Введение к работе
Актуальность темы. Бурное развитие строительной индустрии, а также необходимость экономии средств, вызвали большой интерес потребителей к повышению долговечности и надежности строительных конструкций. Разработка высокоэффективных средств и способов защиты древесины от биологического разрушения в процессе эксплуатации является одной из важнейших научно-производственных задач.
На потребительском рынке представлен широкий спектр антисептиков, среди которых водорастворимые мышьяксодержащие препараты являются высокоэффективными средствами, предназначенными для защиты древесины, эксплуатирующейся в жестких условиях. По мнению зарубежных специалистов значительный рост использования этих биоцидов произойдет в начале XXI из-за их высокой защищающей способности и технологических качеств, меньшей стоимости, и, как показывают последние исследования, не столь однозначной опасности.
Основным мировым производителем мышьяксодержащих
препаратов являются США, где по данным Американского института охраны леса в 1994 г. 80 % от всего объема переработанной древесины обрабатывались биоцидами группы ССА, основными компонентами которых являются хром (Сг), медь (Си), мышьяк (As). Из 55 антисептиков этой группы, зарегистрированных к концу XX века, 50 - европейских. Отечественным консервантом группы ССА является антисептик УЛТАН.
Быстропротекающий процесс фиксации препарата УЛТАН ограничивает спектр технологических приемов введения его в древесину, т.к. должен быть исключен нагрев рабочего раствора, а продолжительность контакта с материалом не может превышать одного часа. Ни один из существующих способов глубокого насыщения древесины защитными препаратами не отвечает этим требованиям.
Целью работы являлось повышение биостойкости древесины путем применения технологии, основанной на высокоскоростном и энергосберегающем способе консервирования пиломатериалов.
Задачи исследований.
Теоретически обосновать условия интенсификации процесса глубокого и полного насыщения ядровой древесины антисептирующим раствором.
Установить характер влияния основных режимных параметров процесса на качество пропитки древесины биоцидом группы ССА.
Разработать математическую модель процесса импрегнирования древесины под воздействием импульсным давлением.
Исследовать влияние содержания мышьяксодержащего препарата на основные физико-механические показатели и технологические характеристики пропитанной древесины.
5. Провести промышленную апробацию предложенных технических решений и определить их технико-экономическую эффективность.
Объектами исследований являются сосновые пиломатериалы и процессы глубокого введения в них водных антисептирующих растворов под действием градиента давления.
Предметом исследований являются взаимосвязи и закономерности, обеспечивающие интенсификацию процесса насыщения древесины водорастворимыми биоцидами при условии низкого энергопотребления.
Научной новизной обладают:
теоретическое и экспериментальное обоснование повышения пропитываемое ядровой древесины сосны мышьяксодержащими антисептиками в результате воздействия импульсным разрежением и переменным гидродавлением;
исследования основных физико-механических свойств пропитанной мышьяксодержащим препаратом древесины в зависимости от условий обработки и насыщения ее антисептиком.
Научные гипотезы, выносимые на защиту
Импульсное разрежение обеспечивает повышение пропитываемое древесины и стабильное удержание защитного препарата вне зависимости от ее структурного состояния.
Совокупное воздействие чередующихся импульсов глубокого разрежения (0,08 МПа) и невысокого переменного гидродавления (0,2МПа) способствует интенсификации процесса консервирования ядровой древесины.
Достоверность научных гипотез, выводов и рекомендаций подтверждается использованием основных положений теории тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах, методов планирования экспериментов и математической обработки их результатов, оценкой адекватности разработанных моделей и приемлемым совпадением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными и результатами промышленной апробации.
Значимость для теории и практики.
Для теории имеет значение:
теоретические и экспериментальные исследования приемов, повышающих проницаемость ядровой древесины;
высокоекороетной метод консервирования древесины, основанный на применении импульсно-создаваемого глубокого вакуума и невысокого переменного гидродавления;
математическая модель процесса введения водорастворимых защитных препаратов в древесный материал под действием градиента давления среды, учитывающая влияние четырех основных управляющих факторов процесса.
Для практики имеют значение:
высокопроизводительный и энергосберегающий способ полного и глубокого насыщения защитным препаратом древесины;
технико-технологическое решение для осуществления разработанного способа пропитки;
технологический режим пропитки сосновой древесины И-ой группы пропитываемости;
результаты исследований по изучению основных технологических свойств пропитанной древесины;
рекомендации по обеспечению безопасности и экологичное процесса пропитки древесины мышьяксодержащими антисептиками.
Апробация работы. Выдвигаемые в диссертационной работе научные положения и рекомендации к использованию изложены и обсуждены на Шестом Международном лесопромышленном Форуме (г. Санкт-Петербург, 2004г.); на Международных евразийских симпозиумах «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века» (г. Екатеринбург, 2006, 2007, 2008 г.г.); Международных научно-технических конференциях (г. Екатеринбург, 2004, 2005 г.г.); на Межрегиональной научно-технической конференции «Производство, применение, свойства первого в России хромомедномышьякового (ССА) антисетика УЛТАН» (г. Екатеринбург, 2006 г.); на научно-технической конференции СПбГЛТА (г. Санкт-Петербург, 2006 г.).
Реализация работы. Опытно-промышленная проверка разработанного способа консервирования древесины проведена в межфакультетской лаборатории промышленной пропитки древесины УГЛТУ (г. Екатеринбург), на ОАО УралНИИПдрев (г. Екатеринбург).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, из них в изданиях, рекомендуемых ВАК, - 1.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций, а также библиографического списка, включающего 118 наименований. Общий объем работы - 143 страницы основного текста, 35 рисунков, 32 таблицы и 5 приложений.
