Технология вакуумной сушки древесины

Строительная индустрия сегодня переживает активный этап технологического развития, что отражается и на применяемых инструментах, и на методологии выполнения ремонтно-монтажных операций, и, конечно, на материалах. При этом за счет доступности и низкой стоимости по-прежнему сохраняют свою востребованность традиционные материалы, среди которых древесина. Другое дело, что использовать ее в чистом виде нельзя, поскольку даже твердотельные породы уже не соответствуют строительным нормативам в защитных свойствах. Преодолеть этот барьер позволяют специальные операции подготовки, в том числе сушка древесины в сушильных камерах – технология, благодаря которой улучшается целый спектр технико-физических показателей материала.

Технология выполнения сушки в камерах

Принцип сушки в вакуумных камерах базируется на законах испарения и циркуляции воды. То есть главные задачи метода сводятся к обеспечению оптимально быстрого вывода влаги из структуры дерева, но без негативных последствий для эксплуатационных качеств. На выполнение этого процесса и ориентирована рассматриваемая технология. На практике она выполняется с помощью специальных установок, обеспечивающих циркуляцию воды по древесной структуре в направлении от сердцевины к наружной части. Далее производится выведение воды и с поверхности посредством испарения. Но важно понимать, что избавление от влаги – не единственная задача, которую реализует сушка древесины в сушильных камерах. Технология также позволяет устранять физические дефекты, но для этого применяется дополнительное оборудование наподобие прессов. Что касается технической реализации процесса, то он обычно выполняется путем ручной загрузки материала в соответствующую камеру. Далее за счет нагревательных пластин агрегат производит автоматический прогрев на фоне интенсивного испарения.

Особенности метода вакуумной сушки

По сравнению с традиционными сушильными камерами, новые технологии цилиндрической вакуумной сушки позволяют добиваться высокой скорости процесса. Связано это не столько с принципом воздействия на материал, сколько с механикой загрузки и расположением заготовок относительно функциональных пластин. Но и тепловое воздействие имеет свои особенности. Поскольку древесный материал сжимается между пластинами под давлением, обеспечивается высокая интенсивность воздействия на структуру – соответственно, выпаривается большее количество влаги. В части энергопотребления тоже имеет свои отличия вакуумная сушка древесины. Особенности технологии по этому параметру обуславливаются повышением температуры пластин и оптимизацией физического перемещения материала внутри камеры. Поэтому для достижения одинаковых с альтернативными способами сушки результатов такие камеры затрачивают меньше энергии.

Этапы сушки

Автоматизированные камеры позволяют без участия пользователя реализовывать стандартный набор технологических этапов, который выглядит следующим образом:

• Прогрев материала. Первичная термическая обработка, в ходе которой структура древесины подготавливается к последующим этапам.
• Непосредственно сушка. На этой стадии выполняется комбинированная операция увлажнения-сушки, позволяющая максимально размягчить материал в целях дальнейшего иссушения.
• Охлаждение. По сути, это этап кристаллизации структуры, благодаря которому ставшая податливой из-за тепловой обработки древесина вновь обретает оптимальные характеристики твердости.

Как отмечалось выше, все стадии процесса сушки контролирует автоматика, а оператор следит за показателями индикаторов безопасности. Но еще до начала мероприятия от пользователя требуется установка оптимального режима сушки. В частности, он устанавливает давление и температуру, ориентируясь на характеристики материала. К примеру, для хвойных заготовок толщиной 2,5 см требуется давление на уровне 500 кг/м2. Что касается температурного режима, то он в данном случае может составлять 80 °C.

Устройство сушильной камеры

Современные камеры выполняются в форме параллелепипеда или цилиндра. Выходная сторона конструкции снабжается крышкой, через которую и производятся операции загрузки/выгрузки материала. Причем структура крышки включает резиновый лист, фиксированный на металлической раме – это решение позволяет создавать почти идеальный вакуум с повышенной герметизацией. Каждый пласт пиломатериала подкладывается нагревательными пластинами, которые обычно выполняются из теплопроводных сплавов алюминия. Для осуществления перемещений пластины снабжаются роликовыми механизмами. Благодаря движению нагревателей обеспечивается сбалансированная сушка древесины в сушильных камерах. Технология изготовления камер также предусматривает подключение контуров с циркулирующей водой. Бойлеры с жидкостью размещаются отдельно и предусматривают собственный подогрев. Для стабильного поддержания вакуума внутри камеры размещается специальная помпа.

Применение гидравлического пресса

Уже говорилось выше, что в процессе прохождения этапов сушки структура древесины размягчается и становится податливой. Данное состояние именно в рамках сушильного процесса является побочным и избыточным. Собственно, для устранения этих последствий и предусматривается финальный этап охлаждения. Однако размягченную структуру материала можно подвергать воздействию гидравлического пресса, который избавит заготовку от физических дефектов – как минимум обеспечит ее выпрямление. Такие прессы вводятся в общий комплекс мощностей, на которых производится сушка древесины в сушильных камерах. Технология прессования, в свою очередь, устраняет и возможные дефекты, которые были приобретены материалом в камере. Конечная же заготовка будет «правильно» деформирована с теми параметрами, которые нужны для рабочего пиломатериала.

Методы сушки

На данный момент развития технологии выделяют три основных метода вакуумной сушки. Первые два способа уже были рассмотрены – это непосредственно сушка и пресс-вакуумная подготовка материала. Но есть также метод паровой обработки в вакуумной камере. Его актуальность обусловлена возможностью исключения из конструкции камеры нагревательных пластин, поскольку горячий пар охватывает все пространство, не требуя специального направления потоков на отдельные участки заготовок. Данный подход дает немало плюсов, которые обеспечивают паронагревательные методы сушки древесины. Сушильные камеры, например, позволяют выполнять загрузку не только трудоемким ручным способом, но и с помощью вилочных грузчиков.

Какой эффект обеспечивает сушка?

Сама по себе сушка как процесс оптимизации гигроскопического свойства наделяет древесину относительно высокими показателями прочности. Этого уже достаточно для того, чтобы материал соответствовал базовым требованиям строительных регламентов. Но крупные деревообрабатывающие комбинаты используют вышеописанные технологии и способы сушки древесины лишь как подготовительный этап для дальнейшей обработки материала. В частности, для пропиток, которые дополнительно придадут заготовкам качества огнеупорности, влагостойкости, морозоустойчивости и т. д.

Организация сушки своими руками

Для изготовления собственной сушилки доступными средствам в первую очередь потребуется отдельное помещение. По размерам оно может соответствовать небольшой подсобке или хозблоку. Сооружение желательно выполнять из кирпича или бетона, а внутренние поверхности изолировать и утеплить слоями пенопласта с фольгированным покрытием. В итоге получится хоть и не вакуумная, но герметизированная сушилка для досок. Как сделать элементы теплового воздействия? Для этого следует предусмотреть несколько конвекторов или радиаторов – их количество будет определяться конструкционными возможностями помещения и требованиями к самой сушке. Отопительное оборудование и будет обеспечивать эффект испарения. Для большей эффективности можно дополнить функцию термического воздействия вентиляторами.

Заключение

В ходе строительных и ремонтных операций часто возникает вопрос выбора между разными материалами. Ограниченные финансовые возможности нередко исключают металлические сплавы и высокопрочные пластики, оставляя безальтернативный вариант древесины. Но и это решение во многих случаях себя оправдывает по техническим характеристикам, если используется сушильная камера для пиломатериалов. Своими руками без затрат на недешевые радиаторы такую камеру тоже выполнить не получится, но в долгосрочной перспективе ее применения вложения себя оправдают. Как показывает практика эксплуатации конструкций на основе правильно высушенной древесины, материал может даже в суровых условиях служить годами, не утрачивая первичных свойств. Другое дело, что многое будет зависеть и от породы дерева, которое планируется использовать для таких целей.

Технология вакуумной сушки древесины разработана в 1964 году, сушилка такого типа состоит из герметичной стальной камеры, имеющей металлическую крышку с уплотнителем. Особенностью технологии является то, что процесс дает возможность сократить период сушки пиломатериалов, при этом повысив их качество.

Современное оборудование для сушки дерева

Отечественные вакуумные сушки подходят для материалов из твердолиственного дерева толщиной от 3 мм до 90 мм. Источник – http://vacuumpro.ru о вакуумном оборудовании, вакууме и вакуумной технике. Возможна сушка пиломатериалов различных размеров из нескольких пород дерева одновременно. Период высушивания пиломатериалов дуба, ореха, ясеня, клена других сортов дерева имеющих начальную влажность от 65% до 6%, составляет 28 – 30 дней.

К наиболее популярным сушильным камерам отечественного производства можно отнести «Универсал – СК» г.Сантк-Петербург. Оборудование предназначено для сушки любых пород дерева, может использовать горячую воду, технологический пар или тепловые лампы. Источники нагрева используются в зависимости от сезона или производственной необходимости. Технологические особенности установки позволяют снизить энергозатраты приметно на 30%.

Технология и процесс сушки

Первоначально древесина отбирается по размерам и укладывается в сушилку, переложенная нагревательными пластинами. Крышка закрывается герметично, начинается технологический процесс. Смысл вакуумной сушки заключается в выпаривании влаги из внутренних и внешних слоев дерева. Температура внутри камеры задается от 60 до 90 0С поэтому дерево не портится и не закипает, давление поддерживается 0,95 МПа. Уровень давления в камере и температура регулируются автоматически.

Сушка дерева – следующий этап работы техники. Когда дерево внутри камеры нагревается до заданной температуры, включается вакуумная помпа. Влага постепенно движется к поверхности пиломатериалов, увлажняя её, что позволяет более качественно высушивать дерево, сохраняя потребительские свойства. Специальное покрытие крышки под давлением 1 кгсм2 прижимает внутри камеры древесину, делая доски ровными. Под воздействием вакуума и высокой температуры с поверхности древесины испаряется влага. Пар и конденсат удаляются помпой.

Режим нагревания отключают при достижении установленной величины влажности, включая режим кондиционирования и охлаждения. Дальнейший процесс происходит под давлением и в вакууме. Это дает возможность получить ровную форму досок, исключив деформацию поверхности дерева.

Для свежесрубленной древесины характерна высокая степень содержания влаги. Данный материал непригоден для осуществления процессов строительства и изготовления разнообразной продукции. Потому сырой материал изначально проходит такой этап, как сушка.

Процесс сушки древесины

Первостепенной задачей такого процесса, как сушка древесины, является процесс испарения излишней влажности из древесного материала. Данные процессы протекают постепенными этапами:

1. Изначально происходит высыхание поверхности древесины;
2. Далее изнутри дерева происходит выделение влаги снова на поверхность;
3. Затем происходит повторение просушки поверхностных слоев дерева.

Процесс высушивания древесины

По итогам данного процесса происходит своеобразное выравнивание режима влажности дерева и окружающего воздуха. В принципе, данный процесс досконально изучен за тысячелетия использования дерева в строительстве: хотя, на сегодняшний день, появляются все новые и новые технологии.

Полезная информация. Заготовку древесного материала лучше производить в осенние и зимние периоды, когда нет процессов сокодвижения в деревьях.

Технология сушки

Существует несколько видов технологии просушки, используемых в промышленности. Все они могут различаться по видам используемого типа оборудования, а также по разнообразным способам процесса передачи самого тепла к материалу, который подвергается высушиванию.

Распределение потоков холодного и теплого воздуха при сушке

В основном, технологические процессы просушивания разных видов древесины, разделяются на такие типы:

• способ кондуктивного высушивания;
• находят свое применение и радиационные технологии;
• основной, для просушивания материала, является технология использования электричества
• технологический процесс конвективной просушки дерева.

Конвективная сушка дерева

Способы сушки древесины

На сегодняшний день существует великое множество самых разнообразных способов и методов просушки сырой древесины. Но, все же, существует несколько основных и наиболее часто применяемых методов просушивания дерева:

1. Cпособ естественной или атмосферной просушки: является самым дешевым, простым по методу организации процесса, но в тоже время и самым длительным по времени; кроме того, для данного метода необходимо наличие больших площадей.
2. Камерная сушка дерева является не очень продолжительным процессом: высыхание длится около недели, могут возникать такие недостатки, как растрескивание либо неравномерный процесс просыхания.
3. Инфракрасный способ является одним из высококачественных: быстрые этапы просушки, простота применения, низкий расход электричества, неподходящий способ для закрытых типов помещений.
4. Метод вакуумной просушки является наиболее быстрым, не приводит к появлению разнообразных деформаций, минусы: большая цена на оборудование, большие затраты на электроэнергию.
5. Просушка конденсационным способом является быстрой — на выходе получаем материал высокого качества, она наиболее подходит для крупногабаритного материала.

Полезная информация. В некоторых случаях производится просушка на бетоне, который активно производит впитывание влаги. Дерево укладывают на бетонное основание и постепенно проворачивают.

Вакуумная сушка

Сушка древесины вакуумным методом подразумевает использование специальных вакуумных сушильных камер. Данное оборудование состоит из особой герметичной камеры, выполненной из такого материала, как нержавейка. По верху камеры располагается покрытие из резины, которое закрепляется при помощи металлической рамки.

Закладывание древесины для просушки происходит послойно, промеж данных слоев укладываются особые пластины из алюминиевого сплава. В самих этих пластинах из алюминия происходят процессы циркулирования горячей жидкости: подача данной жидкости производится от внешнего бойлерного аппарата с использованием специального помпового устройства. Создание вакуумной атмосферы производится при помощи вакуумной помпы.

Метод вакуумной просушки в специальной камере

Древесина закладывается в данную камеру, затем происходит выставление уровня вакуумного давления и установка температурного режима. Процесс просушки происходит в несколько этапов:

• первоначально производится прогревание древесины без включения вакуумного давления;
• далее происходит непосредственно сам процесс просушки при наличии вакуумного давления;
• последним этапом является проветривание и процесс охлаждения дерева: также, под воздействием вакуума.

Просушивание древесины в сушильных камерах

Использования разнообразных сушильных камер позволяет оперативно высушить древесный материал. Процессы просушки могут занять примерно неделю по времени. Имеется возможность покрытия древесины специальными антикоррозийными средствами: данная обработка в значительной мере помогает оградить дерево от воздействия микробов, плесени.

Загрузка древесины в специальные камеры для высушивания

Но существуют и недостатки таких методов высушивания древесного материала. К ним относится возможность появления самых разнообразных трещин, других видов деформации дерева: так как происходят неравномерные процессы просушивания. Возникают процессы изменения структурного характера древесины, из-за чего в дальнейших процессах обработки данного материала могут выскакивать самые разнообразные производственные браки.

Деформация древесины — возможные варианты при сушке

Но на сегодняшний день данный метод высушивания дерева является наиболее популярным у производителей древесного материала: происходит это из-за простоты использования, невысокого по стоимости оборудования, сравнительно небольших сроков просушки.

Домашняя сушка древесины — как выполнить своими руками

Изначальный этап такого процесса, как высушивание древесины, в любом случае должен проходить под воздействием атмосферных условий, т.е. в условиях улицы. На данном этапе происходит достижение уровня влажности древесины: примерно, в двадцать процентов.

Необходимо уложить заготовки в штабель, который должен располагаться на подставках: следует устроить внутри самого штабеля воздушные проходы, способствующие равномерному высыханию древесины.

Древесина уложенная штабелями на подставки

Процесс окончательной сушки следует производить в условиях теплого, достаточно сухого помещения. В том случае, если в помещении избыточная влажность, произойдет обратный процесс впитывания воды самим деревом. Лучше всего повесить деревянные заготовки поближе к потолку.

Иногда применяется корневой способ сушки, когда на дереве снизу производят широкую очистку от коры. Постепенно дерево прекращает процесс движения соков, а в дальнейшем остается только дождаться полного высыхания.

Может применяться вываривание в кипятке. Подходит для маленьких заготовок. Деревянные заготовки помещают в кастрюлю с водой, хорошенько кипятят несколько часов, а в дальнейшем выносят для просушки. Похожим является метод пропаривания в парафине. Практически идентичен кипячению в воде.

Толковый хозяин легко сможет соорудить своими руками подобный бункер для сушки

Существует еще один способ, при котором дерево подвергается обертыванию несколькими слоями сухой газеты, а затем обертывается в полиэтиленовую пленку, в которой делаются небольшие отверстия. По мере впитывания влаги следует несколько раз заменить слои газеты.

Полезная информация. Если использовать для просушки газеты, то высыхание должно произойти примерно за три-четыре дня: не рекомендовано ускорять данный процесс.

Как правильно высушить древесину, чтобы в ней не появились трещины?

Правильные процессы просушивания древесины являются залогом получения качественного материала, без образования разнообразных трещин и других деформаций древесины.

Стрелками указан процесс испарения лишней влаги из древесины

Сушка древесины под воздействием атмосферного воздуха предполагает наличие воздействия погодных условий, потому может произойти изменение вида под влиянием сильного солнца, дождя.

Следует располагать проветриваемую древесину под навесами. Процесс просушивания следует организовать сразу же после процесса распиливания дерева. Необходимо правильно располагать штабеля с древесиной, делать зазор между штабелем и поверхностью земли не менее пятисот миллиметров, используя для этого разнообразные подкладки.

Между рядами в штабелях следует устраивать воздушные каналы, для более равномерного процесса сушки. Дабы предупредить процессы растрескивания, следует обработать торцы дерева при помощи олифы, либо любых видов масляных красок.

Автоматические процессы высушивания в этом смысле являются более простыми, так как необходимые данные уже заложены в основу программ.

В сушилках-автоматах необходимым условием для избегания процесса деформирования требуется неукоснительное соблюдение технологии высыхания древесины.

Оборудование для сушки древесины

На сегодняшний день существует великое множество производителей оборудования для просушки древесины, также как и множество видов самого оборудования. Рассмотрим наиболее часто применяемые из них.

Камеры конденсационного сушения

Камера конденсационного сушения дерева

Камеры конденсационного сушения являются довольно новым типом оборудования. Обладают низким уровнем потребления электричества и являются незаменимыми там, где кроме электричества нет других видов энергии. Но у них небольшие объемы загрузки, из-за чего процесс высушивания более долгий.

Вакуумные сушилки и принцип их работы

Вакуумные сушилки являются более дорогими по своей стоимости и по использованию электроэнергии. Основным плюсом данного вида оборудования является быстрый процесс высыхания дерева. Процесс управления осуществляется через работу микропроцессора.

Вакуумная сушилка для древесины — принцип работы

Микроволновые сушилки для древесины

Микроволновые сушилки являются достаточно мобильными, небольших габаритов, обладают показателями малого расхода электричества. При этом страдают малым объемом загрузки. Существует возможность неравномерного высушивания. К тому же, могут происходить процессы возгорания материала.

Осуществляя подбор оборудования, следует рассматривать погодные условия конкретного региона, учитывать площади будущего бизнеса, расценки на источники энергии для данной местности и ориентироваться на виды производимых материалов.