Зацікавлення методом сушіння пиломатеріалів у вакуумі серед деревообробників зросло після появи на ринку обладнання для його реалізації. Ще б пак, адже чи не найбільшою перевагою цього способу є час сушіння – вакуумним методом можна досягати потрібного рівня вологості деревини у пʼять, а то й десять разів швидше, ніж традиційними методами.
Виробники обладнання для вакуумного сушіння деревини переконують, що метод вакуумного сушіння однаково якісний для всіх видів деревини – листяних, хвойних, екзотичних порід. Так само – для всіх видів пиломатеріалів, зокрема дощок, брусу, ламельних заготовок тощо, і для доволі широкого діапазону товщин. Окрім цього, вони ще й гарантують високу якість висушених у вакуумі пиломатеріалів, а також те, що висушена деревина не деформується.
Як зазначають виробники обладнання, час, необхідний для сушіння пиломатеріалів вакуумним методом, становить лише 1‑4 доби (залежно від породи деревини й товщини пиломатеріалів).
Такі терміни сушіння викликають недовіру у тих виробничників, які самі не бачили як це відбувається і власноруч не перевіряли якість. Спробуємо розібратися, чи дійсно це так.
Сушіння пиломатеріалів при зниженому тиску (зазвичай рабс=0,15–0,4 бар абсолютного тиску або рразр=0,85–0,6 бар розрідження, чому відповідає температура насичення tнас=54,0–75,9°С) належить до так званого високотемпературного процесу сушіння. Такий процес відбувається, коли температура деревини tдр перевищує температуру насичення tнас водяної пари при заданому тиску. Високотемпературний процесу сушіння інтенсивніший порівняно з низькотемпературним, коли температура деревини нижча від температури насичення (tнас=tкип, tкип ‑ температура кипіння). Швидкість бездефектного вакуумного сушіння порівняно з нормативним режимом конвективного сушіння вища в 4‑5 разів. Наприклад, для твердолистяних порід (бук, клен, ясен, в’яз тощо) нормативний час сушіння для низькотемпературного конвективного режиму при товщині пиломатеріалу 50 мм становить 12‑14 діб, а сушіння в прес-вакуумних установках для цих же сортиментів триває 3‑4 доби.
Пояснити можливість зберегти хорошу якість сушіння при значній інтенсивності високотемпературного (навіть не обов’язково з використанням вакууму) процесу можна з огляду на той факт, що при досягненні температури насичення tнас спочатку на поверхні, а потім і в товщі пиломатеріалу відбувається інтенсивне випаровування вільної води і просування утвореної водяної пари, назовні. У зоні псевдокипіння в паровому середовищі відносна вологість φпари=100%, а вологість деревини W прагне до рівноважної вологості Wр, що відповідає межі гігроскопічності Wр=Wмг. Вологість Wмг є функцією тільки температури і характеризується тим, що є границею, нижче якої вільної вологи немає ні в порожнинах, ні в стінках кліток деревини. За умови W<Wмг починається усушка деревини. Таким чином, вільна вода інтенсивно видаляється з деревини при W=Wмг і відсутності усушки, а отже, при мінімальних напруженнях у зовнішніх шарах деревини. У міру просування зони пароутворення в товщу пиломатеріалу температура зовнішніх шарів підвищується щодо температури насичення, їхня рівноважна вологість знижується порівняно з межею гігроскопічності Wмг й у зовнішніх шарах відбувається деформація розтягування, зазнаючи стиснення усушкою і зазнаючи при цьому напруження розтягування. Регулюванням теплової потужності можна підтримувати необхідне значення Δt (і, відповідно, ΔW і відносного розтягування поверхневих шарів), обмежуючи таким чином наростання напруження, домогтися бездефектного сушіння, чому сприяє й постійне пропарювання зовнішніх шарів деревини парою, що рухається від внутрішніх шарів назовні. На другому етапі сушіння при видаленні зв’язаної вологи небезпеки виникнення дефектів майже немає.
Для ефективної роботи установок, що не використовують конвекцію для реалізації високотемпературного процесу, а саме атмосферних, вакуумних і прес-вакуумних, слід враховувати три обов’язкові умови.
Перша ‑ пиломатеріал завантажується в камеру пошарово із плоскими нагрівачами (тепловими елементами).
Друга ‑ температура поверхні нагрівачів має перевищувати температуру насичення при створеному в установці тиску (розрідженні).
Третя ‑ в порожнині камери створюється менший атмосферного тиск.
Якщо верхня кришка камери виготовлена із гнучкої мембрани, то за рахунок різниці тисків створюється стискаюче зусилля між шарами пиломатеріалу й нагрівачами, яке пошарово передається на металеву конструкцію днища камери. Це зусилля забезпечує плоску форму дощок і щільне прилягання поверхні пиломатеріалів до нагрівачів, що дуже важливо у випадку, якщо теплопередача між ними відбувається кондуктивним методом. У цьому разі необхідне точне калібрування пиломатеріалів за товщиною для щільного прилягання дощок до нагрівачів.
Щоб забезпечити рівномірність теплопередачі від нагрівачів поверхні пиломатеріалів без калібрування, є сенс налагодити нагрівання тепловим випромінюванням через невеликий зазор між площиною нагрівачів і пиломатеріалом, створений спеціальними виступами пластин. Теплопередача випромінюванням у плоскому зазорі не залежить від його величини й відхилення товщини пиломатеріалів.
Вакуум для високотемпературного процесу сушіння не є обов’язковою умовою, однак прес-вакуумні сушильні камери мають і безумовні «плюси», наприклад можливість зменшення тиску, а отже, температури насичення. По-перше, зменшення температури процесу сприяє зменшенню теплових втрат в установці й мінімізації зміни кольору деревини при сушінні. По-друге, використання мембранного преса допомагає домогтися хорошого фіксування площини висушуваних пиломатеріалів. По-третє, щільний контакт нагрівачів і пиломатеріалу забезпечує рівномірність теплопередачі.
Для сушіння товстих сортиментів таких непростих для сушіння порід, як, наприклад, дуб, застосовують спеціальні режими на стадіях вологості деревини вище й нижче межі гігроскопічності. Такі режими забезпечують бездефектне сушіння дубового сортименту товщиною 50 мм протягом 6‑8 діб. Вода, що випаровується з деревини (близько 250 л на 1 м3 пиломатеріалу), конденсується на металевих стінках камери, а також у теплообміннику-конденсаторі (якщо такий передбачений конструкцією). Конденсат зливається в каналізацію.
Фото ілюстративне
