Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2476311

(19)

RU

(11)

2476311

(13)

C1

(51) МПК B27K3/50 (2006.01)

B27K3/02 (2006.01)

B27K3/34 (2006.01)

B82Y99/00 (2011.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 18.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011138351/13, 19.09.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

19.09.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 19.09.2011

(45) Опубликовано: 27.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2401195 C2, 10.10.2010. RU 2339504 С2, 27.11.2008. ФАЗИЛОВА С.А. и др. Структурные исследования полисахаридов и нанокомпозиций на их основе. - Химия растительного сырья, 1, 2010, с.13-19. JP 4745303 В2, 10.08.2011. JP 2011162608 А, 25.08.2011.

Адрес для переписки:

394087, г.Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА, патентный отдел

(72) Автор(ы):

Шамаев Владимир Александрович (RU),

Никулина Надежда Сергеевна (RU),

Медведев Илья Николаевич (RU),

Губанова Наталья Владиславовна (RU),

Воскобойников Игорь Васильевич (RU),

Константинова Светлана Алексеевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу обработки древесины, в частности к способу получения модифицированной древесины. В способе пропитывают заготовки 30-40%-ным водным раствором карбамида, содержащим форконденсат карбамидоформальдегидного олигомера (КФК), проводят сушку, прессование и термообработку. При этом в пропиточный раствор добавляют упрочнитель - 2%-ный водный раствор фибриллярной наноцеллюлозы в количестве 15-18% от массы КФК. Воду, используемую для приготовления раствора, активируют намагничиванием до анолита с окислительно-восстановительным потенциалом 800-900 мВ с рН=2,5. Способ позволяет в два раза снизить степень прессования до требуемой прочности 120-130 МПа, повысить выход модифицированной древесины, увеличить жесткость и прочность модифицированной древесины. 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области обработки древесины, в частности для производства заготовок из модифицированной древесины высокой прочности.

Известен способ получения модифицированной древесины, включающий обработку древесины раствором карбамида, содержащим 6-10% уротропина от массы сухого карбамида при рН 6,4-6,5, сушку под механическим давлением при температуре 90-120°С с одновременной формостабилизацией (см. Пат. РФ 2131351 МПК В27К 3/50, опубл. 06.10.1999).

Недостатком способа является сложность приготовления пропитывающего раствора и невысокая формостабилизация получаемой древесины.

В качестве прототипа выбран способ получения модифицированной древесины, в котором древесину пропитывают водным раствором карбамида, содержащим форконденсат карбамидоформальдегидного олигомера (КФК), отвердитель - карбамидоформальдегидную смолу ПКП-52, после чего прессуют, сушат, воздействуют импульсным магнитным полем и проводят термообработку (см. Пат. РФ 2401195 МПК В27К 3/50, В27К 3/04, В27К 5/04, В27К 5/06, В27К 7/00, опубл. 10.10.2010).

Недостатком способа является то, что для получения требуемой прочности модифицированной древесины 120-130 МПа при сжатии вдоль волокон необходимая степень уплотнения составляет 30% для березы и 50% для осины, вследствие чего выход готового материала (в м 3 ) снижается.

Изобретение решает задачу увеличения выхода модифицированной древесины с одновременным снижением степени прессования и получением заданных качественных характеристик.

Это достигается тем, что в способе получения модифицированной древесины, включающем пропитку заготовок 30-40%-ным водным раствором карбамида, содержащим форконденсат карбамидоформальдегидного олигомера (КФК), сушку, прессование и термообработку, согласно предложенному изобретению, в пропиточный раствор добавляют упрочнитель - 2%-ный водный раствор фибриллярной наноцеллюлозы (НФЦ) в количестве 15-18% от массы КФК, а воду, используемую для приготовления раствора, активируют намагничиванием до аналита с окислительно-восстановительным потенциалом 800-900 мВ с рН=2,5.

Технический результат состоит в следующем.

Добавление в пропиточный раствор водного геля НФЦ в указанном количестве, намагничивание воды до аналита, обеспечивают получение модифицированной древесины требуемой прочности 120-130 МПа со степенью упрочнения для березы 15%, для осины 25%, то есть в два раза меньше, чем при модифицировании известным способом.

Введение водного геля НФЦ увеличивает степень сшивки полимера с древесиной. За счет этого увеличивается жесткость и прочность модифицированной древесины.

Дополнительное намагничивание воды до аналита с окислительно-восстановительным потенциалом 800-900 мВ способствует активации водного геля НФЦ, повышает степень полимеризации, что также способствует увеличению прочности модифицированной древесины.

Способ осуществляется следующим образом.

Приготавливают водный раствор, в котором воду предварительно активируют намагничиванием. Активацию проводят на установке СТЭЛ-49 в течение 10 мин, до получения аналита с окислительно-восстановительным потенциалом 800-900 мВ и рН=2,5.

Подготовленную воду используют для приготовления 30%-ного водного раствора карбамида, в который добавляют КФК в количестве 10-12% от массы сухого карбамида, а также водный гель фибриллярной наноцеллюлозы в количестве 15-18% от массы КФК.

При содержании НФЦ менее 15% от массы КФК предел прочности модифицированной древесины не превышает 103 МПа. Содержание НФЦ более 18% от массы КФК не увеличивает прочность получаемого материала.

Заготовки из древесины пропитывают полученным раствором с торца под давлением 0,4-0,5 МПа. После пропитки содержание карбамида в древесине составляет 15-20% от массы сухой древесины, содержание КФК 1,5-2,4% от массы сухой древесины, содержание НФЦ 0,22-0,43% от массы сухой древесины.

Далее заготовки высушивают при температуре 90°С до влажности 10-15%, после чего их прессуют поперек волокон под механическим давлением 0,5-0,6 МПа до степени уплотнения 15% для березы и 25% для осины и сушат в пресс-формах до влажности 4-5%. Далее проводят термообработку при температуре 140°С в течение трех часов.

Пример 1.

Брус из древесины осины сечением 120×120 мм и длиной 3 м влажностью 80% пропитывают с торца под давлением 0,5 МПа 30%-ным водным раствором карбамида объемом 50 литров, в который добавлено 10% КФК от массы раствора и 15% 2%-ного водного раствора НФЦ от массы КФК. Воду предварительно намагничивают до аналита с окислительно-восстановительным потенциалом 800-900 мВ и рН=2,5 в течение 10 мин. После пропитки содержание карбамида в древесине составило 15% от массы сухой древесины, содержание КФК составило 1,5% от массы сухой древесины, содержание НФЦ составило 0,22% от массы сухой древесины. Пропитанную древесину сушат при температуре 90°С до влажности 12% и прессуют до степени 25%. Прессованные заготовки сушат в пресс-формах при температуре 120°С до влажности 4% и проводят термообработку при температуре 140°С в течение трех часов. Предел прочности при сжатии вдоль волокон составил 120 МПа, плотность 751 кг/м 3 .

Пример 2.

Брус из древесины березы сечением 115×115 мм и длиной 3 м пропитывают с торца под давлением 0,7 МПа 30%-ным водным раствором карбамида объемом 40 литров, в который добавлено 12% КФК от массы раствора и 18% 2%-ного водного раствора НФЦ от массы КФК. Воду предварительно намагничивают до аналита с окислительно-восстановительным потенциалом 800-900 мВ и рН=2,5 в течение 10 мин. После пропитки содержание карбамида в древесине составляет 20% от массы сухой древесины, содержание КФК составляет 2,4% от массы сухой древесины, содержание НФЦ составляет 0,43% от массы сухой древесины. Пропитанную древесину сушат при температуре 90°С до влажности 15% и прессуют до степени 15%. После этого прессованные заготовки сушат в пресс-формах при температуре 120°С до влажности 5%. Затем проводят термообработку при температуре 145°С в течение трех часов. Предел прочности при сжатии вдоль волокон составил 135 МПа, плотность 756 кг/м 3 .

В результате получают модифицированную древесину, имеющую прочность при сжатии вдоль волокон 120-130 МПа и степень уплотнения 15% для березы и 25% для осины, т.е. использование предложенного способа позволяет снизить степень уплотнения в 2 раза по сравнению с известным способом, т.е. также повысить выход получаемого материла (см. таблицы 1, 2).

Снижение степени прессования для березы с 30 до 15% позволяет повысить выход модифицированной древесины на 15%, т.е. с 1 м 3 экономия составит 0,15 м 3 , с 1000 м 3 - 150 м 3 . При отпускной цене модифицированной древесины березы 30 тыс.руб за 1 м 3 экономия составит 150×30=4500 тыс.руб.

Снижение степени прессования для осины с 50 до 25% позволяет повысить выход модифицированной древесины на 25%, т.е. с 1 м 3 экономия составит 0,25 м 3 , с 1000 м 3 - 250 м 3 . При отпускной цене модифицированной древесины осины 25 тыс.руб за 1 м 3 экономия составит 250×25=6250 тыс.руб.

Свойства модифицированной древесины и условия ее получения представлены в табл.1. Сравнительная оценка свойств модифицированной древесины, полученной согласно патенту РФ 2401195 и предложенным способом, представлена в табл.2

Таблица 1

Характеристика материала и условия его получения

Степень прессования, %

Предел прочности при сжатии, МПа

Береза прессованная

15

80

Береза+КФК

15

92

Береза+КФК+НФЦ

15

120

Береза+КФК+НФЦ+активированная вода

15

135

Осина прессованная

25

72

Осина+КФК

25

91

Осина+КФК+НФЦ

25

104

Осина+КФК+НФЦ+активированная вода

50

120

Таблица 2

Характеристика материала и условия его получения

Предложенный способ

Прототип - патент 2401195

Содержание карбамида в растворе, %

30

30-40

Содержание КФК в растворе, %

10-12

10-12

Содержание НФЦ, % от массы КФК

15-18

-

Активация воды до аналита с окислительно-восстановительным потенциалом 800-900 мВ и рН-2,5

+

-

Степень прессования, %

Береза

Осина

15

30

25

50

Плотность, кг/м 3

751-756

900

Предел прочности при сжатии вдоль волокон, МПа

120-135

135

Статическая твердость, кг/мм 2

17-19

16,5

Формула изобретения

Способ получения модифицированной древесины, включающий пропитку заготовок 30-40%-ным водным раствором карбамида, содержащим форконденсат карбамидоформальдегидного олигомера (КФК), сушку, прессование и термообработку, отличающийся тем, что в пропиточный раствор добавляют упрочнитель - 2%-ный водный раствор фибриллярной наноцеллюлозы в количестве 15-18% от массы КФК, а воду, используемую для приготовления раствора, активируют намагничиванием до анолита с окислительно-восстановительным потенциалом 800-900 мВ с рН 2,5.