применение бифентрина с клеем в древесных материалах

Формула изобретения

1. Клей для борьбы с вредителями, которые поражают древесину или древесные изделия, который содержит смолу и бифентриновый состав, в котором бифентрин в составе присутствует в виде частиц размером 1 мкм или более.

2. Клей по п.1, в котором смола является фенолформальдегидной смолой.

3. Клей по любому из пп.1 или 2, в котором концентрация бифентрина в клее составляет около 25 г а.и./м³.

4. Способ консервирования древесного изделия, содержащий стадии использования клея для соединения древесных субкомпонентов изделия, причем клей содержит бифентриновый состав, при этом бифентрин в составе присутствует в виде частиц размером 1 мкм или более, и смолу в качестве ингредиентов.

5. Способ по п.4, в котором изделием является фанера и субкомпонентами являются шпоны, из которых фанеру конструируют.

6. Способ по п.4 или 5, при котором бифентрин вводят в производственный процесс путем добавления фенолформальдегидной смолы к замесу клея, причем смола содержит бифентрин.

7. Способ по п.4 или 5, при котором бифентрин вводят в производственный процесс приготовлением замеса клея, содержащего бифентрин, затем использованием клея.

8. Способ по п.4 или 5, при котором бифентрин вводят в производственный процесс приготовлением замеса клея без бифентрина в нем, затем добавлением в устройство для транспортирования клея перед нанесением клея.

9. Способ по п.4, при котором изделием является одно из группы, содержащей слоистый пиломатериал на основе шпона, изделия с шпоновым соединением, ориентированные скрученные доски, скрученные доски, клееный слоистый пиломатериал, древесно-стружечные плиты или плиты средней плотности.

10. Древесное изделие, содержащее древесные субкомпоненты, которые соединены клеем, причем клей содержит бифентриновый состав и смолу, при этом бифентрин в составе присутствует в виде частиц размером 1 мкм или более.

11. Изделие по п.10, где клей высвобождает бифентрин в концентрации около 25 г а.и./м ³.

12. Изделие по п.10, в котором субкомпоненты являются слоями фанерного изделия.

13. Изделие по п.10, которое является фанерой, имеющей толщину шпона 2,5 мм или более.

14. Изделие по п.10, которое является одним из группы, содержащей слоистый пиломатериал на основе шпона, изделия с шпоновым соединением, ориентированные скрученные доски, скрученные доски, клееный слоистый пиломатериал, древесно-стружечные плиты или плиты средней плотности.

15. Изделие по п.10, в котором смола является фенолформальдегидной смолой.

16. Клей по любому из пп.1 или 2, в котором концентрация бифентрина в клее составляет около 25-100 г а.и./м ³.

17. Способ по п.4, в котором концентрация бифентрина в клее составляет около 25-100 г а.и./м³ .

18. Клей по п.1 дополнительно содержит муку.

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Изобретение относится к древесине и консервированию древесины и более конкретно к обработке древесины, древесных композиционных материалов, изделий на основе фанеры и конструкционных древесных материалов во время производства для защиты против поражения разрушающими древесину организмами (например, термитами, жуками и сверлильщиками). Активный ингредиент наносят посредством добавления к смоляной или клеевой системе, и результатом этого является обработка изделия на основе древесины через клеевую обработку. Клеевые обработки могут быть использованы как отдельно взятый способ или использованы в сочетании с поверхностными обработками древесины и конструкционных древесных материалов с использованием бифентрина или других синтетических пиретроидов и/или активных химикатов.

Изобретение также относится ко всем изделиям, обработанным указанными способами и активными химикатами.

Уровень техники

Бифентрин является синтетическим пиретроидным инсектицидом/акарицидом, который классифицируют как не-циано пиретроид. Активный ингредиент эффективен для поражения вредителей как при контактном действии, так и через желудок. Как и большинство синтетических пиретроидов, бифентрин активен против широкого диапазона вредителей, включая жесткокрылых, двукрылых, разнокрылых, перепончатокрылых, однокрылых, равнокрылых, чешуекрылых, прямокрылых, а также некоторые виды клещей. Бифентрин в настоящее время зарегистрирован в некоторых странах мира для борьбы с широким диапазоном вредителей. Бифентрин широко используется как на сельскохозяйстенном, так и на не сельскохозяйственном рынках, включая, но без ограничения указанным хлопок, мелкозерные хлеба, овощи, дерн и декоративные растения, профессиональную борьбу с вредителями, тепличное хозяйство, защиту зерна, домашнее садоводство и борьбу с москитами. Однако уровень техники в этой области не указывает, что он использовался в отрасли консервирования лесоматериалов для борьбы с подземными термитами прежде данного изобретения.

Испытания продемонстрировали, что при использовании с обычными способами обработки в лесной промышленности требуются очень низкие нормы бифентрина, чтобы защитить древесину от нападения термитов (напр., Coptotermes spp, Mastotermes darwiniensis и Reticulitermes spp). Пределы норм нанесения от 1 до 20 г а.и./м ³ (грамм активного ингредиента) в зависимости от целевых видов.

Стандартные способы обработки в Австралии и в мире в настоящее время требуют некоторого проникновения консерванта в древесину. Это может быть достигнуто прессованием в вакууме системами вакуум-вакуум, в которых используются сосуд для обработки и дорогостоящее периферическое и компьютеризованное оборудование. Время процесса, необходимое для обработки лесоматериала, изменяется в зависимости от изделия, но обработка древесины занимает по меньшей мере 45 минут. Пропитка консервантом может быть также достигнута путем диффузии, процесса, в котором используется менее дорогостоящее оборудование, но требуется значительно больше времени и более высоких уровней удерживания сырья. Влажность древесины является одним из наиболее важных параметров, который контролирует периоды времени диффузии. Требуется, чтобы влажная древесина достигала диффузии в пределах коммерческих ожиданий. Полная пропитка зеленой заболони древесины сосны замечательной (Pinus radiata) на толщину 90 мм может быть достигнута в течение от 4 до 8 недель.

Включение консервантов и активных химикатов в клеи во время производства композиционных древесных материалов было испытано во многих случаях и даже используется промышленностью на протяжении нескольких лет. Современный перечень продуктов, используемых таким образом, не вполне отвечает всем требованиям промышленности.

Например, триоксид мышьяка является высокотоксичным неорганическим материалом, применение которого сопряжено с исключительно высоким риском. В большинстве западных стран продукт был запрещен для применения за исключением ограниченного использования для узко специфических целей. Борат цинка является другим неорганическим соединением, которое необходимо использовать в больших количествах, чтобы быть эффективным. Он является специфическим для композиционных материалов на основе частиц, но не для изделий из древесины на основе шпона.

Несколько органофосфатных инсектицидов (Phoxim & Chlorpyrifos) были исключены недавно из перечня австралийской карантинной инспекционной службы (AQIS). Китай и Япония запретили в настоящее время применение этих продуктов в качестве консервантов древесины для борьбы с термитами. Исследования CSIRO показали, что обработки хлорпирифосом при нормах, указанных различными стандартами, недостаточны, чтобы защитить изделия от поражения термитами.

Другие синтетические пиретроиды, например дельтаметрин, лямбда-цигалотрин, перметрин, как было обнаружено, являются либо слишком раздражающими, либо нестабильными в условиях высокого рН (приблизительно 90% перметрина, как показано, неэффективно, когда его используют для изделий на основе шпона, изготовленных с фенолоформальдегидными смолами).

До этого изобретения лесная промышленность и производство композиционных древесных материалов не имели эффективной возможности для соответствующей обработки с использованием добавления консервантов или термитицидов к клеевой смеси во время производства изделий.

Данные процессы обработки конструкционных древесных материалов с добавлением бифентрина в клеевой шов во время производства клееной фанеры, LVL, OSB и древесно-стружечных плит не известны как используемые в Австралии или в какой-либо другой стране.

Обнаружено, что бифентрин имеет специфические свойства, которые делают его кандидатом для такого типа обработки. Бифентрин является стабильным в условиях высокого рН и повышенной температуры, сильно связывается с органическими материалами (древесиной) и является значительно менее растворимым в воде, чем какие-либо другие активные ингредиенты, использованные или испытанные для применения в прошлом. Бифентрин не представляет никаких профессиональных проблем для здоровья или безопасности и не выделяет загрязняющих агентов, когда обработанный продукт сжигают.

Задачи и сущность изобретения

Соответственно, задача данного изобретения - обеспечить смолистые системы для клеевого шва, содержащие бифентрин, и способы и аппарат для применения таких смолистых систем для клеевого шва с бифентрином, а также древесные или конструкционные древесные материалы, изготовленные с использованием указанных смолистых и клеевых систем.

Наилучший вариант осуществления и другие

варианты изобретения

Обнаружено, что бифентрин также является очень эффективным в качестве добавки к клеевому шву для защиты конструкционных и восстановленных древесных изделий против поражения термитами или другими насекомыми.

При использовании бифентрины в качестве добавки для фенолоформальдегидных (PF) смол требуется около 25 г а.и./м³ и 100 г а.и./м³, чтобы защитить изделие против поражения подземными термитами (Coptotermes spp и Mastotermes darwiniensis, соответственно). Размерность "г а.и./м ³" относится к граммам активного ингредиента на кубический метр.

Исследования, проведенные с помощью испытания во вращающемся барабане, которое описано протоколами Australasian Wood Preservation Council (AWPC) с использованием 9-слойной фанеры из шпона толщиной 2,5 мм, обработанной бифентрином в качестве добавки в клеевой шов. Результаты подтверждают, что низкие нормы 25 г а.и./м³ и 100 г а.и./м ³ бифентрина достаточны, чтобы предотвратить поражения образцов подземными термитами (Coptotermes acinaciformis и Mastotermes darwiniensis, соответственно). В таблицах 1 и 2 показаны эти результаты.

Таблица 1 Средняя потеря массы (%) фанеры из хвойной древесины, обработанной бифентрином в качестве добавки в клеевой шов и открытой для доступа подземных термитов (Mastotermes darwiniensis)
Обработка	Удерживание (г а.и./м 3)	Конструкция фанеры	Средняя потеря массы (%)	Стандартная ошибка (SE)
Необработанная	0	9 х 2,5	77,9	12,5
Бифентрин	25	9 х 2,5	10,1	2,4
Бифентрин	50	9 х 2,5	7,3	1,6
Бифентрин	75	9 х 2,5	3,1	1,1
Хлордан	800	9 х 2,5	12,9	2,4
Фоксим	700	9 х 2,5	68,7	10,5
(Ссылка: CSIRO номер контракта FFP 00/290 номер сообщения 995)
Таблица 2 Средняя потеря массы (%) фанеры из хвойной древесины, обработанной бифентрином в качестве добавки в клеевой шов и открытой для доступа подземных термитов (Coptotermes acinaciformis)
Обработка	Удерживание (г а.и./м 3)	Конструкция фанеры	Средняя потеря массы (%)	Стандартная ошибка (SE)
Необработанная	0	9 х 2,5	89,4	3,0
Бифентрин	25	9 х 2,5	1,9	1,0
Бифентрин	50	9 х 2,5	0,5	0,4
Бифентрин	75	9 х 2,5	0,7	0,2
Хлордан	800	9 х 2,5	1,4	0,4
Фоксим	700	9 х 2,5	29,6	9,0
(Ссылка: CSIRO номер контракта FFP 00/290 номер сообщения 995)

Более поздние исследования были проведены, чтобы продемонстрировать, что бифентрин, добавленный к клеевому шву конструкционных и восстановленных древесных изделий, эффективен для предотвращения поражения термитами изделий, изготовленных с s шпоном, на глубину вплоть до 3,2 мм. Эти исследования были проведены в лабораторных условиях в соответствии с протоколами AWPC. Результаты подтверждают, что подземные термиты (Coptotermes acinaciformis) не пронизывают клеевой шов под каким-либо углом при нормах 25 г а.и./м³. Это также демонстрирует, что фанера, изготовленная с использованием 2,5 мм шпона, эффективна в предотвращении поражения Mastotermes darwiniensis. (CSIRO номер контракта FFP 00/290 номер сообщения 995, CSIRO номер контракта FFP 01/273 номер сообщения 1137).

Другие исследования, проведенные CSIRO, также подтверждают, что сочетание добавок в клеевой шов и поверхностной обработки должно остановить нападение подземных термитов (Mastotermes darwiniensis) при нормах ниже, чем 100 г а.и./м³. Результаты показывают, что добавление 50 и 25 г а.и./м³ бифентрина через клеевой шов и 20 г а.и./м³ в облицовочные шпоны обеспечивали контрольный эквивалент обработки стандалоном через клеевой шов, проводимой при норме 100 г а.и./м ³. (CSIRO номер контракта FFP 02/337 номер сообщения 1301).

На отпугивающий эффект бифентрина в качестве добавки в клеевой шов значительно влияет размер частиц. Это особенно важно, когда изделия на основе шпона собирают с облицовочными шпонами глубиной 3,2 мм или более. В случае составов, которые содержат частицы (активного ингредиента) среднего размера 0,1 мкм или менее, будет необходима и обработка через клеевой шов, и поверхностная обработка, чтобы остановить атаку термитов на конструкционный древесный материал. Однако, когда средний размер частиц 1-10 мкм, поверхностная обработка не требуется. Чтобы подтвердить эту концепцию CSIRO, были проведены испытания в лабораторных условиях согласно AWPC. Результаты подтверждают эту новую концепцию. Обнаружено, что, когда в композиционных материалах на основе шпона использован шпон толщиной 3,2 мм или более, то при равных загрузках составы с более крупными размерами частиц будут лучше защищать внешний шпон изделия. Это поясняется в следующей таблице.

Таблица 3 Потеря массы (% мас./мас.) фанеры, обработанной бифентрином, в результате нашествия термитов
Обработка		Потеря массы, % мас./мас. в результате нашествия термитов в соответствии с размером частиц бифентрина		Значительные различия
G бифентрина клеевого шва, м 3 продукта	Облицовочный шпон, г/м3 облицовочного шпона	0,1 мкм	1-10 мкм
25	5	3,0 (0,4)	3,0 (0,4)	Нет
25	0	7 (0,3)	2,4 (0,2)	Да
Значительные различия		Да	Нет

(Ссылка: CSIRO номер контракта FFP 02/337 номер сообщения 1301; предварительные данные Jim Creffield 2003 для сравнения состава бифентрина).

Чтобы иметь такой же эффект, как составы, которые содержат более крупные частицы бифентрина, соствы с малым размером частиц будут требовать более высоких загрузок для достижения подобных результатов (Ссылка: CSIRO номер контракта FFP 02/337 номер сообщения 1301; предварительные данные Jim Creffield 2003 для сравнения состава бифентрина).

Примеры состава, который может быть использован, включают микроэмульсии, где размеры частиц очень малы и внешний вид раствора полупрозрачный, примерами этого являются состав 3 г/л МЕ (Talstar 3 МЕ); эмульсионные концентраты, где размеры частиц в среднем 0,1 мкм в диаметре, примером этого является Bistar ЕС 100 г/л (2,5% до 24% ЕС); суспензионные концентраты, где средний размер частиц обычно между 1-10 мкм, примером этого является Bistar 80 SC; текучие составы и составы на основе смачиваемого порошка (WP), например Talstar 10 WP, который содержит более крупные частицы, чем суспензионные концентраты. Данное изобретение не исключает других типов состава, содержащего бифентрин, или какого-либо состава, где бифентрин находится в сочетании с другими активными ингредиентами.

Бифентрин стабилен при высоких рН и высоких температурах. Фенолоформальдегидные смолы имеют рН выше 12. Фенолформальдегид является наиболее широко распространенной смолой, используемой для производства фанеры и LVL. При таком высоком уровне рН разлагается большинство обычных органических термитицидов, бифентрин является редким исключением. Это было подтверждено в исследовании, проведенном QFRI, где никакого разложения не наблюдалось в течение 24 часов после смешивания бифентрина со смолами PF (Queensland Forest Research Institute Report, подготовленный Michael Kennedy - The Stability of Bifenthrin in Liquid Glues Report 1: Stability in Phenol-Formaldehyde plywood glue 2001). Эта стабильность предполагается для других типов смол, используемых в промышленности, названных мочевиноформальдегидными, мочевино- и меламиноформальдегидными, полиуретановыми, акриловыми, эпоксидными и изоцианидными смолами. В таблице 4 показаны типичные пороги разложения или верхние пределы для бифентрина и обычных органических термитицидов.

Таблица 4 рН и температурные пределы разложения для нескольких органических термитицидов
Активное вещество	Температура оС	рН
Перметрин	140-150	7,7
Циперметрин	220	4-7,7
Дельтаметрин	140-190	8
Бифентрин	180-240	9,2

Было продемонстрировано путем широких исследований, проведенных во время промышленного изготовления фанеры и LVL, что при использовании состава, содержащего бифентрин с размерами частиц выше 1 мкм, наблюдаемое разложение меньше, чем разложение, наблюдаемое в составах бифентрина с размерами частиц менее чем 1 мкм.

Широкие исследования продемонстрировали, что бифентрин можно дозировать в клеевой шов во время замеса смоляной смеси или непосредственно перед тем, когда клеевую смесь используют в устройстве для распределения клея, или на каком-нибудь промежуточном участке между замесом смоляной смеси и нанесением клея на слои, или прежде, чем смолу смешивают в пригодный для применения клей.

Примером того, как смешивать состав бифентрина во время смешивания клея, является следующее: (а) рассчитывают распределение или использование клея в композиционном изделии, например, что оно равно 70 кг/м ³ конкретного изделия, (b) рассчитывают добавки, необходимые для достижения 25 г/м³, (с) количество бифентрина рассчитывают делением 25 г на 70 кг клея, результатом этого является 0,36 г бифентрина на килограмм клея.

Если используемым составом является Bistar 80 SC, который содержит 80 г/л бифентрина, тогда 0,36 г бифентрина будет содержаться в 4,5 мл состава. Согласно величине замеса клея, например 2000 кг, требуется добавить 9 л состава в клеевую смесь.

Есть несколько рецептов клеев, содержащих фенолоформальдегидные смолы. Следующее является примером приготовления 1000 кг замеса клея на основе смолы:

615 кг фенолоформальдегидной смолы,

119 кг пшеничной муки,

50 кг муки макадамии,

211,5 л воды,

4,5 л Bistar 80 SC.

Мука в клеевой смеси является агентом, добавляемым для улучшения растекаемости.

Состав бифентрина может быть добавлен к клеевой системе на нескольких стадиях производственного процесса, примерами этого являются: (а) добавление его к смоле или одному компоненту смолы. Это может быть сделано поставщиком смолы или конечным потребителем; (b) добавление во время замеса клея; (с) добавление на линии подачи или транспортировки клея перед доставкой клея к оборудованию, используемому для распределения клея на слоистые материалы, или (d) добавление непосредственно в резервуары оборудования, используемого для распределения клея на слои.

Когда требуется дополнительная защита поверхностей, прессованные изделия могут быть обработаны обрызгиванием поверхностей перед тем, как они остынут. Этого обычно не требуется, когда размер частиц бифентрина около 1 мкм или более. Тепло в изделии будет создавать эффект горячего-холодного, который будет обеспечивать проникновения наносимого раствора в поверхность. Поверхностные обработки могут быть также проведены на холодной поверхности. В этом случае можно полагаться на образование трещин как пути для проникновения химиката. Несмотря на тот факт, что проникновение химиката, когда его разбрызгивают на холодные поверхности, обычно не такое хорошее, как тогда, когда его разбрызгивают на теплые поверхности, это может быть улучшено путем увеличения концентрации химиката, увеличения привеса и более сильного смачивания поверхностей или путем добавления поверхностно-активных веществ и химикатов, которые способствуют улучшению пропитки поверхностей раствором.

Поверхностная обработка поверхностей может быть осуществлена погружением, нанесением валиком, щеткой, поливанием, рассеиванием и разбрызгиванием. Эти системы могут быть установлены на различных участках LVL, фанерного или другого завода, который производит конструкционные и восстановленные материалы, или на линии, или как отдельный и особый процесс. Это зависит от оборудования производственной линии или линий данного завода.

Изобретение относится к продуктам, обработанным указанными способами и активными веществами. Примеры их включают без исключения каких-либо других продуктов, которые обрабатывают подобным образом:

фанеру,

слоистые пиломатериалы на основе шпона (LVL),

изделия с шиповым соединением,

плиты с ориентированными стренгами (SB),

плиты, усиленные стренгами (SB),

клееные слоистые пиломатериалы (Glu-Lam),

древесно-стружечные плиты,

плиты средней плотности (MDF),

плотную древесину

и какое-либо сочетание перечисленных выше продуктов.

Бифентрин может быть добавлен в клеевые системы, как описано в данном изобретении, один или в сочетании с другими добавками. Примерами этих добавок являются фунгициды и антипирены, но не исключая другие добавки.

Полезными эффектами применения бифентрина в качестве добавки в клеевой шов, в соответствии с указаниями изобретения, являются:

1) низкие нормы применения;

2) разложение бифентрина из-за повышенного рН является минмальным в течение 24-48 часов, что позволяет осуществлять дозирование смолы в больших объемах;

3) разложение бифентрина из-за сочетания высокого рН смолы и температуры процесса производства является приемлемым; разложение в коммерческой ситуации менее чем 50%.

Подобным образом бифентрин может быть добавлен к клеевому шву во время производства конструкционных древесных материалов, в которых используются другие смоляные системы, например мочевино- и меламиноформальдегидные, мочевиноформальдегидные смолы, резорциновый клей, полиуретаны, изоцианаты, ПВХ, акриловые смолы, изоцианаты полиэтилена и сочетания или гибриды указанных примеров без исключения других смол и клеевых систем. Полезными эффектами являются следующие.

1. Требуются очень низкие нормы применения.

2. Приемлемое разложение из-за рН смолы и температуры процесса.

3. Легкость устранения законченного изделия благодаря низкому или незначительному выделению диоксина во время сжигания отходов, содержащих бифентрин.

Хотя изобретение описано со ссылкой на конкретные предпочтительные варианты выполнения, они не должны интерпретироваться как ограничения объема или сущности изобретения, которые отражены в формуле изобретения.