PL195348B1 - Sposób przebarwiania drewna - Google Patents

Abstract

Sposób przebarwiania drewna, w którym na materiał drzewny działa się amoniakiem, znamienny tym, że umieszczone w gazoszczelnej komorze drewno poddaje się w obiegu zamkniętym działaniu parogazowej mieszaniny pary wodnej i amoniaku i/lub polarnego lotnego związku chemicznego w temperaturze nie niższej niż 120°C i nie wyższej niż 240°C, korzystnie 130-190°C przez czas nie krótszy niż 6 godzin i nie dłuższy niż 96 godzin, korzystnie 24-48 godzin przy czym stężenie amoniaku w medium parogazowym jest nie niższe niż 1%, korzystnie 5-10%.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przebarwiania drewna, w którym na materiał drzewny działa się amoniakiem.

Zmianę naturalnej barwy drewna uzyskuje się albo metodą barwienia, w której substancje barwiące nanosi się na powierzchnię drewna lub wprowadza w głąb materiału drzewnego, albo metodami przebarwiania drewna, w których na materiał drzewny działa się związkami wywołującymi zmiany w składzie chemicznym drewna, na skutek czego drewno zmienia barwę bez usuwania naturalnego rysunku i usłojenia. Znane jest poddawanie drewna działaniu amoniaku, który wchodzi w reakcje chemiczną z zawartym w materiale drzewnym garbnikiem, na skutek czego drewno zmienia zabarwienie i przybiera kolor ciemnoszary lub brązowy. Wybawienia uzyskiwane przez działanie amoniakiem są bardzo trwałe, odporne na działanie światła i czynników atmosferycznych. Znane i stosowane są metody przebarwiania drewna przez jego moczenie lub gotowanie w roztworze wody amoniakalnej jednak są one niedogodne ze względu na długotrwałość procesu trwającego nawet kilkanaście dni, konieczność ostrożnego, a zatem czasochłonnego suszenia przebarwionego produktu i utrzymujący się w nim zapach amoniaku. Znane jest także działanie na drewno amoniakiem gazowym, który ze względu na swój polarny charakter jest silnie adsorbowany przez substancje drzewną i już w temperaturze pokojowej może rozpuszczać żywice i tłuszcze, co ułatwia jego wnikanie w tkankę drzewną. (Prosiński S. Chemia drewna, Warszawa, PWRiL,1984, s.92-93). Mimo tych korzystnych właściwości barwiących amoniaku jego stosowanie w warunkach przemysłowych jest utrudnione ze względu na znaczną łatwopalność, zwłaszcza amoniaku w postaci gazowej, jego dużą toksyczność dla organizmów żywych i idące w ślad za tym niebezpieczeństwo skażenia środowiska.

Przebarwianie drewna uzyskuje się także w trakcie procesów jego termicznej modyfikacji. Jak wynika z opisów patentów: US 4377040, EP 0612595, EP 0622163, EP 623433, EP 0759137 dotyczących termicznej modyfikacji drewna, efektem ubocznym tego procesu jest ciemnienie drewna będące następstwem działania na materiał drzewny temperaturą i np. parą wodną lub gazem obojętnym. Ponieważ jednak celem tych wynalazków jest modyfikacja drewna a nie jego przebarwianie, nie rozwiązują one problemu uzyskiwania barwy drewna w żądanym odcieniu.

Metoda regulowania i kontrolowania barwy drewna znana jest z opisu patentu chińskiego CN 1449900. Polega ona na działaniu na drewno w zamkniętym pojemniku nasyconą parą wodną w temperaturze 200°C i jest przeznaczona do przebarwiania gatunków drzew szybko rosnących.

W rozwiązaniu według wynalazku wykorzystano i skojarzono opisane wyżej właściwości amoniaku w zakresie jego oddziaływania na przebarwianie drewna, a także znany wpływ temperatury na zjawisko dyfuzji celem stworzenia metody przebarwiania drewna pozwalającej uzyskiwać trwałe kolory wyrobów drewnianych w różnej gamie odcieni.

W sposobie według wynalazku umieszczone w gazoszczelnej komorze drewno poddaje się w obiegu zamkniętym działaniu parogazowej mieszaniny pary wodnej i amoniaku z ewentualnym dodatkiem polarnego lotnego związku chemicznego w temperaturze w przedziale 120- 240°C, korzystnie 130-190°C przez czas nie krótszy niż 6 godzin i nie dłuższy niż 96 godzin, korzystnie 24-48 godzin. Stężenie amoniaku w mieszaninie parogazowej jest nie niższe niż 1%, korzystnie 5-10% a stężenie polarnego lotnego związku chemicznego -nie wyższe niż 25%, korzystnie 5%.

Mieszaninę pary wodnej i amoniaku uzyskuje się przez ogrzewanie wody amoniakalnej o stężeniu 1-25%, a korzystnie 5% a mieszaninę pary wodnej, amoniaku i polarnego, lotnego związku chemicznego przez ogrzewanie wody amoniakalnej o takim stężeniu zmieszanej z dodatkiem polarnego lotnego związku chemicznego, którego stężenie w roztworze mieści się w przedziale 1-25%, korzystnie 5%.

Proces można prowadzić utrzymując temperaturę mieszaniny parogazowej na stałym poziomie ale korzystnie jest okresowo naprzemiennie podnosić ją i obniżać w deklarowanym wyżej zakresie temperatur, gdyż zwiększa to dyfuzję mieszaniny modyfikującej barwę w tkankę drzewną.

Opuszczające gazoszczelną komorę parogazy są kondensowane i/lub adsorbowane celem wykorzystania ich w kolejnej partii mieszaniny.

Sposób według wynalazku, z efektami oddziaływania amoniaku na składniki drewna, w szczególności na te, które posiadają sprzężony układ wiązań podwójnych (lignina, garbniki) pozwala na efektywne sterowanie procesami przebarwiania drewna i kontrolowanie ich zakresu w skali od jasnobrązowej do ciemnobrunatnej, prawie czarnej, co było dotychczas nieosiągalne w stosowanych metodach przebarwiania drewna przy użyciu amoniaku. Zaletą wynalazku jest także i to, że można kontrolowany proces przebarwienia drewna połączyć z procesem termicznej modyfikacji drewna. Dzięki

PL 195 348 B1 prowadzeniu procesu w obiegu zamkniętym jest on całkowicie bezpieczny dla środowiska, a użycie jako produktu wyjściowego dla mieszaniny parogazowej niepalnej wody amoniakalnej podnosi w istotny sposób bezpieczeństwo procesu, który może być z powodzeniem stosowany w każdych warunkach przemysłowych.

Wynalazek przedstawiony jest szczegółowo w poniższych przykładach realizacji.

Przykład 1

Fryzy drewniane z drewna dębu umieszczono w gazoszczelnej komorze zaopatrzonej w króćce wlotowe i wylotowe oraz wyposażenie do kontroli temperatury i sterowania dynamiką ogrzewania. Wsad ogrzano do temperatury 180°C z tym, że po osiągnięciu przez wsad temperatury 130°C rozpoczęto podawanie do komory mieszaniny pary wodnej i amoniaku z wytwornicy pary zasilanej 7,5% roztworem wody amoniakalnej. Po osiągnięciu przez wsad założonej temperatury (180°C) przerwano grzanie i obniżono temperaturę do 130°C nie przerywając dozowania par wody amoniakalnej co polepszyło dyfuzję czynników modyfikujących barwę drewna w ścianki komórkowe substancji drzewnej. Następnie ponowiono ogrzewanie doprowadzając temperaturę wsadu do 160°C i utrzymano ją na tym poziomie przez 20 godzin przerywając dozowanie par wody amoniakalnej. Uzyskano fryzy przebarwione na kolor brązowo-brunatny na całym przekroju.

Po zakończeniu wygrzewania komorę przedmuchano powietrzem w celu usunięcia resztek parogazów zawierających amoniak przy czym opuszczające komorę parogazy skierowano do kondensatora połączonego z absorberem amoniaku. Odzyskany kondensat wykorzystano do przygotowania technologicznego roztworu wody amoniakalnej dla kolejnego procesu przebarwiania drewna.

Przykład 2

Elementy z drewna akacji w postaci wałków lub łat umieszczono w gazoszczelnej komorze, jak w przykładzie 1. Wsad ogrzewano do temperatury 170°C, przy czym po osiągnięciu przez wsad temperatury 130°C rozpoczęto podawanie do komory mieszaniny pary wodnej i amoniaku z wytwornicy pary zasilanej 5% roztworem wody amoniakalnej. Po osiągnięciu założonej temperatury 170°C utrzymywano ją przez 1godz.a następnie ogrzewanie przerwano i obniżono temperaturę do 140°C utrzymując ją przez 30 min po czym ponownie podniesiono temperaturę wsadu do 170°C. Zabieg podnoszenia i obniżania temperatury powtarzano czterokrotnie nie przerywając dozowania parogazów wody amoniakalnej. Całkowity czas modyfikacji barwy zamknął się w przedziale 24 godz. Poddane obróbce parami amoniaku elementy drewniane zostały przebarwione na całym przekroju na kolor brązowy.

Parogazowe produkty opuszczające komorę w czasie modyfikacji oraz podczas przedmuchu po zakończonym procesie utylizowano jak w przykładzie 1.

Przykład 3

Deszczułki z drewna olszy umieszczono na przekładkach w gazoszczelnej komorze jak w przykładzie 1i 2. W komorze umieszczono również otwarty pojemnik z wodnym roztworem zawierającym po 5% masowych amoniaku i kwasu octowego w takiej ilości oby czas jego odparowania zawierał się w przedziale 3-4 godz. Wsad ogrzano do temperatury 160°C z szybkością około 1°C/min i pozostawiono go w tej temperaturze przez 1 godz. po czym temperaturę obniżono do 140°C, a wygrzewanie w tej temperaturze kontynuowano przez 9 godz. Uzyskane drewno miało barwę miodową, równomiernie na całym przekroju. Po tym czasie komorę przedmuchano usuwając z niej produkty parogazowe. Podczas całego procesu parogazowe produkty, które uchodziły z komory, kierowano do chłodnicy i kondensowano.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przebarwiania drewna, w którym na materiał drzewny działa się amoniakiem, znamienny tym, że umieszczone w gazoszczelnej komorze drewno poddaje się w obiegu zamkniętym działaniu parogazowej mieszaniny pary wodnej i amoniaku i/lub polarnego lotnego związku chemicznego w temperaturze nie niższej niż 120°C i nie wyższej niż 240°C, korzystnie 130-190°C przez czas nie krótszy niż 6 godzin i nie dłuższy niż 96 godzin, korzystnie 24-48 godzin przy czym stężenie amoniaku w medium parogazowym jest nie niższe niż 1%, korzystnie 5-10%.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę pary wodnej i amoniaku uzyskuje się przez ogrzewanie wody amoniakalnej o stężeniu 1-25%, korzystnie 5%.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę pary wodnej, amoniaku i polarnego, lotnego związku chemicznego uzyskuje się przez ogrzewanie wody amoniakalnej o stężeniu 1-25%,

   PL 195 348B1 korzystnie 5%, w której stężenie polarnego lotnego związku chemicznego mieści się w przedziale 1-25%, korzystnie 5%.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperatura parogazowej mieszaniny jest w trakcie procesu przebarwiania okresowo podnoszona i obniżana w przedziale 120-240°C, korzystnie 130-190°C.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperatura parogazowej mieszaniny jest utrzymywana przez cały czas procesu na stałym poziomie w przedziale 120-240°C, korzystnie 130-190°C.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że opuszczające gazoszczelną komorę parogazy są kondensowane i/lub adsorbowane i wykorzystywane w kolejnym procesie przebarwiania.