Что такое вакуумная камера для стабилизации древесины?

Термином «стабилизация древесины» (иные наименования процесса, полимеризация, консервация) именуется технология, в процессе реализации которой деревянная заготовка пропитывается специальными стабилизирующими составами, вытесняющими из капилляров воздух, имеющуюся влагу и заполняющими пустоты. Дерево, прошедшее соответствующую обработку, становится весьма прочным и визуально привлекательным.

Каких результатов позволяет добиться

Дерево, прошедшее вакуумную обработку, приобретает новые эксплуатационные характеристики, что предоставляет мастеру изготавливать из него продукцию, которая фактически не подвержена воздействию внешних негативных факторов и влиянию времени.

Заготовка, после завершения данного процесса:

• Обретает повышенную твёрдость и прочность;
• Становится практически невосприимчивой к разрушительному влиянию прямого УФИ, температурным перепадам, высокой влажности;
• Обретает устойчивость к кратковременному воздействию открытого огня;
• Становится непроницаемой для ЛКМ;
• Приобретает стойкость к действию патогенной микрофлоры, воздействию химически активных материалов;
• Инертность к возможным деформациям;
• Прекрасный внешний вид;
• Повышенную податливость к обработке.

Самостоятельное изготовление оборудования

Как правило, специалистам, занимающимся вопросами вакуумизации, для обеспечения необходимым количеством материалов достаточно установки, которую можно эксплуатировать в домашних условиях.

В настоящее время существует значительное количество самодельных конструкций подобных изделий, а также имеются промышленные версии. Однако, в силу их чрезвычайно высокой стоимости, приобретение данного оборудование экономически целесообразно только для производства обработанной древесины в промышленных масштабах.

Тем, кто планирует заняться вакуумной полимеризацией древесины, предлагаем вариант конструкции, который можно изготовить самостоятельно, уложившись, при этом, в разумную смету на приобретение необходимых компонентов.

Перечень потребных компонентов минимален:

• Металлическая ёмкость требуемого объёма. Лучшее решение, бидон для доильного аппарата (50 л), которые будет являться основой будущей вакуумной камеры. Его вместимости достаточно для одновременной обработки 3-5 кг деревянных заготовок;
• Насоса для создания вакуума (компрессора), мощность которого определяется ёмкостью вакуумной камеры (минимальная, 3 литра).

Насосы могут быть электрическими (более удобны для работы). Например, для ёмкости в 50 литров прекрасно подходит модель GL Ltd. 1.44 CFM. Иные варианты вакуумных насосов, оптимально подходящие для домашнего устройства: Качок К90 N с конвертером Dayton 220В, Z 1,2 B Mini (VPBW-1S), насос Комовского.

Это устройство станет наиболее дорогостоящим приобретением при изготовлении вакуумной камеры.

Можно использовать (для ёмкостей малого объёма) простой автомобильный насос (ножной или ручной), прошедший минимальную доработку. Его следует разобрать, вынуть поршень, снять уплотнительную манжету со штока, перевернуть её обратной стороной, и установить обратно. Затем, собрать насос.

После подобной модернизации данное устройство способно создавать незначительный вакуум в малых ёмкостях. Но, не забывайте, что ёмкость, для этого, требуется укомплектовать обратным клапаном.

• Следующая деталь, система, собранная из обратного клапана и вентиля. Она обеспечит откачку воздуха, и исключит его обратное проникновение.

Необходимые для сборки детали:

• вентиль;
• клапан обратный;
• Штуцер;
• Переходник;
• Прокладки (резиновые);
• Нить сантехническая;
• Гайки затяжные;
• Герметик.

При кажущейся простоте, подобная конструкция служит (без ремонта и профилактики) не менее двух лет.

Сборка выполняется на крышке ёмкости. При этом следует обратить внимание на стрелку, имеющуюся на обратном клапане. Она должна быть направлена вверх (по направлению перемещения откачиваемого воздуха).

На крышке фиксируется манометр (вакуумный), либо вакуумметр. Его наличие позволяет контролировать работоспособность установки.

Все имеющиеся резьбовые соединения, в процессе сборки, подлежат герметизации (промасленная пакля, лента фум, иные материалы). На завершающем этапе используется герметик.

После сборки устройство должно отстояться не менее суток (чтобы герметик полностью схватился).

Используемые составы

У каждого мастера свои предпочтения при выборе материалов для обработки деревянных заготовок в камерах вакуумного типа. Технология предусматривает импрегнацию (насыщение) древесной заготовки данным средством на глубину (3 – 50) мм. Это зависит от плотности обрабатываемой древесины и устанавливаемого давления. В самодельных камерах оно, как правило, не превышает 12 кг/см².

Один цикл пропитки может существенно отличаться по времени до 6 часов. Наиболее часто используются следующие материалы.

Берёзовый сок (натуральный) — прекрасно решает задачу консервации древесины. Деревянная заготовка сначала проходит пропитку им в вакуумной камере, после этого сушится при температуре порядка 90° С.

В процессе приготовления раствора для стабилизации, в сок вносятся красители (как правило, пищевые).

Полимеры – некоторые мастера предпочитают работать с полимерами. Чаще всего используются:

• «100 терм» — пропитка полиэфирная. Основа полимерные теплоотверждаемые компоненты;
• «Буравид» — бесцветный состав со включением оптических пигментов, полимеризующих древесину. В исходном состоянии, он похож на воду. Высокие температуры отверждают его, подчёркивая рисунок натурального дерева. И делая его практически невосприимчивым к негативному влиянию внешних факторов;
• «Пентакрил» — данный материал имеет алкидную основу, в которую добавлены красители. Обеспечивает наружную и внутреннюю стабилизацию, придавая обработанной заготовке свойства, присущие полимерам (при сохранении натуральности материала и его безопасности для человека);
• «Анакрол-90» — наиболее востребованная полиэфирная пропитка. При высоких температурах она полимеризуется (возникает термореактивный полимер). Обеспечивает высококачественную консервацию древесных пор и, имеющихся в заготовке, мелких трещин.

Технология стабилизации древесных заготовок

Процесс стабилизации дерева можно разделить на две базовые стадии: первичная пропитка и последующая термообработка.

Обращаем внимание на необходимость использования только качественного сырья (и максимально сухого). В противном случае, ожидаемого эффекта можно не добиться. Рекомендуется использовать заготовки. Толщина которых не превышает 40 миллиметров.

На первом этапе материал проникает в поры. Существует три основных способа, выбор которого зависит от обрабатываемой породы древесины и времени, которым располагает мастер:

• Естественная – заготовка полностью погружается в ёмкость с раствором. Материал пропитывается естественным путём (состав проникает внутрь по капиллярам). Данный процесс может занимать до 2 недель. «Готовая» заготовка тонет.

Обращаем внимание на то, что некоторые породы не тонут, даже после полного насыщения. В этом случае потребуется использовать весы для проверки полноты заполнения.

• Вакуумная – заготовка погружается в ёмкость. Устанавливается в вакуумную камеру. Оттуда откачивается воздух. Раствор, при этом, «закипает».

После завершения выделения пузырьков воздуха, брусок следует продержать в растворе ещё час. Затем в ёмкости восстанавливается атмосферное давление, заготовка достаётся и выдерживается на воздухе ещё сутки

Срок данной обработки сокращается до одного дня.

• Вакуумная пропитка, осуществляемая под избыточным давлением – наиболее дорогой (но и самый качественный) вариант. Рассмотрим его алгоритм пошагово.

Заготовка закладывается в ёмкость, заполненную раствором (например, Анакрол-90), затем устанавливается в камере, где создаётся разряжение 0,025 атм. (значение примерное).

Раствор «закипает». Ждём, пока кипение прекратится, после чего рекомендуется выдержать заготовку в камере ещё полчаса. Восстанавливаем атмосферное давление, затем повышаем его до 4-5 атмосфер (держим его полчаса). Цикл повторяется несколько раз (не менее трёх). Степень пропитки контролируется взвешиванием.

Термообработка может проводиться в воде, доведённой до кипения (индустриальном масле), либо в специальной сушильной камере.

Заготовка завёртывается в пищевую плёнку, закладывается в печь (температура 120-140 градусов. Духовку использовать не рекомендуется, так как применять её для приёма пищи, после этого, будет проблематично.

Сушка занимает порядка 4 часов. Визуальным свидетельством её завершения является отсутствие «парения» заготовки и тёмных пятен на её поверхности.