способ получения модифицированной древесины

Формула изобретения

Способ получения модифицированной древесины, включающий пропитку заготовок в 30-40%-ном водном растворе карбамида до содержания карбамида 10 - 15% от массы абсолютно сухой древесины, сушку заготовок под механическим давлением при 100-120С с одновременной формостабилизацией, отличающийся тем, что пропитку осуществляют в водном растворе карбамида, содержащем 10 - 12% форконденсата карбамидо-формальдегидного олигомера от массы сухого карбамида, а температуру в конце сушки доводят до 130С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической обработки древесины, в частности к производству заготовок о заданными свойствами для деревообрабатывающей промышленности преимущественно из малоценной древесины. Уровень техники в данной области характеризуется тем, что известен способ получения модифицированной древесины, включающий пропитку заготовок древесины раствором карбамида и контроль его содержания в древесине о последующей сушкой под давлением при температуре 90-120%, а также формостабилизацию заготовок [Шамаев В.А. Модификация древесины. М.: Экология, 1991, с.38].

Известен также наиболее близкий к предложенному по совокупности признаков способ получения модифицированной древесины, включающий пропитку древесины раствором карбамида, содержащем 6-10% уротропина от массы сухого карбамида при рН раствора, равном 6,4-6,5, сушку под механическим давлением при температуре 100-120С с одновременной формостабилизацией [пат. РФ №2131351, кл. В 27 К 3/50, 1999].

Техническими недостатками этого способа являются недостаточная формостабильность получаемой древесины, а также сложность приготовления трехкомпонентного водного раствора (карбамид, уротропин, соляная кислота).

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - увеличение формостабильности модифицированной древесины. Для решения этой задачи пропитку древесины осуществляют в 30-40%-ном водном растворе карбамида, содержащем 10-12% форконденоата карбамидоформальдегидного олигомера по отношению к массе сухого карбамида, а температуру в конце сушки доводят до 130С. Для модифицирования древесины использовались водные дисперсии карбамидоформальдегидных смол, а также водные смолы карбамида и формальдегида, приводящие к образованию смол в древесине. Использование смол требовало для получения формостабильной древесины введения 70-100% дисперсии смолы от массы сухой древесины, в результате чего сам материал становится токсичным и дорогим. Введение смеси карбамида и формальдегида тоже не имело эффекта, т.к. реакции поликондесации происходили неуправляемо, часто начинаясь еще в пропиточном растворе, и процент получения формостаблильной древесины не превышал 15%.

Использование форконденсата позволило исключить реакцию поликондесации в пропиточном растворе и проводить ее только в сухой древесине, когда влажность ее станет менее 30%. К этому моменту древесина прошла стадию прессования. Карбамид как пластификатор уже сыграл свою роль и она процессе дальнейшей сушки при температуре 120-130С вступает в реакцию с форконденсатом и компонентами древесины, образуя в результате реакции поликонденсации неплавкие и нерастворимые продукты сшивки, придающие формоотабильнооть древесине. Увеличение температуры в конце сушки более 130С нецелесообразно, т.к. начинается процесс деструкции продуктов поликонденсации и формостабильнооть древесины снижается. Нижний предел содержания форконденоата 10% обусловлен эффективностью формостабилизации прессованной древесины на уровне натуральной древесины твердых пород, т.е. 14-16%. Верхний предел в 12% обусловлен тем, что при большей концентрации форконденсата реакции поликонденсации происходят о меньшим выходом, появляется свободный формальдегид и материал становится токсичным (эмиссия 300 мг/л). Поэтому содержание форконденсата в древесине не должно превышать 1,5% от массы абсолютно сухой древесины. Способ осуществляют следующим образом. В 30-40%-ный водный раствор карбамида добавляют 10-12% от массы сухого карбамида форконденсата карбамидоформальдегидного олигомера (ТУ).

Заготовки из сырой древесины загружают в раствор и проводят пропитку диффузионным способом до содержания карбамида 10-15% от массы абсолютно сухой древесины. После этого заготовки высушивают под механическим давлением 0,6-1,0 МПа при начальной температуре 100С и конечной температуре 130C до влажности 4-5%. В результате получают модифицированную древесину плотностью 800-1100 кг/м³, имеющую максимальное объемное разбухание в воде 14-16%, т.е. на 36% меньше, чем у прототипа, и не превышающую объемное разбухание натуральной древесины твердых пород.

Пример 1

В 40%-ный водный раствор карбамида добавляли форконденсат карбамидоформальдегидного олигомера в количестве 10% от массы сухого карбамида. После перемешивания в полученный раствор загружали заготовки древесины березы размерами 8080500 мм влажностью 80%. После 98 часов выдержки содержание карбамида составило 15% по отношению к массе сухой древесины. Обработанные заготовки высушивали под давлением 1,0 МПа до влажности 4% при начальной температуре 100С и конечной температуре 130С, после чего охлаждали до комнатной температуры. Плотность полученного изделия составила 1100 кг/м³, максимальное объемное набухание в воде 16%.

Пример 2

В 30%-ный водный раствор карбамида добавляли форконденсат карбамидоформальдегидного олигомера в количестве 12% от массы сухого карбамида и перемешивали. В полученный раствор загружали заготовки ольхи размерами 501301200 мм влажностью 88%. После 152 часов содержание карбамида составило 11% по отношению к массе сухой древесины. Обработанные заготовки высушивали под давлением 0,5 МПа до влажности 5% при начальной температуре 100С и конечной температуре 130С, после чего охлаждали до комнатной температуры. Плотность полученного изделия составила 800 кг/м³, максимальное объемное разбухание в воде 14%.