ИЗМЕНЕНИЕ ПОРИСТОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ХВОЙНЫХ ПОРОД

ПРИ ЕЕ ХИМИЧЕСКОЙ ПЛАСТИФИКАЦИИ

 

Соколов В. Л., Орлов А. А. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)

 

In clause the wood of a pine given about porosity and a larch impregnated with water solutions of acids, alkalis and a carbamide are resulted.

 

Введение

Операция пластификации используется как одна из первых стадий в технологических процессах получения модифицированной древесины для строительства, производства деталей для машино- и станкостроения, а также в мебельной промышленности. Качество проведения данной операции оказывает большое влияние на свойства изделий.

Обзор и анализ научно-технической литературы по вопросу пластификации древесины показал, что для улучшения пластических свойств древесины могут быть использованы различные реагенты, в том числе: аммиак в газообразном состоянии и в водном растворе, водный раствор карбамида, растворы щелочей, кислот и спиртов.

Для оценки деформативности древесины могут быть использованы величина предела прочности при сжатии и растяжении, а также величина деформации при данных видах нагружения. Необходимо отметить, что определение данных характеристик связано со сравнительно большими затратами на изготовление и подготовку образцов к испытаниям. В месте с тем, указанные показатели не дают представления о изменениях в микроструктуре древесины, происходящих в результате ее обработки пластификаторами.

Показатель пористости древесины позволяет оценить суммарный объем капилляров, доступных для полярных жидкостей. Поскольку при прессовании уменьшение объема образца происходит в основном за счет уменьшения объема полостей клеток и капилляров клеточных стенок, а пористость древесины стремится к нулю, то увеличение объема таких капилляров до деформирования может свидетельствовать о повышении деформативности. В частности при обработке древесины растворами кислот и щелочей происходит растворение некоторой части компонентов клеточных стенок, что приводит к увеличению объема полостей клеток, и, как следствие, к увеличению пористости.  Кроме того, увеличение микрокапилляров клеточных стенок приводит к ослаблению взаимодействия между ее элементами и способствует снижению сопротивления клеточного каркаса внешним механическим воздействиям. Аналогичное явление имеет место при увеличении влажности древесины от 0 % до предела насыщения клеточных стенок.

 

Методика лабораторных исследований

С целью определения пористости древесины хвойных пород под воздействием пластификаторов образцы пропитывались 25% раствором карбамида и 3% раствором щелочи, а также водой. Пропитка образцов производилась в автоклавах в течение 2 часов, под давлением 0,2 МПа. Затем производили их выдержку в пропиточных ваннах в течение 5 суток.

Образцы включали в себя достаточно большое количество характерных для данной породы анатомических элементов, т. е. содержали, по крайней мере, 4-5 годичных слоев. Влажность образцов перед пропиткой составляла 6…9%. После пропитки влажность образцов составляла 80…90%.

Принятая методика определения пористости древесины по ее плотности в абсолютно сухом состоянии позволяет установить этот показатель только после сушки при 103°С.

Пористость, %:

,                                                                           

где  - базисная плотность древесины сосны и лиственницы, г/см³.

Базисная плотность, г/см³:

,                                                                                          

где   - масса образца в абсолютно сухом состоянии, г;

 - объем образца при влажности выше предела насыщения клеточных стенок, см³.

 

Обсуждение результатов исследований

В результате проведенных исследований были получены данные о плотности и пористости древесины сосны и лиственницы. При сравнении данных по базисной плотности со справочными значениями  установлено, что величина данного показателя для образцов сосны и лиственницы, пропитанных водой, незначительно отличается от справочной величины.

Расчеты пористости древесины сосны и лиственницы сведены в таблицу 1.

Данные таблицы 1 показывают, что в результате обработки древесины раствором щелочи происходит увеличение пористости. Вероятно, это связано с тем, что в результате обработки происходит растворение и переход в раствор части компонентов клеточной стенки древесины и экстрактивных веществ, отложившихся в макро- и микрокапиллярах.

Снижение пористости древесины при обработке карбамидом может быть объяснено тем, что карбамид занимает доступные для его молекул капилляры и остается в них после удаления воды при сушке.

 

Таблица 1 – Пористость древесины сосны и лиственницы

Лиственница		Сосна
Базисная плотность, кг/м3	Пористость, %	Базисная плотность, кг/м3	Пористость, %
Вода
515,7	66,51	455,3	70,41
Карбамид
607,0	60,58	506,0	67,11
Щелочь
496,9	67,74	424,9	72,43

 

 

Основные выводы

- показатель пористости древесины сосны и лиственницы увеличивается в результате ее обработки раствором щелочи;

- при использовании раствора карбамида пористость уменьшается;

- согласно выдвинутой гипотезе, лучшим пластифицирующим действием обладает раствор щелочи.