КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ДЛЯ ОБРАБОТКИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2005 года по МПК B27K3/16 B27K3/34 B27K3/52 C04B41/45 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к средствам для обработки неметаллических поверхностей, таких как древесина, каменные поверхности, бетонные поверхности, поверхность строительного кирпича и оштукатуренные поверхности. В частности, изобретение относится к композициям, применяемым для очистки неметаллических поверхностей от черного налета, образующегося в результате окисления и грибковых образований.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Под воздействием влаги и других факторов внешней среды поверхности строительных конструкций, изготовленных из неметаллических материалов, таких как древесина, камень, бетон, кирпич, а также оштукатуренные поверхности, со временем темнеют, изменяют свой цвет на черно-серый. Причинами потемнения цвета таких поверхностей является образование плесени, грибковых образований, а деревянные поверхности, кроме того, подвержены процессу окисления (гниения). При этом строительные конструкции из неметаллических материалов (за исключением строительного камня) подвергаются биологическому разрушению, а их поверхности теряют привлекательный вид. Особенно серьезной проблемой подобное разрушение является в регионах с повышенной влажностью.

Для обеспечения долговечности конструкции должны быть защищены от гниения и биологического разрушения плесенью и грибковыми образованиями. В частности, антисептическую защиту наиболее подверженных таким разрушениям деревянных поверхностей осуществляют либо в специализированных цехах деревообрабатывающих предприятий, либо непосредственно на строительной площадке. Промышленное антисептирование обеспечивает более долговременный эффект, так как может осуществляться под давлением в строгом технологическом режиме, однако стоимость такой обработки существенно влияет на стоимость строительного материала. Кроме того, такая обработка неприменима к уже существующим строительным конструкциям. На месте постройки может производится лишь промазка или пропитка изделий. В качестве антисептиков для деревянных поверхностей используют каменноугольное креозотовое масло, растворы пентахлорфенола в жидких углеводородах, водные растворы фторидов и хлоридов цинка, арсенитов, арсенатов и т.п. (см., например, http://www. krugosvet.ru/articles/11 /1001199/1001199а10. htm#1001199-L-155). Однако обработка указанными веществами не может обеспечить очистки поверхностей от потемнения, которое уже образовалось на них в результате воздействия неблагоприятных факторов внешней среды.

В строительной практике в случае почернения дерева, например, для очистки от потемнения поверхностей садовых домиков, деревянных заборов, бытовых построек, деревянных бань и т.п., часто используется метод механического очищения посредством стачивания потемневшего окисленного слоя абразивными механическими устройствами.

Данный метод очень трудоемок и требует затраты большого количества времени, к тому же после такого “очищения” слой обработанной древесины обычно снова чернеет через небольшой промежуток времени, поскольку обработанная абразивом поверхность еще в большей степени удерживает влагу, чем необработанная. Кроме того, в результате такой обработки уменьшается толщина доски, а следовательно, ее прочность и способность к сохранению тепла. Поэтому неоднократное очищение поверхностей механическим способом приводит к необходимости перестройки деревянной конструкции (удаления многократно обработанных досок, замены их на новые), что требует значительных расходов и затрат времени.

Для предохранения древесины от почернения, возникающего в результате ее поражения грибком, используются составы, содержащие различные фунгициды, например такие, как композиции и вещества, описанные патентах ЕР 0035096 (дата публикации 09.09.1981), ЕР 0066769 (дата публикации 15.12.1982), в заявке ЕР 0532285 (дата публикации 17.03.1993). Подобные композиции и вещества достаточно дороги, что ограничивает их массовое применение.

Известен осуществляемый с той же целью способ обработки дерева сорбиновой кислотой или ее солями (Заявка RU №2001102323, дата публикации 20.04.2003). Для защиты древесины от биоразрушений предлагалось также пропитывать древесину органическими жидкостями, представляющими собой побочные продукты химического производства, такие как кубовый остаток производства масляных альдегидов или бутиловых спиртов (Патент RU №2031777, дата публикации 27.03.1995). Указанный кубовый остаток содержит преимущественно тяжелые фракции органических соединений, малорастворимые или не растворимые в воде. Эти способы так же, как и обработка древесины указанными выше фунгицидами, позволяет предохранить поверхности от последующего после такой обработки образования грибкового налета, однако не позволяет восстановить внешний вид и цвет древесины, уже подвергшейся потемнению в результате его образования.

Известно, что хлор и некоторые его соединения (в частности, хлорноватистая кислота HClO и ее соли - гипохлориты) способны обесцвечивать органические соединения, разрушать грибковые образования, уничтожать различные микроорганизмы. Поэтому для устранения потемнения и грибковых поражений древесины использовались составы, содержащие хлор, в частности гипохлорит натрия (NaOCl). Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению техническим решением является средство для предохранения древесины от биоразрушений и удаления плесени, описанное в заявке на патент РФ №99103315. Указанное средство содержит хлорсодержащее соединение, а именно гипохлорит натрия, в количестве 50-85 г/дм³ (в пересчете на активный хлор) и воду, а также может содержать поверхностно-активное вещество. Гипохлорит натрия является весьма нестабильным веществом (в частности, содержание активного хлора в производимых промышленностью растворах гипохлорита натрия может снизиться за 10 дней на 30%). Это затрудняет расчет количества раствора, необходимого для приготовления состава, а также расчет количества состава, необходимого для обработки поверхности, и ограничивает возможности применения указанного состава.

Растворы молекулярного хлора в воде (жидкий хлор) не находят широкого применения для обработки неметаллических поверхностей строительных конструкций преимущественно из-за их неприятного запаха, который сохраняется в течение длительного времени, а также высокой агрессивности их воздействия. Так из-за высокой реакционной способности хлора, в частности его способности вступать в реакцию с гашеной известью, растворы молекулярного хлора не нашли применения для очистки поверхностей материалов, содержащих известь, таких как штукатурка и растворы для кирпичной кладки, поскольку такие поверхности могли подвергаться разрушению вследствие воздействия хлора.

Задачей изобретения является создание способа и композиции для обработки неметаллических поверхностей, которые позволяли бы эффективно очистить поверхность от потемнения, вызванного окислением (гниением) и образованием грибкового налета, восстановить первоначальный цвет поверхности, не подвергая при этом разрушению его структуру.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для решения поставленной задачи авторами изобретения была предложена композиция для обработки неметаллических поверхностей и очистки их от потемнения, вызванного окислением и/или образованием грибкового налета, содержащая водный раствор хлора в комбинации с низкомолекулярным предельным одноатомным спиртом. Предпочтительно в качестве спирта используются этиловый, пропиловый или изопропиловый спирт, которые хорошо растворимы в воде. Метиловый спирт также может быть использован в составе указанной композиции, однако его массовое применение ограничено из-за его высокой токсичности и летучести. Применение в подобной композиции спиртов с числом атомов углерода 4 и более (в частности, бутилового спирта) не обеспечивает желаемого результата по причине низкой растворимости или нерастворимости этих спиртов в воде.

Поэтому в соответствии с настоящим изобретением предложена композиция, содержащая жидкий хлор, воду и предельный одноатомный спирт с числом атомов углерода 2 или 3, такой как этиловый, пропиловый или изопропиловый спирт.

Введение в состав композиции спирта неожиданным образом приводит к снижению агрессивности воздействия хлора на поверхность, что позволяет использовать композицию согласно изобретению для различных типов неметаллических поверхностей, таких как деревянные, каменные, бетонные поверхности и оштукатуренные поверхности, а также поверхность строительного кирпича.

Хлор и спирт должны содержаться в композиции в количествах, эффективных для достижения технического результата изобретения - очистки поверхности от потемнения.

В предпочтительной форме осуществления изобретения композиция содержит компоненты в следующем соотношении, г/л:

Жидкий хлор, Cl₂ (в пересчете на активный хлор) 65-75,

Предельный одноатомный спирт 200-250,

Вода до 1 л.

В настоящем описании и формуле изобретения термин “жидкий хлор” обозначает вещество химической формулы Сl₂ с молекулярной массой 70,90. В соответствии с настоящим изобретением наиболее предпочтительно использовать жидкий хлор, выпускаемый химическими предприятиями в соответствии с ГОСТ 6718-93 и имеющий следующий состав:

 Высший сортПервый сортОбъемная доля хлора, %, не менее99,899,6Массовая доля воды, %, не более0,010.04Массовая доля треххлористого азота, %, не более0,0020,004Массовая доля нелетучего остатка, %, не более0,0150,1

С учетом того, что имеющиеся в продаже концентраты хлора обычно содержат щелочные компоненты, предложенная композиция также может содержать указанные компоненты в количестве 3-10 г/л (в пересчете на NaOH).

Для обеспечения большей стабильности раствора при приготовлении композиции предпочтительно использовать дистиллированную воду, поскольку она не содержит посторонних примесей, способных отрицательно повлиять на стабильность композиции.

Композиция может также содержать промышленный ароматизатор. например, такой как выпускаемые ООО ПКК “Северное Сияние” отдушки "Bellalux 592 ХСЕ", "Lemorissimo 644" или "Rolex 209". Количество ароматизатора, достаточное для придания композиции приятного запаха, составляет примерно 5-10 г/л.

Другим объектом заявленного изобретения является способ обработки неметаллических поверхностей, включающий нанесение на неметаллическую поверхность описанной выше композиции.

В ряде случаев, особенно для очистки старых досок лиственных пород древесины, для эффективной очистки может потребоваться повторное нанесение композиции на обрабатываемую поверхность. Повторную обработку поверхности предпочтительно осуществлять чрез 30-40 минут после первоначальной.

Количество композиции, используемое для обработки единицы поверхности, в общем случае зависит как от типа самой обрабатываемой поверхности, так и от степени ее потемнения. Предпочтительно расход композиции составляет 1 литр на 3-7 м², наиболее предпочтительно - 1 литр на 5 м² обрабатываемой поверхности.

Понятно, что для обеспечения эффективного контакта обрабатывающего раствора с поверхностью, в особенности с деревянной поверхностью, необходимо, чтобы обрабатываемая поверхность не была покрыта краской или лаком. В случае если возникает потребность в очистке поверхности, которая была ранее покрашена или покрыта лаком, перед обработкой поверхности предложенной композицией слой лака или краски необходимо удалить.

После обработки поверхности предложенной композицией и ее высыхания, для предотвращения повторного окисления древесины предпочтительно обработать очищенную таким образом поверхность олифой.

Техническим результатом предложенного изобретения (как композиции, так и способа) является эффективная очистка неметаллических поверхностей от потемнения, вызванного окислением и возникновением грибковых образований, восстановление первоначального цвета поверхности без разрушения ее структуры.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На чертеже приведена фотография деревянных поверхностей, подвергнутых различным типам обработки, а также (для сравнения) необработанной поверхности.

Цифрами на чертеже обозначены:

1 - необработанная поверхность;

2 - поверхность, подвергнутая механической очистке;

3- поверхность, обработанная составом согласно примеру 1;

4 - поверхность, обработанная композицией согласно изобретению.

СВЕДЕНИЯ. ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее изобретение проиллюстрировано примерами, подтверждающими возможность его осуществления, но не ограничивающими его объема.

В процессе экспериментов были использованы три типа неметаллических поверхностей, в частности древесины, наиболее подверженные почернению в результате воздействия влаги, далее по тексту обозначенные следующим образом: "Б" - береза, "С" - сосна, "Е" - ель.

Экспериментальные образцы были взяты на объекте строительства дома. Временный забор состоял из различных пород досок и был возведен из хорошо просушенных досок. Эксперименты проводили через год после установки забора. За осенне-зимний период 40% досок почернели, некоторые доски соприкасающиеся с почвой, подгнили. Для экспериментов были использованы доски толщиной 10 мм с явным почернением. Эксперименты проводились на улице, при температуре окружающей среды от 17 до 24°С и влажности воздуха 57-68%.

Пример 1

Эксперимент с применением чистого концентрированного жидкого хлора

Доски из соответствующих пород древесины (Б, С и Е) обрабатывались раствором жидкого хлора (ГОСТ 6718-93) с массовой концентрацией активного хлора 85 г/л.

"Б" - через 20 секунд после нанесения раствора доска побелела, проявилась структура дерева.

"С" - через 15 секунд после нанесения раствора доска побелела, проявилась структура дерева.

"Е" - через 14 секунд после нанесения раствора доска побелела, проявилась структура дерева.

На всех трех образцах была отмечена дата обработки, образцы были оставлены на улице в подвешенном состоянии. Через месяц обработанные доски были снова исследованы, в результате чего было выявлено следующее;

Хлор разъел обработанную поверхность досок "С" и "Е" на глубину около 0,1 мм, обработанная поверхность стала рыхлой. В местах нахождения сучков невооруженным глазом были видны скопления кристаллизовавшегося хлора.

Меньше всех пострадала березовая доска, структура доски практически не изменилась, однако в торцевых срезах доски также наблюдалось скопление хлора. Все три образца имели характерный запах хлора.

На основании описанных наблюдений был сделан вывод о непригодности использования для очистки древесины концентрированного раствора жидкого хлора в чистом виде.

Пример 2

Эксперимент с применением разбавленного раствора жидкого хлора

Следующий эксперимент проводился с использованием разбавленного раствора жидкого хлора (ГОСТ 6718-93), в качестве добавки использовалась дистиллированная вода, в результате смешивания был получен раствор с массовой концентрацией активного хлора 55 г/л.

"Б" - через 75 секунд после нанесения раствора отельные участки доски побелели, наиболее загрязненные участки лишь посветлели (приобрели серый оттенок), частично проявилась структура дерева, после чего процесс остановился, дальнейшие визуальные изменения не наблюдались.

"С" - через 46 секунд после нанесения раствора доска посветлела, приобретя желтоватый оттенок, проявилась структура дерева, после чего процесс остановился, дальнейшие визуальные изменения не наблюдались.

"Е" - через 49 секунд после нанесения раствора доска посветлела, приобретя желтоватый оттенок, проявилась структура дерева, после чего процесс остановился, дальнейшие визуальные изменения не наблюдались.

Все три образца имели менее ярко выраженный запах хлора по сравнению с образцами, обработанными в соответствии с примером 1, однако этот запах присутствовал и был явно различим.

Пример 3

Эксперимент с применением композиции по изобретению

Использовался раствор следующего состава:

Жидкий хлор (Сl₂) 75 г/л,

Изопропиловый спирт 250 г/л,

Дистиллированная вода 675 г/л.

Раствор представляет собой прозрачную жидкость желтоватого цвета.

Этим раствором также были обработали три образца древесины различных пород - "Б", "С" и "Е".

"Б" - через 25 секунд после нанесения раствора согласно изобретению доска приобрела цвет свежей доски, проявилась структура дерева. Запах хлора практически отсутствовал.

"С" - через 17 секунд после нанесения раствора согласно изобретению доска приобрела цвет свежей доски, проявилась структура дерева. Запах хлора практически отсутствовал.

"Е" - через 15 секунд после нанесения раствора согласно изобретению доска приобрела цвет свежей доски, проявилась структура дерева. Запах хлора практически отсутствовал.

Пример 4

Сравнение результатов экспериментов

Все образцы, обработанные в соответствии с примерами 1, 2 и 3, были размещены на улице в подвешенном состоянии.

По прошествии двух месяцев с даты обработки все образцы были повторно исследованы, в результате чего было обнаружено следующее.

На образцах, обработанных в соответствии с примером 1, было видно, что хлор еще больше разъел древесину (на глубину около 0,2 мм), запах хлора стал меньше, поскольку под воздействием дождя основную часть хлора вымыло. Доски всех трех образцов имели свежий цвет, отсутствовали следы окисления (почернения), однако в местах торцевых срезов древесина стала более рыхлой, прочность досок снизилась. Образцы, обработанные в соответствии с примером 2, имели неравномерный цвет, от древесно-желтого до серого, структура дерева в местах обработки стала рыхлой на глубину 0,1 мм, в торцевых срезах было видно наличие белого осадка хлора, присутствовал слабо выраженный запах хлора.

Образцы, обработанные в соответствии с примером 3 композицией согласно настоящему изобретению, имели светлый цвет свежего дерева, обработанная поверхность осталась плотной, осадок хлора в торцевых срезах не наблюдался. Запах хлора отсутствовал.

Все девять образцов были еще раз исследованы спустя месяц (по прошествии трех месяцев с даты обработки).

Образцы первого эксперимента (пример 1) сохраняли цвет свежей доски, однако структура дерева заметно разрушилась, состояние доски не позволяло использовать ее в дальнейшем в качестве строительного материала, присутствовал запах хлора.

Образцы второго эксперимента (пример 2) имели более темный и неравномерный цвет, структура дерева была стабильной с зафиксированным ранее разрушением обработанной поверхности на глубину 0,1 мм,

Образцы, обработанные композицией согласно изобретению (пример 3), оставались без изменений по сравнению с предыдущим исследованием. Обработанная поверхность не разрушилась, структура доски была плотной. Доски имели свежий цвет дерева (светло-желтоватый у "Е" и "С" и светло-белесый у "Б"). Запах хлора практически отсутствовал.

Дальнейшие эксперименты показали, что предложенная композиция также является эффективной в очистке от почернения, вызванного грибковыми образованиями, других неметаллических поверхностей, в том числе каменных, бетонных, кирпичных и оштукатуренных поверхностей.

Выводы

В результате проведенных исследований авторами изобретения был сделан вывод, что введение в состав композиции для очистки неметаллических поверхностей низкомолекулярного предельного одноатомного спирта приводит к сокращению агрессивности воздействия хлора на неметаллические поверхности, в то же время не снижая эффективности его воздействия.

Композиция согласно изобретению может применяться как строительно-бытовая химия для обработки неметаллических поверхностей, в особенности, окисленных, почерневших досок, бруса, бревен, а также иных неметаллических поверхностей, таких как каменные поверхности, бетонные поверхности, поверхность строительного кирпича и оштукатуренные поверхности, которые используются на открытом воздухе с изменяющейся влажностью и температурой, с целью косметического осветления поверхности, восстановления ее первоначального цвета и структуры. Среди деревянных поверхностей хвойные породы сильнее подвержены воздействию раствора, лиственные требуют чуть большего промежутка времени и в отдельных случаях (в частности, при обработке старых досок), повторной обработки через 30-40 минут.

Изобретение относится к средствам для обработки неметаллических поверхностей. Предложена композиция для очистки неметаллических поверхностей от черного налета, образующегося в результате окисления, и грибковых образований, содержащая жидкий хлор, предельный одноатомный спирт с числом атомов углерода 2 или 3 и воду при следующем содержании компонентов г/л: жидкий хлор (в пересчете на активный хлор) 65-75, предельный одноатомный спирт 200-250, вода до 1 л. Также предложен способ очистки неметаллических поверхностей от потемнения, включающий его обработку предложенной композицией. Технический результат: восстановление первоначального цвета поверхности без разрушения ее структуры. 2 н. и 10 з.п.ф-лы. 1 ил.

1. Композиция для обработки неметаллических поверхностей и очистки их от потемнения, вызванного окислением и/или образованием грибкового налета, включающая хлорсодержащее соединение и воду, отличающаяся тем, что в качестве хлорсодержащего соединения содержит жидкий хлор, и дополнительно содержит предельный одноатомный спирт с числом атомов углерода 2 или 3, такой, как этиловый, пропиловый или изопропиловый спирт.2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что неметаллическая поверхность представляет собой деревянную поверхность, каменную поверхность, бетонную поверхность, поверхность строительного кирпича или оштукатуренную поверхность.3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержит указанные компоненты в следующем соотношении, г/л:

Жидкий хлор (в пересчете на активный хлор) 65-75

Предельный одноатомный спирт 200-250

Вода До 1 л