Просочення для деревини: правильний вибір та використання. Технологія просочення та засоби захисту деревини

  • Захисні засобидля просочення
  • Способи просочення деревини захисними засобами
    • Автоклавно-дифузний метод та холодна ванна
    • Нанесення складів на поверхню
    • Занурення як спосіб обробки деревини

Деревина – матеріал, який застосовується для будівництва найчастіше. Але він дуже сильно схильний до таких несприятливих впливів, як волога, не обходять його стороною комахи та гризуни. Щоб захистити деревину від таких несприятливих впливів, потрібно використовувати спеціальні методиобробки, які полягають у використанні антисептиків. Технологія їх нанесення може бути різною, все залежить від умов обробки, подальшого використання будівельного матеріалу. Сьогодні таких методів багато, найпростішим є занурення в великі ванниі ручне обробленняповерхні. Застосовуються і більше складні способи, наприклад, просочування під тиском.

Дифузія є молекулярно-масштабною властивістю та пов'язана з мікропористою структурою внутрішньої клітинної стінки, молекулярним розміром та формою хімікатів просочення. Максимальний доступ до внутрішньої частини стінки дерев'яного осередку досягається, коли деревина знаходиться в роздутому стані, що найбільш легко досягається водонасиченістю матеріалу. У клітинних стінах немає постійних капілярів. Коли вода десорбується під час сушіння, мікрофібрили у стінках осередку зближуються. Після повторного змочування мікрофібрил знову розсуваються, але не обов'язково в тих же положеннях, що і раніше, причому вода займає всі проміжки між мікрофібрил.

Деревина є найпопулярнішим будівельним матеріалом, який піддається гниття, якщо не доглядати його.

Захисні засоби для просочення

Всі засоби, завдяки яким деревина надійно захищається, мають відмінні характеристики. При цьому дерево, яке обробляється, класифікують на окремі групи:

Розміри мікропорів клітинної стінки змінюються в залежності від методу вимірювання, але метод виключення розчинення, який є визначальним фактором доступності комірки, повертає значення діаметра близько 2-4 нм. Це означає, що будь-яка молекула діаметром більше 2-4 нм не зможе проникати в клітинну стінку лігніфікованого матеріалу. Це не запобігає дифузії досить великих молекул, таких як поліетиленгліколі, в клітинну стінку, якщо молекули є водорозчинними, лінійними і мають гарну гнучкість вздовж основного ланцюга.

Просочення за технологією "вакуум-тиск-вакуум" - надійний засіб захисту деревини на довгі часи.

  • важкопросочувані - це ясен, ялиця, бук, сибірська модрина, ядро ​​ялини, заболонь ялини, в'яз;
  • з помірним просочуванням - це сосна, вільха, осика, липа, клен, граб, дуб, модрина, заболонь кедра;
  • легкопропитні – це береза, звичайна сосна(заболонь).

Коли вибирається просочення, необхідно враховувати групу матеріалу, так як розчин просто не зможе проникнути всередину на необхідну глибину.

Однак розгалужені молекули будуть меншою мірою здатні отримати доступ до внутрішньої стінки комірки. Було заявлено, що молекули з молярним об'ємом понад 100 см 3 моль -1 не здатні отримати доступ до клітинної стінки. Переважно спосіб винаходу не включає судини під тиском. Переважно спосіб надається без просочення під тиском.

В одному варіанті здійснення винаходу хімічні речовини просочують у стінці дерев'яного осередку за допомогою термічного процесу з термічним охолодженням. Термічний процес може бути застосований до сухої деревини та зеленої деревини, але оскільки гази розширюються і скорочуються більше, ніж рідини, це означає, що вакуум, створений для наповненої повітрям деревини, буде більш ефективним. Тому суха деревина використовується, якщо хімікати повинні тільки просочувати велику частинудеревини.

Як склади для захисту використовуються:

  • розчини для нанесення пензлем;
  • розчини для занурення у ванни (на короткий та тривалий час);
  • розчини для напилення поверхню матеріалу;
  • склади для роботи в умовах вакууму під високим тиском;
  • дифузійні просочення;
  • розчини для гарячих, прохолодних ванн.

Повернутись до змісту

Однак, якщо хімічні речовини повинні дифундувати у стінку деревних клітин після цієї стадії, важливо, щоб стінка осередку містила воду або вакуум, і тому слід використовувати зелений або повторно очищений. При правильному використанніметод забезпечує досить ефективну заміну просочення під тиском. Цей метод не обмежується типом хімікатів для імпрегнування, але можуть використовуватися як хімікати з водою, і нафту.

В одному варіанті зразки деревини спочатку занурюють у гарячий розчин просочувального розчину або гарячої води. Більшість хімічних речовинпоглинаються під час холодної ванни. Як альтернативу зразки сухої деревини можна помістити в піч, гаряче пресування, на пару або розпорошити. гарячу водуабо взяти прямо із сушарки після відшаровування. За цим кроком слідує занурення в холодний розчин хімікатів для просочення, хімічним розпиленням з душу або нанесенням валиком.

Способи просочення деревини захисними засобами

Сьогодні для забезпечення захисту деревини використовуються різні методипросочення, що дозволяють ввести антисептики та антипірени глибоко всередину маси. Таких методів багато, технології їх різні, деякі з них можна просто виконати своїми руками, для інших потрібна наявність спеціального обладнання. Найпоширенішими є такі засоби захисту:

В одному варіанті здійснення винаходу просочення проводять в умовах вакууму. В одному варіанті здійснення у процесі просочення використовується вакуумна коробка або вакуумний валик. Для включення хімічних речовин у основну масу деревини застосовується вакуум. Якщо хімічні речовини повинні дифундувати у стінку осередку, важливо, щоб клітинна стінка не була заповнена повітрям. Тому може використовуватися або зелена або повторно відібрана деревина, або вакуум може бути спочатку застосований з використанням вакуумної системидля видалення повітря зі стінки осередку, а потім хімікати можуть бути нанесені або без подальшого вакууму.

  • під тиском у автоклавах;
  • нанесення на поверхню;
  • витримка у спеціальних ваннах;
  • вакуумний метод;
  • метод сполученого сушіння-просочення.

Повернутись до змісту

Схема обробки деревини під тиском.

Методи захисту різні, ефективною вважається обробка антисептиком під тиском. Для цього треба брати тільки суху або підсушену деревину, яка буде надалі використовуватися в складних умовах. Це стосується улаштування фундаментів, опор, паль, у деяких випадках саме такий матеріал можна застосовувати для спорудження складних кроквяних систем, які будуть зазнавати великих навантажень.

В одному варіанті здійснення винаходу контактний прес використовується в процесі просочення з використанням вакууму, тиску та температури. Контактний прес можна використовувати для зеленого, переробленого або сухого дерева. Однак най найкращі результатибудуть досягнуті шляхом застосування сухої деревини та подальшого використання вакууму з подальшим застосуванням тиску. Після цього процесу просочений деревний або деревний продукт повинен залишатися вологим, щоб хімічні речовини, що просочують, могли дифундувати в стінку дерев'яного осередку.

Саме просочення деревини здійснюється таким чином:

  1. Спочатку у спеціальній камері створюється вакуум під тиском, у масі дерева створюються умови для розрідження.
  2. У деревину вводиться антисептик під великим тиском, він глибоко проникає всередину матеріалу, що при інших способах отримати майже неможливо.
  3. Виконується кінцеве просочення маслами, яке також здійснюється в умовах вакууму. Після цього проводиться обробка водорозчинними антисептичними складами під час підсушування матеріалу.

Цей метод просочення застосовується у тому випадку, коли потрібний максимальний захист.

В одному варіанті здійснення дерево або деревний продукт можна вимочувати та занурювати у хімікати. Цей метод успішно різною мірою залежить від типу деревини, її первинного стану та температури. Цей метод дає кращі результати, коли вакуум спочатку застосовується до дерева або деревного продукту.

Зазначені способи просочення добре працюють індивідуально або можуть бути об'єднані. Застосовувана методика залежить від бажаного ефекту просочення і глибини проникнення і якщо потрібна дифузія у стінку осередку. Це може бути у випадку антипіренів, деяких барвників, біоцидів, масел, жирних кислот та емульсій, щоб просто просочити хімікати лише в основній частині деревини.

Він відрізняється складністю, проводиться лише за допомогою спеціалізованого обладнання.

Повернутись до змісту

Автоклавно-дифузний метод та холодна ванна

Такий метод просочення дерева полягає в тому, що сира деревина піддається обробці під впливом вакууму в спеціальних ваннах. Попереднє просушування матеріалу не потрібне, сам процес виконується в 3 етапи:

Поліпшення проникнення, наприклад збільшення абсорбції хімічних речовин або прискорення швидкості обробки, до основної частини деревини можливе за допомогою таких методів, як нагрівання, різання, мікрообробка, плазмова обробка, стиснення, обробка води, обробка парою, мікроорганізми, обробка ферментів, хімічна обробказбільшення відшаровування при відшаровуванні шпону і т.д.

В одному варіанті здійснення перевірки відшаровування безперервного шпону відкриваються валиком, а площа поверхні шпону збільшується. При відкритті перевірки відшарування шпон просочують шляхом вимочування або розпилення. Вакуум можна наносити за допомогою вакуумного валика під час відкриття чеків. Після валика та фази імпрегнування перевірки на відшаровування закриваються, а хімікати просочення залишаються усередині шпону.

  1. Проведення паровакуумного підсушування всім зовнішніх частин маси деревини.
  2. Під тиском вводяться захисні дифузні засоби, які мають водорозчинні властивості.
  3. Після обробки маса дерева витримується у спеціальних умовах на складах приблизно 2-4 тижні для того, щоб відбувся перерозподіл дифузійного складу, подальша фіксація всіх компонентів суміші.

Метод, коли просочування деревини здійснюється у спеціальних ваннах, називається ПРХВ. Застосовується він для нанесення антисептиків, антипіренів на дерев'яні елементипід час будівництва будинків. Вакуум стимулює утворення перепаду тиску всередині маси дерева. Матеріал спочатку занурюється в гарячий розчин, після чого холодний. При нагріванні все повітря, яке є в верхніх шарах, у глибині маси, видаляється, рідина отримує можливість проникнути глибоко у вигляді пари в деревину.

В одному варіанті здійснення полікарбонові кислоти мають дві або більше карбоксильні групи для поперечної зшивки, наприклад. целюлози є реакцією з гідроксильними групами целюлози. Хітозан, целюлоза, лігнін та геміцелюлоза щодо нерозчинні у воді. Однак їх олігомери є водорозчинними і тому вилуговуються, якщо вони не пошиті, не полімеризуються або не склеюються зі стінкою осередку. Механізм, за допомогою якого полікарбонові кислоти реагують, наприклад, целюлоза є етерифікацією біфункціональними карбоновими кислотами шляхом утворення проміжних сполук циклічного ангідриду.

Антисептичне просочення проникає так глибоко, як це можливо. Під впливом зовнішнього атмосферного тиску всі пори та порожнини повністю заповнюються захисними складами. Технологія здійсненна в спеціалізованих умовах, своїми руками на майданчику таке просочення не виконати.

Винахід відноситься до технології глибокого просоченнядеревини переважно листяних поріддля поліпшення її фізико-хімічних та споживчих характеристик. Описаний спосіб глибокого просочення деревини, в якому здійснюють попереднє вакуумування при тиску 0,05-0,08 МПа і нагрівання просочувального розчину і деревини в одному вакуумному апараті, занурюючи деревину в просочувальний розчин, або в окремих вакуумних апаратах, потім переводячи просочувальний розчин у вакуумний апарат з деревиною із збереженням вакууму, витримують деревину, занурену в просочувальний розчин, у вакуумі, після чого збільшують тиск у вакуумному апараті до атмосферного або створюють надлишковий тиск, видаляють просочувальний розчин, після витримування деревини здійснюють сушіння деревини, здійснюють фіксацію компонентів просочувального розчину в деревині фіксуючим складом, що утворює при взаємодії з просочувальним розчином термічно стабільні і нерозчинні у воді речовини. При цьому обробку фіксуючим складом проводять методом гарячехолодних ванн, а сушіння деревини здійснюють до залишкової вологості 20-25%. Запропонований спосіб дозволяє отримати деревину з покращеними фізико-хімічними властивостями. 2 н. ф-ли.

В одному варіанті здійснення поперечне зшивання здійснюють після виготовлення деревних виробівнаприклад. в кінці виробничої лінії. Переважно, кожен деревний продукт або кожна частина деревного продукту може бути просочена повністю або частково.

Спосіб може бути здійснений з використанням апаратів, відомих як такі. Просочення хімікатів, прокладання шпону одна на іншу, з'єднання шпону разом клеєм, виготовлення дерев'яного виробу та інші типові етапи можуть бути виконані будь-яким відомим способом у даній галузі техніки. Вініри деревини можуть бути з'єднані разом з використанням будь-якого клею або клею, наприклад. фенолформальдегід, формальдегід сечовини меламін або їх комбінації або зазначену смолу, заміщену або частково заміщену біофенолами, або біоадгезивну або самоклеючу, або використовуючи хімікати для просочення як клею.

Винахід відноситься до розробки захисних армуючих складів та технології глибокого просочення деревини переважно листяних порід для покращення її фізико-хімічних та споживчих характеристик.

Переваги деревини як будівельного та конструкційного матеріалудобре відомі. Разом з тим деревина гігроскопічна, легко схильна до руйнівних впливів атмосфери, має низьку біостійкість і високу пожежонебезпечність.

Цей тип клею не вимагає приміщення для проникнення в стінку осередку, на відміну від фенольної смоли. В одному варіанті здійснення модифіковані вініри обробляють плазмою для покращення зв'язування. Спосіб згідно винаходу може бути використаний різних варіантахздійснення.

Винахід забезпечує перевагу в тому, що просочення хімічних речовин деревину легко здійснити. Завдяки винаходу можна забезпечити безліч різних деревних виробів, наприклад. дерев'яна дошка, шпон дерев'яні дошкита модифікації деревини. Даний винахід дає деревний продукт з підвищеною стабільністю розмірів та біологічною міцністю. Он-лайн просочування деревини або деревного продукту для включення хімічних речовин у стінку дерев'яних плитдля зміни характеристик деревини різних застосуванняхдуже різноманітна.

Їх відомих способів глибокого просочення деревини найбільш результативні та важливі автоклавно-дифузійні способи (І.Г.Романенков, Ф.А.Левітес. Вогнезахист будівельних конструкцій. М., Будвидав, 1991, с.129-131). При реалізації типового варіанта автоклавно-дифузійного просочення вдається досягати глибини просочення водних розчинів по здоровій заболоні деревини до 5 мм. Більше глибокого проникненняпросочувального складу в деревину перешкоджає розчинені в ньому гази і, в першу чергу, вуглекислий газ, розчинність якого в одному об'ємі при 20°С води становить 0,88 об'єму. У концентрованих просочувальних розчинах можуть бути й інші розчинені гази. Потрапляючи з робочої ємності у вакуумований автоклав з деревиною, просочувальний розчин відразу ж «закипає» від газів, що бурхливо виділяються з нього. На межі розділу фаз, між просочувальною рідиною та поверхнею провакуумованого деревного матеріалу, Утворюється «газова подушка», що перешкоджає або різко знижує здатність проникнення рідини в пори деревини Частина розчину, що увійшла в клітини і порожнини лісоматеріалу, продовжує виділяти в них залишкові кількості газу, що знаходиться в ньому, оскільки деревина попередньо була вакуумована. Газоповітряні пробки, що утворюються при цьому в клітинах та порожнинах деревини, ще сильніше гальмують процес просочення. Операції доводиться повторювати безліч разів, що збільшує не тільки час і енерговитрати на просочування деревини, але і призводить до зниження продуктивності, а у разі використання в просочувальних складах термічно або гідролітично нестійких сполук склади можуть змінюватися від одного циклу вакуумного просочення до іншого.

Перевага винаходу полягає в тому, що метод є економічно ефективним. Цей метод не вимагає судин високого тискута може бути інтегрований у лінію виробництва фанери. Спосіб відповідно до винаходу підходить для різних застосувань.

Далі винахід описується за допомогою докладних прикладівздійснення з посиланням на супровідні фігури 1-11, в яких. На фіг. 1 показаний загальний механізм реакції між полікарбоновими кислотами та низькомолекулярним олігомером у стінці деревних клітин.

На фіг. 2 показаний механізм зшивки хітозану в стінці дерев'яної комірки. На фіг. 3 показаний механізм зшивання хітозану у стінці деревних клітин для створення заміщення. На фіг. 4 показаний механізм зшивання хітозану з лимонною кислотою у стінці деревних клітин.

У патенті RU 2011511 реалізовано принцип створення градієнтного тиску між просочувальною рідиною та деревиною. Процес просочення здійснюється в герметично закритій просочувальній камері, заповненій матеріалом і просочувальною рідиною і з'єднаної з ємністю, в якій створюється глибокий вакуум. У момент швидкого (імпульсного) з'єднання вакуумної камериі просочувальної ємності за допомогою спеціального пристрою в просочувальній камері відбувається стрибкоподібне зниження тиску. Як випливає з даних таблиці, наведеної в зазначеному патенті, в результаті реалізації запропонованої технології поглинання захисного та/або фарбуючого розчину (в % маси деревини) коливається від 4,36% до 63,8%, в середньому 30-31%), що зовсім недостатньо для надання деревині необхідного рівнявогнезахисту, біологічної стійкості, механічної міцностіта інших характеристик. Як відомо (І.Г.Романенков, Ф.А.Левітес. Вогнезахист будівельних конструкцій. Москва, Будвидав, 1991 р., с.130-131), для переведення деревини в 1-у групу вогнезахисної ефективності (ГОСТ 13363, НПБ- 251) в неї необхідно ввести не менше 90-120 кг антипірену на 1 м 3 матеріалу, що при максимально можливих концентраціях найбільш уживаних антипіренів порядку 20-22% має скласти 500-600 кг просочувального розчину на 1 м 3 деревини, тобто. близько 100-110%.

На фіг. 5 показаний приріст процентного приросту деревини, просоченої різними концентраціями олігосахаридів хітозану, отриманих з використанням перекису водню. На фіг. 6 показані відсоткове збільшення маси та розмірне набухання як у радіальному, так і в дотичному напрямках обробленої деревини до і після одноразового вилуговування.

На фіг. 7 показані різні методи просочення деревини. На фіг. 8 показаний графік способу згідно винаходу. На фіг. 9 показані результати різних обробокдеревини. На фіг. 11 показано результати тесту. У цьому прикладі розкрито різні механізми зшивання. Полікарбонові кислоти, що мають дві або більше карбоксильні групи, зшивають з хітозаном реакцією з гідроксильними групами целюлози. Який би не був зшиваючий агент, такий як полікарбонові кислоти, або застосовується низькомолекулярний олігомер, існує три можливі механізми, і будь-яка з трьох або їх комбінація може відбуватися будь-якої миті часу.

Як показано в прикладах практичного застосування пропонованого способу напівпромисловому варіанті, рівні поглинання просочувального розчину досягають 120-150% від маси оброблюваної деревини, що набагато вище середніх нормативів, що забезпечують максимальний вогнезахист.

У патенті FR 2658445, вибраному як прототип, що описує спосіб і технологію обробки деревини або інших пористих матеріалів з метою стабілізації їх геометричних параметрів, зниження пористості та гігроскопічності, також реалізований принцип створення різниці тисків між оброблюваним матеріалом і просочуваною рідиною, добре відомий і практиці, наприклад, антисептування та консервування деревини. Хімічна природа просочувальних складів та їх поведінка в умовах створюваного в апараті вакууму (мономери діалілфталату, стиролу, ініціатора реакції полімеризації) не вимагають вакуумної обробки з метою їх дегазації, оскільки спочатку не містять розчинених газів, що заважають просочення. У той же час обов'язкова стадія прогрівання деревини і просочуваної рідини до початку просочення, необхідна в запропонованому способі, протипоказана в технології просочування деревини мономерами диаллифталата, стиролу, ініціаторів полімеризації, використовуваних органічних розчинників, оскільки підвищення температури прискорює процес полімеризації.

Ці три механізми зображені на малюнках 2-4 для зшивання хітозану з лимонною кислотою. Як правило, механізми зосереджені на етерифікації хітозану полікарбоновою кислотою; однак, полікарбонова кислота може реагувати з протонованими аміногрупами в хітозані, але вони тільки утворюють сольовий зв'язок з аміногрупами хітозану. У той час як обидві реакції можуть відбуватися, найефективніша етерифікація.

Механізм 1, показаний на фіг. 2 являє собою зшивання хітозану з утворенням більшої молекули. Зшивання хітозану з використанням зшиваючого агента та каталізатора полегшують реакції, так що хітозан частково полімеризується. Ця форма зшивання в кінцевому підсумку призводить до збільшення обсягу клітинної стінки, і якщо реакції достатньо, її може бути достатньо поліпшення стабільності розмірів.

Технічним завданням винаходу є підвищення якості та довговічності просочення деревини, збільшення глибини та рівномірності фіксації компонентів просочувальних розчинів.

Технічний результат досягається в способі глибокого просочення деревини, що включає попереднє вакуумування і нагрівання просочувальних розчинів, попереднє вакуумування і нагрівання деревини, просочування деревини, обробку складами, що фіксують. При цьому попереднє вакуумування і нагрівання просочувальних розчинів і деревини здійснюються в одному вакуумному апараті, занурюючи деревину в просочувальний розчин, або в окремих вакуумних апаратах, потім переводячи просочувальний розчин у вакуумний апарат з деревиною із збереженням вакууму. Попереднє вакуумування здійснюють при тиску 0,05-0,08 МПа. Витримують деревину, занурену в просочувальний розчин, у вакуумі, після чого збільшують тиск у вакуумному апараті до атмосферного або створюють надлишковий тиск. По завершенні просочення видаляють просочувальний розчин, здійснюють сушіння деревини, проводять обробку деревини фіксуючими складами методом гарячехолодних ванн. Як фіксуючі використовують склади, що утворюють при взаємодії з пропитковими розчинами термічно стабільні та нерозчинні у воді речовини. Сушіння деревини здійснюють до залишкової вологості 20-25% після витримування деревини.

Спосіб здійснюють наступним чином.

Стадія попереднього вакуумування

Просочний розчин вакуумируют в окремому вакуумному апараті до встановлення постійного, що не змінюється в часі тиску порядку 0,05-0,08 МПа, розчин нагрівають і, зберігаючи вакуум, переводять у вакуумний апарат з деревиною, аналогічним чином попередньо провакуумірованной і прогрітої. Попереднє вакуумування просочувального розчину і деревини може проводитися в одному вакуумному апараті, при цьому деревина занурюється в нагрітий просочувальний розчин, після чого створюють вакуум.

В результаті відбувається дегазація просочувальних розчинів і деревини, що виключає можливість утворення «газових пробок» у деревині в подальшому процесі її вакуумного просочення і забезпечує повне (наскрізне) просочення в одному циклі.

Стадія просочення

Після заливання провакуумованої деревини розрахунковою кількістю дегазованого просочувального розчину подачу його припиняють, просочувальний апарат відключають від вакуумного апарату з деревиною. Підтримують вакуум протягом 3-4 годин. Потім вакуум скидають до атмосферного тиску або створюють над просочувальною рідиною надлишковий (до 2 атмосфер) тиск і проводять просочування деревини до припинення зниження рівня розчину, тобто. до припинення його поглинання деревиною. До закінчення процесу просочення лісоматеріал весь час повинен перебувати під шаром просочення. Після закінчення просочення просочувальний розчин видаляють.

Стадія витримування та сушіння

За час просочення просочувальний розчин не встигає проникнути і рівномірно розподілитися у всіх анатомічних структурах обробленого матеріалу. Тому просочену деревину витримують протягом доби при кімнатній температурі, після чого проводять його камерне сушіння.

Як відомо, сира деревинаберези (дошки, брус) практично не піддається «примусовій» сушінні, піддаючись розтріскуванню, коробленню, поздовжнім поперечним деформаціям. Навіть за дотримання найм'якших режимів її висушування в сушильних камерах відсоток шлюбу становить 50-60%.

Оброблена пропонованим способом деревина берези, вільхи, тополі та інших листяних порід легко і без будь-яких дефектів піддається сушінню в сушарках будь-якого типу, навіть у найжорсткіших температурних режимах. На самих ранніх стадіяхсушіння внаслідок випаровування частини води з обробленої деревини в клітинах, порожнинах, що проводять пучках та інших структурно-анатомічних її елементах концентрація просочувального розчину досягає межі його насичення і починається процес мікрокристалізації введених у деревину речовин. Відбувається армування, своєрідне «цементування» клітинних стін, целюлозних волокон деревини мікрокристалами компонентів просочення. Матеріал зміцнюється, втрачає здатність до розтріскування, короблення, поздовжнім та поперечним деформаціям. Фактично, вже на проміжних стадіях сушіння деревина стає якісно новим матеріалом. Подальше сушіння (за необхідною по технологічному режиму 25-30% вологості) стає можливим вести у жорстких режимах, скорочуючи час та зберігаючи енергоресурси у 3-4 рази.

Після конвективної сушіння рівня 25-30% вологості деревину піддають останньої технологічної операції - фіксування введених у ній компонентів.

Стадія фіксації

Деревину завантажують у просочувальні ванни, заливають гарячим розчином фіксуючого складу і проводять просочення в режимі методу гарячехолодних ванн. За кількістю поглиненого розчину визначають завершення процесу фіксації.

Сутність фіксування зводиться до занурення видобувного з конвективної сушильної камери гарячого (t70°С) лісоматеріалу, що відразу ж переноситься в холодну ванну з фіксуючим розчином.

Типовий склад фіксуючого розчину "Ф-1".

Внаслідок різкого охолодження гарячої деревини при зануренні в холодну ванну з розчином «Ф-1» у порожнинах деревини відбувається розрідження, тобто. створюється вакуум. Глибина його не така значна, як при вакуумному просоченні, проте достатня для поглинання 60-80 кг фіксуючого розчину на 1 м 3 деревини. Входячи в хімічну взаємодію із раніше введеними речовинами (амофос, фосфат сечовини), компоненти фіксуючого розчину перетворюються на практично нерозчинні, хімічно стійкі та високоплавкі солі: фосфати алюмінію, магній амоній фосфат, оксалати магнію. Всі ці речовини є ефективними антипіренами, антисептиками і «цементуючими» матеріалами. Утворившись у деревині, ці нерозчинні сполуки створюють непереборний бар'єр як шляху спочатку введених компонентів назовні, і шляхи атмосферної вологи, опадів, інших руйнівних компонентів атмосфери всередину дерева, тобто. виконують роль захисного екрану, одночасно цементуючи, зміцнюючи деревину, захищаючи її від вогню та біоушкоджень. Деревину піддають далі остаточному сушінню.

При виборі хімічних речовин для просочувальних та фіксуючих розчинів, придатних для вакуумного просочування деревини, повинні виконуватись такі умови та вимоги: хімічна сумісність компонентів та стабільність розчинів в умовах їх зберігання та експлуатації; екологічна чистотаі безпека як складових компонентів, так і складів готовому вигляді; високі функціональні властивості складів; доступність та відносно низька вартість компонентів; висока розчинність основних компонентів складів та їх гідролітична стійкість; досить висока термічна стійкість розчинів, відсутність летких та газоподібних продуктів при роботі з розчинами та в процесі експлуатації обробленої деревини; збереження кольорів, текстури, естетичних властивостей оброблених лісоматеріалів; негігроскопічність; відсутність сторонніх запахів; сумісність з клейовими складамиі лакофарбовими матеріалами.

З урахуванням вищезазначених вимог може бути запропонована, наприклад, наступна композиція просочувальних та фіксуючих складів:

Просочення: 1 - амофос, 2 - фосфат сечовини, 3 - антисептики, 4 - піногасники (ПАВ), 5 - вода;

Фіксуючий склад: 1 - бішофіт, 2 - сульфат алюмінію, 3 - щавелева кислота, 4 – вода. Залежно від цільового призначення деревини, що модифікується (з цільовим призначеннямпов'язані характеристики деревини: горючість, твердість, можливість деревообробки, сумісність з клеями та лакофарбовими матеріалами, гігроскопічність, стійкість до ультрафіолету, вологостійкість, біоруйнування тощо) можуть бути підібрані й інші рецептури як просочувальних, так і фіксуючих складів (див. ). Змінюючи хімічний складпросочувальних та фіксуючих розчинів, їх концентрації, режими та час обробки та інші параметри процесу, можливе отримання деревини із заздалегідь заданими властивостями.

В результаті обробки фіксуючими розчинами виключається можливість вимивання з деревини функціональних компонентів просочувальних розчинів, досягається армування та зміцнення клітинних стінок та інших елементів анатомічної будови деревини, різко зростають її параметри міцності, знижується гігроскопічність, підвищується біостійкість і т.д. Понад чверть загальної маси отриманої деревини посідає мінеральну складову. По суті, таким шляхом на основі деревини створюється «мінералізована деревина» – новий конструкційний та будівельний матеріал.

Найбільш повне і рівномірне просочення в запропонованій технології досягається при обробці листяних порід (береза, липа, дуб, осика, тополя, вільха). Смоляні зони, що займають значну частину маси деревини хвойних порід, ускладнюють проникнення просочувальних розчинів у деревину.

Приклад 1. В автоклав поміщають розрахункову кількість лісоматеріалів з відносною вологістю 18-25%, апарат герметизують і вакуумують до залишкового тиску 0,08-0,05 МПа. Одночасно з цим проводять вакуумування і нагрівання просочувального розчину до повної його дегазації в апараті, сполученому з просочувальний автоклав з вакуумною деревиною. Процес вважають закінченим, коли досягнутий вакуум зберігається незмінним протягом 20-30 хвилин.

Після цього гарячий просочувальний розчин переводять, зберігаючи вакуум в системі, автоклав з деревиною в такій кількості, щоб просочувальний матеріал весь час знаходився під шаром просочувальної рідини. Підтримуючи температуру розчину в межах 60-70°С і вакуум протягом 3-5 годин, прогрівають пиломатеріал, після чого вакуум у просочувальному автоклаві скидають, підвищують тиск до 1,6-2,0 атм і проводять процес просочення до припинення поглинання деревом просочувального розчину, потім витрачається від 3 до 6 годин.

Після закінчення зазначеної стадії просочення тиск в автоклаві призводять до атмосферного, надлишок просочувального розчину відкачують в резервну ємність, витягують деревину і витримують для вирівнювання концентрації просочувального розчину у всій масі деревини при кімнатній температурі протягом доби. Потім проводять камерне сушіння просоченої деревини.

В результаті камерного сушіння деревини, просоченої до 23% вологості, потім обробки її фіксуючим розчином методом «гарячохолодних» ванн і остаточного сушіння до 8% вологості отримали «мінералізовану» деревину берези з щільністю 0,78 г/см 3 (780 кг/м 3).

У наведеному прикладі зафіксовано такі параметри:
1. Відносна вологість деревини24,0%;
2 Температура просочувального розчину перед заливкою:
початкова16°С
кінцева70°С
3. Час вакуумування (дегазації)2 год 20 хв
4. Початковий вакуум (над холодним розчином)0,06 МПа
5. Вакуум над нагрітим розчином0,012 МПа
6. Вакуум над провакуумованою деревиною0,073 МПа
7. Час вакуумування деревини1 год 30 хв
8. Час прогрівання деревини під залитим гарячим просочувальним розчином5 год
9. Час просочування деревини після скидання вакууму та підвищення тиску до 2 атм
10 год

Зберігаючи зовнішній вигляд, текстуру, більш яскраво виражений малюнок річних кілець, модифікована деревина берези практично не горюча, має високу твердість, але піддається будь-яким видам деревообробки, добре шліфується і полірується, сумісна з клеями та лакофарбовими матеріалами, не гігроскопічна, стійка до дії ультрафіо біоруйнування.

Приклад 2. У вакуумний апарат завантажують 1 м 3 (645 кг) березового бруса розміром 60 80 3400 мм і початковою вологістю деревини 27%. Штабель лісоматеріалу фіксують затискними пристосуваннями, апарат герметизують і заливають 2 м 3 просочувального розчину, приготовленого за рецептурою №1-«П».

Просочний розчин готують шляхом послідовного розчинення у воді вищеперелічених компонентів речовин і додаванням до нього недостатньої кількості води для досягнення концентрації просочувального розчину в межах 23-26% (мас.), щільність розчинів 1,14-1,17 г/см 3 .

Після заливки просочувального розчину автоклав з деревиною включають нагрівальний пристрій і доводять температуру розчину до 75-80°С. Деревину прогрівають у гарячому просочувальному розчині протягом 3-5 годин, в результаті чого структурно-анатомічні елементи дерева розм'якшуються, включається вакуумний насос і починається процес синхронної дегазації деревини та просочувального розчину. Поступово збільшуючи вакуум, коригують інтенсивність кипіння просочувального розчину і, охолоджуючи його, доводять тиск у просочувальній камері до рівня 0,05-0,08 МПа. Процес вакуумування триває 3-4 години. Про завершення дегазації судять щодо припинення падіння вакууму в системі після перекриття вакуумних кранів та відключення вакуумного насосу. З цього моменту починають вести процес просочування деревини, для чого вакуум скидають, піднімають тиск в апараті до 1,2-1,3 МПа і ведуть просочування деревини до припинення зниження рівня просочувального розчину (контроль - водомірного пристрою). Процес завершується за 4-5 годин. Після завершення процесу просочування деревини до припинення зниження рівня просочувального розчину надлишок відкачують в резервну ємність, дають стекти залишку просочувального розчину, що виділився з обробленої деревини, апарат розвантажують, лісоматеріал переносять у конвективну сушильну камеру. В результаті вищеописаних операцій з різниці початкового та кінцевого обсягів просочувального розчину знаходять кількість розчину, поглиненого деревиною.

При виконанні всіх вищеописаних операцій з тим самим лісоматеріалом, просочувальним розчином, температурними режимамита всіма іншими умовами, за винятком стадії попереднього прогрівудеревини гарячим просочувальним розчином, вдається ввести в лісоматеріал 43-47 кг/м 3 «сухих» компонентів антипіренів-антисептиків (норматив 90-120 кг/м 3), що зовсім недостатньо для надання деревині негорючості, вогне- та біозахисту.

Приклад 3. Готують просочувальний розчин наступного складу:

Наступні операції аналогічні описаним у прикладі №2, з тією лише різницею, що процес вакуумування та нагрівання просочувального розчину та вакуумування деревини ведуть у різних апаратах. У першому апараті виробляють нагрівання та вакуумну дегазацію просочувального розчину, підвищуючи вакуум до залишкового тиску в автоклаві в межах 0,05-0,08 МПа.

У другий автоклав завантажують 220 кг (˜0,3 м 3) березових дощок з відносною вологістю 31% і типорозмірами сортаменту 40×280×3300 мм, фіксують у заданому положенні та вакуумують до залишкового тиску 0,048 МПа, після чого, не розгерметезируя , перекачують гарячий дегазований просочувальний розчин з першого автоклава на другий, з деревиною. Температуру просочувального розчину підтримують на рівні 60-65°С протягом 3 годин після прогріву деревини, зберігаючи заданий вакуум, витримують ще 1 годину. Потім вакуум скидають, створюють в автоклаві надлишковий тиск (˜1,3 МПа) і проводять просочення деревини до рівня поглинання просочувального розчину, що задається, виконуючи все технологічні операції, описані у прикладі №2.

Зафіксовано такі параметри:
1. Вихідний обсяг та маса деревини0,3 м 3 (220 кг)
2. Початкова вологість деревини31%
3. Геометричні параметриматеріалу40×280×3300 мм
4. Початковий обсяг введеного в автоклав розчину600 л
5. Маса та щільність розчинуm=688 кг, р=1,147
6. Температура дегазованого розчину68°С
7. Час дегазації (вакуумування)1 год 20 хв
8. Вакуум в апараті з деревиною після0,12 МПа
заливки просочувального розчину
9. Вакуум перед початком просочення0,073 МПа
10. Час прогрівання деревини Σ4 години
11. Час процесу просочування деревини5,5 години
12. Надлишковий тиск у момент просочення0,3 МПа
13. Кількість розчину, що вбереться в деревину167,4 кг
14. Кількість введених у деревини речовин40,5 кг (135 кг/м)
15. Щільність висушеної після просочення деревини0,74 (740 кг/м).

Всі наступні операції по сушінню просоченої деревини, обробці фіксуючим розчином, остаточному сушінню аналогічні раніше описаному в прикладі №2.

Отримано деревину з щільністю 762 кг/м 3 і характеристиками за такими параметрами, як вогнестійкість, горючість, бактерицидність, твердість (по Шору), атмосферостійкість, гігроскопічність аналогічними деревині, обробленої за прикладом 2. Деревина зберегла свій зовнішній вигляд обумовлений присутністю у ній великої кількостімікрокристалічного фосфату кальцію

1. Спосіб глибокого просочення деревини, що характеризується тим, що здійснюють попереднє вакуумування при тиску 0,05-0,08 МПа і нагрівання просочувального розчину та деревини в одному вакуумному апараті, занурюючи деревину в просочувальний розчин, або в окремих вакуумних апаратах, потім переводячи просочувальний розчин у вакуумний апарат з деревиною із збереженням вакууму, витримують деревину, занурену в просочувальний розчин, у вакуумі, після чого збільшують тиск у вакуумному апараті до атмосферного або створюють надлишковий тиск, видаляють просочувальний розчин, після витримування деревини здійснюють сушіння деревини, здійснюють фіксацію компонентів розчину в деревині фіксуючим складом, що утворює при взаємодії з просочувальним розчином термічно стабільні та нерозчинні у воді речовини.

Завантаження...
Top