1.2 Технология сушки шпона

Наличие свободной и связанной влаги в древесине определяет два периода сушки шпона. Удаление свободной влаги не вызывает усушки древесины и может происходить при более жестких режимах. При влажности ниже 30% в древесине остается только связанная влага, удаление которой требует больших энергозатрат и влечет за собой явление усушки. (Данная особенность характерна для всех капилярно - пористых тел. Например, отжимая мокрую тряпку, мы удаляем свободную влагу, находящуюся между ниток, но не можем удалить влагу,пропитывающую сами нитки).

Р ис.1. Характер процесса сушки древесины: Wн -начальная влажность шпона, Wк – конечная влажность шпона, t1 - первый период сушки, t2 – второй .

Как видно из рис 1, в диапазоне от Wн до 30 %, то есть в период удаления свободной влаги, процесс идет с постоянной скоростью N %/ мин и график изменения влажности во времени выражается наклонной прямой. В диапазоне от 30% до Wк удаляется связанная влага и процесс выражается экспоненциальной кривой. Для характеристики скорости сушки в этом случае применяют показатель, называемый коэффициент скорости сушки Кс.

В соответствии с этим время сушки выражается следующей зависимостью, мин:



где К_п – коэффициент, учитывающий породу древесины; для березы -1, для сосны и лиственницы в зависимости от температуры агента сушки - 1,2 (до 110^ОС); 1,0 (110 - 125 ^ОС); 0,9 (при температуре 130 ^ОС и более);

К_ц - коэффициент, учитывающий направление циркуляции воздуха. При продольной циркуляции К_ц =1, а при поперечной зависит от температуры:

Средняя температура, 0С	110	120	130	140	180	200
Кц	0,76	0,80	0,85	0,87	0,90	0,95

Величины N и Кс зависят от параметров процесса сушки, из которых важнейшими являются:

1. Температура агента сушки (Т). Установлено, что наибольшая скорость сушки наблюдается в первом периоде при температуре не ниже 250 ⁰С, а во втором периоде - при температуре не более 180 - 200 ⁰С (при сохранении качества шпона). В расчетах используют среднюю температуру как полу-сумму температур на входе и выходе воздуха из сушилки.

2. Направление потока и скорость движения агента сушки (v). Относительно движения листа шпона в сушилке различают продольную и поперечную циркуляцию агента сушки, а также вариант, называемый “сопловое дутье” ( рис. 2).

Р ис.2 Направление циркуляции агента сушки относительно направления движения шпона: 1- продольное, 2- поперечное, 3- с сопловым дутьём

В первом случае скорость циркуляции агента сушки составляет 1-3 м/с, во втором - 2-4 м/с при более высокой равномерности распределения скоростей по высоте сушилки. При сопловом дутье воздух падает на шпон под углом 90^о со скоростью 10 - 14 м/с. При этом интенсивно разрушается слой влажного воздуха на поверхности шпона и влагоотдача увеличивается. При этом способе

продолжительность сушки сокращается в 2-2,5 раза.

3. Относительная влажность воздуха (j). При температуре свыше 100 ^оС оказывает незначительное влияние на продолжительность сушки. Она колеблется в пределах от 1 до 16 %.

4. Толщина шпона (Sш). Влияние толщины шпона на продолжительность сушки может быть выражено зависимостью

,

где а - эмпирический коэффициент.

5. Порода древесины. Фактически на продолжительность сушки оказывает влияние плотность древесины. Для учета этого фактора вводится коэффициент поправки на породу, равный отношению базисной плотности данной породы к базисной плотности березы, принимаемой равной 510 кг/мз.

Для практических целей значения N в %/мин и Kс в мин-1 определяются по следующим эмпирическим формулам:

- для роликовых сушилок с поперечной циркуляцией

;

6.Усушка шпона минимальна вдоль волокон (0,25- 0,35%). В радиальном направлении, то есть по толщине шпона, она составляет 5-6% и в тангенциальном направлении (по ширине листа) 7-11%. По площади листа усушка неравномерна из-за неоднородностей строения древесины. Это приводит к гофристости, короблению и растрескиванию шпона. Основным фактором, влияющим на усушку, является температура агента сушки. Чем выше температура, тем меньше тангенциальная усушка.

Например, увеличение температуры со 110 до 180 ⁰С снижает усушку с 7,5 до 5 %.

Имеет значение и толщина шпона. С увеличением толщины усушка по ширине резко уменьшается, а по толщине увеличивается.

Величина тангенциальной и радиальной усушки может быть определена по формуле:

Поправочные коэффициенты на толщину шпона, температуру и породу древесины составляют:

Данные эмпирические зависимости действительны при влажности шпона Wк = 0-23 %, толщине шпона S_ш = 0,4 -3,5 мм, температуре агента сушки 100-250 ⁰С.