Обработка древесины для производства строительных конструкций и других деревянных изделий

Обработка древесины для производства строительных конструкций и других деревянных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Сопутствующие заявки

В настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США № 60/614807, поданной 30 сентября 2004 года под названием "Способы и изделия для обработки древесины и изготовленных из нее деревянных изделий". Содержание предварительной заявки на патент США № 60/614807 полностью включено в настоящее описание путем ссылки.

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к обработанным деревянным изделиям и способам, устройствам, композициям и системам для обработки древесины.

Предпосылки создания изобретения

Строительные конструкции, такие как окна и двери, изготовленные из натуральной древесины, имеют приятный внешний вид и создают чувство прочности и солидности. В то время как внешний вид натуральной древесины эстетически приятен, древесина подвержена повреждениям, вызываемым длительным воздействием влажного или сухого воздуха, влаги, погодных условий, грибковыми заражениями и/или насекомыми-вредителями. Таким образом, для предотвращения ухудшения внешнего вида древесины, подверженной воздействию окружающей среды, может потребоваться проводить частые, а иногда и дорогие ремонты.

Кроме того, древесина является ценным природным ресурсом. Для максимального повышения эффективности использования пиломатериалов для производства строительных конструкций, часто используют пиломатериалы, разрезанные до размера, меньшего, чем готовая деталь, и из них изготавливают крупные детали. Например, небольшие обрезки древесины, оставшиеся после обработки большой панели или балки, можно использовать для сборки более крупной строительной конструкции.

Для повышения способности древесины сопротивляться ухудшению, например, вызванному погодными условиями или насекомыми-паразитами, были разработаны составы для консервации и защиты древесины и способы обработки древесины такими составами (см. например, патенты США №№ 6686056; 6569540; 6274199; 5824370; 5652023 и приведенные в них источники). Обработка древесины такими защитными составами может привести к дополнительным шагам, которые необходимо ввести в общий технологический процесс. Например, обработка древесины защитным составом может потребовать сушки древесины до определенного содержания влаги до или после обработки. В других случаях обработка древесины защитным составом может потребовать предварительной обработки древесины для улучшения проникновения защитного состава в поры древесины. Кроме того, изделия из древесины, выполненные из небольших деталей, могут потребовать склеивания друг с другом до или после обработки.

Таким образом, существует потребность в повышении эффективности процессов, применяемых для производства химически обработанной древесины. Кроме того, существует потребность в улучшении составов, используемых в производстве деревянных изделий и строительных конструкций, в которых используется обработанная древесина.

Краткое описание изобретения

Варианты настоящего изобретения предлагают способы, а также составы и устройства для обработки древесины. Кроме того, предлагаются системы для обработки древесины. В еще одном варианте настоящее изобретение предлагает новые деревянные изделия, изготовленные с использованием способов и систем по настоящему изобретению и/или устройств и составов по настоящему изобретению. Настоящее изобретение может быть реализовано различными способами.

Например, один вариант настоящего изобретения может содержать устройство, содержащее контейнер для обработки множества деревянных деталей жидкостью. В одном варианте контейнер может быть влагообменным контейнером. Этот контейнер может содержать поддерживающий каркас для удержания в контейнере множества деревянных деталей и по меньшей мере одну поверхность, содержащую множество отверстий, имеющих такой размер, чтобы сквозь них могла проходить жидкость, но существенная часть множества деревянных деталей, находящихся внутри контейнера, не могла бы проходить сквозь эти отверстия.

Варианты настоящего изобретения также включают составы для склеивания древесины. В одном варианте состав может содержать клей, содержащий поливинилацетат (ПВА) и изоцианатный сшивающий агент. Клеи по настоящему изобретению могут использовать для необработанной древесины или древесины, которая должна быть обработана нужным химическим составом. Варианты настоящего изобретения также включают способы обработки древесины нужным химическим составом. Способ может содержать, например, шаги, при которых собирают множество деревянных деталей; помещают множество деревянных деталей в контейнер, где контейнер содержит поддерживающий каркас для удержания множества деревянных деталей в контейнере и по меньшей мере одну поверхность, содержащую множество отверстий, где отверстия имеют такой размер, чтобы сквозь них могла проходить жидкость, но существенная часть множества деревянных деталей, находящихся внутри контейнера, сквозь отверстия проходить не могла; и воздействуют на множество деревянных деталей такими условиями, при которых жидкость проникает в древесину или удаляется из древесины.

Варианты настоящего изобретения также включают системы для обработки древесины нужными химическими составами. Система может содержать, например, станцию для размещения контейнера для обработки множества деревянных деталей жидкостью, контейнер, содержащий поддерживающий каркас для удержания множества деревянных деталей в контейнере и по меньшей мере одну поверхность, содержащую множество отверстий, где отверстия имеют такой размер, чтобы сквозь них могла проходить жидкость, но существенная часть множества деревянных деталей, находящихся внутри контейнера, сквозь отверстия проходить не могла. Варианты системы могут далее содержать станцию для обработки деревянных деталей нужным жидким составом. Кроме того, в других вариантах, система может содержать станцию для удаления избытка влаги из древесины после того, как древесина была извлечена из станции обработки. Система может использоваться для производства деревянных изделий, состоящих из множества деталей. Следовательно, варианты системы также могут содержать станцию для склеивания по меньшей мере части деревянных деталей друг с другом.

Другие варианты могут включать деревянные изделия, выполненные с использованием устройств, составов, способов и систем по настоящему изобретению.

Некоторые варианты настоящего изобретения могут давать различные преимущества. Использование устройств, составов, способов и систем по настоящему изобретению может давать повышение эффективности производства обработанной древесины. Например, влагообменный контейнер по настоящему изобретению может использоваться для обработки разнообразных наборов деревянных подложек и для производства различных строительных конструкций. Использование влагообменного контейнера по настоящему изобретению может позволить обрабатывать множество деревянных деталей независимо от их формы или размера.

Кроме того, варианты настоящего изобретения могут использоваться в таких технологиях обработки, где древесина подвергается воздействию высокой температуры и/или изменению давления. Например, в одном варианте влагообменный контейнер по настоящему изобретению может использоваться для обработки древесины составами на водной основе или химическими органическими составами. Таким образом, влагообменный контейнер по настоящему изобретению может использоваться для производства деревянных изделий, которые требуют обработки фунгицидами, пестицидами или другими типами химических защитных составов. Влагообменный контейнер также может использоваться там, где древесина не требует обработки химическим составом, но требует увеличения или снижения содержания влаги.

Варианты настоящего изобретения также могут обеспечить гибкость за счет того, что позволяют склеивать мелкие деревянные детали на разных этапах технологического процесса. Например, деревянные детали можно склеивать до загрузки древесины во влагообменный контейнер для обработки химическим составом, или деревянные детали можно склеивать после загрузки древесины во влагообменный контейнер для обработки химическим составом.

Варианты настоящего изобретения также могут давать уникальные клеящие составы. В одном варианте клеящие составы по настоящему изобретению могут содержать компоненты для обеспечения повышенной адгезии деревянных деталей друг с другом. Такая повышенная адгезия может быть важна для склеивания друг с другом деревянных деталей, которые будут подвергаться физическим напряжениям. Такая повышенная адгезия также может быть важна для древесины, которая подвергается химической обработке, поскольку химическая обработка древесины может, по меньшей мере частично, деактивировать химические группы в древесине, которые участвуют в создании адгезии. Таким образом, когда древесина подвергается химической обработке, может потребоваться более сильный клей.

Состав клея по вариантам настоящего изобретения также может обеспечивать сокращение времени отвердевания. Сокращенное время отвердевания выгодно для производства, поскольку склеивание деревянных изделий друг с другом может быть важным звеном технологического процесса.

Кроме того, клей по вариантам настоящего изобретения может иметь состав, обеспечивающий уменьшенное известкование. Уменьшение известкования позволяет формировать более прочные швы и давать более чистую линию клея при склеивании двух деталей друг с другом.

Из вышеприведенного краткого описания ясно, что целью настоящего изобретения является создание способов, устройств, составов и систем, относящихся к производству изделий из обработанной древесины. Следует также понимать, что настоящее изобретение в своем применении не ограничено конкретными деталями, приведенными в описании, на чертежах и в формуле. Изобретение может содержать другие варианты и применяться на практике различными способами.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - блок-схема способа, используемого для обработки деревянных изделий по варианту настоящего изобретения.

Фиг. 2 - иллюстрация влагообменного контейнера по варианту настоящего изобретения.

Фиг. 3А-Е - дополнительные виды и габариты влагообменного контейнера по варианту настоящего изобретения, где фиг. 3А показывает контейнер в перспективе, фиг. 3В иллюстрирует виды спереди и сзади (3В-1), слева и справа (3В-2) и вид сверху (3В-3); фиг. 3С - вид днища контейнера, фиг. 3D - разнесенный вид опоры, прикрепленной к контейнеру, в перспективе (3D-1, 3D-2) или в сечении (3D-3); и фиг. 3Е показывает вид в перспективе (3Е-1) и разнесенный вид (3Е-2) центральных усиливающих штанг.

Фиг. 4 иллюстрирует укладку друг на друга двух влагообменных контейнеров по варианту настоящего изобретения.

Фиг. 5 - влагообменный контейнер по альтернативному варианту настоящего изобретения, где фиг. 5А - вид в перспективе альтернативной опоры для поддержки контейнера, фиг. 5В - вид сбоку в перспективе укладки двух контейнеров друг на друга; и фиг. 5С - вид спереди укладки двух контейнеров друг на друга.

Фиг. 6 - схематическое представление системы, используемой для обработки древесины по варианту настоящего изобретения.

Фиг. 7 - схематическое представление системы, используемой для обработки древесины по альтернативному варианту настоящего изобретения.

Подробное описание

Определения

В настоящем описании все существительные в единственном числе включают в себя и множественное число, если прямо и недвусмысленно не оговорено иное.

В настоящем описании термин "существенная часть" означает по меньшей мере 60% и, следовательно, включает в себя пропорции по меньшей мере 70% или по меньшей мере 80%, или по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95%, или по меньшей мере 99%.

Варианты настоящего изобретения позволяют получить различные строительные конструкции, содержащие обработанные деревянные изделия по настоящему изобретению. Строительная конструкция может быть любой из множества известных строительных конструкций, например, помимо прочего, такой как дверная коробка или часть дверной коробки, оконная рама или часть оконной рамы, или часть окна, например, створка окна, штапик, рейка оконного переплета (например, средник окна), сайдинг (или его часть), настил (или его часть), бордюрная рейка, ставни, гонт, облицовка. Кроме того, строительной конструкцией может быть по существу плоская структура, например, полотно двери. Обработанная древесина также может использоваться в композитной структуре, такой как покрытие двери.

В настоящем описании древесина и деревянные детали включают натуральную древесину, а также композиты на основе древесины. Такие композиты на основе древесины могут включать любое лигноцеллюлозное волокно. Например, композиты на основе древесины могут включать древесно-волоконные плиты, такие как древесно-волоконные плиты высокой и средней плотности, ориентированно-стружечные плиты и древесно-стружечные плиты. Древесина и деревянные детали включают различные типы пиломатериалов, такие как технические пиломатериалы, фанера, доски произвольной длины, обрезные пиломатериалы, обрезные пиломатериалы с соединением в замок, пиломатериалы, распиленные вдоль волокон, и любые другие типы пиломатериалов, пригодные для изготовления нужного деревянного изделия. Тип древесины не ограничивается какими-либо конкретными породами дерева. Древесина может быть "твердой", получаемой типично из двудольных деревьев, таких как вишня, ясень, красное дерево, троко (troko), бук, дуб, клен, береза, орех, тик, ольха, осина, тополь, вяз, эвкалипт или ива. Древесина также может быть "мягкой", получаемой из хвойных деревьев, таких как лиственница, сосна, пихта, дугласовая пихта, тсуга, красное дерево и ель.

Кроме того, в настоящем описании лигноцеллюлозное волокно - это материал, содержащий целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. К соответствующим лигноцеллюлозным материалам могут относиться древесная стружка, древесные волокна, солома, пенька, сизаль, стебли хлопчатника, пшеница, бамбук, джут, тростник, растущий в соленой воде, пальмовые листья, джут, скорлупа арахиса, древесина твердых пород и древесина мягких пород. Лигноцеллюлозное волокно, используемое для изготовления деревянных деталей, может быть рафинированным. В настоящем описании рафинированное волокно - это древесное волокно и жгуты волокон, которые получены уменьшением размера других форм древесины, таких как опилки и стружка. Рафинированные древесные волокна могут производиться путем размягчения более крупных частиц древесины паром и давлением и, затем, механическим истиранием древесины в рафинере до получения требуемого размера волокон.

В настоящем описании рама - это жесткая поддерживающая конструкция. Кроме того, каркас - это существенная опорная структура, имеющая по меньшей мере одну раму. Кроме того, в настоящем описании опора - это поддерживающие структуры, на которые могут опираться более крупные структуры при установке на плоскую поверхность.

В настоящем описании сетка или решетка - это сетчатая структура, содержащая множество пересекающихся жестких деталей, с равномерно разнесенными отверстиями.

Варианты настоящего изобретения могут охватывать автоматизированные системы, которые могут управляться, по меньшей мере частично, компьютером и компьютерной программой или программным средством. В настоящем описании термин "компьютерная программа" включает компьютерный язык кодирования, который кодирует шаги, которые должен выполнить компьютер для решения конкретной задачи или конкретных задач. Кроме того, в настоящем описании программное обеспечение включает компьютерную программу или программы, используемые в сочетании с любыми другими операционными системами, необходимыми для работы компьютера. Машинно-читаемые носители включают, помимо прочего, электронные, оптические, магнитные или другие запоминающие или передающие устройства, способные подавать на процессор компьютерные команды. К другим примерам носителей относятся, помимо прочего, гибкие диски, компактные диски, магнитные диски, твердотельные запоминающие устройства, ПЗУ, ОЗУ, ASIC, конфигурируемый процессор, все оптические носители, все магнитные ленты или другие магнитные носители или любые другие носители, с которых процессор компьютера может считывать команды. Кроме того, к различным другим формам машинно-читаемых носителей, которые могут передавать или хранить команды для компьютера, относятся роутер, частная или публичная сеть, или другие передающие устройства или каналы, как проводные, так и беспроводные. Команды могут содержать код на любом подходящем языке программирования, включая, например, С, VISUAL C#^®, VISUAL BASIC^®, VISUAL FOXPRO^®, Java, JavaScript, CITEC, WONDERWARE^® и TESTPOINT^®.

Дополнительно, в настоящем описании процессор компьютера или ЦП может содержать, например, цифровые логические процессоры, способные обрабатывать входные данные, выполнять алгоритмы и генерировать при необходимости выходные данные, в ответ на входные данные, полученные от устройства ввода. Такие процессоры могут содержать микропроцессор, например, ASIC, и конечные автоматы. Такие процессоры включают носители или могут сообщаться с носителями, включая машинно-читаемые носители, которые хранят команды, которые при выполнении их процессором заставляют процессор выполнять описанные здесь шаги.

Способы обработки древесины

Варианты настоящего изобретения могут содержать способы обработки древесины. Кроме того, варианты настоящего изобретения содержат деревянные изделия, изготовленные с использованием способов настоящего изобретения. Варианты способов по настоящему изобретению могут содержать варианты систем, устройств и составов по настоящему изобретению, как описано ниже.

В одном варианте настоящее изобретение может содержать способ обработки древесины, содержащий шаги, при которых (а) собирают множество деревянных деталей; (b) помещают множество деревянных деталей в контейнер, где контейнер содержит (i) поддерживающий каркас для удержания множества деревянных деталей в контейнере и (ii) по меньшей мере одну поверхность, содержащую множество отверстий, где отверстия имеют такой размер, чтобы сквозь отверстия могла проходить жидкость, но не могла проходить существенная часть множества деревянных деталей, находящихся внутри контейнера; и (с) подвергают множество деревянных деталей условиям, при которых жидкость может быть введена в древесину или удалена из древесины. Каркас может содержать раму основания, верхнюю раму и множество боковых стоек, соединяющих раму основания и верхнюю раму.

Кроме того, в некоторых вариантах контейнер может содержать основания, выступающие от рамы основания так, что, когда контейнер помещен на плоскую поверхность, он опирается на эти основания. Основания могут быть размещены так, чтобы выступать от внутреннего периметра рамы основания так, что, когда один контейнер устанавливается поверх другого, основания верхнего контейнера вставлены в периметр верхней рамы нижнего контейнера для предотвращения поперечных перемещений контейнеров относительно друг друга. Кроме того, опоры могут содержать выступ так, что, когда один контейнер установлен на другом, выступ оснований верхнего контейнера опирается на верхнюю поверхность верхней рамы нижнего контейнера для создания пространства между двумя контейнерами.

Кроме того, в одном варианте рама может содержать сетку или решетку. Или каркас, содержащий более крупные отверстия, может быть окружен сеткой или решеткой. В одном варианте контейнер может содержать влагообменный контейнер, описанный ниже. Другие детали влагообменного контейнера, используемого в способах по настоящему изобретению, подробно описаны ниже.

В одном варианте способ может содержать шаг, при котором множество деревянных деталей обрабатывают химическим составом и собирают множество деревянных деталей в более крупную структуру. В одном варианте химический состав может содержать консервант для защиты древесины от проникновения воды и/или гниения древесины. Дополнительно или альтернативно химический состав может содержать агент для снижения нападений насекомых, или химический состав может содержать фунгицид. В еще одном варианте обработка может включать добавление влаги в древесину или удаление влаги из древесины.

Начальный шаг способа в некоторых вариантах может включать подготовку множества деревянных деталей, подлежащих обработке. Древесина может содержать натуральную древесину или композиты на основе древесины. Кроме того, древесина может содержать различные сорта пиломатериалов, например, технические пиломатериалы, фанеру, доски произвольной длины, обрезные пиломатериалы, обрезные пиломатериалы с соединением в замок, пиломатериалы, распиленные вдоль волокон, и любые другие типы пиломатериалов, пригодные для изготовления нужной строительной конструкции. Тип древесины не ограничивается какой-либо конкретной породой дерева. Древесина может быть "твердой", получаемой типично из двудольных деревьев, таких как вишня, ясень, красное дерево, троко (troko), бук, дуб, клен, береза, орех, тик, ольха, осина, тополь, вяз, эвкалипт или ива. Древесина также может быть "мягкой", получаемой из хвойных деревьев, таких как лиственница, сосна, пихта, дугласовая пихта, тсуга, красное дерево и ель.

В одном варианте древесина может загружаться во влагообменный контейнер по настоящему изобретению для переноса в технологический резервуар. Затем, деревянные детали могут быть помещены в технологический резервуар. Технологический резервуар может быть закрытым контейнером, который позволяет обрабатывать деревянные детали нужным химическим составом. В одном варианте древесину в технологическом резервуаре можно подвергать условиям повышенной температуры и/или давления.

В одном варианте после обработки древесину можно помещать в осушитель или в печь для сушки древесины до заранее определенного содержания влаги. Печь может работать на солнечной энергии, на паре, электричестве, дровах или на газе. В одном варианте древесина может сушиться на воздухе при температуре окружающей среды. В альтернативных вариантах древесину можно сушить до конечного содержания влаги в диапазоне от приблизительно 3% до приблизительно 30% или от приблизительно 5% до приблизительно 20%, или от приблизительно 8% до приблизительно 15%. Находясь в печи, древесина может оставаться во влагообменном контейнере. Древесину можно нагревать до температуры от приблизительно -1,1°С до приблизительно 138°С, или от приблизительно 15,6°С до приблизительно 116°С, или от приблизительно 37,8°С до приблизительно 104,4°С. После удаления из обработанной древесины избытка влаги отдельные деревянные детали можно извлекать из влагообменного контейнера.

Способ обработки древесины может меняться в зависимости от типа состава, используемого для обработки древесины. В одном варианте способ может содержать шаг, при котором изменяют температуру и/или давление для усиления проникновения химического состава в древесину. Так, в альтернативных вариантах шаг, при котором воздействуют на множество деревянных деталей жидкостью, содержит шаг, при котором древесину и жидкость нагревают до температуры от приблизительно 43,3°С до приблизительно 132°С или от приблизительно 48,9°С до приблизительно 121°С, или от приблизительно 54,°С до приблизительно 93,3°С, или от приблизительно 60°С до приблизительно 82,2°С, или от приблизительно 65,6°С до приблизительно 71,1°С. Технологический резервуар может содержать замкнутую систему, которая может воздействовать на обрабатываемую древесину либо положительным, либо отрицательным давлением. В одном варианте технологический резервуар содержит автоклав.

Деревянные детали могут иметь размер конечного изделия, или они могут быть небольшими деталями, которые склеивают друг с другом для получения больших деталей. В одном варианте небольшие деревянные детали могут подвергаться склеиванию до обработки древесины нужным химическим составом, или же деревянные детали могут подвергаться склеиванию после обработки нужным химическим составом.

В одном варианте клей, применяемый для склеивания древесины, содержит клей, содержащий поливинилацетат (ПВА) и изоцианатный сшивающий агент. Клей может иметь прочность соединения, позволяющую склеивать обработанную древесину или склеивать древесину до соответствующей обработки. В альтернативных вариантах прочность соединения клея превышает 1 МПа или 2 МПа, или 5 МПа, или 7,5 МПа, или 10 МПа, или 15 МПа. Например, прочность соединения клея может составлять от 1 до 20 МПа или от 2 до 18 МПа, или от 5 до 17 МПа, или от 7,5 до 15 МПа. Например, в альтернативных вариантах прочность соединения клея обеспечивает более 80% или более 85%, или более 90%, или более 92%, или более 95%, или более 97% разрушения древесины при использовании клея для склеивания двух деревянных деталей. В одном варианте измерение прочности соединения включает использование тестов ASTM на растяжение и/или на изгиб, описанных ниже.

Как более подробно описано ниже, изоцианатный сшивающий агент может содержать дифенилметандиизоцианат (MDI). MDI может содержать смесь полимерного MDI (pMDI) и чистого MDI. Чистый MDI может содержать 2,4'-дифенилметандиизоцианат и 4,4'-дифенилметандиизоцианат. Полимерный MDI может содержать смесь полимеров, как известно в данной области. В одном варианте полимерный MDI может содержать чистый MDI наряду с три-изоцианатом, тетра-изоцианатом, пента-изоцианатом и небольшую долю более высоких гомологов. Средняя функциональность полимерного MDI типично может составлять от 2,5 до 3. В одном варианте изоцианатный сшивающий агент может содержать метилендифенилдиизоцианат (CAS 101-68-8). Дополнительно или альтернативно, изоцианатный сшивающий агент может содержать поли(метиленфениленизоцианат) (CAS 9016-87-9). Сшивающий агент далее может содержать метилендифенилилизоцианат (CAS 26447-40-5). В одном варианте содержание поли(метиленфениленизоцианата) составляет приблизительно 45-55 вес.%. Кроме того, содержание метилендифенилизоцианата может составлять приблизительно 40-50 вес.%. Дополнительно, содержание метилендифенилилизоцианата может составлять приблизительно 1-10%. В одном варианте агент может содержать Isoset^® CX-47, выпускаемый Ashland Chemical Company (Ashland, OH), или в некоторых вариантах можно использовать другие полимерные MDI, такие как SUPRASEC^® 5025 (Huntsman).

Поливинилацетат (ПВА) может содержать полимер поливинилацетата. Например, ПВА может содержать поливиниловый спирт. Кроме того, ПВА может содержать растворитель, такой как ароматический сложный эфир или фенол. В одном варианте ПВА может содержать приблизительно 10-80% поливинилацетата и приблизительно 5-15% поливинилового спирта. Дополнительные компоненты могут включать соединяющий агент, такой как этиленгликоль. Кроме того, могут быть включены стабилизатор или наполнитель и противопенная добавка. В некоторых вариантах ПВА может содержать PVA 2723 или PVA 2720 (Specialty Polymers Inc., Woodburn, OR). PVA 2723 и PVA 2720 отличаются тем, что PVA 2720 не содержит соединяющего агента.

В одном варианте способ может содержать шаг, при котором на производственной линии в реальном времени смешивают две части состава, и полученную смесь подают на древесину. Например, если используется гибридный клеящий состав по настоящему изобретению, может иметься первая закрытая труба, содержащая сшивающий агент (например, дифенилметандиизоцианат), и вторая закрытая труба, содержащая ПВА. В одном варианте обе части клея (сшивающий агент и ПВА) прокачивают через трубы и смешивают друг с другом в по существу герметичной (анаэробной) камере непосредственно перед подачей на древесину. В одном варианте имеется состоящий из двух частей дозатор, обеспечивающий управляемое смешивание этих двух компонентов (например, ПВА и MDI), требующихся для клея. Кроме того, в одном варианте, закрытый характер дозатора может обеспечить уменьшенное вспенивание при реакции ПВА и MDI.

Использование влагообменного контейнера по настоящему изобретению позволяет поточно обрабатывать защитными или другими составами более мелкие деревянные детали. Поскольку деревянные детали, обрабатываемые с использованием влагообменного контейнера, имеют относительно малые размеры, рабочие составы могут ускоренно проникать в древесину. Кроме того, поскольку обрабатываемые деревянные детали относительно невелики, содержание влаги по всей толщине древесины может быть более равномерным, чем при сушке пиломатериалов или более крупных деталей. Древесина, полученная способами по настоящему изобретению, в отличие от необработанной древесины, таким образом, может обладать повышенной устойчивостью к погодным условиям, гниению, насекомым-вредителям и усадке и/или разбуханию под воздействием влаги.

Варианты способов по настоящему изобретению

На фиг. 1 представлена блок-схема иллюстративного варианта способа обработки древесины по настоящему изобретению. Способы по настоящему изобретению могут применяться для различных видов деревянных подложек. В одном варианте размер обрабатываемых пиломатериалов может находиться в диапазоне от 4 дюймов (101,6 мм) в длину до 20 футов (6,1 м) и более. Кроме того, ширина пиломатериалов может меняться в соответствии с конечным изделием, которое будет изготовлено. В одном варианте ширина пиломатериалов составляет от 1/2 дюйма (12,7 мм) до приблизительно 12 дюймов (304 мм) или более. Толщина пиломатериалов также может быть разной. Изменение толщины пиломатериалов может потребовать изменения параметров обработки, поскольку более толстые пиломатериалы могут потребовать более экстенсивной обработки (например, увеличения времени или повышения температуры), чем тонкие пиломатериалы. В альтернативных вариантах толщина пиломатериалов может составлять от приблизительно 1/16 дюйма (1,6 мм) до приблизительно 12 дюймов (304 мм) или от приблизительно 1/8 дюйма (3,175 мм) до приблизительно 5 дюймов (122 мм), или от приблизительно 1/4 дюйма (6,35 мм) до 3 дюймов (76,2 мм). В одном варианте могут использоваться пиломатериалы любых размеров, которые входят во влагообменный контейнер и/или технологический резервуар.

В альтернативном варианте древесина может быть склеена либо до обработки древесины (шаг 101), либо после обработки древесины (шаг 120) (фиг. 1). Таким образом, мелкие деревянные детали можно обрабатывать и склеивать для формирования коммерчески реализуемых изделий из деревянных деталей. Например, множество соединенных в замок деревянных деталей можно склеивать для формирования длинных досок. Когда деревянные детали склеивают до обработки, древесину можно либо помещать во влагообменный контейнер, либо более крупные детали можно укладывать в штабель и помещать в технологический резервуар. Если влагообменный контейнер не используется, между деревянными деталями можно использовать прокладки, обеспечивающие поток воздуха и способствующие сушке древесины. В одном иллюстративном варианте прокладками могут быть наклейки, установленные между чередующимися деталями в штабеле. Прокладки можно устанавливать либо до шага обработки древесины, либо после обработки. В одном варианте склеивание древесины до обработки включает использование клея по настоящему изобретению, содержащему поливинилацетат (ПВА) и изоцианатный сшивающий агент.

Как показано на фиг. 1, в одном варианте настоящего изобретения обрабатываемую деревянную подложку можно поместить во влагообменный контейнер ("ВОК") по настоящему изобретению (шаг 102). Влагообменный контейнер может содержать контейнер с открытыми стенками и по меньшей мере одну поверхность, имеющую множество отверстий. Влагообменный контейнер может быть предназначен для удержания множества деревянных деталей. Деревянные детали могут помещаться во влагообменный контейнер в произвольном порядке или упорядоченно. Размещение деталей может быть таким, чтобы между деталями оставались достаточные промежутки, чтобы обрабатывающий состав мог покрыть каждую деталь в контейнере. Контейнер может быть спроектирован так, чтобы облегчать влагообмен, одновременно создавая существенную поддержку по бокам и на дне контейнера, чтобы удерживать деревянные детали. Например, как подробно описано ниже, в качестве части дна и боковых стен контейнера может использоваться проволочная сетка, которая обеспечивает поддержку деревянных деталей и одновременно позволяет обрабатывающему составу омывать деревянные детали.

В одном варианте, после того как древесина помещена во влагообменный контейнер, этот влагообменный контейнер может помещаться в технологический резервуар для обработки нужным химическим составом (шаг 104 на фиг. 1). В одном варианте, если древесина склеивается перед обработкой, влагообменный контейнер может не потребоваться, и древесина может укладываться в штабель и, затем, помещаться в технологический резервуар. Технологический резервуар может содержать резервуар, в котором может происходить обработка древесины нужным химическим составом. Технологический резервуар может содержать закрытый контейнер, в котором можно повышать давление или создавать разрежение. В одном варианте технологический сосуд может содержать автоклав. Например, технологический резервуар может содержать автоклав, внутренний объем которого имеет диаметр 78 дюймов (1981,2 мм), а длина - 84 фута (25,6 м).

Как показано на фиг. 1, когда древесина загружена в технологический резервуар, древесину можно обрабатывать в таких условиях, чтобы вводить жидкость в древесину или удалять жидкость из древесины (шаг 106). Например, обработка может заключаться во введении состава на водной основе в поры древесины. Альтернативно, обработка может заключаться в введении органического состава в поры древесины. Технологический раствор может содержать различные агенты для облегчения проникновения в древесину активных ингредиентов. Например, технологический раствор может содержать поверхностно-активное вещество или эмульгатор.

Технологический состав может содержать разные активные ингредиенты. В одном варианте технологический состав может содержать защитное вещество. Или технологический состав может содержать фунгицид. Или можно добавлять антипирен. В еще одном варианте технологический раствор может содержать пестицид. Или технологический раствор может содержать водоотталкивающий агент (например, восковую эмульсию) как средство повышения влагостойкости древесины.

Таким образом, технологический раствор, как известно в данной области, может содержать по меньшей мере одно из следующих веществ: вода, воск, поверхностно-активное вещество (например, неионное, анионное, амфотерное), масло, фунгицид, инсектицид, защитный состав, пестицид, антипирен или водоотталкивающее вещество. К примерам защитных составов для древесины, которые могут использоваться, относятся хроматированный арсенат меди, бораты, азолы, триазолы, щелочная медь, четвертичные соли щелочной меди, арсенаты цинка щелочной меди, тебуконазол, четвертичные соединения аммония, изотиазолоны и карбаматы. Такие технологические составы описаны в патентах США №№ 6686056, 6569540, 6274199, 5824370 и 5652023. В одном варианте используется технологический состав для производства коммерческих деревянных изделий по одному из приведенных выше патентов. Состав может применяться так, чтобы он по существу заполнял технологический резервуар.

В одном варианте древесина может подвергаться воздействию разрежения, после чего следует период воздействия положительного давления для облегчения проникновения технологического раствора в древесину. Например, как описано в патенте США № 6274199, включенного полностью в настоящее описание путем ссылки, способ обработки может включать шаг, на котором древесину подвергают воздействию пониженному или отрицательному давлению, достаточному для удаления воздуха по меньшей мере из части клеток древесины, приводят древесину в контакт с нужным технологическим составом и прилагают положительное давление д