Способ обработки древесины путем комбинированного воздействия энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты и ультрафиолетовым излучением

Авторы патента:

B27K5/04 - сочетание отбеливания или пропитки и сушки древесины

Владельцы патента RU 2755439:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Череповецкий государственный университет» (RU)

Изобретение относится к области обработки древесины, в частности к сушке и подготовке поверхностей пиломатериала к покрытию защитными составами. На древесину циклически воздействуют СВЧ-излучением и ультрафиолетом. При этом в каждом цикле проводят обработку СВЧ в течение 5-8 мин в диапазоне частот 2-3 ГГц с интервалом между каждым воздействием СВЧ от 5 до 15 мин, в течение которого производится обработка поверхности древесины с разных сторон воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 100-320 нм. Улучшаются прочностные свойства материала, улучшается смачиваемость поверхности подготовленных пиломатериалов, обеспечивается защита древесины от поражения древоокрашивающими грибками и восстановление древесины, пораженной кониофоровыми грибами. 4 табл.

Изобретение относится к области обработки древесины и может быть использовано для сушки и подготовки поверхностей пиломатериала к покрытию защитными составами, а также для восстановления древесины пораженной кониофоровыми грибами вида Serpula lacrymans.

Основу подготовки пиломатериала составляет его сушка, обработка от биопоражений и подготовка поверхности под дальнейшее покрытие защитными составами. Сегодня основными способами подготовки являются атмосферная, камерная сушка и фумигация, результат которых достигается благодаря воздействию нагретого воздуха, пара, фумигантов.

Однако большинство из способов на данный момент предполагают большие затраты на электроэнергию, долгий срок обработки или применение ядовитых веществ, вредных для человека.

Известен способ сушки древесины с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ) (см. патент Российской Федерации №2580172, дата публикации 10.04.2016 г., дата подачи заявки 06.05.2014 г., МПК F26B 3/347, F26B 3/04). В соответствии с данным изобретением, древесина обрабатывается давлением воздуха в 10-40 атмосфер с нагреванием до требуемой температуры энергией СВЧ-излучения с последующим, после выдержки, сбросом давления.

Недостатком применения данного способа является необходимость создания герметичной камеры для обработки материала и дополнительные энергозатраты на создание повышенного давления.

Также известна обработка древесины ультрафиолетом (см. статью Пузаков В.Е.; Сафин P.P.; Губернаторов В.В. Исследования воздействия ультрафиолетового излучения на свойства древесины // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2017. №48. С.68-71. УДК: 535-31).

Данный метод позволяет обрабатывать малые объемы материала и не раскрывает предварительную подготовку древесины, однако дает представление о положительных эффектах кратковременного воздействия ультрафиолета на поверхность древесины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ обработки древесины, применяемой для музыкальных инструментов (см. патент Российской Федерации №2034697, дата публикации 10.05.1995 г., дата подачи заявки 04.11.1992 г., МПК В27K 5/04, F26B 3/34).

Технический результат изобретения - улучшение прочностных свойств материала, защита древесины от поражения древоокрашивающими грибками в течение месяца после прохождения обработки, улучшение смачиваемости поверхности подготовленных пиломатериалов в 1,4 раза, восстановление древесины, пораженной кониофоровыми грибами вида Serpula lacrymans (гибель тела гриба и отсутствие повторных поражений).

Технический результат достигается путем циклической обработки древесины различных пород с различной исходной влажностью (22-75%) в камере, путем комбинированного воздействия на материал энергией электромагнитного поля СВЧ в диапазоне частот 2-3 ГГц в течение заданного интервала времени (от 5 до 8 мин.), выбранного в зависимости от объема обрабатываемой древесины, с перерывами между интервалами от 5 до 15 мин., в течение которых происходит обработка материала ультрафиолетовым излучением с длиной волны 100-320 нм. Количество циклов зависит от исходных характеристик материала (объем, влажность) и определяется путем измерения влажности древесины при обработке. Обработка проводится до достижения материалом нормативной влажности по ГОСТ 8242-88, равной 12±3%.

В качестве древесины были выбраны сосна, ель и береза, как наиболее распространенные породы древесины для строительства. К сравнению были приняты стандартные образцы в виде прямоугольной призмы сечением 20×20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм (для испытаний на сжатие) и образцы для испытания на изгиб в форме бруска сечением 20×20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм, испытания на смачиваемость поверхности также проводились на образцах в форме бруска.

СВЧ обработка образцов проводилась в несколько циклов, до достижения нормативной влажности по ГОСТ 8242-88, равной 12±3%, в течение 6 минут для сосны, 8 минут для березы и 5 минут для древесины ели, с перерывами для охлаждения материала после СВЧ обработки продолжительностью 5 минут, в течение которых производилась УФ обработка поверхности материала, путем облучения поверхности древесины ртутной газоразрядной лампой с колбой из кварцевого стекла, с длиной волны 100-320 нм, при расстоянии до поверхности древесины 20 см.

Для оценки эффективности технологии к сравнению принимались образцы естественной (атмосферной) сушки. Высушивание образцов естественной сушки производилось также до достижения ими нормативной влажности.

Помимо этого, изобретение позволяет эффективно бороться с поражениями древесины кониофоровыми грибами вида Serpula lacrymans, путем применения переносного СВЧ магнетрона с экраном и УФ ламп.

После подготовки образцов нами были проведены испытания на смачиваемость поверхности (краевой угол смачивания методом «сидячей капли»), осмотр образцов на наличие органических поражений, испытания на прочность и оценка эффективности борьбы с поражением древесины кониофоровыми грибами вида Serpula lacrymans. Результаты исследований образцов приведены в Табл. 1-4 (в графической части).

Способ обработки древесины путем комбинированного воздействия энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ) с заданным диапазоном частот и ультрафиолетовым излучением с заданной длиной волны в течение интервала времени, выбранного в зависимости объема обрабатываемой древесины, отличающийся тем, что обработке подвергают древесину с различной влажностью, на которую циклически воздействуют СВЧ-излучением и ультрафиолетом, при этом в каждом цикле проводят обработку СВЧ в течение 5-8 мин в диапазоне частот 2-3 ГГц, с интервалом между каждым воздействием СВЧ от 5 до 15 мин, в течение которого производится обработка поверхности древесины с разных сторон воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 100-320 нм.

Изобретение относится к области обработки древесины, в частности к получению древесины с измененной текстурой. Сырое бревно ольхи загружают в установку для пропитки с торца под давлением и пропитывают со стороны комля водным или органическим раствором первого красителя до содержания красителя 2-3% от массы сухой древесины.

Модифицированный древесный материал и способ его получения // 2719175

Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к модифицированию древесины. Для получения модифицированной древесины выполняют обработку смолой массива древесины, имеющей влагосодержание по меньшей мере 10%, где раствор смолы содержит фенолформальдегид, мочевино-формальдегидную смолу, меламиновую смолу, лигнин, таннин или их смесь.

Способ получения модифицированной древесины // 2710171

Изобретение относится к области деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению модифицированной древесины. Выполняют пропитку заготовок раствором карбамида, сушку, прессование и термообработку.

Способ пропитки древесины // 2688483

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к пропитке древесины с предварительной сушкой. Выполняют нагрев древесины до среднеобъемной температуры 80-100°C и погружение в пропиточную жидкость.

Способ нанесения защитного покрытия на целлюлозный материал // 2606608

Изобретение относится к способу получения защитных покрытий на целлюлозных материалах и изделий из них. Способ включает создание на материале слоя подложки и основного защитного покрытия, причем в качестве подложки на поверхность наносится поливинилацетат (ПВА) путем окунания изделия в водную эмульсию с концентрацией 20-40%, изделие сушится до постоянной массы при температуре 60-70°C с последующим нанесением двух слоев лака ЭП-5123 с вязкостью 12-16 с методом пульверизации в течение 8-12 с при непрерывном его вращении, при этом каждый слой сушится до постоянной массы изделия.

Способ получения модифицированной древесины // 2605752

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению модифицированной древесины. Выполняют сушку, вакуумирование и пропитку заготовок древесины водной композицией.

Способ обработки древесных материалов // 2595012

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к пропитке древесных материалов. Древесные материалы пропитывают солевыми растворами.

Способ сушки круглых лесоматериалов // 2551141

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 обработки древесных заготовок и устройство для его осуществления // 2516259

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к переработке древесины. В герметичной емкости пропитывают древесные заготовки модифицирующим раствором, сушат и проводят термообработку.

Способ сушки древесины // 2511887

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.

Прозрачная древесина и способ ее получения // 2755823

Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к получению прозрачной древесины. Прозрачная древесина содержит древесный субстрат и по меньшей мере один полимер. Прозрачная древесина имеет оптический коэффициент пропускания по меньшей мере 60% при длине волны в электромагнитном спектре в диапазоне от 400 до 1000 нм. Древесный субстрат содержит более чем 15% лигнина, измеренного как лигнин Класона. В древесный субстрат добавляют отбеливающую жидкость для того, чтобы инактивировать хромофоры в древесном субстрате. Пропитывают отбеленный древесный субстрат раствором, содержащим преполимеры или мономеры или их комбинации. Выполняют полимеризацию пропитывающих преполимеров или мономеров или их комбинации с получением прозрачной древесины. Повышается коэффициент пропускания и экологическая безопасность получения прозрачной древесины. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.