Способ получения модифицированной древесины

 

I с 1, ф л у

В.Г. Родненков, Б.И. Купчинов, И.П. Рассохин," -" : - .::"ц.,-:. /

И.Н. Ермоленко и В.И. Дубкова 5 :...,, /

/

-I

Институт механики металлополимерных систем АН Белорусс "WCP, и Институт общей неорганической химии АН Белорусской ССР (72) Авторы изобретения (7! ) Заявители (91) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Изобретение относится к области деревообработки и касается способов получения модифицированной древесины, Известен способ модифицирования древесины, согласно которому древесину помещают в 21-253 водный раствор аммиака, имеющий температуру 15-20О С и выдерживают в нем до 12 сут, а затем извлекают из раствора и механически уплотняют при обычной температуре и конечном удельном давлении в среднем 10 около 80 кг/см (1 j.

Недостатками этого способа является низкая формоустойчивость уплотненной древесины в водной среде, высокое водопоглощение, низкая торцовая твер- 15 дость и большая длительность процесса ее получения.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения модифицированной древесины, включающий обработку древесины аммиа2 ком и смесью кислоты с мочевиной и последующую термообработку E2 j.

Известный способ не позволяет получать модифицированную 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 моль, л кислоты и 57 моль/л мочевины, причем после обработки древесину сушат до 5"153 влажности, термообрабатывают при температуре 140-190оС с уплотнением на 5-403 ее исходного объема.

При контакте с водой древесина благодаря наличию большого количества гидрофильных ОН-групп поглощает

971653 весине при одновременном образовании

Мимических связей между макромолекулами ее компонентов - "сшивок . Кроме того, образование сшивок увеличивает

5 жесткость макромолекул компонентов древесины, что обуславливает повышение ее торцовой твердости.

При термообработке древесины, npoto питанной раствором фосфорной кислоты и мочевины, происходит реакция взаимодействия фосфорной кислоты с макромолекулами полисахаридов (целлюлоза, пентозаны, гексазаны и др.) древеси35 ны по схеме:

0Н г

R-0H + Р— ь

ОН г

OH к -ОН

Р-ОН+ Р

Ф ан

R-ОН

OH г

Π— р-о-а,, к-о- р, II ОН II ОН

О 0 где к - 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 (сшивает ) две

30 и три макромолекулы полисахаридов соответственно. Предварительная перед пропиткой раствором фосфорной кислоты и мочевины обработка древесины 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 нолисахаридов 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 гигросколичности.

Пример. Заготовки древесины березы размером 40 х 40 х 40 мм поме- 50 щали в 20-30 водный раствор аммиака на 0,5-2 сут, затем высушивали и обраводу. Молекулы воды взаимодействуют с компонентами древесины, содержащими

0Н-группы, посредством образования водородных связей и размещаются между их макромолекулами, раздвигая их, и тем самым вызывают набухание древесины. Повышение гидрофобности древесины и снижения ее разбухания можно достичь путем уменьшения содержания

ОН-групп в компонентах древесины, что и реализуется в известном способе изготовления модифицированной древесины. Более эффективным срецством достижения поставленной цели является уменьшение содержания ОН-групп в дребатывали водным раствором, содержащим в 1 л 1-3 моля йосфорной кислоты, 4-8 молей мочевины. После сушки обработанной раствором древесины до влажности 0-203 ее уплотняли при температуре 120-210ОС в течение 0,1-8 ч на

0-50 ; исходного объема заготовок. Иэ полученных заготовок модифицированной древесины вырезали образцы для исследования набухания (ГОСТ 21313-75 ), водопоглощения (ГОСТ 16483-20-72 ) и торцовой твердости (ГОСТ 13338-67).

Конкретные варианты реализации способа приведены в табл. 1 (для 253 раствора аммиака и выдержке заготовок в нем в течение 1 сут).

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Иэ представленных в табл. 2 данных видно, что модифицированная древесина, изготовленная по предлагаемому способу, заметно превосходит по своим 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.

971653

Таблица 1

Значения технологических параметров по вариантам

Технологические параметры

4 5

2 3

Концентрация фосфорной кислоты, моль/л

1 5

2 5 3

Концентрация мочевины, моль/л

7 8

Влажность древесины перед термообработкой, 3

15 20

Температура термообработки, ОС 120 140

170

190 210

5 8

0,1 0,5

0 5

Время термообработки, ч

Степень уплотнения, 40 50

Табл и ц а

Свойства модифицированной древесины

П оказ ат ели

Прототип

4 5

Набухание за

30 сут, 3

50+6

Водопоглощение за 30 сут, 87>13

Торцовая твердость, ИПа 163+28

170И9 230421 243+20 227+22 167 23

И р и м е ч а н и е: Способ-прототип исследовался при следующих оптимальных режимах: расплав борной кислоты содержал на 1 вес.ч.

2 вес.ч. мочевины; температура пропитки расплавом 140 С; температура термообработки 190ОС.

Формула изобретения

Способ получения модифицированной древесины, включающий обработку древесины аммиаком и смесью кислоты с мочевиной и последующую термообработку, отличающийся. тем, что, с целью снижения набухания, водопогло° Ф

Варианты предлагаемого способа

1 ) 46+ 5 35+ 4 301 3 32+ 3 58+ 6

7Ы11 41+ 3 40+2 39t 3 67+10 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 5-7 моль/л мочевины, причем после обработки древесину сушат до 5-154 влажности, термообрабатывают при тем7 971653 йературе 140- 190ОС с уплотнением на

5-403 ее исходного объема. 11

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе У

1. Авторское

140560, кл. В

2. Авторское

812579, кл. В

8 свидетельство СССР

27 K 3/02, 1961. свидетельство СССР

27 К 3/02, 1979 °

Составитель А. Телесницкий

Редактор Н. коляда Техред " Пекарь Корректор Ференц

Заказ 827/27 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4