NO141401B - Fremgangsmaate til behandling av tre for aa forebygge flekkdannelse paa grunn av jern - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til be-

handling av tre for å forebygge flekkdannelse på grunn av virkningen av jern. Beskyttelse av tre mot den skjemmende

virkning av jern er særlig aktuell under transport av trevarer

og treprodukter, særlig jernbanetransport.

Den foreliggende oppfinnelse angår således en

fremgangsmåte til behandling av tre for å forebygge flekk-

dannelse på grunn av jern, og fremgangsmåten er karakterisert ved at det på trematerialet påføres en dispersjon av findelte uoppløselige salter eller oksyder av metaller fra gruppen II,

utvalgt blant beryllium, magnesium, kalsium, strontium, barium,

sink, kadmium, kvikksølv, og eventuelt et vannavstøtende behandlingsmiddel.

En foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen går ut på

at man anvender et salt eller oksyd av kalsium, magnesium eller sink.

En annen foretrukken utførelsesform går ut på at man anvender sinkoksyd eller kalsiumkarbonat eller en blanding derav.

Som angitt ovenfor anvendes ifølge oppfinnelsen salter

eller oksyder av visse metaller fra gruppe II. Nedenfor er salter og oksyder enkelte steder for korthets skyld omtalt som "salter".

Som kjent blir tømmer og andre treprodukter som transporteres udekket på åpne jernbanevogner, vanligvis misfarget i betydelig grad på eksponerte overflater. Denne misfarging skjer både med ferskt og tørt tre. Hovedårsaken til denne misfarging er jern. Dette jern kommer fra

(1) slitasje av bremseskoforinger, (2) slitasje av hjulene på skinnene og (3) jernpartikler fra stålverkslagg som ofte anvendes som en del av ballastmaterialet langs jernbaneskinnene for stabilisering, drenering etc. Jernpartiklene blåses opp sammen med støv og skitt og setter seg på overflaten av tømmeret under transport. Den skjemmende virkning aktiveres av atmosfærisk nedfall såsom kraftig dogg, regn, sludd, snø etc. Den skjemmende virkning av jern på tømmer i andre tilfelle enn under jernbanetransport er blitt iaktatt i områder med sterk forurensning og på steder som ligger nær jernbaneskinner. Problemet med flekker som skyldes jernyer skjelden av betydning når det gjelder tømmer under skipstransport.

Det antas at jernpartiklene når tømmeret som ligger på

åpne jernbanevogner, på en eller flere av de følgende måter: (1)

på grunn av luftstrømninger og/ eller undertrykk frembrakt ved togets bevegelse; og/eller (2) på grunn av et elektrostatisk felt som synes å oppstå rundt det rullende tog og som hovedsakelig synes å bestå av negativt ladede støvpartikler. Et slikt elektrostatisk felt synes å tiltrekke og holde suspendert findelte positivt ladede jernpartikler, hvorved disse får god anledning til å komme i kontakt med alle eksponerte overflater av treet.

Etter at jernstøvet har satt seg på treet, aktiveres

det i nærvær av fuktighet og oksygen, slik at treet misfarges. Etter-som tømmeret vanligvis er buntet sammen, vil i regelen bare de ytre eksponerte overflater oppvise flekkdannelse.

Da tilstrekkelig jern, oksygen og fuktighet normalt vil

være tilstede, vil vanligvis alt tre som transporteres på jernbanevogner være sterkt misfarget etter transporten. De metoder som hittil oftest har vært anvendt når det gjelder å hindre den over-

nevnte virkning av jern, er å emballere tømmeret i papir eller plast eller å transportere tømmeret i lukkede lastevogner.

Imidlertid er begge disse metoder kostbare og tidkrevende. Tømmer

som er emballert i papir eller plast, har dessuten en tendens til å slites under de normale betingelser for jernbanetransport. Det anvendte emballasjemateriale er et avfall som også skaper problemer.

I den senere tid er det blitt foreslått at tømmeret etc.

før transporten kan behandles med et anionisk antistatisk middel eller et kjemisk chelat-dannende middel for jern eller en kombinasjon av det antistatiske middel og det chelatdannende middel. Se US

patent nr. 3 630 763. Slike behandlingsmetoder er imidlertid kostbare og ikke så effektive som ønskelig er. Det er også blitt

foreslått at flekkene etter jernet kan fjernes fra tømmeret med et kjemisk blekemiddel. Eksempler på slike kjemiske blekemidler er oxalsyre, ortofosforsyre, hydrogenperoksyd, natriumbisulfitt og natriumhypokloritt. Se for eksempel US patent nr. 3 47 3 947. Imidlertid er også disse behandlingsmåter kostbare og ikke så effektive som ønskelig er.

Den foreliggende oppfinnelse tar derfor sikte på å

skaffe en forbedret fremgangsmåte til å hindre den ovennevnte skjemmende virkning av jern på ferskt så vel som tørt tre under transport.

I henhold til oppfinnelsen ble det nå funnet en ny fremgangsmåte til å hindre ovennevnte flekkdannelse på ferskt og tørt tre under transport. Denne fremgangsmåte er billig og mer pålitelig enn tidligere kjente fremgangsmåter. Tømmer som behandles ifølge oppfinnelsen ankommer til bestemmelsestedet i en tilstand hovedsakelig som nyskåret uten at det emballeres i papir eller sendes i lukkede lastevogner.

Fremgangsmåten går, som nevnt ovenfor, ut på at treet

før transporten behandles med findelte uoppløselige salter av metaller fra gruppe II. Slike metaller er beryllium, magnesium, kalsium, strontium, barium, sink, kadmium og kvikksølv. De foretrukne metaller er kalsium, sink og magnesium. De findelte uopp-løselige salter vil vanligvis ha et anion valgt fra gruppen oksyd, hydroksyd, karbonat, borat, silikat, kromat og fosfat.

Metallsaltet påføres på treet som en dispersjon av findelte partikler i en egnet væske. Dispersjonen kan påføres ved påstryking, dupping, påsprøyting eller annen bekvem teknikk.

Som nevnt blir metallsaltene påført som dispersjoner (emulsjoner, suspensjoner etc.) av findelte partikler i en egnet væske. Dispersjonene bør inneholde minst 0,1 vekt% av metallsaltet. Hvis man anvender dispersjoner som inneholder mindre enn denne

mengde, vil den forebyggende virkning i det vesentlige utebli. Den øvre konsentrasjonsgrense for metallsalter i dispersjonen er av mindre betydning og bestemmes hovedsakelig av økonomiske hensyn.

I alminnelighet vil den øvre grense sjelden overstige 20 vekt%. Konsentrasjoner høyere enn ca. 10% gir ingen økning i den forebyggende virkning for en tilsvarende økning i konsentrasjonen. Dis-pers joner inneholdende mer enn ca. 20 vekt% av de findelte metallsalter kan dessuten i visse dispersjonsysterner være altfor viskøse

for påføring, og noen systemer danner ved en konsentrasjon på 20%

et hvitt belegg som lett slites av uten et egnet bindemiddel. De foretrukne konsentrasjoner av metallsalter i dispersjonen er 1-10%. Det skal også bemerkes at den laveste effektive konsentrasjon av

de forebyggende forbindelser i noen grad også avhenger av det ak-tuelle treslag som behandles og påføringsmåten. Den mest effektive konsentrasjon for et gitt treslag og en gitt påføringsmåte kan bestemmes ved rutinemessige forsøk.

De findelte metallsalter kan dispergeres i en hvilken

som helst egnet væske. Det mest bekvemme og lettest tilgjengelige medium er vann. Vandige dispersjoner av salter av metaller fra gruppe II kan lett fremstilles og påføres på det tremateriale som skal behandles. De findelte metallsalter kan imidlertid lett dispergeres i et organisk medium så som en alkohol, parafinolje, mineralterpentin og lignende. Det ligger også innenfor oppfinnelsens ramme å bruke en væske bestående av vann sammen med en organisk væske. Dette gjelder spesielt for mineralterpentin som vanlig anvendes sammen med vann i malinger.

I tillegg til de findelte metallsalter kan dispersjonene også inneholde andre additiver. Eksempelvis er det meget gunstig å påføre treet en vannavstøtende forbindelse samtidig. Bruken av en vannavstøtende forbindelse sammen med ovennevnte forebyggende forbindelser som anvendes ifølge oppfinnelsen, øker effektiviteten av de flekkhindrende forbindelser. Bruken av det vannavstøtende middel alene er imidlertid utilstrekkelig til å hindre flekkdannelse på grunn av jern. De findelte metallsalter kan derfor dispergeres i en blanding inneholdende et vannavstøtende middel. I tillegg kan man anvende andre konserverings-og behandlingsmidler i preparatet.

Bruken av dispergeringsmidler er ikke absolutt nødvendig for forebyggelsen av ovennevnte flekkdannelse sålenge de flekkforebyggende materialer er finmalte og holdes suspendert inntil påføringen skjer. Bruken av dispergeringsmidler er imidlertid ønskelig. Virkningen av et tilfredsstillende dispergeringsmiddel er å bryte opp aglomeratene av de findelte salter av metall fra gruppe II. Dette resulterer i mindre partikkelstørrelser og vil også nedsette vis-kositeten av de konsentrerte dispersjoner. Dette er viktig når det gjelder emulgerbare konsentrater inneholdende vannavstøtende midler i tillegg til en høy prosent-andel av de flekkforebyggende midler. Dette er spesielt tilfelle for produkter som skal fortynnes ytterligere med vann. I mange tilfelle er konsentratet et halvfast mate-riale når det ikke anvendes dispergeringsmidler for de flekkforebyggende forbindelser. Nærvær av dispergeringsmidlene påvirker også utseendet av det behandlede tre . Eksempelvis vil bruken av et findelt sinkoksyd selv i en konsentrasjon på 4-5% i et preparat som er ferdig til bruk, gi et overtrekk som bare såvidt er synlig på det behandlede tremateriale når det anvendes et egnet dispergeringsmiddel. I fravær av dispergeringsmidler vil de større sinkoksyd-partikler

gi et hvitfarget belegg etter tørring.

Dispersjonene av de flekkforebyggende forbindelser kan på-føres på tømmer ved sprøyting, påstryking, dupping eller på annen bekvem måte. Den letteste metode er påsprøyting på tømmerets eksponerte overflater etter at tømmeret er lastet på vognene. Minimums-mengden er ca. 4 1 pr. 100 m 2eksponert tømmer. Eksempelvis vil ovnstørket tømmer av hemlokk- og Douglas-gran etter en rask duppe-behandling oppta ca. 16,4 1 av en vandig emulsjon pr. 100 m 2 over-flateareal. En mengde på 8,2-12,3 1 pr. 100 m 2 er et passende gjennomsnitt ved anvendelse av en vandig sprøytevæske på furu.

Den anvendte mengde må være stor nok til å fukte trematerialet kontinuerlig og ikke etterlate ubehandlede områder. Det er ønskelig å regulere konsentrasjonen av suspenderte flekkforebyggende midler slik at påføringen gir fullstendig dekkning. Mengder på 4,1-24,6 1 pr. 100 m 2 eksponert overflate utgjør et praktisk brukbart område. Overskytende mengder vil i de fleste tilfelle bare renne av og kan ikke gjenvinnes. Påføring på forskjellige arter ved forskjellige fuktighetsinnhold vil falle innenfor det praktiske område da indus-triell påføring vil være meget rask. Det er ytterst tvilsomt at man ville bruke lange behandlingstider ved behandling av tømmer i indus-triell praksis.

Som nevnt er de flekkforebyggende forbindelser ifølge oppfindelsen uoppløselige salter av metaller fra gruppe II. Disse metaller er blitt definert som beryllium, magnesium, kalsium, strontiuir barium, sink> kadmium og kvikksølv. De foretrukne metaller er magnesium, kalsium og sink. Med uoppløselig menes her at saltene har en oppløselighet mindre enn ca. 0,5 vekt% i vann ved romtemperatur og ved en pH på éller hær 7. Hvis de nevnte metallsalter er opp-løselige i vann, vil de bli utlutét fra trematerialet og vil da være inneffektive.

Saltene av metaller fra gruppe II kan ha hvilken som helst

anion. De vanligste og mest hensiktsmessige findelte forbindelser

er imidlertid oksyder, hydroksyder, karbonater, borater, silikater, kromater og fosfater av de nevnte metaller. Fagmannen vil forstå

at noen av saltene er farget, slik at de vil gi farge til det behandlede tre. De foretrukne flekkforebyggende midler som ikke gir farge til trematerialet, bortsett fra hvit, er sinkoksyd, kalsiumkarbonat og trikalsiumfosfat. Sinkoksyd er særlig foretrukket, da det har fungistatisk aktivitet og derfor en ytterligere gunstig virkning, idet det beskytter mot mikroorganismers vekst i tre-materialets geite. Sinkkromatene foretrekkes hvis en gul farge ønskes. Kromatene og andre fargede flekkforebyggende midler kan anvendes i kombinasjon med kalsiumkarbonat, sinkoksyd eller andre ikke-fargende flekkforebyggende midler, hvorved man får midler med forskjellige mellomfarger. Ikke-reaktive fargede pigmenter kan også anvendes til å gi de flekkforebyggende midler den ønskede farge.

Videre kan det av økonomiske grunner være ønskelig å blande et eller flere av de forskjellige findelte metaller fra gruppe II. Det er der-

for innenfor oppfindelsens ramme å bruke som det flekkforebyggende middel en kombinasjon av to eller flere forskjellige findelte uopp-løselige salter av metaller fra gruppe II.

Som nevnt ovenfor er de uoppløselige salter av metaller fra gruppe II findelt. Det er nødvendig at de flekkforebyggende forbindelser er findelt for at de lett skal kunne dispergeres og på-

føres på trematerialet. Hvis metallsaltene ikke er findelt, vil de ikke på tilfredsstillende måte beskytte trematerialet ved påsprøyting eller påstryking, og dessuten vil man måtte bruke et stort overskudd.

Av disse grunner bør metallsaltene være findelt, d.v.s av pigmentkvalitet. Fortrinnsvis bør de findelte metallsalter ha en partikkel-størrelse mindre enn lym.

De flekkforebyggende forbindelser ifølge oppfindelsen er effektive på alle de forskjellige typer av tre hvor flekkdannelse p.g.av jern forekommer. Eksempler på slike trematerialer er mykved-arter så som Douglas-gran, hemlokk-gran, Alaska-ceder (Alaskan Yellow cedar), samt tre-sorter som i Nord-Amerika er kjent som white spruce, white fir, lodgepole pine, ponderosa pine, sugar pine og southern pine. Eksempler på hård-ved-arter er rød- eik, hvit-eik, bomullstre, hvit-hickory og hickory. Treet kan være ferskt eller ovnstørket.

Videre kan treet være tømmer, kryssfiner, trefiberplater, partikkel-, plater og lignende.

Et stort antall forsøk er blitt utført som viser oppfinnelsens virkning. Nedenfor følger eksempler på disse forsøk, hvilke illust-rerer oppfinnelsen.

Eksempel 1

En serie av dispersjoner av sinkoksyd ble fremstilt for bestemmelse av minimumskonsentrasjonen av flekkforebyggende forbindelser som vil være effektiv. Sinkoksyd av pigmentkvalitet ble kraftig dispergert i vann, hvorved man fikk et dispersjpnskonsentrat. Det ble ikke anvendt dispergeringsmidler, og dispersjonene ble fremstilt i en Waring-blander. Fortynninger av konsentratet ble tilberedt, slik at de resulterende dispersjoner inneholdt 0,1-0,25-0,50-1,0-2,0

og 3,0 vekt% sinkoksyd i vann. Fortynningene ble stadig holdt i dispergert tilstand og så påført nyhøvlede, ovnstørrede plater av Douglas-gran, rød ceder og hemlokk-gran ved hjelp av en malerkost. Eventuelt overskudd av dispersjonen fikk renne av ved at den behandlede flate ble stilt loddrett.

Etter tørring ble stykker av findelt stålull spredd på de behandlede og de ubehandlede områder. Deretter ble 1-2 ml vann dryppet på de stålull-belagte flater. De fuktede steder ble holdt fuktige i 2 timer ved tilsetning av mer destillert vann, hvoretter platene fikk tørke natten over. Den flekkforebyggende virkning ble bestemt ved sammenligning mellom det behandlede og det ubehandlede tre. På Douglas-gran og rød ceder var flekkene sterkt mørkeblå, og på hemlokk-gran var flekkene grønnaktig grå.

Resultatene for. Douglas-gran viste at det på den flate som var behandlet med 0,1% sinkoksyd, var liten eller ingen forandring sammen-lignet med kontrollprøven. Ved en konsentrasjon på 0,25% sinkoksyd fant man imidlertid 70% mindre flekkdannelse enn på kontrollprøven.

De høyere konsentrasjoner av sinkoksyd gav hovedsakelig 100% forebyggelse av flekkdannelse på grunn av jern. Rød ceder viste ingen flekkforebyggelse ved anvendelse av konsentrasjoner på 0,1% og 0,25% sinkoksyd. Med 0,5% sinkoksyd ble det funnet 50% forebyggelse, og de høyere konsentrasjoner hindret flekkdannelse fullstendig. Hemlokk-gran viste en 30% forebyggelse ved konsentrasjoner av sinkoksyd på

0,1%, og ved de høyere konsentrasjoner (1,0% og derover) ble flekk-dannelsen hindret fullstendig.

Resultatene ovenfor viser at den effektive minimumskonsentrasjonen i noen grad er avhengig av hva slags tremateriale som behandles. En konsentrasjon på 0,1% synes imidlertid å være minimums-

mengden.

Eksempel 2

En serie dispersjoner av forskjellige findelte salter

av metaller fra gruppe II i et ikke-vandig medium ble fremstilt og undersøkt. De flekkforebyggende midler ble dispergert i olje-bårne systemer. Det preparat som ble påført på gran var som føl-ger: Et trebehandlingsmiddel i henhold til "Federal Specification TTW-572-B inneholdende 5 % pentaklorfenol med et lavt innhold av harpiks og voks (96 vektprosent) og findelte jernflekk-inhibitorer (4 vektprosent). De forbindelser som ble brukt var sinkoksyd og sinkkromat. Disse forbindelser ble dispergert i mineralterpentin uten tilsetning av dispergeringsmidler. De uoppløselige findelte inhibitorer ble holdt suspendert inntil de skulle anvendes. De ble påført på prøver av tre som deretter ble spikret fast på toppen av jernbanelaster som skulle transporteres tvers over det nordamerikanske kontinent. Etter transporten ble prøvene under-søkt. Resultatene viste at de flekkforebyggende preparater hadde forebygget jernflekkdannelse under transporten. Dette system gir både flekkforebyggende og vannavstøtende virkning ved anvendelse på tømmer. <p>åføringsmåten var en dyppebehandling.

Eksempel 3

Nedenfor følger noen eksempler på preparater som inneholder de flekkforebyggende midler alene og i kombinasjon med et vannavstøtende middel. Et spesielt preparat ble utviklet som inneholder en kombinasjon av flekkforebyggende midler i et emulsjons-konsentrat av vannavstøtende middel som følger:

Det ble fremstilt en vandig dispersjon ved oppløsning

av "Tamol" og natriumglukonat i vann i en Waring-blander under anvendelse av høy skjærkraft. Deretter ble sinkoksyd og kalsiumkarbonat tilsatt mens dispergeringen ble fortsatt i 5 - 10 minut-ter. En oljefase ble fremstilt bestående av en oppløsning av pentaerytritolester og paraffinvoks i mineralterpentin. Det ende-lige konsentrat ble fremstilt ved at oljefasen langsomt ble tilsatt til den vandige fase under kraftig agitering. Det resulterende viskøse, men dog flytende konsentrat ble funnet å være stabilt ved lagring i lukkede glasskolber i mer enn tre uker ved 48,9°C.

Under lagringen fant det ikke sted noen målbar reaksjon mellom de flekkforebyggende midler og det vannavstøtende system,

og blandingen dannet heller ikke noen hård kake på bunnen av konsentratet. Konsentratet var stabilt ved gjentatt frysing og ti-ning. Når konsentratet ble fortynnet med fire volumer vann ble det dannet en stabil hvit emulsjon. De flekkforebyggende midler sank langsomt til bunns og dannet en myk redispergerbar kake, men et stabilt system kunne opprettholdes under svak blandevirkning. Når det fortynnede preparat ble påført på hemlock-gran, rød ceder og Douglas-gran, ble treet fuktet jevnt, og etter tørring var det tilbake et så vidt synlig, lysfarget belegg som hadde trengt inn i treets ytre overflate og hadde vannavstøtende egenskaper. Det behandlede tre viste stor motstandsdyktighet mot flekkdannelse ved stålull-prøven.

Dette preparat kan varieres ved anvendelse av sinkoksyd alene eller kalsiumkarbonat alene i en konsentrasjon på 20 %. Forøvrig kan andre flekkforebyggende midler anvendes istedenfor sinkoksydet eller kalsiumkarbonatet. Andre dispergeringsmidler kan også anvendes, eksempelvis er det blitt funnet at natrium-lignosulfonat i konsentrasjoner på 5-10 vektprosent basert på vek-ten av det tørre flekkforebyggende middel er meget effektivt.

Et annet preparat som ble utviklet, er som følger:

Dette konsentrat har lav viskositet og representerer et meget økonomisk konsentrat for fortynning med vann.

Ingen av de ovennevnte konsentrater vil ved riktig fortynning etterlate et belegg på treet slik en filmdannende maling ville gjøre. Det skal bemerkes at de konsentrerte preparater er som vanlige malinger.

Eksempel 4

Et antall plater av Douglas-gran ble preparert for utprø-ving under transport. Platene ble behandlet på en av de følgende måter: (1) En oppløsning i mineralterpentin eller annet vanlig løsningsmiddel inneholdende vannavstøtende midler og 5 % penta-tøorfenol i henhold til Federal Specification TT-W-572B ble fremstilt. De findelte olje- og vann-uoppløselige flekkforebyggende forbindelser ble dispergert i oppløsningen og ble påført ved en enkelt dyppebehandling. (2) En vandig dispersjon av de findelte flekkforebyggende forbindelser ble påført på treet ved en enkelt dyppebehandling. (3) En totrinns behandling i hvilken det flekkforebyggende stoff ble påført med dypping i den vandige dispersjon av (2) ovenfor, fulgt av en behandling med vannavstøtende middel ved dypping, ble anvendt. Det vannavstøtende middel var 90,8% mineralterpentin, 7,2% pentaerytritolester og 2,0% paraffinvoks som smeltet ved 126/130°C

Prøvene bestod av hårdved av ovnstørret Douglas-gran med størrelse på ca. 5 x 10 cm. Behandlingene bestod i dypping i 15-20 sekunder. To parallelle sett av prøvene ble behandlet og sendt fra Washington State til Newark, New Jersey ved jernbane, idet prøvene var spikret fast til toppen av tømmerlasten.

Undersøkelse av prøvene etter transporten gav de følgende resultater:

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til behandling av tre for å forebygge flekkdannelse på grunn av jern, karakterisert ved at det på trematerialet påføres en dispersjon av findelte uoppløselige salter eller oksyder av metaller fra gruppe II utvalgt blant beryllium, magnesium, kalsium, strontium, barium, sink, kadmium og kvikksølv, og eventuelt et vannavstøtende behandlingsmiddel.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man anvender et salt eller oksyd av kalsium, magnesium eller sink.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man anvender sinkoksyd eller kalsiumkarbonat eller en blanding derav.