способ получения модифицированной древесины

область техники, к которой относится изобретение

изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности, к получению шпал из модифицированной древесины.

уровень техники известны способы получения модифицированной древесины, включающие пропитку древесины водным раствором карбамида и последующую одновременную сушку и прессование, в которых для придания формостабильности получаемой древесине, в раствор карбамида добавляют уротропин или форконденсат карбамидоформальдегидного олигомера (см. пат. рф ш 2131351, мпк B27 к 3/50, 1999 г. и пат. рф JYs 2229377, мпк B27 к 3/50, 2001 г.).

недостатком этих способов является то, что оба стабилизатора размеров древесины проявляют свои свойства в сухой древесине, когда ее влажность понизится до 4-6 % (вода в древесине ингибирует процессы полимеризации и сшивки модификатора с компонентами древесины), поэтому получить формостабильную модифицированную древесину с влажностью, например, 20 % невозможно. известен также наиболее близкий к предложенному по совокупности признаков способ получения модифицированной древесины для шпал, включающий одновременную сушку-

пропитку до влажности 20 % в каменноугольном масле с прессованием и получением готовой шпалы (см. пат. рф JN22128113, мпк B27 к 3/08, 1999г.).

техническим недостатком этого способа является низкая 5 формостабильность получаемой древесины, поскольку при пребывании в воде шпала на 80 % восстанавливает свои первоначальные размеры.

раскрытие заявляемого изобретения

техническая задача, на решение которой направлено ю изобретение, - повышение формостабильности модифицированной древесины для шпал. для этого в способе получения модифицированной древесины, включающем одновременную сушку, пропитку и прессование древесины в маслянистом антисептике, согласно изобретению, на всем протяжении процесса на ^XJ древесину воздействуют импульсным ультразвуковым полем частотой 20 кгц, мощностью 4 квт, причем импульсы ультразвука длительностью 2,5-3 мин. чередуют с паузами длительностью 6-6,5 мин.

при получении шпал используют только маслянистые

20 антисептики, такие как каменноугольное масло, сланцевое масло, жидкий толуоловый конденсат (жтк) и др. все эти антисептики не защищают древесину от разбухания. введение же в маслянистые антисептики применяемых в настоящее время стабилизаторов древесины, таких как олигомеры синтетических смол, невозможно

25 из-за их несовместимости.

обработка древесины ультразвуком при мягких режимах (частота 21 кгц, мощность 0,3 квт) приводит к увеличению

проницаемости (коновалова н.н. установление оптимальных режимов комбинированной обработки древесины дуба ультразвуком и теплом для ускорения созревания коньячных спиртов при их резервуарной выдержке - автореф. дисс. канд. техн. наук, M., мгупп, 2004, 28 с). для древесины шпал обработка ультразвуком при жестких режимах - частота 20 кгц, мощность 4 квт, приводит к расплавлению отдельных компонентов древесины - гемицеллюлоз и части лигнина в срединной пластинке, что в конечном итоге может привести к снижению прочности древесины. в результате расплавления компонентов древесины происходит сшивка и появление новых трехмерных структур, но уже не за счет внешних химических реагентов, а за счет компонентов самой древесины. для исключения снижения прочности древесины при обработке ультразвуком его воздействие делают импульсным путем чередования импульсов воздействия и пауз. длительность импульса ультразвука должна составлять 2,5 мин., чтобы все легкоплавкие компоненты древесины успели расплавиться, и не превышать 3 мин., после чего снижается прочность древесины за счет деструкции целлюлозного скелета. длительность паузы менее 6 мин. нецелесообразна, т.к. древесина после разогрева ультразвуком продолжает по инерции саморазогреваться (эффект термоинерции). длительность паузы более 6,5 мин. ведет к стеклованию реакционной массы и необходимости увеличения длительности воздействия ультразвука. осуществление заявляемого изобретения

способ осуществляют следующим образом. сырые заготовки мягких лиственных и хвойных пород помещают в сушильно-

пропиточную ванну и закачивают горячий антисептик, например, каменноугольное масло. температуру масла поддерживают 90- 100 ⁰ C, механическое давление 0,8-1,2 мпа в течение 6 часов. одновременно с сушкой, пропиткой и прессованием в течение всего процесса древесину обрабатывают ультразвуковым полем частотой 20 кгц, мощностью 4 квт с чередованием воздействия импульса ультразвука 2,5-3 мин. и паузы 6-6,5 мин. в результате воздействия ультразвука прессованная древесина приобретает гидрофобные свойства, и ее разбухание в воде не превышает 12 %, как видно из таблицы.

таблица

показатели физико-механических свойств модифицированной древесины

примеры конкретного выполнения изобретения пример 1. сырье - осиновые заготовки диаметром 25 см, длинной 275 см помещали в пропиточную ванну с каменноугольным

маслом и сушили при температуре 100 ⁰ C в течение 6 ч. с одновременным прессованием под давлением 1,0 мпа. на всем протяжении процесса на древесину импульсно воздействовали ультразвуковым полем частотой 20 кгц, мощностью 4 квт с чередованием импульса ультразвука 3 мин. и паузы 6,5 мин. после завершения процесса сушки, пропитки и прессования получали готовую шпалу сечением 25x18 см плотностью 800 кг/м ³ , влажностью 20 % с предельным объемным разбуханием при водопоглощении 12 %. пример 2. сырые заготовки сосны диаметром 23 см, длиной

150 см помещали в пропиточную ванну с маслом жтк и сушили при температуре 105 ⁰ C в течение 5 ч. с одновременным уплотнением при давлении 1,1 мпа. на всем протяжении процесса на древесину импульсно воздействовали ультразвуковым полем частотой 20 кгц, мощностью 4 квт с чередованием импульса ультразвука 2,5 мин. и паузы 6 мин. после завершения процесса сушки, пропитки и прессования получали готовую шпалу плотностью 900 кг/м ³ , влажностью 18% с предельным объемным разбуханием при водопоглощении 12,1 %. предлагаемый способ позволяет получать шпалы из прессованной древесины мягких лиственных и хвойных пород, по прочности превосходящие древесину дуба, причем разбухание таких шпал после длительного пребывания в воде остается на уровне разбухания натуральной (непрессованной) древесины, т.е. полностью соответствуют гост 78-2004.