Деревообработка

Сушка древесины

Сушка древесины базируется в основном на двух физических процессах — на дви­жении воды внутри древесины от внутренних слоев к наружным слоям и на отда­че (испарении) воды из древесины в окружающий воздух.

После рубки вода в дереве находится как «свободная вода» в клеточных по­лостях и как «связанная вода» в клеточных стенках. Свободная вода во время сушки испаряется достаточно быстро, так как движение воды наружу облегча­ется через трубчатые структуры клеток. Отдача связанной воды, напротив, зна­чительно медленнее, так как происходит только благодаря диффузии, то есть движению водяного пара из-за перепада парового давления внутри клеточных соединений. Отдача находящейся на поверхности древесины воды в воздух про­изводится испарением.

При испарении в структуре древесины возникает разряжение, которое обеспечивает движение воды. Движение воды изнутри на­ружу называют влаготечением, без испарения нет влаготечения, и без влаготечения нет испарения. Сво­бодная вода испаряется из древе­сины до достижения предела на­сыщения волокон (см. п. 2.6.6.1).

Испарение воды на поверхнос­ти древесины зависит в основном от влажности воздуха, его температу­ры и скорости движения, а также от площади поверхности древесины.

Определяющим при сушке древесины яв­ляется ее высушивание как можно более экономичным и щадящим способом до уровня расчетной влажности, чтобы дре­весина во время обработки и в виде ко­нечного продукта имела соответствую­щую для применения влажность. Это в равных долях относится и к атмосфер­ной сушке пиломатериалов, и к техничес­кой сушке.

Между влажностью древесины и относительной влажностью воздуха существует равновесие. Древесина будет отдавать влагу в окружающий воздух или поглощать ее до тех пор, пока не будет достигнуто равнове­сие, то есть между уровнями влаж­ности воздуха и древесины больше не будет перепада. Это состояние называют равновесием влажности древесины. В германском климате относительная влажность воздуха в Рис. 2.93. Линии равновесия влажности древеси-

период времени с марта по сентябрь ны для определения влажности древесины при, нормальном атмосферном давлении

составляет в среднем 70%, темпера­тура в среднем 15°С. Равновесие

влажности устанавливается в данном случае при уровне влажности древесины при­мерно 15%. В зимние месяцы, когда относительная влажность выше, чем в летнее время, влажность древесины чаще всего повышенная — около 20%, то есть при ат­мосферной сушке в таком климате древесина может быть высушена примерно толь­ко до 15%. Такую древесину называют воздушносухой (рис. 2.93).

Воздушносухая древесина пригодна для деревянных строительных конструк­ций, которые находятся в постоянном контакте с наружным воздухом, например для окон, ставень и наружных дверей. Древесина для изготовления мебели или внутренней отделки должна быть высушена дальше. Расчетные значения влаж­ности определены именно для таких обстоятельств (табл. 2.19).

Так как древесина будет сохнуть лишь до тех пор, пока воздух в состоянии принимать влагу или водяные пары, то при сушке древесины необходимо поза­ботиться о том, чтобы влажный воздух удалялся, а сухой подводился к древесине. При атмосферной сушке это обеспечивается за счет естественного движения воз­духа, при искусственной сушке — с помощью вентиляторов. Чем выше скорость движения воздуха, тем суше будет воздух, чем тоньше пиломатериалы и больше площадь поверхности, тем быстрее происходит сушка.

Древесина сушится на откры­том воздухе в оборудованных кры­шей и проветриваемых местах складирования древесины (под на­весом), а также с помощью техни­ческих приспособлений.

2.10.1. Атмосферная

сушка древесины

Под атмосферной сушкой древеси­ны, также называемой естествен­ной, понимают предварительную сушку древесины на открытом воз­духе под навесом с использовани­ем естественного климата. Для до­стижения хорошего результата вы­сушивания место сушки должно быть соответствующим образом оборудовано, а укладка в штабеля должна производиться целесооб­разным способом. Древесина, подлежащая сушке, должна быть уложена в штабе­ля или переложена, а для последующей сушки помещена под навес или в специ­альное помещение для хранения (табл. 2.20).

Место сушки пиломатериалов должно быть плоским и иметь такое сооружение, чтобы штабеля в своем продольном направлении лежали перпендикулярно линии запад-восток. На месте сушки каждый штабель, отдельный для каждой породы дре­весины, должен иметь возможность беспрепятственного вывоза или перекладыва­ния. Площадка должна быть покрыта гравием или щебенкой либо выложена булыж­никами. Часто полы мест сушки также бетонируют. Древесные отходы и прежде все­го пораженные грибами части необходимо удалить с места сушки.

При укладке штабеля следует обращать внимание на безупречное основание штабеля, правильный выбор и расположение штабельных реек, защиту торцов, а также аккуратное штабелирование и укрытие пиломатериалов.

Основание штабеля состоит из штабельных ножек и лежней (прокладок) (рис. 2.95). Расстояние между ножками штабеля рассчитывается на основании толщины высушиваемого материала. Чем толще штабелируемый пиломатериал, тем больше может быть расстояние между отдельными ножками, как правило, от 1,00 до 1,25 м в продольном направлении и от 0,50 до 1,50 м — в поперечном. Для обеспечения хорошего проветривания штабеля штабельные ножки должны иметь такую высоту, чтобы нижний слой штабеля находился на высоте от 0,40 до 0,60 м над полом (рис. 2.95). Прокладки в штабеле должны лежать в поперечном направ­лении горизонтально, в продольном — с уклоном от 1 до 5 см на метр. Это делает возможным сток попавших на штабель дождевых капель.

Штабельные рейки или пластины делают возможным проветривание высуши­ваемых пиломатериалов. Особенно удобны рейки с квадратным сечением, так как исключена возможность положить их неправильно. Штабельные рейки должны иметь такую длину, чтобы штабелируемый пиломатериал помещался на них по всей своей ширине. Тем самым будет предотвращено коробление пиломатериала. Рей­ки с немного большей длиной делают возможным поперечное соединение между отдельными штабелями и уменьшают опасность разрушения штабеля (рис. 2.95).

При штабелировании пиломатериалов штабельные рейки должны укладывать­ся перпендикулярно друг к другу, чтобы предотвратить прогиб и коробление до­сок или брусков. Расстояние между рейками рассчитывается в зависимости от толщины штабелируемых изделий. Для досок толщиной до 15 мм расстояние меж­ду рейками не должно быть более 50 см, для досок толщиной более 15 мм — от 75 до 100 см, для брусков — от 130 до 150 см. Внутри одной зоны штабеля могут про­кладываться только рейки с одинаковым поперечным сечением. Тем самым обес­печивается равномерность и постоянство расстояния по высоте между досками или брусками, и пиломатериал не коробится. Штабельные рейки должны быть изготовлены из ели, так как еловая древесина не приводит к окрашиванию высу­шиваемого материала и не образует на нем вмятин.

Окрашивание опорных поверхностей пиломатериала можно уменьшить при­менением реек круглого или треугольного сечения. В случае применения таких реек площади опорных поверхностей становятся меньше, и проникшая дожде­вая вода будет стекать быстрее, так что сушка на опорных поверхностях не будет замедлена.

При сушке древесины следует обращать особое внимание на защиту торцов высушиваемого пиломатериала. Для предотвращению или минимизации растрес­кивания торцов их необходимо защищать от воздействия прямых солнечных лу­чей. Это достигается посредством более широких штабельных реек, которые ус­танавливают на торцы штабелируемого пиломатериала. Для пород древесины, имеющих склонность к сильному образованию трещин, например для листвен­ных пород, торцы могут быть обернуты бумагой или окрашены защитной крас­кой. Также обивка торцов досками, облаполом или горбылем в значительной сте­пени защищает от разрывов. Для защиты от глубоко проникающего растрескива­ния древесины бука на торцы прибивают гофрированную стальную ленту, но эта лента не предотвращает образование напряжений усушки.

При штабелировании пиломатериалов различают прежде всего блочный и плотный штабель.

Блочное штабелирование используется для свежераспиленных, необрезанных досок и брусков, сгруппированных по бревну (рис. 2.95). Если в штабель склады­ваются отдельные блоки, то говорят о единичном штабелировании. При двой­ном блочном штабелировании укладывают два блочных штабеля с использова­нием проходящих сквозь оба штабеля реек.

В плотный штабель, как правило, укладываются обрезанные пиломатериалы. Если должна быть высушена свежераспиленная древесина, то расстояние между досками или брусками должно составлять от 15 до 20 см. В плотном штабеле ук­ладываются в основном уже подсушенные пиломатериалы с расстоянием от 2 до 5 см (рис. 2.95).

Верхний ряд досок штабеля должен быть защищен от дождя и солнечных лу­чей с помощью укрытия, которое все же должно обеспечивать достаточную вен­тиляцию. При использовании односкатной крыши скат должен иметь достаточ­но большой уклон и быть расположен таким образом, чтобы дождевая вода не могла приникнуть в штабель. Раз в год штабель должен перекладываться. При этом штабельные рейки не следует класть на то же место.

Длительность процесса сушки зависит от породы древесины, толщины высу­шиваемого пиломатериала и местного климата (температуры, относительной влажности, скорости ветра). Если древесина не высохла до определенной влаж­ности, то она продолжает сушиться в сараях, в которых движение воздуха не за­труднено, но нет солнечного света и дождя (табл. 2.20).