[Valerian]

Сушка древесины - понятия,цели и технологии сушки древесины

Понятие о сушке древесины.

Выпиливаемые из сырых бревен доски и заготовки содержат по массе почти столько же влаги, сколько в них заключается древесинного вещества. Если удалить эту влагу, масса досок уменьшится почти в 2 раза, а влажность древесины будет равна нулю.

Применяемый в промышленности метод теплового удаления влаги из древесины называют сушкой. Физическая сущность этого процесса заключается в том, что нагретый воздух направляют к сырому материалу, при соприкосновении с которым он отдает свое тепло, т. е. охлаждается, а влага древесины за счет воспринятого ею из воздуха тепла превращается в парообразное состояние (водяной пар) и удаляется от древесины этим же, но охладившимся воздухом.

В атмосферных условиях сушка древесины (равно как и других тел — почвы, растений и т. п.) происходит за счет тепла нагретого солнцем воздуха. На каждые 2500 кДж тепла превращается в пар 1 кг воды. Таким образом, воздух выполняет роль транспортного средства: он подводит к материалу тепло и в соответствующем количестве забирает и уносит из материала влагу, но уже в состоянии пара.

Если принять, что в сырой (сплавной) древесине содержатся равные количества как воды, так и древесной массы, то влажность древесины равна 100%. У легких древесных пород (ель, осина и др.), долго лежавших в воде, влажность может быть 150, 200%, т. е. на 100 частей саамой древесины приходится 150, 200 частей воды, или в 1,5… 2 раза больше, чем древесной массы.

Обычная влажность древесины растущего дерева (при сухопутной доставке бревен) составляет 60…80 %.

Цели сушки древесины. Особенности ее влажности.

Главная цель сушки древесины во всех условиях ее производственного и бытового использования заключается в превращении древесины из природного сырья в промышленный материал с коренным улучшением ее биологических, физико-механических, технологических и потребительских свойств. В процессе надлежащей сушки древесина облагораживается, становится пригодной для изготовления многообразной ценной, стабильной продукции, отвечающей непрерывно возрастающим потребительским запросам.

В результате высушивания древесина приобретает стойкость против гниения, повышаются ее прочность и жесткость, возникает стабильность размеров и формы деталей и всего изделия, открывается возможность склеивания, шлифования, полирования, древесина приобретает ряд гигиенических свойств, снижаются ее теплоемкость, тепло- и электропроводность, появляются другие положительные свойства (лучшее удерживание гвоздей, выше чистота обрабатываемой поверхности и др.).

Нужно отметить весьма важное влажностное состояние — «равновесную влажность древесины», к которой она стремится при длительном соприкосновении с окружающим воздухом постоянного состояния. Например, в комнатных условиях равновесная влажность древесины станет равна 6…8% (меньше— зимой), под навесом, т. е. в более влажном воздухе — 12… 18% и т. д. При таком состоянии влажность древесины становится устойчивой, следовательно, не происходит более ни усушки, ни разбухания древесины, что особенно очень важно для шиповых соединений изделий (различных дверок, столярных стульев, кресел, столов, шкафов и т. д.).

Перед изготовлением изделий из древесины удаляют сушкой не всю влагу. В случае производства мебели и музыкальных изделий применяют древесину с остаточной влажностью 6…8%, в деревообработке влажность высушенной древесины должна быть 10… 15%, что предусматривается техническими условиями на изготовление изделий.

При влажности древесины ниже 22 % она не гниет, так же как не гниет высушенная трава (сено), высушенный хлеб (сухари) и т. п. Влажность древесины 20% называется транспортной, древесина при перевозках в теплое время года не портится.

Следует отметить характерную влажность древесины 30%, т. е. содержание влаги 0,3 массы самой древесины (принимае*мой за 1,0), называемую пределом гигроскопичности.

Требования к качеству сушки пиломатериалов.

Исключительно велико значение качественной сушки древесины. Оно предопределяется необходимостью выработки предприятиями высококачественной продукции но всем показателям, а главное—по ресурсу (длительности) ее эксплуатации.

При неудовлетворительном техническом состоянии сушильного оборудования, а также низком технологическом уровне эксплуатации и слабом техническом контроле сушильного производства продукцию изготавливают из недосушенной или неравномерно высушенной древесины, когда часть ее в штабелях материала оказалась просушенной в разной степени. Такая продукция (со скрытым браком по влажности) низкокачественна и мало пригодна для эффективного использования. Она ненадежна, быстро портится; для ее воспроизводства требуется повторное расходование материалов (в том числе древесины) и других средств производства.

Так мебель для сидения (решетчатая), изготовленная из недосушенной древесины, приходит в негодность за 2… 4 года. Аналогичная мебель, выполненная из хорошо просушенного материала, служит 20… 40 лет и более, т. е. примерно в 10 раз дольше. Известна мебель, изготовленная из хорошо просушенной древесины, эксплуатируемая населением более 250 лет (например, в санатории «Монино», домах старых городов).

Используемые в жилищном строительстве щитовые двери, оконные коробки, настилы полов и перекрытия при изготовлении их из влажной, недосушенной или неравномерно просушенной древесины через некоторое время (1…2 года) рассыхаются, в них появляются щели, двери и оконные коробки перекашиваются, доски для полов и элементы перекрытия, кроме того, коробятся, штукатурка разрушается, конструктивные деревянные элементы иногда поражаются грибами. В зимнее время такое жилище продувается ветром, расходуется большое количество тепла и ухудшаются санитарно-гигиенические условия в помещениях. Вскоре после сооружения такие помещения приходится капитально ремонтировать. При появлении домовых грибов нужно срочно перебирать деревянные конструкции и сжигать все пораженные детали, а иногда целиком постройки.

Слабо контролируемый процесс сушки приводит также к значительным убыткам из-за возникновения большого коробления высушиваемого материала, растрескивания, внутренних деформаций и снижения в связи с этим точности механической его обработки. Совершенно недопустимо нарушение технологии сушки пиломатериалов — досрочная выгрузка их из камер в нед осушенном состоянии. Это приводит к нерациональному ее использованию и обострению дефицитности древесины.

Некачественная сушка и выпуск бракованной продукции могут остаться долгое время незамеченными, так как результаты дефектной сушки при отсутствии должного контроля сказываются через значительное время после выработки продукции, когда она уже некоторое время находится в эксплуатации.

Сушка обходится недорого — всего около 10 % стоимости высушиваемой древесины. Расходы на устройство сушильных установок за время их действия (примерно 10… 15 лет) составляют лишь 1…2% стоимости высушенной ими древесины.

Защита заготовок и деталей от деформирования.

В связи с необычайно большой и многообразной деформацией пиломатериалов, заготовок и деталей при их обезвоживании возникает актуальная проблема но снижению возникающих при этом потерь древесины. Возможность и эффективность решения этой технической задачи относится в первую очередь к предотвращению (или уменьшению) коробления пиломатериалов в верхних рядах сушильного штабеля, где они слабо зажаты при сушке. То же относится и к нижним рядам пиломатериалов, базируемым к неплоскому основанию штабеля, и даже по всему штабелю по высоте (см. гл. 18).

Возникает также задача по совершенствованию планирования раскроя бревен с учетом неодинаковой усушки досок, выпиленных по ширине поставов, в различных участках но их объему. Существенна задача но оптимизации вырезки брусковых заготовок из различных зон бревна с учетом их будущей усушки и другие задачи по более рациональному использованию древесины. Встают также проблемы кардинального значения по снижению величины усушки древесины путем применения спе* циальных режимов обезвоживания и получения без растрескивания сухих сердцевинных пиломатериалов и брусьев.

Экономика массовой сушки пиломатериалов.

Вырабатываемые пиломатериалы должны высушиваться на месте их выпиловки, причем сразу и желательно в технологическом потоке лесопиления. Процесс их сушки следует рассматривать как неотъемлемую часть технологии изготовления досок и заготовок. Непросушенная древесина — внутрицеховой полуфабрикат, поэтому она не может считаться материалом и тем более товарной продукцией, подлежащей реализации.

Для конвективного подвода тепла к высушиваемому материалу кроме нагретого воздуха можно применять непосредственно продукты сгорания, получаемые при сжигании твердого (древесные отходы, уголь), жидкого (мазут) и газообразного (природный газ) топлива. Второй метод эффективен при массовой сушке пиломатериалов, он является доминирующим при сушке шпона и единственно желательным при высушивании частиц в производстве древесностружечных плит (ДСП).

Возможные другие способы обезвоживания древесины.

Подведение тепла к пиломатериалам для превращения влаги в парообразное состояние возможно также следующими способами:

1) с горячей гидрофобной (т. е. водоотталкивающей) жидкостью, например петролатумом;

2) твердыми телами при контакте древесины с горячей металлической поверхностью;

3) лучистой теплотой, направленной к древесине от специальных панелей-излучателей;

4) электрическим током, пропускаемым через влажную древесину и нагревающим ее;

5) электромагнитным полем высокой частоты, пронизывающим и нагревающим влажную древесину. Все эти физические воздействия имеют опытное значение.

Известный интерес представляют опытные методы обезвоживания древесины без превращения ее влаги в пар, т. е. без затраты тепла на парообразование:

1) центрифугирование при больших частотах вращения образца древесины, когда ось его вращения проходит посредине его длины;

2) частично от воздействия высокочастотного электромагнитного поля;

3) воздействие разности потенциалов постоянного электрического тока (явление электроомоса), а также выдавливание воды (например, при лущении шпона).

Сущность физико-биологической защиты древесины. Источниками биологического поражения древесины в наземных условиях являются грибы и насекомые обычно жуки и их личинки; методы защиты от них древесины в значительной мере общие. Главное внимание уделяется защите от грибов (плесень, изменение цвета древесины и далее ее разрушение гниением).

Для жизнедеятельности грибов необходимы следующие условия: умеренная теплота (теплое время года или отапливаемые зимой помещения), наличие кислорода воздуха внутри древесины (полости клеток и капилляров не заполнены водой, т. е. древесина не чрезвычайно влажная), умеренное количество влаги — примерно 20…90% (достаточно сухая и чрезвычайно влажная древесина не гниет).

Поэтому способы борьбы с грибами заключаются в создании условий, неблагоприятных для их жизнедеятельности. К этим условиям относятся: низкая или повышенная (<более 50 °С) температура, заполнение всех полостей в древесине водой, вытесняющей воздух, значительное обезвоживание древесины (без влаги не может жить ни один организм растительного или животного происхождения).