Для строительства домов из бревен, профилей и двойных балок используется древесина, которая подвергается специальному процессу сушки. Когда древесина высушивается, жидкость удаляется путем испарения. Без этого процесса изделия и материалы из древесины высыхают и деформируются. Процесс сушки древесины осуществляется различными способами.
Технология. 7 класс. Авторский коллектив: Е. С. Глозман, Е. Н. Кулакова, Ю. Л. Хотунцев, О. А. Кожина, И. В. Воронин, В. В. Воронина, А. Е. Глозман
Что вызывает набухание и растрескивание деревянной мебели?
Свойства древесины делятся на следующие группы: механические свойства (твердость, удельное сопротивление, эластичность, вязкость, прочность и т.д.), физические свойства (цвет, блеск, текстура, теплопроводность, звукопроницаемость, электропроводность, влажность и т.д.) и химические свойства, которые определяются химическим составом древесины. Абсолютно сухая древесина содержит следующие вещества: 49 % углерода, 44 % кислорода, 6 % водорода, 0,1-0,3 % азота.
Наиболее важным физическим свойством древесины является содержание влаги. Содержание влаги в древесине зависит от типа древесины и внешних условий. Бук и груша наиболее гигроскопичны; дуб и бамбук менее гигроскопичны.
Существует два типа влажности древесины:
— Абсолютная влажность древесины — отношение массы влаги, содержащейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины того же объема,
— относительная влажность древесины — отношение массы влаги, содержащейся в данном объеме древесины, к массе этой древесины во влажном состоянии.
Содержание влаги в древесине отрицательно влияет на ее качество, поскольку изделия из влажной или плохо просушенной древесины имеют темные пятна, коробятся, трескаются и не поддаются ручной или машинной обработке.
В зависимости от степени влажности древесина делится на следующие виды:
влажный — означает, что он был погружен в воду в течение длительного времени; свежесрезанный — содержание влаги 50-100%,
воздушная сушка — длительное хранение на воздухе под навесом, содержание влаги 15-20%,
сухое помещение — влажность 8-12%,
абсолютно сухой — влажность 0%.
Чтобы обеспечить высокое качество древесины и продлить срок службы изделий из нее, необходимо обеспечить надлежащие условия хранения и сушки.
Содержание влаги в древесине определяется различными методами: по весу, с помощью электрического гигрометра, на глаз, путем разрезания, нарезки.
Использование того или иного метода зависит от предполагаемого использования древесины и продукции, которую планируется производить.
Содержание влаги в древесине (в процентах по весу) определяется по следующей формуле (метод мокрого веса)
где mв— масса образца до высушивания; mс— масса того же образца после высушивания.
Содержание влаги в древесине на деревообрабатывающих предприятиях определяется как в процессе производства, так и в процессе сушки и хранения. Для этого используется специальное оборудование: электрический влагомер (рис. 3.31, а), игольчатый влагомер (рис. 3.31, б), гигрометр (рис. 3.31, в).
Рис. 3.31. Приборы для измерения влажности древесины: a — электрический гигрометр: 1 — игольчатые электроды, 2 — преобразователь, 3 — рукоятка, 4 — переключатель диапазонов, 5 — шкала; b — игольчатый гигрометр; c — гигрометр.
Определение влажности древесины на глаз и с помощью режущих инструментов обычно выполняется опытными плотниками — столярами, плотниками, резчиками по дереву — при изготовлении деталей или небольших партий деревянных предметов.
Найдите информацию о влагомерах в Интернете. Заполните приведенную ниже таблицу. Сделайте вывод о точности, компактности и гибкости приборов.
Таблица 7.1
| Название прибора | Принцип действия | Краткие технические данные |
| 1. Электровлагомер | ||
| 2. Игольчатый влагомер | ||
| 3. Гигрометр |
Определение и задачи сушки пиломатериалов
Во время сушки из древесины удаляется влага. Во время этого процесса может произойти уменьшение объема и линейных размеров древесины (усушка), поэтому необходимо оставить некоторую свободу действий в отношении ширины и толщины древесины. Сам процесс происходит постепенно — сначала высушивается поверхность, затем влага удаляется из среднего слоя, и так продолжается несколько циклов, пока содержание влаги в древесине и окружающей среде не станет примерно одинаковым. Скорость сушки зависит от нескольких факторов: Порода древесины, температура воздуха, начальное содержание влаги и метод сушки, выбранный для древесины.
Обычная, естественная сушка пиломатериалов осуществляется в домашних условиях без использования специального оборудования. При небольшом количестве брусьев или досок их можно просто на некоторое время разместить в частном доме и даже квартире. Использовать отопительные приборы нельзя, поскольку это может привести к образованию трещин и короблению. Рекомендуется положить изделия повыше, к примеру, на шкаф, а затем подождать 3 недели, после чего они будут готовы к использованию. Также существует атмосферная сушка пиломатериалов (один из видов естественной). Она осуществляется следующим образом:
- Пиломатериалы укладываются штабелями на одинаковых по высоте (примерно, 0,5 м) опорах, основание должно быть горизонтальным и ровным.
- Над опорами штабелей между рядами размещаются прокладки одинаковой толщины из сухого материала для улучшения вентиляции. Расстояние между прокладками составляет около 1,5-2 м.
- Чтобы защитить древесину от коробления в результате негативного воздействия дождя и солнечных лучей, над штабелями сооружают временную кровлю из шифера или рубероида.
Время сушки в теплое время года составляет 30 дней для досок толщиной 50 мм и около 3 месяцев для бревен. Наиболее важным показателем сухости материала является хрупкость свежесрезанных кусков.
Способы искусственной сушки
При искусственной сушке древесины используются специальные машины для поддержания определенной температуры и вентиляции. Процесс сушки происходит на деревообрабатывающих предприятиях и осуществляется различными способами.
Этот тип сушки пиломатериалов наиболее распространен в промышленности. Процесс осуществляется в специальных сушильных камерах, обычно в газообразной среде (смесь воздуха и печных газов) или с использованием пара.
Одним из преимуществ этой технологии является возможность регулировки режима сушки, что позволяет получать материал практически с любым конечным содержанием влаги.
Контактная
Он используется для сушки плоских материалов (например, фанерного шпона), которые закрепляются между металлическими пластинами, нагретыми до +150 °C. Сам процесс занимает всего несколько минут благодаря большой площади контакта между древесиной и горячими пластинами. К недостаткам можно отнести то, что древесина темнеет, если она подвергается слишком большим нагрузкам.
Он проводится в герметичных камерах, которые предварительно вентилируются (т.е. создается вакуум).
В процессе сушки градиенты давления, температуры и влажности вызывают перемещение связанной и свободной влаги из центра материала к его поверхности.
Умеренные температурные условия (между +45°C и +62°C) и вакуум приводят к более равномерному тепло-влажностному поведению продуктов. Другими словами, вакуумная сушка обеспечивает более равномерный процесс сушки, который устраняет внутренние напряжения, сводя к минимуму возможность появления трещин или коробления в изделиях из древесины.
Камерная (искусственная) сушка
Сушка происходит в сушильных камерах с помощью нагретого воздуха и интенсивной циркуляции. В зависимости от конструкции камеры, циркуляция может быть естественной или принудительной с помощью вентиляторов. Воздух нагревается нагревателями, через которые пропускается пар (паровые камеры) или печные газы (газовые камеры).
Преимущества:
- Влажность пиломатериала можно понизить до 10%.
- Процесс сушки можно регулировать по температуре и интенсивности, исходя из вида пиломатеирала, что позволяет снизить вероятность растрескивания, деформаций.
- Значительное сокращение сроков сушки по сравнению с естественной.
- Требуется меньше производственных площадей.
Недостатки:
- Отсутствие мобильности (в отличие от мобильных навесов, конвективная камера — это стационарное сооружение).
- Камерная сушка требует значительно больших финансовых вложений, чем при организации естественной сушки.
- Чрезмерно интенсивная сушка приводит к к появлению больших трещин. Если неправильно рассчитать нужную температуру, верхние слои древесины высохнут и дадут усушку, тогда как внутренние останутся влажными — и с прежними размерами, что и приводит к трещинам верхних слоев.
Вакуумные сушильные камеры
Проводится в камерах с полным удалением воздуха — т.е. в вакууме. Процесс сушки происходит при высоком давлении и низкой температуре (700 mmHg/45C). В этих условиях внешние слои древесины поглощают влагу из более глубоких слоев. Это снимает внутреннее напряжение древесины и снижает риск коробления и растрескивания.
Преимущества:
- Меньшая вероятность растрескивания материала по сравнению с естественной и камерной сушкой
- Быстрая скорость сушки.
- Подходит для любых пиломатериалов
- При вакуумном способе сушки происходит удаление излишней смолы.
Недостатки:
- Большие затраты на электроэнергию.
- Дорогостоящее оборудование
- Небольшая загрузка (примерно 5-8 м3) сводит на нет преимущество скорости процесса при необходимости просушить большое кол-во материала.
Контактные (кондуктивные) сушильные камеры
Процесс основан на передаче тепла древесине через контакт с нагретыми поверхностями. Он используется для производства тонких и плоских изделий из древесины, таких как шпон, фанера и т.д. В процессе сушки древесина зажимается между металлическими пластинами, нагретыми до 150 °C. Влага удаляется с помощью теплообменника. Удаление влаги обеспечивается вентиляторами, а процесс постоянно контролируется системами автоматизации. Нагрев в таких установках осуществляется с помощью печных газов, пара или высокочастотных токов.
Преимущества:
- Поскольку пиломатериалы в процессе сушки находятся под давлением, весь объем нагревается равномерно и одновременно, что полностью исключает деформацию.
- Крайне быстрый цикл сушки — от нескольких минут.
- Компактные размеры агрегата.
Недостатки:
- Высокая себестоимость кубического метра.
- Пожароопасность — поскольку древесина непосредственно контактирует с нагревающей поверхностью
- Низкая производительность.
- При излишне большой выдержке возможно потемнение древесины.
