NO822551L

NO822551L - PROCEDURE FOR THE PRESERVATION OF THREE.

Info

Publication number: NO822551L
Application number: NO822551A
Authority: NO
Inventors: John Gilbert Schroder
Original assignee: John Gilbert Schroder
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1982-07-23

Abstract

En fremgangsmåte til preservering av tre med et enten vannbåret eller oljehåret preserver-ingsmidinnbefattet et kondisjoneringstrinn hvor de ekstraherbare stoffer i vedsystemet blir fjernet før preserveringtrinnet. Veden blir anbragt i et oppvarmet syrebad for å bringe de vannoppløselige ekstraherbare stoffer til å diffundere ut^ og der-på utsatt for et vakuum for å senke kokepunktet for det i veden innfangede vann, hvorved den således utviklede damp vil drive' det gjenværende vann ut av vedens celler.A method of preserving wood with either a waterborne or oily hair preservation center comprises a conditioning step in which the extractable substances in the wood system are removed before the preservation step. The wood is placed in a heated acid bath to cause the water-soluble extractables to diffuse out and then subjected to a vacuum to lower the boiling point of the water trapped in the wood, whereby the steam thus developed will expel the remaining water. of the cells of the wood.

Description

Fremgangsmåte til preservering av treMethod of preserving wood

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til å kondi-sjonere og preservere tre med en impregneringsoppløsning. Frem-gangsmåter har anvendelse på preserveringsoppløsninger både med olje og med vann som bæremedium. This invention relates to a method for conditioning and preserving wood with an impregnation solution. Methods are applicable to preservation solutions both with oil and with water as carrier medium.

Veksten av tre inntrer ved fotosyntesemekanismen,hvorved organiske stoffer vandrer ned gjennom bastvevet til splintveden, hvor reaksjoner finner sted i sevjelaget for å utvikle cellulose fra sukrene og lignin fra de aromatiske forbindelser til vedcellen. Sukkerene går over fra polysakkarider til hemicellulose, The growth of wood occurs by the photosynthesis mechanism, whereby organic substances migrate down through the basal tissue to the sapwood, where reactions take place in the sap layer to develop cellulose from the sugars and lignin from the aromatic compounds of the wood cell. The sugars pass from polysaccharides to hemicellulose,

og til mikrofibriller av cellulose. Estere av benzoesyre og fenol-etere, som f.eks. katekol, har vært isolert fra sevjestrømmene hos visse løvtresorter. De aromatiske forbindelser kondenserer for å danne langkjedede molekyler som danner ligninet som binder mikrofibriIlene sammen. and to cellulose microfibrils. Esters of benzoic acid and phenol ethers, such as e.g. catechol, has been isolated from the sap flows of certain hardwood species. The aromatic compounds condense to form long-chain molecules that form the lignin that binds the microfibrils together.

Under reaksjonenes forløp skjer der i cellesidene reaksjoner mellom forløperne for ved for å danne slike stoffer som stivelser og organiske syrer, f.eks. oksalsyre. Mange av disse substanser og forløpere er kjent for å være sterke reduksjonsmidler som kan influere på forløpet av preserverende reaksjoner . During the course of the reactions, reactions take place in the cell sides between the precursors of wood to form such substances as starches and organic acids, e.g. oxalic acid. Many of these substances and precursors are known to be strong reducing agents that can influence the course of preservative reactions.

I sevjestrømmen finnes også slike stoffer som ammoniumtartrat, kalium-di-hydrofosfat, magnesiumsulfat, zinksul-fat, mangansulfat, kalsiumsulfat og sporelementer som jern og natrium som er kjent for å være fundamentale næringsstoffer ved vekst av organisk stoff. Disse kjemikalier og forløpere for dannelsen av tresubstansen er vanligvis kjent som et substrat for vedsystemet. The sap stream also contains such substances as ammonium tartrate, potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulphate, zinc sulphate, manganese sulphate, calcium sulphate and trace elements such as iron and sodium, which are known to be fundamental nutrients for the growth of organic matter. These chemicals and precursors for the formation of the wood substance are usually known as a substrate for the wood system.

Virkningen av ekstrakter eller deres fraksjoner på veksten vav sopp har vært studert under vekstforsøk under anvendelse av et grunnmedium inneholdende sakkarider og de ovennevnte ammoniumtartrater og kaliumhydrofosfater. Forrådskulturer av sopper som hadde vokset på agar, samt sopp ble inokulert di-rekte inn i systemet^ og ved slutten av forsøkene ble soppene høstet og tørrvekten bestemt. Virkningen av en 5%'s oppløsning av ekstrakten på veksten av stilksporesopper Var å øke vekstgraden i tilfellet av collybia velutipes med så meget som 18 ganger tørr-vekt-kontrollprøven. All hvitråte som ble prøvet,viste økninger i tørrvekt-kontrollprøve varierende fra 50% og oppover. I tilfellet av sekkesporesopper og fungi imperfecti var der ingen statistisk på-viselig økning i. veks tg rad av sopper som var ernært enten med 5% eller en 20%'s oppløsning. Disse sopptyper kan regnes å trives på vedcellen. The effect of extracts or their fractions on the growth of vav fungi has been studied during growth experiments using a basic medium containing saccharides and the above-mentioned ammonium tartrates and potassium hydrophosphates. Stock cultures of fungi that had grown on agar as well as fungi were inoculated directly into the system^ and at the end of the experiments the fungi were harvested and the dry weight determined. The effect of a 5% solution of the extract on the growth of stem spore fungi was to increase the rate of growth in the case of collybia velutipes by as much as 18 times the dry weight control sample. All white rot that was tested showed increases in the dry weight control sample varying from 50% and above. In the case of spore fungi and fungi imperfecti there was no statistically detectable increase in growth of fungi fed either a 5% or a 20% solution. These types of fungi can be considered to thrive on the wood cell.

I tilfellet av visse myoorrhizale sopper forekommer en påtagelig undertrykkende effekt når ekstraktens styrke høynes fra5til 20%.i hvert tilfelle blir graden av soppvekst senket. Benzoesyre og katekol er begge tilstede i sevjestrømmen og er kjent å ha visse toksiske egenskaper når det gjelder sopper. En blanding av de to synes å øve en synergistisk effekt som senker vekstgraden av sopper til meget lave nivåer. De samme materialer finnes i kulltjære og har toksiske egenskaper. Disse fenolforbindelser og benzoesyrer har den egenskap at de er oppløselige i både vann og olje, og som sådanne kan de etablere likevekt mellom oljefasen og vannfasen i et hvilket som helst vedsystem. De er tilbøyelige til å fukte veden og holde oljen i en hvilken som helst impreg-neringsoppløsning med olje som bæremedium i vedsystemet og minske tendensen hos preserverende oljeoppløsninger inneholdende slike kjemikalie- til å sive ut av veden ved synerese. In the case of certain myorrhizal fungi, a noticeable suppressive effect occurs when the strength of the extract is increased from 5 to 20%. In each case, the rate of fungal growth is lowered. Benzoic acid and catechol are both present in the sap flow and are known to have certain toxic properties when it comes to fungi. A mixture of the two seems to exert a synergistic effect which lowers the growth rate of fungi to very low levels. The same materials are found in coal tar and have toxic properties. These phenolic compounds and benzoic acids have the property that they are soluble in both water and oil, and as such they can establish equilibrium between the oil phase and the water phase in any wood system. They tend to moisten the wood and hold the oil in any impregnation solution with oil as a carrier medium in the wood system and reduce the tendency of preservative oil solutions containing such chemicals to seep out of the wood during syneresis.

De ovennevte ekstrakter som foreligger i substratet/The above-mentioned extracts present in the substrate/

kan gi opphav til føleligeproblemer i forbindelse med fikseringen av preserveringsmiddelet, idet de kan reagere med de preserverende salter og influere på reaksjonskjeden. can give rise to significant problems in connection with the fixation of the preservative, as they can react with the preservative salts and influence the reaction chain.

Behandlingen av trevirke med kromatiserte kobberarse-natoppløsninger (enten varmt eller koldt) er kjent å ha mange alvorlige ulemper - jfr. f.eks. U.S. patentskrift 3 080 212. The treatment of wood with chromated copper arsenic solutions (either hot or cold) is known to have many serious disadvantages - cf. e.g. U.S. patent document 3 080 212.

For det første fås ufullstendig og ujevn inntrengen av den kolde oppløsning i kold ved med derav følgende utilfredsstillende behandling av en anseelig prosentdel av virket. Det antas at dette skyldes stearinhemning av de molekyler som stammer fra CCA saltene, pga. forhastet reduksjon av krom fra valens 6 til valens 3. Firstly, incomplete and uneven penetration of the cold solution in cold wood is obtained with the consequent unsatisfactory treatment of a considerable percentage of the timber. It is assumed that this is due to stearin inhibition of the molecules originating from the CCA salts, due to hasty reduction of chromium from valence 6 to valence 3.

For det annet behøves vanligvis et tørketrinn hvis en tilfredsstill-ende gjennomtrengning kan oppnås. Under inntrengningsprosessen begynner forfallsforløpet og nedbrytning av veden blir uunngåelig, og heller ikke noe som helst preserveringsmidler som tilføres efterpå/vil rette opp situasjonen. Secondly, a drying step is usually required if a satisfactory penetration can be achieved. During the penetration process, the process of decay begins and decomposition of the wood becomes inevitable, nor will any preservatives applied afterwards/will correct the situation.

For det tredje blir reduserende sukkere gradvis ekstrahert fraThird, reducing sugars are gradually extracted from

veden og bevirker eventuelt dannelsen av et slam eller nedslag i oppløsningen. Disse er komplekser av kobber, krom og organiske stoffer i form av kromater. Ved pH 4 er kromater som f.eks. basisk kromkromat, basisk kobberkromat, i stabil likevekt. Disse komplekser, som er temmelig uoppløselige, blir fiksert i oppløsningen og danner etter all sannsynlighet meget av det endelige fikser-ingsprodukt. De toksiske terskler for disse kromater som kan fore-ligge og felles ut fra kromatiserte kobberarsenat-oppløsninger har vært vist å være 5 - 10 ganger høyere enn når basisk kobberarsenat felles ut fra en kromfri oppløsning. De danner et slam som er suspendert i avleiringene fra oppløsningen i veden og kan være toksisk så vel som irriterende for hud. the wood and possibly causes the formation of a sludge or precipitate in the solution. These are complexes of copper, chromium and organic substances in the form of chromates. At pH 4, chromates such as e.g. basic chromium chromate, basic copper chromate, in stable equilibrium. These complexes, which are rather insoluble, are fixed in the solution and in all probability form much of the final fixation product. The toxic thresholds for these chromates which can be present and precipitate from chromated copper arsenate solutions have been shown to be 5 - 10 times higher than when basic copper arsenate is precipitated from a chromium-free solution. They form a sludge suspended in the deposits from the dissolution in the wood and can be toxic as well as irritating to the skin.

Disse fenomener har visse praktiske konsekvenser, og ut fra en teoretisk betraktning foreligger der en helserisiko for mennesker og dyr ved høyt mavesyreinnhold. Mengder av ele-mentært arsen så høye som 6,99 mg pr. 100 cm<2>overflate har vært fjernet fra trevirke behandlet med kromatiserte kobber- These phenomena have certain practical consequences, and based on a theoretical consideration there is a health risk for humans and animals due to high stomach acid content. Amounts of elemental arsenic as high as 6.99 mg per 100 cm<2> surface has been removed from wood treated with chromatized copper

2 2

arsenat-salter, og 6,74 mg pr. 100 cm av kobber har også vært fjernet fra inntakte endeflater av tømmerstokker behandlet på denne måte. For runde flater kan arseninnholdet ut- arsenate salts, and 6.74 mg per 100 cm of copper has also been removed from ingested end surfaces of logs treated in this way. For round surfaces, the arsenic content can

2 2

gjøre 1,22 mg pr 1'0 0 cm og kobberinnholdet 1,46 mg pr.make 1.22 mg per 1'0 0 cm and the copper content 1.46 mg per

100 cm 2. Der finnes ingen tilgjengelige prøver på krom,100 cm 2. There are no samples available for chromium,

men det er kjent å irritere hud. Variasjonene av andelene av de forskjellige preserverende elementer med inntrengningsdybden som inntrer i denne situasjon, fører til at oppløsningen kommer ut av balanse etter hvert som den trenger inn i vedsystemet, but it is known to irritate skin. The variations of the proportions of the different preserving elements with the depth of penetration that occur in this situation cause the solution to come out of balance as it penetrates into the wood system,

idet den blir rikere på arsen og fattigere på kobber. Meget av arsenet går tapt ved utlutning. as it becomes richer in arsenic and poorer in copper. Much of the arsenic is lost by leaching.

Primær fiksering av kjemikaliene i veden kan ta opp til 500 timer. Det betyr at fikseringen ofte blir ufullstendig, Primary fixation of the chemicals in the wood can take up to 500 hours. This means that the fixation is often incomplete,

og behandlet tømmer må beskyttes mot regn for å unngå tap av preserveringsmidler fra overflatelag.av tømmeret og dermed unngå en forurensning av marken i lagringsområdet. and treated timber must be protected from rain to avoid the loss of preservatives from the surface layer of the timber and thus avoid contamination of the ground in the storage area.

Saken har også en medisinsk side, idet oppløselig seksverdig krom kan forårsake hudallergier. The issue also has a medical side, as soluble hexavalent chromium can cause skin allergies.

Det er alminnelig kjent at tre som i frisk tilstand behandles med CCA-preserveringsmidler og derefter utsettes for solskinn, antar en dyp grønn tone. Der forekommer en lett syn-lig variasjon i farvestyrken av behandlet tre. Forekomst av reduksjonsmidler i. vedsubstratet bevirker forhastet reduksjon av krom fra valens 6 til valens 3. It is common knowledge that wood which in its fresh state is treated with CCA preservatives and then exposed to sunlight assumes a deep green tone. There is an easily visible variation in the color strength of treated wood. Presence of reducing agents in the wood substrate causes a hasty reduction of chromium from valence 6 to valence 3.

Behandling av trevirke med varme, kromatiserte kobber-arsenatoppløsninger har tidligere vært forsøkt uten hell, idet de polysakkarider som forekommer i veden, blir hydrolisert til reduserende sukkere som raskt ekstraheres i oppløsningen. Disse reagerer med det kromatiserte kobberarsenat for å danne tungt oppløselige salter som et slam eller bunnfall, som dekker overflaten av virket, tilstopper porene og forhindrer videre inntrengning. Treatment of wood with hot, chromated copper-arsenate solutions has previously been attempted without success, as the polysaccharides occurring in the wood are hydrolysed into reducing sugars which are quickly extracted in the solution. These react with the chromated copper arsenate to form sparingly soluble salts as a sludge or precipitate, which covers the surface of the wood, plugging the pores and preventing further penetration.

Ifølge oppfinnelsen blir ved behandlet med en varm opp-løsning av kobber, krom og arsen, hvorved utfellingen av tungt oppløselige salter ved reduserende sukkere og andre organiske agenser i veden blir forhindret,og veden blir fullstendig og jevnt gjennomtrengt ved infusjon og diffusjon med kobber , krom-og arsenioner, så kromionet blir holdt på valens 6. Tilstede-værelsen'av disse ekstraksjonsstoffer i tilfellet av løvtrær og av visse harpikser i tilfellet av bartrær har tidligere forhin-dret preservering av treet i frisk tilstand. En av hensiktene med kondisjoneringstrinnet ifølge oppfinnelsen er å fjerne disse ekstraksjonsstoffer for å sette friskt virke, særlig splintvedjsom ikke er tørket, istand til å underkastes preserver-ingsprosesser. According to the invention, wood is treated with a hot solution of copper, chromium and arsenic, whereby the precipitation of poorly soluble salts by reducing sugars and other organic agents in the wood is prevented, and the wood is completely and evenly permeated by infusion and diffusion with copper. chromium and arsenic ions, so the chromium ion is kept at valence 6. The presence of these extractives in the case of hardwoods and of certain resins in the case of conifers has previously prevented the preservation of the wood in a healthy state. One of the purposes of the conditioning step according to the invention is to remove these extractives in order to enable fresh wood, especially sapwood which has not been dried, to be subjected to preservation processes.

U.S. patentskrift 3 957 494 (Oberley) beskriver en trebehandlingsoppløsning av kromatisert kobberarsenat hvor forholdet mellom seksverdig og treverdig krom utgjør mellom 4:1 og omtrent 1:16 for å bedre gjennomtrengningen av ved og dermed sikre at preserveringsmiddel blir bedre tilbakeholdt i veden, og for å bedre stabiliteten av behandlingsoppløsninger. Oppløsningen inneholder en syre valgt for å vedlikeholde den ønskede pH-verdi og samtidig bedre oppløsningsstabilitet og forhindre korrosjon. Typiske oppskrifter for meget brukte CCA-sammensetninger ifølge tidligere teknikk er oppregnet i U.S. patentskrift 3 957 49 4, oppskrifter som tilpasset ameri-kansk standard gir følgende sammensetninger i vektprosent. U.S. patent 3 957 494 (Oberley) describes a wood treatment solution of chromated copper arsenate where the ratio between hexavalent and trivalent chromium is between 4:1 and approximately 1:16 in order to improve the penetration of wood and thereby ensure that the preservative is better retained in the wood, and to improve the stability of treatment solutions. The solution contains an acid chosen to maintain the desired pH value and at the same time improve solution stability and prevent corrosion. Typical recipes for widely used prior art CCA compositions are listed in U.S. Pat. patent document 3 957 49 4, recipes adapted to the American standard give the following compositions in percentage by weight.

Ifølge U.S,patentskrift 3 957 494 har tre som på vanlig måte er behandlet med krom-kobber-arsenatoppløsninger hvor krommet var-tilstede:i seksverdig form, flere ulemper. F.eks. fåes ufullstendig inntrengen av kromatisert kobberarsenatopp-løsning i veden. Dette gjelder særlig umedgjørlige tresorter, som f.eks. Douglasgran. I tillegg blir de kromatiserte kobber-arsenatsammensetninger ikke fra først av tilbakeholdt så godt som det er ønskelig. En annen ulempe ved de tidligere CCA-behandlingsoppløsninger er deres ustabilitet i nærvær av reduserende sukkere som normalt finnes i det meste av ubehandlet trevirke. CCA-oppløsninger reagerer med reduserende sukkere for å danne slammer og bunnfall. Disse bunnfall influerer på den varige gjennomtrengning og minsker behandlingsoppløsningénes nyttige levetid samt forårsaker korrosjon på behandlingsutstyr. Dette fører til stort tap av kjemikalier og penger, According to U.S. patent 3,957,494, wood which has been treated in the usual way with chromium-copper-arsenate solutions where the chromium was present: in hexavalent form, has several disadvantages. E.g. results in incomplete penetration of chromated copper arsenate solution into the wood. This applies in particular to unmanageable types of wood, such as e.g. Douglas fir. In addition, the chromatized copper arsenate compositions are not initially retained as well as desired. Another disadvantage of the previous CCA treatment solutions is their instability in the presence of reducing sugars normally found in most untreated wood. CCA solutions react with reducing sugars to form sludges and precipitates. These precipitates influence the permanent penetration and reduce the useful life of the treatment solution and cause corrosion of treatment equipment. This leads to a large loss of chemicals and money,

Det spesifiserte^kondisjoneringstrinn med syre, fortrinnsvis svovelsyre med en pH-verdi lavere enn 2,8, fjerner effektivt ved hydrolyse reduserende sukkere sam raskt blir ekstrahert i oppløsningen, frigjør harpikser og oljer i ildfaste tresorter, som.f.eks. Douglasgran, og setter virket i stand til å behandles i frisk tilstand uten tørk.' The specified ^conditioning step with acid, preferably sulfuric acid with a pH value lower than 2.8, effectively removes by hydrolysis reducing sugars which are quickly extracted into the solution, releasing resins and oils in refractory woods, such as Douglas fir, and enables the wood to be processed in a fresh state without dryness.'

I tilfellet av en behandlingsoppløsning av typen kobber-krom-arsenat med varm diffusjon hvor CrO^-innholdet er av størrelsesorden 20%,. vil der enn videre kunne fås en oppløs- In the case of a treatment solution of the copper-chromium-arsenate type with hot diffusion where the CrO^ content is of the order of 20%,. will it still be possible to obtain a solution

ning inneholdende kobber-ioner, arsensyre-ioner og kromsyre-containing copper ions, arsenic acid ions and chromic acid

ioner med et slikt molforhold mellom kobber og arsen at der etableres likevekt av surt kobberarsenat med en pH-verdi mindre enn 2,8 og en temperatur høyere enn 40°C i vedsystemet. Oppløs-ningen har tilstrekkelig konsentrasjon av kromsyre-ioner til å danne tertiært kromarsenat i veden som skal behandles, og å skaffe et molforhold mellom krom og arsen som derefter vil sikre at alt eller hovedsakelig alt arsen blir felt ut og fiksert som teriært kromarsenat i den behandlede ved.. ions with such a molar ratio between copper and arsenic that an equilibrium of acidic copper arsenate with a pH value less than 2.8 and a temperature higher than 40°C is established in the wood system. The solution has a sufficient concentration of chromic acid ions to form tertiary chromic arsenate in the wood to be treated, and to provide a molar ratio between chromium and arsenic which will then ensure that all or substantially all of the arsenic is precipitated and fixed as tertiary chromic arsenate in the treated by..

Konsentrasjonen av kromsyre-ioner er slik at pH- verdien av den vandige fase i veden blir holdt under 4, og ut-fellings- og fikseringsreaksjoner blir hovedsakelig fullstendige for å forhindre dannelse av kromater i og utenpå overflaten av veden. Det har vært vist ved forsøk at toksisk terskel målt på basis av 0,2 vektprosent tilbakeholdt kobbermengde er fra 5-10 ganger mindre når kobber og arsen fikseres fra den sure kobber-arsenoppløsning enn i tilfellet av fiksering fra kromatiserte kobber-arsenatoppløsninger. Dette betyr i virkeligheten at toksisiteten fra behandlingen ved anvendelse av varm-diffu-s jonssystemet med kobber-krom-arsenat er minst 5 ganger større énn ved bruk av kromatiserte kobber-arsenatoppløsninger. Dette vil føre til en sterkt øket levetid av det således behandlede virke eller mindre kjemikaliebehov for et forlangt resultat. The concentration of chromic acid ions is such that the pH value of the aqueous phase in the wood is kept below 4, and precipitation and fixation reactions are essentially complete to prevent the formation of chromates in and on the surface of the wood. It has been shown by experiments that the toxic threshold measured on the basis of 0.2% by weight retained amount of copper is from 5-10 times less when copper and arsenic are fixed from the acidic copper-arsenic solution than in the case of fixation from chromatized copper-arsenate solutions. This means in reality that the toxicity from the treatment using the hot-diffusion system with copper-chromium-arsenate is at least 5 times greater than when using chromated copper-arsenate solutions. This will lead to a greatly increased lifespan of the wood treated in this way or less need for chemicals for a desired result.

Videre er det ved bruk av CCA^prosessen efter kondisjonering mulig å holde behandlingsoppløsningene kontinuerlig stabile ved å jus-tere pH-verdien ned under 2,8. Reguleringen av likevekten i . vedsystemet (forutsatt at pH-verdien i systemet er under 2,81 blir automatisk, idet den etablerte likevekt vil bli den for surt kobberarsenat. Den er relativt uavhengig av sammensetningen av oppløsningen utenfor vedsystemet. Imidlertid har det vært funnet at kromsyre-ionet i tilfellet av at der benyttes CCA-salter av type C med 47,5% CrO^blir absorbert på vedsystemet og redusert og bevirker en stigning i pH-verdien,og inntrengningen til en viss grad blir begrenset til den ytre splintved. Furthermore, when using the CCA process after conditioning, it is possible to keep the treatment solutions continuously stable by adjusting the pH value below 2.8. The regulation of the equilibrium in . the wood system (provided that the pH value in the system is below 2.81 becomes automatic, as the established equilibrium will be that of acidic copper arsenate. It is relatively independent of the composition of the solution outside the wood system. However, it has been found that the chromic acid ion in the case of using CCA salts of type C with 47.5% CrO^ is absorbed on the wood system and reduced and causes an increase in the pH value, and the penetration is limited to a certain extent to the outer sapwood.

I tilfellet av preserveringsmidler med olje som bærermedium har det vært funnet at kondisjoneringstrinnet takket være fjernelse av uvedkommende organiske harpikser og oljer fra substratet i høy grad bedrer inntrengningen av det oljebaserte preserveringsmiddel og tillater det å bevege seg fritt "gj"ennom hele veden. Kondisjoneringsprosessen fører til en grundig fuktning av. vedens cellevegger og kapillarkanaler, særlig midt-lamellen. Når et oljebasert preserveringsmiddel benyttes og påføres virket ved en temperatur over lOO^C, blir vannet for-dampet og drevet ut av kar og kanaler som damp. Ved kjøling infunderer bæreroljen inn i vedsystemet, og tjæresyrer og ^baser, som begge er både olje- og vannoppløselige, vil fordele seg mellom den vandige fase i vedsystemet og oljefasen og dermed fiksere preserveringsmiddelet mer sikkert til vedsystemet med liten tilbøyelighet for bæreroljen til å sive ut av stokken ved synerese. Det oljebårne preser<y>eringsmiddels tjæresyre- og baseinnhold bør være over 20% for optimale resultater, In the case of oil-based preservatives, it has been found that the conditioning step, thanks to the removal of extraneous organic resins and oils from the substrate, greatly improves the penetration of the oil-based preservative and allows it to move freely "through" the entire wood. The conditioning process leads to a thorough moistening of. the wood's cell walls and capillary channels, especially the middle lamella. When an oil-based preservative is used and applied to the wood at a temperature above 100°C, the water is evaporated and driven out of vessels and channels as steam. On cooling, the carrier oil infuses into the wood system, and tar acids and ^bases, both of which are both oil and water soluble, will partition between the aqueous phase of the wood system and the oil phase, thus fixing the preservative more securely to the wood system with little tendency for the carrier oil to seep out of the log at syneresis. The tar acid and base content of the oil-based press agent should be above 20% for optimal results,

Oljebårne preserveringsraidler av høytempera.tur-kreosottype og inneholdende mer enn 10% tjæresyrer, er kjent å svettes ut av stokken og kan også gå tapt ved fordunstning. High temperature creosote-type oil-based preservative agents containing more than 10% tar acids are known to sweat out of the log and may also be lost by evaporation.

Høyt fenolinnhold kan minske fordunstningstap. Under hensyn-High phenol content can reduce evaporation loss. Considering-

tagen til tjæresyreinnholdet kan graden av forfall regnes som beroende på en kombinasjon av kokepunktområde og tjæresyreinnhold. Det har vært påvist at der ved kreosoter fra retorter ay ver-tikal australsk type og med et tjæresyreinnhold på 5% og derover kan iakttas en rimelig god korrelasjon mellom tilbakeholdster-skel for preserveringsmiddelet og "resterende fenolverdi"; den sistnevnte er produktet av opprinnelig fenolharpiksinnehold i kreosoten og prosentmengden av kreosot som er igjen efter utluft-ning. Siden tjæresyrer bidrar så sterkt til toksisiteten, særlig av lavtemperatur-kreosoter, følger det at der bør spesifiseres et minimum for tjæresyreinnholdet på minst 15% for at en rimelig be-skyttelse skal oppnås. taken into account the tar acid content, the degree of decay can be considered to depend on a combination of boiling point range and tar acid content. It has been demonstrated that with creosotes from vertical Australian type retorts and with a tar acid content of 5% and above, a reasonably good correlation can be observed between the retention threshold for the preservative and "residual phenolic value"; the latter is the product of the original phenolic resin content in the creosote and the percentage amount of creosote remaining after aeration. Since tar acids contribute so strongly to the toxicity, especially of low-temperature creosotes, it follows that a minimum for the tar acid content of at least 15% should be specified in order for reasonable protection to be achieved.

Det har vært funnet at der når det anvendte preserveringsmiddel på oljebasis er en ekstrakt fra lignittavleiringene i Latrobe Balley;Victoria, fås fullstendig gjennomtrengning av splintveden og helt jevn fordeling. Derved fås en nesten ugjen-nomtrengelig omhylling av preserveringsmiddel. Videre vil vann kunne bevege seg fritt inn i og ut.av splintvedsystemet og forhindre tilstander som kunne føre til nedbrytning av kjerneveden ved stilksporesopper og andre sopparter. It has been found that when the oil-based preservative used is an extract from the lignite deposits in Latrobe Balley; Victoria, complete penetration of the sapwood and completely even distribution is obtained. This results in an almost unrepeatable coating of preservative. Furthermore, water will be able to move freely in and out of the sapwood system and prevent conditions that could lead to the breakdown of the heartwood by stem spore fungi and other fungal species.

Videre har det vært funnet at der når ved behandletFurthermore, it has been found that when wood is treated

med en olje med høyt tjæresyreinnhold blir utsatt for eksplosiv brann, vil inntre koking av det i splintveden inneholdte vann, if an oil with a high tar acid content is exposed to an explosive fire, boiling of the water contained in the sapwood will occur,

som vil inngå i tjæresyreinnholdet. Dette undertrykker tilbøye-ligheten til brann, og veden vil bare forkulle. which will be included in the tar acid content. This suppresses the tendency to catch fire, and the wood will only char.

Kondisjoneringstrinnet har vært påvist å bedre den fysiske tilstand av splintved, særlig hos unge trær som har vokset raskt under plantefeltforhold. Det er kjent at der i splintveden hos unge løvtrær, særlig evkalyptusarter bygger seg opp høye strekkspenninger som gir opphav til kasting og side- The conditioning step has been shown to improve the physical condition of sapwood, particularly in young trees that have grown rapidly under plant field conditions. It is known that high tensile stresses build up in the sapwood of young deciduous trees, especially eucalyptus species, which give rise to throwing and side-

krok i nysaget tømmer. Dette reduserer sterkt dets anvendelse som sa.gvirke. Den resulterende radiale påkjenning gir opphav til trykkspenninger, som bevirker sammenklapning av vedcellene i det hook in freshly sawn timber. This greatly reduces its use as a saw. The resulting radial stress gives rise to compressive stresses, which cause collapsing of the wood cells in the

indre område, og pga. trykkspenningenes store intensitet og den lave styrke av kjerneveden på tvers av fibrene i forhold til fib-renes lengderetning vil der uvegerlig inntre en del radial sprekk-dannelser ved endene. Etter hvert som veden dør ut kommer splintveden under stigende trykk, og kryssende endesprekker åpner seg ofte tvers igjennom splintveden. Kondisjoneringstrinnet ser ut til å gjøre splintveden mer elastisk og sette den i stand til å eks-pandere for å oppta denøkede belastning den utsettes for, og dermed inngrense den ruteformige sprekkdannelse ved endene. inner area, and due to the high intensity of the compressive stresses and the low strength of the heartwood across the fibers in relation to the longitudinal direction of the fibers will inevitably cause a number of radial crack formations at the ends. As the wood dies out, the sapwood comes under increasing pressure, and intersecting end cracks often open right through the sapwood. The conditioning step appears to make the sapwood more elastic and enable it to expand to absorb the increased load it is subjected to, thus limiting the checkered cracking at the ends.

Kondisjonert virke som er satt på enden for drenering, tørker ut ganske raskt. Kondisjoneringstrinnet utløser omran-dede membranpassasjer som ellers ville bli fiksert til celle-. veggene under blokkering av passasjene. Fjernelsen av uvedkommende stoffer minsker tilbøyeligheten hos torus til å fiksere seg til membranpassasjen og der fås meget bedre ventilason gjennom veden under tørkefasen. Det har vært funnet at virke som har stått oppreist, i løpet av dagers kondidjonering tørker inn til hva som kan bli betegnet som ovnstørket tilstand, og gjør denne prosess unød-vendig. Conditioned timber that is put on end for drainage dries out quite quickly. The conditioning step triggers bordered membrane passages that would otherwise be fixed to the cell. the walls while blocking the passages. The removal of extraneous substances reduces the tendency of the torus to fix itself to the membrane passage and there is much better ventilation through the wood during the drying phase. It has been found that wood that has stood upright, during days of conditioning, dries to what can be described as an oven-dried state, making this process unnecessary.

Fenoler ekstrahert fra kull har vært benyttet somPhenols extracted from coal have been used as

en naturlig basis for fremstilling av oljebaserte vaskemidler. Svovelsyresulfonater og hydroksybenzenradikaler er kjent å være til stede i sevjestrømmen. Alkylalkener som også er tilstede i sevjestrømmen, kondenserer for å danne alkyl-arylmolekyler som er oppløselige, og som renser fibrene for gjenværende oljer og harpikser som hemmer anvendelsen av en preservering av splintveden. Disse alkyl-arylmolekyler virker som fuktemidler som virker til bedre inntrengning av både oljebaserte og vann-baserte preserveringsmidler og tillater vedsystemet å bli grundig vætet før tilførselen av preserveringsmiddel. a natural basis for the production of oil-based detergents. Sulfuric acid sulfonates and hydroxybenzene radicals are known to be present in the sap stream. Alkyl alkenes also present in the sap stream condense to form alkyl-aryl molecules which are soluble and which clean the fibers of residual oils and resins which inhibit the application of a sapwood preservative. These alkyl-aryl molecules act as wetting agents which act to improve the penetration of both oil-based and water-based preservatives and allow the wood system to be thoroughly wetted before the application of preservative.

De følgende eksempler anskueliggjør utførelsesformerThe following examples illustrate embodiments

for den foreliggende oppfinnelse.for the present invention.

Eksempel 1Example 1

Friskt, utørret trevirke ble anbragt i et bad inneholdende svovelsyre, fortrinnsvis med karene eller årene i ver-tikalplanet. Badet inneholdt svovelsyre som ble tilsatt vann for å senke pH-verdien til 2, og ble varmet opp til kokning. Konvek-sjonsstrømmer dannet i vedsystemet spylet ut sevjen og erstattet den med syoyelsyreoppløsning. Virket forble i badet inntil dets temperatur steg til mellom 60 og 70°C. Tidsrommet avhenger selv-sagt av størrelse og form av virkets tverrsnitt. Fresh, undried wood was placed in a bath containing sulfuric acid, preferably with the vessels or veins in the vertical plane. The bath contained sulfuric acid that was added to water to lower the pH to 2, and was heated to boiling. Convection currents formed in the wood system flushed out the sap and replaced it with syoyelic acid solution. The work remained in the bath until its temperature rose to between 60 and 70°C. The time frame obviously depends on the size and shape of the timber's cross-section.

Mindre oppløselig stoff som polysakkarider ble hydrolisert til sukkere og fjernet fra systemet sammen med stivelser. Gjenværende olje fløt opp fra vedsystemet, og alkyl-arylforbind-elser dannet ved kondensasjon av dannede forløpere for lig-ninproduksjonen ble ført ut av systemet, idet de er oppløselige. Veden ble grundig gjennomvætet og helt ute av stand til å flyte og fikk henstå å kjølne. Less soluble matter such as polysaccharides were hydrolysed to sugars and removed from the system along with starches. Remaining oil floated up from the wood system, and alkyl-aryl compounds formed by condensation of formed precursors for lignin production were carried out of the system, as they are soluble. The wood was thoroughly soaked and completely unable to float and was left to cool.

Vannet med ekstraktene fra substratet av den behandlede ved ble fjernet og erstattet med en preserveringsoppløsning omfattende et bad av en oppløsning inneholdende "kobberioner, arsén-syreioner og kromsyreioner slik at den sure kobberarsenat-likevekt ble etablert. Badet ble enda en gang bragt til kokning og fikk kjølne. Konveksjonsstrømmer dannet i vedsystemet erstattet svo-velsyreoppløsningen med preserverende oppløsning som.diffunderte gjennom vedsystemet. Virket fikk henstå og kjølne, så ionene diffunderte gjennom hele vedsystemet. The water with the extracts from the substrate of the treated wood was removed and replaced with a preservation solution comprising a bath of a solution containing "copper ions, arsenic acid ions and chromic acid ions so that the acidic copper arsenate equilibrium was established. The bath was once again brought to a boil and was allowed to cool. Convection currents formed in the wood system replaced the sulfuric acid solution with preservative solution which diffused through the wood system. The wood was allowed to stand and cool, so the ions diffused through the entire wood system.

Eksempel 2Example 2

I tilslutning til den ovenfor beskrevne kondisjoner-ingsprosess ble virket fjernet fra svovelsyrebadet og anbragt i et kar mens det stadig var varmt, og. vakuum ble satt på. Dermed ble det inneholdte vanns kokepunkt senket og den resterende svovelsyreoppløsning i vedsystemet drevet ut av dampen som dannet seg i veden. Virket ble så behandlet med et bad av preserverende oppløsning inneholdende kobberioner, arsensyreioner og kromsyreioner som beskrevet ovenfor, og et trykk på 2 atmos-færer satt på for å bidra til infusjon av bærermedlet. Diffu-sjonen av ionene fortsatte gjennom hele vedsysterne t( og da tem-peraturen falt under 40°C, ble kobberkromarsenatets varmdiffu-sjonskjede dominerende idet reaksjonene fortsatte. Behandlings-oppløsningen ble så fjernet og vakuum påsatt for å fjerne den siste rest av bærermediet. Virket ble fjernet og stilt i et ver-tikalplan for å tørre ut. I løpet av tre dager var. virket i ovnstørket tilstand og ferdig behandlet for bruk. In addition to the conditioning process described above, the wood was removed from the sulfuric acid bath and placed in a vessel while it was still hot, and. vacuum was applied. Thus, the boiling point of the contained water was lowered and the remaining sulfuric acid solution in the wood system was driven out by the steam that formed in the wood. The work was then treated with a bath of preservative solution containing copper ions, arsenic acid ions and chromic acid ions as described above, and a pressure of 2 atmospheres was applied to help infuse the carrier agent. Diffusion of the ions continued throughout the wood sisters t( and when the temperature fell below 40°C, the copper chrome arsenate's hot diffusion chain became dominant as the reactions continued. The treatment solution was then removed and a vacuum applied to remove the last remnant of the carrier medium. The work was removed and placed in a vertical plane to dry out.Within three days, the work was in a kiln-dried state and ready for use.

Eksempel 3Example 3

I tilslutning til den ovenfor beskrevne kondisjoner- ingsprosess ble virket innført i en sylinder og oljebåret preserveringsmiddel inneholdende en stor andel av tjæresyrer og -baser, minst 20%, ble innført i systemet. Et trykk på fem atmos-færer ble påsatt for å bidra til infusjonen. Etter noen tid ble vakuum satt på °9 bæreroljen fjernet fra systemet. In accordance with the conditioning process described above, the work was introduced into a cylinder and oil-borne preservative containing a large proportion of tar acids and bases, at least 20%, was introduced into the system. A pressure of five atmospheres was applied to aid the infusion. After some time, vacuum was set at °9 the carrier oil was removed from the system.

Alternativt kan den tykke ende av stolpen eller stokken stilles oppreist i et bad av oljebåret bæremedium som f.eks. lig-nintjære eller kreosot med høyt tjæresyreinnhold og bringes til kokning. Vannet i den tykke ende av stolpen eller stokken blir avdampet og drevet ut av systemet, og etter kjøling driver atmos-færetrykket bæreroljen inn i vedsystemet og inneslutter, veden grundig. Alternatively, the thick end of the post or log can be placed upright in a bath of oil-based carrier medium such as e.g. lignin tar or creosote with a high tar acid content and brought to a boil. The water in the thick end of the post or log is evaporated and driven out of the system, and after cooling the atmospheric pressure drives the carrier oil into the wood system and thoroughly encloses the wood.

Under behandlingsprosessen blir kromsyreionene absorbert i vedsubstansen, fortrinnsvis ligninet. pH-verdien i systemet i det indre av veden stiger, og seksverdig krom blir redusert til treverdig for å tillate fiksering av basisk kobberarsenat. Det innledende skritt består i å etablere surt kobberarsenat i likevekt i vedsystemet og oppnås ved gjennombløtning av veden i sur oppløsning for å redusere pH-verdien i veden til mindre enn 2,8, et punkt hvor kobberkromarsenat betegner stabil likevekt. Ligningene er som følger: During the treatment process, the chromic acid ions are absorbed into the wood substance, preferably the lignin. The pH of the system in the interior of the wood rises, and hexavalent chromium is reduced to trivalent to allow fixation of basic copper arsenate. The initial step consists in establishing acidic copper arsenate in equilibrium in the wood system and is achieved by soaking the wood in acidic solution to reduce the pH value in the wood to less than 2.8, a point where copper chromium arsenate denotes stable equilibrium. The equations are as follows:

Der benyttes tilstrekkelig meget av kromsyreioner til Sufficient amounts of chromic acid ions are used

å sikre at arsensyreionet, befridd ved fikseringen av det basiske kobberarsenat, blir fiksert som tertiært kromarsenat, som er vel-kjent som insekticid. to ensure that the arsenic acid ion, liberated by the fixation of the basic copper arsenate, is fixed as tertiary chromic arsenate, which is well known as an insecticide.

En typisk oppskrift er som følger:A typical recipe is as follows:

Imidlertid foretrekkes det å holde et overskudd av kromat ved å benytte: However, it is preferred to maintain an excess of chromate by using:

Hensiktsmessig kan oppløsningen behandles ved at der til 1000 liter vann settes: Appropriately, the solution can be treated by adding to 1000 liters of water:

Forutsatt at pH-verdien i vedsystemet er under 2,8, Provided that the pH value in the wood system is below 2.8,

er fikseringsreaksjonene selvstyrte. Oppløsningens pH-verdi. må holdes under 2 ved tilsetning av kobbersulfat og arsenpentoksyd. are the fixation reactions self-directed. The solution's pH value. must be kept below 2 by adding copper sulphate and arsenic pentoxide.

Hensiktens med kondisjoneringen for preserveringspro-sessen er følgende: The purpose of the conditioning for the preservation process is the following:

(I) Å ,senke pH-verdien i vedsystemet under 2,8.(I) To lower the pH value in the wood system below 2.8.

(II) Å fjerne sukkere og stivelser som kan virke som kilder til å holde liv i invaderende sopper eller insekter. (III) Å sterilisere veden og eliminere forfall eller orga-nismer forårsaket ved forhåndstørk. (IV) Å fjerne hurtig-reagerende reduksjonsmidler som kan bevirke forhastet reduksjon av krommet fra. valens 6 til valens 3 med derav følgende dannelse av giftige slammer (II) To remove sugars and starches that may act as sources of sustaining life for invading fungi or insects. (III) To sterilize the wood and eliminate decay or organisms caused by pre-drying. (IV) To remove fast-reacting reducing agents which may cause hasty reduction of the chromium. valence 6 to valence 3 with the consequent formation of toxic sludges

som setter seg på veden efter behandling med CCA-sjokk. which settles on the wood after treatment with CCA shock.

(V) Å fjerne reduksjonsmidler som kan bevirke forhastet reduksjon av krommet til treverdig under etablering av basisk kromkromat- eller basisk kobberkromat-likevekt i oppløsningen ved en pH-verdi av omtrent 4. Ble ved impregnert med en slik oppløsning, ville denne forårsake den øyeblikkelige reaksjonskjede som ville gi (V) To remove reducing agents which may cause a hasty reduction of the chromium to trivalent, establishing basic chromium chromate or basic copper chromate equilibrium in the solution at a pH of about 4. If impregnated with such a solution, it would cause the immediate reaction chain that would give

opphav til høye andeler av kromater i vedsystemet. origin of high proportions of chromates in the wood system.

(VI) Å væte veden grundig for å sikre fullstendig metning av trefibrene og dermed bidra til den efterfølgende (VI) Wetting the wood thoroughly to ensure complete saturation of the wood fibers and thus contribute to the subsequent

varm-diffusjonsprosess.hot diffusion process.

(VII) Å fjerne lignin forløpere som måtte finnes som rester i substratet og vil kunne polymerisere og kondensere i kapillarkanalen og klistre fibrene sammen under tør-king. Dermed bedres elastisiteten av de ytre splintvedlags evne til å avlaste vekstspenninger idet de utløses. (VIII). A varme opp veden helt igjennom og skaffe et "ovns-tørket" produkt i løpet av dager efter felling. (VII) To remove lignin precursors that may be found as residues in the substrate and will be able to polymerize and condense in the capillary channel and stick the fibers together during drying. This improves the elasticity of the outer splint attachment's ability to relieve growth stresses when they are triggered. (VIII). A heat the wood all the way through and obtain an "oven-dried" product within days of felling.

(IX). A fjerne harpikser og oljer som forekommer i veden og gir opphav til ny-dannelser som stiller seg hindr-ende for innsetningen med preserveringsoppløsninger. (IX). A remove resins and oils that occur in the wood and give rise to new formations that are an obstacle to the use of preservation solutions.

(X). Å fjerne sukkere og.-andre ekstraherbare stoffer som kan hydrolyseres og fjernes, og som kan virke som nærings-kilde for invaderende sopper. Kondisjoneringsskrittet som sådant skulle meddele den således behandlede ved 20 års ekstra levetid. (X). To remove sugars and other extractable substances which can be hydrolysed and removed, and which can act as a source of food for invading fungi. The conditioning step as such should give the thus treated at 20 years extra life.

(XI) . Å ta vekk spenninger i trærs splintved og dermed minske tendensen til vinskjevhet og krok i friskt sag-tømmer. (XI) . To remove tension in the sapwood of trees and thus reduce the tendency to warp and crook in freshly sawn timber.

Claims

1. Method for treating wood, comprising the following steps: (I) placing the wood in an acid water bath, the temperature of which is at least 50OC; to thereby sterilize the sapwood and cause water-soluble extractables to diffuse out of the sapwood and to establish a liquid phase throughout the wood system, (II) subjecting the wood to a vacuum in order to lower the boiling point of the water trapped in the wood system, so that the steam developed in the wood will force the water trapped in cells and vessels out of the wood, but will leave the cell walls saturated with water, and (III) introducing a preservative solution into the wood system at a temperature of approximately 50°C, so that the solvent infuses into the wood system as it cools, and the toxic ions diffuse into the capillary channels.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the preservation solution is a copper-chromium-arsenic solution and the method further includes the additional step of allowing the system to cool, so that chromium <yr> ions are absorbed in the wood system, the copper arsenic - and chromium arsenic equilibrium is established and the less soluble and highly toxic compounds basic copper arsenate and chromium arsenate are precipitated.

3. Method for treating wood, where the wood to be treated is placed in a bath of hot copper/chromium/arsenic dissolution to prevent precipitation of salts by reducing sugars or other organic agents in the wood, and to effect uniform penetration by infusion and diffusion of the copper/chromium/arsenic ions, so that the chromium ions are kept at valence 6.

4. Method as stated in claim 3, characterized in that the bath contains a sufficient amount of sulfuric acid to keep the pH value below 2.8.

5. Method as stated in claim 4, characterized in that the temperature of the bath is at least 50°C.

6. Method as stated in claim 4, characterized in that the temperature of the bath is between 50 and 70°C.