Сушіння деревини

Щоб підвищити стійкість деревини проти загнивання, збільшити міцність, запобігти жолобленню й розтріскуванню у виробах, її висушують. Деревину висушують до експлуатаційної вологості: для меблів – до 8–10%, для зовнішніх дверей і вікон – до 15% і т. д.

Розрізняють природне і штучне сушіння деревини.

Природне сушіння здійснюють у штабелях і на відкритих складах або в сараях. Таке сушіння триває кілька місяців (іноді кілька років), і тому воно надзвичайно високоякісне.

Із штучних способів сушіння на деревообробних підприємствах широко використовують камерне сушіння. У сушильних камерах створюють необхідні умови для рівномірного і швидкого висихання деревини; регулюють температуру, вологість, напрям і швидкість руху повітря, ведуть спостереження.

Крім камерного сушіння деревини застосовують також інші види штучного сушіння, у тому числі сушіння в полі електричних струмів високої частоти та в петролатумі. Петролатум – це масля­ниста коричнева рідина, яку одержують як побічний продукт під час переробки нафти.

Під час сушіння деревини струмами високої частоті її поміщають між електродами з металевої сітки, які живляться струмами високої частоти. Електроди дуже швидко і рівномірно нагріваються, а їхня поверхня внаслідок випаровування вологи завжди має нищу температуру, ніж внутрішня зона. Тому волога, яка міститься в деревині, інтенсивно виходить на поверхню і осідає у вигляді крапель. Краплі легко випаровуються. Цей спосіб називається надшвидкісним. Так, березові дошки, що висихають у камерах за 15 діб, струмами високої частоти сушать за 15 хв.

Сушіння деревини в петролатумі – це також швидкісний високотемпературний спосіб сушіння.

Підготовлені для висушування лісоматеріали опускають у ванну з петролатумом, нагрітим до 130°С. Деревина, занурена в цю рідину, швидко прогрівається. Волога, що міститься в матеріалі, перетво­рюється в пару й виділяється в атмосферу.

У петролатумі деревина висушується набагато швидше, ніж у газових і парових камерах. Сушіння в петролатумі антисептує деревину і запобігає її набуханню. Висушену в петролатумі деревину використовують тільки в будівництві.

Щоб деревина не гнила її обробляють токсичними для грибків речовинами – антисептиками. Існує багато способів просочування ними деревини. Найпростіший спосіб антисептування – нанесення антисептика на поверхню пензлем, оприскувачем або короткочасним зануренням деревини у розчин.

Дифузійне просочування передбачає нанесення паст або водних розчинів антисептиків на поверхню сирої деревини з повним витри­муванням в умовах, які унеможливлюють висихання. Під час витримування відбувається дифузійне проникнення антисептика в деревину.

Просочена антисептиками деревина зберігається значно довше. Наприклад, не просочені опори ліній електропередач слугують у середньому 5–10 років, а після просочування – 10 – 40 років.

Завдання іі. Дослідити показники якості деревини

Задача 1. Дослідити межу міцності деревини під час стиску за відсотковим вмістом пізньої деревини й прикладеному навантаженні.

• Розглянути зразки твердих порід деревини (дуба, бука, ясена, граба, берези);

• По трьох зразках визначити кількість річних шарів на 1 см.

На торцевій поверхні зразка деревини перпендикулярно річним шарам, за допомогою масштабної лінійки вимірюють ділянку, дов­жиною 20 мм і межі річних шарів. Вимірювання здійснюють із точністю до 0,5 мм. Потім підраховують кількість річних шарів, що припадають на ділянку між крапками.

Кількість річних шарів, що припадають на 1см, визначають за формулою:

де n – кількість річних шарів на 1 см;

N – загальна кількість річних шарів на ділянці;

е – відстань між крапками.

Розрахунок зробити з точністю до половини шару.

Задача 2. Визначити відсотковий вміст пізньої деревини у річному шарі.

Визначення здійснюється на тих же зразках, що й під час визначення кількості річних шарів і за такою ж методикою. При цьому в кожному річному шарі (на відстані 20 мм) виміряйте ширину пізньої деревини більш темних кольорів, потім складете значення величин пізньої деревини у кожному річному шарі й визначте сумарну величину на визначеній ділянці за формулою:

де ∑а – сума значень ширини пізньої деревини;

е – відстань між крапками.

За результатами досліджень зробити висновок про механічні властивості зразків деревини.

Високими механічними властивостями характеризуються породи деревини за вмістом пізньої деревини понад 50%, середніми – від 25–50%, низькими до 25%.

Задача 3. Визначити межу, досліджуваних зразків деревини, під час стиску за відсотковим вмістом пізньої деревини.

За кількістю річних шарів на 1 см, отриману під час виконання завдання №1, визначте межу міцності при стисканні кільцесудинних порід уздовж волокон за таким рівнянням:

–

– уздовж волокон кг/см² при 15% вологості; n – кількість річних шарів на 1 см.

Задача 4. Визначити межу міцності двох порід деревини при стисканні, з навантаженням 70 кг. Результати роботи записати в таблицю.

Для визначення показників якості різних властивостей деревини зазвичай користуються такими формулами:

1. Межа міцності при стиску

де σ – межа міцності при стиску;

p – максимальне навантаження;

ab – поперечні розміри зразка.

2. Щільність і об’ємна маса

де Р – щільність і об’ємна маса;

m – маса зразка;

v – об’єм зразка.

3. Вологість

де m – маса деревини;

m_c – маса сухої деревини.

4. Водопоглинання

де d_c – об’ємна маса деревини;

1,54 – щільність деревини;

30 – вологість деревини при межі гігроскопічності;

W – максимальна вологість при витримуванні у воді 30 діб.

5. Повна усушка деревини

,

де а_мг – розмір зразка при межі гігроскопічності;

а_с – розмір зразка в абсолютно сухому стані.

6. Коефіцієнт усушки деревини

де У – показник повної усушки;

W – показник вологості.

7. Пористість

де p_o – об’ємна маса.

Щільність деревини дорівнює 1,54 г/см³

Об’ємна маса коливається в межах 0,1 до 1,42

Вологість буває від 0 до 200%

Пористість деревини становить: для деревини щільністю 0,45 і 0,65 г/см³ відповідно – 71 і 58%.

Задача 5. Визначити вологість зразка деревини, якщо відомо, що маса порожньої бюкси із кришкою – 27,843 г, маса бюкси зі зразком до висушування – 34,374 г, маса бюкси зі зразками після висушування – 32,998 г.

Розрахунок роблять за формулою:

де N – вологість зразка деревини;

m₁ –маса бюкси, г;

m₂ – маса бюкси зі зразком до висушування, г;

m₃ – маса бюкси після висушування.

Задача 6. Визначити об’ємну масу деревини.

Знаючи розміри зразка (ширина – 20,1 мм, товщина – 19,9 мм, висота – 30,2 мм) при даній вологості і масу, що дорівнює 6,155 г, визначити об’ємну масу деревини.

Підставивши зазначені дані у відому формулу визначення об’ємної маси деревини й привівши усі показники до відповідних величин виміру, тобто: у кг і м³, одержати величину об’ємної маси , яка коливається у межах 100–1342 кг /м³.

Задача 7. Визначити повне усихання деревини.

Знаючи розмір зразка в радіальному розрізі – 20,15 мм і в тангентальному 20,08 мм при межі гігроскопічності й відповідно 19,30 мм і 18,53 мм після висушування в абсолютно сухому стані, визначити повну усушку в радіальному й тангентальному напрямках (У_рад і У_танг).

Задача 8. Визначити коефіцієнт усушки деревини.

За результатами, отриманими у задачі 7, визначити значення коефіцієнтів усушки в радіальному і тангентальному розрізах (К_рад і К_танг).

При цьому вологість приймаємо за 30% (тобто при межі гігроскопічності). Коефіцієнт усушки в радіальному розрізі колива­ється в межі від 0,11 (ялиця сибірська) до 0,26 (береза), у тангентальному розрізі від 0,26 (кедр) до 0,35 (модрина).