способ подготовки досок для их естественной сушки

Формула изобретения

Способ подготовки досок для их естественной сушки, при котором закрывают торцы досок, отличающийся тем, что торцы досок закрывают водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии подготовки досок для их естественной сушки и может быть использовано на деревообрабатывающих предприятиях при производстве досок, мебели, домов и т.д.

Известен способ подготовки досок для их естественной сушки, в котором для предупреждения растрескивания закрывают (закрашивают) торцы досок масляной краской или несколько раз пропитывают горячей олифой или битумом. Если доска отличается повышенной влажностью, то в известном способе торец просушивают пламенем паяльной лампы, а уже потом его закрывают (закрашивают). Далее подготовленные таким образом доски (т.е. доски с закрытыми торцами) сушат методом естественной сушки под влиянием атмосферного циркулирующего воздуха, испаряющего влагу из древесины доски, или в закрытых помещениях с регулируемым состоянием воздуха посредством управляемого воздухообмена [1].

В известном способе решается частная узкая задача по защите от трещин торцов досок. Известный способ не решает задачи по защите досок от трещин, которые образуются в пластях доски. Известный способ по аналогу не позволяет существенно повысить эффективность сушки досок естественным способом и устранить все его основные недостатки, такие как большая продолжительность сушки, малая глубина отбора влаги, гигроскопичность высушенной древесины и подверженность досок растрескиванию в процессе сушки и в ходе эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению является способ подготовки досок для их естественной сушки, в котором торцы досок закрывают нагретыми битумными, смоляными или парафиновыми замазками. Далее сушку подготовленных таким образом досок (т. е. досок с торцами, закрытыми битумными, смоляными и парафиновыми замазками) осуществляют способом естественной сушки под влиянием атмосферного циркулирующего воздуха, испаряющего влагу из древесины, или в закрытых помещениях с регулируемым состоянием воздуха посредством управляемого воздухообмена. Покрытие торцов досок нагретым битумом, смоляными или парафиновыми замазками в известном способе по прототипу малоэффективно для решения поставленных конкретных задач при сушке досок. Так, использование битумных, смоляных или парафиновых замазок (и особенно в нагретом состоянии) приводит к практически полному перекрытию длинных продольных капилляров доски, выходящих на закрываемые торцы. Полное перекрытие капилляров с одной из сторон, а длинных капилляров с двух сторон приводит к уменьшению скорости выхода влаги из этих капилляров через ряд мелких капилляров, выходящих на пласти, т.е. приводит к увеличению времени сушки самой древесины досок. При этом выход влаги через пласти досок осуществляется неравномерно. Неравномерность выхода влаги по площадям пластей обуславливает создание локальных напряженностей в самих пластях досок в процессе их сушки. Это в свою очередь является причиной образования трещин в пластях доски. Следовательно, в известном способе по прототипу решается также частная узкая задача по защите торцов досок, но не решается задача защиты от трещин, образующихся в пластях даже боковых досок [2].

Известный способ по прототипу не позволяет существенно повысить эффективность сушки досок естественным способом и устранить его основные недостатки, такие как большая продолжительность сушки, малая глубина отбора влаги, гигроскопичность высушенной древесины досок и подверженность досок растрескиванию в процессе сушки и в ходе эксплуатации. Так, время сушки хвойных пород досок [3] толщиной до 25 мм и влажностью до 18-20% при естественной сушке в августе-сентябре составляет 25-35 дней.

Конечная влажность, высушенной древесины досок зависит от равновесного состояния окружающего доски воздуха и может достигать влажности не менее 16 - 20% для России и стран СНГ, на юге не менее 12 - 15%. Без досушивания в камерах тепловыми методами эти доски непригодны для изготовления изделий, используемых внутри отапливаемых помещений.

Доски, высушенные, по прототипу естественным способом, а также доски, далее досушенные в камерах тепловыми методами, обладают нежелательным свойством - гигроскопичностью, т.е. эти доски обладают способностью впитывать из воздуха влагу, находящуюся в воздухе в виде водяных паров.

В основу изобретения положена задача разработать способ подготовки досок для их естественной сушки, в котором торцы досок закрывают водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, для перераспределения выхода влаги через пласти, грани и торцы досок.

В результате перераспределения выхода влаги из досок обеспечивается решение следующих практических задач: сокращение времени сушки, повышение глубины отбора влаги, исключение всех видов трещин на пластях, торцах и кромках досок, достижение негигроскопичности высушенной древесины.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ подготовки досок для их естественной сушки, в котором закрывают торцы досок, при этом торцы досок закрывают водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски. В качестве водного эмульсионного вещества, обладающего адгезией с сырой древесиной доски, могут быть использованы клей на водной основе эмульсионного типа, лак на водной основе эмульсионного типа, краска на водной основе эмульсионного типа и т.п.

Механизм сброса влаги из подготовленной по данному способу доски отличается от сброса влаги в способе по прототипу. Так, в высушиваемой доске с торцами, предварительно закрытыми водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, происходит перераспределение выводимой из нее влаги. Причем большая часть влаги выводится через пласти и грани доски, а выход влаги через торцы доски существенно уменьшается. При этом за счет коллоидности и смачиваемости водного эмульсионного вещества, покрывающего торцы доски, незначительный выход влаги из торцов осуществляется равномерно по всей их поверхности. Несмотря на значительное сокращение выхода влаги через торцы доски за счет перераспределения выхода влаги через пласти и грани доски и за счет большей площади последних (в сравнении с площадью торцов) суммарная скорость сброса влаги из доски увеличивается, чем и объясняется ускорение сушки по данному способу и сокращение времени сушки.

Одновременно за счет перераспределения выхода влаги через пласти, грани и торцы доски, за счет равномерности сброса влаги по площадям ее выхода снимаются локальные напряженности в пластях, гранях и торцах доски, что предотвращает возникновение трещин в ее пластях, гранях и торцах.

Увеличенный объем сброса воды за счет капилляров, выходящих из пластей и граней доски, приводит к разрушению крупных продольных капилляров, проходящих вдоль доски. Причем разрушение этих (продольных) капилляров происходит за счет отбора из них жидкости через множество мелких коротких капилляров, выходящих на пласти и грани доски по всей ее длине.

Гигроскопичность досок (древесины) объясняется капиллярной конденсацией. При этом из воздуха водяные пары абсорбируются в древесине с образованием в ее капиллярах менисков жидкости. Понижение давления водяного пара над вогнутой поверхностью мениска обусловливает конденсацию водяного пара в капиллярах. Этим и объясняется гигроскопичность древесины. При способе подготовки досок по изобретению и их дальнейшей естественной сушки происходит разрушение капилляров по всей длине доски. При этом происходит разрушение условий для капиллярной конденсации водяных паров, следовательно, полностью снимаются условия для гигроскопичности досок по данному способу.

Способ по данному изобретению осуществляют следующим образом. В качестве водного эмульсионного вещества, обладающего адгезией с сырой древесиной доски, могут быть использованы водоэмульсионный клей типа ПВА (поливинилацетатный), водоэмульсионный лак типа ВД-АК-1101 (на основе акриловой дисперсии) или водоэмульсионная краска типа ВД-ВА-224 (см. Савиных В.П. Умельцу о поделочных материалах, Мн: Пoлымя, 1997, с. 309).

В высушиваемой доске предварительно, перед естественной сушкой, закрывают (закрашивают) торцы досок клеем типа ПВА, лаком типа ВД-АК-1101 или краской типа ВД-ВА-224. Далее подготовленную боковую доску с закрытыми торцами сушат с использованием способа естественной сушки, например, в закрытых помещениях с регулируемым состоянием параметров воздуха с использованием вентиляции.

Предлагаемое изобретение имеет преимущество для боковых досок, в которых возникают минимальные локальные напряженности в сравнении с другими досками, например, сердцевинными и центральными. Испытания описанного способа подготовки досок, в частности боковых, и их сушка естественным способом проведены на следующих породах древесины: сосна, ель, дуб, лиственница, клен и кедр. Достигнутая в процессе подготовки и дальнейшей естественной сушки влажность на всех перечисленных породах не превышала 6%. Боковые доски, подготовленные по данному изобретению и далее высушенные естественным способом, негигроскопичны, т.е. в течение всей жизни эксплуатации (при нормальных условиях эксплуатации) не впитывают влагу из окружающего воздуха, а могут лишь сбрасывать оставшуюся незначительную часть влаги. Это в свою очередь обеспечивает максимальную глубину отбора влаги из древесины, которая практически достигает не более 6%. Причем испытания на отсутствие гигроскопичности высушенных боковых досок проводились весовым способом, т.е. путем контроля изменения (уменьшения) веса контролируемого образца доски. Испытания на отсутствия гигроскопичности проводились на высушенных по данному способу боковых досках в течение восьми лет. Испытания подтвердили полное отсутствие гигроскопичности высушенной древесины.

Время сушки боковых досок по всем вышеперечисленным породам было в 2-4 раза меньшим в сравнении со способом по прототипу. Все перечисленные технологические приемы (процессы) подготовки боковой доски для дальнейшей естественной сушки, обеспечивающие решение поставленных задач, в данном изобретении легко поддаются механизации, автоматизации и автоматическому контролю. Это в свою очередь обеспечивает возможность широкого промышленного внедрения предложенного способа.

Источники информации

1. Буриков В.Г., Власов В.Н. Домовая резьба. - М.: Нива России совместно с компанией "Евразийский регион", 1993, с. 66.

2. Кречетов И. В. Сушка древесины. Изд-е 4-е, перераб. и дополн. - М., 1977, с. 403.

3. Штерн Х.А. Столярно-плотничные работы: Справ. пособ. Пер. с лат. Б.П. Дементьева; под ред. В.А.Неелова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1993, с. 30.