Показатели качества сушки древесины

Категории и показатели качества сушки древесины

Категории сушки

Древесина, выгружаемая из сушильных камер, должна соответствовать своему дальнейшему назначению. В зависимости от этих требований установлено четыре категории качества сушки пиломатериалов:

I категория – сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая особо точную механическую обработку деталей и узлов наиболее квалифицированных изделий (некоторые соединения механики клавишных инструментов, точное машиностроение, деревянные клеевые несущие конструкции, производство моделей, лыж и т.п.).
II категория – сушка пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая точную механическую обработку деталей и узлов квалифицированных изделий (мебельное производство, футляры для радио- и телеаппаратуры, корпуса клавишных инструментов, столярно-строительные изделия, деревянные строительные конструкции, пассажирское вагоно- и автостроение и т.п.).
III категория – сушка до эксплуатационной влажности пиломатериалов для менее квалифицированных изделий деревообработки (различная тара, столярно-строительный погонаж, сельхозмашиностроение, товарное вагоностроение и т.д.).
0 категория – сушка товарных пиломатериалов до транспортной влажности (22, 23%).

Требуемая величина средней конечной влажности древесины после сушки колеблется для различных изделий в широких пределах и регламентируется стандартами и техническими условиями. Например, для мебели она составляет 7 ... 8%, для столярно-строительных изделий – 10 ... 12%, для тары – 15 ... 20%.

Качество сушки

Качество сушки характеризуется несколькими показателями. К ним относятся:

Средняя величина конечной влажности;
Равномерность конечной влажности;
Перепад влажности по толщине пиломатериалов (применяется для п/м толщиной более 32 мм);
Остаточные внутренние напряжения;
Видимые дефекты.

Нормы требований к показателям качества сушки для различных категорий приведены в таблице (см. ниже). В отношении конечной влажности пиломатериалов в таблице указаны лишь ее пределы. Конкретные значения этого показателя назначаются в соответствии со стандартами и техническими условиями на это изделие.

В таблице приняты предельные значения конечной влажности для трех основных случаев:

Wк=7%, отапливаемые помещения со среднегодовой температурой t=20±2°С, относительной влажности j=40±10%;

Wк=10%, отапливаемые помещения с повышенной влажностью при t=(7...20)°С, относительной влажности j=60±10%;

Wк=15%, наружные условия эксплуатации при t=4,3±1°С, относительной влажности j=75±21%.

Конкретные значения средней конечной влажности назначаются в соответствии с техническими условиями на изделия и продукцию.

Для пиломатериалов, высушиваемых по 0 категории качества до транспортной влажности, конечная влажность назначается в зависимости от толщины пиломатериалов с тем, чтобы с вероятностью 95% влажность отдельных досок не превышала 22, 23%.

Контроль показателей качества сушки

Контроль средней влажности

Контроль средней влажности высушенных пиломатериалов определяют различными способами. Наиболее распространенными в деревообработке являются весовой и электрический способы.

При весовом способе для определения средней влажности партии пиломатериалов из различных зон контролируемого штабеля отбирают не менее 9 досок (заготовок). Зоны быстрого и замедленного просыхания устанавливаются предприятием для каждой камеры путем опытных сушек.

Из каждой отобранной доски (заготовки) на расстоянии 0,3 ... 0,5 м от торцов перпендикулярно длине вырезают два поперечных среза (секции влажности) размером вдоль волокон древесины 10 ... 12 мм и определяют их влажность сушильно-весовым методом по ГОСТ 16588-79 (см. рисунок: 1 - контрольный образец, 2 - секции влажности)

Секцию быстро очищают от заусенцев (наждачной бумагой или ножом), маркируют и взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г (mн ). Затем ее помещают в термостат (сушильный шкаф), где при температуре 105±2°С высушивают до постоянной массы (mсух), что свидетельствует о полном удалении из нее влаги (два повторных взвешивания с интервалом 30 мин должны давать разницу показаний не более 0,02 г). Время выдержки в термостате зависит от породы, толщины секции, начальной влажности и может изменяться от 2 до 10 часов. Влажность секции определяют по формуле, %:

Wн = (mн-mсух)/mсух*100,

где mн – начальная масса, г;

mсух – масса пробы в абсолютно сухом состоянии, г.

Этот способ является в настоящее время единственно возможным при определении высокой (Wн> 60%) начальной влажности пиломатериалов с достаточной точностью.

Влажность пиломатериалов штабеля вычисляют, как среднее арифметическое из значений влажности отобранных досок (заготовок).

Древесина секций не должна содержать кору и видимые пороки.

При отсутствии термостата возможно использование бытовой микроволновой печи. С ее помощью высушивание секций влажности сокращается до нескольких минут. При этом обеспечивается более оперативное получение требуемой информации о влажности материала.

Однако следует иметь ввиду, что микроволновая энергия распределяется по объему печи неравномерно, а это может привести к неполному высушиванию образцов – пересушивание ведет к их обугливанию и возгоранию. Чтобы этого избежать следует соблюдать следующие правила:

образцы после высушивания уложить на бумажные салфетки, располагая их по краям вращающейся тарелки;
установить слабо-среднюю или слабую мощность печи и включить ее. Время сушки образцов с высокой начальной влажностью (60...80%) составит 15...20 мин, а с низкой влажностью 8...10 мин для каждых 100 граммов их суммарной массы.
затем образцы взвесить и просушить их еще раз в течение одной минуты, после чего снова взвесить. Если масса образцов не изменилась, то это значит, что они абсолютно сухие. При изменении массы продолжить высушивание с интервалом в одну минуту, добиваясь постоянства массы.

Влажность пиломатериалов в штабеле при толщине не более 40 мм допускается контролировать электронным влагомером. Электрический способ определения влажности основан на зависимости показателей электрических свойств древесины от ее влажности. Широкое распространение получили кондуктометрические влагомеры, принцип действия которых основан на зависимости электрического сопротивления древесины от ее влажности. Они достаточно надежно измеряют влажность в диапазоне от 7 до 30%. К ним относятся отечественные влагомеры типа ЭВ и ЭВА, ИР-1. Недостатком отечественных влагомеров является их низкая точность и узкий диапазон измеряемой влажности. В последнее время широкое распространение получили измерители влажности FME и FMC производства Голландской фирмы Brookhuis Micro-Electronics BV, измеритель влажности НТ85Т производства Германия и других зарубежных фирм, позволяющие с точностью ±0,1% измерять влажность древесины, а также других строительных материалов в диапазоне от 5 до 99%. В данных приборах предусмотрена коррекция температуры от - 40°С до +90°С. Процесс измерения и корректировка влажности древесины осуществляется встроенным микропроцессором, в котором все виды древесины подразделены на 4 группы. Для более точного измерения влажности различных сортов древесины микропроцессор содержит 350 различных названий сортов древесины и их соответствующие коды.

Контроль количественного выявления неравномерности просыхания пиломатериалов

Для количественного выявления неравномерности просыхания пиломатериалов торец штабеля визуально разделяют на 25 одинаковых прямоугольных зон и по возможности из центра каждой зоны отбирают образец для определения весовым методом конечной влажности древесины. При меньших требованиях к точности измерений отбирают 13 образцов, как это показано на рисунке ниже (Схема отбора 25 или 13 образцов из сечения штабеля пиломатериалов для выявления равномерности сушки).

При высушивании досок образцы вырезают в трех местах: в середине длины штабеля (3 м) и на расстоянии не менее 0,3 м от его торцов; таким образом, из штабеля отбирают 75 образцов (или 13 х 3 = 39).

Обозначив через w - влажность каждого образца, n – число отобранных образцов (например, 25), М,% - среднюю влажность древесины в штабеле, x – отклонение влажности каждого образца от средней (т.е. х = w ± М), получим среднюю влажность древесины в штабеле, представляющую собой среднеарифметическую влажность всех его досок:

M = Σ

Из проведенных измерений можно подсчитать влажность образцов, взятых отдельно в каждом вертикальном ряду штабеля, и построить кривую распределения влажности по ширине штабеля (рисунок выше, б). То же можно выполнить и для влажности древесины по высоте штабеля (рисунок выше, в справа).

Контроль отклонений влажности отдельных досок от средней конечной влажности в штабеле

Отклонение влажности отдельных досок (заготовок) в штабеле от средней конечной влажности контролируют по среднему квадратичному отклонению d, которое вычисляется с точностью до 0,1% по формуле:

d =

где Wi - влажность отдельной секции, %;

Wср - средня влажность штабеля, %;

n - число секций влажности.

Контроль перепада влажности по толщине пиломатериалов

Для определения перепада влажности по толщине (разность во влажности внутреннего и поверхностных слоев) пиломатериалов, рядом с секциями влажности вырезают секции для определения послойной влажности. Секции выпиливают из пиломатериалов, отобранных из зон штабеля с замедленным просыханием.

Количество пиломатериалов, из которых вырезают секции, должно быть не менее 5 для I категории качества, не менее 3 для II и III. При сушке по III категории перепад влажности контролируют в том случае, когда пиломатериалы поступают на раскрой по толщине. Секции раскраивают (раскалывают) по схеме, приведенной на рисунке ниже:

Рис. Схема раскроя секций послойной влажности.

а-для пиломатериалов толщиной до 32мм;

б- для пиломатериалов толщиной более 32мм;

Влажность внутреннего слоя и поверхностных слоев (взвешиваемых вместе) у каждой секции определяют по методике приведенной в пункте о контроле средней влажности. Перепад влажности по толщине пиломатериалов вычисляют по формуле:

DW = Wвн – Wпов

где Wвн – влажность внутреннего слоя древесины секции, %;

Wпов - влажность поверхностных слоев (средняя) древесины секции, %.

Среднее значение перепада влажности по толщине пиломатериалов вычисляется по формуле:

DWср = Σ(Wвн – Wпов) / n

где n – количество секций влажности.

Контроль остаточных напряжений в высушенных пиломатериалах

Для контроля остаточных напряжений из пиломатериалов, отобранных из зоны наиболее интенсивного просыхания, вырезают рядом с секциями влажности секции для определения напряжений (силовые секции). Количество пиломатериалов, из которых вырезают секции, зависит от категории качества сушки. Для I категории качества сушки принимают не менее 5 секций, для II – 3 секции, то есть вырезают секции из пяти или трех отобранных досок.

Секции выдерживают в сушильном шкафу в течение 2 ... 3 часов при температуре 103±2°С, возможно также использование микроволновой печи. После охлаждения секций, их раскраивают (ленточной пилой или лобзиком) по схеме, указанной на рисунке ниже:

Схема раскроя секции напряжений:

а-для пиломатериалов толщиной до 40мм;

б-для пиломатериалов толщиной более 40мм;

В-ширина пиломатериалов;

Т-толщина секции;

Т1- расстояние между внешними гранями зубцов, мм.

У каждой секции измеряют штангенциркулем с точностью 0,1 мм толщину и расстояние Т1 между внешними гранями зубцов секции. При равенстве величин Т и Т1 напряжений в пиломатериалах практически нет. Для пиломатериалов, высушиваемых по I и II категориям качества, относительная деформация зубцов секции f (в вершине) не должна превышать 1,5 ... 2%.

Относительную деформацию зубцов секции вычисляют по формуле, %:

f = (Т - Т1) / 2L * 100

где L – длина зубца, мм.

За результат принимают среднее арифметическое значение отклонения зубцов контролируемых секций fср.

Среднюю конечную влажность пиломатериалов, отклонения влажности отдельных досок от средней, перепад влажности по толщине и остаточные напряжения допускается контролировать периодически при переходе на сушку пиломатериалов другой характеристики, при пуске камеры, после ее ремонта или переналадки, а также по требованиям контрольных служб.

Основные дефекты сушки и их предупреждение

Дефекты сушки многообразны по содержанию и происхождению. Основные, наиболее распространенные дефекты – недосушка всего штабеля пиломатериалов, неравномерное их просыхание по объему штабеля и по толщине сортимента, недопустимо коробление пиломатериалов во время сушки. Последние два дефекта считаются браком сушки, а первый – невыполнением процесса.

1. Недосушка древесины происходит при досрочной выгрузке пиломатериалов из камер или туннелей при неудовлетворительном контроле процесса сушки или преднамеренном нарушении технологии сушки (например, из-за срочной потребности в материале). Необходим систематический контроль ОТК предприятия за соблюдением технологии сушки.

2. Неравномерное просыхание по длине штабеля является следствием неравномерной раздачи агента сушки или неудовлетворительного состояния дверей. Надлежит отрегулировать равномерность распределения агента сушки и его нагревания, а также проверить герметичность дверей.

3. Неравномерность просыхания по высоте штабеля происходит из-за несоблюдения вертикальности рядов штабелей. Необходимо улучшить укладку пиломатериалов в штабель.

4. Неравномерное просыхание по объему штабеля наблюдается при укладке в штабель разных сортиментов древесины, сдвоенной укладке пиломатериалов, применении широких (более 30 мм) заготовок в качестве прокладок. Такие дефекты укладки не допускаются.

5. Неравномерное просыхание по толщине материала возникает с применением форсированного процесса при значительной конечной влажности древесины. Необходимо проведение конечной влаготеплообработки (выдержки), обязательной для пиломатериалов I и II категории качества.

6. Коробление материала во время сушки, как продольное, так и поперечное - следствие плохого его зажатия, т.е. неудовлетворительной его укладки в штабель. Основные требования к укладке: одинаковая толщина досок и прокладок, достаточно частое их расположение, вертикальность их рядов, прижатие верха и низа штабеля. В этом случае плоская форма досок в штабеле фиксируется массой самой древесины, за исключением верхних двух-трех рядов. В верхнем ряду следует укладывать доски радиальной распиловки или материал неответственного значения. Таким образом, коробление досок при сушке возникает только при неправильной и небрежной укладке, но не является следствием неправильно выбранного режима сушки.

7. Коробление материала после сушки происходит при наличии внутренних влажностных и упругих деформаций, а также разгрузки штабелей с неостывшим материалом, тем более без его конечной влаготеплообработки.

8. Растрескивание торцов и пластей материалов происходит при форсированном процессе в начале сушки:

- необходимо контролировать упругие деформации;

- смягчать режим сушки, защищать торцы.