Состав для пропитки железнодорожных шпал
COMPOSITION FOR IMPREGNATING RAILWAY SLEEPERS

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для пропитки железнодорожных шпал и других древесных материалов.
В условиях непосредственного контакта с почвой и постоянного влияния атмосферных осадков древесина подвергается воздействию воды и микроорганизмов, негативно влияющих на ее эксплуатационные показатели.
Известно каменноугольное шпалопропиточное масло (ГОСТ 2270-74 «Масло каменноугольное для пропитки древесины»), в состав которого входит относительно узкая маслянистая фракция термического происхождения, являющаяся смесью первой антраценовой фракции (280-360°С) и поглотительного масла (235-300°С).
Однако данное пропиточное масло имеет недостатки, среди которых токсичность (второй класс опасности), негативно влияющая на экологическое состояние окружающей среды и работников шпалопропиточных заводов. Кроме того, данный пропиточный состав имеет сравнительно низкую температуру застывания (от -2 до -5°С), что отрицательно влияет на эксплуатационные показатели шпал в условиях низких температур. Еще одним недостатком пропиточного состава является склонность к образованию осадков.
Известен способ получения антисептика для пропитки древесины (Пат. РФ №2197375; МПК В27К 3/52; опубл. 27.01.2003), заключающийся в использовании пропиточного состава антисептического и биоогнезащитного действия в виде водорастворимого препарата, который содержит диаммонийфосфат, карбамид, фтористый натрий и ацетоноформальдегидную смолу.
Получаемый состав характеризуется высокими антисептическими показателями, но имеет несколько существенных недостатков: легко вымывается из древесины; в антисептике присутствует смола, которая через небольшой промежуток времени переходит в водонерастворимое состояние с образованием эмульсии, что снижает диффузионные показатели; содержит вещества первого класса опасности.
Известен пропиточный состав, состоящий из смеси каменноугольного масла (ГОСТ 2270-74 «Масло каменноугольное для пропитки древесины») и нефтяного масла-мягчителя ХМ-1, производимого согласно ТУ 38.301.08-31-89.
Существенным недостатком данного пропиточного состава является образование трехслойной системы при приготовлении смеси из каменноугольного масла, нефтяного масла-мягчителя ХМ-1 и перемешивающего агента в качестве острого водяного пара в связи с отличием плотностей компонентов состава. Кроме того, масло-мягчитель ХМ-1 вызывает коррозию черных металлов, которая может привести к коррозийному разрушению жесткой металлической подкладки и железнодорожного костыля, а также снижает прочность древесины (ГОСТ 20022.2-80).
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является жидкость антисептическая для пропитки древесины ЖТК-2 (Пат. РФ №2146611; МПК В27К 3/50; опубл. 20.03.2000), включающая продукты переработки нефти, ароматические углеводороды, полиолефины, парафиновые углеводороды, маслянистые фракции каталитического крекинга, выкипающие в пределах 325-420°С. Также имеется фракция каталитического крекинга, выкипающая в пределах 205-325°С. Принята за прототип.
Основным недостатком этого антисептика, относительно предлагаемого состава, является его стоимость. Также применение фракции каталитического крекинга, выкипающей в пределах 205-325°С, является невыгодным, так как эта фракция используется при производстве дизельных топлив. Использование в качестве компонента состава маслянистой фракции каталитического крекинга, выкипающей в пределах 325-420°С, усложняет технологический процесс из-за необходимости фильтрования этой фракции от механических примесей.
Заявляемый пропиточный состав состоит из отходов автомобильного транспорта и дешевой древесной муки, используемой в малом количестве. Это позволяет значительно снизить его стоимость. Кроме того, использование предложенного пропиточного состава не требует фильтрования от механических примесей.
Целью изобретения является разработка пропиточного состава для железнодорожных шпал из древесины березы, обладающего хорошими биозащитными свойствами и высокими показателями водо- и влагостойкости.
Для достижения поставленной цели в составе для пропитки железнодорожных шпал, представляющем собой антисептическую композицию, включающую продукты переработки нефти, согласно изобретению, используемая антисептическая композиция включает отработанное моторное минеральное масло, полученное из базового дистиллятного масла, и один из видов древесной муки - муку древесины хвойных и лиственных пород, муку коры дуба, березы, сосны дисперсностью от 10 до 30 мкм при следующем соотношении муки древесины и отработанного моторного минерального масла 0,5-2,0:99,5-98,0 масс. ч.
Пропитка осуществлялась методом «прогрев-холодная ванна» при влажности древесины не более 25% (ГОСТ 20022.6-93). В пропиточную жидкость, разогретую до температуры 100-105°С, помещались образцы древесины березы размеров, требуемых для испытаний на водо-, влагопоглощение и разбухание в тангенциальном и радиальном направлениях, и выдерживались в течение 30 минут. Затем образцы помещались в идентичный пропиточный состав при температуре 20-23°С на такой же период времени.
В процессе испытаний выбирались основной компонент пропиточного состава и его наполнитель, характеризующиеся следующими свойствами: низкая стоимость, доступность, экологичность и высокие антисептические показатели. Оценку пропиточного состава осуществляли по следующим показателям: содержание пропиточного состава в древесине (ГОСТ 20022.6-93), водопоглощение за 30 суток нахождения в дистиллированной воде (ГОСТ 16483.20-72), разбухание в тангенциальном и радиальном направлениях (ГОСТ 16483.35-88), влагопоглощение (ГОСТ 16483.19-72). Также определяли температуру полученного пропиточного состава.
В качестве основного компонента использовали отработанные масла: минеральное моторное масло на основе базового дистиллятного масла, трансмиссионное масло Лукойл 80W90 ТМ-4, подсолнечное масло, кукурузное масло.
По совокупности показателей в качестве основы для разрабатываемого состава было выбрано отработанное минеральное моторное масло (табл. 1).
*
Примечание: А - содержание пропиточного состава;
В - водопоглощение после 30 суток выдерживания в воде;
С - разбухание пропитанной древесины после 30 суток выдерживания в воде в тангенциальном направлении;
С1 - тангенциальное направление;
С2 - радиальное направление.
Для улучшения качества пропитки древесины созданы композиции, состоящие из отработанного моторного минерального масла и одного из видов древесной муки в количестве 1% от общей массы пропиточного состава: хвойных, лиственных пород древесины, муки коры дуба, березы или сосны. При установлении наиболее оптимального размера наполнителя приготовлены составы с различной степенью дисперсности наполнителя. Выбор оптимальной степени дисперсности устанавливали по следующим показателям: содержание пропиточного материала, водопоглощение, разбухание в тангенциальном и радиальном направлениях (табл. 2).
На основании табл. 2 определена наиболее эффективная дисперсность наполнителя: для древесной муки хвойных и лиственных пород - 20 мкм; для муки коры дуба, березы, сосны - 15 мкм.
Для определения оптимального количества наполнитля в пропиточном составе добавляли 0,5; 1,0; 1,5; 2,0% древесной муки (табл. 3 и 4).
Определено водопоглощение и разбухание (в тангенциальном и радиальном направлениях) (табл. 3), влагопоглощение (табл. 4) для составов 1-5 с процентным содержание наполнителя 0,5-2,0%. На основании данных табл. 3 и 4 приоритетным является состав 1.
Для состава 1 определили температуру замерзания в соответствии с требованиями ГОСТ 20287-91 (табл. 5).
Данные табл. 6 и 7 показывают изменение влагопоглощения, водопоглощения, разбухания в тангенциальном и радиальном направлениях относительно натуральной древесины и прототипа ЖТК-2.
*
Примечание: А - содержание пропиточного состава;
В - водопоглощение после 30 суток выдерживания в воде;
С - разбухание пропитанной древесины после 30 суток выдерживания в воде в тангенциальном направлении;
С1 - тангенциальное направление;
С2 - радиальное направление.
Разработанный состав для пропитки железнодорожных шпал обладает лучшими, в сравнении с прототипом ЖТК-2 при аналогичных испытаниях, показателями гидрофобности, разбухания в тангенциальном и радиальном направлениях, что способствует повышению качества железнодорожных шпал и, как следствие, увеличению срока их эксплуатации. Кроме того, предлагаемая антисептическая композиция дешевле прототипа за счет использования отхода автомобильного транспорта и дешевой древесной муки, используемой в малом количестве.