Высушивание древесины

Качественная деревянная мебель требует древесины, соответствующей самым высоким стандартам. Для достижения этой цели и с целью уменьшения эксплуатационных расходов многие изготовители занимаются высушиванием древесины самостоятельно. В течение многих столетий для производства мебели распиленную древесину сушили на открытом воздухе при температуре и влажности окружающей среды.

Самые практичные технологии для высушивания небольших партий древесины – высушивание на солнце и дегидратация. Солнечная технология имеет низкие эксплуатационные расходы, но занимает длительное время для сушки древесины. Технология дегидратации использует компрессор, работающий на дорогой электрической энергии, но способствует более быстрому высыханию древесины, чем при использовании солнечной технологии, особенно зимой.

Независимо от того, какая технология сушки выбрана, влагосодержание высушенной древесины прямо связано с влажностью и температурой окружающего воздуха. Однако произошли два больших изменения, которые в значительной степени устранили использование древесины, высушенной на воздухе, во многих отраслях промышленности. Первым была разработка способов управлять температурой окружающей среды и влажностью воздуха, окружающего древесину. Древесину стали сушить в специальной печи для сушки, ускоряя тем самым процесс сушки.

Вторым изменением было широкое распространение кондиционирования воздуха в зданиях. Большинство систем кондиционирования существенно снижает влажность воздуха в помещении. Высушенная на открытом воздухе древесина, принесенная в такое помещение, продолжает сохнуть, в результате чего материал приобретает необходимые производителю мебели свойства.

Для высыхания древесины необходимы:

• Атмосфера с относительно низким уровнем влажности;
• Энергия для извлечения влаги из древесины;
• Движение воздуха вокруг сохнущей древесины.

Проще говоря, для сушки древесины требуется воздух, тепло и ветер. В летние месяцы низкая окружающая влажность, ветреная и солнечная погода обеспечивает все три составляющие, необходимые для высушивания 1-дюймовых дубовых досок до 20-процентного уровня влагосодержания за два - три месяца. Следует учесть, что низкий уровень влажности в жилых или коммерческих зданиях c кондиционированным воздухом приведет к понижению влагосодержания до 6 - 10 процентов.

Когда влажную древесину начинают сушить, воду, которая выделяется поначалу, называют свободной водой. Энергии для испарения этой воды требуется столько же, сколько для кипячения жидкости. Когда вся свободная вода удаляется, влагосодержание в древесине составляет 25-30 % в зависимости от разновидности.

Вода, оставшаяся в древесине, называется связанной водой и требует значительно более высоких энергозатрат для ее выведения из материала. В конечном итоге древесина достигает влагосодержания, соответствующего влажности окружающего воздуха. В то время как 1-дюймовая дубовая доска сохнет 2 - 3 месяца, 2-дюймовая доска высыхает за 6 - 8 месяцев, а для высыхания более толстой древесины на открытом воздухе могут потребоваться годы.

Чаще всего твердые типы древесины, например, красный дуб, высушивается на воздухе до 25 – 30% влагосодержания и затем помещается в сушилке, где коэффициент сушки может быть увеличен и управляем.

Ускоренная сушка на открытом воздухе

Сушка на открытом воздухе может быть ускорена посредством применения укладывания штабелей древесины в камере или под навесом, который предохраняет сохнущий материал от попадания излишней влаги и использование вентиляторов, пропускающих воздух через древесину.

Такое оборудование обычно называют "аппаратами для предварительной сушки". Оно располагается в очень простых типовых зданиях с временными внешними стенами и низкотемпературными сушилками. Размер емкостей может составлять от нескольких сотен борд-футов до миллиона борд-футов. Во многих из таких сушилок температура, достигаемая путем дополнительного нагревания, не превышает 120 градусов по Фаренгейту. Такое повышение температуры может быть обеспечено многими методами, включая использование солнечной энергии.

В более постоянных строениях могут использоваться некоторые способы регулирования влажности воздуха. Это позволяет довести влагосодержание 1-дюймовой дубовой доски до 20% менее чем за 30 дней.

Сушка в конвекционной печи

Более 75 процентов сушилок твердой древесины - паровые, в которых для регулирования уровня влажности используют реверсивные вентиляторы, установленные в печи для сушки.

Эти печи для сушки вмещают несколько тысяч борд-футов древесины. Температура в печи для сушки составляет от 120 до 190 градусов по Фаренгейту, в зависимости от стадии сушки. Кроме того, существуют печи для сушки, в которых температура достигает 240 градусов по Фаренгейту. Обычно они используются для сушки очень легко сохнущей мягкой древесины и твердой древесины низкого качества.

И температурой, и влажностью в таких печах управляют или полностью автоматизированные, или полуавтоматические системы. Эти системы содержат устройства, контролирующие и регулирующие условия в печи для сушки древесины.

Процессом сушки древесины управляют, чтобы минимизировать или устранить дефекты, возникающие в процессе высыхания. Дефекты включают обесцвечивание, деформацию, растрескивание, расщепление и поверхностное растрескивание (мелкие трещины на лицевой поверхности досок). В редких случаях в процессе сушки возникают внутренние расщепления, которые не могут быть замечены на поверхности, или разрушение материала.

Другие формы тепловой обработки древесины включают направленный обдув горячим воздухом, электричеством, солнечной энергией и горячей водой или маслом. Направленный обдув горячим воздухом в печах обычно используется для обработки мягких пород дерева и твердых пород дерева относительно низкого качества, потому что производить точное регулирование влажности в таких печах очень трудно или вообще не невозможно.

Теплота, вырабатываемая электрическим током, используется или в печах дегидратации или при одном из процессов вакуумной сушки. Солнечная теплота также может быть использована в некоторых областях. Емкость солнечных печей составляет 500 - 1 000 борд-футов. Обычно солнечные печи для сушки располагаются в тропических районах или на небольших домашних фирмах. Ни системы, использующие горячую воду, ни системы, в которых применяется горячее масло, не используются в коммерческих печах из-за низкой эффективности.

Перемещением воздуха в обжиговой печи для сушки управляют реверсивные вентиляторы и экраны. Такое движение необходимо для удаления влажного воздуха от поверхности досок и притока теплоты к доскам. Воздушный поток периодически полностью автоматически обновляется.

Для прогонки воздуха через упаковку древесины поперек поверхности досок используются направляющие перегородки. Они расположены наверху, у основания и в конце обжиговой печи для сушки. Положение перегородок изменяется, приспосабливаясь к размеру упаковок древесины в печи для сушки, учитывая сжатие древесины, которое происходит в процессе сушки.

В большинстве систем измеряют уровень влажности и температуру посредством сопоставления показаний влажного и сухого термометра, установленных в одном или нескольких местах печи для сушки. В качестве сухого термометра используется стандартный термометр. Влажный термометр – термометр, шарик которого контактирует с влажным хлопковым фитилем. Вода, испаряющаяся из хлопкового фитиля, охлаждает термометр.

Показание влажного термометра всегда будут ниже, чем показания сухого термометра. Разность между этими показателями называют психрометрической разностью. Это - критерий высушивающей силы, воздействующей на древесину. Точное регулирование влажности в печи для сушки необходимо для того, чтобы должным образом сушить твердую древесину.

Периодическое осуществление измерения фактического влагосодержания древесины в обжиговой печи для сушки гарантирует, что поддерживаемая температура и уровень влажности обеспечивают для сушки древесины максимально безопасное высушивание. Измерение может быть сделано или путем взвешивания типовых досок или путем применения портативного влагомера. В любом случае, следует взять несколько проб из разных участков печи для сушки, чтобы получить достоверную информацию.

Измерение влагосодержания в древесине. Портативные влагомеры

Контролирование влагосодержания древесины на некоторых этапах процесса производства мебели существенно помогает в изготовлении продукта с нужными качественными характеристиками. Контроль осуществляется посредством использования одного из двух типов портативных влагомеров. Типовой игольчатый измеритель более точен, но наносит некоторое повреждения образцам, и снятие показателей может быть более трудоёмким. Типовой мелкоигольчатый измеритель более удобен, но на показатели может воздействовать избыточная влажность на базовой поверхности