Способ получения композита на основе термодревесины
METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE BASED ON THERMOWOOD

Изобретение относится к способам пропитки древесины для защиты с ее одновременной полимеризацией и окрашиванием и может применяться для создания влагостойких прочных материалов, применяемых при отделке, например, фасадов зданий или финишной облицовки интерьера помещений.
Из уровня техники известен способ термообработки древесины (RU 2422266C1, МПК B27K 5/00, опубл. 27.06.2011). Способ включает в себя стадии постепенного нагрева древесины, выдержки древесины при высоких температурах и охлаждения древесины путем впрыскивания воды. При этом постепенный нагрев и последующая выдержка древесины при высоких температурах осуществляются в среде топочных газов, образующихся в результате газификации отходов деревообработки и последующего сжигания синтез-газа с коэффициентом избытка воздуха от 0,95 до 1 и охлажденных в теплообменнике до температуры от 200 до 240°С, причем излишняя тепловая энергия, отведенная при охлаждении топочных газов, направляется для предварительной сушки древесины.
Недостатком известного способа является то, что полученный в результате обработки материал обладает низкими эксплуатационными качествами, заключающимися в том, что термодревесина является весьма хрупкой, подверженной механическим повреждениям, кроме того она легко впитывает воду.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан способ получения прозрачной древесины (RU 2755823C2, МПК B27K 5/04, опубл. 21.09.2021). Способ включает в себя следующие стадии: получение, по меньшей мере, одного куска древесного субстрата; добавление отбеливающей жидкости для того, чтобы инактивировать хромофоры в древесном субстрате, с получением отбеленного древесного субстрата, содержащего 15% лигнина; пропитку отбеленного древесного субстрата, полученного на стадии второй стадии раствором, содержащим преполимеры или мономеры, или их комбинацию; полимеризация пропитывающих преполимеров или мономеров, или их комбинации, с получением прозрачной древесины, содержащей древесный субстрат и, по меньшей мере, один полимер.
Недостатком известного технического решения является то, что способ сложно адаптировать для использования совместно с пропиточным раствором красителей с целью получения цветов ценных пород деревьев по всему объему обрабатываемого материала.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка способа получения водостойкого композитного материала на основе термодревесины, обладающего высокой прочностью, высокой стойкостью к воздействию дереворазрушающих грибов и насекомых.
Указанная задача решена тем, что способ получения композита на основе термодревесины включает в себя следующие стадии: предварительное просушивание материала, его пропитку и полимеризацию. При этом на стадии предварительного просушивания материала готовят заготовки из необработанной доски, загружают их штабелем в пресс-вакуумную сушильную камеру и подвергают термически-вакуумной обработке, после чего выполняют механическую обработку заготовок в соответствии с профилем требуемого изделия. На стадии пропитки заготовки пропитывают пропиточным составом и одновременно удаляют из пор древесины воздух, помещая емкость с пропиточным составом и погруженными в него заготовками в вакуумную камеру. На стадии полимеризации заготовки предварительно оборачивают защитной пленкой и выполняют их термообработку.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков способа, является повышение твердости и прочности материала, увеличение его стойкости к повышенной влажности воздуха и температурным колебаниям внешней среды, повышение стойкости композита к воздействию дереворазрушающих грибов и насекомых, кроме того, полученный по способу материал невосприимчив к ультрафиолетовому спектру, едким веществам, растворителям. Дополнительный положительный результат заключается в возможности окрашивания материала за счет введения в пропиточный состав жирорастворимых красителей.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема технологического процесса импрегнации древесины метакрилатами; на фиг. 2 представлен внешний вид полученного по способу композитного материала.
Способ получения композита на основе термодревесины осуществляют следующим образом.
Импрегнированная (стабилизированная, полимеризованная) древесина получается в результате пропитки дерева специальным химическим составом с последующим принудительным высокотемпературным высушиванием, в ходе которого пропиточное вещество полимеризуется в слоях древесины. При этом в зависимости от технических условий, породы и возраста дерева, пороков древесины (наличие трещин, сучков) пропиточное вещество проникает на глубину от 0,5 до 5,0 см.
Для осуществления способа используют следующее оборудование и материалы:
• вакуумная камера (автоклав), выдерживающая давление до 5 атм, с подключенными к ней вакуумным насосом и компрессором;
• сухожаровой шкаф, обеспечивающий нагрев заготовок до температуры 120°С, или водяная баня;
• алюминиевая фольга или паллетная пленка;
• пропиточный состав (метакрилаты);
• при необходимости окрашивания изделий: жирорастворимые красители, в качестве которых могут быть использованы индулин, нигрозин, темно-красный С, ярко-синий сольвент 104 и другие.
Как было указано выше, способ включает в себя следующие стадии: предварительное просушивание материала, его пропитку и полимеризацию.
Стадия предварительного просушивания материала.
Для импрегнации выбирают несмолистые породы дерева (березу, осину, ольху, липу и другие) с низкой влажностью (не более 4%), без следов масла, грунтовки, лака и других дефектов.
Для предварительного просушивания материала применяют технологию принудительной сушки древесины, при этом для получения заготовок необработанная доска торцуется ручной электропилой на определенную длину (целесообразно готовить заготовки длиной до 3,0 м). Далее осуществляют загрузку досок штабелем в пресс-вакуумную сушильную камеру, после чего выполняют термически-вакуумную обработку при температуре от 40 до 85°С и давлении ниже -0,5 атм в течение от 1 до 5 часов в зависимости от породы дерева, толщины доски, уровня естественной влажности древесины и других технических условий. Затем осуществляют механическую обработку заготовок в соответствии с профилем требуемого изделия, при этом, учитывая, что заготовки имеют призматическую форму их обработку целесообразно осуществлять на станке для профильной обработки пиломатериала с четырех сторон; в качестве такого станка может применяться станок модели BAVERS-623. После обработки профиля заготовок производится обработка их торцов на торцовочном пневматическом станке по необходимому размеру.
Обработанные таким образом доски упаковывают в термоусадочную пленку на упаковочном станке и передаются на склад хранения готовой продукции.
Стадия пропитки.
Дерево должно быть полностью покрыто пропиточным составом, при этом, в случае необходимости придать композиту цвет, в пропиточный состав (метакрилат) добавляют жирорастворимые красители. Для пропитки заготовки погружают в емкость с пропиточным составом, после чего для удаления из пор заготовок воздуха емкость помещают в вакуумную камеру и вакуумируют при давлении не выше -0,7 атм в течение от 6 до 12 часов. После вакуумирования давление в камере повышают давление до 3,5÷4,0 атм и дополнительно выдерживают заготовки в течение от 2 до 3 часов. В случае обработки заготовок древесины больших размеров (более 30 мм в толщину) вакуумирование повторяют с последующим повышением давления в 2÷4 раза.
Стадия полимеризации.
На последней стадии для предотвращения вытекания пропиточного состава из заготовок во время полимеризации их плотно оборачивают в защитную пленку, в качестве которой применяют алюминиевую фольгу или паллетную пленку. Затем их помещают в сухожаровой шкаф, обеспечивающий нагрев заготовок до температуры 120°С, или водяную баню, после чего выдерживают в течение от 3 до 5 часов.
После выполнения всех стадий изготовления композита, полученные изделия упаковывают и доставляют заказчику для их дальнейшей обработки и использования.
Таким образом, рассмотренный в настоящей заявке способ позволяет получать высококачественный композитный материал на основе термодревесины с подчеркнутым природным рисунком дерева, при этом за счет применения при полимеризации красителей древесина приобретает цвет ценных пород по всему объему полученного изделия.