Сушка дуба

Предприятия, основным направлением деятельности которых является производство пиломатериалов из древесины твёрдолиственных пород, вынуждены постоянно решать весьма сложную проблему, связанную с эффективностью их сушки.

В настоящей статье сделана попытка помочь в решении данного вопроса.

Общие правила сушки

Древесина может быть легко пересушена (степень влажности опускается ниже 7%, с нарушениями технологии и сроков сушки). Подобное состояние имеет специальный термин, «засушка». Оно чревато растрескиванием материала, причём не только с внешней части, но и внутри.

Весьма проблематичен процесс организации сушки свежераспущенных пиломатериалов, влажность которых обычно превышает 25%. Если на начальной стадии сушки довести температуру в камере до показателя, превышающего 55° С, это провоцирует коллапс капилляров древесины дуба, и формирует значительные внутренние трещины. Внешний вид, при этом, страдает незначительно, но прочность падает до 25% от исходной. Материал становится очень хрупким.

Выбираем режим и технологию сушки

Дубовые пиломатериалы сушатся с учётом достижения конкретно поставленной задачи. Их подвергают подобной обработке в трёх случаях:

• Когда сушка проводится без изменения геометрических размеров пиломатериалов (влажность снижается до 30%);
• Изделия сушат для последующей транспортировки и хранения (20-22) %;
• Для последующего производства элементов мебели (6-12) %.

Как правило, стройматериалы крупных и средних размеров достаточно высушить до транспортной величины влажности.

В промышленных целях дубовые пиломатериалы сушатся в специальных камерах, оснащённых программируемыми контроллерами, которые автоматически поддерживают ТВР в ней.

Требуемые параметры задаются либо градиентом сушки и температурой, либо температурными показателями «мокрого» и «сухого» термометра (в психрометре).

Как правило, независимо от типа камеры (конвективная, вакуумная, ИК), в её работе выделяют две базовые фазы сушки:

• Первая рассчитана на снижение естественной влажности до (26-30) %. При этом параметры градиента и температуры стабильны в течение всего времени данной фазы;
• Вторая обеспечивает сушку от 30% до заданной величины. Градиент и температура выше. К концу сушки первый параметр растёт. Ряд режимов предусматривает одновременный рост температуры.

«Сюрпризы» сушки дубовых пиломатериалов

Материал характеризуется существенным разбросом показателя влажности свежераспущенных пиломатериалов (даже в пределах одного бруса или доски). Всё зависит от точки установки датчика, выполняющего её замер (а именно их информация влияет на работу автоматики управления сушкой).

В результате контроллер камеры сушки может (по усреднённой информации датчиков) переключиться с первой фазы на вторую в момент, когда загруженная партия древесины доходит до влажности (26-28) %. Однако во многих дубовых досках ещё имеются участки с более высокой влажностью. В результате, они начнут растрескиваться.

Чтобы избежать данной проблемы, специалисты, занимающиеся сушкой пиломатериалов, выполняют промежуточное конденсирование. В процессе данной операции градиент выставляется вручную на значение (1,2-1,5) и материал выдерживается, в таком режиме, от 10 часов до суток. Только после этого включается вторая фаза сушки.

Естественная (атмосферная) сушка дуба

Естественная сушка дуба представляет собой достаточно сложный и затруднительный процесс. Этот тип древесины является очень прочным и твердым, из-за чего капиллярная жидкость практически не выводится из нее.

Что, в дальнейшем при ее досыхании приводит к изменению линейных размеров и габаритных параметров. После, казалось бы качественной сушки, древесина становится кривой и непригодной.

Существует множество технологий сушки дуба. Например, крупными и мелкими компаниями изготовителями и застройщиками часто применяются сушильные камеры конвективного принципа действия.

В таких установках древесины сушится за счет потока горячего воздуха, который выветривает влагу из пиломатериала. Но из-за резкого прогрева и чрезмерного пересыхания пиломатериал начинает:

• коробиться,
• трескаться,
• деформироваться.

При этом даже тяжелые грузы и стяжка по длине редко помогает.

Срок сушки дуба рассчитывают для конкретной партии: учитывают толщину заготовок, начальную и требуемую влажность, назначение материала и возможности оборудования. Результат одного цикла нельзя переносить на другую партию без проверки этих условий.

При сравнении сроков важно учитывать одинаковые исходные условия и требования к качеству готового материала.

Тем, кто профессионально занимается производством пиломатериалов и их принудительной сушкой, рекомендуем ознакомиться с монографией И.В. Кречетова и работой П.В. Болдырева

Это, на наш взгляд, наиболее подробные издания, всесторонне раскрывающие данный вопрос.

С какими проблемами приходится сталкиваться производителю, который сушит дуб

Практикам приходится решать следующие задачи:

· усушка, с предусмотренным предупреждением изменений геометрических размеров.

На этом этапе влажность уменьшается до 30 процентов.

· Сушка до влажности (20-22) % (так называемая, транспортная).

Сушатся до этого значения средние и крупные строительные материалы.

· Полнообъёмная сушка, после которой пиломатериалы используются в производстве мебели. Показатель влажности (6-12) %.

Древесину дуба трудно сушить. Этот материал подвержен «засушке», с возникновением трещин изнутри и снаружи. Наиболее значительные сложности приходится преодолевать при сушке свежеспиленной древесины, показатель влажности которой превышает 25%. Допустив, в подобных случаях, на начальном этапе рост температуры выше +55°С, можно получить коллапс капилляров древесины, что приводит к возникновению значительных внутренних трещин.

Сушить материалы свежего распила, влажность которых более 40%, не рекомендуется. Правильная сушка требует выбора и поддержания расчётного уровня влажности, температуры.

Лица, занимающиеся сушкой пиломатериалов профессионально, считают, что, чисто теоретически, сушить материал, изготовленный из свежеспиленного дуба, можно, но делать это не рекомендуется. Безопасные режимы сушки для данной древесины (толщиной до 30 мм) начинаются с влажности ≤40%.

Управление всеми сушильными установками, эксплуатируемыми в настоящее время, независимо от реализованного в них принципа действия, осуществляется контроллерами. Задача последних, поддерживать расчётную зависимость климатических факторов в камере с учётом фактической влажности материалов, подвергающихся сушке.

Климат внутри камеры задаётся двумя вариантами: выставлением градиента сушки, величины (t). Второй вариант, температурами пары термометров, именуемых, соответственно, «мокрый», «сухой». Это зависит от устройства имеющейся системы управления сушильной камерой.

Принципиальных отличий в работе подобных систем нет, за исключением используемой терминологии.

Общая информация о программе сушки

Разработчики делят её на фазы. К собственно процессу сушки относятся только 2:

· 1 — начальную влажность снижают до величины (26-30) %, при достаточно малых величинах градиента сушки (ГС), и величины (t).

Обе эти величины, на протяжении всего этапа, остаются в неизменном состоянии.

· Вторая фаза посвящена снижению влажности с предварительно достигнутых (26-30) процентов до требуемого значения.

Процесс сушки организуется при повышенных ГС и (t). Это, чаще всего, сопровождается увеличением значения градиента к окончанию сушки.

Увеличение ГС может сопровождаться ростом величины (t). Специалист, организуя сушку дуба, сталкивается с целым рядом «подводных камней».

· Значительный разброс влажности свежераспущенных пиломатериалов, даже по одному элементу, приводит к зависимости будущего результата от точки монтажа датчиков влажности. Выдаваемая ими в автоматику управления информация задаёт процесс организации сушки.

Контроллер, на основании усреднённых показаний, переключает режимы с 1на 2 стадию после того, как вся заложенная на сушку древесина приобретёт влажность менее 28%.

При этом весьма высока вероятность растрескивания определённой части пиломатериалов, влажность которых превышает данное значение.

Чтобы исключить возникновения подобных проблем, после достижения древесиной влажности 28%, выполняется промежуточное кондиционирование. Суть его заключается в выставлении ГС вручную (величина 1,2-1,5), удержании выставленного режима в течение от 10 часов до суток (24 часа). Только после этого можно переходить на следующую стадию сушки.

2 фаза менее проблемна, особых проблем не доставляет, позволяет форсировать сушку.

Температурный режим 1 фазы +(45-55) °С, величина градиента сушки задаётся диапазоном (2,2-2,6). Большие значения, для тонких, меньшие, для толстых пиломатериалов.

2 фаза предусматривает увеличение температуры до показателя +(55-65) °С, величины ГС, до (2,2-3,0).

Практически все производители камер сушки запрещают, либо не рекомендуют сушить дуб, влажность которого превышает 30%.

Влияние времени проведения сушки на качество пиломатериалов, изготовленных из древесины дуба (иных твёрдолиственных пород)

Последним нормативным документом, регламентирующим вопросы технологии сушки, в Советском Союзе были «Руководящие технические материалы…» (РТМ), принятые в 1985 г.

Влияние продолжительности сушки на свойства твёрдых лиственных пород рассмотрено в статье Ю. С. Михайловой, А. Д. Платонова и Т. К. Курьяновой в «Лесотехническом журнале», № 4 за 2011 год, с. 33–38. Иллюстрации ниже сохранены из архивной версии обзора. Полные условия эксперимента здесь не приведены, поэтому эти данные нельзя применять как нормативы потери плотности и твёрдости или как доказательство результата конкретной камеры.

Исследование твёрдости и плотности материалов осуществлялось на дубе, заготовленном в Краснодарском крае, с учётом положений нормативов 16483.1-84 и 16483.17-81.

Образцы были взяты из свежезаготовленной древесины. Основная партия проходила атмосферную сушку, контрольная, камерную.

После завершения сушки из 2 партии были изготовлены малые образцы в форме гладкостенной четырёхгранной призмы.

Результаты качества просушенных пиломатериалов по 1 и 2 сведены в таблицу 2

РТМ рекомендует использовать рациональные варианты, к которым отнесены режимы сушки, позволяющие завершить процесс в минимальные сроки, максимально экономично. При этом должна быть сохранена заданная прочность, целостность сортамента, иные положительные свойства пиломатериалов.

Выбор режима, рекомендованного РТМ, зависит от характера его влияния на свойства материала.

Используемые многими перерабатывающими предприятиями Краснодарского края режимы, отличающиеся пониженной жёсткостью, имеют чрезмерную продолжительность (таблица 2).

Кроме этого, незначительная скорость циркуляции внутри камеры агента сушки может инициировать поражение пиломатериалов в камере плесневыми грибами (смотри рис.8)

На качество древесины влияют температура, влажность и выбранный режим сушки. Слишком жёсткие условия могут приводить к трещинам, внутренним повреждениям и снижению прочности. Одна продолжительность цикла без сведений о режиме и исходной партии не определяет качество результата.

В зависимости от варианта и продолжительности сушки дубовых пиломатериалов меняется их плотность (таблица 3)

Сравнивать плотность после разных способов сушки следует при одинаковой влажности и сопоставимых образцах. Значения из сохранённой иллюстрации не устанавливают универсальную потерю плотности за определённое число суток и не переносятся на другие партии дуба.

Сравнение аналогичных показателей, с учётом времени сушки, приведено в таблице 4.

Для оценки твёрдости нужно знать влажность образцов, направление измерения и метод испытания. Сравнение результатов без этих условий не позволяет сделать вывод, что после любого длительного цикла дуб становится «мягкой породой».

Практическая задача — подобрать режим под толщину и начальную влажность заготовок, получить требуемую конечную влажность и проверить качество партии. Продолжительность, расход энергии, трещины и остаточные напряжения оценивают вместе; конкретные параметры режима должен выбирать технолог для данного материала и оборудования.

Решение проблем — вакуумная сушка

Вакуумные сушильные камеры компании «Фалькон» представлены в каталоге (https://sushilnye-kamery.ru/katalog/). Для подбора под дуб укажите толщину заготовок, объём партии, начальную и требуемую конечную влажность. Преимущества по сроку, качеству и затратам сравнивают при одинаковых исходных условиях; приведённые выше иллюстрации не подтверждают результат конкретной камеры.

Для примера, можно привести результаты тестовой сушки дуба, которые мы проводили в рамках проверки работоспособности камеры ёмкостью 18 м3, «Байкал-18», изготовленной нами для заказчика из Башкортостана ( https://sushilnye-kamery.ru/loadcamera/4602-2/).

Необходимо было просушить различные по размерам и толщине (25 мм – 50 мм) дубовые плахи.

Технологи компании рассчитали требуемый режим сушки, руководствуясь, при этом, исходным состоянием материала и требованиями клиента.

В опубликованном описании кейса по сушке дуба указаны дубовые заготовки толщиной 25–50 мм и два цикла продолжительностью 17 и 14 суток с заявленной конечной влажностью 6%. Это сведения из описания кейса, а не независимая проверка результата.

Для сравнения технологий нужны одинаковые исходные условия и критерии качества. Приведённые сроки относятся к описанному испытанию и не устанавливают срок работы оборудования других типов.

Для независимой оценки результата потребуются начальная влажность, фактическая загрузка, журнал режима и протокол контроля конечной влажности. Два указанных цикла не следует автоматически считать последовательными стадиями одной партии.

Подобрать камеру для сушки дуба: для расчёта укажите толщину заготовок, объём партии, начальную и целевую влажность, а также требуемую производительность. Обсудить задачу можно через существующую форму консультации на странице.

Подобные результаты стали возможными, благодаря постоянным инженерным и исследовательским наработкам нашего проектного отдела. В установленную систему автоматического управления и контроля изначально вшиваются режимы сушки твёрдолиственных пород (дуб, клён, бук, ясень). При появлении обновлений для ПО наши заказчики получают их в первую очередь.

Если после ознакомления с нашим сайтом и видео отзывами заказчиков, уже эксплуатирующих нашу продукцию (https://www.youtube.com/channel/UCk6U3dn5NdOB7-p2C1zpNoQ) у вас останутся вопросы, свяжитесь с отделом по работе с клиентами.