MX2008004198A - Panel que contiene bambu y fungicida - Google Patents

Abstract

Se Describe un panel que consiste de tiras de bambúy un fungicida consistente de un compuesto de boro.

Description

PANEL QUE CONTIENE BAMBÚ Y FUNGICIDA Campo de la Invención Se describe un panel que contiene bambú y fungicida. Antecedentes de la Invención El bambú es un material lignocelulósico ampliamente usado en toda Asia como material de construcción debido a su alta resistencia, durabilidad y excelente estabilidad dimensional, así como por su fácil suministro y rápida recuperación. El bambú crece muy rápidamente, alcanzando su madurez total en el transcurso de 2 a 6 años, mientras que los árboles madereros de crecimiento más rápido toman hasta de 15 a 30 años para crecer hasta su madurez total. Sin embargo aunque el bambú tiene esas ventajas, también tiene ciertas desventajas por ejemplo el bambú es particularmente susceptible a los hongos. Los hongos cuyos ejemplos más ampliamente conocidos son el hongo de pudrición marrón (Gloephyllum trabeum) y el hongo de pudrición blanco (Trametes veriscolor), descomponen activamente el material lignocelulósico utilizando los componentes naturales de la madera tal como carbono y fuentes de energía. La susceptibilidad del bambú al ataque de los hongos surge de dos características separadas que son peculiares del bambú.

Primero el crecimiento del bambú es muy esporádica, concentrarse enteramente dentro de una única estación de crecimiento que dura entre 30 y 90 días. Con el fin de hacer posible este crecimiento rápido, el bambú almacena mucho más almidón en sus tejidos que las especies de arboles de madera suave y dura convencional. Este alto contenido de almidón hace que el bambú sea particularmente vulnerable al ataque por hongos. El bambú también es susceptible al ataque debido a que no tiene una disposición metabólica de los compuestos anti-micóticos tales como los polifenoles que se depositan en las maderas suaves y duras. , y así el bambú no aumenta su resistencia al ataque por parte de los hongos, como es el caso de la mayoría de los árboles. Una variedad de técnicas han sido desarrolladas para tratar el problema de los hongos y la putrefacción en los materiales lignocelulósicos. Por ejemplo el bambú puede ser sometido a humo para prevenir ese tipo de destrucción, pero este proceso es un laborioso y no es consistentemente exitoso. Otra técnica, la aplicación de presión, ha tenido un éxito limitado. Sin embargo recientemente muchos de los productos químicos para el tratamiento a presión más efectivos han sido retirados del mercado porque se cree que representan un peligro ambiental potencial, y algunos productos químicos para el tratamiento por presión que se consideran seguros, desafortunadamente son menos efectivos para resistir las pestes. Una alternativa a esos productos qu ímicos para el tratamiento a presión son las soluciones de borato de sodio que no son laboriosas y tardadas porque son solubles en agua y pueden introducirse fácilmente en el material del bambú cuando una rama recién cortada se introduce en una solución de borato de sodio. Sin embargo, aunque en el respecto antes mencionado la solubilidad en agua es una ventaja, la solubilidad en agua también presenta ciertas dificultades, tales como el hecho de que la solución de borato de sodio se disuelve del bambú cuando el bambú se pone en contacto con agua. En vista de lo anterior, existe la necesidad en la técnica de un panel compuesto de bambú que contenga fungicida insoluble en agua que imparta resistencia a infecciones con insectos y hongos sin el uso de sustancias químicas tóxicas o potencialmente dañinas. Breve Descripción de la Invención La presente invención incluye un panel que contiene barras de bambú y un fungicida de compuesto de boro. Breve Descripción de la Invención Todas las partes, porcentajes y proporciones usadas aquí se expresan en peso a menos que se especifique otra cosa. Todos los documentos citados aquí se incorporan por referencia. Como se usa aquí "material lingnocelulósico" se pretende signifique una estructura celular que tiene paredes celulares compuestas de fibras de celulosa o hemicelulosa unidas entre sí por medio de polímero de lignina. La madera es una especie del material lignocelulósico. Con el término "material compuesto de madera" o "componente compuesto de madera" se implica un material compuesto que comprende material lignoceluloósico y uno o más aditivos, tales como adhesivos o ceras. Ejemplos no limitantes de materiales compuestos de madera incluyen leña compuesta estructural ("SCL"), conglomerado, tablero de particular, tablero de aserrín, tablero de fibras de densidad media, y tableros que son un compuesto de chapas compuestas. Como se usa aquí los términos "hojuela", "barras" y "obleas" se consideran equivalentes entre sí y se usan de forma intercambiable. Una descripción no exclusiva de materiales compuestos de madera pueden encontrarse en el volumen suplementario a la Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, págs. 765-810, 6a . edición, que se incorpora como referencia. A continuación se describen modalidades preferidas de la presente invención, que proporciona un panel compuesto que consiste de filamentos de bambú y un compuesto fungicida de boro. El panel compuesto de bambú se prepara al agregar un fungicida de compuesto de boro durante las etapas de combinación y mezclado (descrito a mayor detalle adelante) de tal forma q ue el fungicida penetra completamente en los filamentos. El borato de zinc ha mostrado ser efecto no solo contra los hongos como los hongos de pudrición blanco y rojo, pero también contra los insectos como termitas. Además los boratos de zinc son insolubles en agua, mientras que no solo no se deslava del bambú cuando el bambú se pone en contacto con el agua, sino que también significa que el borato de zinc es compatible con un amplio rango de resinas (descrito adelante) que con fungicidas insolubles en agua.

El compuesto de boro usado en la presente invención se encuentra en partículas preferentemente lo suficientemente pequeñas para pasar a través de una pantalla con una malla tamaño 40. El borato de zinc es el compuesto de boro preferible pero también son aceptables los compuestos de bórax an hidro más generales. El compuesto de bo ro se usa preferentemente en una concentración de aproximadamente 0.25% en peso a aproximadamente 1 .25% en peso . Al igual que otros materiales de madera, los componentes básicos del bambú son las fibras de celulosa unidas entre sí por medo de polímero de lignina, pero el bambú difiere de los otros materiales de madera en la orga nización y morfología de sus células constituyentes. Generalmente, la mayoría de las características de la resistencia del bambú (resistencia tensil, resistencia a la flexión y rigidez) son mayores en la dirección longitudinal del bambú y las fibras de bambú. Esto se debe al ángulo microfibrilar relativamente pequeño de las fibras de celulosa en la dirección longitudinal. La dureza de la propia caña de bambú depende de la densidad de los haces de fibras de bambú y la forma de su separación. El porcentaje de las fibras no consiste ni en la dirección longitudinal de la caña de bambú o en sección transversal de la caña. En la dirección longitudinal, la densidad de las fibras aumenta desde el fondo de la caña hasta su parte superior, mientras que la densidad de las fibras en la sección transversal de la caña de bambú es lo más cercana a la superficie exterior y reduce al bajar hacia el n úcleo del material.

En la presente invención los filamentos de bambú preferentemente se cortan con u n grosor de cuando menos aproximadamente 0.51 cm , tales como menos de 0.38 cm ; tal como en el rango de aproximadamente 0.025 cm a aproximadamente 0.38 cm; y se cortan con g rosores preferentemente mayores a aproximadamente 0.25 cm , tal como más de aproximadamente 0.38 cm, tal como más de aproximad amente 1 .27 cm . Este corte puede realizarse ya sea man ualmente o con un mecanismo de corte mecánico. Con el propósito de mejorar la resistencia, los filamentos de bambú deben cortarse a lo largo del eje long itudinal en filamentos preferentemente mayores que aproximadamente 5 cm , tal como aproximadamente 7.6 m, tal como aproximadamente 1 2.70 cm Aunque no se pretende quedar l imitado por la teoría , se cree que la mayor longitud de la ti ra dará como resu ltado filamentos alineados más estrechamente cuando los filamentos se orienta n usando u n orientador de filamentos y sin limita rse por la teoría , se cree que los filamentos alineados más estrechamente da rán como resultado un producto de tablero compuesto de madera final que tiene u n mejor módulo de elasticidad a lo largo del eje long itud inal . Después de ser cortados, los filamentos de bambú se secan (como se describe antes) y se recubren con resina de polímero de isocianato. La concentración ag lutinante de la resina de isocianato se encuentra en el ranfo de ap roxiamdmente 2 a aproxiamdamente 1 2% en peso , e bas eal peso seco del bambú . Pued ne utilizarse u na o más reisnas deaglutinante d eisocianato, preferentemente los isocianatos se seleccionan del grupo de difenilmetano-p,p'-diisocianato de polímeros que tienen grupos funcionales NCO- que puedan reaccionar con otros grupos orgánicos para formar grupos poliméricos tales como poliurea, -NCON-, y poliuretano, -NCOON-, un aglutinante con aproximadamente 50% en peso de 4,4-difenil-metano diisocianato (MDI") o una mezcla de oligómeros de isocianato ("pMDI"). Un producto pMDI comercial adecuado es Rubinate 1840 vendido por Huntsman, Salt Lake City, UT, y Mondur 541 distribuido por Bayer Corporation, North America, de Pittsburgh, PA. También adecuado para el uso son formaldehído de fenil ("PF"), formaldehído de melamina, formaldehído de melamina urea ("MUF") y sus copolímeros. Los aglutinantes comerciales adecuados de MUF son los productos LS 2358 y LS 2250 de Dynea Corporation. Un aditivo de cera se emplea comúnmente para mejorar la resistencia de los filamentos de bambú a la penetración de humedad. Las ceras preferidas son cera de parafína o una cera de emulsión. El nivel de carga de sólidos en la cera se encuentra preferentemente en el rango de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 3.0 % en peso (en base al peso del bambú). Como se usa en la presente invención al bambú se le da la forma de paneles de madera compuesta de filamentos, preferentemente paneles OSB. Los paneles pueden realizarse completamente de filamentos de bambú, o de hecho los filamentos de bambú pueden mezclarse con maderas suaves o duras naturales, simples o mezcladas, ya sea que la madera sea seca (con un contenido de humedad de entre 2% en peso y 12% en peso) o verde (con un contenido de humedad de entre 30% en peso y 200% en peso). Típicamente los materiales de partida de madera cruda, ya sea virgen o reciclada se cortan en filamentos, obleas u hojuelas de las dimensiones y las formas deseadas, que son bien conocidas para los expertos en la técnica. Cuando los paneles se realizan de una combinación de filamentos de bambú y maderas suaves o duras naturales, los dos grupos sepa rados de maderas se secan por separado y se recubren con un aglutinante de resina polimérica y luego después de etapas de recubrimiento separadas los filamentos de manera suave/dura recubiertos y los filamentos de bambú recubiertos se mezclan entre sí. Después de que los filamentos se cortan se secan en un horno y luego se recubren con una formulación especial de una resina aglutinante polimérica de isocianato, ceras, el compuesto de boro fungicida (prefiriéndose especialmente el borato de zinc), y posiblemente otros aditivos. La resina aglutinante y los otros aditivos que se aplican a los materiales de madera se llaman aqu í como recubrimientos, aun cuando el ag lutinante y los aditivos pueden estar en forma de pequeñas partículas tal como partículas atomizadas o partículas sólidas, que no forman un recubrimiento continuo después sobre el material de madera. Convencionalmente, el aglutinante, lacera, el fungicida, y cualqu ier otro aditivo se aplican a los materiales por medio de una o varias de entre rociado, combinado o mezclado, una técnica preferida es la de rociar la cera, resina, fungicida y otros aditivo sobre los filamentos de madera a medida que los filamentos de madera se introducen en un mezclador de tambor. Después de ser recubierto y tratado con los recubrimientos y productos qu ímicos de tratamiento deseados, esos filamentos recubiertos se san para forma runa esterilla de múltiples capas, preferentemente una esterilla de tres capas que entonces se comprime para formar un componente de madera compuesto. Esta colocación de capas puede realizarse de la siguiente manera. Las hojuelas recubiertas se esparcen sobre una banda transportadora para proporcionar un primer pliego o capa que tenga capas orientas sustancialmente en línea o paralelas, a la banda transportadora, entonces se deposita un segundo pliego sobre el primer pliego, con las hojuelas del segundo pliego orientadas sustancialmente de forma perpendicular a la banda transportadora. Finalmente, un tercer pliego que tiene hojuelas orientadas sustancialmente en línea con la banda transportadora. Finalmente, un tercer pliego que tiene hojuelas orientadas sustancialmente en línea con la banda transportadora, similar al primer pliego, se deposita sobre el segundo pliego de tal forma que se forman los pliegos de esta manera con hojuelas orientadas generalmente perpendiculares al pliego vecino. , Alternativamente, pero menos preferentemente, todos los pliegos pueden tener filamentos orientados en direcciones aleatorias. Los múltiples pliegos o capas pueden depositarse usando técnicas d e múltiples pasos generalmente conocidas y equipo orientador de los filamentos. En el caso de una esterilla de tres pliegos o tres capas, los pliegos primero y tercero son capas superficiales , mientras que el segu ndo pl iego es una capa de núcleo. Las capas superficiales tienen cada una cara exterior. El ejemplo anterior también puede realiza rse en diferentes direcciones relativas, de tal forma q ue el primer pliego tiene hojuelas orientadas de forma susta ncia lmente perpendicular a la banda tra nsportadora , entonces un segundo pliego se deposita sobre el primer pliego, con las hojuelas del segu ndo pliego orientadas sustancialmente paralelas a la banda transportadora . En la presente invención , el borde long itudi nal del tablero se forma paralelo a la banda transportadora, de tal forma q ue las hoj uelas orientadas de forma sustancialmente paralelas a la banda transportadora se orientarán colocadas substancialmente pa ralelas a la banda transportadora, terminaran sustancialmente paralelas al borde long itudinal del producto de panel de madera final . Fina lmente, un tercer pliego que tiene hojuelas orientadas de forma sustancialmente perpendicular a la banda transportadora, de manera similar al primer pliego se deposita sobre el segu ndo pliego. Como se discute antes, u na parte importante de la presente invención es el uso de resinas aglutinantes de isocianato con filamentos de bambú . Sin embargo como en el caso de los filamentos convencionales de pino, álamo o maderas similares, pueden usarse las resinas de aglutinantes poliméricos convencionales comúnmente usados con los compuestos de madera . Esas resinas incluyen u rea- formaldehído, acetato de polivinilo ("PVA"), formaldehído de fenol, formaldehído de melamina, formaldehído de melamina urea ("M U F"), los ¡socianatos mencionados y sus copolímeros y sus copolímeros. Después de que se forman esterillas multi-capas de acuerdo con el proceso descrito antes, se comprimen bajo una máquina compresora caliente que funde y liga entre sí los materiales de madera, el aglutinante y otros aditivos para formar paneles de OSB consolidados con varios grosores y tamaños. La alta temperatura también actúa para curar el material aglutinante. Preferentemente los paneles de la invención se comprimen durante 2-15 minutos a una temperatura de aproximadamente 175°C a 240°C . El grosor de los paneles OSB será de aproximadamente 0.6 cm (aproximadamente ") a aproximadamente 5 cm (aproximadamente 2") tal como aproximadamente 1 .25 cm a 6 cm , tal como aproximadamente 2.8 cm a aproximadamente 3.8 cm. Ejemplos Paneles OSB con un grosor objetivo de 3?" y una densidad objetivo de 46 pcf se prepararon con resina Mondur G541 pMDI a una concentración de 5% en peso (en base al peso de las hojuelas de manera) , la cera a una concentración de 2.5% en peso, y el borato de zinc agregado durante le mezclado a concentraciones de 0.0% en peso, 0.25% en peso, 0.5% en peso, 1 % en peso y 1 .25% en peso (otra vez en base al peso de las hojuelas de madera). De esos paneles se cortaron cubos y luego se probaron en lo que se refiere a la resistencia a los hongos de acuerdo con el protocolo de prueba WDAMA/NWWDA TM 1 . En esta prueba las muestras de OSB se expusieron a hongo de pudrición marrón (Gloephyllum trabe?m) y el hongo de pudrición blanco ( Trametes veriscolo) bajo condiciones de crecimiento ideales para los hongos, durante doce días. Antes de las pruebas algunos de los cubos se "aclimatan" de acuerdo con el estándar de puerta y ventana NWWDA-TM-1 ("Prueba de bloque de suelo") , mientras que otros no se aclimatan. Después de que se completa la exposición las muestras se retiran y se pesan para determinar el porcentaje de pérdida de peso debido a la pudrición La cantidad de pérdida de peso se indica en la siguiente tabla I . Tabla I Como puede observarse en la tabla I , la cantidad de bambú perdida por la pudrición se redujo dramáticamente cuando se incluyó borato de zinc en el panel de bambú tal como se describe en la presente invención. Esto indica que los boratos de zinc proporcionaron un excelente desempeño fungicida. Aquellos expertos en la técnica aprecia rán que pueden realizarse cambios a las modalidades antes descritas sin salirse del concepto inventivo amplio. Se entiende por lo tanto que está invención no está limitada a las modalidades particulares descritas, pero se pretende que cubra modificaciones dentro del espíritu y alcance de la presente invención como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (1)

REIVINDICACIONES 1. Un panel que consiste de filamentos de bambú y un compuesto fungicida de boro. 2. El panel de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el compuesto fungicida de boro es borato de zinc. 3. El panel de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el compuesto fungicida de boro está presente en un rango de concentración de aproximadamente 0.25% a aproximadamente 1.25% en peso. 4. El panel de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende una resina aglutinante de isocianato. 5.- El panel de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los filamentos tienen un grosor menor a aproximadamente 0.54 cm, tal como 0.025 cm a aproximadamente 0.38 cm. 6. El panel de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los filamentos tienen un grosor mayor a aproximadamente 0.25 cm. 7. El panel de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual la resina aglutinante de isocianato es MDI. 8. Un panel que consiste de filamentos de bambú, aproximadamente 0.25% a aproximadamente

1.25% en peso de borato de zinc, y una resina aglutinante de isocianato.