Состав пропитки для дерева: Страница не найдена — Гид по дереву

Пропитка для дерева своими руками: рекомендации

Выбор масла в соответствии с породой древесины

1. Хвойные породы содержат в себе смолы, которые препятствуют проникновению масла внутрь структуры, поэтому они не нуждаются в масляной пропитке. Для защиты поверхности при крайней необходимости можно использовать густые составы в один слой или обрабатывать дерево этой породы методом вощения.
2. Для древесины низкой плотности, ольхи и липы, также лучше использовать густые насыщенные пропитки. Применение текучих составов нежелательно, поскольку при глубоком проникновении, они остаются внутри в жидком состоянии.
3. Бук и береза характеризуются высокой плотностью, в связи с чем, их сначала обрабатывают жидкими составами, а затем более густыми, которые имеют высокую степень сухого остатка, и воском.

Как выбрать пропитку

Если не предпринимать никаких мер, дерево во влажном климате начинает гнить, в нем заводятся жучки и короеды. К тому же многие хозяева хотели бы использовать беседку как летнюю кухню или место для посиделок с друзьями, для чего устанавливают внутри печь или мангал.

Избежать возможных негативных последствий поможет тщательная пропитка. Еще до начала строительства следует купить древесные доски или брус, обработанные в автоклаве. В этом случае материал не будет подвержен гнили многие годы. Однако если такое дерево оказалось вам не по карману, обеспечить толковую защиту можно и обычному дереву, подобрав подходящую пропитку.

Множество факторов влияют на выбор пропитки

Приобретать подходящий состав нужно с учетом следующих факторов:

Особенности климата в данном регионе

Важно знать, часты ли тут дожди, каковы средние колебания годовых температур и т. п.
Какова будет нагрузка на дощатый пол

Существуют составы, существенно повышающие прочность дерева, и если у вас большая семья или вы часто принимаете гостей – это то, что нужно.
Будет ли в непосредственной близости от строения разводиться огонь. Если в беседке предполагается жарить шашлыки на мангале, выбирать нужно пропитки с антипиренами.
Какими декоративными лаками или краской будет покрываться беседка. Подбираемый состав должен сохранять нейтральность к отделочным материалам, не меняя ее цвета и не портя внешний вид.
Легкость и удобство нанесения. Чаще всего всю работу выполняет сам владелец строения, поэтому пропитка должна ложиться легко, не оставляя пятен или разводов.

Как сделать масляную пропитку для дерева

Состав масляной окрашивающей пропитки прост:

• растворитель;
• олифа или масло;
• краситель (колер).

Основа – олифа, растворитель (типа уайт-спирит) – для лучшего проникновения состава в древесину. Колер подбираем в зависимости от того, какого цвета хотим видеть поверхность впоследствии.
Олифу можно использовать из категории «самая дешевая». Можно приготовить самому: проварить на водяной бане масло (растительное подойдет, если есть льняное – еще лучше). Чтобы пропитка в дальнейшем хорошо высохла, и поверхность не была липкой, добавим в масло скипидар (на 1 л масла – 250 мл скипидара).

Смешиваем ингредиенты. На 1 литр олифы – 200 мл растворителя и около 20-25 мл колера.

Количеством колера регулируем цвет. Вообще, лучше сначала поэкспериментировать на минимальных объемах ингредиентов, каждый раз окрашивая небольшую поверхность какой-нибудь дощечки.

Перед добавлением красителя стоит размешать его с малым количеством масляной основы, а потом уже вливать в банку с олифой.

Воск

После обработки растительным маслом нередко следует вощение. Операция позволяет в большей степени обезопасить дерево от механический воздействий, влаги, а также придать ему эстетичный вид. Для изготовления средства приобретают:

• воск — 100 г;
• канифоль — 25 г;
• скипидар — 50 г.

Последний ингредиент не используют, если готовят антисептик для дома. Его более вкусная альтернатива — то же льняное масло. На водяной бане сначала растапливают воск, затем добавляют в емкость канифоль. После тщательного перемешивания по чуть-чуть вливают терпентинное (или льняное) масло. Дают составу закипеть, снимают и сразу переливают в металлическую посуду. После начала процесса застывания антисептическую смесь втирают в древесину лоскутом сукна до появления на ней блеска.

Выбор антисептика

Прежде чем выбрать биозащиту для древесины во время строительных работ, следует определиться с описанными выше параметрами: где будет находиться конструкция (снаружи, внутри), её задачи, качество дерева, часть дерева, порода и другие. Осмотреть пиломатериалы на предмет поражений, которые необходимо вылечить. При их отсутствии продумать, от чего планируется использовать антисептик. И предусмотреть все, что планируется от конструкции из дерева. Также следует обдумать, как обрабатывать древесину: нанесением на поверхность состава или пропиткой, и только тогда выбирать. При этом не стоит забывать ещё и про разные функциональные воздействия такой биозащиты для древесины.

Если антисептик для древесины хорошего качества, на его этикетке будет чётко описан состав, информация по экологичности и токсичности вещества, а также инструкция по применению. Дополнительно, к нему прилагаются документы, подтверждающие и прохождение лабораторных испытаний, и заключения санэпидемстанции.

Популярными антисептиками для древесины стали составы на основе силикона, у которых отличная влагоотталкивающая способность и хорошая паропроницаемость.

Также необходимо всегда учитывать, какая именно конструкция должна быть построена. Например, для дерева, которое будет контактировать с землёй (фундамент, сруб и другие строения) или другими влагосодержащими материалами, подходящими станут вещества от производителей Сенеж и Неомид. На древесину такие вещества следует наносить несколькими слоями, дав каждому на просушку не менее семи часов.

Далее, есть такая биозащита для древесины, которая при нанесении изменяет оттенок дерева до светло-зелёного и не вымывается в процессе эксплуатации конструкции. Для обеспечения глубокого проникновения они используют естественную влажность дерева. К подобным видам относят “Сенеж Евротранс”, “Neomid 460”, а также “Акватекс”.

Если стропильная система крыши была построена с недостатками, то деревянные стропила необходимо обрабатывать биозащитой. При этом необходимо учитывать природные особенности местности, где строится конструкция: если влажность высокая, то надо защищать дерево от грибков и плесени, в сухом климате требуется защита от насекомых-вредителей. Не рекомендуется наносить несколько разных веществ на 1 поверхность, чтобы избежать реакции друг с другом. Рынок предлагает такие антисептики для биозащиты древесины, действенные в подобных случаях: Олимп, Сенеж, Древотекс и Рогнеда.

В случае, если в деревянной конструкции уже поселились насекомые-вредители или её поверхность стала поражать плесень и грибки, необходимо использовать такие препараты, которые не только защищают от воздействия извне, но и способны лечить уже пораженные участки. Почти все современные антисептики для древесины способны не только защищать, но и бороться с биозаражениями. Однако, выделяются следующие средства биозащиты для древесины: серия средств от Tikkurila и паста для антисептической обработки ПАФ-ЛСТ.

При постройке деревянных конструкций в помещениях надо выбирать такие антисептики, которые безвредны для людей, но эффективны в воздействии на биозаражения. Среди качественных биозащит выделяют средства от Tikkurila. Хотя в последнее время отечественные Сенеж и Неомид ни в чём не уступают лидеру по эффективности, но при этом выступают в эконом-сегменте, то есть имеют цену ниже.

Для работ на открытом воздухе рекомендуют биозащиту от Pinotex. Часто появляется необходимость обработать древесину, являющуюся старой или уже окрашенной. Для этого применяются предназначенные для этого антисептики, которые сверху краски создают защитный слой. К таким относятся антисептики «Waltti Techno» и «Homeenpoisto».

Приготовление пропиток на основе битума

Любой человек, даже не имеющий специальных навыков способен приготовить пропитку своими руками. Часто при приготовлении состава в домашних условиях используют за основу битум. Такой рецепт позволяет создать пропитку с отличными антисептическими свойствами и высокой степенью пропитки деревянного материала. Состав способен проникать на 7 мм вглубь древесины. Битумные антисептики, изготовленные своими руками, не имеют аналогов на рынке.

Такой состав можно использовать даже на плохо подсушенной древесине. Пропитка легко проникает в древесные волокна.

Сам процесс приготовления прост, но для начала необходимо подготовить такие материалы, как:

• битум;
• керосин;
• мастика;
• солярка;
• ведро;
• электропила;
• солярка.

На электрическую плиту нужно поставить ведро с битумом, марки М-5 и М-3. Битум доводят до кипения и появления пузырьков на поверхности. После этого в ёмкость заливают солярку и помешивают до жидкого состояния. Здесь главное — добиться консистенции, которая позволить составу оставаться жидким даже в холодном состоянии. При использовании керосина битум вначале крошат и размешивают с керосином до густого состояния, а только потом ставят на плиту для нагрева.

Такая пропитка отлично защищает поверхность древесины от влаги, образования грибков и плесени. Кроме того, битумные пропитки образуют слой, на который легко наносятся масляные средства и эмали. Исключениями являются только нитрокраски или нитролаки. Процесс покрытия битумным составом делится на три этапа: грунтовка и две покраски.

Использование биоцидов для защиты дерева

Сохранить дерево помогает дополнительная обработка консервантами, которые используются непосредственно в грунтовых или водных составах. Антисептики включают в себя хром, бор, фтор, цинк или медь. Такие биологические составы легки в эксплуатации, и их можно приготовить своими руками. Достаточно просто приобрести специальную ёмкость для приготовления и необходимое количество антисептика. Готовый состав получают с помощью замешивания в ёмкости концентрата и воды в правильных пропорциях.

Из действенных концентратов выделяют также воск и специальные масла. Нанесение масла на поверхность дерева делает его устойчивым к воздействию газов, воды или пара. Воск способен защитить от проникновения воздушных потоков, которые хоть и не разрушают древесину, но способствуют нарушению температурного режима в доме.

Льняное масло — зарекомендовало себя как одно из лучших средств, для обработки дерева. Оно является основой для приготовления разнообразных антисептиков с самыми различными свойствами защиты. В основном льняное масло помогает пропитке быстрее усвоиться в древесине, а также улучшает внешний вид материала.

Виды пропиток по назначению

Пропитка для древесины может иметь различные характеристики по типу воздействия. В каждом отдельном случае подбирается та, которая подходит больше всего.

Антисептики

Антисептические свойства пропитки направлены на защиту дерева от гниения и образования грибка и плесени, от нападений различных насекомых. Их отдельные составляющие исключают воздействие биологических факторов.

Хороший антисептик отличается высокой стойкостью. Он глубоко проникает в структуру материала, не имеет неприятного запаха и полностью безвреден для людей. Для защиты во время хранения и транспортировки производится поверхностное опрыскивание. При монтаже рекомендуется обработка путем замачивания.

Огнезащита

Для защиты от возгорания используются кислотные, щелочные и солевые пропитки. С дополнительными защитными слоями такие средства обеспечивают высокую противопожарную безопасность, сохраняют свои характеристики долгое время. Смеси полностью безопасны для живых существ.

Кислотные составы являются самыми надежными в этом вопросе. При этом обеспечивается дополнительная прочность материала с сохранением гигроскопичных характеристик.

Щелочные пропитки используются намного реже. Они нарушают структуру дерева и совсем не подходят для обработки видимых поверхностей.

Самыми неэффективными считаются солевые растворы. Со временем кристаллы соли выступают на поверхность и портят внешний вид изделия.

Срок действия противопожарного слоя на наружных поверхностях составляет 2 года. При внутренних работах – 5 лет. Принцип действия состоит в том, что вещества, входящие в состав пропитки, под действием высоких температур плавятся и образуют тонкую пленку, препятствующую попаданию кислорода.

Морозостойкость

Морозостойкие жидкости предназначены для сохранения свойств древесины при температуре около -40 °С. Они обладают антисептическими и защитными характеристиками.

Водоотталкивающий эффект

Благодаря наличию в составе воска и масел обеспечивается абсолютная защита дерева от проникновения влаги. Поскольку разрушается массив даже от водорода, находящего в воздухе, практически все пропитки обладают таким действием, но существуют и специальные средства, которые предназначены для обработки поверхностей в банях и саунах, для внешних работ.

Декоративные свойства

Декоративная пропитка для дерева, чаще всего акриловая, используется с целью подчеркивания естественной текстуры массива. В декоративных целях выбирают средства с нужным оттенком, матовой или глянцевой пленкой, которая образуется после высыхания.

Комплексные пропитки

Большая часть пропиток обладает сразу многими свойствами, отличается сложным составом, доступна в виде концентратов.

Наиболее востребованными являются антисептические пропитки с водоотталкивающими и противопожарными свойствами.

Нюансы антисептического «рукоделия»

Антисептик для дерева своими руками будет более качественным, если заранее изучить несколько особенностей — состава, ожидающегося результата от продукта, его приготовления, а также корректного использования.

Преследуемая цель

Это может быть раствор, обязанный защитить:

• наружные стены деревянных строений от ультрафиолета, снега, дождя;
• древесину, вынужденную «жить в подполье», где повышенная влажность — дело обычное;
• пиломатериалы, которые ожидают открытой транспортировки;
• дерево от нашествия армии неприятелей — грибка, различных насекомых, плесени.

В домашних условиях готовят составы для наружного покрытия поверхностей, пропитывающие смеси глубокого проникновения. Если в средства добавляют лак или краску, то заодно обеспечивают деревянным изделиям декоративность.

Возможные ингредиенты

От вида антисептика, количества того или иного компонента самодельного продукта зависит качество пропитки. При самостоятельном приготовлении средств используют:

• бензин, солярку;
• борную кислоту;
• битум;
• зеленку, йод;
• купорос — железный, медный;
• отработанное машинное масло;
• пасты — биоцидные, глиняные;
• обычную поваренную соль;
• кремнефтористый либо фтористый натрий.

Наиболее популярны антисептики на водно-солевой основе, так как они совершенно безопасны для человека. В зависимости от области применения делают растворы разной концентрации.

Как готовить, наносить?

Лучше выбирать более доступные и безвредные компоненты, поэтому изучение характеристик ингредиентов, информации о степени их токсичности — мера необходимая

Биоцидные препараты требуют осторожного обращения, поэтому защитные очки, резиновые перчатки, респиратор обязательны

Для изготовления понадобятся емкости, лопатки для смешивания. Наносят составы в зависимости от их консистенции: жидким растворам нужен пульверизатор, более густым — валики, губки или кисти. Проветриваемое помещение — единственное условие, если речь идет о токсичных препаратах.

Подготовка поверхности

Сначала древесину чистят, удаляя с поверхности все загрязнения, пыль. Если изделие требовательно к внешнему виду, то материал шлифуют. Следующая операция — обезжиривание, например, Уайт-спиритом. Им протирают дерево, используя плотную ткань без ворса.

Затем поверхность грунтуют, так как состав дополнительно защитит дерево от насекомых, плесени, «синюшности». Есть и другой вариант: в роли грунтовки использовать приготовленный антисептик, но разбавленный Уайт-спиритом на 1/3.

Виды антисептических составов

Эти древесные «лекарства» — водоотталкивающие смеси, защищающие экологичный пиломатериал от всех живых организмов. Антисептиками для дерева рекомендуют пропитывать заблаговременно, еще до строительства, однако эффективный препарат поможет защитить даже тот материал, который уже подвергся атаке неприятеля.

По составу все антисептические средства для дерева делятся на 4 большие группы, отличающиеся основой. Продаются смеси:

• водные, защищающие те поверхности и предметы мебели, которые не контактируют с влагой, так как находятся внутри помещений;
• масляные, их используют для обработки материала, вынужденного «прозябать» на открытом воздухе, главное отличие их — очень резкий запах, не подходящий для жилых помещений;
• органорастворимые, где главные компоненты — нефтепродукты, смеси подходят для древесины внутри помещения, и вне его, так как создают плотную пленку, противостоящую влаге;
• комбинированные, дополнительно обеспечивающие пожаробезопасность, так как они призваны снизить горючесть лесоматериала (антипирены).

Сейчас лучшими препаратами считаются те антисептики, что не имеют неприятного запаха. Качественное покрытие древесины требует нескольких (2-3) слоев смеси. Противопоказание к обработке — влажный или мерзлый материал, потому что в этом случае впитывающаяся способность составов невелика.

Самостоятельное приготовление антисептиков

Пропитка для дерева своими руками вполне по силам домашнему мастеру, ведь в процессе её изготовления используются недорогие и доступные компоненты.

Антисептик на битумной основе

Состав, приготовленный на битуме, помогает сохранению некачественно высушенной древесины, имеет свойство глубокого проникновения в материал и позволяет дереву «дышать».

Для создания быстросохнущего антисептика глубокого проникновения вместо солярки добавляется бензин. Битум в этом случае нельзя нагревать, а спокойно перемешивать и дожидаться растворения в бензине. После нанесения состав приникает на глубину до 6 мм и создаёт надёжную защиту деревянных конструкций.

Подсохшую поверхность можно покрыть слоем грунтовки, а затем покрасить или вскрыть лаком. Нельзя использовать для покрытия нитролаки и нитрокраски.

Пропитка на базе фторида натрия

Состав для пропитки древесины можно создать на водной основе с фторидом натрия. Его основное предназначение – создание защитного слоя для задержания влаги. Для изготовления берётся порошок фторида натрия и разводится до 3-4% концентрации в холодной воде. Готовый раствор наносится под давлением специальными аппаратами безвоздушного действия при температуре около 15 градусов.

Готовая древесина не должна покрываться или контактировать с мелом, известью или гипсом, потому что фторид натрия вступает с ними в химическую реакцию и перестаёт выполнять защитные противогрибковые функции.

Обработанный материал после высыхания можно покрывать красками на масляной основе, лаками или воском.

Пропитка на масляной основе

Экологическая безопасность отдаёт предпочтение компонентам природного происхождения, поэтому они так популярны. Обработка не вызывает аллергии и широко используются внутри помещений. Можно не опасаться за здоровье детей, беременных женщин, людей с аллергическими заболеваниями или астмой.

В качестве основного ингредиента используется конопляное или льняное масло. Кроме высоких защитных свойств, обработка выполняет декоративную функцию, придавая деревянной поверхности красивый цвет и блеск.

Масляной пропиткой можно обрабатывать не только предметы внутри помещений, но и наружные деревянные поверхности. Она хорошо подходит для пола, мебели, дверей, оконных рам, срубов домов. Древесина, пропитанная маслом, не боится влаги, грибка и насекомых.

В качестве добавки можно использовать экстракты девясила, калгана, корня дягиля, лопуха. Содержащиеся в них дубильные компоненты помогают укрепить структуру древесины.

Обработка маслом улучшает вид, подчёркивает и восстанавливает фактуру, придаёт грязе- и водоотталкивающие свойства, увеличивает время службы изделий и конструкций, предохраняет поверхность от выцветания, шелушения и растрескивания. После обработки дерево может «дышать», хотя не пропускает внутрь влагу.

Восковой антисептик

Обработка поверхности древесины воском применяется после глубокой пропитки на основе масел. Воск дополнительно предохраняет глубокие слои от возможного проникновения воды, защищает поверхность от возможных механических повреждений, придаёт материалу стойкий приятный аромат и подчёркивает красоту фактуры.

Для приготовления этого натурального антисептика берутся две части воска и одна скипидара. Если деревянные изделия будут контактировать с продуктами, то лучше заменить скипидар на растительное масло. Его нужно в два раза больше чем воска. В качестве дополнительного компонента используется канифоль.

Процесс приготовления состава несложный. Сто грамм воска накладываются в подходящую посуду и нагреваются на водяной бане, потом туда добавляется 25 грамм предварительно измельчённой канифоли и 50 грамм скипидара.

Смесь нагревается до кипения и ставится остывать. Для аромата можно прибавить прополис или сухую мяту. Остывшую мастику втирают суконной тряпкой в древесину до появления блеска.

Для ускорения процесса нанесения антисептика можно воспользоваться специальным пульверизатором.

Виды пропиток для дерева и их особенности

Рассмотрим более подробно различные виды пропиток для древесины, их защитные свойства и область применения.

Антисептические пропитки

Такие составы имеют ярко выраженный отбеливающий эффект. Использование этой разновидности пропитки целесообразно при обработке конструкций, утративших естественную привлекательность под воздействием ультрафиолета.

Нанесение такого состава позволяет не только предотвратить возникновение плесневых образований, различных грибков и микроорганизмов, но и уничтожить уже имеющиеся споры и личинки. Основным назначением антисептических составов является защита деревянных построек от биологического разрушения, гниения и т.д. Особой популярностью пользуются антисептические пропитки «Просепт», «Сенеж», «Неомид», «Тиккурила» и «Технокс».

Антипирены (противопожарная пропитка для дерева)

Значительно повысить пожарную безопасность деревянной конструкции можно с помощью противопожарной пропитки. Антипирены могут производиться как на водной, так и на органической основе.

Большим спросом пользуются универсальные составы, сочетающие огне- и биозащиту. Такие пропитки позволяют одновременно повысить пожарную безопасность и предотвратить разрушение древесины в следствие биологических воздействий.

Благодаря высокому качеству и доступной цене широкую популярность приобрели комплексные препараты «Пирилакс» и «Неомид 450».

Морозоустойчивые составы для обработки деревянных конструкций

Впитавшаяся в структуру древесины влага может вызвать ее интенсивное разрушение при низких температурах. Предотвратить или значительно замедлить этот процесс может специальная морозостойкая пропитка. Наличие в рецептуре специальных химических соединений позволяет обеспечить сохранность конструкций при температурах до -40С.

Хорошо зарекомендовали себя такие производители морозоустойчивых составов как «Альпа» и «Текстурол».

Водоотталкивающие защитные пропитки

Хотя сама влага и не представляет серьезной опасности для деревянных конструкций, ее наличие в структуре древесины создает благоприятные условия для развития плесени и других грибков, которые способствуют ее интенсивному гниению. Чтобы предотвратить биологическое разрушение деревянных конструкций, необходимо своевременно принять меры для обеспечения необходимых параметров влагостойкости материала.

Особенно эффективно защищают древесину от проникновения влаги составы как «Сенеж», «Валти» и «Неомид».

Декоративно-защитные пропитки для древесины

Помимо эксплуатационных характеристик, большое значение имеет внешний вид постройки. Существует широкий спектр пропиток для дерева, которые не только защищают материал, но и способствуют выявлению его природной притягательности и шарма. Используются такие составы для нанесения финишных покрытий, обработки столярных изделий и мебели.

Общепризнанными лидерами в области производства декоративно-защитных покрытий являются компании «Люкс Декор», «Сайтекс» и «Акватекс».

Комплексные защитные составы

Одновременно защитить конструкция от воздействия влаги и предотвратить появление грибков, плесени и других нежелательных микроорганизмов можно с помощью комплексных пропиток. В состав таких препаратов входят гидрофобизаторы и антисептические компоненты, именно их сочетание обеспечивает комплексную защиту древесины.

Как свидетельствуют отзыва покупателей, чаще других комплексных пропиток используются «Krasula» и «Prosept Sauna».

На основании отзывов покупателей и специалистов был составлен рейтинг наиболее востребованных защитных составов, предназначенных для обработки деревянных конструкций различного назначения.

Заключение

Масло — такой продукт, с которым работать самому достаточно сложно. Малейшее нарушение технологии и любая неточность сразу отражаются на качестве покраски. Все работы должны производиться с предельной аккуратностью, особенно когда речь идет о прозрачном составе. Идеальная гладкость шлифовки, ровная поверхность, отсутствие дефектов – обязательные условия для получения красивого и качественного покрытия.

Все эти условия выполнимы, когда за дело берутся профессионалы. Компания «Матер Срубов» — ваш надежный помощник в создании качественного и красивого интерьера деревянного дома. Специалисты высокого уровня подготовки произведут любые работы по отделке внутри и снаружи сруба. Чтобы оставить заявку, зайдите в раздел «Контакты». Там вы найдете все наши координаты.

Рассчитайте стоимость покраски и утепления вашего дома прямо сейчас

У вас есть точные замеры дома?

Замерял сам Есть проект дома Приезжали замерщики Хочу вызвать замерщика

Нажимая на кнопку, Вы даете согласие на обработку персональных данных

Особенности подготовки проёма под установку обсады и стеклопакета

Как правильно утеплить крышу бревенчатого дома – подробная инструкция

Особенности и нюансы нанесения масляной пропитки на деревянный пол

Обзор герметика Российского производства EUROTEX

обработка, полезные свойства и состав

Пропитка для древесины — это одна из главных составляющих при строительстве дома. Разнообразие пропиток на рынке огромно, поэтому важно подходить к этому вопросу со всей ответственностью. Если выбрать неправильный раствор, есть шанс в дальнейшем получить испорченную древесину, что впоследствии приведёт к разрушению дома.

Основной критерий выбора пропитки — это её предназначение. Некоторые составы помогают бороться с грибками, влагой или с насекомыми.

Существует множество способов, которые помогают приготовить пропитку для древесины своими руками. При этом они не уступают фирменным аналогам.

Что разрушает дерево?

Древесина — это крайне неустойчивый материал, который разрушается из-за воздействия внешних факторов. Речь идёт не только о случаях, когда дома строят целиком из древесины, а даже о мебели. Основными причинами, которые способствуют разрушению древесины, являются:

• глинистые бактерии;
• грибки;
• жуки-точильщики;
• влага.

Глинистые бактерии способны за короткий промежуток времени ослабить структуру дерева, а грибы даже после их выведения оставляют тёмные пятна. Влажная среда образует споры плесени, разрушающие деревянные изделия. Кроме того, плесень может стать причиной ухудшения здоровья человека.

К счастью, повысить устойчивость к таким внешним факторам можно с помощью специальных антисептиков. Использовать их необходимо на каждом этапе строительства дома, а также:

• в период производства пиломатериалов;
• во время производства мебели, строительных материалов из древесины;
• при повышенной влажности.

Виды антисептических пропиток

Защитные составы для древесины изготавливаются на водной или масляной основе с применением органических веществ. Большой популярностью пользуются пропитки, которые отличаются экологической безвредностью. Это позволяет использовать защитные средства для обработки стройматериалов или мебели в доме. Выбирают основу состава в зависимости от породы дерева.

Грунтовая пропитка применяется чаще всего сразу при производстве древесины. Она позволяет экономить материал обрабатываемого дерева. Кроме того, она создаёт ровную поверхность под покрытие лаком или краской. Грунтовая пропитка позволяет нанести все слои краски или лака ровно и быстро, а также защитить материал от воздействия влаги.

Если необходимо придать древесине другой оттенок, тогда при обработке используют цветовую пропитку. Такой состав называется морилка. Она подчёркивает и выделяет структуру дерева и изменяет её на нужный оттенок.

Существует большое разнообразие многофункциональных пропиток, которые:

• защищают материал от высоких температур;
• не позволяют жукам-древоточцам разрушать древесину.

Антисептики на водной основе используют чаще при самостоятельном нанесении. Такие составы сохнут в течение нескольких часов, в то время как аналоги с большим содержанием органических растворителей

впитываются в материал 2–3 суток. Правда, можно использовать дополнительный компонент, а именно нитроцеллюлозу, которая обеспечивает быстрое высыхание за 10–15 минут.

Водная основа отличается не только быстрым высыханием, но и характерными свойствами, которые позволяют выделить структуру дерева, защитить её от попадания солнечных лучей и также наделяет грязеотталкивающими качествами. При её нанесении требуются лишь начальные навыки, так как пропитка на водной основе не оставляет на поверхности подтёков.

Среди всех преимуществ водной пропитки выделяют также и её защитные качества. Она позволяет древесине приобрести свойства нейтрализующие процессы распространения мхов или грибков.

Для самостоятельного нанесения пропитки на водной основе следует заранее приобрести:

• нитроразбавитель;
• бесцветную краску лазурь;
• грунт для дерева;
• щётку для дерева;
• приспособление для распыления раствора;
• кисть.

Нанесение пропитки на древесину своими руками

Перед тем как начать работу с пропиткой, следует подготовить древесину. Экзотические породы обрабатываются с помощью нитроразбавителя, а обычная, местная древесина выравнивается латунной щёткой. После подготовки поверхности, пропитку наносят на материал, предварительно разбавив. Нанести состав можно с помощью кисти или специальных распылителей.

Важно правильно выбрать пропитку по цвету. Если древесина имеет неровную текстуру, то лучше использовать составы тёмного цвета.

Хвойные или лиственные породы требуют дополнительной пропитки в виде грунтовки. В заключительной части, материал покрывается лаком или краской.

Приготовление пропиток на основе битума

Любой человек, даже не имеющий специальных навыков способен приготовить пропитку своими руками. Часто при приготовлении состава в домашних условиях используют за основу битум. Такой рецепт позволяет создать пропитку с отличными антисептическими свойствами и высокой степенью пропитки деревянного материала. Состав способен проникать на 7 мм вглубь древесины. Битумные антисептики, изготовленные своими руками, не имеют аналогов на рынке.

Такой состав можно использовать даже на плохо подсушенной древесине. Пропитка легко проникает в древесные волокна.

Сам процесс приготовления прост, но для начала необходимо подготовить такие материалы, как:

• битум;
• керосин;
• мастика;
• солярка;
• ведро;
• электропила;
• солярка.

На электрическую плиту нужно поставить ведро с битумом, марки М-5 и М-3. Битум доводят до кипения и появления пузырьков на поверхности. После этого в ёмкость заливают солярку и помешивают до жидкого состояния. Здесь главное — добиться консистенции, которая позволить составу оставаться жидким даже в холодном состоянии. При использовании керосина битум вначале крошат и размешивают с керосином до густого состояния, а только потом ставят на плиту для нагрева.

Такая пропитка отлично защищает поверхность древесины от влаги, образования грибков и плесени. Кроме того, битумные пропитки образуют слой, на который легко наносятся масляные средства и эмали. Исключениями являются только нитрокраски или нитролаки. Процесс покрытия битумным составом делится на три этапа: грунтовка и две покраски.

Использование биоцидов для защиты дерева

Сохранить дерево помогает дополнительная обработка консервантами, которые используются непосредственно в грунтовых или водных составах. Антисептики включают в себя хром, бор, фтор, цинк или медь. Такие биологические составы легки в эксплуатации, и их можно приготовить своими руками. Достаточно просто приобрести специальную ёмкость для приготовления и необходимое количество антисептика. Готовый состав получают с помощью замешивания в ёмкости концентрата и воды в правильных пропорциях.

Из действенных концентратов выделяют также воск и специальные масла

. Нанесение масла на поверхность дерева делает его устойчивым к воздействию газов, воды или пара. Воск способен защитить от проникновения воздушных потоков, которые хоть и не разрушают древесину, но способствуют нарушению температурного режима в доме.

Льняное масло — зарекомендовало себя как одно из лучших средств, для обработки дерева. Оно является основой для приготовления разнообразных антисептиков с самыми различными свойствами защиты. В основном льняное масло помогает пропитке быстрее усвоиться в древесине, а также улучшает внешний вид материала.

Использование огнезащитных составов

При строительстве деревянного дома, его нужно защищать не только от плесени, грибков или влаги, но и от воздействия огня. Для этого применяют специальные антипирены. Это не значит, что в итоге древесина станет огнеупорной просто время распространения огня увеличивается и тушить такой материал намного легче.

Для того чтобы придать дереву минимальные огнеупорные свойства материал

обрабатывают двумя видами пропиток: составы на водной основе с содержанием солей и ЛМК. Огнезащитный состав можно наносить на любую деревянную поверхность, при этом не бояться за экологию, так как все компоненты органические и безвредные.

Перед началом работы нужно приготовить такие материалы, как:

• моющий раствор на основе щёлочи;
• ведро;
• кисточка;
• растворитель.

Перед нанесением огнеупорного состава на дерево, материал очищается от грязи и пыли. Важно чтобы древесина имела процент увлажнённости не больше 30%. Пропитка наносится с помощью кисточки, равномерно по всей поверхности. Работу проводят при температуре не выше +5 градусов. Во время работы руки должны быть защищены.

Приготовление водной смеси своими руками

Растворы солей в воде можно приготовить, не имея даже начальных навыков. Всё что для этого нужно, это нагретая вода и необходимые компоненты. Кроме того, перед началом работы следует выбрать один из компонентов. Это может быть фторид натрия, железо или медный купорос.

Раствор с содержанием фторида натрия

Сделать пропитку на основе фторида натрия можно простым перемешиванием этого компонента с горячей водой. Содержание фторида натрия должно колебаться от 0,4 до 4 процентов (50–400 грамм на 10 литров воды). Если древесина обрабатывается внутри помещения, тогда лучше использовать меньшее количество фторида натрия.

Внешняя сторона дома, беседки, заборы и скамейки, которые находятся на улице, обрабатываются раствором с большим содержанием компонента. Для того чтобы визуально контролировать нанесение пропитки, дополнительно используют небольшое количество перманганата калия (марганцовки). Она не изменяет окраску древесины и исчезает сразу после высыхания. Раствор лучше всего наносить с помощью пульверизатора.

Раствор с содержанием медного купороса

При необходимости обработать столбы, которые уходят под землю применяют раствор с добавлением медного купороса. Всего на 10 литров воды добавляют около 1–2 килограмм компонента. Такая пропорция требует длительного времени пропитки и сушки, но зато качество защиты материала значительно улучшается. Стоит отметить, что медный купорос значительно изменяет окраску материала, поэтому пропорции каждый подбирает для себя сам. Чем меньше медного купороса будет использовано, тем светлее становиться раствор, но при этом уменьшаются защитные качества.

Преимущества растворов, сделанных своими руками

Пропитка, сделанная своими руками, имеет множество преимуществ.

1. Меньшая стоимость.
2. Отпадает вероятность покупки поддельной продукции.
3. Минимальный уровень токсичности.
4. В случае с битумными или масляными растворами увеличивается эффективность защиты.

Фирменные антисептики также имеют свои преимущества перед, растворами, приготовленными своими руками.

1. Лёгкое приготовление. Достаточно просто смешать готовый раствор с водой или растворителями.
2. Селективное воздействие.
3. Чаще всего эффективнее антисептиков, приготовленных своими руками.
4. Простая обработка древесины.

Каждый в итоге сам решает, что ему выбирать. Фирменные антисептики увеличивают эффективность защиты, в то время как растворы, приготовленные своими руками, могут носить комплексный подход к улучшению устойчивости древесины. Кроме того, большим фактором является ещё и стоимость, ведь при самостоятельном приготовлении пропитки денег уходит значительно меньше. Нельзя также забывать о том, что растворы, приготовленные своими руками, используют не только для обработки древесины за пределами дома. Мебель, двери, окна и прочие вещи из дерева в доме или квартире можно покрыть дополнительным слоем защиты и при этом не бояться за экологию.

Заключение

Антисептики для обработки дерева позволяют надолго защитить материал от воздействия внешних факторов. Сделать такой раствор своими руками не составит труда. Главное — это следовать рецептам и правилам приготовления, а также инструкции по обработке древесины и тогда влага, насекомые, грибки, плесень и даже огонь перестанут быть проблемой.

Как сделать пропитку для дерева своими руками?

Рецепты приготовления и способы применения.

Если Вы приступили к строительству дома или отделке помещения с использованием деревянных элементов, Вам обязательно понадобятся специальные средства для обработки поверхности. Но, к сожалению, не у всех бюджет рассчитан на их приобретение. Если Вы вынуждены экономить, советуем создать раствор для обработки материала своими руками.

Как сделать пропитку для дерева самостоятельно Вы узнаете в нашей статье. Различные рецепты, проверенные годами можно найти на просторах Интернета. Мы рассмотрим наиболее популярные.

Рецепт приготовления пропитки на основе битума

Для создания такого средства потребуется битум, солярка или бензин.

Битум следует перелить в ведро, довести до кипения, после чего дозированно влить солярку. Ее объем должен быть таким, чтобы после охлаждения смесь оставалась жидкой консистенции.

Такой антисептик глубоко проникает в структуру дерева, ничем не уступая дорогим составам. Глубина впитывания может составлять до 6 мм. Создать быстросохнущую пропитку также просто, для этого солярка заменяется бензином. Обращаем внимание, в данном случае нагрев раствора исключается.

После применения пропитки на битумной основе рекомендуется дополнительное покрытие с использованием специальных эмалей на масляной основе. Запрещается применение нитрокрасок и нитролаков.

Основные преимущества таких антисептиков – надежная защита от проникновения влаги и кислорода; предотвращение развития различных микроорганизмов; исключает поражение насекомыми-древоточцами; создает долговечное покрытие без гниения. Что касается недостатков: токсичность, легкая воспламеняемость, высокая маркость, сильный неприятный запах, не подходит для проведения работ внутри помещения.

Не менее эффективной при обработке древесины является солевая пропитка.

Рецепт приготовления пропитки на солевой основе

• В качестве основного вещества используется фторид натрия в размере 25 кг.
• Средство погружается в емкость с водой объемом 400 л, и разводится до однородной массы.
• Далее сруб обрабатывается с применением специального аппарата для безвоздушного окрашивания под давлением 200 бар.
• Одновременно с обработкой удаляется верхний слой древесины. Затем поверхность отшлифовывают с использованием лепесткового круга 40 и поводят финальную обработку маслом, лаком или другими средствами.

К преимуществам пропитки на солевой основе стоит отнести меньшую токсичность, в сравнении с водными растворами. К недостаткам – меньшую степень защиты; способность к смыванию водой; необходимость применения дополнительных покрытий для закрепления.

Использование синтетических пропиток небезопасно, особенно для внутренних работ. Входящие в состав вещества токсичны и легковоспламеняемы. Для создания экологически чистого средства для обработки древесины рекомендуется использовать растительный или натуральный пчелиный воск. Восковая пропитка абсолютно безопасна, придает поверхности приятный аромат, делает ее устойчивой к механическим повреждениям, придает водоотталкивающие свойства, подчеркивает красоту и текстуру дерева, создает красивое матовое покрытие с блеском.

Раствор состоит из скипидара и воска, взятых в соотношении 1:2. Для обработки пищевых деревянных изделий вместо скипидара смешивается масло, в пропорции 2:1.

Рецепт приготовления восковой пропитки

Ингредиенты: 25 г измельченной канифоли, 100 г воска, 50 г очищенного скипидара.

Для приготовления лучше использовать эмалированную посуду.

Воск необходимо расплавить на водяной бане, затем добавить канифоль.

После чего постепенно вливается скипидар, который придает древесине приятный аромат и в целом укрепляет поверхность.

Для хранения раствор рекомендуется перелить в жестяную банку. В результате охлаждения пропитка приобретает пастообразные свойства. Нанесение смеси лучше проводить с использованием лоскута шерсти или суконки.

Одним из самых эффективных антисептиков является медный купорос. Насыщенный раствор обеспечивает надежную защиту заглубленных в землю досок. Его применение на территории приусадебного участка в период сбора урожая проводится с осторожностью, т.к. может вызвать сильное отравления при контакте с плодами.

Рецепт приготовления антисептика:

Ингредиенты: 100 г железного купороса, 10 г марганцовки, 10 л воды.

Для приготовления раствора лучше использовать пластиковую канистру объемом 25 л.

Ингредиенты разводятся в канистре, после чего раствор готов к применению.

Нанесение рекомендуется проводить с использованием валика или кисти. Такой антисептик намного дешевле покупного, при этом ничуть не уступает в эффективности дорогим аналогам.

Советы по применению растворов:

Для внутренних работ возможно использование менее концентрированных солевых пропиток. Нанесение раствора рекомендуется проводить широкой кистью или с помощью пульверизатора.

Пропитки на основе медного купороса требует длительного времени пропитки и тщательной сушки.

Хранение растворов возможно в течение нескольких дней после приготовления.

Перед созданием смеси рекомендуется ознакомиться с характеристиками древесины, предназначенной для обработки, с целью исключения ошибок при дозировке компонентов. Для самостоятельного приготовления требуется затратить немало времени, а также заранее выбрать составляющие компоненты. Кроме того, практически все вышеперечисленные пропитки подходят только для наружного применения, т.к. токсичны. Именно поэтому в целях безопасности лучше использовать качественные средства для пропитки дерева LuxDecor.

Пропитка для дерева своими руками — каталог статей на сайте

Масляная пропитка для дерева, еще и окрашивающая поверхность, может быть сделана собственноручно.  Причем, затраты на ее создание минимальные. Чем хороша такая припитка/морилка? Она защищает древесину от неприятностей типа плесени, гниения, жучков-червячков, превращающих дерево в труху, упрочняет ее. И при этом еще и окрашивает/тонирует под полноценное дерево.

Различия водной и масляной пропитки для дерева

Пропитка для дерева на масляной основе супер-экономна. Может показаться, что морилка на водной основе в этом плане выигрывает, но это не так. Водная морилка отличается быстрым впитыванием в материал (практически мгновенным). Некоторые называют это преимуществом, но именно это свойство создает и проблемы. Ровно #покрасить дерево водной морилкой очень сложно. Тем более, если вы решили делать это кистью. Если есть краскопульт, тогда можно надеяться, что поверхность после покраски будет иметь ровный оттенок. Вариант – покрывать древесину средством два, а то и три раза. Про экономию в таком случае забываем.

Если используем масляную окрашивающую пропитку для дерева, можем смело красить кистью или #валиком. Впитывается она достаточно медленно, сохнет тоже не так стремительно, как морилка водная, но лучше подождать и получить поверхность с ровным матовым цветом.

Как сделать масляную пропитку для дерева

Состав масляной окрашивающей пропитки прост:

• растворитель;
• олифа или масло;
• краситель (колер).

Основа – олифа, растворитель (типа уайт-спирит) – для лучшего проникновения состава в древесину. Колер подбираем в зависимости от того, какого цвета хотим видеть поверхность впоследствии.
Олифу можно использовать из категории «самая дешевая». Можно приготовить самому: проварить на водяной бане масло (растительное подойдет, если есть льняное – еще лучше). Чтобы пропитка в дальнейшем хорошо высохла, и поверхность не была липкой, добавим в масло скипидар (на 1 л масла – 250 мл скипидара).

Смешиваем ингредиенты. На 1 литр олифы – 200 мл растворителя и около 20-25 мл колера.

Количеством колера регулируем цвет. Вообще, лучше сначала поэкспериментировать на минимальных объемах ингредиентов, каждый раз окрашивая небольшую поверхность какой-нибудь дощечки.

Перед добавлением красителя стоит размешать его с малым количеством масляной основы, а потом уже вливать в банку с олифой.

 

 

Как наносить масляную пропитку для дерева

Кистью/валиком наносим пропитку на деревянную поверхность. При этом не экономим средство (радуясь, что не так уж дорого оно нам обошлось). В процессе покраски может беспокоить, что цвет дерева получится слишком темным. Не получится, если излишки жидкости, которые не впитались в древесину за 1-1,5 часа, вы удалите тряпкой. А если поверхность получилась светлее, чем вы рассчитывали, можно нанести еще один слой.

Высыхает масляная окрашивающая пропитка для дерева за несколько дней (быстрее или медленнее – в зависимости от температуры окружающей среды).

Хочу больше статей:

Оставьте Ваш отзыв

Average rating:   0 reviews

Пропитки для дерева: виды пропиток, назначение

Дерево является живым организмом. При воздействии внешних факторов и климатических явлений целостность структуры дерева нарушается, происходит гниение и последующий выход из строя. Чтобы продлить срок службы дерева, необходима обработка изделия вне зависимости от места использования. Какие существуют виды пропиток для дерева, разберемся в этой статье.

Состав пропитки для дерева

Главное различие пропиток для дерева заключается в качественном составе раствора. Выделяют два противоположных по свойствам состава: органические и водные пропитки для дерева. Преимущества пропитки для дерева на водной основе:

• Отсутствие запаха;
• Безвредность, возможность использовать внутри помещений;
• Быстро высыхает и не требует подготовки основания.

Недостаток водной пропитки для дерева в поверхностном нанесении. Раствор не проникает глубоко внутрь дерева, отчего не может использоваться в местах постоянного контакта с влагой. С пропиткой для дерева на органической основе ситуация наоборот: преимущества органической пропитки в глубинном проникновении и защите при непосредственной близости воды, недостатки органической пропитки в резком запахе и запрете использования в жилом помещении.

Вам могут пригодиться

Виды пропиток для дерева и их назначение

Ключевая классификация пропиток для дерева происходит по назначению конкретного раствора.

Пропитка для дерева от потемнения. Применяется сразу после сруба и зачистки дерева. Препятствует заражению дерева определенным видом грибов, жизнедеятельность которых вызывает потемнение. Не меняет текстуру дерева, уместна в местах, где планируется покрытие прозрачным лаком. Защитные свойства пропитки сохраняются в течение 3-6 месяцев, у редких составов гарантийный срок до 8 месяцев. Если обработать дерево не успели и срубы потемнели, не огорчайтесь, специальные отбеливающие пропитки помогут вернуть дереву светлый первозданный вид. Помните, что даже при обработке изделия, срубы не должны касаться воды или почвы.

Пропитка для дерева от гниения. В течение времени необработанное дерево теряет влагу. Торцевые части деревянного здания иссыхают быстрее центральных и внутренних мест. Благодаря этому дисбалансу, происходит растрескивание дерева с последующим гниением. Пропитки от гниения помогают защитить дерево от потерь жидкости, при этом не происходит нарушения воздухообмена, благодаря чему дерево не гниет, остается здоровым. Дополнительное свойство подобных составов – защита торцевых частей дерева от воздействия влаги с внешней стороны.

Пропитка для ответственных деревянных элементов. Деревянные лаги для монтажа полового покрытия, опоры подвала, нижние конструкции дома – эти элементы несут повышенную нагрузку в виде влажности воздуха и почвы, тяжести конструкций. Защитные пропитки для дерева проникают вглубь структуры, становятся частью дерева и являются невымываемыми. Их задача не декоративная, поэтому они изменяют внешний вид изделия, но обеспечивают длительную и качественную защиту от заражения и разрушения. Не путайте с антисептическими пропитками для дерева, которые обеззараживают, но постепенно вымываются из изделия.

Вам могут пригодиться

Противопожарная пропитка для дерева. Места применения пропитки для дерева с противопожарными свойствами обусловлены повышенным риском возгорания. К таким местам относится кровельная часть здания и межэтажные перегородки. Обработка этих частей дома снизит риски пожара из-за неисправностей проводки, а также защитит от перехода пожара с этажа на этаж в случае возгорания. Составы покрывочного типа (лаки, краски) меняют окрас и текстуру дерева, пропитки не нарушают текстуру, хоть и незначительно меняют цвета. Перед покупкой проверяйте сертификаты качества на выбранную пропитку, подтверждающие повышенную огнеустойчивость.

Декоративная пропитка для дерева. Финишная обработка дерева после применения вышеописанных пропиток. Задача – защита деревянных элементов от ультрафиолетового излучения, вызывающего потемнение, антисептическая обработка, а также придание желаемого внешнего вида деревянной постройке. В продаже представлены декоративные пропитки различных оттенков, они не меняют текстуру дерева, сохраняют положительные качества в течение длительного времени.

Обработка конструкций наружными пропитками для дерева – обязательный этап во время строительства. Не пренебрегайте использованием защитных составов: их отсутствие ведет к разрушению дерева и дополнительным тратам на восстановление изделия.

07.08.2017

Подписаться на рассылку

Состав огнезащитных пропиток для дерева

Дерево – быстро воспламеняемый материал. Если вы планируете строить деревянный дом, надо позаботиться, чтобы он был не только теплый и красивый, но и безопасный. Очень важно при пользовании деревянными конструкциями снизить вероятность их возгорания. Стандарты, имеющиеся у пожарной службы, контролируют допуск таких зданий к пользованию. Обработанная древесина не возгорается, а тлеет, причем, этот процесс прекращается, как только исчезает источник огня Огнезащитные пропитки для дерева не являются стопроцентным средством от пожара. При долгом и интенсивном воздействии огня на деревянную конструкцию опасность возгорания есть. Но данные средства могут обезопасить здание от случайных возгораний, например, от непотушенной сигареты или свечки. Если же разгорелся сильный огонь, то обработанная поверхность воспламенится не сразу, что даст возможность выиграть время и, возможно, даже спасти жизнь. Для того чтобы при неосторожном обращении с огнем деревянный дом не вспыхнул, как спичка, заранее позаботьтесь о безопасности своей семьи. Для этого необходима пропитка деревянных конструкций специальными огнезащитными средствами. Есть несколько таких средств, а также методов самой обработки. Обработанные огнезащитной пропиткой деревянные конструкции не возгораются, а при длительном контакте с огнем только тлеют. Тление прекращается, когда исчезает источник огня. Из чего состоят огнезащитные пропитки для дерева Сегодня существуют две основные группы таких пропиток: на солевой основе, на фосфорорганике. Принцип действия пропиток на солевой основе прост: кристаллы соли в порах древесины не дают распространиться огню по поверхности. Согласно ГОСТам, для высокой эффективности такие составы необходимо наносить методом «глубокой пропитки», что невозможно на готовых строениях. Такие составы обычно не дорогие и достаточно эффективные, но по истечении нескольких лет под внешними воздействиями древесина начинает выделять кристаллы соли наружу, вследствие чего на поверхности могут образоваться «высолы», а эффект огнезащиты снижается. Составы на органической основе действуют на молекулярном уровне, их компоненты связываются химически с целлюлозой и другими составляющими древесины, образуя прочные и, главное, трудновымываемые соединения, которые часто сохраняют свою эффективность более десяти лет. В случае возгорания деревянных конструкций такие пропитки действуют комплексно — они подавляют процессы горения за счет поглощения теплоты окружающей среды (эндотермические превращения), одновременно на поверхности древесины образуется «пенококсовая шуба», которая не позволяет огню распространиться по поверхности деревянных конструкций. В состав всех современных огнезащитных пропиток деревянных конструкций входят биоцидные компоненты, которые препятствуют образованию на поверхности древесины плесени, грибков и других вредных для здоровья микроорганизмов. Расход, способы и условия нанесения огнезащитных пропиток Огнезащитные пропитки в случае возникновения пожара помогут выиграть время и, возможно, сохранить чью-то жизнь Солевые составы в среднем наносят только на предварительно высушенную древесину несколькими слоями, при этом после нанесения каждого слоя конструкцию нужно сушить при температуре от +50 °С как минимум три-четыре часа. Средний расход составляет 0,5 л на м2. Составы на основе органики хоть и дороже при закупке, но их расход около 0,3 л на м2, при этом можно экономить и на затратах на трудоемкость, ведь работы можно производить практически всесезонно даже при температуре около -10–15° С. При обработке обледеневшей древесины состав должен быть комнатной температуры. Правила предосторожности при нанесении огнезащитной пропитки для дерева При нанесении огнезащитных составов необходимо соблюдать некоторые правила. К приобретаемым составам должны прилагаться сертификаты, подтверждающие их испытания и соответствие стандартам. Работу должны выполнять специалисты. А на саму деятельность должна иметься лицензия. Пропитка осуществляется следующими способами: средство наносится кисточкой или валиком; производится опрыскивание поверхности; древесина погружается в раствор; конструкция пропитывается под давлением. Обрабатываемая поверхность обязательно должна быть чистой. Важно, чтобы влажность помещения не превышала 15 %. В самом помещении должна быть хорошая вентиляция, а во время выполнения работ должны соблюдаться требования санитарной безопасности. Необходимо, чтобы специалисты использовали средства индивидуальной защиты.

Антисептик для дерева своими руками: состав, как сделать

Антисептический раствор для древесины защищает поверхность досок, брусьев и других деревянных изделий от воздействия грибков, водорослей, бактерий и насекомых. Уничтожать и отпугивать данные живые организмы требуется регулярно, потому что своей деятельностью они ускоряют процесс разрушения материала, приводя изделия в негодность. Существует множество антисептиков, различающихся по действию и составу.

Как биологические факторы разрушают древесную структуру

Основное пагубное влияние грибов на древесину в том, что данный вид организмов прорастает во все ткани, образуя грибницу. Поселиться в стволе дерева они могут в лесу, попав на поверхность в виде спор, на месте распила или в процессе эксплуатации готовых изделий из натурального материала. Грибковое поражение активно распространяется в теплых мокрых условиях с отсутствием воздухообмена. Наиболее благоприятная температура для развития организмов – до 20 °C, а влажность – около 75 %. Водорослям требуются аналогичные условия для заражения дерева, но они не проникают внутрь ствола. Перечисленные организмы питаются древесиной, снижая ее плотность и прочность.

На древесину пагубно влияет грибок

Бактерии поселяются на дереве в ограниченном пространстве, потому что активно передвигаться по стволу не могут. Своей жизнедеятельностью они вызывают процессы гниения. Размножаются бактерии только в условиях повышенной влажности. Многие насекомые, как и микроорганизмы, разрушают древесину, питаясь ей или живя в стволе. Из вредителей этой группы наиболее опасны мебельные точильщики, термиты, дровосеки, короеды.

Виды антисептиков – разбираемся в классификации

Встречаются промышленные и самодельные составы для пропитки. Антисептик для древесины можно сделать своими руками, используя масло, органические вещества и воду. Лучше подбирать состав в зависимости от типа материала. Предпочтительнее, чтобы пропитка для дерева, смешанная своими руками, содержала натуральные экологические компоненты. Такие средства не принесут вреда материалу.

Грунтовочный состав предназначен для предварительной обработки поверхности дерева, чтобы уменьшить расход антисептического раствора, лака или краски. Кроме этого, такая пропитка выравнивает древесину и обеспечивает более качественное нанесение последующих слоев. Многие грунтовочные составы предотвращают проникновение воды в материал. С целью окрашивания деревянных изделий поверхности пропитывают цветными жидкостями. Морилка придает древесине цвет различной интенсивности, в зависимости от количества слоев, а кроме этого, подчеркивает фактуру материала.

Многофункциональные растворы работают в нескольких направлениях:

1. защищают древесину от высоких температур;
2. предотвращают разрушающее действие биологических факторов.

Составы на основе органических растворителей сохнут долго – два-три дня. Антисептики на водной основе, сделанные своими руками или приобретенные в готовом виде, на дерево наносятся проще, а обработанные поверхности высыхают значительно быстрее – за считаные часы.

Особенности применения составов и подбор инструментария

Состав для пропитки рекомендуем наносить на очищенную от мусора и грязи, отшлифованную поверхность дерева. Температура воздуха при работе должна быть не ниже 5 °C, а относительная влажность – до 80 %. Обрабатывая поверхность, соблюдайте правила пожарной безопасности, потому что для составления смеси используются горючие материалы. Кроме этого, нужно одевать респиратор из-за того, что некоторые вещества испаряются. Если в помещении высокий уровень влажности воздуха, и на стенах конденсируется влага (в саунах, ванных комнатах), то антисептическую пропитку деревянных поверхностей рекомендуем проводить два-три раза в течение года.

Перед нанесением состава поверхность надо очистить и отшлифовать

Для обработки банных помещений разработаны специальные составы, образующие на древесной поверхности толстую, прочную пленку для защиты. Если обработка проведена качественно, с применением такого средства, то последующую пропитку разрешено проводить через 3-4 года. При повторном очередном пропитывании дерева предыдущий слой антисептика нужно тщательно зачищать и отшлифовать. После нанесения раствора, содержащего масло или имеющего водную основу, нанесите лессирующий состав. Он обеспечит дополнительную защиту от вредителей и придаст декоративный вид поверхности дерева.

Для работы понадобятся следующие инструменты:

• нитроразбавитель;
• кисть;
• латунная щетка;
• распылитель для краски;
• валик;
• лак.

Биоциды для древесины – как использовать дома?

Количество натуральных средств для обработки постоянно увеличивается. Их состав может отличаться в зависимости от того, какие поверхности нужно пропитать. Основная причина такого разнообразия – потребность человека находиться в безопасных для здоровья условиях. Использование природных пропиток не ограничено, поэтому люди с различными недугами (аллергией, астмой) могут спокойно находиться в помещениях с таким покрытием.

Уберечь дерево от вредоносной деятельности паразитов и микроорганизмов помогает применение консервантов. К активным компонентам относятся:

1. медь;
2. цинк;
3. хром;
4. бор;
5. фтор.

После обработки маслянистым антисептиком окрашивать древесину сложно

Такие пропитки доступны для изготовления своими руками дома и просты в применении. Наиболее доступный способ сделать раствор – это приобрести антисептический концентрат, высыпать состав в емкость и, тщательно размешивая, залить водой.

Природные воски и жиры защищают поверхность дерева от воздействия температуры, перемены погоды и влаги. Масло пропитывает материал, создавая непроницаемый слой для жидкостей и газов. Данная преграда эффективно защищает деревянные изделия. Чаще для пропитки используется льняное масло. Состав, содержащий его, натурален и безвреден. Льняное масло добавляют в растворы для внутренних и наружных работ. Оно быстро испаряется с поверхности, окисляясь и образуя прочную пленку. Данное масло придает древесине естественный красивый оттенок.

После обработки маслянистым антисептиком последующее окрашивание древесины затруднительно. Поэтому такой вариант пропитки подходит для садовой мебели, открытых беседок или бань с внешней стороны.

Самостоятельное изготовление раствора – переходим к делу

Компоненты в составе раствора, изготовленного в домашних условиях, могут быть самыми разными. Для первого рецепта нужно взять:

1. битум;
2. масляную эмаль;
3. солярку;
4. лак по грунтовке.

Влейте битумный раствор в металлическое ведро или другую удобную тару. Поставьте на огонь и дождитесь закипания. Учтите, что компоненты пропитки пожароопасные. Затем снимите с нагрева и небольшими порциями вливайте солярку до тех пор, пока смесь не станет текучей. Если масса очень вязкая, то добавьте еще какое-то количество солярки. Готовая смесь не должна затвердевать при остывании. Данный антисептик способен проникнуть внутрь древесины на глубину до 6 мм, эффективно предотвращая колонизацию вредителями. Чтобы покрытие сохло быстрей, возьмите бензин вместо солярки.

Для второго рецепта понадобится:

1. очищенная вода;
2. фторид натрия;
3. распылитель для краски;
4. масло, лак или натуральный воск.

Смешайте фторид натрия с водой до получения однородного густого раствора. Затем перелейте смесь в распылитель, установив давление, достаточное для выбрасывания жидкости. Нанесите антисептик на предварительно очищенную поверхность дерева. Сверху изделие покройте воском, лаком или маслом.

Многие из современных составов для пропитки древесины защищают не только от вредоносных организмов и процессов гниения, но и от возгорания, выцветания и растрескивания под воздействием ультрафиолетовых лучей и перемены погоды. Соблюдая правила обработки древесины, можно продлить срок службы изделий, обезопасив себя и  близких от контакта с грибками и другими организмами.

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Опасности, связанные с горением древесины, пропитанной определенными химическими соединениями

1. Введение

Деревянные изделия используются во всех сферах жизни. Они используются в качестве строительных и декоративных материалов, источника энергии или исходного материала для производства других элементов. В зависимости от потребности используются различные породы дерева, которые можно дополнительно подвергнуть химической обработке.

Древесина — это органический материал, подверженный воздействию многих вредных биотических и абиотических факторов, таких как грибки, насекомые, термиты, и внешних условий, включая повреждение водой, УФ-излучением и огнем.В некоторых случаях требуется дополнительная защита древесины, чтобы защитить деревянный материал от этих вредных воздействий и продлить срок его службы [1,2]. Кроме того, возрастающие требования, предъявляемые к продуктам в их области использования, включая, например, долговечность, цвета и возможность их использования для различных целей, означают, что изделия из дерева и соответствующим образом модифицированные, включая пропитанные товары, становятся все более популярными. важно на рынке. Промышленная обработка защитными химическими соединениями — наиболее распространенный метод защиты древесины от повреждений.Используемые химические вещества проникают в древесину, что продлевает срок службы древесины и деревянных изделий [1,3,4,5]. Однако следует отметить, что составы, которые используются для пропитки и защиты древесины и изделий из древесины, подпадают под действие правовых норм, действующих в любой конкретной области. В случае стран Европейского Союза правовая основа в этом отношении:

• Регламент (ЕС) № 1907/2006 Европейского парламента и Совета от 18 декабря 2006 г. о регистрации, оценке, разрешении и ограничении использования химических веществ. (REACH) подпадает под действие Европейского химического агентства, изменяющихся требований 1999/45 / EC и отмены Совета (EEC) № 793/93 и Комиссии (EC) № 1488/94, а также Директив Совета 76/769 / EEC и Директивы Комиссии 91/155 / EEC, 93/67 / EEC, 93/105 / EC и 2000/21 / EC,

• Регламент (ЕС) № 1272/2008 Европейского парламента и Совета от 16 декабря 2008 г. по классификации, маркировке и упаковке веществ и смесей, изменяющих и отменяющих Директивы 67/548 / EEC и 1999/45 / EC и изменяющие Регламент (EC)) No.1907/2006 и

• Регламент (ЕС) № 528/2012 Европейского парламента и Совета от 22 мая 2012 г. относительно выпуска на рынок и использования биоцидных продуктов.

Требования в этом отношении важны из-за возможности контакта во время машинной пропитки или самостоятельно, человеком. Консерванты для древесины относятся к группе из 23 различных типов биоцидов, указанных в Директиве о биоцидах [6]. В группу активных веществ включены, среди прочего, 4,5-дихлор-2-октил-2H-изотиазол-3-он (DCOIT), хлорид алкил (C12-16) диметилбензиламмония — C12-16 ADBAC, основной карбонат меди. , борная кислота, оксид бора, DDAкарбонат, цианистый водород, тетраборат динатрия, оксид меди (II), гидроксид меди и креозот.Однако биоцидные продукты могут воздействовать не только на вредные организмы, но и на людей, окружающую среду и исчезающие виды. Активные вещества могут быть канцерогенными, токсичными для репродуктивной системы или нарушать работу эндокринной системы. Особенно уязвимы дети и беременные женщины [6]. Кроме того, каждая страна имеет свои собственные внутренние правила и положения, включая требования к утверждениям, сертификации и техническим утверждениям продукции, которым должны соответствовать производители. Требования касаются вопросов безопасного использования агентов, их стабильности и реакционной способности, количественных и качественных характеристик, а также токсичности.

2. Химия деревянных материалов

Древесина состоит по общей массе более чем на 99% из органических веществ, включая целлюлозу, лигнин и гемицеллюлозу. Абсолютно сухая древесина в среднем содержит 49% углерода, 44% кислорода, 6% водорода и 0,1–0,3% азота [7]. Остальные составляют неорганические соединения, состоящие из кальция, калия, натрия, магния и других элементов. Полисахариды, такие как целлюлоза и гемицеллюлоза, и лигнин, относятся к биополимерам с различной степенью полимеризации.Таким образом, они обладают разными свойствами, как химическими, так и физическими. Из целлюлозы образуются микроволокна, среди которых лигнин, гемицеллюлоза и вода. Помимо основных органических веществ, натуральное дерево, в зависимости от породы, также содержит относительно небольшое количество экстрактивных веществ, таких как дубильные вещества, смолы, пектины, жиры. растворим в воде, спирте и эфире. Стены деревянных домов из сосны и ели содержат активные вещества, такие как фитоциды, которые могут защитить человека от грибков, бактерий и вирусов и, таким образом, от инфекционных заболеваний [8].Разнообразные требования к качеству и долговечности древесины, а также разнообразие пород древесины, требующих различных способов обращения, означают, что на рынке доступен целый ряд различных веществ. Дополнительное важное значение имеет возможность использования деревянных изделий внутри или снаружи, на промышленных предприятиях во время технологических процессов при производстве данного продукта или индивидуально во время использования. Например, солевые пропитки используются для защиты от влаги, ультрафиолетовых лучей и вредителей, для защиты конструкционной древесины от насекомых, грибков и огня; препараты-растворители и красящие пропитки — фунгициды и инсектициды; а пропитки на водной основе обеспечивают защиту от влаги, насекомых и микроорганизмов.Для улучшения свойств в области реакции на огонь используются, например, соединения бора, а для защиты древесины от грибков, насекомых и термитов используются активные вещества, такие как медь и хром (таблица 1). Согласно отчету, европейская деревообрабатывающая промышленность ежегодно производит около 6,5 миллионов м. который был представлен Salminen et al.[23]. При рассмотрении различных типов пропитки было обнаружено, что задействовано не более 71% водорастворимых продуктов, и определенно меньше, потому что только 18% представляют собой продукты на основе растворителей. Креозот пропитан до 11% этих продуктов [23]. Следует отметить, что эти вещества должны использоваться в соответствии с применимыми стандартами ЕС, которые определяют пять классов использования пропитывающих агентов, чтобы гарантировать долговечность продуктов [23]. В соответствии с этими стандартами, пропиточные агенты, например, класса 1, могут использоваться в ситуациях, когда древесина или изделия на ее основе покрыты и не подвергаются воздействию погодных условий и замачивания.В случае пропиток класса 2 они могут использоваться для изделий под навесом и не подверженных воздействию погодных условий, но там, где высокая влажность окружающей среды может привести к спорадическим, но не постоянным, смачиваниям. Пропитку класса 3 следует использовать, когда продукт не покрыт, и он не контактирует с землей и, таким образом, подвергается воздействию погодных условий или защищен от погодных условий, но может намокнуть. Что касается пропиток класса 4, они используются, когда продукт находится в контакте с почвой или пресной водой и, следовательно, постоянно подвергается смачиванию.Однако класс 5 следует использовать, когда древесина или изделия на ее основе постоянно подвергаются воздействию соленой воды [23,24,25]. Антипирены должны улучшать свои огнестойкие свойства без ухудшения характеристик материала. Эффективный антипирен должен иметь значительную стойкость к воспламенению, способствовать снижению интенсивности горения и уменьшать скорость дымообразования; и продукты сгорания должны иметь как можно более низкую токсичность. Характеристики и внешний вид должны соответствовать области применения и не должны существенно влиять на стоимость продукта [1,25,26].Вещества, такие как соли аммиака, фосфор и соединения бора, добавляются для уменьшения воспламеняемости древесины. Добавки вводятся для изменения механизма процесса пиролиза. Целлюлоза в идеальных условиях разлагается на уголь и воду, и добавление соответствующих агентов снижает воспламеняемость за счет уменьшения количества горящих продуктов пиролиза, тем самым уменьшая количество тепла, выделяемого продуктом. Добавки реагируют с гидроксильной группой целлюлозы C6, что приводит к образованию двойной связи C5 = C6.Реакции происходят в процессе дегидратации или этерификации. Антипирены также могут замедлять реакции пиролиза и стабилизировать химические структуры древесины от разложения, такие как сульфат алюминия, который при добавлении к древесине образует связи между молекулами целлюлозы при повышенных температурах, предотвращая тем самым термическое разложение [1,27]. Esmailpour et al. [28] проверили огнестойкие свойства, то есть время до начала возгорания, время до начала свечения, время обратного затемнения, время просверливания, обожженную область и потерю веса, включая образцы. из древесины бука, пропитанной графеном или нановолластонитом (NW), с использованием краски на водной основе.Исследования проводились с целью улучшения влияния графена на время до начала воспламенения и свечения. Графен характеризуется очень низкой склонностью к реакции с кислородом, а также высокой и низкой теплопроводностью в плоскости и поперечном сечении. Таким образом, графен имеет большой потенциал для использования в качестве антипирена в твердых породах древесины [28]. Следует отметить, что в зависимости от химической пропитки мы получаем разные результаты в зависимости от индивидуальных свойств древесины и древесных материалов. , включая воспламеняемость, и даже сам процесс горения.Парафин, стирол, метилметакрилат и изоцианат — все материалы, которые увеличивают стабильность размеров и улучшают гидрофобную эффективность, влияют на воспламеняемость деревянных изделий, что приводит к увеличению этого параметра [1,29,30]. Пропитки, такие как TiO ₂ , WO ₃ или CaSiO ₃ , проникают в структуру древесины и заполняют поры и ареоловые ямы, что влияет как на количество воды, абсорбированной в равновесном состоянии, так и на кинетику сорбция воды [31].Однако следует добавить, что огнестойкие химические вещества оказывают некоторое негативное влияние на физико-механические свойства древесных материалов [1,29]. Одним из веществ, используемых для пропитки древесины, является креозот, смесь каменноугольной смолы, состоящая, в частности, из соединений из группы фенолов, крезолов и ксиленолов в различных соотношениях в зависимости от используемого производственного процесса [32]. Креозот обычно используется на железнодорожных заводах и опорах. Частицы меди, которые содержатся в пропиточных средствах, таких как микронизированный азол меди (MCA) и микронизированная четвертичная медь (MCQ), настолько малы, что заполняют небольшие отверстия в структуре древесины и накапливаются в древесине, не связываясь химически [ 33].Исследования, проведенные Platten et al. [33] показали, что древесина, обработанная MCA, содержала медь, в основном в форме карбоната меди. Однако он также может присутствовать в других формах, включая медноорганические комплексы, или в форме частиц различного размера [33], что влияет на их химическую и биологическую активность. Альтернативы химическим веществам, которые используются для снижения воспламеняемости древесины, включают натуральные и экологически чистые материалы, промышленные побочные продукты, а также сельскохозяйственные и пищевые отходы.Разрабатываются вспучивающиеся покрытия, содержащие бионаполнители, вещества на биологической основе, такие как имбирь и кофейная шелуха, яичная скорлупа, моллюски, сапонин чая и органически модифицированный монтмориллонит (ММТ) [34].

3. Процессы сжигания пламенем и тлеющим огнем

Деревянные и древесные продукты на основе древесины выделяют в окружающую среду различные соединения, состав которых зависит от типа и химического состава материала, а также от внешних факторов, включая температуру. , доступ кислорода и присутствие других веществ, таких как радикалы и катализаторы.Все эти элементы определяют тип процесса горения, который может включать в себя такие процессы, как тление (беспламенное горение) или горение с образованием пламени (пламенное горение). Беспламенное горение, например тление, является одним из медленных процессов, происходящих при относительно низких температурах, и это наиболее устойчивый тип явления горения, характеризующийся отсутствием пламени, и поэтому представляет угрозу для безопасности и окружающей среды. Тление — одна из основных причин смерти при пожарах в квартирах, а также источник проблем безопасности на рабочих местах и ​​в других ситуациях, когда сжигаются биомасса и торф, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды [35,36,37,38,39].Поскольку тление является медленным и продолжительным процессом, тлеющие пожары могут привести к увеличению теплопередачи и попаданию загрязняющих веществ в почву в течение гораздо более длительного периода времени [37,38,39]. В случае движения фронта тления в направлении потока окислителя свежий окислитель протекает через обугленный слой и вступает в реакцию в зоне воспламенения, в результате чего реакции окисления происходят в задней части зоны воспламенения, а пиролиз — в передней части. . В обратном случае окислитель проходит через первичное топливо и вступает в реакцию в зоне тления.В результате реакции окисления и пиролиза протекают примерно в одном месте [40]. И тление, и горение пламенем происходят от того же процесса, что и пиролиз. Однако беспламенное горение — это гетерогенная реакция горючего материала с окислителем, а горение пламенем — это гомогенная реакция газообразного топлива с окислителем, который выделяет больше высокая температура. Следует помнить, что для каждого твердого материала может происходить как тление, так и пламенное горение, и один процесс также может приводить к другому [35,36,37].В определенных условиях может развиться быстрое окисление, причем за очень короткое время, то есть взрыв. Беспламенное горение относится к горючему материалу в твердом состоянии, например, древесине, и обычно происходит при более низких температурах и более низкой скорости. Среди таких веществ продукты частичного окисления углерода преобладают по сравнению с составом продуктов пламенного горения. С другой стороны, пламенное горение связано с процессом горения легковоспламеняющейся летучей фазы и имеет место во время горения веществ, которые становятся летучими при нагревании.Это явление в основном характерно для органических материалов, которые разлагаются из-за повышения температуры и выделяют легковоспламеняющиеся пары и газы. Горящие газы и пары над поверхностью горючего материала создают пламя. Сочетанию горючего материала с кислородом предшествует термическое разложение молекул на атомы, которые легче реагируют. Материалы, содержащие органический углерод, горят, но, в зависимости от условий, это может быть инициировано соответствующими внешними источниками воспламенения, например.g., открытое пламя, искра, горячая поверхность или самовозгорание материала. Воспламенение относится к равномерному нагреванию горючего материала до температуры, при которой он самовоспламеняется во всей массе без участия так называемого точечного энергетического стимула. В случае воспламенения имеется ссылка на воспламенение горючей смеси. с точечным энергетическим стимулом [41]. Этот процесс происходит в ограниченном пространстве, при этом фронт пламени автоматически распространяется на остальной материал, и это также относится к легковоспламеняющимся жидкостям.Последним типом кондиционирующего фактора курения является самовоспламенение, которое представляет собой экзотермический процесс, происходящий в результате биологических, физических или химических изменений. Создаваемое таким образом тепло вызывает возгорание материала. Среди веществ, наиболее часто анализируемых при пожарах, являются деревянные материалы, которые под воздействием повышения температуры (пиролиза) подвергаются термическому разложению с выделением большого количества летучих веществ. На поверхности древесины образуется нежное углеродное покрытие, которое отличается накаленным светом.Процесс горения древесины строго зависит от ее состава, конструкции и фрагментации. Что важно, пыль может гореть пламенем, беспламенным горением и, в случае детонации, также взрывоопасным [42]. В зависимости от состава материала выделяется разное количество тепла, что влияет на стадию процесса горения. . Также могут образовываться различные продукты, определяющие последующий процесс горения. В зависимости от наличия соединений может произойти плавление, испарение, разложение, окисление, воспаление или курение [42].Выбрасываются соединения, которые имеют различную химическую природу и биологическую активность и, таким образом, оказывают различное воздействие на человека и окружающую среду в зависимости от стадии. Рассеянные мелкие газообразные и твердые частицы возникают в результате сгорания органических материалов, что придает им характерный цвет, запах, вкус, плотность и токсичность, а также их способность проникать в окружающую среду и перемещаться в ней, создавая дым. В случае тех же деревянных изделий, но пропитанных другими химикатами, другие вещества, более или менее токсичные, будут выбрасываться в окружающую среду.Таким образом, дым синего, белого или желтого цветов с горьким или сладким вкусом указывает на присутствие ядовитых веществ. Продукты сгорания включают летучие вещества сгорания, такие как оксиды углерода, метан, водород, сероводород и диоксид серы, а также твердые продукты сгорания, такие как сажа, зола и шлак, которые различаются по составу и свойствам. а химические вещества, используемые для пропитки древесины и деревянных изделий, отрицательно влияют на качество воздуха, вызывая ухудшение состояния окружающей среды и создавая угрозу здоровью людей и других организмов.По данным Европейского агентства по окружающей среде, загрязнение атмосферного воздуха является самой большой угрозой для населения, ежегодно вызывая около 400 000 преждевременных смертей в Европе [43]. Энергетическая бедность часто является основным фактором сжигания древесины и деревянных изделий, пропитанных различными химическими веществами, в малоэффективных печах для отопления домов. Такая ситуация приводит к высокому воздействию твердых частиц (ТЧ) и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) на население с низким доходом [43], а также других соединений, образующихся в результате сгорания пропитывающих веществ при низких температурах, таких как тяжелые металлы.Следовательно, пропитанная древесина и производные продукты не должны сжигаться в неконтролируемых условиях, но они должны пройти соответствующие процессы, включая сегрегацию и переработку / утилизацию. Пропитанные деревянные изделия из-за добавок, таких как тяжелые металлы, такие как As и Cu, или канцерогенных веществ. такие соединения, как креозотовое масло и некоторые полициклические ароматические углеводороды, представляют собой опасные отходы, и на них должны распространяться меры, направленные на опасные отходы. Одним из примеров являются отходы, образующиеся при модернизации железнодорожных путей, такие как пропитанные шпалы.С древесиной, полученной из таких отходов, можно обращаться путем хранения в местах, подходящих для опасных отходов, путем сжигания или другой химической или биологической обработки. Однако его нельзя использовать в помещении, он не должен контактировать с кожей [44]. Следует отметить, что использованные и пропитанные различными химическими соединениями древесные отходы классифицируются как опасные отходы и требуют соответствующего обращения. Горение возможно только в правильно подготовленных установках из-за выброса вредных веществ.В каждой стране, а также в зонах особой защиты, таких как рекреационные зоны, зоны особой защиты и приграничные регионы, действуют правила обращения с опасными отходами. Для Европейского Союза классификация отходов основана на Европейском списке отходов (Решение Комиссии 2000/532 / EC — консолидированная версия) и Приложении III к Директиве 2008/98 / EC (консолидированная версия). Свойства, которые делают отходы опасными, изложены в Приложении III к Директиве 2008/98 / EC, и они дополнительно определены Решением 2000/532 / EC, устанавливающим Список отходов, с последними поправками, внесенными Решением Комиссии 2014/955 / EU. [45].С другой стороны, Агентство по окружающей среде опубликовало Руководство: Классификация древесных отходов из смешанных источников древесных отходов: RPS 207 в мае 2020 года, в котором говорится, что обработанные древесные отходы — это любые древесные отходы, обработанная древесина или древесное топливо, которые содержат в любом количестве: древесина, которая была консервирована, покрыта лаком, покрыта, окрашена или подвергалась воздействию химикатов [46]. Однако выброс продуктов сгорания древесины, пропитанной различными химическими соединениями, связан не только с неправильным обращением с древесиной как с отходами.Риск также связан с ситуациями неконтролируемого возгорания, такими как пожары. Кроме того, в следующей главе этого исследования показано, почему так важно правильно обращаться с этим типом материалов.

4. Выбросы загрязняющих веществ и методы измерения

Характеристики выбросов загрязняющих веществ, образующихся при сжигании пропитанной древесины, зависят от типа пропитки и условий горения. Как известно, в процессе тления необработанной древесины выделяется гораздо большее количество токсичных газов, в том числе CO, по сравнению с пламенем такой древесины [47].Карпович и др. [48] ​​провели подробные испытания на токсичность, основанные на измерениях выделения CO во время тления и горения сосновой древесины, тестируя как пропитанные антипиреном, так и непропитанные образцы. Было обнаружено, что во время тления выделение CO из обработанной древесины сосны было выше в первые секунды испытаний по сравнению с выбросом CO из необработанной тлеющей древесины сосны. Во время испытаний количество CO, выделяющегося из пропитанных образцов, незначительно варьировалось, в то время как выбросы CO из непропитанных образцов заметно увеличивались.Кроме того, сравнивая результаты измерений для обработанной и необработанной древесины сосны, можно констатировать, что общий выброс CO из обработанной древесины сосны был более чем в четыре раза выше по сравнению с результатами, полученными для непропитанных образцов. . При неполном сгорании древесины, помимо СО, выделяются другие продукты сгорания — метанол, формальдегид и уксусная кислота, а также более сложные продукты деполимеризации лигноцеллюлозных структур древесины [49].В зависимости от типа древесины полициклические ароматические соединения (ПАУ) [50,51], полихлорированные бифенилы (ПХБ) [52], полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД) и полихлорированные дибензофураны (ПХДФ) [51,52,53, 54] также могут выделяться. Согласно требованиям законодательства, пропитки, используемые для защиты древесины, особенно подверженной воздействию погодных условий, не должны выделять токсичные продукты во время термического разложения при высоких температурах [55]. Однако состав загрязняющих веществ, выделяемых при пропитке древесины, обычно отличается от состава непропитанной древесины.В зависимости от типа пропитки во время процессов горения могут иметь место различные реакции, в том числе катализируемые ионами металлов и атомами, содержащимися в пропитке, особенно те, которые предназначены для защиты от микробного и грибкового поражения. Влияние различных условий горения во время процессов пламенного и тлеющего горения пропитанной древесины на состав продуктов горения очевидно. До конца 20 века использовались пропитки для древесины на основе хрома и мышьяка.Ситуация изменилась с появлением правил, запрещающих использование соединений мышьяка для пропитки древесины [4,56,57]. Однако проблема использования древесины, пропитанной такими пропитками и, прежде всего, хромированным арсенатом меди (CCA), все еще остается. Химические вещества, используемые для консервирования, относительно просты; однако неорганические реакции, происходящие в процессе консервации древесины, способствуют образованию сложных неорганических соединений и комплексов [58,59]. Helsen et al. [60] обнаружили, что чистый As ₂ O ₅ aq не разлагается и не улетучивается при температурах ниже 500 ° C.Однако мышьяк выделяется уже при 320 ° C из-за пиролиза древесины, обработанной CCA. Было также обнаружено, что, хотя мышьяк присутствует в древесине в пятизначном состоянии, As (III) присутствует в остатке пиролиза. Таким образом, присутствие паров древесины, обугливания и пиролиза влияет на термическое поведение оксидов азота [60]. Сжигание древесины, пропитанной соединениями мышьяка, вызывает выделение мышьяка в количествах, зависящих от условий этого процесса. McMahon et al. [61] сообщают, что 13–27%, 22–44% и 70–77% мышьяка выделяется при температурах 400, 800 и 1000 ° C соответственно [61].Подобные значения были подтверждены другими авторами [62,63]. Kakitani et al. [64], основанный на детальном пиролизе древесины, пропитанной CCA, обнаружил, что в зависимости от выдержки таких древесных отходов существует два режима выделения мышьяка. Образцы, пропитанные CCA, высушенные в течение 21 дня при комнатной температуре и измельченные до размера частиц менее 20 меш, подвергали пиролизу в атмосфере N ₂ в диапазоне температур от 135 до 500 ° C и в течение времени от 0 до 60 минут. Кроме того, часть измельченной древесины была отожжена при 60 ° C, чтобы добиться полного превращения соединений мышьяка, что привело к иммобилизации мышьяка в древесине [64].Перед пиролизом было подтверждено, что оба образца древесины содержали одинаковое количество мышьяка. Введение CCA в структуру древесины сопровождалось восстановлением Cr ⁺⁶ до Cr ⁺³ с последующей реакцией восстановленного хрома с As ₂ O ₅ . В результате этой реакции образовалась малорастворимая соль CrAsO ₄ [65,66]. Описанный процесс не прошел полностью, и в выдержанной древесине могло остаться некоторое количество непрореагировавшего As ₂ O ₅ , которое было бы преобразовано в As ₂ O ₃ на начальной стадии пиролиза [58] .В отожженной древесине весь мышьяк присутствует в форме CrAsO ₄ , разлагающегося на As ₂ O _{5 ,} и восстанавливающегося во время пиролиза до As ₂ O _{3 ,} с его последующее разделение как As ₄ O ₆ , при температуре около 400–500 ° C. Чтобы уменьшить выделение мышьяка во время пиролиза, древесина, пропитанная CCA, должна подвергаться тщательному пиролизу при температурах около 300–350 ° C, только если содержание непрореагировавшего соединения мышьяка низкое.В последующие годы были разработаны методы утилизации древесины, пропитанной CCA, для уменьшения выделения мышьяка посредством низкотемпературного пиролиза [67,68,69], а также путем включения сорбирующего соединения [70]. Keskin et al. [71] обнаружили, что тип пропитки определяет способ горения, включая время горения и наличие или отсутствие пламени или свечения; таким образом, также продукты сгорания. Образцы древесины для испытаний, которые были приготовлены из материалов древесины рябины, были пропитаны Tanalith-E, Vacsol-Azure, Imersol-Aqua и соединениями бора (боракс и борная кислота).Время горения составляло от 4,112 до 6,888 мин. для образцов, пропитанных в последовательности Vacsol Azure, Tanalith-E, Boricacid, Imersol Aqua и Borax, и при 3,110 мин. время горения контрольных образцов. Самая высокая температура горения была получена для материалов, пропитанных Imersol Aqua (458,686 ° C), а самая низкая — для Borax (439,023 ° C). Также было обнаружено, что борная кислота снижает потери материала при горении, что указывает на то, что пропитка бором увеличивает температуру горения и обеспечивает дополнительную огнестойкость и безопасность [71].Наиболее эффективные препараты из огнеупорных древесных материалов содержат галогены. Таким образом, при горении могут образовываться токсичные и раздражающие газообразные продукты [34]. Aqlibous et al. [34] провели исследования воспламеняемости и горения древесины хвойных пород, обработанной вспучивающимися покрытиями, которые содержали различные соотношения промышленных наполнителей, TiO ₂ и Al (OH) ₃ , и / или бионаполнителей, яичной скорлупы и золы рисовой шелухи. . Огнезащитный эффект образцов является результатом разложения используемых добавок, как в случае Al (OH) ₃ , из которого выделяются водяной пар и Al ₂ O ₃ .Образующийся триоксид алюминия способствует образованию защитного слоя, способствует окислению карбонизирующего углерода и увеличивает образование водяного пара, диоксида углерода и монооксида углерода. Количество выбросов варьировалось в зависимости от ингредиентов, используемых в покрытиях, и теплового потока, которому они подвергались [34]. Неорганические соли, такие как (NH ₄ ) ₂ HPO ₄ и K ₂ HPO ₄ , когда они легированы древесиной, уменьшают межмолекулярные взаимодействия и взаимодействия между цепями и изменяют их кристалличность.Однако все соли аммония являются возможными источниками аммиака [72]. Для обработки древесины был разработан ряд альтернативных пропиток: азол бора меди (CBA), щелочные четвертичные соли меди (ACQS) [73] и хлорированные пестициды. которые являются аналогами встречающегося в природе соединения пиретрума в некоторых растениях семейства астровых, особенно в Chrysanthemum cineraria folium. Защитные пропитки, содержащие эти вещества, разрешены к применению. Однако исследования влияния этих препаратов на выбросы продуктов сгорания показали, что они могут вносить вклад в выбросы диоксинов и фуранов — см. Рисунок 1.Пожары в древесине, пропитанной консервантами на основе меди, могут увеличить количество ПХДД / Ф. Образованию ПХДД и ПХДФ во время пожаров способствует низкотемпературное горение с ограниченным поступлением кислорода. ПХДД и ПХДФ могут образовываться различными реакциями в зависимости от степени окисления меди и условий горения, как подробно показано в таблице 2. Каталитический эффект иона Cu (II) в форме CuO и CuCl ₂ был наиболее тщательно протестированы. Результаты экспериментов показывают, что Cu (II) участвует в различных стадиях образования ПХДД / Ф.Эффективность CuCl ₂ объясняется склонностью меди к взаимодействию кислорода, что снижает температуру экзотермического окисления за счет хлорирования углерода. Каталитическая эффективность ряда солей CuO, CuSO ₄ , Al ₂ O ₃ , AlCl ₃ , Fe ₂ O ₃ , NaCl и KCl в образовании связей C-Cl , и содействие разложению углерода, также были протестированы [79]. Было обнаружено, что медь всегда является наиболее эффективным металлом для катализатора образования ПХДД и ПХДФ.Механизм можно описать как образование связей углерод-хлор с последующим окислением углеродной матрицы и улетучиванием хлорированных ароматических углеводородов [80]. Эффект осаждения CuO на диоксиде кремния для увеличения поверхности контакта, который может положительно сказаться на эффективности пиролиза хлорфенола [75], был протестирован с целью увеличения каталитической активности. Can et al. [1] исследовали влияние вещества под названием Firetex на улучшение огнестойкости материалов, пропитанных медью, т.е.е., ACQ и CuA. Образцы пихты (Abiesnordmanniana subsp. Bornmulleriana) обрабатывали азолом меди (Tanalith E-3492) и медно-аммониевой кислотой (ACQ) в концентрации 2,4% и Firetex (FT) в концентрации 100% в пяти различных образцах. , которые характеризовались различным соотношением индивидуальных пропиток. Полученные результаты испытаний показали, что наибольшее снижение массы — до 100% — наблюдалось для непропитанного контрольного образца и образца, пропитанного соединениями ACQ и CuA, а наименьшее — для образца, пропитанного только Firetex (17.15%). Наибольшая температура (479,63 ° C) наблюдалась для образцов, пропитанных CuA. Кроме того, пропитка Firetex методом полных ячеек способствовала снижению температуры в среднем на 80% [1]. Также было обнаружено, что критический фактор в образовании ПХДД / Ф при горении древесина была температурой, при которой происходило горение — см. рис. 2.

Образованию ПХДД и ПХДФ благоприятствуют низкие температуры, способствующие тлению, особенно в случае ограниченного доступа кислорода из воздуха.

В заключение можно сказать, что состав дровяных продуктов сильно зависит от температуры. В различных публикациях не учитывалось влияние пропиток для древесины, поскольку при полном сгорании при высоких температурах пропитки разлагаются, а медь и другие металлы остаются в золе, образующейся в результате горения [81]. При исследовании влияния условий горения на выделение токсичных продуктов было обнаружено, что при горении при более низких температурах могут образовываться летучие продукты: замещенные бензолы и фенолы и лигнаны, приводящие к образованию фенола и дибензофурана.ПХДД / Ф также может выделяться, но в значительно меньших количествах. Однако в случае древесины, содержащей пестициды, хлорированные ароматические соединения и пропитки на основе меди, образование ПХДД / Ф в условиях пожара может быть гораздо более интенсивным. Кроме того, состав продуктов, определяемых в результате сжигания древесины, также зависит от по методам измерения [82]. Для этой цели используется ряд методов и приемов измерения, включая термогравиметрический анализ, конусную калориметрию и испытание единичного горящего предмета.Результаты таких испытаний часто сильно зависят от различных параметров, включая изменения состава газа, температуры, скорости нагрева и размера образца. Термогравиметрический анализ, дифференциальный термический анализ, конусная калориметрия, боковое воспламенение и испытание на распространение пламени (LIFT) являются наиболее часто используемыми методами. Для испытаний, необходимых для классификации образующегося дыма и его токсичности с помощью крупномасштабной калориметрии, используются стационарная трубчатая печь [83,84] и камера плотности дыма NBS [85].

5. Выводы

Пропитанная древесина широко используется в интерьерах зданий как строительный материал, так и в качестве отделочных, декоративных и вспомогательных элементов. Пропиточные агенты содержат в своем составе органические соединения, карбоновые кислоты, сложные эфиры и неорганические соединения, в том числе в основном тяжелые металлы, такие как Cu, Zn и Cd. Разнообразие пропиточных составов означает, что изделия из дерева и древесины могут использоваться в различных условиях, как снаружи, так и внутри зданий. Они снижают риск возникновения пожара в стандартных условиях за счет изменения процесса пиролиза и уменьшают разложение материала под воздействием воды, солнечного света, микроорганизмов или других факторов.Однако это разнообразие определяет потенциальный риск в случае использования пропитанной древесины в качестве энергетического материала или в случае пожара. Соединения, добавляемые в древесину в результате высоких температур, претерпевают термические изменения, выделяя токсичные канцерогенные соединения.

Следует отметить, что в литературе недостаточно результатов исследований, которые позволили бы сделать вывод о том, что вопрос о влиянии горения древесного материала в зависимости от веществ, используемых для пропитки, досконально изучен.Однако необходимо собрать знания о механизмах термического разложения, эффективности сгорания пропитанного древесного материала и объеме выбросов продуктов сгорания из-за потенциальной угрозы для человека и окружающей среды в случае пожара от пропитанного материала. древесные материалы. Знания в этой области будут способствовать разработке необходимых инструментов для повышения безопасности и принятия соответствующих мер предосторожности. Знания о химических соединениях, условиях горения и количествах выбросов, а также о влиянии этих соединений на человека и окружающую среду, незаменимы.Это позволяет правильно подготовить спасательную операцию, обеспечить безопасность и разработать защитные меры, минимизирующие риск.

Пропитанная древесина — обзор

A1: Сырье

Строительные материалы на биологической основе можно производить из нескольких источников. Древесина является одним из основных материалов на биологической основе, используемых в мире, но в строительстве также используются некоторые другие биоресурсы, например, бамбук, остатки кукурузы или овечья шерсть. Мы можем разделить их на две основные категории: продукты леса и продукты сельского хозяйства / животноводства.Кроме того, добавки (в основном клеи, покрытия и консервирующие вещества) на биологической основе или из ископаемых источников могут использоваться для производства строительных материалов (например, клея для древесностружечных плит, матриц для древесно-пластиковых композитов или консервантов для пропитанной древесины). Наконец, переработанный материал на биологической основе может использоваться в качестве сырья для строительства на основе биоматериалов (например, переработанная бумага или цельная древесина).

Лесные товары. Для производства лесного сырья, такого как древесина, пробка или бамбук, в ходе лесохозяйственной деятельности выполняется ряд операций, которые вызывают воздействие на окружающую среду (van Dam and Bos, 2004; van der Lugt et al., 2006; Диас и Арроджа, 2012; González-García et al. , 2013). Сжигание ископаемого топлива при механизированных операциях (например, очистка, прореживание, обрезка или сбор урожая) приводит к выбросам в атмосферу таких выбросов, как углекислый газ (CO ₂ ), диоксид серы (SO ₂ ) и оксиды азота (NO _x ). ), которые способствуют, например, изменению климата, подкислению и образованию фотохимических окислителей. Внесение удобрений может вызвать эвтрофикацию из-за выброса питательных веществ в окружающую среду и может способствовать изменению климата в результате выброса закиси азота (N ₂ O) в атмосферу.Применение пестицидов может привести к воздействиям, связанным с токсичностью. Могут возникнуть и другие воздействия, связанные с землепользованием, такие как изменения в почвенном органическом углероде и плодородии, биоразнообразии, эрозии и водопользовании. С другой стороны, лесные экосистемы обладают способностью поглощать CO ₂ из атмосферы и накапливать этот углерод в живой (стволовые деревья, ветви, листва и корни) и мертвой биомассе (подстилка, древесный мусор и органическое вещество почвы), т.е. экологическая выгода.

Сельское хозяйство и продукция животноводства: Глобальное землепользование характеризуется конкуренцией между производством продуктов питания, топлива и кормов.Существуют более высокие риски косвенного изменения землепользования ( ILUC, ) и связанных с этим воздействий на окружающую среду для сельскохозяйственного производства. Например, производство биотоплива обычно осуществляется на пахотных землях, которые ранее использовались для производства продуктов питания. Поскольку это сельскохозяйственное производство по-прежнему необходимо, оно может быть частично перемещено на ранее не возделываемые земли, такие как луга и леса. Этот процесс известен как косвенное изменение землепользования (ILUC). ILUC рискует свести на нет экономию парниковых газов в результате увеличения производства биотоплива, поскольку луга и леса обычно поглощают высокие уровни CO ₂ (European Commission, 2012).

Многие продукты сельского хозяйства и животноводства могут использоваться в качестве сырья в зданиях. Среди них солома, лен, жмых сахарного тростника, кукуруза, конопля, рисовая шелуха, скорлупа арахиса, кенаф, тростник, овечья шерсть, казеин и полимолочная кислота ( PLA ) (Schmidt et al. , 2004; Ardente et al. al., 2008; Murphy and Norton, 2008; Menet and Gruescu, 2012; Silva et al., 2014; Chaussinand et al. , 2015; Palumbo, 2015). Обычные сельскохозяйственные процессы требуют топлива, удобрений и пестицидов, как и процессы в лесном хозяйстве.Кроме того, землепользование и подготовка почвы могут быть интенсивными и могут привести к деградации почвы, что приведет к потере природных ресурсов. Сельскохозяйственные процессы несут ответственность за выбросы и воздействие на окружающую среду так же, как и лесные продукты. Но для выращивания сельскохозяйственных культур, удобрений, пестицидов, топлива и техники использование выше из-за годовых циклов выращивания. душ Сантуш et al. (2014) показал, что производство жмыха было наиболее важным потоком для эвтрофикации в ОЖЦ древесностружечных плит из-за использования удобрений.Такие же наблюдения были сделаны Ganne-Chédeville and Diederichs (2015) для производства PLA, содержащегося в сверхлегких древесностружечных плитах. Некоторым культурам для полива требуется большое количество воды. Интенсивное использование воды для выращивания сельскохозяйственных культур может привести к снижению доступности пресной воды, что считается истощением природных ресурсов. В большей степени это также может привести к экотоксикологическим эффектам из-за концентрации загрязняющих веществ и утраты биоразнообразия. Некоторые биоресурсы могут быть получены непосредственно в природе, например, тростник, растущий в естественных условиях на заболоченных территориях, для кровли из соломы.Это позволяет избежать воздействия на окружающую среду из-за удобрений и использования пестицидов. Воздействие на окружающую среду шерсти животных, в основном овечьей шерсти, было тщательно оценено (Henry, 2012). Основным воздействием производства шерсти являются выбросы метана (CH ₄ ) от овцеводческих ферм, которые способствуют изменению климата и потреблению воды в процессах обработки шерсти. Другие воздействия связаны с выращиванием биомассы для кормления овец (воздействие сельскохозяйственных продуктов), а также с энергией и топливом, используемыми на фермах и для обработки шерсти (в основном CO ₂ , SO ₂ и NO _x испускается).В системах сельского хозяйства и животноводства есть много побочных продуктов, которые составляют основу строительных материалов на биологической основе. Например, мясо и шерсть — два побочных продукта системы овцеводства. Экологическое бремя побочного продукта объясняется в основном экономическим распределением, но иногда также и массовым распределением (Biswas et al. , 2010; Jones et al. , 2014).

Присадки. В зависимости от их состава, производственного процесса и от того, производятся ли они из ископаемых или биологических источников, добавки могут оказывать существенное воздействие на окружающую среду, даже если они используются в небольших количествах.Консерванты — это добавки, которые часто используются для продления срока службы строительных материалов на биологической основе. Консерванты на масляной основе, такие как креозот, или консерванты на водной основе, такие как растворы на основе меди или бора, обычно используются для консервации древесины (Hill, 2006). В процессах дистилляции и пиролиза происходит сжигание ископаемого топлива или биомассы, что способствует изменению климата, подкислению, фотоокислению и истощению ресурсов. В случае консервантов на основе металлов (например, меди) для сбора сырья необходимы горнодобывающие работы (погрузка, транспортировка, дробление и измельчение), которые несут ответственность за истощение абиотических ресурсов, землепользование, а также загрязнение воздуха (выбросы частиц) и потенциал глобального потепления из-за использования топлива (Norgate and Haque, 2010).Производство нефтехимических продуктов, в основном синтетических связующих и пластмасс (например, мочевино-формальдегидных, полиуретановых, меламиновых, полиэтиленовых, полиэфирных или фенольных смол), является причиной истощения ископаемых ресурсов и часто требует больших затрат энергии в виде ископаемого топлива, что приводит к образованию CO ₂ и сильно способствуют изменению климата (Ривела и др. , 2005; Вернер и Рихтер, 2007; Гонсалес-Гарсия, и др. , 2009; Уилсон, 2009; Силва и др. , 2014; Sathre и González-García, 2014; Ganne-Chédeville and Diederichs, 2015).С другой стороны, добавки на биологической основе, например танин (Pizzi, 2008), кукурузный крахмал, каучук, PLA (Ganne-Chédeville and Diederichs, 2015), альгинат натрия (Palumbo, 2015), белки, льняное масло или другие можно использовать натуральные экстракты растений и деревьев. Даже если они основаны на возобновляемых ресурсах, их также необходимо выращивать, собирать (см. Экологическое бремя лесных и сельскохозяйственных продуктов), обрабатывать, извлекать или обрабатывать, что в основном приводит к экологическим нагрузкам, связанным с выбросами при производстве и потреблении энергии.

Вторичные продукты: Вторичные продукты представляют собой интересную альтернативу для снижения воздействия сырья на окружающую среду. Только экологическая нагрузка, связанная с производством этих продуктов, которые не включены в модуль C3 (обработка отходов / подготовка к переработке), должна учитываться в ОЖЦ продуктов (EN 15804, CEN, 2012b). Если продукт можно использовать повторно без преобразования (например, повторное использование деревянных балок), не следует относить воздействие на окружающую среду к фазе сырья.Но некоторые продукты необходимо преобразовать, чтобы их можно было использовать повторно. Например, переработка бумаги включает потребление воды и химикатов, термическую и механическую обработку (Arena et al. , 2004). Этот процесс ответственен за такие воздействия на окружающую среду, как истощение запасов пресной воды, экотоксичность воды, изменение климата, подкисление и фотоокисление.

Механические свойства пропитанной и термообработанной древесины бука восточного :: Биоресурсы

Туркоглу, Т., Байсал, Э., Юксель, М., Пекер, Х., Сакли, К., Курели, И., и Токер, Х. (2016). «Механические свойства пропитанной и термообработанной древесины бука восточного», BioRes. 11 (4), 8285-8296.

---

Abstract

Основной целью данного исследования было исследование механических свойств, таких как модуль разрыва (MOR) и прочность на сжатие параллельно волокнам (CSPG) пропитанной и термообработанной древесины восточного бука (Fagus orientalis L.). Были использованы некоторые содержащие медь и бор химические вещества для пропитки, такие как Wolmanit CX-8 (WCX-8) и Celcure AC-500 (CAC-500).Образцы древесины пропитывали 2% водным раствором химикатов согласно стандарту ASTM D1413-07e1. Образцы древесины нагревали при 150 и 175 ° C в течение 4 и 8 ч соответственно. Результаты показали, что как пропитка, так и термическая обработка снизили MOR и CSPG древесины восточного бука. Потери MOR бука восточного после обеих обработок были выше, чем потери CSPG. Наибольшее снижение MOR и CSPG наблюдалось с 51,5% и 15,5% для пропитанного CAC-500 и нагревания при 175 ° C в течение 8 часов.За исключением пропитки WCX-8 и термообработки при 150 ° C в течение 4 и 8 часов, значения MOR пропитанной и термообработанной древесины восточного бука были ниже, чем только термообработанной древесины восточного бука. Также было обнаружено, что значения CSPG для пропитанной и термообработанной древесины восточного бука были выше, чем для только термообработанной древесины восточного бука, за исключением пропитки и термообработки при 175 ° C в течение 8 часов.

---

Скачать PDF

---

Полная статья

Механические свойства пропитанной и термообработанной древесины восточного бука

Туркай Туркоглу, ^a, * Эргун Байсал, ^b Мехмет Юксель, ^b Хусейн Пекер, ^c Джевдет Сакли, ^d Ихсан Курели, ^e и Хилми Токер ^b

Основной целью этого исследования было изучение механических свойств, таких как модуль разрыва (MOR) и прочность на сжатие параллельно волокнам (CSPG) пропитанного и термообработанного бука восточного ( Fagus orientalis L.) древесина. Были использованы некоторые содержащие медь и бор химические вещества для пропитки, такие как Wolmanit CX-8 (WCX-8) и Celcure AC-500 (CAC-500). Образцы древесины пропитывали 2% водным раствором химикатов согласно стандарту ASTM D1413-07e1. Образцы древесины нагревали при 150 и 175 ° C в течение 4 и 8 ч соответственно. Результаты показали, что как пропитка, так и термическая обработка снизили MOR и CSPG древесины восточного бука. Потери MOR бука восточного после обеих обработок были выше, чем потери CSPG.Наибольшее снижение MOR и CSPG наблюдалось с 51,5% и 15,5% для пропитанного CAC-500 и нагревания при 175 ° C в течение 8 часов. За исключением пропитки WCX-8 и термообработки при 150 ° C в течение 4 и 8 часов, значения MOR пропитанной и термообработанной древесины восточного бука были ниже, чем только термообработанной древесины восточного бука. Также было обнаружено, что значения CSPG для пропитанной и термообработанной древесины восточного бука были выше, чем для только термообработанной древесины восточного бука, за исключением пропитки и термообработки при 175 ° C в течение 8 часов.

Ключевые слова: пропитка; Термическая обработка; Бук восточный; Модуль разрыва; Прочность на сжатие параллельно волокну

Контактная информация: a: Департамент лесного хозяйства, Профессиональное училище Койджегиз, Университет Мугла Ситки Кочман, 48800, Мугла, Турция; b: Древесная наука и технология, технологический факультет, Университет Мугла Ситки Кочман, 48000, Мугла, Турция; c: Кафедра инженерной лесной промышленности, Лесной факультет, Университет Артвина Коруха, 08000, Артвин, Турция; г: Департамент материалов и технологий обработки материалов, Профессиональная школа технических наук, Сельчукский университет, 42000, Конья, Турция; e: Древесная наука и технология, технологический факультет, Университет Гази, 06500, Анкара, Турция;

* Автор для переписки: turkayturkoglu @ mu.edu.tr

ВВЕДЕНИЕ

Древесина — один из старейших строительных материалов, который используется для различных целей благодаря своим уникальным свойствам, включая высокое отношение прочности к весу, упругость и прочность (Bultman and Southwell, 1976). Однако древесина подвержена деградации окружающей среды, поскольку является биологическим материалом (Williams и Feist 1999; Chang and Chou 2000). Таким образом, необходимо обрабатывать древесину, чтобы продлить срок ее службы и улучшить некоторые свойства в предполагаемых областях применения (Srinivas and Pandey 2012).Обработка древесины, такая как пропитка с использованием консервантов и методов термической модификации, может улучшить свойства древесины (Kamdem et al. 2002). Модификация древесины — это улучшение свойств древесины химическими, биологическими или физическими средствами (Hill 2006; Esteves and Pereira 2008; Thybring 2013). Пропитка как метод модификации древесины обеспечивает стабилизацию размеров, защищает древесину от биологического разрушения и снижает растрескивание (Kumar 1994). Однако химическая обработка представляет серьезную угрозу для окружающей среды.Осведомленность об окружающей среде привела к повышенному интересу к разработке новых методов и химикатов (Percin et al. 2015). Таким образом, консерванты для древесины нового поколения, такие как Celcure AC 500 (CAC-500), четвертичная микронизированная медь, Tanalith-e и Adolit KD 5, менее вредны для окружающей среды, чем предыдущие химические вещества, содержащие хром и мышьяк, или вообще не вредны. (Ozgenc et al. 2012; Turkoglu et al. 2015a). Среди химикатов для пропитки бораты обладают рядом преимуществ в качестве консервантов для древесины.Помимо придания огнестойкости, они обеспечивают достаточную защиту от организмов, разрушающих древесину, и обладают низкой токсичностью для млекопитающих и низкой летучестью. Более того, они не имеют цвета и запаха (Murphy 1990, Drysdale 1994; Chen et al. 1997; Yalinkilic et al. 1999). Ужесточение ограничений на использование обычных сильнодействующих консервантов для древесины привело к тому, что составы на основе меди приобрели широкую популярность в индустрии консервирования древесины (Freeman and McIntyre 2008).Поэтому они обычно используются в лесной промышленности (Turkoglu et al. 2015a; b). На прочность древесины влияет обработка древесины консервантами или антипиренами (Winandy, 1988). Yildiz et al. (2004) исследовал модуль разрыва (MOR) древесины сосны желтой ( Pinus sylvestris L.), пропитанной 2% водным раствором Wolmanit CX-8 (WCX-8), который включает медь и борат. Они обнаружили, что MOR древесины желтой сосны, обработанной 2% WCX-8, было немного ниже, чем у необработанного контроля.Toker et al. (2008, 2009) сообщил, что прочность на сжатие параллельно волокнам (CSPG) и MOR обработанного боратом бука восточного и сосны обыкновенной были ниже по сравнению с необработанными контрольными образцами.

Термическая обработка — альтернативный метод модификации древесины. Хотя термообработанная древесина обладает новыми свойствами, такими как повышенная устойчивость к гниению и более высокая стабильность размеров, ее прочность значительно снижается (Turkoglu et al. 2015c). Термообработанная древесина имеет преимущество с точки зрения эстетических свойств (равномерное и эффективное изменение цвета) и эксплуатационных характеристик по сравнению с техническими рекомендациями (значительно меньшее набухание и усадка, повышенная устойчивость к грибкам) ​​(Vukas et al. 2010; Turkoglu et al. 2015c). Термическая обработка приводит к значительным изменениям химической структуры компонентов клеточной стенки древесины, таких как целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин (Sivrikaya et al. 2015). В результате термической обработки древесина становится более хрупкой, а ее механическая прочность и технологические свойства снижаются в зависимости от степени термической обработки (Gunduz et al. 2008). Ямся и Виитаниеми (2001) сообщили, что при температурах выше 150 ° C прочностные свойства начинают ослабевать, древесина становится более хрупкой, а прочность на изгиб снижается на 10–30%.В другом исследовании Unsal и Ayrilmis (2005) определили, что CSPG образцов речной красной жевательной резинки снизился примерно на 19,0% при термообработке при 180 ° C в течение 10 часов. Таким образом, хорошо известно влияние только консервативной обработки и термической модификации на механические свойства древесины; однако комбинированные эффекты этих методов лечения широко не исследовались. По сведениям авторов, количество исследований ограничено, а в литературе имеется пробел. Baysal et al. (2014) исследовал MOR сосны обыкновенной, пропитанной медью и борсодержащим консервантом, таким как Adolit KD 5, и подвергнутой термообработке.Авторы наблюдали снижение MOR от 10,45 до 31,53% по сравнению с необработанной древесиной. Настоящее исследование проводилось на образцах древесины бука восточного ( Fagus orientalis L.), пропитанных 2% -ным водным раствором консервантов для древесины на водной основе, содержащих медь и борную кислоту, таких как WCX-8 и CAC-500. После пропитки проводили термообработку при 150 и 175 ° C в течение 4 и 8 часов.

Целью исследования было определение некоторых механических свойств, таких как модуль разрыва и прочность на сжатие параллельно волокнам пропитанной WCX-8 и CAC-500 и термообработанной древесины восточного бука.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Материалы

Подготовка образцов для испытаний и химикатов

Образцы древесины были изготовлены из древесины восточного бука, который обычно используется в лесной промышленности Турции. Образцы были отобраны из высушенных на воздухе кусков заболони без сучков и без видимых признаков инфекции. Они были получены случайным образом из дерева. Водный раствор WCX-8 и CAC-500 растворяли в дистиллированной воде до концентрации 2%.Согласно техническим паспортам, WCX-8 содержит 2,8% бис- (н-циклогексилдиазениумдиокси) -меди, 13,0% гидроксида карбоната меди (II) и 4,0% борной кислоты (Wolman 2007). CAC-500 содержит щелочную четвертичную систему меди, включающую 16,63% гидроксида карбоната меди (II), 4,8% хлорида бензалкония и 5,0% борной кислоты (Ozgenc and Yildiz 2014).

Методы

Процесс пропитки

Образцы древесины пропитывали 2% водным раствором WCX-8 и CAC-500 в соответствии с ASTM D1413-07e1 (2007).В то время как образцы, испытанные CSPG, были высушены в печи при 103 ± 2 ° C до неизменного веса перед пропиткой, образцы, испытанные MOR, были высушены в печи при 55 ± 2 ° C до неизменного веса перед пропиткой для предотвращения растрескивания, прогиба и деформации и т. Д. при более высоких температурах. Удерживание рассчитывали по формуле. 1,

(1)

, где G = ( T ₂ — T ₁ ) — граммы обрабатывающего раствора, поглощенные образцами древесины ( T ₁ — вес образцов древесины до пропитки, T ₂ — вес образцов древесины после пропитки), C — граммы консерванта в 100 г обрабатывающего раствора и V — объем образца древесины в см ³ .Перед термообработкой образцы пропитанной древесины выдерживали при 20 ° C и относительной влажности 65% в течение двух недель.

Термическая обработка

Термическая обработка проводилась в лабораторной печи с регулируемой температурой. К образцам древесины при атмосферном давлении и в присутствии воздуха применялись две различные температуры (150 и 175 ° C) и две продолжительности обработки (4 и 8 ч). Перед испытаниями MOR и CSPG образцы термообработанной древесины выдерживали при 20 ° C и относительной влажности 65% в течение двух недель.

Модуль упругости при разрыве (MOR)

Модуль разрыва образцов древесины исследовали в соответствии с TS 2474 (1976). Размеры высушенных на воздухе образцов заболони бука восточного составляли 20 (радиальный) × 20 (тангенциальный) × 360 (продольный) мм для теста MOR. MOR образцов древесины, пропитанных WCX-8 и CAC-500, рассчитывали по формуле. 2,

(2)

, где P — максимальная нагрузка (кг), I — пролет (см), b — ширина образца (см), а h — толщина образца (см).

Прочность на сжатие параллельно испытанию на зернистость (CSPG)

Прочность на сжатие параллельно испытанию на зернистость определяли в соответствии со стандартом TS 2595 (1977) с использованием универсальной испытательной машины мощностью 4000 кгс и времени нагружения 6 мм / мин. Размеры высушенных на воздухе образцов заболони бука восточного составляли 20 (радиальный) × 20 (тангенциальный) × 30 (продольный) мм для теста CSPG.

Оценка результатов испытаний

Результаты механических испытаний были оценены односторонним дисперсионным анализом с использованием статистической программы SPSS.Достоверность (P <0,05) между обработками сравнивали с использованием групп гомогенности Дункана. Различные буквы, указанные со средними значениями тестируемых параметров, указывают на значительную разницу в соответствии с группами однородности Дункана.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

MOR пропитанной и термообработанной древесины бука восточного

Таблица 1 показывает уровни удерживания WCX-8 и CAC-500 и MOR древесины восточного бука. Удержание WCX-8 и CAC-500 было 12.25 и 12,43 кг / м ³ соответственно. Наивысшее значение MOR было зарегистрировано как 1197 кг / см ² для необработанного бука восточного, а самое низкое значение MOR было 580 кг / см ² для пропитанного CAC-500 и термообработанного при 175 ° C в течение 8 часов. Значения MOR необработанных образцов древесины были выше, чем у образцов древесины, пропитанных WCX-8 и CAC-500. Обработка WCX-8 и CAC-500 снизила MOR бука восточного примерно на 15%. Наблюдалась значительная статистическая разница в уровнях MOR между необработанной древесиной и образцами древесины, обработанной консервантом.Однако не было статистической разницы в уровнях MOR между древесиной восточного бука, обработанной WCX-8, и обработанной CAC-500.

В этом исследовании использовались консерванты на водной основе WCX-8 и химические вещества CAC-500. Различные исследования показали, что некоторые консерванты, особенно консерванты на водной основе, отрицательно влияют на механические свойства древесины (Mourant et al. 2008; Toker et al. 2008; Simsek et al. 2010; Simsek ). и другие. 2013). Многие оксиды металлов, обычно используемые в составах консервантов на водной основе, реагируют с компонентами клеточной стенки, подвергаясь гидролитическому восстановлению при контакте с древесными сахарами. Этот процесс, известный как фиксация, окисляет компоненты клеточной стенки древесины и может снизить прочность древесины (Winandy 1988). Относительное влияние различных систем консервантов на водной основе напрямую связано с химическим составом системы и степенью ее реакции фиксации / осаждения (Winandy 1996). Simsek et al. (2013) определил, что MOR бука восточного и сосны обыкновенной снизилась после пропитки пропиточными химикатами на основе меди и бора. Yildiz et al. (2004) исследовали влияние консерванта для древесины на основе меди, такого как обработка ACQ-2200, на MOR. Они обнаружили, что существует значительная разница в уровнях MOR между необработанной древесиной и древесиной, пропитанной ACQ-2200. В другом исследовании Baysal et al. (2014) изучали СОХ сосны обыкновенной, пропитанной медью и борсодержащим химическим веществом, таким как Адолит KD 5.Они обнаружили, что значения MOR образцов древесины, пропитанных Adolit KD 5, были ниже, чем у непропитанных (контрольных) образцов. Toker et al. (2009) исследовали СОХ сосны калабрийской и бука восточного, пропитанных водными растворами боратов. Они обнаружили, что уровни СОХ обоих образцов древесины были ниже, чем у соответствующих образцов древесины без пропитки. Simsek et al. (2010) исследовали СОХ образцов древесины сосны обыкновенной и бука восточного, пропитанных водными растворами (0.25, 0,50, 1,50 и 3,00%) боратов. Они обнаружили, что пропитка боратом снижает уровень СОХ в обоих образцах древесины. Более того, более высокие уровни концентрации боратов привели к снижению MOR для обоих образцов древесины (Simsek et al. 2010). Приведенные здесь результаты согласуются с выводами вышеупомянутых исследований.

Таблица 1. MOR пропитанной и термообработанной древесины бука восточного

Результаты этого исследования показали, что термическая обработка снижает СОХ образцов древесины восточного бука.Результаты предыдущих исследований MOR термообработанной древесины не всегда совместимы друг с другом, поскольку температура термообработки, время обработки, размер образца, метод обработки и химический состав древесины влияют на потерю MOR в термообработанной древесине. В этом исследовании термическая обработка снизила MOR бука восточного на 7,7–32,2%. В целом, результаты этого исследования влияния термообработки на MOR восточного бука совместимы с результатами предыдущих исследований, касающихся влияния термической обработки на MOR.При нагревании древесины без кислорода сначала разрушается гемицеллюлоза, затем целлюлоза и, наконец, лигнин. Следовательно, термообработанная древесина имеет более высокую процентную долю лигнина, чем обычная древесина (Vukas et al. 2010). Гемицеллюлозы подвержены большему воздействию, чем другие компоненты древесины, из-за их относительно более низкой термической стабильности (da Silva et al. 2015). Изменения гемицеллюлозы определяют прочностные свойства древесины, нагретой до высоких температур (Hills 1984). Первой причиной потери прочности является разложение гемицеллюлоз, которые не так устойчивы к нагреванию, как целлюлоза и лигнин.Ряд исследователей сообщили о тесной взаимосвязи между содержанием гемицеллюлозы и прочностью на изгиб (Winandy and Morrell 1993; Winandy and Lebow 2001; Esteves and Pereira 2008). Картал и др. (2007) обнаружил взаимосвязь между прочностью и содержанием гемицеллюлозы в образцах. Они сообщили, что более низкое содержание гемицеллюлозы в образцах привело к снижению MOR образцов древесины. Настоящее исследование показало, что значения MOR образцов древесины восточного бука уменьшались с увеличением температуры и продолжительности обработки.Этот результат согласуется с предыдущими исследованиями (Гундуз и Айдемир 2009; Коркут и Хизироглу 2009; Айдын и др. 2015).

В этом исследовании MOR снизился с 1,4 до 46,6% для бука восточного, обработанного WCX-8, и термообработанного. MOR снизился с 10,0 до 51,5% для бука восточного, подвергнутого обработке и термообработке CAC-500. Baysal et al. (2014) исследовали MOR Adolit KD 5, импрегнированного в образцы древесины сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.), которые впоследствии подвергались термообработке.Они обнаружили, что уровни MOR пропитанной и нагретой сосны обыкновенной были ниже, чем у не пропитанных и не нагретых образцов древесины сосны обыкновенной. Более того, они обнаружили, что значения MOR образцов древесины сосны обыкновенной уменьшались с увеличением температуры и продолжительности обработки. Результаты настоящего исследования хорошо согласуются с данными, предоставленными Baysal et al . (2014). Согласно этим результатам, за исключением пропитки WCX-8 и термообработки при 150 ° C в течение 4 и 8 часов, сочетание пропитки и термической модификации привело к более низкому MOR восточного бука по сравнению с только термообработанной древесиной восточного бука.Например, в то время как единственная группа термообработки снизила MOR восточного бука на 7,7–32,2%, сочетание пропитки и термообработки снизило MOR восточного бука на 1,4–51,5%. Уменьшение MOR образцов древесины бука восточного может быть связано с совместным воздействием химикатов и термической обработки.

CSPG из пропитанного и термообработанного бука восточного

Прочность на сжатие параллельно волокну (CSPG) и значения удерживания приведены в таблице 2. Удерживание WCX-8 и CAC-500 составляло 10.26 и 10,87 кг / м ³ соответственно. Прочность на сжатие, параллельная величине волокон необработанного бука, была выше, чем у обработанной древесины восточного бука. Наибольшее значение CSPG составило 714 кг / см ² для необработанного бука восточного. Самый низкий CSPG составил 603 кг / см. ² для CAC-500, пропитанного и прошедшего термообработку при 175 ° C в течение 8 часов. Эти результаты показали, что консерванты снижали значения CSPG образцов древесины восточного бука.

Некоторые консерванты, особенно консерванты на водной основе, отрицательно влияют на механические свойства древесины (Mourant et al. 2008 г.). Можно сказать, что пропитка консервантом увеличивает скорость гидролиза древесины, вызывая потерю прочности. Bal (2006) изучал CSPG сосны обыкновенной, пропитанной консервантом для древесины на основе меди, таким как ACQ. Он обнаружил, что обработка ACQ снижает содержание CSPG сосны обыкновенной на 1–3%. Однако в этом исследовании не было значительных различий между необработанными и обработанными ACQ образцами древесины. Simsek et al. (2013) сообщил, что количество обработок консервантами боратом уменьшилось 7.От 69 до 9,98% и от 7,88 до 10,87% CSPG для бука восточного и сосны обыкновенной, соответственно. Это исследование показало, что обработка WCX-8 и CAC-500 снизила CSPG бука восточного на 5,7 и 10,0% соответственно. Однако не было статистической разницы между необработанным восточным буком и обработанным восточным буком. Кроме того, термообработка снизила CSPG образцов древесины восточного бука. Термическая обработка снизила CSPG бука восточного от 2,5 до 7,0%. Aydin et al. (2015) сообщил, что потери прочности на сжатие в течение 2, 6 и 10 часов составили 4 процента.32, 15,92 и 18,85% при 185 ° C для древесины восточного бука. В другом исследовании Korkut et al. (2009) определила, что процент потерь прочности на сжатие для 2, 6 и 10 составил 10,36, 11,94 и 16,31% при 180 ° C для древесины хоупхорна европейского ( Ostrya carpinifolia Scop.). Gunduz et al. (2009) сообщил, что потери прочности на сжатие для 170 ° C и 4 часов составили 7%, а для 210 ° C и 12 часов — 34,7%.

Таблица 2. CSPG пропитанного и нагретого восточного бука

Влияние термической модификации на механические свойства древесины является сложным, и величина этого эффекта зависит от таких параметров, как время воздействия, температура, средняя скорость нагрева и влажность древесины (Yildiz et al. 2006; Коркут и Хизироглу 2009). Уменьшение прочности на сжатие было связано с деградацией содержания холоцеллюлозы, при которой первым затронутым компонентом, вероятно, была гемицеллюлоза (da Silva et al. 2013). Nuopponen (2005) обнаружил, что образцы древесины, подвергнутой термической обработке, показали более высокое содержание лигнина, чем образцы древесины без нагрева, что было результатом разложения гемицеллюлозы.

Это исследование показало, что значения CSPG образцов древесины восточного бука уменьшались с увеличением температуры и продолжительности обработки.Этот результат согласуется с предыдущими исследованиями (Yildiz 2002; Gunduz et al. 2009; Aydin et al. 2015). В этом исследовании, в то время как CSPG снизился на 0,8–9,5% для бука восточного, обработанного и термообработанного WCX-8, он снизился на 2,2–15,5% для бука восточного, подвергнутого обработке и термообработке CAC-500. Percin et al. (2015) исследовали значения CSPG для древесины дуба ( Quercus petraea Liebl.), Пропитанной боратами и прошедшей термообработку. Они обнаружили, что CSPG древесины дуба явно увеличивается после пропитки и термообработки.В другом исследовании Can et al. (2010) изучали CSPG борной кислоты, пропитанной и затем нагретой при 212 ° C в течение 2 часов. Они обнаружили, что значения CSPG обоих образцов древесины снизились после обработки. Согласно этим результатам, за исключением пропитки и термообработки при 175 ° C в течение 8 часов, сочетание этой пропитки и термической модификации привело к более высокому CSPG восточного бука по сравнению с древесиной восточного бука, которая подвергалась только термообработке.

ВЫВОДЫ

1. MOR и CSPG необогреваемого бука восточного (контроль) были выше, чем у термообработанного бука восточного.Таким образом, более высокая продолжительность обработки и температура привели к снижению MOR и CSPG бука восточного.
2. За исключением пропитки WCX-8 и термообработки при 150 ° C в течение 4 и 8 часов, комбинация пропитки и термической модификации вызвала более низкий MOR восточного бука по сравнению с только термообработанной древесиной восточного бука.
3. За исключением пропитки и термообработки при 175 ° C в течение 8 часов, сочетание пропитки и термической модификации привело к более высокому CSPG восточного бука по сравнению с только термообработанной древесиной восточного бука.
4. Пропитка и последующая термообработка вызвали большее снижение MOR, чем у CSPG бука восточного.
5. Консервативная обработка, а затем термообработка при 150 ° C в течение 4 и 8 часов снизила MOR на 1,4–13,1% для древесины бука восточного и на 0,8–4,2% для древесины бука восточного. Поскольку Национальные технические условия для деревянного строительства (NFPA) требуют снижения допустимого расчетного напряжения на 10–20%, эти виды обработки соответствовали требованиям NFPA для целей проектирования.Однако MOR консерванта, обработанного, а затем термообработанного при 175 ° C в течение 4 и 8 часов восточного бука, не соответствовал требованиям NFPA для целей проектирования.
6. Во всех случаях обработки самые низкие потери MOR и CSPG были получены из древесины бука восточного, пропитанной WCX-8 и термообработанной при 150 ° C в течение 4 часов.
7. Более высокая температура и продолжительность, а затем консервативная обработка элементов конструкции для применений, когда прочность является доминирующим фактором, обычно не рекомендуется.
8. Консервативная пропитка перед термообработкой рекомендуется только при относительно мягкой термообработке.

ССЫЛКИ

Аноним (2007). «Технический бюллетень Wolmanit® CX-8» (www.wolman.de), по состоянию на 16 марта 2016 г.

ASTM D1413-07e1 (2007). «Стандартный метод испытаний консервантов для древесины с помощью лабораторных блочных культур», ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.

Айдын, Э., Байсал, Э., Токер, Х., Туркоглу, Т., Девечи, И., Озчифчи, А., и Пекер, Х. (2015). «Устойчивость к гниению, физические, механические и термические свойства нагретой древесины восточного бука», Wood Research 60 (6), 913-928.

Бал, Б. К. (2006, ). Исследование некоторых физико-механических свойств древесины сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L. ), обработанной аммиачно-медным четвертичным (ACQ) , магистерская работа, Департамент лесной промышленности, Университет Кахраманмарас Сутчу Имам, Кахраманмарас, Турция.

Байсал, Э., Дегирментепе, С., Токер, Х., и Туркоглу, Т. (2014). «Некоторые механические и физические свойства пропитанной и термически модифицированной древесины сосны обыкновенной AD-KD 5», Wood Research 59 (2), 283-296.

Бултман, Дж. Д., и Саутуэлл, К. Р. (1976). «Естественная устойчивость тропических лесов Америки к наземным лесоразрушающим организмам», Biotropica 8 (2), 71-95. DOI: 10.2307 / 2989627

Джан А., Йылдыз С., Йылдыз Ю. К. и Томак Э.Д. (2010). «Влияние борной пропитки и термообработки на некоторые физико-механические свойства древесины ели и сосны», в: The 1 ^st International Symposium on Turkish Japan Environment and Forestry , Trabzon, Turkey, pp. 753-766.

Чанг, С. Т., и Чжоу, П. Л. (2000). «Ингибирование фотообесцвечивания древесины, покрытой УФ-отверждаемыми прозрачными акриловыми покрытиями, и ее объяснение», Polym. Деграда. Stabil. 69 (3), 355-360. DOI: 10.1016 / S0141-3910 (00) 00082-3

Чен, П.Ю. С., Путтманн, М. Э., Уильямс, Л. Х., и Стокке, Д. Д. (1997). «Обработка пиломатериалов лиственных пород с добавлением боратов», Forest Prod. J. 47 (6), 63-68.

да Силва, М. Р. Д., Мачадо, Г. Д. О., Брито, Д. О. и Джуниор, К. К. (2013). «Прочность и жесткость термически ректифицированной древесины эвкалипта при сжатии», Mater. Res. 16 (5), 1077-1083. DOI: 10.1590 / S1516-14392013005000086

да Силва, М. Р., Брито, Дж. О., Говоне, Дж. С., де Оливейра Мачадо, Г., Джуниор, К. К., Кристофоро, А. Л., и Лар, Ф. А. Р. (2015). «Изменение химических и механических свойств древесины Corymbia citriodora , подвергнутой термообработке», Int. J. Mater. Англ. 5 (4), 98-104. DOI: 10.5923 / j.ijme.20150504.04

Драйсдейл, Дж. А. (1994). Обработка бором для сохранения древесины. Обзор данных об эффективности в отношении грибов и термитов. (IRG / WP 94-30037), Международная группа ресурсов по сохранению древесины, Стокгольм, Швеция.

Эстевес, Б., и Перейра, Х. (2008). «Модификация древесины термической обработкой: обзор», BioResources 4 (1), 370-404. DOI: 10.15376 / biores.1.1.1-2

Фриман, М. Х., и Макинтайр, К. Р. (2008). «Всесторонний обзор древесины на основе меди: с акцентом на новые микронизированные или диспергированные медные системы», Forest Prod J 58 (11), 6-27.

Гундуз Г., Коркут С., Коркут Д. С. (2008). «Влияние термической обработки на физические и технологические свойства и шероховатость поверхности сосны черной камияны ( Pinus nigra Arn.subsp. pallasiana var. pallasiana ) дерево », Bioresour. Technol. 99 (7), 2275-2280. DOI: 10.1016 / j.biortech.2007.05.015

Гундуз, Г., Айдемир, Д. (2009). «Влияние потери массы на механические свойства термообработанной древесины черной сосны», Wood Research 54 (4), 33-42.

Гундуз, Г., Коркут, С., Айдемир, Д., и Бекар, И. (2009). «Плотность, прочность на сжатие и поверхностная твердость термообработанного граба ( Carpinus betulus L.) дерево », Maderas Cienc. Tecnol. (11) 1, 61-70. DOI: 10.4067 / S0718-221X20000005

Хилл, К. А. С. (2006). Модификация древесины: химические, термические и другие процессы , John Wiley & Sons Ltd, Чичестер, Великобритания.

Хиллис, В. Э. (1984). «Высокие температуры и химические воздействия на устойчивость древесины», Wood Sci. Technol. 18 (4), 281-293. DOI: 10.1007 / BF00353364

Ямся, С., и Виитаниеми, П. (2001). «Термическая обработка древесины, повышающая ее прочность без использования химикатов» // Материалы специального семинара, прошедшего на Антибах, Франция.

Камдем, Д. П., Пицци, А., Жермано, А. (2002). «Долговечность термообработанной древесины», Holz Roh. Werkst 60 (1), 1-6. DOI: 10.1007 / s00107-001-0261-1

Картал, С. Н., Хван, В. Дж., И Имамура, Ю. (2007). «Водопоглощение обработанной бором и термомодифицированной древесины», J. Wood Sci. 53 (5), 454-457, DOI: 10.1007 / s10086-007-0877-9

Коркут, С., Хизироглу, С. (2009). «Влияние термической обработки на механические свойства древесины лесного ореха ( Corylus colurna L.) », Матер. Desig. 30 (5), 1853–1858. DOI: 10.1016 / j.matdes.2008.07.009

Коркут, С., Алма, М. Х., Элиилдирим, Ю. К. (2009). «Влияние термической обработки на физико-технологические свойства и шероховатость поверхности древесины хоупхорна ( Ostrya carpinifolia Scop.)», Afr. J. Biotechnol. 8 (20), 5316-5327.

Кумар, С. (1994). «Химическая модификация древесины», Wood Fiber Sci. 26 (2), 270-280.

Муран, Д., Ян Д. К., Ридл Б. и Рой К. (2008). «Механические свойства древесины, обработанной ПФ-пиролитическими масляными смолами», Holz Roh. Werkst. 66 (3), 163-171. DOI: 10.1007 / s00107-007-0221-5

Мерфи, Р. Дж. (1990). «Историческая перспектива в Европе», в: Труды Первой международной конференции по защите древесины с помощью диффузионных консервантов , Нэшвилл, Теннесси, стр. 9-13.

Нуоппонен, М. (2005). ИК-Фурье и УФ-рамановские спектроскопические исследования термической модификации древесины сосны обыкновенной и ее экстрагируемых соединений (Серия отчетов A 23), Технологический университет Хельсинки, Лаборатория химии лесных продуктов, Хельсинки, Финляндия.

Озгенч, О., Хизироглу, С., и Йылдыз, У. С. (2012). «Атмосферные свойства древесных пород, обработанных различными покрытиями», BioResources 7 (4), 4875-4888.

Озгенч, О., Йылдыз, У. С. (2014). «Характеристики поверхности древесины, обработанной консервантами нового поколения после искусственного выветривания», Wood Research 59 (4), 605-616.

Перчин О., Софуоглу С. Д., Узун О. (2015). «Влияние борной пропитки и термообработки на некоторые механические свойства дуба ( Quercus petraea Liebl.) древесина », BioResources 10 (3), 3963-3978.

Симсек, Х., Байсал, Э., и Пекер, Х. (2010). «Некоторые механические свойства и стойкость к гниению древесины, пропитанной экологически чистыми боратами», Const. Строить. Матер. (24) 11, 2279-2284. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2010.04.028

Симсек, Х., Байсал, Э., Йилмаз, М., и Кульха, Ф. (2013). «Некоторые механические свойства древесины, пропитанной химическими веществами на основе бора и меди», Wood Research (58) 3, 495-504.

Сиврикая, Х., Джан, А., де Троя, Т., и Конде, М. (2015). «Сравнительная биологическая устойчивость различных термически модифицированных пород древесины против гниющих грибов, Reticulitermes grassei и Hylotrupes bajulus », Maderas Cienc. Tecnol. 17 (3), 559-570. DOI: 10.4067 / S0718-221X2015005000050

Шринивас К., Панди К. К. (2012). «Фотодеградация термически модифицированной древесины», J. Photochem. Photobiol. В 117 (5), 140-145. DOI: 10.1016 / j.jphotobiol.2012.09.013

Тайбринг, Э. Э. (2013). «Стойкость модифицированной древесины к гниению под влиянием влагоотделения и уменьшения набухания», Int. Биодетер. Биодегр. 82, 87-95. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2013.02.004

Токер, Х., Байсал, Э., Озджифчи, А., Алтынок, М., Сёнмез, А., Япыджи, Ф., и Алтун, С. (2008). «Исследование сжатия параллельно величине зерна древесины, пропитанной некоторыми соединениями бора», Wood Research 53 (4), 59-67.

Токер, Х., Байсал, Э., Симсек, Х., Сенел, А., Сонмез, А., Алтынок, М., Озцифчи, А., Япичи, Ф. (2009). «Влияние некоторых экологически чистых огнестойких соединений бора на модуль разрыва и модуль упругости древесины», Wood Research 54 (1), 77-88.

ТС 2474 (1974). «Определение предела прочности древесины при статическом изгибе», Институт стандартов Турции, Анкара, Турция.

ТС 2595 (1977). «Испытания древесины на сжатие параллельно волокну», Институт Турецких Стандартов, Анкара, Турция.

Туркоглу Т., Байсал Э. и Токер Х. (2015a). «Влияние естественного атмосферного воздействия на стабильность цвета пропитанных и лакированных древесных материалов», Adv. Матер. Sci. (2015), 526570, 1-9, DOI: 10.1155 / 2015/526570

Туркоглу, Т., Байсал, Э., Курели, И., Токер, Х., Эргун, М. Э. (2015b). «Влияние естественного выветривания на твердость и блеск пропитанной и лакированной древесины сосны обыкновенной и бука восточного», Wood Research 60 (5), 833-844.

Туркоглу, Т., Токер, Х., Байсал, Э., Карт, С., Юксель, М., и Эргун, М. Э. (2015c). «Некоторые свойства поверхности термообработанного и выветренного восточного бука», Wood Research 60 (6), 881-890.

Унсал, О., и Айрилмис, Н. (2005). «Различия в прочности на сжатие и шероховатости поверхности термообработанной древесины турецкой речной красной камеди ( Eucalyptus camaldulensis )», J. Wood Sci. 51 (4), 405-409. DOI: 10.1007 / s10086-004-0655-x

Вукас, Н., Хорман, И., и Хайдаревич, С.(2010). «Термообработанная древесина» (http://www.tmt.unze.ba/zbornik/TMT2010/031-TMT10-153.pdf), по состоянию на 10 мая 2016 г.

Уильямс, Р. С., Фейст, В. К. (1999). « Водоотталкивающие средства и водоотталкивающие консерванты для древесины » (Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-109), Министерство сельского хозяйства США, Лаборатория лесных продуктов, Мэдисон, Висконсин.

Винанди, Дж. Э. (1996). «Влияние обработки, надрезания и сушки на механические свойства древесины , » (Gen. Tech. Rep. FPL-GTR-94), U.S. Департамент сельского хозяйства, лаборатория лесных продуктов, Мэдисон, Висконсин.

Winandy, J. E., and Morell, J. J. (1993). «Взаимосвязь между зарождающимся распадом, прочностью и химическим составом сердцевины дугласовой ели», Wood Fiber Sci. 25 (3), 278-288.

Винанди, Дж. Э. (1998). «Влияние обработки и повторной сушки на механические свойства древесины», в: Конференция по защите древесины и использованию обработанной древесины в строительстве, , Мемфис, Теннесси, США.

Винанди, Дж.Э. и Лебоу П. К. (2001). «Моделирование потери прочности древесины по химическому составу. Часть I. Модель отдельных компонентов для южной сосны », Wood Fiber Sci. 33 (2), 239-254.

Ялинкилыч, М. К., Гезер, Э. Д., Такахаши, М., Демирчи, З., Ильхан, Р., и Имамура, Ю., (1999). «Добавление бора к сшивающим реагентам без формальдегида или с низким содержанием формальдегида для повышения биологической устойчивости и стабильности размеров древесины», Holz Roh Werkst 57 (5), 351-357. DOI: 10.1007 / s001070050358

Йылдыз, С.(2002). Физические, механические, технологические и химические свойства древесины Fagus orientalis и Picea orientalis, обработанной термической обработкой , Ph.D. Диссертация, Технический университет Блэкси, Трабзон, Турция.

Йылдыз, У. С., Темиз, А., Гезер, Э. Д., и Йылдыз, С. (2004). «Влияние консервантов на механические свойства древесины сосны желтой ( Pinus sylvestris L.)», Build. Environ. (39) 9, 1071-1075. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2004.01.032

Йылдыз, С., Гезер Э. Д., Йылдыз У. С. (2006). «Механические и химические свойства древесины ели, измененные под воздействием тепла», Build. Environ. (41) 12, 1762-1766. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2005.07.017

Статья подана: 27 мая 2016 г .; Рецензирование завершено: 14 июля 2016 г .; Доработанная версия получена и принята: 29 июля 2016 г .; Опубликовано: 11 августа 2016 г.

DOI: 10.15376 / biores.11.4.8285-8296

Заявка на патент США на патентную пропитку древесины (Заявка № 200

871 от 3 декабря 2009 г.) ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу консервирования древесины и целлюлозных продуктов (например,г. зависит от биоцидных или биоцидных активных веществ для предотвращения грибкового разложения и / или повреждения насекомыми).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Процедуры пропитки древесины, пиломатериалов или древесины («древесины») обычно включают процедуру пропитки, при которой активный агент или предшественник активного агента переносится в жидком носителе. Иногда жидкий носитель бывает на водной или водной основе. Иногда жидкий носитель представляет собой органический растворитель или на основе органического растворителя, или, возможно, на основе неорганического растворителя или неорганического растворителя.

Хорошо известная процедура LOSP — это процедура на основе растворителя, которая имеет обычные трудности при обращении с растворителем, например, соображения охраны окружающей среды в отношении выбросов, воспламеняемости и т. Д. Однако процедура LOSP имеет преимущество в том, что она не добавляет влагу обратно в древесину. Чрезмерное поглощение влаги может повлиять на размеры древесины.

Считается, что системы на водной основе требуют значительного поглощения любого состава для обработки на водной основе для обеспечения необходимого проникновения в сердцевину обрабатываемой древесины.Это привело к увеличению содержания влаги в древесине, что влияет на стабильность размеров древесины и может также потребовать повторной сушки древесины перед использованием.

В настоящем изобретении признается преимущество, которое можно получить, полагаясь на состав для обработки на водной основе, который, тем не менее, соответствует стандартам проникновения активного ингредиента, но, тем не менее, благодаря низкому поглощению воды все же обеспечивает стабильность размеров древесины, предпочтительно в значительной степени. при размерах до обработки.

Признано, что процедура с эффективным проникновением может быть получена для множества различных биоцидно эффективных активных агентов, обладающих противогрибковой или другой биоцидной ролью, неожиданно зависящей от более короткого времени воздействия (например, стадии замачивания (давления) выше атмосферного или при атмосферного после приложенного вакуума) поглощает менее 80 л / м ³ (и предпочтительно менее 40 л / м ³ ), чтобы обеспечить содержание влаги в только что обработанной древесине менее 25% и предпочтительно менее 20 % (вес воды / вес высушенной в печи древесины).

Настоящее изобретение признает, что многие различные активные вещества могут быть внесены в древесину древесины или пиломатериалов без необходимости использования смол и / или отвердителей в водном носителе или жидком носителе на водной основе. В настоящем изобретении предусмотрена возможность включения смачивающего агента и / или поверхностно-активного вещества.

Предпочтительные активные вещества включают фунгициды, инсектициды и средства, отпугивающие термитов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте изобретение представляет собой процесс обработки древесины с размерами, пиломатериалов с размерами или пиломатериалов с размерами («древесина»), шпона или продуктов на основе частиц, или продуктов из восстановленной древесины или других целлюлозных материалов («продукт»). процесс, включающий или включающий пропитку древесины или продукта до его сердцевины биоцидным или другим составом на водной основе (предпочтительно с использованием по крайней мере одного цикла вакуумирования и предпочтительно в течение контролируемого времени воздействия композиции или более контролируемого времени воздействия композиции), при этом менее 80 л / м ³ композиции достигается.

Древесина, древесина или состав продукта могут быть любого вида, но предпочтительно из сосны, предпочтительно выбранной из группы Radiata, Slash, Hoop и Southern Yellow, Parana и Brazilian.

Хотя поглощение может превышать 40 л / м3, предпочтительно поглощение менее 40 л / м ³ .

Начальным этапом (предпочтительно) может быть этап вакуумирования от 0 до -50 кПа или этап давления (давления воздуха) от 0 до 100 кПа. Желательно поддерживать вакуум или давление от 0 до 10 минут.

Предпочтительно древесина, древесина или продукт до, по меньшей мере, одного цикла вакуумирования имеют влажность менее 30% и более предпочтительно менее 20% воды / массы сухой древесины. Древесина могла быть подвергнута сушке в печи или другой сушке, при которой влажность была на этом уровне, но обработка будет работать на материале, имеющем влажность менее 30% воды / сухой древесины.

Предпочтительно композиция содержит или включает

• • воду в качестве, по меньшей мере, основного жидкого носителя
  • , необязательно, по меньшей мере, одну другую жидкость
  • , необязательно, смачивающее средство или поверхностно-активное вещество (например,г. аминооксиды)
  • по крайней мере один биоцидный (например, противогрибковый или инсектицидный) или другой агент для защиты древесины, растворенный, суспендированный и / или эмульгированный в водном носителе.

Концентрация лечебного раствора предпочтительно устанавливается на таком уровне, чтобы в конце цикла лечения, исходя из поглощения раствора, достигнутого в используемом цикле, удерживание активных ингредиентов было выше минимального уровень, необходимый для предотвращения разложения древесины из-за гниения или насекомых / термитов, в зависимости от ситуации, e.г. в случае раствора бората / борной кислоты — концентрация раствора около 16% м / об (на основе эквивалента борной кислоты — BAE) со средним поглощением 40 л / м3 для обеспечения, по крайней мере, требуемого уровня удерживания 0,4% м. / м в соответствии с требованиями NZS 3640.

Время контакта раствора с древесиной будет варьироваться в зависимости от требуемого поглощения, но обычно составляет 1-10 минут.

Обязательное содержание раствора состоит в том, чтобы основным компонентом растворителя являлись вода и фунгицид или инсектицид, или и то, и другое.

Консервант становится доступным для древесины при давлении от –50 кПа до +100 кПа.

Во время наполнения емкости может быть полезно компенсировать увеличивающийся гидростатический напор, например если высота загрузки составляет 1,2 м, а удельный вес жидкости составляет 1,10, необходимо уменьшить давление воздуха во время заполнения на 13 кПа, чтобы это компенсировать.

Обработанная древесина должна по завершении процесса обработки иметь влажность менее 25%, но в идеале менее 20%.Изменения размеров не должны превышать 2 мм в любом размере поперечного сечения.

Предпочтительно древесина, древесина или изделия после пропитки имеют влажность менее 20% воды / сухой древесины.

Брус может иметь любые подходящие размеры поперечного сечения.

Вакуум может быть применен или повторно применен, когда древесина больше не подвергается воздействию композиции. Это не критический шаг в процессе. Можно было использовать конечный вакуум от 0 до -95 кПа в течение 0-60 минут.

В другом аспекте изобретение состоит в способе защиты древесины, пиломатериалов, древесины или целлюлозных материалов (например, таких как ранее описанная древесина), который включает или включает

, в котором обрабатываемый материал подвергается по меньшей мере частичному вакууму,

воздействие на материал водной композиции для обработки при давлении или давлениях, составляющих, по меньшей мере, примерно атмосферное давление или выше, и

(необязательно) воздействие на материал, когда оно больше не подвергается внешнему воздействию такой композиции, по меньшей мере в частичном вакууме,

, где воздействие таково, что поглощение составляет менее 80 л / м. ³ водной композиции (более предпочтительно менее 40 л / м ³ ).

Предпочтительно указанная композиция является биоцидной и предпочтительно содержит противогрибковые соединения в водном носителе (который необязательно может включать по меньшей мере одну другую жидкость и может включать смачивающий агент или поверхностно-активное вещество, жидкая композиция предпочтительно не включает смолу или отвердитель).

Предпочтительно воздействие является однократным, но может быть многократное воздействие (например, после снижения давления и т. Д.).

Предпочтительно фунгицидным активным веществом является активный элемент на основе бора, CCA, ACQ, азолы, включая тебуконазол, пропиконазол, ципроконазол, прохлораз и другие триазолы, оксин меди IPBC, трибутилолово, соединения меди и соединения цинка в форме раствора или суспендированной частицы, медь или нафтенат цинка или тому подобное, и может быть любой комбинацией любых таких активных веществ.

Предпочтительно инсектицидное активное вещество представляет собой синтетический пиретроид, такой как перметрин, дельтаметрин, циперметрин или бифентрин, или другие подобные инсектициды, такие как имидахлоприд, фипронил и хлоропирофос, и может представлять собой любую комбинацию любых таких активных веществ или в комбинации с любым фунгицидом.

В одной предпочтительной форме настоящего изобретения обрабатываемый материал представляет собой древесину с определенными размерами, пиломатериалы с заданными размерами или пиломатериалы с заданными размерами, и результирующее содержание влаги составляет менее 20% по весу воды / веса сухой древесины после обработки, чтобы сохранить размеры материала. лечили по существу непосредственно перед лечением.

Предпочтительно, чтобы материал, обрабатываемый как до, так и после воздействия, содержал менее 20% воды / сухой древесины.

Необязательно активным веществом является активный бор, например, подходящий для кадрирования.

Предпочтительно пропиткой является древесина хвойных пород, предпочтительно сосна. Предпочтительные сосны — Радиата, Слэш, Обруч, Парана, Бразильская и Южно-желтая. Продукт может быть использован с другими хвойными деревьями (например, пихтой Дугласа или ели), но мы предпочитаем процедуру для сосны и, в частности, указанных видов сосны.

В качестве альтернативы, если пропитка с активным ACQ, нагрузка должна достигать загрузки h4 около 0,45% дюйма / м в поперечном сечении.

Предпочтительно концентрация активного вещества и активных веществ, выбранная для поглощения нагрузки жидкостью, которая является для них носителем, будет приводить к уровням удержания активных веществ в материале выше минимума, необходимого для защиты древесины от гниения, насекомых и, где требуется, нападение термитов. Соответственно, примеры, обсуждаемые ниже в отношении бора и ACQ, являются просто иллюстративными.

Предпочтительно композиция не содержит смол или отверждающих агентов. Процедура предпочтительно является простой процедурой, при которой в обрабатываемый материал переносится необходимое биоцидное активное вещество.

Условия обработки предпочтительно определяются поглощением и концентрацией активных веществ, так что достигается требуемое проникновение.

Изобретение также относится к продукту или древесине, которые были подвергнуты способу настоящего изобретения.

Используемый здесь термин «размерный» означает или включает в себя, по меньшей мере, поперечное сечение желаемых размеров.

В контексте настоящего описания термин «биоцидный» включает виды активных веществ, способных препятствовать разложению грибков, насекомых и т. Д.

Используемый здесь термин «и / или» означает «и» или «или», или оба.

Используемый здесь термин «(я)», следующий за существительным, включает, в зависимости от обстоятельств, формы единственного или множественного числа этого существительного.

В широком смысле можно сказать, что это изобретение состоит из частей, элементов и признаков, упомянутых или указанных в спецификации заявки, по отдельности или вместе, и любой или всех комбинаций любых двух или более упомянутых частей, элементов или признаков. и если здесь упоминаются конкретные целые числа, которые имеют известные эквиваленты в области техники, к которой относится это изобретение, такие известные эквиваленты считаются включенными в данный документ, как если бы они были изложены индивидуально.

Настоящее изобретение теперь будет описано со ссылкой на следующие примеры и чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

На чертеже, на котором фиг. 1 представляет собой график зависимости давления от времени для предпочтительного варианта осуществления способа.

Мы разработали цикл обработки, который позволяет использовать системы консервантов на водной основе для достижения низкого полного проникновения заболони в высушенную в печи древесину с поглощением предпочтительно менее 40 л / м3.

Ранее при таком низком потреблении использовались только системы консервантов LOSP (на основе уайт-спирита), которые по-прежнему обеспечивали полное проникновение в заболонь.Традиционно системы консервантов на водной основе требовали поглощения> 100 л / м3, а чаще> 200 л / м3 для удовлетворения требований к проникновению заболони.

Мы разработали систему, которая позволяет использовать циклы низкого поглощения с системами на водной основе, что позволяет нам достичь преимуществ систем LOSP (отсутствие или небольшое набухание древесины во время обработки и отсутствие или незначительное увеличение содержания влаги) с преимуществами система на водной основе (без запаха растворителя и без времени выдержки после обработки перед отправкой или покраской).

РИС. 1 представляет основные принципы цикла лечения:

На фиг. 1 изображено

• • (a) Начальный вакуум или давление воздуха, которому подвергается древесина или другой материал
  • (b) Продолжительность времени, в течение которого сохраняется начальный вакуум или давление воздуха и в течение которого время, в течение которого консервант закачивается в цилиндр
  • (c) Повышение давления (гидравлическое)
  • (d) Продолжительность времени, в течение которого давление поддерживается
  • (e) Опорожнение цилиндра путем откачки или силы тяжести
  • (f) Конечный уровень вакуума от 0 до -95 кПа
  • (g) Длина конечного вакуума

Система предпочтительно включает использование определенных циклов обработки и / или предпочтительно включает использование поверхностно-активных веществ / смачивающих агентов в раствор консерванта, чтобы обеспечить циклы низкого поглощения для достижения полного проникновения консерванта в заболонь.

Система консервантов: Системы консервантов на водной основе или в которых преобладающим компонентом растворителя является вода. В частности, могут использоваться борсодержащие системы. Другие системы, такие как активные вещества на основе бора, CCA, ACQ, азолы, включая тебуконазол, пропиконазол, ципроконазол, прохлораз и другие триазолы, оксин меди IPBC, трибутилолово, соединения меди и соединения цинка в форме раствора или суспендированной частицы, нафтенат меди или цинка или тому подобное, и может также использоваться любая комбинация любых таких активных веществ.

Консервантная система может, но не по существу, содержать подходящий смачивающий агент или поверхностно-активное вещество в количестве от 0,1 до 20% по весу.

Консервантную систему можно нагревать или использовать при температуре окружающей среды.

Предпочтительно использовать цикл обработки:

• • Начальный этап вакуума / давления. Давление должно составлять от -50 до 100 кПа и выдерживаться в течение определенного периода времени (например, 2 минут).
  • Заливной резервуар ниже уровня вакуума или давления, использовавшегося изначально.
  • Сбросьте вакуум / давление до атмосферного и дайте древесине пропитаться от 1 до 60 минут или, при желании, примените гидравлическое давление до 200 кПа.
  • Емкость пустая.
  • Окончательный вакуум любого уровня удерживается от 0 до 60 минут.
  • Освободить вакуумный и сливной цилиндр.

Обрабатываемая древесина может быть любой породы и должна быть кондиционирована до влажности менее 30%. Конечное поглощение консерванта древесиной будет менее 80 л / м3, но в идеале менее 40 л / м3.

Также распространяется действие всех продуктов, указанных в вышеупомянутых спецификациях.

ПРИМЕР 1

Предварительно нарезанные шпильки длиной 2,330 м 90 × 45 мм были измерены на исходную ширину и толщину с помощью цифровых штангенциркулей. Разбавленный раствор бор-гликоля готовили с использованием Boracol 200RH и воды; он содержал 16% м / об эквивалента борной кислоты (BAE) плюс красный краситель.

Используемый процесс был следующим:

• • Создание начального вакуума и выдержка 2 минуты
  • Заливка емкости под вакуумом
  • Сброс вакуума до атмосферного и выдержка 2 минуты
  • Опустошить емкость с помощью насоса
  • Поднять конечный вакуум -85 кПа и выдержать 15 минут
  • Сбросить вакуум и слить остаточную жидкость

В некоторые комплекты входил смачивающий агент (Silwet) при 0.67% об. / Об.

Пакеты взвешивали до и после обработки с использованием калиброванных весов 3000 кг +/- 1 кг, чтобы можно было рассчитать поглощение. Плотность раствора принята равной 1,14 г / мл.

10 образцов в упаковке были взяты сразу после обработки из середины упаковки. Их ширина и толщина были измерены с помощью цифровых штангенциркулей.

Затем образцы были проанализированы на содержание бора в поперечном сечении и сердцевине заболони. Это также включало точечный тест на проникновение и определение содержания влаги.

Результаты

чистое поглощение InitialWettingNet uptakeChargePackVacuumStrappingAgentL / m31A-30 kPaloose strapnone572B-20 kPaloose strapnone443C-20 kPaloose strapSX414D-20 kPaorig strapSX305E-15 kPaorig strapSX26 Набухание Средняя набухани UntreatedABCDEWidth90.6 мм +1,9 мм + 1,4 мм + 0,6 мм + 0,2 мм + 0,6 мм Толщина 45,2 мм + 1,2 мм + 0,7 мм + 0,5 мм + 0,3 мм + 0,4 мм
Удержание (целевое значение 0,4% в поперечном сечении, 0.04% в центральной части 1/9 ^th )

Поперечное сечение Сердечник MC% BAE м / мMC% BAE м / м Упаковка A Среднее 16% 2,0911% 1,48 Минимальное 14% 1,62 7% 0,42 Максимальное 20% 2,8515% 3,01% Соответствует 100% 100% Пакет B Среднее 16% 1,55 9% 0,65 Минимум 12% 1,18 7% 0,11 Максимум 24% 2,5712% 1,18% Соответствует 100% 100% Пакет C Среднее 16% 1,1913% 0,63 Минимум 12% 7% 0,09 Максимум 19% 1,5816% 1,42% Соответствует 100% 100% Упаковка D Среднее 14% 0.9811% 0,37Минимум 10% 0,21 7% 0,00Максимум 18% 1,6616% 0,87% Соответствует 100% 80% Пакет E Среднее 11% 0,6912% 0,30 Минимум 9% 0,42 9% 0,03 Максимум 14% 1,0113% 0,78% Соответствует 100% 90% ПРИМЕР 2

Предварительно нарезанные шпильки длиной 2,330 м 90 × 45 мм взвешивали до и после обработки. Использовали раствор, содержащий ACQ и моноэтилоенгликоль, или стандартный ACQ в водном растворе, такой, чтобы концентрация ACQ составляла 5% м / об.

Используемый процесс был:

• • Приложите начальное давление до +40 кПа и удерживайте 2 минуты
  • Заливной сосуд под давлением +40 кПа
  • Увеличьте давление до 100 кПа и удерживайте в течение 2 минут
  • Пустой сосуд под действием силы тяжести
  • Создать конечный вакуум -85 кПа и выдержать 15 минут
  • Сбросить вакуум и слить остаточную жидкость

Сразу после обработки было взято 6 образцов, которые взвесили.

Образцы были испытаны на проникновение меди.

Результаты Чистое поглощение (a) ACQ в MEG

Чистое поглощение Образец, л / м3 123216320443524632
(b) ACQ в воде

(b) ACQ в воде

(b)

342 ПРИМЕР 3

Использовали предварительно нарезанные шпильки длиной 2,330 м 90 × 45 мм. Раствор, содержащий тебуконазол и пропиконазол в соотношении 1: 1.Продукт представляет собой состав микроэмульсии, коммерчески доступный как Protim E415, который содержит не только активные вещества, но также ряд поверхностно-активных веществ и эмульгаторов для эмульгирования двух азолов в системе на водной основе. Были опробованы два цикла лечения.

Используемый процесс был:

• • Приложите начальное давление до +40 кПа при первой загрузке и +70 кПа во второй и удерживайте 2 минуты
  • Бак для затопления под +40 кПа и +70 кПа при второй обработке давление
  • Увеличьте давление до 100 кПа и удерживайте в течение 2 минут
  • Пустой сосуд под действием силы тяжести
  • Наберите конечный вакуум -85 кПа и выдержите 15 минут
  • Сбросьте вакуум и слейте остаточную жидкость

Были взяты образцы из загрузки и центральная 1/9 ^th досок проанализирована качественно для определения присутствия как пропиконазола, так и тебуконазола.Во всех случаях присутствие и тебуконазола, и пропиконазола было обнаружено в центральной 1/9 ^-й заболони, что указывает на полное проникновение заболони.

ПРИМЕР 4

Были приготовлены согласованные образцы (500 × 90 × 45 мм) необработанного каркаса MGP12 Radiata Pine с запаянными концами. Каждый заряд содержал 16 согласованных образцов. Раствор CCA с концентрацией 9% масс. / Об. Был приготовлен из оксида CCA.

Используемые расписания показаны ниже.

Раствор заряда Начальное давление Конечное давление Дифференциал 19% оксид CCA 5010050 29% оксид CCA 1001303039% оксид CCA 1001505049% оксид CCA 10018080

Доски были взвешены до и после обработки для взвешивания.

6 образцов были взяты сразу после обработки и взвешены.

Образцы были испытаны на проникновение меди.

Результаты

Сводные данные о среднем потреблении и изменениях размеров показаны ниже.

График 50 100100 130100 150100 180 Среднее поглощение (л / м3) CCA67.156.075.997.9 Изменение средней ширины (мм) CCA2.52.32.93.0 Изменение средней толщины ) CCA1.11.11.21.2 Penetration ** CCAMarginalFailPassPass ** Pass => 90% образцов с полным проникновением в заболонь

Некоторые обработки Double Vac проводились с использованием концентраций растворов CCA, подходящих для достижения требуемого удерживания на основе ожидаемого поглощения консервант с использованием различных циклов обработки, чтобы установить, можно ли добиться полного проникновения. Результаты ширины, толщины и поглощения показаны ниже:

ScheduleWidthThicknessUptakeDouble Vac (мм) (мм) л / м3 Проникновение −151.7110..7Fail-202.4571.10260.3Fail-252.4371.09766.1Fail-302.5131.08971.2Fail

Процесс двойного вакуумирования с растворами CCA показывает увеличение поглощения с увеличением перепада давления, однако даже при -30 кПа, с потреблением 71 л / м3 проникновение существенно не удалось.

Опасности от горения пропитанной древесины

1. Введение

Изделия из дерева используются во всех сферах жизни. Они используются в качестве строительных и декоративных материалов, источника энергии или исходного материала для производства других элементов.В зависимости от потребности используются различные породы дерева, которые можно дополнительно подвергнуть химической обработке.

Древесина является органическим материалом и подвергается воздействию многих вредных биотических и абиотических факторов, таких как грибки, насекомые, термиты, и внешних условий, включая повреждение водой, УФ-излучением и огнем. Чтобы защитить деревянный материал от этих вредных воздействий и продлить срок его службы, в некоторых случаях требуется дополнительная защита древесины ^{[1] [2]} . Кроме того, растущие требования, предъявляемые к продуктам в их сфере использования, в том числе, например,g., долговечность, цвета и возможность их использования для различных целей означают, что изделия из дерева и соответствующим образом модифицированные, включая пропитанные товары, становятся все более важными на рынке. Промышленная обработка защитными химическими соединениями — наиболее распространенный метод защиты древесины от повреждений. Используемые химические вещества проникают в древесину, что продлевает срок службы древесины и деревянных изделий ^{[1] [3] [4] [5]} . Однако следует отметить, что составы, используемые для пропитки и защиты древесины и деревянных изделий, подпадают под действие правовых норм, действующих в любой конкретной области.В случае стран Европейского Союза правовой основой в этом отношении является, например: Регламент (ЕС) № 1907/2006 Европейского парламента и Совета от 18 декабря 2006 г. о регистрации, оценке, разрешении и ограничении использования химических веществ. (REACH) подпадает под действие Европейского химического агентства, меняющихся требований 1999/45 / EC и отмены Совета (EEC) № 793/93 и Комиссии (EC) № 1488/94, а также Директив Совета 76/769 / EEC и Директивы Комиссии 91/155 / EEC, 93/67 / EEC, 93/105 / EC и 2000/21 / EC, Регламент (ЕС) № 528/2012 Европейского парламента и Совета от 22 мая 2012 г. относительно предоставления на рынке и использование биоцидных препаратов.

Однако биоцидные продукты могут воздействовать не только на вредные организмы, но и на людей, окружающую среду и исчезающие виды. Активные вещества могут быть канцерогенными, токсичными для репродуктивной системы или нарушать работу эндокринной системы. Особенно уязвимы дети и беременные женщины ^[6] . Кроме того, каждая страна имеет свои собственные внутренние правила и нормы, включая требования к утверждениям, сертификации и техническим утверждениям продуктов, которым должны соответствовать производители.Требования касаются вопросов безопасного использования агентов, их стабильности и реакционной способности, количественных и качественных характеристик, а также токсичности.

2. Химия деревянных материалов

Древесина состоит из более чем 99% органических веществ, включая целлюлозу, лигнин и гемицеллюлозу. Абсолютно сухая древесина в среднем содержит 49% углерода, 44% кислорода, 6% водорода и 0,1-0,3% азота ^[7] . Остальные составляют неорганические соединения, состоящие из кальция, калия, натрия, магния и других элементов.Полисахариды, такие как целлюлоза и гемицеллюлоза, и лигнин, относятся к биополимерам с различной степенью полимеризации. Таким образом, они обладают разными свойствами, как химическими, так и физическими. Целлюлоза создает микроволокна, среди которых лигнин, гемицеллюлоза и вода.

Помимо основных органических веществ, натуральная древесина, в зависимости от породы, также содержит относительно небольшое количество экстрактивных веществ, таких как дубильные вещества, смолы, пектины, жиры, растворимые в воде, спирте и эфире.Стены деревянных домов из сосны и ели содержат активные вещества, такие как фитоциды, которые могут защитить человека от грибков, бактерий и вирусов и, следовательно, от инфекционных заболеваний ^[8] .

Разнообразные требования к качеству и долговечности древесины, а также разнообразие пород древесины, требующих различных способов обращения, означают, что на рынке доступен целый ряд различных веществ. Например, для защиты конструкционной древесины от насекомых, грибков и огня используются солевые пропитки для защиты от влаги, ультрафиолетовых лучей и вредителей; препараты-растворители и красящие пропитки — фунгициды и инсектициды; а пропитки на водной основе обеспечивают защиту от влаги, насекомых и микроорганизмов.Для улучшения свойств в области реакции на огонь используются, например, соединения бора, а для защиты древесины от грибков, насекомых и термитов используются такие активные вещества, как медь и хром.

Такие вещества, как соли аммиака, фосфор и соединения бора, добавляются для уменьшения воспламеняемости древесины. Парафин, стирол, метилметакрилат и изоцианат — все материалы, которые увеличивают стабильность размеров и улучшают гидрофобную эффективность, влияют на воспламеняемость деревянных изделий, что приводит к увеличению этого параметра ^{[1] [9] [10]} .Пропитки, такие как TiO ₂ , WO ₃ или CaSiO ₃ , проникают в структуру древесины и заполняют поры и ареоляты, что влияет как на количество воды, абсорбированной в равновесном состоянии, так и на кинетику сорбции воды ^[11] . Одним из веществ, используемых для пропитки древесины, является креозот, смесь каменноугольной смолы, состоящая, среди прочего, из соединений из группы фенолов, крезолов и ксиленолов в различных соотношениях, в зависимости от используемого производственного процесса ^[12] .Частицы меди, которые содержатся в пропиточных средствах, таких как микронизированный азол меди (MCA) и микронизированная четвертичная медь (MCQ), накапливаются в древесине ^[13] .

Разрабатываются альтернативы химическим веществам, вспучивающиеся покрытия, содержащие бионаполнители, вещества на биологической основе, такие как имбирь и кофейная шелуха, яичная скорлупа, моллюски, чайный сапонин, органически модифицированный монтмориллонит (MMT). ^[14] .

3. Процессы пламенного и тлеющего горения

Деревянные и древесные изделия на основе древесины выделяют в окружающую среду различные соединения, состав которых зависит от типа и химического состава материала, а также от внешних факторов, включая температуру, доступ кислорода и присутствие другие вещества, такие как радикалы и катализаторы.Все эти элементы определяют тип процесса горения, который может включать такие процессы, как тление (беспламенное горение) или горение с образованием пламени (пламенное горение). Беспламенное горение, например тление — это один из медленных процессов, происходящих при относительно низких температурах, и наиболее устойчивый тип явления горения, характеризующийся отсутствием пламени и, следовательно, представляющий угрозу для безопасности и окружающей среды. Тление — одна из основных причин смерти при пожарах в квартирах, а также источник проблем безопасности на рабочих местах и ​​в других ситуациях, в которых сжигаются биомасса и торф, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды ^{[15] [16] [17] [18] [19]} .Поскольку тление является медленным и продолжительным процессом, тлеющие пожары могут привести к увеличению теплопередачи и попаданию загрязняющих веществ в почву в течение гораздо более длительного периода времени ^{[17] [18] [19]} . В случае движения фронта тления в направлении потока окислителя свежий окислитель протекает через обугленный слой и вступает в реакцию в зоне воспламенения, в результате чего реакции окисления происходят в задней части зоны воспламенения, а пиролиз — в передней части. . В обратном случае окислитель проходит через первичное топливо и вступает в реакцию в зоне тления.В результате реакции окисления и пиролиза происходят примерно в одном месте ^[20] . И тление, и горение пламенем возникают из того же процесса, что и пиролиз.

Следует помнить, что для каждого твердого материала может происходить как тление, так и пламенное горение, а также один процесс может приводить к другому ^{[15] [16] [17]} . В определенных условиях может развиваться быстрое окисление, и за очень короткое время, т.е.е. взрыв.

Горение пламенем связано с процессом горения легковоспламеняющейся летучей фазы и имеет место во время горения веществ, которые становятся летучими при нагревании. Это явление характерно в основном для органических материалов, которые разлагаются из-за повышения температуры и выделяют легковоспламеняющиеся пары и газы. Горящие газы и пары над поверхностью горючего материала создают пламя.

В зависимости от стадии выделяются соединения, имеющие разную химическую природу и биологическую активность, и, следовательно, различные виды воздействия на человека и окружающую среду.Рассеянные мелкие газообразные и твердые частицы возникают в результате сгорания органических материалов, что придает им характерный цвет, запах, вкус, плотность и токсичность, а также их способность проникать в окружающую среду и перемещаться в ней, а также создавать дым. В случае тех же деревянных изделий, но пропитанных другими химикатами, другие вещества, более или менее токсичные, будут выбрасываться в окружающую среду. Таким образом, дым синего, белого или желтого цветов с горьким или сладким вкусом указывает на присутствие ядовитых веществ.Продукты сгорания включают летучие вещества сгорания, такие как оксиды углерода, метан, водород, сероводород и диоксид серы, а также твердые продукты сгорания, такие как сажа, зола и шлак, которые различаются по составу и свойствам.

Следует отметить, что использованные и пропитанные различными химическими соединениями древесные отходы классифицируются как опасные отходы и требуют соответствующего обращения. Горение возможно только в правильно подготовленных установках из-за выброса вредных веществ.Однако выброс продуктов сгорания древесины, пропитанной различными химическими соединениями, связан не только с неправильным обращением с древесиной как с отходами. Риск также связан с ситуациями неконтролируемого возгорания, такими как пожары. В следующей главе этого исследования показано, почему так важно правильно обращаться с этим типом материалов.

4. Выбросы загрязняющих веществ и методы измерения

Характеристики выбросов загрязняющих веществ, образующихся при сжигании пропитанной древесины, зависят от типа пропитки и условий горения.Как известно, в процессе тления необработанной древесины выделяется гораздо большее количество токсичных газов, включая CO, по сравнению с пламенем такой древесины ^[21] . При неполном сжигании древесины, помимо CO, выделяются другие продукты сгорания — метанол, формальдегид и уксусная кислота, а также более сложные продукты, полученные в результате деполимеризации лигноцеллюлозных структур древесины ^[22] . В зависимости от породы древесины полициклические ароматические соединения (ПАУ) ^{[23] [24]} , полихлорированные бифенилы (ПХБ) ^[25] , полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД) и полихлорированные дибензофураны (ПХДФ). ^{[24] [25] [26] [27]} также могут быть выпущены.

В зависимости от типа пропитки во время процессов горения могут иметь место различные реакции, в том числе реакции, катализируемые ионами металлов и атомами, содержащимися в пропитке, особенно те, которые предназначены для защиты от микробного и грибкового поражения. Влияние различных условий горения во время процессов пламенного и тлеющего горения пропитанной древесины на состав продуктов горения очевидно.

В результате пиролиза древесины, обработанной ХАК, мышьяк выделяется уже при 320 ºC.Было также обнаружено, что, хотя мышьяк присутствует в древесине в пятизначном состоянии, As (III) присутствует в остатке пиролиза. Таким образом, присутствие паров древесины, обугливания и пиролиза влияет на термическое поведение оксидов азота ^[28] .

Кескин и др. ^[29] обнаружил, что тип пропитки определяет способ горения, включая время горения, а также наличие или отсутствие пламени или свечения; таким образом, также продукты сгорания. Все соли аммония являются возможными источниками аммиака ^[30] .

Пожары в древесине, пропитанной консервантами на основе меди, могут увеличить количество ПХДД / Ф. Образованию ПХДД и ПХДФ во время пожаров способствует низкотемпературное горение с ограниченным поступлением кислорода. Было обнаружено, что медь всегда является наиболее эффективным металлом для катализатора образования ПХДД и ПХДФ.

Образованию ПХДД и ПХДФ благоприятствуют низкие температуры, способствующие тлению, особенно в случае ограниченного доступа кислорода из воздуха.

5. Выводы

Пропитанная древесина широко используется в интерьерах зданий как строительный материал, так и в качестве отделочных, декоративных и хозяйственных элементов. Пропиточные агенты содержат в своем составе органические соединения, карбоновые кислоты, сложные эфиры и неорганические соединения, включая в основном тяжелые металлы, такие как Cu, Zn и Cd. Разнообразие пропиточных составов означает, что изделия из дерева и древесины могут использоваться в различных условиях, как снаружи, так и внутри зданий. Они снижают риск возникновения пожара в стандартных условиях за счет изменения процесса пиролиза и уменьшают разложение материала под воздействием воды, солнечного света, микроорганизмов или других факторов.Однако это разнообразие определяет потенциальный риск в случае использования пропитанной древесины в качестве энергетического материала или в случае пожара. Соединения, добавленные к древесине в результате высоких температур, претерпевают термические изменения, выделяя токсичные канцерогенные соединения.

Следует отметить, что в литературе недостаточно результатов исследований, которые позволили бы сделать вывод о том, что вопрос о влиянии горения древесного материала в зависимости от веществ, используемых для пропитки, досконально изучен.Однако из-за потенциальной угрозы для людей и окружающей среды в случае пожара от пропитанных древесных материалов необходимо собрать информацию о механизмах термического разложения, эффективности сгорания пропитанного древесного материала и объеме выбросов. продуктов сгорания. Знания в этой области будут способствовать разработке необходимых инструментов для повышения безопасности и принятия соответствующих мер предосторожности. Знания о химических соединениях, условиях горения и количествах выбросов, а также о влиянии этих соединений на человека и окружающую среду являются обязательными.Это позволяет правильно подготовить спасательную операцию, обеспечить безопасность и разработать защитные меры, минимизирующие риск.

Запись из 10.3390 / app10176093

Способ пропитки деревянных и огнезащитных конструкций для его реализации

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу получения однозащитных композиций для древесины и эгабиозащитных композиций, которые могут быть использованы при строительстве загородных домов, мебельной и других отраслях промышленности.Способ пропитки древесины заключается в последовательной пропитке деревянных конструкций при температуре 10-60 ° С ^o С двумя водными растворами, представляющими собой огнезащитные составы для первичной и вторичной (вторичной) обработки. Раствор для первичной пропитки содержит неорганические соли, обладающие пожаро- и биозащитными свойствами: дигидрофосфат аммония, сульфат магния, бура, поверхностно-активное вещество (ПАВ) и воду в следующих соотношениях, мас.%: Дигидрофосфат аммония 11, 0-12,0, сульфат магния 23,0-25,0, бура 5,0-6,0, ПАВ 1.От 0 до 1,5, вода 55,0-60,0. Раствор для второй (вторичной) пропитки 18,0-21,0% -ным водным раствором хлорида кальция. 3 пп. f-кристаллы, 1 табл. Изобретение относится к способу получения одноразовых композиций для дерева и напр., К биобезопасным композициям, которые могут быть использованы при строительстве загородных домов, при изготовлении мебели и др. О пероральном введении натрия в мас.% Соответственно: 1-15, 1-5. , 2, полить остаток ОСТ 13-135-82. Средство для защиты древесины. растворы биомагнетометров препаратов ФБС и БС-13.Технические требования. Мин. лесная и целлюлозно-бумажная промышленность СССР. Недостатками данных составов является высокая токсичность, обусловленная применением фторида натрия, и низкая влажность. Известен один фирменный состав «МС», обеспечивающий II группу эффективности противопожарной защиты по ГОСТ 16363. -98. Способы и средства огнезащиты древесины. Руководство. Мин. EXT. Дела Российской Федерации. Институт пожарной безопасности. М., 1999 г. Состав содержит следующие компоненты, мас.%: ДАП 20, сульфат аммония 5, натрия фторид 3, сульфинол 1-1,5, остальное вода. Композиция (2) имеет те же недостатки, что и соединения (1). Более влагостойкие композиции основаны на агробиотехнологическом препарате «CBE», обеспечивающем смесь пентахлорфенолята натрия борной кислоты и кальцинированной соды в массовых частях соответственно: 1-2: 1 -5: 1-5. ГОСТ 23787.12-81. Средство для защиты древесины. Растворы биомагнетометра препарата СВЕ. Недостаток этого препарата — высокая токсичность, невозможность использования в дождливую погоду.Состав необходимо использовать не позднее, чем через 36 часов после приготовления. Состав непригоден для пропитки древесины, а только для получения негорючего поверхностного слоя, поскольку представляет собой суспензию нерастворимых в воде соединений. Сказанное выше ограничивает область применения и относится к недостатку структуры. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения водостойкой агробиотехнологической композиции для древесины, заключающийся в приготовлении двух растворов: водного раствора ортофосфорной кислоты ( 8,5-10,2 мас.%) и мочевины (11,4-18,4 мас.%), раствор неионных поверхностно-активных веществ (ПАВ) в алкидной смоле с последующим введением водного раствора ПАВ в алкидную смолу при интенсивном перемешивании. При этом образуется мелкодисперсная эмульсия, которую наносят на древесину под давлением в автоклаве, с помощью краскопульта или кисти, чтобы получить 15-120% от веса обрабатываемого материала. (Патент РФ 2133191 кл. 27 К 3/52, 1999 г.) Далее древесина агостона. К недостаткам этого метода можно отнести дороговизну, длительность процесса.Целью настоящего изобретения является простой экологически чистый способ получения агробиотехнологической композиции для древесины и водостойкой, малотоксичной композиции. Эта цель достигается приготовлением двух водных растворов: раствора для первичной пропитки, содержащего соли — замедлители и консерванты, и поверхностно-активных веществ из полиоксиэтилен класса АЛКИЛФЕНОЛЫ типа ОП 7, ОП-10 или аналог, раствор до второй (вторичной) пропитки раствором хлорида кальция. Раствор для доочистки готовят растворением в воде твердого хлористого кальция по ГОСТ 450. -77 марка «гидратированная» с массовой долей основного вещества 80% или разведение марочной жидкости хлористого кальция с массовой долей основного вещества 35%.Раствор для первичной пропитки готовят из карты марки по ГОСТ 18918-85 (дигидрофосфат аммония), полумодуль сульфата магния по ТУ 113-12-11.080-87, бура по ГОСТ 8429-77, ПАВ по ГОСТ 8433-81 (ОП-7 или ОП-10). Раствор для первичной пропитки готовят из термофосфорной кислоты по ГОСТ 10678-76, аммиачной воды по ГОСТ 9-92, полумодуля сульфата магния по ТУ 12. то, с помощью распылителя или погружением в 10-60 ^o С первым раствором для начальной пропитки и после 0.5-1 час — раствор для повторной обработки. Раствор для первичной пропитки обеспечивает тепло- и биозащитную соль, ПАВ и воду в соотношении, мас.%:
Дигидрофосфат аммония (I) — 11,0-12,0
Как сульфат магния (II) — 23,0-25,0
Бура (III) — 5,0-6,0
ОП-7 (ОП-10) — 1,0-1,5
Вода — 60, 0-55,0
Раствор до повторной пропитки содержит 18,0-21,0 мас.% Хлористого кальция (IV) и 82,0-79,0% воды. Огнезащитные свойства композиции сформированы последовательным пропитка древесины, определенная на образцах древесины сосны размером НН мм, приготовленных в соответствии с п.31 пожарный 251-98 «Антипирены и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний». Испытания проводятся по ГОСТ 16363-98 Древесина. «Определение огнезащитных свойств покрытий и пропиточных составов с использованием керамических трубок». Для испытаний используют конструкцию прибора института, состоящую из керамических ящиков размером Н-Н мм и толщиной 16 мм, установленных на металлической подставке, имеющей створку для регулирования. подача воздуха в зону горения от двигателя, фиксирующего положение образца в центре керамических коробок; зонтик; термометры; автоматический потенциометр типа КСП-4.Определите потерю массы образца (M) и максимальное приращение температуры (T _max ). Древесина наибольшая М негорючая классифицируется согласно ГОСТ 16363-98 на группы горючести: негорючие (М30%). По величине M и T _max огнезащищенная древесина классифицируется по ГОСТ 12.1.044-89 по группам горючести: негорючие (M _max C) и горючие (M> 60%; T _max > 60 C). В керамический бокс с непрерывно работающей горелкой вводят исследуемый образец после установления температуры точки ввода (верхней части камеры) (2005 г.) ^o C.В процессе эксперимента на ленточной диаграмме потенциометра и регистрации максимальной температуры газообразных продуктов сгорания. Через (3002) при подаче газа на горелку останавливают и оставляют образец для охлаждения на 20 мин после прекращения горения. Охлажденный образец удаляют, дают постоять 1 час при комнатной температуре и влажности не более 70% и определяют результаты испытаний и условия получения одного снпб 251-98 следующим образом: обработанные составом образцы. древесины сосны размером HH мм взвешивают после кондиционирования, затем выдерживают в течение 72 часов в сосуде с водой, выдерживают, доводят до комнатной температуры до постоянной массы, снова взвешивают для определения потери массы (M ¹ = (вес до замачивания — масса после замачивания) * 100 / масса тела до замачивания,% отн.).Затем проводят определение огнезащитных свойств, как описано выше M, T _max ). Результаты в таблице (примеры 13-16). Биологическую защиту обработанной древесины оценивают по ГОСТ 16712-71 «Средство защитное для древесины. Метод испытаний на токсичность». В качестве дереворазрушающего гриба используют Caniphora puteana. Определяют потерю массы для шести обработанных составом образцов древесины сосны размером НН мм и трех необработанных контрольных образцов. Потеря массы обработанных образцов с приростом массы по сухим солям, кг / м ³ : 22,0; 31,2; 40,4; 40,6; 55,0; 64,1 составляет: 12,7; 12,1; 11,9; 11,7; 5,8; 2,8% соответственно.Потеря массы для необработанных образцов 58,5% (среднее значение), что соответствует увеличению срока службы пропитанной древесины в 4,6-21 раз. Получение растворов для первичной и повторной обработки показано в примерах 1-4. 1
В реактор МУП с якорной мешалкой загружают 0,575 м ³ вой, 50 кг буры и 10 кг ОД-7, перемешивают 1 час. Получают 1000 кг раствора для первичной пропитки. Пример 2
В реактор МУП с якорной мешалкой загружают 0,264 м ³ воды 0,046 м ³ ортофосфорной кислоты с массовой долей 70%, 0,0.04 m ³ водный аммиак с массовой долей 25%, через выводной реактор -250 кг полумодульного сульфата магния, 50 кг буры и 10 кг ОП-10, перемешивают в течение 2 часов. Введение водного раствора аммиака в реактор осуществляют с такой скоростью, чтобы температура не была выше 50 ^o С. Получают 1000 кг раствора для начальной пропитки. Пример 3
В реактор CBM с якорной мешалкой загружают 0,8 м. ³ воды. и 250 кг хлористого кальция марки «гидратированный». Перемешивают 1 час. Получите 1050 кг раствора для повторной обработки.Пример 4
В реактор МУП с якорной мешалкой загружают 0,477 м ³ хлористый кальций марки «жидкий» и 0,523 м ³ воды. Перемешивают 1 час. Получают 1085 кг раствора для доочистки. Как видно из приведенных примеров, заявляемый способ прост, экологически безопасен и позволяет получать водостойкие, малотоксичные соединения с высокими огнезащищенными характеристиками. Такие составы могут найти широкое применение. В Саного агробиотехнологии состав для древесины путем пропитки деревянных конструкций при температуре 10-60 ° С ^o С в двух водных растворах: первый раствор, содержащий дигидрофосфат аммония, в виде сульфата магния, бура, полиоксиалкиленовые АЛКИЛФЕНОЛЫ в качестве поверхностно-активных веществ и вода в следующее соотношение, мас.%:
Дигидрофосфат аммония — 11,0-12,0
В виде сульфата магния — 23,0-25,0
Бура — 5,0-6,0
ПАВ — 1,0-1,5
Вода — 55, 0-60,0
, затем раствор, содержащий 18,0-21,0 мас. % хлорида кальция и 79,0-82,0 мас. % воды 2. Одноразовая композиция для первичной пропитки древесины, содержащая дигидрофосфат аммония, в виде сульфата магния, бура, полиоксиалкиленовые АЛКИЛФЕНОЛЫ в качестве ПАВ и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Дигидрофосфат аммония — 11,0-12,0
В виде сульфата магния — 23,0-25,0
Бура — 5,0-6,0
ПАВ — 1,0-1,5
Вода — 55, 0-60,0
3.Композиция для повторной пропитки древесины, представляющая собой водный раствор хлорида кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Хлорид кальция — 18,0-21,0
Вода — 79,0-82,0

Улучшение механических, влагостойкости и термических свойств термообработанной резиновой древесины путем пропитки прекурсором SiO2

Таблица 1 показывает, что данные четырех групп были нормально распределены (тест Шапиро-Уилка: p> 0,05, двусторонний) на уровне значимости 0,05, поэтому t-критерий независимых выборок (двусторонний) был использован для анализа разницы в механических свойствах между различными обработками на уровне значимости 0.05 (таблица 2). Результаты показали, что по сравнению с образцами необработанной древесины прочность на сжатие, модуль разрыва (MOR), модуль упругости (MOE) термообработанных (HT) образцов снизились на 18,21%, 48,95% и 9,38%. соответственно. Было обнаружено, что прочность на сжатие (P = 0,018) и MOR (P = 4,74 × 10 ⁻⁶ ) каучуковой древесины значительно зависела от HT, в то время как влияние на MOE (P = 0,254) было незначительным. Было указано, что термообработка может снизить механические свойства древесины, что согласуется с предыдущими исследованиями ¹³ .Это происходило главным образом из-за разложения гемицеллюлозы, которая сначала разлагалась в процессе термообработки из-за низкой степени полимеризации и аморфных структур ^35,36 . По сравнению с термообработанными образцами прочность на сжатие импрегнированного прекурсора SiO ₂ после термообработки (ISA) и перед термообработкой (ISB) образцов была незначительно увеличена (P = 0,084) на 17,96%, в то время как ISB была значительно увеличена. (P = 0,003) на 33,64%.MOR образцов ISA и ISB были значительно увеличены (P = 4,86 ​​× 10 ^-5 ) на 43,87%, образцы ISB были увеличены незначительно (P = 0,088) на 20,37%, в то время как MOE образцов ISA (P = 0,733) и ISB (P = 0,704) увеличились незначительно. По сравнению с необработанными образцами древесины твердость образцов HT увеличилась незначительно (P = 0,365). По сравнению с термообработанными образцами, образцы и ISB значительно увеличились (P = 6,7 × 10 ^-5 ) на 43.На 65% это было улучшено за счет включения геля SiO ₂ в стенки ячеек, который задерживал теплопередачу и уменьшал деградацию и разрушение термообработанной древесины, а также улучшал твердость стенок ячеек. При этом твердость образцов ISA значительно (P = 0,021) снизилась. Это произошло из-за того, что стабилизирующие соединения в древесине были растворены этанолсодержащим золью растворителя ⁴ .

Таблица 1 Механические свойства и результаты испытаний Шапиро-Уилка образцов древесины с различной обработкой (n = 7). Таблица 2 Сравнение эффектов различной обработки с использованием t-критерия (двусторонний) на механические свойства (n = 7).

Результаты показали, что пропитка прекурсором SiO ₂ может компенсировать механические потери, вызванные термообработкой. Прекурсор был погружен в древесину, и ТЭОС гидролизовали с использованием ОН-групп деревянной подложки и конденсировали до геля SiO ₂ во время процесса термообработки, как показано на рис. 1. SiO ₂ был прикреплен к древесной матрице и сшит с друг друга, что замедлило передачу тепла и уменьшило деградацию и разрушение термообработанной древесины.Гели SiO ₂ осаждались в древесной матрице в качестве наполнителей, которые уплотняли и укрепляли клеточные стенки, а также усиливали сопротивление клеточной стенки от деформации и разрушения. В то же время водородные связи между SiO ₂ и гидроксильными группами древесины, а также сшивание также обеспечивают компенсацию механических потерь.

Рис. 1

Схематическое изображение получения модифицированной древесины SiO ₂ .

Потеря сухой массы при обработке HT составила 5.44%, что связано с разложением гемицеллюлозы и испарением экстракции. Прирост сухой массы за счет пропитки SiO ₂ до и после термообработки составил 3,62% и 11,03% соответственно. Прирост сухой массы ISB был меньше, чем ISA, вероятно, потому, что внутренняя пористость древесины увеличилась после термообработки, что предоставило больше места для пропитки кремнеземом. Увеличение размеров при сушке в печи при обработке ISA и ISB составило 1,07% и 2,16% соответственно, что свидетельствует об увеличении объема клеточных стенок.

Состав поверхности древесины ISA был проанализирован с использованием спектров энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDXA) и изображений отвечающей сканирующей электронной микроскопии (SEM), и они представлены на рис. 2. Ямки в сосуде модифицированного дерево было покрыто силикагелем. Появление сильного пика примерно при 1,8 кэВ указывало на присутствие кремния на поверхности. Другими словами, предшественник ТЭОС мог проникать через клеточную стенку до гидролиза и поликонденсации ³⁷ , предполагая, что гель SiO ₂ образовался и откладывался в клеточных стенках.Содержание Si составляло 17,71 мас. %.

Рисунок 2

Спектры SEM и EDXA образца древесины ISA.

На рисунке 3 показана морфология поверхности образцов древесины. На рис. 3 (а) необработанная древесина имеет гладкую поверхность с некоторыми четко видимыми ямками, а некоторые ямки имеют мембрану с ямками. На рис. 3 (с) представлена ​​морфология поверхности термически обработанных образцов, на которых также есть некоторые видимые ямки, что свидетельствует о том, что не произошло значительных изменений по сравнению с контрольными образцами.На рис. 3 (b) ямы были покрыты наноразмерными частицами на поверхности древесины ISA. Рисунок 3 (d) показывает, что ямки были заполнены уплотненными гелями.

Рисунок 3

СЭМ-изображения ( a ) необработанных образцов древесины, ( b ) ISB, ( c ) HT и ( d ) ISA.

Как показано на рис. 4, влагопоглощение всех образцов древесины со временем увеличивалось. Все образцы древесины быстро впитывали воду в течение первых 10 дней, когда образцы были погружены в воду, и массы оставались почти постоянными после месячного погружения.В течение периода погружения в воду прирост массы необработанных образцов соответствовал насыщению примерно на 101% за 35 дней. Влагопоглощение образцов HT, ISB, ISA было ниже, чем у необработанных образцов, в которых образцы ISB и ISA были намного ниже, считая снижение на 91% и 95% соответственно. Было показано, что термообработка может относительно ослабить гигроскопичность древесины, а пропитанный прекурсор SiO ₂ при термообработке еще больше ослабил гигроскопичность.Это произошло из-за разложения гемицеллюлозы и потери других гидроксилсодержащих компонентов во время термической обработки, что привело к уменьшению количества гидроксильных групп ² . С другой стороны, часть гидроксильных групп, возможно, была заблокирована образованием водородных связей с гелями SiO ₂ во время гидролиза и поликонденсации прекурсора TEOS, тем самым ослабляя гигроскопичность. Кроме того, SiO ₂ может накапливаться в порах клеточной стенки в качестве наполнителей, как показано на рис.3 (б, г), что затрудняет впитывание влаги. Следовательно, влагопоглощение ISB и ISA было снижено.

Рисунок 4

Кривые гигроскопичности образцов древесины с различной обработкой.

На рисунке 5 показано набухание образцов древесины при различных обработках. По сравнению с образцами необработанной древесины скорость радиального набухания образцов HT, ISB и ISA снизилась на 10,53%, 25,47% и 39,47% соответственно, а скорость тангенциального набухания уменьшилась на 35.33%, 36,37% и 52,48% соответственно. Набухание образцов ISA и ISB было ниже, чем у образцов HT. Было указано, что термообработка может улучшить стабильность размеров, а включение гелей SiO ₂ помогло снизить способность к набуханию клеточных стенок, что привело к повышению стабильности размеров. Набухание образцов ISA меньше, чем образцов ISB, что объясняется количеством пропитки SiO ₂ . Прирост сухой массы при пропитке SiO ₂ образцов ISA и ISB составил 11.03% и 3,62% соответственно. Большее количество SiO ₂ , пропитанное ISA, вызывало меньшее количество доступных OH-групп, что способствовало снижению способности к набуханию клеточных стенок.

Рис. 5

Набухание образцов древесины с различной обработкой.

На рис. 6 показаны спектры инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) трех типов образцов древесины, а именно необработанных образцов, образцов HT и образцов с пропиткой прекурсором SiO ₂ перед HT.На рис. 6 (a) пики поглощения необработанной резиновой древесины в основном включают: 3330 см ^-1 (растягивающее колебание -ОН), 2925 см ^-1 (растягивающее колебание -СН) и 1028 см ^-1 ( -CO растягивающая вибрация). Пиковые интенсивности ISB и HT при 3330 см ^-1 (валентное колебание -ОН) были значительно ниже, как показано на рис. 6 (b, c). Это произошло потому, что термообработка привела к восстановлению гидроксильных групп, и реакционные группы древесина – OH могут объединяться с наночастицами кремнезема с образованием ковалентных связей Si – O – Si или Si – O – C.Связи Si – O – Si обеспечивали три характерные полосы поглощения FTIR на рис. 6 (c): 434 см ⁻¹ , 792 см ⁻¹ , 1048 см ⁻¹ и симметричная Si-O-Si пик поглощения валентных колебаний возник при 1048 см. ^-1 , перекрываясь связями Si-OC ³⁸ . Интенсивность полосы на 1731 см ^-1 снижается из-за разложения гемицеллюлозы [3], а исчезновение сигнатуры на 1239 см ^-1 могло быть из-за перекрытия со связями Si-O-C.

Рисунок 6

FTIR-спектры образцов древесины ( a ) необработанных, ( b ) HT и ( c ) ISB.

На рис. 7 (A) термогравиметрические (ТГ) кривые показали, что термическое поведение каучуковой древесины было разделено на четыре стадии, на которых начальная потеря веса в основном объяснялась испарением влаги из древесины от комнатной температуры до 200 ° C. ° C. Резкая потеря веса наблюдалась между 200–320 ° C, за которой следовала еще одна очевидная потеря веса между 320–375 ° C.Это произошло из-за разложения гемицеллюлозы, а затем целлюлозы и лигнина; остаточные компоненты древесины продолжали ароматизироваться и карбонизироваться при температуре выше 400 ° C. Количество конечного остатка в образцах U, HT и ISB составляло 17,27%, 18,29% и 23,07% соответственно, что указывает на то, что доля твердого полукокса, полученного при термообработке, увеличилась, и присутствовал остаток, такой как диоксид кремния. который еще не разложился при 700 ° C.

Рисунок 7

Температурное поведение (кривые ТГ и кривые ДТГ) ( A ) необработанного, ( B ) HT и ( C ) ISB образца древесины.

Есть два характерных пика на производных термогравиметрических кривых (ДТГ) на рис. 7 (B). Первый пик образцов U расположен при 301 ° C, в то время как образцы HT и ISB — при 309 ° C. Скорость изменения веса образцов ISB была ниже, чем у образцов HT, и второй пик приходился на 349 ° C. Первые пики образцов ISB и HT были смещены в сторону более высокой температуры, что указывает на то, что термообработка и пропитка прекурсором SiO ₂ могут улучшить термическую стабильность древесины.Первый пик ISB был ослаблен по сравнению с образцами HT, потому что силикагели прилипали к стенкам ячеек древесины и действовали как барьер для кислорода и замедляли их горение.

Характерный дифракционный пик целлюлозы (2θ = 15 и 22 °) показан на рис. 8 (а). Было показано, что относительная кристалличность необработанных образцов HT и ISB составляла 73,5%, 59,47% и 61,46% соответственно. Относительная кристалличность термообработанной древесины снизилась, поскольку различные кислоты, такие как уксусная кислота, образовывались в результате гидролиза гемицеллюлозы при 200 ° C.Эти кислоты действуют как катализаторы разложения аморфной целлюлозы даже в кристаллической области, что снижает относительную кристалличность древесины. Относительная кристалличность образцов ISB была выше, чем у образцов HT, что указывает на то, что пропитанный прекурсор SiO ₂ не разрушал или даже не изменял кристаллическую структуру целлюлозы.