9.1. Виды консервирующих веществ

Существующие антисептики подразделяются на три вида: органического происхождения (главным образом масла, получаемые при сухой перегонке каменного угля и др.), минерального происхождения (соли различных металлов) и комбинированные, представляющие собой чаще всего смесь органических веществ с некоторыми солями, преимущественно фтористым натрием.

Наиболее известными антисептиками органического происхождения являются: каменнноугольные – пропиточное и антраценовое масла и их смеси с маслами-разбавителями; масла от сухой перегонки горючих сланцев, торфа, древесины и др.; масла, обработанные хлором (карболинеумы, хлорированный нафталин); некоторые погоны нефти и их соли (например, нафтенаты меди), тетра- и пентахлорфенолы и др.

К числу антисептиков минерального происхождения относятся хлористый цинк, фтористый натрий, кремнефтористый натрий, сернокислая медь, соли борной кислоты и др.

Из числа комбинированных антисептиков можно назвать: уралит – смесь из 85% технического фтористого натрия с 15% динитрофенола; триолит – смесь из 73% фтористого натрия, 18% динитрофенола и 9% хромовокислого натрия; таналит – смесь из60% фтористого натрия, 35% натриевых солей нитро- и динитрофенола и 5% растворимых соединений мышьяка.

Ниже приводятся данные о токсичности ряда антисептиков по их предельной концентрации (в %), при которой уже невозможно развитие настоящего домового гриба на искусственной питательной среде:

Бура	0,01-0,02
Крезолат кальция	0,01-0,04
Крезолат натрия	0,03-0,06
Креозот	0,04-0,06
Карболинеум	0,04-0,06
Уралит	0,1-0,2
Медный купорос	0,1-0,2
Торфяная смола	0,1-0,2
Фтористый натрий	0,4-0,6
Хлористый цинк	0,6-0,8
Зеленое масло	0,8-1,0
Хвойный деготь	1,0-1,5
Железный купорос	2
Хлористый натрий	8

Предельные дозы антисептиков, полученные на искусственной питательной среде, значительно ниже предельных доз, полученных при испытании антисептиков на древесине. Поэтому на практике принято увеличивать предельную дозу, полученную на искусственной питательной среде, в 6-7 раз.

9.2. Наиболее распространенные антисептики

Рассмотрим свойства только небольшого числа антисептиков, представляющих наибольший практический интерес.

9.2.1. Консервирующие вещества органического происхождения

Антисептики органического происхождения подразделяется на три группы: а) побочные масла и их смеси, б) масляные растворы токсических веществ в) водорастворимые органические антисептики.

А. Побочные масла и их смеси

Большинство применяющихся в настоящее время антисептических масел относится к этому классу. Сюда относятся масла, получаемые при разгонке каменноугольной и буроугольной смол, перегонке древесной смолы и т.д. Такие масла характеризуются большим разнообразием химического состава: одни из них обладают высокой эффективностью против разрушителей древесины, другие – менее эффективны в этом отношении.

Каменноугольное пропиточное масло (креозот) – наилучшее антисептическое средство, известное более 150 лет. С 1838 г., когда английский инженер Бетелл запатентовал применение для пропитки древесины «тяжелого масла смолы», каменноугольный креозот расценивается как стандартный антисептик. До сих пор он является наиболее эффективным веществом, широко используемым при защите древесины от всех видов дереворазрушающих организмов.

Креозот – это маслянистая жидкость темно-коричневого или черного цвета со специфическим запахом, с температурой кипения выше 240 С. Смешивается с бензолом, толуолом и другими ароматическими углеводородными растворителями в любых соотношениях.

Креозотовое масло сохраняется в древесине в течение долгого времени и прекрасно предохраняет ее от разрушения. Так, буковые шпалы, пропитанные креозотом, служат до 30-40 лет. Пропитанная каменноугольным маслом древесина используется в строительстве гидротехнических и других ответственных сооружений: мостов, плотин, причалов и т.д.

Креозотовое пропиточное масло представляет собой смесь продуктов перегонки каменноугольной смолы. Оно состоит из нейтральных углеводородов, фенолов, оснований и гетероциклических соединений.

Состав масла изменяется в зависимости от того, из каких каменноугольных смол оно получено. На состав масла оказывает влияние и исходное для получения смолы сырье – каменный уголь. Свежеприготовленное каменноугольное масло имеет характерный, несколько неприятный запах; в отраженном свете имеет зеленоватый цвет.

Креозотовое масло, полученное из смолы каменных углей, значительно отличается от креозота, полученного из смолы бурых каменных углей.

Постоянным требованием к креозоту является чистота масла, т.е. отсутствие посторонних примесей. Требования к чистоте креозота объясняются тем, что загрязненное масло плохо пропитывает древесину.

Влияние пропитки каменноугольным маслом на механические свойства древесины точно не установлено. По одним данным, креозотовое масло ухудшает, по другим – оставляет без изменений некоторые механические свойства древесины. Не оставляет сомнения, что водопоглощение древесины, пропитанной креозотом, резко снижается. По данным проф. С.И.Ванина через 11 суток непропитанная древесина сосны поглотила 84%, а пропитанная креозотом – только 12% (от первоначального веса). Гигроскопичность пропитанной креозотом древесины снижается очень незначительно, примерно на 2%.

Каменноугольное масло используется как в чистом виде, так и в смеси с другими антисептиками, а также с каменноугольной смолой, с дестиллятами нефти и т.д. Токсичность смесей зависит от количества каменноугольного масла. Разбавление креозота мазутом уменьшает его токсичность в два раза.

Основными преимуществами каменноугольного креозота как антисептика для древесины являются: а) значительная токсичность к дереворазрушающим грибам, морским древоточцам и насекомым; б) относительная нерастворимость в воде и низкая летучесть, чем объясняется высокая степень устойчивости масла; в) легкость применения для древесины; легкость определения глубины проникновения; д) повсеместная доступность и относительно низкая стоимость (Хунт и Гэрратт, 1967).

Креозот является основным антисептиком для пропитки конструкционных материалов, предназначенных для службы в открытых условиях. Однако он имеет некоторые свойства, ограничивающие его применение в специальных целях. Свежепропитанная креозотом древесина легко воспламеняется и хорошо горит с выделением густого дыма. Но если ее высушить в течение нескольких месяцев, то легкость возгорания очень сильно понижается. Применение древесины, пропитанной креозотом, иногда нежелательно из-за запаха антисептика. Однако при использовании ее для нижних и фундаментных брусьев, половых лаг и балок, заделанных или положенных на бетон, и даже чернового пола запах креозота обычно не ощущается. Пищевые продукты, чувствительные к запахам, не следует хранить вблизи материалов, пропитанных креозотом. Иногда переноска пропитанной креозотом древесины затруднена, поскольку она загрязняет одежду, а в некоторых случаях вызывает ожоги кожи лица и рук, похожие на солнечные (фотодермиты). Пропитанная креозотом древесина не имеет других явных отрицательных воздействий на здоровье людей, работающих с ней или вблизи ее, а также живущих в домах, где она применена.

По масштабам производства и применения креозот занимает ведущее место среди антисептиков древесины.

Жидким каменноугольным креозотом, или жидким креозотом иногда называют каменноугольный креозот, модифицированный путем извлечения части химических соединений, кристаллизующихся при обычных температурах, таких, как карбазол, нафталин, антрацен, фенантрен и флюорен, для получения в условиях средних атмосферных температур совершенно жидкого масла. Это позволяет успешно наносить неподогретый антисептик кистью, а также обрызгиванием или погружением. Жидкий креозот можно легко перекачивать из цистерн и контейнеров без предварительного подогрева. В этом отношении он имеет явное преимущество перед обыкновенным каменноугольным креозотом, который обычно содержит значительное количество твердых веществ даже при умеренных атмосферных температурах и затвердевает в цистерне, если его не подогревать. Жидкиекреозоты не представляют собой большей антисептической ценности, чем обычные, но они более удобны в обращении.

Карболинеумы. Вначале карболинеумом называли чистое высококипящее каменноугольное (антраценовое) масло. Затем под этим названием стали распространяться различные препараты, как всевозможные фракции перегонки креозотового масла, так и обработанное креозотовое масло, например хлорированные масла.

Карболинеумы употребляются для предохранения древесины путем обмазки. По своим антисептическим свойствам они близки к креозотовому маслу. Они более пригодны для предохранения древесины от гниения в жилых помещениях вследствие хорошей кроющей способности и отсутствия запаха.

Креозот из бурого угля (буроугольное креозотовое масло). Смола, получаемая при коксовании бурого угля, дает креозот, значительно отличающийся от стандартных каменноугольных креозотов. Такой креозот имеет удельный вес немного ниже воды, высокое содержание смоляных кислот (35-45%) и низкий остаток перегонки при температуре выше 355 С (в среднем примерно 13%).

Креозот из бурого угля производится в небольших количествах и применяется почти всегда в смесях с каменноугольным креозотом или с креозотом и нефтью. При применении чистого креозота из бурого угля его эффективность по сравнению со стандартными каменноугольными креозотами недостаточна.

Каменноугольная смола редко используется отдельно для промышленной пропитки древесины, так как имеет высокую вязкость, содержит много нерастворимых веществ в суспензии и поэтому не обладает хорошим проникновением в древесину. Проникновение каменноугольной смолы менее глубокое, чем креозота (за исключение легкопропитываемых пород), и для достижения требуемого по техническим условиям конечного поглощения антисептика нужна более длительная пропитка. Шпалы пропитанные смолой сильно загрязняют одежду рабочих. Вместе с тем, если достичь глубокого проникновения смолы, то можно получить хороший защитный эффект. Смола не должна содержать воду и твердые вещества и должна иметь низкую вязкость.

Растворы креозот – каменноугольная смола. Иногда для пропитки шпал и других брусьев применяют смесь из 50% каменноугольной смолы и 50% каменноугольного креозота. Смола добавляется в основном для снижения стоимости антисептика. Кроме того, ее присутствие понижает растрескивание древесины. Присутствие смолы несколько повышает «высачивание» (вытекание) антисептика на поверхности пропитанной древесины. Если смолы чисты и существенно не препятствуют проникновению масла в древесину, то их растворы являются хорошими антисептиками. В тех случаях, когда чистота поверхности древесины не является необходимой можно с успехом применять растворы креозот – каменноугольная смола.

Нефтяные масла. Нефтепродукты, получаемые при разгонке нефти при температурном диапазоне, требуемом для антисептических масел, имеют обычно очень низкую токсичность к дереворазрушающим грибам и поэтому не являются эффективными антисептиками для древесины. В связи с этим нефтепродукты применяются при консервировании древесины только в качестве носителей или растворителей токсичных веществ или разбавителей для каменноугольного креозота.

Однако современные способы крекинга нефти вызывают большие химические изменения в продуктах, и в этих случаях некоторые остаточные масла обладают значительным токсическим действием. Вероятно, что некоторые из этих масел окажутся достаточно эффективными и будут применяться в качестве антисептиков для древесины.

Растворы креозот – нефть. В качестве разбавителя для каменноугольного креозота нефть стали применять при пропитке шпал в США в 1909 г. Состав растворов иногда менялся в связи с дефицитом креозота. Чаще всего в растворе содержится 50% нефти и 50% креозота.

Пропитка шпал и других лесоматериалов, подвергающихся атмосферным воздействиям, растворами креозот – нефть, в большей степени понижает растрескивание древесины, чем пропитка чистым креозотом. Нефть делает поверхность древесины более маслянистой, чем креозот, и это придает древесине большую стойкость к изменениям влажности, способствующим растрескиванию.

Токсичность растворов креозот – нефть понижается более чем пропорционально количеству добавленной нефти. Поэтому в смесях лучше использовать каменноугольные креозоты с высокой токсичностью.

Растворы креозот – нефть обычно имеют более высокую вязкость, чем чистый креозот, и поэтому не обладают легкостью проникновения. Эту трудность можно преодолеть, применяя соответствующие режимы пропитки, включая более высокие температуры и более длительные периоды давления.

Торфяная смола и продукты ее перегонки получаются при сухой перегонке торфа и в газогенераторном процессе. Выход и состав смолы зависят от вида торфа и метода его переработки. Перегонка торфяной обводненной смолы дает около 60% масла, 10% парафина и 20% пека. Торфяной креозот представляет собой погон торфяного дегтя без посторонних примесей и отходов и применяется в чистом виде для пропитки шпал.

Древесная смола и продукты ее перегонки. Древесная смола получается в качестве побочного продукта при сухой перегонке древесины хвойных и лиственных пород. Сырая оводненная смола не может быть использована как антисептик. Однако отдельные фракции этой смолы обладают токсичностью, равной токсичности каменноугольного креозота.

Путем разгонки древесной смолы получают древесное креозотовое масло. Токсичность этих масел заметно возрастает с увеличением температуры кипения; наиболее высококипящие фракции токсичнее, чем каменноугольное пропиточное масло. Однако процесс выделения токсичных фракций является дорогостоящим, и поэтому газогенераторные масла для пропитки древесины в настоящее время не применяются.

При сухой перегонке лиственных пород получается отстойная смола, извлекаемые из нее легкие и тяжелые древесные масла иногда являются хорошими пропиточными средствами. Однако практическое их применение затрудняется тем, что свойства этих смол изменяются. К тому же количество этих смол невелико.

Смола хвойных пород – главный продукт сухой перегонки смолистых пней и корней – широко применяется для осмолки судов, снастей, канатов и т.д.

Креозотовые эмульсии. Водные эмульсии каменноугольного креозота или креозота из древесной смолы были предложены в качестве средства для снижения количества расходуемого креозота при более глубокой пропитке, чем обычно. Водные эмульсии креозота вводятся в древесину по способу полного поглощения.

Хотя и был достигнут некоторый успех в получении эмульсий, легко проникающих в древесину и устойчивых при нагреве или длительном хранении, все же они не нашли широкого применения.

Это объясняется тем, что пропитка по методу ограниченного поглощения дает те же результаты, а выполняются проще, а также и тем, что приготовление и использование эмульсий связано с некоторыми дополнительными расходами и сложностями.

Сланцевая смола, получаемая при перегонке горючих сланцев, обладает слабой токсичностью. Более токсичны отдельные ее фракции. Сланцевая смола иногда применяется в качестве пропиточного средства.

Фенольная парофазная смола является отходом при получении фенола методом сульфирования паров бензола. Антисептичность этой вязкой смолы определяется присутствием в ней оксидифенила, резорцина и фенола. Для пропитки рекомендуется применять 15%-ный водный раствор.