ASPECTS OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MODIFICATION OF WOOD

Цапко Ю.В.

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Докторант, Киевский национальный университет строительства и архитектуры

АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДИФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ

Аннотация

В статье рассмотрено - внедрение модификаторов на основе неорганических (сульфаты и фосфаты аммония), органических (полигексаметиленгуанидинфосфат, полиорганосилоксаны), обеспечение на этой основе эффективного использования древесины и расширение сферы применения.

Ключевые слова: пропитки, древесина, антипирены, антисептики, модифицирование.

Tsapko Ju. V.

Сand. of technical sciences, Doctoral, Kiev National University of Construction and Architecture

ASPECTS OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MODIFICATION OF WOOD

Abstract

In article - introduction of modifiers based on inorganic (sulfates and phosphates of ammonium), organic (antiseptic, polyorganosiloxanes), thereby ensuring the efficient use of wood and the expansion of the scope.

Keywords: impregnation, wood, fire retardants, antiseptic, modification.

Капитальное строительство и реконструкция существующих объектов гражданского, промышленного и специального назначения, связана с использованием древесины, которая чувствительна к воздействию высокой температуры, биологическому разрушению и водопоглощению, т.е. способностью сохранять функциональные свойства в условиях эксплуатации.

Повышение эксплуатационных свойств древесины решается благодаря использованию покрытий, которые  наносятся на поверхность конструкций и материалов, которые из нее изготовляются, и ее пропиткой антипиренами.

Для комплексной защиты древесины от возгорания и биологического разрушения предложено небольшое количество препаратов, в частности смесь сульфата аммония, диаммонийфосфат и фтористого натрия (МС), или ортоборату натрия и борной кислоты (ББ) и смесь карбоната натрия и борной кислоты (БС) [1]. На сегодняшний день появились эффективные пропиточные композиции (смеси) для древесины, в частности композиция из антипирена (фосфаты и сульфаты аммония) и антисептика полимерного происхождения (полигексаметиленгуанидинфосфат (“Гембар”)) - ДСА-1 и ДСА-2.

Проведены исследования по определению биостойкости древесины методом определения биологической устойчивости к воздействию микрофлоры лесной почвы, пораженного культурами грибов рода Ceratocystus, Sporodemiam, Penicilliam согласно [2] в условиях лаборатории. Образцы древесины сосны размером 30х30х15 мм пропитывали биопрепаратом полигексаметилен- гуанидинфосфат (“Гембар”). Контрольные и обработанные образцы в условиях испытаний по [2] выдерживали в течение двух календарных месяцев. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты исследования влияния препарата “Гембар” на устойчивость древесины к биоразрушению

Объект исследования	Средняя потеря массы, %
Необработанные образцы древесины (сосна) (контрольные в данной серии испытаний)	37,9
Образцы древесины (сосна), обработанные препаратом  “Гембар”	1,87

Анализ результатов показывает, что максимальная потеря массы в случае биоразрушения контрольных образцов древесины составляет 38 %, а потеря массы образцов древесины, которые были обработаны препаратом  “Гембар”, составляет менее 1,9 %, что значительно меньше, нежели регламентировано нормами [2].

Все образцы древесины, которые были защищены препаратом “Гембар” после проведения биоисследований не имели видимых признаков поражения плесневыми и дереворазрушающими грибами.

Эффективность огнезащиты проводили согласно ГОСТ 16363 [3], в результатыиспытаний (табл. 2), древесина огнебиозащищенная смесями     (ДСА-1, ДСА-2), обеспечивает эффективность пропиточных средств.

Таблица 2 - Результаты определения эффективности огнезащиты древесины.

Огнезащищений образец древесины	Расход антипирена, кг/м2	Расход антисепти-ка, г/м2	Середняя потеря массы образцов, %	Група эффективности огнезащиты древесины
Смесью ДСА-1	0,350	1,5	9,1	ІБ, трудногорючая
Смесью ДСА-2	0,350	3,0	8,8	ІБ, трудногорючая

Необходимо отметить, что в случае применения ДСА на поверхности древесины образуется полимерная пленка, препятствующая выходу антипирена из древесины на поверхность и предотвращает свободному доступу кислорода воздуха, изменяя механизм пиролиза целлюлозы [1].

Водорастворимые антипирены и антисептики для древесины типа МС,    ББ-11, БС-13 по истечении короткого промежутка времени из модифицированной древесины мигрируют вместе с влагой на поверхность и высыпаются из нее под действием окружающей атмосферы, что является главной причиной ослабления огнезащитных свойств. В случае применения ДСА после испарения влаги из древесины образуется полимерная пленка, которая препятствует выходу антипирена из древесины на поверхность. Для большего улучшения эксплуатационных свойств и разширения сферы применения модифицированной древесины предложено применение специальных гидрофобизирующих составов на основе полиорганосилоксанов (Силол).

Таким образом, учитывая, что одними из проблемных при експлуатации модифицированной древесины являются вопросы срока сохранения эксплуатационных свойств во времени и применения защитных покрытий, в настоящее твремя разрабатываются экспресс-методики определения этого показателя.

Суть экспресс-метода испытаний заключается в моделировании процессов диффузии огнезащитных пропиточных средств искусственным путем и определении изменения оценочных показателей  до и после “ускоренной диффузии антипирена из древесины”.

Испытания проводились на фоне образования циклических условий для ускоренной (искусственной) диффузии пропиточных средств путем их выдерживания при переменных значениях температуры и влажности (4 цикла приравнивают к одному условному году применения пропиточного средства в  условиях реальной эксплуатации).

После окончания четырех циклов “ускоренной диффузии антипирена из древесины” (или одного условного года хранения огнезащищенной древесины) определяют огнезащитную эффективность образцов пропитанной древесины. Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты определения стойкости модифицированной древесины на “ускоренную диффузию”.

модификатор	Количество циклов испытаний	Масса образца, г		Потеря  массы образца %	Группа эффектив-ности
		до испытаний	после испытаний
фосфаты и сульфаты аммония	Контрольный	143,1	132,5	7,4	І
	4	137,6	125,0	9,2	ІІ
	8	130,2	112,7	13,4	ІІ
ДСА-2	Контрольный	148,5	138,5	6,7	І
	20	141,0	128,4	8,9	І
	40	146,6	132,6	9,4	І
	48	151,1	134,2	11,2	ІІ
ДСА-2 + Силол	Контрольный	144,2	131,9	6,5	І
	40	147,5	135,1	8,4	І
	80	142,1	129,6	8,8	І
	120	143,2	128,5	10,3	ІІ

Проведенные исследования по определению огнезащитной эффективности после циклических испытаний по разработанной экспресс- методике (табл. 3) показали, что гидрофобизированная древесина, только через 120 циклов “ускоренной диффузии антипирена из древесины” теряет свои огнезащитные свойства и переходит из І группы эффективности в ІІ группу согласно ГОСТ 16363 [3].

Таким образом, пропиточные огнезащитные составы для древесины ДСА-1 и ДСА-2, благодаря использованию нового подхода к огнебиозащите, заключающегося в соединении солевых антипиренов с полимерным антисептиком, являются эффективными огнезащитными композициями, а применение гидрофобизирующих составов продливает срок службы модифицированной древесины.