СПОСОБ ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2005 года по МПК B27K3/02 B27K3/08 

Изобретение относится к области объемной пропитки древесины водорастворимыми красителями.

Известен способ автоклавной пропитки древесины (патент РФ №2124434, МПК В 27 К 3/08, опубл. 10.01.99), в котором древесину помещают в автоклав. Пропитку производят путем чередования статического и переменного давления с амплитудой 0,05-0,5 МПа и частотой 2-40 Гц.

Недостатком этого способа является большой срок пропитки древесины из-за сложности определения окончания процесса пропитка.

Наиболее близким к предложенному нами способу по технической сущности является выбранный нами за прототип способ пропитки пористых материалов (патент РФ №2011511, МПК В 27 К 3/02, опубл. 30.04.94), включающий загрузку материала в камеру, заполнение ее пропиточной жидкостью с последующей герметизацией, скачкообразное создание в камере разряжения, подачу пропиточной жидкости под давлением, выдержку материала под давлением, откачку жидкости, извлечение материала.

Недостатком данного способа является неточное определение времени пропитки из-за сложности определения окончания процесса пропитки при различных объемах загрузки и при различных физико-химических свойствах древесины. Затраты времени на пропитку 0,02 м³ древесины березы по вышеописанному способу составили 20 минут.

Основным техническим результатом предложенного способа является точное определение времени пропитки за счет того, что момент окончания пропитки древесины в данном способе четко определен, это позволяет исключить необоснованную выдержку материала в красителе, что приводит к повышению качества пропитки. Затраты времени на пропитку 0,02 м³ древесины березы по заявленному способу составили 15 минут, что на 33% меньше, чем в прототипе.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе пропитки древесины, включающем загрузку материала в камеру, герметизацию камеры, создание в ней разряжения, подачу водорастворимого красителя и создание в камере изменяющегося давления, согласно предложенному решению давление в камере повышают импульсами до заданной величины Р_mах=1,2 МПа, причем каждый последующий импульс давления создают после снижения скорости спада давления предыдущего импульса до величины ≤1400 Па/с, а процесс пропитки прекращают, когда скорость падения импульса давления ≤1400 Па/с находится в интервале давлений от Р_mах до 0,9Р_mах.

Пример конкретного выполнения. На фиг.1 приведена схема установки для реализации предложенного способа, на фиг.2 - график подачи импульсного давления.

Установка состоит из рабочей камеры 1, расширительного бака 2, вакуумного насоса 3, насоса высокого давления 4, емкости под пропиточную жидкость 5, клапана высокого давления 6, манометра 7, вентилей 8-12 и трубопроводов. Управление процессом пропитки возможно с помощью компьютера.

В соответствии с предложенным способом березовые заготовки размером 20×100×700 мм помещались в камеру 1 (объем загрузки камеры составлял 0,02 м³). В камере 1 создавалось пониженное давление вакуумным насосом 3 через вентили 8, 9 и расширительный бак 2. После достижения в камере необходимого разряжения вентиль 8 закрывался и камера 1 заполнялась водорастворимым красителем (водорастворимый, красно-коричневый №3 для дерева) из бака 5 через вентиль 10, затем вентили 9, 10 закрывались и в камере повышалось давление до максимального значения (1,2 МПа) (фиг.2, участок I) через вентили 11, 12 насосом 4. При достижении давления 1,2 МПа вентиль 11 закрывался, а насос 4 отключался. Давление в камере снижалось за счет внедрения водорастворимого красителя в древесину. При снижении скорости изменения давления в камере ≤1400 Па/с (фиг.2, участок II) открывался вентиль 11 и включался насос 4. Давление в камере вновь поднималось до Р_mах (1,2 МПа). Процесс повторяется до тех пор, пока скорость падения давления ≤1400 Па/с не будет находиться в интервале от Р_max (фиг.2, прямая А) до 0,9Р_max (фиг.2, прямая С). После чего процесс пропитки прекращался. В качестве водорастворимого красителя также применялся краситель кислотный, синий и черный для тканей и были получены аналогичные результаты.

На фиг.2 представлен (с разрывом по оси t) график подачи импульсного давления по предложенному способу, полученный при выполнении конкретного примера.

Зона I (см. фиг.1) показывает время повышения давления до Р_mах=1,2 МПа. После отключения насоса высокого давления происходит снижение давления по кривой спада за время, обозначенное на графике зоной II. После снижения скорости спада импульса давления ≤1400 Па/с подается следующий импульс давления. Скорость спада давления определяется как отношение ΔP/Δt. Кривая В отражает степень насыщения древесины красителем.

Измерение скорости падения давления проводится по следующей методике: для примера рассмотрим методику определения скорости спада первого импульса давления (зона II, фиг.2). Выбираем интервал времени изменения давления импульса Δt=10 с и с помощью манометра определяется величина ΔР снижения давления за это время. Исходной точкой отсчета времени является момент начала спада импульса (Р_mах=1.2 МПа).

В первые 10 с (точки а-б, фиг.2) ΔР=1,2-0,52=0,68 МПа, или скорость снижения давления V=0,68/10=0,068 МПа/с.

Аналогичным способом определяется скорость спада импульса давления и при последующих выбранных интервалах времени (интервалы б-в, в-г, г-д, д-е, фиг.2). В интервале д-е ΔР=0,22-0,21=0,01 МПа, тогда V=0,01/10=0,001 МПа/с, или 1000 Па/с. В этих условия подается следующий импульс давления, т.к. это ниже заданного предела скорости спада импульса давления. Скорость снижения каждого последующего импульса давления определяется по вышеописанной метогике.

Процесс пропитки прекращается, когда скорость падения импульса давления будет ≤1400Па/с в интервале давлений от 1,2 МПа до 0,98 МПа (Р_mах-0,9Р_mах). Например, при времени пропитки меньше определяемого по предлагаемому способу (точки кривой В (фиг.2) находятся ниже прямой С (фиг.2)) говорит о не полной пропитке. При времени пропитки более определяемого по предлагаемому способу (точки кривой В (фиг.2) находятся выше прямой С (фиг.2)) наблюдаются необоснованные потери средств и времени. Кривая В (фиг.2) в интервале давлений от Р_mах до 0,9Р_max идет практически параллельно оси абсцисс, что говорит о полной пропитке древесины красителями. Точка пересечения кривой В с прямой С является критерием определения момента окончания процесса пропитки. Как видно из графика на фиг.2, отклонение от заявленного режима приводит к необоснованному увеличению времени пропитки или снижению качества продукции.

В приведенном конкретном примере затраты времени на пропитку по предлагаемому способу составили 15 мин, а при пропитке по способу прототипа такого же объема древесины - 20 минут, что на 33% больше.

Таким образом, предлагаемый способ пропитки древесины позволяет исключить затраты времени пропитки и проконтролировать полноту пропитки в процессе работы независимо от объема загрузки и породы древесины. Аналогичные результаты были получены при пропитке осины и тополя.

Изобретение относится к области объемной пропитки древесины водорастворимыми красителями. Основным техническим результатом предложенного способа является точное определение времени пропитки. Заготовки помещаются в камеру 1. При достижении в камере 1 необходимого разряжения камера 1 заполняется водорастворимым красителем из бака 5 и в камере 1 повышется давление до Р_max. При достижении давления Р_max вентиль 11 закрывается, а насос 4 отключается. Давление в камере снижается за счет внедрения водорастворимого красителя в древесину. При снижении скорости изменения давления в камере ≤1400 Па/с открывается вентиль 11 и включается насос 4. Давление в камере вновь поднимается до Р_max. Процесс повторяется до тех пор, пока скорость падения давления ≤1400 Па/с не будет находиться в интервале от Р_max до 0,9Р_max. После чего процесс пропитки прекращался. 2 ил.

Способ пропитки древесины, включающий загрузку материала в камеру, герметизацию камеры, создание в ней разряжения, подачу водорастворимого красителя и создание в камере изменяющегося давления, отличающийся тем, что давление в камере повышают до заданной величины импульсами, причем каждый последующий импульс давления создают после снижения скорости спада давления предыдущего импульса до величины ≤1400 Па/с, а процесс пропитки прекращают, когда скорость падения импульса давления ≤1400Па/с находится в интервале от Р_mах до 0,9Р_mах.