Огнебиозащитное средство для древесины (варианты)

Группа изобретений относится к области огнебиозащиты древесины. Продукт, получаемый жидкофазным каталитическим окислением измельченной лигноцеллюлозной биомассы древесины хвойных пород, применяют в качестве огнебиозащитного средства для древесины. Огнебиозащитное средство для древесины представляет собой композицию продукта, получаемого жидкофазным каталитическим окислением измельченной лигноцеллюлозной биомассы древесины хвойных пород, с неорганическим компонентом, выбранным из группы: диоксид кремния, бура, хлористый цинк, при содержании неорганического компонента от 5,0 до 15,0 г в 1 л указанного продукта. Снижается пожароопасность древесины, повышается эффективность защиты древесины от грибковых микроорганизмов. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области огнебиозащиты древесины и может быть использовано для снижения пожароопасности древесины и ее защиты от разрушающего действия грибковых микроорганизмов.

Широкие масштабы применения строительных материалов и изделий из древесины делает необходимым использование средств, защищающих древесину от горения и снижающих ее пожароопасность. С другой стороны, известно, что главным биологическим фактором разрушения древесины и изготовленных из нее строительных конструкций и других изделий, подвергающихся воздействию факторов окружающей среды, являются повреждения, вызванные микроскопическими грибами, использующими целлюлозу, лигнин и другие компоненты древесины в качестве питательной среды. Развитие грибных инфекций может не только снижать потребительские свойства древесины, но также может быть опасно для здоровья людей, т.к. микромицеты и продукты их жизнедеятельности могут вызывать серьезные аллергические реакции.

Хотя на рынке представлен широкий спектр огнезащитных и биозащитных средств для древесины, включающих органические и неорганические соединения или их смеси различного состава, наиболее привлекательны с потребительской точки зрения средства, обладающие комбинированным защитным действием, позволяющие одновременно защитить деревянные изделия и конструкции от огня и разрушительного действия грибковых микроорганизмов. Как правило, химический состав таких средств, производители, не раскрывают, см., например, [https://leroymerlin.ru/catalogue/antiseptiki-dlya-dereva/ognebiozashchita/]. В качестве редкого исключения можно привести информацию о препаратах на основе пентахлорфенолята натрия, буры и борной кислоты, в которых, по утверждению производителя, роль антисептика выполняет пентахлорфенолят, а роль антипирена - соединения 6opa [https://whitestrip.ru/ognezashhitnaja-i-antisepticheskaja-obrabotka/].

Известны патентные документы, описывающие средства комбинированного назначения, предназначенные для огнебиозащиты древесины. Например, в изобретении [RU 2157822, С1, опубл. 20.10.2000] описан антипирен-антисептик, представляющий собой продукты реакции взаимодействия фосфористой кислоты и водного раствора аммиака 3-25%, взятых в объемном соотношении 1:1-7. Предметом изобретения [RU 2430829 С1, опубл. 10.10.2011] является противопожарный антисептик для древесины, представляющий собой смесь сложных эфиров перфторкарбоновых кислот в виде 15-20%-ного раствора в низших алифатических спиртах. Предложены огнебиозащитные составы для древесины на основе природного продукта бишофита. Например, в изобретении по патенту [RU 2497662 С1, опубл. 10.11.2013] описан состав, который получают электролизом раствора бишофита с использованием цинковых электродов. При электролитическом окислении раствора природного бишофита образуются хлориты, гипохлориты, гипобромиты магния и цинка, взаимное действие которых создает синергический эффект, усиливая тем самым фунгицидную, бактерицидную активность конечного антисептического огнезащитного продукта. Следует отметить, что галогенсодержащие добавки, особенно гипохлориты и гипобромиды, в условиях эксплуатации выделяют в окружающую среду свободные галогены, что способствует образованию токсичных хлор(бром)замещенных диоксинов.

Современные тенденции, ориентированные на «зеленые» природосберегающие технологии, делают предпочтительными технические решения, не наносящие вред окружающей среде. В работе [A.V. Khvatov et al "Study of antiseptic properties of the flame retardant solution provided by oxidized plant waste with regard to wood staining and mold micromycetes", 2019 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 525 012103], взятой нами за прототип, показано, что известный ранее в качестве антипирена, водный раствор смеси продуктов каталитического окисления субстрата, включающего в качестве крахмалосодержащей составляющей от 20 до 80 масс. % дробленого зерна риса, а в качестве источника целлюлозы и лигнина древесную муку, проявляет также свойства антисептика для древесины. Продукт обладает несомненными преимуществами перед большинством известных препаратов в отношении экологических аспектов его получения и применения, однако, по уровню фунгицидной активности продукт может быть отнесен лишь к среднеэффективным антисептическим средствам.

Предлагаемое изобретение решает техническую проблему расширения арсенала экологически безопасных огнебиозащитных средств для древесины. Проблема решена предлагаемыми вариантами продуктов, обеспечивающими одновременное снижение пожароопасности древесины и более эффективную, чем прототип, защиту древесины от грибковых микроорганизмов.

Сущность изобретения поясняется следующими иллюстрациями.

На Фиг. 1 показаны ИК спектры продукта АРБОКСИД (спектр 1) и композиционных продуктов, содержащих 15, 10 и 5 г буры на 1 л продукта АРБОКСИД (спектры 2, 3 и 4 соответственно). Спектры сняты на спектрометре Tensor 37 фирмы Bruker методом инфракрасной спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения (ИК-НПВО) с Фурье-преобразованием.

На Фиг. 2 показаны результаты анализа методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК-анализ) продукта АРБОКСИД и композиционных продуктов на его основе. Кривая 1 - продукт АРБОКСИД, кривая 2 - композиционный продукт, содержащий 10 г диоксида кремния на 1 л продукта, кривая 3 - композиционный продукт, содержащий 10 г буры на 1 л продукта, кривая 4 - композиционный продукт, содержащий 5 г. хлористого цинка на 1 г продукта.

В основе предлагаемого технического решения лежит обнаруженный нами факт, состоящий в том, что исключение из состава окисляемого исходного субстрата крахмалосодержащей составляющей позволяет получить смесь продуктов окисления, сохраняющих высокую огнезащитную эффективность и при этом, проявляющую значительно более высокую фунгицидную активность, чем продукт по прототипу.

Исходя из этого, один вариант решения проблемы состоит в том, что в качестве огнебиозащитного средства для снижения пожароопасности и повышения биостойкости древесины применяют продукт, получаемый жидкофазным каталитическим окислением измельченной лигноцеллюлозной биомассы древесины хвойных пород (далее - «продукт АРБОКСИД»). Ранее описано применение продукта АРБОКСИД в качестве средства для огнезащитной обработки различных горючих материалов [RU 2425069 С2, опубл. 27.07.2011], а также в составе композиций для получения полиэфирных связующих пониженной горючести [RU 2674210 С1, опубл. 05.12.2018]. Механизмы огнезащитного действия продукта АРБОКСИД, как интумесцентного антипирена, описаны в работе [С.М. Ломакин и др. «Исследование механизма огнезащитного действия биоантипирена, полученного на основе окисленных соединений целлюлозосодержащей биомассы», Химическая физика, 2020, том 39, №11, с. 58-61].

В качестве второго варианта решения проблемы предлагается огнебиозащитное средство для древесины, представляющее собой композицию указанного продукта, получаемого жидкофазным каталитическим окислением измельченной лигноцеллюлозной биомассы древесины хвойных пород, с неорганическим компонентом, выбранным из группы: диоксид кремния, бура, хлористый цинк при содержании неорганического компонента, составляющем от 5,0 до 15,0 г в 1 л указанного продукта.

Технический результат - предложены варианты огнебиозащитных средств для древесины, обеспечивающих снижение показателей ее пожароопасности и обладающие биозащитной эффективностью, более высокой, чем средство по прототипу.

Согласно ГОСТ 12.1.044-89, пожароопасность материалов это совокупность свойств, характеризующих их способность к возникновению и распространению горения. Пожароопасность образцов древесины, обработанных предлагаемыми вариантами огнебиозащитных средств, в сравнении с контрольными образцами, не обработанными защитными средствами, а также в сравнении с образцами, обработанными средством по прототипу, охарактеризована по методу ISO 5660-1 «Поведение при испытаниях на пожарную опасность - Тепловыделение, дымовыделение и скорость потери массы. Часть 1: Скорость тепловыделения (метод конического калориметра) и скорость дымообразования (измерения в динамике)». Результаты испытаний показывают, что все предлагаемые продукты обладают способностью снижать пожароопасность древесины, причем более эффективно, чем продукт по прототипу.

Под биозащитным действием в контексте данного изобретения понимается способность предлагаемых продуктов защищать древесину от поражения грибами. Биозащитные свойства, характеризуемые показателями антифунгицидной активности, определены по ГОСТ 30028.4-2006 «Средства защитные для древесины. Экспресс-метод оценки эффективности против дереворазрушающих и плесневых грибов» Показано, что все предлагаемые продукты относятся к высокоэффективным фунгицидным средствам для древесины, значительно превосходя по защитной эффективности продукт по прототипу.

Продукт АРБОКСИД представляет собой водорастворимую фракцию продуктов реакции жидкофазного каталитического окисления измельченной лигноцеллюлозной биомассы в щелочной среде, получаемую после отделения твердых, нерастворимых в водно-щелочной среде продуктов реакции. В качестве лигноцеллюлозной биомассы оптимальным является использование древесной муки из древесины хвойных пород, однако, может быть использовано сырье меньшей степени измельчения, например, древесные опилки. Окисление проводят кислородом под давлением 2-3 атм. в присутствии солей меди при температуре 60-70°С в течение 8-10 часов. Продукт АРБОКСИД представляет собой полупрозрачную жидкость коричневого цвета, хорошо впитываемую поверхностью древесины. Общее содержание сухих веществ в продукте составляет 15-20 масс. %. Наряду с продуктами каталитического окисления исходного лигноцеллюлозного субстрата АРБОКСИД содержит щелочь и, используемую в качестве катализатора, водорастворимую медную соль.

Смесь растворимых продуктов окисления древесной биомассы имеет сложный, не полностью установленный многокомпонентный состав. Она включает соли полигидроксифенольных соединений, являющихся продуктами неполной окислительной деполимеризации лигнина, низкомолекулярные гидроксифенольные соединения и вторичные продукты их конденсации, углеводороды, продукты окислительного распада целлюлозы и др. По данным ГХ-МС анализа в ее состав входят терпены, оксикислоты, смоляные и жирные кислоты и их соли, а также продукты их взаимодействия между собой [С.М. Ломакин и др. «Исследование механизма огнезащитного действия биоантипирена, полученного на основе окисленных соединений целлюлозосодержащей биомассы», Химическая физика, 2020, том 39, №11, с. 58-61]. В отличие от прототипа, АРБОКСИД не содержит продуктов неполного гидролиза и окисления крахмала, которые могут служить благоприятной средой для развития грибных культур. Возможно, присутствие этих соединений является одной из причин относительно невысокой фунгицидной эффективности продукта по прототипу.

Возможность применения продукта АРБОКСИД не только в качестве антипирена, но и в качестве антисептического средства для древесины, расширяет потенциал его практического применения как универсального средства, обеспечивающего комплексную защиту древесины. АРБОКСИД получают по, практически, безотходной технологии в условиях обычного химического производства с применением стандартного оборудования и доступных материалов. Его применение в качестве огнебиозащитного средства для древесины не только не наносит вреда окружающей среде, но и способствует решению важной экологической проблемы - утилизации многотоннажных отходов деревообрабатывающих и деревоперерабатывающих производств.

Было показано, что введение в продукт АРБОКСИД ряда неорганических компонентов, таких как диоксид кремния, или бура, или хлористый цинк в количестве 5-15 г на 1 л продукта позволяет получить композиционные продукты, превосходящие по фунгицидной активности продукт по прототипу, и одновременно снижающие показатели пожароопасности древесины.

Использование неорганических соединений бора в составе огнебиозащитных средств для древесины известно из уровня техники. Так, например, в заявке [RU 2000126027 А, опубл 10.08.2002] в качестве биозащитных добавок используют гидраты тетраборатов кальция и натрия в комбинации с сульфатом и фосфатом кальция и магнитаммонитфосфатом в качестве антипирена. В патенте [RU 2501761 С1, опубл. 20.12.2013] для огнебиозащиты теплоизоляционного материала на основе древесного волокна использованы тетраборат натрия и борная кислота, а также фосфор-азотсодержащий компонент в виде амидофосфата или аммония фосфорнокислого двузамещенного. В состав этих композиций входят неорганические соединения, не вступающие в химическое взаимодействие друг с другом. Наблюдаемый защитный эффект обусловлен сложением антипиреновых и антисептических свойства индивидуальных компонентов.

В отличие от этих примеров, в предлагаемых нами сложных композициях, включающих большое количество органических соединений в сочетании с неорганическими компонентами, имеют место химические взаимодействия, приводящие к образованию новых продуктов, которые могут вносить свой неаддитивный вклад в проявление этими композиционными материалами огнебиозащитных свойств. На это указывают данные спектрального и ДСК анализа.

ИК спектры высушенных образцов, полученных при взаимодействии тетрабората натрия с продуктами жидкофазного окисления древесной муки хвойных пород, получены на спектрометре Tensor 37 фирмы Bruker методом инфракрасной спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения (ИК-НПВО) с Фурье-преобразованием. На Фиг. 1 сопоставлены ИК спектры продукта АРБОКСИД и композиционных продуктов, содержащих в качестве неорганического компонента различные количества буры (спектр 1 - продукт АРБОКСИД, спектры 2, 3, 4 - продукты, содержащие, соответственно, 15, 10 и 5 г буры в 1 л смеси). Увеличение количественного содержания тетрабората натрия в смеси сопровождается не только количественным, но и качественным изменением спектра, что указывает на наличие химических взаимодействий в растворе. Об этом свидетельствует появление широкого сигнала с максимумом при 1024 см^-1, состоящего из набора плохо разрешенных полос, при этом наблюдается усиление интенсивности полосы при 1589 см^-1. Поглощение в данной области (1510-1635 см^-1) соответствует ассиметричным валентным колебаниям групп -COONa, входящих в состав дикарбоновых кислот, образующихся при окислении лигнина, входящего в состав древесного сырья. Увеличение содержания тетрабората натрия до 15 г/л приводит к заметному изменению спектра - исчезают сигналы, соответствующие полосам поглощения продукта АРБОКСИД, и одновременно появляются широкие полосы 1183, 1101 и 932 см^-1, которые могут быть отнесены к соединениям, основой которых является бура, поскольку в этой области отсутствует полосы поглощения, принадлежащие продукту АРБОКСИД. Это говорит о том, что «излишки» тетрабората натрия не взаимодействуют с органическими продуктами окисления лигнина и не участвуют в неаддитивном повышении огнебиозащитной эффективности продукта.

ДСК-исследования предлагаемых продуктов проведены на дифференциальном сканирующем калориметре DSC 204 Fl Phoenix фирмы NETZSCH в атмосфере аргона, в динамических условиях со скоростью нагревания 100/мин. Масса образцов около 5 мг. Результаты, представленные на Фиг. 2 указывают на то, что в случае продукта АРБОКСИД тепловые эффекты эндотермических процессов относятся к дегидратации и испарению воды. При добавлении в исходный продукт буры или диоксида кремния, или хлористого цинка картина меняется: на кривых ДСК появляется экзотермический пик в диапазоне 207-225°С со значениями теплоты экзотермического эффекта от 90,9 до 289 Дж/г. Ранее нами было установлено, что химический механизм интумесцентной огнезащиты продукта АРБОКСИД описывается двумя последовательными стадиями: на первой стадии до 200°С происходят реакции дегидратации и декарбоксилирования алифатических оксикислот, являющихся составными частями аморфной фазы целлюлозы и гемицеллюлозы. Далее, при температуре, превышающей 200°С происходят экзотермические реакции поликонденсации/сшивания, сопровождающиеся выделением углекислого газа и воды. Значительный рост экзо-эффектов обусловлен участием неорганических добавок в процессах сшивания и карбонизации продуктов окисления исходного лигноцеллюлозного сырья: тетраборат натрия входит в состав промежуточных оксиборатных комплексов, диоксид кремния является промотором каталитической поликонденсации продуктов окисления, хлористый цинк, как кислота Льюиса, является катализатором конденсационных процессов. Таким образом, результаты ДСК анализа указывают на неаддитивное влияние неорганических добавок на способность предлагаемых композиционных продуктов снижать пожароопасность древесины за счет ускорения реакций сшивания/карбонизации продуктов окисления посредством твердофазного катализа.

Увеличение содержания неорганических компонентов в композиционном продукте более 15,0 г/л продукта нежелательно, поскольку не приводит к дополнительному защитному эффекту, но может привести к повышению токсичности средства и нежелательным побочным эффектам. Например, известно, что избыток хлористого цинка может способствовать разрушению поверхностного слоя древесины и оказывать отрицательное действие на здоровье человека. Избыток диоксида кремния может привести к нежелательному увеличению вязкости раствора и к ухудшению его впитываемости древесиной. Использование неорганических добавок в количестве меньше 5 г/л не дает положительного эффекта.

Испытания фунгицидного действия продуктов проведены в соответствии с ГОСТ 30028.4-200 «Средства защитные для древесины. Экспресс-метод оценки эффективности против дереворазрушающих и плесневых грибов». Показано, что через 15 дней после начала испытаний в стандартных условиях средняя площадь грибкового поражения образцов древесины, обработанных продуктом АРБОКСИД или жидкими композиционными продуктами на его основе, составляет менее 10%, в то время, как за этот же срок поражение контрольных, необработанных препаратом образцов, составляет, в среднем, 26%. При этом балл по шкале поражения, характеризующий стадию развития гриба, для испытанных продуктов составляет 2 - 3 пункта из 6 возможных, что соответствует относительно невысокой стадии развития грибной инфекции. В контроле балл поражения составляет 3-4 пункта. Таким образом, все предлагаемые продукты обладают выраженными фунгицидными свойствами и, согласно ГОСТ 30028.4-2006, относятся к эффективным фунгицидным средствам. По биозащитной эффективности они более, чем в пять раз превосходят средство по прототипу, для которого площадь поражения, определенная в тех же стандартных условиях, составляет, по опубликованным данным, 50,4%.

Таким образом, исключение из состава окисляемой биомассы крахмалосодержащего субстрата позволяет существенно повысить фунгицидную активность получаемого продукта и получить на его основе композиционные продукты, также проявляющие высокую биозащитную эффективность. Как будет показано ниже, обработка древесины этими продуктами также позволяет снизить ее пожароопасность.

Ниже приведены конкретные примеры получения заявляемых продуктов, не охватывающие, однако, всех возможных вариантов.

Пример 1. Получение продукта АРБОКСИД из древесной муки.

В стальной вертикальный герметичный реактор объемом 0,04 м³ помещают 15 литров горячей воды с температурой 60°С, добавляют 18 г медного купороса (CuSO₄⋅5H₂O) и 2,25 кг древесной муки хвойных пород. Смесь перемешивают механической верхнеприводной мешалкой в течение 2 минут со скоростью 50 об/мин, затем добавляют 1,2 кг гидроксида натрия. Далее увеличивают скорость перемешивания до 140 об/мин, герметизируют реактор и сверху в реактор подают газообразный кислород со скоростью 0,2 л/мин под давлением 2 атм. Окисление ведут при температуре 65°С. Время реакции 8 часов. За время реакции концентрация свободной щелочи в растворе уменьшается с 1,25 до 0,5 М. Реакционную смесь фильтруют на нейлоновом фильтре для отделения продукта от твердых примесей. Получают жидкий полупрозрачный продукт коричневого цвета. Содержание сухих веществ в 1 л полученного продукта - 150 г.

Пример 2. Получение продукта АРБОКСИД из древесных опилок

В стеклянный реактор объемом 3 литра вносят 1000 мл воды, нагревают до 70°С, добавляют 1 г CuCl₂⋅Н₂О и 150 г опилок из древесины хвойных пород. Смесь перемешивают механической мешалкой в течение 2 минут, затем добавляют 50 г NaOH и сверху в реактор подают кислород со скоростью 0,3 л/мин. В ходе реакции поддерживают постоянную температуру 70°С, давление кислорода 2 атм. Время реакции 10 часов. За время реакции концентрация свободной щелочи в растворе уменьшается с 1,25 до 0,5 М. Реакционную смесь фильтруют для отделения продукта от твердых примесей. Получают жидкий полупрозрачный продукт коричневого цвета. Содержание сухих веществ в 1 л продукта 170 г.

Пример 3. Получение комбинированного продукта на основе продукта АРБОКСИД с добавкой хлористого цинка.

К 1 л продукта АРБОКСИД, полученного по примеру 1, при комнатной температуре при перемешивании постепенно прибавляют 7,5 г хлористого цинка. (ZnCl₂ «РусХим»). Получают жидкий непрозрачный продукт кремового цвета.

Пример 4. Получение комбинированного продукта на основе продукта АРБОКСИД с добавкой диоксида кремния.

К 1 л продукта АРБОКСИД, полученного по примеру 1, при комнатной температуре при перемешивании постепенно прибавляют 15 г диоксида кремния. (AEROSIL 300 с удельной поверхностью (БЕТ), 300±30 м²/г, средний размер первичных частиц 7 нм, насыпная плотность 50 г/л, Evonik Degussa GmbH). Получают жидкий непрозрачный продукт светлокремового цвета.

Пример 5. Получение комбинированного продукта на основе продукта АРБОКСИД с добавкой буры.

К 1 л продукта АРБОКСИД, полученного по примеру 1, при комнатной температуре при перемешивании постепенно прибавляют 15 г буры. (Na₂B₄O₇⋅10Н₂О, «РусХим») Получают жидкий непрозрачный продукт светлокоричневого цвета.

Методики и результаты испытаний биозащитной эффективности предлагаемых продуктов

Испытания биозащитных свойств продукта АРБОКСИД и комбинированных продуктов на его основе проведены в соответствии с ГОСТ 30028.4-2006 «Средства защитные для древесины. Экспресс-метод оценки эффективности против деревоокрашивающих и плесневых грибов», который устанавливает экспресс-метод испытания их защищающей способности по отношению к деревоокрашивающим и плесневым грибам. Метод включает 15-дневную выдержку образцов древесины, поверхность которых пропитана тестируемым средством, во влажных камерах, работающих по принципу "замкнутое пространство - запас влаги" с большой поверхностью испарения, в условиях, максимально благоприятных для деятельности биологических агентов, с последующим определением средней площади поражения поверхности образцов и стадии развития гриба. Испытания проведены на трех группах грибов, показанных в Табл. 1.

Пересев, выращивание, хранение культур грибов проведены согласно требованиям безопасности (ГОСТ 9.048). Использована суспензия спор, полученная с чистых культур грибов, выращенных в бактериологических пробирках на скошенном агаризованном сусле. Для приготовления суспензии спор использованы культуры грибов возрастом от 14 до 28 суток (считая с момента пересева), колонии которых заполняли всю поверхность агара и имели хорошо развитое спороношение. Споровую суспензию готовят отдельно для каждого вида гриба путем смыва спор в химические стаканы, содержащие 25 см³ дистиллированной воды. Количество спор грибов в суспензии подсчитывают при помощи счетной камеры Горяева. Концентрация спор в суспензии составлет (N±0,001)×10⁶ спор/мл. Далее готовят рабочую суспензию грибов для инфицирования опилок в эксикаторах с учетом концентрации спор путем смешивания суспензий отдельных видов грибов, входящих в определенную группу. Для приготовления рабочей суспензии берут расчетное количество из каждой суспензии отдельных видов грибов, чтобы обеспечить содержание 10⁶ спор в расчетном объеме 1 мл. Отмеренные объемы суспензий каждого вида гриба вносят в химический стакан и доводят дистиллированной водой до объема (100±1) мл. Срок хранения суспензии не превышает 1 ч с момента приготовления.

Для приготовления образцов используют древесину со сроком изготовления более 24 часов после изъятия из камеры для хранения. Испытания проводят на образцах древесины в форме параллелепипеда с размерами 10×55×75 мм (последний размер указан по длине волокон). Образцы изготовлены из прямослойной свежераспиленной древесины заболони сосны с плотностью в воздушно-сухом состоянии 0,48-0,52 г/см³. Пропитку образцов проводят методом погружения в раствор, в котором образцы выдерживают в течение 1 мин. Контрольные образцы погружают в воду. После пропитки образцы выдерживают в открытых эксикаторах при комнатной температуре в течение 2 часов.

Поглощение раствора защитного средства П (г/м²) вычисляют по формуле (1) с погрешностью, не превышающей 5% от его среднего значения:

где m₁ и m₂ - масса образца, соответственно после обработки и до обработки, г; - масса образца после обработки, г; S - площадь поверхности образца, м, составляющая 0,01085 м². Результаты приведены в Табл. 2.

Данные таблицы показывают, что предлагаемые продукты несколько хуже поглощаются древесиной, чем продукт по прототипу, однако, как будет показано далее, это не сказывается отрицательно на их фунгицидной эффективности.

Защитную эффективность испытуемых образцов определяют, как процентное соотношение усредненной по нескольким повторностям площади поверхности образца, пораженной грибной инфекцией, к общей площади поверхности образца, равной 0,01085 м². Состояние образцов оценивают визуально в динамике по истечении 5, 10 и 15 суток методом «палетки» с шагом сетки 5×5 мм. Степень и стадию поражения образцов оценивают по шкале, приведенной в Табл. 3.

Результаты испытаний образцов, полученных по примерам 1,3-5, приведены в Табл. 4.

Как видно из таблицы, для всех испытанных продуктов средняя площадь образцов древесины, пораженная грибами, меньше 10%, в то время, как в контроле - более 26%. Степень поражения, оцениваемая для контрольных образцов в 3-4 балла, для испытанных образцов не превышает 3 балла, а для наиболее эффективных - 2 балла. Таким образом, как исходный продукт АРБОКСИД, так и композиционные продукты на его основе в соответствии с ГОСТ 30028.4-2006 относятся к эффективным антисептическим защитным средствам для древесины и превосходят по фунгицидной эффективности продукт по прототипу, для которого площадь поражения составляет более 50%.

В Табл. 5 представлены результаты испытаний предлагаемых продуктов на способность снижать пожароопасность древесины. Испытания по определению показателей пожарной опасности проведены методом кон-калориметрии по ISO 5660-1 при воздействии теплового потока мощностью 35 и 50 кВт/м². Образцы древесины с размерами 10 × 10 см и толщиной 0.5-1 см размещают на держателе горизонтально с использованием фиксирующей рамки.

Как видно из приведенных данных, обработка древесины предлагаемыми продуктами существенно снижает по сравнению с контролем среднюю скорость тепловыделения и показатель суммарного дымовыделения при увеличении количества коксового остатка после завершения горения, характеризующего огнестойкость материала.

Таким образом, предлагаемые продукты не только защищают древесину от грибковых поражений, но и обладают выраженной способностью снижать пожароопасность древесины, проявляя в большинстве случаев большую эффективность, чем продукт по прототипу.

Способ применения продуктов включает однократное или многократное нанесение на поверхность древесины с высушиванием каждого слоя на воздухе или пропитку изделий по известным технологиям с последующим высушиванием на воздухе.

Продукты могут быть использованы как для обработки древесины, так и для введения в древесно-стружечные материалы или для их поверхностной обработки с целью повышения их огнебиостойкости в условиях эксплуатации.

Обработка древесины продуктом АРБОКСИД и композициями на его основе не ухудшает ее прочностные характеристики и придает изделиям более глубокую окраску, оттенки которой варьируются в зависимости от содержания неорганических добавок. Применение продукта АРБОКСИД и композиций на его основе в качестве защитных средства для древесины отвечает современным экологическим требованиям, поскольку продукты получают по безотходной технологии, которая обеспечивает утилизацию многотоннажных отходов деревообрабатывающих и деревоперерабатывающих производств.

1. Применение продукта, получаемого жидкофазным каталитическим окислением измельченной лигноцеллюлозной биомассы древесины хвойных пород, в качестве огнебиозащитного средства для древесины.

2. Применение по п. 1, отличающееся тем, что измельченная лигноцеллюлозная биомасса представляет собой древесную муку древесины хвойных пород.

3. Применение по п. 1, отличающееся тем, что измельченная лигноцеллюлозная биомасса представляет собой древесные опилки древесины хвойных пород.

4. Применение по п. 1, отличающееся тем, что его осуществляют путем поверхностной обработки древесины с последующей сушкой на воздухе.

5. Применение по п. 1, отличающееся тем, что его осуществляют путем пропитки древесины с последующей сушкой на воздухе.

6. Огнебиозащитное средство для древесины, представляющее собой композицию продукта, получаемого жидкофазным каталитическим окислением измельченной лигноцеллюлозной биомассы древесины хвойных пород, с неорганическим компонентом, выбранным из группы: диоксид кремния, бура, хлористый цинк при содержании неорганического компонента от 5,0 до 15,0 г в 1 л указанного продукта.

7. Средство по п. 6, отличающееся тем, что его применяют путем поверхностной обработки древесины с последующей сушкой на воздухе.

8. Средство по п. 6, отличающееся тем, что его применяют путем пропитки древесины с последующей сушкой на воздухе.