Существенным недостатком не антисептированной древесины является её способность разрушаться под воздействием биологических факторов, то есть различных организмов, обитающих как в самой древесине, так и в окружающей среде. Для повышения биостойкости древесины используют ее пропитку (антисептирование). В шпалопропиточном производстве широко применяется пропитка древесины в автоклавах.
ООО «Юкон» (Шпалопропиточный завод Тула) использует автоклавный способ пропитки древесины. Автоклав нашего завода имеет свою интересную историю: он был вывезен после Великой Отечественной войны из Германии, и в 1947 году смонтирован на производственной площадке, которая в настоящее время принадлежит Шпалопропиточному заводу. Автоклав представляет собой горизонтальный, стальной, толстостенный цилиндр диаметром 1420 мм. С торцов цилиндр закрыт полусферическими крышками с надежными запорными устройствами. Автоклав оборудован предохранительными клапанами, штуцерами для подключения трубопроводов и датчиками для измерения уровня жидкости, температуры и давления. В состав автоклавной установки также входит пневмогидравлическое, тепловое, контрольно-регулирующее и вспомогательное оборудование.
Для пропитки ООО «Юкон» (Шпалопропиточный завод Тула) использует, чаще всего, пожалуй, самый мощный из существующих антисептиков — каменноугольное масло для пропитки древесины. Этот антисептик исторически применяется для пропитки деревянных шпал. Каменноугольное масло для пропитки древесины – это продукт, получаемый при производстве коксующихся углей, представляет из себя маслянистую жидкость со специфическим запахом, чаще черного, иногда темно — коричневого цвета. Этот продукт состоит из различных веществ, в основном фенолов и парафинов. Некоторые его компоненты имеют температуру плавления +5˚С. Поэтому его необходимо разогревать в процессе производства пропиточных работ. Каменноугольное масло отнесено к веществам первой группы опасности. При работе с этим продуктом необходимо соблюдать особую осторожность. Именно его губительность для простейших организмов делает каменноугольное масло прекрасным антисептиком. Необходимо отметить, что каменноугольное масло практически не вымывается из древесины, нейтрально к металлам. Для многих простейших, разрушающих древесину, губителен сам запах каменноугольного масла.
Шпалопропиточный завод по заявке потребителей может использовать и другие антисептики, например препарат «Ултан» («Элемсепт») — отечественный аналог антисептика, применяемого в странах ЕС для деревянных деталей, работающих в сложных условиях.
Пропитанная «Ултаном» («Элемсептом») древесина, по истечении некоторого времени после пропитки, безвредна для млекопитающих, но губительна для простейших организмов, при проявлении ими признаков жизнедеятельности внутри древесины. Поскольку «Ултан» («Элемсепт») — вещество на водной основе, оно легче проникает в древесину. После пропитки «Ултаном» («Элемсептом») древесина приобретает болотно-зеленый цвет. Поверхность пригодна для окраски.
Специально для нашего производства технология пропитки препаратом «Ултан» («Элемсепт») разработана на Кафедре ботаники и защиты леса Уральского Государственного лесотехнического университета, под руководством профессора, академика РАЕН, д.б.н. Д.А. Беленкова.
Существует несколько технологических схем (методов) автоклавной пропитки, различие которых состоит в последовательности операций воздействия на древесину повышенного и пониженного давления пропитывающей жидкости (антисептика) и воздуха. Меняя последовательность операций, их длительность, уровень давления и температуры, можно управлять результатами пропитки в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями.
ООО «Юкон» (Шпалопропиточный завод Тула) использует автоклавный способ пропитки древесины методом «вакуум-давление-вакуум».
Процесс пропитки проходит в следующей последовательности и занимает 1 час 45 минут:
1. автоклав загружается древесиной;
2. создается воздушный вакуум;
3. древесина выдерживается в вакууме;
4. автоклав заполняется жидкостью;
5. создается жидкостное давление;
6. древесина выдерживается в жидкости под давлением;
7. давление сбрасывается до атмосферного;
8. жидкость сливается из автоклава;
9. повторно создается воздушный вакуум;
10. древесина выдерживается в вакууме;
11. сброс вакуума и разгрузка автоклава.
Упрощенная схема процесса пропитки древесины изображена на рисунке 1.
Выдержка древесины в вакууме на первом этапе улучшает процесс пропитки, так как из древесины удаляется воздух и остаточная капиллярная влага, место которой в последствии занимает антисептик. Глубина вакуума составляет примерно 0,08 МПа (8 кг/см2).
Способ пропитки, применяемый на нашем шпалопропиточном заводе, соответствует ГОСТ 20022.5-93 «Защита древесины. Автоклавная пропитка маслянистыми защитными средствами», ГОСТ 20022.0-93, ГОСТ 200022.0-93 «Защита древесины. Параметры защищенности».
Пропитка древесины не изменяет ее свойств, то есть она не меняет структуру, не растрескивается, не деформируется не требует дополнительных покрытий или пропиток, не становится колкой или хрупкой.
Таким образом, применяемые и на Шпалопропиточном заводе технология, древесина и антисептики обеспечивают срок службы, уложенной должным образом в железнодорожный путь, шпалы сроком около 15 лет.