<Desc/Clms Page number 1>
" Préparations pour l'imprégnation du bois et leur fabri- cation ".
La présente invention a pour objet des préparations pour l'imprégnation de bois et autres matières organiques, en vue de préserver ceux-ci de la destruction par les champi- gnons, termites et autres insectes, tarets etc.. ainsi que le procédé de fabrication de préparations ne donnant pas lieu à la formation de produits solubles au sein de la matière à imprégner.
Les préparations suivant l'invention contiennent un composé d'arsenic pentavalent ainsi qu'un composé de chrome . hexavalent d'un ou de plusieurs métaux qui, avec l'acide arsénique, peuvent former de l'arséniate difficile- ment soluble. Le composé d'arsenic peut consister en acide
<Desc/Clms Page number 2>
arsénique (pentoxyde d'arsenic) et/ou en arséniate acide d'un eu de plusieurs métaux pouvant former avec de l'acide arsénique un arséniate difficilement soluble. Les métaux les plus aptes à cet effet sont le zi:.c, le cuivre et l'alu- minium.
Le calcium, le strontium, le baryum, le magnésium, le cadmium, le manganèse, le fer, le mercure, le chrome et le nickel sont également admissibles,Pour donner un exemple de la composition de la préparation , on peut mentionner comme constituants .l'acide arsénique et des composés de chrome hexavalent avec du zinc. La préparation est destinée à être utilisée en solution aqueuse. Après avoir été introduite dans la matière, la préparation forme des composés difficilement solubles préservant le bois des organismes destructeurs.
Ln ce qui concerne la composition de la préparation, on peut dire en général ce qui suit . La teneur totale en ion métallique positif de la préparation (c'est-à-dire la quantité présente dans le composé de chrome plus la quantité éventuellement présente dans le composé d'arsenic) doit être aussi élevée que possible . Cette teneur ne doit pourtant pas être trop élevée pour ne pas empêcher qu'une quantité suffisante de composé de chrome puisse se dissou- dre, en vue d'obtenir une fixation satisfaisante . De plus, le degré d'acidité de la préparation doit être tel que cette préparation puisse se dissoudre dans l'eau et former des solutions stables.
Quand le composé d'arsenic consiste en arséniate acide, on doit limiter la teneur en métal dans le composé de chrome, afin que la préparation devienne assez soluble dans l'eau . Pour simplifier la suite de cette description, on considère que toute la quantité d'ion métallique positif entre dans le composé de chrome.
Pour obtenir une fixation satisfaisante (précipité) de l'acide arsénique , il faut employer une quantité mini-
<Desc/Clms Page number 3>
mum du compose dE chrome, cette quantité devant ordinaire- ment être au moias suffisante pour que du triarséniate de métal et de chrome puisse se former, le triarséniate s'étant montré très résistant au lavage et étant ainsi préférable au biarséniate.
Pour donner un exemple de ce fait, on peut dire que, si la prépar ation d'imprégnation contient de l'acide arsénique et du chromate zincique, il faudra qu'il y ait au moins 1,2 mols de chromate par mol de pentoxyde d'arsenic selon le schéma supposé pour la réac- tion au sein de la matière à imprégner:
EMI3.1
1,2 ZnCrO+As205--- 0 ,4 Znj/As04/Z + 1,2 CrAsO4 + 1,8 0;
Les proportions des éléments entrants dans la prépara- tion varient avec le métal positif utilisé. Le zinc et le cuivre sont spécialement importants, étant pareils à cet égard.
Quant à la composition du composé de chrome, on peut signaler ce qui suit, La teneur du composé de chrome en zinc et/ou en cuivre doit':s'élever tout au plus à un atome de métal par atome de chrome, sinon des arséniates métalliques difficilement solubles peuvent se former lors de la fabrication de la préparation d'imprégnation ou lors de sa dissolution dans l'eau .
Si l'on veut évapo- rer la solution d'imprégnation jusqu'à siccité sous adduc- tion de chaleur, la teneur en métal doit être limitée à 0,8-0,9 atome de métal par atome de chrome au plus.La formation de tels précipités dépend de ce que l'arséniate de zinc et de cuivre sont moins solubles par unité de poids d'acide arsénique dans des solutions concentrées d'acide arsénique que dans des solutions diluées et de ce que le risque de précipitation est plus grand sous l'action de la chaleur. Une fois formés, les précipités se dissolvent très lentement.
D'autre part, la teneur en zinc et/ou en cuivre ne doit pas être plus faible que nécessaire,ces métaux ayant en eux-mêmes un bon effet contre des organismes destructeurs du bois. Comme les bichromates de ces métaux sont facile-
<Desc/Clms Page number 4>
ment solubles, la teneur en métal ne dcit pas être infé- rieure à un demi atome de métal par atone de chrome. La composition du composé de chrome doit correspondre ainsi à la formule abstraite Meo 0,5-1,0 CrO3, dans laquelle 1.le signifie un atome de zinc ou de cuivre.
Pour ce qui concerne la quantité de composé de chrome par rapport à l'acide arsénique, on peut signaler ce qui suit. Quand l'effet de la préparation d'imprégnation est basé essentiellement sur le composé d'arsenic, il s'avè- re opportun en premier lieu d'utiliser 1-3 mols du composé de chrome par mol de pentoxyde d'arsenic. Par mol de compo- sé de chrome, on entend ici la quantité du composé dans lequel se retrouve un atome de chrome. En d'autres mots, la préparation d'imprégnation contient, par mol de A52O5, entre 1 et 3 mols de MeO 0,5-1,0. CrO3. Dans les cas où la teneur en métal dans le composé de chrome est élevée tout en étant dans les limites données, on doit généralement uti- liser une moindre teneur en composé de chrome.
En raison de différents facteurs, on a jugé spécialement convenable d'employer une préparation d'imprégnation contenant,par mol de As2O5 1,5- 2 mols de composé de chrome de formule approximative Meo 0,7. CrO3. Avec cette composition, tous les composés de la préparation sont très bien fixés dans la matière après introduction dans celle-ci .
Un autre métal important est l'aluminium. Les propor- tions des constituants sont différentes quand on utilise de l'aluminium . Comme l'arséniate d'aluminium se dissout très facilement, par unité de poids d'acide arsénique, dans des solutions concentrées d'acide arsénique, la teneur molé- culaire en aluminium peut être élevée dans le composé de chrome. Elle peut très bien être comprise entre 0,5 et 1,5 atome d'aluminium par atome de chrome. La teneur la meilleu- re doit être comprise entre 0,9 - 1,2 atome d'aluminium par atome de chrome.
Le composé aluminium-chrome doit être
<Desc/Clms Page number 5>
proportionné à l'acide arsénique de telle manière que 1,5 - 3,0 atomes d'aluminium ou de chrome correspondent à chaque mol de As205. En vue d'obtenir les meilleures proportions, il faudra utiliser 2,5 - 3,0 atomes d'aluminium ou de chrome pour chaque mol de AS2O5. Les proportions suivant lesquelles l'acide arsénique est fixé par l'alumi- nium ou le chrome dépendent essentiellement de la composi- tion du composé de chrome. Le composé aluminium-chrome fixe bien l'arsenic, mais il n'a pas d'effet propre con- tre les organismes destructeurs du bois. Lorsqu'on utili- se des composés cadmium-chrome, ayant un bon effet par eux-mêmes, les proportions sont à peu près les mêmes que lorsqu'on emploie du zinc ou du cuivre.
On peut utiliser du calcium et du magnésium en quantités propor- tionnellement plus grandes dans la préparation d'imprégna- tion. Leur effet de fixation ainsi que leur propre effet contre les organismes destructeurs sont moins bons.
Dans certains cas, il peut être convenable d'aug- menter la teneur en composé de chrome aux dépens du composé d'arsenic, au delà de ce qui est signalé ci-dessus. Ainsi, il est possible d'obtenir des préparations d'imprégnation de différents caractères. A proprement parler, il ne peut être question d'une telle augmentation de la teneur en que composé de chrome/quand un ou plusieurs ions métalliques po- sitifs ont un effet plus manifeste enntre les organis- mes destructeurs. Dans ces cas, il n'y a pas de limite véritable à donner pour la quantité de sel chromique par rapport au composé d'arsenic.
En pratique, il n'est pas besoin d'employer - par mol de pentoxyde d'arsenic -plus de 6 mols de composé de chrome9 Lorsqu'on 'emploie de fortes teneurs en composé de chrome, la teneur en métal dans le composé.de chrome doit être relativement faible pour assurer une solubilité satisfaisante.
<Desc/Clms Page number 6>
puisse
Bien que l'on ne / pas juger rationnel d'utiliser plus de métal dans le compose de chrome ou moins de composé de chrome par rapport au composé d'arsenic que ce qui est signalé ci-dessus, une telle pratique peut s'avérer avanta- ç;euse si une moindre importance est accordée à une bonne fixation de la préparation d'imprégnation .
Même dans ces cas, il n'est pas nécessaire d'employer une moindre quanti- té de composé de chrome que celle correspondante à la moitié de la quantité indispensable pour la formation de triarsé- niate.
La préparation d'imprégnation est destinée à être em- ployée sous forme d'une solution aqueuse que l'on introduit dans la matière suivant les procédés bien connus pour l'im- prégnation du bois. Pour obtenir un effet protecteur, basé sur le composé d'arsenic et conférant une protection dans les conditions régnant généralement à l'air libre, la concen- tration de la solution doit, lors de l'imprégnation, être comprise entre 0,5 et 1 pour cent, en ce qui concerne le pentoxyde d'arsenic. En vue de protéger le bois immergé dans l'eau contre l'action néfaste d'organismes tels que les tarets, il faudra augmenter la concentration jusqu'au double de la concentration indiquée ci-avant , de façon que la matière reçoive une plus grande quantité de solu- tion d'imprégnation.
Une concentration augmentée de la solution peut également être en question quand une plus grande marge de sécurité est désirée, par exemple pour protéger des constructions plus dispendieuses. Dans ces cas le coût plus élevé de la solution d'imprégnation a peu d'importance . Pour obtenir un plus grand effet pro- tecteur, une imprégnation répétée peut aussi avoir lieu avec des séchages intermédiaires. Ce mode d'application devient généralement moins économique que celui consistant à employer dne solution d'imprégnation plus concentrée.
<Desc/Clms Page number 7>
Les préparations d'imprégnation suivant l'invention sont bon marché et efficaces dans la pratique. Lorsque la solution est introduite dans la matière à imprégner, le composé de chrome est réduit par certains éléments facile- ment oxydables du bois et ainsi les substances protectrices précipitent et se fixent. Ces substances peuvent consister en arséniate ou en arséniate basique, qui sont très diffici- lement solubles et stables. lles ne s'éliminent pas par lavage et ne se transforment pas sous l'action de l'air eu de l'humidité, tandis qu'en même temps elles ont un très grand effet contre les organismes destructeurs.
Toutes les substances entrant dans la solution se retrouvent dans le produit final, qui convient excellemment comme préparation d'imprégnation. Il n'y a pas de substances solubles dans le produit définitif.
Les préparations d'imprégnation décrites dans le présent mémoire peuvent s'utiliser en mélange avec d'autres prépara- tions pour produire des effets de différentes sortes, par exemple pour obtenir une protection contre la pourriture et autres micro-organismes produisant des moisissures et une couleur bleue à la surface du bois. On peut aussi modifier l'invention de telle manière que le composé de chrome d'em- ploie comme élément fixatif pour d'autres préparations d'im- prégnation formant des sels difficilement solubles, par exem- ple des fluorures, avec l'ion positif du sel chromique ou avec le chrome réduit, ou pour des préparations d'imprégnation, par exemple des sels de cuivre, qui précipitent par la diminu tion d'acidité produite par la réduction du sel chromique.
Comme il a été dit plus haut, l'invention a également pour objet des modes de fabrication de préparations d'impré- gnation ne formant pas ou en tout cas pas dans une mesure notable, de produits hydrosolubles dans le bois, après l'im- prégnation. Ce fait est de conséquence, parce que
<Desc/Clms Page number 8>
des produits solubles réduisent la résistibilité des compo- sés résistants au lavage en même temps qu'ils donnent au bois des propriétés électriques moins désirables, ainsi qu'une augmentation de la corrosion sur des objets en mé- tal.
Des produits solubles peuvent aussi amener le bétail, en besoin de sel, à lécher le bois, ce qui entraîne des ris- ques d'empoisonnement, es produits peuvent aussi former des croûtes de sel à la surface du bois, ce qui dérange l'appa- rence et rend la peinture plus compliquée.
Suivant l'invention, on prépare des préparations d'im- prégnation à l'aide de substances choisies de manière que ceux des radicaux (ions , groupes atomiques)des substances, qui ne doivent pas entrer dans les composés protecteurs diffi- cilement solubles, formés dans la matière imprégnée, puis- sent former les uns avec les autres , une substance diffi- cilernent soluble .
Des radicaux propres à cet effet sont les radicaux calcium, sulfate et/ou carbonate, parce que des précipités de sulfate et/-ou- de carbonate de cal- cium se forment, lors de la fabrication des préparations d'imprégnation . Comme les radicaux qui doivent entrer dans leb composés protecteurs forment un système suffisamment acide pour leur propre dissolution, on neut séparer les pro- duits calciques précipités. Cette séparation se fait le plus facilement au cours de la fabrication des préparations d'imprégnation. Pour obtenir un bon précipité, il faut utiliser des solutions relativement concentrées. Pour la conversion chimique, on peut, par ailleurs, employer l'eau de lavage d'un précipité précédent.
Les quantités des radi- caux positifs et négatifs du composé de calcium doivent être proportionnelles unes aux autres, ce qui peut se faire par une addition supplémentaire d'un de ces radicaux en quanti- tés convenables. La quantité de radical positif nécessaire doit au moins correspondre à la quantité de radical négatif.
<Desc/Clms Page number 9>
Si une petite quantité de composé de calcium difficilement soluble reste dans la solution (la préparation d'imprégnation) cela n'aura aucun effet nuisible.
Le procédé de fabrication.défini ci-dessus convient spécialement pour les préparations d'imprégnation contenant des composés de chrome et d'arsenic du type déjà décrit. Lors de la fabrication de préparations d'imprégnation qui, après leur introduction dans le bois , doivent précipiter des arsé- niates difficilement solubles de chrome, zinc, cuivre et/ou aluminium etc., on choisit généralement comme bases de l'aci- de arsénique et/ou un arséniate alcalin, du bichromate alca- lin et un sel métallique par exemple, le sulfate de cuivre ou de zinc . Lors de la conversion d'une telle préparation dans le bois, un sel alcalin soluble se forme, en plus des arséniates de chrome, cuivre ou de zinc, correspondant à l'ion négatif du sel métallique, par exemple du sulfate de sodium.
Suivant l'invention, on prépare la préparation d'impré- gnation par exemple au moyen d'acide arsénique, de bichromate et%ou de chromate de calcium et de sulfate du métal qui, en outre, doit entrer dans la préparation en question. Il se forme du sulfate de calcium qu'on peut facilement séparer avant l'application de la préparation. Après dilution, on peut directement utiliser la solution ainsi obtenue pour l'im- prégnation. Elle est transportable dans des réceptacles convenables , tels que des wagons citernes. Un autre mode de préparation consiste à évaporer la solution jusqu'à obten- tion d'un sel solide, que l'on emploie plus tard pour la préparation de la solution d'imprégnation.
Comme exemple de la réaction se produisant lors de la fabrication, on peut donner le schéma réactionnel suivant :
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
1,cao/0,7.cr03+As205+ 1,25 CuSO ### 0,54 CaCr207 0,72 CaCr04 w 1=8/CuO/0 7.CrOJ+As205 + 1,25 CaS04 1- préparation d'imprégnation à séparer
Quand les préparations d'imprégnation contiennent des composés de chrome hexavalent et/ou des composés d'arsenic pentavalent la préparation suivant l'invention peut se faire au moyen de matières premières de coût très modique . Pour l'obtention du composé de chrome, on peut choisir comme base minérale chromique, du trioxyde chromi- que, du fer chromique ou des rebuts de chrome, que l'on mélange à de l'oxyde et/ou du carbonate de calcium et que l'on soumet à une oxydation par un échauffement sous adduc- tion d'air.
Par ce procédé, on obtient du chromate de cal- cium. Généralement, l'oxydation se fait avec un mélange de calcium et d'alcali (carbonate). Le chrome se transfor- me ensuite partiellement en chromate alcalin, que l'on doit traiter par un composé calcique convenable . Le composé d'arsenic pentavalent est produit par oxydation d'a- cide arsénique . L'oxydation peut se faire avec de l'acide nitrique ou par chauffage avec du nitrate de calcium.
Comme les impuretés de l'arsenic consistent généralement en acide sulfuriqu--e , on peut aussi utiliser de l'acide arsénique moins pur (de l'arsenic brut). L'acide sulfu- rique est séparé par la suite sous forme de sulfate de calcium, lors de la fabrication de la préparation d'im- prégnation. Dans lesà cas où la matière première à base d'ar senic ne contient pas d'éléments nuisibles, comme par exemple du fer, il est aussi possible d'effectuer simulta- nément l'oxydation des matières contenant du chrome et de l'arsenic .
Pour l'obtention de chromate et d'arséniate suivant les méthodes susdécrites, il faut utiliser le calcium
<Desc/Clms Page number 11>
en quantité telle qu'il puisse se précipiter entièrement avec le sulfate métallique que l'on doit ajouter à la pré- paration d'imprégnation. Dans ce bas, l'excès de calcium se précipite avec de l'acide sulfurique et/ou de l'acide carbonique . Il ne peut forcément pas être question d'acide carbonique dans des solutions trop acides, mais il peut servir à précipiter le calcium du chromate de calcium. En principe, il doit avoir une mol. d'acide sulfu- rique ou d'acide carbonique pour chaque mol d'oxyde de calcium, sans compter si le calcium a été ajouté avec le composé de chrome ou le composé d'arsenic.
Les gaz nitreux, qui se forment lors de l'oxydation de l'acide arsénique avec du nitrate de calcium ou de l'aci- de nitrique, peuvent être mélangés à de l'air. On peut aussi , après la réaction suhséquente , les laisser ces gaz s'absorber dans de l'eau, dans laquelle on aura dé- layé de l'oxyde de calcium et ou du carbonate de calcium.
De cette manière, on obtient du nitrate de calcium qui sert à l'oxydation de l'acide arsénique.
Le mode de fabrication est variable dans tous ses détails . On peut, par exemple, partir d'un arséniate métallique, le dissoudre dans de l'acide sulfurique, puis ajouter un composé de calcium-chrome. Il n'est pas nécessaire d'ajouter toute la quantité d'acide érsénique dès le début, cette addition pouvant se faire au cours de stades ultér ieurs de la préparation. Toute une gamme de variantes sont ainsi possibles.
Oneut exprimer le principe de la fabrication d'une manière très simple . La fabrication se fait par la com- binaison des radicaux calcium, chrome hexavalent, arsenic pentavalent, sulfate (acide sulfurique) et/ou carbonate (acide carbonique) et d'un ou plusieurs métaux qui peu- vent former,avec l'acide arsénique , de l'arséniate diffi-
<Desc/Clms Page number 12>
cilement soluble. On peut combiner les radicaux de manières différentes et dans des occasions différentes. il n'est pas nécessaire de les combiner en même temps.
Une fois le sel de calcium difficilement soluble formé , on le sépare par filtrage, le filtrat contenant la prépa- ration d'imprégnation.
L'invention ne se réduit pas à une précipitation de composés de calcium difficilement solubles lors de la fa- brication de la préparation d'imprégnation mais elle comporte aussi la formation d'autres composés difficile- ment solubles, par exemple, des composés de strontium et de baryum, Elle n'est pas non plus limitée à la fabrica- tion de préparations d'imprégnation suivant les exemples donnes ci-dessus. L'invention est aussi applicable à d'autres préparations, par exemple, à celles qui contien- nent d'autres ingrédients actifs tels que des composés de fluor ou des composés organiques.
REVENDICATIONS
1. Préparation d'imprégnation pour bois et autres matières organiques, caractérisée en ce qu'elle contient principalement un composé d'arsenic pentavalent et un composé de chrome hexavalent d'un ou de plusieurs métaux qui, avec l'acide arsénique, peuvent former de l'arséniate difficilement soluble, le degré d'acidité de la prépa- ration devant être suffisant pour permettre sa dissolu- tion dans l'eau.
2. Préparation d'imprégnation suivant la revendica- tion l,caractérisée en ce que le composé d'arsenic consiste en acide arsénique (pentoxyde d'arsenic) et/ou en arsénia- te acide d'un ou de plusieurs métaux qui, avec l'acide arsénique, peuvent former de l'arséniate difficilement soluble.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
"Preparations for the impregnation of wood and their manufacture".
The present invention relates to preparations for the impregnation of wood and other organic materials, with a view to preserving them from destruction by fungi, termites and other insects, tarets, etc., as well as the manufacturing process. preparations which do not give rise to the formation of soluble products within the material to be impregnated.
The preparations according to the invention contain a pentavalent arsenic compound as well as a chromium compound. hexavalent of one or more metals which, together with arsenic acid, can form sparingly soluble arsenate. The arsenic compound can consist of acid
<Desc / Clms Page number 2>
arsenic (arsenic pentoxide) and / or in acid arsenate of a had of several metals which can form with arsenic acid a hardly soluble arsenate. The metals most suitable for this purpose are zi: .c, copper and aluminum.
Calcium, strontium, barium, magnesium, cadmium, manganese, iron, mercury, chromium and nickel are also admissible, To give an example of the composition of the preparation can be mentioned as constituents. arsenic acid and hexavalent chromium compounds with zinc. The preparation is intended for use in aqueous solution. After having been introduced into the material, the preparation forms hardly soluble compounds which preserve the wood from destructive organisms.
As regards the composition of the preparation, the following can be said in general. The total positive metal ion content of the preparation (i.e. the amount present in the chromium compound plus the amount possibly present in the arsenic compound) should be as high as possible. This content must not, however, be too high so as not to prevent a sufficient quantity of chromium compound from being able to dissolve, in order to obtain satisfactory fixation. In addition, the degree of acidity of the preparation should be such that this preparation can dissolve in water and form stable solutions.
When the arsenic compound consists of acid arsenate, one should limit the metal content in the chromium compound, so that the preparation becomes sufficiently soluble in water. To simplify the remainder of this description, it is considered that the entire quantity of positive metal ion enters the chromium compound.
To obtain satisfactory uptake (precipitate) of arsenic acid, a minimum amount should be used.
<Desc / Clms Page number 3>
Even the chromium compound, this amount usually having to be at least sufficient for metal chromium triarsenate to be formed, the triarsenate having been shown to be very resistant to washing and thus being preferable to biarsenate.
To give an example of this fact, we can say that, if the impregnation preparation contains arsenic acid and zinc chromate, there should be at least 1.2 mols of chromate per mol of pentoxide. of arsenic according to the scheme assumed for the reaction within the material to be impregnated:
EMI3.1
1.2 ZnCrO + As205 --- 0.4 Znj / As04 / Z + 1.2 CrAsO4 + 1.8 0;
The proportions of the elements entering the preparation vary with the positive metal used. Zinc and copper are especially important, being the same in this respect.
As to the composition of the chromium compound, the following may be noted. The content of the chromium compound in zinc and / or copper must: amount at most to one metal atom per chromium atom, otherwise Sparingly soluble metal arsenates can be formed during the manufacture of the impregnation preparation or during its dissolution in water.
If the impregnation solution is to be evaporated to dryness with the addition of heat, the metal content should be limited to 0.8-0.9 metal atoms per chromium atom at most. formation of such precipitates depends on whether the arsenate of zinc and copper are less soluble per unit weight of arsenic acid in concentrated solutions of arsenic acid than in dilute solutions and whether the risk of precipitation is greater great under the action of heat. Once formed, the precipitates dissolve very slowly.
On the other hand, the zinc and / or copper content should not be lower than necessary, these metals having in themselves a good effect against wood-destroying organisms. As the dichromates of these metals are easy-
<Desc / Clms Page number 4>
However soluble, the metal content is not said to be less than half an atom of metal per atom of chromium. The composition of the chromium compound should thus correspond to the abstract formula Meo 0.5-1.0 CrO3, in which 1.le signifies a zinc or copper atom.
As regards the amount of chromium compound relative to arsenic acid, the following may be noted. When the effect of the impregnation preparation is based primarily on the arsenic compound, it is first of all expedient to use 1-3 mols of the chromium compound per mol of arsenic pentoxide. By mol of chromium compound is meant here the amount of the compound in which a chromium atom is found. In other words, the impregnation preparation contains, per mol of A52O5, between 1 and 3 mols of MeO 0.5-1.0. CrO3. In cases where the metal content in the chromium compound is high while being within the given limits, generally a lower content of the chromium compound should be used.
Due to various factors, it has been found especially suitable to employ an impregnation preparation containing, per mol of As2O5 1.5-2 mols of chromium compound of approximate formula Meo 0.7. CrO3. With this composition, all the compounds of the preparation are very well fixed in the material after introduction into the latter.
Another important metal is aluminum. The proportions of the constituents are different when using aluminum. Since aluminum arsenate dissolves very easily, per unit weight of arsenic acid, in concentrated solutions of arsenic acid, the molecular content of aluminum can be high in the chromium compound. It may very well be between 0.5 and 1.5 atoms of aluminum per atom of chromium. The best content should be between 0.9 - 1.2 atoms of aluminum per atom of chromium.
The aluminum-chromium compound must be
<Desc / Clms Page number 5>
proportioned to arsenic acid such that 1.5 - 3.0 atoms of aluminum or chromium corresponds to each mol of As205. In order to obtain the best proportions, 2.5 - 3.0 atoms of aluminum or chromium should be used for each mol of AS2O5. The proportions in which arsenic acid is bound by aluminum or chromium depend essentially on the composition of the chromium compound. The aluminum-chromium compound binds arsenic well, but it has no specific effect against wood-destroying organisms. When using cadmium-chromium compounds, which have a good effect in themselves, the proportions are about the same as when using zinc or copper.
Proportionately larger amounts of calcium and magnesium can be used in the impregnation preparation. Their binding effect as well as their own effect against destructive organisms is less good.
In some cases, it may be convenient to increase the content of the chromium compound at the expense of the arsenic compound beyond what is noted above. Thus, it is possible to obtain impregnation preparations of different characters. Strictly speaking, there can be no question of such an increase in the content of only chromium compound / when one or more positive metal ions have a more obvious effect against the destructive organisms. In these cases, there is no real limit to be given for the amount of chromic salt relative to the arsenic compound.
In practice, it is not necessary to use - per mol of arsenic pentoxide - more than 6 mols of chromium compound9. When high contents of chromium compound are employed, the metal content in the compound. of chromium must be relatively low to ensure satisfactory solubility.
<Desc / Clms Page number 6>
may
Although it would not be considered rational to use more metal in the chromium compound or less chromium compound relative to the arsenic compound than reported above, such a practice may prove to be true. advantageous if less importance is given to good fixation of the impregnation preparation.
Even in these cases, it is not necessary to employ a less amount of chromium compound than that corresponding to half the amount essential for the formation of triarsenate.
The impregnation preparation is intended for use in the form of an aqueous solution which is introduced into the material according to well known methods for the impregnation of wood. To obtain a protective effect, based on the arsenic compound and conferring protection under the conditions generally prevailing in the open air, the concentration of the solution must, during impregnation, be between 0.5 and 1 percent, with respect to arsenic pentoxide. In order to protect the wood immersed in water against the harmful action of organisms such as tarets, it will be necessary to increase the concentration up to double the concentration indicated above, so that the material receives a greater amount of impregnation solution.
An increased concentration of the solution may also be in question when a greater margin of safety is desired, for example to protect more expensive constructions. In these cases the higher cost of the impregnation solution is of little importance. To obtain a greater protective effect, repeated impregnation can also take place with intermediate drying. This method of application generally becomes less economical than that consisting in using a more concentrated impregnation solution.
<Desc / Clms Page number 7>
The impregnation preparations according to the invention are inexpensive and effective in practice. When the solution is introduced into the material to be impregnated, the chromium compound is reduced by certain easily oxidizable elements of the wood and thus the protective substances precipitate and attach themselves. These substances can consist of arsenate or basic arsenate, which are very difficult to soluble and stable. They are not washed out and are not transformed by the action of air or humidity, while at the same time they have a very great effect against destructive organisms.
All the substances entering into the solution are found in the final product, which is excellently suited as an impregnation preparation. There are no soluble substances in the final product.
The impregnation preparations described herein can be used in admixture with other preparations to produce effects of various kinds, for example to obtain protection against decay and other microorganisms producing mold and mildew. blue color on the wood surface. The invention can also be modified in such a way that the chromium compound of use as a fixing element for other impregnation preparations which form hardly soluble salts, for example fluorides, with the ion. positive of the chromic salt or with reduced chromium, or for impregnation preparations, for example copper salts, which precipitate by the decrease in acidity produced by the reduction of the chromic salt.
As stated above, the subject of the invention is also methods of manufacturing impregnation preparations which do not, or in any case not to a significant extent, water-soluble products in wood, after im - pregnancy. This fact is of consequence, because
<Desc / Clms Page number 8>
soluble products reduce the resistibility of the wash-resistant compounds at the same time as they give wood less desirable electrical properties, as well as increased corrosion on metal objects.
Soluble products can also cause cattle, in need of salt, to lick the wood, which poses a risk of poisoning, the products can also form salt crusts on the surface of the wood, which disturbs the wood. appearance and makes painting more complicated.
According to the invention, impregnation preparations are prepared with the aid of substances chosen so that those of the radicals (ions, atomic groups) of the substances, which must not enter into the protective compounds which are difficult to dissolve, formed in the impregnated material, can form with each other a difficult soluble substance.
Radicals suitable for this purpose are calcium, sulphate and / or carbonate, because precipitates of calcium sulphate and / or carbonate are formed during the production of impregnation preparations. Since the radicals which are to enter the protective compounds form a sufficiently acidic system for their own dissolution, the precipitated calcium products cannot be separated. This separation is most easily done during the manufacture of the impregnation preparations. To obtain a good precipitate, relatively concentrated solutions must be used. For the chemical conversion, it is also possible to use the washing water of a preceding precipitate.
The amounts of the positive and negative radicals of the calcium compound should be proportional to each other, which can be accomplished by further addition of one of these radicals in suitable amounts. The amount of positive radical required must at least correspond to the amount of negative radical.
<Desc / Clms Page number 9>
If a small amount of the poorly soluble calcium compound remains in the solution (the impregnation preparation) it will have no harmful effect.
The manufacturing process defined above is especially suitable for impregnation preparations containing chromium and arsenic compounds of the type already described. In the manufacture of impregnation preparations which, after their introduction into wood, must precipitate poorly soluble arsenates of chromium, zinc, copper and / or aluminum etc., generally acid is chosen as bases. arsenic and / or an alkali arsenate, alkaline dichromate and a metal salt, for example copper or zinc sulfate. During the conversion of such a preparation in wood, a soluble alkaline salt is formed, in addition to chromium, copper or zinc arsenates, corresponding to the negative ion of the metal salt, for example sodium sulfate.
According to the invention, the impregnation preparation is prepared, for example, by means of arsenic acid, dichromate and% or calcium chromate and sulphate of the metal which, moreover, is to be used in the preparation in question. Calcium sulphate is formed which can easily be separated before application of the preparation. After dilution, the solution thus obtained can be used directly for the impregnation. It can be transported in suitable receptacles, such as tank cars. Another method of preparation is to evaporate the solution until a solid salt is obtained, which is used later for the preparation of the impregnation solution.
As an example of the reaction occurring during manufacture, the following reaction scheme can be given:
<Desc / Clms Page number 10>
EMI10.1
1, cao / 0.7.cr03 + As205 + 1.25 CuSO ### 0.54 CaCr207 0.72 CaCr04 w 1 = 8 / CuO / 0 7.CrOJ + As205 + 1.25 CaS04 1- impregnation preparation to separate
When the impregnation preparations contain hexavalent chromium compounds and / or pentavalent arsenic compounds, the preparation according to the invention can be carried out by means of raw materials of very low cost. To obtain the chromium compound, it is possible to choose as chromic mineral base, chromic trioxide, chromic iron or scrap chromium, which is mixed with calcium oxide and / or carbonate and which is subjected to oxidation by heating under the addition of air.
By this process, calcium chromate is obtained. Usually, the oxidation is done with a mixture of calcium and alkali (carbonate). The chromium is then partially transformed into the alkali chromate, which must be treated with a suitable calcium compound. The pentavalent arsenic compound is produced by oxidation of arsenic acid. Oxidation can be done with nitric acid or by heating with calcium nitrate.
Since arsenic impurities usually consist of sulfuric acid, less pure arsenic acid (crude arsenic) can also be used. The sulfuric acid is subsequently separated off in the form of calcium sulphate during the manufacture of the impregnation preparation. In cases where the raw material based on arsenic does not contain harmful elements, such as for example iron, it is also possible to carry out the oxidation of the materials containing chromium and arsenic simultaneously. .
To obtain chromate and arsenate according to the above-described methods, calcium must be used
<Desc / Clms Page number 11>
in an amount such that it can precipitate entirely with the metal sulphate which is to be added to the impregnation preparation. In this bottom, the excess calcium precipitates with sulfuric acid and / or carbonic acid. There can be no question of carbonic acid in too acidic solutions, but it can be used to precipitate calcium from calcium chromate. In principle, it should have a mol. sulfuric acid or carbonic acid for each mol of calcium oxide, not counting whether calcium has been added with the chromium compound or the arsenic compound.
Nitrous gases, which are formed during the oxidation of arsenic acid with calcium nitrate or nitric acid, can be mixed with air. It is also possible, after the subsequent reaction, to allow these gases to be absorbed in water, in which calcium oxide and / or calcium carbonate have been developed.
In this way, calcium nitrate is obtained which is used for the oxidation of arsenic acid.
The manufacturing method is variable in all its details. It is possible, for example, to start from a metallic arsenate, dissolve it in sulfuric acid, then add a calcium-chromium compound. It is not necessary to add the full amount of ersenic acid from the start, this addition being able to be done during later stages of the preparation. A whole range of variants are thus possible.
We could express the principle of manufacture in a very simple way. The manufacture is carried out by the com- bination of the radicals calcium, hexavalent chromium, pentavalent arsenic, sulphate (sulfuric acid) and / or carbonate (carbonic acid) and one or more metals which can form, with arsenic acid , arsenate diffi-
<Desc / Clms Page number 12>
soluble film. You can combine radicals in different ways and on different occasions. it is not necessary to combine them at the same time.
Once the hardly soluble calcium salt has formed, it is filtered off, the filtrate containing the impregnation preparation.
The invention is not reduced to a precipitation of poorly soluble calcium compounds during the manufacture of the impregnation preparation, but also involves the formation of other poorly soluble compounds, for example strontium compounds. and barium. Nor is it limited to the manufacture of impregnation preparations according to the examples given above. The invention is also applicable to other preparations, for example, to those which contain other active ingredients such as fluorine compounds or organic compounds.
CLAIMS
1. Impregnation preparation for wood and other organic materials, characterized in that it mainly contains a pentavalent arsenic compound and a hexavalent chromium compound of one or more metals which, together with arsenic acid, can form hardly soluble arsenate, the degree of acidity of the preparation having to be sufficient to allow its dissolution in water.
2. Impregnation preparation according to claim 1, characterized in that the arsenic compound consists of arsenic acid (arsenic pentoxide) and / or of arsenia acid of one or more metals which, together with arsenic acid, can form hardly soluble arsenate.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.