Главная >> Железнодорожный путь >> Способы пропитки древесины

Способы пропитки древесины

Выбор метода пропитки не менее важен, чем правильный выбор антисептика. Самые лучшие из известных антисептиков могут сколько-нибудь заметно увеличить срок службы деревянных деталей только в том случае, если принятый метод пропитки обеспечивает достаточно глубокое проникание антисептика и равномерное его распределение в зоне пропитки.
Методы пропитки можно разделить на две категории: 1) пропитку под давлением и 2) пропитку без давления. Принято считать, что пропитка под давлением дает наилучшие результаты, и этот метод применяется для пропитки всех деревянных изделий, применяемых на железных дорогах.
К методам пропитки без давления относятся: обмазка и окраска, опрыскивание, погружение, намачивание, а также выдерживание в холодной или горячей ванне. При этих методах обработки древесины применяют как водные растворы различных солей, так и креозот. Наилучшие результаты при этом получаются при обработке воздушно-сухой древесины, в которой происходит быстрое и полное поглощение антисептика.

Пропитка суперобмазкой.

Поверхностная пропитка дерева обмазкой, применяемая многими железными дорогами, основана на проникании антисептика в древесину в результате осмоса (диффузии). Для этого применяются различные пасты, содержащие в качестве антигнилостных агентов фтористый натрий, динитрофенол и двухромовокислый калий, которые наносят щеткой или кистью. Этот метод в течение многих лет применяется на общественных полях орошения для обработки столбов, подвергающихся гниению в местах соприкасания с грунтом и совершенно здоровых выше земли. Службу таких столбов можно заметно продлить, причем срок продления зависит от способности антисептика предохранить древесину в месте контакта с грунтом от дальнейшего загнивания (рис. 1).
Этот же метод применяется для обработки деревянных свай. При этом каждую сваю, намеченную к обработке, откапывают кругом, срезают с поверхности сваи гниль, после чего зачищают древесину проволочной щеткой и наносят слой антисептика. Обработанную таким образом поверхность сваи обматывают пластическим материалом или толстой бумагой, которую прибивают оцинкованными кровельными гвоздями. После этого вынутый грунт засыпают обратно.

Диффузионная пропитка части телеграфного столба
Рис. 1. Диффузионная пропитка части телеграфного столба непосредственно у поверхности земли, где он больше всего подвержен гниению
Таким путем наносят также антисептики, состоящие из смеси фтористого натрия, двухромовокислого калия, арсенатов и динитрофенола. Это все водорастворимые соли, которые можно вводить в древесину как под давлением, так и путем суперобмазки (осмотическое проникание).

Пропитка под давлением.

При пропитке под давлением лесоматериалы, погруженные на вагонетки, закатывают в стальные цилиндры, способные выдержать давление

  1. кг/см2 и более. Люк цилиндра плотно закрепляют болтами и цилиндр наполняют антисептиком. После этого внутри цилиндра поддерживают давление, необходимое для получения желаемой степени поглощения антисептика.

Обычно применяют два метода пропитки под давлением: а) пропитка по методу ограниченного поглощения Лаури и Рюпинга (Lowry and Rueping) и б) пропитка по методу полного поглощения Бетелла и Барнетта (Bethell and Burnett).

Пропитка по методу ограниченного поглощения.

При этом методе подлежащие пропитке лесоматериалы выдерживаются некоторое время в цилиндре при атмосферном давлении или при несколько более высоком начальном давлении. Затем цилиндр наполняют антисептиком и необходимое давление поддерживают в течение всего времени наполнения, а затем давление повышают до пределов, установленных техническими условиями на пропитку. На этом уровне давление поддерживают до тех пор, пока в древесину не проникнет наибольшее возможное количество антисептика, объем которого ограничен удерживающей способностью древесины или противодавлением расширяющегося в этот период в порах дерева воздуха. Быстрое образование вакуума помогает расширяющемуся воздуху вытеснить антисептик на поверхность древесины. В случае наполнения цилиндра при атмосферном давлении способ пропитки носит название способа Лаури; если начальное давление воздуха в цилиндре выше атмосферного, способ известен под названием способа Рюпинга.
Пропитку маслами по методу ограниченного поглощения можно рекомендовать, если при его применении достигается установленное поглощение антисептика. В этом случае более глубокое проникание и лучшее распределение антисептика в зоне пропитки достигается при умеренном поглощении антисептика. Пропитка по методу полного поглощения, напротив, применяется там, где желательно максимально возможное поглощение антисептика, причем давление поддерживается до полного прекращения поглощения антисептика. Этот метод применяется в том случае, когда требуется более высокое поглощение антисептика, чем это возможно при применении метода ограниченного поглощения.

Пропитка по методу полного поглощения.

Применение этого метода для пропитки древесины креозотом известно под именем метода Бетелла; пропитка по этому методу водорастворимыми солями известна под названием метода Барнетта. При пропитке по методу полного поглощения с целью удаления из пор древесины возможно большего объема воздуха до начала пропитки применяют вакуум. После этого антисептик вводят без нагнетания воздуха. После наполнения цилиндра антисептиком давление повышают и заданное давление поддерживают до полного насыщения древесины. При помощи вакуума, создаваемого в цилиндре тотчас после его опорожнения, от раствора отсасывается излишний антисептик, в результате чего прекращается его вытекание. Так как полное удаление воздуха из пор древесины невозможно, то в них всегда остается небольшой объем, не заполненный антисептиком.
Пропитка по методу полного поглощения рекомендуется техническими условиями главным образом при применении водных антисептиков. Этот метод также постоянно применяется для пропитки бревен и свай креозотом с целью защиты их от морских древоточцев, так как в этом случае необходимо максимальное насыщение древесины антисептиком.

РЕКОМЕНДАЦИИ AREA
Методы пропитки. Следующие технические условия на пропитку были пересмотрены и одобрены AREA.
А.    ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Рекомендации относятся ко всем способам пропитки. В случае, если при наличии особых условий эти рекомендации подлежат изменению, должны быть даны детальные указания.
Оборудование заводов. Пропиточные заводы должны быть снабжены термометрами и манометрами, которые необходимы для наблюдения за условиями пропитки на всех стадиях работы, при этом все оборудование должно содержаться в хорошем, пригодном для работы состоянии. Владельцы заводов обязаны иметь в наличии аппаратуру и реактивы, необходимые для производства пуска воздуха, имеющие назначением также обеспечить распределение пара. После окончания пропаривания в цилиндре создается вакуум в 550 мм.


Цилиндр необходимо непрерывно или; во всяком случае, достаточно часто очищать от конденсата с тем, чтобы последний, накопившись в избыточном количестве, не мог смачивать древесину. Конденсат должен быть удален из цилиндра до наполнения его антисептиком.
Если пропаривание применяется исключительно с целью предварительного прогрева древесины перед пропиткой, вакуум обычно не применяется.
При сушке древесины горячим маслом последнее должно полностью покрывать всю древесину, загруженную в цилиндр. В случае применения вакуума в течение периода предварительной обработки древесины разрежение должно быть достаточно большим, чтобы при заданной температуре масла обеспечить полное удаление влаги. Вакуум или температура масла или то и другое должны быть подобраны с таким расчетом, чтобы обеспечить удовлетворительное испарение влаги. Обработка древесины производится до тех пор, пока в результате прогрева влажность не будет снижена до предела, обеспечивающего хорошее впитывание антисептика. До начала пропитки по методу ограниченного поглощения масло подлежит удалению из цилиндра.

  1. Сортировка и укладка. Загружаемые в цилиндр лесоматериалы должны подбираться, по возможности, одного размера, сорта, одинаковой влажности и одинаковой восприимчивости к пропитке.

Раскладка их в цилиндре должна обеспечить возможность поглощения антисептика по всему периметру.

  1. Механическая обработка. Все виды механической обработки дерева, как-то: зарубка, сверление, пропазовка, сращивание, долбление, врезка, острожка, обтеска и т. д., должны выполняться перед пропиткой.
  2. Накалывание древесины. Если техническими условиями для данного сорта древесины требуется накалывание, то оно производится до пропитки со всех четырех сторон изделия. Зубья для накола должны иметь толщину не более 5,5 мм согласно размеру отпечатков, показанных на рис. 45. Для изделий толщиной 125 мм и более глубина накола должна быть 19 мм. Для изделий толщиной от 50 до1 25 мм глубина накола принимается 19 лл на ребрах и 12,5 мм на гранях. Накалывание изделий толщиной менее 50 мм не рекомендуется. Для наколочных машин, изготовленных до 1940 г., допускается некоторая разница в размерах наколочных отверстий,

Б. ПРОПИТКА
Пропитка креозотом и его смесями. 1. Способы пропитки.
После просушки древесина подвергается пропитке. При этом пропитка по методу ограниченного поглощения применяется в том случае, когда желательно получить наибольшую возможную глубину и наиболее равномерное распределение антисептика при строго ограниченном количестве последнего в древесине. Пропитка по методу полного поглощения применяется только в том случае, когда желательно получить максимальное заполнение пор древесины антисептиком, причем давление в цилиндре поддерживается до отказа древесины в поглощении антисептика или когда обусловленный объем поглощаемого антисептика больше, чем тот, который может быть получен при применении метода ограниченного поглощения. При этом давлении температура и длительность пропитки поддерживаются на таком уровне, чтобы обеспечить возможное максимальное поглощение антисептика.

  1. Пропитка по методу ограниченного поглощения — метод Лаури (Lowry) и Рюпинга (Rueping’) 1. Пропитка при этом методе производится при атмосферном давлении или при начальном давлении в цилиндре выше атмосферного, причем величина и длительность приложения давления в этом случае строго определены.

Антисептик вводится до заполнения цилиндра, давление же воздуха во время заполнения цилиндра поддерживают на одном уровне, после чего давление может быть повышено до пределов, не превышающих установленных в табл. 1 . Древесину выдерживают под давлением до тех пор, пока не произойдет поглощение наибольшего возможного объема антисептика. Объем поглощенного древесиной антисептика снижают до обусловленной величины поглощения путем удаления избыточного количества антисептика, используя расширение введенного предварительно в древесину воздуха и применяя после удаления антисептика из цилиндра быстрое образование вакуума.
Температура антисептика в течение всего процесса пропитки не должна превышать 99° С; наилучшая средняя температура — около 66° С.
После снятия давления цилиндр быстро освобождают от антисептика и создают в нем вакуум не менее чем в 550 мм, при котором древесину выдерживают до тех пор, пока не прекратится вытекание антисептика из древесины.
После пропитки древесины маслом под давлением, до удаления из цилиндра антисептика ее иногда выдерживают в масляной ванне без давления, с подогревом наполняющего цилиндр масла до температуры, установленной техническими условиями в зависимости от сорта древесины. Такой подогрев производится как при атмосферном давлении, так и при вакууме, при этом доступ пара в змеевики прекращается немедленно по достижении максимальной температуры. После этого цилиндр быстро освобождают от антисептика и в нем немедленно создают вакуум не менее чем 550 мм, при котором древесину выдерживают до полного прекращения вытекания антисептика.
После окончания пропитки древесину обмывают паром, как это установлено в табл. 1, в зависимости от рода изделий и сорта древесины.

  1. Пропитка по методу полного поглощения—метод Бетелла (Bethell). Древесину до наполнения цилиндра или во время подогрева антисептика в течение 30 мин выдерживают при вакууме не ниже чем 550 мм. Если цилиндр заполнен неполностью, то его дополняют сперва без нарушения вакуума, а затем давление повышают до величин, установленных в табл. 1. После этого древесину выдерживают под давлением до тех пор, пока поглощение не достигнет объема, установленного техническими условиями, или до отказа в поглощении антисептика.

Температура антисептика в течение всего процесса пропитки не должна превышать 99°С, при этом среднюю температуру поддерживают на уровне 66°С.
После снятия давления цилиндр быстро освобождают от антисептика и немедленно создают в нем вакуум не меиее чем 550 мм, при котором древесину выдерживают до тех пор, пока не будет исключено вытекание антисептика, после чего ее можно удалить из цилиндра.
Водорастворимые антисептики

  1. Способы пропитки. После просушки * древесину пропитывают по методу полного поглощения, как это описано выше. Раствор для пропитки должен иметь одинаковую концентрацию и быть не выше той, которая необходима для поглощения обусловленного количества антисептика в пересчете на сухую соль. При этом давление, температура и длительность пропитки поддерживаются на таком уровне, чтобы обеспечить наибольшее возможное поглощение при определенном объеме вводимого в цилиндр антисептика.

*Поглощение антисептика. Если техническими условиям  при применении пропитки по методу полного поглощения или  насыщения до отказа требуется максимальное поглощение анти септика, то давление и температура поддерживаются постоянными или увеличиваются в пределах, установленных многолетней практикой, до тех пор, пока количество поглощаемого антисептика не превысит следующего процента от уже введенного в древесину антисептика; для всех сортов древесины, за исключением дугласовой сосны и дуба,— 0,5% в течение получаса а для дугласовой сосны и дуба — 2% за каждые два последовательных получаса.

Температура антисептика в течение всего процесса пропитки не должна превышать: при пропитке хлористым цинком 75°С, при пропитке хромированным хлористым цинком, омедненным хромированным хлористым цинком или таналитом 57°С и при пропитке кислым хроматом меди 39° С.
Масляные антисептики

  1. Способы пропитки. После просушки древесина пропитывается полностью, следуя указаниям § 1, 2 и 3 раздела В, с единственным отличием, что при сохранении наивысшего предела температуры антисептика 99° С среднюю температуру пропитки поддерживают не ниже 60° С.

В. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОПИТКИ

  1. Поглощение антисептиков. Поглощение антисептика древесиной при любой загрузке должно, во всяком случае, составлять не менее 90% установленного техническими условиями однако среднее поглощение антисептика материалом, пропитываемым по договору или по заказу, определенное для пяти последовательных загрузок цилиндра, должно равняться 100%  требуемого техническими условиями, если только специальными пунктами договора не оговорено, что пропитка производится до отказа. Объем поглощенного антисептика определяется по шкале на рабочих бачках или путем взвешивания загруженных вагонеток до и после пропитки на специальных весах с учетом поправок на изменение влажности древесины. Рекомендуемое минимальное поглощение антисептика в зависимости от сорта древесины и назначения изделий приведено в табл. 1.

Объем поглощения креозота и его смесей, а также масляных антисептиков определяется при температуре 38°C(100F). Вычисление фактически поглощенного количества антисептика по объему или по весу производят с учетом изменения удельного веса антисептика в зависимости от температуры, пользуясь при этом специальными таблицами.
Вес поглощенных водорастворимых антисептиков определяется вычислением веса сухой соли, содержащейся в поглощенном растворе, выраженного в фунтах на кубический фут по отношению к содержанию этой соли в децинормальном растворе.
Количество поглощенных антисептиков должно соответствовать величинам, приведенным в табл. 1, если только оно не изменено заказчиком.
Глубина проникания антисептика указана в табл. 1.

  1. Заделка отверстий после взятия проб. Все отверстия, оставшиеся после отбора проб для определения глубины проникания антисептика, должны быть заделаны плотно пригнанными пробками из пропитанной древесины.

Древесину годичного кольца, в которой заметно проникание антисептика, с учетом того, чтобы в пределах измеренной глубины не осталось непропитанных слоев из одного или нескольких годичных колец.
При пропитке красного дуба подсчитывают общее числа годичных колец в вырезанном образце и число колец, содержащих антисептик. Разделив последнее на первое, определяют процент пропитанных колец. Если одно и то же кольцо встречается в образце более чем 1 раз, оно всякий раз подсчитывается. При наличии антисептика даже в некоторых порах или клетках годичного кольца вырезанного образца следует принимать, что все кольцо пропитано антисептиком. При наличии сомнений образец перепиливают по сомнительному кольцу через весеннюю древесину и, если некоторые поры в этих пределах окажутся заполненными антисептиком, считают, что кольцо пропитано по всей окружности. Процент пропитанных годичных колец во всей загрузке цилиндра определяют, суммируя проценты по отдельным образцам, и делят их на общее число образцов.
За глубину пропитки в бревнах и шпалах из эвкалипта принимают сумму всех пропитанных участков, замеренных на вынутых образцах.
Глубина пропитки при применении водорастворимых антисептиков определяется в соответствии с указаниями стандарта А-3 AWPA «Стандартный метод определения глубины проникания а нтисептиков».
Е. ПЕРЕПРОПИТКА
Древесина, не отвечающая минимальным требованиям, предъявляемым к пропитанным материалам, подлежит пропитке вновь и должна быть подготовлена для обработки при соблюдении следующих условий:
а)    древесина не может подвергаться повторной пропитке более 2 раз;
б)    при повторной пропитке древесины в общей загрузке с непропитанной древесиной объем древесины, подлежащей повторной пропитке, не должен превышать 10% полного объема затружаемой древесины, а при определении необходимого минимума поглощения антисептика весь пропитываемый материал рассматривается как непропитанный;
в)    когда вся загрузка цилиндра подлежит повторной пропитке, поглощение антисептика в результате обеих пропиток должно удовлетворять требованиям технических условий в части объема поглощения и глубины пропитки;
г)    если при повторной пропитке загрузка цилиндра состоит из отдельных забракованных ранее деталей, то объем вводимого в цилиндр антисептика должен быть достаточно велик, чтобы обеспечить требуемую глубину пропитки.
Подготовка древесины к пропитке. Перед пропиткой древесина подвергается воздушной сушке, сушке в печах, сушке паром или предварительно прогревается в цилиндрах с антисептиком при вакууме или при атмосферном давлении, или комбинируя то и другое, если это предусмотрено техническими условиями, с таким расчетом, чтобы принятый режим сушки не помешал использованию пропитанной древесины по назначению.
Воздушной сушке подвергается только древесина, не имеющая признаков гниения.
При применении сушки паром максимальную температуру и общую длительность пропаривания выбирают в зависимости от рода древесины согласно указаниям специальной таблицы, которая здесь не приводится. Максимальная определенная техническими условиями температура пропаривания не должна устанавливаться ранее чем через 1 ч после пуска пара. По соглашению с покупателем можно устанавливать более низкие температуры сушки и меньшую длительность пропаривания.

Измерение глубины пропитки. За исключением красного дуба, образцы следует вырезать плавным вращением сверла поперек волокон. Глубину пропитки и толщину заболони измеряют  при этом с точностью до 2,5 мм. За глубину пропитки принимают расстояние от наружного края образца, включая летнюю древесину.

 
« Способы борьбы с износом рельсов   Способы укладки рельсовых плетей в путь »
железные дороги