Способ получения защитно-декоративного покрытия на древесине



Способ получения защитно-декоративного покрытия на древесине
Способ получения защитно-декоративного покрытия на древесине

 


Владельцы патента RU 2484951:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) (RU)

Изобретение относится к получению защитно-декоративного покрытия на древесине. Согласно предложенному способу воздействию подвергают непосредственно поверхность древесины. При этом обработку деревянной поверхности проводят потоком низкотемпературной плазмы с удельной тепловой мощностью 1,8-2,6·106 Вт/м2 в течение 1-2 с. Данное изобретение обеспечивает образование на поверхности древесины тончайшей функциональной пленки, которая препятствует появлению грибков и плесени, повышает гидрофобные и эксплуатационные свойства древесины. 2 ил.

 

Изобретение относится к способам обработки древесины, используемой, например, в качестве строительного материала, для улучшения декоративных и эксплуатационных свойств деревянных образцов.

Древесина является одним из наиболее распространенных строительных материалов. Одним из основных показателей, снижающих конкурентоспособность древесины по сравнению с металлами и синтетическими материалами - это относительно малый срок эксплуатации. Решающим фактором в пригодности изделий из древесины является влияние грибковой инфекции вследствие естественного содержания в ней влаги. Поэтому риск грибкового поражения, который особенно проявляется под действием погодных факторов, а также влажности постоянного или переменного характера, должен быть обязательно учтен. Однако традиционные методы защиты древесины, например нанесение лакокрасочного покрытия, обладают рядом недостатков. Естественная гигроскопичность древесины, которая проявляется в ее набухании и усыхания в среде с переменной влажностью, является причиной возникновения напряжений и в результате поверхностных трещин, которые могут привести к разрушению защитного лакокрасочного покрытия, а следовательно, и к снижению гидрофобных свойств и прочности. Использование химической защиты в некоторых случаях может сопровождаться вымыванием защитных веществ, понижает эффективность защиты в целом и оказывает негативное влияние на окружающую среду. Известна антисептическая защита сырой древесины и пиломатериалов от гниения путем нанесения состава по авт. свид. СССР № 489638, кл. B27K 3/52 от 3.12.73 г., который включает пентахлорфенолят натрия 38-42, тиомочевину 10-12, минеральное масло 2,0-2,5, трифенилфосфат 1,5-2,0 т и углекислый натрий 41,5-48,5. Недостатком указанного препарата является то, что активность его проявляется только при высоких концентрациях в водных растворах. Антисептик относится к 1-му классу опасности, т.е. он токсичен для окружающей среды. Кроме того, антисептические свойства препарата поддерживаются только при постоянной подпитке рабочих растворов, при этом качество древесины ухудшается, что ухудшает технологию ее переработки. Известен способ обработки древесины путем нанесения на ее поверхность пропитывающей жидкости в виде экстрактов натуральных веществ (Способ приготовления протравы (бейца) для дерева. Авт. Свид СССР №52527, кл. C09D 15\00, 1935 г.). 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 также способ обработки древесины путем воздействия на нее 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°C (Заявка на изобретение РФ №95108649, B27K 5/02 от 20.08.1996). Способ позволяет повысить декоративность древесины. Недостатком вышеуказанного способа является длительность и многостадийность процесса обработки, а также использование для обработки древесины автоклава, что ограничивает размеры обрабатываемых образцов.

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки древесины, идущей на изготовление дек струнных и щипковых музыкальных инструментов (верхние и нижние деки корпуса скрипки, альта, гитары и т.п.), для улучшения акустических свойств деревянных заготовок (Патент на изобретение РФ №2185283, МПК B27K 3/15, B27K 3/34, B27M 3/16). В предлагаемом способе деревянная заготовка детали музыкального инструмента проходит стадии вакуумирования, последующей обработки мономером, выбранным из ряда: ацетилен, пропан, бензол, и его полимеризации, причем обработку проводят в плазме тлеющего разряда углеводорода, при давлении от 4 до 20 Па и плотности тока разряда от 0,4-3 мА/см2 в течение 5-40 минут. Способ улучшает резонансные и гидрофобные свойства древесины.

Недостатком вышеуказанного способа, выбранного в качестве прототипа, является многостадийность и длительность процесса обработки.

Перед изобретением стоит задача улучшения эксплуатационных и декоративных свойств древесины более экономичным способом. Технический результат заключается в повышении устойчивости древесин к появлению грибков и плесени, в улучшении гидрофобных свойств и внешнего вида деревянной поверхности.

Задача решена следующим образом. Изобретение, как и прототип, включает термическую обработку поверхности с помощью плазмы. В отличие от прототипа, в предложенной технологии воздействию подвергают непосредственно поверхность древесины, при этом обработку деревянной поверхности проводят потоком низкотемпературной плазмы с удельной тепловой мощностью 1,8-2,6·106 Вт/м2 в течение 1-2 с.

Отличительные от прототипа признаки в предложенной совокупности не выявлены в известных информационных источниках. В процессе проведенного патентно-информационного поиска не было также обнаружено в уровне техники решений, касающихся непосредственного воздействия низкотемпературной плазмы на поверхность древесины для улучшения ее эксплуатационных и декоративных свойств. Вышесказанное подтверждает соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень», поскольку явно не следует из уровня техники.

Применение среды низкотемпературной плазмы позволяет модифицировать поверхность древесины и получить тончайшую функциональную (гидрофобную) пленку, которая улучшает физические свойства материала и не пропускает жидкость.

Экспериментальные исследования проводились на электроплазменной установке, которая состоит из плазменного генератора, графитового анода и источника питания постоянного тока. В качестве выносного анода был использован графитовый стержень диаметром 70 мм, установленный под углом 20° относительно горизонтали. Объектом исследования явились три породы древесины - осина, пихта, сосна.

Установлено, что глубина слоя модифицированного плазмой составляет 1-2 мм, она зависит от мощности плазмотрона и скорости обработки. Значение толщины слоя пропорционально глубине проникновения опасных температурных полей, при которых происходит деструкция материала.

На фиг.1 приведены результаты термического воздействия на исследуемые образцы при различных тепловых потоках и времени воздействия плазмы.

Из приведенных данных следует, что оптимальными режимами обжига с целью получения необходимых эксплуатационных характеристик обрабатываемой поверхности являются величины теплового потока 1,8-2,6·106 Вт/м2 и времени воздействия 1-2 с.

После плазменной обработки древесины поверхность окрасилась и приобрела темный, золотисто-коричневый цвет, при этом очень хорошо проявилась текстура породы, и стали более заметными годичные кольца, содержание влаги в древесине обработанной плазмой, сократилось.

Улучшение гидрофобных свойств исследуемых материалов после плазменной обработки подтверждается результатами экспериментов по определению водопроницаемости. Полученные результаты представлены на фиг.2 в виде графика зависимости расхода (поглощения) воды от времени выдержки, где V - объем поглощенной древесиной воды; t - время выдержки колбы с водой на поверхности древесины. Зависимости 1, 3, 5 соответствуют осине, пихте, сосне до их обработки низкотемпературной плазмой. Зависимости, 2, 4, 6 соответственно для осины, пихты, сосны после обработки их низкотемпературной плазмой.

Способ реализуют следующим образом. На конвейере устанавливают полозья на расстоянии 15-20 мм, между которыми оппозитно располагают деревянные бруски. Предварительной подготовки брусков не требуется. Их перемещают на конвейере в потоке низкотемпературной плазмы. В качестве источника низкотемпературной плазмы можно использовать плазменный генератор с вынесенной областью энерговыделения. При этом обработанные изделия возможно получать в цветовой гамме от светло- до темно-коричневого цвета, выбирая соответствующий режим согласно фиг.1. Полученные изделия используются в строительной области, в качестве материала несущих конструкций - в виде композитного клееного бруса, а также в качестве отделочного материала.

Технология плазменной обработки поверхностей древесины, за счет малого времени воздействия на обрабатываемые изделия, является значительно экономичней по сравнению с прототипом и традиционными способами термического воздействия. Поверхность после обработки является более устойчивой к появлению грибков, плесени и других пороков древесины за счет удаления подходящей для их формирования среды, кроме того, образцы древесины после термической обработки впитывают воду в несколько раз медленнее, чем исходные породы.

Таким образом, поставленная цель данного изобретения достигнута: благодаря использованию в качестве источника энергии при обработке поверхности деревянных образцов, генератора низкотемпературной плазмы. При этом, так же, как и у прототипа, на обрабатываемой поверхности образуется тончайшая функциональная пленка, которая улучшает эксплуатационные свойства материала и придает ее поверхности гидрофобные свойства.

Способ получения защитно-декоративного покрытия на древесине, включающий термическую обработку поверхности с помощью плазмы, отличающийся тем, что воздействию подвергают непосредственно поверхность древесины, при этом обработку деревянной поверхности проводят потоком низкотемпературной плазмы с удельной тепловой мощностью 1,8-2,6·106 Вт/м2 в течение 1-2 с.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области деревообработки, а именно к способам крашения и модификации древесины. .
Изобретение относится к области деревообработки. .

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 технологическим процессам мебельного производства и может быть использовано для окрашивания деталей мебели, дверей, окон. .

Изобретение относится к способу термической обработки древесных материалов и может найти применение в деревообрабатывающей, мебельной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к применению водной дисперсии воска в качестве гидрофобизирующего агента при изготовлении материалов на основе древесины. .

Изобретение относится к применению алкоксилированных аминов для обработки древесины, чтобы улучшить водоотталкивающие свойства древесины или уменьшить количество поглощаемой древесиной воды.

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

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

Изобретение относится к способам производства целлюлозных и лигноцеллюлозных структурных материалов, таких как древесина и композиты на основе древесных волокон. Осуществляют гашение древесины, облученной радиационным излучением по меньшей мере 0,1 Мрад, имеющим энергию по меньшей мере 1 МэВ. Содержание влаги в древесине составляет менее чем 35 процентов по массе перед облучением. Облучение увеличивает молекулярную массу целлюлозного компонента древесины с первой молекулярной массы до второй. Вторая молекулярная масса по меньшей мере на 10 процентов превышает первую молекулярную массу. Облучение ионизирующим излучением проводят на уровне от 0,25 до 2,5 Мрад. Древесину облучают гамма-излучением или пучком электронов. Электроны имеют энергию по меньшей мере 1,25 МэВ. Гашение проводят в присутствии газа, выбранного так, чтобы он реагировал с радикалами, присутствующими в облученной древесине. Увеличение молекулярной массы составляет по меньшей мере 50 процентов. Поверхность облученной древесины обрабатывают покрытием. Облученную и гашеную древесину используют при изготовлении ламината. По второму варианту осуществления способа облучают древесину, в которую введена жидкость, содержащая лигнин. Улучшаются механические свойства целлюлозных и лигноцеллюлозных материалов, обеспечивается ингибирование роста грибов. 2 н. и 13 з. п. ф-лы, 16 ил.

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.

Группа изобретений может быть использована в различных отраслях промышленности для защиты от биоразрушения изделий из древесины, предназначенных к использованию в жестких условиях службы. Для получения термопропитанной древесины одновременно сушат, пропитывают и термомодифицируют древесину путем погружения в пропитывающий состав и воздействия на заготовку физическим полем. Отношение объема пропитывающего состава к объему загружаемой древесины не менее чем 2:1. Вначале заготовки размещают в 2-х и более неутепленных ваннах меньшего размера, расположенных в корзине, а затем все вместе погружают в общую утепленную ванну с пропитывающим составом, а воздействие на заготовки осуществляют путем создания упругих возмущений импульсного характера амплитудой более 200 дБ. Устройство для получения термопропитанной древесины содержит утепленную ванну 1, пропитывающий состав 2, нагреватель 3, металлические неутепленные ванны 4 с открытым верхом, корзину для загрузки заготовок 6, негерметичную крышку 7, включающую в себя охлаждаемые водой, установленные наклонно части 8. Горизонтальная часть 9 ванны 1 оборудована системой для сбора и отвода испаренной жидкости. Патрубок 10 расположен выше зеркала пропитывающего состава 2 и соединен с насосом для утилизации дыма и паров пропитывающего состава 2. На наружной стенке ванны 1 смонтирован излучатель 11 импульсного генератора упругих возмущений. Нагреватель 2 подключен к питающей сети через терморегулятор 12. Группа изобретений обеспечивает повышение качества и глубины пропитки, повышение экономической эффективности способа, увеличение производительности. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

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 композиции для улучшения водостойких и механических свойств древесины. Композиция включает по меньшей мере два компонента а) и b). Компонент а) содержит по меньшей мере один моно- и/или многофункциональный тиол. Компонент b) содержит по меньшей мере один моно- и/или многофункциональный -ен. Мольное соотношение между тиольными и -еновыми группами составляет от 1:0,9 до 1:10. Описываются также: элемент пропитанного дерева; способ пропитки элемента из дерева, включающий пропитку дерева указанной композицией с последующим отверждением. Изобретение обеспечивает повышение водостойкости и улучшение механических свойств древесины. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 табл., 10 пр.

Изобретение относится к композиции для улучшения водостойких и механических свойств древесины. Композиция включает по меньшей мере два компонента а) и b). Компонент а) содержит по меньшей мере один моно- и/или многофункциональный тиол. Компонент b) содержит по меньшей мере один моно- и/или многофункциональный -ен. Мольное соотношение между тиольными и -еновыми группами составляет от 1:0,9 до 1:10. Описываются также: элемент пропитанного дерева; способ пропитки элемента из дерева, включающий пропитку дерева указанной композицией с последующим отверждением. Изобретение обеспечивает повышение водостойкости и улучшение механических свойств древесины. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 табл., 10 пр.
Изобретение относится к области деревообработки, а именно к окрашиванию изделий из древесины. Красящий состав состоит из прямого красителя, растворенного в водопроводной воде в массовой доле: от 2 до 3 процентов прямого красителя, от 98 до 97 процентов водопроводной воды. Обработку деревянного изделия проводят при температуре, при которой поверхностный слой древесного изделия начинает размягчаться, от 131°С до 170°С и давлении в 6 атмосфер. На момент подачи нагретого красящего состава, который представляет из себя газопаровую смесь, температура деревянного изделия составляет от 5°С до 20°С. Подачу красящего состава осуществляют за время порядка 10 секунд, и далее за время от 10 до 20 секунд происходит обработка деревянного изделия красящим составом при температуре от 131°С до 170°С и давлении в 6 атмосфер. Повышается качество окрашивания деревянного изделия.

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.

Группа изобретений относится к деревообработке, в частности к обезвоживанию лущеного шпона. Устройство содержит ведущий валец с вращательным приводом и множество ведомых вальцов узкого типа с возможностью вращения, расположенных рядом друг с другом вдоль оси вращения, элементы передачи силы, соединенные с каждым ведомым вальцом узкого типа, упоры с возможностью ограничения перемещения каждого ведомого вальца узкого типа в сторону ведущего вальца. Прижимают каждый из ведомых вальцов узкого типа в сторону приближения к ведущему вальцу с максимально допустимым усилием. Перемещают каждый из ведомых вальцов узкого типа в сторону отдаления от ведущего вальца при передаче к каждому ведомому вальцу усилия, превышающего максимально допустимое усилие. Посредством привода ведущего вальца подают лист шпона с толщиной больше, чем промежуток между ведущим вальцом и каждым ведомым вальцом узкого типа, в промежуток в направлении волокон шпона так, что лист шпона обезвоживается. Предотвращается разрушение шпона. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 19 ил.
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к окрашиванию древесины растущих деревьев. В середине дерева выполняют отверстие, в которое с помощью шланга подают краситель. Дерево пропитывают послеспиртовой бардой в течение 25-30 часов. Повторную обработку дерева осуществляют послеспиртовой бардой, разведенной с краской в соотношении 1:1. Упрощается процесс окраски древесины.
Наверх