Антисептики минерального происхождения — это соли некоторых металлов, в той или иной степени растворимы в воде. Наиболее широко распространены из них фтористо-натриевые антисептики.
Фтористый натрий (NaF) представляет собой белый или грязновато-белый порошок. Растворимость его в воде при 18° С составляет 4,56% и с повышением температуры почти не увеличивается.
Технический фтористый натрий, поступающий для антисептирования, часто содержит до 25% различных посторонних примесей, снижающих эффективность препарата. Это необходимо учитывать при составлении раствора заданной концентрации. Запрещается вводить в растворы фтористого натрия мел и известь, с которыми он образует нерастворимые соединения. Для растворения антисептика требуется возможно более мягкая вода с минимальным содержанием солей магния и кальция, с которыми он также образует нерастворимые и нетоксичные соединения.
Токсичность фтористого натрия по отношению к насекомым весьма велика. Так, например, в наших опытах сосновые и еловые бревна, окоренные до луба и пропитанные фтористым натрием на глубину 8—12 мм, не повреждались насекомыми после двухлетнего пребывания на нижнем складе. В то же время контрольные бревна были значительно повреждены короедами.
Токсичность фтористого натрии по отношению к дереворазрушающим и деревоокрашивающим грибам изучалась С. И. Ваниным, Б. К. Флеровым, И. А. Чернцовым, В. Н. Петри, Ю. В. Адо и др. Эти исследования показывают, что при добавлении фтористого натрия к искусственной питательной среде токсичность его изменяется в зависимости от вида гриба и состава питательной среды и составляет 0,2—0,5% (сухого антисептика к весу питательной среды).
При поверхностной обработке древесины раствор становится токсичным в концентрации 0,8—1,0% (сухого антисептика к весу воды). При пропитке древесины предельная доза антисептика составляет 0,65% к весу абсолютно сухой древесины.
Для производственных целей рекомендуются водные растворы фтористого натрия в 3-процентной концентрации. Наши исследования показывают, что поверхностная обработка пиломатериалов таким раствором перед укладкой в штабели резко снижает повреждения заболони синевой.
Срок службы деревянных конструкций значительно увеличивается при пропитке их диффузионным методом. В этом случае фтористый натрий входит в состав антисептических обмазок в порошкообразном виде. Наша промышленность выпускает фтористый натрий следующих марок:
а) фтористый натрий технический (ГОСТ 2871—45); содержание чистого антисептика 80—94%, расфасован по 100—300 кг в деревянных бочках. Для получения 3-процентного рабочего раствора берется 3,5—4,0 кг антисептика на 100 л воды;
б) фтористый натрий плав-технический; серовато-белый порошок, содержащий только 32—33% фтористого натрия. Поэтому для приготовления 3-процентного рабочего раствора на 100 л воды закладывают 9 кг порошка. Выпускается в деревянных бочках по 100—300 кг;
в) фтористый натрий термический; получается путем термической обработки смеси кремнефтористого натрия с кальцинированной содой, после которой образуется белый порошок с содержанием 66% чистого фтористого натрия. 3-процентнЫй рабочий раствор получается закладкой 5,0 кг порошка на 100 л воды. Выпускается в соответствии с техническими условиями Министерства химической промышленности 2257—50.
Кремнефтористый натрий (Na2SiF6). Это — белый или серый, иногда с желтоватым оттенком, порошок, без запаха, по внешнему виду мало отличается от фтористого натрия. В больших количествах вырабатывается из отходов суперфосфатных заводов. Водные растворы кремнефтористого натрия непригодны для противогнилостной защиты древесины, так как растворимость его в воде при комнатной температуре составляет всего 0,65%. Древесина, пропитанная насыщенным раствором этого вещества, поражается домовыми грибами, а лесоматериалы, обработанные с поверхности, повреждаются синевой. Применяется в порошкообразном состоянии в составе обмазок. Однако наши опыты показывают, что кремнефтористый натрий проникает в глубину древесины сосны и ели по сравнению с фтористым натрием в два раза меньше. Это объясняется меньшим размером молекул и более высокой степенью электролитической диссоциации фтористого натрия.
Кремнефтористый натрий используется в комбинированных антисептиках и служит исходным материалом для ряда высокоэффективных составов.
При комбинировании фтористого натрия с кремнефтористым в соотношении по весу 4 : 1 или 1 : 4 токсичность смеси по сравнению с исходными компонентами повышается в несколько раз. Ее следует рекомендовать для промышленного использования. Раствор такого антисептика состоит из 100 л воды, 1,6 кг фтористого натра и 0,4 кг кремнефтористого натрия. В антисептические обмазки вводится 10% фтористого натрия и 40% кремнефтористого натрия.
При комбинации кремнефтористого натрия с кальцинированной содой (углекислый натрий) происходит реакция, в результате которой образуется чистый фтористый натрий. Для получения 3-процентного водного раствора этого препарата на 100 л воды закладывают 2,25 кг Na2SiF6 и 2,5 кг Na2CO3. Избыток соды брать не следует, так как растворимость фтористого натрия заметно снижается.
При приготовлении антисептических обмазок в их состав вводят по весу 23% Na2SiF6 и 24% Na2CO3. Кремнефтористый натрий используется также в комбинации с другими антисептиками, о чем будет сказано ниже. Суперфосфатные заводы вырабатывают кремнефтористый натрий (ГОСТ 87—57) с различным содержанием чистой соли: высший сорт — 98%, первый — 95%, второй сорт — 93%. Это нужно учитывать при составлении рабочих составов. Антисептик доставляется в деревянных бочках по 100—300 кг или в бумажных пакетах по 50 кг.
Хлористый цинк (ZnCl2) по внешнему виду, твердый плав или серый порошок; при длительном нахождении на воздухе, благодаря высокой гигроскопичности, может расплываться. Растворимость хлористого цинка при температуре воды 20° С составляет 78,6%. Предельная доза этого антисептика при добавлении к искусственной питательной среде равна 0,6—0,8%, а при испытании пропитанных хлористым цинком образцов древесины 2,0—2,5% от веса сухой древесины. Следовательно, токсичность хлористого цинка уступает фтористому натрию. Высокая растворимость и гигроскопичность способствуют легкому выщелачиванию антисептика из древесины. В этом его существенный недостаток.
Применяется хлористый цинк в водных растворах 3,5-процентной концентрации, но не выше 5-процентной, так как более крепкие растворы влияют на прочность древесины. По данным нашей лаборатории и Д. Н. Лекторского, 5-процентный раствор ZnCl2 снижает механическую прочность древесины на 2—5%, 10-процентный раствор — на 10—20% и 20-процентный — на 30—40%. Хлористый цинк в разбавленных растворах может распадаться на соляную кислоту и хлор-окись цинка и вызывать коррозию металлов, соприкасающихся с пропитанной древесиной. Этот антисептик значительно повышает электропроводность древесины, поэтому на участках железнодорожных путей, оборудованных автоблокировкой, применять шпалы, пропитанные хлористым цинком, не рекомендуют.
Хлористый цинк выпускается по ГОСТу 7345—55 в виде твердого плава (марка А), с содержанием чистой соли не менее 96% или в жидком состоянии (марка Б). Растворы марки Б по содержанию соли подразделяются на три сорта: первый — 48%, второй — 42% и третий — 40% хлористого цинка. По внешнему виду — прозрачная, бесцветная или светло-желтая жидкость. Технический твердый хлористый цинк доставляется потребителям в жестяных барабанах, а жидкий — в цистернах или бутылях.
Кремнефтористый аммоний [(NH4)2SiF6] представляет собой безводную соль кремнефтористоводородной кислоты, вполне устойчив на воздухе. Антисептик обладает высокой противогрибковой активностью и хорошо растворяется в воде. Применяется в водных растворах 5-процентной концентрации, а также в виде сухой соли для приготовления антисептических паст.
Недавно в Риге освоено промышленное изготовление кремнефтористого аммония, что будет способствовать его более широкому распространению. К недостаткам этого антисептика следует отнести довольно легкое вымывание водой из древесины.
Фтористый аммоний (NH4F) обладает высокой токсичностью для дереворазрушающих грибов и хорошо растворим в воде. Рекомендуется для пропитки древесины в виде водных растворов 3—5-процентной концентрации. Приготовляется путем обработки кремнефтористого натрия 25-нроиенгным техническим аммиаком (в горячем растворе).
Практически в качестве антисептика применяется не фтористый аммоний, а смесь его с фтористым натрием.
Из других минеральных антисептиков можно указать на кремнефтористый магний, употребляемый в 5-процентном водном растворе. Медный и железный купорос, хотя и считаются антисептиками, но не обладают нужными токсическими свойствами и не должны применяться для обработки древесины.