Николай Леонидович Егин -
изобретатель и рационализатор

Главная страница

Правовые аспекты
Новые изобретения

Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина
Данный сайт остается как память об изобретателе

Важная информация об авторских свидетельствах

Модификация – сушка / пропитка / лечение древесины электролизером

По запасам деловой древесины Россия занимает лидирующее место в мире. За последние 10 лет всё больше происходит замещение сырья (брёвен) товарной продукцией (брус, вагонка, доски, рейки и т.д.) для строительства, мебельной промышленности и многого другого на внутреннем и внешнем рынке. Всё более высокие требования предъявляются к пиломатериалам: устойчивость против гнилостной флоры и грибков, насекомых-вредителей, огнестойкости, пластичности и прочности, влагостойкости, красивому цвету и текстуре. Работы в этом направлении у нас были начаты ещё в 2000 году, а в журнале «ИР» 9, 2003 г. в статье «Инъекции в корень» мы сообщили, как быстро пропитать и высушить древесину специальными растворами от всех напастей прямо на корню. По новой технологии отдельные деревья можно лечить инсектицидами методом электрофореза с применением углеродных активированные электролизеров. Именно последнее оказалось более востребованным в элитных парках и лесничествах, где каждое реликтовое дерево на учёте. При массовых лесозаготовках подготовка каждого дерева корневыми инъекциями оказалась слишком трудоёмкой и невостребованной.
Поскольку проблема правильной сушки древесины без коробления при минимальных затратах энергии и времени до сих пор актуальна, было принято решение адаптировать нашу технологию индивидуального воздействия на каждое дерево в технологию массовой обработки пиломатериалов на базе штатной сушильной камеры.

Фото 1. Древесные капилляры при увеличении в 6000 раз

Фото 2. Сушильная камера пиломатериалов серии СКА-10ВКЭ

Если изучить поперечный срез древесных волокон при увеличении в 6 тысяч раз и сфотографировать с помощью растрового электронного микроскопа (фото 1), то видно, что капилляры в древесине занимают более 50% объёма. Эти «пчелиные соты» заполнены у живого дерева водой с питательными веществами, которые поступают из почвы через корневую систему. Когда древесина переработана в пиломатериалы, то капилляры надо осушить весьма осторожно, чтобы не появились трещины, продольные деформации и поперечные коробления. Весьма успешно все эти задачи выполняют аэродинамические сушильные камеры с конденсационной установкой СКА-10ВКЭ (фото 2). В них процесс сушки идёт в среде переменного давления и температуры воздуха, что сокращает время сушки в 3 раза относительно конвективных сушильных камер. К сожалению, после сушки капилляры в древесине остаются пустыми, т.е. без пропитки против гниения, стойкости и горению и гидрофильности (впитывание влаги), повышения прочности и пластичности, улучшения цветы и текстуры.

Фото 3. Водный электролизер "РИФ-12" (1). Блок питания, пульт управления (2). Пульт управления (3). Емкости с нанопорошками (4)

Фото 4. Наружные электроды из материала "Туман"

Мы решили дополнить технологию пропиткой капилляров древесины. Поскольку сегодня кроме квасцов алюминия заводы освоили выпуск промышленным тоннажом большой ассортимент нанопорошков металлов и их солей по низким ценам, то пропитку легко выполнить методом электролизёра. Самым удачным вариантом для этих целей является водный электролизер РИФ-12 (см. журнал «ИР» 5, 2004 г. «Золотые хвосты») с электродами из активированного углеродного материала (фото 3). Вместе с электролизером 1 входит в комплект блок питания 2, пульт управления 3, ёмкости с различными нанопорошками 4. Кроме штатных углеродных электродов внутри электролизера 1 его снабдили двумя наружными электродами из технического углеродного материала с нанопорами «ТУМАН» (фото 4). Катод установлен на задней стенке камеры и прижат к капиллярам сзади штабеля, а анод установлен на упругой прокладке двери камеры и прижат к капиллярам спереди штабеля. Объёмно-напористые электроды «ТУМАН» с большой удельной поверхностью впитывают в себя из ёмкостей 4 нанопорошки металлов или их солей до 100% насыщения анода и на 15-20% катода для ионной диссоциации. После этого дверь камеры закрывают и включают блок питания 2 электролизера. Нанопорошки металлов и их солей начинают движение от анода к катоду, постепенно вытесняя воду из капилляров древесины и оседая в них. Процесс контролируется по амперметру на корпусе электролизера. Поскольку электропроводность порошков металла и солей значительно выше, чем у воды, то полное заполнение капилляров определяется по максимальному току электролизера, который далее не растёт. Блок питания 2 выключают, избыток воды с катода сливается в дренажную ёмкость.
После этого можно провести кратковременную сушку материалов в камере в штатном режиме. Так как произошло почти полное замещение воды капилляров на нанопорошки, то время сушки древесины сокращается в 10-12 раз. Выбор порошков металлов и их солей определяется ТЗ (техническим заведением) заказчика и цветовым дизайном. Так, например, соли меди дают цвет древесины от жёлтого до красного, соли кобальта – лазуревый, соли алюминия – светло-серый и так далее. Все нанопорошки обеспечивают высокую жаропрочность и пожаробезопасность, защищают от гниения, грибков, насекомых, влаги. Кроме того изделия упрочняются и становятся пригодными для несущих и сильно напряжённых элементов различных изделий и конструкций.
Поскольку все комплектующие изделия и материалы новой установки «СКА-10ВКЭ», где дополнительная буква «Э» означает – электролизная, освоены и выпускаются на промышленном уровне с сертификатами, то сборка и эксплуатация отдельных разрешений не требуют. Цена всех комплектующих низкая, окупаемость установки не более 6 месяцев. Энергозатраты по сравнению с известными сушильными камерами в 12-15 раз меньше. После режима пропитки капилляров нанопорошками, электролизер 1 может работать на беспламенные каталические горелки. Они создают «мягкое» тепло 50-60 градусов С за счёт окисления водорода кислородом на пористой керамике. Именно такой тепловой режим обеспечивает полное удаление влаги из капилляров из под древесины за короткое время без дефектов. С учётом всего сказанного изготовить и применить установку «СКА-10ВКЭ» могут предприятия среднего и малого бизнеса.
На удалённых лесотехнических предприятиях, где приобретение и доставка сушильной камеры типа СКА-10ВКЭ проблематична, технология модификации древесины электролизером проводится следующим образом. После пилорамы однотипные материалы укладывают в штабель на ровной площадке. Высота и ширина штабеля не должны превышать размеров наружных электродов (фото 4). Из досок сколачивают два ровных щита указанных размеров, на которые закрепляют через упругие прокладки, например, из поролона электроды. Последние пропитывают раствором нанопорошка, анод – 100%, катод – 15-20% и подключают к блоку питания 2 электролизера. Щиты прижимают деревянными брусками к торцевым сторонам штабеля и включают блок 2. По достижении максимального тока электролиз прекращают. Незначительное количество влаги, оставшееся в порах и капиллярах древесины испаряется естественным конвективным путём. Для исключения влияния осадков в виде дождя и снега на штабель, желательно установить над ним лёгкий навес. Указанная упрощённая технология позволяет получать все пиломатериалы от бревен до рейки высокого качества непосредственно на удалённых лесных пунктах, оснащённых только пилорамой. После обработки доставка материалов открытым транспортом не нарушает их параметров по влажности, геометрическим формам, размерами т.д., поэтому дополнительной обработки пиломатериалов не требуется. Всё это повышает рентабельность и экономический эффект от использования новой технологии.

Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин.

Важная информация об авторских свидетельствах