Деревообработка

Направление и величина усушки

При отдаче влаги в пределах диапазона насыщения уменьшаются размеры и объем древесины; этот процесс называется усушкой, обратный процесс — разбу­ханием.

Отдача воды из внешних клеток происходит быстрее, чем из внутренних. Бед­ные смолой участки древесины, заболонь и верхняя часть ствола отдают воду бы­стрее, чем богатые смолой участки древесины, ядро и нижняя часть ствола. Вы­деление воды происходит тем быстрее, чем больше перепад влаги между древеси­ной и окружающим воздухом.

Во время испарения свободной воды размеры и объем древесины не изменя­ются. Волокна и клеточные стенки к этому моменту еще насыщены. Поэтому го­ворят о насыщении волокон. Насыщение волокон отличается у отдельных по­род, а также частей ствола; для важнейших пород древесины значение насыще­ния лежит в диапазоне влажности древесины от 23 до 35%. Поэтому речь идет о

диапазоне насыщения волокон (табл. 2.10).

Уже во время испарения свободной воды при определенном перепаде влажности между влажной древесиной и сухим окружающим воздухом начи­нается испарение связанной воды. При этом объем древесины уменьшается, древесина дает усушку (рис. 2.82). Усушка начинается около предела на­сыщения, то есть около 30% влажности древеси­ны, и продолжается до тех пор, пока влажность дре­весины не составит 0%, то есть древесина не ста­нет абсолютно сухой.

Различают три направления усушки древеси­ны: продольное (вдоль волокон), радиальное (по направлению сердцевинных лучей) и тангенциаль­ное (в направлении годичных колец).

В направлении вдоль волокон усушка состав­ляет от ОД до 0,3%, в направлении сердцевинных лучей — около 5% и в направлении годичных ко­лец — около 10% (рис. 2.83). Для одной и той же породы древесины эти значения все же могут су­щественно отличаться от этих средних значений.

В табл. 2.11 приведены средние значения ко­эффициентов усушки в процентах на каждый про­цент изменения влагосодержания.

Усушка по ширине становится заметной даже на профессионально изготовленных столярных изде­лиях. Например, соединенные по кромке налични­ки могут выступить вперед, широкий средник фи­леночной (рамочной) двери торцами может не по­дойти вертикальной обвязке.

Для простоты на практике пределом насы­щения волокон обозначают влажность древеси­ны в 30%.

Из-за усушки изменяется не только объем древесины, но и ее форма. Изменение формы зависит от расположения годичных колец на поперечном сечении. Клетки ранней древеси­ны годичного кольца имеют большие размеры и более тонкие клеточные стенки. По этой при­чине они накапливают больше свободной воды и меньше связанной воды, чем мелкие клетки поздней древесины со своими толстыми клеточ­ными стенками. Поэтому клетки ранней древе­сины отдают по сравнению с поздней древеси­ной больше свободной воды и меньше связан­ной. В связи с этим усушка ранней древесины меньше, чем поздней.

В радиальном направлении встречающиеся при усушке поздней древесины сильные напря­жения лишь частично передаются тонкостен­ной ранней древесиной в следующий слой по­здней древесины. В тангенциальном направле­нии ранняя и поздняя древесина может более или менее двигаться. Поздняя древесина силь­но стягивается при усушке, граничащие с ней клетки ранней древесины приспосабливаются к изменению объема и формы поздней древе­сины таким образом, что форма клеточных обо­лочек ранней древесины существенно меняет­ся. Такое изменение формы клеточных оболо­чек ранней древесины служит причиной лишь незначительной усушки и разбухания в радиаль­ном направлении и сильной усушки и разбуха - Рис 2.84. Формы усушки массив-

ния в тангенциальном направлении. ной древесины

Усушка особенно заметна на поперечном сечении как усушка по толщине и по ширине, как изменение формы и растрескивание, это так называемые трещины усушки (рис. 2.84).

Чем меньше древесина «работает», тем луч­ше ее выносливость и постоянность размеров и формы.

По значениям коэффициентов усушки (табл. 2.11) может быть рассчитана величина усушки при влагоотдаче древесины и величина разбухания при влагопоглощении.

Процессы, проходящие в клеточных стенках при усушке и разбухании

Клеточные стенки древесинного вещества состоят из микроскопических волокон и пучков волокон. При вла­гопоглощении в пределах насыщения вода проникает в пространство между волокнами и пучками волокон прежде всего благодаря диффузии и сжимает их друг с другом. Этот процесс распространяется на весь кусок древесины; объем древесины увеличивается, то есть древесина разбухает.

Если в пределах насыщения происходит влагоотдача, то гибкие волокна и пучки волокон клеточных стенок воз­вращаются в их первоначальное состояние, древесина уменьшается в объеме.

Пример расчета величины усушки:

Сердцовая доска из древесины бука шириной 280 мм и 40-процентной влажности древесины сохнет до уров­ня влажности 8%. Какова будет ширина доски после сушки?

При сушке от 40 до 30% усушки не происходит. При суш­ке от 30 до 8% изменение влажности составляет 22%. Коэффициент усушки для бука равен в радиальном на­правлении 0,20. Таким образом, общая усушка состав­ляет 4,4% (22% • 0,20 = 4,4%), или 12 мм. То есть шири­на доски после сушки составит примерно 268 мм.