способ получения модифицированной древесины

Классы МПК:B27K3/00 Пропитка древесины
B27K3/04 пропитка в открытых резервуарах 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО "ТГТУ" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-06-13
публикация патента:

Изобретение относится к способам обработки древесины. Способ получения модифицированной древесины включает пропитку древесины модификатором с последующей термообработкой, при этом в качестве модификатора используют продукт эмульсионной сополимеризации этилакрилата со стиролом Эмукрил С или продукт эмульсионной сополимеризации акриловых мономеров Эмукрил М, пропитку древесины Эмукрилом С или Эмукрилом М осуществляют при температуре 18-22°С в течение 3 сут, а термообработку при температуре 80°С в течение 10 ч. Технический результат - повышение водостойкости древесины при сохранении ее прочности и долговечности. 2 ил., 2 табл.

Формула изобретения

Способ получения модифицированной древесины, включающий пропитку древесины модификатором с последующей термообработкой, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют продукт эмульсионной сополимеризации этилакрилата со стиролом Эмукрил С или продукт эмульсионной сополимеризации акриловых мономеров Эмукрил М, пропитку древесины Эмукрилом С или Эмукрилом М осуществляют при температуре 18-22°С в течение 3 сут, а термообработку при температуре 80°С в течение 10 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение используется в строительстве для повышения водостойкости древесины при сохранении ее прочности и долговечности.

За аналог принималась древесина, модифицированная составом на основе алкидной смолы с добавлением стирола (патент РФ № 4895489).

Недостатком данного изобретения является токсичность модификатора.

В качестве прототипа принималась древесина, модифицированная составом на основе карбамидоформальдегидной смолы (патент РФ № 5055017).

Недостатками данного материала являются его низкая биостойкость и водостойкость.

Техническая задача: повысить водостойкость древесины при сохранении ее прочности и долговечности.

Данная техническая задача достигается путем модификации натуральной древесины эмукрилом М или С. Эмукрил М (ТУ 6-36-5800146-264-91) представляет собой водную дисперсию сополимера этилакрилата с метилакрилатом и диметакриловым эфиром этиленгликоля и используется в качестве составной части упрочняющих и красящих составов в производстве бумажных и текстильных (например, шелковых тканей) материалов. Эмукрил С (ТУ 6-36-05800142-265-92) представляет собой продукт эмульсионной сополимеризации этилакрилата со стиролом, полученный при взаимодействии этилакрилата, стирола, эмульгатора, соды, персульфат аммония и применяется для жесткой отделки ткани из хлопка и его смеси с полиэфирными волокнами. В табл.1 представлены технические требования, предъявляемые к данным полимерным веществам.

Модифицирование древесины (сосны 2-го сорта) осуществлялось следующим образом: ее пропитка эмукрилом при температуре 18÷22°С в течение 3 сут, а затем термообработка при температуре 80°С в течение 10 ч.

Длительность технологических операций определялась по результатам кратковременных испытаний на сжатие (рис.1).

Таблица 1
Технические требования, предъявляемые к эмукрилу
№ п.п.Наименование показателяЭмукрил МЭмукрил С
1 Внешний виджидкость молочно-белого цвета жидкость молочно-белого цвета
2Массовая доля нелетучих веществ, %40±1 40±2
3 Массовая доля летучих мономеров, % не более 0,005-
4 Массовая доля летучих мономеров (этилакрилата + стирола), %, не более- 0,005
5 Показатель активности водородных ионов, ед. рН 7,0÷8,57,0-8,5
6 Массовая доля железа, %, не более 0,010,005
7 Плотность, г/см3 1,055±0,004 1,04±0,005
8Устойчивость к действию электролитов (водный раствор с массовой долей MgCl2 ·6H2O 3% и водный раствор с массовой долей NH 4CI 11%)- устойчив

способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895

При пропитке образцов древесины эмукрилом М или С наблюдается резкое увеличение их массы. Для эмукрила С она достигает максимального значения через 72 ч, а эмукрила М - через 168 ч. Процесс пропитки сопровождается увеличением размеров деревянных образцов, что свидетельствует о заполнении эмукрилом не только пустот, но и его проникновении в стенки клеток древесины.

При насыщении древесины эмукрилом в первые 24 ч происходит резкое падение ее прочности, после чего она снова повышается и на 3 сут достигает своего максимального значения: 100% от прочности натуральной древесины для эмукрила М и 72% - для эмукрила С (фиг.1, а).

Для улучшения свойств пропитанные образцы древесины были подвержены термической обработке при температуре 80°С. В результате чего происходит полимеризация мономера и его сшивка с молекулами древесинного вещества. При этом в первые 2 ч наблюдается снижение прочности, что вызвано размягчением полимера, а в дальнейшем ее резкий рост. Максимума прочность достигает после 10 ч прогрева.

Исследование физико-механических характеристик осуществлялось для древесины, модифицированной эмукрилом по оптимальному режиму, т.е. пропитанной мономером в течение 3 сут при температуре 20°С и подвергнутой термообработке при температуре 80°С в течение 10 ч. Полученные результаты представлены в табл.2

Таблица 2
Физико-механические характеристики древесины, модифицированной эмукрилом М или С
№ п/п Показатель Натуральная древесина Модифицированная древесина
Эмукрилом МЭмукрилом С
1 Плотность, кг/м3 550 600600
2 Разрушающее напряжение, МПа:способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895
- при сжатии57,6 50,53 55,6
- при скалывании4,84 2,65 -
- при поперечном изгибе82,97 101,1 109
3Модуль деформации при сжатии, МПа:способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895
- вдоль волокон10000 13065 -
- поперек волокон5000 5305 -
4Водопоглощение по массе, %, заспособ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895
- 2 ч37 814
- 24 ч 5122 -
- 30 сут 114 81-
5 Набухание по толщине, %, за -способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895
- 2 ч4,2 2-
- 24 ч 4,2- -
- 30 сут 4,8 4,8-
6 Остаточная прочность при сжатии, %, после воздействия воды в течениеспособ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895
- 2 ч20 25-

способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 - 24 ч 20 23-
- 30 сут 2022 -
7 Коэффициент линейного термического расширения способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 ×10-6, 1/°С 2,830,84 -
8Коэффициент стойкости к УФ-облучению в течение способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895 способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895
- 100 ч1,14 1,071,24
- 200 ч 1,190,78 -
- 300 ч 1,30 0,87-
9 Коэффициент морозостойкости после 50 циклом замораживания-оттаивания 0,75 0,78-
10 Долговечность (время до разрушения) при температуре 16°С и напряжении 70 МПа при поперечном изгибе 9 лет- >100 лет
11Деформационная долговечность при температуре 16°С и твердости 20 МПа 3,2 г ->100 лет

Как видно из табл.2, применение в качестве модификатора эмукрила С и М позволяет существенно увеличить водостойкость древесины при сохранении ее морозостойкости. Так, ее водопоглощение за 2 ч снижается в 3-4,5 раза, за 24 ч - 2,5 раза, а остаточная прочность повышается в 1,1÷1,25 раза. Применение данных модификаторов также позволяет повысить прочность при поперечном изгибе (1,3 раза), твердость (1,3 раза) и долговечность древесины (в десятки раз) (рис.2).

способ получения модифицированной древесины, патент № 2381895

Следует также отметить, что в отличие от существующих модификаторов (метилметакрилата, стирола, фенолоформальдегидных смол и т.д.) эмукрил является экологически безвредным.

Авторами предлагается следующая технология модифицирования древесины эмукрилом М и С:

- пропитка древесины мономером при температуре 20°С в течение 3 сут: при этом эмукрила С поглощается 6,5% от массы древесины, а эмукрила М-7,5%;

- термообработка пропитанной древесины при 80°С в течение 10 ч.

Древесина модифицированная предлагаемым мономером обладает:

- повышенной водостойкостью и морозостойкостью;

- повышенной прочностью при поперечном изгибе;

- повышенной твердостью;

- экологической безопасностью.

Класс B27K3/00 Пропитка древесины

водорастворимый фунгицидный состав для древесины и древесных материалов -  патент 2528680 (20.09.2014)
органорастворимый фунгицидный состав для древесины и древесных матералов -  патент 2528475 (20.09.2014)
способ пропитки древесины -  патент 2523837 (27.07.2014)
устройство для пропитки древесины с торца под давлением -  патент 2511302 (10.04.2014)
способ обработки деревянных изделий -  патент 2497663 (10.11.2013)
антисептический огнезащитный состав для древесины -  патент 2497662 (10.11.2013)
композиция для изготовления материалов из древесины, содержащая олефины, применение олефинов для придания гидрофобности сырьевым древесным материалам и способ изготовления материалов из древесины -  патент 2492196 (10.09.2013)
антифрикационная прессованная древесина для изготовления деталей трения -  патент 2491162 (27.08.2013)
композиция для защиты древесины против синевы, содержащая галоалкинильное соединение, азол и ненасыщенную кислоту -  патент 2489252 (10.08.2013)
способ получения огнебиозащитного состава -  патент 2486051 (27.06.2013)

Класс B27K3/04 пропитка в открытых резервуарах 

Наверх