1.3Промышленное использование. Технологии Модификации Древесины свч. Насыщение антисептиками и пропитка смолой древесины.
Множество древесных пород имеют низкую устойчивость к загниванию и не могут использоваться без антисептиков. Составляющей этой проблемы является очень низкая проницаемость некоторых пород древесины. Модификация древесины СВЧ решает эту проблему и обеспечивает очень высокий коэффициент пропитки. Типичные предметы потребления: столбы, стойки, пиломатериалы, шпалы, карандаши, садовая лага, траверса, перемычки из древесины и т.д. Эксперименты с различными твердыми древесными породами, такие как эвкалипт шаровидный (Eucalyptus globulus), эвкалипт блестящий (Eucalyptus nitens), желтый австралийский эвкалипт (Eucalyptus muelleriana), эвкалипт косой (Eucalyptus obliqua), и адамово дерево (Paulownia fortunei и Paulownia elonga-ta), а так же и разновидности пород мягкой древесины, такие как есль ситхинская (Picea sitchensis), сосна лучистая (Pinus radiata), и Лжетсуга (Pseudotsuga taxifolia) их сердцевина, показывает, что полное проникновение антисептиков в поперечном сечения может быть достигнуто.
Улучшение проходимости были получены в радиальных, тангенциальных, и продольных направлениях волокон. Рисунки 2 и 3 иллюстрируют значительную разницу в пропитке обработанный СВЧ и не обработанные образцы Лжетсуги и Адамового дерева, соответственно. Огнеупорные и малопроницаемые породы древесины становятся проницаемыми и могут быть легко пропитаны с антисептиками, смолами, и другими химикатами после модификации СВЧ.
Изображение 2.- Распределение хромированного арсената меди в Лжетсуга - поперечные сечения после пропитки: (a) контрольный (никакая обработка СВЧ); (b) после модификации СВЧ.
Изображение 3.- Древесина адамового дерева после СВЧ протравливания и пропитки под давлением, смолой: (a) контрольный (не обработанный образец СВЧ); (b) образец измененный СВЧ.
СВЧ обработка сердцевины: сосны лучистой, Лжетсуги, и одной из разновидности ели ситхинской, применяя энергию СВЧ в пределах от 250 - 400 (69 - 111 КВт/м3), поспособствовало к увеличению поглощения антисептиков на водной основе с коэффициентом 2.9 к 5.3 по сравнению с, необработанной СВЧ древесиной. Высоко огнестойкие разновидности древесины твердых пород таких как: эвкалипт косой, жёлтый австралийский эвкалипт, и эвкалипт шаровидный, к увеличению поглощения антисептиков на водной основе с коэффициентом в пределах от 8 - 14 привела СВЧ модификация, используя СВЧ энергию прикладываемую в диапазоне 570 - 850 MДж/м3 (158 - 236 КВт/м3) (Торговников и Винден 2009).
Эксперименты с обработкой СВЧ Ели европейской (Picea abies) продемонстрировали значительное увеличение поглощения, антисептирующего средства на основе 2-х процентной меди, после модификации древесины с применением СВЧ энергии больше чем 50 КВт/м3 в частоте 2.45 ГГц (Treu и Gjolsjo 2008). Древесина лиственницы ольгинской (Larix olgensis) модифицированная с применением интенсивного СВЧ излучения продемонстрировала увеличение водопоглощения в интервале 2.5-3.3 по сравнению с необработанной древесиной, в то время как МУ и МР оставались практически неизменными. (Hong-Hai и др. 2005).
Для пропитки антисептиками выбирают уровень средний уровень интенсивности СВЧ модификации. Он как правило обычно применяется к пиленому лесоматериалу из-за ограничений величины проверки поверхности древесины. Частота СВЧ также влияет степень растрескиваемости. Эксперименты показывают, что при высоком уровне модификации, используют частоту 2.45 ГГц для пиленых лесоматериалов в используется частота 0.922 ГГц так, как они имеют меньшую поверхность.
Шпалы из лучистой сосны должны быть пропитаны антисептирующем веществом, чтобы обеспечить необходимую устойчивость к загниванию. Однако, часто значительная часть поперечного сечения шпалы имеет не пропитанную сердцевину. Обработка СВЧ позволяет пропитку с любым антисептирующем веществом свежераспиленных шпал. Специальный излучатель СВЧ с четырьмя отверстиями был разработан и сконструирован для промышленного оборудования (на 0.922 ГГц) на 300 кВт, а именно для модификации шпал из лучистой сосны. Цель состояла в том, чтобы определить оптимальные параметры обработки для установки. Больше чем 3 500 шпал (130х260х2700 мм и 130х225х2100 мм) были СВЧ обработаны и успешно пропитаны антисептирующем раствором – медного нафтената. Рисунок 4a показывает различие межу шпалами пропитанными с применением СВЧ модификации и без применения модифицирования СВЧ. Верхнем находится ряд шпал который является контрольным образцом. Светлый цвет указывает на непропитанные области. СВЧ обработанные шпалы достигли полной пропитки антисептирующем раствором (Торговников и др. 2009). Была разработана промышленная установка СВЧ на 400 кВт, которая способна к производству 100 000 шпал в год.
Расход СВЧ энергии для модификации, мягкой древесины (ядровой), колебался от 65 до 110 КВт/м3, в зависимости от влажности древесины (ВД), и от 130 до 250 КВт/м3 для древесин твердых пород, в зависимости от необходимого уровня модификации. Методики были также разработаны для поверхностной модификации древесины, чтобы увеличить проходимость поверхности древесины (Sugiyaento и др. 2008). Технические аспекты технологии были закончены, и готов к коммерциализации.
Изображение 4.-Шпалы из сосны лучистой (130х260х 2700 мм) после СВЧ обработки, применялось СВЧ оборудование на 300 кВт и пропитывание под давлением антисептирующем раствором медного нафтената: (a)в верхнем ряду контрольные образцы без воздействия СВЧ, а другие ряды – СВЧ модифицированные; (b) штабели шпал для производственного испытания.