Автоклавная пропитка древесины
Пропитку (импрегнацию) древесины выполняют для повышения биостойкости (пропитка антисептиками), повышения огнестойкости (пропитка антипиренами), а также декоративной отделки полуфабрикатов или изделий из древесины (пропитка красителями).
Способов пропитки существует несколько. Наиболее распространенный - метод окунания (например, штабеля сырых пиломатериалов) в ванну с раствором антисептика. Для ускорения процесса применяют пропитку сначала горячим раствором, а потом холодным. При этом способе увеличивается глубина пропитки, но возрастает себестоимость продукции.
Второй способ - пропитка в автоклавах - получает все большее распространение в связи с развитием индустрии деревянного домостроения. Активно он применяется и в шпалопропиточном производстве.
В технологии пропитки нужно обращать внимание на следующие стороны процесса:
● выбор антисептика;
● состояние древесины;
● технологические параметры;
● выбор оборудования.
Сегодня рынок предлагает широкий выбор защитных средств для древесины - как отечественных, так и импортных. В производстве шпал применяют в основном каменноугольное масло (креозот) - темную маслянистую жидкость со специфическим запахом. Креозот можно использовать также для пропитки нижних венцов рубленых или брусовых домов и всех деревянных деталей, контактирующих с почвой. Нужно учитывать, что этот антисептик отнесен к веществам первой группы опасности и его использование требует специальных мер защиты персонала. К тому же он затрудняет окраску изделий и несколько повышает горючесть древесины.
Перспективный антисептик для пропитки шпал - препарат «Ултан», отечественный аналог антисептика, применяемого в странах ЕС для обработки деревянных деталей, которые эксплуатируются в сложных условиях. Пропитанная «Ултаном» древесина по прошествии некоторого времени безвредна для млекопитающих, но губительна для простейших организмов. «Ултан» - вещество на водной основе, оно легко проникает в древесину, которая в результате приобретает болотно-зеленый цвет. Поверхность обработанной древесины пригодна для окраски.
Для пропитки досок и брусьев предлагается широкий спектр водорастворимых антисептиков на основе фтора, хрома или фенола.
При пропитке круглых лесоматериалов следует учитывать, что их заболонная зона очень хорошо впитывает жидкости и может пропитываться почти полностью, в то время как ядровая древесина пропитывается на глубину не более 2-5 мм даже при повышенном давлении.
При выборе породы древесины нужно учитывать ее стойкость к загниванию. ГОСТ 20022.2 устанавливает четыре класса стойкости, отдельно для заболони и для ядра. Брусья и толстые доски обычно выпиливают из ядровой зоны бревен, иногда с некоторой долей заболони вблизи кромок. По стойкости ядровой древесины к стойким относят сосну, кедр, лиственницу, дуб, ясень, к среднестойким - ель, пихту, бук, к малостойким - вяз, клен, к нестойким - березу, липу, осину. Важно также, чтобы в древесине перед пропиткой не было свободной влаги, то есть влажность была не более 30%. Выполнить это условие довольно трудно, так как камерная сушка толстых сортиментов экономически не оправданна, а атмосферная требует много времени.
Имеется несколько вариантов автоклавной пропитки древесины. Наиболее распространен сегодня метод ВДВ (вакуум - давление - вакуум). При этом соблюдается следующая последовательность операций:
1. Создание в автоклаве воздушного вакуума.
2. Выдержка древесины в вакууме.
3. Заполнение автоклава жидкостью.
4. Создание жидкостного давления.
5. Выдержка древесины в жидкости под давлением.
6. Сброс давления до атмосферного.
7. Слив жидкости из автоклава.
8. Создание воздушного вакуума.
9. Выдержка в вакууме.
10. Сброс вакуума и разгрузка автоклава.
Выдержка древесины в вакууме на первом этапе способствует поглощению древесиной жидкости, так как из полостей удаляется воздух. Повторная выдержка в вакууме служит для подсушки поверхности сортиментов. Глубина вакуума составляет примерно 0,08 МПа, жидкостное давление - до 1,5 МПа. Общий цикл пропитки длится несколько часов и зависит от многих факторов.
Для примера рассмотрим цикл пропитки 32 шпал на Тульском шпалопропиточном заводе. Он продолжается 1 час 45 мин.: 10 мин. - загрузка и выгрузка автоклава, 15 мин. - прогрев шпал и первичный вакуум, 3 мин. - закачка антисептика, 35 мин. - избыточное давление разогретого (до 95°C) антисептика, 3 мин. - откачка антисептика, 7 мин. - вторичный вакуум. Затем шпалы обтекают и автоклав разгружают. Каменноугольное масло проникает на 2-5 мм в ядровую зону и на глубину до 50 мм - в заболонь. Для увеличения эффективности пропитки выполняют накалывание шпал на глубину 50-60 мм. Требования к безопасности и методы контроля этих процессов прописаны в ГОСТе 20022.5-93.
В состав автоклавных пропиточных установок входит резервуарное (автоклавы), пневмогидравлическое, тепловое, контрольно-регулирующее и вспомогательное оборудование. Пропиточный автоклав представляет собой стальной цилиндр диаметром 1-2 м и длиной до 27 м. С торцов цилиндр закрыт полусферическими крышками, из которых одна может быть глухой, а другая - съемной, с надежными запорными устройствами. Автоклав оборудован предохранительными клапанами, штуцерами для подключения трубопроводов и датчиками для измерения уровня жидкости, температуры и давления.
Помимо основного пропиточного автоклава, часто требуется маневровый автоклав для межоперационного хранения и нагрева пропиточной жидкости. У него внутри гладкотрубные паровые калориферы, а снаружи - люки для осмотра и очистки, а также штуцеры для подключения трубопроводов и датчиков. В качестве маневрового автоклава можно использовать и простой открытый бак, который устанавливают над основным пропиточным автоклавом.
Дистанционные измерения уровня жидкости в автоклаве выполняются при помощи специальных мерников. Для подготовки пропиточных растворов нужны баки-смесители с калориферами и мешалками, а для хранения запасов - резервуары-хранилища. Для обеспечения вакуума и избыточного давления жидкости устанавливают вакуум-насосы и жидкостные насосы. Для получения сжатого воздуха применяют компрессоры с аккумуляторами (ресиверами) для хранения запасов сжатого воздуха. К тепловому оборудованию пропиточных установок относятся теплообменные аппараты (конденсаторы, калориферы и т. п.), конденсатоотводчики, парораспределительные системы.
Современные установки снабжены полностью автоматическими системами для регулирования и настройки основных параметров процесса пропитки. К вспомогательному оборудованию относятся механизмы загрузки и выгрузки материала в автоклав, а также весы, дозаторы и т. п. Обычно материал загружают и выгружают с помощью тележки на рельсовом ходу. В нашей стране установки вакуумной пропитки выпускают несколько предприятий.
Красноярский ОАО «ПО "Электрохимический завод"» изготавливал установки ВАП-1 диаметром 2000 мм, длиной 6,8 м и объемом загрузки 6-7 м3 для пропитки изделий из древесины водорастворимыми антисептиками, антипиренами и красителями.
Новосибирское ЗАО «Даурия» предлагает установки АП-12 общим объемом 57,3 м3. Наибольшая вместимость автоклава - 23 м3 древесины (три пакета длиной 5,5 м).
Отечественные станкоторговые организации готовы поставить комплектные установки вакуумной пропитки производителей из различных стран: Altesa (Италия), Italmac (Китай), Scholz (Германия), WTT T-10 (Дания). Диаметр предлагаемых установок - 1800 мм, рабочая длина - 12 м, что позволяет пропитывать габаритные изделия, например, опоры ЛЭП. Размеры пакета пиломатериалов, который можно загружать в такие установки, - 1200 х 1200 х 12 000 мм. Загрузка и выгрузка материалов - с помощью тележки на рельсовом ходу. Установки могут работать как в автоматическом, так и в ручном режиме.
Владимир ВОЛЫНСКИЙ
