книги из ГПНТБ / Бокщанин Ю.Р. Обработка и применение древесины лиственницы

Т а б л и ц а 58

Режимы прогрева при начальной температуре, °С, древесины и сечении брусьев, мм

111

Прп прочих равных условиях более чистая поверхность была получена на мелкослойной древесине. Для радиального шпона в ряде случаев она была на один класс выше, чем полурадиальиого и тангенциального. На поверхности тангенциального шпона, особенно в зоне ранней древесины, наблюдались вмятины и вырывы, через которые может просочиться клей при фанеро­ вании.

При строгании брусьев обычно более чистая поверхность фа­ неры получается при направлении строгания, противоположному наклону годичных слоев (от центра к периферии), однако при нак­ лоне волокон главным является строгание навстречу «закручива­ нию», которое рекомендуется и при строгании других пород.

Строгание фанеры по направлению наклона годичных слоев, но против наклона волокон, дает более чистую поверхность, чем строгание навстречу годичным слоям, но по направлению наклона волоком.

Последние исследования режимов прогрева лиственничных кряжей были проведены в СвердНИИПДрев с учетом выполненных ранее работ и с целью получить строганую фанеру качеством до 7-го класса шероховатости полурадиального и тангенциального видов для обеспечения мебельной промышленности лиственничным шпоном с богатой текстурой. Цель исследований не была достиг­ нута, так как разработанные режимы позволили получить шпон всех видов 6-го класса шероховатости. Однако были найдены ин­ тересные зависимости.

При точном соблюдении разработанных режимов, укладке пар­ ных брусьев из одного кряжа вместе на прокладках и прогреве только до 40+3° С можно получить тангенциальный шпон с шеро­

В табл. 60 дана зависимость шероховатости поверхности по видам и классам от температуры брусьев. Строгание брусьев про­ водилось при обжиме, равном 20%. Из таблицы видно, что наи­ лучшее качество поверхности шпона радиальной, полурадиалы-юй и тангенциальной частей листа, соответствующее 7 и 6-му классам шероховатости, получается при температуре брусьев 40+3° С.

В табл. 61 приведен состав шпона по видам его и классам ше­

шпона радиальной, полурадиальной и тангенциальной частей листа, соответствующее 7 и 6-му классам шероховатости, получается при обжиме, равном 20%. Данные А. П. Комиссарова показывают, что при более мягких режимах прогрева брусьев температуру прогрева средней части бруса можно ограничить до 40+3° С. При этом и радиальный и тангенциальный шпон будет получаться качеством не ниже 6-го класса шероховатости, а время прогрева и затраты пара будут сокращаться.

Режимы прогрева лиственницы, имеющей начальную влажность более 30%, изучались различными авторами. Прогревались брусья толщиной 200 мм (В. Н. Соловьева, Н. В. Качалин, А. П. Комисса­ ров), толщиной 120—150 мм (Г. П. Золотое). А. П. Комиссаров проводил также эксперименты с кряжами диаметром 400 мм без

18,5°, угол резания—20°, угол между ножом и прижимной линей­

Г. П. Золотова и Н. В. Качалина [34] позволяют утверждать, что оптимальная температура прогрева брусьев находится в диапазоне 72—78° С. Дальнейшее увеличение температуры ведет к снижению прочности шпона. Более низкие температуры увеличивают шеро­ ховатость, способствуют появлению в шпоне трещин.

114

увеличиваются, захватывая и весеннюю часть слоя. При этом доски радиальной распиловки растрескиванию почти не подвержены.

Усадка древесины происходит на ограниченном участке про­ цесса сушки и только при достижении определенной граничной точки для каждой породы, называемой точкой насыщения волокна. Только при влажности ниже этой точки неравномерное распреде­ ление влаги по сечению доски, бруса или круглого сортимента сопровождается неодинаковой усушкой отдельных слоев древесины, которая и вызывает напряжения в сохнущем материале.

Если свободная влага есть по всей толщине доски и даже если она распределяется неравномерно, напряжений усушки нет. В та­ ких пиломатериалах возможны только остаточные напряжения, развившиеся в связи с особенностями роста дерева.

В то же время, как только в процессе сушки влажность наруж­ ных слоев древесины становится ниже точки насыщения волокна, они начинают усыхать. Но так как все слои древесины связаны друг с другом, усадке наружных слоев будет препятствовать отсут­ ствие одновременной усадки внутренних, которые стремятся сохра­ нить свои первоначальные размеры. При этом наружные слои будут растягиваться, а внутренние сжиматься, и чем больше будет пере­ пад влажности на единицу толщины материала, тем напряжения в материале будут большими.

Так как прочность древесины на растяжение поперек волокон обычно всегда меньше, чем на сжатие в том же направлении, этот период сушки характеризуется возникновением наружных трещин. В связи с этим необходимо введение специальных режимов сушки, так как основное снижение качества пиломатериалов происходит именно в период, когда влажность наружных слоев намного ниже точки насыщения волокон, а внутренние слои сортимента сохра­ няют свободную влагу.

Следующий ответственный период сушки возникает, когда влажность внутренних слоев сортимента снижается ниже точки насыщения волокна. Он характеризуется усыханием внутренних слоев сортимента. При этом в какой-то период внутренние слои не будут встречать сопротивления к усыханию со стороны наружных слоев, которые до этого момента находились под напряжением растягивающих усилий. Дальнейшая усушка внутренних слоев может повести к возникновению в них растягивающих, а в наруж­ ных слоях — сжимающих усилий. Превышение во внутренних слоях предельных деформаций может вызвать образование внутренних трещин. Таким образом, период удаления гигроскопической влаги из внутренних слоев сортимента также связан с опасностью появ­ ления трещин (внутренних). Однако, по данным Л . Н . Кротова [47], для лиственницы появление внутренних трещин в процессе сушки менее вероятно, чем наружных. Опасные периоды сушки приведены без учета особенностей анизотропности и неоднородности строения древесины, без учета пластического течения и релаксации напря-

116

жений в материале. Однако в целом учет всех факторов не изменит общую картину напряжений и появления трещин при сушке.

Особенности древесины лиственницы требуют более мягких режимов сушки как иа складах пилопродукции, где проводится естественная сушка, так и при камерной сушке и интенсификации процессов удаления влаги путем повышенных температур и дости­ жения значительного увеличения скоростей перемещения агента сушки.

Атмосферная сушка пиломатериалов. В технической литературе

широко известно, что в древесине как упруго-вязком теле возник­ шие напряжения со временем затухают (явление релаксации). Этим в значительной степени объясняется повышенное качество выдержанной древесины, оно связано с атмосферной (более мед­ ленной) сушкой, имеющей при соответствующих режимах меньший градиент влажности.

Древесине свойственна особенность деформироваться под влия­ нием нагрузки. Сырые пиломатериалы правильной формы, но уло­ женные с нарушением технологии и высушенные, могут быть сильно деформированы, и наоборот, пиломатериалы, имеющие ко­ робление или кривизну, но уложенные по технологии, в процессе сушки могут принять правильную форму. Нарушения технологии наиболее опасны при работе с лиственничными пиломатериалами, особенно пиломатериалами тангенциальной и полурадиальной распиловок, так как они легко растрескиваются.

В то же время грибные поражения лиственничных пиломатериа­ лов менее вероятны, чем других хвойных пород, и особенно в срав­ нении с сосной.

На материале многолетних исследований ЦНИИМОД [25] предлагает режимы сушки лиственничных пиломатериалов приме­ нительно к определенным сорторазмерным группам (табл. 62).

Т а б л и ц а 62

Номер и название режима сушки

117

Данные, приведенные в таблице 62, в своих составляющих — средней ширине шпации или межпакетиого разрыва, метеофона, т. е. вероятной среды конкретной сушки, и категории сушки приво­ дятся на специальной номограмме ширины шпации.

Например, в условиях г. Красноярска для лиственничных пило­ материалов сечением 22X130 мм высших сортов рекомендуются следующие параметры при сушке досок в июне месяце: средняя ширина шпации от ширины доски составляет 68%, средняя ширина межпакетного разрыва —270 мм.

Расчетным путем могут быть найдены и другие режимы для разных районов страны.

Более подробно режимы атмосферной сушки лиственничных пи­ ломатериалов исследовал Л. Н. Кротов [50], который для условий Сибири определил основные требования укладки пиломатериалов и размещения штабелей, позволяющие проводить атмосферную

3. Конструкция штабеля должна предусматривать укладку до­ сок со свободными затененными концами. Доски толщиной 22— 25 мм должны выступать за вторую прокладку на 250—300 мм, а толщиной 40 мм и выше — на 250—450 мм. Первая прокладка

шпаций неодинакова и от краев штабеля к его середине увеличи­ вается.

5. Средние размеры шпаций зависят от времени укладки и тол­ щины досок.

Формирование штабелей из досок толщиной 22—25 мм в апреле, мае, августе и сентябре требует среднего размера шпаций 0,7 ши­ рины доски. Ряд шпаций при ширине штабеля 6,5 м рекомендуется следующий:

(в числителе — размер шпаций мм; в знаменателе — повторяемость размера).

Формирование штабелей в июне — июле требует среднего раз­ мера шпаций 0,4—0,6 ширины доски. Ряд шпаций следующий:

3 0 ^ 9 0 Ш 1 5 0 Ш 9 0 _ 6 0 _ 3 0 3 3 3 3 2 3 3 3 3

118

Формирование штабелей из досок толщиной 40—50 мм в июне — июле требует среднего размера шпаций 0,3 ширины доски. Ряд шпаций следующий:

Формирование штабелей в августе — сентябре требует увели­ чения среднего размера шпаций до 0,35 ширины доски со следую­ щим рядом:

Выполнение указанных рекомендаций позволяет сушить пило­ материалы до транспортной влажности в сроки, указанные в табл. 63.

Т а б л и ц а 63

Полученные рекомендации разработаны для третьей климати­ ческой зоны СССР.

Камерная сушка пиломатериалов. Камерная сушка пиломате­ риалов связана с повышением температур и ускорением движения агента сушки, проходящего через штабель пиломатериалов.

Как говорилось выше, нецелесообразно сушить лиственничные пиломатериалы при температурах, близких к 100° С, и тем более выше 100° С [27]. В то же время есть достоверные данные [2] о том, что при повышенных температурах коэффициент влагопроводности древесины лиственницы резко увеличивается, а это должно ускорять процесс сушки.

На рис. 28 приведен график для определения значений коэффи­ циента влагопроводности, полученных как средний результат влагопроводности в тангенциальном и радиальном направлениях и ре­ комендуемых для практических расчетов. Изменение температуры с 40° С до 80° С ведет к увеличению Коэффициента влагопроводно­ сти почти в 3 раза, следовательно, не исключено, что с повышением температуры возможно сближение сроков сушки древесины лист­ венницы и других хвойных пород.

119