RU2339504C2 - Method of deep impregnation of wood - Google Patents
Method of deep impregnation of wood Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339504C2 RU2339504C2 RU2006126748/04A RU2006126748A RU2339504C2 RU 2339504 C2 RU2339504 C2 RU 2339504C2 RU 2006126748/04 A RU2006126748/04 A RU 2006126748/04A RU 2006126748 A RU2006126748 A RU 2006126748A RU 2339504 C2 RU2339504 C2 RU 2339504C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- vacuum
- solution
- impregnation
- impregnating solution
- Prior art date
Links
Landscapes
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к разработке защитных армирующих составов и технологии глубокой пропитки древесины преимущественно лиственных пород для улучшения ее физико-химических и потребительских характеристик.The invention relates to the development of protective reinforcing compositions and technology for deep impregnation of wood, mainly hardwood, to improve its physico-chemical and consumer characteristics.
Достоинства древесины как строительного и конструкционного материала хорошо известны. Вместе с тем древесина гигроскопична, легко подвержена разрушительным воздействиям атмосферы, обладает низкой биостойкостью и высокой пожароопасностью.The advantages of wood as a building and structural material are well known. At the same time, the wood is hygroscopic, easily susceptible to the destructive effects of the atmosphere, has low bio-resistance and high fire hazard.
Их известных способов глубокой пропитки древесины наиболее результативны и важны автоклавно-диффузионные способы (И.Г.Романенков, Ф.А.Левитес. Огнезащита строительных конструкций. М., Стройиздат, 1991, с.129-131). При реализации типичного варианта автоклавно-диффузионной пропитки удается достигать глубины пропитки водных растворов по здоровой заболони древесины до 5 мм. Более глубокому проникновению пропиточного состава в древесину препятствует растворенные в нем газы и, в первую очередь, углекислый газ, растворимость которого в одном объеме воды при 20°С составляет 0,88 объема. В концентрированных пропиточных растворах могут находиться и другие растворенные газы. Попадая из рабочей емкости в вакуумированный автоклав с древесиной, пропиточный раствор тотчас же «вскипает» от бурно выделяющихся из него газов. На границе раздела фаз, между пропиточной жидкостью и поверхностью провакуумированного древесного материала, образуется «газовая подушка», препятствующая или резко снижающая способность проникновения жидкости в поры древесины. Часть раствора, вошедшая в клетки и полости лесоматериала, продолжает выделять в них остаточные количества находящегося в нем газа, поскольку древесина предварительно была вакуумирована. Газовоздушные пробки, образующиеся при этом в клетках и полостях древесины, еще сильнее тормозят процесс пропитки. Операции приходится повторять множество раз, что увеличивает не только время и энергозатраты на пропитку древесины, но и приводит к снижению производительности, а в случае использования в пропиточных составах термически или гидролитически неустойчивых соединений составы могут изменяться от одного цикла вакуумной пропитки к другому.Their well-known methods of deep wood impregnation are the most effective and important autoclave-diffusion methods (I. G. Romanenkov, F. A. Levites. Fire protection of building structures. M., Stroyizdat, 1991, p.129-131). When implementing a typical variant of autoclave-diffusion impregnation, it is possible to reach the depth of impregnation of aqueous solutions with a healthy sapwood of wood up to 5 mm. The deeper penetration of the impregnating composition into the wood is impeded by the gases dissolved in it and, primarily, carbon dioxide, whose solubility in one volume of water at 20 ° C is 0.88 volumes. Other dissolved gases may also be present in concentrated impregnation solutions. Getting from the working tank into a vacuum autoclave with wood, the impregnating solution immediately “boils” from the gases that are rapidly released from it. At the phase boundary, between the impregnating liquid and the surface of the evacuated wood material, a "gas cushion" is formed that impedes or sharply reduces the ability of liquid to penetrate into the pores of the wood. Part of the solution, which entered the cells and cavities of the timber, continues to emit residual amounts of gas in it, since the wood was previously evacuated. Air-gas plugs, which are formed in the cells and cavities of wood, inhibit the impregnation process even more. The operations have to be repeated many times, which not only increases the time and energy consumption for wood impregnation, but also leads to a decrease in productivity, and if thermally or hydrolytically unstable compounds are used in the impregnation compositions, the compositions can change from one vacuum impregnation cycle to another.
В патенте RU 2011511 реализован принцип создания градиентного давления между пропиточной жидкостью и древесиной. Процесс пропитки осуществляется в герметично закрытой пропиточной камере, заполненной материалом и пропиточной жидкостью и соединенной с емкостью, в которой создается глубокий вакуум. В момент быстрого (импульсного) соединения вакуумной камеры и пропиточной емкости с помощью специального устройства в пропиточной камере происходит скачкообразное понижение давления. Как следует из данных таблицы, приведенной в указанном патенте, в результате реализации предложенной технологии поглощение защитного и/или окрашивающего раствора (в % к массе древесины) колеблется от 4,36% до 63,8%, в среднем 30-31%), что совершенно недостаточно для придания древесине необходимого уровня огнезащиты, биологической стойкости, механической прочности и других характеристик. Как известно (И.Г.Романенков, Ф.А.Левитес. Огнезащита строительных конструкций. Москва, Стройиздат, 1991 г., с.130-131), для перевода древесины в 1-ю группу огнезащитной эффективности (ГОСТ 13363, НПБ-251) в нее необходимо ввести не менее 90-120 кг антипирена на 1 м3 материала, что при максимально возможных концентрациях наиболее употребительных антипиренов порядка 20-22% должно составить 500-600 кг пропиточного раствора на 1 м3 древесины, т.е. порядка 100-110%.The patent RU 2011511 implements the principle of creating a gradient pressure between the impregnating liquid and wood. The impregnation process is carried out in a hermetically sealed impregnation chamber filled with material and an impregnating liquid and connected to a container in which a deep vacuum is created. At the time of a quick (pulsed) connection of the vacuum chamber and the impregnation tank using a special device in the impregnation chamber there is an abrupt decrease in pressure. As follows from the table given in the said patent, as a result of the implementation of the proposed technology, the absorption of the protective and / or coloring solution (in% by weight of wood) ranges from 4.36% to 63.8%, on average 30-31%), which is completely insufficient to give the wood the necessary level of fire protection, biological resistance, mechanical strength and other characteristics. As is known (I. G. Romanenkov, F. A. Levites. Fire protection of building structures. Moscow, Stroyizdat, 1991, p.130-131), for transferring wood to the 1st group of fire-retardant efficiency (GOST 13363, NPB- 251) it is necessary to introduce at least 90-120 kg of flame retardant per 1 m 3 of material into it, which at the maximum possible concentrations of the most common flame retardants of about 20-22% should be 500-600 kg of impregnating solution per 1 m 3 of wood, i.e. about 100-110%.
Как показано в примерах практического применения предлагаемого способа в полупромышленном варианте, уровни поглощения пропиточного раствора достигают 120-150% от массы обрабатываемой древесины, что намного выше средних нормативов, обеспечивающих максимальную огнезащиту.As shown in examples of the practical application of the proposed method in a semi-industrial version, the absorption levels of the impregnating solution reach 120-150% by weight of the treated wood, which is much higher than the average standards that provide maximum fire protection.
В патенте FR 2658445, выбранном в качестве прототипа, описывающем способ и технологию обработки древесины или других пористых материалов с целью стабилизации их геометрических параметров, снижения пористости и гигроскопичности, также реализован принцип создания разности давлений между обрабатываемым материалом и пропиточной жидкостью, хорошо известный и применяемый в практике, например, антисептирования и консервирования древесины. Химическая природа пропиточных составов и их поведение в условиях создаваемого в аппарате вакуума (мономеры диаллилфталата, стирола, инициатора реакции полимеризации) не требуют вакуумной обработки с целью их дегазации, поскольку изначально не содержат в себе растворенных газов, мешающих пропитке. В то же время обязательная стадия прогревания древесины и пропиточной жидкости до начала пропитки, необходимая в предлагаемом способе, противопоказана в технологии пропитки древесины мономерами диаллилфталата, стирола, инициаторов их полимеризации, используемых органических растворителей, поскольку повышение температуры ускоряет процесс полимеризации.In the patent FR 2658445, selected as a prototype, describing a method and technology for processing wood or other porous materials in order to stabilize their geometric parameters, reduce porosity and hygroscopicity, the principle of creating a pressure difference between the processed material and the impregnating liquid is also well known and used in practice, for example, antiseptics and wood preservation. The chemical nature of the impregnating compositions and their behavior under the conditions of a vacuum created in the apparatus (monomers of diallyl phthalate, styrene, initiator of the polymerization reaction) do not require vacuum treatment in order to degass them, since initially they do not contain dissolved gases that interfere with the impregnation. At the same time, the mandatory stage of heating the wood and the impregnating liquid before the impregnation, necessary in the proposed method, is contraindicated in the technology of impregnating wood with monomers of diallyl phthalate, styrene, their polymerization initiators, used organic solvents, since an increase in temperature accelerates the polymerization process.
Технической задачей изобретения является повышение качества и долговечности пропитки древесины, увеличение глубины и равномерности фиксации компонентов пропиточных растворов.An object of the invention is to improve the quality and durability of wood impregnation, increasing the depth and uniformity of fixation of the components of the impregnating solutions.
Технический результат достигается в способе глубокой пропитки древесины, включающем предварительное вакуумирование и нагрев пропиточных растворов, предварительное вакуумирование и нагрев древесины, пропитку древесины, обработку фиксирующими составами. При этом предварительное вакуумирование и нагрев пропиточных растворов и древесины осуществляются в одном вакуумном аппарате, погружая древесину в пропиточный раствор, или в отдельных вакуумных аппаратах, переводя затем пропиточный раствор в вакуумный аппарат с древесиной с сохранением вакуума. Предварительное вакуумирование осуществляют при давлении 0,05-0,08 МПа. Выдерживают древесину, погруженную в пропиточный раствор, в вакууме, после чего увеличивают давление в вакуумном аппарате до атмосферного или создают избыточное давление. По завершении пропитки удаляют пропиточный раствор, осуществляют сушку древесины, производят обработку древесины фиксирующими составами методом «горячехолодных ванн». В качестве фиксирующих используют составы, образующие при взаимодействии с пропиточными растворами термически стабильные и нерастворимые в воде вещества. Сушку древесины осуществляют до остаточной влажности 20-25% после выдерживания древесины.The technical result is achieved in a method of deep impregnation of wood, including preliminary evacuation and heating of the impregnating solutions, preliminary evacuation and heating of the wood, impregnation of the wood, treatment with fixing compositions. In this case, preliminary evacuation and heating of the impregnating solutions and wood are carried out in a single vacuum apparatus, immersing the wood in an impregnating solution, or in separate vacuum apparatuses, then transferring the impregnating solution to a vacuum apparatus with wood while maintaining the vacuum. Preliminary evacuation is carried out at a pressure of 0.05-0.08 MPa. The wood, immersed in the impregnating solution, is kept in vacuum, after which the pressure in the vacuum apparatus is increased to atmospheric pressure or excessive pressure is created. Upon completion of the impregnation, the impregnation solution is removed, the wood is dried, the wood is treated with fixing compositions using the “hot-cold baths” method. As fixing agents, compositions are used that, when interacting with impregnating solutions, form thermally stable and water-insoluble substances. Drying of wood is carried out to a residual moisture content of 20-25% after aging of the wood.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Стадия предварительного вакуумированияPre-evacuation step
Пропиточный раствор вакуумируют в отдельном вакуумном аппарате до установления постоянного, не изменяющегося во времени давления порядка 0,05-0,08 МПа, раствор нагревают и, сохраняя вакуум, переводят в вакуумный аппарат с древесиной, аналогичным образом предварительно провакуумированной и прогретой. Предварительное вакуумирование пропиточного раствора и древесины может производиться в одном вакуумном аппарате, при этом древесина погружается в нагретый пропиточный раствор, после чего создают вакуум.The impregnating solution is evacuated in a separate vacuum apparatus until a constant, time-constant pressure of about 0.05-0.08 MPa is established, the solution is heated and, while maintaining a vacuum, transferred to a vacuum apparatus with wood, similarly previously evacuated and heated. Preliminary evacuation of the impregnating solution and wood can be carried out in one vacuum apparatus, while the wood is immersed in a heated impregnating solution, after which a vacuum is created.
В результате происходит дегазация пропиточных растворов и древесины, что исключает возможность образования «газовых пробок» в древесине в последующем процессе ее вакуумной пропитки и обеспечивает полную (сквозную) пропитку в одном цикле.As a result, degassing of impregnating solutions and wood takes place, which excludes the possibility of formation of “gas plugs” in the wood in the subsequent process of its vacuum impregnation and provides complete (through) impregnation in one cycle.
Стадия пропиткиStage of impregnation
После заливки провакуумированной древесины расчетным количеством дегазированного пропиточного раствора подачу его прекращают, пропиточный аппарат отключают от вакуумного аппарата с древесиной. Поддерживают вакуум в течение 3-4 часов. Затем вакуум сбрасывают до атмосферного давления или создают над пропиточной жидкостью избыточное (до 2 атмосфер) давление и проводят пропитку древесины до прекращения понижения уровня раствора, т.е. до прекращения его поглощения древесиной. До окончания процесса пропитки лесоматериал все время должен находиться под слоем пропиточной жидкости. По окончании пропитки пропиточный раствор удаляют.After pouring the evacuated wood with the estimated amount of degassed impregnating solution, its supply is stopped, the impregnating apparatus is disconnected from the vacuum apparatus with wood. Maintain a vacuum for 3-4 hours. Then the vacuum is vented to atmospheric pressure or an excess (up to 2 atmospheres) pressure is created above the impregnating liquid and the wood is impregnated until the level of the solution drops, i.e. before the termination of its absorption by wood. Until the end of the impregnation process, the timber should always be under a layer of impregnating liquid. At the end of the impregnation, the impregnation solution is removed.
Стадия выдерживания и сушкиThe stage of aging and drying
За время пропитки пропиточный раствор не успевает проникнуть и равномерно распределиться во всех анатомических структурах обработанного материала. Поэтому пропитанную древесину выдерживают в течение суток при комнатной температуре, после чего проводят его камерную сушку.During the impregnation, the impregnating solution does not have time to penetrate and evenly distribute in all the anatomical structures of the treated material. Therefore, the impregnated wood is kept for one day at room temperature, after which it is chamber-dried.
Как известно, сырая древесины березы (доски, брус) практически не поддается «принудительной» сушке, подвергаясь растрескиванию, короблению, продольным поперечным деформациям. Даже при соблюдении самых мягких режимов ее высушивания в сушильных камерах процент брака составляет 50-60%.As you know, raw birch wood (planks, beams) practically does not lend itself to “forced” drying, undergoing cracking, warping, longitudinal transverse deformations. Even with the most mild drying conditions in drying chambers, the reject rate is 50-60%.
Обработанная предлагаемым способам древесина березы, ольхи, тополя и других лиственных пород легко и без всяких дефектов подвергается сушке в сушилках любого типа, даже в самых жестких температурных режимах. На самых ранних стадиях сушки вследствие испарения части воды из обработанной древесины в клетках, полостях, проводящих пучках и прочих структурно-анатомических ее элементах концентрация пропиточного раствора достигает предела его насыщения и начинается процесс микрокристаллизации введенных в древесину веществ. Происходит армирование, своеобразное «цементирование» клеточных стенок, целлюлозных волокон древесины микрокристаллами компонентов пропиточного состава. Материал упрочняется, теряет способность к растрескиванию, короблению, продольным и поперечным деформациям. По существу, уже на промежуточных стадиях сушки древесина становится качественно новым материалом. Дальнейшую сушку (по требуемой по технологическому режиму 25-30% влажности) становится возможным вести в жестких режимах, сокращая время и сберегая энергоресурсы в 3-4 раза.Treated by the proposed methods, the woods of birch, alder, poplar and other hardwoods are easily and without any defects subjected to drying in dryers of any type, even in the most severe temperature conditions. At the earliest stages of drying, due to the evaporation of part of the water from the treated wood in cells, cavities, conducting bundles and other structural and anatomical elements, the concentration of the impregnating solution reaches its saturation limit and the microcrystallization of substances introduced into the wood begins. There is reinforcement, a kind of "cementing" of the cell walls, cellulose fibers of the wood with microcrystals of the components of the impregnating composition. The material hardens, loses its ability to crack, warp, longitudinal and transverse deformations. In fact, already at the intermediate stages of drying, wood becomes a qualitatively new material. It becomes possible to carry out further drying (according to the humidity required by the technological regime of 25-30%) in hard conditions, reducing time and saving energy resources by 3-4 times.
После конвективной сушки до уровня 25-30% влажности древесину подвергают последней технологической операции - фиксированию введенных в нее компонентов.After convective drying to a level of 25-30% moisture, the wood is subjected to the last technological operation — fixing the components introduced into it.
Стадия фиксацииStage of fixation
Древесину загружают в пропиточные ванны, заливают горячим раствором фиксирующего состава и проводят пропитку в режиме метода «горячехолодных ванн». По количеству поглощенного раствора определяют завершение процесса фиксации.The wood is loaded into the impregnation baths, poured with a hot solution of a fixing composition and impregnated in the “hot-cold baths” mode. The amount of absorbed solution determines the completion of the fixation process.
Сущность фиксирования сводится к погружению извлекаемого из конвективной сушильной камеры горячего (t~70°С) лесоматериала, сразу же переносимого в холодную ванну с фиксирующим раствором.The essence of fixing is reduced to immersion of hot (t ~ 70 ° С) timber removed from a convection drying chamber, which is immediately transferred to a cold bath with a fixing solution.
Типовой состав фиксирующего раствора «Ф-1».Typical composition of the fixing solution "F-1".
Вследствие резкого охлаждения горячей древесины при погружении ее в холодную ванну с раствором «Ф-1» в полостях древесины происходит разрежение, т.е. создается вакуум. Глубина его не столь значительна, как при вакуумной пропитке, однако достаточна для поглощения 60-80 кг фиксирующего раствора на 1 м3 древесины. Входя в химическое взаимодействие с ранее введенными веществами (аммофос, фосфат мочевины), компоненты фиксирующего раствора превращаются в практически нерастворимые, химически стойкие и высокоплавкие соли: фосфаты алюминия, магний аммоний фосфат, оксалаты магния. Все эти вещества также являются эффективными антипиренами, антисептиками и «цементирующими» материалами. Образовавшись в древесине, эти нерастворимые соединения создают непреодолимый барьер как на пути изначально введенных компонентов наружу, так и пути атмосферной влаги, осадков, прочих разрушительных компонентов атмосферы внутрь дерева, т.е. выполняют роль защитного экрана, одновременно цементируя, упрочняя древесину, защищая ее от огня и биоповреждений. Древесину подвергают дальше окончательной сушке.Due to the sharp cooling of hot wood when it is immersed in a cold bath with a solution of "F-1" in the wood cavities, a rarefaction occurs, i.e. a vacuum is created. Its depth is not as significant as in vacuum impregnation, but sufficient to absorb 60-80 kg of fixing solution per 1 m 3 of wood. Entering a chemical interaction with previously introduced substances (ammophos, urea phosphate), the components of the fixing solution turn into practically insoluble, chemically stable and high-melting salts: aluminum phosphates, magnesium ammonium phosphate, magnesium oxalates. All of these substances are also effective flame retardants, antiseptics and “cementing” materials. Having formed in wood, these insoluble compounds create an insurmountable barrier both on the path of the initially introduced components to the outside, and on the path of atmospheric moisture, precipitation, and other destructive atmospheric components inside the tree, i.e. perform the role of a protective screen, while cementing, hardening wood, protecting it from fire and biodeterioration. The wood is further dried.
При выборе химических веществ для пропиточных и фиксирующих растворов, пригодных для вакуумной пропитки древесины, должны выполняться следующие условия и требования: химическая совместимость компонентов и стабильность растворов в условиях их хранения и эксплуатации; экологическая чистота и безопасность как составляющих компонентов, так и составов в готовом виде; высокие функциональные свойства составов; доступность и относительно низкая стоимость компонентов; высокая растворимость основных компонентов составов и их гидролитическая устойчивость; достаточно высокая термическая стойкость растворов, отсутствие летучих и газообразных продуктов при работе с растворами и в процессе эксплуатации обработанной древесины; сохранение цвета, текстуры, эстетических свойств обработанных лесоматериалов; негигроскопичность; отсутствие посторонних запахов; совместимость с клеевыми составами и лакокрасочными материалами.When choosing chemicals for impregnating and fixing solutions suitable for vacuum impregnation of wood, the following conditions and requirements must be met: chemical compatibility of the components and stability of the solutions during storage and operation; environmental cleanliness and safety of both constituent components and finished formulations; high functional properties of the compositions; availability and relatively low cost of components; high solubility of the main components of the compositions and their hydrolytic stability; a sufficiently high thermal stability of solutions, the absence of volatile and gaseous products when working with solutions and during the operation of treated wood; preservation of color, texture, aesthetic properties of processed timber; non-hygroscopicity; lack of extraneous odors; Compatibility with adhesives and paints.
С учетом вышеперечисленных требований может быть предложена, например, следующая композиция пропиточных и фиксирующих составов:Given the above requirements, for example, the following composition of impregnating and fixing compositions can be proposed:
- пропиточный состав: 1 - аммофос, 2 - фосфат мочевины, 3 - антисептики, 4 - пеногасители (ПАВ), 5 - вода;- impregnating composition: 1 - ammophos, 2 - urea phosphate, 3 - antiseptics, 4 - defoamers (surfactants), 5 - water;
- фиксирующий состав: 1 - бишофит, 2 - сульфат алюминия, 3 - щавелевая кислота, 4 - вода. В зависимости от целевого назначения модифицируемой древесины (с целевым назначением связаны характеристики древесины: горючесть, твердость, возможность деревообработки, совместимость с клеями и лакокрасочными материалами, гигроскопичность, устойчивость к ультрафиолету, влагостойкость, биоразрушению и т.д.) могут быть подобраны и другие рецептуры как пропиточных, так и фиксирующих составов (см. Примеры). Изменяя химический состав пропиточных и фиксирующих растворов, их концентрации, режимы и время обработки и другие параметры процесса, возможно получение древесины с заранее заданными свойствами.- fixing composition: 1 - bischofite, 2 - aluminum sulfate, 3 - oxalic acid, 4 - water. Depending on the purpose of the modified wood (the characteristics of the wood are associated with the purpose: flammability, hardness, the possibility of woodworking, compatibility with adhesives and paints, hygroscopicity, UV resistance, moisture resistance, biodegradation, etc.), other recipes can be selected both impregnating and fixing compositions (see. Examples). By changing the chemical composition of the impregnating and fixing solutions, their concentration, treatment modes and time, and other process parameters, it is possible to obtain wood with predetermined properties.
В результате обработки фиксирующими растворами исключается возможность вымывания из древесины функциональных компонентов пропиточных растворов, достигается армирование и упрочнение клеточных стенок и других элементов анатомического строения древесины, резко возрастают ее прочностные параметры, снижается гигроскопичность, повышается биостойкость и т.д. Более четверти общей массы полученной древесины приходится на минеральную составляющую. По существу, таким путем на основе древесины создается «минерализованная древесина» - новый конструкционный и строительный материал.As a result of treatment with fixing solutions, the possibility of washing out the functional components of the impregnating solutions from the wood is excluded, reinforcement and hardening of the cell walls and other elements of the anatomical structure of the wood are achieved, its strength parameters sharply increase, the hygroscopicity decreases, the biostability increases, etc. More than a quarter of the total mass of wood obtained is accounted for by the mineral component. Essentially, in this way, “mineralized wood” is created on the basis of wood - a new structural and building material.
Наиболее полная и равномерная пропитка в предлагаемой технологии достигается при обработке лиственных пород (береза, липа, дуб, осина, тополь, ольха). Смоляные зоны, занимающие значительную часть массы древесины хвойных пород, затрудняют проникновение пропиточных растворов в древесину.The most complete and uniform impregnation in the proposed technology is achieved when processing hardwood (birch, linden, oak, aspen, poplar, alder). Resin zones, which occupy a significant part of the mass of coniferous wood, impede the penetration of impregnating solutions into the wood.
Предлагаемый способ глубокой (сквозной) пропитки древесины обеспечивает невоспламеняемость, огнезащитную эффективность древесины на уровне I группы (по ГОСТ 16363 (НПБ-251)), биологическую устойчивость к поражающему действию паразитических грибов и насекомых, атмосферостойкость, негигроскопичность, высокие прочностные характеристики. Обработанная по нашему способу и технологии древесина мягких и малоценных пород (ольха, тополь и др.) превращается в долговечный высококачественный строительный и конструкционный материал, пригодный для изготовления негорючих дверей, рам, лестниц, арочных перекрытий, паркетной плитки и т.д.The proposed method of deep (through) wood impregnation provides non-flammability, fire-retardant efficiency of wood at the level of group I (according to GOST 16363 (NPB-251)), biological resistance to the damaging effects of parasitic fungi and insects, weather resistance, non-hygroscopicity, high strength characteristics. The soft and low-value wood processed by our method and technology (alder, poplar, etc.) turns into a durable high-quality building and construction material suitable for the manufacture of non-combustible doors, frames, stairs, arch ceilings, parquet tiles, etc.
Пример 1. В автоклав помещают расчетное количество лесоматериалов с относительной влажностью 18-25%, аппарат герметизируют и вакуумируют до остаточного давления в 0,08-0,05 МПа. Одновременно с этим проводят вакуумирование и нагревание пропиточного раствора до полной его дегазации в аппарате, сообщающемся с пропиточным автоклавом с вакуумируемой древесиной. Процесс считают законченным, когда достигнутый вакуум сохраняется неизменным в течение 20-30 минут.Example 1. The estimated amount of timber with a relative humidity of 18-25% is placed in an autoclave, the apparatus is sealed and vacuum to a residual pressure of 0.08-0.05 MPa. At the same time, evacuation and heating of the impregnating solution to its complete degassing are carried out in an apparatus in communication with the impregnating autoclave with evacuated wood. The process is considered complete when the achieved vacuum remains unchanged for 20-30 minutes.
После этого горячий пропиточный раствор переводят, сохраняя вакуум в системе, в автоклав с древесиной в таком количестве, чтобы пропиточный материал все время находился под слоем пропиточной жидкости. Поддерживая температуру раствора в пределах 60-70°С и вакуум в течение 3-5 часов, прогревают пиломатериал, после чего вакуум в пропиточном автоклаве сбрасывают, повышают давление до 1,6-2,0 атм и проводят процесс пропитки до прекращения поглощения древесиной пропиточного раствора, на что затрачивается от 3 до 6 часов.After that, the hot impregnating solution is transferred, while maintaining the vacuum in the system, into the autoclave with wood in such an amount that the impregnating material is constantly under the layer of impregnating liquid. Maintaining the temperature of the solution in the range of 60-70 ° C and the vacuum for 3-5 hours, warm the lumber, after which the vacuum in the impregnating autoclave is released, the pressure is increased to 1.6-2.0 atm and the impregnation process is carried out until the impregnation of the wood ceases solution, which takes from 3 to 6 hours.
По окончании указанной стадии пропитки давление в автоклаве приводят к атмосферному, избыток пропиточного раствора откачивают в резервную емкость, древесину извлекают и выдерживают для выравнивания концентрации пропиточного раствора во всей массе древесины при комнатной температуре в течение суток. Затем проводят камерную сушку пропитанной древесины.At the end of this stage of impregnation, the pressure in the autoclave is brought to atmospheric pressure, the excess of the impregnating solution is pumped into a reserve tank, the wood is removed and maintained to equalize the concentration of the impregnating solution in the entire mass of wood at room temperature for 24 hours. Then carry out chamber drying of the impregnated wood.
В результате камерной сушки древесины, пропитанной до 23-% влажности, затем обработки ее фиксирующим раствором методом «горячехолодных» ванн и окончательной сушки до 8% влажности получили «минерализованную» древесину березы с плотностью 0,78 г/см3 (780 кг/м3).As a result of chamber drying of wood, impregnated to 23% moisture, then processing it with a fixing solution by the method of "hot cold" baths and final drying to 8% humidity, "mineralized" birch wood with a density of 0.78 g / cm 3 (780 kg / m 3 ).
Сохраняя внешний вид, текстуру, более ярко выраженный рисунок годовых колец, модифицированная древесина березы практически не горюча, обладает высокой твердостью, но поддается любым видам деревообработки, хорошо шлифуется и полируется, совместима с клеями и лакокрасочными материалами, не гигроскопична, устойчива к действию ультрафиолета, атмосферной влаги, биоразрушению.Preserving the appearance, texture, more pronounced pattern of annual rings, modified birch wood is practically non-combustible, has high hardness, but lends itself to any type of woodworking, is well polished and polished, compatible with adhesives and paints, is not hygroscopic, and is resistant to ultraviolet radiation, atmospheric moisture, biodegradation.
Пример 2. В вакуумный аппарат загружают 1 м3 (645 кг) березового бруса размером 60×80×3400 мм и изначальной влажностью древесины 27%. Штабель лесоматериала фиксируют зажимными приспособлениями, аппарат герметизируют и заливают ~2 м3 пропиточного раствора, приготовленного по рецептуре №1-«П».Example 2. In a vacuum apparatus load 1 m 3 (645 kg) of birch timber with a size of 60 × 80 × 3400 mm and an initial wood moisture content of 27%. The timber stack is fixed with clamping devices, the apparatus is sealed and poured ~ 2 m 3 of impregnation solution prepared according to the recipe No. 1- "P".
Пропиточный раствор готовят путем последовательного растворения в воде вышеперечисленных компонентов веществ и добавлением к нему недостающего количества воды для достижения концентрации пропиточного раствора в пределах 23-26% (мас.), плотность растворов ~1,14-1,17 г/см3.An impregnating solution is prepared by sequentially dissolving the above components of the substances in water and adding the missing amount of water to it to achieve an impregnating solution concentration in the range of 23-26% (wt.), The density of the solutions is ~ 1.14-1.17 g / cm 3 .
После заливки пропиточного раствора в автоклав с древесиной включают нагревательное устройство и доводят температуру раствора до 75-80°С. Древесину прогревают в горячем пропиточном растворе в течение 3-5 часов, в результате чего структурно-анатомические элементы дерева размягчаются, включается вакуумный насос и начинается процесс синхронной дегазации древесины и пропиточного раствора. Постепенно увеличивая вакуум, корректируют интенсивность кипения пропиточного раствора и, охлаждая его, доводят давление в пропиточной камере до уровня 0,05-0,08 МПа. Процесс вакуумирования длится 3-4 часа. О завершении дегазации судят по прекращению падения вакуума в системе после перекрытия вакуумных кранов и отключения вакуумного насоса. С этого момента начинают вести процесс пропитки древесины, для чего вакуум сбрасывают, поднимают давление в аппарате до 1,2-1,3 МПа и ведут пропитку древесины до прекращения снижения уровня пропиточного раствора (контроль - по водомерному устройству). Процесс завершается за 4-5 часов. После завершения процесса пропитки древесины до прекращения снижения уровня пропиточного раствора избыток откачивают в резервную емкость, дают стечь остатку пропиточного раствора, выделившемуся из обработанной древесины, аппарат разгружают, лесоматериал переносят в конвективную сушильную камеру. В результате вышеописанных операций по разности начального и конечного объемов пропиточного раствора находят количество раствора, поглощенного древесиной.After pouring the impregnating solution into the wood autoclave, the heating device is turned on and the temperature of the solution is adjusted to 75-80 ° C. The wood is heated in a hot impregnating solution for 3-5 hours, as a result of which the structural and anatomical elements of the tree are softened, the vacuum pump is turned on and the process of synchronous degassing of the wood and the impregnating solution begins. Gradually increasing the vacuum, adjust the boiling intensity of the impregnating solution and, cooling it, bring the pressure in the impregnation chamber to the level of 0.05-0.08 MPa. The evacuation process lasts 3-4 hours. The completion of degassing is judged by the cessation of the fall of the vacuum in the system after the vacuum valves are shut off and the vacuum pump is turned off. From this moment, the process of wood impregnation is started, for which the vacuum is released, the pressure in the apparatus is increased to 1.2-1.3 MPa and the wood is impregnated until the level of the impregnation solution is stopped (control is carried out using a water meter). The process is completed in 4-5 hours. After the wood impregnation process is completed until the level of the impregnation solution is reduced, the excess is pumped into a reserve tank, the remainder of the impregnation solution released from the treated wood is drained, the apparatus is unloaded, the timber is transferred to a convection drying chamber. As a result of the above operations, the difference in the initial and final volumes of the impregnating solution is used to find the amount of solution absorbed by the wood.
При выполнении всех вышеописанных операций с тем же лесоматериалом, пропиточным раствором, температурными режимами и всеми другими условиями, за исключением стадии предварительного прогрева древесины горячим пропиточным раствором, удается ввести в лесоматериал 43-47 кг/м3 «сухих» компонентов антипиренов-антисептиков (норматив 90-120 кг/м3), что совершенно недостаточно для придания древесине негорючести, огне- и биозащиты, прочностных характеристик.When performing all the above operations with the same timber, impregnating solution, temperature conditions and all other conditions, with the exception of the stage of preliminary heating of wood with a hot impregnating solution, it is possible to introduce 43-47 kg / m 3 of “dry” flame retardant antiseptic components into the timber (standard 90-120 kg / m 3 ), which is completely insufficient to give wood incombustibility, fire and bioprotection, strength characteristics.
Пример 3. Готовят пропиточный раствор следующего состава:Example 3. Prepare an impregnating solution of the following composition:
Последующие операции аналогичны описанным в примере №2, с той лишь разницей, что процесс вакуумирования и нагревания пропиточного раствора и вакуумирования древесины ведут в различных аппаратах. В первом аппарате производят нагревание и вакуумную дегазацию пропиточного раствора, повышая вакуум до остаточного давления в автоклаве в пределах 0,05-0,08 МПа.Subsequent operations are similar to those described in example No. 2, with the only difference being that the process of evacuating and heating the impregnating solution and evacuating the wood is carried out in various apparatuses. In the first apparatus, heating and vacuum degassing of the impregnating solution is carried out, increasing the vacuum to a residual pressure in the autoclave in the range of 0.05-0.08 MPa.
Во второй автоклав загружают 220 кг (~0,3 м3) березовых досок с относительной влажность 31% и типоразмерами сортамента 40×280×3300 мм, фиксируют в заданном положении и вакуумируют до остаточного давления 0,048 МПа, после чего, не разгерметезируя оба автоклава, перекачивают горячий дегазированный пропиточный раствор из первого автоклава во второй, с древесиной. Температуру пропиточного раствора поддерживают на уровне 60-65°С в течение 3 часов и после прогрева древесины, сохраняя заданный вакуум, выдерживают еще 1 час. Затем вакуум сбрасывают, создают в автоклаве избыточное давление (~1,3 МПа) и проводят пропитку древесины до задаваемого уровня поглощения пропиточного раствора, выполняя все технологические операции, описанные в примере №2.In the second autoclave, 220 kg (~ 0.3 m 3 ) of birch boards with a relative humidity of 31% and assortment sizes of 40 × 280 × 3300 mm are loaded, fixed in the set position and vacuum to a residual pressure of 0.048 MPa, after which both autoclaves are not depressurized , pump hot degassed impregnating solution from the first autoclave into the second, with wood. The temperature of the impregnating solution is maintained at a level of 60-65 ° C for 3 hours and after heating the wood, while maintaining a given vacuum, can withstand another 1 hour. Then the vacuum is released, overpressure is created in the autoclave (~ 1.3 MPa) and the wood is impregnated to a predetermined absorption level of the impregnating solution, performing all the technological operations described in example No. 2.
Все последующие операции по сушке пропитанной древесины, обработке фиксирующим раствором, окончательной сушке аналогичны ранее описанному в примере №2.All subsequent operations on drying the impregnated wood, processing with fixing solution, final drying are similar to those previously described in example No. 2.
Получена древесина с плотностью 762 кг/м3 и характеристиками по таким параметрам, как огнестойкость, горючесть, бактерицидность, твердость (по Шору), атмосферостойкость, гигроскопичность аналогичными древесине, обработанной по примеру 2. Древесина сохранила свой внешний вид и естественный оттенок свежеспиленного дерева, обусловленный присутствием в ней большого количества микрокристаллического фосфата кальция.Received wood with a density of 762 kg / m 3 and characteristics for such parameters as fire resistance, combustibility, bactericidal activity, hardness (according to Shore), weather resistance, hygroscopicity similar to wood treated in example 2. The wood retained its appearance and natural shade of freshly sawn wood, due to the presence in it of a large amount of microcrystalline calcium phosphate.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126748/04A RU2339504C2 (en) | 2006-07-21 | 2006-07-21 | Method of deep impregnation of wood |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126748/04A RU2339504C2 (en) | 2006-07-21 | 2006-07-21 | Method of deep impregnation of wood |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006126748A RU2006126748A (en) | 2008-01-27 |
RU2339504C2 true RU2339504C2 (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=39109713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006126748/04A RU2339504C2 (en) | 2006-07-21 | 2006-07-21 | Method of deep impregnation of wood |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2339504C2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469843C2 (en) * | 2011-01-13 | 2012-12-20 | Ахмед Ибрагим Шакер Салех | Flame retardant for wood processing |
RU2469842C1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный лесотехнический университет" | Method of deep impregnation of wood |
RU2474492C1 (en) * | 2011-07-27 | 2013-02-10 | Мария Игоревна Романенко | Method of timber modification |
RU2476311C1 (en) * | 2011-09-19 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" | Method of timber modification |
RU2515008C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-05-10 | Владимир Александрович Шутов | Method of production of thermo-impregnated wood and device for its implementation |
RU2523837C1 (en) * | 2012-12-04 | 2014-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вакта" | Method of impregnation of timber |
RU2576061C2 (en) * | 2010-11-29 | 2016-02-27 | ОрганоВуд АБ | Ecologically safe woodwork |
-
2006
- 2006-07-21 RU RU2006126748/04A patent/RU2339504C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2576061C2 (en) * | 2010-11-29 | 2016-02-27 | ОрганоВуд АБ | Ecologically safe woodwork |
RU2469843C2 (en) * | 2011-01-13 | 2012-12-20 | Ахмед Ибрагим Шакер Салех | Flame retardant for wood processing |
RU2469842C1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный лесотехнический университет" | Method of deep impregnation of wood |
RU2474492C1 (en) * | 2011-07-27 | 2013-02-10 | Мария Игоревна Романенко | Method of timber modification |
RU2476311C1 (en) * | 2011-09-19 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" | Method of timber modification |
RU2523837C1 (en) * | 2012-12-04 | 2014-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вакта" | Method of impregnation of timber |
RU2515008C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-05-10 | Владимир Александрович Шутов | Method of production of thermo-impregnated wood and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006126748A (en) | 2008-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2339504C2 (en) | Method of deep impregnation of wood | |
CN107405784B (en) | Treatment of wood | |
RU2309836C2 (en) | Wood impregnated with furan polymer | |
RU2309837C2 (en) | Wood impregnated with furan polymer | |
RU2276010C2 (en) | Wood impregnated with furan polymer and method of wood treatment | |
EP1452286B1 (en) | Method of manufacturing noncombustible wood | |
NO831432L (en) | PREPARATION OF TREE. | |
US11376758B2 (en) | Treatment of wooden materials | |
KR20160070222A (en) | Treatment Methods for Chemicals impregnation of wood | |
US20020178608A1 (en) | Method and apparatus for the production of lumber identical to natural Bog oak | |
NO123363B (en) | ||
CA2676663A1 (en) | Method for treating wooden parts | |
JP7391333B2 (en) | Method for manufacturing noncombustible materials and noncombustible materials | |
WO2014101979A2 (en) | Wood preservation method using sodium silicate and sodium bicarbonate | |
RU2268139C2 (en) | Method for working of wood products (modifications) | |
GB2071715A (en) | Method for treating wood | |
EA041144B1 (en) | WOOD PROCESSING | |
CN116806189A (en) | Method for producing colored wood | |
JPH059714B2 (en) | ||
JPH04278303A (en) | Manufacture of resin treated ligneous material | |
GB2078164A (en) | Bending of gumwood |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140722 |