Сушка и защита древесины

Раздел: Учебники

Упругие и остаточные деформации. Как материал растительного происхождения, древесина обладает одновременно двумя существенными физическими свойствами — упругостью (аналогично стальной пружине) и пластичностью (остаточной податливостью), как это наблюдается при деформировании медной или свинцовой ленты или проволоки.

Упругие свойства проявляются больше в сухой, а пластические— во влажной и особенно в нагретой древесине. Именно поэтому при гнутье используют влажную нагретую древесину, а после изгиба ее высушивают, стабильно фиксируют ее изогнутое состояние.

Во время сушки древесины эти свойства проявляются в поперечном к длине волокон направлении, т. е. по ширине доски. Например, при ее ребровом раскрое или разделке на тонкие дощечки они могут коробиться желобом как в момент раскроя, так и при последующей выдержке. По этой же причине различно деформируются недостаточно просушенные заготовки в момент строгания, фрезерования, нарезки шипов и т. п.

Нетрудно провести мысленно или реально опыт, наглядно иллюстрирующий проявление упругих и остаточных деформаций древесины в связи с сушкой в первой и во второй стадии этого процесса.

Первая стадия сушки. Отступя 0,3.. .0,4 м от торца сырой доски, отрезают образец длиною 1,5.. .2 см по длине волокон и раскалывают на две полоски. Затем скрепляют вместе их концы и медленно, осторожно вставляют с усилием между ними клин, моделируя растяжение поверхностной зоны при сушке материала. В результате приложения сил полоски изогнутся, т. е. в них возникнут напряжения и деформации, снаружи растягивающие (знак +), а внутри сжимающие (знак —). При больших растягивающих деформациях снаружи в полосках могут появиться трещины. Однако древесину можно не доводить до разрушения и высушить ее. В этом заключается реология первой стадии сушки досок (реология — наука об остаточном деформировании твердых тел).

В реальном процессе сушки пиломатериалов растягивающие напряжения в поверхностной зоне доски возникают из-за поперечной ее усушки, сокращения при еще неизменной, следовательно, распирающей средней ее зоне, которая еще не усыхала (вместо расклинивания в опыте). Здесь древесина будет сжата.

При подсушке образца поверхностная растянутая его зона зафиксируется остаточно удлиненной, а внутренняя— упрессованной, и клин может самопроизвольно выпасть. Если в этом состоянии изогнутые полоски разрезать ленточной пилой на пластинки, они окажутся разной длины — в средине короче (древесина пластически упрессовалась), а снаружи длиннее (она остаточно растянулась), как это показано на  19, д, хотя их влажность одинакова. Таким образом, упругие деформации в процессе подсушки постепенно перешли в остаточные фиксируя новое поперечное сечение доски. Такова реология первой стадии сушки, когда возникает опасность появления в материале наружных трещин.

Если, не разрезая двух изогнутых полосок  на пластинки, попытаться выпрямить их, то в наружной стороне каждой из них появятся сжимающие, а во внутренней— растягивающие упругие деформации. В случае приложения значительных усилий в зоне растяжений могут появиться внутренние трещины.

Однако если сжатие проводить постепенно, а древесину увлажнить и нагреть, внутренние трещины не появятся и высушенные в зажатом плоском состоянии полоски превратятся опять в прямые. Разрезая их на пластинки можно установить, что их длина будет одинакова, как и до начала опыта, но несколько короче. Это значит, что во внутренней зоне обеих полосок проявилась остаточная деформация растяжения, а в наружных — сжатие, т. е. произошли процессы, противоположные ранне наблюдавшимся. В этом заключается реологическая характеристика второй стадии сушки, когда существует опасность возникновения в толстых сортиментах, особенно из дуба и бука, внутренних трещин — раковин (в виде пустот). Это же характерно и для влаготеплообработки высушенных пиломатериалов.

Самопроизвольный процесс перехода упругих деформаций (напряжений) в остаточные ( 19,6 —  19, г) называется релаксацией (т. е. спадание, уменьшение). Скорость релаксации напряжений, т. е. нарастания остаточных деформаций (за счет упругих), зависит от величины последних и вязкости древесины. Известно, что медленное гнутье древесины, в частности поперек волокон, приводит к меньшему излому (происходит дополнительная релаксация упругих деформаций во времени), чем быстрое.