Древесина, пропитанная фурановым полимером
Описана пропитанная фурановым полимером древесина, полученная посредством пропитывания древесины смесью на основе полимеризуемого мономера фурфурилового спирта, содержащей, по меньшей мере, воду, фурфуриловый спирт, стабилизатор и инициатор, при этом стабилизатор выбран из карбоната натрия, бикарбоната натрия, цитрата натрия, фосфатов и водорастворимых производных лигнина, таких как кальциевые и аммониевые соли лигносульфоновых кислот, причем смесь дополнительно содержит инициатор, выбранный из малеинового ангидрида, фталевого ангидрида, малеиновой кислоты, яблочной кислоты, фталевой кислоты, бензойной кислоты, малоновой кислоты, аскорбиновой кислоты, борной кислоты, лимонной кислоты, хлорида цинка, хлорида алюминия, других циклических органических ангидридов и кислот и их комбинаций, и имеет рН от 2,5 до 4,0. Описан также способ получения древесины, пропитанной фурановым полимером, путем пропитывания древесины смесью на основе полимеризуемого мономера фурфурилового спирта с последующим отверждением при различных температурных режимах. Предложенная древесина имеет высокую стабильность размеров в условиях меняющейся влажности, повышенную стойкость к гниению. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Описанное в настоящем документе изобретение относится к пропитанной фурановым полимером древесине, которая однородна по цвету и плотности во всей обработанной зоне. Для получения такого материала исходную древесную заготовку пропитывают смесью на основе полимеризуемого мономера фурфурилового спирта, причем указанная смесь содержит, по меньшей мере, воду, фурфуриловый спирт, стабилизатор и, по меньшей мере, один инициатор. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления древесины, пропитанной фураном, и к ее применению.
Уровень техники
Фурфуриловый спирт в кислой среде полимеризуется (превращается в смолу). Реакцию полимеризации инициирует кислота. Сильные кислоты вызывают бурную полимеризацию, которая вследствие своей интенсивности широкого применения не находит. Однако указанную реакцию можно регулировать, применяя слабые, например, органические, кислоты. Было показано, что в том случае, когда в качестве пропитывающего вещества для пористых материалов типа древесины желательно применить фурфуриловый спирт, важно выбрать слабую кислоту, не отделяющуюся от указанного спирта при его продвижении в объем пористой среды. Полезно также, чтобы эта слабая кислота по отношению к древесине обладала химическим сродством. Такая неотделяющаяся смесь, характеризующаяся повышенным сродством по отношению к древесине, описана в международной заявке WO 02/30638.
Для некоторых применений желательно пропитывать пористые материалы типа древесины фурфуриловым спиртом, менее инициированным, чем это описано в WO 02/30638. Оказалось, что в древесине уменьшенные концентрации полимеризованного фурфурилового спирта (такой полимер именуют также фурановым полимером или фурановой смолой) тем не менее обеспечивают полезные свойства при низкой стоимости и незначительном изменении внешнего вида. Древесина, изготовленная согласно WO 02/30638, имеет очень темную окраску. При меньших концентрациях возможны цвета от светло-желтого до темно-коричневого.
Способ регулирования концентрации фуранового полимера в пористом материале заключается в применении жидкого носителя инициированного фурфурилового спирта. Носитель и фурфуриловый спирт совместно впитываются в пористый материал. После пропитывания носитель из пористого материала удаляют, а инициированный спирт остается в заданных зонах в объеме материала. Полимеризация инициированного фурфурилового спирта может происходить до выделения инертного носителя, в процессе такого выделения или после него. Древесина и древесные материалы являются главными объектами для применения рассмотренного изобретения, однако такому же пропитыванию можно подвергнуть и другие пористые вещества, включая кирпич, портландцементный бетон или камень.
Вода относится к недорогим соединениям, благоприятным для окружающей среды. Поскольку фурфуриловый спирт растворим в воде, ее можно применять в качестве носителя для разбавленного неинициированного фурфурилового спирта, однако в этом случае спирт полимеризоваться практически не будет.
При смешивании инициатора, представляющего собой органическую кислоту, с фурфуриловым спиртом формируется сложный эфир. Он обладает ограниченной растворимостью в воде, т.е. образуется смесь двух фаз. При взбалтывании формируются эмульсии. В более раннем исследовании подобной смеси предполагалось, что эмульсия не будет хорошо проникать в древесину. Поэтому были проведены эксперименты, целью которых было превращение смеси в единую фазу. Указанные эксперименты показали, что к образованию стабилизированной однофазной смеси катализированного фурфурилового спирта и воды приводило добавление определенных химических препаратов. Такой подход описан в международной заявке WO 02/060660. Из полезных в этом плане стабилизирующих химических препаратов первыми были выявлены бура (декагидрат тетрабората натрия) и натриевые соли лигносульфоновых кислот.
В отсутствие стабилизатора полимеризация фурфурилового спирта, содержащего в качестве инициатора органическую кислоту и затем смешанного с водой, будет происходить медленно. Такая медленная реакция полимеризации производит ускоряющую ее кислоту. Этот процесс ограничивает полезное время действия смеси. Дальнейшая работа с указанными смесями показала, что главная функция стабилизатора заключается в том, чтобы кислотность смеси не увеличивалась, а оставалась стабильной. Тем самым полезное время действия смеси продлевается. Это последующее исследование показало также, что существует очень много химических препаратов, которые могут выполнять функцию стабилизатора. В этой большой группе возможных претендентов примененные первыми буру и натриевые соли лигносульфоновых кислот следует рассматривать только как примеры указанных соединений.
В следующем исследовании древесину пропитывали эмульсией инициированного фурфурилового спирта в воде, причем эмульсия не содержала стабилизаторов. В расчете на воду концентрации малеинового ангидрида и фурфурилового спирта составляли соответственно 1% и 12%. После энергичного перемешивания формировалась мутная смесь, которая хорошо пропитывала древесину и после нагрева полимеризовалась в ее внутреннем объеме. Другие концентрации также образовывали пригодные смеси. Таким образом, для определенных применений и процессов, касающихся древесины, применять стабилизаторы в смеси инициированного фурфурилового спирта и воды нет необходимости.
Дальнейшие исследования показали, что последовательность смешивания инициатора, фурфурилового спирта и воды не является важным фактором. Одна и та же двухфазная смесь образовывалась независимо от того, добавляли ли инициатор в воду с последующим введением фурфурилового спирта или фурфуриловый спирт добавлялся в воду до введения инициатора.
Для приготовления стабилизированной смеси важным параметром оказались значения рН. Правильно выбранный интервал рН обеспечивал длительный срок хранения смешанного раствора, создавая при этом повышение уровня кислотности, достаточное для инициирования полимеризации во время нагрева. Однако при приготовлении указанной смеси существенным фактором может оказаться последовательность смешивания. На кислотность фурфурилового спирта может повлиять дозировка, а также время и условия хранения. Поэтому хорошим подходом к получению однородных, стабильно функционирующих смесей является смешивание фурфурилового спирта с водой на первом этапе с последующим добавлением правильно выбранных количеств кислотного инициатора и стабилизатора, выполняющего буферные функции для заданного значения рН.
В отсутствие буферных стабилизаторов пригодные эмульсии инициированного фурфурилового спирта в воде обычно имеют рН около 2,3, понижающийся до 1,4 при отверждающем нагреве.
Стабилизаторы поддерживали уровень рН пригодных обрабатывающих смесей до завершения пропитки древесины. Затем рН понижался (среда делалась более кислой), ускоряя тем самым отверждение. Стабилизированные смеси, хранившиеся в хороших условиях, обычно имели рН, составляющий 3,5-4,0. При нагревании с целью инициирования полимеризации значение рН понижалось до 2,5-2,8.
Раскрытие изобретения
Одна из задач, на решение которых направлено изобретение, состоит в получении древесины, пропитанной фурановым полимером, посредством изменения состава стенки клеток древесины с помощью того же химического мономера, который описан в WO 02/30638, но с применением меньших количеств химического препарата.
Другой задачей изобретения является обеспечение равномерного распределения химических препаратов в древесине, пропитанной фурановым полимером. Этот эффект достигается за счет применения воды в качестве разбавителя, благоприятного как для окружающей среды, так и для производственного процесса, а также обеспечивающего однородное, контролируемое удерживание небольшого количества активного химического препарата в обработанной зоне древесины.
Еще одна задача, на решение которой направлено изобретение, сводится к получению древесины, пропитанной фурановым полимером, которая имеет улучшенные свойства, в частности, с точки зрения стабильности размеров и стойкости к гниению и атмосферным воздействиям.
Согласно настоящему изобретению указанные, а также другие задачи решаются посредством продукта, способа и вариантов их применения, как это изложено в формуле изобретения.
В одном из аспектов настоящее изобретение соответствует пропитанной фурановым полимером древесине, получаемой посредством пропитывания смесью на основе полимеризуемого мономера фурфурилового спирта. Эта смесь содержит, по меньшей мере, воду, фурфуриловый спирт, инициатор и стабилизатор, выбранный из водорастворимых производных лигнина и их комбинаций. Данное изобретение характеризуется, во-первых, применением стабилизатора, выбранного из карбоната натрия, бикарбоната натрия, цитрата натрия, фосфатов и водорастворимых производных лигнина, таких как кальциевые и аммониевые соли лигносульфоновых кислот, и, во-вторых, использованием инициатора, выбранного из малеинового ангидрида, фталевого ангидрида, малеиновой кислоты, яблочной кислоты, фталевой кислоты, бензойной кислоты, малоновой кислоты, аскорбиновой кислоты, борной кислоты, лимонной кислоты, хлорида цинка, хлорида алюминия, других циклических органических ангидридов и кислот, а также их комбинаций.
Для получения приемлемого срока годности при хранении и оптимальных условий полимеризуемости значение рН указанной смеси на основе фурфурилового спирта должно находиться в интервале от 2,5 до 4.
Следует отметить, что стабилизатор можно применять как сам по себе, так и в комбинации, по меньшей мере, с другим стабилизатором. Это замечание относится и к указанному инициатору.
В другом аспекте изобретение соответствует способу изготовления древесины, пропитанной фурановым полимером. Данную древесину получают посредством пропитывания смесью на основе полимеризуемого мономера фурфурилового спирта. Эта смесь содержит, по меньшей мере, воду, фурфуриловый спирт, инициатор и стабилизатор, выбранный из водорастворимых производных лигнина и их комбинаций. Данное изобретение характеризуется тем, что используют, во-первых, стабилизатор, выбранный из карбоната натрия, бикарбоната натрия, цитрата натрия, фосфатов и водорастворимых производных лигнина, таких как кальциевые и аммониевые соли лигносульфоновых кислот, и, во-вторых, инициатор, выбранный из малеинового ангидрида, фталевого ангидрида, малеиновой кислоты, яблочной кислоты, фталевой кислоты, бензойной кислоты, малоновой кислоты, аскорбиновой кислоты, борной кислоты, лимонной кислоты, хлорида цинка, хлорида алюминия, других циклических органических ангидридов и кислот, а также их комбинаций. За пропиткой следует этап отверждения.
Возможны самые различные применения древесины, пропитанной фурановым полимером. Однако предпочтительно ее использование в качестве конструктивных элементов зданий (облицовка, карниз, наружная обшивка, наружные подоконники и пороги, рамы, столярные изделия), корабельных деталей (поручни, обшивка, настил палубы), прибрежных сооружений и устройств (доки, пирсы, ловушки для омаров, опоры плотин), объектов, находящихся на открытом воздухе (мебель, настилы, ограды и лестницы, пешеходные дорожки, тротуары, оборудование для игровых площадок), деталей мостов (балки, перила, настил), железнодорожных спальных вагонов, жалюзи башенных охладителей, опор коммуникаций, тяжелых пиломатериалов, почтовых ящиков, столбов, автодорожных объектов (стойки и панели дорожного ограждения, указательные стойки, осветительные столбы), настилов полов и контейнеров (цистерны, бадьи, черпаки).
Двумя ключевыми признаками изобретения являются: 1) использование воды в качестве разбавителя катализированного мономера фурфурилового спирта и 2) использование стабилизаторов, позволяющих инициированному мономеру стать водорастворимым и оставаться стабильным при хранении.
Если при смешивании ограничиться только признаком 1), образуется эмульсия с ограниченным сроком годности при хранении. Она может впитываться в древесину и отверждаться только в случае применения в пределах нескольких дней. При более длительном хранении катализированный фурфуриловый спирт полимеризуется до такого уровня, который делает смесь бесполезной для пропитывания древесины. Использование признака 2) приводит к получению смеси, стабильной при хранении в течение нескольких месяцев.
Сродство по отношению к древесине у инициаторов примерно такое же, как и у фурфурилового спирта. К тому же они связываются со спиртом химическим образом. Поэтому инициаторы проникают в древесину, сохраняясь в растворе по всей глубине его проникания. В любой точке проникания раствор сохраняет способность к полимеризации. Инициаторы выбирают из любых водорастворимых органических соединений, содержащих ангидрид, а также из кислот, в том числе из малеиновой, яблочной, фталевой, лимонной и бензойной кислот. Однако в предпочтительном варианте можно применить соединение, выбранное из малеинового ангидрида, фталевого ангидрида и их комбинации, при этом более предпочтителен малеиновый или фталевый ангидрид, использованный сам по себе. Стабилизатором в добавление к упомянутым выше веществам могут быть также бура и натриевые соли лигносульфоновых кислот. Чтобы приготовить обрабатывающую смесь с долгосрочной стабильностью согласно признаку 2), в воде растворяют, по меньшей мере, один из инициаторов, предпочтительно только один из них, и один или два стабилизатора. Затем добавляют фурфуриловый спирт, формируя смесь, которая при комнатной температуре имеет срок годности, равный нескольким месяцам. В порядке альтернативы фурфуриловый спирт можно растворить в воде и после этого добавить стабилизатор (стабилизаторы) и инициатор.
Если требуется ограниченное поверхностное пропитывание или проникание в текстуру на торце, можно применять нанесение кистью, прокатку валиком, распыление или смачивание с использованием пропитывающей смеси.
Для легко пропитываемых пород древесины, в случае, когда нет необходимости в проникании на большую глубину, можно ограничиться только вакуумной обработкой. Для обеспечения глубокого и равномерного проникания имеются три варианта: а) только давление (1×105-10×105 Па), б) вакуум с последующим давлением (процесс антисептирования древесины под давлением с предварительным вакуумированием) и в) атмосферное или низкое (1×105 Па) давление с последующим его увеличением и далее в заключение вакуум (процесс пропитывания древесины под давлением без предварительного вакуумирования, так называемый способ ограниченного поглощения).
Для пород древесины с плохой проникающей способностью, таких как ель, можно применить способ осциллирующего давления.
Продолжительности всех трех процессов зависят от многих факторов, включая мощность оборудования, размер древесины, породы древесины и требуемое проникание.
Применяемый обычно способ пропитывания (процесс антисептирования древесины под давлением с предварительным вакуумированием) согласно настоящему изобретению осуществляется в следующей последовательности:
1) загрузка емкости древесиной и фиксирующим грузом, предотвращающим всплывание древесины,
2) закрывание загрузочного люка и создание надлежащего низкого (неполного) вакуума,
3) заполнение емкости обрабатывающей смесью, сопровождаемое поддерживанием вакуума,
4) приложение давления к погруженной древесине, при этом давление повышается до 5×105-10×105 Па в зависимости от пород древесины и других факторов,
5) после выдержки под давлением в течение достаточного времени понижение давления до 2×105 Па или 3×105 Па и вытеснение обрабатывающей текучей среды остающимся давлением,
6) полный сброс давления, открывание загрузочного люка и перемещение обработанной древесины на участок отверждения.
Для зоны, подлежащей обработке, содержание влаги (СВ) в древесине должно быть ниже точки насыщения волокон (СВ приблизительно 30%). Чем меньше содержание влаги, тем большее количество химического препарата может быть впитано. Если требуется конкретное запланированное количество указанного вещества, необходимо учесть содержание влаги в древесине, а также количество впитавшейся смеси и соответствующим образом отрегулировать концентрацию обрабатывающего химического препарата.
Осуществление изобретения
Следующие далее примеры представлены для дополнительной иллюстрации изобретения, причем их не следует рассматривать как вносящие какие-либо ограничения в объем изобретения (см. табл.1).
Концентрации обрабатывающих смесей, успешно прошедших проверку, в пересчете на массу воды:
| Таблица 1 | |||
| Стабилизатор (стабилизаторы) | Стабилизатор (стабилизаторы), % | Инициатор (малеиновый ангидрид), % | Фурфуриловый спирт, % |
| Бура + лигнин | 8,5 | 2,3 | 30 |
| Бура + лигнин | 5,5 | 3 | 12 |
| Бура + лигнин | 5,5 | 2 | 8 |
| Бура + лигнин | 5,5 | 2 | 16 |
| Бура + лигнин | 5,5 | 2 | 24 |
| Бура + лигнин | 5,5 | 2 | 32 |
| Бура + лигнин | 5,5 | 2 | 40 |
| Лигнин | 3 | 0,5 | 12 |
| Бикарбонат натрия + лигнин | 4 | 2 | 12 |
| Бикарбонат натрия + лигнин | 4,75 | 2 | 12 |
| Бикарбонат натрия + лигнин | 4 | 1,8 | 12 |
| Карбонат натрия | 0,2 | 0,4 | 12 |
| Карбонат натрия | 0,5 | 1 | 12 |
| Карбонат натрия | 1 | 2 | 12 |
| Карбонат натрия | 1,75 | 3,5 | 12 |
В зависимости от желаемого наполнения продукта полимером и требуемых свойств материала можно применять любые концентрации фурфурилового спирта в воде (в пересчете на раствор от приблизительно 5% до почти 100%) с соответствующими количествами инициатора и буферного вещества. При уровне ниже приблизительно 5% в древесине образуется слишком мало полимера, чтобы изменить свойства полезным образом, а при приближении к 100% свойства становятся очень похожими на свойства полимера, описанного в WO 02/30638. Однако низкие концентрации могут быть полезны в случае удерживания обычно выщелачиваемых пропиточных составов, таких как составы на основе бора и меди.
Операцию смешивания обычно начинают, нагревая воду до примерно 40°С. Это создает благоприятные условия для добавления стабилизатора/стабилизаторов (в случае их применения) и малеинового или фталевого ангидрида. После полного растворения этих твердых добавок в воде раствор охлаждают до 20°С, а затем добавляют с перемешиванием фурфуриловый спирт. Полученный продукт хранят при температуре 15-20°С. В порядке альтернативы фурфуриловый спирт можно добавить к воде, а потом ввести другие ингредиенты. Однако при повышенной температуре провести эту операцию практически невозможно, т.к. в смеси может произойти полимеризация. В связи с этим указанный вариант требует более длительного времени для растворения твердых компонентов, поскольку его необходимо проводить при комнатной температуре или в еще более холодных условиях.
Отверждение может происходить в интервале температур от приблизительно 25°С до приблизительно 140°С. Предпочтительным интервалом является интервал температур от 70°С до 140°С. Пониженные температуры (ниже примерно 40°С) требуют долгого времени отверждения (дни или недели). В интервале от приблизительно 70°С до приблизительно 100°С время отверждения составляет часы. Выше 100°С длительность отверждения даже короче, но при этом необходимо регулировать влажностные условия, т.к. в противном случае быстрое высушивание может стать причиной растрескивания или расщепления древесины.
Согласно настоящему изобретению отверждение паром или горячим влажным воздухом в температурном интервале приблизительно 70-100°С является эффективным при использовании фиксированной температуры, лежащей в этом интервале. Кроме того, в процессе отверждения и сушки температуру можно увеличить. По существу, указанные температуры соответствуют обычным значениям для сушки в печи. К хорошим результатам приводят также отверждение и сушка в горячем масле с температурами от 80°С до 120°С как при фиксированной температуре в этом интервале, так и при увеличении ее внутри указанного интервала по мере протекания процессов отверждения и сушки. Так же положительно можно оценить отверждение и сушку в режиме контролируемой влажности с фиксированной или увеличивающейся температурой в интервале 100-120°С. Эти значения соответствуют сушке при повышенной температуре печи. При применении заданного соотношения фурфуриловый спирт/инициатор фурфуриловый спирт будет легко отверждаться при этих температурах. Для материала толщиной 10-20 мм процесс отверждения будет протекать за два или три часа, однако сушка до конечного уровня содержания влаги занимает больше времени.
Исходным материалом является древесный материал. Обычно это пиломатериал, в том числе доска (толстый пиломатериал), но возможны также и древесные композиты, такие как плита с ориентированными волокнами и древесностружечная плита. Можно применять древесные материалы любых размеров.
С точки зрения однородности пропитывания и длительности интервалов времени обработки важным параметром является длина древесных материалов, т.к. обрабатывающая смесь перемещается по длине очень быстро, а поперек волокон (перпендикулярно продольной оси) очень медленно. В случае древесины, обладающей хорошей проницаемостью, такой как бук или береза, однородность обработки определяется тем, насколько удовлетворительно пропитывающая смесь движется от пор к волокнам и сохраняет однородность при своем перемещении по длине. После завершения пропитывания такой древесины сформированный посредством указанного способа древесный материал имеет однородные свойства по всему объему. Постоянны по всему объему цвет, механические свойства, а также стойкость к влаге, атмосферным воздействиям и разложению. Различные породы древесины и даже различные плиты из одних и тех же пород из-за различий в проницаемости могут пропитываться по-разному. Причина этого явления лежит в природе древесины. Для сортов древесины, обладающих низкой проницаемостью, пропитывание вдоль волокон протекает медленно и главное направление пропитывания может быть ориентировано поперек волокон. В этом случае обрабатывающая смесь и приобретаемые свойства остаются однородными в пределах глубины проникания.
В результате различный древесный материал, в том числе дешевые модификации и отходы можно использовать для производства ценных материалов из древесины, имитирующих, например, тиковое дерево, красное дерево и др., а также для придания указанным материалам новых свойств, таких как стойкость к влаге и атмосферным воздействиям, и простые и пониженные требования по уходу в процессе эксплуатации.
Для выбора комбинаций, которые могли бы привести к получению водорастворимой отверждаемой смеси с практичным сроком годности при хранении, были проведены пробные испытания различных типов и количеств инициатора и стабилизаторов. После многих опытов некоторые вопросы удалось прояснить:
1. Из всех испытанных инициаторов полимеризации лучшим оказался малеиновый ангидрид. Желательным компонентом указанный ангидрид является также и потому, что, по всей вероятности, по отношению к древесине он выполняет функцию связывающего агента.
2. Стабилизаторы способствовали сохранению однородности смеси в течение более длительного периода времени. В противном случае она разделялась на компоненты, один из которых частично оседал на дне. Чтобы сделать смесь пригодной в отсутствие стабилизаторов, требовалось энергичное взбалтывание, формирующее эмульсию. Такая эмульсия имела срок годности, ограниченный моментом, когда полимеризация делала ее непригодной для пропитывания.
3. Для формирования однородной стабильной смеси, которая далее могла бы полимеризоваться внутри древесины, требуется, чтобы значение рН смеси со стабилизатором (стабилизаторами) лежало в умеренно кислом интервале.
4. При нагреве смеси рН понижался (среда становилась более кислой), инициируя отверждение.
В качестве стабилизаторов испытывались сурфактанты (омыляющие вещества и детергенты) и буферные соединения. К получению гомогенных смесей, хорошо проникающих в древесину, приводило использование буры. Оказалось, что смеси, содержащие буру и на 30% состоящие из фурфурилового спирта, после хранения больше года при комнатной температуре все еще сохраняли свою пригодность. Дальнейшее исследование установило, что хорошо проявляют себя также и другие стабилизаторы, такие как стиральная сода (карбонат натрия) и пищевая сода (бикарбонат натрия). Эти стабилизаторы поддерживают обрабатывающую смесь при постоянном уровне рН (они оказывают на смесь буферное воздействие) до тех пор, пока древесина не пропитается. Затем рН уменьшался (среда становилась более кислой), инициируя полимеризацию. Буферные смеси при правильном хранении обычно имели значение рН между 3,5 и 4,0. При нагреве, имеющем место в процессе отверждения, рН уменьшался до значений в интервале 2,5-2,8 и происходила полимеризация. Хороший срок годности при хранении показали буферные смеси на основе бикарбоната натрия. Использование карбоната натрия в качестве буферного соединения также приводит к получению работоспособной смеси, причем даже при меньших концентрациях, чем в случае буры или бикарбоната натрия. Было показано, что функцию стабилизатора выполняют и производные лигнина, примененные сами по себе. Однако лигнин может стать причиной менее однородного пропитывания.
Катализированные эмульсии, не использующие буферных стабилизаторов, обычно составлялись таким образом, чтобы величина их рН лежала около 2,3, понижаясь до 1,4 при отверждающем нагреве.
Было показано, что защиту древесины от влаги и гниения обеспечивают смеси с концентрацией фурфурилового спирта приблизительно 8-90% в расчете на воду (9-90% в расчете на раствор), причем преимущество в этом плане имеют более высокие концентрации. Однако пониженные концентрации также улучшают свойства материала, делая их более привлекательными для применений, при которых необработанная древесина портится. Особый интерес такие пониженные концентрации представляют вследствие низкой стоимости и светлой окраски. Вместе с тем, представляется практичным и полезным обеспечить защиту полного интервала концентраций предложенной смеси на основе воды, соответствующий следующим граничным значениям процентного содержания (в расчете на раствор):
| Таблица 2 | |||||
| Фурфуриловый спирт | Инициатор | Стабилизатор | |||
| Нижнее | Верхнее | Нижнее | Верхнее | Нижнее | Верхнее |
| 2 | 90 | 2 | 5 | 0,5 | 10 |
1. Пропитанная фурановым полимером древесина, полученная посредством пропитывания древесины смесью на основе полимеризуемого мономера фурфурилового спирта, содержащей, по меньшей мере, воду, фурфуриловый спирт, стабилизатор и инициатор, при этом стабилизатор выбран из карбоната натрия, бикарбоната натрия, цитрата натрия, фосфатов и водорастворимых производных лигнина, таких как кальциевые и аммониевые соли лигносульфоновых кислот, причем смесь дополнительно содержит инициатор, выбранный из малеинового ангидрида, фталевого ангидрида, малеиновой кислоты, яблочной кислоты, фталевой кислоты, бензойной кислоты, малоновой кислоты, аскорбиновой кислоты, борной кислоты, лимонной кислоты, хлорида цинка, хлорида алюминия, других циклических органических ангидридов и кислот и их комбинаций, и имеет рН от 2,5 до 4,0.
2. Способ получения древесины, пропитанной фурановым полимером, путем пропитывания древесины смесью на основе полимеризуемого мономера фурфурилового спирта, содержащей, по меньшей мере, воду, фурфуриловый спирт, стабилизатор и инициатор, причем используют стабилизатор, выбранный из карбоната натрия, бикарбоната натрия, цитрата натрия, фосфатов и водорастворимых производных лигнина, таких как кальциевые и аммониевые соли лигносульфоновых кислот, и инициатор, выбранный из малеинового ангидрида, фталевого ангидрида, малеиновой кислоты, яблочной кислоты, фталевой кислоты, бензойной кислоты, малоновой кислоты, аскорбиновой кислоты, борной кислоты, лимонной кислоты, хлорида цинка, хлорида алюминия, других циклических органических ангидридов и кислот и их комбинаций, с последующим этапом отверждения.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что отверждение проводят при комнатной температуре в течение нескольких дней или недель.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что отверждение проводят при температуре 70-140°С.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что отверждение проводят сушкой в печи с применением нормальных температурных режимов для сушки необработанного сырого пиломатериала таких же размеров и породы, что и у пропитанного материала, с температурами в начале отверждения приблизительно 45°С и в конце приблизительно 90°С, с конечным этапом дополнительной термообработки при температуре 100-140°С для материала с максимальными твердостью и степенью высушивания.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что отверждение и сушку проводят с применением высокотемпературных режимов печи в температурном интервале 80-120°С с конечным этапом дополнительного отверждения при температуре 120-140°С для материала с максимальными твердостью и степенью высушивания.
7. Способ по п.2, отличающийся тем, что отверждение проводят погружением обработанного материала в горячее масло при температуре 80-120°С, причем температуру выбирают фиксированной или увеличивают по мере протекания отверждения и сушки, начиная от нижней части указанного интервала.
