Средство защиты древесины от биопоражения
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и предназначено для защиты древесины, например сырых пиломатериалов, от деревоокрашивающих и плесневелых грибов. Описано средство для защиты древесины от биопоражения на основе борной кислоты или ее солей. Средство дополнительно содержит: в качестве фунгицидов триазолы, выбранные из тебуконазола и пропиконазола, неионогенные ПАВ или неионогенные ПАВ в смеси с катионактивными ПАВ, спирты и(или) кетоны. Предложенное средство обладает высокой эффективностью защиты древесины от биопоражения, является относительно безопасным и удобным в использовании. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей отраслям промышленности и предназначено для защиты древесины, например сырых пиломатериалов, от деревоокрашивающих и плесневелых грибов.
Известны средства для защиты древесины от синевы и плесневения: по А.С. СССР №1659194, МПК B27K 3/52, Б.И. №24, 1991 г.; по А.С. СССР №1698062, МПК B27K 3/34, Б.И. №46, 1991 г. и по Патенту РФ №2045393, МПК6 B27K 3/52, Б.И. №28, 1995 г. Однако эти препараты либо характеризуются низкими экологическими и санитарно-гигиеническими показателями, либо обладают слабой защищающей способностью.
Наиболее близким к предложенному является средство для защиты древесины (Патент РФ №2147510, МПК7 B27K 3/52, Б.И. №11, 2000 г.) со следующим составом компонентов, мас.%: борная кислота или ее соль 10-25, диметилдитиокарбамат натрия 10-30, сульфонаты 20-30, углекислые соли или основания щелочных металлов остальное до 100. Предложенное средство может дополнительно содержать в качестве фунгицида четвертичные аммониевые соли (ЧАС) в количестве 0,5-3 мас.% и используется в порошкообразном или в жидком виде.
Необходимо отметить ряд существенных недостатков данного средства. Приготовленное в порошкообразной форме, оно склонно к пылению и поэтому, из-за наличия в рецептуре токсичных компонентов - борной кислоты, диметилдитиокарбамата натрия и кальцинированной соды, является опасным продуктом для работающих с ним. Кроме того, содержащаяся в препарате кальцинированная сода (до 50%) трудно растворима в воде. Она в значительных количествах остается не использованной по назначению, собирается на дне ванны для пропитки древесины и тем самым вызывает дополнительные сложности при очистке этих ванн и утилизации образующегося осадка.
В жидкой форме данного средства, даже при непродолжительном хранении (менее 1 месяца), из-за высоких концентраций едкого натра и борной кислоты образуются трудно разрушаемые и трудно растворимые осадки, что приводит к большим сложностям на стадии приготовления рабочих растворов для обработки древесины.
К тому же препараты, поставляемые в жидком виде, создают трудности потребителям, связанные с возвратом тары, ее пропарки перед транспортировкой или утилизацией.
Кроме того, данный состав недостаточно эффективен против грибов Penicillium chrisogenum и Discula pinicola, что приводит к необходимости увеличения концентраций рабочих растворов и повышенного расхода препарата для достижения необходимых уровней защиты или приводит к снижению качества лесоматериалов при наличии в окружающей среде данного вида гриба.
Применяемая в составе натриевая соль дитиокарбаминовой кислоты является неустойчивой и подвергается гидролизу с образованием сероводорода, что ухудшает не только санитарно-гигиенические характеристики, но и создает экологически неблагоприятные условия применения.
Предложенное изобретение направлено на повышение биологической эффективности и улучшение эксплуатационных свойств средства защиты древесины.
Поставленная задача решается средством для защиты древесины от поражения деревоокрашивающими и плесневелыми грибами, содержащим борную кислоту или ее соли, триазолы (тебуконазол или пропиконазол) и неионогенные ПАВ или неионогенные ПАВ в смеси с катионактивными ПАВ в следующих соотношениях, мас.%:
| борная кислота | 80-98,9 |
| триазолы (тебуконазол или пропиконазол) | 0,1-10 |
| ПАВ | 1-10 |
Обеспечение необходимого уровня защиты древесины и пиломатериалов достигается за счет совместного применения борной кислоты (или ее солей) и триазола (тебуконазола или пропиконазола).
ПАВ используется не только для получения устойчивой формы применения состава, но и для снижения запыленности при работе. Известно, что для снижения запыленности порошкообразных антисептических препаратов применяются различные добавки, например минеральные масла или другие инертные добавки (Варфоломеев Ю.А. Обеспечение долговечности изделий из древесины. - М.: Ассоль, 1992. - 288 с). В качестве ПАВ могут применяться неионогенные (неонол, синтанол, ОП-7, ОП-10 и др.) и неионогенные ПАВ совместно с катионактивными ПАВ (например, совместно с четвертичными аммониевыми соединениями).
Благодаря присутствию ПАВ борная кислота не пылит, и тем самым улучшаются санитарно-гигиенические свойства препарата. Хотя борная кислота относится к веществам третьего класса опасности, в процессе применения попадание ее в дыхательные органы может привести к отравлению, и устранение запыления является важной проблемой порошковых препаратов. Данная цель нами достигается использованием в составе препарата ПАВ.
Предложенное средство для улучшения пропитки древесины может дополнительно содержать спирты и кетоны в количестве 1-6 мас.%.
Предложенное средство представляет собой порошок. Сбалансированный состав средства позволяет использовать рабочие растворы для обработки древесины с относительно низкими концентрациями действующего вещества, достигая при этом высокой степени биозащиты.
Составы для испытаний были приготовлены путем предварительного смешения компонентов. В качестве фунгицидов были использованы тебуконазол (ТБК), пропиконазол (ПКА). В качестве спиртов были использованы первичные или вторичные спирты C2-C8 или их смеси (например, сивушные масла - тяжелые фракции ректификации этилового спирта). В качестве кетонов - ацетон, метилэтилкетон (МЭК) и метилпропилкетон (МПК). В качестве катионактивного ПАВ - диметилалкил бензиламмонийхлорид (ДМАБАХ) и триаллилбензиламмонийхлорид (ТАБАХ). Из полученных составов были приготовлены соответствующие пропиточные растворы.
Для испытания предложенного средства были приготовлены образцы с различным содержанием компонентов (табл. 1).
| Таблица 1 | ||||||
| № Образца | Состав образца, мас.% | Примечания | ||||
| Борная кислота | триазол | Катионактивный ПАВ | неионогенный ПАВ | Спирты или кетоны | ||
| 1 | 93,9 | 0,1 | - | 6 | - | ПАВ-синтанол |
| 2 | 94,9 | 0,1 | - | 5 | - | ПАВ-ОП-7 |
| 3 | 98,9 | 0,1 | - | 1 | - | ПАВ-ОП-10 |
| 4 | 98,9 | 0,1 | - | 1 | - | В образцах №4-16 неионогенный ПАВ - неонол |
| 5 | 95 | 1 | 1 | 3 | - | с ДМАБАХ |
| 6 | 95 | 1 | 1 | 3 | - | с ТАБАХ |
| 7 | 92 | 1 | 5 | 2 | В образцах №7-16 с ДМАБАХ | |
| 8 | 89 | 1 | 1 | 3 | 6 | с этанолом |
| 9 | 92 | 1 | 1 | 3 | 3 | с изамиловым спиртом |
| 10 | 80 | 10 | 1 | 3 | 6 | со смесью спиртов С2-C8 нормального и изостроения |
| 11 | 89 | 1 | 1 | 3 | 6 | с МЭК и этанолом, образцы №11-13 с пропиконазолом |
| 12 | 89 | 1 | 1 | 3 | 6 | с МПК и ацетоном (1:1) |
| 13 | 91 | 1 | 1 | 3 | 4 | Как в №9, но вместо борной кислоты - бура |
| 14 | 80 | 10 | 1 | 3 | 6 | Как в №10, но с тебуконазолом и пропиконазолом при соотношении 1:1 |
| 15 | 87,95 | 0,05 | 3 | 5 | 4 | В образцах №15-17 со смесью спиртов С2-C8 нормального и изостроения |
| 16 | 82,9 | 0,1 | 8 | 3 | 6 | |
| 17 | 70 | 18 | 3 | 3 | 6 |
Образцы 1-14 соответствуют заявленному составу.
Образцы 15-17 взяты с запредельным содержанием компонентов.
Для испытаний заявленного состава использовали образцы из заболони сосны с влажностью 80-120%, размером 5×15×180 мм. Образцы обрабатывали методом погружения в пропиточные растворы на 1 мин. Пропиточные растворы готовились растворением готового препарата в дистиллированной воде. Инфицирование образцов производили в эксикаторах с "опилочным буфером". Опилки из свежевыпиленной древесины заболони сосны орошали суспензией грибов с помощью пульверизатора. Суспензия содержала 27 видов грибов, составляющих 3 группы по 9 видов каждая.
Первая группа включает следующие виды грибов: Penicillium ochrochloron, Penicillium brevicompactum, Fusarium meniliforme, Alternaria humicola, Aspergillus niger, Aspergillus terreus, Penicillium chrisogenum, Phialophora fastigiata, Fusarium poae.
Вторая группа включает в себя следующие виды грибов: Fusarium javanicum, Fusarium merismoides, Poecylomyces variotti, Sporidesmium cladosporioides, Trichosporium cheteromorphum, Aspergillus hennebergii, Discula pinicola, Cladosporium herbarum, Verticillium marguandi.
Третья группа включает в себя следующие виды грибов: Aspergillus amstelodanum, Penicillium cyclopium, Alternaria tenuis, Fusarium culmorum, Penicillium purpurgenum, Aspergillus flsvus, Leptographium lundbergii, Trichosporium harzianum.
Оценку эффективности защитного средства, как это предусмотрено ГОСТ 30028.4-93, проводили по истечении 15 суток экспозиции, по средней площади поражения грибами поверхности образцов в процентах и по стадии развития гриба. Последняя оценивалась по шестибальной шкале:
0 - абсолютно чистые образцы при визуальном осмотре и под микроскопом;
1 - визуально чистые образцы; при осмотре под микроскопом видны мелкие очаги в виде пятен одного вида деревоокрашивающих или плесневелых грибов; стадия спороношения отсутствует;
2 - поверхностное развитие мицелия отдельных видов деревоокрашивающих и плесневых грибов в виде пятен; стадия спороношения отсутствует;
3 - обильное разрастание мицелия отдельных видов деревоокрашивающих или плесневых грибов; начало стадии спороношения одного из видов грибов;
4 - отчетливо виден рост грибов при визуальном осмотре, различные стадии спороношения большинства видов деревоокрашивающих и плесневых грибов;
5 - глубокое поражение деревоокрашивающими и плесневыми грибами всей площади образца, интенсивное спороношение.
Результаты испытаний представлены в табл. 2.
| Таблица 2 | |||||||||
| № образца | Поглощение, г/м2 | Степень поражения грибами: площадь -%, стадия развития - баллы | Эффективность | Примечание | |||||
| 1 группы | 2 группы | 3 группы | |||||||
| % | баллы | % | баллы | % | баллы | ||||
| 1 | 0,41 | <5 | 1 | <5 | 1 | <5 | 1 | высокоэффективен | |
| 2 | 0,40 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | высокоэффективен | - |
| 3 | 0,40 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | высокоэффективен | - |
| 4 | 0,39 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | высокоэффективен | - |
| 5 | 0,38 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | высокоэффективен | - |
| 6 | 0,40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | высокоэффективен | |
| 7 | 0,41 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | высокоэффективен | |
| 8 | 0,51 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | высокоэффективен | |
| 9 | 0,44 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | высокоэффективен | |
| 10 | 0,49 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | высокоэффективен | |
| 11 | 0,50 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | высокоэффективен | |
| 12 | 0,50 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | высокоэффективен | |
| 13 | 0,51 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | высокоэффективен | |
| 14 | 0,50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | высокоэффективен | |
| 15 | 0,51 | 10 | 2 | 15 | 2 | 10 | 2 | Эффективен | Активное развитие грибов Penicillium |
| 16 | 0,53 | 15 | 1 | 15 | 2 | 15 | 1 | Эффективен | |
| 17 | 0,35 | 20 | 15 | 20 | Эффективен | Активное развитие грибов Penicillium | |||
| 18* | 0,50 | 50 | 4 | 40 | 4 | 35 | 4 | среднеэффективен | Активное развитие грибов Penicillium |
| контроль | - | 90 | 5 | 85 | 5 | 85 | 5 | - | |
| *) Образец 18 соответствует составу прототипа (Патент РФ №2147510, МПК7 B27K 3/52, Б.И. №11, 2000 г.). |
Полученные результаты показывают высокую эффективность средства в заявленном соотношении компонентов.
Увеличение содержания ПАВ в препарате выше заявленного приводит к ухудшению сыпучести препарата, а уменьшение - к выпадению триазола из рабочего раствора.
Включение в состав спирта, ацетона или их смеси значительно улучшает пропитку древесины антисептиком (образцы 8-17), но увеличение их количества выше заявленного снижает сыпучесть препарата.
Необходимый уровень защиты древесины можно обеспечить только при совместном применении борной кислоты (или ее солей) и триазолов. Как показывают результаты микологических исследований, использование только борной кислоты (табл.3) или использование только тебуконазола не обеспечивает требуемый уровень защиты (табл.4).
Рекомендуемая нами в производстве химической защиты пиломатериалов от биопоражения концентрация заявляемого состава составляет не более 1-2%. Содержание борной кислоты в препарате более 80% и естественно в водном растворе ее содержание будет от 0,8 до 1,96%. Как показывают результаты микологических испытаний, при этих концентрациях борная кислота не обеспечивает необходимый уровень защиты древесины (см. табл.3).
| Таблица 3* | |||||
| Результаты лабораторных микологических испытаний водного раствора борной кислоты | |||||
| Концентрация раствора | Сохранность поверхности образцов (%), на сутки: | ||||
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
| 1.0 | 65 | 22 | 21 | 14 | 12 |
| 2.0 | 77 | 43 | 39 | 35 | 32 |
| 3.0 | 91 | 46 | 41 | 37 | 37 |
| 4.0 | 94 | 70 | 60 | 52 | 49 |
| 0.0 (контроль) | 33 | 23 | 19 | 10 | 8 |
| *) Галиахметов Р.Н., Варфоломеев Ю.А. Снижение экологической опасности антисептиков. - М.: Химия, 2004. - 187 с. |
По той же методике (Чащина Л.М., Поромова Т.М. Методика испытаний защитных средств против деревоокрашивающих и плесневых грибов // Сушка и защита древесины: Сб. науч. тр. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1985. - С.120-127) была оценена защищающая способность тебуконазола по отношению к деревоокрашивающим и плесневым грибам при использовании ее в виде монопрепарата. Результаты испытаний приведены в табл.4.
| Таблица 4 | |||||
| Результаты лабораторных микологических испытаний тебуконазола и его в смеси с борной кислотой | |||||
| Кон-ция препарата в рабочем растворе, % | Сохранность поверхности образцов (%), на сутки: | ||||
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
| ТБК-0,001 | 95 | 87 | 83 | 76 | 72 |
| ТБК-0,01 | 96 | 90 | 86 | 80 | 76 |
| ТБК-0,1 | 98 | 90 | 87 | 82 | 77 |
| ТБК-1,0 | 98 | 92 | 90 | 81 | 76 |
| H3BO3 - 1,978% + ТБК - 0,002% | |||||
| и 0,02% ПАВ (по примеру 3) | 100 | 100 | 100 | 98 | 97 |
| 0.0 (контроль) | 35 | 26 | 18 | 11 | 9 |
Как видно из табл. 4, увеличение концентрации тебуконазола (ТБК) от 0,001 до 1,0% в рабочем растворе без борной кислоты не обеспечивает надежную защиту древесины и не приводит к существенному изменению эффективности. Совместное применение борной кислоты и тебуконазола вкупе с другими добавками обеспечивает надежную и более эффективную защиту древесины от биопоражений.
Были также проведены микологические испытания пропитанной древесины по отношению к дереворазрушающим грибам методом «открытого грунта» (Курбатова Н.А. Повышение эффективности и экологической безопасности защитной обработки древесины препаратами на основе фтора: Автореф. дис. канд. техн. наук / АГТУ. - Архангельск, 1992. - 21 с.). В опыте использовали кондиционированные заболонные сосновые образцы размером 20×20×5 мм, пропитанные исследуемыми составами по методу «вакуум-атмосферное давление». Пропитанные образцы взвешивали и помещали в ящики с нестерильной лесной почвой. Инфицирование проводили путем подкладывания под образцы кубиков-инокулянтов с культурой дереворазрушающего гриба Serpula sclerotorum. Температуру и влажность в процессе испытаний поддерживали постоянной. Одновременно с пропитанными образцами испытывали контрольные непропитанные образцы. После 16 недель испытаний при разрушении на 50-60% контрольных образцов опыт прекращали, проводили их макромикологическое описание, кондиционирование и взвешивание. Состояние образцов оценивали по потере массы (в % к исходной). Полученные результаты представлены в табл.5.
| Таблица 5 | |||
| Защищающая способность образцов №№1-11 по отношению к дереворазрушающим грибам | |||
| № образца | Концентрация пропиточного раствора, % | Потеря массы, % | Макромикологическая характеристика образцов |
| 1 | 6,0 | 3,9 | Загнивания и инфицирования не обнаружено |
| 2 | 6,0 | 2,1 | Загнивания не обнаружено |
| 3 | 6,0 | 6,7 | Загнивания не обнаружено |
| 4 | 6,0 | 2,8 | Загнивания не обнаружено |
| 5 | 6,0 | 2,9 | Загнивания не обнаружено |
| 6 | 6,0 | 3,1 | Загнивания не обнаружено |
| 7 | 6,0 | 3,2 | Загнивания не обнаружено |
| 8 | 6,0 | 3,4 | Загнивания не обнаружено |
| 9 | 6,0 | 3,0 | Загнивания не обнаружено |
| 10 | 6,0 | 3,5 | Загнивания не обнаружено |
| 11 | 6,0 | 3,8 | Загнивания не обнаружено |
| Контроль (необработанные образцы) |
0 | 54 | Хорошо развит мицелий дереворазрушающего гриба, глубокая светло-бурая гниль |
Таким образом, предложенное средство для защиты древесины благодаря своему сбалансированному составу и отсутствию в нем высокотоксичных соединений позволяет повысить биологическую эффективность и улучшить эксплуатационные свойства.
1. Средство для защиты древесины от биопоражения на основе борной кислоты или ее солей, отличающееся тем, что в качестве фунгицидов оно дополнительно содержит триазолы, выбранные из тебуконазола и пропиконазола, и неионогенные ПАВ или неионогенные ПАВ в смеси с катионактивными ПАВ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| борная кислота или ее соли | 80-98,9 |
| указанные триазолы | 0,1-10 |
| указанные ПАВ | 1-10 |
2. Средство для защиты древесины по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит спирты и (или) кетоны 1-6 мас.%.
3. Средство для защиты древесины по п.1, отличающееся тем, что оно обладает защищающей способностью против дереворазрушающих грибов.
4. Средство для защиты древесины по п.1, отличающееся тем, что является сыпучим порошкообразным препаратом.
