Systems. Methods. Technologies 3 (39) 2018

Системы Методы Технологии. А.С. Кривоногова и др. Теоретическое обоснование … 2018 № 3 (39) с. 130-135 131 centrifugal method, as well as for impregnation regimes in production and experimental equipment. Recommendations are given on the evaluation of quality indicators and characteristics of the method for impregnating wood samples. An analysis of the phenomena occur- ring in the wood during the process of its modification is made, the interrelation of some factors of the impregnation process that deter- mine the final properties of the sample is revealed. The parameters of the interrelation between permeability and impregnation charac- teristics of capillary-porous elements are investigated, the permeability of capillary-porous bodies is determined depending on the tech- nique of impregnation. An analytical model of the technology for impregnating a capillary-porous body with counter-centrifugal me- thods in a force centrifugal field with aqueous solutions of peroxide is determined. The formulated substantiation of the mathematical model of the main parameters and regularities of the technology for impregnating capillary-porous materials with aqueous solutions of peroxide takes into account the features of pore spaces of materials of wood origin. The parameters of the impregnation rate, the ab- sorption volumes of the impregnated solution, as well as the regularities and influence of some process parameters on the depth and impregnation rate, are determined analytically, and the values of these parameters are determined by the experimental method. Analyti- cal and experimental methods for calculating the filtration coefficient have been developed. A procedure for the experimental determi- nation of the value has been developed and a calculation of the dependence of the flow rate of the liquid impregnating the body and the filtration coefficient has been made. The analytical method is used to determine the feasibility of solutions for investigating the impreg- nation processes limited by the conditions of high velocities during rotation of the centrifuge apparatus. Keywords: wood; impregnation in the field of centrifugal forces; impregnation with liquids; impregnation with peroxide solution; mathematical model of impregnation process; filtration coefficient; capillary-porous structures. Введение Одна из задач, поставленных перед лесоперераба- тывающей промышленностью, заключается в примене- нии технологий модификации древесины с целью пе- реработки малоиспользуемого естественного природ- ного сырья как материала для качественного улучше- ния потребительских свойств конечного продукта, по- вышения его естественных физико-технических, тех- нологических параметров и повышения прочностных характеристик [1; 3; 5; 7; 9; 10; 18; 19; 21; 22; 24–27]. В настоящее время предъявляются новые требова- ния к характеристикам древесного материала и, соот- ветственно, к технологическим процессам получения данного материала с целью улучшения качественных характеристик с учетом повышения плотности, твердо- сти, прочности конечного материала [1; 2; 4; 5; 7; 9; 10; 19; 22–27]. Необработанная натуральная древесина разрушает- ся от биологического воздействия окружающей среды. Для улучшения свойств натуральной древесины ее мо- дифицируют пропиткой, например, антисептиками [2; 4; 12; 16; 20–22; 24–26]. Основным способом наполнения древесины жидко- стями является пропитка под давлением, конечный результат которой зависит от свойств породы древеси- ны и пропиточной жидкости, давления пропиточной жидкости. При этом важнейшие параметры при прове- дении процесса пропитки — это коэффициент фильт- рации (водопроницаемости) древесины ( К см/мин, К м/сутки ) и ее продолжительность при заданном давле- нии [2; 4; 11–13; 18–22]. Проанализировав результаты исследований, прове- денных в сфере переработки и модификации древеси- ны, можно отметить целесообразность и необходи- мость дальнейших поисков в этой области и формиро- вания на этой основе новых технологических решений и видов оборудования для пропитки и уплотнения дре- весины [2; 4; 12; 15; 17–19; 21; 22; 24; 27]. Цель исследования — создание перспективных тех- нологических решений и видов оборудования для про- питки и уплотнения древесины. Следует выделить один из наиболее продуктивных способов антисептирования древесины путем тепловой обработки в капсуле с заполнением 10%-ным водным раствором пероксида водорода, помещенной в центро- бежное поле сил [2; 4; 15; 19; 21; 22]. Методика исследования. Поиски в ходе исследо- вания основывались на идеях системного подхода с использованием методик и обоснований методов науч- ного поиска. Для оценки возможности использования методов пропитки древесины с целью повышения прочностных характеристик в СПбГЛТУ были проведены опытно- экспериментальные исследования [19–22], методы ко- торых построены на анализе сравнения явлений, про- исходящих в древесине в процессе ее модификации. Выявлено взаимодействие некоторых определяющих факторов процесса пропитки на свойства и характери- стики конечного продукта образцов модифицирован- ной древесины с учетом их влияния на повышение ка- чественных характеристик материала [20–22; 24; 26]. Определяющим этапом экспериментальных исследова- ний стали эксперименты по пропитке древесины 10%- ным водным раствором пероксида водорода [1; 5; 7; 15; 20–22]. Было выявлено, что весьма интенсивный процесс окисления возможен при максимальном контакте пе- роксида с площадью сечения капиллярно-пористого тела [9; 10; 19; 21; 22]. Такого контакта можно добить- ся пропиткой капиллярно-пористой структуры перок- сидом до тепловой обработки, поместив капсулу с уг- лем и водным раствором пероксида в центробежном поле [3; 19; 21; 22]. Технологически это возможно осуществить способом размещения капсул с образцами по периферии вращения платформы самой центрифуги [1; 5; 7; 16; 20–22]. Способы пропитки образцов на центрифуге извест- ны, давно апробированы [2; 4; 11; 13; 20–22] и дают при пропитке капиллярно-пористых тел вполне при- личные результаты. Отмеченный способ характеризу- ется обеспечением равномерной сквозной пропиткой капиллярно-пористой структуры [9; 10; 21–23]. Необходимо отметить, что при пропитке древесных капиллярно-пористых структур с повышенными харак- теристиками влажности раствор пероксида имеет наи- большее диффузионное и капиллярное проникновение [3–5; 9–12; 19–22], а после процесса пропитки возмож- но небольшое дополнительное диффузионное перерас-