9вариант. Контрольная работа по дисциплине Гидротермическая обработка и консервирование древесины Тема Вариант 9 Специальность 35. 02. 03 Технология деревообработки студент группы тд2120сз
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
бюджетное профессиональное образовательное учреждение Вологодской области «Сокольский лесопромышленный политехнический техникум» Заочное отделение Контрольная работа по дисциплине «Гидротермическая обработка и консервирование древесины» Тема: «Вариант №9» Специальность 35.02.03 Технология деревообработки Выполнил: студент группы ТД-21-20сз ФИО Осипов Е.И Проверил: преподаватель __________/ Грибкова И.С Сокол 2022 г. Оглавление Средства химической защиты древесины от биоразрушений и возгорания…3 Физические явления в процессах пропитки. Подготовка древесины к пропитке. Характеристика способов пропитки…………………………………9 Технологические схемы автоклавной пропитки. Оборудование автоклавных пропиточных установок…………………………………………………………21 Параметры защищенности древесины. Безопасность жизнедеятельности. Охрана окружающей среды. ……………………………………………………36 Список используемой литературы……………………………………………...40 1.Средства химической защиты древесины от биоразрушений и возгорания. Средства химической защиты древесины от биологических разрушений и возгорания, т.е антисептики и антипирены, - это вещества или их смеси, повышающие стойкость древесины к дереворазрушающим грибам и насекомым и снижающие ее горючесть, а также способность к тлению. Химические средства, предназначенные для защиты древесины от поражения биологическими агентами разрушения (грибами, жуками, термитами, моллюсками), должны обладать специфической для них токсичностью, а для защиты древесины от огня – способностью снижать ее возгораемость и уменьшать тление. Наряду с этими они должны: быть безвредными (при соблюдении доступных мер предосторожности) для людей и животных; иметь невысокую (сопоставимую с древесиной) цену и быть не дефицитными; легко проникать в древесину и трудно вымываться из нее; обладать химической инертностью и слабой летучестью; не повышать гигроскопичность и не снижать прочность древесины; не ухудшать ее способность склеиваться, окрашиваться и полироваться; не способствовать коррозии металлов. Средства химической защиты, которые удовлетворили бы всем перечисленным требованиям, отсутствуют. В каждом конкретном случае выбор того или иного средства определяется назначением изделий или сооружений из древесины и условиями их службы. Защищающее действие тех или иных веществ определяется их способностью противодействовать разрушению древесины грибами, насекомыми или огнем, их вымываемостью из древесины и количеством (массой) веществ, введенных в единицу объема древесины, которое называется поглощением. Отметим, что различают чистое поглощение, рассчитываемое на объем пропитанной зоны сортиментов, и общее поглощение, рассчитываемое на полный объем сортиментов, подвергнутых пропитке. Химические защитные вещества можно подразделить на следующие группы по трем основным признакам: по растворимости — на водорастворимые, растворимые в органических растворителях (органикорастворимые) и антисептические масла; по направленности действия — на антисептики, антипирены и биоогнезащитные вещества, обладающие как антисептическими, так и антипиренными свойствами; по вымываемости — на легковымываемые, вымываемые, трудновымываемые и невымываемые. Водорастворимые защитные средства. Эта группа защитных пропитывающих веществ наиболее многочисленна. К ним относятся однородные вещества и их смеси (препараты), вводимые в древесину в виде водных растворов или наносимые на поверхность лесоматериалов (при диффузионной пропитке) в виде паст. По направленности действия они могут быть и антисептиками, антипиренами и биоогнезащитными веществами. Антисептики по своему составу подразделяются на следующие группы, содержащие фтор, хром, бор и фенол. Фторсодержащие антисептики высокотоксичны; их растворы хорошо проникают в древесину, не снижают ее прочности, способности к склеиванию и окрашиванию, не изменяют ее цвета, не имеют запаха. Они, однако, легко вымываются из древесины и вызывают коррозию черных металлов. Наиболее часто применяют кремнефторид аммония (сокращенное обозначение КФА) и фторид натрия (ФН). Кремнефторид аммония (NH4)2SiF6 — порошок белого цвета, хорошо растворим в воде (при t= 20 °C до 19 %), сильно корродирует черные металлы. Фторид натрия NaF имеет значительно меньшую растворимость в воде (при Г = 20 °C до 3,5 %), металлы корродирует слабее. Хромсодержащие антисептики относятся к невымываемым или трудновымываемым защитным средствам. Они представляют собой смеси различных водорастворимых компонентов. При введении растворов в древесину эти компоненты в результате химических реакций между собой и с древесинным веществом образуют новые вещества, нерастворимые в воде, но сохраняющие токсичность. В эту группу входят следующие основные препараты: хромомедный (сокращенное обозначение ХМ), хромо-медно-фтористые (ХМФ и ХМК), хромомедно-хлороцинковый (ХМХЦ). Их рецептуры приведены в таблице.
Хромомедный препарат ХМ — невымываемый антисептик. Растворимость в воде — около 18 %. После введения препарата в древесину хром из шестивалентного состояния переходит в трехвалентное и образует кислый хромат меди, который не вымывается. Препарат весьма эффективен против насекомых (в том числе термитов) и древоточцев, высокотоксичен для большинства грибов (кроме домовых). Безвреден для людей и животных при соблюдении элементарных требований безопасности. Слабо корродирует металлы. Окрашивает древесину в зеленоватый цвет. При чистом поглощении более 20 кг/м3 несколько снижает прочность древесины. Хромомеднофтористые препараты ХМФ и X М К содержат дополнительно фторсодержащие компоненты, повышающие токсичность препаратов по отношению к домовым грибам. В древесине наряду с хроматом меди образуют фторид хрома, высокотоксичный против этих грибов. Препараты трудновымываемые. Хромомедно-хлороцинковый препарат (ХМХЦ) содержит хлорид цинка, который, взаимодействуя в древесине с бихроматом калия или натрия, образует хромат цинка, обладающий пониженной растворимостью в воде, но сохраняющий токсичные свойства. Препарат трудновымываемый. По сравнению с ХМ-11 обеспечивает более высокую степень защищенности древесины, однако вызывает коррозию черных металлов и снижает прочность древесины при чистом поглощении более 20 кг/м3. Все хромсодержащие антисептические препараты не рекомендуется в процессе пропитки нагревать до температуры выше 60 °C во избежание преждевременного выпадения нерастворимых осадков. Борсодержащие препараты достаточно эффективны по отношению к большинству древоразрушающих грибов и насекомых, повышают ее огнестойкость, хорошо проникают в древесину, более безопасны для теплокровных. Основной недостаток — они легко вымываются из древесины. Это ограничивает область их применения (не выше класса V условий службы). Фенолсодержащие препараты отличаются высокой токсичностью. В древесине переходят в водонерастворимые соединения. Запрещены для применения из-за их повышенной токсичности для людей. Антипирены представляют собой чаще всего препараты на основе фосфорнокислых и сернокислых солей аммония. Основные компоненты этих препаратов — сульфат аммония и двузамещенный фосфат аммония. Сульфат аммония (NH4)2SO4 — мелкокристаллическая соль белого цвета, хорошо растворимая в воде. Этот антипирен эффективен против возгорания, но слабо понижает тление древесины и способствует коррозии металлов. Двузамещенный фосфат аммония (NH4)2HPO4 — мелкокристаллическая соль белого цвета, хорошо растворимая в воде. По сравнению с сульфатом аммония несколько меньше предохраняет древесину от возгорания, но в большей степени препятствует ее тлению. Кроме того, он замедляет коррозию металлов. Учитывая достоинства и недостатки этих веществ, на практике для огнезащиты древесины применяют их смеси. Наиболее прост по составу препарат СД, содержащий 50 % сульфата аммония и 50 % двузамещенного фосфата аммония. Био- и огнезащитные препараты, т. е. препараты комбинированного действия, содержат в качестве компонентов как антисептики, так и антипирены. Препарат ББ содержит тетраборат натрия и борную кислоту. Он не имеет цвета и запаха, легко проникает в древесину. Растворимость в воде — до 24 % (при t- 20 °C). Пропитанная древесина хорошо склеивается и окрашивается. Препарат, однако, легко вымывается из нее. Препарат ХМББ содержит в качестве антисептической основы антисептик ХМ. Его рецептура позволяют изменять содержание компонентов в зависимости от требуемой направленности действия. Например, для повышения огнезащитного действия следует увеличивать содержание в нем тетрабората натрия и борной кислоты. Препарат ХМББ относятся к трудновымываемым. Это объясняется тем, что соединения хрома и меди образуют в древесине невымываемые хромат меди, а соединения бора, оставаясь водорастворимыми, проникают в древесину на большую глубину, откуда их вымывание затруднено. Органикорастворимые защитные средства. К этой группе пропитывающих веществ относятся антисептические препараты на основе нафтената меди (НМ) и металлоорганических соединений. Нафтенат меди обладает высокой токсичностью ко всем биоразрушителям древесины. Хорошо растворим в маслах и многих органических растворителях. В воде практически не растворяется. Химически инертен, поэтому устойчив в древесине. При пропитке используется в виде растворов в нефтепродуктах и других органических жидкостях (уайт-спирите, керосине, дизельном топливе, нефтяном растворителе) концентрацией 3...9 %. Растворы нафтената меди одновременно с консервированием гидрофобизируют древесину и окрашивают ее в зеленый цвет. Растворы НМ подразделяются на легкопроникающие (Л), растворителями в которых являются легколетучие органические вещества, и маслянистые (М) с органическими растворителями маслянистого типа. Последние имеют преимущественное применение. Весьма перспективны препараты на основе металлоорганических соединений. Они менее токсичны для теплокровных, но имеют более сильное воздействие на биоразрушителей, чем неорганические соединения этих же металлов. Наибольшее применение находят оловоорганические соединения. Они не вызывают коррозию металлов, отличаются стабильностью, не накапливаются в организмах и окружающей среде. Пока широкого распространения в промышленности не получили. Антисептические масла. В качестве консервирующих веществ в промышленности используют некоторые органические масла, обладающие сами по себе высокой токсичностью по отношению к биоразрушителям. К ним относятся каменноугольное пропиточное масло (КМ), антраценовое пропиточное масло (АМ) и сланцевые пропиточные масла (СМ). Каменноугольное (ГОСТ 2770—74) и антраценовое пропиточное масло (ЧМТУ 4917—54) — продукты переработки каменноугольной смолы, полученной при обычном (/ = 800... 1000 °C) коксовании каменного угля. Они высокотоксичны для всех биологических разрушителей древесины. Сланцевые пропиточные масла (ГОСТ 10835—78) представляют собой смеси фракций сланцевых смол — продуктов переработки горючих сланцев. По токсичности они несколько уступают каменноугольному и антраценовому маслам. Пропиточные масла негигроскопичны, не снижают механической прочности древесины, не способствуют коррозии металлов, не вымываются из древесины. В то же время они окрашивают древесину в темно-бурый цвет и затрудняют ее последующую окраску. Они несколько повышают горючесть древесины. Обладают резким запахом. Однако вследствие высоких защищающих свойств они широко используются для консервирования древесины в сооружениях, эксплуатирующихся на открытом воздухе. 2.Физические явления в процессах пропитки. Подготовка древесины к пропитке. Характеристика способов пропитки. Под пропиткой понимают процессы введения в древесину веществ, которые изменяют ее свойства. Эти вещества чрезвычайно разнообразны по своим свойствам и характеру их взаимодействия с древесиной. В большинстве случаев пропитывающие вещества не вступают в химическую реакцию с древесиной, не абсорбируются ею. Поэтому процессы пропитки древесины можно рассматривать как совокупность следующих физических явлений: движение жидкости в древесине под действием капиллярного давления; движение жидкости под действием избыточного давления; диффузии молекул или ионов пропитывающих веществ в воде, заполняющей полости клеток. Движение жидкости под действием капиллярных сил. Из курса физики известно, что на границе соприкосновения жидкости с твердым телом ее поверхность образует (рис. 1) угол 0, называемый углом смачивания. Этот угол острый — у смачивающих и тупой — у не смачивающих данное тело жидкостей. При контакте капилляра достаточно малого диаметра с жидкостью образуется мениск (рис. 1). Появившееся капиллярное давление мениска для не смачивающих жидкостей вызывает снижение их уровня в капилляре, а для смачивающих — повышение этого уровня. Пропитывающие жидкости по отношению к древесине являются, как правило, смачивающими.  Если на поверхность древесины, имеющей влажность W ≤Wпн нанести смачивающую жидкость или туда погрузить ее, то под действием капиллярного давления такая жидкость будет впитываться древесиной. Расчеты показывают, что глубина пропитки полностью погруженного сортимента не превышает 2...5 % его толщины. Дальнейшее проникновение жидкости в древесину возможно только по мере растворения воздуха в воде и диффузии его молекул через капиллярные каналы в окружающую среду. Этот процесс, однако, чрезвычайно медленен и, как показывает практика, может длиться годами. В сырых сортиментах, погруженных в жидкость одним торцом и установленных вертикально, или сортиментах, имеющих горизонтальное положение, жидкость будет перемещаться только по мере ее испарения с открытой поверхности или торца. При этом не исключено, что интенсивность испарения будет больше интенсивности капиллярного подсоса. Тогда значительная часть сортиментов, примыкающая к открытой поверхности, будет высыхать несмотря на то, что сортимент остается в контакте с пропитывающей жидкостью. В сырой же древесине, полностью погруженной в жидкость, возможность капиллярного движения вообще исключена. Из изложенного можно сделать вывод, что использование чисто капиллярного движения жидкости в древесине без применения внешнего давления практически применимо для пропитки только сухих или подсушенных сортиментов на очень небольшую глубину либо путем их полного погружения в жидкости, либо нанесением ее на поверхность. Жидкости целесообразно использовать маловязкие, хорошо смачивающие древесину, и подогретые, поскольку с повышением температуры снижается их вязкость и повышается скорость проникновения в древесину. Возможно также использование капиллярного движения жидкости в древесине для пропитки ее на корню. В стволе растущего дерева подрубают заболонь и к месту подруба подают водный раствор пропитывающего вещества. За счет испарительной способности кроны и ее капиллярного натяжения (которое значительно больше капиллярного давления в полостях клеток) древесный сок поднимается по стволу и испаряется, а его место в стволе занимает пропитывающий раствор. Такая пропитка, однако, из-за сложности ее организации и неравномерности по объему практического распространения не получила. Движение жидкости под действием избыточного давления. Создание при пропитке избыточного давления (по отношению к давлению внутри древесины) возможно разными методами. В практике применяют метод выдержки, предварительно нагретой древесины в холодной ванне и автоклавный метод, имеющий основное промышленное значение. Пропитка в ваннах с предварительным нагревом древесины отличается простотой технологических приемов. Древесину первоначально выдерживают некоторое время в горячей жидкости или нагревают другим способом, а затем помещают в ванну с холодной жидкостью, где и происходит собственно пропитка. При нагревании возрастает давление паровоздушной смеси в полостях клеток отчасти за счет температурного расширения, а главным образом — за счет роста парциального давления пара. Древесина проницаема для газов. Поэтому паровоздушная смесь из нее частично удаляется, и давление устанавливается близким к атмосферному, причем основную долю его составляет парциальное давление водяного пара. При последующем охлаждении древесины, полностью погруженной в жидкость, давление в полостях клеток снижается как в результате собственно температурного эффекта, так и, в основном, за счет конденсации водяного пара (поскольку давление насыщения водяного пара резко уменьшается с понижением температуры). Давление жидкости в ванне становится избыточным по отношению к давлению в древесине. Под действием образовавшегося перепада давления и происходит поглощение древесной пропитывающей жидкости. Перепад давления зависит от влажности древесины, разности ее температуры в нагретом и охлажденном состоянии и, в значительной степени, от уровня температуры нагретой древесины. Но этот перепад не может быть выше барометрического давления. Автоклавный метод создания избыточного давления обеспечивает более значительный перепад давления (до 1,5 МПа). Древесину загружают в герметичный автоклав, автоклав заполняют пропитывающей жидкостью и ее давление поднимают до требуемого уровня с помощью жидкостного насоса или компрессора. Плотность потока жидкости в древесине под действием избыточного давления пропорциональна градиенту давления. Она зависит от влажности и от того, как древесина проводит жидкости. По этому признаку древесные породы подразделяют на три группы. Классификация древесных пород по пропитываемости (ГОСТ 20022.2)
Влажность древесины не должна превышать 40...50 %. Сырая древесина и древесина труднопропитываемых пород требует перед пропиткой проведения дополнительных операций. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||