способ сушки досок

Формула изобретения

Способ сушки досок, в котором формируют пакет досок и осуществляют побудительную циркуляцию воздуха в пакете, отличающийся тем, что доски в пакете располагают вертикально, а воздух побудительной циркуляции направляют снизу вверх вдоль пластей и ребер досок, при этом закрывают торцы и части пластей досок водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, которое на части пластей доски наносят в виде полос, проходящих над сердцевиной каждой пласти от торца до торца доски.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ (Т. А.Матвеева. Изготовление художественных изделий из дерева: Практ. пособие - М.: Высш. Шк., 1992, с.24-25) сушки досок, в котором доски укладывают в штабель рядами, между которыми помещают прокладки, обеспечивающие циркуляцию воздуха внутри самого штабеля. Воздух, перемещаясь внутри штабеля, омывает испаряющиеся поверхности досок и уносит влагу из штабеля. Этот простой способ сушки имеет существенные недостатки. Основным недостатком является большое время сушки досок. В среднем для центральных областей РФ, Украины и Белоруссии срок сушки хвойных пород досок толщиной 35-50 мм может составлять от 20 до 60 суток. Существенным недостатком этого способа сушки является то, что влажность древесины не может быть меньше влажности, равновесной окружающей среды, т.е. 10-15%.

Существенным недостатком аналога также является незащищенность досок при сушке от растрескивания. В процессе сушки в досках образуются трещины на пластях и торцах.

Наиболее близким аналогом данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ (см. Кречетов И.В. Сушка древесины. Изд-е 40-е перераб. и дополн. М., 1977г., с.406-407) сушки досок, выбранный в качестве прототипа, в котором сырые доски для сушки укладывают в пакеты в штабели наклонно в боковом направлении или наклонно по длине досок. Для ускорения сушки в известном способе используют побудительную циркуляцию воздуха, при которой воздух от вентиляторов подают в штабель вдоль или поперек пластей досок. Воздух, принудительно перемещаясь внутри штабеля со скоростью 3-4 м/с, омывает испаряющиеся поверхности досок, осуществляя тем самым сушку последних.

Известный по прототипу способ побудительной атмосферной сушки в 2-3 раза короче, чем без побуждения, однако длительность времени сушки остается все-таки значительной. Так, для досок хвойных пород толщиной 38 мм время сушки при конечной влажности 20% в летнее время равно примерно 8-10 суток. В данном способе наклонное расположение досок, а также горизонтальное расположение их не обеспечивает равномерного просыхания досок в пакетах штабеля. Это, в свою очередь, приводит к созданию локальных напряженностей в торцах и пластях ряда досок и к их короблению и растрескиванию.

В основу изобретения положена задача разработать способ сушки досок, в котором доски в пакете располагают вертикально, а воздух побудительной циркуляции направляют снизу вверх вдоль пластей и ребер досок, при этом закрывают торцы и части пластей досок водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, которое на части пластей доски наносят в виде полос, проходящих над сердцевиной каждой пласти от торца до торца доски.

В результате вертикального расположения досок в пакете штабеля, побудительной подачи воздуха снизу вверх вдоль пластей и ребер досок и перераспределения выхода влаги из досок обеспечивается решение следующих практических задач: достижение высокой равномерности просыхания досок и высокой скорости сушки, а также исключение коробления досок и образования на них трещин.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ сушки досок, в котором формируют пакет досок и осуществляют побудительную циркуляцию воздуха в пакете, причем доски в пакете располагают вертикально, а воздух побудительной циркуляции направляют снизу вверх вдоль пластей и ребер досок, при этом закрывают торцы и части пластей досок водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, которое на части пластей доски наносят в виде полос, проходящих над сердцевинной каждой пласти от торца до торца доски.

Признаки, касающиеся закрытия торцов и частей пластей досок водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, которое наносят на части пластей в виде полос, проходящих над сердцевинной каждой пласти от торца до торца доски, относятся к предварительной подготовке досок к сушке и известны из патента РФ 2164467. Однако в заявленном способе сушки эти признаки использованы в совокупности с признаками, касающимися сушки досок, т. е. вертикального расположения досок в пакете и направленности воздуха в побудительной циркуляции снизу вверх, с учетом особенностей перераспределения выводимой из доски влаги. Только при таком сочетании существенных признаков может быть решена поставленная задача.

В результате вертикального расположения досок в пакете штабеля вода, находящаяся в продольных крупных капиллярах досок, под действием давления собственных гидростатических столбов получает возможность опускаться вниз и выходить из древесины досок за счет крупных капилляров, выходящих на нижние торцы досок, а также выходить из древесины досок за счет множества мелких капилляров, выходящих на пласти досок. В способе сушки по данному изобретению торцы вертикально установленных досок и часть пластей закрыты водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, это, в свою очередь, существенно ограничивает выход влаги через торцы и закрытые части пластей высушиваемых досок. Большая часть воды выходит через свободные, т. е. незакрытые водным эмульсионным веществом, пласти досок. Несмотря на сокращение выхода влаги (воды) через закрытые площади доски за счет перераспределения выхода влаги через части пластей и грани досок и за счет большей площади (в сравнении с площадью торцов) открытых участков сердцевинной доски общая скорость сброса влаги из древесины досок увеличивается, чем и объясняется ускорение сушки по данному способу и сокращение времени сушки. Организованный таким образом выход влаги через части пластей и ребер досок обеспечивает равномерное распределение напряженностей в пластях досок, снимает локальные напряженности в пластях досок и защищает доски от центральных и других трещин.

Однако в вертикально стоящих досках гравитационные силы гидростатических столбов жидкости, которые обусловливают увеличение скорости сушки, одновременно обусловливают некоторую неравномерность распределение влаги по длине доски. В результате чего вертикально стоящая доска в процессе сушки всегда имеет влажность в нижнем своем конце доски, большую, чем в верхнем ее конце. Этот перепад влажности по длине доски приводит к ее короблению и, в конечном счете, к растрескиванию доски.

В предлагаемом изобретении предусмотрена побудительная подача воздуха снизу вверх вдоль пластей и ребер доски. При такой схеме побудительной подачи воздуха (снизу вверх) воздух забирает влагу с более сырых нижних частей пластей досок и далее транспортирует увлажненный воздух к более сухой верхней части этой доски и далее выбрасывается в атмосферу.

Побудительная циркуляция воздуха, в свою очередь, обуславливает более равномерное распределение влажности (за счет собственной влаги, выделенной в процессе сушки) вдоль всей вертикально установленной доски в процессе всего периода сушки. При этом достигается высокая равномерность просыхания доски, исключается коробление, растрескивание и обеспечивается высокая скорость сушки.

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 (Савиных В.П. Умельцу о поделочных материалах. Мн.: Польша, 1997, с.309).

Механизм сброса влаги из вертикально расположенной доски, предварительно подготовленной перед сушкой путем закрытия торцов и частей пластей досок водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, отличается от механизма сброса влаги в способе по прототипу. Так, в высушиваемой сердцевидной доске, установленной вертикально и с предварительно закрытыми торцами и частями пластей, по данному изобретению происходит перераспределение выводимой из нее влаги. Большая часть влаги выводится через незакрытые части пластей доски и граней доски. Существенно уменьшается выход влаги через закрытые торцы и закрытые части пластей доски. Причем за счет коллоидности и смачиваемости водного эмульсионного вещества, покрывающего торцы и части пластей доски, незначительный выход влаги из них осуществляется также равномерно по всей закрытой площади сердцевинной доски.

На вертикально установленных досках (как это предусмотрено настоящим изобретением) гравитационные силы гидростатических столбов жидкости также обусловливают ускорение выхода влаги из древесины и тем самым увеличивают скорость сушки досок. Однако эти же гравитационные силы обусловливают и некоторую неравномерность распределения влаги по длине вертикально стоящей доске. В результате чего вертикально стоящая доска в процессе сушки всегда имеет влажность в нижнем конце доски, большую, чем в верхнем ее конце. В предлагаемом изобретении предусмотрена побудительная подача воздуха снизу вверх вдоль пластей и ребер сушимых досок. При такой схеме побудительной подачи воздуха (снизу вверх) воздух забирает влагу с более сырых нижних частей пластей досок и далее транспортирует увлажненный воздух (влагу, взятую из сушимых досок) к более сухим верхним частям досок, и далее воздух выбрасывается в атмосферу. Такая работа схемы побудительной подачи воздуха, в свою очередь, обуславливает более равномерное распределение влажности вдоль всех вертикально установленных досок в процессе всего периода сушки. Организованный таким образом выход влаги для вертикально установленных досок обеспечивает равномерное распределение напряженностей в пластях досок, исключается коробление и растрескивание и при этом обеспечивается высокая скорость сушки.

Увеличенный объем сброса воды за счет капилляров, выходящих из пластей и граней доски, приводит к разрушению крупных продольных капилляров (к разрыву их по длине гидростатического столба), проходящих вдоль доски. Причем разрушение этих капилляров за счет отбора жидкости из них происходит, практически, одновременно и по всей длине капилляров и, следовательно, по всей длине доски.

Гигроскопичность досок (древесины досок) 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 обуславливает конденсацию водяного пара в капиллярах. Этим и объясняется гигроскопичность древесины. При данном способе сушке досок, преимущественно сердцевинных, происходит разрушение капилляров по всей их длине. При этом так же происходит разрушение условий для капиллярной конденсации водяных паров жидкости, следовательно, полностью снимаются условия для гигроскопичности сердцевинных досок по данному способу.

Реализация способа сушки может быть проиллюстрирована на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показана отдельная сердцевинная доска, подготовленная для сушки. На фиг. 2 приведена схема сушки по данному способу. На фиг. 1 позициями 1 и 2 показаны торцы сердцевинной доски; 3 и 4 - пласти доски; 5 - полоса на верхней пласти, закрываемая водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, и закрывающая по ширине площадь неразрезанных годовых колец внешней пласти; 6 и 7 - неразрезанные годовые кольца; 8 и 9 - линии, определяющие ширину закрытия полосы 5. Полоса 10 на нижней пласти показана пунктирными линиями 11 и 12.

На фиг. 2 позициями 13, 14 и 15 показаны доски (предварительно подготовленные), расположенные вертикально для их сушки. Позицией 16 показаны всасывающие вентиляторы, подающие воздух на доски 13, 14, 15 в направлении снизу вверх. Позицией 17 показаны всасывающие вентиляторы, выбрасывающие сырой воздух. Позициями 18 и 19 указаны коллекторы вентиляторов, которые соединены между собой легким кожухом укрытия 20. В качестве кожуха укрытия 20 может быть использована, например, пленка из полиэтилена и т.п.

В заявленном способе перед сушкой осуществляют предварительную подготовку сырых досок следующим образом. В сырой доске закрывают (закрашивают) торцы 1 и 2 клеем типа ПВА, или лаком ВД-АК-1101, или краской типа ВД-ВА-224. Одновременно клеем типа ПВА или лаком типа ВД-АК-1101 или краской типа ВД-ВА-224 на пласти 3 закрывают полосу 5 длиною от торца 1 до торца 2.

Ширина полосы 5 ограничена линиями 8 и 9 и по ширине равна ширине площади неразрезанных годовых колец 7 пласти 3.

Аналогично на пласти 4 клеем типа ПВА, лаком типа ВД-АК-1101 или краской типа ВД-ВА-224 закрывают (закрашивают) полосу 10. Ширина полосы 10 ограничена линиями 11 и 12 (пунктирные), и равна ширине площади неразрезанных годовых колец 7 пласти 4 и длинной от торца 1 до торца 2.

На этом завершают предварительную подготовку доски перед ее сушкой.

При осуществлении сушки в вертикально установленных и предварительно подготовленных досках 13, 14 и 15 значительная часть влаги выделяется через капилляры, выходящие на незакрытые части пластей и граней досок. Выделение влаги по незакрытым площадям за счет капиллярного распределения осуществляется в основном равномерно. Незначительная часть влаги выделяется и через капилляры, выходящие на закрытые (клеем ПВА) торцы и части пластей этих досок. Причем за счет коллоидности и смачиваемости водного эмульсионного вещества (ПВА), закрывающего торцы и части пластей досок, незначительный выход влаги из них осуществляется также равномерно по всем закрытым площадям сердцевинных досок. В вертикально установленных досках 13, 14, 15 гравитационные силы гидростатических столбов жидкости в капиллярах обусловливают ускорение выхода влаги из древесины этих досок. Однако эти же гравитационные силы обусловливают и некоторую неравномерность распределения влаги по длине вертикально стоящих досок 13, 14, 15.

В результате чего вертикально стоящие доски в процессе сушки всегда имеют влажность в нижних концах, большую, чем в верхних. При работе побудительной вентиляции, т.е. при включенных вентиляторах 16 и 17, воздух подается снизу от вентиляторов 16 к верхним вентиляторам 17. Этот воздух омывает вдоль пласти и ребра досок 13, 14, 15 в направлении снизу вверх. При такой схеме побудительной подачи рабочего агента воздух забирает влагу с более сырых нижних частей пластей досок и далее транспортирует увлажненный воздух к более сухим верхним частям пластей досок, и далее этот воздух выбрасывается вентиляторами 17 в атмосферу. Такая схема побудительной подачи воздуха, в свою очередь, обусловливает более равномерное распределение влажности вдоль всех вертикально установленных досок в процессе всего периода сушки.

Равномерное распределение влаги, в свою очередь, обеспечивает равномерное распределение напряженностей в пластях досок, при этом исключается коробление и растрескивание и достигается высокая скорость сушки. Испытания описанного способа сушки предварительно подготовленных сердцевинных досок проведены на следующих породах древесины: сосна, ель, дуб, лиственница, клен и кедр.

Достигнутая в процессе сушки влажность на всех перечисленных породах досок не превышала 6%. Доски, высушенные по данному способу, негигроскопичны. Эти доски в течение всей жизни эксплуатации (при нормальных условиях эксплуатации) не впитывают влагу из окружающего воздуха, а только могут сбрасывать ту незначительную оставшуюся часть влаги. Это, в свою очередь, обеспечивает максимальную глубину отбора влаги из древесины, которая, практически, достигает не выше 6%. Причем испытания на отсутствие гигроскопичности высушенных досок проводилось весовым способом, т.е. путем контроля изменения (уменьшения) веса контролируемого образца досок. Испытания на отсутствие гигроскопичности проводились на досках в течение 9 лет. Испытания подтвердили отсутствие гигроскопичности высушенной древесины досок по данному способу.

Время сушки сердцевинных досок по всем перечисленным породам было в 2 раза меньшим в сравнении со способом по прототипу. Причем высушенные доски не имели коробления и не имели трещин.

Все перечисленные технологические приемы сушки и подготовки сердцевинных досок, обеспечивающие решение поставленных задач в данном изобретении, легко подаются механизации, автоматизации и автоматическому контролю. Это, в свою очередь, обеспечивает широкое промышленное внедрение изобретения.