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" 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
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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-
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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-
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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 :
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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
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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-
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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.
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