Технология пропитки древесины в автоклавах под давлением, импрегнирование

01.08.2013
   
 

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ В АВТОКЛАВАХ
     
Пропитку (импрегнацию) древесины производят для повышения биостойкости (пропитка антисептиками), повышения огнестойкости (пропитка антипиренами), а также декоративной отделки полуфабрикатов или изделий из древесины (пропитка красителями).
   

Существует несколько способов пропитки древесины.
 

Первый способ, один из наиболее распространенных - метод окунания (штабеля сырых пиломатериалов) в ванну с раствором антисептика. Для ускорения процесса импрегнации сначала пропитку производят в горячем растворе, а потом в холодном. При таком способе увеличивается глубина пропитки, но при этом возрастает себестоимость продукции.
   
Второй способ - пропитка в автоклавах - получает все большее распространение в связи с развитием индустрии деревянного домостроения. Этот метод активно применяется и в шпалопропиточном производстве.
   
В технологии пропитки следует пристальное внимание обращать 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 немного 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 (рабочим раствором).
4. Создание жидкостного давления.
5. Выдержка древесины в растворе под давлением.
6. Сброс давления до атмосферного.
7. Слив раствора 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 20022.5­93.
   
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 - съёмной, 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 ВАП­1 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 АП­12 общим объемом 57,3 м3. Наибольшая вместимость автоклава - 23 м3 древесины (три пакета длиной 5,5 м).
   
Наша компания ООО "ЭйБиСи Групп" предлагает импрегнационные установки WTT T­10 (Дания). Диаметр предлагаемых установок – от 1600 до 2500 мм, рабочая длина – от 6 до 27 м, что позволяет пропитывать габаритные изделия, например, опоры ЛЭП. Размеры пакета пиломатериалов, который можно загружать в такие установки, - шириной от 1,1 до 1,24 м, высотой от 1,0 до 1,9 м и длиной от 6 до 27 м. Загрузка и выгрузка материалов - с помощью тележки на рельсовом ходу. Установки могут работать как в автоматическом, так и в ручном режиме.
   
Информация, по предлагаемым нами импрегнационным установкам WTT, находится на следующей странице нашего сайта: /wtt-impregnation-t10.html