[发明专利]保护贴近土壤的木结构的控制释放部件

说明书

发明的领域

本发明是一种由聚合物、含至少一种杀菌剂的生物活性化学品和粘结载体组成的控制释放部件(controlled release device)，该部件能有效地防止或延迟直接与土壤接触的木质物体的木头发生腐烂。本文所用的术语“生物活性”是指为了阻止通常以消极方式到包括死亡在内的方式刺激生物体。

发明的背景

保护木材以防腐烂被认为是一个自古以来就存在的问题。罗马人在建筑书本上描述道“在砍下树木后保存之，对其涂灰或涂油，处理其以防affirmities，并将其分放在房屋的合适位置上”。(参见W．C．Hayes，ed．，的“延长木杆的寿命：解决了$5×10⁹／年的问题”，电学世界，42，41-47(1986年2月))。

在现代，对公用事业木杆(wooden utility poles)、铁路枕木和篱笆柱进行保护以免于腐烂业已成为一个重要关注的问题。发现这种木质物体的腐烂主要是由于害虫，尤其是真菌类、白蚁、锯蚁和其它侵入木材昆虫的作用所致。

由真菌类所致的腐烂是一种常见和主要的由于去除或切断纤维削弱木质物体而使木质物体变坏的原因。(参见R．A．Zabel等的在处理南方松木杆中的真菌共生体、检测和熏蒸剂控制腐烂，EPRI研究项目1471-1的最终报告EL-2768，StateUniversity of New York 1982)。尽管腐烂大部分通常发生在地平线50厘米的范围内，但含湿量高于20％并且与氧接触的木杆的任何部位都可以隐藏致腐的真菌。腐烂的第二个地方是横向枕木的交叉区域。真菌通过延伸穿过木头裂缝的单个细胞(菌丝)的微小丝状线网的方式蛀木头。菌丝将溶解纤维素并顺着木头排列的酶隐藏起来，将其转变成真菌随后用作食物的简单化学物质。在其初始阶段，腐烂对肉眼来说通常是看不见的，但它能完全摧毁大部分木头。白蚁、锯蚁和其它侵入木材昆虫钻入木头中，从而破坏其完整性和结构强度。在干燥时木材开裂会加剧害虫侵入的问题。当木材干燥至含湿量低于约30％时，它发生收缩。对木材进行干燥时，由于刚锯下木材的湿含量随离中心的距离而下降，故它会产生V-形裂缝，这就为害虫的侵入露出了附加表面。另外，对木质物体的任何保护局限于这种物体的外部表面，这样一旦产生裂缝，就不起作用。

木材腐烂问题的程度可用公用事业木杆进行说明。在美国大约有120×10⁶根公用事业木杆投入使用，目前其中有15-20×10⁶根需要处理以维护使用，并且每年有4-6×10⁶根以上被损坏。电力研究所(Electric Power ResearchInstitute)(“EPRI”)的调查表明平均来说要花费$810去替换配电木杆，花费$1690去替换输电木杆。

目前可接受的保护新公用事业木杆的商业方法包括用各种有机或无机化合物对木杆下部的外层进行加压处理。一种广泛使用的防腐剂是对煤进行分解蒸馏获得的杂酚油。另一种常用于浸渍木质物体(包括公用事业木杆)的有机防腐剂是五氯苯酚(“penta”)。然而，其在美国的应用受美国环境保护机构的严格限制。木杆也可以用无机化合物如铬酸化铜砷(CCA)、砷酸氨铜(ACA)或砷酸氨铜锌(ACZA)浸渍。然而，与这些无机木材浸渍剂有关的一个问题是它们在保存木材时会渗出并快速丧失其效力。

克服公用事业木杆腐烂的一种较近代的手段是在木杆的周围包覆蛤壳式模具(clamshell mold)。蛤壳式模具从土壤表面上方约2-3英尺处延伸到土壤表面下面约2-3英尺的地方。将一种树脂混合物置于蛤壳式模具和公用事业木杆之间的环状空间内，其中树脂填充裂缝，使树脂固化和硬化。去除蛤壳式模具后，固化的树脂就支承木杆，延迟木材进一步腐烂。可以将农药或杀虫剂与树脂一起注入。然而，农药在树脂中的有效寿命比较短，并且它不容易更新。

用有机或无机防腐剂浸渍木材来进行处理中常碰到的一个问题是浸渍剂只能达到木质物体的表面层。因此，木材开裂露出未处理的表面会发生腐烂。