Средства защиты древесины от биоповреждений

Защита древесины, деревянных сооружений и изделий от биоповреждений осуществляется: 1) путем рационального использования соответствующих пород древесины и разработки оптимальных конструктивных решений; 2) за счет профилактических мероприятий, ограничивающих увлажнение и действие других неблагоприятных факторов; 3) вследствие применения химических средств защиты — биоцидов.

Использование биоцидов осуществляется в случае применения древесины в наиболее жестких условиях, например, при постоянном или периодическом контакте с почвой, влажной атмосферой и т.п. Обработке биоцидами подвергается 5‑10% потребляемой в промышленных целях и строительстве древесины. В результате в несколько раз увеличивается срок службы сооружений и изделий.

Биоциды, используемые для защиты от биоповреждений, должны быть высокоактивными против повреждающих агентов и безопасными для человека, окружающей среды. Важно также, чтобы применение биоцидов не оказывало влияния на физико-химические, физико-механические и другие свойства древесины, не ускоряло ее старение и не усложняло технологический процесс получения изделия. Кроме указанных к биоцидам предъявляют специальные требования, которые обусловлены конкретными особенностями защищаемого материала и условиями его эксплуатации.

Методы защитной обработки древесины основаны на пропитке древесины биоцидами. Пропитка осуществляется погружением древесины в раствор, нанесением кистью антисептика или его распылением. При погружении древесины в жидкий антисептик или раствор твердого антисептика происходит его проникновение в поры, трещины, щели. Лучшую защиту и пропитку обеспечивает сначала обработка горячим растворителем, а затем холодным раствором антисептика. В процессе выдержки с горячим растворителем находящийся в порах древесины воздух расширяется и частично выходит. После этого горячий растворитель сливается и ванна заполняется холодным раствором антисептика, который проникает глубоко в поры благодаря вакууму, создающемуся в результате сжатия воздуха при охлаждении.

Для повышения глубины пропитки антисептиками вакуумирование древесины проводится в специальных автоклавах. Этот дорогой и сложный способ широко применяют в промышленных масштабах.

Защита древних памятников архитектуры и ряда других деревянных сооружений осуществляется простыми способами поверхностной обработки антисептиками, растворы которых наносятся кистями, распылением или другими приемами.

В качестве биоцидов применяются водорастворимые антисептики и антисептики, растворимые в органических растворителях. Водорастворимые антисептики представляют собой твердые сыпучие порошки, которые используются в виде водных растворов, суспензий, паст. К недостаткам водорастворимых антисептиков относится необходимость просушки древесины, которая сопровождается образованием трещин и усадкой. Кроме того, водорастворимые антисептики могут вымываться водой, поэтому обработанная ими древесина применяется только в закрытых помещениях.

Для защиты древесины от биоповреждений используются бихромат натрия в сочетании с сульфатом меди, фтористый, кремнефтористый натрий и аммоний. Это токсичные соединения для теплокровных животных. Летальная доза (LD) для мышей кремнефторида натрия (Na₂SiF₆) составляет 50 мг/кг, сульфата меди — 43 мг/кг, фторида натрия — 100 мг/кг. Сильно ядовит для человека и животных бихромат натрия, его летальная доза для мышей — 7‑8 мг/кг.

К антисептикам, растворимым в органических растворителях, относят пентохлорфенол и нафтенат меди. Пентохлорфенол получают прямым хлорированием фенола и его хлорпроизводных в присутствии катализатора (сурьма, алюминий и их хлориды) при повышенной температуре или щелочным гидролизом гексахлорбензола в воде, метаноле и смесях различных растворителей. Этот препарат раздражает слизистые оболочки верхних дыхательных путей, летальная доза для мышей — 210 мг/кг.

Нафтенат меди издавна используется для пропитки древесины и хлопчатобумажных изделий технического назначения. В последнем случае он снижает прочность текстильных материалов, особенно при воздействии солнечного света. Получают нафтенат меди обработкой щелочных солей нафтеновых кислот сульфатом меди в водной среде.

Для защиты древесины от разрушения микроорганизмами широко применяется креозот, главной составной частью которого являются ароматические углеводороды: нафталин, аценафтен, фенантрен, антрацен, флюрен. Кроме них содержатся соединения кислотного характера: фенол, крезолы, ксиленолы, нафтолы, а также гетероциклические азотистые основания: пиридины, хинолины и акридины. Креозот используется для защиты железнодорожных шпал, столбов, эстакад, градирен и других гидротехнических сооружений.

В качестве биоцидов для защиты изделий из древесины применяются синтезированные на основе отходов мочевинного производства полиалкиленгуанидины (ПАГ), а также отходы нефтехимических и других производств.

Многие известные фунгицидные препараты портят внешний вид древесины и довольно токсичны, что особенно опасно в сочетании со способностью к вымыванию с поверхности обрабатываемых материалов. В этой связи часто требуется дополнительная гидрофобизация поверхности или перевод токсичных соединений в нерастворимое состояние. Для придания водостойкости изделиям и материалам применяются кремнийорганические гидрофобизаторы, сущность защитного эффекта которых заключается в образовании гидрофобной пленки в порах и на поверхности защищаемого материала. Они не изменяют внешнего вида, цвета, не ухудшают паро- и воздухопроницаемость поверхностей, не оказывают вредного воздействия на организм человека. Кремнийорганические композиции на основе тетраэтоксисилана (ТЭС) и продукты его неполного гидролиза проявляют фунгицидную активность к грибам Coniophora cerebella, Fomes fomentarius, Coriolus hirsutus, Trichoderma lignorum. Исследование поражения древесины до и после обработки ТЭС с помощью микроскопа показало, что обработка растворами ТЭС препятствует проникновению гиф грибов в глубь древесины. В образцах древесины, не обработанных растворами ТЭС, наблюдается процесс деструкции древесины под воздействием грибов. При этом наиболее сильные изменения происходят под действием гриба Coriolus hirsutus. Изучение влияния продуктов неполного гидролиза ТЭС на проявление целлюлазной активности грибов показало, что растворы с концентрацией 0,5‑2,0% значительно снижают активность целлюлаз, а 5,0%‑ная концентрация продуктов неполного кислотного гидролиза ТЭС ингибирует целлюлазную активность (Саловарова и др.,1998).

Защиту древесины от биоповреждений обычно совмещают с защитой от возгорания, применяя препараты, в состав которых наряду с антисептиками включаются антипирены — бура, карбонат натрия, хлорид цинка. Эффективным огнезащитным средством является противопожарная пропитка для дерева «Огнестоп‑20». Обработанная этим средством древесина становится трудновоспламеняемым и трудносгораемым материалом.