СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2016 года по МПК B27K5/04 

Предлагаемое изобретение относится к технологии глубокой пропитки и сушки древесных материалов и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности, домостроении и других отраслях.

В настоящее время для придания огнестойкости древесным материалам используют различные защитные пропиточные растворы, в том числе и солевые, например бишофит. Так как в клетках такой древесины вместо влаги - соль, древесина становится негорючей. Доска, брус и бревно, пропитанные бишофитом на глубину до 15 мм, приобретают биоогнезащитные свойства (1-я группа огнезащитной эффективности). Происходит уплотнение структуры дерева. Экспериментальные и клинические исследования показали, что проживание в таком доме дает терапевтический эффект, т.к. аэроны солей бишофита лечебные. Отмечается противовоспалительное и спазмолитическое действие, стимулируется активность фагоцитов, угнетается рост условно-патогенной флоры, ряда грибов и бактерий кишечной группы. Соли бишофита, растворенные в вытяжке лиственницы, березы или другого дерева, почти мгновенно проникают через кожу, попадают в кровь, оздоравливающе влияют на функцию органов. Глубокая пропитка и сушка древесных материалов - трудоемкий процесс, требующий специализированного оборудования, поэтому создание эффективного, не требующего значительных затрат способа обработки древесных материалов является актуальной задачей.

Известен способ глубокой пропитки древесины, защищенный патентом РФ №2339504, МПК B27K 3/08, B27K 3/12, B27K 3/15, F26B 5/04, F26B 7/00, опубл. 27.11.2008 г., в котором осуществляют предварительное вакуумирование при давлении 0,05-0,08 МПа и нагрев пропиточного раствора и древесины в одном вакуумном аппарате, погружая древесину в пропиточный раствор, или в отдельных вакуумных аппаратах, переводя затем пропиточный раствор в вакуумный аппарат с древесиной с сохранением вакуума. Выдерживают древесину, погруженную в пропиточный раствор, в вакууме, после чего увеличивают давление в вакуумном аппарате до атмосферного или создают избыточное давление, удаляют пропиточный раствор. После выдерживания древесины осуществляют сушку древесины. Осуществляют фиксацию компонентов пропиточного раствора в древесине фиксирующим составом, образующим при взаимодействии с пропиточным раствором термически стабильные и нерастворимые в воде вещества. При этом обработку фиксирующим составом производят методом «горячехолодных ванн», а сушку древесины осуществляют до остаточной влажности 20-25%.

Недостатком известного способа является сложность технологии.

Известен способ сушки древесины в СВЧ лесосушильной камере резонансным методом, защищенный патентом РФ №2530983, МПК F26B 3/347, Н05В 6/78, опубл. 20.10.2014 г.

В предлагаемом способе контроль влажности древесины осуществляется постоянно в течение процесса сушки. Высушиваемые пиломатериалы, уложенные в сушильный штабель, помещаются в замкнутую металлическую полость - резонатор, которым является лесосушильная камера. Генератором возбуждается СВЧ электромагнитное поле, размеры замкнутой металлической полости выбирают много больше длины волны питающего генератора СВЧ, так что обеспечивается возможность возбуждения в ненагруженном состоянии в полости множества колебаний разной пространственной структуры при постоянной мощности питающего генератора и фиксированном времени взаимодействия исследуемого влажного материала с полем многих мод (мода - наибольшее значение функции распределения случайной величины). Измеряют температуру подвергающегося воздействию электромагнитной энергии материала до помещения в замкнутую металлическую полость и температуру после воздействия электромагнитного поля многих мод. По разности температур определяют калориметрическим способом поглощаемую мощность.

Недостатком известного способа является сложность технологии.

Известен способ обработки древесных материалов, защищенный патентом РФ №2088400, МПК В27В 3/16, опубл. 27.08.1997 г.

Древесные материалы подвергают глубокому вакуумированию и пропитывают под давлением сначала водным раствором солей металлов с концентрацией не менее 10-12%, а затем раствором смеси едкого натра с силикатом, при концентрации силиката натрия в растворе не менее 13-15% и модуле силиката 1,0-1,1. После пропиток древесные материалы сушат.

Недостатком известного способа является сложность технологии.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является способ модификации древесноволокнистых плит, описанный в АС СССР №1097494, МПК B27K 5/04, 5/06, опубл. 15.06.1984 г.

Способ включает введение пропиточной жидкости и сушку. Введение пропиточной жидкости осуществляют под давлением 1,2-2 атм при воздействии на плиту постоянного электрического поля напряжением 12-60 B в течение 0,5-5 мин, полярность которого изменяют через 3-5 с. Пропитку и сушку производят циклично с продолжительностью каждого цикла 0,5-2,5 мин.

Недостатком известного способа является сложность технологии.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - создание эффективного способа обработки древесных материалов, не требующего сложного аппаратурного оформления при сохранении равномерности пропитки.

Технический результат от использования изобретения заключается в упрощении технологии.

Указанный результат достигается тем, что в способе обработки древесных материалов, включающем пропитку солевыми растворами и сушку, сушку осуществляют во время пропитки воздействием резонансными электромагнитными колебаниями. Воздействие резонансными электромагнитными колебания осуществляют путем сочетания волн в диапазоне от 2×10^-1 до 15×10^-7 Гц.

Вышеуказанные и иные аспекты и преимущества настоящего изобретения раскрыты в подробном его описании.

Отличие предлагаемой сушки-пропитки от традиционной заключается в следующем. При традиционной сушке сначала выходит межклеточная влага, что приводит к усушке древесины, а потом в незначительном количестве - внутриклеточная влага. Внутри клетки давление 400 атм. При воздействии резонансными электромагнитными колебаниями натяжение мембраны клетки ослабляется и внутриклеточная влага, выходя в межклеточное пространство, выдавливает межклеточную влагу наружу, а место внутриклеточной влаги и межклеточной посредством вибрации заполняется раствором соли или другой пропиточной жидкости. Усушки древесины при этом не происходит, древесина не подвержена старению, не впитывает влагу, не дает усадку и усушку, т.е. такая древесина не меняет своих геометрических параметров в течение всего периода эксплуатации и становится негорючей.

Способ обработки древесного материала осуществляют следующим образом. Древесный материал (штабель досок, бруса или другого изделия из дерева) помещают в металлическую ванну и заливают солевым раствором, например водным раствором бишофита. Древесный материал может быть сухим или влажным. Размещают над ванной магнитострикционный генератор - низкочастотный генератор переменной частоты и соединенные последовательно излучатели резонансных электромагнитных колебаний. Генератор подает программы, состоящие из последовательных циклов: «синусоида» от 00,23564 до 24,23457 Гц, цикл «пауза» от 6 до 9 часов; далее цикл «пила» от 05,21425 до 25,32769 Гц и цикл «пауза» от 15 минут до 14 часов. Такие циклы повторяют до полной или требуемой глубины пропитки древесины.

Пример 1

Штабель досок (толщина доски 20 мм и более, начальная влажность 20-25%) при температуре 10-25°С поместили в металлическую ванну, залили водным раствором бишофита (из расчета 1 кг бишофита на 20 литров воды). Осуществляли воздействие резонансными электромагнитными колебаниями, сочетая волны в диапазоне от 2×10^-1 Гц до 15×10^-7 Гц с интенсивностью на расстоянии от 1 до 10 м от излучателя от 1 до 400 Вт/м². При этом чередовали режимы излучения и паузы, на разных частотах (длинах волн) под углом сверху-вниз, по всей площади каждого штабеля. Благодаря последовательной смене циклов: цикл «синусоида» от 00,23564 до 24,23457 Гц, цикл «пауза» от 6 до 9 часов; далее цикл «пила» от 05,21425 до 25,32769 Гц и цикл «пауза» от 15 минут до 14 часов происходило максимальное естественное движение свободной влаги, что обеспечило сушку древесных материалов до 15-17%. Так, для доски это может быть 3 цикла, а для бруса до 50 циклов. Количество циклов зависит от требуемой глубины пропитки. Например, требуется глубина пропитки 10 мм, в этом варианте может быть от 1 до 3 циклов «синусоида», режим «пауза» - от 6 до 7 часов; далее от 1 до 3 циклов «пила» с последующей «паузой» до 4-6 часов.

Пример 2

Проведен аналогично примеру 1. Так как глубина пропитки требовалась 2-4 см, то способ включал от 1 до 50 циклов «синусоида» с последующей «паузой» до 9 часов; далее цикл «пила» - до 50 циклов с последующей паузой до 14 часов, обеспечивая сушку древесных материалов до 15-17%.

Режимы подобраны опытным путем. При меньшем диапазоне волны не происходит проникновения пропиточного раствора, при большем технологически нецелесообразно.

Генератор может быть использован марки ПНГ-1, излучатели могут быть изготовлены из дерева или пластика с ферромагнитным сердечником.

Таким образом, по сравнению с прототипом в предлагаемом изобретении осуществляется обработка древесных материалов более простым способом за счет исключения теплоизолированной камеры, трубопроводной системы, ферромагнитых поддонов и нагрева материала. Такая пропитка позволяет получить древесный материал, сохраняющий свои качества (негорючесть, оздоровительные свойства) на протяжении многих лет за счет того, что внутриклеточная и межклеточная влага посредством вибрации заполняются раствором соли или другой пропиточной жидкости, в то время как обычные пропитки дают гарантию на 1-2 года.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к пропитке древесных материалов. Древесные материалы пропитывают солевыми растворами. Во время пропитки древесных материалов осуществляют их сушку воздействием резонансными электромагнитными колебаниями. Воздействие резонансными электромагнитными колебаниями осуществляют путем сочетания волн в диапазоне от 2×10^-1 Гц до 15×10^-7 Гц. Упрощается технология пропитки древесных материалов.

Способ обработки древесных материалов, включающий пропитку солевыми растворами и сушку, отличающийся тем, что сушку осуществляют во время пропитки воздействием резонансными электромагнитными колебаниями путем сочетания волн в диапазоне от 2×10^-1 до 15×10^-7 Гц.