СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 1997 года по МПК B27K3/34 B05D7/08 

Изобретение относится к области обработки и консервации древесины, а именно к способам пропитки древесины путем покрытия поверхности древесины пропиточной композицией на основе полимерных материалов.

Известны способы модификации древесины, в которых пропитку осуществляют полимерными материалами. Так, в способе обработки деревянных полов [1] пропитку осуществляют полиуретановой композицией с растворителями и функциональными добавками.

Известен способ защиты древесины от растрескивания и гниения [2] в котором пропитку осуществляют композицией, включающей изоцианаты, полиэфирную смолу, третичные амины и функциональные добавки. В способе реставрации изделий из древесины [3] пропитку осуществляют раствором полиуретановой смолы в органическом растворителе с последующим отверждением в присутствии влаги.

Указанные способы улучшают физико-механические свойства древесины, обеспечивают инсектицидные свойства, защищают ее от атмосферных воздействий, но не обладают высокой износостойкостью.

Наиболее близким способом является способ получения эластомерных полиуретановых покрытий по дереву, включающий грунтовое покрытие на основе полиуретанового форполимера, ароматического диамина в органическом растворителе и основного покрытия на основе полибутадиендиола, толуилендиизоцианата и ароматического диамина в органическом растворителе с последующим отверждением [4] (прототип).

Получаемые этим способом покрытия устойчивы к абразивному и гидроабразивному износу, быстро отверждаются, имеют хорошую исходную адгезию с древесиной. Недостатком является быстрая потеря прочности крепления покрытия к древесине в процессе эксплуатации при ударных и смешанных абразивно-ударных нагрузках.

В основу изобретения положена задача создать способ модификации древесины, который при сохранении высокой износостойкости поверхности древесины, упрочняет поверхностный слой древесины и обеспечивает высокую адгезию покрытия с древесиной в течение длительного срока эксплуатации при ударных или абразивно-ударных нагрузках.

В способе модификации древесины путем двухэтапного нанесения покрытия, на одном из которых наносят композицию, содержащую уретановый форполимер, являющийся продуктом взаимодействия политетрагидрофурандиола и толуилендиизоцианата, отвердитель ароматический диамин при соотношении изоцианатных групп форполимера и аминных групп отвердителя равным 1 1, и последующего отверждения композиции, согласно изобретению, на первом этапе осуществляют пропитку древесины указанной композицией при соотношении изоцианатных групп форполимера и аминных групп отвердителя равном 1 (0,5 - 0,8), на втором этапе наносят покрытие указанной композиции при соотношении изоцианатных групп форполимера и аминных групп отвердителя равном 1 1.

В указанной реализации способа на первом этапе происходит проникновение неотвержденной полиуретановой композиции, приготовленной с недостатком отвердителя, внутрь древесины. В процессе пропитки происходит отверждение полиуретановой композиции внутри древесины и упрочнение этого слоя. Количество отвердителя берут из условия соотношения свободных изоцианатных групп форполимера и аминных групп отвердителя 1 (0,5 0,8). Свободные изоцианатные группы форполимера связываются аминными группами отвердителя и гидроксильными и другими функциональными группами древесины.

На упрочненную таким образом древесину наносят полиуретановую композицию на основе простого полиэфира и толуилендиизоцианата с отвердителем, ароматическим диамином, взятом в количестве, обеспечивающем полное связывание свободных изоцианатных групп форполимера и образование износостойкого покрытия.

Пример 1. Образцы, изготовленные из сосны, березы и осины пропитывают свежеприготовленной композицией следующего состава: форполимер продукт взаимодействия политетрагидрофурандиола с толуилендиизоцианатом, отвердитель
эвтектическая смесь ароматических диаминов 3,3'-дихлор-4,4'-диамино-дифенилметана и 3,3'-дихлор-4,4'-диамино-трифенилметана при соотношении NCO-групп форполимера и NH₂-групп отвердителя равном 1 0,8 с исходной вязкостью 13,5 Па•с. Пропитку осуществляют при комнатной температуре. Образцы выдерживают в течение 1 ч и наносят слой свежеприготовленной композиции того же состава, но количество отвердителя рассчитывают из условия соотношения NCO-групп форполимера и NH₂-групп смеси диаминов равного 1 1. Отверждение композиции происходит при комнатной температуре. Время полного отверждения составляет 7 сут. В таблице приведены характеристики полученного материала.

Пример 2. Образцы, изготовленные из сосны и березы пропитывают свежеприготовленной композицией следующего состава: форполимер продукт взаимодействия политетрагидрофурандиола с толуилендиизоцианатом, отвердитель - 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан, соотношение изоцианатных групп форполимера и аминных групп отвердителя равно 1 0,6, исходная вязкость 8,0 Па•с. Пропитку осуществляют при комнатной температуре. Образцы выдерживают в течение 3 ч и наносят свежеприготовленную композицию того же состава, но количество отвердителя рассчитывают из условия соотношения NCO-групп форполимера и NH₂-групп отвердителя равном 1 1. Время полного отверждения при комнатной температуре составляет 7 сут. Характеристики полученного материала представлены в таблице.

Процесс отверждения можно ускорить. Образцы обрабатывают по примеру 1 или 2, выдерживают в течение 2-4 ч, помещают в термостат и выдерживают в течение 2-4 ч при 80-120^oC.

Таким образом, как следует из результатов, представленных в таблице, предлагаемый способ модификации древесины обеспечивает высокую износостойкость и высокую адгезию полиуретанового слоя с древесиной. Изменение прочности связи при отслаивании не превышает 10-15% с сохранением когезионного характера разрушения по древесине после эксплуатации образцов в течение года и более. Высокая атмосферостойкость также подтверждается результатами адгезионных испытаний образцов после их выдержки в атмосферных условиях в течение 1 г.

Кроме того, полученное защитное покрытие отвечает санитарным нормам, допускающим контакт с пищевыми продуктами, и модифицированные малоценные породы древесины (сосна, береза, осина и пр.) могут быть использованы в условиях эксплуатации высокопрочных пород, например, бука, не только в таких отраслях промышленности, как машиностроение, судостроение, строительство, но и в пищевой и мукомольной промышленности.

Использование: обработка и консервация древесины. Сущность изобретения: с целью упрочнения поверхностного слоя древесины и повышения адгезии покрытия к древесине в течение длительного срока эксплуатации при ударных или абразивно-ударных нагрузках при сохранении высокой износостойкости поверхности древесины способ модификации древесины включает: предварительную пропитку древесины композицией, содержащей уретановый форполимер, являющийся продуктом взаимодействия политетрагидрофурандиола и толуилендиизоцианата, при соотношении изоцианатных групп форполимера и аминных групп отвердителя, равном 1:0,5-0,8 и окончательную пропитку уретановым форполимером на основе продукта взаимодействия, политетрагидрофурандиола с толуилендиизоцианатом при соотношении изоцианатных групп форполимера и аминных групп отвердителя, равном 1:1. 1 табл.

Способ модификации древесины, включающий предварительную пропитку древесины композицией, содержащей уретановый форполимер, являющийся продуктом взаимодействия политетрагидрофурандиола и толуилендиизоцианата, и отвердитель ароматический диамин, окончательную пропитку уретановым форполимером с отвердителем ароматическим диамином и последующее отверждение, отличающийся тем, что для предварительной пропитки используют вышеуказанную композицию при соотношении изоцианатных групп форполимера и аминных групп отвердителя, равном 1 0,5 0,8, а для окончательной пропитки используют уретановый форполимер на основе продукта взаимодействия политетрагидрофурандиола с толуилендиизоцианатом при соотношении изоцианатных групп форполимера и аминных групп отвердителя, равном 1 1.