Пропитка сырых лесоматериалов обычными приемами не дает удовлетворительных результатов.
Однако если загруженную в цилиндр древесину предварительно подсушить, а затем пропитывать по способу ограниченного или полного поглощения, можно добиться вполне удовлетворительных результатов, а ядро пропитать даже на большую глубину.
Частичная подсушка сырых лесоматериалов в цилиндрах осуществляется путем удаления воды под вакуумом из предварительно нагретых или все время обогреваемых лесоматериалов. Нагрев производится паром (паровакуумный процесс) или горячим креозотом. При этом, как совершенно правильно утверждает Д. Н. Лекторский, лесоматериалы вовсе не нужно сушить до 25%, достаточно (например, у хвойных) понизить влажность заболони до 50—60%, чтобы можно было ввести в такую древесину нужное количество пропиточного масла.
Процесс паровакуумной сушки заключается в том, что сырые лесоматериалы, будучи предварительно нагреты острым паром в цилиндре, сушатся в нем же под вакуумом; количество циклов (прогрев + вакуум) зависит от начальной и заданной конечной влажности заболони.
Основное назначение пропарки заключается в накоплении в древесине тепла, расходуемого в дальнейшем, при вакууме, на испарение влаги из древесины. При этом способе сушки вода удаляется только из заболонной части лесоматериалов. Если при сушке применяется несколько циклов «пропарка — вакуум», то, по данным Д. Н. Лекторского, наибольшее количество воды удаляется из древесины в течение первого цикла. Опыты показывают, что наиболее целесообразна продолжительность пропарки в пределах 1—2 часов; удлинение срока не приводит к интенсификации сушки при последующем вакууме. Из общего количества воды, удаляемой из древесины при трехчасовом вакууме, за первые два часа удаляется примерно 80%. Поэтому продолжение вакуума свыше 2 часов мало полезно.
Исходя из этих опытов, на практике обычно ограничиваются двухцикличной обработкой с пропаркой в течение 1 часа и вакуумсушкой в течение 2 часов. Температуру пропарки принимают 110—125°. Более высокая температура способствует интенсификации сушки, однако температура, превышающая 125° С и действующая свыше часа, отрицательно влияет на механические свойства древесины. Глубина вакуума принимается не ниже 600 мм ртутного столба, так как температура кипения воды резко снижается по мере разрежения, что ускоряет процесс сушки.
Двухцикличная обработка сырых лесоматериалов хвойных пород при t 120° и вакууме 560 мм понижает влажность заболони на 30—35%.
Сушка под вакуумом в масле. Древесина полностью погружается в креозотовое масло с температурой 85—95°. Вакуум в 600 мм снижает температуру кипения воды, облегчая ее удаление из древесины. Влага собирается в сокоприемниках.
Продолжительность, сушки составляет для шпал 8—15 часов и для столбов 20—60 часов. Таким образом подсушка в пропиточных цилиндрах требует очень много времени — от 6 до 60 часов, что в несколько раз превышает норму времени на пропитку воздушно-сухой древесины и значительно удорожает стоимость пропитки. Поэтому лесные материалы, подлежащие пропитке, следует доводить до воздушно-сухого состояния при помощи атмосферной сушки или одним из применяемых в промышленности искусственных способов. При подсушке древесины в горячем масле антисептик сильно обводняется и делается непригодным для пропитки. Обводнение пропиточного масла может происходить и от других причин (неисправность змеевиков и паропроводов, попадание льда и снега, прогрев лесоматериалов в зимних условиях и т. п.).
Маслянистые антисептики и их смеси при обводненности свыше 5% подлежат обязательному обезвоживанию. Вода в маслопродуктах может находиться в двух наиболее характерных состояниях.
В первом случае вода находится в антисептиках и разбавителях в грубо дисперсном состоянии, в виде взвешенных крупных капель. При отстаивании они сравнительно легко соединяются друг с другом, укрупняются, отделяются от масла и, в зависимости от удельного веса последнего, собираются слоем или внизу или над массой маслопродукта.
Во втором случае из маслопродуктов и воды образуются устойчивые эмульсии, представляющие смесь взаимо нерастворимых жидкостей, из которых одна равномерно распределена в другой в виде микроскопических капелек. Жидкости-эмульсии не разделяются даже при очень длительном отстаивании. Как показали работы академика Ребиндера, устойчивость эмульсиям придают особые пленки, обволакивающие капельки воды и крупинки механических примесей. Пленки образуются из различного рода веществ — эмульгаторов, являющихся составными частями и примесями маслопродуктов (мыла нафтеновых кислот, высокомолекулярные смолы).
Для освобождения маслопродуктов и их смесей от воды существуют следующие способы;
а) механическое сепарирование,
б) выпаривание,
в) отстаивание.
Следует иметь в виду, что процесс обезвоживания рабочих смесей не предусматривает полной осушки антисептиков, а только удаление основной массы воды, находящейся в грубо дисперсном состоянии, которая преимущественно и оказывает отрицательное влияние на качество пропитки.
Механическим способом тяжелые маслопродукты обезвоживаются путем пропускания через центрифуги. После центрифугирования содержание воды в маслопродуктах понижается до 0,1%. Современные центрифуги могут обезвоживать до 1 т масла в час. Выпаривание обводненных смесей осуществляется в пропиточном цилиндре под вакуумом. При нагревании масла находящаяся в нем вода при более низкой, чем обычно, температуре кипения интенсивно испаряется. Однако, процесс выпарки обычно продолжается около 5 часов, вызывает перерыв в работе завода, приводит к большому расходу тепла и не обеспечивает полного удаления влаги. В маслопродуктах после выпарки остается до 3% воды. Этот способ применяется в ограниченных размерах.
Отстаивание обводненных смесей происходит в специальных резервуарах, где маслопродукты подогреваются до 50—60° и в спокойном состоянии выдерживаются не меньше суток. В силу разности удельных весов вода отстаивается и после сливается. Если лабораторный анализ покажет содержание воды в смеси более 5%, отстаивание повторяют. Для жидкостей, удельный вес которых близок к удельному весу воды, как, например, у сланцевого масла, этот способ не применим. В этих случаях в отстойный бак вводят «присадок», искусственно увеличивающий разницу в удельных весах масла и воды. Для повышения удельного веса масляной смеси добавляют маслопродукт с большим удельным весом. Удельный вес воды увеличивают за счет добавок хлористого цинка или хлористого натрия.
За последнее время на заводах стали применять специальные аппараты-обезвоживатели, представляющие собой вертикальные цилиндры с двумя секциями змеевиков.
Первая секция расположена в нижней части цилиндре, и служит для подогрева смеси масла и воды до 100° в начале обезвоживания.
Вторая секция размещена в верхней части аппарата, она поддерживает температуру смеси 100—105° во время обезвоживания. Испарившаяся из масла вода откачивается вакуум-насосом через поверхностный (трубчатый) конденсатор. При помощи аппаратов-обезвоживателей можно понизить обводненность масла до 1%.