32. Подготовка древесины к пропитке. Способы пропитки древесины под давлением. Схемы автоклавной пропитки для подсушенной древесины. Контроль качества пропитки древесины.
Технологические операции подготовки древесины к пропитке:
-окорка;
- сушка;
- механическая обработка;
- накалывание.
Некоторые из этих операций выполняются во всех случаях, другие проводят лишь при определенных способах пропитки или при использовании древесины определенных пород.
Окорка древесины необходима во всех способах пропитки.
Поверхность окоренных сортиментов должна быть гладкой, полностью очищенной от коры и луба.
Место окорки в технологическом процессе зависит от способа пропитки.
Перед капиллярной пропиткой и пропиткой под давлением древесину следует окаривать заблаговременно, чтобы перед пропиткой древесина могла достаточно подсохнуть.
Древесину, для диффузионной пропитки, следует окаривать непосредственно перед пропиткой, не допуская её подсушки.
Сушка древесины проводится перед капиллярной пропиткой и пропиткой под давлением.
Перед пропиткой маслами, влажность древесины должна быть меньше 25 %,
перед пропиткой водными растворами меньше - 30 %.
Необходимо отметить, следует стремиться пропитывать древесину, имеющую эксплуатационную влажность, а после пропитки снова подсушивать древесину,
так как при высокой влажности в процессе эксплуатации возможно растрескивание древесины, происходящее в результате ее дальнейшей сушки. В результате произойдет обнажение непропитанных участков и, как следствие этого, появление гнили во внутренних зонах сортиментов.
При подготовке древесины к пропитке используют: камерную сушку, атмосферную сушку и в отдельных случаях сушку в жидкостях.
Для пиломатериалов, применяют- камерную сушку.
Предпропиточную сушку круглых материалов и шпал осуществляют атмосферным способом.
Механическая обработка, включает придание древесным сортиментам заданных размеров и формы (распиловка, строжка, сверловка отверстий под болты и костыли, выемка гнезд и др.)
Механическая обработка должна предшествовать пропитке.
Если по каким-либо причинам некоторые операции механической обработки приходится выполнять после пропитки, обнаженные участки непропитанной древесины следует обработать путем 2—3 кратного нанесения на них защитного средства.
Накалывание выполняется для лесоматериалов из труднопропитываемой древесины (лиственница, ель, пихта, ядровые сортименты других пород) - для обеспечения равномерного введения в них пропитывающей жидкости на заданную глубину.
Для накалывания используют станки, режущим инструментом в которых служат специальные наколочные ножи.
Ножи вводятся в древесину на глубину 10— 20 мм, при этом древесные клетки раздвигаются и частично перерезаются. В результате этого, пропиточная жидкость проникает на глубину наколов и распространяется на поверхности сортимента вдоль волокон.
Таким образом, накалывание обеспечивает увеличение глубины пропитки и равномерную пропитку сортимента по поверхности.
Классификация способов пропитки древесины.
Способы пропитки принято классифицировать по основной движущей силе процесса пропитки.
Способы пропитки разделяют на три группы:
-способы капиллярной пропитки;
способы диффузионной пропитки;
способы пропитки под давлением.
Способы капиллярной пропитки:
-пропитка нанесением раствора на поверхность древесины;
-пропитка погружением в ванны;
Способы диффузионной пропитки:
-нанесение паст,
-бандажная пропитка
-пропитка вымачиванием в растворе.
Способы пропитки под давлением подразделяются на 2 группы способов :
-способы пропитки в открытых ваннах с предварительным нагревом древесины (способ горяче – холодных ванн);
- способы автоклавной пропитки.
Способы пропитки древесины
А) Способы капиллярной пропитки древесины
Пропитка нанесением раствора на поверхность деталей или сортиментов применяется: в строительстве, при ремонтных работах, при изготовлении столярно-строительных конструкций.
Выполняется в 2-х вариантах:
-нанесение раствора кистью,
- опрыскиванием из распылителя (краскопульта).
Древесина должна быть при этом сухой или подсушенной (W ≤ W п.н).
Глубина пропитки 1—2 мм для здоровой и до 5 мм для старой, разрыхленной древесины.
Пропитка погружением в ванну
(Выполняется при антисептировании пиломатериалов)
Пропитка происходит путем кратковременной выдержки сортиментов в пропиточной ванне.
Проникновение в нее жидкости происходит под действием капиллярных сил и отчасти незначительного гидростатического давления.
Глубина пропитки зависит от вязкости жидкости, проницаемости древесины и времени выдержки. (Она лишь немногим больше, чем при предшествующем способе).
Б) Способы диффузионной пропитки
Основное условие проведения диффузионной пропитки:
- древесина должна быть сырой (W более 25 – 30 %).
Глубина пропитки может достигать 5 - 20 мм
Способы диффузионной пропитки.
Пропитка нанесением паст . Способ применялся для консервирования небольших партий столбов (деталей опор линий электропередачи и связи).
Сырые окоренные сортименты обмазывают со всех сторон пастой, содержащей водорастворимый антисептик; затем их укладывают в плотные пакеты, тщательно укрывают гидроизоляционными чехлами из толя, рубероида или полиэтиленовой пленки и выдерживают (в теплое время года) в течение 2—3 мес. Затем пакеты раскрывают, столбы подсушивают на открытой площадке (5 —7 сут.) и отправляют потребителю.
Бандажную пропитку применяют для консервирования столбов различного назначения.
Ее особенность способа в том, что консервирование происходит в процессе эксплуатации сортимента.
Пропитка вымачиванием в растворе.
Способ используется для пропитки сырой ( w > 25 %), труднопропитываемой древесины.
Сортименты загружают в ванну с концентрированным раствором антисептика, проникновение защитного средства происходит путем диффузии.
Длительность выдержки определяется в зависимости от требуемого уровня защищенности колеблется от 2 - 3 ч до нескольких недель.
Этот способ отличается от капиллярной пропитки погружением начальной влажностью древесины и длительностью ее выдержки в ванне.
При длительной выдержке способ вымачивания обеспечивает пропитку древесины на большую глубину.
В) Способы пропитки под давлением
Способы пропитки под давлением подразделяются на две группы:
- пропитка в ваннах с предварительным нагревом (способ «горяче-холодных» ванн);
- автоклавная пропитка.
Пропитка в ваннах с предварительным нагревом
Технологические варианты способа:
-использование 2 ванн: горячей и холодной;
- использование 1 ванны, с перекачкой жидкости (горячей и холодной ) насосами;
- нагревание и медленное охлаждение древесины в одной ванне ( без перекачки жидкости);
пропитка пиломатериалов в холодной ванне сразу после высушивания в лесосушильной камере.
Пропитку древесины в ваннах с предварительным нагревом проводят преимущественно водорастворимыми веществами.
Температуру горячей ванны поддерживают на уровне 90 - 95 C, а холодной 20 - 30 °С.
Продолжительность нагревания зависит от размеров сортиментов.
Продолжительность выдержки в холодной ванне для сортиментов различной толщины 1,5 - 4 ч.
Резюме: Все рассмотренные способы имеют ограниченное промышленное применение.
Капиллярные способы пропитки малоэффективны, так как обеспечивают лишь поверхностную пропитку.
Диффузионная пропитка длительна и требует больших затрат ручного труда.
Способ «горяче – холодных» ванн эффективнее капиллярных способов, но он не обеспечивает равномерной глубокой (сквозной) пропитки, требуемой для надежного консервирования.
Автоклавная пропитка древесины
Это наиболее эффективные способы пропитки т.к. при малой продолжительности процесса обеспечивают глубокое проникновение пропитывающих веществ в древесину, относительно невысоких затратах труда и энергии.
Технологические схемы автоклавной пропитки
В промышленности в настоящее время применяют различные способы автоклавной пропитки:
вакуум – давление- вакуум ( ВДВ); а
давление - давление - вакуум (ДДВ);б
давление – вакуум (ДВ);
многоцикличные;
вакуум - атмосферное давление- вакуум (ВАДВ);
автоклавно-диффузионная пропитка;
совмещенная сушка- пропитка.
Пропитка способом ВДВ.
После загрузки автоклава древесиной, последовательно выполняются следующие операции:
1 - создание вакуума;
2 - выдержка древесины в вакууме;
3 - заполнение автоклава жидкостью;
4 - создание жидкостного давления;
5 - выдержка древесины в жидкости под давлением( до достижения требуемого Ро);
6 - сброс давления до атмосферного;
7 - слив жидкости из автоклава;
8 - создание вакуума;
9 - выдержка в вакууме;
10 - сброс вакуума и разгрузка автоклава.
Способ ВДВ применяют:
- при пропитке древесины водорастворимыми веществами (антисептиками, антипиренами), маслами, когда требуется высокое поглощение пропитывающих веществ;
- при пропитке антипиренами, которые необходимо вводить в древесину в большом количестве (общее поглощение Ро = 50 - 80 кг сухого вещества на 1 м3 древесины).
Пропитка способом ДДВ
При пропитке выполняются следующие операции:
1-создание избыточного воздушного давления;
2- выдержка при таком давлении;
3 - заполнение автоклава жидкостью;
4 - выдержка при избыточном жидкостном давлении;
5 - сброс давления;
6 – вакуумирование.
Особенность способа - в конце процесса, во время выдержки под вакуумом, сжатый в древесине воздух выходит наружу, выталкивая часть поглощенной жидкости.
Способ ДДВ применяют при использовании высокотоксичных антисептиков (масел, растворов пентахлорфенола и нафтената меди), когда нет необходимости оставлять в древесине излишнее их количество.
Преимущество этого способа по сравнению с предшествующим состоит в сокращении расхода пропитывающих веществ
Способ давление - вакуум (ДВ)
(способ полуограниченного поглощения)
Отличается от способа ДДВ отсутствием операции выдержки под избыточным воздушным давлением. Так как количество сжатого воздуха в древесине в конце пропитки здесь будет меньше, чем при способе ДДВ, то и количество вытесненной жидкости тоже уменьшается. Этот способ используют для пропитки маслами, когда требуется несколько большее поглощение, чем обеспечивает способ ДДВ.
Пропитка многоцикличными способами.
Увеличить глубину пропитки труднопропитываемой древесины можно не только с помощью накалывания, но и путем 2—3 х- кратного повторения циклов ВДВ, ДДВ или ДВ.