Сушка древесины естественная: Технологии правильной сушки древесины – Естественная и искусственная сушка древесины пиломатериалов
Технологии правильной сушки древесины
Сушка древесины является важным этапом подготовительных работ перед дальнейшей обработкой. В результате сушки из дерева удаляется лишняя влага. Это необходимо для того, чтобы древесные материалы стали более прочными и не изменили форму после строительства. Кроме того, сушеная древесина не подвержена растрескиванию и гниению. Таким образом, процесс высушивания древесины позволяет получить древесную продукцию самого высокого качества.
Способов сушки древесины достаточно много, но все они имеют одинаковую цель – получение самого надежного материала с хорошими физическими свойствами.
Старые способы сушки
Технику выпаривания влаги из древесины использовали еще в глубокой древности. Для этого кусок дерева помещали в емкость с подогретой водой (не менее 70 градусов), а сверху присыпали опилками и оставляли париться. После этого древесина приобретала гибкую структуру и не трескалась.
Также в древности был популярен другой метод – парафинирование. Древесные заготовки опускали в жидкий подогретый парафин (не менее 40 градусов) на несколько часов. Затем древо извлекали и просушивали. После парафинирования древесина не коробилась и приобретала красивый темный оттенок. Такой метод использовали для обработки посуды, деревянных ложек, чашек и других элементов обихода. Мастера вырезали узоры на ложках, а затем покрывали их лаком для большей прочности. Такие деревянные изделия получались очень прочными и ни трескались при нагрузке.
Способы высушивания древесных материалов:
1. Естественная сушка древесины
Получить хорошую древесину за короткий период достаточно сложно. Для ускорения этого процесса используются разные методы сушки. Если дерево представляет собой чурак в коре, то ее лучше не снимать, а сделать вырубку поперек ствола. Кору шириной 10 сантиметров можно оставить по краям чурака.
Важно знать, что липа, ольха, береза и осина при умеренной сушке высыхают без трещин. Но для подстраховки торцы бревен можно намазать смолой или маслом.
Высушивать пиломатериалы естественным путем нужно в хорошо проветриваемом и сухом помещении. Если производить сушку на солнце, то внешняя поверхность древесины будет греться, а внутренняя останется влажной. По этой причине возникают разные дефекты. Во время правильной сушки заготовки выкладывают штабелями на специальные подставки высотой не менее 60 сантиметров. Причем, между заготовками оставляют хорошо вентилируемые просветы.
Существует мнение, что доски уложенные на кромки сохнут быстрее. Но в этом случае они будут гораздо сильнее коробиться. Кроме того, сама технология сушки брусьев предполагает наличие некоторого количества «брака» и трещин на торцах. Такие брусья нужно подрезать, поэтому заготовки перед сушкой должны быть достаточно длинными.
Обычно древесина хорошо высыхает только через 2-3 года. Не каждый готов ждать так долго. Помимо всего, древесину необходимо где-то хранить, а это достаточно накладно и нужны площади.
2. Камерная сушка.
Если расходы на сушку древесины не имеют большого значения, то можно рассматривать другие альтернативные варианты обработки, такие как камерная сушка.
Сушка в камере очень эффективна, поскольку она позволяет отслеживать весь процесс и получить материал заданной влажности. Камерная сушка проводится только в промышленных условиях. Для этого в сушильные установки загоняют тары с досками и пускают газ, провоцирующий выпаривание жидкости. Режим высушивания древесины можно изменять по своему усмотрению.
Камеры ПАП представляют собой специальные устройства с аэродинамическим нагревом. В ходе сушки в камеру поступают пары низкого давления. Процесс сушки в камера достаточно прост, но сама древесина будет иметь достаточно высокую цену из-за больших расходов на электрическую энергию.
3. Ротационная сушка.
Метод ротационной сушки основан на применении центробежной силы. В ходе сушки пиломатериалы укладывают штабелями на специальную платформу внутри помещения с отоплением. Центробежная сила провоцирует перемещение влаги к торцам и наружной поверхности брусьев.
Самые благоприятные условия для сушки бревен образуются в ходе интенсивного движения горячего воздуха. В качестве эффективных источников тепла могут выступать лампы и плиты. При использовании инфракрасного излучения поток света проникает в древесину на глубину до 1,2 сантиметров. Древесину (доски) хвойных пород с толщиной до 2,5 сантиметров можно высушить буквально за несколько минут.
4. Контактная сушка
Кондуктивная или контактная сушка реализуется за счет подачи тепла от нагретых поверхностей. Этот метод очень эффективен при работе с утонченными материалами, такими как шпон и фанера. Листы тонкой древесины зажимают между двумя нагретыми плитами, а тепло от них поступает посредством тесного контакта.
5. Атмосферная сушка
Этот способ считается самым распространенным и доступным, поскольку не требует наличия каких-либо энергетических ресурсов. Он может применяться в любых домашних условиях.
Продуктивность атмосферной сушки зависит от некоторых факторов. Главным образом на нее влияет атмосферная среда, время года и температура. Кроме того, при складской сушке атмосферным способом нужно много места и несколько других важных условий:
- древесину кладут в амбаре или под навесом при интенсивном проветривании;
- доски укладывают несколькими рядами с интервалами;
- для предотвращения коррозии и прогибов сверху на доски кладут тяжелый вес.
При достаточно сухой погоде можно получить древесину с влажностью не более 48%. В некоторых случаях ее придется досушить до меньших показателей.
6. Сушка в жидкостях.
Сушку в жидкостях используют в качестве дополнительной меры перед пропитыванием масляным антисептиком. Для пропитки используют водный раствор минеральных солей, либо гидрофобных веществ (парафина, серы, расплавленных металлов).
Длительность сушки в жидкостях лимитирована интенсивностью распределения тепла в высушенном материале и мощностью сушильной камеры. Древесину погружают в жидкость и доводят до кипения. Свободная влага со временем уходит.
Продолжительность естественной сушки может составлять от нескольких недель до нескольких месяцев, а искусственной сушки — до нескольких дней.
Существуют и другие инновационные методы сушки древесины, такие как радиационная, индукционная, холодильная и другие.
Сушка древесины в обычных условиях
Не каждый может воспользоваться профессиональным сушильным оборудованием для подготовки древесины, но это не значит, что ее нельзя высушить своими руками.
Чтобы подсушить дерево в домашних условиях, нужно подобрать подходящее место на открытом пространстве. Это может быть плоская крыша невысокого строения или середина огорода. Поверхность нужно застелить рубероидом и засыпать опилками, а затем уложить на нее материал. Необходимо также учесть направление ветра, поскольку штабель кладется поперек ветряного потока. Его максимальная ширина не должна превышать 1,2 метров. Стоит обратить внимание на высоту опор, которые придется поднять до уровня не менее 0,5 метров. Опоры нужны для хорошего проветривания материала под штабелем.
В качестве опор можно использовать колодец из бруса с сечением 50 х 50 мм. Для удобного расположения штабеля необходимо сделать два колодца на высоте не менее 0,5 метров и уложить опорную прокладку с сечением 60 х 80 мм. Между опорами оставляют расстояние не менее 1,5 метров. Следует учитывать тот факт, что поверхности вертикальных прокладок должны располагаться строго в горизонтальной плоскости.
Штабель нужно стянуть для ровной сушки. Для этого на верхний слой заготовки накладывают прокладки, по которым проходит резиновая лента стяжки. Лучше всего для этих целей подходит автомобильная камера. Чтобы древесина не испортилась, ширина стягивающей ленты должна составлять не менее 4 сантиметров.
Доски также необходимо защитить от осадков и дождя. Наиболее рационально положить сверху штабеля две жерди по всей длине, а затем накрыть их кровельным железом с запасом на козырек (не менее 15 сантиметров). Необходимо закрепить железо сверху сухими жердями, в противном случае их может сдуть ветром. Таким образом, между досками и «крышей» будет создан воздушный интервал. В правильно организованной самодельной сушильной установке можно достаточно эффективно просушить древесину без растрескивания и дефектов.
Естественная и искусственная сушка древесины пиломатериалов
Естественная и искусственная сушка пиломатериалов — одно из основных мероприятий, проведение которого обеспечивает значительное удлинение срока службы и повышение качества деревянных изделий и конструкций. Однако лесопильные и деревообрабатывающие предприятия не имеют необходимого лесосушильного хозяйства и на лесозаводах высушивается не более 15—20% из общего объема вырабатываемых пиломатериалов, в то время как в зарубежных странах сушке подвергается 75—85% пиломатериалов.
Наряду с увеличением сроков службы сушка пиломатериалов значительно снижает расходы на транспортирование их к месту потребления. 1 м3 высушенных пиломатериалов на 300— 400 кг легче влажных за счет удаления влаги. При средней дальности перевозки древесины по железной дороге, равной 1200 км, и стоимости 1 ткм перевозки 0,4 коп. экономия от сушки при транспортировании составит около 1 р. 50 к. на 1 м3 пиломатериалов.
При производстве строительных изделий и конструкций (в зависимости от назначения последних) влажность древесины не должна превышать 12—18%. Достигается это путем естественной и искусственной сушки древесины. Если сушка пиломатериалов производится на открытом воздухе (в штабелях на открытых лесных складах), то ее называют естественной, или воздушной; сушка в специальных камерах при высоких температурах и многократном обмене воздуха называется искусственной, или камерной сушкой.
Целесообразно применять комбинированную сушку пиломатериалов, при которой путем естественной сушки производится предварительная подсушка до 20—22%, после чего пиломатериалы в зависимости от назначения досушиваются в сушильных камерах до требуемой влажности (8—12%).
При воздушной сушке температура, влажность, скорость и направление воздуха зависят от времени года, географических и климатических условий, которые совершенно не поддаются регулированию или внешнему воздействию. В результате для воздушной сушки требуются большие сроки и запасы пиломатериалов. Стоимость воздушной сушки определяется складскими расходами и, как правило, ниже стоимости камерной сушки, при которой значительная часть расходов складывается из. стоимости пара и электроэнергии, требующихся в значительных количествах.
Организация процесса воздушной сушки зависит от породы и размеров высушиваемого пиломатериала, климатических условий данного района, погоды и времени года. Так как все эти факторы беспрерывно подвергаются изменениям, то нельзя создать общих правил сушки пиломатериалов.
Поэтому для установления сроков воздушной сушки вся территория СССР условно разбита на четыре зоны:
1-я зона —Архангельская, Мурманская, Вологодская, Кировская, Пермская, Свердловская, Сахалинская области, северная часть Западной и Восточной Сибири и Коми АССР;
2-я зона — Карельская АССР, Ленинградская, Новгородская и Псковская области;
3-я зона — Латвийская, Литовская, Белорусская и Эстонская ССР, Смоленская, Калининградская, Московская, Калининская, Орловская, Тульская, Рязанская, Ивановская, Ярославская, Горьковская, Челябинская, Брянская, Владимирская, Калужская и Костромская области, южная часть Западной и Восточной Сибири, Чувашская, Марийская, Мордовская, Татарская, Башкирская и Удмуртская АССР.
4-я зона — Украинская ССР, Молдавская ССР, Курская, Астраханская, Куйбышевская, Саратовская, Волгоградская, Оренбургская, Воронежская, Тамбовская, Пензенская, Ростовская и Ульяновская области, Северный Кавказ и Закавказье. На основании исследований Архангельского лесотехнического института (Н. П. Федышин) и УкрнииМОДа сроки просыхания сосновых свежевыпиленных пиломатериалов до транспортной влажности (22%) применительно к приведенным выше климатическим зонам определяются данными, приведенными в таблице.
Сроки воздушной сушки древесины
| Время укладки пиломатериалов для сушки | Номер климатической зоны | Срок выдержки (дни) при толщине пиломатериалов в мм | |||
|---|---|---|---|---|---|
| до 12 | 15-25 | 35-50 | 55-75 | ||
| Март | 4 | 10-15 | 12-28 | 25-32 | 35-45 |
| Апрель | 1 | 30-34 | 34-38 | 43-51 | 55-64 |
| Май | 2 | 22-26 | 30-34 | 38-47 | 51-60 |
| » | 3 | 17-22 | 26-30 | 34-36 | 43-51 |
| » | 4 | 9-13 | 13-15 | 17-22 | 22-30 |
| Июнь | 1 | 9-13 | 13-17 | 22-43 | 43-55 |
| Июль | 2 | 9-10 | 10-13 | 17-34 | 34-51 |
| » | 3 | 7-9 | 9-10 | 12-22 | 26-34 |
| » | 4 | 6-7 | 8-9 | 13-15 | 17-25 |
| Август | 1 | 18-28 | 30-34 | 43-51 | 55-60 |
| Сентябрь | 2 | 17-25 | 26-34 | 36-43 | 47-55 |
| » | 3 | 15-22 | 22-30 | 30-38 | 43-47 |
| » | 4 | 9-13 | 10-17 | 20-26 | 30-34 |
| Октябрь | 4 | 10-15 | 12-28 | 25-32 | 35-45 |
В таблице указаны сроки просыхания штабелей высотой до 6 м из пакетов шириной 1—1,1 м, выложенных в соответствии с требованиями ГОСТ 3808—62. Для пакетных штабелей высотой 7—9 м и для рядовых штабелей они соответственно увеличиваются на 10%; для елового и пихтового пиломатериала — сокращаются примерно на 10%.
Приведенные сроки просыхания древесины ориентировочные, но ввиду отсутствия более точных данных по отдельным климатическим зонам они могут быть использованы в практике хранения пиломатериалов.
Пиломатериалы для воздушной сушки укладываются в штабеля со шпациями (промежутки между досками), которые образуют вертикальные воздушные каналы для движения воздуха внутри штабелей.
Ширина крайних шпаций в зависимости от климатических условий неодинакова (табл. 34).
Ширина шпаций должна постепенно увеличиваться от краев к середине штабеля и в середине штабеля быть в 3 раза больше крайней шпации.
Ширина крайних шпаций при укладке пиломатериалов
| Климатическая зона | Толщина в мм | |
|---|---|---|
| до 45 | свыше 45 | |
| 1 и 2 | 3/4 | 1/3 |
| 3 и 4 | 1/2 | 1/5 |
| Ширины пиломатериалов | ||
Между рядами досок укладывают прокладки, которые имеют два назначения: первое и основное — обеспечивать доступ воздуха внутрь штабеля в объеме, необходимом и достаточном для высушивания находящегося в штабеле пиломатериала, и второе — обеспечить взаимную связь между досками и устойчивость штабеля в целом.
Прокладки укладывают таким образом, чтобы все кромки их лежали в одной вертикальной плоскости, проходящей через соответствующий фундаментный брус. Смещение прокладок может вызвать деформацию хранящихся в штабеле досок.
Оптимальная толщина и ширина прокладок 25×100 мм, но для этих целей могут быть использованы и доски, укладываемые в штабель.
Чтобы обеспечить максимальный обмен воздуха, предохранить пиломатериалы от загнивания и придать штабелю устойчивость, склады воздушной сушки пиломатериалов оборудуют специальными основаниями, которые состоят из брусьев, уложенных параллельно друг другу на бетонных или кирпичных столбах высотой 70 см. Размер и количество фундаментных столбов и брусьев зависят от размера и высоты штабеля, который при современных средствах механизации лесных складов может достигать 10—12 м.
Для защиты находящихся в штабелях пиломатериалов от дождя, снега и солнца их закрывают крышами из специальных инвентарных щитов или же нескрепляемых между собой досок. Расположение штабелей пиломатериалов и круглого леса в плане при разной емкости складов регламентируется противопожарными нормами.
Искусственная или камерная сушка в отличие от естественной (воздушной) дает возможность регулировать температуру, скорость и объем горячего воздуха, являющегося агентом сушки. Отсюда возможность значительного сокращения сроков сушки и получения пиломатериалов с заданной влажностью.
Мощность сушильных камер определяется в кубических метрах условных пиломатериалов: сосновые обрезные доски толщиной 50, шириной 150 мм и длиной более I м с начальной влажностью 60 и конечной 12%. Средняя продолжительность искусственной сушки сосны составляет 1 сутки на каждый 1 см толщины доски. Коэффициент продолжительности сушки пиломатериалов других пород составляет: сосна и кедр 1, ель и пихта 0,9; береза 1,6, бук и лиственница 2,4, дуб 4,6.
При применении высокотемпературной сушки и сушки с форсированными режимами сроки сушки соответственно снижаются на 25—30%.
Сушка древесины: виды и технология
Для строительства загородных домов из бревна, профилированного и двойного бруса используют древесину, которая проходит специальную сушку. Сушка древесины удаляет жидкость при помощи испарения. Без подобного процесса деревянные изделия и материалы рассыхаются и деформируются. Технология сушки древесины проводится несколькими способами.
Дерево можно сушить естественным способом на открытом воздухе под навесом. Такой метод занимает несколько месяцев и требует специального места. Поэтому большей популярностью пользуются сушка в специальных сушильных камерах. Этот способ используют большинство компаний по изготовлению пиломатериалов.
Однако он приводит к появлению трещин и снижает качество изделий. Наиболее оптимальной является конденсационное высушивание. Давайте рассмотрим подробнее виды сушки древесины, плюсы и минусы каждой.
Виды сушки
| Тип | Преимущества | Недостатки |
| Естественная | Простой и доступный способ, не требует соблюдения температуры и влажности, минимальное количество трещин | Процесс длится несколько месяцев, требует много места для материалов, влажность не опускается менее 18% |
| Камерная | Высыхание длится неделю, влажность падает до 10-18%, выбор температуры и контроль процесса в зависимости от целей и вида материалов | Разрушение структуры древесины, появление трещин и производственного брака, неравномерное просушивание |
| Инфракрасная | Быстрая и равномерная, дерево не растрескивается и сохраняет целостность, высокое качество и рациональный расход электричества, легкость в использовании | Не подходит для использования в закрытом помещении, так как в процессе пиломатериалы плесневеют |
| Вакуумная | Самая быстрая, подходит для любых пиломатериалов, не приводит к растрескиванию | Высокая стоимость оборудования и большое потребление электроэнергии |
| Конденсационная | Быстрая и равномерная, высокое качество изделий, отсутствие трещин и производственного брака, доступность оборудования и эксплуатации | Не подходит для мелких материалов (опилки, пеллеты, дрова и пр.) |
Естественная
Естественный процесс сушки древесины происходит медленно и долго. Это наиболее щадящий процесс, при котором появляется минимум трещин и других дефектов, чем при агрессивном воздействии в камерах. Для организации такого метода нужно специальное место, где древесина будет защищена от попадания прямых солнечных лучей и осадков.
Естественные условия снижают влажность древесины до 18-22%, тогда как влажность свежесрубленного дерева составляет 50-100% в зависимости от породы и климатических условий региона произрастания. Это легкая и доступная организация сушки, которая не требует специального оборудования и соблюдения температурного режима. Главный минус — малая интенсивность и длительность процесса.
Искусственная камерная
Искусственная сушка в камерах — более быстрый и выгодный вариант. Он снижает влажность древесины до 10-18%, позволяет контролировать процесс и регулировать температуру. Для правильной организации работы камеры пиломатериалы укладывают в штабеля или пакеты. Штабель должен состоять из изделий одной породы и толщины.
Главное преимущество заключается в оперативности. Сушилка высушит древесину за одну неделю. Кроме того, в процессе материал можно обработать специальными защитными средствами от негативного влияния окружающей среды. Такая обработка защитит живой брус или бревно от гнили, плесени и растрескивания.
Из недостатков искусственного метода выделим появление больших трещин в материалах. В камере из-за высокой температуры влага испаряется слишком быстро, а древесина высушивается неравномерно. Влага внутри материала испаряется медленнее, чем с поверхности. Это приводит к образованию трещин и при изготовлении, и в процессе эксплуатации уже после строительства дома.
Инфракрасная
Инфракрасная сушка древесины — современный способ с использованием оборудования, которое передает тепло с помощью инфракрасного излучения. Это один из самых быстрых вариантов сушки пиломатериалов, который занимает 3-7 дней в зависимости от вида дерева. Время сушки опилок составит полчаса. Процесс происходит при температуре 50-60 градусов, что сохраняет структуру дерева и защищает его от растрескивания.
Инфракрасные камеры равномерно удаляют влагу. Они экономичны и комфортны в использовании. Однако при использовании камеры в помещении из-за отсутствия воздушных потоков на некоторых участках пиломатериалов появляется плесень. Поэтому сушить лучше только на открытом воздухе под навесом.
Вакуумная
Вакуумная сушка древесины предполагает использование камеры, в которой образуется вакуум. Этот универсальный способ подходит для любого вида пиломатериалов и древесины. Он объединяет старые технологии и совмещает с современными. Процесс отличает высокое качество и оперативность. На сушку бревна диаметром 250 мм или на брус сечением 150х150 уходит 17-20 часов.
Сушка в вакууме проходит равномерно и не приводит к растрескиванию дерева. Кроме того, она удаляет смолу. Вакуумные сушильные камеры легки в использовании и пожаробезопасны. Но при этом они не пользуются спросом, так как стоят дорого и тратят много энергии. Это повышает затраты на производство и на готовые пиломатериалы.
Конденсационная
Конденсационная сушка древесины — самый популярный метод, который оптимально сочетает стоимость и качество. Древесина сохнет при низких температурах с использованием печи и холодильного оборудования. Удаление влаги происходит при помощи конденсата, что делает сушку равномерной и щадящей. Поэтому изделия получаются качественными и прочными без трещин и производственного брака.
Сушка при помощи конденсата потребляет мало энергии, что делает пиломатериалы доступными и недорогими. Бревна и брус получаются ровными и эстетически привлекательными без трещин и других дефектов. Однако использование такой сушка не рационально для мелких пиломатериалов и изделий. Но она подходит для крупногабаритных лесоматериалов с большим сечением, которые нуждаются в бережной и щадящей сушке.
Поэтому компания “МариСруб” использует для бруса и бревен камерную сушку. Мы самостоятельно заготавливаем сырье и изготавливаем пиломатериалы. Для защиты живой древесины от влаги, ультрафиолета и насекомых обрабатываем изделия на этапе изготовления, сборки сруба и финишной отделки. Мастера “МариСруб” контролируют каждый этап производства, в том числе и сушку в конденсационных камерах.
Виды сушки древесины: прямой и косвенный метод
При использовании деревянных строительных материалов приходится сталкиваться с некоторыми проблемами, в основном связанными с изменением влажности древесины. При ее высыхании происходит уменьшение линейных размеров и объема или усушка.
Если изделия были изготовлены из сырого дерева, то затем они могут покоробиться и растрескаться именно из-за этого. Поэтому, в настоящее время люди приобретают материал для строительства, который уже подвергся усушке. Степень влажности древесины – важный технический показатель, от которой зависит качество и область использования изделия. Кроме того, согласно нормативам влажности, этот показатель определяет отношение пиломатериалов к одному из пяти сортов.
Сушка древесины считается одним из важнейших этапов подготовки пиломатериала, в результате которого из дерева удаляется жидкость методом испарения. Сухая древесина обладает высокими прочностными характеристиками, практически не коробится, не подвергается гниению и не растрескивается.
Искусственная и естественная сушка
Виды сушки древесины достаточно разнообразны, но можно выделить два основных способа: естественная и искусственная. Естественная проводится в естественных условиях и не требует специального помещения для сушки. Она проста и доступна, однако достаточно продолжительный. Искусственная сушка производится в искусственно созданном микроклимате. Для ее осуществления необходимы специальные сушильные камеры, позволяющие многократно ускорить процесс. К искусственной относится камерная сушка, инфракрасная, вакуумная, аэродинамическая, конденсационная и термодинамическая.
Способы измерения влажности
Влагомер ВПК-12М
Влажность измеряют прямым и косвенным методом.
Прямой метод предполагает отбор и высушивание образцов древесины. Образец помещается в сушильный шкаф, полностью высушивается, после взвешивается. Затем массу высушенного образца сравнивают с массой образца до сушки. Такой метод является достаточно точной (погрешность не более 1%), но в то же время очень продолжительный, что затрудняет его использование.
Косвенный метод использует электровлагомеры. Они измеряют удельное электрическое сопротивление исследуемого материала, которое в свою очередь зависит и изменяется в зависимости от влажности.
К косвенным методам относятся:
- Кондуктометрический метод. С торца пиломатериала вводят трехигольчатый электрод и пускают электрический ток. По степени его распространения определяют влажность древесины.
- Для измерения влажности древесной стружки используют датчик. Между электродными дисками разборного стакана укладывается и прессуется небольшое количество стружки.
- Четырёхигольчатый зонд применяют для измерения влажности древесно-стружечных плит.
Косвенный метод измерения влажности отличается скоростью и удобством, но в то же время имеет большую погрешность измерения (1-10 %)
Старинные способы сушки
Сушку древесины осуществляют с давних времен. Самым известным способом является запаривание. Древесные заготовки распиливали на куски, укладывали в чугунную емкость и обкладывали опилочным материалом того же дерева. После наполнения емкости водой, ее устанавливали в русскую печь, где выдерживали несколько часов. Температура составляла при этом около 60 °С. В процессе такой обработки древесина выпаривалась (из нее уходили природные соки и она темнела). Запаривание облегчало обработку древесины. Высушенные после запаривания заготовки меньше растрескивалась и практически не коробились.
Кроме этого использовали метод парафинирования. Деревянные изделия, помещенные в расплавленный парафин выдерживали в печи несколько часов. Температура выдержки составляла примерно 40 °С. Затем заготовку высушивали. Полученная таким образом древесина не уступала по качеству той, что была запарена.
Древесные заготовки для изготовления ложек и другой деревянной утвари запаривали в льняном масле и варили на медленном огне. Данный метод и сейчас находит свое применение.
Кряжи для скульптур сушили, обкладывая их соломой. Она хорошо впитывала влагу и быстро снова высыхала, ускоряя таким образом процесс сушки.
Современные виды и способы сушки
В современной промышленности применяется много различных способов сушки. Рассмотрим некоторые из них.
Атмосферная сушка древесины
Сушка пиломатериала под навесом
Простой в организации метод, поскольку не требует никакого специального оборудования. Древесину укладывают в штабеля, установленные на открытом воздухе под навесом, оставляя между ними просвет для циркуляции воздуха.
Такой метод сушки является самым продолжительным (2-3 года), но и самым щадящим, поскольку осуществляется естественным способом, на открытом воздухе. Количество трещин и усушка древесины после такой сушки минимально.
Камерная конвективная сушка дерева
Данный метод один из самых распространенных в современной промышленности. Для его осуществления используется конвекторная лесосушильная камера.
Сушка осуществляется в газообразной среде. Сушильным агентом как правило выступает воздух или перегретый пар.
Конвективная сушилка оснащена вентиляционной системой и устройствами для нагрева сушильного агента. Вентиляторы равномерно распределяют нагретый воздух и отводят влагу. Влажность контролируется автоматически.
В конвекционной сушильной камере сушка менее продолжительна. Условия сушильного процесса регулируется, в результате чего можно получить древесину с любым заданным значением влажности.
Вакуумная сушка
Такая сушка осуществляется в герметичной вакуумной сушильной установке. В ней установлены пластины для прогрева из алюминия. Внутри пластин непрерывно циркулирует вода. Ее прогрев осуществляется водонагревателем. Он установлен снаружи. Между пластинами помещаются доски.
Наверху камера имеется резиновое покрытие, зафиксированное в раме. Помимо этого, камера снабжена помпой. Она выкачивает воздух из камеры, обеспечивая тем самым вакуум, а также лишнюю влагу.
Установка позволяет регулировать параметры сушки, которые устанавливаются в зависимости от сортамента древесины.
Вакуумная камерная сушка позволяет удалить древесную смолу и получить качественную древесину без трещин. Но такой метод мало распространен из-за высоких энергозатрат и дорогого оборудования.
СВЧ сушка древесины
В камеру укладывают штабелями пиломатериал и подвергают воздействию высокочастотных токов (915-2500 МГц). Древесина при этом нагревается до температуры 50-60 °С.
СВЧ камеры обладают мобильностью и сравнительно небольшими размерами, кроме того обеспечивают высокую скорость сушки.
К недостатками данного метода можно отнести небольшой объем камеры, неравномерность просушки лесоматериала и высокая пожароопасность. В процессе сушки возможно воспламенение в камере.
Аэродинамическая сушка дерева
Сушка осуществляется в аэродинамических камерах. Воздух выступает сушильным агентом. Камера снабжена вентилятором, приводимым в движение электродвигателем. Вентилятор (роторный вихревой теплорегулятор) обеспечивает нагрев и движение воздушного потока.
Аэродинамические камеры просты в исполнении, но имеют большие габариты. Кроме того, к недостаткам данного метода можно отнести большие энергозатраты.
Инфракрасная сушка древесины
Это один из современных методов, при котором используются установки, передающие тепло с помощью инфракрасного излучения. Может быть применена для быстрой сушки древесины.
В качестве нагревательного элемента в таких сушилках используют инфракрасные нагреватели (термоактивные кассеты). Они последовательно располагаются в штабеле, после чего штабель накрывают специальным отражающим материалом, позволяющим стекать конденсату вне штабеля.
ИК лучи не нагревают воздух, их энергия полностью затрачивается на нагрев древесины и испарение влаги из нее.
Камера отличается высокой скоростью сушки, экономичностью. Они равномерно удаляют влагу, а используемая температура на уровне 50-60 °С позволяет предотвратить растрескивание древесины. Но, вследствие отсутствия воздушных потоков, на пиломатериалах может появиться плесень.
Конденсационная сушка
Конвекционные сушильные камеры осуществляют сушку древесины без доступа воздуха. Система имеет замкнутый цикл.
Из древесины испаряется влага. Она насыщает воздушное пространство камеры. Воздух увлажняется и, обтекая охладитель, охлаждается до температуры, находящейся ниже точки росы. В качестве охладителя используется фреон. Влага, охлаждаясь, конденсируется. Выделившееся тепло снова подогревает воздух (сушильный агент).
Преимуществом данного метода является низкое энергопотребление и равномерная и щадящая сушка. Однако такая камерная сушилка имеет не высокую производительность и скорость.
Терморадиационная сушка
Печь для терморадиационной сушки
Генератор излучения терморадиационной сушилки передает теплоту высушиваемому материалу в виде электромагнитных колебаний. Большая часть тепловых лучей рассеивается, и лишь некоторая их часть поглощается поверхностью материала. Затрагивается при этом лишь верхний слой. Это позволяет использовать терморадиационную сушку для высушивания тонколистовых материалов или лакокрасочных покрытий. Для сушки пиломатериалов и древесины данный метод не подходит.
Вывод
Современная деревообрабатывающая промышленность для сушки лесоматериалов может использовать разнообразные виды сушилок и организовать оптимальный процесс сушки для получения древесины высокого качества. Наибольшее распространение получили конвективные сушильные камеры из-за простоты организации и высокой скорости сушки. Однако остальные методы сушки древесины также находят свое применение.
Определение влажности и сушка древесины — Proderevo.net
Определение влажности древесины
Для определения влажности древесины существует несколько способов. Для определения влажности можно использовать специальный прибор — электровлагомер. Действие прибора основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. Иглы электровлагомера с подведенными к ним электропроводами вводят в дерево и пропускают через них электрический ток, при этом на шкале прибора сразу отмечается влажность древесины в том месте, где введены иглы.
Широкое распространение получили электровлагомеры ЭВА-2М, определяющие влажность в диапазонах 7 — 60%.
Многие опытные столяры определяют влажность дерева на глаз. Зная виды древесины, ее плотность и другие физические свойства, можно определить влажность древесины по массе (взвешивая поочередно несколько одинаковых заготовок одной породы), по наличию трещин на торце или вдоль волокон древесины, по короблению и другим признакам.
При весовом способе от доски (контрольного образца) на расстоянии от торца 300 — 500 мм отпиливают секцию влажности толщиной 10 — 12 мм, тщательно очищают от заусенцев, опилок и взвешивают, записывают результат в журнале, а секцию помещают в сушильный шкаф с температурой до 103°С. Через 6 часов сушки секцию взвешивают и массу записывают в журнал, затем вновь сушат и через каждые 2 ч после сушки взвешивают. Если после повторных взвешиваний масса секции не меняется, это означает, что секция высушена до абсолютно сухого состояния с влажностью W0 = 0% и массой Р.
Первоначальную влажность древесины образца определяют по формуле: W = (Pн — Рс) : Рс * 100%, где W — первоначальная влажность, %; Рн и Рс — начальная масса и масса в абсолютно сухом состоянии образца.
Также проверку текущей влажности в процессе сушки можно проводить методом взвешивания контрольных образцов длиной не менее 1000 мм, которые также выпиливают из досок, подлежащих сушке, на расстоянии 300 — 500 мм от торца, очищают от коры, заусенцев, опила, после чего торцы окрашивают краской. Образец взвешивают с точностью до 5 г.
При обработке пиломатериала рубанком тонкая его стружка, сжатая рукой, легко сминается — значит, материал влажный. Если стружка ломается и крошится, это указывает на то, что материал достаточно сухой. При поперечных порезках острыми стамесками также обращают внимание на стружки. Если они крошатся или выкрошивается сама древесина заготовки, это значит, что материал слишком сухой.
Полную насыщенность древесины водой называют границей гигроскопичности. Такая стадия влажности в зависимости от породы дерева составляет 25-35%.
На практике различают древесину: комнатно-сухую (с влажностью 8-12%), воздушно-сухую искусственной сушки (12-18%), атмосферно- сухую древесину (18-23%) и влажную (влажность превышает 23%).
Древесину только что срубленного дерева или находившуюся долгое время в воде, называют мокрой, ее влажность до 200%. Различают также эксплуатационную влажность, соответствующую равновесной влажности древесины в конкретных условиях.
Требования к влажности древесины в изделиях Таблица 1.
| Наименование изделий | ГОСТ | Влажность, % |
| Двери: | ||
| коробки наружных и тамбурных дверей | ГОСТ 475 | 12 ± 3 |
| коробки внутренних дверей | 9 ± 3 | |
| полотна дверей | 9 ± 3 | |
| Окна: | ||
| коробки | ГОСТ 23166 | 12 ± 3 |
| створки, форточки клапаны, жалюзи | 9 ± 3 | |
| нащельники, раскладки | 9 ± 3 | |
| Детали профильные: | ||
| доски и бруски пола, плинтус, подоконник | ГОСТ 8242 | 12 ± 3 |
| внутренние наличники | 12 ± 3 | |
| наличники и обшивка наружные | 15 ± 3 | |
| поручни, обшивка наружные | 15 ± 3 | |
| поручни, обшивка наружные | 12 ± 3 | |
| Балки перекрытий деревянные: | ||
| из цельной древесины | ГОСТ 4981 | до 20 |
| из клееной древесины | 12 ± 3 | |
Влажность свежесрубленной древесины (имеющей влажность растущего дерева) зависит от породы и места взятия пробы по сечению ствола. У хвойных пород влажность древесины в периферийной части ствола (заболони) больше влажности древесины в центральной части ствола (ядро).У лиственных пород влажность по всему сечению ствола примерно одинакова.
Влажность сплавной древесины, как правило, выше, чем у древесины, доставленной сухопутным путем, причем влажность сплавной древесины выше влажности свежесрубленной. Так, влажность заболонной части сосновых бревен после сплава повышается до 150%, ядровой части бревен — до 50%.
Как, известно, древесина имеет клеточное строение. Влага в древесине может заполнять полости клеток, межклеточное пространство и пропитывать стенки клеток. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточное пространство, называется свободной, а пропитывающая стенки клеток — связанной, или гигроскопической.
Свежесрубленная древесина имеет как свободную, так и связанную влагу. При высушивании древесины сначала удаляется свободная влага, а затем связанная.
Влажность свежесрубленной древесины Таблица 2
| Порода | Влажность, % | |||
|---|---|---|---|---|
| ядра | заболони | средняя | ||
| Береза | — | 70-90 | 78 | |
| Дуб | 50-80 | 70-80 | 70 | |
| Ель | 30-40 | 100-120 | 91 | |
| Лиственница | 30-40 | 100-120 | 82 | |
| Осина | — | 80-100 | 90 | |
| Сосна | 30-40 | 100-120 | 88 | |
| Ясень | 35-40 | 35-40 | 38 | |
| Пихта | — | — | 101 | |
| Кедр | — | — | 92 | |
Сушка древесины
При изготовлении любого вида столярных изделий дерево должно быть сухим. Сухая древесина обладает высокой прочностью, меньше коробится, не подвержена загниванию, легко склеивается, лучше отделывается, более долговечна, готовые изделия не растрескиваются. Любая древесина самых различных пород очень чутко реагирует на изменение влажности окружающей среды. Это свойство является одним из недостатков лесоматериалов. При повышенной влажности древесина легко вбирает в себя воду и разбухает, а в отапливаемых помещениях она усыхает и коробится. Поэтому для столярных изделий дерево необходимо высушивать до той степени влажности, которая предполагается в дальнейшем при их эксплуатации. В помещении достаточна влажность древесины до 10%, а под открытым небом — не более 18%.
Сушкой называется процесс удаления из древесины влаги испарением. Сушка пиломатериалов бывает естественной или искусственной.
Естественная сушка
Естественная сушка происходит под влиянием атмосферного циркулирующего воздуха, испаряющего влагу из древесины. Естественная сушка пиломатериалов совмещается с хранением. Сушить древесину надо обязательно в тени, под навесом и на сквозняке. При сушке на солнце внешняя поверхность древесины быстро нагревается, а внутренняя остается сырой. Из-за разницы напряжений образуются трещины, дерево быстро коробится. Влажные пиломатериалы сушат сразу после распиловки. Это предупреждает появление червоточин и гнили.
Материалы, уложенные в штабель, весной сохнут хуже, чем летом. Более интенсивно этот процесс происходит в июне. Время сушки хвойных пиломатериалов в естественных условиях до 18 — 22% влажности приведено в таблице.
Время, необходимое для сушки до 18-22% влажности пиломатериалов, уложенных штабелем с прокладками:
Таблица 3
| Месяц укладки пиломатериалов для сушки | Номер климатической зоны | Срок сушки в днях при толщине пиломатериалов, мм | ||
| 15-20 | 32-50 | 55-75 | ||
| Март, апрель, май | 4 | 12-28 | 25-32 | 35-45 |
| 1 | 34-38 | 43-51 | 55-64 | |
| 2 | 30-34 | 38-47 | 51-60 | |
| 3 | 26-30 | 34-36 | 43-51 | |
| 4 | 13-15 | 17-22 | 22-30 | |
| Июнь, июль | 1 | 13-17 | 22-43 | 43-55 |
| 2 | 10-13 | 17-34 | 34-51 | |
| 3 | 9-10 | 15-22 | 26-34 | |
| 4 | 8-9 | 13-15 | 17-25 | |
| Август, сентябрь | 1 | 30-34 | 43-51 | 55-60 |
| 2 | 26-34 | 36-43 | 47-55 | |
| 3 | 22-30 | 30-38 | 43-47 | |
| 4 | 11-17 | 20-26 | 30-34 | |
| Октябрь | 4 | 12-28 | 25-32 | 34-45 |
Примечание: Для лиственницы сроки сушки увеличиваются на 60%. Климатические зоны
1-я — Архангельская, Мурманская, Вологодская, Пермская, Свердловская, Сахалинская, Камчатская, Магаданская области, северная половина Западной и Восточной Сибири и Коми, северная часть Хабаровского края и восточная часть Приморского края.
2-я — Карелия, Ленинградская, Новгородская, Псковская области, южная часть Хабаровского края и западная часть Приморского края.
3-я — Смоленская, Калининградская, Московская, Тверская, Орловская, Тульская, Рязанская, Ивановская, Ярославская, Нижегородская, Брянская, Челябинская, Владимирская, Калужская, Костромская, Амурская области, южная часть Западной и Восточной Сибири, республики Чувашия, Марий Эл, Мордовия, Татарстан, Башкоторстан, Удмуртия.
4-я — Курская, Астраханская, Самарская, Саратовская, Волгоградская, Оренбургская, Воронежская, Пензенская, Тамбовская, Ростовская, Ульяновская области, Северный Кавказ.
Естественная сушка пиломатериалов резко сокращается с середины августа. Пиломатериалы из ели сушатся быстрее, чем из сосны. Тонкомерные материалы сушатся быстрее толстомерных. Пиломатериалы хвойных пород толщиной 16 мм через 4 суток сушки теряют половину начальной влажности, затем интенсивность сушки резко падает. Пиломатериалы толщиной более 20 мм большую часть влаги испаряют после 20 — 30 суток сушки.
Укладка штабеля начинается с устройства основания, высотой вместе с лагами не менее 50 см. Верх основания должен быть горизонтальным. Опоры основания размещают с шагом 1,5 м, чтобы исключить прогиб пиломатериалов. Форма штабелей — квадрат или прямоугольник.
Штабеля пиломатериалов ограждаются крышей, защищающей материал от атмосферных осадков, непосредственного воздействия солнечных лучей и пыли.
Укладывают пиломатериалы на сухие прокладки из хвойных пород размером 25х40 мм. Крайние прокладки укладывают заподлицо с торцами досок, а остальные на расстоянии между ними не более 70 см. Для создания лучшей вентиляции штабеля все прокладки укладывают в строго вертикальном ряду по отвесу. Между укладываемыми в штабеля досками или брусками оставляют одинаковые по ширине промежутки (шпации), образующие по всей высоте штабеля вертикальные каналы. Ширину шпации в зависимости от климатических условий и сечения досок устанавливают для пиломатериалов толщиной до 45 мм от 1/2 до 3/4 ширины пиломатериала и для пиломатериалов толщиной свыше 45 мм от 1/5 до 1/3 ширины пиломатериалов. Для равномерного просыхания пиломатериалов по высоте штабеля на расстоянии 1 и 2 м от нижнего ряда досок устраивают продухи высотой 150 мм. Доски укладывают внутренними пластями вверх для уменьшения их коробления. Для предупреждения растрескивания рекомендуется торцы досок тщательно закрасить масляной краской или несколько раз пропитать горячей олифой для защиты пор древесины.. Обрабатывать торцы нужно сразу после поперечных перепилов в размер. Если дерево отличается повышенной влажностью, то торец просушивают паяльной лампой, а уже потом закрашивают.
Камерная сушка пиломатериалов
Камерная сушка — основной способ, при котором сушку пиломатериалов производят в сушильных камерах, имеющих нужное оборудование и приборы. В камерах регулируют температуру, влажность и степень циркуляции воздуха.
Атмосферная сушка служит для предварительной подсушки пиломатериалов и, как правило, сочетается с камерой сушки древесины.
Пиломатериалы можно укладывать в штабеля штучным или пакетным способом. При формировании штабеля штучным способом между рядами досок укладывают сухие (влажностью не более 18%) калиброванные прокладки хвойных и лиственных пород сечением 25 х 40 мм и длиной равной ширине штабеля. Прокладки по высоте штабеля необходимо укладывать перпендикулярно доскам и строго вертикально одну над другой.
Штабель формируют из досок одной породы и толщины. Количество прокладок, укладываемых по длине штабеля, дано в таблице:
Количество укладываемых по длине штабеля прокладок Таблица 4
| Длина штабеля, м | Количество прокладок, шт., при толщине высушиваемого пиломатериала, мм | |||||
| 16 | 19 | 25 | 32 | 40 | 50 и более | |
| 4,5 | 10/13 | 8/11 | 7/9 | 5/7 | 5/5 | 4/4 |
| 6,5 | 14/16 | 12/13 | 10/12 | 8/9 | 7/7 | 6/6 |
Примечание: В числителе — количество прокладок для штабелей из хвойных пород, в знаменателе — из лиственных.
Способы укладки пиломатериалов в штабеля зависят от направления (циркуляции) агента сушки. Для сушильных камер с противоточной циркуляцией пиломатериалы укладывают с промежутками (шпациями), а для камер с поперечной реверсивной и противоточной прямолинейной циркуляцией — плотно.
Режимы сушки
Сушка пиломатериалов происходит при определенном температурном и влажностном режиме, под которым понимают закономерное чередование процессов температурного и влажностного воздействия на древесину в соответствии с ее влажностью и сроками сушки.
В процессе сушки в камере постепенно повышается (по ступеням) температура воздуха и понижается относительная влажность сушильного агента. Режимы сушки назначают с учетом породы древесины, толщины пиломатериалов, конечной влажности, категории качества высушиваемых материалов и конструкций (типа) камер.
Категории качества высушенной древесины Таблица 5.
| Категория качества | Назначение высушенной древесины |
| 1-я высококачественная | Точное машино- и приборостроение, производство моделей, авиационных деталей, лыж, музыкальных инструментов и т.п. |
| 2-я повышенного качества | Производство мебели и т.п. |
| 3-я среднего качества | Производство окон и дверей, фрезерованных деталей — досок для покрытия полов, наличников, плинтусов |
| 4-я рядовая | Производство деталей и изделий малоэтажных домов и комплектов деталей для домов со стенами из местных материалов, строительных конструкций и т.п. |
Режимами сушки в зависимости от назначения пиломатериалов, предусматриваются два процесса — низкотемпературный и высокотемпературный. При низкотемпературных режимах в качестве сушильного агента на первой ступени сушки применяют влажный воздух с температурой менее 100°С.
В зависимости от требований, предъявляемых к пиломатериалам, режимы делятся на:
- мягкие М, при мягких режимах получается бездефектная сушка с сохранением физико-механических свойств древесины и цвета;
- нормальные Н, при нормальных режимах получается бездефектная сушка с возможным небольшим изменением цвета у хвойной древесины, но с сохранением прочности;
- форсированные Ф, при форсированных режимах сушки получается древесина с сохранением прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но со снижением прочности на скалывание и раскалывание на 15 — 20% и с возможным потемнением древесины.
По этим режимам предусмотрено трехступенчатое изменение параметров агента сушки, причем переход с каждой ступени режима на последующую можно производить лишь по достижении материалом определенной влажности, предусмотренной по режиму.
Режимы высокотемпературного процесса сушки для камер периодического действия предусматривают двухступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем переход с первой ступени на вторую производится при достижении древесиной влажности (переходной) 20%. Определяют высокотемпературный режим в зависимости от породы и толщины пиломатериалов.
Высокотемпературные режимы допускается применять для сушки древесины, идущей на изготовление ненесущих элементов строительных конструкций, в которых допускается снижение прочности и потемнение древесины.
Процесс сушки древесины
До проведения процесса сушки по выбранному режиму древесину прогревают паром, подаваемым через увлажнительные трубы, при включенных обогревательным приборах, работающих вентиляторах и закрытых приторно-вытяжных каналах. В начале прогрева температура агента сушки должна быть на 5°С выше первой ступени режима, но не более 100°С. Степень насыщенности среды должна быть для древесины с начальной влажностью более 25% в пределах 0,98 — 1, а для древесины с влажностью менее 25% — 0,9 — 0,92.
Продолжительность начального прогрева древесины зависит от породы древесины и для пиломатериалов хвойных пород (сосны, ели, пихты и кедра) при температуре наружного воздуха более 0°С составляет 1 — 1,5 ч при температуре менее 0°С — 1,5 — 2 ч на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева пиломатериалов мягких лиственных пород (осины, березы, липы, тополя и ольхи) увеличивается на 25%, а для пиломатериалов твердых лиственных пород (клена, дуба, ясеня, граба, бука) увеличивается на 50% по сравнению с продолжительностью прогрева древесины хвойных пород .
После прогрева параметры агента сушки доводят до первой ступени режима и затем приступают к сушке пиломатериалов, соблюдая установленный режим. Температуру и влажность воздуха регулируют вентилями на паропроводах и шиберами приторно-вытяжных каналов.
В процессе сушки в древесине возникают остаточные внутренние напряжения, для их устранения проводят промежуточную и конечную влаготеплообработку в среде повышенной температуры и влажности. При этом обработке подвергаются пиломатериалы, высушиваемые до эксплуатационной влажности и подлежащие в дальнейшем механической обработке.
Промежуточная влаготеплообработка производится при переходе со второй на третью ступень или с первой на вторую при сушке по высокотемпературным режимам. Влаготеплообработке подвергают пиломатериалы хвойных пород толщиной от 60 мм и выше и лиственных пород (в зависимости от породы) толщиной от 30 мм и выше. В процессе тепловлагообработки температура среды должна быть на 8°С выше температуры второй ступени, но не более 100°С, при степени насыщенности 0,95 — 0,97.
Конечную влаготеплообработку проводят лишь по достижении древесиной требуемой конечной средней влажности. В процессе конечной термовлагообработки температуру среды поддерживают на 8°С выше последней ступени режима, но не более 100°С. По окончании конечной влаготеплообработки пиломатериалы, прошедшие сушку, выдерживают в камерах в течение 2 — 3 ч при параметрах, предусмотренных последней ступенью режима, после чего камеры останавливают.
|
Под естественной сушкой подразумевается сушка пиломатериала на открытом воздухе, как правило, под лёгким навесом. Процесс сушки происходит за счёт энергии солнца и ветра. Продолжительность сушки и конечная влажность древесины зависят от погодных условий и могут сильно колебаться. Теоретически за лето в условиях средней полосы России можно высушить доску до 12-13% влажности. В действительности такой влажности удаётся достичь лишь в отдельные годы. В осенне-зимнее время процесс сушки невозможен. В зависимости от вида древесины и её толщины процесс естественной сушки может продолжаться от трёх месяцев до трёх лет. Огромное значение при естественной сушке древесины имеет месяц начала сушки. Например, дубовые доски (25 мм), уложенные на сушку в июле, достигали влажности 20% за 18-20 дней, а уложенные на сушку в октябре только через 210-250 дней. При непрерывном производстве это является большой проблемой. Естественная сушка древесины требует значительных свободных площадей и весьма больших производственных запасов древесины. Несомненным плюсом использования естественной сушки древесины является высокое качество получаемого пиломатериала.
При укладке пиломатериалов в штабеля следует следить за безупречностью основание штабеля, правильным выбором и расположением штабельных реек, защитой торцов досок, а также аккуратностью штабелирования и укрытия пиломатериалов. Для изготовления столярных изделий требуется древесина влажностью не более 8%. Настолько низкой влажности в условиях естественной сушки добиться практически невозможно. Поэтому естественная (атмосферная) сушка древесины часто используется как промежуточная. Досушивание же производят в сушильных камерах. Добиться технической влажности древесины, используя только энергию солнца, позволяют солнечные сушилки. Эти недорогие и простые в эксплуатации сооружения позволяют в условиях средней полосы России высушивать пиломатериал до влажности 7 — 8 %. Солнечные сушилки широко используются в США, Канаде, Западной Европе, пробные образцы стали строить в Беларуси. Многие мастера определяют влажность древесины на глазок, но для этого нужен большой опыт и особое чутьё. На практике же каждому мастеру стоит приобрести очень полезный приборчик — электронный влагомер. Современные измерители влажности — это компактные и простые в использовании электронные приборы, обладающие высокой точностью измерений, и способные измерять влажность различных пород древесины. Процессор влагомера анализирует информацию сенсора и отображает результат — содержание влаги в древесине в процентах.
P.S. Способы сушки древесины всегда определялись климатическими условиями местности, видом древесины, предназначением древесины и возможностями мастера. Поэтому всегда были различные подходы к сушке пиломатериалов. В условиях Средней Азии доски сушили, зарывая их в глубокие ямы, расположенные под навесом. Жаркий климат и песчаный грунт способствовали такому способу сушки. (Сейчас в песке сушат дуб — качество высушенной доски получается просто изумительное). На Руси доски, чаще всего, сушили сложенные в штабеля под навесом из осоки. В годы Великой Отечественной войны для ускорения сушки доски вываривали в различных жидкостях, составы которых порой были довольно экзотическими. Каким бы способом не сушилась древесина, задачи всегда были одни и те же: уменьшить влажность до приемлемого значения, не допустить появления трещин, максимально сократить время сушки. В промышленных условиях быстрая сушка пиломатериалов достигается в специальных сушильных камерах, но даже при форсированных режимах время сушки измеряется сутками. Так, сушка досок толщиной 50 мм и влажностью 60% до влажности 12% продолжается в течение 5 суток! При этом выход качественной продукции далеко не 100% процентов. Поэтому наиболее качественная древесина получается при естественной сушке: пиломатериалы, заложенные на сушку в штабеля 3-5 пет назад, направляют в дело, а на их место закладывают свежие. Смотрите: Диски для болгарок |
Сушка древесины | Справочник | Лесоматериалы
Все способы профессиональной сушки древесины — конвективная, атмосферная, вакуумная, СВЧ, камерная. Сушка древесины конденсационным способом и сушка древесины инфракрасным способом.
Выбор способа сушки древесины и сушильного оборудования определяется рядом факторов: породным и сортиментным составом высушиваемых пиломатериалов, стоимостью энергоносителя, необходимой производительностью, производственными условиями и инвестиционными возможностями потребителя. То есть, если раньше при стабильных ценах для технико-экономического обоснования проекта достаточно было двух-трёх обобщающих факторов, то сегодня нужен расчёт в каждом конкретном случае.
В настоящее время результаты изучения рынка сушильных камер показывают, что среди предлагаемых камер 90—95% — классического типа: конвективные с различными системами приточно-вытяжной вентиляции и видами теплоносителя. Их преимущества: малые капитальные затраты, простота процесса, удобства технического обслуживания.
Основными элементами таких сушилок являются: циркуляционное оборудование (вентиляторы), система нагрева (калориферы), система управления (регуляторы).
Вентиляторы должны обеспечивать необходимую скорость и равномерность распределения сушильного агента по материалу для различных пород с целью получения высшего качества и оптимальной продолжительности процесса сушки древесины. Для побуждения циркуляции сушильного агента используют осевые и, в отдельных случаях при большом сопротивлении, центробежные вентиляторы. К этому оборудованию должны предъявляться жёсткие требования по его надёжности при эксплуатации в среде с высокими температурой и влажностью.
Сушка древесины — длительный и энергоёмкий процесс. Тепловая энергия для сушилок вырабатывается в котельных. Тепловым носителем здесь является пар или горячая вода. Электроэнергию вследствие её дороговизны используют редко, хотя в последнее время этот вид энергоносителя становится всё популярнее.
За рубежом для выработки тепловой энергии в основном используют установки для сжигания древесных отходов (опилок, щепы, коры, стружки).
Параметры среды в сушильных камерах, как правило, измеряют психрометром. Управление и регулирование осуществляется автоматически.
Наряду с традиционными конвективными камерами определённое распространение получили вакуумные и конденсационные сушилки.
Вакуумные сушилки целесообразно использовать для сушки древесины твёрдых лиственных пород (дуб), крупных сечений (50 мм и более), когда скорость сушки является важным фактором. При покупке таких камер нельзя забывать о больших капитальных вложениях.
Конденсационные сушилки используют в тех случаях, когда электроэнергия как энергоноситель более дешёвая по сравнению с другими видами. КПД таких сушилок наиболее высок при температуре сушильного агента до 45°С. При этих параметрах себестоимость небольшая, зато срок сушки значительный.
В последнее время произошли значительные изменения в организации, технике и технологии сушки древесины. Если раньше основной объём сушки древесины приходился на крупные деревообрабатывающие и лесопильные предприятия, где сооружались большие сушильные цеха, то сейчас основная масса древесины перерабатывается на малых предприятиях, потребность которых может быть обеспечена одной-двумя камерами небольшой загрузочной ёмкости. Многие малые компании пытаются реконструировать устаревшие камеры или даже создают самодельные простейшие сушильные устройства, которые не могут обеспечить качественной сушки материала. Вместе с тем, рынок предъявляет всё более жёсткие требования к качеству изделий из древесины.
Низкое качество сушки древесины, обусловленное неудовлетворительным техническим состоянием сушилок и слабой технологической подготовкой обслуживающего персонала, приводит к скрытому браку — неравномерному распределению конечной влажности, который долгое время может оставаться незамеченным и сказаться тогда, когда изделие уже находится в эксплуатации.
Современные лесосушильные камеры как отечественного, так и зарубежного производства позволяют достичь высокого качества сушки древесины. Они оснащены системой автоматического управления процессом и являются сложным комплексом оборудования, требующим квалифицированного обслуживания.
Атмосферная сушка
Атмосферная сушка является наиболее доступным способом обезвоживания древесины. Известно, что атмосферно высушенная древесина может эксплуатироваться многие столетия, если её повторно не увлажнять.
Атмосферная сушка является наиболее дешёвым способом, и раньше она была основной на лесопильных предприятиях. Она не требует таких капитальных затрат, как камерная, но для неё нужны большие площади и большой запас материала.
Основным недостатком атмосферной сушки является то, что процесс неуправляем: в районах с повышенной влажностью воздуха повышается вероятность поражения пиломатериалов грибами, а на юге (от сильной жары) — растрескивания.
Разложение древесины грибами происходит при её влажности выше 22%, и это граничное значение (22%) считается «пределом биостойкости».
Правила атмосферной сушки и хранения пиломатериалов регламентированы государственными стандартами: для пиломатериалов хвойных пород — ГОСТ 3808.1-80; для пиломатериалов лиственных пород — ГОСТ 7319-80.
По правилам, атмосферная сушка проводится в штабелях, укладываемых на специальных фундаментах (высотой 550 мм при грунтовом покрытии или 200 мм при бетонном или асфальтном покрытии подштабельной территории, если высота снежного покрова обычно не превышает 250 мм). Фундамент выполнятся, как правило, из железобетонных опор площадью не менее 400х400 мм. Можно использовать деревянные опоры, предварительно пропитав их антисептическим составом. Расстояние между центрами опор должно быть 1,0-1,7 м по длине и 1,3—1,4 м по ширине штабеля.
Состояние сушильного агента (воздуха) нестабильно, на него оказывают влияние климатические условия, время года и суток. В результате взаимодействия воздуха и высыхающей древесины на складах создаётся своеобразный микроклимат: воздух имеет пониженную температуру, повышенную влажность и небольшую скорость циркуляции. Поэтому процесс атмосферной сушки длительный. Древесина высушивается до влажности 12—20% в зависимости от климата (температуры и влажности воздуха), породы и толщины материала.
Можно ускорить процесс путём применения более разреженной укладки, размещения штабелей в соответствии с господствующим направлением ветра, или принудительной циркуляцией воздуха с помощью вентиляторов. Ускорение сушки, с одной стороны, сильно снижает возможность появления химических и прокладочных окрасок, синевы и гнили, но с другой стороны, способствует снижению относительной влажности воздуха, что приводит к увеличению остаточных напряжений. Ускоренная атмосферная сушка позволяет довести материал до влажности 20—30% за время, составляющее от 1/2 до 1/4 продолжительности обычной атмосферной сушки.
Для снижения вероятности заражения древесины грибами и плесенью в начальный период её необходимо защищать антисептиками. Сам процесс осуществляется опрыскиванием, т. е. поверхностным нанесением или глубокой пропиткой, путём окунания досок и пакетов в автоклавах.
Схема штабеля для естественной сушки и хранения пиломатериалов:
А — Основание штабеля (подстопные места)
В — Штабель пиломатериалов с перекрестной укладкой
С — Инвентарная крыша (досчатые фермы, досчатые, скрытые рубероидом, щиты кровли)
D — Вентиляционная шахта
F — Штабель
а — Прижимные брусья (или бревна диаметром до 18 см)
b — Тяжи (проволока диаметром 3 — 4 мм)
c — Скрутки
d — Вынос кровли; одновременно — размеры (min) подготовленной площадки
Вакуумная сушка
Технология вакуумной сушки под давлением была изобретена в 1964 году. Сегодня в мире работает более 600 сушилок данного типа.
Вакуумная пресс-сушилка состоит из стальной нержавеющей камеры, которая внутри полностью герметична. Верх камеры закрыт эластичным резиновым покрытием в металлической рамке.
Доски укладываются внутрь камеры слоями, чередуясь с алюминиевыми нагревательными пластинами. Водяная помпа обеспечивает циркуляцию горячей воды внутри этих пластин. Вода нагревается внешним бойлером. Жидкостная вакуумная помпа обеспечивает вакуум внутри камеры.
После того, как древесина загружена в сушильную камеру, оператор устанавливает на панели управления параметры сушки: уровень вакуума (давление), температуру нагревательных пластин.
Практически каждая порода древесины требует своего уровня вакуума, который не изменяется на протяжении всей сушки. Изменяется только температура нагревательных пластин (параметры температур даны в таблицах производителя). Для программирования сушки и управления параметрами можно использовать микропроцессор.
Рассмотрим процесс сушки, состоящий из трех этапов:
1. Прогрев при атмосферном давлении.
2. Сушка нагреванием в вакууме.
3. Кондиционирование и охлаждение.
Прогрев. После того, как древесина уложена в камеру, переложена нагревательными пластинами и накрыта резиновым покрытием, начинается этап прогрева. Горячая вода, циркулируя в пластинах, нагревает древесину без включения вакуумной помпы. Влага в древесине не закипает, поскольку температура ниже 100°С, и следовательно, не происходит повреждения поверхности древесины.
Сушка. Когда температура внутри древесины достигает уровня, необходимого для сушки, включается вакуумная помпа, которая выкачивает воздух из камеры. В этом случае не происходит повреждения поверхности древесины, поскольку влага внутри древесины, двигаясь к поверхности, увлажняет её. Резиновое покрытие под воздействием атмосферного давления прижимает к полу камеры штабель древесины. Благодаря этому воздействию, доски делаются абсолютно ровными. Под воздействием высокой температуры и высокого уровня вакуума вода с поверхности древесины испаряется. Затем влага, как сконденсированная на стенках камеры, так и в виде пара, откачивается вакуумной помпой. Когда влажность древесины достигает установленного конечного значения, сушка переходит в фазу кондиционирования.
Кондиционирование и охлаждение. Нагревание пластин отключается, но вакуум в камере сохраняется. В этом случае древесина остывает под давлением пресса (1 кг/см2). После того, как древесина остыла достаточно, сушилка выключается.
Например: бук толщиной 32 мм высыхает в этих камерах до влажности 8% за 29 ч, а сосна толщиной 25 мм всего за 17 ч. Таким образом, вакуумные пресс-камеры сушат в 8—10 раз быстрее обычных и особенно эффективны при сушке толстых заготовок из ценных пород дерева, которые при сушке обычным способом могут давать трещины. Они занимают немного места, не нуждаются в фундаменте и расходуют намного меньше тепла. Объём камер (0,3—10 м3) позволяет использовать их на предприятиях с небольшим суточным объёмом производства.
Это даёт производителям неоценимое конкурентное преимущество — гибкость. Представьте себе, что к вам обращается клиент, который хочет купить лестницу из ясеня. Ему нужен всего 1 м3 высушенного материала. В случае с традиционной сушилкой объёмом, допустим, 50 м3 выполнить этот заказ теоретически возможно, а на практике — маловероятно. Ведь нужно ещё найти клиентов на 49 м3 сухого ясеня, купить 100 м3 круглого леса, распилить его и сушить не менее 30 дней. С вакуумной пресс-сушилкой объемом 1, 3 или 5 м3 вы в состоянии выполнить этот заказ за 4—5 дней. Таким образом, можно успешно конкурировать с крупными деревообрабатывающими комбинатами, работая в современных условиях с индивидуальными потребностями клиентов.
Но всё же имеется ряд существенных недостатков: большая трудоёмкость погрузо-разгрузочных работ; значительная неравномерность распределения конечной влажности по толщине материала и, соответственно, большие внутренние напряжения, малая вместимость камер. В силу этих причин вакуумно-кондуктивные камеры не получили широкого применения в промышленности, но в последнее время становятся всё более популярными. Этот способ является наиболее перспективным среди способов, направленных на ускорение процесса сушки.
Чтобы избавится от вышеперечисленных недостатков, с 1975 г. используются вакуумные сушилки с нагревом горячим воздухом. Характеристикой этого агрегата является конвекционная нагревательная система с вентиляцией, перпендикулярной по отношению к штабелю: поток воздуха, нагретый на внутренней стенке, перемещается мобильным соплом; под воздействием вращения этого сопла древесина подвергается нагреву с периодической сменой вакуумных фаз. То есть материал сначала прогревают, а потом вакуумируют. В древесине, нагретой до температуры кипения воды, происходит выкипание свободной воды из полостей клеток. Образовавшийся пар удаляется из материала под действием избыточного давления. После прекращения парообразования, т.е. охлаждения древесины, её вновь нагревают, и цикл многократно повторяют до достижения требуемой конечной влажности. Продолжительность циклов и их параметры зависят от породы, толщины и влажности материала. Такой способ даёт сокращение продолжительности процесса в 4 — 5 раз по сравнению с классическим конвективным способом при высоком качестве сушки.
Промышленные сушилки этого типа нашли распространение в производстве, работающем на толстом и трудно сушимом пиломатериале (из твёрдолиственных пород). Простая полуавтоматическая система позволяла управлять процессом сушения. В дальнейшем объединение двух одинарных сушилок в единый «тандем» дало заметное сокращение энергозатрат. Самая последняя сушилка — «Голиаф» — наконец позволила достичь цели: размеры загрузки составили 2,5х2,5 (3) м, полезная длина 13, 6 м и даже более.
Новые дорогостоящие вакуумно-термические сушильные камеры выпускаются такими компаниями, как WDE (Италия), Brunner и Lauber (Германия), IWT (Германия-Канада), причём камеры последней — с возможностью получения цветовой гаммы просушенного пиломатериала.
А вот сушилки фирмы Lauber предлагаются в тех случаях, когда для сохранения окраски дерева процесс сушки должен проходить быстро: например, для строительных лесоматериалов или для лиственных пород древесины. Сушилки «Мальбок» (Lauber) работают по технологии горячего пара. Процесс протекает без воздуха, в камере находится только водяной пар. Так как точка кипения воды в вакууме значительно ниже, процесс намного ускоряется. Для реализации различных технологических вариантов (обычная сушка, сушка без потребления воды или сушка вымораживанием) сушилки изготавливаются по специальному заказу. Объём загрузки камер — 1—30, а для сушки воздухом — 60, 100 или даже 1000 м3 пиломатериалов.
При эксплуатации сушилок часто возникает проблема снижения высоких энергозатрат. Например, на 100 м3 елового материала с исходной влажностью 80% при традиционной сушке до конечной влажности 10% необходимо в среднем израсходовать 30000 кВт/ч за всё время процесса. Отработанный воздух обычно выходит через выходной клапан наружу. В сушилке типа «Тандем» происходит иначе: в ней есть приспособление, очищающее отработанный воздух от влаги, забранной у древесины. Тепловую энергию сухого отработанного воздуха можно использовать далее: для отопления помещения или, опять же, для сушилки.
Основой всех агрегатов является алюминиевая конструкция с толстыми внутренними стенками с изоляцией из минваты. Внешний кожух выполнен из алюминиевого гофрированного листа.
При вакуумно-диэлектрическом способе сушки нагрев материала до 45 — 50°С осуществляется за счёт энергии высокочастотного электромагнитного поля при постоянном вакууме. Древесина находится в среде почти чистого пара малого давления, благодаря чему процесс происходит при малом перепаде влажности по толщине сортиментов и незначительных внутренних напряжениях.
Продолжительность сушки в этом случае уменьшается в 10 — 12 раз. Однако стоимость при таком способе достаточно большая из-за дороговизны и сложности оборудования и больших энергозатрат. И из опыта эксплуатации вакуумно-диэлектрических камер следует, что пока не удалось достичь хорошего качества сушки: материал из-за неравномерности электромагнитного поля имел очень большой разброс конечной влажности.
Поскольку температура кипения воды в вакууме ниже, чем при атмосферном давлении, то, создавая вакуум глубиной 0,9 кг/см2, температуру сушильного агента снижают до 40— 45°С. Таким образом, можно вести интенсивный и, вместе с тем, низкотемпературный процесс сушки при полном сохранении природных свойств древесины. Если сушить при постоянном неглубоком вакууме (0,2 кг/ см2) и одновременном конвективном нагреве, то это даёт также хорошее качество. Продолжительность процесса при этом не уменьшается, а соответствует конвективной сушке. Себестоимость сушки в три раза меньше за счёт использования теплоты конденсации испаренной воды и применения низких температур сушильного агента.
В общем, основываясь на анализе вышеупомянутых результатов, можно утверждать: сушилка типа «Голиаф» — это агрегат большой производительности, удобный для обработки больших размеров; значительно сокращая время сушки, по сравнению с обычной сушилкой, «Голиаф» позволяет существенно сократить количество древесины на складе и быстро реагировать на запросы рынка; значительное снижение расходов понижает стоимость сушения; что касается периода амортизации, сушилка может работать гораздо более длительное время. Поскольку камера из нержавеющей стали очень долговечна, это может принести дополнительную прибыль до истечения срока амортизации и будет иметь высокую рыночную и остаточную стоимость после него.
Сушка в СВЧ
СВЧ-сушка аналогична диэлектрической сушке токами высокой частоты (ВЧ = 25 МГц). Проводится на более высоких частотах 460, 915— 2500 МГц. Поэтому энергия СВЧ-поля передаётся в древесину путём излучения свободных, не связанных линией передачи энергии (контуром) колебаний в пространство герметичной металлической камеры, где располагается штабель пиломатериалов. В этом случае взаимодействие электромагнитного поля с древесиной максимально и не зависит от характеристик древесины и нагрузочных способностей генераторов. Генераторы пространственно разнесены с высушиваемым материалом. Условия сушки близки к оптимальным.
Достоинства. Качество сушки близко к естественному, высокая скорость сушки, энергозатраты средние: 550 кВт/ч на 1 м3 сосны, 2000 кВт/ч на 1 м3 дуба. Не требует коммуникаций, мобильна, имеет малые размеры. Универсальна, способна высушивать любые диэлектрические материалы: лекарственные травы, ягоды, фрукты, овощи, керамику, удобрения и т.д.
Недостатки. Высокая стоимость магнетронных генераторов и малый ресурс их работы (около 600 ч). Большие энергетические затраты. Трудность контроля процесса (над температурой среды и древесины, в силу специфики микроволновой энергии). Частота случаев возгорания материала изнутри. Малый объём одновременно высушиваемых пиломатериалов: объём загрузки — до 7 м3 для хвойных пород и до 4,5 м3 для твёрдолиственных. Комбинированный СВЧ-способ ещё мало изучен, и режимы сушки не отработаны.
Характер процессов, происходящих при сушке пиломатериалов в СВЧ-печи (СВЧ электромагнитном поле) не отличается существенно от сушки другими методами. Отличие состоит лишь в способе нагрева пиломатериалов. Поэтому, как и при других способах, процесс подразделяется на четыре этапа.
Первый этап — разогрев с отпариванием. При СВЧ-сушке связан с нагревом заложенного объёма пиломатериалов и находящегося в них объёма воды до температуры 55— 60°С, при которой начинается сушка. Одновременно с этим при отключенной вентиляции вытяжки идёт увеличение влажности воздуха в сушильной камере до 100% и более. Это обеспечивает отпаривание древесины. Последнее необходимо для снятия имевшихся в древесине напряжений и улучшения влагопроводности поверхностных слоёв пиломатериалов. Для рекомендуемых объёмов закладки и располагаемой энергетики СВЧ-печи длительность первого этапа составляет 6— 8 ч. Характерными признаками конца первого этапа являются накопление в сушильной камере воды в виде капель на стенках и даже небольших луж.
Второй этап — собственно сушка с выпариванием основной влаги; является логическим продолжением первого этапа. Сущность этого этапа — удаление интенсивно выделяющейся влаги из пиломатериалов при их дальнейшем нагреве. Величина подъёма температуры при этом может составлять всего 5— 10°С, т. е. 60— 70°С в конечном итоге. Для удаления большого количества выделившейся влаги из камеры вентилятор работает в усиленном режиме. Далее, с выпариванием основного объёма влаги из слоистых структур древесины начинаются процессы выпаривания влаги из клеточных структур (обычно это наступает при влажности древесины 24— 30%). Интенсивность выхода влаги при этом существенно замедляется. Подаваемая к пиломатериалам энергия начинает всё больше тратиться на их нагрев, что приводит к возрастанию температуры до значения, заданного оператором. Усиленный режим работы вентилятора в этих условиях может привести к снижению влажности до низких уровней порядка 25— 30%, что затрудняет выход влаги с поверхности. Таким образом, нарастание температуры пиломатериалов до заданной величины может служить критерием для перехода к третьему этапу (для задания нового значения температуры и режима работы вентилятора вытяжки).
Третий этап — досушка пиломатериалов до нижнего (заданного) порога влажности. Он характеризуется сушкой в жёстких режимах, прежде всего температурных. Целью введения таких режимов является эффективное и быстрое удаление клеточной влаги. Для поддержания хорошей влагопроводности поверхностных слоёв древесины уровень влажности в сушильной камере должен быть вновь высокий, порядка 70%. С этой целью вентилятор вытяжки переводится в нормальный режим работы, а температура сушки поднимается на 5— 10°С.
Необходимо осознавать, что длительная сушка пиломатериалов в жёстких режимах, особенно трудносохнущих пород (дуб, ясень), может привести к потемнению древесины и к внутренним трещинам в ней. Критерием окончания третьего этапа является достижение требуемого уровня влажности.
Четвёртый этап — охлаждение пиломатериалов до температуры внешней среды. Это производится вне СВЧ-сушки, и тем самым повышается производительность:
до 210 м3/мес. — хвойные породы;
180 м3/мес. — берёза, лиственница;
до 100 м3/мес. — дуб, бук, ясень.
Общая средняя продолжительность нахождения пиломатериалов в СВЧ — 20— 24 ч при WM4 = 48-55%, WKOS = 6— 8%. Для твёрдолиственных пород — дуб, бук, ясень — показатели иные.
Охлаждение проводится естественным путем без выгрузки пиломатериалов из камеры. СВЧ-печь отключается, створки дверей приоткрываются, пиломатериалы остывают за счет конвекции. Разность температур пиломатериалов и внешней среды при выгрузке не должна быть более 20°С. Обычно длительность остывания пиломатериалов составляет 5— 6 ч.
Следует отметить, что выделение описанных выше этапов условно и их длительность и соотношение определяются многими факторами: видом и сортиментом древесины, начальной влажностью, начальной температурой пиломатериалов, объёмом закладки. Очевидно, что при начальной влажности этапа 30— 40% сушка по условиям второго этапа может и не проводиться, а длительность первого этапа будет меньше. Все эти особенности необходимо учитывать и сверять с реальными параметрами процесса сушки по указанным критериям.
Сушка сосновых пиломатериалов. Сосна в силу своего строения (слоистая структура с длинными продольными волокнами и капиллярами) и химического состава (наличие в древесине скипидара) имеет хорошую влаго- и газопроводность. По этим причинам сосна может выдерживать высокие температуры до 100-120°С без внешних и внутренних физических повреждений. Согласно экспериментальным данным, значение температуры сушки сосновых пиломатериалов всех сортиментов составляет 100°С. Из-за малой плотности древесины и большой её влагоотдачи, длительности первого и второго этапов в сушке увеличиваются. Длительность первого этапа составляет 7— 8 ч, второго — до 80% всего времени сушки. Переход от второго этапа к третьему (переключение режима вентиляции вытяжки) производится при достижении температуры пиломатериалов 90°С.
Сушка буковых материалов. Бук относится к трудносохнущим видам пород древесины. При естественной сушке на воздухе бук быстро, в течение 1—2 суток, портится (синеет, поражается грибком), а также приобретает сильные напряжения (пиломатериалы закручивает в разных направлениях, появляются многочисленные трещины, наибольшие — по сердцевинной трубке). Исходя из вышеизложенного, качество СВЧ-сушки буковых пиломатериалов в сильной степени зависит от их начального качества и состояния.
Для исключения указанных недостатков распиловку бука необходимо проводить непосредственно перед сушкой, а сам бук держать в водяных ваннах.
Несмотря на высокую плотность древесины по сравнению с другими породами, бук хорошо сохнет в СВЧ-печи из-за наличия длинных продольных волокон и капилляров. Буковые пиломатериалы при СВЧ-сушке сушатся в мягких режимах с температурой не более 90°С. Посиневшие участки древесины на начальном этапе заражения грибком при СВЧ-сушке восстанавливают свой первоначальный цвет. При этом грибковые колонии погибают, а древесина стерилизуется. Переход от второго этапа сушки к третьему производится при достижении пиломатериалами температуры 80°С.
Сушка ясеневых и дубовых пиломатериалов. Дуб, ясень в силу своего строения (наличия множественных коротких переплетённых волокон по типу войлока) являются наиболее трудносохнущими породами древесины и обладают низкой влаго- и газопроводностью. При СВЧ-сушке требуют применения мягких режимов: 70— 75°С при сушке пиломатериалов с влажностью 80— 30% и 80— 85°С при сушке пиломатериалов с влажностью 30% и менее. В силу малой влагоотдачи и высокой плотности древесины динамика нагрева данных пиломатериалов в СВЧ-печах быстрее, чем у других пород. Влажность воздуха в сушильной камере необходимо держать на уровне 60— 80%. На третьем этапе досушка пиломатериалов с 30 до 8— 6% конечной влажности, особенно для сортиментов 40— 60 мм, проходит очень медленно. Причиной этому является обсыхание поверхностного слоя пиломатериалов на глубину 10— 15 мм (длину волокон) и блокирование влаги внутри. Для ускорения сушки в этих случаях применяют принудительное отпаривание (влагообработку) и подъём температуры сушки до 85— 90°С при влажности от 16% и ниже. Принудительное отпаривание проводят путём увлажнения (орошения) поверхности разогретых пиломатериалов водой из разбрызгивателя из расчёта 7— 10 л воды на 1 м3 пиломатериалов и зачехлением штабеля полиэтиленовой пленкой; сушка в таком состоянии длится 30-40 мин. Затем полиэтиленовый чехол удаляется, и сушка продолжается в обычном порядке.
Сушка пиломатериалов из ольхи. По своему строению и физическим свойствам ольха близка к сосне. Технологии сушки данных пород подобны. Различие состоит в использовании более мягкого температурного режима: температура сушки составляет 90°С.
Особенности сушки материалов с сердцевиной. Высушивание таких пиломатериалов без трещин и напряжений по сердцевине на торцах практически невозможно. Для уменьшения торцевых трещин целесообразно покрывать последние защитным слоем, ухудшающим влагопроводность в продольном направлении. С этой целью могут использоваться меловые или известковые водные растворы.
Камерная сушка
Процесс сушки происходит в конвективных камерах. Эти камеры классифицируются по следующим признакам: принципу действия, устройству ограждения, виду теплоносителя, циркуляции агента сушки.
По принципу действия различают камеры периодического действия и непрерывного. Камеры периодического действия представляют собой помещения, в которые загружается определённый объём материала, высушивается, а затем выгружается. Режимы сушки здесь изменяются с течением времени в зависимости от влажности древесины. На период загрузки и выгрузки камеры процесс сушки прекращается. Камеры непрерывного действия представляют собой помещения, туннели, в которых постоянно находится древесина, перемещаемая на вагонетках. Материал высушивается по мере прохождения им туннеля, от сырого конца к сухому. Режимы сушки изменяются по мере продвижения материала по длине камер.
Камеры непрерывного действия применяются обычно на крупных предприятиях при массовой сушке товарных пиломатериалов до транспортной влажности, а также для сушки хвойных пиломатериалов, берёзы и осины, идущих на столярно-строительные изделия, тару, сельхоз- и вагоностроение.
По устройству ограждения камеры подразделяются на стационарные и сборные. Стационарные камеры строятся на месте их эксплуатации из строительных материалов, а сборные, как правило, металлические, изготавливаются заводским способом и собираются на месте их эксплуатации.
По теплоносителю камеры различаются на паровые, электрические, водяные, газовые. В первых трёх агентом служит влажный воздух или перегретый пар, а в последнем — смесь воздуха и топочных газов.
По циркуляции воздуха различают камеры с естественной и принудительной циркуляцией. Газовые и электрические бескалориферные камеры (аэродинамические) имеют только принудительную циркуляцию.
Естественная циркуляция создаётся за счёт разности плотности нагретого и охлаждённого воздуха: горячий, более лёгкий воздух стремится вверх, а охлаждённый, тяжёлый — вниз. Поскольку воздух в силу этого циркулирует вертикально по штабелю, пиломатериалы укладываются со шпациями. Камеры с естественной циркуляцией давно устарели, хотя продолжают эксплуатироваться на ряде предприятий. Продолжать эксплуатировать такие камеры нерационально, так как они малопроизводительны, качество сушки в них низкое из-за большой неравномерности распределения конечной влажности по штабелю.
Принудительная циркуляция воздуха или газа достигается при помощи вентиляторов. Побуждение циркуляции может быть прямое — когда перемещение воздуха осуществляется непосредственно вентилятором, или косвенное (эжекционное) — когда побудителем циркуляции служит энергия струй сушильного агента, вытекающих с большими скоростями из сопл эжекторов. Эжекционные камеры были распространены в 50— 60-х гг., теперь же эта конструкция устарела. Но несмотря на большие энергозатраты на циркуляцию, большую неравномерность сушки, эти камеры продолжают эксплуатироваться.
По кратности циркуляции сушильного агента камеры могут быть с однократной и многократной циркуляцией. При однократной циркуляции сушильный агент после прохождения через штабель полностью выбрасывается в атмосферу; при многократной — воздух постоянно циркулирует по штабелю в течение всего процесса сушки и только часть его выбрасывается. В современных лесосушильных камерах используется только многократная циркуляция воздуха.
Современные лесосушильные камеры имеют прямое побуждение воздуха, создаваемое осевыми или центробежными вентиляторами.
В зависимости от направления движения сушильного агента различают камеры с вертикальным или горизонтальным кольцом циркуляции. Вентиляторные установки в камерах с вертикальным кольцом циркуляции расположены в верхней части над штабелями, а с горизонтальным — за штабелем.
Конденсационный способ
По принципу действия конденсационный способ относится к замкнутому циклу, т.е. сушильный агент совершает циркуляцию по камере без выброса в атмосферу и, соответственно, без подпитки свежим воздухом. Воздух, насыщенный влагой, отобранной из древесины, омывает холодную поверхность и охлаждается до температуры ниже точки росы. Часть влаги, содержащейся в воздухе, конденсируется, а теплота, выделенная при этом, используется для подогрева сушильного агента. В качестве охладителя используется фреон.
Теоретически конденсационный сушильный цикл с холодильником, играющим роль теплового насоса, характеризуется нулевым расходом тепла на испарение влаги. Затраты электроэнергии здесь идут на прогрев материала и теплопотери, а также на привод компрессора и вентиляторов. Для компенсации теплопотерь агрегат снабжается дополнительным калорифером с внешним электропитанием.
По данным зарубежных компаний Hildebrand, Brunner, Vanicek, энергопотребление конденсационных сушилок составляет 0,25— 0,5 кВт/ч на 1 л испаренной воды в зависимости от влажности материала, увеличиваясь при её снижении. Это примерно в два раза меньше расхода энергии в обычных сборно-металлических камерах периодического действия.
Из-за свойств фреона, который используется в качестве хладагента, в конденсационных камерах применяются низкотемпературные режимы сушки с температурой не выше 45°С. При повышении температуры сушильного агента более 45°С КПД таких сушилок понижается. Поэтому производительность их малая, так как продолжительность процесса в 2— 3 раза больше, чем в камерных сушилках. Эти сушилки следует использовать в тех случаях, когда электроэнергия является наиболее дешёвой по сравнению со всеми другими теплоносителями.
Учитывая, что этот способ даёт сокращение энергозатрат, перспективной является разработка новых конденсационных сушильных камер с холодильными установками на хладагенте, позволяющем применять нормальные режимы сушки.
Отечественных конденсационных сушилок пока нет. Из импортных можно рекомендовать сушилки следующих компаний: Vanicek, Hildebrand-Brunner, Nardi.
Современный способ сушки древесины инфракрасной сушилкой видео