Разработка технологии улучшения текстуры древесины мягких лиственных пород избирательным окрашиванием и прессованием

• Автор: Трубников, Николай Анатольевич
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Обзор и анализ способов улучшения свойств древесины

1.2 Современные аспекты изменения текстуры натуральной древесины .

1.3 Изменение текстуры натуральной древесины при прессовании

1.4 Цель и задачи исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ С

ИЗМЕНЕННОЙ ТЕКСТУРОЙ

2.1 Анализ особенностей строения древесины ценных пород.

2.2 Исследование влияния избирательного окрашивания анатомических элементов на текстуру древесины ольхи.
2.3 Модель процесса пропитки
2.4 Влияние направления прессования на текстуру древесины.
2.5 Теоретическое обоснование получения текстуры древесины
ценных пород
2.6 Подбор красителя
2.7 Выводы по главе.
3 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1 Экспериментальная пропиточная установка и методика пропитки.
3.2 Методика исследования зависимости декоративных свойств древесины от степени прессования.
3.3 Методика получения микросрезов, фотоснимков и исследования декоративных свойств древесины
3.4 Методика планирования экспериментов и оптимизации режимов.
3.5 Методика исследования физикомеханических свойств прессованной древесины.
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Результаты поисковых экспериментов
4.2 Реализация математического плана эксперимента.
4.2.1 Реализация математического плана эксперимента при
получении древесины с текстурой палисандра
4.2.2 Реализация математического плана эксперимента при
получении древесины с текстурой махогони
4.3 Математические модели процесса изменения текстуры.
4.3.1 Математические модели процесса получения текстуры палисандра
4.3.2 Математические модели процесса получения текстуры махогони
4.4 Оптимизация процесса получения древесины с измененной текстурой .
4.5 Макро и микростроение древесины с измененной текстурой.
4.6 Физикомеханическис свойства прессованной древесины.
4.7 Выводы по главе.
5 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЗВОДСТВЛ И ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕССОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ С ИЗМЕНЕННОЙ ТЕКСТУРОЙ
5.1 Результаты получения окрашенной прессованной древесины с измененной текстурой на полупромышленной установке.
5.2 Экономическая эффективность применения окрашенной прессованной древесины с измененной текстурой в народном хозяйстве
5.3 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ А Патент на изобретение.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Оценки экспертов
ПРИЛОЖЕНИЕ В Спектрограммы образцов
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Оценки экспертов
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Спектрограммы образцов
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Программа многокритериальной оптимизации
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Определение физикомеханических показателей
ПРИЛОЖЕНИЕ И Акт внедрения результатов в учебный процесс
ПРИЛОЖЕНИЕ К Акт производственных испытаний.
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Акт внедрения технологии на ООО ОЛМИ
ПРИЛОЖЕНИЕ М Акт внедрения технологии на ООО Лигнум
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Химическое модифицирование происходит при обработке древесины аммиаком, уксусным ангидридом и другими веществами, изменяющими тонкую структуру и химический состав древесины [, 9]. Одним из способов улучшения свойств древесины является прессование. Различают следующие методы производства прессованной древесины:-с предварительным пропариванием (П. Н. Хухрянский) [3]; с предварительной сушкой в петролатуме и последующей термообработкой в петролатуме (ЦНИИФМ); с предварительным вымачиванием в жидком аммиаке (А. И. Калниньш); с предварительной термообработкой и пропиткой в минеральных маслах (В. В. Денисенко). Кроме того, известен метод с предварительным прогревом в печах или плитах (ЦНИЛХИ) [3, 6]. Под действием внешнего давления снижается объём полостей клеток в древесине, вследствие чего увеличивается её плотность. В практике получения прессованной древесины наряду с наиболее распространенным сжатием поперек волокон [3] в последнее время применяют прессование вдоль волокон - например при производстве торцового паркета, при этом твердость и износостойкость модифицированной вдоль волокон древесины в 2,2. МПа. МПа при влажности % [, ]. Не нашел широкого применения метод холодного уплотнения древесины, хотя он представляет интерес. Сущность способа заключается в следующем. Древесные заготовки в виде брусков с влажностью . Затем спрессованные заготовки сушат при температуре . С. Некоторые физико-механические свойства древесины холодного уплотнения говорят о том, что они достаточно высоки. Так, например, прочность при сжатии вдоль волокон образцов березы составляет в среднем , , , кг/см2 соответственно плотности 0, , и кг/м3. Исследования поперечных и продольных срезов древесины холодного уплотнения березы и осины под микроскопом показали, что разрушение клеточных стенок не обнаруживается [, ]. Как показали эксперименты В. Е. Москалевой [] при прессовании химический состав и субмикроструктура древесины остаются прежними, а изменяется лишь ее микроструктура. Это заключается в изменении конфигурации годичных слоев и увеличении плотности материала. Уплотненная разными способами древесина различается и по физикомеханическим свойствам. Исследованию физико-механических свойств прессованной древесины посвящены работы Н. Т. Нысенко [], Г1. Н. Хухрянского [3], А. В.Апостола [5], Б. И. Огаркова [] и др. По классификации Н. Т.Нысенко [] прессованная древесина делится на легкую, плотностью до кг/м3, среднюю, плотностью - кг/м3 и тяжелую, плотностью - кг/м3. Физико-механические свойства прессованной древесины зависят от способа ее получения, породы, плотности и влажности. Получение прессованной древесины основывается на способности натуральной древесины деформироваться под воздействием нагрузки без разрушения. При этом перед прессованием древесина подвергается пластификации [1. При пластификации древесины уменьшается ес жесткость и прочность, что позволяет более легко производить сближение элементов древесины в процессе уплотнения. Пластичность древесины возрастает при ее обработке жидким или газообразным аммиаком и водными его растворами. Исследования Г. В. Берзиньша и других [] показали, что пластифицирующую обработку древесины растворами аммиака целесообразно сочетать с последующим высушиванием под давлением. В связи с большей пластичностью удельная работа сжатия химически обработанной древесины в 1,7 раза меньше, чем при сжатии исходной древесины. Плотность древесины возрастает до 1,4 г/см3. Водопоглощение модифицированной древесины уменьшается по сравнению с прессованной почти в 2 раза, а влагопоглощение - на %. Карбамид применяют для повышения прочности и твердости древесины березы и осины, применяя технологию, исключающею сушку перед пропиткой []. При обработке древесины фенолоформальдегидными смолами В. Е. Вихров [] рекомендует двухступенчатый режим сушки заготовок, пропитанных водными растворами фенолоспиртов. С до влажности 2. После этого проводят термическое отверждение смол при 0 °С. В процессе сушки и отверждения смол зачастую наблюдается растрескивание, коробление и другие деформации древесины.