Що таке вологість дошки що таке природна вологість технології сушіння деревини
Деревина є досить пористим матеріалом, що містить велику кількість капілярів, наповнених вологою. На практиці вологість деревини визначається як відношення ваги води, що міститься в дереві до ваги абсолютно сухої деревини. Існує поняття «вільної» і «пов'язаної» вологи. «Вільна» волога міститься в порах і капілярів дерева. «Пов'язана» волога та, яка міститься безпосередньо в клітинах дерева.
При висиханні дерево дає усушку - зменшується в розмірі (обсязі). При цьому зменшення розміру уздовж волокон (по довжині дошки) практично не відбувається, але ось в напрямку, поперечному ходу волокон, відбувається значна зміна розмірів (по товщині і ширині дошки). Величина цієї зміни залежить від породи деревини і конкретного значення зміни вологості деревини. У житті дуже неприємні сюрпризи пов'язані зі зміною ширини дошки.
Наприклад, якщо Ви стелите підлогу дошкою має природну вологість, то зменшення її ширини з часом може бути настільки значним, що дві сусідні дошки втратять зачеплення один з одним. В цьому випадку, для видалення щілин, Вам доведеться відірвати всі дошки від лаг і настелити їх заново, зігнавши впритул.
«Яку ж вологість повинна мати дошка?», - запитаєте Ви. Все просто - будь-яке дерев'яне виріб, в процесі його експлуатації прагне до так званої «рівноважної вологості». «Стабільна вологість» визначається температурою і вологістю повітря в тому середовищі, де буде знаходитися дошка. Значення цієї вологості Ви можете побачити в таблиці. Для житлового приміщення вона становить в середньому 8-10%, для вулиці вона становить в середньому 12-14%. Логічно з цього випливає, що сира дошка буде всихати в приміщенні, втрачаючи у своїй ширині, з іншого боку суха дошка зволожуватиметься поза приміщенням, розширюючись.
Природна вологість, кінцева вологість деревини
Природна вологість - це вологість, притаманна деревині в зростаючому або тільки що спиляному (розпиляне) стані, без додаткової сушки. Природна вологість не нормується і може складати від 30% до 80%. Природна вологість деревини коливається в залежності від умов зростання і пори року. Так, природна вологість свежеспіленних дерев в «зимовому» лісі традиційно менше вологості свежеспіленних дерев в «літньому» лісі.
Початкова вологість - теж саме, що і природна вологість. Тільки що зрубане дерево володіє максимальною вологістю, яка для різних порід може навіть перевищувати 100%. Дерево бальса може мати вологість в свіжозрубану стані, що доходить до 600%. На практиці ми маємо справу з меншими значеннями (30-70%), тому що після рубки проходить якийсь час до моменту розпилювання дерева і приміщення його в сушарку і воно, звичайно, втрачає деяку кількість води. Ми приймаємо за початкову вологість то значення вологості деревини, яке вона має перед відправкою в сушильну камеру.
Кінцева вологість - це та вологість, яку ми хочемо отримати після повного циклу сушіння. В цьому випадку приймається до уваги призначення виріб, що виготовляється з висушеної деревини.
Перш за все, сушка деревини це процес видалення вологи з деревини шляхом її випаровування.
Сушіння деревини - одна з найважливіших операцій в процесі обробки деревини. Деревину сушать після лісопиляння, але перед деревообробкою. Деревину сушать з метою її запобігання від ураження деревоокрашівающіх і дереворазрушающими грибами при її подальшому зберіганні і транспортуванні. Сушка попереджає деревину від зміни форми і розмірів в процесі виготовлення і експлуатації виробів з неї, покращує якість обробки деревини, склеювання. Вологість, до якої сушать деревину, залежить від сфери її подальшого застосування. Весь сенс зводиться до того, щоб довести вологість дошки до такого ж значення, якого досягло б з часом виріб з цієї дошки в процесі експлуатації в даних умовах. Таке значення вологості називається «рівноважної вологістю», воно залежить від вологості і температури навколишнього повітря. Наприклад, дошка, з якої буде виготовлятися паркет і інші ізденлія, експлуатовані усередині приміщень - повинна мати вологість 6-8% так як саме така вологість буде рівноважної. Для виробів, які будуть експлуатуватися в контакті з атмосферою, (наприклад: дерев'яні вікна, зовнішня обшивка будинку) рівноважної вологістю буде 11-12%.
Ви запитаєте: «А що буде в іншому випадку?» Відповідаємо: В іншому випадку буде те, що зустрічається вУкаіни часто-густо, а саме споживач зіткнеться з проблемами. Уявіть, що Ви купили вагонку для того, щоб обшити стіни всередині Вашого заміського будинку або дачі. Якщо Ви купите у недбайливого виробника вагонку, виготовлену з сирої дошки і вкриє нею стіни свого будинку, то вона почне повільно висихати природним чином в уже встановленому стані. Звернемося до таблиці рівноважної вологості і досвіду. Якщо Ви натопиться взимку приміщення до 25 градусів за Цельсієм, то при типовій для зими вологості повітря всередині приміщень в 35%, значення рівноважної вологості для дошки в такому приміщенні складе 6,6%. На базах і ринках вагонка дуже часто може мати вологість від 14% і вище (ми зустрічали і 30%). Далі уявіть, що ваша вагонка починає висихати, втрачаючи воду зі своїх пір. Висихаючи йде процес, званий «усушки» і виражається в зменшенні розмірів дерев'яного виробу. Величина усушки залежить від породи деревини, напрямки волокон у виробі і т.д. Основна усушка йде поперек волокон (відповідно по товщині і ширині Вашої вагонки). Коли Ваша вагонка висохне в установленому стані до рівноважної вологості, Ви, в найгіршому випадку ризикуєте не просто побачити, що обшивка розійшлася місцями, а отримати щілини між дошками, шириною мало не в палець.
У промисловості використовують різні технології сушіння деревини, що розрізняються як застосовуваним устаткуванням, так і особливостями передачі тепла висушують матеріалу.
Класифікація видів і способів сушіння зазвичай і базується на методах передачі тепла, за якими можна виділити чотири технології сушіння деревини:
- конвективная технологія сушки;
- кондуктивна технологія сушки;
- радіаційна технологія сушки;
- електрична технологія сушки;
Кожен вид сушки може також мати кілька різновидів залежно від типу сушильного агента і особливостей застосовуваного обладнання для сушіння деревини. Існують також комбіновані технології сушіння деревини, в яких одночасно застосовують різні види передачі тепла (наприклад, конвективно-діелектрична) або поєднуються інші ознаки різних технологій сушки деревини.
Самостійні технології сушіння
камерна сушка
Камерна сушка. Це основна промислова технологія сушки деревини, яка здійснюється в лісосушильних камерах різних конструкцій, куди пиломатеріали завантажують штабелями. Сушка відбувається в газоподібному середовищі (повітрі, топкових газах, перегрітому парі), яка шляхом конвекції передає теплоту деревині. Для нагрівання і циркуляції сушильного агента сушильні камери забезпечують нагрівальними і циркуляційними пристроями.
При камерної технології сушіння деревини терміни висихання пиломатеріалів порівняно невеликі (від десятків годин до декількох діб), деревина просихає до будь-якої заданої кінцевої вологості при необхідній якості, процес сушіння можна достовірно регулювання.
атмосферна сушка
Другий за значенням і поширенню на лісопильних підприємствах спосіб промислової сушки деревини, здійснюваний в штабелях, розміщених на спеціальній відкритій території (складах), що омиваються атмосферним повітрям без підігріву. Перевага атмосферної технології сушіння деревини-порівняно низька собівартість. Крім того, цей спосіб є найбільш щадним. Недоліки: сезонність (взимку сушка практично припиняється); велика тривалість; висока кінцева вологість. Атмосферну технологію сушки деревини застосовують, головним чином, для сушіння пиломатеріалів на лісопильних підприємствах до транспортної вологості і на деяких деревообробних підприємствах для підсушування і вирівнювання початкової вологості пиломатеріалів перед сушінням в сушильних камерах для деревини.
Сушка в рідинах
Сушка в рідинах здійснюється в ваннах, наповнених гідрофобною рідиною (петролатумом, маслом), нагрітої до 105-120 ° С. Інтенсивна передача теплоти від рідини до деревини дозволяє скоротити термін сушіння в порівнянні з камерної в 3-4 рази при інших рівних умовах. Цей спосіб застосовують в технології консервування деревини для зниження її вологості перед просоченням. Спроби застосувати сушку пиломатеріалів в Петролатум на деревообробних підприємствах не дали позитивних результатів через те, що пиломатеріали після такої сушки не задовольняють вимогам, що пред'являються до деревини для меблів і столярно-будівельних виробів.
Кондуктивна технологія сушки
Радіаційна сушка
Радіаційна сушка дерева відбувається при передачі тепла матеріалу випромінюванням від нагрітих тел. Ефективність радіаційного сушіння визначається щільністю потоку інфрачервоних променів і їх проникністю в твердих вологих тілах. Інтенсивність потоку променевої енергії послаблюється у міру поглиблення в матеріал. Деревина відноситься до малопроникними для інфрачервоного випромінювання матеріалами (глибина проникнення 3-7 мм), тому для сушіння пиломатеріалів цей спосіб не застосовують. Його можна використовувати для сушки тонколистових матеріалів (шпону, фанери), крім того, цей спосіб широко застосовують в технології обробки виробів з деревини для сушіння лакофарбових покриттів. Як випромінювачів використовують електроплити, електронагрівальні елементи, газові (беспламенного) пальника, освітлювальні електролампи розжарювання потужністю від 500 Вт і вище.
ротаційна сушка
Ротаційна сушка деревини заснована на використанні відцентрового ефекту, за рахунок чого вільна волога видаляється з деревини при обертанні її на центрифугах. Механічне видалення вільної вологи досягається при величині центростремительного, прискорення не менше 100-500g (g - прискорення вільного падіння). Такі прискорення через труднощі точного балансування центрифуги зі штабелем на практиці поки що не досягнуто, ведуться лише досвідчені розробки відповідних пристроїв. У відомих промислових ротаційних сушарках доцентровийприскорення не перевищує 12g. При цих умовах механічне зневоднення проявляється в невеликому ступені. Однак інтенсифікація процесу сушіння в діапазоні вологості вище межі гігроскопічності спостерігається.
При установці каруселі в сушильній камері технологія сушіння пиломатеріалів така ж, як у звичайних камерах періодичної дії. Тривалість сушіння на першому етапі (від початкової вологості до межі гігроскопічності) скорочується в кілька разів залежно від товщини, породи і початкової вологості деревини в порівнянні зі звичайною конвективного сушінням при однакових режимах. Хоча ротаційні сушарки економічні і забезпечують високу якість сушки, промислового використання для сушіння пиломатеріалів ротаційний спосіб поки не знайшов.
Вакуумна сушка
Вакуумна сушка при зниженому тиску в спеціальних герметичних сушильних камерах. Через складність обладнання і неможливості отримання низької кінцевої вологості деревини вакуумне сушіння самостійного значення не має. Застосовують її в комбінації з іншими методами сушіння і як допоміжну операцію при підготовці деревини до просочення.
діелектрична сушка
Діелектрична сушка - сушіння деревини в електромагнітному полі струмів високої частоти, в якому нагрів деревини відбувається за рахунок діелектричних втрат. Завдяки рівномірному нагріванню деревини по всьому її об'єму, виникненню позитивного градієнта температур і надлишкового тиску всередині її тривалість діелектричної сушки в десятки разів менше конвективного. Через складність обладнання, великої витрати електроенергії і недостатньо високої якості сушіння власне діелектрична сушка не знаходить широкого застосування.
Комбіновані технології сушіння деревини
Більш ефективним є застосування комбінованих технологій сушки деревини, наприклад конвективно-діелектричної і вакуумно-діелектричної. Для масової сушки застосування цих способів неекономічно, але в окремих випадках, особливо при сушінні дорогих, відповідальних пиломатеріалів і заготовок з трудносохнущіх порід деревини ці способи можуть знайти застосування.
Конвективно-діелектрична сушка
При комбінованої конвективно-діелектричної технології сушіння деревини до штабелю, завантаженому в камеру, обладнану тепловим і вентиляторним пристроями, підводять також і високочастотну енергію від спеціального генератора ТВЧ через електроди, розташовані близько штабеля.
Витрата теплоти на сушку в сушильній камері при цьому в основному компенсується тепловою енергією пари, що подається в калорифери, а високочастотна енергія подається для створення позитивного перепаду температур по перетину матеріалу. Цей перепад в залежності від характеристики матеріалу і жорсткості заданого режиму становить 2-5 ° С. Якість конвективно-діелектричної сушіння пиломатеріалів високе, так як сушка ведеться з невеликим перепадом вологості по товщині матеріалу.
Вакуумно-діелектрична сушка
Це ще один спосіб сушіння деревини із застосуванням енергії ТВЧ При цій технології використовують переваги і вакуумної і діелектричної сушки. За рахунок нагріву деревини в поле ТВЧ при зниженому тиску кипіння води в деревині досягається при невеликих температурах деревини, що сприяє збереженню її якості. Переміщення вологи в деревині при вакуум - діелектричної сушці деревини забезпечується всіма основними рушійними силами влагопереноса: градієнтом влагосодержания, температурою, надлишковим тиском, що скорочує тривалість сушіння.
При вакуум - діелектричної сушці штабель пиломатеріалів поміщають в автоклав або герметичну камеру, де вакуум-насосом створюється знижений тиск середовища (1-20 кПа). Чим нижче тиск середовища, тим нижче і температура випаровування вологи і деревини при сушінні. Витрата теплоти на сушку забезпечується підведенням високочастотної енергії до деревини. При використанні цієї технології сушіння деревини також виникають експлуатаційні труднощі - складність обладнання, особливо налагодження і експлуатація високочастотних генераторів, велика витрата електроенергії на сушку. Тому при вирішенні питань про застосування вакуум - діелектрнческіх камер необхідно спочатку за умовами конкретного підприємства розробити техніко-економічне обґрунтування.
Індукційна, або електромагнітна сушка деревини
Метод заснований на передачі теплоти матеріалу від феромагнітних елементів (сіток зі сталі), укладених в штабелі між рядами дощок. Штабель разом з цими елементами знаходиться в змінному електромагнітному полі промислової частоти (50 Гц), утвореному соленоидом, змонтованим всередині сушильної камери. Сталеві елементи (сітки) нагріваються в електромагнітному полі, передаючи теплоту деревині і повітрю. При цьому відбувається комбінована передача теплоти матеріалу: кондуктивним шляхом від контакту нагрітих сіток з деревиною і конвекцією від циркулюючого повітря, що нагрівається також сітками.