Способ защитной обработки изделий из древесины
METHOD FOR PROTECTIVE TREATMENT OF WOOD PRODUCTS

Изобретение относится к технологиям модифицирования древесины и может быть использовано в производстве строительных и отделочных материалов.
Известны способы термомеханического и термохимического модифицирования древесины в маслах, смолах, аммиаке и других химических растворах, не требующие нанесения защитного покрытия (ГОСТ 24329-80 Древесина модифицированная. Способы модифицирования), направленные на повышение долговечности древесины, ее био- и атмосферостойкости, стабильности форм и размеров.
Недостатками данных способов являются снижение экологичности технологического процесса и получаемых материалов за счёт применения химически вредных веществ.
Известны способы термомодифицирования древесины в паровоздушной среде без использования модифицирующих составов и дополнительной защитной обработки для повышения долговечности [Rapp A. O. Review on heat treatments of wood //Proceedings of special seminar, Antibes, France. – 2001. p.11-37].
Недостатками данных способов является невысокая устойчивость обработанной древесины к воздействию УФ-лучей, что требует дополнительного нанесения защитно-декоративного покрытия.
Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ термомодифицирования заготовок из древесины с последующим формированием защитного покрытия на основе формальдегидных смол [Патент на изобретение WO2008155466, МПК B27K 3/15, заявл. 19.06.2008, опубл. 17.03.2010].
Недостатками данного способа являются низкая экологичность и дороговизна защитного покрытия, требующего периодического обновления.
Целью предлагаемого способа обработки древесины является формирование защитного покрытия без использования химических веществ.
Технический результат заключается в улучшении защитных свойств древесины, включая влагостойкость, гидрофобность и гигроскопичность.
Технический результат достигается тем, что способ защитной обработки изделий из древесины включает обжиг на глубину не более 2 мм для формирования поверхностного защитного слоя и термомодифицирование при температуре 150 ÷ 250 °С.
Заявленный способ защитной обработки древесины осуществляется следующим образом.
Заготовки из массивной древесины обжигают огнем на глубину не более 2 мм. Обжиг можно осуществлять паяльной лампой или газовой горелкой. Полученная обугленная поверхность является защитным слоем от негативного атмосферного воздействия, УФ-лучей, влаги, грибков и микроорганизмов, разрушающих древесину. Влагостойкость обожженной поверхности по сравнению с необработанной древесиной увеличивается в 2 ÷ 5 раз.  Далее заготовки термически модифицируют в паровоздушной среде диапазоне температур 150 ÷ 250 °С в течение от 1 до 12 часов в зависимости от толщины обрабатываемых заготовок и объемов загрузки сушильной камеры. Начальная влажность заготовок не более 18 ÷ 20 %, влажность после обработки не более 6 %. Термическая обработка дополнительно обеспечивает стабильность формы и размеров деталей, снижает равновесную влажность и гигроскопичность древесины.
Совокупность операций обжига и термомодифицирования обеспечивает повышение влагостойкости более чем в 6 раз по сравнению необработанной древесиной, более чем в 2 раза по сравнению с обработкой термомодифицированием и в 1,5 раза – с обработкой обжигом (показано на фигуре 1).
Снижение адгезии воды к поверхности заготовок после совокупной обработки обжигом и термомодифицированием, наблюдаемое за счет увеличения краевого угла (см. фигуру 2), также свидетельствует о повышении гидрофобных свойств.
Эксперименты по выдержке образцов в воде с их последующей естественной сушкой подтверждают отсутствие подверженности короблению заготовок после обработки обжигом и термомодифицированием (см. фигуру 3), в то время как величина поперечного коробления обожженных нетермомодифицированных образцов составляет 4 ÷ 6 %.
Эффективное повышение защитных свойств древесины за счет применения совокупности операций обжига и термомодифицирования позволяет использовать древесину в неблагоприятных природных условиях, в местах с повышенной влажностью, в соприкосновении с почвой.
Способ может быть реализован как в прямой (сначала обжиг, затем термомодифицирование), так и обратной последовательности (сначала термомодифицирование, затем обжиг).
На фигуре 1 представлена диаграмма зависимости коэффициента водопоглощения заготовок из древесины от способа обработки, где а) – необработанная древесина, б – термомодифицирование, в) – обжиг, г) – термомодифицирование и обжиг.
На фигуре 2 показано изменение краевого угла смачивания в зависимости от способа обработки, где д) – термомодифицирование, е) – обжиг, ж) – обжиг и термомодифицирование.
На фигуре 3 показано поперечное коробление заготовок, где и) – обжиг, к) – обжиг и термомодифицирование.
На фигуре 4 показан внешний вид заготовки после обработки.
Сущность способа декоративной обработки поверхности древесины поясняется следующими примерами.
Пример 1. Заготовку из пиломатериала сосны толщиной 16 мм, размерами 70×300 мм, влажностью 8 % с лицевой стороны, по торцам и кромкам обжигают огнем газовой горелки на глубину до 2 мм до получения равномерно обугленной растрескавшейся поверхности древесины, затем термически обрабатывают в сушильном шкафу при температуре 180 °С в течение 2 часов.
Пример 2.  Заготовку из пиломатериала сосны толщиной 16 мм, размерами 70×300 мм, влажностью 16 % термически обрабатывают при температуре 200 °С в течение 2 часов, а затем обжигают огнем газовой горелки с лицевой стороны, по торцам и кромкам на глубину до 2 мм до получения равномерно черного цвета поверхности древесины.
Технико-экономический результат изобретения заключается в повышении долговечности и экологичности термомодифицированных изделий из древесины, сокращении затрат на процесс модифицирования.