Спосіб попередньої підготовки та захисту деревини

Спосіб попередньої підготовки та захисту деревини в масляному середовищі з одночасним формуванням заданого її профілю шляхом створення тиску, який відрізняється тим, що деревину 3 во, створюючи додаткові внутрішні напруги при тиражуванні, поронасичені поверхні зрізів (враховуючи досить повільну полімеризацію олії) створювали труднощі при наклеюванні на основу та подальшому опорядженню плит-зрізів. Як найближчий аналог обрано спосіб попередньої підготовки та захисту деревини, що включає зневоднення, глибоке поронасичення, видалення повітря, модифікацію структури та формування профілю деревини в масляному середовищі під дією температури з одночасним формуванням профільного погонажу шляхом створення тиску (Патент UA № 23382, 2007р.). Значним недоліком даного способу є велика енергоємність установок, що працювали на потужних ТЕНах, оскільки значні витрати електроенергії спостерігалися в період розігріву установок до певної температури. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу попередньої підготовки та захисту деревини, у якому за рахунок заміни температурного агента та технологічної схеми процесу в цілому досягається повне зневоднення деревини різних порід і розмірів, видалення з неї повітря з одночасним заміщенням природних пустот, що у кінцевому результаті призводить до одержання водостійкої деревини, при цьому не змінюються художньо-декоративні та енергетичноцілющі властивості деревини. Для вирішення поставленої задачі запропоновано спосіб попередньої підготовки та захисту деревини, що включає зневоднення, глибоке поронасичення, видалення повітря, модифікацію структури та формування профілю деревини в масляному середовищі з одночасним формуванням заданого її профілю шляхом створення тиску, у якому згідно корисної моделі, деревину піддають поетапному просочуванню розігрітим парафіном та бальзамуючим розчином у спеціальному універсальному багатосторонньому пресі, що працює в рідкому середовищі, за умов високих температур рідини, а також наростаючої амплітуди і періодичних силових впливів високого тиску впоперек волокон дерева та періодичного віджиму, причому всі ці процеси проходять по всій товщі деревини рівномірно і синхронно. Якість висушеної деревини залежить від ряду параметрів та умов. Так величина та характер деформацій і внутрішніх напруг будь-якого виду, утворення тріщин, скороблення, втрата форми, розриви волокон, каверни та ін. обумовлені, насамперед різницею температур на поверхні матеріалу, тобто градієнтом. Швидкість проходження самого процесу сушки та подальшого зневоднення матеріалу залежить, насамперед, від об'єму та інтенсивності теплового потоку, що надходить до поверхні деревини. При порівнянні теплофізичних характеристик повітря і парафіну, можна відзначити, що теплопровідність парафіну вище за аналогічний показник повітря майже в 6 разів, щільність, відповідно в 950 разів, а теплоємкість парафіну більша ніж вдвічі за теплоємкість повітря. Процеси сушіння деревини в конвективній повітряній камері зазвичай проходять при темпера 62044 4 турі не вище +60°C. В рідкому розігрітому парафіні аналогічний процес можна проводити при температурі +120-130°C. Отже, коефіцієнт температуропровідності, враховуючи співвідношення різниці температур в процесах збільшується в 2,5 рази. Процес сушіння в рідкому парафіні відбувається в різних точках деревини майже синхронно, порівняно швидко і якісно. Зневоднення деревини в розігрітому рідкому парафіні дозволить не допустити виникнення значних внутрішніх напруг через відсутність градієнта температури. Приклад. Досліди проводили на установці, що являла собою зварену з нержавіючого металу ємкість Постійний потрібний температурний режим забезпечували термостабілізатори та термометри. Масляні ТЕНи були вмонтовані всередину установки. Нижній вільний внутрішній простір над днищем постійно був заповнений температурним агентом парафіном і виконував роль акумулятора тепла, який брав участь у процесі циркуляції рідини при її зневодненні. Для переміщення деревних заготовок використовували металевий контейнер, в якому укладали штабель пиломатеріалу одного розміру та однієї породи дерева з інтервалами між окремими шарами 1 см, що забезпечували тонкі дерев'яні брусочки 1 см х 1 см довжиною 1 м. По площині кожного з послідуючих шарів штабеля проміжки між заготовками дерева також складали 1см. Тобто всередині кожного штабеля створювалась певна пустотна сітка для оптимальної циркуляції температурного агента - рідкого розігрітого парафіну, який попередньо завантажувався в кількості 300 кг на арматурну сітку, де за допомогою дров'яної печі його розігрівали до рідкого стану. Контейнер поміщався всередину установки. Процес проходив при температурі від +60°C (початкова температура) і до +130°C (максимальна). Процес видалення вологи та повітря значно активізувався, коли ми з допомогою компресора через спеціальний отвір в ємкості продували знизу чисте свіже повітря. Процес сушіння та наступного зневоднення деревини тривав від кількох годин до кількох діб (в залежності від розміру заготовок, їх початкової вологості та породи дерева). Ці три чинники були для нас основними і враховувались у виборі технологічної схеми процесу. Завдяки властивості розігрітого парафіну - глибокого прогрівання, процес сушіння в рідкому парафіні відбувається в різних точках деревини майже синхронно, порівняно швидко і якісно. В основному процес проходив в десятки разів швидше, ніж на всіх відомих сушках деревини, причому значення вмісту вологи в отриманому матеріалі іноді були близькі до 0 %. Окрім того, на поверхні матеріалу утворилася тонка захисна плівка з затверділого парафіну, що надійно захищала в подальшому ці заготовки від вологи. Під час такого процесу прискореного зневоднення без будьяких зайвих технологічних операцій ми непередбачено досягли біологічного, хімічного, протигрибкового надійного захисту деревини. Висушений матеріал протистояв також ураженню комахами та грибками. 5 62044 Остаточне зневоднення деревини, з повним видаленням з її пустот повітря, глибокого порозаповнення та поронасичення, проводили на аналогічній установці, заповненій 300 кг бальзамуючого розчину на основі оксидованої рафінованої лляної олії з добавками пластифікаторів, каталізаторів, наповнювачів, окислювачів та ін. натуральних добавок, близьких до складу деревного матеріалу. Зневоднений матеріал з першої парафінової установки разом з контейнером у вигляді штабеля деревини, розігрітої в рідкому парафіні до + 125°C виймали та після стікання рідкого парафіну, перевантажували в ємність з бальзамуючим розчином, температура якого складала на момент завантаження + 100°C, причому з цього моменту температура розчину поступово повільно знижувалась, оскільки всі джерела тепла були вимкнуті. Процес бальзамування тривав кілька годин, де завдяки штучно створеному вакууму, бальзамуючий розчин повільно просочувався в пори дерева, витісняючи повністю залишки вологи і повітря. Проходило повне порозаповнення та поронасичення дерева. Цей процес тривав до зниження температури бальзамуючого розчину до + 18-20°C. Після згаданого вже вище процесу проводили сушіння ультрафіолетовими променями та повітрям, збагаченим киснем. Особливо унікальні особливості новий матеріал продемонстрував на міцність. При проведенні дослідів з дерев'яними заготовками сосни, дуба, ясеня, липи та акації, що мали Комп’ютерна верстка М. Мацело 6 вологість 14 - 22 %, середня величина міцності деревини на розтягування вздовж волокон була практично однаковою і складала від 1250 до 1400 2 кг/см . Сила опору таких заготовок при розтягуванні їх впоперек волокон була в кілька десятків 2 разів меншою і складала лише 50-65 кг/см . Середня величина межі міцності при стисканні заготовок з різних порід дерева вздовж волокон 2 складала в середньому 500 кг/см , причому руйнування сухих і вологих заготовок проходило порізному. Впоперек волокон аналогічний показник межі міцності при стисканні заготовки був майже в 10 разів нижчим. Аналогічні досліди було проведено з забальзамованою, повністю поронасиченою, зневодненою деревиною різних порід дерева. Середня величина міцності такого композиційного матеріалу при розтягуванні та стисканні його вздовж та впоперек волокон були майже однакові і складали 2 близько 2500 кг/см . Отже, таким способом отримали якісний забальзамований поронасичений пожежостійкий матеріал, що не лише набув унікальних якостей та властивостей, очікуваних в завданні, поставленому перед корисною моделлю, а й непередбачено змінив на краще свою структуру, яка по суті набула фізико-технічних властивостей пластмаси, залишаючись при цьому цілющим, екологічно чистим натуральним деревом з унікальними характеристиками, що не потребує ніякої додаткової обробки антипіренами, шкідливими для здоров'я. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601