Пропитка дерева воском: пропитка, полировка, уход за обработанной древесиной

Содержание

пропитка, полировка, уход за обработанной древесиной

20.05.2019

Воск защищает древесину от влаги, плесени, грибка и царапин – но так будет дерево обработали по правилам. Рассмотрим каждое из них и расскажем, как ухаживать за обработанной древесиной.

Подготовка поверхности к нанесению воска

Подготовка заключается в удалении старого покрытия. Если дерево ничем не обрабатывали, смело пропускайте следующий раздел.

Очищаем древесину от старого покрытия

Чтобы убрать старый лак, подойдет растворитель на основе уайт-спирита (для полиуретанового или алкидного лака) или ацетона (для полиуретанового). Если лак шеллаковый, его лучше удалять денатурированным спиртом. Наносите растворитель несколько раз, пока полностью не удалите лак.

Уайт-спиритом можно снять старое лаковое покрытие с древесины

Если нужно убрать старый воск или масло, растворители не помогут: масло глубоко пропитывает древесину, а воск закрывает ее поры.

Самый надежный способ снять покрытие – циклевание.

После этих процедур дерево промывают теплой водой и обрабатывают абразивом – например, жесткой щеткой. Остатки нерастворившегося лака удаляют механически, например столярным ножом.

После высыхания древесины переходите к следующему этапу.

Шлифуем дерево

Шлифовку проводят в несколько этапов. Для твердых пород древесины (бук, дуб, береза, граб) на первом этапе используют шкурку P100, для мягких (сосна, пихта, липа) – P80.

На каждом последующем этапе переходите к меньшему размеру зерна – на финише это будет зернистость P120.

Не стоит на заключительном этапе использовать слишком мелкий абразив, больше 120, от этого поры древесины забьются, и воск в них не проникнет, а значит и не выполнит защитную функцию.

Виды воска для дерева

Для покрытия древесины можно использовать воск, растворенный в масле (жидкий воск), или твердый воск.

Жидким удобно обрабатывать поверхность большой площади или со сложным рельефом, например резную. Воск легко растекается по поверхности, и его удобно равномерно распределять кистью.

Твердый воск подходит для поверхностей с простым рельефом.

Выбрать воск вам поможет сравнение натуральных масел и восков европейских производителей.

Твердый воск для бани не боится температуры до 120 °С

Способы обработки воском

Твердый воск перед использованием нужно разогреть на водяной бане до +40 °С и затем втирать в древесину тканью.

Жидкий – теоретически можно наносить холодным способом, но на практике предпочтительнее горячий вариант, чтобы масло не стало вязким, тогда оно плохо впитается.

Поэтому масло нагревают на водяной бане до +80 °С и быстро, насколько это возможно, наносят кистью на древесину.

Подробно процесс описан здесь: Обработка холодным и горячим маслом: в чем разница?

Уход за вощеной поверхностью

Есть два НЕ, о которых важно знать при эксплуатации вощеной древесины.

Воск НЕ любит тепло. Не нужно обрабатывать им дерево, которое будет подвергаться сильному нагреву, даже эпизодическому. Исключение – твердый воск для саун и бань.

Воск НЕ переносит эфиры, бензин и скипидар. При попадании этих веществ на обработанную древесину воск растворится.

обработка дерева
обработка воском

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.comments powered by Disqus

качественное восковое масло и пропитки для покрытия древесины представлены в каталоге Belinka. Чем можно покрыть дерево вместо лака спрашивайте у наших менеджеров.

+7(495) 787-72-87

Главная»Статьи»Обработка дерева воском вместо лака

Чтобы деревянная мебель и декоративные панели дольше сохраняли привлекательный вид, их нужно покрыть защитным средством. Вместо лака можно использовать масло с воском.

Натуральное дерево — востребованный материал для производства мебели и создания покрытий для внутренней отделки помещений. К сожалению, деревянные изделия и поверхности быстро теряют привлекательный вид под воздействием внешних факторов:

колебаний температур,
повышенной влажности,
ультрафиолета.

Чтобы предотвратить разрушение дерева, его нужно обрабатывать защитными средствами. Они создают на поверхности древесины пленку, делают материал устойчивым к воздействию влаги и моющих средств, повышают светостойкость.

Для защиты изделий из дерева используют лак. Однако не всем нравится ярко выраженный глянец лакированных поверхностей. Подчеркнуть фактуру природного материала позволит обработка дерева воском вместо лака. Пропитка на основе масла с добавлением воска имеет экологичный состав, легко наносится, отличается широкой сферой применения. Воском можно обрабатывать детскую мебель и игрушки, декоративные деревянные панели, столешницы.

Масло-воск отличается простотой в использовании. Средство наносят тканевым тампоном, кистью или валиком на чистую отшлифованную поверхность и дожидаются полного высыхания. Для дополнительной защиты можно нанести второй слой.

Хотите сохранить привлекательный внешний вид деревянной мебели, панелей или элементов декора? Для обработки дерева используйте масло-воск Belinka. Бесцветная пропитка на основе растительных масел и пчелиного воска создает на поверхности деревянных изделий тонкий защитный слой. Покрытие:

сглаживает и выравнивает поверхность,
отличается водонепроницаемостью,
устойчиво к воздействию кухонных моющих средств и разбавленной бытовой химии.

Обработка дерева маслом и воском вместо лака позволяет получить полуматовое покрытие. Прозрачный состав подчеркивает естественный цвет дерева.

Предпочитаете классический вариант обработки деревянных элементов внутри помещений? Воспользуйтесь лаками Belinka.

Parketin. Идеален для щитового и традиционного паркета, напольных и настенных покрытий из пробки. Формирует высокопрочное эластичное покрытие. Устойчив к истиранию и воздействию моющих средств.
Interier Lak. Подходит для обработки мебели с пористыми фасадами, полок, межкомнатных дверей. Устойчив к образованию пятен, быстро высыхает и придает поверхности эффектный глянцевый блеск.

Вся продукция Belinka сертифицирована и обладает высоким качеством. Чтобы купить масло-воск для дерева, заполните форму. Доставка осуществляется по всей России. Подробности уточняйте по телефону.

Последние статьи

Защита древесины лазурью внутри и снаружи помещения

Использование грунтовки Belinka Base для защиты древесины.

Защита древесины Belinka

Выбираем монтажную пену

Пропитка микрокристаллическим воском для улучшения стабильности размеров и твердости поверхности палисандр :: BioResources

Ли, Ю.

, Ли, X., Хуанг, К., Ву, Ю., Ли, X., и Чен, З. (2015). «Пропитка микрокристаллическим воском для улучшения стабильности размеров и твердости поверхности палисандра»,

BioRes . 10(3), 5994-6000.

Abstract

Высушенные на воздухе образцы розового дерева ( Aniba rosaeodora ) размером 50 мм (длина) на 50 мм (ширина) на 20 мм (толщина) были предварительно обработаны NaOH для повышения их проницаемости. Затем образцы пропитывали микрокристаллическим воском при температуре 100°C, чтобы получить различное увеличение массы при четырех продолжительностях обработки. После пропитки измеряли степень набухания и усадки, а также твердость поверхности палисандра. Результаты показали, что по сравнению с необработанными образцами степень линейного набухания, степень объемного набухания и степень линейной усадки пропитанных образцов уменьшились на 75,23%, 590,85 % и 80,70 % соответственно, а поверхностная твердость обработанных образцов увеличилась на 43,36 %. Пропитка воском значительно повысила размерную стабильность и твердость поверхности палисандра.

Загрузить PDF

Полный текст статьи

Пропитка микрокристаллическим воском для улучшения стабильности размеров и твердости поверхности палисандра

Юнь Ли, ^а Сяньцзюнь Ли, ^а, * Цюнтао Хуан, ^б Ицян Ву, ^a Сингун Ли, ^a и Чжанцзин Чен ^c

Образцы

высушенного на воздухе палисандра ( Aniba rosaeodora ) размером 50 мм (длина) на 50 мм (ширина) на 20 мм (толщина) были предварительно обработаны NaOH для повышения их проницаемости. Затем образцы пропитывали микрокристаллическим воском при температуре 100°C, чтобы получить различное увеличение массы при четырех продолжительностях обработки. После пропитки измеряли степень набухания и усадки, а также твердость поверхности палисандра. Результаты показали, что по сравнению с необработанными образцами степень линейного набухания, степень объемного набухания и степень линейной усадки пропитанных образцов уменьшились на 75,23%, 590,85 % и 80,70 % соответственно, а поверхностная твердость обработанных образцов увеличилась на 43,36 %.

Пропитка воском значительно повысила размерную стабильность и твердость поверхности палисандра.

Ключевые слова: Размерная стабильность; пропитка; микрокристаллический воск; Твердость поверхности; Степень набухания и усадки

Контактная информация: а: Колледж материаловедения и инженерии, Центральный южный университет лесного хозяйства и технологий, Чанша 410004, Хунань, Китай; б: Yihua Timber Industry, Yihua Enterprise (group) Co., Ltd., Шаньтоу, 515834, Гуандун, Китай; c: Департамент устойчивых биоматериалов, Технический университет Вирджинии, Блэксбург, Вирджиния 24061, США; * Автор, ответственный за переписку: [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

Древесина представляет собой природный полимер, состоящий из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Благодаря наличию в полимере большого количества гидроксильных групп он проявляет способность к абсорбции и десорбции воды. Дефекты, такие как коробление и растрескивание, могут возникнуть, если древесина использовалась в среде с большими колебаниями относительной влажности. Эти дефекты снижают срок службы деревянных изделий.

Для повышения размерной стабильности и долговечности древесина подвергалась различным модификациям (Фадл и Баста, 2005 г.; Николсон и Хоффман, 2006 г.; Парк и Вилдерман, 2010 г.). Эти методы можно разделить на два основных типа: химическая модификация и физическая модификация (Аврамидис 9).0004 и др. . 2011). Химическая модификация включает пропитку древесины полимерами, смолами или другими химическими веществами для заполнения пустот в древесине, иногда даже вызывая химические реакции в древесине. Химическая модификация древесины позволяет добиться хороших результатов в отношении стабильности размеров; однако это может быть вредно для окружающей среды и здоровья (Chen et al . 2008). Термическая модификация, которую можно рассматривать как физическую модификацию, широко применяется в деревообрабатывающей промышленности для повышения размерной стабильности древесины. Химические группы в древесине с высокой водопоглощающей способностью, в том числе гидроксильные и карбоксильные, изменяются после термической обработки. Это имеет тенденцию к уменьшению степени поглощения и набухания клеточных стенок древесины (Klammt and Kretschmar 19).45). Термическая модификация обеспечивает отличные характеристики по улучшению водоотталкивающих свойств; тем не менее, крупномасштабное коммерческое применение все еще сдерживается из-за недостатка потемневшего цвета и пониженной прочности древесины, а также высокой зависимости от энергопотребления (Zhang et al . 2007).

Пропитка воском является потенциально новым методом модификации древесины в области исследований древесины. Модификация пропитки воском включает три основных этапа (Браун, 1962; Эшмор и Лаганелла, 2013). Сначала микрокристаллический воск с низкой температурой плавления, используемый в качестве обрабатывающей среды, нагревают от твердого до жидкого состояния. Затем древесный воск пропитывают горячей жидкостью под давлением или без него. Завершающим этапом является затвердевание микрокристаллического воска в просветах клеток древесины и межклеточном пространстве древесины (Li и др. . 2014). Таким образом, можно повысить размерную стабилизацию без ухудшения механических свойств древесины, а также сохранить ее естественный цвет и текстуру, в отличие от обычного термического модифицирования. Кроме того, он также безвреден для окружающей среды по сравнению с различными методами химической обработки, которые создают риски загрязнения окружающей среды и представляют угрозу для здоровья человека. В то время как некоторые предыдущие исследования (Wang and Winistorfer 2000; Gu et al , 2005) касались поведения набухания по толщине как коммерческих, так и изготовленных в лаборатории продуктов OSB, меньшее количество исследователей сосредоточилось на оценке водопоглощения палисандрового дерева. Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы изучить влияние продолжительности обработки на процентное увеличение веса (WPG), степень набухания и усадки, а также поверхностную твердость палисандрового дерева (9).0004 Aniba rosaeodora ), обработанный восковой пропиткой в атмосферных условиях, в надежде предоставить некоторые полезные ссылки для дальнейших исследований стабилизации размеров палисандра.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ

Материалы

В этом исследовании использовалось высушенное на воздухе розовое дерево

с содержанием влаги (MC) от 12 до 15%. Использовали чистые образцы древесины с четырех сторон, обструганные до размеров 50 мм (направление волокон), 50 мм (ширина) и 20 мм (толщина).

Микрокристаллический воск с низкой молекулярной массой от 500 до 800 г и температурой плавления от 55 до 60 °С был поставлен компанией Fu shun Drying Instrument Company, Китай.

Методы

Перед пропиткой 2,5% раствор NaOH, смешанный с 0,5% Na ₂ SiO ₃ , использовали для извлечения смол, смол и других экстрактивных веществ из древесины для повышения проницаемости. Раствор перемешивали в течение 5 мин до достижения гомогенности. Затем образцы палисандра погружали в раствор. Образцы помещали в водяную баню с постоянной температурой 60 °С на 1,5 часа. После экстракции образцы сушили при постоянной температуре 70°C и относительной влажности от 65% до 12% MC.

Высушенные образцы были полностью погружены в жидкий микрокристаллический воск при температуре 60 °C. Жидкий парафин постепенно нагревали до 100°С с шагом 10°С каждые 30 минут. Были выбраны четыре продолжительности обработки: 2, 4, 6 и 8 часов, и для каждой обработки было выполнено четыре повторения. После пропитки образцы выдерживали при постоянной температуре 30 °С в течение 1 ч. Затем образцы были выровнены в климатической камере при температуре 20 °C и относительной влажности 65 %.

Образцы пропитанной древесины были помещены в климатическую камеру для проведения термоциклических испытаний. Размерную стабильность измеряли в соответствии с GB/T 17657-2013 (Китай). Исследуемые образцы помещали в климатическую камеру, установленную на 80°С, на 120 мин, а затем замораживали при -20°С на 120 мин, повторяя этот цикл 4 раза. Следовательно, для образцов были записаны данные о тангенциальном, радиальном и продольном размерах. Твердость поверхности древесины определяли на универсальной механической испытательной машине рис. 1 (WDW-50, Япония).

Рис. 1. Измерение поверхностной твердости на твердомере WDW-50.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На рис. 2 показано влияние времени лечения на увеличение веса в процентах. WPG образцов увеличивалась со временем обработки на 8,69%, 13,65%, 13,70% и 14,11% через 2 ч, 4 ч, 6 ч и 8 ч пропитки соответственно. WPG быстро увеличивалась в течение первых 4 часов, но затем замедлялась. Это означало, что структура древесины была пропитана микрокристаллическим воском, что ограничивало дальнейшее проникновение микрокристаллического воска через 4 часа обработки. Этот твердый воск покрывал поверхность образцов древесины и закупоривал проход внутрь.

Рис. 2. Зависимость между временем обработки пропиткой воском и WPG при пропитке воском

Зависимость продолжительности обработки от степени линейного и объемного набухания как для контрольных, так и для обработанных образцов показана на рис. 3. Степени линейного и объемного набухания уменьшались в течение первых 4 ч и после этого оставались практически постоянными. Как показано на рисунке, по сравнению с необработанными образцами степень тангенциального набухания обработанных образцов значительно уменьшилась на 15,14 %, 54,18 %, 56,57 % и 60,0 % при продолжительности обработки 2, 4, 6 и 8 ч соответственно. . Протяженность радиального отека уменьшилась на 90,36%, 70,51%, 71,79% и 75,23%. Объемная степень набухания уменьшилась до 59,85%.

Рис. 3. Взаимосвязь между временем обработки пропиткой воском и (а) линейной и (б) объемной степенью набухания.

Дисперсионный анализ показал, что степень как линейного, так и объемного отека значительно уменьшилась в течение первых 4 часов лечения и очень незначительно после этого. Обработка воском уменьшила набухание и повысила стабильность размеров. Микрокристаллический воск в структуре древесины действует как превосходный наполнитель. Набухание клеточных стенок древесины во влажной среде достаточно сдерживалось за счет заполнения пустого пространства воском. Отложение твердого микрокристаллического парафина на клеточной стенке также препятствовало движению молекул воды. Обработка высокотемпературной пропиткой при 100 °C привела к тому, что определенное количество гидроксильных групп потеряло способность соединяться с молекулами воды (Rowell 2012). Это также привело к гистерезису сорбции, что привело к снижению степени линейного и объемного набухания и улучшению размерности древесины (Metsa-Kortelainen 9).0004 и др. . 2006 г.; Боррега и Каренлампи, 2010).

На рис. 4 показано влияние времени обработки микрокристаллическим воском на степень линейной усадки испытуемых образцов. Было замечено, что степень усадки древесины, пропитанной воском, была намного меньше, чем у необработанной группы, особенно в течение первых четырех часов обработки.

Степень как тангенциальной, так и радиальной усадки значительно уменьшилась. Степень линейной усадки практически не изменилась после 4-часовой обработки. Степень тангенциальной и радиальной усадки уменьшилась более чем на 70% за восемь часов по сравнению с необработанными образцами. Снижение степени усадки после обработки было тесно связано с длинной гидрофобной цепью микрокристаллического воска и эффектом увеличения объема составного воска (Arthur and Kretaschmar 19).99). Во время пропитки микрокристаллический воск уплотнялся внутри клеточных стенок и образовывал тонкий слой, препятствующий движению молекул воды (Li et al . 2014).

Рис. 4. Зависимость времени пропитки от степени линейной усадки

На рис. 5 показаны результаты универсальной механической испытательной машины, использованной для оценки твердости поверхности и влияния времени обработки пропиткой микрокристаллическим воском на твердость поверхности. Твердость поверхности значительно увеличилась в результате обработки воском; чем больше время обработки, тем выше твердость поверхности в течение первых 6 часов обработки, после чего она не сильно улучшилась. По сравнению с контрольной группой твердость образцов древесины увеличилась на 2,05 %, 7,88 %, 34,72 % и 43,36 % после обработки продолжительностью 2, 4, 6 и 8 ч соответственно.

Рис. 5. Зависимость времени пропитки от твердости поверхности

ВЫВОДЫ

Палисандр, высушенный на воздухе, был успешно пропитан микрокристаллическим воском при температуре 100 °C. Предварительная обработка 2,5% раствором NaOH повышает эффективность пропитки древесины. WPG достигла 14,11% после 4 ч обработки.
Тангенциальная и радиальная усадка обработанной древесины уменьшилась на 70,95% и 80,70% по сравнению с необработанной древесиной через 4 часа обработки. С увеличением времени пропитки линейная и объемная степени набухания уменьшались, а поверхностная твердость увеличивалась. По сравнению с необработанными образцами степень набухания уменьшилась на 75,23% через 4 часа пропитки.
Твердость палисандрового дерева увеличилась на 43,36% после 8 часов обработки с 3445 до 4939 Н. Обработка воском уменьшила набухание и повысила стабильность размеров.

БЛАГОДАРНОСТИ

Благодарим за поддержку Национальный фонд естественных наук Китая (№ 31370564).

ССЫЛКИ

Артур К. и Креташмар Г.В. (1999). «Способ нанесения отделки на поверхности из дерева или других пористых материалов», Патент США 2375113 А.

Эшмор, Дж., и Лаганелла, Дж. (2013). «Воско-биоцидная обработка древесины», патент WO 2013158410 A1.

Аврамидис Г., Шольц Г., Нотник Э., Милиц Э., Виол В. и Волькенхауэр А. (2011). «Улучшенная склеиваемость обработанной воском древесины после плазменной обработки», Wood Science and Technology 45(2), 359-368. DOI: 10.1007/s00226-010-0327-5.

Боррега М. и Каренлампи П. П. (2010 г.). «Гигроскопичность термообработанной древесины ели европейской ( Picea abies )», European Journal of Wood & Wood Products 68(3), 233-235.

Браун, RC (1962). «Способ нанесения воска на деревянную панель», патент США 3061457 A.

Chen, G.D., Fu, Y.L., Zheng, WJ, Huang, Z.Y., Wei, Q.J., Huang, B., Wei, Z.C., and Liu, Z. (2008). «Исследование свойств китайской древесины, улучшенных диоксидом кремния», Guangxi Sciences, , 15(4), 441-444,

Фадл, Н.А. и Баста, А.Х. (2005). «Повышение размерной стабильности натуральной древесины пропитками», Технология пигментов и смол 34(2), 72–86. DOI: 10.1108/03699420510585148.

ГБ/т 17657-2013. (2013). «Методы испытаний для оценки свойств древесных плит и древесных плит с декорированной поверхностью», B70, Китайский национальный стандарт, Пекин, Китай.

Гу Х., Ван С., Неймсуван Т. и Ван С. Г. (2005). «Сравнительное исследование напольных покрытий из OSB по набуханию по толщине и механическим характеристикам», Forest Products Journal, , 55(12), 239.-245.

Кламмт, А., и Кречмар, Г.В. (1945). «Способ нанесения отделки на поверхности из дерева или других пористых материалов», Патент США 2375113 А.

Li, X.C., Cao, Y.W., Zhang, J.Q., and Yang, B. (2014). «Контрастное исследование технологии обработки воском на поверхности мебели хунму», Мебель 35(1), 12-16.

Метса-Кортелайнен С., Антикайнен Т. и Виитаниеми П. (2006). «Водопоглощение заболони и сердцевины сосны обыкновенной и ели европейской, термообработанных при 170 С, 190°С, 210°С и 230°С», Holz als Roh- und Werkstoff 64,192-197.

Николсон, Дж. В., и Хоффман, Дж. Дж. В. (2006). «Обработка древесины для производства строительных конструкций и других изделий из дерева», Патент WO 2006039526 A3.

Парк, Д. В., и Вилдерман, Р. К. (2010). «Способы повышения твердости и стабильности размеров деревянного элемента и изделия из дерева с повышенной твердостью», патент США 20100180987 A1.

Роуэлл, Р. (2012). Справочник по химии древесины и древесных композитов , CRC Press, Бока-Ратон, Флорида.

Ван С. и Винисторфер П. М. (2000). «Влияние видов и их распределения на характеристики слоев OSB», Forest Products Journal, , 50(4), 37-44.

Чжан, Ю., Джин, Дж., и Ван, С. (2007). «Влияние смолы и парафина на водопоглощение древесных стружек», Wood and Fiber Science 39(2), 271-278.

Статья отправлена: 7 мая 2015 г.; Экспертная оценка завершена: 24 июля 2015 г.; Получена и принята исправленная версия: 26 июля 2015 г.; Опубликовано: 3 августа 2015 г.

DOI: 10.15376/biores.10.3.5994-6000

Патент США на способ пропитки деревянного компонента твердым парафиновым воском, устройство для него и древесный компонент, пропитанный таким образом. Патент (Патент № 10 926 285, выданный 23 февраля 2021 г.) № 12/463,005, поданной 8 мая 2009 г., в которой испрашивается преимущество заявки США сер. № 61/051,717, поданной 9 мая 2008 г., и какие заявки включены сюда в качестве ссылки. В той мере, в какой это уместно, притязание на приоритет делается в отношении каждой из раскрытых выше заявок.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу пропитки деревянного компонента твердым парафиновым воском. Более конкретно, в изобретении предлагается использовать 100% твердый парафин в качестве материала для пропитки компонентов из древесного волокна, которые используются или подвергаются воздействию внешних условий, таких как, например, компоненты деревянных заборов, деревянный сайдинг для дома, телефонный столб, компоненты деревянных полов для транспортной отрасли. и т. д. Парафин действует как водоотталкивающее средство и продлевает срок службы деревянного компонента. Способ характеризуется способом обработки древесины для удаления влаги с ее поверхности и способом последующей обработки участков древесного волокна на поверхности деревянного компонента для пропитки парафином. Настоящее изобретение также относится к устройству для пропитки деревянного изделия и изготовленному таким образом деревянному изделию.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Влажность (MC) древесины представляет собой количество воды, содержащейся в древесине, и включает воду, абсорбированную стенками клеток древесины, и свободную воду внутри полого центра клетки (MC выражается в процентах по массе). Большинство видов древесины могут поглощать вокруг своей клеточной стенки максимум от 25 до 30% воды. Этот предел называется точкой насыщения волокна. Эта точка насыщения может быть достигнута за счет поглощения жидкой воды (например, при воздействии на древесину дождя) или путем поглощения водяного пара (при воздействии на древесину воздуха с высоким уровнем относительной влажности (RH)). Единственный способ довести МС древесины выше точки насыщения ее волокнами — это чрезмерное воздействие жидкой воды, поступающей только от ветрового дождя, протечек, конденсата, таяния льда или снега и т. д. Когда весь воздух в полости в центре клетки заменяется водой, древесина заболачивается, и МС может достигать 200%.

Ниже точки насыщения волокна количество водяного пара, которое может быть поглощено древесиной, зависит от относительной влажности и температуры воздуха. Если кусок дерева в течение длительного периода времени подвергается воздействию окружающей среды, в которой воздух имеет температуру 70°F и относительную влажность 20%, MC древесины в конечном итоге достигнет 5,4%. Если древесина подвергается воздействию условий окружающей среды, при которых температура составляет 90°F с относительной влажностью 90%, MC древесины в конечном итоге достигает 19,8%. Когда МС древесины уравновешивается относительной влажностью и уровнем температуры, говорят, что древесина находится в состоянии равновесного содержания влаги (ЭМС). В природе такое случается редко, потому что относительная влажность и температура окружающей среды постоянно меняются, а также МС древесины. Известно, что МС древесины, которая подвергается воздействию внешних условий, в Соединенных Штатах будет оставаться в пределах от 10% до 18,5% (за исключением некоторых засушливых районов, таких как штаты Аризона, Невада или Техас, где МС может достигать ниже 4%).

Выветривание — это общий термин, используемый для описания деградации древесины лиственных (или хвойных) пород под воздействием внешних условий (где МС древесины будет варьироваться в зависимости от точки насыщения волокна). Процесс деградации древесины активизируется солнечным излучением, перепадами температуры, омыванием дождем, повторяющимся изменением влажности древесины. Это разрушение происходит в основном на поверхности древесины. Напряжения набухания и усадки, создаваемые вариациями МС, ускоряют ухудшение состояния поверхности древесины. Повторяющееся воздействие влаги и высыхания на древесину вызывает дифференциацию самой древесины и приводит к множеству мелких или крупных трещин и трещин. Кроме того, деревянные детали, нагретые солнечным светом, станут более сухими. Верхняя поверхность станет более сухой, чем остальная часть доски, что приведет к образованию щелей и трещин, параллельных волокнам древесины.

Разложение может происходить только тогда, когда MC древесного волокна превышает точку насыщения волокна, при которой могут развиваться грибки. Древесина, постоянно сухая, не гниет. (Для получения более подробной информации о физических свойствах древесины, содержании влаги в древесине или атмосферных воздействиях и гниении древесины см. «Справочник по древесине: древесина как конструкционный материал», общий технический отчет FPL-GTR-113, Министерство сельского хозяйства США).

Таким образом, в деревообрабатывающей промышленности хорошо известно, что при воздействии на древесину внешних условий для предотвращения ее порчи и повышения долговечности необходимо контролировать изменение ее МС. Уменьшение вариации МС древесины уменьшит эффект выветривания, а поддержание вариации МС древесины ниже точки насыщения предотвратит гниение древесины.

Когда условия использования подразумевают среду, в которой МС древесины выше ее точки насыщения (например, кусок дерева в подземных условиях или во влажных условиях, где жидкая вода может скапливаться в древесном волокне без возможности высыхания ), консерванты для древесины (см. Таблицу 1) можно использовать для пропитки древесного волокна. Назначение этих консервантов, обычно химических продуктов, состоит главным образом в предотвращении развития грибков и, следовательно, гниения древесины.

TABLE 1Examples of wood preservatives commonly used for pressure-treatedimpregnation Acid Copper chromateAmmoniacal copper borateAmmoniacalcopper arsenateChromated copper arsenate (CCA)Chromated zinc arsenateChromate zinc chlorideOxine copperCopper naphthenateFluor chrome arsenate phenolPentachlorophenolAWPA P9 (heavy petroleum)Tributytin oxideThis list is not исчерпывающим и не включает все консерванты древесины, которые могут быть использованы.

Из-за экологических соображений большинство этих продуктов больше нельзя использовать в общественных коммерческих целях. Для некоторых промышленных применений, таких как телефонные столбы или шпалы для железных дорог, использование этих консервантов для древесины все еще допускается, но ожидается, что это использование в конечном итоге будет прекращено.

Когда условия использования связаны с окружающей средой, в которой MC древесины находится в основном ниже точки насыщения, например, на улице, можно использовать продукты для наружной отделки древесины, чтобы предотвратить эффект атмосферных воздействий и/или удержать древесину от чрезмерного увлажнения. Существует два типа внешней отделки (слово «отделка» используется в смысле защиты, а не эстетики) для дерева: те, которые в основном проникают в древесину, и те, которые в основном образуют пленку на поверхности дерева. Проникающие покрытия, как правило, являются водоотталкивающими. Термин «водоотталкивающий» является общим названием для широкого спектра герметиков и средств для обработки древесины, которые изменяют свойства поверхности древесины таким образом, что древесина сбрасывает жидкую воду и замедляет впитывание воды древесным волокном. Они препятствуют поглощению жидкой воды во время дождя, но позволяют древесине сохнуть после дождя. Контролируя изменение влажности внутри древесины, гидрофобизаторы уменьшают эффект атмосферных воздействий и/или снижают риск гниения древесины. Водоотталкивающие средства существуют в различных составах. Обычно они содержат небольшое количество воска или смолы с растворителем, таким как скипидар или уайт-спирит, но также доступны в широком диапазоне других систем растворителей, включая составы на водной основе. Существует также водоотталкивающий продукт, в котором в качестве растворителя используется парафиновое масло. Этот последний продукт проникает в древесину подобно составам на основе растворителей, а масло помогает улучшить водоотталкивающие свойства. Фунгицид (такой как 3-йод-2-пропинилбутилкарбамат) можно добавить к водоотталкивающему средству, чтобы предотвратить рост грибков и гниение древесины.

Из уровня техники известен патент США No. № 3 928 677 на Энтони. Описан способ обработки древесины путем помещения древесины в ванну с углеводородом, петролатумом или парафином до температуры, при которой из изделий из древесины удаляются влага и другие газы. Затем древесину охлаждают, чтобы заполнить поры нефтяным веществом. В процессе используются две отдельные ванны для древесины. Первую нагревают до температуры от 140°С до 180°С, а вторую нагревают до температуры от 70°С до 75°С. В первую ванну помещают древесину для дегазации древесины, а затем вынимают из первой ванны и помещают во вторую ванну для пропитки в ней нефтепродукта. Время нагрева и охлаждения зависит от размера куска дерева и его начальной влажности. Конечно, читатель оценит, что Энтони направлен на улучшение горючих качеств древесины.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является разработка способа обработки древесины для обеспечения более эффективной защиты от атмосферных воздействий.

В соответствии с одним аспектом изобретения предлагается использовать 100% твердую форму парафина (называемую парафиновым воском) для обеспечения более эффективной защиты от воздействия атмосферных воздействий. Парафиновый воск является гидрофобным веществом, и после импрегнирования древесины он делает древесину гидрофобной. Парафиновый воск не растворяется в воде и обеспечивает эффективную защиту от воды и влаги деревянных компонентов, подвергающихся воздействию дождя или высокой влажности. Парафин также является твердым при температуре окружающей среды и не может быть легко вымыт, и прикрепляется к древесному волокну более эффективно, чем любой другой жидкий водоотталкивающий продукт.

Таким образом, другой аспект изобретения обеспечивает способ пропитки, позволяющий производить деревянные детали с поверхностной пропиткой парафиновым воском. Результатом является эффективный и недорогой метод пропитки поверхности любого деревянного компонента, используемого в широком диапазоне применений, например, в жилищном строительстве (окна, дверные компоненты, сайдинг, столярные деревянные компоненты, балки, наружные настилы, деревянные заборы, и т. д.), транспортной отрасли (для ламинированных деревянных полов в трейлерах и/или контейнерах), рекреационной промышленности (деревянные игровые площадки для детей) или любого применения, где деревянные компоненты прямо или косвенно подвергаются воздействию внешних условий.

В соответствии с одним аспектом изобретения предложен способ обработки куска дерева для пропитки куска дерева водоотталкивающим средством, при этом указанный водоотталкивающий материал является твердым при температуре окружающей среды, причем способ включает следующие этапы:

- (a) предоставление обрабатываемого куска дерева;
- (b) нагревание указанного куска дерева в течение заданного периода времени, при этом указанный кусок дерева нагревают до температуры А;
- (c) последовательное погружение по меньшей мере части указанного куска дерева в ванну с жидким водоотталкивающим средством, причем указанная ванна имеет температуру B, на заданный период времени;
- (d) после этого удаляют указанный кусок дерева из указанной ванны и дают указанному куску дерева остыть,
  при этом указанная температура А выше 100°С, а указанная температура В ниже 100°С, но выше точки разжижения для указанное водоотталкивающее средство, и при этом разница между температурами А и В составляет не менее 60°С. , указанный водоотталкивающий материал является твердым при температуре окружающей среды, при этом указанное устройство включает:
  - - (a) место хранения для хранения множества деревянных брусков и для выдачи упомянутых деревянных брусков по одному;
    - (b) зону нагрева для нагрева по меньшей мере части указанного куска дерева, при этом в указанной зоне нагрева поддерживают температуру А;
    - (c) ванну, содержащую сжиженный водоотталкивающий репеллент, причем указанная ванна поддерживается при температуре B;
    - (d) зона охлаждения для охлаждения указанных кусков дерева;
    - (e) конвейер для транспортировки указанных кусков дерева от указанной зоны хранения к указанной зоне нагрева и через нее; и через указанную ванну в указанную зону охлаждения; и
    - (f) контроллер для управления работой указанного конвейера, для управления указанными температурами A и B, где
    - указанная температура A выше 100°C.
    - указанная температура B ниже 100°C, но выше точки разжижения. указанного водоотталкивающего средства;
    - разница между температурами А и В составляет не менее 60°С;
    - указанная часть указанного куска дерева, которая нагревается, является единственной частью указанного куска дерева, которая помещается в указанную ванну.
  В соответствии с еще одним аспектом изобретения предлагается кусок дерева, обработанный водоотталкивающим средством, указанный водоотталкивающий материал является твердым при температуре окружающей среды, причем поверхность указанного куска дерева обработана указанным водоотталкивающим средством только на его часть, при этом указанная часть обычно представляет собой поверхность указанного куска дерева, имеющую длину l, расположенную на конце указанного куска дерева.
  КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
  Настоящее изобретение станет более понятным после прочтения описания его предпочтительных вариантов осуществления, сделанного со ссылкой на следующие чертежи, на которых:
  РИС. 1 представляет собой график, показывающий количество парафина, пропитанного куском дерева, в зависимости от времени;
  РИС. 2 представляет собой схематическое изображение пропитки части куска дерева в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
  РИС. 3 представляет собой схематическое изображение деревянной доски, обработанной в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;
  РИС. 4 представляет собой вид сверху установки для осуществления способа по настоящему изобретению;
  РИС. 5 представляет собой вид по линиям V-V на фиг. 4; и
  РИС. 6 — вид по линиям VI-VI на фиг. 4.
  ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ
  Как описано выше, двухстадийный процесс обработки древесины хорошо известен. Однако один из недостатков использования двух резервуаров, наполненных жидкостью, для обработки древесины заключается в том, что первый резервуар часто выделяет запахи и летучие органические соединения (ЛОС), которые обычно нежелательны. Кроме того, существует некоторая степень загрязнения второго резервуара остатками, поступающими из первого резервуара, даже несмотря на то, что с куска дерева дают капать, прежде чем его погружают во второй резервуар.
  Таким образом, один аспект изобретения предусматривает, что вместо нагревания куска дерева в резервуаре с жидкостью кусок дерева нагревают прямым или косвенным способом. Например, весь кусок дерева можно поместить в печь или, альтернативно, если необходимо пропитать только часть куска дерева, то можно использовать горячую плиту для нагревания только части куска дерева. Преимущество процесса нагрева с использованием прямого или непрямого нагрева заключается в предотвращении загрязнения парафиновой ванны и отсутствии запахов или летучих органических соединений. Испытания показали, что более эффективны такие источники тепла, как алюминиевая, стальная или чугунная (т.е. «сухой» нагрев) нагревательная плита, нагреваемая электрическими элементами или водяным паром. Удивительно, но эта конфигурация кажется более эффективной, когда необходимо пропитать плоскую часть деревянного компонента, такого как деревянные доски. Заявитель также обнаружил, что если часть деревянного куска, подлежащая нагреву, имеет форму, отличную от плоской поверхности, предпочтительно, чтобы нагревательный элемент имел форму, адаптированную к ней, насколько это возможно, для обеспечения лучшего нагрева. контакта между нагревательной пластиной и куском дерева.
  После того, как деревянная поверхность достаточно нагреется, ее замачивают в ванночке с водоотталкивающим средством. Процесс нагревания согласно изобретению не обязательно высушивает кусок дерева. Процесс фактически использует содержание влаги в куске дерева. Древесину нагревают при температуре выше точки кипения воды, чтобы создать пар. Очевидно, что часть образовавшегося пара выйдет из куска дерева. Однако время обработки таково, что в куске дерева остается влага, хотя и увеличенная в объеме из-за процесса нагрева.
  Для целей описания процесса предположим, что деревянная деталь нагревается в течение 60 секунд. После этапа нагрева древесный компонент переносится в жидкий парафин.
  Вторым этапом процесса является замачивание в ванне с парафиновым воском, сжиженным при нагревании. Парафиновый воск является твердым при температуре окружающей среды, но при нагревании до температуры от 55°С до 65°С он сжижается. Температура сжиженного парафина должна быть ниже температуры печи и ниже точки испарения воды.
  Жидкий парафин будет проникать в древесину из-за углубления, созданного конденсацией водяного пара, образовавшегося на первом этапе. Одним из важных аспектов процесса является то, что температура на первой стадии превышает 100°С (температура кипения воды), а температура на второй стадии должна быть ниже 100°С. Следует отметить, что чем больше разница температур , достигается лучшее проникновение парафина в древесину. Заявитель обнаружил, что наилучшие результаты дает перепад температур не менее 60°С.
  Для целей описания процесса предположим, что древесный компонент остается в жидком парафине в течение 30 секунд. Затем деревянную деталь удаляют из сжиженного парафина, чтобы удалить излишки и охладить деревянную деталь до температуры окружающей среды. Процесс завершен, и при этих температуре и времени цикла деревянная деталь пропитывается примерно 30 граммами парафина на квадратный фут с глубиной проникновения от 0,05 до 0,10 дюйма. Читатель поймет, что обработка, раскрытая в настоящем изобретении, по существу является обработкой поверхности. Хотя более длительное время обработки, больший перепад температур и другие факторы могут привести к более глубокому проникновению или даже к уменьшению толщины кусков дерева, способ по настоящему изобретению в первую очередь, но не исключительно, касается обработанной поверхности куска дерева.
  Время нагревания древесины и время пропитки древесины жидким парафином оказывают прямое влияние на количество жидкого парафина, проникающего в древесину, и на глубину пропитки. Чем дольше деревянная деталь нагревается и пропитывается жидким парафином, тем глубже пропитка и тем больше количество парафина, попадающего в древесину. ИНЖИР. 1 показано количество пропитанного парафина, полученное при испытаниях при различном времени нагрева и времени пропитки.
  Другие факторы, такие как изменчивость физических характеристик древесины, будут влиять на соотношение. Например, пористость, плотность, порода и т. д. древесины будут влиять на глубину и количество пропитки.
  Наконец, в жидкий парафин можно добавлять добавки для придания превосходных физических свойств. Чтобы сделать поверхность древесины более устойчивой к ультрафиолетовому излучению, можно добавить ингредиенты, защищающие от ультрафиолета. Также можно добавить консерванты для древесины, чтобы обеспечить защиту от грибка и предотвратить гниение. Наконец, красители могут быть добавлены для изменения цвета древесного компонента.
  Изобретение обеспечивает инновационную обработку для снижения влияния атмосферных воздействий на деревянные компоненты, которые подвергаются воздействию внешних условий. Парафиновый воск, используемый для обработки деревянного компонента, является эффективным водоотталкивающим средством для жидкостей и паров, использует недорогое сырье (менее 10 центов за квадратный фут), его нелегко смыть, в отличие от использования жидких водоотталкивающих средств, и он безвреден для человека и окружающей среды (парафин — это тот же продукт, из которого изготавливают подсвечники или воск для запечатывания фруктовых джемов и варенья). Процесс производства прост и не требует больших капиталовложений. Наконец, в жидкий парафин могут быть добавлены добавки для повышения его устойчивости к УФ-излучению, или для окрашивания парафина, или для предотвращения размножения грибка для уменьшения гниения.
  Таким образом, первый аспект изобретения заключается в нагревании куска дерева, чтобы инициировать процесс дегазации, чтобы снизить МС дерева, а затем последующую пропитку куска дерева в ванне с жидким парафином, чтобы парафин проникал в поры уже высохшей древесины. Как упоминалось выше, древесину также можно обрабатывать средствами против УФ-излучения, пестицидами и другими консервантами для древесины.
  В некоторых случаях, хотя пропитка всего куска дерева является логичным шагом, это не всегда необходимо. Насколько известно Заявителю, не был предложен способ, позволяющий пропитать только часть куска дерева, и в предшествующем уровне техники не предлагалось и не упоминалось об обработке куска дерева только его части. Преимущества нагрева и последующей обработки только части деревянного бруска существенны: снижение потребления энергии на этапе нагрева, сокращение времени нагрева, что приводит к большей эффективности, меньшее количество пропитанного парафином, что приводит к меньшему потреблению энергии. используется для нагрева парафина, что приводит к конечной экономии средств для конечного пользователя.
  Таким образом, настоящее изобретение также предлагает устройство для обработки куска дерева. Хотя используется выражение «аппарат», не следует подразумевать, что используемое оборудование является монолитным. Действительно, «аппарат» — это не отдельное оборудование, а скорее сборка различных компонентов, как будет объяснено далее.
  Способ по настоящему изобретению находит особое применение при изготовлении деревянных полов для производства трейлеров. Для этих деревянных полов, хотя обработка всего пола либо на его верхней поверхности, либо на его верхней и нижней поверхностях может быть логичной, в большинстве случаев она излишня. Действительно, часть пола, требующая обработки, — это задняя часть, обычно последние 50-100 дюймов, а предпочтительно последние 72 дюйма. Ясно, что процессы, которые обрабатывают весь кусок дерева, описанные в известном уровне техники, не могут быть легко преобразованы для такого применения.
  Более конкретно, в таких случаях, как древесина, используемая для настила полов в трейлерах, целесообразно обрабатывать только заднюю часть пола и только на заданной длине. В таких случаях пол сделан из множества деревянных досок, каждая из которых, в свою очередь, сделана из множества деревянных палочек, выровненных встык и бок о бок, чтобы образовать доску. Такие деревянные полы хорошо известны в технике.
  Таким образом, устройство 10 или установка по настоящему изобретению предусматривает загрузочную зону 11 , для удержания множества деревянных досок 1 , показанных на фиг. 5. Такие деревянные доски обычно имеют длину от 16 до 50 футов и ширину от 6 до 14 дюймов и заданную толщину. Конвейер или роликовый конвейер 13 берет отдельные доски по одной и перемещает каждую доску в поперечном направлении. Конвейер 13 перемещает доски по зоне 15 нагрева, при этом зона 15 нагрева приспособлена для нагрева только той части древесной доски, которая в конечном итоге будет обработана. Как только доска 1 или его часть нагревают, деревянную доску 1 затем транспортируют в резервуар 17 , содержащий парафин. Планка 1 проходит через ванночку 17 для пропитки парафином. Затем доска выходит из аппарата и охлаждается.
  Система управления 21 регулирует скорость подачи досок, температуру зоны нагрева и температуру ванны, чтобы оптимизировать обработку в соответствии с желаемым результатом.
  Как упоминалось выше, область нагрева 15 предпочтительно состоит из нагревательной пластины. Предпочтительно верхняя поверхность 101 нагревательной пластины находится на одном уровне с верхней поверхностью 103 зоны, определяемой конвейером, так что при транспортировке доски из зоны загрузки в зону нагрева нижняя поверхность планка непосредственно контактирует с верхней поверхностью нагревательной пластины.
  Как упоминалось выше, другой аспект изобретения касается способа, при котором парафином пропитывается только часть куска дерева.
  В соответствии с этим аспектом обрабатываемый кусок дерева предпочтительно наклоняют под рассчитанным углом, чтобы обработать погружение в ванну куска дерева желаемой длины без превышения заданной глубины пропитки.
  В деревянных полах для прицепов желательно обрабатывать только одну поверхность деревянной доски заданной длины, например, 72 дюйма. ФИГ. 2 и 6 показано, как кусок дерева помещается в парафиновую ванну. Конечно, необходимо учитывать разницу в высоте между краем ванны и поверхностью жидкого парафина, чтобы правильно расположить кусок дерева.
  После определения длины обрабатываемой зоны и глубины замачивания можно определить угол наклона пола.
  Например, если мы хотим защитить последние 72 дюйма куска дерева, выполняется следующий расчет:
  Угол = тангенс ⁻¹ (глубина пропитки/длина обрабатываемой области)
  Угол = тангенс ^{− 1} (0,625″/72″)
  Угол = 0,4973 градуса
  Глубина замачивания задана заранее и может регулироваться в соответствии с требованиями применения. Например, для прицепа, используемого в климатических условиях, когда задняя часть пола прицепа будет подвергаться воздействию таких элементов, как дождь и снег, может потребоваться более глубокое замачивание, чем прицепу, используемому в более теплом климате.
  Таким образом, устройство согласно настоящему изобретению включает в себя подсистему наклона деревянной доски, когда она входит в ванну, так что требуемая часть доски погружается в ванну. Эта подсистема является регулируемой, чтобы обеспечить больший или меньший наклон. В одном варианте осуществления подсистема по существу представляет собой механизм для подъема конца доски, противоположного концу, подлежащему обработке, и поворота доски вокруг оси, параллельной направлению движения доски. Конечно, другие механизмы введения обрабатываемой части деревянной доски будут соответствовать целям изобретения.
  Наконец, как показано на РИС. 5, кусок дерева 1 выходит из резервуара для парафина. Предпочтительно деревянную доску 1 переворачивают так, чтобы обработанная часть теперь была обращена вверх. Затем кусок дерева 1 наклоняют, чтобы дать возможность стечь лишнему парафину. Эта последняя часть процесса может дополнительно включать подачу горячего воздуха к обрабатываемой поверхности, чтобы предотвратить слишком быстрое затвердевание парафина и облегчить его стекание.