DE60127313T2

DE60127313T2 - Verwendung von calcium borate in lignocellulosehaltige komposite

Info

Publication number: DE60127313T2
Application number: DE60127313T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey D. Valencia LLOYD; Mark J. Santa Monica MANNING; Frederick M. Palmdale ASCHERL
Original assignee: US Borax Inc
Current assignee: US Borax Inc
Priority date: 2000-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: CA2408760C; EP1381279A4; DE60127313D1; ATE356550T1; AU2001261652B2; EP1381279A2; JP4846960B2; MY120278A; WO2001087559A3; BR0110830A; AU6165201A; CA2408760A1; EP1381279B1; NZ522718A; WO2001087559A2; BR0110830B1; US6368529B1; JP2003535714A

Description

Diese Erfindung betrifft die Verwendung einer pestiziden Menge Calciumborat in Verbundmaterialien und spezieller Verbundprodukten auf Basis von Lignocellulose, die widerstandsfähig gegen Angriffe von Insekten und Pilzen sind.
DE-A-24 55 552 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung von Feuerbeständigkeit von Verbundprodukten auf Lignocellulosebasis durch Anwendung von Calciumborat vor der Bildung dieser Verbundprodukte.
Aufgrund rezenter Änderungen in Spezies, Größe und Qualität stehenden Holzes, das zur Ernte in der ganzen Welt verfügbar ist, haben Verbundmaterialien herkömmliches gesägtes Massivholz zur Verwendung in vielen baulichen Anwendungen ersetzt. Viele dieser Verbundmaterialien werden in Anwendungen verwendet, die Widerstandsfähigkeit gegen holzzerstörende Organismen, wie etwa Pilze und diverse Insekten, erfordern. Dies erfordert folglich die Behandlung mit einem Holzschutzmittel.
Herkömmlich werden Massivholzprodukte in Lösungen von Schutzchemikalien getaucht oder damit druckbehandelt. Die Natur eines Verbundmaterials ermöglicht es jedoch, ein Schutzmittel während der Herstellung des Produkts in dieses einzuarbeiten. Dies verringert die Gesamtproduktionskosten und ergibt ein überlegenes Produkt, worin das Verbundmaterial in seiner gesamten Dicke einen konstanten Schutzmittelgehalt aufweist.
Borate sind über 50 Jahre lang als Breitspektrum-Holzschutzmittel verwendet worden. Ihre Nutzen beinhalten eine Effizienz gegen die meisten holzzerstörenden Organismen, wie etwa Pilze, Termiten und Holzbohrkäfer. Gekoppelt mit ihrer geringen akuten Toxizität für Säuger und ihrem geringen Umwelteinfluss haben ihre fungiziden und Insektiziden Eigenschaften dazu geführt, dass sie als das Holzschutzmittel der Wahl für die meisten strukturellen oder Bauanwendungen angesehen werden. Borate, wie etwa Borsäure, Borax, Dinatriumoctaborattetrahydrat (vertrieben als TIM-BOR^® Holzschutzmittel, ein Produkt von U.S. Borax Inc.) und rezenter Zinkborat sind als Holzschutzmittel wohlakzeptiert. Gnerell werden Borsäure, Borax und Dinatriumoctaborat zur Behandlung von Massivholzprodukten durch Tauch- oder Druckbehandlung verwendet. Diese Schutzmittel sind jedoch gut wasserlöslich und können mit vielen bei der Produktion von Verbundprodukten verwendeten Harzsystemen unverträglich sein, was zu einer nachteiligen Auswirkung auf die innere Bindungsstärke der resultierenden Verbundmaterialien und schlechter mechanischer Festigkeit führt. Wasserfreies Borax und Zinkborat sind erfolgreich mit relativ niedrigen Gehalten bei einigen Harzsystemen, wie etwa den Phenol-Formaldehydharzen, verwendet worden, um Verbundmaterialien mit akzeptabler innerer Bindungsstärke zu produzieren. Siehe Knudson et al., US-A-4,879,083. Obwohl die Borate mit geringer Löslichkeit von Knudson et al., insbesondere Zinkborat, erfolgreich verwendet wurden, um Holzverbundmaterialien, wie etwa orientierte langfaserige Spanplatte (OSB-Platte), Faserplatte, Spanplatte und Presspanplatte zu behandeln, leiden sie bei der tatsächlichen kommerziellen Verwendung unter mehreren Problemen. Beispielsweise können bei der Verarbeitung von Verbundmaterialien, die Zinkborat enthalten, Metallwerkzeuge, wie etwa Sägen, Schleifmaschinen und ähnliche Schneidwerkzeuge, aufgrund der Härte des Borats erheblichen Verschleiß und vorzeitiges Versagen erleiden. Auch kann die Entsorgung behandelter Holzprodukte durch Verbrennen zu Problemen bei der Betriebsleistung und Wartung von Öfen führen. Man hat auch festgestellt, dass zur Behandlung von Holzverbundmaterialien verwendetes partikelförmiges Zinkborat schlechte Schüttfließeigenschaften aufweist, die Schwierigkeiten in dem Holzverbundmaterialherstellungsprozess verursachen können.
Die erhöhte Nachfrage nach behandelten Holzverbundmaterialprodukten hat zu einer hohen Volumennutzung von Boraten in der Hochleistungs-Holzverbundmaterialherstellung geführt. Aufgrund des sehr hohen Volumendurchsatzes kommerzieller Holzverbundmaterialherstellungsanlagen kombiniert mit der Praxis, dass Holzabfall als Energiequelle für das Trocknen von Holzpartikeln als Teil des Verfahrens genutzt wird, kann eine übermäßige Anhäufung glasartiger Boratniederschläge in den Öfen auftreten. Dies wird sowohl Betriebsleistung des Ofens senken als auch die Auskleidung des Ofens korrodieren. Zusätzlich kann die Entfernung der glasartigen Boratniederschläge aus dem Ofen sehr schwierig sein. Siehe Daniels und Krapas, „Combustion Characteristics of Zink Borate-Impregnated OSB Wood Waste in an Atmospheric Fluidized Bed" („Verbrennungsmerkmale zinkboratimprägnierten OSB-Holzabfalls in einem atmosphärischen Fließbett"), 32. International Particleboard/Composite Materials Symposium Proceedings, 31. März–2. April 1998, Seite 167 (1998).
Diese Erfindung stellt aus Holz und anderen Lignocellulosewerkstoffen hergestellte Verbundmaterialien zur Verfügung, die widerstandsfähig gegen Angriffe durch holzzerstörende Organismen, wie etwa Pilze und Insekten, sind, eine ausgezeichnete innere Bindungsstärke aufweisen und ohne übermäßigen Verschleiß der Werkzeuge gut geschnitten, gesägt und maschinell bearbeitet werden können. Weiter können Beschneideabfall und anderer Abfall aus der Herstellung und Verwendung der behandelten Verbundmaterialien ohne erhebliche Probleme, wie etwa Verstopfen und Verschlechterung der Öfen, durch Verbrennen entsorgt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer pestiziden Menge eines Calciumborats in Verbundprodukten auf Basis von Lignocellulose, um diese widerstandsfähig gegen Insekten- und Pilzangriffe zu machen.
Gemäß dieser Erfindung wird die pestizide Menge eines Calciumborats vor dem Formen des Verbundmaterials auf Lignocellulosebasis eingearbeitet.
Die bei dieser Erfindung verwendeten Verbundmaterialien auf Lignocellulosebasis werden durch geläufige Vorgehensweisen hergestellt, indem Partikel des Lignocellulosematerials mit einem Haftbindemittel kombiniert werden und das Verbundmaterial, generell mit Hitze und Druck, geformt wird. Das Calciumborat wird, etwa durch Zusatz zu den Lignocellulosepartikeln und/oder dem Bindemittel, vor dem Formen des Verbundmaterials eingearbeitet. Die Calciumborate werden als eine geringe Auswirkung auf die Umwelt habend erachtet, mit niedriger Toxizität für Säuger, was zu relativ sicherer Verwendung und Entsorgung führt. Sie sind effiziente fungizide und Insektizide Verbindungen, die relativ preisgünstig, leicht zu lagern, handhaben und anzuwenden sind. Beispielsweise haben die Calciumborate eine viel bessere Fließbarkeit als viele andere gleichartige Borate. Weiter weisen die Calciumborate eine gewisse Wasserlöslichkeit auf, wodurch sie eine rasche und fortgesetzte pestizide Aktivität in Verbundmaterialien bereitstellen, die bei Anwendungen wie etwa Hausverkleidungsbrettern für Bauzwecke der Aussetzung gegenüber Umgebungen mit niedriger Feuchtigkeit unterworfen sind.
Verbundmaterialien auf Lignocellulosebasis werden aus kleinen Teilchen Cellulosematerial gebildet, die mit einem Haftbindemittel unlösbar verbunden werden, generell mit Hitze und unter Druck. Das Verfahren zur Bildung von Verbundmaterialien auf Cellulosebasis ist geläufig und hat zu vielen Produkten geführt, einschließlich Spanplatte, orientierter langfaseriger Spanplatte (OSB-Platte), Pressspanplatte, Faserplatte (einschließlich mitteldichter und hochdichter Faserplatte), Furnierstreifenholz (PSL), Laminatstreifenholz (LSL), Laminatfurnierholz (LVL) und gleichartigen Produkten. Beispiele für geeignete Cellulosematerialien umfassen Holz, Stroh (einschließlich Reis, Weizen und Gerste), Flachs, Hanf und Bagasse. Die kleinen Anteile von Cellulosematerial können in jeder bearbeiteten Form vorliegen, wie etwa Schnipsel, Flocken, Fasern, Streifen, Plättchen, Schnittabfälle, Späne, Sägemehl, Stroh, Stengel und Splitter.
Die Verfahren zur Herstellung von Verbundmaterialien sind geläufig und die spezifische Vorgehensweise wird von dem Celluloserohmaterial und dem gewünschten Verbundmaterialtyp abhängig sein. Generell wird das Cellulosematerial jedoch zu Teilen oder Partikeln geeigneter Größe verarbeitet, die Ganzzeug genannt werden können, mit einem Haftbindemittel vermischt und das resultierende Gemisch wird zu der gewünschten Konfiguration, wie etwa einer Matte, geformt und dann, üblicherweise unter Druck und mit Hitze, zu dem Endprodukt geformt. Der Prozess könnte als ein im Wesentlichen trockener Prozess angesehen werden; das heißt, generell wird kein Wasser zugesetzt, um eine Aufschlämmung der Materialien zu bilden (anderes Wasser als das eventuell als Träger für flüssige Harze verwendete).
Das Bindemittel ist vorzugsweise ein Haftharz, das mit Wärme ausgehärtet wird, um eine starke Bindung zwischen den Cellulosepartikeln oder -teilen zu ergeben und Bau-Verbundmaterialien mit hoher mechanischer Festigkeit zu versehen. Solche wärmeausgehärteten Haftharze sind geläufig und umfassen die Harze auf Formaldehyd- und Isocyanatbasis. Phenolformaldehyd, Phenol-Resorcinol-Formaldehyd, Ureaformaldehyd, Melamin-Urea-Formaldehyd und Diphenylmethandiisocyanat sind Beispiele für derzeit verwendete geeignete wärmeausgehärtete Harze. Die bevorzugten Gehalte an Bindemittel können sich typischerweise von etwa 1,5 % bis auf etwa 15 % belaufen, können jedoch für manche Verbundmaterialien auch so niedrig sein wie 0,5 % oder so hoch wie 25 % sein, abhängig von einer Vielfalt von Einschränkungen, wie etwa der Partikelgröße des Ganzzeugs und der von den fertiggestellten Holzverbundmaterial erforderten Festigkeit und Haltbarkeit. Beispielsweise würde OSB von Bauqualität typischerweise zwischen etwa 1,5 % und 7 % Bindemittel enthalten, während Spanplatte von Bauqualität bis zu 15 bis 20 % Bindemittel oder mehr erfordern kann und mitteldichte Faserplatte (MDF) mit geringen Stärke- und Haltbarkeitsanforderungen, wie etwa Steckbrett, weniger als 1 % enthalten kann. Anders als viele Borate, die in der Vergangenheit zur Konservierung von Verbundmaterialien auf Cellulosebasis verwendet wurden, können die Calciumborate der vorliegenden Erfindung erfolgreich verwendet werden, ohne nachteilige Auswirkung auf das Bindemittel oder auf die mechanische Festigkeit des Verbundprodukts.
Die Calciumborate, die in dieser Erfindung verwendet werden können, können jegliche der Boratverbindungen sein, die Calcium, Bor und Sauerstoff enthalten. Gegebenenfalls können andere metallische Elemente, wie etwa Magnesium und Natrium, auch Teil des Calciumboratmoleküls sein, d.h. Calcium-Natriumborate und Calcium-Magnesiumborate. Die bevorzugten Calciumborate sind die Calciumpolytriborate mit einem CaO: B₂O₃-Verhältnis von 2:3, und Calciumhexaborate mit einem CaO: B₂O₃-Verhältnis von 1:3, wobei die Calciumpolytriborate die höchstbevorzugten sind. Solche Calciumpolytriborate können synthetisch hergestellt sein oder können ein natürlich vorkommendes Borat sein, wie etwa Inyonit, Meyerhofferit und Colemanit. Calcium-Natriumborate und Calcium-Magnesiumborate umfassen Probertit, Ulexit und Hydroboraxit.
Die Partikelgröße des Calciumborats ist nicht entscheidend, sollte jedoch offensichtlich von einer Größe sein, die leicht in dem gesamten Verbundprodukt dispergiert werden kann. Generell kann eine mittlere Partikelgröße von so groß wie etwa 500 μm (Mikron) und so klein wie etwa 1 μm (Mikron) verwendet werden, jedoch wird für die besten Ergebnisse bevorzugt, dass die Partikelgröße im Bereich von etwa 150 μm (Mikron) bis etwa 10 μm (Mikron) liegt.
Die in dem Verbundmaterial eingearbeitete Menge an Calciumborat ist eine pestizide Menge; das heißt, eine Menge, die ausreichend ist, um Pilze und/oder Insekten, die Holz und ähnliche Verbundprodukte auf Cellulosebasis zerstören, zu bekämpfen oder abzutöten. Generell wird ein Bereich von etwa 0,1 bis etwa 4 Gewichtsprozent Calciumborat auf Basis des Verbundprodukts zur Ungezieferbekämpfung verwendet. Die verwendete Menge wird von dem Zielungeziefer, der gewünschten Leistungslanglebigkeit und dem erwarteten Niveau von Niederschlagsaussetzung abhängen. Bevorzugt werden etwa 0,5 bis etwa 2 Prozent zur optimalen Leistung sowohl gegen Faulpilze als auch Termiten verwendet.
Das Calciumborat kann auf jede Weise in das Verbundmaterial eingearbeitet werden, die zur Dispersion in dem gesamten Endprodukt führt. Im Fall von Verbundmaterialien auf Holzbasis kann es vor dem Mischen mit dem Harz mit den Holzpartikeln oder dem Ganzzeug gemischt werden, oder es kann dem Harz oder dem Holz-Harz-Gemisch zugesetzt und dann zu einer Matte geformt werden, um gepresst, erhitzt und ausgehärtet zu werden, um das letztendliche Endverbundmaterial zu bilden. Bevorzugt wird das Calciumborat gleichmäßig auf Holzpartikeln, wie etwa Schnipseln oder Streifen, verteilt, um maximalen Kontakt zwischen den Holzpartikeln und dem Konservierungsmittel zu gewährleisten, dann wird das Harz angebracht und wird das Holz-Ganzzeug gleichmäßig auf Platten oder ein Endlosband (Förderband) gestrichen, wobei es eine Matte bildet, um zu seiner endgültigen Dicke gepresst zu werden. Hitze wird angewendet, um das Harz auszuhärten und das letztendliche Verbundprodukt zu bilden. Das Holz-Ganzzeug kann optionale Mengen von Additiven enthalten, wie etwa Rohparaffin oder Flussmittel, wenn gewünscht, um bei der Verarbeitung oder Leistung zu helfen, diese sind jedoch nicht wesentlich.
BEISPIELE
Beispiel 1
Holzspanplatte wurde durch herkömmliche Holzverarbeitungstechniken hergestellt, wobei verschiedene Borate mit einer Spanne von Konzentrationen eingearbeitet wurden, von 0,5 bis 2,0 % Borsäureäquivalent (BAE). Borsäure (H₃BO₃) äquivalent ist eine üblicherweise verwendete Übereinkunft zum Vergleich verschiedener Borate auf einer äquivalenten Borgehaltbasis. Für jede Borat-/Füllkombination wurde 6,8 kg (fünf zehn engl. Pfund) Zitterpappel (Populus tremoides)-Ganzzeug mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 6,35 × 1,90 × 0,063 cm (2,5 × 0,75 × 0,025 Zoll) mit 0,34 kg (0,75 engl. Pfund) (5 %) Rubinat 1840 (Produkt von ICI), einem polymeren Methylendiphenyldiisocyanatkleber, 0,05 kg (0,11 engl. Pfund) (0,75 %) Cascowax EW 403HS (Produkt von Borden) und verschiedenen Konzentrationen von neun Testboraten gemischt. Für jede Borat-/Füllkombination wurden drei 45,7 × 45,7 cm (18'' × 18'')-Verbundplatten von 1,27 cm (0,5 Zoll) Dicke durch Pressen für 210 Sekunden auf (180 Sekunden Druck, 30 Sekunden Drucknachlass) auf 204,5°C (der Druck wurde während des Druckzyklus auf über 41,37 MPa (6000 psi) gehalten) gebildet. Jede Platte wurde auf 38,1 × 38,1 cm (15'' × 15'') zugeschnitten und zerschnitten, um Muster für innere Bindung und analytische/Bodenbindung zur Auswertung herzustellen. Wiederholmuster wurden aus dem Innenteil der Platten herausgeschnitten. Vier Muster für innere Bindung, zwei Auslaugpaneel- und zwanzig analytische/Bodenblockmuster wurden aus jeder Platte geschnitten.
Die auszulaugenden Paneele, 11,43 × 11,43 cm (4,5'' × 4,5'') wurden mit einem Epoxyversiegelungsmittel kantenversiegelt und zwei Wochen lang ausgelaugt. Das Auslaugen begann mit der Druckbehandlung der Proben mit Wasser für 30 Minuten unter Vakuum und eine Stunde unter Druck. Die Muster wurden aus der Druckbehandlungskammer entfernt und das restliche Wasser wurde nach zwei Stunden entfernt, dann täglich für den Rest des Auslaugzeitraums. Danach wurden sie an den Rändern zurechtgeschnitten, um die versiegelten Kanten zu entfernen, und zu analytischen/Bodenblock-Testproben geschnitten. Unausgelaugte und ausgelaugte analytische/Bodenblockproben für jeden Plattentyp wurden getrennt randomisiert. Fünfzehn wurden auf Boratgehalt analysiert und zehn wurden für den Bodenblockfaultest zurückbehalten.
Trockene innere Bindung, ein Maß der Bindungsfestigkeit, wurde nach ASTM-Norm D1037 ermittelt. Die Prüfdaten zeigten, dass die verschiedenen Borate wenig oder keine Auswirkung auf die innere Bindung der Testpaneele hatten.
Der Bodenblocktest wurde nach AWPA E10-87 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Bodenblockdimensionen 2,54 × 2,54 × 1,27 cm (1,0'' × 1,0'' × 0,5'') betrugen. Die verwendeten Pilze waren Gloeophyllum trabeum (ATCC 11539) für den Braunfäuletest und Trametes versicolor (MAD 697) für Weißfäuletest. Eine unbehandelte Verbundmaterialkontrolle wurde sowohl unausgelaugt als auch ausgelaugt gefahren. Massive Weymouthskiefer und Birke wurden ebenfalls als unausgelaugte Kontrollen gegen G. trabeum beziehungsweise T. Versicolor gefahren, als Test von Pilzvitalität.
Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
TABELLE 1a BODENBLOCKTESTERGEBNISSE Zielfüllung – 0,5 % BAE (0,09 %B)

¹Mittlerer Gew.-%-Verlust
²Untersuchung %B
³G..trabeum
⁴T. versicolor
⁵Aktiver Bestandteil (% zugesetzt)

TABELLE 1b BODENBLOCKTESTERGEBNISSE Zielfüllung- 1,0 % BAE (0,17 %B)

TABELLE 1c BODENBLOCKTESTERGEBNISSE Zielfüllung – 2,0 % BAE (0,35 %B)

¹Mittlerer Gew.-%-Verlust
²Untersuchung %B
³G..trabeum
⁴T. versicolor
⁵Aktiver Bestandteil (% zugesetzt)
* Colemanit Qualität (1) – 42,9 % B₂O₃ (Glasqualität) Colemanit Qualität (2) – 37,8 % B₂O₃ Borsäureoxid (60 m) – 0,25 mm (60 mesh) Borsäureoxid (4 m) – 4,76 mm (4 mesh) m. W.-kiefer – massive Weymouthskiefer m. Birke – massive Birke

Wie die obigen Ergebnisse zeigen, waren die Calciumborate generell effektiv bei der Bekämpfung von Gloeophyllum trabeum und Trametes versicolor, und das Calciumpolytriborat (Colemanit (1) und (2)) was in den Tests etwa vergleichbar zu Zinkborat gegen beide Typen von Pilzen nach dem Auslaugen. Wie vorangehend ausgeführt, haben die Calciumborate jedoch gegenüber Zinkborat mehrere Vorteile, wie etwa bei der Verbrennung von Abfallprodukten, wie in Beispiel 2 nachstehend veranschaulicht.
Beispiel 2
Mit polymerem Methylendiphenyldiisocyanat-Klebstoffharz unlösbar miteinander verbundene orientierte langfaserige Spanplatte (OSB) aus Zitterpappelplättchen wurde gemäß der Vorgehensweise von Beispiel 1 mit Borsäureoxid (B₂O₃), Calciumpolytriborat und Zinkborat als Boratzusätze hergestellt. Die Testplatten hatten eine Dicke von etwa 13 mm und Testproben wurden so ausgewählt, dass sie eine Befüllung von 1,8 Borsäureäquivalent auf einer Trockengewichtsbasis hatten. Die Testplatten wurden zu Abschnitten von annähernd 20 mm × 100 mm zersägt und dann in annähernd 100 g-Probengrößen in einem Platinschmelztiegel in einem Ofen verbrannt. Die Temperatur ließ man in stündlichen 200°C-Intervallen von 0 auf 800°C auflaufen und dann in 100°C-Intervallen auf 1000°C. Über diese Zeitspanne wurden spezifische Beobachtungen vorgenommen, wobei 600, 800, 900 und 1000°C besondere Aufmerksamkeit geschenkt wurde, da bekannt ist, dass diese in kommerziellen Hochtemperatur-Holzverbrennungsöfen angetroffen werden. Das Gewicht der restlichen Holzkohle nach 8 Stunden Verbrennung wurde ebenfalls aufgezeichnet.
Alle Proben verbrannten und behielten einigermaßen ihre ursprüngliche Form, waren jedoch in der Größe reduziert und wurden vollständig zu einer schwarzen Holzkohlenmasse umgewandelt. Der Massenverlust setzte sich dann fort, möglicherweise als CO₂.
Die Borsäureoxid enthaltende Platte produziert ein transparentes flüssiges Exsudat bei etwa 600°C aus der restlichen Holzkohle. Bei 800°C wurde es weiterhin produziert und klebte in glasartigen klebrigen Ablagerungen an den Seiten des Schmelztiegels, ein Problem, das über die höheren getesteten Temperaturen anhielt. Am Ende des Verbrennungsvorgangs war es schwierig, die restliche Asche- und Holzkohlenmasse aufzubrechen, und schwierig, sie aus dem Schmelztiegel zu entfernen. Der Schmelztiegel war ebenfalls nahezu vollständig mit einer dünnen Glasur ausgefüttert.
Die zinkborathaltige Platte produzierte exakt das gleiche transparente flüssige glasartige Exsudat, obwohl dies nicht stattfand, bis eine Temperatur von etwa 800°C erreicht war, und erschien am drastischsten bei 900°C. Am Ende des Verbrennungsvorgangs war es schwierig, die restliche Asche- und Holzkohlenmasse aufzubrechen, und sehr schwierig, sie aus dem Schmelztiegel zu entfernen. Auch fand sich ein weißer Pulverniederschlag um den Rand des Schmelztiegels, und es wurde festgestellt, dass dies Zinkoxid war, das sich aus einer flüchtigen Phase niedergeschlagen haben musste.
Die calciumborathaltige Platte war unähnlich zu den anderen zwei getesteten Boraten. Bei 800°C erschien eine feine weine Asche auf der Oberfläche der Holzkohlenmasse, und diese ersetzte das bei den anderen Boraten während des Verbrennungsvorgangs beobachtete flüssige Exsudat. Am Ende des Verbrennungsvorgangs war es leicht, die restliche Asche- und Holzkohlenmasse aufzubrechen und sie aus dem Schmelztiegel zu entfernen.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefasst.
TABELLE 2
Es ist deutlich, dass die drei verschiedenen Borate die Fähigkeit haben, eine glasartige Phase zu bilden, jedoch ist dies temperaturabhängig. Bei normalen Ofenbetriebstemperaturen (600°-900°C) ist bekannt, dass sowohl das Borsäureoxid als auch das Zinkborat Probleme mit der Ausfütterung der Brennzone, Verbrennungsluftinjektion und Ascheentfernung verursachen. Trotzdem wurde auf dieser Temperatur gezeigt, dass die Verwendung von Calciumborat alle drei Hauptprobleme mildern würde.
Andere nützliche Verwendungen für Abfallholzprodukte, die Calciumborat enthalten, umfassen das Zermahlen zu kleinen Partikeln und Verwendung als Borzuschlag in landwirtschaftlichen Pflanzennahrungen, oder als Mulch in der Landschaftsgestaltung. Der Calciumboratrückstand wird sowohl den Mikronährstoff Bor beitragen als auch eine kleine Menge Alkali als Calcium vorsehen. Zinkborat enthaltende Abfallholzprodukte können aufgrund des höheren Potentials an Phytotoxizität durch den Zink nicht leicht in solchen Bordüngemittelanwendungen verwendet werden.
Ein zusätzlicher Vorteil der Herstellung von Verbundholzprodukten mit den Calciumboratadditiven anstelle herkömmlich verwendeten Zinkborats ist, dass die Calciumborate viel bessere Fließeigenschaften haben, was sie leichter lagerbar und in Verarbeitungsausrüstung handhabbar macht. Das folgende Beispiel vergleicht die Fließeigenschaften von Zinkborat mit repräsentativen Calciumboraten, einschließlich Nobleit, synthetischem Calciumhexaborat und Colemanit, natürlich vorkommendem Calciumpolytriborat in Form eines bearbeiteten Erzes. Colemanit F ist eine Qualität, die 37,8 % B₂O₃ enthält, und Colemanit, Qualität A, ist eine Qualität, die 42,9 % B₂O₃ enthält.
Beispiel 3
Die Feststoff-Schüttgutprüfung wurde vorgenommen unter Verwendung des J.R. Johanson Indicizer Systems, einschließlich eines Hang-Up Indicizers und Hopper Indicizers, hergestellt von JR Johanson, Inc., 712 Fiero Lane 37, San Luis Obispo, CA 93401, USA. Die Testvorgehensweisen sind detailliert in ihrer Firmenliteratur beschrieben (BULK SOLIDS INDICES TESTING, Hang-up Indicizer^TM Bedienungsanleitung ^© JR Johanson, Inc., 1991 und BULK SOLIDS INDICES TESTING, Hopper Indicizer Bedienungsanleitung ^© JR Johanson, Inc., 1991). Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 als Brückenbildungsindex, Lochbildungsindex, Bunkerindex und Schurrenindex dargestellt, die der Durchschnitt mehrerer Tests sind (3-6). Die Bedeutung und Nützlichkeit dieser Fließindices bei der Bewertung der Fließeigenschaften von Feststoffschüttgütern sind ebenfalls in Literatur von JR Johanson, Inc., beschrieben, einschließlich Binside Scoop^TM, Bd. 7, Nr. 2, Herbst 1994, Binside Scoop^TM, Bd. 8, Nr. 3, Winter 1995, und „Bulk solids Flow Indices – A Simplified Evaluation System", von Jerry R. Johanson, ^© JR Johanson, 1991.
Brückenbildungsindex – eine Tendenz eines zusammenhängenden Materials ist, die Öffnung eines Trichters durch Bildung einer „Brücke" über der Abfuhröffnung zu verstopfen. Der Brückenbildungsindex wird als ein Vielfaches der Abfuhröffnung angegeben, sodass weniger als 1 für freien Fluss erforderlich ist. Zahlen größer als 1 spiegeln einen Bedarf an der Vergrößerung der Öffnung wider.
Lochbildungsindex – eine Tendenz eines zusammenhängenden Materials ist, sich an den Seiten eines Trichters anzuhängen, während sich ein offenes Loch in der Mitte bildet und der Fluss aufhört. Lochbildungsindices werden ebenfalls als ein Vielfaches der Abfuhröffnung angegeben, und eine Zahl kleiner als 1 ist für freien Fluss erforderlich. Zahlen größer als 1 bedeuten, dass die Trichter umgestaltet werden sollten.
Bunkerindex – der maximale Winkel, gemessen in Grad ab der Vertikalen, der für den konischen Teil eines Bunkers erforderlich ist, um einen verlässlichen Massenfluss zu produzieren. Eine größere Zahl ist besser.
Schurrenindex – der minimale Winkel, gemessen in Grad ab der Horizontalen, der für das Hinunterfließen auf einer Schurre und zur Verhinderung der Materialanhäufung an Aufschlagstellen erforderlich ist. Eine kleinere Zahl ist besser. Schurrenindices können oft dicht am Stillstandswinkel liegen.
Sowohl Bunker- als auch Schurrenindicesmessungen beziehen Reibung über einer spezifizierten Oberfläche ein, und Messungen werden unter Verwendung von Substraten des Baumaterials vorgenommen. Die für diese Tests verwendeten Substrate sind 304-2B-Edelstahl, gealterter Kohlenstoffstahl und Tiva UHMWPE (Polyethylen mit ultrahoher Molmasse)-Kunststoff.
TABELLE 3
Die obigen Ergebnisse zeigen, dass das synthetische Calciumborat, Nobleit, für überlegene Fließeigenschaften bevorzugt wird, verglichen mit Zinkborat und den feingemahlenen natürlich vorkommenden Calciumpolytriboraten (Colemanit F und Colemanit, Glasqualität).
Verschiedene Veränderungen und Modifikationen der Erfindung können vorgenommen werden, und in dem Ausmaß, dass solche Veränderungen und Modifikationen im Rahmen der beigefügten Ansprüche beinhaltet sein sollen.

Claims

Verwendung einer pestiziden Menge eines Calciumborats in Verbundprodukten auf der Basis von Lignocellulose, um diese widerstandsfähig gegen Angriffe von Insekten und Pilzen zu machen.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die pestizide Menge im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 4 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gew.-% des Verbundprodukts liegt.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei das Lignocellulosematerial aus Holz, Flachs, Hanf, Jute, Bagasse und Stroh gewählt ist.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei das Calciumborat aus Calciumpolytriborat, Calciumhexaborat, Calciummetaborat, Calciumnatriumborat und Calciummagnesiumborat gewählt ist.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei das Calciumborat mit einem Spanmaterial, einem Lignocellulosematerial und einem Bindemittel kombiniert wird und das Verbundprodukt unter Hitze und Druck erzeugt wird.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei ein Holzspanmaterial mit dem Calciumborat und einem durch Hitze gehärteten Klebstoffharz kombiniert wird, wodurch eine verfilzte Masse erzeugt wird, und die verfilzte Masse unter Druck erhitzt wird, um das Verbundprodukt zu erzeugen.
Verwendung nach Anspruch 6, wobei das Klebstoffharz aus Harzen auf der Basis von Formaldehyd und Isocyanaten gewählt ist.
Verwendung nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei das Harz aus Phenol-Formaldehyd, Phenol-Resorcin-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd und Diphenylmethandiisocyanat gewählt ist.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 4, wobei das Calciumborat ein natürlich vorkommendes Calciumborat ist.
Verwendung nach Anspruch 9, wobei das natürlich vorkommende Calciumborat aus Nobleit, Gowerit, Hydroboracit, Ulexit und Colemanit gewählt ist.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 4, wobei das Calciumborat ein synthetisches Calciumborat ist.
Verwendung nach Anspruch 11, wobei das synthetische Calciumborat aus Calciummetaborat, Calciumpolytriborat und Calciumhexaborat gewählt ist.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 12, wobei das Calciumborat ein Calciumpolytriborat ist, das ein CaO: B₂O₃-Molverhältnis von etwa 2:3 aufweist.
Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 12, wobei das Calciumborat ein Calciumhexaborat ist, das ein CaO: B₂O₃-Molverhältnis von etwa 1:3 aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1, indem Teilchen aus Lignocellulosematerial mit einem Klebstoffharz kombiniert werden und der Verbundstoff unter Hitze und Druck erzeugt wird und die pestizide Menge an Calciumborat vor dem Erzeugen des Verbundprodukts eingebracht wird.