Патент на изобретение №2377120
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, В ОСНОВЕ КОТОРОГО ПОЛУФАБРИКАТЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
(57) Реферат:
Способ относится к области деревообработки и может быть использован для производства композиционного материала. В камеру заливают раствор полимеризуемого мономера фурфурилового спирта, содержащего воду, стабилизаторы в виде буры и натриевых солей лигносульфоновых кислот, фурфуриловый спирт и яблочную кислоту. На дне резервуара предварительно располагают платформу, к которой жестко соединяют волновод генератора ультразвуковых частот. На платформу штабелируют полуфабрикаты из древесины. Далее к штабелю из древесины подают ультразвуковые колебания. Спустя 3-4 часа остаток раствора из камеры перекачивают в бак. Затем в камеру впрыскивают пульверизатором ароматизаторы. Через 0,25-0,33 часа с момента впрыска ароматизаторов отключают ультразвук. В камеру подают электромагнитное поле сверхвысокой частоты. Электромагнитным полем сверхвысокой частоты поднимают температуру древесины до 70-80°С и высушивают уже композиционный материал до необходимой влажности в течение 3-5 часов. При этом в течение последнего часа сушки из камеры влагу удаляют вакуум-насосом. Способ позволяет снизить затраты энергии при обработке древесины, повысить прочность и улучшить однородности обработки. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области деревообработки, в частности к насыщению полуфабрикатов из древесины различными компонентами. Известен композиционный материал, состоящий из термопластичного полимера, – полиэтилентерефталат из армирующего компонента в виде древесной крошки (реферат Недостатком указанного композиционного материала является то, что технология его производства сложна в исполнении, большое количество компонентов, входящих в его состав, удлиняет технологический процесс по времени, а это в свою очередь снижает объемы производства готовой продукции в единицу времени и повышает затраты энергии. Наиболее близким к заявленному способу прототипом является способ, в котором древесина пропитывается фурановым полимером, раствором полимеризуемого мономера фурфурилового спирта, содержащего воду, стабилизаторы в виде буры и натриевых солей лигносульфоновых кислот, фурфуриловый спирт и, по меньшей мере, одно дополнительное соединение, выбранное из малеиновой кислоты, яблочной кислоты, фталевой кислоты и их комбинации. Способ предусматривает одностадийное пропитывание древесины раствором полимеризуемого мономера фурфурилового спирта с последующей стадией отверждения при температуре от 70 до 140°С с возможностью регулирования температурных режимов от 80 до 120°С в зависимости от планируемой твердости и степени высушивания. Отверждение в данном способе производят погружением обработанного материала в горячее масло предпочтительно при 80-120°С вначале при температуре, соответствующей нижней части указанного интервала, с увеличением по мере протекания отверждения и сушки. К недостаткам данного способа обработки древесины, предусматривающей пропитку фурановым полимером, относятся следующие: – большая продолжительность выполнения по времени циклов пропитки, отверждения, сушки и обработки; – повышенный расход энергии; – неоднородность обработанной древесины, имеющей повышенную толщину и, в связи с изложенным, снижение качества. Предлагаемый способ производства композиционного материала, в основе которого полуфабрикаты из древесины, позволит устранить недостатки как аналогов, так и присущие прототипу. Изобретение решает задачи повышения эффективности обработки древесины и улучшения его качества. Технический результат заключается в снижении затрат энергии на обработку единицы продукции, улучшении однородности пропитки, ускорении процесса обработки, отверждения и сушки, повышении прочности и влагостойкости. Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства композиционного материала, в основе которого полуфабрикаты из древесины, включающем пропитку древесины раствором полимеризуемого мономера фурфурилового спирта, содержащего воду, стабилизаторы в виде буры и натриевых солей лигносульфоновых кислот и яблочную кислоту, согласно предлагаемому изобретению древесину с начала процесса пропитки раствором в камере подключают к ультразвуку. Спустя 3-4 часа из камеры откачивают остаток раствора, а по окончании удаления остатков раствора в камеру впрыскивают в дисперсном состоянии ароматизаторы органического происхождения и через 0,25-0,33 часа с момента впрыскивания ароматизаторов отключают ультразвук. В дальнейшем для сушки и отвердения древесины в камере создают электромагнитное поле сверхвысокой частоты и обеспечивают в течение 3-5 часов температуру в пределах 70-80°С. При этом в течение последнего часа сушки в камере создают вакуум и удаляют влагу. Заявленный способ отличается от прототипа следующими новыми операциями: – к древесине, находящейся в растворе для пропитки, подключают ультразвук; – спустя 3-4 часа из камеры отсасывают остаток раствора, который не впитался пиломатериалами; – для сушки пиломатериалов в течение 3-5 часов создают температуру в пределах 70-80°С посредством электромагнитного поля сверхвысокой частоты; – в камеру для сушки пиломатериалов одновременно с повышением температуры впрыскивают ароматизаторы органического происхождения и через 0,25-0,30 часа и далее отключают ультразвук. Сущность реализации технической задачи поясняется чертежом, где представлена схема производства композиционного материала. Способ производства композиционного материала, в основе которого полуфабрикаты из древесины, реализуется следующим способом. В камеру (1), выполненную из металла, заливают насосом (2) из бака (3) через трубопроводы (4) и (5) раствор (6) полимеризуемого мономера фурфурилового спирта, содержащего воду, стабилизаторы в виде буры и натриевых солей лигносульфоновых кислот, фурфуриловый спирт и яблочную кислоту. На дне резервуара предварительно располагают платформу (7), к которой жестко соединяют волновод (8) генератора ультразвуковых частот (9). На платформу (7) штабелируют полуфабрикаты из пиломатериалов (10). Крышку (11) камеры (1) закрывают плотно. Далее к штабелю полуфабрикатов из пиломатериалов (10) через платформу (7) и волновод (8) из генератора ультразвуковых частот (9) подают ультразвуковые колебания. Продолжительность подачи ультразвуковых колебаний составляет 3-4 часа в зависимости от габаритных размеров пиломатериалов. С увеличением толщины пиломатериалов продолжительность ультразвуковых колебаний возрастает с нижнего предела до максимума. Далее насосом (2) посредством трубопроводов (4) и (5) остаток раствора (6) из камеры (1) перекачивают в бак (3). После откачки раствора (6) в камеру (1) впрыскивают пульверизатором (12) ароматизаторы органического происхождения. Через 0,25-0,33 часа с момента впрыска ароматизаторов отключают ультразвук. После откачки раствора в камеру (1) через волновод (13) из установки (14) подают электромагнитное поле сверхвысокой частоты. Электромагнитным полем сверхвысокой частоты поднимают температуру полуфабрикатов из древесины (10) до 70-80°С. При такой температуре высушивают уже композиционный материал до необходимой влажности в течение 3-5 часов. Нижний предел температуры для тонкой древесины, а по мере возрастания толщины временной параметр увеличивается. В течение последнего часа сушки из камеры (1) влагу удаляют вакуум-насосом (15). Пример 1. В металлическую камеру во внутрь контейнера платформы помещают пиломатериалы из сосны 1 м3, размерами 1000×200×60 мм, влажностью 18%. В камеру заливают раствор полимеризуемого мономера фурфурилового спирта, содержащего воду, стабилизаторы в виде буры и натриевых солей лигносульфоновых кислот, фурфуриловый спирт и яблочную кислоту таким образом, чтобы раствор был выше уровня штабеля пиломатериалов на 0,05-0,06 м. К платформе, на которой расположен штабель древесины, омываемый со всех сторон раствором, подключают ультразвук и в течение 3 часов пропитывают древесину раствором. Далее раствор, который остался в контейнере, откачивают насосом в соседний бак. После окончательного удаления раствора из камеры одновременно в камеру впрыскивают в дисперсном состоянии ароматизаторы органического происхождения с запахом сирени, из расчета 5 граммов на 1 м3 и сразу же в камеру подают электромагнитное поле сверхвысокой частоты и температуру поднимают в течение одного часа до 70°С, а далее в течение 2-х часов температуру поднимают до 80°C. Удаление влаги из древесины, насыщенной раствором, путем нагревания производят в течение 3 часов. Спустя 2 часа с момента начала создания электромагнитного поля, в камере создают вакуум и влагу, выделяемую из древесины, удаляют из камеры. Результаты исследований приведены в таблице, где видно, что древесина пропитывается компонентами из раствора, вступает в реакцию в определенных соотношениях с компонентами внутри древесины и в конечном итоге на композиционный материал тратится энергии 32,6 кВт (против 43,2 кВт у прототипа), процесс в целом длится 6 часов, влажность материала 16% (против – 19% у прототипа) и равномерность насыщения раствором древесины хорошая. Новый материал имеет запах сирени. Пример 2. Для сравнения осуществляем пропитку древесины раствором полимеризуемого мономера фурфурилового спирта согласно способу по прототипу. В камеру заливают раствор полимеризуемого мономера фурфуролового спирта, содержащего воду, стабилизаторы в виде буры и натриевых солей лигносульфоновых кислот, фурфуриловый спирт и одно дополнительное соединение малеиновой кислоты. В камеру с раствором опускают штабель из древесины-сосны размерами 1000×200×60 мм, 1 м3 таким образом, чтобы раствор над штабелем составлял 0,05-0,06 м. Выдерживают древесину в растворе 3 часа и удаляют раствор из камеры. Далее производят операцию отверждения при температуре в интервале от 70 до 140°С. При этом впервые два часа пиломатериалы выдерживают при температуре 70°С, а в последующие 0,5 часа доводят до 80°С и к окончанию повышают до 120°С. В завершении отверждение и сушку проводят погружением пропитанной древесины в горячее масло, имеющее температуру 80°С и в дальнейшем, в течение 0,5 часов повышают его до 120°С. Исследования древесины, пропитанной в соответствии с предлагаемым способом и по прототипу, позволили определить ряд технико-эксплуатационных параметров, сведенных в единую таблицу.
Как видно из изложенного, поставленная техническая задача в рамках предлагаемого способа решается полностью. Предлагаемый способ обработки ускоряет процесс сушки (16% против 19% у прототипа). Равномерность насыщения древесины компонентами из раствора значительно лучше (3 звездочки против 2 у прототипа). Расход энергии на обработку материала значительно ниже – примерно на 14% меньше, чем у прототипа. Пропитка полуфабрикатов из древесины в растворе с применением нового признака – подключение к материалу ультразвука – значительно ускоряет прохождение раствора по порам древесины, улучшает равномерность насыщения пиломатериалов компонентами и ускоряет процессы реакции внутри древесины. Использование электромагнитного поля сверхвысокой частоты для сушки и отверждения древесины после насыщения раствором позволяет осуществлять нагрев древесины изнутри в наружу в отличие от всех других способов сушки и отверждения. Благодаря этому, ускоряется процесс удаления влаги из пиломатериалов, снижается расход электроэнергии в целом и повышается прочность материала. Техническая задача может быть реализована в производственных условиях цеха, принадлежащего заявителю изобретения.
Формула изобретения
Способ производства композиционного материала, в основе которого полуфабрикаты из древесины, включающий пропитку древесины раствором полимеризуемого мономера фурфуролового спирта, содержащего воду, стабилизаторы в виде буры и натриевых солей лигносульфоновых кислот, фурфуриловый спирт и яблочную кислоту, отличающийся тем, что к древесине с начала процесса пропитки раствором в камере подключают ультразвук, спустя 3-4 ч с начала впрыска откачивают раствор и в камеру впрыскивают в дисперсном состояние ароматизаторы органического происхождения, через 0,25-0,33 ч отключают ультразвук, в дальнейшем для сушки и отверждения древесины в камере создают электромагнитное поле сверхвысокой частоты и обеспечивают температуру в течение 3-5 ч в пределах 70-80°С, при этом в течение последнего часа сушки в камере создают вакуум и удаляют влагу.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
2006114760, Федеральный институт промышленной собственности).