СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2012 года по МПК B27K5/04 

Описание патента на изобретение RU2466861C1

Изобретение относится к производству древесных строительных материалов, в частности к производству древесных строительных материалов с повышенными энергосберегающими свойствами.

Среди огромной номенклатуры строительных материалов по теплопроводности древесина находится на одном из первых мест, однако, в процессе использования древесного строительного материала в различных условиях эксплуатации и окружающей среды теплоизоляционные свойства снижаются. Это связано с пористой структурой древесины, что приводит к увеличению содержания влаги в ней. Поэтому энергоэффективность эксплуатации объектов строительства во многом определяется защищенностью их от внешнего воздействия влаги. Кроме того, вода при замерзании в поровой структуре древесных материалов увеличивается в объеме до 10%, что создает значительное избыточное давление на поверхности пор, образующееся внутреннее напряжение приводит к образованию трещин.

Существующие в настоящее время способы защиты деревянных строительных материалов от влаги основаны на использовании различных гидрофобных систем (лаки, краски, мастики и прочие). Однако такие защитные органические покрытия в условиях атмосферных воздействий недолговечны вследствие неизбежной деструкции полимеров.

Одним из эффективных путей решения данной проблемы является модификация поверхности древесного строительного материала путем создания защитной пленки из минеральных наночастиц (до 100 нм), обладающих ярко выраженной гидрофобностыо.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является техническое решение по патентному документу US 4027401 А, кл. А26В 5/04, опубл. 07.06.1977 (кол.1, стр.61 - кол.2, стр.9, фиг.1-7)(D1), где изложены устройства и процессы, применяемые для извлечение смолы и влаги из бревен, стволов деревьев, обработанной древесины и решения по их огнебиозащите. Сущность метода заключается в представлении нового процесса извлечения смолы из древесины с целью дальнейшей выдержки и просушки данной древесины за счет удаления смолы с помощью способа перепада давлений, в комбинации с предложенным также разжижением смолы, добавляя спирт, четыреххлористый углерод или ацетон с возможностью последующей обработки красками и огнебиозащитными составами.

Недостатками данного способа являются:

1) применение для разжижения смолы в процессе удаления влаги органических растворителей, которые являются экологически небезопасными химическими соединениями;

2) процесс полного извлечения смоляных веществ из древесины с помощью вакуумной сушки по предлагаемому способу является технологически сложным для реализации;

3) средства огнебиозащиты, применяемые для придания требуемых характеристик, по степени воздействия на организм человека в соответствии с классификацией вредных веществ по ГОСТ 12.1.007-76 относятся к 3-4 классам опасности;

4) извлечение смоляных веществ предложенными растворителями нарушает природный баланс структуры древесины, кроме того предложенные растворители частично извлекают и лигнин, который является каркасом построения древесной матрицы, что безусловно повлияет на деформационно-прочностные характеристики строительных материалов.

5) не отражен механизм обработки других строительных материалов из древесины.

Известен способ получения добавки для покрытий, повышающих огнестойкость [Заявка на выдачу патента РФ №2009122193, МПК С09D 5/18]. Добавка имеет основу из металлического гидроксида, например магния, при этом размер частиц гидроксида магния находится в диапазоне от 1 до 190 нм.

Недостатком этого способа является то, что носитель для промывки выбирают между растворителями или разбавителями, в зависимости от сорта древесины, которые используются в стандартных покрытиях таким способом, чтобы носитель был совместим с растворителем и разбавителем целевого покрытия, что не позволяет унифицировать технологический процесс.

Известен способ изготовления огнестойкого целлюлозного волокна [Заявка на выдачу патента РФ №95122480, МПК6 D01F 2/02]. Сущность способа заключается во введении в изготовленное невысушенное целлюлозное волокно огнестойкого вещества.

Недостатком его является сложность фиксации огнезащитного вещества.

Известен способ получения защитно-декоративного покрытия на поверхности строительных конструкций, изготовленных на основе цемента и древесного заполнителя, древесно-стружечных плит, кабелей. [Заявка на выдачу патента РФ №95104621, МПК6 В28В 19/00 1996 г.]. Сущность способа заключается в нанесении механизированной композиции, содержащей жидкое стекло плотностью 1,21 г/см3 и неорганический наполнитель с последующей сушкой покрытия.

Недостатком данного способа является образование на поверхности покрытого материала слоя слюды, обладающего механической хрупкостью.

Известен способ производства строительного бруса из модифицированной древесины, включающий нагнетание мелкоразмолотого металлического порошка в пласть пиломатериала с последующей придачей пластичности пиломатериалу путем проката ровной поверхности для подачи в матрицу, где он складывается в брус металлическими пластами друг к другу. Затем к торцам бруса подводятся токи сверхвысокой частоты (СВЧ), которые размягчают металлический порошок, и соединение модифицированных материалов происходит в матрице путем прессования, в момент которого ток СВЧ выключается, а полученный шов соединения охлаждается, и готовый брус убирается из матрицы, освобождая ее для последующего прессования бруса. [Патент РФ №2354549, МПК8 В27N 3/02].

Способ позволяет получить строительный брус с заранее заданными формами и прочностными показателями.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных выше недостатков и повышение теплоизоляционных свойств древесины.

Это достигается тем, что в поры древесного материала доставляется нанодисперсная композиция из базальта и сапонита, заполняющая весь свободный объем пор.

Способ осуществляется следующим образом. Производится принудительная сушка древесного материала до определенного уровня влагосодержания, затем определяют размер пор обрабатываемого древесного материала и производят приготовление нанодисперсной защитной композиции путем размола составляющих таким образом, чтобы частицы вещества были соразмерны величине пор древесины, и под давлением наносят защитную композицию на поверхность обрабатываемого древесного материала. Защитная композиция включает наполнитель - базальт и связующее - сапонит, в следующих пропорциях: базальт 60-90 вес. частей, сапонит 40-10 вес. частей.

Осуществить способ можно следующим образом. Деревянную строительную конструкцию помещают в горизонтальный автоклав с открывающейся крышкой, работающий под давлением выше атмосферного. В автоклаве размещаются устройства, фиксирующие строительную конструкцию. Автоклав снабжается технологическим патрубком для подачи сухой нанодисперсной композиции и создания аэровзвеси из нее пневматическими перемешивающими устройствами и контрольно-измерительными приборами для измерения и регулирования технологических параметров. Создаваемая в объеме автоклава аэровзвесь позволяет равномерно распределить на поверхности деревянной строительной конструкции защитную композицию. После оседания взвешенных частиц создается избыточное давление, за счет которого обеспечивается проникновение наночастиц защитной композиции вглубь пор и постепенное их заполнение. Весь процесс происходит циклически с периодическими испытаниями. Насыщение пор материала производится до избыточного состояния.

Соответствие размера пор древесины и размера частиц защитного состава позволяет надежно заполнить поры древесины до образования на поверхности деревянных конструкций защитной пленки. Таким образом, снижается водопоглощение обрабатываемого материала и повышаются его теплоизолирующие свойства.

Примеры реализации изобретения, подтверждающие возможность достижения указанного технического результата, представлены в таблице 1 (примеры 1-32). При этом варьируется как порода обрабатываемой древесины, так и состав защитной композиции.

Таблица 1 Условия и результаты обработки древесины № примера Древесный материал Размер пор, мкм Состав защитной композиции (базальт/ сапонит), вес. частей Размер частиц исходного материала, мкм Степень размола Средний размер частиц защитной композиции после диспергирования, мкм Результаты экспериментов Водопо-глощение, % Теплопроводность, Вт/(м*К) При исходной влажности При максимальном водопоглощении 1 Лиственница 11-31 - - - - 25 0,19 0,23 2 Лиственница 11-31 40/60 100 20 4-6 22 0,20 0,23 3 Лиственница 11-31 50/50 100 20 4-6 20 0,20 0,23 4 Лиственница 11-31 60/40 100 20 4-6 9 0,20 0,20 5 Лиственница 11-31 70/30 100 20 4-6 9 0,19 0,19 6 Лиственница 11-31 80/20 100 20 4-6 7 0,19 0,19 7 Лиственница 11-31 90/10 100 20 4-6 6 0,20 0,20 8 Лиственница 11-31 95/5 100 20 4-6 15 0,19 0,23 9 Береза 15-35 - - - - 27 0,13 0,15 10 Береза 15-35 40/60 100 15 5-8 25 0,13 0,15 11 Береза 15-35 50/50 100 15 5-8 23 0,14 0,15 12 Береза 15-35 60/40 100 15 5-8 12 0,13 0,13 13 Береза 15-35 70/30 100 15 5-8 10 0,12 0,12 14 Береза 15-35 80/20 100 15 5-8 12 0,13 0,13 15 Береза 15-35 90/10 100 15 5-8 11 0,12 0,12 16 Береза 15-35 95/5 100 15 5-8 18 0,13 0,15 17 Ель 8-15 - - . - 21 0,11 0,13 18 Ель 8-15 40/60 100 25 3-5 19 0,11 0,13 19 Ель 8-15 50/50 100 25 3-5 16 0,11 0,13 20 Ель 8-15 60/40 100 25 3-5 8 0,10 0,10 21 Ель 8-15 70/30 100 25 3-5 8 0,11 0,11 22 Ель 8-15 80/20 100 25 3-5 7 0,11 0,11 23 Ель 8-15 90/10 100 25 3-5 6 0,12 0,12 24 Ель 8-15 95/5 100 25 3-5 14 0,11 0,13 25 Сосна 7,5-10 - - - - 19 0,15 0,18 26 Сосна 7,5-10 40/60 100 30 2-5 17 0,16 0,18 27 Сосна 7,5-10 50/50 100 30 2-5 16 0,15 0,18 28 Сосна 7,5-10 60/40 100 30 2-5 8 0,15 0,15 29 Сосна 7,5-10 70/30 100 30 2-5 9 0,16 0,16 30 Сосна 7,5-10 80/20 100 30 2-5 7 0,15 0,15 31 Сосна 7,5-10 90/10 100 30 2-5 7 0,16 0,16 32 Сосна 7,5-10 95/5 100 30 2-5 13 0,16 0,18

Приведенные примеры реализации изобретения 1-32 подтверждают, что оптимальный состав защитной композиции включает наполнитель - базальт и связующее - сапонит, в следующих пропорциях: базальт 60-90 вес. частей, сапонит 40-10 вес. частей.

Похожие патенты RU2466861C1

название год авторы номер документа
Состав для ускоренной петрификации пиломатериалов 2018
  • Килюшева Наталья Владимировна
  • Айзенштадт Аркадий Михайлович
  • Данилов Виктор Евгеньевич
  • Лесовик Валерий Станиславович
  • Стенин Алексей Андреевич
RU2672430C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОМАСЛЯНОГО ПРОДУКТА ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ ЛИСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ 2012
  • Колесникова Римма Дмитриевна
  • Тагильцев Юрий Григорьевич
  • Цюпко Владимир Александрович
  • Дягтярёва Алла Юлиановна
  • Шемякина Анна Викторовна
  • Изотов Денис Викторович
  • Смелянская Лариса Андреевна
RU2518281C1
КЛЕЕНЫЙ ДЕРЕВЯННЫЙ ЭЛЕМЕНТ 1999
  • Орлов Д.В.
RU2168594C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОЛЯЦИОННЫХ КОМПОЗИТНЫХ ПЛИТ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ 2010
  • Скурыдин Юрий Геннадьевич
  • Скурыдина Елена Михайловна
RU2440234C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ДРЕВЕСНОГО КОРОЗАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ БЕТОНОВ 2008
  • Денисов Александр Сергеевич
  • Хританков Владимир Федорович
  • Авраменко Валерий Викторович
  • Пичугин Анатолий Петрович
RU2374196C1
СПОСОБ МОНТАЖА ОКОННЫХ И ДВЕРНЫХ БЛОКОВ В ДОМАХ ИЗ БРЕВЕН И БРУСА 2015
  • Бабушкин Виталий Михайлович
  • Мингалеев Газиз Фуатович
  • Силенов Максим Анатольевич
  • Костерин Андрей Валентинович
  • Карпов Владислав Владимирович
  • Зверев Артем Викторович
RU2589536C1
СОСТАВ И СПОСОБ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ И СОСТАВ И СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА ТЕРМИТАМИ 1993
  • Барбара Л.Торн
  • Джеймс Ф.А. Траньелло
RU2129365C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНОГО РАФИНИРОВАННОГО ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА 2011
  • Шведов Игорь Владимирович
  • Токарев Владимир Дмитриевич
  • Самаренкин Дмитрий Анатольевич
  • Хакимов Марсель Рафаилевич
  • Березницкий Александр Сергеевич
  • Токарев Константин Геннадьевич
RU2488424C2
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ 2011
  • Пюннёнен Янне
  • Мюрюляйнен Матти
  • Маес Дункан
  • Силен Йоуко
RU2592613C2
НАНОКОМПОЗИТНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСНОЙ КОРЫ 2015
  • Данилов Виктор Евгеньевич
  • Айзенштадт Аркадий Михайлович
  • Тутыгин Александр Сергеевич
  • Фролова Мария Аркадьевна
  • Махова Татьяна Анатольевна
RU2591063C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Изобретение относится к области деревообработки. Способ обработки строительных материалов из древесины включает обработку поверхности материала защитной композицией, содержащей наполнитель и связующее. Сначала древесину подвергают принудительной сушке до заданной влажности. Затем определяют размер пор древесины и назначают степень размола частиц защитной композиции. Под давлением наносят композицию на поверхность обрабатываемого материала до полного насыщения пор древесины. В защитной композиции в качестве наполнителя используют базальт. В качестве связующего используют сапонит. При этом соблюдают следующее соотношение компонентов: базальт 60-90 вес. частей, сапонит 40-10 вес.частей. Снижается водопоглощение обрабатываемого материала, повышаются его теплоизолирующие свойства. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 466 861 C1

Способ обработки строительных материалов из древесины, включающий обработку поверхности материала защитной композицией, содержащей наполнитель и связующее, отличающийся тем, что сначала древесину подвергают принудительной сушке до заданной влажности, затем определяют размер пор древесины и назначают степень размола частиц защитной композиции и под давлением наносят ее на поверхность обрабатываемого материала до полного насыщения пор древесины, при этом в защитной композиции в качестве наполнителя используют базальт, а в качестве связующего - сапонит при соотношении компонентов базальт 60-90 вес.ч., сапонит 40-10 вес.ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2466861C1

US 4027401 А, 07.06.1977
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО БРУСА ИЗ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ 2007
  • Занегин Леонид Александрович
  • Кондратюк Владимир Александрович
  • Воскобойников Игорь Васильевич
  • Петров Юрий Леонтьевич
  • Щелоков Вячеслав Михайлович
RU2354549C1
RU 2009122193 А, 20.12.2010
RU 95104621 А1, 20.12.1996
RU 95122480 А, 27.11.1997
ГЛИНОСОДЕРЖАЩАЯ СМЕСЬ И ШИХТА, СРЕДСТВА С ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕЛЯ 1994
  • Либор Оскар
RU2118943C1
Промывной аппарат для ликвидации аварий при колонковом бурении 1933
  • Кузнецов Н.П.
SU34475A1

RU 2 466 861 C1

Авторы

Стенин Алексей Андреевич

Тутыгин Александр Сергеевич

Фролова Мария Аркадьевна

Айзенштадт Аркадий Михайлович

Махова Татьяна Анатольевна

Лесовик Валерий Станиславович

Даты

2012-11-20Публикация

2011-05-20Подача