Виды сушки древесины

При использовании деревянных строительных материалов приходится сталкиваться с некоторыми проблемами, в основном связанными с изменением влажности древесины.  При ее высыхании происходит уменьшение линейных размеров и объема или усушка.

Талица коэффициентов усушки древесины

Если изделия были изготовлены из сырого дерева, то затем они могут покоробиться и растрескаться именно из-за этого. Поэтому, в настоящее время люди приобретают материал для строительства, который уже подвергся усушке. Степень влажности древесины – важный технический показатель, от которой зависит качество и область использования изделия. Кроме того, согласно нормативам влажности, этот показатель определяет отношение пиломатериалов к одному из пяти сортов.

Сушка древесины считается одним из важнейших этапов подготовки пиломатериала, в результате которого из дерева удаляется жидкость методом испарения. Сухая древесина обладает высокими прочностными характеристиками, практически не коробится, не подвергается гниению и не растрескивается.

естественная и искусственная сушки
Искусственная и естественная сушка

Виды сушки древесины достаточно разнообразны, но можно выделить два основных способа: естественная и искусственная. Естественная проводится в естественных условиях и не требует специального помещения для сушки. Она проста и доступна, однако достаточно продолжительный. Искусственная сушка производится в искусственно созданном микроклимате. Для ее осуществления необходимы специальные сушильные камеры, позволяющие многократно ускорить процесс. К искусственной относится камерная сушка, инфракрасная, вакуумная, аэродинамическая, конденсационная и термодинамическая.

Способы измерения влажности

Прибор для измерения влажности древесины
Влагомер ВПК-12М

Влажность измеряют прямым и косвенным методом.

Прямой метод предполагает отбор и высушивание образцов древесины. Образец помещается в сушильный шкаф, полностью высушивается, после взвешивается. Затем массу высушенного образца сравнивают с массой образца до сушки. Такой метод является достаточно точной (погрешность не более 1%), но в то же время очень продолжительный, что затрудняет его использование.

Косвенный метод использует электровлагомеры. Они измеряют удельное электрическое сопротивление исследуемого материала, которое в свою очередь зависит и изменяется в зависимости от влажности.

К косвенным методам относятся:

  • Кондуктометрический метод. С торца пиломатериала вводят трехигольчатый электрод и пускают электрический ток. По степени его распространения определяют влажность древесины.
  • Для измерения влажности древесной стружки используют датчик. Между электродными дисками разборного стакана укладывается и прессуется небольшое количество стружки.
  • Четырёхигольчатый зонд применяют для измерения влажности древесно-стружечных плит.

Косвенный метод измерения влажности отличается скоростью и удобством, но в то же время имеет большую погрешность измерения (1-10 %)

Старинные способы сушки

Сушку древесины осуществляют с давних времен. Самым известным способом является запаривание. Древесные заготовки распиливали на куски, укладывали в чугунную емкость и обкладывали опилочным материалом того же дерева. После наполнения емкости водой, ее устанавливали в русскую печь, где выдерживали несколько часов. Температура составляла при этом около 60 °С. В процессе такой обработки древесина выпаривалась (из нее уходили природные соки и она темнела). Запаривание облегчало обработку древесины. Высушенные после запаривания заготовки меньше растрескивалась и практически не коробились.

Кроме этого использовали метод парафинирования. Деревянные изделия, помещенные в расплавленный парафин выдерживали в печи несколько часов. Температура выдержки составляла примерно 40 °С. Затем заготовку высушивали. Полученная таким образом древесина не уступала по качеству той, что была запарена.

Древесные заготовки для изготовления ложек и другой деревянной утвари запаривали в льняном масле и варили на медленном огне. Данный метод и сейчас находит свое применение.

Кряжи для скульптур сушили, обкладывая их соломой. Она хорошо впитывала влагу и быстро снова высыхала, ускоряя таким образом процесс сушки.

Современные виды и способы сушки

В современной промышленности применяется много различных способов сушки. Рассмотрим некоторые из них.

Атмосферная сушка древесины

Доски уложенные штабелями под навесом
Сушка пиломатериала под навесом

Простой в организации метод, поскольку не требует никакого специального оборудования. Древесину укладывают в штабеля, установленные на открытом воздухе под навесом, оставляя между ними просвет для циркуляции воздуха.

Такой метод сушки является самым продолжительным (2-3 года), но и самым щадящим, поскольку осуществляется естественным способом, на открытом воздухе. Количество трещин и усушка древесины после такой сушки минимально.

Камерная конвективная сушка дерева

Данный метод один из самых распространенных в современной промышленности. Для его осуществления используется конвекторная лесосушильная камера.

Сушка осуществляется в газообразной среде. Сушильным агентом как правило выступает  воздух или перегретый пар.

Конвективная сушилка оснащена вентиляционной системой и устройствами для нагрева сушильного агента. Вентиляторы равномерно распределяют нагретый воздух и отводят влагу. Влажность контролируется автоматически.

В конвекционной сушильной камере сушка менее продолжительна. Условия сушильного процесса регулируется, в результате чего можно получить древесину с любым заданным значением влажности.

Вакуумная сушка

Схема вакуумной сушилки

Такая сушка осуществляется в герметичной вакуумной сушильной установке. В ней установлены пластины для прогрева из алюминия. Внутри пластин непрерывно циркулирует вода. Ее прогрев осуществляется водонагревателем. Он установлен снаружи. Между пластинами помещаются доски.

Наверху камера имеется резиновое покрытие, зафиксированное в раме. Помимо этого, камера снабжена помпой. Она выкачивает воздух из камеры, обеспечивая тем самым вакуум, а также лишнюю влагу.

Установка позволяет регулировать параметры сушки, которые устанавливаются в зависимости от сортамента древесины.

Вакуумная камерная сушка позволяет удалить древесную смолу и получить качественную древесину без трещин. Но такой метод мало распространен из-за высоких энергозатрат и дорогого оборудования.

СВЧ сушка древесины

Деревянный брусок в микроволновке

В камеру укладывают штабелями пиломатериал и подвергают воздействию высокочастотных токов (915-2500 МГц). Древесина при этом нагревается до температуры 50-60 °С.

СВЧ камеры обладают мобильностью и сравнительно небольшими размерами, кроме того обеспечивают высокую скорость сушки.

К недостатками данного метода можно отнести небольшой объем камеры, неравномерность просушки лесоматериала и высокая пожароопасность. В процессе сушки возможно воспламенение в камере.

Аэродинамическая сушка дерева

Схема аэродинамической сушилки

Сушка осуществляется в аэродинамических камерах. Воздух выступает сушильным агентом. Камера снабжена вентилятором, приводимым в движение электродвигателем. Вентилятор (роторный вихревой теплорегулятор) обеспечивает нагрев и движение воздушного потока.

Аэродинамические камеры просты в исполнении, но имеют большие габариты. Кроме того, к недостаткам данного метода можно отнести большие энергозатраты.

Инфракрасная сушка древесины

Схема размещения нагревательных элементов в инфракрасной сушилке

Это один из современных методов, при котором используются установки, передающие тепло с помощью инфракрасного излучения. Может быть применена для быстрой сушки древесины.

В качестве нагревательного элемента в таких сушилках используют инфракрасные нагреватели (термоактивные кассеты). Они последовательно располагаются в штабеле, после чего штабель накрывают специальным отражающим материалом, позволяющим стекать конденсату вне штабеля.

ИК лучи не нагревают воздух, их энергия полностью затрачивается на нагрев древесины и испарение влаги из нее.

Камера отличается высокой скоростью сушки, экономичностью. Они равномерно удаляют влагу, а используемая температура на уровне 50-60 °С позволяет предотвратить растрескивание древесины. Но, вследствие отсутствия воздушных потоков, на пиломатериалах может появиться плесень.

Конденсационная сушка

Схема конденсационной сушилки

Конвекционные сушильные камеры осуществляют сушку древесины без доступа воздуха. Система имеет замкнутый цикл.

Из древесины испаряется влага. Она насыщает воздушное пространство камеры. Воздух увлажняется и, обтекая охладитель, охлаждается до температуры, находящейся ниже точки росы. В качестве охладителя используется фреон.  Влага, охлаждаясь, конденсируется. Выделившееся тепло снова подогревает воздух (сушильный агент).

Преимуществом данного метода является низкое энергопотребление и равномерная и щадящая сушка. Однако такая камерная сушилка имеет не высокую производительность и скорость.

Терморадиационная сушка

Печь для терморадиационной сушки
Печь для терморадиационной сушки

Генератор излучения терморадиационной сушилки передает теплоту высушиваемому материалу в виде электромагнитных колебаний. Большая часть тепловых лучей рассеивается, и лишь некоторая их часть поглощается поверхностью материала. Затрагивается при этом лишь верхний слой. Это позволяет использовать терморадиационную сушку для высушивания тонколистовых материалов или лакокрасочных покрытий. Для сушки пиломатериалов и древесины данный метод не подходит.

Вывод

Современная деревообрабатывающая промышленность для сушки лесоматериалов может использовать разнообразные виды сушилок и организовать оптимальный процесс сушки для получения древесины высокого качества. Наибольшее распространение получили конвективные сушильные камеры из-за простоты организации и высокой скорости сушки. Однако остальные методы сушки древесины также находят свое применение.

Ссылка на основную публикацию