Способ пропитки древесины

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ консолидирующим составом и укрепление древесины при наличии механических повреждений. Способ пропитки древесины, включающий ее предварительное вакуумирование,пропитку подогретым пропиточным составом при пониженном парциальном давлении воздуха и избыточном парциальном давлении паров спирта,отличающийся тем, что после насыщения изделия используемым для пропитки пропиточным составом обрабатываемый образец подвергается воздействию электромагнитного излучения инфракрасного диапазона 2-50 мкм в течение 15-20 часов при температуре 50-60 С при пониженном парциальном давлении воздуха и избыточном парциальном давлении паров спирта.(73) Некоммерческое акционерное общество Алматинский университет энергетики и связи(57) Изобретение относится к пропитке древесных материалов синтетическими смолами и может быть применено для укрепления механически поврежденной древесины и деградированной археологической древесины. Технический результат,обеспечиваемый изобретением, выражается в увеличении степени пропитки деградированной древесины Изобретение относится к пропитке древесных материалов синтетическими смолами и может быть применено для укрепления механически поврежденной древесины и деградированной археологической древесины. Известен способ пропитки древесины,включающий ее предварительное вакуумирование,пропитку подогретым пропиточным составом при пониженном парциальном давлении воздуха и избыточном парциальном давлении паров спирта Инновационный патент РК 25464, В 27 3/34,2012 г. Недостатком указанного способа является то, что он не обеспечивает равномерной степени пропитки всего объема древесины и не обеспечивает ее укрепление при наличии механических повреждений. Задачей изобретения является повышение степени пропитки и укрепление древесины при наличии механических повреждений. Технический результат,обеспечиваемый изобретением, выражается в увеличении степени пропитки деградированной древесины консолидирующим составом и укрепление древесины при наличии механических повреждений. Способ пропитки древесины, включающий ее предварительное вакуумирование,пропитку подогретым пропиточным составом при пониженном парциальном давлении воздуха и избыточном парциальном давлении паров спирта,отличающийся тем, что после насыщения изделия используемым для пропитки пропиточным составом обрабатываемый образец подвергается воздействию электромагнитного излучения инфракрасного диапазона 2-50 мкм в течение 15-20 часов при температуре 50-60 С при пониженном парциальном давлении воздуха и избыточном парциальном давлении паров спирта. Изобретение осуществляется следующим образом. Поверхность древесины является пористой средой и ее сорбционная емкость может изменяться при изменении давления атмосферы. Уменьшение давления - предварительное вакуумирование древесины приводит к уменьшению давления газа в ее порах и способствует к сорбции большого количества пропиточного раствора. После нанесения пропиточного состава увеличение давления может увеличить проникновение раствора в древесину как по количеству, так и по глубине. После предварительной откачки воздуха из объема пропитки образца пониженное давление воздуха может быть заменено пропиткой древесины в атмосфере паров спирта. Пропиточный раствор должен иметь спирт в качестве растворителя. В условиях изолированного объема пары спирта вытесняют значительную часть воздуха. Парциальное давление воздуха в рассматриваемом объеме уменьшается до 650 - 700 мм.рт. ст. Поры древесины освобождаются от воздуха и насыщаются парами спирта. Такое состояние спиртовой декомпрессии может поддерживаться 2 значительное время за счет периодического испарения спирта в заданном объеме. Пары спирта одновременно создают избыточное давление для пропиточного состава. Увеличение парциального давления паров спирта насыщает поры древесины этим газом и увеличивает его проникновение во внутренние слои материала. Нанесение пропиточного состава производится кистевым способом. Пропитка производится до полного насыщения образца консолидирующим составом. Завершение пропитки определяется кристаллизацией полиэтиленгликоля (ПЭГ) на поверхности изделия. Перед началом пропитки древесины консолидирующим составом производится очистка поверхности изделия. Частичное удаление загрязнений из объема изделия происходит при его пропитке консолидирующим составом, которое обусловлено более активной сорбционной способностью ПЭГ,как более активного поверхностно активного вещества. Практика показывает, что такая очистка недостаточна. Надо путем дополнительных воздействий ослабить связь загрязняющих веществ с сорбционной поверхностью материала древесины. Таким видом воздействия является электромагнитное излучение инфракрасного ( ИК ) диапазона 2-50 мкм. Большинство органических веществ, находящихся в жидком, твердом и газообразном состояниях хорошо поглощают электромагнитное излучение указанного диапазона. Энергия излучения указанного диапазона идет на увеличение энергии колебательного движения атомов и молекул, увеличение среднего расстояния между ними. Макроскопический это проявляется в виде роста линейных размеров и объема вещества. ИК-излучение указанного диапазона содержит частоты, совпадающие с собственными частотами колебаний атомов и молекул органических веществ и хорошо ими поглощается. Это сопровождается ростом амплитуд и энергий колебательновращательных степеней свободы атомов в молекулах Савельев И.В. Курс общей физики, И. Наука, 1973 г., т. 3, с.389-405. Увеличение линейных размеров под действием ИК-излучения происходит очень интенсивно, т.к. интенсификация колебательного процесса начинается со всего объема облучаемого вещества. Происходит рост размеров всех микропор древесины, которые поглощают большее количество пропиточного состава, т.е. происходит рост сорбционной емкости вещества. Интенсификация колебательновращательных степеней свободы атомов в молекулах, рост среднего расстояния между молекулами сопровождается ослаблением связей между ними, особенно между разными молекулами,объединенных сорбционной слизью. Очистка микропор древесины от загрязняющих веществ приводит к дополнительной сорбции на них консолидирующего состава для укрепления ее физико-механических свойств. Под действием ИК-излучения происходит также улучшение пропиточных свойств раствора полиэтиленгликоля (ПЭГ) за счет диспергирования агломератов молекул ПЭГ в спирте, уменьшения вязкости раствора ПЭГ. Указанные изменения приводят к увеличению проникающей способности раствора в более мелкие поры. Увеличение сорбционной способности пор древесины и улучшение пропиточных свойств раствора ПЭГ приводят к значительному увеличению поглощения консолиданта пропитываемым образцом. Под действием ИК-излучения в некоторых высокомолекулярных соединениях, например, в полиэтилметакрилате может происходить дополнительная полимеризация и уплотнение полимера, которое сопровождается увеличением его механической прочности. Используя пропиточный состав, содержащий полиэтилметакрилат и насыщая им образец древесины, последующей ИКобработкой можно значительно увеличить механическую прочность обрабатываемого материала. Пример 1. Для пропитки деградированной древесины использовался пропиточный состав,содержащий полиэтилметакрилат,полиэтилегликоль, этилированный алкилфенол и этиловый спирт при следующем соотношении компонентов, массы,Полиэтилметакрилат 10-15 Полиэтиленгликоль(По патенту РК 12176). Пример 2. Была проведена пропитка нескольких образцов деградированной и механически поврежденной древесины кистевым способом пропиточным составом по примеру 1, по технологии инновационного патента РК 25464, включающий предварительное вакуумирование обрабатываемых изделий, пропитку подогретым пропиточным составом под избыточным давлением, в котором пониженное парциальное давление воздуха и избыточное давление для пропиточного состава в объеме пропитки образца поддерживается за счет увеличения парциального давления паров спирта. После пропитки до состояния насыщения все они подвергались воздействию электромагнитного излучения ИК-излучателя мощностью 100 Ватт в течение 15-20 часов. Изделия находились в герметичном контейнере, сделанном из материала,пропускающего инфракрасное излучение. Температура в объеме расположения изделий поддерживалась 50-60 С. Инфракрасная обработка изделий в изолированном объеме позволяет создавать условия, аналогичные режиму пропитки этих образцов древесины при избыточном парциальном давлении паров спирта. Под действием ИК-излучения происходят изменения в структуре полиэтилметакрилата,которым пропитана древесина. Внешне это проявляется в уменьшении размеров трещин в древесине, исчезновении мелких трещин. Увеличивается механическая прочность изделий, они становятся более гибкими, не ломаясь при изгибах. Было получено, что оптимальными параметрами процесса являются следующие величины время обработки изделий после завершения пропитки в поле ИК-излучателя в течение 15-20 часа при температуре 50-60 С. После пропитки и обработки инфракрасным излучением определялись водостойкость изделия по показателю водопоглащения (ГОСТ 16483.20-72),биозащитные свойства по весовому методу при воздействии дереворазрушающего гриба. Механические свойства - по показателю предела прочности при сжатии (ГОСТ 16483.10-73). Таблица 1. Показатели свойств обработанного материала Содержание по номерам изделий 2 3 4 Водопоглощение на 25-е сутки,3 масс. Биозащитная способность отсутствует степень обрастания образцов Потеря массы, масс. 0 Предел прочности при сжатии,33 к контролю Анализ данных пр.2 и таблицы 1 показывает, что применение предлагаемого способа пропитки древесины обеспечивает увеличение степени пропитки изделий и увеличение механической прочности при наличии механических повреждений. Обработка археологических изделий предлагаемым способом позволяет значительно увеличить механическую прочность изделий, сохраняет цвет,текстуру и фактуру материала. Обработка изделий из древесины предлагаемым сопровождается значительным экспозиционного вида изделий. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ пропитки древесины, включающий ее предварительное вакуумирование,пропитку подогретым составом при пониженном парциальном 3 давлении воздуха и избыточном парциальном давлении паров спирта, после насыщения изделия используемым для пропитки пропиточным составом обрабатываемый образец подвергается воздействию электромагнитного излучения инфракрасного диапазона 2-50 мкм, при температуре 50-60 С,отличающийся тем,что воздействие электромагнитного излучения осуществляют в течение 15-20 часов.