Защита древесины от гниения, поражения насекомыми и возгорания

 

Долговечность и надежность строительных конструкций из дре­весины зависит от условий хранения и сушки, условий эксплуатации древесных материалов. Кроме того, для изменения некоторых свойств, придания древесине особых качеств ее подвергают обра­ботке механическими, физическими и химическими методами. При­чем изменяется макроструктура и молекулярная масса. Среди таких методов: прессование, модификация, радиационное облучение и т. д.

Сушка древесины. Сушка уменьшает возможность гниения дре­весины и повышает прочность. Различают естественную сушку и ис­кусственную.

Естественная сушка производится на открытом воздухе, под на­весами (для защиты от дождя и солнечных лучей) или в закрытых помещениях с тем, чтобы материал принял воздушно-сухое состоя­ние (15—20% влажности). Такая сушка длится недели и даже меся­цы; она не исключает поражения древесины грибами. Ее достоинст­вом является отсутствие расхода тепловой энергии (топлива).

Искусственная сушка осуществляется в короткие сроки, напри­мер, в течение нескольких дней или часов. Она полностью исключа­ет возможность заражения грибами и обеспечивает высокое качест­во древесины. Имеется несколько разновидностей искусственной сушки, осуществляемых практически в любое время года.

Камерная сушка производится в сушилках периодического и не­прерывного действия в течение нескольких суток. Теплоносителем служат нагретый воздух, пар или дымовые газы температурой 70—80°С. Также производится сушка древесины в электрическом поле высокой частоты. Древесина быстро и равномерно прогревает­ся между электродами и высушивается в 10—20 раз быстрее, чем при камерной сушке. Нагрев в высокочастотных (ВЧ) и сверхвысо­кочастотных (СВЧ) электромагнитных полях относится к наиболее совершенным способам сушки древесины и древесных материалов. Основным достоинством использования СВЧ нагрева — автомати­ческое выравнивание влажности, так как в местах с большей влаж­ностью выделяется больше теплоты, чем в местах с меньшей. В про­изводстве древесностружечных и древесноволокнистых плит выравнивание влажности стружки или древесной шерсти позволяет сократить время обработки, потери сырья; уменьшить расход связу­ющего и улучшить качество плит.

Более дешевый способ — сушка в жидких средах, в частности в ваннах с петролатумом (отходом при депарафинизации нефтяных масел) при температуре 130—140°С. За несколько часов влага в древесине' вскипает, превращается в пар с давлением выше атмо­сферного и удаляется; при этом материал не растрескивается и не коробится. Сушка в петролатуме не дороже камерной сушки, про­должительность ее 8—12 ч.

Защита древесины от загнивания и поражения насекомыми. Су­ществует ряд конструктивных мер для предотвращения загнивания древесины — изоляция ее от грунта, каменной кладки, бетона; про­ветривание деревянных конструкций; защита от атмосферных осадков лакокрасочными покрытиями или гидроизоляционными материалами. Но эти меры не всегда могут полностью предохранить древесину от увлажнения и возникает необходимость в антисептировании деревянных материалов и изделий.

Антисептики — это химические вещества, которые убивают гри­бы, вызывающие гнили, или создают среду, в которой их жизнедея­тельность прекращается. Антисептики должны обладать токсично­стью только по отношению к грибам и быть безвредными для людей и животных, не ухудшать качества древесины, по возможно­сти не вызывать коррозию металлических креплений.

Антисептики подразделяют на водорастворимые, применяемые только в сухих условиях, главным образом внутри помещений, и не­растворимые в воде, маслянистые, применяемые для антисептирования шпал, столбов, свай; применяют также иногда препараты, рас­творимые в зеленом масле, мазуте, керосине и сольвент-нафте. Среди этих препаратов — типа ПЛ (раствор пентахлорфенола) и типа НМЛ (растворы нафтенита меди). Они высоко токсичны.

К водорастворимым антисептикам относится фтористый натрий NaF — порошок без запаха, белого цвета, применяемый в растворах 3—4%-ной концентрации. При соприкосновении с известковыми, цементными и гипсовыми материалами фтористый натрий теряет свои токсические свойства. Кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ — бе­лый или серый порошок, применяется совместно с фтористым нат­рием или кальцинированной содой, а также в силикатных пастах. Кремнефтористый аммоний (NH₄)₂SiF₆ — белый порошок более вы­сокой токсичности, чем фтористый натрий; повышает огнестойкость древесины, но вызывает слабую коррозию металла. Препарат ББК-3 — смесь борной кислоты и буры, хорошо растворяется в воде, для людей практически безвреден. Препараты ХХЦ (смесь хлористого цинка и хромпика) и МХХЦ (смесь хлористого цинка, хромпика и медного купороса) трудно вымываются водой, но окра­шивают древесину в желто-зеленый цвет и вызывают коррозию ме­таллов. Препарат ГР-48 — антисептик на основе пентахлорфенола, применяют в растворе 1—1,5%-ной концентрации для поверхност­ной защиты пиломатериалов, например от синевы и плесени.

К маслянистым антисептикам относятся антраценовое, креозо­товое и сланцевое масла. Это темно-коричневые жидкости с резким запахом и сильными токсическими свойствами. Они не растворяют­ся в воде, не вызывают коррозию металла, но окрашивают древеси­ну в бурый цвет. Применяются для пропитки шпал, деталей мостов, свай, деревянных подводных конструкций и др. Нельзя применять в жилых помещениях — они огнеопасны и имеют резкий запах.

Применяют также антисептические пасты, приготовляемые из фтористого натрия, связующего вещества (битума, глины, жидкого стекла и др.) и наполнителя (например, торфяного порошка); паста­ми защищают элементы древесины с повышенной влажностью (выше 40%), а также концы балок в каменных стенах, столбы и др. Элементы открытых сооружений, обработанных пастой, защищают гидроизоляционным покрытием.

Пропитку антисептиками производят поверхностной обработ­кой, в горяче-холодных ваннах и под давлением в автоклавах.

Поверхностную обработку делают кистями или краскопультом в 2—3 приема, иногда погружают изделия в ванну с антисептиком.

Более глубокая пропитка получается при последовательном по­гружении изделия сначала в горячую (t = 90—95°С), а затем в холод­ную (t = 20—30°С) ванну с антисептиком: в горячем антисептике из пор древесины уходит излишек воздуха, а при погружении в холод­ную ванну в порах образуется вакуум и антисептик пропитывает древесину на большую глубину.

Наиболее глубокая пропитка антисептиком получается в специа­льных автоклавах под давлением: сначала в автоклаве создается ва­куум, из пор древесины удаляется воздух, а затем автоклав наполня­ют горячим антисептиком с давлением до 0,6—1,5 МПа. Получается почти сплошная пропитка древесины.

Для борьбы с дереворазрушающими насекомыми используют главным образом химические средства, ядовитые вещества, убиваю­щие насекомых и их личинки. Древесину обрабатывают опрыскива­нием газами. Можно использовать маслянистые и органикорастворимые антисептики, а также специальные инсектициды — хлорофос (диметилтрихлорксихтилфосфонат), порошок и пасту ДДТ, дуст, а также некоторые газы (хлорпикрин).

Защита древесины от возгорания. Древесина относится к легко возгораемым материалам. Ее возгорание происходит при темпера­туре 260—290°С, а при нагревании выше 350°С она может воспла­мениться из-за выделяющихся газов, поэтому деревянные конст­рукции удаляют от источников нагревания; деревянные элементы покрывают штукатуркой или облицовывают несгораемыми мате­риалами (например, асбестоцементными); окрашивают огнезащит­ными красками или пропитывают специальными веществами — антипиренами.

Огнезащитное действие антипиренов основано на том, что при нагревании древесины одни из них образуют оплавленную пленку на поверхности древесины, а другие — выделяют негорючие газы, оттесняющие воздух и выделяемые деревом при нагревании горю­чие газы от поверхности древесины. В качестве антипиренов применяют буру, хлористый аммоний, фосфорнокислый натрий и аммоний, сернокислый аммоний. Обработка антипиренами произ­водится теми же способами, что и антисептирование.

МОДИФИКАЦИЯ ДРЕВЕСИНЫ

 

Прессование древесины. Под действием внешнего давления, ве­личина которого превышает предел прочности при сжатии, умень­шается объем пор и увеличивается плотность древесины. Прессова­ние проводят, в основном, в направлении, перпендикулярном направлению волокон с нарушением структуры клеток и сосудов. Особенно сильное изменение испытывают элементы (трахеиды, со­суды) ранней части годичных слоев. Полного сближения стенок тра-хеид хвойных пород не возникает даже при очень высоких степенях прессования. Абсолютно плотная сухая древесина имеет плотность 1,4 г/см³, тогда как плотность древесинного вещества составляет 1,53 г/см³. Отмечено, что с увеличением степени прессования абсо­лютно сухой древесины ее диэлектрические параметры (диэлектри­ческая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь) рас­тут во всем диапазоне частот от 20 до 10"Гц. Это указывает, в частности, на возрастание изотропии древесины, что повышает ка­чество древесных материалов.

Модифицирование древесины производят с целью изменения ее физико-механических свойств. Так, например, пропитка синтетиче­скими смолами снижает разбухание древесины в 2—4 раза, увеличи­вает прочность в 2—5, твердость до 78 раз, стабилизирует электри­ческие свойства, увеличивает срок службы. Наиболее известна конвективная обработка древесины синтетическими смолами. Для интенсификации и повышения качества древесного модифициро­ванного материала нередко используют электромагнитные поля высоких и сверхвысоких частот. В результате реакции полимеризации протекают не в течение нескольких часов, а только нескольких ми­нут. В качестве синтетических веществ при модификации древесины используют кремнийорганические соединения (марок КРЖ № 5, КО-815 и др.), полиэфирные смолы (ПН-1), фенолформальдегидные смолы) и др.

Облучение древесины производится различными дозами гам­ма-излучения. Происходит деструкция компонентов в цепи макро­молекул. При дозах в 3 Мрад слабо изменяется степень кристаллич­ности целлюлозы. Уровень облучения в 30 Мрад приводит уже к заметному уменьшению кристалличности целлюлозы. При дозе выше 100 Мрад быстро снижается степень кристалличности, что связывают с уменьшением количества СН—ОН групп. В результате облучения возрастают однородность и плотность аморфного состо­яния древесины.