8 Влажность древесины. Значение усушки и разбухания.

Ответ:

Влажность – это соотношение массы влаги, находящейся в данном объёме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Влага в древесине пропитывает клеточные оболочки и заполняет полости клеток и межклеточные пространства. Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной, или гигроскопической. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточные пространства, называется свободной, или капиллярной.

Сначала при высыхании древесины испаряется свободная влага, а затем гигроскопическая. При неправильном хранении и увлажнении древесины влага из воздуха пропитывает только клеточные оболочки до полного их насыщения. Дальнейшее увлажнение древесины с заполнением полостей клеток и межклеточных пространств происходит только при непосредственном контакте древесины с водой (вымачивание, пропаривание, сплав).

Различают следующие степени влажности древесины:

Мокрая – длительное время находящаяся в воде. Влажность мокрой древесины выше 100%.

Свежесрубленная – влажность такой древесины от 50 до 100%.

Воздушно-сухая – к этой категории относится древесина долгое время хранившаяся на воздухе. Её показатели влажности зависят от влажности окружающего воздуха, но в среднем, находятся в пределах от 20 до 35%.

Базовая (влажность 15-20%) – в зависимости от климатических условий и времени года, такая древесина показывает содержание влаги от 15 до 20%.

Комнатно-сухая – влажность 8-12%

Абсолютно сухая – влажность 0%.

Содержание влаги в стволе растущего дерева изменяется по высоте и радиусу ствола, а также в зависимости от времени года. Влажность заболони сосны в 3 раза выше влажности ядра. У лиственных пород изменение влажности по диаметру более равномерное. По высоте ствола влажность заболони у хвойных пород увеличивается вверх по стволу, а влажность ядра не изменяется. У лиственных пород влажность заболони не изменяется, а влажность ядра вверх по стволу снижается.

Влажность у молодых деревьев выше и её колебания в течение года больше, чем у старых деревьев. Наибольшее количество влаги содержится в зимний период (ноябрь-февраль), минимальное – в летние месяцы (июль-август). Содержание влаги в стволе дерева также изменяется в течение суток: утром и вечером влажность выше, чем днём. Таким образом становиться ясно, что, например, при производстве фанеры или плиты OSB в зимний период, производитель затрачивает больше усилий, а соответственно и средств, на изготовление продукции надлежащего уровня влажности, предусмотренного Российскими и международными нормами.

Полезные примеры:

Древесина американского дуба на момент продажи обрезной доски производством, имеет влажность 6-8%.

Хвойная фанера марки ФСФ (для внешних отделочных работ и строительства) на момент продажи производством имеет влажность 10%.

Берёзовая фанера марки ФК (для внутренних работ и мебельного производства) на момент продажи производством имеет влажность 8%.

Влагостойкая плита OSB (из щепы хвойных пород) на момент продажи имеет влажность 8-10%.

Мы специально указываем влажность на момент продажи материала производителем, т.к. по причине ненадлежащего хранения на открытых площадях или влажных, плохо проветриваемых помещениях, процент влажности продукта на момент продажи конечному потребителю может сильно превышать исходные показатели.

Плотность древесины.

Плотность древесины – это отношение массы древесины к её объёму. Плотность определяется количеством древесного вещества в единице объёма. Выражается плотность в кг/м3 (килограмм на метр кубический) либо г/см3.

В древесине имеются пустоты (полости клеток, межклеточные пространства). Если бы удалось спрессовать древесину, чтобы все пустоты исчезли, то получилось бы сплошное древесное вещество. Плотность древесины вследствие пористого строения меньше, чем плотность древесного вещества, то же правило можно применить к древесным продуктам, например плотность берёзы или ели ниже плотности берёзовой или хвойной фанеры.

Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжёлая древесина, как правило, является более прочной.

Величины древесной плотности колеблются в очень широких пределах. Наибольшую плотность имеет древесина самшита – 960 кг/м3, берёзы железной – 970 кг/м3 и саксаула – 1040 кг/м3; наименьшую плотность имеет древесина пихты сибирской – 375 кг/м3 и ивы белой – 415 кг/м3. С увеличением влажности плотность древесины увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12% составляет 670 кг/м3, а при влажности 25% - 710 кг/м3. В пределах годичного слоя плотность древесины различная: плотность поздней древесины в 2-3 раза больше, чем ранней, поэтому чем лучше развита поздняя древесина, тем выше её плотность.

По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:

Породы высокой плотности – 750 кг/м3 и выше – акация белая, берёза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.

Породы средней плотности – 550 - 740 кг/м3 – лиственница, тис, берёза, бук, вяз, груша, дуб. Ильм, карагач, клён, платан, рябина, яблоня, ясень.

Породы малой плотности – 510 кг/м3 и менее – сосна, ель, пихта, кедр, тополь, ольха, липа, ива, каштан, орех маньчжурский, бархатное дерево.

Древесина хвойных пород обладает малой плотностью, а рассеянно-сосудистых лиственных пород – высокой плотностью, поэтому она чисто обрабатывается, хорошо лакируется и полируется.

Разбухание и усушка древесины.

Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объёма древесины при высыхании. Она начинается после полного удаления свободной влаги и началом удаления влаги связанной.

Усушка по разным направлениям не одинакова. В тангенциальном направлении усушка в 1,5-2 раза больше, чем в радиальном. Усушка вдоль волокон древесины незначительная. В среднем полная линейная усушка древесины составляет: в тангенциальном направлении 6-10%, в радиальном – 3-5%, и вдоль волокон – 0,1-0,3%.

По величине коэффициента объёма усушки древесные породы можно разделить на три группы:

Сильноусыхающие – усушка 0,47 и более % - берёзы плакучая и белая, бук восточный, граб, лиственница сибирская и даурская, клён остролистный.

Среднеусыхающие – усушка от 0,4 до 0,47%- бук восточный, вяз, дуб, липа мелколистная, ольха чёрная, осина, пихта белокорая, кавказская и маньчжурская, тополь чёрный, ясень.

Малоусыхающие - усушка не более 0,4%- ель сибирская и обыкновенная, пихта сибирская, кедры сибирский и корейский, тополь белый.

Разбуханием называется увеличение линейных размеров и объёмов древесины при повышении содержания связанной влаги. Оно происходит при увлажнении древесины и представляет собой явление, обратное усушке. Разбухание наблюдается при увеличении влажности до предела гигроскопичности. Наибольшее разбухание происходит по ширине волокон (тангенциально), наименьшее – вдоль волокон.

Разбухание, также как и усушка – отрицательные свойства древесины. Однако в некоторых случаях оно играет положительную роль, например, обеспечивает плотность соединений в лодках или винных бочках.

Эффект усушки и разбухания необходимо учитывать при выборе древесины (или древесного продукта) под покраску или тонирование, а так же при отделке помещений с сильными потоками кондиционированного воздуха либо излишней влажностью. Неправильный выбор может повлечь за собой серьёзное нарушение геометрии конечного продукта, его перекос, скручивание или коробление. Помимо этого, усушка и разбухание всегда учитывается производителями пиломатериалов и сложных древесных продуктов (фанеры, плиты OSB и т.д.), по той простой причине, что количество заготовленной древесины (закуплено сырья) и готовой продукции может существенно отличаться, что сказывается на прибыльности.