Обработка древесины - один из древнейших видов деятельности, освоенных человеком. Однако проблемы, связанные с гигроскопичными свойствами древесины, и сегодня ожидают своего решения. Принципиально новый способ сушки древесины, обеспечивающий ее негигроскопичность, разработан к.т.н. Феоктистовым Евгением Ильичом.
Рациональное и эффективное использование древесины в строительстве и других сферах деятельности во многом зависит от знания и понимания процессов и механизмов проникновения влаги в древесину. Древесина, независимо от породы дерева, состоит из множества продольных капилляров, обеспечивающих при жизни дерева прохождение восходящих и нисходящих питательных потоков. Водяные пары из воздуха абсорбируются в древесине, образуя в ее капиллярах мениски жидкости. Пониженное давление водяного пара над вогнутой поверхностью мениска вызывает конденсацию водяного пара в капиллярах древесины. Именно таким образом и происходит впитывание древесиной влаги из окружающего воздуха.
Капиллярным строением объясняется и движение жидкости внутри древесины. Движение жидкости в продольных и радиальных капиллярах древесины вызвано разностью капиллярных давлений в менисках какого-либо из капилляров или суммы этих капилляров. При этом поток жидкости внутри древесины будет направлен в сторону менисков с меньшим радиусом кривизны.
Описанный механизм гигроскопичности лег в основу уникальной и высокоэффективной технологии сушения древесины, разработанной российским ученым Е.И. Феоктистовым и запатентованной им в 2001-2004 годах (8 патентов).
Результаты исследований Е.И. Феоктистова показали, что, независимо от способа сушки древесины, удаление влаги из нее должно осуществляться одновременно с разрушением условий для капиллярной конденсации водяных паров из воздуха в капилляры подверженной сушению древесины. Неорганизованный процесс выхода влаги из досок в ходе традиционной сушки приводит к тому, что концы досок высыхают быстрее, чем их средние части, что вызывает растрескивание торцов и пластей досок.
Остановить процесс капиллярной конденсации можно путем перераспределения отвода влаги из древесины между пластями, гранями и торцами досок во время их сушки. Большая часть влаги должна сбрасываться через множество мелких капилляров, выходящих на пласти и грани досок, подвергаемых сушению. Такая схема обеспечивает отбор влаги из крупных продольных капилляров через мелкие радиальные капилляры. При этом отвод влаги осуществляется по всей длине этих продольных капилляров. Именно распад жидкостных столбов продольных капилляров на сегменты обеспечивает разрушение условий для капиллярной конденсации водяных паров из воздуха в древесине в процессе ее сушки.
Испытания на отсутствие гигроскопичности в обработанных образцах проводились в течение 10 лет и подтвердили полное отсутствие гигроскопичности высушенных образцов.
По технологии Е.И. Феоктистова, сушка древесины осуществляется в 2 этапа:
- предварительная подготовка досок перед сушкой (включая боковые, центральные и сердцевинные доски): закрывают торцы и части пластей досок специальным реагентом, обладающим адгезией к древесине сырой доски. Такая подготовка позволяет перераспределить выход влаги из доски во время ее сушки. Большая часть влаги в этом случае выходит через незакрытые части пластей и граней досок. Это, в свою очередь, приводит к разрушению жидкостных столбов продольных капилляров по всей длине доски, в результате ликвидируются условия для ее гигроскопичности;
- непосредственно сушка, которая может осуществляться двумя способами: естественным (без использования дополнительной тепловой энергии при температуре окружающей среды от +5°С и выше) или активным (с использованием дополнительной энергии). Активный способ сушки предусматривает как сушку в традиционных камерах конвективного типа с циклической загрузкой, так и в камерах непрерывного действия с конвейерной сушкой. Отказ от циклической сушки в камерах и переход на непрерывный конвейерный способ позволяет существенно повысить эффективность процесса сушки пиломатериалов.
Преимущества новой технологии:
- доски, предварительно подготовленные по новой технологии и впоследствии высушенные, негигроскопичны: в течение всего времени при нормальных условиях эксплуатации не впитывают влагу из окружающего воздуха. Ни один из способов сушки не обеспечивает древесину таким уникальным свойством. Конечная влажность досок составляет около 6%;
- исключает образование трещин и коробление досок. Испытания с использованием сушильных камер подтвердили возможность сушки досок в мягком режиме при температуре +30...+40°С. Благодаря новой технологии, брак был снижен с 75% до 4%;
- существенно уменьшаются коэффициент усадки и коэффициент теплопроводности древесины;
- повышается модуль упругости не менее чем на 60%, увеличивается твердость древесины, что особенно важно при производстве клееной древесины, включая строительные балки;
- пиломатериалы имеют высокое качество поверхностей;
- экологическая безопасность;
- время сушки сокращается в 2-4 раза, при этом уменьшаются и затраты на нее.
Разработанная Е.И. Феоктистовым технология сушки древесины не имеет аналогов и выгодно отличается по основным технико-экономическим показателям от традиционных способов сушки. Ее внедрение позволит на небольших производственных площадях перерабатывать большие объемы древесины, а также организовать производство новых видов продукции из древесины. Наиболее эффективное применение новая технология может найти при создании промышленных предприятий по переработке отечественной древесины и экспорту на мировой рынок высококачественных пиломатериалов, а также в деревянном домостроении.
