> Техника, страница 42 > Дерева пропитка
Дерева пропитка
Дерева пропитка, временное или постоянное введение твердых или жидких тел в каналы и поры, а иногда также и в клетки древесины, с целью изменить физич. или хи-мическ. свойства древесины в онределенпую сторону и тем повысить ее специальные тех-ннч. функции или придать ей новые. По совокупности своих физико-химическ. свойств, микроструктуре, экономической доступности и разнообразию видов древесина представляет собою один из наиболее замечательных материалов. Но вместе с тем нек-рые ее свойства понижают почти во всех случаях более ответственного применения полноценность древесины как материала и нередко служат препятствием к ее использованию. Пропитка, внося соответственную поправку, позволяет древесине занять в промышленности место, отвечающее ее природной ценности. Однако, деревопропиточпая технология ие имеет еще систематич. разработки, и в настоящей статье могут быть приведены лишь отдельные примеры.
Классификация пропиток д е-р е в а. Функциональная классификация пропитки Д., имеющая в виду специальную службу, к которой предназначается пропитываемая древесина, представлена в таблице 1.
Табл, iФ у н и ц и о н а л ь н а я классификация процессов пропитки дерева.
Улучшаемые качества
Применение
1. Механические:
Плотность.. Машинные валы п пр.
Твердость.. Грабельные
Вязкость зубья, ткацкие челноки. детали машин Мебель
Пластичность. Штампованные деревянные изделия
I
Прочность на разрыв Прочность на изгиб Прочность на сжатие I
2. Структурные: Жпдкосте- и газопроницас-
Проннцаемость для жидкостей и газов.
Нерастрескнваемост. Неизменяемость формы. Исгигроскопичность.
3.×и м и ч е с к и е: Химическая стойкость.
Биологическая стойкость. Невоспламеняемость..
4. Л к у с т и ч с с к и с: Незначительность декремента затухания акустическ. колебаний ..
5. Оптические:
Цвет..
Блеск..
Прозрачность.
6. Электрически е: Электропроводимость.
Электро непроводимость.
Точная механика, авиационное дело, детали машин
Аккумулят. сепараторы, элементные пористые сосуды
Ванны и баки для хпмнч. и электрохимия. процессов, сосуды для элементов и аккумуляторов, классные доски
Точная механика, оборудование строений и т. д.
Точная механика, тонкие детали машин и т. д.
Оборудование жилищ, точная механика, электротехника и т. д.
Ванны и баки для химия, и электрохимия. процессов белильные камеры, элементные бачки, лабораторные столы
Строительство, ж.-д. шпалы, телеграфные столбы, лесной материал Строительный и корабельный материал
Деки и другие части музык. инструментов, граммофонные мембраны
Мебельные и поделочные имитации Предметы искусства, поделки Изучение строения древесины, поделки
Аккумуляторные сепараторы, элементные пористые сосуды Штыри изоляторов; штанги зонтичных изоляторов; вторая ступень изоляций в распределит, установках; установочный изоляционный материал
Технологич. классификация, исходящая от процессов, применяемых при пропитке, содержится в таблице 2. Возможна, наконец, материальная классификация, по характеру пропитываемой древесины как исходного материала, с целью наметить для каждого рода древесины наиболее подходящие к ней способы пропитки.
Прокраска дерева. Изменение цвета древесины путем прокраски ее тканей имеет целью сообщить древесине более красивый или более соответствующий данной потребности вид или имитировать вид другой, более ценной древесины. Прокраске можно подвергать как живые, так и мертвые ткани дерева. Для пропитки живых тканей по способу Страсбургера и Бушери в корне живого дерева высверливают углубление, куда медленно вводят около 10 л 1%-ного раствора какой-либо каменноугольной краски, например, малахитовой зеленой или метиловой синей (эозин мало пригоден), или солянокислого анилина, или других оснований, дающих цветную реакцию с лигнином. У березы раствором солянокислого анилина, без добавочного давления, в течение двух дней окрашиваются даже крона и листья. Можно применять также растворы веществ, дающих окраску при последующей обработке лесного материала, например, раствор таннииа, дающий с аммиаком темный тон. Можно вводить красящие, консервирующие и другие вещества в волокна луба; Л. Эт-тингер применял окислители и экстракты коры. Красящие или иные растворы можно подводить татке по способу Пим-мера, непосредственно к корням, наливанием в сделанные из глины блюдцеобразные углубления под обнаженными корнями [*].Преимущество прокраски живой древесины сравнительно с прокраской мертвой— в богатстве и игре оттенков. При прокраске мертвой древесины в больших кусках основная задача состоит во внедрении красящего раствора во всю толщу древесины. Один из приемов такого внедрения заключается в следующем: помещенную в замкнутый бак древесину подвергают действию овых паров, после этого бак эвакуируют и заливают красящей жидкостью, в которой древесину выдерживают под давлением в течение около 12 часов. Трудно прокрашиваемую древесину сперва пропитывают легко проникающими летучими жидкостями — эфиром, бензином или же четыреххлористым углеродом—и затем погружают ii горячую красящую ванну под давлением, в которой проваривают в течение 2—12 часов;
| Характер процесса | Применяемое вещество | Назначение |
| Удаление тех или иных составных частей древесины для раскрытия пор | Обессмоление петролейпым эфиром и соответствующим растворителями; удаление инкрустирующих веществ к-тами и щелочами | Аккумуляторные сепараторы, элементные пористые сосуды, резонансные доски; подготовка к некоторым пропиткам |
| Отложение тончайших слоев краски на поверхности пор или также в клетках | Каменноугольные или растительные краски | Поделочная древесина |
| Химич. изменение некоторых составных частей древесины, изменяющее их цвет | Соли анилина, в некоторых случаях соли железа, и т. д. | Поделочная древесина; учебные доски, лабораторные столы и т. д. |
| Обволакивание тканей дерева покровом, защищающим их от воздействия различных агентов | Растворимое стекло, соли квасцов, выделяющие глинозем, и т. д. | Огнестойкая строительная и машинная древесина |
| Отложение в порах дерева кристаллов механически препятствующих возможности усушки или изменения формы | Различные растворимые, но не гигроскопические соли | Древесина, стойкая в отношении изменений t и влажности |
| Отложение веществ, которые при дальнейшей обработке (например, нагревом) соединяются с составными частями древесины и меняют их свойства | Сахар, резинит, льняное масло, и т. д. | Древесина с повышенной твердостью и стойкая в отношении и влажности, в частности, резонансные доски |
| Полная закупорка пор дерева водоупорным и химически нейтральным веществом | Парафин, церезин, продукты фе-нольно-формальдегидной и других конденсаций, смолистые лаки, асфальт, черный анилин, сера, и т. д. | Химически стойкая водоупорная электроизолирующая древесина |
| Введение в ткани дерева веществ, выделяющих огнегасящие газы | Соли аммония, соли нитрированных и сульфированных фенолов, и т. д. | Огнебезопасная строительная и машинная древесина |
| Введение в ткани дерева легкоплавких, пламязаливающих веществ | Соли магния, бура, фосфорная к-та, некоторые соли, и т. д. | Огнебезопасная строительная и машинная древесина |
применяют также вакуум. Красители желательно во всех случаях применять кислые. Вполне ровной прокраски достигают предварительной 24-час. выдержкой дерева в аммиачном 3%-ном растворе перекиси водорода; затем дерево проваривают в растворе 2—5 з краски в 2,5 л воды, под избыточным давлением 0,5 aim (для толстых пластин—от 2 до
3 atm), в течение 2—6 час.; толстые пластины предварительно проваривают в воде при
4 atm. Черную прокраску дереву придают, проваривая его в 10%-ном растворе едкого натра, а затем—выдерживая 12 час. под слабым давлением в ванне, содержащей отвар синего сандала, древеспоуксуснокислое железо и нигрозин. Серый цвет придают многократным погружением в холодный слабый раствор древесноуксуснокислого железа. По способу Кегеля, дерево выдерживается двое суток под давлением в 3 %-ном растворе мыла и затем окрашивается инъекцией однородного коллоидного раствора; последний получается растворением осадка от основного и кислого красителя (например, блестящий зеленый и черный нафтоловый) в избытке одного из них, причем от действия мыла осадок выпадает. Разноцветная окраска древесины достигается инъекцией красителей через кожаные или тсаучуковые шаблоны [*].
Черная прокраска древесины, одновременно с закупоркой пор и сообщением ей водонепроницаемости и значительной хим. стойкости (например, для классных досок, лабораторных столов и т. д.), достигается образованием в тканях древесины черного анилина. Процесс ведется посредством 2-3-кратной протравки древесины через нанесение на ее поверхность (например, тряпкой) раствора соляно кислого анилина; между последовательными протравками должно пройти не менее 12 час. Затем на поверхность дерева наносят полу-пасыщен. водный раствор бертолетовой соли с 2—5% медного купороса; процесс повторяют 2-3 раза, до получения темпозеленого цвета поверхности. После этого поверхность хорошо просохшего дерева очищается шкуркой от солей и протирается горячей олифой.
Улучшение механнч. свойств. Повышение твердости Д. достигается пропиткой окисиыми солями хрома, например, хромовыми квасцами или сернокислым хромом. Дерево может цементироваться выдержкой в вакууме и затем в течение двух часов под давлением 6—8 atm в растворе фосфорнокислого кальция или томасова шлака с сернистою к-той. Небольшие предметы, например, грабельные зубья пропитывают сернокислыми медыо, железом или же алюминием, очень крепким раствором хлористого кальция и после просушки обрабатывают 20%-ным растворимым калийным стеклом; перед масляной окраской поверхность таких предметов должна быть покрыта клеевым шпаклевочным составом.
Отверждение и облагорожение дерева производится выдержкой его в ванне электролита (например, хлористого цинка или поваренной соли) и последующим воздействием постоянного или переменного тока низкой частоты. Отверждение, уплотнение и способность хорошо принимать политуру достигается пропиткой дерева под давлением в расплавленных пеке, смоле, клее или асфальте при 90—150"; так, хвойное дерево уд. в 0,02, выдержанное в течение двух часов под давлением 230 килограмм/см2 при 150° в асфальте,
приобретает удельный nec 1,45 и прекрасно полируется. Другой прием, приводящий к подобным результатам и придающий водонепроницаемость, состоит в следующем: дерево погружают на 12 час. в раствор березового масла и затем в щелочной раствор пектиновой кислоты 40—45° В6, в к-ром имеется щелочи 30% от пектиновой кислоты; через 12 ч. дерево вынимают, подвергают прессованию гюд давлением 20кг/см-и сушат в течение 2-3 недель. Весьма твердый материал получается при пропитке смесью фенола и формальдегида, особенно при добавлении хлористого цинка или кислоты; обработка производится под давлением при t° 135° [*].
Мехаиич. прочность мостовой древесины, а равно и стойкость против гниения, достигаются посредством пропитки в течение 3 час. дегтем с содой и (но обязательно) растворимым стеклом при 1° около 200°. Одно только растворимое стекло дает при тех же условиях повышение прочности с 323 килограмма ем2 до 536 килограмм/см2. Обработка смолистой древесины непрерывно движущимся водным раствором 1,5% хлорного железа, 2% аммиачных квасцов и 1,5—2% хлористого магния при 80— 100°,с последующим остыванием в неподвижном растворе, придает ей характер дубовой древесины. Вязкость древесины акации и бургундского дуба (Quercus cerris L.) повышается после 5-часовой проварки в растворе из 1,5 килограмм древесной золы, 0,5 килограмм квасцов и 0,5 килограмм медного купороса в 100л воды; при этом она теряет способность растрескиваться; этой обработке м. б. подвергнуто также свеже-ерублеиное дерево. Растрескиваемость и коробление дерева устраняются также выкри-сталл изо в ьгва н не м в его порах легко растворимых, но не пггроскопичеек. солей (сульфаты, нитраты, хлориды, квасцы), которые не позволяют ему ссыхаться. Стойкости против резких изменений 1°н обессмолению способствует обработка древесины озоном. Проницаемость дерева для аккумуляторных сепараторов и сообщение ему электропроводности достигают обработкой горячим раствором соды, просушкой и последующей обработкой горячим жидким углеводородом, после чего дерево снова просушивается и погружается в сплав серы со смолой. Советуют также погружать выщелоченное дерево в концентрированный раствор поваренной соли для выкристаллизовывания ее в порах. Упругость тканей древесины, предназначенной для музыкальных инструментов, достигается, например, обработкой в вакууме следующими кислотами:
| К полота | Число частей | воды на 1 ч. к-ты |
| хол. обраб. | горяч.обраб. | |
| Соляная. | 2 | 15—13 |
| Серная. | 3 | 30 |
| Азотная. | 10—20 | 30—60 |
Применяются также: крепкий раствор сернистой к-ты,слабые холодные растворы хлорноватой и хромовой к-т, а также холодный (или горячий, по не выше 100°) раствор щелочи не выше 3,5° В6 [*]. Для дек музыкальных инструментов доски из пихты Abies pectinata обесемоливают в течение 24 час. пе-
тролейным эфиром и после просушки в тени пропитывают в течение двух суток раствором из 1 килограмм светлого, один раз переплавленного стеклянного копала, 600 г сандарака и 200 г албе в 10 килограмм 95%-ного а, причем к смолам прибавляют 300 г стеклянного порошка и 30 г камфоры или кайапутового масла; затем доски просушивают и подвергают дальнейшей обработке. Применяются также пропитка сахаром и квасцами и механич. обработка Г*]. Пропитка сахаром или резинитом с последующим нагревом до 70—80° также дает повышение твердости, причем пропиточный состав соединяется с веществом тканей дерева; такое дерево не коробится, не ссыхается и не разбухает даже при значительных колебаниях t° или в парах; пропитка производится, папр., проваркой дерева в растворе из 50—250 ч. бурого тростникового сахара и 450 ч. воды, последующим охлаждением до 35°, просушкой при 15° и затем в горячем воздухе при 100° и выше в течение 24 час. Для отверждения дерева применяют еще следуют, прием: из свежего дерева раствором 0,6 килограмм четыреххлористого углерода и 0,25 килограмм 26%-пого аммиака в 100 л воды выгоняют сок; затем раствор выгоняется ацетоном, к-рый, в свою очередь, вытесняется при 35—70° льняным маслом или влажным горячим воздухо.м,причем первоначальная влажность последнего, ок. 45—60%, за 12 дней понижается до 8% [6].
Сообщение дереву водоупорности и химич. стойкости. Чурбаны и доски для рубки мяса пропитываются раствором из 30 ч. альбертоля, 10 ч. кумароно-вой смолы и 5 ч. антраценового масла в 55 ч. ацетона; раствор можно разжижать метиловым ом или тяжелым бензолом. Более дешевая пропитка—раствор 20 ч. пихтовой смолы, 20 ч. мягкого парафина или церезина и 60 ч. тяжелого бензина или тяжелого бензола. Применяется пропитка из льняного масла с углекислым аммонием и мелом [7].
Наиболее употребительно парафин и-р о в а н и е дерева, сообщающее ему также хорошую водоупорность и химич. стойкость, папр., в отношении хлора, щелочных растворов и т. д. Парафинирование производится разными способами, в зависимости от необходимости большего или меньшего заполнения нор парафином: поверхностное, горячим парафином, пропиткой петролейно-эфирн. раствором парафина,проваркой в парафине до прекращения выделения воздушных пузырьков, вытеснением воздуха при помощи проварки в воде и затем вытеснением воды парафином, проваркой в парафине в вакуум и затем под давлением, проваркой в смеси парафина с битумом, и т. д. Такое дерево не боится даже сильной влажности, не пахнет, обладает неизменностью формы и размеров, электроизолирующими свойствами (так, например, сухое дерево с уд. сопротивлением в 6-10а ii-см после парафинировки получает удельн. сопротивление 37 1010 У-см). Консервацию и реставрацию изъеденных червями деревянных предметов можно производить посредством пропитки их расплавленной при 106° смесью из 100 частей парафина с <°пл. 40°, 5—20 частей парафина с i°nt. 74° и 5—10 частей японского воска; предметы охлаждают в этой смеси и затем поверхность их очищают четыреххлорнстым углеродом.
Придание дереву огнестойко-с т и. Многочисленные способы пропитки Д. с целью сообщить ему огнестойкость в той или другой степени представляют сочетания сравнительно немногих соединений: 1) разлагающихся при нагревании с выделением огнегасящих газов (углекислоты, аммиака, сернистого ангидрида), или 2) заливающих сильно нагретое место легкоплавкой солыо, пли 3) заранее образующих около тканей дерева изолирующую от пламени оболочку. Очень часто применяемое вещество, распадаясь от нагрева, песет одновременно функции первого и второго рода, так что во многих случаях оно относится сразу к первой и ко второй группам. Из веществ первой и второй групп применяются главн. обр. соли аммония (сернокислая, чаще всего применяемая, фосфорнокислая, хлористая, углекислая, борнокислая), аммиак, двойные вольфрамовокислые и фосфорнокислые аммониевые соли с натрием, затем негигроскопическая двойная сернокислая соль с магнием, углекислый калий, фосфорная кислота, нафталинсульфоново-кислый цинк, сернокислый магний и т. д. Из веществ третьей группы особенно замечательно растворимое стекло.
Примеры таких пропиток. 1) 10 ч. углекислого калия, 4 ч. борнокислого аммония, 100 ч. воды. 2) Нагретый до 60° раствор сернокислого и борнокислого аммония с примесью аммиака; этот последний облегчает проникание раствора в древесину (при чем предупреждается свертывание белков), закупоривает поры, растворяет жиры и смолы, устраняет гигроскопичность древесины и понижает вязкость раствора. 3) 2 ч. хлористого цинка, 80 ч. нашатыря, 57 ч. буры, 5 ч. клея и 700 ч. воды. 4) Сернокислый аммоний и магний (наир., 5% и 20%) с солями щелочных металлов в таком количестве, чтобы образовать эвтектические смеси с магниевой солью для понижения t°n.,. 5) 16 ч. раствора фосфорной кислоты 16° Вё,2,5 ч. углекислого аммония, 6 ч. нашатыря, 1 ч. гуммиарабика, вода. 6) 15%-ный раствор смеси из 4 ч. фюсфорпокислого аммиака, 5 ч. сернокислого аммиака, 2-3 ч. воднорастворимой цинковой соли. 7) После выдержки дерева в вакууме—обработка под давлением раствором из 100 ч. фосфорнокислого аммония и 10 ч. борной кислоты в 1 000 л воды; давление должно быть применяемо осмотрительно, чтобы не понизить мехапич. свойств дерева, а Осушки не должна превосходить 30°. 8) 200 килограмм сернокислого магния, 100 килограмм сернокислого аммония, 25 килограмм 1-нафталинсульфоновокислого цинка или магния (предпочтителен 2-па(])та-линсульфоновокислый цинк) в 1 000л воды. 9) 20 килограмм динитрокрезолсульфоновокислого магния или 20 килограмм смеси из моно- и дипитро-фенолсульфоновокислых солей, получаемой сульфированием 100%-ной техпическ. карболовой к-ты, нитрованием и нейтрализацией продукта окисыо цинка или магния, или же углекислыми солями магния или кальция; дерево пропитывают в вакууме и под давлением горячим раствором из 200 килограмм сернокислого магния, 100 килограмм сернокислого аммония и 20 килограмм нитрофеполсульфоновокнслого цинка в 100 л воды. 10) Смешивают растворы растворимого стекла (45—50° В6) и поваренной соли (24° Вё), образовавшийся гель растворяют в едком натре (26° Вё) до получения жидкости в 30° Вё, к которой прибавляют молочную сыворотку; раствор разбавляют до 20° Вё; пропитанное таким раствором дерево принимает лакировку. 11) Дерево для военных судов нагревают в закрытом баке до темп-ры выше 100°, охлаждают до 60°, выдерживают в вакууме, заливают подогретым раствором растворимого стекла, подвергают давлению в 100 atm, а затем обрабатывают нашатырем и отмывают от хлористого натрия водою. 12) Водный раствор хлористого кальция и извести; пропитка концентрированным раствором, просушка, покрытие несгораемым веществом, обжиг и покрытие смесью золы, дешя и извести. 13) 12 ч. квасцов, 2,5 ч. серноватистокислого натрия, 5 ч. буры, 10 ч. сернокислого калия, 70,5 ч. воды.
14) Раствор основного сернокислого алюминия с сернокислым алюминием и подходящим карбонатом, до устранения осадка.
15) Раствор сернокислого алюминия с щавелевой кислотой, не действующей вредно на ткани дерева и па стенки железных баков.
16) Проварка дерева в 16%-ном фосфорнокислом аммонии, причем на 1 .и3 древеси ны идет 75 килограмм соли. 17) Сложные эфиры, кислые эфиры и соли кислых эфиров ди- и тритиоуглекислоты (ксантогенаты), иногда с примесью консервирующих или окрашивающих веществ; по испарении воды, эти соединения переходят в нерастворимую и потому не выщелачиваемую форму, укрепляют древесину, выполняя ее поры, и сообщают ей огнегасящие свойства, т. к. при нагреве такая древесина выделяет сернистый ангидрид. Можно, например, растворить 30 г этилксантогеновокислого натрия в 1 л воды; или же смешивают Юг картофельного крахмала с 25 г сероуглерода, прибавляют раствор 80 г едкого натра в 0,5 л воды; после долгого стояния получается густая желтая, тянущаяся в нити масса, которая при разминании с 5 л холодной воды дает вязкий раствор крахмально-ксантогеновокисл. натрия, или «крахмала-вискозы», применяемого для пропитки или покрытия дерева.
Лит.: *) А.ч. И. 1839 г.; Kleinstiick М., <7. ang. Cii.», 1913, Jg. 26, 1, р. 239; Oettinger L·., «Ch.-Ztg», 1910, Jg. 31, Chem.-technischrs Repertorium, p. 271; Z i m rn e r, «Polytechn. Ztrbl.», 1859, p. 552; ) Г. II. 266708, 116133, 247651, 240126; .S и n n c; W., «Z. ang. Ch.», 1903, Jg. 16, p. 2,42; К e g h e 1 M., «Z. ang. Ch.», 1912, Jg. 25, p. 1224; ’) Г. II. 291945, 429163, Am. II. 949671; *) Г. II. 111323, 80426, «Tecli-nische Rundschau», Lpz, 1910, Jg. 24, p. 274; I. II. 251258, Am. II. 1198867, Г. II. 134939; Ritter В., «Bitumen», Wiesbaden, 1917, p. 148; Г. II. 286115, 296660, 1 17150; «Dingl. Polytechn. Journ.», В., 1881, В. 240, р. 445; Г. II. 314723, Am. II. 1375125, Г. II. 71839; ‘) Г. II. 12422, 239142, Австр. II. 59898; ·) Г. II. 163667; Die Zuckcrindustrie, Т. 2, р. 354. Lpz., 1905; «Ch.-Ztg», 1912, Jg. 36, Chem.-technlschcs Repertorium, p. 334; ’) К 0 n i g R., «Seifensieder- Ztg», Augsburg, 1919, p. 741; Швед. II., 26956; ») В о d m a r, «Ch.-Ztg», 1922, Jg. 46, p. 902; W inkier C., «Polytechn, Notizbl.», Mainz, 18G8, «; Hock M., ibidem, 1873, 21; «Polytechn. Ztrbl.», Lpz., 1870, В. 24, p. i 139; Г. II. 303064, Am. II. 721958, 1203577, Ф. II. 455751;
Moli 1·., «Z. ang. Ch.», 1916, Jg. 29, 1. p. 339; Moli l·’., «Kunststoffe», Mch., 1915, H. 5, p. 1, 15, 39. 52; .1 e w e s 11., «Z. ang. Ch.», 1907, Jg. 20, p. 2094: «Ch.-Ztg», 1913, Jg. 37, Ch.-techn. Repertorium, p. 323; II e x a m e r C., «Jahresberlcht liber d. Lelstungen d. chemisch. Technologic», Lpz., 1899, Ju. 44, p. 1179; G rem pe M., «Seifensiedcr-Ztg», Augsburg, В. 43,
р. 1030; Norton Th., «Z. ang. Ch.», 1896, Jg. 10, j). 27; Γ. 11. 124409, 138807, 152006, 300600, 287744, 109324,248065,271797,333021,102043.171319,113419, 144500, 162212, 238320, 273481. Π. Флоренский.