Средство защиты древесины от биопоражения

Средство защиты древесины от биопоражения

Реферат

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей отраслям промышленности и предназначено для защиты древесины, например сырых пиломатериалов, от деревоокрашивающих и плесневелых грибов.

Известны средства для защиты древесины от синевы и плесневения: по А.С. СССР №1659194, МПК B27K 3/52, Б.И. №24, 1991 г.; по А.С. СССР №1698062, МПК B27K 3/34, Б.И. №46, 1991 г. и по Патенту РФ №2045393, МПК⁶ B27K 3/52, Б.И. №28, 1995 г. Однако эти препараты либо характеризуются низкими экологическими и санитарно-гигиеническими показателями, либо обладают слабой защищающей способностью.

Наиболее близким к предложенному является средство для защиты древесины (Патент РФ №2147510, МПК⁷ B27K 3/52, Б.И. №11, 2000 г.) со следующим составом компонентов, мас.%: борная кислота или ее соль 10-25, диметилдитиокарбамат натрия 10-30, сульфонаты 20-30, углекислые соли или основания щелочных металлов остальное до 100. Предложенное средство может дополнительно содержать в качестве фунгицида четвертичные аммониевые соли (ЧАС) в количестве 0,5-3 мас.% и используется в порошкообразном или в жидком виде.

Необходимо отметить ряд существенных недостатков данного средства. Приготовленное в порошкообразной форме, оно склонно к пылению и поэтому, из-за наличия в рецептуре токсичных компонентов - борной кислоты, диметилдитиокарбамата натрия и кальцинированной соды, является опасным продуктом для работающих с ним. Кроме того, содержащаяся в препарате кальцинированная сода (до 50%) трудно растворима в воде. Она в значительных количествах остается не использованной по назначению, собирается на дне ванны для пропитки древесины и тем самым вызывает дополнительные сложности при очистке этих ванн и утилизации образующегося осадка.

В жидкой форме данного средства, даже при непродолжительном хранении (менее 1 месяца), из-за высоких концентраций едкого натра и борной кислоты образуются трудно разрушаемые и трудно растворимые осадки, что приводит к большим сложностям на стадии приготовления рабочих растворов для обработки древесины.

К тому же препараты, поставляемые в жидком виде, создают трудности потребителям, связанные с возвратом тары, ее пропарки перед транспортировкой или утилизацией.

Кроме того, данный состав недостаточно эффективен против грибов Penicillium chrisogenum и Discula pinicola, что приводит к необходимости увеличения концентраций рабочих растворов и повышенного расхода препарата для достижения необходимых уровней защиты или приводит к снижению качества лесоматериалов при наличии в окружающей среде данного вида гриба.

Применяемая в составе натриевая соль дитиокарбаминовой кислоты является неустойчивой и подвергается гидролизу с образованием сероводорода, что ухудшает не только санитарно-гигиенические характеристики, но и создает экологически неблагоприятные условия применения.

Предложенное изобретение направлено на повышение биологической эффективности и улучшение эксплуатационных свойств средства защиты древесины.

Поставленная задача решается средством для защиты древесины от поражения деревоокрашивающими и плесневелыми грибами, содержащим борную кислоту или ее соли, триазолы (тебуконазол или пропиконазол) и неионогенные ПАВ или неионогенные ПАВ в смеси с катионактивными ПАВ в следующих соотношениях, мас.%:

борная кислота	80-98,9
триазолы (тебуконазол или пропиконазол)	0,1-10
ПАВ	1-10

Обеспечение необходимого уровня защиты древесины и пиломатериалов достигается за счет совместного применения борной кислоты (или ее солей) и триазола (тебуконазола или пропиконазола).

ПАВ используется не только для получения устойчивой формы применения состава, но и для снижения запыленности при работе. Известно, что для снижения запыленности порошкообразных антисептических препаратов применяются различные добавки, например минеральные масла или другие инертные добавки (Варфоломеев Ю.А. Обеспечение долговечности изделий из древесины. - М.: Ассоль, 1992. - 288 с). В качестве ПАВ могут применяться неионогенные (неонол, синтанол, ОП-7, ОП-10 и др.) и неионогенные ПАВ совместно с катионактивными ПАВ (например, совместно с четвертичными аммониевыми соединениями).

Благодаря присутствию ПАВ борная кислота не пылит, и тем самым улучшаются санитарно-гигиенические свойства препарата. Хотя борная кислота относится к веществам третьего класса опасности, в процессе применения попадание ее в дыхательные органы может привести к отравлению, и устранение запыления является важной проблемой порошковых препаратов. Данная цель нами достигается использованием в составе препарата ПАВ.

Предложенное средство для улучшения пропитки древесины может дополнительно содержать спирты и кетоны в количестве 1-6 мас.%.

Предложенное средство представляет собой порошок. Сбалансированный состав средства позволяет использовать рабочие растворы для обработки древесины с относительно низкими концентрациями действующего вещества, достигая при этом высокой степени биозащиты.

Составы для испытаний были приготовлены путем предварительного смешения компонентов. В качестве фунгицидов были использованы тебуконазол (ТБК), пропиконазол (ПКА). В качестве спиртов были использованы первичные или вторичные спирты C₂-C₈ или их смеси (например, сивушные масла - тяжелые фракции ректификации этилового спирта). В качестве кетонов - ацетон, метилэтилкетон (МЭК) и метилпропилкетон (МПК). В качестве катионактивного ПАВ - диметилалкил бензиламмонийхлорид (ДМАБАХ) и триаллилбензиламмонийхлорид (ТАБАХ). Из полученных составов были приготовлены соответствующие пропиточные растворы.

Для испытания предложенного средства были приготовлены образцы с различным содержанием компонентов (табл. 1).

Таблица 1
№ Образца	Состав образца, мас.%	Примечания
Борная кислота	триазол	Катионактивный ПАВ	неионогенный ПАВ	Спирты или кетоны
1	93,9	0,1	-	6	-	ПАВ-синтанол
2	94,9	0,1	-	5	-	ПАВ-ОП-7
3	98,9	0,1	-	1	-	ПАВ-ОП-10
4	98,9	0,1	-	1	-	В образцах №4-16 неионогенный ПАВ - неонол
5	95	1	1	3	-	с ДМАБАХ
6	95	1	1	3	-	с ТАБАХ
7	92	1	5	2		В образцах №7-16 с ДМАБАХ
8	89	1	1	3	6	с этанолом
9	92	1	1	3	3	с изамиловым спиртом
10	80	10	1	3	6	со смесью спиртов С2-C8 нормального и изостроения
11	89	1	1	3	6	с МЭК и этанолом, образцы №11-13 с пропиконазолом
12	89	1	1	3	6	с МПК и ацетоном (1:1)
13	91	1	1	3	4	Как в №9, но вместо борной кислоты - бура
14	80	10	1	3	6	Как в №10, но с тебуконазолом и пропиконазолом при соотношении 1:1
15	87,95	0,05	3	5	4	В образцах №15-17 со смесью спиртов С2-C8 нормального и изостроения
16	82,9	0,1	8	3	6
17	70	18	3	3	6

Образцы 1-14 соответствуют заявленному составу.

Образцы 15-17 взяты с запредельным содержанием компонентов.

Для испытаний заявленного состава использовали образцы из заболони сосны с влажностью 80-120%, размером 5×15×180 мм. Образцы обрабатывали методом погружения в пропиточные растворы на 1 мин. Пропиточные растворы готовились растворением готового препарата в дистиллированной воде. Инфицирование образцов производили в эксикаторах с "опилочным буфером". Опилки из свежевыпиленной древесины заболони сосны орошали суспензией грибов с помощью пульверизатора. Суспензия содержала 27 видов грибов, составляющих 3 группы по 9 видов каждая.

Первая группа включает следующие виды грибов: Penicillium ochrochloron, Penicillium brevicompactum, Fusarium meniliforme, Alternaria humicola, Aspergillus niger, Aspergillus terreus, Penicillium chrisogenum, Phialophora fastigiata, Fusarium poae.

Вторая группа включает в себя следующие виды грибов: Fusarium javanicum, Fusarium merismoides, Poecylomyces variotti, Sporidesmium cladosporioides, Trichosporium cheteromorphum, Aspergillus hennebergii, Discula pinicola, Cladosporium herbarum, Verticillium marguandi.

Третья группа включает в себя следующие виды грибов: Aspergillus amstelodanum, Penicillium cyclopium, Alternaria tenuis, Fusarium culmorum, Penicillium purpurgenum, Aspergillus flsvus, Leptographium lundbergii, Trichosporium harzianum.

Оценку эффективности защитного средства, как это предусмотрено ГОСТ 30028.4-93, проводили по истечении 15 суток экспозиции, по средней площади поражения грибами поверхности образцов в процентах и по стадии развития гриба. Последняя оценивалась по шестибальной шкале:

0 - абсолютно чистые образцы при визуальном осмотре и под микроскопом;

1 - визуально чистые образцы; при осмотре под микроскопом видны мелкие очаги в виде пятен одного вида деревоокрашивающих или плесневелых грибов; стадия спороношения отсутствует;

2 - поверхностное развитие мицелия отдельных видов деревоокрашивающих и плесневых грибов в виде пятен; стадия спороношения отсутствует;

3 - обильное разрастание мицелия отдельных видов деревоокрашивающих или плесневых грибов; начало стадии спороношения одного из видов грибов;

4 - отчетливо виден рост грибов при визуальном осмотре, различные стадии спороношения большинства видов деревоокрашивающих и плесневых грибов;

5 - глубокое поражение деревоокрашивающими и плесневыми грибами всей площади образца, интенсивное спороношение.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Таблица 2
№ образца	Поглощение, г/м2	Степень поражения грибами: площадь -%, стадия развития - баллы	Эффективность	Примечание
1 группы	2 группы	3 группы
%	баллы	%	баллы	%	баллы
1	0,41	<5	1	<5	1	<5	1	высокоэффективен
2	0,40	0	1	0	1	0	1	высокоэффективен	-
3	0,40	0	1	0	0	0	1	высокоэффективен	-
4	0,39	0	0	0	0	0	0	высокоэффективен	-
5	0,38	0	0	0	0	0	0	высокоэффективен	-
6	0,40	0	0	0	0	0	1	высокоэффективен
7	0,41	0	0	0	0	0	1	высокоэффективен
8	0,51	0	0	0	0	0	0	высокоэффективен
9	0,44	0	0	0	0	0	0	высокоэффективен
10	0,49	0	0	0	0	0	1	высокоэффективен
11	0,50	0	1	0	1	0	1	высокоэффективен
12	0,50	0	1	0	1	0	1	высокоэффективен
13	0,51	0	0	0	0	0	0	высокоэффективен
14	0,50	0	0	0	0	0	0	высокоэффективен
15	0,51	10	2	15	2	10	2	Эффективен	Активное развитие грибов Penicillium
16	0,53	15	1	15	2	15	1	Эффективен
17	0,35	20		15		20		Эффективен	Активное развитие грибов Penicillium
18*	0,50	50	4	40	4	35	4	среднеэффективен	Активное развитие грибов Penicillium
контроль	-	90	5	85	5	85	5	-
*) Образец 18 соответствует составу прототипа (Патент РФ №2147510, МПК7 B27K 3/52, Б.И. №11, 2000 г.).

Полученные результаты показывают высокую эффективность средства в заявленном соотношении компонентов.

Увеличение содержания ПАВ в препарате выше заявленного приводит к ухудшению сыпучести препарата, а уменьшение - к выпадению триазола из рабочего раствора.

Включение в состав спирта, ацетона или их смеси значительно улучшает пропитку древесины антисептиком (образцы 8-17), но увеличение их количества выше заявленного снижает сыпучесть препарата.

Необходимый уровень защиты древесины можно обеспечить только при совместном применении борной кислоты (или ее солей) и триазолов. Как показывают результаты микологических исследований, использование только борной кислоты (табл.3) или использование только тебуконазола не обеспечивает требуемый уровень защиты (табл.4).

Рекомендуемая нами в производстве химической защиты пиломатериалов от биопоражения концентрация заявляемого состава составляет не более 1-2%. Содержание борной кислоты в препарате более 80% и естественно в водном растворе ее содержание будет от 0,8 до 1,96%. Как показывают результаты микологических испытаний, при этих концентрациях борная кислота не обеспечивает необходимый уровень защиты древесины (см. табл.3).

Таблица 3*
Результаты лабораторных микологических испытаний водного раствора борной кислоты
Концентрация раствора	Сохранность поверхности образцов (%), на сутки:
10	20	30	40	50
1.0	65	22	21	14	12
2.0	77	43	39	35	32
3.0	91	46	41	37	37
4.0	94	70	60	52	49
0.0 (контроль)	33	23	19	10	8
*) Галиахметов Р.Н., Варфоломеев Ю.А. Снижение экологической опасности антисептиков. - М.: Химия, 2004. - 187 с.

По той же методике (Чащина Л.М., Поромова Т.М. Методика испытаний защитных средств против деревоокрашивающих и плесневых грибов // Сушка и защита древесины: Сб. науч. тр. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1985. - С.120-127) была оценена защищающая способность тебуконазола по отношению к деревоокрашивающим и плесневым грибам при использовании ее в виде монопрепарата. Результаты испытаний приведены в табл.4.

Таблица 4
Результаты лабораторных микологических испытаний тебуконазола и его в смеси с борной кислотой
Кон-ция препарата в рабочем растворе, %	Сохранность поверхности образцов (%), на сутки:
10	20	30	40	50
ТБК-0,001	95	87	83	76	72
ТБК-0,01	96	90	86	80	76
ТБК-0,1	98	90	87	82	77
ТБК-1,0	98	92	90	81	76
H3BO3 - 1,978% + ТБК - 0,002%
и 0,02% ПАВ (по примеру 3)	100	100	100	98	97
0.0 (контроль)	35	26	18	11	9

Как видно из табл. 4, увеличение концентрации тебуконазола (ТБК) от 0,001 до 1,0% в рабочем растворе без борной кислоты не обеспечивает надежную защиту древесины и не приводит к существенному изменению эффективности. Совместное применение борной кислоты и тебуконазола вкупе с другими добавками обеспечивает надежную и более эффективную защиту древесины от биопоражений.

Были также проведены микологические испытания пропитанной древесины по отношению к дереворазрушающим грибам методом «открытого грунта» (Курбатова Н.А. Повышение эффективности и экологической безопасности защитной обработки древесины препаратами на основе фтора: Автореф. дис. канд. техн. наук / АГТУ. - Архангельск, 1992. - 21 с.). В опыте использовали кондиционированные заболонные сосновые образцы размером 20×20×5 мм, пропитанные исследуемыми составами по методу «вакуум-атмосферное давление». Пропитанные образцы взвешивали и помещали в ящики с нестерильной лесной почвой. Инфицирование проводили путем подкладывания под образцы кубиков-инокулянтов с культурой дереворазрушающего гриба Serpula sclerotorum. Температуру и влажность в процессе испытаний поддерживали постоянной. Одновременно с пропитанными образцами испытывали контрольные непропитанные образцы. После 16 недель испытаний при разрушении на 50-60% контрольных образцов опыт прекращали, проводили их макромикологическое описание, кондиционирование и взвешивание. Состояние образцов оценивали по потере массы (в % к исходной). Полученные результаты представлены в табл.5.

Таблица 5
Защищающая способность образцов №№1-11 по отношению к дереворазрушающим грибам
№ образца	Концентрация пропиточного раствора, %	Потеря массы, %	Макромикологическая характеристика образцов
1	6,0	3,9	Загнивания и инфицирования не обнаружено
2	6,0	2,1	Загнивания не обнаружено
3	6,0	6,7	Загнивания не обнаружено
4	6,0	2,8	Загнивания не обнаружено
5	6,0	2,9	Загнивания не обнаружено
6	6,0	3,1	Загнивания не обнаружено
7	6,0	3,2	Загнивания не обнаружено
8	6,0	3,4	Загнивания не обнаружено
9	6,0	3,0	Загнивания не обнаружено
10	6,0	3,5	Загнивания не обнаружено
11	6,0	3,8	Загнивания не обнаружено
Контроль (необработанныеобразцы)	0	54	Хорошо развит мицелий дереворазрушающего гриба, глубокая светло-бурая гниль

Таким образом, предложенное средство для защиты древесины благодаря своему сбалансированному составу и отсутствию в нем высокотоксичных соединений позволяет повысить биологическую эффективность и улучшить эксплуатационные свойства.

1. Средство для защиты древесины от биопоражения на основе борной кислоты или ее солей, отличающееся тем, что в качестве фунгицидов оно дополнительно содержит триазолы, выбранные из тебуконазола и пропиконазола, и неионогенные ПАВ или неионогенные ПАВ в смеси с катионактивными ПАВ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

борная кислота или ее соли	80-98,9
указанные триазолы	0,1-10
указанные ПАВ	1-10

2. Средство для защиты древесины по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит спирты и (или) кетоны 1-6 мас.%.

3. Средство для защиты древесины по п.1, отличающееся тем, что оно обладает защищающей способностью против дереворазрушающих грибов.

4. Средство для защиты древесины по п.1, отличающееся тем, что является сыпучим порошкообразным препаратом.