К процессам гидротермической обработки древесины относят:
~ сушку (пиломатериалов, шпона, измельченной древесины),
~ проварку чураков перед лущением,
~ проварку ванчесов перед строганием,
~ пропитку древесины различными водными растворами (антисептиками и антипиренами).
1. СУШКА
Хранение сырых пиломатериалов при температуре окружающей среды более 4 оС может привести к поражению древесины ненормальными окрасками и гнилями, поэтому их необходимо высушивать либо до транспортной влажности, если пиломатериалы предназначены на реализацию, либо до определенной технологической влажности, если они будут обрабатываться на этом же производстве.
Сушка древесины необходима
~ для её защиты от воздействия дереворазрушающих микроорганизмов,
~ для придания ей эксплуатационной (равновесной с окружающей средой),
~ технологической (для выполнения последующих операций) влажности.
Сушкой называется процесс удаления из материала влаги путем ее испарения.
После распиловки сырого круглого леса пиломатериалы содержат значительное количество влаги. Так, хвойные пиломатериалы имеют влажность 30—120%, при этом меньшее значение относится к материалам, выпиленным из ядровой части, а большее—к материалам из заболонной части пиловочных бревен. Такая влажность называется начальной влажностью древесины.
При использовании древесины требуется снижение ее влажности до соответствующей назначению данного материала. Такая влажность называется конечной влажностью древесины. Конечная влажность деталей и изделий из древесины, находящихся внутри отапливаемых помещений, должна составлять 6—10%, деталей пассажирских вагонов, окон и дверей 10—15%,:стройматериалов, деталей товарных вагонов 18—20%.
Применение непросушенных пиломатериалов в строительстве взвывает поражение их различными дереворазрушающими грибами, что значительно сокращает срок службы древесины и приводит к ремонту зданий. Сушка древесины улучшает ее качество, придает древесине новые ценные свойства. Кроме повышения стойкости древесины против грибов, сушка повышает прочность деталей, придает стабильность размерам и форме, уменьшает на 30—40% ее вес. Снижение веса уменьшает расходы на погрузочно-разгрузочные работы и транспортирование древесины.
Влага, находящаяся в древесине, состоит из двух частей: одна часть внутри клеток, она носит название свободной влаги; другая часть внутри стенок клеток, она называется связанной, или гигроскопической. Состояние, при котором вся свободная влага удалена из древесины, называется точкой насыщения волокна. Эта влажность имеет значение в среднем 30%. До тех пор, пока влажность не достигла точки насыщения волокна, усушки древесины и, следовательно, изменения ее объема не наблюдается. Но как только влажность становится меньше 30%, начинается усушка и изменение объема материала древесины.
Интенсивность испарения влаги споверхности значительно больше интенсивности ее перемещения внутри древесины, поэтому поверхностные слои высыхают быстрее, чем внутренние. Создается разность, или перепад, влажности между впутр. и наруж. слоями, в результате чего влага движется от более влажных слоев к более сухим и испаряется с поверхности. На этом свойстве древесины перемещать влагу под действием перепада влажности, называемом влагопроводностью, основана воздушная и камерная сушка.
До влажности 15--20% древесину можно высушить на открытом воздухе. Такую сушку называют атмосферной (естественной }. Атмосферная сушка продолжается длительное время и требует больших складов. Пиломатериалы с влажностью менее 15% можно получить только путем искусственной сушки в газовой и жидкостной средах или при помощи токов высокой частоты.
Основная часть пиломатериалов всех назначений сушится в газовой среде в специальных изолированных помещениях — камерах, почему этот вид сушки получил наименование камерной. Газовой средой, или агентом сушки, являются нагретый воздух, либо горячие дымовые газы..
При камерной и при атмосферной сушке основными факторами являются температура воздуха, его влажность и циркуляция.
Для сушки пиломатериалы укладываются в сравнительно большие штабеля таким образом, чтобы теплый воздух омывал либо только пласти, либо пласти и кромки пиломатериалов. Для этого каждый горизонтальный ряд досок отделяется от другого прокладками, а для второго случая доски в горизонтальном ряду укладываются с интервалами.
Влажность древесины в процессе сушки определяется по весу испаренной влаги или специальными приборами — электровлагомерами. При определении влажности древесины по весу испаренной влаги устанавливают вес образца древесины в данном состоянии Рвли конечный постоянный вес его в так называемом абсолютно сухом состоянии – Рсух.. Затем относят разницу весов к Рсух. Таким образом, влажность древесины, будет
Влажность древесины и изделий из нее не остается постоянной и зависит от состояния окружающего воздуха (температуры и влажности). Такая влажность древесины называется р а в н о в е с н о й. Свойство древесины изменять влажность под влиянием изменения состояния окружающего воздуха называется гигроскопичностью.
Сушильные камеры могут быть периодического и непрерывного действия, с естественной и принудительной циркуляцией воздуха.
Температура воздуха в камере определяется по термометру, а влажность — по психрометру и специальным психрометрическим таблицам; при этом пользуются показателем относительной влажности воздуха.
Психрометром называется прибор, состоящий из двух термометров, один из которых измеряет температуру окружающего воздуха и носит условное название сухого термометра. У второго термометра ртутный шарик обтянут мокрой марлей, опущенной одним концом в сосуд с водой. Этот термометр называется мокрым, и температуру он показывает всегда ниже, чем сухой, вследствие испарения влаги с поверхности мокрой марли. Разность между показаниями сухого и мокрого термометров называется психрометрической разностью. По ее значению и по температуре сухого термометра, пользуясь специальными психрометрическими таблицами, определяют относительную влажность воздуха.
Как известно, относительная влажность воздуха представляет отношение абсолютной влажности к влагоемкости воздуха при одной и той же температуре. Абсолютной влажностью воздуха называется вес водяных паров в одном кубическом метре воздуха в данном его состоянии. Влагоемкость представляет собой то максимальное количество влаги, которое может поглотить 1 м3 воздуха при данной температуре.
Камерная сушка проводится при определенном чередовании во времени температуры и влажности воздуха, называемом режимом сушки. Режимы сушки зависят от многих факторов, основными из которых являются толщина, порода, назначение пиломатериалов.
Различают жесткие и мягкие режимы сушки. Жестким считается такой режим, при котором обеспечивается более высокая интенсивность испарения влаги. Из двух режимов с одинаковой относительной влажностью воздуха, применяемых для одинакового по влажности материала, более жестким будет режим с повышенной температурой. При одинаковой температуре более жестким считается режим с пониженной относительной влажностью воздуха.
На мягких режимах сушатся твердолиственные породы: дуб, бук, а также хвойные экспортные материалы; в последнем случае решающую роль играет необходимость сохранения естественного цвета древесины, исключение формоизменяемости и вытекания смолы из сучков.
2. Проварка и пропарка древесины необходимы для снижения её модуля упругости (повышения предельно допустимой деформации), что позволит повысить качество шпона и снизить энергозатраты на резание.
Пропитывают древесину, как правило, для её защиты от действия дереворазрушающих микроорганизмов и огня.
Что включает в себя понятие режимов проварки (пропарки) древесины, какими параметрами контролируется качество этих процессов гидротермической обработки древесины, какие факторы оказывают влияние на них, каковы принципы обоснования режимов, основанные на знаниях свойств древесины и требованиях к качеству шпона.
Рис. 12 Классификация способов сушки древесины (по А.М. Артеменкову)