EA041144B1 - WOOD PROCESSING - Google Patents
WOOD PROCESSING Download PDFInfo
- Publication number
- EA041144B1 EA041144B1 EA202092194 EA041144B1 EA 041144 B1 EA041144 B1 EA 041144B1 EA 202092194 EA202092194 EA 202092194 EA 041144 B1 EA041144 B1 EA 041144B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- wood material
- liquid
- wood
- temperature
- hours
- Prior art date
Links
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к способу обработки древесных материалов. Настоящее изобретение также относится к древесным материалам, получаемым способом по изобретению. Также предусмотрено применение способа для получения обработанных древесных материалов. Древесные материалы, полученные способом по настоящему изобретению имеют широкий диапазон областей применения.The present invention relates to a method for processing wood-based materials. The present invention also relates to wood-based materials obtainable by the method of the invention. Also provided is the use of the method for obtaining processed wood materials. Wood materials obtained by the method of the present invention have a wide range of applications.
Уровень техникиState of the art
Древесина является широко используемым материалом в многочисленных областях применения, таких как, помимо прочего, напольные покрытия, строительные конструкции/дома, ограждения, осветительные столбы и мебель. Были разработаны различные технологии обработки древесины, чтобы улучшить свойства древесины в отношении, например, стойкости к воздействию плесневых грибов, долговечности, растрескивания и окрашивания, стойкости к поедающим древесину жучкам и гниению.Wood is a widely used material in numerous applications such as but not limited to flooring, building structures/houses, fencing, light poles and furniture. Various wood treatment technologies have been developed to improve the properties of wood in terms of, for example, mold resistance, durability, cracking and staining, resistance to wood-eating bugs and rot.
Такие технологии обработки древесины включают предварительную сушку, например, посредством нагрева, после чего древесину пропитывают пропиточной жидкостью, при этом пропиточную жидкость впитывают в древесину посредством понижения давления в камере, в которую помещают древесину (так называемая вакуумная пропитка). После этого процесса прикладывают давление, либо посредством создания гидравлического давления с помощью нагнетательного насоса, закачивающего дополнительное количество жидкости в камеру, либо посредством создания давления воздуха над уровнем жидкости. Впоследствии древесину можно подвергать дополнительным стадиям сушки в вакууме.Such wood treatment technologies include pre-drying, for example by heating, after which the wood is impregnated with an impregnation liquid, the impregnating liquid being soaked into the wood by depressurizing the chamber in which the wood is placed (so-called vacuum impregnation). After this process, pressure is applied, either by generating hydraulic pressure with a pressure pump pumping additional liquid into the chamber, or by pressurizing air above the liquid level. Subsequently, the wood can be subjected to additional vacuum drying steps.
Также можно применять другие технологии обработки. Например, EP 0612595 относится к способу повышения качества низкокачественной древесины до высококачественной древесины, включающему стадии: (а) размягчения древесины посредством электрического нагрева в присутствии водной среды, (b) сушки размягченной древесины, например, посредством электрического нагрева, (с) выдержки высушенной древесины и (d) охлаждения древесины. В этом способе омический или электрический нагрев используют как на стадии размягчения, так и на стадии сушки.Other processing technologies can also be used. For example, EP 0612595 relates to a process for upgrading low quality wood to high quality wood, comprising the steps of: (a) softening the wood by electrical heating in the presence of an aqueous medium, (b) drying the softened wood, for example by electrical heating, (c) curing the dried wood and (d) wood cooling. In this method, ohmic or electrical heating is used in both the softening step and the drying step.
В US 3986268 раскрыт способ и устройство для ускоренной сушки свежераспиленного лесоматериала, где используют высоковольтный диэлектрический нагрев при давлении ниже атмосферного для осуществления быстрого удаления влаги из древесины без расщепления, растрескивания, коробления, образования внутренних трещин или аналогичного повреждения структуры древесины. Способ сочетает в себе диэлектрическую и вакуумную сушку. Использование давления ниже атмосферного в процессе сушки также позволяет вводить подходящие химические вещества для придания огнестойкости или другой специальной обработки древесины, обеспечивая возможность сочетать такие виды обработки с сушкой древесины в едином процессе.US 3,986,268 discloses a method and apparatus for accelerated drying of freshly sawn timber using high voltage dielectric heating at subatmospheric pressure to rapidly remove moisture from the wood without splitting, cracking, warping, internal cracking or similar damage to the wood structure. The method combines dielectric and vacuum drying. The use of subatmospheric pressure during the drying process also allows the introduction of suitable chemicals for fire retardant or other special wood treatments, making it possible to combine such treatments with wood drying in a single process.
Из KR 20160124728 известен способ обработки древесины. Способ включает стадию помещения древесины в вакуумную камеру и откачивание воздуха, за которым следует заполнение вакуумной камеры антипиреном, а после этого приложение давления, за которым следует удаление антипирена посредством откачки, обезвоживание камеры и последующую сушку древесины при температуре от 65 до 80°С в течение от 2 до 4 суток. При заполнении антипиреном можно вызывать вибрацию антипирена и древесины посредством ультразвуковых волн. Откачку воздуха, заполнение антипиреном, повышение давления и обработку ультразвуковыми волнами проводят при температуре окружающей среды.From KR 20160124728 a method for treating wood is known. The method includes the step of placing wood in a vacuum chamber and evacuating air, followed by filling the vacuum chamber with flame retardant, and then applying pressure, followed by removing the flame retardant by pumping, dehydrating the chamber, and then drying the wood at a temperature of 65 to 80°C for from 2 to 4 days. When filling with fire retardant, it is possible to cause the fire retardant and wood to vibrate by means of ultrasonic waves. Air evacuation, filling with flame retardant, pressure increase and ultrasonic wave treatment are carried out at ambient temperature.
Из JPH 04189503 известен способ обработки древесины. Способ включает стадии помещения древесины в герметизированный контейнер и снижения давления в контейнере, за которыми следует закачивание жидкости и приложение ультразвуковых волн. После воздействия ультразвуковых волн внутри контейнера повышают давление. Спустя приблизительно 30 мин в контейнере вновь создают атмосферное давление.From JPH 04189503 a method for treating wood is known. The method includes the steps of placing wood in a sealed container and depressurizing the container, followed by pumping liquid and applying ultrasonic waves. After exposure to ultrasonic waves, pressure is increased inside the container. After approximately 30 minutes, the container is again pressurized to atmospheric pressure.
Хотя был разработан ряд технологий, все они еще имеют некоторые недостатки традиционно используемых технологий. Например, древесина может не пропитаться полностью, поскольку было подтверждено, что трудно обеспечить достижение пропиточной жидкостью более глубоких внутренних частей бревен древесины, и таким образом, древесина становится подверженной поражению плесневыми грибами. Кроме того, древесина, которая пропитана не полностью, может не подходить для ряда областей применения, которые включают дальнейшую обработку древесины.Although a number of technologies have been developed, they all still have some disadvantages of traditionally used technologies. For example, the wood may not be completely impregnated because it has been found difficult to ensure that the impregnating liquid reaches the deeper interiors of the wood logs, and thus the wood becomes susceptible to mold attack. In addition, wood that is not fully impregnated may not be suitable for a number of applications, which include further wood processing.
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
Настоящее изобретение относится к применению ультразвука при обработке древесных материалов. Ультразвук применяют, когда древесный материал покрыт жидкостью. Ультразвук применяют при подходящем давлении и подходящей температуре в течение подходящего периода времени.The present invention relates to the use of ultrasound in the treatment of wood-based materials. Ultrasound is used when the wood material is covered with a liquid. The ultrasound is applied at a suitable pressure and a suitable temperature for a suitable period of time.
В частности, способ обработки древесных материалов включает:In particular, the method of processing wood materials includes:
(a) подачу жидкости к древесному материалу и (b) обработку древесного материала ультразвуком при подходящем давлении при температуре от 70 до 220°С в течение подходящего периода времени.(a) supplying a liquid to the wood material; and (b) sonicating the wood material at a suitable pressure at a temperature of 70 to 220° C. for a suitable period of time.
Древесные материалы, обработанные ультразвуком, имеют более естественную структуру по сравнению с древесным материалом, обработанным традиционными способами, включающими калориметрическую, омическую или диэлектрическую термообработку. Посредством традиционных способов вызывают структурные изменения, например разложение лигнина в древесном материале, в результате чегоUltrasonic treated wood materials have a more natural texture compared to wood material treated with conventional methods, including calorimetric, ohmic or dielectric heat treatment. Structural changes are caused by traditional methods, such as the decomposition of lignin in wood material, resulting in
- 1 041144 различные пропиточные компоненты поглощаются древесным материалом из-за размягчения древесного материала. Посредством настоящего изобретения структура древесного материала лучше сохраняется, предоставляя таким образом преимущества по сравнению с известным древесным материалом.- 1 041144 various impregnation components are absorbed by the wood material due to the softening of the wood material. By means of the present invention, the structure of the wood material is better preserved, thus offering advantages over known wood material.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу обработки древесного материала, включающему стадии:More specifically, the present invention relates to a method for treating wood material, comprising the steps of:
a) вакуумирование древесного материала;a) vacuuming wood material;
b) подача жидкости к древесному материалу при поддерживании вакуума;b) supplying liquid to the wood material while maintaining a vacuum;
c) воздействие на древесный материал избыточным давлением при температуре от 70 до 220°С, при которой жидкость не достигает своей температуры кипения;c) exposing the wood material to overpressure at a temperature between 70 and 220°C, at which the liquid does not reach its boiling point;
d) обработка древесного материала ультразвуком при поддерживании избыточного давления при температуре от 70 до 220°С.d) sonicating the wood material while maintaining excess pressure at a temperature of 70 to 220°C.
Настоящее изобретение также относится к древесному материалу, полученному способом, описанным в данном документе.The present invention also relates to wood material obtained by the method described in this document.
В настоящем изобретении предусмотрены различные применения древесного материала, полученного описанным в данном документе способе. Такие применения включают, помимо прочего, напольные покрытия в помещениях и на открытом воздухе, здания и ограждения, осветительные столбы и скульптуры, и декоративную отделку.The present invention contemplates various uses for the wood material produced by the process described herein. Such applications include, but are not limited to, indoor and outdoor flooring, buildings and fences, lighting poles and sculptures, and decorative finishes.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Изобретение проиллюстрировано приложенными чертежами. Чертежи не предназначены для ограничения каким-либо образом области защиты изобретения.The invention is illustrated in the attached drawings. The drawings are not intended to limit the scope of the invention in any way.
На фиг. 1 показана схема способа по изобретению.In FIG. 1 shows a diagram of the process according to the invention.
На фиг. 2 показаны, слева направо, необработанная скандинавская ель (1); традиционным образом пропитанная скандинавская ель (2); скандинавская ель (3), обработанная способом по изобретению; скандинавская ель (4), обработанная способом по изобретению; скандинавская ель (5), обработанная способом по изобретению; скандинавская ель (6), обработанная способом по изобретению; необработанный испанский эвкалипт (7); испанский эвкалипт (8), обработанный способом по изобретению; необработанный датский дуб (9) и датский дуб (10), обработанный способом по изобретению.In FIG. 2 shows, from left to right, untreated Scandinavian spruce (1); traditionally impregnated Scandinavian spruce (2); Scandinavian spruce (3) treated with the method according to the invention; Scandinavian spruce (4) treated with the method according to the invention; Scandinavian spruce (5) treated with the method according to the invention; Scandinavian spruce (6) treated with the method according to the invention; untreated Spanish eucalyptus (7); Spanish eucalyptus (8) treated with the method of the invention; untreated Danish oak (9) and Danish oak (10) treated with the method of the invention.
На фиг. 3 показаны, слева направо, скандинавская ель (11), обработанная способом по изобретению; сосна (12), обработанная способом по изобретению; скандинавская ель (13), обработанная способом по изобретению; скандинавская ель (14), обработанная способом по изобретению, и скандинавская ель (15), обработанная способом по изобретению.In FIG. 3 shows, from left to right, Scandinavian spruce (11) treated with the method according to the invention; pine (12) treated with the method according to the invention; Scandinavian spruce (13) treated with the method of the invention; Scandinavian spruce (14) treated with the method according to the invention; and Scandinavian spruce (15) treated with the method according to the invention.
На фиг. 4 схематически представлено устройство для осуществления способа по изобретению.In FIG. 4 schematically shows an apparatus for carrying out the method according to the invention.
На фиг. 5 представлено крупным планом изображение герметичной емкости с бревном древесного материала и ультразвуковой генератор.In FIG. 5 is a close-up of a sealed container with a log of wood material and an ultrasonic generator.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Далее различные аспекты и воплощения настоящего изобретения описаны более подробно.In the following, various aspects and embodiments of the present invention are described in more detail.
Согласно настоящему изобретению способ относится к обработке древесного материала, включающей:According to the present invention, the method relates to the processing of wood material, including:
a) подачу жидкости к древесному материалу;a) supplying liquid to the wood material;
b) воздействие на древесный материал избыточным давлением при температуре от 70 до 220°С;b) exposing the wood material to excessive pressure at a temperature of 70 to 220°C;
c) обработку древесного материала ультразвуком при температуре от 70 до 220°С в течение подходящего периода времени.c) sonicating the wood material at 70 to 220°C for a suitable period of time.
К древесному материалу подают жидкость, после чего повышают давление, чтобы достичь избыточного давления. Температура составляет от 70 до 220°С на обеих стадиях. Древесный материал подвергают воздействию ультразвука при поддерживании избыточного давления и температуры от 70 до 220°С.A liquid is supplied to the wood material, after which the pressure is increased to reach an overpressure. The temperature is from 70 to 220°C in both stages. Wood material is exposed to ultrasound while maintaining excess pressure and temperature from 70 to 220°C.
Сочетание нагрева и ультразвука обеспечивает улучшенную пропитку, а также регулируемое окрашивание древесного материала. В частности, можно регулировать глубину пропитки, и таким образом, если требуется, древесный материал можно пропитать полностью, не оставляя необработанных частей древесного материала. Более того, способ обеспечивает возможность, по меньшей мере, снизить применение вредных для окружающей среды пропиточных веществ.The combination of heat and ultrasound provides improved impregnation as well as controlled coloring of the wood material. In particular, the depth of impregnation can be adjusted, and thus, if required, the wood material can be completely impregnated without leaving untreated parts of the wood material. Moreover, the method makes it possible to at least reduce the use of impregnation agents harmful to the environment.
В настоящем способе жидкость подают таким образом, что древесный материал оказывается полностью покрытым жидкостью.In the present method, the liquid is supplied in such a way that the wood material is completely covered with the liquid.
Подходящие давления, температуры и периоды времени подробно описаны ниже.Suitable pressures, temperatures and times are detailed below.
В контексте настоящего описания термин древесный материал включает материалы, полученные из деревьев различных пород. Неограничивающие примеры пород деревьев включают сосну, кедр, кипарис, пихту, лиственницу, ель, дуб, березу, бук, осину, ольху, вяз, липу, эвкалипт, ясень, красное дерево, вишню, тополь, каштан, клен и секвойю. Древесный материал может быть подходящим образом выбран из ядровой древесины и наружной зоны древесины.In the context of the present description, the term woody material includes materials obtained from trees of various species. Non-limiting examples of tree species include pine, cedar, cypress, fir, larch, spruce, oak, birch, beech, aspen, alder, elm, lime, eucalyptus, ash, mahogany, cherry, poplar, chestnut, maple, and redwood. The wood material may suitably be selected from the heartwood and the outer zone of the wood.
В контексте настоящего описания ультразвук определяют как имеющий частоты от 1 кГц до 1 МГц. В общем, для целей этого изобретения частота ультразвука является такой, что она подходит для целей настоящего изобретения, при этом обеспечивая обработку древесного материала, чтобы улучшить свой- 2 041144 ства древесного материала. Например, частота может составлять от 1 до 120 кГц. Следует понимать, что частота может, в частности, составлять 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 или 110 кГц, включая любое нецелое значение между указанными значениями. Более того, во время приложения ультразвука можно использовать различные частоты. Частота может зависеть от типа древесного материала (например, ядровая древесина или наружная зона древесины) и содержания в нем воды, маслянистых компонентов, формы и толщины древесного материала, а также периода времени, в течение которого прикладывают ультразвук, и температуры, при которой прикладывают ультразвук, и ее можно регулировать в соответствии с этими параметрами. Интенсивность ультразвука можно изменять в зависимости от количества источников ультразвука. В общем, воздействие ультразвука следует выбирать из от 1 до 20 Вт на литр жидкости. Ультразвук способен стучать по древесному материалу без разрушения или нарушения структуры древесного материала. Ультразвук можно применять в течение походящего периода времени, например, от 1 мин до 15 ч. Подходящий период времени может составлять, например, 1, 5, 15, 30 45 мин, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 ч, включая любые целые или нецелые значения между указанными значениями. В одном воплощении ультразвук применяют в течение от 1 мин до 15 ч, например от 5 мин до 12 ч, или в течение 2 ч.In the context of the present description, ultrasound is defined as having frequencies from 1 kHz to 1 MHz. In general, for the purposes of this invention, the frequency of the ultrasound is such that it is suitable for the purposes of the present invention, while still allowing the wood material to be treated to improve the properties of the wood material. For example, the frequency may be from 1 to 120 kHz. It should be understood that the frequency may in particular be 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or 110 kHz, including any non-integer value between the indicated values. Moreover, different frequencies can be used during the application of ultrasound. The frequency may depend on the type of wood material (e.g. heartwood or outer zone of wood) and its water content, oily components, the shape and thickness of the wood material, as well as the time period during which the ultrasound is applied and the temperature at which the ultrasound is applied. , and it can be adjusted according to these parameters. The intensity of ultrasound can be changed depending on the number of sources of ultrasound. In general, exposure to ultrasound should be selected from 1 to 20 watts per liter of liquid. Ultrasound is able to knock on the wood material without destroying or disturbing the structure of the wood material. The ultrasound may be applied for a suitable period of time, for example, from 1 minute to 15 hours. A suitable period of time may be, for example, 1, 5, 15, 30-45 minutes, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15 hours, including any integer or non-integer values between the indicated values. In one embodiment, ultrasound is applied for 1 minute to 15 hours, such as 5 minutes to 12 hours, or for 2 hours.
Ультразвук обеспечивают с помощью источников ультразвука, размещенных в подходящих позициях относительно древесного материала. Можно использовать один или более источников ультразвука. Количество источников ультразвука может зависеть, например, от количества и формы древесного материала, подлежащего обработке.The ultrasound is provided by ultrasound sources placed at suitable positions relative to the wood material. One or more ultrasound sources may be used. The number of ultrasound sources may depend, for example, on the amount and shape of the wood material to be treated.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу обработки древесного материала, включающему стадии:More specifically, the present invention relates to a method for treating wood material, comprising the steps of:
a) вакуумирование древесного материала;a) vacuuming wood material;
b) подача к древесному материалу жидкости, при поддерживании вакуума;b) supplying a liquid to the wood material while maintaining a vacuum;
c) воздействие на древесный материал избыточным давлением при температуре от 70 до 220°С, при которой жидкость не достигает своей температуры кипения;c) exposing the wood material to overpressure at a temperature between 70 and 220°C, at which the liquid does not reach its boiling point;
d) воздействие на древесный материал ультразвуком при поддерживании избыточного давления при температуре от 70 до 220°С.d) exposure of wood material to ultrasound while maintaining excess pressure at a temperature of from 70 to 220°C.
При вакуумировании древесного материала облегчают отвод воздуха и влаги из древесного материала. Температуру в течение этой стадии можно выбирать так, чтобы она являлась подходящей в отношении приложенного вакуума, а также в отношении количества, состояния и/или типа древесного материала. Для этого древесный материал помещают в герметичную емкость, снабженную вакуумным насосом для обеспечения вакуума. Герметичная емкость может быть дополнительно снабжена клапанами для регулирования давления в герметичной емкости.When vacuuming the wood material, it is easier to remove air and moisture from the wood material. The temperature during this stage can be chosen to be suitable in relation to the applied vacuum, as well as in relation to the amount, condition and/or type of wood material. To do this, the wood material is placed in a sealed container equipped with a vacuum pump to ensure vacuum. The sealed container may be additionally provided with valves for regulating the pressure in the sealed container.
Жидкость подают в древесный материал так, что древесный материал оказывается покрытым жидкостью. Это можно подходящим образом выполнять путем всасывания жидкости в герметичную емкость, содержащую древесный материал, из другой емкости, содержащей жидкость, посредством установленного вакуума. Жидкость подают к древесному материалу при подходящей скорости, при поддерживании вакуума. Температуру жидкости подбирают так, что она является подходящей в отношении вакуума в герметичной емкости, а также количества, состояния и/или типа древесного материала. В одном воплощении настоящего изобретения температура подаваемой жидкости является такой же или близкой к температуре древесного материала в течение стадии вакуумирования. Жидкость можно подходящим образом подавать в герметичную емкость, содержащую древесный материал, из другой емкости, взаимосвязанной с герметичной емкостью клапаном. Благодаря наличию вакуума в герметичной емкости жидкость отводят в герметичную емкость из другой емкости. Жидкость отводят в герметичную емкость до тех пор, пока герметичная емкость не заполнится жидкостью и древесный материал не будет покрыт жидкостью. Кроме того, и герметичная емкость, и другая емкость могут быть снабжены нагревательными средствами (нагревательными устройствами) и/или охлаждающими средствами (охлаждающими устройствами) для нагрева или охлаждения жидкости перед подачей в герметичную емкость или после подачи в нее.The liquid is fed into the wood material such that the wood material is covered with the liquid. This can suitably be done by sucking liquid into a sealed container containing wood material from another container containing liquid by means of an established vacuum. The liquid is supplied to the wood material at a suitable rate while maintaining a vacuum. The temperature of the liquid is selected such that it is appropriate in relation to the vacuum in the sealed container, as well as the amount, condition and/or type of wood material. In one embodiment of the present invention, the temperature of the liquid supplied is the same as or close to the temperature of the wood material during the vacuuming step. The liquid may suitably be supplied to the sealed container containing the wood material from another container interconnected with the sealed container by a valve. Due to the presence of vacuum in the sealed container, the liquid is diverted into the sealed container from another container. The liquid is withdrawn into the sealed container until the sealed container is filled with liquid and the wood material is covered with liquid. In addition, both the sealed container and the other container may be provided with heating means (heaters) and/or cooling means (coolers) for heating or cooling the liquid before or after being supplied to the sealed container.
После добавления жидкости вакуумный насос герметичной емкости отключают и нагнетательный насос, соединенный с герметичной емкостью, устанавливают на подходящем значении избыточного давления и запускают. Посредством этого древесный материал подвергают воздействию избыточного давления. Избыточное давление облегчает впитывание жидкости в древесный материал. Посредством избыточного давления температура кипения жидкости также увеличивается по сравнению с температурой кипения при атмосферном давлении. Таким образом, температуру древесного материала и жидкости можно значительно повысить относительно возможной температуры при атмосферном давлении, не вызывая при этом кипения жидкости, тем самым облегчая пропитку древесного материала, т.е. жидкость впитывают в древесный материал. Температуру и избыточное давление выбирают так, чтобы они были подходящими в отношении количества, состояния и/или типа древесного материала так же, как и в отношении жидкости и возможных компонентов, присутствующих в жидкости. Жидкость можно подходящим образом циркулировать/приводить в контакт с нагревательными средствами (нагревательное устройство) во время нагрева, чтобы гарантировать, что все время поддерживается требуемое значение тем- 3 041144 пературы. Таким образом, жидкость можно непрерывно нагревать до требуемой температуры в течение процесса пропитки.After adding the liquid, the vacuum pump of the sealed container is turned off and the pressure pump connected to the sealed container is set to a suitable overpressure value and started. By means of this, the wood material is subjected to an overpressure. The excess pressure makes it easier for the liquid to be absorbed into the wood material. By means of excess pressure, the boiling point of the liquid also increases compared to the boiling point at atmospheric pressure. In this way, the temperature of the wood material and the liquid can be significantly increased relative to the possible temperature at atmospheric pressure without causing the liquid to boil, thereby facilitating the impregnation of the wood material, i.e. the liquid is absorbed into the wood material. The temperature and pressure are chosen to be appropriate in relation to the quantity, condition and/or type of wood material as well as in relation to the liquid and possible components present in the liquid. The liquid can be suitably circulated/contacted with heating means (heating device) during heating to ensure that the desired temperature is maintained at all times. Thus, the liquid can be continuously heated to the desired temperature during the impregnation process.
Древесный материал подвергают воздействию ультразвука при поддерживании повышенной температуры и избыточного давления. Древесный материал подвергают воздействию ультразвука в течение подходящего периода времени. Время воздействия температуры, избыточного давления и ультразвука выбирают так, чтобы оно было подходящим в отношении количества, состояния и/или типа древесного материала так же, как и в отношении жидкости и возможных компонентов, присутствующих в жидкости, а также в зависимости от частоты прилагаемого ультразвука. Ультразвук обычно прилагают посредством ультразвукового генератора или множества ультразвуковых генераторов, расположенных в герметичной емкости. Сочетание избыточного давления и ультразвука облегчает поглощение жидкости древесным материалом. Фактически, поглощение жидкости может быть вдвое больше, чем поглощение при использовании традиционной пропитки под давлением древесных материалов. Более того, жидкость глубже проникает в древесный материал, благодаря чему обеспечивают повышенную глубину пропитки. Тем самым заметно увеличивается долговечность древесного материала. Поскольку пропитка древесного материала улучшается, способ по изобретению дополнительно делает возможным применение пропиточных веществ (жидкость или содержащиеся в жидкости вещества), которые являются более безопасными для окружающей среды.Wood material is exposed to ultrasound while maintaining elevated temperature and excess pressure. The wood material is exposed to ultrasound for a suitable period of time. The time of exposure to temperature, overpressure and ultrasound is chosen so that it is appropriate in relation to the amount, condition and/or type of wood material as well as in relation to the liquid and possible components present in the liquid, and also depending on the frequency of the applied ultrasound . The ultrasound is usually applied by means of an ultrasonic generator or a plurality of ultrasonic generators located in a sealed container. The combination of overpressure and ultrasound makes it easier for the wood material to absorb the liquid. In fact, liquid absorption can be twice that of traditional pressure impregnation of wood-based materials. Moreover, the liquid penetrates deeper into the wood material, thereby providing an increased depth of impregnation. This significantly increases the durability of the wood material. Since the impregnation of the wood material is improved, the method according to the invention further makes it possible to use impregnating agents (liquid or substances contained in the liquid) that are more environmentally friendly.
После завершения обработки ультразвуком может быть предпочтительно вначале отключить источник/источники ультразвука и после этого снизить температуру (либо посредством естественного охлаждения путем отключения нагрева, либо посредством принудительного охлаждения) перед понижением избыточного давления до атмосферного давления. Если избыточное давление понижают перед тем, как температура становится достаточно низкой, это может вызвать кипение жидкости из-за температуры жидкости. Атмосферное давление можно подходящим образом создать посредством клапана или клапанов в герметичной емкости.After sonication is completed, it may be preferable to first turn off the ultrasound source(s) and then lower the temperature (either via natural cooling by turning off the heat or forced cooling) before depressurizing to atmospheric pressure. If the excess pressure is released before the temperature is low enough, it can cause the liquid to boil due to the temperature of the liquid. Atmospheric pressure can suitably be generated by means of a valve or valves in a sealed container.
Как отмечено выше, древесный материал обычно помещают в герметичную емкость, подходящую для создания как вакуума, так и избыточного давления. Герметичная емкость может быть дополнительно соединена с другой емкостью для нагрева и подачи жидкости. Герметичная емкость и/или другая емкость могут быть дополнительно снабжены нагревательными и/или охлаждающими средствами (устройствами) для регулирования температуры в соответствии с требуемыми условиями. Герметичная емкость так же как и другая емкость могут иметь любую форму и размер, подходящие для выполнения способа. Подходящие емкости в общем известны в технике.As noted above, the wood material is usually placed in a sealed container suitable for both vacuum and overpressure. The sealed container can be additionally connected to another container for heating and supplying liquid. The sealed container and/or other container may be additionally provided with heating and/or cooling means (devices) to control the temperature in accordance with the required conditions. The sealed container, as well as the other container, may be of any shape and size suitable for carrying out the method. Suitable containers are generally known in the art.
Древесный материал может быть уложен в штабель или иначе размещен в герметичной емкости, возможно с помощью средств для расположения в пространстве кусков или бревен древесного материала.The wood material may be stacked or otherwise placed in an airtight container, possibly by means for arranging pieces or logs of the wood material.
В контексте настоящего описания термин жидкость означает такую жидкость, которая подходит для покрытия древесного материала и далее для приложения ультразвука. Жидкость, используемая в способе по изобретению, может представлять собой, например, воду, масло или смеси воды и другого растворителя, и может в некоторых воплощениях также подходящим образом включать соединения для обработки древесины, такие как пропиточные вещества, например квасцы, раствор борной кислоты, медь, масла, такие как льняное масло, древесную смолу и т.п., антипирены, биоциды, фунгициды и/или пигменты и красители, а также их сочетания. Следует понимать, что одно или более соединений для обработки древесины может присутствовать в жидкости в количестве, подходящем для предполагаемого эффекта и области применения, но это количество может зависеть от типа древесного материала и содержания в нем воздуха и влаги. Соединения для обработки древесины, а также их используемое количество в общем известны в технике. В частности, антипирен может представлять собой газообразное подавляющее огонь вещество, подходящее для тушения огня, такое как аргон или хладон.In the context of the present description, the term liquid means a liquid that is suitable for coating wood material and further for the application of ultrasound. The liquid used in the method of the invention may be, for example, water, oil, or mixtures of water and another solvent, and may in some embodiments also suitably include wood treatment compounds such as impregnation agents, for example alum, boric acid solution, copper, oils such as linseed oil, tree resin and the like, fire retardants, biocides, fungicides and/or pigments and dyes, and combinations thereof. It should be understood that one or more wood treatment compounds may be present in the liquid in an amount suitable for the intended effect and application, but this amount may depend on the type of wood material and its content of air and moisture. Compounds for wood treatment, as well as the amounts used, are generally known in the art. In particular, the fire retardant may be a gaseous fire suppressant suitable for extinguishing a fire, such as argon or freon.
Предпочтительно жидкость может присутствовать в количестве, достаточном для того, чтобы обеспечить подходящее поглощение ее древесным материалом. Количество жидкости в общем зависит от количества (размера, массы, формы) древесного материала, содержания в древесном материале воздуха и влаги, типа древесного материала (например, бук, береза, сосна, ель, дуб, красное дерево, а также ядровая древесина, наружная часть ствола и т.д., как отмечено выше), а также от условий обработки, например, применяемого давления и температуры. Количество жидкости можно дополнительно привести в соответствие с требуемой глубиной пропитки.Preferably, the liquid may be present in an amount sufficient to ensure that it is suitably absorbed by the wood material. The amount of liquid generally depends on the amount (size, weight, shape) of the wood material, the content of air and moisture in the wood material, the type of wood material (e.g. beech, birch, pine, spruce, oak, mahogany, and heartwood, outdoor part of the stem, etc., as noted above), as well as processing conditions, such as applied pressure and temperature. The amount of liquid can be additionally adapted to the required impregnation depth.
В одном воплощении способ по настоящему изобретению включает применение ультразвука частотой от 1 кГц до 1 МГц, например от 1 до 120 кГц. В другом воплощении частота составляет от 20 до 40 кГц. В определенном воплощении частота составляет 30 кГц. Другие подходящие частоты определены выше.In one embodiment, the method of the present invention includes the use of ultrasound at a frequency of 1 kHz to 1 MHz, such as 1 to 120 kHz. In another embodiment, the frequency is from 20 to 40 kHz. In a specific embodiment, the frequency is 30 kHz. Other suitable frequencies are defined above.
В другом воплощении способ согласно настоящему изобретению включает приложение ультразвука в течение от 1 мин до 15 ч. Следует понимать, что время, в течение которого прилагают ультразвук, может зависеть от других параметров, таких как, например, тип, форма, размер, масса обрабатываемого древесного материала, содержание в нем воздуха и влаги, а также от жидкости и частоты приложенного ультразвука. Следует также понимать, что частоту ультразвука можно изменять в течение времени при- 4 041144 ложения ультразвука. Следует также понимать, что ультразвук можно прилагать периодически, т.е. могут существовать периоды времени с приложением ультразвука и без него. В одном воплощении ультразвук прилагают в течение от 1 до 3 ч. В другом воплощении ультразвук прилагают в течение 2 ч.In another embodiment, the method according to the present invention includes the application of ultrasound for from 1 minute to 15 hours. It should be understood that the time during which ultrasound is applied may depend on other parameters, such as, for example, the type, shape, size, weight of the treated wood material, the content of air and moisture in it, as well as the liquid and the frequency of the applied ultrasound. It should also be understood that the frequency of the ultrasound can be varied during the time the ultrasound is applied. It should also be understood that ultrasound can be applied intermittently, ie. there may be periods of time with and without the application of ultrasound. In one embodiment, ultrasound is applied for 1 to 3 hours. In another embodiment, ultrasound is applied for 2 hours.
Сначала древесный материал подвергают воздействию вакуума. Под вакуумом понимают давление ниже атмосферного. Соответственно, вакуум может составлять всего лишь 0 мбар.First, the wood material is subjected to a vacuum. Vacuum is a pressure below atmospheric pressure. Accordingly, the vacuum can be as low as 0 mbar.
Типичные примеры вакуума включают, но не ограничены перечисленным, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 и 100% от атмосферного давления, а также любые целые или нецелые значения между указанными значениями. Следует понимать, что вакуум может быть также определен в единицах измерения мбар. Как правило, значение 1000 мбар (0,1 МПа) считается равным атмосферному давлению, и это означает, что, например, 50% от атмосферного давления соответствует давлению в 5000 мбар (50 кПа). В этом документе вакуум можно взаимозаменяемо указывать как в %, так и в мбар. Снижение давления ниже атмосферного давления предполагает, что растворители кипят при более низкой температуре. Например, вода, присутствующая в древесном материале может легче испаряться (выкипать) при вакууме.Typical examples of vacuum include, but are not limited to, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, and 100% of atmospheric pressure, as well as any integer or non-integer values between these values. It should be understood that vacuum can also be defined in units of mbar. As a general rule, a value of 1000 mbar (0.1 MPa) is considered equal to atmospheric pressure, which means that, for example, 50% of atmospheric pressure corresponds to a pressure of 5000 mbar (50 kPa). In this document, vacuum can be stated interchangeably in both % and mbar. A decrease in pressure below atmospheric pressure suggests that the solvents boil at a lower temperature. For example, water present in wood material can evaporate (boil away) more easily under vacuum.
В одном воплощении способ по настоящему изобретению является таким, при котором вакуум составляет от 1 до 100% от атмосферного давления, например 80% (приблизительно 800 мбар (80 кПа)) или 50% от атмосферного давления (приблизительно 500 мбар (50 кПа)).In one embodiment, the method of the present invention is one in which the vacuum is from 1 to 100% of atmospheric pressure, such as 80% (about 800 mbar (80 kPa)) or 50% of atmospheric pressure (about 500 mbar (50 kPa)) .
Вакуум следует выбирать так, чтобы получить требуемое испарение воды, содержащейся в древесном материале. Таким образом, температуру в течение стадии вакуумирования можно регулировать с учетом, например, размера, массы, плотности, формы древесного материала и содержания в нем воздуха и влаги. Поэтому температуру в течение стадии вакуумирования можно подходящим образом выбирать так, чтобы она составляла от 1 до 100°С, например от 20 до 70°С, или представлять собой комнатную температуру.The vacuum should be chosen so as to obtain the required evaporation of the water contained in the wood material. Thus, the temperature during the evacuation step can be adjusted in terms of, for example, the size, weight, density, shape of the wood material and its air and moisture content. Therefore, the temperature during the evacuation step can be suitably chosen to be 1 to 100°C, eg 20 to 70°C, or room temperature.
В общем, вакуум поддерживают в течение времени от 1 мин до 2 ч, например, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 45, 50 мин, 1 ч, 1 ч и 10 мин, 1 ч и 20 мин, 1 ч и 30 мин, 1 ч и 40 мин, 1 ч и 50 мин или 2 ч. В одном воплощении вакуум поддерживают в течение от 5 мин до 2 ч или от 15 до 45 мин. В одном воплощении вакуум поддерживают в течение 30 мин. Таким образом, период времени можно регулировать с учетом, размера, массы, плотности, формы древесного материала и содержания в нем воды.In general, the vacuum is maintained for 1 minute to 2 hours, such as 5, 10, 15, 20, 30, 40, 45, 50 minutes, 1 hour, 1 hour and 10 minutes, 1 hour and 20 minutes, 1 h and 30 min, 1 h and 40 min, 1 h and 50 min, or 2 h. In one embodiment, the vacuum is maintained for 5 min to 2 h, or 15 to 45 min. In one embodiment, the vacuum is maintained for 30 minutes. Thus, the period of time can be adjusted according to the size, weight, density, shape of the wood material and its water content.
Впоследствии после поддерживания вакуума в течение определенного периода времени в емкость, содержащую древесный материал, подают жидкость под давлением вакуумирования из другой емкости, содержащей жидкость. Количество требуемой жидкости может зависеть от количества присутствующего древесного материала, размера, массы, плотности, формы каждого куска или бревна древесного материала и содержания в нем воздуха и влаги, и его типа, а также от размера и формы используемых емкостей. В общем, жидкость следует подавать в таком количестве, чтобы гарантировать, что древесный материал полностью покрыт жидкостью, и емкость с древесиной заполнена жидкостью.Subsequently, after maintaining the vacuum for a certain period of time, the container containing the wood material is supplied with a liquid under vacuum pressure from another container containing the liquid. The amount of liquid required may depend on the amount of wood material present, the size, weight, density, shape of each piece or log of wood material and its air and moisture content and type, as well as the size and shape of the containers used. In general, the amount of liquid should be supplied to ensure that the wood material is completely covered with liquid and the wood container is filled with liquid.
Температуру в течение добавления жидкости и после него выбирают так, чтобы она была подходящей для подачи жидкости при поддерживании жидкости ниже температуры ее кипения при используемом давлении. Типичные температуры могут составлять, например, от 20 до 70°С. В одном воплощении температура в течение стадии вакуумирования составляет 70°С, и к древесному материалу подают жидкость, имеющую температуру 70°С.The temperature during and after the addition of the liquid is chosen to be suitable for supplying the liquid while maintaining the liquid below its boiling point at the pressure being used. Typical temperatures may be, for example, from 20 to 70°C. In one embodiment, the temperature during the evacuation step is 70°C and a liquid having a temperature of 70°C is supplied to the wood material.
Температуру и вакуум поддерживают в течение подходящего периода времени, в одном воплощении, этот период времени варьируют от минут до часов, например от 5 мин до 5 ч, например 20, 45 мин, 2 или 3 ч. Примеры подходящей температуры и вакуума приведены выше.The temperature and vacuum are maintained for a suitable period of time, in one embodiment, this period of time varies from minutes to hours, for example from 5 minutes to 5 hours, for example 20, 45 minutes, 2 or 3 hours. Examples of suitable temperature and vacuum are given above.
После этого древесный материал подвергают воздействию избыточного давления. Это может происходить после повышения давления от вакуумного до атмосферного давления посредством нагнетательного насоса, как описано выше. Требуемая температура в течение фазы избыточного давления является такой, при которой жидкость не достигает своей температуры кипения. Эта температура зависит от прилагаемого избыточного давления и от подаваемой жидкости. Температуру и избыточное давление поддерживают в течение подходящего периода времени, обычно варьируемого от 1 мин до 15 ч, например в течение 1, 5, 15, 30, 45 мин, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 ч, включая целые или нецелые значения между указанными значениями. Обычно температура составляет от 70 до 220°С. В некоторых воплощениях температура может составлять 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210 или 220°С, включая целые или нецелые значения между указанными значениями.The wood material is then subjected to an overpressure. This may occur after pressurization from vacuum to atmospheric pressure by means of a pressure pump, as described above. The required temperature during the overpressure phase is that at which the liquid does not reach its boiling point. This temperature depends on the applied overpressure and on the supplied liquid. The temperature and pressure are maintained for a suitable period of time, usually varying from 1 minute to 15 hours, for example for 1, 5, 15, 30, 45 minutes, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15 hours, including integer or non-integer values between the specified values. Usually the temperature is from 70 to 220°C. In some embodiments, the temperature may be 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, or 220° C., including integer or non-integer values between these values.
Давление в течение стадии избыточного давления может составлять от 0,1 до 3 МПа (от 1 до 30 бар). Соответственно избыточное давление может составлять 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9 или 3 МПа (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 или 30 бар), включая целые или нецелые значения между указанными значениями. В другом воплощении давление составляет от 1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 бар). В определенном воплощении давление составляет 2,0 МПа (20 бар).The pressure during the overpressure stage may be from 0.1 to 3 MPa (1 to 30 bar). Accordingly, the excess pressure can be 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2 , 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2 .5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 or 3 MPa (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30 bar), including integer or non-integer values between the indicated values. In another embodiment, the pressure is 1 to 2.5 MPa (1 to 25 bar). In a specific embodiment, the pressure is 2.0 MPa (20 bar).
Затем древесный материал подвергают ультразвуку, как определено в этом документе. Температура в течение обработки ультразвуком может предпочтительно составлять от 70 до 220°С. В некоторых воплощениях температура может составлять 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200,The wood material is then sonicated as defined in this document. The temperature during sonication may preferably be from 70 to 220°C. In some embodiments, the temperature may be 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200,
- 5 041144- 5 041144
210 или 220°С, включая целые или нецелые значения между указанными значениями. В конкретном воплощении температура составляет от 170 до 220°С. В одном воплощении ультразвук прилагают в течение 2 до 2,5 ч при 1,2 МПа (12 бар) или 2,0 МПа (20 бар).210 or 220°C, including integer or non-integer values between the indicated values. In a specific embodiment, the temperature is from 170 to 220°C. In one embodiment, ultrasound is applied for 2 to 2.5 hours at 1.2 MPa (12 bar) or 2.0 MPa (20 bar).
Температуру в течение различных стадий способа согласно изобретению можно подходящим образом регулировать. Посредством этого можно эффективно регулировать пропитку древесного материала. В частности, глубина пропитки зависит от условий температуры, вакуума, давления, ультразвука и времени, а также от свойств и типа древесного материала. Для некоторых областей применения может потребоваться полностью пропитанные древесные материалы, тогда как для других областей применения может быть достаточно древесных материалов, пропитанных только на определенную глубину.The temperature during the various steps of the process according to the invention can be suitably controlled. By this, the impregnation of the wood material can be effectively controlled. In particular, the depth of impregnation depends on the conditions of temperature, vacuum, pressure, ultrasound and time, as well as on the properties and type of wood material. Some applications may require fully impregnated wood materials, while other applications may require wood materials only to a certain depth of impregnation.
Было обнаружено и показано, что применение ультразвука при определенных температурах приводит к более равномерной пропитке древесного материала. Более того, в общем можно поддерживать до некоторой степени более низкую температуру по сравнению с традиционно используемыми способами, поскольку приложение ультразвука облегчает пропитку древесного материала. Более того, нагрев в сочетании с обработкой ультразвуком обеспечивает возможность лучшего регулирования окрашивания древесного материала. В общем, чем выше температура, тем темнее окраска древесного материала. Более того, посредством выбора компонентов жидкости, окрашивание прожилок древесного материала можно усилить, таким образом обеспечивая возможность получения более привлекательных пропитанных древесных материалов, например, для декоративных целей.It has been found and shown that the use of ultrasound at certain temperatures leads to a more uniform impregnation of the wood material. Moreover, it is generally possible to maintain a somewhat lower temperature than conventionally used methods, since the application of ultrasound facilitates the impregnation of the wood material. Moreover, heating combined with sonication enables better control of the coloring of the wood material. In general, the higher the temperature, the darker the color of the wood material. Moreover, by selecting the components of the liquid, the coloration of the veining of the wood material can be enhanced, thus making it possible to obtain more attractive impregnated wood materials, for example for decorative purposes.
Изобретение также относится к древесному материалу, получаемому способом, описанным в данном документе. Такой древесный материал имеет ряд областей применения, как указано выше.The invention also relates to wood material obtained by the method described in this document. Such wood material has a number of applications, as mentioned above.
На фиг. 1 проиллюстрирован способ по изобретению. Фиг. 1 предназначена для иллюстрации определенного воплощения изобретения и не должен никоим образом ограничивать область защиты изобретения. Как можно видеть на чертеже, способ по изобретению включает обработку древесного материала в вакууме от 0 мбар до атмосферного давления (0,1 МПа (1000 мбар)) при комнатной температуре. Вакуум поддерживают в течение определенного периода времени (в примере 45 мин). Впоследствии подают жидкость при поддерживании вакуума, Жидкость подают в течение определенного периода времени (в примере 10 мин). После этого повышают температуру и давление. Перед этим температуру и давление можно довести до температуры окружающей среды и давления окружающей среды (атмосферное давление) (не показано). Проиллюстрировано избыточное давление 1,5 МПа (15 бар) и повышенная температура 190°С. В течение периода времени с избыточным давлением и повышенной температурой (проиллюстрировано периодом времени 120 мин) древесный материал подвергают обработке ультразвуком. Ультразвук можно прилагать в течение более короткого периода времени, чем период времени поддерживания избыточного давления и повышенной температуры (показано), или ультразвук можно прилагать в течение всего времени поддерживания избыточного давления и повышенной температуры (не показано). Ультразвук можно прилагать непрерывно (показано) или импульсами определенной длины (не показано). После этого температуру и избыточное давление можно понизить так, чтобы достичь температуры окружающей среды (комнатная температура) и давления окружающей среды (атмосферное давление). Это можно выполнять посредством естественного выравнивания (показано) или посредством принудительного выравнивания посредством вентиляции или посредством охлаждающего устройства.In FIG. 1 illustrates the method of the invention. Fig. 1 is intended to illustrate a specific embodiment of the invention and is not intended to limit the scope of the invention in any way. As can be seen in the drawing, the method according to the invention includes the processing of wood material in a vacuum from 0 mbar to atmospheric pressure (0.1 MPa (1000 mbar)) at room temperature. The vacuum is maintained for a certain period of time (in the example 45 minutes). Subsequently, the liquid is supplied while maintaining the vacuum. The liquid is supplied for a certain period of time (in the example 10 minutes). After that, the temperature and pressure are increased. Prior to this, the temperature and pressure may be adjusted to ambient temperature and ambient pressure (atmospheric pressure) (not shown). An overpressure of 1.5 MPa (15 bar) and an elevated temperature of 190°C are illustrated. For a period of time with overpressure and elevated temperature (illustrated by a time period of 120 minutes), the wood material is subjected to sonication. The ultrasound may be applied for a shorter period of time than the pressurization and elevated temperature period (shown), or the ultrasound may be applied for the entire pressurization and elevated temperature period (not shown). Ultrasound can be applied continuously (shown) or pulses of a certain length (not shown). The temperature and pressure can then be reduced so as to reach ambient temperature (room temperature) and ambient pressure (atmospheric pressure). This can be done by natural leveling (shown) or by forced leveling by ventilation or by means of a cooling device.
На фиг. 2 показаны необработанный древесный материал, древесный материал, традиционно пропитанный под давлением, и пропитанный древесный материал, полученный согласно способу по настоящему изобретению.In FIG. 2 shows raw wood material, traditional pressure impregnated wood material and impregnated wood material obtained according to the method of the present invention.
На фиг. 3 показаны древесные материалы, полученные согласно способу по настоящему изобретению. Способ по настоящему изобретению дополнительно поясняется в представленном ниже неограничивающем примере.In FIG. 3 shows wood products obtained according to the method of the present invention. The method of the present invention is further explained in the following non-limiting example.
ПримерыExamples
Пример 1. Устройство для осуществления способа согласно изобретениюExample 1. Device for carrying out the method according to the invention
Ссылка сделана на фиг. 4. На фиг. 4 схематически представлено устройство, используемое для осуществления способа по изобретению. Бревна древесного материала 31, имеющие подходящий размер, помещали в герметичную емкость 17, имеющую объем приблизительно 1 м3. Герметичную емкость 17 выбирали так, чтобы она подходила для окружающей среды как с повышенным давлением, так и с пониженным давлением. Герметичная емкость 17 дополнительно была снабжена ультразвуковым генератором (не показан). Герметичная емкость 17 была соединена с нагревательным устройством 25 для нагрева циркулирующей жидкости. Между вакуумным насосом 20 и клапаном 26 находилась защитная емкость 30, чтобы защитить вакуумный насос 20 от жидкости. Герметичная емкость 17 была присоединена к вакуумному насосу 20 и клапану 26. Герметичная емкость 17 дополнительно была снабжена клапаном 27, из соображений безопасности. Емкость 18, содержащая жидкость, была соединена с емкостью 16 контуром, содержащим клапаны 23, 24, а также с нагнетательным насосом 28. Емкость 16 была также соединена с нагнетательным насосом 19 и клапаном 22. Емкость 16 была снабжена нагревательным/охлаждающим устройством 21. Емкость 18 была предназначена только для хранения жидкости до использования. Чтобы начать способ по изобретению, жидкость перекачивали в емкость 16 и закрывали соединение между емкостью 18 и емкостью 16.Reference is made to FIG. 4. In FIG. 4 is a schematic representation of the device used to carry out the method according to the invention. Logs of wood material 31, having a suitable size, were placed in a sealed container 17 having a volume of approximately 1 m 3 . The sealed container 17 was chosen to be suitable for both pressurized and reduced pressure environments. Sealed container 17 was additionally equipped with an ultrasonic generator (not shown). The sealed container 17 was connected to a heating device 25 to heat the circulating liquid. Between the vacuum pump 20 and the valve 26 was a protective container 30 to protect the vacuum pump 20 from liquid. The sealed container 17 was connected to a vacuum pump 20 and a valve 26. The sealed container 17 was additionally provided with a valve 27 for safety reasons. The container 18 containing the liquid was connected to the container 16 by a circuit containing valves 23, 24, as well as to the pressure pump 28. The container 16 was also connected to the booster pump 19 and the valve 22. The container 16 was equipped with a heating/cooling device 21. The container 18 was only intended to hold liquid until use. To start the method of the invention, the liquid was pumped into container 16 and the connection between container 18 and container 16 was closed.
- 6 041144- 6 041144
На фиг. 5 показана часть устройства для осуществления способом по изобретению. На фиг. 5 показаны герметичная емкость 17, ультразвуковой генератор 29 и бревно древесного материала 31.In FIG. 5 shows part of a device for carrying out the method according to the invention. In FIG. 5 shows a sealed container 17, an ultrasonic generator 29 and a log of wood material 31.
Пример 2. Обработка древесного материала согласно изобретениюExample 2 Treatment of wood material according to the invention
Бревна из древесного материала 31 помещали в герметичную емкость 17, описанную в примере 1, и способ по изобретению осуществляли следующим образом.The wood material logs 31 were placed in the sealed container 17 described in Example 1, and the method of the invention was carried out as follows.
Стадия(а) - вакуумированиеStage(s) - evacuation
Давление в герметичной емкости 17 с древесным материалом 31 (одно бревно древесного материала) понижали до 50% от атмосферного давления (50 кПа (500 мбар)), используя вакуумный насос 20, соединенный с клапаном 26 сверху герметичной емкости 17. Вакуум при 50 кПа (500 мбар) поддерживали в течение 30 мин. Посредством этого из древесного материала удаляли воздух, содержащийся в древесном материале.The pressure in the sealed container 17 with wood material 31 (one log of wood material) was reduced to 50% of atmospheric pressure (50 kPa (500 mbar)) using a vacuum pump 20 connected to a valve 26 on top of the sealed container 17. Vacuum at 50 kPa ( 500 mbar) was maintained for 30 min. Thereby, the air contained in the wood material was removed from the wood material.
Стадия (b) - добавление жидкостиStep (b) - adding liquid
Жидкость (1000 л), предназначенную для подачи к древесному материалу, предварительно нагревали в емкости 16 до температуры 70°С. Предварительно нагретую жидкость подавали в герметичную емкость 17, используя клапан 23. Поскольку давление в герметичной емкости составляло 50% от атмосферного давления (50 кПа (500 мбар)), жидкость легко откачивалась в герметичную емкость 17 посредством вакуума. Вакуум во время добавления жидкости поддерживали посредством вакуумного насоса 20, пока герметичная емкость 17 не заполнялась жидкостью и древесный материал не был покрыт жидкостью. После этого вакуумный насос 20 выключали. Заполнение герметичной емкости 17 проверяли по наличию жидкости в емкости 30.The liquid (1000 l) intended to be supplied to the wood material was preheated in vessel 16 to a temperature of 70°C. The preheated liquid was supplied to the sealed container 17 using the valve 23. Since the pressure in the sealed container was 50% of atmospheric pressure (50 kPa (500 mbar)), the liquid was easily pumped into the sealed container 17 by vacuum. Vacuum was maintained during the addition of the liquid by means of the vacuum pump 20 until the sealed container 17 was filled with the liquid and the wood material was covered with the liquid. After that, the vacuum pump 20 was turned off. The filling of sealed container 17 was checked by the presence of liquid in container 30.
Стадия (с) - избыточное давление и нагревStage (c) - overpressure and heating
Нагнетательный насос 19 устанавливали на давлении 2,0 МПа (20 бар) и запускали. Жидкость в герметичной емкости поддерживали при требуемой температуре от 70 до 220°С (см. табл. 2 ниже, где указаны конкретные температуры) посредством осуществления циркуляции жидкости через нагревательное устройство 25 с помощью нагнетательного насоса 19. Таким образом, осуществляли повторную циркуляцию жидкости (см. табл. 2, где указаны конкретные жидкости) для поддерживания требуемой температуры.The pressure pump 19 was set at a pressure of 2.0 MPa (20 bar) and started. The liquid in the sealed container was maintained at the desired temperature of 70 to 220°C (see Table 2 below for specific temperatures) by circulating the liquid through the heating device 25 using the pressure pump 19. Thus, the liquid was recirculated (see See table 2 for specific fluids) to maintain the required temperature.
Стадия (d) - обработка ультразвукомStage (d) - sonication
Когда достигали давления 2,0 МПа (20 бар) и требуемой температуры, прикладывали ультразвук частотой 30 кГц в течение 2 или 3 ч (см. табл. 2, где указано конкретное время). В течение обработки ультразвуком поддерживали давление 2,0 МПа (20 бар). В течение обработки ультразвуком поддерживали требуемую температуру. После обработки ультразвуком поддерживали давление 2,0 МПа (20 бар) до снижения температуры в герметичной емкости 17 (и температуры жидкости и древесного материала 28) до 100°С, чтобы избежать кипения жидкости, если она на водной основе. В случае, когда жидкость представляет собой масло или масляную смесь, температура ниже 100°С являлась предпочтительной из соображений безопасности. Когда требуемая температура была достигнута, давление снижали до атмосферного давления посредством клапана 26, жидкость сливали и удаляли древесный материал 28 из герметичной емкости 17.When a pressure of 2.0 MPa (20 bar) and the required temperature were reached, ultrasound at a frequency of 30 kHz was applied for 2 or 3 hours (see Table 2 for specific times). The pressure was maintained at 2.0 MPa (20 bar) during sonication. The desired temperature was maintained during sonication. After sonication, a pressure of 2.0 MPa (20 bar) was maintained until the temperature in the sealed container 17 (and the temperature of the liquid and wood material 28) was reduced to 100° C. to avoid boiling of the liquid if water-based. In the case where the liquid is an oil or an oil mixture, a temperature below 100° C. was preferred for safety reasons. When the required temperature was reached, the pressure was reduced to atmospheric pressure through the valve 26, the liquid was drained and the wood material 28 was removed from the sealed container 17.
Было продемонстрировано, что посредством использования сочетания нагрева и ультразвука жидкость эффективно впитывалась в древесный материал.It has been demonstrated that, through the use of a combination of heat and ultrasound, the liquid is efficiently absorbed into the wood material.
- 7 041144- 7 041144
Таблица 1. Древесный материалTable 1. Wood material
В табл. 1 номера образцов 1-15 относятся к бревнам, показанным на фиг. 2 и 3 соответственно.In table. 1, sample numbers 1-15 refer to the logs shown in FIG. 2 and 3, respectively.
- 8 041144- 8 041144
Образец № 1Sample No. 1
Образец № 2Sample #2
Образец № 3Sample #3
Образец № 4Sample No. 4
Образец № 5Sample No. 5
Образец № 6Sample No. 6
Образец № 7Sample No. 7
Образец № 8Sample No. 8
Образец № 9Sample No. 9
Образец № 10Sample No. 10
Образец № 11Sample No. 11
Образец № 12Sample No. 12
Образец № 13Sample No. 13
Образец № 14Sample No. 14
Образец № 15 представляет собой непропитанную скандинавскую ель.Sample #15 is untreated Scandinavian spruce.
представляет собой традиционно пропитанную (медная пропитка) скандинавскую ель.is a traditionally impregnated (copper impregnated) Scandinavian spruce.
представляет собой скандинавскую ель, обработанную согласно способу по изобретению.is a Scandinavian spruce treated according to the process of the invention.
представляет собой скандинавскую ель, обработанную согласно способу по изобретению.is a Scandinavian spruce treated according to the process of the invention.
представляет собой скандинавскую ель, обработанную согласно способу по изобретению.is a Scandinavian spruce treated according to the process of the invention.
представляет собой скандинавскую ель, обработанную согласно способу по изобретению.is a Scandinavian spruce treated according to the process of the invention.
представляет собой необработанный эвкалипт.is untreated eucalyptus.
представляет собой эвкалипт, обработанный согласно способу по изобретению и разрезанный после обработки.is a eucalyptus treated according to the method of the invention and cut after treatment.
представляет собой необработанный датский дуб.is untreated Danish oak.
представляет собой датский дуб, обработанный согласно способу по изобретению и разрезанный после обработки.is Danish oak treated according to the method of the invention and cut after treatment.
представляет собой скандинавскую ель, обработанную согласно способу по изобретению.is a Scandinavian spruce treated according to the process of the invention.
представляет собой сосну, обработанную согласно способу по изобретению.is a pine treated according to the method according to the invention.
представляет собой скандинавскую ель, обработанную согласно способу по изобретению.is a Scandinavian spruce treated according to the process of the invention.
представляет собой скандинавскую ель, обработанную согласно способу по изобретению.is a Scandinavian spruce treated according to the process of the invention.
представляет собой скандинавскую ель, обработанную согласно способу по изобретению.is a Scandinavian spruce treated according to the process of the invention.
- 9 041144- 9 041144
Таблица 2. Обработка древесного материалаTable 2. Processing of wood material
- 10041144- 10041144
Как можно видеть из фиг. 2, традиционно пропитанная скандинавская ель пропитана только на поверхности. Далее пропитка неравномерная, и глубина пропитки максимально составляет приблизительно 0,5 см. Таким образом, бревно большей частью остается непропитанным. Более того, использование пропиточных веществ на основе меди является нежелательным, поскольку эти соединения вредны для окружающей среды и также вредны для людей.As can be seen from FIG. 2, traditionally impregnated Scandinavian spruce is impregnated only on the surface. Further, the impregnation is uneven, and the depth of impregnation is at most approximately 0.5 cm. Thus, the log remains mostly unimpregnated. Moreover, the use of copper-based impregnations is undesirable because these compounds are harmful to the environment and are also harmful to humans.
Как можно видеть из фиг. 2, бревна из древесного материала были полностью пропитаны с использованием способа согласно изобретению. Не оставалось необработанных частей древесного материала. Более того, прожилки в древесном материале выделялись, если использовали красящие вещества (например, сочетание льняного масла и древесной смолы (жидкость)) в сочетании с температурой жидкости, при которой полностью не выгорали сахарные составляющие древесного материала. Благодаря этому пропитанный древесный материал выглядел более естественно и привлекательно. Более темное окрашивание древесного материала получали с использованием более высокой температуры во время обработки с избыточным давлением и ультразвуком из-за выгорания сахарных составляющих. Более того, как можно видеть, все типы древесного материала (от более мягкого до более твердого материала) были полностью пропитаны с использованием только безопасных для окружающей среды веществ (льняное масло и смола не считаются вредными для окружающей среды).As can be seen from FIG. 2, the wood material logs were completely impregnated using the method according to the invention. There were no untreated pieces of wood material left. Moreover, streaks in the wood material stand out when colorants (eg, a combination of linseed oil and wood resin (liquid)) are used in combination with a liquid temperature that does not completely burn out the sugar components of the wood material. Thanks to this, the impregnated wood material looked more natural and attractive. A darker coloration of the wood material was obtained using a higher temperature during pressurization and sonication due to the burnout of the sugar constituents. Moreover, as can be seen, all types of wood material (from softer to harder material) have been completely impregnated using only environmentally friendly substances (linseed oil and resin are not considered harmful to the environment).
Как видно из фиг. 3, как бревна сосны, так и бревна скандинавской ели были полностью пропитаны с использованием солей. Квасцы и бор считаются безопасными для окружающей среды. Поскольку бревна были полностью пропитаны, можно считать усиленным пламягасящий эффект. Более того, даже с использованием 5% раствора антипирена древесный материал становился полностью пропитанным. При более высоких концентрациях наблюдали некоторое осаждение солей. Полагали, что это связано с сушкой древесного материала. Осаждение имеет только эстетический эффект.As can be seen from FIG. 3, both pine logs and Scandinavian spruce logs were completely impregnated using salts. Alum and boron are considered safe for the environment. Since the logs were completely impregnated, the flame-extinguishing effect can be considered enhanced. Moreover, even with the use of a 5% fire retardant solution, the wood material became completely impregnated. At higher concentrations, some precipitation of salts was observed. It was believed that this was due to the drying of the wood material. Precipitation has only an aesthetic effect.
Все образцы 16-43 также были полностью пропитаны. Отсутствовали области, в которых древесный материал оставался необработанным, независимо от вида древесного материала, применяемой жидкости (например, вода, древесная смола, антипирены и масла) и температуры в течение стадий (с) и (d).All samples 16-43 were also fully impregnated. There were no areas where the wood material remained untreated, regardless of the type of wood material, the liquid used (eg water, wood resin, fire retardants and oils) and the temperature during steps (c) and (d).
В заключение следует отметить, что древесные материалы, полученные из нескольких пород деревьев были полностью пропитаны с использованием способа по изобретению, т.е. не наблюдали необработанных/непропитанных участков. Таким образом, способ по настоящему изобретению очевидно превосходит традиционно используемые способы. Более того, к жидкости можно добавлять безопасные для окружающей среды материалы, и эти добавки полностью проникают в древесный материал, как в случае более мягких, так и в случае более твердых древесных материалов. Это является улучшением по сравнению с традиционно используемыми способами пропитки.In conclusion, it should be noted that wood-based materials obtained from several tree species were completely impregnated using the method according to the invention, i. no untreated/unimpregnated areas were observed. Thus, the method of the present invention is clearly superior to conventional methods. Moreover, environmentally friendly materials can be added to the liquid, and these additives completely penetrate the wood material, both in the case of softer and harder wood materials. This is an improvement over conventional impregnation methods.
Список обозначенийList of symbols
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- 11 041144- 11 041144
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Древесный материал- Wood material
- Емкость- capacity
- Емкость- Capacity
- Емкость- capacity
- Нагнетательный насос- Pressure pump
- Вакуумный насос- Vacuum pump
- Нагревательное/охлаждающее устройство- Heating/cooling device
- Клапан- valve
- Клапан- valve
- Клапан- valve
- Нагревательное/охлаждающее устройство- Heating/cooling device
- Клапан- valve
- Клапан- valve
- Нагнетательный насос- Pressure pump
- Ультразвуковой генератор- Ultrasonic generator
- Емкость- capacity
- Древесный материал- Wood material
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DKPA201800137 | 2018-03-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA041144B1 true EA041144B1 (en) | 2022-09-19 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA032722B1 (en) | Treatment of wood | |
US5075131A (en) | Method for preservation treatment of wood | |
NO313273B1 (en) | Furan polymer-impregnated wood, method of manufacture and uses thereof | |
US11376758B2 (en) | Treatment of wooden materials | |
US20120276302A1 (en) | Process for Treating Wood | |
EP0576608B1 (en) | Method of quality improvement of wooden articles, such as improved preservation of the wood through impregnation thereof | |
JPH07132504A (en) | Timber reforming method | |
NO831432L (en) | PREPARATION OF TREE. | |
EA041144B1 (en) | WOOD PROCESSING | |
US20020178608A1 (en) | Method and apparatus for the production of lumber identical to natural Bog oak | |
SU642166A1 (en) | Method of improving timber quality | |
Ganguly et al. | Study on effect of microwave treatment on wood permeability and preservative retention in imported timber | |
CA2573211C (en) | Method for treating lignocellulosic material | |
JPH10315203A (en) | Method for impregnation of woody material with chemical fluids and woody material manufactured by the method | |
JPH0596512A (en) | Manufacture of modified wood | |
JP3026208B1 (en) | Method of impregnating wood with chemicals | |
JP4324745B2 (en) | Mortarboard | |
WO2018106923A1 (en) | Coloration of acetylated wood | |
JPH0929710A (en) | Pretreating method for timber and manufacture of modified timber using the same | |
Ganguly et al. | Microwave Wood Modification: A Method for Conserving Timber for Its Sustainable Utilization |