Водные растворы защитных препаратов

Несмотря на многообразие простых химических соединений, которые способны защитить древесину от биологических разрушителей и огня, количество многокомпонентных препаратов, рекомендуемых в настоящее время к применению относительно невелико, и ограничивается ГОСТ 28815-96. С другой стороны, на рынке защитных препаратов имеется много предложений различных фирм, рекламирующих свою продукцию. Анализ рекламных материалов большинства фирм показывает, что они не раскрывают содержание препаратов. Не указываются вещества, которые обеспечивают защищающее действие. При покупке препарата готовой формы следует ориентироваться на известность фирмы, наличие у нее сертификатов, подтверждающих их соответствие ГОСТ 30028.4-2006, а еще лучше международному стандарту.
Более надежные результаты можно получить приготовлением препарата в соответствии с ГОСТ 28815-96 на месте потребления. Для удобства пользования такая рецептура приведена раздельно для биозащитных, огне-биозащитных и антипиренных препаратов (см. таблицы).

В таблице 1. дана рецептура биозащитных хромосодержащих препаратов. Они представляют собой смеси различных водорастворимых компонентов. Отличительной их особенностью является то, что они относятся к невымываемым или трудновымываемым антисептикам. Обязательным компонентом является бихромат натрия (калия). При введении растворов в древесину эти компоненты в результате химических реакций между собой и с древесинным веществом образуют новые вещества, нерастворимые в воде, но сохраняющие токсичность. В древесине хром переходит из шестивалентного в трехвалентное состояние и образует хроматы меди, фтора, цинка и т. д., которые не вымываются. Все хромсодержащие антисептические препараты не рекомендуется в процессе пропитки нагревать до температуры выше 60 °С во избежание преждевременного выпадения нерастворимых осадков.

Пример рецептуры биозащитных препаратов. Таблица 1 по ГОСТ 28815-96

Огне- и биозащитные препараты, (табл. 2) т. е. препараты комбинированного действия, содержат в качестве компонентов, как антисептики, так и антипирены.
Препарат ББ содержит тетраборат натрия и борную кислоту. Он не имеет цвета и запаха, легко проникает в древесину. Растворимость в воде до 24 % (при t = 20 °С). Пропитанная древесина хорошо склеивается и окрашивается. Препарат, однако, легко вымывается из нее.
Препарат ХМББ содержит в качестве антисептической основы антисептик ХМ. Его рецептура позволяет изменять содержание компонентов в зависимости от требуемой направленности действия. Например, для повышения огнезащитного действия следует увеличивать содержание в нем буры и борной кислоты.
Препарат ХМББ относится к трудновымываемым. Это объясняется тем, что соединения хрома и меди образуют в древесине невымываемые хромат меди, а соединения бора, оставаясь растворимыми в воде, проникают в древесину на большую глубину, откуда их вымывание затруднено.

Таблица 2. Рецептура огне-биозащитиых препаратов (по ГОСТ 28815-96)

Аитипирены (табл. 3) представляют собой препараты на основе фосфорнокислых и сернокислых солей аммония. Основные компоненты этих препаратов - сернокислый аммоний и диаммония фосфат.
Учитывая достоинства и недостатки этих веществ, на практике для огнезащиты древесины применяют их смеси. Наиболее прост по составу препарат СД, содержащий 50 % сернокислого аммония и 50 % диаммония фосфата. В качестве антисептика в смеси добавляются фтористый натрий (препарат СД) или кремнефтористый натрий (препарат СДК)

Таблица 3 Рецептура огнезащитных препаратов

Концентрация растворов химических средств защиты (табл. 4.4) зависит от направленности действия средства, класса условий службы. Для того, чтобы перевести древесину в группу трудносгораемых материалов необходимо ввести в нее от 50 до 85 кг препарата на 1 м3 древесины. Для древесины, которая эксплуатируется в более тяжелых условиях службы, следует применять препараты с большей концентрацией.

Пример рецептуры биозащитных препаратов (Таблица 4. по ГОСТ 28815-96)

Кроме рецептурных препаратов в продаже находятся препараты готовой формы, в виде концентрированных растворов. Например, к ним следует отнести препараты группы «СЕНЕЖ-БИО». «СЕНЕЖ-ОГНЕБИО ПРОФ», антисептики и огнебиозащитные препараты, выпускаемые ООО «Ярославский антисептик», которые разрешены органами Роспотребнадзора Минздрава и произведены в соответствии с международным стандартом ИСО 9001. Хорошо зарекомендовала себя фирма REMMERS, выпускающая трудновымываемые защитные средства без солей хрома, а в ряде препаратов используя неядовитое для людей антисептическое вещество - йодопропинил бутилкарбонат.

Антисептические масла и органикорастворимые антисептики

В промышленности уже на протяжении более 160 лет для предохранения древесины от гниения применяются каменноугольные пропиточные масла. Антисептические свойства их настолько высоки, что вряд ли можно в настоящее время указать какой-либо другой антисептик органического, происхождения, который можно было бы поставить в один ряд с каменноугольным маслом. Каменноугольные масла для пропитки древесины удовлетворяют почти всем требованиям, предъявляемым к пропитанной древесине, работающей в открытых сооружениях (шпалы, столбы, мостовые и переводные брусья и т. д.). Древесина, пропитанная маслом, практически не поглощает воду и не набухает, является электрическим изолятором и не снижает механической прочности. Из пропитанной древесины масло практически не вымывается водой и не улетучивается, не вызывает коррозии металлов, в процессе эксплуатации не подвергается детоксикации (старению). В литературе имеются указания о том, что в пропитанном сосновом телеграфном столбе каменноугольное масло не изменило состав после 60-летнего срока службы.
Во всех странах мира огромное количество древесины, работающей в открытых сооружениях, пропитывается в основном каменноугольным маслом и смесями его с различными нетоксичными разбавителями.
Исходным продуктом для получения каменноугольных масел являются коксующиеся каменные угли.
Каменноугольное пропиточное масло (ГОСТ 2770-74, ТУ 14—7— 151-93) - фракция каменноугольной смолы, получаемая при высокотемпературном коксовании (800... 1000 °С) каменного угля. Продуктом кристаллизации антраценовой фракции каменноугольной смолы является антраценовое масло (ТУ 14-6-150-78). Полукоксовое каменноугольное масло - получают при низкотемпературном (450...500 °С) коксовании угля. По токсичности полученные масла равноценны, но вязкость полукоксового масла несколько выше, чем антраценового и каменноугольного.
Весьма высокие антисептические свойства каменноугольных масел позволяют применять их для пропитки древесины в смеси с другими, либо малотоксичными, либо совсем нетоксичными разбавителями, например мазутом, зеленым маслом, соляровыми маслами, газойлями и др.

Ранее в Советском Союзе использовались смеси каменноугольного масла с мазутом в соотношении 4: 6. Шпалы из сосны, пропитывали такой смесью, работали в пути с удовлетворительным сроком службы. Для совмещенной сушки-пропитки деталей опор ЛЭП на Волгоградском мачтопропиточном заводе применялось каменноугольное пропиточное масло, разбавленное на 40 % разновидностью газойля НР-1.
Более токсичными составными частями пропиточных масел являются: нафталин, антрацен, альфа- и бетанафтол, оксидифенил и др. Их кКоэффициент токсичности =0,4.
Тем не менее каменноугольные масла имеют некоторые недостатки: с резким неприятным стойким запахом, окрашивается древесина в бурый цвет, в начале эксплуатации повышают горючесть древесины, составы испарений из пропитанной ими древесины являются канцерогенами. Древесина обработанная несклеивается, не окрашивается в другие цвета. Используются только для защиты свободно стоящих конструкций (детали опор ЛЭП и связи, шпалы, переводные брусья, сваи, настилы мостов, причалов и пр.).
Сланцевое масло, жидкость с темно-коричневым или черным цветом с неприятным запахом, состоящая из смеси фракций сланцевых смол и продуктов их переработки, получаемых при термической, генераторной и камерной переработке горючих сланцев. Сланцевое масло используется для пропитки древесины в смеси с каменноугольным маслом и в чистом виде. Токсичность менее каменноугольного масла. При добавке к сланцевому маслу пентахлорфенола или нафтената меди его токсичность повышается, и оно равнивается по качеству к каменноугольному маслу.
Древесная смола - продукт смолокурения древесины хвойных пород, применялась ранее в качестве антисептика при просмаливании корпусов судов, лодок, снастей и канатов. Наиболее токсичными для грибов являются фракции древесной смолы, полученные при более высокой температуре. Антисептические свойства смолы можно усилить путем хлорирования. При хлорировании нагретой до 50 °С смолы, в присутствии в качестве катализатора железной стружки (2%), в масла вводится до 33 % хлора. Хлорированная смола, не только предохраняет древесину от поражения грибами, но и способствует образованию на ее поверхности гидрофобной пленки, защищающей поверхность материала от увлажнения.
К органикорастворимим антисептикам относятся растворы пентахлорфенола, нафтената меди и некоторых металлоорганических соединений в органических растворителях или маслах.

Пеитахлорфенол (С₆С1₅ОН, ТУ 6-01-257-68, ГСО 7102-94) -кристаллическое вещество желтовато-серого цвета с сиреневым оттенком. Получается путем хлорирования фенола. Он обладает высокой токсичностью для дереворазрушающих грибов, насекомых и древоточцев, химически достаточно инертен, нелетучий, в воде практически нерастворим, вследствие чего устойчив к вымыванию из древесины. Пентахлорфенол хорошо растворим во многих органических растворителях нефтяного происхождения и в маслах. Применяется в виде 3...5 % раствора. Области его применения определяются растворителем, с которым он вводится в древесину. Растворы пентахлорфенола в легких летучих растворителях применяются в основном для пропитки столярных изделий и деталей машин. Пропитанная такими растворами древесина хорошо окрашивается, полируется и склеивается. Растворы пентахлорфенола в маслах используются для пропитки древесины инженерных сооружений: столбов различного назначения, элементов береговых конструкций и др. Иногда в препараты пентахлорфенола добавляют жирорастворимые красители и водоотталкивающие вещества.

Нафтеиат меди [Cu(C₆H₉0₂)₂, ГОСТ 9549-80] представляет собой вязкую массу зеленого цвета. Содержание меди в нафтенате должно быть не менее 9,0 %. Он высокотоксичен для дереворазрушающих грибов и насекомых. Растворим в маслах и органических растворителях; применяется в виде 5... 10% растворов, в воде практически не растворяется; химически инертен, обладает низкой летучестью. Окрашивает древесину в зеленоватый цвет. Повышает гидрофобность древесины. Пропитанная нафтенатом меди древесина плохо поддается отделке и окраске. Нафтенат меди относительно безопасен для людей.
Препараты на основе металлооргаиических соединений. Эти препараты менее токсичны для теплокровных, но имеют более сильное воздействие на биоразрушителей, чем неорганические соединения этих же металлов.
В качестве антисептиков известны органические соединения свинца, олова, мышьяка, фосфора, ртути. Следует отметить, что ртуть-, свинец-, и мышьякорганические вещества даже в виде малотоксичных препаратов в результате метаболизма в организме животных, а также в почве и растениях переходят в токсичные неорганические соединения. В меньшей степени обладают такими свойствами оловоорганические антисептики, которые разлагаются в окружающей среде до нетоксичной двуокиси олова.
Они не вызывают коррозию металлов, отличаются стабильностью, не накапливаются в организмах и окружающей среде. Несмотря на достаточно высокую стоимость и известный дефицит олова, значение их как биологически активных веществ чрезвычайно велико для борьбы с болезнями растений, для предотвращения слизеобразования в бумажной промышленности, как антисептиков неметаллических материалов и при производстве судовых необрастающих красок.
Из большого количества соединений этого класса широко используют соединения триалкил- и триарилолова.
В настоящее время они применяются некоторыми фирмами как компоненты противообрастающих судовых красок, защитно-красящих составов, например, типа «Кофадекс». Разработка пропиточных препаратов на базе оловоорганических антисептиков остается весьма актуальной задачей.