Способ обработки строительных материалов из древесины

Изобретение относится к области деревообработки. Способ обработки строительных материалов из древесины включает обработку поверхности материала защитной композицией, содержащей наполнитель и связующее. Сначала древесину подвергают принудительной сушке до заданной влажности. Затем определяют размер пор древесины и назначают степень размола частиц защитной композиции. Под давлением наносят композицию на поверхность обрабатываемого материала до полного насыщения пор древесины. В защитной композиции в качестве наполнителя используют базальт. В качестве связующего используют сапонит. При этом соблюдают следующее соотношение компонентов: базальт 60-90 вес. частей, сапонит 40-10 вес.частей. Снижается водопоглощение обрабатываемого материала, повышаются его теплоизолирующие свойства. 1 табл.

 

Изобретение относится к производству древесных строительных материалов, в частности к производству древесных строительных материалов с повышенными энергосберегающими свойствами.

Среди огромной номенклатуры строительных материалов по теплопроводности древесина находится на одном из первых мест, однако, в процессе использования древесного строительного материала в различных условиях эксплуатации и окружающей среды теплоизоляционные свойства снижаются. Это связано с пористой структурой древесины, что приводит к увеличению содержания влаги в ней. Поэтому энергоэффективность эксплуатации объектов строительства во многом определяется защищенностью их от внешнего воздействия влаги. Кроме того, вода при замерзании в поровой структуре древесных материалов увеличивается в объеме до 10%, что создает значительное избыточное давление на поверхности пор, образующееся внутреннее напряжение приводит к образованию трещин.

Существующие в настоящее время способы защиты деревянных строительных материалов от влаги основаны на использовании различных гидрофобных систем (лаки, краски, мастики и прочие). Однако такие защитные органические покрытия в условиях атмосферных воздействий недолговечны вследствие неизбежной деструкции полимеров.

Одним из эффективных путей решения данной проблемы является модификация поверхности древесного строительного материала путем создания защитной пленки из минеральных наночастиц (до 100 нм), обладающих ярко выраженной гидрофобностыо.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является техническое решение по патентному документу US 4027401 А, кл. А26В 5/04, опубл. 07.06.1977 (кол.1, стр.61 - кол.2, стр.9, фиг.1-7)(D1), где изложены устройства и процессы, применяемые для извлечение смолы и влаги из бревен, стволов деревьев, обработанной древесины и решения по их огнебиозащите. Сущность метода заключается в представлении нового процесса извлечения смолы из древесины с целью дальнейшей выдержки и просушки данной древесины за счет удаления смолы с помощью способа перепада давлений, в комбинации с предложенным также разжижением смолы, добавляя спирт, четыреххлористый углерод или ацетон с возможностью последующей обработки красками и огнебиозащитными составами.

Недостатками данного способа являются:

1) применение для разжижения смолы в процессе удаления влаги органических растворителей, которые являются экологически небезопасными химическими соединениями;

2) процесс полного извлечения смоляных веществ из древесины с помощью вакуумной сушки по предлагаемому способу является технологически сложным для реализации;

3) средства огнебиозащиты, применяемые для придания требуемых характеристик, по степени воздействия на организм человека в соответствии с классификацией вредных веществ по ГОСТ 12.1.007-76 относятся к 3-4 классам опасности;

4) извлечение смоляных веществ предложенными растворителями нарушает природный баланс структуры древесины, кроме того предложенные растворители частично извлекают и лигнин, который является каркасом построения древесной матрицы, что безусловно повлияет на деформационно-прочностные характеристики строительных материалов.

5) не отражен механизм обработки других строительных материалов из древесины.

Известен способ получения добавки для покрытий, повышающих огнестойкость [Заявка на выдачу патента РФ №2009122193, МПК С09D 5/18]. Добавка имеет основу из металлического гидроксида, например магния, при этом размер частиц гидроксида магния находится в диапазоне от 1 до 190 нм.

Недостатком этого способа является то, что носитель для промывки выбирают между растворителями или разбавителями, в зависимости от сорта древесины, которые используются в стандартных покрытиях таким способом, чтобы носитель был совместим с растворителем и разбавителем целевого покрытия, что не позволяет унифицировать технологический процесс.

Известен способ изготовления огнестойкого целлюлозного волокна [Заявка на выдачу патента РФ №95122480, МПК6 D01F 2/02]. Сущность способа заключается во введении в изготовленное невысушенное целлюлозное волокно огнестойкого вещества.

Недостатком его является сложность фиксации огнезащитного вещества.

Известен способ получения защитно-декоративного покрытия на поверхности строительных конструкций, изготовленных на основе цемента и древесного заполнителя, древесно-стружечных плит, кабелей. [Заявка на выдачу патента РФ №95104621, МПК6 В28В 19/00 1996 г.]. Сущность способа заключается в нанесении механизированной композиции, содержащей жидкое стекло плотностью 1,21 г/см3 и неорганический наполнитель с последующей сушкой покрытия.

Недостатком данного способа является образование на поверхности покрытого материала слоя слюды, обладающего механической хрупкостью.

Известен способ производства строительного бруса из модифицированной древесины, включающий нагнетание мелкоразмолотого металлического порошка в пласть пиломатериала с последующей придачей пластичности пиломатериалу путем проката ровной поверхности для подачи в матрицу, где он складывается в брус металлическими пластами друг к другу. Затем к торцам бруса подводятся токи сверхвысокой частоты (СВЧ), которые размягчают металлический порошок, и соединение модифицированных материалов происходит в матрице путем прессования, в момент которого ток СВЧ выключается, а полученный шов соединения охлаждается, и готовый брус убирается из матрицы, освобождая ее для последующего прессования бруса. [Патент РФ №2354549, МПК8 В27N 3/02].

Способ позволяет получить строительный брус с заранее заданными формами и прочностными показателями.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных выше недостатков и повышение теплоизоляционных свойств древесины.

Это достигается тем, что в поры древесного материала доставляется нанодисперсная композиция из базальта и сапонита, заполняющая весь свободный объем пор.

Способ осуществляется следующим образом. Производится принудительная сушка древесного материала до определенного уровня влагосодержания, затем определяют размер пор обрабатываемого древесного материала и производят приготовление нанодисперсной защитной композиции путем размола составляющих таким образом, чтобы частицы вещества были соразмерны величине пор древесины, и под давлением наносят защитную композицию на поверхность обрабатываемого древесного материала. Защитная композиция включает наполнитель - базальт и связующее - сапонит, в следующих пропорциях: базальт 60-90 вес. частей, сапонит 40-10 вес. частей.

Осуществить способ можно следующим образом. Деревянную строительную конструкцию помещают в горизонтальный автоклав с открывающейся крышкой, работающий под давлением выше атмосферного. В автоклаве размещаются устройства, фиксирующие строительную конструкцию. Автоклав снабжается технологическим патрубком для подачи сухой нанодисперсной композиции и создания аэровзвеси из нее пневматическими перемешивающими устройствами и контрольно-измерительными приборами для измерения и регулирования технологических параметров. Создаваемая в объеме автоклава аэровзвесь позволяет равномерно распределить на поверхности деревянной строительной конструкции защитную композицию. После оседания взвешенных частиц создается избыточное давление, за счет которого обеспечивается проникновение наночастиц защитной композиции вглубь пор и постепенное их заполнение. Весь процесс происходит циклически с периодическими испытаниями. Насыщение пор материала производится до избыточного состояния.

Соответствие размера пор древесины и размера частиц защитного состава позволяет надежно заполнить поры древесины до образования на поверхности деревянных конструкций защитной пленки. Таким образом, снижается водопоглощение обрабатываемого материала и повышаются его теплоизолирующие свойства.

Примеры реализации изобретения, подтверждающие возможность достижения указанного технического результата, представлены в таблице 1 (примеры 1-32). При этом варьируется как порода обрабатываемой древесины, так и состав защитной композиции.

Таблица 1
Условия и результаты обработки древесины
№ примера Древесный материал Размер пор, мкм Состав защитной композиции (базальт/ сапонит), вес. частей Размер частиц исходного материала, мкм Степень размола Средний размер частиц защитной композиции после диспергирования, мкм Результаты экспериментов
Водопо-глощение, % Теплопроводность, Вт/(м*К)
При исходной влажности При максимальном водопоглощении
1 Лиственница 11-31 - - - - 25 0,19 0,23
2 Лиственница 11-31 40/60 100 20 4-6 22 0,20 0,23
3 Лиственница 11-31 50/50 100 20 4-6 20 0,20 0,23
4 Лиственница 11-31 60/40 100 20 4-6 9 0,20 0,20
5 Лиственница 11-31 70/30 100 20 4-6 9 0,19 0,19
6 Лиственница 11-31 80/20 100 20 4-6 7 0,19 0,19
7 Лиственница 11-31 90/10 100 20 4-6 6 0,20 0,20
8 Лиственница 11-31 95/5 100 20 4-6 15 0,19 0,23
9 Береза 15-35 - - - - 27 0,13 0,15
10 Береза 15-35 40/60 100 15 5-8 25 0,13 0,15
11 Береза 15-35 50/50 100 15 5-8 23 0,14 0,15
12 Береза 15-35 60/40 100 15 5-8 12 0,13 0,13
13 Береза 15-35 70/30 100 15 5-8 10 0,12 0,12
14 Береза 15-35 80/20 100 15 5-8 12 0,13 0,13
15 Береза 15-35 90/10 100 15 5-8 11 0,12 0,12
16 Береза 15-35 95/5 100 15 5-8 18 0,13 0,15
17 Ель 8-15 - - . - 21 0,11 0,13
18 Ель 8-15 40/60 100 25 3-5 19 0,11 0,13
19 Ель 8-15 50/50 100 25 3-5 16 0,11 0,13
20 Ель 8-15 60/40 100 25 3-5 8 0,10 0,10
21 Ель 8-15 70/30 100 25 3-5 8 0,11 0,11
22 Ель 8-15 80/20 100 25 3-5 7 0,11 0,11
23 Ель 8-15 90/10 100 25 3-5 6 0,12 0,12
24 Ель 8-15 95/5 100 25 3-5 14 0,11 0,13
25 Сосна 7,5-10 - - - - 19 0,15 0,18
26 Сосна 7,5-10 40/60 100 30 2-5 17 0,16 0,18
27 Сосна 7,5-10 50/50 100 30 2-5 16 0,15 0,18
28 Сосна 7,5-10 60/40 100 30 2-5 8 0,15 0,15
29 Сосна 7,5-10 70/30 100 30 2-5 9 0,16 0,16
30 Сосна 7,5-10 80/20 100 30 2-5 7 0,15 0,15
31 Сосна 7,5-10 90/10 100 30 2-5 7 0,16 0,16
32 Сосна 7,5-10 95/5 100 30 2-5 13 0,16 0,18

Приведенные примеры реализации изобретения 1-32 подтверждают, что оптимальный состав защитной композиции включает наполнитель - базальт и связующее - сапонит, в следующих пропорциях: базальт 60-90 вес. частей, сапонит 40-10 вес. частей.

Способ обработки строительных материалов из древесины, включающий обработку поверхности материала защитной композицией, содержащей наполнитель и связующее, отличающийся тем, что сначала древесину подвергают принудительной сушке до заданной влажности, затем определяют размер пор древесины и назначают степень размола частиц защитной композиции и под давлением наносят ее на поверхность обрабатываемого материала до полного насыщения пор древесины, при этом в защитной композиции в качестве наполнителя используют базальт, а в качестве связующего - сапонит при соотношении компонентов базальт 60-90 вес.ч., сапонит 40-10 вес.ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии промышленного изготовления мореной древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной и других отраслях промышленности при изготовлении и реставрации изделий из труднопропитываемых пород древесины.

Изобретение относится к способу обработки древесины, в частности к способу получения модифицированной древесины. .

Изобретение относится к области деревообработки, в частности к получению модифицированной прессованной древесины, насыщенной металлами и металлосодержащими веществами и используемой в машиностроении, строительстве, мебельной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к строительной индустрии и деревообрабатывающей промышленности, в частности к сушильно-пропиточному оборудованию, предназначенному различными вакуумно-импульсными способами удалять влагу из древесины и пропитывать ее защитными средствами.
Изобретение относится к области деревообработки, в частности к способам защиты изделий из древесины, и может быть использовано в мебельной промышленности и строительстве.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при получении заготовок древесины с различными заранее заданными свойствами.

Изобретение относится к изготовлению изделий из консервированной антисептированной древесины: свай, железнодорожной шпалы. .
Изобретение относится к химической обработке древесины, в частности к производству заготовок для деревообрабатывающей промышленности из малоценной древесины. .

Изобретение относится к деревообработке, а именно к технологии подготовки пиломатериалов, преимущественно бруса и толстых досок (толщиной до 100 мм) перед их сушкой. .

Изобретение относится к ускоренной сушке различных пород и поперечных сечений древесины с помощью оборудования, обеспечивающего влагоперенос посредством воздействия относительно высоких температур, влагосодержания и знакопеременного давления. Способ сушки древесины в изолированной от атмосферы камере включает нагрев агента сушки при помощи калориферов, соединенных в верхней части обечайки по параллельной схеме с магистральными трубопроводами, средства нагрева и циркуляции жидкого высокотемпературного теплоносителя, реверсивные вентиляторы и делители потока, обеспечивающие движение и раздачу агента сушки по штабелю через каналы-диффузоры, каждый из которых симметричен рядам прокладок штабеля, выравнивание влажности по сечению древесины системой увлажнения с последующей выдержкой по времени, удаление агента сушки из камеры в средство конденсации и регулирование техпроцесса средствами контроля по давлению, температуре и влажности. Новым в предлагаемом решении является то, что осуществляют температурную обработку древесины горячей оборотной водой до достижения среднеобъемной температуры 35-45°С, что размягчает ее, выравнивает влажность и быстро размораживает в зимнее время, заполняя камеру до верхнего уровня штабеля посредством дополнительно введенного трубопроводного контура, выполненного с возможностью возврата воды обратно или передачи в следующую камеру, и продолжают процесс нагрева паровоздушным агентом сушки до температуры выпаривания в пределах от 100 до 120°С, удерживая давление до 1000 мм рт.ст., при этом удаление паровоздушного агента сушки и влаги из древесины проводят в зависимости от древесины постоянным или периодическим вакуумным импульсом с последующим вакуумированием вакуум-насосом до достижения в камере сушки давления в пределах от 100 до 150 мм рт.ст. Сушка выпариванием при знакопеременных давлениях от 1000 до 100 мм рт.ст. с использованием постоянных или периодических вакуумных импульсов значительно ускоряет скорость испарения влаги и обеспечивает бездефектную сушку при несущественном изменении прочности на изгиб, растяжение и сжатие. 4 ил.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к переработке древесины. В герметичной емкости пропитывают древесные заготовки модифицирующим раствором, сушат и проводят термообработку. Прогревание и уплотнение заготовок осуществляют нагреваемыми до 200°С средствами нагревания. Прессование осуществляют объемными элементами в виде термокомпрессионного вкладыша, который обеспечивает в зависимости от температуры нагревания плавное увеличение усилия прессования от 0 до 30 МПа. Прогрев и деформирование исходной древесины начинают со стадии пропитки. Устройство содержит герметичный корпус (1) автоклава, который снабжен средствами для создания вакуума и подачи раствора модификатора. В корпусе автоклава помещена тележка (6), на которой слои древесных заготовок (7) разделены нагревательно-прессующим средством, состоящим из нагревающего средства (2), прессовых пластин (4) и объемных элементов в виде эластичного термокомпрессионного вкладыша (3). Верхняя ограничивающая плита (5) может быть закреплена как на корпусе автоклава, так и на опорных стойках тележки. Средство нагрева состоит из нагревающей плиты с установленными на ней нагревательными элементами. Средства нагрева и прессования послойно установлены по высоте штабеля модифицируемой древесины. Термокомпрессионные вкладышы из ортогонально армированного эластичного материала с высоким коэффициентом линейного термического расширения установлены по обеим сторонам нагревающей плиты. Подвижные прижимные пластины закреплены на термокомпрессионных вкладышах сверху и снизу. Повышается качество получаемой модифицированной древесины и упрощается конструкция устройства. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к деревообработке, а именно к деревянному домостроению, и может быть использовано при изготовлении домов из круглых, в том числе оцилиндрованных лесоматериалов. Способ сушки круглых лесоматериалов включает конвективную камерную сушку, причем перед сушкой древесину подвергают автоклавной пропитке 16-18% водным раствором смеси веществ нитрата аммония и карбамида или нитрата аммония и нитрата кальция, взятых в соотношении 1:1, а сушку проводят до достижения древесиной равновесной влажности с учетом условий будущей эксплуатации. Способ позволяет исключить появление трещин усушки, улучшить внешний вид, обеспечить стабильные размеры древесины в процессе эксплуатации, тем самым увеличить сроки службы круглых лесоматериалов. 2 ил., 3 табл.
Наверх