Свойства пропитанной древесины

Древесина при введении в нее защитных средств может потерять прочность, особенно сопротивление ударным нагрузкам, хуже окрашиваться и склеиваться, может приобрести повышенную возгораемость и электропроводность или получить способность в большей степени корродировать металлы. Также она может ухудшить свой вид из-за высаливания или вытекания защитного средства, приобрести неприятный запах, выделять летучие вещества, ухудшить гвоздеудерживаюшую способность; или же масса ее может увеличиться в нежелательной степени и т.д. На свойства пропитанной древесины влияют такие подготовительные операции, как накалывание и сушка, а также сам процесс пропитки, например, с применением высоких температур и давлений.
Однако следует иметь в виду, что нежелательные свойства, приобретаемые попутно с защищенностью, появляются не всегда и зависят от самой древесины; применяемого защитного средства; количества введенного защитного средства; применяемого растворителя; способа пропитки.
Значение этих новых свойств не всегда отрицательно. Некоторые свойства древесины (прочность, окрашиваемость, декоративный вид и др.) в результате введения защитных средств в отдельных случаях могут даже и улучшаться. Кроме того, одни и те же свойства (изменение цвета, жирность поверхности) в одних случаях могут оцениваться отрицательно, а в других - положительно. Во многих случаях большинство попутно возникающих при пропитке древесины свойств (понижение прочности, ухудшение окрашиваемости, повышение массы и электропроводности) не имеет практического значения.
Некоторое неблагоприятное воздействие на прочность древесины оказывает длительное нагревание ее до температур выше 100°C, а также пропарка, применяемая для предпропиточной сушки. В связи с этим способы пропитки с нагревом древесины следует применять крайне осторожно в случае, когда их прочность играет важную роль (опоры, шпалы). Высокое давление (0,8...1,4 МПа) иногда деформирует мягкую или загнившую древесину, поэтому не рекомендуется для этих случаев. Считается, что влияние наколов невелико и что наколотая древесина растрескивается меньше, чем компенсируется отрицательное влияние наколов на ее прочность.
Рассмотрим подробней влияние пропитки на некоторые основные свойства древесины.
Горючесть древесины, пропитанной антисептиками, часто считается решающим фактором при их выборе. Предпочтение в этом случае отдается водорастворимым антисептикам. Многие из них оказывают антипиренное действие, и лишь некоторые повышают тление древесины.
Ряд органикорастворимых антисептиков сильно повышают возгораемость древесины лишь в первые годы после ее пропитки, пока не испарились их летучие фракции. Если в результате пропитки ожидается лишь небольшое повышение горючести древесины, то, оценивая этот недостаток, следует учитывать, что и загнившая древесина в сухом состоянии также имеет повышенную возгораемость.
Способность пропитанной древесины окрашиваться также зависит от защитного средства. Древесина, пропитанная маслянистыми антисептиками, окрашивается труднее, а пропитанная водорастворимыми - легче, а в некоторых случаях (ХМ-11) даже лучше, чем непропитанная.
Склеивание пропитанной древесины требует подбора совместимых защитного средства и клея. Пропитка может осуществляться как после склеивания, так и до него. В последнем случае важна подготовка древесины к склеиванию, в частности, ее строгание и специальная обработка поверхности, исключающая высаливание или вытекание препаратов, а также условия выдержки деталей после склеивания. Технологические параметры склеивания (давление, температура) подбирают так, чтобы не происходило выдавливания, вытекания или термического разложения пропиточного состава. Особой разницы в склеивании древесины, пропитанной водорастворимыми и органикорастворимыми препаратами, при условии подбора совместимого с ними клея не наблюдается.
При пропитке готовые клееные элементы подвергаются длительному воздействию жидкостного давления, а в ряде случаев и повышенной температуры. Результаты испытаний показывают, что продолжительность выдержки под давлением не оказывает заметного влияния на прочность клеевых соединений при пропитке масляными составами. Однако сам процесс склеивания древесины, пропитанной маслянистыми препаратами, связан с рядом технологических неудобств: сильным загрязнением, оборудования и режущего инструмента пропиточным маслом, повышенной пожароопасностью процесса, а также некоторым усложнением технологии склеивания (необходимостью обезжиривания поверхности).
В большинстве случаев лучшие результаты дает применение резорцинового клея. Тем не менее, следует учитывать, что даже при соблюдении всех правил прочность клеевых швов пропитанных деталей в среднем бывает примерно на 15% ниже прочности клеевых швов непропитанных деталей.
Для склеивания древесины, которая эксплуатируется в жестких условиях, целесообразно применять трудновымываемые антисептики (хромомедные и группы CCА). Влияние кристаллов водонерастворимых соединений, получившихся в результате реакции этих антисептиков с веществами древесины, на прочность клеевого слоя, образованного водостойкими клеями с пропитанной древесиной, определяется значением pH клея. Известно, что клеи ПВА имеют исходную кислую среду (pH 4,5...6), значит, они могут растворить эти кристаллы и способствовать их диффузии в клеевую прослойку. У клея КФ-Ж(М) изначально щелочная среда (pH 7...8,5), но в процессе отверждения карбомидных смол значение pH постепенно уменьшается до 4...4,5, что приводит к явлениям, описанным выше. Прочность сцепления клеевого шва с древесиной будет ниже, так как клей не может растворить кристаллы в большом количестве, что сократит свободную емкость в полостях клеток и ограничит его присутствие там.
Исследования показали, что наиболее высокие показатели предела прочности клеевого шва у пропитанных УЛТАНом заготовок имеет клей CASCO (группа ИВА). Предел прочности клеевого шва пропитанных УЛТАНом и склеенных этим клеем образцов выше на 20 - 25% предела прочности непропитанных образцов (рис. 6.1). При этом предел прочности пропитанных образцов увеличивается с увеличением поглощения антисептика. При использовании клея КФ-Ж(М) предел прочности клеевого у пропитанных образцов на 27,6 - 34,8% ниже предела прочности непропитанных в зависимости от поглощения антисептика.
Цвет пропитанной древесины зависит от свойств и количества вводимого защитного средства. В худшем случае получается неблагоприятный цвет или же, наоборот, вполне приемлемый и настолько, что пропитка или обработка защитным средством делает лишним дальнейшее окрашивание.
Особый интерес представляет адгезия лакокрасочных материалов на пропитанной древесине. Сами лакокрасочные покрытия не повышают биостойкость древесины и не обеспечивают длительную защиту от увлажнения. Поэтому необходимо создать декоративные покрытия на пропитанной древесине, эксплуатируемой в жестких условиях, но к которой предъявляются эстетические требования (лоджии, скамейки, беседки).
Исследования показали, что содержание антисептика УЛТАН в древесине не влияет на адгезию, теплостойкость и водостойкость покрытий, шва образованных ЛКМ, такими как ПФ-115, НЦ-132, ГФ-230 и АУ-271. Эти свойства не меняются с увеличением поглощения антисептика древесиной.
Электропроводность непропитанной древесины непостоянна и зависит от породы, температуры и особенно от влажности материала. Электропроводность пропитанной древесины имеет еще большие колебания. Так, древесина, пропитанная водорастворимыми препаратами, чаще имеет повышенную электропроводность, которая тем больше, чем выше содержание соли в древесине. Древесина, пропитанная маслянистыми защитными средствами, наоборот, имеет пониженную электропроводность.
Защитные средства в тех количествах, которые вводят в древесину, не оказывают существенного влияния на ее механические свойства (рис. 6.2).