Італійська компанія «WDE Maspell» пропонує деревообробникам сушильні комплекси з вакуумним принципом сушіння деревини, які забезпечують швидкість, продуктивність, гнучкість та якість сушіння.
Український представник компанії Микола Богуненко конкретизував для нас зміст названих переваг.
Суть переваг вакуумного сушіння деревини
Метод вакуумного сушіння однаково якісний для всіх видів деревини – листяних, хвойних, екзотичних порід. Так само – для всіх видів пиломатеріалів, зокрема дощок, брусу, ламельних заготівок тощо. І для доволі широкого діапазону товщин – від 2 до 400 міліметрів. Вакуумним методом можна досягати потрібного рівня вологості деревини у пʼять, а то й десяʼять разів швидше, ніж традиційними методами – і це чи не найголовніша його перевага. Якість сушіння – це не тільки досягнення потрібного рівня залишкової вологості, а й однаковість такого рівня для всього завантаженого в камеру обсягу деревини, а також те, що висушена деревина не деформується. Пропонована виробником гнучкість полягає в тому, що він має камери, як різного принципу дії, так і різної місткості, що зручно, бо можна завантажувати однорідну та однорозмірну деревину, домагаючись однакового рівня залишкової вологості.
Виробник робить акцент і на універсальності вакуумних сушильних камер, вбачаючи її в тому, що їх можна використовувати, як самодостатні установки і як доповнення до традиційних. Використання в конструкції камер напівавтоматичних чи автоматичних контролерів керування роблять процес їхньої експлуатації напрочуд простим, доступним навіть некваліфікованим операторам, а то можна й взагалі без них обходитися.
Камери мобільні, отже запросто переміщуються з місця на місце. Запуск у роботу простий: потрібні лише підключення до електромережі та водоподача.
Під час сушіння контролюється тиск та температура в камері, які залежать від виду деревини, її товщини та рівня вологості. Контроль повністю автоматизований, показники параметрів на сенсорному екрані. Передбачена й можливість віддавленого контролю з використанням смартфону чи Інтернету.
Три закони фізики на службі вакуумного сушіння деревини
Під час вакуумного сушіння деревини з нею в сушильній камері відбуваються два процеси: циркуляція вологи спрямовується від центру деревного матеріалу до його поверхні з наступним її випаровуванням. Оскільки циркуляція вологи – більш повільний і енергозатратніший процес, ніж випаровування, то потрібно для скорочення часу сушіння без шкоди якості цього процесу задіювати ряд відомих фізичних законів. По-перше, береться до уваги той факт, що циркуляція вологи в деревині пришвидшується в міру збільшення температури її обігріву. По-друге, відомо, як те, що пришвидшується циркуляція в умовах вакууму, так і те, що чим вищий рівень вакууму, тим нижча температура кипіння води, отже менша екнергозатратність для обігріву деревини. Вакуумний метод сушіння використовує всі три названі закони фізики.
Види пропонованих сушарок
Компанія «WDE Maspell» розробляє моделі вакуумних сушильних установок на основі двох принципів.
Перший – з нагрівальними пластинами. Перша така модель сушильної камери з безперервним вакуумом була циліндричної форми. Нині компанія пропонує нову її версію – прес-вакуумну сушильну камеру з обігріваючими пластинами, яка використовує вакуум не тільки для сушіння, а й для створення тиску в 10 тонн на квадратний метр деревної поверхні під час всього циклу сушіння. Так званий прес-метод покращує якість сушіння, випрямляє криві заготівки, зменшує час сушіння. Такі камери ємністю від 0,4 до 20 кубометрів.
На прикладі однієї з моделей, а саме WDE Maspell Srl – PRESS M1,6 розповімо, як працює прес-вакуумна сушарка з водяними нагрівальними пластинами в комплектації з вакуумним конденсором.
Прес-вакуумна сушарка складається з нержавіючої сталевої камери, яка повністю герметична. Верх камери зсередини має еластичне гумове покриття в металевій рамці. Дошки укладаються всередині камери шарами, чергуючись з алюмінієвими нагрівальними пластинами. Це означає, що протягом всього процесу сушіння кожен шар деревини стискається між двома нагрівальними пластинами. Водяна помпа забезпечує циркуляцію гарячої води всередині пластин. Вода нагрівається зовнішнім бойлером, а вакуум всередині камери створює рідинна вакуумна помпа. При створенні вакууму гумова мембрана під дією атмосферного тиску притискає штабель дощок до підлоги камери з тиском, як уже відомо, до 10 тонн на квадратний метр, що не тільки не дає деревині деформуватися, а й вирівнює уже деформовану.
Другий принцип – вакуумне сушіння без нагрівальних пластин. Придатний, як для циліндричних камер (серії Roll), так і камер у формі паралепіпеда (серії Square), що функціонують як із непостійним вакуумом, так і безперервним – в обох випадках обігрів здійснюється методом вентиляції. В таких сушарках штабелі деревини на прокладках. Камери місткі – від трьох до ста кубометрів.
Всі види вакуумних сушильних камер можуть бути підʼєднані до будь-якого водогрійного котла – на деревних відходах, на газу, на рідкому паливі, на електриці.
– З якого рівня вологості до якого треба доводити, скажімо, дошки методом примусового сушіння?
– Почну з азів. Штучне сушіння деревини виконується для того, аби її в різному обробленому вигляді можна було використовувати в умовах, в яких живе людина. У наших будинках середня комфортна температура 22- 23 градуса при приблизно пʼятдесятивідсотковій вологості повітря. Це відповідає приблизно восьмивідсотковій вологості деревини. У свіжоспиленій деревині рівень вологості порядку 50-70 відсотків.
При конвективному способі сушіння прискорювати цей процес збільшенням температури обігріву не можна, бо якщо буде велика різниця між рівнем вологості деревини й рівнем обігріваючого повітря, а відтак і різко пришвидшиться процес сушіння, деревина почне тріскатися, коробитися тощо. В умовах вакууму цих прикрощів вдається уникнути. Та й затрати теплової енергії у вакуумних камерах утричі нижчі, ніж у звичайних.
Програма сушіння зазвичай ділиться на кілька фаз, із яких тільки дві – фази власне сушіння. У першій фазі сушіння початковий рівень вологості зменшується до 26-30% при відносно низькій температурі та градієнті сушіння. При цьому температура й градієнт протягом всієї фази залишаються, як правило, незмінними. У другій фазі – від вологості 26-30% до кінцевого рівня – сушіння відбувається при підвищених значеннях температури та градієнта сушіння й зазвичай супроводжується зростанням градієнта до кінця сушки. У деяких випадках зростання градієнта сушіння супроводжується також зростанням температури.
Ще й економія матеріалу
– Десь зауважувалося, що вакуумне сушіння до того ж ще й дає змогу економити деревину. А яким чином?
У сушарках із ковнективною циркуляцією повітря між деревиною, скажімо, пиломатеріалами, завдяки прокладкам проміжки для того, щоб деревину із всіх сторін огортало гаряче повітря. При усушуванні, навіть помірокованому, деревина все одною до певної міри деформується. Якщо це, припустимо, ламелі для паркету чотириміліметрової товщини, то вони повинні нарізатися шестиміліметровими чи й товстішими, аби після сушіння був кількаміліметровий припуск для стругуваного вирівнювання деформації. Якщо користатися вакуумним сушінням, що такий припуск може бути меншим, оскільки ламелі, затиснуті обігрівальними пластинами, не мають простору для деформування. Якщо зважити, що паркетна деревина дорогих порід, то навіть міліметрова економія товщини ламелей дає в підсумку відчутну економію коштів.
Якщо згадати, що при штучному сушінні деревини прагнуть домогтися триєдиного результату: високої якості сушіння, тобто максимального зменшення кількості браку через деформації, утворення тріщин тощо; скорочення в часі цього процесу; зменшення до мінімуму споживання енергії, то прес-вакуумне сушіння не тільки забезпечує такий результат, але справді ще й економить матеріал, який усушується.
Дуб вимагає дуже акуратного сушіння
– Є деревні породи, які вимагають додаткових клопотів при сушінні?
– Та навіть звичайний наш дуб того вимагає. Дубові пиломатеріали важко піддаються процесу сушіння, бо дуб схильний до утворення зовнішніх і внутрішніх тріщин. Особливо великі труднощі виникають при сушінні дубових пиломатеріалів у свіжорозпиленому стані з вологістю понад 25%. Якщо в цьому випадку в початковій фазі сушіння температура понад 55 градусів, відбувається колапс деревних капілярів і утворення великих внутрішніх тріщин.
І загалом у випадку з сушінням дубу є кілька «підводних каменів»: великий розкид показників вологості свіжорозпиленого матеріалу в межах навіть однієї дошки веде до залежності результату сушки від місця встановлення датчиків вологості, за показниками яких ведеться керування процесом сушінням. Контролер сушарки, користуючись усередненими показаннями датчиків вологості, може переключити режим сушіння з першої стадії на той момент, коли вся партія дерева набуває вологість 26-28%. У цьому випадку дуже велика ймовірність розтріскування частини матеріалу, вологість якого перевищує вказане значення.
Для усунення цього явища при досягненні вологості дуба 26-28% слід проводити проміжне кондиціонування, що полягає в тому, що градієнт сушіння потрібно вручну встановити рівним 1,2-1,5, витримати деякий час (10-24 години) матеріал в цих умовах і тільки потім перемикати режим в другу стадію сушіння. Друга стадія зазвичай труднощів не являє й цілком безпечно може бути форсована. Температура в першій фазі сушіння встановлюється в межах від 45 до 55 градусів, а градієнт – від 2,2 до 2,6 (менші значення відповідають товстим пиломатеріалам, великі – тонким). У другій фазі температура піднімається до 55 – 65 градусів, а градієнт – від 2,2 до 3. Більшість виробників вакуумних камер не рекомендує або забороняє сушити дуб при вологості вище 30%. Приміром, в інструкції з експлуатації нашої прес-вакуумної сушильної камери виняток зроблено тільки для тонких, до 30 мм, матеріалів, при обмеженні початкової вологості 40%. Використовуючи рекомендації для звичайних сушарок, ми підібрали режими сушіння, що дозволяють висушити свіжорозпиляний дуб до необхідної кінцевої вологості без яких-небудь дефектів. Режими сушки, тобто тиск в камері й температура нагрівальних пластин, встановили такими, щоб градієнти сушіння по фазах відповідали градіентам сушіння, рекомендованим для використання в звичайних камерах. Тиск перегрітої пари становив 130 мбар, щоб температура дерева в першій фазі не перевищувала 54 градуси. Температура пластин підтримувалася стабільною – 55 градусів. Після 10-годинного проміжного кондиціонування при тиску 150 мбар і незмінній температурі здійснюється перехід в другу стадію сушіння з підняттям температури до 70 градусів.
