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

Режимы камерной сушки лиственничных пиломатериалов обычно характерны высокой относительной влажностью сушильного агента, особенно в начальный период сушки. Это замедляет высу­ шивание поверхностных слоев и ускоряет приток влаги из внутрен­ них слоев к поверхности.

сушку при несущественном изменении прочности на статический изгиб, растяжение и сжатие и при значительном (до 30—35%) снижении прочности на скалывание и раскалывание с потемнением древесины (рекомендуются для изделий и узлов, работающих с большим запасом прочности).

Режимы сушки лиственничных пиломатериалов в паровых ка­ мерах периодического действия приведены в табл. 64 при высоко­

120

Т а б л и ц а 65

ков) режим выбирают по ближайшей меньшей номинальной тол­ щине пиломатериала.

При мягких и нормальных режимах сушить пиломатериалы можно без специального оборудования камер. При форсированных режимах необходимы камеры повышенной тепловой мощности со

Рекомендации предусматривают сохранение целостности дре­ весины в процессе сушки. Соответствие пиломатериалов предъяв­ ляемым к ним требованиям по равномерности конечной влажности и остаточным напряжениям обеспечивается надлежащей подготов­ кой партии материала и дополнительными обработками. Конечная влаготеплообработка при сушке лиственничных пиломатериалов обязательна.

В газовых камерах периодического действия, оборудованных индивидуальными устройствами для притока свежего воздуха с ав­ тономным регулированием температуры по мокрому термометру, используют те же режимы сушки и рекомендации, что и в паро­ вых камерах периодического действия при низкотемпературном

121

процессе сушки. Лиственничные пиломатериалы в таких камерах можно сушить при наличии увлажнительного пара.

Сушка лиственничных пиломатериалов в камерах непрерывного действия не рекомендуется.

Режимом РП 10-05 определены параметры прогрева пиломате­ риалов перед сушкой. Сырые пиломатериалы прогревают в среде сушильного агента при температуре на 5° С выше, чем при началь­ ной ступени сушки. Время прогрева для лиственничных пиломате­ риалов рекомендуется на 50% больше, чем для других хвойных пород, для которых оно составляет летом 1 —1,5 ч, а зимой 1,5—2ч на каждый сантиметр толщины материала.

Влаготеплообработка пиломатериалов проводится для снятия или уменьшения остаточных внутренних напряжений подачей в ра­ бочее пространство камеры насыщенного пара и обязательна при сушке пиломатериалов по I и I I категориям качества.

Конечную влаготеплообработку проводят, когда достигнута заданная конечная влажность древесины. Во время обработки температура среды должна быть увеличена на 10° С по сравнению с температурой t0 по сухому термометру на последней ступени режима сушки, но не должна превышать 100° С. Степень насыщен­ ности среды паром устанавливается 1,0—0,98. Ориентировочная продолжительность конечной влаготеплообработки лиственничных

Промежуточную влаготеплообработку следует проводить при сушке пиломатериалов толщиной 50 мм и более. Продолжитель­ ность ее составляет половину времени от продолжительности ко­ нечной обработки.

Промежуточная влагообработка назначается в конце второй ступени трехступенчатого режима, а при высокотемпературной сушке — в конце первой ступени двухступенчатого режима при средней влажности древесины около 20%.

Для материала, высушиваемого по 0 и IV категориям качества, влагообработка не обязательна.

После конечной влаготеплообработки пиломатериалы выдер­ живают в камере при параметрах последней ступени сушки в тече­ ние 2—3 ч для подсушивания поверхностных слоев, после чего охлаждают до 30—40° С сначала при открытых приточно-вытяжных каналах, а затем при полуоткрытых дверях. Ориентировочная про­ должительность охлаждения — 1 ч на 1 см толщины материала. Выкатка из камеры штабелей с неостывшими пиломатериалами, особенно в холодную погоду, не допускается.

Пиломатериалы I категории качества сушки требуют обяза­ тельно кондиционирующей обработки для выравнивания влажно­ сти древесины по объему штабеля и по толщине пиломатериалов.

122

Для этого в камере поддерживают такое состояние среды, при котором подсыхают иедосушенные сортименты и увлажняются пересушенные. Ориентировочно продолжительность кондициони­ рующей обработки равна продолжительности конечной влаготеплообработки.

Т а б л и ц а 66

ности камерной сушки пиломатериалов. В табл. 66 приведены срав­ нительные данные о продолжительности сушки хвойных пиломате­

для получения пиломатериалов одной категории качества в су­ шильных камерах периодического действия срок сушки листвен­ ничных пиломатериалов в 2 раза и более больше, чем при сушке других хвойных пород. Это необходимо учитывать при планиро­ вании производства продукции.

Расчеты для конкретных условий целесообразно вести с учетом режима РП 10-06.

В Сибирском технологическом институте (СибТИ) в настоящее время ведутся поиски более совершенных процессов сушки и по­ вышения стабильности древесины после сушки. В табл. 67 при­ ведены трехступенчатые режимы сушки (в камерах периодического

доски от появления трещин [3] .

Уменьшению опасности появления'трещин способствует пред­ варительный прогрев древесины до более высокой температуры. Такой технологический прием повышает эластичность древесины, ускоряет продвижение влаги из внутренних слоев материала. Пси­ хрометрическая разность вторых ступеней режимов находится

123

жесткие условия сушки соответствуют третьей ступени режима, когда опасность появления трещин в досках практически ми­ новала.

Пиломатериалы толщиной 19—40 мм сохнут в условиях реко­ мендуемых режимов без дефектов, цвет древесины не меняется, коробления не наблюдается. При сушке пиломатериалов толщиной 50 и 60 мм несколько изменяется цвет древесины и значительно увеличивается время сушки. Это происходит не только из-за уве­ личения толщины досок, но и потому, что температура агента сушки ниже, чем при сушке тонких досок.

Остаточные напряжения в пиломатериалах снимаются термовлагообработкой в соответствии с приведенными рекомендациями.

124

риалов, необходимо, чтобы камеры были оборудованы приборами дистанционного измерения параметров сушильного агента по зо­ нам — в сухом, в сыром концах и в середине длины камеры, а увлажнительная система и калориферы позволяли регулировать режим по зонам камеры. В этом случае в камерах непрерывного действия сушить лиственничные пиломатериалы можно по ре­ жимам для камер периодического действия или по режимам, при­ веденным в табл. 68. При этом в сухом конце камеры должны под­ держиваться параметры агента сушки, соответствующие последней, а в сыром конце — первой ступени режима сушки.

Т а б л и ц а 68

Чтобы приспособить сушилки с продольной циркуляцией для сушки лиственничных пиломатериалов, необходимо вентиляторную установку оборудовать устройством для изменения ее производи­ тельности.

При регулировании режима сушки по сухому концу необходимо изменять количество циркулирующего сушильного агента и его параметры так, чтобы не допустить растрескивания материала в сыром конце. Выкатывать материал, особенно в зимнее время, следует только в утепленное остывочное помещение.

Большое практическое значение имеет высокотемпературная сушка лиственничных пиломатериалов в среде перегретого пара.

Высокотемпературные режимы сушки лиственницы в перегретом паре разработаны в СибТИ. Были изучены температурные и влажностные поля, велось наблюдение за изменением цвета древесины, физико-механических характеристик, появлением дефектов сушки.

Если эта разница будет больше, в камеру через увлажнительные

режимом. Резко поднимать температуру агента сушки не рекомен­ дуется, так как в этот период могут появиться пластевые трещины. Особенно опасно резкое повышение температуры, если в камеру загружены доски толщиной 50—60 мм.

125

Как известно, высокотемпературная сушка древесины осущест­ вляется в герметичных камерах как периодического, так и непре­ рывного действия. Однако для сушки лиственницы предпочтитель­ нее камеры периодического действия, обладающие большей гибкостью регулирования и обеспечивающие необходимую термовлагообработку. Сушка по разработанным режимам значительно сокращает продолжительность процесса по сравнению с продол­ жительностью по нормативным режимам.

В связи с ускорением сушки экономится тепло за счет умень­ шения потерь через ограждения камер, уменьшается расход элек­ троэнергии. По предварительным подсчетам экономия тепла и элек­ троэнергии составят 20—30%.

Рис. 29. Кривые снижения прочности древесины лиственницы при разной продолжительности высокотемпературной сушки:

1 — при статическом изгибе; 2 — при сжатии вдоль подокон; 3 — при растяжении поперек волокон; 4 — при скалывании вдоль волокон

Положительные стороны высокотемпературной сушки листвен­ ничных пиломатериалов позволяют рекомендовать их для приме­ нения в случаях, когда от пиломатериалов не требуется полной (100%-ной) прочности и некоторое потемнение древесины не огра­ ничивает их использование.

Для правильного понимания изменений, происходящих при высокотемпературной сушке, интересные исследования в СибТИ [29] проведены по изучению влияния высоких температур как на показатели прочности, так и на химический состав древесины. Для исследования были отобраны опытные деревья и пробы по сечению и длине бревна.

Кривые изменения предела прочности древесины лиственницы при различных видах испытаний в зависимости от продолжитель­

126

лась с прочностью контрольных образцов. В результате сравнения обнаружена закономерность снижения показателей прочности при всех видах испытаний в начальный период сушки. Это происходит примерно в течение первых суток, когда в древесине имеется сво­ бодная влага. После этого периода снижение прочности замедля­ ется, особенно при статическом изгибе и сжатии вдоль волокон.

Показатели прочности при растяжении поперек волокон в ра­ диальном направлении и при скалывании вдоль волокон в танген­ циальном направлении продолжают интенсивно снижаться прак­ тически на протяжении всего процесса сушки. Такая же законо­ мерность наблюдается и при сушке сосны [27].

Химический анализ древесины, подвергнутый высокотемпера­ турной сушке, проводился общепринятыми методами, позволяю­ щими раздельно определять абсолютное содержание пентозанов, целлюлозы, лигнина и веществ, экстрагируемых эфиром и горячей водой.

Для получения достоверных данных для каждой пробы прово­ дилось параллельно два анализа, пробы для химического анализа отбирались из центральных и периферийных слоев доски.

В табл. 69 приведены данные о влиянии режимов сушки на хи­ мический состав древесины лиственницы. В ней также указаны значения изучаемых характеристик той же древесины после атмос­ ферной сушки. Сравнивая первоначальный состав древесины

Т а б л и ц а 69

127

(атмосферная сушка) с составом древесины, подвергнутой высоко­ температурной сушке, видим, что во всех случаях произошло коли­ чественное изменение компонентов, содержащихся в древесине. При этом более заметное изменение компонентов произошло в цен­ тральных зонах доски, где дольше, по сравнению с наружной зоной, сохраняется свободная влага. Снизилось содержание пентозанов и целлюлозы—основных компонентов, от которых зависят механи­ ческие свойства древесины. Особенно заметно уменьшение пенто­ занов, влиянию которых на механическую прочность древесины придается первостепенное значение. В отдельных случаях снижение содержания пентозанов достигало 30%, а целлюлозы — 12%- Это не значит, конечно, что прочность древесины должна снизиться на величину, соответствующую приведенным цифровым данным. Однако результаты химического анализа показывают, что коли­

Если изменение содержания пентозанов в процентах в зависи­ мости от продолжительности сушки показать в виде кривой, то по характеру кривая будет близка кривой изменения механических свойств древесины, приведенной на рис. 29. Это указывает на зави­ симость показателей прочности древесины от содержания в ней пентозанов.

Из табл. 69 видно, что количество пентозанов и целлюлозы в пробах из центральной зоны доски меньше, чем в пробах из на­ ружной зоны доски. Исключение составляет несколько проб, кото­ рые существенного влияния на общую закономерность не оказы­ вают. Однако уменьшение количества пентозанов и целлюлозы сви­ детельствуют о снижении прочности древесины. Значит, внутренние слои досок после высокотемпературной сушки оказываются слабее наружных. Хотя по абсолютной величине снижение прочности внутренних слоев по сравнению с наружными может быть совер­ шенно незначительным, сам факт свидетельствует о большем влия­ нии температуры на влажную древесину, чем на подсушенную.

Выполненные исследования дают количественные выражения степени снижения прочности древесины и показывают, что особенно заметно влияние температуры на сопротивление древесины скалы­ ванию вдоль волокон и растяжению поперек волокон. Полученные данные позволяют решать, в каких случаях целесообразно приме­ нять экономичные высокотемпературные режимы сушки, а в каких случаях нужно переходить на нормативные или форсированные ре­ жимы.

В заключение отметим, что градиенты влажности в досках после окончания высокотемпературной сушки очень велики. Отсутствие наружных трещин в пиломатериалах, очевидно, связано с повы­ шением пластичности древесных волокон в период высокой темпе­ ратуры и с некоторым уменьшением величины усушки в досках после сушки. Из-за значительного снижения прочности древесины

128

лиственницы при скалывании вдоль волокон и растяжении вдоль волокон высокотемпературные режимы сушки могут быть приме­ нены только для тонких лиломатериалов, и то при условии, что снижение допускается на 10—15%.

Проведенные в СибТИ по заданию СвердНИИПДрев работы

размеры и тем больше, чем выше была конечная влажность дре­ весины. Увеличенный перепад влажности по толщине досок ведет к более длительному периоду выдержки древесины до наступления стабилизации. Термовлагообработка-практически снимает внутрен­ ние напряжения, и коробления досок не наблюдается.

Были опробованы режимы, в которых первые ступени имеют нормальную, а последняя — высокую температуру. На прочность древесины такой режим заметного влияния не оказал, в то же время гигроскопичность древесины понизилась, формоизменяемость изделий уменьшилась, срок сушки пиломатериалов разных толщин сократился в 1,5 — 2 раза.

СУШКА ШПОНА

Режимы сушки строганого шпона из лиственницы разработаны

вСибНИИЛП [89]. Строганый лиственничный шпон, высушенный

вроликовой сушилке, имеет равномерную влажность, у него нет

трещины, покоробленное™, волнистости и других дефектов.

Режимы сушки лиственничного шпона до влажности б—10% приведены в табл. 70. Они незначительно отличаются от режимов сушки шпона твердых лиственных пород. Для выравнивания влаж­ ности шпон из лиственницы после прохождения через сушилку сле­ дует выдерживать в стопах в течение 5—6 ч. Пересушка шпона не рекомендуется, так как она увеличивает его хрупкость.

129