Ефекти пресованої деревини. Варіння в лугу та пресування зробили дерево на порядок міцніше

Деревина для копчення Відповідні породи дерев Від того, яку деревину ви вибрали, залежить якість копчення, зокрема аромат, колір та смакові якості. Навіть тривалість зберігання певною мірою залежить від диму, одержуваного при згоранні конкретного виду

Суха деревина

Суха деревина Суха деревина - це основний матеріал, який ми підпалюватимемо. Вона може складатися з сухого, легкого, порожнистого матеріалу, що стискається, займається. Найкраща для цих випадків деревина, яку люблю застосовувати я сам, - це сухі,

Дельта-деревина

Деревина

Деревина Деревина (бот.). - У повсякденному житті та техніці Д. називають внутрішню частину дерева, що лежить під корою. У ботаніці під ім'ям Д. або ксілеми розуміють тканину або сукупність тканин, що утворилися з прокамбію або камбію; вона є однією з складових частин

Деревина

Деревина пресована

Деревина

Деревина Звучить смішно, але грецьке слово «myelos» таки перекладається як серцевина, деревина [мозку]. Воно ж біла речовина - дроти, що зв'язують нейрони один з одним; тільки ці дроти не як звичайно з двома кінцями - це відростки нейронів, що йдуть безперервно від

Деревина

Деревина Жоден з будівельних матеріалівне має таких якостей, як деревина. Вона дуже зручна у обробці. Крім того, це один з найміцніших, найлегших матеріалів, що довго зберігають тепло і приємний запах. З дерева можна зробити все, що завгодно: від простої

Деревина - це природний полімерний композиційний матеріал, який при механічному та хімічному впливі змінює свої властивості. Знаючи закономірності зміни матеріалу, можна створювати їх цілеспрямовано, надаючи якості, необхідні споживачеві. Це і називається процесом модифікації деревини. Він необхідний при виробництві ДСП, МДФ, ОСБ, ДПК та інших деревних матеріалів, де подрібнена деревина, змішана з полімерним сполучним пресується з метою отримання однорідного матеріалу стандартних розмірів.

Пропонована технологія модифікації деревини змінює властивості деревини в масиві, тобто на всю глибину матеріалу, що обробляється, не вдаючись до його подрібнення. Це досягається тим, що молекули модифікатора, тобто речовини, що сприяє зміні властивостей деревини, за розміром можна порівняти з молекулами деревної речовини і менше розмірів міжклітинних просторів у ньому. Тому способом дифузійного або примусового просочення під тиском модифікатор проникає на всю товщину виробу, що просочується, а потім під впливом температури і тиску реагує з природними хімікатами, що знаходяться в деревині. Таким чином, технологія дозволяє, не подрібнювати деревину, не застосовувати дорогі полімерні сполучні, і досягати того ж ефекту, якого домагалися при виробництві МДФ, наприклад, але дешевшим способом. При цьому зберігається масив деревини з усіма його позитивними властивостями, яскравіше виділяється текстура, можна змінити колір (ламінація не знадобиться).

Отже, модифікатор повинен у розчиненому стані проникати у клітинні структури деревини, бути хімічно активним для компонентів, що становлять деревну речовину, і, реагуючи з цими компонентами, цілеспрямовано змінювати фізичні та експлуатаційні властивості матеріалу. Найбільш придатною для цього речовиною є карбамід,адже й у згаданих раніше МДФ чи ОСБ найпридатніші сполучні - карбамідні. Карбамід розчинний у воді, в тому числі і в тій, що міститься у зв'язаному стані в деревині, а це означає, що, просочуючи деревину водним розчином карбаміду, ми, як це не парадоксально «підсушуємо» її, «забираючи» частину деревної вологи гідрофільний карбамід. Карбамід або сечовина активно реагують з такими компонентами деревини, як лігнін, геміцелюлози, екстрактивні речовини. А оскільки реакція поліконденсаціївідбувається в макромолекулах деревної речовини, масив деревини набуває нових корисних якостей, що задаються виробником, зберігши позитивні старі. Розчин карбаміду не шкідливий, хімічно нейтральний, більше того – сечовина марки А за ГОСТ 6691-77 застосовується як кормова добавка для худоби.

Модифікована карбамідом деревина сертифікована (ГОСТ 24329-80) і застосовується переважно під торговою маркою «Дестам» або «Лігноферум» у виробництві підшипникових вкладишів. У виробництві будівельних та столярних виробів в даний час застосовується також термомодифікована деревина, технологія якої подібна до пропонованої за винятком того, що хімічна модифікація деревної речовини проводиться у відсутності карбаміду за рахунок поліконденсації продуктів розкладання лігніну, геміцелюлоз, екстрактивних речовин і ксиланів. Через термодеструкцію частково знижуються фізико-механічні властивості термомодифікованої деревини.

Технологічний процес виробництва механохімічно модифікованої деревини полягає у просоченні вихідної деревини будь-якої породи та будь-якої вологості розчином модифікатора. Просочення може бути проведене методом «гаряче-холодних ванн» - дифузійне або в автоклаві - примусове. Потім проводиться сушіння, за потреби - з ущільненням (пресуванням), і термообробка, що фіксує нові властивості деревини. Слід зазначити, що економічніше використовувати малоцінні породи, оскільки їх експлуатаційні характеристики після зміни перевищують характеристики дорогих порід (див. таблицю).

Оброблена таким чином вихідна деревина під час сушіння хімічно ущільнюється в результаті видалення води та реакції модифікатора з деревною речовиною: на 5-31% для хвойних порід та на 12-35% для листяних. За потреби більшого ущільнення застосовується гаряче пресування висушеної деревини з ущільненням на 50-70%.

Застосовуючи різні добавки до модифікатора, з будь-якої породи вихідної деревини можна отримати модифіковану деревину (МД) з підвищеними властивостями міцності, високою твердістю і стиранням, що не підтримує горіння або повністю негорючу, з підвищеною водо- і вологостійкістю, не схильну до впливу біошкідників. І ще механохімічно модифікована деревина перетворюється на термопластичний матеріал, тобто її можна пресувати, легко гнути, обробляти термопрокаткою, що відкриває нові технологічні можливості обробки МД. Форма, що надається МД, зберігається термообробкою.

Якщо потрібно отримати тільки колоду, брус або дошку з модифікованої деревини, які згодом будуть схильні до традиційної деревообробки, то процес можна послідовно проводити в просочувальних ваннах або автоклаві, сушіння - у звичайній сушильній камері, термообробку - в камері термообробки з температурою до 200 оС. Для поєднання цих процесів розроблено та випробувано спеціальну установку модифікації деревини (УМД).

Рис.1 Дослідно-промисловий зразок установки для модифікації деревини із завантажувальним об'ємом 0,2 куб.

Установка дозволяє проводити просочення розчином модифікатора під тиском, прискорене сушіння просоченої деревини при змінному тиску і температурі та остаточну термічну обробку протягом одного циклу. Установка дозволяє ущільнювати МД або випресовувати спеціальний профіль на виробі за допомогою термокомпресійного вкладиша, що входить в комплект УМД.

Так колода їли діаметром 150мм довжиною 2,5м у свіжозрубаному стані з вологістю 85%, щільністю 450кг/куб.м., з усіма властивими даній породі недоліками (випадні сучки, мала біо-вогне-вологостійкість) через 77 годин обробки в РОЗУМ властивості:

• вологість 8%;
• густина 630кг/куб.м.;
• вогнестійкість підвищена на 50%, а при застосуванні спеціальних добавок до розчину, що модифікує, колода взагалі не підтримує горіння;
• вологостійкість підвищена на 30% (більше - при застосуванні спецдобавок до модифікатора);
• МД впливу біошкідників (цвіль, грибки, жучки тощо) не схильна;
• випадні сучки впресовані та вплавлені;
• на колоді в процесі сушіння можуть бути випресовані паз та гребінь для зчленування при складанні зрубу (випробувано - глибиною 15мм);
• Текстура деревини яскраво виражена, колір можна змінювати від золотистого до темно-коричневого по всій товщині.

Механохімічно модифікована деревина обробляється на серійних деревообробних верстатах з урахуванням її твердості під час заточування інструменту. Завдяки підвищеній деформативності МД до термообробки, застосовуються такі види обробки як пресування в пресах з плитами, що нагріваються, гнучка і прокатка.

Рис.2 Зразки деревини, обробленої в УМД: колоди сосни, берези, ялини, брус дуба праворуч колоди з випресованими пазами під складання

Пресування дозволяє отримувати на поверхні щита із МД багаторівневе зображення (різьблення) глибиною до 10мм та вище, а також плоске зображення з ефектом об'ємності (голографію). До речі, після гарячого пресування не потрібні операції шліфування, так як якість поверхні виробу задається поліруванням прес-форми. Не потрібно також лакування, так як склад, що модифікує, утворює на поверхні виробу захисну плівку при пресуванні.

Рис.3 Фільонки з механохімічної модифікованої деревини берези (ліворуч рельєфна, праворуч - плоска)

Розміри виробу, що пресується, по площі визначаються розмірами обігріваються плит пресового обладнання, причому вартість самого обладнання також залежить від цих розмірів. Щоб уникнути цього при виготовленні виробів великої площі з механохімічно модифікованої деревини застосовується спосіб термокомпресійного формування.

Спосіб здійснюється наступним чином: дерев'яну заготовку у вигляді набраного з рейок столярно-меблевого щита поміщають у нижню частину спеціальної прес-форми (СПФ), контури якої відповідають контуру заготовки. Зверху розміщують рельєфоутворюючий штамп, що формує під дією тиску декоративне зображення на поверхні заготовки. Між верхньою і нижньою частинами СПФ знаходиться складовий еластичний формуючий вкладиш, що терморозширюється, який при нагріванні забезпечує необхідний тиск до 30Мпа. Ступінь деформування заготівлі залежить від товщини вкладки. Розміри виробу, що пресується, визначаються лише розмірами СПФ і складеного вкладиша, що дозволяє виготовляти повністю стільницю або фільончасті двері будь-якого розміру.

Заготовки столярно-меблевого щита виготовляють із окремих рейок МД, які можуть бути різної ширини, але однакової товщини. Технічний результат досягається тим, що у вихідних рейках з модифікованої деревини виконують калібровані отвори з певним кроком, утворюючи поперечні канали, співвісні з наступними рейками щита, а на бічних поверхнях виконують поздовжні канавки, утворюючи внутрішню силову армуючу решітку, смоли з піноутворювачем і наповнювачем у вигляді тирси. Склад матеріалу заповнювача силових грат однотипний модифікатору і між ними в процесі пресування створюються додаткові поперечні полімерні зв'язки в результаті реакції поліконденсації. Силова армуюча решітка забезпечує монолітність виробу при експлуатації і виключає викривлення щита великих розмірів. текстури та кольори. Їхня часткова невідповідність компенсується створенням однорідного кольорового фону та декоративного візерунка при гарячому пресуванні. Крім того, подібний спосіб передбачає широкий асортиментвиробів при використанні різноманітних порід деревини, у тому числі й не ділової

Технологічний процес згинання полягає в наскрізному просоченні вихідної деревини модифікуючим розчином, сушінні до певної вологості, розігріву заготівлі деревини безпосередньо перед гнуттям, власне гнуття з термічною обробкою зафіксованого на шаблоні вигнутого виробу в термокамері. Після термічної обробкирозміри виробу можуть змінитися лише за його нагріванні понад 200оС. Найбільші труднощі процесу гнуття виникають при згинанні твердолистяних порід, так як для бука та дуба неможливо зберегти вихідний колір деревини за необхідності великих деформацій. У результаті дуб стає мореним (чорним), а бук — темно-коричневим. Найкраще гнеться осика, при цьому вона набуває золотистого відтінку. Дрібносерійно, у вигляді пробної партії, випробувано виготовлення рамок для овальних дзеркал розміром 1410х410мм. Заготівля: букова рейка довжиною 2м, з прямокутним перерізом 12х22мм, причому гнути необхідно було за найменшим розміром перерізу. Деталь являла собою U-подібну обічайку, з розміром перерізу на лицьову сторону - 22мм, згинається - 12мм. Гнути проводилося без шин, так як зробити їх для такого малого розміру (12мм) проблемно, за шаблоном, на якому і термообробляли заготівлю в зафіксованому стані. В результаті шлюб (сколювання) було тільки тоді, коли на зовнішній бік був вихід перерізаних волокон (косошар). Результати – на фото.

Рис.4 Гнута букова заготовка для обічайки

Опробовано сушіння та пресування торцевих заготовок з механохімічно модифікованої деревини. Пресування торцевих заготовок із МД має свої особливості: МД ущільнюється в аксіальному напрямку, тобто вздовж волокон, що має на увазі додаток меншого питомого тиску, але цей тиск необхідно підібрати таким, щоб уникнути втрати стійкості заготівлі, що деформується, і утворення в ній тріщин, так як тангенціальні та радіальні напруги, що виникають при торцевому пресуванні, мають протилежні знаки.

Рис.5 Торцева заготовка із МД сосни

В результаті проведених досліджень фізико-механічних властивостей торцевої модифікованої деревини встановлено, що як параметр, що характеризує як сам процес пресування, так і матеріал, можна прийняти ступінь деформування деревини. Зусилля пресування залежить від вихідної густини застосовуваної породи деревини та напрями пресування. Для досягнення однакової густини МД різних порід ступеня деформування значно відрізняються і залежать від вихідної густини деревини та її вологості у процесі пресування. Встановлено також, що гранична деформативність торцевих заготовок МД сосни становить 75%, а МД берези – 70%. Однак при таких великих деформаціях відбувається втрата стійкості модифікованої деревини волокнами, що призводить до утворення сколів і тріщин на лицьовій поверхні зразків. Отже, усунення цих чинників необхідно обмежити радіальну деформацію МД, т. е. необхідно застосовувати прессформы з бічним підтиском МД у процесі проведення торцевого пресування.

В даний час з торцевої деревини виготовляються корпуси барометрів на ТОВ «Кут», при використанні для модифікування вихідних заготовок великих розмірів передбачається виготовляти табурети та столики «сільського дизайну».

Передбачуваними споживачами продукції з МД будуть фірми, основним напрямом діяльності яких є будівництво та оздоблення житлових приміщень, оскільки властивості виробленого продукту є унікальними. Так вогнетривка колода і брус є найціннішим матеріалом для будівництва будинків, лазень, господарських будівель. Розроблено технології та обладнання для комплектації всього споруджуваного об'єкта виробами із МД: колода та брус для силового каркасу, дошка для підлоги та перекриттів, молдинг та брус для дверних та віконних блоків, щити для внутрішнього декоративного оздоблення будівлі. При цьому ціни продукції будуть не значно вищими за ціни виробів, що виготовляються традиційно з ділової деревини, а властивості унікальні. Подальше освоєння ринку визначено декоративними властивостями МД та технологічними можливостями її переробки: пресування, можливість згинання та прокатки. Це визначає наступне колопотенційних споживачів: оздоблювальники, меблярі, дизайнери, паркетники.

Наявний досвід показує, що створення виробничих ділянок із виготовлення модифікованої деревини не потребує великих витрат та великих площ. Обладнання може бути виготовлене силами ремонтно-механічних служб підприємства. Вищесказане дозволяє говорити про те, що використання модифікованої деревини, залучення у виробництво дешевої деревини, що мало використовується, м'яких листяних порід дозволить розширити області застосування деревини, знизити витрати на виробництво і повніше використовувати

Модифікованоюназивають цільну деревину із спрямовано зміненими фізичними чи хімічними методами та властивостями. Відповідно до ГОСТ 23944-80 та ГОСТ 24329 - 80 розрізняють п'ять основних способів модифікування та відповідні види продукції.

Деревину термомеханічної модифікації називають пресованою деревиною (ДП). При пресуванні попередньо пропареної або нагрітої деревини зазвичай у площині поперек волокон відбувається зміна макроструктури деревини, збільшення щільності та поліпшення показників пов'язаних з нею властивостей. Роботи з термомеханічної модифікації, проведені Воронезьким лісотехнічним інститутом (нині ВДЛТА) та іншими організаціями, дозволили запропонувати різні технологічні процесита прийоми отримання ущільненої деревини.

Пресовану деревину доцільно отримувати, використовуючи м'які листяні породи, а часом хвойні і навіть тверді листяні породи. Вимоги до сировини для виготовлення ДП регламентовані ГОСТ 23551 - 79. Марки, розміри та показники фізико-механічних властивостей заготовок брускового та дощового типу, а також циліндрів, втулок тощо з пресованої деревини встановлені ГОСТ 24588 - 81 та ГОСТ 8 . Щільність ДП 800-1350 кг/м3.

Пресована деревина має в кілька разів більшу міцність, твердість і ударну в'язкість, ніж натуральна, має досить хороші антифрикційні властивості і може бути використана для виготовлення підшипників замість бронзи, бабіту та інших металів. Пресована деревина добре гасить вібрації, має здатність поглинати абразивні частинки, що захищає від пошкодження вали. У воді пресована деревина набухає, і затримані деформації повертаються. Однак у деяких випадках розбухання та розпресування ДП можуть виявитися корисними, наприклад, у ущільнювальних пристроях гідравлічних машин. Пресована деревина застосовується для виготовлення втулок опорних ковзанок, шестерень, паркету та інших цілей. Пресовану деревину можна додатково модифікувати, наповнюючи її оліями, металами, полімерами, головним чином з метою покращення її властивостей як антифрикційного матеріалу.

При хіміко-механічній модифікації деревину попередньо (або одночасно) обробляють аміаком, сечовиною або іншими речовинами, а потім ущільнюють. Інститутом хімії деревини АН Латвії розроблена технологія отримання лігнамону - матеріалу з деревини, обробленої аміаком, пресування та сушіння. Попередня хімічна обробка викликає зміну властивостей клітинних стінок, деревина пластифікується, їй легко надати нову форму. Пластифікована аміаком деревина поглинає воду, набухає та розпресовується. Вплив підвищеної температуриможна зменшити ці недоліки. Показники фізико-механічних властивостей заготовок із лігнамону наведені у ГОСТ 9629-81.

З цільної пластифікованої аміаком пресованої деревини виготовляють деталі меблів, паркет, музичні інструменти. Модифіковану сечовиною пресовану деревину використовують для покриття підлог.

Деревина термохімічної модифікації - це матеріал, що отримується просоченням деревини мономерами, олігомерами або смолами і подальшою термообробкою для полімеризації або поліконденсації складу, що просочує.

У деяких випадках спостерігається хімічне щеплення модифікатора до полімерних компонентів деревини. Деревину просочують найчастіше фенолформальдегідними смолами, наприклад, у вигляді водного розчинуРоботи з термохімічної модифікації проведені в БелТІ, Центральному науково-дослідному інституті будівельних конструкцій (ЦНДІБК) та інших організаціях.

Модифікація деревини синтетичними смолами знижує її гігроскопічність, водопоглинання та водопроникність, зменшує набухання, підвищує міцність, жорсткість та твердість, але часто знижує ударну в'язкість. Розроблено рецептури смол, які дозволяють отримати необхідне покращення властивостей без збільшення крихкості матеріалу; створено важкогорючі та біостійкі матеріали. Модифікована термохімічним способом деревина використовують у будівельних конструкціях, меблевому, лижному виробництвах.

При модифікації деревини радіаційно-хімічним способом полімеризація введених у деревину речовин відбувається під впливом іонізуючих випромінювань. Деревину просочують метилметакрилатом, стиролом, вінілацетатом, акрилонітрилом та іншими мономерами, а також їх сумішами. Роботи, проведені у філії Фізико-хімічного інституту ім. В. Л. Карпова показали, що такий спосіб модифікації покращує формостійкість, механічні та експлуатаційні властивості деревини. Модифікована деревина використовується для виготовлення паркету, деталей машин та інших цілей.

При хімічній модифікації деревину піддають обробці аміаком, оцтовим ангідридом або іншими речовинами, що змінюють її тонку структуру та хімічний склад. Обробка аміаком підвищує податливість деревини, під його впливом деревина самоущільнюється при сушінні, змінює колір. Обробку оцтовим ангідридом проводять з метою ацетилювання деревини, тобто введення ацетильних груп до складу її хімічних компонентів. У ацетильованої деревини трохи змінюються механічні властивості, але суттєво знижуються водо - і вологопоглинання, набухання та усушка. Ацетильовану деревину доцільно використовуватиме виготовлення виробів підвищеної формоустойчивости. Роботи в галузі ацетилювання деревини проведено у Латвійській сільськогосподарській академії.