SE465815B - Foerfarande foer impregnering av trae med alkalilignin - Google Patents

Description

4ët5 yêellrlëgare ändamål är att åstadkomma ett impregneringsförfarande, vilket förutom en skyddseffekt ger en dimensionsstabiliserande effekt på den impregnerade veden utan att några kostnadskrävande kompletteringar behöver göras.

Uppfinningens ändamål uppnås genom att man genomför förfarandet med de i patentkravet l angivna kännetecknen.

Det preparat, som användes för impregnering vid förfarandet enligt upp- finningen, består till sin verksamma del huvudsakligen av lignin, lämpligen här- rörande från sulfatznetoden för tillverkning av pappersmassa, s.k. avlutslignin.

Som bekant bildas sådant lignin i stora mängder vid tillverkning av pappers- massa enligt den kemiska metoden. Detta lignin är tillgängligt i stora mängder och till ett pris, som gör det attraktivt i föreliggande sammanhang.

För att ligninet vid impregneringsförfarandet skall kunna upptas av veden skall det lämpligen föreligga i form av en vattenlösning. Genom sin vätskeform är det lämpligt-att använda vid de etablerade metoderna, där veden införes i tryckkammare och tillföres impregneringsäinnet genom övertryck. Vatten som lös- ningsämne är därvid givetvis lämpligt att använda av kostnadsskäl samt sam- verkar med den i veden befintliga fuktigheten.

För att ligninet skall erhålla vattenlöslig form kan detsamma t.ex. kar- boxímetyleras. Utgångsmaterialet är därvid lämpligen sulfatlignin, vilket fällts med syra vid t.ex. pH 9 ur industriell avlut från sulfatkok. Sulfatligninet rea- geras i vattenlösning (10 h, 90°C) med NaOH och monoklorättilksyra i molför- hållandet 1:2:1, varvid molvikten för en C9-enhet i ligninet satts till 200. Det karboximetylerade ligninet fälls med syra vid pH ca. 2 och isoleras genom centri- fugering. För att erhålla en rening kan ligninet därefter lösas i ättiksyra och ånyo utfällas.

Själva ixnpregneringen tillgår lämpligen enligt den omnämnda kända meto- den. Det virke, som skall impregneras inlägges i en tryckkammare, vilken till- slutes. Därefter utsättes virket för vakuum, så att en stor del av den i dess porer inneslutna luften avlägsnas. Därefter tillföres impregneringslösningen och sättes under tryck, varvid den intränger i veden. Den ved, som kan komma i fråga är i första hand tallved men annan barrved och även lövved synes kunna behandlas. Detta steg i förfarandet samt lämpliga data framgår av bifogade exem- pel, se särskilt exemplet 1.

Efter impregneringen kommer en stor del av vattnet att avgå och impreg- neringsämnet, ligninet kvarstannar. Emellertid är det i sin vattenlösliga form känsligt för urlakning och i detta tillstånd skulle materialet ej kunna användas, där man i första hand avser att använda det, således utomhus. Ligninet måste därför fixeras genom att överföras till vattenolöslig form. Detta kan ske genom C) 465 ef' att trämaterialet i ett andra impregneringssteg behandlas med en vattenlösning av aluminiumsulfat, kopparsulfat eller en blandning av aluminium-och koppar- sulfat. Fixeringen utföres under tryck såsom framgår av exemplen. Fördelen med att använda koppar är att denna metall även i små mängder ger ett komp- letterande rötskydd. Kombinationen av lignin och koppar ger god resistens mot vit- och brunröta såväl som mot mjukröta och tunnlande bakterier från osteril jord. Det är även möjligt att utföra fixering genom värmebehandling, varvid avspaltning av acetylgrupper i veden och kemisk reaktion mellan vedsubstans och ligninmaterialet, företrädesvis i ammoniumsaltform, medverkar till att lig- ninet överföres till vattenolöslig form. Temperaturen vid värmebehandlingen skall vara minst 80°C, företrädesvis 110°C, för att god reaktion skall ske.

En viktig iakttagelse i samband med uppfinningen är att vattenlösningen skall vara sur eller neutral, men icke alkalisk, eller endast svagt alkalisk (pH max 10) för att ett gott resultat skall uppnås. Genom att en alltför alkalisk lösning undvikes påverkas vedens egen motståndskraft mot röta i minsta möjliga utsträckning. Ä andra sidan innebär påverkan av veden genom en alkalie en viss svällning av veden och därmed förbättrad inträngning av ligninet i cellväg- gen. Detta ger å sin sida förbättrad impregneringseffekt. Det är sålunda viktigt att avstämma pH-värdet, så att en god impregneringseffekt erhålles vid en rim- lig nedsättning av vedens naturliga rötresistans. Det optimala pH-värdet ligger i området 6-10. Nedsättningen av den naturliga resistansen gäller i första hand brun- och mjukröta. Den nedsättning som erhålles även vid den svagt alkaliska lösningen kan kompenseras medelst koppartillsats, som framgår nedan.

Fixeririgslösningen tillföres i form av en svagt sur lösning, vilket för- bättrar fixeringseffekten genom att underlätta den kemiska process, som om- vandlar ligninet till vattenolöslig form. För denna process erfordras relativt mycket metalljoner och mängden ökar med ökande mängd lignin vid impregne- ringen. Vid vanligen använd ligninkoncentration erfordras större mängd metall- joner än som erhålles genom den koppar, som erfordras för nämnda komplette- rande rötskydd. Eftersom koppar har högre pris än aluminium baseras fixerings- lösningen därför lämpligen delvis på salt av koppar till den mängd, som erford- ras för nämnda kompletterande rötskydd, och till återstående del på salt av aluminium för den erforderliga fixeringen. I stället för koppar kan zink använ- das. För nämnda kompletterande rötskydd erfordras att veden innehåller en i förhållande till träslag och mängd tillfört lignin balanserad mängd koppar som kan begränsas till 1% räknat på torrt trä. Emellertid framgår vid en läsning av tabellerna att rötresistansen även i viss utsträckning är beroende av pH-värdet hos impregneringslösningen. I vissa fall kan impregneringsbehandlingen vara inriktad på specifika angreppsförhållanden. Sålunda kan kraven avseende röt- 465 815 resistansen, skilja sig vid virke, som är avsett för montering över mark, i för- hållande till virke, som är avsett att vara nedsänkt i jord. En högre ligninhalt ger ökad dimensionsstabilisering av veden. Den minsta mängd koppar som be- hövs för att ge ett gott kompletterande rötskydd, det s.k. tröskelvärdet, varierar med träslaget. Således gäller att lövved generellt behöver ungefär dubbla den mängd som t.ex. erfordras för barrträ som tall.

Exempel 1 Träklossar av tallsplintved impregnerades vid 50°C med en vattenlösning av karboxiinetylerat sulfatlignin (pH 7). Vakuum-tryckimpregnering tillämpades med en vakuumperiod av 30 minuter följt av en tryckperiod på 90 minuter vid 1 MPa. Träklossarna hade efter impregneringen ökat i vikt till cirka 2.5 ggr den torra urspungsvikten. Torkning' till (något) sugande tillstånd så att fixe- ringslösning kan tränga in (undvikande av tidsödande diffundering). Efter tork- ning och Vägning bestämdes den upptagna ligninandelen till cirka 15 viktsprocent räknat på torrt trä.

För att erhålla det impregnerade ligninet i en vattenolöslig och icke ur- lakningsbar form fixerades ligninet genom att trämaterialet i ett andra impreg- neringssteg behandlades med en vattenlösning av aluminiumsulfat, kopparsulfat eller en blandning av aluminium- och kopparsulfat. Fixeringen utfördes vid 20°C och tryckperiodens längd var 60 minuter vid cirka 1 MPa.

Obehandlat liksom behandlat trä testades med avseende på resistens mot vitröta, brunröta respektive mjukröta och tunnlande bakterier (osteril jord).

Resultat av denna röttest redovisas i tabell 1. Prov nr. 1 utan fixering av lig- ninet uppvisade vid vattenlakning en viktsförlust motsvarande en utlakning av cirka 90% av det impregnerade ligninet. Behandlingen är således ej tillräcklig, då trämaterialet skall användas utomhus och utsättas för väta. Fixering med aluminium-och/eller kopparsulfat gav en ligninutlakning i vatten som var mindre än 1% av tillförd mängd modifierat lignin.

Som framgår av tabell 1 ger impregnering och fixering med enbart alumi- niumsulfat (prov 2)|en god resistens mot vit- och brunröta, medan angreppet av främst mjukröta (osteril jord) blev relativt kraftigt. Tillförsel av små mäng- der koppar (0,3-O,4 %) gav mycket god rötresistens (prov 3 och 4), sannolikt beroende på en synergistisk effekt av impregneringen och fixeringen.

En behandling enligt patentkrav 1 resulterade även i en förhöjd dimen- sionsstabilitet. Test enligt amerikansk norm gav en initial dimensionsstabilitet på so % (prov 2-4).

J! w 465 815 Exempel 2 Träklossar av tallsplintved vakuum-tryckimpregnerades med 'en vattenlös- ning av karboximetylerat sulfatlignin i ammoniumjonform (pH cirka 9) följt av en impregnering med utspädd kopparsaltlösning för introduktion av kopparjoner i vedmaterialet i en halt av 0.2% Cu, vilket ger kompletterande rötskydd med otill- räcklig fixeringsverkan.

Fixering av det vattenlösliga ligninet till en i veden .vattenolöslig form skedde därefter genom att det impregnerade vedmaterialet uppvärmdes till en temperatur av 105-115°C under en timma, varvid samtidigt torkning ägde rum.

Resultat av röttest redovisas i tabell 2. Testerna utfördes på samma sätt som anges i exempel 1.

Exempel 3 Träklossar av tallsplintved impregnerades enligt i exempel 1 angivet för- farande med lignixilösningar av varierande koncentration för att ge de i tabell 3 angivna halterna av modifierat lignin i träet. Lignínlösningarnas pH var antingen 7 eller 9. Fixering utfördes med en lösning' av aluminium- och kopparsalt alter- nativt enbart kopparsalt så att angivna kopparhalter erhölls. Alla haltangivelser gäller för träklossar som efter fixering vattenlakats i en vecka med upprepat vattenbyte. Resultat av brunrötetest (7 veckors exponeringstid) framgår av tabell 3. (1 465 815 JGmoouQwfl-vflïw w.o|m.o Smfls-.Ö .Qmwuwflm G35 nmšouß wwmmfl .Hm .wfinmflomww muufimfimë mfi hwäw flmšr. Aw .Qamuwcm wwmfi o :oo Qmwpmcm fmmämuä amuflvwwoë m .www .mfimxw .wwwmnwum Pmfiflø wficëwvwm Am .Amfioofifim wwwaofiëomv mumncøun Gm wsfixwmmwu Awwucmwfiw mwmnownwfinmv Smfiïw cm ha .Bflmcmë m fl .mfiuwdoaxm AH woman 80 im H6 +M§cmvß< m: w Amo ïm m6 wOwøü mä m m: QS mc. fi^womv~ë B N w: ïfi äâ - E H . m! .w . mm w . om 1 .. SPSSOM AN .cmE m .Éäw .Unofi muwaaflum muæuufiw nå: æ .ficwm mäömo w QQPwG< Sw .umwfimn Utv uwøimmmfiå> .wuïwxwm uwnøfifluoå kwonm H flonmh. ._ Jui- OO á.

AN muwnmflwfi >m Qmwwflë .Uuøfi üuwwmo w umwwcmë m .äuwïwwoë cwwumbflwnwu mflåwfiafl .Qawnwcw uwwfi o zoo Qampmøm fwäwwax .ånmšäoñ m »mv .wfimmm .wääuwnm wmmflw .wfiøëwwmm AN AfioHEovÖ H Hmnm» mm .bonnmnu umzwflmfloßo Sw: .Hmm AH m6 Nä Nå S N 0.3 o o S. H - .Swänim mëfiüf æ .Enwm w .ëótwp _25 äsïwïwä> æ .åššo fifiwåuoä G »En N Swnwfi 465 815 .m EQ mwwtvß .cmwfiømwflmwfiuwcwwumcn mn w EQ 2 wH.o m.>m ~.oH mw.o m.N Q >H.ø N.@w m.> ¶ «w.o m.~ Afiw H~.o «.>« @.m @m.o m > «@.o æ.ww «.N m>.o m Åflw mN.o w.N@ m.mH m@.o CH m mo.o m.m@ m.H Nw.Q ofi w wQ.o @.Hm «.w mm.Q ON Afiw «o.o o.H@ m.N mm.o ON N w@.ø o.m@ >.~ ø.H n ON H . .w .mofiøoä Um> .EB mm Hofiflovïkwoum wfldmämfl flmzvfimnmnO .w .boum æ .Nämn .w .øfiwmfl |pmuuwflfiuwwwuvm> wmwuwawufiflun väv wmšuwwmuå> ...EQQOM umumwfifloå >oum m Smßmffi

Claims (9)

465 sist PATENTKRAV

1. Förfarande för impregnering av trä mot skadeangrepp, såsom av röt- el- ler mögelsvampar samt bakterier, medelst tillförande av en vattenlösning av ett till vattenlöslig form modifierat alkalilignin, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att impregneringen sker i två steg, ett första steg i vilket vattenlösningen med ligninet fortfarande i vattenlöslig form och med ett pH ej över 10 tillföres veden för att upptagas av densamma, och ett andra steg i vilket ligninet fixeras genom att överföras till en i huvudsak vattenolöslig form för kvarhållande i veden via påverkan av veden med dess innehåll av tillfört lignin, vilket andra steg inne- fattar tillförande av en svagt sur vattenlösning innehållande metalljoner genom tillsats av åtminstone ett metallsalt.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att metallsaltet utgöres av aluminium-, zink- eller kopparsalt eller en kombination av dessa salter.

3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att saltet utgöres dels av kopparsalt till en sådan mängd, att mängden koppar i för- hållande till torr ved är i huvudsak ej högre än 1% och dels av ett annat metall- salt företrädesvis aluminiumsalt till sådan mängd att ligninet fixeras genom den sammanlagda verkan av dessa salter.

4. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att vattenlösningen är tillsatt ammoniumsalt eller natriumsalt och att det andra steget för fixeringen av ligninet förutom tillförandet av metallsaltet innefattar uppvärm- ningen av veden till en temperatur av minst 80°, företrädesvis ll0°C.

5. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t d ä r a V, att veden tillföres koppar företrädesvis genom att i det andra steget användes en lösning av ettgkopparsalt.

6. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att veden tillföres zink företrädesvis genom att i det andra steget användes en lös- ning av ett zinksalt.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att ligninet modifieras till karboxilerat alkaljlignin, företrädesvis ge- nom oxidation och härigenom erhållit vattenlöslig form. /0 465 815

8. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att ligninet modifieras till karboxialkylerat alkalilignín, företrädesvis karboxinietylerat och/eller karboxietylerat alkalilignin för att härigenom erhålla vattenlöslig form.

9. att det till vattenlöslig form modifierade ligninet ytterligare modifieras genom Förfarande enligt patentkrav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, sulfonering.