Способ обработки древесины путем комбинированного воздействия энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты и ультрафиолетовым излучением Российский патент 2021 года по МПК B27K5/04 

Изобретение относится к области обработки древесины и может быть использовано для сушки и подготовки поверхностей пиломатериала к покрытию защитными составами, а также для восстановления древесины пораженной кониофоровыми грибами вида Serpula lacrymans.

Основу подготовки пиломатериала составляет его сушка, обработка от биопоражений и подготовка поверхности под дальнейшее покрытие защитными составами. Сегодня основными способами подготовки являются атмосферная, камерная сушка и фумигация, результат которых достигается благодаря воздействию нагретого воздуха, пара, фумигантов.

Однако большинство из способов на данный момент предполагают большие затраты на электроэнергию, долгий срок обработки или применение ядовитых веществ, вредных для человека.

Известен способ сушки древесины с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ) (см. патент Российской Федерации №2580172, дата публикации 10.04.2016 г., дата подачи заявки 06.05.2014 г., МПК F26B 3/347, F26B 3/04). В соответствии с данным изобретением, древесина обрабатывается давлением воздуха в 10-40 атмосфер с нагреванием до требуемой температуры энергией СВЧ-излучения с последующим, после выдержки, сбросом давления.

Недостатком применения данного способа является необходимость создания герметичной камеры для обработки материала и дополнительные энергозатраты на создание повышенного давления.

Также известна обработка древесины ультрафиолетом (см. статью Пузаков В.Е.; Сафин P.P.; Губернаторов В.В. Исследования воздействия ультрафиолетового излучения на свойства древесины // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2017. №48. С.68-71. УДК: 535-31).

Данный метод позволяет обрабатывать малые объемы материала и не раскрывает предварительную подготовку древесины, однако дает представление о положительных эффектах кратковременного воздействия ультрафиолета на поверхность древесины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ обработки древесины, применяемой для музыкальных инструментов (см. патент Российской Федерации №2034697, дата публикации 10.05.1995 г., дата подачи заявки 04.11.1992 г., МПК В27K 5/04, F26B 3/34).

Технический результат изобретения - улучшение прочностных свойств материала, защита древесины от поражения древоокрашивающими грибками в течение месяца после прохождения обработки, улучшение смачиваемости поверхности подготовленных пиломатериалов в 1,4 раза, восстановление древесины, пораженной кониофоровыми грибами вида Serpula lacrymans (гибель тела гриба и отсутствие повторных поражений).

Технический результат достигается путем циклической обработки древесины различных пород с различной исходной влажностью (22-75%) в камере, путем комбинированного воздействия на материал энергией электромагнитного поля СВЧ в диапазоне частот 2-3 ГГц в течение заданного интервала времени (от 5 до 8 мин.), выбранного в зависимости от объема обрабатываемой древесины, с перерывами между интервалами от 5 до 15 мин., в течение которых происходит обработка материала ультрафиолетовым излучением с длиной волны 100-320 нм. Количество циклов зависит от исходных характеристик материала (объем, влажность) и определяется путем измерения влажности древесины при обработке. Обработка проводится до достижения материалом нормативной влажности по ГОСТ 8242-88, равной 12±3%.

В качестве древесины были выбраны сосна, ель и береза, как наиболее распространенные породы древесины для строительства. К сравнению были приняты стандартные образцы в виде прямоугольной призмы сечением 20×20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм (для испытаний на сжатие) и образцы для испытания на изгиб в форме бруска сечением 20×20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм, испытания на смачиваемость поверхности также проводились на образцах в форме бруска.

СВЧ обработка образцов проводилась в несколько циклов, до достижения нормативной влажности по ГОСТ 8242-88, равной 12±3%, в течение 6 минут для сосны, 8 минут для березы и 5 минут для древесины ели, с перерывами для охлаждения материала после СВЧ обработки продолжительностью 5 минут, в течение которых производилась УФ обработка поверхности материала, путем облучения поверхности древесины ртутной газоразрядной лампой с колбой из кварцевого стекла, с длиной волны 100-320 нм, при расстоянии до поверхности древесины 20 см.

Для оценки эффективности технологии к сравнению принимались образцы естественной (атмосферной) сушки. Высушивание образцов естественной сушки производилось также до достижения ими нормативной влажности.

Помимо этого, изобретение позволяет эффективно бороться с поражениями древесины кониофоровыми грибами вида Serpula lacrymans, путем применения переносного СВЧ магнетрона с экраном и УФ ламп.

После подготовки образцов нами были проведены испытания на смачиваемость поверхности (краевой угол смачивания методом «сидячей капли»), осмотр образцов на наличие органических поражений, испытания на прочность и оценка эффективности борьбы с поражением древесины кониофоровыми грибами вида Serpula lacrymans. Результаты исследований образцов приведены в Табл. 1-4 (в графической части).

Изобретение относится к области обработки древесины, в частности к сушке и подготовке поверхностей пиломатериала к покрытию защитными составами. На древесину циклически воздействуют СВЧ-излучением и ультрафиолетом. При этом в каждом цикле проводят обработку СВЧ в течение 5-8 мин в диапазоне частот 2-3 ГГц с интервалом между каждым воздействием СВЧ от 5 до 15 мин, в течение которого производится обработка поверхности древесины с разных сторон воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 100-320 нм. Улучшаются прочностные свойства материала, улучшается смачиваемость поверхности подготовленных пиломатериалов, обеспечивается защита древесины от поражения древоокрашивающими грибками и восстановление древесины, пораженной кониофоровыми грибами. 4 табл.

Способ обработки древесины путем комбинированного воздействия энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ) с заданным диапазоном частот и ультрафиолетовым излучением с заданной длиной волны в течение интервала времени, выбранного в зависимости объема обрабатываемой древесины, отличающийся тем, что обработке подвергают древесину с различной влажностью, на которую циклически воздействуют СВЧ-излучением и ультрафиолетом, при этом в каждом цикле проводят обработку СВЧ в течение 5-8 мин в диапазоне частот 2-3 ГГц, с интервалом между каждым воздействием СВЧ от 5 до 15 мин, в течение которого производится обработка поверхности древесины с разных сторон воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 100-320 нм.