Дерево - пропитка

Дерево - пропитка

ПРОПИТКА ДЕРЕВА, временное или постоянное введение твердых или жидких тел в каналы и поры, а иногда также и в клетки древесины, с целью изменить физические или химические свойства древесины в определенную сторону и тем повысить ее специальные технические функции или придать ей новые. По совокупности своих физико-химических свойств, микроструктуре, экономической доступности и разнообразию видов древесина представляет собою один из наиболее замечательных материалов. Но вместе с тем некоторые 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 деревопропиточная технология не имеет еще систематической разработки, и в настоящей статье могут быть приведены лишь отдельные примеры.

Классификация пропиток дерева. Функциональная классификация пропитки дерева, имеющая в виду специальную службу, к которой предназначается пропитываемая древесина, представлена в табл. 1.

Функциональная классификация пропитки дерева

Технологическая классификация, исходящая от процессов, применяемых при пропитке, содержится в табл. 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.

Технологическая классификация процессов пропитки дерева

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 литров 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 танина, дающий с аммиаком темный тон. Можно вводить красящие, консервирующие и другие вещества в волокна луба; Л. Эттингер применял окислители и экстракты коры. Красящие или иные растворы можно подводить также по способу Пиммера, 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 спиртовых 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 в горячую красящую ванну под давлением, в которой проваривают в течение 2—12 часов; применяют также вакуум. Красители желательно во всех случаях применять кислые. Вполне ровной прокраски достигают предварительной 24-часовой выдержкой дерева в аммиачном 3%-ном растворе перекиси водорода; затем дерево проваривают в растворе 2—5 г краски в 2,5 л воды, под избыточным давлением 0,5 atm (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 часов под слабым давлением в ванне, содержащей отвар синего сандала, древесноуксуснокислое 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 каучуковые шаблоны.

Черная прокраска древесины, одновременно с закупоркой пор и сообщением ей водонепроницаемости и значительной химической 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 солянокислого анилина; между последовательными протравками должно пройти не менее 12 часов. Затем на поверхность дерева наносят полунасыщенный водный раствор бертолетовой соли с 2—5% медного купороса; процесс повторяют 2—3 раза, до получения темно-зеленого цвета поверхности. После этого поверхность хорошо просохшего дерева очищается шкуркой от солей и протирается горячей олифой.

Улучшение механических свойств. Повышение твердости дерева достигается пропиткой окисными 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 сернистой кислотой. Небольшие предметы, например, грабельные зубья пропитывают сернокислыми медью, 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 облагораживание 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 удельным весом 0,62, выдержанное в течение двух часов под давлением 230 кг/см2 при 150° в асфальте, приобретает удельный вес 1,45 и прекрасно полируется. Другой прием, приводящий к подобным результатам и придающий водонепроницаемость, состоит в следующем: дерево погружают на 12 часов в раствор березового масла и затем в щелочной раствор пектиновой кислоты 40—45° Вé, в котором имеется щелочи 30% от пектиновой кислоты; через 12 ч. дерево вынимают, подвергают прессованию под давлением 20 кг/см2 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 температуре 135°.

Механическая прочность мостовой древесины, а равно и стойкость против гниения, достигаются посредством пропитки в течение 3 часов дегтем с содой и (не обязательно) растворимым стеклом при температуре около 200°. Одно только растворимое стекло дает при тех же условиях повышение прочности с 323 кг/см2, до 536 кг/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 кг древесной золы, 0,5 кг квасцов и 0,5 кг медного купороса в 100 л воды; при этом она теряет способность растрескиваться; этой обработке м. б. подвергнуто также свежесрубленное дерево. Растрескиваемость и коробление дерева устраняются также выкристаллизовыванием в его порах легко растворимых, но не гигроскопических солей (сульфаты, нитраты, хлориды, квасцы), которые не позволяют ему ссыхаться. Стойкости против резких изменений температуры и 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:

Derevo propitka 3

Применяются также: крепкий раствор сернистой кислоты, слабые холодные растворы хлорноватой и хромовой кислот, а также холодный (или горячий, но не выше 100°) раствор щелочи не выше 3,5° Вé. Для дек музыкальных инструментов доски из пихты Abies ресtinata обессмоливают в течение 24 часов петролейным эфиром и после просушки в тени пропитывают в течение двух суток раствором из 1 кг светлого, один раз переплавленного стеклянного копала, 600 г сандарака и 200 г алое в 10 кг 95 %-ного спирта, 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 механическая обработка. 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 температуры или в парах; пропитка производится, например, 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 следующий прием: из свежего дерева раствором 0,6 кг четыреххлористого углерода и 0,25 кг 26 %-ного аммиака в 100 л воды выгоняют сок; затем раствор выгоняется ацетоном, который, в свою очередь, вытесняется при 35—70° льняным маслом или влажным горячим воздухом, при чем первоначальная влажность последнего, около 45—60%, за 12 дней понижается до 8%.

Сообщение дереву водоупорности и химической стойкости. Чурбаны и доски для рубки мяса пропитываются раствором из 30 ч. альбертоля, 10 ч. кумароновой смолы и 5 ч. антраценового масла в 55 ч. ацетона; раствор можно разжижать метиловым спиртом 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.

Наиболее употребительно парафинирование дерева, сообщающее ему также хорошую водоупорность и химическую стойкость, например, в отношении хлора, щелочных растворов и т. д. Парафинирование производится разными способами, в зависимости от необходимости большего или меньшего заполнения пор парафином: поверхностное, горячим парафином, пропиткой петролейно-эфирным 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 удельным сопротивлением в 6·108 Ом-см после парафинировки получает удельное сопротивление 37·1010 Ом-см). Консервацию и реставрацию изъеденных червями деревянных предметов можно производить посредством пропитки их расплавленной при 100° смесью из 100 частей парафина с температурой плавления 40°, 5—20 частей парафина с температурой плавления 74° и 5—10 частей японского воска; предметы охлаждают в этой смеси и затем поверхность их очищают четыреххлористым углеродом.

Придание дереву огнестойкости. Многочисленные способы пропитки дерева 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 солью, или 3) заранее образующих около тканей дерева изолирующую от пламени оболочку. Очень часто применяемое вещество, распадаясь от нагрева, несет 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, нафталинсульфоновокислый 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 (причем 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 (например, 5% и 20%) с солями щелочных металлов в таком количестве, чтобы образовать эвтектические смеси с магниевой солью для понижения температуры плавления. 5) 16 ч. раствора фосфорной кислоты 16° Вé,2,5 ч. углекислого аммония, 6 ч. нашатыря, 1 ч. гуммиарабика, вода. 6) 15%-ный раствор смеси из 4 ч. фосфорнокислого 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 1000 л воды; давление должно быть применяемо осмотрительно, чтобы не понизить механических свойств дерева, a температура сушки не должна превосходить 30°. 8) 200 кг сернокислого магния, 100 кг сернокислого аммония, 25 кг 1-нафталинеульфоновокислого цинка или магния (предпочтителен 2-нафталинсульфоновокислый цинк) в 1000 л воды. 9) 20 кг динитрокрезолсульфоновокислого магния или 20 кг смеси из моно- и динитрофенолсульфоновокислых солей, получаемой сульфированием 100%-ной технической карболовой кислоты, нитрованием и нейтрализацией продукта окисью цинка или магния, или же углекислыми солями магния или кальция; дерево пропитывают в вакууме и под давлением горячим раствором из 200 кг сернокислого магния, 100 кг сернокислого аммония и 20 кг нитрофенолсульфоновокислого цинка в 100 л воды. 10) Смешивают растворы растворимого стекла (45—50° Вé) и поваренной соли (24° Вé), образовавшийся гель растворяют в едком натре (26° Вé) до получения жидкости в 30° Вé, к которой прибавляют молочную сыворотку; раствор разбавляют до 20° Вé; пропитанное таким раствором дерево принимает лакировку. 11) Дерево для военных судов нагревают в закрытом баке до температуры 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 водой. 12) Водный раствор хлористого кальция и извести; пропитка концентрированным раствором, просушка, покрытие несгораемым веществом, обжиг и покрытие смесью золы, дегтя и извести. 13) 12 ч. квасцов, 2,5 ч. серноватисто кислого 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 со щавелевой кислотой, не действующей вредно на ткани дерева и на стенки железных баков. 16) Проварка дерева в 16%-ном фосфорнокислом аммонии, причем на 1 м3 древесины идет 75 кг 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 10 г 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-ксантогеновокислого натрия, или «крахмала-вискозы», применяемого для пропитки или покрытия дерева.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 6 - 1929 г.