средство защиты древесины от биопоражения

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.