Способ получения модифицированной древесины

 

Изобретение относится к области химической обработки древесины, в частности к производству заготовок с заданными свойствами для деревообрабатывающей промышленности, преимущественно из малоценной древесины. В описываемом способе осуществляют пропитку древесины в растворе карбамида, содержащем 6-10% уротропина от массы сухого карбамида при pH раствора, равном 6,4-6,5, с последующей сушкой под давлением и температуре 90-120^oC. Технический результат заключается в получении древесины с объемным разбуханием, не превышающим 25%, и упрощении способа. 1 ил.

Изобретение относится к области химической обработки древесины, в частности к производству заготовок с заданными свойствами для деревообрабатывающей промышленности, преимущественно из малоценной древесины.

Из предшествующего уровня техники известен способ получения модифицированной древесины (авторское свидетельство СССР N 812579, кл. B 27 K 3/02, 1979), включающий обработку древесины сначала аммиаком, а затем смесью расплава борной кислоты с карбамидом (1 - 2,5 части на 1 часть борной кислоты) при температуре 130 - 150^oC с последующей термообработкой при 160 - 200^oC.

Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет получать модифицированную древесину с высокой стабильностью размеров в водной среде, низким водопоглощением и высокой торцевой твердостью.

Известен также способ получения модифицированной древесины (В.А.Шамаев. Модификация древесины. М. : Экология, 1991, с. 38-42), взятый в качестве прототипа и включающий пропитку древесины водным раствором карбамида до его содержания 10 - 15% от массы сухой древесины, с последующей сушкой под давлением, при этом температуру в процессе сушки изменяют от 90 до 120^oC, а давление ступенчато от 0,1 до 0,9 МПа.

Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет получать древесину с объемным разбуханием меньше 35%. Кроме того, при реализации известного способа требуется соблюдение сложных режимных параметров, а именно одновременно с изменением температуры сушки ступенчато изменяют давление на древесину.

В основу изобретения поставлена задача разработать способ получения модифицированной древесины, обеспечивающий получение древесины с объемным разбуханием, не превышающим 25% при одновременном упрощении процесса сушки под давлением.

Поставленная задача решена тем, что в способе получения модифицированной древесины, включающем пропитку древесины раствором карбамида до его содержания 10 - 15% от массы сухой древесины с последующей сушкой под давлением и при температуре от 90 до 120^oC, согласно изобретению пропитку древесины осуществляют в растворе карбамида, содержащем 6 - 10% уротропина от массы сухого карбамида при pH раствора, равном 6,4 - 6,5, а величину давления при сушке поддерживают на постоянном уровне.

Преимущество предложенного способа перед известными заключается в том, что пропитка древесины раствором карбамида, содержащим 6-10% уротропина от массы сухого карбамида в слабокислой среде, приводит к тому, что в процессе сушки при температуре от 90 до 120^oC уротропин реагирует с карбамидом, образуя олигомеры, которые соединяются с компонентами древесины, в результате чего уплотненная древесина приобретает формостабильность в среде с переменной влажностью.

Кислотность раствора pH 6,4 - 6,5 является оптимальной, т.к. при большей кислотности в древесине возможен процесс гидролиза, что приводит к потере прочности, а при меньшей кислотности уротропин делается инертным к карбамиду, и реакция олигомеризации не проходит количественно.

Содержание уротропина 6 - 10% от массы сухого карбамида является оптимальным, исходя из того, что концентрация менее 6% недостаточна для полного связывания, карбамида и его несвязанная часть приводит к разбуханию древесины, а концентрация более 10% является избыточной и не влияет на формостабильность древесины.

На чертеже представлен график зависимости ΔV (%) объемного разбухания древесины за 30 суток от содержания - C_ур. (%) в растворе уротропина к массе сухого карбамида.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. В 30% раствор карбамида добавляют уротропин (гексаметилентетрамин) в количестве 6-10% от массы сухого карбамида и кислоту, например соляную, до получения раствора с pH в пределах 6,4 - 6,5. Затем в полученный раствор помещают заготовки древесины, которые выдерживают в растворе до достижения содержания в них карбамида, равного 10 - 15% от массы сухой древесины. После этого заготовки извлекают из раствора помещают в установку для сушки под давлением. Процесс сушки заготовок ведут при постоянном давлении в диапазоне 0,5 - 1,2 МПа до 3 - 5% влажности при изменении температуры от 90^oC до 120^oC. В результате получают модифицированную древесину плотностью 800 - 1200 кг/м³ с объемным разбуханием 22 - 25%.

Пример 1. В 40% раствор карбамида добавляли уротропин в количестве 6% от массы сухого карбамида, перемешивали и доводили pH раствора до 6,5 путем добавления к нему соляной кислоты. В полученный раствор загружали осиновые заготовки размером 80 х 80 х 500 мм и влажностью 80%. После 40 часов выдержки заготовок в растворе, когда содержание в них карбамида составило 11% по отношению к массе сухой древесины, заготовки извлекали из раствора и помещали в установку для сушки под давлением. Процесс сушки осуществляли при постоянном давлении 1,0 МПа до влажности 4% при изменении температуры от 90^oC до 120^oC. Затем заготовки охлаждали до комнатной температуры. Плотность полученных изделий составляла 1100 кг/м³, а максимальное объемное разбухание в воде - 25%.

Пример 2. В 40% раствор карбамида добавляли уротропин в количестве 10% от массы сухого карбамида, перемешивали и доводили pH раствора до 6,4 путем добавления к нему соляной кислоты. В полученный раствор загружали заготовки из ольхи размерами 50 х 130 х 1200 мм и влажностью 88%. После 48 часов выдержки заготовок в растворе, когда содержание в них карбамида составило 15% по отношению к массе сухой древесины, заготовки извлекали и помещали в установку для сушки под давлением. Процесс сушки осуществляли под давлением 1,1 МПа до влажности 5% при изменении температуры от 90^oC до 120^oC. Затем заготовки охлаждали до комнатной температуры. Плотность полученных изделий составила 1150 кг/м³, максимальное объемное разбухание в воде - 22%.

Формула изобретения

Способ получения модифицированной древесины, включающий пропитку древесины раствором карбамида до его содержания 10 - 15% от массы сухой древесины с последующей сушкой под давлением и при температуре 90 - 120^oC, отличающийся тем, что пропитку древесины осуществляют в растворе карбамида, содержащем 6 - 10% уротропина от массы сухого карбамида при рН раствора, равном 6,4 - 6,5, а величину давления при сушке поддерживают на постоянном уровне.

РИСУНКИ

Рисунок 1