Технология вакуумной сушки древесины

Вакуумная сушка древесины

Процесс вакуумной сушки привлекателен, прежде всего, тем, что он отличается реальной возможностью существенно уменьшить длительность сушки, сохранив при этом высокое качество высушенных пиломатериалов, а в некоторых случаях даже повысив его.

Вакуумные камеры для сушки древесины

В вакуумных камерах лесоматериалы сушатся в условиях высокого давления 700 мм рт. ст., но низкой температуры 45 С. В этих устройствах специально создается вакуум, что влечет за собой большие затраты электроэнергии.

Вакуумная сушка является крайне дорогим методом сушения лесоматериалов по ряду причин:

• дорогостоящие вакуумные камеры
• огромное количество мощности электроэнергии для правильной работы
• небольшая загрузка, примерно 5-8 м 3 .

В подобных устройствах лесоматериалы сушатся на протяжении одного-двух дней. Например, чтобы высушить 40 м 3 доски понадобится примерно от 8-16 дней. А если осуществляется вакуумная сушка бруса, то времени понадобится еще больше.

Вследствие дороговизны процесса вакуумная сушка древесины осуществляется, преимущественно, для дорогостоящих сортов лесоматериалов, таких как дуб, ясень, бук, кедр. В таких случаях требуется высушить не большое количество пиломатериала. Для массового изготовления пиломатериалов применяют конвективные сушильные камеры, потому что они более доступны и имеют низкую себестоимость.

Несколько примеров вакуумной сушки:

• дубовые доски толщиной 52 мм с уровнем влажности 50 % высохнут до уровня влажности 4-5 % примерно за 28 — 35 дней
• дубовые доски толщиной 52 мм с уровнем влажности 30 % высохнут до уровня влажности 4-5 % за 16 — 18 дней
• дубовые доски толщиной 25 мм с уровнем влажности 50 % высохнут до уровня влажности 4-5 % примерно за 15 дней
• дубовые доски толщиной 25 мм с уровнем влажности 30 % высохнут до уровня влажности 4-5 % за 9 дней
• сосновые доски толщиной 55 мм с уровнем влажности 50 % высохнут до уровня влажности 5 -6 % примерно за 8 дней
• сосновые доски толщиной 55 мм с уровнем влажности 30 % высохнут до уровня влажности 5-6 % за 6 дней
• строительный брус 100 х 100 мм и 150 х 200 мм с уровнем влажности 65 % высохнет до уровня влажности 6 % на протяжении 8 — 12 дней. Брусу 200 х 300 мм для достижения таких же параметров понадобится 22 дня.

В условиях вакуума сушка древесины происходит более мягко. Однако и при таком методе сушения возможно растрескивание. Дерево — это живое сырье. Древесины присущи разные виды напряжений. Эти напряжения зависят от местности, в которой выросло дерево, от метода распила, от возраста. Во время сушки древесины даже в таких камерах не все напряжения снимаются равномерно.

Как происходит вакуумная сушка древесины

Нагнетание вакуума внутри камеры, где осуществляется высушивание лесоматериалов, в значительной степени изменяет физический характер протекания тепло-массообменных процессов в древесине. Сушка реализуется по действием постоянного вакуума 0.95 Мпа и пара, образующегося из влаги лесоматериалов. Поскольку происходит естественное движение агента сушки со скоростью до 0.3 м/сек нет необходимости использовать вентиляторы, системы увлажнения пиломатериалов, устанавливать сухой /мокрый термометр. Контролируют сушку датчики влажности пиломатериала. К примеру, в ходе сушки дубовых пиломатериалов от начального уровня влажности 65 % до остаточного — 6%, выделяется около 450 литров влаги. Если загрузить в камеру максимальные 12 м 3 дуба толщиной 55 мм, то суммарное количество влаги достигнет 5 400 литров.

Сегодня все компании, выпускающие сушильные вакуумные камеры, имеют сертификаты соответствия европейским стандартам. В таких устройствах можно сушить одновременно различные сорта древесины.

• остаточный уровень важности составляет от 6 до 0.5%
• перепад уровня влажности по штабелю не превышает 1 %
• перепад уровня влажности по толщине и длине доски не превышает 0.9 %.

Вакуумная сушка древесины своими руками

Процесс сушки очень выгоден при осуществлении своими руками. Однако приобретать заводскую вакуумную камеру дороговато, в этом разделе мы расскажем, как сделать ее своими руками. Сушку в домашних условиях можно осуществить в специальной камере, для обустройства которой нужно просторное помещение, источник тепла, а также вентилятор для распределения тепла внутри камеры.

Наилучшим вариантом для создания камеры является железный конвейер. Не обязательно покупать новый, можно найти и б/у. Кроме этого можно сварить камеру самостоятельно из старого железа.

Для того, чтобы сохранить тепло внутри камеры стены нужно утеплить пенопластом и обделать вагонкой. Кроме пенопласта подойдет минеральная вата и любой другой утеплительный материал. Для того чтобы тепло отражалось от поверхности необходимо постелить специальный материал. Можно воспользоваться фольгой или пенофолом. Кстати, теплоотражающие и сохраняющие качества пенофола намного выше.

После этого можно приступать к сборке нагревательного прибора. Всю отопительную систему обязательно монтируют отдельно от других отопительных контуров, она должна постоянно функционировать. Подойдет отопительный радиатор, который нагревает воду до 65-90 градусов. Для равномерного распределения тепла в камере стоит приобрести вентилятор. Без него сушка будет происходить не равномерно, а конечный продукт будет иметь низкое качество. Не забывайте про правила пожарной безопасности во время создания вакуумной сушилки.

Еще один важным моментом можно назвать создание системы погрузки пиломатериала в камеру. Для этой цели можно воспользоваться тележками, которые двигаются по рельсам или вилочным погрузчиком. Сырье на просушку складывают на полки или же прямо на пол. Чтобы осуществлять контроль за процессом сушки нужно установить специальные датчики — термопары и датчики давления. Если грамотно подойти к этому мероприятию, то у вас получится камера для сушки качественных пиломатериалов.

После загрузки сырья в камеру дверь плотно закрывается и начинается процесс сушки. В таких условиях связанная и свободная жидкость будет плавно перемещаться от центра к периферии, что гарантирует качественную и равномерную сушку материала. Сухие верхние клетки пиломатериала впитывают жидкость из клеток, находящихся ближе к сердцевине. Вначале просыхают тонкие места, далее влага из толстых слоев перемещается в уже высохшие, делая их влажными.

Для предотвращения смещения на пиломатериалы наносят специальную смесь, которая делается из мела и олифы. Чаще всего эту смесь наносят на торцевые части заготовок.

Вакуумная сушка древесины

Вакуумная сушка древесины – технологический процесс, представляющий собой термическую обработку деревянных конструкций под действием постоянного вакуума. Эта технология была разработана в 1964 г. итальянским ученым Эрнесто Паньоцци. Вакуумная сушка сокращает период обработки пиломатериалов и улучшает их физические свойства.

Особенности сушки в вакууме

Вакуумная сушка применяется при обработке лиственных пород древесины и деревьев с большим сечением. Она осуществляется в компрессионных сушильных камерах. Этот метод сушения имеет следующие достоинства:

1. Высокая скорость обработки пиломатериалов, что сокращает длительность производственного процесса.
2. Низкое давление на поверхность древесины. На обрабатываемых досках не образуются трещины, изгибы и иные внешние дефекты.
3. Герметичность процедуры, что предотвращает бактериальное заражение древесины.
4. Легкость эксплуатации сушильного оборудования. Аппараты для обработки досок имеют низкие габариты и управляются при помощи электронных устройств. Это позволяет регулировать режим сушки.
5. Экологичность процедуры. Обработка древесины в вакууме не оказывает негативное влияние на окружающую среду.

Вакуумная сушка имеет следующие недостатки:

1. Высокие энергетические затраты. Для питания сушильного оборудования необходимо большое количество электричества.
2. Высокая стоимость оборудования. Сушилки для пиломатериалов стоят 360 000 руб.
3. Малый объем загрузки. Данный метод сушения не позволяет обрабатывать большое количество деревянных конструкций.

Сушка в вакууме обладает следующими показателями:

1. Потребление электричества: 2,8 кВт/м 3 .
2. Удаление влаги: 180-300 л/м 3 .
3. Потребление тепловой энергии: 129-762 Ккал/м 3 .

Существуют 3 основных режима вакуумной сушки древесины:

1. Мягкий: обрабатываемые материалы сохраняют свою прочность и физические свойства.
2. Нормальный: в результате термической обработки изменяется окрас дерева и изменяется его износоустойчивость.
3. Форсированный: после сушки материалы становятся хрупкими и приобретают темный окрас.

При выборе режима сушки необходимо учитывать породу дерева, размер обрабатываемых пиломатериалов, значение влажности, особенности сушильных аппаратов и категорию качества растительного сырья. Если влажность дерева составляет более 20%, то сушка должна проводится при температуре ниже 100 °С.

В результате термической обработки можно получить следующие категории древесины в зависимости от показателя влажности:

1. Мокрая: влажность равняется более 50%.
2. Воздушно-сухая: влажность составляет 15 – 20%.
3. Комнатно-сухая: влажность равняется 8 – 12%.
4. Абсолютно сухая: в ней полностью отсутствует влага.

Влажность определяется по массе досок и стружке. При расчете этого показателя необходимо учитывать остаточное напряжение пиломатериалов и коэффициент перепада влажности.

Этапы сушки

Сушка деревянных конструкций осуществляется в 3 этапа:

1. Начальный прогрев досок. На этом этапе проводится первичная термическая обработка поверхности древесины. Прогревание производится без вакуумного давления. Температура материала изменяется в зависимости от режима сушки.
2. Сушение. На этом этапе включается помпа, предназначенная для удаления воздуха из сушильной камеры. Во время этого процесса влага скапливается на внешних слоях древесины. Вакуумная помпа равномерно распределяет влагу, что предотвращает растрескивание и коробление материала. Вышедшая на поверхность вода испаряется и выводится из корпуса сушильного аппарата.
3. Кондиционирование. На этом этапе обрабатываемые доски охлаждаются. Они восстанавливают свою твердость и прочность. Процесс кондиционирование осуществляется при включенной помпе, предотвращающей деформацию обрабатываемых заготовок. Когда доски охладились до комнатной температуры, их вынимают из камеры.

Этапы сушки в вакууме контролируются автоматические устройствами, получающими данные от датчиков безопасности. Эти технологии позволяют сохранить рабочие свойства пиломатериалов. Перед началом сушки необходимо настроить давление, оказываемое помпой на дерево, и температуру. Эти параметры настраиваются в зависимости от разновидности обрабатываемого сырья. Сушка дуба толщиной 25 мм производится при температуре 80 °C, давление помпы должно равняться 500 кг/м 2 . Сушение этого материала производится в течение 28 дней. Процедура сушения сосны толщиной 25 мм осуществляется при температуре 45 °C, давление составляет 550 кг/м 2 . Этот материал необходимо сушить в течение 8 дней.

Вакуумные камеры для сушки древесины

Вакуумная сушильная камера для древесины – установка, предназначенная для сушки деревянных конструкций в сыром виде. В них создается пониженное давление. Температура во внутренней части сушилки не превышает 100 °C. Данное оборудование позволяет уменьшить теплопотери при обработке пиломатериалов и сохранить окрас древесины.

Большинство сушильных камер оснащаются гидравлическим прессом. Эта деталь предназначена для сохранения формы досок во время их термической обработки. Пресс при вакуумной сушке позволяет предотвратить деформацию заготовок и устранить их внешние дефекты.

Сушильная камера полностью автоматизирована. Она оснащается следующими устройствами:

1. Автоматическая система управления. Она задает режимы сушки пиломатериалов на основе шаблонов и пользовательских программ.
2. Цифровой дисплей. На этом приборе отображаются показатели влажности и температуры обрабатываемых пиломатериалов.
3. Световые индикаторы и звуковые динамики. Они предназначены для оповещения пользователя о поломке оборудования.

При выборе сушильных камер необходимо учитывать следующие критерии:

1. Материал изготовления. Все детали должны быть произведены из металлов, не подвергающихся воздействию коррозии. Чаще всего комплектующие камер изготавливаются из алюминиевых сплавов и нержавеющей стали.
2. Герметичность. Сушилка должна изолировать обрабатываемые доски от влаги и атмосферного воздуха.
3. Наличие вентиляции. Моторы сушильных камер должны равномерно обдувать пиломатериалы, обеспечивая стабильную скорость воздушного потока.

Срок службы сушилок зависит от качества сушильного оборудования, планируемых объемов сушки и условий эксплуатации аппарата.

Устройство сушильной камеры

Современные сушильные камеры производятся в форме цилиндра или параллелепипеда. Они состоят из следующих элементов:

1. Силиконовая мембрана.
2. Рамка.
3. Резиновый уплотнитель.
4. Нагревательные пластины.
5. Шланги.
6. Вакуумная помпа.
7. Нагреватель.
8. Термоизоляционные механизмы.

Загрузка и выгрузка древесины производится в выходной зоне сушилки, оснащенной крышкой. Термообработка досок осуществляется при помощи нагревательных пластин. Они устанавливаются под каждым пластом пиломатериала. Пластины изготавливаются из алюминия, имеющего высокую теплопроводность. Температура нагревательных элементов повышается при контакте с горячей водой. Циркуляция жидкости обеспечивается водяным насосом со шлангами. Герметичность процесса обеспечивается при помощи силиконовой мембраны и резиновых уплотнителей. Вакуум при сушении дерева образуется посредством помпы. Она оказывает давление на заготовку и выводит весь воздух из сушилки.

Вакуумная сушка древесины своими руками

Чтобы высушить деревянные конструкции своими, нужно приобрести вакуумную камеру. Промышленное оборудование отличается высокой стоимостью, поэтому рекомендуется самостоятельно собрать сушильный аппарат. Процесс изготовления вакуумной сушилки для древесины своими руками выглядит следующим образом:

1. Постройка фундамента.
2. Возведение каркаса.
3. Обшивка корпуса металлическими пластинами.
4. Установка теплоизоляционных материалов и опорных механизмов.
5. Монтаж нагревательных элементов и вентиляторов.

Стенки самодельной камеры выполняются из бетона, металла и древесины. Их необходимо утеплить фольгой, пенополистиролом или древесной стружкой. Толщина утеплителей составляет должна составлять не менее 0,15 м. Каркас аппарата обшивается листовым металлом. Дверь сушилки нужно загерметизировать.

В качестве источника тепла рекомендуется использовать электрический бойлер, тепловентилятор или радиатор отопления. Важно обеспечить циркуляцию горячей воды при помощи насоса. Равномерное распределение тепла обеспечивается при помощи вентиляторов. Чтобы контролировать влажность и температуру в камере, рекомендуется установить влажный и сухой термометр.

После сооружения вакуумной камеры необходимо загрузить в нее пиломатериалы. Для этого можно использовать вилочные погрузчики. После погрузки начинается процедура сушения досок. Необходимо контролировать процесс при помощи термопар и датчиков давления. Чтобы материалы не сместились во время обработки, на них торцевые части нужно нанести смесь из олифы и мела.

Технологические режимы вакуумной сушки пиломатериалов при конвективных методах подвода тепла

В последние годы в России начался рост малых и средних предприятий по производству столярно-строительных изделий и мебели, потребляющих пиломатериалы и заготовки из древесины хвойных, лиственных и, особенно, твердых лиственных пород. Таким производствам, выпускающим изделия по европейским стандартам, потребовалась высококачественная сушка древесины. Возникший спрос на качественную и одновременно непродолжительную сушку привел к росту предложения вакуумных камер на рынке сушильной техники. Применение вакуумных технологий позволяет получить экономический эффект при сушке дорогих твердых пород древесины не только за счет сокращения продолжительности процесса, но и благодаря снижению температуры сушки, что, кроме того, уменьшает деструкцию древесины, и не влияет на изменение цвета.

Однако при реализации вакуумных способов возникают существенные трудности подвода тепла в условиях пониженного давления. Известные способы подвода тепла в вакууме являются дорогостоящими (ТВЧ- и СВЧ-энергия) или отличаются трудоемкостью процесса и неудовлетворительным качеством (контактные методы). Поэтому наиболее перспективными в области вакуумной сушки древесины исследователи считают способы при конвективном теплоподводе.

Существующие в настоящее время технологические режимы вакуумной сушки пиломатериалов с конвективным подводом энергии в основном получены разработчиками аппаратов чисто эмпирическим путем и отличаются большой разнообразностью. Каждый из этих режимов имеет свои преимущества и недостатки перед аналогами, и поэтому чаще всего ориентирован на определенный сортамент пиломатериалов.

Весь широкий спектр вакуумных технологий сушки древесины с подводом тепловой энергии конвекцией можно классифицировать следующим образом:

1. «импульсные» технологии, сушильный процесс в которых складывается из последовательно чередующихся стадий прогрева пиломатериала и вакуумирования;
2. конвективная сушка пиломатериала при пониженном давлении среды;
3. сушка древесины в жидкостях, над поверхностью которых давление ниже атмосферного.

Рассмотрим основные технологические особенности представленных классов.

Сущность «импульсных» технологий заключается в проведении сушильного процесса циклически. На первой стадии цикла (так называемой стадии «импульса») материалу передается тепловая энергия, которая в дальнейшем будет являться движущей силой процесса удаления влаги. На стадии нагрева материал обдувается горячим теплоносителем при давлении среды равном или близком к атмосферному. В этот период температура древесины повышается, что сопровождается испарением влаги с ее поверхности. Влажность несколько снижается. Движение влаги внутри материала проходит под действием градиента влажности. Стадия «импульса» длиться до прогрева древесины в центре до температуры, превышающей температуру кипения воды при пониженном давлении на стадии вакуумирования.

На второй стадии (стадии вакуумирования) начинается интенсивное испарение влаги с поверхности материала. Температура поверхности снижается, быстро достигает температуры кипения, а затем продолжает падать. В полостях клеток происходит вскипание воды, образовавшийся водяной пар движется к поверхности под избыточным давлением. При этом часть пара удаляется из древесины, а часть, при контакте с охлажденными поверхностными зонами конденсируется. Водяной пар, покинувший древесину, образует вокруг нее среду практически чистого насыщенного или перегретого пара. В результате этого, влага удаляется при достаточно высокой влажности поверхности и, следовательно, малом ее перепаде по толщине материала, что позволяет избежать значительных сушильных напряжений и больших остаточных деформаций.

В период выдержки досок в вакууме при удалении свободной влаги ее движение проходит под действием градиентов давления, влажности и температуры, а при влажности древесины ниже предела насыщения — градиентов влажности и температуры. Этим и обеспечивается высокая интенсивность вакуумной сушки. Вакуумирование прекращается после падения температуры в центре материала ниже температуры кипения воды при данной глубине вакуума.

Среди «импульсных» технологий наибольшее распространение получил вакуумно-конвективный способ сушки, где на стадии прогрева материала используется горячий воздух. Данный метод хорошо себя зарекомендовал при сушке дубовых пиломатериалов. Однако в производственных условиях нередко возникала сложность регулирования режимных параметров горячего воздуха.

Поскольку известно, что удаление влаги из древесины в процессе её прогрева зачастую приводит к нарушению целостности поверхностных слоев, то древесину необходимо быстро прогреть без испарения из нее влаги, для чего в камере должна быть создана высокая степень насыщенности среды. Степень насыщенности при влажности древесины выше 25 % устанавливают в интервале 0,98 – 1, при влажности ниже 25 % — 0,90 – 0,92. Таким образом, использование горячего воздуха на стадии прогрева древесины возможно лишь в комбинации с насыщенным паром. В противном случае может наблюдаться снижение качества пиломатериала.

Поэтому развитием вакуумно-конвективного метода стала технология вакуум-осциллирующей сушки пиломатериалов, разработанная сотрудниками кафедры переработки древесных материалов КГТУ, при которой прогрев древесины происходит в среде перегретого пара при отсутствии воздуха в полости аппарата. Предварительное удаление воздуха из вакуумной камеры приводит к отсутствию фазового сопротивления (технология по своей сути близка к системе «тепловая труба»), способствуя тем самым более интенсивному прогреву пиломатериала. Стадия прогрева при этом состоит из двух периодов (см. рис.1.):

1. прогрев поверхностных слоев материала за счет конденсации пара;
2. общий прогрев древесины в среде перегретого пара.

Применение перегретого пара для прогрева является целесообразным и с точки зрения релаксации внутренних напряжений, возникших на предыдущей стадии вакуумирования, поскольку в начале стадии прогрева конденсирующийся на холодной поверхности материала пар выполняет роль промежуточной тепловлагообработки. Предложенная технология упрощает регулирование процесса и позволяет ускорить сушку за счет сокращения продолжительности стадии прогрева.

Одной из разновидностей «импульсной» технологии является сушка древесины «сбросом» давления. Физической основой этого метода является максимальное использование эффекта от интенсивного молярного переноса пара, возникающего после предварительного прогрева влажного пиломатериала под давлением и последующего быстрого его снижения до давления ниже атмосферного, с этой целью используется вакуумный ресивер. В момент «сброса» давления во всем объеме тела происходит бурное вскипание влаги, между центром и поверхностью образца образуется перепад давления, способствующий формированию направленного к поверхности частицы потока влаги в виде пара. На своем пути поток пара увлекает капельки жидкости, а при встрече со сплошными водяными пробками проталкивает их к поверхности образца. Регулируя процесс вскипания, то есть скорость понижения давления среды, можно добиться, чтобы вместе с паром из материала удалялось до 40% влаги в жидком виде (эффект, аналогичный механическому обезвоживанию).

Однако при резком «сбросе» давления существует опасность разрушения или видоизменения структуры пиломатериала, поэтому при удалении влаги данным методом необходим индивидуальный подход к сушке каждой партии материала. Кроме того, необходимость создания вакуумного ресивера, позволяющего производить «сброс» давления ниже атмосферного и соразмерного по своим габаритам с вакуумной камерой непосредственной сушки, приводит к значительному удорожанию всей сушильной установки.

Конвективная сушка пиломатериала при пониженном давлении среды является частным случаем традиционной конвективной технологии и также может осуществляться в среде горячего воздуха и перегретого пара. Основное технологическое отличие данного способа состоит в том, что сушка происходит в разреженной среде, за счет чего возможно использование более низких температурных режимов.

Различают несколько технологических схем конвективной сушки в разреженной среде: в сочетании с «импульсной» технологией в интервале определенной влажности древесины или как самостоятельный метод сушки. Как самостоятельный метод удаления влаги данный способ используется в основном для сушки мягких пород древесины, когда использование «импульсных» технологий является нецелесообразным вследствие сложного технологического регламента.

Один из возможных технологических режимов, предложенный сотрудниками КГТУ и представленный на рис.2, предусматривает прогрев пиломатериала при атмосферном давлении, стадию сушки при понижающемся давлении среды, сушку при постоянном остаточном давлении и при снижении средней влажности древесины ниже 20% — сушку при регулируемом повышении давления в зависимости от влажности древесины.

Известна также схема, разработанная сотрудниками МГУЛ, по которой процесс проводят в вакууме глубиной 0,085 – 0,090 МПа с конвекцией сушильного агента при скорости 15 – 20 м/с. Сушка ведется циклами «работа-пауза» при постоянной глубине вакуума. На стадии «работа» происходит сушка в среде, температура которой выше температуры точки кипения воды при заданном давлении. Эта стадия характеризуется высокой интенсивностью процесса за счет большого градиента влажности по толщине материала. Ввиду малой продолжительности, возникающие сушильные напряжения сравнительно малы, а деформации носят, в основном, упругий характер. На стадии «пауза» система циркуляции отключается и происходит выравнивание влажности по толщине материала и уменьшение сушильных напряжений. Снижение градиента влажности компенсируется возникающим в материале положительным градиентом температуры за счет снижения температуры поверхности, поэтому скорость движения влаги в древесине сохраняется на прежнем уровне.

Продолжительность стадии «работа» определяется возникающими сушильными напряжениями, которые не должны превышать предела упругости. На стадии «пауза» продолжительность устанавливается из условия выравнивания температуры центра и поверхности и прекращения движения влаги под действием градиента температуры.

Такой способ вакуумной сушки, как утверждают разработчики, резко повышает ресурс работы вакуумного насоса и снижает потребление им электроэнергии.

Вакуумная сушка древесины в жидкостях является частным случаем сушки в гидрофобных жидкостях и получила название совмещенной сушки-пропитки, поскольку в качестве агента сушки используют антисептические пропиточные масла, а после завершения удаления влаги из древесины проводят пропитку под давлением.

Основным видом влагопереноса в данном случае является молярное перемещение пара под действием градиента избыточного давления внутри материала, поэтому удаление влаги из древесины возможно только при температуре жидкости выше точки кипения воды при данном давлении.

В условиях вакуумной сушки древесины с подводом тепла от жидкого теплоносителя над поверхностью материала барометрическое давление отсутствует, поэтому удаление влаги из материала происходит при температуре жидкости выше точки кипения воды при давлении столба гидрофобной жидкости. Такая схема ведения процесса позволяет снизить температуру среды до 80 – 90 °С, что существенно ниже по сравнению с традиционной сушкой в жидкостях, где температура поддерживается в интервале 120 – 130 °С. Тем самым вакуумная сушка древесины в жидкостях позволяет предотвратить возникновение значительного перепада влажности по сечению древесины, а значит и развития разрушающих сушильных напряжений.

Такой способ применяют для обработки шпал и других крупномерных сортиментов, к которым не предъявляются требования по внешнему виду.

Преимущества вакуумной сушки древесины

Сушка древесины – необходимый этап изготовления пиломатериалов. Вакуумный метод один из самых эффективных, но требует специального оборудования, которое можно купить в готовом виде или построить самостоятельно.

Пусть термовакуумный принцип в самодельных камерах и недоступен для полной реализации, такие приспособления для сушки тоже эффективны.

Особенности применения вакуума

У технологии вакуумной сушки есть как положительные, так и отрицательные стороны. Ввиду общей дороговизны она применяется для работы с наиболее ценными и привередливыми породами.

Плюсов в этом методе больше. Применение вакуумной сушки позволяет избежать разрушения пиломатериалов, их растрескивания, коробления или других возможных дефектов. При этом кусок дерева просохнет равномерно вне зависимости от его толщины и длины. На это уйдет сравнительно меньше времени, ведь испарение влаги из дерева в условиях разреженной среды происходит очень быстро.

Необходимое для этого оборудование легко перевозить и монтировать, так что применять его можно в самых разных местах, даже непосредственно на вырубке леса.

Однако техника для вакуумной сушки стоит дорого, поэтому малые предприятия и домашние хозяйства почти никогда не могут себе ее позволить. Несмотря на малый объем камер (до 10 кубометров), устройство потребляет много электроэнергии. Пожалуй, этим ограничиваются его недостатки.

Профессиональная сушка

Корпус профессиональной камеры для сушки древесины производится из нержавеющей стали. Для полной герметизации его верх покрывается эластичной резиной, оформленной в рамку из металла. Внутри устанавливаются датчики для измерения влажности.

Специалист управляет камерой снаружи – необходимое для этого оборудование ставят в отдельный тамбур. Обязательно наличие вакуумной помпы, мощности которой хватит на откачку воздуха и скопившегося конденсата.

Для прогревания используются алюминиевые радиаторы (в виде пластин) с водой, которую греют при помощи бойлера снаружи камеры. Из-за отсутствия сложных элементов управлять такой машиной просто.

Для контроля над процессом используются датчики температур и вакуума. Если что-то пойдет не так, то специалист отследит это по показаниям на мониторе.

Но профессиональное оборудование стоит дорого – за камеру среднего объема придется заплатить сумму от 3 миллионов рублей. Зато оно справляется с сырым деревом всего за две недели, в то время как при естественной сушке древесина сохнет годами.

Конкретный срок высушивания зависит от типа и состояния древесины:

• доски из свежесрубленного дуба будут сохнуть около месяца, а свежего сруба и тонкого распила – 15 дней;
• влажные (30%) дубовые доски сушатся от 16 дней, но в тонком варианте (25 мм) – чуть больше недели;
• доски из только что срубленной сосны сохнут 8 суток, а меньшей влажности (30%) – всего 6 дней;
• строительный брус с размерами меньше 150 х 200 мм и влажностью 65% высохнет за 12 дней, однако толстые виды (200 х 300 мм) – примерно 21 сутки.

Время также варьируется из-за различий в настройках приборов для разных пород. Одни породы выносливы, а другие следует обрабатывать в щадящем режиме, постепенно, не спеша.

Работа вакуумной сушилки

Вакуумная сушка древесины делится на несколько этапов. Сначала древесину загружают внутрь камеры. При этом пиломатериалы размещают послойно между алюминиевыми пластинами для нагревания. Специалист настраивает параметры сушки (температуру и давление). Это необходимо для работы с разными породами дерева, после чего можно включать устройство. При сушке давление поддерживается на одном уровне, а температура может меняться.

Обратите внимание! На стадии прогрева используется обычное давление, вакуумная помпа отключена. Это необходимо для предотвращения появления дефектов.

Когда древесина нагревается до необходимой температуры, включают вакуумную помпу. Она удаляет воздух из сушильной камеры, тем самым создавая нужное давление. Влага в древесине перемещается от центра к внешним слоям. Так как при этом материал увлажняется, использовать дополнительные средства не требуется. Равномерное распределение влаги спасает древесину от порчи.

Вышедшая на поверхность материала влага испаряется из-за высокой температуры, оседает на стенках корпуса и выводится помпой.

Вакуумная среда ускоряет этот процесс, ведь испарение начинается уже при температуре в 40 градусов – этого бы не случилось при обычном давлении. Окружающий древесину воздух никогда не нагревают до температуры больше 70 градусов. Верхнее резиновое покрытие камеры при откачивании втягивается внутрь и давит на доски, создавая своеобразный пресс.

Завершающий этап – кондиционирование. Его применяют только после достижения древесиной необходимой влажности. Нагревание приостанавливают, но вакуумную помпу не отключают. Дерево постепенно остывает, продолжая находиться под прессом, который необходим для предотвращения изменений в форме материала. Когда температура становится комнатной, помпу отключают и достают древесину из устройства.

Оборудование помещения своими руками

Вакуумная сушилка для древесины, сделанная своими руками, обойдется дешевле, чем покупка профессионального устройства. Для этого потребуется выделить камеру и обустроить ее источником тепла и вентилятором.

Использование недорогой тепловентиляции вместо мощного насоса – основный пункт экономии. Поэтому установить агрегат лучше в просторном помещении. Оно должно быть проветриваемым, чтобы воздух внутри корпуса мог постоянно обновляться, крытым и достаточно сухим, иначе дерево может заразиться плесенью или другими болезнями.

Камера

Самый хороший вариант корпуса для сушильной камеры – железный конвейер. Дешевле использовать бывший в употреблении (их активно используют на железной дороге), но придется побеспокоиться о его чистоте.

Для дела подойдет контейнер для морских транспортировок, нужно лишь поискать более герметичную модель. А также можно использовать старый металлический лом и сварить камеру самостоятельно. Это самый экономный вариант.

Для сохранения внутреннего тепла стены надо утеплить пенопластом и отделать вагонкой. Лучше приобрести специальный утепляющий материал для отражения, но можно использовать фольгу или пенофол, при этом второй вариант предпочтительнее.

Оборудование

Когда камера готова, приступают к сборке и установке нагревательного прибора и вакуумного насоса. Отопительную систему сушилки нужно монтировать отдельно от общего отопительного контура, ведь она должна стабильно и независимо функционировать. Подбирают радиатор, способный нагревать воду до 65-90 градусов.

Важно! Чтобы тепло при сушке распределялось равномерно, потребуется установить вентилятор.

Это обязательный этап, так как неравномерный нагрев портит качество древесины. При собственноручном строительстве сушилки уделяют большое внимание пожарной безопасности.

Для облегчения загрузки дерева нужна система погрузки. Так, можно использовать тележки на рельсах или вилочный погрузчик. Сырье можно сушить как на полках, так и прямо на полу. Если важна сохранность древесины, то необходимо установить датчики температур, что поможет контролировать процесс. Это особенно важно для дорогих пород дерева. Если конструкция построена правильно, то температура в камере будет меняться равномерно.

Эффективность сушилки

Следует учитывать, что подобная самодельная сушилка не совсем вакуумная. При применении самодельного оборудования фактически осуществляется обыкновенная сушка в помещении. Однако при этом создаются благоприятные условия благодаря нагреву и вентиляции, так что такой подход все равно эффективнее, пусть и не сравнится с настоящим вакуумным методом.

Самодельная конструкция высушит дерево примерно за три-четыре недели, когда профессиональная справится с задачей не более чем за полмесяца. Это неоспоримое достоинство дорогих средств, однако производство аналогов обходится в несколько раз дешевле.

Как сделать дешевую вакуумную сушилку для дерева своими руками

Здравствуйте уважаемые читатели и подписчики Блога Андрея Ноака! Знаете ли вы что самое главное в материалах из дерева? Это качественная просушка. Каждое предприятие использует специальную технологию просушивания. Но если Вы захотели самостоятельно просушить материал, то я расскажу, как изготавливается вакуумная сушилка своими руками. Но сначала немного теории.

Древесина является гигроскопичным материалом, это связано с тем что дерево поглощает испарения воды из воздуха. Каждый материал из древесины отличается разной степенью влажности, зависимо от условий хранения и окружающей среды.

Для чего сушить древесину?

Сушкой называют процесс удаления влаги из материала, путем испарения. Когда дерево растет, обмен веществ в нем осуществляется с помощью циркуляции влаги по стволу. При срезании циркуляция прекращается, и влага начинает испарятся. Для того, чтобы построить дом или сделать любое деревянное изделие, нужно качественно просушить бревна.

Покупная вакуумная сушилка

Хорошо просушенный материал защищен от грибков, повреждений и трещин, а срок службы заметно увеличится.

Если сушка была качественной, то и изделие прослужит Вам долгие годы.

Древесина делится на категории в зависимости от степени влажности:

1. мокрой считается та, которая находилась в воде и ее влажность стопроцентная;
2. свежесрубленная, с влажностью в пределах от 50 до 100%;
3. воздушно-сухая, в случаи если материал долго находился на воздухе. Влажность такой древесины примерно 15-20%;
4. комнатно-сухая, с влажностью 8-12%
5. абсолютно сухая, влажность которой ровна 0.

Влажный материал будет плохо поддаваться обработке, но отличается гибкостью и эластичностью.

Свойства сухой древесины

Сухой материал обладает большей биологической стойкостью. После сушки прочность увеличивается, лучше выдерживает нагрузку. Легко обрабатывается, а изделия после обработки не трескаются, в отличии от сирого дерева, в котором может даже начаться процесс гниения при подходящих условиях.

Старинные способы сушки

Очень давно для постройки домов люди использовали только дерево. В домах можно било встретить деревянную посуду. Поэтому нужно было придумывать способы качественной просушки бревна, как основного строительного материала. На то время люди пользовались несколькими способами просушки.

Выпаривание древесины

Для этого способа брали необходимый кусок древесины, воду и опилки. Воду нагревали до 70 градусов, помещали в нее заготовку, после засыпали опилками и оставляли на определенное время, чтобы материал пропарился.

После просыхания заготовка не трескалась, а структура становилась более плотной и гибкой.

Парафинирование

Парафинирование — это еще один способ, широко применявшийся очень давно. Здесь деревянные заготовки опускали в нагретый до 40 градусов парафин и оставляли на несколько часов. Важно было поддерживать одинаковую температуру вещества.

После процедуры древесина должна сохнуть несколько дней. Свойства материала после высыхания меняются. Заготовка не трескается, не подвергается гниению и приобретает оригинальный тонированный оттенок.

Мастера использовали такой способ сушки для изготовления деревянной посуды, потом готовое изделие искусно расписывали.

Влажность древесины, способы измерения

Есть множество способов определить влажность. Для точного определения влажности древесины используются специальные приборы. Электрические влагомеры способны определить влажность с точностью 2-3 %. Основной принцип таких приборов основан на том, что древесина разной влажности имеет разное электрическое сопротивление.

Есть еще много «народных» способов определения влажности, но их используют только профессионалы:

• По массе, взвешивая одинаковые кусочки древесины одной породы в руке или на весах поочередно.
• Опытные специалисты определяют влажность «на глаз», по наличию трещин и разломов.
• По стружке. При обработке пиломатериала, мелкую стружку сжимают в кулаке. Если она легко сминается, то материал влажный. На сухую древесину указывает ломкость стружки, но если стружка рассыпается, то скорее всего дерево пересушили.
• По резанию. Если при обработке древесины стамеской отмечается влажный след, и материал легко, плавно режется, то она не просушена. Лучше не делать резьбу на такой поверхности, так как при высыхании появятся трещины и изъяны.

Собираем вакуумную сушилку в домашних условиях

Очень выгодно сушить древесину самому, а если это делать с помощью вакуумной сушилки, то время сушки сократится в разы. Но покупать вакуумную сушку на заводах дороговато, и я расскажу, как можно сделать ее своими руками, причем еще и сэкономить на этом.

Сушка в домашних условиях происходит в специальных камерах. Чтобы ее обустроить Вам понадобится большое помещение, источник тепла, а также вентилятор для распределения тепла внутри конструкции.

Обязательно пол, стенки и потолок такой сушки должны быть очень прочные, лучше всего подойдет железобетон или железный конвейер. Если взять дешево б/у железный конвейер к примеру с железной дороги, то это будет даже очень дешевый вариант. Или к примеру для удешевления можно сварить конвейер самому из старого железа.

Для сохранения тепла внутри камеры стены укрепляем пенопластом и обделываем вагонкой. Вместо пенопласта можно использовать минеральную вату или другой утеплитель.

Для отражения тепла нужно постелить специальный материал. Можно использовать фольгу, но подойдет и пенофол, тем более что его теплоотражающие и сохраняющие качества намного лучше.

Переходим к монтированию нагревательного прибора. Вся система отопления обязательно монтируется отдельно от других отопительных контуров и должна постоянно работать. Можно использовать радиатор отопления, с помощью которого вода нагревается до 65-90 градусов. Чтобы тепло в камере одинаково распределялось, обязательно нужен вентилятор, иначе будет неравномерная просушка сырья и соответственно низкое качество. Еще один момент, температура в камере должна меняться плавно и постепенно.

При строительстве собственной сушки Вы должны соблюдать все правила пожарной безопасности.

Немаловажный момент, это постройка системы погрузки пиломатериала в камеру. Вы будете погружать большие и достаточно тяжёлые доски. Для этого хорошо подойдут тележки, двигающиеся по рельсам или вилочный погрузчик. Материал внутри складывают на полки или просто на пол. Чтобы контролировать процесс сушки Вы должны установить специальные датчики, а это термопары и датчики вакуума (давления). Сделав все правильно можно получить очень качественную древесину с хорошим товарным видом.

Главный момент в строительстве сушки — добиться необходимых параметров внутри камеры, а материалы и оборудование, которые использовались, не имеют значения. В своей камере Вы сможете сократить процесс сушки сырья до 2х недель.

Как работает вакуумная сушка

После того, как Вы поставили материал в сушильную камеру, плотно закрыли дверцу, можно начинать сушку. Из камеры извлекается воздух для создания вакуума около 9 — 10 бар. Известно, что при снижении давления, вода закипает быстрее.

Благодаря такой технологии связанная и свободная влага будет равномерно двигаться от центра к периферии, тем самым обеспечивается качественное и равномерное просушивание материала, независимо от расположения.

Сухие верхние клетки древесины будут впитывать влагу от расположенных в сердцевине. Сначала высыхают тонкие места, затем влага из более толстых слоев движется уже до высохших, тем самым увлажняя их. Если прервать этот процесс, то материал может разрушится, так как начинается смещение более тонких слоев.

Покрытие торцов толстого пиломатериала для исключения быстрого выхода влаги и образования трещин при сушке.

Чтобы предотвратить смещение пиломатериалы обрабатывают специальной смесью, которую делают из мела, а также олифы. Зачастую обрабатывать нужно торцевые части заготовок.

Сушка исключает применения систем увлажнения, а в камерах не должны устанавливаться термометры. Контролировать процесс можно применяя специальные датчики, управление которыми проводится извне, зачастую в отдельном тамбуре.

Очень часто вакуумные установки используют для сушки дорогих пород, таких как дуб, мербау, падук, венге, зебрано. Очень удобно, так как древесина при сушении практически не разрушается.

Моя помощь

Имею возможность оказать консультацию по технологии сушки, подбору нового и б/у оборудования. Связаться со мной можно через ПОДДЕРЖКУ.

Недавно вышла в свет моя новая книга в которой даются рекомендации по работе сушильных комплексов на производстве. Информация которая дана в книге просто уникальная, вы такую точно нигде не найдете. Подробнее о книге можно узнать в разделе «МОИ КНИГИ».