Технология сушки лиственницы: Сушка лиственницы в сушильных камерах

Содержание

Сушка лиственницы в сушильных камерах

Лиственница представляет собой один из самых сложных типов древесины в плане сушки. Она имеет высокую природную плотность/твердость, упругость, что объясняется особенностями природного строения и структуры расположения годичных колец.

Именно эти особенности позволяют использовать пиломатериал из лиственницы снаружи здания в качестве садовой мебели или для обустройства уличной террасы. Но чтобы материал из этой породы был действительно качественным, важно соблюдать технологию ее сушки и не допускать ошибок. А именно, лишний перегрев пиломатериалов может привести к возгоранию содержащихся смол, появлению трещин и короблению.

Правильная сушка лиственницы в камере осуществляется особыми методами, подразумевая более тщательный выбор режимов работы. В другом случае вместо качественного пиломатериала можно получить просто дорогие дрова.

Сушка доски лиственницы в домашних условиях может занять несколько месяцев, в зависимости от способа.

При сушке атмосферным способом остаются риски коробления и трещин, т.к. воздействие температур на внешние и внутренние слои происходит неравномерно. Хранение лиственницы должно быть в условиях микроклимата не превышающего необходимой нам влажности. Иначе доска наберет влажность, расширится и уровняется с окружающей средой.


К особенностям этой породы древесины следует отнести:

  • высокую плотность,
  • большой вес,
  • отменную упругость.

Из-за всего этого в ней всегда остается большое количество влаги, которая портит свойства как строительного материала. Важно качественно высушить ее, что можно выполнить только при использовании высокотехнологичного сушильного оборудования как пример вакуумной технологии.

Проблемы, возникающие в процессе сушки лиственницы (сложности и причины)

Прежде, чем приступить к рассмотрению проблем, возникающих в процессе сушки пиломатериалов из лиственницы, необходимо разобраться в причинах, их вызывающих.

Рассмотрим их в свете подхода к данной проблеме кандидата технических наук, сотрудника СГУ им. Решетнёва Шакура Зарипова.

В общедоступном изложении, его взгляд на проблему, следующий.

В основе всех существующих технологий сушки пиломатериалов лежат физические процессы капиллярных явлений. Пиломатериалы, в данном случае, рассматриваются в роли проводящей открытой системы. То есть их сравнивают с системой, состоящей из огромного количества односторонне открытых микротрубок. Вода, испаряющаяся с поверхности древесины, восполняется посредством сил, возникающих на стенках сосудов. Фактически организуется вытягивание влаги из центра пиломатериала на его поверхность.

Подобный подход обеспечил математическое обоснование процесса удаления воды из пиломатериалов, являющихся пористыми капиллярными телами. Значительный вклад к это внёс академик Лыков А.В.

Взгляд с другой стороны

Но лиственница, в отличие от древесины иных пород, в эту теорию не вписывается.

Упомянутая теория не учитывает запуск процесса гидролиза в подобной древесине при повышении температуры.

Поэтому более верным является рассмотрение процессов массопереноса не в открытой, а в закрытой системе.

Лабораторные испытания показали, что максимальный вывод воды из пиломатериалов лиственных пород регистрируется в течение первых суток (24-30) часов. Затем наступает кратное снижение (в 2 и более раз). На эти процессы плотность материала не влияет.

Основным параметром, влияющим на интенсивность водоотделения из лиственничных пиломатериалов, являются (содержащиеся в древесине) экстрактивные вещества.

При сушке подобной древесины температура в центральной части доски периодически достигала аналогичного показателя для внешней среды. Причиной этого может быть только наличие неучтённого источника энергии. В его роли выступают химические процессы, комплексно протекающие в древесине при увеличении температуры.

Особенности сушки

При низкотемпературной сушке на поверхность выступают: экстрактивные вещества в водных растворах и парогазовая смесь. Вода и смесь испаряются (сливаются). Экстрактивные вещества остаются. Уже при температурах 40-45 градусов из лиственницы выделяется значительное число веществ, включая формальдегид и фенол.

В процессе сушки, благодаря избыточному давлению, на поверхность вытесняется содержимое клеточного пространства. Это приводит к формированию на поверхности пиломатериалов полимерной плёнки. Последняя блокирует вывод влаги из древесины.

Поэтому целесообразно, при использовании низкотемпературных процессов сушки, начинать работу с температуры в 40°. Это обеспечивает максимальный период, на протяжении которого влага удаляется наиболее интенсивно. При этом давление, как правило, не превышает 20кПа. По времени данный период занимает от 11 до 60 часов.

На втором этапе давление существенно возрастает, а интенсивность сушки снижается. Лабораторным путём установлено, что в парогазовой смеси содержится, в среднем. 139 различных компонентов. В водном растворе присутствует значительное количество водорастворимых веществ, основную часть которых составляет арабиногалактан.

Этот материал способен удерживать большое количество воды. Накапливаясь на поверхности пиломатериалов, он интенсивно впитывает её изнутри доски и из воздуха. Это провоцирует набухание, и образование на поверхности водяных пузырьков.

При любом изменении температуры они интенсивно лопаются, формируя полимерную плёнку, наличие которой многократно снижает интенсивность процесса сушки.

Этот процесс можно объяснить защитной реакцией древесины на неблагоприятные внешние условия.

Совершенствование технологии сушки

Этот процесс предусматривает более точный учёт всего многообразия факторов, влияющих на сушку, своевременный переход на иные температурные уровни. Всё это позволяет поддерживать максимальную интенсивность удаления воды, снижает время сушки и энергозатраты на процесс её организации.

Основные рекомендации

По результатам исследований было выработано несколько предложений, позволяющих интенсифицировать процесс, сократить время сушки и добиться повышения качества пиломатериалов.

  • Сушку лиственницы требуется осуществлять с использованием многоступенчатой структуры применяемых режимов, в основу которой положена восходящая закономерность;
  • на первой ступени температура ≤ (40-42) °С, что позволит добиться максимальной интенсивности выведения воды;
  • шаг температур между ступенями сушки (5-8) °С;
  • момент необходимости перехода устанавливается по интенсивности водоудаления.

Учёт усреднённого значения содержания воды в пиломатериале необходимой информации получить не позволяет.

  • Влаготеплообработка в версии, предлагаемой РТМ, при сушке лиственницы малоэффективна;
  • Для выравнивания влагосодержания в подобных материалах, прошедших сушку, следует выдерживать их 72 часа при температурах планируемой эксплуатации;
  • осушение агента сушки в камерах, работающих периодически, проводится по технологии, используемой в моделях непрерывного действия, по следующему принципу: сколько воды вытеснено, столько же должно быть удалено;
  • рациональной можно считать технологию осушения воздуха в камере, позволяющую удалять воду по замкнутому циклу.

Для этого часть парогазовой смеси рекомендуется прогонять через конденсатор, хладоагентом в котором выступает водопроводная вода.

Предлагаемая структура режимов сушки не приводит к увеличению процента трещин и поперечного коробления.

Промышленное применение результатов данной работы позволяет снизить время сушки лиственных пиломатериалов почти на 10%. Оптимальным решением является использование вакуумных сушильных камер. В них создаются условия, исключающие формирование блокирующего поверхностного слоя.

При определении экономической эффективности предлагаемого пакетного решения базовыми считались режимы, задаваемые согласно нормативу 19733-84. Их главным недостатком является неэффективное расходование теплоэнергии, обусловленное увеличением межступенчатых временных периодов.

Своевременный переход, обеспечиваемый вакуумной камерой, позволяет значительно экономить её.

Кроме этого рациональная технология осушения агента, исключает выброс в атмосферу значительного объёма тепловой энергии.

Базовые технологии, используемые при сушке лиственницы

Вопросы естественной сушки в настоящей статье не рассматриваются, в силу продолжительности процесса, низкой эффективности и значительного процесса брака.

Поэтому кратко рассмотрим только сушку лиственничных пиломатериалов в сушильных камерах различных типов.

Что предлагает рынок

Камерная сушка, наиболее распространённый вариант обработки лиственных пиломатериалов. В процессе сушки они последовательно подвергаются:

  • нагреву;
  • увлажнению;
  • охлаждению;
  • последующей сушке.

Циклы повторяются. При этом текущая влажность регулярно меняется.

Это универсальный метод обработки любых пиломатериалов.

 

Достоинствами использования сушильных камер является возможность загружать потребный объём материалов на каждый цикл сушки.

Обдуваемый потоками горячего воздуха пиломатериал быстро сохнет с внешней стороны, а изнутри влага остаётся. Из-за этого, при отдельных технологиях камерной сушки пиломатериал может растрескиваться. Чтобы исключить подобный негативный сценарий, предусмотрено чередование режимов: сушка, пропаривание, охлаждение. Весь процесс может занимать до трёх недель.

Речь, в данном случае, идёт о камерах российского, чешского, итальянского изготовления. Значительно реже встречаются финские камеры.

Все существующие камеры подразделяются по принципу работы на ряд разновидностей.

Большая часть рассчитана на конвективную обработку пиломатериалов. Горячий воздух циркулирует по всему объёму камеры, испаряя влагу из древесины, доводя оставшийся процент до заданного значения.

Лучшим, на сегодняшний день, решением является применение вакуумных камер. Создаваемое в них разряжение ускоряет процессы сушки при значительном возрастании качества готовых пиломатериалов.

  1. Срок сушки в 10 раз быстрее — это реальность!

Профессионалы деревопереработки, занимающиеся производством лиственных пиломатериалов, включая их сушку в камерах, не являющихся вакуумными, воспринимают наши утверждения скептически.

В качестве объективной реальности, с которой ничего поделать нельзя, они закладывают в технологические процессы сроки от 20 до 40 суток на получение лиственничной древесины столярной влажности (6-8) %. Всё остальное «от лукавого».

А теперь наши сроки.

  • До столярной влажности (6-8) % лиственная доска толщиной 30 мм сохнет за 96 часов, 50 мм – за 120 часов.
  • До погонажной влажности (12-15) %:
    1. 30 мм – 36 часов;
  • 50 мм – 48 часов.
  • Транспортная влажность в 20% достигается, соответственно:
    1. 30 мм – 30 часов;
  • 50 мм – 38 часов.

При радиальном распиле коэффициент усушки составляет 0,19, при тангенциальном, 0,4.

Общий процент брака не превышает 1-2 (зависит от исходного состояния пиломатериалов). Подобные результаты достигнуты, благодаря серьёзной работе наших инженеров, программистов, проектировщиков и технологов.

Лиственничные пиломатериалы равномерно нагреваются специальными нагревательными панелями, созданными нашими инженерами.

Благодаря многолетнему анализу результатов экспериментальных сушек специалистам компании удалось рассчитать оптимальные температурные режимы сушки, их последовательность, параметры в камере на каждом этапе сушки.

Всё это заложено в программное обеспечение автоматики камеры (собственная разработка). Работы продолжаются. Поэтому клиент, заказавший у нас сушильную камеру, периодически получает обновлённое ПО.

Автоматика управления программируемая, что позволяет выбрать необходимый режим сушки с учётом породы древесины (например, лиственницы), её начальной и требуемой влажности, геометрических размеров материалов, закладываемых на сушку.

В подтверждение всего вышесказанного можете посмотреть это видео, полученное от руководителя компании, производящей пиломатериалы и погонаж из лиственницы на экспорт ((https://youtu.be/nlCC_VlrcAI).

При желании можете ознакомиться с иными видео отзывами других покупателей на нашем ютуб-канале или связаться с ними по телефону, который вам предоставит менеджер компании «Фалькон», отвечающий за работу с клиентами.

 

Преимущества сушки в вакуумных камерах производства компании «Фалькон»

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 выходит из древесины. Зафиксированное время сушки доски лиственницы в данных камерах в несколько раз меньше по сравнению с классическими технологиями :


до 6-8% (столярной) влажности

  • 30 мм -96 часов
  • 50 мм — 120 часов

до 12-15% (погонажной) влажности

  • 30 мм — 36 часов
  • 50 мм — 48 часов

до 20% (транспортной) влажности

  • 30 мм — 30 часов
  • 50 мм — 38 часов

Время зависит от выставленных режимов и начальной влажности доски. При термообработки лиственницы, древесина приобретает более темные тона, приобретает улучшенные показатели огнестойкости.

Коэффициент усушки лиственницы при тангенцальном распиле составляет 0,4. при радиальном распиле 0.19.

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 18%. Так же существует риск коробления и растрескивания.

Кроме этого, процент брака намного меньше, потому что древесина прогревается равномерно по всей длине. Подробные данные и параметры по этой ссылке:

Наша компания сделала ставку на проектирование и производство на заказ камер вакуумной сушки, максимально адаптированных под потребности клиента.

 

Серьёзные теоретические проработки позволили определить оптимальные материалы и конструкцию камеры и основных элементов, оптимизировать их изготовление.

Необходимые комплектующие (например, датчики) мы используем только собственной разработки!

Мы испробовали датчики от всех известных производителей, к нашему сожалению, в вакуумных камерах в силу специфики датчики выдают некорректные показатели. Пришлось сосредоточиться на разработке собственных командой наших инженеров.

Так же мы решили несколько вопросов, которые интересуют заказчиков в первую очередь:

  • Обеспечили возможность доставки готовой камеры в любую точку России и за её пределы обычной автомобильной фурой (внешние размеры не выходят за установленные габариты).
  • Максимально упростили монтаж на месте установки (камера поступает заказчику практически в 95% готовности к работе).
  • Организовали дистанционный шеф монтаж, когда сборка выполняется сотрудниками компании заказчика, а наши специалисты находятся на связи в специальном чате. Который мы создаём для каждого покупателя нашей печи.
  • В процессе сушки все показатели датчиков в режиме онлайн могут передаваться нашему специалисту, что позволяет оперативно консультировать клиента в любых нестандартных ситуациях.

Кроме комплекса мер, упрощающих доставку, монтаж и эксплуатацию, к числу бесспорных достоинств наших камер относятся их эксплуатационные характеристики.

Объём одной закладки рассчитывается с учётом производственных потребностей заказчика. среди наших вакуумных камер, успешно эксплуатируемых по всей России, есть модели, рассчитанные на единовременную загрузку от 1 до 42 кубометров пиломатериалов.

Конструкция камеры допускает возможность:

  • одновременной сушки пиломатериалов разных размеров и геометрии;
  • изготовленных из древесины различных пород;
  • с разными начальными показателями влажности;
  • со снижением данного показателя до необходимого, от равновесной (транспортной) до мебельной.

В отличие от иных производителей, компания «Фалькон» не просто поёт дифирамбы своей продукции. Вы можете не просто ознакомиться с рекламными буклетами, но и лично убедиться в том, что наши слова не расходятся с делом.

Для этого можно выбрать один из доступных вариантов:

  • созвониться с любым из наших покупателей (телефоны предоставляются по запросу) и напрямую выяснить его мнение о преимуществах и недостатках наших вакуумных камер;
  • можно прислать своего представителя непосредственно на нашу испытательную площадку. Здесь на каждой готовой камере, перед ей отправкой заказчику, проводится по три контрольных сушки.

Потенциальный заказчик имеет право присутствовать на любом этапе, задавать интересующие вопросы, лично проводить замеры качества готовых пиломатериалов (влажность, процент брака).

Если оформлен заказ на разработку и изготовление камеры вашей организации, приехавший представитель пройдёт комплексное обучение с практической отработкой всех вопросов. И получит комплект методических материалов по организации эксплуатации и обслуживания камеры.

Выводы

Если вы заинтересованы в развитии собственного бизнеса, нуждаетесь в высококачественных сухих пиломатериалах для собственных нужд, либо планируете их продажу, решение о заказе собственной вакуумной камеры для сушки древесины в компании «Фалькон» является самым взвешенным, в плане соотношения стоимости, сроков изготовления и доставки, производительности и качества готовой продукции.

Кроме этого вы получаете техническое сопровождение ведущими специалистами на весь срок эксплуатации камеры, периодическое обновление ПО, гарантированные поставки запасных частей для выполнения плановых ТО или ремонтных работ.

Умеете считать деньги, нацелены на рост прибыли и расширение рынков сбыта — значит ваша компания, наш потенциальный клиент!

 

Особенности сушки лиственницы

    Лиственничные пиломатериалы по сравнению с пиломатериалами других хвойных пород при сушке в большей степени поражаются торцовыми и пластевыми трещинами. Причина тому – ряд специфических особенностей лиственницы, затрудняющих ее высушивание.

   Знание свойств древесины позволяет избежать негативных последствий при работе с данным материалом.

Специфические особенности лиственницы .

   Основная из этих особенностей – большая разность усушки древесины в тангенциальном и радиальном направлениях. Из таблицы видно, что эта разность составляет 0,21% и является максимальной из всех представленных в таблице древесных пород. К примеру, минимальная величина этой разности у березы – всего 0,06%

Таблица 1

Коэффициенты усушки различных пород древесины

Породы древесины

Коэффициент усушки

Kt –Kr

Kt/Kr
Kt тангенциальный Kr радиальный

Пихта сибирская

0,29 0,15 0,14 1,93

Кедр сибирский

0,28 0,15 0,13 1,87

Ель обыкновенная

0,31 0,17 0,14 1,82

Сосна обыкновенная

0,31 0,18 0,13 1,72

Лиственница сибирская

0,40 0,19 0,21 2,11
Береза 0,34 0,28 0,06 1,21

Дуб черешчатый

0,29 0,19 0,10 1,53
Бук 0,35 0,18 0,17 1,94

Ясень маньчжурский

0,32 0,20 0,12 1,60

Для справки: лиственничная доска шириной 100 мм, тангенциальной распиловки, с начальной влажностью выше 30% и конечной влажностью 8%, при Kt= 0,40 усохнет на величину У = 0,40*(30 – 8) = 8,8%, т.е. ее ширина в сухом состоянии будет 91,2 мм.

Хотя по данным некоторых источников у древесины лиственницы из различных районов произрастания коэффициенты усушки могут варьироваться в зависимости от вида лиственницы, условий произрастания, климатических условий и т.д.

Таблица 2

Коэффициенты усушки древесины лиственницы из различных районов произрастания

Лиственница

Район произрастания

Коэффициент усушки

Kt/Kr
Kt тангенциальный Kr радиальный

Сибирская

Различные районы

0,37–0,43 0,18–0,25  

Европейская

Различные районы

0,31–0,34 0,16–0,18  

Сибирская

Красноярский край

0,36 0,18 2,0

Сибирская

Новосибирская область

0,43 0,18 2,38

Даурская

Якутия 0,40 0,19 2,11

Но, тем не менее, независимо от вида лиственницы у лиственничной древесины отношение тангенциальной усушки к радиальной обычно более 2,0, что свидетельствует о повышенной анизотропии свойств лиственницы по сравнению с другими породами. Для других пород это отношение меньше.

Из-за разницы значений коэффициентов усушки в тангенциальном и радиальном направлениях доски, высушенные в свободном состоянии, приобретут покоробленность. Пропил доски 3–4 сократится больше, чем пропил 1–2, поэтому доска приобретет желобчатую форму. Правая часть рисунка показывает, как изменятся в размерах доски после сушки в зажатом плоском состоянии, выпиленные из бруса (показан пунктирной линией).

Усадка и разбухание – неравные составляющие

Было бы лучше, если бы усадка при отдаче влаги или разбухание при поглощении ее были одинаковы по всем направлениям, но этого не происходит, потому возникают серьезные затруднения при обработке дерева.

При усадке и разбухании в дереве развиваются значительные напряжения. При искусственном противодействии работе этих напряжений, когда пиломатериалы уложены в сушильные штабеля, получается разрыв или смятие волокон. Усадка в дереве начинается только тогда, когда влажность ее становится ниже точки насыщения волокна (примерно 30% от влажности), и наоборот – в этой же точке прекращается и разбухание дерева. На практике усадка происходит уже с самого начала процесса сушки. Объясняется это тем, что наружные слои материала весьма скоро после начала сушки высыхают ниже точки насыщения волокна, в то время как влажность внутренних слоев пиломатериала превышает значение точки насыщения волокна.

Усадка вдоль волокон столь незначительна, что ее обычно не принимают во внимание.

Так как величина усадки в тангенциальном направлении в среднем в 2 раза больше величины усадки в радиальном направлении, материал квадратного сечения, у которого годовые кольца расположены параллельно двум противоположным сторонам, после сушки уже имеет форму сечения не в виде квадрата, а прямоугольника; материал той же формы сечения, но с годовыми кольцами, расположенными по диагонали, имеет после сушки сечение ромбоидальной формы.

Меньшая величина усадки в радиальном направлении объясняется влиянием сердцевинных лучей. Волокна сердцевинных лучей расположены в радиальном направлении и перпендикулярны главному направлению волокон в стволе, вследствие чего они препятствуют полной усадке дерева поперек волокон в радиальном направлении. В противоположность радиальной, усадка в тангенциальном направлении не встречает никаких препятствий и выявляется полностью.

Как видно из таблицы 1, величина усадки древесных пород весьма разнообразна. Древесные породы большего объемного веса обычно имеют и большую усадку по сравнению с древесными породами с меньшим объемным весом, вследствие чего можно считать, что между величиной усадки и объемным весом существует некоторая зависимость.

Меньшая усадка древесных пород с меньшим объемным весом является одной из причин, облегчающих сушку мягких древесных пород, которая протекает с меньшими затруднениями, нежели сушка твердых пород.

Таким образом, напряжения, вызванные различной усушкой в радиальном и тангенциальном направлениях, для лиственничных пиломатериалов будут значительно большими, чем для других пород.

По этой причине березовые, мало коробящиеся доски, в которых не возникает дополнительных напряжений и растрескивания от коробления, быстрее просыхают (с учетом их плотности), доски из лиственницы – медленнее.

У пиломатериалов лиственницы повышенное поперечное коробление приводит к их растрескиванию с наружной пласти, особенно для широких центральных досок. Поэтому в широких центральных досках перед сушкой рекомендуется вырезать сердцевинный брусок, а центральные доски делить на две части для получения половинной ширины. В этом случае величина поперечной покоробленности сократится в несколько раз. Доски радиальной распиловки растрескиванию почти не подвергаются.

На повышенную склонность к растрескиванию лиственничной древесины также оказывает влияние большое различие величин усушки ранней и поздней древесины годового слоя.

Для справки: более светлые рыхлые части называются ранней древесиной, а более темные и плотные – поздней древесиной. Вместе слои ранней и поздней древесины образуют годовой слой (годичное кольцо), который, как правило, появляется после каждого года жизни дерева.

Как показывают исследования, поздняя древесина лиственницы усыхает больше ранней: в тангенциальном направлении – в 1,7 раза, в радиальном направлении – в 4,5 раза. Если считать отношение тангенциальной усушки к радиальной, то в поздней зоне это отношение равно около 2,0, а для ранней – около 5,0. При сушке массивной древесины суммарная усушка в тангенциальном и радиальном направлениях в ранних и поздних зонах годового слоя будет несколько выравниваться вследствие сдерживающего влияния соседних слоев древесины, однако это вызовет в древесине сложную систему внутренних напряжений, что обычно приводит к скалывающим напряжениям на границах годовых слоев.

Также у лиственницы наблюдается большое различие влагопроводности ядровой и заболонной частей. Влагопроводность в ядровой части более низкая, чем в заболонной части. Коэффициент влагопроводности древесины лиственницы с увеличением температуры растет в большей степени, чем у других пород.

Для справки: влагопроводностью называют способность древесины пропускать через себя воду. Влагопроводность зависит в основном от породы древесины и ее температуры, направления движения влаги внутри древесины.

Несмотря на вышеотмеченные факторы, затрудняющие сушку лиственницы, при условии соблюдения всей технологии можно получить высушенные лиственничные пиломатериалы высочайшего качества.

Лиственнице нужен особый подход | Лесной комплекс

Профессионалы знают, как капризна лиственница при сушке. Мало того, что сушка длится в 2,5 – 3 раза дольше, чем сушка сосны, что само по себе затратно, так ещё и нет 100-процентной гарантии, что каждую партию удастся высушить качественно.

Может быть поэтому, несмотря на свои уникальные характеристики, эта порода не находит столь широкого применения в строительстве и изготовлении столярных изделий.

Свежий взгляд и неординарный подход к решению проблемы конвективной сушки лиственничных пиломатериалов предложил учёный Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва Шакур Зарипов, защитивший диссертацию о совершенствовании технологии сушки лиственничных пиломатериалов.

– Шакур Гаянович, расскажите, чем ваш подход к сушке отличается от общепринятого?

– Общепринятая технология сушки древесины основана на физике капиллярных явлений, когда древесину представляют в виде открытой проводящей системы. Проще говоря, системой микротрубочек, которые с одной стороны открыты, поэтому вода, испаряясь с поверхности доски, восполняется за счёт сил, образующихся на стенках сосудов. Таким образом, происходит своеобразное вытягивание влаги, что приводит выводу влаги из центра доски на поверхность.

Данный подход позволил математически обосновать процесс удаления влаги из древесины как капиллярно-пористого тела. Основоположником этого подхода является академик Алексей Васильевич Лыков.

Все процессы, которые касались таких пород, как сосна, берёза, описаны очень убедительно. Но древесина лиственницы, в отличие от других пород, во многом не согласуется с «классическими» представлениями.

В изучение сушки лиственницы большой вклад внесли коллеги с кафедры теплотехники нашего СибГТУ: Л. Н. Кротов, В. Н. Ослонович, Н.В Дзыга и другие.

Л. Н. Кротов и В. Н. Ослонович в одной из своих работ экспериментально доказали наличие избыточного давления в древесине лиственницы при конвективной сушке. Н. В. Дзыга экспериментально проверил возможность сушки лиственничных пиломатериалов в горячей воде. Однако результаты экспериментов объяснить они не смогли.

Мне представляется, что их основная ошибка заключалась в приверженности подхода, применяемого к сушке других пород, который не учитывает возможности запуска реакций гидролиза в древесине лиственницы при незначительном повышении температуры. В этой связи пришлось создавать своё понимание о процессе конвективной сушки лиственничных пиломатериалов.

Мои предположения основывались на сведениях, которые изложены в специальной литературе по пропитке древесины лиственницы, где процессы массопереноса рассматриваются в закрытой системе.

Проведя ряд экспериментов, я пришёл к выводу, что низкотемпературные режимы не учитывают особенности строения данной породы древесины, из-за которого в центре доски возникает избыточное давление. Поэтому отечественные и зарубежные режимы сушки не в состоянии обеспечить высокое качество сушки лиственничных пиломатериалов.

Шакур Зарипов, учёный Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва

– Расскажите, какие эксперименты подтолкнули вас к таким выводам.

– Первый эксперимент – простой по сути, но глубокий по содержанию.

В засверленный канал в лиственничном образце была вставлена медная трубка. Другой конец трубки был выведен в сосуд с водой. После нагрева образца в течение трёх часов при температуре 600С из образца стали выделяться пузырьки. Это указало на то, что при нагреве древесина лиственницы переходит в химически активную систему.

В результате образуется парогазовая смесь, которая выводит содержимое древесины, включая воду. 

Последующие эксперименты показали, что наиболее интенсивно происходит вывод воды в течение первых 24-30 часов сушки. После указанного периода интенсивность выделения воды снижается в несколько раз. При более внимательном анализе процессов удаления воды пришёл к выводу о том, что плотность древесины лиственницы какого-либо значимого влияния не оказывает.

Основным фактором, который формирует интенсивность выделения воды из древесины лиственницы, являются экстрактивные вещества. 

В процессе сушки лиственничных пиломатериалов было обращено внимание на то, что периодически температура в центре доски повышалась практически до уровня температуры окружающей среды.

Такое может происходить только в том случае, если есть источник энергии. Таким источником является комплекс химических процессов, которые формируются в древесине при повышении температуры. 

В результате было установлено, что в процессе низкотемпературной сушки из древесины лиственницы на поверхность доски выделяется две основных группы веществ: парогазовая смесь и водный раствор экстрактивных веществ. Парогазовая смесь и вода с поверхности удаляется испарением и элементарным сливом. На поверхности доски остаются экстрактивные вещества.  

Эксперименты показали, что при температурном интервале в 40-45°С из древесины лиственницы выделяется множество веществ, таких, как фенол, формальдегид.

Неслучайно, у операторов сушильных камер формируется целый букет профессиональных заболеваний.

По аналогичной схеме происходит сушка пиломатериалов таких пород, как ель, пихта.

Больше всего пахучих веществ даже не в лиственнице, а в ели. Ёлка – самая «пахучая». Для минимизации негативного воздействия на здоровье операторов еловые пиломатериалы стараются сушить в камерах, находящихся подальше от лаборатории, так как именно из пиломатериалов данной породы выделяется значительное количество пахучих веществ.

– Как это проявляется при сушке?

– При сушке из древесины лиственницы вытесняется содержимое клеточного пространства под действием избыточного давления. В результате на поверхности доски образуется полимерная плёнка, блокирующая вывод воды из древесины.

Целесообразно конвективный процесс сушки низкотемпературными режимами начинать с температуры 40-42°С. Указанный температурный уровень позволяет максимально увеличить период интенсивного удаления влаги из древесины лиственницы.

– А что это за вещества? Их состав известен?

– Экспериментально установлено, что избыточное давление в центре доски – величина переменная и во многом зависит от периода сушки. В начальный период давление не превышало 20 кПа, интенсивность вывода воды достигает максимальных значений. Продолжительность этого периода составляет 11-60 часов.

Второй этап сушки характеризуется резким повышением избыточного давления и понижением интенсивности сушки. Продолжительность этого периода составляет от нескольких десятков часов до сотен.

Химический анализ веществ, которые выделяются из древесины лиственницы при сушке низкотемпературными режимами, показал, что в парогазовой смеси содержится порядка 139 компонентов, а в водном растворе, кроме непосредственно воды – водорастворимые вещества. Основная масса – это арабиногалактан. 

Данное вещество обладает таким свойством, как способность удерживать значительное количество воды. Поэтому, накапливаясь на поверхности доски, оно впитывает воду как из непосредственно центра доски, так и из окружающей среды. Такое впитывание приводит к набуханию – на поверхности доски образуются пузырьки, наполненные водой.

Любое изменение температуры приводит к тому, что пузырьки лопаются, вследствие чего образуется полимерная плёнка, которая практически блокирует вывод содержимого древесины – интенсивность сушки снижается в несколько раз по сравнению с первоначальным периодом. 

Данный механизм образования плёнки есть защитная реакция дерева на внешнее воздействие. Что это значит? Дерево запускает механизм защиты от организмов-вредителей, а также от возгорания. Возьмём подсочку, сбор смолы. Делаются надрезы (раны на стволе), и дерево пытается защититься путём выделения на поверхность вещества, которое заделывает эти раны. По сути, мы высасываем «содержимое» дерева. Отсюда и слово «живица». Дерево себя защищает.

Я пришёл к выводу, что повышение температуры древесины при сушке – тоже своего рода реакция на стресс.

– Но как же так, ведь древесина – это уже не живое дерево.

– Для реализации вышеприведённого механизма образования защитной плёнки не обязательно иметь живое дерево. Примеров, когда неживая система работает по аналогичной схеме, можно привести великое множество.

Самым наглядным примером может служить современный двигатель внутреннего сгорания. ДВС – это не живой организм. Но функционирующая система, реагирующая на различные факторы, выводит работу двигателя на оптимальный уровень. Древесина в данном случае тоже представляет систему, которая реагирует на температуру и другое воздействие.

Врагов у дерева очень много. Каждый пытается полакомиться, и тем не менее, деревья живут и процветают, но в определённых природных условиях. Древесина напичкана самыми разными веществами.

Согласно литературным источникам на настоящий момент установлено порядка 3600 видов экстрактивных веществ в древесине различных пород.

Поэтому каждая порода древесины выделяет свои защитные вещества, которые уничтожают патогенную флору. Используя эти свойства, бондари делают бочки, в которых можно в любую жару хранить продукты питания, и они не испортятся. Раньше в деревнях, например, молоко возили на покос в берестяных туесках, и оно не закисало в жару.

Или другой пример. Когда опадает лист, дерево начинает готовиться к зиме, вырабатывает вещества, которые связывают влагу, чтобы не образовался лёд. Природа все предусмотрела, эти вещества по весне являются питательной средой для того, чтобы распустились листья.

– Давайте поговорим о вашей диссертации. Как она называется?

– «Совершенствование технологии сушки лиственничных пиломатериалов». Само понятие «совершенствование технологии» предполагает улучшение через более точный учёт факторов, которые оказывают влияние на изучаемый процесс. Для этого необходимо своевременно переходить с одного температурного уровня на другой, что позволяет поддерживать интенсивность удаления воды из древесины лиственницы на максимальном уровне.

Такой подход позволяет максимально сократить время сушки и, как следствие, снизить энергетические затраты.

– А что у вас за сушильная камера в институте?

– В процессе работы над диссертацией было создано несколько сушильных установок – от настольной до полупромышленной. Каждая установка создавалась для проведения определённого вида исследований. Так, для изучения основных закономерностей процесса удаления влаги была создана установка, где размер образцов по длине ограничивался 50 см.

Для проверки полученных закономерностей была смонтирована полупромышленная камера, где размеры образцов по длине составили 2 м.

После отработки режимов в полупромышленной камере была проведена их апробация уже на промышленной площадке в сушильных камерах итальянского производства «Nardi».

В результате полученных исследований было установлено, что сушка лиственничных пиломатериалов происходит не за счёт испарения влаги с поверхности – оно вторично –, а за счёт избыточного давления.

– Шакур Гаянович, это только у лиственницы так? Почему для своих исследований вы выбрали именно эту породу?

– Древесина лиственницы – это проблемная древесина. Поэтому она для меня представляет научный и практический интерес. Мне кажется, что я смог чуть-чуть расширить круг знаний о данной древесной породе, посмотрев на нее с несколько с другой стороны.

Думаю, что по подобной схеме происходит сушка и многих других пород. Но это уже другой вопрос.

– Как вы предлагаете усовершенствовать процесс сушки с учётом полученных вами данных?

– Нет смысла пересказывать все тонкости проведённых исследований. Остановлюсь на основных положениях, которые следуют из полученных данных.

Основные выводы, которые следуют из работы:

  • для сушки лиственничных пиломатериалов необходимо использовать многоступенчатую структуру режимов, основанную на восходящей закономерности;
  • температура первой ступени режима не должна превышать 40-42 0С, что обеспечит максимальную интенсивность удаления воды из древесины;
  • температурный интервал между ступенями составляет 5-8 0С;
  • момент перехода с одной ступени на
    другую следует устанавливать по интенсивности удаления воды, а не по усреднённому значению содержания воды в древесине;
  • влаготеплообработки в том виде, который рекомендуется РТМ по сушке имеют низкую эффективность;
  • для выравнивания влагосодержания в лиственничных пиломатериалах, прошедших сушку, рекомендуется проводить выдержку в течение 72 ч. при температурах, при которых предполагается эксплуатировать производимое изделие;
  • осушение агента сушки в сушильных камерах периодического действия необходимо проводить аналогично технологии, которая применяется в установках непрерывного действия по принципу: сколько воды вытесняется из древесины, столько удаляется из сушилки;
  • рациональной технологией осушения воздуха в сушильной камере следует считать такую, которая удаляет воду в замкнутом цикле, пропуская часть парогазовой смеси через конденсатор, где хладагентом является холодная вода, взятая из водопровода.

Промышленный эксперимент в полной мере подтвердил состоятельность теоретических гипотез и достоверность результатов экспериментальных исследований, проведённых в лабораторных условиях.

Предлагаемая в работе структура режимов сушки лиственничных пиломатериалов какого-либо значимого влияния на окончательные показатели образования поперечного коробления и трещин не оказывает.

Промышленное применение разработанных режимов сушки позволяет сократить продолжительность сушки лиственничных пиломатериалов не менее чем на 10 %.

Одно из перспективных направлений, на мой взгляд, сушка под вакуумом.  Вакуум позволит создавать условия, при которых формирование блокирующего слоя будет невозможным. Однако этот вопрос требует дополнительного изучения.

Для практиков очень важен аспект: использовать в процессе сушки лиственницы впрыск воды или нет. Это обязательная технологическая операция, которая, по мнению разработчиков сушильных камер, влияет на качество сушки.

Это правильно тогда, когда сушка пиломатериалов рассматривается в призме испарения влаги с поверхности. А когда речь идёт о выделении влаги под воздействием внутреннего давления, этот механизм не работает. Если на поверхности пиломатериал образовалась плёнка, то влага извне не может проникнуть в древесину. Поэтому проводить впрыски в данном случае – занятие бессмысленное.

В процессе всего периода сушки относительную влажность целесообразно поддерживать на уровне 87-90 %. Для этого при значительном снижении влажности древесины необходимо увлажнять высушиваемую древесину, чтобы не допустить образование трещин.

Также в процессе изучения проблем сушки лиственничных пиломатериалов было обращено внимание на экологический аспект. В настоящее время конвективную сушку пиломатериалов принято относить к экологически чистым производствам. На самом деле это далеко не так.

При сушке лиственничных пиломатериалов выделяется значительное количество веществ, которые загрязняют окружающую среду. К таким веществам относятся фенол и формальдегид и многие другие. Поэтому есть необходимость разработки мероприятий по нейтрализации вредных веществ, которые выделяются из древесины лиственницы при конвективной сушке на окружающую среду.

Думаю, вариантов решения великое множество. Мы только в начале пути.

– Шакур Гаянович, насколько экономически оправданна предлагаемая вами технология сушки?

– При определении экономической эффективности предлагаемых мероприятий за базовый вариант были взяты режимы по ГОСТ 19773-84 «Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия».

Основной недостаток режимов по ГОСТ 19773-84 – это неэффективное расходование тепловой энергии на процесс сушки. Это связано с затягиванием межступенчатых периодов, когда имеют место временные отрезки с нулевой интенсивностью удаления воды. Поэтому своевременный переход с одной ступени на более интенсивную является основным преимуществом предложенной технологии сушки. Отказ от применения впрыска для проведения влаготеплообработок на любом этапе сушки также приводит к экономии тепловой энергии.

Однако основным фактором экономии тепловой энергии является применение рациональной технологии осушения агента сушки. Предлагаемая технология осушения исключает выброс в атмосферу огромного объёма тепловой энергии вместе с увлажнённым, но содержащим значительное количество тепла.

В работе дано обоснование применения осушителя, где охлаждающим элементом является вода, взятая из холодного водопровода. Суммарная экономическая эффективность от предлагаемых мероприятий составит порядка 37,4%. 

– Спасибо за интервью, Шакур Гаянович! Надеюсь, ваши начинания подхватят сибирские коллеги и учёные из других институтов.


ДЛЯ СПРАВКИ

Разработкой режимов сушки пиломатериалов в разные годы занималось большое количество учѐных, как отечественных, так и зарубежных: П. С. Серговский, Б. С. Шубин, И. В. Кречетов, Л. Н. Кротов, А. Г. Гороховский, С. И. Акишенков, И. В. Куликов, Н. В. Дзыга, F. Kollman, T. Maki, A.J. Stamm, K. Egner и др.
Изучению проблем образования внутренних напряжений и связанных с ними различного вида трещин в древесине при сушке посвящены исследования проф. Б. Н. Уголева и его учеников, проф. В. Н. Глухих и др.

Несмотря на значительное количество научных трудов, остаются нерешёнными вопросы, связанные с разработкой рациональных режимов лиственничных пиломатериалов при конвективном низкотемпературном процессе.


Установлено, что основным фактором, влияющим на удаление воды из древесины лиственницы, является избыточное давление, которое создаѐтся парогазовой смесью в центре доски.
В первые часы сушки, независимо от температуры, избыточное давление не превышает 20 кПа, что соответствует периоду интенсивной сушки. Дальнейший процесс сушки сопровождается ступенчатым повышением избыточного давления в центре.

Экспериментально доказано, что в процессе сушки проницаемость лиственницы снижается скачкообразно в несколько раз. Максимальное значение проницаемости – у свежесрубленной древесины.

Продолжительность сушки лиственничных пиломатериалов следует рассматривать как сумму двух периодов: интенсивного и замедленного. Переход от интенсивного к замедленному периоду происходит при среднем влагосодержании 25% при толщине доски 50 мм и при влагосодержании в 10-12 %, если толщина доски – 25 мм.

В результате внедрения всех разработанных мероприятий расчётный коэффициент экономической эффективности составит 37,4 %.

Особенности сушки пиломатериалов лиственницы — Макил Плюс в Москве

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%.

Сушка древесины. Технологии сушки. ← Все статьи » УфаСтройСнаб-Лес

Сушка древесины. Технологии сушки.

Влажность древесины

        Влажность — одна из основных характеристик древесины. При неравномерном распределении влаги при сушке древесины в ней могут образовываться внутренние напряжения, то есть напряжения, возникающие без участия внешних сил. Внутренние напряжения могут являться причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины.

         Свойства древесины напрямую определяют свойства деревянных изделий. При избыточной или недостаточной влажности древесина обычно впитывает или отдает влагу, соответственно увеличиваясь или уменьшаясь в объеме. При высокой влажности древесина может разбухать, а при недостатке влаги она, как правило, усыхает, поэтому все деревянные изделия, например, напольные покрытия и мебель требуют тщательного ухода. При резком изменении температурно-влажностного режима в древесине возникают внутренние напряжения, которые могут приводить к трещинам и деформациям, поэтому на всех стадиях производства и эксплуатации необходимо контролировать влажность деревянных изделий.

        Свежеспиленное дерево имеет естественную влажность. Но это не значит, что влажность всей древесины примерно одинакова.

         Совсем не одинаковую влажность будет иметь сосна, росшая на сухом месте и елка, спиленная в болоте. Влажность может быть и еще выше, например, когда при сплавлении по реке дерево набрало в себя влаги столько, сколько смогло. Если изготовить из такой древесины доски, не просушив её предварительно, то доски, конечно, получатся, но со временем они обязательно рассохнутся и покоробятся. В результате придется отрывать прибитую к стене обшивочные доски — перебирать обшивку. И даже если для обивки использовать вагонку с европрофилем, все равно в обшивке появятся щели, которые будут тем больше, чем больше ширина используемой вагонки. Правда самих щелей будет меньше. (Чем шире вагонка, тем меньше щелей, но сами они больше. И наоборот — чем уже, тем меньше щели, но больше их количество.) И это если обшивать сырым материалом по сухому. Если и материал основы сырой, и обшивочный сырой, то последствия будут еще хуже и печальнее. Это просто один из вариантов выбрасывания денег «на ветер».

         Дерево при усушке теряет от 5 до 7% своих размеров по ширине и толщине, и всего до 1% по длине. Это значит, что если в этом году Вы сложили сруб высотой 3 метра, то через год его высота вполне может оказаться на 10, а то и 20 сантиметров меньше. А вот по длине и ширине он останется практически таким же, каким и был. Именно по этой причине большинство строительных фирм предлагает своим клиентам в первый год сложить дом из бруса и только в следующем году производить его отделку. Чтобы всего этого не происходило, необходимо древесину предварительно просушивать.
         Именно поэтому ГОСТОМ определяется и влажность используемой древесины. Так для внутренней обшивки должна применяться древесина с влажностью до 15%, для наружной — до 20%. Влажность половой доски так же не должна превышать 15% влажности.

        Так что же такое влажность???

        Влажность древесины бывает абсолютной и относительной:

        Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины.

        Относительная влажность древесины — это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии.

         Различают две формы воды, находящейся в древесине: связанную и свободную. Из них складывается общее количество влаги в древесине. Связанная (или гигроскопичная) влага содержится в клеточных стенках древесины, а свободная занимает полости клеток и межклеточное пространство. Свободная вода удаляется легче, чем связанная, и в меньшей степени влияет на деформацию и растрескивание древесины.

        По степени влажности древесину различают на следующие виды:
                  — Мокрая древесина. Ее влажность составляет более 100%. Это возможно только при условии, что древесина долгое время находилась в воде.
                  — Свежесрубленная. Ее влажность составляет от 50 до 100%.
                  — Воздушно-сухая (транспортная). Такая древесина обычно долгое время хранится на воздухе. Ее влажность может составлять 15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года.
                  — Комнатно-сухая древесина. Ее влажность обычно равна 8-10%.
                  — Абсолютно сухая. Ее влажность равна 0%.

                   При продолжительной сушке вода из древесины испаряется, что может повлечь за собой значительные деформации материала. Процесс потери влаги продолжается до тех пор, пока уровень влаги в древесине не достигнет определенного предела, который напрямую зависит от температуры и влажности окружающего воздуха. Аналогичный процесс происходит при сорбции, то есть поглощении влаги. Уменьшение линейных объемов древесины при удалении из нее связанной влаги называется усушкой. Удаление свободной влаги усушки не вызывает.

                 Усушка неодинакова по разным направлениям. В среднем полная линейная усушка в тангенциальном направлении составляет 6-10%, а в радиальном — 3.5%.

                 При полной усушке (то есть такой, при которой вся связанная влага удалена) влажность древесины снижается до предела гигроскопичности, то есть до 0%.

                 Абсолютно сухую древесину можно получить только в лабораторных условиях, высушивая её в сушильном шкафу. При сушке древесины в первую очередь высыхают её поверхностные слои, внутренние слои могут очень длительное время удерживать влагу. На это следует обращать внимание при градуировке влагомеров. Для правильного определения влажности древесины сушильно-весовым методом её рекомендуется предварительно расщепить на мелкие куски и только затем её высушивать.

.

Атмосферная (естественная) сушка

         Древесину для атмосферной сушки укладывают в штабеля, а агентом сушки является воздух. Температура, влажность и скорость движения воздуха в процессе атмосферной сушки имеют такое же значение, как и при камерной. Однако при атмосферной сушке состояние воздуха почти не поддается управлению, так как зависит от климатических условий данной местности, времени года и погоды. В течение суток параметры воздуха также изменяются: днем воздух нагревается и становится суше, а ночью охлаждается и увлажняется. Состояние воздуха в штабеле, кроме того, зависит от плотности укладки материала. Чем плотнее уложены пиломатериалы, тем ниже температура воздуха в штабелей выше его относительная влажность. Поэтому соответствующим пространственным размещением древесины в штабеле можно в некоторой степени влиять на интенсивность ее просыхания. 

        Преимущества атмосферной сушки древесины.

      Это самый древний и самый простой способ сушки древесины. Она производится на открытом воздухе под навесом. Атмосферная сушка позволяет снизить влажность древесины до 18-22%. Продолжительность сушки зависит от температуры и влажности воздуха, времени года, породы и сечения материала, начальной и конечной его влажности, способа укладки.   

— простота организации и проведения процесса сушки,

— отсутствие затрат теплоты на подогрев воздуха и материала.

— остаточные напряжения при атмосферной сушке значительно меньше, чем при камерной.

         Кроме того, за счет сочетания природных условий с правильным выбором места для склада и рациональным его использованием, регулировки плотности укладки материала, защиты торцов досок от растрескивания можно добиться вполне удовлетворительных результатов.

        Недостатки атмосферной сушки древесины.

— малая интенсивность и, следовательно, большая длительность процесса.

— для размещения древесины, проходящей атмосферную сушку, требуются большие площади складов.

— при атмосферной сушке, так же как и при камерной, доски могут растрескиваться и коробиться.

       Атмосферная сушка древесины находит применение на лесопильно-дерёвообрабатывающих предприятиях, особенно при сезонной отгрузке пиломатериалов. Правила атмосферной сушки пиломатериалов хвойных пород регламентируются ГОСТ 3808.1-80, твердых лиственных пород — ГОСТ 7319-80.

        Устройство штабелей и способы укладки пиломатериалов хвойных пород.

        На складах атмосферной сушки для хвойных пиломатериалов применяют два способа укладки штабелей: штучный и пакетный. Штабеля, уложенные этими способами, называются соответственно рядовыми и пакетными.

        При штучном способе доски укладывают в штабель рядами на прокладках. Если в качестве прокладок используют эти же доски, которые укладывают в штабель для сушки, то такой рядовой штабель называется круглым; если в качестве прокладок используют специально подготовленные сухие рейки, то штабель называется реечным. В круглые штабеля укладывают пиломатериалы шириной до 150 мм всех сортов и шириной более 150 мм — 4-го сорта.

Пакетные штабеля составляют из заранее подготовленных пакетов.

       Штабель формируют на подштабельном основании, которое обеспечивает устойчивость штабеля и отвод отработавшего воздуха. Высота подштабельных оснований (от уровня земли до нижнего ряда досок) 500 мм, в районах с большим количеством осадков 750 мм.

        Подштабельные основания состоят из деревянных или бетонных опор и укладываемых на них прогонов. Расположение опор в подштабельном основании зависит от способа укладки штабеля и применяемых механизмов.

      В один штабель помещают одинаковые по породам и размерам пиломатериалы. Правильная укладка досок в штабель обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях. Концы досок не должны провисать и коробиться. Торцы их защищают от растрескивания и прямого попадания солнечных лучей.

     Пиломатериалы укладывают в рядовой штабель горизонтальными рядами. Ряды досок отделяют прокладками, благодаря чему обеспечивается горизонтальная циркуляция воздуха. Прокладки изготовляют из сухой хвойной древесины сечением 25 X х 40 мм.

 

        Камерная (искусственная) сушка.


       Она является наиболее распространенным способом сушки древесины. Источником теплоты для сушки в камерах может быть пар, поступающий из парового котла, или топочные газы, получаемые от сжигания топлива в специальных топках. Пар, обогревающий камеру, подается в систему металлических труб, так называемые калориферы. По типу среды, высушивающей материал, сушильные камеры делят на паровоздушные и газовые.
         С помощью нагревательного прибора повышается температура воздуха в камере.

       Для подачи тепла непосредственно к высушиваемому материалу используется естественное или принудительное движение пара (газа), называемое циркуляцией. 

       По способу циркуляции различают камеры с естественной циркуляцией, где движение пара через штабель происходит за счет разных удельных весов более и менее нагретых частиц воздуха, и камеры с принудительной циркуляцией, где движение пара происходит с помощью вентиляторов.

 Нагретый воздух, подгоняемый вентилятором или путем естественной циркуляции, отдает тепло влажной древесине и одновременно забирает из высушиваемого сортимента исходящую в виде пара влагу. Если воздух в камере слишком сухой или относительная влажность слишком низкая, то процесс сушки будет протекать слишком быстро и может вызвать повреждения древесины, например образование трещин. С помощью разбрызгивающего оборудования можно установить желаемую относительную влажность воздуха в камере.

         Воздух в зависимости от температуры может принять только определенное количество водяного пара. При сушке температура не меняется. Для поддержания процесса сушки необходим постоянный приток свежего воздуха, так называемого сухого воздуха, через приточный клапан в сушильную камеру. В это время воздух, обогащенный водяными парами, так называемый влажный воздух, через вытяжной клапан отводится наружу. Конвекционная сушка по этой причине также обозначается как приточно-вытяжная сушка. Конвекция в данном случае значит подведение и удаление.

       

         В зависимости от режима работы различают сушильные камеры периодического и непрерывного действия.

        В камерах периодического действия загрузка сырого и выгрузка сухого материала происходят с одного конца камеры.

        В камерах непрерывного действия сырой материал загружается на одном конце камеры (сыром), а сухой — выгружается на другом (сухом). Температура и влажность сушильного агента в камере изменяются от сырого конца к сухому: температура повышается, а относительная влажность уменьшается.

       Сушки для пиломатериалов бывают разных размеров:

маленькие сушки для обьема древесины примерно от 0,5 до 6,0 м3,
средние сушки для объема древесины примерно от 10 до 40 м3,
сушки для большого объема древесины примерно от 100 до 200 м3.

       В зависимости от температуры воздуха сушки разделяют на низкотемпературные, нормальные и высокотемпературные.

       Низкотемпературная сушка: древесина высушивается при температуре ниже 45°С. Процесс сушки длится медленнее, древесина высушивается бережнее и без напряжений (так называемая мягкая сушка). Этот метод применяется для толстой, трудно поддающейся сушке и склонной к изменению цвета древесины. Значение конечной влажности составляет примерно 20%, то есть речь идет о предварительном подсушивании.

        Сушка при нормальной температуре: температура воздуха в сушильной камере лежит в интервале от 45 до 90°С. Этот диапазон температур подходит для древесины хвойных пород и для легко сохнущих лиственных пород. Начальная влажность не ограничена. Этим методом древесину можно высушивать до достижения конечного значения влажности.

       Высокотемпературная сушка: температура воздуха в сушильной камере лежит в интервале от 100 до 130°С. При такой быстрой и резкой сушке существует опасность возникновения повреждений древесины, например образования трещин усушки, изменения цвета и т.д. Этот метод применяется для древесины хвойных пород. Многие лиственные породы, например дуб и бук, могут высушиваться при высоких температурах начиная с уровня влажности древесины менее 30%.

        При высокотемпературной сушке различают сушку горячим воздухом и горячим паром. При сушке горячим воздухом используют горячий сухой воздух (паровоздушную смесь), сушка является резкой. При сушке горячим паром применяют перегретый водяной пар без примешивания воздуха. Такое высушивание является более мягким.

Камерная сушка состоит из следующих основных этапов:

— подготовки сушильной камеры;
— подготовки материала;
— сушки материала;
— выгрузки и выдержки в остывочном помещении;
— контроля влажности материала.

Преимуществами камерной сушки являются

— возможность высушивания материала до необходимой влажности (ниже 18-20%;

— осуществление постоянного контроля и возможность регулирования процесса сушки (причем для каждой породы можно подбирать наивыгоднейший режим), экономия времени для подготовки древесины к обработке и сокращение производственных площадей;

    — срок сушки значительно короче атмосферной сушки; для хранения лесоматериалов требуются меньшие площади;

    — можно защищать материалы от заражения гнилью и синевой в процессе сушки. Горячий и влажный воздух (с температурой 60° и выше) уничтожает споры и гифы грибов, а также личинки жуков-точильщиков.

      К недостаткам камерной сушки следует отнести:

      — необходимость значительных затрат на оборудование сушилок и большой расход тепла на нагревание воздуха.

       

      Вакуумная сушка древесины 

              В 1964 году доктором Паньоцци была разработана технология вакуумной сушки древесины, которая позволяла использовать более жесткие режимы сушки, при этом экономя пространство и электроэнергию. Нет сомнения в том, что деревообработчики заинтересовались подобной технологией и начали ее испробовать на практике.

               Вакуумные сушильные камеры – это не особо распространённый тип сушильных камер. Технология сушки предполагает, что для ускорения процесса создаётся вакуум, таким образом, появляется необходимая для сушки древесины энергия. Вакуумная сушильная камера многофункциональна и универсальна, в ней можно сушить пиломатериал по любой категории качества и быстрее, чем в других сушильных камерах.

              Кроме того, в вакуумных сушильных камерах можно сушить круглые бревна без образования наружных и внутренних трещин, можно изменять цвет древесины, пропитывать пиломатериал химическими составами, придавать пиломатериалу любую криволинейную форму и закреплять ее без нарушения структуры дерева. Технология сушки древесины в вакуумных сушильных камерах объединяет принципы сушки всех классических сушильных камер и современные технологии.

       

               Вакуумная сушка древесины, происходит в сушильных камерах с предварительным извлечением воздуха (созданием вакуума). В процессе сушки древесины под действием градиентов влажности, температуры и давления происходит равномерное движение свободной и связанной влаги от центра к поверхности. Мягкие температурные режимы — от 45°C до 62°С — и разрежение воздуха способствуют равномерному изменению тепло-влажностных характеристик древесины 

               Сухие верхние клетки древесины впитывают влагу от влажных, расположенных в сердцевине доски. Вакуумный метод обеспечивает равномерную сушку, в процессе которой устраняются внутренние напряжения, а значит, значительно снижается вероятность коробления или возникновения трещин.

       

      Контактная сушка

               Ей подвергаются плоские материалы в форме листов, которые зажимаются между двумя нагретыми до температуры 150°С металлическими плитами. Основное преимущество состоит в том, что сушка протекает в течение нескольких минут. Таким способом высушивают тонкие древесные материалы — шпон, фанеру; при этом объемы материала, как правило, небольшие. Влажность – 10-12%. Недостатком такого способа является относительное потемнение древесины снаружи при чрезмерной выдержке.

       

      Сушка древесины в жидкостях

       

               Она происходит, например, в петролатуме. (петролатум — густой, мазеобразный продукт переработки нефти соломенно-желтого цвета, с температурой плавления 56°С и температурой вспышки 250°С). Сырая древесина опускается в ванну с некоторым маслянистым веществом, которое нагревают до температуры 100°С. Пар, который образуется при кипении воды в древесине, имеет упругость больше атмосферного давления. Поэтому, преодолевая сопротивление масла, в котором находиться древесина, он будет стараться выйти на воздух.

               На этом физическом явлении основан способ сушки дерева емкостях с петролатумом. Очищенное высоковязкое масло и отходы от химической переработки нефти — смесь парафинов и церозиев, таков состав петролатума. При сушке дерева в петролатуме, температура которого 120°-130°, процесс осуществляется в 5-7 раз быстрее, чем в сушильных камерах. Однако, у этого способа есть один большой недостаток.

                Это проникновение петролатума в древесину. Это ведет к тому, что загрязненная петролатумом древесина плохо поддается механической обработке, ее сложно склеить и невозможно провести качественную отделку лаком. Из-за этого сушку в жидкостях применяют только в том случае, если не требуется дальнейшая механическая обработка дерева. Обычно такую сушку используют мелкие предприятия, выпускающие шпалы и детали для инженерных сооружений.

               Слой масла, который пропитывает дерево, иногда бывает очень полезен, ведь он защищает древесину от намокания.

      Способ выпаривания

                Способ выпаривания или запаривания использовали на Руси еще с давних времен. Заготовки распиливают на части с учетом размера будущего изделия, закладывают в обыкновенный чугун, подсыпают опилки из такой же заготовки, заливают водой и ставят на несколько часов в протопленную и остывающую русскую печь “томиться” при t=60-70C. При этом происходит “выщелачивание” – выпаривание древесины; из заготовки выходят естественные соки, дерево окрашивается, приобретая теплый густо-шоколадный цвет, с ярко выраженным природным рисунком текстуры. Такая заготовка легче обрабатывается, а после окончания сушки меньше растрескивается и коробится.

       

      Сушка в электрическом поле токов высокой частоты (ТВЧ)

                Высокая интенсивность отличает сушку в электрическом поле токов высокой частоты (ТВЧ).

                Сушка основана на нагревании древесины между двумя или несколькими металлическими пластинами, подключенными к источнику ТВЧ. Пластины и размещенная между ними древесина образуют конденсатор, в котором диэлектриком является древесина. Электрическое поле часто изменяет свой знак, в результате чего в пиломатериале возникают диэлектрические потери, дерево является плохим проводником электричества, вследствие чего древесина нагревается и из нее испаряется влага.

                 В процессе TВЧ-сушки влага из древесины удаляется выпариванием. Если парообразование во влажном материале происходит при температуре влаги равной или выше 100 С, процесс сушки называют выпариванием, а при температуре ниже 100 С процесс называется испарением. TВЧ-сушка древесины происходит в среде перенасыщенного пара и древесина от начала и до конца находится в пропаренном состоянии. В камере образуется среда с ассоциированными молекулами. При сушке древесины различными способами в ней могут возникнуть трещины и покоробленности. Основной причиной их возникновения является то, что древесина сохнет в направлении от периферии к центру.

               При способе сушки ТВЧ материал прогревается очень быстро, и влага испаряется моментально. Из всех способов, которые применяются при сушке дерева — это самый дорогостоящий, учитывая современные отпускные цены на электричество. Так же для него требуется непростое оборудование и из-за этого его не применяют в промышленности.

      Ротационная сушка

                Использование центробежной силы лежит в основе ротационной сушки. На карусель, установленную внутри отапливаемого помещения, укладывается штабель материалов, разделенный прокладками. Центробежная сила, направленная вдоль досок, создаваемая при вращении карусели, заставляет свободную влагу передвигаться из внутренней части древесины к ее торцам и наружным поверхностям. Загруженный пиломатериал просыхает в сроки более короткие, чем при сушке в камере.

               Происходит это потому, что при вращении создается активное направленное движение горячего воздуха внутри штабеля досок. Мощность привода вентилятора значительно больше мощности привода карусели, у которой она совершенно незначительна. Громоздкая конструкция и неудобная блокировка не дает применять карусельные камеры в промышленности.

      Радиационная сушка

               Радиационная сушка основана на подаче тепла к древесине от очень сильно нагретого тела прямым лучеиспусканием. Электрические лампы или плиты (они могут быть чугунные или керамические) нагреваются до красного каления, именно они служат источниками тепла. Создается поток инфракрасных лучей, которые создает лучистая теплота. Так как он распространяется прямолинейно, то задерживается различными экранами и телами, встречающимися на пути потока.

              Лучистая теплота может высушить только те части предметов, которые непосредственно облучаются со стороны источника тепла. Лучистая теплота с легкостью проникает в дерево на глубину 10-12 мм, это доказано исследованиями советских ученых. Можно сделать вывод, что прогревая доски хвойных пород толщиной 20-25 мм с обеих сторон, их можно высушить в течение короткого времени.

             Камерная сушка древесины в десятки раз медленнее. Но при этом доски должны сушиться в свободном, а не в зажатом состоянии, что приводит к их обязательному короблению. Именно это служит основным препятствием применения радиационной сушки древесины.

      Сушка в камерах ПАП

             Рассмотрим сушку в камерах ПАП. Проведено множество опытов по сушке древесины в бескалориферных, рециркуляционных камерах из металла, оборудованных аэродинамическим подогревом типа ПАП. Ротор центробежного вентилятора с лопатками специального профиля используется в качестве генератора тепла и одновременно он перемещает воздух в этих камерах. Ротор, вращаясь, создает в замкнутом контуре поток воздуха, большая часть механической энергии, используемой в вентиляторе, становиться тепловой. При этом воздух нагревается до высоких температур. Изменением мощности воздушного потока можно регулировать температуру нагревания.

              Высокая скорость циркуляции приводит к тому, что горячий воздух нагревает древесину, которая сушится чисто конвективным путем. Для осуществления любых режимов сушки в камерах ПАП необходимо в отдельные периоды процесса сушки подавать увлажняющий пар низкого давления (до 0,5 ати), это доказано опытным путем. В камерах ПАП нет сложного оборудования, эксплуатация их несложная. Основной недостаток этих камер – высокий расход электричества.

      Влияние технологии сушки лиственничных пиломатериалов на длительность процесса обезвоживания

      Акишенков С.И., Корнеев В.И. Проектирование лесосушильных камер и цехов. 3-е изд., перераб и доп. СПб.: ЛТА, 1992. 87 с. [Akishenkov S.I., Korneev V.I. Designing Wood Drying Kilns and Workshops. Saint Petersburg, LTA Publ., 1992. 87 p.].

      Голицын В.П., Голицына Н.В. Сравнительная оценка энергозатрат на сушку пиломатериала в сушильном оборудовании различного типа и способа сушки // Лесн. эксперт. 2004. № 16. С. 18–25. [Golitsyn V.P., Golitsyna N.V. Comparative Assessment of Energy Consumption for Drying Lumber in the Equipment of Various Types and Methods of Drying. Lesnoy ekspert, 2004, no. 16, pp. 18–25].

      Зарипов Ш.Г. Совершенствование технологии сушки лиственничных пиломатериалов: дис. … д-ра техн. наук. Архангельск, 2016. 243 с. [Zaripov Sh.G. Improving the Technology of Larch Lumber Drying: Dr. Eng. Sci. Diss. Arkhangelsk, 2016. 243 p.].

      Зарипов Ш.Г., Корниенко В.А. Гидролиз при конвективной сушке лиственничных пиломатериалов низкотемпературными режимами // Хвойные бореальной зоны. 2018. № 6. С. 542–547. [Zaripov Sh.G., Korniyenko V.A. Hydrolysis of Larch Lumber under Low-Temperature Modes during Convective Drying. Hvojnye boreal’noj zony [Conifers of the boreal area], 2018, no. 6, pp. 542–547].

      Михайлова Ю.С. Оценка содержания фурфурола в отработанном агенте сушки после предварительной термохимической обработки древесины бука и дуба // Лесотехн. журн. 2011. № 3. С. 24–27. [Mikhaylova Yu.S. Estimation of Furfural Content in Spent Drying Agent after Preliminary Thermochemical Processing of Beech and Oak Wood. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2011, no. 3, pp. 24–27].

      Михайлова Ю.С., Платонов А.Д. Исследование воздействия фурфурола и формальдегида на окружающую среду при сушке древесины бука и дуба // Науч. журн. КубГАУ. 2011. № 70(06). С. 306–317. [Mikhaylova Yu.S., Platonov A.D. Investigation of Furfural and Formaldehyde Influence on Environment during Drying of Beech and Oak Wood. Nauchnyy zhurnal KubGAU [Scientific Journal of KubSAU], 2011, no. 70(06), pp. 306–317].

      Руководящие материалы по технологии камерной сушки древесины / под ред. Е.С. Богданова. Архангельск: ЦНИИМОД, 1985. 152 с. [Guiding Materials on the Technology of Wood Kiln Drying. Ed. by E.S. Bogdanov. Arkhangelsk, TsNIIMOD Publ., 1985. 152 p.].

      Филиппова О.Е. «Умные» полимерные гидрогели // Природа. 2005. № 8. С. 11–17. [Filippova O.E. “Smart” Polymeric Hydrogels. Priroda, 2005, no. 8, pp. 11–17].

      Финская компания Tekmawood. URL: http://www.758.wood.ru/ [Finnish Company Tekmawood].

      Хванг С.-Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения. М.: Химия, 1981. 464 с. [Hwang S.T., Kammermeyer K. Membranes in Separations. Moscow, Khimiya Publ., 1981. 464 p.].

      Чудинов Б.С., Тюриков Ф.Т., Зубань П.Е. Древесина лиственницы и ее обработка. М.: Лесн. пром-сть, 1965. 144 с. [Chudinov B.S., Tyurikov F.T., Zuban’ P.E. Larch Wood and Its Processing. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1965. 144 p.].

      Air Drying of Lumber. General Technical Report FPL–GTR–117. Madison, WI, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, 1999. 62 p. DOI: 10.2737/FPL-GTR-117

      Beakler B.W., Blankenhorn P.R., Brown N.R., Scholl M.S., Stover L.R. Quantification of the VOCs Released during Kiln-Drying Red Oak and White Oak Lumber. Forest Products Journal, 2007, vol. 57, iss. 11, pp. 27–32.

      Beakler B.W., Blankenhorn P.R., Stover L.R., Ray C.D. Total Organic Compounds Released during Dehumidification of Air-Dried Hardwood Lumber. Forest Products Journal, 2005, vol. 55, iss. 2, pp. 57–61.

      Bergman R.D., Bowe S.A. The Environmental Impact of Manufacturing Softwood Lumber in Northeastern and North Central Parts United States. Wood Fiber Science, 2010, vol. 42, suppl. 1, pp. 67–78.

      Bois P.J. The Four Stages of Drying Thick Oak. Lumber Drying Sourcebook: 40 Years of Practical Experience. Ed. by E.M. Wengert, R. Toennisson. Madison, WI, Forest Products Society, 1998. 371 p.

      Dahlen J., Prewitt L., Shmulsky R., Jones D. Hazardous Air Pollutants and Volatile Organic Compounds Emitted during Kiln Drying of Southern Pine Lumber to Interior and Export Moisture Specifications. Forest Products Journal, 2011, vol. 61, iss. 3, pp. 229– 234. DOI: 10.13073/0015-7473-61.3.229

      Lumber Drying Sourcebook: 40 Years of Practical Experience. Ed. by E.M. Wengert, R. Toennisson. Madison, WI, Forest Products Society, 1998. 371 p.

      McMillen J.M. Accelerated Kiln Drying of Presurface 1-Inch Northern Red Oak. Research Paper FPL–RP–122. Madison, WI, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, 1969. 31 p.

      Milota M., Mosher P. Emissions of Hazardous Air Pollutants from Lumber Drying. Forest Products Journal, 2008, vol. 58, no. 7/8, pp. 50–55.

      Thompson A., Ingram Jr. L.L. Variation of Terpenes in Sapwood and Heartwood of Loblolly Pine: Impact on VOC Emissions from Drying Lumber Samples. Forest Products Journal, 2006, vol. 56(9), pp. 80–83.

      Wengert E.M. Drying Oak Lumber. Madison, WI, University of Wisconsin, Department of Forestry, 1990. 167 p.

      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 изделийГОСТВлажность, %
      Двери:
      коробки наружных и тамбурных дверейГОСТ 47512 ± 3
      коробки внутренних дверей9 ± 3
      полотна дверей9 ± 3
      Окна:
      коробкиГОСТ 2316612 ± 3
      створки, форточки клапаны, жалюзи9 ± 3
      нащельники, раскладки9 ± 3
      Детали профильные:
      доски и бруски пола, плинтус, подоконникГОСТ 824212 ± 3
      внутренние наличники12 ± 3
      наличники и обшивка наружные15 ± 3
      поручни, обшивка наружные15 ± 3
      поручни, обшивка наружные12 ± 3
      Балки перекрытий деревянные:
      из цельной древесиныГОСТ 4981до 20
      из клееной древесины12 ± 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
      ПородаВлажность, %
      ядразаболонисредняя
      Береза70-9078
      Дуб50-8070-8070
      Ель30-40100-12091
      Лиственница30-40100-12082
      Осина80-10090
      Сосна30-40100-12088
      Ясень35-4035-4038
      Пихта101
      Кедр92

      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
      15-2032-5055-75
      Март, апрель, май412-2825-3235-45
      134-3843-5155-64
      230-3438-4751-60
      326-3034-3643-51
      413-1517-2222-30
      Июнь, июль113-1722-4343-55
      210-1317-3434-51
      39-1015-2226-34
      48-913-1517-25
      Август, сентябрь130-3443-5155-60
      226-3436-4347-55
      322-3030-3843-47
      411-1720-2630-34
      Октябрь412-2825-3234-45

      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, мКоличество прокладок, шт., при толщине высушиваемого пиломатериала, мм
      161925324050 и
      более
      4,510/138/117/95/75/54/4
      6,514/1612/1310/128/97/76/6

      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 качестваНазначение высушенной древесины
      1-я высококачественнаяТочное машино- и приборостроение, производство моделей, авиационных деталей, лыж, музыкальных инструментов и т.п.
      2-я повышенного качестваПроизводство мебели и т.п.
      3-я среднего качестваПроизводство окон и дверей, фрезерованных деталей — досок для покрытия полов, наличников, плинтусов
      4-я рядоваяПроизводство 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.

      Моделирование скорости воздушной сушки пиломатериалов китайской лиственницы :: BioResources

      Хуа, Дж., Джу, Л., Цай, Л., и Ши, С. К. (2016). «Моделирование скорости воздушной сушки пиломатериалов китайской лиственницы» BioRes. 11 (3), 5931-5940.
      Реферат

      Чтобы защитить окружающую среду и снизить потребление энергии в деревообрабатывающей промышленности, сушка на воздухе используется для предварительной сушки пиломатериалов до содержания влаги около 30%. Модель воздушной сушки, основанная на принципе диффузии, была разработана, чтобы помочь более точно оценить время воздушной сушки.Поскольку скорость движения влаги значительно отличается от скорости движения в печи, эффективные коэффициенты диффузии были определены экспериментально при различных температурах. Дружественная к пользователю компьютерная программа, предсказывающая время сушки на воздухе, была разработана с использованием метода контрольного объема. Модель была экспериментально подтверждена практиками сушки на воздухе. Эта программа представляет собой мощный инструмент, используемый для оценки времени сушки на воздухе для любого конечного содержания влаги в пиломатериалах из лиственницы в любое время года, в любом месте, где имеются исторические метеорологические данные, такие как температура, относительная влажность и скорость ветра, доступен.Этот инструмент позволяет руководителям заводов составлять оптимальный рабочий план в зависимости от мощности печи, доступности площадок, требований к запасам и погодных условий.


      Скачать PDF
      Полная статья

      Моделирование скорости воздушной сушки пиломатериалов из китайской лиственницы

      Jun Hua, a, * Lin Ju, a Liping Cai, b и Sheldon Q. Shi b

      Чтобы защитить окружающую среду и снизить потребление энергии в деревообрабатывающей промышленности, сушка на воздухе используется для предварительной сушки пиломатериалов до содержания влаги около 30%.Модель воздушной сушки, основанная на принципе диффузии, была разработана, чтобы помочь более точно оценить время воздушной сушки. Поскольку скорость движения влаги значительно отличается от скорости движения в печи, эффективные коэффициенты диффузии были определены экспериментально при различных температурах. Дружественная к пользователю компьютерная программа, предсказывающая время сушки на воздухе, была разработана с использованием метода контрольного объема. Модель была экспериментально подтверждена практиками сушки на воздухе. Эта программа представляет собой мощный инструмент, используемый для оценки времени сушки на воздухе для любого конечного содержания влаги в пиломатериалах из лиственницы в любое время года, в любом месте, где имеются исторические метеорологические данные, такие как температура, относительная влажность и скорость ветра, доступен.Этот инструмент позволяет руководителям заводов составлять оптимальный рабочий план в зависимости от мощности печи, доступности площадок, требований к запасам и погодных условий.

      Ключевые слова: воздушная сушка лиственницы; Эффективные коэффициенты диффузии; Оценка времени высыхания; Моделирование

      Контактная информация: a: Колледж электромеханической инженерии, Северо-восточный лесной университет, Харбин 150040, Китай; b: Департамент машиностроения и энергетики, Инженерный колледж, Университет Северного Техаса, Дентон, Техас 76207, США; * Автор, ответственный за переписку: huajun81 @ 163.com

      ВВЕДЕНИЕ

      Для снижения потребления энергии и защиты окружающей среды была использована воздушная сушка для предварительной сушки пиломатериалов до содержания влаги около 30%. Время сушки на воздухе в значительной степени зависит от сезона, размера и породы древесины, а также от климатических колебаний от года к году. В сушку на воздухе вовлечены многие переменные, такие как свойства пиломатериалов и погодные условия, которые затрудняют оценку времени сушки на воздухе. Ритц и Пейдж (1971) разработали таблицы для оценки приблизительного времени сушки на воздухе твердых и мягких пород древесины толщиной один дюйм в конкретных местах.Риц (1972) разделил восточную часть США на пять зон, используя карту воздушной сушки, чтобы оценить продолжительность эффективных условий воздушной сушки. Макмиллен и Венгерт (1978) также составили таблицу времени сушки на воздухе для большинства лиственных пород, высушенных на Юге, Среднем Юге, Центральном и Среднем Севере. Дениг и Венгерт (1982) разработали уравнение регрессии для оценки суточного содержания влаги (MC), потерь из исходных данных MC, температуры и относительной влажности (RH) для красного дуба и желтого тополя. Simpson и Wang (2003) высушенные воздухом окоренные бревна из сосны пондероза и дугласской ели, которые складывались в штабели четыре раза в течение года.Эти данные были использованы для разработки нескольких уравнений линейной и нелинейной регрессии. Кай и Оливейра (2012) использовали модель множественной регрессии для оценки скорости сушки пиломатериалов из зеленой ели / сосны. Анализ данных показал, что направление ветра не оказало существенного влияния на скорость потери влаги.

      Компьютерная программа моделирования сушки, разработанная Hart (1981), может использоваться для оценки времени сушки на воздухе с помощью метода интерполяции для месяцев, когда не проводились эксперименты.Это компьютерное моделирование обычно требует подхода проб и ошибок для получения расчетного коэффициента диффузии на основе предыдущих данных сушки. Resch et al. (1989) применил модель Харта к сухим пиломатериалам из пихты Дугласа и пришел к выводу, что модель является полезным инструментом для исследования сушки пиломатериалов и разработки графика сушки пиломатериалов. Симпсон и Харт (2001) использовали эту модель для оценки времени сушки на воздухе для конкретных мест путем оптимизации моделирования сушки с существующим экспериментальным временем сушки на воздухе для северного красного дуба, сахарного клена, американского бука, желтого тополя, сосны пондерозы и Дуглас-пихта.Использование параметров моделирования, таких как коэффициент диффузии, относительная энергия активации, и т. Д. , привело к оптимизации времени сушки на воздухе этих частиц. Хотя компьютерное моделирование сушки дало хорошие оценки времени сушки пиломатериалов на воздухе, было трудно получить параметры моделирования из экспериментальных данных (Simpson and Wang 2003).

      Фактически, на сегодняшний день ограниченные исследования показали моделирование метода воздушной сушки. Herritsch и Nijdam (2009) разработали модель сушки, которая учитывает влияние температуры и MC на коэффициент диффузии для сильно непроницаемых твердых пород древесины.Используя Matlab 7.0, были решены связанные дифференциальные уравнения в частных производных. В их более поздней работе (Herritsch and Nijdam 2012) вариации времени сушки в разных местах Новой Зеландии были исследованы с использованием проверенной модели сушки. Кроме того, с помощью модели был смоделирован альтернативный метод сушки древесины красного бука, известный как предварительная сушка на складе.

      Keey et al. (2000) предложил следующее выражение для коэффициента диффузии, которое включает эффекты как температуры, так и влажности:

      (1)

      , где D R — эталонный коэффициент диффузии, MC — содержание влаги, T — абсолютная температура, b — константа для учета влияния влажности, а D e — энергия активации диффузии.Этот расчет представляет вероятный диапазон значений энергии активации в термине температуры, но не дает значений для константы b из-за отсутствия в литературе информации о влиянии содержания влаги на коэффициент диффузии над волокном. точка насыщения.

      Лиственница китайская ( Larix potaninii ) — это местный вид водонепроницаемых пиломатериалов, который потенциально может стать важным источником устойчивой древесины в Китае, поскольку ее легко выращивать в горах Северного Китая, она имеет хорошие механические свойства и устойчивость к гниению.В данной работе была разработана модель для прогнозирования скорости воздушной сушки лиственницы китайской. Это первый шаг к оптимизации стратегии сушки для производства высококачественной равномерно высушенной древесины за разумные сроки. Разработанная модель сушки на воздухе была проверена в различных условиях сушки на воздухе путем сравнения прогнозов модели с экспериментальными данными сушки пиломатериалов из китайской лиственницы.

      ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

      Материалы и методы

      В качестве образцов в этом исследовании использовались пиломатериалы из зеленой китайской лиственницы ( Larix ) размером 5 см (толщина) × 10 см (ширина) × 240 см (длина), полученные с лесопилки, расположенной в провинции Хэйлунцзян. , Китай.Образцы были сложены в стопку блоков, чтобы свести к минимуму потерю влаги при транспортировке и хранении. Эксперименты по сушке на воздухе проводились в городе Харбин, провинция Хэйлунцзян, Китай. Общий план эксперимента заключался в укладке пиломатериалов из лиственницы для сушки на воздухе (рис. 1). С помощью метода сушки в печи индивидуальная начальная MC была определена с использованием 25-сантиметровых дисков, которые были вырезаны с каждого конца исходного пиломатериала длиной 300 см, в результате чего были получены образцы длиной 240 см.

      Для получения точной информации о погоде во время сушки на воздухе используется метеостанция с батарейным питанием и регистратором данных (подвижная метеостанция PC-3, Jian Zhou Yanggang Weather Equipment Co., Цзяньчжоу, Китай) была установлена ​​рядом со штабелями для сушки пиломатериалов, как показано на рис. 1. Метеостанция была предварительно настроена на измерение температуры, относительной влажности и скорости ветра каждые 60 минут и сохранение информации вместе с временем и датой. . Когда сушка на воздухе была завершена, данные о погоде были экспортированы на компьютер.

      Два штабеля пиломатериалов были установлены для экспериментов по сушке на воздухе с апреля по август и с июля по октябрь 2013 года. Штабеля были покрыты фанерой для защиты пиломатериалов от дождя и прямых солнечных лучей.Подобно метеостанции, регистратор данных нагрузочных балок был предварительно настроен на регистрацию веса штабеля каждые 60 минут. После того, как сушка на воздухе была завершена, потери MC были рассчитаны для каждого временного интервала, используя измеренные веса во время сушки на воздухе и начальные веса пиломатериалов и MC.

      Рис. 1. Штабель пиломатериалов, метеостанция и грузовые балки

      Определение эффективных коэффициентов диффузии

      Хотя общепризнано, что капиллярные силы ответственны за движение свободной воды и что диффузия связана с движением связанной воды, которое происходит ниже точки насыщения волокна (FSP), в этом моделировании использовалась диффузионная модель как для MC выше и ниже FSP.Обоснование заключается в том, что скорость сушки, вероятно, контролируется диффузией влаги через деревянные оболочки, где MC ниже FSP. Подход Фика был привлекательным для моделирования из-за его простоты и легкости численного решения (Herritsch and Nijdam 2009). Таким образом, диффузионная модель подходит для описания переноса влаги изнутри плиты наружу. Ключевым элементом этого моделирования является определение коэффициента диффузии, который зависит от влажности древесины.

      Процесс воздушной сушки проводился при низких температурах, в основном ниже 30 ° C, в Харбине, Китай. Скорость сушки значительно отличалась от скорости сушки в печи. Таким образом, были определены эффективные коэффициенты диффузии, которые непосредственно влияли на массоперенос в процессе сушки на воздухе.

      Образцы были вырезаны из пиломатериалов лиственницы (плоско-пиленая заболонь) размером 50 мм (ширина) × 10 мм (толщина) × 100 мм (длина) и подготовлены для определения эффективного коэффициента диффузии ( D эфф. ).Для каждого уровня температуры использовали 30 повторов. Все образцы не имели визуальных дефектов и были покрыты двумя слоями эпоксидной смолы для предотвращения потери влаги в продольном и поперечном направлениях во время сушки.

      Использовалась камера кондиционирования с постоянной температурой и относительной влажностью ± 1 ° C и ± 2% экспериментальных мишеней. При относительной влажности около 50% эксперименты по сушке (десорбции) проводились при шести температурах по сухому термометру, а именно 5 ° C, 10 ° C, 15 ° C, 20 ° C, 25 ° C и 30 ° C. .Чтобы минимизировать влияние поверхностного сопротивления на коэффициент диффузии, для камеры была предварительно установлена ​​высокая скорость воздуха около 5 м / с. Цифровые весы, чувствительные к 0,1 мг, использовали для отслеживания изменения массы образцов во время десорбции.

      Начальная МК образцов для лиственницы составляла от 75 до 92% (табл. 1). Во время десорбции за массой каждого образца следили с помощью цифровых весов. После достижения равновесия МК образцы затем сушили при 103 ± 2 ° С до постоянной массы.Используя высушенную в печи массу, оценивали начальную MC и потерю влаги при десорбции. Предполагая, что коэффициент диффузии не зависит от MC, было использовано следующее уравнение (Siau 1984):

      (2)

      , где D — коэффициент диффузии, мм 2 / ч, L — половина толщины в направлении диффузии влаги, в мм, t — время в часах, а это относительное изменение среднее значение MC в момент времени t , рассчитанное следующим образом,

      (3)

      где — концентрация влаги в момент времени t , кг / м 3 , Ce — концентрация влаги в равновесии с давлением водяного пара в окружающем воздухе, в кг / м 3 и C 0 — начальная влажность, кг / м 3 .

      Уравнение 2 показывает, что график зависимости 2 от t является линейным с наклоном D / 705,88L 2 , поэтому D можно рассчитать из наклона линейной регрессии, подобранной к экспериментальным данным, как следует,

      D = 705,88L 2 × Наклон (4)

      где

      Моделирование воздушной сушки

      Предполагая, что скорость сушки пропорциональна градиенту влажности, более правильным термином, используемым для моделирования процесса сушки на воздухе, будет эффективный коэффициент диффузии ( D eff ) вместо традиционного коэффициента диффузии.Значение D eff было определено экспериментально во всем диапазоне MC, как выше, так и ниже FSP, в образцах, как описано в предыдущем разделе. D eff значения варьировались от 0,1 × 10 -10 м 2 / с до 1 × 10 -10 м 2 / с, что соответствовало значениям в таблице 2.

      Для образцов лиственницы длина 240 см была намного больше ширины (10 см) и толщины (5 см), поэтому для моделирования тепломассопереноса использовался двухмерный подход.Основное уравнение, используемое для сохранения энергии, было следующим (Cai and Oliveira 2008),

      (5)

      , где T — температура в К, k x и k y — теплопроводность в координатах x и y, в Вт / мК, — это скорость выделения тепла на единицу объема. , в Вт / м 3 , древесина — основная плотность древесины в кг / м 3 и C p — удельная теплоемкость древесины в Дж / кг · K.

      Таблица 1. Параметры , используемые в воздушной сушке модели

      Граничное условие для уравнения. 5 можно описать как,

      (6)

      , где h — коэффициент теплопередачи, Вт / м 2 K, T с — температура поверхности, в K, T — температура окружающей среды, в K, h ig — скрытая теплота парообразования, Дж / кг, а м — поток влаги, кг / м 2 с.

      Основное уравнение сохранения массы выглядит следующим образом:

      (7)

      , где M — концентрация влаги, кг / м 3 , D eff — эффективный коэффициент диффузии в направлениях координат x и y, × 10 -9 м 2 / с.

      Граничное условие для массопереноса описывается формулой,

      (8)

      где M s — концентрация влаги в поверхности древесины, кг / м 3 , M — концентрация влаги в воздухе, кг / м 3 , h м — масса коэффициент передачи, в м / с, и является поправочным коэффициентом, который зависит от M поверхностного слоя (Cai 2005).Коэффициент массопередачи ч м является функцией скорости воздуха и коэффициента теплопередачи.

      Поскольку h m является функцией скорости воздуха v и коэффициента теплопередачи h , они могут быть связаны аналогией Чилтона-Колберна (Pordage and Langrish 1999),

      (9)

      , где г — плотность основного газа, в кг / м 3 , C pg — удельная теплоемкость основного газа в Дж / кг · K, Pr — число Прадтля, Sc — число Шмидта.

      Связанные дифференциальные уравнения в частных производных в Eqs. 5 и 7 были решены с использованием метода контрольного объема (Kreith and Bohn 2001). Контрольный объем — это фиксированная область в пространстве, ограниченная контрольной поверхностью, через которую проходят тепло и масса. Используя этот метод, Цай и Оливейра (2008) успешно смоделировали процесс тепломассопереноса во время сушки пиломатериалов во влажном кармане.

      РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

      Коэффициенты диффузии

      Коэффициенты диффузии лиственницы китайской определены при шести температурах: i.е. 5 ° C, 10 ° C, 15 ° C, 20 ° C, 25 ° C и 30 ° C. Результаты, которые были средними для 30 образцов, показаны в таблице 2. После регрессии уравнение. 10, что можно использовать для прогнозирования увеличения эффективного коэффициента диффузии ( D eff ) с температурой.

      D eff = 0,1918 ln ( T ) — 0,0889 (R² = 0,9922) (10)

      , где D eff — эффективный коэффициент диффузии, 10 -10 м 2 / с и T — температура, ° C.

      Таблица 2. Эффективные коэффициенты диффузии при различных температурах

      Значения в скобках — стандартные отклонения.

      Рис. 2. Экран интерфейса пользователя для оценки скорости сушки на воздухе (с апреля по август 2013 г.)

      Результаты моделирования

      Используя Visual Basic, было разработано программное обеспечение для прогнозирования времени высыхания пиломатериалов из лиственницы на воздухе, а экраны пользовательского интерфейса показаны на рис.2, с апреля по август 2013 года. Программа прогнозирует изменение MC с течением времени в зависимости от начальной MC, плотности древесины, размера пиломатериалов, расчетной будущей температуры, относительной влажности и скорости ветра.

      Сравнение теоретической прогнозируемой кривой и данных для одной штабеля пиломатериалов, датированных с апреля по август 2013 г. (прогон 1), показано на рис. 3. Данные из другого штабеля пиломатериалов, датированного с июля по октябрь 2013 г. (прогон 2), вместе с кривой, предсказанной моделью, проиллюстрирована на рис.4. На этих двух рисунках M exp — экспериментальные результаты, а M calc — расчетные значения, основанные на модели. Различия между теоретическим предсказанием (сплошные линии) и экспериментальными данными (точки) находятся в приемлемом диапазоне на обоих рис. 3 и 4, из которых следует, что время высыхания на воздухе можно оценить, если доступны исторические метеорологические данные, такие как температура, относительная влажность и скорость ветра.

      Хотя при сравнении кривых в прогоне 1 визуальной разницы не наблюдалось (рис.3) и прогон 2 (фиг. 4), анализ данных показал, что скорости сушки были разными в двух прогонах, как видно из таблицы 3. В таблице 3 представлено влияние различных исходных MC и средней температуры на скорость сушки. Более высокая скорость сушки в опыте 2, вероятно, была вызвана более высокой начальной MC и более высокой температурой.

      Таблица 3. Сравнение прогонов 1 и 2

      Как показано на рис. 2, мощная программа способна прогнозировать время сушки на воздухе и предоставляет инструмент для учета влияния всех переменных, влияющих на время сушки на воздухе, таких как плотность древесины, начальная и заданная влажность. содержимое, размеры пиломатериалов, температура, относительная влажность и скорость ветра.Программа способна прогнозировать время сушки на воздухе с точностью до ± 15% от наблюдаемых значений, как показано на рис. 3 и 4. Используя этот инструмент, можно добиться рентабельной работы мельницы, учитывая мощность печи, доступность помещения для воздушной сушки и требования к инвентарю.

      Рис. 3. Сравнение экспериментальных результатов ( M exp ) и расчетной кривой ( M calc ) с использованием программного обеспечения (Run1: с апреля по август 2013 г.)

      Фиг.4. Сравнение экспериментальных результатов ( M exp ) и расчетной кривой ( M calc ) с использованием программного обеспечения (запуск 2: с июля по октябрь 2013 г.)

      ВЫВОДЫ

      1. Эффективный коэффициент диффузии увеличивается с увеличением температуры.
      2. Экспериментальная проверка подтвердила, что эта модель способна предсказывать время высыхания на воздухе с точностью до ± 15% от наблюдаемых значений.
      3. Программа может оценивать время сушки на воздухе до любого конечного содержания влаги в любое время года и в любом месте, где доступны исторические метеорологические данные о температуре, относительной влажности и скорости ветра.
      4. Следует иметь в виду, что, хотя компьютерная программа учитывает различные переменные (, т. Е. плотность, размеры) на основе теоретических расчетов, только один вид (китайская лиственница), один размер (5 см × 10 см). ) и одно место (Харбин, Китай, с апреля по октябрь) были подтверждены экспериментально.

      БЛАГОДАРНОСТИ

      Это исследование было поддержано Специальным фондом лесных исследований в интересах общества (проект № 201304502).

      ССЫЛКИ

      Цай, Л. (2005). «Оценка скорости нагрева пиломатериалов из субальпийской пихты», Wood and Fiber Science 37 (2), 275-282.

      Цай, Л., и Оливейра, Л. К. (2012). «Оценка времени сушки на воздухе размерных пиломатериалов», Drying Technology 30, 827-831. DOI: 10.1080 / 07373937.2012.668148

      Цай, Л., и Оливейра, Л. К. (2008). «Моделирование мокрой сушки пиломатериалов в карманах», Drying Technology 26, 525-529.DOI: 10.1080 / 07373930801944572

      Дениг, Дж., И Венгерт, Э. (1982). «Оценка потерь влаги при сушке на воздухе для пиломатериалов красного дуба и желтого тополя», Forest Products Journal 32 (2), 26-31.

      Харт, К. А. (1981). «SIMSOR: компьютерное моделирование поглощения воды древесиной», Wood and Fiber 13 (1), 46-71.

      Herritsch, A., and Nijdam, J. J. (2009). «Усовершенствованная модель сушки для сильно непроницаемой древесины твердых пород», Holzforschung 63, 464-471.DOI: 10.1515 / HF.2009.075

      Herritsch, A., and Nijdam, J. J. (2012). «Вычислительный инструмент для исследования различных методов сушки древесины красного бука Новой Зеландии ( Nothofagus fusca )», Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering 7 (4), 555-562. DOI: 10.1002 / apj.606

      Кей, Р. Б., Лэнгриш, Т. А. Г., и Уокер, Дж. К. Ф. (2000). Сушка пиломатериалов в печи , Springer-Verlag, New York, NY, USA, стр. 220-230.

      Крейт, Ф., и Бон, М.С. (2001). Принципы теплопередачи (6 th Ed.), Brooks / Cole Thomson Learning, Сингапур, стр. 201-250.

      Макмиллен М. и Венгерт Э. М. (1978). Сушка восточных пиломатериалов лиственных пород (Справочник USDA № 528) , Министерство сельского хозяйства США, Вашингтон, округ Колумбия, США, стр. 104.

      Нидждам, Дж. Дж., Лэнгриш, Т. А. Г., и Кей, Р. Б. (2000). «Модель высокотемпературной сушки древесины хвойных пород», Химико-технологические науки 55, 3585-3598.DOI: 10.1016 / S0009-2509 (00) 00042-7

      Пордедж, Л. Дж., И Лэнгриш, Т. А. Г. (1999). «Моделирование влияния скорости воздуха при сушке древесины твердых пород», Drying Technology 17 (1-2), 237-255. DOI: 10.1080 / 07373939

      7527

      Реш, Х., Канг, Х. и Бэг, М. (1989). «Сушка пиломатериалов из пихты Дугласа: компьютерное моделирование», Wood and Fiber Science 21 (3), 207-218.

      Риц, Р. К. (1972). Календарь воздушной сушки пиломатериалов на Верхнем Среднем Западе (Рез.Примечание FPL-0224) , Министерство сельского хозяйства США, Лаборатория лесных продуктов, Мэдисон, Висконсин, США.

      Риц, Р. К., и Пейдж, Р. Х. (1971). Air-Drying of Lumber: A Guide to Industry Practice, Agni. Справочник 401, стр. 110, Доступен в отредактированном виде как: Сушка пиломатериалов на воздухе , (Общий технический отчет , FPL-GTR-117, 1999, стр. 62) , Министерство сельского хозяйства США, Лаборатория лесных продуктов, Мэдисон , Висконсин, США.

      Сиау, Дж. Ф. (1984). Транспортные процессы в древесине , Springer-Verlag, New York, NY, USA, стр.24-103.

      Симпсон, В. Т., и Харт, К. А. (2001). «Метод оценки времени высыхания пиломатериалов на воздухе», Forest Products Journal 51 (11/12), 56-63.

      Симпсон, В. Т., и Ван, X. (2003). «Оценка времени сушки на воздухе бревен сосны пондероза малого диаметра и бревен дугласской ели» (Res. Paper, FPL-RP-613), Министерство сельского хозяйства США, Лаборатория лесных продуктов, Мэдисон, Висконсин, США.

      Статья подана: 22 февраля 2016 г .; Рецензирование завершено: 1 мая 2016 г .; Доработанная версия получена: 3 мая 2016 г .; Принята в печать: 4 мая 2016 г .; Опубликовано: 16 мая 2016 г.

      DOI: 10.15376 / biores.11.3.5931-5940

      Изменения основных химических компонентов в древесине лиственницы при комбинированной сушке и термообработке перегретым паром | Journal of Wood Science

      Комбинированная сушка и термообработка методом СВС (комбинированная обработка)

      На Рисунке 3 показаны изменения температуры и давления СВС в реакторе, а также температуры пиломатериалов во время комбинированной обработки сырых пиломатериалов из лиственницы. В начале комбинированной обработки температура и давление СВС, а также температура пиломатериала быстро увеличивались.Когда температура и давление СВС достигли целевой температуры (250 ° C) и целевого давления (0,5 МПа), температура пиломатериалов достигла температуры насыщения (151,8 ° C) пара при 0,5 МПа и поддерживалась в течение 3 час Park et al. [19] сообщили, что образец древесины был высушен в печи, когда температура образца древесины поддерживалась постоянно и повторно повышалась. Другими словами, вода из древесины полностью удалялась на время поддержания постоянной температуры, и температура древесины снова повышалась за счет тепловой энергии, которая использовалась для удаления воды из древесины, которая использовалась для нагрева древесины. древесина.По окончании комбинированной обработки температура пиломатериалов достигла 220 ° С. Учитывая, что диапазон температур, вызывающий изменение химических компонентов древесины при термообработке, составляет 160–260 ° C, пиломатериалы подвергались термообработке в течение 10 часов. Конечная влажность пиломатериалов после комбинированной обработки составила почти 0%. Общий сухой вес обработанного пиломатериала в печи составлял 73,9 кг, при этом потеря массы составляла 7,1 кг.

      Рис. 3

      Изменения температуры и давления СВС в реакторе и температуры в древесине при комбинированной обработке (целевые условия пара: 0.5 МПа и 250 ° С)

      Термическая обработка горячим воздухом

      На рис. 4 показаны изменения температуры и давления горячего воздуха в реакторе, а также температуры пиломатериалов во время термообработки горячим воздухом высушенных в печи пиломатериалов из лиственницы. В начале термообработки горячим воздухом температура воздуха и пиломатериалов быстро повышалась; однако давление воздуха сохраняется и давление атмосферное. Температура пиломатериала почти повысилась до максимальной температуры (220 ° C) без продолжительности поддержания постоянной температуры при термообработке горячим воздухом, в отличие от комбинированной обработки.Вот почему тепловая энергия для удаления воды из пиломатериалов при термообработке горячим воздухом пиломатериалов, высушенных в печи, была намного меньше, чем у комбинированной обработки пиломатериалов. Продолжительность термообработки пиломатериалов, при которой температура пиломатериалов поддерживалась выше 160 ° C, составила 10 часов. После термообработки горячим воздухом конечная влажность пиломатериалов составила 0%. Общий сухой вес обработанного пиломатериала в печи составил 71,5 кг, и 15,3 кг массы было потеряно.

      Фиг.4

      Изменения температуры и давления пара в реакторе и температуры в образце древесины при термообработке горячим воздухом (целевые условия горячего воздуха: атмосферное давление и 250 ° C)

      Анализ основных химических компонентов в пиломатериалах из лиственницы

      В таблице 1 показано относительное процентное содержание основных химических компонентов в пиломатериалах из лиственницы до и после комбинированной обработки и термообработки горячим воздухом. Хотя в двух разных методах термообработки использовались разные теплоносители, изменения относительного процентного содержания основных химических компонентов в пиломатериалах из лиственницы до и после термообработки были очень похожими.В обоих случаях после термической обработки относительное процентное содержание глюкана и экстрактивных веществ практически не изменилось или немного уменьшилось. Однако имело место значительное снижение относительного процентного содержания ксилана, маннана, галактана и арабинан, которые известны как компонент гемицеллюлозы, и большое увеличение относительного процентного содержания лигнина Класона по сравнению с до термообработки.

      Таблица 1 Относительное процентное содержание основных химических компонентов в пиломатериалах из лиственницы до и после комбинированной обработки и термообработки горячим воздухом

      Гемицеллюлоза известна как наиболее чувствительный компонент клеточной стенки древесины.Согласно предыдущим исследованиям, разложение начинается с деацетилирования, а высвобождающаяся уксусная кислота действует как катализатор деполимеризации, что еще больше увеличивает разложение полисахарида [10, 11]. Кислотно-катализируемая деградация приводит к образованию формальдегида, фурфурола и других альдегидов [20]. В то же время гемицеллюлоза претерпевает реакции дегидратации с уменьшением гидроксильных групп [21].

      Относительное процентное содержание лигнина Класона было увеличено. Однако лигнин, определяемый методом лигнина Класона, который является стандартным методом измерения количества лигнина, вероятно, не является нативным лигнином.Согласно предыдущим исследованиям, реакции поликонденсации с другими компонентами клеточной стенки, приводящие к дальнейшему сшиванию, способствуют увеличению видимого относительного процентного содержания лигнина [3, 9, 10, 22]. Основываясь на сухой массе пиломатериалов перед комбинированной обработкой (81,0 кг) и относительном процентном содержании лигнина Класона (28,8%), расчетный вес лигнина Класона в пиломатериалах перед комбинированной обработкой составлял 23,3 кг. С другой стороны, расчетная масса лигнина Класона пиломатериалов после комбинированной обработки составила 41.1 кг. Учитывая, что абсолютное количество лигнина не будет увеличиваться после термообработки, увеличение количества лигнина Класона может быть результатом увеличения количества остатка, который не был растворен H 2 SO 4 после Метод лигнина Класона за счет сшивки с лигнином и некоторыми другими химическими веществами (возможно, химические вещества, разлагающиеся из гемицеллюлозы). На рис. 5 показаны хроматографы пиролиза / ГХ / МС лигнина Класона до и после комбинированной обработки.В отличие от лигнина Класона необработанной древесины лиственницы, некоторые фурановые соединения, такие как 2-метилфуран, 2,5-диметилфуран, 2-этил-5-метилфуран и 5-метил-2-фуранкарбоксальдегид, были обнаружены в течение 15 мин времени реакции. . Эти фурановые соединения, по-видимому, разложились из гемицеллюлозы после тепловой обработки и связаны с лигнином. Соединения фуран-лигнина не растворялись с помощью H 2 SO 4 во время метода лигнина Класона и оставались в виде остатка лигнина Класона. Следовательно, присутствие этих соединений фуран-лигнина может быть причиной увеличения количества лигнина Класона при термической обработке.

      Рис. 5

      Пиролизные ГХ / МС хроматографы для лигнина Класона. a Klason лигнин пиломатериалов из лиственницы перед комбинированной обработкой. b Класонский лигнин пиломатериалов из лиственницы после комбинированной обработки

      Целлюлоза подверглась меньшему влиянию термической обработки, вероятно, из-за ее кристаллической природы [11]. По этой причине относительное процентное содержание глюкана до и после термообработки практически не меняется.

      Также незначительно изменился относительный процент экстрактивных веществ.Однако, поскольку природные экстрактивные вещества в необработанной древесине очень чувствительны к теплу, они улетучивались, разлагались и исчезали, и в результате разрушения структурных компонентов клеточной стенки появились новые соединения, которые можно извлечь из древесины [3, 13 , 23].

      Анализ конденсатов, собранных в конденсаторе после комбинированной обработки с использованием SHS

      На рис. 6а показано изображение газового конденсата, а на рис. 7а показано изображение жидкого конденсата, собранного в конденсаторе после комбинированной обработки с использованием СВС.Всего в конденсаторе собрано 20,5 кг желтого газового конденсата и 4,9 кг коричневого жидкого конденсата.

      Рис. 6

      Газовый конденсат, собранный в конденсаторе при комбинированной очистке. а Газовый конденсат. b Анализ ВЭЖХ газового конденсата

      Рис. 7

      Жидкий конденсат, собранный в конденсаторе после комбинированной обработки. a Жидкий конденсат. b Анализ ВЭЖХ жидкого конденсата

      На рис. 6b показаны результаты анализа газового конденсата методом ВЭЖХ.Есть пять пиков, которые представляют муравьиную кислоту, уксусную кислоту, левулиновую кислоту, 5-гидроксиметилфурфурол и фурфурол в порядке слева, соответственно (таблица 2). Количество фурфурола было самым высоким в жидком конденсате, также было включено большое количество уксусной кислоты, разложенной из гемицеллюлозы.

      Таблица 2 Химическое название и содержание в газовом конденсате по данным ВЭЖХ

      На рисунке 7b показаны результаты анализа ВЭЖХ жидкого конденсата; Есть восемь пиков, которые представляют глюкан, XMG (ксилан + маннан + галактан), арабинан, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, левулиновую кислоту, 5-гидроксиметилфурфурол и фурфурол в порядке слева, соответственно (таблица 3).Количество XMG, которого не было в газовом конденсате, было самым высоким в жидком конденсате. Похоже, что эти сахара, разложившиеся при термической обработке, в жидком состоянии вышли из пиломатериалов и были собраны в конденсаторе. Это свидетельствует о том, что гемицеллюлоза является наиболее разрушаемым при термической обработке компонентом среди компонентов клеточной стенки древесины.

      Таблица 3 Химическое название и содержание в жидком конденсате по данным анализа ВЭЖХ

      Баланс массы термообработанной древесины

      Поскольку некоторые компоненты стенок ячеек древесины разрушаются при термообработке, сухой вес древесины в печи после термообработки меньше, чем ожидаемый сухой вес древесины в печи до термообработки.В случае традиционной термообработки горячим воздухом летучие химические вещества не могут восстанавливаться, потому что они улетучиваются и исчезают в окружающем воздухе. Некоторые жидкие химикаты использовались для восстановления; однако большая часть химикатов сгорела на дне реактора. С другой стороны, в случае комбинированной обработки большая часть летучих и жидких химикатов растворяется в SHS и может быть восстановлена ​​в конденсаторе. Следовательно, когда эти химические вещества разделяются, очищаются и повторно используются, потеря массы при термообработке может уменьшиться.Для количественной оценки количества химикатов, извлеченных при комбинированной обработке, по сравнению с количеством химикатов при термообработке горячим воздухом, массовые балансы химикатов на основе ожидаемого сухого веса печи перед термообработкой необходимо сравнить друг с другом в случае двух методы термической обработки.

      В таблице 4 показан массовый баланс каждого компонента на основе ожидаемого сухого веса пиломатериалов в печи до термообработки, включая сухой вес в печи и потерю массы после термической обработки.При комбинированной обработке потеря массы сухой массы печи до и после термообработки составила 7,1 кг. Если бы 0,8 кг химикатов в 20,5 кг газовых конденсатов и 0,4 кг химикатов в 4,9 кг жидких конденсатов были отделены, очищены и повторно использованы, 1,2 кг химикатов, деградированных из древесины, можно было бы повторно использовать, и потеря массы можно было уменьшить до 5,9 кг. При термообработке горячим воздухом потеря массы 15,3 кг. Вот почему компоненты стенок деревянных ячеек окислялись за счет кислорода в горячем воздухе, который использовался в качестве теплоносителя при термообработке горячим воздухом.Эту потерю массы трудно уменьшить. Следовательно, комбинированная обработка имеет преимущества в том, что количество разрушенных компонентов деревянных элементов было ниже, и потеря массы при термообработке могла быть уменьшена за счет восстановления по сравнению с термообработкой горячим воздухом.

      Таблица 4 Массовый баланс химического состава до и после комбинированной обработки перегретым паром и термообработкой горячим воздухом

      Подходит ли лиственница для садовой мебели?

      Подходит ли лиственница для садовой мебели? Разные породы дерева подходят для разных целей и применений.Эта древесина является идеальной древесиной и идеально подходит для наружных работ и мебели.

      Подходит ли древесина лиственницы для садовой мебели? На самом деле, несмотря на то, что сибирская лиственница относится к хвойным породам, она не уступает многим лиственным породам! Это то, что делает лиственницу такой прекрасной древесиной для садовой мебели. Действительно, древесина лиственницы не нуждается в какой-либо обработке, поскольку она естественным образом устойчива к гниению, насекомым и плесени.

      Устойчива ли древесина лиственницы к атмосферным воздействиям? Пиломатериалы из лиственницы, как и сосна, кедр и ель, считаются хвойными.Прочная и устойчивая к насекомым, лиственница также имеет очень привлекательный золотистый цвет с интересными узорами. Это идеальный вариант, если вы ищете лес с ярким характером.

      Как лечить садовую лиственницу? 1. Водоотталкивающие масла и консервант — для умеренной защиты и практически без изменения цвета. Прежде всего — практически чистые процедуры. Благодаря им ваша облицовка из лиственницы будет иметь совершенно естественный вид, будет защищена от воды и всех связанных с этим повреждений, таких как раскалывание.

      Подходит ли лиственница для садовой мебели? — Связанные вопросы

      Что лучше кедр или лиственница?

      Оба являются исключительно хорошими внешне, обеспечивая первоклассную прочность и устойчивость к естественной гнили, а также отлично выглядя.Вы не ошибетесь ни с одним из них. Сибирская лиственница плотнее западного красного кедра, поэтому, если ваш проект предполагает физический контакт, лиственница может быть лучшим вариантом.

      Какая древесина дольше всего служит на открытом воздухе?

      Итак, какая древесина дольше всего служит на открытом воздухе? По общему мнению, твердые породы дерева, такие как ипе и тик. Поскольку эти виды чрезвычайно устойчивы к гниению и долговечны, у них больше шансов на долгую жизнь на открытом воздухе.

      Лиственница твердая или мягкая древесина?

      Почему выбирают лиственницу сибирскую? Древесина сибирской лиственницы — это древесина хвойных пород, происходящая из дерева, произрастающего на западе России, и благодаря холодному климату получается древесина, более прочная, чем многие другие хвойные породы, с естественной устойчивостью к гниению.

      Лиственница лучше сосны?

      По своим структурным свойствам лиственница сибирская намного превосходит обработанную сосну и действительно лучше, чем любая другая древесина хвойных пород. Лиственница сибирская — самая твердая древесина хвойных пород. Это не похоже на сосну, выращенную на плантациях, которую через несколько лет выращивают в бревнах.

      Нужна ли обработка древесины лиственницы?

      Лиственница не требует обработки, но мне нравится ее цвет, и, чтобы мы могли видеть ее долгое время, мы обработали ее средством Clear Carefree Protectant.Конечно, из лиственницы не нужно ее обрабатывать, это очень маслянистая, смолистая и плотная древесина, не нуждающаяся в уходе.

      Древесина лиственницы — это хорошо?

      Лиственница, на наш взгляд, являются лучшими дровами «на деньги». Несмотря на то, что это древесина хвойных пород, это древесина хвойных пород самого высокого качества. Он имеет большую теплотворную способность (на самом деле лучше, чем у древесины твердых пород, грамм на грамм из-за относительно высококалорийных смол).

      Сколько времени сохнет лиственница?

      Лиственница, кажется, изгоняет влагу.Его можно сушить естественным путем до содержания влаги ниже 17% в течение 4-6 летних месяцев. Очень быстрое получение статуса «готов к работе».

      Сколько времени лиственница выдерживает?

      Для искусственных пород древесины, таких как ThermoWood, требуется от 6 до 8 недель, чтобы части, подвергшиеся воздействию дождя, начали менять цвет, но дольше, если используются натуральные породы древесины, такие как кедр и лиственница.

      Лиственница или кедр дороже?

      Кедр и лиственница обладают рядом важных природных свойств, а также привлекательным внешним видом, что делает их идеальными для использования в ограждении.Ключевое отличие — стоимость; лиственница обычно продается дешевле, чем кедр, хотя кедр по-прежнему доступен для большинства проектов.

      Лиственница прочнее пихты Дугласа?

      Пихта Дугласа

      Некоторые из самых крупных отдельных бревен, которые мы поставили, весят около десяти тонн! Он оценивается как умеренно прочный, но менее прочный, чем лиственница и красный кедр западный.

      В чем разница между лиственницей и пихтой Дугласа?

      В то же время лиственница западная имеет немного более темный цвет, при этом сердцевина имеет красновато-коричневый цвет, а заболонь — соломенно-коричневый.Дугласская пихта растет в западных лесах, причем наиболее многочисленными регионами являются прибрежные районы Орегона, Вашингтона и северной Калифорнии.

      Чем дольше служит кедр или древесина, обработанная под давлением?

      Кедр прочнее и долговечнее пиломатериалов, подвергнутых обработке давлением. Пиломатериалы, обработанные под давлением, могут деформироваться и выветриваться в течение нескольких лет, если их не обрабатывать, в то время как кедр более способен естественным образом сохранять свою форму. Однако кедр более подвержен косметическим повреждениям, таким как вмятины и царапины.

      Древесина лиственницы коробится?

      Лиственница сибирская сопротивляется короблению

      Древесина имеет тенденцию коробиться или сгибаться из-за изменений уровня влажности в древесине. Поскольку влажность увеличивается под воздействием элементов, древесина сжимается или расширяется, вызывая коробление.

      Насколько прочна древесина лиственницы?

      Древесина лиственницы считается одной из самых прочных среди хвойных пород. И при весе 39 фунтов на кубический фут в воздушной сушке он такой же тяжелый, как и многие твердые породы дерева. Твердая, красновато-коричневая древесина имеет прямую однородную структуру с жесткими волокнами и мелкую текстуру.Его экстрактивные вещества и смола делают его долговечным.

      Лиственница английская — лиственная древесина?

      Лиственница — очень популярная древесина для облицовки. Это характеристика древесины лиственных пород, которая в некоторой степени объясняет, почему эта древесина хвойных пород так популярна для облицовки. Лиственница, выращиваемая на больших высотах или в более длинные зимы, обычно более долговечна, чем британская лиственница.

      Для чего используется древесина лиственницы?

      Известный как строительный пиломатериал из-за своей прочности, высокой плотности и устойчивости к атмосферным воздействиям, лиственница часто используется для строительства яхт и столярных изделий, а также для наружной облицовки.Сушка зеленой лиственницы в печи обеспечивает равномерную сушку лиственницы, хотя из-за высокого содержания смолы на это требуется время.

      Лиственница так же хороша, как и пиломатериалы, подвергнутые обработке давлением?

      лиственница против тамарака

      Не знаю, что лиственница лучше прессовки. Но это должно быть очень хорошо. Всего пару недель назад я опубликовал краткий обзор деревьев, убитых огнем, и их задокументированной гнили через пять лет. Лиственница постаралась.

      Древесина лиственницы выгорает?

      Уход и уход за облицовкой из лиственницы сибирской

      Лиственница сибирская наделена множеством природных свойств, которые делают ее неприхотливой.Смола в древесине означает, что она имеет естественную защиту от гниения и гниения. Это означает, что ваша древесина выдержит испытание временем и останется в отличном состоянии.

      Как сушить древесину лиственницы?

      Техника сушки лиственницы

      Лучше всего достичь частичной настройки шага, используя температурную фазу 90-95 ° C в течение 12 часов для 4X4 и в течение 24 часов для 8X4 во влажных условиях до достижения FSP (30% MC).

      Сколько времени нужно лиственнице до серебра?

      Лиственница сибирская очень постепенно затвердевает до полностью развитого серебристо-серого блеска.Следующие ниже образцы пиломатериалов с южной стороны, расположенные в высокогорьях Шотландии, любезно предоставленные Russwood Limited, показывают типичное изменение за семимесячный период с момента нанесения SiOO: X.

      Что может быть хорошей альтернативой кедру?

      Несмотря на то, что лиственница сибирская отличается по своим свойствам, она является хорошей альтернативой импортному западному красному кедру. Сибирская лиственница импортируется из России, но на нее в меньшей степени повлиял обменный курс. Он растет очень медленно, что делает его очень плотным и прочным.

      Связанный коэффициент диффузии воды древесины лиственницы в процессе сушки

      [1] ВАН Чжэнь, Цюй Вэй, У Юйчжан. Влияние действующих антипиренов и аминосмол на CO и CO 2 производство древесных материалов [J]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2017, 60 (03): 140-144.
      [2] GUO Wei, NIU Xiaoting, CAI Yingchun, LI Wei.Ультрафиолетовая стойкость палисандра Брума, отполированного пчелиным воском модифицированный гидрофобным нано SiO 2 [Дж]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2015, 58 (05): 111-117.
      [3] ВАН Чжэнь, ВУ Юйчжан, М.А. Синся. Дым регулярность сжигания древесины и древесных плит [J]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2015, 58 (04): 121-126.
      [4] DING Tao, GU Lianbai, CAI Jiabin. Effects of heat treatment on the moisture adsorption characteristic and dimensional stability of wood [J]. JOURNAL OF NANJING FORESTRY UNIVERSITY, 2015, 58(02): 143-147.
      [5] CHEN Yongjun, QI Yiqing*, JIANG Peng.Влияние двух видов пигментов-наполнителей на горение пленки краски и свойства березы [J]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2013, 56 (05): 119-124.
      [6] Чжао Чен, Ю Айхуа, Чжао Канг. Развитие промышленной экологии на основе лесной инженерии. [J].ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2012, 55 (05): 14-18.
      [7] САН Вэй, ЧАН Цзяньминь *. Скрининг и мутагенез «Bacillus subtitles» B26-10 с высокой противогрибковой активностью в отношении древесного сока [J]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2011, 54 (05): 51-54.
      [8] ZHANG Zhengxiong1, ZHOU Xinnian1, DENG Shengmei2, CHEN Yufeng3.Влияние трелевки подвесного троса на физико-химические свойства почвы искусственной вырубки леса [J]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2009, 52 (05): 151-.
      [9] ВАН Даммин, Чжао Чен , Ли Чжаошань. Анализ материального потока при проведении лесозаготовительных работ. [J].JOURNAL OF NANJING FORESTRY UNIVERSITY, 2009, 52(01): 139-142.
      [10] ZHAO Chen1, WANG Da-ming1, ZHANG Zheng-xiong2. Analysis of material flow and energy flow in forest logging system [J]. JOURNAL OF NANJING FORESTRY UNIVERSITY, 2008, 51(05): 37-40.
      [11] ZHANG Zheng-xiong,ZHOU Xin-nian, CHEN Yu-feng,CHEN Zhen-hua.Влияние перевозки древесины автомобильным транспортом на свойства грунта дороги искусственной вырубки леса. [J]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2008, 51 (01): 103-.
      [12] ЧЖАН Чжэнь-тао1, Чжан Би-гуан2, ГУ Лянь бай1 *, Ли Лян2. Сушка древесины с помощью двухступенчатого компрессионного высокотемпературного теплового насоса [J].ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2007, 50 (04): 41-45.
      [13] ТОНГ Цюэ-цзюй1, Чжан Шу-инь2. Влияние предпромышленного прореживания на рост деревьев и качество стеблей в насаждениях кедра Джек-Пайн [J]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2005, 48 (06): 73-76.
      [14] ZHANG Zheng-xiong ~ (1,2), ZHOU Xin-nian ~ 2, ZHAO Chen ~ 1, XU Shao-hong ~ 3, GAO shan ~ 2.Влияние буксования грунтовых желобов на свойства грунта искусственной вырубки леса [J]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2004, 47 (02): 47-50.
      [15] Ци Цзи Тан, Чжао Чен. Исследование технологии транспортировки импортных бревен [J]. ЖУРНАЛ НАНДЖИНСКОГО ЛЕСНОГО УНИВЕРСИТЕТА, 2002, 45 (05): 61-63.

      [PDF] СУШКА ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ (Larix sibirica) ДРЕВЕСИНА

      Скачать КАЧЕСТВЕННАЯ СУШКА ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ (Larix sibirica) ДРЕВЕСИНА …

      Самули Хейкконен • Катри Луостаринен • Киммо Пииспа

      СУШКА ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ (Larix sibirica) В ПЕЧИ ДРЕВЕСИНА Mikkelin ammattikorkeakoulu A: Tutkimuksia ja raportteja — Исследования 26

      Samuli Heik Luostarin sigma Katriix

      ) ПИЛОМАТЕРИАЛЫ Mikkelin ammattikorkeakoulu A: Tutkimuksia JA raportteja — Отчеты об исследованиях 26

      Mikkelin aMMATTIKORKEAKOULU Миккели 2007

      Mikkelin aMMATTIKORKEAKOULU A: Tutkimuksia JA raportteja — Отчеты об исследованиях PL 181, 50101 Миккели Puhelin (015) 35561

      © Tekijät JA Mikkelin ammattikorkeakoulu Kannen Kuva : Самули Хейкконен ISBN 978-951-588-210-3 (nid.) ISBN 978-951-588-211-0 (PDF) ISSN 1795-9438 Ulkoasu: Taktum Oy Kannen ja sisällön painatus: Interkopio Oy

      KUVAILULEHTI Julkaisusarja ja nroksia

      Päivämäärja 900:

      ,

      ,

      ,

      ,

      ,

      ,

      , район 900 26

      Tekijät

      Samuli Heikkonen, Katri Luostarinen, Kimmo Piispa Nimeke

      Печь для сушки пиломатериалов из сибирской лиственницы (Larix sibirica) Tiivistelmä

      SIBLARCH-projektissa verrattiin keljäusiperrius.Käytetyt menetelmät olivat lämminilma-, alipaine-, kuuma- ja suurtaajuuskuivaus. Тавоиттена оли саавуттаа сахатаваран хйва куивауслаату махдоллисимман нопеасти. Aineistona käytettiin sizesioiltaan 50 мм x 150 мм sahatavaraa sekä Suomesta että Siperiasta; tavoitekosteussuhde oli 10%. Tavoitekosteussuhde saavutettiin parhaiten lämminilma- ja alipainekuivauksissa. Vaihtelu oli melko pientä, mikä on tyypillistä näille hitaille kuivausmenetelmille tasaannutusta käytettäessä. Nopeimmat menetelmät olivat kuuma- ja suurtaajuuskuivaus.Kuumakuivauksessa sahatavaran muodonmuutokset olivat vähäiset, kun taas tavoitekosteussuhdetta ei saavutettu; lisäksi hajonta oli suuri. Kuumakuivatun sahatavaran värinmuutokset olivat lisäksi huomattavat. Suurtaajuuskuivauksessa tavoitekosteussuhde saavutettiin hieman paremmin kuin kuumakuivauksessa, mutta hajonta oli liian suuri puusepänteollisuuteen. Kuumakuivausta voitaisiin käyttää ulkotiloissa käytettävälle lehtikuusisahatavaralle, sillä silloin kosteussuhdevaihtelut voidaan sallia. Suurtaajuuskuivauksella taas voitaneen saavuttaa selvä ajansäästö all 10% kosteussuhteeseen kuivattaessa.Tulevaisuudessa kaikille kuivausmenetelmille pitäisi optimoida parhaat kuivauskaavat. Etenkin alipainekuivaus korkeilla lämpötiloilla voisi tuottaa hyviä kuivaustuloksia kuten myös alipaine-, suurtaajuus- ja kuumakuivausmenetelmien yhdistäminen. Siperialainen, selvästi tiheämpi ja hitaammin kasvanut puuaines kuivui selvästi hitaammin kuin suomalainen Siperianlehtikuusisahatavara. Niiden kuivaus olisi siten suoritettava omissa erissään. Säteensuuntaisesti sahatun sahatavaran muodonmuutokset olivat kuivauksen jälkeen pienemmät kuin X-log –menetelmällä sahatun sahatavaran.X-log –menetelmällä ytimen sisältävät tai läheltä ydintä sahatut kappaleet kieroutuivat selvästi ownmän kuin kauempaa ydintä sahatut kappaleet. Siperianlehtikuusisahatavaran kuivauksessa voidaan saavuttaa laadullisesti hyviä tuloksia. Kuitenkin tasaisen tavoitekosteussuhteen saavuttaminen на haastavaa nopeilla kuivausmenetelmillä. Avainsanat (asiasanat)

      ISBN

      siperianlehtikuusi, sahatavara, kuivaus, menetelmät, fysikaaliset ominaisuudet, tiheys, lujuus, kutistuminen, muoto — muutos

      09 ISSNiv

      09

      09 ISSNiv+ лиите 4 с.

      Englanti

      Muita tietoja

      978-951-588-210-3 (нид.) 978-951-588-211-0 (PDF) 1795-9438 Luokitukset YKL 64.11 UDK 674.047

      ОПИСАНИЕ Дата

      Серия публикаций и №

      A: Research Reports 21.11.2007

      26

      Авторы

      Самули Хейкконен, Катри Луостаринен, Киммо Пийспа Название работы

      Печная сушка древесины сибирской лиственницы (Larix sibirica) Реферат

      Четыре разных методы сушки лиственницы сибирской исследованы в проекте SIBLARCH.Это были обычные сушильные камеры, вакуумные сушильные камеры, высокотемпературные и высокочастотные вакуумные сушки. Цели исследования для каждого метода заключались в достижении хорошего качества сушки и сокращении времени сушки. Материал родом из Сибири и Финляндии. Доски размером 50 мм x 150 мм сушили до заданного содержания влаги 10%. Целевое содержание влаги было достигнуто наилучшим образом с наименьшими отклонениями при обычной сушке в печи и сушке в вакуумной печи. Низкие отклонения обычно наблюдаются при медленных методах сушки, особенно при правильной стабилизации влажности в конце процесса.Высокотемпературная сушка и высокочастотная вакуумная сушка позволили сократить время сушки. Деформации были низкими при высокотемпературной сушке. Достижение заданного содержания влаги было затруднительным, и изменение конечного содержания влаги было значительным. Кроме того, изменения цвета при высокотемпературной сушке были четкими. При высокочастотной сушке целевое содержание влаги достигалось с большим успехом, но все же отклонения были явно слишком высокими для столярной промышленности. Высушенная при высокой температуре древесина лиственницы может быть полезна для использования на открытом воздухе, когда допускается большее изменение влажности.Высокочастотная сушка позволит значительно сократить время сушки при сушке до низкого содержания влаги ниже 10%. Оптимизация всех методов сушки должна быть проведена в будущих исследованиях. В частности, сушка в вакуумной печи при высоких температурах может дать некоторые преимущества по времени сушки, а также за счет сочетания вакуума, высокой частоты и высоких температур. Материал для испытаний из Сибири явно сохнет медленнее, чем материал из южной Финляндии, из-за более высокой плотности и более медленной скорости роста.Таким образом, стручки следует сушить отдельно. Радиальное пиление привело к лучшим результатам деформации по сравнению с пилением X-образного бревна. Пиломатериалы X-log, распиленные близко к сердцевине или включая сердцевину, скручены значительно сильнее, чем доски на большем расстоянии от сердцевины. Согласно этим исследованиям, сушка пиломатериалов из сибирской лиственницы может дать хорошее качество сушки. Достижение даже конечного содержания влаги особенно сложно при использовании методов быстрой сушки. Ключевые слова

      ISBN

      Лиственница сибирская, древесина, сушка, методы, физические свойства, плотность, прочность, усадка

      978-951-588-210-3 (нид.) 978-951-588-211-0 (PDF) ISSN

      1795-9438

      Страницы

      Язык

      Классификации

      78 стр. + приложение. 4 шт.

      Английский язык

      YKL 64.11 UDK 674.047

      Примечания

      ПРЕДИСЛОВИЕ Данная публикация была написана для публикации результатов проекта SIBLARCH: «Устойчивая к гниению древесина — лиственница сибирская в сравнении с сосной обыкновенной в лесном хозяйстве и продуктах». Проект реализован несколькими государственными организациями и частными компаниями в Финляндии, Исландии, Норвегии, России и Швеции.Исследования по сушке в печи сибирской лиственницы проводились в Исследовательском центре YTI Университета прикладных наук Миккели и на факультете лесных наук Университета Йоэнсуу. Это исследование финансировалось Программой Северной периферии Европейского Союза, Министерством сельского и лесного хозяйства Финляндии и Университетом прикладных наук Миккели. Это исследование было бы невозможно без сотрудничества нескольких человек из разных организаций. Как авторы, мы хотели бы поблагодарить г.Кари Кухмонен и г-н Тимо Аавакаллио из Исследовательского центра YTI за их опыт и консультации в области управления проектами и исследованиях сушки. Благодарим г-на Петтери Торниайнена за консультации по высокотемпературной сушке, а г-на Ари Саари благодарим за помощь в испытаниях высокотемпературной сушки. Особой благодарности заслуживает г-н Анри Лехто за выполнение дипломной работы по сушке лиственницы вакуумными, высокотемпературными и высокочастотными методами сушки. Его работа требовала огромных усилий и предлагала огромное количество данных.Его дипломная работа была удостоена звания лучшего инженера 2006 года, присвоенного Ассоциацией инженеров деревообрабатывающей промышленности Финляндии (Suomen puuteollisuusinsinöörien yhdistys). Г-н Юкка Корри с факультета лесных наук Университета Йоэнсуу благодарит за проведение испытаний сушки в традиционной печи в Университете Йоэнсуу. Данные этих тестов являются материалом для его кандидатской диссертации. Кроме того, мы благодарим госпожу Пиа Валтонен и студентов-технологов из Университета прикладных наук Миккели за испытание механических свойств лиственницы сибирской.

      Г-н Тейо Никканен и другие задействованные лица с исследовательской станции Пункахарью, Финский научно-исследовательский институт леса, благодарим за организацию финского испытательного материала, а г-на Юкку Хуомолина из Pariwood Oy, Париккала, Финляндия, за организацию сибирского испытательного материала из Иркутска. . Благодарим г-на Вейкко Тарвайнена и г-на Хольгера Форсена из VTT за возможность использовать программу моделирования VTT для традиционной сушки лиственницы в печи. Кроме того, г-н Мицуюки Мёдзин из Yasujima Co., Япония, благодарим за консультации по высокочастотной вакуумной сушке. Сердечно благодарим г-на Дэвида Гриттена за исправление текста. Наконец, мы хотели бы поблагодарить всех людей, организации и финансистов за их ценные усилия в этом исследовании. Миккели 14.11.2007 Авторы

      СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 1 ВВЕДЕНИЕ ………………………………… ………………………………………….. ……….. 1 2 СВОЙСТВА, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, ПЕРЕРАБОТКА И НАЛИЧИЕ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ…………………………………………… ………………………………………….. 2 2.1 Устойчивость к гниению и количество сердцевины …………………………………… ……. 2 2.2 Плотность и механические свойства ………………………………. ……………………… 4 2.3 Доля коры ……………… ………………………………………….. ……………………. 5 2.4 Использование и проблемы использования древесины лиственницы …………… ……………………………….. 6 2.5 Обработка пиломатериалов из лиственницы ………………………. ………………………………………….. ..7 2.5.1 Сушка ……………………………………. ………………………………………….. ……….. 8 2.6 Наличие бревен и пиломатериалов из лиственницы ………………………… ………………. 10 3 МАТЕРИАЛЫ ………………………. ………………………………………….. ………………………. 11 4 МЕТОДЫ ………………. ………………………………………………. ……………………………… 14 4.1 Возраст деревьев, диаметр бревен и количество сердцевины и кора …….. 14 4.2 Годовой прирост деревьев и исходная влажность, основная плотность и прочность древесины …………………… ………………………………………….. ……………… 14 4.3 Способы и графики сушки …………………….. ……………………………………. 15 4.3.1 Высокотемпературная печь сушка …………………………………………………. …. 15 4.3.2 Сушка в вакуумной печи ………………………………… …………………………………. 17 4.3.3 Сушка в высокочастотной печи .. ………………………………………….. ………….. 19 4.3.4 Обычная сушильная печь ……………………….. ………………………………….. 22 4.4 Усадка при высыхании ….. ………………………………………….. ……………………………….. 24 4.5 Качество сушки древесины…………………………………………… ……………………….. 25 4.5.1 Влагосодержание, твердение и деформации ……….. …………. 25 4.5.2 Растекание и растрескивание смолы ……………………….. ………………………………….. 26 4.5.3 Цвет …. ………………………………………….. ………………………………………… 28 4.5 .4 Сравнение методов и процессов сушки …………………………… 29

      5 РЕЗУЛЬТАТЫ …. ……………………………………………… ………………………………………….. ….. 30 5.1 Возраст деревьев, диаметр бревен и количество сердцевины и коры …….. 30 5.2 Годовой прирост деревьев и начальная влажность, основная плотность и прочность древесины ….. ………………………………………….. ………………………………. 32 5.3 Процессы сушки и качество сушеной древесины …. …………………………………. 34 5.3.1 Сушка в высокотемпературной печи…………………………………………… ……….. 34 5.3.2 Сушка в вакуумной печи ………………………….. ……………………………………….. 37 5.3. 3 Сушка в высокочастотной печи ……………………………………… ………………… 40 5.3.4 Обычная сушильная печь …………………. ………………………………………… 42 5,4 Влияние радиального расположения доски и способа распила на качество сушки ………………………………. …………………………………………………… ………….. 47 5.5 Усадка при высыхании ………………………….. ………………………………………….. ……….. 49 5.6 Сравнение методов и графиков сушки ………………………… ….. 51 6 ОБСУЖДЕНИЕ …………………………………… ………………………………………….. …………. 58 6.1 Бревна и свойства древесины …………………………. ………………………………………… 58 6 .2 Конечная влажность и градиент …………………………………….. ……………. 60 6.3 Деформации, растрескивание и растекание смолы …………………….. ………………………. 62 6.4 Цвет ………………. ………………………………………….. …………………………………… 64 6.5 Усадка при высыхании …. ………………………………………….. ………………………………… 64 6.6 Способы сушки и пиления ….. ………………………………………………………….. 66 7 ВЫВОДЫ … ………………………………………….. ……………………………………….. 68 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. ………………………………………….. ………………………………………….. …… 71 ПРИЛОЖЕНИЕ …………………………………… ………………………………………….. ………………. 79

      ПИСАТЕЛИ Самули Хейкконен Исследовательский центр YTI, Университет прикладных наук Миккели Катри Луостаринен Факультет лесных наук, Университет Йоэнсуу Киммо Пииспа Технологический университет Лаппеенранта

      СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ Сред.- средний Br — Brinell C — обычная сушильная печь (C1 — C8) Cop. — Обильное дет. — определяемая DF — сила сушки (MC / EMC) EL — установленное значение мощности EDG — European Drying Group EMC — равновесное содержание влаги,% END IP — электрический ток (A) в конце процесса сушки Grad — градиент HT — высокий температура сушки (h2 — H6) HF — высокочастотная сушка (R1 — R6) IP — электрический ток (A), значение настройки во время процесса сушки Ja — Janka ju — ювенильная ма — зрелая MC — влажность,% MOE — модуль упругости эластичность (кН / мм2) NT — Nordic Timber Obv.- очевидный R — высокочастотный осушающий RAD — радиальный Ref — эталонный RF — радиочастота 13,58 Mhz RH — относительная влажность воздуха (%) SD — стандартное отклонение T — температура, ° C TA — температура воздуха, ° C TW — температура древесины, ° C TWOOD — температура древесины, ° C

      TAP — напряжение (В), значение настройки V — сушка в вакуумной печи (V1 — V6) Ventil. — вентиляция VOC — летучие органические соединения

      1 1 ВВЕДЕНИЕ Заболонь таких фенно-скандинавских пород древесины, как ель обыкновенная (Picea abies) и сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), должна быть защищена от гниения при использовании на открытом воздухе.В Фенно-Скандинавии наружные деревянные конструкции обычно защищают химической обработкой. В последние несколько лет защита окружающей среды приобретает все большее значение. По этой причине химическая обработка древесины претерпевает изменения, и разрабатываются новые химические вещества и альтернативные решения для защиты древесины. Считается, что древесина лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) Устойчива к гниению грибов, что является основной причиной, по которой ее все чаще рекомендуется использовать, особенно на открытом воздухе.Древесина сибирской лиственницы является хорошим сырьем, особенно в деревообрабатывающей промышленности. С точки зрения отрасли, замечательными свойствами древесины лиственницы являются, например, его хорошая стойкость к гниению, живой и красивый рисунок годовых колец и его прочность, но его сушка часто бывает затруднена, поскольку после сушки в древесине лиственницы могут существовать дефекты. Печная сушка используется для минимизации времени производства, а также капиталовложений, необходимых для промышленного производства древесины. Сушка может длиться месяцами в зависимости от породы дерева, размеров досок, температуры и влажности воздуха.В столярной промышленности древесину необходимо сушить до равномерного содержания влаги ниже 10%, чтобы минимизировать изменения размеров. Это также необходимо для успешной склейки, отделки и строгания. Низкое содержание влаги может быть достигнуто только при использовании различных способов сушки в печи. Обычные дефекты, возникающие после сушки пиломатериалов из лиственницы, — это деформации, растрескивание и различная влажность. Однако исследований свойств и сушки древесины лиственницы пока мало.

      2 Целью данного исследования было изучить пригодность различных методов сушки (обычная сушильная сушка, вакуумная сушка, высокотемпературная сушка в печи и высокочастотная сушка в вакуумной печи) для древесины сибирской лиственницы, предназначенной для столярной промышленности.В то же время было проведено сравнение нескольких графиков сушки для каждого метода сушки, чтобы определить условия каждого метода и их влияние на качество сушки пиломатериалов из лиственницы. Также были изучены различия в качестве сушки и сушки лиственницы сибирской, происходящей из Финляндии и России (Сибирь). Плотность, годовой прирост, прочность и количество сердцевины сравнивали между разными источниками, чтобы найти различия. Вторая цель заключалась в сборе информации о свойствах, особенно для объединения знаний о сушильных свойствах лиственницы и ее использовании.Таким образом, исследование проводилось как ознакомление с литературой и экспериментальное исследование.

      2 СВОЙСТВА, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, ОБРАБОТКА И НАЛИЧИЕ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ 2.1 Устойчивость к гниению и количество сердцевины Древесина лиственницы сибирской известна своей устойчивостью к гниению. Эта репутация — основная причина, по которой его рекомендуется все чаще использовать, особенно на открытом воздухе. Современное экологическое сознание подчеркивает эту рекомендацию. Запрещены эффективные традиционные консерванты, требующие поиска новых решений.Естественно прочные породы — одна из возможностей использования в менее требовательных и довольно легко ремонтируемых наружных конструкциях. Последние несколько десятилетий лиственница использовалась в сложных условиях контакта с землей. Однако по европейским стандартам сердцевина сибирской лиственницы оценивается как слегка прочная — умеренно прочная (классы с 3 по 4) (например, Finnforest Thermowood 2003). Эти классы прочности предназначены для использования на открытом воздухе над землей. Известно, что характеристики устойчивости древесины лиственницы к гниению значительны.

      3 Преимущество лиственницы сибирской в ​​устойчивости к гниению — это большая доля сердцевины древесины, которая является частью вторичной ксилемы, включая экстрактивные вещества, обеспечивающие устойчивость к гниению. По наблюдениям, доля сердцевины тем больше, чем старше дерево, около 50% (Hakkila et al. 1972, Hakkila & Winter 1973) или 67% (Juvonen et al. 1986) в возрасте 50 лет и даже 85% в возрасте старше 160 лет (Использование лиственницы… 1971). Также было замечено, что доля сердцевины древесины тем больше, чем быстрее росло дерево сибирской лиственницы (Hakkila & Winter 1973).У сосны обыкновенной (Pinus

      sylvestris) доля сердцевины обычно составляет менее 40% (например, Björklund 1999). Было обнаружено, что генетическая детерминация устойчивости к гниению существует, но характеристики роста и устойчивость к гниению не коррелируют в древесине сибирской лиственницы (Venäläinen et al. 2001). Напротив, чем старше дерево сибирской лиственницы, тем прочнее его древесина; разницы в стойкости к гниению древесины между сибирской и финской лиственницей сибирской не наблюдалось. Однако было отмечено, что долговечность одной и той же доски различается (Viitanen et al.1997). Были проведены исследования для дифференциации резистентных особей от восприимчивых: таксифолин (флавоноид) и общая концентрация фенола в сердцевине лиственницы сибирской положительно коррелируют с устойчивостью к гниению, в то время как плотность и свойства адсорбции воды не коррелируют с этим (Venäläinen et al. 2006). У других видов Larix подобные корреляции были обнаружены между концентрацией общих фенолов и устойчивостью к гниению (Gierlinger et al. 2004b), а красноватый цвет сердцевины древесины положительно коррелирует с фенолами и устойчивостью к гниению (Gierlinger et al.2004а). Неразрушающая ближняя инфракрасная (FTNIR) спектроскопия оказалась точным и быстрым методом определения устойчивости к гниению L. sibirica, L. decidua и L. kaempheri (Gierlinger et al. 2003, Sykacek et al. 2006).

      4 2.2 Плотность и механические свойства При сравнении механических свойств древесины лиственницы сибирской с другими древесными породами, особенно хвойными, древесина лиственницы сибирской имеет высокую плотность, среднюю твердость и относительно высокую прочность.Плотность оказывает основное влияние на механические свойства древесины лиственницы сибирской: чем прочнее древесина, тем она плотнее (Коидзуми и др., 2003). Некоторые механические свойства древесины лиственницы сибирской представлены в таблице 1 в сравнении с такими же свойствами древесины некоторых других пород деревьев. ТАБЛИЦА 1. Некоторые механические свойства древесины лиственницы сибирской, сосны обыкновенной, ели европейской и березы серебряной. Некоторые значения лиственницы указаны для молодой и зрелой древесины, значения твердости — это значения по Янке (Ja) или по Бринеллю (Br).(Ссылки: 1) Cudinov 1965b согласно Sairanen 1982, 2) Juvonen et al. 1986, 3) Grekin 2006, 4) Jalava 1945, 5) Heräjärvi 2004, 6) Wagenführ 1996) Виды

      Основная плотность (кг / м3)

      MOE (ГПа) (ma-ju)

      Лиственница

      490- 5601)

      Сосна3) Ель3) Береза ​​

      401-438 354-417 4804)

      12,713,12) 12,7 13,7 15,14)

      Прочность на изгиб (МПа) (ma-ju) 96-1011) 84-912) 86 86 1145)

      Прочность на сжатие (МПа)

      Твердость (МПа) (ju-ma)

      47-611)

      26.4-34,52) (Ja) 24,4 (Br) 20,9 (Br) 23,45) (Br)

      48 45 544)

      Прочность на сдвиг (МПа) (ju-ma) 10-122) 11 5,3 136)

      Есть значительные различия в плотности древесины лиственницы сибирской, особенно между ранней и поздней древесиной, а также между происхождением (Коидзуми и др., 2003). Кроме того, согласно Kärkkäinen (1978), основная плотность связана с возрастом; в наибольшей степени около 40-60 годичных колец от сердцевины. Хаккила и Винтер (1973) также обнаружили, что возраст является лучшим параметром для объяснения изменений основной плотности между стволами — чем старше дерево, тем больше плотность.Базовая плотность древесины сибирской лиственницы составляет 476 кг / м3 через 60 лет и 539 кг / м3 через 100 лет для деревьев Пункахарью, Финляндия (Tuimala 1993). Также были измерены значения основной плотности около 490 кг / м3 лиственницы сибирской, выращиваемой в Финляндии (Hakkila et al. 1972, Hakkila & Winter 1973, Juvonen et al. 1986). В сердцевине лиственницы

      5 содержится арабиногалактан, экстрактивное вещество (например, Venäläinen et al.2006), концентрация которого увеличивается с возрастом деревьев (Viitanen et al.1997) и влияющие на густоту древесины лиственницы. Арабиногалактан располагается в трахеидах рядом с лучами, образуя заполненные ряды трахеид. Эти заполненные ряды трахеид явно улучшают прочность на поперечное сжатие и модуль Юнга древесины лиственницы (Grabner et al. 2005). Согласно Kärkkäinen (1978), основная плотность связана также с шириной годичных колец; чем выше плотность, тем уже кольца. Позднее сезонное таяние снега и низкая температура в начале лета уменьшают ширину годового кольца у деревьев сибирской лиственницы (Кирдьянов и др.2003) и, следовательно, это должно повлиять на плотность. Кроме того, плохие условия выращивания снижают базовую плотность, и в то же время прочность на сжатие становится слабее (Львов, Климов, 1971, по Сайранену, 1982). Прочность на сдвиг, а также наклон зерна можно предсказать по плотности (Müller et al. 2004). В отличие от плотности, угол микрофибриллы и длина трахеиды не влияют на механические свойства древесины лиственницы сибирской (Коидзуми и др. 2003). 2.3 Доля коры Важным и часто измеряемым параметром, особенно в целлюлозно-бумажной промышленности, является доля коры, которая, по наблюдениям, была иной на Юге (14.1%) и Северная (18,7%) Финляндия (Hakkila et al. 1972) выращивали сибирскую лиственницу, в среднем 15,5% (Hakkila & Winter 1973) или 16% (Juvonen et al. 1986) в возрасте 50 лет. Веркасало (1993), напротив, измерил более высокое значение, 20,9%, для доли коры примерно 60-летних деревьев сибирской лиственницы. Доля коры у сибирской лиственницы несколько выше, чем у сосны и ели, выращиваемых в Финляндии (Hakkila & Winter 1973).

      6 2.4 Использование древесины лиственницы и проблемы с ней Древесина сибирской лиственницы прекрасна и особенно подходит для декоративных целей (Verkasalo 2001).Традиционно древесину лиственницы использовали в лодках, оконных рамах, дверях и лестницах (Pro Puu ry 2007). В настоящее время в Финляндии древесина сибирской лиственницы используется в основном на открытом воздухе: садовая мебель и доски на земле, а также мосты и пирсы (Pro Puu ry 2007), но лестницы и аналогичные конструкции менее распространены из-за высокая плотность древесины лиственницы. В бывшем Советском Союзе древесина сибирской лиственницы использовалась для деревянных домов, упаковки и бочонков, мебели, паркета, фанеры, древесноволокнистых плит (Черненко и Фадеев, 1982 по Сайранену, 1982), железнодорожных шпал, опор линий электропередач, мостов, опор ( Букштынов, 1981, по Сайранену, 1982), как древесина для горнодобывающей промышленности (Бывших, 1977, по Сайранену, 1982), так и для смесей цемента и щепы (Акодус и Бухаркин, 1980 по Сайранену 1982), целлюлозно-бумажной промышленности (Шапиро и др.1971 по Сайранену 1982, Букштынов 1981 по Сайранену 1982), скипидарная и смоляная промышленность (Букштынов 1981 по Сайранену 1982), газовая и угольная промышленность (Твердохлебова и Левин 1975 по Сайранену 1982). Предполагается, что древесина лиственницы может заменить сосну в интерьере из-за меньшего количества летучих органических соединений. Количество терпенов особенно мало, однако количество уксусной кислоты довольно велико (Viitanen et al. 2001). Количество ЛОС зависит от метода сушки, но при комнатной температуре, несмотря на используемый метод сушки, оно всегда было очень низким.Вместо этого количество легковоспламеняющихся экстрактивных веществ велико, что снижает огнестойкость (Viitanen et al. 2001). В Финляндии пользователи древесины лиственницы отметили следующие проблемы при использовании древесины лиственницы: 1) трещины, возникающие во время сушки, потому что они увеличивают количество древесных отходов, 2) неравномерное конечное содержание влаги, поскольку это вызывает заметные деформации в заготовках и необходимость дать заготовкам высохнуть после первой обработки перед окончательной обработкой. очень плотно прикрепленная кора и 8) большая разница в плотности между ранней и поздней древесиной (Саймоваара 2001).По данным Pelz et al. (1999, согласно Verkasalo & Viitanen 2001), основным фактором, ограничивающим первичную обработку и, следовательно, использование древесины лиственницы в Центральной Европе, является доступность древесины лиственницы, но очень важными факторами также были потоки смолы и трещины, прилипание инструментов. и лезвия, деформации — особенно скручивание, кривые бревна, сложная сушка, цена, реактивная древесина, сердцевина, не расположенная в центре бревна, и спиралевидное волокно — все это ухудшает возможности обработки.2.5 Обработка древесины лиственницы Хотя исследования свойств древесины лиственницы сибирской немногочисленны, известно, что хорошие свойства древесины проявляются особенно на полях с низкой степенью обработки, тогда как дальнейшая обработка подчеркивает ее плохие свойства (Сайранен, 1982). . Кроме того, арабиногалактан затрудняет распил древесины лиственницы, поскольку он прилипает к пильным полотнам (например, Viitanen et al. 1997). В частности, упоминается растрескивание древесины лиственницы при использовании шурупов и гвоздей из-за низкой прочности на сдвиг по сравнению с ее твердостью (Verkasalo 2001), и их использование не рекомендуется: следует использовать направляющие отверстия для сверления, если необходимо использовать шурупы. (Тюриков 1965 по Сайранену 1982).Плохая прочность на сдвиг по сравнению с твердостью может наблюдаться также при расшатывании сколов при пилении и строгании древесины лиственницы; это широко известно среди пользователей. При распиловке, а также при резке шпона рекомендуется радиальная обработка, потому что древесина наиболее устойчива и прочна в этом направлении и, следовательно, меньше всего растрескивается в радиальном направлении (Zuban 1965b согласно Сайранену 1982, Minejev 1975 согласно Сайранену 1982). Что касается дальнейшей обработки, свойства склеивания во многом схожи с таковыми, например, сосна, но большая усадка и набухание при изменении влажности может вызвать проблемы с долговечностью клеевого шва.Таким образом, при склеивании древесины лиственницы,

      8 следует учитывать ориентацию годичных колец и рекомендуется длительное время прессования (Suomi-Lindberg & Viitanen 2001). Также отделочные свойства сравнимы с сосной. Когда были испытаны несколько различных покрытий, единственным средством защиты древесины лиственницы от растрескивания в течение шести месяцев была водорастворимая защитная жидкость для покрытия древесины (Ahola 2001). 2.5.1 Сушка Информации о сушке пиломатериалов из сибирской лиственницы мало, но в целом считается, что сушка довольно трудна, труднее, чем e.г. сушка древесины сосны обыкновенной (Tarvainen et al. 1999). Например, сушка древесины лиственницы занимает значительно больше времени, чем сушка древесины сосны аналогичных размеров (Sipi 1988, Rantala & Anttila 2004). Для сокращения времени сушки для древесины лиственницы следует использовать более высокие температуры, чем для древесины сосны (Sipi 1988). Получены противоречивые результаты относительно растрескивания древесины лиственницы сибирской при сушке. Согласно российским источникам (Пономарев 1934 согласно Сайранену 1982, Чудинов 1965b согласно Сайранену 1982, Бывших 1977 согласно Сайранену 1982) и результатам исследований Пельца и др.(1999; согласно Verkasalo & Viitanen 2001) растрескивание является наиболее серьезной проблемой при сушке лиственницы, но в финских научных источниках утверждается, что наиболее серьезными проблемами являются большой градиент влажности и трудности в достижении целевого содержания влаги (Sipi 1988, Tarvainen et al. al. 1999). Финские потребители древесины лиственницы, напротив, заявляют, что растрескивание древесины лиственницы является основной проблемой при ее переработке после сушки (Saimovaara 2001). Большая тангенциальная усадка древесины лиственницы и значительная разница между тангенциальной и радиальной усадкой (Таблица 2), а также низкая продольная способность волокон проводить влагу вызывают растрескивание как на поверхности, так и на концах деревянных деталей (Чудинов 1965a, по данным Сайранену 1982).Кроме того, разница в усадке между ранней древесиной и поздней древесиной

      9 увеличивает растрескивание в тангенциальном направлении (Чудинов 1965a согласно Сайранену 1982), в то время как внутреннее растрескивание редко встречается в древесине лиственницы при сушке (Zuban 1965a согласно Сайранену 1982). Ювонен и др. (1986), Sipi (1988) и Tarvainen et al. (1999) обнаружили, что древесина лиственницы при сушке трескается немного больше, чем сосна: чаще всего растрескивание происходит в кусках, содержащих сердцевину и молодую древесину. Очевидно, что пиломатериалы из лиственницы, предварительно высушенные на холодном хранении на открытом воздухе в течение одного года, сразу после распиливания трескаются больше, чем искусственно высушенные пиломатериалы (Asikainen 2001).Для уменьшения растрескивания рекомендуется высокотемпературная сушка с пропариванием и высокая относительная влажность воздуха в начале обычной сушки (Zuban 1965a согласно Сайранену 1982). Условия последней рекомендации усиливают перемещение влаги изнутри деревянных деталей к их поверхности. ТАБЛИЦА 2. Усадка и набухание (%) лиственницы сибирской и усадка (%) древесины сосны обыкновенной от зеленой до абсолютно сухой (Тюриков, 1965 по Сайранену, 1982) Свойство породы Тангенциальный радиальный объем Лиственница

      Набухание

      11.7

      6,0

      18,3

      Лиственница

      Усадка

      12,0

      5,4

      19,8

      Сосна

      Усадка

      8,4

      5,1

      13,2

      Еще одна проблема древесины сибирской лиственницы — скручивание во время высыхания (Sipi 1988, Rantala & Anttila 2004). Угловые опорные секции, установленные на тележке печи для скручивания древесины в направлении, противоположном естественному скручиванию (Tarvainen 2005), и загрузка древесины сверху (Tarvainen 2005, Frühwald 2006) оказались эффективными способами уменьшения деформации, особенно в высокотемпературная сушка (Tarvainen 2005) при отклонении в направлении, противоположном естественной основе во время охлаждения, уменьшала коробление только на короткий период (Taylor & Mitchell 1990).Однако сушка при высоких температурах может снизить стойкость древесины лиственницы к гниению, что, вероятно, вызвано химическими изменениями в гемицеллюлозе (Doi et al. 2005).

      10 Разработана имитационная модель сушки древесины лиственницы сибирской (Тарвайнен и др., 1999). В этой модели можно было точно спрогнозировать высыхание древесины сибирской лиственницы, если исходное содержание влаги и плотность были известны, а растрескивание можно было минимизировать, однако оказалось, что трудно предсказать градиент влажности.2.6 Доступность бревен и пиломатериалов из лиственницы Доступность пиломатериалов из сибирской лиственницы в Финляндии ограничена. В Финляндии лиственница является культивируемым видом, хотя масштабы возделывания ограничены. Выращивание лиственницы началось в Финляндии в 18 веке, и, по оценкам, в настоящее время в Финляндии выращивается около 20 000 гектаров лиственницы (Verkasalo 2001). Однако коммерческое значение древесины, получаемой в результате выращивания, невелико, хотя, по оценкам, оно возрастет в будущем, когда деревья достигнут размера больших бревен (Verkasalo 2001).В настоящее время древесина лиственницы, имеющаяся в продаже в Финляндии, в основном импортируется из России в виде пиломатериалов. В Сибири растет значительное количество лиственницы, древесины лиственницы достаточно на десятилетия для более широкого использования, чем в настоящее время, но проблемы заключаются в транспортировке древесины из леса на лесопилки, а также из России в Финляндию. Например, в данном исследовании, несмотря на договоренности, выбранная партия древесины не прибыла из России в Миккели в нужное время. Кроме того, введение весной 2007 года повышенных таможенных пошлин на экспорт круглого леса из России ограничивает возможности покупателей покупать у них пиломатериалы.Кроме того, бревна лиственницы не разрешены к ввозу в Финляндию из-за возможности нашествия насекомых. Также импортные в Финляндию пиломатериалы из лиственницы могут содержать кору из-за насекомых.

      11 3 МАТЕРИАЛЫ Древесина сибирской лиственницы из финского источника была получена из Пункахарью, Восточная Финляндия (61 ° 81’N, 29 ° 32’E), с плантаций Финского научно-исследовательского института леса. Лес был посажен в 1924 году четырехлетними саженцами. Деревья были заготовлены в декабре 2005 г. и два бревна, одно и среднее бревно, длиной 4 дюйма.Было взято 3 м. Пробы для определения диаметра, пропорции сердцевины и коры, а также для измерения годового прироста были взяты с высоты 4,5 м, то есть сверху бревна. Бревна из Пункахарью были распилены небольшой переносной циркулярной пилой на доски размером 50 мм x 150 мм (Рисунок 1). Большинство этих бревен было распилено методом X-log. Несколько бревен были распилены методом радиальной распиловки (рис. 2). Последний метод привел к получению досок различных размеров, а количество отходов было сведено к минимуму.Радиальная распиловка требовала специальных приспособлений при обращении с половинками и четвертью древесины, в то время как пила позаботилась об этом при распиловке X-бревен. В промышленных масштабах радиальное пиление потребовало бы специализированного производства.

      РИСУНОК 1. Распиловка финского испытательного материала в Пункахарью В процессе распиловки особое внимание уделялось внутреннему натяжению древесины (Рисунок 3). Было замечено, что доски и полосы некоторых бревен сразу после распиливания имели значительный изгиб или изгиб. Напряжения вызывали проблемы, особенно при радиальном пилении.Пильный диск легко заклинивал при пропиливании бревна

      12. Также были обнаружены большие карманы из смолы (рис. 3), особенно возле сердцевины. Эти полимерные карманы выглядели как трещины по всей длине досок. Таким образом, сердцевина содержала значительное количество смолы, которая могла вызвать проблемы при распиловке, а также при другой обработке древесины лиственницы.

      M

      M

      1

      M

      2 3

      M

      4

      M

      РИСУНОК 2.Метод распиловки X-бревна (слева) и метод радиальной распиловки (справа), использованные при распиловке исследуемого материала на исследовательской станции Пункахарью. Буквы M на левом рисунке обозначают доски, для которых проводились измерения качества сушки (см. Параграф 4.5). Цифры указывают расстояние между образцом и сердцевиной (см. Параграф 4.2).

      РИСУНОК 3. Снятие напряжения роста полос и досок после распиливания (слева и посередине). Большие смоляные карманы в досках у корня (справа)

      13 Древесина сибирской лиственницы из сибирского источника поступала из Усть-Илимска в Иркутской области (58 ° 15 ’с.ш., 102 ° 75’ в.д.) (Рисунок 4).Заготовка деревьев проводилась в октябре — декабре 2005 г., а бревна распиливались в Сибири в ноябре — декабре 2005 — 2006 гг. На доски размером 50 мм х 150 мм. Доски были приобретены у Pariwood Oy из Париккала, Финляндия, поэтому более точной информации найти не удалось.

      РИСУНОК 4. Происхождение финского и сибирского испытательного материала (карта из Содружества 2006 г.). Для испытаний на сушку доски были разрезаны на отрезки подходящей длины для печей, использованных в этом исследовании (см. Подробности в параграфах каждого метода).При разрезании образцов досок внимание было уделено тому, чтобы взять как можно более похожие доски из каждого бревна для сушки разными методами, чтобы можно было сравнить результаты сушки между методами и партиями. Высушенный материал был в основном из бревен. Общий объем исследуемого материала составил около 22 м³ (~ 11 м³ финских, ~ 11 м³ сибирских), что составляет 780 досок. Аналогичные пробы были взяты для сосны обыкновенной, происходящей из Северной Финляндии (Пелло, Лапландия) и Южной Финляндии (Рантасалми, Южный Саволакс), и

      14 сравнивали с лиственницей.Количество образцов сосны обыкновенной составило 50 с обоих участков.

      4 МЕТОДЫ 4.1 Возраст деревьев, диаметр бревен, количество сердцевины и коры Возраст (а) деревьев лиственницы рассчитывали по годичным кольцам пня. Измеряли диаметры (мм) стволов, сердцевины и вторичной ксилемы. Количество сердцевины (%) и коры (%) также рассчитывалось по дискам финского материала (n = 20), взятым из бревен перед распиловкой с высоты 4,5 метра от пня. Возраст, диаметр бревен, количество сердцевины и коры для сосны определяли аналогично, чем для лиственницы, а результаты для сосны сравнивали с результатами для лиственницы.4.2 Годовой прирост деревьев и начальное содержание влаги, основная плотность и прочность древесины. Годовой прирост (мм) измерялся в соответствии с INSTA 142 (Северная визуальная сила… 1997) не ближе 24 мм от сердцевины отобранных образцов. с высоты 4,5 м. Измерения плотности и начального содержания влаги были выполнены для всех досок (N = 780), использованных при испытаниях на сушку. Образцы длиной 20 мм были взяты из досок длиной 4,3 м при обрезке их до подходящей длины для каждой печи.Были измерены точные размеры образцов, и они были взвешены сразу после вырезания из зеленых досок. После этого образцы сушили при температуре 103 +/- 2 ° C и взвешивали. Затем были рассчитаны базовая плотность (кг / м3) и начальное содержание влаги (% в пересчете на сухой вес). При измерении учитывалось расстояние образца от сердцевины; в сибирском материале, закупленном в качестве пиломатериалов, расстояние определялось по кривой годичных колец, а также наличию

      15 сердцевины, заболони и коры.Используемая шкала: 1) доски, включая сердцевину, 2) доски из самой внутренней сердцевины, 3) доски из середины сердцевины, и 4) доски, содержащие как сердцевину, так и заболонь (Рисунок 2). После анализа результатов сушки часть досок была разрезана на образцы размером 20 мм x 20 мм x 400 мм без каких-либо дефектов. Эти образцы были стабилизированы (Т = 20 ° C, относительная влажность = 65%) и испытаны в испытании на четырехточечный изгиб с измерением изгиба от середины образца. Прочность на изгиб и модуль упругости (MOE) были испытаны в соответствии со стандартом EN 408, часть 10: «Определение общего модуля упругости при изгибе».Испытание проводилось на Shimadzu AG-100 kNE, серийный номер 28092778 с использованием программы для ПК Trapezium2. 4.3 Методы и графики сушки Обычно и сибирский, и финский материал включали в один и тот же процесс, но одновременно проводилось несколько испытаний с использованием древесины только одного происхождения. Контроль процесса осуществлялся в соответствии с финским исследуемым материалом, когда оба материала были высушены в одном и том же процессе. 4.3.1 Сушка в высокотемпературной обжиговой печи Для высокотемпературной сушки использовалась высокотемпературная сушильная камера производства Nardi, Италия (рис. 5).Устройство может использоваться для высокотемпературной сушки, обычной сушки в печи и термической модификации. В качестве программы управления технологическим процессом использовалась Wintek от Tekmawood Oy. В процессе сушки можно регулировать температуру древесины, температуру по сухому термометру, температуру по влажному термометру, значение давления (избыточное давление) и вентиляцию. Управление процессом основано на температуре древесины. Емкость печи составляет около 1 м³. Максимальная длина древесины, которую можно сушить в этой печи, составляет 1,85 м, а длина — 1 м.Было использовано 7 м. Поверх груза использовались гири 134 кг / м².

      16

      РИСУНОК 5. Высокотемпературная сушильная печь в Исследовательском центре YTI Все процессы высокотемпературной сушки включали стадии нагрева, сушки, охлаждения, кондиционирования и заключительного охлаждения. Нагревание проводилось в очень влажных условиях паром, чтобы предотвратить растрескивание поверхности. Дополнительный пар также использовался на ранних стадиях сушки, прежде чем пар был произведен из самой древесины. После стадии сушки древесину охлаждали до 70-80 ° C.Кондиционирование производилось пропариванием поверхности древесины до температуры 90 — 95 ° C. Наконец, древесину охлаждали до 40 ° C. Всего было проведено шесть испытаний высокотемпературной сушки при температурах 108–120 ° C. Исследование было начато при температуре 108 ° C. Цель заключалась в том, чтобы начать с щадящего теста на сушку, а затем перейти к более эффективным. Разница температур между деревом и воздухом, а также уровни температуры были увеличены в более эффективных процессах, чтобы сократить время сушки. Температурная информация графиков сушки представлена ​​в таблице 3.

      17 ТАБЛИЦА 3. Температура древесины и воздуха (° C) на разных стадиях процесса высокотемпературной сушки. H5 и H6 были оптимизационными тестами h2 h3 h4 h5 H5 и H6 TW

      TA

      TW

      60

      65

      20

      59 90 99103 105

      64 95103106108108

      20 60 90 99 101105111

      108 80 80 95 95 40

      105 77 82 97 93 38

      TA

      TW

      TA

      TW

      Стадия предварительного нагрева 10 5 15 5 Стадия нагрева / сушки 30 5 30 5 70 60 85 60100

      95113 95107 99114 9

      01109 101 115105118108108 110116 112 105

      Охлаждение / кондиционирование / охлаждение 100 98105102106 80 77 80 77 80 80 76 80 85 80 95 91 95100 95 95 93 95 89 95 40 38 40 34 40

      TA

      TW

      TA

      15

      5

      15

      30 8511011311410

      20106

      5 60 90 95 9

      05108113

      25 80105108109109 112113 115115110

      103 77 85100 89 34

      110 70 70 90 90 40

      108 67 74 94 83 30

      4.3.2 Сушка в вакуумной печи Используемая вакуумная печь лабораторного масштаба HIGH VAC-BL 13 (рис. 6) производится компанией Brunner-Hildebrand GmbH, Германия, и процесс контролируется по собственной программе производителя. Емкость печи 0,6 м³. Печь имеет электрический обогрев. Процессы сушки контролируются содержанием влаги в древесине, которое измеряется по 12 точкам внутри древесины. Кроме того, измеряются температура древесины (два датчика) и климат в печи (давление воздуха, температура воздуха, относительная влажность воздуха) и вычисляется равновесное содержание влаги в древесине.Поверх груза использовались гири 154 кг / м².

      18

      РИСУНОК 6. Сушка в вакуумной печи в Исследовательском центре YTI Всего было проведено шесть испытаний сушки в вакууме при температурах от 55 до 85 ° C. Исследование было начато с испытаний на температурный уровень 55 ° C, 65 ° C, 75 ° C и 85 ° C. Сила сушки была выбрана аналогичной наилучшей в ходе испытаний сушки в проекте «Лиственница как сырье для столярной промышленности» (Асикайнен, 2001). Та же самая стадия нагрева проводилась в каждом тесте сушки с использованием высокой относительной влажности воздуха для предотвращения растрескивания поверхности.После стадии сушки древесину кондиционировали в течение 24 часов до равновесной влажности 6,2%. На последней стадии процесса древесину охлаждали до 40 ° C перед открытием печи (Таблица 4). После испытаний уровня температуры был составлен график сушки для оптимизации тестов сушки V5 и V6. В V5 только финский, а в V6 только сибирский материал.

      19 ТАБЛИЦА 4. Температура воздуха и интенсивность сушки на различных этапах процесса сушки в вакуумной печи. V5 и V6 были оптимизирующими испытаниями Стадия сушки V1 V2 V3 V4 V5 и V6 EMC (%) DF Температура сушки (° C) Нагрев 20 55 65 75 85 70 Сушка,> 70% 2.8 55 65 75 85 70 60-70% 2,9 55 65 75 85 75 50-60% 3,0 55 65 75 85 75 40-50% 3,1 55 65 75 85 75 30-40% 3,1 55 65 75 85 75 25-30% 3,2 55 65 75 85 78 20-25% 3,3 55 65 75 85 81 15-20% 3,4 55 65 75 85 83 10-15% 1,8 55 65 75 85 85 70% 80 70 60 50 2,6 70 2,6 60-70% 80 70 60 50 2,6 70 2,6 50-60% 80 70 60 50 2,6 70 2,6 40-50% 80 70 60 50 2,6 70 2,6 30-40% 80 70 60 50 2,4 70 2,6 25-30% 80 70 60 50 2,3 75 2,7 20-25% 80 70 60 50 2,3 80 2,7 15-20% 80 70 60 50 2,6 80 2,7 10-15% 80 70 60 50 2,7 80 3 2 1-2 Нет Упрочнение 8 SQE Изменение цвета 7 10 8 6 4 2 Длина времени высыхания 6 30 16 12 8 4 Скручивание 5 10 6 4 Изгиб 4 8 4 3 Изгиб 3 20 10 5 Чашка 2 4 2 Потоки смолы 1 Cop.Обв. Дет. Нет

      5 РЕЗУЛЬТАТЫ 5.1 Возраст деревьев, диаметр бревен, количество сердцевины и коры Возраст деревьев сибирской лиственницы, выращиваемых в Финляндии, составлял 85 лет, что близко к возрасту сосны обыкновенной, выращиваемой в Южной Финляндии (82 года). ± 8,1 года) и используется здесь для сравнения. Сосна обыкновенная, собранная для сравнения в Северной Финляндии, была явно старше (133 ± 26,0 года). Диаметр пробного бревна, включая лиственницу и сосну, был тем больше, чем моложе дерево. У сибирской лиственницы из Финляндии был явно самый большой диаметр (371 мм), что особенно отличается от сосны обыкновенной, выращиваемой в Северной Финляндии (Рисунок 10).Также объемы лиственницы сибирской на 42,3% больше, чем объемы сосны обыкновенной, выращиваемой в Южной Финляндии. При сравнении лиственницы сибирской с сосной обыкновенной из Северной Финляндии разница составила 190%, причем размер лиственницы сибирской почти втрое больше, чем у сосны обыкновенной в Северной Финляндии, и для достижения этого объема потребовалось примерно на 50 лет меньше времени.

      31 Диаметр сердцевины был следующим: лиственница сибирская 306 мм, сосна обыкновенная южная 181 мм и сосна обыкновенная северная 140 мм.Это означает, что объем сердцевины у лиственницы сибирской был на 186% и 375% больше, чем у сосны обыкновенной, выращиваемой в Южной и Северной Финляндии, соответственно. Таким образом, лиственница сибирская произвела почти в пять раз больше сердцевины

      500

      80 Доля сердцевины (%)

      Диаметр (мм)

      , чем сосна обыкновенная в Северной Финляндии.

      400300200100 0

      60 40 20 0

      Лиственница

      Сосна южная

      Сосна северная

      Породы

      Лиственница

      Сосна

      Сосна

      южная

      северная

      Породная

      РИСУНОК 10.Диаметр (мм) ± стандартное отклонение деревьев лиственницы сибирской и сосны обыкновенной на высоте 4,5 метра (слева). Количество сердцевины (%) ± стандартное отклонение у лиственницы сибирской и сосны обыкновенной на высоте 4,5 метра (справа) Доля сердцевины была наибольшей у лиственницы сибирской (68%). В процентном отношении количество сердцевины сосны обыкновенной, выращиваемой в Северной Финляндии и Южной Финляндии, было явно ниже, 34–36% (Рисунок 10). Количество коры в лиственнице сибирской 11,8%. Таким образом, количество заболони составляло всего около 20%.

      32 5.2 Годовой прирост деревьев и исходная влажность, основная плотность и прочность древесины Исходная влажность была больше в сибирском исследуемом материале, особенно у поверхности стволов, в то время как разница была небольшой в древесине, распиленной около сердцевины (Таблица 10). ТАБЛИЦА 10. Начальное содержание влаги (% в пересчете на сухой вес) использованного древесного материала по радиальному расположению в стволе Радиальное расположение древесины Начальное содержание влаги (%)

      Всего 1) доски, включая сердцевину 2) доски из самой внутренней сердцевины древесины 3 ) доски из середины сердцевины 4) доски, содержащие как сердцевину, так и заболонь

      Финляндия SD Aver.49,6 8,5 52,3 7,7 51,2 7,9 45,9 6,1 51,4

      10,0

      Сибирь Средн. SD 53,4 10 53,4 10,8 50,9 7,6 54,3 10,7 54,8

      10,1

      Среднегодовой прирост материала лиственницы сибирской составлял 1,4 мм / год, тогда как прирост материала лиственницы финской составлял 3,1 мм / год. Финский материал, особенно внутренние части бревен, быстро рос (рис. 11). Основная плотность финского древесного материала значительно уменьшилась по направлению к сердцевине бревна, в то время как плотность сибирского материала — нет (Рисунок 11).Доски из сибирского испытательного материала, распиленные близко к сердцевине, были более плотными по сравнению с соответствующим финским материалом. Годовой прирост имел явно отрицательную корреляцию с базовой плотностью в финском тестовом материале (Рисунок 12). В финском исследуемом материале древесина у поверхности бревен имела явно более высокие прочность на изгиб и модуль упругости (MOE), чем древесина, расположенная у сердцевины (рис. 13). В сибирском исследуемом материале различия в прочности на изгиб и MOE между древесиной из разных мест в радиальном направлении были очень небольшими.Это коррелирует с результатами плотности и годового прироста.

      1

      2

      3

      1

      4

      2

      Происхождение древесины

      3

      SIB

      FIN

      SIB

      FIN

      SIB

      FIN

      SIB

      SIB

      SIB

      SIB

      SIB

      FIN

      0

      SIB

      2

      FIN

      4

      SIB

      6

      600550500450400 350300 FIN

      3

      Базовая плотность (кг / м )

      8

      FIN

      Годовой прирост (мм)

      33

      4

      Происхождение древесины

      8

      Годовой прирост (мм)

      Годовой прирост (мм)

      РИСУНОК 11.Среднегодовой прирост (мм) ± стандартное отклонение и основная плотность (кг / м3) ± стандартное отклонение финского (FIN) и сибирского (SIB) испытательного материала по радиальному расположению древесины в стволе (1 — 4, см. Таблицу 5). )

      6 4 2 0300

      400

      500

      600

      8 6 4 2 0

      700

      300

      400

      500

      600

      700

      3

      3

      Основная плотность (кг / м)

      Основная плотность (кг / м)

      10 5 0 juv

      сердце

      LARCH FIN

      juv

      сердце

      LARCH SIB

      Происхождение древесины

      сок СОСНА

      120 2

      15

      (Н / мм)

      20

      Прочность на изгиб

      2

      MOE (кН / мм)

      РИСУНОК 12.Соотношение годового прироста и основной плотности древесного материала Финляндии (слева) и Сибири (справа)

      100 80 60 40 juv

      heart

      juv

      heart

      sap

      LARCH FIN LARCH SIB PINE Происхождение древесины

      РИСУНОК 13. Средняя MOE (кН / мм) ± SD и прочность на изгиб (Н / мм) ± SD в древесине финской (FIN) и сибирской (SIB) лиственницы (молодь — ювенильная древесина, сердцевина — самая молодая зрелая сердцевина) и сосны. заболонь

      34 5.3 Процессы сушки и качество сушеной древесины 5.3.1 Высокотемпературная сушка в печи Продолжительность испытаний высокотемпературной сушки составляла от 78 до 145 часов (Таблица 11). Целевое содержание влаги не могло быть достигнуто, и градиент влажности оставался слишком большим при высокотемпературной сушке, особенно с сибирским материалом. Среднее содержание влаги в финском материале составляло от 11,3 до 15,3%, а в сибирском — от 14,6 до 23,3% (Таблица 11). Согласно классификации EDG, 60 — 83% финского материала, но только 11 — 38% сибирского материала достигли стандартного качества сушки по влагосодержанию.Деформации были незначительными при высокотемпературной сушке (таблица 12). Не было четкой разницы между тестами на высокотемпературную сушку в степени деформации. При анализе деформаций в соответствии с ТАБЛИЦЕЙ 11. Конечное содержание влаги и градиенты влажности при сушке в высокотемпературной печи Параметр Источник h2 h3 h4 h5 H5 H6 Температура сушки (° C) 108 115 115 120 114 114 Время сушки (ч) 143 115 100 78 102 145 Конечный MC (%) Финляндия 12,6 15,3 11,3 12,1 11,3 SD -Цель 10% +/- 2% 2,2 2,1 2,3 4.1 3,0 Сибирь 23,3 17,8 21,5 14,6 SD 5,3 4,8 5,2 3,3 Финляндия 8,9 7,3 5,0 5,5 5,6 Градиент влажности SD между глубинами 1/2 6,5 5,3 3,9 4,4 4,1 1/6 (%) Сибирь 22,7 16,3 20,9 10,1 SD -Цель

      СУШКА В ПЕЧИ ЛИСТВЕННИЦА СИБИРСКАЯ (Larix sibirica) ЛЕС

      1 Самули Хейкконен Катри Луостаринен Киммо Пииспа СУШКА ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ (Larix sibirica) ДРЕВЕСИНА Mikkelin ammattikorkeakoulu A: Tutkimuksia ja raportteja — Research Reports 26

      2 Самули Хейкконен Катри Луостаринен Киммо Пииспа СУШКА ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ (Larix sibirica) ДРЕВЕСИНА Mikkelin ammattikorkeakoulu A: Tutkimuksia ja raportteja — Исследования 26 MIKKELIN AMMATTIKORKEAKEA 200710 900 Mikkelin ammattikorkeakoulu

      3 MIKKELIN AMMATTIKORKEAKOULU A: Tutkimuksia ja raportteja — Research Reports PL 181, Mikkeli Puhelin (015) Tekijät ja Mikkelin ammattikorkeakoulu Kannen kuva: Samuli Heikkonen ISBN (nid.) ISBN (PDF) ISSN Ulkoasu: Taktum Oy Kannen ja sisällön painatus: Interkopio Oy

      4 KUVAILULEHTI Päivämäärä Julkaisusarja JA ОНР A: Tutkimuksia JA raportteja 26 Tekijät Samuli Heikkonen, Катри Luostarinen, Киммо Piispa Nimeke печной сушки сибирской лиственницы (лиственница сибирская) древесины Tiivistelmä SIBLARCH-projektissa verrattiin neljää эри kuivausmenetelmää Siperianlehtikuusen kuivauksessa.Käytetyt menetelmät olivat lämminilma-, alipaine-, kuuma- ja suurtaajuuskuivaus. Тавоиттена оли саавуттаа сахатаваран хйва куивауслаату махдоллисимман нопеасти. Aineistona käytettiin sizesioiltaan 50 мм x 150 мм sahatavaraa sekä Suomesta että Siperiasta; tavoitekosteussuhde oli 10%. Tavoitekosteussuhde saavutettiin parhaiten lämminilma- ja alipainekuivauksissa. Vaihtelu oli melko pientä, mikä on tyypillistä näille hitaille kuivausmenetelmille tasaannutusta käytettäessä. Nopeimmat menetelmät olivat kuuma- ja suurtaajuuskuivaus.Kuumakuivauksessa sahatavaran muodonmuutokset olivat vähäiset, kun taas tavoitekosteussuhdetta ei saavutettu; lisäksi hajonta oli suuri. Kuumakuivatun sahatavaran värinmuutokset olivat lisäksi huomattavat. Suurtaajuuskuivauksessa tavoitekosteussuhde saavutettiin hieman paremmin kuin kuumakuivauksessa, mutta hajonta oli liian suuri puusepänteollisuuteen. Kuumakuivausta voitaisiin käyttää ulkotiloissa käytettävälle lehtikuusisahatavaralle, sillä silloin kosteussuhdevaihtelut voidaan sallia. Suurtaajuuskuivauksella taas voitaneen saavuttaa selvä ajansäästö all 10% kosteussuhteeseen kuivattaessa.Tulevaisuudessa kaikille kuivausmenetelmille pitäisi optimoida parhaat kuivauskaavat. Etenkin alipainekuivaus korkeilla lämpötiloilla voisi tuottaa hyviä kuivaustuloksia kuten myös alipaine-, suurtaajuus- ja kuumakuivausmenetelmien yhdistäminen. Siperialainen, selvästi tiheämpi ja hitaammin kasvanut puuaines kuivui selvästi hitaammin kuin suomalainen Siperianlehtikuusisahatavara. Niiden kuivaus olisi siten suoritettava omissa erissään. Säteensuuntaisesti sahatun sahatavaran muodonmuutokset olivat kuivauksen jälkeen pienemmät kuin X-log menetelmällä sahatun sahatavaran.X-log menetelmällä ytimen sisältävät tai läheltä ydintä sahatut kappaleet kieroutuivat selvästi mentmän kuin kauempaa ydintä sahatut kappaleet. Siperianlehtikuusisahatavaran kuivauksessa voidaan saavuttaa laadullisesti hyviä tuloksia. Kuitenkin tasaisen tavoitekosteussuhteen saavuttaminen на haastavaa nopeilla kuivausmenetelmillä. Avainsanat (asiasanat) siperianlehtikuusi, sahatavara, kuivaus, menetelmät, fysikaaliset ominaisuudet, tiheys, lujuus, kutistuminen, muoto — muutos Sivumäärä 78 s. + Liite 4 s.Muita tietoja Kieli Englanti ISBN (nid.) (PDF) ISSN Luokitukset YKL UDK

      5 ОПИСАНИЕ Дата Серия публикации и № A: отчеты об исследованиях Авторы Самули Хейкконен, Катри Луостаринен, Киммо Пийспа Название работы Печная сушка древесины сибирской лиственницы (Larix sibirica) Аннотация В проекте SIBLARCH были исследованы четыре различных метода сушки сибирской лиственницы .Это были обычные сушильные камеры, вакуумные сушильные камеры, высокотемпературные и высокочастотные вакуумные сушки. Цели исследования для каждого метода заключались в достижении хорошего качества сушки и сокращении времени сушки. Материал родом из Сибири и Финляндии. Доски размером 50 мм x 150 мм сушили до заданного содержания влаги 10%. Целевое содержание влаги было достигнуто наилучшим образом с наименьшими отклонениями при обычной сушке в печи и сушке в вакуумной печи. Низкие отклонения обычно наблюдаются при медленных методах сушки, особенно при правильной стабилизации влажности в конце процесса.Высокотемпературная сушка и высокочастотная вакуумная сушка позволили сократить время сушки. Деформации были низкими при высокотемпературной сушке. Достижение заданного содержания влаги было затруднительным, и изменение конечного содержания влаги было значительным. Кроме того, изменения цвета при высокотемпературной сушке были четкими. При высокочастотной сушке целевое содержание влаги достигалось с большим успехом, но все же отклонения были явно слишком высокими для столярной промышленности. Высушенная при высокой температуре древесина лиственницы может быть полезна для использования на открытом воздухе, когда допускается большее изменение влажности.Высокочастотная сушка позволит значительно сократить время сушки при сушке до низкого содержания влаги ниже 10%. Оптимизация всех методов сушки должна быть проведена в будущих исследованиях. В частности, сушка в вакуумной печи при высоких температурах может дать некоторые преимущества по времени сушки, а также за счет сочетания вакуума, высокой частоты и высоких температур. Материал для испытаний из Сибири явно сохнет медленнее, чем материал из южной Финляндии, из-за более высокой плотности и более медленной скорости роста.Таким образом, стручки следует сушить отдельно. Радиальное пиление привело к лучшим результатам деформации по сравнению с пилением X-образного бревна. Пиломатериалы X-log, распиленные близко к сердцевине или включая сердцевину, скручены значительно сильнее, чем доски на большем расстоянии от сердцевины. Согласно этим исследованиям, сушка пиломатериалов из сибирской лиственницы может дать хорошее качество сушки. Достижение даже конечного содержания влаги особенно сложно при использовании методов быстрой сушки. Ключевые слова ISBN (nid.) Лиственница сибирская, древесина, сушка, методы, физические свойства, (PDF) плотность, прочность, усадка ISSN Страницы 78 с.+ приложение. 4 шт. Язык Английский Классификация YKL UDK Примечания

      6 ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящая публикация была написана для публикации результатов проекта SIBLARCH: Устойчивая к гниению древесина сибирской лиственницы по сравнению с сосной обыкновенной в лесном хозяйстве и продуктах. Проект реализован несколькими государственными организациями и частными компаниями в Финляндии, Исландии, Норвегии, России и Швеции.Исследования по сушке в печи сибирской лиственницы проводились в Исследовательском центре YTI Университета прикладных наук Миккели и на факультете лесных наук Университета Йоэнсуу. Это исследование финансировалось Программой Северной периферии Европейского Союза, Министерством сельского и лесного хозяйства Финляндии и Университетом прикладных наук Миккели. Это исследование было бы невозможно без сотрудничества нескольких человек из разных организаций. Как авторы, мы хотели бы поблагодарить г.Кари Кухмонен и г-н Тимо Аавакаллио из Исследовательского центра YTI за их опыт и консультации в области управления проектами и исследованиях сушки. Благодарим г-на Петтери Торниайнена за консультации по высокотемпературной сушке, а г-на Ари Саари благодарим за помощь в испытаниях высокотемпературной сушки. Особой благодарности заслуживает г-н Анри Лехто за выполнение дипломной работы по сушке лиственницы вакуумными, высокотемпературными и высокочастотными методами сушки. Его работа требовала огромных усилий и предлагала огромное количество данных.Его дипломная работа была удостоена звания лучшего инженера 2006 года, присвоенного Ассоциацией инженеров деревообрабатывающей промышленности Финляндии (Suomen puuteollisuusinsinöörien yhdistys). Г-н Юкка Корри с факультета лесных наук Университета Йоэнсуу благодарит за проведение испытаний сушки в традиционной печи в Университете Йоэнсуу. Данные этих тестов являются материалом для его кандидатской диссертации. Кроме того, мы благодарим госпожу Пиа Валтонен и студентов-технологов из Университета прикладных наук Миккели за испытание механических свойств лиственницы сибирской.

      7 Г-ну Тейо Никканену и другим вовлеченным лицам с исследовательской станции Пункахарью, Финский научно-исследовательский институт леса, благодарим за организацию финского испытательного материала, а г-на Юкку Хуомолина из Pariwood Oy, Париккала, Финляндия, за организацию сибирского испытательного материала из Иркутска. . Благодарим г-на Вейкко Тарвайнена и г-на Хольгера Форсена из VTT за возможность использовать программу моделирования VTT для традиционной сушки лиственницы в печи.Кроме того, выражаем благодарность г-ну Мицуюки Мёдзину из Yasujima Co., Япония, за консультации по высокочастотной вакуумной сушке. Сердечно благодарим г-на Дэвида Гриттена за исправление текста. Наконец, мы хотели бы поблагодарить всех людей, организации и финансистов за их ценные усилия в этом исследовании. Авторы Миккели

      8 СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 1 ВВЕДЕНИЕ СВОЙСТВА, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, ПЕРЕРАБОТКА И НАЛИЧИЕ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ Сибирской Устойчивость к гниению и количество сердцевины Плотность и механические свойства Доля коры Использование и проблемы использования древесины лиственницы Обработка древесины лиственницы Сушка Наличие бревен лиственницы и пиломатериалов МАТЕРИАЛЫ МЕТОДЫ Возраст деревьев, диаметр бревен, количество сердцевины и коры Годовой прирост деревьев и начальное содержание влаги, основная плотность и прочность древесины Способы и графики сушки Высокотемпературная сушка в печи Сушка в вакуумной печи Сушка в печи с высокой частотой Обычная сушка в печи Усадка при сушке Качество сушки древесины Содержание влаги, твердение и деформации Потоки смолы и растрескивание Цвет Сравнение методов и процессов сушки…29

      9 5 РЕЗУЛЬТАТЫ Возраст деревьев, диаметр бревен и количество сердцевины и коры Годовой прирост деревьев и начальная влажность, основная плотность и прочность древесины Процессы сушки и качество высушенной древесины Высокотемпературная сушка в печи Сушка в вакуумной печи Сушка в печи с высокой частотой Обычная сушка в печи Влияние радиального расположения доски и метода пиления на качество сушки Усадка при сушке Сравнение методов и графиков сушки ОБСУЖДЕНИЕ Свойства бревна и древесины Конечная влажность и градиент Деформации, растрескивание и поток смолы Цвет Усадка при сушке Методы сушки и распиловки ВЫВОДЫ…68 СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ … 71 ПРИЛОЖЕНИЕ … 79

      10 ПИСАТЕЛЕЙ Самули Хейкконен Исследовательский центр YTI, Университет прикладных наук Миккели Катри Луостаринен Факультет лесных наук, Университет Йоэнсуу Киммо Пииспа Технологический университет Лаппеенранты

      11 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ Сред.средняя по Бринеллю C обычная сушильная печь (C1 — C8) Cop. обильное дет. обнаруживаемая сила сушки DF (MC / EMC) Значение настройки EL для мощности EDG European Drying Group EMC равновесное содержание влаги,% END IP Электрический ток (A) в конце процесса сушки Grad gradient HT высокотемпературная сушка (h2 — H6) HF высокочастотная сушка (R1 — R6) Электрический ток IP (A), значение настройки во время процесса сушки Ja Janka juvenile ma Mature MC содержание влаги,% MOE модуль упругости (кн / мм 2) NT Nordic Timber Obv.очевидное R высокочастотная сушка RAD радиальное опорное значение RF радиочастота 13,58 Mhz RH относительная влажность воздуха (%) SD стандартное отклонение T температура, C T A температура воздуха, C T W температура древесины, C T WOOD температура древесины, C

      12 TAP напряжение (В), значение настройки V сушка в вакуумной печи (V1 V6) Ventil. вентиляция VOC летучие органические соединения

      13 1 1 ВВЕДЕНИЕ Заболонь таких фенно-скандинавских пород древесины, как ель обыкновенная (Picea abies) и сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), должна быть защищена от гниения при использовании на открытом воздухе.В Фенно-Скандинавии наружные деревянные конструкции обычно защищают химической обработкой. В последние несколько лет защита окружающей среды приобретает все большее значение. По этой причине химическая обработка древесины претерпевает изменения, и разрабатываются новые химические вещества и альтернативные решения для защиты древесины. Считается, что древесина лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) Устойчива к гниению грибов, что является основной причиной, по которой ее все чаще рекомендуется использовать, особенно на открытом воздухе.Древесина сибирской лиственницы является хорошим сырьем, особенно в деревообрабатывающей промышленности. С точки зрения отрасли, замечательными свойствами древесины лиственницы являются, например, его хорошая стойкость к гниению, живой и красивый рисунок годовых колец и его прочность, но его сушка часто бывает затруднена, поскольку после сушки в древесине лиственницы могут существовать дефекты. Печная сушка используется для минимизации времени производства, а также капиталовложений, необходимых для промышленного производства древесины. Сушка может длиться месяцами в зависимости от породы дерева, размеров досок, температуры и влажности воздуха.В столярной промышленности древесину необходимо сушить до равномерного содержания влаги ниже 10%, чтобы минимизировать изменения размеров. Это также необходимо для успешной склейки, отделки и строгания. Низкое содержание влаги может быть достигнуто только при использовании различных способов сушки в печи. Обычные дефекты, возникающие после сушки пиломатериалов из лиственницы, — это деформации, растрескивание и различная влажность. Однако исследований свойств и сушки древесины лиственницы пока мало.

      14 2 Целью настоящего исследования было изучить пригодность различных методов сушки (обычная сушильная печь, вакуумная сушильная сушка, высокотемпературная сушильная печь и высокочастотная вакуумная сушка) для древесины сибирской лиственницы, предназначенной для столярной промышленности.В то же время было проведено сравнение нескольких графиков сушки для каждого метода сушки, чтобы определить условия каждого метода и их влияние на качество сушки пиломатериалов из лиственницы. Также были изучены различия в качестве сушки и сушки лиственницы сибирской, происходящей из Финляндии и России (Сибирь). Плотность, годовой прирост, прочность и количество сердцевины сравнивали между разными источниками, чтобы найти различия. Вторая цель заключалась в сборе информации о свойствах, особенно для объединения знаний о сушильных свойствах лиственницы и ее использовании.Таким образом, исследование проводилось как ознакомление с литературой и экспериментальное исследование. 2 СВОЙСТВА, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, ОБРАБОТКА И НАЛИЧИЕ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ 2.1 Устойчивость к гниению и количество сердцевины Древесина лиственницы сибирской известна своей устойчивостью к гниению. Эта репутация — основная причина, по которой его рекомендуется все чаще использовать, особенно на открытом воздухе. Современное экологическое сознание подчеркивает эту рекомендацию. Запрещены эффективные традиционные консерванты, требующие поиска новых решений.Естественно прочные породы — одна из возможностей использования в менее требовательных и довольно легко ремонтируемых наружных конструкциях. Последние несколько десятилетий лиственница использовалась в сложных условиях контакта с землей. Однако по европейским стандартам сердцевина сибирской лиственницы оценивается как слегка прочная и умеренно долговечная (классы с 3 по 4) (например, Finnforest Thermowood 2003). Эти классы прочности предназначены для использования на открытом воздухе над землей. Известно, что характеристики устойчивости древесины лиственницы к гниению значительны.

      15 3 Преимуществом лиственницы сибирской в ​​устойчивости к гниению является большая доля сердцевины древесины, которая является частью вторичной ксилемы, включая экстрактивные вещества, обеспечивающие устойчивость к гниению. По наблюдениям, доля сердцевины тем больше, чем старше дерево, около 50% (Hakkila et al. 1972, Hakkila & Winter 1973) или 67% (Juvonen et al.1986) в возрасте 50 лет и даже 85% в возрасте старше 160 лет (Использование лиственницы 1971). Также было замечено, что доля сердцевины древесины тем больше, чем быстрее росло дерево сибирской лиственницы (Hakkila & Winter 1973). В сосне обыкновенной (Pinus sylvestris) доля сердцевины обычно составляет менее 40% (например, Björklund 1999). Было обнаружено, что генетическая детерминация устойчивости к гниению существует, но характеристики роста и устойчивость к гниению не коррелируют в древесине лиственницы сибирской (Venäläinen et al.2001). Напротив, чем старше дерево сибирской лиственницы, тем прочнее его древесина; разницы в стойкости к гниению древесины между сибирской и финской лиственницей сибирской не наблюдалось. Однако было отмечено, что долговечность одной и той же доски различается (Viitanen et al. 1997). Были проведены исследования для дифференциации устойчивых особей от восприимчивых: таксифолин (флавоноид) и общая концентрация фенола в сердцевине лиственницы сибирской положительно коррелируют с устойчивостью к гниению, в то время как плотность и водопоглощающие свойства не коррелируют с этим (Venäläinen et al.2006 г.). У других видов Larix подобные корреляции были обнаружены между концентрацией общих фенолов и устойчивостью к гниению (Gierlinger et al. 2004b), а красноватый цвет сердцевины древесины положительно коррелирует с фенолами и устойчивостью к гниению (Gierlinger et al. 2004a). Неразрушающая ближняя инфракрасная (FT-NIR) спектроскопия оказалась точным и быстрым методом определения устойчивости к гниению L. sibirica, L. decidua и L. kaempheri (Gierlinger et al. 2003, Sykacek et al. 2006) .

      16 4 2.2 Плотность и механические свойства При сравнении механических свойств древесины лиственницы сибирской с другими древесными породами, особенно хвойными, древесина лиственницы сибирской имеет высокую плотность, среднюю твердость и относительно высокую прочность. Плотность оказывает основное влияние на механические свойства древесины лиственницы сибирской: чем прочнее древесина, тем она плотнее (Коидзуми и др., 2003). Некоторые механические свойства древесины лиственницы сибирской представлены в таблице 1 в сравнении с такими же свойствами древесины некоторых других пород деревьев.ТАБЛИЦА 1. Некоторые механические свойства древесины лиственницы сибирской, сосны обыкновенной, ели европейской и березы серебряной. Некоторые значения лиственницы указаны для молодой и зрелой древесины, значения твердости — это значения по Янке (Ja) или по Бринеллю (Br). (Ссылки: 1) Cudinov 1965b согласно Sairanen 1982, 2) Juvonen et al. 1986, 3) Grekin 2006, 4) Jalava 1945, 5) Heräjärvi 2004, 6) Wagenführ 1996) Породы Основная плотность (кг / м 3) Прочность на изгиб (МПа) Прочность на сжатие (МПа) (мА-ю)))) ) MOE (ГПа) (ma-ju) Твердость (МПа) (ju-ma) Прочность на сдвиг (МПа) (ju-ma)) Лиственница)) (Ja) Сосна 3) (Br) 11 Ель 3) (Br) 5 .3 Береза ​​480 4)) 114 5) 54 4)) (Br) 13 6) Плотность древесины лиственницы сибирской сильно различается, особенно между ранней и поздней древесиной, а также между источниками (Коидзуми и др., 2003). Кроме того, согласно Kärkkäinen (1978), основная плотность связана с возрастом; будучи наибольшими вокруг годичных колец из сердцевины. Хаккила и Винтер (1973) также обнаружили, что возраст является лучшим параметром для объяснения изменений основной плотности между стволами, чем старше дерево, тем больше плотность.Базовая плотность древесины сибирской лиственницы составляет 476 кг / м 3 в 60 лет и 539 кг / м 3 в 100 лет для деревьев Пункахарью, Финляндия (Tuimala 1993). Также были измерены значения основной плотности около 490 кг / м 3 сибирской лиственницы, выращиваемой в Финляндии (Hakkila et al. 1972, Hakkila & Winter 1973, Juvonen et al. 1986). Из лиственницы

      17 5 в сердцевине древесины существует арабиногалактан, экстрактивное вещество (например, арабиногалактан).г. Venäläinen et al. 2006), концентрация которого увеличивается с возрастом деревьев (Viitanen et al. 1997) и влияет на густоту древесины лиственницы. Арабиногалактан располагается в трахеидах рядом с лучами, образуя заполненные ряды трахеид. Эти заполненные ряды трахеид явно улучшают поперечную прочность на сжатие и модуль Юнга древесины лиственницы (Grabner et al. 2005). Согласно Kärkkäinen (1978), основная плотность связана также с шириной годичных колец; чем выше плотность, тем уже кольца.Позднее сезонное таяние снега и низкая температура в начале лета уменьшают ширину годового кольца у деревьев сибирской лиственницы (Кирдянов и др., 2003) и, таким образом, должны влиять на густоту. Кроме того, плохие условия выращивания снижают базовую плотность, и в то же время прочность на сжатие становится слабее (Львов, Климов, 1971, по Сайранену, 1982). Прочность на сдвиг, а также наклон зерна можно предсказать по плотности (Müller et al. 2004). В отличие от плотности, угол микрофибриллы и длина трахеиды не влияют на механические свойства древесины лиственницы сибирской (Коидзуми и др.2003 г.). 2.3 Доля коры Важным и часто измеряемым параметром, особенно в целлюлозной промышленности, является доля коры, которая, по наблюдениям, различается в Южной (14,1%) и Северной (18,7%) Финляндии (Hakkila et al. 1972). выращивали сибирскую лиственницу, в среднем 15,5% (Hakkila & Winter 1973) или 16% (Juvonen et al. 1986) в возрасте 50 лет. Веркасало (1993), напротив, измерил более высокое значение, 20,9%, для доли коры примерно 60-летних деревьев сибирской лиственницы. Доля коры у сибирской лиственницы несколько выше, чем у сосны и ели, выращиваемых в Финляндии (Hakkila & Winter 1973).

      18 6 2.4 Использование древесины лиственницы и проблемы с ней Древесина сибирской лиственницы прекрасна и особенно подходит для декоративных целей (Веркасало, 2001). Традиционно древесину лиственницы использовали в лодках, оконных рамах, дверях и лестницах (Pro Puu ry 2007). В настоящее время в Финляндии древесина сибирской лиственницы используется в основном на открытом воздухе: садовая мебель и доски на земле, а также мосты и пирсы (Pro Puu ry 2007), но лестницы и аналогичные конструкции менее распространены из-за высокая плотность древесины лиственницы.В бывшем Советском Союзе древесина сибирской лиственницы использовалась для изготовления деревянных домов, упаковки и бочонков, мебели, паркета, фанеры, древесноволокнистых плит (Черненко и Фадеев, 1982 по Сайранену, 1982), железнодорожных шпал, опор линий электропередач, мостов, опор ( Букштынов, 1981, по Сайранену, 1982), в качестве горнодобывающей древесины (Бывших, 1977, по Сайранен, 1982), для смесей цемента и щепы (Акодус, Бухаркин, 1980, по Сайранену, 1982), целлюлозно-бумажной промышленности (Шапиро и др., По Сайранену, 1982, Букштынов, 1981 по Сайранену 1982), скипидарно-смоляной промышленности (Букштынов 1981 по Сайранен 1982) и газовой и угольной промышленности (Твердохлебова и Левин 1975 по Сайранену 1982).Предполагается, что древесина лиственницы может заменить сосну в интерьере из-за меньшего количества летучих органических соединений. Количество терпенов особенно мало, однако количество уксусной кислоты довольно велико (Viitanen et al. 2001). Количество ЛОС зависит от метода сушки, но при комнатной температуре, несмотря на используемый метод сушки, оно всегда было очень низким. Вместо этого количество легковоспламеняющихся экстрактивных веществ велико, что снижает огнестойкость (Viitanen et al. 2001). В Финляндии пользователи древесины лиственницы отметили следующие проблемы при использовании древесины лиственницы: 1) трещины, возникающие во время сушки, потому что они увеличивают количество древесных отходов, 2) неравномерное конечное содержание влаги, поскольку это вызывает заметные деформации в заготовках и необходимость дать заготовкам высохнуть после

      19 7 первая обработка перед окончательной обработкой, 3) сучки, которые всегда трескаются во время сушки и вызывают изгибы древесины, 4) большое содержание смолы, 5) осколки, 6) ослабление годичных колец, 7) очень плотно прикрепленная кора и 8) большая разница в плотности между ранней и поздней древесиной (Саймоваара 2001).По данным Pelz et al. (1999, согласно Verkasalo & Viitanen 2001), основным фактором, ограничивающим первичную обработку и, следовательно, использование древесины лиственницы в Центральной Европе, является доступность древесины лиственницы, но очень важными факторами также были потоки смолы и трещины, прилипание инструментов. и лезвия, деформации, особенно скручивание, кривые бревна, сложная сушка, цена, реакция древесины, сердцевина, не расположенная в центре бревна, и спиральное волокно, все это ухудшает возможности обработки.2.5 Обработка древесины лиственницы Хотя исследования свойств древесины лиственницы сибирской немногочисленны, известно, что хорошие свойства древесины проявляются особенно на полях с низкой степенью обработки, тогда как дальнейшая обработка подчеркивает ее плохие свойства (Сайранен, 1982). . Кроме того, арабиногалактан затрудняет распил древесины лиственницы, поскольку он прилипает к пильным полотнам (например, Viitanen et al. 1997). В частности, упоминается растрескивание древесины лиственницы при использовании шурупов и гвоздей из-за низкой прочности на сдвиг по сравнению с ее твердостью (Verkasalo 2001), и их использование не рекомендуется: следует использовать направляющие отверстия для сверления, если необходимо использовать шурупы. (Тюриков 1965 по Сайранену 1982).Плохая прочность на сдвиг по сравнению с твердостью может наблюдаться также при расшатывании сколов при пилении и строгании древесины лиственницы; это широко известно среди пользователей. При распиловке, а также при резке шпона рекомендуется радиальная обработка, потому что древесина наиболее устойчива и прочна в этом направлении и, следовательно, меньше всего растрескивается в радиальном направлении (Zuban 1965b согласно Сайранену 1982, Minejev 1975 согласно Сайранену 1982). Что касается дальнейшей обработки, свойства склеивания во многом схожи с таковыми, например, сосна, но большая усадка и набухание при изменении влажности может вызвать проблемы с долговечностью клеевого шва.Так при склеивании древесины лиственницы

      20 8 Следует учитывать ориентацию годичных колец и рекомендуется длительное время прессования (Suomi-Lindberg & Viitanen 2001). Также отделочные свойства сравнимы с сосной. Когда были испытаны несколько различных покрытий, единственным средством защиты древесины лиственницы от растрескивания в течение шести месяцев была водорастворимая защитная жидкость для покрытия древесины (Ahola 2001). что сушить довольно сложно, труднее, чем е.г. сушка древесины сосны обыкновенной (Tarvainen et al. 1999). Например, сушка древесины лиственницы занимает значительно больше времени, чем сушка древесины сосны аналогичных размеров (Sipi 1988, Rantala & Anttila 2004). Для сокращения времени сушки для древесины лиственницы следует использовать более высокие температуры, чем для древесины сосны (Sipi 1988). Получены противоречивые результаты относительно растрескивания древесины лиственницы сибирской при сушке. Согласно российским источникам (Пономарев 1934 согласно Сайранену 1982, Чудинов 1965b согласно Сайранену 1982, Бывших 1977 согласно Сайранену 1982) и результатам исследований Пельца и др.(1999; согласно Verkasalo & Viitanen 2001) растрескивание является наиболее серьезной проблемой при сушке лиственницы, но в финских научных источниках утверждается, что наиболее серьезными проблемами являются большой градиент влажности и трудности в достижении целевого содержания влаги (Sipi 1988, Tarvainen et al. al. 1999). Финские потребители древесины лиственницы, напротив, заявляют, что растрескивание древесины лиственницы является основной проблемой при ее переработке после сушки (Saimovaara 2001). Большая тангенциальная усадка древесины лиственницы и значительная разница между тангенциальной и радиальной усадкой (Таблица 2), а также низкая продольная способность волокон проводить влагу вызывают растрескивание как на поверхности, так и на концах деревянных деталей (Чудинов 1965a, по данным Сайранену 1982).Также разница в усадке между ранней древесиной и

      21 9 поздняя древесина увеличивает растрескивание в тангенциальном направлении (Чудинов 1965a согласно Сайранену 1982), в то время как внутреннее растрескивание в древесине лиственницы при сушке встречается редко (Зубан 1965a согласно Сайранену 1982). Ювонен и др. (1986), Sipi (1988) и Tarvainen et al. (1999) обнаружили, что древесина лиственницы при сушке трескается немного больше, чем сосна: чаще всего растрескивание происходит в кусках, содержащих сердцевину и молодую древесину.Очевидно, что пиломатериалы из лиственницы, предварительно высушенные на холодном хранении на открытом воздухе в течение одного года, сразу после распиливания трескаются больше, чем искусственно высушенные пиломатериалы (Asikainen 2001). Для уменьшения растрескивания рекомендуется высокотемпературная сушка с пропариванием и высокая относительная влажность воздуха в начале обычной сушки (Zuban 1965a согласно Сайранену 1982). Условия последней рекомендации усиливают перемещение влаги изнутри деревянных деталей к их поверхности.ТАБЛИЦА 2. Усадка и набухание (%) лиственницы сибирской и усадка (%) древесины сосны обыкновенной от зеленой до абсолютно сухой (Тюриков, 1965 по Сайранену, 1982) Свойство породы Тангенциальный радиальный объем Набухание лиственницы Усадка лиственницы Усадка сосны Скручивание — еще одна проблема в древесина сибирской лиственницы во время сушки (Sipi 1988, Rantala & Anttila 2004). Угловые опорные секции, установленные на тележке печи для скручивания древесины в направлении, противоположном естественному скручиванию (Tarvainen 2005), и загрузка древесины сверху (Tarvainen 2005, Frühwald 2006) оказались эффективными способами уменьшения деформации, особенно в высокотемпературная сушка (Tarvainen 2005) при отклонении в направлении, противоположном естественной основе во время охлаждения, уменьшала коробление только на короткий период (Taylor & Mitchell 1990).Однако сушка при высоких температурах может снизить стойкость древесины лиственницы к гниению, что, вероятно, вызвано химическими изменениями в гемицеллюлозе (Doi et al. 2005).

      22 10 Была разработана имитационная модель сушки древесины лиственницы сибирской (Тарвайнен и др., 1999). В этой модели можно было точно спрогнозировать высыхание древесины сибирской лиственницы, если исходное содержание влаги и плотность были известны, а растрескивание можно было минимизировать, однако оказалось, что трудно предсказать градиент влажности.2.6 Доступность бревен и пиломатериалов из лиственницы Доступность пиломатериалов из сибирской лиственницы в Финляндии ограничена. В Финляндии лиственница является культивируемым видом, хотя масштабы возделывания ограничены. Выращивание лиственницы началось в Финляндии в 18 веке, и было подсчитано, что в настоящее время в Финляндии выращивается около примерно гектаров лиственницы (Verkasalo 2001). Однако коммерческое значение древесины, получаемой в результате выращивания, невелико, хотя, по оценкам, оно возрастет в будущем, когда деревья достигнут размера больших бревен (Verkasalo 2001).В настоящее время древесина лиственницы, имеющаяся в продаже в Финляндии, в основном импортируется из России в виде пиломатериалов. В Сибири растет значительное количество лиственницы, древесины лиственницы достаточно на десятилетия для более широкого использования, чем в настоящее время, но проблемы заключаются в транспортировке древесины из леса на лесопилки, а также из России в Финляндию. Например, в данном исследовании, несмотря на договоренности, выбранная партия древесины не прибыла из России в Миккели в нужное время. Кроме того, введение весной 2007 года повышенных таможенных пошлин на экспорт круглого леса из России ограничивает возможности покупателей покупать у них пиломатериалы.Кроме того, бревна лиственницы не разрешены к ввозу в Финляндию из-за возможности нашествия насекомых. Также импортные в Финляндию пиломатериалы из лиственницы могут содержать кору из-за насекомых.

      23 11 3 МАТЕРИАЛЫ Древесина сибирской лиственницы из финского источника была получена из Пункахарью, Восточная Финляндия (61 81 N, E), с плантаций Финского научно-исследовательского института леса. Лес был посажен в 1924 году четырехлетними саженцами.Деревья были заготовлены в декабре 2005 г., и были взяты два бревна, одно и среднее бревно, длиной 4,3 м. Пробы для определения диаметра, пропорции сердцевины и коры, а также для измерения годового прироста были взяты с высоты 4,5 м, то есть сверху бревна. Бревна из Пункахарью были распилены небольшой переносной циркулярной пилой на доски размером 50 мм x 150 мм (Рисунок 1). Большинство этих бревен было распилено методом X-log. Несколько бревен были распилены методом радиальной распиловки (рис. 2).Последний метод привел к получению досок различных размеров, а количество отходов было сведено к минимуму. Радиальная распиловка требовала специальных приспособлений при обращении с половинками и четвертью древесины, в то время как пила позаботилась об этом при распиловке X-бревен. В промышленных масштабах радиальное пиление потребовало бы специализированного производства. РИСУНОК 1. Распиловка финского испытательного материала в Пункахарью В процессе распиловки особое внимание уделялось внутреннему натяжению древесины (Рисунок 3). Было замечено, что доски и полосы некоторых бревен сразу после распиливания имели значительный изгиб или изгиб.Напряжения вызывали проблемы, особенно при радиальном пилении. Пильный диск легко заклинивал при пропиливании бревна

      24 12. Также были обнаружены большие карманы из смолы (рис. 3), особенно возле сердцевины. Эти полимерные карманы выглядели как трещины по всей длине досок. Таким образом, сердцевина содержала значительное количество смолы, которая могла вызвать проблемы при распиловке, а также при другой обработке древесины лиственницы. M M M M M РИСУНОК 2. Метод распиловки X-образного бревна (слева) и метод радиального распила (справа), использованные при распиловке исследуемого материала на исследовательской станции Пункахарью.Буквы M на левом рисунке обозначают доски, для которых проводились измерения качества сушки (см. Параграф 4.5). Цифры указывают расстояние между образцом и сердцевиной (см. Параграф 4.2). РИСУНОК 3. Снятие напряжения роста полос и досок после распиловки (слева и посередине). Большие смоляные карманы в досках у корня (справа)

      25 13 Древесина сибирской лиственницы из сибирского источника поступала из Усть-Илимска в Иркутской области (58 15 N, E) (Рисунок 4).Деревья были собраны в октябре-декабре 2005 г., а бревна распилили в Сибири в ноябре-декабре на доски размером 50 мм x 150 мм. Доски были приобретены у Pariwood Oy из Париккала, Финляндия, поэтому более точной информации найти не удалось. РИСУНОК 4. Происхождение финского и сибирского испытательного материала (карта Содружества 2006 г.). Для испытаний на сушку доски были разрезаны на отрезки подходящей длины для печей, использованных в этом исследовании (см. Подробности в параграфах каждого метода).При разрезании образцов досок внимание было уделено тому, чтобы взять как можно более похожие доски из каждого бревна для сушки разными методами, чтобы можно было сравнить результаты сушки между методами и партиями. Высушенный материал был в основном из бревен. Общий объем исследуемого материала составил около 22 м³ (~ 11 м³ финских, ~ 11 м³ сибирских), что составляет 780 досок. Аналогичные пробы были взяты для сосны обыкновенной, происходящей из Северной Финляндии (Пелло, Лапландия) и Южной Финляндии (Рантасалми, Южный Саволакс), и

      26 14 сравнивали с лиственницей.Количество образцов сосны обыкновенной составило 50 с обоих участков. 4 МЕТОДЫ 4.1 Возраст деревьев, диаметр бревен и количество сердцевины и коры Возраст (а) лиственниц рассчитывали по годичным кольцам пня. Измеряли диаметры (мм) стволов, сердцевины и вторичной ксилемы. Количество сердцевины (%) и коры (%) также рассчитывалось по дискам финского материала (n = 20), взятым из бревен перед распиловкой с высоты 4,5 метра от пня. Возраст, диаметр бревен, количество сердцевины и коры для сосны определяли аналогично, чем для лиственницы, а результаты для сосны сравнивали с результатами для лиственницы.4.2 Годовой прирост деревьев и начальное содержание влаги, основная плотность и прочность древесины. Годовой прирост (мм) был измерен в соответствии с INSTA 142 (Nordic visual Strength 1997) не ближе 24 мм от сердцевины образцов, взятых из высота 4,5 м. Измерения плотности и начального содержания влаги были выполнены для всех досок (N = 780), использованных при испытаниях на сушку. Образцы длиной 20 мм были взяты из досок длиной 4,3 м при обрезке их до подходящей длины для каждой печи.Были измерены точные размеры образцов, и они были взвешены сразу после вырезания из зеленых досок. После этого образцы сушили при температуре 103 +/- 2 ° C и взвешивали. Затем рассчитывали основную плотность (кг / м 3) и начальное содержание влаги (% в пересчете на сухой вес). При измерении учитывалось расстояние образца от сердцевины; в сибирском материале, закупленном как пиломатериалы, расстояние определялось по кривой годичных колец, а также наличию

      27 15 сердцевины, заболони и коры.Используемая шкала: 1) доски, включая сердцевину, 2) доски из самой внутренней сердцевины, 3) доски из середины сердцевины, и 4) доски, содержащие как сердцевину, так и заболонь (Рисунок 2). После анализа результатов сушки часть досок была разрезана на образцы размером 20 мм x 20 мм x 400 мм без каких-либо дефектов. Эти образцы были стабилизированы (Т = 20 ° С, относительная влажность = 65%) и испытаны в испытании на четырехточечный изгиб с измерением изгиба от середины образца. Прочность на изгиб и модуль упругости (MOE) были испытаны в соответствии со стандартом EN 408, часть 10: Определение общего модуля упругости при изгибе.Испытание проводилось на коленке Shimadzu AG-100, серийный номер с использованием программы для ПК Trapezium2. 4.3 Методы и графики сушки Обычно и сибирский, и финский материал включали в один и тот же процесс, но одновременно проводилось несколько испытаний с использованием древесины только одного происхождения. Управление процессом осуществлялось в соответствии с финским исследуемым материалом, когда оба материала были высушены в одном процессе. Сушка в высокотемпературной печи. Для высокотемпературной сушки использовалась высокотемпературная сушильная печь, изготовленная Nardi, Италия (рис. 5).Устройство может использоваться для высокотемпературной сушки, обычной сушки в печи и термической модификации. В качестве программы управления технологическим процессом использовалась Wintek от Tekmawood Oy. В процессе сушки можно регулировать температуру древесины, температуру по сухому термометру, температуру по влажному термометру, значение давления (избыточное давление) и вентиляцию. Управление процессом основано на температуре древесины. Емкость печи составляет около 1 м³. Максимальная длина древесины, которую можно сушить в этой печи, составляет 1,85 м, а длина — 1 м.Было использовано 7 м. Поверх груза использовались гири 134 кг / м².

      28 16 РИСУНОК 5. Высокотемпературная сушильная печь в Исследовательском центре YTI Все процессы высокотемпературной сушки включали стадии нагрева, сушки, охлаждения, кондиционирования и заключительного охлаждения. Нагревание проводилось в очень влажных условиях паром, чтобы предотвратить растрескивание поверхности. Дополнительный пар также использовался на ранних стадиях сушки, прежде чем пар был произведен из самой древесины. После стадии сушки древесину охлаждали до С.Кондиционирование проводилось путем пропаривания поверхности древесины до температуры С. Наконец, древесину охлаждали до 40 ° С. Всего было проведено шесть испытаний высокотемпературной сушки при температурах между ° С. Исследование было начато при температуре 108 ° С. Цель заключалась в том, чтобы начать с щадящего теста на сушку, а затем перейти к более эффективным. Разница температур между деревом и воздухом, а также уровни температуры были увеличены в более эффективных процессах, чтобы сократить время сушки. Температурная информация графиков сушки представлена ​​в таблице 3.

      29 ТАБЛИЦА 3. Температура древесины и воздуха (C) на разных стадиях процесса высокотемпературной сушки. H5 и H6 были оптимизирующими испытаниями h2 h3 h4 h5 H5 и H6 17 TWTATWTATWTATWTATWTA Стадия предварительного нагрева Стадия нагрева / сушки Стадия охлаждения / кондиционирования / охлаждения Сушка в вакуумной печи Используемая вакуумная печь лабораторного масштаба, HIGH VAC-BL 13 (Рисунок 6), является производства Brunner-Hildebrand Gmbh, Германия, а процесс контролируется собственной программой производителя.Емкость печи 0,6 м³. Печь имеет электрический обогрев. Процессы сушки контролируются содержанием влаги в древесине, которое измеряется по 12 точкам внутри древесины. Кроме того, измеряются температура древесины (два датчика) и климат в печи (давление воздуха, температура воздуха, относительная влажность воздуха) и вычисляется равновесное содержание влаги в древесине. Поверх груза использовались гири 154 кг / м².

      30 18 РИСУНОК 6.Сушка в вакуумной печи в Исследовательском центре YTI Всего было проведено шесть испытаний сушки в вакууме при уровнях температуры от C. Исследование было начато с испытаний на уровне температуры 55 C, 65 C, 75 C и 85 C. лучшие из них при испытаниях на сушку в проекте Лиственница как сырье для столярной промышленности (Асикайнен 2001). Та же самая стадия нагрева проводилась в каждом тесте сушки с использованием высокой относительной влажности воздуха для предотвращения растрескивания поверхности. После стадии сушки древесину кондиционировали в течение 24 часов до равновесной влажности 6.2%. На последней стадии процесса древесину охлаждали до 40 ° C перед открытием печи (Таблица 4). После испытаний уровня температуры был составлен график сушки для оптимизации тестов сушки V5 и V6. В V5 только финский, а в V6 только сибирский материал.

      31 ТАБЛИЦА 4. Температура воздуха и интенсивность сушки на различных этапах процесса сушки в вакуумной печи. V5 и V6 были оптимизирующими испытаниями Стадия сушки V1 V2 V3 V4 V5 и V6 EMC (%) DF Температура сушки (C) Нагрев Сушка,> 70%%%%%%%% <10% Кондиционирование 24 ч Охлаждение 4 ч Коррекция коэффициент для измерения влажности 25 Целевое содержание влаги (%) 10 Целевой градиент влажности (%) Сушка в высокочастотной печи Используемая высокочастотная печь изготовлена ​​компанией Yasujima Co., Япония (Рисунок 7). Эта печь может использоваться как для высокочастотной сушки, так и для высокочастотной вакуумной сушки и обычной вакуумной сушки. Печь допускает температуру до 120 C. Работа печи основана на использовании высокочастотной энергии, которая нагревает древесину изнутри. Емкость печи составляет около 3 4 м³. Управление процессом основано на значениях электроэнергии, температуре испаренной воды и древесины. Температура древесины измерялась одним датчиком температуры. Гидравлический цилиндр прижимал груз сверху с минимально возможным весом 550 кг / м².

      32 20 РИСУНОК 7. Высокочастотная сушильная печь в Исследовательском центре YTI Всего было проведено шесть испытаний высокочастотной вакуумной сушки с использованием электроэнергии от кВт / м 3. Исследование было начато с процесса с использованием максимально возможной высокочастотной мощности, позволяющей температура древесины поднялась до 95 ° C. На основании результатов первого теста на сушку (заметное внутреннее растрескивание и потемнение цвета) мощность и самые высокие уровни температуры были снижены для других тестов.Последнее испытание проводилось с дополнительными электрическими металлическими пластинами между слоями древесины и более сильным прессом, чем в пяти предыдущих испытаниях (приблизительно 2000 кг / м²). ТАБЛИЦА 5. Температура древесины и высокочастотная информация о R1 Этап этапа нагрева1 Этап 2 Этап 2 Паровая ступень 3 Этап 4 Паровая ступень5 процесс 1,5 ч 4,5 ч 18,5 ч 20 ч 29,5 ч 42 ч 44 ч Вакуум (торр) RF вкл. (Мин.) RF выкл. (Мин. ) IP EL END IP Power (кВтч / м³) T WOOD

      33 ТАБЛИЦА 6. Температура древесины и высокочастотная информация в процессах высокочастотной сушки R2-R6 Этап параметра R2 R3 R4 R5 и R6 Объем сушки (м³) Вакуум предварительного вакуума ( Торр) Нагрев Время пропаривания (ч) Варка T (C) RF с пропариванием Да Да Да Нет / Да IP EL TAP Настройка Wood T (C) RF вкл (мин) RF выкл (мин) Мощность (кВтч / м³) Этап сушки 1 Вакуум (торр) RF вкл. (Мин.) RF выкл. (Мин.) IP EL END IP Мощность (кВтч / м³) Настройка древесины T (C) Готово Готово Продолжить Продолжить Шаг 2 Через 119 ч Через 138 ч Вакуум (Торр) RF вкл. (Мин. ) 1 2 RF выкл. (Мин.) 2 4 IP EL END IP Мощность (кВтч / м³) Нагрев всегда проводился в очень влажных условиях с пропариванием в течение нескольких часов, чтобы предотвратить растрескивание поверхности.Обычно высокая частота комбинируется с паром для нагрева древесины изнутри. На стадии сушки применялась высокая частота циклов в соответствии с таблицами 5 и 6. Уровень мощности, время цикла мощности и максимальная температура менялись для каждого теста сушки. Обычно этап сушки состоял из одного или двух этапов. При высокочастотной сушке не было стадии кондиционирования.

      34 Сушка в обычной печи В качестве обычной печи лабораторного масштаба использовалась печь B 9400 COMP (рис. 8) производства Brunner Hildebrand Gmbh.Процессы контролируются собственной программой производителя. Емкость печи м³. Печь нагревается электрически (макс. 15 кВт), а влажность воздуха регулируется путем орошения холодной водой. И температура, и относительная влажность воздуха измеряются в двух точках. Процесс сушки контролируется влажностью древесины. Также учитывается градиент влажности, чтобы обеспечить достаточный контроль. Это необходимо, когда разница между внутренней и поверхностной влажностью велика.Влагосодержание измеряется в двенадцати точках, в шести — на глубине 1/3 толщины доски и в шести — в сердцевине доски. Измерения влажности основаны на изменениях электропроводности, вызванных высыханием древесины. Предполагается, что влажность поверхности досок на 1-2% больше, чем равновесная влажность печи. Скорость воздуха можно контролировать, регулируя скорость вращения электродвигателя с помощью преобразователя частоты, а воздушный поток можно направлять с помощью ручной заслонки.Изменение направления воздушного потока можно регулировать с точностью до часа. Графики сушки для обычной лабораторной печи Бруннера составляются путем определения температуры и силы сушки для десяти интервалов содержания влаги на стадии сушки, в то время как климатические условия для нагрева, кондиционирования и охлаждения определяются температурой и равновесным содержанием влаги. Запрограммированные графики сушки представлены в Таблице 7. Вес 154 кг / м² использовался для минимизации деформаций.

      35 23 РИСУНОК 8. Обычная сушильная печь на факультете лесных наук Университета Йоэнсуу ТАБЛИЦА 7. Запрограммированные графики сушки для традиционной сушки Стадия сушки C1 C2 C3 C4 C1 4 C5 8 сушка T (C) EMC (%) DF T (C) ЭМС (%) DF Нагрев Сушка,> 70%%%%%%%%% <10% Кондиционирование Охлаждение Остановка вентиляции. (C) Поправочный коэффициент для измерения влажности в C в C8 Целевое содержание влаги (%) в C5-6 8 в C7-8 Целевой градиент влажности (%) 1 1 в C5 0.1 в C6-C8

      36 Усадка при сушке Измерения усадки при сушке проводились для пяти различных процессов сушки: двух вакуумных, двух высокочастотных и одной высокотемпературной сушки. Усадку рассчитывали по разнице размеров до и после сушки и сравнивали с содержанием влаги в каждой доске. Размеры и влажность каждой доски измерялись как до, так и после сушки. a) b) c) РИСУНОК 9. Системы измерения размеров и влажности для измерения усадки при высыхании.a) Толщина, b) ширина и c) измерение содержания влаги. Измерения размеров проводились с помощью двух систем линейного сканирования Inx System Seecon CCD, а измерения содержания влаги — с помощью емкостного встроенного влагомера FMI (Brookhuis 2007) (рис. ). Доски перемещались через измерительный блок с помощью конвейерной системы в продольном направлении. Система измеряет интенсивность отраженного света от доски и рассчитывает размеры доски на основе этих данных. Сотни отдельных кадров сделаны с одной доски, когда она проходит через поле зрения камеры

      37.Толщина всегда измерялась от одного и того же края, а ширина — от внутренней плоскости доски. 25 При измерении сухой древесины из-за деформации доски на конвейере во время измерения раскачивались. Кроме того, обесцвечивание и лед на поверхности зеленых досок вызвали некоторые проблемы при измерении. Из-за этих факторов некоторые результаты пришлось отфильтровать. 4.5 Качество сушки древесины После обработки были проведены измерения для выбранных досок, которые случайным образом помещались в загрузочную загрузку.Некоторые измерения были проведены и для образцов, распиленных из внутренней части бревен, но сравнение методов было проведено только для образцов, вырезанных из внешней части бревен (рис. 2). В результатах каждого процесса представлен только результат этих досок. При проведении измерений в первую очередь определялись поверхностные трещины. Впоследствии были измерены деформации и определены потоки смолы, т. Е. Когда были выполнены измерения для целых досок, они были разрезаны на части для определения окончательного среднего содержания влаги и градиента, внутренних трещин, твердения и спектров. Содержание влаги, твердение и деформации. Качество сушки досок из лиственницы оценивалось в соответствии с рекомендациями Европейской сушильной группы (EDG) (см. e.г. Sipi 2002) и Nordic Timber (Pohjoismainen sahatavara 1994), которые соответствуют стандартам SFS-EN, упомянутым в таблице 8. Целевым классом качества был Q (E = Exclusive, Q = Quality, S = Standard) согласно EDG; эти рекомендации применялись для определения влажности, градиента влажности и твердения. Что касается деформаций, то целью был класс А в соответствии с нордической древесиной (NT) (Pohjoismainen sahatavara 1994). В классификацию также входят нижние

      Влияние сжимающей нагрузки на усадку блоков из лиственницы при радиочастотном вакуумном нагреве

      Армстронг, Л.Д. 1972. Деформация древесины при сжатии при движении влаги. Wood Sci. 5 (2): 81-85.n Барбер, Н. Ф. 1968. Теоретическая модель усадки древесины. Holzforschung 22 (4): 97-103.nBoyd, J. D. 1974. Анизотропная усадка древесины: определение доминирующих детерминант. Мокузай Гаккаиси 20 (10): 473-482.nHarris, R.A., And M.A. Taras. 1984. Сравнение распределения влажности, распределения напряжений и усадки пиломатериалов из красного дуба, высушенных с помощью радиочастотной / вакуумной сушки и в обычной печи. Forest Prod. J. 34 (1): 44-54.nHoffmeyer, P. 1993. Нелинейная ползучесть, вызванная образованием плоскости скольжения. Wood Sci. Technol. 27 (5): 326-327.nHoffmeyer, P., and R.W. Davidson. 1989. Механо-сорбционный механизм ползучести древесины при сжатии и изгибе. Wood Sci. Technol. 23 (3): 217-225.nLee, N.-H., And K. Hayashi. 2000. Влияние обработки торцевого покрытия и парового взрыва низкого давления на скорость сушки и контроль при частотно-частотной / вакуумной сушке поперечных сечений бревна из японского кедра. Forest Prod. J. 50 (2): 73-78.nLee, N.-H., And H.S. Jung. 2000. Сравнение усадки, контроля и поглощенной энергии при ударном изгибе квадратов из корейского ясеня, высушенных с помощью радиочастотного / вакуумного процесса и в обычной печи. Forest Prod. J. 50 (2): 69-72.nLiu, F., S. Avramidis, and R. L. Zwick. 1994. Сушка толстого болиголова западного в лабораторной радиочастотной / вакуумной сушилке с постоянным и переменным электродным напряжением. Forest Prod. Дж. 44 (6): 71-75.nPang, S. 2002. Прогнозирование анизотропной усадки мягкой древесины, часть 1. Теории. Wood Sci. Techol. 36 (1): 75-91.nPentoney, R.E. 1953. Механизмы, влияющие на тангенциальную и радиальную усадку. J. For. Prod. Res. Soc. 32 (1): 27-32.nQuirk, J. T. 1984. Усадка и родственные свойства клеточных стенок Дугласа-Пихты. Wood Fiber Sci. 16 (1): 115-133.nShin, H. Y. 2001. Исследование изменений качества древесины в стволе лиственницы. Страница 190 в Proc.Корейское общество науки и технологии древесины, осеннее собрание 2001 г., Кёнджу, Корея. NSkaar, C. 1972. Вода в древесине. Сиракузы, Нью-Йорк, Нью-Йорк. 132 с. NTaniquchi, Y., And S. Nishio. 1991. Высокочастотная силовая вакуумная сушка древесины. IV. Сравнение физико-механических свойств пиломатериалов, высушенных несколькими способами сушки. J. Japan Wood. Res. Soc. 37 (5): 405-414.nTrebula, P., P. Joscak, And I. Klementl. 1993. Влияние вакуумной сушки на некоторые физические свойства древесины бука и дуба.Страницы 151-160 в Proc. Вакуумная сушка древесины’93, Зволен, Словакия.

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *