Технология сушки древесины

Свойства и особенности сушки пиломатериалов лиственницы.

Лиственничные пиломатериалы по сравнению с пиломатериалами других хвойных пород при сушке в большей степени поражаются торцовыми и пластевыми трещинами. Причина тому – ряд специфических особенностей лиственницы, затрудняющих ее высушивание.

Знание свойств древесины позволяет избежать негативных последствий при работе с данным материалом. Специфические особенности лиственницы .

Основная из этих особенностей – большая разность усушки древесины в тангенциальном и радиальном направлениях. Из таблицы видно, что эта разность составляет 0,21% и является максимальной из всех представленных в таблице древесных пород. К примеру, минимальная величина этой разности у березы – всего 0,06%

Таблица 1

Коэффициенты усушки различных пород древесины

Породы древесины	Коэффициент усушки		Kt –Kr	Kt/Kr
Породы древесины	Kt тангенциальный	Kr радиальный	Kt –Kr	Kt/Kr
Пихта сибирская	0,29	0,15	0,14	1,93
Кедр сибирский	0,28	0,15	0,13	1,87
Ель обыкновенная	0,31	0,17	0,14	1,82
Сосна обыкновенная	0,31	0,18	0,13	1,72
Лиственница сибирская	0,40	0,19	0,21	2,11
Береза	0,34	0,28	0,06	1,21
Дуб черешчатый	0,29	0,19	0,10	1,53
Бук	0,35	0,18	0,17	1,94
Ясень маньчжурский	0,32	0,20	0,12	1,60

Для справки: лиственничная доска шириной 100 мм, тангенциальной распиловки, с начальной влажностью выше 30% и конечной влажностью 8%, при Kt= 0,40 усохнет на величину У = 0,40*(30 – 8) = 8,8%, т.е. ее ширина в сухом состоянии будет 91,2 мм.

Хотя по данным некоторых источников у древесины лиственницы из различных районов произрастания коэффициенты усушки могут варьироваться в зависимости от вида лиственницы, условий произрастания, климатических условий и т.д.

Таблица 2

Коэффициенты усушки древесины лиственницы из различных районов произрастания

Лиственница	Район произрастания	Коэффициент усушки		Kt/Kr
Лиственница	Район произрастания	Kt тангенциальный	Kr радиальный	Kt/Kr
Сибирская	Различные районы	0,37–0,43	0,18–0,25
Европейская	Различные районы	0,31–0,34	0,16–0,18
Сибирская	Красноярский край	0,36	0,18	2,0
Сибирская	Новосибирская область	0,43	0,18	2,38
Даурская	Якутия	0,40	0,19	2,11

Но, тем не менее, независимо от вида лиственницы у лиственничной древесины отношение тангенциальной усушки к радиальной обычно более 2,0, что свидетельствует о повышенной анизотропии свойств лиственницы по сравнению с другими породами. Для других пород это отношение меньше.

Из-за разницы значений коэффициентов усушки в тангенциальном и радиальном направлениях доски, высушенные в свободном состоянии, приобретут покоробленность. Пропил доски 3–4 сократится больше, чем пропил 1–2, поэтому доска приобретет желобчатую форму. Правая часть рисунка показывает, как изменятся в размерах доски после сушки в зажатом плоском состоянии, выпиленные из бруса (показан пунктирной линией).

Усадка и разбухание – неравные составляющие

Было бы лучше, если бы усадка при отдаче влаги или разбухание при поглощении ее были одинаковы по всем направлениям, но этого не происходит, потому возникают серьезные затруднения при обработке дерева.

При усадке и разбухании в дереве развиваются значительные напряжения. При искусственном противодействии работе этих напряжений, когда пиломатериалы уложены в сушильные штабеля, получается разрыв или смятие волокон. Усадка в дереве начинается только тогда, когда влажность ее становится ниже точки насыщения волокна (примерно 30% от влажности), и наоборот – в этой же точке прекращается и разбухание дерева. На практике усадка происходит уже с самого начала процесса сушки. Объясняется это тем, что наружные слои материала весьма скоро после начала сушки высыхают ниже точки насыщения волокна, в то время как влажность внутренних слоев пиломатериала превышает значение точки насыщения волокна.

Усадка вдоль волокон столь незначительна, что ее обычно не принимают во внимание.

Так как величина усадки в тангенциальном направлении в среднем в 2 раза больше величины усадки в радиальном направлении, материал квадратного сечения, у которого годовые кольца расположены параллельно двум противоположным сторонам, после сушки уже имеет форму сечения не в виде квадрата, а прямоугольника; материал той же формы сечения, но с годовыми кольцами, расположенными по диагонали, имеет после сушки сечение ромбоидальной формы.

Меньшая величина усадки в радиальном направлении объясняется влиянием сердцевинных лучей. Волокна сердцевинных лучей расположены в радиальном направлении и перпендикулярны главному направлению волокон в стволе, вследствие чего они препятствуют полной усадке дерева поперек волокон в радиальном направлении. В противоположность радиальной, усадка в тангенциальном направлении не встречает никаких препятствий и выявляется полностью.

Как видно из таблицы 1, величина усадки древесных пород весьма разнообразна. Древесные породы большего объемного веса обычно имеют и большую усадку по сравнению с древесными породами с меньшим объемным весом, вследствие чего можно считать, что между величиной усадки и объемным весом существует некоторая зависимость.

Меньшая усадка древесных пород с меньшим объемным весом является одной из причин, облегчающих сушку мягких древесных пород, которая протекает с меньшими затруднениями, нежели сушка твердых пород.

Таким образом, напряжения, вызванные различной усушкой в радиальном и тангенциальном направлениях, для лиственничных пиломатериалов будут значительно большими, чем для других пород.

По этой причине березовые, мало коробящиеся доски, в которых не возникает дополнительных напряжений и растрескивания от коробления, быстрее просыхают (с учетом их плотности), доски из лиственницы – медленнее.

У пиломатериалов лиственницы повышенное поперечное коробление приводит к их растрескиванию с наружной пласти, особенно для широких центральных досок. Поэтому в широких центральных досках перед сушкой рекомендуется вырезать сердцевинный брусок, а центральные доски делить на две части для получения половинной ширины. В этом случае величина поперечной покоробленности сократится в несколько раз. Доски радиальной распиловки растрескиванию почти не подвергаются.

На повышенную склонность к растрескиванию лиственничной древесины также оказывает влияние большое различие величин усушки ранней и поздней древесины годового слоя.

Для справки: более светлые рыхлые части называются ранней древесиной, а более темные и плотные – поздней древесиной. Вместе слои ранней и поздней древесины образуют годовой слой (годичное кольцо), который, как правило, появляется после каждого года жизни дерева.

Как показывают исследования, поздняя древесина лиственницы усыхает больше ранней: в тангенциальном направлении – в 1,7 раза, в радиальном направлении – в 4,5 раза. Если считать отношение тангенциальной усушки к радиальной, то в поздней зоне это отношение равно около 2,0, а для ранней – около 5,0. При сушке массивной древесины суммарная усушка в тангенциальном и радиальном направлениях в ранних и поздних зонах годового слоя будет несколько выравниваться вследствие сдерживающего влияния соседних слоев древесины, однако это вызовет в древесине сложную систему внутренних напряжений, что обычно приводит к скалывающим напряжениям на границах годовых слоев.

Также у лиственницы наблюдается большое различие влагопроводности ядровой и заболонной частей. Влагопроводность в ядровой части более низкая, чем в заболонной части. Коэффициент влагопроводности древесины лиственницы с увеличением температуры растет в большей степени, чем у других пород.

Для справки: влагопроводностью называют способность древесины пропускать через себя воду. Влагопроводность зависит в основном от породы древесины и ее температуры, направления движения влаги внутри древесины.

Несмотря на вышеотмеченные факторы, затрудняющие сушку лиственницы, при условии соблюдения всей технологии можно получить высушенные лиственничные пиломатериалы высочайшего качества.