Спосіб сушіння деревини

Винахід відноситься до області деревообробки і може бути використаний в процесах сушіння деревини різних порід з одночасним її захисним просоченням. Відомий спосіб сушіння деревини шляхом її витримки в нагрітій рідині, у якості якої використовують розчин гігроскопічних речовин, наприклад, хлориду натрію, при цьому підтримують її температуру переважно вище температури кипіння води (SU 483245 А, 1975). Такий спосіб дозволяє знизити імовірність тріщиноутворення в деревині при її сушінні, однак не усуває можливість появи в ній внутрішніх механічних напруг. Для одержання низьких величин залишкової вологості сушіння таким способом є тривалим. З відомих способів найбільш близьким до запропонованого є спосіб сушіння деревини, що включає розміщення її в сушильній камері, сушіння в два етапи для видалення вільної і зв'язаної вологи з витримкою на кожному з них деревини до досягнення заданої величини вологості з наступним її охолодженням (US 4366627 А, 1983). У якості нагрітого рідкого середовища при цьому використовують гарячу олію, а витримку здійснюють при температурі, вищій температури кипіння води. Такий спосіб сушіння також недостатньо ефективний, оскільки в ньому не забезпечується одночасне сполучення інтенсифікації процесу і зняття внутрішніх напружень у деревині. Тривалість висушування деревини до низьких значень вологості при цьому перевищує кілька десятків годин. Просочення олією, що відбувається ж у процесі сушіння, не контролюється по товщині оброблюваної деревини, що для багатьох випадків застосування деревини є неприйнятним, і не дозволяє досягти високого консерваційного ефекту. Задача, розв'язувана винаходом, складається в створенні способу сушіння деревини, позбавленого недоліків прототипу. Те хнічний результат, забезпечуваний винаходом, полягає в підвищенні ефективності сушіння деревини за рахунок прискорення процесу сушіння при одночасному знятті внутрішні х напружень у деревині, із забезпеченням високоефективного захисного просочення її. Це досягається тим, що в способі сушіння деревини, що включає розміщення її в сушильній камері, сушіння в два етапи для видалення вільної і зв'язаної вологи з витримкою на кожному з них деревини до досягнення заданої величини вологості з наступним її охолодженням, на першому етапі видаляють з деревини вільну вологу до величини 30% залишкової вологості при температурі до 120°С, а на другому роблять видалення зв'язаної вологи до величини 10-4% залишкової вологості шляхом її занурення у розплавлений парафін при температурі до 140°С и проводять стабілізацію кінцевої вологості деревини при температурі до 110°С. Занурення деревини в розплавлений парафін і витримка в ньому може проводитися на обох етапах сушіння чи тільки на другому етапі сушіння, а на першому етапі сушіння може проводитися шляхом конвекційного впливу на деревину гарячим повітрям. При витримці деревини в розплавленому парафіні на неї можуть додатково впливати вакуумом шляхом створення в сушильній камері розрідження. У розплавлений парафін може бути додана поверхнево-активна речовина. Після першого етапу сушіння може проводитися охолодження деревини. На першому етапі нагрів й охолодження деревини можуть здійснювати циклічно. Після першого етапу сушіння можуть проводити пропарювання деревини. Відповідно до запропонованого способу деревину, наприклад, у вигляді дошок, прокладених металевими прокладками, поміщають у сушильну камеру, у якій знаходиться розплавлений парафін (температура плавлення 50°С). У залежності від конструкції сушильної камери може бути передбачена обробка деревини тільки в розплавленому парафіні або ж, на попередньому етапі сушіння - обдувом гарячим повітрям. На першому (попередньому) етапі сушіння деревини видаляють з неї вільну вологу, тобто вологу, що знаходиться усередині кліток деревини, знижуючи вологість деревини від 50-60% до 30% залишкової вологості. Контроль за величиною вологості здійснюють за допомогою датчиків вологості. Температуру на цьому етапі підтримують до 120°С. Конкретне значення температури, як і час витримки, вибирають у залежності від породи деревини, її початкової вологості і товщини деревини (пиломатеріалу). Оскільки вільна волога видаляться найбільш легко, при цьому не потрібно тривалого часу і істотних витрат енергії, а температури 120°С досить для здійснення цього процесу. Відносно невисока температура сушіння на першому етапі обумовлена також тим, що через бурхливе виділення вільної вологи потрібен більш "м'який" режимсушіння, щоб не викликати розтріскування деревини. Після досягнення залишкової вологості 30% проводять охолодження деревини, переважно провітрюванням атмосферним повітрям. З метою повного виключення можливості розтріскування деревини на першому етапі нагрів й охолодження деревини може здійснюватися циклічно. У ряді випадків, наприклад, для листяних порід, після першого етапу сушіння може проводитися пропарювання деревини для зняття в ній напруг. Пропарювання, наприклад, для твердих порід, може проводитися також з метою зміни кольору деревини. На другому етапі сушіння видаляють зв'язану вологу, тобто вологу, що знаходиться в товщині стінок кліток деревини, доводячи залишкову вологість до необхідної величини в межах від 10% до 4%, у залежності від призначення оброблюваної деревини. При цьому підтримують температур у парафіну до 140°С, переважно в межах 100-140°С. У такому діапазоні температур при атмосферному тиску відбувається інтенсивне видалення вологи з деревини за рахунок випару її в режимі "кипіння" і не відбувається хімічних і фізичних змін властивостей парафіну. Це дозволяє більш ніж у десять разів знизити час сушіння. Крім цього, у запропонованому способі реалізується ефект конвективного вертикального руху рідини (теплоносія), у тому числі за рахунок проходження крізь неї пухирців пари, що перемішує рідину і забезпечує рівномірне нагрівання деревини. Властивість парафіну усмоктувати вологу відрізняє його від інших гідрофобних речовин, у тому числі будь-яких олій. Тому на другому етапі виявляється можливим витримувати деревину при вологості теплоносія, що дорівнює вологості самої деревини. Це дозволяє цілком зняти внутрішні механічні напруги в деревині. Таку стабілізацію кінцевої вологості доцільно проводити при температурі до 110°С, у залежності від величини кінцевої вологості. її час переважно не перевищує 4 годин. При початковій вологості деревини 50-60% тривалості першого і другого етапів сушіння співвідносяться як приблизно 2:1. При цьому час сушіння від 30% до 4%, з урахуванням стабілізації кінцевої вологості, наприклад, для соснових дощок товщиною до 30мм, не перевищує 10 год. при повній відсутності їх деформацій і внутрішніх механічних напруг у них. При додатковому створенні вакууму (розрідження) у сушильній камері, у сполученні з використовуваним рідинним методом сушіння, знижується температура кипіння води (при з залишковому вакуумі 0,1атм - до 50°С). Тому сушіння може проводитися при знижених температурах, що важливо для збереження кольору деревини деяких порід, наприклад, твердолистяних, що при тривалому нагріванні вище 100°С темніють. Тому, такий варіант сушіння стає кращим, коли неприпустиме нагрівання деревини, наприклад, більш 70 °С. Наявність вакуум у в сушильній камері з парафіном дозволяє здійснювати швидкісне сушіння деревини з нерівною поверхнею і різною товщиною в одному блоці. Крім того, використання знижених температур при сушінні з вакуумом дозволяє зменшити витрати електроенергії. Додатковою перевагою використання вакууму є можливість спрощення пристроїв, що притискають деревину, у сушильній камері, оскільки за рахунок створюваного розрідження такий притиск забезпечується при менших зусиллях, що також створює більш "комфортні" умови для деревини з погляду запобігання її короблення. Розрідження при використанні вакуум у переважно вибирають у межах 0,1-0,9атм. Введення в парафін поверхнево-активних речовин (ПАР), наприклад, солей лужних металів, переважно з розрахунку 100г ПАР на 1 кубометр деревини, не дозволяє парафіну глибоко усмоктува тися в деревину і зменшує енергію відриву води з поверхні деревини, тобто сприяє підвищенню інтенсифікації видалення вологи. Таким чином, у запропонованому способі сполучення поділу сушіння на етапи із зазначеними режимами і використання парафіну в якості нагрітого рідкого середовища дозволяє не тільки інтенсифікувати процес сушіння і тим самим значно скоротити час сушіння, але і цілком зняти наявні в деревині механічні напруги і виключити появу внутрішніх механічних напруг у процесі самого сушіння. Одночасно з цим після закінчення процесу сушіння в приповерхньому шарі деревини утворюється тонкий захисний шар, що має гідрофобні властивості. При необхідності, парафін легко видаляється безпосередньо з поверхні обробленої таким способом деревини. Спосіб, реалізований відповідно до винаходу, забезпечує в порівнянні з відомими аналогічними способами підвищення ефективності сушіння деревини за рахунок прискорення щонайменше вдва рази процесу сушіння при одночасному повному знятті внутрішніх напружень у деревині, з додатковим забезпеченням її ефективного просочення.