RU2075380C1 - Antiseptic for protecting cellulose-containing materials - Google Patents

Abstract

FIELD: antiseptics. SUBSTANCE: invention relates to antiseptic compositions for biochemical protection of cellulose- containing materials against blue stain and yeast fungi and, in particular, for protection of wood and may be employed in lumber and woodworking industries. Composition contains, wt. -%: sodium carbonate, as inorganic components, 76-78; alkylammonium acetate, 11-13; and hydroxyethylidendiphosphonic acid, as organic component, 9-11 . EFFECT: improved performance characteristics.

Description

Изобретение относится к антисептическим препаратам для защиты целлюолозосодержащих материалов, в частности древесины, от грибов синевы и плесени в период ее атмосферной сушки и транспортировки с влажностью выше транспортной и может быть использовано в лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. The invention relates to antiseptic preparations for the protection of cellulose-containing materials, in particular wood, against blue stain and mold during its atmospheric drying and transportation with humidity higher than transport and can be used in sawmilling and woodworking industries.

Известен антисептический препарат для защиты древесины, содержащий, мас. пентахлорфенолят натрия 36,5; трансформаторное или веретенное масло 2; этилмеркурхлорид 0,48; едкий натрий 0,5 и кальцинированную соду остальное. /см. Фломина Е.Е. и др. Защитная обработка сырых пиломатериалов, М. 1970 г. с. 4 и 9/. Known antiseptic preparation for protecting wood, containing, by weight. sodium pentachlorophenolate 36.5; transformer or spindle oil 2; ethyl mercuric chloride 0.48; sodium hydroxide 0.5 and soda ash the rest. /cm. Flomina E.E. and other Protective processing of raw lumber, M. 1970 with. 4 and 9 /.

Этот препарат не обладает способностью быстро приостанавливать развитие микроорганизмов. Он имеет неприятный раздражающий запах. Активную основу антисептика составляет пентахлорфенолят натрия, который плохо проникает в древесину и тем самым снижает эффективность препарата по защите древесины от гниения. Действие антисептика избирательно, что усложняет и ограничивает технологию его использования. This drug does not have the ability to quickly stop the development of microorganisms. It has an unpleasant annoying odor. The active basis of the antiseptic is sodium pentachlorophenolate, which penetrates poorly into wood and thereby reduces the effectiveness of the drug in protecting wood from decay. The action of the antiseptic is selective, which complicates and limits the technology of its use.

Известна антисептическая композиция для защиты сырой древесины и пиломатериалов для гниения, содержащая, мас. пентахлорфенолят натрия 38,0 - 42,0; тиомочевину 10,0 12,0; минеральное масло 2,0 2,5; трифенилфосфат 1,5 2,0 и углекислый натрий 41,5 48,5 /см. авт. св. СССР N 489638, кл. 4B 27 K 3/52 от 3.12.73 г./. Known antiseptic composition for protecting raw wood and lumber for rotting, containing, by weight. sodium pentachlorophenolate 38.0 - 42.0; thiourea 10.0 12.0; mineral oil 2.0 2.5; triphenyl phosphate 1.5 2.0 and sodium carbonate 41.5 48.5 / cm. author St. USSR N 489638, class 4B 27 K 3/52 dated 3.12.73 g.

Недостатком указанного препарата является то, что активность его проявляется только при высоких концентрациях в водных растворах. Антисептик относится к 1 классу опасности, т.е. он токсичен для окружающей среды. Кроме того, антисептические свойства препарата поддерживаются только при постоянной подпитке рабочих растворов, при этом качество древесины ухудшается, что ухудшает технологию ее переработки. The disadvantage of this drug is that its activity is manifested only at high concentrations in aqueous solutions. Antiseptic belongs to hazard class 1, i.e. It is toxic to the environment. In addition, the antiseptic properties of the drug are supported only with constant replenishment of working solutions, while the quality of the wood deteriorates, which affects the technology of its processing.

Наиболее близким по технической сущности является известная антисептическая композиция для защиты древесины от грибов и плесени, содержащая, мас. кальцинированная сода 57,5±1; тринатрийфосфат 13,0±1% борная кислота 5,5±0,5 и алкилдиметилбензиламмоний хлорид 24,0±1. Это средство на практике получило название "КАТАН" /см. Технические условия ТУ ОП 13-273675-29-90, разработанные ВНПО "Союзнаучдревпром", 1990 г./. The closest in technical essence is the well-known antiseptic composition for protecting wood from fungi and mold, containing, by weight. soda ash 57.5 ± 1; trisodium phosphate 13.0 ± 1% boric acid 5.5 ± 0.5 and alkyldimethylbenzylammonium chloride 24.0 ± 1. This tool in practice has received the name "KATAN" / cm. Specifications TU OP 13-273675-29-90 developed by VNPO Soyuznauchdrevprom, 1990 /.

Недостатком вышеуказанного средства, выбранного в качестве прототипа, является его высокий уровень токсичности. Это обусловлено тем, что активную основу препарата составляет алкилдиметилбензиламмоний хлорид. Это соединение обладает кожно-раздражающим и выраженным кожно-резорбтивным действием, вызывая дерматиты. При его использовании требуется точное дозирование рабочего раствора и постоянный контроль за концентрацией антисептика в водном растворе. Кроме того, недостатком прототипа является и то, что его антисептические свойства выражены при концентрациях растворов от 5 до 8% причем для еловой древесины концентрации растворов 5 7% а для сосновой 6 7% т.е. препарат действует неодинаково на виды древесины. Соединение алкилдиметилбензиламмонийхлорид относится к 2 классу опасности. Безопасный уровень воздействия соединения составляет 0,07 мг на 1 м³, а ЦДК в воде водоемов 0,1 мг/л.The disadvantage of the above funds, selected as a prototype, is its high level of toxicity. This is due to the fact that the active basis of the drug is alkyldimethylbenzylammonium chloride. This compound has a skin-irritating and pronounced skin-resorptive effect, causing dermatitis. When using it, accurate dosing of the working solution and constant monitoring of the concentration of antiseptics in the aqueous solution are required. In addition, the disadvantage of the prototype is that its antiseptic properties are expressed at concentrations of solutions from 5 to 8%, and for spruce wood, the concentration of solutions is 5 7% and for pine 6 7% i.e. the drug does not act equally on types of wood. The compound alkyldimethylbenzylammonium chloride belongs to hazard class 2. The safe level of exposure to the compound is 0.07 mg per 1 m ³ , and the CDA in the water of water bodies is 0.1 mg / l.

Рабочие растворы "КАТАНА" имеют pH, равный 8,8 9,5. Средний расход его равен 1,75 кг на 1 м³ древесины. Показатель сохранности поверхности образцов хвойных и лиственных пород заболонной части против деревообрабатывающих и плесневых грибов при 5%-ной концентрации рабочего раствора составляет 88% после выдержки их в течение 30 дней и 73% после выдержки 50 сут. При концентрации раствора антисептика 6 и 8% показатель сохранности образцов после 30 дней составляет 94% а 50 суток 90 91%
Указанные недостатки прототипа отсутствуют в предложенной композиции антисептика по данному изобретению. Этот антисептик включает неорганическую часть, которую составляет карбонат натрия, и органическую, которую составляют уксуснокислый алкиламмоний и оксиэтилидендифосфоновая кислота, при этом все компоненты в антисептике взяты в следующем соотношении, мас. карбонат натрия 76 78; уксуснокислый алкиламмоний 11 13; оксиэтилидендифосфоновая кислота 9 11.KATANA working solutions have a pH of 8.8 to 9.5. Its average consumption is 1.75 kg per 1 m ^{3 of} wood. The index of surface safety of samples of coniferous and deciduous species of sapwood against woodworking and mold fungi at a 5% concentration of working solution is 88% after exposure for 30 days and 73% after exposure for 50 days. When the concentration of the antiseptic solution is 6 and 8%, the preservation rate of the samples after 30 days is 94% and 50 days 90 91%
These disadvantages of the prototype are missing in the proposed composition of the antiseptic according to this invention. This antiseptic includes the inorganic part, which is sodium carbonate, and the organic, which is composed of alkylammonium acetic acid and hydroxyethylidene diphosphonic acid, with all the components in the antiseptic taken in the following ratio, wt. sodium carbonate 76 78; alkylammonium acetate 11 13; hydroxyethylidene diphosphonic acid 9 11.

Карбонат натрия /углекислый натрий или кальцинированная сода/ представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворяется в воде /с повышением температуры/ и нерастворим в большинстве органических растворителях. Применяют это соединение в фармацевтической, кожевенной, резиновой и пищевой промышленности, а также для производства стекла, алюминия, моющих средств, очистки нефти, мойки и стирки белья. Sodium carbonate / sodium carbonate or soda ash / is a white powder, readily soluble in water / with increasing temperature / and insoluble in most organic solvents. This compound is used in the pharmaceutical, leather, rubber and food industries, as well as for the production of glass, aluminum, detergents, oil refining, washing and washing clothes.

Уксуснокислый алкиламмоний имеет структурную формулу:

В промышленности это соединение получило название "УКА". Технология производства его сравнительно недорогая, безотходная и экологически чистая. УКА относится к классу первичных аминов. По степени воздействия на живые организмы это соединение относится к умеренным веществам /3 класс опасности/. По отношению к целлюлозосодержащим материалам, в частности к древесине, выявлены бактерицидные и бактериостатические свойства. Показатель сохранности древесины, пропитанной рабочим раствором УКА сравнительно высокий, но учитывая экономические показатели, применять его самостоятельно невыгодно для лесопильной промышленности.Alkylammonium acetate has the structural formula:

In industry, this compound is called "UCA". Its production technology is relatively inexpensive, non-waste and environmentally friendly. UCA belongs to the class of primary amines. According to the degree of impact on living organisms, this compound belongs to moderate substances / hazard class 3 /. In relation to cellulose-containing materials, in particular to wood, bactericidal and bacteriostatic properties are revealed. The preservation rate of wood impregnated with the UCA working solution is relatively high, but taking into account economic indicators, it is not beneficial for the sawmill to use it on its own.

Оксиэтилидендифосфоновая кислота является сильной пятиосновной кислотой. Используется в нефтедобывающей промышленности, в сельском хозяйстве, в парфюмерной и косметической промышленности в бытовой и аналитической химии, в теплоэнергетике в качестве средства бытовой накипи. Оксиэтилиденфосфоновая кислота /ОЭДФК/ относится к поверхностно-активным веществам и применяется также в качестве дезинфектанта, гидрофобизатора, ингибитора коррозии, деэмульгатора и бактерицида. В качестве последнего ОЭДФК в силу своих невысоких биозащитных свойств в промышленности практически не применяется. ПДК этого соединения в водоемах питьевого назначения составляет 0,6 мг/дм³, а для рыбного хозяйства 0,9 мг/дм³. Относится ОЭДФК к 3 классу опасности. Для получения предлагаемой композиции антисептика ОЭДФК должен соответствовать ГОСТ 12.1.007-76.Oxyethylidene diphosphonic acid is a strong pentaic acid. It is used in the oil industry, in agriculture, in the perfumery and cosmetics industries in household and analytical chemicals, and in the power industry as a means of household scale. Oxyethylidenephosphonic acid / OEDPK / refers to surfactants and is also used as a disinfectant, water repellent, corrosion inhibitor, demulsifier and bactericide. Due to its low bioprotective properties, OEDFK is practically not used in industry as the last. The MPC of this compound in drinking water bodies is 0.6 mg / dm ³ , and for fisheries 0.9 mg / dm ³ . OEDFK belongs to the 3rd class of danger. To obtain the proposed composition of the antiseptic OEDFK must comply with GOST 12.1.007-76.

В предлагаемом антисептике активной основой являются два биоцида: уксуснокислый алкиламмоний и оксиэтилидендифосфоновая кислота. Заявитель предполагает, что при смешении этих двух компонентов происходит образование комплексона, имеющего структурную формулу:

Механизм воздействия на древесину и защиты ее от гниения заявителем в настоящее время до конца не изучен. Однако выявлено, что карбонат натрия /его ионы/ ускоряет перенос активной части композиции, к которой относятся как вышеуказанный комплексон, так УКА и ОЭДФК, которые находятся между собой в состоянии динамического равновесия. Компонент ОЭДФК одновременно активизирует жизнедеятельность грибковой флоры древесины, понижая ее устойчивость против фунгицидов. В смеси действие ОЭДФК значительно выше, чем у подобных ему соединениях, например тринатрийфосфата, т.к. содержание фосфора в ней почти в два раза больше. Компонент УКА является биологически активной частью в смеси антисептика, т.е. он уничтожает грибковую флору в древесине.In the proposed antiseptic, two biocides are the active base: alkylammonium acetic acid and hydroxyethylidene diphosphonic acid. The applicant suggests that when these two components are mixed, a complexon forms with the structural formula:

The mechanism of impact on wood and protecting it from rotting by the applicant is currently not fully understood. However, it was found that sodium carbonate / its ions / accelerates the transfer of the active part of the composition, which includes both the above complexone, UCA and OEDPK, which are in a state of dynamic equilibrium. Component OEDFK simultaneously activates the vital activity of the fungal flora of wood, reducing its resistance to fungicides. In the mixture, the effect of HEDPA is much higher than that of similar compounds, for example, trisodium phosphate, because its phosphorus content is almost twice as high. The UCA component is a biologically active part in an antiseptic mixture, i.e. it destroys the fungal flora in the wood.

Таким образом, каждый из используемых компонентов антисептика выполняет свою определенную функцию биозащиты и одновременно усиливает действие друг на друга, повышая эффективность антисептика. При этом токсичность предложенного антисептика значительно выше, чем токсичность двух биоцидных компонентов. Thus, each of the used antiseptic components performs its specific function of bioprotection and at the same time enhances the effect on each other, increasing the effectiveness of the antiseptic. Moreover, the toxicity of the proposed antiseptic is much higher than the toxicity of two biocidal components.

В промышленности предложенная композиция получили название "АЦЕТАС-2". Технология его получения заключается в смещении компонентов в специальном шнековом смесителе, причем в начале смешивают жидкие составляющие, в частности УКА и ОЭДФК, а затем при непрерывном перемешивании и при температуре 50^oC уже полученную жидкую смесь соединяют с карбонатом натрия.In industry, the proposed composition was called "ACETAS-2". The technology of its production consists in the displacement of components in a special screw mixer, and at the beginning the liquid components are mixed, in particular UCA and OEDPK, and then, with continuous stirring and at a temperature of 50 ^o C, the already obtained liquid mixture is combined with sodium carbonate.

Готовый продукт представляет собой однородную порошкообразную мелкодисперсную смесь, белого цвета, почти без запаха с содержанием массовой доли карбонатов в пересчете на CO $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{-2}}{\text{3}}$ не более 23 24% Антисептик относится к 3 классу опасности. ПДК в воде культурно-бытового водопользования 0,6 мг/м³ /по прототипу 0,1 мг/л/, безопасность уровня в воздухе населенной местности составляет 0,04 мг/м³ /по прототипу 0,07 мг/м³/. Растворимость в воде полная, pH 8,8 9,5.The finished product is a homogeneous, powdery, finely dispersed mixture, white, almost odorless, with a mass fraction of carbonates in terms of CO $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{-2}}{\text{3}}$ no more than 23 24% Antiseptic belongs to hazard class 3. MPC in the water of cultural and domestic water use 0.6 mg / m ³ / according to the prototype 0.1 mg / l /, the safety level in the air of a populated area is 0.04 mg / m ³ / according to the prototype 0.07 mg / m ³ / . Complete solubility in water, pH 8.8–9.5.

Продукт затаривают в мешки и отправляют на реализацию. При его использовании, в основном, приготавливают 5 7%-ные концентрации рабочих растворов, т.е. именно при этих концентрациях антисептический эффект максимальный. The product is packaged in bags and sent for sale. When using it, mainly 5 7% concentrations of working solutions are prepared, i.e. it is at these concentrations that the antiseptic effect is maximum.

Качество антисептика проверяли на образцах древесины, предварительно инфицированных суспензий спор и высушенных до первоначальной влажности образов. Средний расход "АЦЕТАС-2" составляет 500 г/м³, в то время как по прототипу 1,75 кг/м³, что является дополнительным преимуществом предложенной композиции перед прототипом.The quality of the antiseptic was checked on wood samples, previously infected spore suspensions and dried to the original moisture images. The average consumption of "ACETAS-2" is 500 g / m ³ , while the prototype is 1.75 kg / m ³ , which is an additional advantage of the proposed composition over the prototype.

Наибольший эффект сохранности обработанных образцов древесины достигается после 30 дней выдержки, при этом 5%-ной концентрации рабочего раствора сохранность составляет 96 97% /по прототипу 87 88%/. Дополнительным преимуществом предложенного антисептика являются то, что он менее опасен для окружающей среды и человека и то, что расход по сравнению с прототипом значительно ниже. The greatest preservation effect of the processed wood samples is achieved after 30 days of exposure, while the 5% concentration of the working solution preserves 96 97% / prototype 87 88% /. An additional advantage of the proposed antiseptic is that it is less dangerous for the environment and humans and that the consumption compared to the prototype is significantly lower.

Примеры конкретного выполнения. Examples of specific performance.

Пример 1. В специальный смеситель с мешалкой вводят уксуснокислый алкиламмоний и oксилэтилидендифосфоновую кислоту, и смесь тщательно перемешивают. Далее при температуре полученной смеси 50^oC, ее вводят в смеситель с мешалкой, куда предварительно ввели карбонат натрия. Все компоненты взяты в следующем соотношении, мас. УКА 10; ОЭДФК 13 и карбонат натрия 77. Смесь около часа перемешивают и определяют в ней содержание карбонатов, которых в пересчете на CO $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{-2}}{\text{3}}$ должно быть на более 23 24% Готовый антисептик выгружают, затаривают и отправляют на реализацию.Example 1. In a special mixer with a stirrer, alkylammonium acetic acid and hydroxyethylidene diphosphonic acid are introduced, and the mixture is thoroughly mixed. Next, at a temperature of the resulting mixture of 50 ^o C, it is introduced into the mixer with a mixer, which previously introduced sodium carbonate. All components are taken in the following ratio, wt. UKA 10; OEDFK 13 and sodium carbonate 77. The mixture is stirred for about an hour and the content of carbonates is determined in it, which in terms of CO $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{-2}}{\text{3}}$ should be more than 23 24% Ready antiseptics are unloaded, packaged and sent for sale.

Сохранность поверхности образцов, обработанных полученной композицией антисептика, составляет при 5%-ной концентрации рабочего раствора 96 97% через 30 дней выдержки и 94 95 при 50 дней выдержки, а при 7%-ной концентрации через 30 дней 99 100% и через 50 суток 96 96,5% При тех же условиях сохранность образцов по прототипу: при 5%-ной концентрации через 30 суток 88% после 50 суток 73% и при 8%-ной концентрации через 30 суток 94% и 50 суток 91%
Таким образом, эффективность предложенного антисептика значительно выше прототипа и, кроме того, прототип уступает предложенной композиции как в части расхода, так и по экологическим показателям.The surface safety of samples treated with the obtained antiseptic composition is 96 97% after 30 days of exposure at 5% concentration of the working solution and 94 95 at 50 days of exposure, and at 7% concentration after 30 days of 99 100% and after 50 days 96 96.5% Under the same conditions, the safety of the samples according to the prototype: at 5% concentration after 30 days 88% after 50 days 73% and at 8% concentration after 30 days 94% and 50 days 91%
Thus, the effectiveness of the proposed antiseptic is much higher than the prototype and, in addition, the prototype is inferior to the proposed composition both in terms of consumption and environmental indicators.

Пример 2. В смеситель с мешалкой вводят вначале два жидких компонента, которые после тщательного перемешивания (в виде смеси) подогревают предварительно и вводят в смеситель с карбонатом натрия. Компоненты берут в соотношении, мас. 11, 11 и 78 соответственно. Example 2. First, two liquid components are introduced into the mixer with a mixer, which, after thorough mixing (as a mixture), are preheated and introduced into the mixer with sodium carbonate. The components are taken in the ratio, wt. 11, 11 and 78, respectively.

Сохранность образцов, пропитанных такой композицией, составляет: при 5% -ной концентрации через 30 суток 96,4% через 50 суток выдержки 94,3% а при 7%-ной через 30 суток 99% и 50 суток 96,5%
Пример 3. Аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что компоненты взяты в количестве 11, 13 и 76 мас. соответственно. Сохранность образцов, пропитанных такой композицией антисептика, составляет: при 5%-ной концентрации -96% через 30 суток выдержки 94,5% через 50 суток, а при 7%-ной 100% через 30 суток и 97% через 50 суток.The preservation of samples impregnated with such a composition is: at 5% concentration after 30 days, 96.4% after 50 days exposure 94.3% and at 7% after 30 days 99% and 50 days 96.5%
Example 3. Analogously to example 1, with the only difference being that the components are taken in amounts of 11, 13 and 76 wt. respectively. The safety of samples impregnated with such an antiseptic composition is: at 5% concentration -96% after 30 days of exposure 94.5% after 50 days, and at 7% 100% after 30 days and 97% after 50 days.

Доказано, что наибольший эффект по биозащите древесины достигается при количественных показателях компонентов антисептика, указанных в формуле. Причем при запредельных значениях этих показателей эффект снижается. Древесина, обработанная предложенным антисептиком, не меняет свои физико-механические свойства и легко поддается последующей обработке. It is proved that the greatest effect on the biosecurity of wood is achieved with quantitative indicators of the components of the antiseptic indicated in the formula. Moreover, with exorbitant values of these indicators, the effect decreases. Wood treated with the proposed antiseptic does not change its physical and mechanical properties and is easy to process.

Технология получения антисептика не сложная, безотходная, сравнительно дешевая и экологически чистая. Антисептик "АЦЕТАС-2" является перспективным препаратом для биозащиты древесины от гниения и расширяет ассортимент известных комбинированных антисептиков против защиты древесины от грибов синевы и плесени. The technology for producing an antiseptic is not complicated, waste-free, relatively cheap and environmentally friendly. The antiseptic "ACETAS-2" is a promising drug for the bioprotection of wood from decay and expands the range of well-known combined antiseptics against protecting the wood from blue stain and mold.

Claims (1)

Антисептик для защиты целлюлозосодержащих материалов, включающий неорганическую часть, состоящую из карбоната натрия, и органическую, отличающийся тем, что в качестве органической части антисептик содержит уксуснокислый алкиламмоний и оксиэтилидендифосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. An antiseptic for the protection of cellulose-containing materials, including an inorganic part consisting of sodium carbonate, and an organic one, characterized in that the organic part contains an antiseptic and alkylammonium acetate and hydroxyethylidene diphosphonic acid in the following ratio, wt. Карбонат натрия 76 78
Уксуснокислый алкиламмоний 11 13
Оксиэтилидендифосфоновая кислота 9 11зSodium carbonate 76 78
Alkylammonium acetic acid 11 13
Oxyethylidene diphosphonic acid 9 11h