Ralph Nussbaum, Trätek Jonny Bjurman, SLU
Mögel- och blånadsskydd genom förändring av
träytans pH
Protection Against Mould and Blue Stain by Changing the pH of the Wood Surface
Trätek
J S T I T U T E T FÖR TRÄTEKNISK F O R S K N I N G
Ralph Nussbaum, Trätek
Jonny Bjurman, Virkeslära, Sveriges L a n t b r u k s u n i v e r s i t e t
MÖGEL- OCH BLÄNAD55KYDD GENOM FÖRÄNDRING AV TRÄYTANS pH Protection Against Mould and Blue Stain by Changing the pH of the Wood Surface
TräteknikCentrum, Rapport I 9102002
Nyckelord alkali blue stain mould
pH measurement
preservative treatment wood
Stockholm f e b r u a r i 1991
Rapporter från TräteknikCentrum är kompletta sammanställningar av forskningsresultat eller översikter, utvecklingar och studier. Publicerade
rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla utgåvor från Träteknik- Centrum i löpande följd.
Citat tillätes om källan anges.
Reports issued by the Swedish Institute for Wood Technology Research comprise complete accounts for research results, or summaries, surveys and stu- dies. Published reports bear the designation I or P and are numbered in consecutive order together with all the other publications from the Institute.
Extracts from the text may be reproduced provided the source is acknowledged.
TräteknikCentrum betjänar de fem industrigre- narna sågverk, trämanufaktur (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig träbearbetande industri), träfi- berskivor, spånskivor och plywood. Ett avtal om forskning och utveckling mellan industrin och Styrelsen för Teknisk Utveckling (STU) utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa resurser. Träteknik- Centrum har forskningsenheter, förutom i Stock- holm, även i Jönköping och Skellefteå.
The Swedish Institute for Wood Technology Re- search serves the five branches of the industry: saw- mills, manufacturing (joinery, wooden houses, fur- niture and other woodworking plants), fibre board, particle board and plywood. A research and deve-
lopment agreement between the industry and the Swedish National Board for Technical Development (STU) forms the basis for the Institute's activities.
The Institute utilises its own resources as well as those of its collaborators and other outside bodies.
Apart from Stockholm, research units are also located in Jönköping and Skellefteå.
I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G
S i d
SAMMANFATTNING 3
INLEDNING 4 DEL I - pH-HÖ3ANDE EFFEKT 5
Utförda försök 5
R e s u l t a t 6 DEL I I - BESTÄNDIGHET MOT MÖGEL- OCH BLÄ- 8
NADSSVAMPAR
P r o v m a t e r i a l 8 Använda provsvampar 8
R e s u l t a t 9
DISKUSSION 15
SLUTSATSER 16
REFERENSER 17 APPENDIX 1 19 SUMMARY 20
SAMMANFATTNING
Blånads- och mögelsvampars möjligheter a t t e t a b l e r a s i g på trä kan reduce- ras v i d låga e l l e r höga pH-värden. Basiska k e m i k a l i e r , b l a natriumkarbonat (soda), Na2C03» har t i d i g a r e använts som skydd mot svampangrepp men
e f f e k t e n har ganska snabbt a v k l i n g a t , s a n n o l i k t beroende på a t t Na2C03 har n e u t r a l i s e r a t s av l u f t e n s k o l d i o x i d och av de sura föreningar som f i n n s i trä.
Det är e m e l l e r t i d tänkbart a t t andra basiska k e m i k a l i e r kan ge en mer lång- v a r i g pH-höjande e f f e k t v i d behandling av trä.
En långtidsstabil pH-höjande e f f e k t har i d e t t a a r b e t e erhållits v i d be- h a n d l i n g av finfördelade träspån med natriummetaborat, NaB02 och k a l c i u m - h y d r o x i d , Ca(0H)2-
I efterföljande laboratorieförsök för utvärdering av beständigheten mot blånad- och mögelsvampar hos behandlad f u r u s p l i n t , gav NaB02 godtagbar skyddande e f f e k t e f t e r behandling av t o r k a t trä v i d p r o v n i n g 2 månader e f t e r behandling. E f t e r 9 månader hade dock e f f e k t e n upphört. Behandling med Ca(0H)2 gav överlag sämre svamphämmande e f f e k t . Behandling av färskt v i r k e ger i n t e tillfredsställande skydd mot blånad och mögel.
R e s u l t a t e n i n d i k e r a r a t t enbart en höjning av träytans pH i n t e är tillräck- l i g för a t t e f f e k t i v t hämma blånads- och mögelangrepp.
INLEDNING
Det är känt a t t rötsvampars angrepp på trämaterial reduceras e l l e r fördröjs om pH överstiger 7. Brunröta t ex producerar själv s y r o r som kan surgöra
trämaterialet ner mot pH 2-3. Det är i n t e omöjligt a t t denna pH-sänkning kan vara e t t v i k t i g t s t e g för brunrötesvampars förmåga a t t b r y t a ner v i r - ket.
Det är också känt a t t blånads- och mögelsvampars möjligheter a t t e t a b l e r a s i g kan reduceras v i d låga e l l e r höga pH-värden. En permanent pH-förändring av v i r k e s y t a n s k u l l e vara e t t ur miljösynpunkt mycket fördelaktigt sätt a t t reducera e l l e r fördröja svampangrepp i v i r k e t .
P r a k t i s k t s k u l l e d e t t a innebära a t t man sprayer v i r k e t med någon a l k a l i s k lösning. Fram t i l l 1930 var användningen av soda (Na2C03) men även n a t r i u m - b i k a r b o n a t (NaHC03) ( n e u t r a l t pH i vattenlösning) utbredd i USA som skydd mot svampangrepp under brädgårdstorkning ( 1 , 2 ) , v a r v i d v i r k e t hade behand- l a t s med femprocentiga lösningar. I samband med a t t användningen av penta- k l o r f e n o l e r s l o g igenom upphörde dock användningen av soda och b i k a r b o n a t . Under senare år har e f f e k t e n av en pH-höjande y t b e h a n d l i n g av träytor be- handlats i e t t par svenska arbeten. A l b e r t s s o n och Bahindi ( 3 ) tvättade små prover av svampangripna t a k l u c k o r med b l a 4 % Na2C03 före målning med o l i k a färger. P r o v b i t a r n a placerades sedan på maltagarmedium och svamppå- växten noterades. R e s u l t a t e n visade a t t ingen påtaglig s k i l l n a d i svamppå- växt förelåg mellan de p r o v b i t a r som tvättats med sodalösning och de som i n t e tvättats. Lundgren ( 4 ) anger mögelhämmande e f f e k t e r v i d behandling av träklossar med Na2C03 och CaC03 jämfört med obehandlade k l o s s a r . Behand- l i n g e n bestod i a t t k l o s s a r n a d e l s doppades i vattenlösningar, d e l s t o r r - pudrades, v a r e f t e r de placerades i mögelkammare. Rapporten är e m e l l e r t i d i n t e d e t a l j e r a d och det är därför svårt a t t uppskatta d e t e g e n t l i g a värdet av de beskrivna r e s u l t a t e n .
Vid en p r a k t i s k tillämpning av en pH-höjande behandling, vore d e t önskvärt med en något så när permanent e f f e k t . Behandling med Na2C03 framstår därför som mindre lämplig då den pH-höjande e f f e k t som i n i t i a l t erhålls, e f t e r h a n d a v k l i n g a r p g a a t t Na2C03 kan n e u t r a l i s e r a s av l u f t e n s k o l d i o x i d , förutom av träets sura grupper. Reaktionen för n e u t r a l i s e r i n g med k o l d i o x i d är:
Na2C03 + C O 2 + H 2 O > 2NaHC03 pH 11 pH 7 '
Som framgår påskyndas r e a k t i o n e n av f u k t i g miljö.
Det är e m e l l e r t i d f u l l t tänkbart a t t andra basiska k e m i k a l i e r kan ge en mer långvarig pH-höjande e f f e k t v i d behandling av trä. I d e t t a a r b e t e har där- för e t t a n t a l miljövänliga basiska medel undersökts med avseende på hur de- ras pH-höjande e f f e k t förändras med t i d e n . De medel som u p p v i s a t god lång»
t i d s s t a b i l i t e t har sedan p r o v a t s med avseende på ökningen i beständighet mot mögel och blånad.
DEL 1 - pH-HG3ANDE EFFEKT
pH-mätning av trä är e t t något o k l a r t begrepp eftersom pH a l l t i d avser vätejonaktiviteten i en lösning. De metoder för bestämning av pH i trä som f i n n s beskrivna i l i t t e r a t u r e n avser därför mätningar på uppslammade trä- spån i o l i k a utföranden ( 5 - 8 ) , på uppfuktade träytor ( 9 ) e l l e r på press- e x t r a k t från ångbehandlat trä ( 1 0 ) . Jämförelser mellan dessa o l i k a metoder har v i s a t på en ganska god överensstämmelse ( 8 , 9 ) .
Det v a n l i g a s t e och e n k l a s t e sättet a t t bestämma pH för trä är a t t slamma upp finfördelade träspån i minsta möjliga mängd v a t t e n och e f t e r en v i s s t i d mäta pH i denna urlakningsvätska. Härvid erhålles endast e t t i n d i r e k t mått på träets pH, v i l k e t o f t a är tillräckligt v i d jämförande bestämning- ar. Det förfarande som använts i d e t t a arbete är en m o d i f i k a t i o n av en me- tod som har använts v i d Forest Products L a b o r a t o r y , Madison, USA ( 7 ) .
Utförda försök
Vid u r v a l e t av pH-höjande k e m i k a l i e r har förutom låg kostnad även miljövän- l i g h e t p r i o r i t e r a t s .
Följande medel har använts:
K o n c , % (w/w) Natriummetaborat NaB02 0,5 Natriumaluminat NaA102 0>5
Kalciumhydroxid Ca(0H)2 2,0 (mättad lösning, s k k a l k v a t t e n ) Natriumkarbonat Na2C03 0>5
Trämaterialet u t g j o r d e s av i c k e våtlagrad f u r u s p l i n t (Pinus s i l v e s t r i s ) , som malts t i l l finfördelade träspån genom en s i k t med ca 2 mm^ t r a p e t s f o r - made hål.
T i l l vardera 675 ml av kemikalielösningar e n l i g t ovan samt d e s t i l l e r a t v a t t e n t i l l s a t t e s 45 g nymalda träspån. Spånen slammades upp med svag om- röring under 10 m i n u t e r , v a r e f t e r uppslamningarna hälldes genom en Buchner- t r a t t utan sug. De våta spånen spreds därefter u t i tråg (0,30 x 0,35 m) där spånen f i c k t o r k a och exponeras för l u f t e n s C O 2 under den t i d försöket pågick. Trågen v a r placerade i rumsklimat. Förutom de behandlade spånen togs även obehandlade spån med i försöket.
Genom a t t mäta våtvikten på träspånen omedelbart e f t e r behandling, har den maximala k o n c e n t r a t i o n e n av b e h a n d l i n g s k e m i k a l i e r n a i lakningsvätskan v i d pH-mätningen beräknats t i l l 0,51 • x där x är k o n c e n t r a t i o n e n (%) på r e s p e k t i v e behandlingslösning.
Vid pH-bestämning lades 0,5 g spån i 3,5 g nykokt d e s t i l l e r a t v a t t e n
(20 "C). E f t e r omrörning med s p a t e l f i c k p r o v e t stå 30 minuter v a r e f t e r ny omrörning skedde innan pH bestämdes i lakningsvätskan ( p H - e l e k t r o d :
Orion 8104 Ross). pH-mätaren k a l i b r e r a d e s med pH 7- och pH 1 0 - b u f f e r t a r för pH-värden över 7 och med pH 4 och pH 7 - b u f f e r t a r för värden under pH 7.
Under försökets gång förvarades pH 1 0 - b u f f e r t e n i f y l l d a småflaskor i k y l - skåp för a t t undvika n e u t r a l i s e r i n g av l u f t e n s C02*
Vid pH-bestämning för de spån som t i d i g a r e i n t e behandlats med a l k a l i s k lösning, d v s spån doppade i v a t t e n samt t o r r a spån, användes 0,5 % KCl istället för r e n t v a t t e n för a t t höja j o n s t y r k a n i lösningen och därmed underlätta pH-mätningen.
pH-bestämningar g j o r d e s första gången 1 dygn e f t e r behandlingen och där- e f t e r v i d o l i k a tillfällen t i l l s försöket avbröts e f t e r d r y g t 10 månader.
Vid v a r j e mättillfälle utfördes dubbelprov.
R e s u l t a t
Förändringen av pH med t i d e n för träspånen framgår av F i g u r 1. Behandling med 0,5 % NaB02 Q^r en r e l a t i v t l i t e n pH-sänkning (0,5 pH-enheter på 10 må- n a d e r ) . För 0,5 % NaA102 och 0,5 % Na2C03 s j u n k e r pH mer påtagligt (ca 1,5 pH-enheter). För s a m t l i g a behandlingar utom 2 % Ca(0H)2 v a r s k i l l n a d e n mellan de två mätningarna i e t t dubbelprov l i t e n , i m e d e l t a l 0,02 pH-en- h e t e r . För Ca(0H)2 v a r i e r a d e s k i l l n a d e n i dubbelproven under försökets gång mellan 0,06 och 0,89 pH-enheter, v i l k e t s a n n o l i k t l i g g e r t i l l grund för r e - s u l t a t k u r v a n s ojämna utseende för denna behandling jämfört med övriga. För- k l a r i n g e n t i l l d e t t a är förmodligen a t t eftersom dessa spån har behandlats med en mättad lösning av Ca(0H)2» b l i r p r o v u t t a g n i n g e n t i l l pH-mätningen av spånen, som nu är täckta med Ca(0H)2-pulver, mer k r i t i s k .
För träspån behandlade med v a t t e n och obehandlade spån, s j u n k e r pH något med t i d e n . Det kan i n t e u t e s l u t a s a t t denna minskning har r e n t mättekniska orsaker. Man kan k o n s t a t e r a a t t de spån som först behandlats i v a t t e n får något lägre pH än obehandlade spån, t r o t s a t t en v a t t e n l a k n i n g r i m l i g e n bör innebära a t t även en d e l av de i träet förekommande sura föreningarna lakas u r . En t r o l i g förklaring kan vara a t t vattenbehandlingen medför a t t mängden av h e m i c e l l u l o s o r n a s a c e t y l g r u p p e r som h y d r o l y s e r a s t i l l ättiksyra ökar.
Som jämförelse kan nämnas a t t Campbell och Bryant ( 5 ) för Pinus s i l v e s t r i s erhöll pH 4,3 och Sandermann och Rothkamm ( 8 ) pH 5,1.
pH 10.5 F
10 9.5
8.5 8 4.5
3.5
2% Ca(0H)2
0.5% NaBO,
^ . . . 0 . 5 % N a 2 C 0 3 :
0.5% NaAlO^
H-
z
obehandlad
-^--X- K-
j I L J _ j . I I I L
O 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
T i d . d a g a r
Figur 1 . O l i k a behandlingars pH-höjande e f f e k t på furuspån som f u n k t i o n av t i d e n . NaB02 och Ca(0H)2 uppvisar en god långtidseffekt. Spån som doppats i v a t t e n och obehandlade spån är med som r e f e r e n s .
D E L I I - B E S T Ä N D I G H E T MOT M Ö G E L - OCH B L A N A D S S V A M P A R
De pH-höjande medel, NaB02 och Ca(0H)2> som v i s a t s i g ha en god långtids- s t a b i l i t e t v i d behandling av trä, har även s t u d e r a t s med avseende på e f f e k t mot mögel- och blånadssvampar.
Följande för v i r k e s h a n t e r i n g r e l e v a n t a f a l l har s t u d e r a t s : B e h a n d l i n g av färskt v i r k e
I A . Test omedelbart e f t e r behandling med pH-höjande medel I B . Test e f t e r behandling och 2 månaders brädgårdstorkning J^Q^ I I I I 11 I I ^ I I I I
I D . " " " " a r t i f i c i e l l t o r k n i n g B e h a n d l i n g av t o r k a t och h y v l a t v i r k e
2A. Test omedelbart e f t e r behandling
2B. " e f t e r behandling och 2 månaders l a g r i n g 2Q^ I I I I I I I I 9 I I I I
Blånadssvampar
I I
Blånads- och mögelsvampar Blånadssvampar
Mögelsvampar
I I
Blånads- och mögelsvampar
P r o v m a t e r i a l
P r o v m a t e r i a l e t bestod av nysågad y t t e r s p l i n t av f u r u (Pinus s i l v e s t r i s ) . A l l t m a t e r i a l kom från samma träd och var slumpmässigt fördelat mellan de o l i k a försöksgrupperna. P r o v s t o r l e k e n var 50 x 50 mm ( t a n g e n t i e l l y t a ) för s a m t l i g a p r o v b i t a r . Tjockleken var 19 mm (ohyvlad y t a ) för färskt trä och 17 mm ( h y v l a d y t a ) för t o r k a t trä.
P r o v b i t a r n a doppades i 30 sekunder t i l l halva höjden i l o n g i t u d i n e l l r i k t - På på v a r j e p r o v b i t . Doppningen
under omrörning. För y t t e r l i g a r e r e f e r e n s m a t e r i a l doppades hela p r o v b i t a r även i v a t t e n . Varje försöksgrupp omfattade i allmänhet 5 e l l e r 6 prov- b i t a r .
ning i behandlingslösningar bestående av 2,5 % NaB02 samt 2,5 % Ca(0H)2«
d e t t a sätt erhölls en i n t e r n r e f e r e n s på v a r i e p r o v b i t . Doppninqen skedde
Den a r t i f i c i e l l a t o r k n i n g e n e f t e r behandling av v i s s a p r o v b i t a r ( I D ) utför- des i konditioneringsskåp under 2 dygn.
Tidschemat v i d hanteringen av v i r k e s m a t e r i a l e t , från u t t a g på sågverk t i l l mögeltest, framgår av Appendix 1.
Använda provsvampar
Någon dag e f t e r behandling e l l e r e f t e r l a g r i n g i 2 e l l e r 9 månader, ympades p r o v b i t a r n a med 100 ^ 1 av en suspension av blånadssvampar e l l e r en suspen- s i o n av mögelsvampar. Sporsuspensionerna spreds över p r o v y t o r n a med en p i - p e t t .
De ympade proverna inkuberades v i d 25 ° C i en plastbehållare med nära 100 % RF under 2 månader, v a r e f t e r s l u t l i g avläsning av försöken g j o r d e s .
Svamparna hade uppodlats var för s i g på maltagar. En grund suspension g j o r - des av v a r j e svamp. Dessa suspensioner blandades så a t t två ympsuspensioner erhölls.
Suspension 1 (blånadssvampar) Aureobasidium p u l l u l a n s
A l t e r n a r i a a l t e r n a t a Cladosporium herbarum
Cladosporium sphaerospermum
Suspension 2 (mögelsvampar) P e n i c i l l i u m brevicompactum A s p e r g i l l u s v e r s i c o l o r A s p e r g i l l u s fumigatus A s p e r g i l l u s n i g e r
A l l a använda svampar hade u r s p r u n g l i g e n i s o l e r a t s från trämaterial. Prov- b i t a r n a s t e r i l i s e r a d e s i n t e före ympning, v i l k e t gör a t t spontan tillväxt av andra svampar än de som ympats på p r o v b i t a r n a kan förekomma.
V i s u e l l bedömning av svamppåväxtens u t b r e d n i n g g j o r d e s e n l i g t följande s k a l a :
Ingen s y n l i g påväxt.
-f- Sparsam påväxt.
+-¥• Medelpåväxt, ca 50 % täckning av y t a n .
-i-M- R i k l i g påväxt, mer än 75 % täckning av y t a n .
R e s u l t a t
Av de i d e l I provade pH-höjande medlen uppvisade NaB02 och Ca(0H)2 de bästa kvarvarande pH-höjande e f f e k t e r n a e f t e r 10 månaders l u f t e x p o n e r i n g . Den mögel- och blånadsinhiberande e f f e k t e n av 2,5 % NaB02 och 2,5 % Ca(0H)2 på f u r u p r o v b i t a r e f t e r 2 månaders i n k u b e r i n g redovisas i t a b e l l e r n a 1-9.
Tabellerna 1-3 v i s a r r e s u l t a t e n för prov i d i r e k t a n s l u t n i n g t i l l behand- l i n g . T a b l l e r n a 4-5 v i s a r r e s u l t a t e n för prov e f t e r 2 månader och t a b e l l e r - na 6-9 v i s a r r e s u l t a t e n för prov e f t e r 9 månader. Det framgår k l a r t a t t en- b a r t NaB02 uppvisar godtagbar skyddande e f f e k t e f t e r behandling av t o r k a t trä v i d p r o v n i n g omedelbart e f t e r behandling och e f t e r 2 månader. Behand- l i n g av färskt trä ger i n t e tillfredsställande skydd.
R e s u l t a t e n v i s a r också k l a r t a t t även den mest e f f e k t i v a mögel- och blå- nadshämmande k e m i k a l i e n e f t e r 2 månaders l a g r i n g , NaB02> har förlorat mer- p a r t e n av s i n hämmande e f f e k t 9 månader e f t e r behandling. A r t i f i c e l l t o r k - ning e f t e r behandling medför a t t den hämmande e f f e k t e n även av NaB02 niin- skar. R e s u l t a t e n e f t e r 9 månaders l a g r i n g v i s a r a t t e f f e k t e n av NaB02 är något bättre mot mögel- än mot blånadssvampar.
Vid avläsningar e f t e r 14 dagar och 1 månad visade det s i g a t t i allmänhet den behandlade delen av p r o v b i t a r n a k o l o n i s e r a d e s från den obehandlade
10
r e f e r e n s d e l e n . Detta i n d i k e r a r a t t myceltillväxten påverkas mindre av en pH-höjning av träytan än sporgroningen.
TABELL 1 . Tillväxt av svampar på försöksmaterial som behandlats i färskt tillstånd. Ymp- ning med blånadssvampar några dagar e f t e r behandlingen ( l A ) .
Prov
nr Behandlad
del av ytan Obehandlad d e l av ytan 1 + v i t t mycel ++
2 + "- ++
2,5 % NaB02 3 + "- +
4 + "- + 5 + "- ++
1 ++ ++
2 ++ 1 1
2,5 % Ca(0H)2 3 ++ ++
4 - H - ++
5 ++ ++
1 ++
2 ++
Obehandlat 3 ++
4 ++
5 ++
11
TABELL 2. Tillväxt av svampar på försöksmaterial som behandlats i t o r r t tillstånd. Ympning med mögelsvampar några dagar e f t e r be- handlingen ( 2 A ) .
Prov Behandlad Obehandlad
nr d e l av ytan d e l av ytan
1 ++
2 ++
2,5 % NaB02 3 ++
4 +++
5 +++
6 +++
1 +++ +++
2 +++ +++
2,5 % Ca(0H)2 3 +++ +++
4 +++ +++
5 +++ +++
6 +++ +++
1 +++
2 +++
Obehandlat 3 +++
4 +++
5 +++
6 +++
TABELL 3. Tillväxt av svampar på försöksmaterial som behandlats i färskt tillstånd och därefter t o r k a t s a r t i f i c i e l l t . Ympning med blånadssvampar några dagar e f t e r t o r k n i n g (ID).
Prov Behandlad Obehandlad
nr d e l av ytan d e l av ytan
1 + +++
2 + +++
2,5 % NaB02 3 + +++
4 ++ +++
5 + +++
6 + +++
1
2 ++ +++
2,5 % Ca(0H)2 3 ++ +++
4 + +++
5 +++ +++
6 + +++
1 +++
2 +++
Obehandlat 3 +++
4 +++
5 +++
6 +++
12
TABELL 4. Tillväxt av svampar på försöksmaterial som behandlats i färskt tillstånd. Ymp- ning med blånadssvampar e f t e r 2 månaders l a g r i n g i rumsklimat e f t e r behandling ( I B )
Prov Behandlad Obehandlad nr del av ytan del av ytan
1 +++ +++
2 +++ +++
2,5 % NaB02 3 +++ +++
4 +++ +++
5 +++ +++
6 +++ +++
1 +++ +++
2 +++ +++
2,5 ?o Ca(0H)2 3 +++ +++
4 +++ +++
5 +++ +++
6 +++ +++
1 +++
2 +++
Obehandlat 3 +++
4 +++
5 +++
6 +++
TABELL 5. Tillväxt av svampar på försöksmaterial som behandlats i t o r r t tillstånd. Ymp- n i n g med mögelsvampar e f t e r 2 månaders l a g r i n g i rumsklimat e f t e r behandling (2E
Prov Behandlad Obehandlad nr del av ytan del av ytan
1 ( + ) +++
2 (+) +++
2,5 ?^ NaB02 3 M +++
4 - +++
5 - +++
6 - +++
1 + +++
2 + +++
2,5 % Ca(0H)2 3 ++ +++
4 + +++
5 + +++
6 + +++
Obehandlat +++ +++
+++
+++
13
TABELL 6. Tillväxt av svampar på försöksmaterial som behandlats i färskt tillstånd. Ymp- ning med blånadssvampar e f t e r 9 månaders l a g r i n g i rumsklimat e f t e r behandling ( I C )
Prov nr
Behandlad
d e l av ytan Obehandlad del av ytan
2,5 % NaB02 1 2 3
+++ +++
+++ +++
+++ +++
2,5 % Ca(0H)2 1 2 3
++ s e l e k t i v t * +++
++ " +++
++ " +++
Obehandlat 1 2 3
+++
+++
+++
* Hämning av v i s s a svampar.
TABELL 7. Tillväxt av svampar på försöksmaterial som behandlats i färskt tillstånd. Ymp- ning med mögelsvampar e f t e r 9 månaders l a g r i n g i rumsklimat e f t e r behandling ( I C )
Prov nr
Behandlad Obehandlad del av ytan d e l av ytan
1 ++ +++
2,b % NaB02 2 ++ +++
3 ++ +++
1 +++ +++
2,5 % Ca(0H)2 2 +++ +++
3 +++ +++
1 +++
Obehandlat 2 +++
3 +++
14
TABELL 8. Tillväxt av svampar på försöksmaterial som behandlats i t o r r t tillstånd. Ympning med blånadssvampar e f t e r 9 månaders l a g - r i n g i rumsklimat (2C).
Prov Behandlad Obehandlad
nr d e l av ytan d e l av ytan
1 +++ +++
2,5 ?^ NaB02 2 +++ +++
3 +++ +++
1 ++ s e l e k t i v t * +++
2,5 % Ca(0H)2 2 ++ +++
3 ++ +++
1 +++
Obehandlat 2 +++
3 +++
* Hämning av ^ i s s a svampar.
TABELL 9. Tillväxt av svampar som behandlats i t o r r t tillstånd. Ympning med mögel- svampar e f t e r 9 månaders l a g r i n g i rumsklimat (2C).
Prov Behandlad Obehandlad
nr d e l av ytan d e l av ytan
1 +++ +++
2,5 % NaB02 2 +++ +++
3 +++ +++
1 +++ +++
2,5 % Ca(0H)2 2 +++ +++
3 +++ +++
1 +++
Obehandlat 2 +++
3 +++
15
DISKUSSION
I föreliggande s t u d i e jämfördes påväxten av mögel- och blånadssvampar på prover som behandlats med pH-höjande k e m i k a l i e r med obehandlade p r o v e r . E t a b l e r i n g e n av svampar på den behandlade delen av en träyta skedde i a l l - mänhet genom k o l o n i s a t i o n från den obehandlade d e l e n . Detta i n d i k e r a r a t t e t a b l e r i n g genom g r o e n d e s p o r e r s a n n o l i k t hämmas b e t y d l i g t s t a r k a r e av e f f e k t i v t pH-höjande medel än m y c e l t i l l v a x t e n . I de f l e s t a f a l l kommer spo- rer a t t vara d e t huvudsakliga ursprunget t i l l e t t svampangrepp på trämate- r i a l då d e t används i k o n s t r u k t i o n e r ovan mark.
Borater har v i s a t s vara t o x i s k a v i d behandling av trä mot både svampar och i n s e k t e r ( 1 1 ) . En verkningsmekanism kan vara k o m p l e x b i l d n i n g av k o l h y d r a t e r som gör näringen i trämaterialet svårtillgänglig. Vissa enzymer kan också i n a k t i v e r a s av b o r a t e r ( 1 2 ) .
Doppning av t o r k a t v i r k e i 2,5 % NaB02 gav god mögelhämmande e f f e k t v i d p r o v n i n g omedelbart och 2 månader e f t e r behandling men i n t e e f t e r 9 måna- der. Behandling med Ca(0H)2, som enbart ger en pH-höjande e f f e k t , gav i n g e t tillfredsställande skydd mot svamppåväxt. Dessa r e s u l t a t i n d i k e r a r a t t det möjligen är en kombination av t o x i c i t e t och pH-höjning av träytan som har g e t t en svamphämmande e f f e k t . E t t parallellförsök där NaB02-lösningen neu- t r a l i s e r a t s t i l l pH 7 kan s a n n o l i k t ge svar på d e t t a antagande. E f t e r 9 må- naders l a g r i n g har förmodligen vandringen av de i träet n a t u r l i g t förekom- mande sura föreningarna påtagligt sänkt träytans pH-värde. En sådan vand- r i n g av f e t t s y r o r har påvisats av Throughton och Chow ( 1 3 ) . Den pH-höjande e f f e k t e n är med största säkerhet b e t y d l i g t mindre påtaglig på y t o r av
massivt trä än vad som i d e l I erhållits för träspån, e f t e r s o m upptagningen av d e t pH-höjande medlet är avsevärt mindre i massivt trä.
Det är också s a n n o l i k t a t t man v i d behandling av färskt trä får en sämre upptagning av d e t pH-höjande medlet än v i d behandling av t o r k a t trä. Det är även t r o l i g t a t t medlet p g a d i f f u s i o n späds u t mer i färskt trä än i t o r - kat trä. D e t t a är förmodligen huvudorsakerna t i l l a t t bra hämmande e f f e k t enbart kunnat påvisas för v i d behandlingstillfället redan t o r k a t trä.
V a r i a t i o n e r i näringshalt och temperatur kan påverka e f f e k t i v i t e t e n hos a l l a former av tillväxthämmare eftersom hämningen är beroende av tillväxt- h a s t i g h e t e n . Det är också välkänt a t t o l i k a hämmare kan vara mer e l l e r mindre a k t i v a i o d i s s o c i e r a d form, d v s v i s s a ämnen, t ex f e n o l e r , är mer a k t i v a i s u r miljö ( 1 4 ) . Detta gör a t t en pH-ökning, förutom genom d i r e k t a e f f e k t e r , också kan tänkas göra extraktivämnen i trämaterial mer e l l e r mindre a k t i v a som hämmare av mögeltillväxt.
Bjurman (15) visade a t t o l i k a mögelsvampar kan uppföra s i g o l i k a v i d va- r i e r a n d e pH på medier b u f f r a d e med s k i l d a b u f f e r t s y s t e m och a t t de under v i s s a b e t i n g e l s e r kan uppvisa s t o r t o l e r a n s mot höga pH-värden. På e t t maltmedium b u f f r a t med en f o s f a s t - c i t r a t - b o r a t b u f f e r t uppvisade mögelsvam- pen A s p e r g i l l u s v e r s i c o l o r l i k a r t a d tillväxt från pH 5 t i l l pH 10 med den lägsta tillväxten v i d pH 2-3. Tillväxten av mögelsvampen P e n i c i l l i u m b r e v i - compactum på e t t maltmedium b u f f r a t med en f o s f a t - c i t r a t - b o r a t b u f f e r t hade s i t t tillväxtoptimum v i d pH 4. Over pH 8 erhölls ingen tillväxt. Reaktionen på o l i k a pH kan e m e l l e r t i d d r a s t i s k t påverkas av o l i k a b u f f e r t s y s t e m . Med den s y n t e t i s k a organiska b u f f e r t e n 2 ( N - m o r p h o l i n o p r o p a n ) s u l f o n a t erhölls även tillväxt av P e n i c i l l i u m brevicompactum v i d högre pH-värden än pH 8.
16
Med f o s f a t - c i t r a t - b o r a t b u f f r a t maltmedium kunde s p o r b i l d n i n g ske inom e t t snävare i n t e r v a l l än myceltillväxten. Detta kan alltså r e s u l t e r a i a t t
endast mycel uppträder på v i r k e s y t a n v i d höga pH istället för s p o r e r . Detta kunde också i a k t t a s på p r o v b i t a r som behandlats med NaB02 i färskt t i l l - stånd v i d p r o v n i n g omedelbart e f t e r behandling.
För a t t y t t e r l i g a r e minska r i s k e n för e t a b l e r i n g av mögel och blånad på v i r k e har man t i d i g a r e o f t a använt en blandning av f u n g i c i d och v a t t e n a v - visande medel, t ex p e n t a k l o r f e n o l a t e r och en vattenburen p a r a f f i n v a x e m u l - s i o n . E m e l l e r t i d är en motsvarande blandning av b o r a t e r och p a r a f f i n v a x i n t e kemiskt s t a b i l ens v i d låga b o r a t h a l t e r ( 1 6 ) .
Det kan påpekas a t t även om r e s u l t a t e n v i s a r a t t enbart en höjning av trä- ytans pH i n t e är tillräcklig för a t t åstadkomma en god blånads- och mögel- hämmande e f f e k t , så är det ändå tänkbart a t t en pH-höjning kan vara e f f e k - t i v mot v i s s a rötsvampar. Försöksbetingelserna v i d provningen av beständig- heten mot mögel och blånad får också anses vara b e t y d l i g t hårdare än de be- t i n g e l s e r som trä normalt utsätts för.
SLUTSATSER
* Den pH-höjande e f f e k t e n s v a r a k t i g h e t v i d behandling av trä v a r i e r a r mel- lan o l i k a a l k a l i s k a k e m i k a l i e r .
* Långtidsstabil pH-höjande e f f e k t har erhållits v i d behandling av finför- delade träspån med NaB02 och Ca(0H)2'
* Behandling av t o r k a t trä med NaB02 gav god mögelhämmande e f f e k t ännu e f t e r 2 månaders l a g r i n g . E f t e r 9 månaders l a g r i n g var e f f e k t e n dock lägre.
* Behandling med Ca(0H)2 gav t r o t s en god pH-höjande e f f e k t ingen påtaglig svamphämmande e f f e k t .
* Behandling av färskt trä gav ingen tillfredsställande hämmande e f f e k t mot mögel och blånad.
17
REFERENSER
1. Bryant, R.C.: Lumber: i t ' s manufacture and d i s t r i b u t i o n . 2nd ed., Wiley, New York, s. 213-216, 1938.
2. C s e r j e s i , A.3.: P r e v e n t i o n of s t a i n and mould i n lumber and board pro- d u c t s . I n G o l d s t e i n I . , Am. Chem. Soc. Symposium Ser. No. 43, s. 24-31, 1977.
3. A l b e r t s s o n , A-Ch. och B a h i n d i , Z.: Undersökning av kemiska-biologiska förändringar på byggnadsmaterial med h y g i e n i s k a och miljöpåver- kankonsekvenser. Trämögel utomhus - Del I . BFR-rapport
nr 810617-5, 1981.
4. Lundgren, S.A.: Mögel på v i r k e , k v a l i t e t s b e r o e n d e r e s i s t e n s f a k t o r e r och skadeanalys. BFR-rapport 830341-9, 1984.
5. Campbell, W.G. och Bryant, S.A.: Determination of the pH of wood.
Nature 147:357, 1941.
6. I n g r u b e r , O.V.: The behaviour of wood and wood c o n s t i t u e n t s as a c i d - b u f f e r i n g systems. Pulp and Paper Magazine, Canada, Nov.
59:135-141, 1958.
7. More, W.E. och Johnson, D.B.: Procedures f o r the chemical a n a l y s i s of wood and wood products. USDA Forest S e r v i c e , Forest Prod. Lab., Madison, Wis., 1967.
8. Sandermann, W. och Rothkamm, M.: Ober d i e Bestimmung der pH-Werte von Handelshölzern und deren Bedeutung f u r d i e P r a x i s . Holz a l s Roh- und W e r k s t o f f , 17(11):433-440, 1959.
9. Stamm, A.3.: A comparison of three methods f o r d e t e r m i n i n g the pH of wood and paper. Forest Prod. 3. 11(7):310-312, 1961.
10. Kubinsky, E. och I f j u . C: A simple and f a s t method of pH measurement f o r wood. Forest Prod. 3. 23(2):54-56, 1973.
11. C o c h r o f t , R. och Levy, 3.F.: B i b l i o g r a p h y on the use of boron com- pounds i n the p r e s e r v a t i o n of wood. 3. of the I n s t , of Wood S c i . 6(3):28-37, 1973.
12. L l o y d , 3.D., D i c k i n s o n , D.3. and Murphy, R.3.: The probable mechanism of a c t i o n of b o r i c a c i d and borates as wood p r e s e r v a t i v e s . The I n t e r n a t i o n a l Research Group on Wood P r e s e r v a t i o n , Doc. No.
IRG/WP/1450, 1990.
13. Throughton, G.E. and Chow, S.Z.: M i g r a t i o n of f a t t y acids to w h i t e spruce veneer s u r f a c e d u r i n g d r y i n g : Relevance to t h e o r i e s of i n - a c t i v a t i o n . Wood Science 2(3):129-133, 1971.
14. Weasels, 3.M.C. and Adema, D.M.M.: Some data on the r e l a t i o n s h i p b e t - ween f u n g i c i d a l p r o t e c t i o n and pH, s i d 517-523. I n B i o d e t e r i o r a - t i o n of M a t e r i a l s , M i c r o b i o l o g i c a l and A l l i e d Aspects. E d i t e d by Walters A.H. and E l p h i c k , 3.3. E l s e v i e r , 1968.
18
15. Bjurman, J.: Mögelpåväxt på trä - Påverkan på mikroorganismernas d e l - processer. Rapport t i l l S t y r e l s e n för t e k n i s k u t v e c k l i n g , Dnr/
projektnummer 86-05145P, 1988.
16. Byrne, T. och Smith, R.S.: P r o t e c t i o n o f lumber i n Canada; c u r r e n t p r a c t i c e s , f u t u r e t r e n d s . Proceedings o f the lUFRO Wood Protec- t i o n Subject Group, Honey Harbour, Canada, May 16-17, s. 298-312, 1987.
19
APPENDIX 1
TIDSCHEMA V I D HANTERING AV VIRKESMATERIAL
Datum Moment
90-01-17 Sågning av s t o c k , Nyby såg.
Brädor i n i v i r k e s t o r k .
Brädor av färskt v i r k e placerades utomhus under t a k . 90-01-21 V i r k e u t ur v i r k e s t o r k .
90-01-22 Uppsågning av p r o v b i t a r . Doppbehandling.
Vissa p r o v b i t a r började t o r k a s a r t i f i c i e l l t i k o n d i t i o n e r i n g s - skåp på samma sätt som i v i r k e s t o r k , övriga placerades i 20 °C, 75 % RF.
90-01-24 A r t i f i c i e l l t o r k n i n g k l a r .
90-01-26 S t a r t mögel- och blånadstest på Virkeslära, SLU.
20
SUMMARY
The p o s s i l i t y f o r blue s t a i n and mould t o be e s t a b l i s h e d on wood surfaces may be reduced a t low and h i g h pH l e v e l s . A l k a l i n e s , e.g. sodium carbonate, Na2C03, have e a r l i e r been used f o r p r o t e c t i o n a g a i n s t fungus a t t a c k , b u t i t was found t h a t t h e e f f e c t decreased f a i r l y f a s t w i t h t i m e , probably due t o the n e u t r a l i z a t i o n o f Na2C03 by t h e carbon d i o x i d e i n t h e a i r and by a c i d i c groups i n t h e wood.
Other a l k a l i n e s may, however, have a b e t t e r a b i l i t y t o keep t h e pH a t a h i g h l e v e l f o r a long p e r i o d o f time.
I n t h i s work such a long term s t a b i l i t y was obtained f o r treatments o f small wood chips w i t h sodiummetaborate, NaB02 and calcium h y d r o x i d e , Ca(0H)2-
I n subsequent l a b o r a t o r y t e s t s , d i p treatment o f d r i e d pine sapwood w i t h a 2.5 % s o l u t i o n o f NaB02 were e f f e c t i v e a g a i n s t fungus growth when t e s t s were performed 2 months a f t e r t r e a t m e n t . Tests performed 9 months a f t e r treatment showed, however, no i n h i b i t i o n e f f e c t . Treatment w i t h 2.5 % Ca(0H)2 showed on a general lower e f f e c t . Treatment o f green wood gave no s a t i s f a c t o r y p r o t e c t i o n a g a i n s t blue s t a i n and mould.
The r e s u l t s i n d i c a t e t h a t j u s t i n c r e a s i n g t h e pH o f a wood s u r f a c e i s not s u f f i c i e n t f o r an e f f e c t i v e i n h i b i t i o n o f blue s t a i n and mould.
Detta digitala dokument skapades med anslag fran
Stiftelsen Nils och Dorthi Troédssons forskningsfond
Trätel<nikCentrum
INSTITUTET FOR T RÄTEKNISK FORSKNI
Box 5609, 114 86 S T O C K H O L M
Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 08-14 5300
Telex: 14445 tratek s Telefax: 08-116188 Huvudenhet med kansli
Asenvägen 9, 553 31 JÖNKÖPING Telefon: 036-126041
Telefax: 036-1687 98
ISSN 0283-4634
931 87 SKELLEFTEÅ
Besöksadress: Bockholmsvägen 18 Telefon: 0910-65200
Telefax: 0910-65265
