способ пропитки древесины

Формула изобретения

Способ пропитки древесины, при котором жидкий пропиточный состав продавливают через заготовку от одного ее торца к другому вдоль волокон древесины при создании на одном торце заготовки избыточного давления пропиточного состава, а на другом торце - вакуума, отличающийся тем, что пропиточный состав продавливают через сырой неокоренный кругляк, при этом на наружной боковой поверхности заготовки создают избыточное давление воздуха, после продавливания пропиточного состава давление на торцах выравнивают, а на наружной боковой поверхности создают давление меньшее, чем на торцах заготовки, не снимая давления на заготовке, производят сушку древесины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки и консервирования древесины и может быть использовано в любых отраслях народного хозяйства, особенно в мебельной промышленности.

Известен способ пропитки древесины, применяемый на месте лесоповала в теплое время года, заключающийся в том, что круглый сортимент подвергается пропитке жидким пропиточным составом вдоль волокон со стороны комля под давлением /см. книгу П.С. Серговского "Гидротермическая обработка и консервация древесины", стр. 370/.

Недостатками известного способа являются:

- большая продолжительность технологического цикла;

- невозможность применения способа в холодное время года.

Наиболее близким к заявленному является способ пропитки древесины, при котором жидкий пропиточный состав продавливается через заготовку от одного ее торца к другому вдоль волокон при одновременном создании на одном торце заготовки избыточного давления пропиточного состава, а на другом - вакуума, после продавливания пропиточного состава осуществляется опрессовка заготовки по ее наружной боковой поверхности /патент RU 2087303 С1, 6 В 27 К 3/08, 3/10, эаявл. 29.12.1994, опубл. 20.08.1997, "Способ пропитки древесины и устройство для его осуществления"/.

Недостатками известного способа являются:

- его применимость только для пропитки воздушно-сухой заготовки древесины;

- недостаточная насыщенность готового продукта пропиточным составом;

- вытекание пропиточного состава из заготовки после окончания пропитки вследствие релаксации расщепленных волокон древесины.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является:

- возможность пропитки сырого неокоренного кругляка и упрощение подготовительных операций;

- увеличение насыщенности древесины пропиточным составом;

- полное предотвращение вытекания пропиточного состава из заготовки по окончании процесса пропитки.

Технический результат достигается тем, что в способе пропитки древесины, при котором жидкий пропиточный состав продавливают через заготовку от одного ее торца к другому вдоль волокон древесины при создании на одном торце заготовки избыточного давления пропиточного состава, а на другом торце - вакуума, согласно изобретению пропиточный состав продавливают через сырой неокоренный кругляк, при этом на наружной боковой поверхности заготовки создают избыточное давление воздуха, после продавливания пропиточного состава давление на торцах выравнивают, а на наружной боковой поверхности создают давление меньшее, чем на торцах заготовки, не снимая давления на заготовке, производят сушку древесины.

Продавливание пропиточного состава через сырой неокоренный кругляк позволяет сохранить до пропитки максимальные размеры и целостность капилляров древесины, а при пропитке - уменьшить утечки пропиточного состава через наружную боковую поверхность заготовки.

Создание на наружной боковой поверхности заготовки избыточного давления воздуха практически полностью исключает утечки через эту поверхность пропиточного состава через поперечные каналы и дефекты древесины, и упорядочивает движение основного потока пропиточного состава по продольным капиллярам заготовки.

Выравнивание давления на торцах заготовки после продавливания пропиточного состава и создание на наружной боковой поверхности давления воздуха, меньшего, чем на торцах заготовки, предотвращает вытекание пропиточного состава вследствие релаксации расщепленных волокон древесины, позволяет равномерно распределиться пропиточному составу по объему заготовки при движении его в радиальном направлении к наружной поверхности и вытеснении излишков влаги заготовки, что позволяет не снимая давления, приступить к сушке древесины.

Производство сушки древесины не снимая давления на заготовке, обеспечивает уменьшение продолжительности технологического цикла и его упрощение.

Предлагаемый способ реализуется на устройстве для пропитки древесины.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство для пропитки древесины содержит корпус 1 и торцевые крышки 2 и 3. Корпус снабжен средством 4 для подогрева внутреннего объема и средством для присоединения к источнику избыточного давления воздуха, например, в виде штуцера 5, снабженного регулятором давления 6. Крышка 2, имеющая нагнетающую полость 7 с устройством для механического перемешивания подаваемого пропиточного состава, например, в виде шнека 8, снабжена устройством для подсоединения к источнику избыточного давления воздуха, например, в виде штуцера 9. Крышка 3 состоит из подвижного упора 10 с компенсатором осевых перемещений 11, желобом 12 для отвода излишков пропиточного состава, трубчатой направляющей 13 и имеет приемную полость 14. Крышка 3 дополнительно снабжена люком 15, средством для присоединения к источнику избыточного давления воздуха, например, в виде штуцера 16 и сливным трубопроводом 17 с ловушкой 18, присоединенной к средству для создания вакуума. В кольцевых проточках крышек установлены опорные кольца 19.

Работа устройства происходит следующим образом.

Заготовку древесины одним торцом, более близким к комлю, устанавливают в опорное кольцо 19 крышки 2, а другим торцом - в опорное кольцо 19 упора 10 крышки 3. С помощью компенсатора 11 зажимают заготовку между опорными кольцами и закрывают люк 15. Таким образом, полость корпуса 1 и полости крышек 2 и 3 герметично изолируются друг от друга и от окружающей среды.

Включают вакуум-насос и при открытом клапане 20 создают в приемной полости 14 и на прилегающем к ней торце разрежение. Далее, включают компрессор и под давлением сжатого воздуха Р при открытом клапане 21 из расходной емкости 22 нагнетают жидкий пропиточный состав в полость 7. При необходимости, включают шнек 8. Одновременно с этим, в полости корпуса 1 создают избыточное давление P₁, большее, чем Р, и осуществляют пропитку по естественным капиллярам древесины. Вытесняемая из заготовки лишняя влага стекает по желобу 12 в сливной трубопровод 17. При появлении в ловушке 18 пропиточного состава перекрывают клапаны 20 и 21 и открывают клапан 23, подавая через штуцера 9 и 16 в полости 7 и 14 соответственно избыточное давление воздуха Р. Одновременно с этим снижают давление в полости корпуса 1 с помощью регулятора 6 до величины Р₂, меньшей, чем Р. Пропиточная смесь из центральных слоев заготовки и ее остатки из полости 7 поступают во внешние слои заготовки, вытесняя лишнюю влагу. Одновременно с этим в полости корпуса 1 с помощью средства 4 для подогрева увеличивают температуру и начинают процесс сушки заготовки. При этом усадку заготовки компенсируют перемещением осевого упора 10 по трубчатой направляющей 13 с помощью компенсатора 11. По мере окончания процесса сушки давление во всех полостях постепенно снижают до атмосферного и производят выемку готового продукта. Далее можно производить распиловку пропитанной заготовки на брус, доску, вагонку и т.д.

Пример. Пропитка сырого неокоренного березового кругляка диаметром 300 мм и длиной 2300 мм синтетической олифой с красителем.

Заготовку зажимали между опорных колец 19, как было изложено в описании работы установки. Включали вакуум-насос, открывали клапан 20, создавая в приемной полости разрежение порядка 0,5 атм. В расходную емкость 22 заливали смесь синтетической олифы и красителя при комнатной температуре и создавали давление сжатым воздухом величиной 14 атм. При открытом клапане 21 производили наполнение полости 7. В полости корпуса 1 устанавливали давление 14,5 атм и вели пропитку 40 минут. После этого закрывали клапаны 20 и 21 и открывали клапан 23. В полостях 7 и 14 устанавливали давление 14 атм, а в полости корпуса 1-12,5 атм. Пропитку вели в течение 30 минут. За это время повышали температуру в полости корпуса 1 до 120^oС. Сушку проводили в течение двух часов, температуру повышали до 140^oС. В течение следующих 40 минут постепенно сбрасывали давление во всех полостях до атмосферного при отключенном средстве 4 для подогрева.

Полученный материал содержал 45% по массе кристаллизовавшейся олифы с красителем.

Плотность пропитанной и просушенной древесины составила 1050 кГ/м³.

Водопоглощение материала составило 35% от массы обработанной древесины за 30 суток. Для сравнения: водопоглощение древесины, пропитанной фенофурфурол-формальдегидной смолой, при содержании ее в древесине по массе в количестве 45% составляет 41,2% по ГОСТ 16483.20-89.

Влагопоглощение материала составило 0,1% от массы обработанной древесины за 30 суток. Для сравнения: влагопоглощение древесины, пропитанной фенофурфурол-формальдегидной смолой, при содержании ее в древесине по массе в количестве 45% составляет 1,0% по ГОСТ 16483.19-89.

Тангенциальное разбухание для полученного материала составило 0,3%. В то время, как для материала, пропитанного фенофурфурол-формальдегидной смолой, при вышеуказанных условиях составляет 0,5%.

Радиальное разбухание для полученного материала не зафиксировано ввиду его малой величины, укладывающейся в допускаемые отклонения.

Предел прочности на сжатие вдоль волокна для полученного материала в среднем из пяти замеров составил 131 МПа, в то время как для материала, пропитанного фенофурфурол-формальдегидной смолой, при содержании ее в древесине по массе в количестве 45% он составляет 120 МПа.

В качестве пропиточных составов для древесины по заявленному способу кроме синтетической олифы с красителем могут использоваться минеральные масла, фенолфталеиновые смолы, водные растворы красителей, антисептиков, антипиренов, органические растворы предельных углеводородов, уксусные альдегиды и другие.