СПОСОБ ПРОПИТКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ Российский патент 2002 года по МПК B27K3/06 

Изобретение относится к способам защитной обработки древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности при пропитке лесоматериалов, у которых длина превышает ширину.

Модифицированная древесина находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Основным требованием к материалам на основе древесины является повышение ее био- и огнестойкости, долговечности, а также физико-механических характеристик. Это достигается за счет физико-механических свойств наполнителя, количества его в древесине и качества распределения его по всему объему.

Основная группа способов, используемых при наполнении древесины, основана на создании внешних силовых полей в автоклавах, что приводит к чрезвычайно низкой степени наполнения по всему объему древесины. В связи с этим в процессах пропитки древесины необходимо решать задачу качества наполнения ее за счет повышения температуры и давления. Это приводит к тому, что при длительных процессах пропитки в поле высоких температур происходит интенсивное терморазложение древесины, приводящее к ухудшению ее физико-механических свойств [а.с. СССР 651948, кл. В 27 К 3/02, 1979].

Известен также способ обработки древесины, включающий распространяющееся по ее длине, упругоциклическое сжатие на 10-20% от первоначального объема с последующим восстановлением размеров, а затем жидкой пропиткой под давлением [патент США 3624233, кл.117-57, 1971].

Основным недостатком известного способа является то, что древесина после сжатия поперек волокон только частично восстанавливает свою структуру, что значительно снижает качество пропитки.

Известен также способ пропитки лесоматериалов, наиболее близкий к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату. В известном способе лесоматериалы помещают в центробежную установку, в которой их капилляры оказываются в контакте с пропиточным составом, подающимся к торцу лесоматериала, который предварительно увлажняют. Пропиточный состав вводится в лесоматериал из емкости центробежной установки под действием центробежных сил при вращении установки вокруг оси, перпендикулярной плоскости радиального расположения лесоматериалов [а.с. СССР 631335, кл. В 27 К 3/02, 1978].

В известном способе качество пропитки невысоко, и оно снижается в результате уменьшения гидростатического давления пропиточного состава от торца лесоматериала, находящегося в контакте с этим составом, к центру вращения.

В связи с тем что плоскость радиального расположения лесоматериалов перпендикулярна оси вращения центробежной установки, очевидна значительная продолжительность пропитки по длине лесоматериала, что определяет низкую производительность процесса.

Возможность радиального размещения в центробежной установке небольшого количества лесоматериалов, контактирующих торцами с пропиточным составом, также определяет низкую производительность процесса.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание нового способа пропитки лесоматериалов, при применении которого повышается качество пропитки и производительность процесса.

Поставленная задача решается при применении способа пропитки лесоматериалов, включающем размещение лесоматериалов в центробежной установке и введение в них пропиточного состава из емкости установки под действием центробежных сил, в котором согласно изобретению лесоматериалы размещают целиком в пропиточном составе параллельно оси вращения по периферии емкости центробежной установки.

При размещении пиломатериалов целиком в пропиточном составе параллельно оси вращения, по периферии емкости в действующей центробежной установке на поверхностях лесоматериалов вследствие их достаточно большого удаления от оси вращения возникают значительные гидростатические давления.

Эти давления вытесняют клеточный сок из капиллярно-порового пространства лесоматериалов за их пределы, заменяя его пропиточным составом. Именно значительные гидростатические давления пропиточного состава, возникающие на их поверхностях вследствие достаточно большого удаления лесоматериалов от оси вращения, способствуют замене клеточного сока на пропиточный состав на всю толщину лесоматериалов, осуществляя их пропитку, несмотря на возможные препятствия замене в виде воздушных пузырьков.

Таким образом достигается высокое качество пропитки лесоматериалов.

Осуществление пропитки на небольшом расстоянии, равном толщине лесоматериала, предопределяет малые временные затраты на пропитку и, вследствие этого, высокую производительность процесса.

Возможность размещения в емкости центробежной установки в положении, параллельном оси вращения, достаточно большого количества лесоматериалов также способствует повышению производительности процесса. В качестве лесоматериалов (в основном, для изготовления железнодорожных шпал) применяют различные сорта хвойных пород лесоматериалов, например сосна.

В качестве пропиточных составов применяют растворы различных антипиренов, например фосфатов аммония (диаммоний фосфат, моноаммоний фосфат, смесь моно- диаммоний-фосфата) или сульфат аммония. Раствор антипирена вводят с лесоматериалы водными растворами, изготовленными из расчета 50-66 кг безводной соли на 1 м³ пропитываемой древесины.

Способ иллюстрируется чертежом, на котором представлена схема установки для пропитки лесоматериалов.

Установка для пропитки лесоматериалов включает приводной двигатель 1, который через карданную передачу 2 связан с емкостью установки 3, в периферийное отделение которой 4 из бака 5 подают пропиточный состав. В этот состав целиком помещают лесоматериалы 6, параллельно оси вращения, по периферии емкости 3. За пределами емкости 3 расположена камеpa 7 для сбора клеточного сока лесоматериалов, который стекает в бак 8. Установка имеет защитное ограждение 9.

При включении приводного двигателя 1 вращение от него через карданную передачу 2 передается емкости 3 и лесоматериалы, находясь в пропиточном состава периферийного отделения 4, под действием центробежных сил прижимаются к наружной стенке емкости 3. В процессе вращения на поверхностях лесоматериалов 6 создаются значительные гидродинамические давления пропиточного состава под действием центробежных сил.

Эти давления вытесняют из капилляров лесоматериалов клеточный сок, который через отверстия в наружной стенке емкости 3 стекает в камеру 7 и оттуда - в бак 8. Место клеточного сока в капиллярах каждого лесоматериала заполняется под действием центробежных сил пропиточным составом по всей ширине каждого лесоматериала 6.

При осуществлении пропитки лесоматериалов по способам, описанным в прототипе (по а.с. СССР 631335) и в изобретении, в центробежных установках с диаметром емкости 4 м размещали березовые брусья размером 10•10 и длиной 1,5 м. При работе установки, в которой пропитка осуществлялась по способу, описанному в изобретении, через 3 мин была осуществлена полная пропитка размещенных лесоматериалов, в то время как в установке, в которой пропитка осуществлялась по способу-прототипа, лесоматериалы пропитались за это время на 20% их длины.

Сопоставительный анализ заявляемого способа и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого способа по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового способа пропитки лесоматериалов, при применении которого повышается качество пропитки и производительность процесса.

Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Использование способа по заявляемому изобретению в деревообрабатывающей промышленности обеспечивает ему соответствие критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к способам защитной обработки древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности при пропитке лесоматериалов, у которых длина превышает ширину. Способ пропитки лесоматериалов включает размещение лесоматериалов в центробежной установке и введение в них пропиточного состава из емкости установки под действием центробежных сил. Лесоматериалы размещают целиком в пропиточном составе, параллельно оси вращения, по периферии емкости центробежной установки. Способ обеспечивает повышение качества пропитки и производительность процесса. 1 ил.

Способ пропитки лесоматериалов, включающий размещение лесоматериалов в центробежной установке и введение в них пропиточного состава из емкости установки под действием центробежных сил, отличающийся тем, что лесоматериалы размещают целиком в пропиточном составе, параллельно оси вращения, по периферии емкости центробежной установки.