BRPI0917821B1

BRPI0917821B1 - Composição à base de fosfato férrico e o uso da mesma

Info

Publication number: BRPI0917821B1
Application number: BRPI0917821-0A
Authority: BR
Inventors: Gennadi Nikolaev
Original assignee: Irina Nikolajeva
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2020-01-07
Also published as: EP2334596B1; BRPI0917821A2; GB2475454A; EE05408B1; DK2334596T3; CN102046526B; US20110223258A1; EE200800055A; EP2334596A2; ES2391753T3; WO2010020256A3; CA2724190A1; CA2724190C; CN102046526A; PL2334596T3; WO2010020256A2; GB201104566D0

Abstract

composição à base de fosfato férrico e o uso da mesma a presente invenção refere-se a uma composição à base de fosfato férrico, para obtê-la misturam-se 100 frações de massa de ácido ortofosfórico, 10-20 frações de massa de óxido de ferro(iii), 5-10 frações de massa de óxido de alumínio em pó e 100 frações de massa de água, ao passo que a reação ocorre dentro de uma faixa de temperaturas de 60-70°c e adiciona-se à mistura pelo menos um nanopó dentre a prata, o cobre ou o sílex na quantidade de 0,5 fração de massa. as composições à base de fosfato férrico podem ser usadas para a bioproteção e a proteção contra o fogo da madeira, como um desinfetante antibacteriano, bem como um conversor de ferrugem para a inibição da ferrugem dos metais.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÃO À BASE DE FOSFATO FÉRRICO E O USO DA MESMA. Campo técnico [0001] A presente invenção refere-se a uma composição à base de fosfato, a qual pode ser usada para a bioproteção e a proteção contra o fogo da madeira, como um desinfetante antibacteriano, bem como um conversor de ferrugem para a proteção dos metais contra a corrosão.

Nível técnico [0002] Conhecem-se um composto de fósforo e o uso do mesmo (patente US 6350474 B1, A01N 59/00, David Dzneladze et al., 2002), ao passo que a composição do composto de fósforo é:

ácido ortofosfórico	100 frações de massa,
óxido de ferro	20-41 frações de massa,
pó de alumínio água	0,5-2,5 frações de massa, 30-70 frações de massa.

[0003] Para obter o composto, a água e o óxido de ferro e o pó de alumínio são misturados com o ácido ortofosfórico, pelo que ocorre uma reação exotérmica. O calor liberado é suficiente para dissolver o óxido de ferro e o pó de alumínio.

[0004] O composto fosfórico obtido é absolutamente inofensivo para a natureza. Ele pode ser usado como um agente de impregnação para aumentar a resistência dos materiais ao fogo, bem como para aumentar a potência e a resistência térmica do concreto e da cerâmica, como um conservante, como um agente inibidor de ferrugem. [0005] Uma desvantagem do composto é a sua estabilidade relativamente baixa e a capacidade de umedecimento baixa, que impedem um uso amplo do composto.

[0006] Conhece-se também um composto fosfórico (modelo de utilidade EE 00444 U1, A01N 59/26, Gennadi Nikolaev, 2004), que é

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2/25 caracterizado pelo fato de que, para aumentar a sua estabilidade e a capacidade de umedecimento, misturam-se quantidades de ácido ortofosfórico, óxido de ferro, pó de alumínio e água com razões conhecidas da patente US 6350474 B1 e adicionam-se à mistura 0,05-0,2 fração de massa de álcool etílico ou de glicerina.

[0007] Quando se utiliza o composto obtido como um material de conservação-revestimento de superfície, uma desvantagem é a baixa resistência ao fogo dos materiais cobertos com o composto, por exemplo, a madeira, o papel, o tecido e as superfícies de metais, e a proteção inadequada contra a putrefação e a umidade.

[0008] Também se conhece o modelo de utilidade EE 00549 U1,

C09D 5/18, Gennadi Nikolaev et al., 2005, que trata de um material de conservação-revestimento de superfície com a seguinte composição:

ácido ortofosfórico	60-80 frações de massa,
óxido de ferro	50-60 frações de massa,
pó de alumínio água nitrato de amônio	5-10 frações de massa, 40-60 frações de massa, 7-10 frações de massa,
sulfato de cobre	7-10 frações de massa, e
pigmentos corantes	Fe2O3, TiO2, MnO2

[0009] Embora a cobertura com uma solução de um composto fosfórico como este aumente a resistência ao fogo dos materiais e diminua os riscos de putrefação e umidade, a proteção contra o fogo e a bioproteção dos materiais que contêm celulose são inadequadas e não conseguem, por exemplo, atender as exigências da classe B-s1-d0 de resistência ao fogo das construções de madeira, como determinadas pelos padrões EN 13823:2002 e EN ISO 11925-2.

[00010] Uma solução conhecida mais perto desta invenção pode ser considerada a patente US 6350474 B1 anteriormente mencionada, de David Dzneladze et al., que trata de uma composição à base de

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3/25 fosfato férrico, que consiste em ácido ortofosfórico, óxido de ferro(III), pó de alumínio e água e que é obtida misturando-se a água, o óxido de ferro e o alumínio metálico com o ácido ortofosfórico.

Assunto da invenção [00011] A incumbência desta invenção é obter uma composição à base de fosfato férrico, cujo uso aumente substancialmente a resistência ao fogo e a bioproteção dos materiais contendo celulose.

[00012] O conjunto de incumbências é resolvido em uma maneira tal que, na composição à base de fosfato férrico, para obtê-la, 100 frações de massa de ácido ortofosfórico são misturadas com água, óxido de ferro e uma fonte de alumínio, usando Al2O3 em pó na quantidade de 5-10 frações de massa como a fonte de alumínio, com isso mantendo a temperatura da reação dentro de uma faixa de 60-70°C. Devido a uma reação exotérmica, não é necessária nenhuma fonte de energia adicional para dissolver os componentes. A quantidade de óxido de ferro constitui 10-20 frações de massa e a quantidade da água, 100 frações de massa, pelo que a composição é caracterizada pelo fato de que se adiciona à mistura pelo menos um nanopó dentre a prata, o cobre ou o sílex, na quantidade de 0,5 fração de massa. Devido às proporções dos componentes de acordo com a invenção, aumenta a porcentagem relativa do óxido de alumínio, o que melhora substancialmente as propriedades do concentrado final, como resultado disso, a resistência ao fogo e a biorressistência dos materiais contendo celulose cobertos com a dita composição aumentam.

[00013] A composição de sulfato de ferro de acordo com a invenção se forma no curso dos processos químicos que seguem.

[00014] A água, o óxido de ferro em pó Fe2O3 e o pó de óxido de alumínio Al2O3, bem como os nanopós de prata, cobre e sílex são adicionados ao ácido ortofosfórico, ao mesmo tempo em que se mistura constantemente, mantendo a temperatura na zona de reação dentro

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4/25 de uma faixa de 60 a 70°C. A síntese de fosfato férrico ocorre até a dissolução dos óxidos de metais para um estado coloidal, isto é, no curso da reação se forma um líquido homogêneo sem nenhum depósito aparente.

[00015] A saturação do líquido com o ferro, o alumínio e os outros óxidos ocorre em uma reação exotérmica, com isso o processo tecnológico não requer nenhuma introdução de energia elétrica ou energia térmica de fontes externas, o que reduz o preço de custo da composição.

[00016] As proporções dos componentes nas frações de massa são como se segue:

Ácido ortofosfórico H3PO4 (85%)100

Óxido de ferro Fe2O310-20

Óxido de alumínio Al2O35-10

Pelo menos um nanopó dentre Ag, Cu, Si 0,5

Água100 [00017] De preferência, a reação ocorre em uma faixa de temperatura de 60-70°C e é controlada pelas quantidades do óxido de alumínio e dos nanopós adicionados.

[00018] O produto de reação é o dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) Fe(H2PO4)3 x 2H2O na forma de líquido.

[00019] Uma das características distinguíveis desta invenção é o aumento da quantidade de óxido de alumínio para 10 partes da massa total. Sabe-se que este constituinte atua como um catalisador, modificando a velocidade dos processos químicos e físicos para a direção dada. A função principal do óxido de alumínio no processo que forma a base da invenção é facilitar a formação de compostos intermediários entre o fosfato e o ferro com maior reatividade no curso da síntese, o que permite reduzir a energia de ativação e facilita a formação dos compostos com a estrutura dada. Neste caso, ele aumenta a velocida

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5/25 de da reação de síntese e o tempo de preparação da composição reduz de 4 horas para 2 horas. A quantidade aumentada do óxido de alumínio na composição reduz tal indicador importante como a acidez da mistura acabada, com o valor do pH variando de 0,2 a 1. Além disso, diversas propriedades da madeira melhoram como consequência do óxido de alumínio. A pesquisa pelo Estonian Central Laboratory of Microbiology e por outros laboratórios mostrou que a adição de óxido de alumínio a uma composição aumenta as suas propriedades antissépticas, desinfetantes e fungicidas e aumenta a resistência ao fogo dos materiais cobertos com o composto e a proteção contra a biodegradação.

[00020] Uma outra característica distinguível da invenção é a adição dos componentes em nanopós, tais como o Ag, o Cu e o sílex, como resultado disso, as propriedades bactericidas da composição e a potência da camada aplicada aumentam.

[00021] Quando se prepara a composição, utilizam-se preferivelmente 85% de ácido ortofosfórico, o qual é industrialmente tratado e usado extensivamente, ele pode ser adquirido e usado funcionalmente na produção.

[00022] Uma outra característica da invenção é que o dihidrogeno fosfato de ferro(III) dihidrato atua como um modificador participando em uma reação química com a celulose. Na modificação, o dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) se fixa à superfície da madeira e forma uma cobertura de superfície protetora.

[00023] De acordo com a invenção, a composição pode ser usada como um agente protetor contra o fogo da madeira e de outros materiais contendo celulose.

[00024] De acordo com a invenção, a composição pode ser usada para a bioproteção da madeira contra a deterioração e a putrefação. [00025] De acordo com a invenção, a composição pode ser usada

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6/25 como um agente antibacteriano desinfetante.

[00026] De acordo com a invenção, a composição pode ser usada como um conversor de ferrugem e um agente protetor contra a corrosão dos metais.

Exemplo de desempenho prático [00027] 100 frações de massa de ácido ortofosfórico a 85% são despejadas em um reator, então 100 frações de massa de água, 10-20 frações de massa de óxido de ferro(III) triturado, 5-10 frações de massa de óxido de alumínio em pó e nanopós de prata, cobre e sílex triturados até partículas de 50 a 100 nm, na quantidade de 0,5 fração de massa, são adicionados na presença de mistura constante. Ocorre uma reação exotérmica, em cujo curso ocorre a neutralização da acidez em excesso e a dissolução dos óxidos de metais. O calor liberado na reação exotérmica é suficiente para dissolver o óxido de ferro e o pó de alumínio. A temperatura da reação é controlada pela quantidade do óxido de alumínio adicionado e ela é mantida dentro de uma faixa de 60 a 70°C.

[00028] Como resultado da síntese, obtém-se uma solução coloidal dos ortofosfatos a partir dos metais de nanoferro, -alumínio e prata, cobre, silício, que compreendem uma composição de fosfato de ferro alumínio Fe(H2PO4)3 e Al(H2PO4)3 com os tamanhos de partículas dos metais de 50 a 100 nm.

[00029] Ocorre a seguinte reação química:

6H3PO4 + Fe2O3 + H2O catalisador 2Fe(H2PO4)3 x 2H2O.

[00030] Na reação do ferro com o ácido ortofosfórico, forma-se um amplo conjunto de sais, incluindo também o dihidrogeno fosfato de ferro(III) - Fe(H2PO4)3. Estes sais podem ser considerados como misturas de óxidos com uma fórmula geral de Fe(H2PO4)3 x 2H2O.

[00031] A composição obtida está na forma de um líquido viscoso, translúcido, marrom-claro, o qual é útil para ser usado como uma caPetição 870190097369, de 30/09/2019, pág. 9/35

7/25 mada de cobertura dos materiais.

[00032] O dihidrogeno fosfato de ferro (III) presente na composição é um modificador da bioproteção e da proteção contra a umidade para os materiais de madeira, que atua participando em uma reação química com a celulose. Na modificação, o dihidrogeno fosfato de ferro (III) se fixa sobre a superfície da madeira.

[00033] A composição à base de fosfato férrico pode ser usada como um agente de impregnação para aumentar a resistência ao fogo da madeira e de outros materiais contendo celulose, para a bioproteção da madeira contra a deterioração e a putrefação, como um agente antibacteriano desinfetante, bem como um conversor de ferrugem para a inibição da ferrugem dos metais.

[00034] O dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) não é carcinogênico, ele não tem nenhum efeito acumulador e não causa nenhuma irritação local.

[00035] No relatório de 07.04.2003 da Universidade de Tartu Properties of Fe(H2PO4)3 (vide o anexo), é dada informação sobre o dihidrogeno fosfato de ferro(III).

[00036] O ferro(III) forma um amplo conjunto de sais com o ácido fosfórico, incluindo também o Fe(H2PO4)3. Estes sais podem ser considerados como misturas de óxidos, com uma fórmula geral Fe2O3 x XP2O5 x yH2O, em que x e y são números inteiros variados. A constituição Fe2O3 x 3P2O5 x 6H2O corresponde à substância no caso de tal marcação. Também foi proposto que a substância é, na verdade, o ácido ferrifosfórico, com a constituição H6(Fe(PO4)3. De compostos similares, também foram descritos o Fe(H2PO4)3 x H2O(Fe2O3 x 3P2O5 x 10H2O) e o FeH3(PO4)2 x 2,5H2O(Fe2O3 x 2P2O5 x 8H2O). Além dos sais com uma constituição específica, a qual pode ser transferida para uma outra, devido às condições, existem diversos compostos intermediários variados. No todo, na forma do sistema Fe2O3 x xP2O5 x yH2O,

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8/25 trata-se de um sistema muito complexo, a partir do qual não é fácil a obtenção de sais individuais (as fases líquidas são viscosas, os sedimentos sólidos presentes nelas são higroscópicos).

[00037] O dado acima mencionado explica por que há tão pouca discussão sobre a substância Fe(H2PO4)3 e por que um vendedor químico não oferece a substância. A substância é solúvel em água, a solução aquosa da substância sendo acastanhada.

[00038] O Fe(H2PO4)3 se decompõe na solução como resultado da hidrólise. Os processos a seguir ocorrem principalmente:

Fe³⁺ + H2O	<—	Fe(OH)²⁺ + H⁺	(1)
Fe(OH)²⁺ + H2O	<—	Fe(OH)2⁺ + H⁺	(2)
H2PO4^-	<—	HPO4^2- + H⁺	(3)
[00039] Devido	aos	processos que	ocorrem, a solução tem uma

constituição muito complexa. Obviamente, há um número muito pequeno de íons Fe³⁺ na solução, a maior parte do ferro estando na forma de Fe(OH)²⁺ e Fe(OH)2⁺, também obviamente como complexos de fosfato variados. Também é possível que a hidrólise corresponda ao hidróxido de ferro(III) e a uma suspensão de hidróxido de ferro(III) ou ocorram processos de formação de complexos e de associação na solução.

[00040] O produto constitui uma solução fluida, viscosa (ferro solúvel a 48-60 g/l, alumínio solúvel a 24-30 g/l, prata solúvel de nanopós a 2-3 g/l, ácido ortofosfórico a 320-380 g/l), cuja reologia é principalmente determinada por seu teor de água. Ele tem uma cor marrom-clara, tem uma massa específica de 1,47 g/cm³, sua viscosidade sendo 34,3 com base em B3-4. A composição obtida dissolve-se bem em água, o que permite usá-la extensivamente no tratamento de madeira com um rolo de pintura, uma escova, um aerógrafo, bem como sob pressão em escalas industriais. Na secagem dos agentes de ligação, formam-se revestimentos protetores, os quais são virtualmente resistentes à abla

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9/25 ção, condensam sobre a superfície dos produtos como umidade, ao mesmo tempo em que as propriedades mecânicas dos materiais tratados conservam-se por um longo período de tempo.

[00041] Os exames da composição à base de fosfato férrico de acordo com a invenção mostraram que ela tem uma área ampla de aplicação na indústria de madeira e na construção, na medicina veterinária, na agricultura e na administração das florestas, bem como na produção de materiais de construção. A composição tem um efeito anticorrosivo sobre os metais, ela funciona como um agente de bioproteção e pode ser usada como um conservante no caso da madeira. Um aumento observado na resistência da madeira ao fogo devido à composição nos permite afirmar que ela pode ser usada como um antipirético da madeira. A composição de acordo com a invenção é ecologicamente inofensiva, embora, com o seu auxílio, seja possível proteger os recursos naturais de um país (árvores, metais, solo, água) contra a deterioração e a poluição.

[00042] O produto à base de fosfato férrico à venda é fabricado em uma forma cristalina e é usado também como um aditivo para alimentos. (Brian Steinwand Biopesticides and Pollution Prevention Division (7511C), Office of Pesticide Programs Environmental Protection Agency, 1200 Pennsylvania Avenue, NW, Washington, D.C. 20460. Telefone: 703-305-7973 (ou 308-8712). Fax: 703-308-7026. E-mail:

steinwand.brian@epa.gov. O site da Web da EPA Biopesticides é: http://www.epa.gov/pesticides/biopesticides. O relatório de revisão para a substância ativa fosfato férrico finalizou no Standing Committee on Plant Health (Comitê Permanente sobre a Saúde da Planta) em seu encontro em 29 de junho de 2001, em vista da inclusão do fosfato férrico no Anexo I da Diretriz 91/414/EEC.) [00043] A diferença principal da composição à base de fosfato férrico tratada neste documento de uma mercadoria similar fabricada no

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10/25 mundo é que a composição está na forma de líquido, enquanto os fabricantes chineses e americanos vendem o fosfato férrico sem aditivos e em um estado cristalino. A composição de acordo com a invenção está em um estado coloidal e a sua constituição envolve um amplo conjunto de metais de importância substancial; cada um deles tem a sua importância material, embora eles complementem um ao outro. O líquido obtido é tranquilo para conservar e transportar, fácil de usar (a dissolução com a água é suficiente). Ele mantém as suas propriedades por até 5 anos, não é perigoso ou carcinogênico, ele está sendo usado amplamente. As propriedades técnicas são certificadas com os certificados de qualidade de produto de OÜ Holz Prof. A sua fabricação não gera resíduo perigoso ou gases residuais, é ecologicamente inofensivo tanto para as pessoas quanto para os animais, pelo que a fabricação dos fosfatos cristalinos na China e nos EUA é acompanhada por problemas principais relacionados ao resíduo perigoso e aos gases residuais.

[00044] O processo de manufatura do dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) leva menos tempo devido à aceleração da reação química, o preço de custo do produto é menor devido a uma diminuição nos gastos relacionados à energia térmica e elétrica, não se requer para a produção nenhuma área grande ou treinamento especial para os empregados.

[00045] No tratamento da madeira com a composição à base de fosfato, ocorre a sua modificação, isto é, são formadas ligações covalentes entre os componentes da madeira e a composição protetora. [00046] Os componentes principais da madeira são a celulose, a lignina e as hemiceluloses (HMT), pelo que o seu teor varia em uma escala relativamente ampla, dependendo do tipo, idade e habitat da árvore. Assim, o teor de celulose varia de 40-60%, de HMT = 13-25% no caso de árvores coníferas e 25-35% no caso de árvores decíduas.

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O teor de lignina varia até uma proporção menor: 18-25% no caso de árvores decíduas e 26-35% no caso de árvores coníferas. Adicionalmente, a constituição das HMT e da lignina é diferente no caso de árvores decíduas e coníferas, bem como no caso das diferentes camadas dos tecidos, células e mesmo membrana celular da madeira dentro de uma espécie.

[00047] A composição à base de fosfato férrico não obstrui o ciclo de respiração da madeira, não bloqueia ou conserva os seus poros, em vez disso bloqueia as enzimas e impede a atividade dos microorganismos localizados sobre a madeira ou o crescimento sobre ela (esporos de fungos que decompõem a madeira). A composição cria uma forte ligação com a madeira, diminuindo a sua porosidade.

[00048] Na modificação, a fixação química dos componentes da composição sobre a superfície da madeira ocorre de acordo com o seguinte esquema:

	oH ‘		0
Celulose -C/H7O		□i ’ íOiTT*;
	••.i* UAIIJIOSA ^-r^-Ίλ -ΛΧ1

		(0TT)2 OH

Celulose [00049] De acordo com a fórmula de Freidenbert, os seguintes grupos funcionais estão presentes na lignina natural: grupos metoxila, hidroxila fenólicos, hidroxila alifáticos primários e secundários, grupos cetona e aldeído. Os grupos hidroxila são grupos funcionais característicos da lignina e determinam muito a sua reatividade nos processos de deslignificação, condensação, e oxidação e na modificação química de diversos derivados. Nas preparações da lignina natural, o teor de grupos hidroxilas totais forma uma hidroxil lignina de acordo com uma unidade estrutural do fenil propane, na média. A complexidade da avaliação quantitativa do teor de grupos hidroxila alifáticos e aromáticos nas ligninas é devida ao fato que a sua reatividade varia sobre uma

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12/25 escala razoavelmente grande devido ao efeito de outros grupos funcionais e à posição espacial das cadeias de fenil propano. A lignina e os carboidratos de não celulose formam uma rede comum na matriz com o auxílio de ligações de valência. Com isso, a constituição de cada componente desempenha um papel significativo. Na lignina, que está localizada imediatamente na madeira, também o fenol e os grupos OH alifáticos parcialmente secundários participam em uma reação de fosforilação em primeiro lugar. Estabeleceu-se no processo do exame da constituição reticular da matriz que, como resultado do tratamento da madeira, ocorre um aumento na densidade da rede, isto é, um aumento no número de reticulações, este fenômeno sendo representativo da diminuição da expansão do material de madeira, alterando as suas propriedades mecânicas como consequência. Pode-se tirar a conclusão a partir dos dados experimentais que, com um aumento no reagente de operação, também o teor de fósforo na lignina exsudada aumenta, isto indicando um efeito combinado dos grupos hidroxila com o fosfato férrico. A conclusão dada é averiguada por análise espectral. Originando-se dos dados e dos resultados obtidos por nós, é seguro deduzir que a reação de fosforilação da lignina ocorre na participação de grupos hidroxila, pelo que são formados os éteres respectivos. Visto que uma macromolécula de lignina contém grupos hidroxila de diferentes naturezas (alifáticos e fenol), o método de bloqueio do centro da reação de lignina foi aplicado para examinar a direção do efeito mútuo do fosfato férrico com os grupos hidroxila da lignina. O espectro de IK da lignina mostra bem um aumento na intensidade das bandas de absorção na zona da flutuação da valência dos grupos hidroxila de 3.000-3.600 cm^-1 e a ausência de bandas de absorção de 1.660 e 1.715 cm^-1, que é responsável por flutuações nos grupos carbonila. Conclui-se a partir destes dados que todos os tipos de grupos hidroxila da lignina participam na reação de fosforilação. Na ausência de grupos

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13/25 hidroxila alifáticos na lignina, a menor quantidade de fósforo entra nela, o que indica a progressão da reação de fosforilação principalmente na participação dos grupos hidroxila alifáticos da lignina. Conforme está evidente a partir da quantidade de fosfatos e grupos hidroxila reagidos da lignina, obtida a partir dos dados do teor de fósforo, o uso de ácidos com um pH abaixo de 1 não é recomendado, como resultado do surgimento de reações laterais da dissociação das ligações de éter das estruturas de pinoresinol e fenil cumarano da lignina, que não são estáveis em um ambiente ácido. Como resultado disto, pode ser dito que o dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) pode entrar nas paredes das células da madeira, fixar-se lá e simultaneamente garantir a formação de uma rede cristalina modificada, condensando-a e preenchendo as aberturas entre os espaços. Como resultado disso, as paredes das células alteram o seu estado e o fosfato férrico é fixado lá por um período de tempo longo. Os compostos de ortofosfato ajustamse bem para a modificação da madeira, visto que eles são capazes de formar compostos com grupos hidroxila da celulose e simultaneamente associar grupos funcionais na madeira. Os materiais de fonte para a modificação podem também ser o ammophos ou a carbamida, bem como outros compostos não orgânicos contendo nitrogênio ou amônia, que, por sua vez, contêm o bom composto formulado neste documento na composição de fosfato. Por introdução dos compostos de fosfato na madeira, a resistência à deformação, a longevidade, a resistência ao fogo e a dureza da madeira, a resistência à ablação da composição de fosfato da madeira aumenta, a absorção de água diminui, a resistência à luz, a estabilidade á luz se formam, a resistência da madeira tratada com este material ao bolor, coloração e fungos que deterioram a madeira e outros micro-organismos que danificam os materiais contendo celulose se forma.

[00050] Tudo isso é averiguado por testes do dihidrogeno fosfato

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14/25 dihidrato nos laboratórios da Tallinn University of Technology, certificados de estudos conduzidos no Estonian Microbiology Laboratories da Universidade de Tartu e um teste de higroscopicidade conduzido na Suécia no SP Technical Research Institute of Sweden (NT Build 504, N-P603649).

[00051] Realizador do teste: SP Technical Research Institute of Sweden: SP Tratek 060926 LT.

O cliente: HR Invest Finland. O teste é enviado para: NT

Build 504

Tabela 1.

Produto	Umidade (%)	Resultados
23°C, 50% de UR	27°C, 90% de UR
Pinho	12,1	20,7	A superfície da amostra não se alterou
Pinho tratado	14,0	26,6	A superfície da amostra não se alterou
Kerto LVL	9,6	17,4	A superfície da amostra não se alterou
Kerto LVL tratado	9,9	18,1	A superfície da amostra não se alterou

[00052] Está evidente a partir dos dados acima que a madeira tratada com Holz Prof não absorve muita umidade no caso de umidade variada, a umidade da madeira está normal, isto é, a madeira tratada não é higroscópica.

[00053] Os testes das propriedades mecânicas foram conduzidos também no Chair of Timber Treatment of the Tallinn University of Technology.

Tabela 2. Resistência e capacidade de deformar dos principais tipos de madeira (indicadores médios para as amostras-padrão em uma

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15/25 umidade de 15%)

Tipo	Peso de unidade kg/m³	Resistência temporal kg/cm²
Compressão ao longo das fibras	Dobra transversal	Esticamento
Vidoeiro	680	460	917	1.280
+Holz Prof	714	490	940	1.320
Carvalho	720	535	916	1.440
+Holz Prof	742	570	945	1.440
Abeto	490	428	747	1.295
Vermelho +Holz Prof	510	460	780	1.320
Lariço	650	553	964	1.186
+Holz Prof	680	570	980	1.230
Álamo	520	401	817	1.330
Tremedor +Holz Prof	546	430	840	1.360
Pinho	520	439	793	1.150
+Holz Prof	560	480	820	1.250

[00054] Na tabela, está evidente que as propriedades mecânicas da madeira melhoraram após o tratamento com a composição à base de fosfato férrico (isto é, a produção de Holz Prof), que avaliou a modificação da madeira.

[00055] Originando-se da composição à base de fosfato férrico, o OÜ Holz Prof preparou os seguintes tipos de produção.

1.1 Proteção complexa da madeira contra fogo - o produto de Holz Prof de acordo com as Diretrizes Europeia 2000/147 e 2001/671 possui a mais alta classe de proteção das construções de madeira contra a queima B-s1-d0 padrões EN 13823 e EN11925-2, certificada pelo departamento de certificação ESTCert OÜ, certificado

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N^o 261-02/06, número do Relatório de Teste TM-16/06 com base no resultados do TUV Nord Group; ele foi também examinado em relação às possibilidades do uso da madeira em diversas condições climáticas com base nos padrões NT 053 e NT054, com base na metodologia ISO 5660-1 conduzida pelo SP Technical Research Institute of Sweden, certificado P705121A.

[00056] O ensaio acelerado dos produtos de madeira impregnados com um agente resistente ao fogo, sob a influência das condições do tempo, foi conduzido na Finlândia, por uma comissão de técnicos da empresa HR-Invest OY. No caso das amostras, utilizou-se a metodologia NT FIRE 053, método B, que envolveu testes acelerados sob a influência de precipitação, ciclos de secagem, bem como sob a influência da radiação UV. Antes e depois dos testes acelerados, sob a influência do tempo, as amostras foram colocadas através de um teste de fogo em um calorímetro no formato de cone, de acordo com o padrão ISO 5660.

[00057] Quantidade total de calor liberado durante um teste de fogo, em um calorímetro no formato de cone conduzido com base no padrão ISO 5660 (Relatório SP P705121) antes e depois da influência do tempo, de acordo com a metodologia NT FIRE 053.

Tabela 3.

Tipo de madeira	Material de impregnação resistente ao fogo	Revestimento de tinta	Quantidade total de calor liberado (THR1200 c) Mcal/m² (MJ/m²)
Antes da	Depois da	Alteração (%)
Modificação
Vidoeiro termicamente tratado	HR-Prof		32,63 (136,6)	34,49 (144,4)	5,7

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Vidoeiro termicamente tratado	HR-Prof	Óleo de tungue	31,12 (130,3)	38,14 (159,7)	22,6
Cedro	HR-Prof	-	17,65 (73,9)	21,85 (91,5)	23,8
Cedro	HR-Prof	Óleo de tungue	19,99 (83,7)	20,97 (87,8)	4,9
Lariço	HR-Prof	-	22,71 (95,1)	25,63 (107,3)	12,8
Lariço	HR-Prof	Óleo de tungue	22,83 (95,6)	24,84 (104,0)	8,8
Abeto Ver- melho	HR-Prof	-	21,78 (91,2)	23,93 (100,2)	9,9
Abeto Ver- melho	HR-Prof	Óleo de linhaça a 80% e óleo de tungue a 20%	24,65 (103,2)	25,63 (107,3)	4,0
Abeto Ver- melho	HR-Prof	Óleo de linhaça a 80% e óleo de tungue a 20% e prérevestimento à base de óleo de li- nhaça	26,46 (110,8)	21,73 (91,0)	-17,9

[00058] De acordo com os dados da tabela 3, a maior parte dos produtos atende as exigências (a quantidade total de calor liberado THR1200 c não excede 20% em relação ao valor total, quando se testa

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18/25 antes da influência do tempo) em conformidade com a metodologia NT FIRE 054.

[00059] Desse modo, averiguam-se todas as propriedades da madeira que são conservadas antes e depois do ensaio com a radiação UV, a chuva, a ventilação e outras condições do tempo.

[00060] Os resultados destes testes avaliam a modificação da madeira com a composição à base de fosfato férrico de acordo com a invenção, a sua fixação na madeira e a obtenção de altas propriedades de proteção contra o fogo e bioproteção. A constituição desta composição é como se segue: dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) 20%, carbamida até 2%, ácido bórico até 2% e PAV não ionogênico até 0,2%.

[00061] O óxido de ferro, o ácido fosfórico e o óxido de alumínio afetam a razão de CO/CO2, inibindo a oxidação do carbono para dióxido de carbono, o que diminui substancialmente o efeito exotérmico do processo. Os compostos de fosfato inorgânicos inibem o processo de queima da celulose. O ácido fosfórico começa a desidratar a 213°C, transferindo para o ácido pirofosfórico H4P2O7, que lentamente transfere a 800°C para o ácido metafosfórico HP2O3, com isso os ditos compostos não escapam em uma temperatura de incandescência ativa (500-700°C). Com a influência da composição aplicada aos materiais de celulose, o mecanismo de sua decomposição térmica altera-se. As modificações da celulose na presença do ferro, do fósforo e do alumínio são caracterizadas pelo início da destruição na temperatura mais baixa, um aumento nas produções de carvão animal e água em uma descarga menor de substância volátil, incluindo os compostos combustíveis da degradação (óxido de carbono, levoglicosano, etc.). O efeito antipirético da composição à base de fosfato férrico sobre o complexo da madeira é principalmente devido a uma mudança rápida no mecanismo das alterações térmicas da parte de carboidrato do complexo de

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19/25 madeira. Esta catalisa a reação de desidratação da celulose. Como resultado disso, a energia efetiva da ativação do processo de desidratação diminui, a temperatura do seu início diminui, a velocidade e a quantidade da descarga da água formada aumentam.

[00062] Quando se utiliza os compostos contendo nitrogênio e fósforo com a carbamida, observa-se um efeito sinérgico na obtenção dos objetivos de proteção contra o fogo, isto é, o efeito de tais composições é maior do que aquele das composições nas quais se utilizam compostos contendo meramente fósforo ou nitrogênio.

[00063] A sinergia do sistema nitrogênio-fósforo é explicada pela formação das ligações de P-N, facilitando a fosforilação do processo de decomposição térmica e intensificando o efeito dos antipirenos como catalisadores da desidratação.

TUV Nord Estonia, Relatório do teste TM 16-16/06, 19.06.06.

Tabela 4.

Parâmetros de teste	Madeira coberta com revestimento protetor	Madeira não coberta
FIGRA 0.2 m, W/s	51,7	440
THR 600 s, Mcal (MJ)	0,69 (2,9)	3,75 (15,7)
SMOGRA m²/s²	0,5	3
TSP 600 s, m²	41,9	47

[00064] Para avaliar as vantagens da composição de base da invenção, foram conduzidos testes em relação ao efeito da composição de Holz Prof (HR Prof) sobre a resistência ao fogo, na Savonia University of Applied Sciences da Finlândia, de acordo com o padrão EN ISO 9239-1, em abril de 2009. Os testes mostraram que a combinação de Tinta/HR Prof funcionou bem. A queima correspondeu, no caso desta combinação, à mesma classe que quando tratada somente com HRProf. A tinta de látex como uma tinta de revestimento da superfície não impediu muito a queima. As amostras testadas queimaram aproxima

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20/25 damente, assim como a madeira não tratada. As amostras tratadas na superfície queimaram 190 mm na média, ainda atingindo a classe de queima A2/B.

[00065] Quando se trata uma amostra de abeto vermelho com uma superfície lisa com a composição protetora, o avanço do fogo diminuiu quase três vezes em comparação com uma amostra não tratada com a substância de teste. O avanço do fogo de um pedaço sem a substância protetora foi mais do que 400 mm, com o HR-Prof menos do que 100 mm. O avanço do fogo do pinho termicamente tratado foi 440 mm e 50 mm quando tratado com o agente de proteção contra o fogo. [00066] Como um agente de proteção contra o fogo, o HR-Prof protege eficientemente a madeira. O HR-Prof como a combinação certa de uma tinta de proteção da superfície é uma proteção contra o fogo eficiente sobre o revestimento externo das construções.

[00067] 1.2 Holz Bio - um conservante de madeira que protege contra a putrefação, o bolor, a coloração em azul e os insetos - carunchos, e contendo dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) a 5%, carbamida a 2%, ácido bórico a 2%, PAV não ionogênico a 0,2%, formando 3 camadas de bioproteção na madeira, aumentando a resistência ao desgaste e a durabilidade, conservando a textura da madeira, não impedindo a sua respiração, interrompendo o começo e impedindo um possível biodano, sendo altamente eficiente contra outros fungos da putrefação secos e outros fungos que deterioram a madeira, certificado de acordo com o padrão de eficiência de proteção de basidiomicetos que deterioram a madeira EN 113:1996 metodologia EN 84, com lixiviação em água durante 14 dias, com 10 mudanças da água, conduzido na Suécia, no SP Technical Research Institute of Sweden, certificado N^o P701747.

[00068] Uma função especial na composição de fosfato é desempenhada pelos nanometais de prata, cobre e dióxido de silício, que de

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21/25 sempenham as suas funções na proteção da madeira - eles são bactericidas e antissépticos - a prata e o cobre e o reforço da camada superior, e na proteção contra a ablação - o silício. A peculiaridade principal das propriedades químicas das nanopartículas dos metais é a alta reatividade, a qual é devida a uma tendência aumentada para uma troca de íons e átomos, adsorção sobre superfícies variadas, à formação de ligações superficiais com outras partículas adsorventes. Os estudos foram avaliados em uma ementa de 2005 do Nizhegorodsk State Medical Academy (Rússia), onde são confirmadas as qualidades bactericidas e antissépticas de soluções mesmo a 2%.

1.3 O pré-revestimento Natur é um primer, o qual é pretendido para tratar a madeira antes de pintar, proteger contra a putrefação, o bolor e os fungos que destroem a madeira e os insetos que comem a madeira, tendo propriedades antissépticas e antibacterianas, desinfetar e proteger as bases minerais, o concreto, o gesso e as outras construções de edifícios contra o bolor, consistindo em 8% de dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III), 2% de carbamida, 2% de ácido bórico, até 0,1% de PAV. Certificado de acordo com o padrão europeu EN 1276, um estudo pelo Central Laboratory of Microbiology N^o 4655 no campo de neutralizar tais bactérias agressivas como Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus hirae, Pseudomonas aeruginosa e outras, uma função importante na neutralização destas bactérias é desempenhada pela composição de fosfato, com base nos óxidos dos nanometais de alumínio, ferro, prata e silício.

[00069] Verificou-se que tanto as soluções das nanopartículas, quanto os materiais modificados por elas, têm altas propriedades biocidas ou catalíticas. Até hoje, as propriedades biocidas das nanopartículas de prata tinham sido as mais examinadas. A solução das nanopartículas e os materiais modificados por elas foram examinados - em todos os casos, descobriu-se uma alta atividade antimicrobiana contra

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22/25 um amplo espectro de um extenso grupo de micro-organismos.

[00070] Todos os materiais baseados na composição à base de fosfato férrico requerem certo procedimento, que envolve a limpeza do lugar tratado de sujeira, pó, casca de árvore, floema, outros revestimentos, então a superfície da madeira é tratada com uma escova, rolo de pintura, aerógrafo, em uma temperatura ambiente de não menos do que +5°C, em umidade de não mais do que 75%, bem como por imersão, embebimento ou esterilização em autoclave. A aplicação com a escova, o rolo de pintura ou o aerógrafo é efetuada com coletas, com uma interrupção de 20-40 minutos, assegurando o consumo total padronizado. O embebimento ou a impregnação na autoclave é efetuado até atingir o consumo padronizado. A resistência à ablação se forma dentro de 7 dias. Consumo total quando se aplica com a escova, o rolo de pintura, o aerógrafo - pelo menos 200-300 g/m² (1 litro por 3-5 m²); consumo no embebimento ou na esterilização em autoclave que depende da madeira e da sua qualidade de tratamento 40-100 kg/m³.

1.4 HP Antiferrugem - proteção dos metais contra a ferrugem, interrompe e converte a ferrugem, uma camada de revestimento protetor forte de óxidos de metais - alumínio, ferro, manganês, etc., se desenvolve sobre a superfície tratável do metal a ser protegido. [00071] A constituição deste material envolve o dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) a20%, ácido ortofosfórico a 20%, óxido de manganês até 0,1% e PAV.

[00072] Embora contendo tais substâncias como o ácido ortofosfórico, o ferro, o alumínio, o manganês, etc., os fosfatos, o material da composição de acordo com a invenção combina todas as propriedades para combater a corrosão, ele é um conversor de ferrugem - remove uma camada decomposta de ferro convertendo-a em uma camada protetora de óxidos de metais, um inibidor - um desacelerador da corrosão, desacelera e interrompe a reação química de decomposição do

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23/25 ferro, ao mesmo tempo sendo também um agente passivador - cria um filme de óxidos de alumínio, zinco e outros óxidos de metais macios e plásticos, que, em ambientes agressivos, encarrega-se do impacto de decomposição da corrosão em primeiro lugar e se decompõe com a passagem do tempo, contudo protege o metal principal da ferrugem, ao mesmo tempo sendo também um aditivo de reforço de manganês e silício sobre a camada superior, que impede e protege do dano mecânico.

[00073] Como resultado e originando-se do anteriormente mencionado no estudo examinado, seus resultados avaliam a descoberta das melhores propriedades dos fosfatos férricos inorgânicos na modificação da madeira. Isto é manifestado principalmente na estrutura química do polissacarídeo de celulose, o grupo hidróxi na composição de fosfonato, que na fosforilação direta e/ou na formação de fosfonatos ricos em ferro (de acordo com mecanismo nucleofílico) torna-se inibido de participar nestes processos tróficos dos micro-organismos e os bloqueia por um lado, e estão substancialmente menos sujeitos aos processos de oxidação térmica por outro lado, que foi averiguado pelos resultados dos estudos práticos referidos. A madeira que passou por tal tratamento é modificada para a proteção dos efeitos microbiológicos por bloqueio, a saber, dos grupos hidróxi ativos. O quimismo dos processos da obtenção de viscose - um material com alta resistência à corrosão - é uma averiguação indireta do mecanismo descrito, onde o bloqueio dos grupos hidróxi, os resultados práticos de obter a qualidade das mercadorias oferecidas, fabricadas por Holz Prof de acordo com os dihidrogeno fosfatos, e os resultados existentes dos testes e os certificados de qualidade reconhecidos por eles representam o seu papel.

[00074] Também, a saber, o uso de fosfonatos ricos em ferro também aumenta a resistência à temperatura e à corrosão da madeira e

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24/25 faz o mesmo também no caso do metal, respectivamente, o que coloca o método de tratamento oferecido entre o mais importante e certamente o mais competitivo. As afirmações apresentadas em relação tanto aos materiais, quanto à toxicologia dos protótipos e dos análogos são claramente irrefutáveis e convincentes.

[00075] Pode-se também sugerir o uso da dita composição de fosfato em outras direções, tais como a criação de agentes sanitáriosepidemiológicos da nova geração para uso: em dependências para a desinfecção de superfícies, artigos de mobílias, equipamento sanitário, produtos médicos, roupas para lavar, agentes de apoio de pacientes no caso de infecções bacterianas, virais, fúngicas; em dependências agrícolas (estábulos, granjas de aves, chiqueiros, estufas, etc.); para a desinfecção de água e outros líquidos;

- quando se realiza limpezas globais em instituições médicas-profiláticas e penitenciárias, nas instalações do quadro das empresas de utilidade pública, em companhias de refeições públicas, complexos de esportes e outras instituições de visitação em massa;

- a modificação dos materiais tradicionais para os propósitos de torná-los propriedades biocidas eficientes (materiais de bandagem e produtos poliméricos com uso médico e sanitário-higiênico; tecidos e produtos têxteis; vernizes e tintas, outro material de construção e compensado de madeira; papel e papelão; diversos tipos de materiais de acondicionamento e recipientes; materiais poliméricos e plásticos; os filtros de fornecimento de água e sistemas de condicionamento de ar; cerâmica e vidro; outros materiais e agentes de revestimento). Uma outra característica da invenção é que o dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) atua como um modificador participando em uma reação química com a celulose. Na modificação, o dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III) fixa-se à superfície da madeira e forma uma cobertura de superfície protetora.

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- medicina (tratamento de câncer; infecções de órgãos nasais, auriculares, laríngeos; infecções inflamatórias da cavidade da boca; doenças bronquiais-pulmonares; doenças do trato gástricointestinal; preventivos e processos de combate da infecção, que envolvem a lavagem interna antisséptica, a aplicação, a desinfecção da água, a conservação do alimento, a filtragem de ar, a proteção antimicrobiana de artigos de vestuário, calçados, itens domésticos; dano infeccioso dos ossos, medula óssea, músculos, articulações, linfonodos. Todos os graus de queimadura, feridas purulentas que não cicatrizam, inflamações de erisipela, fístulas; processos inflamatórios bacterianos, virais ou fúngicos - conjuntivite, blefarite, ceratite, inflamação do ouvido médio, faringite, laringite, traqueíte, tonsilite, rinite, sinusites, ORVI, vaginite, erosão da cérvix, polipose, mioma, fibroma, formações císticas, dermatites, dermatoses, eczemas, furunculose, acne, pústulas, dano fúngico, estomatite, gengivite, periodontose, periodontite, pulite, basaliomas, câncer de pele, erupção cutânea com acne e abscessos, a restauração do equilíbrio ácido-base da pele, etc.);

- os cosméticos, a indústria de perfumaria (a fabricação de xampus, cremes, pastas de dentes, sabões em pó, vernizes, tintas, tecidos, instrumentos de higiene, etc., com as novas propriedades de consumo).

[00076] Uma atenção especial deve ser prestada à novidade da abordagem teórica. Não foi encontrada na literatura nenhuma observação antes em relação ao método descrito como fosforilação nucleofílica.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Composição à base de fosfato férrico obtida na mistura de 100 frações de massa de ácido ortofosfórico, óxido de ferro(III), alumínio e água, caracterizada pelo fato de que, como uma fonte de alumínio, utiliza-se o óxido de alumínio em pó na quantidade de 5 a 10 frações de massa, a quantidade do óxido de ferro é de no máximo 20 frações de massa, estando dentro de uma faixa de 10 a 20 frações de massa, e a quantidade da água constitui 100 frações de massa, ao passo que é adicionado à mistura pelo menos um nanopó dentre prata, cobre ou sílex na quantidade de 0,5 fração de massa.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a reação ocorre dentro de uma faixa de temperatura de 60 a 70°C e é controlada pelas quantidades do óxido de alumínio e dos nanopós adicionadas.
3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que se utilizam 85% de ácido ortofosfórico.
4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os tamanhos das partículas dos nanopós são de 50 a 100 nanômetros.
5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente principal é o dihidrogeno fosfato dihidrato de ferro(III).
6. Uso da composição como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é como um agente protetor contra o fogo da madeira e de outros materiais contendo celulose.
7. Uso da composição como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser para a bioproteção da madeira contra a deterioração e a putrefação.
8. Uso da composição como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser como um agente antibacteriano desinfe

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2/2 tante.
9. Uso da composição como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser como um conversor de ferrugem e um agente protetor contra a corrosão de metais.
10. Uso da composição como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser como um modificador participando em uma reação química com a celulose.