Способ получения модифицированной древесины Советский патент 1982 года по МПК B27K3/02 

(,5|) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Изобретение относится к области деревообработки и касается способов получения модифицированной древесины Известен способ модифицирования древесины, согласно которому древесину помещают в 21-25% водный раствор аммиака, имеющий температуру 15-20°С и выдерживают в нем до 12 сут, а затем извлекаютиз раствора и механически уплотняют при обычной температуре и конечном удельном давлении в среднем около 80 кг/см 1 . Недостатками этого способа является низкая формоустойчивость уплотненной древесины в водной среде, высокое водопоглощение, низкая торцовая jвердос.ть и большая длительность процесса ее получения. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ Получения модифицированной древесины, включающий обработку древесины аммиаКОМ и смесью кислоты с мочевиной и последующую термообработку 2 . Известный способ не позволяет получать моди цированную древесину с высокой стабильностью размеров в водной среде, низким водопоглощением и Высокой торцовой твердостью. Целью изобретения является снижение набухания древесины в водной среде, водопоглощения и повышение торцовой твердости модифицированной древесины. Поставленная цель достигается тем, что в качестве кислоты используют фосфорную кислоту, которую растворяют в воде совместно с мочевиной в количестве 1,5-2,5 кислоты и 57 моль/л мочевины, причем после обработки древесину сушат до 5-15% влажности, термообрабатывают при температуре I O-ISO C с уплотнением на ее исходного объема. При контакте с водой древесина благодаря наличию большого количества гидрофильных ОН-групп поглощает воду. Молекулы воды взаимодействуют с компонентами древесины, содержаьцими ОН-группы, посредством образования водородных связей и размещаются между их макромолекулами, раздвигая их, и тем самым вызывают набухание древесины. Повышение гидрофобности древесины и ее разбухания можно достичь путем уменьшения содержания ОН-групп в компонентах древесины, что и реализуется в известном способе изготовления модифицированной древесины. Более эффективным средством достижения поставленной цели является уменьшение содержания ОН-групп в дреОН ОН

/

ОН 4 Р

ОН

ОН

R-0-P

II ОН О .

где R - радикал полисахаридов.

В результате такой реакции образуются одно-, двух- и трехзамещенные эфиры полисахаридов и фосфорной кислоты. При образовании двух- и трехзамещенных эфиров одна молекула Фосфорной кислоты связывает (анивает ) две и три макромолекулы полисахаридов соответственно. Предварительная перед пропиткой раствором фосфорной кислоты и мочевины обработка дреЕ1есины раствором аммиака вызывает ее набухание, благодаря чему увеличивается доступность макромолекул полисахаридов древесины для молекул фосфорной кислоты и соответственно возрастает количество эфирных связей.

Реакция образования эфиров полисахаридов и фосфорной кислоты идет с выделением воды, которую необходимо отводить из зоны реакции. Поэтому древесину после пропитки раствором фосфорной кислоты и мочевины необходимо сушить ниже передела ее гигроскопичности.

Пример. Заготовки древесины березы размером 0 х tO х tO мм помещали в 20-301 водный раствор аммиака на 0,5-2 сут, затем высушивали и

RR-OH4p

ОН

о

..R-o-p:

.

о

:батывали водным раствором, содержащим в 1 л 1-3 моля (юсОорной кислоты, 4-8 молей мочевины. После сушки обработанной раствором древесины до влажности 0-20 ее уплотняли при температуре 120-21П°С в течение 0,1-8 ч на исходного объема заготовок. Из полученных заготовок модифицированной древесины вырезали образцы для исследования набухания (ГОСТ 21313-75), водопоглощения (ГОСТ 16 83-20-72 и

5 торцовой твердости (ГОСТ 13330-67Ь

Конкретные варианты реализации способа приведены в табл. 1 (для 25 раствора аммиака и выдержке заготовок в нём в течение 1 сут).

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Из представленных в табл. 2 данных видно, что модифицированная древесина, изготовленная по предлагаемому способу, заметно превосходит по С13ОИМ свойствам, модифицированную древесину, изготовленную по способу-прототипу. Так, например, набухание снижается в 1,3-2 раза, водопоглощение в 1,7-2,5 раза, а торцовая твердость возрастает в 1,3-2 раза. весине при одновременном образовании Химических связей между макромолекулеми ее компонентов - сшивок. Кроме того, образование сшивок увеличивает жесткость макромолекул компонентов древесины, что обуславливает повышение ее торцовой твердости. При термообработке древесины, пропитанной раствором фосфорной кислоты и мочевины, происходит реакция взаимодействия фосфорной кислоты с макромолекулами полисахаридов (целлюлоза, пентозаны, гексазаны и др.) древесимы по схеме:

Технологические параметры

Концентрация фосфорной кислоты, моль/л

Концентрация мочевины, моль/л

Влажность древесины перед термообработкой, %

Температура термообработки, °С120 IlO 170 190 210

Время термообработки, ч 0,1 0,5 3 5 8 Степень уплотнения, % О 5 20 0 50 Свойства модифицированной древесины

Показатели Прототип Варианты предлагаемого способа

Набухание за

30 сут, %50.16Ш5 351 3013 5816

Водопоглощение

за 30 сут, И 87113 7t±11 39t3 67i10

Торцовая твер- ..

дость, МПа 16Л±28 17П±19 227+22 16723

Примечание: Способ-прототип исследовался при следующих оптимальных режимах: расплав борной кислоты содержал на 1 вес.ч. 2 вес.ч. мочевины; температура пропитки расплавом температура термообработки .

Формула изобретения

Способ получения модифицированной древесины, включающий обработку древесины аммиаком и смесью кислоты с мочевиной и последующую термообработку, о т л и -ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения набухания, водопоглоТаблица 1

Значения технологических параметров по вариантам

1,5

2,5 3

7 8

5

5

15

10

20

Таблица2

щения и повышения торцовой твердости древесины, в качестве кислоты используют фосфорную кислоту, которую растворяют в воде вместе с мочевиной в количестве 1,5-2,5 моль/л кислоты и моль/л мочевины, причем после обработки древесину сушат до 5-15% влажности, термообрабатывают при тем79716538

пературе 140-190°C с уплотнением на . 1. Авторское свидетельство СССР ее исходного объема.№ Й05бО, кл. В 27 К 3/02, 1961.

Источники ингУ)рмации,2. Авторское свидетельство СССР

принятые во внимание при экспертизе № 812579, кл. В 27 К 3/02, 1979.