Защитные составы для древесины: Защитные составы для древесины

Зачем нужна обработка

На состояние древесины оказывает влияние множество внешних факторов. При заражении грибком начинается процесс гниения и разрушения самой структуры материала.

Домовой гриб при благоприятных условиях может поразить даже защищенную древесину. Зараженный материал становится мягким и более рыхлым, образует трещины, изменяет свой цвет, затем начинается процесс гниения.

Условия, способствующие развитию грибка:

• повышенная влажность, осадки;
• чередование замораживания с оттаиванием;
• сильный ветер;
• контакт с землей;
• попадание прямых солнечных лучей.

Использование необходимой защиты от гниения помогает улучшить ее рабочие характеристики и продлить срок службы до 35 лет. Внешние условия эксплуатации в значительной степени влияют на изменение этого срока.

Для защиты от влаги, гниения применяются различные пропитки, произведенные с использованием соответствующих химических веществ. В зависимости от своего состава они обладают различными свойствами. При выборе важно точно определить, какие пропитки подходят в каждом конкретном случае.

Чем производить обработку

Помимо эффективности, очень важный критерий, который стоит учитывать, производя обработку – безопасность. Многие виды пропиток являются весьма опасными для человеческого организма. В первую очередь это касается составов с содержанием солей цинка и олова. Чем же защитить древесину и как выбрать лучший способ обработки?

Водоотталкивающие пропитки

Водоотталкивающие пропитки оберегают материал от пагубного воздействия атмосферных осадков. Лучше всего использовать такой вид антисептика для защиты дома, бани, беседки и других деревянных сооружений. Применяется он как в качестве самостоятельного средства, так и в сочетании с грунтовками, нанесенными на материал до окрашивания.

Глубокое проникновение антисептика в древесину обеспечит отличную защиту такой пропиткой. Кроме того, облагородит внешний вид – окрасив дерево, выполнит декоративную функцию.

Среди существующих средств водоотталкивающие пропитки считаются самыми эффективными. Минусы – достаточно долгое впитывание и высокая стоимость.

Масляный антисептик

Масляный антисептик применяется обычно в наружных работах, он создает на поверхности древесины плотную пленку, которая обеспечивает защиту от возникновения грибка. Используется такое покрытие только на сухом материале, обработка сырых поверхностей недопустима.

Получаемая пленка не растворяется при воздействии воды, надежно оберегает от влаги и загнивания. Токсичность такого состава считается умеренной, антисептик может применяться в жилом помещении.

Водорастворимая пропитка

У водорастворимой пропитки отсутствует едкий запах, она не вредна. Помимо этого, быстро высыхает после проведения работ.

Однако, такие составы совершенно непригодны для использования в помещениях с условиями повышенной влажности – таких, как бани или сауны. Ими можно производить обработку деревянной мебели, также они используются для дверных и оконных рам.

Средства на летучей основе

Средства на летучей основе получаются с добавлением растворителя к краске или лаку. Они не способны проникнуть в дерево на большую глубину, но образуют высокопрочную пленку на его поверхности.

Обычно применяются для внешних работ, допустимо использовать и внутри. Как можно убедиться по фото, такая защита древесины позволяет ей приобрести красивый внешний вид.

Небольшим минусом является то, что сохнет такой антисептик достаточно долго.

На что обращать внимание при выборе

Приобретая готовые составы в магазинах, внимательно и подробно изучите информацию на упаковке. Там должны быть все данные о составе и безопасности. Применяя антисептики от различных фирм, не поленитесь убедиться в том, что они совместимы в работе.

Конечно, лучше всего выбирать средства от одного производителя. Обращать пристальное внимание необходимо на:

• данные о токсичности состава;
• его надежность в эксплуатации;
• слишком едкий запах;
• безопасность для вашего здоровья;
• стоимость;
• необходимость использования дополнительных средств для его применения.

Средство надо выбирать, принимая во внимание климатические условия, в которых расположен дом или другое сооружение, подлежащее обработке. Для влажных регионов лучше всего применять средства, защищающие дерево не менее десяти лет от резких температурных колебаний и осадков.

Для построек, возведенных непосредственно на земле, оптимально использовать многофункциональный состав. Такие средства обеспечат защиту не только от возникновения плесени, но и помогут не допустить возгорания объектов. Снаружи обработка производится несмываемыми средствами.

Стоимость их высока, но она оправдана большим сроком эксплуатации – до 35 лет. Для бани, сауны или погреба совершенно точно необходимо использовать водоотталкивающие пропитки.

Защита от ультрафиолетовых лучей

Зданиям и строениям из дерева необходима надежная защита и от УФ-лучей. От постоянного нахождения на солнечном свету они начинают разрушаться, чернеют и теряют свою красоту. Если сразу же не нанести защитные средства на поверхность материала, его разрушение впоследствии невозможно будет остановить.

Для этой цели используются специальные составы, которые препятствуют проникновению ультрафиолета вглубь дерева, абсорбируя наносящее вред излучение. Как правило, на упаковке таких средств стоит пометка о поглощении УФ-излучения.

Поверхность, которую обработали таким образом, сможет прослужить до 10 лет, после чего потребуется повторное нанесение. Прозрачные средства требуют более частого обновления, чем цветные: раз в 2-3 года. Дерево хвойных пород предварительно грунтуется составами, предупреждающими возникновение синевы.

Существующий ассортимент

Среди самых популярных производителей, чей ассортимент представлен на рынке, можно выделить несколько лидирующих.

Сенеж – отечественная компания. Отличается демократичными ценами и отсутствием токсичности продукции. Имеются в продаже пропитки объемами по 2,5 и 5 литров.

Belinka – пропитки содержат в составах биоциды, препятствующие разрушению древесины.

Акватекс – средства не изменяют природный цвет материала, пойдет для обработки самых разных поверхностей.

Биосепт-ультра – применяется для внутреннего и внешнего покрытия. Используется для остановки активности грибков и предотвращения разрушения древесины.

Неомид – способен предохранить не только от проникновения влаги, но и от большинства паразитов.

Как сделать пропитку своими руками

Защитный состав можно приготовить при желании и самостоятельно. Получить антисептик можно из вполне доступных по цене ингредиентов.

• 10 г медного купороса растворить в 1 литре воды, смесь наноситься на хорошо просушенный материал;
• силикатный клей – наносится при помощи простой кисти, после высыхания формируется плотный слой белого оттенка на обработанной поверхности;
• горячая смола – можно использовать на различных конструкциях, кроме цветных, поскольку имеет свойство окрашивать поверхность в темный цвет. Перед применением смола доводится до температуры кипения, затем производится обработка сухой древесины.

Фото советы по защите древесины

Пост опубликован: 31.10

Пропитка для дерева. Огнезащитные пропитки для дерева, составы для древесины

15 лучших пропиток для дерева

*Обзор лучших по мнению редакции expertology.ru. О критериях отбора. Данный материал носит субъективный характер, не является рекламой и не служит руководством к покупке. Перед покупкой необходима консультация со специалистом.

Дерево является популярным строительным материалом, который широко используется в России. Чтобы увеличить срок жизни древесине, за ней нужно бережно ухаживать. Оградить деревянные сооружения от негативных атмосферных воздействий, гниения, появления грибка, плесени и насекомых помогают специальные пропитки. Кроме того, некоторые составы снижают горючесть материала, делая его пожаробезопасным. На отечественном рынке представлена продукция разных производителей, каждый из них хвалит свой антисептик. Советы наших экспертов позволят не ошибиться при выборе состава.

Как выбрать пропитку для дерева

1. Основа. Сегодня в магазинах встречается несколько типов пропиток. Самыми универсальными специалисты считают антисептики на водной основе. Они наносятся разными способами (кисть, краскопульт, валик), обеспечивая защиту от огня, влаги, солнца и биопоражения. Акриловые составы отличаются невысокой ценой, хорошими водоотталкивающими свойствами, экологичностью. Но работать с такой пропиткой при отрицательной температуре нельзя. Антисептики на основе органических растворителей хорошо защищают древесину от разрушающих факторов, но таят опасность для человека во время нанесения.
2. Назначение. Использование пропитки может быть вызвано несколькими причинами. Антисептические свойства предотвращают развитие микроорганизмов. Такие пропитки нужны при отделке бань и саун. Введение в препарат антипиренов препятствует процессам горения. Это качество востребовано при обработке котельных. Водоотталкивающими и морозостойкими качествами обладают наружные пропитки. Кроме того, важным элементом рецептуры является УФ-фильтры, которые защищают дерево от выгорания. Набор атмосферостойких качеств понадобится при оформлении наружных оснований. Чтобы подчеркнуть природную красоту древесины, требуется декоративная пропитка. Она сделает внутреннее пространство особенно красивым.
3. Расход. При выборе пропитки многие пользователи обращают внимание на цену, забывая о расходе. Чаще всего он указывается производителем, исходя из идеальных условий. Только на практике удается определить реальный расход. Если хорошая защита появляется после нанесения 1-2 слоев, то затраты на отделку будут ниже, чем при многослойной пропитке дерева дешевым составом.
4. Экологичность. Когда выбирается антисептик для внутренних работ, определяющим фактором при покупке станет экологичность продукта. Это особенно актуально при отделке спальных и детских комнат. В этом случае самыми безопасными будут препараты на водной основе.

Мы включили в наш обзор 15 лучших пропиток для дерева. Все они продаются в российских магазинах и имеют положительные отзывы от экспертов и потребителей.

Рейтинг лучших пропиток для дерева

Лучшая пропитка для дерева для внутренних работ

Заботясь о защите дерева, важно помнить и о собственной безопасности. Поэтому пропитки для внутренних работ выбираются с учетом экологичности. Эксперты обратили внимание на несколько составов.

Pinotex Interior

Рейтинг: 4.9

Эффективную защитную пленку на древесине образует пропитка Pinotex Interior. Лакокрасочная продукция эстонского производителя хорошо зарекомендовала себя в суровом российском климате. Состав сделан на водной основе, у него отсутствует резкий запах. Эксперты отмечают легкость нанесения антисептика, во время работы не образуются потеки. Быстрое высыхание обработанной поверхности сочетается с равномерным впитыванием, что делает структуру дерева выразительной и красивой. На образуемом матовом слое не видны следы от пальцев рук, а также небольшие дефекты древесины.

Пользователи довольны внешним видом матового покрытия, надежной защитой дерева от влаги и грязи. Из минусов следует отметить появление подделок на отечественном рынке.

Достоинства

• безопасность и экологичность;
• широкая гамма оттенков;
• быстрое высыхание;
• отсутствие запаха.

Недостатки

• встречается контрафактная продукция.

Читайте также: 10 лучших производителей массивной доски

Tikkurila Supi

Рейтинг: 4.8

На втором месте нашего рейтинга расположилась финская пропитка Tikkurila Supi. Защитный состав образует полуматовое акрилатное покрытие, которое допускается колеровать. Антисептик предназначен для обработки деревянных поверхностей в помещениях с разной влажностью, включая парные, душевые и другие комнаты бань и саун. С помощью обработки удается сохранить первоначальный цвет древесины, поддерживать отделку в чистоте. Эксперты отмечают надежную защиту от грязи и влаги, которую обеспечивает состав.

Пользователи хвалят финскую пропитку за долговечную защиту дерева от плесени и синевы, небольшой расход, быстроту высыхания. Любое помещение сразу приобретает индивидуальность и уникальность.

Достоинства

• надежная защита от плесени и грибка;
• экономный расход;
• влаго- и грязестойкость;
• возможность колеровки.

Акватекс Рогнеда Экстра

Рейтинг: 4.8

Российский состав для древесины Акватекс Рогнеда Экстра отличается комплексной защитой. При этом стоимость обработки получается ниже, чем после применения нескольких лакокрасочных продуктов. Пропитка предотвращает биопоражение дерева (грибок, плесень, синева), потемнение от УФ лучей и атмосферных воздействий. Антисептик отличается высокой декоративностью, позволяя делать отделку под элитные сорта дерева. Наносить состав можно не только на новые материалы (брус, фанера, ДВП, ДСП), но и старые основания.

К преимуществам состава пользователи относят хорошую комплексную защиту, высокие декоративные качества, простое нанесение, богатую палитру. Из недостатков можно упомянуть о неприятном запахе и большом времени высыхания. Пропитка попадает в призовую тройку рейтинга.

Достоинства

• красивый внешний вид;
• комплексная защита;
• сохраняет рисунок дерева;
• простота в нанесении.

Недостатки

• неприятный запах;
• долго сохнет.

NEOMID 430 ЕСО

Рейтинг: 4.7

Прочную химическую связь образует с древесиной водный раствор антисептика NEOMID 430 ЕСО. Этот консервирующий состав не вымывается водой, он может сохранять все качества дерева в самых тяжелых условиях. Эксперты рекомендуют использовать продукт для обработки досок и брусков, которые длительное время контактируют с водой или почвой (баня, парник, оформление грядок). Пропитанная антисептиком древесина не подвержена воздействию грибков, мха, водорослей, насекомых-древоточцев. Длительность защиты достигает 35 лет.

Пользователи довольны такими свойствами NEOMID 430 ЕСО, как длительный срок защиты, экологичность, широкая сфера применения. К минусам следует отнести окрашивание дерева в зеленовато-серый цвет, наличие специфического запаха. Поэтому 4 позиция рейтинга.

Достоинства

• приемлемая цена;
• длительная защита от биопоражения;
• экологичность;
• не вымывается.

Недостатки

• окрашивание древесины;
• неприятный запах.

Читайте также: 11 лучших яхтных лаков

Текс Биотекс Классик Универсал

Рейтинг: 4.7

Универсальными качествами может похвастаться отечественная пропитка Текс Биотекс Классик Универсал. Рецептура разработана российскими учеными, а выпуск антисептика происходит в цехах с современным импортным оборудованием. В составе пропитки имеется биоцид, который препятствует появлению гнили, грибка, плесени и т. д. Производитель рекомендует наносить антисептик на грунтованную поверхность. Для защиты дерева в помещениях с высокой влажностью и температурой (бани, сауны) состав не подходит.

Пользователи лестно отзываются о доступности препарата, красивых оттенках на дереве, простотой в применении. Эксперты поставили пропитку на пятое место рейтинга из-за въедливого запаха, недолговечность защитного покрытия.

Достоинства

• доступная цена;
• хорошая укрывистость;
• простота в применении;
• подчеркивает структуру дерева.

Недостатки

• въедливый запах;
• слабая влагостойкость.

Экстра Акватекс с воском

Рейтинг: 4.6

Красивый полуглянцевый вид придает древесине пропитка Экстра Акватекс с воском. Этот несмываемый состав обладает противогрибковым действием, он препятствует появлению плесени и синевы на деревянных изделиях. Наличие в препарате УФ фильтров и наночастиц надежно защищает поверхность от выгорания при попадании прямых солнечных лучей. В рецептуру введены такие натуральные компоненты, как воск и растительные масла. Они не только подчеркивают текстуру, но и делают древесину эластичной, защищая ее от растрескивания. Экспертам понравилась эффективность борьбы с насекомыми и несильный запах.

Пропитка не смогла подняться выше в нашем рейтинге из-за недолговечности. Пользователи обновляют покрытие каждые 3-4 года, к тому же состав долго сохнет.

Достоинства

• защита от микроорганизмов и насекомых;
• доступная цена;
• не смывается водой;
• хорошая палитра.

Недостатки

• недолговечность;
• долго сохнет.

Экодом

Рейтинг: 4.5

По самой привлекательной цене реализуется на российском рынке пропитка Экодом. Но не только за низкую стоимость она попадает в наш рейтинг. Эксперты высоко оценили экологичность состава, отсутствие в нем органических растворителей. Препарат не только препятствует появлению микроорганизмов, но и эффективно борется с уже поселившимися грибками и плесенью. После обработки древесина не меняет свой привлекательный вид, покрытие не затрудняет дыхание материала, не ухудшает адгезию к лакокрасочным и клеящим составам.

Отечественным потребителям нравится цена, эффективная борьба с биопоражением, сохранение структуры дерева. К минусам стоит отнести длительное высыхание, плохую укрывистость, неприятный запах.

Достоинства

• низкая цена;
• эффективная борьба с биопоражением;
• сохранение текстуры дерева;
• низкая коррозионная активность.

Недостатки

• долго сохнет;
• плохая укрывистость;
• неприятный запах.

Лучшая пропитка для дерева для наружных работ

На деревянные конструкции, находящиеся на улице, негативно влияют дождь, солнце, мороз. Поэтому от пропитки требуется максимальная устойчивость к атмосферным воздействиям. Специалистам понравились следующие препараты.

Tikkurila Eko Wood

Рейтинг: 4.9

Сохранить природную красоту дерева удается с помощью лессирующего состава Tikkurila Eko Wood. Эксперты отдали пропитке первую строчку рейтинга за надежную защиту от атмосферных воздействий. Она нивелирует влияние на древесину воды, ультрафиолета и микроорганизмов. Антисептик хорошо проявил себя при обработке наружных стен домов, дверей, окон, заборов, террас и т. д. В каталоге производителя имеется 40 цветов, что позволяет подобрать наиболее подходящую колеровку.

Производится продукт в Санкт-Петербурге, что делает его доступным по цене для многих российских потребителей. Пользователям нравится хорошая проникающая способность антисептика, долговечная защита наружных поверхностей.

Достоинства

• сохраняет природную красоту дерева;
• хорошо защищает от биопоражения;
• предотвращает выгорание древесины на солнце;
• приемлемая цена.

Недостатки

• не обнаружены.

Luxens

Рейтинг: 4.8

Известная компания Леруа Мерлен организовала на территории России производство пропитки Luxens. С конвейера предприятия выходят как бесцветные, так и окрашенные антисептики. Состав завоевал второе место в рейтинге за экономный расход, устойчивость к атмосферным воздействиям, простоту в нанесении. Долговечность защитного покрытия составляет 3-4 года, при этом сохраняется естественный вид деревянных оснований. Благодаря алкидной основе пропитка имеет умеренный запах, который не доставляет проблем при выполнении наружных работ. Кстати, сразу после высыхания слоя запах полностью исчезает.

Пользователи отмечают маленький расход пропитки, даже одного слоя хватает для защиты деревянных конструкций. Не все довольны запахом состава, не совсем удобно наносить препарат кистью.

Достоинства

• подчеркивает красоту дерева;
• длительная защита от биопоражения;
• доступная цена;
• экономный расход.

Недостатки

• неприятный запах.

Pinotex Ultra

Рейтинг: 4.8

Атмосфероустойчивость и декоративность стали главными факторами для попадания пропитки Pinotex Ultra на третью строчку рейтинга. Производитель предлагает как бесцветные, так и окрашенные составы. Покрытие защищает древесину не только от воды и УФ лучей, но и предотвращает горение. В рецептуре имеется специальный фильтр, который препятствует проникновению солнечных лучей в структуру дерева. Благодаря ему сохраняется натуральная текстура древесины долгие годы. Для улучшения впитывания в основание производитель разработал особую технологию AWB.

Пользователям понравилась простота нанесения, отсутствие разбрызгивания и потеков, влагостойкость и грязеотталкивающие способности. К минусам можно отнести высокую цену и длительное высыхание.

Достоинства

• хорошая защита от выгорания;
• водо- и грязеотталкивающая способность;
• красивый вид;
• высокое качество.

Недостатки

• высокая цена;
• долго сохнет.

EXTREME CLIMATE

Рейтинг: 4.7

Любые породы дерева защитит от внешних воздействий пропитка EXTREME CLIMATE. Состав сделан на водной основе и предназначен для внутренних и наружных работ. Обработанная антисептиком древесина не боится дождя, снега, солнечного света. Глубокое проникновение в структуру предотвращает появление и размножение насекомых. Микропленка отличается способностью пропускать воздух, поэтому натуральный материал сможет «дышать».

В отзывах пользователи лестно высказываются по поводу быстрого высыхания пропитки, отсутствие запаха и хорошую укрывистость. Из недостатков отмечается высокая цена, а также дефицит продукта в торговой сети. Поэтому пропитка останавливается в шаге от призовой тройки рейтинга.

Достоинства

• универсальность применения;
• надежная защита от атмосферных воздействий;
• отсутствие неприятного запаха;
• дышащая структура пленки.

Недостатки

• высокая цена;
• дефицит в торговой сети.

Dufa Wood Protect

Рейтинг: 4.7

Широкую сферу применения находит пропитка Dufa Wood Protect. С помощью этого состава осуществляется долговечная защита наружных деревянных поверхностей. Обработке рекомендуется подвергать стены и фасады домов, беседки и заборы. Матовое покрытие полностью сохраняет привлекательность текстуры. Благодаря акрил-алкидной основе образуется надежный заслон для погодных воздействий. Наносить пропитку на деревянные конструкции можно любыми способами, время высыхания слоя при 20°С составляет всего 1 ч. Состав занимает пятую позицию в рейтинге.

Отечественным потребителям понравилась гладкая поверхность после нанесения, простоту нанесения, отсутствие запаха. Применять антисептик для большого объема работ мешает высокая цена.

Достоинства

• нет запаха;
• долговечная защита от погодных явлений;
• легко смывается с рук;
• гладкое покрытие.

Недостатки

• высокая цена;
• требуется наносить несколько слоев.

Нортекс-Дезинфектор

Рейтинг: 4.6

Антисептик Нортекс-Дезинфектор применяется для защиты не только деревянных оснований, но кирпичных, бетонных сооружений от плесени и грибка. Эксперты высоко оценили способность пропитки лечить «заболевший» материал. Действие препарата основано на глубоком проникновении в структуру и антисептическом воздействии на грибок и плесень. Производитель рекомендует использовать продукт в экстремальных условиях (повышенная сырость, контакт с почвой). После высыхания слой не осветляет и не тонирует дерево, сохраняя его природную красоту.

Состав попал в наш рейтинг благодаря соотношению цены и качества. Пользователи заметили несколько минусов, к которым можно отнести длительный срок высыхания (10-15 дней), неудобную фасовку и скромный ассортимент.

Достоинства

• лечит болезни;
• глубоко проникает в структуру;
• сохраняет красоту природного материала;
• приемлемая цена.

Недостатки

• долго сохнет;
• неудобная фасовка;
• скромный ассортимент.

Лучшие огнезащитные пропитки для дерева

Если деревянная отделка находится вблизи от источника открытого огня, то ее необходимо обработать огнезащитной пропиткой. Она делает древесину трудно горючим материалом, расширяя его сферу применения. Вот лучшие составы с защитой от огня.

NEOMID 450

Рейтинг: 4.9

Высокоэффективным средством для огнезащиты деревянных конструкций является пропитка NEOMID 450. Состав может использоваться как внутри, так и снаружи зданий. При взаимодействии препарата с древесиной образуется плохо воспламеняемый и трудно горючий материал. Одновременно деревянная поверхность защищается от гниения и появления плесени. Отечественный производитель обещает до 7 лет огнезащиты и 10 летний срок защиты от биопоражения. Продукт предлагается потребителю в бесцветном и тонированном варианте. Эксперты отдали составу первое место в нашем рейтинге.

Пользователям нравится одновременная защита дерева от биопоражения и огня и простота применения. К недостаткам стоит отнести длительное время высыхания (12-14 дней) перед нанесением лакокрасочных материалов.

Достоинства

• комплексная защита дерева;
• универсальность применения;
• длительный срок службы покрытия;
• разные способы нанесения.

Сенеж Огнебио Проф

Рейтинг: 4.8

Комплексную защиту для дерева можно создать с помощью пропитки Сенеж Огнебио Проф. После обработки основание становится трудно горючим, оно не подвергается гниению, биопоражению, поселению жучков. Древесина приобретает стойкость к влаге и перепадам температуры. Только с грунтом не рекомендуется контактировать обработанным элементам. Пользователям следует учитывать, что после высыхания поверхность изменяет свой цвет, хотя природная структура древесины сохраняется. Препарат может применяться и при биопоражении дерева.

Взвесив все плюсы и минусы состава, эксперты отдали ему второе место в рейтинге. Пользователи отмечают отсутствие запаха, пожаробезопасность и простоту применения. Из недостатков часто упоминается про высокий расход антисептика.

Достоинства

• комплексная защита дерева;
• лечит зараженные микроорганизмами основания;
• доступная цена.

Недостатки

• не допускается контакт с почвой;
• высокий расход.

Защита древесины от плесени, гнили, огня и жука-древоточца

Древесина при всех своих достоинствах, экологической безопасности, простоте обработки, отличных теплозащитных свойствах и долговечности обладает тремя недостатками. Она быстро воспламеняется, чувствительна к воздействию влаги и неустойчива к поражению насекомыми, плесенью и гнилостными бактериями.

Используя древесину в строительстве, приходится всерьез заниматься ее защитой от огня и гниения. Для сохранения свойств древесины рекомендуемся обрабатывать ее специальными составами — антисептиками и антипиренами.

Антипирены защищают от огня. При огневом воздействии на деревянную поверхность, обработанную огнезащитным составом серии «ПИРИЛАКС», протекают эндотермические превращения. В результате таких превращений температура в зоне протекания реакции не повышается или растет медленно, выделяются негорючие газы, образуется термически устойчивая негорючая пористая масса (пенококс), препятствующая доступу тепла и кислорода к поверхности древесины и тем самым ее выгоранию.

Антисептики обеспечивают защиту от биологических поражений, уничтожая гнилостные, деревоокрашивающие, плесневые грибы, жука-древоточца. Ведь именно эти биопоражения приводят к потере прочностных и эстетических качеств, делают древесину негодной для строительства.

Основные методы защиты древесины:

Защита древесины — это комплексный процесс, направленный на обеспечение огнезащиты и биозащиты, повышение безопасности и сохранение внешнего вида деревянного объекта и всех его конструкций на длительный срок.
На рынке защитных материалов можно найти средства для обеспечения огнезащиты, антисептирования и финишной лакокрасочной обработки деревянных поверхностей.

Выделяют следующие виды огнезащиты:

Пассивная огнезащита — это изолирование негорючими материалами поверхностей зданий, сооружений, оборудования для придания им стойкости к высоким температурам и огню. Это использование специальных пропиточных составов, защищающих поверхность древесины от разрушения.

Активная огнезащита — это всё, что используется для ликвидации возгораний до прибытия пожарных: системы оповещения, огнетушители, водяные, газовые, пенные автоматические установки пожаротушения — спринклеры, — благодаря которым тушится более 90 % пожаров.

Правила использования защитных составов:

1. Выбирайте антисептики в соответствии с характеристиками поверхности и поставленными целями. Расход антисептика будет зависеть от того, есть ли биопоражения и, если они есть, то насколько они сильно поразили поверхность. Так, например, новую древесину достаточно обработать с профилактической целью с низким расходом, а для поражённой древесины расход будет больше, возможно потребуется несколько подходов обработки;

2. Покрывайте защитным средством всю конструкцию. Учтите, что необработанные участки, спустя 2-3 месяца могут изменить окраску по причине благополучного развития плесени, водорослей. Особого внимания требуют торцы построек, стыки, швы, пространство вдоль фундамента;

3. Обратите внимание на безопасность. Некоторые защитные составы оказывают негативное воздействие на человека и домашних животных. Перед использованием любого защитного средства следует внимательно изучить инструкцию, в которой должны быть сведения о безопасности обработанных поверхностей для людей и животных;

4. Придерживайтесь комплексного подхода. Для качественной защиты древесины требуется комплексная обработка: антисептики + огнезащита + декор. Важно убедиться, что составы совместимы друг с другом, обеспечат не только отличную защиту объекту, но и придадут ему красивый вид.

Защитные составы можно наносить кистью, валиком, распылителем или используя метод окунания. Способ нанесения кистью самый простой, позволяет тщательно обработать труднодоступные места. Распылитель обычно используют строительные организации, специализирующиеся на возведении деревянных конструкций. Метод распыления отличается скоростью обработки. Метод окунания применяется в условиях промышленных предприятий, так как требует наличия специального оборудования (погружной ванны).

Защита от огня:

Рекомендуется применять пропиточные составы, обеспечивающие обработанной деревянной поверхности защиту от огня. На рынке есть предложения как солевых, так и не солевых огнезащитных составов. Солевые составы имеют большой расход, образуют высолы на поверхности, быстро вымываются, внешний вид объекта не эстетичен.
Используйте огнебиозащитные составы серии «Пирилакс». Огнезащитный эффект достигается за счет того, что эти составы меняют механизм терморазложения целлюлозы и лигнина, которые являются составляющими древесины.

Терморазложение смещается в сторону увеличения выхода кокса при одновременном уменьшении доли газообразных горючих веществ и подавления тления древесины (в то время как необработанная древесина при воздействии высокой температуры выделяет большое количество горючих токсичных веществ — в том числе угарный газ и метанол).
Дополнительно, за счет входящего в эти составы уникального комплекса антипиренов, при огневом воздействии протекают эндотермические превращения, характеризующиеся чрезвычайно высоким поглощением тепла.

В результате таких превращений температура в зоне протекания реакции не повышается или растет медленно, выделяются негорючие газы, отводящие кислород из зоны горения. Параллельно образуется термически устойчивая негорючая пористая масса (пенококс), препятствующая доступу тепла и кислорода к поверхности древесины и тем самым ее выгоранию.
Обработанные поверхности безопасны для людей и животных и поэтому эти составы могут быть использованы при обработке всех типов зданий как внутри, так и снаружи.

Защита от жуков-древоточцев:

О поражении деревянной конструкции жуками-древоточцами говорит мелкая древесная пыль вокруг постройки, а также наличие отверстий — ходов, по которым передвигаются личинки, уничтожая дерево изнутри. В данном случае также следует применять защитные пропиточные составы, которые эффективно уничтожат жуков и их личинок, сделают древесину непригодной для их питания и развития. В лаборатории компании разработана специальная методика борьбы с жуками-древоточцами и их личинками. Согласно этой методике обрабатывается не только поверхностный слой древесины, но и проводится точечная обработка каждого отверстия методом шприцевания.

У некоторых производителей, защита древесины от насекомых предполагает использование масляных антисептиков, которые не дают личинкам проникнуть вглубь древесины, образуя на поверхности защитную пленку. Но этот вариант обработки нежелателен. Лучше выбирать защитные пропиточные составы на водной основе, которые проникнут глубже и не образую плёнок.

Защита от грибка и плесени:

Поражению грибковыми заболеваниями наиболее подвержены места соприкосновения деревянных элементов с почвой, места конденсации влаги, поверхности, подверженные прямому действию осадков, воды, а также стыки конструкций. В результате поражения древесина меняет окраску, постепенно разрушается, теряя прочность и стойкость к неблагоприятным факторам.

При первых признаках изменения окраски, появлении синевы, чёрных точек, следует незамедлительно провести антисептическую обработку. Защита древесины от гниения должна проводиться только профессиональными составами, содержащими высокоэффективные компоненты. При необходимости восстановления натурального цвета древесины, можно использовать отбеливающий состав. Он сохранит декоративные качества древесины, уничтожит деревоокрашивающие грибы.

При сильном поражении плесенью и грибами может потребоваться повторная обработка. После первой процедуры древесина просушивается и зачищается шкуркой или металлическим скребком, чтобы удалить остатки плесени. И после этого проводится повторная обработка для закрепления антисептического эффекта.

Защита от влаги:

Высокая влажность в первую очередь провоцирует размножение гнилостных бактерий, плесени. На рынке есть средства защиты древесины, уничтожающие не только гниль и плесень, но и защищающие от влаги. С этой целью стоит рассмотреть защитно-декоративные и лакокрасочные материалы (ЛКМ), содержащие высокоэффективные антисептики. Если требуется сохранить текстуру натуральной древесины, то выбирайте лессирующие составы, если этот критерий не важен, то подойдут укрывные ЛКМ.

Не следует забывать и о классических методах борьбы с влажностью — регулярном проветривании и солнечном свете.

Обработка древесины от гниения должна проводиться ещё на стадии заготовки пиломатериала. С этой целью предлагаем использовать транспортные антисептики, которые весьма эффективны в борьбе с биологическими поражениями во время хранения и транспортировки лесопиломатериала. Важнейшим фактором является соблюдение условий хранения и транспортировки как заготовок, так и почти готовых изделий из древесины.

Особое внимание стоит уделять процессу сушки. Правильная сушка может минимизировать развитие биопоражений, которым так благоприятно во влажной древесине.

Натуральные составы для защиты древесины

Древесина — это возобновляемый, универсальный материал, имеющий множество применений и самый большой на Земле запас секвестрированного углерода. Однако он подвержен разложению, в основном вызываемым древесными грибами. Поскольку некоторые традиционные консерванты для древесины были запрещены из-за их пагубного воздействия на человека и окружающую среду, продление срока службы изделий из древесины с использованием натуральных консервантов нового поколения является императивом с точки зрения здоровья человека и защиты окружающей среды.Некоторые природные соединения растительного происхождения были протестированы на их фунгицидные свойства, включая эфирные масла, дубильные вещества, экстрактивные вещества древесины, алкалоиды, прополис или хитозан; и был продемонстрирован их огромный потенциал в защите древесины. Хотя они не лишены ограничений, потенциальные методы преодоления их недостатков и повышения их биологической активности уже существуют, такие как совместная пропитка различными полимерами, сшивающими агентами, хелаторами металлов или антиоксидантами. Однако наличие расхождений между лабораторными тестами и результатами полевых испытаний, а также проблемы, связанные с законодательством, возникающие из-за отсутствия стандартов, определяющих качество и эффективность природных защитных составов, создают острую необходимость в дальнейших тщательных исследованиях и мероприятиях.Сотрудничество с другими отраслями промышленности, заинтересованными в использовании природных активных соединений, снизит связанные с этим затраты, таким образом, будет способствовать успешному внедрению альтернативных противогрибковых агентов.

1. Введение

Дерево — это натуральный, возобновляемый и универсальный материал с отличными характеристиками, который широко используется людьми с незапамятных времен. Это также самый большой резервуар секвестрированного углерода в земной среде. Однако его химический состав и структура делают его склонным к биоразложению, а грибы являются основными разрушителями древесины ^{[1] [2]} .

Традиционно, что касается характера разложения, различают три группы древесно-гниющих грибов, а именно: коричневую гниль, белую гниль и мягкую гниль (Таблица 1). Все они разрушают структурные полимеры ячеистой стенки дерева, что приводит к потере прочности древесины. Древесина также подвержена воздействию плесени и посинению (Таблица 1). Хотя они не вызывают значительных структурных повреждений, они отрицательно влияют на эстетическую ценность древесины, поскольку их активность приводит к обесцвечиванию древесины ^{[1] [2]} .

Таблица 1. Основные типы грибов, которые могут колонизировать и разрушать древесину ^{[1] [2] [3] [4] [5]} .

Древесина становится восприимчивой к поражению грибами в определенных условиях окружающей среды, т.е.е. влажность более 20%, доступность кислорода и температура от 15 до 45 ° C. Грибковая порча поражает в основном наружные деревянные конструкции, снижая механические и эстетические свойства древесины и значительно ограничивая ее срок службы ^{[5] [6]} . Для предотвращения этого был применен широкий спектр эффективных синтетических консервантов для древесины, включая агенты на основе меди (в частности, хромированный арсенат меди), триазолы (азаконазол, пропиконазол, тебуконазол), пентахлорфенол или фунгициды на основе бора ^{[7] [8 ] [9]} .Однако из-за проблем, связанных с окружающей средой и здоровьем, многие из них были запрещены к использованию, что создает потребность в разработке альтернативных средств защиты древесины и методов, основанных на нетоксичных натуральных продуктах ^{[9] [10] [11] ]} .

В настоящее время экологически безопасная защита древесины является объектом обширных исследований, охватывающих несколько различных подходов. Поскольку рост разрушающих древесину грибов зависит от наличия воды, одним из методов является регулирование влажности с использованием природных гидрофобизаторов, таких как смолы и воски растительного или животного происхождения или растительные масла ^{[12] [13] [14] [15]} .Еще один способ продления срока службы древесины — использование природных соединений с биоцидными свойствами и закрепление их внутри структуры древесины ^{[11] [12] [16]} . Более инновационный метод включает использование агентов биологической борьбы, то есть микроорганизмов, таких как другие грибы и бактерии, которые действуют как антагонисты дереворазрушающих грибов ^{[12] [17]} .

2. Противогрибковые вещества растительного происхождения

Растения являются богатым источником различных химических соединений, включая алкалоиды, флавоны и флавоноиды, фенольные соединения, терпены, дубильные вещества или хиноны.Вырабатываемые как вторичные метаболиты, они могут составлять до 30% сухой массы растений, играя важную роль в их защите от патогенов микробов, травоядных животных и различных видов абиотического стресса. Благодаря своим специфическим свойствам, возникающим в результате присутствия определенных фитохимических веществ, многие растения с тех пор используются людьми в качестве лекарств или пищевых добавок. В настоящее время знание химической структуры и функций отдельных компонентов растений позволяет разрабатывать эффективные методы их извлечения из тканей растений и использовать их в коммерческих целях, т.е.е. как ингредиенты фармацевтических препаратов, косметики, функционального питания или красителей. Также существует большой интерес к их применению в качестве биопестицидов, инсектицидов и фунгицидов для защиты сельскохозяйственных культур и биоразлагаемых материалов ^{[18] [19] [20] [21]} .

Противогрибковые свойства различных растительных экстрактов делают их интересными еще и как потенциальный источник природных веществ, которые могут использоваться в качестве альтернативных консервантов древесины против гниения.Высокая доступность растительного материала в целом и потенциальная возможность использования промышленных отходов от переработки различных культур могут повысить экономическую жизнеспособность всего процесса их получения, что позволит потенциально широко применять консерванты для растений в деревообрабатывающей промышленности.

2.1. Эфирные масла

Эфирные масла — это натуральные смеси летучих вторичных метаболитов различных растений, которые могут быть получены из растительного сырья путем дистилляции, механического прессования или экстракции с использованием различных растворителей.Они содержат множество химических соединений, которые отвечают за характерный аромат определенных растений, из которых они получены. Основными ингредиентами являются терпены, включая спирты, альдегиды, углеводороды, простые эфиры и кетоны, с доказанной биологической активностью, такие как антиоксидантные, антибактериальные и противогрибковые. Поэтому растения, содержащие эфирные масла, веками использовались в народной медицине и добавлялись в пищу как ароматизаторы и консерванты ^{[22] [23] [24]} .

В настоящее время эфирные масла нашли применение в парфюмерии, ароматерапии, производстве продуктов питания и косметики. Их состав был тщательно изучен вместе с их потенциальной терапевтической активностью, включая противовоспалительную, противомикробную, противовирусную, противораковую, антидиабетическую или антиоксидантную ^{[23] [24] [25]} . Наблюдаемый растущий интерес к биологически чистым, нетоксичным натуральным веществам с антимикробными свойствами делает эфирные масла потенциально полезными в качестве консервантов для широкого спектра продуктов ^{[26] [27] [28]} .Из-за доказанных противогрибковых свойств против плесени и древесных грибов, были также предприняты некоторые попытки применить эфирные масла обычных растений, трав и специй в качестве защитных средств для древесины ^{[29] [30] [31] [32] [33] [34] [35]} .

2.2 Эфирные масла в защите древесины

Было проведено несколько тестов in vitro против различных видов грибов с использованием различных эфирных масел, чтобы найти наиболее эффективные.Voda et al. ^[29] сообщил о высокой противогрибковой эффективности масел аниса, базилика, тмина, душицы и тимьяна против грибка коричневой гнили Coniophora puteana и грибка белой гнили Trametes versicolor с использованием метода разбавления агаром. Они показали, что наиболее эффективными соединениями в подавлении роста обоих грибов были тимол, карвакрол, транс-анетол, метилхавикол и куминальдегид. Их дальнейшие исследования подтвердили существование взаимосвязи между молекулярной структурой кислородсодержащих соединений ароматических эфирных масел и их противогрибковой активностью против дереворазрушающих грибов ^[36] .Тесты in vitro, проведенные Читтенденом и Сингхом ^[37] , продемонстрировали противогрибковую эффективность 0,5% -ных концентраций масел корицы и герани против грибов бурой гнили Oligoporus placenta , C. puteana и Antrodia xantha , грибов sapstain floodus. Mathiesen, Ophiostoma piceae , Sphaeropsis sapinea и Leptographium procerum и плесневый гриб Trichoderma harzianum .Они также показали противогрибковые свойства масел аниса, орегано и лемы (смесь 50% новозеландской мануки и 50% австралийского чайного дерева) против некоторых из упомянутых выше грибов. Zhang et al. ^[35] сообщил о противогрибковой эффективности чистых монотерпенов, таких как β-цитронеллол, карвакрол, цитраль, эвгенол, гераниол и тимол, против древесных грибов белой гнили Trametes hirsuta , Schizophyllum commune и Pycineopor. Xie et al. ^[34] подтверждены противогрибковые свойства Origanum vulgare , Cymbopogon citratus , Thymus vulgaris , Pelargonium graveolens , Cinnamomum zeylanicum и эфирных масел грибов T.hirsuta и Laetiporus sulphurous , указывая на карвакрол, цитрон, цитронеллол, коричный альдегид, эвгенол и тимол как на наиболее активные соединения. Было показано, что некоторые из распространенных соединений натуральных эфирных масел, такие как коричный альдегид, α-метил-коричный альдегид, (E) -2-метилкоричная кислота, эвгенол и изоэвгенол, эффективно подавляют рост грибка белой гнили Lenzites betulina и коричневый -гнильный гриб L. sulphurous ^[38] . В свою очередь, результаты, полученные Reinprecht et al. ^[39] показывают, что среди пяти различных эфирных масел (базилика, корицы, гвоздики, орегано и тимьяна) была показана самая высокая противогрибковая активность против грибка бурой гнили Serpula lacrymans и грибка белой гнили T. versicolor для базиликового масла (содержащего преимущественно линалоол), а самый низкий — для гвоздичного масла (содержащего в основном эвгенол).

Указанные выше результаты были подтверждены на образцах древесины, обработанных отобранными эфирными маслами. Pánek et al. ^[33] исследовал противогрибковую эффективность и стабильность древесины бука, обработанной 10% -ными растворами десяти различных эфирных масел (березы, гвоздики, лаванды, орегано, сладкого флага, чабера, шалфея, чайного дерева, тимьяна и смеси эвкалипта, масла лаванды, лимона, шалфея и тимьяна) против грибка бурой гнили C.puteana и гриб белой гнили T. versicolor . Они обнаружили, что после сложной процедуры ускоренного старения наиболее эффективными против C. puteana были масла гвоздики, орегано, сладкого флага и тимьяна, которые содержат фенольные соединения, такие как карвакол, эвгенол, тимол и триметиловый эфир цис-изоазарола (химическая структура избранные соединения эфирных масел представлены на рисунке 1). Потери массы древесины березы составили 0,9%, 0,66%, 0,57% и 0,87% соответственно. Масла гвоздики, сладкого флага и тимьяна также были наиболее эффективными против плесени ( Aspergillus niger и Penicillium brevicompactum ) при тестировании с фильтровальной бумагой.Эти масла могут быть потенциально полезны для защиты древесины в интерьере. Интересно, что ни одно из протестированных масел не было эффективным против T. versicolor , что может быть результатом специфического ферментативного аппарата грибов белой гнили, способного разлагать как лигнин, так и другие фенольные соединения. Эффективность масла тимьяна против C. puteana и A. niger была также подтверждена Jones et al. ^[40] . Кроме того, они показали противогрибковую активность масел базилика, тысячелистника и календулы против C.puteana и P. placenta соответственно; однако два последних масла были эффективны только при использовании в чистом виде. Chittenden и Singh ^[37] сообщили о высокой устойчивости древесины сосны лучистой, обработанной 3% эвгенолом, с потерей массы <1% при воздействии C. puteana , O. placenta и A. xantha . Однако они обнаружили, что эвгенол легко выщелачивается из древесины, что предполагает его непригодность для защиты древесины, используемой на открытом воздухе.Kartal et al. ^[32] обработал древесину суги составом, содержащим масло кассии, с получением высокой устойчивости древесины против коричневой гнили Tyromyces palustris (потеря массы 0,7%) и белой гнили грибов C. versicolor (потеря массы 3,6% ).

Ян и Клаузен изучили свойства семи эфирных масел, включая аджован, укроп, герани (египетскую), лимонную траву, розмарин, чайное дерево и масло тимьяна, по подавлению плесени. Они обнаружили, что пары масла укропа и обработка образцов южной желтой сосны тимьяном или геранью окунанием эффективно защищают древесину от роста A.niger , Trichoderma viride и Penicillium chysogenum в течение не менее 20 недель ^[41] . Результаты Bahmani et al. ^[31] подтвердил, что масла лаванды, лемонграсса и тимьяна, применяемые для пропитки древесины Fagus orientalis и Pinus tadea , могут обеспечить эффективную защиту от A. niger , Penicillium commune , C. puteana , , T. versicolor и Chaetomium globosum .Салем и др. Продемонстрировали антиплесневую активность масел Pinus rigida и Eucalyptus camaldulensis , нанесенных на поверхность древесины Fagus sylvatica , P. rigida и P. sylvestris . ^[42] и аналогичные свойства гвоздичного масла, нанесенного на местную индийскую древесину, сообщили Hussain et al. ^[30] .

Было доказано, что большое разнообразие эфирных масел, полученных из определенных местных растений со всего мира, обладает защитными свойствами от плесени и гниения древесины.Например, эфирное масло из листьев тайваньского коричного дерева Cinnamomum osmophloeum Kaneh., Содержащее коричный альдегид в качестве наиболее распространенного противогрибкового компонента, оказалось эффективным против различных грибов белой и коричневой гнили, включая Coriolus versicolor. и Laetiporus sulphureus ^[43] . Противогрибковые свойства коричного альдегида также подтвердили Kartal et al. ^[32] при применении для обработки древесины суги, эффективно повышая устойчивость древесины к коричневой гнили T.palustris (потеря массы 0,6%) и грибы белой гнили C. versicolor (потеря массы 3,8%). Хорошие результаты были также получены Читтенденом и Сингхом ^[37] для древесины сосны лучистой, обработанной 3% -ным раствором коричного альдегида, где потеря массы составила <1% по сравнению с C. puteana и A. xantha и около 3%. против О. плаценты .

Масло листьев и плодов другого тайваньского дерева, Juniperus formosana Hayata, было испытано in vitro Su et al. ^[44] за их противогрибковые свойства против семи плесневых грибов ( Aspergillus clavatus , A. niger , Ch. Globosum , Cladosporium cladosporioides , Myrothecium verrucaria citriodes, virrucaria T., virrucaria T., virrucaria T. ), двух грибов белой гнили ( T. versicolor , Phanerochaete chrysosporium ) и двух грибов бурой гнили ( Phaeolus schweinitzii , Lenzites sulphureum ). Они сообщили о превосходной противогрибковой эффективности листового масла с α-кадинолом и элемолом в качестве наиболее активных соединений.Высокая противогрибковая активность против плесени и древесных грибов была также показана для тайваньского масла листьев Eucalyptus citriodora из-за присутствия цитронеллаля и цитронеллола в качестве основных активных компонентов ^[45] .

Cheng et al. ^[46] сообщил о высокой противогрибковой активности эфирного масла, полученного из листьев флорина Calocedrus formosana . C. formosana — эндемичный вид деревьев из Тайваня, отличающийся естественной устойчивостью к гниению.Наиболее сильная противогрибковая активность против L. betulina , Pycnoporus coccineus , T. versicolor и L. sulphurous была показана для двух масляных соединений: α-кадинола и Т-мууролола.

Mohareb et al. ^[47] изучали противогрибковую активность эфирных масел восемнадцати различных египетских растений против дереворазрушающих грибов Hexagonia apiaria и Ganoderma lucidum . Наилучшая устойчивость была получена у заболони сосны обыкновенной, обработанной маслами Artemisia monosperma , Citrus limon , Cupressus sempervirens , Pelargonium graveolens , Schinus molle и Thuja occidentalis .В свою очередь, эффективность масла нима, содержащего азадирахтин в качестве основного противогрибкового соединения, против грибов S. commune , Fusarium oxysporum , Fusarium proliferatum , C. puteana и Alternaria alternate et al. al. ^[48] . Аналогичные результаты были получены Hussain et al. которые показали устойчивость местной индийской древесины, обработанной маслом нима, к различным формам.

Здесь стоит упомянуть некоторые новые подходы, направленные на усиление противогрибковой активности эфирных масел в качестве консервантов древесины.Один из них — использование комплексов эфирных масел с метил-β-циклодекстрином. Cai et al. ^[49] обрабатывали древесину южной сосны комплексами эвгенола, транс-коричного альдегида, тимола и карвакрола с метил-β-циклодекстрином и подвергали ее воздействию грибов бурой гнили Gloeophyllum trabeum и P. placenta . Результаты показали улучшенную стойкость к гниению древесины, обработанной определенными комплексами, даже после выщелачивания, по сравнению с контрольными образцами или образцами древесины, пропитанными индивидуально эфирными маслами.Таким образом, кажется, что использование определенных комплексов, содержащих природные соединения, такие как эфирные масла, имеет большой потенциал в продлении срока службы изделий из дерева.

Рисунок 1. Химическая структура и примерные растительные источники выбранных противогрибковых соединений эфирных масел.

2.3. Танины

Дубильные вещества — это природные соединения, вырабатываемые большинством высших растений для защиты от патогенных бактерий, грибов и насекомых. Их можно найти практически во всех частях растения, от корней, древесины и коры до листьев и семян ^{[50] [51]} .

Разные по цвету танины представляют собой вяжущие, очень разнообразные полифенольные биомолекулы, разделенные на два класса: гидролизуемые танины (такие как галлотаннины и эллагитаннины) и конденсированные полифлавоноидные танины. Гидролизуемые дубильные вещества можно найти только в двудольных. Среди конденсированных танинов наиболее распространены процианидины в форме катехина и эпикатехина, затем танин продельфинидина в форме галлокатехина и эпигаллокатехина и танин пропеларгонидина в форме афзелехина и эпиафзелехина.Хвойные деревья считаются наиболее распространенным источником танинов ^{[50] [52]} .

Специфическая химическая структура и результирующая реакционная способность позволяют танинам необратимо связываться с металлами и другими молекулами, включая белки, создавая прочные комплексы ^{[50] [52]} . Эти свойства делают их полезными для множества приложений. Например, они традиционно используются в производстве кожи и применяются в качестве добавок к пиву, вину и фруктовым сокам в качестве антиоксидантов и ароматизаторов ^{[50] [51] [53] [54] [55] [56]} [50,51,53–56].Их можно использовать для очистки сточных вод, производства изоляционных и огнестойких пен, гидропонных пен для садоводства, термореактивного пластика, смол и гибких пластиковых пленок ^{[50] [57] [58] [59]} . Они могут использоваться в качестве клея и поверхностной отделки для древесины и изделий из древесины, цементных суперпластификаторов, антикоррозионных покрытий для металла, высокотемпературной отделки поверхностей металлов и тефлона, упаковочных материалов, добавок для буровых растворов и многих других ^{[ 60] [61] [62]} .

Уже опубликованные результаты исследований потенциального фармацевтического и медицинского применения дубильных веществ указывают на их положительное влияние на функциональность кишечника, а также на противоопухолевую, противовоспалительную, противоаллергическую или противовирусную активность ^{[63] [64 ] [65] [66] [67] [68]} . Особые свойства дубильных веществ, которые делают возможным их необратимое связывание с белками, также делают их полезным оружием против микроорганизмов.Несколько исследований подтвердили их антибактериальную активность; существует также лекарство на основе танинов для лечения кишечных инфекций ^{[69] [70] [71] [72] [73]} . Аналогичным образом, эффективная активность дубильных веществ против различных видов патогенных грибов, то есть дерматофитов, плесени и дрожжей, была описана ^{[74] [75] [76] [77]} . Отсюда идея попробовать дубильные вещества в качестве противогрибковых консервантов для древесины.Поскольку большинство разрушающих древесину грибов используют внеклеточные ферменты для разложения компонентов древесины, присутствие дубильных веществ приводит к их неактивным комплексам с грибковыми ферментами, таким образом защищая древесину от биоразложения ^{[78] [79]} .

2.3.1. Танины в защите древесины

Противогрибковые свойства восьми различных фракций танинов, экстрагированных из коры и шишек ели европейской и шишек сосны обыкновенной, против восьми различных грибов бурой гнили, трех грибов белой гнили и четырех видов грибов мягкой гнили на солодовой агаризованной среде на чашках Петри были изучены Anttila et al. ^[76] . Танины конуса были более эффективными в подавлении роста грибов, чем дубильные вещества коры. Однако экстракты танинов показали лучший ингибирующий эффект против коричневой гнили, чем виды белой или мягкой гнили, они рассматривались как потенциальные вещества для защиты древесины. Подобные эксперименты были выполнены Озгенчем и др. ^[80] с использованием приморской ( Pinus pinaster L.), железа ( Casuarina equisetifolia L.), мимозы ( Acacia mollissima L.), сосны калабрийской ( Pinus brutia Ten.) и экстракты коры деревьев пихты ( Abies nordmanniana ) против T. versicolor и C. puteana . Экстракты коры морской сосны и пихты показали лучшую устойчивость против T. versicolor , тогда как экстракты коры железа и мимозы были более эффективны против C. puteana . В результате исследования был сделан вывод о том, что наиболее важным фактором противогрибковой активности является концентрация экстракта. К сожалению, в этом исследовании не было указано, что какие-либо конкретные соединения экстрактов являются наиболее эффективными ингибиторами роста грибов.

Было проведено несколько исследований для оценки устойчивости различных древесных пород, обработанных дубильными веществами, против плесени и разрушающих древесину грибов.

Обильный дубильными веществами, водные экстракты листьев сицилийского сумаха и дуба валония и кора турецкой сосны были использованы Sen et al. ^[81] для обработки древесины сосны обыкновенной и бука. Затем образцы бука подвергали воздействию грибка белой гнили T. versicolor, , а образцы сосны обыкновенной — грибку коричневой гнили G.trabeum . Наиболее устойчивыми оказались образцы, обработанные экстрактом дуба валония. Однако противогрибковая эффективность применяемой обработки значительно снизилась после выщелачивания, что свидетельствует о плохой фиксации дубильных веществ в структуре древесины.

Tascioglu et al. ^[82] изучали противогрибковые свойства богатых танинами экстрактов коры мимозы ( Acacia mollissima ), квебрахо ( Schinopsis lorentzii ) и сосны ( Pinus brutia ), применяемых для пропитки древесины сосны обыкновенной, бука и тополя.Результаты микологических тестов против двух грибов белой гнили ( T. versicolor и Pleurotus ostreatus ) и двух грибов бурой гнили ( Fomitopsis palustris и G. trabeum ) выявили высокую противогрибковую эффективность экстрактов мимозы и квебрахо. особенно при нанесении на древесину сосны обыкновенной. Экстракты сосновой коры (даже в концентрации 12%) оказались малоэффективными. Результаты показали, что экстракты мимозы и квебрахо можно использовать в качестве экологически чистых консервантов для древесины, используемой в помещении.О повышении активности танина мимозы против T. palustris и C. versicolor сообщили Ямагути и Окуда ^[83] после его химической модификации и удаления низкомолекулярных соединений диализом. Экстракты танинов из Acacia mearnsii были описаны Da Silveira et al. ^[84] в качестве эффективного консерванта древесины против грибка белой гнили P. sanguineus. В свою очередь, Mansour and Salem ^[85] показали полное подавление T.harzianum (плесень) рост Maclura pomifera , Callistemon viminalis и Dalbergia sissoo экстрактами коры.

Танины валония, каштана, тара и сульфатного дуба использовали Tomak и Gonultas ^[86] для пропитки древесины сосны обыкновенной. Была оценена их противогрибковая эффективность против коричневой гнили C. puteana и P. placenta и грибов белой гнили T. versicolor и P. ostreatus .Результаты показали, что дубильные вещества эффективно подавляли атаку коричневых грибов, но не были эффективны против белой гнили. Лучшая противогрибковая активность наблюдалась у дубильных веществ валония и каштана, предположительно из-за более высокого содержания эллагитаннинов. Однако выщелачивание значительно снизило эффективность применяемой обработки танином. Эллагитаннины также были указаны Харт и Хиллис как соединения, ответственные за устойчивость сердцевины белого дуба к Poria monticola .

2.3.2. Танины в сочетании с другими веществами

Также были предприняты попытки применить дубильные вещества в сочетании с другими соединениями с доказанной противогрибковой активностью, такими как ионы бора или меди, для повышения их характеристик и улучшения их фиксации в структуре древесины.

Ямагути и Окуда использовали танин-медно-аммиачные комплексы мимозы для пропитки древесины Cryptomeria Japonica D. Don. В результате проведенной обработки повысилась устойчивость к вымыванию и грибковому распаду.Повышенная противогрибковая эффективность конденсированных танинсодержащих экстрактов коры сосны лоблоловой ( Pinus taeda ) в комплексе с ионами меди (II), нанесенных на образцы березы, против C. versicolor по сравнению с самими экстрактами коры была подтверждена Laks ^[87] . Аналогичный эффект был получен Ramirez et al. ^[88] для Cocos nucifera, танинно-медных комплексных растворов, нанесенных на образцы ольхи, и для Bernardis и Popoff ^[89] , которые сообщили о высокой устойчивости образцов древесины Pinus elliottii , обработанных таниновым экстрактом «quebracho colorado» в комплексе с раствором соли CCA против белой гнили P.sanguineus и гриб бурой гнили Gloeophyllum sepiarium .

Исследование Thevenon et al. ^[90] продемонстрировал повышенную эффективность систем консервантов на основе конденсированных танинов мимозы, гексамина и борной кислоты против очень агрессивного тропического гриба белой гнили P. sanguineus по сравнению с экстрактами танинов, применяемыми отдельно. Результаты показали пониженную выщелачиваемость бора, когда он входит в состав сети дубильных веществ и гексамина. Дальнейшие исследования подобных комплексных составов показали их высокую эффективность против C.versicolor и C. puteana при нанесении на буковую фанеру и древесину сосны обыкновенной, соответственно ^{[91] [92]} . Они также указали, что повышенная устойчивость бора к выщелачиванию является результатом его ковалентной фиксации в танин-гексаминовой сети ^[91] .

В свою очередь, Salem et al. ^[93] сообщил о высокой эффективности против плесени композиции экстрактов коры сахарного клена ( Acer saccharum ) с лимонной кислотой при нанесении на древесину Leucaena leucocephala .В качестве основных компонентов биологической активности были указаны п-гидроксибензойная кислота, галловая кислота и салициловая кислота.

Многокомпонентные системы консервантов древесины на основе танинов, описанные выше, кажутся многообещающей альтернативой искусственным фунгицидам для наружного применения.

3. Противогрибковые вещества из древесных экстрактов

Некоторые породы древесины обладают высокой естественной устойчивостью к гниению из-за присутствия различных экстрагируемых химических соединений, вместе называемых экстрактивными веществами.Экстрактивные вещества — это разнообразные неструктурные компоненты древесины, производимые деревьями в качестве защитных агентов от воздействия окружающей среды, и в основном они находятся в сердцевине древесины. Как правило, их можно разделить на две разные группы: алифатические и алициклические соединения (например, терпеноиды и терпены) и фенольные соединения (например, флавоноиды и дубильные вещества). Их противогрибковая эффективность, в зависимости от типа активной молекулы, может быть основана на различных механизмах, включая прямое взаимодействие с грибковыми ферментами, нарушение структуры клеточных стенок и клеточных мембран, приводящее к утечке содержимого клетки или нарушению ионного гомеостаза, или антиоксидантному действию. деятельность ^{[94] [95]} .

Натурально прочная древесина — ценный материал на рынке и безвредная для окружающей среды альтернатива древесине, обработанной традиционными химическими веществами. Потенциально промышленные отходы от обработки прочных пород древесины могут служить источником природных, коммерчески жизнеспособных биоцидов, которые можно использовать для обработки менее прочной древесины. Поэтому во всем мире проводились обширные исследования экстрактивных веществ из древесины ^{[96] [97] [98]} .

Тик ( Tectona grandis L.е) является одной из известных высокопрочных пород древесины. Однако его устойчивость к грибковому разложению значительно различается между деревьями из разных географических зон, плантаций или разных возрастов. Некоторые результаты исследований противогрибковых свойств древесины лиственных пород тика предполагают, что они могут быть результатом синергетического эффекта различных экстрактивных соединений, например антрахинины и тектохиноны ^{[99] [100] [101]} , в то время как другие данные указывают на роль одного конкретного соединения, а не общего количества экстрактивных веществ в определении устойчивости древесины к гниению ^{[102] [103 ]} .Haupt et al. ^[102] , который изучал устойчивость тикового дерева из Панамы к гниению, идентифицировал тектохинон как биоактивное соединение, подавляющее рост C. puteana . В исследовании Thulasidas и Bhat ^[103] сообщается о высокой устойчивости сердцевины тикового дерева из Кералы (Индия) к коричневой гнили ( Polypomus palustris и G. trabeum ) и белой гнили ( P. sanguineus , T). .hirsuta и T. versicolor ), определяя нафтохинон как наиболее важное действующее вещество.Anda et al. ^[100] показал высокую естественную устойчивость древесины тикового дерева из Мексики к грибам белой ( P. chrysosporium ) и коричневой гнили ( G. trabeum ), в то время как ее устойчивость к грибам белой гнили T. versicolor был умеренным. Они определили тектохинон, дезоксилапахол, изолапахол и дегидротектол как предполагаемые компоненты, ответственные за долговечность древесины. Микологические тесты, проведенные Kokutse et al. ^[99] показал, что тиковое дерево из Того обладает высокой устойчивостью к P.sanguineus и G. trabeum , в то время как потеря массы древесины составляла <20% после воздействия на древесину Antrodia sp. и C. versicolor . Brocco et al. ^[98] продемонстрировал эффективность этанольных экстрактов из отходов, полученных при механической обработке сердцевины тикового дерева из Бразилии, в защите обработанной заболони тика и сосны от грибков белой и бурой гнили. Противогрибковой активности против мягкой гнили не наблюдалось.

Киркер и др. ^[97] изучал естественную устойчивость нескольких пород древесины, полученных от различных производителей пиломатериалов в Северной Америке, к отобранным грибам коричневой и белой гнили. Их результаты показали высокую стойкость хвойных пород, таких как красный кедр восточный, можжевельник западный, красный кедр западный и желтый кедр Аляски, а также листопадная акация, медовый мескит и катальпа. Древесина южной сосны и павловнии оказалась менее устойчивой к гниению. Экстракты древесины павловнии не оказывали ингибирующего действия на T.palustris и G. trabeum и экстракты медового мескита не были эффективны против I. lacteus . Füchtner et al. ^[104] показал, что устойчивость недолговечной сердцевины ели европейской к грибку бурой гнили R. placenta является результатом присутствия фунгитоксической гидрофобной смолы, тогда как в случае умеренно прочной сердцевины курильской лиственницы устойчивость обусловлена к большому количеству различных антиоксидантных флавоноидов.

Sablík et all. ^[96] сообщил об эффективности экстрактов сердцевины черной акации ( Robinia pseudoacacia L.) для повышения устойчивости к гниению недолговечной древесины европейского бука ( Fagus sylvatica L.) из древесины класса 5 (недолговечный, потеря массы около 44 %) до 3-го класса (средней прочности, потеря массы около 13%). В то время как экстрактивные вещества из сердцевины Dicorynia guianensis Amsh из Французской Гайаны были показаны Anouhe et al. ^[105] обладает противогрибковым действием против P.sanguineus и T. versicolor в основном из-за присутствия алкалоидных соединений.

Экстракты из ксилемы Cinnamomum camphora (Ness et Eberm.), Китайской лиственной породы, были протестированы Li et al. ^[106] против двух грибов древесной гнили: G. trabeum и Coriolus (Trametes) versicolor . Наилучшие результаты были получены для экстрактов хлороформа и метанола, где эффективная доза для 50% ингибирования роста составляла 7.8 мг / мл экстракта хлороформа против C. versicolor и 0,3 мг / мл экстракта метанола против G. trabeum . Наиболее распространенными компонентами обоих экстрактов с доказанной противогрибковой активностью были камфора и α-терпинеол. C. camphora в таком случае можно рассматривать как источник природных противогрибковых консервантов для защиты древесины.

Также изучалась антиплесневая активность экстрактов сердцевины древесины. Маоз и др. ^[107] показали, что, однако, экстракты древесины кедра Аляски, можжевельника западного, кедра ладана и кедра Порт-Орфорд могут уменьшить рост плесени ( Paecilomyces , Trichoderma , Penicillium , Aspergillus , Aspergillus , и Sporothrix видов) на заболони пихты дугласовой, они не способны полностью защитить древесину от грибков.Таким образом, только многокомпонентные экстракты могут рассматриваться как потенциальные альтернативы традиционным системам защиты древесины. Эффективность древесных экстрактов против плесени также изучалась Мансуром и Салемом. Они сообщили о полном подавлении роста T. harzianum экстрактами древесины Cupressus sempervirens L. и Morus alba L. -плесень биоцид. Результаты другого исследования Salem et al. ^[108] показал хорошую устойчивость древесины сосны обыкновенной ( P. sylvestris L.), сосны смоляной ( P. rigida Mill.) И бука европейского ( Fagus sylvatica L.), обработанной Pinus rigida. экстрактов сердцевины древесины против нескольких плесневых грибов ( Alternaria alternata , Fusarium subglutinans , Ch. Globosum , A. niger и T. viride ). Однако примененный метанольный экстракт сердцевины древесины P. rigida не уменьшал полностью рост грибков.Его основные составляющие были идентифицированы как α-терпинеол, борнеол, терпин гидрат, D-фенхиловый спирт и лимоненгликоль.

Наиболее частыми проблемами, связанными с экстрактивными веществами древесины, применяемыми для противогрибковой обработки древесины с низкой прочностью, являются их разнообразие и непостоянство их биологической активности, а также проблемы с выщелачиванием древесины. Чтобы преодолеть последнее, их фиксация на поверхности древесины с помощью ферментно-опосредованной реакции была предложена в качестве зеленой альтернативы традиционно используемым химическим веществам ^[109] .

4. Прочие растительные экстракты

Помимо эфирных масел, дубильных веществ и экстрактов древесины, существует несколько других веществ растительного происхождения, полученных из разных частей растения с использованием различных методов, с доказанными противогрибковыми свойствами, которые потенциально могут быть применены для повышения устойчивости древесины к поражению грибами.

Чай и кофе — одни из самых экономически ценных культур во всем мире. Их польза для здоровья была известна человеку на протяжении веков. Среди других биологически активных вторичных метаболитов, играющих важную роль в защите растений от патогенов, они содержат кофеин — алкалоид, который проявляет i.а. антиоксидантные, противомикробные, иммунологические, противораковые, а также противогрибковые свойства ^{[110] [111] [112]} . Экстракты чая и кофе были протестированы против древесных грибов, чтобы оценить их потенциальную эффективность в защите древесины. В целом экстракты зеленого чая проявляли более сильное ингибирующее действие на отдельные грибы белой, коричневой и мягкой гнили, чем экстракты кофе, традиционного черного чая и коммерческого черного чая. Однако фильтрация удалила из экстрактов большую часть биологически активных соединений.Грибы белой гнили оказались наиболее чувствительными среди всех исследованных видов. Основной компонент экстрактов чая и кофе, кофеин, оказал сильное ингибирующее действие на большинство протестированных грибов ^[113] . Аналогичные результаты были получены с использованием экстрактов чая и кофеина против грибковых патогенов чайного растения, что подтверждает фунгицидную эффективность последних ^[114] . Было показано, что механизм фунгистатической активности кофеина заключается в его повреждающем действии на клеточную стенку и клеточную мембрану грибов ^[112] .Другое исследование было сосредоточено на потенциальной противогрибковой эффективности кофейной шкурки, которая является побочным продуктом промышленного процесса обжарки кофе. Оказалось, что экстракты горячей воды кофейного серебра содержат хлорогеновую кислоту и производные кофеина, способные подавлять рост Rhodonia placenta , G. trabeum и T. versicolor . Более того, их экотоксичность была значительно ниже по сравнению с коммерческими консервантами для древесины на основе меди, что делало их потенциальным сырьем для получения химикатов, используемых для консервирования древесины ^[115] .Растворы чистого кофеина, нанесенные на образцы сосны обыкновенной, эффективно снижали восприимчивость древесины к плесени ( A. niger , A. terreus , Ch. Globosum , Cladosporium herbarum , Paecilomyces variotii , Penicillium , . funiculosum , T. viride ), грибы бурой гнили C. puteana и P. placenta и гриб белой гнили T. versicolor . Несмотря на перспективность защиты древесины от грибков, кофеин оказался легко вымываемым из древесины, что является его основным недостатком, препятствующим его применению для древесины, используемой на открытом воздухе ^[116] .Поэтому было сделано несколько попыток стабилизировать кофеин внутри структуры древесины с использованием кремнийорганических соединений ^[117] или смеси силанов и прополиса ^[118] .

Низкие концентрации экстрактов ядовитого Nerium Oleander L. показали Goktas et al. ^[119] эффективен для защиты образцов древесины бука восточного турецкого и сосны обыкновенной против грибков бурой и белой гнили. P. placenta и T. versicolor , соответственно.Об аналогичных свойствах сообщалось также для экстрактов Gynadriris sisyrinchium (L.) Parl, другого ядовитого растения ^[120] . Кроме того, экстракты листьев лишайника ( Usnea filipendula ) и омелы (Viscum album), нанесенные на заболонь сосны обыкновенной, снижают восприимчивость древесины к поражению грибами C. puteana ^[121] .

Компоненты пиролизного дистиллята были изучены Barbero-López ^[122] как потенциальный альтернативный ресурс для консервантов древесины.Дистилляты конопли, березы и ели в концентрации 1% подавляли рост C. puteana , R. placenta и G. trabeum . Пропионовая кислота была определена как наиболее эффективное противогрибковое соединение. В свою очередь, Sunarta et al. ^[123] сообщил о высокой противогрибковой эффективности биомасла, полученного пиролизом скорлупы плодов пальмы, против грибка с синей окраской Ceratocystis spp.

Умеренные антиплесневые свойства 3% водных экстрактов Acacia saligna (Labill.) Х. Л. Вендл. о цветках сообщили Al-Huqail et al. ^[124] при нанесении на образцы древесины Melia azedarach , демонстрируя его потенциал для консервации древесины. Среди основных активных соединений с доказанными противогрибковыми свойствами были бензойная кислота, кофеин, нарингенин и кверцетин. Экстракты плодов Withania somnifera значительно ограничивали рост мицелия A. alternata , Bipolaris oryzae , Colletotrichum capsici , C.lindemuthianum , Curvularia lunata , Fusarium culmorum , F. oxysporum , F. moniliforme , Macrophomina phaseolina , Rhizoctonia solani , показывающая их потенциал защиты растений Rhizoctonia solani и Rhizoctonia soltifungalza , а также их потенциал защиты растений и Rhizoctonia soltifungalza , а также дерево ^{[125] [126] [127]} . Противогрибковую активность этих экстрактов приписывали однократному или синергетическому эффекту нескольких соединений, включая алкалоиды, флавоноиды, гликозиды, сапонины или дубильные вещества.Bi et al. ^[128] , в свою очередь, изучали стойкость к гниению древесины тополя, обработанной этанольным экстрактом порошка коньяка ( Amorphophallus konjac K. Koch). Экстракты были более эффективны против коричневой гнили G. trabeum , чем против белой гнили T. versicolor . Салициловая кислота, ванилин, 2,4,6-трихлорфенол и коричный альдегид были определены как наиболее активные соединения.

Некоторые экстракты листьев также обладают противогрибковой активностью против древесных грибов.Они могут быть экономически жизнеспособным потенциальным источником биологически чистых консервантов для древесины благодаря тому факту, что их можно легко получить непосредственно из деревьев или в качестве побочного продукта во время лесозаготовок. Маоз и др. ^[107] продемонстрировал эффективность экстрактов листьев кедра Аляски, пихты Дугласа, западного красного кедра и тихоокеанской пихты серебряной в защите обработанной заболони пихты Дугласа от поражения плесенью видов Trichoderma и Graphium . Коллективные экстракты этанола из корней, стеблей и листьев Lantana camara , богатые алкалоидами, терпеноидами и фенолами, полностью подавляли рост белой гнили T.versicolor и бурая гниль Oligopous placentus ^[129] . Метанольные экстракты Magnolia grandiflora L., как показано Мансуром и Салемом ^[85] , влияли на рост патогена древесной плесени Ta harzianum , тогда как экстракты листьев Robinia pseudoacacia эффективно подавляли рост древесины. гниющий гриб T. versicolor ^[130] .

Эта запись адаптирована из 10.3390 / молекул25153538

лигнин | Энциклопедия

Отделение лигнина от черного щелока, образующегося в процессе варки крафт-целлюлозы, может быть достигнуто с помощью мембран для подкисления и ультрафильтрации. Метод подкисления основан на равновесии диссоциации слабых кислотных групп, что влияет на растворимость химических соединений, связанных с лигнином. С другой стороны, процессы мембранного разделения могут быть эффективными и рентабельными во многих случаях, однако есть два ключевых ограничения: во-первых, такие процессы становится все труднее контролировать по мере увеличения концентрации удерживаемого материала.Во-вторых, поток пермеата, проходящего через мембрану, имеет тенденцию падать при продолжительном использовании из-за таких явлений загрязнения, как закупорка пор и образование корки ^[5] .

Процессы LignoBoost и LignoForce являются двумя основными коммерческими технологиями для осаждения лигнина из черного щелока ^[6] , и обе могут использоваться для получения крафт-лигнина из древесины твердых пород. В процессе LignoBoost используется растворенный диоксид углерода (CO ₂ ) для снижения pH технологического потока с ~ 13 до 10 ().Хорошо известно, что при подкислении BL феноксидные группы растворенного лигнина становятся протонированными, и растворимость лигнина снижается, т.е. лигнин выпадает в осадок. После осаждения твердые вещества отделяют фильтрованием, затем повторно суспендируют в воде и серной кислоте (H ₂ SO ₄ ) для получения более низкого pH ~ 2,5 для удаления примесей ^[5] .

Рисунок 1. Процесс LignoBoost от Stora Enso.

При значениях pH менее 11 могут образовываться значительные количества соединений общей восстановленной серы (TRS) и других летучих соединений серы.Такие соединения обладают сильным запахом и имеют хорошо известное отрицательное воздействие на здоровье человека и другие формы жизни. Таким образом, LignoForce была создана для решения этих проблем ^[7] . LignoForce — это коммерциализированная технология, которая сначала окисляет черный щелок с помощью O ₂ , а затем подкисляет до pH ~ 9 с помощью CO ₂ ^[8] ().

Стоит упомянуть, что лигнин необходимо осаждать из отработанных щелоков варки целлюлозы эффективно и выборочно, чтобы иметь экономически целесообразное производство лигнина ^[8] .К сожалению, известно, что кислотные условия, используемые при осаждении лигнина, вызывают некоторое расщепление β-эфира и конденсацию лигнина ^[9] . Таким образом, условия процесса извлечения лигнина из черного щелока могут мешать его переработке и использованию. Реакции расщепления и конденсации изображены на.

Использование экстрагированных лигнинов, а не цельной биомассы может претендовать на преимущество, заключающееся в том, что материал может быть полностью растворен в органических растворителях, облегчая извлечение и непрерывную переработку. ^[9] для диверсификации продуктов и, следовательно, создания ценности для целлюлозы и бумаги промышленность.Однако важно отметить, что лигнины могут быть извлечены из всей биомассы. Лигнины в любой форме растворимы в ионных жидкостях (ИЖ), что облегчает экстракцию из лигноцеллюлозы. Экстракцию можно проводить с растворением или без растворения биомассы ^[10] . ИЖ считаются экологически чистыми растворителями из-за их нелетучести и низкой воспламеняемости. Кроме того, ИЖ не только используются в качестве растворителей, но также играют важную роль в каталитических циклах в реакциях варки целлюлозы ^[11] .Однако у ИЖ есть серьезный недостаток, поскольку они намного дороже по сравнению с обычными и традиционными растворителями. Таким образом, следует изучить и подчеркнуть восстанавливаемость ИЖ. Доказано, что из-за π – π взаимодействия между ИЖ и лигнином удаление лигнина из ИЖ является сложным процессом и, следовательно, требует нескольких этапов ^[12] . Это делает переработку и регенерацию ИЖ, особенно в чрезвычайно больших объемах, столь же неэффективными с точки зрения затрат ^[13] .

Более того, сообщалось, что глубокие эвтектические растворители (DES) полностью изолировали лигнин из лигноцеллюлозной биомассы в однореакторной процедуре ^[14] .DES — это экологически чистые и недорогие растворители, которые появились в начале этого века для решения проблем IL ^[15] . Подобно ИЖ, DES обладают интересными свойствами, включая незначительную летучесть, негорючесть и высокую проводимость ^[16] .

3. Применение лигнина

В этом разделе рассматриваются основные результаты исследований и разработок в области применения крафт-лигнина из древесины лиственных пород.

3.1. Брикеты и пеллеты

Интерес к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) растет во всем мире, о чем свидетельствует огромный интерес к окатышам и брикетам.Эти два материала представляют собой топливо, произведенное из биомассы. Европейские страны потребили 50% мировых древесных пеллет в 2018 году ^[17] . Кроме того, в том же году Соединенные Штаты произвели 8,2 миллиона тонн; будучи вторым по величине производителем в мире, уступая только Китаю. Следует отметить, что рынок продолжает расти из-за высокого спроса со стороны зарубежных рынков.

Сообщалось, что прямое добавление 6% (мас. / Мас.) HWKL к брикетам положительно влияет на кажущуюся плотность, удельную энергию, теплотворную способность и механическое сопротивление материала ^[18] .Более того, сообщалось о возможности добавления HWKL к гранулам. Наблюдалось улучшение физико-механических свойств (плотности, механической прочности, мелкости и твердости) ^[19] . Это исследование подчеркнуло важность лигнина с низким содержанием золы и влаги для производства брикетов и гранул.

Хотя это приложение все еще находится на уровне исследований, ранее упомянутые многообещающие результаты указывают на высокий потенциал брикетов и окатышей для обеспечения части потребляемой энергии во всем мире, с обширной кривой потенциального использования крафт-лигнина из древесины лиственных пород без сопутствующего фракционирования и / или модификация.

3.2. Диспергатор

Диспергатор — это термин, обычно используемый для описания поверхностно-активных веществ, пластификаторов или эмульгаторов в зависимости от области применения. Здравоохранение, пищевая промышленность, гражданское строительство и сельское хозяйство значительно выигрывают от диспергаторов, которые позволяют смешивать несмешивающиеся жидкие фазы и повышают стабильность суспензий частиц. Диспергаторы снижают межфазное натяжение между несмешивающимися жидкостями, а также увеличивают силы отталкивания между взвешенными частицами и предотвращают осаждение и агрегацию фаз, тем самым улучшая технические свойства многофазных систем, такие как реология, срок службы и функции ^[20] .

Как обсуждалось в предыдущих разделах, крафт-лигнины не растворимы в воде. Таким образом, для использования HWKL в качестве диспергатора требуется модификация. Исследование карбоксиметилированного крафт-лигнина древесины твердых пород показывает, что его можно успешно использовать в качестве диспергатора для глинистых суспензий ^[21] . Исследователи добавили, что он потенциально может применяться в составах пестицидов, керамических суспензиях и в качестве добавки к цементу. Оптимальные условия для карбоксиметилирования: концентрация 1,5 М NaOH, соотношение хлорацетат натрия (SCA) / лигнин 3 моль / моль, 40 ° C, 4 часа и 16.Концентрация лигнина 7 г / л. Кроме того, этот модифицированный лигнин имел плотность заряда и карбоксилатную группу 1,8 мэкв / г и 1,68 ммоль / г соответственно.

В другом исследовании сульфометилированный HWKL был получен с использованием формальдегида и сульфита натрия в щелочных условиях. Оптимальными условиями для модификации лигнина были 0,5 М NaOH (водн.), 0,9 моль / моль гидроксиметилсульфоната натрия / лигнин при 100 ° C в течение 3 ч и концентрация лигнина 20 г / л ^[22] . Было показано, что модифицированный лигнин имел плотность заряда -1.60 мэкв / г и содержание сульфонатных групп 1,48 ммоль / г. Сульфометилированный лигнин использовался в качестве диспергатора цемента, и диспергируемость цемента была увеличена с 60 до 155 мм путем добавления 1,2 мас.% Модифицированного лигнина в цемент. Исследователи также оценили добавление немодифицированного лигнина, который не изменил диспергируемость цемента.

Большинство используемых в промышленности диспергентов синтезируются из невозобновляемых прекурсоров и не являются биоразлагаемыми, что вызывает опасения по поводу их устойчивости ^[20] .Поэтому разработка диспергаторов на основе лигнина является привлекательным решением. Более того, лабораторные эксперименты уже показали, что его изготовление из модифицированного HWKL возможно.

3.3. Адсорбенты

Лигнин обладает хорошей способностью адсорбировать ионы тяжелых металлов, поскольку он имеет два типа кислотных центров (карбоксильные и фенольные группы), которые участвуют в механизме сорбции. Таким образом, ионный обмен с использованием лигнина был изучен как потенциально дешевый метод очистки сточных вод ^{[ 1 ] [23]} .Крафт-лигнин эвкалипта был изучен для удаления Cu (II) и Cd (II) из воды / сточных вод в однокомпонентных и многокомпонентных системах ^[23] . Исследователи подчеркнули превосходные характеристики HWKL по сравнению с большинством адсорбентов, углей и биосорбентов, используемых в настоящее время. Также было упомянуто, что крафт-лигнин из твердых пород древесины в качестве адсорбента еще не является коммерческим, однако лабораторные результаты показывают, что его можно применять для разработки крупномасштабных систем.

Помимо ионного обмена, производные лигнина могут эффективно захватывать ионы металлов за счет хелатирования и электростатических взаимодействий.В обзорной статье о применении лигнина в качестве адсорбента тяжелых металлов говорится, что лигнин может быть модифицирован физическими / химическими методами для изготовления желаемых адсорбентов с хорошей сорбционной способностью и селективностью в отношении целевых металлов ^[24] . Исследователи также отметили, что материалы на основе лигнина показали отличную сорбцию таких металлов, как токсичные металлы (Hg), драгоценные металлы (Ag) и анионы металлов (Cr). Кроме того, было рекомендовано сделать особый упор на модификации лигнина при проектировании и разработке усовершенствованных адсорбентов на основе лигнина.

3.4. Гидрогели

Гидрогели представляют собой трехмерные полимерные сетки, образованные из сшитых гидрофильных полимеров. Они нерастворимы и способны удерживать большое количество воды в набухшем состоянии. Обычно они используются для контактных линз, средств гигиены, повязок на раны, доставки лекарств и тканевой инженерии.

Синтез гидрогелей путем радикальной полимеризации крафт-лигнина лиственных пород, N-изопропилакриламида и N, N’-метиленбисакриламида показан на рис.

Рис. 4. Реакция радикальной полимеризации для получения гидрогеля на основе лигнина: ( a ) разложение инициатора азобисизобутиронитрила (AIBN), ( b ) образование феноксирадикалов и ( c ) реакция сшивки ^[25] .

Реакции, участвующие в производстве гидрогелей на основе лигнина, хорошо описаны в другом месте ^[25] . Результаты исследования показали, что гидрогели на основе лигнина проявляют меньшее сродство к набуханию, поскольку они обладают меньшей площадью поверхности и менее пористой структурой, чем синтетические гидрогели.С другой стороны, они были более термостойкими. Включение лигнина привело к образованию менее сшитого гидрогеля, что привело к увеличению жесткости и реологической стабильности гидрогеля. Было также заявлено, что по сравнению с синтетическими гидрогелями гидрогели на основе лигнина демонстрируют менее эластичное поведение при повышении температуры. Это единственное исследование, посвященное крафт-лигнину древесины лиственных пород в гидрогелях на основе лигнина.

3,5. Углеродные волокна (CF)

CF — это высокопрочные и легкие материалы, и их применение в композитах основано на их прочности, жесткости, малом весе, усталостных характеристиках, отсутствии коррозии и теплоизоляции ^[26] .Основные области применения CF — это строительство, электроника, транспорт и авиация. В настоящее время углеродные волокна производятся из полиакрилонитрила (ПАН) и пека, двух невозобновляемых материалов.

Одной из ключевых движущих сил продвижения рынка CF является потенциал для легких автомобилей. Однако высокая стоимость (~ 35 долларов США / кг) CF может препятствовать их использованию в коммерческих целях ^[27] . Углеродные волокна на основе лигнина с их низкой стоимостью и экологической привлекательностью являются хорошей альтернативой для сегмента ^[28] .Кроме того, ожидается, что лигнин будет иметь дополнительные преимущества для CF, такие как устранение токсичных веществ, участвующих в препарате ^[29] , более низкая температура плавления и более быстрая стабилизация ^[30] по сравнению с CF на основе PAN и пека.

Для получения CF на основе лигнина выделенный лигнин сначала перерабатывается в волокна путем экструзии волокон из геля, набухшего в расплаве или растворителе (прядение), а затем пряденные волокна термически стабилизируются на воздухе, где лигниновое волокно окисляется (стабилизация).После этого волокна подвергаются пиролизу в атмосфере азота или инертной атмосферы, где волокна карбонизируются за счет удаления летучих углеводородов, их окисленных производных, моноксида углерода, диоксида углерода и влаги ^[28] . представлена ​​модель рабочего процесса для получения углеродных волокон из лигнина.

Рисунок 5. Рабочий процесс использования лигнина в качестве прекурсора для углеродного волокна.