Способ пропитки под давлением древесины или древесных материалов консервантом для древесины

СПОСОБ ПРОПИТКИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ДРЕВЕСИНЫ ИЛИ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ КОНСЕРВАНТОМ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ Изобретение относится к способу пропитки под давлением древесины или древесных материалов консервантом для древесины, содержащим жидкое стекло. В способе согласно изобретению древесина или древесный материал до начала стадии пропитки подвергается обработке, ведущей к е посинению, таким образом, что подлежащая пропитке древесина или древесный материал,по меньшей мере частично, покрывается синевой и/или плесенью, а после или до пропитки древесина или древесный материал подвергается высокотемпературной сушке и/или тепловой обработке таким образом, что посинение и/или плесень, образовавшиеся в процессе обработки,ведущей к посинению, визуально больше не наблюдаются в древесине, даже после е механической обработки.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: СТОРА ЭНСО ВУД ПРОДАКТС ОЙ ЛТД. (FI) Изобретение относится к способу пропитки под давлением древесины или древесных материалов согласно п.1 формулы изобретения. Силикаты натрия (жидкое стекло) состоят из диоксида кремния и оксида натрия. Их массовое и мольное соотношение может варьировать в зависимости от требований, предъявляемых областью применения. Они являются негорючими, не имеют запаха, не наносят вреда окружающей среде и не обладают опасными для здоровья свойствами, за исключением высокой величины рН. Величина рН водных растворов силикатов натрия зависит от мольного соотношения между диоксидом кремния и оксидом натрия в растворе и от концентрации раствора. Величина рН повышается с увеличением концентрации,а, с другой стороны, с уменьшением мольного соотношения. рН раствора силиката натрия с мольным отношением 3,3 составляет примерно 11,2, а рН жидкого стекла с мольным отношением 2,5 составляет 12,6. Другими показателями, которые влияют на свойства жидкого стекла, являются содержание твердых веществ, плотность и вязкость. Вязкость зависит от мольного отношения, содержания твердых веществ и температуры. Содержание твердых веществ в растворе можно повысить, снизив мольное отношение. Содержание твердых веществ в растворах с мольными отношениями 3,3 и 2,5 составляет соответственно 36 и 43%. Растворы жидкого стекла стабильны в щелочных условиях. Полимеризация жидкого стекла начинается, как только рН понизится до 10. Применение жидкого стекла в качестве консерванта древесины исследовалось довольно широко. После пропитки жидкое стекло затвердевает в порах древесины вследствие испарения влаги и полимеризуется, реагируя с кислотными карбоксильными группами в клетках древесины. Полимеризацию можно ускорить тепловой обработкой, добавлением солей металлов и различных кислот. Присущая жидкому стеклу растворимость в воде снижается с увеличением мольного отношения. Следовательно, растворимость лигнина в древесине снижается с увеличением мольного отношения силиката натрия и понижением рН. Установлено, что применение жидкого стекла для пропитки древесины дат ряд преимуществ. Будучи негорючим материалом, жидкое стекло механически защищает целлюлозные волокна и препятствует реакции горения в кислороде (реакции окисления кислородом). Кроме того, жидкое стекло, как было установлено, повышает тврдость древесины, снижает абсорбцию влаги и улучшает стабильность размера. Жидкое стекло также защищает древесину от микроорганизмов и сводит к минимуму риск поражения е плесенью при использовании на открытом воздухе. В течение длительного времени жидкое стекло было известно как консервант древесины, однако его применение связано с большой проблемой: полное или достаточно глубокое проникновение жидкого стекла в древесину, в частности в древесину кислотных пород (хвойные породы), не достигалось в случае применения концентрированных растворов жидкого стекла с мольным отношением 3,3. По этой причине, наряду с прочими, такие свойства пропитанной жидким стеклом древесины, как тврдость, износостойкость, стойкость к гниению, огнестойкость и стойкость к погодным условиям, оставались очень неустойчивыми. При применении жидкого стекла с низким мольным отношением полное проникновение в древесину достигается более легко. Жидкое стекло с низким мольным отношением показывает более высокую растворимость (вымывается из древесины) и ослабляет свойства древесины вследствие повышенного значения рН. Целью изобретения является обеспечение способа пропитки древесины или древесных материалов под давлением, с помощью которого устраняются указанные выше проблемы, связанные с известными из уровня техники способами пропитки древесины с применением жидкого стекла. В частности, целью изобретения является обеспечение способа, который позволяет проводить пропитку древесины или древесных материалов жидким стеклом под давлением таким образом, что жидкое стекло может проникнуть вплоть до сердцевины даже в древесину кислотных пород при применении его в виде концентрированных растворов с мольным отношением 3,3. Цель изобретения достигается с помощью способа, который характеризуется тем, что представлено в п.1 формулы изобретения. В способе согласно изобретению древесина или древесный материал до начала стадии пропитки подвергаются обработке, ведущей к посинению, так, что подлежащая пропитке древесина или древесный материал покрываются синевой и/или плесенью, по меньшей мере частично, а после или до стадии пропитки древесина или древесный материал подвергаются высокотемпературной сушке и/или тепловой обработке таким образом, что синева и/или плесень, образовавшиеся в процессе обработки, ведущей к посинению, визуально больше не наблюдаются в древесине, даже после е механической обработки. Проводившиеся тесты на пропитку жидким стеклом показали, что проникновение жидкого стекла в древесину значительно улучшается, если древесина подвергается обработке, ведущей к е посинению и/или плесневению. Для пропитки под давлением посиневшей и/или заплесневевшей древесины жидким стеклом можно также использовать и концентрированный раствор жидкого стекла с мольным отношением 3,3, который также проникает в древесину до самой сердцевины. Ранее для пропитки посиневшей древесины использовался, наряду с прочими, ССА (медно-хромо-мышьяковый состав), но в пропитанной этим составом древесине более выраженная синева обычно оставалась визуально заметной. Древесину с при-1 018870 знаками посинения старались не использовать из-за е внешнего вида не только при внутренней отделке помещений, но и при обшивке наружных стен, хотя посинение не ухудшает прочностные свойства древесины. Путм проведения тепловой обработки или высокотемпературной сушки древесины после или до е пропитки можно устранить пороки е внешнего вида, причиной которых является посинение, поскольку в процессе указанной обработки цвет древесины становится коричневым. Другими словами,способ изобретения позволяет проводить пропитку под давлением древесины или древесных материалов концентрированным жидким стеклом определнного мольного отношения таким образом, что обеспечивается достаточное проникновение жидкого стекла с устранением пороков внешнего вида, являющихся следствием обработки, ведущей к посинению, целью которой является улучшение степени проникновения. Древесина или древесный материал согласно изобретению до начала стадии пропитки подвергаются обработке, ведущей к посинению, таким образом, что подлежащая пропитке древесина или древесный материал покрываются синевой и/или плесенью, по меньшей мере частично, а после или до стадии пропитки древесина или древесный материал подвергаются высокотемпературной сушке и/или тепловой обработке таким образом, что посинение и/или плесень, образовавшиеся в процессе обработки, ведущей к посинению, визуально больше не наблюдаются в древесине, даже после е механической обработки. По своей стойкости к гниению древесина или древесный материал, пропитанные жидким стеклом, эквивалентны древесине, пропитанной под давлением применяемыми в настоящее время консервантами (т.е. недавно разработанными заменителями ССА, не содержащими Ar-Cr), но полностью безопасны для человека и окружающей среды. Кроме того, преимуществом пропитанной таким способом древесины или древесного материала является то, что вследствие негорючести жидкого стекла древесина, пропитанная указанным способом, становится почти полностью негорючей, и поэтому такая древесина или древесный материал более пригодны к использованию, например, в отнесенных к огнеопасным частях зданий, чем традиционная пропитанная под давлением или непропитанная древесина. В предпочтительном варианте воплощения изобретения древесный материал изготовляется путем ламинирования и/или соединения друг с другом двух или более кусков древесины таким образом, что на наружной поверхности древесного материала образуется толстый, насколько это возможно, слой древесины, пропитанной жидким стеклом, а во внутренней части древесины или древесного материала сохраняется, по возможности, непропитанный слой древесины, например ядровая древесина, для гарантированного придания древесному материалу требуемого класса огнестойкости и времени противостояния огню и требуемой "несущей нагрузку" способности. В предпочтительном дополнительном варианте воплощения изобретения древесный материал изготовляется из такого пиломатериала, на заболонной пласти которого отсутствует ядровая древесина и на сердцевинной пласти которого отсутствует ядровая древесина или присутствует только в середине/средней части сердцевинной пласти. Ниже в виде примеров описываются более подробно некоторые варианты воплощения изобретения. Для изготовления пропитанной жидким стеклом древесины согласно изобретению древесина или древесные материалы ещ до пропитки под давлением подвергаются обработке, ведущей к их посинению. Обработка, ведущая к посинению, может заключаться, например, в хранении обрабатываемой древесины или древесных материалов на открытом воздухе, в хранении древесины или древесных материалов в сушильной камере с повышенной влажностью или в подвергании древесины или древесных материалов воздействию бактерий/микробов и хранении древесины или древесных материалов в помещении,специально приспособленном для обработки, ведущей к посинению, в котором поддерживаются наиболее благоприятные для развития посинения влажность воздуха и температура. Высокотемпературная сушка проводится при температуре примерно от 105 до 160 С, а тепловая обработка - при температуре выше 160 С, при этом цвет древесных материалов становится красивым коричневым и посинение в древесине визуально больше не наблюдается, даже после возможной механической обработки, такой как строгание. Придать древесине или древесному материалу коричневый цвет можно путм обработки е горячим воском, маслом, сжатым воздухом, паром и/или под вакуумом. Высокотемпературную сушку и/или тепловую обработку можно проводить в пропиточном барабане или в другом эквивалентном устройстве. Пример 1. Сосновое вершинное бревно распиливали на доски 32100 мм, которые укладывали в контурную упаковку. Контурную упаковку оставляли незакрытой на подложенных опорах на открытом воздухе, при этом условия были благоприятными для развития синевы в пиломатериале. После частичного посинения пиломатериала его высушивали в обычной камерной сушильной установке до влажности 25%. Затем пиломатериал пропитывали раствором жидкого стекла с концентрацией 15% и мольным отношением 3,3,используя для этого способ сквозной пропитки (Bethell-способ). После пропитки пиломатериал подвергали высокотемпературной сушке при температуре 130 С путм подачи пара в пропиточный барабан в течение периода времени, достаточного для изменения цвета древесины в коричневый и для устранения посинения так, чтобы визуально его больше нельзя было наблюдать в древесине, даже после строгания. Пример 2. Сосновое вершинное бревно распиливали на доски 32100 мм, которые укладывали в контурную упаковку. Контурную упаковку оставляли незакрытой на подложенных опорах на открытом воздухе, при этом условия были благоприятными для развития синевы в пиломатериале. После частичного посинения пиломатериала его подвергали высокотемпературной сушке при температуре 130 С путм подачи пара в пропиточный барабан в течение периода времени, достаточного для изменения цвета древесины в коричневый и для устранения посинения так, чтобы визуально его больше нельзя было наблюдать в древесине, даже после строгания. Затем пиломатериал пропитывали раствором жидкого стекла с концентрацией 15% и мольным отношением 3,3, используя для этого способ сквозной пропитки (Bethell-способ). После пропитки пиломатериал высушивали при температуре 80 С в обычной камерной сушильной установке, после чего обрабатывали строганием до 2895 мм. Пример 3. Сосновое вершинное бревно распиливали на доски 32100 мм, которые укладывали в контурную упаковку. Контурную упаковку оставляли незакрытой на подложенных опорах на открытом воздухе, при этом условия были благоприятными для развития синевы в пиломатериале. После частичного посинения пиломатериала его подвергали сушке при температуре 130 С в пропиточном барабане, куда подавали горячий сжатый воздух, пар и создавали вакуум, до влажности примерно 20%. Затем пиломатериал пропитывали раствором жидкого стекла с концентрацией 15% и мольным отношением 3,3, используя для этого способ сквозной пропитки (Bethell-способ). После пропитки пиломатериал подвергали высокотемпературной сушке при температуре 130 С путм подачи в пропиточный барабан горячего сжатого воздуха, пара и создания в нм вакуума в течение периода времени, достаточного для изменения цвета древесины в коричневый и для устранения посинения так, чтобы визуально его больше нельзя было наблюдать в древесине, даже после строгания. Пример 4. Сосновое вершинное бревно распиливали на доски размером 32100 мм, которые укладывали в контурную упаковку. Контурную упаковку оставляли незакрытой на подложенных опорах на открытом воздухе, при этом условия были благоприятными для развития синевы в пиломатериале. После частичного посинения пиломатериала его высушивали в обычной камерной сушильной установке до влажности 25%. Затем пиломатериал пропитывали раствором жидкого стекла с концентрацией 20% и мольным отношением 3,3, используя для этого способ сквозной пропитки (Bethell-способ). После пропитки пиломатериал подвергали высокотемпературной сушке при температуре 105 С до влажности 18%. Затем пиломатериал обрабатывали строганием до размера 2895 мм и сортировали по прочности. Заготовки с наиболее низким пределом прочности использовали для изготовления различных кленых заготовок, например, 5695 мм, в которых сердцевинные пласти примыкали друг к другу. Благодаря этому кленая заготовка обладает очень высокой огнестойкостью и может использоваться для изготовления стропильных ферм крыши, несущих стеновых перегородок и др., наряду с прочим. Заготовки с повышенным пределом прочности использовали непосредственно для изготовления стропильных ферм крыши. Из этих заготовок изготовляли парные стропильные фермы, в которых настилаемые с помощью гвоздей доски и др. размещали в середине парной стропильной фермы с тем, чтобы обезопасить от огня. К тому же сердцевинная пласть пиломатериала была направлена так, что она всегда оставалась в середине парной стропильной фермы. Благодаря этому становится возможным изготовление огнестойких стропильных конструкций или других подобных элементов зданий, например, за счт склеивания друг с другом сердцевинных пластей или путм использования настилаемых гвоздями досок только на стороне сердцевинной пласти, при этом настилаемые гвоздями доски размещают в середине стропильной конструкции (или парной стропильной конструкции) с тем, чтобы обезопасить от огня. В одном варианте воплощения способа согласно изобретению возможно применение для пропитки пигментированного жидкого стекла. Величина рН пигмента, смешиваемого с жидким стеклом, должна быть максимально приближена к величине рН жидкого стекла. Преимуществом пигментированного жидкого стекла является то, что цвет пропитанной им древесины может изменяться таким же образом,что и в применяемых в настоящее время способах пропитки. Изобретение не ограничивается описанными выше предпочтительными вариантами воплощения, а может изменяться в масштабе изобретательской идеи, представленной в формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ пропитки под давлением древесины или древесных материалов консервантом для древесины, содержащим жидкое стекло, отличающийся тем, что древесину или древесный материал до начала стадии пропитки подвергают обработке, ведущей к посинению, таким образом, что подлежащая пропитке древесина или древесный материал, по меньшей мере частично, покрываются синевой и/или плесенью, и тем, что после или до пропитки древесину или древесный материал подвергают высокотемпературной сушке и/или тепловой обработке таким образом, что посинение и/или плесень, образовавшиеся в процессе обработки, ведущей к посинению, визуально больше не наблюдаются в древесине, даже после е механической обработки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку, ведущую к посинению, осуществляют путм хранения древесины на открытом воздухе. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку, ведущую к посинению, осуществляют путм обработки древесины в сушильной камере таким образом, чтобы древесина покрылась синевой и/или плесенью ещ до начала сушки. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для пропитки под давлением применяют пигментированное жидкое стекло для изменения цвета древесины или древесного материала. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что обработку проводят горячим воском, маслом, сжатым воздухом, паром и/или под вакуумом, в результате которой древесина или древесный материал приобретают коричневый цвет.