Гидротермическая обработка и консервирование древесины. Лабораторный практикум

Для цилиндра радиусом R

где h - толщина пропитанной зоны, м.

Критерий глубины пропитки – безразмерная величина (оп- ределяется по номограмме рис. П-2 - см. приложение), завися- щая от толщины пластины и относительного начального давле- ния ψ :

Максимально возможная глубина пропитки hm может быть рассчитана исходя из того, что при hm перепад давлений внут- ри древесины равен нулю:

Уравнение (5.8) непосредственно применяется для прямоуголь- ных сортиметров, если отношение их ширины к толщине В/Н > 8. При В/Н < 8 уравнением можно пользоваться, подставляя в него вместо фактической толщины H расчетную толщину:

Качество пропитки характеризуется величиной поглоще- ния антисептика, выраженной в кг соли/м3 древесины, и глуби- ной его проникновения в мм. В работе определяют величины общего ( П0 ) и чистого ( Пч ) поглощения. Величину общего по-

глощения рассчитывают по выражению:

- 51 -

определении величины чистого поглощения массу соли, погло- щаемую древесиной, относят к объему пропитанной части об- разца:

Для установления границы пропитанной зоны из образца примерно посередине его длины выпиливают три секции тол- щиной 6-10 мм. Границу окрашенной зоны очерчивают пастой или копировальным карандашом. Минимальную глубину про- питки hi замеряют линейкой (с точностью до 0,5 мм) по месту наименьшей ширины пропитанной зоны перпендикулярно по- верхности образца (для каждой секции) и находят среднюю ми- нимальную глубину пропитки для образца:

3

∑ hi

- 52 -

где индексы л и т характеризуют параметры и показатели, отно- сящиеся к легко- и труднопроницаемым зонам.

Качество пропитки применительно к столярно- строительным деталям считают удовлетворительным при сле- дующих условиях:

-величина поглощения при применении химпрепаратов должна быть не менее 4-5 (кг соли/ м3 древесины);

-глубина пропитки для древесины березы, бука, заболони сосны и кедра должна быть не менее 5 мм, а для древесины ели, пихты, ядра сосны и кедра – не менее 1,5-2 мм.

Пропитка древесины способом «прогрев-холодная ванна»

Для способа «прогрев-холодная ванна» (ГОСТ 20022.6-76) характерна простота технологических операций: подлежащий пропитке материал первоначально нагревают (горячей жидко- стью или насыщенным паром), а затем помещают в холодный пропиточный раствор, где и происходит пропитка.

При нагревании древесины с ростом ее температуры по- вышается парциальное давление в полостях клеток, в результате чего водяной пар вытесняет находящийся там воздух. После по- гружения нагретой древесины в холодный раствор давление в полостях клеток резко снижается за счет конденсации водяных паров (что связано с существенным уменьшением давления на- сыщения) и отчасти за счет температурного эффекта. Движение пропиточной жидкости происходит под действием возникшего

- 54 -

перепада давления – между давлением внутри древесины и ат- мосферным. При пропитке способом «прогрев-холодная ванна» определяют температуру раствора в горячей и холодной ваннах и продолжительность выдержки материала в них.

При пропитке лесоматериалов и изделий из древесины во- дорастворимыми антисептиками температура раствора в ваннах и продолжительность выдержки материала устанавливаются в

зависимости от сечения и породы образцов. Рассмотрим реко- мендуемый ГОСТ 20022.6-76 режим пропитки брусковых дета-

лей столярно-строительных изделий.

Таблица 5.1

Режимы пропитки образцов

Примечание. Окончательный режим пропитки устанавли- вается преподавателем.

Установка для пропитки древесины способом «прогрев- холодная ванна» (рис. 5.1) состоит из двух ванн 1 и 2, в которых находятся горячий и холодный растворы пропиточной жидко- сти. Ванны снабжены крышками 3 и 4. Образцы 5 помещают в контейнер 6, который обеспечивает их полное погружение. На- гревание раствора в горячей ванне осуществляется ТЭНами 7. Температура растворов в ваннах контролируется термометрами 8 и 9, а ее регулирование в горячей ванне производится регуля- тором температуры 10 и контактным термометром 11.

Оборудование, приборы, инструменты, материалы: пропи-

- 55 -

ную массу путем взвешивания на квадрантных весах с точно- стью ± 1 г.

3.Осуществить пропитку образцов по режимам, рекомен- дованным в табл. 5.1.

4.После окончания пропитки образцы повторно взвесить

7. Написать заключение и выводы.

Пропитка древесины автоклавным способом

В этом случае пропитку проводят в герметичных сосудах – пропиточных автоклавах. Требуемый перепад давления создают с помощью жидкостных и вакуумных насосов или сжатым воз- духом.

Процессом пропитки для получения требуемых результа-

- 57 -

тов (поглощения и глубины пропитки) можно управлять, изме- няя уровень давления и температуру жидкости, а также после- довательность и длительность технологических операций (табл. 5.4 – табл. 5.7). Автоклавную пропитку ведут по различным тех- нологическим схемам (или различными способами).

Способ «вакуум-давление-вакуум» (ВДВ). После загрузки автоклава древесиной в нем создают вакуум, который поддер- живается в течение определенного времени. Затем автоклав за- полняют пропиточной жидкостью и поднимают жидкостное давление. После выдержки древесины под давлением жидкост- ное давление снижают до атмосферного, сливают из автоклава жидкость и создают вакуум.

Пропитка происходит в период выдержки древесины под давлением. При начальном вакууме из полостей клеток древеси- ны удаляют воздух, что способствует увеличению поглощения и повышению глубины пропитки. При повторном вакууме проис- ходит подсушка поверхностных слоев обработанных материа- лов. Кроме того, за счет некоторого избыточного давления воз- духа внутри древесины (по отношению к давлению в вакууме) из нее удаляется небольшое количество пропиточного раствора. Способ применяется в тех случаях, когда в древесину требуется ввести большее количество пропиточной жидкости.

Способ «давление-вакуум» (ДВ) отличается от способа ВДВ отсутствием операции начального вакуумирования. Так как количество сжатого воздуха в древесине в конце пропитки будет больше, чем при способе ВДВ, то и количество вытеснен- ной жидкости (из полости клеток) также увеличивается. Этот способ приемлем в тех случаях, когда требуется меньшее по- глощение антисептика по сравнению со способом ВДВ.

Рассмотренные способы обеспечивают сквозную пропитку легкопроницаемой древесины при ее влажности ниже предела насыщения. Труднопроницаемая древесины пропитывается на глубину не более 3-5 мм.

- 58 -

Способ «вакуум-давление-вакуум-давление-вакуум»

(ВДВ-ДВ). Увеличить глубину проникновения жидкости в сор- тименты из труднопроницаемой древесины можно способом многоцикличной пропитки, представляющим собой 2-3-кратное повторение циклов ВДВ и ДВ. Особенностью способа ВДВ-ДВ является применение на начальной и промежуточной стадиях процесса «мокрого» вакуума, то есть вакуума, создаваемого в автоклаве, заполненном пропиточной жидкостью.

Обязательным условием при проведении процесса являет- ся поддержание температуры раствора на уровне точки его ки- пения в вакууме. Рассмотренный способ обеспечивает двукрат- ное увеличение глубины пропитки (в труднопроницаемой зоне) по сравнению со способом ВДВ.

Способ «вакуум-атмосферное давление-вакуум» (ВАДВ).

По этому способу древесину загружают в автоклав и выдержи- вают под вакуумом. Затем автоклав заполняют жидкостью, ва- куум снимают и давление поднимают до атмосферного. В этот период происходит собственно пропитка под действием разно- сти между атмосферным давлением и давлением внутри древе- сины. После выдержки жидкость удаляют из автоклава и вновь создают вакуум для подсушки поверхности обрабатываемых ма- териалов. Способ применяется в тех случаях, когда в древесину требуется ввести ограниченное количество пропиточной жидко- сти на небольшую глубину (по труднопроницаемой зоне на 1-2 мм). Режимы пропитки в автоклавах регламентируют продол- жительность основных операций, величины давлений и темпе- ратуры жидкости.

- 59 -

- 60 -