Усушка лиственницы: Усушка (усадка) и разбухание древесины. Коэффициенты усадки (усушки) и разбухания дерева тангенциальный, радиальный и вдоль волокон для различных пород дерева – Усушка древесины: коэффициент, виды, ГОСТ

Содержание

Усушка (усадка) и разбухание древесины. Коэффициенты усадки (усушки) и разбухания дерева тангенциальный, радиальный и вдоль волокон для различных пород дерева

Усушка (усадка) и разбухание древесины. Коэффициенты усадки (усушки) и разбухания дерева тангенциальный, радиальный и вдоль волокон для различных пород дерева.

  • О терминологии. При высыхании древесины удаление связанной влаги приводит к уменьшению линейных размеров и объема. Это явление называется усушкой древесины.
  • Уменьшение содержания свободной влаги, т. е. снижение влажности от свежесрубленного или мокрого состояния до предела гигроскопичности не вызывает усушки.
  • Теперь о направлениях усушки, вот рисунок:

  • Отдельные элементы древесины при высыхании ведут себя по-разному:
    • Размеры сосудов и паренхимных клеток обычно уменьшаются в тангенциальном направлении и несколько увеличиваются в радиальном; древесные же волокна усыхают примерно одинаково в обоих направлениях.
    • У хвойных пород между радиальной и тангенциальной усушкой древесины поздней зоны годичных слоев существует небольшое различие, а тангенциальная усушка древесины ранней зоны годичных слоев в 2—3 раза превосходит радиальную.
    • Поздняя древесина поперек волокон усыхает значительно больше, чем ранняя, а вдоль волокон, наоборот, поздняя древесина усыхает меньше, чем ранняя.

Таблица . Сравнение усушка (усадки) поздней и ранней древесины.

Порода

Зона годичного слоя

Усушка, %

радиальная

тангенциальная

вдоль волокон

объемная

Лиственница
Ранняя
3,23 7,11 0,27 10,34
Поздняя 10,19 12,25 0,13 20,96
Сосна Ранняя 2,91 8,05 0,19 10,86
Поздняя 8,22 11,26 0,10 18,97
Ель
Ранняя 2,41 5,84 0,19 8,38
Поздняя 6,25 8,81 0,14 14,63

Таблица. Сравнение тангенциальной усушки ранней и поздней зон годичного слоя хвойных и лиственных пород.

Порода Усушка, % Порода Усушка, %
ранней зоны поздней зоны ранней зоны поздней зоны
Лиственница 8,5 10,4 Бук 12.9 13,4
Сосна 7,2 8,1 Береза 9,4 10,2
Ель 6,5 8,0 Тополь 10,4 11,9
Дуб 0,2 10,9 Ива 6,9 7,4
  • Примечание. Для рассеянно-сосудистых пород под ранней зоной годичного слоя подразумевается первая половина, обращенная к сердцевине, а под поздней— вторая половина, обращенная к коре. Усушка древесины в целом занимает среднее положение между усушкой ранней и поздней древесины, но выше средней арифметической; из этого следует, что усушка поздней зоны для тангенциального направления имеет особо важное значение. Если учесть, что сердцевинные лучи по ширине усы

Усушка древесины: коэффициент, виды, ГОСТ

Усушка древесины — физическое явление, которое вызывает уменьшение габаритных размеров и общего объема древесины в процессе удаления влаги. Эта метаморфоза напрямую связана с микроскопическим строением дерева и требует особенного внимания при работе с ним.

Усушка древесины

Показатели, относящиеся к изменению влажности, значительно оказывают воздействие на конструкционные и технические значения прочностных характеристик, плотности и пластичности древесины. Поэтому, при заготовке, хранении и обработке лесоматериалов важно учитывать произойдет ли усушка древесины в существующих условиях окружающей среды.

Что нужно знать об усушке древесины

Древесина имеет резко выраженное анизотропное строение. Это значит, что свойства по-разному проявляют себя в различных направлениях.  Все клетки, из которых состоит дерево, отличаются по размерам в поперечном и продольном сечении. Микрофибриллы, находящиеся в оболочке клеток, располагаются вдоль оси клетки, а влага занимает пространство между ними. По этой причине при удалении влаги значительно изменяются поперечные размеры в радиальном и тангенциальном направлениях.  Стоит отменить, что в тангенциальном направлении, то есть при разрезе вдоль волокон по касательной к годичным кольцам, усушка древесины имеет показатели в 1,5-2 раза выше.

Виды усушки древесины

В зависимости от количества удаленных молекул воды усушка древесины рассматривается как:

  • Полная. Проявляется при полном испарении всего количества влаги из структурных волокон дерева. При этом его влажность снижается от верхних значений предела гигроскопичности до нулевого показателя. Под пределом гигроскопичности в этом случае принято понимать максимальную влажность материала.
  • Объемная. Проявляется в уменьшении объема древесины при испарении взаимосвязанных частиц воды.

Усыхание древесины размеры

Определение характера и вида усушки обычно происходит в лабораторных условиях. Образец материала помещают в воду до полного насыщения. Затем измеряют размеры, используя специальные инструменты — микрометр или штангенциркуль. После этого образцы высушиваются до абсолютно сухого состояния в сушильном шкафу, и их линейные размеры измеряются повторно.

Эти испытания необходимы при определении показателя, характеризующего степень расширения и сжатия древесных волокон под физическим воздействием.

Коэффициенты усушки и разбухания

Величина усадки пилопродукции при снижении влажности в процентном соотношении определяется коэффициентом усушки. Он характеризует степень трансформации габаритных размеров изучаемого деревянного образца при понижении количества влаги на 1 %. С информацией и методикой нахождения этого коэффициента можно познакомиться, изучив ГОСТ 6782.2-75.

Разбухание древесины происходит в результате насыщения волокон влагой. Протекает это при повышенных показателях влажностного режима. Этот процесс, обратный усадке древесины, вызывает увеличение линейных размеров лесоматериалов. В числовом эквиваленте это явление выражается с помощью нахождения коэффициента разбухания. Методика определения этого показателя описана в ГОСТ 16483.35-88.

Коэффициенты усушки и разбухания пород древесины

Степень усушки и разбухания для каждой породы дерева индивидуальна. Обуславливается это особенностями микроскопического строения и химического состава волокон древесины. Представители хвойных пород, имеют в структуре волокон вертикальные и горизонтальные смоляные ходы. Это значительно отличает их от лиственных пород, строение которых представлено развитыми проводящими сосудами.

Все древесные породы имеют разный коэффициент усушки и в зависимости от его величины формируются на группы:

  • усушка в объеме не достигает 0,40 %— ель плакучая, пихта кавказская, тополь, ясень обыкновенный.
  • усушка от 0,40 % до 0,47 %— бук европейский или лесной, вяз, дуб, липа сердцевидная, ольха;
  • усушка проявляется более чем на 0,47 %— береза, лиственница европейская, клен остролистный.

Величина коэффициента усушки помогает составить прогноз вероятности появления внутренних напряжений и растрескивания в результате неравномерного испарения влаги и принять меры по предотвращению их появления.

Припуски на усушку

Предрасположенность лесоматериалов к усыханию и разбуханию относится к свойствам, имеющим негативное влияние на эксплуатационные качества дерева. Чтобы после заготовки и распиловки достичь заданных размеров изделия предусматривается припуск на усадку материала. Это является универсальным средством, позволяющим избежать деформацию дерева в процессе его высушивания до необходимых показателей влажности.

Припуски на усушку

Числовые значения припусков на усадку пиломатериалов предусмотрена в ГОСТ 6782.1-75. Степени усушки наиболее распространенных древесных пород в ГОСТ указаны в виде таблицы с данными о значениях номинальной толщины и ширины пилопродукции в миллиметрах и конечной влажности в процентном соотношении.

Чтобы вычислить величину припуска и найти фактические размеры изделия, необходимо произвести расчет согласно данным из таблицы. Для удобства и лучшего понимания разработчиками стандарта приведены примеры таких вычислений.

Правильная сушка древесины

Процесс усадки древесины можно взять под контроль, если соблюдать правила сушки лесоматериалов. Основной задачей в этом деле является обеспечение равномерного удаления влаги из волокон, составляющих структуру дерева.  В промышленных условиях это обеспечивается в специальных электрических или газовых сушильных камерах.  Самым распространенным видом сушки в естественных условиях является атмосферная сушка.  Заготовленный материал защищается от осадков, а также  влияния негативных факторов окружающей среды с помощью изолирующего покрытия и складируется несколькими рядами в режиме интенсивного проветривания.

Конструирование с припусками на усадку

Дерево является долговечным, но капризным конструкционным материалом. Его механические и физические свойства зависят от внешних факторов.  Существенные перепады температур и несоблюдение влажностного режима приводят к усушке или разбуханию древесины. Неравномерное распределение влаги по волокнам дерева может привести к искажению линейных размеров лесоматериалов. Поэтому, в процессе работы с деревом, начиная с заготовки, важно учитывать вероятность изменения габаритов изделия, и соблюдать припуски на усадку.

Особенности сушки пиломатериалов лиственницы — Макил Плюс в Самаре

Древесина лиственницы считается самой «капризной» из всех хвойных пород. В процессе сушки, при незнании специфических особенностей данного материала и несоблюдении технологий, на лиственнице чаще всего образуются пластевые и торцовые трещины. Сушка, осуществляемая с применением современных сушильных камер, позволит избежать деформации пиломатериала, сохранит его природный цвет и улучшит качество.

Свойства древесины лиственницы

Структура лиственничной древесины схожа с другими хвойными породами. Так же как и они, лиственница обладает несомненным плюсом – повышенной стойкостью к агрессивной биологической среде и влаге. Поэтому древесину этой породы часто применяют для отделки внешних стен зданий, возведения перекрытий и настила полов в мансардах, беседках. Минимальная теплопроводность и высокая твердость древесины лиственницы не позволяет использовать ее для постройки домов, но дерево вполне подходит для возведения венцов.

Помимо этого, лиственница характеризуется высокой плотностью. Последний параметр с одной стороны является достоинством породы, но и в то же время относится к ее главному недостатку. Большая плотность древесины, показатели которой ядра и заболонья сильно отличаются, в сочетании с высоким содержанием влаги, затрудняет процесс обработки лиственницы и может привести к образованию трещин и искривлению пиломатериала. Сократить возможный процент деформации можно, если производить сушку в радиальном направлении, коэффициент которой на 2,0 меньше, чем при тангенциальной.

Отличие лиственницы от других пород древесины

Основное отличие древесины лиственницы от сосны и других пород является коэффициент влагопроводности. У лиственницы он растет при повышении температуры воздействия, на много больше, чем у других пород:

Порода древесины Коэффициент тангенциальный Коэффициент радиальный
Лиственница 0,40 0,19
Пихта 0,29 0,15
Ель 0,31 0,17
Береза 0,34 0,28
Кедр 0,28 0,15
Сосна 0,31 0,18
Ясень манчжурский 0,32 0,20
Дуб черешчатый 0,29 0,19

Из-за более низкого напряжения между тангенциальными и радиальными слоями, дерево других пород меньше коробится, реже растрескивается и быстрее достигает необходимых параметров влажности.

Обеспечение правильного процесса сушки при использовании сушильных камер

Сушка лиственницы с применением сушильных камер – это самый эффективный и надежный способ термической обработки этой породы. Она позволяет в короткие сроки добиться транспортной влажности лиственницы, которая может варьироваться от 6 до 15%. Для того чтобы избежать неприятных результатов, в процессе данной процедуры необходимо учитывать толщину древесины и точно соблюдать технологию:

  • для достижения 8% влажности пиломатериала, толщиной до 38 мм необходима сушка в течение 14 дней. Для получения 15% влажности это параметра уменьшается до 8 суток;
  • достичь 6% влажности у древесины, толщиной 50 см, удастся за 30 дней, а получить лиственницу с 15% влажности можно за 20 суток.

Чтобы лиственницу не покоробило и на ней не образовались трещины, сушку следует производить при мягком режиме с постоянным контролем точно заданной температуры. Максимальная температура для пиломатериала, толщиной 50 см является 65°С, а для доски 32 мм 55°С. При этом в процессе сушки температуру с минимального значения необходимо поднимать постепенно – для тонкой древесины на 5°С, для толстой на 2 – 3°С в час. Если в камере присутствует дренаж, то рекомендуется принудительно закрыть вытяжку. Медленный нагрев с исключением поступления свежего воздух обеспечит сохранность доски и исключит ее растрескивание.

Максимальной эффективности сушки лиственницы можно добиться только при использовании специализированного оборудования, к которому относятся сушильные камеры для пиломатериалов от компании ООО «Макил Плюс». Камеры оснащены высокотехнологичными системами, создающими оптимальные условия для качественной сушки пиломатериала и точно контролирующими температурный режим и равновесную влажность. Сушильные камеры для древесины имеют современное программное обеспечение и интуитивно простую систему управления, которая позволяет контролировать каждый этап сушки, а также избежать потенциальных ошибок со стороны оператора, снизив возможный брак до 2%.

Особенности сушки пиломатериалов лиственницы — Макил Плюс в Перми

Древесина лиственницы считается самой «капризной» из всех хвойных пород. В процессе сушки, при незнании специфических особенностей данного материала и несоблюдении технологий, на лиственнице чаще всего образуются пластевые и торцовые трещины. Сушка, осуществляемая с применением современных сушильных камер, позволит избежать деформации пиломатериала, сохранит его природный цвет и улучшит качество.

Свойства древесины лиственницы

Структура лиственничной древесины схожа с другими хвойными породами. Так же как и они, лиственница обладает несомненным плюсом – повышенной стойкостью к агрессивной биологической среде и влаге. Поэтому древесину этой породы часто применяют для отделки внешних стен зданий, возведения перекрытий и настила полов в мансардах, беседках. Минимальная теплопроводность и высокая твердость древесины лиственницы не позволяет использовать ее для постройки домов, но дерево вполне подходит для возведения венцов.

Помимо этого, лиственница характеризуется высокой плотностью. Последний параметр с одной стороны является достоинством породы, но и в то же время относится к ее главному недостатку. Большая плотность древесины, показатели которой ядра и заболонья сильно отличаются, в сочетании с высоким содержанием влаги, затрудняет процесс обработки лиственницы и может привести к образованию трещин и искривлению пиломатериала. Сократить возможный процент деформации можно, если производить сушку в радиальном направлении, коэффициент которой на 2,0 меньше, чем при тангенциальной.

Отличие лиственницы от других пород древесины

Основное отличие древесины лиственницы от сосны и других пород является коэффициент влагопроводности. У лиственницы он растет при повышении температуры воздействия, на много больше, чем у других пород:

Порода древесины Коэффициент тангенциальный Коэффициент радиальный
Лиственница 0,40 0,19
Пихта 0,29 0,15
Ель 0,31 0,17
Береза 0,34 0,28
Кедр 0,28 0,15
Сосна 0,31 0,18
Ясень манчжурский 0,32 0,20
Дуб черешчатый 0,29 0,19

Из-за более низкого напряжения между тангенциальными и радиальными слоями, дерево других пород меньше коробится, реже растрескивается и быстрее достигает необходимых параметров влажности.

Обеспечение правильного процесса сушки при использовании сушильных камер

Сушка лиственницы с применением сушильных камер – это самый эффективный и надежный способ термической обработки этой породы. Она позволяет в короткие сроки добиться транспортной влажности лиственницы, которая может варьироваться от 6 до 15%. Для того чтобы избежать неприятных результатов, в процессе данной процедуры необходимо учитывать толщину древесины и точно соблюдать технологию:

  • для достижения 8% влажности пиломатериала, толщиной до 38 мм необходима сушка в течение 14 дней. Для получения 15% влажности это параметра уменьшается до 8 суток;
  • достичь 6% влажности у древесины, толщиной 50 см, удастся за 30 дней, а получить лиственницу с 15% влажности можно за 20 суток.

Чтобы лиственницу не покоробило и на ней не образовались трещины, сушку следует производить при мягком режиме с постоянным контролем точно заданной температуры. Максимальная температура для пиломатериала, толщиной 50 см является 65°С, а для доски 32 мм 55°С. При этом в процессе сушки температуру с минимального значения необходимо поднимать постепенно – для тонкой древесины на 5°С, для толстой на 2 – 3°С в час. Если в камере присутствует дренаж, то рекомендуется принудительно закрыть вытяжку. Медленный нагрев с исключением поступления свежего воздух обеспечит сохранность доски и исключит ее растрескивание.

Максимальной эффективности сушки лиственницы можно добиться только при использовании специализированного оборудования, к которому относятся сушильные камеры для пиломатериалов от компании ООО «Макил Плюс». Камеры оснащены высокотехнологичными системами, создающими оптимальные условия для качественной сушки пиломатериала и точно контролирующими температурный режим и равновесную влажность. Сушильные камеры для древесины имеют современное программное обеспечение и интуитивно простую систему управления, которая позволяет контролировать каждый этап сушки, а также избежать потенциальных ошибок со стороны оператора, снизив возможный брак до 2%.

обзор свойств, методы заготовки и распиловки

Сегодня ни для кого не секрет, что сибирская лиственница – один из наиболее качественных и прочных сортов древесины, используемой для изготовления различных видов пиломатериалов. При этом еще одним важным критерием качества является технология обработки. В зависимости от того или иного метода сушки или распиловки определяется ее целевое назначение и сортность.

Свойства древесины

К основным достоинствам древесины сибирской лиственницы можно отнести ее отличные прочностные характеристики, а также стойкость к воздействию различных негативных факторов. Кроме того, ярко выраженный рисунок и текстура делают такой материал отличным вариантом для внутренней и внешней отделки, способным придавать помещению привлекательный внешний вид.

Еще одним немаловажным преимуществом лиственницы является ее устойчивость к влаге, а значит, гниению. Более того, чем дольше такое дерево находится под воздействием воды, тем прочнее оно становится. Также не стоит забывать, что этот сорт древесины содержит в своем составе большое количество смолы, которая служит отличным антисептиком и препятствует развитию плесени, грибков и насекомых-древоточцев. По утверждению специалистов, эксплуатационные характеристики этой древесины сравнимы, к примеру, с дубом, который считается одним из самых лучших вариантов для возведения деревянных построек, но известен более высокой стоимостью. Наиболее популярными и востребованными видами готовых пиломатериалов, изготовленных из лиственницы, являются палубная и террасная доска, которые часто используются для загородных участков и применяются для сооружения дорожек, беседок и настилов. Этот сорт древесины стал одним из самых доступных и надежных вариантов, применяемых в сфере ремонтных и отделочных работ.

Заготовка и распиловка

Выбор и назначение того или иного вида пиломатериалов во многом зависит от типа распиловки, которая может быть трех видов:

  • тангенциальная;
  • радиальная;
  • смешанная.

При тангенциальном типе обработки сырых бревен режущий элемент проходит по касательной к возрастным кольцам, а также на определенном расстоянии от центра ствола. Такой распил позволяет получать крепкие и красивые по рисунку волокон доски, устойчивые к усушке и разбуханию. Кроме того, такие изделия обладают продолжительным сроком службы, что делает их идеальным вариантом для внутренней отделки помещений с повышенной влажностью, а также обустройстве напольных покрытий, которые при должном уходе смогут прослужить до пятидесяти лет.

Радиальная распиловка подразумевает перпендикулярный распил бревна относительно его годичных колец. Полученные в результате такой обработки доски обладают высокими прочностными характеристиками, устойчивостью к негативным воздействиям, а также однородной структурой. Как правило, такой метод используется для выпуска обрезной доски, основной сферой применения которой является внешняя и внутренняя облицовка помещений. Кроме того, ее нередко используют в оформлении бань или саун, ввиду высокой влагостойкости и устойчивости к гниению. 

Что касается смешанной распиловки, то она подразумевает разделку бревна под углом 45 градусов, что позволяет получать достаточно большой объём пиломатериалов, готовых к последующей обработке и использованию. Основным преимуществом такой технологии является существенная экономия исходного сырья, а значит, снижение себестоимости конечной продукции. К недостаткам смешанного метода чаще всего относят высокий риск возникновения различных дефектов и деформаций вследствие неправильной сушки.

Сушка древесины

Сушка представляет собой один из важнейших этапов в процессе обработки древесины, формирующий ее классность и качество. Такой процесс всегда осуществляется с учетом особенности той или иной породы дерева, а также типом распила. Обычное атмосферное просушивание нередко приводит к короблению и растрескиванию дерева, в особенности изготовленного методом тангенциальной распиловки. В отличие от этого способа, как уже упоминалось выше, радиальный распил обладает меньшим коэффициентом усушки, что напрямую влияет на прочностные характеристики.

Что касается атмосферной сушки древесины сибирской лиственницы, то она должна проводиться при строгом соблюдении правил укладки и размещения пиломатериалов. Более современная методика камерной сушки также должна осуществляться под строгим контролем всех температурных режимов. Как правило, современные деревообрабатывающие предприятия оснащаются высокотехнологичными сушильными камерами, обеспечивающими оптимальные условия и автоматический контроль всех необходимых параметров.

Склеивание

Склеивание – один из самых популярных способов для соединения древесины, позволяющих получить достаточно прочные, монолитные элементы. Непосредственно перед склейкой все поверхности обрабатываются в целях очистки от загрязнений, а также для раскрытия древесных пор. Нанесенный клей проникает глубоко в структуру древесины, образуя множество тончайших, прочных «нитей», напоминающих паутину. Прочность правильно склеенного шва зачастую превышает прочность самой древесины. Кроме того, клееные материалы меньше коробятся, не трескаются и не рассыхаются. Многочисленные тесты показывают, что при высоких нагрузках элемент переламывается в месте склейки, а трескается по всей площади.

Посредством склеивания удается получить изделия, обладающие лучшими прочностными и эксплуатационными характеристиками. Кроме того, для склейки подбираются наиболее качественные по фактуре и оттенку доски, отбраковываются поврежденные, а также сучковатые участки. Для большей эстетической красоты на склеенные поверхности наносится тончайший шпон, придающий изделиям рисунок ценных пород. Именно поэтому такой материал чаще всего используется в отделочных работах жилых и нежилых помещений, а также в мебельной промышленности.

Технология переработки лиственницы — Мегаобучалка

Введение

Объектом данной работы является разработка деревообрабатывающего участка для производства террасной доски из лиственницы и технологии последующей отгрузки готовой продукции в порту «Выборгский».

Цель работы – создание современного высокотехнологичного производства пиломатериалов, удовлетворение высокого спроса иностранных потребителей на пиломатериалы экспортного качества.

В настоящее время мировой рынок древесины показывает значительный рост. Россия является ведущим поставщиком мирового рынка древесины.

На территории РФ расположено почти 25% мирового леса, общий запас древесины составляет 82 млрд. куб. м при ежегодном допустимом объеме рубки в размере около 0,5 млрд. кубов, из которых используются сегодня менее чем четверть. В сфере внешнеэкономической деятельности Россия обеспечивает 40% мирового экспорта круглого леса хвойных пород и 30% экспорта круглого леса лиственных пород.

Поэтапным повышением экспортных пошлин на круглый лес государство пытается стимулировать переработку древесины внутри страны. Одновременно отменены экспортные пошлины на большинство видов продукции лесопереработки (340 видов).

В России в настоящее время проходит стадия реструктуризации всего лесопильного производства. На смену промышленности, которая уже существенно устарела, так как была введена еще в СССР, приходят современные технологии. Происходит замена «отживших» мощностей на новые высокопроизводительные линии. Реструктуризация наглядно показывает свои преимущества и выгодность для вложения инвестиций.

Поставщики связывают свои перспективы с заграницей. Уже сейчас на экспорт поставляется около 78% хвойных пиломатериалов и приблизительно 70% другой древесины. Больше всех пока закупают страны СНГ — порядка 25%. Далее следует Китай (20%) и государства Юго-Востока Азии — 19%. А вот Европа пока не слишком охвачена. Туда поставляется меньше 18% экспорта. С каждым годом эти цифры растут, но достаточно медленно. Россия имеет гигантский потенциал для увеличения экспорта пиломатериалов на мировой рынок древесины. В Европе имеются сильные конкуренты, которые отправляют свои лесоматериалы в разные страны мира. Например, пиломатериалы, производимые финнами и шведами, считаются элитными среди европейских потребителей. Главным преимуществом РФ в борьбе с ними в этом сегменте может стать более доступная стоимость.



Еще одним существенным конкурентным преимуществом России является возможность поставки на мировой рынок, и, в частности, в страны ЕС изделий из уникальной по своим свойствам древесины из сибирской лиственницы.

Обзор по предприятию

Проектируемое предприятия предполагает производство террасной доски из лиственницы и поставку ее на экспорт в страны Западной Европы.

Древесина лиственницы как в виде круглых лесоматериалов, так и в виде пиломатериала пользуется устойчивым спросом на рынке Западной Европы. Причем цены на лиственничную древесину практически не подвергаются сезонным колебаниям и остаются стабильно высокими.

На сегодняшний день в нашей стране лиственница обоснованно претендует на господствующее положение среди всех прочих пород, имеющих промышленное значение. В России лиственница занимает самые большие территории 274 млн га, что составляет около 40% общей площади наших лесов, где сосредоточено 33% всех запасов деловой древесины. Несмотря на то, что это дерево встречается в большинстве регионов России, более всего ценится древесина лиственницы сибирской (Larix sibirica). Это крупное хвойное летнезеленое дерево из семейства сосновых. Диаметр ствола у комля может доходить до 2,5 м, а высота достигать 50 м.

Одним из ключевых свойств лиственницы является высокая долговечность дерева, даже при экстремальных условиях эксплуатации изделий из него. Причина такой живучести — камедь, в большом количестве присутствующая в древесине и защищающая ее от гниения. В соответствии с европейским стандартом EN 350-2:1994 лиственница относится к группе очень стойких к гниению пород, причем биостойкость увеличивается с возрастом дерева, а самая биостойкая древесина находится в комлевой части ствола. Сопротивляемость к гниению древесины любой породы оценивается по отношению к биостойкости липы, которая принята за единицу. Ядро лиственницы имеет показатель биостойкости 9,1 — самый высокий среди пород, произрастающих на территории России. Сразу за лиственницей с большим отрывом следует дуб — биостойкость 5,2.

Рассмотрим основные физические и механические свойства лиственницы.

Пористость. Для ранней древесины лиственницы пористость составляет 75,3 %, для поздней — 46,7 %.

Влажность. В растущей лиственнице распределение влаги по периметру и высоте ствола различно, особенно в заболонной и ядровой части древесины. Содержание влаги уменьшается от заболони к ядру, что связано с анатомическим строением лиственницы. Теоретическая максимально возможная влажность древесины лиственницы — 114-139 %, но практически древесина лиственницы никогда не достигнет такой влажности, даже если долгое время пролежит в воде. Это связано с наличием в ее макро­ и микрокапиллярах воздуха.

Объемный вес. Объемный вес древесины лиственницы колеблется в широких пределах — от 0,49 до 0,56 г/см3, в значительной степени он зависит от содержания поздней древесины: чем больше поздней древесины, тем больше объемный вес. Соотношение ранней и поздней древесины по объемному весу говорит о неравномерности строения древесины лиственницы, что вызывает ряд технических сложностей ее обработки.

Гигроскопичность. Гигроскопичность ранней и поздней зон древесины лиственницы почти одинакова, но период, в течение которого поздняя древесина достигает предела гигроскопичности, в 1,5-2 раза больше. В начальный период интенсивнее поглощает влагу из воздуха древесина с меньшим объемным весом.

Усушка и набухание. В явлениях усушки и набухания наиболее сильно проявляется анизотропия свойств древесины лиственницы. Наибольшая усушка наблюдается в тангенциальном направлении, меньше — в радиальном, а минимальная — вдоль волокон. Помимо этого, поздняя древесина усыхает меньше ранней. Усушка и набухание древесины лиственницы происходят не при любом изменении влажности, а только в пределах гигроскопичности. При усушке массивной древесины суммарная усушка в разных направления и зонах годичных колец выравнивается, но такое выравнивание вызывает в древесине сложную систему внутренних напряжений: растяжения, сжатия и скалывания на границах годовых слоев. Предотвратить эти напряжения не удается, они снимаются сами собой спустя длительное время после сушки.

Электрические свойства. Древесина лиственницы часто используется для изготовления столбов линий связи, а также в качестве электроизоляционного материала, так как обладает высокой биостойкостью и прочностью, электропроводностью и диэлектрической проницаемостью.

Электропроводность. Древесина лиственницы является проводником электрического тока во влажном состоянии и электроизолятором — в сухом. С увеличением температуры и влажности электропроводность сильно повышается. Электропроводность лиственницы вдоль волокон в 3-5 раз выше, чем поперек волокон.

Диэлектрическая проницаемость лиственницы вдоль волокон выше, чем поперек них, а в радиальном направлении выше, чем в тангенциальном.

Плотность. Древесина лиственницы плотнее сосновой на 25%, еловой — на 30%, пихтовой — на 45%, но она на 6-9% менее плотная, чем древесина бука, дуба и ясеня. Таким образом, древесина лиственницы по плотности близка к древесине твердолиственных пород и значительно превосходит древесину основных хвойных пород. Плотность древесины повышается с увеличением доли поздней древесины. Ширина годичных слоев как таковая не является признаком, определяющим плотность древесины лиственницы.

Если рассматривать все породы, лиственница относится, пожалуй, к породам средней плотности, ее плотность обычно 665 кг/м3, но при содержании большого количества влаги в древесине плотность достигает максимального значения и может увеличиться на 26-30 %. При высыхании древесина склонна к короблению и растрескиванию. При доведении влажности до 12 % усушка древесины лиственницы может составлять примерно 9% от первоначального объема ствола.

Прочность. Лиственничная древесина по сравнению с сосновой более прочная при статическом изгибе, сдвиге, более износостойкая и твердая. По сжатию и растяжению вдоль волокон лиственница превосходит сосну на 40 %. Но сжатие поперек волокон и местное смятие выдерживает хуже сосны. В среднеплотном насаждении лиственница хорошо очищается от сучьев

Торцовая, радиальная и тангенциальная твердости лиственницы выше, чем у основных хвойных пород, произрастающих на территории Российской Федерации, — ели и сосны, но ниже, чем у дуба и ясеня.

Древесина лиственницы отличается высокой стойкостью к механическим повреждениям и прочностью; по этим свойствам она сопоставима с дубом. В конструкциях, работающих при значительных нагрузках, лиственница надежнее, чем другие распространенные хвойные породы, и может конкурировать с твердолиственными породами. Использование лиственницы в конструкциях и сооружениях, где важным условием является не только прочность, но и масса древесины, требует анализа имеющихся данных с учетом массы древесины, и в этом случае приобретает значимость такой показатель, как прочность, приведенная к плотности.

При сравнении средних значений качества древесины можно определить, что при всех основных видах нагрузок у лиственницы и сосны показатели одинаковые, а по торцовой твердости лиственница превосходит сосну на 15 %. Таким образом, в ответственных конструкциях можно использовать детали из древесины лиственницы, если по массе они не отличаются от деталей из пихты, ели и сосны. Но, учитывая высокую плотность древесины лиственницы, можно изготавливать детали меньшего сечения, что дает значительную экономию древесины.

Механические свойства древесины обычно определяются при действии на нее таких нагрузок, как растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение.

Растяжение. При испытании древесины лиственницы на растяжение поперек волокон выявляется ее незначительное сопротивление, оно во много раз меньше, чем сопротивление при растяжении вдоль волокон. В радиальном направлении прочность древесины лиственницы немного выше, чем при растяжении в тангенциальном, что можно объяснить дополнительным сопротивлением, которое оказывают сердцевинные лучи.

Сжатие. Хуже всего древесина лиственницы сопротивляется сжатию поперек волокон в радиальном направлении. Сжатию вдоль волокон лиственница сопротивляется лучше всего. Прочность на сжатие поперек волокон в тангенциальном направлении у нее выше, чем в радиальном, что объясняется резкой неоднородностью годичного слоя. На сопротивление сжатию вдоль волокон большое влияние оказывает влажность.

Сдвиг. У лиственницы весьма невысокие показатели сопротивления скалыванию вдоль волокон. При скалывании нет выраженного различия в прочности при действии сил в радиальном и тангенциальном направлениях.

Раскалывание. У лиственницы невысокие показатели сопротивления раскалыванию вдоль волокон, их значения почти одинаковы при раскалывании древесины в радиальной и тангенциальной плоскостях, что отличает лиственницу от других пород.

Изгиб. Древесина лиственницы хорошо сопротивляется изгибу. В разных зонах годичного слоя наблюдается очень большое различие сопротивления на изгиб, что обусловлено разным строением ранней и поздней зон древесины. Прочность на изгиб в сухом состоянии в поздней части годичного слоя древесины в несколько раз больше, чем в ранней. С повышением влажности прочность древесины снижается, и разница между сопротивлением поздней и ранней зон годичного слоя уменьшается. Прочность древесины лиственницы на статический изгиб в тангенциальном направлении выше, чем в радиальном.

Ударный изгиб. Древесина лиственницы по сравнению с другими основными хвойными породами обладает значительно более высокой прочностью и большим сопротивлением на ударный изгиб.

Твердость. Твердость поздней древесины лиственницы значительно выше твердости ранней. Статическая твердость лиственницы в торцовом направлении в 1,3 раза больше, чем в радиальном и тангенциальном. Твердость древесины лиственницы по Бринелю составляет 3,2 против 3,9 у дуба, а у сосны этот показатель не превышает 2. Несмотря на то, что лиственница несколько мягче дуба, она, тем не менее, превосходит его по механической прочности за счет плотной «упаковки» годичных колец. Во многих случаях расстояние между темными «зимними» и светлыми «летними» кольцами не превышает 1 мм.

Модуль упругости. У лиственницы очень высокий модуль упругости древесины в сравнении с древесиной других хвойных, кроме того, по этому показателю она превосходит многие лиственные породы.

Еще одно свойство лиственницы — относительно малая для дерева горючесть. По данным исследований, проведенных специалистами МГУ леса, огнестойкость лиственницы в два раза выше, чем у древесины сосны.

К другим достоинствам лиственницы следует отнести высокую ровность ствола. Прямоствольность дерева имеет большое значение при переработке древесины: более высок процент выхода качественных прямослойных пиломатериалов при минимальных отходах.

Также древесина лиственницы обладает целебными свойствами. Фитонциды, выделяемые древесиной, оказывают благотворное воздействие при астме, аллергии, заболеваниях органов системы пищеварения.

Дерево не гниет, и подобно мореному дубу имеет свойство приобретать дополнительную прочность в воде, поэтому изделия из лиственницы можно использовать при отделке фасадов домов и открытых веранд, сооружении заборов, мощении садовых дорожек и, как конструкционный материал для строительства дома.

По сопротивляемости истиранию лиственница превосходит дуб, что позволяет изготавливать из нее различные материалы для напольных покрытий: половую доску, паркет, плинтусы.

Лиственница имеет целый ряд особенностей, которые необходимо знать при ее обработке. С одной стороны, высоко очищающиеся от веток стволы сибирской и даурской лиственницы дают заметно больший выход деловой древесины, чем другие хвойные породы. Объем древесины (ствол) составляет 77-82% всей биомассы дерева, а ветви — всего 6-8% (для сосны: ствол— 65-77%, ветви— 8-10%; для дуба: ствол — 60-75%, ветви — 20%). Поэтому и сучковатость лиственницы заметно ниже, чем у других пород. С другой стороны, лиственница часто бывает поражена комлевой гнилью (в некоторых местах до 75% деревьев). Однако гниль распространяется на высоту не более двух метров. Это снижает выход первоклассной древесины.

Снижение сортности пиловочника в основном происходит за счет сучков, выходящих на поверхность, к тому же большей частью несросшихся. Для бревен диаметром 18-22 см примерно у 80% сортиментов снижается сортность из-за сучков. Наибольший процент бессучковых бревен (до 50%) встречается для более крупных сортиментов— от 32 до 50см. По причине стволовой гнили отбраковывается 7-8%. По остальным порокам еще меньше.

Заготовители первыми сталкиваются с тем, что при обработке лиственницы инструмент (бензомоторные пилы) засмаливается. Для того чтобы избежать этого применяют пильные цепи особого профиля. Имеется в виду соотношение высот скалывающих и подрезающих зубьев. Толщина срезаемой стружки при этом остается приблизительно такой же, как и у сосны.

В наибольшей степени с засмаливанием инструмента сталкиваются те, кто занимается распиловкой. Главной неприятностью при этом является образование на зубьях пил плотных «брикетов», которые существенно затрудняют резание древесины. Они состоят на 66-67% из опилок, остальное: 32-33% — гумми (камедь) и 1-2% — смола. Большая часть налета на пиле — та же камедь. Но гумми легко растворяется в воде, поэтому в процессе работы на поверхность пил распыляют воду. Чаще всего это простое устройство, располагаемое на передних воротах пилорамы и состоящее из нескольких форсунок, через которые сжатым воздухом распыляется вода с небольшой добавкой моющего средства (1-2%).

При обработке сухой древесины лиственницы на станках для определения сил резания используют поправочные коэффициенты для учета особенностей той или иной породы. Для сосны он принят равным 1,0, а для лиственницы — 1,1. Для сравнения: дуб — 1,55; береза — 1,25; липа — 0,8. То есть особых трудностей при обработке лиственницы не возникает. Она шлифуется так же, как и сосна. Засмаливание инструмента при обработке сухой древесины лиственницы остается, но уже существенно меньше, чем на этапе распиловки.

Как уже было отмечено выше, одним из основных направлений использования древесины лиственницы является ее применение в качестве напольных покрытий, в частности, в качестве материала для изготовления террасной доски. Основным назначением террасной доски является обустройство садовых дорожек, открытых террас, помещений с большой влажностью и территорий вокруг бассейнов. Пол из такой террасной доски не подвержен гниению, его не портят насекомые, он устойчив к механическим повреждениям и воздействию воды. Лиственница имеет несколько оттенков, поэтому подобрать террасную доску необходимого цвета можно для любого интерьера.

Террасную доску выпускают с двумя типами поверхности – гладкой и рифленой. Все их характеристики, кроме внешнего вида, идентичны. В повседневном использовании чаще всего встречается первый. Уличная доска с рифленой поверхностью более прочная и препятствует скольжению.

Для проектируемого производства предполагается выпуск как гладкой, так и рифленой доски, в зависимости от текущего спроса. Тип выпускаемой доски будет определяться количеством и конфигурацией фрез на используемом четырехстороннем станке.

Планируемый к выпуску размер террасной доски по сечению 27×143 мм. Длина доски – в диапазоне 1500…3000 мм.

В проектируемом предприятии предполагается наличие двух участков:

1). Участок производства террасной доски. На этом участке производится прием и складирование исходного сырья –обрезной доски из лиственницы, сушка сырья, фрезеровка и расторцовка с получением террасной доски, пакетирование готовой продукции.

2). Участок отгрузки готовой продукции в порту. На этом участке производится прием и складирование готовой продукции и ее погрузка на суда для отправки на экспорт.

Основным сырьем для производства террасной доски является обрезная доска из лиственницы, закупаемая на одном из лесозаготовительных предприятий Сибири.

Для производства террасной доски используются электроэнергия и газ как источник тепловой энергии. Других энергоресурсов для технологии не требуется.

Отходы в производстве деревянных конструкций — стружка, щепа и опилки. По предлагаемой технологии на первом этапе они будут подвергаться пиролизу, а полученное тепло использоваться для отопления производственных площадей, сушильных камер.

Производственные мощности предполагается разместить на территории Выборгского района Ленинградской области. Предполагается аренда готовой площадки, не требующей больших вложений на капитальное строительство, имеющей подъездные пути и подводку энергоносителей (электричество, газ). Площадь предоставляются на правах аренды с последующим выкупом.

В помещении должны находиться: производственный цех, склад сырья, склад готовой продукции, ремонтный цех, кабинет руководства и инженерно-технических работников, гардеробная, комната отдыха, душевая, туалет.

Работа управленческого персонала и рабочих планируется в одну смену.

На участке отгрузки готовой продукции в порту Выборгский предполагается создание специализированного терминала экспортных лесоматериалов. Создание такого терминала может быть осуществлено в рамках реконструкции порта с привлечением средств самого порта, а также других участников внешнеэкономической деятельности в области экспорта лесоматериалов. Терминал будет осуществлять комплекс услуг по приему, временному хранению, таможенному оформлению и отгрузке продукции.

Технология переработки лиственницы

Производственный процесс включает в себя следующие основные операции:

разгрузку исходного сырья (обрезной доски естественной влажности) с укладкой в запас или непосредственной передачей в производство;

сушку обрезных пиломатериалов в конвективной сушильной камере до требуемой влажности;

обработку на четырехстороннем и торцовочном станках с получением готовой продукции;

укладку готовой продукции на промежуточный склад с последующей отгрузкой для доставки на портовой склад.

Для перевозки заготовок и деталей внутри цеха используют электропогрузчики и транспортные тележки.

Основным сырьем для производства будут доски обрезные из лиственницы 1-3 сортов в соответствии с требованиями ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия» длиной 6 метров. В соответствии с планируемым сечением производимой террасной доски, доски обрезные будут меть сечение 32х150 мм. Спецификация для заказа: «Доска — 2 — лиственница — 32 х 150 — ГОСТ 8486-86».

В соответствии с требованиями ГОСТа, параметр шероховатости поверхности доски не должен 1600 мкм по ГОСТ 7016-82, непараллельность пластей и кромок в обрезных пиломатериалах, а также пластей в необрезных пиломатериалах допускается в пределах отклонений от номинальных размеров, установленных ГОСТ 24454-80. Кроме того, в поставляемой доске должны быть соблюдены нормы ограничения пороков (сучки, трещины, пороки строения древесины, грибные и биологические повреждения, инородные включения, механические повреждения и пороки обработки).

Для того, чтобы изготовить более качественную и дорогостоящую строительную или отделочную конструкцию, доска будет сушится принудительно в специальных сушильных камерах. В зависимости от назначения пиломатериала влажность, достигаемая в процессе камерной сушки, может колебаться в пределах 6 — 14%. Качественная сушка проводится в строгом соответствии с ГОСТом 19773-84 «Пиломатериалы. Режимы сушки в камерах периодического действия».

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.

Таблица 1. Категории качества высушенной древесины

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.

Режимы сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород в камерах периодического действия регламентированы ГОСТ 19773.

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. Режимы сушки выбирают по таблице в соответствии с требованиями ГОСТ 19773.

Режимы низкотемпературного процесса сушки даны в таблице ГОСТ 19773. 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 приведены в таблице ГОСТ 19773.

По этим режимам предусматривается 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 по таблице ГОСТ 19773.

Высокотемпературные режимы допускается применять для сушки древесины, идущей на изготовление ненесущих элементов строительных конструкций, в которых допускается снижение прочности и потемнение 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.

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.

Для условий проектируемого производства выбираем низкотемпературный нормальный режим сушки 3-ей категории качества.

Параметрами сушильного агента, характеризующими режимы сушки пиломатериалов, являются его температура t, степень насыщенности φ и психрометрическая разность Δt = t — tм, где tм — температура смоченного термометра психрометра.

В соответствии с данными таблицы 2 «Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины лиственницы» из ГОСТ 19773, для досок из лиственницы толщиной 32 мм нормальный режим сушки характеризуется следующими параметрами:

Таблица 2. Параметры режима сушки

Средняя влажность пиломатериалов, % Параметры режима Значения
>35 t
Δt
φ 0,76
25…35 t
Δt
φ 0,49
<25 t
Δt
φ 0,30

 

При сушке древесины учитывают все возможные факторы, окружающую среду, где будет использоваться готовое изделие, внешние факторы, такие как место использования, а также усушка или наоборот разбухание. Поэтому данная операция, как сушка древесных пород, выполняется в специально предназначенных сушильных камерах.

Сами камеры для сушки подразделяют на несколько разновидностей.

Наиболее часто применяющиеся сушильные камеры — это камеры конвективного режима обработки древесины. Принцип их действия заключается в круговороте горячих струй воздушного потока вокруг обрабатываемой поверхности, что дает в итоге нужный процент испарения влаги из древесных пород. Другими словами, действие конвекции передает материалу необходимую энергию для высушивания. Сами же конвекционные сушильные камеры подразделяются еще на такие виды как:

камеры для сушки древесины непрерывного воздействия — в этих камерах действие происходит по принципу движения материала из одного конца камеры (мокрого) в другой конец (сухой), иными словами, загружается пиломатериал в мокром конце, а выгрузка уже высушенной древесины происходит в сухом конце. Однако сушка в таких камерах предполагает только испарение влажности для транспортировки материала. Данные сушильные камеры, как правило, устанавливают на огромных производственных предприятиях. Такие камеры еще называют туннельными или канальными камерами.

сушильные камеры для древесины периодического воздействия – работают по принципу поддержки обязательных параметров, эти камеры заполняют и опустошают только с одной стороны, в одну дверцу. Сушка в этих камерах предполагает различную степень удаления влаги, до любого уровня, но перерасход энергоресурсов в случае такого типа высушки имеет около 20-30 %, чем при сушке туннельным способом.

Другой разновидностью сушильных камер являются камеры конденсационного типа. Отличие их от предыдущего типа заключается в том, что вначале происходит скопление влаги на специальных охладителях, а затем уже происходит ее сброс в канализацию. Сам процесс такой сушки древесины довольно таки длителен, но при этом и результат более продуктивен. Однако сами теплонасосы не вырабатывают достаточной мощности для того чтобы поддерживать высокий температурный уровень, поэтому большие партии древесины невозможно просушить одновременно. Этот вид высушивания больше всего является подходящим для сушки маленьких объемов и таких пород дерева, как то: бук, дуб или ясень, поскольку они являются наиболее плотными породами.

Довольно-таки редко, но, тем не менее, периодически встречающийся тип сушильных камер — это камеры вакуумного принципа действия. Действия в данных камерах производятся при помощи вакуума, который искусственно создают для более ускоренного процесса высыхания древесины. Но такой вид сушки плох тем, что требует довольно трудоемкой работы по загрузке и выгрузке материла, поскольку процесс еще не автоматизирован для такого типа камер, да и высушка пород происходит неравномерно.

Так же довольно таки редкий тип сушильных камер — это тип микроволнового действия, который воздействует на древесину подобно микроволновой печи.

Применяются также индукционные камеры, или как их еще называют электромагнитные, принцип работы таких камер состоит в том, что передача тепла древесине передается от ферромагнитных прокладок, которые располагаются внутри штабеля, и нагреваются посредством подачи индуктивного тока. Конечно камеры микроволнового типа, индукционные и вакуумные отличаются новизной и технической экзотичностью, но не нашли большого отклика в производстве, поскольку являются дорогостоящими, довольно сложными в обслуживании и выдают материал низкого качества.

Выбираем сушильную камеру конвективного типа серии ГЕЛИОС модель «СКВ-50ТА» объемом 50 м3.

Общий вид камеры представлен на рис. 1.

Рисунок 1. Сушильная камера модели «СКВ-50ТА»

Технические параметры сушильной камеры представлены в таблице

Таблица 3. Технические параметры сушильной камеры «СКВ-50ТА»

Параметр Значение
1. Объем загрузки пиломатериала ,м³ -толщиной 25 мм -толщиной 40 мм -толщиной 50 мм  
2. Транспортировка штабеля тележкой
3. Теплоноситель горячая вода
4. Температура теплоносителя, °С до 95
5. Точность поддержания температуры теплоносителя, °С ± 1
6. Количество внутрикамерных вентиляторов, шт.
7. Установленная мощность электродвигателей вентиляторов, кВт
8.Номинальная тепловая мощность энергетической установки, кВт
9. Продолжительность сушки пиломатериалов хвойных пород толщиной 20-50мм, сутки — до влажности 18-22 % — до влажности 6-8 %     2-6 (летом) / 3-6 зимой 3,5-10 (летом) / 5-14 зимой
10.Габаритные размеры, м — длина — ширина — высота   13,5 5,1 4,2
12. Масса (без энергетической установки), кг

Основные достоинства выбранной камеры следующие:

· Удобно сконструированная дверь установки изготовлена в виде щита с уплотнительной прокладкой из особой термостойкой резины, которая придает высокую герметичность в притворе, высокую механическую прочность, а также высокую паро- и теплоизоляцию в течение всего срока эксплуатирования камеры и удобство при его обслуживании.

· Алюминиевые реверсивные осевые вентиляторы имеют привод от термовлагостойких двигателей (класс изоляции «Н»). Двигатели способны работать в экстремальных условиях при температуре до 120° С, а также влажностью до 98%.

· Лопасти вентилятора (6шт.) выполнены из особого алюминиевого сплава, качественно отбалансирована (статически и динамически). Крыльчатка устанавливается на вал двигателя методом конусной посадки (без зазора). За счет этих факторов станку обеспечивается защищенность от коррозии на очень долгий срок эксплуатации, а также значительное увеличение возможного ресурса функционирования подшипников в двигателе на 75% (за счет балансировки и специальной беззазорной посадки). Стоит отметить также высокую производительность вентилятора, которая достигает 35000 м3/ч.

· Мощность двигателей и диаметр вентиляторов высчитывается отдельно под определенный объем камеры. При сушке обеспечивается высочайшая производительность и минимуме энергетических затрат.

· Калориферы обеспечивают большую теплоотдачу благодаря своему биметаллическому строению, своей алюминиевой ребристости, а также защите от воздействия различных агрессивных сред изнутри (повышенная кислотность, влажность, температура). При условии отсутствия гальванической пары обеспечивается долговечная эксплуатация элемента, а также высокая его стойкость к коррозии.

Сосна берёзе – рознь Лесной комплекс

Каждая порода деревьев обладает уникальными качествами и именно за это и ценится. Однако, чтобы можно было использовать полезные качества древесины, требуется сушка. В естественных условиях на это уходит по нескольку месяцев. Ждать так долго на производстве нет возможности, поэтому благодаря техническому прогрессу на предприятиях используются сушильные камеры различного типа. Однако даже при их наличии нужно учитывать определённые особенности древесины при сушке, иначе вместо высококачественного пиломатериала можно получить дорогие дрова.

Из хвойных пород в нашей стране наиболее распространены ель, сосна, лиственница, кедр и пихта. Первое место в списке занимает именно сосна. Она произрастает по всей территории РФ и многим странам СНГ. Древесина этой породы лидирует и по своим характеристикам: высокое содержание смол обеспечивает длительный срок службы и достаточную выносливость к механическим нагрузкам. Сосна преобладает не только по площади покрытия, но и по количеству заготовки. Ель в отличие от сосны менее прочная и легче, поэтому пользуется меньшей популярностью в строительстве. Чаще в декоративных работах. Но самой прочной и выносливой из этих пород является лиственница, из-за чего в сухом виде она дороже и ценнее.
Из лиственных пород самыми прочными, твёрдыми и устойчивыми к гниению являются дуб, бук, граб. Они ценятся выше, чем осина, берёза и ольха и пользуются большим спросом. Но для получения качественного материала, который будет отвечать требованиям, необходимо правильно его сушить с учётом подобранных режимов и несмотря на это, при стандартных технологиях они будут сохнуть примерно 1 мм в сутки. Т. е. если пиломатериал толщиной 50 мм, то сохнуть он будет около 50 дней.
Распространённым методом выведения влаги является сушка в конвективных камерах. В них древесину подвергают воздействию мощного нагретого воздушного потока, создаваемого вентиляторами и калориферами. Технология в частых случаях не позволяет достаточно быстро просушить пиломатериал до требуемой влажности. При этом в процессе используют обязательное увлажнение дерева, чтобы избежать деформации штабеля. Это особенно касается обработки сосновых пород.
Кроме конвекционного метода также применяют в РФ сушку в вакуумных камерах, пресс-вакуумных, СВЧ и даже при помощи ИК. Каждая из технологий имеет свои плюсы и минусы. И выбирают её из экономических соображений.
Один из самых универсальных способов сушки — обработка в вакуумных камерах.
При соблюдении технологии из досок толщиной до 35 мм можно вывести влагу до равновесного состояния и её количества в 12% всего за 18 часов. При этом энергопотребление минимальное: расходуется только на работы вакуумного насоса и автоматики.
Сушка в вакуумных камерах позволяет сохранить геометрию пиломатериалом и даже наделить его новыми свойствами, например, повышенной упругостью и долговечностью за счёт предварительной пропитки специальными защитными средствами.

Лиственница

Лиственница представляет собой один из самых сложных типов древесины в плане сушки. Из-за особенностей строения и структуры расположения годичных колец она имеет высокую природную плотность и упругость. Именно эти особенности позволяют использовать пиломатериал из лиственницы для наружной отделки здания, в качестве садовой мебели или для обустройства уличной террасы. Но чтобы материал из этой породы был действительно качественным, важно соблюдать технологию сушки и не допускать ошибок. А именно, лишний перегрев пиломатериалов может привести к возгоранию содержащихся смол, растрескиванию или короблению.
Сушка лиственницы в камере осуществляется особыми методами, подразумевая более тщательный выбор режимов работы. К особенностям этой породы древесины следует отнести высокую плотность, большой вес, отменную упругость. Из-за этого в ней всегда остаётся большое количество влаги, которая портит свойства строительного материала. Важно качественно высушить её, что можно выполнить только при использовании высокотехнологичного сушильного оборудования.
Сушка лиственницы в камере является одним из самых надёжных и высокоэффективных способов термической обработки древесины этой породы. Но не во всех камерах можно получить необходимый результат. Действительно качественный и долговечный материал можно получить в основном при вакуумной технологии сушки.
Процесс заключается в интенсивном выведении влаги из толщи материала под действием вакуумной среды. В таких условиях молекулам воды легче высвобождаться. Они движутся вдоль волокон, поэтому быстро и эффективно выходят из древесины. Время сушки доски лиственницы в данных камерах в несколько раз меньше по сравнению с классическими технологиями:
до 6-8% влажности
30 мм — 96 часов
50 мм — 120 часов
до 12-15% влажности
30 мм — 36 часов
50 мм — 48 часов.
Из этих данных видно, что скорость сушки превосходит стандартные методы в конвективных камерах, не говоря уже о естественном процессе.
Также сушат лиственницу в домашних условиях, но время сушки может достигать больше 2 месяцев, при этом процент влаги в древесине составит около 20%. При этом существует риск коробления и растрескивания.

Сосна

Сосна получила широкое применение во многих сферах. Её используют для сооружения несущих конструкций зданий, строительства подсобных сооружений, беседок и прочих объектов.
По своим физическим свойствам материал достаточно прочный и долговечный, легко поддаётся обработке механическим путём. Но всё это справедливо только после качественной термической обработки.
Для сушки необходимо соблюдать массу условий и осуществлять качественный контроль. Из-за увеличенного содержания смол она также является одним из самых опасных в плане возгорания пиломатериалов.
Являясь самой пористой породой древесины, сосна больше всех подвержена воздействию различных факторов, которые могут как положительно, так и отрицательно влиять на её структуру. Например, чрезмерная сушка может привести к возгоранию, короблению или растрескиванию. Недосушенный пиломатериал со временем покрывается синевой и становится непригодным для эксплуатации. Поэтому очень важно соблюдать приемлемые параметры температуры, воздушного потока и влажности.
Существуют разные технологии сушки сосны, и каждая имеет свои особенности.
Например, конвективный метод позволяет в течение 2-3 недель довести процент влажности до 6-8%, но из-за неравномерности распространения потока нагретого воздуха по камере в некоторых её частях остаётся влага. Сушка доски сосны в камере, температура которой слишком высока, может негативно сказаться на качестве готовой продукции, приводя к растрескиванию и искривлению.
СВЧ-технология позволяет удалить влагу почти на 94% путём воздействия на молекулы воды высокочастотными микроволнами. Такой метод позволяет прогреть материал по всей длине, но из-за неравномерности распространения волн, древесина может не просушиться полностью.
Вакуумная технология с контактным прогревом — преимущественно самый эффективный и экономичный способ сушки. Контактный прогрев равномерно распределяет тепло по всей длине пиломатериала, что обеспечивает эффективный выход влаги и равномерное усыхание по всей структуре.
Сушка сосны в домашних условиях — это достаточно сложный процесс, обусловленный необходимостью в создании оптимальных температурных режимов, поддержания оптимального уровня влаги и качественного прогрева пиломатериала по всей длине. Если эти условия не соблюдены, то велика вероятность того, что пиломатериал окажется некачественным и недолговечным.

Дуб

Существует множество технологий сушки дуба. Например, крупными и мелкими изготовительными компаниями и застройщиками часто применяются сушильные камеры конвективного принципа действия.
В таких установках древесины сушится за счёт потока горячего воздуха, который выветривает влагу из пиломатериала. Но из-за резкого прогрева и чрезмерного пересыхания пиломатериал начинает коробиться, трескаться, деформироваться. При этом даже тяжёлые грузы и стяжка по длине редко помогает. А время сушки дуба толщиной 70 мм в среднем займет 70 суток (1 мм в сутки), что невероятно долгий срок для изготовителя. Сушка твёрдолиственных пород требует особых низкотемпературных режимов и показателей влажности в камере. Если влажность будет недостаточной, то доска дуба может покрыться множествами глубоких трещин, что делает материал браком.
Чтобы избежать всех этих проблем и ускорить процесс термообработки пиломатериал из дуба, были выведены особые технологические режимы для вакуумных камер. В них температура нагревательных элементов колеблется около 50 градусов, а при свойстве вакуума вытягивать жидкость из глубинных слоев и закипания жидкости уже при 45 градусах пиломатериал сохнет в мягком режиме с превосходным качеством. Например, для доски толщиной 50 мм будет достаточно всего 12 дней.
Для решения этих проблем отлично подходят сушильные камеры различных объёмов.
Кроме этого, процент брака намного меньше, потому что древесина прогревается равномерно по всей длине.

Ясень

Это одна из твёрдолиственных пород, обладающая эксплуатационными характеристиками на уровне дуба. Этот сорт древесины является достаточно твёрдым, поэтому плохо поддаётся сушке традиционными методами. Ясень получил огромную популярность в строительстве, а именно во внутренней отделке, что связано с уникальностью и количеством оттенков бруса, высокой прочностью и долговечностью.
Ясень наравне с дубом может выдерживать такие же нагрузки, подолгу находиться в воде и не гнить. Дело в том, что его плотность составляет 680 кг/м3. А это намного больший показатель по сравнению с сосной или елью. При этом ближе к центру она становится ещё плотнее в 2-3 раза. Поэтому пропитка и сушка ясеня — это огромная проблема, решить которую можно только при помощи специального оборудования.
Многие производители пиломатериалов из ясеня выполняют сушку в конвективных сушильных камерах методом

Фото: vsevolozhsk.build2last.ru

обдува интенсивным воздушным потоком, нагретым до 120-180 градусов.
Нагнетаемый горячий воздух, проходя сквозь кладку, прогревает пиломатериал, испаряя из него влагу, но от начала пути прохождения горячего потока к концу его температура сильно падает, поэтому пиломатериал наполовину остаётся непросушенным. Чтобы повысить качество и достичь равномерности, доски и брусья необходимо развернуть на 180 градусов, но этого практически никто не делает, т. к. создаётся дополнительная сложность в процессе сушки.
Минусы при классических методах сушки: низкое качество пиломатериала, длительность процесса, высокое электропотребление, высокая себестоимость готовой продукции.
Сроки сушки ясеня, как и дуба, при стандартных методах рассчитывается просто, 1 мм в сутки.
Так доска 50 мм будет сохнуть около 50 дней. При таких временных показателях себестоимость сушки из-за расходов на электроэнергию и при потерянном времени огромна.
Некоторые предприятия вышли из этого положения, снизив себестоимость сушки в несколько раз. При использовании вакуумной камеры для сушки доски данной породы толщиной 50 мм длительность может занять всего 12 дней. Это быстрее, чем при стандартных методах практически в 5 раз! Пиломатериал выходит отличного качества, порча происходит лишь в досках с пороками, которые были в древесине после спила.

Осина

Осина представляет достаточно широко используемый вид древесины. Используется в домостроении и как кровельный материал, при производстве фанеры, целлюлозной продукции и т. д. Природный материал достаточно прочен и долговечен, поэтому продукция из него служит долго.
По своей структуре материал легко поддаётся механической обработке на токарном станке с получением высококачественной с низким коэффициентом шероховатости поверхности. Но чтобы материал действительно был прочным, красивым и долговечным, его необходимо подвергнуть правильной сушке.
Диаметр ствола осины достигает 1 м, поэтому именно из этой породы чаще всего изготавливают массивную мебель, которая служит на протяжении длительного времени, не изменяя своих практических характеристик.
Осина относится к породам малой плотности древесины и стоит в одних рядах с сосной, кедром, тополем, липой. Но при этом сушка осины имеет определённые трудности. Чтобы достичь, например, желаемых 10-12% влажности, необходимо чётко соблюдать технологию термической обработки. При чрезмерном перегреве древесину начинает вести, вследствие чего она растрескивается. В этом случае дальнейшее использование становится невозможным.
Учитывая особенности древесины, распиловка и сушка осины должна производиться при достаточном уровне технической подготовки. В условиях рыночной конкуренции необходимо применять современные технологии. Дело в том, что сушка в естественных условиях не только занимает много времени, но и необходимого качества достичь невероятно трудно.
В камерах стандартных технологий время сушки может занимать 2-3 недели. При этом часто древесина выходит нелучшего качества и подвергается короблению, недосушке, растрескиванию, неравномерной сушке.
Для достижения необходимых показателей с быстрой скоростью сушки и превосходным качеством лучше применять технологию вакуумной сушки с контактным прогревом древесины по всей длине. В таких камерах температура теплоносителя может составлять не более 50 градусов. В камере создаётся вакуумная среда, при которой влага интенсивнее выходит из структуры материала и закипает уже при 45 градусах. Время сушки занимает всего 2-3 дня, и уровень брака достигает около 1%.

Берёза

Берёза — один из самых трудных в плане сушки сортов древесины, и по сложности его можно отнести сразу после твёрдолиственных пород, таких, как дуб. Но при этом берёза менее устойчива к гниению, поэтому правильная технология сушки является важнейшим условием для её долговечности.
В берёзе сразу после рубки содержится наибольшее количество влаги по сравнению с большинством других пород. Её процентное содержание составляет от 68 до 78%. Поэтому для сушки потребуется намного больше времени, чем при термообработке других пород.
В связи с этим сушка берёзы должна осуществляться на протяжении длительного времени при постоянной температуре.
Увеличивая толщину пиломатериала, необходимо выбирать более мягкие режимы сушки, чтобы избежать чрезмерного растрескивания.
Добиться качественных результатов можно в камерах стандартного типа (процесс сушки может занять около 1 месяца), в вакуумных камерах сушка занимает около 4-5 дней.
В вакуумных камерах процесс сушки сопровождается равномерным прогревом по всей длине алюминиевыми панелями, в которых теплоносителем выступает вода или тосол. Нагреваются панели до 50 градусов, что говорит о мягком режиме сушки, но при этом в пространстве камеры создается вакуум, что обеспечивает равномерный выход воды по всей длине. А это исключает вероятность деформации и появления трещин.

Текст: Кирилл Черепанов, ООО МК «Байкал-Сибпром» (г. Иркутск), Вакуумные сушильные установки

теги

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *