CC BY
26УДК 674.048
А.Д. ЛОМАКИН, канд. техн. наук, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко
Пропитка древесины способом нанесения на поверхность
В настоящее время основная масса деревянных конструкций как на строительных площадках, так и на заводах деревянного домостроения обрабатывается антисептиками, антипиренами и биоогнезащитными препаратами способом нанесения на поверхность. Существует три модификации этого способа: нанесение защитного средства кистью, распылителем и погружением.
В условиях строительных площадок защитные средства чаще всего наносят на конструкции распылением с использованием окрасочных агрегатов высокого давления. При обработке небольших площадей используют краскопульты и садовые распылители. Этот способ применяют в основном для защитной обработки уже смонтированных конструкций, а также конструкций, находящихся в эксплуатации (при ремонте).
Кистевой метод, как менее производительный и более трудоемкий, используется реже, обычно для обработки малых объемов древесины (отдельных элементов конструкций, деталей), а также поверхностей конструкций в труднодоступных местах (узловых соединениях, врубках и т. п.). Обработка древесины распылением и кистью ведется в несколько приемов, обеспечивающих нормируемое удержание пропиточной жидкости.
Погружение элементов в ванну с раствором широко применяется на предприятиях строительной индустрии и реже на стройплощадках, в основном для антисепти-рования древесины. Этот способ особенно рекомендуется для защитной обработки небольших элементов и мелких деталей (с развернутой поверхностью от 50 до 100—150 м2 на 1м3 древесины). Для крупноразмерных элементов (брусьев больших сечений и бревен) при кратковременной выдержке 10—20 мин этот способ нерационален ввиду большой трудоемкости операций по загрузке и выгрузке элементов. Здесь более уместен способ распыления.
Та или иная модификация способа нанесения на поверхность выбирается с учетом особенностей объекта защиты, наличия оборудования и возможностей по организации работ.
Обработку деревянных конструкций водными растворами защитных средств методом распыления или кистью можно проводить с просушкой древесины (после каждого нанесения) и без просушки.
Традиционно на стройках применяется способ обработки древесины с просушкой. При этом способе содержание защитного средства в поверхностном слое с каждым последующим нанесением увеличивается, а толщина его остается почти постоянной. Если промежуток времени между обработками более 3 ч в сухую погоду или 6—8 ч при насыщенном влагой воздухе, то соль антисептика (антипирена, огнебиозащитного препарата) концентрируется в верхнем слое древесного материала и последующая обработка не дает более глубокого проникновения. Целесообразно использовать данный способ, если в дальнейшем древесина не подлежит влагозащитной или декоративной обработке.
Способ обработки древесины с просушкой приме-
ним при огнезащите и огнебиозащите древесины с использованием высококонцентрированных солевых растворов. Здесь при последовательном нанесении нескольких слоев защитного средства идет постепенное насыщение поверхностного слоя древесины солями с образованием тонкой защитной оболочки.
Также целесообразно использование этого способа-при обработке древесины ядохимикатами против древоточцев. Если ядохимиката (инсектицида или антисептика) на поверхности будет мало, то по закону диффузии он проникнет в древесину на значительную глубину, вследствие чего концентрация его в древесине снизится настолько, что окажется недостаточной для уничтожения личинок.
Способ обработки без просушки между нанесениями называется «мокрый по мокрому». Суть его заключатся в том, что каждый последующий слой защитного средства наносят сразу после впитывания средства, нанесенного в предыдущий прием. Применяют его для увеличения глубины пропитки, но необходимо учитывать, что удержание раствора в среднем на 30—50% меньше, чем в варианте с просушкой.
При нанесении солевого раствора методом «мокрый по мокрому» на поверхности древесины практически не образуется высолов после сушки.
Сразу после нанесения водного солевого раствора (антисептика, антипирена) при обработке древесины с просушкой идут одновременно два процесса — проникновение раствора в древесину и испарение растворителя (воды). При этом происходит повышение концентрации раствора и снижение скорости его впитывания в древесину. После сушки на поверхности древесины, обработанной концентрированными растворами, образуется налет соли. Обычно это наблюдается при обработке труднопроницаемой древесины хвойных пород (рис. 1).
На рис. 1 показан образец строганой еловой доски, на поверхность которой было нанесено 4 слоя 26% солевого раствора огнебиозащитного препарата плотностью 1,22 г/см3. Один участок образца сразу же накрывали пластиковой крышкой, а второй оставляли открытым. Каждый последующий слой наносили после полного впитывания на каждом участке. Образец после нанесения раствора выдерживался в помещении с температурой 20оС до приобретения постоянного веса. Хорошо видно, что участок поверхности с укрытием после высыхания не имеет следов соли, а на поверхности без укрытия наблюдается значительное количество высолов.
При обработке древесины способом нанесения на поверхность без использования укрывного материала следует учитывать негативное влияние повышенной температуры окружающего воздуха на проницаемость пропиточной жидкости. Чем выше температура воздуха, при которой производится обработка древесины, тем большее количество растворителя испаряется. Повышается концентрация раствора, оставшегося на поверхности, и, следовательно, снижается скорость
110
научно-технический и производственный журнал
июль 2012
И
0
Рис. 1. Поверхность еловой доски с нанесенным солевым раствором огнебиозащитного препарата: 1 - после нанесения; 2 - после высыхания; А - участок с укрытием от высыхания; Б - участок без укрытия.
проникновения его в древесину. Таким образом, глубина пропитки оказывается незначительной и качество обработки снижается. При нанесении последующего слоя раствора соль, выступившая на поверхности, будет препятствовать дальнейшему проникновению в пропиточную зону. Поэтому количество раствора, удерживаемого древесиной, всегда будет ниже планируемого (расчетного).
Чтобы избежать испарения воды из раствора после нанесения его на обрабатываемую поверхность распылителем или кистью при обработке отдельных элементов в условиях цеха или на строительной площадке, рекомендуется следующий прием. Однотипные элементы из обрезного пиломатериала (дощатые, брусчатые) сразу после нанесения пропиточной жидкости укладывают друг на друга в плотные стопки и выдерживают так до тех пор, пока раствор полностью не впитается в древесину. Укладывать элементы рекомендуется в плотные стопки рядами без использования прокладок, при этом каждый следующий по высоте ряд укладывается со сдвижкой по отношению к нижележащему ряду. В этом случае при обработке верхнего ряда остатки пропиточной жидкости, стекая, будут попадать на элементы нижнего ряда.
Второй слой раствора наносят на элементы в обратной последовательности и снова укладывают их в стопки. Эту операцию повторяют столько раз, сколько требуется для получения требуемого по нормам, удержания пропиточной жидкости. Чтобы избежать высыхания древесины, в качестве дополнительной меры можно использовать укрытие стопок гидроизоляционным материалом. Такой технологический прием позволяет значительно повысить качество обработки древесины и максимально снизить потери пропиточной жидкости.
Уровень защищенности древесины характеризуется удержанием пропиточной жидкости, которое исчисляется в граммах на 1м2. Удержание — это количество пропиточной жидкости, нанесенной на поверхность древесины и удерживаемой ею после стекания излишков жидкости.
Необходимо различать понятия «удержание» пропиточной жидкости и «расход». Расход — это фактическое количество пропиточной жидкости, использованное при обработке. Расход всегда больше, чем удержание на величину производственных потерь, которые зависят в первую очередь, от способа нанесения, положения обрабатываемой поверхности и квалификации обработчика. Поэтому расход пропиточной жидкости никак не характеризует степень защищенности древесины, и оперировать этой величиной как показателем качества обработки минимум некорректно. Если в инструкции по применению указан расход состава, но при этом имеется в виду удержание, то должно быть указано, что эта величина приведена без учета потерь при нанесении (стека-ние раствора с обрабатываемого элемента конструкции, с кисти и потери при распылении).
Производители защитных средств зачастую не придают этому значения и в своих рекомендациях в каче-
стве нормативного показателя используют именно расход, а не удержание, не оговаривая при этом, что потери в эту норму не заложены.
Расход определяют обычно по убыли пропиточной жидкости из рабочей емкости, а сколько ее осталось на древесине и сколько ушло на потери неизвестно. Здесь и кроется самая крупная ошибка при оценке качества защитной обработки. При таком подходе на стройках любые поверхности обрабатывают, как правило, не более двух раз, формально соблюдая норму расхода.
Удержание водных растворов антисептиков, анти-пиренов и огнебиозащитных препаратов при нанесении на поверхность колеблется в значительных пределах, поскольку зависит от целого ряда факторов, которые необходимо учитывать при обработке конструкций.
Заметное влияние на удержание раствора оказывает чистота обработки поверхности. Чем более чисто прострогана поверхность древесины, тем меньшее количество водного раствора ею удерживается. Пиленая древесина в зависимости от степени ворсистости поверхности, удерживает в 1,5—3 раза больше раствора, чем строганая. Количество удерживаемой жидкости поверхностями зависит во многом не только от их шероховатости, но и от наличия естественного или искусственного наклона волокон, который оказывает положительное влияние на величину поглощения. Поглощение пропиточной жидкости через боковые поверхности элементов с наклоном волокон можно рассматривать как ее проникновение вдоль волокон, относительно редко (в зависимости от величины угла наклона) выклинивающихся на боковую поверхность пропитываемого элемента, либо как поглощение поперек волокон.
Боковые поверхности пиломатериалов, у которых при распиловке бревна волокна древесины перерезаются, образуя искусственный наклон волокон, превращаются как бы в «торцы пониженной активности» и играют весьма существенную роль в общей величине поглощения при пропитке досок и брусьев строительного размера способом нанесения на поверхность.
При оцилиндровке бревен, так же как при пилении, неизбежно нарушение естественной структуры волокон бревна, что способствует лучшему проникновению в древесину защитных средств за счет образования искусственного наклона волокон. Если для обеспечения пропитки древесины это является фактором положительным, то на защиту ее от проникновения капельножидкой влаги в процессе эксплуатации искусственный наклон волокон влияет отрицательно. В этом отношении стеновые бревна, не подвергавшиеся механической обработке резанием (окоренные), более устойчивы к атмосферным воздействиям и более долговечны, чем оцилин-дрованные.
На удержание пропиточной жидкости влияет и положение обрабатываемой поверхности. Так, на вертикальной поверхности удержание жидкости на 20—25%, а на наклонной — на 10—15% меньше, чем на горизонтальной. Количество удерживаемой пропиточной жидкости зави-
Г; научно-технический и производственный журнал
Ж'^ШХИ ® июль 2012 111
сит также и от того, каким способом она была нанесена. Например, удержание при нанесении опрыскивателем на 20—30% больше, чем при нанесении кистью.
При подсчете удержания ГОСТ 20022.6—93 «Защита древесины. Способы пропитки» регламентирует величину потери защитного средства не более 50% независимо от метода нанесения. Это усредненная величина, поэтому в каждом конкретном случае необходимо учитывать все факторы, которые могут оказать влияние на величину производственных потерь.
Объем потерь защитных средств во многом зависит не только от чистоты обработки поверхности, но и от положения обрабатываемой поверхности в пространстве. Если рассматривать методы нанесения кистью и распылением, то наибольшие потери наблюдаются при нанесении растворов распылением 50—60%, а кистью — в среднем 15—25%. Большой объем потерь раствора при распылении объясняется трудностью обеспечения постоянства его расхода.
Потери зависят и от типа обрабатываемых конструкций. Если сравнить потери антисептика при нанесении на разреженную обрешетку из брусков под кровельные листы (металлочерепица, ондулин, профнастил и др.) и на сплошной дощатый настил под мягкую кровлю, то потери в первом случае будут как минимум в 2—3 раза больше.
Технология обработки элементов методом погружения такова, что потери защитного средства практически исключаются. После обработки пакеты с элементами некоторое время выдерживаются в наклонном положении над ванной для стекания излишков пропиточной жидкости, а затем перемещаются на поддон для сбора остатков жидкости, которые поступают обратно в ванну.
При определении кратности обработок древесины распылителем или кистью руководствуются, как прави-
ло, указаниями, которые дает производитель продукции. Но получить нормируемое удержание пропиточной жидкости при 2-3-й кратной обработке, которая рекомендуется производителями, удается редко, особенно при обработке строганой древесины.
Для большинства водных солевых огнезащитных и огнебиозащитных препаратов для получения 1 группы огнезащитной эффективности нормируемое удержание составляет 500-600 г/м2. Строганая древесина даже в горизонтальном положении при однократной обработке удерживает не более 100 г/м2, а при каждом последующем нанесении удержание составляет не более 50-70 г/м2. Если пропиточный состав наносится через 20-40 мин (способ «мокрый по мокрому»), то удержание и того меньше: 30-40 г/м2.
Таким образом, чтобы обеспечить требуемое удержание пропиточной жидкости, например 600 г/м2, количество нанесений на строганую древесину необходимо довести до 6-8 раз вместо рекомендуемых 2-3.
Если речь идет об обработке распылением горизонтально расположенных элементов конструкций из нестроганой древесины, то фактическое удержание пропиточной жидкости при нанесении первого слоя составляет не более 180 г/м2, а при нанесении последующих слоев, через 20-40 мин, удержание не превышает 120 г/м2. Следовательно, для получения нормируемого удержания элементы должны быть обработаны не менее 3-4 раз. На практике как нестроганую, так и строганную древесину обрабатывают антипиренами и огне-биозащитными препаратами два, а в лучшем случае три раза, что, конечно, отрицательно сказывается на огне-и биозащищенности деревянных конструкций.
Ключевые слова: антисептик, антипирен, уровень защищенности, удержание пропиточной жидкости.
Институт строительных материалов им. Ф.А. Фингера (FIB) университета Bauhaus-Universität г. Веймар (Германия) организует 18-й Международный конгресс по строительным материалам
18. ibausi
12-1509,2012 Weimar
IBAUSIL
г. Веймар (Германия) 12-15 сентября 2012 г.
Международный конгресс по строительным материалам IBAUSIL проводится в г. Веймаре с 1964 г., и за это время стал авторитетным форумом для научного обмена между исследователями университетов и промышленных предприятий с востока и запада.
На 18-й конгресс будет представлено более 300 докладов по секциям:
- Неорганические вяжущие вещества;
- Бетоны и долговечность бетонов;
- Стеновые строительные материалы
(строительство, эксплуатация, переработка и утилизация отходов).
Официальные языки конференции — немецкий, английский
Впервые в рамках конгресса состоится воркшоп на русском языке по теме «Инъекционные технологии с применением инновационных строительных материалов в подземном строительстве стран СНГ».
Программа конгресса и регистрационная форма размещены на сайте www.ibausil.de Секретарь оргкомитета доктор-инженер Ханс Бертрам Фишер +49 3643 58 47 12
112
научно-технический и производственный журнал
июль 2012
jVJ ®
