Введение: Борьба за экологически чистый фон в быту, активно развернувшаяся в начале 21-го столетия сильно изменила направление разработки и инноваций промышленности вынужденной подчиняться как растущему спросу на экологически безвредную продукцию, так и строгим требованиям повышения стандартов, продиктованным необходимостью остановить загрязнение планеты.

В виду повсеместного использования дерева в бытовой и производственных сферах антисептики и методы пропитки различны чтобы обеспечить экологическую безопасность бытовой сферы с одной стороны, но – с другой - дать возможность сохранить деревянные конструкции и изделия промышленности как можно дольше предотвратив чрезмерную вырубку деревьев, дающих планете чистый воздух.

Хотя деревянный материал имеет много преимуществ с его уникальными свойствами по сравнению с другими материалами, существует три недостатка, ограничивающие его использование:

  1. Древесина может быть повреждена...буравчиками, термитами, древесными разрушающими грибами из-за своей органической химической структуры.

  2. Древесина может поглощать молекулы воды. Со своими свободными гидроксильными группами и его поглощенное содержание воды зависит от относительной влажности воздуха. Соответственно, три аспекта изменения материала определяется параметрами содержания влаги в среде.

  3. Древесина является горючим материалом. Для того чтобы продлить срок службы и создать новые возможности использования, этот ценный продукт должен быть защищен от разрушения грибками, термитами, жуками и огнем, дать стабилизацию путем обработки водоотталкивающих и химических компоновок и будут улучшены некоторые химические процессы.

Сохранение пиломатериалов становится все более важным:

а) чтобы помочь сохранению лесных ресурсов;
б) для защиты древесины с более высокой долей заболони;
в) разрешать использование недлительных пород дерева;
г) влиять на использование альтернативных материалов;
д) для уменьшения необходимости над спросом;
е) обеспечить экономические и социальные выгоды.

Подготовка перед обработкой древесины

Окорка: Некоторые заводы используют водяные струи, работающие под высоким давлением, остальные используют механическое строгание.

Очистка: Вся очистка вручную или машинным способом должна быть проведена до процесса консервации. Дерево подлежащее антисептированию, подвергается механической обработке до требуемых габаритов и шероховатости поверхности наилучшей для пропитки.

Сушка: Высушивание производят либо на воздухе или используют сушку в печи.

Обработка дерева паром: Обработка паром в камерах на заводах значительно повысит проницаемость древесины.

Надрезание или наколы: - делают небольшие щели или разрезы в древесине в сложно доступных видах дерева, чтобы обеспечить проникновение антисептика вдоль волокон в двух направлениях.

Консервация и обработка древесины

1 Безнапорные процессы:

Распылением и кистью: простейшие методы нанесения консервантов и химических веществ. Проникновение может быть достигнуто на 1-5 мм. Это не промышленный способ, который не требует специального оборудования, а значит доступен каждому. Не стоит недооценивать эффективность втирания антисептика кистью или распылением. Перед транспортировкой пиломатериала или пиловника это нехитрое действие предотвратит развитие плесени, синевы и насекомых и сохранит сортность и внешний вид товару.

2 Диффузионные процессы:

Осмос (нем.Osmose): широко используемым методом является метод осмоса. Высоко водорастворимый и концентрированный продукт применяется к окорённой поверхности свежесрубленной и сырой древесины, а также стволов. Стволы покрывают непроницаемым покрытием на 1-3 месяцев, чтобы позволить процессу диффузии пройти успешно. Обработка применяется для сосны, ели и пихты содержит воду, NaF, динитрофенол, крахмал и клей.

Полив, смачивание, затапливание (англ.Deluging): Это пропитка пиломатериалов через затопление или обильный полив. Древесина, проходя медленно через камеру смачивания или резервуар, затоплена либо обильно смачивается органическими консервантами на растворителе или биоцидами растворенными в воде. Эффект не редко усиливается температурным воздействием.

Погружение: - cпособ обработки через погружение древесины в резервуар с консервантом от 5-10 секунд до 1-2 недель. Использование дает лучшие результаты с более высокими скоростями диффузии, чем кистью, распылением и смачиванием. Короткие периоды погружения идеально подходят для пропитки компонентов столярных изделий.

Холодное и горячее открытое погружение в бак: - этот процесс также известен как тепловой. Горячий консервант перекачивают в резервуар до тех пор, пока стволы не будут полностью погружены в консервирующий раствор нагревая древесину в течение шести часов или дольше. После того, как консервант перекачивают обратно, бак с деревом немедленно заливают холодным раствором консерванта. Холодный раствор, в условиях частично разрежённой атмосферы, лучше проникает в клетки древесины и поэтому глубже пропитывает дерево.

3 пропитка высокого давления:

Это самые успешные методы в консервации. Древесина обрабатывается химическими веществами под высоким давлением в автоклаве (стальном сосуде) высокого давления.

Полноклеточный метод(bethell process) или (full-cell process): Термин применяется как правило к пропитке креозотом.

Кстати интересный факт: Этот метод был разработан в США еще 19-м веке Целью обработки является сохранение максимального количества консерванта масляного происхождения в древесине и проникновения его как можно глубже в пористую перепончатую структуру и даже внутрь клеток.

Только при такой обработке, некоторые специальные конструктивные элементы, такие как опоры морских причалов, днища лодок и деревянных яхт, деревянные сваи и шпалы, столбы радио и электропередач насыщаются высоким уровнем удерживания креозота.

Обработка креозотом осуществляется в несколько этапов:

  • Исходный вакуум (635 мм рт.ст.) в течение 15-60 минут.

  • Заполнение сосуда с консервирующим раствором.

  • Давление (10-14 кгс / см2) в течение 1-6 часов.

  • Слив консерванта после сброса давления.

Внеклеточные или пустоклеточные процессы(empty cell)

1) (Lowry process): Процесс Лоури назван в честь Катберта Лоури (1906, США).

В этом процессе, после того, как дерево была помещено в камеру, консервант закачивается под давлением, и воздуху не разрешается покидать камеру. По мере того как емкость с деревом наполняется жидкостью, воздух в цилиндре и в клетках древесины сжимается все меньше и меньшее. При достижении требуемого давления, воздух в камерах будет занимать около одной десятой части клеточных пустот и консервант может постепенно заполнить остальные девять десятых. Далее процесс продолжается так же, как полноклеточный (full-cell process), но воздух сжатый внутри дерева расширяется, когда давление сбрасывают, тем самым заставляя консервант покидать клетки устраняя перегрузки внутри древесины. Конечным результатом является то, что многие клетки обработаны консервантом, а не заполнены. Конечный период вакуума может быть использован для отжима излишнего консерванта из дерева что уменьшает расход защитного вещества. Слово empty cell - "пустой" в описании ячейки является плохим, так как клетки, частично заполнены консервантом, в отличие от слова full-cell "полное", который соответствующим образом описывает процесс наполнения клеток.

2) (Rüping process): назван в честь Max-а Rüping-а, (1902, Германия).

Этот процесс аналогичен методу Лоури. Здесь давление воздуха изначально выше атмосферного. Типичное начальное давление, в четыре-пять раз выше атмосферного (прибл. 60 фунтов на квадратный дюйм или около 4 кгс / см2)
Цель - обработка для защиты древесины с использованием минимального количества каменноугольной смолы - креозота чередованием давление-вакуум, чтобы только стенки клеток древесины, были покрыты и защищены а сами клетки не заполнялись консервантом.
Метод Rüping, придуман, чтобы уменьшить количество креозота, используемого в процессе но с той же глубиной проникновения. В этой процедуре нет исходного вакуума, и большое количество креозота выталкивается из материала сжатым воздухом, захваченным внутри, оставляя клеточные стенки тщательно обработанными.
Эта система консервирующей обработки использует положительное начальное давление, с последующим введением консерванта и выпуском воздуха, создавая вакуум.

Есть пять этапов обработки:

  • Начальное давление воздуха (4 кгс / см2).

  • Заполнение сосуда с консервантом.

  • Под давлением (10-14 кгс / см2) период в течение 1-3 часов.

  • Слив консерванта после сброса давления.

  • Конечное значение вакуума (600 мм Hg, 10 минут).

Метод колеблющегося давления (ОРМ): Трудности, возникающие при использовании способа Bethell для пропитки очень стойких пород древесины, приводит к использованию повторных циклов вакуума и давления с улучшением проникновения. Высокое давление 8 кг / см2, а вакуум 720 мм рт. Зеленую или выдержанную древесину обрабатывают химическими веществами на водной основе, как правило, CCA препаратами. Метод особенно применяется к представителям хвойных видов, таких как ель и пихта.

Метод переменного давления(APM): В этом модифицированном методе переменного давления изменения внутри каждого цикла из 8 кп /см2 до атмосферного давления. Также зеленую и трудно пропитываемую древесину можно обработать с помощью данного метода, устраняя сушку древесины.

Метод сверхвысокого давления (ВД): Полно клеточный процесс с использованием давления около 70 кПа / см2 вводится с целью улучшения проникновения и удержания консерванта у видов эвкалиптовых, которые трудно пропитать другими методами.

4 Пропитка низкого давления:

Двойной Вакуумный Процесс:Двойной Вакуумный Процесс: Обработка имеет замечательный промышленный успех в Соединенном Королевстве с сотнями заводов в эксплуатации. Так как древесина может быть склеена, окрашена или застеклена в течение нескольких дней после обработки, процесс хорошо подходит для нужд столярной промышленности.

Есть пять этапов обработки:

  • Исходный вакуум 250 мм рт.ст. (3 минуты) для сосны и ели 625 мм рт.ст. (10 минут).

  • Заполнение сосуда (прямоугольным или круглым поперечным сечением) с обычно органическим растворителем тип консервирующий раствор.

  • Давление примерно до 2 кп /см2, 3 минуты для сосны и 1 час для ели.

  • Слив консерванта после того, как давление сбрасывается.

  • Конечное значение вакуума 500 мм рт.ст. в течение 20 минут.

О применении метода наколов при пропитке древесины более подробно мы писали в этой статье поэтому здесь повторяться нет надобности.

Свойства обработанной древесины влияющие на использование

Прочность: Обработка антисептиком на водной основе обычно не снижает механические свойства древесины. Пропитка не снижает несущую способность ниже допустимых уровней. Надрезание или наколы могут вызвать небольшое снижение прочности, но это дает повышенную защиту. Если только обработка паром не настолько минимальный, насколько это возможно, может наблюдаться серьезное ослабление дерева. Высокое давление может привести к разрушению древесных клеток, особенно пород с низкой плотностью. Когда древесина обрабатывается принятой химической нагрузкой, обычными методами промышленного консервирования наблюдаются любые значительные потери прочности.

Пожароопасность: Дерево, обрабатываемое водорастворимыми солями, имеет не большую воспламеняемость. Однако свежо обработанная древесина креозотом или тяжелыми смесями нефти представляет большую опасность пожара. Поэтому, шахтные опоры обрабатываются водорастворимыми солями. Через несколько месяцев обработанная креозотом древесина не представляет опасности возникновения пожара.

Электропроводность: Креозот и органически растворяемые консерванты не оказывают никакого влияния на проводимость. И хотя водоразбавляемые химикаты немного изменяют электропроводность, различия невелики, и ими можно пренебречь для практических целей.

Безопасность:

Для бытовых целей дерево обрабатывают антисептиками на водной и органической основе, распылением и втиранием кистью, давлением или методом двойного вакуума.

Обработка древесины антисептиками компании Bionic-House экологически наиболее безопасна для применения в бытовых условиях.

Детское игровое оборудование и садовые игрушки: Детское игровое оборудование и садовые игрушки: Водоразбавляемые консерванты, закрепленные в древесине, могут быть использованы с абсолютной безопасностью. Два слоя водоотталкивающей отделки также рекомендуются в качестве меры предосторожности.

Древесина, обработанная креозотом недопустима для бытовых нужд.

Пищевые контейнеры: рекомендуется обрабатывать природными растительными органическими маслами или масловосками.

Загоны для животных: Большинство консервантов могут быть использованы с безопасностью для загонов для животных. Древесина, обработанная креозотом, должна быть высушена на воздухе а отложения, при обработке защитными солевыми растворами удаляются путем сушки пиломатериала до 22% содержания влаги, поливанием и снова сушка. Использование PCP консервантов следует избегать.

Для теплицы, упаковка для семян и грибов: Дерево, обработанное креозотом или РСР (Pentachlorophenol), не рекомендуются, а пропитки ОАС (мышьяка, меди хром) - могут быть использованы.

Для промышленного и производственного использования: обработанная креозотом древесина обычно не используется в жилых домах из-за токсичности и резкого запаха его испарений склонных вызывать аллергические реакции у людей но эффективна в качестве защиты конструкций на складах, гаражах, ангарах, при изготовлении железнодорожных шпал и столбов наружных линий электропередач и пр.