Способ получения модифицированной древесины

(19) (1 5)5 В К 5/06 1г 1 ЯРЯ 1 ТРг ПИСАНИ РЕТЕНИ К АВТО итут ври ЦИбра- овы- елей ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Воронежский лесотехнический инс(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ(57) Изобретение относится к деревоботке, Целью изобретения является ишение физико-механических покаэат Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения из древесины.Цель изобретения - повышение физико- механических показателей путем получения древесины с плотностью, близкой к плотна; сти древесинного вещества,Способ осуществляется следующим образом,Заготовки древесины лиственных пород влажностью 3-6, содержащие мочевину, помещают в пресс-форму трехстороннего сжатия с температурой 150-160 С и уплотняют при скорости не более 2 мммин в аксиальном направлении до степени прессования 5-60 воздействием пульсирующей уплотняющей силы с частотой 600 циклов в минуту и нагрузкой 0,2-0,6 предела прочности древесины при сжатии вдоль волокон. После этого заготовки уплотняют в радиальном направлении на 9-290/ при давлении древесины путем достижения плотности древесины, близкой к плотности древесин- ного вещества, Заготовки из древесины пропитывают раствором мочевины и высушивают до влажности 3-6. После этого заготовки помещают в пресс-форму последовательного трехстороннего сжатия. Прессом заготовки уплотняют в аксиальном направлении на 5-60 воздействием пульсирующей нагрузки при скорости 2 мм/мин, Затем на заготовки воздействуют статическим давлением и уплотняют древесину в тангенциальном направлении на 29;, а в радиальном направлении на 9-290. Обработанные таким образом заготовки служат для изготовления деталей трения, 2 табл,г10-25 МПа и в тангенциальном направлении на 290/ при давлении 500-550 МПа.Уплотнение древесины в аксиальном направлении на 5-60 позволяет ликвидировать (сплющить) вес поры древесины, сохранив структуру клеточной стенки, Если степень аксиального прессования меньше 5, то часть пор остается не закрытой и не получается древесина с плотностью древесинного вещества, так как объем пор составляет около 5 объема древесины, Превышение степени аксиального сжатия свыше 50, ведет к поломке волокон древесины и уменьшению прочностных свойств.При сжатии в аксиальном направлении используется пульсирующая нагрузка для того, чтобы усилия равномерно распределялись по всей длине заготовки вдоль волокон, а не происходило смятие волокон в местах контакта древесины с пуансоном,.При степени уплотнения в радиальном или тангенциальном направлении 30 и вы 16557804 начительное (до евесины происования свыше Как видно из табл, 1, 310%) падение прочности дрходит при скорости пресс2 мм/мин.П р и м е р 1. Заготовку древесины 45 березы размерами 65 х 65 х 65 мм, плотностью 640 кг/м пропитывают раствором мочевины до содержания 15% от веса сухой древесины и высушивают до влажности 4%, При этом плотность заготовки возрастает 50 до 750 кг/м . После этого заготовку помещазют в пресс-форму трехстороннего сжатия, нагретую до 160 С. Прессом ГРМзаготовку сжимают в аксиальном направлении на 6% под воздействием пульсирующей на грузки 20 МПа с частотой 600 циклов в минуту при скорости движения пуансона 2 мм/мин, Далее с этой же скоростью воздействием статического нагружения с удельным давлением 15 МПа заготовку сжише в древесине накапливаются микроразрушения, снижающие прочностные свойстваматериала, Поэтому верхний предел степениуплотнения как для радиального, так и тангенциального направлений ограничен 29%, 5Минимум микроразрушений при сжатии древесины поперек волокон наблюдается в тан ген циал ьном нап равлении.Поэтому для тангенциального направления принимается максимально возможная степень уплотнения 29%, а длярадиального - предельные степени уплотнения 9-29%, которые обусловлены различной плотностью древесины мягких итвердых лиственных пород, произрастаю-, 15щих в СССРРазвитие микроразрушений в древесине зависит от скорости, с которой производится прессование,В табл, 1 представлено снижение прочности при сжатии древесины березы (после, сжатия на 50%) и восстановление первоначальных размеров в зависимости от скорости прессования,25Таблица 1 мают в радиальном направлении на 15%, Плотность при этом возрастает до 1072 кг/м . После этого уплотняют заготовзку в тангенциальном направлении на 29% при удельном давлении 520 МПа до плотности 1520 кг/м. Суммарная степень прессования составила 50%, После этого заготовку размерами 55 х 46 х 61 мм вынимают из пресс-формы. Полученный материал не требует дальнейшей сушки и стабилизации размеров, Общая продолжительность процесса прессования 17 мин,П р и м е р 2, Заготовки древесины граба размерами 65 х 65 х 180 мм, плотностью 750 кг/м пропитывают раствором мочевины до содержания ее 15% от веса сухой древесины и высушивают до влажности 3%. При этом плотность древесины возрастает до 870 кг/м После этого заготовку помещают в пресс-форму последовательного трехстороннего сжатия, нагретую до 150 С, Прессом ГРМзаготовку сжимают в аксиальном направлении на 5% воздействием пульсирующей нагрузки 30 МПа с частотой 600 циклов в минуту, при скорости движения пуансона 2 мм/мин. Далее с той же скоростью воздействуют статическим давлениям 20 МПа и заготовку сжимают в радиальном направлении на 9%. Плотность при этом возрастает до 1100 кг/м . После этого уплотняют заготовку в тангенциальном направлении на 29% при удельном давлении 530 МПа до плотности 1525 кг/м, После этого заготовку размером 60 х 46 х 170 мм вынимают из пресс-формы, и изготавливают из нее детали трения.П р и м е р 3. Заготовку древесины тополя размеуами 65 х 65 х 130 мм, плотностью 440 кг/м пропитывают раствором мочевины до содержания ее 15% от веса сухой древесины и высушивают до влажности 4%. При этом плотность заготовки возрастаетдо 550 кг/м . После этого заготовку помещаютзв пресс-форму трехстороннего сжатия, нагретую до 160 С, Прессом ГРМзаготовку сжимают в аксиальном направлении на 6% под воздействием пульсирующей нагрузки 15 МПа с частотой 600 циклов в минуту при скорости движения пуансона 2 мм/мин. Далее с этой же скоростью воздействием статического нагружения с удельным давлением 12 МПа заготовку сжимают в радиальном направлении на 29%. Плотность при этом возрастает до 968 кг/м . После этого уплотняют заготовку в тангенциальном направлении на 29% при удельном давлении 550 МПа до плотности 1515 кг/м, Суммарная степень прессования составила 64%, Далее заготовку размерами 46 х 46 х 122 мм вынимают из пресс-формы,1655780 Таблица 2 Свойства евесины Показатель 1520 230 167 255 225 87 11 29 Составитель В. Суханов Редактор М. Бандура Техред М.Моргентал Корректор О. КундрикЗаказ 2021 Тираж 339 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Полученная модифицированная древесина обладает малой днизотропностью свойств в разных направлениях, Поэтому после уплотнения она сохраняет приданную ей форму без дополнительной стабилизации длительной сушкой или другими методами.В табл. 2 приведены показатели физико-механических свойств уплотненной древесины. Плотность, кг(м Предел прочности при сжатии вдоль волокон, МПа Сжатие поперек волокон, МПа Твердость торцовая, МПа Ударная вязкость, 10 Дж/м Предел прочности при динамических нагрузках Объемное набухание,Во опогло ение за 30 с тПредел прочности уплотненной древесины при сжатии превышает 200 МПа, т.е, превосходит по этому показателю сталь, Таким образом, обладая плотностью, в 5 раз 5 меньшей, модифицированная древесина попрочности и твердости не уступает стали, что значительно расширяет сферу ее применения как конструкционного материала,10 Формула изобретенияСпособ получения модифицированнойдревесины, включающий ее обработку моче- виной и уплотнение поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлениях, 15 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения физико-механических показателей путем получения древесины с плотностью, близкой к плотности древесинного вещества, древесину уплотняют при скоро сти не более 2 мм/мин вначале в аксиальном направлении на 5-6 воздействием пульсирующей нагрузки, затем уплотняют статическим нагружением в радиальном направлении на 9-29, после Него - в тэнген циальном направлении не более чем нэ29.