Усушка древесины дуба натурального после различных режимов обработки

УСУШКА ДРЕВЕСИНЫ ДУБА НАТУРАЛЬНОГО ПОСЛЕ РАЗЛИЧНЫХ

РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ

Аралова О.В.

Shrinkage and character of moisture distribution in the lumber after various modes of pre-treatment are studied.

Древесина имеет красивую текстуру, обладает высокими прочностными и эксплуатационными свойствами, отличается хорошей устойчивостью к воздействию грибов. Изделия из нее имеют большой срок службы. Широкое и разнообразное применение древесины дуба и сравнительно небольшие её запасы, длительный срок ее воспроизводства - все это требует бережного, рационального использования этой ценной породы. Одним из путей решения данной проблемы является повышение выхода деловой древесины, путем уменьшения величины усушки и повышения формоустойчивости изделий из древесины.

Достичь этого возможно на этапе сушки древесины с предварительной её термохимической обработкой растворами гигроскопических веществ. В результате этой обработки поверхностные слои древесины пропитываются гигроскопическим раствором на глубину около 0,5 мм. Этот слой пропитанной древесины оказывает существенное влияние как на механизм перемещения влаги в древесине, так и на величину её усадки.

Экспериментальные исследования были проведены на древесине дуба че-решчатого Воронежской области. Отбор древесины был проведен согласно ГОСТ 16483.21-72. Из свежесрубленной древесины дуба натурального были выпилены заготовки сечением 20х20 мм для последующих исследований.

Одна часть образцов, размером 20*20*60 мм последний вдоль волокон, при влажности 60 % была подвергнута предварительной термохимической обработке в гигроскопическом растворе в течение 3 часов. Затем все обработанные заготовки были распилены на образцы размером 20х20х30 мм последний вдоль волокон. Вторая часть заготовок не обработанных, распиливалась на образцы того же размера и использовалась для контроля. Затем образцы были помещены в эксикаторы, на дно которых была налита серная кислота, для обеспечения необходимую относительную влажность воздуха 52 - 54 % и высушены до нормализованной влажности при температуре 20 °С, 50 °С, 80 °С.

Линейные размеры образцов были измерены при помощи штангенциркуля, с погрешностью измерения 0,02 мм. Масса определялась с помощью весов, с точностью до 0,01 г.

Результаты экспериментов приведены на графиках зависимости усушки древесины от влажности.

Усушка, %

-—Сушка при 20 °С Сушка при 50 °С Сушка при 80 °С

Рисунок 1- Зависимость усушки термохимически обработанной древесины дуба натурального в тангенциальном направлении от влажности, при различных температурах сушки

Влажность, %

Сушка при 20 °С Сушка при 50 °С Сушка при 80 °С

Рисунок 2- Зависимость усушки необработанной древесины дуба натурального в тангенциальном направлении от влажности, при различных температурах сушки

При анализе результатов видно, что усушка термохимически обработанной древесины по сравнению с необработанной меньше. Наименьшая усушка 6 % наблюдается у обработанной древесины при температуре 20 - 27 °С и степени насыщенности агента обработки 52 - 54 %, для необработанной древесины она составила 8 %. В таких условиях древесина высыхает медленно, равномерно по сечению и в этом случае проявляется свободная усушка древесины. Образцы высыхают без коробления и растрескивания.

С повышением температуры от 50 °С и выше усушка древесины дуба увеличивается, если степень насыщенности агента обработки 52 % и выше. Максимальная усушка по опытам наблюдается при температуре 80 °С, она составила 8,6 % для необработанной древесины и 7,2 % для обработанной. Увеличение усушки древесины дуба можно объяснить тем, что при обработке агентом с повышенной температурой и высокой степенью насыщенности сырая древесина становится более эластичной и деформируется при удалении свободной влаги за счет изменения размеров полостей клеток.

Полученные результаты усушки древесины во многом определяются характером распределения влаги в материале в процессе сушки. На рис. 3 представлены результаты опытных сушек натуральной древесины дуба и на рис. 4 с предварительной термохимической обработкой.

§

_о

н

о

о

н

*

а

л

со

50 40 30 20 10

10 20 30

Толщина Б, мм

40

4

5

Рисунок 3- Кривые распределения влажности по толщине заготовок из древесины дуба толщиной 40 мм в процессе конвективной сушки: 1 -Wср= 43 %; 2 - ^^^ 39 %; 3 - ^^^ 29 %; 4 - Wср= 20 %; 5 - Wср= 10 %

60

50

^ 40

л

£ 30

т 20

10

0 10 20 30 40 50 Толщина S, мм

Рисунок 4- Кривые распределения влажности по толщине заготовок из химически обработанной древесины дуба толщиной 50 мм в процессе конвективной сушки: 1 - Wср > 35 %; 2 - Wср ~ 30 %; 3 - Wср= 18.. .22 %; 4 - Wср= 14.16 %; 5 - Wср= 10.12 %; 6 - Wср= 6.7 %

1

2

3

0

На рис. 3 показаны кривые распределения влаги по толщине заготовок из натуральной древесины дуба толщиной 40 мм в процессе конвективной сушки. Процесс сушки характеризуется наличием большого градиента влажности.

Достаточно наглядно характер распределения влажности по толщине материала в процессе её конвективной сушки после проведения предварительной термохимической обработки, на примере древесины дуба толщиной 50 мм, представлен на рис. 4. Процесс сушки термохимически обработанной древесины характеризуется меньшим перепадом влажности даже при большей толщине пиломатериалов. Влажность поверхностных слоев химически обработанной

древесины на всем протяжении процесса сушки остается выше по сравнению с необработанной.

По окончании сушки перепад влажности по толщине химически обработанной древесины меньше по сравнению с необработанной. В процессе сушки интенсивность передвижения влаги у химически обработанной древесины выше, а интенсивность ее испарения ниже, чем у необработанной. Это способствует более равномерному распределению влаги по толщине в процессе сушки.

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что для снижения величины усушки и повышения формоустойчивочти изделий, древесину дуба натурального целесообразно подвергать предварительной термохимической обработке и сушке до требуемой конечной влажности при минимальных температурах.

Литература

1. Курьянова, Т. К. Исследование усадки древесины дуба в зависимости от режима сушки [Текст] : автореф. ... канд. техн. наук: 05.21.05 / Т. К. Курьянова. -М., 1981. -24 с.