CC BY
28
78
В.Н. Ермолин, Д.Н. Деревянных
УДК 674.048
В.Н. ЕРМОЛИН, Д.Н. ДЕРЕВЯННЫХ Сибирский государственный технологический университет
Ермолин Владимир Николаевич родился в 1957 г., окончил в 1979 г. Сибирский технологический институт, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии композиционных материалов Сибирского государственного технологического университета. Имеет 30 научных трудов в области сушки, пропитки древесины, древесиноведения.
Деревянных Дмитрий Николаевич родился в 1972 г., окончил в 1994 г. Сибирский технологический институт, аспирант кафедры композиционных материалов Сибирского государственного технологического университета. Имеет 3 печатных труда в области пропитки древесины.
Л, àth
ПОВЫШЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ЖИДКОСТЯМИ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ
Приведены результаты исследований влияния амплитудно-частотных характеристик переменного жидкостного давления на проницаемость ядровой древесины сосны; изучен характер изменения скорости поглощения при пропитке с переменным давлением.
The results of investigating the influence of amplitude-frequency characteristics of alternating liquid pressure on permeability of pine heart are presented. The nature of changing the absorption speed at impregnation with alternating pressure has been investigated.
Во многих технологиях, связанных с обработкой древесины модифицирующими жидкостями (антисептиками, антипиренами, полимерами, красителями и т. д.), желательна глубокая или даже сквозная пропитка. Ядро и спелая древесина, составляющие ее основную массу, относятся к труд-нопропитываемым материалам (ГОСТ 20022.2 - 80. Защита древесины.
Классификация). Способы пропитки такой древесины без нарушения ее целостности в настоящее время неизвестны.
Ниже рассмотрен наиболее перспективный, по нашему мнению, способ решения данной проблемы, основанный на применении переменного давления пропитываемой жидкости. Первые пробные эксперименты были проведены на полупромышленной установке, смонтированной на Лесоси-бирском мачтопропиточном заводе [1]. Объект исследования - круглые окоренные сосновые сортименты длиной 2,5 м и диаметром 18 ... 22 см. При пропитке их антисептиками создавали переменное давление с частотой V = 4 Гц и амплитудой А = 0,1 МПа. При этом глубина проникновения антисептика оказалась в 2 раза больше, чем по способу полного погружения. Пропитке подверглась не только вся заболонь, но и часть ядра (до 15 мм).
Для всестороннего изучения влияния параметров процесса пропитки древесины переменным давлением была изготовлена лабораторная экспериментальная пропиточная установка [2]. График изменения давления в пропиточном автоклаве представлен на рис. 1. Так как температура
Рис. 1. График изменения давления антисептика в процессе пропитки (Т - период; А - амплитуда; Рст - постоянное давление)
а г
Рис. 2. График зависимости интенсивности поглощения пропиточной жидкости (в долях от первоначальной массы образцов ядровой древесины сосны) от времени при постоянном давлении 0,5 МПа (7) и переменном давлении (1 - 6) с различной частотой: 1 - 7 Гц; 2 - 8; 3 - 12;
4 - 5; 5 - 3; 6 - 1 Гц;
оказывает сильное влияние на повышение проницаемости древесины [3], то опыты проводили при комнатной температуре, которая считается неблагоприятной. Для исключения влияния природной изменчивости древесины одновременно пропитывали два парных образца.
Данные о влиянии амплитуды и частоты давления антисептика на проницаемость древесины в настоящее время отсутствуют. Поэтому было
80
В.Н. Ермолин, Д.Н. Деревянных
решено провести однофакторные эксперименты. На рис. 2 представлены результаты наблюдений за поглощением образцами пропиточной жидкости в процессе пропитки при различных частотах (А = 0,3 МПа и Рст = 0,4 МПа). Лучшие результаты получены при V = 7 Гц. Дальнейшее увеличение частоты не приводит к существенному увеличению глубины пропитки, снижение - уменьшает глубину пропитки, но облегчает создание переменного давления, что важно при реализации метода в промышленности.
В результате исследований влияния амплитуды давления на поглощение (V = 3 Гц, Рст = 0,4 МПа) установлено, что с увеличением амплитуды возрастает количество поглощенного антисептика (рис. 3).
Процесс пропитки древесины при переменном давлении антисептика значительно отличается от пропитки при постоянном давлении. Это, в частности, проявляется в своеобразном характере изменения скорости поглощения (рис. 4). При приложении переменного давления сначала наблюдается резкое увеличение скорости поглощения, затем она
Рис. 3. График зависимости интенсивности поглощения пропиточной жидкости (в долях от первоначальной массы образцов ядровой древесины сосны) от времени при различной амплитуде давления: 1 - 0,7 МПа; 2 - 0,5; 3 - 0,3;
4 - 0,1 МПа
Рис. 4. График зависимости скорости поглощения пропиточной жидкости ядровой древесиной сосны (а) и изменение ее давления от времени (б) в процессе пропитки: 1 - переменное давление; 2 - постоянное давление (Рст + А)
снижается и примерно через 5 мин стабилизируется на одном уровне. Если прекратить воздействие и выдержать древесину при постоянном давлении не менее 4 . 5 мин, то при возобновлении воздействия вновь отмечается возрастание скорости поглощения с последующим снижением и стабилизацией. Это происходит при всех повторных воздействиях, но с уменьшением максимальной скорости поглощения.
Подобный процесс, но только с меньшими количественными показателями, происходит и при пропитке ядровой древесины лиственницы и спелой древесины ели. Такой характер поглощения нельзя объяснить с позиций теории фильтрации жидкости через пористые среды. Можно только предположить влияние особенностей анатомического строения древесины, что будет предметом наших дальнейших исследований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1]. Ермолин В.Н., Ковригин Г.С. Интенсификация пропитки древесины с различной влажностью // Защита древесины и целлюлозосодержащих материалов от биоповреждений. - Рига, 1989. - С. 192-195. [2]. Ермолин В.Н., Садырин А.Л., Деревянных Д.Н. Установка для исследования влияния переменного давления на проницаемость древесины // Проблемы химико-лесного комплекса. Научно-практическая конференция: Сб. тез. докл. (часть 2): - Красноярск: КГТА, 1996. - С. 52. [3]. Харук Е.В. Проницаемость древесины газами и жидкостями. - Новосибирск: Наука, 1976. - 190 с.
Поступила 28 февраля 1997 г.
