Способ обработки и сушки древесины

1 Изобретение относится к способу обработки и сушки древесины, согласно которому древесину нагревают до температуры, по существу превышающей температуру кипения воды, после чего древесину сжимают под постоянным давлением между прессующими влагопроницаемыми элементами; при этом выходящая из древесины влага испаряется и образует вокруг древесины атмосферу водяного пара, нужную для фазы прессования. Обычно лесоматериал, используемый в строительстве и мебельной промышленности,высушивают в сушилке. При этом высушивание древесины занимает сравнительно много времени. Чтобы достичь достаточно низкого влагосодержания лесоматериала, его нужно выдерживать в действующей обычным образом сушилке несколько недель. Для более быстрого высушивания древесины применяют известный способ,согласно которому древесину нагревают и сжимают между газопроницаемыми прессующими поверхностями. Во время прессования древесины в воздухе вокруг прессующих элементов и древесины между ними создатся влажная атмосфера водяного пара, в которой влагосодержание в воздухе превышает 100%. С помощью этого способа в течение 24-часовой обработки свежесрубленной древесины получают поделочную сухую древесину, влагосодержание которой ниже 8%. Под воздействием прессования плотность древесины возрастает, и также при этом повышается прочность и тврдость древесины. Например, тврдость ели, сосны и берзы получается равной тврдости дуба, а прочность на изгиб удваивается. Этот способ обработки характеризуется регулированием влаги, тепла и давления сжатия. Древесина лиственных пород,получаемая этим способом, используется внутри помещений, но при специальной обработке также возможно получить влагостойкую древесину лиственных пород, целесообразную для применения в качестве наружных элементов зданий. С помощью способов прессования известного уровня техники получают качественный,целесообразный для применения для многих видов объектов, быстро высушиваемый и в разной степени прессованный лесоматериал. Но для многих видов применения требуется лесоматериал, свойства которого более близки к свойствам обычного непрессованного лесоматериала. В этом случае увеличение плотности древесины не является главной целью, поскольку наиболее важно получить именно сухую древесину. Для такой обработки древесины также можно успешно применить способ прессования согласно данному изобретению. Но известные способы сушения прессованием и нагревом потребляют относительно большое количество энергии, поскольку для создания атмосферы водяного пара необходимо постоянно обеспечивать воду извне процесса, температура которой 2 по существу ниже точки кипения испаряемой воды. Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении способа для сушки и обработки древесины, для которого требуется меньшее количество энергии, чем для способов известного уровня техники. В частности, цель настоящего изобретения заключается в обеспечении способа, согласно которому в течение обработки древесины высушиванием не требуется пар,получаемый из воды, обеспечиваемой извне процесса. Помимо этого, цель настоящего изобретения заключается в обеспечении способа,для которого требуется более простое устройство по сравнению с устройствами известного уровня техники, необходимыми для получения той же продукции. Цель настоящего изобретения достигается посредством способа, характеризуемого приводимой ниже формулой изобретения. Способ согласно настоящему изобретению отличается тем, что температуру древесины повышают настолько быстро, что влага в древесине не успевает испариться в достаточной степени до повышения температуры древесины выше температуры кипения воды. В результате этого наибольшая часть выделяющейся из древесины воды испаряется только во время фазы прессования древесины, и при этом выходящая вода образует вокруг древесины атмосферу водяного пара, нужную для фазы прессования. В этих условиях пар, получаемый из отдельно, вне процесса, подаваемой воды, не нужен, и поэтому устройство согласно предлагаемому способу получается более простым и эффективным, чем известные в настоящее время устройства сушки. Помимо этого, поскольку влага внутри древесины уже близка к температуре кипения воды,поэтому для парообразования достаточно гораздо меньшее количество энергии, чем для нагревания воды, обеспечиваемой извне процесса. В соответствии с предпочтительным осуществлением настоящего изобретения древесину сжимают в фазе прессования на 2-6%, ифаза прессования длится около 15-60 мин. При этом влага большей частью удаляется из древесины,причм также обеспечивается прямизна лесоматериала, при этом - без существенного изменения природных свойств древесины. Помимо этого, для фазы прессования требуется относительно меньшее время, в результате чего фактическая фаза сушки древесины обеспечивается быстро и эффективно. Согласно второму предпочтительному осуществлению настоящего изобретения древесину выдерживают после фазы прессования между прессующими элементами под соответствующим давлением сжатия, и при этом температуру градус за градусом повышают до достаточно высокого значения для сушки древесины. При этом в начале фазы сушки риск скачкообразных повышений температуры сводится к 3 минимуму, и температура древесины повышается ровно до значения, нужного для фазы сушки. Согласно третьему предпочтительному осуществлению настоящего изобретения фаза сушки длится до тех пор, пока температура внутри древесины не достигнет температуры,соответствующей температуре наружной поверхности. Тем самым обеспечивается испарение по меньшей мере основной части влаги внутри древесины, и при этом древесина даже внутри становится гораздо суше, чем в первоначальном состоянии. При этом во время охлаждения после фазы сушки облегчается равномерное охлаждение древесины, поскольку в древесине не имеется разности температур, и нет напряжений; и готовая высушенная древесина хорошо сохраняет свою форму также и во время хранения и использования после охлаждения. Ниже изобретение поясняется подробно со ссылкой на прилагаемый чертж, на котором представлена схема последовательности операций способа обработки и сушки древесины согласно настоящему изобретению. В соответствии со схемой последовательности операций, представленной на фиг. 1, для обработки строительного лесоматериала применяют известные устройства обработки для прессования и сушки лесоматериала. К ним относится многопролтный гидравлический пресс, установленный в камере и который имеет уровни,подвижные относительно друг друга и между которыми устанавливают прессуемый лесоматериал. Уровнями являются полые капсулообразные конструкции, внутри которых сформированы каналообразные внутренние элементы для циркуляции горячего воздуха и водяного пара. Лесоматериал помещают между уровнями таким образом, что снизу и сверху всегда между ними чередуются уровни и обрабатываемый лесоматериал. При этом между двумя уровнями лесоматериала всегда имеется уровень для прохождения воздуха и/или влаги к поверхности лесоматериала. Число уровней может изменяться в зависимости, например, от размера устройств и толщины лесоматериала. Обычно имеется 25-35 уровней. Гидравлические прессы могут быть расположены на обеих сторонах уровней или только на одной стороне. Таким образом, обеспечивается возможность одновременного нагревания и прессования лесоматериала,помещаемого в камере между уровнями. При использовании способа согласно схеме последовательности операций в соответствии с фиг. 1, обрабатываемый лесоматериал может быть любым свежесрубленным материалом,целесообразным для обработки описываемыми выше устройствами. Материал складывают между прессующими влагопроницаемыми элементами таким образом, что между каждыми двумя единицами древесины находится один влагопроницаемый прессующий элемент. После этого прессующие элементы и древесину помещают 4 между щеками прессующего устройства, относящегося к обрабатывающим устройствам. Затем прессующие щки прижимают верхним и нижним прессующими элементами таким образом, чтобы лесоматериал прессовался ровно между прессующими элементами. После этого можно начать сам процесс обработки в соответствии с настоящим изобретением. Обработка высушиваемой древесины согласно иллюстрируемой на фиг. 1 схеме последовательности операций по предлагаемому способу происходит следующим образом: Во-первых, лесоматериал нагревают на его наружных поверхностях как можно быстрее до температуры свыше 100 С. Длительность этой операции является изменяющейся и зависит,например, от породы древесины и размеров поперечного сечения лесоматериала. Но это время настолько короткое, что в течение его успевает испариться только небольшая часть влаги лесоматериала. Во второй фазе, незамедлительно после того, как поверхностные слои лесоматериала достигнут температуры кипения воды, начинают прессование. При прессовании лесоматериала из него начинает выделяться вода. Вода, выходящая на поверхность лесоматериала, быстро нагревается до температуры кипения, и после этого начинает испаряться, и водяной пар формируется вокруг прессующих уровней. Водяной пар сохраняет равномерную влажность поверхностных слоев и исключает температурные перепады во время прессования. Прессование продолжается до тех пор, пока лесоматериал не сожмтся на 2-6% относительно его первоначальной толщины. Обычно для этого требуется 15-60 мин. В третьей фазе после обеспечения соответствующей степени сжатия давление сжатия снижают, и лесоматериал более не сжимается,но лесоматериал остатся в ровном прилегании к прессующим элементам. В это время температуру начинают повышать поэтапно. Температуру повышают в два и более этапов, в зависимости от породы древесины и времени для выдерживания, до температуры в пределах 170-200 С и древесину выдерживают при этой температуре до тех пор, пока температура внутри древесины тоже не станет такой же. Обычно для этого требуется 5-24 ч. В четвртой фазе нагревание прекращают и лесоматериалу дают медленно остыть вместе с устройствами высушивания до температуры ниже 50 С. После этого прессующие элементы вынимают из прессующего устройства. Затем лесоматериал оставляют в свободном состоянии между прессующими элементами до тех пор,пока он не достигнет комнатной температуры. После этого лесоматериал готов к складированию и использованию. Способ в соответствии с настоящим изобретением может изменяться в отношении дли 5 тельности разных фаз, и также в отношении применяемых условий. Например, время прессования в некоторых случаях может быть менее 15 мин, или более 60 мин. При этом степень сжатия может быть, например, ниже 2 процентов, если обрабатываемая древесина будет очень влажной, и тогда нужное количество водяного пара обеспечивается меньшим давлением, чем в поясняемом примере осуществления. Помимо этого, значения температуры и времени могут отличаться от значений, приводимых в описании примера осуществления. Время остывания зависит от качества лесоматериала и наружных размеров его поперечного сечения, в каждом случае его длительность также изменяется. На это время длительности также влияет либо нагревание, либо остывание обрабатываемого лесоматериала во время фазы охлаждения. Изобретение не ограничивается предпочтительными осуществлениями. Оно может изменяться в рамках концепции изобретения, излагаемой в формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки и сушки древесины,согласно которому древесину нагревают до температуры, по существу более высокой, чем температура кипения воды, после чего древесину сжимают под постоянным давлением между влагопроницаемыми прессующими элементами,отличающийся тем, что температуру древесины повышают настолько быстро, что нахо 6 дящаяся в древесине влага не успевает значительно испариться до того, как температура древесины повысится выше температуры кипения воды; и тем, что прессование начинают после того, как поверхностные слои лесоматериала достигнут температуры кипения воды. 2. Способ обработки и сушки древесины по п.1, отличающийся тем, что в фазе прессования древесину сжимают на 2-65%, и прессование длится около 15-60 мин. 3. Способ обработки и сушки древесины по п.1 или 2, отличающийся тем, что после фазы прессования древесину выдерживают ровной между прессующими элементами под соответствующим давлением сжатия, и температуру повышают поэтапно до значения, достаточно высокого для высушивания древесины. 4. Способ обработки и сушки древесины по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в фазе сушки древесины температуру древесины повышают до пределов 150-200 С. 5. Способ обработки и сушки древесины по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что фаза сушки длится до тех пор, пока температура внутри древесины не достигнет температуры,которая соответствует температуре внешней поверхности. 6. Способ обработки и сушки древесины по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что фаза сушки древесины длится около 6-24 ч.