Сушка древесины.

Сушка древесины.

Сначала немного теории.

Влага, содержащаяся в древесине, представляет собой водный раствор солей и органических кислот. В сырой древесине влага заполняет полости клеток, межклеточные пространства, а кроме того пропитывает клеточные стенки. Влага, заполняющая внутренние полости клеток и межклеточные пространства называется свободной, а пропитывающая стенки- связанной или гигроскопической. При сушке древесины в первую очередь удаляется свободная влага, а затем, после её удаления, связанная.

Если образец древесины высушить до абсолютно сухого состояния, то разность между его начальным весом и весом в абсолютно сухом состоянии будет соответствовать полному количеству влаги, удалённому из образца при сушке.
Отношение количества удалённой влаги к весу образца в абсолютно сухом состоянии будет характеризовать влажность древесины. Влажность древесины выражается обычно в процентах. Например если образец влажной древесины весил 150 гр , а в абсолютно сухом состоянии весит 80 гр, то влажность древесины будет равна:

(150-80)/80*100 = 87,5 %

Древесина может изменять свою влажность при изменении внешних условий. Возьмём два куска древесины: один сырой, а другой- высушенный до абсолютно сухого состояния, и взвесим их. Затем поместим оба куска в отапливаемое помещение с температурой +20 С и влажностью 50%. Через несколько суток мы заметим, что сухой образец прибавил в весе, т.е. его влажность увеличилась за счёт поглощения влаги из воздуха, а сырой кусок стал легче, т.е. стал сохнуть. Через некоторое время влажность кусков достигнет определённого значения и в дальнейшем останется неизменной, если не изменится температура и влажность воздуха в помещении.

Отсюда следует, что сушить древесину следует обязательно с учётом условий, в которых будет находиться изделие при эксплуатации. Древесину для мебели, например, следует сушить до влажности 6-10 %, а доски для обшивки наружных стен дома сушить до такой влажности нет необходимости. Для изделий, работающих на открытом воздухе, достаточна влажность 16-18 % .

Эксплуатационная влажность некоторых изделий из дерева, не более % :

оконные переплёты, балконные двери 12
доски пола 12
мебель 10
музыкальные инструменты и футляры точных приборов 7

Таким образом, древесина для рукояти ножа, который большую часть времени проводит в квартире с центральным отоплением, где влажность воздуха очень мала, должна быть высушена до влажности не более 6-8 % . При сушке на открытом воздухе в летние месяцы удастся достигнуть влажности 12 %. Т.е. заготовка должна обязательно досушиваться в отапливаемом помещении. Заготовка для топорища, сушившаяся в сарае в летние месяцы, будет иметь достаточную влажность для насаживания топора, но если этот топор занести в отапливаемое помещение- влажность дерева уменьшится, что приведёт как минимум к ослаблению посадки.

Процесс сушки древесины включает следующие процессы:
Влагообмен - испарение влаги из древесины в окружающую среду.
Влагоперенос - перемещение влаги внутри древесины.

Для сушки необходимо, чтобы происходили оба процесса. Влага от внутренних, сердцевинных слоёв должна идти к поверхности (влагоперенос) и удаляться с поверхности (влагообмен). При этом важно, чтобы процессы влагообмена и влагопереноса были бы по интенсивности одинаковыми. Если количество воды, удаляемой с поверхности, будет больше, чем поступает из внутренних слоев, то и усыхание поверхностных слоев будет больше. В результате будет создаваться напряжение между внутренним и внешними слоями. Причем это напряжение будет тем больше, чем больше разница между влажностью сердцевины и поверхности древесины. Напряжения могут приводить к деформациям в древесине и даже к трещинам и разрушениям. Быстрее всего влага выходит через торцы заготовки, именно поэтому их обычно стараются закрасить. Аналогичный смысл имеет и сушка в коре, кора замедляет выход влаги из поверхностных слоёв.

Таким образом,

Если влагообмен = влагоперенос, то сушка будет проходить без напряжений и деформаций.

Если влагообмен > влагоперенос, то во время сушки возможны слабые напряжения и долговременные деформации.

Если влагообмен >> влагоперенос, то во время сушки возможны сильные напряжения, большие деформации, трещины и разрушения.

Итак, наша задача- увеличить скорость выделения воды из древесины, одновременно не допустив чрезмерно быстрого высыхания внешних слоёв дерева. В промышленности эта задача решается путём использования сушильных камер, в которых поддерживаются необходимые значения температуры и влажности. В домашних условиях хорошо зарекомендовал себя газетно-пакетный метод сушки.

Состоит он в следующем:

Заготовку заворачивают в сухую газету, сверток помещают в целлофановый пакет, который плотно закрывают и кладут в теплое место (рядом с батареей отопления, печью, на солнцепеке, в жаркой лоджии). Через определённое время открывают пакет и меняют старую газету (она окажется влажной) на новую сухую. Далее пакет закрывают и снова помещают в теплое место. Через некоторое время вы заметите, что очередная газета в пакете окажется не такой влажной, что будет свидетельствовать об уменьшении в порах древесины органической влаги.
Сроки сушки, конечно, зависят от объема заготовки, температурного режима и начальной влажности. Этот метод успешно применяется при сушке любых пород дерева с любой начальной влажностью. Высокая температура ускорит сушку, пакет создаст микроклимат, не позволяющий внешним слоям высыхать слишком быстро, а газета впитает излишек влаги. В зависимости от стадии сушки и влажности дерева возможны модификации метода, от сушки в пакете с небольшими отверстиями, до простого заворачивания в газету без пакета.

При покупке древесины никогда нельзя быть уверенным, что она высушена. Дерево могло храниться в условиях влажности и температуры, отличных от ваших. Кроме того, если древесина приобреталась по почте, доставка может занимать до двух месяцев, и никто не сможет сказать, в каких условиях находилась посылка в пути. Наконец дерево может продаваться не досушенным, мне случалось приобретать заготовки с влажностью 20 % . Эбен, например, практически всегда приезжает не досушенным и залитым со всех сторон парафином для предупреждения растрескивания.

Любое приобретённое дерево я немедленно упаковываю в газеты и пакет и кладу на несколько дней к батарее или на солнце, смотря по сезону. Это позволяет избежать растрескивания заготовок при хранении. Через пару дней можно открыть пакет и оценить влажность газеты, если она влажная- дерево в обязательном порядке требует сушки. Но даже если газета сухая, я рекомендую продолжить хранить заготовки в пакете. Твёрдые и плотные экзотические породы дерева отдают влагу медленно и на досушивание требуется продолжительное время.
Помните, что дерево может поглощать влагу из воздуха. Никогда не оставляйте сухие заготовки на открытом воздухе, в гараже или багажнике машины, особенно зимой и в дождливую погоду. Если вам необходимо транспортировать сухое дерево- плотно заверните его в полиэтилен, это предотвратит впитывание влаги из воздуха.

Есть и другие способы сушки, например достаточно популярное вываривание заготовок в солёной воде или популярное в прошлом запаривание капа в чугунке с влажными опилками, помещённом в русскую печь. Все эти способы призваны удалить из дерева связанную влагу. При этом они насыщают дерево свободной влагой, но она удаляется значительно быстрее.

Существуют и более экзотические методы сушки древесины:

Контактной сушке подвергаются тонкие плоские материалы в форме листов, например шпон, фанера, которые зажимаются между двумя нагретыми поверхностями в прессе. Тепло к высушенному материалу передается от нагретой плиты путем непосредственного их контакта, откуда и происходит название этого способа.

Сушка в жидкостях (например, в петролатуме) заключается в следующем. Влажную древесину погружают в ванну с маслянистым веществом, нагретым выше 100.С. Влага в древесине быстро нагревается до точки кипения, и образовавшийся пар, имеющий упругость выше атмосферного давления, будет стремиться выйти из древесины в воздух, преодолевая сопротивление слоя масла. На этом и основан способ сушки древесины в ваннах с петролатумом.

Сушка в электрическом поле токов высокой частоты (ТВЧ) отличается высокой интенсивностью. Древесина - плохой проводник электрического тока. Будучи помещенной в электрическом поле ТВЧ между обкладками высокочастотного конденсатора, она обнаруживает способность быстро нагреваться. На этом свойстве и основана диэлектрическая сушка, или сушка ТВЧ.

Для индукционной сушки ряды досок укладывают на прокладки и сетки из ферромагнитного металла и штабель помещают внутрь каркаса, обмотанного электропроводом большого сечения, который образует соленоид, питаемый током промышленной частоты. Сетки, представляющие в данном случае сердечник соленоида, интенсивно нагреваются, передавая тепло доскам. Качество пиломатериалов, высушенных индукционным способом, оказывается очень низким, а себестоимость сушки значительно выше, чем в обычных камерах

Ротационная сушка основана на использовании центробежной силы. Штабель пиломатериалов, уложенных на прокладках, устанавливается на платформе карусели, устроенной внутри отапливаемого помещения. При вращении карусели центробежная сила, направленная вдоль досок, способствует перемещению свободной влаги внутри древесины к торцам и наружным поверхностям досок. При этом создается интенсивное направленное движение нагретого воздуха внутри штабеля, что способствует равномерному просыханию загруженного пиломатериала в сроки более короткие, чем в обычных камерах. Мощность привода карусели незначительна и оказывается меньше, чем мощность привода вентиляторов.

При радиационной сушке тепло подается к материалу только прямым лучеиспусканием от сильно нагретого тела. Источниками тепла служат специальные электрические лампы или плиты (керамические или чугунные, нагреваемые до.красного каления). Лучистая теплота, представляющая собой поток инфракрасных лучей, распространяется прямолинейно и задерживается любыми экранами и телами, находящимися на пути потока. Поэтому высушивать лучистой теплотой можно только предметы, которые открыты для непосредственного облучения со стороны источника тепла.
Исследования советских ученых показали, что лучистая теплота легко проникает в древесину на глубину 10-12 мм. Таким образом, при двустороннем обогреве в течение нескольких десятков минут можно высушить доски хвойных пород толщиной 20-25 мм. Это в десятки раз быстрее камерной сушки древесины. Однако при этом пришлось бы сушить доски в свободном незажатом состоянии,.что привело бы к неизбежному их короблению. Это обстоятельство и служит препятствием для применения радиационой сушки тонких пиломатериалов.

Некоторые из этих способов частично могут быть использованы в домашних условиях, например ротационная сушка подсказывает нам, что полено морёного дуба, чья влажность существенно превышает 100 процентов, первое время следует хранить в вертикальном положении. При таком способе хранения гравитация поможет нам быстрее избавиться от воды, пропитавшей дерево.

Спасибо,очень поучительно!
Многое для себя почерпнул.

Не за что, главное- понять принципы процессов протекающих при сушке, тогда можно сушить каждый кусок осознанно, рассчитывая на конкретный результат. Для углубленного изучения могу порекомендовать книгу: "Сушка древесины" Н.Н. Пейч, Б.С. Царёв, или другую подобную.

Originally posted by abalmix:
[B]... Эбен, например, практически всегда приезжает не досушенным и залитым со всех сторон парафином для предупреждения растрескивания...

Теперь понятно почему треснул мой эбен.