МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ДРЕВЕСНЫЙ ПРОДУКТ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА УПОМЯНУТОГО ПРОДУКТА
MODIFIED WOOD PRODUCT AND METHOD FOR PRODUCING SAID PRODUCT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения модифицированного древесного продукта, где древесину подвергают обработке низкомолекулярной смолой на основе продуктов разложения лигнина. Настоящее изобретение также относится к модифицированному древесному продукту, произведенному при использовании упомянутого способа.
Уровень техники
Множество древесных пород, которые не подвергают обработке, являются очень подверженными воздействиям, обусловленным внешней окружающей средой. Необработанная древесина, которая подвергается воздействию влаги и/или грязи на протяжении продолжительных периодов времени, станет ослабленной в результате поражения различными типами микроорганизмов или насекомых. Поэтому важным является проведение обработки менее долговечной древесины в целях увеличения ее стойкости к воздействию влаги и поражению грибками. В дополнение к этому, древесина, которая подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, является подверженной обесцвечиванию и ухудшению качества.
Существует несколько различных технологических процессов обработки, которые будут увеличивать стойкость древесины. На протяжении длительного времени использовались химические обработки древесины в целях увеличения биологической долговечности и прочности. Может быть добавлено множество различных химических реагентов. Данные химические реагенты обычно называются фунгицидами, и они будут придавать долговременную стойкость к организмам, которые вызывают ухудшение качества древесины. При правильном использовании это может продлить срок рентабельной эксплуатации пиломатериала в пять-десять раз.
Еще один известный технологический процесс улучшения стойкости древесины заключается в обработке древесины при высоких температурах для термического модифицирования древесины. Во время проведения теплового модифицирования определенные органические соединения, встречающиеся в древесине, будут удаляться и, тем самым, уменьшать возможность разрастания грибков и гнили на древесине. Таким образом, в результате нагревания древесины до определенной температуры возможным может оказаться придание лигноцеллюлозным волокнам меньшей аппетитности для грибков и насекомых. Тепловое модифицирование также может улучшить свойства древесины по отношению к влаге в виде как жидкости, так и влажности, то есть, обеспечить получение меньшего равновесного уровня влагосодержания, меньшего деформирования, обусловленного влагой, и улучшенной атмосферостойкости. Один потенциальный отрицательный момент для термически модифицированной древесины заключается в уменьшении прочности в отношении как предела прочности при изгибании, так и твердости поверхности в результате осуществления способа модифицирования, что может накладывать ограничения на области применения и приводить к быстрому проявлению разложения.
На протяжении десятилетий при химическом модифицировании древесины использовали низкомолекулярные фенолформальдегидные (PF) смолы, имеющие различные средние молекулярные массы. Образцы древесины подвергают обработке смолами PF, используя способы пропитки в вакууме или пропитки в вакууме под давлением, которые делают возможным включение смол в структуру древесины. Пропитанные образцы после этого медленно высушивают таким образом, чтобы смола была бы отверждена. Данный способ модифицирования улучшает стабильность геометрических размеров и долговечность пропитанной древесины, что делает ее подходящей для использования в областях применения вне помещения.
Имело место значительное развитие в области, связанной с частичной заменой фенола в смолах PF и частей смол PF при использовании лигнина. Основное использование данных рецептур относилось к клеям при изготовлении панелей на древесной основе (например: фанеры, древесно-опилочных плит и плит MDF). Как это широко известно, лигнин в своей основной форме не может проникать в оболочку клеток древесины вследствие его высокой молекулярной массы и отрицательных стерических эффектов молекулы лигнина. Поэтому на сегодняшний день современный уровень техники не имеет своей целью проникновение в оболочку клеток и сконцентрировался на заполнении полостей клеток, в лучшем случае, в целях удовлетворения требований к клеям для древесины.
Лигнин, являющийся ароматическим полимером, представляет собой основную составную часть, например, в древесине, формируя наиболее изобильный источник углерода на земле, уступая первенство только целлюлозе. В последние годы при разработке и переводе на коммерческие рельсы технологий извлечения лигнина в высокоочищенной, твердой и конкретизированной форме из способа изготовления волокнистой массы он привлек значительное внимание в качестве возможного возобновляемого заместителя главным образом ароматических химических предшественников, в настоящее время имеющих своим происхождением нефтехимическую промышленность.
Лигнин, представляя собой полиароматическую сетку, обширно исследовался в качестве подходящего для использования заместителя фенола во время производства фенолформальдегидных смол. Во время синтеза таких смол фенол, частично замещенный лигнином, вводят в реакцию с формальдегидом в присутствии либо основного, либо кислотного катализатора для получения высокосшитых ароматических смол, обозначаемых терминами «новолаки» (при использовании кислотных катализаторов) или «резолы» (при использовании основных катализаторов).
Таким образом, существует потребность в улучшенном модифицированном древесном продукте. Также имеет место потребность в улучшенных способах получения модифицированных древесных продуктов.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение представляет новый технологический процесс обработки продуктов из цельной древесины уникальной синтезированной низкомолекулярной лигниновой смолой для использования при модифицировании древесины, и, как это было установлено, оно улучшает гидролитическую устойчивость, атмосферостойкость и биологическую долговечность древесины до уровня, сопоставимого с тем, что имеет место для известных смол на полностью фенольной основе.
Еще одна цель настоящего изобретения заключается в модифицированном древесном продукте, полученном в соответствии с технологическим процессом настоящего изобретения.
Достижения данных целей и других преимуществ добиваются при использовании способа и продукта, соответствующих независимых пунктам формулы изобретения.
Настоящее изобретение относится к способу получения модифицированного древесного продукта, включающему стадии
а) получения лигнина;
b) разложения лигнина на продукты расщепления лигнина;
с) фракционирования продуктов расщепления лигнина;
d) выбора одной или нескольких фракций продуктов расщепления лигнина;
е) необязательного химического модифицирования выбранных продуктов расщепления лигнина;
f) получения фенолформальдегидной смолы, содержащей необязательно химически модифицированные продукты расщепления лигнина;
g) обработки древесины фенолформальдегидной смолой, содержащей необязательно химически модифицированные продукты расщепления лигнина, для получения модифицированного древесного продукта.
Уровень влагосодержания в древесине, подвергаемой обработке в способе, соответствующем настоящему изобретению, обычно находится в диапазоне от 0% до 15%, таким образом, как 8-12%.
Древесина, подвергаемая обработке в способе, соответствующем настоящему способу, является цельной древесиной и может быть либо древесиной хвойных пород, либо древесиной лиственных пород. Примеры древесины лиственных пород, которая может быть модифицирована в соответствии с настоящим изобретением, включают бук и березу. Древесина, модифицируемая в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой шпон, такой как шпон, предназначенный для использования или используемый в брусе LVL (профилированном клееном брусе) или фанере.
Древесина, модифицируемая в соответствии с настоящим способом, может быть немодифицированной до проведения обработки фенолформальдегидной смолой, содержащей необязательно химически модифицированные продукты расщепления лигнина. В альтернативном варианте, древесина, модифицируемая в соответствии с настоящим изобретением, может быть модифицированной при использовании других средств до проведения обработки фенолформальдегидной смолой, содержащей необязательно химически модифицированные продукты расщепления лигнина. Например, древесина может быть подвергнута термическому модифицированию в результате нагревания древесины при температуре в диапазоне от 160°С до 230°С при атмосферном давлении или при температуре в диапазоне от 120°С до 230°С при давлении, большем, чем атмосферное давление.
Стадия разложения лигнина может быть проведена при использовании технологических процессов, известных на современном уровне техники. Примерами таких технологических процессов для разложения лигнина являются разложение при использовании катализатора (такого как основания или кислоты), разложение при использовании ионных жидкостей, пиролиз (смотрите, например, публикацию Vasile et al., Cellulose Chem Technol 44 (2010), 353-363) и сверхвысокочастотное разложение.
Стадия фракционирования продуктов расщепления лигнина может быть проведена в соответствии с технологическими процессами, известными на современном уровне техники. Например, может быть использовано фракционирование в результате вакуумной перегонки. Еще одним примером фракционирования является жидкостно/жидкостное экстрагирование в соответствии с технологическими процессами, известными на современном уровне техники.
Разлагали на продукты расщепления лигнина, по меньшей мере, 50% (масс.) лигнина, использованного при получении смолы, соответствующем настоящему изобретению. Предпочтительно разлагали на продукты расщепления лигнина, по меньшей мере, 60% (масс.), таким образом, как, по меньшей мере, 70% (масс.), по меньшей мере, 80% (масс.), по меньшей мере, 90% (масс.), по меньшей мере, 90% (масс.), по меньшей мере, 95% (масс.), по меньшей мере, 98% (масс.) или, по меньшей мере, 99% (масс.), лигнина, использованного при получении смолы, соответствующем настоящему изобретению. Предпочтительно продукты расщепления лигнина характеризуются молекулярной массой, составляющей менее, чем 450 г/моль, таким образом, как менее, чем 300 г/моль или менее, чем 135 г/моль, таким образом, как менее, чем 125 г/моль. В одном варианте осуществления лигнин разлагают на биомасла при использовании технологических процессов, известных на современном уровне техники.
Настоящее изобретение также относится к древесине, обработанной в соответствии со способом, описанным в настоящем документе. В одном варианте осуществления настоящего изобретения обработанная древесина представляет собой древесину хвойных пород. В одном варианте осуществления настоящего изобретения обработанная древесина представляет собой древесину лиственных пород.
Краткое описание чертежей
Фигура 1. ПМП после химического модифицирования древесины.
Фигура 2. Разбухание поперечного сечения образцов вследствие химического модифицирования древесины.
Фигура 3. Стабильность геометрических размеров модифицированных образцов.
Фигура 4. Водопоглощение модифицированных образцов в сопоставлении со (справочными) образцами, не подвергнутыми обработке.
Фигура 5. ПМП химически модифицированных образцов для испытаний.
Фигура 6. Разбухание поперечного сечения образцов после химического модифицирования древесины.
Фигура 7. Стабильность геометрических размеров модифицированных образцов.
Фигура 8. Водопоглощение модифицированных образцов в сопоставлении со (справочными) образцами, не подвергнутыми обработке.
Фигура 9. ПМП образцов древесины, модифицированных при использовании составных частей биомасел.
Фигура 10. Разбухание поперечного сечения образцов древесины, модифицированных при использовании составных частей биомасел.
Фигура 11. Стабильность геометрических размеров образцов древесины, модифицированных при использовании составных частей биомасел.
Подробное описание изобретения
Лигнин, использованный в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой любой тип лигнина, при этом такой лигнин имеет своим происхождением древесину лиственных пород, древесину хвойных пород или однолетние растения. Лигнин, например, может иметь своим происхождением крафт-способ или органосольвентный способ. Предпочтительно лигнином является щелочной лигнин, образованный, например, в крафт-способе. После этого лигнин может быть отделен от черного щелока при использовании способа, раскрытого в публикации WO 2006031175.
Продукты расщепления лигнина, использованные в соответствии с настоящим изобретением, обычно характеризуются молярной массой, составляющей менее чем 450 г/моль, таким образом, как менее чем 300 г/моль или менее чем 135 г/моль, таким образом, как менее чем 125 г/моль. Предпочтительно продукты расщепления лигнина являются полярными для облегчения проникновения в оболочку клеток древесины. Предпочтительно продукты расщепления лигнина, использованные в соответствии с настоящим изобретением, характеризуются достаточной функциональностью, определенной в виде количества свободных позиций на ароматическом кольце. Предпочтительно продукты расщепления лигнина имеют, по меньшей мере, две свободные позиции на ароматическом кольце, то есть, являются бифункциональными. Продукты расщепления лигнина также могут быть трифункциональными, то есть, могут иметь три доступные позиции для реакции на ароматическом кольце.
Уровень влагосодержания в древесине, подвергаемой обработке в способе, соответствующем настоящему изобретению, обычно находится в диапазоне от 0% до 15%. Предпочтительно уровень влагосодержания находится в диапазоне от 8% до 15%, таким образом, как от 8% до 12%. Уровень влагосодержания может быть близким к точке насыщения волокна. Уровень влагосодержания, а также точка насыщения волокна для древесины могут быть определены при использовании технологических процессов, известных на современном уровне техники.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения обработку смолой проводят при повышенном давлении, то есть, при более, чем 1 бар, в условиях комнатной температуры или температуры окружающей среды, таким образом, как от 20°С до 50°С или от 20°С до 40°С. В одном варианте осуществления обработку смолой под давлением проводят в вакууме или при давлении, меньшем, чем атмосферное давление.
Продукты расщепления лигнина могут быть химически модифицированными до синтеза смолы. Примеры такого химического модифицирования включают гидроксиметилирование и гидроксиэтилирование и могут быть реализованы при использовании технологических процессов, известных на современном уровне техники. Например, гидроксиметилирование продуктов расщепления лигнина может быть проведено в щелочных условиях реакции. Дополнительные примеры химических модифицирований включают деметилирование и фенолирование в соответствии с технологическими процессами, известными на современном уровне техники.
Существует несколько технологических процессов получения смол. Например, могут быть получены и использованы в качестве смолы смеси из продуктов расщепления лигнина и низкомолекулярных смол PF. В альтернативном варианте, смеси из продуктов расщепления лигнина с фенолом с последующим гидроксиметилированием. В альтернативном варианте, может быть проведено гидроксиметилирование продуктов расщепления лигнина (без использования фенола). В альтернативном варианте, разложившийся лигнин используют в форме биомасел совместно с характеристическими фенолами с последующим гидроксиметилированием.
Смола, используемая в способе, соответствующем настоящему изобретению, может быть получена в результате добавления фенола и формальдегида к смеси, содержащей необязательно химически модифицированные продукты расщепления лигнина. Обычно количество добавленного фенола приблизительно является тем же самым, что и количество продуктов расщепления лигнина, но, как это необходимо понимать, может быть добавлено больше или меньше фенола в зависимости от того, какой тип композиции смолы будет желательным. Нагревание обычно проводят при температуре в диапазоне 60-95°С, таким образом, как 70-85°С, на протяжении 2-8 часов, таким образом, как 4-8 часов. Для определения завершенности или незавершенности синтеза смолы может быть измерена растворимость смолы в воде.
Раствор смолы, используемый при обработке древесины, обычно является водным раствором, содержащим от 1% до 80% (масс.) смолы. В одном варианте осуществления настоящего изобретения раствор смолы содержит от 10% до 15% смолы, но также могут быть использованы и более высокие концентрации, таким образом, как в случае водного раствора, содержащего 60-80% (масс.) смолы. В случае желательности достижения высокого уровня содержания твердого вещества и маленьких количеств свободного формальдегида может быть использована перегонка в мягком вакууме. Значение рН раствора смолы в общем случае соответствует более, чем рН 7, предпочтительно более, чем рН 9, более предпочтительно находится в диапазоне от рН 9 до рН 11. Раствор смолы необязательно может содержать дополнительные компоненты, такие как пигменты, поверхностно-активные вещества, отвердители, стабилизаторы значения рН и антипирены.
2
2
2
2
3
3
Раствор смолы может быть нанесен на древесину в результате нанесения кистью, впрыскивания, распыления, пропитки в вакууме, пропитки в вакууме под давлением, окунания или погружения. Количество смолы, нанесенной на древесину, может находиться в диапазоне 10-400 г/м, в выгодном случае 10-150 г/м, предпочтительно 30-100 г/м, а в наиболее выгодном случае составлять приблизительно 50 г/м, при проведении вычисления для затвердевшего материала исходя из сухого вещества. Поглощение смолы может находиться в диапазоне от 50 кг/м до 400 кг/м и более. Поглощение смолы может быть определено в результате измерения увеличенной массы древесины после проведения пропитки.
За обработкой смолой может последовать стадия высушивания и/или отверждения, при которой древесину, обработанную фенолформальдегидной смолой, содержащей необязательно химически модифицированные продукты расщепления лигнина, высушивают и/или отверждают при использовании технологических процессов, известных на современном уровне техники. Высушивание и/или отверждение может быть проведено при температуре окружающей среды, такой как комнатная температура, или при повышенной температуре.
2
Древесина, подвергаемая обработке в соответствии с настоящим изобретением, необязательно может быть уплотнена во время или после проведения модифицирования. Уплотнение может быть проведено при приложении давления к древесине. Уплотнение может быть проведено при давлении в диапазоне 1-3 кг/см, и максимальное сжатие должно составлять приблизительно 10% от толщины древесины.
Для необязательного уплотнения предпочтительным является использование как давления, так и тепла, поскольку данная комбинация будет улучшать уплотнение древесины. Уплотнение может быть проведено в автономном режиме, в режиме реального времени или в режиме встраивания в технологический поток, то есть, встраивания в способ, соответствующий изобретению. В случае использования уплотнения в автономном режиме возможным будет использование горячего пресса после проведения стадии, на которой древесину подвергают обработке фенолформальдегидной смолой, содержащей необязательно химически модифицированные продукты расщепления лигнина. В случае использования уплотнения в режиме встраивания в технологический поток возможным будет использование систем на валиковой или плитовой основе. Уплотнение может быть проведено во время проведения стадии модифицирования или отдельно от нее.
В результате уплотнения древесины, которое является необязательным в контексте настоящего изобретения, поверхность древесины станет более схватившейся, то есть, волокна на поверхности имеют пониженную тенденцию к вступлению в реакцию с влагой и сохраняют свою первоначальную форму. Это также приводит к получению уменьшенной тенденции к разрыхлению волокон на поверхности древесины. Также будут улучшены поверхностная плотность и, таким образом, также и твердость древесины.
В случае необходимости проведения уплотнения древесины его предпочтительно осуществляют после способа модифицирования древесины, то есть, после проведения стадии g) способа, соответствующего настоящему изобретению.
Настоящее изобретение также относится к древесине, обработанной при использовании способа, соответствующего настоящему изобретению.
Произведенная древесина может быть использована для производства множества различных продуктов, таких как облицовка, настил пола, оконные и дверные профили, осветительные столбы, причалы, столярные изделия, мебель и тому подобное. С учетом своих характеристик водостойкости древесина является в особенности хорошо подходящей для использования в областях применения, в которых вероятным является воздействие влаги.
Термин «древесина» в соответствии с использованием в настоящем документе определяют как компонент цельной древесины, относящийся к любому типу древесных пород, включая древесные шпоны, такие как древесные шпоны из древесины хвойных пород и древесины лиственных пород, которые легко подвергаются пропитке.
Примеры
Пример 1
3
Лигнин подвергали расщеплению при использовании гидроксида натрия в качестве катализатора. Продукты расщепления очищали в результате жидкостно-жидкостного экстрагирования этилацетатом. Этилацетат удаляли при использовании роторного испарителя (Schmiedl et al. 2012). Полученные продукты расщепления лигнина (35 г) смешивали с фенолом (% (масс.)): пример 80_20 обозначает: 80% (масс.) фенола и 20% (масс.) продуктов расщепления лигнина. Во время проведения стадии пропитки смолой добавляли 0,24 моль формальдегида и 0,06 моль гидроксида натрия. Пропитка смолой: 65°С, 4 часа. Уровень содержания твердого вещества в смоле после проведения синтеза составлял 35%. Синтезированная смола PF (при тех же самых условиях реакции) использовалась в качестве справочной смолы (100_0). Необработанные образцы заболони бука при 25 × 25 × 10 мм (в радиальном направлении × в тангенциальном направлении × в продольном направлении) подвергали пропитке в вакууме (0,5 часа, 100 мбар) и, в заключение, оставляли в растворе на протяжении 2 часов при атмосферном давлении. Пропитанные образцы медленно высушивали при возрастающих температурах (от 25°С вплоть до 103°С) на протяжении 96 часов до полного отверждения смолы при 140°С на протяжении 1 часа. Измеряли разбухание поперечного сечения (РПС), прирост массового процента (ПМП), эффективность противоусадки/набухания (ЭПУН) и водопоглощение. Для определения максимального водопоглощения образцы пропитывали в вакууме на протяжении 30 мин при 100 мбар в воде. В заключение, образцы оставались на протяжении 24 часов в воде в атмосферных условиях.
Значения ПМП для образцов, пропитанных смолами PF, 80_20 и 60_40, значительно не различались. Полное замещение фенола (0_100) в результате приводило к получению уменьшенного значения ПМП (фигура 1).
Стабильность геометрических размеров (фигура 3) модифицированных образцов увеличивалась при увеличении уровня содержания фенола. Но 40%-ное замещение фенола (60_40) в результате приводило к только небольшому уменьшению стабильности геометрических размеров в сопоставлении со смолой PF.
Водопоглощение (фигура 4) образцов, модифицированных смолами PF, 80_20 и 60_40, было в значительной степени подобным при отсутствии значительных различий. 100%-ное замещение фенола в результате приводило к увеличенному водопоглощению в сопоставлении с образцами, модифицированными справочной смолой PF. Но водопоглощение было все еще меньшим в сопоставлении со (справочной) немодифицированной древесиной.
Пример 2
3
Крафт-лигнин ожижали при использовании катализаторов (цеолитов) и сверхвысокочастотной энергии. Синтезировали три смолы: справочная смола PF (PF), 40%-ное замещение фенола (60_40) и 100%-ное замещение фенола (0_100). Для синтеза смолы добавляли 0,64 моль формальдегида и 0,04 моль гидроксида натрия. Пропитка смолой: 65°С, 4 часа. Уровень содержания твердого вещества в смолах составлял 30%. Необработанные образцы древесины бука при размерах 25 × 25 × 10 мм (в радиальном направлении, в тангенциальном направлении, в продольном направлении) подвергали пропитке в вакууме (0,5 часа, 100 мбар) и, в заключение, оставляли в растворе на протяжении 2 часов при атмосферном давлении. Пропитанные образцы медленно высушивали при возрастающих температурах (от 25°С вплоть до 103°С) на протяжении 96 часов до полного отверждения смолы при 140°С на протяжении 1 часа. Измеряли разбухание поперечного сечения (РПС), прирост массового процента (ПМП), эффективность противоусадки/набухания (ЭПУН) и водопоглощение. Для определения максимального водопоглощения образцы пропитывали в вакууме на протяжении 30 мин при 100 мбар в воде. В заключение, образцы оставались на протяжении 24 часов в воде в атмосферных условиях.
Значения ПМП для образцов, модифицированных смолами PF и 60_40, были подобными (фигура 5). 100%-ное замещение фенола (0_100) приводило к получению уменьшенного значения ПМП в сопоставлении с образцами, модифицированными справочной смолой PF.
Увеличенный размер образцов после химического модифицирования древесины (разбухание) продемонстрировал отсутствие значительных различий для образцов, модифицированных смолами PF или 60_40. В сопоставлении с образцами, модифицированными смолой PF, разбухание образцов, модифицированных 100%-ными продуктами разложения, было меньшим. Это может быть объяснено уменьшенным поглощением продуктов разложения лигнина оболочкой клеток древесины.
Как это продемонстрировала стабильность геометрических размеров (фигура 7) модифицированных образцов, имело место отсутствие значительных различий между образцами, модифицированными справочной смолой PF и смолой 60_40. Образцы, пропитанные смолой 0_100, продемонстрировали уменьшенную стабильность геометрических размеров.
Модифицирования смолами PF, 60_40 и 0_100 в результате приводило к уменьшенному водопоглощению в сопоставлении с необработанными образцами. Водопоглощение образцов, модифицированных смолами PF и 60_40, было в значительной степени подобным.
Пример 3
Лигнин представляет собой потенциальный источник ароматических соединений при достаточной степени деполимеризации. Детектированные моноароматические продукты разложения лигнина смешивали (% (масс.)) для получения биомасел на биооснове. В таблице 1 демонстрируется композиция биомасла (% (масс.)).
Таблица 1: Композиция составных частей биомасла
<b>Смола </b>
<b>Моноароматические фенолы в % (масс.) </b>
<b>Фенол </b>
<b>Гваякол </b>
<b>Катехол </b>
<b>o-крезол </b>
<b>p-крезол </b>
<b>A </b>
6,0
22,5
66,2
2,0
3,3
<b>B </b>
12,0
48,0
36,0
0,0
4,0
<b>C </b>
18,2
45,5
36,4
0,0
0,0
<b>D </b>
33,5
11,5
35,0
3,0
17,0
<b>E </b>
50,3
12,2
18,8
3,3
15,5
<b>F </b>
54,7
0,0
1,8
4,9
38,6
<b>G </b>
57,8
0,6
0,0
4,2
37,3
<b>H </b>
100,0
0,0
0,0
0,0
0,0
3
Смолы синтезировали в результате добавления формальдегида и гидроксида натрия во время пропитки смолой (молярное соотношение фенол:формальдегид:гидроксид натрия=1:1,5:0,1). Уровень содержания твердого вещества в смолах находился в диапазоне между 31% и 38%. Необработанные образцы заболони сосны при 25 × 25 × 10 мм (в радиальном направлении, в тангенциальном направлении, в продольном направлении) подвергали пропитке в вакууме (0,5 часа, 100 мбар) и, в заключение, оставляли в растворе на протяжении 2 часов при атмосферном давлении. Пропитанные образцы медленно высушивали при возрастающих температурах (от 25°С вплоть до 103°С) на протяжении 96 часов до полного отверждения смолы при 140°С на протяжении 1 часа. Измеряли разбухание поперечного сечения (РПС), прирост массового процента (ПМП), эффективность противоусадки/набухания (ЭПУН) и водопоглощение. Для определения максимального водопоглощения образцы пропитывали в вакууме на протяжении 30 мин при 100 мбар в воде. В заключение, образцы оставались на протяжении 24 часов в воде в атмосферных условиях.
Значение ПМП образцов, модифицированных смолами А-С, было большим, чем соответствующее значение для образцов, модифицированных смолами D-H, (фигура 9). Это может быть объяснено более высоким уровнем содержания твердого вещества в смолах А-С, составляющим приблизительно 20%, в сопоставлении со смолами D-H.
Все синтезированные смолы были способны проникать в оболочку клеток, но в различных количествах. Образцы, модифицированные справочной смолой PF, смолами G и Н, в результате приводили к получению больших значений разбухания, чем у образцов, модифицированных смолами А-Е.
Образцы, модифицированные смолами А-Е, продемонстрировали значительно меньшую стабильность геометрических размеров (фигура 11), чем образцы, модифицированные справочной смолой PF (H). Это может быть объяснено уменьшенным поглощением смолы оболочкой клеток. Образцы, модифицированные смолами F и G, продемонстрировали результаты, сопоставимые с образцами, модифицированными справочной смолой PF. Это демонстрирует возможность полного замещения конкретными биомаслами фенольного компонента в смолах PF.
С учетом представленного выше подробного описания настоящего изобретения для специалистов в соответствующей области техники станут очевидными и другие модификации и вариации. Однако, как это должно быть очевидным, такие другие модификации и вариации могут быть осуществлены без отклонения от объема и сущности изобретения.