Импрегнация пиломатериалов

• Основное оборудование – автоклав

• Перед обработкой древесина должна иметь влажность 30–40%

Импрегнированная древесина является влагостойкой и не меняет своих размеров в среде с переменной влажностью и температурой.

По пропитываемости деревья, произрастающие в России, делятся на три группы. К легкопропитываемым относятся береза, ольха, бук, заболонь осины, тополя, сосны. Умеренно пропитываемыми считаются кедр, дуб, ясень, клен, липа, ядро сосны, а трудно пропитываемыми – ель, лиственница, пихта. Ель и лиственница из-за закупоривания пор смолой практически не пропитываются, глубина их пропитки не превышает 3–5 мм.

Биологическое разложение непропитанной древесины начинается, как только ее влажность поднимается выше 18%. У наружных конструкций этот показатель достигает 20–25%, а у находящихся в непосредственном соприкосновении с землей превышает 30%. Импрегнированная древесина остается неизменной на протяжении всего срока службы: она не подвержена деформации, не колется и может использоваться для наружного применения в условиях постоянного контакта с грунтом и атмосферного воздействия. Согласно ГОСТ 20022.6-93 «Защита древесины. Способы пропитки» срок службы пропитанных пиломатериалов составляет 30–40 лет. Импрегнированную древесину широко используют в каркасном домостроении, дорожном строительстве.

Консервированные, не гниющие пиломатериалы применяют в качестве стропил и лаг, деревянной обвязки фундамента. Также ее используют при строительстве пирсов и причалов, при изготовлении шпал, столбов ЛЭП. В качестве пропитывающих составов применяются водорастворимые и маслянистые антисептики, антипирены, упрочняющие модификаторы, красители.

Основным оборудованием пропитки является автоклав. Оборудование включает мерник с указателем количества жидкости, маневровый резервуар, вакуум-насос с водоотделителем, смесительный бак, загрузочное устройство, фильтр, бак для сбора стоков, компрессор и ресивер, центробежный насос.

Пиломатериалы из древесины одной породы, определенной длины и влажности с помощью кран-балки грузят на вагонетки и подают в автоклав для пропитки водным раствором, концентрация которого в зависимости от времени года и влажности древесины колеблется от 3,5% до 8%. Приготовление раствора антисептика происходит в смесительном баке, заполненном водой, температура которой не должна превышать 30°С. Перемешивание осуществляется центробежным насосом до полного растворения соли антисептика. Этим же насосом приготовленный раствор антисептика перекачивается из смесительного бака в маневровый резервуар. Пропитка древесины производится по методу полного поглощения с применением предварительного глубокого вакуума и последующего избыточного давления до 1,2 МПа. Вакуум в автоклавах создается с помощью двух водокольцевых вакуум-насосов РМК-З.

Для создания давления в автоклавах и перекачки раствора антисептика в маневровые резервуары используется сжатый воздух, для чего установлены два автоматизированных компрессора. Для измерения количества поглощенного древесиной раствора антисептика установлены два мерника. Давление в автоклавах создается сжатым воздухом, поступающим через мерники из ресивера. Перекачка раствора антисептика из мерника автоклава в маневровый резервуар осуществляется с помощью сжатого воздуха и самотеком. После поглощения древесиной сухой соли антисептика 6 кг/м3 давление можно снять и операцию пропитки прекратить.

Автоклавный метод пропитки имеет ряд преимуществ перед другими – ванным и диффузным. Он обеспечивает хорошее качество пропитки – количество поглощенной сухой соли находится в пределах нормы и составляет около 6 кг/м3, тогда как при ванном методе – не более 2 кг/м3. За счет сокращения продолжительности цикла пропитки, которая составляет от 2,5 до 5,5 ч. (диффузионный метод требует не менее 90 суток, ванный – от 2 до 6 суток), достигается высокая производительность. При использовании автоклава химический состав рабочего раствора не изменяется, тогда как при ванном методе происходит разложение антисептика. Рабочие почти не соприкасаются с ядовитыми веществами антисептика, и максимально ограничено загрязнение среды.

Сегодня на российский рынок автоклавы поставляют китайские производители Zhengzhou Boiler Co., Ltd. и Italmac, немецкая компания Scholz и Altesa (Италия/Чехия). Среди российских производителей автоклавы для пропитки серийно выпускают Курганский завод «Химмаш» и Борисоглебский завод «Химмаш». Объемы автоклавов колеблются от 10 до 100 м3, а длина – от 3 до 8 м. Чаще всего для пропитки используется автоклав ВКР-40 с объемом камеры 40 м3 и длиной 6 м. Автоклавы обогреваемые, с полной автоматикой. Более надежные, но и более дорогие автоклавы Курганского завода. Также автоклавы, по качеству не уступающие импортным и имеющие объем загрузки 6 м3, изготавливает Global Parquet, расположенная в г. Шебекино Белгородской обл.

Наибольшее распространение в мировой практике получили два способа пропитки: полного поглощения и ограниченного поглощения. Способ полного поглощения, или, по терминологии, принятой ГОСТ 20022.0–82, вакуум – давление – вакуум (ВДВ), состоит из трех операций: начального вакуума, при котором в древесине создается разрежение; жидкостного давления выше атмосферного, под действием которого в древесину вводят антисептик; конечного вакуума, предназначенного при пропитке маслами для снижения начального поглощения, а при пропитке водорастворимыми антисептиками – для подсушки поверхности.

Способ ВДВ применяют в основном для пропитки водорастворимыми антисептиками, так как регулирование поглощения сухой соли легко достигается изменением концентрации раствора по ГОСТ 20022.7–82 «Защита древесины. Автоклавная пропитка водорастворимыми защитными средствами под давлением». При этом используют следующий режим пропитки. В автоклав загружают пиломатериалы, создают вакуум глубиной 0,07–0,09 Мпа на 15–60 мин. и затем, не снимая вакуума, вводят пропиточную жидкость и поднимают давление до 0,7–0,9 МПа.

Продолжительность выдержки древесины под давлением определяется временем, которое требуется для получения заданного поглощения, как правило, это один-два часа. После из автоклава пропиточную жидкость откачивают и на 15–20 мин. создают конечный вакуум глубиной 0,07–0,09 МПа. Способ ограниченного поглощения применяют в тех случаях, когда необходимо получить более глубокое проникание антисептика при относительно низком конечном его поглощении. Существуют две основные модификации этого способа: давление – давление – вакуум (ДДВ) и давление – вакуум (ДВ). Способ ДДВ (способ Рюпинга) широко применяется как в зарубежной, так и в отечественной практике для пропитки маслянистыми антисептиками.

Общим недостатком автоклавной пропитки является то, что пиломатериалы перед пропиткой должны быть высушены до влажности 40% при пропитке водными растворами и до влажности 30% – при пропитке маслянистыми жидкостями. После пропитки следует операция повторной сушки. Чтобы избежать двух сушек, разработана технология сквозной автоклавной пропитки с торца под давлением сырых оцилиндрованных бревен диаметром 15–35 см, длиной 3 м. При замене насадки на квадратную оборудование позволяет обрабатывать и пиломатериалы.

Устройство содержит сварную раму с закрепленной на ней металлической трубой, левую и правую конусные насадки, ультразвуковой излучатель, действующий в радиальном направлении, емкость с пропиточной жидкостью, гидравлический насос, манометр, пневмогидравлический аккумулятор давления, гидропульсатор с обратным клапаном, вспомогательный трубопровод, емкость для сбора воды, горизонтальный гидроцилиндр и ультразвуковые излучатели, действующие в поперечном направлении.

Сырое оцилиндрованное бревно, или кусковые лесоматериалы, закладывается в металлическую трубу на рольганге. Закрываются левая и правая конусные насадки.

Гидроцилиндром осуществляется закрепление заготовки в неподвижном положении. Затем к пропитываемой заготовке подкручиваются все ультразвуковые излучатели. Включается насос, подающий из бака пропиточную жидкость в полость между металлической трубой и пропитываемой заготовкой. Затем включаются ультразвуковые излучатели, а потом – гидравлический пульсатор, подающий пропитываемую жидкость в торец заготовки. После завершения процесса пропитки жидкость сливается в емкость для сбора воды.

Для промышленного применения разработано устройство, где на одной раме расположены шесть рабочих цилиндров с одной общей гидростанцией. Установка серийно не выпускается, имеется опытная установка в ООО «Модификация» (г. Воронеж). Преимуществом данного устройства является то, что сквозная пропитка умеренно пропитываемой древесины по времени составляет два-три часа, а пропитка древесины ели и лиственницы, которые считаются непропитываемыми, имеет продолжительность 12–20 ч. как водного, так и маслянистого раствора.