Необроблена звичайна деревна порода залишається в минулому. Хоча її вартість набагато нижча за оброблені матеріали, за багатьма параметрами вона програє. Тому покупці намагаються купувати деревину таких видів:

Стабілізована

Стабілізована деревина виготовляється з кап цінних порід дерева. Вона не боїться перепадів температури, вологостійка, стійка до дії різних кислот та розчинників, ультрафіолету, солоної води. Щоб досягти цих властивостей дерево просочують мономерами та акриловими смолами, заповнюючи ними усі отвори та пори.

Пройшовши таку обробку, деревина набуває наступних властивостей:

• не деформується та не тріскається;
• витримує нагрівання до 100°С;
• має високу твердість та міцність;
• добре полірується;
• стає яскравою та насиченою.

В основному стабілізовану деревину використовують для виготовлення рукояток ножів та різних ексклюзивних виробів. Випускається вона як брусків. Ціна бруска розміром 40х30х125 мм становить близько 900 рублів.

На фото – стабілізована деревина

Приклад 1 Приклад 2

Модифікована

Модифіковану деревину одержують методом просочення дерева водним розчином карбаміду, фенолформальдегідними або поліефірними смолами. Після такої обробки деревина не боїться агресивних та абразивних середовищ, ударних навантажень. Перестає накопичувати статичну електрику. Знижується гігроскопічність, зменшується набухання, підвищується міцність,

З модифікованої деревини будують будинки. Вони виглядають дуже вишукано і не потребують обробки. Після збирання будівлі не відбувається усадка. Це дуже перспективний матеріал для каркасного будівництва. Його відпускна вартість становить 18 – 22 тыс.руб.за кв.м.

Клеєна

Клеєна деревина випускається трьох видів:

• шарувата;
• масивна;
• комбінована.

Шарувату продукцію роблять зі шпону, отримуючи як склеювання фанеру. До масивної деревини відносяться клеєні дошки, бруски, плити. Комбінована випускається у вигляді столярних плит, одержують їх шляхом поєднання шпону та масивної деревини.

З клеєної продукції будують будинки, роблять меблі. Ціна на куб становить від 22 тис. до 25 тис. рублів.

Фото клеєної деревини

Імпрегнована

Імпрегновану деревину отримують шляхом просочення дерева спеціальним складом. До нього можуть входити нафтовмісні рідини, креозот, а також сполуки миш'яку та хрому.

Просочення проводять в камерах, що герметично закриваються, в які поміщають дошки. Після завантаження дощок камери подається склад.

Імпрегнована продукція служить у п'ять разів довше за звичайну і не вимагає постійного підфарбовування лакофарбовими матеріалами.

Вона ідеально підходить для конструкцій, що стикаються з водою або ґрунтом. З неї облаштовують причали, роблять стовпчики для огорож, грядок та квітників.

Орієнтовна вартість імпрегнованої деревини становить від 14 до 16 тис. рублів за куб. метр, імпортна - із Фінляндії коштує від 35 тис.р. за 1 куб.

Водовідштовхувальні властивості імпрегнованої деревини

Термооброблена (термомодифікована)

Термообробка покращує властивості деревини та є єдиною альтернативою хімічній обробці. Технологія полягає в насиченні деревини водяною парою при температурі 220 - 240? Зміни у структурі матеріалу відбуваються на молекулярному рівні. Цикл обробки триває 12 годин.

Термомодифікована продукція має три основні властивості:

• стійкість до біологічних поразок;
• вологовідштовхування;
• стабільність розмірів.

З термодеревини роблять меблі, паркет, використовують для обшивки будинків. Застосовують при обробних роботах у приміщеннях із підвищеною вологістю. Дуже популярна вона під час виробництва віконних рам. Ціна за квадратний метр від однієї до п'яти тис. грн. залежно від товщини дошки, сорту та породи.

Морена

Морена деревина виходить із затопленого лісу. Вона використовується у будівництві, у меблевому виробництві. Ця деревина дуже високо цінується, чим довше вона знаходилася у воді, тим міцніше стає. Після такої природної обробки вона набуває цілого ряду унікальних властивостей, стає дуже міцною. Один куб морської берези коштує 1600 грн. Модрина коштує від 15000 рублів за куб.

На відео — пластини із чорного мореного дуба:

Сутність: у способі виготовлення пресованої модифікованої деревини просочення деревних заготовок водним розчином карбаміду здійснюють під вакуумом. Пресування проводять у дві стадії зі скиданням тиску між ними, причому на І стадії пресований матеріал витримують 5-25 хв, на ІІ стадії витримують 45-95 хв. Наступну після пресування термообробку проводять при температурі 150-180°С протягом 60-150 хв. Просочення заготовок проводять у присутності фосфорної кислоти при співвідношенні карбаміду та фосфорної кислоти від 2,5: 1 до 30: 1. При цьому витрата карбаміду становить 5-15% від маси абсолютно сухих деревних заготовок. 2 з.п. ф-ли, 2 табл.

Винахід відноситься до деревообробної промисловості і може бути використане у виробництві паркету, деталей меблів, деталей для обробки холів та стінових панелей. Відомі способи отримання пресованої модифікованої деревини шляхом просочення деревини карбамідом, сушіння та пресування (1). Недоліком відомого способу є тривалість технологічного процесу. Найближчим аналогом технічного рішення, що заявляється, є спосіб виготовлення пресованої модифікованої деревини, переважно для паркету, шляхом просочення деревних заготовок водним розчином карбаміду, пресування при тиску 0,5-3 МПа і температурі 160-180 про С і термічної обробки (2). При цьому просочення здійснюють розчином карбаміду з концентрацією не більше 30% протягом 1-9 діб, а температурну обробку просоченої деревини здійснюють перед пресуванням при температурі 110-120 про. Недоліком відомого способу є те, що при термічній обробці видаляють пластифікатор (Н 2 Про) і на наступній технологічній стадії - пресуванні при температурі 160-190 про - зниження кількості пластифікатора позначається негативно на якості пресованої деревини. Крім того, відомий спосіб є також тривалим технологічним процесом. Новим технічним результатом заявленого способу є інтенсифікація процесу за одночасного підвищення якості пресованої деревини. Досягається новий технічний результат за рахунок того, що в способі виготовлення пресованої модифікованої деревини, переважно для паркету, шляхом просочення деревних заготовок водним розчином карбаміду, пресування при тиску 0,5-3,0 МПа та температурі 160-180 про З та термічної обробки, просочення здійснюють під вакуумом, пресування проводять у дві стадії зі скиданням тиску між ними, причому на першій стадії пресований матеріал витримують 5-25 хв, на II стадії витримують 45-95 хв, а термічну обробку проводять після пресування при температурі 150-180 про протягом 60-150 хв. Просочення деревних заготовок карбамідом можна проводити також у присутності фосфорної кислоти від 2,5:1 до 30:1. При цьому карбамід беруть у кількості 5-15% маси абсолютно сухих деревних заготовок, а фосфорну кислоту - у кількості 0,5-2,0% від маси абсолютно сухих деревних заготовок. Відомо, що інтенсифікувати просочення деревини можна за рахунок ведення просочення під вакуумом (журнал "Паперова промисловість", N 6, 1970). Однак у запропонованому способі використання просочення за способом "вакуум - атмосферний тиск - вакуум" (замість вимочування по прототипу) забезпечує рівномірне введення розчину карбаміду в клітинні стінки деревини та видалення надлишку розчину з її пір і капілярів, що необхідно для того, щоб введений карбамід працював у процесі подальшого пресування найраціональніше. Позитивний ефект при двостадійному пресуванні деревини пов'язаний з можливістю пресування заготовок з високим вмістом води та полягає в наступному. Вода на першій стадії пресування сприяє швидкому нагріванню заготівлі, є пластифікатором деревної речовини та забезпечує легкий гідроліз лігновуглеводного комплексу. Карбамід посилює пластифікацію. В цілому це призводить до розм'якшення високомолекулярних компонентів при температурі пресування та пресування деревини під тиском пресування. Скидання тиску необхідне для вільного видалення основної частини води у вигляді пари. Тим самим скорочується час сушіння порівняно із сушінням у спресованому стані. Фізичний стан розм'якшених компонентів не змінюється. Підйомом тиску на другій стадії до максимального значення досягається ступінь ущільнення, що задається. Потім проводять східчасте скидання тиску. На цій стадії проходять хімічні реакції перетворення основних компонентів деревини та взаємодії їх з карбамідом та продуктами її термоперетворення. Пластифікуючий ефект у міру сушіння та перетворення зникає, а макромолекулярні реакції зшивки стабілізують спресовану деревину. Безпосередньо після пресування деревина надходить для поглиблення хімічних реакцій на термообробку камеру потоком гарячого повітря. Перевага роздільного теплового впливу полягає в раціональному використанні дорогого пресувального обладнання та кращого видалення залишкової води для протікання повніших конденсаційних пресів при термообробці (у спеціальних камерах). Запропонований винахід ілюструється такими прикладами. П р і м е р 1. Спосіб виготовлення пресованої модифікованої деревини осики здійснюють наступним чином. Повітряно-сухі заготовки з осики розміром 22х28х150 (початкова щільність заготовок 470 кг/м 3 ) завантажують у вертикальному положенні автоклав, створюють вакуум 0,095 МПа і витримують заготовки 10 хв. Потім в автоклав подають 10% розчин карбаміду (витрата 15% від абсолютно сухих заготовок), встановлюють атмосферний тиск і витримують заготовки 10 хв, потім розчин зливають. Загальна тривалість просочення 30 хв. Потім зразки піддають двоступінчасте пресування за наступним режимом: I ступінь пресування. Підйом тиску до 2,5 МПа (протягом 30 с), стоянка 5 хв та скидання тиску; II ступінь. Підйом тиску до 2,5 МПа (протягом 10 с), стоянка 45 хв, потім ступінчасте скидання тиску до атмосферного; Зразки вилучають з рамки і термообробку в шафі з температурою, що регулюється, при температурі 170 про С протягом 120 хв. Отриману модифіковану осину деревину кондиціонують протягом 5 днів до вологості 6% і випробовують за діючими стандартами. Результати випробувань модифікованої деревини представлені у табл.2. П р і м е ри 2-3. Спосіб виготовлення пресованої модифікованої осинової деревини здійснюють аналогічно прикладу 1 з тією різницею, що змінюють технологічні параметри проведення стадій способу. Конкретні значення параметрів наведено у табл.1. Результати випробувань модифікованої деревини представлені у табл.2. П р і м е ри 4-6. Спосіб виготовлення пресованої модифікованої осинової деревини здійснюють аналогічно прикладу 1, але як проміжний розчин використовують розчин, що містить карбамід у присутності фосфорної кислоти. Конкретне співвідношення карбамід: фосфорна кислота в просочувальному розчині, а також конкретні значення технологічних параметрів здійснення стадій способу наведено в табл.1. Результати випробувань модифікованої деревини представлені у табл.2. П р і м е ри 4-6. Спосіб виготовлення пресованої модифікованої осинової деревини здійснюють аналогічно прикладу 1, але як проміжний розчин використовують розчин, що містить карбамід у присутності фосфорної кислоти. Конкретне співвідношення - карбамід: фосфорна кислота в просочувальному розчині, а також конкретні значення технологічних параметрів здійснення стадій способу наведено в табл.1. Результати випробувань модифікованої деревини представлені у табл.1. П р і м е р 7 (прототипом). Спосіб виготовлення пресованої модифікованої осиної деревини здійснюють наступним чином. Повітряно-сухі заготовки з осики розміром 22х28х150 просочують 15%-ним розчином карбаміду методом гаряче-холодної ванни протягом 24 год, потім здійснюють термічну обробку просоченої деревини при температурі 180 про С. Прогреті заготовки прес протягом 360 хв. Отриману модифіковану осину деревину кондиціонують протягом 5 днів до вологості 6% і випробовують за діючими стандартами. Результати випробувань модифікованої деревини представлені у табл.2. Аналіз табл. 1,2 показує, що запропонована сукупність ознак забезпечує досягнення нового технічного результату, як у частині інтенсифікації процесу (приклад 1-6 - тривалість просочення 20-40 хв; тривалість пресування 55-115 хв; тривалість термічної обробки 150-180 хв; приклад 9 - прототип - тривалість просочення 1440 хв; тривалість пресування 360 хв; тривалість термічної обробки 360 хв, так і в частині підвищення якості цільового матеріалу - приклад 1,5 (пропонований спосіб) на 40-50 МПа більше міцність при згині, питома міцність більше на 0,08/, а вологопоглинання знижується на 1,3-2,1 г/м 2 за добу.

формула винаходу

1. СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ПРЕСУВАНОЇ МОДИФІКОВАНОЇ ДЕРЕВИНИ переважно для паркету шляхом просочення деревних заготовок водним розчином карбаміду, пресування при тиску 0,5-3,0 Мпа і температурі 160-180 o, проводять у дві стадії зі скиданням тиску між ними, причому на першій стадії пресований матеріал витримують 5-25 хв, на другій стадії витримують 45-95 хв, а термічну обробку проводять після пресування при 150-180 o С протягом 60-150 хв. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що просочення заготовок карбамідом проводять у присутності фосфорної кислоти при співвідношенні карбаміду і фосфорної кислоти від 2,5:1 до 30:1. 3. Спосіб за пп. 1 і 2, який відрізняється тим, що карбамід беруть у кількості 5-15% від маси абсолютно сухих деревних заготовок, а фосфорну кислоту в кількості 0,5-2,0% від маси абсолютно сухих деревних заготовок.

Схожі патенти:

Пресована деревина (лігностон) є матеріал, одержуваний шляхом горя чого пресування брусків цільної деревини, що піддаються в окремих випадках попередньої просочення деякими хімічними речовинами. Вперше лігностон був отриманий в 1915 з деревини бука шляхом всебічного ущільнення бруска в автоклаві в розплавленому асфальті. Цікаво відзначити, що отримання з деревини бука матеріалу типу лігностон було відомо вже більше 200 років тому (деревина для виготовлення ручок складаних ножів піддавалася пресуванню в нагрітому стані між двома пластинами). Деревина бука і в даний час є сировиною для виробництва лігностону за кордоном.

У СРСР В. Г. Матвєєва (ЦНИЛХИ) розроблено оригінальний метод отримання лігностону з деревини берези.

Лігностон виготовляють у вигляді брусків квадратного або прямокутного перерізу (до 8-10 см) довжиною до 1 м; для ткацьких човників бруски мають розміри 4 см X 5 см X 40 см. У процесі отримання лігностону досягаються дві мети: 1) пс вишення фізико-механічних властивостей деревини та 2) стабілізація цих властивостей у сенсі стійкості проти атмосферних впливів (головним чином вологості); перше здійснюється шляхом механічного ущільнення деревини, а друге, певною мірою, за допомогою термічної обробки.

Технологічний процес виготовлення цільнопресованої деревини складається з наступних операцій: I) оброблення кряжів на бруски з допуском на усихання та обробку; 2) сушіння брусків до вологості 10-12%; 3) п'єзотермічної обробки; 4) охолодження та остаточної обробки брусків лігностону.

П'єзотермічна обробка переважно складається з наступних стадій:

1. ущільнення брусків у холодному стані;
2. попередній прогрів злегка ущільнених брусків;
3. пресування;
4. термічна обробка спресованих брусків;
5. охолодження.

Всі ці операції виробляються або на тому самому потужному гідравлічному пресі, забезпеченому стаціонарними пресформами, обігрівається парою і охолоджуваними водою, або ж поділяються, і на пресі проводиться тільки ущільнення деревини, а попередня і подальша термічна обробка здійснюється в особливих нагрівач. Бруски при цьому закладаються в індивідуальні металеві прессформи, які після закінчення термообробки в затиснутому стані надходять в охолоджувач, де охолоджуються струменем холодного повітря.

У нашій промисловості прийнято останній метод, як не вимагає потужного преса. Виробництво лигностона з цього (роздільного) методу складається з наступних операцій. Висушений і струганий брусок закладається можливо щільніше в прессформу, що є масивною металевою коробкою з пуансоном. Щоб уникнути появи в деревині тріщин при її нагріванні, деревина попередньо ущільнюються (на 10-12% висоти бруска) шляхом пресування під невеликим тиском; 25-30 кг/см 2 . З метою підвищення пластичності деревини при її остаточному пресуванні бруски в прессформах прогріваються протягом приблизно 1 години в печах при t = 160-180 ° (для деревини берези оптимальна температура всередині бруска при 10 -12% вологості дорівнює 80 °). Після цього проводиться пресування заданого ступеня ущільнення; для деревини берези при 10-12% вологості коефіцієнт максимального ущільнення дорівнює 0,55. Спресовані бруски в затиснутих прессформах при досягнутий кінцевий тиск вдруге прогріваються при t = 160-180° протягом 1 години 30 хв. (Для деревини берези всередині бруска при цьому повинна бути досягнута оптимальна t = 125-130 °). Вторинний прогрів має на меті надати більшу стійкість пресованій деревині проти дії вологи. Після закінчення прогріву затиснуті в прессформах бруски охолоджуються в охолоджувачах струменем холодного повітря до t = 30 ° всередині бруска протягом 30 хв. при t повітря 1-3 ° і виймаються з прессформ.

П. Н. Хухрянським розроблений другий, Найпростіший спосіб пресуванняіз попереднім розпарюванням. Вирізані з кряжої бруски з вологістю деревини 30-40% пропарюють доти, поки деревина не прогріється по всьому перерізу бруска до температури 90-95°, після чого бруски пресують до заданого ступеня ущільнення і підсушують в прессформах протягом одного дня при температурі 70 -80 °. Спресовані бруски охолоджують при температурі робочого приміщення в 10-20 °, виймають з прессформ і досушують без скріп у сушильній камері до вологості деревини 10-12%. Висушені бруски витримуються в робочому приміщенні протягом 5 днів.

Об'ємна вага та міцність лігностону значно вищі, ніж натуральної (вихідної) деревини, і залежать від ступеня ущільнення. За кордоном лігностон поділяється на три класи:

1. легкий, з об'ємною вагою 105-115;
2. середній-1, 18-1, 25;
3. нормальний-1,3-1,46 г/см 3 .

Істотним недоліком лигностона, особливо отриманого другим способом, є його невисока стійкість проти впливу вологи, під впливом якої деревина більшою чи меншою мірою повертається в початковий стан, втрачаючи при цьому свої підвищені властивості. З метою надання більшої стабільності деревину попередньо нро^ живлять речовинами, що знижують її здатність поглинати вологу (глюкозою, штучними смолами, солями важких металів).

Фізико-механічні випробування лігностонувиробляються за методикою, встановленою для випробувань натуральної деревини (ОСТ НКЛ 250); об'ємна вага визначається за допомогою волюменометра на зразках -формі куба зі стороною 2 см; вологість, усушка, розбухання та вологопоглинання - за ОСТ НКЛ 250; випробування на стиск уздовж волокон проводиться на зразках у формі куба зі стороною 2 см при швидкості нагнітання 7000 кг ± 15% за хвилину на весь зразок; для випробувань на статичний і ударний вигин застосовується такий самий зразок, що і для натуральної деревини, при тій же схемі випробування (ОСТ НКЛ 250), але швидкість навантаження при статичному вигині підвищується до 1300 кг ± 20% за хвилину на весь зразок; випробування на сколювання вздовж волокон - по ОСТ НКЛ 250; для випробувань на розтягування вздовж волокон, у разі потреби, може бути застосований метод, рекомендований для випробувань дельта-деревини див.

Традиційний спосіб визначення твердості лигностона непридатний, оскільки при вдавлюванні пуансона на досить значну глибину зразок дає трспшну; внаслідок цього застосовують інший метод, при якому твердість визначається шляхом натискання на випробувану поверхню сталевою кулькою діаметром 10 мм (вантаж 150 кг) з витримкою під вантажем протягом 15 сек.

Характеристикою твердості в цьому випадку є величина, що обчислюється за формулою

де: Р – вантаж у кг; F -площа відбитка мм 2 , тобто. проекція лунки на площину зразка, рівна пD^2/4, де а - діаметр відбитка, отриманий як середнє арифметичне з двох вимірі (вздовж і поперек волокон у разі визначення твердості бічної поверхні) , Виготовлені з точністю 0, 01 мм.

Фізико-механічні властивості лігностону залежать від способу його отримання і насамперед від ступеня ущільнення деревини, що характеризується об'ємною вагою, що може бути ілюстровано даними ЦИИЛХИ, наведеними у табл. 83.

Таблиця 83

Фізико-механічні властивості лігностону

Коефіцієнти якості лигностона при статичному дії сил у разі залишаються без зміни проти натуральної деревиною, але за ударному згині знижуються в 1, 5-2 разу. Це, очевидно, деяким зміною хімічного складу клітинної оболонки під впливом підвищеної температури при термічної обробці деревини у процесі отримання лигностона, і навіть тим, що з сильному ущільненні у вторинних шарах оболонок деревних волокон можуть виникати розриви і тріщини.

Лігностон добре піддається механічній обробці - пилянню, свердлінню, фрезеруванню та ін. але вимагає інструментів із високосортної сталі, допускає склеювання казеїновим клеєм, але з'єднати його цвяхами майже неможливо. Покриття його лаком для надання блиску зайве, так як оброблені поверхні лігностону виходять гладкими, що має важливе значення в ткацьких човниках.

У СРСР лігностон застосовується головним чином для виготовлення ткацьких човників, де він замінив імпортні породи – корнель та персимон; поряд з цим він використовується для вкладишів підшипників гарячепрокатних станів, де він замінює бронзу і текстоліт, для повзушок лісопильних рам (заміна бакауту) та ін.

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 вимагали 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 або ОСБ найбільш застосовні сполучні - карбамідні. Карбамід розчинний у воді, у 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 - 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 ксилів. Через термодеструкцію частково знижуються фізико-механічні властивості термомодифікованої деревини.

Технологічний процес виробництва механохімічно модифікованої деревини полягає в 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, при необхідності - з ущільненням (пресуванням), 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 внаслідок 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 биовредителей. 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 суміщення 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 до комплекту ПМД.

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 властивості:

• вологість 8%;
• густина 630кг/куб.м.;
• вогнестійкість підвищена на 50%, а при застосуванні спеціальних добавок до модифікуючого розчину 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.

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 вкладиша. 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 силової решітки однотипен модифікатору і між ними в процесі пресування створюються додаткові полімерні полімерні зв'язку в результаті реакції поліконденсації. Силова армуюча решітка забезпечує монолітність виробу при експлуатації і виключає жолоблення щита великих розмірів. текстури та кольори. Їхня часткова невідповідність компенсується створенням однорідного колірного фону та декоративного візерунка при гарячому пресуванні. Крім того, подібний спосіб передбачає широкий асортимент виробів при використанні різноманітних порід деревини, у тому числі й не діловий.

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 обробки розміри 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. В 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 перетином 12х22мм, причому гнути необхідно було за найменшим розміром перерізу. Деталь являла собою U-подібну обичайку, 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 лише 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 заготовки, що деформується, і утворення в ній тріщин, так як тангенціальні та радіальні напруження, 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 щільності 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 в 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 вогняна колода і брус є найціннішим матеріалом для будівництва будинків, лазень, господарських будівель. Розроблено технології та обладнання для комплектації всього споруджуваного об'єкту виробами з 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 коло потенційних споживачів: оздоблювальники, меблярі, дизайнери, паркетники.

Наявний досвід показує, що створення виробничих ділянок з 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 маловикористовуваної деревини м'яких листяних порід дозволить розширити галузі застосування деревини, знизити витрати на виробництво та 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 ще 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 із нею властивостей. Роботи з термомеханічної модифікації, проведені Воронезьким лісотехнічним інститутом (нині ВГЛТА) та іншими організаціями, дозволили запропонувати різні технологічні процеси та 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 заготівель брускового та доскового типу, а також циліндрів, втулок тощо. 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 розбухає і затримані деформації повертаються. Однак у деяких випадках розбухання та розпресування ДП можуть виявитися корисними, наприклад, в 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 нової форми. Пластифікована аміаком деревина поглинає воду, набухає та розпресовується. Вплив підвищеної температури можна зменшити ці недоліки. Показники фізико-механічних властивостей заготовок із лігнамону наведені у ГОСТ 9629-81.

З незбираної 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 розчину фенолоспиртів, смолами фуранового типу, поліефірними смолами та ін. Роботи 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; створені важкогорючі та біостійкі матеріали. Модифікована термохімічним способом деревина використовується 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 тонку структуру і 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 небагато 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.