Способ получения модифицированной древесины

 

Изобретение относится к деревообработке . Целью изобретения является повышение физико-механических показателей древесины путем достижения плотности древесины, близкой к плотности древесинного вещества. Заготовки из древесины пропитывают раствором мочевины и высушивают до влажности 3-6%. После этого заготовки помещают в пресс-форму последовательного трехстороннего сжатия. Прессом заготовки уплотняют в аксиальном направлении на 5-6% воздействием пульсирующей нагрузки при скорости 2 мм/мин. Затем на заготовки воздействуют статическим давлением и уплотняют древесину в тангенциальном направлении на 29%, а в радиальном направлении на 9-29%. Обработанные таким образом заготовки служат для изготовления деталей трения. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 27 К 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644667/15 (22) 31.01.89 (46) 15.06.91. Бюл. ¹ 22 (71) Воронежский лесотехнический институт (72) В,А.Шамаев, М.В.Цыхманов, Г.К.Гаврилов и Ю.Г,Лойко (53) 674;088 (088.8) (56) Хухрянский П.Н. Прессование древесины. М.: Лесная промышленность, 1964, с. ЗО.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1242367, кл. В 27 К 5/06, 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ (57) Изобретение относится к деревообработке, Целью изобретения является повышение физико-механических показателей

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения из древесины.

Цель изобретения — повышение физикомеханических показателей путем получения древесины с плотностью, близкой к плотна; сти древесинного вещества, Способ осуществляется следующим образом.

Заготовки древесины лиственных пород влажностью 3-6%, содержащие мочевину, помещают в пресс-форму трехстороннего сжатия с температурой 150-160 С и уплотняют при скорости не более 2 мм/мин в аксиальном направлении до степени прессования

5-6% воздействием пульсирующей уплотняющей силы с частотой 600 циклов в минуту и нагрузкой 0,2-0,6 предела прочности древесины при сжатии вдоль волокон. После этого заготовки уплотняют в радиальном направлении на 9-29% при давлении

„„. Ж „„1655780 А1 древесины путем достижения плотности древесины, близкой к плотности древесинного вещества, Заготовки из древесины пропитывают раствором мочевины и высушивают до влажности 3-6%. После этого заготовки помещают в пресс-форму последовательного трехстороннего сжатия.

Прессом заготовки уплотняют в аксиальном направлении на 5-6% воздействием пульсирующей нагрузки при скорости 2 мм/мин, Затем на заготовки воздействуют статическим давлением и уплотняют древесину в тангенциальном направлении на 29%, а в радиальном направлении на 9-29%. Обработанные таким образом заготовки служат для изготовления деталей трения. 2 табл, г

10-25 МПа и в тангенциальном направлении на 29% при давлении 500-550 МПа.

Уплотнение древесины в аксиальном направлении на 5-6% позволяет ликвидировать (сплющить) вес поры древесины, сохранив структуру клеточной стенки, Если степень аксиального прессования меньше

5%, то часть пор остается не закрытой и не получается древесина с плотностью древесинного вещества, так как объем пор составляет около 5% объема древесины, Превышение степени аксиального сжатия свыше 5% ведет к поломке волокон древесины и уменьшению прочностных свойств.

При сжатии в аксиальном направлении используется пульсирующая нагрузка для того, чтобы усилия равномерно распределялись по всей длине заготовки вдоль волокон, а не происходило смятие волокон в местах контакта древесины с пуансоном, При степени уплотнения в радиальном или тангенциальном направлении 30% и вы1655780 ше в древесине накапливаются микроразрушения, снижающие прочностные свойства материала, Поэтому верхний предел степени уплотнения как для радиального, так и тангенциального направлений ограничен 29, Минимум микроразрушений при сжатии древесины поперек волокон наблюдается в тангенциальном направлении.

Поэтому для тангенциального направления принимается максимально возможная степень уплотнения 29, а для радиального — предельные степени уплотнения 9-29, которые обусловлены различной плотностью древесины мягких и твердых лиственных пород, произрастаю-, щих в СССР,, Развитие микроразрушений в древесине зависит от скорости, с которой производится прессование, В табл, 1 представлено снижение прочности при сжатии древесины березы (после, сжатия на 50 ) и восстановление первоначальных размеров в зависимости от скорости прессования.

Таблица 1

Как видно из табл, 1, значительное (до

10 ) падение прочности древесины происходит при скорости прессования свыше

2 мм/мин.

Пример 1. Заготовку древесины березы размерами 65х65х65 мм, плотностью 640 кг/м пропитывают раствором мочевины до содержания 15 от веса сухой древесины и высушивают до влажности 4, При этом плотность заготовки возрастает до 750 кг/м . После этого заготовку помещаз ют в пресс-форму трехстороннего сжатия, нагретую до 160 С. Прессом ГРМ-1 заготовку сжимают в аксиальном направлении на

6 под воздействием пульсирующей нагрузки 20 МПа с частотой 600 циклов в минуту при скорости движения пуансона

2 ммlмин, Далее с этой же скоростью воздействием статического нагружения с удельным давлением 15 МПа заготовку сжимают в радиальном направлении на

15, Плотность при этом возрастает до

1072 кгlo . После этого уплотняют заготовз ку в тангенциальном направлении на 29

5 при удельном давлении 520 МПа до плотности 1520 кг/м . Суммарная степень прессования составила 50, После этого заготовку размерами 55х46х61 мм вынимают из пресс-формы. Полученный материал не тре10 бует дальнейшей сушки и стабилизации размеров, Общая продолжительность процесса прессования 17 мин, Пример 2. Заготовки древесины граба размерами 65х65х180 мм, плотностью

15 750 кг/м пропитывают раствором мочевины до содержания ее 15 от веса сухой древесины и высушивают до влажности 3 /.

При этом плотность древесины возрастает до 870 кг/м После этого заготовку помеща20 ют в пресс-форму последовательного трехстороннего сжатия, нагретую до 150 С.

Прессом ГРМ-1 заготовку сжимают в аксиальном направлении на 5; воздействием пульсирующей нагрузки 30 МПа с частотой

25 600 циклов в минуту. при скорости движения пуансона 2 мм/мин. Далее с той же скоро- . стью воздействуют статическим давлениям

20 МПа и заготовку сжимают в радиальном направлении на 9 . Плотность при этом

30 возрастает до 1100 кг/м . После этого уплотняют заготовку в тангенциальном направлении на 29 при удельном давлении

530 МПа до плотности 1525 кг/м, После этого заготовку размером 60х46х170 мм вы35 нимают из пресс-формы . и изготавливают из нее детали трения.

Пример 3. Заготовку древесины тополя размеуами 65х65х130 мм, плотностью 440 кг/м пропитывают раствором мо40 чевины до содержания ее 15 / от веса сухой древесины и высушивают до влажности 4 .

При этом плотность заготовки возрастаетдо

550 кг/м . После этого заготовку помещают з в пресс-форму трехстороннего сжатия, на45 гретую до 160 С, Прессом ГРМ-1 заготовку сжимают в аксиальном направлении на 6 под воздействием пульсирующей нагрузки

15 МПа с частотой 600 циклов в минуту при скорости движения пуансона 2 мм/мин. Да50 лее с этой же скоростью воздействием статического нагружения с удельным давлением 12 МПа заготовку сжимают в радиальном направлении на 29 . Плотность при этом возрастает до 968 кг/м . После

55 этого уплотняют заготовку в тангенциальном направлении на 29 при удельном давлении 550 МПа до плотности 1515 кг/м .

Суммарная степень прессования составила

64, Далее заготовку размерами 46х46х122 мм вынимают из пресс-формы, 1655780

Таблица 2

Свойства евесины

Показатель

1520

167

225

87

11

Составитель В. Суханов

Редактор M. Бандура Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор О. Кундрик

Заказ 2021 Тираж 339 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Полученная модифицированная древесина обладает малой днизотропностью свойств в разных направлениях, Поэтому после уплотнения она сохраняет приданную ей форму без дополнительной стабилизации длительной сушкой или другими методами.

В табл. 2 приведены показатели физико-механических свойств уплотненной древесины.

Плотность, кг(м

Предел прочности при сжатии вдоль волокон, МПа

Сжатие поперек волокон, МПа

Твердость торцовая, МПа

Ударная вязкость, 10 Дж/м

Предел прочности при динамических нагрузках

Объемное набухание, Во опогло ение за 30 с т

Предел прочности уплотненной древесины при сжатии превышает 200 МПа, т.е, превосходит по этому показателю сталь. Таким образом, обладая плотностью, в 5 раз

5 меньшей, модифицированная древесина по прочности и твердости не уступает стали, что значительно расширяет сферу ее применения как конструкционного материала.

10 Формула изобретения

Способ получения модифицированной древесины, включающий ее обработку мочевиной и уплотнение поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлениях, 15 отличающийся тем, что, с целью повышения физико-механических показателей путем получения древесины с плотностью, близкой к плотности древесинного вещества, древесину уплотняют при скоро20 сти не более 2 мм/мин вначале в аксиальном направлении на 5-6 воздействием пульсирующей нагрузки, затем уплотняют статическим нагружением в радиальном направлении на 9-29, после Него — в танген25 циальном направлении не более чем нэ

29 .