Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»
Физико-химические основы модификации древесины
Методические указания для самостоятельной работы магистров заочной формы обучения по направлению подготовки
35.04.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств
Воронеж 2015
2
УДК 674.04
Шамаев, В.А. Физико-химические основы модификации древесины [Текст]: Методические указания для самостоятельной работы магистров заочной формы обучения по направлению подготовки 35.04.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / В.А. Шамаев; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2015. - 41с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № от)
Рецензент директор ООО «Лигнум», к.т.н. И.Н. Медведев
3
Оглавление Введение ……………………………………………………………………… 4
1. Группы технологических процессов ………………………………… 4
2.Общие указания к изучению курса …………………………………... 6
3.Указания к определенным главам курса …………………………….. 7
3.1Введение ………………………………………………………………….. 7
3.2Получение модифицированной древесины химико-механическим способом и исследование ее свойств ………………….................................. 9
3.3Применение модифицированной древесины, экология и техника безопасности ………………………………………………………………….. 19
3.4Примеры решения задач по курсу ……………………………………... 21 Библиографический список …………………………………………………. 25
4
Введение
Под модифицированием древесины понимаются процессы направленного улучшения одних свойств древесины без ухудшения других свойств.
В курсе «Физико-химические основы модификации 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.
1.Группы технологических процессов
По отдельным группам технологических процессов эти цели сводятся к следующему:
1.1При 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).
1.2При 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.
5
1.3При 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.
1.4При 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 соз-