Назначение сушки пиломатериалов и ее основные способы
Для изготовления мебели, отделочных, строительных работ и иных процедур с использованием древесины требуется сухое сырье. На сегодняшний день существует несколько распространенных естественных и искусственных способов сушки пиломатериалов.
Следует отметить, что сушка является необходимым элементом подготовки изделий из натурального дерева к их использованию. Это обусловлено тем, что свежесрубленная древесина (любая, в том числе сибирской лиственницы – особенно прочная и устойчивая к негативным внешним факторам) содержит большое количество влаги. И если ее процент не уменьшить, со временем материалы могут растрескаться и покоробиться, а также они будут более подвержены негативному воздействию жуков-древоточцев и грибков.
Если пиломатериалы предназначены для использования в помещении (к примеру, для внутренней отделки), допустимый уровень влажности древесины составляет 8-10% (доля воды по отношению к массе сухого материала). При эксплуатации изделий под открытым небом этот показатель составляет не более 18%.
Определение и задачи сушки пиломатериалов
Сушка – это процесс удаления из древесины влаги. Во время этого процесса может отмечаться уменьшение объема и линейных размеров древесины (усушка), а потому необходимо оставлять определенные припуски по ширине и толщине пиломатериалов.
Сам процесс осуществляется постепенно: сначала высыхает поверхность изделий, а влага из средних слоев поступает наружу, и так в течение нескольких циклов, пока влажность пиломатериалов и окружающей среды не станут приблизительно одинаковыми.
Скорость высыхания зависит от ряда факторов: породы древесины, температуры воздуха, начальной влажности, а также выбранной технологии сушки пиломатериалов.
Все о естественной сушке
Обычная, естественная сушка пиломатериалов осуществляется в домашних условиях без использования специального оборудования. При небольшом количестве брусьев или досок их можно просто на некоторое время разместить в частном доме и даже квартире. Использовать отопительные приборы нельзя, поскольку это может привести к образованию трещин и короблению. Рекомендуется положить изделия повыше, к примеру, на шкаф, а затем подождать 3 недели, после чего они будут готовы к использованию.
Также существует атмосферная сушка пиломатериалов (один из видов естественной). Она осуществляется следующим образом:
- Пиломатериалы укладываются штабелями на одинаковых по высоте (примерно, 0,5 м) опорах, основание должно быть горизонтальным и ровным.
- Над опорами штабелей между рядами размещаются прокладки одинаковой толщины из сухого материала для улучшения вентиляции. Расстояние между прокладками составляет около 1,5-2 м.
- Чтобы защитить древесину от коробления в результате негативного воздействия дождя и солнечных лучей, над штабелями сооружают временную кровлю из шифера или рубероида.
Время процесса в теплое время года составляет 30 дней для досок толщиной в 50 мм, и около 3 месяцев для бревен. Основной признак сухости материала – ломкость свежеснятой стружки.
Способы искусственной сушки
При искусственной сушке пиломатериалов используются специальные установки для поддержания определенного режима температуры и вентилирования. Она производится на деревообрабатывающих предприятиях, и осуществляется посредством разных способов.
Камерная
Такой вид сушки пиломатериалов получил наиболее широкое распространение в промышленности. Процесс осуществляется в специальных сушильных камерах, чаще всего – в газообразной среде (смеси воздуха с топочными газами) или паре.
К преимуществам технологии относится то, что режим камерной сушки можно регулировать, а это позволяет получать материал практически с любой конечной влажностью.
Контактная
С ее помощью сушатся плоские материалы (к примеру, фанерный шпон), которые зажимаются между металлическими плитами, нагретыми до +150°C. Сам процесс занимает всего несколько минут за счет большой площади соприкосновения пиломатериалов с горячими плитами. К минусам относится то, что при чрезмерной выдержке древесина темнеет.
Вакуумная
Она осуществляется при помощи герметичных камер с предварительным извлечением из них воздуха (то есть созданием вакуума).
Во время сушки древесины под действием градиентов давления, температуры и влажности осуществляется движение связанной и свободной влаги от центра материалов к их поверхности.
Умеренные температурные режимы (от +45°C до +62°C) и разрежение воздуха способствуют максимально равномерному изменению тепло-влажностных характеристик изделий. Иными словами, вакуумный метод обеспечивает более равномерную сушку, во время которой устраняется внутреннее напряжение, а значит, сводится к минимуму вероятность образования трещин или коробления изделий из дерева.
Токами высокой частоты (ТВЧ)
Метод основан на нагревании пиломатериалов между двумя и более металлическими пластинами, которые подключены к источнику ТВЧ. Вся комбинация образует конденсатор, в котором в роли диэлектрика выступает древесина. Далее в изделиях возникают диэлектрические потери, из-за чего пиломатериалы нагреваются, и из них испаряется влага.
Если парообразование в материале осуществляется при температуре влаги ниже +100°C, процесс сушки называют испарением, а если показатель равен и выше +100°C – выпариванием.
С помощью гидрофобных жидкостей
Процесс осуществляется посредством погружения материалов в специальные ванны, наполненные нагретой до +105-120°C гидрофобной жидкостью (парафином, серой, петролатумом). Интенсивная передача тепла от жидкости к дереву позволяет в 3-4 раза сократить время испарения влаги по сравнению с камерным способом./p>
Такой метод используется в основном для снижения влажности пиломатериалов перед их пропиткой (к примеру, масляными антисептиками).
Конечно, это лишь основные и наиболее распространенные способы уменьшения уровня влажности древесины. Существует и множество других, к примеру, инфракрасная, индукционная, ротационная сушка, а также комбинированные варианты.
lesinter.ru
Режимы сушки древесины: разновидности и их особенности
Процессы просушивания древесины являются важнейшим этапом подготовки древесины для ее дальнейшего использования. Режимы сушки древесины являются процессами, которые сочетают тепловое воздействие сушильного агрегата на саму древесину в процессе ее просушивания.
Данные режимы просушки древесного сырья могут различаться: все будет зависеть от того, какие требования предъявляются к качественным параметрам древесины.
Какие бывают режимы просушки дерева
Существует несколько видов разнообразных режимов высушивания древесного сырья:
Сушильные камеры для пиломатериалов
- мягкий тип режима просушки;
- режим нормального просушивания;
- просушивание в форсированном режиме;
- просушка древесины с использованием низкотемпературного режима;
- применение просушки высокотемпературного характера.
Температурный показатель при этом достигает 100 градусов по Цельсию.
Просушивание древесного материала при помощи высокотемпературных режимов сушки производится с использованием перегретого пара.
Особенности мягких режимов просушки
Просушивание древесного сырья, к которым относятся мягкие режимы сушки древесины, способны обеспечить просушивание дерева, при котором будут сохранены такие параметры, как:
- сохранность свойств дерева физического характера;
- идет сохранение цветовой палитры;
- также в полной сохранности остается прочность материалов;
- при данном режиме происходит сохранение параметров дерева механического характера.
Использование таких режимов является обоснованным для просушивания до уровня транспортного содержания влаги, где требуется сохранить смоляные вещества древесины, предотвратить выпадение сучков и изменение оттенков цветовой гаммы.
Режим нормального просушивания древесного сырья
При выборе данного режима просушивания, древесина на выходе из сушильной камеры получается без дефектов. Происходит процесс полного сохранения ее прочностного параметра. Но, при всем при этом, может происходить процесс незначительного изменения цветовой палитры дерева.
Сушильная камера для древесины
Специалистами рекомендуется использование данных режимов высушивания древесного сырья для потреблений внутреннего назначения. Можно осуществлять просушивание до любых параметров и показателей уровня влаги в деревянном материале.
Режимы просушивания выбираются исходя из параметров воздействия данных режимов на основные характеристики самого дерева.
Использование форсированного типа просушки
Применяя данный способ просушивания древесины, производитель получает на выходе из сушилки материал, у которого отсутствуют разнообразные дефекты, но происходят процессы потемнения древесного цвета. Происходит сохранение прочностных характеристик, связанных с изгибом, растяжением и сжатием древесины.
Несколько снижаются параметры устойчивости к процессам раскалывания:примерно, процентов на двадцать. Просушивание древесных материалов с применением данного режима рекомендуется для придания древесному сырью уровня эксплуатационной влажности. Необходим такой режим для древесины, из которой планируется изготовление предметов, требующих высокого уровня прочностных параметров.
Применение высокотемпературных режимов
Применение данных методов просушивания позволяет получать древесное сырье, у которого лишь незначительным образом происходит снижение таких прочностных параметров, как процессы по сжатию, растяжению и изгибу. Но, в то же время, примерно процентов на тридцать снижаются параметры раскалывания.
Тип низкотемпературных режимов просушки
Данные режимы следует поделить на два других типа:
- использование типа режима для хвойных пород,
- применение данного режима для древесины лиственной породы.
Пиломатериалы для просушки
Для каждого типа характерно наличие нескольких этапов. Процесс перехода с одного уровня на другой производится при достижении деревом определенных параметров влажности.
Обратите внимание!
Современные и традиционные виды и способы сушки древесины различных сортов
Технологии сушки древесины
Для начала надо вспомнить некоторые «школьные» физические понятия и характеристики древесины.
- Влажность материалов. Количество поглощенной влаги в единице объема, может быть абсолютной и относительной. Абсолютная влажность – масса влаги в единице объема, в деревообрабатывающей промышленности этот показатель используется крайне редко. Относительная влажность – отношение массы воды к массе древесины. Именно этот критерий влажности используется во время определения возможности использования пиломатериалов для изготовления различных предметов и строительных конструкций.
- Гигроскопичность. Свойство материалов впитывать влагу из воздуха. Различные виды деревьев имеют различную гигроскопичность, граб – максимальную, хвойные породы – минимальную. Очень важный показатель качества пиломатериалов, оказывает существенное влияние на сферы использования древесины.
- Оптимальная технологическая относительная влажность. В большинстве случаев колеблется в пределах 8÷18%, точные значения зависят от технологии производства и вида изделий. Надо иметь в виду, что все пиломатериалы со временем «набирают» влагу, относительная влажность увеличивается до 20÷22%. Конкретный показатель зависит от условий эксплуатации изделий из дерева.
Сушка древесины – важнейшая технологическая операция в процессе изготовления изделий и строительных конструкций из натурального дерева. Малейшие отклонения от рекомендуемых стандартами норм могут стать причиной нарушения их функциональности или полной потери физических показателей прочности, существенно понижают срок эксплуатации конструкции. Промышленные деревообрабатывающие предприятия используют различные технологии сушки, выбор технологии зависит от оснащенности оборудованием, номенклатуры выпускаемой продукции и объемов переработки древесины.
Классификация используемых технологий
С учетом метода нагрева пиломатериалов, способов вентиляции и отвода влажного воздуха во время сушки, способов укладки штабелей пиломатериалов используются следующие технологии:
Конвективная.
- Контактная.
- Вакуумная.
- Индукционная.
- Смешанная.
Каждый вид может иметь индивидуальные особенности в зависимости от технологических процессов и режимов, конкретную технологию желательно выбирать с учетом требований к пиломатериалам.
Конвективная технология
Относится к наиболее традиционным и древним способам сушки. В старину материалы сушились «на корню» – в лесу отбирались подходящие деревья, вокруг ствола снималась кора шириной 30÷40 см, что приводило к его гибели. Два-три года дерево подсыхало на месте произрастания и только потом спиливалось и употреблялось для изготовления различных изделий. Влажность древесины понижалась до 15÷20% в зависимости от климатических условий и породы.
Сушка в штабелях. С появлением пилорам все чаще начали использовать сушку на открытом воздухе. Уже готовые пиломатериалы складываются в штабели под навесами, сушка происходит за счет естественной вентиляции, нагрев материалов не производится. Высота прокладок под каждым слоем штабеля зависит от толщины пиломатериалов, срок сушки не менее одного года. Для уменьшения количества отходов в результате растрескивания торцов их необходимо покрывать известью или водоэмульсионными красками – уменьшается скорость испарения жидкости, понижаются риски появления торцевых трещин. Преимущества – низкая себестоимость. Недостатки – длительность процесса, невозможность понизить относительную влажность ниже влажности воздуха.
Сушка пиломатериалов на открытом воздухе под навесом
Сушка в сушильных камерах. В настоящее время наиболее часто используемый способ, по себестоимости и качеству вполне удовлетворяет большинство производителей. Главное отличие от естественной сушки – штабели пиломатериалов укладываются в специальные камеры, в которых происходит нагрев и искусственная вентиляция. Камерная сушка уменьшает время высыхания до 20÷30 дней, конкретные значения зависят от линейных размеров и сорта древесины. Требует очень внимательного отношения к соблюдению технологических режимов, в противном случае может возникнуть коробление и растрескивание досок.
Современные сушильные камеры
Контактная технология
Используется предприятиями, производящими фанеру или шпон. Главное отличие от камерной – листы шпона плотно прилегают друг к другу, передача тепла происходит непосредственно через теплые поверхности. Технология исключает растрескивание и коробление тонких заготовок.
Вакуумная технология
Процесс сушки существенно ускоряется за счет создания в камере разрежения. Технология существенно повышает качество сушки, процесс потери влаги происходит более равномерно, сокращаются потери тепловой энергии. Можно получить минимальные значения относительной влажности. Недостаток – дольно высокие показатели остаточной удельной влажности, чаще всего используется в сочетании с другими методами.
Вакуумная сушильная камера
Индукционная технология
Нагрев древесины осуществляется токами высокой частоты, достигается равномерная температура по всему объему пиломатериалов, происходит одновременное одинаковое высушивание всего штабеля пиломатериалов. Недостаток – в нескорых случаях относительная влажность не понижается до требуемых значений. Чем ниже влажность – тем меньше эффект индуктивного подогрева.
Комбинированные технологии
Часто используются на современных производствах, объединяется вакуумная сушка с тепловой камерной или индуктивной. Недостаток – относительно небольшие размеры вакуумных сушильных камер, сложность оборудования и высокая себестоимость.
woodbuy.ru
Виды сушки древесины для мебели
Атмосферная сушка — сушка в естественном атмосферном, не подогреваемом искусственно, воздухе. Основана на наиболее простом и широко применяемом способе передачи тепла — конвективном, при котором тепло передается от газообразной среды (воздуха, топочных газов), омывающей древесину. Этот способ применяют и при газопаровой сушке в камерах, где температура и влажность воздуха поддерживаются искусственно.
Вакуумная сушка характеризуется пониженным давлением воздушной среды, в которой происходит сушка древесины. Передача тепла — конвективная, процесс принципиально ничем не отличается от процесса обычной конвективной сушки. Однако при пониженном давлении температура кипения воды снижается, поэтому при предварительном нагреве древесины и последующем снижении давления влага в полостях клеток вскипает и древесина высушивается в результате выпаривания кипящей воды. При этом запасенное тепло расходуется на парообразование, которое будет продолжаться до тех пор, пока температура древесины (и влаги) не упадет ниже точки закипания воды при данном давлении. После перехода через эту точку начнется период обычной конвективной сушки.
Вакуумная сушка не имеет самостоятельного значения. Выдержка в вакууме применяется как подготовительная операция перед пропиткой древесины.
Сушка в жидкостях — это высушивание древесины в гидрофобных (не смешивающихся с водой) жидкостях. Она значительно отличается от конвективной сушки. Древесина помещается в нагретую жидкость, которая непосредственно контактирует с ней. Тепло в древесину передается от жидкой среды. Однако конвективный влагообмен между древесиной и гидрофобной жидкостью невозможен, ввиду того что гидрофобная жидкость не содержит в себе влаги и, значит, не может ни отдавать ее древесине, ни поглощать ее из древесины. Сушка в гидрофобной жидкости возможна, если температура жидкости выше температуры закипания воды. При этом условии влага из древесины выкипает, выпаривается (а не испаряется), и образовавшийся пар выходит из древесины в жидкость, пузырьками поднимается на ее поверхность, удаляясь в атмосферу.
Кондуктивная сушка отличается непосредственным контактом древесины с нагретым твердым телом. Двусторонний кондуктивный нагрев применяют иногда для сушки тонких древесных листовых материалов — шпона. Этот способ подобен способу сушки В жидкостях (при температуре нагревателей выше 100°С), однако контакт древесины с твердым телом не такой идеальный, как с жидким. Кроме того, чтобы пар мог удаляться, соприкосновение древесины с нагревателем должно быть периодическим: в момент контакта нет выхода для пара, при размыкании нагревателей пар из древесины выходит в воздух. Кондуктивная сушка ограниченно применяется на фанерных заводах для сушки шпона в «дыхательных» прессах.
Диэлектрическая сушка основана на нагреве древесины токами высокой частоты. В отличие от других способов передачи тепла нагрев древесины в высокочастотном поле происходит равномерно и сразу по всему объему. Энергия, потребляемая древесиной, превращается в теплоту и расходуется на нагревание материала и на испарение из него влаги. Вследствие теплообмена с окружающей средой температура на поверхности древесины оказывается значительно ниже, чем внутри. В связи с этим возникает температурный перепад, обеспечивающий значительную интенсификацию процесса сушки по сравнению с обычной конвективной сушкой.
При температуре внутри материала выше 100°С дополнительно к обычному явлению передачи влаги на поверхность древесины вследствие влагопроводности добавляется перенос влаги в парообразном состоянии. Таким образом, продолжительность сушки может быть сокращена по сравнению с камерной сушкой в несколько десятков раз.
При диэлектрической сушке процесс можно вести при малой величине внутренних напряжений в древесине, т. е. получать высушенный материал высокого качества.
Основной недостаток диэлектрической сушки — сравнительно высокая стоимость, определяемая стоимостью расходуемой электроэнергии. Однако при определенных условиях (сушка заготовок из твердых лиственных материалов, предварительно высушенных атмосферной сушкой до влажности 30%) диэлектрическая сушка может быть экономически более выгодной, чем камерная.
Радиационная сушка основана на радиационной передаче лучистой энергии от инфракрасных источников тепла.
Применяются комбинированные способы сушки, при которых тепло передается несколькими способами. Основной способ в настоящее время — газопаровая сушка в камерах, на втором месте — атмосферная сушка. Остальные способы в деревообработке применяют ограниченно.
www.drevesinas.ru
Технология сушки древесины
Как было сказано выше, одним из факторов, влияющих на свойство древесины, является влажность, т. е. количество воды, находящееся в древесине.
Древесина с повышенной влажностью не прочная и в модельном производстве не используется, так как свободная влага ухудшает ее механические свойства. Кроме того, древесина с повышенной влажностью плохо склеивается, а при высыхании уменьшается в размерах и не обеспечивает получения нужных размеров изделия. Обрабатывать влажную древесину трудно, поэтому древесину подвергают сушке, это повышает ее стойкость против загнивания, увеличивает прочность, уменьшает ее плотность и способность к короблению и растрескиванию. Сущность сушки состоит в испарении из нее воды.
Применяют следующие виды сушки: естественная (воздушная) — выдерживание древесины под действием атмосферного воздуха; искусственная — удаление влаги при повышенной температуре в сушильных камерах. Воздушная сушка — наиболее простой способ, но длительный. Эта сушка продолжается до двух лет.
Более распространенный способ сушки — искусственный. Преимущество этого способа заключается в следующем: во много раз сокращается срок сушки пиломатериалов; влажность древесины доводится до степени, отвечающей требованиям технологии изготовления модельных комплектов; повышается качество древесины, так как исключается возможность развития гнили (синевы), а также появления грибков и других пороков.
Камерные сушила бывают воздушные, паровые, газовые и электрические. Наибольшее распространение получили воздушно-паровые сушила. В них воздух нагревается перегретым паром, для циркуляции которого служат паровые трубы, калориферы или батареи. Такие сушила обеспечивают необходимую температуру и влажность воздуха в сушильной камере и наиболее выгодны и удобны в эксплуатации.
Воздушно-паровые сушила бывают двух видов: периодического и непрерывного действия (туннельные). Сушила «обоих типов бывают с естественной циркуляцией воздуха и с принудительной. Ввиду ограниченного потребления древесины по сравнению с деревообделочными заводами сушку пиломатериалов в условиях модельного производства целесообразно выполнять в камерных сушилах периодического действия.
Сушило периодического действия отливается от сушила непрерывного действия тем, что материал в нем находится в неподвижном состоянии в течение установленного времени.
Камерное сушило периодического действия загружается и разгружается целиком, сушило же непрерывного действия — постепенно. В камерные сушила пиломатериалы загружают только с одной стороны. Для облегчения загрузки и выгрузки материал укладывают штабелем на специальные тележки, используя для этой цели электропогрузчики с вилочными захватами.
Доски размещают рядами на прокладках из сухой древесины шириной 35—40 мм и толщиной 25 мм, которые располагаются по вертикали строго одна под другой, а по горизонтали расстояние между прокладками составляет 600—1000 мм. Материал на тележках-треках подается в камеру по рельсам, уложенным на уровне пола камеры. Пол в камере делают решетчатым.
На рис. 6, а показана схема сушильной камеры периодического действия с естественной циркуляцией воздуха, из которой несложно уяснить технологический процесс сушки пиломатериалов в камерных сушилах. В нижней части камеры установлены нагревательные приборы-калориферы 1. Воздух впускается через каналы 2, находящиеся под калориферами. Нагретый воздух при прохождении через калорифер поднимается вверх и омывает весь штабель древесины, при этом воздух, несколько увлажняясь и охлаждаясь, становится тяжелее и опускается вниз сквозь штабель. Выйдя из-под штабеля, воздух частично удаляется наружу через вытяжные трубы 4, а остальная его часть, смешиваясь с вновь поступившим, еще не увлажненным воздухом, проходит опять через калориферы, нагревается и совершает прежний цикл.
Удаление насыщенного парами воды воздуха целесообразно осуществлять принудительно, т. е. с помощью вентилятора, устанавливаемого обычно в вытяжном канале. Температура воздуха в камере регулируется путем впуска пара в калориферные трубы. Влажность воздуха в камере регулируют, открывая и закрывая заслонки, но чаще впуском порции пара. Для этой цели над калориферными трубами устанавливают трубу 3 с отверстиями по толщине тела и заглушённым концом и через нее, по мере надобности, подается пар.
Продолжительность сушки материала зависит от породы дерева, его толщины, наличия в нем влаги, а также режима сушки. Например, сосновые доски толщиной до 25 мм при влажности 50% высыхают до влажности 12% за 3 суток, а доски толщиной 90 мм — до такой же влажности за 19 суток.
www.stroitelstvo-new.ru