Специальные способы сушки пиломатериалов

Сушка древесины. Способы, преимущества и недостатки

При изготовлении пиломатериалов как правило используется свежесрубленная древесина. Она лучше поддается обработке, однако обладает высокой влажностью. В процессе естественного высыхания линейные размеры и объем заготовок из древесины будут уменьшаться. Поэтому перед тем, как использовать пиломатериал по назначению, необходимо удалить из него всю излишнюю влагу, снизив показатели влажности до необходимых значений — т.е. подвергнуть процессу сушки. Это не только предотвратит деформацию изделий в ходе эксплуатации, но и поможет избежать появления грибка, гниения, нежелательного изменения цвета и т.д.

Свежесрубленная древесина обладает влажностью 50-70%

Допустимый уровень влажности для производства мебели — 8-10%,
строительных и столярных изделий — 10-18%

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:

Экономичность — в сравнении с любыми другими методами себестоимость этого вида сушки минимальна.

Технологическая простота — для организации потребуются только навесы, которые можно поставить где угодно, а сам процесс сушки происходит без специального контроля.

За счет продолжительности процесса высыхание происходит равномерно, что снижает вероятность появления трещин.

Недостатки:

Влажность древесины при естественной сушке можно снизить только до 18—22%.

Высокая продолжительность процесса — от нескольких недель до года, большая зависимость от погодных условий (температура и влажность воздуха) и времени года. Здесь можно говорить и о неэффективном использовании площадей, и о большом цикле производства, что в конечном итоге ведет к потерям возможной прибыли.

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:

Отсутствие мобильности (в отличие от мобильных навесов, конвективная камера — это стационарное сооружение).

Камерная сушка требует значительно больших финансовых вложений, чем при организации естественной сушки.

Чрезмерно интенсивная сушка приводит к к появлению больших трещин. Если неправильно рассчитать нужную температуру, верхние слои древесины высохнут и дадут усушку, тогда как внутренние останутся влажными — и с прежними размерами, что и приводит к трещинам верхних слоев.

Вакуумные сушильные камеры

Проводится в камерах при полном извлечении воздуха — т.е. в вакууме. Процесс сушки проводится при высоком давлении и низкой температуре (700 мм рт. ст/45С). В созданных условиях происходит впитывание влаги внешними слоями древесины от более глубоких. Таким образом снимаются внутренние напряжения древесины и вероятность деформации и возникновения трещин снижается.

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

Метод основан на передаче тепла древесине через контакт с нагретыми поверхностями. Применяется в производстве тонких и плоских пиломатериалов — таких, как шпон, фанера и т.д. В процессе сушки пиломатериалы зажимаются между металлическими плитами, нагретыми до температуры 150°С. Удаление влаги обеспечивается обдувом вентиляторами, процесс непрерывно контролируется системами автоматики. Нагрев в таких установках осуществляется топочными газами, паром либо токами высокой частоты.

Преимущества:

Поскольку пиломатериалы в процессе сушки находятся под давлением, весь объем нагревается равномерно и одновременно, что полностью исключает деформацию.

Крайне быстрый цикл сушки — от нескольких минут.

Компактные размеры агрегата.

Недостатки:

Высокая себестоимость кубического метра.

Пожароопасность — поскольку древесина непосредственно контактирует с нагревающей поверхностью

При излишне большой выдержке возможно потемнение древесины.

Сушка в поле токов высокой частоты (ТВЧ)

Отличительная особенность этого метода — необходимое для испарения влаги тепло не подводится извне, а образуется внутри самого пиломатериала. В ходе сушки древесина располагается между металлическими пластинами, которые подключены к источнику ТВЧ. При этом наиболее интенсивный прогрев происходит изнутри, в наиболее влажных слоях, обеспечивая интенсивное продвижение влаги от сердцевины к поверхности.

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

Сушка производится в камере, полностью изолированной от окружающей среды. В ходе сушки поток теплого воздуха подается к пиломатериалам, где насыщается влагой, испаряющейся из древесины. Далее влажный воздух поступает в конденсационную установку. При достижении точки росы пар превращается в воду, т. е. конденсируется, стекая по стенкам установки, после чего выводится наружу. Важная особенность процесса — сушка происходит при низкотемпературных режимах (около 40С), что обусловлено свойствами фреона.

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.

Источник

Сушка пиломатериалов

Заготовка и доведение древесины до нужного состояния — сложный процесс, именно поэтому, несмотря на доступность сырья, стоимость готовых строительных и отделочных материалов выше, чем цена камня или кирпича. Некоторые неопытные строители игнорируют определенные ступени обработки, например, процесс избавления от лишней влаги. Это является грубейшей ошибкой, ведь сушка пиломатериалов — важный этап, в процессе которого дерево меняет многие физические, эксплуатационные и технические характеристики.

Для чего необходима сушка древесины

После того, как ствол дерева срубили, древесина имеет достаточно высокий процент влажности. Однако в процессе эксплуатации этот уровень постепенно снижается. Если использовать в строительстве или изготовлении деталей подобное сырье, то избежать трещин и производственного брака не удастся. Ведь высушивание будет происходить бесконтрольно, под воздействием хаотичных явлений в виде высоких температур, скачков влажности воздуха и атмосферных осадков.

Поэтому весь процесс сушки древесины необходимо подвергать четкому контролю или, как минимум, создать максимально подходящие условия для этого. Возможно использовать различные методы, которые могут потребовать и более долгого периода для высушивания породы (до нескольких лет), и оказаться быстрыми (менее суток). Также при сушке пиломатериалов зачастую нужны специальные приспособления, установки и оборудованные технические помещения. В современном производстве активно используются несколько способов, каждый из которых имеет определенные недостатки и достоинства.

Методы сушки древесины

Как упоминалось выше, может быть использована быстрая или медленная сушка пиломатериалов. В зависимости от наличия технических или финансовых средств, возможно использовать камерную, естественную, ротационную, инфракрасную, вакуумную или сушку в жидкой среде. Лучше всего рассмотреть варианты отдельно, чтобы более четко выявить плюсы и минусы каждого из способов.

Сушка в камере

Метод камерной сушки наиболее распространен и популярен за счет четкого контроля результата, низкого процента брака, а также короткого времени для получения готовой продукции. Однако стоимость пиломатериалов, высушенных камерным методом, порой выше, так как затраты на подобные установки и их запуск должны включаться в конечную стоимость материала.

Сушильные камеры для древесины отличаются конструкцией оборудования внутри, а также допустимым объемом загрузки. Котлы, которые предназначены для снабжения теплом, могут в зависимости от вида вырабатывать либо бездымный пар, либо топочные газы. В первом случае начальная температура может превышать 1000 градусов, что, конечно, является недопустимо высоким показателем. Поэтому для его снижения необходимо предусмотреть систему труб, которая поспособствует процессу охлаждения пара до 40-80 градусов. Температура топочных газов максимально подходит для избавления от влаги в пиломатериалах, поэтому подобных мер не требуется.

Различаются также способы организации циркуляции воздушных масс, что влияет на скорость процесса высушивания пиломатериала. Встречаются камеры с естественным вентилированием, которые менее эффективны, чем виды с четко организованным и продуманным процессом теплообмена. Среди последних наиболее дорогостоящей в обслуживании считается конвективная камера для древесины. Однако продуманная система технологических вентиляторов позволяет в кратчайшие сроки получить даже термостойкие виды пиломатериалов, которые используются в декорировании и некоторых видах строительства.

Подготовка пиломатериала в сушильных камерах выгодно отличается возможностью регулировать степень влажности готового продукта. В зависимости от требований заказчика, показатель может колебаться от 6 до 18 градусов со стабильным средним значением по всей толщине и длине. Подобные технологии сушки в камере также позволяют своевременно регулировать интенсивность высушивания, что снижает уровень брака, количество трещин и степень деформации. Обработка древесины и пиломатериалов в сушильных камерах позволяет гарантировать стабильность результата и минимальные потери качества.

Естественная сушка

Самым долгим и экономически выгодным методом является естественная сушка. Для организации потребуется минимальное количество материальных ресурсов — настил и укрытие для пиломатериалов, а также место для их долгосрочного содержания (несколько лет).

Наиболее часто метод используется в частном хозяйстве, когда в наличии есть подсобное помещение (сарай, гараж), а объем заготовки небольшой. Несомненным плюсом является отсутствие дефектов при правильной укладке и максимальная адаптированность к неблагоприятным внешний факторам.

Ротационный метод

Способ совмещает в себе камерную и инфракрасную сушку пиломатериалов. Допустимое число заготовок в виде досок, бревен или спилов размещают в закрытой камере, где с помощью системы вентиляции организовывается процесс высушивания. В качестве источника тепла используется инфракрасное излучение, которое за минимальное количество времени проникает в глубокие слои, что позволяет быстро высушить пиломатериалы без возникновения внутреннего напряжения. Это позволяет снизить количество трещин до показателя менее 5%, а также осуществить процесс за рекордно короткие сроки — до 20 часов на одну партию.

Кондуктивный метод

Метод предполагает высушивание тонких пиломатериалов, в которых недопустимо возникновение повреждений. Суть заключается в прессовке породы с помощью раскаленных до определенной температуры плит.

Для удаления конденсата не требуются вентиляторы, однако нужна установка термометров и датчиков, регулирующих степень влажности внутри древесины.

Атмосферный метод

От естественного способа метод отличает то, что процесс длится меньшее время (от 1 сезона до года). Предполагается размещение в подсобном помещении небольшого объема пиломатериалов, которые расположены в виде рядов с зазорами для проветривания. Если температура и вентиляция позволяют, степень влажности внутри породы может достичь 14-46%. Атмосферная сушка выгодна небольшими затратами на организацию процесса, а также плюсом является отсутствие необходимости в покупке дорогостоящего оборудования.

Инфракрасная сушка

Максимально быстрый метод, который основан на глубоком и кратковременном воздействии на все слои пиломатериала. Инфракрасные волны действуют на влагу, выдавливая ее на поверхность. В результате не происходит деформации, отсутствуют трещины. Для небольших объемов возможно применение бытовых микроволновых плит в качестве оборудования, а в промышленности используются аналоги большей мощности.

Вакуумная сушка

Способ предполагает использование специального оборудования, которое удаляет как внутреннюю, так и внешнюю влагу.

К тому же вакуумная сушилка позволяет избавиться от смолы, однако ее высокая стоимость не делает метод популярным.

Сушка в жидкой среде

Является эффективным методом предварительной обработки, в процессе которого осуществляется частичное удаление внутренней влаги. Для этого пиломатериал опускается в раствор солей или специального состава, а после этого производится кипячение в течение времени, которое определяется видом древесины.

Правила сушки древесины

В зависимости от сырья, существуют правила сушки для различных видов древесины, а также требования к качеству полученных пиломатериалов. Однако вне зависимости от типа дерева, при изготовлении спилов необходимо учитывать припуски на усушку, которые обусловлены спецификой выбранного материала. Величина усушки пиломатериала по толщине и ширине зависит от многих факторов:

• начальная влажность древесины;
• порода дерева;
• толщина пиломатериалов;
• выбранный метод.

В таблице усушки пиломатериалов указаны допустимые границы с учетом перечисленных показателей. Например, ГОСТ на усушку хвойных пород ниже, чем на менее смолистые виды.

Технология сушки древесины вне зависимости от выбранного метода предполагает несколько важнейших этапов, от которых, в том числе, зависит и величина усушки. Например, в процессе охлаждения после окончания термического воздействия важно выдержать нужную температуру нормализации. Иначе может даже произойти деформация, которой не наблюдалось до этого.

Обработка пиломатериалов и их дальнейшее использование возможно только после прохождения всех нужных этапов сушки. Игнорирование этого процесса приведет к деформации построек, рассыханию, возникновению гнили и плесени в уже использованных для строительства бревнах и досках.

Источник