Спосіб обробки деревинних матеріалів

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для защиты древесины, используемой преимущественно для технических объектов и изделий. Известен способ обработки древесных материалов, включающий накалывание древесных материалов и раздельную пропитку водорастворимыми силикатами и защитными солями металлов [1]. Однако этот способ не обеспечивает высокого качества обработанных материалов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обработки древесных материалов, включающий накалывание древесных материалов и раздельную пропитку водорастворимыми силикатами и защитными солями металлов, при этом пропитку древесных материалов защитными солями осуществляют перед обработкой водорастворимыми силикатами, причем перед обработкой силикатами материалы пропитывают раствором едкого натра концентрацией 1,5-3,0% [2]. Недостатками этого способа являются: наличие предпропиточной подготовки путем глубоких, многочисленных и неоднократных накалываний, приводящих к повреждениям древесных материалов, недопустимых для те хнических объектов и изделий; сложность, трудоемкость, длительность обработки из-за многочисленности технологических и вспомогательных операций, дополнительное количество промежуточных стадий сушки после каждой стадии пропитки до низкого значения влажности древесины обработанных материалов, недостаточное количество защиты древесных материалов. В основу изобретения поставлена задача повышения стойкости древесных материалов к воздействию огня и грибов при упрощении способа. Поставленная задача достигается тем, что способ обработки древесины материалов, включающий предварительную подготовку их для пропитки, пропитку водными растворами с использованием едкого натра, солей металлов и силикатов и сушку после каждой пропитки согласно изобретению, предварительную подготовку осуществляют глубоким вакуумированием, а пропитку производят под давлением сначала раствором солей металлов с концентрацией не менее 10-12%, а затем раствором смеси едкого натра с силикатом, при концентрации силиката натрия в растворе не менее 13-15% и модуле силиката 1,0-1,1. Растворение силикатов в воде сопровождается выделением из раствора аморфного кремнезема SiO2. Вследствие неизбежного гидролиза раствор силиката в воде во многом напоминает раствор кремнезоля, являющегося типичным примером гидролизованного коллоида. Кремнезем SiO2 обладает свойствами реагировать со многими оксидами с образованием силикатов и растворяться в щелочах. Отношение в растворе силикатов числа молекул SiO2 к числу молекул оксидов металлов называют модулем (m=SiO2/Х2 О, где Х2О - оксид металла). Введение едкой щелочи в раствор силиката вызывает полное или значительное частичное растворение хлопьевидных, взвешенных в жидкости частиц кремнезоля (как при нагревании, так и при обычной температуре), приводит к изменению модуля растворенного силиката. Введение едкой щелочи в водный раствор силиката позволяет устранить в смеси двух ве ществ кремнезоль и обеспечить достаточную проникаемость новой пропиточной жидкости в древесину. Кроме того, введение едкой щелочи в водный раствор силиката при второй пропитке позволяет заменить дефицитные и дорогие технические силикаты на более дешевые и выпускаемые промышленностью растворимые жидкие стекла, которые при необходимости могут быть получены на месте из силикат-глыбы. Зная состав жидких стекол (соли кремниевых кислот, щелочные металлы), всегда можно рассчитать, чтобы отношение оксида кремния к числу молекул оксида металла соответствовало химической формуле растворенного силиката. Например, в химически чистом метасиликате натрия Na2SiO3 содержится 50,8% Na2O и 49,2% SiO2 по массе, т.к. модуль равен 0,975. В данном изобретении предложено использовать для пропитки древесных материалов пропиточные растворы повышенной по сравнению с известным способом концентрации. Например, использование водного раствора стекла натриевого растворимого концентрации 14,97% с введенным едким натром способствовало снижению модуля с 2,87 до 1,1. Этот раствор имел рН=13,0. Приготовленный для сравнения по известному способу водный раствор технического метасиликата натрия с концентрацией 3% имел модуль 1,7 рН-12,5, а водный раствор 3%-ного едкого натра имел рН=13,3. Введение едкой щелочи в раствор силиката не влияет на высокую реакционную способность раствора, а также обеспечивает продукту реакции, выпадающему в осадок в поверхностном слое древесины, токсичность фунгицида. Изобретение поясняется следующими примерами конкретного выполнения предлагаемого способа. Пример 1. На промышленном предприятии в автоклаве для стандартной одно-цикловой пропитки водорастворимым защитным средством (антиперин 13, он же МС1:1 или СДФ) по заявляемому способу были обработаны 3 м 3 сосновых досок толщиной 50 мм и длиной 6-6,5 м, а также вырезанные из этих досок образцы - свидетели размером 150x60x30мм для стандартного контроля эффективности огнезащитных средств. Доски предназначались для настилов строительных лесов при постройке судов и для обрешетника судовы х помещений. Кроме того, в автоклаве были пропитаны вместе с сосновой древесиной образцысвидетели, вырезанные из древесных материалов различных по пропитываемости пород - березы, бука, ясеня. Пропитываемые доски и образцы-свидетели не подвергались накалыванию. В первом цикле автоклавная пропитка по способу "вакуум-давление" производилась в течение 8 ч. приготовленным водным раствором технического хлорида магния (бишофита) концентрацией 11,9%, с выдержкой под глубоким вакуумом с остаточным давлением не более 0,01 МПа в течение 15 мин и поддерживанием вакуума на этом уровне в течение заполнения автоклава пропиточной жидкостью и последующим давлением 1-1,1 МПа в течение 8 ч. Затем доски и образцы-свидетели подвергались промежуточной сушке поверхностного слоя глубиной 20мм до влажности 20-25%, измеряемой электровлагомером ЭВ-2К, и подавались в автоклав на второй цикл пропитки. Предпропиточкой подготовки накалыванием перед вторым циклом также не производилось. Во втором цикле автоклавная пропитка по способу "вакуум-давление" проводилась приготовленным водным раствором концентрацией 13,8% смеси едкого натра с низкомодульным (модуль 2,82) жидким стеклом с получением модуля 1,1 с выдержкой под глубоким вакуумом с остаточным давлением не более 0,01 МПа в течение 60 мин и поддержанием вакуума на этом уровне в течение заполнения автоклавапропиточной жидкостью и последующим давлением 1,0-1,2 МПа) в течение 50 мин. После второго цикла пропитки доски и образцы-свидетели подвергались окончательной сушке до необходимой эксплуатационной влажности 18-20%. После обработки образцы-свидетели древесины разных пород испытывались по методике ГОСТ 16363-76 (СТСЭВ 4686-84) для определения эффективности огнезащиты, а вырезанные из пропитанных досок образцы испытывались по методике ГОСТ 9048-75 на устойчивость к поражению комплексом плесневых грибов. Результаты испытаний на огне-биозащиту непосредственно после обработки древесных материалов приведены в табл. 1 в сравнении с данными известного способа. Как видно из приведенного примера, защитная обработка упрощается и может осуществляться промышленным способом на существующем стандартном технологическом оборудовании для автоклавной пропитки водорастворимыми защитными средствами под давлением. Из таблицы видно, что не нарушая целостности обрабатываемых древесных материалов, обработанная заявляемым способом древесина обладает более высокими показателями качества в отношении приобретенной стойкости к воздействию огня и грибов, причем грибоустойчивость защищенных древесных материалов позволяет эксплуатировать их в атмосфере тропического и субтропического климата. Пример 2. Березовый шпон толщиной 1,5мм пропитывали сначала бишофитом концентрацией 30% с выдержкой под вакуумом с остаточным давлением не более 0,01 МПа в течение 2 мин с последующим давлением 0,4 МПа в течение 2 мин. После этого осуществляли сушку пропитанного шпона до влажности 2025%. Во втором цикле обработки осуществляли пропитку полученного в предыдущем цикле шпона смесью едкого натра и жидкого стекла концентрацией 15%. Во втором цикле пропитки величина вакуума составляла 0,01 МПа, а продолжительность выдержки в нем - 2 мин, после чего осуществляли выдержку в этом же растворе (смеси) при давлении 0,4 МПа в течение 2 мин. Затем осуществляли сушку обработанного шпона до влажности 6%. Из обработанного таким образом шпона изготавливали трехслойную фанеру толщиной 4 мм. Режим склеивания следующий: температура плит пресса - 120°С, продолжительность склеивания - 2,5 мин. В качестве связующего использовали фенолформальдегидную смолу СФЖ-3014 с удельным расходом 120 г/м 2. Сравнительные с известным способом результаты испытаний полученной фанеры представлены в табл. 2. Результаты испытаний свидетельствуют о более высоких показателях защитной обработки древесных материалов по сравнению с обработкой аналогичных материалов по известному способу.