2 Физико-химические основы

В процессе модифицирования синтетический полимер не просто заполняет свободные пространства в пористой структуре материала, а взаимодействует с органическими веществами, образующими древесную ткань. В результате ограничиваются или совсем устраняются такие недостатки древесины, как набухание и усушка, коробление и растрескивание, загнивание и возгорание. При этом древесина сохраняет свои положительные качества - малую массу, высокую прочность, тепло- и звукоизолирующую способность, химическую стойкость. Низковязкие мономеры легко проникают в полости клеток и межклеточное пространство, синтетич. олигомеры имея большую относительную молекулярную массу и повышенную вязкость, проникают на меньшую глубину. Но при этом они отверждаются быстрее мономеров, образуя более прочные продукты отверждения. Мономеры отверждаются по реакции полимеризации, а олигомеры по реак. поликонденсации при нагревании. При глубокой пропитке древесина приобрет. значительную прочность и плотность, непроницаемость, хим. и биологически стойкая , малое водопоглощение. При неглубокой пропитке масса древесины сохраняет свои натуральные св-ва, а наружные слои приобрет. малую формоизменяемость, слабую водонепрониц. , ограниченную возгораемость.

3 Свойства и область применения.

Они зависят от свойств исходной натуральной древесины, определяемых ее породой, строением, плотностью, влажностью и т.п. Свойства исходной натуральной и полученной из нее модифицированной древесины прямо не связаны между собой: если исходная древесина плотная и прочная, то эффект модифицирования меньше, чем после пропитки (модифицирования) пористой и непрочной древесины. Отсюда следует, что для модифицирования в качестве исходного материала целесообразно брать древесину с низкими показателями физико-механических свойств, т.е. древесину малоценных лиственных пород, не имеющую пока достаточно широкого технического применения. Этим определяется и экономическая эффективность модифицирования. Свойства модифицированной древесины зависят еще и от особенностей модификатора, например от химического строения (мономер или олигомер), реакции отверждения (полимеризация или поликонденсация), строения отвержденного продукта (линейное или сетчатое). Низковязкие мономеры ценны тем, что сравнительно легко проникают не только в полости клеток, но и в межклеточные пространства и субмикроскопические промежутки клеточных стенок (а иногда  их межмолекулярные пространства) и могут химически соединяться с веществами древесины. В отличие от мономеров синтетические олигомеры имеют более высокую молекулярную массу и повышенную вязкость, в связи с чем проникают в древесину на меньшую глубину, а для повышения эффективности пропитки требуют вакуумирования древесины и последующего давления на импрегнант. Но при этом они отверждаются быстрее, чем мономе­ры, с меньшей затратой энергии и образуют более стойкие и прочные продукты отверждения, что немаловажно для свойств модифицированной древесины.

От реакции отверждения значительно зависит строение отвержденного продукта (линейное или сетчатой), а это в свою очередь определяет столь важные свойства модифицированной древесины, как теплостойкость, упругость, стойкость в органи­ческих растворителях. Мономеры обычно отверждаются по реакции полимеризации (чаще при введении соответствующих инициаторов), а олигомеры  по реакции поликонденсации при нагревании или под действием катализаторов.

Сопротивление истиранию у модифицированной древеси­ны в 2-2,5 раза выше, чем у натуральной. Это позволяет использовать модифицированную древесину для паркетных пок­рытий пола, в том числе в местах интенсивного движения. Фанера с лицевым шпоном из модифицированной полиэфирной смолой древесины значительно более биостойка, малоистираема и вчетверо прочнее, чем необработанная фанера. Такую фанеру целесообразно использовать для опалубки при бетонировании. По сравнению с натуральной древесиной разбухание модифици­рованной древесины в 2-4 раза меньше. Модифицирование предохраняет древесину от растрескивания при длительном нахождении на открытом воздухе. Это одно из ценных свойств, необходимых для ограждающих конструкций, обшивок панелей, кровельных покрытий и т.п. Плотность модифицированной древесины больше на 10-15%, чем у обычной древесины.

Область применения модифицированной древесины. Строительство: - опалубка щитовая- КДК (балки, фермы, арки)- конструкции мостов- паркет- столярно-строительные изделия (окна, двери) Гидрометаллургия - рамы, щиты, контуры. Шахты: - затяжка - лотки, мостики. Машино- и станкостроение: - подшипники скольжения – отсекатели. Спортивный инвентарь: - лыжи – клюшки - биты

4 Обоснование тепловой установки. Принцип работы.

Технологический процесс модификации включает заготовку деревянных элементов, приготовление рабочего раствора, пропитку под давлением, тепловую обработку для отверждения модификатора. Заготовка деревянных элементов состоит в механической обработке высушенной древесины и изготовлении элементов заданных размеров. Рабочий раствор приготовляют в смесителе, рассчитанном на 2-3 цикла пропитки. При этом принимается в расчет поглощение древесиной пропиточных растворов, составляющее 150-250 кг/м3. Смеситель загружают с помощью центробежных насосов из расходных баков, один из которых предназначен для олигомера (фенолоспиртов, фурфуролацетонового мономера ФА), другой  для отвердителя. В смесителе происходит разбавление фенолоспиртов водой или смешение мономера ФА с отвердителем  бензолсульфокислотой.

Пропитка древесины под давлением проводится в пропиточном цилиндре; это может быть стандартный ав­токлав с внутренним диаметром 2 м, длиной 7,3 м полезным объемом 22,9 м3.

В автоклавах в отличие от камер, форм и ванн используют пар давлением выше атмосферного, но они работают периодически. Эти установки представляют собой стальной цилиндрический котел с двумя крышками по торцам. Обе крышки могут быть съемными, в этом случае автоклав является проходным, т. е. вагонетки могут проходить автоклав насквозь. Однако автоклав может быть и тупиковым, в этом случае он снабжается одной съемной и одной глухой крышками.

Вагонетки с материалом в такой автоклав заталкиваются и выгружаются с одной и той же стороны. На рис. показан тупиковый автоклав. Заготовки помещают в автоклав на вагонетках, затем создают в нем вакуум 85-95 кПа на 20-30 мин. Далее заполняют автоклав раствором и создают компрессором давление 800 кПа на 2,5 ч. Оставшийся после пропитки раствор перекачивают в сливной бак (спуск раствора длится 10 мин).

Тепловая обработка пропитанных заготовок происходит в камере по следующему режиму: подъем температуры до 75 °С (2,5 ч), до 100 °С (20 ч), выдержка при 120 °С (2-5 ч), охлаждение до 40 °С (24 ч). В процессе подъема температуры и выдержки влажность пропитанной древесины снижается до 6-8 %. Общая продолжительность тепловой обработки 2,5 сут. Полнота отверждения модификатора контролируется по уровню влажности заготовок или мето­дом экстрагирования проб. В заготовках, предназначенных для склеивания, модификатор не доводится до полного отверждения, что обеспечивает лучшие условия склеивания.