BRPI0613847B1 - composição preservativa de madeira aquosa homogênea - Google Patents

Abstract

compqsiçao preservativa de madeira aquosa homogenea a presente invençâo refere-se a uma composição preservativa de madeira aquosa homogênea, resultante da mistura de componentes compreendendo: pelo menos um metal preservativo; um composto de amônio quaternário; pelo menos 2 compostos de amina; e um agente redutor de ph, e água, sendo que o ph da composição é de cerca de 7,1 a menos que 8,5. surpreendentemente, esta combinação de materiais resulta em uma solução estável que poderá conter um boloricida e ainda ter uma vida em armazenamento comercialmente aceitável.

Description

"COMPOSIÇÃO PRESERVATIVA DE MADEIRA AQUOSA HOMOGÊNEA".

Campo da invenção [0001] A presente invenção refere-se a um método para preservar madeira e a uma composição útil em tal método. Antecedentes da invenção [0002] O uso de diversas composições para o tratamento e a preservação de madeiras é conhecido. Por exemplo, a patente U.S. n° 4.622.248 descreve o uso de diversos compostos de metal, ácidos, sub-produtos do petróleo, fungicidas e inseticidas em composições preservativas de madeira. Composições preservativas de madeira contendo complexos de cobre e aminas, e aditivos opcionais, são bem conhecidas. Por exemplo, EP 0 864 402 A2 descreve uma composição que compreende um boloricida. Uma classe popular de preservativos de madeira é referida como soluções quaternárias de cobre alcalinas, ou ACQ. O padrão industrial para soluções de ACQ é publicado pela American Wood Preserver's Association sob o padrão n° P5-04 (Standard for Waterborne Preservatives -Padrão para Preservativos Base Água).

[0003] A madeira que é tratada com preservativos de cobre-amina é suscetível a descoloração causada por fungos e bolores. Varejistas não aceitam uma tal madeira descorada. Daí, tratadores de madeira precisam assegurar que a formação de bolores e fungos seja evitada. Por este motivo que boloricidas, tais como 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona, são aditivos populares em soluções de preservativos de cobre-amina.

[0004] Infelizmente, os populares boloricidas baseados em isotiazolinona são instáveis em soluções ACQ devido à sua alcalinidade. Abaixando o pH da solução para melhorar a estabilidade de boloricidas de isotiazolinona ocasiona que os sais de cobre precipitem, tornando a solução inadequada para uso. Seria desejável ter um preservativo de cobre-amina para madeiras que suportasse boloricidas porém não experimentasse a precipitação de sais de cobre.

Sumário da invenção [0005] A presente invenção é um tal preservativo para madeiras de cobre-amina, e é uma composição resultante de misturar componentes compreendendo: pelo menos um metal preservativo; um composto de amônio quaternário; pelo menos 2 compostos de amina; um agente redutor de pH; e água, sendo que o pH da composição é de cerca de 7,1 a menos que 8,5. Surpreendentemente, esta combinação de materiais resulta em uma solução estável que poderá conter um boloricida e ainda assim ter uma vida em armazenamento comercialmente aceitável. Em uma concretização, a invenção é uma composição resultante de mistura componentes compreendendo: A. de cerca de 0,5 a cerca de 15 partes em peso de um sal de cobre, um sal de zinco ou uma mistura destes; B. de cerca de 0,1 a cerca de 10 partes em peso de um composto de amônio quaternário; C. uma quantidade de um agente redutor de pH que seja suficiente para resultar na composição ter um pH de cerca de 7,1 a menos que 8,5; D. de cerca de 0,1 a cerca de 4 partes em peso de trietanolamina; E. de cerca de 1 a cerca de 4 0 partes em peso de uma amina primária, uma amina secundária ou uma mistura destas; e F. água; sendo que a soma dos componentes A a F é igual a 100 partes em peso, e sendo que a composição tem um pH de cerca de 7,1 a menos que 8,5.

Descrição detalhada da invenção [0006] O método da presente invenção emprega um composto de amônio quaternário, um metal preservativo, uma amina mista, um agente redutor de pH, e água. O método resulta em uma solução que é útil para preservar madeiras. Dependendo da quantidade de água empregada, a solução é um concentrado que adequadamente é adicionalmente diluido antes do uso, ou é uma solução pronta para uso "como apresentada".

[0007] Para os propósitos desta invenção, o termo "metal preservativo" significa qualquer fonte de cátions de metais preservativos. Cátions de metais preservativos são aqueles cátions que podem ser eficazmente empregados em uma solução preservativa de madeira. É contemplado que os cátions de metais preservativos sejam associados com ou reajam com espécies carregadas negativamente no concentrado preservativo e/ou solução para tratamento de madeira. Exemplos dos metais preservativos adequados para uso nesta invenção incluem cobre, cobalto, cádmio, niquel e zinco. O cobre poderá ser incorporado ao sistema como cobre metálico, contanto que um agente oxidante adequado tal como ar, peróxido de hidrogênio ou ácido nitrico esteja presente, ou como um sal ou composto tal como, por exemplo, óxido de cobre, carbonato de cobre, carbonato básico de cobre, sulfato de cobre, ou hidróxido de cobre. Quando cobalto, cádmio, niquel ou zinco forem usados, eles poderão ser incorporados ao sistema na forma de um composto metálico ou um sal metálico tal como um óxido metálico, hidróxido metálico, carbonato metálico, etc., ou como o próprio metal, contanto que um agente oxidante adequado esteja presente. Compostos metálicos que normalmente são insolúveis ou que tenham baixa solubilidade em água poderão ser solubilizados na presença de amônia e/ou aminas. Cobre e zinco são os metais preferidos, com cobre sendo o mais preferido. Misturas de metais preservativos também poderão ser empregadas.

[0008] O metal preservativo é empregado em uma quantidade biocidamente eficaz. Em uma concretização da invenção, de cerca de 0,1 a cerca de 15 partes em peso de cátions de metais preservativos são empregados, com base no peso total da solução. A quantidade de cátions de metais preservativos é preferivelmente de cerca de 0,5 a cerca de 10 partes em peso.

[0009] O agente redutor de pH empregado na invenção adequadamente é qualquer material que abaixe o pH da composição. O agente redutor de pH preferivelmente é um ácido, porém sais de ácidos também poderão ser empregados. O agente redutor de pH poderá ser orgânico ou inorgânico. Exemplos de agentes redutores de pH incluem: dióxido de carbono; ácidos inorgânicos, tais como ácido clorídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido bórico, e ácido fosfórico; e ácidos orgânicos, tais como ácido carbônico, ácido acético, ácido fórmico, ácido oxálico, ácido cítrico, ácido propiônico, e outros ácidos superiores alifáticos ou aromáticos. Em uma concretização da invenção, o redutor de pH é um ácido monocarboxílico alifático tendo de 2 a cerca de 6 átomos de carbono. Adicionalmente, os ácidos orgânicos poderão ter substituições adicionais ou outras funcionalidades. Misturas de agentes redutores de pH também poderão ser empregados. Por exemplo, combinações de dois ou mais ácidos orgânicos e/ou os sais de tais ácidos também poderão ser usados para executar esta invenção. Exemplos de sais de ácidos incluem carbonato de amônio e bicarbonato de amônio. Isômeros de ácidos ou misturas de isômeros também são usáveis dentro da abrangência desta invenção.

[0010] O agente redutor de pH é empregado em uma quantidade tal que o pH da composição da invenção seja menor que 8,5. Em uma concretização da invenção, o pH da composição da invenção é de cerca de 4 a menos que 8,5, e preferivelmente de cerca de 7,1 a menos que 8,5. Em uma concretização da invenção, o pH é de cerca de 7,8 a 8,4.

[0011] Compostos de amônio quaternários são bem conhecidos na técnica e muitos estão comercialmente disponíveis. O composto de amônio quaternário poderá ser representado pela fórmula geral (R^R^N"1") X~, onde R1 e R2 são independentemente escolhidos do grupo consistindo de grupos alquila tendo 1 a 3 átomos de carbono, R3 é selecionado do grupo consistindo de grupos alquila tendo 8 a 20 átomos de carbono, R4 é selecionado do grupo consistindo de grupos alquila tendo 8 a 20 átomos de carbono, grupos arila, e grupos alquila substituídos com arila onde os grupos alquila substituídos têm 1-3 átomos de carbono, e X” é um ânion. Exemplos de composto de amônio quaternário incluem cloretos e carbonatos de alquil dibenzil amônio, cloreto de didecil dimetil amônio, e cloreto de alquil dimetil benzil amônio. Para os fins da presente invenção, o composto de amônio quaternário não é uma amina.

[0012] O composto de amônio quaternário vantajosamente é empregado em uma quantidade biocidamente eficaz. Em uma concretização da invenção, a proporção de composto de amônio quaternário para cátion de metal preservativo varia de cerca de 0,003 a cerca de 30, preferivelmente de cerca de 0,1 a cerca de 5, e mais preferivelmente de cerca de 0,5 a cerca de 1.

[0013] Pelo menos 2 aminas, também referidas como uma amina mista, são empregadas na invenção. Exemplos de aminas incluem amônia, alcanolaminas, alquilenoaminas, e aminas simples incluindo aminas alifáticas, arilaminas e aralquil aminas. A amina mista poderá compreender uma ou mais poliaminas. Para os fins da presente invenção, o termo "poliamina" refere-se a moléculas que contenham mais que uma funcionalidade de amina. A amina mista poderá incluir amônia e qualquer combinação de aminas primárias, secundárias e terciárias. Exemplos de aminas incluem alquilaminas, alcanolaminas, e alquiilenoaminas. Em uma concretização da invenção, a amina preferida é uma mistura de monoetanolamina e trietanolamina.

[0014] A amina mista é empregada em uma quantidade eficaz para aumentar a solubilidade do metal preservativo na solução. Quando 2 aminas são empregadas, a proporção das aminas não é particularmente critica e poderá variar de cerca de 5:1 a cerca de 25:1 em peso. Em uma concretização da invenção, a proporção de monoetanolamina para trietanolamina é de cerca de 8:1 a cerca de 12:1. A quantidade de amina mista poderá ser de cerca de 1 a cerca de 40 por cento em peso, com base no peso da solução. No caso de um concentrado, a quantidade de amina mista é preferivelmente de cerca de 15 a cerca de 30 por cento em peso, com base no peso de concentrado.

[0015] A quantidade de água não é particularmente critica, e adequadamente é suficiente para solubilizar os outros componentes da formulação para tratamento de madeira, ou na forma de concentrado, ou na forma final. Em uma concretização da invenção, a quantidade de água poderá ser de cerca de 10 a cerca de 90 por cento em peso com base no peso da solução. A água empregada na composição da invenção poderá ser adicionada totalmente na forma de uma ou mais soluções dos outros componentes da composição, de maneira tal que nenhum componente "água apenas" seja empregado.

[0016] Um ou diversos outros aditivos poderão ser adicionados à formulação, caso desejado. Exemplos de aditivos opcionais incluem corantes, repelentes de água, absorventes de UV, estabilizantes dimensionais, e co-biocidas orgânicos, incluindo boloricidas. Muitos tipos destes materiais estão comercialmente disponíveis e são bem conhecidos na técnica. Dois boloricidas comumente empregados para aplicações em madeiras incluem 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona (CMI) e 2-metil-4-isotiazolin-3-ona (MI).

[0017] O preservativo é preparado misturando os componentes sob condições tais que seja obtida uma solução. Em uma concretização da invenção, uma amina mista aquosa e o metal preservativo são contatados sob condições tais que uma solução seja obtida. O agente redutor de pH é então adicionado à solução sob condições tais que uma solução seja mantida. O composto de amônio quaternário e quaisquer outros aditivos são então adicionados. Também é permissível contatar os componentes em diferentes ordens, contanto que resulte uma solução. A composição da invenção poderá ser preparada como uma solução concentrada, ou concentrado, adequado(a) para diluição adicional em uma instalação de formulação ou mesmo em um local de trabalho onde a solução deva ser aplicada à madeira a ser preservada. Em uma outra concretização da invenção, a composição é preparada em uma concentração que esteja pronta para uso na forma de entrega. Para concentrações típicas, vide o padrão industrial para as soluções ACQ, publicado pela American Wood Preserver's Association sob padrão P5-04 (Padrão para Preservativos Base Água), que é aqui incorporado por referência. A solução de preservativo poderá ser formulada ao longo de uma ampla faixa de temperaturas, apesar de que a temperatura preferida é de cerca de 15°C a cerca de 30°C. Os fatores limitativos para selecionar uma temperatura estável são o ponto de congelamento e a perda de amônia a altas temperaturas devido à evaporação. Tal perda de amônia poderá ser controlada mantendo o sistema sob pressão adequada.

[0018] A quantidade e a concentração da solução de tratamento aplicada a um substrato particular dependerá de muitos fatores bem conhecidos daqueles entendidos no assunto, tal como a natureza do substrato (espécie de madeira) , seu uso final, sua localização geográfica, o método de aplicação e a natureza do ataque a ser prevenido. Um preservativo é geralmente aplicado a um substrato em uma quantidade suficiente para produzir um desejado ponto terminal, quantidades efetivas podendo assim variar amplamente. Na preparação destas soluções para aplicação a um substrato, é comumente primeiro feita uma solução de estoque concentrada, ou é obtida como uma preparação comercial, e é em seguida diluída a uma solução de trabalho final tendo a desejada concentração.

[0019] O desejado nível de retenção de preservativo dependerá igualmente de diversos fatores conhecidos daqueles entendidos no assunto, tais como o método de aplicação, localização geográfica, espécie de madeira, etc.

[0020] A solução de tratamento poderá ser aplicada à madeira por imersão, encharque, aspersão, pincelamento, ou qualquer outro meio bem conhecido. Técnicas de vácuo e/ou de pressão também poderão ser usadas para impregnar madeira de acordo com esta invenção incluindo tanto o processo de "Célula Vazia" quanto o processo de "Célula Cheia", ambos as quais são bem conhecidos daqueles entendidos no assunto.

[0021] Antes de impregnar as toras com qualquer solução para tratamento de madeira, é essencial primeiro sazoná-las até que pelo menos a água livre tenha sido removida dos espaços celulares. Este estágio de sazonamento representa um teor de umidade de cerca de 25%-30%, variando ligeiramente com diferentes espécies. Existem duas muito boas razões para tanto: primeiramente, não é possível injetar outro líquido na madeira contendo água demais e, em segundo lugar, fissuras se desenvolvendo como resultado de secagem subseqüente das toras de madeira iriam quase certamente expor madeira não tratada. Também é desejável executar todo o corte, usinagem e furação, etc. das toras antes do tratamento ser aplicado, uma vez que todas estas operações, caso executadas após tratamento, exporiam a madeira não tratada. Onde estas operações não puderem ser feitas até após o tratamento, toda a tora não tratada exposta deverá ser dada uma aplicação liberal de solução de tratamento, e furos deverão preferivelmente ser tratados com um tratador de furos para pinos de pressão. Concretizações específicas da invenção [0022] Os seguintes exemplos são dados para ilustrar a invenção e não deverão ser entendidos como limitativos da sua abrangência. Todas as partes e percentagens são em peso, salvo indicaçao em contrário.

Exemplo 1 [0023] Neste exemplo, uma solução de tratamento ACQ marca NATUREWOOD comercialmente disponível (daqui por diante ACQ-1), {comereialmente disponível da Osmose, Inc., Buffalo, NY, 1 por cento de ingredientes ativos) ê empregada pura, e conforme modificada para conter 0,1, 0,2, 0,4 e 0,6% {era peso) de trietanolamina (TEA) . Uma Folha de Dados de Segurança de Material com última revisão em 10 de abril de 2002 indica que ACQ-1 inclui monoetanolamina, ura complexo contendo cobre, um cloreto de amônio quaternário, e outros componentes. Ácido acético é adicionado a amostras de 20 rnL de cada solução com agitação até a solução se tornar turva. 0 pH no qual a turbidez começa a persistir enquanto a amostra é agitada ê registrada para cada amostra e mostrada na tabela 1 .

Tabela 1. Efeito da Concentração de TEA no pH de Precipitação de Sais de Cobre [0024] Este exemplo mostra que a adição de TEA abaixa o pH no qual a turbidez inicialmente aparece. A turbidez indica que precipitados se formarão quando a amostra é deixada em repouso. A quantidade relativa de TEA na amostra determina o quão baixo o pH poderá ser ajustado antes de ocorrer a evidência de precipitação.

Exemplo 2 [0025] Três amostras são preparadas usando ACQ-1 como material de partida. Para a primeira amostra, ACQ-1 é ajustada em pH 8,0 com ácido acético. A uma outra amostra de ACQ-1 são adicionados 2000 ppm de TEA, e o pH é então ajustado em 7,8 com ácido acético. A terceira amostra é preparada adicionando-se 2000 ppm de TEA a ACQ-1 e ajustando o pH com ácido acético. Um precipitado é visível na primeira e terceira amostras, mas não na segunda (ACQ-1 + 2000 ppm de TEA, pH = 7,8).

REIVINDICAÇÕES

Claims (9)

1. Composição preservativa de madeira aquosa homogênea, caracterizada pelo fato de resultar da mistura de componentes compreendendo: pelo menos um metal preservativo; um boloricida isotiazolinona; um composto de amônio quaternário; pelo menos 2 compostos de amina; e um agente redutor de pH, e água, sendo que o pH da composição é de 7,1 a menos que 8,5, onde o agente de redução de pH compreende um ácido monocarboxilico alifático tendo de 2 a 6 átomos de carbono, e sendo que um dos compostos amina é uma amina primária ou secundária, e o outro composto amina é trietanolamina.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a amina primária ser monoetanolamina.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a concentração dos compostos de amina ser de 1 a 40% p/p, com base no peso da composição.

4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de o composto de amônio quaternário ser representado pela fórmula geral (R1R2R3R4N+) X”, onde R1 e R2 são independentemente escolhidos do grupo consistindo de grupos alquila tendo 1 a 3 átomos de carbono, R3 é selecionado do grupo consistindo de grupos alquila tendo 8 a 20 átomos de carbono, R4 é selecionado do grupo consistindo de grupos alquila tendo 8 a 20 átomos de carbono, grupos arila, e grupos alquila substituídos com arila onde os grupos alquila substituídos têm de 1-3 átomos de carbono, e X” é um ânion.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os compostos de amina compreenderem monoetanolamina e trietanolamina.

6. Composição, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de o pH ser de 7,8 a menos que 8,5.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser empregada uma quantidade biocidamente eficaz de pelo menos um composto de amônio quaternário, o metal preservativo sendo uma quantidade biocidamente eficaz de pelo menos um sal de cobre ou zinco, e sendo que as aminas são compostos da fórmula onde R1, R2, e R3 são independentemente selecionados do grupo consistindo de hidrogênio, grupos alquila tendo 1 a 3 átomos de carbono, grupos hidroxialquila tendo 1 a 3 átomos de carbono, e grupos aminoalquila tendo 1 a 3 átomos de carbono, e sendo que a proporção de composto de amônio quaternário para o cátion de sal de cobre ou zinco variar de 0,003 a 30.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de resultar da mistura de componentes compreendendo: A. de 0,5 a 15 partes em peso de um sal de cobre, um sal de zinco ou uma mistura destes; B. de 0,1 a 10 partes em peso de um composto de amônio quaternário; C. uma quantidade de um agente redutor de pH que seja suficiente para resultar na composição ter um pH de 7,1 a menos que 8,5; D. de 0,1 a 4 partes em peso de trietanolamina; E. de 1 a 40 partes em peso de uma amina primária, uma amina secundária ou uma mistura destas; e F. água; sendo que a soma dos componentes A - F é igual a 100 partes em peso, e sendo que a composição tem um pH de 7,1 a menos que 8,5, a composição compreendendo, adicionalmente um boloricida isotiazolinona.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 8, caracterizada pelo fato de o boloricida ser 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona ou 2-metil-4-isotiazolin-3-ona.