UA141036U - Деревно-полімерна композиція - Google Patents

Abstract

Деревно-полімерна композиція містить деревину і наповнювач. Композиція містить деревину у вигляді масиву, а її пори і капіляри заповнені полімером. Масив деревини попередньо звільняють від вологи за допомогою тривалого нагрівання НВЧ енергією частотою 2450 МГц та інфрачервоним випромінюванням до температури 60÷150 °C протягом 2÷4 годин і наповнюють пори і капіляри мономером, який полімеризують під дією температури 80-140 °C і тиску 200÷600 протягом 2÷5 годин.

Description

Область техніки

Корисна модель належить до композиції масиву деревини та полімерів і може бути використана в деревопереробній, будівельній, меблевій та інших видах промисловості, де використовується деревина як заміна виробів і декоративних елементів, виготовлених з пластику і металу.

Вже багато століть поспіль деревина є одним з найбільш популярних матеріалів, що використовуються у будівництві, промисловості, оформленні приміщень та ін. Причиною тому є такі якості матеріалу, як екологічність та відсутність шкідливого впливу у порівнянні з штучними матеріалами низької якості (наприклад пінопласт, панелі ПВХ та ін.), міцність, твердість, теплопровідність, рівень якої дозволяє використовувати її для теплоізоляції приміщень.

Матеріал деревина є дуже зручним під час ремонтних робіт та реставрації.

Поряд з цим, деревина має ряд недоліків, що полягають у гігроскопічності деревини, здатності до поглинання вологи, усушки, короблення та розтріскування. Нестійкість до вологи є найбільш небезпечним фактором, що призводить до псування дерев'яних виробів. В результаті високого рівня вологи деревина набухає і стає непридатною до використання.

Для поліпшення якостей деревини винахідник прийшов до вирішення зазначених проблем шляхом створення інноваційного композитного матеріалу на основі деревини і пластику. Такий матеріал являє собою деревину, в масі просочену пластиком для отримання унікальних декоративних і фізико-механічних властивостей.

На сьогоднішній день існують методи, що направлені на зменшення експлуатаційних недоліків матеріалу і покращення їх якостей шляхом модифікації деревини.

Відомий спосіб модифікації деревини, що включає завантаження сировини в герметичну ємність, нагрівання деревини, остигання і завантаження готового продукту, який відрізняється тим, що після завантаження сировини в герметичній ємності підтримують вакуум 20-90 кПа протягом 2-24 годин, при цьому деревину нагрівають до температури 45-260 "С, а потім виключають нагрівання й виконують природне остигання готового продукту протягом 4-12 годин (ОА 43885 /, публ., 10.09.2009, Бюл. Ме17, 2009 р.).

Недоліком аналогу є те, що при термічній модифікації деревини під впливом ультрафіолетових променів матеріал змінює колір на сірий, що призводить до низького

Зо естетичного ефекту і втрати натурального вигляну. Крім того, застосування даного методу призводить до підвищеної жорсткості і, як наслідок, крихкості деревини. Не вирішується проблема водо- і вологопоглинання, горючості матеріалу.

Відомий полімерний волокнистий композит з механічними властивостями підвищений за розміром частинок. Винахід відноситься до композиції, що містить полімер, короткий і довгий волокнистий композит, який може бути використаний у вигляді лінійного екструдата або термопластичної таблетки для виготовлення структурних елементів. Лінійний екструдат або гранула можуть мати поперечний переріз будь-якої довільної форми, або можуть бути регулярними геометричними. Полімер і короткий / довгий волокнистий композит, що містить конструктивні елементи, можуть бути виготовлені з композиту або гранул в процесі екструзії або в процесі лиття під тиском (055985429 (А) - 1999-11-16).

Недоліком даного аналогу є те, що готовий матеріал не є деревиною, отже позбавлений її фізико-механічних якостей. Крім того, даний композит лише імітує вигляд деревини, що негативно впливає на його естетичні якості.

Технічною задачею є створення композитного матеріалу на основі деревини і пластику, який позбавлений недоліків аналогів, а також має поліпшені механічні характеристики натуральної деревини, при цьому зберігаючи її естетичний вигляд.

Технічний результат полягає в отриманні композитного матеріалу -полімер-модифікованої деревини, який поєднує найкращі властивості дерева та пластику. В результаті реалізації способу модифікована деревина зберігає здатність до механічної обробки і зовнішній вигляд натуральної деревини, при цьому вона не схильна до вологопоглинання, має високу щільність, міцність, твердість, стійкість до горіння та збереження форми без короблення, усушки і т.д. Крім того за допомогою запропонованого способу забезпечується глибинне фарбування деревини по всій масі.

Технічна задача вирішується, а технічний результат досягається завдяки наступному.

Для покращення фізико-механічних властивостей деревини, з збереженням його естетичних властивостей використано високо текучий мономер, наприклад, метилметакрилат, який за допомогою термо-хімічної реакції переходить із рідкого стану в твердий. При цьому мономер заповнює всі порожнечі і замінює органіку. На виході маємо композит (далі деревно-полімерна композиція).

Деревно-полімерна композиція являє собою деревину, що просочена наповнювачем у вигляді полімеру по всій масі, а не лише поверхнево, заповнюючи пори деревини. Для модифікування деревини її осушують від вологи и заповнюють звільнені пори компонентом, який при термообробці переходить з рідкого стану в твердий (полімеризується). Модифікована деревина стає однорідною, практично не поглинає вологу, не піддається гниттю, коробленню і деформації. Унікальність методу полягає в тому, що за його допомогою здійснюють фарбування деревини по всій масі, а не лише поверхнево. При цьому отримуваний матеріал зберігає натуральні якості деревини, такі як екологічність, міцність на згинання і стиснення, теплопровідність і т.д.

Суть корисної моделі полягає в наступному.

Деревно-полімерна композиція, що містить деревину і наповнювач, яка відрізняється тим, що містить деревину у вигляді масиву, а її пори і капіляри заповнені полімером, при цьому масив деревини попередньо звільняють від вологи за допомогою тривалого нагрівання НВЧ- енергією частотою 2450 МГц та інфрачервоним випромінюванням до температури 60-15070 протягом 2-4 годин і наповнюють їх мономером, наприклад, метилметакрилатом, який полімеризують під дією температури 80-140 "С ї тиску 200-600 кПа протягом 2-5 годин. Частка полімеру в композиції складає 60-95 95 від маси сухої деревної заготовки. Деревно-полімерна композиція в якості полімеру може містити поліметилметакрилат.

Сушіння деревини проводять на НВЧ-обладнанні, що дозволяє її проведення у різних режимах завдяки комбінації НВЧ-випромінювання і вакууму. Різні режими забезпечують сушіння деревини різних сортів і первісних рівнів вологості.

Деревину піддають сушінню з використанням НВЧ-випромінювання та вакууму, поступово насичують розчином мономеру деревини в камері, після чого проводять контрольований етап модифікації (протікання радикальної реакції полімеризації під впливом НВЧ-енергії). За допомогою НВЧ-енергії прогрівають заготовку, запускаючи процес полімеризації, і впливають на рідину, що міститься всередині деревини. Таким чином прогрівання і полімеризацію проводять рівномірно по всьому об'єму деревини.

Спосіб виготовлення полімер-модифікованої деревини, що включає заготовку деревини різних сортів та їх сушіння, відрізняється тим, що сушіння деревини проводять за допомогою

Зо спеціального обладнання, що містить камеру з блоками НВЧ-енергії і вакуумним насосом, в камеру завантажують деревину, де виконують вакуумну мікрохвильове сушіння деревних заготовок до досягнення показника вологості 6 95, після чого здійснюють просочення деревини за допомогою створення в камері розрядження і подають в камеру мономер, після чого мономер зливають і розпочинають процес полімеризації за рахунок нагріву деревних заготовок і створення тиску в камері за допомогою компресору.

Приклад створення деревно-полімерної композиції.

Запропонована корисна модель була створена на спеціально розробленому обладнанні, що являє собою циліндричну ємність з металу товщиною 8 мм. Установка має вигляд труби діаметром 530 мм і довжиною 1700 мм. З обох боків камера має знімні еліптичні днища. З обох сторін на камері встановлені 8 хвилеводів і 8 блоків НВЧ-енергії. Блоки НВЧ виконують нагрів заготовок всередині камери. Камера оснащена датчиками температури, що дозволяє контролювати процес сушіння заготовок. Для створення надлишкового тиску в камері використовується компресор. Як система безпеки задіяний скидний клапан тиску, розрахований на 6 атм, і внутрішня система водного навантаження для контролю НВЧ-енергії, а також система продувки камери інертним газом. Подачу і злив мономеру здійснювали за допомогою спеціальної системи, якою оснащена камера установки.

Режим сушіння підбирається залежно від породи деревини, а також її початкового рівня вологи.

В процесі виготовлення деревно-полімерних композицій з різних сортів деревини були досягнуті наступні характеристики матеріалу в порівнянні з вихідними показниками деревини: виміру 1. Щільність | г/м" | 0,63 |0,9-1,2| 0,69 (0,8-0,9| 0,43 |0,8-1,0| 0,5 Щ0,8-1,0| 0,65 10,8-1.,0| 0,53 Г0,8-1,0

З. Міцність на волокон 4. Міцність на стискання Мпа | 45-55 | 1002 | дв-5в 190-120) 30-40 | 1002 |) 30-45 | 1007 | дв-5в | 002 | до-Бо Нто-140 вздовж волокон 130 120 150 Що

Показники (диниці| Береза | Дуб | Тополь | Вільха | Ясень. | Липа виміру 5. Ударна в'язкість 2 Й 120- Й Й Й 120- Й 120- Й 120- Й Й поперек КДж/м" | 70-80 | 260 | 55-80 100-120) 30-40 | 89 |40-50| 209 | 80-94 | 459 | 20-30 120-180 волокон 6. Знос при 7. Волого- поглинання за Фо 70-80 2 25-30 | 2-3 І|80-100 З 30-35 2 30-35 2 80-100 2 24 г. у воді

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Деревно-полімерна композиція, що містить деревину і наповнювач, яка відрізняється тим, що містить деревину у вигляді масиву, а її пори і капіляри заповнені полімером, при цьому масив деревини попередньо звільняють від вологи за допомогою тривалого нагрівання НВЧ енергією частотою 2450 МГц та інфрачервоним випромінюванням до температури 60-15070 протягом 2-4 годин і наповнюють пори і капіляри мономером, який полімеризують під дією температури 80-140 "С і тиску 200-600 протягом 2-5 годин.

2. Деревно-полімерна композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що частка полімеру складає 60-95 95 від маси сухої деревної заготовки.

З. Деревно-полімерна композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що як полімер містить поліметилметакрилат.