Способ обработки древесины

 

Использование: в легкой промышленности при подготовке материала для изготовления декоративно-художественных и хозяйственных изделий. Сущность изобретения: древесину обрабатывают смесью газообразных аммиака и кислорода или последовательно газообразным аммиаком и затем газообразным кислородом в течение 10-160 мин при давлении 1-30 атм и температуре 100-180 ^oC. Аммиак можно получить, внеся в емкость для обработки древесины карбонат аммония или водный раствор аммиака. Для обработки древесины кислородом можно использовать воздух. Обработанная древесина приобретает высокую декоративность по всей толщине, она обладает большей, чем исходная, устойчивостью к плесени. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к легкой промышленности и касается приемов по химической обработке древесины с целью придания ей улучшенных декоративных свойств. Обработанная облагороженная древесина может быть использована для последующего изготовления из нее декоративно-художественных изделий.

Для придания древесине улучшенных декоративных свойств применяют поверхностную обработку древесины красителями и протравами. Известен способ обработки древесины путем нанесения на ее поверхность пропитывающей жидкости в виде экстрактов натуральных веществ /1/. Такая обработка позволяет придать малоценным породам древесины внешний вид ценных пород. При этом краситель проникает в древесину на глубину около одного миллиметра. Составы для морения древесины изменяют внешний вид только на поверхности древесины, что делает невозможной последующую механическую обработку изделий из мореной древесины.

Известен способ обработки древесины путем нанесения на ее поверхность красителей, полученных из продуктов нефтепереработки /2/. Однако и данным известным способом декоративные свойства древесины улучшаются лишь на глубину пропитки. Механическая обработка изделий из мореной древесины невозможна.

Известен способ обработки древесины синтезированными красителями с целью улучшения декоративных свойств древесины /3/. Древесину пропитывают анилиновым красителем, сушат, прессуют и сушат под вакуумом. Однако и данным известным способом декоративность древесины улучшается лишь на глубину пропитки.

Известен способ обработки древесины водным раствором аммиака с целью улучшения механических свойств прессованного изделия /4/. Древесные опилки обрабатывают 5-м водным аммиаком с последующей обработкой глицерином и прессованием при повышенной температуре. Древесина в результате обработки водным аммиаком становится более пластичной и легче пропитывается химическими реагентами для последующей обработки. Обработка древесины растворами аммиака не приводит к улучшению декоративных свойств древесины.

Известен способ обработки древесины химическими реагентами с целью улучшения механических свойств /5/. Древесину обрабатывают аммиаком совместно с водяным паром. Древесина становится мягче, легче режется и лучше пропитывается парафином для получения качественных карандашных дощечек. Из /5/ следует, что при обработке сибирского кедра цвет древесины изменяется незначительно. Основным положительным эффектом при обработке древесины аммиаком совместно с водяным паром является улучшение ее механических свойств. Обработка древесины аммиаком совместно с водяным паром не позволяет достичь значительного улучшения декоративных свойств древесины, так как при такой обработке цвет древесины изменяется незначительно.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является получение древесины с улучшенными по всей толщине декоративными свойствами, пригодной для последующего изготовления из нее декоративно-художественных изделий с использованием механической обработки.

Достигается это тем, что в способе обработки древесины, включающем воздействие на нее химическими средствами, отличительной особенностью является то, что химические средства используют в газообразном состоянии в виде аммиака и кислорода, которыми воздействуют при давлении выше атмосферного и при повышенной температуре. Аммиак и кислород можно использовать совместно или последовательно, при этом сначала воздействуют аммиаком. Обработку рекомендуется проводить в течение 10 160 мин при давлении 1 30 атм и температуре 100 180 ^oC. В качестве источника аммиака можно использовать карбонат аммония или водный раствор аммиака. В качестве источника кислорода можно использовать воздух.

Обработка древесины газообразным аммиаком и кислородом при повышенной температуре в интервале 100 180 ^oC и давлении выше атмосферного приводит к окрашиванию древесины во всем объеме в различные оттенки коричневого цвета. Становятся хорошо видимыми годовые кольца и другие элементы строения древесины, что создает декоративный эффект обработанного материала. Древесина обладает пористой структурой, что создает возможность для быстрого проникновения газообразных реагентов по всему объему древесины. В отличие от использования известных жидких протрав и красок создается возможность получения материала, равномерно окрашенного по всему объему. По-видимому, аммиак реагирует с лигнином древесины, образуя аммонийные соли при фенольных гидроксилах лигнина. Возможно также образование сшивок аминного типа по кетонным группировкам фрагментов бета-оксиконферилового спирта. В свою очередь такое модифицирование структуры лигнина значительно облегчает протекание реакции окисления лигнина с образованием окрашенных конденсированных систем. Содержание лигнина изменяется в широких пределах для различных элементов ксилемы, при этом также наблюдается значительное различие в глубине окрашивания этих элементов. Обработанный при повышенной температуре материал обнаружил новое ценное свойство значительно повысилась устойчивость к действию грибков и плесени, что особенно важно при использовании нового материала в качестве строительного. Это важное преимущество предложенного способа, по-видимому, стало возможным благодаря изменению строения лигнина - наличие дополнительных сшивок препятствует расщеплению структуры под действием ферментных систем микроорганизмов.

Пример 1. В автоклав объемом 1 л поместили по одному образцу древесины дуба, березы и сосны размером 20·20·120 мм. Автоклав нагревали до 140 ^oC и заполняли газообразным аммиаком до давления 10 атм. Автоклав выдерживали при этой температуре в течение 1 ч, после чего в автоклав вводили газообразный кислород до давления 10 атм и выдерживали при этой температуре в течение 1 ч. Автоклав охлаждали, давление уравновешивали с атмосферным, после чего извлекали образцы. Образцы древесины хорошо режутся и шлифуются. Древесина дуба окрашена в темно-коричневый цвет с черными прожилками. Древесина березы окрашена в коричневый цвет, а сосна в коричневый с темно-коричневыми годовыми кольцами. Окраска всех образцов равномерно распределена по объему древесины.

Пример 2. В автоклав объемом 1 л помещали образец древесины дуба размером 50·25·120 мм. Автоклав нагревали до 100 ^oC и заполняли газообразным аммиаком до давления 10 атм. Автоклав выдерживали при этой температуре в течение 160 мин, после чего давление уравновешивали с атмосферным и в автоклав вводили газообразный кислород до давления 10 атм. Автоклав выдерживали при этой температуре в течение 160 мин. Автоклав охлаждали, давление уравновешивали с атмосферным, после чего извлекали образец. Образец древесины хорошо режется и шлифуется. Древесина дуба окрашена в коричневый цвет с темными прожилками. Окраска равномерно распределена по объему древесины.

Пример 3. В автоклав объемом 1 л помещали образец древесины дуба, размером 50·25·120 мм. Автоклав нагревали до 180 ^oC и заполняли газообразным аммиаком до давления 30 атм. Автоклав выдерживали при этой температуре в течение 10 мин, после чего давление уравновешивали с атмосферным и в автоклав вводили газообразный кислород до давления 30 атм. Автоклав выдерживали при этой температуре в течение 10 мин. Автоклав охлаждали, давление уравновешивали с атмосферным, после чего извлекали образец. Образец древесины хорошо режется и шлифуется. Древесина дуба окрашена в черный цвет. Окраска равномерно распределена по объему древесины.

Пример 4. В автоклав объемом 1 л помещали образец древесины березы, размером 25·25·50 мм. Автоклав нагревали до 120 ^oC, вакуумировали и заполняли газообразным аммиаком до давления 1 атм. Автоклав выдерживали при этой температуре в течение 120 мин, после чего в автоклав вакуумировали, вводили газообразный кислород до давления 1 атм и выдерживали при этой температуре в течение 120 мин. Автоклав охлаждали, давление уравновешивали с атмосферным, после чего извлекали образец. Образец древесины хорошо режется и шлифуется. Древесина березы окрашена в желто-коричневый цвет. Окраска равномерно распределена по объему древесины.

Пример 5. В автоклав объемом 1 л помещали образец древесины березы размером 25·25·50 мм. Автоклав нагревали до 120 ^oC и заполняли газообразным аммиаком до давления 30 атм. Автоклав выдерживали при этой температуре в течение 20 мин, после чего в автоклав вакуумировали, вводили газообразный кислород до давления 30 атм и выдерживали при этой температуре в течение 20 мин. Автоклав охлаждали, давление уравновешивали с атмосферным, после чего извлекали образец. Образец древесины хорошо режется и шлифуется. Древесина березы окрашена в коричневый цвет. Окраска равномерно распределена по объему древесины.

Пример 6. В автоклав объемом 1 л помещали образец древесины сосны, размером 50·20·120 мм. Автоклав нагревали до 120 ^oC и заполняли газообразным аммиаком до давления 30 атм. Автоклав выдерживали при этой температуре в течение 20 мин, после чего в автоклав вакуумировали и заполняли воздухом до давления 50 атм и выдерживали при этой температуре в течение 20 мин. Автоклав охлаждали, давление уравновешивали с атмосферным, после чего извлекали образец. Образец древесины хорошо режется и шлифуется. Древесина сосны окрашена в желтый цвет с коричневыми кодовыми кольцами. Окраска равномерно распределена по объему древесины.

Пример 7. В автоклав объемом 1 л помещали образец древесины дуба размером 50·20·120 мм и флакон, содержащий 5 мл 10 N водного аммиака. Автоклав заполняли воздухом до давления 30 атм, нагревали до 140 ^oC и выдерживали при этой температуре в течение 1 ч. Автоклав охлаждали, давление уравновешивали с атмосферным, после чего извлекали образец. Образец древесины хорошо режется и шлифуется. Древесина дуба окрашена в коричневый цвет с темными вкраплениями. Окраска равномерно распределена по объему древесины.

Пример 8. В автоклав объемом 1 л помещали образец древесины дуба, размером 25·25·50 мм и флакон, содержащий 1 г карбоната аммония. Автоклав заполняли воздухом до давления 10 атм, нагревали до 150 ^oC и выдерживали при этой температуре в течение 1 ч. Автоклав охлаждали, давление уравновешивали с атмосферным, после чего извлекали образец. Образец древесины хорошо режется и шлифуется. Древесина дуба окрашена в коричневый цвет с темными вкраплениями. Окраска равномерно распределена по объему древесины.

Пример 9. В автоклав 1 л помещали образец древесины сосны размером 25·25·50 мм. Автоклав нагревали до 140 ^oC и заполняли газообразным аммиаком до давления 5 атм. Автоклав выдерживали при этой температуре в течение 1 ч, после чего автоклав вакуумировали и заполняли воздухом до атмосферного давления. Через автоклав пропускали 30 л воздуха, нагретого до 140 ^oC в течение 1 ч. Автоклав охлаждали, после чего извлекали образец. Образец древесины хорошо режется и шлифуется. Древесина сосны окрашена в коричневый цвет с темно-коричневыми годовыми кольцами. Окраска равномерно распределена по объему древесины.

Пример 10. Образцы древесины, полученные в примере 1, и образцы необработанной древесины поместили в камеру со 100-й влажностью и температурой 37 ^oC. Суспензию спор плесени Aspargilus niger в физиологическом растворе нанесли на образцы в виде пятен размером около 10 мм и выдержали в этих условиях в течении 20 сут. При этом поверхность необработанной древесины покрывалась черным слоем плесени. На древесине, обработанной аммиаком и кислородом при повышенной температуре по способу согласно изобретению, увеличение размера пятен плесени не наблюдали. Наблюдаемое значительное снижение скорости роста плесени свидетельствует о том, что использование способа согласно изобретению приводит к повышению устойчивости древесины к действию плесени.

Формула изобретения

1. Способ обработки древесины, включающий воздействие на нее химическими средствами, содержащими аммиак, под давлением и при повышенной температуре, отличающийся тем, что химические средства используют в газообразном состоянии в виде аммиака и кислорода, которыми воздействуют при давлении выше атмосферного.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аммиак и кислород используют совместно или последовательно, при этом сначала воздействуют аммиаком.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что обработку древесины проводят при 1 30 атм и 100 180^oС в течение 10 160 мин.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве источника аммиака используют карбонат аммония.

5. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве источника аммиака используют водный раствор аммиака.

6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что в качестве источника кислорода используют воздух.