Статья: Влияние модификации пропиткой на гидрофизические свойства древесины

Тамбовский государственный технический университет

ВЛИЯНИЕ МОДИФИКАЦИИ ПРОПИТКОЙ НА ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Киселева О.А., канд. техн. наук,

Сашин М.А., аспирант,

Ярцев В.П., д-р техн. наук, профессор

Известно [1], что физико-механические свойства древесины значительно ухудшаются под воздействием воды. В настоящее время существует множество способов, позволяющих устранить этот недостаток. Наиболее надежным и перспективным является пропитка древесины различными полимерами и химическими веществами [2].

Основной задачей данной работы было изучение водостойкости древесины до и после модификации пропиткой. В качестве модификаторов были взяты сера, парафин, эмукрил С и эмукрил М. Древесину пропитывали в течение заданного времени при постоянной температуре, величина которой зависит от природы пропиточного состава. После пропитки образца выдерживали при комнатной температуре в течение 3 часов и подвергали стандартным испытаниям на водопоглощение и набухание [3]. Водопоглощение по массе определяли после 1, 2 часов и 7 суток замачивания при температуре 20+2⁰С. За результаты испытаний принимали среднее арифметическое не менее пяти измерений. Полученные экспериментальные данные представлены в табл. 1 и на рис. 1.

Из рисунка 1 видно, что применение модификаторов способствует значительному снижению водопоглощения древесины. Так водопоглощение парафинированной древесины после выдержки в воде в течение 2 ч уменьшается в 6 раз, а после 7 суток - в 3 раза. При пропитке серой оно соответственно снижается в 2,5 и 2 раза [4]. Температура пропитки оказывает влияние на водостойкость только при кратковременной выдержке в воде. Водопоглощение древесины модифицированной серой при 150?С в 1,8 раза меньше, чем при 130?С. Как показали испытания, самым эффективным модификатором является эмукрил М (табл. 1). Его применение позволяет на 7 сутки снизить водопоглощение древесины в 4-5 раз.

Таблица 1

Физико-механические свойства модифицированной древесины (сосна 2-ого сорта)

На водопоглощение значительное влияние оказывает температура воды, повышение которой способствует ускорению данного процесса. Однако для древесины модифицированной эмукрилом было установлено, что при температуре 45 ⁰С в течение первых 5 минут происходит резкое увеличение водопоглощения, затем стабилизируется процесс. Дальнейшее повышение температуры не сказывается на приросте массы.

В работе также изучено влияние вида модификатора на скорость набухания древесины в воде. Испытания проводили при постоянных температурах (7, 32 и 63 ⁰С). Для экспериментов использовали образцы размерами 202020 мм. По полученным результатам были построены кинетические кривые в координатах водопоглощение от времени выдержки в воде, которые имеют экспоненциальный характер. Затем их перестраивали в координаты скорости водопоглощения от обратной температуры [5]. Пример полученных зависимостей представлен на рис. 2.

Обработку полученных экспериментальных результатов проводили методом графоаналитического дифференцирования [5]. Константы, входящие в уравнение 1, определяли из линейных зависимостей логарифма начальной скорости набухания от обратной температуры по тангенсу угла наклона (рис. 2). Предэкспоненту определяли экстраполяцией прямой lgw₀-10³/T на ось ординат. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Данные зависимости описываются уравнением вида Аррениуса [4]

, (1)

где w - скорость набухания (водопоглощения), %/с; w₀ - предэкспоненциальный множитель, %/с; E - энергия активации (набухания или водопоглощения) кДж/моль, R - универсальная газовая постоянная, кДж/(мольК); Т - температура, К.

Таблица 2

Значения физических констант древесины, рассчитанные во временном интервале 200350 мин

древесина набухание водопоглощение пропитка

Полученные данные позволяют по уравнению (1) прогнозировать скорость водопоглощения и набухания в широком диапазоне температур при воздействии воды.

список литературы

1. Конструкции из дерева и пластмасс / Под ред. Карлсена Г.Г. и Слицкоухова Ю.В. М.: Стройиздат, 1986. 543 с.

2. Хрулев В.М., Горбулев С.М., Кондрашов С.М., Бекболотов Ж.Б. Прочность и водостойкость древесины, пропитанной серой // Известия вузов. Строительство. Новосибирск, 1985. № 8. С. 72-76.

3. ГОСТ 16483.20-72 - Древесина. Метод определения водопоглощения

4. Тареева Е.Ю., Васильева Е.В., Сашин М.А., Ярцев В.П., Киселева О.А. Влияние вида модификатора на физико-механические свойства древесины // Сборник материалов VI Международной научно-техн. конф. «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии». Тула, 2005. С. 55-56.

5. Киселева О.А., Ярцев В.П. Скорость набухания и долговечность древесностружечных плит в воде // Пластические массы. Синтез. Свойства. Переработка. Применение. Москва, 2004. № 10. С. 31-32.