Композиция для биозащитного покрытия древесины
Изобретение относится к области защиты древесины и материалов на ее основе от биоповреждений. Описан состав для биозащитного покрытия древесины, содержащий кремнийорганический лак на основе полиметилфенилсилоксана или полидиметилфенилсилоксана в количестве 1,5-10,0 мас.% в пересчете на сухой остаток, полифенилсилоксановую или полиметилфенилсилоксановую смолу или тетраэтоксисилан, или этилсиликат в количестве 3,0-24,0 мас.% в пересчете на сухой остаток, сополимер на основе бутилметакрилата и метакриловой кислоты или ее эфира в количестве 5,0-10,0 мас.% и остальное - органический растворитель. Предложенный состав повышает влагостойкость и биостойкость древесины и материалов на ее основе. 2 табл.
Изобретение относится к области защиты древесины и материалов на ее основе от биоповреждений и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности, строительстве и других областях для получения материалов и конструкций, не подверженных гниению.
Основная причина малого срока службы древесины и древесных материалов, особенно в конструкциях зданий и сооружений - гниение, то есть разложение ее под влиянием жизнедеятельности дереворазрушающих грибов, которые проникли в ткани древесины, используя ее составные части для своего развития.
Известны различные составы с биоцидными свойствами, которые применяются в строительстве и других областях техники, в композицию которых входят различные бактерицидные компоненты. В настоящее время используются фунгицидные и бактерицидные добавки, большинство из которых очень токсичны.
Известен атмосферостойкий состав "Синтекс" (ТУ 6-02-1-629-89), который содержит органические растворители, нитраты целлюлозы, а также кремнийорганический ингредиент (его аддукт с канифолью) в качестве модификатора. Состав имеет удовлетворительную атмосферостойкость, но не обладает антисептической активностью.
Известен состав для защиты древесины, обладающий более высоким комплексом атмосферостойких свойств (влагостойкость, светойстойкость, тепломорозостойкость, антисептическая активность), который содержит глифталиевую смолу, фосфатный пластификатор, олеат меди, Этилсиликат-40, биоцидную добавку - бистрибутилоловооксид и смесь органических растворителей (RU №2091415, C07D 101/18, 1997).
Известен состав для пропитки древесины, который, с целью придания ей формостабильности, грибо- и морозостойкости, включает смесь олигоэтоксисилоксанов с олигоэтоксисилоксановой жидкостью в массовом соотношении 5:(0,5-1,5) (SU №1826937, В27К 3/15, 1993). Данная композиция полимеризуется только при нагревании 50-55°С, имеет грибостойкость 2 балла.
Известен состав для гидрофобизации целлюлозусодержащих материалов, включающий раствор силоксансодержащего алкоксипроизводного титана в органическом растворителе (RU №2021298, C08G 77/22, C08L 83/08, В27К 3/34, 1994). Состав обладает высокими водоотталкивающими свойствами, однако в описании изобретения ничего не сказано о биоцидных свойствах получаемых покрытий.
Основными признаками указанных аналогов, совпадающих с существенными признаками заявленной композиции, являются биостойкость и влагостойкость, а по содержанию компонентов наличие силоксансодержащего компонента и органических растворителей.
Наиболее близким по составу и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является состав для модификации твердых поверхностей, в т.ч. дерева, включающий кремнийорганическое соединение, гидрофобный порошковый наполнитель, органический растворитель и полиакриловую смолу, в качестве адгезива (RU №2036213, C09D 183/04, С08К 9/04). В качестве кремнийорганического соединения состав может содержать диметилдихлорсилан, полиэтилсилоксановую жидкость, полиметилсилоксановую жидкость или полиметилдисилазан. Данный состав обеспечивает обрабатываемому материалу влагостойкость и биостойкость (грибостойкость).
Задачей изобретения является создание нового защитного состава, обеспечивающего влагостойкость и высокую эффективность биозащиты материалов из древесины.
Указанная задача решается за счет того, что состав для биозащитного покрытия древесины, содержащий кремнийорганическое соединение, акриловый полимер и органический растворитель, согласно изобретению, в качестве кремнийорганического соединения содержит смесь кремнийорганического лака на основе полиметилфенилсилоксана или полидиметилфенилсилоксана с полифенилсилоксановой или полиметилфенилсилоксановой смолой или тетраэтоксисиланом или этилсиликатом, а в качестве акрилового полимера содержит сополимер на основе бутилметакрилата и метакриловой кислоты или ее эфира при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| кремнийорганический лак на основе полиметилфенилсилоксана | 1,5-10,0 |
| или полидиметилфенилсилоксана | |
| в пересчете на сухой остаток | |
| полифенилсилоксановая или полиметилфенилсилоксановая смола, | 3,0-24,0 |
| или тетраэтоксисилан, или этилсиликат | |
| в пересчете на сухой остаток | |
| указанный акриловый полимер | 5-10 |
| органический растворитель | остальное |
Все компоненты, входящие в состав композиции, не дефицитны и выпускаются промышленностью.
Каждый из названных признаков сам по себе известен, но их устойчивая взаимная связь в заявленном соотношении является необходимой и достаточной для достижения суммарного эффекта, неочевидного для специалиста, нового технического результата, не присущего данным признакам в их раздробленности. Поэтому, по мнению заявителя, заявленный состав соответствует критерию "изобретательский уровень".
Предлагаемый состав обеспечивает одновременно био- и влагозащиту древесных материалов.
В качестве полиорганосилоксана используют (но не ограничиваются ими) полиметилфенилсилоксановую смолу (ПМФСС), представляющую собой 50-60% раствор полиметилфенилизобутоксисилоксановой смолы в толуоле или ксилоле; кремнийорганическую смолу КО 134-276, представляющую собой 34-40% раствор полифенилсилоксановой смолы в толуоле или ксилоле; кремнийорганическую смолу 139-297, представляющую собой 60-70% раствор полифенилизобутоксисилоксановой смолы в толуоле или ксилоле; Этилсиликат-32 и Этилсиликат 40, представляющие собой сложную смесь тетраэтоксисилана (ТЭОС) и олигоэтоксисилоксанов, с разной степенью конденсации. Средний состав Этилсиликатов соответствует формуле олигомера: (RO)3Si[OSi(OR)2]4OSi(OR)3. Этилсиликат-32 и Этилсиликат-40 различаются содержанием SiO2 - соответственно 32% и 40 мас.%.
В качестве кремнийорганических лаков на основе полиметилфенилсилоксана или полидиметилфенилсилоксана используют (но не ограничиваются ими) электроизоляционные кремнийорганические лаки: КО-921, представляющий собой 48-52% раствор полидиметилфенилсилоксановой смолы в толуоле, модифицированной полимером; КО-915, представляющий собой 63-67% раствор в толуоле полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной полиэфиром; КО -916А, представляющие собой 58-62% раствор в толуоле полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной полиэфиром; КО-916К, представляющий собой 64-68% раствор в ксилоле полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной полиэфиром; лак КО-075, представляющий собой 34-40% раствор в толуоле, ксилоле или сольвенте полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталиевым лаком.
В качестве акрилового полимера может быть использован сополимер БМК-5, представляющий собой сополимер бутилметакрилата и метакриловой кислоты, Дегалан LP 64/12 - бисерный полимер на основе метилметакрилата и н-бутилметакрилата, Дегалан LP 65/12 - бисерный полимер на основе метилметакрилата и н-бутилметакрилата, Дегалан LP 675 - бисерный полимер на основе изо-бутилметакрилата.
В качестве растворителя используют преимущественно ароматические растворители: толуол, ксилол, сольвент и т.п или их смесь.
Состав готовят следующим образом: расчетное количество акрилового полимера растворяют в расчетном количестве органического растворителя, далее последовательно загружают остальные ингредиенты, смесь перемешивают до однородного состояния, выдерживают 2 часа и после анализа на соответствие ТУ разливают в тару.
При необходимости допускается введение в состав, в качестве пигмента, красителей органических серии Тиразоль (ТУ 6-36-5763445-40-91, ТУ 6-00-04691277-146-96, ТУ 6-00-5763441-86-93).
Варианты предложенного состава представлены в таблице 1.
Полученные составы представляют собой однородную жидкость от светло-желтого до коричневого цвета без посторонних включений, массовая доля нелетучих веществ составляет 17-24%, условная вязкость при температуре (20±0,5)°С по вискозиметру типа В3-246 с диаметром сопла 4 мм 11-12 с, время высыхания до степени 3 при температуре (20±2)°С не более 0,5 ч.
Состав применяют для придания древесине грибостойкости, влагостойкости, атмосферостойкости и повышения прочности.
Перед нанесением состава поверхность очищают от грязи и пыли. На обрабатываемую поверхность состав наносят краскораспылителем, кистью или валиком вдоль волокон древесины. После высыхания первого слоя (через 20-30 минут) наносят второй слой. Общий расход состава составляет 160-180 г/м2.
Для испытания на биостойкость (по ГОСТ 9.048-89, метод 1) на деревянные образцы кисточкой наносили состав в два слоя, затем высушивали сутки при комнатной температуре. После этого образцы заражали суспензией с концентрацией 1-2 млн/мл спор грибов Aspergillus niger van Tieghem, Aspergillus terreus Thom, Aureobasidium pullulans (de Bary) Arnaud, Paecilomyces variotii Bainier, Penicillium funiculosum Thom, Penicillium ochrochloron Biourge, Scopularipsis brevicaulis Bainier, Trichoderma viride Pers. ex S.F.Gray. Дополнительно в суспензию были введены споры дереворазрушающих грибов Serpula lacrimans BKM F - 465 и Antrodia sinuosa BKM F - 1741. Контролем служили деревянные образцы без пропитки.
Образцы, зараженные суспензией грибов, помещали в открытой чашке Петри в эксикатор и выдерживали в условиях, оптимальных для роста грибов: температуре 27-28°С и влажности 98% в течение 28 суток. Промежуточные осмотры образцов проводили через каждые 14 суток.
Результаты испытаний представлены в таблице 2, из которых видно, что покрытия, на основе предложенного состава придают древесине влагостойкость и биостойкость (грибостойкость)100%.
| Таблица | ||||||||||
| Наименование компонентов | Содержание компонентов, мас.% | |||||||||
| 1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. | 7. | 8. | 9. | 10. | |
| Кремнийорганическая смола 134-276 (ТУ 2228-463-05763441-2005) | 6,8 | 3,0 | 13,6 | 9,0 | ||||||
| Кремнийорганическая смола 139-297 (ТУ 2228-440-05763441-2004) | 12,4 | |||||||||
| Полиметилфенилсилоксановая смола (ТУ 2228-277-05763441 -99) | 15,0 | 24,0 | ||||||||
| ТЭОС (ТУ 2435-419-05763441-2003) | 6,0 | |||||||||
| Этилсиликат-40 (ТУ 2435-427-05763441-2004) | 6,0 | |||||||||
| Этилсиликат-32 (ТУ 2435-397-05763441-2003) | 7,5 | |||||||||
| Лак КО -921 (ГОСТ 16508-70) | 7,5 | |||||||||
| Лак КО-915Б (ТУ 2311-429-05763441-2004) | 6,3 | 3,2 | 4,6 | |||||||
| Лак КО 916 А (ГОСТ 16508-70) | 3,0 | 10,0 | ||||||||
| Лак КО-916К (ТУ 2311-396-05763441-2003) | 10,0 | |||||||||
| Лак КО 075 (ТУ 2311-462-05763441-2004) | 1,5 | 3,6 | 2,0 | |||||||
| - БМК-5 (ТУ 2216-012-55856863-2002) | 6,0 | |||||||||
| Дегалан LP 64/12 | 5,0 | 5,0 | 8,0 | 6,0 | 10,0 | 6,0 | 7,0 | 5,0 | 9,0 | |
| Органический растворитель: | ||||||||||
| толуол | Ост. | Ост. | Ост. | Ост. | Ост. | Ост. | Ост. | |||
| ксилол | Ост. | Ост. | Ост. |
| Таблица 2 | ||||
| Шифр образца | Внешний вид после испытаний | Балл | Биостойкость, % | |
| Образцы с пропиткой | 1-1 | Визуально и под микроскопом прорастания спор и конидий не обнаружено | 0 | 100 |
| 1-2 | 0 | 100 | ||
| 1-3 | 0 | 100 | ||
| 1-4 | 0 | 100 | ||
| 1-5 | 0 | 100 | ||
| 1-6 | 0 | 100 | ||
| 1-7 | 0 | 100 | ||
| 1-8 | 0 | 100 | ||
| 1-9 | 0 | 100 | ||
| 1-10 | 0 | 100 | ||
| Образцы без пропитки | 2-1 | Визуально отчетливо видно развитие грибов на 30% поверхности | 4 | 0 |
| 2-2 | 4 | 0 | ||
| 2-3- | 4 | 0 | ||
| 2-4 | 4 | 0 | ||
| 2-5 | 4 | 0 | ||
| 2-6 | 4 | 0 | ||
| 2-7 | 4 | 0 | ||
| 2-8 | 4 | 0 | ||
| 2-9 | 4 | 0 | ||
| 2-10 | 4 | 0 |
Состав для биозащитного покрытия древесины, содержащий кремнийорганическое соединение, акриловый полимер и органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве кремнийорганического соединения содержит смесь кремнийорганического лака на основе полиметилфенилсилоксана или полидиметилфенилсилоксана с полифенилсилоксановой или полиметилфенилсилоксановой смолой или тетраэтоксисиланом или этилсиликатом, а в качестве акрилового полимера содержит сополимер на основе бутилметакрилата и метакриловой кислоты или ее эфира при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| кремнийорганический лак на основе | |
| полиметилфенилсилоксана или полидиметилфенилсилоксана | |
| в пересчете на сухой остаток | 1,5-10,0 |
| полифенилсилоксановая или полиметилфенилсилоксановая смола | |
| или тетраэтоксисилан или этилсиликат | |
| в пересчете на сухой остаток | 3,0-24,0 |
| указанный акриловый полимер | 5,0-10,0 |
| органический растворитель | остальное |
