Сушка и хранение древесины
Общие сведения
При росте деревьев в естественных условиях содержание влаги в древесине максимальное, так, например, в свежесрубленной древесине оно составляет свыше 35%. Для использования древесины в промышленности содержание влаги в ней должно быть уменьшено, чтобы предотвратить в дальнейшем возможные усадку, гниение и заплесневение древесины. Параметры сушки материала определяются конечной целью его использования. Сразу выясним, что такое абсолютная влажность древесины - это отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.
А относительная влажность древесины - это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии, выраженное в процентных. Общее количество влаги в древесине складывается из свободной и связанной влаги. Влага, находясь в полостях клеток и межклеточных пространствах, называется свободной, или капилярной, а в клеточных стенках - связанной или гигроскопичной. Так например, если говориться что древесина имеет 35% влажность, то это значит, что в 100 граммах дерева, содержится 35 грамм воды. Количество воды, находящейся в клетках древесины в связанном состоянии составляет 25-35% и такое влагосодержание соответствует точке насыщения волокон.
Древесина характеризуется тем, что содержание влаги в ней постепенно меняется в соответствии с температурой и влажностью окружающего воздуха. Такое содержание влаги в древесине называется равновесной влажностью – это средне значение между устойчивыми влажностями древесины при сорбции (поглощении) и десорбции (испарении), соответствующее определенному сочетанию температуры и влажности окружающего воздуха. Равновесную влажность можно определить по диаграмме Л.С. Серговского. На диаграмме по вертикале показана относительная влажность воздуха, по горизонтали его температура. Пересечения этих показателей дает наклонную линию, которая показывает влажность древесины в процентах. Влажность паркета согласно ГОСТ должна составлять (9 ± 3%).
рис.1 Диаграмма равновесной влажности Л.С.Серговского
Также для определения влажности древесины, хранящейся в помещении с той или иной температурой и влажностью воздуха, И.Н.Чулицкий составил диаграмму (рис.6), при помощи которой можно установить влажность с точностью до 0,75%. На этой диаграмме по вертикальной оси отложена влажность воздуха, по горизонтальной оси – температура воздуха; наклонные линии соответствуют влажности древесины.
рис.2 Диаграмма равновесной влажности Н.Н.Чулицкого
Вследствие гигроскопичности древесины влажность изделий из дерева изменяется при изменении температуры и влажности окружающего воздуха. Влажная древесина отдаёт влагу окружающему воздуху, сухая – поглощает влагу из воздуха.
Так как влажность воздуха не постоянна, то происходят колебания влажности древесины. Изменения влажности древесины в интервале от 0% до точки насыщения волокон вызывает изменение объёма древесины, что ведёт к усушке, разбуханию, короблению древесины поэтому для сохранения отличного качества продукта, его следует доводить до требуемой влажности. Например летом как правило необходимо сушить воздух в помещении, где находится продукция, а зимой наоборот.
Рекомендуемая конечная влажность для древесины различного назначения:
табл.1
Древесина для изготовления электроприборов | 5 ~ 8 % |
Древесина для изготовления музыкальных инструментов | 5 ~ 8 % |
Фанера, ДСП | 6 ~ 8 % |
Паркет | 6 ~ 8 % |
Древесина используемая в поездах | 6 ~ 8 % |
Древесина используемая в самолетах | 6 ~ 10 % |
Древесина для изготовления мебели | 6 ~ 10 % |
Древесина для изготовления игрушек | 6 ~ 10 % |
Внутренние двери и окна | 8 ~ 10 % |
Наружные двери и окна | 12 ~ 15 % |
Древесина для изготовления садовых инструментов | 12 ~ 16 % |
Древесина для изготовления морского транспорта | 12 ~ 16 % |
Древесина для сельхозтехники | 12 ~ 18 % |
Древесина для стройматериалов | 12 ~ 18 % |
Древесина для служебных помещений | 16 ~ 20 % |
Древесина для изготовления оружия | 7 ~ 12 % |
Древесина для изготовления спортивных тренажеров | 8 ~ 12 % |
Способы сушки дерева
Естественная сушка
Принцип всех типов сушки древесины основан на том, что параметры окружающего воздуха такие, что равновесная влажность ниже влажности древесины, поэтому влага в виде водяных паров абсорбируется из древесины воздухом. Древесину следует просушивать до такой степени, пока содержание влаги в ней не буде соответствовать равновесной влажности при микроклимате того места, где дерево в конечно итоге будет использоваться.
Поскольку древесина применяется практически везде, то в зависимости от области её применения содержание влаги в древесине может колебаться от 5% до 20%. Древесину, предназначенную для изготовления из неё мебели, в принципе можно высушивать естественным путём и достичь снижения влажности древесины до 8% при параметрах воздушной среды 20°С 40%. Однако, этот процесс займёт слишком много времени. Также это процесс напрямую зависит от погодных (сезонных) условий. Во избежание таких зависимостей, и ускорения процесса сушки применяется искусственная сушка.
Искусственная сушка
Наиболее распространенным способом является сушка древесины в сушильных установках, состоящих из сушильного шкафа и вентиляционных устройств. Обычно принцип искусственного осушения заключается в регулировании температуры и влажности воздуха. Влажность регулируется посредством вытяжки влажного воздуха и притока наружного воздуха, подогреваемого для того относительную влажность. С точки зрения энергопотребления этот метод осушки очень дорогостоящий, поэтому сорбционное осушение является более экономичным решением для сушки древесины.
Используя осушитель, процесс сушки следует производить в закрытой и хорошо изолированной камере при определённой температуре. Для сорбционного осушения лучше сушить древесину в таком температурном диапазоне 15-18°С. Перед искусственной сушкой древесину обычно высушивают естественным путём до влагосодержания в ней не выше 20%. При искусственной сушке свежесрубленной древесины, содержание влаги в которой намного выше, процесс сильно осложняется, поскольку происходит быстрое удаление влаги из поверхностных слоёв дерева, в то время как середина ещё остаётся очень сырой, что может привести к растрескиванию древесины.