Многих интересует, какое именно свойство древесины влияет на ее деформацию при сушке. Причина кроется не в качестве сырья, а в нарушении норм обработки и применении слишком жестких режимов сушки. Особенно подвержены этому дефекту лиственные сорта древесины. Единственный совет заключается в том, чтобы пересмотреть применяемый подход и сделать процесс более мягким, особенно в начальной стадии.
Зачем сушат древесину?
Древесина представляет собой широко распространенный и востребованный строительный материал, который находит применение во множестве областей благодаря своей эстетике, многофункциональности и экологичности.
С целью обеспечения долговечности древесины необходимо удалить из нее избыточную влагу, так как влажный пиломатериал обладает пониженной прочностью и хуже поддается дальнейшей обработке. Именно для этого предназначен процесс сушки.
Сушка древесины — это процедура, в ходе которой из материала испаряется лишняя влажность. Обычно после такого процесса наблюдается уменьшение габаритов и веса древесины, что называют усушкой.
Важно отметить, что недостаточно высушенное изделие может показаться качественным, но на деле оно будет иметь значительно сниженные физические свойства, что также справедливо и для пересушенного материала.
Итак, как же удаляется влага из древесины и какие существуют методы сушки?
Основные методы сушки древесины
Существует множество методов сушки древесины, и среди них наиболее популярными являются следующие:
Лесоматериалы помещаются в специальные сушильные камеры с контролируемым тепловым воздействием. Здесь регулируются как уровень температуры, так и скорость движения воздушных потоков. Этот процесс может длиться около недели, и в итоге влажность древесины достигает 8–15%.
Рекомендуемая влажность древесины
При строительстве домов допустимая влажность древесины составляет 23% для внешней обшивки стен, от 13 до 15% для окон и дверей, от 11 до 18% для деревянных полов, 12% для подоконников внутри помещений и так далее. Это демонстрирует, что влажность древесины варьируется от 12% до 23% в зависимости от местоположения деталей: снаружи она может быть выше, а внутри помещений — ниже.
Однако древесина находит применение не только в строительстве, но и в производстве различных предметов и деталей для них. При этом также важно учитывать влажность материала, рекомендуемая для:
— деревянных компонентов в электроприборах — 5%;
— музыкальных инструментов, игрушек, ручек, предметов интерьера — 7%;
— спортивного оборудования и автомобильных аксессуаров — 10%;
— садовой мебели — 16%.
Следует отметить, что данный список не является исчерпывающим, однако из него ясно, что соответствующий уровень влажности при изготовлении того или иного изделия играет не последнюю роль.
Виды сушки древесины
Сушка древесины может быть разделена на два основных метода: естественную и искусственную. Оба метода регулируются схожими принципами, такими как температура, влажность, скорость движения воздуха, сорт древесины, размеры заготовки (особенно толщина), начальная влажность и желаемый уровень конечной влажности.
Естественная сушка
На процесс естественной сушки влияют погодные условия. Преимуществом данного метода является экономия электроэнергии и возможность сушить древесину практически в любом подходящем месте. Для больших объемов материала данный метод оказывается наиболее удобным. Лесоматериалы хранятся на специально подготовленных площадках на открытом воздухе или под навесами. Их укладывают в штабеля таким образом, чтобы обеспечить вентиляцию в двух основных направлениях: горизонтальном и вертикальном. На скорость и качество сушки влияют следующие факторы:
- климат;
- высота над уровнем моря;
- время года;
- погодные условия;
- месторасположение площадки.
Естественная сушка древесины
На практике часто применяют сочетание естественной сушки и искусственной подсушки для того, чтобы довести древесину до необходимого уровня влажности.
Важно упомянуть, что деревянные сооружения, построенные из древесины, прошедшей только естественную сушку на протяжении двух лет, могут служить веками.
Искусственная сушка
Естественно, что большинство строителей, а также производители мебели и других изделий из дерева не могут позволить себе ждать два года. Поэтому они ориентируются на искусственную сушку древесины в специализированных камерах. Существует несколько видов таких камер, которые различаются как по цене, так и по воздействию на материал.
Сушка древесины в сушильных камерах
Самая бюджетная камера может позволить высушить, к примеру, дубовые доски толщиной 5 см за всего 8 недель, а шпон толщиной 4 мм — всего за три дня. Однако такой способ не всегда гарантирует высокое качество материала. При слишком быстрой сушке на поверхности могут появиться трещины и происходит атрофия древесины.
Конденсационные аппараты подходят для высококачественных дорогих пород древесины, поскольку в них риск деформации материала минимален. Вакуумные сушилки, подобно конденсационным, также бережно сушат древесину.
Сушка древесины в обычных условиях
Не каждый располагает возможностью использования профессионального оборудования для сушки древесины, но это не значит, что ее нельзя высушить самостоятельно.
Для сушки древесины в домашних условиях следует найти соответствующее открытое место, например, на плоской крыше низкого здания или в центре огорода. Поверхность необходимо застелить рубероидом и посыпать опилками, а затем аккуратно разместить на ней древесный материал. Необходимо также учитывать направление ветра, поэтому штабель следует располагать поперек ветряного потока. Ширина штабеля не должна превышать 1,2 метров. Следует учесть высоту опор, которые должны быть подняты на уровень не менее 0,5 метров, чтобы обеспечить хорошую вентиляцию под штабелем.
Опоры можно сделать из бруса с сечением 50 х 50 мм. Для удобного укладки штабеля необходимо создать два колодца высотой не менее 0,5 метров и установить между ними опорные прокладки с сечением 60 х 80 мм. Расстояние между опорами должно составлять не менее 1,5 метров. Важно, чтобы поверхности вертикальных прокладок были выровнены по горизонтали.
Штабель рекомендуется стянуть для обеспечения ровной сушки. Для этого на верхний слой заготовки укладывают прокладки и накладывают резиновую ленту стяжки. Наилучшим решением может стать использование автомобильной камеры. Для надежной фиксации древесины ширина стягивающей ленты должна составлять не менее 4 сантиметров.
Доски следует защищать от атмосферных осадков и дождя. Наиболее эффективным вариантом является укладка сверху штабеля двух жердей по всей длине, после чего покрытие их кровельным железом с учетом козырька не менее 15 сантиметров. Кровлю нужно закрепить сверху сухими жердями; в противном случае ветер может ее сдуть. Таким образом, между досками и крышей образуется воздушный зазор. При правильной организации самодельной сушильной установки можно эффективно просушить древесину без появления трещин и других дефектов.
Время сушки и сушильные печи
Период, в течение которого древесина высушивается, определяется законами физики. В зависимости от выбранного метода теплового воздействия, влага, отделяемая при сушке древесины, обладает различным временем испарения. Не менее важен и сорт древесины.
На сегодняшний день лидерами среди традиционных сушильных камер являются конвективные модели, у которых различаются типы теплоносителей и вентиляционных систем. Для их приобретения нужно минимальное количество финансовых вложений, а процесс и обслуживание отличаются простотой. В таких системах имеются лишь три основных элемента: калориферы, регуляторы и вентиляторы. Сушка осуществляется за счет конвекции — горячий воздух от теплоносителя равномерно циркулирует и распределяется вокруг древесины.
Выделяются несколько типов сушильных камер:
- Канальные — это камеры с глубокой конструкцией, где загрузка древесины осуществляется с одного конца, а выгрузка — с другого. Оператор контролирует процесс высушки, регулирует параметры и производит проталкивание штабелей с интервалом 4–12 часов.
- Конденсационные — в этих устройствах влага, выделяемая из древесины, осаждается на холодильниках и удаляется через канализацию. Процесс занимает достаточно много времени, и такие камеры работают от электрообогревателей. Поэтому данный метод подходит для небольших объемов древесины и идеально подходит для твердых пород, таких как бук, ясень или дуб.
- Вакуумные — для ускорения процесса в камерах создается искусственный вакуум до 0,5 бар. Для лучшего понимания принципа работы вакуумной сушки древесины, поясняем ее работу: это двухфазный процесс преобразования пара. Сначала влага выделяется изнутри на внешнюю поверхность, а затем попадает в окружающую среду способом диффузии.
- Микроволновые — это не совсем распространённый тип оборудования, работающий по принципу одноименной техники. Температура внутри камер может достигать 200°С. Этот быстрый метод позволяет высушить небольшие объемы древесины. Есть особенность: древесина, полученная таким способом, приобретает уникальные звуковые характеристики, что выгодно для производства музыкальных инструментов.
Процесс усушки и разбухания
При удалении связывающей влаги из древесины происходит естественное уменьшение её объема и сокращение линейных размеров.
Существует 4 вида усушки:
- Частичная — происходит согласно заранее заданным параметрам и позволяет достигнуть определённого уровня влажности.
- Полная — это уменьшение размеров пиломатериала в результате полного испарения влаги.
- Относительная — это соотношение материала в сыром виде и после полной усушки.
- Абсолютная — это изменение длины и объема древесины после окончательной сушки.
Наиболее распространенным способом сушки древесины является каменный, так как он позволяет контролировать процесс и заранее ограничивать параметры усушки.
Разбухание представляет собой обратный процесс, когда объем влаги в древесине увеличивается из-за поглощения из внешней среды. С одной стороны, этот процесс может рассматриваться как недостаток, однако в случае производства сосудов, бочек или чанов, повышение плотности соединения благодаря разбуханию является очень ценным качеством древесины.
Способы сушки древесины
Сушка древесины, независимо от применяемого метода, существенно улучшает её физико-химические характеристики. Такой обработанный материал становится более прочным, менее подверженным гниению и гнилостным процессам, не растрескивается при работе или длительном хранении. Результат можно достигнуть двумя способами — через естественную сушку, как это делали наши предки, или с использованием специализированных устройств и камер. Оба метода имеют право на существование, однако производственный способ более предпочтителен. Например, чтобы получить обрезную сухую доску в Санкт-Петербурге с помощью современного оборудования, потребуется от 2 недель до 2 месяцев в зависимости от толщины и породы древесины, тогда как в естественных условиях процесс может занять до 8 месяцев.
На протяжении веков, до появления современных технологий, наши предки применяли метод естественной сушки. Для качественной обработки древесины необходимо соблюдение нескольких условий — наличие ветра и теплого, а лучше всего жаркого и сухого воздуха. В теплые летние месяцы создавать такие условия не так сложно. Дерево укладывают в штабеля особым образом, чтобы обеспечить хорошую вентиляцию, и в таком виде оставляют на необходимое время. Например, дубовую доску толщиной 25 миллиметров можно высушить до влажности 20% примерно за 3 месяца, но при условии идеального погоды. Если на протяжении недели идут дожди, весь процесс значительно затягивается. В зимние месяцы он будет еще медленнее, даже если воздух сухой и морозный.
В естественных условиях возможно достичь влажности материала около 15%. Тем не менее, практика показывает, что в нашем регионе древесина, высушенная таким способом, имеет влажность порядка 30%. Действительно сухим считается материал, в котором влажность не превышает 10%. Таким образом, наблюдается трехкратное превышение показателя.
Необходимо также учитывать, что влажность в помещениях и на улице существенно различается, независимо от времени года. Чаще всего она бывает ниже. В не до конца высушенных досках и других деревянных изделий будут продолжаться естественные процессы усушки. Это означает, что древесина будет продолжать уменьшаться в объеме, и поскольку этот материал по своей природе неоднородный, усушка будет происходить неравномерно. Например, если влажность составляла 15%, то потеряв 7%, материал может уменьшиться в длину на 1%, поперек годовых колец — на 6%, а вдоль них — на целых 15%. Это естественно приведет к ослаблению прочности, долговечности и внешнего вида древесины.
Технологичная сушка в камере
Импортируемое оборудование для сушки древесины значительно ускоряет и улучшает качество всего процесса. Камеры имеют разные объемы, в которые можно загрузить древесину. В то же время их конструкции в основном схожи. Они оборудованы вентиляторами и средствами, которые контролируют температуру, влажность и направляют потоки воздуха. Температура воздуха в камере может варьироваться от 40°С до 90°С. Однако существуют и камеры, способные нагревать воздух до 115°С. Подобные температуры используются при работе с мягкой древесиной. В общем, температура регулируется в зависимости от периода сушки.
При сушке твердой древесины, такой как дуб или ясень, часто применяют комбинированный метод. До достижения 30% влажности сушка происходит естественным образом, а затем древесина перемещается в сушильную камеру. Система автоматически контролирует состояние древесины, обеспечивая правильный климат внутри делая процесс сушки более ровным и обеспечивая защиту от потенциальных дефектов, которые могут возникнуть в результате нарушений технологии.
В результате произведенная таким образом обрезная сухая доска в Санкт-Петербурге отличается высокими показателями качества и долговечности. Она находит применение в строительстве, внутренней отделке и других работах. Если 10-20 лет назад оборудование требовало подключения оператора для периодических настроек и коррекции параметров, то современные установки позволяют получать высококачественный материал в полностью автоматическом режиме. Необходимо учитывать, что даже древесина одного сорта, привезенная из одного региона в одно время, может иметь различную влажность. Поэтому подобный программный контроль является очень удобным.
Помимо традиционных сушильных камер, используются и другие технологии, но они менее распространены. Например, можно встретить конденсационные камеры, методы солнечной сушки и вакуумного высыхания. Однако в промышленных масштабах они пользуются меньшим спросом.
