Влияние продолжительности процесса сушки на качество древесины твердых лиственных пород Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 630.818:630.847

ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА СУШКИ НА КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ ТВЕРДЫХ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД Ю. С. Михайлова, А. Д. Платонов, Т. К. Курьянова

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

[email protected]

Основными показателями технических свойств древесины являются плотность и твердость. Эти показатели наиболее точно отражают качество древесины как строительного (конструкционного) и технологического материала.

Плотность является характеристикой данной породы и влияет почти на все физические и механические свойства древесины. Она так же влияет на качество и долговечность изделий, изготовленных из древесины. Плотность необходимо учитывать при использовании древесины как конструкционного и технологического сырья. Поэтому особый интерес, как научный, так и практический, представляет изменение плотности древесины после длительного воздействия температуры и влажности.

Твердость древесины характеризует её способность сопротивляться вдавливанию тела из более твердого материала. По показателю твердости судят о степени трудности обработки режущим инструментом, о затрате энергии на механическую или ручную обработку.

В зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов устанавливает-

ся четыре категории качества сушки. К показателям качества сушки относятся: соответствие средней влажности высушенных пиломатериалов в штабеле заданной конечной влажности; величина отклонений влажности отдельных досок или заготовок от средней влажности по толщине пиломатериалов (заготовок); перепад влажности по толщине пиломатериалов (заготовок); остаточные напряжения в высушенных пиломатериалах (заготовках).

Методика проведения исследований

Исследования плотности и твердости были проведены на древесине дуба, произрастающего на территории Краснодарского края в соответствии с ГОСТ 16483.1-84 и статической твердости в соответствии с ГОСТ 16483.17-81.

Из свежесрубленной древесины дуба были вырезаны пиломатериалы, часть которых была подвергнута атмосферной сушке с марта по декабрь до воздушносухой влажности. Другая часть высушена в производственных условиях.

Из партии древесины, подвергавшейся камерной сушке, были отобраны пиломатериалы без видимых пороков в соот-

ветствии с ГОСТ 16483.0-89, из которых были изготовлены чистые малые образцы таким образом, чтобы торцевая поверхность была гладкой. Образцы имели форму четырехгранной прямоугольной призмы с основанием 20х20 мм и высотой 30 мм. Испытания твердости проведены на чистых малых образцах в форме куба со стороной 50 мм. На гранях образцов были начерчены карандашом диагонали для определения места вдавливания пуансона.

Качество сушки было выполнено в соответствии с требованиями РТМ.

Результаты исследований

Результаты исследования качества древесины после атмосферной и камерной сушки представлены в табл. 1.

Анализ результатов исследования, представленный в табл. 1 , показывает, что древесина, высушенная как в естественных условиях, так и подвергшаяся длительной камерной сушке, соответствует второй ка-

тегории качества. Однако стоит отметить, что качество древесины - комплексный показатель, учитывающий и физикомеханические характеристики древесины.

В РТМ приведены рациональные режимы сушки древесины. Рациональным считается режим, применение которого обеспечивает наименьшую продолжительность процесса сушки и его экономичность при сохранении целостности сортиментов, заданной прочности и других естественных свойств древесины. Рекомендуемые РТМ низкотемпературные мягкие и нормальные режимы обеспечивают бездефектную сушку при полном или практически полном сохранении прочностных показателей древесины. Незначительное снижение прочности на скалывание допускается при сушке форсированными режимами. Выбор режима в каждом конкретном случае зависит от характера их воздействия на свойства древесины.

Таблица 1

Качество высушенных пиломатериалов из древесины дуба толщиной 32 мм

Способ сушки Продолжительность сушки т, сут Показатели качества Категория качества

Конечная влажность т , % Перепад влажности АЖср, % Полные напряже- ния /полн, % Остаточные напряжения /ост, %

Атмосферная 286 14,1 2,4 1,42 1,89 II

Камерная 50 6,6 0,15 1,36 1,91 II

Камерная 61 6,8 0,12 1,29 1,82 II

Применяемые на ряде деревообраба- края режимы пониженной жесткости ха-

тывающих предприятий Краснодарского растеризуются неоправданно большой

продолжительностью процесса сушки лю древесина часто подвергается пораже-

(табл. 2). В процессе сушки с малой скоро- нию плесневыми грибами (рис. 1).

стью циркуляции агента сушки по штабе-

Таблица 2

Производственные низкотемпературные режимы и продолжительность сушки ___________________________пиломатериалов из древесины дуба___________________________

Порода Номер и индекс режима Средняя влажность древесины, % Параметры сушильного агента Влажность древесины, % Продолжительность сушки т, сут при ^шт 1,5 м/с

І, °С М, °С Ф начальная Жн конечная Жк

Дуб 32 мм 6-В РТМ > 30 30-20 < 20 57 4 0,81 75 8 14,6

61 7 0,70

77 23 0,32

Дуб 32 мм Произво дствен- ный 75-60 42 1,5 0,91 75 8 55-60

60-50 45 2,0 0,89

50-40 48 2,5 0,87

40-30 50 3 0,84

30-20 54 7 0,68

20-15 58 13 0,48

15-8 60 18 0,34

а б

Рис. 1. Повреждение древесины плесневыми грибами: а - высушенная древесина; б - в процессе камерной сушки

Применение в производстве режимов пониженной жесткости неоправданно повышает продолжительность процесса сушки, тем самым увеличивает степень разрушения лигноуглеводного комплекса древе-

сины вследствие её гидролиза. Такая древесина характеризуется пониженными физико-механическими показателями, становится хрупкой.

Лесотехнический журнал 4/2011

35

Анализ режимов, применяемых на ряде предприятий, показывает, что при общем соответствии высушенной древесины второй категории качества они не обеспечивают минимальную продолжительность процесса сушки, не являются экономически обоснованными и приводят к существенному снижению естественных

Плотность

прочностных свойств древесины. Таким образом, рассматриваемые режимы не являются рациональными.

Результаты исследования плотности древесины дуба после атмосферной и камерной сушки различной продолжительности представлены в табл. 3.

Таблица 3

сины дуба

Способ Продолжительность Плотность при нормализованной влажности Р12, кг/м3

сушки сушки т, сут стандартная фактическая

Атмосферная 286 690 709

Камерная 50 690 609

Камерная 61 690 542

В результате длительного воздействия температуры и влажности в процессе камерной сушки существенно понижается плотность древесины по сравнению с атмосферной сушкой. Причем, чем длительнее процесс сушки, тем отмечается большее снижение плотности древесины.

Установлено, что плотность древесины после камерной сушки в течение 50 су-

Статическая тве]

ток понизилась на 14 % по сравнению с атмосферной сушкой. После камерной сушки в течение 60 суток отмечено снижение плотности древесины уже на 23 %.

Результаты исследования твердости древесины дуба после атмосферной и камерной сушки различной продолжительности представлены в табл. 4.

Таблица 4

древесины дуба

Твердость Нс2 Н/мм2, древесины на поверхности

торцовой радиальной тангенциальной

Способ сушки Продолжительность сушки т, сут стандартная фактическая стандартная фактическая стандартная фактическая

Атмосферная 286 66,5 55,5 54,5 49,5 47,5 48,1

Камерная 50 66,5 37,2 54,5 31,5 47,5 28,4

Камерная 61 66,5 33,6 54,5 25,1 47,5 21,1

В результате длительного воздействия на древесину температуры и влажности в процессе камерной сушки существенно понижается твердость древесины по сравнению с атмосферной сушкой. Причем, чем длительнее процесс сушки, тем больше снижение твердости древесины.

Снижение твердости торцовой поверхности пиломатериалов из древесины дуба после камерной сушки в течение 50 суток по сравнению с атмосферной составило 33 %, радиальной 36 %, а тангенциальной 41 %. Более длительные сроки камерной сушки приводят к еще большему снижению твердости древесины. Так, после камерной сушки в течение 61 суток, по сравнению с атмосферной отмечено снижение твердости древесины дуба торцовой поверхности на 39 %, радиальной - 49 %, тангенциальной - 56 %.

Все отечественные породы по твердости торцовой поверхности древесины при влажности 12 % делят на три группы: мягкие (твердость 40 Н/мм2 и менее), твердые (41.. .80 Н/мм2) и очень твердые (более 80 Н/мм2). Результаты исследования показывают, что после неоправданно длительной камерной сушки древесину дуба можно отнести к группе мягких пород.

Выводы

Применяемые на ряде предприятий режимы пониженной жесткости не обеспечивают минимальную продолжительность процесса сушки, не являются экономически обоснованными и приводят к существенному снижению естественных прочно-

стных свойств древесины, т.е. рассматриваемые режимы не являются рациональными. В процессе неоправданно длительной камерной сушки происходит существенное снижение плотности и твердости высушенной древесины, что ограничивает сферы применения такой древесины.

Библиографический список

1. Дьяконов К.Ф. Сохранение прочности древесины при камерной сушке / Сушка древесины : сб. науч. тр. Архангельск, 1968. С. 56-71.

2. Курьянова Т.К. Исследование усадки древесины дуба в зависимости от режима сушки : автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1981. 24 с.

3. Курьянова Т.К. Сушка древесины и ее качество после предварительной химической обработки / Изв. вузов. Лесн. журн. 2004. № 6. С. 52-56.

4. Никитин Н.И. Химия древесины / М. - Л. АН СССР, 1951. 579 с.

5. Платонов А.Д. Структура и физико-механические свойства химически обработанной древесины трудносохнущих пород : монография. Воронеж, 2005. 125 с.

6. Полубояринов О.И. Плотность древесины / М.: Лесн. пром-сть, 1976. 160 с.

7. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины / ЦНИИМОД. Архангельск, 2001. 132 с.

8. Скуратов Н.В. Разработка рациональных режимов сушки пиломатериалов

в камерах периодического действия : авто- 1980. 206 с.

реф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1983. 16 с.

9. Уголев Б.Н. Контроль напряжений при сушке древесины / М.: Лесн. пром-сть,