Массовая пропитка круглых лесоматериалов

Обычно пропиточные жидкости не вступают в химическую реакцию с древесиной, и проникновение раствора в нее происходит в результате действия капиллярных, центробежных, диффузионных, электростатических, а также сил давления. Обработку проводят в условиях преобладающего воздействия каждого вида сил, поэтому способы пропитки подразделяют по преобладающему виду воздействия. Все известные на сегодняшний день способы пропитки сортиментов имеют существенные недостатки. У капиллярной и диффузионной пропитки это невысокая производительность из-за длительности процесса, которая достигает нескольких месяцев. Кроме того, во многих случаях эти способы малоэффективны из-за незначительной глубины проникновения (несколько миллиметров) пропиточных жидкостей в древесину.

Недостатки пропитки за счет электростатических сил – значительная энергоемкость процесса и техническая сложность его осуществления. Поэтому на практике в основном осуществляют пропитку под давлением, используя автоклавный метод и метод, основанный на проникновении пропиточной жидкости в древесину под давлением центробежных сил. К недостаткам этого способа относятся: большая продолжительность процесса и неравномерность распределения пропитывающего состава; наибольшее со-держание пропитывающего состава в поверхностной области древесины; эффект «защемления воздуха» в центральных областях древесины, что обусловлено одновременным поступлением пропитывающей жидкости под давлением с наружной поверхности к центру пропитываемого материала. Кроме этого, автоклавы для пропитки длинномерных сортиментов сложны в изготовлении, обслуживании и материалоемки.

Способ пропитки в центробежном поле осуществляется встречно-центробежным способом. На вращающейся платформе центрифуги помещается емкость с пропитываю-щей жидкостью. В нее загружают древесину, ориентируя ее продольными волокнами радиально относительно плоскости вращения. В результате вращения платформы в жидкости создается гидростатическое давление, под действием которого состав, проникая в древесину в основном со стороны удаленного от центра вращения торца, движется из зоны высокого давления в зону низкого давления к центру вращения. Однако и этот способ имеет ряд недостатков: техническая сложность осуществления способа (изготовление центрифуги, большие габариты и масса рабочей платформы); трудоемкость и неудобство загрузки/разгрузки пропитываемых материалов; необходимость контроля и периодического дозированного пополнения уровня пропитывающей жидкости; высокая стоимость оборудования; большая энергоемкость процесса пропитки; малая производительность, обусловленная ограниченными габаритами платформ центрифуг.

На кафедре технологии лесозаготовительных производств Санкт-Петербургского лесотехнического университета (СПбГЛТУ), в рамках научной школы «Инновационных разработок в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства» предложен новый способ пропитки древесины под давлением, исключающий недостатки известных методов. Этот способ рекомендуется для сортиментов, используемых как вертикальные опоры – опоры линий электропередач, сваи, заглубленные в грунт или бетон, и т.д., – нижняя часть которых подвергается интенсивному разрушающему воздействию. Защитная пропитка всего объема сортиментов указанного назначения нецелесообразна, тогда как их рабочая часть, заглубленная в агрессивную среду, должна иметь максимальное насыщение защитным раствором, причем по всему объему. Для повышения производительности пропитку лучше производить групповым способом.

Предлагаемый способ включает известные операции размещения сортиментов в пропиточной жидкости с последующей их выгрузкой. Отличие состоит в том, что вначале бревна пачкой (или поштучно), ориентируя комлевой частью вниз, загружают в клеть, конструкция которой обеспечивает свободный доступ жидкости к древесине. Затем клеть поднимают над сборочной площадкой краном, фиксируют массу груза динамометром и опускают на дно емкости с пропитывающим составом. Объема жидкости должно быть достаточно для погружения клети, при этом верхние торцы сортиментов должны оставаться над поверхностью. Пачку выдерживают до достижения пропиточной жидкостью заданной высоты, измеряемой от нижнего торца сортиментов.

Обработка осуществляется за счет движения жидкости через бревна снизу вверх под воздействием разности гидростатического давления на дне емкости и у верхнего торца вертикально расположенных бревен. Чем длиннее сортименты, а значит, и высота жидкости в пропиточной ванне, тем больше величина гидростатического давления на дне емкости и тем интенсивнее идет процесс пропитки. Например, при обработке сортиментов длиной 10 м (телеграфные столбы) разность давления на дне ванны и атмосферного давления (на верхнем уровне пропиточной жидкости) составляет 0,1 МПа. Вес клети должен быть таким, чтобы удельный вес суммарного груза – клети с бревнами – был больше удельного веса пропитывающего состава. Размещение бревен в клети комлевыми торцами вниз обеспечивает ускорение процесса пропитки, так как пористость древесины увеличивается для большинства пород от комля к вершине. А значит, возрастает и коэффициент фильтрации.

Завершив обработку, клеть с бревнами вынимают из емкости краном, дают стечь пропиточной жидкости с поверхности бревен и вторично фиксируют вес клети с бревнами динамометром, определяя достаточную степень пропитки. Затем подают клеть к месту разгрузки пропитанных бревен, производят разгрузку, и процесс повторяется. Пропиточная емкость может быть выполнена как в виде заглубленного бассейна, так и в виде емкости, основание которой размещено на уровне земли. Степень пропитки можно определять не весовым методом (динамометром), а по снижению уровня жидкости в период пропитки. Продолжительность пропитки для раз-личных сортиментов устанавливают эмпирически, используя, например, подкрашенные пропиточные жидкости.

Новый способ пропитки сортиментов менее энергоемкий, за счет исключения за-трат на создание давления в пропитывающей жидкости. Кроме того, достигается равно-мерность пропитки по поперечному сечению сортиментов путем обеспечения выхода воздуха из древесины в направлении обратном направлению подачи давления. Упрощаются процессы загрузки/выгрузки лесоматериалов, особенно длинномерных, пополнения и контроля объема пропиточной жидкости в емкости.