Материал: 3996

11

получения «лигнамона» автоклавным методом нашла применение в Словакии, где «лигнамон» производится для моделей литья и товаров народного потребления. Недостатком данного способа является необходимость работы с токсичным аммиаком и, как следствие, сложность технологического оборудования.

Анализ способов модифицирования древесины закономерно ставит вопрос: целесообразно ли экономически модифицировать древесину? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим проблему с другой стороны: является ли модифицированная древесина уникальным материалом, не имеющим традиционных сфер применения? Нет, все современные марки модифицированной древесины позволяют квалифицировать ее как материал, идущий на замену классических конструкционных материалов. Так, прессованная древесина применяется как заменитель черных и цветных металлов, пластиков и пластмасс в узлах трения машин и механизмов. Поэтому, несмотря на примитивную технологию получения и, как следствие, на очень высокую себестоимость, подшипники скольжения и ткацкие челноки из прессованной древесины будут находить применение, хотя и в небольших объемах.

Широкое развитие модифицирования древесины следует ожидать в том случае, если технология ее получения будет усовершенствована до такой степени, что себестоимость изделий из модифицированной древесины будет значительно ниже себестоимости изделий из древесины твердых лиственных пород.

При изучении этого раздела необходимо различать феноменологическую и физическую классификацию способов модифицирования древесины.

Необходимо уметь пользоваться классификатором приведенном в таблице на рис. 1 учебного пособия «Модифицирование древесины», при этом важно знать, какими техническими приемами достигается реализация каждого способа. Перечень этих приемов приводится ниже:

А. Пропитка антисептиками.

Б. Пропитка синтетическими мономерами и олигомерами. В. Пропитка синтетическими смолами.

Г. Ацетилирование.

Д. Пропитка гидроксилсодержащими агентами. Е. Прессование.

Ж. Пропитка антипиренами.

З. Пропитка кремнийорганическими соединениями.

12

И. Пропитка аммиаком и аминами. К. Пропитка карбамидом и амидами. Л. Гидротермическая обработка.

М. Пропитка красителями.

Н. Пропитка антифрикционными и фрикционными составами. О. Пропитка металлами и сплавами.

П. Пропитка серой, персульфатом аммония, диметилсульфоксидом.

Р. Воздействие магнитных, электрических, звуковых полей, ионизирующей и лучевой радиации.

Вопросы для самоконтроля:

1.Что такое модифицирование древесины?

2.Какие 4 способа существуют по феноменологическому признаку?

3.Перечислите 10 основных способов модифицирования древесины.

4.Какие 16 технических приемов обеспечивают реализацию 10 способов?

5.Какие 3 основных направления исследований в области модифицирования древесины следует ожидать в 21 веке?

6.Почему химико-механическое модифицирования имеет преимущества перед другими способами?

3.3 Термомеханическое модифицирование древесины

Самый старый из известных способов модифицирования древесины. Прессованная древесина впервые была получена в Германии братьями Пфлеймер в 1915г. под названием лигностон (дерево-камень).

Физическая сущность способа заключается в сжатии (прессовании) древесины под механическим давлением, при котором уменьшается ее объем и увеличивается ее плотность. Древесина является пористым материалом и от 20 до 80 % ее объема, в зависимости от породы, занимает воздух. При сжатии древесины объем, занимаемый воздухом, уменьшается и, соответственно, увеличивается объем, занимаемый собственно древесным веществом. Наибольшее развитие прессование древесины получило в СССР, где учеными Н.Т. Нысенко, Б.Т. Ивом, Г. Матвеевым, П.Н. Хухрянским были разработаны теория и практика прессования древесины.

13

Теория прессования древесины, сформулированная Хухрянским, включает 3 положения:

1.Прочность древесины всех пород можно повысить путем ее уплотнения, т.е. за счет увеличения количества древесного вещества в единице объема, если это уплотнение не будет связано с разрушением клеток.

2.Прессование древесины следует производить поперек волокон, причем, все хвойные и лиственные кольцесосудистые породы следует прессовать в радиальном направлении, а лиственные рассеянно-сосудистые породы

–в радиальном и тангенциальном направлении.

3.Прессовать древесину необходимо в размягченном состоянии с последующей сушкой и охлаждением деформированной древесины для закрепления ее формы.

При изучении этого раздела следует ознакомиться с информацией изложенной в учебнике, а также в методических указаниях к проведению лабораторных работ по модификации древесины в лабораторных работах №1-3.

Важно уметь пользоваться диаграммой «напряжение-деформация» и уметь рассчитывать степень прессования с учетом изменения влажности после сушки для одноосного, контурного сплошного, контурного по-

лого прессования, объемного прессования. Следует четко знать и применять 3 положения теории П.Н. Хухрянского.

Примеры:

3.3.1 Модифицированием древесины называется…

Ответ: направленное изменение одних свойств без ухудшения других свойств

3.3.2 Основными техническими приемами модифицирования являются…

Ответ: 1. пропитка; 2. прессование; 3. сушка

3.3.3 При сжатии образца древесины березы до 30 % происходит следующее...

Ответ: наблюдается значительный скачок деформации, в результате чего происходит смятие стенок крупных и мелких сосудов, особенно в местах наибольшего скопления крупных сосудов

3.3.4 Одно из положений теории Хухрянского гласит…

Ответ: Прессование древесины следует производить поперек волокон, причем, все хвойные и лиственные кольцесосудистые породы следует прессо-

14

вать в радиальном направлении, а лиственные рассеянно-сосудистые породы – в радиальном и тангенциальном направлении

3.3.5 При прессовании в полурадиальном направлении…

1.полости клеток сжимаются в обоих направлениях

2.полости клеток сжимаются в радиальном направлении

3.полости клеток сжимаются в поперечном направлении

3.3.6 Рациональные конструкции подшипников для наружных диаметров до 50 мм…

Ответ: из сегментов прессованной древесины с радиальным расположением волокон, склеенных между собой или скрепленных бумажной лентой, а также контурного прессования

Вопросы для самоконтроля:

1.Что такое прессование древесины?

2.Каковы 3 положения теории П.Н. Хухрянского?

3.Как рассчитать степень прессования для одноосного, контурного и объемного прессования?

4.Какое оборудование применяется при ТММ?

5.Какая оснастка используется при прессовании древесины?

6.Какие режимы пропаривания древесины?

7.Каковы режимы сушки прессованной древесины и почему они отличаются от режимов сушки натуральной древесины?

8.Что такое гнутье древесины?

3.4 Термохимическое, радиацинно-химическое и химическое модифицирование древесины

При знакомстве с этим разделом вначале следует ознакомиться с составом модификаторов, в частности, с мономерами, олигомерами и синтетическими смолами, а также выучить катализаторы отверждения при термохимическом и радиационно-химическом модифицировании.

Следует обратить внимание на 3 типа реакций при химическом модифицировании, т.е. с уксусной кислотой, уксусным ангидридом и кетеном. Следует детально ознакомится со структурно-технологической схемой авто-

15

клавной пропитки древесины модификаторами, обратив внимание на экологическую безопасность производства и его малоотходность.

Примеры:

3.4.1 Рассчитать количество полиметилметакрилата (ПММК) в древесине березы, влажностью 20%, полостях и стенках клеток, если поглощение полиметилметакрилата составило 200 кг на м3, а распределение ПММК в полостях клеток и сосудов по отношению к содержанию ПММК в стенках клеток относится как 4:1 Решение: В 1м3 березы полностью 600 кг/м3 содержится 600 кг древесного

вещества и воды, причем содержание сухого древесного вещества определиться следующим образом:

Содержание ПММК в древесине определится из формулы:

где Sм – количество ПММК

Поскольку общее количество ПММК распределяется в соотношении 4:1 это означает, что 80% ПММК находится в полостях клеток и сосудов, а 20% в стенках клеток. Тогда количество ПММК в стенках клеток будет

В полостях клеток и сосудов

3.4.2 Термообработка способствует…

Ответ: уменьшению содержания растворимых веществ