СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ДОСОК ДЛЯ ИХ ЕСТЕСТВЕННОЙ СУШКИ Российский патент 2001 года по МПК B27K5/00 B27K5/04 B05D7/06 B05D7/08 C09D5/02 

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

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 дальнейшей естественной сушки, в котором торцы досок покрывают нагретыми битумными, смоляными или парафиновыми замазками. Далее сушку подготовленных таким образом досок 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) приводят 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, и не решается задача защиты от трещин, образующихся в пластях досок [Кречетов И.В. Сушка древесины, М., 1977, с. 403].

Так, при сушке, в частности сердцевинных досок в их пластях, в результате неравномерной напряженности, возникают дифференциальные усилия, приложенные к центральным линиям пластей доски, что в подавляющем большинстве приводит к трещине и разрыву доски по центральным линиям пластей. Следовательно, закрытие торцов не защищает сердцевинную доску от центральной и других трещин в пластях.

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 досок хвойных пород толщиной до 25 мм и влажностью до 18 - 20% при естественной сушке в августе, сентябре составляет 25 - 35 дней.

Конечная влажность высушенной естественным способом 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% [3] . Без досушивания в камерах тепловыми методами эти доски не пригодны 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 дополнительно к торцам закрывают части пластей досок, торцы и части пластей досок закрывают водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, при этом на пласти досок водное эмульсионное вещество, обладающее адгезией с сырой древесиной доски, наносят в виде полос, проходящих над сердцевинной в каждой пласти, чем и обеспечивают перераспределение выхода влаги через пласти (их закрытые и открытые части), грани и торцы досок.

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

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ подготовки досок для их естественной сушки, в котором закрывают торцы досок, дополнительно к торцам закрывают части пластей досок, при этом торцы и части пластей досок закрывают водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, причем на пласти досок водное эмульсионное вещество, обладающее адгезией с сырой древесиной доски, наносят в виде полос, проходящих над сердцевиной каждой пласти от торца до торца.

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 механизма 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. 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 равномерно по всей закрытой площади доски. Несмотря на значительное сокращение выхода влаги через закрытые площади доски, за счет перераспределения выхода влаги через части пластей и грани доски и за счет большей площади (в сравнении с площадью торцов) открытых участков доски, суммарная скорость сброса влаги из доски увеличивается, чем и объясняется ускорение сушки по данному способу и сокращение времени сушки.

Организованный таким образом выход влаги через части пластей доски обеспечивает равномерное распределение напряженности в пластях досок, в том числе сердцевинных, снимает локальные напряженности в пластях доски и защищает доску от центральных и других видов трещин. Увеличенный объем сброса воды за счет капилляров, выходящих из пластей и граней доски приводит к разрушению крупных продольных капилляров (к разрыву их по длине), 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 обусловливает конденсацию водяного пара в капиллярах. Этим и объясняется гигроскопичность древесины доски. При данном 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 жидкости, следовательно, полностью снимаются условия для гигроскопичности досок по данному способу.

Предлагаемый по изобретению способ имеет преимущество для сердцевинных досок, в пластях которых при сушке в результате неравномерной напряженности в пластях возникают дифференциальные усилия, приводящие к трещине и разрыву доски.

Реализация способа может быть проиллюстрирована на чертеже, изображающем отдельную сердцевинную доску, подготовленную для естественной сушки, где 1 и 2 - торцы сердцевинной доски; 3 и 4 - пласти доски; 5 - полоса на верхней пласти, закрываемая водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, и проходящая над сердцевинной 6; 7 - неразрезанные годовые кольца; 8 и 9 - линии, определяющие ширину закрытия полосы 5. Полоса 10 на нижней пласти показана пунктирными линиями 11 и 12.

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) водо-эмульсионный лак типа ВД-АК-1101 (на основе акриловой дисперсии) или водоэмульсионная краска типа ВД-ВА-224 [Савиных В.П. Умельцу о поделочных материалах. Мн.: Полымя, 1997, с. 309].

В высушиваемой доске, предварительно перед естественной сушкой, закрывают (закрашивают) торцы 1 и 2 клеем типа ПВА, лаком типа ВД-АК-1101 или краской типа ВД-ВА-224. Одновременно клеем типа ПВА, лаком типа ВД-АК-1101 или краской типа ВД-ВА-224 непосредственно над сердцевинной 6 на пласти 3 закрывают полосу 5 длиною от торца 1 и 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 клеем типа ПВА, лаком типа ВД-АК-1101 или краской типа ВД-ВА-224 закрывают полосу 10 на пласти 4 доски. Ширина полосы 10 ограничена линиями 8 и 9 и равна ширине площади неразрезанных годовых колец 7, пласти 4 и длиной от торца 1 до торца 2.

Далее, подготовленную доску, т.е. с закрытыми торцами и закрытыми частями пластей, сушат с использованием способа естественной сушки, например в закрытых помещениях с регулируемым состоянием параметров воздуха с использованием вентиляции.

Испытания описанного способа подготовки досок 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%. Доски, подготовленные по данному способу и далее высушенные естественным способом, негигроскопичны. Эти доски в течение всей жизни эксплуатации (при нормальных условиях эксплуатации) не впитывает 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 сердцевинных досок проводилось весовым способом, т.е. путем контроля изменения (уменьшения) веса контролируемого образца доски. Испытания на отсутствие гигроскопичности проводились на досках в течение 8 лет. Испытания подтвердили полное отсутствие гигроскопичности высушенной древесины досок по данному способу.

Время сушки досок по всем вышеперечисленным породам было в 2-4 раза меньшим в сравнении со способом по прототипу. Все перечисленные технологические приемы (процессы) подготовки доски для дальнейшей естественной сушки и 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. 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.

Использование: в технологии сушки древесины, преимущественно сердцевинных досок, и может быть использован на деревообрабатывающих предприятиях при производстве досок, мебели, домов и т.д. Сущность изобретения: осуществляют предварительную перед сушкой подготовку сердцевинных досок путем закрытия их торцов и пластей водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной. Древесина, подготовленная по данному способу и далее высушенная естественным способом, является негигроскопичной, т.е. она не впитывает влагу из окружающего воздуха. Испытания способа проведены на следующих породах древесины: сосна, ель, дуб, лиственница, клен и кедр. По всем перечисленным породам время сушки досок было в среднем в 2-4 раза меньше в сравнении с традиционным естественным методом сушки. Достигнутая в процессе подготовки и дальнейшей естественной сушки влажность на всех перечисленных породах не превышала 6%. 1 ил. )

Способ подготовки досок для их естественной сушки, в котором закрывают торцы досок, отличающийся тем, что дополнительно к торцам закрывают части пластей досок, причем торцы и части пластей досок закрывают водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски, при этом на части пластей досок водное эмульсионное вещество, обладающее адгезией с сырой древесиной доски, наносят в виде полос, проходящих над сердцевиной каждой пласти от торца до торца.