СПОСОБ И КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КЛЕЕНЫХ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ И РАЗРУШИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
METHOD AND COMPOSITION FOR PROTECTING GLUED WOOD MATERIALS FROM EFFECT AND DAMAGING EFFECT OF MICROORGANISMS

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к противогрибковым консервантам для древесных материалов.
Предпосылки изобретения
Древесина, как биологический материал, подвергается воздействию грибков и насекомых. Эти организмы могут повредить внешнему виду и значительно уменьшить конструкционную прочность древесины. Применяя фунгициды и/или инсектициды, можно защитить древесину и изделия из нее от разрушения такими организмами. Такая обработка может значительно увеличить срок годности изделий из древесины, особенно пиломатериалов, с низкой природной прочностью, например, таких как сосна и других хвойных пород.
Для некоторых изделий из древесины непригодны общепринятые методы обработки консервантами. Например, обработка водным медьхромарсенатом («ССА») для ламинированных шпонов, материалов на основе опилок и волокнистых материалов не может быть применима без значительного снижения качества и потери материала.
Другой вид послепроизводственной обработки указанных материалов летучим органическим растворителем - консервантом («LOSP») - дорогостоящий и требует дополнительных стадий для завершения обработки, что приводит к дополнительным расходам.
Одним из излюбленных способов некоторых производителей изделий из древесины является введение консерванта в клей в процессе изготовления. Такой способ может быть использован для любого древесного материала, состоящего из относительно тонких или небольших частиц, таких как древесное волокно, древесная крошка или опилки и тонкий шпон. Под эту категорию также подпадают фанера, плита из многослойного шпона (LVL), древесноволокнистая плита средней плотности (MDF), вафельная плита / древесноволокнистая плита / древесноволокнистая плита с ориентированным расположением волокон (OSB) и древесностружечная плита.
Основные трудности, связанные с применением указанного способа, заключаются в природе клеев, используемых в процессе производства, и типа соединений, подходящих для обработки.
В основном, клеи для древесных материалов имеют высокое значение рН (9-12) или обладают высокой реакционной способностью (например, клеи на основе изоцианатов). Так, добавление соединения в такую среду может привести к быстрому расщеплению молекулы.
Другой проблемой для обеспечения устойчивости добавляемого соединения являются условия отверждения клеев. Зачастую это высокая температура (~170°С) в системе высокого давления.
Такие условия требуют, чтобы любой добавляемый консервант был достаточно устойчив и сохранял хотя бы часть своей активности в течение срока эксплуатации продукта.
3
3
3
3
Из предыдущего уровня техники известно, что триазолы, как правило, эффективны в отношении Basidiomycetes - грибков, вызывающих гниение древесины. Наиболее часто используемые для защиты плотной древесины триазолы - тебуконазол и пропиконазол. Количество активной добавки, необходимой для защиты древесины от гниения, как было показано, составляет порядка от 50 г/м древесины до 300 г/м древесины для тебуконазола и от 220 г/м до 490 г/м древесины для пропиконазола. Также было показано, что эти два производных триазола в некоторых случаях могут действовать синергетически.
Кроме того, также известно, что вследствие природы клеевых систем, упомянутые выше триазолы, проявляющие активность при ламинировании плотной древесины, в случае обработки клеевых швов необходимо добавлять к клеевой смеси в больших количествах по причине последующего разрушения в процессе или по причине неравномерного распределения в древесных материалах.
В связи с этим сохраняется потребность в консерванте для древесных материалов, который может быть использован при производстве древесных материалов.
Неожиданно было обнаружено, что триадимефон и триадименол могут быть использованы в качестве консервантов для защиты древесных материалов от воздействия и разрушительного действия микроорганизмов, особенно грибков.
Неожиданно выяснилось, что триадимефон и триадименол стабильны в условиях обработки клеевых швов и поэтому могут быть использованы в качестве консервантов при производстве клееных древесных материалов. В некоторых случаях в щелочной среде триадимефон превращается в триадименол, который стабилен в этих условиях и который также проявляет требуемые биологические свойствами.
Объекты изобретения
3
Первым объектом настоящего изобретения является способ защиты клееных древесных материалов от воздействия и разрушительного действия микроорганизмов путем их обработки триадимефоном и/или триадименолом, которые добавляют к клею, выбранному из группы, включающей смолы на основе карбамида или карбамидфенола, системы на основе поливинилового спирта и полимерный метилендифенилдиизоцианат, непосредственно в процессе производства клееных древесных материалов, при этом триадимефон используют в количестве 100-800 г/м.
3
Второй объект изобретения - композиция для защиты клееных древесных материалов от воздействия и разрушительного действия микроорганизмов, содержащая клей, выбранный из группы, включающей смолы на основе карбамида или карбамидфенола, системы на основе поливинилового спирта и полимерный метилендифенилдиизоцианат, и триадимефон и/или триадименол в количестве, обеспечивающем норму расхода триадимефона, равной 100-800 г/м клееных древесных материалов.
Детальное описание изобретения
(±)-1-(4-хлорфенокси)-3,3-диметил-1-(1Н-1,2,4-триазол-1-ил)бутан-2-он (триадимефон) - известное соединение триазола, используемое в сельском хозяйстве в качестве фунгицида, особенно для борьбы с базидиомицетами.
Триадимефон имеет спиртовой аналог (±)-1-(4-хлорфенокси)-3,3-диметил-1-(1H-1,2,4-триазол-1-ил)бутан-2-ол (триадименол), который проявляет подобную активность и используется для аналогичных целей. Эти новые соединения при использовании для сельскохозяйственных нужд заменяются новейшими соединениями триазола, такими как пропиконазол и тебуконазол, из-за из высокой активности при низкой рабочей концентрации.
Таблица 1
Рабочие концентрации выбранных триазолов для сельскохозяйственных нужд
Действующее соединение
Пределы рабочих концентраций, г/га (сельскохозяйственные нужды)<sup>1</sup>
пропиконазол
100-150
тебуконазол
100-250
триадимефон
125-500
триадименол
125-500
<sup>1</sup>Данные приведены из The Pesticide Manual, 12<sup>th</sup> Edition. British Crop Protection Council, Farnham, Surrey, UK. 2000
При применении триазолов в древесных материалах, таких как древесноволокнистая плита, древесностружечная плита, древесноволокнистая плита средней плотности (MDF), фанера и плита из многослойного шпона (LVL), в частности в клеевых швах, уровень качества продукции не соответствует ожидаемому при упомянутом выше содержании действующего вещества.
Неожиданно было обнаружено, что в этих условиях триадимефон и триадименол проявляют исключительную и постоянную эффективность при неожиданно низком уровне содержания. Это означает, что достигается повышенный уровень качества продукции при добавлении малых количеств триадимефона/триадименола.
При использовании в клеевых швах в щелочных условиях, например в случае фенолформальдегидных (PF-) клеев, триадимефон может быть восстановлен в спиртовой аналог - триадименол, который неожиданно проявляет активность, аналогичную активности триадимефона.
Таблица 2
Эффективная скорость подачи для тебуконазола, пропиконазола и триадимефона
<sup>1</sup>Рабочая концентрация, г a.i./м<sup>3</sup>
<sup>2</sup>Эффективность по отношению к выявленному организму (выражается как потеря веса в % в стандартной сгнившей пробе, содержащей Tyromyces palustries в качестве выявленных частиц)<sup>1</sup>
Тебуконазол
Пропиконазол
Триадимефон
80
9.2
-
-
100
-
20.5
3.7
160
20.9
-
-
200
-
7.6
0.5
320
6.3
-
-
400
-
21.4
0.9
640
18.5
-
-
800
-
1.8
1.4
Необработанное
17.5
Торговый стандарт <sup>3</sup>LOSP
5.8
<sup>1</sup>В месте нанесения фенолформальдегидного клея в процессе производства фанеры, полученной из pinus spp
<sup>2</sup>С использованием процедуры Japan Wood Preservers Association Standard Test
<sup>3</sup>Летучий органический растворитель-консервант (оксид трибутилолова)
Новая природа такой активности, проявляемая триазоловыми молекулами триадимефона и триадименола, особенно подходит для защиты клееных древесных материалов от воздействия микроорганизмов, особенно некоторых грибков, вызывающих гниение.
Способ настоящего изобретения, предпочтительно, обеспечивает защиту клееных древесных материалов от вредного воздействия и разрушительного действия грибков.
Примерами грибков, оказывающих разрушительное действие на древесину, являются:
Chaetomium, такой как chaetomium globosum или
chaetomium alba-arenulum
humicola grisea
petriella, такой как petriella setifera
trichurus, такой как trichurus spiralis
basidiomycetes
coniophora, такой как coniophora puteana
coriolus, такой как coriolus versicolor
conkioporia, такой как donkioporia expans
glenospora, такой как glenospora graphii
gloeophyllum, такой как gloeophyllum abietinum или
gloeophyllum adoratum или
gloeophyllum protactum или
gloeophyllum sepiarium или
gloeophyllum trabeum
lentinus, такой как lentinus cyathiformes или
lentinus edodes или
lentinus lepideus или
lentinus grinus или
Lentinus squarrolosus
paxillus, такой как paxillus panuoides
pleurotus, такой как pleurotus ostreatus
poria, такой как poria monticola или
poria placenta или
poria vaillantii или
poria vaporaria
serpula, такой как serpula himantoides или
serpula lacrymans
stereum, такой как stereum hirsutum
tyromyces, такой как tyromyces palustris.
Процессы производства клееных древесных материалов в основном общеизвестны. Этот процесс производства в основном используется для любого древесного смешанного продукта, который состоит из относительно тонких или небольших частиц, таких как древесное волокно, древесная крошка или опилки и тонкий шпон. Указанным способом могут быть получены фанера, плита из многослойного шпона (LVL), древесноволокнистая плита средней плотности (MDF), вафельная плита, древесноволокнистая плита, древесноволокнистая плита с ориентированным расположением волокон (OSB) и древесностружечная плита.
В процессе производства тонкие или небольшие частицы соединяются при добавлении клея или клеевой системы под давлением, образуя древесный смешанный продукт. Добавление консерванта к клею или клеевой системе в процессе производства, называемого также обработкой клеевых швов, является известной методикой.
В соответствии со способом настоящего изобретения триадимефон и/или триадименол предпочтительно добавляют в клей непосредственно в процессе производства древесных материалов. Также возможно в начале получить композицию, содержащую клей, триадимефон и/или триадименол и, необязательно, один или несколько растворителей, совместимых с клеем или клеевой системой, и применить такую композицию для древесных опилок в процессе производства.
Растворителями, которые могут быть использованы в способе настоящего изобретения, являются, например, N-метилпирролидон, гликолевые эфиры, тексанол, бензиловый спирт, феноксиэтанол, циклогексанон.
Гликоли необходимо использовать в больших количествах, так как они могут оказывать влияние на вязкость или время отверждения клеев.
Клеи, которые могут быть использованы в производстве клееных древесных материалов, например, - следующие клеи или клеевые системы: системы на основе карбамида или карбамидфенола, такие как UF = карбамид-формальдегидные смолы,
PF = фенол-меламиновые (формальдегидные) смолы,
MUF = меламин (формальдегид) - карбамидные смолы;
системы на основе поливинилового спирта (PVA);
pMDI = полимерные метилендифенилдиизоцианат.
Предпочтительными являются UF-, MUF-, PF- и PVA-системы.
Еще одним примером реализации настоящего изобретения является использование триадимефона и/или триадименола в смеси, по крайней мере, с одним фунгицидом, предпочтиельно выбранным из тебуконазола и ципроконазола.
Неожиданно было обнаружено, что триадимефон и/или триадименол усиливают защитную эффективность других соединений триазола, а именно тебуконазола и ципроконазола, в клееных древесных материалах при использовании комбинации продуктов. Комбинация триадимефона с тебуконазолом, предпочтительно в молярном соотношении от 5:1 до 1:2, или с ципроконазолом, предпочтительно в молярном соотношении от 5:1 до 1:3, обеспечивает широкую защиту клееных древесных материалов против вызывающих гниение грибков.
Еще одним примером реализации настоящего изобретения является использование триадимефона и/или триадименола в комбинации с одним или несколькими инсектицидами, которые, как известно, являются эффективными при применении в месте контакта древесных частиц с клеем. Подходящие инсектициды, содержащие синтетические пиретроиды, такие как перметрин, циперметрин, альфа-циперметрин, дельтаметрин, цифлутрин, бифентрин, неоникотиноиды, такие как имидаклоприд, клотианидин, ацетамиприд, тиаметоксам, хлорфенапир и фипронил. Смеси инсектицидов с триадимефоном/триадименолом или комбинации триадимефона/триадименола с тебуконазолом или ципроконазолом в определенном количестве будут обеспечивать простое одностадийное применение консервантов и клеевых систем в процессе обработки большинства древесных составов.
Предлагаемая композиция для защиты клееных древесных материалов от воздействия и разрушительного действия микроорганизмов содержит в качестве клея или клеевой системы вышеупомянутые предпочтительные клеи и клеевые системы.
Предлагаемая композиция может также содержать дополнительные добавки, такие как растворители, которые совместимы с клеем или клеевой системой. В качестве варианта композиция может быть суспендирована в воде таким образом, что вода становится компонентом композиции.
Композиция настоящего изобретения может быть получена широко известными способами, например смешением отдельных компонентов.
Композиция может быть использована в соответствии со способом настоящего изобретения посредством добавления к древесным опилкам непосредственно в процессе производства клееных древесных материалов.
Пример осуществления изобретения
Изготовление фанеры толщиной 12 мм, состоящей из пяти слоев толщиной 1 мм, 3,5 мм, 3 мм, 3,5 мм и 1 мм соответственно
2
2
2
3
1 кг концентрата 30%-ного триадимефона в бензиловом спирте при перемешивании добавляют к смеси 76 кг смол на основе меламина, формальдегида и мочевины марки Resin PWP-60 фирмы Ошика, 13 кг пшеничной муки, 9 кг воды и 1 кг хлористого аммония в качестве агента отверждения. Получают композицию клея в количестве 36 г на 900 смнаносят на слои из буковой древесины. Затем осуществляют холодное прессование при комнатной температуре под давлением 10 кг/см в течение 17 минут с последующим горячим прессованием при температуре 120°С под давлением 8 кг/см в течение 5 минут. После охлаждения до комнатной температуры получают фанеру, содержащую примерно 300 г триадимефона на м фанеры. Данная фанера обладает долговременной защитой от разрушения грибками.