Для чего сушат древесину 7 класс кратко
Зачем сушат древесину, способы сушки древесины
Древесина является популярным природным материалом, из которого возводят не только дома, бани, хозяйственные постройки, но и делают красивую мебель, музыкальные инструменты, разные нужные в обиходе вещи. Однако у нее есть один большой недостаток: она полна воды, и, прежде чем использовать древесину как материал, ее требуется высушить.
Зачем высушивать древесину
Как говорилось выше, в срубленном дереве находится много воды (от 30 до 50%), а любой профессионал знает, что влажность лесоматериалов должна находиться в равновесии с влажностью той окружающей среды, где будет использоваться конечный продукт. В противном случае плохо высушенный материал может существенно снизить надежность постройки. И наоборот, слишком большая потеря влаги приводит к тому, что древесина сжимается, появляются перекосы и трещины.
Влажная древесина имеет худшую прочность клеевых соединений, у нее плохо обрабатывается поверхность и ниже некоторые другие механические и физические свойства.
Рекомендуемая влажность древесины
При строительстве домов допускается влажность материала в 23% для внешней обшивки стен, для наружных окон и дверей – от 13 до 15%, дощатых полов – от 11 до 18%, подоконников внутри здания – 12% и т.д. То есть, видно, что влажность древесины колеблется от 12 до 23% в зависимости от расположения деталей: снаружи она может быть выше, а внутри постройки — ниже.
Однако дерево хорошо зарекомендовало себя не только в строительстве, но и при изготовлении других предметов или каких-то частей для них. При этом также учитывается влажность материала, которая рекомендуется для:
— деревянных частей в электроприборах — 5%;
— музыкальных инструментов, игрушек, ручек, внутрикомнатной мебели – 7%;
— спортивного инвентаря, предметов интерьера автомобилей – 10%;
— садовой мебели – 16%.
Разумеется, список неполный, но из него становится понятно, что процент влажности материала при изготовлении того или иного изделия играет немаленькую роль.
Виды сушки древесины
Сушку древесины можно разделить на два основных способа: естественная сушка и искусственная. Они регулируются одними и теми же принципами, а именно, зависят от температуры, влажности, скорости движения воздуха, породы деревьев, размеров материала (особенно — толщины), начального содержания влаги и желаемой конечной влажности.
Естественная сушка
На естественную сушку влияют погодные условия. Плюсом здесь считается экономия энергии и то, что сушить древесину можно практически в любом подходящем месте. Для больших объемов материала естественная сушка, конечно, удобнее. Лесоматериалы хранятся на специальных предварительно подготовленных площадках на открытом воздухе или под навесом. Их укладывают в штабеля так, чтобы вентиляция осуществлялась в двух основных направлениях: горизонтальном и вертикальном. Элементы, от которых зависит скорость и качество сушки:
Естественная сушка древесины
На практике часто используют комбинацию натуральной сушки и искусственной подсушки для доведения древесины до конечного целевого содержания влаги.
Для сведения: дома из древесины, которая сушилась только естественным образом в течение двух лет, могут стоять столетиями.
Искусственная сушка
Понятно, что большинство строителей, производителей мебели и других изделий из дерева не могут ждать два года. Поэтому они используют искусственную сушку древесины в сушильных камерах. Их несколько видов, отличающихся как по стоимости, так и по воздействию на материал.
Сушка древесины в сушильных камерах
Самая дешевая камера, в которой горячим воздухом можно высушить, например, дубовые доски толщиной 5 см всего за 8 недель, а шпон (4 мм) за три дня, не обязательно даст качественный материал. Если поверхность сохнет очень быстро, возможны трещины и атрофия древесины.
Конденсационный аппарат подходит для высококачественных дорогих пород дерева, поскольку риск деформации в нем сведен к минимуму. Вакуумная сушилка аналогично конденсационной также бережно высушивает древесину.
Сушка пиломатериалов: описание и виды
Для изготовления мебели, отделочных, строительных работ и иных процедур с использованием древесины требуется сухое сырье. На сегодняшний день существует несколько распространенных естественных и искусственных способов сушки пиломатериалов.
Следует отметить, что сушка является необходимым элементом подготовки изделий из натурального дерева к их использованию. Это обусловлено тем, что свежесрубленная древесина (любая, в том числе сибирской лиственницы – особенно прочная и устойчивая к негативным внешним факторам) содержит большое количество влаги. И если ее процент не уменьшить, со временем материалы могут растрескаться и покоробиться, а также они будут более подвержены негативному воздействию жуков-древоточцев и грибков.
Если пиломатериалы предназначены для использования в помещении (к примеру, для внутренней отделки), допустимый уровень влажности древесины составляет 8-10% (доля воды по отношению к массе сухого материала). При эксплуатации изделий под открытым небом этот показатель составляет не более 18%.
Определение и задачи сушки пиломатериалов
Сушка – это процесс удаления из древесины влаги. Во время этого процесса может отмечаться уменьшение объема и линейных размеров древесины (усушка), а потому необходимо оставлять определенные припуски по ширине и толщине пиломатериалов.
Сам процесс осуществляется постепенно: сначала высыхает поверхность изделий, а влага из средних слоев поступает наружу, и так в течение нескольких циклов, пока влажность пиломатериалов и окружающей среды не станут приблизительно одинаковыми.
Скорость высыхания зависит от ряда факторов: породы древесины, температуры воздуха, начальной влажности, а также выбранной технологии сушки пиломатериалов.
Все о естественной сушке
Обычная, естественная сушка пиломатериалов осуществляется в домашних условиях без использования специального оборудования. При небольшом количестве брусьев или досок их можно просто на некоторое время разместить в частном доме и даже квартире. Использовать отопительные приборы нельзя, поскольку это может привести к образованию трещин и короблению. Рекомендуется положить изделия повыше, к примеру, на шкаф, а затем подождать 3 недели, после чего они будут готовы к использованию.
Также существует атмосферная сушка пиломатериалов (один из видов естественной). Она осуществляется следующим образом:
Время процесса в теплое время года составляет 30 дней для досок толщиной в 50 мм, и около 3 месяцев для бревен. Основной признак сухости материала – ломкость свежеснятой стружки.
Способы искусственной сушки
При искусственной сушке пиломатериалов используются специальные установки для поддержания определенного режима температуры и вентилирования. Она производится на деревообрабатывающих предприятиях, и осуществляется посредством разных способов.
Камерная
Такой вид сушки пиломатериалов получил наиболее широкое распространение в промышленности. Процесс осуществляется в специальных сушильных камерах, чаще всего – в газообразной среде (смеси воздуха с топочными газами) или паре.
К преимуществам технологии относится то, что режим камерной сушки можно регулировать, а это позволяет получать материал практически с любой конечной влажностью.
Контактная
С ее помощью сушатся плоские материалы (к примеру, фанерный шпон), которые зажимаются между металлическими плитами, нагретыми до +150°C. Сам процесс занимает всего несколько минут за счет большой площади соприкосновения пиломатериалов с горячими плитами. К минусам относится то, что при чрезмерной выдержке древесина темнеет.
Вакуумная
Она осуществляется при помощи герметичных камер с предварительным извлечением из них воздуха (то есть созданием вакуума).
Во время сушки древесины под действием градиентов давления, температуры и влажности осуществляется движение связанной и свободной влаги от центра материалов к их поверхности.
Умеренные температурные режимы (от +45°C до +62°C) и разрежение воздуха способствуют максимально равномерному изменению тепло-влажностных характеристик изделий. Иными словами, вакуумный метод обеспечивает более равномерную сушку, во время которой устраняется внутреннее напряжение, а значит, сводится к минимуму вероятность образования трещин или коробления изделий из дерева.
Токами высокой частоты (ТВЧ)
Метод основан на нагревании пиломатериалов между двумя и более металлическими пластинами, которые подключены к источнику ТВЧ. Вся комбинация образует конденсатор, в котором в роли диэлектрика выступает древесина. Далее в изделиях возникают диэлектрические потери, из-за чего пиломатериалы нагреваются, и из них испаряется влага.
Если парообразование в материале осуществляется при температуре влаги ниже +100°C, процесс сушки называют испарением, а если показатель равен и выше +100°C – выпариванием.
С помощью гидрофобных жидкостей
Процесс осуществляется посредством погружения материалов в специальные ванны, наполненные нагретой до +105-120°C гидрофобной жидкостью (парафином, серой, петролатумом). Интенсивная передача тепла от жидкости к дереву позволяет в 3-4 раза сократить время испарения влаги по сравнению с камерным способом./p>
Такой метод используется в основном для снижения влажности пиломатериалов перед их пропиткой (к примеру, масляными антисептиками).
Конечно, это лишь основные и наиболее распространенные способы уменьшения уровня влажности древесины. Существует и множество других, к примеру, инфракрасная, индукционная, ротационная сушка, а также комбинированные варианты.
Сушка древесины. 4 практических примера
Качество столярных работ во многом зависит от материала. Сушка древесины — это обязательная операция перед использованием пиломатериалов. Естественную влагу из дерева удаляют разными способами, чтобы получить пригодный для столярных работ материал.
Перед тем как выбрать способ сушки пиломатериалов, необходимо познакомиться с этой операцией.
Зачем нужна сушка древесины
Каждый, кто знаком с пиломатериалами, знает, что в древесине есть влага. Существует понятие «естественная влажность» — это, если дерево растёт или его недавно спилили. Понятие «столярная влажность» относят к высушенным до 8-12% пиломатериалам.
В ходе сушки меняются размеры, и древесина усыхает. По степени усыхания породы дерева отличаются.
При высыхании на дереве появляются трещины. Если осина, липа, берёза и ольха почти не имеют трещин, то ясень, клён и дуб всегда трескаются при сушке.
Из мокрого материала не получаются качественными столярные изделия, так как в процессе эксплуатации такое дерево деформируется и растрескивается. Кроме того, сырые пиломатериалы подвержены гниению.
Чтобы сушка дерева давала хороший результат для столярных работ, пользуются базовыми рекомендациями:
Сушка древесины бывает следующих видов:
Пиломатериалы на открытом воздухе укладывают в штабеля. Для проветривания между слоями укладывают прокладки, а сверху защищают от осадков. При длительном хранении из древесины уходит влага, и она подсыхает.
Существует большое разнообразие принудительных способов сушки древесины. Наиболее распространенным способом удаления влаги из древесины является вариант с использованием сушильных камер. В них регулируют температуру и влажность. Процесс сушки проходит значительно быстрее, чем в естественных условиях. Также в этой статье рассмотрены способы сушки при помощи инфракрасного излучения и при помощи солевого раствора.
Каждому столяру под силу попробовать один из следующих способов сушки пиломатериалов в домашних условиях.
Атмосферная сушка древесины
Полноценная сушка таким способом рассчитана на 2‒3 года. Если у столяра мало времени, то такой способ не подойдёт. Неоспоримое достоинство сушки в естественных условиях — это простота исполнения и минимум затрат.
Атмосферная сушка рассмотрена на примере опыта мастерской Столярное дело.
Перед сушкой пиломатериалы разделяют по сортам на две пачки, чтобы было удобно пользоваться.
В этой пачке доски широкие, прямые, без сучков, с правильной текстурой.
Доски с дефектами укладываются в отдельную пачку.
Для сушки выбирают ровную поверхность. На ней не должно быть ям, камней, корней. Делают прочное основание. Для этого используют рельсы, трубы, балки. Кроме того, оборудуют гидроизоляцию из рубероида или плёнки. Можно уложить штабель с досками на продуваемую возвышенность, например, на крышу сарая.
Пиломатериалы укладывают на подготовленное основание. Для первого ряда подойдёт доска с обзолом и изъянами.
Между досками оставляют зазор толщиной в доску. Ряды разделяют прокладками. У прокладок делают одинаковый размер и шаг не больше одного метра. В крайних точках штабеля прокладки не выступают за торцы досок.
Чтобы торцы пиломатериалов в штабеле не растрескивались, их закрашивают краской, олифой, клеем ПВА, известью.
На верхний слой досок укладывают кровельный материал, например, шифер. Осадки должны свободно стекать и не попадать на штабель. Иногда делают защиту с подветренной стороны, чтобы косой дождь не мочил штабель.
Длительность сушки данным способом зависит от породы дерева и окружающих условий. При хороших окружающих условиях из пиломатериалов выводится до 75% влаги при минимальной деформации.
Не раньше чем через год доски из штабеля заносят в помещение, а перед использованием подсушивают в камере до влажности 6-8%.
Видео про принципы естественной сушки древесины:
Сушка древесины вывариванием в солёной воде
После вываривания древесина не растрескивается. Одновременно таким способом материал защищается от гнилостных микробов. Как правило, столяры пользуются вывариванием для обработки небольших заготовок.
Метод сушки дерева в солевом растворе рассмотрим на примере опыта автора ютуб-канала Штрихи Коваля.
Попробуем выварить брусок черешни, чтобы сделать ручки для ножей. Брусок свежеспиленный, поэтому он большой влажности и выделяется смола.
Для варки заготовки такого размера выбирают глубокую кастрюлю, которую заполняют соляным раствором. Раствор готовят из поваренной соли: 5 столовых ложек засыпают в литр воды.
Раствор с заготовкой варят в течение четырёх часов на медленном огне.
При кипячении из дерева выходит сок. После этого соляной раствор становится очень мутным. В зависимости от породы дерева брусок кипятят 2‒3 раз по 4 часа. Перед каждым новым кипячением брусок охлаждают и добавляют соль и воду.
Сваренный брусок заворачивают в газету и дают возможность высохнуть. По мере намокания газету меняют. Газету меняют, пока она не перестанет намокать.
С высохшего и сваренного бруска легко снимается кора.
Сухой брусок расщепляют на 4 части, а после обработки получают ручки для ножей.
Видео процесса сушки вывариванием в солевом растворе:
Инфракрасный способ сушки древесины
Когда существует потребность в периодических сушках небольших объёмов леса, а купить промышленную сушилку дорого, то обращаются кассетной модели ФлексиХит.
Рассмотрим опыт авторов ютуб-канала mtmwood.
Она работает на основе инфракрасных греющих кассет. Такая кассета состоит из коммуникационного разъёма, резистивного слоя и экранирующей оболочки. Температуру кассеты регулирует встроенный термовыключатель.
Остановимся на сушилке для 1,5 метровых пиломатериалов.
Из деталей собирают и устанавливают деревянное основание на ножках. Бруски укладывают на расстоянии 65‒70 см.
Для уменьшения тепловых потерь снизу, укладывают утеплитель Пеноплекс, который сохраняет тепло и не пропускает влагу.
Из деревянных реек собирают каркас для сушилки.
Каркас по бокам обшивают жестью, крышу утепляют, монтируют дверцу с ручкой для удобного пользования.
Перед укладкой пиломатериалов устанавливают щит управления и прокладывают кабельные линии к кассетам.
Кабельные линии к кассетам подводят через пол, так как полная герметичность конструкции не требуется.
Работу сушилки рассмотрим на примере сушки распиленного берёзового капа, который используют для разных поделок.
Будем укладывать 6 кассет. Слева ляжет белая управляющая кассета, а справа красный греющий элемент. Между слоями пиломатериалов укладывают деревянные прокладки.
После укладки пиломатериалов и кассет сушилку включают в сеть.
После включения питания начинается нагрев кассет. Влага из пиломатериалов испаряется, конденсируется на холодных металлических стенках и стекает вниз. Утеплённый потолок остаётся сухим.
Когда конденсат на стенках исчезает — это значит, что влага из пиломатериалов удалена.
Перед прекращением сушки измеряют влажность пиломатериалов. Для этого используют профессиональный влагомер, который измеряет влажность в диапазоне от 4 до 100%.
Кассетной сушилкой добиваются влажности пиломатериалов 6-8%. Измеряют влажность на образце из середины штабеля. Сушить пиломатериалы ниже 6% не имеет смысла, так как в мастерской дерево наберёт влагу.
Видео про инфракрасный способ сушки древесины:
Самодельная сушильная камера
Промышленные варианты сушильных камер стоят очень дорого, поэтому часто столяры изготавливают самодельные камеры, которые, во-первых, легко монтируются, во-вторых, сушка своими руками даёт уверенность в качестве материала.
Пример самодельной сушильной камеры взят на ютуб-канале stolyar te.
Для сушильной камеры оборудуют отдельное помещение.
Такая сушилка рассчитана на 3,5 м 3 пиломатериалов. Это оптимальный и доступный объём древесины для домашней мастерской. Сушат дерево отдельно по породам: ясень, дуб, вишня, клён.
Каркас сушилки сварен из уголка, затем закреплены доски и шурупами по металлу прикручены профильные листы. У конструкции две двери для удобной загрузки пиломатериалов. Стены сушильной камеры покрыты двумя слоями минеральной ваты, затем гидропаробарьер и ещё слой минеральной ваты с фольгой. Такое покрытие легко рвётся, но хорошо держит температуру зимой и летом.
Внутри сушилки доски укладывают в один уровень через одинаковые перекладины.
Вдоль стены проложен металлический гусак с отверстиями, которые увеличиваются в глубину камеры. По гусаку прогоняют горячий воздух из печки.
Рядом с вентилятором размещают датчик влажности.
Самодельный котёл изготавливают из стали 4 мм. Он трёхконтурный и имеет два входа и два выхода.
Для продува воздуха через котёл устанавливают на стене двухконтурный мотор.
Одна труба от двухконтурного насоса заходит вниз котла. Воздушный поток через шестиметровый змеевик внутри котла выходит наружу, а затем через гусак с отверстиями распределяется внутри камеры по штабелю досок.
Вторая труба от двухконтурного насоса заходит в верхнюю часть котла. Нагретый воздух через гофр подаётся на стенку внутри камеры.
Влагу, собранную после сушки пиломатериалов, необходимо удалять из сушильной камеры. С этой целью монтируют два вентилятора для ванной комнаты, работающие на вытяжку.
Вентиляторы включаются автоматически от специального датчика влажности. Его выставляют на нужный уровень влажности.
После запуска сушильной камеры в первый и второй день идёт максимальная отдача влаги деревом. Циркулирующий горячий воздух становится влажным и через вентилятор вытягивается наружу. Вместо него, поступает сухой воздух из котла.
Процесс сушки проходит при 50-55 градусах. Для контроля выведено два индикатора датчиков температуры.
Используют 2 датчика, так как работают 2 вентилятора. Показания на индикаторах датчиков должны быть одинаковые. Если один вентилятор остановится, то это отразится на индикаторе. Температуру внутри сушилки выдерживают постоянной.
Для сушки доски 30 мм достаточно 12 дней. Если сушить доску 50 мм, то потребуется 14 дней.
Торцы пиломатериалов при сушке закрашивают, чтобы не было трещин. На трещинах теряется 6‒7 см полезного материала.
Высушенную доску выдерживают до двух месяцев, чтобы она стабилизировалась. Процесс сушки связан с погодой. В жару и мороз воздух сухой, и доска сушится быстро. В дождливую погоду сушка пиломатериалов замедляется.
Видео про самодельную сушильную камеру:
Выбор сухого дерева для столярных работ — это залог долгой службы сделанного изделия. Каждый столяр не должен игнорировать этот важный технологический процесс.
Автор: Виктор Прохоров
С использованием материалов ютуб-каналов: Столярное дело, Штрихи Коваля, mtmwood, stolyar te.
Сушка древесины. Способы, преимущества и недостатки
Свежесрубленная древесина обладает влажностью 50-70%
Усушку пиломатериалов необходимо учитывать при распиловке. Для этого при раскрое устанавливаются припуски по толщине и ширине. По длине пиломатериал усыхает незначительно, поэтому этим показателем можно пренебречь.
В деревообрабатывающей промышленности сушка изделий производится как естественным путем (усыхание материала под воздействием атмосферы), так и искуственно с использовании различных технических средств. Наибольшей популярностью пользуются методы естественной и камерной сушки (например, при изготовлении обрезной доски). Разберем, какие достоинства и недостатки имеют наиболее распространенные методы сушки пиломатериалов.
Виды сушки пиломатериалов
Естественная (атмосферная) сушка
Способ, использующийся испокон веков, не потерял актуальности и по сей день благодаря простоте и дешевизне. Сушка происходит в ходе естественных процессов испарения под воздействием тепла и движения воздуха. Заготовленный пиломатериал складывается под навесом на специальных фундаментах, в которых оставляются зазоры для вентиляции. Навес устанавливается для защиты от осадков и агрессивного воздействия солнца, но по сути просушивание происходит на открытом воздухе.
Преимущества:
За счет продолжительности процесса высыхание происходит равномерно, что снижает вероятность появления трещин.
Недостатки:
Влажность древесины при естественной сушке можно снизить только до 18—22%.
Процесс сушки невозможно регулировать, что не всегда позволяет получить желаемый результат.
Камерная (искусственная) сушка
Конвективные сушильные камеры
Сушка производится в камерах за счет нагрева воздуха и интенсивной циркуляции. В зависимости от конструкции камеры, циркуляция может быть как естественной, так и принудительной, с использованием вентиляторов. Нагрев воздуха осуществляется калориферами, по которым пропускается пар пар (паровоздушыне камеры) или топочные газы (газовые камеры).
Преимущества:
Влажность пиломатериала можно понизить до 10%.
Процесс сушки можно регулировать по температуре и интенсивности, исходя из вида пиломатеирала, что позволяет снизить вероятность растрескивания, деформаций.
Значительное сокращение сроков сушки по сравнению с естественной.
Требуется меньше производственных площадей.
Недостатки:
Камерная сушка требует значительно больших финансовых вложений, чем при организации естественной сушки.
Вакуумные сушильные камеры
Достоинства:
Меньшая вероятность растрескивания материала по сравнению с естественной и камерной сушкой
Быстрая скорость сушки.
Подходит для любых пиломатериалов
При вакуумном способе сушки происходит удаление излишней смолы.
Недостатки:
Большие затраты на электроэнергию.
Небольшая загрузка (примерно 5-8 м3) сводит на нет преимущество скорости процесса при необходимости просушить большое кол-во материала.
Контактные (кондуктивные) сушильные камеры
Преимущества:
Поскольку пиломатериалы в процессе сушки находятся под давлением, весь объем нагревается равномерно и одновременно, что полностью исключает деформацию.
Компактные размеры агрегата.
Недостатки:
Высокая себестоимость кубического метра.
При излишне большой выдержке возможно потемнение древесины.
Сушка в поле токов высокой частоты (ТВЧ)
Преимущества:
Сушка происходит равномерно по всему объему древесины, что снимает напряжение и сводит к минимуму риск возникновения трещин.
продолжительность сушки по сравнению с естественной и конвекционной ниже в десятки раз.
Процесс легко регулируется, можно контролировать перепад температуры между верхними и внутренними слоями
Недостатки:
Высокая стоимость оборудования.
Невысокая производительность при больших расходах электроэнергии (на 1 кг испаряемой влаги расходуется 2—3,5 квт/ч).
Требует установки и обслуживания квалифицированными специалистами.
Конденсационные сушильные камеры
Преимущества:
Мягкое протекание процесса значительно снижает опасность образования трещин и покоробленности.
Хорошие показатели сушки древесины твердых пород (таких, как дуб, бук, граб, ясень) и материалов с большим сечением.
Полная автоматизация процесса, благодаря чему не требуется постоянный контроль персонала.
Недостатки
Продожительность сушки по сравнению с конвективными камерами больше в 2-3 раза.
Установка дорого обходится в обслуживании.
Большие затраты на электроэнергию при сушке до низких показателей влажности (8-10%).
Не подходит для сушки мелких пиломатериалов (пеллеты, опилки, дрова и т.д.)
Заключение
При всем многообразии методов сушки на деревообрабатывающих производствах наиболее популярными остаются естественный и конвективный методы. Такая сушка позволяет заготавливать пиломатериал в больших объемах при относительно небольших затратах. Кондуктивные, вакуумные, конденсационные камеры наиболее рационально использовать в качестве вспомогательного варианта, когда необходима более деликатная сушка, либо требуется значительно ускорить процесс без потери качества.