RU2712521C1 - Method of producing modified wood - Google Patents
Method of producing modified wood Download PDFInfo
- Publication number
- RU2712521C1 RU2712521C1 RU2019103517A RU2019103517A RU2712521C1 RU 2712521 C1 RU2712521 C1 RU 2712521C1 RU 2019103517 A RU2019103517 A RU 2019103517A RU 2019103517 A RU2019103517 A RU 2019103517A RU 2712521 C1 RU2712521 C1 RU 2712521C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- cardanol
- temperature
- content
- modified wood
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
- B27K5/06—Softening or hardening of wood
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки древесины, в частности к производству заготовок из модифицированной древесины высокой формостабильности.The invention relates to the field of wood processing, in particular to the production of blanks from modified wood with high mold stability.
Известен способ получения модифицированной древесины (Патент РФ №2401195; МПК В27К 3/50, В27К 3/04, В27К 5/04, В27К 5/06, В27К 7/00; опубл. 20.04.2010), включающий пропитку древесины 40%-ным водным раствором карбамида, содержащим 10-12% карбамидоформальдегидного олигомера (КФО) от массы сухого карбамида и карбамидоформальдегидную смолу ПКП-52 в количестве 21-25% от массы КФО, сушку, прессование, обработку импульсным магнитным полем и термообработку при температуре 140-160°C.A known method of producing modified wood (RF Patent No. 2401195; IPC
Недостатком данного способа является то, что получаемая модифицированная древесина имеет объемное разбухание в воде 7-9%, а ее предельное водопоглощение велико и составляет 40-45%.The disadvantage of this method is that the resulting modified wood has a volumetric swelling in water of 7-9%, and its maximum water absorption is large and amounts to 40-45%.
Известен способ стабилизации форм и размеров натуральной (непрессованной) древесины, при котором древесину обрабатывают либо уксусным ангидридом, либо полиэтиленгликолем, либо поливиниловым спиртом, причем содержание модификатора составляет 70-90% от массы сухой древесины. Стабилизация формы достигается во всех случаях за счет блокирования гидроксильных групп древесины. Такая древесина марок Accoja, Kebony, Belmadur имеет объемное разбухание в воде 2-3% и водопоглощение 10-15% (https://www.accoya.com/why-accoya/benefits/, http://kebony.com/en/products/).A known method of stabilizing the shapes and sizes of natural (non-pressed) wood, in which the wood is treated with either acetic anhydride, or polyethylene glycol, or polyvinyl alcohol, and the content of the modifier is 70-90% by weight of dry wood. Form stabilization is achieved in all cases by blocking the hydroxyl groups of wood. Such wood brands Accoja, Kebony, Belmadur has a volumetric swelling in water of 2-3% and water absorption of 10-15% (https://www.accoya.com/why-accoya/benefits/, http://kebony.com/en / products /).
Недостатком такого способа является то, что применяемые стабилизаторы не позволяют стабилизировать прессованную древесину, которая в отличие от натуральной древесины имеет объемное разбухание в воде не 15%, а 100-110%.The disadvantage of this method is that the stabilizers used do not allow stabilizing pressed wood, which, unlike natural wood, has a volumetric swelling in water of not 15%, but 100-110%.
Известен способ получения модифицированной древесины (А.с. СССР №1546261; МПК В27К 5/06; опубл. 28.02.1990), при котором древесину подвергают исчерпывающему ацетилированию уксусным ангидридом, а затем вводят фенолоспирты в количестве 80-100% от массы сухой древесины, после чего прессуют на 40-50%, сушат при температуре 100-140°С. Такая древесина имеет предельное объемное разбухание в воде 0.6%, предельное водопоглощение - 6%. Принят за прототип.A known method of producing modified wood (AS USSR No. 1546261; IPC
Недостатком данного способа является то, что такая древесина, по сути, является уже не древесиной, а пластмассой, так как суммарное содержание модификаторов превышает массу сухой древесины, она является хрупкой и не может рекомендоваться к применению. Кроме того, использование фенолоспиртов запрещено из-за их высокой токсичности с кумулятивным эффектом.The disadvantage of this method is that such wood, in fact, is no longer wood, but plastic, since the total content of modifiers exceeds the mass of dry wood, it is fragile and cannot be recommended for use. In addition, the use of phenol alcohols is prohibited due to their high toxicity with a cumulative effect.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - получение модифицированной древесины высокой гидрофобности и низкой токсичности.The technical problem to which the invention is directed is the production of modified wood with high hydrophobicity and low toxicity.
Для решения этой задачи в способе получения модифицированной древесины, включающем пропитку древесины стабилизатором, сушку и прессование, согласно изобретению, пропиточный раствор готовят путем добавления в карданол 2-3% ледяной 100%-ной уксусной кислоты с получением рН 6.3-6.5, полученным раствором пропитывают заготовки древесины автоклавным способом при давлении 10-15 атм в течение 10-15 мин до содержания карданола 6-12% по сухому остатку, после этого заготовки высушивают под механическим давлением 0.8 МПа и температуре 100-120°С до влажности 6-8%, а после прессования проводят термообработку при температуре 150-155°С в течение 8 ч.To solve this problem, in a method for producing modified wood, including stabilizer impregnation of wood, drying and pressing, according to the invention, an impregnating solution is prepared by adding 2-3% glacial 100% acetic acid to cardanol to obtain a pH of 6.3-6.5, the resulting solution is impregnated the wood blanks in the autoclave method at a pressure of 10-15 atm for 10-15 minutes until the content of cardanol is 6-12% by dry weight, after which the blanks are dried under a mechanical pressure of 0.8 MPa and a temperature of 100-120 ° C to a moisture content of 6-8%, and by after pressing, heat treatment is carried out at a temperature of 150-155 ° C for 8 hours.
Технический результат состоит в следующем. В качестве стабилизатора используется искусственно синтезированная жидкость, именуемая карданолом (Патент РФ №2448123; МПК C08G 8/00; опубл. 20.04.2012). При подкислении карданола ледяной уксусной кислотой при температуре 150-155°C в течение 8 ч. образуется твердая резольная фенолоформальдегидная смола с длинными цепями молекул, которые «сшивают» сплющенные при прессовании клетки древесины, обеспечивая ее низкое разбухание и высокую гидрофобность.The technical result is as follows. As a stabilizer, an artificially synthesized liquid called cardanol is used (RF Patent No. 2448123; IPC C08G 8/00; publ. 04/20/2012). When cardanol is acidified with glacial acetic acid at a temperature of 150-155 ° C for 8 hours, a solid resol phenol-formaldehyde resin is formed with long chains of molecules that “cross-link” the wood cells flattened by pressing, ensuring its low swelling and high hydrophobicity.
Известно, что гниение древесины происходит при ее влагосодержании от 20 до 40%. Поэтому древесина, имеющая влажность 20% и менее, может эксплуатироваться на открытом воздухе неограниченно долго, сохраняя свою прочность. В этом случае отпадает необходимость пропитки древесины антисептиками.It is known that wood decays when its moisture content is from 20 to 40%. Therefore, wood with a moisture content of 20% or less can be used outdoors for an unlimited time, while maintaining its strength. In this case, there is no need to impregnate wood with antiseptics.
На фиг. 1 показаны зависимости предельного объемного разбухания в воде (А) и предельного водопоглощения (Б) от содержания стабилизатора (по сухому остатку от массы сухой древесины) в древесине: 1 - карбамидоформальдегидный олигомер КФК-85; 2 - карданол, 3 - фенолоформальдегидная смола СФЖ-3014К.In FIG. Figure 1 shows the dependences of the limiting volumetric swelling in water (A) and limiting water absorption (B) on the stabilizer content (on the dry residue of the dry wood mass) in wood: 1 - urea-formaldehyde oligomer KFK-85; 2 - cardanol, 3 - phenol-formaldehyde resin SFZH-3014K.
Как видно из фиг. 1 (А), удовлетворительные результаты по объемному разбуханию дают стандартный стабилизатор СФЖ-3014К и карданол. Однако по водопоглощению, как видно из фиг. 1 (Б), удовлетворительный результат, то есть водопоглощение менее 20%, дает карданол в количестве 6-12% по сухому остатку. При содержании карданола в древесине более 12% уменьшение предельного водопоглащения незначительно. Кроме того, чтобы обеспечить содержание карданола в древесине более 12% требуется не один, а два цикла пропитки с промежуточной подсушкой, что усложняет технологический процесс.As can be seen from FIG. 1 (A), satisfactory results on volumetric swelling give the standard stabilizer SFZh-3014K and cardanol. However, by water absorption, as can be seen from FIG. 1 (B), a satisfactory result, that is, water absorption of less than 20%, gives cardanol in an amount of 6-12% by dry residue. When the content of cardanol in wood is more than 12%, the decrease in the maximum water absorption is insignificant. In addition, in order to ensure that the content of cardanol in wood is more than 12%, not one but two impregnation cycles with intermediate drying are required, which complicates the process.
Способ получения модифицированной древесины осуществляется следующим образом. Готовится пропиточный раствор путем добавления в карданол 2-3% ледяной (100%-ной) уксусной кислоты с получением рН 6.3-6.5. Полученным раствором пропитываются заготовки древесины автоклавным способом при давлении 10-15 атм. в течение 10-15 мин. до содержания карданола 25-35% или 6-12% по сухому остатку.The method of obtaining modified wood is as follows. An impregnation solution is prepared by adding 2-3% glacial (100%) acetic acid to cardanol to obtain a pH of 6.3-6.5. The resulting solution is impregnated with a wood blank in an autoclave method at a pressure of 10-15 atm. within 10-15 minutes to the content of cardanol 25-35% or 6-12% by dry solids.
После этого заготовки высушиваются под механическим давлением 0.8 МПа и температуре 100-120°C до влажности 6-8%, и проводится термообработка при температуре 150-155°C в течение 8 ч. При температуре менее 150°C полимеризация карданола происходит незначительно, при температуре более 155°C начинается термораспад карданола. Время 8 ч. выбирается из условия полного затвердевания карданола.After that, the preforms are dried under a mechanical pressure of 0.8 MPa and a temperature of 100-120 ° C to a moisture content of 6-8%, and heat treatment is carried out at a temperature of 150-155 ° C for 8 hours. At temperatures below 150 ° C, the polymerization of cardanol occurs slightly, at at temperatures above 155 ° C, the thermal decomposition of cardanol begins. The time of 8 hours is selected from the condition of complete solidification of cardanol.
Пример 1. Готовится пропиточный раствор путем добавления в карданол 2% ледяной (100%-ной) уксусной кислоты и подогревается до температуры 80°C. Брус из древесины березы размерами 100×80 мм длиной 800 мм, влажностью 15-20% пропитывается в автоклаве при давлении 10 атм. в течение 15 мин. Прирост массы раствора составил 29%. Бруски помещаются в сушильную камеру, снабженную гидроцилиндрами, и высушиваются при температуре 100-120°C до влажности 6-8% при давлении 0.8 МПа в течение 18 ч. Далее температура поднимается до 150°C, и проводится термообработка в течение 8 ч. Плотность модифицированной древесины составила 890 кг/м3, содержание карданола по сухому остатку - 8% от массы сухой древесины. Объемное разбухание в воде за 30 суток составило 8%, водопоглощение - 14.5%.Example 1. An impregnation solution is prepared by adding 2% glacial (100%) acetic acid to cardanol and heating to a temperature of 80 ° C. A beam of birch wood with dimensions of 100 × 80 mm, length 800 mm, moisture content of 15-20% is soaked in an autoclave at a pressure of 10 atm. within 15 minutes The weight gain of the solution was 29%. The bars are placed in a drying chamber equipped with hydraulic cylinders and dried at a temperature of 100-120 ° C to a moisture content of 6-8% at a pressure of 0.8 MPa for 18 hours. Then the temperature rises to 150 ° C and heat treatment is carried out for 8 hours. Density modified wood amounted to 890 kg / m 3 , the content of cardanol on the dry residue is 8% by weight of dry wood. Volumetric swelling in water over 30 days was 8%, water absorption - 14.5%.
Пример 2. Готовится пропиточный раствор путем добавления в карданол 3% ледяной (100%-ной) уксусной кислоты и подогревается до температуры 80°C. Ольховые заготовки в виде досок толщиной 30 мм длиной 1.6 м влажностью 15-20% пропитываются в автоклаве при давлении 15 атм. в течение 10 мин. Прирост массы раствора составил 32%. После этого доски помещаются в сушильную камеру, снабженную гидроцилиндрами, и высушиваются при температуре 100-120°C до влажности 6-8% при давлении 0.8 МПа в течение 22 ч. Далее температура в камере поднимается до 155°C, и проводится термообработка в течение 8 ч. Плотность модифицированной древесины составила 740 кг/м3, содержание карданола по сухому остатку - 9.5%. Предельное объемное разбухание в воде составило 7.5%, водопоглащение - 18%.Example 2. An impregnation solution is prepared by adding 3% glacial (100%) acetic acid to cardanol and heating to a temperature of 80 ° C. Alder blanks in the form of
Свойства модифицированной древесины в сравнение с прототипом представлены в таблице 1.The properties of the modified wood in comparison with the prototype are presented in table 1.
Как видно из таблицы 1, несмотря на то, что модифицированная древесина, получаемая по предлагаемому способу, имеет ухудшенные показатели по разбуханию и водопоглощению в сравнении с прототипом, у нее есть два важных преимущества: содержание модификатора в древесине почти в 10 раз меньше, и она является нетоксичной. В то же время предельное водопоглощение модифицированной древесины не превышает 20%, следовательно, в любых условиях она не будет загнивать.As can be seen from table 1, despite the fact that the modified wood obtained by the proposed method has deteriorated swelling and water absorption compared to the prototype, it has two important advantages: the modifier content in the wood is almost 10 times less, and it is non-toxic. At the same time, the maximum water absorption of modified wood does not exceed 20%, therefore, in any conditions, it will not decay.
Рекомендуемая область применения - изделия, работающие на открытом воздухе и в воде: железнодорожные шпалы, столбы ЛЭП, причалы, мосты, бассейны, террасы, строительные конструкции.The recommended field of application is products operating in the open air and in water: railway sleepers, power transmission poles, moorings, bridges, pools, terraces, building structures.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103517A RU2712521C1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Method of producing modified wood |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103517A RU2712521C1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Method of producing modified wood |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2712521C1 true RU2712521C1 (en) | 2020-01-29 |
Family
ID=69625318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103517A RU2712521C1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Method of producing modified wood |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2712521C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764924C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Wood modification method |
RU2764926C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Wood modification method |
RU2764921C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Wood modification method |
RU2764925C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Wood modification method |
RU2777903C1 (en) * | 2021-12-16 | 2022-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Модификация" | Method for production of wooden supports of electricity transmission lines |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1546261A1 (en) * | 1987-02-25 | 1990-02-28 | Воронежский лесотехнический институт | Method of producing modified wood |
JPH1076504A (en) * | 1996-08-07 | 1998-03-24 | Panjaringamu Sotk Pirurai | Manufacture of rice hull particle board |
RU2401195C2 (en) * | 2008-10-07 | 2010-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Лигнум" | Method of producing modified timber |
RU2448123C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Уралхимпласт" | Method of producing liquid resol phenol-formaldehyde resins |
WO2017098149A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | Boitouzet Timothée | Process for partial delignification and filling of a lignocellulosic material, and composite structure able to be obtained by this process |
-
2019
- 2019-02-07 RU RU2019103517A patent/RU2712521C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1546261A1 (en) * | 1987-02-25 | 1990-02-28 | Воронежский лесотехнический институт | Method of producing modified wood |
JPH1076504A (en) * | 1996-08-07 | 1998-03-24 | Panjaringamu Sotk Pirurai | Manufacture of rice hull particle board |
RU2401195C2 (en) * | 2008-10-07 | 2010-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Лигнум" | Method of producing modified timber |
RU2448123C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Уралхимпласт" | Method of producing liquid resol phenol-formaldehyde resins |
WO2017098149A1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | Boitouzet Timothée | Process for partial delignification and filling of a lignocellulosic material, and composite structure able to be obtained by this process |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764924C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Wood modification method |
RU2764926C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Wood modification method |
RU2764921C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Wood modification method |
RU2764925C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Wood modification method |
RU2777903C1 (en) * | 2021-12-16 | 2022-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Модификация" | Method for production of wooden supports of electricity transmission lines |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2712521C1 (en) | Method of producing modified wood | |
Calonego et al. | Physical and mechanical properties of thermally modified wood from E. grandis | |
USRE24011E (en) | Product thereof | |
BR0114484B1 (en) | large wood material impregnated with furan polymer and method for preparing said material. | |
Yang et al. | Effects of temperature and duration of heat treatment on the physical, surface, and mechanical properties of Japanese cedar wood | |
CN103112065B (en) | Carbonization of wood dipping process method | |
JP5864078B2 (en) | Manufacturing method of kneading type WPC | |
US6673395B2 (en) | Wood impregnation | |
RU2476311C1 (en) | Method of timber modification | |
RU2401195C2 (en) | Method of producing modified timber | |
Chen et al. | Effect of thermal treatment with methylolurea impregnated on poplar wood | |
Shams et al. | Compressive deformation of wood impregnated with low molecular weight phenol formaldehyde (PF) resin IV: Species dependency | |
US20090004395A1 (en) | Waterborne furfural-urea modification of wood | |
CA1159643A (en) | Stabilization method | |
WO2006089998A1 (en) | Method of treating a piece of wood at an elevated temperature | |
SU1546261A1 (en) | Method of producing modified wood | |
RU2710171C1 (en) | Method of producing modified wood | |
KR101785554B1 (en) | Drying of lumber and resin impregnation Wood bulk processing method | |
US20240116209A1 (en) | Method for manufacturing a wood-polymer composite | |
WO2017216734A1 (en) | A thermally modified wood product and a process for producing said product | |
Çota et al. | The Effect of Short Time Thermal Treatment on Swelling of Field Maple (Acer campestre L.) and Fir (Abies alba Mill.). | |
JPH05138615A (en) | Production of modified timber | |
Rahman et al. | Preparation and characterizations of various clay-and monomers-dispersed wood nanocomposites | |
JP3378646B2 (en) | Method for manufacturing consolidated wood | |
JP2000158413A (en) | Polymerized resin-impregnated wood and its production |