новая папка 2 / 76021

Классификация методов защиты древесины

11

3)кишечные инсектициды или ядохимикаты внутреннего действия, убивающие насекомых при попадании с пищей.

Инсектициды применяются в твѐрдом, жидком и газообразном состоянии.

Антипирены. В зависимости от вида антипирена могут происходить следующие физические явления:

1)антипирен начинает плавиться при температуре ниже температуры воспламенения древесины с образованием глазури, покрывающей еѐ и прерывающей связь с кислородом воздуха;

2)антипирен разлагается под влиянием высоких температур, выделяя большое количество инертных газов, которые уменьшают относительное содержание продуктов пиролиза у поверхности древесины, вследствие чего горючая смесь не воспламеняется;

3)в процессе плавления и испарения антипирена потребляется большое количество теплоты, температура поверхностных слоѐв древесины при этом не достигает температуры воспламенения;

4)антипирен, находящийся на поверхности древесины, препятствует нормальному доступу кислорода воздуха;

5)продукты пиролиза древесины, нарушая защитную плѐнку, под давлением выбрасываются в окружающее пространство и сгорают на некотором расстоянии от неѐ, вследствие этого возгорания не происходит.

Водорастворимые защитные средства. К этому классу относятся однокомпонентные вещества и препараты, растворимые в воде и вводимые

вдревесину в виде водных растворов. Они могут иметь направленное действие (антисептик, антипирен), либо обладать комплексными свойствами и делятся на четыре группы:

1)однокомпонентные антисептики;

2)антисептические препараты;

3)антипиренные препараты;

4)комплексные огне-, биозащитные препараты.

Органикорастворимые защитные средства. К этому классу защит-

ных средств относятся препараты на основе пентахлорфенола (ПХФ) и нафтената меди (НМ), которые хорошо растворимы в маслах и многих органических растворителях.

В данном разделе следует подробно ознакомиться со свойствами и областями применения пентахлорфенола и нафтената меди.

Антисептические масла. К антисептическим маслам относятся:

– к а м е н н о у г о л ь н о е п р о п и т о ч н о е м а с л о – фракция каменноугольной смолы, получаемая при коксовании каменного угля;

– а н т р а ц е н о в о е м а с л о – продукт кристаллизации антраценовой фракции каменноугольной смолы;

– п о л у к о к с о в о е к а м е н н о у г о л ь н о е м а с л о – получают при низкотемпературном коксовании угля;

13

– с л а н ц е в о е м а с л о – жидкость тѐмно-коричневого или чѐрного цвета с резким запахом, состоящая из смеси фракций сланцевых смол и продуктов их переработки, получаемых при термической, генераторной и камерной переработке горючих сланцев;

– д р е в е с н а я с м о л а – продукт смолокурения древесины хвойных пород, применялась ранее в качестве антисептика при просмаливании корпусов судов, лодок, снастей и канатов.

3.5. Технология и оборудование защитной обработки древесины

Изучение данного раздела начинается с усвоения физических явлений, происходящих в процессах защитной обработки древесины химическими средствами.

Многочисленные методы и способы защитной обработки базируются на использовании трѐх основных физических явлений:

1) перемещение в древесине жидкостей под действием капиллярных

сил;

2)перемещение в древесине жидкостей под действием избыточного давления;

3)диффузионное перемещение в древесине по полостям клеток и микрокапиллярам заполненным влагой молекул или ионов защитных средств.

Процессы защитной обработки древесины химическими средствами обычно протекают в условиях совместного действия указанных явлений с преобладающим эффектом одного из них. Возможность проникновения химических средств защиты в древесину теснейшим образом связана с еѐ строением, поэтому для усвоения данного раздела студенту необходимо повторить разделы древесиноведения, посвящѐнные микростроению древесины.

Усвоению физических основ пропитки древесины способствует обязательное повторение следующих разделов молекулярной физики: столкновения молекул и явления переноса, а также свойства жидкостей.

3.5.1. Капиллярное движение жидкостей

Капиллярная пропитка древесины – это пропитка, основанная на проникновении жидкости в сухую древесину под действием капиллярных сил.

К способам капиллярной пропитки относятся:

1) нанесение пропиточной жидкости на поверхность древесины, которое может осуществляться:

–погружением;

–нанесением кистью;

14

– опрыскиванием.

При погружении дополнительно действует гидростатическое давление, при нанесении кистью – эффект втирания раствора в открытые полости клеток и трещин, при опрыскивании – динамический напор струи. Эффективность пропитки возрастает при двух-, трѐхкратном нанесении раствора. Влажность древесины должна быть ниже предела гигроскопичности;

2) пропитка древесины способом вымачивания – это пропитка древесины выдерживанием в пропиточной жидкости при атмосферном давлении; 3) пропитка древесины панельным способом – пропитка древесины непрерывным пропусканием пропиточной жидкости по поверхности древесины, покрытой пропиточной панелью. Способ разработан для защиты деревянных конструкций после их сборки или старых построек без разборки и может быть использован для пропитки бревенчатых стен и дощатой кровли. Панельная пропитка незаменима в тех случаях, когда требуется

защита уникальных построек, не подлежащих разборке.

3.5.2. Движение жидкостей под действием избыточного давления

Метод пропитки древесины, основанный на движении жидкости под действием избыточного давления, основан на создании при пропитке избыточного давления по отношению к давлению внутри древесины. Способы, реализующие данный метод в промышленности, называются способами пропитки древесины под давлением и разделяются на две группы: способы пропитки в открытых ваннах с предварительным нагревом древесины и способы пропитки в автоклавах с созданием в них переменного давления, которые объединяются общим названием « а в т о к л а в н а я п р о -

п и т к а д р е в е с и н ы » .

Пропитка древесины способом «прогрев – холодная ванна»

Пропитка древесины способом « п р о г р е в – х о л о д н а я в а н н а » – это пропитка древесины выдерживанием в холодной пропиточной жидкости после прогрева этой же или другой жидкостью или паром. Пропитка древесины происходит за счѐт перепада давления, возникающего в древесине в результате предварительного прогрева и последующего погружения еѐ в холодную пропиточную жидкость.

Предварительный прогрев древесины осуществляют пропиточной жидкостью, пропариванием, диэлектрической тепловой обработкой и другим способами. Способ, при котором предварительный прогрев древесины осуществляют пропиточной жидкостью, называется пропитка древесины способом « п р о г р е в п р о п и т о ч н о й ж и д к о с т ь ю – х о л о д н а я в а н н а » (ПВ).

15

Способ, при котором предварительный прогрев древесины осуществляют пропариванием, называется пропитка древесины способом « п р о -

г р е в п а р о м – х о л о д н а я в а н н а » (ППВ).

Способ пропитки имеет несколько вариантов:

I – прогрев и пропитка осуществляются в одной ванне с заменой горячего раствора защитного средства холодным без обнажения изделий из древесины (ПВ) или заполнением ванны холодным раствором защитного средства после прогрева паром (ППВ);

II – прогрев и пропитка осуществляются в одной ванне с оставлением изделий из древесины в горячем растворе защитного средства до остывания (ПВ). По сравнению с первым вариантом, здесь длительность пропитки возрастает;

III – прогрев и пропитка осуществляются в двух ваннах с переносом пропитываемых изделий из одной ванны в другую (ПВ). Установка имеет две ванны – одну с горячей пропитывающей жидкостью, в которой происходит предварительный нагрев древесины, другую с холодной пропитывающей жидкостью, при выдержке в которой и происходит собственно пропитка древесины. Из-за контакта нагретой древесины с воздухом при еѐ перегрузке из горячей ванны в холодную ванну этот вариант несколько уступает по качеству пропитки первым двум, однако достаточно широко используется в промышленности.

Способ пропитки ППВ заключается в том, что древесина нагревается в парильной яме, камере или автоклаве, а затем погружается в ванну с холодной жидкостью. Этот вариант целесообразен при пропитке растворами хромосодержащих антисептиков, которые при контакте с древесиной нельзя нагревать до температуры свыше 60 °С.

Автоклавная пропитка древесины

Автоклавная пропитка древесины – это пропитка древесины под давлением в герметичных ѐмкостях (автоклавах). Автоклавная пропитка позволяет при незначительной затрате времени и энергии получать высокое качество пропитки, регулировать поглощение химических средств защиты, что даѐт возможность более экономичного их использования.

Способы автоклавной пропитки различаются последовательностью операций воздействия на древесину повышенного и пониженного давления пропитывающей жидкости и воздуха. Использование автоклавов позволяет изменять последовательность и длительность операций, а также давление и температуру, а следовательно и управлять результатами пропитки в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями.

Существуют следующие способы автоклавной пропитки древесины: 1) пропитка древесины способом « в а к у у м – а т м о с ф е р н о е

д а в л е н и е – в а к у у м » (ВАДВ) – автоклавная пропитка древесины под атмосферным давлением с применением начального и конечного вакуума;

16

2) пропитка древесины способом « в а к у у м – да вл е н и е – в а к у у м » (ВДВ) – автоклавная пропитка древесины под давлением выше атмосферного с применением начального и конечного вакуума;

3) пропитка древесины способом « д а в л е н и е – в а к у у м » (ДВ) – автоклавная пропитка древесины под давлением выше атмосферного с применением конечного вакуума;

4)циклическая пропитка древесины – автоклавная пропитка древесины способом ДВ с многократным чередованием циклов;

5)пульсирующая пропитка древесины – автоклавная пропитка древесины способом ДВ с многократным чередованием циклов малой длительности;

6) пропитка древесины способом « д а в л е н и е – д а в л е н и е – в а к у у м » (ДДВ) – автоклавная пропитка древесины под давлением выше атмосферного с применением начального воздушного давления и конечного вакуума;

7) совмещѐнная « с у ш к а – п р о п и т к а д р е в е с и н ы » – автоклав-

ная пропитка древесины с применением сушки в пропиточных жидкостях под вакуумом или при атмосферном давлении в той же пропиточной ѐмкости. Способ имеет следующие варианты:

I – сушка в автоклаве пропиточной жидкостью под вакуумом – пропитка в том же автоклаве (СВ-ДВ);

II – сушка в автоклаве пропиточной жидкостью при атмосферном давлении – пропитка в том же автоклаве (СА-ДВ);

III – сушка в ванне петролатумом – пропитка в автоклаве пропиточной жидкостью (СП-ДВ);

8) автоклавно-диффузионная пропитка – автоклавная пропитка сырой древесины концентрированным водным раствором защитного средства с последующей диффузионной выдержкой. Автоклавно-диффузионный способ – один из способов пропитки сырой древесины с целью еѐ консервирования. Способ имеет следующие варианты:

I – пропитка в автоклаве способом ВДВ – диффузионная выдержка (ВДВ-Д);

II – паровакуумная подсушка – пропитка в том же автоклаве способом ДВ – диффузионная выдержка (ПВП-ДВ-Д);

III – паровакуумная подсушка – пропитка в том же автоклаве способом ДВ – послепропиточная тепловая обработка в том же автоклаве – выдержка в вакууме (ПВП-ДВ-ТВ).

3.5.3. Диффузия пропитывающих веществ в древесину

Диффузия пропитывающих веществ в древесину основана на перемещении молекул или ионов этих веществ из водного раствора или пасты, окружающих древесину, внутрь сортимента по капиллярам, которые за-

17

полнены влагой. Диффузионные методы пропитки могут применяться только для сырой древесины, в которой влага в капиллярах образует непрерывную систему.

Основными способами диффузионной пропитки являются: нанесение паст, бандажная пропитка и пропитка путѐм выдержки древесины в концентрированных растворах солей.

Пропитка нанесением паст применяется для консервирования сырых сортиментов.

Бандажная пропитка основана на способе нанесения паст и используется для древесины, находящейся в эксплуатации, чаще всего для пропитки столбов. Часть столба на границе земля-воздух обѐртывается бандажом

– лентой гидроизоляционного материала (толя, рубероида, пластика), на внутреннюю поверхность которой нанесѐн слой пасты. Бандаж крепится к древесине проволокой с превышением уровня земли на треть или четверть его высоты.

Пропитка путѐм выдержки древесины в концентрированных растворах антисептика отличается от капиллярной пропитки тем, что в раствор погружается древесина с высокой начальной влажностью, а также длительностью выдержки в растворе.

3.5.4. Подготовка древесины к пропитке

Предпропиточная подготовка древесины – это комплекс операций, направленных не обеспечение заданных параметров защищѐнности древесины, включающий окорку, механическую обработку, сушку, накалывание. Некоторые из этих операций необходимы во всех случаях, другие же требуются лишь при определѐнных способах пропитки или при использовании древесины определѐнных пород.

Окорка. Окорка древесины обязательна при всех способах пропитки. Поверхность окорѐнных сортиментов должна быть гладкой, полностью очищенной от коры и луба, который труднопроницаем для жидкостей.

Место окорки в технологическом процессе зависит от способа пропитки. Перед капиллярной пропиткой и пропиткой под давлением древесину следует окаривать заблаговременно, чтобы использовать время от окорки до пропитки для еѐ подсушки. Для сортиментов, пропитываемых диффузионными способами, окорку целесообразно проводить непосредственно перед пропиткой, не допуская подсушки древесины.

Сушка. Сушка древесины проводится перед капиллярной пропиткой и пропиткой под давлением. При пропитке водорастворимыми защитными средствами влажность древесины не должна превышать 30 %, при пропитке маслами и органикорастворимыми защитными средствами – 25 %.

Для сушки древесины до предпропиточной влажности используется камерная, атмосферная сушки, а также сушка в гидрофобных жидкостях.

18

Механическая обработка. Механическая обработка производится с целью придания сортиментам заданных размеров и формы (пиление, строгание, сверление отверстий, выемка гнѐзд и прочее) до пропитки.

Накалывание древесины. Накалывание древесины – создание системы отверстий заданной глубины в изделии из древесины, подлежащем пропитке.

Накалывание применяется для труднопропитываемой древесины с целью обеспечения равномерного введения в неѐ пропитывающей жидкости на заданную глубину. Для накалывания используют станки, инструментами которых служат специальные ножи, которые вводятся в древесину на определѐнную глубину, а древесные клетки при этом раздвигаются и частично перерезаются. В зависимости от вида сортимента и требуемой глубины пропитки, глубина наколов равна 15...20 мм.

3.5.5. Оборудование для пропитки древесины

Оборудование для пропитки древесины путѐм нанесения растворов или паст, погружением в ванны является весьма простым. Наиболее сложным является оборудование автоклавных пропиточных установок.

Автоклавные пропиточные установки – сложные устройства, состоящие из ряда агрегатов и узлов – могут быть как стационарными, так и передвижными и проектируются для конкретного способа пропитки и определѐнного вида пропитывающих жидкостей.

Оборудование автоклавных установок может быть разделено на резервуарное, пневмогидравлическое, тепловое, контрольно-регулирующее и вспомогательное.

Крезервуарному оборудованию относятся пропиточные автоклавы, маневровые автоклавы, мерники, баки-смесители, резервуары для хранения жидкостей.

Кпневмогидравлическому оборудованию относятся вакуум-насосы,

жидкостные насосы, воздушные компрессоры, аккумуляторы сжатого воздуха, системы трубопроводов с монтажной и запорной арматурой.

Ктепловому оборудованию пропиточных установок относятся теплообменные аппараты (конденсаторы, калориферы и др.), конденсатоотводчики, парораспределительные системы.

Кконтрольно-регулирующему оборудованию относятся приборы и уст-

ройства для измерения температуры, давления, глубины вакуума, уровня жидкости в резервуарах. Современные пропиточные установки снабжены автоматическими системами контроля и управления процессами пропитки.

Квспомогательному оборудованию пропиточных установок относятся транспортные механизмы, весы, дозаторы, дробилки для измельчения твѐрдых химических средств защиты, отстойники или сепараторы для очистки жидкостей и некоторые другие устройства.

19

3.6.Качество защитной обработки древесины

3.6.1.Параметры защищѐнности древесины

Качество защитной обработки древесины оценивается по параметрам, определяющим уровень защищѐнности древесины: общее поглощение защитного средства; глубина пропитки древесины; равномерность его распределения в пропитанной зоне.

При пропитке маслами и водорастворимыми антисептиками с низкой растворимостью поглощение регулируют изменением технологического режима процесса.

При пропитке хорошо растворимыми химическими средствами защиты поглощение регулируют изменением концентрации раствора.

Наблюдение за поглощением ведут в течение всего времени процесса пропитки по убыванию жидкости в мернике или путѐм взвешивания вагонеток с лесоматериалами до и после обработки.

При диффузионной пропитке поглощение устанавливают методами количественного анализа и расчѐтным путѐм.

Глубина проникновения и распределение пропитывающего вещества

впропитанной зоне определяются по цвету древесины отобранных из контрольных образцов проб. Пробы отбирают при помощи полого бура из заболони и ядра отдельно. При пропитке маслами и некоторыми окрашивающими древесину химическими средствами защиты глубина пропитки определяется легко измерением ширины пропитанной зоны. При пропитке бесцветными химическими средствами защиты на поверхность пробы наносят специальные индикаторы, дающие при взаимодействии с пропитывающим веществом соответствующие цветовые реакции. По окрашенной зоне определяются глубина и равномерность пропитки.

Поглощение и глубина проникновения химического средства защиты зависят от его свойств, режима процесса и характеристики древесины.

Глубина пропитки и поглощение древесиной защитного вещества задаются в соответствии с назначением и условиями эксплуатации сортиментов и деталей, а также намечаемым сроком их службы. Эти величины, являющиеся параметрами защищѐнности, регламентируются стандартами и техническими средствами на изделия и сооружения из защищѐнной древесины.

Ожидаемый срок службы защищѐнных деталей и брусьев колеблется

впределах 15...50 лет в зависимости от класса их службы (индекса уязвимости), группы пропитываемости древесины, способа пропитки и марки химического средства защиты.

20