Глубокая пропитка древесины: Глубокая пропитка древесины – какую выбрать, виды

Содержание

глубокая пропитка древесины методом вакуум-давление-вакуум

«Импрегнирование» — сравнительно новый термин, который пришёл к нам из английского языка. Это не совсем удобопроизносимое слово произошло от глагола «to impregnate» — пропитывать, насыщать. В деревообработке импрегнированием называют особую технологию пропитки изделий специальными защитными составами.

Всем известно, что такой замечательный материал как дерево само по себе слабо защищено от воздействия разрушающих факторов, вызывающих гниение, поражение плесенью и др. Обычные лакокрасочные покрытия защищают только самый верхний слой древесины. К тому же, такие покрытия требуют постоянного обновления в процессе эксплуатации деревянных изделий. Целью импрегнирования является глубокая пропитка древесины защитным составом, чтобы в несколько раз продлить срок службы изделий.

Особенностью импрегнирования является применение безвредных для человека защитных составов и специальная технология пропитки: вакуум-давление-вакуум.

Обрабатываемые изделия помещают в камеру, из которой затем откачивают воздух. Создаваемый таким образом первоначальный вакуум способствует освобождению пор и капилляров древесины от содержащегося в них воздуха. После этого при сохранении вакуума камеру заполняют защитным составом, и он начинает проникать в освобождённые от воздуха поры и капилляры. Для более глубокого проникновения защитного состава в древесину в камере создают избыточное давление. Затем снова откачивают воздух, и создаваемый таким образом конечный вакуум способствует удалению остатков защитного состава с поверхности изделий. Наконец, в камере постепенно выравнивают давление с атмосферным. При этом защитный состав ещё глубже проникает в древесину. Для фиксации защитного состава изделия оставляют под навесом до полного высыхания.

Импрегнирование повышает срок службы деревянных изделий не менее, чем в три раза. Импрегнированную древесину можно применять даже при очень неблагоприятных условиях, например, в наружных конструкциях при повышенной влажности воздуха и почвы.

А в обычных условиях срок службы импрегнированных деревянных изделий практически неограничен.

Важно отметить, что современные защитные составы, применяемые при импрегнировании, совершенно безвредны. Они не выделяют вредных веществ, не пахнут и не пачкают. Импрегнированная древесина — экологичный материал. Её можно использовать не только снаружи, но и внутри помещений.

Следует иметь в виду, что импрегнирование изменяет цвет изделий. В зависимости от применяемого состава импрегнированные изделия приобретают зеленоватый или коричневатый оттенок. Но под воздействием солнечного света, точнее его ультрафиолетовой составляющей, цвет изделий изменяется. Первоначально зеленоватые изделия приобретают приятный темно-желтый оттенок, а первоначально коричневатые изделия — сероватый оттенок. Поверхности импрегнированных изделий легко окрашиваются в любые цвета.

Глубокая огнезащитная пропитка древесины

 

Под понятием древесина могут подразумеваться брёвна, брус, доски и различные деревянные изделия. Общее понятие для всех изделий – древесина.  Древесина используется повсеместно с давних времён и следует уделять пожароопасным местам особое внимание. Ведь никто не просит обрабатывать весь дом огнезащитным препаратом, достаточно хотя бы обработать те места, где больше всего может ожидаться очаг возгорания, например крыша либо котельная.  Но как позаботься о защите от огня максимально, особенно в таких конструкциях, как баня и сауна.

Огнезащитные пропитки

Как известно, существует два метода нанесения огнезащиты древесины – метод обычного нанесения защиты и метод  глубокого нанесения защиты.  Обычный метод подразумевает нанесения раствора на поверхность древесины кистью либо распылителем. Такое нанесение необходимо повторить 2-3 раза последовательно. А метод глубокого нанесения защиты подразумевает погружение и вымачивание древесины в растворе. 

 

Фото: ручное опрыскивание — это 2 по эффективности метод, после глубокой противопожарной пропитки.

Но как же это делается? Как правило,  огнезащита продаётся в канистрах либо бочках объёмом от 5 до 75 кг. Данный готовый раствор нужно размешать, предварительно перелив в широкую бочку. Далее в данную бочку на некоторое время погружается древесина (брёвна, доски, брус). Методом вымачивания древесина пропитывается огнезащитным раствором, как можно глубже. Далее после просушки можно повторить данную процедуру ещё один раз. После чего изделия из древесины, глубоко пропитанные огнезащитной пропиткой, могут применяться в строительстве деревянного дома.

Технологии пропитки

Как видно данное мероприятие предполагается проводит до начала строительства. Но что если мысль о глубокой пропитке древесины огнезащитным препаратом пришла после сборки дома? В этом случае отчаиваться не нужно, так как погружение это не единственный способ. Для глубокого проникновения и лучшей защиты необходимо использовать раствор первой группы пожароопасности. Раствор для огнезащитной пропитки изначально имеет расход приблизительно 250 грамм на 1 квадратный метр, а вот для глубокой пропитки следует повысить количество раствора до 400-450 грамм на квадратный метр, обрабатывая той же кистью либо распылителем.

  

NEOMID 040 – мощная огнезащитная краска для дерева. Данное средство имеет 1 группу огнезащитной эффективности.

Перед началом глубокой пропитки огнезащиты следует очистить поверхность древесины от пыли, грязи и других инородных предметов. Поверхность не должна быть мокрой или содержать капли россы. Погружение либо обработку не следует проводить, когда древесина мёрзлая, так как раствор плохо пропитается. Также выбирайте время на обработку, когда не должны выпасть атмосферные осадки, которые могут смыть некоторую часть состава огнезащиты.

Деревянный дом можно обрабатывать огнезащитой второй группы опасности, а такие места, как крыша, следует обработать огнезащитой первой группы опасности. Глубокая пропитка идеально подходит для древесины сруба бани. Баня и сауна являются пожароопасными сооружениями, которым повышенная защита только в плюс. При нанесении препарата используйте перчатки и защитные очки, чтобы избежать вероятного раздражения. Используйте для глубокой пропитки такие методы, как погружение либо увеличенный расход раствора на один квадратный метр.

    

Для глубокой огнезащиты древесины используйте препараты:

  • NEOMID 450-1 (1 группа огнезащиты)
  • NEOMID 450 (2 группа огнезащиты)
  • NEOMID 001 SuperProff (1 группа огнезащиты)
  • PROSEPT ОГНЕБИО PROF I (1 группа огнезащиты)
  • PROSEPT ОГНЕБИО PROF II (2 группа огнезащиты)
  • СЕНЕЖ ОГНЕБИО (2 группа огнезащиты)
  • СЕНЕЖ ОГНЕБИО ПРОФ (1 группа огнезащиты)
  • REMMERS 2157 (2 группа огнезащиты)

По всем вопросам обращайтесь к нашим специалистам по телефонам указанным на сайте.

Все, что нужно знать о импрегнированной древесине

Экология потребления. Усадьба: Для того чтобы увеличить срок эксплуатации древесины и уменьшить интервалы повторной обработки был разработан метод промышленной пропитки древесины под давлением, он же метод «вакуум-давление-вакуум» или ВДВ (В-Д-В), он же метод импрегнации, он же глубокая пропитка.

Способы обработки древесины антисептиками

Существует несколько способов обработки древесины и придания ей дополнительных свойств, таких как огнестойкость, устойчивость к УФ лучам, влагостойкость, стойкость к грибкам и гниению.

 Способы придания нужных свойств дереву можно классифицировать:

  • Покрытие древесины специальным раствором с помощью валика, кисточки, распылителя или ветоши. Этот способ идеально подходит в домашних  условиях, здесь не нужно дорогостоящего оборудования, все можно сделать легко и просто подручными средствами. Преимуществом является простота метода и неплохая производительность (к примеру с пульвелизатором). Недостатки это низкое качество пропитки, антисептик проникает в глубь древесины на сотые доли миллиметра.

  • Замачивание древесины в специальных ваннах с раствором. Этот способ больше подходит для использования в промышленных условиях, хотя нередко им пользуются и местные умельцы в домашних условиях. Недостатком является долгое время пропитки и малая глубина проникновения раствора (1-2 мм.). К преимуществам можно отнести более глубокое проникновение раствора чем при покрытии первым способом.
  • Пропитка древесины в автоклаве «импрегнирование». Также данная технология встречается с названием «ВДВ» что в расшифровке означает «вакуум-давление-вакуум». В последнее время слишком много говорится о импрегнированной древесине, этом старом в Европе и новом у нас способе глубокой переработке древесины. Слово импрегнирование «impregnation» пришло к нам из английского и означает «пропитка». Древесина пропитывается в автоклаве на 10 — 20 мм глубиной. Вот о этой технологии мы сегодня и поговорим.

Технология импрегнирования древесины

Давайте сначала посмотрим краткий видеоролик о импрегнации в автоклаве, а затем перейдем к технологии:

Импрегнирование начинается с процесса подготовки древесины. Для этого древесину перерабатывают в конечную продукцию, сушат и острагивают в конечный размер. Подсушенная доска лучше впитывает в себя раствор при этом влажность доски должна не превышать 30%, что создает условия для пропитки древесины атмосферной сушки. Это позволяет значительно снизить затраты на производство. Именно при влажности менее 30% из полости древесных клеток уходит вода, но она остается в стенках клеток древесины. Раствор антисептика проникает в полости древесных клеток и образует тем самым защитный слой.

При выборе технологического режима импрегнации дерева, следует учитывать следующие факты.

  1. Чем плотнее древесина, тем сложнее происходит процесс пропитки.
  2. Пропитка заболони легче чем пропитка центральной части дерева.
  3. От возраста дерева. Спелая древесина особенно ядро пропитывается довольно сложно в отличии от молодой недоспевшей древесины.
  4. Имеется большой перечень дефектов мешающих или ухудшающих качество пропитки. Это смолянистость и подсочка хвои. Ложное ядро у листвы. Также плохо пропитывается свилеватая древесина.
  5. Пропитка верхней части ствола гораздо проще чем нижней более плотной.

Именно поэтому часто древесина подсортировывается перед пропиткой и загружается по возможности сырье с одинаковыми свойствами. Это позволяет получать после пропитки древесину с одинаковой глубиной импрегнации и экономить на перерасходе антисептика. Отсортировке перед загрузкой подлежит древесина с механическими включениями, выпадающими и гнилыми сучками, гнилью, синевой, трещинами торцевыми и пластевыми.

Процесс пропитки древесины

Древесные изделия укладывают на загрузочный механизм автоклава. Затем производится загрузка и закрытие крышки. В закрытой камере откачивается давление и создается вакуум 0,07-0,09 МПа (нормальное атмосферное давление 0,1МПа) — получаем «В». После этого подается теплый антисептик, в зависимости от техпроцесса, его температура может колебаться от 15 до 90 градусов. Закачивается антисептик с давлением 1,5 МПа (15 бар, для сравнения среднее давление в трубопроводе с водой 3 — 5 бар). Идет основной процесс пропитки на который уходит до 70% всего цикла — получаем «Д». После выдержки давления снова создается вакуум для откачки излишков раствора антисептика, получаем «В».

Длительность пропитки самых распространенных пород древесины на глубина 1,5 см по периметру, с торца 4-6см:

  • Сосна — от 3,5 до 4 часов.
  • Кедр — 3,5 часа.
  • Лиственница — от 6,5 часов.
  • Пихта — 6 часов.
  • Ель — 6 часов.
  • Береза — 4 часа.

Выше приведены примерные данные для расчета производительности оборудования.

Что делают из импрегнированной древесины

Пропитанное дерево довольно распространено в Европе и как правило его используют для наружного применения, в основном для ограждений, мебели на улице или уличных покрытий. Средний срок эксплуатации древесины пропитанной составляет до 70 лет. Кроме всех вышеперечисленных способов применения импрегнацию можно встретить:

  1. Шпалы.
  2. В саунах.
  3. У басейнов.
  4. В банях.
  5. Для изготовления ящиков эксплуатирующихся на улице.
  6. Покрытия и облицовки зданий.

Основным конкурентом продукции ВДВ на рынке является ДПК (жидкое дерево). Продукция пропитанная консервантами обладает рядом преимуществ перед жидким деревом:

  • Стоимость ВДВ продукции дешевле чем жидкого дерева.
  • Это натуральная древесина пропитанная сегодня экологически безвредными растворами на основе меди. В
  • Пропитанная древесина более устойчива к механическим повреждениям.

В чем выигрывает древесно полимерный композит у импрегнированной древесины:

  • Получение продукции из ненужных отходов деревообработки, так сказать их утилизация.
  • Более дешевое сырье — полимер и древесные опилки.
  • Технология производства жидкого дерева гораздо проще.опубликовано econet.ru 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Способ глубокой пропитки древесины

Изобретение относится к технологии глубокой пропитки древесины преимущественно лиственных пород для улучшения ее физико-химических и потребительских характеристик. Описан способ глубокой пропитки древесины, в котором осуществляют предварительное вакуумирование при давлении 0,05-0,08 МПа и нагрев пропиточного раствора и древесины в одном вакуумном аппарате, погружая древесину в пропиточный раствор, или в отдельных вакуумных аппаратах, переводя затем пропиточный раствор в вакуумный аппарат с древесиной с сохранением вакуума, выдерживают древесину, погруженную в пропиточный раствор, в вакууме, после чего увеличивают давление в вакуумном аппарате до атмосферного или создают избыточное давление, удаляют пропиточный раствор, после выдерживания древесины осуществляют сушку древесины, осуществляют фиксацию компонентов пропиточного раствора в древесине фиксирующим составом, образующим при взаимодействии с пропиточным раствором термически стабильные и нерастворимые в воде вещества. При этом обработку фиксирующим составом производят методом «горячехолодных ванн», а сушку древесины осуществляют до остаточной влажности 20-25%. Предложенный способ позволяет получить древесину с улучшенными физико-химическими свойствами. 2 н.з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к разработке защитных армирующих составов и технологии глубокой пропитки древесины преимущественно лиственных пород для улучшения ее физико-химических и потребительских характеристик.

Достоинства древесины как строительного и конструкционного материала хорошо известны. Вместе с тем древесина гигроскопична, легко подвержена разрушительным воздействиям атмосферы, обладает низкой биостойкостью и высокой пожароопасностью.

Их известных способов глубокой пропитки древесины наиболее результативны и важны автоклавно-диффузионные способы (И.Г.Романенков, Ф.А.Левитес. Огнезащита строительных конструкций. М., Стройиздат, 1991, с.129-131). При реализации типичного варианта автоклавно-диффузионной пропитки удается достигать глубины пропитки водных растворов по здоровой заболони древесины до 5 мм. Более глубокому проникновению пропиточного состава в древесину препятствует растворенные в нем газы и, в первую очередь, углекислый газ, растворимость которого в одном объеме воды при 20°С составляет 0,88 объема. В концентрированных пропиточных растворах могут находиться и другие растворенные газы. Попадая из рабочей емкости в вакуумированный автоклав с древесиной, пропиточный раствор тотчас же «вскипает» от бурно выделяющихся из него газов. На границе раздела фаз, между пропиточной жидкостью и поверхностью провакуумированного древесного материала, образуется «газовая подушка», препятствующая или резко снижающая способность проникновения жидкости в поры древесины. Часть раствора, вошедшая в клетки и полости лесоматериала, продолжает выделять в них остаточные количества находящегося в нем газа, поскольку древесина предварительно была вакуумирована. Газовоздушные пробки, образующиеся при этом в клетках и полостях древесины, еще сильнее тормозят процесс пропитки. Операции приходится повторять множество раз, что увеличивает не только время и энергозатраты на пропитку древесины, но и приводит к снижению производительности, а в случае использования в пропиточных составах термически или гидролитически неустойчивых соединений составы могут изменяться от одного цикла вакуумной пропитки к другому.

В патенте RU 2011511 реализован принцип создания градиентного давления между пропиточной жидкостью и древесиной. Процесс пропитки осуществляется в герметично закрытой пропиточной камере, заполненной материалом и пропиточной жидкостью и соединенной с емкостью, в которой создается глубокий вакуум. В момент быстрого (импульсного) соединения вакуумной камеры и пропиточной емкости с помощью специального устройства в пропиточной камере происходит скачкообразное понижение давления. Как следует из данных таблицы, приведенной в указанном патенте, в результате реализации предложенной технологии поглощение защитного и/или окрашивающего раствора (в % к массе древесины) колеблется от 4,36% до 63,8%, в среднем 30-31%), что совершенно недостаточно для придания древесине необходимого уровня огнезащиты, биологической стойкости, механической прочности и других характеристик. Как известно (И.Г.Романенков, Ф.А.Левитес. Огнезащита строительных конструкций. Москва, Стройиздат, 1991 г., с.130-131), для перевода древесины в 1-ю группу огнезащитной эффективности (ГОСТ 13363, НПБ-251) в нее необходимо ввести не менее 90-120 кг антипирена на 1 м3 материала, что при максимально возможных концентрациях наиболее употребительных антипиренов порядка 20-22% должно составить 500-600 кг пропиточного раствора на 1 м3 древесины, т. е. порядка 100-110%.

Как показано в примерах практического применения предлагаемого способа в полупромышленном варианте, уровни поглощения пропиточного раствора достигают 120-150% от массы обрабатываемой древесины, что намного выше средних нормативов, обеспечивающих максимальную огнезащиту.

В патенте FR 2658445, выбранном в качестве прототипа, описывающем способ и технологию обработки древесины или других пористых материалов с целью стабилизации их геометрических параметров, снижения пористости и гигроскопичности, также реализован принцип создания разности давлений между обрабатываемым материалом и пропиточной жидкостью, хорошо известный и применяемый в практике, например, антисептирования и консервирования древесины. Химическая природа пропиточных составов и их поведение в условиях создаваемого в аппарате вакуума (мономеры диаллилфталата, стирола, инициатора реакции полимеризации) не требуют вакуумной обработки с целью их дегазации, поскольку изначально не содержат в себе растворенных газов, мешающих пропитке. В то же время обязательная стадия прогревания древесины и пропиточной жидкости до начала пропитки, необходимая в предлагаемом способе, противопоказана в технологии пропитки древесины мономерами диаллилфталата, стирола, инициаторов их полимеризации, используемых органических растворителей, поскольку повышение температуры ускоряет процесс полимеризации.

Технической задачей изобретения является повышение качества и долговечности пропитки древесины, увеличение глубины и равномерности фиксации компонентов пропиточных растворов.

Технический результат достигается в способе глубокой пропитки древесины, включающем предварительное вакуумирование и нагрев пропиточных растворов, предварительное вакуумирование и нагрев древесины, пропитку древесины, обработку фиксирующими составами. При этом предварительное вакуумирование и нагрев пропиточных растворов и древесины осуществляются в одном вакуумном аппарате, погружая древесину в пропиточный раствор, или в отдельных вакуумных аппаратах, переводя затем пропиточный раствор в вакуумный аппарат с древесиной с сохранением вакуума. Предварительное вакуумирование осуществляют при давлении 0,05-0,08 МПа. Выдерживают древесину, погруженную в пропиточный раствор, в вакууме, после чего увеличивают давление в вакуумном аппарате до атмосферного или создают избыточное давление. По завершении пропитки удаляют пропиточный раствор, осуществляют сушку древесины, производят обработку древесины фиксирующими составами методом «горячехолодных ванн». В качестве фиксирующих используют составы, образующие при взаимодействии с пропиточными растворами термически стабильные и нерастворимые в воде вещества. Сушку древесины осуществляют до остаточной влажности 20-25% после выдерживания древесины.

Способ осуществляют следующим образом.

Стадия предварительного вакуумирования

Пропиточный раствор вакуумируют в отдельном вакуумном аппарате до установления постоянного, не изменяющегося во времени давления порядка 0,05-0,08 МПа, раствор нагревают и, сохраняя вакуум, переводят в вакуумный аппарат с древесиной, аналогичным образом предварительно провакуумированной и прогретой. Предварительное вакуумирование пропиточного раствора и древесины может производиться в одном вакуумном аппарате, при этом древесина погружается в нагретый пропиточный раствор, после чего создают вакуум.

В результате происходит дегазация пропиточных растворов и древесины, что исключает возможность образования «газовых пробок» в древесине в последующем процессе ее вакуумной пропитки и обеспечивает полную (сквозную) пропитку в одном цикле.

Стадия пропитки

После заливки провакуумированной древесины расчетным количеством дегазированного пропиточного раствора подачу его прекращают, пропиточный аппарат отключают от вакуумного аппарата с древесиной. Поддерживают вакуум в течение 3-4 часов. Затем вакуум сбрасывают до атмосферного давления или создают над пропиточной жидкостью избыточное (до 2 атмосфер) давление и проводят пропитку древесины до прекращения понижения уровня раствора, т.е. до прекращения его поглощения древесиной. До окончания процесса пропитки лесоматериал все время должен находиться под слоем пропиточной жидкости. По окончании пропитки пропиточный раствор удаляют.

Стадия выдерживания и сушки

За время пропитки пропиточный раствор не успевает проникнуть и равномерно распределиться во всех анатомических структурах обработанного материала. Поэтому пропитанную древесину выдерживают в течение суток при комнатной температуре, после чего проводят его камерную сушку.

Как известно, сырая древесины березы (доски, брус) практически не поддается «принудительной» сушке, подвергаясь растрескиванию, короблению, продольным поперечным деформациям. Даже при соблюдении самых мягких режимов ее высушивания в сушильных камерах процент брака составляет 50-60%.

Обработанная предлагаемым способам древесина березы, ольхи, тополя и других лиственных пород легко и без всяких дефектов подвергается сушке в сушилках любого типа, даже в самых жестких температурных режимах. На самых ранних стадиях сушки вследствие испарения части воды из обработанной древесины в клетках, полостях, проводящих пучках и прочих структурно-анатомических ее элементах концентрация пропиточного раствора достигает предела его насыщения и начинается процесс микрокристаллизации введенных в древесину веществ. Происходит армирование, своеобразное «цементирование» клеточных стенок, целлюлозных волокон древесины микрокристаллами компонентов пропиточного состава. Материал упрочняется, теряет способность к растрескиванию, короблению, продольным и поперечным деформациям. По существу, уже на промежуточных стадиях сушки древесина становится качественно новым материалом. Дальнейшую сушку (по требуемой по технологическому режиму 25-30% влажности) становится возможным вести в жестких режимах, сокращая время и сберегая энергоресурсы в 3-4 раза.

После конвективной сушки до уровня 25-30% влажности древесину подвергают последней технологической операции — фиксированию введенных в нее компонентов.

Стадия фиксации

Древесину загружают в пропиточные ванны, заливают горячим раствором фиксирующего состава и проводят пропитку в режиме метода «горячехолодных ванн». По количеству поглощенного раствора определяют завершение процесса фиксации.

Сущность фиксирования сводится к погружению извлекаемого из конвективной сушильной камеры горячего (t˜70°С) лесоматериала, сразу же переносимого в холодную ванну с фиксирующим раствором.

Типовой состав фиксирующего раствора «Ф-1».

1. Бишофит8,5-9,7% (мас.)
2. Сульфат алюминия13,5-16,0
3. Щавелевая кислота1,04-1,6
4. Водаостальное

Вследствие резкого охлаждения горячей древесины при погружении ее в холодную ванну с раствором «Ф-1» в полостях древесины происходит разрежение, т.е. создается вакуум. Глубина его не столь значительна, как при вакуумной пропитке, однако достаточна для поглощения 60-80 кг фиксирующего раствора на 1 м3 древесины. Входя в химическое взаимодействие с ранее введенными веществами (аммофос, фосфат мочевины), компоненты фиксирующего раствора превращаются в практически нерастворимые, химически стойкие и высокоплавкие соли: фосфаты алюминия, магний аммоний фосфат, оксалаты магния. Все эти вещества также являются эффективными антипиренами, антисептиками и «цементирующими» материалами. Образовавшись в древесине, эти нерастворимые соединения создают непреодолимый барьер как на пути изначально введенных компонентов наружу, так и пути атмосферной влаги, осадков, прочих разрушительных компонентов атмосферы внутрь дерева, т. е. выполняют роль защитного экрана, одновременно цементируя, упрочняя древесину, защищая ее от огня и биоповреждений. Древесину подвергают дальше окончательной сушке.

При выборе химических веществ для пропиточных и фиксирующих растворов, пригодных для вакуумной пропитки древесины, должны выполняться следующие условия и требования: химическая совместимость компонентов и стабильность растворов в условиях их хранения и эксплуатации; экологическая чистота и безопасность как составляющих компонентов, так и составов в готовом виде; высокие функциональные свойства составов; доступность и относительно низкая стоимость компонентов; высокая растворимость основных компонентов составов и их гидролитическая устойчивость; достаточно высокая термическая стойкость растворов, отсутствие летучих и газообразных продуктов при работе с растворами и в процессе эксплуатации обработанной древесины; сохранение цвета, текстуры, эстетических свойств обработанных лесоматериалов; негигроскопичность; отсутствие посторонних запахов; совместимость с клеевыми составами и лакокрасочными материалами.

С учетом вышеперечисленных требований может быть предложена, например, следующая композиция пропиточных и фиксирующих составов:

— пропиточный состав: 1 — аммофос, 2 — фосфат мочевины, 3 — антисептики, 4 — пеногасители (ПАВ), 5 — вода;

— фиксирующий состав: 1 — бишофит, 2 — сульфат алюминия, 3 — щавелевая кислота, 4 — вода. В зависимости от целевого назначения модифицируемой древесины (с целевым назначением связаны характеристики древесины: горючесть, твердость, возможность деревообработки, совместимость с клеями и лакокрасочными материалами, гигроскопичность, устойчивость к ультрафиолету, влагостойкость, биоразрушению и т.д.) могут быть подобраны и другие рецептуры как пропиточных, так и фиксирующих составов (см. Примеры). Изменяя химический состав пропиточных и фиксирующих растворов, их концентрации, режимы и время обработки и другие параметры процесса, возможно получение древесины с заранее заданными свойствами.

В результате обработки фиксирующими растворами исключается возможность вымывания из древесины функциональных компонентов пропиточных растворов, достигается армирование и упрочнение клеточных стенок и других элементов анатомического строения древесины, резко возрастают ее прочностные параметры, снижается гигроскопичность, повышается биостойкость и т. д. Более четверти общей массы полученной древесины приходится на минеральную составляющую. По существу, таким путем на основе древесины создается «минерализованная древесина» — новый конструкционный и строительный материал.

Наиболее полная и равномерная пропитка в предлагаемой технологии достигается при обработке лиственных пород (береза, липа, дуб, осина, тополь, ольха). Смоляные зоны, занимающие значительную часть массы древесины хвойных пород, затрудняют проникновение пропиточных растворов в древесину.

Предлагаемый способ глубокой (сквозной) пропитки древесины обеспечивает невоспламеняемость, огнезащитную эффективность древесины на уровне I группы (по ГОСТ 16363 (НПБ-251)), биологическую устойчивость к поражающему действию паразитических грибов и насекомых, атмосферостойкость, негигроскопичность, высокие прочностные характеристики. Обработанная по нашему способу и технологии древесина мягких и малоценных пород (ольха, тополь и др.) превращается в долговечный высококачественный строительный и конструкционный материал, пригодный для изготовления негорючих дверей, рам, лестниц, арочных перекрытий, паркетной плитки и т. д.

Пример 1. В автоклав помещают расчетное количество лесоматериалов с относительной влажностью 18-25%, аппарат герметизируют и вакуумируют до остаточного давления в 0,08-0,05 МПа. Одновременно с этим проводят вакуумирование и нагревание пропиточного раствора до полной его дегазации в аппарате, сообщающемся с пропиточным автоклавом с вакуумируемой древесиной. Процесс считают законченным, когда достигнутый вакуум сохраняется неизменным в течение 20-30 минут.

После этого горячий пропиточный раствор переводят, сохраняя вакуум в системе, в автоклав с древесиной в таком количестве, чтобы пропиточный материал все время находился под слоем пропиточной жидкости. Поддерживая температуру раствора в пределах 60-70°С и вакуум в течение 3-5 часов, прогревают пиломатериал, после чего вакуум в пропиточном автоклаве сбрасывают, повышают давление до 1,6-2,0 атм и проводят процесс пропитки до прекращения поглощения древесиной пропиточного раствора, на что затрачивается от 3 до 6 часов.

По окончании указанной стадии пропитки давление в автоклаве приводят к атмосферному, избыток пропиточного раствора откачивают в резервную емкость, древесину извлекают и выдерживают для выравнивания концентрации пропиточного раствора во всей массе древесины при комнатной температуре в течение суток. Затем проводят камерную сушку пропитанной древесины.

В результате камерной сушки древесины, пропитанной до 23-% влажности, затем обработки ее фиксирующим раствором методом «горячехолодных» ванн и окончательной сушки до 8% влажности получили «минерализованную» древесину березы с плотностью 0,78 г/см3 (780 кг/м3).

В приведенном примере зафиксированы следующие параметры:
1. Относительная влажность древесины24,0%;
2 Температура пропиточного раствора перед заливкой:
начальная16°С
конечная70°С
3. Время вакуумирования (дегазации)2 ч 20 мин
4. Начальный вакуум (над холодным раствором)0,06 МПа
5. Вакуум над нагретым раствором0,012 МПа
6. Вакуум над провакуумированной древесиной0,073 МПа
7. Время вакуумирования древесины1 ч 30 мин
8. Время прогрева древесины под залитым горячим пропиточным раствором5 ч
9. Время пропитки древесины после сброса вакуума и повышения давления до 2 атм
10 ч

Сохраняя внешний вид, текстуру, более ярко выраженный рисунок годовых колец, модифицированная древесина березы практически не горюча, обладает высокой твердостью, но поддается любым видам деревообработки, хорошо шлифуется и полируется, совместима с клеями и лакокрасочными материалами, не гигроскопична, устойчива к действию ультрафиолета, атмосферной влаги, биоразрушению.

Пример 2. В вакуумный аппарат загружают 1 м3 (645 кг) березового бруса размером 60×80×3400 мм и изначальной влажностью древесины 27%. Штабель лесоматериала фиксируют зажимными приспособлениями, аппарат герметизируют и заливают ˜2 м3 пропиточного раствора, приготовленного по рецептуре №1-«П».

Рецептура «П-1».
1. Аммофос15,0-18% (мас. )
2. Фосфат мочевины5,3-8,5
3. Пеногасители0,3-0,5
4. Водаостальное

Пропиточный раствор готовят путем последовательного растворения в воде вышеперечисленных компонентов веществ и добавлением к нему недостающего количества воды для достижения концентрации пропиточного раствора в пределах 23-26% (мас.), плотность растворов ˜1,14-1,17 г/см3.

После заливки пропиточного раствора в автоклав с древесиной включают нагревательное устройство и доводят температуру раствора до 75-80°С. Древесину прогревают в горячем пропиточном растворе в течение 3-5 часов, в результате чего структурно-анатомические элементы дерева размягчаются, включается вакуумный насос и начинается процесс синхронной дегазации древесины и пропиточного раствора. Постепенно увеличивая вакуум, корректируют интенсивность кипения пропиточного раствора и, охлаждая его, доводят давление в пропиточной камере до уровня 0,05-0,08 МПа. Процесс вакуумирования длится 3-4 часа. О завершении дегазации судят по прекращению падения вакуума в системе после перекрытия вакуумных кранов и отключения вакуумного насоса. С этого момента начинают вести процесс пропитки древесины, для чего вакуум сбрасывают, поднимают давление в аппарате до 1,2-1,3 МПа и ведут пропитку древесины до прекращения снижения уровня пропиточного раствора (контроль — по водомерному устройству). Процесс завершается за 4-5 часов. После завершения процесса пропитки древесины до прекращения снижения уровня пропиточного раствора избыток откачивают в резервную емкость, дают стечь остатку пропиточного раствора, выделившемуся из обработанной древесины, аппарат разгружают, лесоматериал переносят в конвективную сушильную камеру. В результате вышеописанных операций по разности начального и конечного объемов пропиточного раствора находят количество раствора, поглощенного древесиной.

Результат по вышеописанному примеру:
Изначальная масса древесины:645 кг
Масса древесины после пропитки1370 кг
Масса впитавшегося раствора725 кг
Концентрация раствора с % масс.23%
Масса сухих компонентов антипиренов и антисептиков, введенных в древесину
166,7 кг/м3.

При выполнении всех вышеописанных операций с тем же лесоматериалом, пропиточным раствором, температурными режимами и всеми другими условиями, за исключением стадии предварительного прогрева древесины горячим пропиточным раствором, удается ввести в лесоматериал 43-47 кг/м3 «сухих» компонентов антипиренов-антисептиков (норматив 90-120 кг/м3), что совершенно недостаточно для придания древесине негорючести, огне- и биозащиты, прочностных характеристик.

Пример 3. Готовят пропиточный раствор следующего состава:

Рецептура «П-2».
1. Фосфат аммония (однозамещенный)130 кг
2. Оксиэтилидендифосфоновая кислота30 кг
3. Тринатрийфосфат40 кг
4. Карбамид (мочевина)40 кг
5. Тетрафторборат аммония2 кг
6. Пеногасители («пента-91»)0,1 кг
7. Вода758 л.

Последующие операции аналогичны описанным в примере №2, с той лишь разницей, что процесс вакуумирования и нагревания пропиточного раствора и вакуумирования древесины ведут в различных аппаратах. В первом аппарате производят нагревание и вакуумную дегазацию пропиточного раствора, повышая вакуум до остаточного давления в автоклаве в пределах 0,05-0,08 МПа.

Во второй автоклав загружают 220 кг (˜0,3 м3) березовых досок с относительной влажность 31% и типоразмерами сортамента 40×280×3300 мм, фиксируют в заданном положении и вакуумируют до остаточного давления 0,048 МПа, после чего, не разгерметезируя оба автоклава, перекачивают горячий дегазированный пропиточный раствор из первого автоклава во второй, с древесиной. Температуру пропиточного раствора поддерживают на уровне 60-65°С в течение 3 часов и после прогрева древесины, сохраняя заданный вакуум, выдерживают еще 1 час. Затем вакуум сбрасывают, создают в автоклаве избыточное давление (˜1,3 МПа) и проводят пропитку древесины до задаваемого уровня поглощения пропиточного раствора, выполняя все технологические операции, описанные в примере №2.

Зафиксированы следующие параметры:
1. Исходный объем и масса древесины0,3 м3 (220 кг)
2. Изначальная влажность древесины31%
3. Геометрические параметры материала40×280×3300 мм
4. Изначальный объем введенного в автоклав раствора600 л
5. Масса и плотность раствораm=688 кг, р=1,147
6. Температура дегазированного раствора68°С
7. Время дегазации (вакуумирования)1 ч 20 мин
8. Вакуум в аппарате с древесиной после0,12 МПа
заливки пропиточного раствора
9. Вакуум перед началом пропитки0,073 МПа
10. Время прогрева древесины Σ4 часа
11. Время процесса пропитки древесины5,5 часа
12. Избыточное давление в момент пропитки0,3 МПа
13. Количество впитавшегося в древесину раствора167,4 кг
14. Количество введенных в древесины веществ40,5 кг (135 кг/м)
15. Плотность высушенной после пропитки древесины0,74 (740 кг/м).

Все последующие операции по сушке пропитанной древесины, обработке фиксирующим раствором, окончательной сушке аналогичны ранее описанному в примере №2.

Состав «Ф-2».
1. Кальций хлористый10,5-13,0% (мас.)
2. Магний хлористый3,5-5,4
3. Аммоний хлористый3,0-6,2
4. Водаостальное (до Σ100%)

Получена древесина с плотностью 762 кг/м3 и характеристиками по таким параметрам, как огнестойкость, горючесть, бактерицидность, твердость (по Шору), атмосферостойкость, гигроскопичность аналогичными древесине, обработанной по примеру 2. Древесина сохранила свой внешний вид и естественный оттенок свежеспиленного дерева, обусловленный присутствием в ней большого количества микрокристаллического фосфата кальция.

1. Способ глубокой пропитки древесины, характеризующийся тем, что осуществляют предварительное вакуумирование при давлении 0,05-0,08 МПа и нагрев пропиточного раствора и древесины в одном вакуумном аппарате, погружая древесину в пропиточный раствор, или в отдельных вакуумных аппаратах, переводя затем пропиточный раствор в вакуумный аппарат с древесиной с сохранением вакуума, выдерживают древесину, погруженную в пропиточный раствор, в вакууме, после чего увеличивают давление в вакуумном аппарате до атмосферного или создают избыточное давление, удаляют пропиточный раствор, после выдерживания древесины осуществляют сушку древесины, осуществляют фиксацию компонентов пропиточного раствора в древесине фиксирующим составом, образующим при взаимодействии с пропиточным раствором термически стабильные и нерастворимые в воде вещества.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку фиксирующим составом производят методом «горячехолодных ванн».

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку древесины осуществляют до остаточной влажности 20-25%.

404 Not Found

  Услуги
 Сушка доски
 Пропитка дерева
 Термообработка тары
  Беседки
 Беседка ПИКНИК
 Беседка-качели ВОЛНА
 Беседки Аврора
 Аврора ПЛЮС
 Беседки Павлинка
 Престиж (шестиугольная)
 Престиж 1/2
 Престиж 1/2 М
 ЭЛИТ (восьмиугольная)
 Беседка УДАЧА (рубленая)
 Беседка УСПЕХ (лёгкая)
 Беседки Комфорт (эконом)
 Минибеседка «УЕДИНЕНИЕ»
 Беседка Венера
  Садовая мебель
 Столы
 Скамьи
 Стол-скамья
 Табуреты
 Стойка для гамака
 Кресла садовые
 Кресло-качалка ‘Колесо’
 Шезлонг деревянный
  Перголы и арки
 Перголы
 Пирамиды
 Арки
  Цветочницы
 Цветочницы с дном
 Цветочницы без дна
 Цветочницы ‘Кобея’
  Дорожки для дачи
 Брусчатка в один диаметр
 Брусчатка в два диаметра
  Садовые качели
  Декоративные изделия
 Тачка
 Пушка
 Колодец
 Мостик
 Мельница
 Телега
 Колесо телеги
  Детские площадки
 Игровые комплексы
 Детские качели
 Детские домики
  Песочницы
 Песочницы №1 и №2
 Песочницы Звездочка
 Песочницы Чебурашка
  Заборы и ограждения
 Рулонные ограждения
 Фигурные декоративные ограждения
 Решетки декоративные
 Мини-забор декоративный
 Забор Егерцаун
 Прямой забор (ригельный)
 Ограждения из оцилиндровки
 Панели
 Бордюры
 Прямой забор строганный
  Калитки
 Калитки из ригеля
 Калитки строганные
  Хозяйственные постройки
 Бани
 Навес деревянный
 Теплица (каркас для плёнки)
 Домики садовые для инвентаря
  Будки для собак
 Будка рубленая
 Будка дощатая
 Будка щитовая
  Туалет деревянный
 Туалет бревенчатый
 Туалет дощатый
  Колодцы
 Колодец Родник-4
 Колодец Родник-6
 Колодец Шадуф
  Оцилиндрованная древесина
 Палисады
 Колья
 Ригель
  Упаковка деревянная
 Ящики для овощей
 Ящики для компоста
  Пиломатериалы
 Строганная доска
 Террасная доска
 Сайдинг
 Блок-хаус
 Вагонка
  Придорожный сервис
 Стойка для велосипедов
 Маркировочные колья

Пропитка дерева промышленным способом в автоклаве

Понятие промышленной пропитки древесины

Дерево очень красивый материал. Но есть факторы, которые значительно снижают срок его службы. Поэтому оно требует к себе постоянного внимания для проведения защитных процедур. С самых давних времен пропитка дерева различными маслами являлась лучшим способом продления срока службы древесины. Но теперь есть и другой метод.

Традиционный процесс пропитки дерева вручную отнимает много времени. В условиях улицы он дает кратковременную защиту. Потому что консервант проникает только в верхний слой древесины. Со временем этот слой легко разрушается. Особенно под воздействием ультрафиолета и атмосферных осадков. Для того чтобы увеличить срок службы древесины и уменьшить интервалы повторной обработки был разработан метод промышленной пропитки древесины под давлением. Он же метод «вакуум-давление-вакуум» или ВДВ (В-Д-В), он же метод импрегнации, он же глубокая пропитка.

Промышленная пропитка дерева производится в автоклаве. Технология заключается в том, что сначала делают вакуум. Он открывает поры дерева, то есть готовит его к пропитке. А потом гидравлическим давлением до 12 атмосфер в дерево вносят соль металла. Далее еще раз делают вакуум. Он убирает излишки консерванта с поверхности древесины. В результате промышленной пропитки защитный состав глубоко фиксируется в древесине и его уже невозможно удалить. Рубашка из микрочастиц металла, которые есть в консерванте, придает дереву дополнительную прочность. А вот антибактериальные добавки (биоциды) защищают древесину от внешнего и внутреннего воздействия. Древесина, прошедшая глубокую пропитку не разрушается, даже находясь в земле, в течение многих лет.
ООО «ЛесХимПром»  производит пропитку дерева методом «вакуум-давление-вакуум». Мы работаем на автоклаве чешской фирмы VYVOS. Наша химия от фирмы Arch Timber Protection (Великобритания) — Tanalith E и Tanaton.

Преимущества промышленной пропитки дерева препаратом Tanalith Е

  • Глубокая пропитка дерева позволяет использовать древесину при оборудовании открытых детских и спортивных площадок. А также использовать ее как материал для декинга, изгородей, заборов, изготавливать садовую мебель, обшивать здания и т.п. При этом можно устанавливать длительные сроки эксплуатации
  • Невымываемый консервант проникший глубоко в структуру дерева защищает его от насекомых, грибков и плесени. А также и от воздействия других микроорганизмов в несколько раз надежнее, чем поверхностная защита
  • Отсутствует необходимость обновления защиты повторной периодической пропиткой изделия антисептиками — экономит денежные средства
  • Изделия из древесины, пропитанной с красящим пигментом,  не нужно красить или пропитывать другим антисептиком сразу после сборки. Это экономит время
  • Способность впитывать влагу у древесины, пропитанной  в автоклаве  значительно снижается.
  • Таналит Е не содержит хром и мышьяк, экологичен и абсолютно безвреден для людей и животных.
  • Древесина, обработанная с тонирующей добавкой Танатон имеет привлекательный внешний вид.
  • Технология пропитки дерева Таналитом прошла сертификацию и одобрена к применению более чем в 35 странах мира.
  • Импрегнированная древесина может использоваться в качестве строительного и конструкционного материала. Например в отличие от термодревесины, теряющей свою прочность после обработки.
  • Пропитанная методом ВДВ древесина не деформируется. Например как ДПК. А также она не колется после обработки, как термодревесина или лиственница.
  • Пропитка дерева методом В-Д-В по Hazard Class 4 позволяет использовать ее в прямом контакте с землей или водой
  • Производителем антисептика, компанией Arch Timber Protection, гарантируется длительный срок службы импрегнированной Таналитом древесины. Он зависит от конечных условий эксплуатации   и достигает   60 и более лет.

Технология пропитки дерева в автоклаве


Технология промышленной пропитки древесины на нашем предприятии следующая:

  • На склад ООО «ЛесХимПром» поступают, уложенные на прокладках, высушенные и простроганные пиломатериалы;
  • Пиломатериалы обвязываются ремнями и загружаются в автоклав;
  • Автоклав закрывается. Специальным насосом из автоклава откачивается воздух. Создается первоначальный вакуум и поры древесины открываются. Из них наружу выходит избыточная влага и воздух;
  • Первичный вакуум выдерживается в течение 15 мин;
  • Далее автоклав наполняется раствором в составе антисептика Таналит Е и тонирующей добавки Танатон. Танатон придает древесине благородный коричневый цвет;
  • Создается избыточное гидравлическое давление. Под его воздействием консервант глубоко проникает в поры дерева и фиксируется внутри;
  • Избыточное давление выдерживается некоторое время в зависимости от качества и породы поступивших пиломатериалов;
  • Раствор сливается из автоклава. Создается конечный вакуум. Он удаляет с поверхности дерева излишки влаги и способствует скорейшему высушиванию пропитанных пиломатериалов;
  • После сброса вакуума в автоклаве восстанавливается атмосферное давление. Благодаря пониженному давлению внутри древесины после вакуума, остатки раствора втягиваются обратно внутрь дерева;
  • После процесса «вакуум-давление-вакуум» обработанные пиломатериалы помещаются под навес. Это нужно для защиты от ультрафиолета и атмосферных осадков на время сушки;
  • В течение двух-трех дней внутри древесины завершаются все внутренние процессы. Консервант прочно фиксируется внутри, а цвет набирает стойкость;
  • В зависимости от погодных условий и вида конечного продукта пропитанные пиломатериалы проходят естественную сушку в течение 7-30 дней. После этого они готовы к реализации.

Изделия, готовые к реализации, пропитанные и высушенные

Глубокая пропитка дерева — лучший способ защиты древесины, продления срока ее службы и сохранения лесов от вырубки.

Огнезащита древесины. Проблемы и перспективы

В рубрику «Пожарная безопасность» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Огнезащита древесины. Проблемы и перспективы

А.Б. Сивенков, Академия ГПС МЧС России
Н.Н. Крашенинникова, В.С. Кулаков, ООО «Ловин-огнезащита»

Несмотря на появление большого количества используемых в строительстве синтетических веществ, древесина по-прежнему остается одним из самых распространенных стройматериалов. Различные сорта древесины находят самое широкое применение при постройке жилых, сельскохозяйственных, складских, промышленных, общественных и других зданий. Поэтому вопрос защиты ее от огня не теряет своей актуальности.

Способы пропитки древесины антипиренами

Одним из самых распространенных способов защиты древесины от огня является пропитка ее антипиренами. Сегодня существует несколько методов такой пропитки, но широкое распространение получили только три из них: поверхностная пропитка, пропитка в автоклаве и пропитка в горячехолодных ваннах. Способ поверхностной пропитки является самым простым и дешевым. Поэтому он получил довольно широкое распространение. К сожалению, надежную огнезащиту получить таким способом очень сложно. Прежде всего потому, что при поверхностной пропитке раствор антипирена проникает в древесину недостаточно глубоко. Обеспечить более эффективную огнезащиту древесины можно только с помощью методов глубокой пропитки в автоклаве или в горячехолодных ваннах. Причем при правильно подобранном составе антипиренов и режимах пропитки древесину можно перевести из группы сильногорючих в группу трудногорючих материалов. Остановимся на этих методах подробнее.

Методы глубокой пропитки древесины

Способы глубокой пропитки древесины известны давно. Так, метод горячехолодных ванн был запатентован еще в 1867 г. , а пропитка в цилиндрах под давлением (автоклавы) в 1898 г. В России массовое строительство заводов и установок для глубокой пропитки древесины пришлось на 30-40 гг. XX века [2].

В настоящее время у нас в стране эта отрасль промышленности испытывает ряд трудностей. Часть заводов и установок для глубокой пропитки древесины пришли в частичную негодность из-за износа оборудования или перепрофилирования, другие остались в новообразованных странах. С другой стороны, доступная отечественным производителям информация об эффективности различных антипиренов и оптимальных режимах пропитки очень ограничена. Сегодня, в условиях роста цен на основные энергоносители, предприятия начинают уделять больше внимания тем производственным процессам, которые не требуют значительных энергозатрат. Осуществляя глубокую пропитку древесины, технологи стремятся максимально уменьшить температуру, давление и время процесса обработки. К сожалению, эта экономия часто приводит к снижению огнезащитных свойств материала.

Поэтому одной из самых важных задач, стоящих перед научными коллективами, работающими над проблемой защиты древесины от огня, является подбор таких режимов глубокой пропитки при которых: а) гарантировались заданные огнезащитные свойства материала; б) максимально экономилась энергия, необходимая для реализации процесса.

Метод пропитки древесины под давлением в закрытых цилиндрах (автоклавах)

На сегодняшний день методы пропитки древесины под давлением в закрытых цилиндрах являются самыми эффективными способами пропитать дерево антипи-ренами. Этот способ позволяет добиться глубокого и равномерного проникновения антипирена в структуру дерева, что обеспечивает наиболее эффективную защиту древесины.

С целью выбора оптимального режима глубокой пропитки древесины огнебиоза-щитным составом КСД-А (марка 1) были исследованы зависимости скорости пропитки и количества сухих солей в древесине от давления в автоклаве, температуры раствора и времени выдержки древесины под давлением.

В результате исследований установлено, что повышение температуры состава до 60°С и увеличение давления свыше 8 атмосфер практически не улучшают условий пропитки. Наиболее экономичным является режим пропитки, проходящий при комнатной температуре и давлении 7-8 атмосфер без предварительного вакуумирования древесины. При повышении температуры раствора привес сухих солей антипирена в древесине увеличивается. Так, при температуре раствора 20°С, давлении в автоклаве 8 атмосфер и времени пропитки 1,5 часа привес солей антипирена составляет 50 кг/м3, а при увеличении температуры раствора до 60°С возможно незначительное увеличение привеса сухих солей до 57 кг/м3. После 4-6 часов пропитки в автоклаве наблюдается увеличение сухого привеса антипирена с 73 до 92 кг/м3.

Исследование состава, остающегося в автоклаве после окончания процесса пропитки древесины, показали, что его свойства (физические, химические, огнезащитные) не претерпевают каких-либо изменений. Состав КСД-А (марка 1) можно использовать для пропитки многократно, до полного израсходования. При необходимости в уже использованное вещество можно добавлять свежий состав.

Результаты исследования зависимости потери массы от содержания сухих солей антипиренов в обработанной древесине показали, что 1-я группа огнезащитной эффективности (потеря массы менее 9%) по ГОСТ 16363-98 [3] может быть получена уже при содержании сухих солей 20 кг/м3. При содержании сухих солей 40 кг/м3 обеспечивается получение устойчивой 1-й группы огнезащитной эффективности (потеря массы менее 7%). При дальнейшем увеличении содержания сухих солей потеря массы снижается не значительно. Так, при привесе сухих солей от 60 до 100 кг/м3 потеря массы изменяется от 5,5 до 4,0% соответственно.

Исследования горючести древесины по ГОСТ 12.1.044-89 [4] п. 4.3. показали, что древесина становится трудногорючим материалом, когда содержание сухих солей антипиренов превышает 40 кг/м3. Учитывая характер зависимости горючести от содержания сухих солей, обеспечение гарантированных результатов следует ожидать при привесе сухих солей от 50 кг/м3 и выше. Необходимое содержание сухих солей антипиренов (50 кг/м3) обеспечивается глубокой пропиткой древесины в автоклаве при давлении 8 атмосфер и температуре 20°С за 1,5-2 часа.

Кроме того, установленный привес сухих солей антипиренов позволяет перевести древесину из группы материалов Г4 (сильногорючие) в группу материалов Г1 (слабогорючие) при испытаниях по ГОСТ 30244-94 [5], что является серьезным аргументом в пользу применения методов глубокой пропитки древесины. Поверхностной пропиткой древесины антипире-нами данный результат практически недостижим. На рис. 1 и 2 представлены образцы древесины сосны с глубокой пропиткой составом КСД-А (марка 1) с привесом сухих солей 50 кг/м3 до и после испытаний по ГОСТ 30244-94.

Используя данный состав при глубокой пропитке древесины, можно получить группы материалов РП1 (нераспространяющие пламя по поверхности) по ГОСТ Р 51032-97 [6] и группы материалов В1 (трудновоспламеняемые) по ГОСТ 30402-96 [7]. На рис. 3 представлен образец древесины с глубокой пропиткой составом КСД-А (марка 1) после испытаний по ГОСТ Р 51032-97. На 30% поверхности образца наблюдается обугливание от действия радиационной панели, однако распространение пламени по поверхности древесины при испытаниях отсутствует. На рис. 4 для сравнительного анализа степени повреждения образцов древесины представлены (слева направо): исходный образец древесины до испытания, исходный образец древесины после испытания, образец древесины с глубокой пропиткой составом КСД-А (марка 1) с привесом сухих солей 50 кг/м3 после испытаний по ГОСТ 30244-94 и образец древесины с глубокой пропиткой после испытаний по ГОСТ Р 51032-97.

На рис. 5 и 6 представлены образцы древесины с глубокой пропиткой в автоклаве до и после испытаний по ГОСТ 30402-96. Данный образец не воспламенился в течение 15 минут при воздействии внешнего радиационного теплового потока 35 кВт/м2.

Метод пропитки древесины в горячехолодных ваннах

Метод пропитки в горячехолодных ваннах заключается в следующем. Сначала древесину помещают в ванну с горячим раствором антипирена и выдерживают на протяжении нескольких часов. Древесина нагревается, становится гигроскопичной и пропитывается раствором антипирена. Затем ее перекладывают в ванну с холодным антипиреном.

В настоящее время способ горячехолодных ванн получил широкое промышленное применение в качестве основного способа пропитки строительных деталей на ряде крупных деревообрабатывающих комбинатов. Данный способ оказался весьма рациональным при различных мощностях пропиточной установки (от 5 до 30 тыс. м3 древесины в год) и в тех случаях, когда требуется хорошо пропитать различные количества древесины на местах строительства, не перевозя ее для пропитки на деревопропиточные заводы. При пропитке древесины методом горячехолодных ванн защищаемый материал приобретает свойства трудногорючего при привесе сухих солей не менее 55 кг/м3. Однако устойчивый результат можно ожидать только при привесе сухих солей 70 кг/м3. В результате испытаний выяснилось, что 2-я группа огнезащитной эффективности достигается при содержании сухих солей не менее 12 кг/м3. Данный сухой привес обеспечивает древесине свойства трудновоспламеняемо-го материала. При увеличении содержания солей до 30 кг/м3 обеспечивается 1-я группа огнезащитной эффективности, однако материал по-прежнему остается в группе трудновоспламеняемых. При повышении привеса сухих солей антипирена более 40 кг/м3 результат практически не улучшается, и только после того, как содержание сухих солей достигает 55-60 кг/м3, древесину можно считать трудногорючим материалом. Причем уличение привеса сухих солей антипирена достигается только при повышении температуры раствора в горячей ванне. Например, при повышении температуры раствора с 50 до 80°С значение привеса сухих солей увеличивается с 12 до 60 кг/м3. Время пропитки на содержание в древесине антипирена существенно не влияет.

Выбор метода пропитки

Метод горячехолодных ванн, по сравнению с методом глубокой пропитки в автоклаве, представляется более трудоемким. Во-первых, потому, что общее время пропитки для достижения трудногорючести древесины методом горячехолодных ванн составляет 24 часа, а для того чтобы получить аналогичный результат методом автоклавной пропитки достаточно 1-1,5 часов. Во-вторых, при пропитке методом горячехолодных ванн необходимо на протяжении 8 часов поддерживать температуру раствора равной 80°С. Часто это бывает сопряжено с определенными трудностями. Пропитывать древесину в горячехолодных ваннах целесообразно только тогда, когда автоклавы не доступны или находятся очень далеко, и расходы, связанные с транспортировкой материала к месту пропитки, могут перекрыть издержки этого метода.

Заключение

Результаты проведенного исследования показали, что для того чтобы легкогорючая древесина стала трудногорючим материалом или материалом групп Г1, В1 и РП1, привес сухих солей антипиренов в ней должен составлять не менее 50 кг/м3. Легче всего этого можно добиться пропитывая древесину в автоклаве составом КСД-А (марка 1). Пропитка должна длиться от 1,5 до 2 часов и проходить при давлении в 8 атмосфер и температуре +200 °С. Предварительно вакуумировать древесину не надо.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Павлов А. Об экспорте продукции лесопромышленного комплекса России // Журнал для работников лесопромышленного комплекса «Форест-лайф», № 2, декабрь, 2001 г. — 2-4 с.
  2. Лекторский Д.Н. Защитная обработка древесины. — М. — Л.: Гослесбумиздат, 1961 г. — 216 с.
  3. ГОСТ 16363-98 Средства огнезащитные для древесины. Метод определения огнезащитных свойств.
  4. ГОСТ 12.1044-89 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
  5. ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытания на горючесть.
  6. ГОСТ Р 51032-97 Материалы строительные. Метод испытания на распространение пламени.
  7. ГОСТ 30402-96 Материалы строительные. Методы испытания на воспламеняемость.
  8. Опубликовано: Журнал «Противопожарные и аварийно-спасательные средства» #2, 2004
    Посещений: 8535

    В рубрику «Пожарная безопасность» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Пропитки под вакуумом | WTMVAGLIO

Этот тип пропиток ( APV модель ) используется для обработки древесины класса использования 4 (согласно UNI EN 335-1), то есть древесина, обработанная этими системами, может постоянно контактировать с почва и пресная вода.

ТЕХНОЛОГИЯ WTM VAGLIO: ВАКУУМ И ДАВЛЕНИЕ

Структура древесины похожа на структуру губки, с полостями и стенками.

Целью пропитки древесины является покрытие стенок этих полостей пропиточным средством для защиты их от гниения, вызванного грибками и насекомыми.

Консервант глубоко проникает в древесину благодаря действию давления и вакуума. Первоначально вакуум удаляет воздух из полостей, чтобы создать пространство для пропиточного раствора, который под сильным давлением вдавливается глубоко в древесину (процесс Бетелла или «полные ячейки»).

Избыток пропиточного раствора удаляется с поверхности древесины путем окончательной сушки.

Установки оснащены системой управления, которая автоматически контролирует все этапы очистки.

В конце каждого цикла также создается отчет, в котором записываются все важные данные, включая абсорбцию (литры консервирующей жидкости, абсорбированные древесиной), чтобы обеспечить отслеживаемость каждой загрузки и соответствие обработок нормативным требованиям.

Наши напорные системы спроектированы, изготовлены и испытаны в соответствии с Директивой по оборудованию, работающему под давлением (PED).

Мы предлагаем различных опций для удовлетворения различных потребностей наших клиентов:

  • автоматическое извлечение тележки
  • автоматическая дверь
  • резервуар для приготовления консервантов
  • автоматическая система дозирования
  • внутренняя окраска эпоксидными эмалями

Наша команда инженеров и техников всегда готова изучить решение для самых разнообразных запросов !

СТАНДАРТНЫЕ РАЗМЕРЫ ДЛЯ ПРОПИТКОВ APV

диаметр (мм) 1.000 1.500 1.800 2.000
свая (В x Ш) 600X700 950X950 1.200X1.200 1.300X1.300

Длина (полезная): от 6 м до 18 м

Специальные нестандартные размеры доступны по запросу.

ПРЕИМУЩЕСТВА ВАКУУМА И ДАВЛЕНИЯ

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ Срок службы обработанной древесины при контакте с внешней средой (вода, воздух, почва и т. Д.)) увеличивается до 25-50 лет (при правильной обработке и установке) по сравнению с 5-7 годами использования необработанной древесины благодаря повышенной механической стойкости и устойчивости к грибкам, плесени и насекомым. Уход за пропитанными изделиями из дерева очень низок;
ДЕШЕВАЯ АЛЬТЕРНАТИВА ДРАГОЦЕННЫМ ДЕРЕВАМ Мягкие породы дерева, такие как сосна, после пропитки являются дешевой, но безопасной альтернативой ценных пород дерева для наружного использования, таких как тик, кедр, ипе и т. Д .;
УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ После пропитки древесину можно окрашивать красками всех цветов;
РЕПЕЛЛЕНТНОСТЬ ВРЕДИТЕЛЕЙ Используемые пропиточные агенты также действуют как репелленты против насекомых и других вредителей, защищая здания;
ЗЕЛЕНЫЙ ВЫБОР Прочная древесина снижает потребность в древесине и, таким образом, сокращает вырубку лесов.

Разработка метода физической подготовки древесины антипиреновой пропиткой :: BioResources

Парк, Х. Дж., Вэнь, М. Ю., Кан, К. В., и Сун, Ю. X. (2017). «Разработка метода физической подготовки древесины антипиреновой пропиткой», БиоРес. 12 (2), 3778-3789.
Abstract

Для достижения более глубокой и однородной пропитки водорастворимыми антипиренами на основе фосфора (WPFR) в этой работе были разработаны несколько методов предварительной физической обработки, включая пропил, растачивание и их комбинацию для строительной квадратной древесины. столбы в деревянных постройках.Исследования проводились на трех древесных породах: суги ( Cryptomeria japonica ), лиственнице ( Larix olgensis ) и пихте Дугласовой ( Pseudotsuga menziesii Franco), которые обычно считаются тугоплавкими породами древесины. Было оценено влияние метода предварительной обработки на химическое поглощение, химическое проникновение и механические свойства. Эти методы сравнивались с методом надрезания, традиционным методом, используемым для защиты древесины. Результаты показали, что предварительная обработка эффективно увеличила поглощение и проникновение химических веществ, особенно в древесину лиственницы.Хотя традиционный метод надрезания также увеличивает поглощение химикатов, он снижает модуль разрыва (MOR) и прочность на сжатие. Для пропитки древесины WPFR рекомендуется расточный и комбинированный методы с диаметром растачивания менее 12 мм.


Скачать PDF
Полная статья

Разработка метода физической предварительной обработки для антипиреновой пропитки древесины

Hee-Jun Park, a , b Ming-Yu Wen, b, * Chun-Won Kang, a и Yao-Xing Sun b

Для достижения более глубокой и однородной пропитки водорастворимыми антипиренами на основе фосфора (WPFR) в этой работе было разработано несколько методов предварительной физической обработки, включая пропил, растачивание и их комбинацию для деревянных стоек из квадратных деревянных конструкций. .Исследования проводились на трех древесных породах: суги ( Cryptomeria japonica ), лиственнице ( Larix olgensis ) и пихте Дугласовой ( Pseudotsuga menziesii Franco), которые обычно считаются тугоплавкими породами древесины. Было оценено влияние метода предварительной обработки на химическое поглощение, химическое проникновение и механические свойства. Эти методы сравнивались с методом надрезания, традиционным методом, используемым для защиты древесины. Результаты показали, что предварительная обработка эффективно увеличила поглощение и проникновение химических веществ, особенно в древесину лиственницы.Хотя традиционный метод надрезания также увеличивает поглощение химикатов, он снижает модуль разрыва (MOR) и прочность на сжатие. Для пропитки древесины WPFR рекомендуется расточный и комбинированный методы с диаметром растачивания менее 12 мм.

Ключевые слова: огнезащитная пропитка; Метод физиотерапии; Механические свойства

Контактная информация: a: Департамент жилищного экологического проектирования и Научно-исследовательский институт экологии человека, Колледж экологии человека, Национальный университет Чонбук, Чонджу 561-756, Корея; b: Ключевая лаборатория материаловедения и инженерии древесины, Университет Бэйхуа, провинция Цзилинь, Цзилинь, Китай, 132013 г .; * Автор, ответственный за переписку: jlwenmingyu @ 163.com

ВВЕДЕНИЕ

Древесина, используемая для строительных целей, обрабатывается консервантами для древесины, антипиренами, стабилизаторами или водоотталкивающими добавками. Во всех случаях успех обработки древесины зависит от глубины и равномерности распределения. Одним из факторов, влияющих на пропитку, является возможность обработки древесных пород этими химическими веществами, что, в свою очередь, влияет на качество продукции (Rice 1996; Lande et al. 2010).

Пропитка древесины с низкой проницаемостью химическими растворами крайне затруднительна.Кроме того, низкая проницаемость многих пород древесины вызывает длительное время сушки, большие потери материала после сушки и дорогостоящие процессы сушки (Comstock 1970; Flynn 1995; Chuang and Wang 2002;). Суги ( Cryptomeria japonica (L. f.) D. Don), пихта Дугласа ( Pseudotsuga menziesii (Mirbel) Franco) и лиственница ( Larix olgensis Henry) относятся к категории чрезвычайно сложных для обработки пород хвойных пород. определяется как огнеупорная древесина. Аспирация ямы и включение веществ сердцевины древесины приводит к снижению проницаемости пихты Дугласа (Islam et al. 2007а, б; 2009, 2014). Некоторые исследователи предположили, что древесина лиственницы имеет плохую проницаемость, ее трудно сушить и имеет тенденцию к раскалыванию из-за большого количества смолы и камеди внутри (Bao et al. 1984, 1999; Bao and Lu 1992). Для древесины лиственницы характерны узкая заболонь и просторная сердцевина. Хотя площадь сердцевины древесины занимает большую часть бревна, участки окаймленных ямок в сердцевине древесины оказывают огромное влияние на миграцию влаги во время периодов сушки и пропитки (Kim and Park 1991; Chun and Ahmed 2006).Суги — вид с низкой проницаемостью. Он имеет высокий коэффициент аспирации ямок до 80% до тех пор, пока содержание влаги не снизится до точки насыщения волокна, а затем приведет к значительному снижению проницаемости (Кумар и Моррелл, 1989).

Одна из идей практического увеличения проницаемости этих пород — обработка образцов древесины перед пропиткой для увеличения доступной площади пропитки. Пропиливание и растачивание — это два метода, которые наиболее часто используются для ускорения высыхания и уменьшения количества проверок на консерванты древесины.Для сушки пиломатериалов за короткое время и с небольшим количеством дефектов или без них были разработаны различные методы сушки, химические модификации и предварительная физическая обработка (Lee et al. 2012; Lee and Shin 2012, 2014). Указанные авторы разработали новый концептуальный материал под названием «кожа-древесина», в котором в центре каждой деревянной детали просверливается большое отверстие. Для облегчения сушки и консервирования круглого леса Evans et al. (2000) и Yeo et al. (2007) предложил использовать метод центрирования, при котором просверливается отверстие от одного конца бруса до другого конца (Lim et al. 2013). Они сообщили, что метод центрирования может снизить потребление энергии без потери структурной целостности. Однако эти обработки применялись только при сушке древесины, чтобы предотвратить засыхание. Проволока — это одна из видов обработки перед сушкой, которая состоит из надрезов вдоль продольной оси и поперек обеих сторон квадратной стойки, и она имеет потенциал для значительного сокращения времени сушки и деформации (Ruddick and Ross 1979; Morrell and Newbill 1986; Rozas и Steinhagen 1996; Mallo et al. 2014). Эванс и др. . (2000) применили одинарную и двойную пропилку, растачивание по центру и надрез для зеленых, очищенных и надрезанных столбов корейской сосны, чтобы уменьшить количество проверок при обработке консервантами. Они сообщили, что методы пропиловки и центрирования были эффективны в сокращении количества проверок в стойках, обработанных консервантом. Канг и др. (2015) исследовали влияние продольной пропилки на сушильные свойства больших квадратных пиломатериалов из корейской красной сосны с предварительной обработкой при высокой температуре и низкой влажности (HTLH) с последующей сушкой на воздухе или сушкой в ​​высокочастотном / вакуумном (RF / V) режиме.

В этом исследовании мы предлагаем метод улучшения проницаемости некоторых огнеупорных пород древесины путем обработки перед пропиткой за счет увеличения площади контакта пропитки с использованием пропилов, растачивания и комбинации предварительных обработок. Затем было исследовано влияние этих предварительных обработок на проницаемость и проникновение, а также влияние на механические характеристики.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Подготовка образцов древесины

Для этого исследования были выбраны три тугоплавких породы дерева: суги, лиственница и пихта Дугласа.Плотность суги, лиственницы и пихты дугласовой составляла 0,34, 0,51 и 0,45 г / см 3 соответственно. Для каждого вида небольшие образцы размером 30 мм (радиальный) × 30 мм (тангенциальный) × 500 мм (продольный) были приобретены у Happy Home Wood Tech. Co., Ltd. (г. Мокпхо, Корея). Образцы древесины были высушены до содержания влаги приблизительно от 8% до 12% и отсортированы, чтобы исключить образцы с видимыми трещинами и сучками. Доля сердцевины образцов суги составила 90%, для пихты Дугласа она составляла 70%, а для лиственницы — 100%.Основными компонентами водорастворимого раствора антипирена были полимер фосфата аммония (APP), гуанил, фосфат мочевины (GUP), фосфоновая кислота и небольшое количество добавок с концентрацией антипирена 25%, удельный вес 1,13 (20 ± 2 ° C) и pH 7,6 (20 ± 2 ° C).

Разработка и обработка методов

Следующий метод предварительной обработки для улучшения проницаемости для пропитки был применен к образцам с квадратными штифтами перед пропиткой под вакуумом:

(1) Контроль : Без обработки или обработки

(2) Врезка : Обработка проводилась на деревообрабатывающей фабрике с обычным рисунком, используемым для консервирования изделий из дерева.Используемая частота стволов была приблизительно 6600 стволов / м 2 ; каждое отверстие имело длину 13 мм и глубину 3 мм. В направлении ширины расстояние между отверстиями составляло 8 мм. Четыре стороны каждого образца надрезали одновременно в надрезном станке.

(3) пропил : Образцы размером 30 × 30 × 500 мм (радиальные × тангенциальные × продольные) распиливали в центре каждой стороны на глубину 5 мм при ширине 3,5 мм по всей длине.

(4) Растачивание : Образцы размером 30 × 30 × 500 мм просверливали по центру с отверстиями диаметром 6, 8, 10 или 12 мм на глубине 1/4 длины с каждой поперечной стороны.

(5) Комбинация растачивания и пропила : Используя образцы для растачивания, пропил проводился по той же схеме, что и для образцов размером 30 × 30 × 500 мм.

Выборки были определены следующим образом:

C: Контроль; I: надрезание; K: пропил; B-6, -8, -10 и -12: метод растачивания диаметром 6, 8, 10 и 12 мм соответственно; BK-6, -8, -10 и -12: комбинированный метод растачивания и пропила диаметром 6, 8, 10 и 12 мм.

Оценка M механическая P roperties

Из образцов размером 30 × 30 × 500 мм было приготовлено 10 образцов для каждого метода, и всего 110 образцов для каждого вида были испытаны на модуль разрыва (MOR) на универсальной испытательной машине (AGS-10 KN, Shimazu Corporation. , Киото, Япония) в соответствии с методом испытаний KSF 2208 (2004).Образцы размером 30 × 30 × 60 мм были подготовлены для испытаний на прочность при сжатии и были испытаны в соответствии с KSF 2206 (2004).

Оценка проницаемости и проникновения

Из образцов размером 30 × 30 × 500 мм было приготовлено пять повторов для каждого метода и всего 55 образцов для каждой породы древесины. Растворимый в воде раствор антипирена на основе фосфора (WPFR), который был приготовлен в лаборатории, был смешан с синими чернилами перед пропиткой, чтобы облегчить наблюдение за проникновением и распределением.Образцы вакуумировали при -0,098 МПа в течение 5 мин и прикладывали давление 15 кгс / см 2 в течение 1 часа. До и после пропитки образцы взвешивали и рассчитывали поглощение. После пропитки образцы сушили на воздухе в течение двух недель, а затем сушили при 60 ° C до влажности 12%. Затем образцы были разрезаны на небольшие образцы со средней длиной интервала 5 см для наблюдения за проникновением и распределением.

Статистический анализ

Механические данные анализировали с помощью статистической программы IBM SPSS Statistics (SPSS 19.0, Нью-Йорк, США). Чтобы определить, существует ли значительная разница в механических свойствах между различными методами, данные MOR и прочность на сжатие были проанализированы с использованием однофакторного дисперсионного анализа. Чтобы сравнить и оценить разницу между методом бурения и комбинированным методом, было проведено независимое испытание t на уровне 95% с использованием данных MOR.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние образца метода на химическое удерживание

Химические поглощения образцов суги, пихты дугласовой и лиственницы размером 30 × 30 × 500 мм представлены на рис.1. Поглощение суги было самым высоким среди трех пород древесины, а среднее химическое поглощение каждого метода превышало 0,53 г / см 3 . Диапазон поглощения пихты Дугласовой составлял от 0,17 до 0,40 г / см 3 , а поглощение лиственницы было самым низким, в пределах от 0,16 до 0,30 г / см 3 .

Рис. 1. Влияние схемы метода на химическое поглощение суги, пихты Дугласовой и лиственницы

В суги все изученные методы увеличивали поглощение химикатов незначительно, на 4–22%, что может быть связано с внутренним лучшим проникновением и более высоким поглощением видов саги.Однако у пихты Дугласа было сложно определить тенденцию увеличения диаметра расточки. Это может быть связано с различиями в проницаемости заболони и сердцевины, что делает улучшение, полученное с помощью этого метода, менее заметным и даже компенсируется разницей между сердцевиной и заболонью. Комбинированный метод растачивания и пропила, включающий ВК-8, ВК-10 и ВК-12, увеличил потребление на 46% до 76%. В случае лиственницы, по сравнению с контролем, обработка методом бурения, включая Б-6, Б-8, Б-10 и Б-12, увеличила поглощение на 42% до 71%; комбинированный метод растачивания и пропила, включающий ВК-6, ВК-8, ВК-10 и ВК-12, увеличил поглощение химикатов на 49% до 83%, что немного выше, чем при методе растачивания.Эти данные показывают, что все методы эффективно улучшали водопроницаемость лиственницы; возможно, это связано с его плохой проницаемостью, благодаря которой даже небольшие улучшения становятся очень заметными.

В целом, что касается влияния различных моделей метода на поглощение химикатов, метод пропиловки увеличивал поглощение на 5,1%, 61% и 42% для суги, пихты Дугласа и лиственницы, соответственно. Метод ВК-12 увеличил потребление лиственницы больше всего на 83,6%, далее идет пихта Дугласа на 75% и суги на 22%.Таким образом, ВК-12 является рекомендуемым методом для всех древесных пород.

Влияние шаблона метода на проникновение

Морфология проникновения на поперечном сечении образца древесины показана на рис. 2. При поглощении химиката более 0,53 г / см 3 раствор проникал почти на 100% в каждое поперечное сечение суги, вырезанного из образцов на глубине 5 см. интервалов длины, и не было обнаружено различий между различными методами. Что касается пихты Дугласа, из-за заметного несоответствия между сердцевиной и заболонью определить и различить разницу в проникновении между различными методами было сложно.В случае лиственницы растачивание и комбинированный метод увеличили площадь проплавления, что явилось результатом увеличения площади контакта химического раствора и древесины из-за процессов предварительной обработки. По сравнению с контрольными образцами из лиственницы образцы L-BK-12 и L-B-12 продемонстрировали более глубокое проникновение в древесину с внешней поверхности и поверхности расточки и пропила. Проникновение достигало глубины 15 см от края образцов древесины. Напротив, проникновение в контрольные образцы происходило лишь незначительно с внешних поверхностей.

Рис. 2. Морфология проникновения поперечных срезов, срезанных с интервалом 5 см в суги, пихте Дугласовой и лиственнице

Влияние рисунка метода на механические свойства

ANOVA-анализ MOR

Результаты

ANOVA показали, что различия (P <0,05) между группами образцов были значительными. Для определения разницы между средними значениями MOR при заданном уровне α = 0,5 использовался критерий множественного диапазона Дункана.Результаты теста Дункана для суги, пихты Дугласовой и лиственницы показаны в таблицах 1–3, а значения MOR всех методов представлены на рис. 3.

Рис. 3. MOR суги, пихты Дугласовой и лиственницы

Таблица 1. Результаты теста Дункана для MOR Суги

Таблица 2 . Результаты теста Дункана для MOR пихты Дугласа

Таблица 3 . Результаты теста Дункана для MOR лиственницы

Для суги метод надрезания и метод B-10 значительно отличались от других методов. Значение MOR метода надрезания было самым низким, что указывает на отрицательное влияние на MOR. Это могло быть связано с высоким давлением сжатия резательного станка во время обработки, которое могло бы вызвать более серьезные повреждения поверхностей с четырех сторон. Тем не менее, MOR B-10 был выше, чем у контрольной группы, что позволяет предположить, что метод сверления не влияет на MOR суги.

В случае пихты Дугласа, как показано в Таблице 2, по сравнению с методом надрезания метод надрезания показал MOR, который был значительно снижен на 33,6% по сравнению с контрольными. Другой метод не показал каких-либо значительных отличий друг от друга, что указывает на то, что другой метод не оказал отрицательного влияния на силу MOR по сравнению с контролем.

В случае лиственницы метод надрезания и метод ВК-12 существенно отличался от других методов.По сравнению с контролями, метод надрезания и метод BK-12 показали снижение MOR, в то время как другой метод не оказал отрицательного влияния на значения MOR. Метод BK-12 показал самое низкое значение MOR, которое можно отнести к наибольшей степени обработки из-за комбинации процессов пропила и растачивания при наибольшем диаметре 12 мм.

Независимый t-тест растачивания и комбинированный метод

Для дальнейшего изучения разницы между растачиванием и комбинированным методом был проведен независимый t-тест.Результаты показаны в Таблице 4. Не было обнаружено значительных различий между растачиванием и комбинированным методом в образцах пихты Суги и Дугласа, что согласуется с приведенным выше утверждением. В случае лиственницы значительная разница была обнаружена только между методом Б-12 и ВК-12. Это также согласуется с результатами теста Дункана; Помимо надрезания, ВК-12 также значительно снизил значение MOR лиственницы на 26,4% по сравнению с контролем.

Таблица 4. MOR Независимые результаты t-теста между расточным и комбинированным методами

ANOVA анализ прочности на сжатие

На основании приведенного выше обсуждения для анализа прочности на сжатие были выбраны методы контроля, надрезания, надрезов, растачивания и комбинации с диаметром 12 мм, результаты показаны на рис. 4.

Рис. 4 Прочность на сжатие суги, пихты Дугласа и лиственницы

Для суги, метод контроля прочности на сжатие значительно отличался от другого метода.Комбинированный метод показал прочность на сжатие, которая снизилась примерно на 36,5%, а методы надрезания, растачивания и пропила продемонстрировали снижение на 31,3%, 23,4% и 14,3% соответственно. Для лиственницы комбинированный метод значительно отличался от контрольного и показал снижение прочности на сжатие на 13,3%. Для пихты Дугласа на основании анализа однофакторного дисперсионного анализа не наблюдалось значительных различий между группами (P> 0,05), что указывает на то, что метод предварительной обработки не повлиял на прочность на сжатие пихты Дугласа.Следовательно, анализ Дункана проводился только на суги и лиственнице, как показано в таблицах 5 и 6.

Таблица 5. Результаты испытаний Дункана на прочность на сжатие Sugi

Таблица 6. Результаты испытаний Дункана на прочность на сжатие лиственницы

ВЫВОДЫ

  1. Метод, разработанный в настоящем исследовании, увеличил химическое поглощение древесины суги и лиственницы по сравнению с контролем. В частности, метод B-K-12 значительно увеличил химическое поглощение всех трех пород древесины.Кроме того, предварительная физическая обработка наиболее эффективно увеличивала химическое поглощение лиственницы. Что касается определения глубины проникновения, методы растачивания и комбинированные методы улучшили площадь проникновения лиственницы и пихты Дугласа, особенно при увеличенном диаметре растачивания.
  2. На основании анализа ANOVA MOR метод надрезания, распространенный метод, используемый на фабриках, значительно снизил MOR суги и лиственницы. Согласно множественному тестированию Дункана, помимо метода надрезания суги и метода надрезания пихты Дугласа, не наблюдалось значительных различий между контрольными, растачивающими и комбинированными методами для трех древесных пород, что указывает на то, что метод не оказал отрицательного воздействия. значения MOR древесины.Однако методы растачивания и комбинированные методы с использованием отверстия диаметром 12 мм (самый большой размер отверстия) снизили прочность на сжатие.
  3. Таким образом, после всесторонней оценки химического поглощения, проникновения и механической прочности рекомендуется использовать методы растачивания и комбинированные методы с диаметром растачивания менее 12 мм.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Эта статья была поддержана исследовательскими фондами Чонбукского национального университета в 2015 году. Также выражается благодарность за поддержку «Ключевая лаборатория древесных материалов и инженерии проекта Открытого фонда провинции Цзилинь» и «Фонд докторских научных исследований Университета Бэйхуа. »Проект №101416034.

ССЫЛКИ

Бао Ф. и Лу Дж. (1992). «Исследование контролируемого принципа проницаемости древесины», Scientia Silvae Sinicae 7 (4), 336-341.

Бао Ф., Тан О. и Чанг X. (1984). «Проницаемость древесины и влияние леса на нее», Scientia Silvae Sinicae 20 (3), 277-290.

Бао Ф., Лу Дж. И Аврамидис С. (1999). «О проницаемости основных пород древесины в Китае», Holzforschung 53 (4), 350-354.

Чуанг, Х. Б., и Ван, С. Ю. (2002). «Влияние удерживающего распределения антипирена на характеристики древесины китайской пихты ( Cunninghamia lanceolata ), обработанной антипиреном», Holzforschung 56 (2), 209-214. DOI: 10.1515 / HF.2002.034

Чун, С. К., и Ахмед, С. А. (2006). «Феномен проницаемости и мениска у четырех корейских пород древесины хвойных пород», Исследования лесного хозяйства в Китае 8 (3), 56-60. DOI: 10.1007 / s11632-006-0026-3

Комсток, Г.Л. (1970). «Направленная проницаемость древесины хвойных пород», Wood Fiber Sci. 1 (4), 283-289.

Эванс, П. Д., Вингейт, Х. Р. и Барри, С. С. (2000). «Влияние различных пропилов и просверливания на проверку столбов корейской сосны, обработанных ACQ, подверженных погодным условиям», Forest Prod. J. 50 (2), 59-64.

Флинн, К. А. (1995). «Обзор проницаемости, потока жидкости и анатомии ели ( Picea spp.)», Wood Fiber Sci. 27 (3), 278-284.

Ислам, М. Н., Андо, К., Ямаути, Х., Кобаяши, Ю. и Хаттори, Н. (2007a). «Сравнительное исследование между полноклеточными и пассивными методами пропитки консервации древесины для пиломатериалов из пихты Дугласа с лазерной резкой», Wood Sci. Technol. 42 (4), 343-350.DOI: 10.1007 / s00226-007-0168-z

Ислам, М. Н., Андо, К., Ямаути, Х., Кобаяши, Ю. и Хаттори, Н. (2007b). «Пассивная пропитка жидкостью непроницаемых пиломатериалов, разрезанных лазером», J. Wood Sci. 53 (5), 436-441.DOI: 10.1007 / s10086-006-0878-0

Ислам, М. Н., Андо, К., Ямаути, Х., и Хаттори, Н. (2009). «Влияние пород и содержания влаги на проникновение жидкости в пиломатериалы с лазерной резкой методом пассивной пропитки», евро. J. Wood Prod. 67 (2), 129-133. DOI: 10.1007 / s00107-008-0292-y

Ислам, М. Н., Андо, К., Ямаути, Х., Камикава, Д., Харада, Т., Халил, Х. П. С. А. и Хаттори, Н. (2014). «Пропитка резаной лазером древесины пихты дугласовой и японского кедра путем погружения (пассивная пропитка) в растворы азола меди (CuAz-B) и антипирена (PPC)», Holzforschung 68 (3): 353-360.DOI: 10.1515 / hf-2013-0140.

Канг, К. В., Шин, И. Х., Кан, Х. Ю., Ли, Ю. Х., и Фудзимото, Н. (2015). «Влияние HTLH и предварительной обработки пропилом на характеристики сушки большой квадратной древесины красной сосны», Журнал сельскохозяйственного факультета Университета Кюсю, 60 (2), 451-456.

Ким Ю. и Парк С. (1991). «Анатомическое исследование проникновения жидкости и путей проникновения в древесину», J. Korean Wood Sci. Technol. 19 (3), 7-18.

KSF 2208 (2004 г.).«Метод испытания древесины на изгиб», Корейское агентство технологий и стандартов, Ымсонгун, Чхунчхонпукто, Корея.

KSF 2206 (2004 г.). «Метод испытания древесины на сжатие», Корейское агентство технологий и стандартов, Ымсонгун, Чхунчхон-Пукто, Корея.

Кумар, С., и Моррелл, Дж. Дж. (1989). «Проникновение и поглощение различных составов ХАК в 6 западных хвойных породах», Forest Products Journal 39 (10), 19-24.

Ланде, С., Хёйбо, О., и Ларнёй, Э.(2010). «Изменение обрабатываемости сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris ) химическим модифицирующим агентом фурфуриловым спиртом, растворенным в воде», Wood Sci. Technol. 44 (1), 105-118. DOI: 10.1007 / s00226-009-0272-3

Ли, Н. Х., и Шин, И. Х. (2012). «Характеристики полой круглой стойки с циркуляцией воздуха для сушки основных корейских хвойных пород. Часть 2: для полой круглой стойки корейской красной корейской сосны», J. Korean Wood Sci. Technol. 40 (2), 61-70.

Ли, Н.Х., Шин И. Х. (2014). «Характеристики сушки в печи с циркуляцией воздуха полого круглого столба для основных корейских пород хвойных пород — Часть 3: Влияние обработки водяным паром и обработкой покрытия сердцевины древесины», J. Korean Wood Sci. Technol. 42 (2), 101-111.

Ли, Н. Х., Чжао, Х. Ф., Шин, И. Х., и Ли, К. Дж. (2012). «Характеристики сушки полой круглой стойки с циркуляцией воздуха в печи для основных корейских хвойных пород. Часть 1: Для полой круглой стойки корейской красной корейской сосны», J.Korean Wood Sci. Technol. 40 (1), 44-52.

Лим, Дж., О, Дж. К., Йео, Х. и Ли, Дж. Дж. (2013). «Поведение круглых деревянных балок с центральным отверстием при испытании на изгиб в центральной точке», J. Wood Sci. 59 (5), 389-395.
DOI: 10.1007 / s10086-013-1346-2

Mallo, M. F. L., Espinoza. О. и Эриксон. Р. (2014). Обработка зеленым пропилом для улучшения сушки пиломатериалов хвойных пород: обзор », Drying Technology 32 (5), 606-613. DOI: 10.1080 / 07373937.2013.852107

Моррелл, Дж.Дж. И Ньюбилл М. (1986). «Пропила для предотвращения гниения опор из ели Дугласа — обновленная информация», Forest Products Journal 36 (5), 46-48.

Райс, В. Р. (1996). «Измерение продольной газопроницаемости из сосны восточной, ели красной», Wood Fiber Sci. 28 (3), 301-308.

Розас К. и Стейнхаген Х. П. (1996). «Влияние пропила с последующей пропаркой на ослабление напряжений роста в древесине эвкалипта», Holz Als Roh-Und Werkstoff 54 (5), 312-312.DOI: 10.1007 / s001070050192

Раддик, Дж. Н. Р. и Росс, Н. А. (1979). «Влияние пропила на проверку необработанных секций шеста из пихты Дугласа», Forest Products Journal 29 (9), 27-30.

Йео, Х., Эом, К. Д., Смит, В. Б., Шим, К. Б., Хан, Ю., Парк, Дж. Х., Ли, Д. С., Ли, Х. У., Мун, Дж. П. и Парк, Дж. С. (2007). «Влияние центрального растачивания и обработки пропила на сушку в печи бруса и круглого бруса из лиственницы», Forest Prod. J. 57 (11), 85-92.

Статья подана: 8 ноября 2016 г .; Рецензирование завершено: 29 декабря 2016 г .; Исправленная версия получена и принята; 29 марта 2017 г .; Опубликовано: 6 апреля 2017 г.

DOI: 10.15376 / biores.12.2.3778-3789

Механические свойства и прочность и надежность пропитанной древесины в условиях высоких температур

Материалы (Базель). 2020 Dec; 13 (23): 5521.

Krzysztof Przystupa

1 Кафедра автоматизации, Люблинский технологический университет, Nadbystrzycka 36, ​​20-618 Люблин, Польша

Waldemar Samociuk

3 atics, Кафедра машиностроения и автоматики Университет естественных наук в Люблине, 20-612 Люблин, Польша; [email protected]

Гжегож Бартник

4 Факультет транспорта и информатики, Университет экономики и инноваций в Люблине, Projektowa 4, 20-209 Люблин, Польша; [email protected]

1 Кафедра автоматизации, Люблинский технологический университет, Nadbystrzycka 36, ​​20-618 Люблин, Польша

4 Факультет транспорта и компьютерных наук, Университет экономики и инноваций в Люблине , Projektowa 4, 20-209 Люблин, Польша; [email protected]

Поступило 10.11.2020 г .; Принято 30 ноября 2020 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Abstract

В статье представлены результаты исследования влияния пропитки древесины на ее прочность на изгиб и модуль упругости при нормальных условиях и после термической обработки, а также исследована ее структурная надежность.В исследовании использовалась непропитанная древесина сосны, пропитанная под давлением раствором с наночастицами SiO 2 . Использование наночастиц, в частности, снижает воспламеняемость древесины. Некоторые из испытанных образцов обрабатывали при 250 ° C. Эта температура соответствует границе самовоспламенения древесины. Предполагалось, что эта повышенная температура достигается при заданной скорости нагрева в течение 10 мин, а затем образцы хранились в этих условиях в течение 10 и 20 мин.Испытания показывают, что прочность пропитанной древесины на изгиб немного улучшилась, пропитка не повлияла на модуль упругости материала во всех таких условиях, а остаточная прочность снизилась меньше для пропитанной древесины после воздействия повышенных температур. Анализ надежности доказывает положительное влияние пропитки раствором SiO 2 на долговечность древесины как после воздействия обычных, так и повышенных температур. Распределение интенсивности отказов указывает на более интенсивную деградацию непропитанной древесины.Распределение функции выживаемости свидетельствует о более вероятном неразрушении пропитанной древесины в условиях повышенных температур.

Ключевые слова: пропитка древесины, прочность на изгиб, прочность на прочность

1. Введение

Древесина издревле была одним из самых популярных строительных материалов и материалов для художественных произведений [1]. Дерево — это природный композитный материал, состоящий в основном из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина [2], и демонстрирует множество преимуществ в качестве строительного материала.Древесина демонстрирует полезные физические и технологические свойства, имеет относительно высокое удельное весовое соотношение и низкую плотность. Дерево — возобновляемый и экологичный материал, легко обрабатывается, доступен во многих размерах, формах и цветах [2,3]. Он имеет низкий объемный вес, плохую теплопроводность и электропроводность, а также хорошую звуковую проводимость [3]. Прежде всего, древесина показывает хорошие физико-механические свойства [4]. Однако следует подчеркнуть, что прочность древесины зависит от многих факторов, включая типы древесины, направление сил, действующих на волокна, влажность и удельный вес, анатомическую структуру и дефекты древесины [5].

Долговечность древесины зависит от нескольких факторов, таких как влажность, наличие грибков и насекомых и многих других. Чтобы избежать деградации древесины, ее следует ремонтировать, обслуживать или заменять до истечения ее срока службы [6]. Один из доступных методов — конструктивная защита древесины. Если он только окрашен или покрыт лаком, но не пропитан, его поверхность будет защищена только от фотохимической деградации, изменения размеров, биологических факторов и пожара не более 2 лет [7], поэтому химические вещества для улучшения физических, механических, биологических и огнезащитных свойств. свойства древесины в последнее время все более охотно исследуются [4,8].Древесина содержит целлюлозу, состоящую из углерода, поэтому она легко горит в огне или под воздействием теплового потока [4]. Термическое разложение высушенной целлюлозы происходит при температуре около 300 ° C, но разложение гемицеллюлозы начинается уже в диапазоне температур от 150 до 200 ° C. Лигнин, который делает структуру древесины когезионной, разлагается при температуре от 220 ° C до 250 ° C и обезвоживается при 200 ° C. Механизм горения начинается при температуре около 105 ° C именно тогда, когда из дерева испаряется свободная вода.При температуре выше 200 ° C происходит интенсивное выделение газа, поскольку начинаются экзотермические реакции, и древесина сильно обесцвечивается и становится темно-коричневой. Этот процесс ускоряется при превышении температуры ~ 250 ° C [9]. При горении дерева вредные вещества не выделяются, но образуется обугленный слой, который с течением времени становится все толще и толще. Обугленный слой — это своего рода барьер для фронта тепла, проникающего в структуру строительного элемента, поэтому древесина горит медленнее, пока этот обугленный слой не повредится или не потрескается [10,11].Образование такого обугленного слоя приводит к уменьшению эффективного поперечного сечения этой обугленной части [12]. Участок в деревянном сердечнике отвечает за остаточную несущую способность древесины. Однако огонь не может быть нейтральным по отношению к секции деревянного сердечника. Температура древесины на необугленном участке может достигать 120–250 ° C в зависимости от вида и мощности пожара и степени его развития [13]. Огнестойкие пропитки — самые распространенные пропитки для защиты древесины от высоких температур. Такие пропитки должны предотвращать потерю несущей способности за счет ускорения образования обугленного слоя, защищающего деревянную сердцевину и ограничивающего распространение пламени.Пропитки делятся на две группы в зависимости от способов их применения [14]. Первая группа — это проникающие в древесину пропитки, которые чаще всего содержат солевые агенты. Такие огнезащитные пропитки представляют собой концентрированные водные растворы, используемые для глубокого пропитывания деревянного элемента с помощью вакуумного или вакуумно-напорного метода. В эту группу входят агенты, состоящие из соединений фосфора, бора, магния, аммония, азота и мочевины. Последняя группа представляет собой пропитки поверхностного действия в виде красок, лаков, водных растворов и тонких пластин.Эти агенты образуют защитный слой на деревянной поверхности [15]. Несмотря на растущий интерес к химическим консервантам для древесины, их влияние на механические свойства практически не описано. Предыдущие исследования показывают, что солевые пропитки улучшают прочность на сжатие с 4,6 до 9,6% и снижают прочность на изгиб с 2,9% до 16% [16]. Исследования Бендтсена показывают, что аммиачный арсенат меди (АСА) и арсенат меди-хрома существенно не изменяют модуль упругости [17]. Как правило, влияние пропитки на механические свойства зависит от типа пропитки, пропитываемого материала, методов пропитки и времени.

Конструкционная надежность в условиях пожара зависит, например, от того, насколько долго не обугленный сердечник строительных элементов способен сохранять свою несущую способность и жесткость. Повышенная надежность может означать больше времени для эвакуации, спасения и тушения пожара, включая временную стабилизацию строительных элементов [18]. В строительной отрасли используется концепция структурной надежности. Структурная надежность определяется как способность конструкции функционировать без сбоев в течение ожидаемого срока службы; договорная вероятность выживания конструкции.Постулируемая надежность конструкции достигается за счет выполнения критериев проектирования и технических требований к данной конструкции, указанных в соответствующих нормативных документах [19]. Согласно этому определению строительный материал должен соответствовать заранее определенным критериям. Несовместимость с этими критериями означает, что такие материалы ненадежны. Понятие несовместимости является мульти-категориальным и применяется к категориям, охватывающим различные типы биологической, прочности, долговечности, функциональной, эстетической и другой несовместимости.Несовместимость как одна из категорий неспособности может возникать не только при использовании объекта, но и на всех других этапах его жизненного цикла [20]. Структурную надежность можно рассматривать с точки зрения воздействия отдельных элементов конструкции и их свойств, которые являются фундаментальными для пользователя [21,22,23,24]. Существует три уровня анализа: уровень точек — точнее, частицы конструкционного материала, уровень секций, то есть поперечное сечение структурного элемента, и уровень объектов или структурной системы (конструкции).[25,26]. Надежность материалов на механическую прочность обсуждалась в статьях [27,28]. М. Варшинский [29] определяет надежность объекта или элемента как его способность нести нагрузки в определенных условиях и в течение определенных периодов времени при сохранении необходимой прочности. Как правило, конструкции защищены стабилизирующими конструктивными элементами.

Принимая во внимание вышеизложенное, в данном исследовании оценивается влияние вакуумной огнезащитной пропитки на прочность и модуль упругости.Эти испытания относятся к общей цели работы — оценке прочности массивной древесины сосны после высокотемпературных условий.

2. Материал и метод исследования

Образцами для испытаний на прочность служила сосна обыкновенная (латинское: Pinus sylvestris). Это была однородная древесина без сучков и других дефектов. Все образцы были обработаны одним и тем же механическим способом в одинаковых условиях обработки. В исследовании использовалось 90 образцов. В каждой группе было протестировано по 15 образцов.Половину образцов пропитывали раствором воды 400 мг / л и наночастицами SiO 2 (Sigma-Aldrich, Дармштадт, Германия) (). Раствор переливали в глубокую емкость до полного покрытия образцов на 20 мин. Образцы были защищены от пламени методом пропитки под давлением. Пропитку проводили в вакуумной сушилке СПУ-200 в диапазоне рабочих температур от температуры окружающей среды до 200 ° С и допустимом вакууме 0,099 МПа. Образцы выдерживали в камере 15 мин при вакууме 0 ° С.6 атм. Такие подготовленные образцы затем сушили до температуры окружающей среды.

Таблица 1

Подробные физические и химические свойства SiO 2 огнезащитной пропитки.

точка плавления
Свойства пропитки Описание / значение
Вид Белый порошок
Запах Отсутствует
Размер частиц 10–20 нм Исходный
1600 ° C
Начальная точка кипения 2300 ° C
Объемная плотность 0.011 г / мл

Половина пропитанных и непропитанных образцов подвергалась высокотемпературной обработке. Температурный диапазон эксперимента и минимальный период выдержки образцов при повышенных температурах были определены в предварительных испытаниях. Этот период времени необходим для получения равномерной температуры в объеме образца. Температура внутри материала задавалась термопарой, помещаемой в отверстие, просверленное в образцах. Это был метод измерения температуры в геометрическом центре образца.Минимальное время нагрева образца определялось как время, по истечении которого термопара, помещенная внутри образца, позволяла измерить температуру, указанную в плане исследования. Температура окружающей среды 20 ° C была принята в качестве отправной точки для предварительных испытаний. Граничная температура была установлена ​​равной 250 ° C.

Базовым прибором стенда для нагрева служила камерная среднетемпературная печь ПК 1100/5 (). Образцы помещались внутри топочной камеры, а измерительные термопары устанавливались на внешних поверхностях двух отобранных образцов.Температура вокруг образцов внутри печи также измерялась во время испытаний на основе стандартной кривой температура – ​​время.

Схема испытательного стенда на обогрев.

Нагрев образцов происходил в две фазы. В течение первой 10-минутной фазы образцы нагревали до 250 ° C. После этого последовала вторая фаза. Половина образцов была отожжена при заданной температуре в течение 10 мин. Это время было минимальным для достижения температуры 250 ° C во всем объеме образца.Вторая половина образцов нагревалась во второй фазе при 250 ° C в течение 20 мин, что значительно дольше, чем при температурном равновесии во всем объеме первой группы образцов. Высокотемпературные обработки обеих групп образцов изображены на диаграмме температура – ​​время ().

Температура – ​​время, измеренная термопарами, установленными на поверхности образцов.

После нагрева в обоих случаях образцы вынимались из печи и охлаждались естественным образом вне камеры для достижения температуры окружающей среды в лаборатории прибл.20 ° С.

Испытание на прочность на изгиб проводилось на универсальной испытательной машине Zwick / Roell Z100 (Ульм, Германия) с головкой номинальным усилием 10 кН. Испытание на четырехточечный изгиб волокон было проведено для образцов размером 200 мм × 10 мм × 10 мм (). Размер образца подбирался таким образом, чтобы можно было пропитать весь объем образца. Были измерены размеры поперечного сечения образцов во всех опытных группах. Испытание проводилось при квазистатических нагрузках со скоростью 1 мм / мин и для модуля упругости, указанного в диапазоне от 10 до 40% от максимальной силы.

Испытание древесины на четырехточечный изгиб.

Время анализа надежности измерялось от момента первого разрушения балки до момента ее разрушения. Это время важно при проведении аварийно-спасательных, противопожарных и защитных мероприятий в послепожарный период [11]. Появление трещины проявлялось в скачкообразном падении силы на кривой растяжения и характерном акустическом эффекте. Анализ надежности был многоступенчатым с использованием сетки Вейбулла.Параметры двухпараметрического распределения Вейбулла оценивались методом максимального правдоподобия [30,31]. Параметры формы и масштаба распределения определялись по сеткам. Параметр масштаба — это период времени до тех пор, пока 63,2% образцов не будут разрушены, а параметр формы определяет сохранение вероятности разрушения во времени.

Оценка Каплана – Мейера (функция выживаемости) — это отношение количества наблюдаемых объектов, оставшихся в состоянии неразрушимости за время t, к исходному количеству объектов (выборок).Это совокупная доля случаев (CPS — кумулятивная вероятность выживания), которые не достигли граничного состояния с момента появления первых чистых трещин до рассматриваемого времени [32]. В уравнении (1) S (t) — это оценочная функция выживаемости, n — общее количество случаев, а Π — произведение всех случаев, меньшее или равное t ; δ (j) — константа, равная 1 [32].

Интенсивность отказов, то есть интенсивность повреждения [33], относится к уравнению Вейбулла.Функция h (t) для распределения Вейбулла вычисляется из уравнения (2) (с положительными параметрами b , c и θ) [34]:

ht = ftRt = ct − θc − 1bc

(2)

где:

  • t — обобщенное время,

  • b — параметр масштаба,

  • c — параметр формы,

  • θ — параметр положения, (0 для 2-параметрическое распределение Вейбулла, которое объясняется в обсуждении результатов исследования).

Значения совокупной интенсивности отказов были определены из уравнения (3):

где:

  • t — обобщенное время,

  • b — параметр масштаба,

  • c — параметр формы.

3. Результаты исследований и обсуждения

3.1. Результаты испытаний на прочность и упругость при растяжении

показывает результаты исследования модуля упругости (E — модуль Юнга) и значения изгибающих напряжений в момент разрушения (σ B ) непропитанные (сосна) и пропитанные (сосна i.) образцы древесины сосны. Различия в среднем значении для каждого из типов образцов указывают на более высокие значения модуля Юнга и более низкие значения коэффициента переменной для импрегнированных образцов. С другой стороны, испытания на изгиб непропитанных образцов показывают, что различия в испытанных значениях при разных температурах выше, чем для импрегнированных, и разброс результатов также больше. Как и ожидалось, полученные результаты указывают на снижение прочности на изгиб и значений модуля Юнга в образцах, нагретых до 250 ° C, по сравнению с образцами, испытанными при 20 ° C.Значения прочности также уменьшаются с увеличением времени высокотемпературной обработки, но эти расхождения незначительны. Во время испытаний влажность образцов и их плотность не измерялись. Между измерениями образцы хранились в лаборатории при постоянной температуре 20 ° C. A 0 [мм 2 ] — это поперечное сечение образцов, это зарегистрированная мера, определяющая геометрические свойства образцов до и после термообработки.Сокращенные обозначения в «s.dev» и «c.var» обозначают стандартное отклонение и коэффициент вариации соответственно.

Таблица 2

Статистика результатов испытаний прочности на четырехточечный изгиб.

7 0,82
Параметр Материал
(N = 15)
Темп. [° C] Exp. Время [мин] Среднее значение
[ГПа]
Откл.
[МПа]
C.var.
[%]
E [ГПа] Сосновая древесина 20 9.04 0,99 11,05
250 10 + 10 7,85 1,71 21,77
250 10 + 20 7,51 1,51 20,10 дерево, SiO 2 пропитка 20 8,93 0,806 9,03
250 10 + 10 7,67 1,48 19.29
250 10 + 20 7,68 1,49 19,46
σ B
[МПа]
Сосна 20 77,7 11,50
250 10 + 10 41,9 14,0 33,48
250 10 + 20 37,5 9,19 24,53
90 Сосна 2, Si пропитанный 20 81.4 5,25 6,45
250 10 + 10 47,8 14,0 29,30
250 10 + 20 43,5 12,1 27,9150

0
[мм 2 ]
Сосновая древесина 20 100,12 0,43
250 10 + 10 95,23 1.9 1,99
250 10 + 20 95,36 1,11 1,17
Древесина сосна, Si O 2 пропитанная 20 102,04 102,04
250 10 + 10 96,95 1,05 1,09
250 10 + 20 96,27 1,2 1,25

3.2. Результаты испытаний на надежность конструкции.

показывает значения параметров формы и масштаба, полученные с помощью сеток Вейбулла. Параметры двухпараметрического распределения Вейбулла оценивались методом максимального правдоподобия [30]. Метод максимального правдоподобия предполагает, что надежность теста L для n наблюдения x1 , x2 , , xn является функцией полной вероятности p (x1 , x2 , , xn) , где x1 , x2 , , xn — дискретные случайные величины. Если x1 , x2 , , xn являются непрерывными случайными величинами, надежность теста L для n наблюдений x1 , x2 , , xn — общая функция плотности вероятности f (x1 , x2 , , xn) [35].Параметры двухпараметрического распределения Вейбулла считывались с графиков. Параметр формы равен коэффициенту наклона согласованной прямой, а параметр масштаба можно рассчитать как exp (постоянный член / наклон).

Таблица 3

Параметры формы и масштаба в распределении Вейбулла.

Материал Темп. [° C] Exp. Время [мин] Форма Масштаб
Сосна 20 0.431 322,02
250 10 + 10 0,317 50,33
250 10 + 20 0,387 49,984
Сосновая древесина, импрегнированный SiO6 2 9060 20 0,495 382,66
250 10 + 10 0,335 169,80
250 10 + 20 0.332 119.05

Результаты для параметра формы указывают на небольшие различия между пропитанной и непропитанной древесиной для образцов, испытанных как при 20 ° C, так и при 250 ° C. Значения параметра масштаба демонстрируют четкую разницу между пропитанной и непропитанной древесиной в пользу пропитанной, так как результаты показывают, что сохранение прочностных параметров исследуемого материала гораздо более предсказуемо.

показывает распределение кривой выживаемости Каплана – Мейера.Ход корреляций показывает более благоприятные значения функции выживаемости пропитанной древесины для каждого типа испытаний (при 20 ° C и 250 ° C в течение двух периодов нагрева), особенно для более длительного периода времени до разрушения.

Распределение совокупной вероятности выживания как функция времени до разрушения.

показывает распределение частоты отказов. Курсы корреляций показывают, что с общей тенденцией к увеличению интенсивности отказов по мере увеличения периода времени до разрушения, слои лучше для пропитанной древесины, особенно при нагревании до 250 ° C, когда риск разрушения определенно выше для необработанной древесины. -пропитанная древесина.

Распределение риска (совокупная интенсивность вероятности разрушения) как функция времени до разрушения.

3.3. Обсуждение

Деревянные конструкции часто рассматриваются как временные сооружения для восстановления муниципальной инфраструктуры, поврежденной наводнениями и другими стихийными бедствиями [36]. Древесина также использовалась вместо других, более прочных и прочных строительных материалов, если не хватало средств. Древесина также более распространена из-за ее многочисленных преимуществ и экологических причин.Эти факторы способствуют постоянному улучшению свойств древесины, то есть ее долговечности, прочности и огнестойкости [37,38,39]. Таким образом, данное исследование предпринято из-за его практичности.

Исследование продемонстрировало небольшое влияние пропитки на улучшение прочности древесины на изгиб и влияние нагрева на прочность древесины. Было зафиксировано снижение силы. Следует отметить, что увеличение времени высокотемпературной обработки во второй фазе с 10 до 20 мин приводит к снижению стандартного отклонения прочности на изгиб.Это противоположно исследованию Soti et al. в котором изменение значения прочности увеличивается с увеличением времени воздействия повышенных температур [40]. Остаточная прочность пропитанной древесины после воздействия повышенной температуры была выше. Этот эффект поясняется в специальной литературе. Такое снижение прочности может быть следствием снижения влажности из-за термической деградации древесины. В пропитанной древесине это явление протекает медленнее, вызывая укорачивание водородных связей полимерной целлюлозы [41].Целлюлоза составляет самую большую долю объема древесины. Этот полимер отвечает за механическую прочность древесины [42,43]. Гемицеллюлоза, одно из производных целлюлозы, состоит из разветвленных аморфных полимеров и заполняет область между целлюлозой и лигнином в структуре древесины. Высушенная целлюлоза разлагается примерно при 300 ° C, тогда как гемицеллюлоза уже при 150–200 ° C [9,44]. Шаффер [45] утверждает, что прочность древесины также зависит от лигнина, изолирующего древесные волокна. Лигнин — аморфный полимер, отвечающий за сплоченность структуры древесины.

Статистический тест Краскела – Уоллиса был проведен в связи с небольшими различиями в средних значениях модуля упругости в группах непропитанных и пропитанных образцов. Этот ранговый статистический тест не предполагает нормального распределения. Иногда его рассматривают как непараметрическую альтернативу однофакторному дисперсионному анализу между группами [34]. Этот тест не показал статистически значимых различий модуля упругости по сравнению с группами с одинаковыми параметрами нагрева ( p > 0.05). Анализ показывает, что метод пропитки, примененный в наших собственных исследованиях, не влияет на эластичность древесины, и наблюдается влияние повышенных температур.

Уровень анализа надежности является критическим вопросом при анализе надежности конструкций. Такой анализ может быть проведен для детерминированной оценки статической прочности и вероятностной оценки надежности конструкции. Три уровня этого анализа включают: уровень точки, точнее небольшой объем конструкционного материала, уровень сечения, т.е.е., сечение структурного элемента и уровень объекта, то есть структурная система [46] в отношении периода времени от явного повреждения до разрушения. Анализ Вейбулла был использован для исследования надежности древесины, подвергшейся высокотемпературной обработке, соответствующей состоянию в секции активной зоны, подверженной тепловому воздействию, вызванному огнем. Параметры распределения Вейбулла позволяют гибко формировать кривую распределения и оценивать вероятность разрушения или неразрушения по относительно небольшому количеству образцов [47].Здесь использовалось двухпараметрическое распределение Вейбулла. Параметр местоположения в трехпараметрическом распределении Вейбулла можно определить как наивысшее неразрушающее напряжение. Это значение неизвестно, поэтому параметр местоположения часто принимается равным 0 и, следовательно, применяется двухпараметрическое распределение Вейбулла [48]. Такой же подход использовался при анализе надежности, обсуждаемом в этой статье. Показано положительное влияние пропитки SiO 2 на стойкость к разрушению.Пропитанные балки были более надежными и были получены более высокие параметры формы как при нормальной температуре, так и после высокотемпературной обработки. Особого внимания заслуживают значения распределения Вейбулла параметра накипи, полученные для пропитанной древесины после нагрева. Значения этого параметра в несколько раз выше, чем у непропитанной древесины. На такую ​​корреляцию также указывает распределение выживаемости и частоты отказов. Показана более высокая интенсивность разрушения непропитанной древесины.

Применяемая пропитка выполняет свои функции, сохраняя при этом более высокую деформационную способность и более длительное время сохранения несущей способности древесины по сравнению с разрушающим процессом. Положительные результаты испытаний пропитанных образцов можно объяснить, наблюдая за распределением частиц пропитки на поверхности деревянных балок. Пропитка, заполняющая поры древесины, и пропитка, которая также прилипает к стенкам ячеек древесины, способны обеспечивать изоляцию и герметизацию и, следовательно, могут замедлять термическую деградацию конструкций в глубине деревянного элемента и ограничивать выделение горючих газов ( а также ).

СЭМ-изображения непропитанной пористой структуры древесины при увеличении 500 ×.

СЭМ-изображения пропитанной пористой структуры древесины при увеличении 430 ×.

Обсуждаемый анализ ограничен выводом, сделанным только на основании специальных прочностных свойств образцов без их истории нагружения. Инженеры-строители обычно знают, что долговременная прочность древесины намного ниже краткосрочной. Еще одно ограничение — размер образцов, соответствующих условиям лабораторных испытаний.Деревянный элемент теряет прочность из-за большего количества дефектов при увеличении его размеров [49]. В исследовании [50] показано, что прочность материалов увеличивается по мере увеличения характерных размеров микроструктур до размеров конструктивных элементов из этого материала, что зависит от размера и расстояния нагроможденных локальных зон напряжений.

Несмотря на эти ограничения, результаты и анализ позволили нам достичь наших исследовательских целей.

4. Выводы

Из исследований и анализов сделаны следующие выводы:

  1. Результаты этого типа исследований определяют влияние пропитки и метода пропитки на характеристики древесины.Прочность и надежность древесины, пропитанной агентом в виде наночастиц, выше, вероятно, из-за пропитки от верхнего слоя древесины к сердцевине, а также ее герметизации. Разложение диоксида кремния длится долго, но это неорганическое соединение, которое обычно встречается на Земле в качестве минерала, составляющего горной породы и оказывает незначительное воздействие на окружающую среду.

  2. Термические свойства кремнезема не являются незначительными в противопожарной защите, например, его высокая температура плавления, низкая теплопроводность.

  3. Применяемая пропитка повышает прочность и надежность массивной древесины, испытанной в наших исследованиях.

Вклад авторов

Все авторы внесли свой вклад в концепцию и дизайн исследования; методология, К.П., Д.П., Г.Б. и M.S .; формальный анализ и исследование, D.P., K.P., W.S. и M.S .; написание оригинальной предварительной подготовки, D.P., A.W. и Р.К.-Б .; написание рецензии и редактирование, Г. и Р.К.-Б .; финансирование приобретения K.P. и М.С. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Эта работа финансировалась в рамках проекта Люблинский технологический университет — Региональная инициатива передового опыта, финансируемого Министерством науки и высшего образования Польши (контракт № 030 / RID / 2018/19).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Спонсоры не принимали участия в создании статьи.

Сноски

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​филиалов организаций.

Ссылки

1. Lionetto F., Frigione M. Механические и естественные свойства прочности древесины, обработанной новым органическим консервантом / закрепителем. Матер. Des. 2009. 30: 3303–3307. DOI: 10.1016 / j.matdes.2008.12.010. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Деви Р.Р., Маджи Т.К. Межфазный эффект усиления наночастиц TiO 2 и SiO 2 с модифицированной поверхностью в свойствах древесных нанокомпозитов полимерной глины. J. Taiwan Inst. Chem. Англ. 2013; 44: 505–514. DOI: 10.1016 / j.jtice.2012.11.018. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Кескин Х. Влияние пропитки на прочность на изгиб твердых и клееных древесных материалов. Матер. Des. 2009. 30: 796–803. DOI: 10.1016 / j.matdes.2008.05.043. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Томак Э.Д., Байсал Э., Пекер Х. Влияние некоторых консервантов для древесины на термическую деградацию сосны обыкновенной. Термохим. Acta. 2012; 547: 76–82. DOI: 10.1016 / j.tca.2012.08.007. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Зобель Х., Альхафаджи Т. Мосты Древняне: Konstrukcje Przełomu XX и XXI Wieku.Wydawnictwa Komunikacji i czności; Варшава, Польша: 2006. [Google Scholar] 6. Ричардсон Б.А. Консервация древесины. Строительная пресса; Ланкастер, Великобритания: 1978. [Google Scholar] 7. Атар М., Чолакоглу М.Х. Прочность поверхностной адгезии лаков в некоторых пропитанных древесинах. J. Appl. Sci. 2009; 9: 4066–4070. DOI: 10.3923 / jas.2009.4066.4070. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Симсек Х., Байсал Э., Пекер Х. Некоторые механические свойства и стойкость к гниению древесины, пропитанной экологически чистыми боратами.Констр. Строить. Матер. 2010; 24: 2279–2284. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2010.04.028. [CrossRef] [Google Scholar] 9. Ошуст М., Пеняк Д., Огродник П., Дек Л. Исследование немедленной потери прочности термомодифицированной еловой древесины в условиях пожара. Древно. 2011; 54: 97–108. [Google Scholar] 10. Гундуз Г., Айдемир Д., Каракас Г. Влияние термической обработки на механические свойства древесины дикой груши (Pyrus elaeagnifolia Pall.) И изменение физических свойств. Матер. Des. 2009. 30: 4391–4395.DOI: 10.1016 / j.matdes.2009.04.005. [CrossRef] [Google Scholar] 11. Беднарек З., Калишук-Витецка А. Анализ влияния огнезащитной пропитки на прочность древесины. J. Civ. Англ. Manag. 2007; 13: 79–85. DOI: 10.3846 / 13923730.2007.9636423. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Шимчак С. Элементы теории проектов. Wydawnictwo Naukowe PWN; Варшава, Польша: 1998. [Google Scholar] 13. Grabski F., Jaźwiński J. Funkcje o Losowych Argumentach w Zagadnieniach Niezawodności, Bezpieczeństwa i Logistyki.Wydawnictwa Komunikacji i czności; Варшава, Польша: 2009. [Google Scholar] 14. Коркут С., Акгюль М., Дюндар Т. Влияние термической обработки на некоторые технологические свойства древесины сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.). Биоресурсы. Technol. 2008; 99: 1861–1868. DOI: 10.1016 / j.biortech.2007.03.038. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 15. Нагродзка М., Малозенч Д. Пропитка древесины антипиренами. Безп. I Tech. Позар. 2011; 23: 69–75. [Google Scholar] 16. Wazny J. Исследования влияния консервантов древесины на прочность.Древесины Среды. 1973; 3: 181. [Google Scholar] 17. Бендцен Б.А. Механические свойства длиннолистной сосны, обработанной солевыми консервантами на водной основе. Том 434 Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Лаборатория лесных продуктов; Мэдисон, Висконсин, США: 1983. [Google Scholar] 18. Галай Ю., Држимала Т., Вольны П. Анализ влияния отдельных параметров гибридной системы пожаротушения на пожарную среду в закрытом помещении. Устойчивость. 2019; 11: 6867. DOI: 10.3390 / su11236867. [CrossRef] [Google Scholar] 19.Czechwski A. Wybrane terminy i Definicje związane z analizą i projektowaniem konstrukcji budowlanych, zwłaszcza metalowych. Inż. Бутон. 2016; 72: 563–568. [Google Scholar] 20. Бартник Г., Марчиняк А., Голацки К. Сеть конференций ITM. Том 21. EDP Sciences; Les Ulis, Франция: 2018. Применение CLP для строительства технических объектов с образцовой высотой ковша; п. 3. [Google Scholar] 21. Пытка Ю., Будзыньски П., Лищик Т., Йозвик Ю., Михаловска Ю., Тофил А., Ласковски Ю. Определение колесных сил и моментов на шасси самолета с помощью датчика динамометра.Датчики. 2020; 20: 227. DOI: 10,3390 / с20010227. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Пытка Ю., Будзыньски П., Йужвик Ю., Михаловска Ю., Тофил А., Лищик Т., Блавейчак Д. Применение GNSS / INS и оптического датчика для определения характеристик взлета и посадки самолета на травянистом аэродроме. Датчики. 2019; 19: 5492. DOI: 10,3390 / s19245492. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 23. Пеньяк Д., Пшиступа К., Вальчак А., Невчас А.М., Кшизак А., Бартник Г., Лонквик П. Гидротермическая усталость композитных биоматериалов с полимерной матрицей. Материалы. 2019; 12: 3650. DOI: 10.3390 / ma12223650. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 24. Przystupa K. Wybór punktów krytycznych w systemie HACCP. Przem. Spoż. 2013; 67: 42–46. [Google Scholar] 25. Муржевский Я. Проектирование металлоконструкций дифференцированного уровня надежности. Arch. Civ. Англ. 2008. 54: 209–237. [Google Scholar] 26. Новак А.С., Коллинз К. Надежность конструкций. CRC Press; Бока-Ратон, Флорида, США: 2012.[Google Scholar] 27. Валчак А., Пеняк Д., Невчас А., Невчас А.М., Кордос П. Исследование надежности керамико-полимерных композитов на основе испытания на прочность на изгиб. Дж. Конбин. 2015; 35: 169–178. DOI: 10.1515 / jok-2015-0050. [CrossRef] [Google Scholar] 28. Сан С., Пржиступа К., Вей М., Ю. Х., Е З., Кочан О. Быстрая диагностика неисправностей подшипников качения с использованием алгоритма оптимизации Леви-Мотылька и Наивного Байеса. Эксплоат. Я Незаводн. 2020; 22: 730. DOI: 10.17531 / ein.2020.4.17. [CrossRef] [Google Scholar] 29.Warszyński M. Niezawodność w Obliczeniach Konstrukcyjnych. Państwowe Wydawnictwo Naukowe; Варшава, Польша: 1988. [Google Scholar] 30. Атар М. Влияние пропитки Imersol-AQUA на прочность на изгиб некоторых древесных материалов. Матер. Des. 2008. 29: 1707–1712. DOI: 10.1016 / j.matdes.2008.03.019. [CrossRef] [Google Scholar] 31. Монтгомери Д.С. Введение в статистический контроль качества. Джон Уайли и сыновья; Хобокен, Нью-Джерси, США: 2007. [Google Scholar] 32. Каплан Е.Л., Мейер П. Непараметрическая оценка по неполным наблюдениям.Варенье. Стат. Доц. 1958; 53: 457–481. DOI: 10.1080 / 01621459.1958.10501452. [CrossRef] [Google Scholar] 33. Чжан Т., Се М. Об усеченном сверху распределении Вейбулла и его последствиях для надежности. Надежный. Англ. Syst. Saf. 2011; 96: 194–200. DOI: 10.1016 / j.ress.2010.09.004. [CrossRef] [Google Scholar] 34. Хилл Т., Левицки П., Левицки П. Статистика: методы и приложения: всеобъемлющий справочник по науке, промышленности и интеллектуальному анализу данных. StatSoft, Inc .; Талса, Окей, США: 2006. [Google Scholar] 35.Юэнс У.Дж., Грант Г.Р. Статистические методы в биоинформатике: Введение. Springer Science & Business Media; Берлин / Гейдельберг, Германия: 2006. [Google Scholar] 36. Walczak A., Pieniak D., Oszust M., Blukacz M., Ogrodnik P. Badanie porównawcze efektu skali w próbie ściskania drewna modyfikowanego. Autobusy Tech. Эксплоат. Syst. Трансп. 2014; 15: 122–126. [Google Scholar] 37. Фанг Ч., Мариотти Н., Клотье А., Коубаа А., Бланше П. Уплотнение деревянного шпона путем сжатия в сочетании с теплом и паром.Евро. J. Wood Wood Prod. 2012; 70: 155–163. DOI: 10.1007 / s00107-011-0524-4. [CrossRef] [Google Scholar] 38. Картал С.Н., Хванг В.Дж., Ямамото А., Танака М., Мацумура К., Имамура Ю. Модификация древесины коммерческой кремниевой эмульсией: влияние на высвобождение и распад бора, а также устойчивость к термитам. Int. Биодетериор. Биодеград. 2007. 60: 189–196. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2007.03.002. [CrossRef] [Google Scholar] 39. Картал С.Н., Йошимура Т., Имамура Ю. Модификация древесины соединениями Si для ограничения выщелачивания бора из обработанной древесины и повышения устойчивости к термитам и гниению.Int. Биодетериор. Биодеград. 2009; 63: 187–190. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2008.08.006. [CrossRef] [Google Scholar] 40. Манрикес М.Дж., Мораес П.Д. Влияние температуры на прочность при сжатии параллельно зерну paricá Constr. Строить. Матер. 2010; 24: 99–104. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2009.08.003. [CrossRef] [Google Scholar] 41. Соти Р., Найт С., Магешвар С., Валлури С.Д., Синха А. Влияние воздействия повышенных температур на свойства сдвига панелей обшивки. Для. Prod. J. 2020; 70: 115–121.[Google Scholar] 42. Бхуян М.Т.Р., Хираи Н., Собуэ Н. Изменение кристалличности древесной целлюлозы при термообработке в высушенных и влажных условиях. J. Wood Sci. 2000. 46: 431–436. DOI: 10.1007 / BF00765800. [CrossRef] [Google Scholar] 43. Сивонен Х., Мауну С.Л., Сундхольм Ф., Ямся С., Виитаниеми П. Исследования термически модифицированной древесины с помощью магнитного резонанса. Holzforschung. 2002; 56: 648–654. DOI: 10.1515 / HF.2002.098. [CrossRef] [Google Scholar] 44. Невчас А.М., Пеняк Д., Огродник П. Анализ надежности дентальных композитов, подвергнутых различным процедурам фотополимеризации.Эксплоат. Niezawodn. 2012; 14: 249–255. [Google Scholar] 45. Шаффер Э. Влияние температур пиролиза на продольную прочность сухой пихты Дугласа. J. Test. Eval. 1973; 1: 319–329. [Google Scholar] 46. Murzewski J. Niezawodność Konstrukcji Inżynierskich. Аркадий; Варшава, Польша: 1989. [Google Scholar] 47. Migdalski J. Poradnik Niezawodności: Praca Zbiorowa. Podstawy Matematyczne. Wema; Варшава, Польша: 1982. [Google Scholar] 48. Цзян Р., Мурти Д.Н.П. Исследование параметра формы Вейбулла: свойства и значение.Надежный. Англ. Syst. Saf. 2011; 96: 1619–1626. DOI: 10.1016 / j.ress.2011.09.003. [CrossRef] [Google Scholar] 49. Бажант З.П. Распределение вероятностей энергетико-статистического размерного эффекта при квазихрупком разрушении. Вероятно. Англ. Мех. 2004. 19: 307–319. DOI: 10.1016 / j.probengmech.2003.09.003. [CrossRef] [Google Scholar] 50. Сырока-Король Э., Тейчман Дж., Мроз З. Е.Э. Расчеты детерминированного и статистического размерного эффекта в бетоне при изгибе в условиях стохастической упругопластичности и нелокального разупрочнения.Англ. Struct. 2013. 48: 205–219. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2012.09.013. [CrossRef] [Google Scholar]

(PDF) Оценка осевой пропитки как альтернативы классическому методу вакуумной пропитки древесины под давлением (бумага AOP)

Мадерас. Ciencia y tecnología 17 (4): 883 — 892, 2015

883

ISSN impresa 0717-3644

ISSN online 0718-221X

ОЦЕНКА АКСИАЛЬНОГО ВПЕЧАТЛЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ВИДА ДАВЛЕНИЯ

КЛАСС ДАВЛЕНИЯ

Жереми Даме

1,3,4

, Эммануэль Фредон

1,2

, Филипп Жерардин

1,3, ♠

, Филипп Лемменс

4

РЕФЕРАТ

Эволюция законов Использование биоцидных продуктов привело к важным изменениям в сохранении поля древесины

, что привело к растущему интересу к небиоцидным обработкам, таким как термические или химические модификации

.В то время как термические модификации становятся все более и более распространенными в промышленных масштабах,

разработка химических модификаций продвигается медленно. Одной из причин возникновения проблем является

, вероятно, трудность использования фактической вакуумной установки под давлением для пропитки древесины растворами реактивных химикатов

, предназначенных для взаимодействия с древесиной или внутри нее. В этом контексте представленное исследование фокусируется на новой альтернативе

, называемой осевой пропиткой, полученной на основе процесса Бушери, для пропитки поддающихся обработке

недолговечных пород древесины твердых пород.Этот процесс заключается в пропитке сырых бревен

под низким давлением через нижнюю часть обрабатывающим раствором, проходящим через естественные пути сосудов. Для того чтобы оценить осуществимость метода, бревна различных пород твердой древесины пропитывали раствором консерванта на основе меди

и определяли распределение меди в древесине. Результаты

показали, что обрабатываемые породы древесины, такие как бук, граб и береза, могут быть легко и однородно обработаны методом осевой пропитки

, в то время как зола, известная своей слабой пропиткой, осталась необработанной.

Ключевые слова: пропитка, медь, консервация, обрабатываемость, дерево.

ВВЕДЕНИЕ

Древесина естественным образом разлагается многочисленными агентами, включая микроорганизмы, насекомых и УФ-излучение.

В зависимости от породы естественная долговечность древесины может быть более или менее важной, что определяет

использование или отсутствие метода консервации для данного применения. Однако защита недолговечных пород древесины

остается необходимостью для обеспечения их использования в условиях, когда они подвергаются

разложению, вызванному абиотическими и биотическими агентами, вызывающими разрушение зараженной древесины (Rayzal 2002).Таким образом,

, чтобы продлить срок службы деревянной конструкции, следует тщательно выбирать породу древесины и соответствующую защитную обработку в отношении как консерванта

, так и способа его применения.

Для защиты древесины можно использовать разные методы. Пропитка древесины биоцидами

в настоящее время все еще является наиболее распространенным методом, хотя новые процессы, такие как термическая обработка (Hakkou

и др., 2006) или химическая модификация, переживают большой бум (Rowell et al.2009, Хилл 2006).

Что касается пропитки древесины, существует множество методов, в зависимости от типа продукта, который может быть нанесен

, необходимой глубины проникновения и конечного использования обработанной древесины. Самые поверхностные обработки

отличаются от обработок, допускающих глубокую пропитку. Поверхностная обработка

может быть достигнута щеткой, распылением, погружением и вытеснением сока, в то время как обработка в автоклаве

с использованием вакуума и давления обычно требуется для более глубокой пропитки.Тип лечения и

DOI: 10.4067 / S0718-221X2015005000077

1

Laboratoire d’Etudes et de Recherche sur le Matériau Bois (LERMaB), EA 4370 — Université de Lorraine, Нанси, Франция.

2

ENSTIB, Эпиналь, Франция. [email protected]

3

Faculté des Sciences et Technologies, BP 70239–54506, Vandœuvre-lès-Nancy, [email protected]

4

Centre du Bois de Thiérache — 59132 Трелон, Франция. [email protected]

Автор для переписки: [email protected]

Поступило: 17.12.2014 Принято: 08.08.2014. 2015

Способ глубокой пропитки древесины

Изобретение относится к технологическим процессам.

Сущность: осуществляют предварительное вакуумирование при давлении 0,05-0,08 МПа, а также нагрев пропиточного раствора и древесины в одном вакуумном устройстве, погружая древесину в пропиточный раствор или в отдельные вакуумные устройства с последующим переносом пропиточного раствора в вакуум. устройство с древесиной с сохранением вакуума, древесина, погруженная в пропиточный раствор, выдерживается в вакууме, после чего в вакуумном устройстве повышается давление до атмосферного или снимается избыточное давление, пропиточный раствор удаляется, после ухода за деревом сушится, Компоненты пропиточного раствора фиксируются в древесине с помощью фиксирующего состава, который при взаимодействии с пропиточным раствором образует термостойкие и водонерастворимые вещества.При этом обработка закрепляющим составом производится методом «горячих и холодных ванн», а сушку древесины проводят до остаточной влажности 20-25%.

ЭФФЕКТ: улучшение физико-химических потребительских характеристик.

3 фл., 3 пр.

Изобретение относится к разработке защитных армирующих составов и технологий глубокой пропитки древесины преимущественно твердых пород с целью улучшения ее физико-химических и потребительских характеристик.

Преимущества древесины как строительного и строительного материала хорошо известны.Однако древесина гигроскопична, легко поддается разрушающему воздействию атмосферы, имеет низкую стойкость к гниению и высокую пожароопасность.

Известно, насколько глубокая пропитка древесины является наиболее эффективным и важным автоклавно-диффузионным методом (Иггноранс, Неисправности. Противопожарная защита строительных конструкций. М., Стройиздат, 1991, с.129-131). При реализации типового варианта автоклавно-диффузионной пропитки удается достичь глубины пропитки водных растворов здоровой заболони древесины до 5 мм. Более глубокое проникновение пропиточного состава в древесину препятствует растворению газов и, в первую очередь, диоксида углерода, растворимость которого в один объем воды при 20 ° C равен 0.88 том. В концентрированных пропиточных растворах могут содержаться другие растворенные газы. При выходе из рабочей емкости в вакуумированном автоклаве пропиточный раствор для древесины сразу «закипает» от быстро выделяющегося из него газа. На фазовой границе между пропиточной жидкостью и древесным материалом, прошедшим предварительную вакуумную очистку, образует газовую подушку, предотвращая или резко снижая способность проникновения жидкости в поры древесины. Часть раствора, входящая в ячейки и полости древесины, продолжает обеспечивать в них остаточное количество газа, поскольку древесина предварительно вакуумируется.Газовые трубки, образующие ячейки и полости древесины, еще сильнее тормозят процесс пропитки. Операции необходимо повторять много раз, что увеличивает не только время и энергозатраты на пропитку древесины, но также приводит к плохим характеристикам, а в случае использования в пропиточных композициях термически или гидролитически нестабильные соединения могут варьироваться от одного цикл вакуумной пропитки к другому.

В патенте RU 2011511 реализован принцип создания градиента давления между пропиточной жидкостью и древесиной.Процесс пропитки осуществляется в герметично закрытой пропиточной камере, заполненной материалом и пропиточной жидкостью и соединенной с резервуаром, создающим глубокий вакуум. При быстром (импульсном) соединении вакуумной камеры и пропиточной емкости с помощью специального устройства в пропиточной камере происходит резкое снижение давления. Как следует из таблицы данных, приведенной в этом абзаце, палатка, В результате реализации предложенной технологии абсорбция защитного и / или красящего раствора (% от массы древесины) составляет от 4,36% до 63.8%, в среднем 30-31%), что совершенно недостаточно для придания древесине необходимого уровня огнестойкости, биологической стойкости, механической прочности и других характеристик. Как известно (Iggnorance, Неисправности. Противопожарная защита строительных конструкций. Москва, Стройиздат, 1991, с-131) для перевода древесины в 1-ю группу пожаробезопасности (ГОСТ 13363, НПБ-251) необходимо ввести не менее 90-120 кг высота: 1 м 3 материал, который максимизирует концентрации наиболее часто используемых антипиренов 20-22% должен быть 500-600 кг пропиточного раствора на 1 м 3 древесины, т.е.е. порядка 100-110%.

Как показано на примерах практического применения предложенного способа в пилотном варианте, уровни абсорбции пропиточного раствора достигают 120-150% от веса обработанной древесины, что намного выше средних нормативов, обеспечивая максимальное возгорание. защита.

В патенте FR 2658445, выбранном в качестве прототипа, описывающем способ и технологию обработки древесины или других пористых материалов для стабилизации их геометрических параметров, снижения пористости и гигроскопичности, также реализован принцип разности давлений между обрабатываемым материалом. и пропиточная жидкость, хорошо известны и используются на практике, например, антисептик и консервация древесины.Химическая природа пропиточных составов и их поведение в условиях, создаваемых в вакуумном аппарате (мономеры диаллилфталата, стирола и инициатора реакции полимеризации), не требуют вакуумной обработки с целью дегазации, так как изначально не содержали растворенных газов. препятствующие пропитке. В то же время необходимая стадия прогрева древесины и пропиточной жидкости перед пропиткой, требуемая в предлагаемом способе, противопоказана в технологии пропитки мономеров древесины диаллилфталатом, стиролом, инициаторами их полимеризации, применяемыми органическими растворителями, так как повышение температуры ускоряет процесс пропитки. процесс полимеризации.

Задачей изобретения является повышение качества и долговечности пропитки древесины, увеличение глубины и однородности закрепления компонентов пропиточных растворов.

Технический результат достигается способом глубокой пропитки древесины, включающей предварительную дегазацию и нагрев пропиточных растворов, предварительное вакуумирование и нагрев древесины, пропитку древесины, обработку, закрепляющие составы. При этом предварительную дегазацию и нагревание пропиточных растворов и древесины переносят в том же вакуумном аппарате, погружение древесины в пропитывающий раствор или в отдельные вакуумные устройства, перевод затем пропитка раствора в вакуумный аппарат с сохраняющим древесину вакуумом.Предварительная дегазация проводится при давлении 0,05-0,08 МПа. Подставку из дерева погружают в пропитывающий раствор в вакууме, после чего повышают давление в вакуумном аппарате до атмосферного или создают избыточное давление. По окончании пропитки удаляют пропиточный раствор, проводят сушку древесины, изготавливают подпорные конструкции древесины методом «горячекатных ванн». В качестве фиксаторов используют составы, образующиеся при взаимодействии с пропиточными растворами термостойких и нерастворимых в воде веществ.Сушка древесины проводится до остаточной влажности 20-25% после кондиционирования древесины.

Метод заключается в следующем.

Предварительная дегазация

Пропитка вакуумным раствором в отдельном вакуумном устройстве для создания постоянного, не изменяющегося во времени давления порядка 0,05-0,08 МПа, раствор нагревают и, поддерживая вакуум, переводят в вакуум. Аппарат с древесиной, аналогично предварительно пропахолсерофеном и разогретой. Предварительный вакуумный пропиточный раствор и изделия из дерева должны быть очищены и очищены в одном и том же вакуумном аппарате. этот брус погружают в горячий пропиточный раствор, а затем создают вакуум.

Результатом является дегазация пропиточных растворов и древесины, что исключает возможность образования «газовой пробки» в древесине при последующем процессе вакуумной пропитки и обеспечивает полную (сквозную) пропитку за один цикл.

Этап пропитки

После заливки древесины правахолцерофеном расчетное количество дегазированного пропиточного раствора подачу в него прекращают, пропиточный аппарат отключают от вакуумного аппарата с деревом. Поддерживайте вакуум в течение 3-4 часов.Затем разрежение падает до атмосферного или создают избыточное давление пропиточной жидкости (до 2 атмосфер) и проводят пропитку древесины до прекращения опускания раствора, т.е.до истечения срока его поглощения древесиной. Перед окончанием пропитки брус все время должен находиться под слоем пропиточной жидкости. После пропитки пропиточный раствор удаляется.

Стадия отверждения и сушки

Во время пропитки пропиточный раствор не успевает проникнуть и равномерно распределяется по всем анатомическим структурам обрабатываемого материала.Таким образом пропитанное дерево выдерживалось в течение суток при комнатной температуре, после чего следовала его камера, с которой установлен шкаф.

Как известно, необработанная древесина березы (доски, пиломатериалы) практически не подвергается «принудительной» сушке, подвергается растрескиванию, короблению, продольным поперечным деформациям. Даже при соблюдении самых мягких режимов сушки в сушильных камерах процент брака составляет 50-60%.

Обработанные предлагаемые способы березы, ольхи, тополя и других твердых пород древесины легко и без дефектов сушатся при сушке любого типа, даже в самых суровых температурных условиях.На самых ранних стадиях сушки путем испарения воды из обработанной древесины в ячейках, полостях, токопроводящих балках и других структурно-анатомических ее элементах концентрация пропиточного раствора достигает своего насыщения и начинается процесс микрокристаллизации вводимых в древесину веществ. Является армированием, своеобразным «скрепляющим» клеточными стенками, микрокристаллами древесных волокон целлюлозы, составляющими пропитывающего состава. Материал затвердевает, теряет способность к растрескиванию, короблению, продольным и поперечным деформациям.По сути, уже на промежуточных этапах сушки древесина становится качественно новым материалом. Дальнейшую сушку (требующуюся для технологического режима 25-30% влажности) можно проводить в жестких режимах, с Красным временем и экономией энергии в 3-4 раза.

После конвективной сушки до уровня влажности 25-30% древесина подвергается новейшим технологическим операциям — записывается в компонент.

Этап фиксации

Древесину загружают в пропиточную ванну, заливают горячим раствором фиксирующую часть и проводят пропитку в режиме «горячекатных ванн».Количество впитанного раствора определяет завершение процесса фиксации.

Суть фиксации сводится к пикированию, извлеченному из конвективной сушильной камеры горячей (t˜70 ° (C) древесины, сразу же перенесенной в холодную ванну с фиксирующим раствором.

Типичный состав фиксирующего раствора f-1 »

1. Бишофит и 8,5 и 9,7% (вес.)
2. Сульфат алюминия 13,5-16,0
3.Щавелевая кислота 1,04-1,6
4. Вода отдых

Из-за резкого охлаждения горячей древесины при погружении в холодную ванну раствора Ф-1 »в полостях В дереве действует отрицательное давление, т.е. применяется вакуум. Его глубина не так значительна, как при вакуумной пропитке, однако достаточна для поглощения 60-80 кг фиксирующего раствора на 1 м древесины 3 . Вступление в химическую реакцию с ранее введенными веществами (мофос, фосфат мочевины) компоненты фиксирующего раствора на практически нерастворимые, химически стойкие и тугоплавкие соли: фосфат алюминия, фосфат магния-аммония, оксалаты магния.Все эти вещества являются эффективными антипиренами, консервантами и «вяжущими» материалами. Эти нерастворимые соединения, образующиеся в древесине, создают непреодолимые преграды на пути выхода изначально внесенных компонентов, а также на пути атмосферной влаги, осадков и других разрушающих компонентов атмосферы внутри дерева, т.е. выполняют роль защитного экрана, при этом цемент, пропитанный древесиной, защищая ее от огня и биоразложения. Древесина подвергается дальнейшей окончательной сушке.

При выборе химических веществ для пропитки и удерживающих жидкостей, подходящих для вакуумной пропитки древесины, должны соблюдаться следующие условия и требования: химическая совместимость и стабильность растворов с точки зрения их хранения и использования; экологическая чистота и безопасность как компонентов, так и соединений в готовом виде; высокие функциональные свойства составов; доступность и относительно невысокая стоимость комплектующих; высокая растворимость основных компонентов составов и их гидролитическая стабильность; термический с решениями eucast отсутствие летучих и газообразных продуктов при работе с растворами и в процессе эксплуатации обработанной древесины; сохранение цвета, текстуры, эстетических свойств пиломатериалов; нефроскопы; без запаха; совместимость с клеевыми композициями и лакокрасочными материалами.

С учетом вышеперечисленных требований может быть предложен, например, следующий пропиточный состав и фиксирующий состав:

— пропиточный состав: 1 — карта 2 — фосфорнокислая мочевина, 3 — антисептики, 4 — пеногасители (ПАВ), 5 — воды;

— фиксирующий состав: 1 — бишофит, 2 — сульфат алюминия, 3 — щавелевая кислота, 4 — вода. В зависимости от назначения модифицированной древесины (с назначением сопутствующих характеристик древесины: горючесть, твердость, способность к деревообработке, совместимость с клеями и лакокрасочными материалами, водопоглощение, стойкость к ультрафиолетовому излучению, влагостойкость, биретросталь и т. Д.) Могут быть подобраны и другие рецепты пропитки. и фиксирующие составы (см. Примеры).Изменяя химический состав пропиточных и фиксирующих растворов, их концентрацию, режимы и время обработки и другие параметры процесса, можно получить древесину с заданными свойствами.

В результате обработки фиксирующим раствором капли выщелачиваются из древесины функциональные компоненты пропиточных растворов. достигается усиление и укрепление клеточных стенок и других элементов анатомической структуры древесины, резко повышаются ее прочностные свойства, снижается абсорбция, повышается биостойкость и т. д.Более четверти всей массы получаемой древесины приходится на содержание минералов. По сути, таким образом на основе древесины создается «минерализованная древесина» — новый строительный и строительный материал.

Наиболее полная и равномерная пропитка по предлагаемой технологии достигается при обработке древесины лиственных пород (береза, липа, дуб, осина, тополь, ольха). Зона дегтя, занимающая значительную часть массы древесины хвойных пород, затрудняет проникновение пропиточного раствора в древесину.

Предлагаемый способ глубокой (поперечной) пропитки древесины обеспечивает огнестойкость, огнестойкость древесины на уровне I группы (по ГОСТ 16363 (НПБ-251)), биологическую стойкость влияет на действие паразитических грибов и насекомых. , атмосферостойкость, нефроскопы, высокие прочностные характеристики. Обработанная нашим методом и технологиями древесина мягких и малоценных пород (ольха, тополь и другие) превращается в прочный высококачественный строительный и конструкционный материал, пригодный для изготовления огнестойких дверей, которые лестницы, арочные потолки, паркетная плитка и т. д.

Пример 1. В автоклав кладут расчетное количество пиломатериалов с относительной влажностью 18-25%, прибор герметизируют и вакуумируют до остаточного давления 0,08-0,05 МПа. Одновременно проводят вакуум и нагрев пропиточного раствора до завершения дегазации аппарата, сообщаем с пропиточным автоклавом с вакуумированным деревом. Процесс считается завершенным, если достигнутый вакуум остается неизменным в течение 20-30 минут.

Затем горячий пропиточный раствор переносят, поддерживая вакуум в системе в автоклаве с древесиной в таком количестве, чтобы пропиточный материал все время находился под слоем пропиточной жидкости.Поддерживая температуру раствора в пределах 60-70 ° и вакуум в течение 3-5 часов, пиломатериалы нагревают, после чего сливают в автоклав вакуумной пропиткой, повышают давление до 1,6-2,0 атм и проводят процесс пропитки. до прекращения впитывания раствором консерванта для древесины, которое занимает от 3 до 6 часов.

В конце этой стадии пропитки давление в автоклаве приводит к атмосферному, избыток пропиточного раствора перекачивается в резервную емкость, древесина извлекается и инкубируется для выравнивания концентрации пропиточного раствора в древесной массе при температуре в течение дня.Затем проводят камерную сушку пропитанной древесины.

В камере сушки древесины, пропитанной, влажностью до 23%, после обработки ее фиксирующим раствором методом «горячекатных» ванн и окончательной сушки до 8% влаги получена «минерализованная» древесина березы, с плотность 0,78 г / см 3 (780 кг / м 3 ).

В примере показаны следующие варианты:
1. Относительная влажность древесины 24,0%;
2 температура пропиточного раствора перед заливкой:
начальная 16 °
конечная 70 °
3.Время вакуумной дегазации) 2 ч 20 мин
4. Начальный вакуум (над холодным раствором) 0,06 МПа
5. Вакуум над горячим раствором 0,012 МПа
6 Вакуум над древесиной правахолсерофен 0,073 МПа
7. Время вакуумирования древесины 1 ч 30 мин
8. Время прогрева древесины при заливке горячим пропиточным раствором 5 ч
9.Время пропитки древесины после сброса вакуума и давления наддува до 2 атм
10 ч

Сохраняя внешний вид, текстуру, более выраженный рисунок годовых колец, модифицированная древесина березы практически негорючая, имеет высокую твердость, но может быть любой породы дерева, хорошо отполирована и отполирована , совместим с клеями и покрывающими материалами, негигроскопичен, устойчив к действию ультрафиолета, атмосферной влаги, биретросталь.

Пример 2. В вакуумный аппарат загружают 1 м 3 (645 кг) пиломатериалов из березы размером 60 × 80 × 3400 мм и исходной влажностью 27%. Куча бруса закреплена зажимными приспособлениями, машина запечатана и залита ˜2 м 3 пропиточным раствором, приготовленным по рецептуре №1- «П».

Рецепт «П-1».
1. Карта 15,0-18% (мас.)
2. Мочевина фосфатная 5,3-8,5
3. Пеногасители 0,3-0 , 5
4.Вода остаток

Пропиточный раствор готовят путем последовательного разбавления в воде указанных компонентов веществ и добавления недостающего количества воды до достижения концентрации пропиточного раствора в пределах 23-26% (мас.). плотность растворов ˜1,14-, 17 г / см 3 .

После заливки, пропитки раствора в автоклав с древесиной включают нагревательное устройство и доведение температуры раствора до 75-80 ° С. Древесину нагревают в горячем пропиточном растворе в течение 3-5 часов, в результате чего структурно-анатомические элементы древесины размягчаются, включается вакуумный насос и запускается процесс одновременной дегазации древесины и консервантов.Постепенно увеличивая вакуум, регулируют интенсивность кипения пропиточного раствора и охлаждая его, доводят давление в пропиточной камере до уровня 0,05-0,08 МПа. Процесс откачки длится 3-4 часа. По окончании дегазации пытались остановить падение вакуумной системы после закрытия вакуумных клапанов и отключения вакуумного насоса. С этого момента начинают процесс пропитки древесины, для чего сбрасывают разрежение, повышают давление в аппарате до 1,2-1.3 МПа и проводят пропитку древесины до окончания нижнего уровня пропиточного раствора (контроль — водомерный прибор). Процесс занимает 4-5 часов. После пропитки древесины перед окончанием нижнего уровня пропиточного раствора, закачанного сверх резервной мощности, дать слить остаток пропиточного раствора, отделившегося от обработанной древесины, устройство разгружается, древесина переводится в конвективную. вторая сушильная камера.В результате вышеуказанных операций по разнице между начальным и конечным объемом пропиточного раствора находят количество раствора, поглощенного древесиной.

Результат для приведенного выше примера:
Исходный вес древесины: 645 кг
Вес древесины после пропитки 1370 кг
Масса растворенного раствора 725 кг
Концентрация раствора в% масс. 23%
Масса сухих компонентов антипиренов и антисептиков, заложенных в древесину
166,7 кг / м 3 . 3 «сухих» компонентов огнестойкого антисептика (стандарт 90-120 кг / м 3 3 ), что совершенно недостаточно для придания дереву горючести, пожаро- и биозащищенности, прочностных характеристик.

Пример 3. Готовят пропиточный раствор следующего состава:

Ротц круглый «П-2».
1. Фосфат аммония (однозамещенный) 130 кг
2. Гидроксиэтилендифосфоновая кислота 30 кг
3. Тринатрийфосфат 40 кг
4. Карбамид (мочевина) ) 40 кг
5. Тетрафторборат аммония 2 кг
6.Пеногаситель («Пента-91») 0,1 кг
7. Вода 758 HP

Последующие операции аналогичны описанным в примере № 2, с той лишь разницей, что процесс дегазации и Нагрев пропиточного раствора и вакуумной обработки древесины происходит в разных машинах. В первом аппарате производят тепловую дегазацию и вакуумную дегазацию пропиточного раствора, увеличивая вакуум до остаточного давления в автоклаве в пределах 0.05-0,08 МПа.

Во второй автоклав загружают 220 кг (˜0,3 м, 3 ) березовых плит с относительной влажностью 31% и размерами графика 40 × 280 × 3300 мм, закрепленные в заданном положении и вакуумирующие до остаточного давления 0,048 МПа, а затем, не подвергая лазерной обработке оба автоклава, откачивали горячий дегазированный пропиточный раствор из первого автоклава в древесину. Температуру пропиточного раствора поддерживают на уровне 60-65 ° С в течение 3 часов, а после прогрева древесины при заданном вакууме в лунку обеспечивают еще 1 час.Затем сбрасывают вакуум, создают в автоклаве избыточное давление (~ 1,3 МПа) и проводят пропитку древесины, чтобы установить уровень абсорбции пропиточного раствора, выполнив все технологические операции, описанные в примере № 2.

Исправлено следующее настройки:
1. Исходный объем и масса древесины 0,3 м 3 (220 кг)
2. Исходная влажность древесины 31%
3 .Геометрические параметры материала 40 × 280 × 3300 мм
4. Исходное количество вводимого в автоклав раствора 600 л
5. Вес и плотность раствора м = 688 кг, p = 1,147
6. Температура дегазированного раствора 68 °
7. Время дегазации (вакуум) 1 ч 20 мин
8. Вакуум в Аппарат с деревом после 0.12 МПа
заливка пропиточным раствором
9. Вакуум перед пропиткой 0,073 МПа
10. Время прогрева древесины Σ 4 часа
11. Процесс пропитки дерева 5,5 часов
12. Чрезмерное давление на время пророка и 0,3 МПа
13. Номер пропитался древесным раствором 167,4 кг
14.Количество вводимых в древесину веществ 40,5 кг (135 кг / м)
15. Плотность высушенной после пропитки древесины 0,74 (740 кг / м).

Все последующие операции по сушке пропитанной древесины, закреплению технологического раствора, окончательной сушке аналогичны ранее описанным в примере №2.

Состав «Ф-2».
1. Хлорид кальция 10,5-13,0% (мас.)
2. Хлорид магния от 3,5 до 5,4
3. Хлорид аммония от 3,0 до 6,2
4. Вода остальное (до Σ100%)

Полученная древесина с плотностью 762 кг / м 3 и такими характеристиками, как огнестойкость, горючесть, бактерицидность, твердость (по Шору), атмосферостойкость, водопоглощение, аналогична древесине, обработанной по примеру 2. Древесина сохраняет свой внешний вид и естественный оттенок. пиломатериалы из-за наличия большого количества микрокристаллического фосфата кальция.

1. Насколько глубокая пропитка древесины, характеризующаяся тем, что осуществляется предварительное испытание — это большой вакуум при давлении 0,05-0,08 МПа и нагревание пропиточного раствора и древесины в одном и том же вакуумном аппарате, погружение древесины в пропитывающий раствор или в отдельные вакуумные устройства, перевод затем пропитка раствора в вакуумный аппарат с сохранением древесины в вакууме, выдержка древесины, погружение в пропитывающий раствор в вакууме, а затем повышение давления в вакуумном аппарате до атмосферного или создающего избыточное давление, удалите пропиточный раствор, после выдержки древесины высушите древесину, проведите фиксацию компонентов пропиточного раствора в фиксирующем составе для древесины, образуя при взаимодействии с пропиточным раствором термостабильного и водного -нерастворимые вещества.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фиксирующую обработку составом производят методом «горячекатной ванны».

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку проводят до остаточной влажности 20-25%.

Пропитка для дерева — Lentpjūvė Trakuose

Высококачественная пропитанная древесина и другие пиломатериалы из древесины могут быть доставлены в любую точку Литвы. Мы доставляем и выгружаем нашу продукцию по указанному адресу: у вас во дворе, на стройплощадке или в любом удобном для вас месте.За один рейс можно транспортировать от 1 м3 до 40 м3 высушенной, свежесрезанной или пропитанной глубоким вакуумом древесины.

Доставка продукции с дополнительными транспортными расходами компании, в зависимости от удаленности и

Наш обширный опыт обеспечивает квалифицированное обслуживание потребителей и гарантирует высокое качество продукции. @

Пропитанная древесина

Древесина, пропитанная глубоким вакуумом, может оставаться неизменной в течение 15 и более лет даже при постоянном контакте с землей и водой. Глубокая вакуумная пропитка широко применяется для: элементов ограждений, мостов, террас, конструкций крыш.Это лучший способ продлить срок службы древесины. Пропитка глубоко проникает в мягкие уязвимые ткани древесины и защищает их от внешних воздействий.

Технологическое оборудование состоит из баллона высокого давления (автоклава) и резервуара, используемого для смешивания и хранения химического раствора, который будет использоваться в процессе. Процесс пропитки выглядит следующим образом:

1. Древесина хранится в баллоне высокого давления (автоклаве).

2.Воздух удаляется из цилиндра. Это создает отрицательное давление, необходимое для открытия ячеек (пор) древесины.

3. После достижения необходимого давления химикат, используемый для обработки, впрыскивается в баллон высокого давления (автоклав).

4. При заполнении баллона насос высокого давления поднимает давление до необходимого уровня (около 12 бар.). Это давление необходимо для того, чтобы пропиточный раствор глубоко проник в древесину.

5. По достижении желаемой пропитки раствор перекачивается обратно в резервуар, используемый для хранения химикатов.

6. Когда цилиндр опустеет, вакуум воссоздается. Этот процесс закрывает клетки древесины и удаляет избыток химического раствора.

На этом процесс пропитки завершен и можно вынимать древесину. После этого древесину сушат в сушильном помещении или несколько дней хранят в укрытии, чтобы активный пропиточный материал закрепился в древесине.

Процесс пропитки занимает до 4 часов, в зависимости от выбранного типа пропитки, а также в зависимости от породы древесины, ее размеров и влажности.Этот процесс можно выполнять вручную, но в современном оборудовании он контролируется автоматически.

Желаемый цикл пропитки программируется компьютером. Компьютер отправляет информацию в электрические системы, когда включать и выключать насос, когда открывать и закрывать клапаны.

Дерево, пропитанное глубоким вакуумом на установке «S.P. Компания Nestrėvaitis »отвечает всем требованиям.

Пропитка для дерева

Классы риска определяют, где будет использоваться древесина:

1-й.класс. Древесина, находящаяся в сухой среде.

2-й. класс. Расположен под крышей.

3-й. класс. Находится на открытом воздухе, но не касается земли.

4-й. класс. Прямой контакт с землей или пресной водой.

FRøSLEV ДЕРЕВО, ПРОПИТАННОЕ ДАВЛЕНИЕМ — НАША ДЕРЕВО

Пропитка до сердцевины

Консервация пропиткой под давлением означает, что в дерево вдавливаются консерванты для древесины, содержащие активные вещества против гнили, грибка и насекомых.Пропитка обеспечивает глубокое и полное проникновение в заболонь и в результате обеспечивает лучшую защиту от биоразложения, чем, например, естественная защита и долговечность сердцевины сосны.

Самая легкая часть древесины, заболонь, пропитана пропиточной жидкостью и защищена от биологических организмов. Сердцевина обычно не проникает через пропитку, поскольку структура и плотность сердцевины, а также содержание смол и веществ сердцевины не позволяют проникать пропитывающим агентам.

Пропитка под давлением производится в закрытых резервуарных системах. Перед пропиткой древесины необходимо убедиться, что древесина здорова (не содержит грибков и микроорганизмов). Точно так же древесина должна быть очищена от коры, высушена и обработана до требуемого профиля.

Древесина помещается в резервуар, и вакуум используется для удаления влаги и воздуха. Затем емкость заполняется пропиточной жидкостью, и активные вещества вдавливаются в древесину под давлением. По завершении процесса открывается напорный бак, и излишки жидкости стекают.Вся жидкость собирается и перерабатывается. Прежде чем древесина может быть доставлена ​​заказчику, древесина должна быть закреплена в течение 48 часов, чтобы она больше не капала.

Датское агентство по охране окружающей среды требует, чтобы датская пропитанная под давлением древесина была закреплена перед доставкой и чтобы дерево было помещено с балками между ними. К импортной древесине требований нет. В принципе, он может поставляться нефиксированным, влажным и без балок, что может быть связано с риском для здоровья на рабочем месте.

Внешний контроль качества

Frøslev использует только те гидроизоляционные материалы, для которых была проведена оценка рисков и которые были одобрены Датским агентством по охране окружающей среды. Это обеспечивает гарантию долговечности и защиты окружающей среды. Датский контроль пропитки, внешний контроль качества и наш внутренний контроль гарантируют качество наших процессов и продуктов.

Хорошее качество

Качество пропитанной древесины очевидно, если жидкость проникла полностью в сердцевину древесины.Если древесина была погружена в пропиточную жидкость, жидкость проникнет в древесину всего на несколько миллиметров. Для обеспечения хорошего качества убедитесь, что древесина произведена в Дании и пропитана в соответствии со стандартами NTR. Тогда качество в порядке.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.