Brevet FR2355628A1 — publié le 19780120

La présence invention se rapporte à des produits de protection du bois contenant, comme matière active, un composé d'addition de l'acide borique avec un oxyde d'alkylène. On utilise déjà l'acide borique pour la protection du bois contre les insectes et les champignons (Chemical Week, Juillet 26, 1972, p.43). On a trouve que les composés d'addition de l'acide borique avec des oxydes d'alkylène sont très efficaces pour exterminer les insectes et les champignons détruisant le bois et conviennent donc bien comme produits de protection du bois. Par bois, on entend aussi bien le bois massif que les matériaux en bois obtenus à partir de morceaux de bois, par exemple de copeaux de bois. Les composés d'adition ont non seulement un bon effet fongicide, mais ils sont également efficaces vis-à-vis des insectes rongeant le bois, tels que Hylotrupes bajulus, Bnobium punetatun et Lyctus brumieus, ainsi que vis-à-vis des termites. Les chaspignons détruisant le bois, les pourritures et les moisissures pouvant être combattus par les matières actives selon l'invention sont les suivants : Coniophora cerebella, Merulius lacrians, Lentinus lepideus, Lenzites trabea, Porio vaporaria, Polystictus (Coriolus) versicolor, Paxillus panuoides, Sterum purpureum, Fomes annosus, Bispora effusa, Stachybotrys atra, Chaetomium globosum, Trichoderma viride, Aspergillus niger, Hormiscium spec., Stemphylium spec. Contrairement à l'acide borique et au borax qui sont peu solubles dans les solvants organiques et ne conviennent donc pas comme matières actives dans les produits "huileux" de protection du bois, les composés d'addition de l'acide borique avec des oxydes d'alkylène sont très solubles dans les solvants aronatiques et aliphatiques usuels. Ils sont également bien compatibles, dans les préparations contenant des solvants, avec d'autres fongicides et insecticides utilisés pour la protection du bois. Corme composants de mélange, on indiquera, à titre d'exemples, le sel d1 aluminium de la N-cyclohesyl-N-nitroso- hydroxylamine, le pentachlorophénol, le chloronaphtalène, le N-dichlorfluorométhylthio-N',N'-diméthyl-N-phényl-sulfonyldiamide, le N-phényl-N,N'-dométhyl-N'-dichlorofluorométhylthio-sulfonyldiamide.Outre l'emploi dans les préparations de produits de pro tection du bois contenant des solvants, que l'on applique sur le bois par enduction, immersion ou pulvérisation, les matières actives peuvent titre ajoutées en solution dans l'eau, aux colles utilisées pour la fabrication de matériaux en bois. Comme liants pour la fabrication de matériaux en bois conviennent les résines urée-formaldéhyde, mélamine-formaldéhyde, urée-formaldéhydemélamine, ainsi que les résines isocyanates. Les solutions de matières actives pouvant etre mélangées directement à la préparation de colle, on ne risque pas contrairement à l'emploi d'acide borique, qu'il se forme des grumeaux compromettant la répartition homogène des matières actives.En mélangeant l'acide borique avec des copeaux de bois avant le collage, la répartition homogène pose, comme l'on sait, également des problèmes. Les solutions aqueuses des matières actives peuvent également outre utilisées dans le procédé en autoclave pour 11 imprégnation du bois. lie bois à protéger contre attaque des insectes et des champignons est traité par le produit de protection du bois de manière à ce que la matière active soit répartie régulièrement sur la surface du bois et pénètre assez profondément dans le bois. Pour un traitement en surface, la dose nécessaire varie entre environ 5 et 100 g de matière active par mètre carré. En imprégnant le bois, ou en traitant des copeaux de bois destinés à la fabrieation de matériaux en bois, il faut compter entre environ 5 et 25% de ma- tière active rapportés au bois sec.Comme solvants pour la matière active conviennent, par exemple, l'eau ou des liquides organiques, par exemple des fractions d'essence contenant jusqutà 30% en poids d'aromatiques, des huiles siccatives telles giton les utilise dans les peintures et vernis, ainsi que des alcools, des esters, des cétones et des éthers de glycols. La matière active peut aussi entre mélangée avec des supports solides, par exemple l'argile, le gel de silice, la poussière de chaux ou la terre de diatomées.On prépare les matières actives en Baisant réagir des oxydes d'alkylène en C2 à C8 avec l'acide ortho-borique dans un rapport molaire compris entre 5/1 et 1/1, en présence de solvants organiques non protoniques, soit par voie thermique entre 100 et 1600 C, soit en présence de proportions catalytiques de bases ou d'acides de Lewis entre 70 et 120 C, dans un système fermé, sous des pressions variant entre 4 et 9 bars0 Les produits de protection du bois renferment le composé d'addition acide borique/oxyde d'alkylène en proportions comprises entre environ 1 et 30% en poids. L'acide ortho-borique est un composé de départ. Les autres matières de départ sont des oxydes d'alkylène en C2 à C8 parmi lesquels les représentants aliphatiques conviennent particulièrement bien, par exemple l'oxyde d'éthylène, l'oxyde de propylène, les oxydes de 1,2- et de 2,3-butylène, l'oxyde d'isobutylène, ou des représentants araliphatiques, tels que l'oxyde de styrène. Les oxydes peuvent aussi être utilisés sous forme de mélanges. On obtient alors des mélanges d'acides boriques oxyalkylès. Comme solvants organiques non protoniques on entend, conformément à l'invention, des solvants ne portant pas d'atome d'hydrogène mobile dans la molécule. Les solvants peuvent entre polaires ou non polaires. Comme solvants polaires on citera, à titre d'exemples, l'acétone, le dioxanne, le diméthylformamide, le formamide, le diméthylacétamide, et comme solvant non polaire, par exemple le tétrachlorure de carbone. La réaction peut étre effectuée à des températures variant entre 100 et 1600 C, de préférence entre 120 et 150 C, en l'absence de catalyseur. On opère cependant, de préférence, en présence de bases ou d'acides de Lewis, étant donné que ces réactifs exercent un effet catalytique. Comme bases conviennent des amines tertiaires, par exemple la diméthyldodècylamine ou des quantités catalytiques d'un alcalin, comme l'hydroxyde de sodium, ou des alcoxydes, tels que le méthylate de sodium ou le butylate de potassium, et comme acides de Lewis, l'étbérate de fluorure de bore, le chlorure dsruminium ou le chlorure de zinc. On choisit dans ce cas des températures comprises entre 70 et 120 C, de préférence entre 80 et 1100 C. Dans ce mode opératoire, la réaction est avantageusement menée en introduisant le solvant non protonique dans un système fermé, par exemple un autoclave, et en ajoutant 20 à 200%, rapportés au poids du solvant, acide ortho-borique et, le cas échéant, 0,1 à 5%,rapportés au poids de l'acide ortho-borique, de bases ou d'acides de Lewis. On met ensuite le système sous pression en amenant l'oxyde d'alkylène en quantité une fois à cinq fois molaire rapporté à l'acide ortho-borique, de préfé rence trois à quatre fois molaire, conformément aux rapports molaires indiqués plus haut, et on~chauffe aux températures précitées comprises entre 70 et 1200 C, de préférence entre 80 et 1100C.La pression doit s'élever, selon l'invention, à 4 à 9 bars, de préférence à 5 à 7 bars. La durée totale de la réaction varie entre environ 3 et 8 heures, de préférence entre 5 et 6 heures. Une fois la réaction terminée, le contenu du récipient de réaction est mis à se détendre et le solvant et l'eau réactionnelle sont éliminés par distillation. Suivant la quantité et le type d'oxYde d'alkylène choisis, il reste des produits, de liquides à fortement visqueux, plus ou moins solubles ou insolubles dans l'eau, qui peuvent titre caractérisés par leur viscosité, la spectroscopie par infrarouge et la spectroscopie de masse. Des mesures de la viscosité effectuées, par exemple, à 20 C, donnent des viscosités de 1600 à 1700 centistokes pour les produits de propopylation, et d'environ 100 centistokes pour les produits de butoxylation. Des mesures spectroscopiques par infrarouge donnent des bandes B-0 vers 1 310 à 1 350 cm Dans la spectroscopie de masse, on obtient des fragments caractéristiques permettant de conclure que les- produits de la réaction, suivant les rapports molaires acide borique/oxyde d'alkylène choisis, constituent des esters cycliques, parmi lesquels on rencontre le plus souvent les substances présentant la structure suivante Les produits obtenus par le procédé selon l'invention peuvent, en partie, Btre épurés et fractionnés par distillation. On peut les utiliser sous forme de mélanges et individuellement. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples ciaprès. Les parties indiquées dans ces exemples sont en poids. EXEMPLE 1:- Acide ortho-borique/oxyde de 1,2-butylène. Dans un autoclave à agitateur en acier du type 18/8, on introduit 93 parties (1,5 mole) d'acide borique 93 parties de dioxanne et 2,79 parties (3% en poids rapportés à l'acide o-borique) de diméthyl-dodécylamine; on met ensuite sous pression en ajoutant en plusieurs portions, entre 130 et 140 C, 432 parties ( 6 moles) d'oxyde de 1,2-butylène. Temps de mise sous pression : 8 heures Pression : 7 atm. effet Température : 1380C Brassage ultérieur : 3 heures. On obtient un liquide brun limpide. Rapport de transfornation d'après la consommation d'oxyde : 1/3,6. Après avoir éliminé l'époxyde restant et le mélange dioxanne-eau réactionnelle et après distillation. sous vide poussé sé, on obtient les trois fractions suivantes : Fraction I: P.éb.0,7 57 C, 37 g nD20 1,4390 Fraction II :P.éb.0,5 120 - 1300C, 75 g n20 1,4400 - 1,4404 D D20 0,995 Fraction III t P.éb.0,5 145 -160 C, 17 g n20 1,4411 - 1,4444 D #20=98 cPo (98,6 cSt) (290 g de résidu résineux) EXEMPLE 2:- Acide orto-borique/oxyde d'éthylène Dans un autoclave d agitateur en acier du type 18/8 on introduit 248 parties ( 4 moles) d'acide o-borique 248 parties de dioxanne et 3,72 parties (1,5% en poids rapporté à l'acide o-borique) d'éthérate de BF3; on met sous pression en ajoutant en plusieurs portions, 528 parties ( 12 moles) d'oxyde d'éthylène entre 110 et 1200C, et en éliminant par distil- lation sous vide, entre 90 et 100 C/15 mmHg, l'oxyde dtéthylène n'ayant pas réagi ainsi que le mélange dioxan ne/eau réactionnelle. On obtient 775 parties d'un composé piteux et cireux, rappelant la vaseline. Rapport de transformation d'après la consommation d'oxyde : 1/3. Temps de mise sous pression : 6 heures Pression :7 atm.effect. Température: 110-115 C Brassage ultérieur: 3 heures. EXEMPLE 3:- Acide ortho-borique/oxyde de 1,2-butylène Dans un autoclave à agitateur en acier du type 18/8 on introduit : 93 parties (1,5 mole) d'acide o-borique 186 parties de dioxanne et 2,79 parties méthylate de sodium; on met sous pression en ajoutant en plusieurs portions, entre 135 et 1400C, 378 parties ( 5,25 moles) d'oxyde de 1,2-butylène. Temps de mise sous pression : 6 heures Pression: 7 atm. effect. Température : 13800. Brassage ultérieur : 3 heures. 11 parties d'acide ortho-borique n'ayant pas réagi sont séparées par succion d1avec la solution de dioxanne contenant de 11 eau réactionnelle. Rapport de transformation d'après la consommation d'oxydes : 1/2,5. après avoir élimine le mélange dioxanne/eau et l'époxyde n'ayant pas réagi et après distillation sous vide poussé, on obtient les trois fractions suivantes Fraction I : P.éb.0,1 53 - 55 C 23 parties d'une huile jaune clair. Praction II : P.éb.0,2 2 95 C / 14 parties d'une huile brun clair Traction III: P.éb.0,3 160 C / 42 parties d'une huile brun clair (90 g de résidu résineux) EXEMPLE 4:- Acide ortho-borique/oxyde de propylène Dans un autoclave à agitateur en acier spécial du type 18/8, on introduit 248 parties ( 4 moles) d'acide o-borique 7,44 parties (3% en poids rapportés à l'acide o-borique) de diméthyldodécylamine et 248 parties de dioxanne ; On met sous pression en introduisant, en plusieurs portions, entre 100 et 110 C, 928 parties ( 16 moles) d'oxyde de propylène, Temps de mise sous pression : 8 h Pression : 8 atm.effect. Dempé- rature 10600 Brassage ultérieur : 3 h. Après avoir éliminé l'oxyde de propylène en excès et le mélange dioxanne/eau réactionnelle, on obtient 1013 parties d'une huile jaune clair. d20 : 1,070 - 1,065 nD20: 1,444 #20: 1,695 cPo P.éb.760: 270 C Rapport de transformation d'après la consommation d'oxyde: 1/3,3. EXEMPLE 5:- Acide ortho-borique/oxyde de 2,3-butylène. Dans un autoclave à agitateur en acier spécial du type 18/8 ,on introduit 93 parties (1,5 mole) d'acide o-borique 93 parties de dioxanne et 2,79 parties ( 3% en poids rapportés à l'acide borique) de diméthyldodécylamine; on met sous pression en ajoutant, en plusieurs portions, entre 120 et 140 C, 432 parties ( 6 moles) d'oxyde de 2,3-butylène. Temps de mise sous pression : 8 h Pression : 8 atm.effect. Température: 138 C. Brassage ultérieur : 3 h. Après avoir éliminé l'époxyde restant et le mélange dioxanne/eau réactionnelle et après disti11ation sous vide poussé, on obtient trois fractions sous forme de liquides allant du jaune clair à l'incolore. Fraction I: P.éb.0,4 70 C(37 g) nD20 1,4324, #20=135 cPo (133,5 cSt) Fraction II: P.éb.0,4 90 C(22g) nD20 1,4330, #20=140 cPo (139,5 cSt) Fraction III: P.éb.0,4 146 C(95 g) nD20 1,4330, #20=145 cPo (143,5 cSt) (89 g de résidu résineux). EXEMPLE 6:- Acide ortho-borique/oxyde d'i-butylène Dans une autoclave à agitateur en acier spécial du type 18/8 ,on introduit simultanément 124 parties ( 2 moles) d'acide o-borique 62 parties de dioxanne et 3,72 parties ( 3% en poids rapportés à l'acide o-borique) de méthylate de sodium, on met sous pression, en introduisant en plusieurs portions, entre 140 et l500C, 504 parties ( 7 moles) d'oxyde d'iso-butylène. Temps de mise sous pression : 9 h Pression : 8 atm.effect. Brassage ultérieur : 3 h. Après avoir éliminé l'époxyde restant et le mélange dioxnnne/eau réactionnelle par distillation sous pression réduite on obtient 290 parties d'une huile jaune. Rapport de transformation d'après la consommation d'oxyde :1/1,15. P.éb.0,3 105 C #20 = 52,4 cPo nD20 1,028 pH 4,5 = (51 cSt) EXEMPLE 7:- acide ortho-borique/oxyde de styrène Dans un autoclave à agitateur en acier spécial du type 18/8, d'une capacité de 2 1, on introduit simultanément : 62 parties ( 1 mole) d'acide o-borique 62 parties de dioxanne 1,86 parties -( 3% en poids rapportés à l'acide o-borique) de diméthyldodécylamine et 360 parties ( 3 moles) d'oxyde de styrène; on chauffe lentement et on brasse pendant 6 heures à 1500C en atmosphère d'azote. Après s avoir éliminé le dioxanne sous vide, on obtient 350 parties dtun produit brun rouge, fortement visqueux, insoluble dans l'eaux Rapport de transformation d'après la consommation d'oxyde : 1 / 2,4. EXEMPLE 8:- Pour préparer un produit huleux pour la protection du bois, contenant 7,5% d'un composé d'addition acide borique/oxyde de propylène, on mélange 7,5 parties du composé d'addition (cf. exemple 4) avec 13,7 parties d'une résine alkyde à teneur moyenne en huiles (20% de résine solide). On ajoute ensuite 47,3 parties d'une fraction d'essence contenant des aromatiques, on filtre, le cas échéant, en vue d'éliminer les impuretés, et on complète à 100 parties, par addition d'une fraction d'essence contenant des aliphatiques. EXEMPLE 9 :- Comme décrit à l'exemple précédent, on prépare un produit huileux pour la protection du bois, contenant 15,1% de matière active. Â la place de 47,3% d'une fraction essence contenant des aromatiques, on n'en utilise par contre que 39,7 parties. EXEMPLE 10:- Pour vérifier l'efficacité vis-à-vis des champignons détruisant le bois, on enduit de petits blocs ( 50 x 25 x 15 mm) en aubier de pin et en hêtre avec 200 gXm2 de surface de bois d'une préparation huileuse de produit de protection du bois (ci. exemples 8 et 9). Après avoir laissé reposer pendant quatre semaines, on place les blocs traités, en mdme temps. que des blocs non traités, dans des coupelles de verre renfer halant, dans un milieu nutritif, les champignons Coniophora Cerebella et Polystictus (coriolus) versicolor. Les coupelles sont ensuite mises en incubation dans une chambre climatique à une température de 220C et à une humidité relative de l'air de 70%. après une durée d'essai de quatre mois, on débarrasse les balboa du mycélium adhérent et on les sèche. On vérifie ensuite la perte de poids et le degré de destruction du bois. ...% de produit d'addi- Coniophora Cerebel- Polystictus versi tion acide borique/oxyde la (bois de pin) color (bois de de propylène dans la hêtre) Perte de Degré de préparation poids destruc- Perte de Degré ...% tion poids de ..% destruc tion 7,5 0 1 2 2a 15,1 0 1 0 1 Témoin (non traité) 21 3b/4a 18 3b Eche11e d'évaluation 1 intact 2a faible attaque par endroits 2b faible attaque générale 3a forte attaque par endroits 3b forte attaque générale 4a entièrement détruit par endroits 4b destruction totale. EXEMPLE 11 :- À un mélange aqueux de colle à bois à base d'un polycondensat urée-formaldéhyde on ajoute, comme agent de protection, le produit d'addition acide borique/oxyde de propylène.Onencolle avec les mélanges de liant des copeaux de entre et d'épicéa en utilisant des quantités de liant telles qu'il y ait 9 parties de résine (poids de l'extrait sec) pour 100 parties de copeaux.Les copeaux enduits de liant sont comprimés à une température de 1650C pour obtenir des panneaux de particules une épaisseur de 18 mm; la durée de compression est de 6 minutes On calcule la quantité de produit de protection de manière que les panneaux finis renferment, rapporté aux copeau secs, 7,5% de produit d'addition acide borique/oxyde de propylène. A titre de comparaison, on fabrique des panneaux de particules pour lesquels on ajoute aux copeaux de bois, aprèsen collage, de l'acide borique en proportion de 24 rapportés aux copeaux secs. 2% d'acide borique correspondent à la teneur en acide borique de 7,5% de produit d'addition acide borique/oxyde de propylène. On découpe les panneaux de particules en éprouvettes de 50 x 25 x 18 mm et on examine leur résistance à l'attaque des champignons détruisant le bois : c.oniophora cerebella et Polystictus versieolor, et des moisissures Aspergillus niger et Trichoderma viride. On place les éprouvettes sur des plaques de verre traitées au biomalt-agar-agar nutritif et recouvertes des champignons détruisant le bois; l'incubation est effectuée à 220C. Après une durée d'essai de 16 semaines ,on vérifie le degré du développement des champignons sur les éprouvettes. De façon analogue, on effectue l'essai avec les moisissures; dans ce cas , on ne poursuit l'essai que pendant 14 jours, étant donné qu'après ce temps, les éprouvettes non traitées sont complètement moisies0 Eprouvette Degré du développement des champignons sur Adjonction le bois après 16 semaines de fongicide Coniophora cerebella et Polystictus versicolor 7,5% de produit O O d'addition acide borique/ oxyde de propylène 2% d'acide borique (produit témoin) 2 1 sans traitement 3 3 Eprouvette Degré du développement des moisissures après 14 AdJonction jours de fongicide Aspergillus niger Trichoderma viride 7,5% de produit O 0 d'addition acide borique/ oxyde de propylène 2% d'acide borique (produit témoin) 1 2 sans traitement 3 3 O éprouvette non recouverte 1 Eprouvette recowerte sur les faces latérales 2 éprouvette largement recouverte 3 Eprouvette complètement recouverte. - R E V E N D I C A T I O N S 1.- Produit de protection du bois, caractérisé par le fait qu'il contient un produit d'addition de l'acide borique avec un oxyde d'alkylène. 2.-Produit de protection du bois selon la revendication 1, contenant un support solide ou liquide. 3.- Procédé de préparation d'un produit de protection du bois, selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on mélange un support solide ou liquide avec un produit d'addition de l'acide borique avec un oxyde d'alkylène. 4.- Procédé de protection du bois contre la destruction par des insectes ou des champignons, caractérisé par le fait qu'on traite le bois avec un produit d'addition de l'acide borique avec un oxyde d'alkyiène. 5.- Bois protégé contre l'attaque des insectes ou des champignons, caractérisé par le fait qu'il est traité avec un produit d'addition de l'acide borique avec un oxyde d'alkylène. 6.- Procédé de préparation d'un produit d'addition de l'acide borique avec un oxyde d'alkylène, caractérisé par le fait qu'on fait réagir un oxyde d'alkylène en C2 à C8 avec l'acide ortho-borique dans un rapport molaire compris entre 5/1 et 1/1, en présence de solvants organiques non protoniques, soit par voie thermique entre 100 et 1600C, soit en présence de proportions catalytiques de bases ou d'acides de Lexis entre 70 et 1200C dans un système fermé, sous des pressions variant entre 4 et 9 bars. 7. Produit d'addition de l'acide borique avec un oxyde d'alkyi ène1 caractérisé par le fait outil est préparé selon le procédé de la revendication 6.