Введение
Под модифицированием древесины понимаются процессы направленного улучшения одних свойств древесины без ухудшения других свойств.
В курсе «Модифицирование древесины» изучаются теория, технология, оборудование производственных процессов модифицирования древесины (прессование, сушка, пропитка), а также свойства модифицированной древесины различных марок.
Цель процессов модифицирования древесины - увеличение прочностных свойств, увеличение стабильности форм и размеров, пластификация, улучшение текстуры и придание новых свойств.
Группы технологических процессов
По отдельным группам технологических процессов эти цели сводятся к следующему:
1.1 При пластификации древесины:
- уменьшение твердости, что приводит к снижению усилий прессования;
- увеличению подвижности отдельных анатомических элементов древесины, связанное с разрывом водородных и сложноэфирных связей между целлюлозой и лигнином.
Способы пластификации могут быть:
|
|
- нагревание древесины конвективным или контактным способом, а также токами СВЧ;
- пропаривание перегретым паром;
- насыщение древесины пластификаторами (водной или жидкий аммиак, карбамид, дициандиамид, ангидрид масляной кислоты).
1.2 При прессовании древесины механическим сжатием или сушкой под давлением:
а) увеличение прочности и износостойкости;
б) увеличение статической и динамической твердости;
в) увеличение модулей плотности и сдвига;
г) увеличение технологических и эксплуатационных показателей свойств.
1.3 При пропитке древесины могут быть использованы способы вымачивания, горяче - холодной ванны, автоклавная пропитка, аэрозольная пропитка обработка, ультразвуком.
При этом достигаются следующие результаты:
- введение в древесину пластификаторов, упрочнителей, стабилизаторов размеров, красителей;
- реверсивная пропитка с торца под давлением изменителями текстуры древесины;
- вакуумная пропитка тетракарбонилом никеля, увеличивающем теплопроводность древесины;
-защита древесины от гниения, возгорания путем введения антисептиков и антипирентов;
- увеличение антифрикционных свойств введением масел и других наполнителей;
- придание новых свойств за счет введения аморфной, фибриллярной и нанокристаллической целлюлозы.
1.4 При воздействии на древесину электрических и магнитных полей, ультразвуковых волн достигается:
- размягчение древесины за счет дезинтегрирования кристаллической решетки целлюлозы в результате обработки ультразвуком;
- упрочнение древесины за счет поперечной сшивки по свободнорадикальному механизму при воздействии слабых импульсных магнитных полей;
|
|
- способность древесины насыщаться наноцеллюлозой в ультразвуковой пропиточной установке;
- активация наноцеллюлозы и красителей в древесине при воздействии сильных магнитных полей;
- возникновение новых свойств древесины, например, «эффекта памяти» при воздействии электрических полей и плазмы.
Процессы модификации древесины имеют очень большое значение как для деревоперерабатывающей промышленности, так и народного хозяйства в целом, т.к. позволяют экономить для страны древесину ценных пород, черные и цветные металлы, пластические массы, текстолит, древесно-слоистые пластики, фанеру и другие материалы.
Процессы модифицирования древесины имеют важное значение при создании новых конструкционных материалов для домостроения, оборонной промышленности и сельскохозяйственного машиностроения, т.к. вновь создаваемые материалы с требуемым набором показателей свойств позволяют качественно изменить структуру этих материалов и создать новое поколение конструкций будущего.
Без специальных знаний и высокой квалификации обслуживающего персонала, занятого при проведении технологических процессов модифицирования древесины невозможно рациональное выполнение операций, правильная эксплуатация применяемого сложного и дорогостоящего оборудования, достижение необходимых показателей физико-механических и эксплуатационных характеристик модифицированной древесины. Это ставит цехи и заводы модифицирования древесины в число наиболее ответсвенных процессов в деревопереработке.
Общие указания к изучению курса
Явления и закономерности модифицирования древесины многообразны и сложны по своему физическому содержанию. Оборудование для их практического проведения и его эксплуатации обладают рядом специфических особенностей.
Для успешного изучения настоящего курса, кроме общетехнических дисциплин, студент должен знать древесиноведение, гидротермическую обработку древесины, химию, станки и оборудование деревообрабатывающих производств, сопротивление материалов, теплотехнику, лесопильное производство.
Общий объем курса по учебному плану 70 часов из них:
58 ч. – самостоятельное изучение;
6 ч. – 3 лекции;
6 ч. – лабораторных работ в период экзаменационной сессии.
Примерное содержание установочных лекций и количество часов, отведенных на них в период экзаменационной сессии.
1. Классификация способов модифицирования древесины. Термомеханическое модифицирование древесины – 2 часа.
2. Химико-механическое модифицирование древесины – 2 часа.
3. Химическое, термохимическое модифицирование древесины. Свойства модифицированной древесины. Области применения модифицированной древесины. Техника безопасности и охрана труда при модифицировании – 2 часа.
Содержание лабораторных работ определяется программой:
1. Одноосное прессование древесины – 2 часа.
2. Сушка под давлением в установке СПК-1 – 2 часа.
3. Пропитка в ультразвуковой установке – 2 часа.
Курс изучается путем:
а) самостоятельной проработки курса лекций и учебных пособий согласно программе;
б) установочных лекций во время сессионных занятий;
в) практических и лабораторных занятий.
Одновременно с самостоятельным изучением курса студент заочной формы обучения выполняет контрольную работу, в которой он должен представить решение задач с подробным объяснением.