, если необходимо, с количеством Н₂O, достаточным для получения 3000 литров раствора. Осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.11) Pump out 600 liters from the capacity of the generator and dissolve 3.947 kg of AlF ₃ and add it back to the generator together, if necessary, with an amount of H ₂ O sufficient to produce 3000 liters of solution. Circulate for 30 minutes.

Композиция, полученная с использованием этой процедуры, содержит окись кремния, присутствующую в количестве примерно 8 мас.%, вычисленном по известным отношениям масса/объем, и уровень боратного иона примерно 4 мас.%, вычисленный по известным отношениям масса/объем. Композиция, полученная с использованием этой процедуры, имеет рН, равный примерно от 10,5 примерно до 11,5.A composition obtained using this procedure contains silicon oxide present in an amount of about 8 wt.% Calculated from known mass / volume ratios and a borate ion level of about 4 wt.% Calculated from known mass / volume ratios. The composition obtained using this procedure has a pH of about 10.5 to about 11.5.

Пример 10Example 10

В этом примере настоящего изобретения получают композицию, которая может быть использована для обработки под давлением рабочих балок, таких как железнодорожные шпалы и конструкционные стойки, и стойки ограждений, используемые в морской окружающей среде. Композиция может быть получена с использованием следующей процедуры.In this example of the present invention, a composition is obtained that can be used to pressure work beams, such as railway sleepers and structural racks, and racks used in marine environments. The composition can be obtained using the following procedure.

1) Добавляют 1122,485 литра 27 мас.% NaSiO₄ вместе с количеством Н₂О, достаточным для получения 2556,68 литра раствора.1) 1122.485 liters of 27 wt.% NaSiO _{4 are} added together with an amount of H ₂ O sufficient to produce 2556.68 liters of solution.

2) Медленно добавляют 394,72 кг гранул КОН с перемешиванием.2) Slowly add 394.72 kg of KOH granules with stirring.

3) Осуществляют циркуляцию в течение 30 минут в электретном генераторе, как описано выше.3) Circulate for 30 minutes in an electret generator, as described above.

4) Из емкости генератора откачивают 986,6 литра. Переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Перемешивают в 493,4 кг борной кислоты вместе с 166,77 кг гранул NaOH. Продолжают нагревать и перемешивать до наступления прозрачности.4) 986.6 liters are pumped out of the generator capacity. Transfer to a heated container at 200 ° F. Stirred into 493.4 kg of boric acid together with 166.77 kg of NaOH pellets. Continue to heat and mix until transparent.

6) Из емкости генератора откачивают 1480,25 литра и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Добавляют 41,9375 кг гранул NaOH и медленно растворяют 740,125 кг борной кислоты. Перемешивают и добавляют 125,00 кг гранул NaOH или перемешивают до наступления прозрачности.6) 1480.25 liters are pumped out of the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. 41.9375 kg of NaOH pellets are added and 740.125 kg of boric acid are slowly dissolved. Stir and add 125.00 kg of NaOH pellets or mix until clear.

7) Добавляют 315 кг трикалийцитрата к 300 литрам, откачанным из емкости генератора, перемешивают до растворения и возвращает в генератор, осуществляют циркуляцию в течение 10 минут.7) Add 315 kg of tripotassium citrate to 300 liters pumped out of the generator tank, mix until dissolved and return to the generator, circulate for 10 minutes.

9) Из емкости генератора откачивают 1500 литров и переносят в нагреваемую емкость, при 200°F. Добавляют 85 кг гранул NaOH и медленно растворяют 585,0 кг борной кислоты. Добавляют дополнительное количество NaOH, достаточное для растворения борной кислоты.9) 1,500 liters are pumped out of the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. 85 kg of NaOH pellets are added and 585.0 kg of boric acid are slowly dissolved. An additional amount of NaOH sufficient to dissolve the boric acid is added.

10) Добавляют 1500 литров #9, выше, назад в генератор и обрабатывают в течение 10 минут.10) Add 1500 liters # 9, above, back to the generator and process for 10 minutes.

11) Из емкости генератора откачивают 1000 литров и растворяют 3,947 кг AlF₃, и добавляют назад в генератор вместе, если необходимо, с количеством Н₂O, достаточным для получения 3000 литров раствора, и осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.11) 1000 liters are pumped out of the capacity of the generator and 3.947 kg of AlF _{3 are} dissolved and added back to the generator together, if necessary, with an amount of H ₂ O sufficient to obtain 3000 liters of solution, and circulated for 30 minutes.

Композиция, полученная с использованием этой процедуры, содержит окись кремния, присутствующую в количестве примерно 10 мас.%, вычисленном по известным отношениям масса/объем, и боратные ионы присутствуют в количестве примерно 10 мас.%, вычисленном по известным отношениям масса/объем. Композиция, полученная с помощью этого способа, имеет рН, равный примерно 10,5 или выше.A composition obtained using this procedure contains silicon oxide present in an amount of about 10 wt.% Calculated from known mass / volume ratios, and borate ions are present in an amount of about 10 wt.% Calculated from known mass / volume ratios. The composition obtained using this method has a pH of about 10.5 or higher.

Пример 11Example 11

В этом примере настоящего изобретения получают композицию, которая может быть использована для обработки древесины под давлением. Эта композиция обеспечивает высокий барьер для проникновения термитов в древесину. Композиция может быть получена с использованием следующей процедуры.In this example of the present invention, a composition is obtained that can be used to process wood under pressure. This composition provides a high barrier to termite penetration into wood. The composition can be obtained using the following procedure.

2) Медленно добавляют 394,72 кг гранул KOH с перемешиванием.2) 394.72 kg of KOH pellets are slowly added with stirring.

3) Осуществляют циркуляцию, в течение 30 минут, в электретном генераторе, как выше.3) Circulate, for 30 minutes, in an electret generator, as above.

4) Из емкости генератора откачивают 789,44 литра. Переносят в нагреваемую емкость, при 200°F. Перемешивают в 394,72 кг борной кислоты вместе с 133,416 кг гранул NaOH, продолжают нагревать и перемешивать до наступления прозрачности.4) 789.44 liters are pumped out of the generator capacity. Transfer to a heated container at 200 ° F. Stirred into 394.72 kg of boric acid together with 133.416 kg of NaOH pellets, continue to heat and mix until clear.

6) Из емкости генератора откачивают 1184,2 литра и переносят для нагревания при 200°F. Добавляют 33,55 кг гранул NaOH и медленно растворяют 592,10 кг борной кислоты, перемешивают и добавляют 100,00 кг гранул NaOH или перемешивают до наступления прозрачности.6) 1184.2 liters are pumped out of the generator tank and transferred to heat at 200 ° F. Add 33.55 kg of NaOH granules and slowly dissolve 592.10 kg of boric acid, mix and add 100.00 kg of NaOH granules or mix until clear.

8) Осуществляют циркуляцию #6, выше, назад в генератор и осуществляют циркуляцию в течение 10 минут.8) Circulate # 6, above, back to the generator and circulate for 10 minutes.

9) Из емкости генератора откачивают 1200 литров и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Добавляют 68 кг гранул NaOH и медленно растворяют 468,00 кг борной кислоты. Добавляют дополнительное количество NaOH, достаточное для растворения борной кислоты.9) 1200 liters are pumped out of the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. 68 kg of NaOH pellets are added and 468.00 kg of boric acid are slowly dissolved. An additional amount of NaOH sufficient to dissolve the boric acid is added.

11) Из емкости генератора откачивают 600 литров и растворяют 3,947 кг AlF₃, и добавляют назад в генератор вместе с количеством воды, достаточным для получения 3000 литров раствора. Осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.11) 600 liters are pumped out of the capacity of the generator and 3.947 kg of AlF _{3 are} dissolved and added back to the generator along with an amount of water sufficient to produce 3000 liters of solution. Circulate for 30 minutes.

Композиция, полученная с использованием этой процедуры, содержит окись кремния, присутствующую в количестве примерно 8 мас.%, вычисленном по известным отношениям масса/объем, и уровень боратных ионов примерно 8 мас.%, вычисленный по известным отношениям масс/объем. Композиция, полученная с использованием этой процедуры, имеет рН, равный примерно 10,5 или выше.A composition obtained using this procedure contains silica present in an amount of about 8 wt.% Calculated from known mass / volume ratios and a borate level of about 8 wt.% Calculated from known mass / volume ratios. A composition obtained using this procedure has a pH of about 10.5 or higher.

Пример 12Example 12

В этом примере настоящего изобретения производится композиция, которая может быть распылена на древесине, для помощи в защите древесины от термитов. Композиция может быть получена с использованием следующей процедуры.In this example of the present invention, a composition is produced that can be sprayed on wood to help protect the wood from termites. The composition can be obtained using the following procedure.

1) Добавляют 431/340 литра 4 н. HCl к 1905,085 литра Н₂O в электретный генератор для неорганического полимера и осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.1) Add 431/340 liters of 4 N. HCl to 1905.085 liters of H ₂ O in an electret generator for an inorganic polymer and circulate for 30 minutes.

3) За три раза растворяют 359,44 кг тетраборнокислого натрия в 663,617 литра 27% NaSiO₄. К раствору добавляют 179,725 кг КОН для растворения тетраборнокислого натрия. Добавляют 71,890 кг NaOH и нагревают раствор до 200°F.3) Three times dissolved 359.44 kg of sodium tetraborate in 663.617 liters of 27% NaSiO ₄ . 179.725 kg KOH was added to the solution to dissolve sodium tetraborate. 71.890 kg of NaOH are added and the solution is heated to 200 ° F.

1) Добавляют 448,994 литра 27 мас.% NaSiO₄ вместе с количеством Н₂О, достаточным для получения 2556,68 литра раствора.1) Add 448.994 liters of 27 wt.% NaSiO ₄ together with an amount of H ₂ O sufficient to obtain 2556.68 liters of solution.

4) Из емкости генератора откачивают 789,44 литра. Переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Перемешивают в 394,72 кг борной кислоты вместе с 133,416 кг гранул NaOH, продолжают нагревать и перемешивать до наступления прозрачности.4) 789.44 liters are pumped out of the generator capacity. Transfer to a heated container at 200 ° F. Stirred into 394.72 kg of boric acid together with 133.416 kg of NaOH pellets, continue to heat and mix until clear.

6) Из емкости генератора откачивают 1184,2 литра и переносят в нагреваемую емкость при 200°F. Добавляют 33,55 кг гранул NaOH и медленно растворяют 592,10 кг борной кислоты, перемешивают и добавляют 100,00 кг гранул NaOH или перемешивают до наступления прозрачности.6) 1184.2 liters are pumped out of the generator tank and transferred to a heated tank at 200 ° F. Add 33.55 kg of NaOH granules and slowly dissolve 592.10 kg of boric acid, mix and add 100.00 kg of NaOH granules or mix until clear.

8) Осуществляет циркуляцию #6, выше, назад в генератор, и осуществляют циркуляцию в течение 10 минут.8) Circulates # 6, above, back to the generator, and circulates for 10 minutes.

10) Добавляют 1200 литров #9, выше, назад в генератор и обрабатывают s течение 10 минут.10) Add 1200 liters # 9, above, back to the generator and process for 10 minutes.

11) Из емкости генератора откачивают 600 литров и растворяют 3,947 кг AlF₃, и добавляют назад в генератор вместе с количеством Н₂О, достаточным для получения 3000 литров раствора. Осуществляют циркуляцию в течение 30 минут.11) 600 liters are pumped out of the capacity of the generator and 3.947 kg of AlF _{3 are} dissolved and added back to the generator together with an amount of H ₂ O sufficient to produce 3,000 liters of solution. Circulate for 30 minutes.

В генератор добавляют 1500 литров раствора В и медленно титруют в течение 15 минут 1500 литрами раствора А, и обрабатывают в течение 15 минут. Композиция, полученная с использованием этой процедуры, содержит окись кремния, присутствующую в количестве примерно 4 мас.%, вычисленном по известным отношениям масса/объем, и уровень боратных ионов примерно 8 мас.%, вычисленный по известным отношениям масса/объем. Композиция, полученная с использованием этой процедуры, имеет рН, равный примерно 10,2 или выше.1,500 liters of solution B are added to the generator and slowly titrated for 15 minutes with 1,500 liters of solution A and treated for 15 minutes. A composition obtained using this procedure contains silica present in an amount of about 4 wt.% Calculated from known mass / volume ratios and a borate level of about 8 wt.% Calculated from known mass / volume ratios. A composition obtained using this procedure has a pH of about 10.2 or higher.

Claims

1. A method of reducing the rate of destruction of wood, comprising bringing the wood into contact with an aqueous alkaline colloidal composition that contains electrostatically charged particles of colloidal silicon oxide containing boron ions included therein for a period of time sufficient to impregnate the composition with at least a portion wood.

2. The method according to claim 1, where the wood is brought into contact by immersion of wood in the composition at a pressure exceeding atmospheric pressure in a closed container.

3. The method according to claim 1, where colloidal particles exhibit a zeta potential equal to from -40 to -75 mV.

4. The method according to claim 2, where the pressure is generated by increasing the flow rate of the composition in the container, while lowering the speed of the outflow from the container.

5. The method according to claim 2, where the pressure is from about 125 psi. inch up to about 175 psi inch, and it is obtained using liquid pressure.

6. The method according to claim 5, where the pressure is maintained for about 30 minutes to about 2 hours

7. The method according to claim 6, where the mass of dry wood is increased by a factor of from 20 to 70%, compared with the initial mass of wood before processing.

8. The method according to claim 1, where after the wood is impregnated with the composition, the wood is removed from contact with the aqueous composition and dried, obtaining a product containing a silicon-containing salt and a boron-containing salt precipitated therein.

9. The method of claim 1, wherein the composition is prepared using water adjusted to an alkali metal hydroxide pH of at least 10, silica, metal borate or boric acid, and optionally, aluminum halide.

10. The method according to claim 9, where the composition is obtained using water containing sodium hydroxide or potassium hydroxide to make the pH equal to from 10 to 11, 2-20% wt./about. silicon oxide, about 2-20% wt./about. boron salt and optionally aluminum halide.

11. The method according to claim 1, where the composition is obtained using water containing a molar concentration of sodium hydroxide or potassium hydroxide from about 3 to about 4, from 2 to 20% wt./about. silica in the form of silicate, from 2 to 20% wt./about. sodium tetraborate, from 0.1 to 1% wt./about. aluminum halide and a stabilizing amount of tripotassium citrate.

12. The method according to claim 10, where the water contains potassium hydroxide.

13. The method according to claim 1, where the wood is brought into contact by applying the composition to the surface of the wood, at ambient pressure, followed by drying.

14. The method according to item 13, where the composition is applied using a brush.

15. The method according to item 13, where the composition is applied by spraying.

16. The method of claim 8, where the wood is dried for at least 30 days, at ambient conditions, after processing under elevated pressure.

17. The method according to claim 2, where the method further comprises contacting the wood with an aqueous solution of calcium silicate.

18. An article that contains wood impregnated with a silicon-containing salt, a boron-containing salt and, optionally, aluminum halide, where the impregnation is carried out by spraying or brushing an aqueous alkaline colloidal composition that contains electrostatically charged particles of colloidal silicon oxide containing boron ions included therein and optionally aluminum halide.

19. The product according to p. 18, where the silicon-containing salt is present in wood in an amount of from 1% wt./wt. up to about 30% w / w, and a boron salt is present in the wood in an amount of from 1 to 30% w / w.

20. The product according to p. 18, where the mass of dry impregnated wood is greater, from 20 to 70%, than comparable unimpregnated wood.

21. The product according to claim 20, where the impregnated wood is impregnated essentially throughout the structure of the wood.

22. The product according to p, where the wood is impregnated on the surface of the wood.

23. The product of claim 18, wherein the colloidal particles exhibit a zeta potential of -40 to -75 mV.

24. A colloidal composition for treating wood containing water, an alkali metal hydroxide in an amount sufficient to bring the pH of the water to at least 10, obtained from a silicon-containing salt and a boron-containing salt and containing electrostatically charged particles of colloidal silicon oxide containing boron ions, included in it, and, optionally, aluminum halide, and optionally, a preservative.

25. The composition according to paragraph 24, where the alkali metal hydroxide is sodium hydroxide or potassium hydroxide.

26. The composition according to paragraph 24, where the alkali metal hydroxide is potassium hydroxide.

27. The composition according to paragraph 24, where the silicon-containing salt is present in an amount of from 2% wt./about. up to about 20% w / v

28. The composition according to item 27, where the silicon-containing salt is present in an amount of at least about 4% wt./about.

29. The composition according to item 27, where the boron salt is present in an amount of from 2 to 20% wt./about.

30. The composition according to paragraph 24, where the preservative is a tripotassium citrate.

31. The composition according to paragraph 24, where the aluminum halide is aluminum trichloride or aluminum trifluoride, present in an amount up to 1.0% wt./about.

32. The composition according to any one of paragraphs.24-31, where colloidal particles exhibit a zeta potential equal to from -40 to -75 mV.

33. A method of obtaining a composition to reduce the rate of destruction of wood, including

(a) mixing a boron-containing salt with an alkaline colloidal composition of a silicon-containing salt, comprising electrostatically charged particles of colloidal silicon oxide, at a pH of at least 10,

(b) optionally adding aluminum halide and a preservative; and

(c) mixing to form a homogeneous colloidal composition supersaturated with a boron salt.

34. The method according to p, where the pH is adjusted to 10 using potassium hydroxide or sodium hydroxide.

35. The method according to clause 34, where the pH is at least 10, set using potassium hydroxide.

36. The method according to claim 33, wherein the boron salt is sodium tetraborate.

37. The method according to clause 33, where the silicon-containing salt is present in an amount of from 2 to 20% wt./about.

38. The method according to clause 37, where the silicon-containing salt is present in an amount of at least 4% wt./volume.

39. The method according to p, where the boron salt is present in an amount of from 2% wt./about. up to 20% wt./about.

40. The method according to p, where the preservative is a tripotassium citrate.

41. The method of claim 33, wherein the aluminum halide is aluminum trichloride present in an amount of up to 1.0% w / v.

42. The method according to any one of paragraphs 33-41, which is carried out under conditions that lead to the production of colloidal particles of the composition that exhibit a zeta potential of from -40 to -75 mV.

43. The method according to any one of claims 33-42, wherein the colloidal composition flows countercurrently through a magnetic field for a time sufficient to obtain a zeta potential of colloidal particles from -40 to -75 mV.