СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ ДРЕВЕСИНЫ ОТ БИОПОРАЖЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК B27K3/16 B27K3/52 B27K3/34 A01N59/14 A01N43/653 

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.

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.

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.