СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ДРЕВЕСИНЫ К ПРОПИТКЕ Российский патент 2021 года по МПК B23K26/402 B27K3/00 B27M1/00 

Настоящее изобретение относится к области деревообработки, а именно к способам увеличения глубины и качества пропитки древесины огнезащитными, биозащитными и модифицирующими жидкостями.

Известен способ подготовки круглых лесоматериалов к пропитке, включающий механическую обработку поверхности сортимента резанием с образованием глубокого пропила, отличающийся тем, что перед пропиткой по всей длине боковой поверхности сортимента производят радиальный пропил глубиной до сердцевины (патент РФ №2124434, кл. В27К 3/08, 10.01.1999, бюл. №6).

Недостатком этого способа является отсутствие увеличения глубины пропитки древесины, поскольку увеличение срока службы пропитанных круглых сортиментов при данном способе происходит лишь за счет исключения появления в процессе последующей эксплуатации трещин усушки, вскрывающих непропитанную древесину.

Известен способ предпропиточной подготовки древесины путем ее накалывания с образованием отверстий глубиной до 20 мм, размером накола в направлении поперек волокон от 2 до 3 мм, размером накола вдоль волокон древесины 10-20 мм. (ГОСТ 20022.3-75 Защита древесины. Предпропиточная подготовка накалыванием).

Недостатком этого способа является механическое повреждение поверхностного слоя древесины, вызывающее перерезание и деформацию (смятие) клеток, вследствие чего снижается механическая прочность изделия. Также в результате большого количества наколов на поверхности и существенных их размеров, ухудшается внешний вид изделия.

Наиболее близким к изобретению является способ насверловки большого количества мелких отверстий на глубину 20-25 мм (Баракс А.М., Никифоров Ю.Н. Глубокая пропитка древесины путем применения наколов. - М.: Лесная пром-сть, 1969, с. 17).

Недостатком прототипа является то, что данный способ предусматривает создание большого количества наружных отверстий (диаметром несколько мм), что снижает прочностные свойства изделия и ухудшает внешний вид изделия из древесины.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение является улучшение качества пропитки древесины огнезащитными, биозащитными и модифицирующими жидкостями, минимальное снижение прочностных свойств и минимальное ухудшение внешнего вида изделия из древесины.

Технический результат заключается в минимальном снижении прочности материала, улучшении качества пропитки древесины за счет наклонного расположения каналов, которые проходят через большее число клеток древесины. Минимальное ухудшение внешнего вида изделия из древесины достигается за счет небольших размеров диаметра каналов и их меньшего количества на единицу поверхности, клеточная структура древесины не разрушается и не деформируется, что повышает эффективность процесса пропитки.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе насверливают большое количество мелких наружных отверстий диаметром несколько мм на глубину 20-25 мм, согласно изобретению, создаются с помощью лазера каналы, расположенные под углом 45°-60° к поверхности древесины в тангенциальном направлении, служащие для проникновения пропитывающих жидкостей вглубь древесины, причем диаметр каналов сопоставим с размерами анатомических полостей самой древесины.

Получающиеся микроотверстия диаметром 0,1-0,8 мм сопоставимы с размерами анатомических полостей самой древесины (Боровиков, A.M., Уголев, Б.Н. Справочник по древесине. - М.: Лесн. пром-сть, 1989. - с. 35, 40) и, следовательно, не выделяются на поверхности изделия и минимально влияют на снижение прочностных свойств древесины.

Наклонное расположение каналов позволяет увеличить качество пропитки за счет того, что искусственные каналы проходят через большее число клеток древесины при той же глубине отверстия относительно поверхности изделия (Рисунок 1 - Поперечный разрез древесины разного анатомического строения: 1а, 1б, 1в). На рис. 1 показана внешняя поверхность изделия из древесины. Для разных древесных пород и анатомических элементов ранней и поздней древесины годичного слоя, возможны различные соотношения размеров клеток древесины в радиальном и тангенциальном направлениях (Уголев, Б.Н. Древесиноведение и лесное товароведение: Учебник. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - с. 38): они могут быть близкие к квадратному сечению (рисунок 1а), вытянуты в тангенциальном направлении (рисунок 1б) или вытянуты в радиальном направлении (рисунок 1в). В любом случае, количество пересекаемых искусственным каналом клеток по предлагаемому способу (пропиточный канал по заявляемому способу - 2) превышает количество пересекаемых клеток традиционным способом (пропиточный канал по прототипу - 1): в случае рис. 1а - соотношение количества пересекаемых клеток 6:3; в случае рис. 1б - соотношение количества пересекаемых клеток 5:4; в случае рис. 1в - соотношение количества пересекаемых клеток 5:2.

В результате, в предлагаемом способе требуется создание меньшего количества каналов на единицу площади поверхности, для получения высокого качества пропитки.

Данный способ осуществляется с помощью лазерной установки с мощностью излучения 40-100 Вт. Длительность воздействия излучения составляет 100-500 мкс. Диаметр каналов составляет 0,1-0,8 мм в зависимости от породы и плотности древесины.

Изделие из древесины размещают на рабочем столе, затем направляют луч лазера под углом 45°-60°, (если конструкция лазерной установки позволяет создать поворот лазерного излучателя, к поверхности изделия (сортимента) относительно горизонтальной поверхности рабочего стола) и создают канал в тангенциальном направлении относительно годичных слоев древесины. Если же конструкция лазерной установки не позволяет осуществить поворот лазерного излучателя, то изделие из древесины на рабочем столе размещают относительно горизонтальной поверхности под углом 45°-60°. Получают искусственный канал в тангенциальном направлении относительно годичных слоев древесины глубиной до 25 мм.

После получения канала, изделие перемещают в поперечном направлении на расстояние 15-25 мм, для получения следующего пропиточного канала. После создания группы каналов в поперечном направлении, изделие перемещают по длине на расстояние 50-150 мм и осуществляют создание следующей группы каналов и т.д. по всей длине изделия. После этого аналогичные операции проводят на других сторонах изделия.

Данный способ подготовки древесины к пропитке путем наклонного расположения каналов позволяет минимально снижать прочность материала. Вследствие небольших размеров отверстий и их меньшего количества на единицу поверхности, клеточная структура древесины не разрушается и не деформируется (сминается), как при механических способах накалывания или насверловки отверстий, что повышает эффективность процесса пропитки. За счет того, что искусственные каналы проходят через большее число клеток древесины улучшается и качество пропитки древесины огнезащитными, биозащитными и модифицирующими жидкостями.

Изобретение относится к области деревообработки, в частности к пропитке древесины огнезащитными, биозащитными и модифицирующими жидкостями. Создают с помощью лазера каналы, расположенные под углом 45°-60° к поверхности древесины в тангенциальном направлении, служащие для проникновения пропитывающих жидкостей вглубь древесины. Причем диаметр каналов сопоставим с размерами анатомических полостей самой древесины. Улучшается качество пропитки древесины, повышается эффективность процесса пропитки при минимальном снижении прочности материала. 1 ил.

Способ подготовки древесины к пропитке, характеризующийся созданием с помощью лазера каналов, расположенных под углом 45°-60° к поверхности древесины в тангенциальном направлении, служащих для проникновения пропитывающих жидкостей вглубь древесины, причем диаметр каналов сопоставим с размерами анатомических полостей самой древесины.