Усушка древесины Припуски на усушку

Свойства древесины сокращать линейные размеры и объем при уменьшении содержащейся в ней связанной влаги называется усушкой

Пока из высушиваемой древесины удаляется свободная влага, усушка не происходит. Усушка начинается после снижения влажности за пределы 28-30%, Это обусловлено сокращением промежутков между мицеллами после удаления влаги. Усушка прекращается по достижении древесиной абсолютно сухого состояния Практически усушка досок начинается раньше при влажности древесины 25-30%

Древесина обладает так же свойством , обратным усушке,- способностью разбухать.

Разбухание происходит при повышении влажности древесины от 0 до 30%.

Вследствие неоднородности строения древесины ее усушка и разбухание неодинаковы в различных направлениях. Наибольшую величину дает усушка в направлении годичных слоев тангентальная усушка Она достигает 8-12% при удалении всей влаги. Усушка по направлению радиуса ствола, называется радиальной и составляет 5-8%. В направлении длины волокон Усушка называется продольной, составляет 0,1% Практически продольная усушка не учитывается. Объемная усушка, т.е. уменьшение объема древесины при высушивании, равна сумме тангентальной и радиальной усушки и составляет 12-20% Плотная древесина твердых порд дает большую величину усушки, а а древесина хвойных и мягких лиственных порд меньшую.

Способность к усушке и разбуханию является отрицательным свойством древесины. Единственным способом избежать нежелательного изменения размеров и формы деревянной детали или изделия является предварительное высушивание древесины до нужной эксплуатационной влажности. (обработка деталей и изделий изолятором)

Для того чтобы пиломатериалы после высушивания имели нужные номинальные размеры, устанавливают припуски на усушку.

Размеры этих припусков определены на основании исследований фактической усушки древесины различных пород и различной распиловки и узаконены ГОСТами. ГОСТ 6782

Деформации древесины при сушке

Неодинаковость усушки древесины в различных направлениях обуславливает изменение формы поперечного сечения пиломатериалов в процессе их высыхания.

Доска радиальной распиловки-после сушки имеет форму –у сердцевины толще, а по кромкам –тоньше. Доска тангентальной распиловки – коробится и принимает принимает желобчатую форму свойство древесины деформироваться в процессе высыхания необходимо учитывать при ее обработке. Желообразного коробления можно избежать, если сушить доски из заболонной зоны в зажатом состоянии. Остальные виды деформации неизбежны. Поэтому детали брускового профиля необходимо вырабатывать из высушенной древесины.

Виды деформации древесины, возникающих при сушке.

Рис. 5 Объемное деформирование пиломатериалов а) поперечная покоробленность б) продольная покоробленность по пласти в) продольная покоробленность по кромке г) крыловатость из-за наклона волокон

Плотность древесины (объемный вес)

Плотность древесины – это масса древесины заключенная в единице объема

(г/см³ или тонна/м³).

Величина плотности зависит от ее породы и влажности.

В практике сушки пользуются понятием условная плотность (это отношение плотности древесины в абсолютно сухом состоянии к плотности до усушки)

Плотность и влажность древесины

Основные породы (по нарастающей плотности)	Базисная плот-ность(условная) кг/м.куб.	Плот-ность кг/м.куб. (при влажности 10%)	Влажность древесины на корню, % Плотность древесины на корню, кг/м.куб.
			Влажность ядра (или спелой древесины)	Влажность заболони	Плотность ядра (или спелой древесины)	Плотность заболони
Пихта сибирская	300	350	101	101	600	600
Кедр сибирский	350	410	70	115	600	750
Тополь	360	425	110	110	760	760
Ель обыкновенная	360	425	40	118	520	800
Осина	400	475	82	82	725	725
Сосна обыкновенная	400	475	33	112	525	850
Липа	400	475	63	60	660	650
Береза	500	600	78	78	880	880
Ясень маньчжурский	525	640	78	78	925	925
Бук	525	640	-	64	-	850
Лиственница сибирская	525	640	82	-	950	-
Клен	550	670	51	51	820	820
Ясень европейский	550	670	35	36	750	750
Дуб черешчатый	550	670	64	72	900	950
Граб	620	780	60

Пример Сколько влаги придется удалить из 1м³ соснового пиломатериала при сушке его от начальной влажности 70% до конечной влажности 8%

М=Русл (Wн - W к) =400(70/100-8/100)=248 кг/м³

Зная условную плотность древесины и влажность можно определить плотность при данной влажности по диаграмме у

Рис. 14 Плотность древесины в зависимости от ее влажности Точка А – плотность сосны, осины, липы 800 кг/м.куб. при влажности 100% Точка Б – плотность сосны, осины, липы 1000 кг/м.куб. при влажности 150% Точка С – максимальная плотность сосны, осины, липы 1140 кг/м.куб. при влажности 180% (топляк) Точка Е – минимальная плотность сосны, осины, липы 450 кг/м.куб. при влажности 0% Линия М-К – при параметрах правее ее всякая древесина тонет в воде

Влагоотдача ,влагопроводность, и электропроводность древесины

Процесс сушки древесины заключается в удалении влаги из древесины путем ее испарения.

Явление испарения влаги с поверхности древесины в окружающую среду называется влагоотдачей (влагообмен)

Перемещение влаги внутри древесины определяется влагопроводностью

(влагоперенос).

• Влагообмен - испарение влаги из древесины в окружающую среду.

• Влагоперенос - перемещение влаги внутри древесины.

Для сушки необходимо, чтобы происходили оба процесса. Влага от внутренних, сердцевинных слоев 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 G внутренних слоев, то и усыхание поверхностных слоев будут 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.

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.

Современные технологии предлагают различные устройства для быстрого удаления воды с поверхности древесины. Проблемой является ускорения процесса влагопереноса от сердцевинных к поверхностным слоям древесины.

Влагоперенос внутри древесины происходит под действием различных движущих сил:

• градиент влажности - перемещения влаги (при ее неравномерном распределении в древесине) в направлении понижающей влажности (влагопроводность);

• градиент температуры - перемещение влаги (при неравномерном распределении в древесине температуры) в направлении понижающей температуры (теплопроводность);

• перепад давления - перемещение влаги (при избыточном давлении внутри древесины) в направлении понижающего давления.

В любом процессе сушки древесины, перечисленные процессы действуют совместно. Однако сравнительная эффективность и степень воздействия отдельных видов влагопереноса зависит от вида и способа сушки

Основными показателями тепловых свойств древесины, является удель ная теплоемкость С и коэффициент теплопроводности λ.

Удельной теплоемкостью называется количество тепла 3 необходимого для нагревания единицы массы материала на 1ºС Удельная теплоемкость древесины зависит от температуры и влажности и определяется по диаграмме . Порода древесины на удельную теплоемкость влияния не оказывает..

Коэффициент теплопроводности характеризует интенсивность перемещения тепла в материале. Численно он равен количеству тепла, проходящего в единицу времени через плоскую стенку площадью 1м² и толщиной 1м при разности температур на противоположных сторонах стенки в 1ºС. Теплопроводность древесины зависит от температуры, влажности , плотности древесины., а так же направления потока тепла относительно волокон. Определяется по диаграмме или по таблице по справочнику.

Электропроводность, величина обратная электрическому сопротивлению. Электропроводимость древесины зависит от ее влажности, температуры, направления тока относительно волокон. Древесина с влажность 7-8% становится изолятором. В направлении поперек волокон электропроводность в 3-4 раза меньше, чем вдоль волокон. Повышение температуры вызывает повышение электропроводимости древесины.