|
|
Закономерности усушки. Начало
усушки древесины соответствует началу удаления из клеточных стенок связанной
влаги (ниже 30%). Таким образом, предел гигроскопичности является
одновременно пределом усушки (и разбухания) древесины.
Усушка древесины неодинакова в трех главных направлениях
ствола дерева. По длине волокон она наименьшая (около 0,1 %, т. е. 1 мм на 1 м длины при удалении из
древесины всей влаги). Лишь креневой, низкокачественной, древесине
свойственна большая продольная усушка — до 5%. Усушка по направлению любого
радиуса BP в сечении ствола ( 20, а) составляет 4,5.. .8 %, а по направлению
годовых слоев ВК, т. е. в тангенциальном направлении, перпендикулярном
радиальному, усушка наибольшая — в пределах 8.. .12 %
Усушка древесины по объему примерно равна сумме всех трех
усушек; она соответствует объему испарившейся из древесины связанной влаги.
Так как древесина более плотных пород содержит в единице объема больше
связанной влаги, она больше и усыхает. Поэтому древесина бука, клена, граба и
т. д. усыхает больше, чем древесина пихты, тополя, ольхи. Как исключение,
усушка древесины липы примерно соответствует усушке дуба.
Древесина липы имеет близкую по величине усушку в
радиальном и тангентальном направлениях, вследствие чего ее предпочитают при
изготовлении ответственных деталей и изделий, например моделей в литейном
производстве.
Плотность древесины. Плотность показывает массу вещества в
килограммах в единице объема (1
м3). Учитывают плотность древесины в абсолютно сухом
ее состоянии р0, кг/м3, и при влажности 12% (pi2) При расчете сушильных
установок применяют не зависящую от усушки базисную плотность древесины рб,
кг/м3, под которой подразумевается отношение минимальной массы древесины (в
абсолютно сухом состоянии) М, кг, к ее объему V, м3, при влажности выше 30 %.
когда объем будет максимальным и неизменяющимся, р0 = MIV. С введением
понятия базисной плотности упрощается расчет массы влаги М, удаляемой при
сушке из 1 м3
древесины, несмотря на изменение ее фактического объема из-за усушки, М = Рб
KJ"|ooK,k [кг/м3], где w„ — начальная влажность древесины (до сушки); wK
— конечная ее влажность (после сушки).
Коэффициент усушки. Для расчета величины усушки введено
понятие коэффициент усушки К, характеризующий величину усушки в процентах,
отнесенную к 1 % уменьшения в древесине количества связанной влаги. Процент
усушки У по любому направлению вычисляется умножением известного коэффициента
усушки (табл. 3) на величину уменьшения в процентах связанной влаги' (т. е. в
диапазоне от 30 % и ниже) У = Л'(30—W). Например, медленно высушиваемая
тонкая сосновая доска шириной 100
мм тангентальной распиловки ( 20, а — слева) с
начальной влажностью выше 30 % и конечной 7 % при К= = 0,31 усохнет на величину
У=0,3'1(30 — 7) =7,1%, т. е. ширина доски после высушивания будет уже 100 —
7,1=92,9 мм.
Если начальная влажность древесины w ниже 30%, формула
примет вид
У — K(w«—wK). Графическая зависимость между влажностью и
усушкой древесины для тонких, равномерно и медленно высыхающих образцов
представлена в виде прямых АВ, KB и РВ. Это значит, что усушка
пропорциональна уменьшению гигроскопической влажности — в зоне ниже точки В,
а величина ее отсчитывается (параллельно оси абсцисс) от точки конечной
влажности древесины на оси ординат.
Значения плотности и усушки древесины. Средние показатели
плотности и влажностных характеристик древесины основных древесных пород СССР
приведены в табл. 3; они получены на медленно высушиваемых малых образцах
(2x2x3 см).
Древесные породы расположены в таблице по возрастанию их
базисной плотности [см. формулу], которая является существенным признаком для
оценки сушильных свойств древесины. Во второй колонке приводятся нарастающие
коэффициенты плотности древесины по отношению к плотности сосны; эта порода
принята в виде «условного» материала для расчета сушильных процессов.
Наглядны колонки 6—9, дающие численные значения усушки древесины и следуемую
из них колонку 10 разности усушек, которая является параметром величины
коробления древесины [из формулы А. В. Гадолина, отражающей величину
коробления]. В колонке 11 приводятся ориентировочные коэффициенты для
выявления ожидаемой продолжительности сушки, учитывающие основное свойство
древесины— ее плотность.
Для древесины малой плотности продолжительность сушки
пропорциональна базисной плотности рб. Для древесины средней плотности эта
зависимость определяется пятой степенью плотности. Например, если для сосны
продолжительность сушки принять за 1, то для бука она составит 10 pe=
=3,8 (здесь 10~13 — постоянная величина для средней плотности древесины).
Таким образом, если сосновые доски толщиной 50 мм просыхают за 5 сут,
то для высушивания таких же, но буковых досок, потребуется 5-3,8=19 сут.
Из рассмотрения колонки 11 следует, что березу по ее
сушильным свойствам следует отнести к древесным породам малой плотности.
Продолжительность сушки березовых досок указанной толщины (50 мм) практикой
установлена в среднем 7 сут.
В колонке 14 приведена максимально возможная влажность
древесины после длительного пребывания ее в воде.
Усадка древесины. При интенсивной сушке толстых
пиломатериалов влажность в поверхностной их зоне быстро опускается ниже 30 %
и начинается усушка образца (например, доски), когда средняя его влажность
еще выше 30 % (точка М на верху 20,6). При этом общая усушка образца
начинается при его влажности значительно выше 30%. При этом нарушается
пропорциональность между снижением усредненной расчетной влажности древесины
и величиной усушки (кривая М//), а также уменьшается на АН величина полной
усушки — отрезка АО до НО из-за поперечного растяжения древесины с
возникновением в ней остаточных деформаций АН, СД и др.
Таким образом, в процессе сушки пиломатериалов и заготовок
наблюдается снижение усушки, называемая усадкой. Максимальная усушка
наблюдается при медленном удалении влаги из тангентально (по годовым слоям)
лущеного шпона, а наименьшая (усадка) — при интенсивном высушивании крупных
сортиментов по радиальному направлению. При этом величина усадки может
составлять лишь '/г усушки.
На 20, в приведена диаграмма усадки пиломатериалов
хвойных пород по их толщине и ширине; для лиственницы величина припуска
повышается на '/з (по ГОСТ 6782.1—75). На 20, г дана диаграмма усадки
пиломатериалов из березы, дуба, клена, ясеня, ольхи, осины и тополя в
тангентальном направлении (по ГОСТ 4369—72). Эти припуски относятся к
атмосферной сушке пиломатериалов, при камерной и туннельной сушке они меньше.
|