MXPA01001571A - Metodo para el tratamiento de minerales de borato de calcio para obtener compuestos utiles de boro. - Google Patents

Abstract

Un metodo para la produccion de productos para el tratamiento de madera y otros productos de celulosa para mejorar la retardancia de la flama, y las propiedades insecticida y fungicida de los productos. Un mineral de borato de calcio, tal como colemanita que reacciona primero con un acido tal como el acido acetico . Los productos de reaccion, que incluyen calcio en solucion, despues se tratan con amoniaco para producir perborato de amonio. La composicion resultante se aplica a la madera y otros productos de celulosa por metodos tales como los tratamientos de presion, difusion, o inmersion y / 0 humidificacion. Los productos tiene una resistencia a la lixiviacion superior al agua cuando se compara con los compuestos de un tratamiento convencional.

Description

MÉTODO PARA EL TRATAMIENTO DE MINERALES DE BORATO DE CALCIO PARA OBTENER COMPUESTOS ÚTILES DE BORO Antecedentes de la invención La presente invención describe un método para el tratamiento de minerales de borato de calcio para obtener compuestos útiles que contienen boro. La invención también describe el uso de los compuestos que contienen boro resultantes en el tratamiento de la madera y otros productos basados en la madera relacionados para protegerlos contra el ataque fungal, y contra el ataque de termitas subterráneas e insectos que perforan la madera tales como los escarabajos post-polvo y hormigas carpinteras. La invención también describe el uso de compuestos que contiene boro para mejorar la retardancia de la flama de la madera y productos de la madera. Además, la presente invención describe los compuestos que contienen boro preparados por el método inventivo para el tratamiento de borato de calcio .

No. Ref. 127115 Tipicamente, la madera y otros productos de la celulosa tal como la madera terciada y tabla de fibra orientada (OSB) son expuestos a un amplio rango de condiciones ambientales y climáticas. Durante el tiempo de vida útil de tales productos, estos pueden llegar a ser expuestos a hongos y/o pueden llegar a ser victimas de varios insectos que perforan y se comen la madera. Similarmente, tales productos pueden llegar a ser expuestos al fuego. Tal exposición a los hongos e insectos acelera la degradación de los productos. La exposición al fuego o a flamas incrementa el riesgo de pérdida de vida y propiedad. Los métodos y composiciones para tratar la madera y productos de celulosa para proporcionar al menos alguna protección contra tales condiciones son conocidos en la técnica. En tal método, los productos de celulosa se tratan con una composición que comprende sulfato de sodio y pentaborato de amonio. Esta composición generalmente se obtiene como resultado de la reacción entre los boratos de sodio (bórax) y sulfato de amonio en agua. Sin embargo, el pentaborato de amonio es soluble en agua. Por lo tanto, la composición gradualmente lixivia fuera de la madera tratada o celulosa sobre la exposición repetida a la humedad externa, tal como la lluvia . Se ha hecho intentos para minimizar la lixiviación del pentaborato de amonio al añadir sales ce calcio solubles a la composición de pentaborato de amoni o / sul fa t o de sodio, para obtener un segundo grupo de productos de reacción que. son menos propensos a la lixiviación de la madera o productos de madera. Sin embargo, los resultados con las sales de calcio demuestran solo un éxito limitado, como post-adición de las sales de calcio a la composición de pentaborato de amonio /sulf a t o de sodio genera compuestos de calcio insolubles y/o boratos de calcio, que causa que los insolubles precipiten fuera de la solución antes de la aplicación. Además de hacer la aplicación más difícil, el proceso antes mencionado puede remover ambos los boratos y el calcio de la composición a ser aplicados a la madera, con lo cual disminuye la efectividad de la composición. A fin de evitar esta condición un segundo establecimiento de las condiciones de reacción puede ser requerido (solicitud secundaria para la madera tratada), con lo cual necesita una etapa de tratamiento adicional para producir los productos deseados. Los minerales de borato de calcio previamente se han usado como componentes en formulaciones retardantes del fuego de polvo seco. Algunos usos descritos aqui en la Patente US No. 3,865,760, para Pitts, et al, en donde la colemanita mineral (o alternativamente, la ulexita mineral o pandermita mineral) se usa como un rellenador en una formulación de polvo seco de plástico y goma, solo o en combinación con tetrahidrato de alumina y carbonato de calcio. En esta formulación, altos niveles de colemanita seca que no reacciona se requieren a fin de recibir el efecto retardante de la flama deseado. Otro uso se describe en la Patente US No. 4,076, 580 para Panusch et al. Esta patente describe un proceso para producir una tabla celulósica retardante de la flama, que comprende el tratamiento de la tabla con una composición de "activación sinergisticamente" que consiste de hidrato de alumina y ulexita. La combinación requiere cargas para retardar la flama a niveles altos que a veces interfieren con las propiedades de la tabla . Otro uso descrito en la Patente US No. 4,126,473 para Sabolev, et al. Esta patente describe un agente retardante del fuego de tres componentes que cosiste de un material "aluminoso", un mineral que contiene boro tal como la colemanita o ulexita y un "cosinergista", es decir una sal inorgánica que contiene un sulfato o fosfato. El uso de minerales de colemanita y ulexita de borato de calcio como carnadas de termita, se describen en la Patente US No. 4,363,798 para D'Orazio. Esta patente describe un método para proteger una estructura de las termitas, en donde una composición que comprende madera inoculada con hongos de descomposición café se usa como una atracción. La madera se convierte en aserrín y se mezcla con un tóxico que contiene boro, tal como la colemanita o ulexita. La carnada de la termita o el atrayente entonces se coloca en proximidad a una estructura de madera a ser protegida, de manera que las termitas serán atraídas por la carnada. Se han hecho intentos para obtener soluciones de tratamiento ya sea para retardar el fuego o para la protección de los hongos que pudren la madera, las termitas, y de los insectos que perforan la madera usando boratos de sodio solubles en agua. Sin embargo, debido a que los boratos de sodio son altamente solubles en agua, estos productos no proporcionan la resistencia adecuada a la lixiviación después de la aplicación a la madera o a los productos de madera. La patente US No. 4,873,084 para Sallay descubrir una composición insecticida que utiliza pentaborato de amonio y un fungicida. Esta patente discute la actividad insecticida de los pentaboratos de amonio. Los pentaboratos de amonio son precursores para el ácido bórico, los cuales se forman durante la ingestión por el insecto. La Patente establece que ciertos triboratos de bario y calcio actúan de una manera similar para producir el ácido bórico i n vi vo en los insectos, el ácido bórico es tóxico para los insectos. En el proceso descrito en esta patente, la madera previamente tratada con pentaborato de amonio se trata secundariamente con varias sales de calcio y bario para causar un cambio quimico para obtener un producto de borato de calcio y/o bario menos soluble. Un fungicida tal como el Busan® o el Tyrosan® se añade para controlar a los insectos perforadores de la madera y hongos que pudren la madera . Otra patente Sallay, es decir la Patente US No. 4,514,326 describe una composición retardante del fuego que comprende el pentaborato de amonio, y un sulfato, sulfito o hidrofosfato de tierras alcalinas y/o álcali o mezclas ellos. Los productos de reacción se producen al calentar una suspensión acuosa de un mineral tetraborato metálico, y después se lleva a cabo la reacción del producto resultante con una sal de amonio, tal como el sulfato de amonio. La descripción establece que el papel de las sales alcalinas de subproducto es el de incrementar la solubilidad del pentaborato de amonio en agua. Esta patente no- dirige el problema de la lixiviación lejos del pentaborato de amonio soluble que ocurre con el uso de boratos solubles en agua Breve descripción de la invención De acuerdo a la presente invención, los compuestos resistentes a la lixiviación se producen a partir de una reacción entre minerales de borato de calcio de origen natural tal como la colemanita, y un ácido, tal como el ácido acético; y después se tratan los productos de reacción con amoniaco. Cuando se aplican a substratos t_a les como la madera y otros productos de celulosa, los compuestos resultantes en una solución basada en agua proporciona una protección de retardancia al fuego aumentada, y proporciona una protección mejorada contra el ataque de los hongos e insectos que pudren la madera. La presente invención utiliza minerales de borato de calcio de origen natural, que son extremadamente insolubles en agua y produce un compuesto o compuestos que son solubles en agua, con lo que se facilita la preparación de la solución de tratamiento, y la aplicación resultante de la solución para la madera. La madera tratada muestra una dramática resistencia a la lixiviación por el agua después del tratamiento y secado. La invención utiliza ventajosamente el calcio de enlace natural de los minerales de borato de calcio para proporcionar la resistencia mejorada a la lixiviación sin la necesidad de cualquier posttratamiento después de la aplicación inicial. El compuesto de calcio o compuestos que son producidos se colocan en solución, y después quedan en una solución. El compuesto o compuestos producidos son aparentemente estables en solución como otros boratos hechos similarmente a partir de boratos de sodio solubles en agua. En la precipitación en frió, los compuestos pueden ser re i nt roduci do s en la solución con aislamiento.

Descripción detallada de la invención Se descubrió que cuando ciertos minerales de borato de calcio de origen natural, tal como la colemanita, reaccionan con un ácido apropiado, tal como el ácido acético, y los productos de reacción resultantes además reaccionan con amoniaco, el calcio de los minerales se coloca en solución. Cuando la solución que contiene el calcio disuelto es después aplicada a un substrato, tal como la madera u otros productos basados en celulosa tales como la madera terciada, la tabla de partícula o la tabla de fibra orientada (OSB) , los compuestos resultantes de la solución tiene una resistencia a la lixiviación superior cuando se compara a la resistencia obtenida por otros compuestos basados en agua, tal como las sales de sodio basadas en agua. Cuando se utiliza la solución de calcio disuelto de la presente invención en esta manera, un nivel alto de boro resistente a la lixiviación que queda en el substrato después de la exposición prolongada a los elementos. Como resultado, la madera tratada se protege contra el ataque de hongos que pudren la madera, y de las termitas subterráneas y de los insectos perforadores de la madera tal como los escarabajos post-polvo y las hormigas carpinteras. Además, el nivel de retención del boro en el substrato sobrepasa el nivel requerido para la exposición visible de la madera tratada. Además, el tratamiento de los substratos con la solución inventiva proporciona una protección que retarda el fuego mejorada. De acuerdo a la presente invención, los minerales de borato de calcio reaccionan con un ácido especifico para producir la sal acida de calcio y el ácido bórico en solución. Estos productos de reacción se tratan con un ligero exceso de amoniaco anhidro o hidróxido de amonio para producir el pentaborato de amonio y la sal acida de calcio. El mecanismo de esta reacción en agua, es ilustrado por el siguiente proceso de dos etapas que utiliza la colemanita de fórmula empírica Ca2B60n»5H20 como el mineral de borato, y el ácido acético como el componente: 1) Ca2B60n»5H20 + 4CH3C00H ? 2Ca(00CCH3)2 + 6 H3BO3 2) 2 Ca(00CCH3)2 + 6 H3BO3 + 1.5 NH 0H ? 1.2(NH4)B508 • 4H20 + 2 Ca (OOCCH3)2 + 0.3 NH4OH Para resultados óptimos la reacción entre el mineral borato y el ácido puede ser substancialmente completada antes de la adición del amoniaco . El mineral preferido para su uso en la presente invención es la colemanita. Aunque la colemanita es un mineral borato, químicamente se considera como un carbonato. Cuando reacciona la colemanita con ácido acético glacial o un ácido mineral fuerte, se produce la reacción del carbonato típica de espuma abundante. La espuma efectivamente enfria la reacción y hace el contacto entre el ácido y la colemanita mucho más difícil. En su estado natural, el mineral colemanita incluye la calcita. Cuando se contacta con un ácido la calcita produce la reacción ácido / ca rbona t o tipica. Esta reacción produce gas de dióxido de carbono, la cual a su vez produce la espuma: Ácido + CaC03 ? C02t + H20 + Ca+2 + sal de ácido Aunque la colemanita es el mineral preferido, otros minerales de borato que contiene naturalmente calcio pueden ser usados en el proceso inventivo.

Una lista no limitada de dichos minerales de borato de calcio incluyen, ulexita, pandermita, danburita y datolita. El ácido acético es el ácido preferido para su uso en la reacción. Sin embargo, pueden ser usados otros ácido orgánicos relacionados estrechamente, tal como los ácidos fórmico, oxálico y malónico. De los ácidos listados, el ácido acético es el mas preferido, seguido en serie por los ácidos fórmico, oxálico y malónico. Los ácidos anteriormente mencionados son favorecidos debido a sus constantes de disociación Ka. El término pKa se define como el -logKa. A un valor bajo de pKa, el ácido será más "fuerte" y mayor será el grado de disociación. Los acidas fórmico, oxálico y malónico tiene todos los valores de pKa menores al del ácido acético, y por lo tanto, son ácidos mas fuertes que el ácido acé t i co . Para facilitar la reacción entre el mineral y el ácido, se prefiere granular el mineral a un tamaño de partícula de cerca de 200 mallas o menos. El mineral granulado después reacciona directamente con el ácido acético glacial no diluido. Aunque los ácidos diluidos pueden ser utilizados, la literatura quimica sugiere que la actividad o el nivel de disociación del ácido acético, substancialmente disminuye con la dilución del ácido, con lo que se reduce la reactividad aparente. De este modo, el uso de ácidos diluidos tipicamente alarga el tiempo de reacción. Si ciertos ácidos minerales fuertes tales como el ácido clorhídrico y el ácido nítrico, se usan para tratar los minerales de borato de calcio, y los productos de reacción después son tratados con amoniaco, se puede obtener una solución que contiene sales acidas de calcio, altamente solubles (por ejemplo, el cloruro de calcio y el nitrato de calcio) . Debido a la alta solubilidad de estas sales de calcio disueltas, la resistencia a la lixiviación obtenida cuando se trata el substrato con esas sales altamente solubles no se puede apreciar un incremento cuando se compara con la resistencia a la lixiviación obtenida usando los boratos de sodio solubles en agua. Además, el tratamiento de los minerales de borato de calcio con otros ácidos minerales fuertes, tales como el ácido sulfúrico y el ácido fosfórico, y el tratamiento subsecuente con amoniaco resulta en la formación de sales acidas de calcio precipitadas de aquéllos ácidos (sulfato de calcio y/o fosfatos de calcio) . En este evento, todo o casi todo el calcio se remueve de la solución, con lo que resulta en un producto con poca resistencia a la lixiviación. Un aspecto clave de la presente invención es que la matriz de la composición inventiva debe retener un contenido significante de calcio. Aunque los compuestos de boro son los que proporcionan la protección actual al substrato contra el fuego, los insectos y hongos que pudren la madera, estos compuestos de boro deben ser proporcionados en una matriz que reduce substancialmente su habilidad a la lixiviación bajo las condiciones ambientales comúnmente encontradas, tales como la humedad alta, la lluvia, neblina, y la exposición a la humedad de la tierra y el roció. Se cree que el calcio actúa como un agente fijador en esta matriz para incrementar dramáticamente la resistencia la substrato a la lixiviación de los compuestos de boro. Las sales de calcio obtenidas de la reacción entre el mineral de borato de calcio y el ácido acético, y el subsecuente tratamiento con amoniaco, actúan para incrementar la resistencia de los compuestos de boro a la lixiviación del substrato. Por otra parte, las sales de calcio obtenidas de los ácidos minerales fuertes listados anteriormente son fácilmente lixiviados del substrato debido a su alta solubilidad, o forman precipitados antes de su aplicación al substrato. Como resultado, el nivel de protección contra la lixiviación proporcionada por esas sales de los ácidos minerales, es a veces inadecuado . Cuando se usa el ácido acético en la reacción con colemanita, se obtiene la sal de acetato de calcio. Particularmente son preferidas las sales de acetato de calcio debido a que son menos solubles que las s~a 1 e s altamente' solubles obtenidas con el ácido clorhídrico y el ácido nítrico y todavía son considerablemente mas solubles que las sales substancialmente insolubles obtenidas con los ácidos sulfúrico y fosfórico.

Preferiblemente, solo un ligero exceso de amoniaco residual esta presente en la formulación, como un ligero exceso de amoniaco ayuda a mantener ambos el pentaborato de amoniaco y la sal de calcio en solución. Se prefiere evitar un exceso de amoniaco ya que un gran exceso de amoniaco resultará normalmente en la formación de una cantidad objetablemente grande de compuestos de calcio insolubles, tales como el hidróxido de calcio, el terborato de calcio o lima. Aunque la formación de una pequeña cantidad de compuestos de calcio insolubles se permite, la formación de estos compuestos insolubles tiene un efecto indeseable de remover algo de calcio de la solución de reacción. Por consiguiente, el pH de la solución de reacción puede ser preferiblemente mantenido entre cerca de 5 y 9, más preferiblemente entre cerca de 5 y 8; y más preferiblemente entre cerca de 5.5 y 6.6. Preferiblemente, el agua comprende el solvente para la reacción . Cuando se preparan grandes lotes de la composición inventiva, se prefiere mezclar previamente porciones combinadas de los ingredientes iniciales. La adición consecutivamente de "porciones combinadas" de materiales de inicio a un recipiente de reacción es una práctica conocida en la industria para facilitar la preparación de lotes grandes de reactivos combinados que pueden ser obtenidos de otra manera si grandes cantidades de los ingredientes iniciales reaccionan directamente uno con otro. Por ejemplo, si uno añade grandes cantidades de ácido acético, por ejemplo, 1200 ml, directamente a grandes cantidades de colemanita, por ejemplo 3 libras (1362 gm) , en un recipiente de reacción, la mezcla resultante puede ser difícil de mezclar, y pueden producir espuma profusamente. Sin embargo, cuando se preparan pequeñas "porciones combinadas" cada una contiene pequeñas cantidades previamente combinadas de ácido acético, por ejemplo 200 ml, y colemanita, por ejemplo 0.5 libras (227 gm) e incrementadamente se añaden al recipiente de reacción, son minimizadas las dificultades obtenidas cuando se usan grandes porciones de los respectivos materiales de inicio.

Además de los beneficios anteriores, el uso de porciones combinadas de los ingredientes también minimizan cualquier efecto adverso en la reacción que puede ser causado por otros metales inorgánicos que están naturalmente presentes en el mineral, tales como el magnesio, aluminio, fierro y la celestita (SrC03), calcita (CaC03) , y el silice. Estos metales inorgánicos pueden reaccionar con el ácido acético para formar acetatos solubles en agua, con lo cual se reduce la cantidad de ácido disponible para reaccionar con la porción de la colemanita del mineral. La reacción de las mezclas previamente combinadas de la colemanita y el ácido acético es más efectiva, y mejora la eficiencia de la reacción. Aunque no se requiere, la adición de un oxidante, tal como un peróxido de hidrógeno a la solución de reacción colemanita /ácido acético puede asistir el ácido acético por el incremento artificial de su ionización o "fuera". Cuando reaccionan grandes cantidades de colemanita, el peróxido de hidrógeno puede ser introducido solo con las porciones combinadas de colemanita y el ácido acético. Loa" materiales celulósicos son hidrofóbicos, y por lo tanto, no son fácilmente penetrados por el agua y soluciones basadas en agua que contiene sólidos. De esta manera, se prefiere también añadir un surfactante a la formación. El uso del surfactante reduce la tensión superficial de las soluciones basadas en agua que contiene sólidos, con lo que se ayuda a la penetración de los productos de reacción en el substrato que es tratado. Preferiblemente, se usa un surfactante anfótero que puede ser realizado bajo condiciones acidas o condiciones básicas. Los surfactantes anfóteros son particularmente efectivos a un pH ligeramente ácido cerca de 6.0 a 6.5, que esta dentro del rango preferido en la presente invención. La cantidad de surfactante añadido a la mezcla de reacción esta basada en volumen y contenido de sólidos. Aún menor volumen de solución, se requiere a menos surfactante. Cuando la solución tiene un contenido alto en sólidos generalmente se requiere mas surfactante, debido a que las soluciones que tienen altos contenidos de sólidos tienen una tensión superficial mayor. El surfactante disminuye la tensión superficial con lo que se permite que la solución y los sólidos se dispersen en la celulosa, que es naturalmente hidrofóbica. Cuando se emplea un surfactante, este se añade a la solución de reacción al final del proceso de formulación. La solución resultante que contiene las sales de boro disueltas tiene un B.A.E aparente (equivalente de ácido bórico) , que es basado en la cantidad de boro disuelto en la solución. De esta manera el B.A.E. de la solución es controlado substancialmente por dos variables, es decir la cantidad del mineral borato de calcio (fuente de boro) usado en la reacción, y el volumen final de la solución. Después de que ha sido preparada la composición inventiva, esta puede ser aplicada al substrato utilizando métodos de aplicación generalmente conocidos en la técnica para tratamientos protectores aplicados a los substratos, tales como el tratamiento de inmersión y presión.

Los ejemplos 1-7, abajo, ilustran los métodos para preparar la composición inventiva. Los métodos descritos en estos ejemplos son solo ilustrativos, no tiene la intención de limitar el campo de la invención de ninguna manera. En cada ejemplo, el mineral de borato de calcio usado es la colemanita. El mineral colemanita usado en los ejemplos 1, 2 y 7 originario de Turquia , mientras la colemanita usada en los Ejemplos 3-6 es originaria de los Estados Unidos de América. El mineral colemanita obtenido de diferentes fuentes diferirá normalmente en la pureza. Por lo tanto, la cantidad actual de boro y calcio presente en una cantidad particular de colemanita por ejemplo lKg, obtenido de una fuente que difiera de la cantidad presente en un 1 Kg, obtenido de otra fuente. Si se desea, una muestra de mineral colemanita puede ser probado a fin de determinar la cantidad de boro y calcio presente en la muestra particular.

EJEMPLO 1 Se coloca un vaso de precipitados de 2 litros que contiene 500 ml de agua corriente o de grifo en un plato agitador /caliente de combinación. Se inicia la agitación de moderada a lenta, y se agitan a 250 gramos de colemanita Turca granulada (malla 200 o menos) en agua. Después de que se añade toda la colemanita, se incrementa la agitación como sea necesario, y se continúa hasta que toda la colemanita sea completamente mezclada y humedecida. Se añaden lentamente 150 ml de ácido acético glacial lentamente a la mezcla agua /coleman i t a en incrementos de cerca de 25-30 ml . La agitación es continua, y no se añade ácido adicional después de cada , adición de incremento hasta que la espuma de los incrementos previos haya descendido. La mezcla de reacción resultante se calienta con agitación, a cerca de 50°C - 60°C. Se presenta una espuma profusa cuando se alcanza una temperatura de 60°C. Esta espuma es espesa, densa, y pesada de manera que se impide el mezclado. Se aplica agua a la mezcla para dispersar la espuma y ayudar al mezclado. La espuma disminuye cuando se incrementa el calor y la agitación hasta alcanzar una temperatura de cerca de 70°C, tiempo en el cual no se presenta espuma. La mezcla tiene un color gris obscuro y la agitación se hace libremente. Se continua con el calentamiento y la agitación durante 15-20 minutos después de que la espuma se ha dispersado, asegurando la terminación de la reacción con el ácido. El pH de la mezcla es de cerca de 4.6. Con una agitación continua y bajo calentamiento se añade lenta y cautelosamente 150 ml de hidróxido de amonio al 28% a la mezcla acida caliente en incrementos de cerca de 25 a 30 ml . Se usa un vidrio de reloj de tamaño apropiado para cubrir el vaso de precipitados y los contenidos después de la adición de cada porción de incremento del hidróxido de amonio. Se continua la agitación durante toda esta adición de incremento, y los productos de reacción blanquizcos de la adición de amoniaco completamente disipados. La mezcla de reacción cambia de coloración de una mezcla gris obscura a un blanco grisáceo después de cada adición de hidróxido de amonio. La temperatura se eleva a 80°C - 90°C y se mantiene por una hora bajo una agitación y protección.

Después de 1 hora de agitación y calentamiento, se remueve el calentamiento y la agitación se interrumpe. Se ajusta el volumen de la mezcla (sólidos mas liquido) a 1500 ml con agua corriente o de grifo caliente, usando la escala de vaso. Después de un tiempo, se observa que la porción del liquido de la mezcla se aclara, pero queda una porción de sólidos lodosos grises. Se agita entonces la solución caliente para resuspender los sólidos no disueltos, y la mezcla se filtra por medio de vacio utilizando un filtro Whatman No. 4 y un embudo Buchner de tamaño apropiado. El filtrado resultante se colecta y se guarda. La torta del filtro colectada se suspende en 400 ml de agua corriente o de grifo caliente y se calienta a cerca de 50°C, bajo agitación por 15 a 30 minutos. Esta mezcla entonces se filtra en caliente como se mencionó anteriormente, y el filtrado lavado se añade al filtrado original, descartando la torta del filtro colectada (188.4 gm) como un residuo insoluble. Los filtrados combinados totalizan cerca de 1400 ml en volumen, y tienen un pH final de 8.06. La solución del filtrado combinada tiene un ligero olor de amoniaco. El porcentaje de boro en el filtrado es de 0.75% que corresponde a un porcentaje de boro por litro de solución de 1.05%. El porcentaje de calcio en el filtrado es del 0.94% que corresponde a un porcentaje de calcio por litro de solución de 1.31%. El porcentaje de B.A.E. (por litro) es de 6.00%.

EJEMPLO 2 Un vaso de precipitados de 2 litros que contiene 500 ml de agua corriente o de grifo se coloca en un plato agitador /ca liente de combinación. Se inicia la agitación de moderada a lenta, y se agitan a 250 gramos de colemanita Turca granulada (malla 200 o menos) en agua. Después de que se añade toda la colemanita, se incrementa la agitación como sea necesario, y se continúa hasta que toda la colemanita sea completamente mezclada y humedecida. Se añaden lentamente 150 ml de ácido acético glacial lentamente a la mezcla agua /colemanita en incrementos de cerca de 25-30 ml , como en el ejemplo previo. La agitación es continua, y no se añade ácido adicional después de cada adición de incremento hasta que la espuma de los incrementos previos haya descendido. La mezcla de reacción resultante se calienta, con agitación a 80°C. Se presenta una espuma profusa a 60°C. llegando a ser pesada y densa, e impidiendo la agitación. Se rocia agua directamente a la mezcla para dispersar la espuma y ayudar al mezclado. La espuma persiste, pero disminuye al elevarse la temperatura y la agitación como se mencionó anteriormente, y se disipa completamente a una temperatura de cerca de 70°C. Después de cerca de 1 hora a 80°C, la mezcla se filtra como se indicó anteriormente en caliente. Se guarda el filtrado, y la torta del filtro colectada se suspende en 400 ml de agua corriente o de grifo, y se calienta a 50°C-60°C bajo agitación, durante 30 minutos, y se filtra otra vez. El filtrado lavado se combina con el filtrado original, y la torta del filtro (76.1 mg ) se desecha. El filtrado combinado tiene un pH de cerca de 4.92 y un volumen de cerca de 1200 ml .

Se añaden al filtrado combinado, incrementos de hidróxido de amonio al 28% como se indicó antes hasta que la solución alcanza un pH de cerca de 6.5. Sucesivos incrementos de hidróxido de amonio producen una solución que tiene el siguiente pH y temperatura : El volumen final es de 1350 ml . El porcentaje de boro en el filtrado es del 1.70%, que corresponde a un porcentaje de boro por filtro de solución del 2.23%. El porcentaje de calcio en el filtrado es del 2.69%, que corresponde a un porcentaje de calcio por litro de solución del 3.63%. El porcentaje BAE (por litro) es del 12.74%. El uso de una cantidad menor de amoniaco de este ejemplo cuando se compara con la cantidad utilizada en el Ejemplo 1 resulta en una cantidad mas pequeña del residuo insoluble, y un contenido más alto de boro y calcio en la solución final.

EJEMPLO 3 Se sigue el mismo proceso del Ejemplo 2, excepto que la colemanita de Estados Unidos doméstica se usa en lugar de la colemanita Turca. Después de la adición del ácido, la mezcla se calienta bajo agitación a una temperatura de 80°C, durante 1 hora. No se presenta una segunda ocurrencia de la espuma a temperaturas cerca de -50°C - 60°C, como ocurre con la colemanita Turca. La mezcla del ácido cambia de coloración durante la hora de digestión de un color tostado claro a un gris obscuro. Se filtra la mezcla también en caliente, y la torta del filtro caliente se suspende en 400 ml de agua corriente o de grifo, se calienta como se hizo antes, y se filtra otra vez. El filtrado lavado y el filtrado original se combinan, y la torta del filtro lavada se desecha. El peso del residuo para este ejemplo es de 84.4 mg, y el filtrado ácido tiene un pH de cerca de 4.55. Se añade al filtrado combinado, incrementos de hidróxido de amonio al 28% como se indicó antes hasta que la solución' alcanza un pH de cerca de 6.5. Sucesivos incrementos de hidróxido de amonio producen una solución que tiene el siguiente pH y temperatur : El volumen final es de 1090 ml . El porcentaje de boro en el filtrado es del 1.94%, que corresponde a un porcentaje de boro por filtro de solución del 2.12%. El porcentaje de calcio en el filtrado es del 3.15%, que corresponde a un porcentaje de calcio por litro de solución del 3.45%. El porcentaje BAE (por litro) es del 12.14%.

EJEMPLO 4 Se usan las mismas condiciones que en el Ejemplo 3, excepto que el tiempo de digestión se cambia a 2 horas a 80°C. El pH del filtrado antes de la adición del hidróxido de amonio es de 4.72. Después de lavar la torta del filtro se desechan 98.1 gm del residuo. Se requieren 70 ml de hidróxido de amonio para lograr un pH de 6.4. El volumen final es de 1165 ml . El porcentaje de boro en el filtrado es del 1.36%, que corresponde al porcentaje de boro por litro de solución es de 1.60%. El porcentaje de calcio en el filtrado es de 1.76% que corresponde a un porcentaje de calcio por litro de solución es del 2.0%. El porcentaje de B.A.E. (por litro) es de 9.14%.

EJEMPLO 5 Se sigue el mismo proceso que en el Ejemplo 3, excepto que se añade un oxidante, peróxido de hidrógeno, a la mezcla de reacción. En este ejemplo, 1 mol (115 ml) de peróxido de hidrógeno (30%) se añade solo con 150 ml de ácido acético. La formación de espuma durante la digestión tiene una gran duración, y la mezcla se torna a un color café-amarillo. Después de filtrar la mezcla y lavar la torta del filtro, la solución se torna a un color dorado-café, pero completamente clara y transparente. El filtrado combinado tiene un pH de 4.5. Se mide el residuo colectado y pesa 67.2 gm. Se requiere 75 ml de hidróxido de amonio 28% para lograr un pH final de 6.25 a 70°C. El volumen final es de 1310 ml .

El porcentaje de boro en el filtrado es del 1.21%, que corresponde al porcentaje de boro por litro de solución es de 1.58%. El porcentaje de calcio en el filtrado es de 1.58% que corresponde a un porcentaje de calcio por litro de solución es del 2.0%. El porcentaje BAE (por litro) es de 9.06% . EJEMPLO 6 Se sigue el mismo proceso que en el Ejemplo 5 excepto que se usan solo 0.44 moles (50 ml) de peróxido de hidrógeno (30%) . Después de 1 hora de digestión acida, se mide el pH del filtrado dando un valor de 4.56. Requiriendo solo 65 ml de hidróxido de amonio 28% para alcanzar un pH de 6.30. El volumen final es de 1210 ml y el color es de un amarillo pálido. El peso del residuo es de cerca de 80 gramos. El porcentaje de boro en el filtrado es del 1.48%, que corresponde al porcentaje de boro por litro de solución es de 1.79%. El porcentaje de calcio en el filtrado es de 2.69% que corresponde a un porcentaje de calcio por litro de solución es del 3.25%. El porcentaje de B.A.E. (por litro) es de 10.23% .

EJEMPLO 7 Se sigue un procedimiento similar al del Ejemplo 3, excepto que los 150 ml de ácido acético glacial se reemplazan con 120 ml de ácido fórmico al 90%. En este caso, la mezcla no produce espuma como en los ejemplos previos, preferentemente parece tener una actividad efervescente. La espuma generada es menos densa que en los Ejemplos previos, pero la espuma que es generada persiste hasta temperaturas de cerca de 80°C. Después de filtrar y lavar la torta del filtro como en los Ejemplos previos, el filtrado ácido tiene un pH de cerca de 4.13. Después de añadir 75 ml de hidróxido de amonio al 28%, el pH es aún de 5.83, pero la solución llega a ser inestable como se indica por la presencia de un precipitado froculento extremadamente fino, el cual no podria disiparse con la agitación o calentamiento continuo. La solución se filtra resultando en un volumen final de 131-0 ml y un pH de 5.83. El residuo colectado de lavar la torta del filtro es solo de 30.2 mg . El porcentaje de boro en el filtrado es del 2.45%, que corresponde al porcentaje de boro por litro de solución es de 3.21%. _E1 porcentaje de calcio en el filtrado es de 3.25% que corresponde a un porcentaje de calcio por litro de solución es del 4.26%. El porcentaje de B.A.E. (por litro) es de 18.30% .

Los siguientes ejemplos se llevan a cabo para investigar las propiedades de los substratos tratados con la solución inventiva. Los ejemplos 8 y 9 investigan la habilidad de los substratos tratados para resistir la lixiviación de la composición. El ejemplo 10 investiga la habilidad de los substratos tratados para retardar el fuego. El ejemplo 11 investiga la habilidad de los substratos tratados para resistir el ataque de las termitas subterráneas. El ejemplo 12 investiga la habilidad de los substratos tratados para resistir el crecimiento fungal. Las soluciones de prueba utilizadas en los ejemplos 8-12 se preparan de acuerdo con el proceso general descrito en el Ejemplo 1, con la excepción que el surfactante se añade al final del proceso de formulación. En esos ejemplos, aproximadamente 10 ml del surfactante anfótero Mirataiine JC-MA, disponible por Rhone-Poulenc se añade por litro de la solución inventiva, para proporcionar una concentración de cerca de 0.8% del surfactante.

EJEMPLO 8 Se utilizan bloques de pino amarillo del sur como el substrato. Se preparan cinco galones (18.93 litros) de la solución inventiva usando 5 libras (2.27 Kg) de colemanita que tiene un BAE objetivo del 89%. El BAE actual de los bloques condicionados antes de la lixiviación es de 1.7%. El objetivo de la prueba es determinar un porcentaje de BAE remanente en los bloques de pino después de que se ha tratado con la solución inventiva y que son expuestos a la lixiviación en el agua desionizada. Los bloques de pino se impregnan de acuerdo a AWPA estándar Ell-87, titulada Standard Methods of Determining the Leachability of Wood Preservatives . Esta publicación, asi como las publicaciones técnicas de remanentes citadas aqui, son incorporadas por referencia. El AWPA estándar son procedimientos estándar promulgados por y bajo la jurisdicción de la American Wood Preservers' Association. Los métodos estándar AWPA son bien conocidos por aquellos con la experiencia en la técnica de la conservación de la madera, detalles adicionales de los métodos publicados son disponibles . En resumen, el método de prueba incluye el acondicionamiento de los bloques, seguido por el tratamiento de los bloques con la solución de prueba. En la etapa de acondicionamiento, cubos de de pulgada (1.9 cm3) de albura pino amarillo del sur se acondicionan primero a cerca de 23 ± 0.5°C y 50 ± 2% de humedad relativa hasta alcanzar el contenido de humedad de cerca de 19%-. Esos bloques entonces se procesan (contenido de humedad puede ser déte r_minado por secado en un horno) para obtener el peso no tratado y acondicionado. Durante la etapa de tratamiento, ocho de los bloques acondicionados se colocan en un vaso de precipitado de tamaño adecuado. Se colocan pesas encima de los bloques para prevenir que floten. Los vasos de precipitado que contienen los bloques se colocan dentro de una cámara de tratamiento, y se aplica vacio para reducir la presión a 13.3 Kpa (3.94 pulgadas de Hg) o menos. La presión reducida se mantiene durante 20 minutos. Al final de este periodo de tiempo, la solución de tratamiento se deja al vaso de precipitado q~u e contiene los bloques 'via unas válvulas en un arreglo apropiado, hasta que los bloques completamente se cubran, o estén inmersos en la solución. Se interrumpe el vacio, y el vaso de precipitado que contiene los bloques sumergidos se remueve de jLos aparatos. El vaso de precipitado es cubierto, y los bloques restantes se dejan inmersos en la solución por otros 30 minutos. Cada bloque individual se remueve, se enjuagan ligeramente para remover el liquido superficial, e inmediatamente son pesados. La diferencia entre el peso acondicionado y el peso tratado en húmedo comprende la cantidad de solución de tratamiento retenida por cada bloque. Siguiendo con el tratamiento, los bloques se separan en cajones, y se dejan secar a temperatura ambiente. Después de secar los bloques se colocan en un medio acondicionado a cerca de 23 ± 0.5°C, y 50 ± 2% de humedad relativa por 21 dias Después del tratamiento y acondicionamiento, los bloques se sujetan a la prueba de lixiviación de acuerdo a la AWPA Estándar Ell-87. seis de los bloque tratados y condicionados se impregnan con agua desionizada, siguiendo el mismo procedimiento usado para tratar los bloques con una solución de tratamiento. Los bloques sobrantes se mantienen como controles. Los bloques entonces se colocan dentro de un matraz de lixiviación del aparato, y se lavan con agua desionizada, hasta alcanzar un volumen total de 300 ml . Los bloques deben estar completamente sumergidos durante la prueba de lixiviación. El agua se mantiene a una temperatura de 23 ± 0.5°C, bajo agitación lenta y constante. A intervalos de 6, 24 y 48 horas (y después del intervalo de cada 48 horas), el lixiviado (agua) se remueve y se vuelve a colocar con una cantidad igual de agua desionizada fresca. El lixiviado se remueve y se reemplaza con agua desionizada fresca continuamente por 14 dias (336 horas) . El lixiviado se analiza en cada intervalo de remoción, y tanto los bloques (control) lixiviados y no lixiviados se analizan por el contenido preservativo para determinar la permanencia, o el nivel del tratamiento retenido, al final de 14 dias. En esta prueba, el B.A.E. final, al término de 336 horas se encuentra que es de 0.38%. Aunque un B.A.E de 0.38% excede un nivel de entrada de 0.35% para el uso contra las termitas, las soluciones que tiene un B.A.E. más alto normalmente se desean para obtener la resistencia aceptable para los hongos que pudren la madera .

EJEMPLO 9 La solución preparada para el uso en este ejemplo es similar al del Ejemplo, pero tiene un B.A.E objetivo mas alto. En esta instancia, cinco galones (18.93 litros! de la solución se preparan usando 10.5 libras (4.77 Kg) de un mineral de colemanita, y un B.A.E objetivo es de 14.7%. El B.A.E actual en los bloques condicionados antes de la lixiviación es de 5.995%. Esta solución se aplica a bloques de pino amarillo del sur por el tratamiento de impregnación. Estos bloques tratados se sujetan a la prueba de lixiviación de acuerdo a la AWPA estándar E-ll-87 por 624 horas. En este caso, el B.A.E. es 1.469% después de 624 horas. Se observa que el B.A.E. solo cae de 1.496% a 1.469% durante un periodo de 144 horas de tratamiento de lixiviación a 624 horas del tratamiento de lixiviación. Asi, es aparente que la mayoría de los compuestos de tratamiento restantes en los bloques por periodos sustanciales de tiempo.

EJEMPLO 10 El siguiente ejemplo describe el uso de la composición reivindicada como un ingi retardant e . Se prepara una solución para el tratamiento de tiras de madera terciada para retardar el fuego que tiene un B.A.E. de 9.77%. Seis tiras de madera terciada se corta en dimensiones de 2.25 pulgadas X 24 pulgadas (5.71 cm X 60.96 cm) . Cada tira se condiciona a un peso constante por sequedad a 50% de humedad relativa por aproximadamente 48 horas a 20°C, y después se pesa la tira seca. Las tiras después se separan en dos grupos (cada uno de tres tiras) por la inmersión en la solución inventiva. Un grupo de tiras se sumerge en una solución por tres minutos, y el otro grupo se sumerge por seis minutos. Siguiendo la inmersión, las tiras tratadas otra vez son condicionadas a un peso constante como se describió anteriormente, y se pesan. El nivel de retención de los productos de boro en las tiras se determina por la substracción del peso constante de las tiras antes de la inmersión del peso constante de las tiras después de la inmersión. En el ejemplo presente, las tiras sumergidas por tres minutos tienen un nivel promedio de retención de 8.4% (en peso) , significando que el peso de las tiras tratadas excede el peso de las tiras no tratadas por 8.4%. Las tiras inmersas por seis minutos tienen una retención promedio de 11.5%. Esto indica que el tiempo de inmersión incrementado resulta en una cantidad incrementada de producto que son retenidos en las muestras. Las tiras de madera terciada tratada entonces se sujetan a una prueba de una clase de expansión de fuego (FSR) . Dos de las tres tiras en cada uno de los dos grupos de tiras (es decir, el grupo de inmersión de tres minutos, y el grupo de inmersión de seis minutos) se prueban en un túnel de dos pies (60.96 cm) . La clase de expansión de la flama por un túnel de dos pies (60.96 cm) llega al observar la distancia máxima que un extremo de la flama se extiende de la superficie del fondo del túnel de dos pies durante el curso de la prueba. La distancia de la flama generada por una muestra de control de tabla de asbestos se usa como un valor de control. La distancia de la flama generada por la tabla control se debe solamente a la desviación de la flama, sin ningún "combustible" que contribuya a la longitud de la flama. Este valor se deduce de la longitud de la flama generada por la muestra de prueba para determinar la longitud de la flama generada solamente por la muestra misma, o en otras palabras, el "combustible" sometido a la flama. El número resultante se modifica por un multiplicador estándar para llegar a la clase FSR que uno puede esperar a encontrar al usar un túnel de 25 pies (762 cm) de tamaño natural del tipo en el cual tales pruebas se realizan normalmente.

Aunque las presentes pruebas se realizan en un túnel de 2 pies, tales pruebas de fuego a pequeñas escalas aún reciben el mismo tipo de clases realizadas y la acreditación como si las pruebas se realizaran en un túnel de tamaño natural. El Underwriters Laboratory of Northbrook, Illinois, usa una formula especial para determinar las clases FSR. Bajo esta formula, la clase FSR se dan en números dimensionales absolutos. Una clase FSR baja indica una retardancia de flama mayor que una clase más alta. El método para computar la clase F'SR se describe en ASTM E- 84. Los resultados de las pruebas indican que las dos tiras de promedio de retención de 11.5% tienen un FSR promedio de 21.9. Las dos tiras de un promedio de retención de 8.4% tienen un FSR promedio de 26.6. Como se puede observar de los resultados de la prueba, las tiras de la mas alta retención promedio (11.5%) tiene una clasificación FSR superior que aquéllas tiras de menor promedio de retención (8.4%) . El promedio de retención de una tira de madera puede incrementarse por al, entre otras, utilizar una solución de tratamiento de productos de reacción que tiene un B.A.E. alto, al incrementar el tiempo de inmersión de la madera en la solución, o al variar el método de aplicación de la solución, tal como al tratar la presión mas que la inmer s ion .

EJEMPLO 11 El siguiente ejemplo ilustra la resistencia de las .muestras de madera tratadas con la composición inventiva para termitas subterráneas. Las pruebas se diseñan para determinar el nivel de ácido bórico equivalente que es efectivo para el 100% de muerte de la población de termitas subterráneas en la muestra prueba. Además, las pruebas se diseñan para medir el menor peso ocasionado por daño de la alimentación de las termitas a las muestras de madera tratadas. Dos lotes de las pruebas se realizan en muestras que han sido tratados a presión con la composición inventiva. El primer lote de las pruebas tiene una duración de cuatro semanas, y el segundo lote tiene una duración de ocho s emana s .

La solución inventiva se prepara de acuerdo con el procedimiento general descrito anteriormente, y se diluye para proporcionar soluciones de tratamiento que contienen niveles de B.A.E. de 0.0625, 0.125, 0.25, 0.50 y 1.0% respectivamente . Cinco cubos separados de madera terciada de pino del sur de 3/4 de pulgada (1.9 cm3) se prueban en cada uno de los cinco niveles de dilución. Como un control, son probados similarmente los cubos expuestos solo al agua mas bien que a la solución de tratamiento. Los cubos se pesan bajo condiciones de humedad ambiental, y transferidos a un matraz en filtro de gran espesor (capacidad de 1000 ml ) equipado con una columna de separación. El matraz entonces se lleva a vacio de 21 pulgadas de Hg (53.3 cm) , y se mantiene a este nivel por veinte minutos. El vacio entonces se interrumpe, y una cantidad suficiente de la solución de tratamiento particular se añade al matraz de manera que los cubos se sumerjan en la solución. Todos los cubos en una dilución particular se tratan juntos en el mismo matraz filtro. Después de treinta minutos, los cubos sumergidos se remueven del matraz filtro, y se colocan en una cámara de presión de acero inoxidable de 500 ml solo con 350-400 ml de la solución de tratamiento. Se asegura la tapa de la cámara, y se introducen 30 psi (2.1 Kg/cm2) de presión (nitrógeno) para posicionar del pistón de la cámara en la parte superior de la cámara. La válvula superior se abre cuando el pistón se clava en la cámara para evacuar cualquier aire de la cámara, con lo cual establece un espacio clave "cero" en la cámara de presión. La presión interior de la cámara de incrementa a 100 psi, y se mantiene a este nivel por una hora. La presión entonces se reduce a la presión atmosférica, y los cubos se remueven de la cámara. Los cubos se pesan, y se dejan secar con aire bajo condiciones ambientales. Los cubos entonces se pesan otra vez para determinar el aumento de peso del tratamiento de presión. Los procedimientos de prueba específicos para la investigación de la resistencia de la termita se adaptan generalmente de AWPA estándar El-72, titulado S t a n da rd Me t h od fo r La b ora t ory Eva l ú a t i on t o De t ermine Resí s ta n se t o Sub t erranean Termi tes . Sin embargo, se observan algunas variaciones del El-72 estándar (algunas variaciones ahora incluidas en AWPA estándar El-97) . Una variación del El-72 estándar incluye un horno que seca los cubos tratados por 24 horas a 105°C ambos antes y después de la exposición de las termitas. Otra variación involucra el cálculo actual de las poblaciones de termitas en cada recipiente antes y después de cada prueba. Esto se hace para permitir al cálculo del porcentaje de supervivencia actual, más que la clasificación subjetiva de supervivencia de termitas dentro de las amplias clases. Todavía otra variación involucra el uso de arena húmeda esterilizada y vermiculita en el recipiente en lugar de arena pura. El uso de arena húmeda esterilizada y vermiculita evita la adición periódica necesaria de agua cuando se usa arena pura. Finalmente, el El-72 proporciona una duración de prueba de solamente cuatro semanas, en vista de que una de las pruebas en este estudio dura ocho semanas.

Después los cubos se secan en un horno por 24 horas a 105°C, ellos se pesan para registrar su peso inicial de seco en horno. Entonces todos los cubos de pruebas se condicionan por 42.5 horas bajo agua en un recipiente cerrado. Se pesa de nuevo un cubo en cada concentración. El contenido de humedad en la madera en equilibrio calculado es de 17.5 ± 2.3%. Cada cubo se coloca en un recipiente cilindrico de plástico, de 2 pulgadas (51 mm) de diámetro interior por 1-7/16 pulgadas (35 mm) de altura interior. El recipiente incluye aproximadamente 40 ml de una mezcla de arena esterilizada húmeda / vermi cu 1 i t a . La mezcla a rena / vermi cul i t a se toma de un lote que consiste de 1350 ml de arena, 175 ml de vermiculita y 250 ml de agua embotellada. La mezcla de arena/ vermicul i ta se prepara al secar en horno los componentes a 105°C por 24 horas, y después mezclando completamente los componentes entre si y con agua. Se añaden a cada recipiente un ciento de termitas subterráneas nativas orientales Re c t i c u l i t erm es Fl a vipes .

Se proporcionan en la Tabla 1 los resultados de la exposición de cuatro semanas (Ia prueba) y la ocho semanas (2a prueba) de las termitas subterráneas obreras Recticul i termes flavipes , que incluye medias (± SD) por % de supervivencia, % de pérdida de peso de la madera, y % del contenido de humedad de la madera en equilibrio (2a prueba s olamen t e ) . Tabla 1 Cuatro semanas después, se mueren todas las termitas en los recipientes de prueba contienen cubos de madera tratados con la solución inventiva, a pesar del nivel de tratamiento. En realidad, las observaciones hechas justo después de dos semanas revelan que las termitas expuestas a los cubos tratados con la solución inventiva están muertas o moribundas, a pesar del nivel de % de B.A.E. Después de que todas las termitas se han muerto y al final de las cuatro semanas, no es posible determinar un nivel minimo del % de B.A.E. o un nivel óptimo de tratamiento (dilución) . Se conduce una. segunda prueba idéntica en procedimiento a la primer prueba, excepto que la segunda prueba dura ocho semanas. La segunda prueba tiene un doble propósito. Primero, confirmar que todas las termitas están muertas al final de las cuatro semanas, y segundo ver si duplicando el tiempo de exposición de las termitas puede producir una diferencia significante en la pérdida de peso debida a la alimentación de la termita, a fin de determinar un valor critico. Con la excepción de los cubos de control tratados solamente con agua, los mismos cubos tratados se usan en la segunda prueba como se usan en la primer prueba.

Como en la primer prueba, se mueren todas las termitas expuestas a los cubos tratados con la solución inventiva al final de las cuatro semanas. Un examen visual de cada cubo revela que no existe evidencia de alimento de la termita en cualquier cubo tratado con la solución inventiva que contiene el nivel de B.A.E. de cualquiera de los dos 0.5% o 1.0%. Alguna evidencia de alimento de la termita (superficie mordentada o rasguñada) es evidente en todos los remanentes de los cubos. Con la excepción del peso de los cubos tratados con nivel de B.A.E. de 0.5% y 1.0% después de la primer prueba, el por ciento del medio de la pérdida de peso de la madera de los remanentes de los cubos de prueba (0.0625, 0.125 y 0.25% de cada prueba; 0.5% y 1.0% en la segunda prueba) debido a la alimentación de la termita es menor que 1.7%. El por ciento medio de la pérdida de peso de la madera para los cubos de 0.5% y 1.0% después de la primer prueba es de 1.79% y 3.39%, respectivamente. Sin embargo, ya que no existe evidencia de alimento de termita en estos cubos, la pérdida de peso registrada por los cubos en aquéllos niveles de B.A.E son probablemente debido a la pérdida de tratamientos quimicos como un resultado del secado en el horno a 105°C. Ya que los preservativos de borato solubles en agua se remueven de la madera por volatilización dentro del vapor cuando la madera se seca a altas temperaturas, las muestras de madera tratada con borato tipicamente se secan a temperaturas abajo de 55°C. Ya que los cubos de prueba se secan una vez (primera prueba) o dos veces (segunda prueba) a altas temperaturas antes de la exposición a las termitas, la protección observada contra termitas es notable. Aunque las termitas son usadas en esta prueba, se esperan resultados similares cuando la composición se use para tratar substratos contra otros insectos perforadores de madera tales como escarabajos postpolvo y hormigas carpinteras.

EJEMPLO 12 El siguiente ejemplo ilustra la resistencia de las muestras de madera tratada con la composición inventiva para madera podrida por hongos.

La solución inventiva se prepara de acuerdo con el procedimiento general descrito anteriormente, y se diluye para proporcionar soluciones de tratamiento que contiene niveles de B.A.E al 1.0%, 0.5%, 0.025%, 0.125% y 0.0625%, como en el Ejemplo 11. Cinco cubos separados de ambos cubos de albura de roble rojo y de cubos de albura de pino del sur se prueban en cada uno de los niveles de dilución. Los cubos son medidos en de pulgada (1.9 cm3 ) como en el ejemplo previo. Los cubos se acondicionan por calentamiento de estos en un horno de convección de aire caliente a 50°C por un periodo de cuatro dias. Los cubos no tratados entonces se dejan regresar a la temperatura ambiente a una humedad relativa del 30% por 2 dias. Se pesan los cubos, y después se tratan con vacio y presión con la solución de prueba de una manera similar a los cubos del Ejemplo 11. Los cubos tratados entonces se pesan después del tratamiento para determinar el incremento del peso debido al tratamiento. Las pruebas son llevadas a cabo de acuerdo con AWPA estándar E10-91, titulada S t a n da rd Me t h ods of Tes t in g Wood Pres erva t i ves by Labo ra t ory Soi l -Bl o c Cu l t u re s . Los cubos de roble rojo se exponen a hongos de descomposición específicos para descomposición blanca, y los cubos de pino del sur se exponen a hongos específicos para la descomposición café. El hongo que crece antes de usarse en cultivos de cubo de suelo en platos de petri de agar malta (2% malta, 1.5% AGAR) . La preparación para el ensayo es como se detalla en estándar E10-91. El tarro usado para la prueba que contiene 200 ml de suelo, que tiene un pH de 6.39. Se añade agua al suelo y el suelo se deja hidratar por 24 horas antes de la esterilización. Las botellas de suelo preparadas se esterilizan en el autoclave una vez por 60 minutos, se dejan para reposar por 48 horas, y se re-esterilizan en el autoclave para asegurar completamente la esterilidad. Las tiras alimentadoras de abedul se usan para establecer el crecimiento fungal en los suelos antes de la adición de los cubos de prueba. Después del segundo lavado en autoclave y enfriado, las tiras alimentadoras se inoculan con cuatro 2-3 mm cuadrados de inoculo fungal cortado del limite de inclinación del mycelium en los cultivos del disco petri. Las tapas son sueltamente cerradas para asegurar la esterilidad mientras se intercambia el aire. Los cubos de prueba se reacondicionan antes de la exposición al hongo por secado a peso constante en un horno de diseño forzado a 40°C. Los cubos se esterilizan antes de usarse por un calentamiento a 100°C por 20 minutos, y después se coloca en los tarros con sus respectivas caras de sección transversal centradas en contacto con tiras alimentadoras cubiertas con mycellium. Los cubos de roble rojo tratadas se exponen por 12 semanas al hongo de descomposición blanco, especificamente Phanerochaete chysosporum , Irpex lacteus , y Trame tes versicolor. Se usan dos clases de cubos de roble rojo como controles experimentales, los cubos de roble rojo que se trataron pero no se expusieron al hongo, y los cubos de roble rojo que se trataron con agua solamente y se expusieron al hongo de descomposición blanco.

Los cubos de pino del sur tratados se exponen por 12 semanas al hongo de descomposición café, especificamente al, Leucogyrophana pina s tri , Gloeophyllum trabeum, y Postia placenta. Se usan dos clases de cubos de pino del sur como controles experimentales, los cubos de pino del sur que son tratados pero no expuestos a los hongos, y los cubos de pino amarillo del sur se tratan con agua solamente y se exponen al hongo de descomposición caf é . Los varios cultivos se inspeccionan en una base semanalmente para el crecimiento, esterilización y el contenido de humedad. En seis semanas de incubación, se añaden 5 ml de agua a sep t i calmen te a cada uno de los tarros para mantener el contenido de humedad apropiado para el crecimiento del hongo. Los cubos de prueba se evalúan para la colonización del hongo en ambas seis y doce semanas después de la exposición inicial. Los resultados de una evaluación visual de los ensayos de bloque de suelo después de 12 semanas se proporcionan en la tabla 2. Los resultados numéricos proporcionados en la Tabla son números arbitrarios basados bajo las siguientes observaciones. Los números reportados en la tabla representan un promedio de cinco evaluaciones visuales : 3 = bloque entero cubierto de mycelium, crecimiento extensivo 2 = mycelium de movimientos laterales del bloque de prueba, crecimiento bueno 1 = suelos de colonización de mycelium y tiras alimetadoras, colonización limitada del bloque observable (hyphae puede ser penetrado internamente) 0 = no crecimiento Los valores menores que uno indican una zona posible de inhibición. La columna superior en la tabla para cada una de las muestras de madera representa el % de B.A.E. de la solución de tratamiento .

Tabla 2 Pino amarillo del sur Roble Los resultados del estudio de 12 semanas muestran un efecto notable del tratamiento bajo la colonización de los cubos por el hongo. Los cubos tratados con la solución inventiva tienden a un bajo soporte o un no pronto crecimiento en el estudio. Los cubos tratados solamente con agua muestran una rápida colonización extensiva por el hongo en el periodo de evaluación. Algunos ejemplos durante el estudio muestran un medio de I rpex La c t e u s , pero no se acercan a los bloques tratados en el nivel B.A.E. al 1.0%. Para Tram e t e s ve rs i co l or , el cubo control tratado solamente por agua experimenta la colonización completa en toda la superficie. Los cubos tratados muestran un ataque agresivo menor con incremento en los niveles de tratamiento. Las lineas de zona de la inhibición podrían algunas veces ser observadas en la base de los cubos tratados, mientras sugieren que algún limite de lixiviación ocurre inmediatamente adyacente a los cubos. Los resultados también indican que el tratamiento inhibe la colonización de la madera por el hongo. En las muestras probadas, el nivel de tratamiento en el cual la protección efectiva se observa por tanto el hongo de descomposición café y la descomposición blanca cae aproximadamente entre los niveles de tratamiento de 0.25% y 0.125%. Cuando el desarrollo de cada tratamiento se compara sobre todas las condiciones de exposición de no peligro a peligro de hongo, el punto en el cual la protección es evidente ocurre en aproximadamente un nivel de B.A.E. del 0.25% de la solución inventiva. Los niveles de B.A.E. particulares efectivos para proporcionar la protección contra hongos puede variar debido a los factores tales como la manera de aplicación de la solución del tratamiento al substrato, y el tipo de madera u otro substrato sometido al tratamiento. Aunque la invención ha sido descrita por el uso en el tratamiento de madera y otros productos de celulosa, tales como madera terciada y tablas de fibra orientada (O.S.B.), el método inventivo puede ser también aplicado a otros substratos en donde son comúnmente experimentados uno o más de los problemas citados anteriormente. Por ejemplo, el producto puede ser aplicado a algodón hidrófilo para mejorar la resistencia del algodón a la flama. El tratamiento de borato corriente del algodón hidrófilo esta hecho con boratos secos sólidos, pero también puede ser usado un liquido tal como el producido por la presente invención. Similarmente, se cree que tales productos también pueden ser usados para tratamientos de aislamiento de celulosa regular, en tablas de aislamiento celulósico del tipo usado en construcción de casas, y en ciertas fibras sintéticas y naturales.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro a partir de la manufactura de los objetos a los que la misma se refiera . Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (27)

1. REIVINDICACIONES 1. Una composición que tiene retardante de flama, un insecticida, y propiedades fungicidas, dicha composición comprende pentaborato de amonio como un primer componente y uno o más compuestos de calcio solubles como un segundo componente, caracterizada porque dichos primer y segundo componentes se derivan de la reacción de un mineral de borato que contiene calcio, un ácido orgánico seleccionado del grupo que consiste de ácido acético, ácido fórmico, ácido oxálico y ácido malónico, y amoniaco.
2. 2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el mineral de borato que contiene calcio comprende colemanita, ulexita, pandermita, danburita o datolita, o combinaciones de estos.
3. 3. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el mineral de borato que contiene calcio comprende colemanita.
4. 4. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque dicho segundo componente comprende un miembro seleccionado del grupo que consiste de sales de acetato de calcio, sales de formato de calcio, sales de oxalato de calcio, sales de malonato de calcio y mezclas de estos.
5. 5. * La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el ácido orgánico es ácido acético, y el segundo componente es una sal de acetato de calcio.
6. 6. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque se añade amonio suficiente ya que una solución de reacción de dicho mineral de borato de calcio, ácido y amonio tiene un pH de 5.5-6.6/
7. 7. Una composición retardante de flama que comprende pentaborato de amonio como un primer componente y uno o más compuestos de calcio solubles como un segundo componente, caracterizado porque dichos primer y segundo componentes se derivan de la reacción del mineral de colemanita y un ácido orgánico seleccionado del grupo que consiste de ácido acético, ácido fórmico, ácido oxálico y ácido malónico, y un post-tratamiento de los productos de dicha reacción con amonio.
8. 8. Una composición insecticida que comprende pentaborato de amonio como un primer componente y uno o mas compuestos de calcio solubles como un segundo componente, caracterizado porque dichos primer y segundo componentes se derivan de la reacción del mineral colemanita y un ácido orgánico seleccionado del grupo que consiste de ácido acético, ácido fórmico, ácido oxálico y ácido malónico, y un post-t ra tamiento de los productos de dicha reacción con amoniaco.
9. 9. Una composición fungicida que comprende pentaborato de amonio como un primer componente y uno o mas compuestos de calcio solubles como un segundo componente, caracterizada porque dichos primer y segundo componentes se derivan de la reacción del mineral colemanita y un ácido orgánico seleccionado del grupo que consiste de ácido acético, ácido fórmico, ácido oxálico y ácido malónico, y un post-tratamiento de los productos de dicha reacción con amoniaco.
10. 10. Un método para prepara compuestos de boro que tiene retardante de flama, insecticida y propiedades fungicidas, caracterizado porque el método comprende de las etapas de: proporcionar un mineral de borato de calcio, mezclar una cantidad suficiente de ácido orgánico seleccionado del grupo que consiste de ácido acético, ácido fórmico, ácido oxálico y ácido malónico, con dicho mineral de borato de calcio en un recipiente de reacción para disolver substancialmente todo de dicho mineral y produce una sal acida de calcio y un ácido bórico en solución; y la adición suficiente de amonio para proporcionar una mezcla de reacción que tiene un pH de cerca de 5-9.
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el mineral de borato de calcio comprende colemanita, ulexita, pandermita, o combinaciones de estos.
12. 12 El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el mineral de borato que contiene calcio comprende colemanita.
13. 13. El método de conformidad con la rei indicación 10, caracterizado porque dicho ácido es ácido acético, y donde dicha sal acida de calcio es acetato de calcio.
14. 14 El mét odo de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el pH es de cerca de 5.5-6.6.
15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el pH es de cerca de 6.1-6.5.
16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende la etapa de adición de un oxidante a la mezcla de reacción.
17. 17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el oxidante comprende peróxido de hidrógeno.
18. El método de conformidad con la rei indicación 10, caracterizado porque además comprende la etapa de adición de un surfactante al recipiente de reacción.
19. 19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque dicho surfactante comprende un surfactante anfótero.
20. 20. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque dicho mineral de borato de calcio es granulado antes de la reacción con un ácido en el recipiente de reacción .
21. 21 El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque dicho mineral es granulado en tamaño de partícula de cerca de malla 200 o menos.
22. 22. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque dicho mineral de borato de calcio y dicho ácido se mezclan para formar una primera porción combinada, y caracterizado porque el mineral de borato de calcio adicional y el ácido se mezclan para formar una o mas porciones combinadas adicionales, y caracterizado porque dicha una o mas porciones combinadas adicionales secuencialmente _se añaden a la primera porción combinada que comprende la sal acida de calcio y el ácido bórico en solución.
23. 23. Un método para tratar la madera y los materiales de celulosa para mejorar las propiedades de dichos materiales, dichas propiedades incluyen uno o mas de retardancia a la flama, propiedades insecticidas y propiedades fungicidas, el método comprende las etapas de proporcionar una composición que comprende pentaborato de amonio como un primer componente y uno o mas compuestos de calcio solubles como un segundo componente, los componentes son derivados* de la reacción de un mineral de borato que contiene calcio con un ácido orgánico seleccionado del grupo que consiste de ácido acético, ácido fórmico, ácido oxálico y ácido malónico, para producir una sal acida de calcio y un ácido bórico en solución, y el tratamiento de la sal acida de calcio y el ácido bórico en solución con suficiente amonio para formar una solución que tiene un pH de cerca de 5-9, la solución incluye el primer y segundo componentes; y la aplicación de dichos componentes a dichos materiales.
24. 24. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el pH es de cerca de 5.5-6.6
25. 25 El mé t odo de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el pH es de ce rea de 6.1-6.5.
26. 26 El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque los componentes se aplican a dichos materiales por la inmersión de uno o mas de los materiales en la solución .
27. 27. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque los componentes se aplican a los materiales por tratamiento con presión de uno o mas de los materiales con la solución.