Древесина - один из самых распространенных строительных материалов. Она экологически чистая, хорошо держит тепло и легко обрабатывается. Но у этого чудесного природного материала кроме плюсов есть и явные минусы - дерево легко поддается горению , разрушается под действием окружающей среды и нуждается в защите от огня и биологических врагов (плесени, насекомых и грибков).
Для защиты древесины от возгорания, а также продления срока ее службы используют химическую защиту. Причем они не только предупреждают поражение древесины, но и лечат ее, что ранее считалось сделать невозможно.
Ассортимент химических средств защиты дерева достаточно велик, поэтому при выборе необходимо обращать внимание не только на технические характеристики, но и на экологичность данного средства. В статье приводится классификация и требования, предъявляемые к химическим средствам защиты древесины от биоразрушения и возгорания.
К химическим средствам защиты древесины относятся:
Действие антисептиков в основном сводится к разрушению энзиматической системы организмов, поражающих древесину. Грибы, на которые воздействовал антисептик, не смогут выделять соответствующие энзимы, при помощи которых они разлагают целлюлозу или лигнин древесины и питаются продуктами разложения в процессе жизнедеятельности. В другом случае, антисептик может давать с древесиной такие соединения, на которые не действуют выделяемые грибами энзимы.
Степень токсичности антисептиков характеризуется их пороговым поглощением (К 95,%), которое выражается процентным отношением массы введенного в древесину антисептика к массе абсолютно сухой древесины. Оно соответствует такой величине, при которой потеря массы пропитанной древесины в период испытаний снижается в 20 раз (на 95%) по сравнению с древесиной, не содержащей антисептиков. Токсичность антисептика будет тем выше, чем меньше будет пороговое поглощение.
Величина порогового поглощения испытуемого антисептика зависит от ряда факторов: температурно-влажностного состояния древесины, питательной среды, вида, возраста и состояния культуры гриба, продолжительности его воздействия на древесину. Эта величина в некоторой степени является условной и не может быть непосредственно использована на практике.
Метод порогового поглощения имеет невысокую точность, однако он используется в научных исследованиях на начальной стадии разработки рецептуры антисептиков. В производственных условиях антисептики могут вымываться из пропитанной древесины. Поэтому при пропитке древесины используют растворы, концентрация антисептика в которых превышает пороговое поглощение.
Для каждого антисептика обычно устанавливают величину поглощения, которая учитывает: пороговое поглощение, некоторый запас на вымывание, условия службы изделий и конструкций из древесины.
Антипирены должны снижать возгораемость древесины и уменьшать ее тление. К антипиренам, как отмечалось выше, относятся вещества, которые преграждают доступ кислорода в зону горения в результате образования негорючих газов или пленки в зоне горения.
Защита древесины антисептиками и антипиренами имеет общую химическую и технологическую базу. Однако имеются существенные различия между этими направлениями. Процесс биозащиты относительно регулярен, его интенсивность определяется условиями службы, которые в период эксплуатации данной деревянной конструкции или изделия достаточно стабильны. Можно прогнозировать, что, имея общее поглощение антисептика 1-20 кг/м3, обеспечивается защита древесины от разрушения на 25-50 и более лет. При огнезащите делать таких прогнозов нельзя, поскольку неизвестна мощность огневого импульса, воздействующего на конструкцию. Исходя из этого, рекомендуется защита по максимуму, предусматривающая общее поглощение антипирена равное 40-80 кг/м3, которое, однако, в некоторых случаях может оказаться недостаточным.
Особенность защиты древесины от возгорания химическими средствами состоит в том, что эффективными являются лишь большие поглощения антипиренов. Это приводит к утяжелению материала, часто увеличивает его гигроскопичность и хрупкость, затрудняет склеивание и отделку.
Биоогнезашитные препараты являются средствами комбинированного действия и содержат в качестве компонентов, как антисептики, так и антипирены. Рецептура этих препаратов составляется в зависимости от желаемой направленности действия (био- или огнезащита); они подвергаются испытаниям как на токсичность, так и огнестойкость.
Все средства химической защиты должны удовлетворять ряду требований, основными из которых являются следующие.
Быть стойкими, то есть сохранять длительное время токсичность и огнестойкость, не разлагаться, не испаряться, не вымываться из древесины водой или атмосферными осадками, особенно в процессе эксплуатации.
В последние годы особое внимание при разработке рецептур средств химической защиты уделяется именно повышению их стойкости или невымываемости. Невымываемые антисептики или антипирены - это смеси двух и более химических веществ, которые после введения в древесину, в результате реакций между собой и древесными веществами образуют труднорастворимые соединения, которые практически не вымываются. Характеристики таких препаратов будут рассмотрены ниже.
Растворимые в воде средства должны иметь хорошую растворяемость. При пропитке древесины слабо растворимыми веществами для получения одного и того же уровня защищенности приходится вводить в древесину большее количество раствора, что требует более продолжительной пропитки и применения более дорогого оборудования.
Вещества, входящие в состав препаратов, должны легко проникать в древесину. Легкопроникающие пропиточные составы более технологичны, так как при их применении требуется меньшая продолжительность процесса, может быть использован простой способ пропитки, применено наиболее простое оборудование.
Проникающая способность препаратов определяется не только размерами молекул солей, входящих в состав препарата, но и кислотностью раствора - pH. В некоторых случаях, например, некоторые антисептические препараты проникают в древесину даже быстрее, чем чистая вода.
Должны быть безопасными для человека и домашних животных. Наиболее опасными для человека по их токсичности являются препараты, содержащие хром, мышьяк, фтор, фенол, хлор. При работе со всеми препаратами обслуживающий персонал должен соблюдать меры предосторожности, работать в спецодежде, иметь защитные очки, респираторы и другие защитные средства.
Не должны вызывать коррозии металлов и разрушать древесину. Под этим понимается, что вводимый в древесину препарат не ухудшает физико-механические свойства древесины.
Различные препараты воздействуют на древесину неодинаково. Например, препарат, содержащий соли хрома, меди и аммониевые соединения понижает предел прочности древесины на статический изгиб, но увеличивает предел прочности на сжатие, а препарат, содержащий те же соли меди и хрома в совокупности с борными соединениями, повышает пределы прочности, как на изгиб, так и на сжатие.
Пропитывающие вещества не должны повышать гигроскопичность древесины. Наиболее сильное повышение гигроскопичности древесины вызывают препараты, содержащие соли магния.
Вводимые в древесину препараты не должны вызывать значительную коррозию металлов крепежных деталей деревянных изделий, а также деталей пропиточного оборудования.
