Требования, предъявляемые к защитным средствам древесины
К химическим средствам защиты древесины относятся:
- антисептики - смеси и вещества, балгодаря им повышается стойкость древесины к плесени, древесным грибам, и к насекомым;
- антипирены - вещества и их смеси, снижающие ее горючесть, а также способность к тлению;
- огнебиозащитные препараты, обладающие свойствами комплексного действия.
Антисептики, защищают древесину от поражения биологического разрушения: грибы, жучки, термиты и т.д. Антисептику необходимо обладать некоторй токсичностью по отношению к ним. Антипирены должны снижать возгораемость древесины и уменьшать ее тление.
Действие антисептиков приводит к разрушению энзиматической системы организмов, которые поражают древесину. Грибы, под воздействием антисептика, не смогут выделять соответствующие энзимы, при помощи которых они разлагают целлюлозу или лигнин древесины и питаются продуктами разложения в процессе жизнедеятельности. Бывает, антисептик может давать с древесиной соединения, при которых не действуют выделяемые грибами энзимы. Антисептики являются неким ядом, действующий на пищеварительные, дыхательные органы и нервную систему. В таких случаях грибы и насекомые погибают, либо жизнедеятельность их останавливается на срок службы изделий из древесины.
Токсичность антисептиков определяется в лаборатории путем биологических испытаний, в ходе которых образцы древесины подвергаются воздействию определенных видов грибов.
Степень токсичности антисептиков характеризуется их пороговым поглощением (R 95> %), выражающееся 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%) в сравнении 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, и используется в научных исследованиях на начальной стадии разработки рецептуры антисептиков. При этом определяется отношение предельной дозы одного антисептика, взятого за эталон, к предельной дозе другого. Такое отношение носит название степень (коэффициент) токсичности. В качестве эталона некоторыми исследователями рекомендуется предельная доза чистого фтористого натрия (NaF), равная R95 = 0,65 %.
В условиях производства антисептик может 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. Величина поглощения определяется массой введенного в древесину антисептика по отношению к объему пропитанной зоны сортиментов -чистое поглощение или к их общему объему - общее (полное) поглощение.
Токсичность антисептика является одним из основных показателей его свойств.
Аитипирены снижают возгораемость древесины и уменьшают тление. К антипиренам, относятся вещества, преграждающие доступ кислорода в зону горения в результате образования негорючих газов или пленки в зоне горения.
Древесная защита антисептиками и антипиренами имеет химическую и технологическую базу. тем не менее имеются ощутимые различия между этими направлениями. Процесс биозащиты относительно регулярен, его интенсивность определяется условиями службы, которые в период эксплуатации деревянных изделий стабильно. 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.
Имеется ряд методов испытания антипиренов. По опыту Сенежской лаборатории консервирования первоначально проводятся ускоренные испытания древесины обработанной антипиренами на огнестойкость в лабораторных условиях. Это позволяет провести отбор веществ и препаратов для их дальнейших полигонных испытаний с целью моделирования горения конструкций и проведения Государственных испытаний, дающих показатели для установления областей применения и норм расходов антипиренов. Ускоренные испытания регламентируются ГОСТ 16363-98. Тем же стандартом определяется порядок проведения сертификационных испытаний. Для экспресс-анализа огнезащищающей способности антипиренов в исследовательской практике следует воспользоваться ГОСТ 30028.3-93.
Сущность всех методов состоит в определении потери массы древесины обработанной испытываемыми составами или покрытиями при огневом импульсе в условиях благоприятных для аккумулирования тепла.
Био-огнезащитные препараты являются средствами комбинированного действия и содержат в качестве компонентов, как антисептики, так и антипирены. Содержание таких препаратов делается в зависимости от желаемой направленности действия (био- или огнезащита); они подвергаются испытаниям, как на токсичность, так и огнестойкость.
Средства хим. защиты должны удовлетворять требованиям, основными из которых являются следующие:
Быть стойкими, и сохранять длительное время токсичность и огнестойкость, не разлагаться, не испаряться, невымываться из древесины водой или осадками, особенно в процессе эксплуатации.
В последнее время особое внимание при разработке рецептур уделяется повышению как стойкости так 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 растворимость. 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, которые входят в состав препаратов, необходимо чтоб легко проникали в древесину. Пропиточные составы легко проникающие более технологичны, так как при их использовании требуется небольшая продолжительность процесса, может быть использован простой способ пропитки, применяется простое оборудование.
У препаратов проникающую способность определяют не только размерами молекул солей, входящих в состав препарата, но и кислотностью раствора - рН. В некоторых случаях, антисептические препараты проникают в дерево быстрее, чем чистая вода.
Должна соблюдаться техника безопасности для человека и домашних животных. Из наиболее опасных для человека по токсичности являются средства, с содержанием хрома, мышьяка, фтора, фенола и хлора. При работе со такими средствами работающие людт должны соблюдать меры предосторожности, работать в спецодежде, в защитных очках, респираторах и других защитных средствах.
Не должно быть коррозии металлов и разрушения древесины. Тоесть вводимый в древесину препарат не должен ухудшать физико-механические свойств древесины.
Разные препараты воздействуют на древесину по разному. Препарат, с содержанием соли хрома, меди и аммониевые соединения снижает прочность древесных изделий на статический изгиб, однако увеличивается предел прочности на сжатие, а препарат, содержащий те же соли меди и хрома в совокупности с борными соединениями, повышает пределы прочности, на изгиб, и на сжатие.
Пропитывающие вещества не могут повышать гигроскопичность древесины. Сильное повышение гигроскопичности древесины вызывает препараты, содержащие соли магния.
При вводе в древесину препараты не должны вызывать коррозию металлов крепежных деталей деревянных изделий, а также деталей пропиточного оборудования. Химические средства ие должны быть дефицитными и должны иметь низкую стоимость.
В зависимости от специфики применения к пропиточным веществам могут также предъявляться дополнительные требования. Так, в отдельных случаях необходимо, чтобы препараты ие имели сильного резкого запаха (жилищное строительство), ие изменяли естественного цвета древесины, не оказывали отрицательного влияния на возможность последующей окраски, отделки и склеивания древесины.
Предъявляемые требования настолько разнообразны, что ни один из известных в настоящее время препаратов полностью им не отвечает. В каждом конкретном случае выбор того или иного средства определяется назначением изделий или сооружений из древесины и условиями их службы. Общие технические требования при разработке конкретных защитных средств, постановке их на производство, технологии их применения определены в ГОСТ 30495-2006 «Средства защитные для древесины. Общие технические условия».
Наиболее многочисленную группу химических средств защиты представляют препараты, состоящие из смесей водорастворимых химических веществ, большинство которых сами по себе являются или антисептиками или антипиренами. В смесях эти вещества могут проявить как просто суммарный эффект, так и дать эффект синергизма. Этот эффект означает, что защищающее действие смеси оказывается выше суммы защищающих действий каждого из веществ этой смеси.
